REACTOR PARA LA PRODUCCIÓN ANAEROBIA DE BIOGÁS A PARTIR DE RESIDUO HÚMEDO PRETRATADO Y MÉTODO DE AGITACIÓN EN TAL REACTOR.

Un reactor (4) para la producción anaerobia de biogás a partir de residuo húmedo pretratado,

que comprende: - una cámara (6) de reacción que puede alimentarse con una mezcla que comprende dicho residuo húmedo, y adaptada para albergar una reacción bioquímica en ambiente anaerobio, en la que dicha mezcla se transforma en biogás y un rechazo; y - medios (20, 22) de agitación que comprenden al menos un vástago (20) rotatorio dentro de dicha cámara (6) alrededor de un eje (A) y que interactúa, durante el uso, con dicha mezcla para mantenerla en un estado de movimiento continuo en dicha cámara (6); comprendiendo dichos medios (20, 22, 23, 26, 27) de agitación medios de suministro de un chorro de biogás a dicha cámara (6); pudiendo alimentarse dichos medios (22, 23, 26, 27) de suministro con dicho biogás producido mediante dicha reacción bioquímica y pasando a través de una pared (8) lateral de dicha cámara (6) que hace frente a dicho vástago (20); caracterizado porque dichos medios (22, 23, 26, 27) de suministro comprenden: - dos bocas (23) de suministro de dicho chorro de biogás dentro de dicha cámara (6) en una posición adyacente a dicha pared (8) lateral para mantener al menos una región de dicha mezcla separada de dicho vástago (20) y adyacente a dicha pared (8) lateral en un estado continuo de agitación; - dos toberas (22) que definen bocas (23) de suministro de dicho chorro de biogás; - dos conductos (26) de transporte de dicho biogás producido en dicha cámara (6) y conectados hidráulicamente a dichas toberas (22); - dos válvulas (28) de ajuste, cada una interpuesta a lo largo de un conducto (26) correspondiente; y - una unidad de control que actúa, durante el uso, sobre dichas válvulas (28) a fin de mantener al menos una de dichas válvulas (28) abierta en un cierto momento mientras la otra de dichas válvulas (28) permanece cerrada, y para permitir que dicho biogás fluya sólo a lo largo de un conducto (26) en un cierto momento y para permitir que solo una tobera (22) correspondiente suministre en un cierto momento dicho chorro de biogás a dicha cámara (6); variando con el tiempo, durante el uso, el conducto (26) a lo largo del cual se permite dicho flujo, a fin de evitar la solidificación de dicha mezcla

La presente invención se refiere a un reactor para la producción anaerobia de biogás a partir de residuo húmedo pretratado y a un método de agitación de una mezcla que comprende tal residuo húmedo pretratado en tal reactor.

Existen plantas de producción de biogás conocidas que comprenden una estación de alimentación de residuo húmedo en bolsas, una unidad de pretratamiento del residuo húmedo mencionado anteriormente y un reactor en el que el residuo húmedo pretratado reacciona bioquímicamente con microorganismos apropiados. Tal reacción bioquímica genera biogás utilizable como fuente de energía y un rechazo, conocido como digerido, destinado a ser transportado a una planta de compostaje.

Más específicamente, la unidad de pretratamiento realiza secuencialmente sobre el residuo húmedo una primera trituración adaptada para romper las bolsas, un tamizado adaptado para eliminar impurezas predeterminadas y una segunda trituración contemplada para llevar el propio residuo húmedo hasta una dimensión suficientemente pequeña para hacerlo adecuado para la reacción bioquímica subsiguiente.

Las plantas de biodigestión comprenden además un depósito intercalado entre la unidad de pretratamiento y el reactor a lo largo de la tubería de alimentación del residuo húmedo.

Más específicamente, tal depósito está adaptado para diluir en agua y calentar el residuo húmedo que llega de la unidad de pretratamiento, separando al mismo tiempo una fracción de descartes no biodegradables del propio residuo húmedo.

