ES2237794T3 - Procedimiento de transformacion en frio de desechos urbanos o de lodos liquidos de materiales inertes, instalacion que sirve para realizar este procedimiento y productos obtenidos. - Google Patents
Procedimiento de transformacion en frio de desechos urbanos o de lodos liquidos de materiales inertes, instalacion que sirve para realizar este procedimiento y productos obtenidos.Info
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Abstract
La invención se refiere a un procedimiento para la transformación en frío de residuos sólidos urbanos (RSU) y/o fangos en materiales inertes, que comprende las etapas de: proporcionar RSU y/o fango a partir de respectivAs conducciones de suministro; introducir los materiales dentro de un micronizador para reducir la granulometría y para recuperar el agua contenida en los mismos; añadir CaO en una cantidad de entre un 5 y un 10% en peso del componente principal; añadir CaCO{sub,3} en una cantidad de entre un 5 y 10% en peso del componente principal; añadir un aditivo polimérico en una cantidad de entre un 3 y un 10% en peso del componente principal; transportar el producto hasta la estación de conformado y almacenamiento. La invención también se refiere a la instalación para realizar el procedimiento anterior y a los productos obtenidos.
Description
Procedimiento de transformación en frío de
desechos urbanos o de lodos líquidos de materiales inertes,
instalación que sirve para realizar este procedimiento y productos
obtenidos.
La presente invención se refiere a un proceso
para la transformación en frío de residuos municipales y/o fango de
aguas residuales en materiales inertes, así como una planta para
realizar dicho proceso y los productos obtenidos.
Como es sabido, los vertederos tienen un impacto
medioambiental importante, aunque se ha intentado minimizar dichos
desequilibrios ecológicos medioambientales con tecnologías de
cultivo frecuentemente caras e insuficientes.
La impermeabilización no garantiza en todos los
casos una estanqueidad perfecta, permitiendo la infiltración y la
difusión dentro del estrato profundo de los productos de
fermentación anaerobia y de productos tóxicos de los residuos de
partida.
A pesar de la atención prestada por los expertos
en este campo, estos aspectos todavía no se han resuelto, en
particular en lo que respecta a la predicción y prevención
relacionadas con el uso de los vertederos actuales de residuos
sólidos urbanos (degradación medioambiental, polución atmosférica y
del estrato acuoso, miasma, roedores, etc) que en la actualidad
constituyen una preocupación especial para la gente que pide el
alejamiento de los vertederos de las zonas habitadas y de las
factorías, parques, es decir, de cualquier lugar vinculado con la
vida humana.
Son importantes los gastos implicados en este
tipo de servicio, así como el costo para los usuarios. Debería ser
suficiente pensar en la compra de las zonas, las obras
relacionadas, la gestión de los empleados y de las má-
quinas.
quinas.
Tampoco se pueden olvidar los problemas
ocasionados a los usuarios de la carretera durante el transporte de
los RSU desde los lugares de recogida a la estación de
transferencia y después hasta el vertedero final (aproximadamente
100.000 viajes por día).
Si se toma en consideración la cantidad diaria
media de RSU producidos en Italia, las cifras son
impresionantes.
De hecho, suponiendo una media de 0,94 kg/día por
persona, considerando una población de 50.000.000, se alcanza una
producción media diaria de 47.000 t/día, correspondiente a un
volumen compacto de aproximadamente 770.000 m^{3}/día.
Considerando una altura media de los residuos
compactados de aproximadamente 5 m, se puede deducir que cada día se
cubre una superficie de aproximadamente 150.000 m^{2}, y la
recuperación hipotética de estas zonas dura una decena de años.
En la actualidad, la incineración representa una
alternativa a lo anterior, que, cuando está acoplada a la
recuperación del calor, se denomina "termodestructor".
Se puede negar que bajo el impacto medioambiental
produce desequilibrios del ecosistema, debido a la gran cantidad de
dióxido de carbono, consumiendo así enorme cantidad de oxígeno y
produciendo también dioxina en vista de la presencia de materiales
plásticos.
Además, es sabido que la combustión de fango de
aguas residuales y residuos sólidos urbanos produce una gran
cantidad de dióxido de azufre, de manera que se podría inducir un
aumento de la lluvia ácida, de modo que el problema de la emisión
es en cualquier caso destacado y difícil de gestionar, mientras que
el vertido de cenizas requerirá vertederos adecuados.
La base de la solución según la presente
invención es la filosofía de la conversión de residuos en materia
"primera-segunda". "Primera": puesto que
su recuperación permite utilizarla en un nuevo ciclo de producción
como material adecuado para obtener un nuevo proceso.
"Segunda": puesto que no se produce en un ciclo adecuadamente
preparado para ponerla en el mercado, sino más bien como material
residual, lo que significa que constituye algo que será
abandonado.
Los residuos sólidos urbanos (RSU) se componen de
clases específicas de materias comercializables, cuyos porcentajes
se pueden someter a pocas variaciones.
Dichas variaciones de las mercancías
comercializables también están influenciadas por los hábitos de la
comunidad.
Como media, los RSU incluyen las categorías
siguientes: 1) polvos e inertes finos - 13%, 2) materiales
orgánicos - 27%, 3) madera y plantas - 3,5%, 4) papel y cartón -
25%, 5) plástico - 10,5%, 6) vidrio e inertes pesados - 5%, 7)
tejidos - 4,5%, 8) materiales ferrosos - 2,5%, 9) lavadoras,
muebles, somieres, etc - 1%, 10) pañales y compresas - 3%, 11)
varios artículos no clasificados - 5%.
También es sabido que la filosofía del reciclado
no ha hallado ninguna otra solución que no sea la de la selección y
reutilización diferenciada de vidrio, papel, algunos metales
pesados (hierro, aluminio), así como algunas clases de materiales
plásticos que representan los materiales que pueden ser reciclados
razonablemente, pero sin una ventaja económica bien definida debido
a los costos seleccionados y al valor de los productos
obtenidos.
