Aparato y método para tratar lodos.

Aparato de tratamiento de lodos, que comprende

una prensa (3) para deshidratar los lodos,

un dispositivo (10) de compactación para recibir y compactar lodos deshidratados mediante la prensa, y

un transportador (11; 32) tubular para transportar lodos desde el dispositivo de compactación y que comprendeun tornillo (28) de transporte,

caracterizado por

un triturador (12; 23) previsto en el transportador (11; 32) tubular y adaptado para triturar los lodoscompactados por el dispositivo (10) de compactación, y

medios para hacer funcionar el triturador independientemente de la prensa,

uno o más primeros sensores (37, 38, 39) para detectar al menos un parámetro de funcionamiento de la prensa(3), y/o uno o más segundos sensores (40) para detectar al menos un parámetro de funcionamiento deldispositivo (10) de compactación, comprendiendo además el aparato

una unidad (36; 47) de control adaptada para controlar el funcionamiento del triturador (12; 23), estandoademás la unidad de control adaptada para controlar la velocidad de rotación del tornillo (28) de transporte enrespuesta a lo siguiente: señales de uno o más de los primeros sensores y/o señales de uno o más de lossegundos sensores y también para controlar el funcionamiento del triturador (12; 23) en respuesta a losiguiente: señales de uno o más de los primeros sensores y/o señales de uno o más de los segundossensores.

Aparato y método para tratar lodos.

La presente invención se refiere a un aparato y a un método para tratar lodos. Más particularmente, la invención se refiere a la deshidratación de lodos y al transporte de los lodos deshidratados.

Los procesos para el tratamiento de agua contaminada implican normalmente una etapa de tamizado, en la que se eliminan sólidos mediante el paso del agua a través de un tamiz. Los sólidos eliminados, los residuos de tamizado, forman lodos húmedos que contienen agua que deben deshidratarse y en muchos casos lavarse antes de que puedan depositarse, incinerarse o tratarse de otra manera. Con el fin de obtener lodos gestionables que puedan transportarse, depositarse o incinerarse fácilmente es esencial que el contenido de sólidos de los residuos de tamizado deshidratados sea el máximo posible. El mismo tipo de deshidratación, y/o separación de sólidos /líquido, y el mismo tipo de problemas tal como los descritos a continuación también se encuentran en muchos procesos industriales, por ejemplo la deshidratación y lavado de pasta de celulosa en la industria de la pasta y el papel y en la industria de la alimentación cuando se prensan jugos de frutas y/o se extraen aceites de material vegetal o animal, pero por motivos de brevedad la descripción a continuación usará como ejemplo residuos de tamizado del tratamiento de agua contaminada.

Los lodos de residuos de tamizado de plantas de tratamiento de aguas residuales municipales contienen normalmente fibras de celulosa. Tales lodos son adecuados para deshidratación en prensas de husillo y/o en prensas de pistón también denominadas prensas de émbolo. Estos tipos de prensas así como las prensas de lavado basadas en estos tipos de prensas se denominan conjuntamente prensa o prensas en el siguiente texto. En la prensa de husillo, los lodos se introducen en un cilindro hueco, que tiene una pared permeable al agua, en el que un husillo de prensa rotatorio comprime los lodos de modo que se extrae agua de los lodos por presión y puede escapar a través de la pared de cilindro permeable al agua. En la prensa de pistón o de émbolo, los lodos se introducen igualmente en un cilindro hueco, que tiene una pared permeable al agua, pero en este caso se consigue la deshidratación mediante el uso de un pistón que se presiona en el cilindro hueco y, por tanto, se extrae agua de los lodos por presión. El agua escapa a través de la pared de cilindro permeable al agua. Tanto las prensas de husillo como las prensas de pistón o de émbolo están dotadas normalmente de un dispositivo de compactación para los lodos, en el que los lodos se compactan y tiene lugar una separación de agua adicional. Un dispositivo de compactación de este tipo es habitualmente una extensión del cilindro hueco y puede tener o bien paredes macizas o bien paredes permeables al agua y pueden ser rectas o acodadas.

