ES2303785B1 - Procedimiento para la valorizacion de lodos procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la valorización de lodos
procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales. Los lodos
(L) se introducen en una cámara-hogar (4) interior
de un primer horno (1), u horno-mufla, dotado además
de con una camisa (5) o cámara exterior de calentamiento por aire.
Los lodos se combustionan en la cámara-hogar (4)
hasta la fusión de los mismos, para la obtención de un material
vitrificado (V) que se deposita en el crisol (6) de la
cámara-hogar (4) del primer horno. Del éste se
extrae: material vitrificado (V), hacia un horno de fusión (7) de
vidrio; los humos de combustión (F) de la camisa (5) o cámara
exterior; y un producto de colas (8), que contiene parte de material
orgánico que aún no ha combustionado, parte de material inorgánico
arrastrado, vapor de agua recalentado y aire caliente con gases
inertes. Parte de los materiales inorgánicos (9, 10) del producto
de colas se recircula a la cámara interior del primer horno.
Description
Procedimiento para la valorización de lodos
procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la valorización de lodos procedentes de
estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), estando los lodos
constituidos por una fracción orgánica, una fracción inorgánica y
agua.
En las estaciones depuradoras de aguas
residuales (EDAR) se tratan las aguas procedentes de procesos
industriales para su depuración y se obtiene como producto
resultante un agua más o menos tratada, susceptible de diferentes
reutilizaciones, en función de sus parámetros de depuración, y unos
lodos o fangos que, con humedades de entre más del 98% y el 60%,
incorporan gran parte de productos sólidos procedentes del proceso
industrial y otras substancias producidas durante el propio proceso
de depuración.
La recuperación o reutilización de estos lodos
supone un problema medioambiental de gran magnitud. Su
revalorización como compost no siempre es posible y su utilización
como materia prima como material de construcción conlleva
normalmente inconvenientes o problemas técnicos de magnitud nada
desdeñable. En los casos de ciertas industrias manufactureras, los
lodos de depuración de sus aguas residuales pueden tener un elevado
contenido energético, para cuya recuperación existen en la
actualidad un buen número de sistemas y plantas.
La presente invención propone un novedoso
sistema de revalorización de los lodos de depuradoras de aguas
residuales, que permite revalorizar sus contenidos y óxidos
metálicos e inorgánicos, por una parte, recuperar gran parte de su
contenido energético, por otra parte, y eliminar de su contenido la
mayor parte los componentes inorgánicos nocivos o peligrosos desde
el punto de vista medioambiental.
Así, en la presente invención se da a conocer un
nuevo procedimiento para la valorización de lodos procedentes de
estaciones depuradoras de aguas residuales, que en su esencia se
caracteriza por comprender las etapas de:
- -
- introducción de los lodos en una cámara-hogar interior de un primer horno -u horno-mufla-, dotado además de con una camisa o cámara exterior de calentamiento por aire,
- -
- combustión de los lodos en la cámara-hogar hasta la fusión de los mismos, para la obtención de un material vitrificado que se deposita en el crisol de la cámara-hogar del primer horno,
- -
- extracción del primer horno de:
- -
- material vitrificado, hacia un horno de fusión de vidrio;
- -
- los humos de combustión de la camisa o cámara exterior; y
- -
- un producto de colas, que contiene parte de material orgánico que aún no ha combustionado, parte de material inorgánico arrastrado, vapor de agua recalentado y aire caliente con gases inertes; y
- -
- recirculación de parte de los materiales inorgánicos del producto de colas a la cámara interior del primer horno u horno mufla.
Según otra característica de la presente
invención, la introducción de los lodos en la cámara interior se
produce con los lodos pulverizados. La pulverización de los lodos
se puede realizar mediante aire o vapor a presión, introducidos
mediante un tornillo sin-fin o mediante transporte
neumático.
De acuerdo con otra característica de la
presente invención, el procedimiento comprende la etapa de
introducir el producto de colas saliente del primer horno, en la
cámara de un segundo horno subsiguiente, y dispuesto en serie con el
primer horno, en que se continua la combustión de la materia
orgánica, y del que salen humos de combustión, que contienen gases
inertes calientes, agua recalentada materia orgánica recalentada, y
del que se recircula una primera fracción de substancia inorgánica
vítrea hacia la cámara-hogar del primer horno.
