Un procedimiento para llevar a cabo una hidrólisis térmica continua de lodo que comprende material orgánico en un reactor de tubo continuamente al:

- introducir el material orgánico en una zona de introducción del reactor, de forma que aumente la presión y permita una temperatura superior a 100 grados Celsius sin la ebullición del material orgánico;

- introducir vapor dentro del reactor en una zona de introducción de vapor, de forma que aumente la temperatura hasta una temperatura superior a 100 grados;

- mantener la presión en el reactor durante un periodo predeterminado de tiempo,

- introducir agua dentro del reactor en una zona de enfriamiento, de forma que se reduzca la temperatura hasta una temperatura inferior a 100 grados, y

- sacar el material orgánico en una zona de salida.

Aparato y procedimiento de hidrólisis térmica continua de material biológico

Campo de la invención

La presente invención versa acerca de un procedimiento y un aparato para llevar a cabo una hidrólisis térmica continua de material biológico.

Antecedentes de la invención

En la mayor parte del planeta, las aguas residuales de casas, de procesos industriales y de agricultura son tratadas biológicamente antes de su vertido en arroyos, riachuelos y ríos. Esto se lleva a cabo para evitar que ciertos contenidos biológicos contaminen dichos arroyos, riachuelos y ríos.

Tal tratamiento puede ser una degradación biológica en la que se degradan las partículas biológicas. Sin embargo, ciertas partículas biológicas son más difíciles de degradas que otras y, por lo tanto, se conoce que se puede acelerar el proceso de degradación al tratar el material biológico calentando el material biológico que comprende el material biológico y manteniéndolo a una temperatura de aproximadamente 140-160 grados Celsius durante un periodo predeterminado de tiempo, tal como durante al menos media hora. Tal procedimiento es conocido como hidrólisis térmica y produce material biológico que presenta una dependencia de una degradación biológica para ser convertido en material que sea fácilmente degradable.

Tal hidrólisis térmica se lleva a cabo normalmente en un tratamiento por tandas en el que se someten a tandas de lodo a una hidrólisis térmica y subsiguientemente son introducidos en un digestor. Sin embargo, es deseable poder llevar a cabo la hidrólisis térmica en un procedimiento continuo.

En el documento EP 1 198 424 se da a conocer un ejemplo de tal procedimiento continuo que divulga un procedimiento en el que se introduce lodo con un contenido en sólidos secos de un 1-20% dentro de un reactor. Se mantiene el lodo en el reactor durante un periodo de 5-60 minutos a una temperatura de 130-180 grados Celsius y a una presión de 300-1000 kPa.

Subsiguientemente, se enfría el material biológico tratado por medio de un intercambiador de calor, de forma que se garantice que la temperatura del lodo sea suficientemente baja como para evitar que las bacterias sean destruidas en el digestor. Para recuperar energía, el intercambiador de calor está dispuesto habitualmente para precalentar el lodo antes de que sea introducido dentro del reactor.

Se puede encontrar técnica antecedente adicional en los documentos WO 96/09882, WO 2006/027062, WO 92/06925 y WO 2004/096866.

Un objeto de una realización de la presente es proporcionar un sistema para una hidrólisis térmica continua adaptado para tratar lodo con un contenido en sólidos secos de al menos un 20%.

Además, un objeto de una realización de la presente invención es proporcionar un sistema para una hidrólisis térmica continua en el que no se necesita ningún intercambiador de calor para enfriar el lodo.

Además, un objeto de una realización de la presente invención es proporcionar un sistema en el que el enfriamiento del material biológico provoca poca deposición, o ninguna, de partículas sobre las superficies internas del reactor de tubo.

Además, un objeto de otra realización más de la presente invención es proporcionar un sistema adaptado para evitar la deposición de partículas en tuberías de suministro tales como tuberías de suministro de vapor, conectadas a un reactor para una hidrólisis térmica.

