ES2224457T3 - Metodo e instalacion de compostaje libre de olores. - Google Patents
Metodo e instalacion de compostaje libre de olores.Info
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Abstract
Una instalación para el compostaje de residuos que contienen materia orgánica y material de residuos no compostables que comprende: una primera área de edificación cerrada (9, 35); un biorreactor (6) dispuesto para producir compost bruto a partir de la materia orgánica; medios (50, 7) para alimentar el biorreactor (6) con los residuos; una segunda área de edificación cerrada (13) para madurar el compost bruto; medios (14) para transportar el compost bruto desde el biorreactor (6) hasta la segunda área de edificación (13); una tercera área de edificación (30) para almacenar el compost maduro (29); medios (32, 33, 34) para bombear aire desde la primera área de edificación (9, 35) a la segunda área de edificación (13), con objeto de crear una presión negativa en dicha primera área de edificación; y, medios (46, 47) para bombear aire desde la segunda área de edificación (13) hasta un biofiltro (52), con objeto de extraer las sustancias malolientes, crear una presión negativa en dicha segunda área de edificación y emitir aire sustancialmente libre de olores a la atmósfera ambiente; caracterizada porque - el biorreactor (6) está localizado en la primera área de edificación cerrada (9, 35); - la tercera área de edificación (30) es una área de edificación normalmente cerrada; - se proporcionan medios (42, 43, 44) para bombear aire desde la tercera área de edificación a la segunda área de edificación (13); - el aire recogido de dichas primera y tercera áreas de edificación (9, 35; 30) se distribuye en el interior de la segunda área de edificación (13); y, - todo el aire bombeado desde la segunda área de edificación (13) se dispone para descarga únicamente vía el biofiltro (52).
Description
Método e instalación de compostaje libre de
olores.
La presente invención se refiere a un proceso e
instalación para el compostaje de materiales de residuos que
comprenden materia orgánica, en particular, aunque no
exclusivamente, residuos urbanos que incluyen residuos domésticos,
comerciales e industriales. El proceso e instalación según la
presente invención también proporciona la clasificación de los
materiales reciclables no orgánicos presentes en los residuos
domésticos, comerciales e industriales.
El crecimiento de las regiones urbanas y el
avance de la sociedad de consumo han originado un rápido aumento de
la cantidad de residuos. La forma tradicional de descartar estos
residuos consiste en descargarlos en vertederos. Debido a que la
mayoría de los vertederos no son lo suficientemente seguros como
para impedir la contaminación de las aguas subterráneas y la
polución del aire causada por el metano producido por el vertedero,
los vertederos se han convertido en un problema ambiental de la
sociedad de consumo. A este respecto, muchas patentes de la técnica
precedente están focalizadas hacia métodos de manipulación de
residuos, particularmente residuos urbanos, con el propósito de
reducir la cantidad total de residuos destinada a vertederos.
Comúnmente, la primera etapa del procesamiento de
residuos consiste en separar la fracción compostable del residuo de
la fracción no compostable.
Las patentes de EE.UU. n^{os} 5.522.913
(Peguy), expedida el 4 de Junio de 1996; 5.441.552 (De Lillo),
expedida el 15 de Agosto de 1995 y 4.934.285 (Jormanainen), expedida
el 19 de Junio de 1990, se refieren a la selección de materiales no
compostables para su reciclaje antes de someter a compostaje a la
fracción compostable de los residuos. En la solicitud de patente
internacional WO 90/00162 (Stenroos et al.), publicada el 11
de Enero de 1990, se describe un aparato para el compostaje de
residuos orgánicos, si bien parece que la fracción compostable se
había ya separado de la fracción no compostable de residuos.
En la patente de EE.UU. nº 5.556.445, concedida a
Mark K. Quinn et al. el 17 de Septiembre de 1996, los
residuos urbanos se calientan en primer lugar con vapor a una
temperatura entre 212ºF y 500ºF. Seguidamente, las fracciones de
residuos compostables y no compostables se separan mediante un
tratamiento adicional, tal como compostaje y reciclado.
En la patente de EE.UU. nº 5.522.913, patente de
EE.UU. nº 5.441.552, patente de EE.UU nº 4.934.285 y solicitud de
patente internacional WO 90/00162, la técnica precedente no dice
nada con respecto a la seguridad de los individuos que manipulan los
residuos brutos mientras seleccionan la fracción compostable de
residuos de la fracción no compostable. Existen también ciertos
requisitos de tiempo y trabajo para llevar a cabo esta primera
etapa. En la patente de EE.UU. nº 5.556.445, se esteriliza el
residuo mediante calor y vapor, lo que lo convierte en seguro para
la manipulación, pero el proceso de alimentación de la cámara con el
residuo no es continuo y la energía requerida convierte este proceso
en costoso e ineficiente.
Además, los procesos e instalaciones de
compostaje de la técnica precedente originan a menudo olores
desagradables que perturban a las áreas cercanas.
En el documento
WO-A-92/18611 se describe una
instalación de compostaje de residuos en la que se incorpora un
sistema de recuperación de aire y control de olores. En este caso,
se recupera el aire de la zona de salida de la instalación y de los
digestores, y se reutiliza en las etapas de compostaje. Se hace
algún uso en las áreas cerradas dentro de la instalación.
En el documento
EP-A-0623572 se describe un proceso
de compostaje de residuos orgánicos en el que el área de digestión
se somete a un flujo de aire controlado y mediante un sistema de
ventilación se lleva el aire hasta un biofiltro antes de ser
descargado a la atmósfera.