Preferiblemente, en tal caso, se provee una fase
de recuperar, en un primer recuperador, parte del calor contenido en
los humos de combustión salientes del segundo horno, para
recalentar la mezcla de entrada en el segundo horno.
Además, se puede proveer la fase de conducir
parte del calor recuperado en el primer recuperador a la entrada de
aire caliente del horno de fusión de vidrio.
Preferiblemente, se proporciona la etapa
adicional de introducir los citados humos de combustión del segundo
horno, en el interior de un tercer horno, dispuesto en serie con el
segundo horno, en que se continua la combustión de la materia
orgánica, y del que salen humos de combustión, que contienen gases
inertes calientes, agua recalentada materia orgánica recalentada, y
del que se recircula una segunda fracción de substancia inorgánica
vítrea hacia la cámara-hogar del primer horno.
Además, puede haber una fase de recuperar, en un
segundo recuperador, parte del calor contenido en los humos de
combustión salientes del tercer horno, consistente en un
intercambiador gas-aire limpio, siendo el aire
limpio calentado en el segundo recuperador, conducido a la
cámara-hogar del primer horno-mufla,
con objeto de pre-calentar el aire de combustión de
los lodos de dicha cámara-hogar.
Según otra característica de la presente
invención, se filtran los humos de combustión de la cámara exterior
del primer horno, en un filtro de mangas, y la fase de reintroducir
componentes inorgánicos filtrados, hacia el interior de la
cámara-hogar del primer horno.
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de
ejemplo no limitativo, un ejemplo de realización no exclusiva, del
procedimiento según la presente invención, en cuya única Fig. se
muestra el esquema de principio de funcionamiento del
procedimiento.
En dichos dibujos puede apreciarse que el
procedimiento de valorización mediante vitrificación de lodos de
EDAR se produce en tres bloques:
1er
Bloque
Empieza con la introducción de lodos L de EDAR,
pulverizados, en el interior de una cámara-hogar 4
de un primer horno-mufla 1 con crisol
6-calefactada exteriormente por medio de una camisa
5, a temperatura elevada, mediante un
combustible-gas natural, gas-oil,
biogas, etc.- de manera que se trasmite el calor de la pared
exterior a la interior de la cámara-hogar 4.
Los lodos L que se introducen en el interior de
dicha cámara-hogar 4 se introducen pulverizados. Su
pulverización se realiza en una pre-fase o
simultáneamente a la introducción de los lodos L en la
cámara-hogar 4 y puede realizarse según tres
sistemas distintos:
- a)
- introducción con aire a presión o vapor a presión
- b)
- introducidos mediante tornillo sin - fin
- c)
- introducción mediante transporte neumático.
Este proceso de pulverización de los lodos L
puede realizarse tanto hallándose los mismos en estado seco cómo en
estado deshidratado.
La combustión de los lodos L en la
cámara-hogar 4 hasta la fusión de los mismos,
produce un material vitrificado V que se deposita en el crisol 6 de
la cámara-hogar 4 del primer horno 1.
Durante su estancia en el interior de esta
cámara-hogar 4 del primer horno 1, u
horno-mufla, se producen además distintas
modificaciones y distintos comportamientos de los componentes
orgánicos e inorgánicos de los lodos L, en concreto:
- 1)
- El agua se convierte en vapor recalentado
- 2)
- Las sustancias orgánicas combustionan parcial o totalmente generando calor
- 3)
- Los gases inquemados recorren el recipiente hasta su salida
- 4)
- Los elementos inorgánicos quedan:
- -
- una parte depositada como material vitrificado V en el fondo o crisol 6, otra en las paredes de la cámara-hogar 4; y
- -
- el resto sale por una abertura de salida de los gases inquemados y las partículas arrastradas que no se han depositado en la cámara 4.
Subsiguientemente, se realiza la extracción del
primer horno 1 del material vitrificado V, que se alimenta a un
horno de fusión 7 de vidrio.
