Planta para la estabilización biológica de desechos fermentables,

que comprende:

- una cámara (3) de fermentación que está sustancialmente cerrada, con dimensiones predeterminadas;

- una superficie (16) de soporte dividida en sectores (S, S', S",...) que está ubicada en dicha cámara (3)para la deposición estratificada de desechos (W), conteniendo dicha superficie (16) de soporte aberturasdistribuidas uniformemente en dichos sectores (S, S', S", ....) para el paso de aire;

- medios (5) para la trituración gruesa de desechos (W);

- medios (7, 8, 9) para la deposición de desechos triturados sobre dicha superficie (16) de soporte en cadasector y para la transferencia de desechos entre los diversos sectores (S, S', S",...) y entre las diversaszonas de la planta;

- medios (13, 13', 13",...) para aspirar aire desde arriba y transportarlo a través de las aberturas en dichasuperficie (16) de soporte de modo que el aire pasa a través de los desechos estratificados sobre dichasuperficie y promueve su fermentación forzada;

- medios para regular el caudal del aire aspirado en cada sector (S, S', S",...);

incluyendo dicha planta además primeros medios de sensor para detectar la temperatura del aire aspiradoaguas (34) arriba y aguas (29) abajo de los desechos estratificados en cada sector, segundos medios desensor para detectar la humedad del aire aspirado aguas (35) arriba y aguas (30) abajo de los desechosestratificados en cada sector, terceros medios (31) de sensor para detectar el caudal de aire aguas abajode los desechos en cada sector, una unidad (21) de control computarizado diseñada para procesar lasseñales procedentes de dichos primeros, segundos y terceros medios de sensor y hacia dichos medios deregulación del flujo de aire en cada sector, un programa adecuado que está instalado en dicha unidad (21)de control computarizado para controlar automáticamente dichos medios de regulación del caudal de aire ycontrolar la temperatura de fermentación (T) en cada sector en consecuencia, de modo que se acelere lafermentación de los desechos basándose en su composición, naturaleza y grado de fermentación.

Planta y método para la estabilización de desechos fermentables

Campo de aplicación

Esta invención se refiere a una planta y a un método para la estabilización de desechos fermentables, y especialmente a las fracciones orgánica y húmeda de los desechos sólidos.

En particular, esta invención se refiere a una planta y a un método del tipo que comprende fermentación aeróbica forzada de desechos en un entorno cerrado, seguida por el refinado del material seco y estabilizado.

Aspectos adicionales de la invención se refieren al sistema de control de planta y al producto obtenido por dicho método.

Algunas de las posibles aplicaciones de esta invención son la eliminación de desechos que contienen una fracción fermentable tal como residuos sólidos urbanos (RSU) obtenidos a partir del tratamiento de la fracción húmeda residual de RSU recogidos por separado y del secado y de la estabilización de biomasas.

Técnica anterior

Los desechos domésticos e industriales sólidos procedentes de la recogida no selectiva habitualmente se compactan y envían a vertederos públicos controlados con un fondo impermeable.

Habitualmente incluyen una fracción fácilmente fermentable que consiste en residuos orgánicos húmedos, una fracción inorgánica no combustible que consiste en vidrio, metales y residuos de demolición, y una fracción combustible que comprende material de embalaje y materiales hechos de plástico, madera, cartón y papel.

La creciente producción de desechos y la consecuente necesidad de espacio adicional para vertederos públicos controlados han llevado al desarrollo de métodos de eliminación alternativos al vertido controlado.

Una característica común a tales métodos alternativos es la recuperación y el reciclado de al menos una fracción de los desechos. Dicha fracción puede recuperarse y puede obtenerse energía a partir de la combustión de los desechos.

Los métodos conocidos de recuperación de energía implican la combustión de desechos troceados en cámaras de combustión de lecho fluido.

Algunos inconvenientes de dichos métodos conocidos son la considerable complejidad de la planta requerida para gestionar materiales tan diferentes, la necesidad de controlar y eliminar emisiones nocivas, la gran cantidad de ceniza derivada de la fracción inorgánica incombustible y la baja eficiencia térmica, parcialmente debida a la presencia de grandes masas de agua que deben evaporarse.

La energía neta obtenida por dichos procesos, definida como la diferencia entre la cantidad de energía obtenida y la cantidad de energía consumida para obtenerla, es bastante limitada.

Se conocen también métodos por los que la recuperación de energía se lleva a cabo con un combustible "no convencional" o RDF (combustible derivado de residuos, "Refuse Derived Fuel") , obtenido a partir de desechos al separar al menos parte de la fracción inorgánica y parte de la fracción altamente fermentable.

