Procedimiento y aparato para el tratamiento de residuos.

Procedimiento para el tratamiento de residuos,

particularmente apto para residuos sólidos urbanos que comprende la operación continua de tratar los residuos en un recinto cerrado, removiéndolos y/o mezclándolos y sometiéndolos de forma ininterrumpida durante su permanencia en el recinto cerrado a una presión superior a 2 bar y a una temperatura comprendida entre 100°C y 200°C, y las operaciones discontinuas de someter a compresión, de una en una, sucesivas unidades de carga de residuos a tratar e introducirlas, también de una en una, en el interior del recinto cerrado de tratamiento; y extraer del recinto cerrado de tratamiento y descomprimir, asimismo de una en una, sucesivas unidades de descarga de residuos ya tratados, compensándose las pequeñas pérdidas de presión y temperatura en el interior del recinto cerrado, cuyos valores se mantienen esencialmente constantes

Procedimiento y aparato para el tratamiento de residuos.

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para el tratamiento de residuos, particularmente apto para el tratamiento de residuos sólidos urbanos y residuos industriales asimilables, en el que los residuos tratados se introducen en un tanque de presión en cuyo interior son sometidos a unas condiciones de presión y temperatura durante un periodo de tiempo determinado, suficiente para su esterilización y transformación en subproductos aprovechables.

Antecedentes de la invención

De entre los distintos procedimientos conocidos para el tratamiento de residuos sólidos urbanos o basuras domésticas, así como de residuos industriales asimilables, resulta especialmente interesante aquel en el que los residuos son esterilizados y parcialmente desecados, transformándose la fracción orgánica de los residuos en un subproducto homogeneizado que facilita su posterior separación y aprovechamiento mediante circuitos de reciclaje y/o valorización energética.

En este tipo de procedimientos, también denominados de higienización de residuos, los residuos se exponen durante un periodo de tiempo predeterminado a un baño de vapor de agua, a elevada temperatura, a la vez que son agitados mecánicamente con el objetivo, entre otros, de extraer los líquidos que los residuos contienen.

Los aparatos especialmente adaptados para llevar a cabo este procedimiento de higienización comprenden por lo general un recipiente rotatorio de grandes dimensiones, convencionalmente de forma cilíndrica, capaz de girar alrededor de su eje longitudinal. Estos recipientes están provistos de una abertura, dotada de una compuerta que permite cerrar el recipiente herméticamente, a través de la cual se introducen en él los residuos a tratar y se extraen del mismo los residuos una vez tratados.

El procedimiento que se sigue para la higienización de los residuos consiste primero en introducir una gran cantidad de residuos en el recipiente, cerrar herméticamente el recipiente y aumentar a continuación la presión y la temperatura en su interior a la vez que los residuos son agitados al girar el recipiente alrededor de su eje longitudinal. Cuando la presión y la temperatura en el interior del recipiente alcanzan los valores deseados, se mantienen las condiciones de presión y temperatura en el interior del recipiente constantes durante un tiempo predeterminado, que varía en función de la composición de los residuos, produciéndose la higienización de los residuos propiamente dicha. Posteriormente, se disminuye la presión en el interior del recipiente de forma controlada y se procede a extraer los residuos de su interior.

Como parte representativa del estado de la técnica, se citan los documentos US 5427650, WO 03025101 y US 5427650 en los que se describen procedimientos de higienización que siguen los pasos anteriormente descritos así como aparatos especialmente aptos para llevar a cabo dichos procedimientos.

Uno de los mayores inconvenientes de los procedimientos de higienización descritos en los documentos citados está relacionado con el alto consumo energético necesario, en cada ciclo operativo, para elevar la presión y temperatura en el interior del recipiente después de la introducción de los residuos en él, generalmente introducidos a presión atmosférica y a temperatura ambiente, hasta los valores necesarios para su higienización, y la consiguiente pérdida de energía que se produce posteriormente cuando, una vez sometidos los residuos durante un tiempo predeterminado a las condiciones de trabajo, se despresuriza el recipiente para abrir de forma segura la compuerta del mismo y extraer de su interior los residuos tratados. Naturalmente, la abertura del recipiente también comporta una bajada considerable de la temperatura en el interior del recipiente. En un siguiente ciclo operativo, después de introducir una nueva cantidad de residuos en el interior del recipiente debe aportarse de nuevo energía suficiente para elevar la presión y la temperatura en el interior del recipiente hasta los valores adecuados para la higienización de los residuos.

El hecho de tener que aumentar en cada ciclo operativo la presión y la temperatura en el interior del recipiente hasta los valores adecuados para el tratamiento de los residuos, además del gasto energético que supone para la producción del vapor de agua necesario, alarga sensiblemente la duración de cada ciclo operativo.