Los humos de combustión F de la camisa 5 o
cámara exterior salen hacia un intercambiador 20, para el
pre-calentamiento de aire impulsado por un
ventilador 19. Los humos F continúan, con la ayuda de un extractor
21, hasta un filtro de mangas 16, en donde son filtrados,
produciendo unos componentes vítreos inorgánicos 17, que son
reintroducidos en la cámara-hogar 4 del primer horno
1.
Del horno 1 sale un producto de colas 8, hacia
un segundo horno 2, que contiene parte de material orgánico que aún
no ha combustionado, parte de material inorgánico arrastrado, vapor
de agua recalentado y aire caliente con gases inertes.
En el horno 1 se reintroduce, según se explica
más adelante, parte de los materiales inorgánicos 9, 10, de
naturaleza vítrea, del producto de colas 8.
2º
Bloque
Los gases inertes generados por la combustión
del material orgánico depositado en la cámara-hogar
6 del primer horno 1, son trasladados a la
cámara-hogar de un segundo horno 2 junto con:
- a)
- Las sustancias orgánicas restantes qué aún no han finalizado la combustión
- b)
- El material inorgánico arrastrado y
- c)
- El vapor de agua recalentado.
En este segundo horno 2, mediante un sistema
cerámico de recuperación 12 del calor que se ha introducido en
ella, se recupera el calor que se desprende, en parte, a través de
los humos 12 y, en parte, a través de las paredes de la cámara y que
es generado por:
- a)
- La combustión de la materia orgánica restante de la primera cámara ya trasladada a esta segunda
- b)
- El vapor de agua recalentado
- c)
- La materia inorgánica arrastrada de la primera cámara y
- d)
- El calor de los gases inertes.
Esta parte del calor que se recupera tiene como
finalidad calentar el aire que se introduce en cámara del segundo
horno 2 para acabar el proceso de combustión de los comburentes
salidos de la primera cámara del primer horno 1 a través del
indicado producto de colas 8.
Del segundo horno 2 se extrae una primera
fracción de substancia inorgánica 9 vítrea que se introduce en la
cámara-hogar 4 del primer horno 1.
El aire que calienta el recuperador 12 puede ser
al aire saliente del intercambiador 20, y parte del aire saliente
del recuperador 12 puede dirigirse hacia el
pre-calentamiento de la entrada 8, y parte ser
conducido a la entrada de aire caliente del horno de fusión de
vidrio 7.
3er
Bloque
Los humos 11 salientes del segundo horno 2
contienen:
- a)
- Los gases inertes calientes
- b)
- El agua recalentada y
- c)
- La materia inorgánica calentada.
Estos humos 11 son introducidos en el interior
de un tercer horno 3, dispuesto en serie con el segundo horno 2, en
que se continua la combustión de la materia orgánica, y del que
salen humos de combustión 13, que contienen gases inertes
calientes, agua recalentada materia orgánica recalentada, y del que
se recircula una segunda fracción 10 de substancia inorgánica vítrea
hacia la cámara-hogar 4 del primer horno 1.
En un segundo recuperador 14, se recupera parte
del calor contenido en los humos de combustión 13 salientes del
tercer horno 3. Se trata de un intercambiador
gas-aire limpio, del que sale el aire limpio
calentado 22 hacia la cámara-hogar 4 del primer
horno-mufla 1, con objeto de
pre-calentar el aire de combustión 15 de los lodos
L de dicha cámara-hogar 4.
Asimismo, a una cámara anexa a la
cámara-hogar del tercer horno 3, han llegado:
- a)
- Gases inertes que ya han desprendido parte del calor
- b)
- Vapor
- c)
- Los materiales inorgánicos restantes.
Todo lo cual se depura mediante distintos
equipos:
- a/
- Un filtro de mangas, para recoger los componentes inorgánicos
- b/
- Un filtro de gases para los inertes
- c/
- Un condensador para el vapor de agua.
El resto de gases inertes, ya filtrados, pasan a
la atmósfera.
La instalación puede complementarse con un
condensador del vapor de agua.
Finalmente se procederá a la extracción del
virio V depositado en fondo o crisol 6, hacia el horno 7 de fusión
de vidrio 7 antes citado. N el horno 7, además de la substancia
vítrea procedente del horno 1, se introducen otras materias
complementarias 18, tales como diferentes óxidos componentes del
vidrio, en distintas proporciones, aire cliente procedente del
recuperador 12, y del mismo emergen humos de combustión 23.
