Sistema de digestión aerobia termófila autosostenida y procedimiento asociado.

Sistema de digestión aerobia termófila autosostenida y procedimiento asociado.

La presente invención se refiere a un sistema de digestión aerobia termófila autosostenida para higienización de fangos que permite llevar a cabo un precalentamiento de los fangos no tratados en el tanque digestor donde tiene lugar la digestión aerobia del fango en condiciones termófilas sin aporte externo de energía ya que aprovecha el calor residual presente en el fango ya tratado para precalentar el fango antes de ser introducido al tanque digestor, así como el procedimiento asociado a dicho sistema.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de digestión aerobia termófila autosostenida para estabilización e higienización de fangos que permite llevar a cabo un precalentamiento de éstos. Este precalentamiento permite operar en condiciones termófilas sin necesidad de recurrir a un aporte externo de energía.

El objeto de la invención es un sistema de digestión aerobia termófila autosostenida para estabilización e higienización de fangos que aprovecha el calor residual presente en el fango ya tratado para precalentar el fango no tratado antes de ser introducido al tanque digestor, así como el procedimiento asociado a dicho sistema.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los sistemas de digestión aerobia termófila autosostenida para estabilización e higienización de fangos del estado de la técnica, generalmente llevan a cabo el tratamiento de los fangos en dos tanques digestores dispuestos en serie, de manera que el primero se utiliza para el pretratamiento del fango hasta unas determinadas condiciones requeridas a la entrada del segundo digestor. De esta forma, es en este segundo tanque en el que la digestión es termófila además de aerobia, y sin aporte externo de energía, puesto que se opera siempre dentro del rango de temperatura en el que se desarrollan estos microorganismos termófilos.

En dichos sistemas del estado de la técnica es necesario mantener agitados los dos tanques digestores, con lo que los costes de operación y mantenimiento son muy elevados.

Entre los anteriores sistemas, se encuentra la patente con número de publicación KR100752332(B1) que necesita un primer tanque digestor para tratar los fangos a una

temperatura entre 35 y 45 °C durante 3 ó 4 días y un segundo tanque digestor para tratar los fangos a una temperatura entre 50 y 60 °C durante 3 ó 4 días.

También se ha planteado el tratamiento de los fangos en un solo tanque digestor, 5 empleando además intercambiadores de calor agua- fango. Sin embargo, estos intercambiadores necesitan el empleo de un fluido intermedio perdiéndose eficiencia global al transferir calor.

El sistema de digestión aerobia termófila autosostenida para estabilización e 10 higienización de fangos de la presente invención, requiere la presencia de un tanque digestor para mantener los fangos por encima de 55 °C durante al menos 24 horas, con lo que se obtiene un fango estabilizado e higienizado en una sola etapa.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de digestión aerobia termófila autosostenida para estabilización e higienización de fangos que permite llevar a cabo un precalentamiento de estos. Este precalentamiento permite operar en condiciones termófilas sin necesidad de recurrir a un aporte externo de energía térmica.

En el ámbito de la presente invención, se entiende por fango a la fracción de agua en la que se va concentrando la contaminación a medida que es reducida de la línea principal de depuración en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales.

De manera habitual, excepto para los procesos de estabilización química, se considera que un fango se encuentra suficientemente estabilizado cuando se ha alcanzado una reducción de sólidos volátiles de al menos un 38%.

Además de estar estabilizado, para obtener la clasificación de biosólido de Clase A 30 según la norma 503 de la Environmental Protection Agency (EPA), un fango en el rango de temperaturas termofílico con menos de un 7% de sólidos totales, debe permanecer un tiempo mínimo a una cierta temperatura. Este tiempo en días se obtiene de la siguiente expresión:

D>5,007*107/10 (0'14*T)

donde T es la temperatura en °C y D el tiempo en días que debe permanecer el fango a esa temperatura. Es decir, se entiende por fango estabilizado e higienizado aquel cuya temperatura se consiga mantener durante al menos 10 días por encima de 55 °C.

El sistema de digestión aerobia termófila autosostenida para estabilización e higienización de fangos comprende un tanque de almacenamiento donde se acumula el volumen de fango no tratado que se desea introducir en un tanque digestor que se describirá más adelante.

En el ámbito de la presente invención, se entiende por fango no tratado la corriente que sale del tanque de almacenamiento que es alimentado con las corrientes concentradas fruto de diferentes purgas provenientes de las línea de tratamiento de agua en una estación depuradora.