En una denominada prensa de lavado, se introduce agua de lavado en los lodos, se mezcla con los lodos y luego se elimina mediante prensado, llevando consigo sólidos finos que se devuelven a la planta de tratamiento para un tratamiento junto con el agua contaminada. Este procedimiento puede repetirse hasta que se haya obtenido la limpieza deseada de los lodos. En ese caso, para cada ciclo de lavado repetido, se libera la presión en los lodos, se introduce agua de lavado y se mezcla con los lodos y luego se elimina mediante un nuevo prensado. Según un procedimiento de lavado, los lodos se deshidratan inicialmente mediante prensado tras lo cual se libera la presión en los lodos, se introduce agua de lavado y se mezcla con los lodos y luego se elimina mediante un nuevo prensado. Además, este procedimiento puede repetirse hasta que se haya obtenido la limpieza deseada de los lodos. Una prensa de lavado puede ser o bien del tipo de prensa de husillo o bien del tipo de prensa de pistón.

Un tubo de transportador está normalmente conectado directamente a la prensa para transportar los residuos de tamizado deshidratados a un recipiente o depósito. Un transportador de este tipo puede estar dispuesto para transportar los residuos de tamizado deshidratados horizontalmente o con cualquier ángulo con respecto a la horizontal. Cuando se deshidratan residuos de tamizado de lodos, es deseable y de gran valor económico conseguir los residuos de tamizado de lodos tan secos como sean posibles después de la deshidratación y lavado/deshidratación. Sin embargo, los métodos actuales para obtener lodos secos después de la deshidratación conducen a problemas en la prensa/sistema de transportador provocados principalmente por problemas en el transporte de los lodos en los transportadores tubulares que se usan normalmente junto con las prensas. Puesto que los lodos secos están en forma de grumos, agregados o una “salchicha” dura, provocan una alta fricción contra la pared de tubo de transportador, de modo que podrían atascarse en el transportador y provocar un bloqueo del mismo. Esto significa que para permitir un transporte de los lodos deshidratados a la distancia deseada y con el ángulo deseado con la horizontal, los lodos deben mantenerse más húmedos de lo que es deseable desde un punto de vista económico.

El problema de combinar la deshidratación de los lodos con un alto secado en las prensas y el transporte de los lodos deshidratados en un transportador tubular o transportador de tornillo tubular se conoce ampliamente en la industria y se han intentando varias soluciones pero ninguna de las soluciones conocidas ha proporcionado una solución satisfactoria al problema.

Por ejemplo, se conoce ampliamente el uso de tubos de transportador con diámetros crecientes en el sentido de transporte para evitar el bloqueo por lodos secos. Esto funcionará siempre que los parámetros de lodos y de deshidratación sean de acuerdo a los valores de diseño. Sin embargo, está en la naturaleza de los lodos y de la deshidratación de lodos que las propiedades de los lodos son variables y esto afectará directamente al rendimiento de deshidratación de la prensa. Por tanto, cuando se usan transportadores con tubos crecientes, es decir secciones de tubo cónico, deben permitirse siempre estas variaciones ajustando los parámetros de la prensa de deshidratación de modo que produzca lodos más húmedos de lo que sería posible con el fin de garantizar que el transportador no se bloquee cuando cambian la carga de lodos y/o las características de los lodos en la prensa. Con el fin de permitir un funcionamiento óptimo para diferentes características de lodos, se necesitaría un conjunto de tubos de transportador con diferentes pendientes de la pared de la sección cónica. Estas secciones tubulares tendrían que cambiarse según las propiedades de lodos, lo que no sería práctico. La solución que usa tubos de transportador crecientes producirá por consiguiente resultados no óptimos con respecto a la sequedad de los lodos y también será propensa a perturbaciones si se produce un cambio imprevisto en los parámetros. Para mantenerse en el lado de la seguridad respecto al transportador, los lodos deshidratados se mantienen normalmente mucho más húmedos de lo que podría conseguirse mediante la prensa.