En consecuencia, un objetivo de la presente
invención es eliminar los inconvenientes de la técnica
precedente.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un proceso e instalación seguros, económicos,
eficientes y libres de olores para transformar los residuos en
productos utilizables.
Un objetivo adicional de la presente invención es
proporcionar un proceso e instalación de compostaje de residuos
capaces de minimizar la fracción de residuos destinada a vertedero y
reducir la toxicidad de la fracción de residuos destinada a
vertedero, mediante la conversión en compost de la materia orgánica
presente en los residuos.
De acuerdo con la invención, se proporciona una
instalación para el compostaje de residuos que contienen materia
orgánica y material de residuos no compostables que comprende:
- una primera área de edificación cerrada;
- un biorreactor dispuesto para producir compost bruto a partir de la materia orgánica;
- medios para alimentar el biorreactor con los residuos;
- una segunda área de edificación cerrada para madurar el compost bruto;
- medios para transportar el compost bruto desde el biorreactor hasta la segunda área de edificación;
- una tercera área de edificación para almacenar el compost maduro;
- medios para bombear aire desde la primera área de edificación hasta la segunda área de edificación; y,
- medios para bombear aire desde la segunda área de edificación hasta un biofiltro, con objeto de extraer las sustancias malolientes y emitir aire sustancialmente libre de olores a la atmósfera ambiente;
- caracterizada porque
- -
- el biorreactor está localizado en la primera área de edificación cerrada;
- -
- la tercera área de edificación es una área de edificación normalmente cerrada;
- -
- se proporcionan medios para bombear aire desde la tercera área de edificación a la segunda área de edificación;
- -
- el aire recogido de dichas primera y tercera áreas de edificación se distribuye en el interior de la segunda área de edificación; y,
- -
- todo el aire bombeado desde la segunda área de edificación se dispone para descarga únicamente vía el biofiltro.
Además, según la invención, se proporciona un
proceso para compostar residuos que contienen materia orgánica y
material de residuos no compostables, que comprende las etapas
de:
alimentar el residuo desde una primera área de
edificación cerrada hasta un biorreactor dispuesto para producir
compost bruto a partir de materia orgánica;
transferir el compost bruto desde el biorreactor
a una segunda área de edificación cerrada en la que el compost bruto
se deja madurar;
transferir el compost maduro desde la segunda
área de edificación a una tercera área de edificación en la que se
almacena el compost maduro;
bombear aire desde la primera área de edificación
a la segunda área de edificación; y,
bombear aire desde la segunda área de edificación
a un biofiltro, con objeto de extraer las sustancias malolientes y
emitir a la atmósfera ambiente aire sustancialmente libre de
olores;
caracterizado porque
- -
- el biorreactor está localizado en la primera área de edificación cerrada;
- -
- la tercera área de edificación se mantiene normalmente cerrada;
- -
- se bombea aire desde la tercera área de edificación a la segunda área de edificación;
- -
- el aire recogido de dichas primera y tercera áreas de edificación se distribuye en el interior de la segunda área de edificación; y,
- -
- todo el aire extraído de la segunda área de edificación se bombea únicamente a través del biofiltro.
Dado que en las áreas de edificación cerrada se
mantiene una presión negativa y que las sustancias malolientes se
extraen junto con el aire bombeado a través del biofiltro, el
proceso e instalación según la presente invención producen compost
sin producir olores susceptibles de afectar y molestar a las áreas
vecinas.
Preferiblemente, la primera área de edificación
cerrada comprende una primera zona para recibir el residuo bruto y
una segunda zona que alberga al biorreactor y a los medios de
alimentación para alimentar los residuos al bio-
rreactor.
rreactor.
Preferiblemente, está provista de un conjunto de
grúa y garfio accionados por control remoto para llevar los residuos
desde el foso de recepción de residuos situado en la primera zona
hasta los medios de alimentación.
En una forma de realización preferente, se
proporciona una cuarta área de edificación cerrada a la salida del
biorreactor, entre las áreas de edificación primera y tercera; en
dicha cuarta área, el compost bruto se direcciona hacia la segunda
área de edificación y el material de residuos no compostables se
puede clasificar.
Preferiblemente, se proporcionan medios para
bombear aire desde la cuarta área de edificación hasta la segunda
área de edificación.
En una forma de realización preferente, en el
interior de la cuarta área de edificación se proporciona una zona de
refinado secundario a la que se transfiere el compost maduro desde
la segunda área de edificación y desde la que se transfiere el
compost refinado a la tercera área de edificación.
El biorreactor comprende, preferiblemente, una
cámara rotatoria, tubular y de compartimento único.
En la presente invención se utiliza una
estructura de biofiltro para extraer del aire las sustancias
malolientes producidas por el compostaje de la materia orgánica. El
biofiltro comprende, preferiblemente, un lecho base de piedras, una
red de canales huecos que recorren el interior del lecho base de
piedras con objeto de inyectar en el biofiltro el aire que contiene
las sustancias malolientes y un lecho constituido por un medio
filtrante dispuesto sobre la parte superior del lecho base de
piedras cuya función es extraer las sustancias malolientes del aire,
consistiendo preferiblemente este lecho filtrante en una mezcla
homogénea de viruta de madera, partículas de corteza de árbol y
material orgánico, mantenido a un grado de humedad
predeterminado.
Preferiblemente, el material orgánico del medio
filtrante se selecciona del grupo consistente en compost, musgo de
turba y una combinación de ambos.