El sistema comprende además un tanque digestor en el que se lleva a cabo la digestión aerobia del fango en condiciones termófilas, sin aporte externo de energía térmica. Estas condiciones termófilas se mantienen en cada ciclo en el tanque digestor debido al calor que se desprende en el transcurso de las reacciones de oxidación de la materia orgánica y la fracción de oxígeno del aire que se introduce en el tanque.

En el ámbito de la presente invención, se entiende por fango tratado el que sale de este tanque digestor una vez realizada la digestión aerobia del fango en condiciones termófilas.

El sistema comprende además un intercambiador de calor para precalentar el fango no tratado proveniente del tanque de almacenamiento mediante el fango procedente del tanque digestor, antes de enviar el el fango no tratado al tanque digestor para su estabilización e higienización.

Opcionalmente, el sistema comprende un primer sistema de impulsión que hace circular el fango no tratado desde el tanque de almacenamiento al tanque digestor y un segundo sistema de impulsión se emplea también para impulsar el fango no tratado al

intercambiador de calor, donde el primer sistema de impulsión y el segundo sistema de impulsión pueden ser el mismo.

El sistema de digestión aerobia termófila autosostenida comprende además un tercer 5 sistema de impulsión que lleva a cabo la agitación y recirculación del propio fango contenido en el interior del tanque digestor. Además este tercer sistema de impulsión se emplea para hacer conducir el fango tratado cuando dicho fango tratado no puede salir por gravedad del mismo, durante la fase de descarga del digestor, al intercambiador de calor para poder ser empleado como fluido en el intercambiador de 10 calor que calienta el fango no tratado.

Opcionalmente, el fango tratado puede salir por gravedad del tanque digestor durante esta fase de intercambio.

Además con la recirculación se aporta oxígeno con un sistema de succión de aire por donde, al pasar el fango, se crea una depresión que provoca la aspiración de aire de la atmósfera.

Opcionalmente se pueden emplear un sistema de impulsión de aire que hace circular 20 aire al interior del tanque digestor.

Opcionalmente se puede emplear un sistema de impulsión de aire adicional para hacer circular aire al interior del tanque digestor..

El sistema comprende además un primer sistema de succión y control de espumas a través del cual igualmente se recircula el fango contenido en el tanque digestor, de modo que la depresión creada sirve para succionar las espumas formadas en el interior del tanque digestor. Estas espumas son aspiradas a través de un embudo colocado en el interior del tanque digestor a una altura concreta.

Opcionalmente, el sistema puede comprender un segundo sistema de succión y control de espumas.

El intercambiador de calor fango- fango citado anteriormente se emplea cuando la

temperatura del fango no tratado es inferior a la temperatura del tanque digestor.

Así, el fango no tratado contenido en el tanque de almacenamiento se hace circular hacia el intercambiador de calor y es recirculado de nuevo al tanque de almacenamiento de forma que se va precalentando el fango no tratado contenido en éste hasta que se alcanza un rango de temperaturas tal que se garantice en todo momento el rango termófilo en el tanque digestor.

De esta manera, el sistema de digestión aerobia termófila autosostenida para estabilización e higienización de fangos aprovecha el calor residual presente en el fango digerido para precalentar el fango no tratado antes de ser introducido al tanque digestor.

Las ventajas de la invención serían, entre otras, las siguientes:

Con este sistema se aprovecha la energía calorífica del fango tratado que ha sido estabilizado e higienizado para calentar el fango no tratado. De esta forma, se evita el aporte externo de energía térmica mejorando el rendimiento del proceso.

Adicionalmente se consigue aumentar el rendimiento de transferencia térmica al no emplearse fluidos auxiliares intermedios que recuperen el calor y lo transfieran en dos pasos al fango de entrada.

Se obtiene un fango de Clase...

1. Sistema de digestión aerobia termófila autosostenida para estabilización e higienización de fangos que comprende un tanque de almacenamiento (1) donde se

acumula un volumen de fango no tratado (6), un tanque digestor (2) en el que se lleva a cabo la digestión aerobia del fango proveniente del tanque de almacenamiento (1), en condiciones termófilas, sin aporte externo de energía térmica, caracterizado por que comprende además un intercambiador de calor (5) para precalentar el fango no tratado (6) proveniente del tanque de almacenamiento (1) mediante el fango procedente del 10 tanque digestor (2).

2. Sistema de digestión aerobia termófila autosostenida según reivindicación 1 caracterizado por que comprende un primer sistema de impulsión (3) que hace circular el fango no tratado (6) desde el tanque de almacenamiento (1) al tanque digestor (2).

3. Sistema de digestión aerobia termófila autosostenida según reivindicación 1 caracterizado por que comprende un segundo sistema de impulsión que impulsa el fango no tratado (6) del tanque de almacenamiento (1) al intercambiador de calor (5).