El plástico solamente se puede destinar a la
fabricación de productos pobres, el vidrio deberá ser separado por
color, el papel requiere altos costos de regeneración, etc. Aunque
el fango de aguas residuales civiles tiene menor calidad con
respecto a los RSU, no debe ser infravalorado tanto con respecto a
los problemas de contaminación del entorno como por el alto
contenido de agua (70/80%), y los consiguientes altos costos de
transporte.
La técnica de composte junto con otros materiales
orgánicos es posible para obtener el denominado composte de
calidad.
La baja demanda del composte y la sospecha del
mercado hacen también que esta solución sea bastante problemática y
seguramente no adecuada como solución ordinaria.
Una primera solución de este tipo se ha propuesto
en la solicitud de patente italiana RM 91A000242, presentada el 9
de abril de 1991 y concedida el 15 de julio de 1994, con el número
1.244.506.
FR-A-2337588
describe un proceso para el desecho de residuos domésticos donde el
material se somete primero a una etapa de trituración basta, secar
el material resultante y someterlo a una segunda etapa de
trituración que reduce el material a la finura de la harina, añadir
aditivos inorgánicos y orgánicos y después granular el material
para obtener granulados adecuados para sustituir la grava en
hormigón.
Se propone ahora una mejora de este proceso para
obtener un resultado final incluso más óptimo. La mejora del
proceso de transformación propuesta según la presente invención
permite explotar los productos inertes, haciéndolo de aplicación
universal e incluso más atractivo como "método de eliminación"
indiscutible.
La tecnología propuesta según la presente
invención, aunque inspirada en las tecnologías de la década de los
setenta para los residuos radiactivos y nocivos, difiere en cuanto
al procedimiento que usa un aditivo polimérico y no mezclas de
composiciones de silicato de aluminio que, aunque tienen buenas
características de inertización, no tienen ni garantizan las
propiedades físicas y mecánicas obtenidas por la solución de la
invención.
Otra característica de la tecnología según la
invención es la introducción de un aditivo polimérico que modifica
algún aspecto de la interacción entre los residuos y la matriz de
cemento.
La solución propuesta es económica tanto bajo el
aspecto de la inversión como para el uso energético, y tiene además
una significativa compatibilidad medioambiental.
Todas las clases de artículos comercializados
antes mencionadas son perfectamente consistentes con el cemento una
vez producida la inertización por el aditivo polimérico y su
catalizador específico.
Los fangos de aguas residuales también son
perfectamente consistentes después del tratamiento por el
procedimiento de la invención empleando el cemento.
La solución según la invención, dentro del límite
debido a la razonabilidad fisicoquímica, puede explotar la
compatibilidad entre productos inertes obtenidos por la
transformación de RSU y/o fango de aguas residuales con
cemento.
De hecho, el material inertizado permite
incorporarlo adecuadamente triturado, con diferentes tamaños de
gránulo, dentro de la matriz de cemento, contribuyendo al proceso
de compatibilidad por un aditivo polimérico y su catalizador.
Todo lo anterior permite diferenciar el proceso
de incorporación del producto inerte obtenido con el cemento que se
utiliza con relación apropiada con otras partes, evidenciando así
los ventajosos resultados técnicos y mecánicos del producto.
En particular, las ventajas obtenidas pueden ser
individualizadas en el peso específico, porosidad, permeabilidad al
aire, congelabilidad, conductividad térmica, resistencia al fuego,
dureza, resistencia a la compresión y trabajabilidad.
Los productos obtenidos según la presente
invención permiten considerar los residuos no como algo a eliminar
dentro del cemento, sino como un componente clásico del
hormigón.
El proceso según la presente invención siempre se
realiza bajo condiciones frías, a excepción del paso de
calentamiento (a una temperatura de 50/60ºC), para obtener la
velocidad útil de trabajo y transformación de los RSU y/o fango de
aguas residuales que se secan y micronizan, obteniendo por adecuados
sistemas de calentamiento (resistencias eléctricas) la recuperación
de vapor y durante el último paso de trabajo de producto, a saber
en la estación donde se produce el paso de secado de gránulos
(siempre a una temperatura de 50/60ºC), estando preparados dichos
gránulos para ponerse en el mercado como productos inertes.
Durante el estudio se ha puesto de manifiesto que
la separación y el reciclado de muchas mercancías comercializables
componentes de RSU no son convenientes, en vista del alto consumo
energético y de la falta de remuneración de la venta de los
productos indicados.
Por lo tanto, con las soluciones conocidas no es
conveniente recuperar la porción reciclable, que constituye el 45%
de la fracción orgánica.
De hecho, muchas industrias que realizan el
proceso de separación no son capaces de eliminar el producto
recuperado, permaneciendo dicho producto en la industria sin
venderse, en vista de los altos costos de regeneración necesarios
para la reutilización del mismo.
También el composte actualmente obtenido no puede
ser usado como fertilizante puesto que los operadores agrícolas no
desean tratar la tierra en vista de la microcantidad de plástico,
vidrio y metales pesados contenidos en el composte. Éstas son las
razones por las que el material recuperado que no puede ser
colocado en el mercado se carga y devuelve al vertedero, con los
costos adicionales pertinentes.
La única fracción que se puede usar por la
recuperación de energía presente en los residuos, que consiste en
la extracción de la fracción que tiene la potencia calorífica más
alta, es el CDR (combustible derivado de residuos) que se usa como
carburante alternativo en centrales termoeléctricas, factorías de
cemento, etc).
En base a dichas consideraciones, en el proceso
según la invención se realiza la trituración de todas las sustancias
incluyendo las clases de mercancías comercializables incluyendo los
RSU, tanto para la fracción seca como para la fracción húmeda, esto
en caso de que los operadores del sector consideren económicamente
válida la trituración de la fracción seca, es decir, de la parte
reciclable.
Así, según la invención es posible ejecutar según
las necesidades específicas:
a) un proceso de transformación de RSU por la
recuperación de la fracción reciclable;
b) un proceso de transformación de RSU sin
recuperación de fracción reciclable.