Las proporciones volumétricas del medio filtrante
pueden ser las siguientes:
| Viruta de madera | 4 \pm 20% |
| Partículas de corteza de árbol | 4 \pm 20% |
| Materia orgánica | 1 \pm 20% |
El grado predeterminado de humedad se encuentra
preferiblemente entre 40% y 60%.
Los objetivos, ventajas y otras características
de la presente invención quedarán más claros con la lectura de la
siguiente descripción, no restrictiva, de una forma de realización
preferente de la invención, que se da únicamente a modo de ejemplo
en referencia a los dibujos que la acompañan.
En los dibujos que se adjuntan:
La Figura 1 presenta el plano de una instalación
según la presente invención para el compostaje de la fracción
orgánica de residuos;
La Figura 2 presenta una vista en perspectiva en
la que se muestra la superficie cilíndrica interior del biorreactor;
y,
La Figura 3 presenta una vista de la sección
transversal del biofiltro usado en la instalación de compostaje de
la Figura 1.
En referencia a la Figura 1 de los dibujos
adjuntos, la instalación de compostaje de residuos, generalmente
identificada con el número de referencia 1, comprende una gran
sección completamente cerrada receptora de residuos 2 para la
recepción de camiones, tal como 3, que transportan, por ejemplo,
residuos urbanos. La gran sección completamente cerrada receptora de
residuos 2 está localizada en el área de edificación 9.
La sección completamente cerrada receptora de
residuos 2 comprende un gran foso 4. El área de edificación 9 se
mantiene normalmente cerrada; las puertas, tales como 5, se abren
sólo cuando camiones, tales como 3, entran en la sección 2 para
descargar en el foso 4 los residuos que transportan y cuando
subsiguientemente los camiones abandonan la sección 2 después de
dicha descarga. Si se desea, el residuo bruto que llega a la
instalación de compostaje se puede pesar antes de su descarga en el
interior del foso 4. Seguidamente, se eleva el residuo bruto sólido
del foso 4 mediante un conjunto de puente grúa y garfio,
esquemáticamente representados en la Figura 1 como 50, y se
introduce en el biorreactor 6 a través del alimentador 7. El
biorreactor 6 está localizado en el área de edificación 35.
Dado que el conjunto de puente grúa y garfio 50
se opera desde una cabina de control central, representada como 8 en
la Figura 1, no existe contacto directo entre los operarios y los
residuos brutos contenidos en el foso 4. Por supuesto, el foso 4 y
el conjunto de puente grúa y garfio 50, así como el alimentador 7,
están en el campo de visión del operador, bien directamente o bien a
través de cámaras de vídeo y monitores, para permitir la
alimentación del biorreactor 6 por medio del conjunto de puente grúa
y garfio 50 a través del alimentador 7. El foso 4 puede estar
dividido en varias secciones, de manera que cada una de ellas reciba
diferentes tipos de residuos sólidos para posibilitar la
alimentación selectiva del biorreactor 6. Esta alimentación
selectiva puede también ser dirigida mediante inspección visual por
el operador de los residuos contenidos en el foso 4. La alimentación
selectiva permite la diversificación de los tipos de residuos
suministrados al biorreactor 6 para conseguir una óptima operación
de este biorreactor.
Dado que los residuos se suministran tal cual al
biorreactor 6, es decir, sin un tratamiento previo, el alimentador 7
se debe diseñar que manera que se evite su obstrucción. Puesto que
este tema entra en el campo de los expertos en la técnica de diseño
de alimentadores anti-obstrucción, no se describirá
adicionalmente el alimentador 7 en la presente especificación.
Los residuos orgánicos líquidos se descargan en
un tanque de almacenamiento de líquidos 10. Se bombean gradualmente
en el biorreactor 6 como líquidos para el proceso, preferiblemente
en compañía de agua.
En la forma de realización de preferencia, el
biorreactor 6 consiste en un cilindro horizontal y alargado 11
(Figuras 1 y 2) de 47,8 m (157 pies) de largo y 4,27 m (14 pies) de
diámetro interno. Debe tenerse en cuenta que la longitud y el
diámetro del cilindro 11 pueden variar ampliamente en función de la
capacidad de compostaje de residuos y otros requisitos de la
utilización pretendida. El cilindro 11 es giratorio, pudiendo girar
en cualquier dirección sobre su eje longitudinal a una velocidad
constante, que puede variar de ½ a 2 rpm (revoluciones por minuto).
El interior del cilindro 11 está cubierto por un revestimiento
acanalado 12. En el ejemplo de la Figura 2, no limitativo, el
revestimiento 12 de la superficie interna define una serie de surcos
longitudinales, tales como 40, que poseen generalmente sección
transversal rectangular. Entre los surcos 40 existen también picos,
tales como 41, para ayudar a rasgar las bolsas de plástico y a
quebrar las partículas de mayor tamaño. Durante la operación, los
surcos rectangulares 40 permanecen llenos de compost, que contiene
los microorgasnismos transferidos al residuo alimentado al cilindro
11 a través del alimentador 7, con objeto de promover el compostaje.
Por supuesto, el revestimiento interno 12 protege a la superficie
interna del cilindro 11 contra la abrasión. Cuando los surcos 40
están llenos de compost, el revestimiento 12 constituye además un
aislante térmico y acústico.