Descripción de la invención

En un PRIMER aspecto, la presente invención versa acerca de un procedimiento para llevar a cabo una hidrólisis térmica continua de lodo que comprende material orgánico en un reactor de tubo continuamente al:

- introducir el material orgánico en una zona de introducción del reactor, de forma que se aumente la presión y se permita una temperatura superior a 100 grados Celsius sin que bulla el material orgánico;

- introducir vapor en el reactor en una zona de introducción de vapor, de forma que se aumente la temperatura hasta una temperatura superior a 100 grados;

- mantener la presión en el reactor durante un periodo predeterminado de tiempo,

- introducir agua dentro del reactor en una zona de enfriamiento, de forma que se reduzca la temperatura hasta una temperatura inferior a 100 grados, y

- sacar el material orgánico en una zona de salida.

Una ventaja del sistema según la presente invención es que se produce poca deposición, o ninguna, de sustancias tales como vivianita y/o estruvita. Tal deposición se produce normalmente cuando se enfría el material biológico hasta un cierto grado, lo que causa que la concentración de una sustancia química dada sea sobresaturada debido a la reducción de la solubilidad con la temperatura decreciente. La sobresaturación tendrá normalmente como resultado la deposición de una cantidad de la sustancia química suficiente para provocar que la sustancia alcance su nuevo nivel de saturación.

En la presente invención, se enfría el lodo inyectando agua de enfriamiento y, por lo tanto, se enfría el material biológico dentro del reactor de tubo y no a lo largo de sus superficies internas. En los sistemas convencionales, se enfría el material biológico por medio de un intercambiador de calor que está adaptado para enfriar una o más superficies internas del reactor de tubo, por lo que se enfría el lodo que hace contacto con dicha o dichas superficies. Sin embargo, según que se enfrían las superficies internas, el lodo colocado en el área de dichas superficies internas más frías, o que hace contacto con las mismas, depositará las partículas sobre dichas superficies según se enfría el material biológico y supera la temperatura mencionada anteriormente. La consecuencia es que tales sistemas deben ser limpiados frecuentemente para que funcionen de forma apropiada.

Otra ventaja de la presente invención es que el contenido en sólidos secos del material biológico introducido dentro del sistema puede ser mayor, dado que el material biológico es diluido en una entrada de alimentación de lodo en un punto corriente abajo. Debido al mayor nivel del contenido en sólidos secos, la capacidad del sistema de la presente invención es grande con respecto a sistemas conocidos que comprenden un intercambiador de calor para enfriar el material biológico hasta una temperatura adecuada para procesar en un digestor subsiguiente.

Otra ventaja más de la presente invención puede ser que la temperatura elevada y la mayor presión pueden dar lugar a reacciones químicas deseadas, tales como una hidrólisis enzimática de moléculas de carbono de cadena larga.

En el contexto de la presente invención, se comprenderá la expresión “material biológico” como cualquier material de origen biológico y que contiene material orgánico. Ejemplos son desechos de procesos industriales, desechos de procesos en agricultura/ganadería (incluyendo estiércol y desechos de mataderos) y lodo obtenido del tratamiento de aguas residuales de casas, industrias y/o agricultura/ganadería.

En la mayor parte de las realizaciones, el reactor de tubo será alargado, de forma que permita que el material biológico sea introducido en un extremo a una velocidad predeterminada y sea movido progresivamente dentro del reactor de tubo mientras que mantiene la temperatura y la presión del proceso. Se apreciará que para una tasa de introducción dada (masa por unidad de tiempo) , el tiempo de retención es más prolongado para un reactor de tubo más grueso que para un reactor más delgado -siempre que la longitud del reactor sea la misma-. Además, se apreciará que para una tasa de introducción dada, el grosor (diámetro) y la longitud del reactor determinan el tiempo de retención.

El reactor de tubo puede comprender al menos una parte horizontal en la que el material biológico fluye en una dirección horizontal, y/o al menos una parte vertical en la que el material biológico fluye en una dirección vertical. Como ejemplo, todo el reactor de tubo puede extenderse en una dirección horizontal o todo el reactor de tubo puede extenderse en una dirección vertical.