En el caso (a), el proceso requiere el uso de una
máquina separadora para poder recuperar las partes reciclables
(vidrio, papel, madera, metales pesados, etc) además de separadores
centrífugos de H_{2}O con alcachofas para utilizar de nuevo el
agua excedente extraída.
En el caso (b), el proceso no requerirá las
máquinas antes mencionadas, obteniendo así una reducción
considerable de costos de maquinaria y consumo de potencia.
Además, observando en laboratorio las fases de
transformación para cada gránulo, se ha observado que se obtienen
gránulos que tienen una baja permeabilidad y altamente
deshidratados.
Se ha verificado además una alta concentración de
"grupos hidroxilo" que en el momento de la unión y mezcla con
el polvo de cemento y agua, hacen más fácil el proceso de
hidratación de cemento, confiriendo así después del fenómeno químico
una alta permeabilidad al producto.
Además, ofreciendo el uso de cemento, que es
sabido que tiene un pH muy alto, entre 11 y 12, los productos
obtenidos por el procedimiento de la invención garantizan la
imposibilidad de vida de microbacterias patógenas o cualquier tipo
de bacterias.
Además, todos los metales pesados dentro de la
estructura están inmovilizados, como los hidróxidos respectivos,
puesto que el fenómeno de transporte de las moléculas polares se
produce solamente con dos condiciones posibles: por "gradiente
eléctrico" o por "gradiente de concentración", que no se
pueden producir puesto que el elemento obtenido es altamente
inhibido por la estructura sólida del cemento.
Por lo tanto, un objeto específico de la presente
invención es un proceso para la transformación en frío de residuos
sólidos urbanos (RSU) y/o fango de aguas residuales en materiales
inertes, incluyendo los pasos de:
- alimentar RSU y/o fango de aguas residuales de
respectivas líneas de alimentación;
- introducir los materiales dentro de un
micronizador para reducir la granulometría y recuperar el agua que
contienen;
- añadir CaO en una cantidad de entre 5 y 10% en
peso del componente principal;
- añadir CaCO_{3} en una cantidad de entre 5 y
10% en peso del componente principal;
- añadir un aditivo polimérico en una cantidad de
entre 3 y 10% en peso del componente principal;
- transportar el producto al paso de conformación
y estocaje. Además, según la invención, también se añade un
catalizador adecuado en una cantidad de entre 20 y 50% en peso.
Siempre según la invención, dicho aditivo
polimérico se elige entre poliacetato de vinilo y sus derivados,
poliuretano y sus derivados, y un polímero de estireno y sus
derivados.
Además, según la invención, dicho aditivo
polimérico se puede aplicar en el producto obtenido de RSU y/o fango
de aguas residuales a transformar como "suspensión" o
"solución". El tratamiento de "suspensión" se produce
cuando el gránulo de RSU y/o fango de aguas residuales a inertizar
con el aditivo polimérico, que opera esencialmente como una
"pintura", dando así al gránulo transformado una baja
permeabilidad y penetrabilidad de las estructuras microporosas, y
se limita a un microrrecubrimiento (película), mientras que el
tratamiento de "solución" es capaz de poner la macromolécula y
por lo tanto todas sus propiedades moleculares dentro de micro y
macro porosidad, obteniendo efectos seguramente válidos
(aislamiento, permeabilidad, agarre, etc) con respecto al simple
película debido al uso del aditivo polimérico
"suspendido".
También según la invención, a lo largo de la
línea de alimentación de RSU se dispone un dispositivo de
desferrificación, con compresor mecánico para los desechos, un
triturador principal basto, que tiene en particular cuatro
martillos de corte de núcleos.
Además, hacia abajo de dicho triturador principal
y hacia arriba de dicho micronizador se puede disponer un
dispositivo rotativo de desferrificación con peine de recogida y un
fuste rotativo, con sistema de recuperación de materiales bastos y
triturador secundario.
Además, según la invención, un depósito de
recuperación de agua se puede disponer hacia abajo del
micronizador.
Siempre según la invención, dicha línea de
conformación de producto puede proporcionar una línea de granulados,
provista de un grupo deshumidificador y/o una línea de productos
fabricados, provista de una plataforma vibratoria para el
encofrado.
Otro objeto específico de la presente invención
es una planta para la realización del proceso descrito
anteriormente, incluyendo:
- al menos uno, preferiblemente dos, colectores
de hormigón para descargar RSU (residuos sólidos urbanos) y fango de
aguas residuales, respectivamente;
- al menos uno, preferiblemente dos puentes grúa
desplazables provistos de una horquilla para cargar una cinta
transportadora provista de un depósito adecuado;
- una primera cinta transportadora horizontal
provista de depósito de carga para alimentar un triturador;
- un dispositivo de desferrificación con
compresor mecánico de desechos encima de dicha primera cinta
transportadora;
- un triturador principal basto con martillos de
corte;
- una segunda cinta transportadora horizontal
provista de depósito de carga para alimentar el tamiz siguiente;
- un dispositivo de desferrificación provisto de
peine para recoger objetos finos;
- un tamiz hexagonal rotativo;
- una tercera cinta transportadora horizontal
debajo del tamiz, para recoger el material pasante a poner en las
cintas alimentadoras de mezcladoras;
- un triturador secundario de martillos de
corte;
- una cuarta cinta transportadora inclinada,
adecuada para llevar el material no tamizado al segundo
desmenuzamiento, provista de lados a lo largo de toda su longitud,
con depósito de carga, caja de descarga y motor provisto de unos
engranajes reductores;
- una quinta cinta transportadora horizontal,
adecuada para transferir el material desmenuzado a la cinta
transportadora de tamiz;
- un micronizador-calentador con
recuperación de agua;
- una sexta cinta transportadora inclinada,
adecuada para transferir el producto micronizado a la tolvas de
carga y descarga;
- un depósito de CaO (cal viva);
- un depósito de CaCO_{3} (carbonato
cálcico);
- un depósito de aditivo polimérico;
- eventualmente un depósito de catalizador
específico;
- otras tres cintas transportadoras, estando
dispuestas horizontalmente dos de ellas y estando una inclinada,
estando ésta última debajo de depósitos de recogida de tolva, para
transferir el material pasante a las mezcladoras de forma
alternada;
- una mezcladora de palas estanca provista de
soporte, pasarela, parapeto de seguridad, tolva de descarga de
sección circular, agujeros de inspección, motor y engranajes
reductores, sistemas de pesaje de material de entrada, sistema de
nebulización de aditivo;
- una décima cinta transportadora horizontal,
adecuada para transportar el material pasante a un extrusor;
- una undécima cinta transportadora horizontal,
adecuada para transferir el material pasante a la línea de
productos fabricados.