El alimentador 7 se monta en un extremo del
cilindro 11 del biorreactor 6, de forma que el residuo bruto se
suministra a ese extremo del cilindro 11. La rotación del cilindro
11 confiere movimiento al residuo desde dicho extremo del cilindro
11 al extremo opuesto de dicho cilindro 11, al mismo tiempo que
dicho residuo se mezcla continuamente. El tiempo de residencia del
residuo en el cilindro 11 del biorreactor 6 es al menos de algunos
días. Debe tenerse en cuenta que el tiempo de residencia del residuo
en el cilindro rotatorio 11 debe ser lo suficientemente largo como
para permitir que la temperatura en dicho cilindro alcance un valor
lo suficientemente alto (de 55ºC a 65ºC, como se indica en la
descripción siguiente) como para pasteurizar la fracción orgánica y
compostable del residuo. Por tanto, durante el invierno se requiere
un tiempo de residencia más largo, dada la temperatura ambiente más
baja, para aumentar la temperatura hasta el valor requerido. Además,
el tiempo de residencia debe ser lo suficientemente largo como para
conseguir la transformación de la fracción orgánica compostable del
residuo en compost. El biorreactor 6 está capacitado para recibir
100 toneladas de residuos por día (esta capacidad del biorreactor 6
corresponde a las dimensiones y velocidad rotacional del cilindro 11
anteriormente menciona-
das).
das).
Las canaladuras longitudinales formadas por los
surcos 40 sobre la superficie interna del cilindro 11 provisto del
revestimiento 12 disgregan el residuo sin triturar el mismo, con
objeto de quebrar y reducir la fracción orgánica compostable del
residuo más rápidamente. En el interior del biorreactor 6, el
residuo no sólo se mezcla continuamente, sino que además se
humidifica y oxigena con objeto de crear en el biorreactor 6 las
condiciones óptimas para el crecimiento y actividad metabólica de
los microorganismos deseados. La oxigenación se lleva a cabo
simplemente mediante bombeo del volumen óptimo de aire en el
interior del biorreactor 6, para mejorar el crecimiento y actividad
metabólica de los microorganismos aeróbicos. La humidificación del
residuo se consigue mediante la adición de líquido, preferiblemente
conteniendo agua, en el biorreactor 6. Más específicamente, la
humidificación se lleva a cabo mediante la adición al biorreactor 6
de residuos líquidos. El lixiviado y las aguas residuales del área
de la instalación de compostaje se re-usan en el
proceso de compostaje para humedecer los residuos contenidos en el
biorreactor 6. Sin embargo, puesto que la cantidad de líquido
requerida es mayor que la cantidad de lixiviado y agua residual
disponible en el área, el proceso de compostaje según la presente
invención posibilita el procesamiento de varios residuos líquidos,
tales como lodos o zumos caducados, almacenados en el tanque 10.
Como se ha indicado en la descripción anterior,
durante la operación los surcos 40 están rellenos de compost, el
cual proporciona un medio de cultivo ideal y enriquecido para el
desarrollo de los microorganismos deseables contenidos en él. El
compost contenido en los surcos 40 actúa como depósito de
microorganismos útiles; estos microorganismos están, por tanto,
siempre disponibles para compostar residuo bruto cuando se introduce
residuo bruto en el biorreactor 6.
Este ambiente de desarrollo ideal y enriquecido
presente en el biorreactor 6 tiene como resultado un aumento en el
crecimiento y actividad metabólica microbianos que origina una
velocidad acelerada de compostaje. Esta velocidad acelerada de
actividad microbiana de compostaje genera calor, de manera que la
temperatura en el biorreator 6 alcanza rápidamente un valor situado
entre 55ºC y 65ºC, nivel de temperatura que se mantiene durante la
transformación del residuo bruto en compost bruto, es decir, durante
la duración total de la residencia del residuo en el biorreactor 6.
Debe mencionarse aquí que este nivel de temperatura (entre 55ºC y
65ºC) es más alto que la temperatura letal de germinación.
La forma cilíndrica del biorreactor 6 y la
rotación continua del cilindro 11 impiden la formación de zonas
vacías durante el compostaje o la pérdida de líquidos; en reactores
estáticos, el flujo de aire se fuerza a través de esas zonas vacías,
con lo que esas zonas vacías se enfrían y el flujo de aire ya no
aporta el oxígeno requerido para el compostaje. Además, la mezcla
continua del residuo en el biorreactor 6 da lugar a una mezcla de
materia orgánica biodegradada (compost bruto) y residuos no
compostables en la que el compost bruto es homogéneo.
El compost bruto del biorreactor 6 se separa de
la fracción de residuos no compostables y se transfiere a un área de
edificación 13 de maduración de compost a través de, por ejemplo,
una cinta transportadora 14. Dado que la fracción no compostable del
residuo no se ha triturado ni molido, puede separarse fácilmente del
compost bruto mediante sistemas o métodos convencionales. De acuerdo
con una forma de realización preferente, esta separación se efectúa
en el extremo del cilindro rotatorio 11 opuesto al alimentador 7,
por medio de un trommel (criba rotatoria) esquemáticamente mostrado
como 15 y que posee una malla de 15-30 mm. El tamaño
de la malla puede variar ampliamente en función de, por ejemplo, los
reglamentos de la autoridad del país, provincia o estado en el que
esté situada la instalación de compostaje, en función de las
exigencias del cliente, en función del uso previsto del compost,
etc. El trommel rotatorio 15 se alimenta con material procedente del
extremo correspondiente del cilindro 11. Se deja que el compost pase
a través del trommel rotatorio 15 y a continuación se recoge y
transfiere a la nave de maduración de compost 13 a través de la
cinta transportadora 14.