Un inconveniente de dichos métodos conocidos es la dificultad de separación, que generalmente produce fracciones contaminadas de poco valor o capacidad de uso. En particular, la fracción combustible contiene una proporción de material húmedo y fermentable, que lleva a una reducción en el poder calorífico neto y a la formación de sustancias hediondas con el desarrollo de bacterias y gérmenes patógenos.

Además, las biomasas que pueden utilizarse para generar energía pueden obtenerse ventajosamente de terreno agrícola "abandonado", que ya no se usa para el cultivo intensivo. Las biomasas también contienen una fracción húmeda, fermentable que, si se usa directamente, limita su poder calorífico inferior.

A continuación en el presente documento, el término "desechos" se utilizará para referirse a residuos sólidos urbanos (RSU) tales como los procedentes de la recogida no selectiva, desechos procedentes de la recogida separada, fracciones que contienen material fermentable separado de dichos desechos, biomasas procedentes de terrenos abandonados, y biomasas contenidas en basura o desechos procedentes de otros procesos agrícolas y/o industriales o de la purificación de efluente que contiene una fracción orgánica fermentable.

Para poder utilizarse eficazmente, los desechos deben cumplir varios requisitos mínimos; en particular se requieren un contenido en agua por debajo del 20% y un poder calorífico inferior predefinido.

Los métodos conocidos para la preparación de desechos utilizan el calor generado por fermentación aeróbica de la fracción fermentable de los desechos para reducir la cantidad de agua presente.

El documento EP-A-706839, presentada por el mismo solicitante, describe un método para recuperar energía a partir de desechos sólidos al preparar combustible no convencional que incluye las etapas de triturar de manera gruesa los desechos, acumular los desechos sobre un lecho poroso en una cámara de fermentación, fermentar de manera forzada a una temperatura de hasta 65-70ºC hasta el secado de los desechos, llevado a cabo al pasar aire aspirado a través de los desechos, eliminar los olores de la salida de aire con biofiltros, refinar por tamizado, retirar metales, y moler la fracción restante para producir un diámetro máximo final por debajo de un centímetro.

Los desechos se sitúan en la cámara de fermentación en capas, que pueden ser muy gruesas, y un caudal elevado de aire pasa a través de dichas capas. Tras un periodo de inducción, el oxígeno contenido en el aire provoca la fermentación aeróbica forzada, con producción de calor y dióxido de carbono.

El documento FR-2812570 se refiere a la fermentación anaeróbica de desechos domésticos e industriales para producir metano. El control de temperatura y humedad se realiza añadiendo agua a los desechos.

La patente italiana IT 1283805 da a conocer un método para recuperar energía a partir de desechos sólidos que incluye una etapa de triturado inicial para homogenizar los desechos y limitar la formación de bolsas locales de fermentación anaeróbica, y una etapa de fermentación forzada de los desechos hasta sequedad. El flujo de aire retira el agua, y la fermentación se detiene cuando el agua restante es insuficiente para soportarla. No se añade agua durante el proceso. Los desechos fermentados secos se muelen hasta un tamaño de 3 cm, y se retiran los áridos, metales, vidrio y material de demolición. El residuo obtenido se envía directamente a la combustión o se carga en contenedores para transporte por carretera.

La patente italiana IT 1297234 describe un método para refinar un combustible derivado de residuos (RDF) que comprende etapas de cribado para extraer áridos finos, extracción de metales con imanes y corrientes inducidas, molienda en un molino de martillo rápido, y prensado del material triturado en grandes contenedores, preferiblemente semitráilers, que tienen una base móvil y un husillo de extracción para transportarlo al punto de uso.

El material fermentado obtenido, que está listo para la combustión, no sólo debe estar seco, sino también estabilizado e higienizado.

Los desechos se definen como secos cuando el contenido en agua está por debajo del 20%. En estas condiciones la fermentación cesa, pero sólo está inhibida, y se reanuda rápidamente si el contenido en agua aumenta.

Los desechos fermentados se definen como estabilizados cuando la fracción fácilmente fermentable se ha consumido por entero. En presencia de humedad, incluyendo la humedad añadida, los desechos ya no se fermentan, y no se producen sustancias hediondas.

Se dice que los desechos fermentados están higienizados cuando los gérmenes patógenos se han destruido al someterse a una temperatura que supera los 60ºC durante al menos 20 horas.