La invención cubre además los productos
realizados por el proceso según la presente invención.
La presente invención se describirá ahora, con
fines ilustrativos pero no limitativos, según sus realizaciones
preferidas, con referencia especial a las figuras de los dibujos
anexos, donde:
La figura 1 es un diagrama de bloques de una
planta según la invención.
Y las figuras 2a, 2b y 2c son un esquema de una
planta industrial según la invención.
Haciendo referencia en primer lugar a la figura
1, se puede observar un diagrama de bloques de una planta según la
invención que proporciona un peine de entrada A para interceptar
los materiales voluminosos, una tolva de RSU B o foso de descarga,
una tolva de fango de aguas residuales C o foso de descarga, un
puente grúa desplazable D provisto de cangilón para recoger los RSU
y un puente grúa desplazable E provisto de cangilón para recoger
fango de aguas residuales.
Además, se ha dispuesto una serie de cintas
transportadoras o tornillos alimentadores F útiles para el proceso
de elaboración de producto, una serie de dispositivos de
desferrificación G, adecuados para eliminar, cooperando con los
otros dispositivos de desferrificación, todas las sustancias
ferromagnéticas, un triturador principal basto H, un tamiz rotativo
1 para seleccionar los residuos durante los pasos de tratamiento
siguientes, un triturador secundario L adecuado para desmenuzar
finamente la composición de las mercancías comercializables de los
residuos y un micronizador-calentador M para recoger
vapor H_{2}O.
Además, se puede observar cuatro depósitos N
conteniendo los productos a usar para la transformación de RSU y/o
fango de aguas residuales, específicamente CaO (caliza), CaCO_{3}
(carbonato cálcico) y los aditivos que se puede usar para el
proceso de transformación.
Como ya se ha indicado, los aditivos pueden estar
compuestos de poliacetato de vinilo y sus derivados, poliuretano y
sus derivados, y un polímero de estireno y sus derivados; un
específico catalizador.
También se ha previsto una tolva de carga y
descarga O, una mezcladora de cuchillas con boquillas para la
nebulización de aditivo y una planta discontinua automática, un
extrusor de gránulos Q, un secador-deshumidificador
de aire y baja temperatura (50/60ºC) R, conectados entre sí por
cintas transportadoras mecánicas, gestionados y coordinadas por un
sistema de control manual (o computerizado, si es preciso), salas
de almacenaje S o sistemas de envasado en bolsas del producto
final, de manera que el producto esté listo para ponerse en el
mercado, encofrados T útiles para realizar el producto deseado,
chapas vibratorias U útiles para compactar el material húmedo
dentro de los encofrados, y salas de almacenaje V.
Una planta industrial de este tipo se puede
dimensionar en base a la capacidad de recepción de la materia a
transformar, considerando que cada planta nunca superará la
capacidad operativa entre un mínimo de 100 t/día y un máximo de 250
t/día o RSU y/o fango de aguas residuales.
Así, en caso de que haya que construir plantas
capaces de transformar cantidades superiores a 250 t/día, será
aconsejable ponerlas en paralelo, teniendo siempre presente que el
tiempo de trabajo para obtener el producto acabado siempre será de
8 horas.
En figuras 2a, 2b y 2c se representa un esquema
de una planta industrial según la invención.
A continuación se enumerarán los varios
componentes de la planta, precedidos por el número de referencia,
evidenciando su funcionalidad.
1a) 1b): son dos colectores de hormigón,
dimensionados en función de la potencialidad de la planta, para
descargar RSU (residuos sólidos urbanos) y fango de aguas
residuales.
El colector tendrá una forma frustopiramidal de
tal manera que facilite su vaciado, sin acumulación indeseable del
material en las esquinas. También estará provista de carriles según
las normas actuales.
2a)-2b): es un puente grúa
desplazable de dimensiones adecuadas, provisto de una horquilla para
cargar una cinta transportadora provista de un depósito
adecuado.
3) Cinta transportadora horizontal provista de
depósito de carga para alimentar el triturador.
Dicha cinta estará provista de motor, engranajes
reductores, engranaje inversor, cajas laterales de descarga.
4) Dispositivo de desferrificación con compresor
mecánico de desechos encima de dicha cinta transportadora.
5) Triturador principal basto con martillos de
corte, con cuatro núcleos provistos de motor eléctrico y
transmisión hidráulica. Está provisto de un pequeño agujero de
alimentación, ajuste de peine, canaleta de descarga de producto,
pequeños agujeros laterales para mantenimiento. La máquina se coloca
en un bastidor de soporte junto con la cinta transportadora 3,
provista de pasarela de servicio y carriles de seguridad.
6) Una cinta transportadora horizontal provista
de depósito de carga para alimentar el tamiz siguiente. Dicha cinta
estará provista de motor, motorreductor, engranaje inversor, cajas
laterales de descarga, cubierta de toda su longitud, soporte
intermedio, plano de arrastre del material.
7) Un dispositivo de desferrificación provisto de
peine para recoger objetos finos.
8) Un tamiz hexagonal rotativo provisto de
transmisión externa, bastidor con ruedas de caucho para apoyo y
rotación, cubierta estanca con agujeros de inspección, depósito de
descarga del material que pasa por debajo del tamiz, depósito de
descarga del material no pasante, boca de alimentación, engranajes
reductores epicicloidales, pasarela de servicio, escalera, motor
eléctrico.