La fracción no compostable del residuo, que no
pasa a través del trommel rotatorio 15 se transfiere a, y se
transporta en, una cinta transportadora 16 a una sección de
clasificación 17 localizada en el área de edificación 27, en la que
madera, piedra, envases "brick" y metales férreos y no férreos
se recogen y colocan en diferentes contenedores, tales como 18. Se
puede usar un imán (no mostrado) para seleccionar los envases de
hojalata, que a continuación se almacenan en el depósito y se
fragmenten, limpian y venden a fábricas de acero. Los materiales que
no son reciclados en el momento, tales como filmes plásticos y otros
materiales, se acondicionan en contenedores tales como 18 antes de
transportarlos hacia un vertedero.
Ciertos materiales compostables, tales como lodo
seco, pueden no requerir compostaje preliminar en el biorreactor 6.
Tales materiales compostables se reciben en una área receptora de
lodo seco 51 (véase también camión 19) y se transfieren del área 51
al área de edificación 13 de maduración de compost mediante, por
ejemplo, cintas transportadoras.
La separación de la fracción no compostable del
residuo después de la etapa de compostaje acelerado efectuada en el
biorreactor 6 comprende, entre otras, las siguientes ventajas:
- la fracción no orgánica y no compostable del
residuo está muy limpia y se separa fácilmente del compost
bruto;
- higienización y estabilización de la totalidad
de los productos presentes en los residuos recibidos en la
instalación de compostaje gracias al aumento de temperatura en el
biorreactor; y,
- se composta todo el material de los residuos
que es compostable para maximizar la fracción de residuos que se
composta y, por tanto, minimizar la fracción de residuos que se
transporta a vertedero.
Después de la higienización, la manipulación de
la fracción no compostable de residuos en la sección de
clasificación 17 no presenta sustancialmente riesgos para la salud
de los operarios. La situación es muy diferente cuando la
clasificación se efectúa antes de la fase de compostaje a alta
temperatura llevada a cabo en el biorreactor 6.
De la misma manera, después de la higienización,
la manipulación del compost no presentará sustancialmente riesgos
para la salud de los usuarios.
Además, la ausencia de trituración del residuo
antes de su alimentación al biorreactor 6 a través del alimentador 7
reduce la contaminación por metales pesados.
En la nave de maduración de compost 13, se
dispone el compost bruto procedente del biorreactor 6 en pilas,
tales como 22, situadas en los respectivos compartimentos, tales
como 20, separadas por muros de hormigón, tales como 21. Por
supuesto, el número de pilas y compartimentos, así como las
dimensiones de estas pilas y compartimentos, puede variar en función
de la capacidad deseada.
Las pilas de compost 22 se voltean frecuentemente
durante el periodo de maduración, normalmente comprendido entre 30 y
60 días, es decir, hasta que el compost esté maduro. Más
específicamente, las pilas 22 se voltean mediante un volteador
electromecánico de compost (no mostrado). A modo de ejemplos no
limitativos:
- las pilas 22 se voltean una pila cada vez,
transfiriéndose la pila 22 de un compartimento 20 a otro; o,
- las pilas 22 se voltean una pila cada vez y se
deja en el mismo compartimento.
En la selección del método de volteo de las
pilas, debe tenerse en cuenta que es deseable más agitación para
producir un compost más homogéneo. Durante el volteo de las pilas 22
se añade agua al compost con objeto de mantenerlo a un grado de
humedad preferiblemente comprendido entre 40% y 60%.
Cada pila 22 es además aireada y, por tanto,
oxigenada, durante el periodo de maduración. Con ese propósito, se
forma al menos una zanja longitudinal, tal como 23, en el suelo de
hormigón de cada compartimento 20. A modo de ejemplo no limitativo,
cada zanja 23 se puede cubrir con tablones de madera (no mostrados)
dejando ranuras entre ellos y se abastece aire presurizado a las
zanjas 23. Alternativamente, los tablones de madera se pueden
sustituir por planchas de metal perforadas o por un lecho de piedras
dispuesto en las zanjas. Se produce entonces un flujo de aire a
través de las pilas 22 de compost bruto con objeto de airear esas
pilas y contribuir a la maduración del compost. La aireación forzada
de las pilas 22 de compost bruto impide además la generación de
olores durante la maduración del compost.
Además, en las pilas de compost 22 se mantiene
preferiblemente una temperatura mayor que 50ºC.
El compost refinado del área de edificación de
maduración 13 se transfiere, por medio de una cinta transportadora
28, a un área de refinado secundario 26 localizada en el área de
edificación 27, donde se procesa a través de una gran criba
rotatoria, un alimentador y otros equipamientos de refinado
secundario con objeto de separar del compost las pequeñas partículas
extrañas de, por ejemplo, vidrio y/o plástico y en consecuencia: (a)
obtener un producto más limpio utilizable en la corrección de suelos
y (b) conseguir un compost que satisfaga las exigencias de los
estándares de calidad. El compost 29 se almacena a continuación en
otra área de edificación 30 adyacente a la instalación de
compostaje, estando ya listo para su embarque en camiones, tales
como 31, y para su utilización por los usuarios.
Para controlar los olores, todas las áreas de
edificación 9, 13, 27, 30 y 35 de la instalación de compostaje
permanecen normalmente cerradas y se mantienen a presión negativa
mediante la aspiración del aire que contiene las sustancias
malolientes de las áreas de edificación. En las diferentes áreas de
edificación 9, 13, 27, 30 y 35, el aire se bombea preferiblemente en
las proximidades del techo.