El principal inconveniente de los métodos descritos anteriormente es la compleja gestión de la planta, principalmente debido a la heterogeneidad de los desechos y a las variaciones naturales en su tipo y composición en el tiempo. La gestión de la planta que no tiene en cuenta dichas variaciones lleva a una disminución considerable de la producción o una fermentación incompleta, y los desechos formados sólo se secan, pero no se estabilizan ni higienizan, y todavía contienen una fracción fermentable, cuya fermentación se reanuda espontáneamente en el caso de humidificación deliberada o accidental, llevando a... [Seguir leyendo]

1. Planta para la estabilización biológica de desechos fermentables, que comprende:

- una cámara (3) de fermentación que está sustancialmente cerrada, con dimensiones predeterminadas;

- una superficie (16) de soporte dividida en sectores (S, S', S", ...) que está ubicada en dicha cámara (3) para la deposición estratificada de desechos (W) , conteniendo dicha superficie (16) de soporte aberturas distribuidas uniformemente en dichos sectores (S, S', S", ....) para el paso de aire;

- medios (5) para la trituración gruesa de desechos (W) ;

- medios (7, 8, 9) para la deposición de desechos triturados sobre dicha superficie (16) de soporte en cada

sector y para la transferencia de desechos entre los diversos sectores (S, S', S", ...) y entre las diversas 15 zonas de la planta;

- medios (13, 13', 13", ...) para aspirar aire desde arriba y transportarlo a través de las aberturas en dicha superficie (16) de soporte de modo que el aire pasa a través de los desechos estratificados sobre dicha superficie y promueve su fermentación forzada;

- medios para regular el caudal del aire aspirado en cada sector (S, S', S", ...) ;

incluyendo dicha planta además primeros medios de sensor para detectar la temperatura del aire aspirado aguas (34) arriba y aguas (29) abajo de los desechos estratificados en cada sector, segundos medios de sensor para detectar la humedad del aire aspirado aguas (35) arriba y aguas (30) abajo de los desechos estratificados en cada sector, terceros medios (31) de sensor para detectar el caudal de aire aguas abajo de los desechos en cada sector, una unidad (21) de control computarizado diseñada para procesar las señales procedentes de dichos primeros, segundos y terceros medios de sensor y hacia dichos medios de regulación del flujo de aire en cada sector, un programa adecuado que está instalado en dicha unidad (21) de control computarizado para controlar automáticamente dichos medios de regulación del caudal de aire y controlar la temperatura de fermentación (T) en cada sector en consecuencia, de modo que se acelere la fermentación de los desechos basándose en su composición, naturaleza y grado de fermentación.

2. Planta de estabilización de desechos según la reivindicación 1, caracterizada porque incluye cuartos medios (32) de sensor que están diseñados para detectar el dióxido de carbono presente en el aire aspirado aguas abajo de los desechos estratificados en cada sector, y están conectados a dicha unidad (21) de control computarizado.

3. Planta de estabilización de desechos según la reivindicación 1, caracterizada porque incluye quintos medios (33) de sensor que están diseñados para detectar el oxígeno presente en el aire aspirado aguas abajo de los desechos estratificados en cada sector, y están conectados a dicha unidad (21) de control computarizado.

4. Planta de estabilización de desechos según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizada porque dicha unidad

45 (21) de control computarizado comprende al menos un calculador (22) de proceso diseñado para operar según un algoritmo predeterminado y conectado a medios de implementación y control asociados con dichos medios (5) de trituración, dichos medios (7, 8, 9) de manipulación y dichos medios (13, 13', 13"...) de succión.

5. Planta de estabilización de desechos según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha superficie (16) de soporte comprende elementos modulares que contienen dichas aberturas y descansan en soportes (17, 17', 17"...) fijos que están instalados a una altura predeterminada sobre el suelo.

55 6. Planta de estabilización de desechos según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha superficie de soporte delimita células (18, 18', 18"...) de succión, asociadas con dichos medios (13, 13', 13''...) de succión, en la parte superior.

7. Planta de estabilización de desechos según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichos soportes (17, 17', 17"...) fijos comprenden una pluralidad de paredes o estructuras equivalentes que se extienden sustancialmente en paralelo entre sí y delimitan dichas células (18, 18', 18''...) de succión.

8. Planta de estabilización de desechos según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada

65 porque dichos medios de aspiración incluyen al menos un ventilador (13, 13', 13''...) de velocidad variable, asociado con medios de regulación de velocidad, para cada célula de succión.

9. Planta de estabilización de desechos según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque incluye medios (14) para mezclar el aire transportado por dichos ventiladores.

