ES2242071T3 - Procedimiento para el tratamiento de residuos e instalacion de tratamiento. - Google Patents

Procedimiento para el tratamiento de residuos e instalacion de tratamiento.

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ES2242071T3 ES02776975T ES02776975T ES2242071T3 ES 2242071 T3 ES2242071 T3 ES 2242071T3 ES 02776975 T ES02776975 T ES 02776975T ES 02776975 T ES02776975 T ES 02776975T ES 2242071 T3 ES2242071 T3 ES 2242071T3
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Abstract

Procedimiento para el tratamiento de residuos, en el que los componentes orgánicos de los residuos se expulsan en un reactor (2, 42, 90), con los siguientes pasos: - carga de los residuos (1) en el reactor (2, 42, 90) - calentamiento de los residuos (1) al vacío a una temperatura de ebullición del agua - aplicación de fuerzas de cizallamiento en los residuos (1) alojados en el reactor (2, 42, 90) a través de un dispositivo agitador (106) o similar - destrucción de las membranas de estructuras celulares acuíferas de los componentes orgánicos y expulsión de los vahos (46, 48) producidos que contienen componentes orgánicos.

Description

Procedimiento para el tratamiento de residuos e instalación de tratamiento.
La invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de residuos según el preámbulo de la reivindicación 1 y a una instalación para el tratamiento de basuras residuales según el preámbulo de la reivindicación 13 asociada.
El aprovechamiento de residuos, como por ejemplo basuras domésticas, basuras industriales, basuras biológicas, etc., está prescrito por la legislación en la ley de residuos y, siempre que sea posible, debe preferirse a una eliminación de residuos. La ley de residuos se encuentra en vigor generalmente para todo propietario de residuos, así como para organismos obligados a la eliminación de residuos como por ejemplo municipios y empresas de limpieza. En la ley de residuos y en el reglamento federal alemán de protección contra emisiones (BIMSCHV) está regulado que los residuos se deben recoger, transportar, almacenar de forma intermedia y tratar de tal manera que no se obstaculicen las posibilidades de un aprovechamiento de los residuos. Para cumplir con esta obligación al aprovechamiento, las entidades municipales disponen de la posibilidad de un aprovechamiento material o energético.
Como aprovechamiento material se entiende el tratamiento de los residuos transformándolos en materia prima secundaria que se aprovecha a continuación para la generación de energía. Es decir, como fabricación de un combustible sustitutorio se entiende un aprovechamiento material que debe diferenciarse de la incineración directa de los residuos. Esta alternativa, mencionada en último lugar, es el tipo de aprovechamiento de residuos que se utiliza más frecuentemente en la actualidad. Los problemas de este tipo de aprovechamiento térmico residen en los valores límite especificados por la legislación, que deben observarse especialmente en los gases de humo, por lo que es preciso realizar inversiones considerables en las instalaciones a fin de cumplir con las prescripciones legales. Asimismo, la discusión pública se centra en las incineradoras convencionales de basuras, por lo que los municipios se esfuerzan en conseguir un aprovechamiento material de los residuos.
En el documento DE 196 48 731 A1 se describe un procedimiento para el tratamiento de basuras residuales según el cual los componentes orgánicos de una fracción de residuos se eliminan mediante lixiviación en un percolador, y los residuos, estabilizados de esta manera biológicamente, se queman después de su secado. La combustión se lleva a cabo en una planta convencional de incineración de basuras, por lo que se presentan los mismos problemas con respecto a los gases de escape como en el aprovechamiento térmico inicialmente descrito.
En el documento DE 198 07 539 se describe un procedimiento para el tratamiento térmico de basuras residuales según el cual se obtiene de los residuos mediante tratamiento mecánico y biológico una fracción con un alto valor calorífico. Esta fracción con un alto valor calorífico se suministra como combustible sustitutorio a la combustión en una instalación, utilizada en acoplamiento energético con otra instalación con un elevado consumo de energía. De forma alternativa también es posible utilizar el combustible sustitutorio directamente en la instalación con un elevado consumo de energía. La estabilización biológica se lleva a cabo según esta solución conocida mediante descomposición aeróbica de los componentes orgánicos de los residuos tratados.