El bombeo del aire que contiene las sustancias
malolientes se efectúa a dos niveles:
Primer
nivel
El aire que contiene las sustancias malolientes
se bombea, preferiblemente en las proximidades del techo de las
áreas de edificación 9, 27 y 35 a través de, a modo de ejemplo no
limitativo, tuberías tales como 32 y 33 y bombas de aire tales como
34, esquemáticamente representadas en la Figura 1. El aire de las
áreas de edificación 9, 27 y 35 puede también bombearse desde
lugares donde la concentración de polvo u otras sustancias sea más
alta. Este aire bombeado se inyecta principalmente en las zanjas 23
del área de edificación de maduración 13, con objeto de airear las
pilas de compost 22. Una porción de este aire bombeado se puede
también inyectar directamente en el área de edificación 13 de
maduración de compost.
De la misma manera, el aire que contiene
sustancias malolientes se bombea, preferiblemente en las
proximidades del techo del área de edificación 30, a través de, a
modo de ejemplo no limitativo, tuberías tales como 42 y 43 y bombas
de aire tales como 44, esquemáticamente representadas en la Figura
1. El aire del área de edificación 30 puede también bombearse desde
lugares donde la concentración de polvo u otras sustancias sea más
alta. Este aire bombeado se puede inyectar bien en las zanjas 23 del
área de edificación de maduración 13 para airear las pilas 22 de
compost, o bien directamente en el área de edificación 13 de
maduración de compost.
Debe mencionarse aquí que el área de edificación
de maduración de compost 13 sirve como cámara de sedimentación del
aire bombeado desde las áreas de edificación 9, 27, 30 y 35, antes
de que este aire sea suministrado al biofiltro 52, impidiendo en
consecuencia la obstrucción de este biofiltro, como se explica en la
descripción siguiente.
Segundo
nivel
Finalmente, el aire que contiene sustancias
malolientes se bombea, preferiblemente en las proximidades del techo
del área de edificación 13 de maduración de compost, a través de, a
modo de ejemplo no limitativo, tuberías tales como 45 y 46 y bombas
de aire tales como 47. Este aire bombeado se inyecta uniformemente
por todo el volumen del biofiltro 52. Con ese propósito, el
biofiltro 52 está formado por una base de un lecho de piedras 36
(Figura 3). Un espesor razonable de la base del lecho de piedras 36
es 0,9 m (3 pies). Sin embargo, entra dentro del ámbito de la
presente invención proporcionar una base de lecho de piedras 36 que
tenga diferentes espesores. El lecho base 36 consiste en una mezcla
homogénea de piedras de río limpias o producto equivalente. Embebida
por toda la base 36 del lecho de piedras se encuentra una red de
canales huecos tales como 37. El aire bombeado desde el área de
edificación 13 de maduración de compost se suministra a la red de
canales huecos 37, con objeto de distribuir uniformemente el aire
que contiene las sustancias malolientes en el biofiltro 52.
El biofiltro 52 comprende también un lecho de un
medio filtrante 38 dispuesto sobre la parte superior de la base de
lecho de piedras 36. Un espesor razonable del lecho del medio
filtrante es 1,2 m (4 pies); sin embargo, entra dentro del ámbito de
la presente invención usar diferentes espesores de medio filtrante.
Además, el medio filtrante consiste ventajosamente en una mezcla
homogénea de los siguientes constituyentes en las siguientes
proporciones volumétricas:
| Viruta de madera | 4 \pm 20% |
| Partículas de corteza de árbol | 4 \pm 20% |
| Materia orgánica | 1 \pm 20% |
La materia orgánica se puede seleccionar del
grupo consistente en compost, musgo de turba, otro tipo de materia
orgánica con propiedades similares y una combinación de los
anteriores. Por lo tanto, el medio filtrante 38 es una mezcla
orgánica que lleva a un lento proceso de filtración orgánico
completamente natural. A través del medio filtrante del biofiltro 52
fluye una gran cantidad de aire, con objeto de permitir que los
microorganismos (inicialmente presentes en la materia orgánica tal
como compost, musgo de turba o combinación de ambos) eliminen las
sustancias malolientes producidas por el compostaje de la fracción
orgánica compostable de los residuos. Para conseguir una buena
eficiencia del biofiltro 52, el grado de humedad se mantiene entre
40% y 60%; una película de agua rodea entonces a las partículas del
medio filtrante para promover el crecimiento de microorganismos
capaces de extraer las sustancias malolientes y, consecuentemente,
los olores del aire antes de lanzar el aire filtrado a la atmósfera.
El biofiltro 52 es tan eficiente que la cantidad de la mayor parte
de las sustancias malolientes emitidas a la salida del biofiltro 52
es tan pequeña que dichas sustancias son prácticamente
indetectables.
Como se muestra, el biofiltro 52 es un biofiltro
multicelular, representándose en la Figura 1 dos células de
biofiltro, 24 y 25. Por supuesto, se puede usar un número de células
de biofiltro mayor que 2. El número y tamaño de las células del
biofiltro se escoge para que reúna los requisitos de capacidad de la
utilización pretendida. Las células trabajan normalmente en
paralelo, aunque se puede aislar cada una de las células para su
reparación mientras que la(s) otra(s)
permanece(n) en operación para el control de olores durante
el periodo de mantenimiento. Además, el biofiltro 52 está diseñado
de manera que cada molécula de aire permanece durante 1 minuto en el
medio filtrante 38.
El control del proceso e instalación de
compostaje se lleva a cabo desde la cabina de control central con
aire acondicionado 8, desde cuya altura se supervisa el foso de
recepción de residuos 4 y el área de recepción de residuos 2.