El reactor comprende esencialmente una primera cámara que recibe la mezcla de agua y residuo húmedo procedente del depósito, en la que los materiales inertes se eliminan mediante precipitación; y una segunda cámara, en la que la mezcla mencionada anteriormente se hace reaccionar, bajo condiciones anaerobias, con microorganismos que generan el biogás y el digerido.

Más específicamente, la segunda cámara rodea la primera cámara y recibe la mezcla mencionada anteriormente, mediante rebose, procedente de la propia primera cámara.

El biogás consiste predominantemente en metano y con respecto a la parte restante en dióxido de carbono y otros componentes, y se acumula en un gasómetro de almacenamiento, desde donde se transporta subsiguientemente a una estación de uso, p. ej. una planta de cogeneración.

Una primera fracción del digerido se acumula, por gravedad, sobre una porción inferior de la segunda cámara, desde donde se transporta subsiguientemente a una planta de compostaje, después de haberse deshidratado.

Una segunda fracción del digerido, más ligera que la primera fracción mencionada anteriormente, flota sobre la superficie libre de la mezcla de residuo húmedo que está reaccionando con los microorganismos de la segunda cámara.

Además, los reactores del tipo conocido comprenden un vástago vertical alojado dentro de la segunda cámara, provisto de una pluralidad de apéndices radiales y rotatorios alrededor de uno de sus ejes a fin de mantener la mezcla de agua y residuo húmedo pretratado que llega desde la primera cámara constantemente en movimiento durante la reacción con los microorganismos.

Tal estado de movimiento es necesario para asegurar una alta eficacia de la reacción bioquímica entre los microorganismos y la mezcla de residuo húmedo y agua presente en la segunda cámara, y para evitar la solidificación parcial de la propia mezcla.

Se siente en el sector la necesidad de incrementar la eficacia de la transformación y evitar la solidificación de la mezcla en las zonas de la segunda cámara más distantes del vástago sin interferir con el funcionamiento correcto del propio vástago.

El objetivo de la presente invención es fabricar un reactor para la producción anaerobia de biogás a partir de residuo húmedo pretratado, que permita cumplir simple y económicamente la necesidad mencionada anteriormente.

El objetivo mencionado anteriormente se alcanza mediante la presente invención en lo que se refiere a un reactor para la producción anaerobia de biogás a partir de residuo húmedo pretratado, según se define en la reivindicación

1.

Para una mejor comprensión de la presente invención, una realización preferida se describirá posteriormente, solo en el caso en cuestión y con referencia a las figuras adjuntas, en las que:

- la figura 1 es un diagrama funcional de una planta de digestión anaerobia de residuo húmedo pretratado que comprende un reactor de acuerdo con la presente invención con partes eliminadas por claridad;

- la figura 2 muestra una sección axial del reactor de la planta de la figura 1;

- la figura 3 es una vista en planta del reactor de la figura 2; y

- la figura 4 muestra una vista en perspectiva muy ampliada de algunos detalles del reactor de las figuras 2 y 3.

Con referencia a la figuras adjuntas, el número 1 indica una planta de digestión anaerobia de residuo húmedo pretratado.

Con más detalle, la planta 1 comprende esencialmente:

- una unidad 2 de pretratamiento (mostrada solo esquemáticamente) que recibe residuo húmedo pretratado en bolsas;

- un depósito 3 adaptado para diluir el residuo húmedo pretratado en agua y calentarlo hasta aproximadamente 65 grados centígrados; y

- un reactor 4 que recibe una mezcla de residuo húmedo y agua que sale del depósito 3, y en el que tal mezcla reacciona con microorganismos apropiados generando biogás y un rechazo, conocido como digerido.

Específicamente, el reactor 4 procesa discontinuamente volúmenes regulares de la mezcla mencionada anteriormente, es decir, recibe un volumen de entrada de mezcla, y descarga tal volumen, una vez que la mezcla ha completado la reacción con los microorganismos.