9) Cinta transportadora horizontal debajo del
tamiz, para recoger el material pasante a poner en las cintas
alimentadoras de mezcladoras. Está provisto de lados a lo largo de
toda su longitud, caja de descarga y motor de engranajes
reductores.
10) Triturador secundario de martillos de corte,
provisto de motor eléctrico de transmisión con junta hidráulica, y
doble peine para trituración profunda. Está provisto de un pequeño
agujero de alimentación, ajuste de peine, canaleta de descarga de
producto, pequeños agujeros laterales para mantenimiento. La máquina
se coloca en un bastidor de soporte, junto con la cinta de
alimentación 3, provista de pasarela de servicio y carriles de
seguridad.
11) Cinta transportadora inclinada, adecuada para
llevar el material no tamizado al segundo desmenuzador, provisto de
lados a lo largo de toda su longitud, con depósito de carga, caja
de descarga y motor provisto de unos engranajes reductores.
12) Cinta transportadora inclinada, adecuada para
transferir el material desmenuzado a la cinta transportadora de
tamiz. Está provisto de lados a lo largo de toda su longitud, con
depósito de descarga, caja de descarga y motorreductor.
13) Un micronizador-calentador
con recuperación de H_{2}O. El micronizador 13 está compuesto por
una máquina que por su acción mecánica rompe el material que bajo
la acción de fuerzas estáticas y choques dinámicos que actúan en las
partículas sólidas de material, las lanza contra chapas fijas
(armaduras) o chapas móviles (martillos), creando así una carga de
trituración que reduce su granulometría. Al mismo tiempo, el
material se calienta y seca por resistencias eléctricas, reduciendo
así la velocidad del material y recuperando agua por su
vaporización, que se puede reintegrar en el proceso operativo, a
saber en el paso de deshumidificación del granulado húmedo.
14) Cinta transportadora inclinada, adecuada para
transferir el producto micronizado a las tolvas de carga y
descarga. Está provista de lados y cubierta a lo largo de toda su
longitud con depósito de descarga, caja de descarga y motor de
relación.
15) Depósito de CaO (cal viva).
16) Depósito de CaCO_{3} (carbonato
cálcico).
17) Depósito de aditivo polimérico.
17') Depósito de catalizador específico.
18) Tres cintas transportadoras, estando
dispuestas horizontalmente dos de ellas y estando una inclinada,
estando ésta última debajo de depósitos de recogida de tolva, para
transferir el material pasante a las mezcladoras de forma alternada.
Están provistas de lados a lo largo de toda su longitud, caja de
descarga y motor con engranajes reductores.
19 y 19') Mezcladora de palas estanca provista de
soporte, pasarela, parapeto de seguridad, tolva de descarga de
sección circular, agujeros de inspección, motor y engranajes
reductores, sistemas de pesaje de material de entrada, sistema de
nebulización de aditivo.
21) Cinta transportadora horizontal, adecuada
para transportar el material pasante a un extrusor. Provista de
lados a lo largo de toda su longitud, caja de descarga y motor con
engranajes reductores.
22) Cinta transportadora horizontal, adecuada
para transferir el material pasante a la línea de productos
fabricados. Provista de lados a lo largo de toda su longitud, caja
de descarga y motor con engranajes reductores.
22) Encofrado de madera o metal, que tiene
diferentes formas geométricas en función del producto fabricado a
obtener (bloques, ladrillos, baldosas, etc) dentro del que se
realiza el vertido del producto húmedo obtenido por la
transformación, seguido de la extracción después de su
endurecimiento.
23) Chapa vibratoria, compuesta de un mecanismo
neumático o eléctrico hidráulico, que produce vibraciones de la
estructura en la que se aplica. La acción vibratoria es útil para
la compactación del producto húmedo contenido dentro del encofrado
después de haberse vertido al mismo.
24) Extrusor, compuesto de un tornillo de
Arquímedes o de un pistón que empuja el material en una rejilla con
agujeros, permitiendo así obtener tamaños diferentes de gránulos a
usar como material inerte en construcción.
25) Cinta transportadora inclinada adecuada para
transportar el producto mezclado al grupo de deshumidificación.
Está provista de lados y se cubre a lo largo de toda su longitud
con un depósito de carga, caja de descarga y motor con engranajes
reductores.
26) Grupo de deshumidificación para el granulado
húmedo, compuesto de dos tambores coaxiales dentro de los que, en el
exterior, por pequeños agujeros adecuados se introduce aire
caliente (50/60ºC), mientras que en el interior, provisto de
agujeros, el material es tratado por la mezcladora. Está provisto de
un generador de aire caliente por metano o gasoil, con conductos
aislados, filtro de motor y motorreductor.
27) Cinta transportadora horizontal adecuada para
llevar el material transformado a la zona de almacenaje. Está
provisto de lados a lo largo de toda su longitud con carga
depósito, caja de descarga y motor con engranajes reductores.
28) Planta eléctrica para operar todas las
máquinas, incluyendo un interruptor general, un bastidor sinóptico,
amperímetros y voltímetros para las trituradoras y el interruptor
general, conmutadores de control remoto, cables eléctricos,
bastidor de motor, controles de arranque y parada del motor con
sistema temporizado (en caso de parada accidental), un sistema de
control computerizado del proceso.
Dicho proceso de transformación también se puede
aplicar solamente al fango de aguas residuales civiles, así como a
los que se puede recuperar de los ríos profundos, donde la
capacidad de sedimentación de fango de aguas residuales aumenta
debido a la mortalidad de gran cantidad de microorganismos
bacterianos, que ya no se alimentan de oxígeno.
La tecnología propuesta según la presente
invención también permite transformar solamente fango de aguas
residuales de manera que, mediante el montaje adecuado de
maquinarias en un pontón, es posible al mismo tiempo drenar la
profundidad y transformar el fango de aguas residuales en material
inerte.