Controladores lógicos programables y equipos de vídeo automatizados
(no mostrados) permiten que el operador controle totalmente todo el
proceso de compostaje. El conjunto total de la instalación de
compostaje se puede controlar con apenas tres empleados.
El proceso de compostaje según la invención es
muy flexible. Se adapta fácilmente a los cambios en los hábitos de
los consumidores así como al tipo de recogida de basuras, por
ejemplo, selectiva, seca y/o húmeda. Por supuesto, la calidad del
compost producido se maximiza cuando el proceso está precedido por
una recogida de basura selectiva. Además, el proceso proporciona la
adición de:
- aditivos líquidos o sólidos para acelerar el
proceso de compostaje o dar determinadas características al compost
producido; y/o,
- otras sustancias, tales como residuos verdes,
residuos de la fabricación de papel y/o residuos de industrias
alimentarias.
En el proceso según la presente invención se
puede además procesar adicionalmente lodo de aguas residuales
procedente de estaciones de tratamiento de aguas residuales
urbanas.
El proceso e instalación de compostaje según la
presente invención puede reciclar una proporción tan alta como del
70% del contenido de la bolsa de basura promedio de residuos
domésticos, convirtiéndolo en compost y materiales recuperables,
tales como plástico y metales. Cuando se combina con la recogida
selectiva urbana, este proceso puede reducir la proporción de
residuos destinados a vertedero a menos de un 30%.
Como los expertos en la técnica saben bien, el
compost presenta los siguientes beneficios:
- como corrector de suelos:
- a)
- es un material orgánico rico que regenera el suelo pobre;
- b)
- aumenta el contenido en materia orgánica y la capacidad de retención de agua de los suelos;
- c)
- regenera la microflora del suelo en conjunto con fertilizantes; y,
- d)
- reduce tanto como en un 50% la necesidad de fertilizantes y reduce los gastos de irrigación, fertilizantes y pesticidas;
- como agente preventivo contra la
contaminación:
- a)
- impide la dispersión de la contaminación; y,
- b)
- impide la erosión y la pérdida de materia orgánica a lo largo de márgenes de ríos, carreteras, parques, zonas de juegos y campos de golf; y,
- como agente de remediación de
contaminación:
- a)
- absorbe olores y degrada compuestos orgánicos volátiles;
- b)
- inmoviliza metales pesados y evita la contaminación de la cadena alimenticia; y,
- c)
- degrada o elimina conservantes de madera, productos del petróleo, plaguicidas e hidrocarburos clorados que están contenidos en suelos contaminados.
En conformidad con el proceso e instalación de
compostaje según la presente invención, los residuos se convierten
en un producto útil que tiene varios mercados posibles.
Claims (22)
1. Una instalación para el compostaje de residuos
que contienen materia orgánica y material de residuos no
compostables que comprende:
- una primera área de edificación cerrada (9, 35);
- un biorreactor (6) dispuesto para producir compost bruto a partir de la materia orgánica;
- medios (50, 7) para alimentar el biorreactor (6) con los residuos;
- una segunda área de edificación cerrada (13) para madurar el compost bruto;
- medios (14) para transportar el compost bruto desde el biorreactor (6) hasta la segunda área de edificación (13);
- una tercera área de edificación (30) para almacenar el compost maduro (29);
- medios (32, 33, 34) para bombear aire desde la primera área de edificación (9, 35) a la segunda área de edificación (13), con objeto de crear una presión negativa en dicha primera área de edificación; y,
- medios (46, 47) para bombear aire desde la segunda área de edificación (13) hasta un biofiltro (52), con objeto de extraer las sustancias malolientes, crear una presión negativa en dicha segunda área de edificación y emitir aire sustancialmente libre de olores a la atmósfera ambiente;
- caracterizada porque
- -
- el biorreactor (6) está localizado en la primera área de edificación cerrada (9, 35);
- -
- la tercera área de edificación (30) es una área de edificación normalmente cerrada;
- -
- se proporcionan medios (42, 43, 44) para bombear aire desde la tercera área de edificación a la segunda área de edificación (13);
- -
- el aire recogido de dichas primera y tercera áreas de edificación (9, 35; 30) se distribuye en el interior de la segunda área de edificación (13); y,
- -
- todo el aire bombeado desde la segunda área de edificación (13) se dispone para descarga únicamente vía el biofiltro (52).
2. Una instalación de compostaje de residuos
según la reivindicación 1, caracterizada porque la primera
área de edificación cerrada comprende una primera zona (9) para
recibir el residuo bruto y una segunda zona (35) que alberga al
biorreactor (6) y a los medios de alimentación (7) para alimentar
los residuos al biorreactor.
3. Una instalación de compostaje de residuos
según la reivindicación 2, caracterizada por un conjunto de
grúa y garfio (50) accionados por control remoto para transferir los
residuos desde el foso de recepción de residuos (4) situado en la
primera zona (9) hasta los medios de alimentación (7).
4. Una instalación de compostaje de residuos
según la reivindicación 3, caracterizada porque el foso de
recepción de residuos (4) está dividido en secciones, cada una de
ellas dispuesta para recibir tipos diferentes de residuos sólidos
para posibilitar la alimentación selectiva del biorreactor (6).
5. Una instalación de compostaje de residuos
según cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque se proporciona una cuarta área de
edificación cerrada (27) a la salida del biorreactor (6), entre las
áreas de edificación primera y tercera, en la que, en dicha cuarta
área, el compost bruto se direcciona hacia la segunda área de
edificación (13) y el material de residuos no compostables se puede
clasificar (16, 17).