4. Sistema de digestión aerobia termófila autosostenida según reivindicaciones 2 y 3

caracterizado por que el primer sistema de impulsión (3) y el segundo sistema de impulsión son el mismo.

5. Sistema de digestión aerobia termófila autosostenida según cualquiera de las 25 reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende además un tercer sistema

de impulsión (4) que lleva a cabo la agitación y recirculación del propio fango contenido en el interior del tanque digestor (2).

6. Sistema de digestión aerobia termófila autosostenida según reivindicación 5 30 caracterizado por que el tercer sistema de impulsión (4) conduce el fango tratado (7) al

intercambiador de calor (5) donde calienta el fango no tratado (6) cuando dicho fango tratado (7) no puede salir por gravedad del mismo (2).

7. Sistema de digestión aerobia termófila autosostenida según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por que comprende que el fango tratado (7) sale por gravedad del tanque digestor (2).

8. Sistema de digestión aerobia termófila autosostenida según cualquiera de las

reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende un primer sistema de succión y control de espumas a través del cual se recircula el fango contenido en el tanque digestor (2), de modo que la depresión creada permite succionar las espumas formadas en el interior del tanque digestor (2).

9. Sistema de digestión aerobia termófila autosostenida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende un sistema de impulsión de aire adicional para hacer circular aire al interior del tanque digestor.

10. Procedimiento para llevar a cabo una digestión aerobia termófila autosostenida

mediante el sistema de de digestión aerobia termófila autosostenida de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para llevar a cabo la estabilización e higienización de fangos, que comprende:

una primera etapa de almacenamiento del fango no tratado (6) en un tanque de

almacenamiento (1),

una segunda etapa de digestión del fango no tratado (6) en un tanque digestor (2) para la obtención de un fango tratado (7) de Clase A,

caracterizado por que comprende:

una tercera etapa de intercambio de calor fango-fango, entre el fango tratado (7)

obtenido en la segunda etapa y el fango no tratado (1) proveniente de la primera

etapa, de manera que el fango no tratado (6) se precalienta antes de la segunda etapa.

11. Procedimiento para llevar a cabo una digestión aerobia termófila autosostenida según 30 reivindicación 10 caracterizado por que comprende una cuarta etapa de impulsión mediante un primer sistema de impulsión (3) para hacer circular el fango no tratado (6) desde el tanque de almacenamiento (1) al tanque digestor (2) entre la segunda y la tercera etapa.

12. Procedimiento para llevara cabo una digestión aerobia termófila autosostenida según cualquiera de las reivindicaciones 10 ó 11 caracterizado por que comprende una quinta etapa de impulsión mediante un segundo sistema de impulsión para impulsar el fango no tratado (6) al intercambiador de calor (5),

13. Procedimiento para llevara cabo una digestión aerobia termófila autosostenida según reivindicaciones 11 y 12 caracterizado por que la cuarta etapa de impulsión y la quinta etapa de impulsión se llevan a cabo mediante el mismo sistema de impulsión.

14. Procedimiento para llevar a cabo una digestión aerobia termófila autosostenida según

cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13 caracterizado por que comprende una sexta etapa de agitación en el tanque digestor (2) a través de la recirculación del propio fango contenido en su interior mediante un tercer sistema de impulsión para hacer circular el fango tratado (6) en el tanque digestor (2) que a su vez se emplea para

hacer circular el fango tratado (7) al intercambiador de calor (5) cuando dicho fango tratado (7) no puede salir por gravedad del tanque digestor (2) entre la segunda y la tercera etapa.

15. Procedimiento para llevar a cabo una digestión aerobia termófila autosostenida según

cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14 caracterizado por que comprende una séptima etapa de aporte de oxígeno mediante un sistema de succión de aire por donde, al pasar el fango, se crea una depresión que provoca la aspiración de aire de la atmósfera, entre la segunda y la tercera etapa.

16. Procedimiento para llevar a cabo una digestión aerobia termófila autosostenida según

cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15 caracterizado por que comprende una etapa adicional de impulsión mediante el empleo de un sistema de impulsión de aire para hacer circular aire al interior del tanque digestor (2).

17. Procedimiento para llevar a cabo una digestión aerobia termófila autosostenida según

cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16 caracterizado por que comprende una octava etapa de succión y control de espumas mediante un sistema a través del cual igualmente se recircula el fango contenido en el tanque digestor (2), de modo que la depresión creada sirve para succionar las espumas formadas en el interior del tanque

digestor (2).

18. Procedimiento para llevar a cabo una digestión aerobia termófila autosostenida según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17 caracterizado por que se repite de manera 5 cíclica cada 24 horas.