Cabe decir en este punto que la gran cantidad de residuos generados en los grandes núcleos de población obliga a aumentar las dimensiones de los recipientes destinados al tratamiento de los residuos, ya que las instalaciones de tratamiento deben tener una capacidad suficiente para tratar al mismo tiempo un volumen elevado de residuos. Sin embargo, a mayores dimensiones de los recipientes mayor es el consumo energético necesario y el tiempo requerido para alcanzar las condiciones idóneas de presión y temperatura en el interior del recipiente, para la higienización de los residuos, cada vez que se inicia un ciclo operativo.

Un primer objetivo de la invención es dar a conocer un procedimiento y un aparato que mejoren el rendimiento de los procedimientos y aparatos conocidos, reduciéndose el consumo energético y el tiempo necesario por unidad de volumen de residuos tratados.

Por otro lado, y en relación a los aparatos conocidos, la utilización como tanques de presión de recipientes rotatorios implica el uso de materiales adecuados para resistir las tensiones o solicitaciones mecánicas a que están sometidos estos recipientes por el hecho de ser giratorios, y a la vez para resistir las elevadas presiones y temperaturas existentes en el interior de los recipientes. Además, las paredes interiores de los recipientes, que están en contacto directo con los residuos, deben resistir las agresiones mecánicas a que están sometidas debido a que los residuos sólidos, al ser agitados, impactan y rozan continuamente contra las paredes interiores de los recipientes.

Además de los inconvenientes anteriormente citados, relativos a los esfuerzos mecánicos y al desgaste interior a que están sometidos estos recipientes giratorios, los recipientes descritos en los documentos citados presentan otros inconvenientes relacionados con la complejidad de las comunicaciones entre el interior y el exterior del recipiente, especialmente por lo que refiere a los pasajes para la entrada de vapor de agua y para la salida de los líquidos, si no se desea alterar las condiciones de presión y temperatura en el interior del recipiente y obstaculizar el movimiento giratorio al que éste está sometido.

Es pues otro objetivo de la invención dar a conocer un aparato para el tratamiento de residuos que sea más simple y/o que reduzca los costes de fabricación en comparación con los aparatos conocidos.

Es también un objetivo del aparato según la invención mejorar la extracción de los líquidos liberados por los residuos en el interior de los recipientes, mejorándose consecuentemente el nivel de secado y la calidad de los residuos obtenidos, en el sentido de que se reduce su contenido de agua en comparación con el de los residuos que se obtienen de llevar a cabo el procedimiento de higienización en un aparato convencional.

Explicación de la invención

El procedimiento para el tratamiento de residuos objeto de la invención es particularmente apto para el tratamiento de residuos sólidos urbanos y residuos industriales asimilables, y se caracteriza porque comprende la operación continua de tratar los residuos en un recinto cerrado, removiéndolos y/o mezclándolos y sometiéndolos de forma ininterrumpida durante su permanencia en el recinto cerrado a una presión superior a 2 bar y a una temperatura comprendida entre 100ºC y 200ºC, y las operaciones discontinuas de someter a compresión, de una en una, sucesivas unidades de carga de residuos a tratar e introducirlas, también de una en una, en el interior del recinto cerrado de tratamiento; y extraer del recinto cerrado de tratamiento y descomprimir, asimismo de una en una, sucesivas unidades de descarga de residuos ya tratados, realizándose las correspondientes operaciones de compresión y descompresión en respectivas cámaras de carga o compresión, y de descarga o descompresión, en las que se aumenta la presión a que son sometidos los residuos desde la presión ambiental hasta la del interior del recinto cerrado y viceversa, respectivamente, compensándose las pequeñas pérdidas de presión y temperatura en el interior del...

1. Procedimiento para el tratamiento de residuos, particularmente apto para residuos sólidos urbanos (22a; 22b y 22c) y residuos industriales asimilables, caracterizado porque comprende la operación continua de

- tratar los residuos (22b) en un recinto cerrado, removiéndolos y/o mezclándolos y sometiéndolos de forma ininterrumpida durante su permanencia en el recinto cerrado a una presión superior a 2 bar y a una temperatura comprendida entre 100ºC y 200ºC,

y las operaciones discontinuas de

- someter a compresión, de una en una, sucesivas unidades de carga de residuos a tratar e introducirlas, también de una en una, en el interior del recinto cerrado de tratamiento; y

- extraer del recinto cerrado de tratamiento y descomprimir, asimismo de una en una, sucesivas unidades de descarga de residuos ya tratados, realizándose las correspondientes operaciones de compresión y descompresión en respectivas cámaras de carga o compresión (13), y de descarga o descompresión (16), en las que se aumenta la presión a que son sometidos los residuos desde la presión ambiental hasta la del interior del recinto cerrado y viceversa, respectivamente, compensándose las pequeñas pérdidas de presión y temperatura en el interior del recinto cerrado, cuyos valores se mantienen esencialmente constantes, después de las operaciones de introducción y extracción de los residuos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el recinto cerrado se acumulan los residuos de múltiples unidades de carga sucesivamente en él introducidas.

3. Procedimiento según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el recinto cerrado de tratamiento es un tanque de presión (1), en cuyo interior los residuos (22b) se hacen pasar por un tambor giratorio (25), coaxial con el tanque de presión, de paredes perforadas (27).