Otra manera que se ha intentado para resolver el problema en cuestión es usar un transportador tubular de un tipo que permita una variación de la pendiente de la sección cónica. De esta manera, puede llevarse a cabo un determinado ajuste del tubo durante su funcionamiento en caso de que cambien la característica de los lodos y la sequedad después de la deshidratación, pero esto requiere una supervisión constante o un sistema de control complicado. No pueden realizarse cambios de manera suficientemente rápida para ajustarse apropiadamente a los cambios en la carga o las características de los lodos y el intervalo de posibles ajustes de la pendiente es limitado. Un inconveniente adicional de este sistema es que sólo puede usarse para transportar los lodos a una corta distancia y no puede usarse para levantar los lodos más de una corta distancia a un transportador y/o un recipiente. Los lodos saldrán de este dispositivo en forma de grumos grandes, lo que requiere un tornillo de transportador con un diámetro grande para el transporte adicional de los lodos. La recarga en un transportador de tornillo de diámetro grande es costosa y poco práctica.

La deshidratación de lodos mediante el uso de prensas de husillo, prensas de pistón y prensas de lavado es una operación importante en el tratamiento de aguas residuales y procesos industriales. Las leyes y normas que rigen la eliminación de lodos y productos de deshecho están volviéndose cada vez más estrictas y existe una gran necesidad de métodos y dispositivos sencillos mediante los cuales puedan producirse lodos secados... [Seguir leyendo]

1. Aparato de tratamiento de lodos, que comprende

una prensa (3) para deshidratar los lodos,

un dispositivo (10) de compactación para recibir y compactar lodos deshidratados mediante la prensa, y

un transportador (11; 32) tubular para transportar lodos desde el dispositivo de compactación y que comprende un tornillo (28) de transporte,

caracterizado por

un triturador (12; 23) previsto en el transportador (11; 32) tubular y adaptado para triturar los lodos compactados por el dispositivo (10) de compactación, y

medios para hacer funcionar el triturador independientemente de la prensa,

uno o más primeros sensores (37, 38, 39) para detectar al menos un parámetro de funcionamiento de la prensa (3) , y/o uno o más segundos sensores (40) para detectar al menos un parámetro de funcionamiento del dispositivo (10) de compactación, comprendiendo además el aparato una unidad (36; 47) de control adaptada para controlar el funcionamiento del triturador (12; 23) , estando además la unidad de control adaptada para controlar la velocidad de rotación del tornillo (28) de transporte en respuesta a lo siguiente: señales de uno o más de los primeros sensores y/o señales de uno o más de los segundos sensores y también para controlar el funcionamiento del triturador (12; 23) en respuesta a lo siguiente: señales de uno o más de los primeros sensores y/o señales de uno o más de los segundos sensores.

2. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 1, en el que el tornillo (28) de transporte tiene un extremo aguas arriba y un extremo aguas abajo, estando el triturador (23) situado en el extremo aguas arriba.

3. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 2, en el que el tornillo (28) de transporte y el triturador

(23) están integrados.

4. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 3, en el que el tornillo (28) de transporte comprende un elemento que se extiende helicoidalmente que tiene un borde periférico, y el triturador (23) está formado en el borde periférico.

5. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 2, que comprende además una punta (18; 22) cónica unida de manera centrada al tornillo de transporte en el extremo aguas arriba del mismo.

6. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 2, que comprende además al menos un triturador (24) adicional situado aguas abajo del triturador (23) mencionado en primer lugar.

7. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 6, que comprende además una salida (27) de descarga para descargar lodos del transportador (11; 32) tubular en el extremo aguas abajo del tornillo (28) de transporte, en el que el triturador (24) adicional está situado en la salida (27) de descarga.

8. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 7, en el que el triturador (24) adicional comprende una cuchilla estacionaria (25) o rotatoria (26) .

9. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 6, en el que el tornillo (28) de transporte comprende un elemento que se extiende helicoidalmente que tiene una parte eliminada entre los extremos aguas arriba y aguas abajo del tornillo de transporte, y el triturador (24) adicional se extiende en la parte eliminada.

10. Aparato de tratamiento de lodos según una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, que comprende además un dispositivo (7) de lavado para introducir un líquido de lavado en los lodos existentes en la prensa para mezclarse con los lodos y efectuar el lavado de los mismos.

11. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 10, en el que el dispositivo (7) de lavado puede hacerse funcionar para introducir de manera cíclica líquido de lavado por lotes.

12. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 11, en el que la prensa (3) puede hacerse funcionar para disminuir la presión ejercida en los lodos mientras que el dispositivo (7) de lavado introduce líquido de lavado.