Una fracción pesada del digerido precipita, por gravedad, dentro del reactor 4, mientras que una fracción ligera del propio digerido flota sobre una superficie 61 libre de la mezcla de residuo húmedo y agua que reacciona.

Tal fracción ligera del digerido consiste esencialmente en partículas de componentes orgánicos.

Dentro de la unidad 2, el residuo húmedo sufre un pretratamiento que consiste esencialmente en una primera trituración en basto destinada a desgarrar las bolsas, en un tamizado adaptado para librar al residuo de impurezas predeterminadas y en una segunda trituración adaptada a hacer el residuo húmedo de dimensiones suficientemente pequeñas para que sea capaz de reaccionar con los microorganismos en el reactor.

El depósito 3 está adaptado para mantener el residuo húmedo así pretratado en un estado de agitación (de un modo mostrado sólo esquemáticamente en la figura 1) a fin de separar una fracción que consiste en descartes no biodegradables de la mezcla de residuo húmedo y agua.

Tal mezcla de residuo húmedo y agua, después de haber abandonado el depósito 3, se bombea (de un modo no mostrado) al reactor 4.

El reactor 4 (figuras 1, 2 y 3) comprende esencialmente:

- una precámara 5 que recibe la mezcla de residuo y agua procedente del depósito 3 por medio de una boca 7 de entrada y adaptada para separar, mediante precipitación, una fracción de materiales inertes de la mezcla mencionada anteriormente; y

- una cámara 6 de reacción que rodea la precámara 5, que recibe la mezcla de residuo y agua de la propia precámara 5, y en la que tal mezcla reacciona bioquímicamente bajo condiciones anaerobias con los microorganismos generando biogás y digerido.

Con más detalle (figura 2), el reactor 4 se extiende a lo largo de un eje A dispuesto verticalmente durante el uso y está delimitado por una pared 8 cilíndrica principal de eje A, por una pared 9 superior y por una pared 10 inferior de cono truncado que tiene una dimensión radial decreciente que avanza desde la pared 8 que se opone a la pared 9.

Las paredes 9, 10 están dispuestas en lados opuestos de la pared 8.

La pared 8 delimita lateralmente la cámara 6 con respecto al eje A, y está frente al eje A, mientras que las paredes 9, 10 son incidentes y transversales al eje A.

La precámara 5 sobresale en voladizo en el reactor 4 desde un segmento 11 de la pared 8 y desde un segmento, contiguo al segmento 11, de la pared 10.

Además, la precámara 5 se extiende en el reactor 4 en una posición excéntrica con respecto al eje A y a un lado del propio eje A.

1. Un reactor (4) para la producción anaerobia de biogás a partir de residuo húmedo pretratado, que comprende:

- una cámara (6) de reacción que puede alimentarse con una mezcla que comprende dicho residuo húmedo, y adaptada para albergar una reacción bioquímica en ambiente anaerobio, en la que dicha mezcla se transforma en biogás y un rechazo; y

- medios (20, 22) de agitación que comprenden al menos un vástago (20) rotatorio dentro de dicha cámara (6) alrededor de un eje (A) y que interactúa, durante el uso, con dicha mezcla para mantenerla en un estado de movimiento continuo en dicha cámara (6);

comprendiendo dichos medios (20, 22, 23, 26, 27) de agitación medios de suministro de un chorro de biogás a dicha cámara (6); pudiendo alimentarse dichos medios (22, 23, 26, 27) de suministro con dicho biogás producido mediante dicha reacción bioquímica y pasando a través de una pared (8) lateral de dicha cámara (6) que hace frente a dicho vástago (20);

caracterizado porque dichos medios (22, 23, 26, 27) de suministro comprenden:

- dos bocas (23) de suministro de dicho chorro de biogás dentro de dicha cámara (6) en una posición adyacente a dicha pared (8) lateral para mantener al menos una región de dicha mezcla separada de dicho vástago (20) y adyacente a dicha pared (8) lateral en un estado continuo de agitación;