10. Método de estabilización de desechos que comprende las siguientes etapas operativas :

a) triturar de manera gruesa los desechos b) depositar y estratificar los desechos triturados sobre una superficie (16) de soporte que contiene aberturas en una cámara (3) de fermentación sustancialmente cerrada con dimensiones predeterminadas;

c) succionar el aire de manera forzada hacia abajo a través de dichos desechos triturados W y las aberturas en dicha superficie (16) de soporte para fermentar y estabilizar los desechos;

d) retirar los desechos estabilizados;

caracterizado porque dicho método de estabilización de desechos se lleva a cabo de manera discontinua al dividir dicha cámara (3) de fermentación en una pluralidad de sectores (S, S', S", ...) y hacer funcionar cada sector independientemente de los otros sectores tras la llegada y deposición de desechos en el tiempo y, realizando la secuencia de lote una operación continua con un suministro continuo de desechos y retirada de producto estabilizado, comprendiendo el método las etapas adicionales de:

e) detectar la temperatura y humedad del aire aguas arriba, y la temperatura, humedad y caudal del aire aguas abajo de los desechos estratificados en cada sector;

f) procesar dichos valores de temperatura, humedad y flujo de aire a través de un algoritmo de un programa informático para regular el caudal de aire y controlar la temperatura de fermentación en cada sector en consecuencia, de modo que se acelere la fermentación de los desechos basándose en su composición, naturaleza y grado de fermentación.

11. Método de estabilización de desechos según la reivindicación 10, caracterizado porque la etapa e) también incluye detectar los valores de concentración de dióxido de carbono y/u oxígeno en el aire aguas abajo de 35 los desechos estratificados sobre dicha superficie de soporte.

12. Método de estabilización de desechos según las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado porque dicha etapa f) también incluye diseñar un algoritmo para procesar dichos valores de concentración de dióxido de carbono y/u oxígeno, regular el flujo de aire y controlar la fermentación en cada sector en consecuencia.

13. Método de estabilización de desechos según una o más de las reivindicaciones anteriores 10 a 12, caracterizado porque también incluye una etapa g) de control de trituración, deposición y manipulación de desechos que se controla mediante dicho programa informático.

45 14. Método de estabilización de desechos según una o más de las reivindicaciones anteriores 10 a 13, caracterizado porque también incluye una etapa h) que implica el almacenamiento por dicho programa informático de la cantidad, posición y fecha de deposición de las capas de desechos, y su altura.

15. Método de estabilización de desechos según una o más de las reivindicaciones anteriores 10 a 14, caracterizado porque dicha etapa b) de deposición y estratificación de desechos tiene lugar de tal manera que se forman secciones correspondientes a células (18) de succión que se ubican bajo dicha superficie (16) de soporte.

16. Método de estabilización de desechos según una o más de las reivindicaciones anteriores 10 a 15, 55 caracterizado porque al menos una etapa m) de inversión de las capas controlada por dicho programa se lleva a cabo durante dicha etapa c) de succión y fermentación de desechos.

17. Método de estabilización de desechos según una o más de las reivindicaciones anteriores 10 a 16, caracterizado porque el aire aspirado por dichas células (18) de succión se recoge en un colector (14) individual para alimentarse uniformemente a filtros (15) biológicos.

18. Programa informático diseñado para activar y controlar una planta y un método de estabilización de desechos según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye una primera subrutina para activar el movimiento de las grúas corredizas aéreas a lo largo de los ejes X e Y y el

65 movimiento de las mandíbulas a lo largo del eje Z, y una segunda subrutina para activar y regular la fermentación, que incluye uno o más algoritmos diseñados para regular el flujo de aire y controlar la temperatura de fermentación en cada sector (S, S', S", ...) por medio de balances de entalpía y/o materia de la fermentación.

19. Programa informático según la reivindicación 18, caracterizado porque incluye uno o más algoritmos diseñados para regular el flujo de aire y controlar la temperatura de fermentación en cada sector y optimizar consecuentemente la gestión de la fermentación.

20. Desechos estabilizados, caracterizados porque se obtienen con una planta y un método según una o más de las reivindicaciones anteriores, por medio de fermentación aeróbica basándose en la composición, naturaleza y grado de fermentación, y por medio del paso de aire forzado con un caudal regulado al procesar los valores de temperatura, humedad y flujo de aire aguas arriba y aguas abajo de las capas de desechos en cada sector (S, S', S", ...) con el fin de controlar la temperatura de fermentación.

21. Desechos estabilizados según la reivindicación 19, caracterizados porque contienen una humedad por debajo del 16% en peso, poder calorífico neto por encima de 17000 kJ/kg (4000 kcal/kg) y un recuento de bacterias por debajo de 105 N/g.