13. Aparato de tratamiento de lodos según una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en el que la unidad (36; 47) de control también es para controlar la prensa (3) .

14. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 13, en el que la unidad (36; 47) de control es para controlar la prensa (3) para transportar los lodos a un caudal controlado a o desde el dispositivo (10) de compactación.

15. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 14, en el que la unidad (36; 47) de control es para controlar la prensa (3) para variar el caudal de los lodos que abandonan la prensa en respuesta a señales de uno o más de los primeros sensores (37, 33, 39) que detectan, al menos un parámetro de funcionamiento de la prensa.

16. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 15, en el que el parámetro de funcionamiento de la prensa comprende la potencia momentánea para hacer funcionar la prensa (3) , la presión en los lodos en la prensa, la concentración de lodos en la prensa, el flujo de alimentación de lodos a la prensa o el flujo de agua separado de la prensa.

17. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 15, en el que la prensa (3) comprende un motor (1) de prensa para accionarla y el parámetro de funcionamiento de la prensa comprende el consumo de potencia momentánea del motor de prensa.

18. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 17, en el que la prensa (3) comprende un husillo (4) de prensa y un árbol (19) de transmisión que conecta el motor (1) y el husillo de prensa, y el parámetro de funcionamiento de la prensa comprende el par motor del árbol de transmisión.

19. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 13, en el que la unidad (36; 47) de control es para controlar la prensa (3) para variar el caudal de los lodos en respuesta a señales de uno o más de los segundos sensores (40) que detectan al menos un parámetro de funcionamiento del dispositivo (10) de compactación.

20. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 19, en el que el parámetro de funcionamiento del dispositivo de compactación comprende la presión en los lodos en el dispositivo (10) de compactación, o la concentración de lodos en el dispositivo (10) de compactación.

21. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 1, en el que el parámetro de funcionamiento de la prensa comprende la potencia momentánea para hacer funcionar la prensa (3) , la presión en los lodos en la prensa, la concentración de lodos en la prensa, el flujo de alimentación de lodos a la prensa o el flujo de agua separado de la prensa.

22. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 1, en el que la prensa (3) comprende un motor (1) de prensa para accionarla y el parámetro de funcionamiento de la prensa comprende el consumo de potencia momentánea del motor de prensa.

23. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 15, en el que la prensa (3) comprende un motor (1) de prensa, un husillo (4) de prensa y un árbol (19) de transmisión que conecta el motor y el husillo de prensa, y el parámetro de funcionamiento de la prensa comprende el par motor del árbol de transmisión.

24. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 1, en el que el parámetro de funcionamiento del dispositivo de compactación comprende la presión en los lodos en el dispositivo (10) de compactación, o la concentración de lodos en el dispositivo (10) de compactación.

25. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 1, en el que el parámetro de funcionamiento de la prensa comprende la potencia momentánea para hacer funcionar la prensa (3) .

26. Aparato de tratamiento de lodos según la reivindicación 1, en el que el parámetro de funcionamiento de la prensa comprende la presión, la concentración o la viscosidad de los lodos en la prensa (3)

27. Aparato de tratamiento de lodos según una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, que comprende además un controlador (35; 46) de secuencia de tiempo para controlar la prensa (3) para funcionar en ciclos.

28. Aparato de tratamiento de lodos según una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, que comprende además un controlador (35; 46) de secuencia de tiempo para controlar el triturador o transportador tubular para funcionar en ciclos.

29. Método para tratar lodos, que comprende las etapas de:

proporcionar una prensa (3) y hacer funcionar la prensa para deshidratar los lodos,

proporcionar un dispositivo (10) de compactación y hacer funcionar el dispositivo de compactación para compactar los lodos deshidratados,

proporcionar un triturador (12; 23) y hacer funcionar el triturador independientemente de la prensa para triturar los lodos compactados,

controlar el funcionamiento del triturador en respuesta a al menos un parámetro de funcionamiento detectado de la prensa y/o al menos un parámetro de funcionamiento del dispositivo (10) de compactación,

proporcionar un tornillo (28) de transporte en un tubo y hacer rotar el tornillo de transporte para transportar los lodos triturados en el tubo,

controlar la velocidad de rotación del tornillo de transporte en respuesta a al menos un parámetro de funcionamiento detectado de la prensa (3) y/o al menos un parámetro de funcionamiento del dispositivo de compactación, y

descargar los lodos del tubo.