- dos toberas (22) que definen bocas (23) de suministro de dicho chorro de biogás;

- dos conductos (26) de transporte de dicho biogás producido en dicha cámara (6) y conectados hidráulicamente a dichas toberas (22);

- dos válvulas (28) de ajuste, cada una interpuesta a lo largo de un conducto (26) correspondiente; y

- una unidad de control que actúa, durante el uso, sobre dichas válvulas (28) a fin de mantener al menos una de dichas válvulas (28) abierta en un cierto momento mientras la otra de dichas válvulas (28) permanece cerrada, y para permitir que dicho biogás fluya sólo a lo largo de un conducto (26) en un cierto momento y para permitir que solo una tobera (22) correspondiente suministre en un cierto momento dicho chorro de biogás a dicha cámara (6); variando con el tiempo, durante el uso, el conducto (26) a lo largo del cual se permite dicho flujo, a fin de evitar la solidificación de dicha mezcla.

2. Un reactor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de dichas toberas (22) tiene un primer segmento (24) de recepción de dicho biogás y un segundo segmento (25) que se extiende transversalmente con respecto al primer segmento (24) y que define dicha boca (23) de suministro de dicho chorro.

3. Un reactor de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque dicha boca (23) descansa en un plano inclinado con respecto a la dirección de extensión de dicho segundo segmento (25) de dicha tobera (22).

4. Un reactor de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque dicho segundo segmento (25) de dicha tobera (22) se extiende paralelamente a dicho eje (A).

5. Un reactor de acuerdo con cualquier reivindicación de 2 a 4, caracterizado porque dicho primer segmento (24) de dicha tobera (22) se extiende ortogonalmente a dicho eje (A).

6. Un reactor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho conducto (26) de transporte comprende una porción principal que se extiende fuera de dicha cámara (6) y presenta una porción extrema que cruza dicha pared (8) lateral y conectada hidráulicamente a dicho primer segmento (24) de dicha tobera (22).

7. A reactor de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque dicha pared (8) lateral se extiende alrededor del eje (A), y porque dicha cámara (6) comprende:

- una pared (9) superior transversal e incidente a dicho eje (A), dispuesta sobre un lado de dicha pared (8) lateral, y que define una primera boca (13) de salida para dicho biogás generado mediante dicha reacción; sobresaliendo en voladizo dicho vástago (20) de dicha pared (9) superior dentro de dicha cámara (6); y

- una pared (10) inferior transversal e incidente a dicho eje (A), dispuesta sobre un lado opuesto de dicha pared (8) lateral con respecto a dicha pared (9) superior, y adaptada para recoger, por gravedad, al menos una fracción de dicho rechazo; definiendo además dicha pared (10) inferior una segunda boca (15) de salida para dicha fracción de dicho rechazo.

5 8. Un reactor de acuerdo con la reivindicación 7, cuando depende de cualquier reivindicación de 2 a 6, caracterizado porque dicho segundo segmento (25) de dicha tobera (22) se extiende desde dicho primer segmento (24) hacia dicha pared (10) inferior.

9. Un reactor de acuerdo con cualesquiera reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende un miembro (29) compresor que recibe dicho biogás producido en dicha cámara (6), adaptado para comprimir dicho biogás y conectado hidráulicamente a dicho conducto (26) de transporte a fin de presurizar dicho biogás destinado a ser suministrado a dicha cámara (6).

10. Una planta para la producción de biogás a partir de residuo húmedo, que comprende:

- una unidad (2) de pretratamiento que recibe dicho residuo húmedo y adaptada para triturar y tamizar dicho residuo húmedo; - un reactor (4) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, conectado hidráulicamente a dicha unidad de pretratamiento (2) y conectado hidráulicamente a la unidad (14) de tratamiento de dicho rechazo; y

- un depósito (12) conectado hidráulicamente a dicho reactor (4) y adaptado para almacenar dicho biogás producido en dicha cámara (6).