4. Procedimiento según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se establece una comunicación entre las citadas cámaras de carga o de compresión (13) y de descarga o descompresión (16) adaptada para igualar las presiones en ambas cámaras al menos durante las operaciones de compresión y de descompresión.

5. Procedimiento según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, con anterioridad a la operación de introducción de una unidad de carga de residuos (22a) en la cámara de carga o de compresión (13), los residuos de dicha unidad de carga se compactan suficientemente para deformar o romper elementos que superen unas dimensiones predeterminadas o para detectar la inclusión de elementos irrompibles que superen dichas dimensiones predeterminadas, evitándose el escurrimiento innecesario de líquidos contenidos en los residuos, para autorizar la introducción de la unidad de carga en la cámara de carga o compresión, y posteriormente en el recipiente cerrado, o rechazarla temporalmente.

6. Aparato (20) para el tratamiento de residuos, particularmente de residuos sólidos urbanos (22a; 22b y 22c) y residuos industriales asimilables, provisto de un tanque de presión (1) fijo en cuyos extremos longitudinales (4a, 4b) están dispuestas sendas aberturas de entrada (30) de los residuos a tratar y de salida (29) de los residuos tratados, estando dispuestos en el interior del tanque de presión unos medios para transportar (21) los residuos introducidos desde la abertura de entrada hasta la abertura de salida del tanque de presión y remover y/o agitar dichos residuos, caracterizado porque comprende

- una cámara de carga o compresión (13) adaptada para alojar una unidad de carga de residuos (22a) a tratar, provista de sendas bocas de entrada (14a) y de salida (12a) de los residuos de las que la boca de salida da acceso, a través de la abertura de entrada (30) del tanque de presión, al interior del citado tanque de presión, estando ambas bocas de entrada y de salida dotadas de respectivas compuertas de cierre (12;14);

- una cámara de descarga o descompresión (16) adaptada para alojar una unidad de descarga de residuos (22c) tratados, provista de sendas bocas de entrada (17a) y de salida (18a) de los residuos ya tratados, de las que la boca de entrada está yuxtapuesta a la abertura de salida (29) del tanque de presión, estando dotadas ambas bocas de entrada y de salida de respectivas compuertas de cierre (17; 18); y

- unos medios (23, 24) para aumentar y disminuir la presión en el interior de las cámaras de carga o compresión (13) y de descarga o descompresión (16) desde la presión atmosférica hasta alcanzar el valor de la presión en el interior del tanque de presión y viceversa, respectivamente.

7. Aparato (20) según la reivindicación 6, caracterizado porque los medios para transportar (21), remover y/o agitar los residuos (22b) en el interior del tanque de presión (1) comprenden un tambor giratorio (25), coaxial respecto del tanque de presión, de paredes perforadas (27) y provisto de elementos (26) que se proyectan desde la superficie interior de la pared lateral del citado tambor giratorio, destinados a remover y a desplazar en la dirección longitudinal, respectivamente, los residuos en él introducidos con el giro del tambor giratorio alrededor de su eje longitudinal.

8. Aparato (20) según la reivindicación anterior, caracterizado porque las paredes del tambor giratorio (25) están perforadas tan sólo a lo largo de una porción longitudinal extrema de dicho tambor giratorio, correspondiente al extremo de recepción de los residuos.

9. Aparato según las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque la boca de salida (12a) de la cámara de carga o de compresión (13) está dispuesta en el interior del tanque de presión (1) de modo que, al ser extraídos los residuos (22a) contenidos en dicha cámara de carga o compresión, éstos son depositados, por gravedad, en los medios para transportar (21), remover y/o agitar los residuos.

10. Aparato (20) según la reivindicación anterior, caracterizado porque la cámara de carga o compresión (13) de los residuos (22a) es esencialmente cilíndrica y está dispuesta horizontal, y porque está provista de unos medios de empuje (15) de los residuos contenidos en dirección a la boca de salida (12a).

11. Aparato (20) según la reivindicación anterior, caracterizado porque los medios de empuje (15) comprenden un cilindro hidráulico desplazable longitudinalmente por el interior de la cámara de carga o compresión (13).

12. Aparato (20) según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la abertura de salida (29) del tanque de presión (1) está dispuesta en la cara inferior del mismo y porque la boca de entrada (17a) de la cámara de descarga o descompresión (16) está dispuesta yuxtapuesta por debajo de la citada abertura de salida, de modo que los residuos (22c) extraídos del tanque de presión son introducidos, por gravedad, en dicha cámara de descarga o descompresión.

13. Aparato (20) según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está provisto de unos medios de comunicación (28) entre las cámaras de carga o compresión (13) y de descarga o descompresión (16), a través de los cuales pueden igualarse las presiones interiores de ambas cámaras.

14. Aparato (20) según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tanque de presión (1) está dispuesto inclinado respecto de la horizontal y de modo que el extremo provisto de la abertura de salida (29) está elevado respecto del extremo provisto de la abertura de entrada (30).