A continuación se describe la operación de una
planta donde solamente se realiza la transformación de fango de
aguas residuales. Dicha planta puede estar colocada, por ejemplo,
en un pontón provisto de una máquina de achicar agua que se usarán
para introducir la mezcla de agua/fango de aguas residuales.
La mezcla aspirada se introduce dentro de un
depósito, donde se produce una primera decantación, de modo que, por
un tornillo de Arquímedes, se envía a una
trituradora-homogeneizadora, para hacer la mezcla
consistente con la centrifugación y los extrusores siguientes.
En el paso de
trituración-homogeneización, la mezcla ya ha perdido
aproximadamente 35/40% del contenido de agua, y se envía a una
deshidratación siguiente, por una bomba "mono" a la
centrifugación que trabajará la mezcla devolviendo al producto seco
30% de agua.
Al final de este paso, se devuelve la cantidad
seca inicial con una cantidad excesiva de agua, lista para la
mezcla siguiente.
Para reducir más la cantidad de agua presente,
dicha mezcla se envía a una secadora capaz de extraer agua como
vapor a la presión atmosférica, vapor que después se introducirá
para el acondicionamiento final del producto.
A la salida de la secadora, el material así
tratado se introduce dentro de un depósito, enviado así por dos
tornillos de Arquímedes a la mezcladora, donde el aditivo
polimérico se introduce con un porcentaje máximo de 10%, junto con
un catalizador específico, con un porcentaje variable entre 20 y
50% del componente principal, más el 5% de CaO y 10% de CaCO_{3}
y el producto obtenido se pasa mediante un extrusor para dar forma
granular al material.
Los gránulos se colocan con cintas
transportadoras dentro de depósitos aislados, calentados por tubos
helicoidales, dentro de los que se introduce vapor entrante de la
secadora.
Dichas cintas transportadoras transportan el
producto final dentro de dos depósitos calentados por el mismo
vapor, para obtener un acondicionamiento completo.
El agua obtenida, tanto el agua obtenida de la
decantación principal como el agua de los otros pasos operativos,
se envía a un depósito donde se produce una primera decantación, de
modo que, después de un paso por varios filtros de tipo mecánico,
se envía de nuevo al río a una profundidad de aproximadamente 3
metros por debajo del nivel del agua, para no producir opacidad
superficial y para hacer más fácil la sedimentación de las
partículas suspendidas en el fondo.
Así, todo el proceso puede ser gestionado por una
unidad computerizada con señales en el bastidor de control. El
producto obtenido a usar en los diferentes campos de la
construcción, contendrá 90% de fango de aguas residuales con 10% de
agua, y, como consecuencia de la transformación de material en
producto inerte, se añaden los porcentajes mínimo y máximo
siguientes:
- aditivo polimérico entre 3 y 10%;
- catalizador específico entre 20 y 50% del
componente principal;
- CaO (cal viva) entre 5 y 10%;
- CaCO3 (carbonato cálcico) entre 5 y 10%.
La secadora necesitará un quemador adecuado que
tiene una potencia proporcional al tamaño de la planta y se
alimentará con aceite de combustión del tipo de bajo contenido de
azufre, la planta operará de forma prácticamente continua.
La operación es sustancialmente ininterrumpida,
pero para el paso de mezcla, donde siguen los tiempos de "carga,
mezcla, descarga", dos depósitos que tienen una capacidad
adecuada para garantizar la autonomía de la planta están colocados
adecuadamente hacia arriba y hacia abajo con respecto a la
mezcladora.
El ciclo operativo también puede empezar con el
llenado del depósito situado hacia arriba, en base a su capacidad
de recepción, para garantizar una operación perfecta de la
mezcladora que tendrá una capacidad correspondiente a los tamaños
de la planta, con un ciclo de "carga, mezcla, descarga" en base
a los tiempos que se determinará en función de su
potencialidad.
Inmediatamente hacia abajo de la mezcladora, hay
otro depósito que tiene la función de garantizar una alimentación
continua del extrusor, donde el material precalentado se extruye e
introduce dentro de una cinta transportadora colocada en un
depósito aislado donde, por la circulación del vapor, se realiza el
secado del material de tal forma que después se pueda
almacenar.
A la puesta en marcha de la planta con las
máquinas vacías, la transferencia del fango de aguas residuales del
depósito de sedimentación al triturador se produce en condiciones
adecuadas, con referencia a la potencialidad de la planta para
poder enviar después el material transformado a los depósitos de
almacenaje final.
Empleando la planta antes descrita, para trabajar
3 t de fango de aguas residuales, se necesitan aproximadamente 3
minutos y se obtiene un producto acabado de aproximadamente 480/500
kg, dependiendo de la cantidad de reactivos usados. En cambio, para
obtener 3 t de productos finales se necesita un régimen de entre 10
y 12 minutos.
El material obtenido por la transformación de RSU
y/o fango de aguas residuales por el proceso según la invención está
completamente "inertizado", sin flora microbacteriana, con
óptima resistencia físico-mecánica y sin liberación
de metales pesados.
Dichas propiedades se observan mediante análisis
realizado por institutos especializados, obteniendo los resultados
siguientes:
- coliformi fecali = ausentes
- salmonella = ausente
- staphylococci aurea = ausente
- pseudomonas Aerruginosa = ausente
- esporas de clostridio
sulfito-reductores = ausentes
Además, la liberación de metales pesados de la
transformación de RSU y/o fango de aguas residuales, principalmente
presentes en el producto obtenido, es completamente
despreciable:
- Cu = 0,02 mg/kg
- Cr = < 0,01 mg/kg
- Pb = 0,03 mg/Kg
- Cd = < 0,001 mg/kg
También se ha verificado que el material obtenido
de la transformación, puesto a una temperatura de 500ºC, tiene una
pérdida de peso de 25,5%, y el humo desarrollado no es tóxico ni
nocivo para el hombre.