En el documento DE 199 09 328 A1 se revela un procedimiento para el tratamiento de basuras residuales según el cual éstas se sujetan a una hidrólisis aeróbica. Durante esta hidrólisis aeróbica se suministra en un reactor aire y un líquido de lixiviación (agua) a la fracción de basuras que se debe estabilizar biológicamente. La actuación del oxígeno del aire en combinación con la humedad ajustada provoca un calentamiento aeróbico, termófilo de la mezcla de material, de modo que se rompen las células biológicas, y las sustancias orgánicas liberadas se extraen mediante el líquido de lixiviación. En este reactor conocido, la mezcla de material se conduce a través del reactor mediante un mecanismo de transporte y/o agitación transversalmente al aire y al líquido de lixiviación.
Esta hidrólisis aeróbica ha demostrado excelentes resultados en las primeras instalaciones experimentales, siendo posible fabricar con equipos relativamente poco complicados un combustible sustitutorio no eluible ni activo con respecto a la respiración que se caracteriza por un elevado valor calorífico. Este combustible sustitutorio puede suministrarse por ejemplo a un proceso de gasificación, pudiendo aprovecharse el gas producido de forma energética o material en centrales térmicas, fábricas de cemento o en la fabricación de metanol o como agente reductor en fábricas de acero.
No obstante, el procedimiento anteriormente descrito para el aprovechamiento de residuos requiere aún equipos complicados para llevar a cabo la hidrólisis aeróbica, de modo que instalaciones de este tipo ocupan por un lado un espacio considerable y, por otro lado, son relativamente caras. También se generan elevadas cantidades de gases de escape altamente contaminados que, según el 30º BIMSCHV, deben sujetarse a una limpieza y combustión de los gases complicada y costosa.
El objetivo de la invención consiste, frente a lo anteriormente expuesto, en especificar un procedimiento para el tratamiento de residuos y en crear una instalación de tratamiento que permita llevar a cabo la estabilización de las basuras residuales con procedimientos y equipos menos complicados.
Este objetivo se consigue con respecto al procedimiento mediante las características de la reivindicación 1, y con respecto a la instalación de tratamiento mediante las características de la reivindicación 13.
Según la invención, una estabilización térmica de los residuos se lleva a cabo en un reactor que se utiliza aproximadamente en el intervalo de ebullición de agua al vacío. Debido al servicio bajo vacío, prácticamente no se producen gases de escape y las sustancias residuales pueden manejarse y almacenarse de forma higiénica como producto seco y estable.
El modo de operación del reactor según la invención permite acelerar esencialmente la descomposición de las células orgánicas mediante disgregación biológica frente a los procedimientos de percolación convencionales inicialmente descritos, por lo que se requiere sólo una fracción de los tiempos de paso del material en comparación con los usuales hasta la actualidad. Esto permite configurar el reactor de forma mucho más compacta, siendo el volumen del reactor según los primeros ensayos preliminares, con el mismo rendimiento de paso, tan solo de un 5% del volumen de un percolador convencional.
Debido al tratamiento térmico, en el intervalo de ebullición de agua, de los componentes orgánicos de las basuras residuales, las membranas de las estructuras celulares acuíferas se destruyen de forma similar a una explosión, por lo que es posible extraer del reactor el agua celular altamente cargada con sustancias orgánicas. Debido al calentamiento y la aplicación de vacío en el reactor se higienizan las sustancias del contenido, lo que permite manejarlas sin objeciones desde el punto de vista sanitario.
Por motivo del descenso de la temperatura de ebullición al vacío por debajo de la temperatura de fusión de componentes plásticos de los residuos, estos componentes plásticos no pueden fundirse durante la extracción por ebullición o el secado por ebullición y pegarse a las paredes del perímetro interior del recipiente, y no pueden empeorar de esta manera la transmisión del calor.
En una variante ventajosa del procedimiento según la invención, el reactor se utiliza como extractor por ebullición, mezclándose las basuras residuales, calentadas a la temperatura de ebullición, con un líquido de lixiviación, por lo que los componentes de las basuras residuales con carga orgánica se eliminan mediante lixiviación. Ensayos preliminares han demostrado que el nitrógeno presente en las basuras residuales se expulsa también mediante un extractor por ebullición de este tipo en forma de amoniaco. La expulsión de amoniaco reduce la carga de nitrógeno en las basuras residuales de tal manera que en los siguientes pasos del procedimiento, por ejemplo un tratamiento del líquido de lixiviación con carga orgánica en una instalación de biogás, no se requiere ninguna eliminación de