En una realización, se proporciona una parte vertical corriente arriba a una parte horizontal y se proporciona la zona de introducción de vapor en la parte inferior... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para llevar a cabo una hidrólisis térmica continua de lodo que comprende material orgánico en un reactor de tubo continuamente al:

- introducir el material orgánico en una zona de introducción del reactor, de forma que aumente la presión y permita una temperatura superior a 100 grados Celsius sin la ebullición del material orgánico;

- introducir vapor dentro del reactor en una zona de introducción de vapor, de forma que aumente la temperatura hasta una temperatura superior a 100 grados;

- mantener la presión en el reactor durante un periodo predeterminado de tiempo,

- introducir agua dentro del reactor en una zona de enfriamiento, de forma que se reduzca la temperatura hasta una temperatura inferior a 100 grados, y

- sacar el material orgánico en una zona de salida.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, que comprende la etapa de introducir un agente químico en una zona de introducción de productos químicos del reactor.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que la temperatura del agua introducida en la zona de enfriamiento está entre 1 y 100 grados.

4. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el reactor de tubo comprende al menos una parte horizontal en la que fluye el material biológico en una dirección horizontal, y/o al menos una parte vertical en la que fluye el material biológico en una dirección vertical.

5. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se proporciona la zona de introducción de vapor corriente arriba de la zona de enfriamiento.

6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se introduce continuamente el material orgánico desde la zona de introducción hasta la zona de salida pasando por la zona de introducción de vapor y la zona de enfriamiento.

7. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el reactor está diseñado y controlado de forma que pasa un periodo predeterminado mínimo de tiempo cuando se introduce el material orgánico desde la zona de introducción de vapor hasta la zona de enfriamiento.

8. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende, además, las etapas de:

- aproximar el contenido en sólidos secos de material biológico introducido dentro del reactor de tubo, y

- introducir agua en la zona de enfriamiento, de forma que se garantice que el contenido en sólidos secos del material biológico procesado que sale del reactor de tubo se encuentra a un nivel predeterminado.

9. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el material orgánico define un contenido en sólidos secos de un 1-50% en el lodo que es introducido en la zona de introducción.

10. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el material orgánico define un contenido en sólidos secos de al menos un 20% en el lodo que es introducido en la zona de introducción.

11. Un aparato para una hidrólisis continua de lodo que comprende un material orgánico, comprendiendo el aparato un reactor de tubo con:

- una entrada para introducir lodo dentro del reactor en una zona de introducción del mismo,

- una entrada para introducir vapor dentro del reactor en una zona de introducción de vapor del mismo,

- una entrada para introducir agua de enfriamiento dentro del reactor en una zona de enfriamiento del mismo, y

- una salida para permitir que el lodo procesado salga del reactor.

12. Un aparato según la reivindicación 11, en el que el reactor comprende una entrada para introducir un agente químico dentro del reactor en una zona de introducción de productos químicos del mismo.

13. Un aparato según la reivindicación 11 o 12, en el que el aparato comprende una unidad de control adaptada para controlar:

- la introducción de lodo en la zona de introducción de lodo, de forma que se aumente la presión y permita una temperatura superior a 100 grados Celsius sin que el material biológico bulla en el reactor de tubo, y

- la introducción de vapor en la zona de introducción de vapor, de forma que se aumente la temperatura.

14. Un aparato según la reivindicación 13, en el que el reactor está adaptado para evitar un reflujo del agua de enfriamiento en una dirección corriente arriba del reactor.

15. Un aparato según la reivindicación 13 o 14, en el que la unidad de control está adaptada para controlar la

introducción de agua de enfriamiento en la zona de enfriamiento, de forma que se reduzca la temperatura 5 hasta un punto inferior a 100 grados Celsius.

16. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 11-15, en el que la entrada para vapor está proporcionada corriente arriba de la entrada para agua de enfriamiento.

17. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 13-16, que comprende, además, un medio para determinar el contenido en sólidos secos de material biológico que entra en el reactor de tubo, y en el que la

unidad de control está adaptada para introducir agua de enfriamiento en la zona de enfriamiento, de forma que se garantice que el material biológico que sale del reactor de tubo tiene un contenido predeterminado en sólidos secos.

18. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 11-17, que comprende, además, un medio para evitar la

deposición en una o más de las entradas del aparato, medio que está adaptado para introducir aceite en las 15 entradas cuando está apagado el reactor.