Además, del producto transformado, observando los
resultados quimico-bacteriológicos, se pueden
obtener tipos diferentes de materiales que se puede usar en el
campo de la construcción:
- mampostería civil, industrial y agrícola;
- suelos civiles exteriores e interiores;
- todo tipo de mobiliario urbano;
- agujeros de recogida para plantas
hidráulicas;
- barreras de autopistas;
- paneles de aislamiento acústico y térmico;
- prefabricados para agricultura y cultivo;
- suelos industriales.
Además, se puede obtener mortero y hormigón de
los gránulos inertes.
La muestra del material transformado de RSU y/o
fango de aguas residuales tiene una ligera gravedad específica de
0,67 g/cm^{3}, considerablemente más ligera que los inertes
generalmente agregados con hormigón, dando así muchas posibilidades
de aplicaciones técnicas del producto según la presente
invención.
En vista de las características del producto
obtenido por el proceso y la planta según la invención, se puede
prever cualquier tipo de uso de la planta.
La muestra de material se obtiene premezclando
residuos sólidos urbanos con fango de aguas residuales de plantas
depuradoras civiles.
El "lodo" así obtenido se añade al aditivo
que produce la mineralización de la sustancia orgánica.
El proceso de transformación se produce mediante
sustancias que participan en las reacciones y usan para garantizar
la funcionalidad futura del producto.
Además, se utiliza CaCO_{3} en el proceso para
neutralizar la sustancia plástica del aditivo inertizado para
permitir una resistencia válida al fuego sin liberar humos
tóxicos.
En cambio, CaO, en vista de su gran desarrollo de
calor durante la reacción con agua, llega a una temperatura tal que
destruye las esporas encapsuladas sin ninguna posibilidad de que se
liberen del producto acabado. De esta forma, el producto obtenido
es inorgánico, sin esporas, con residuos pesados despreciables, y
además está protegido contra el fuego, como se puede deducir de los
análisis realizados.
Los resultados de compresión de las muestras
dieron las máximas características mecánicas, tanto desde el punto
de vista cualitativo como cuantitativo.
De hecho, la tensión de rotura por compresión
simple se caracteriza por valores que como media varían en torno a
340 Kg/cm^{2}, que es un límite aceptable con respecto a
cualquier otro material considerado.
Además, en cuanto a la fractura de los cubos
sometidos a deflexión, se puede observar claramente que la fractura
se produce siempre según las diagonales de los mismos.
Para demostrar las características innovadoras
del producto según la invención, se puede hacer una comparación con
hormigón.
El material de la invención, que es de la clase
de 350 kg/cm^{2}, con respecto a la resistencia a la tracción y
flexión, ha obtenido un valor muy próximo al de un hormigón de
clase muy alta (550 kg/cm^{2}), siendo el resultado de
aproximadamente 28 kg/cm^{2} en comparación con 39 kg/cm^{2} del
hormigón.
Otro valor que evidencia las características del
producto transformado es la congelabilidad: no tiene absolutamente
ninguna influencia en el material.
Aparte de estos datos, se debe poner de
manifiesto una alta flexibilidad, con curvaturas decrecientes
bastante significativos, pero que permiten en cualquier caso tener
una carga de rotura por flexión altamente aceptable, y el producto
no tiene defectos, y en cualquier caso nunca sin aviso.
La alta deformación da un valor bastante bajo
para el módulo de elasticidad, proporcionando, sin embargo, una
curva absolutamente lineal y bilateral.
En cambio, la conductividad térmica es más alta
que la del "hormigón", de aproximadamente 10%, una diferencia
despreciable, tomando en consideración que el material ha sido
compactado por vibradores manuales que no han sido capaces de
evitar completamente los vacíos.
El problema anterior se evita empleando
maquinaria adecuada para vibraciones (chapas vibradoras).
De esta forma, será posible reducir el porcentaje
de conductividad térmica anterior, llegando así a los límites del
hormigón.
A continuación se expondrán los datos de pruebas
realizadas en productos obtenidos según la presente invención
usando solamente fango de aguas residuales civiles con fines
ilustrativos, pero no limitativos.
Todas las pruebas antes mencionadas se realizaron
en el laboratorio ISTDIL S.p. A., de Guidonia, empleando muestras
obtenidas con 90% de fango de aguas residuales civiles, añadiendo
Ca y CaCO_{3}, adecuadamente mezcladas con la misma proporción y
después micronizadas y tratadas con 10% de aditivo polimérico y un
catalizador específico.
La resistencia a la flexión se comprobó en una
barra de las dimensiones siguientes: 1000 x 120 x 120 mm y
reforzada longitudinalmente por 4 barras de hierro de \Phi 8 con
mejor adherencia, dos barras de hierro colocadas en la zona de
intradós y dos barras de hierro colocadas en la zona de extradós, a
una distancia de aproximadamente 25 mm de las esquinas.
Se colocó la misma barra en dos soportes, a una
distancia de 800 mm entre sí, y después sometió a flexión simple por
una carga de 2050 Kgf concentrada en la zona media. Los resultados
obtenidos se enumeran en la tabla siguiente:
Se ha verificado que la muestra sometida a
esfuerzo se rompe directamente sin ningún defecto y además por las
pruebas siguientes se excluye la posibilidad de eliminar la
curvatura elástica residual, aunque se determine que la rotura es
frágil.
Comparando el dato de rotura obtenido de los
datos antes mencionados con los de una barra en forma de T
invertida pretensada reforzada, de 9 x 12 cm de tamaño, se puede
notar que el valor es mayor puesto que éste último puede efectuar
rotura con la máxima carga concentrada de 1300 Kgf (este dato se
obtiene en base a análisis de laboratorio dentro de factorías de
prefabricación).
Examinando el diagrama de fuerza y la
disminución, se puede observar dos zonas completamente rectilíneas;
este hecho indica un comportamiento elástico, permaneciendo
elástico este comportamiento hasta la rotura.
Además de esta prueba, se realizaron otras
pruebas de flexión simples en 5 muestras de 230 x 40 x 20 mm de
tamaño sin refuerzos, siempre con una carga concentrada en la zona
media con respecto a la distancia de los dos soportes de
aproximadamente 200 mm, según la tabla anexa.