El vidrio producido en el horno de fusión 7
saldrá del mismo, por ejemplo hacia las máquinas de conformación de
artículos de vidrio, ya sea hueco o plano.
El aire recalentado en el intercambiador 12 y
los humos excedente F y 23 pueden ser utilizados para en otros
procesos para fundir mas vidrio, para generar corriente eléctrica,
en procesos térmicos industriales, etc.
Descrita suficientemente la naturaleza de la
presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se
hace constar que todo cuanto no altere, cambie o modifique su
principio fundamental, queda sujeto a variaciones de detalle.
Claims (11)
1. Procedimiento para la valorización de lodos
(L) procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales
(EDAR), estando los lodos constituidos por una fracción orgánica,
una fracción inorgánica y agua, caracterizado porque el
procedimiento comprende las etapas de:
- -
- introducción de los lodos en una cámara-hogar (4) interior de un primer horno (1), u horno-mufla, dotado además de con una camisa (5) o cámara exterior de calentamiento por aire,
- -
- combustión de los lodos (L) en la cámara-hogar (4) hasta la fusión de los mismos, para la obtención de un material vitrificado (V) que se deposita en el crisol (6) de la cámara-hogar (4) del primer horno (1),
- -
- extracción del primer horno (1) de:
- -
- material vitrificado (V), hacia un horno de fusión (7) de vidrio;
- -
- los humos de combustión (F) de la camisa (5) o cámara exterior; y
- -
- un producto de colas (8), que contiene parte de material orgánico que aún no ha combustionado, parte de material inorgánico arrastrado, vapor de agua recalentado y aire caliente con gases inertes; y
- -
- recirculación de parte de los materiales inorgánicos (9, 10) del producto de colas a la cámara interior del primer horno (1) u horno mufla.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la introducción de los lodos en la
cámara interior se produce con los lodos pulverizados.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la pulverización de los lodos se
realiza mediante aire o vapor a presión.
4. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque los lodos se introducen mediante un
tornillo sin-fin.
5. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque los lodos se introducen mediante
transporte neumático.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende la etapa de introducir el
producto de colas (8) saliente del primer horno (1), en la cámara de
un segundo horno (2) subsiguiente, y dispuesto en serie con el
primer horno (1), en que se continua la combustión de la materia
orgánica, y del que salen humos de combustión (11), que contienen
gases inertes calientes, agua recalentada materia orgánica
recalentada, y del que se recircula una primera fracción de
substancia inorgánica (9) vítrea hacia la
cámara-hogar (4) del primer horno (1).
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque comprende una fase de recuperar, en un
primer recuperador (12), parte del calor contenido en los humos de
combustión (11) salientes del segundo horno (2), para recalentar la
mezcla de entrada (8) en el segundo horno.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque comprende la fase de conducir parte del
calor recuperado en el primer recuperador (12) a la entrada de aire
caliente del horno de fusión de vidrio (7).
9. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque comprende la etapa de introducir los
citados humos de combustión (11) del segundo horno (2), en el
interior de un tercer horno (3), dispuesto en serie con el segundo
horno (2), en que se continua la combustión de la materia orgánica,
y del que salen humos de combustión (13), que contienen gases
inertes calientes, agua recalentada materia orgánica recalentada, y
del que se recircula una segunda fracción (10) de substancia
inorgánica vítrea hacia la cámara-hogar (4) del
primer horno (1).
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque comprende una fase de recuperar, en un
segundo recuperador (14), parte del calor contenido en los humos de
combustión (13) salientes del tercer horno (3), consistente en un
intercambiador gas-aire limpio, siendo el aire
limpio calentado en el segundo recuperador, conducido a la
cámara-hogar (4) del primer
horno-mufla (1), con objeto de precalentar el aire
de combustión (15) de los lodos (L) de dicha
cámara-hogar.
11. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende la fase de filtrar los humos
de combustión (F) de la cámara exterior (5) del primer horno (1), en
un filtro de mangas (16), y la fase de reintroducir componentes
inorgánicos (17) filtrados, hacia el interior de la
cámara-hogar (4) del primer horno (1).
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