30. Método según la reivindicación 29, que comprende además triturar los lodos al menos una vez más a medida que los lodos se transportan en el tubo.

31. Método según la reivindicación 29, que comprende además triturar los lodos una vez más justo antes de que los lodos se descarguen del tubo.

32. Método según la reivindicación 29, que comprende además lavar los lodos al mismo tiempo que se deshidratan.

33. Método según la reivindicación 32, en el que los lodos se lavan en ciclos.

34. Método según la reivindicación 29, que comprende además controlar también la prensa para transportar los lodos a un caudal controlado a o desde el dispositivo de compactación.

35. Método según la reivindicación 29, que comprende además controlar también la prensa (3) para variar el caudal de los lodos en respuesta a al menos un parámetro de funcionamiento detectado de la prensa.

36. Método según la reivindicación 35, en el que el parámetro de funcionamiento de la prensa (3) comprende la potencia momentánea para hacer funcionar la prensa (3) , la presión en los lodos en la prensa, la concentración de lodos en la prensa, el flujo de alimentación de lodos a la prensa o el flujo de agua separado de la prensa.

37. Método según la reivindicación 35, en el que la prensa (3) comprende un motor (1) de prensa para accionarla y el parámetro de funcionamiento de la prensa comprende el consumo de potencia momentánea del motor (1) de prensa.

38. Método según la reivindicación 37, en el que la prensa (3) comprende un husillo (4) de prensa y un árbol (19) de transmisión que conecta el motor (1) y el husillo de prensa, y el parámetro de funcionamiento de la prensa comprende el par motor del árbol de transmisión.

39. Método según la reivindicación 29, que comprende además controlar también la prensa (3) para variar el caudal de los lodos en respuesta a al menos un parámetro de funcionamiento detectado del dispositivo (10) de compactación.

40. Método según la reivindicación 39, en el que el parámetro de funcionamiento del dispositivo (10) de compactación comprende la presión en los lodos en el dispositivo (10) de compactación, o la concentración de lodos en el dispositivo de compactación.

41. Método según la reivindicación 29, en el que el parámetro de funcionamiento de la prensa (3) comprende la potencia momentánea para hacer funcionar la prensa (3) , la presión en los lodos en la prensa, la concentración de lodos en la prensa, el flujo de alimentación de lodos a la prensa o el flujo de agua separado de la prensa.

42. Método según la reivindicación 29, en el que la prensa comprende un motor (1) de prensa para accionarla y el parámetro de funcionamiento de la prensa (3) comprende el consumo de potencia momentánea del motor de prensa.

43. Método según la reivindicación 29, en el que la prensa (3) comprende un motor (1) de prensa, un husillo (4) de prensa y un árbol (19) de transmisión que conecta el motor (1) y el husillo de prensa, y el parámetro de funcionamiento de la prensa (3) comprende el par motor del árbol de transmisión.

44. Método según la reivindicación 29, en el que el parámetro de funcionamiento del dispositivo de compactación comprende la presión en los lodos en el dispositivo (10) de compactación, o la concentración de lodos en el dispositivo de compactación.

45. Método según la reivindicación 29, en el que el parámetro de funcionamiento de la prensa (3) comprende la potencia momentánea para hacer funcionar la prensa.

46. Método según la reivindicación 29, en el que el parámetro de funcionamiento de la prensa comprende la presión, la concentración o la viscosidad de los lodos en la prensa. (3) .

47. Método según la reivindicación 29, que comprende además controlar también la prensa (3) para funcionar en ciclos.

48. Método según la reivindicación 29, que comprende además controlar el triturador (23) para funcionar en ciclos.

49. Método según la reivindicación 29, que comprende además controlar el tornillo (28) de transporte para funcionar en ciclos.

50. Método según la reivindicación 29, en el que el tornillo (28) de transporte está adaptado para transportar los lodos triturados en un sentido ascendente desde el triturador (23) y los lodos se descargan del tubo en una posición por encima del triturador.