Se realizaron pruebas de congelabilidad en 4
muestras, de 4 x 4 x 17 cm de tamaño, a una temperatura de entre
+15ºC y -15ºC, obteniendo así después de 25 ciclos un resultado
completamente positivo, puesto que durante el proceso de prueba no
apareció ninguna modificación visible.
Se realizaron pruebas sometiendo una muestra a
dilatación térmica lineal, cuyas deformaciones unitarias fueron
puestas de manifiesto por extensómetros eléctricos HBM del tipo
LY41 conectados a un recopilador de datos HBM del tipo UPM 60,
obteniendo así los valores enumerados en la tabla siguiente:
En la tabla anterior se exponen los datos de las
deformaciones en función de los tiempos indicados, siendo posible
deducir de dichos datos que la muestra sometida a dilatación
térmica experimenta un alargamiento de 1041 \mum/n.
Se realizaron pruebas según las indicaciones de
R.D. 2234 de 16.11.1939.
Para un recorrido de 1.000 m, el coeficiente de
abrasión era de 8,68 mm.
Se realizó una prueba sometiendo a compresión
simple 4 muestras cúbicas de 40 mm de lado.
La carga unitaria media de resistencia a la
compresión era de 3,86 N/mm^{2}.
La presente invención se ha descrito con fines
ilustrativos pero no limitativos, según sus realizaciones
preferidas, pero se ha de entender que los expertos en la materia
pueden introducir modificaciones y/o cambios sin apartarse del
alcance relevante definido en las reivindicaciones anexas.
Claims (5)
1. Proceso para la transformación en frío de
residuos sólidos urbanos (RSU) y/o fango de aguas residuales en
materiales inertes, incluyendo los pasos de:
alimentar RSU y/o fango de aguas residuales de
respectivas líneas de alimentación, proporcionando la línea de
alimentación de RSU un dispositivo de desferrificación, con
compresor mecánico para los desechos, y un triturador principal
basto, que tiene en particular cuatro martillos de corte en
corona;
introducir los materiales dentro de un
micronizador para reducir la granulometría y recuperar el agua que
contienen;
añadir CaO en una cantidad de entre 5 y 10% en
peso del componente principal;
añadir CaCO_{3} en una cantidad de entre 5 y
10% en peso del componente principal;
añadir un catalizador en una cantidad de entre 20
y 50% en peso;
añadir un aditivo polimérico en una cantidad de
entre 3 y 10% en peso del componente principal, eligiéndose dicho
aditivo polimérico de entre poliacetato de vinilo y sus derivados,
poliuretano y sus derivados, y un polímero de estireno y sus
derivados.
2. Proceso según la reivindicación 1,
caracterizado porque hacia abajo de dicho triturador
principal y hacia arriba de dicho micronizador se puede disponer un
dispositivo rotativo de desferrificación con peine de recogida y un
fuste rotativo, con sistema de recuperación de materiales bastos y
triturador secundario.
3. Proceso según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque según la invención se puede
disponer un depósito de recuperación de agua hacia abajo del
micronizador.
4. Proceso según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque se ha previsto un paso de
conformación y estocaje, realizando dicho paso una conformación de
producto, incluyendo la línea una línea de granulados, provista de
un grupo deshumidificador y/o una línea de productos fabricados,
provista de una plataforma vibratoria para el encofrado.
5. Planta para la realización del proceso según
una de las reivindicaciones anteriores incluyendo, todos o como
combinación parcial:
al menos uno, preferiblemente dos, colectores de
hormigón (B, C) para descargar URS (residuos sólidos urbanos) y
fango de aguas residuales, respectivamente;
al menos uno, preferiblemente dos puentes grúa
desplazables (D) provistos de una horquilla para cargar una cinta
transportadora provista de un depósito adecuado;
una primera cinta transportadora horizontal (F)
provista de un depósito de carga para alimentar un triturador;
un dispositivo de desferrificación (G) con
compresor mecánico de desechos encima de dicha primera cinta
transportadora (F);
un triturador principal basto (H) con martillos
de corte;
una segunda cinta transportadora horizontal (F)
provista de depósito de carga para alimentar el tamiz
siguiente;
un dispositivo de desferrificación (G) provisto
de peine para recoger objetos finos;
un tamiz hexagonal rotativo;
una tercera cinta transportadora horizontal (F)
debajo del tamiz, para recoger el material pasante a llevar a
cintas alimentadoras de mezcladoras;
un triturador secundario de martillos de corte
(H);
una cuarta cinta transportadora inclinadaa (F)
adecuada para llevar el material no tamizado a un segundo
desmenuzador, provisto de lados a lo largo de toda su longitud, con
depósito de carga, caja de descarga y motor provisto de unos
engranajes reductores;
una quinta cinta transportadora horizontal (F),
adecuada para transferir el material desmenuzado a la cinta
transportadora de tamiz (G);
un micronizador-calentador (M)
con recuperación de agua;
una sexta cinta transportadora inclinada,
adecuada para transferir el producto micronizado a tolvas de carga
y descarga;
un depósito de CaO (cal viva) (N);
un depósito de CaCO_{3} (carbonato cálcico)
(N);
un depósito de aditivo polimérico (N);
eventualmente un depósito de catalizador
específico (N);
otras tres cintas transportadoras, estando
dispuestas horizontalmente dos de ellas y estando una inclinada,
estando ésta última debajo de depósitos de recogida de tolva (O),
para transferir el material pasante a las mezcladoras de forma
alternada;
una mezcladora de palas estanca provista de
soporte, pasarela, parapeto de seguridad, tolva de descarga de
sección circular, agujeros de inspección, motor y engranajes
reductores, sistemas de pesaje de material de entrada, sistema de
nebulización de aditivo;
una décima cinta transportadora horizontal,
adecuada para transportar el material pasante a un extrusor;
una undécima cinta transportadora horizontal,
adecuada para transferir el material pasante a la línea de
productos fabricados.
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