6. Una instalación de compostaje de residuos
según la reivindicación 5, caracterizada porque se
proporcionan medios para bombear aire desde la cuarta área de
edificación (27) a la segunda área de edificación (13).
7. Una instalación de compostaje de residuos
según la reivindicación 5 ó 6, caracterizada porque en el
interior de la cuarta área de edificación (27) se proporciona una
zona de refinado secundario (26) a la que se transfiere el compost
maduro desde la segunda área de edificación (13) y desde la que se
transfiere el compost refinado (29) a la tercera área de edificación
(30).
8. Una instalación de compostaje de residuos
según cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque se proporciona una criba (15), situada
inmediatamente a continuación del extremo de salida del biorreactor
(6), para separar el compost bruto del material de residuos no
compostables.
9. Una instalación de compostaje de residuos
según cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque el biorreactor (6) consiste en un
cilindro alargado y horizontal.
10. Una instalación de compostaje de residuos
según la reivindicación 9, caracterizada por la existencia de
medios para humidificar y oxigenar a la materia orgánica contenida
en el biorreactor (6).
11. Una instalación de compostaje de residuos
según la reivindicación 9 ó 10, caracterizada porque el
interior del biorreactor tubular (6) está provisto de un
revestimiento acanalado (12), de manera que la superficie interna
del revestimiento define surcos longitudinales (40).
12. Una instalación de compostaje de residuos
según la reivindicación 11, caracterizada porque los surcos
(40) poseen una sección transversal sustancialmente rectangular, con
picos (41) entre los surcos.
13. Una instalación de compostaje de residuos
según cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque el biofiltro (52) comprende:
un lecho base de piedras (36)
una red de canales huecos (37) que recorre el
interior del lecho base de piedras, con objeto de inyectar en el
biofiltro el aire que contiene las sustancias malolientes; y,
un lecho constituido por un medio filtrante (38)
dispuesto sobre la parte superior del lecho base de piedras (36)
para extraer del aire dichas sustancias malolientes, consistiendo
dicho lecho filtrante en una mezcla homogénea de viruta de madera,
partículas de corteza de árbol y materia orgánica, mantenido a un
grado de humedad predetermi-
nado.
nado.
14. Una instalación de compostaje de residuos
según la reivindicación 13, caracterizada porque la materia
orgánica del medio filtrante (38) se selecciona del grupo
consistente en compost, musgo de turba y una combinación de
ambos.
15. Una instalación de compostaje de residuos
según la reivindicación 13 ó 14, en la que las proporciones
volumétricas del medio filtrante (38) son las siguientes:
16. Una instalación de compostaje de residuos
según la reivindicación 13, 14 ó 15, caracterizada porque el
grado de humedad predeterminado del biofiltro está comprendido entre
40% y 60%.
17. Un proceso para el compostaje de residuos que
contienen materia orgánica y material de residuos no compostables
que comprende las etapas de:
alimentar el residuo desde una primera área de
edificación cerrada (9, 35) hasta un biorreactor (6) dispuesto para
producir compost bruto a partir de la materia orgánica;
transferir el compost bruto desde el biorreactor
(6) a una segunda área de edificación cerrada (13) en la que el
compost bruto se deja madurar;
transferir el compost maduro desde la segunda
área de edificación (13) a una tercera área de edificación (30) en
la que se almacena el compost maduro;
bombear aire desde la primera área de edificación
(9, 35) a la segunda área de edificación (13) para crear una presión
negativa en dicha primera área de edificación; y,
bombear aire desde la segunda área de edificación
(13) a un biofiltro (52) para extraer las sustancias malolientes,
con objeto de crear una presión negativa en dicha segunda área de
edificación y emitir a la atmósfera ambiente aire sustancialmente
libre de olores;
caracterizado
porque
- -
- el biorreactor (6) está localizado en la primera área de edificación cerrada (9, 35);
- -
- la tercera área de edificación (30) se mantiene normalmente cerrada;
- -
- se bombea aire desde la tercera área de edificación (30) a la segunda área de edificación (13);
- -
- el aire recogido de dichas primera y tercera áreas de edificación (9, 35; 30) se distribuye en el interior de la segunda área de edificación (13); y,
- -
- todo el aire extraído de la segunda área de edificación (13) se bombea únicamente a través del biofiltro (52).
18. Un proceso según la reivindicación 17,
caracterizado porque se amontona el residuo bruto en una
primera zona (9) de la primera área de edificación y se alimenta el
biorreactor (6) con los residuos amontonados vía el alimentador
(7).
19. Un proceso según la reivindicación 17 ó 18,
caracterizado porque el material de salida del biorreactor
(6) se transfiere a una cuarta área de edificación cerrada (27),
localizada entre las áreas de edificación primera y tercera, y
porque en el interior de dicha cuarta área de edificación (27) se
direcciona el compost bruto hacia la segunda área de edificación
(13) y se clasifica el material de los residuos no compostables.
20. Un proceso según la reivindicación 19,
caracterizado porque se bombea aire desde la cuarta área de
edificación (27) a la segunda área de edificación (13).
21. Un proceso según la reivindicación 19 ó 20,
caracterizado porque en la cuarta área de edificación (27) se
lleva a cabo un refinado secundario del compost maduro y el compost
refinado se transfiere a la tercera área de edificación (30).
22. Un proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque la materia
orgánica de los residuos se voltea, humidifica y oxigena en el
biorreactor (6).
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