nitrógeno.
La proporción de componentes orgánicos en las basuras residuales puede reducirse aún más si a continuación de la extracción por ebullición sigue un secado por ebullición mediante el cual las basuras residuales, térmicamente estabilizadas como resultado de la extracción por ebullición, se suministran a un reactor según la invención al que no se añade líquido de lixiviación, sino que se lleva a cabo únicamente una estabilización térmica mediante calentamiento de las basuras residuales preestabilizadas hasta el intervalo de ebullición bajo vacío.
La eficacia del procedimiento aumenta aún más si antes del secado por ebullición y/o de la extracción por ebullición se intercala un calentamiento previo, de modo que al reactor debe suministrarse menos energía de calefacción para calentar las basuras residuales a la temperatura de ebullición.
Si la composición de las basuras residuales es apropiada, también puede ser suficiente llevar a cabo la estabilización térmica sólo mediante extracción por ebullición o sólo mediante secado por ebullición, preferentemente a continuación de una etapa de precalentamiento.
Este precalentamiento se lleva a cabo preferentemente mediante un proceso de descomposición aeróbico. En un calentamiento aeróbico de este tipo se consigue una hidrólisis biológicamente inducida que acelera de forma bioquímica la disgregación de las células, por lo que aumenta el rendimiento de la lixiviación durante la siguiente extracción, o la eliminación de agua durante el secado, respectivamente.
En un ejemplo de realización ventajoso, los vahos producidos en el extractor por ebullición o en el secador por ebullición se enfrían mediante un condensador o un dispositivo con un efecto equivalente por lo que se condensan, de modo que el proceso puede llevarse a cabo en lo esencial sin producir aire de escape, a excepción de pequeñas cantidades de aire de fuga.
El aire de fuga eventualmente producido puede quemarse mediante un proceso muy sencillo en un quemador o puede suministrarse a otro tratamiento, por ejemplo a una instalación depuradora del aire.
Como se ha mencionado anteriormente, el líquido de lixiviación cargado con sustancias orgánicas, obtenido después de la extracción por ebullición, puede suministrarse a una instalación de biogás.
El agua de fermentación descontaminada en la instalación de biogás se realimenta preferentemente como agua de recirculación o agua de proceso al reactor de ebullición. El biogás producido puede utilizarse para la generación de calor para el proceso en el reactor o para la generación de energía eléctrica, por lo que el sistema puede funcionar en lo esencial de forma autárquica con respecto a la energía.
En un ejemplo de realización preferido se suministra el material seco y caliente, obtenido después del secado por ebullición, a un secado por enfriamiento, exento de aire de escape, de modo que el material seco y caliente se seca aún más debido al descenso del punto de condensación.
El módulo base de la instalación de acuerdo con la invención para el tratamiento de basuras residuales consiste en principio en un reactor que se puede calentar y utilizar bajo vacío, realizado con una entrada de basuras residuales o de material y con una salida de material, así como con un dispositivo agitador para transportar las basuras residuales y para ejercer fuerzas de cizallamiento.
Este reactor puede utilizarse como extractor por ebullición con suministro de un líquido de lixiviación y, sin líquido de lixiviación, como secador por ebullición.
El dispositivo agitador del reactor se realiza preferentemente de tal manera que los elementos agitadores rasquen durante una vuelta el material adherido a las paredes del perímetro interior del reactor, por lo que se evitan incrustaciones en las superficies de las paredes. El material se desplaza bajo el efecto del dispositivo agitador a lo largo de las paredes calentadas del perímetro interior y se transporta desde la entrada de material a la salida de material y, en caso dado, en dirección contraria.
El dispositivo agitador se configura preferentemente en forma de hélice que puede estar realizada con o sin eje central.
El accionamiento del dispositivo agitador se realiza preferentemente con una dirección de funcionamiento reversible, por lo que es posible invertir la dirección de transporte.
El efecto del dispositivo agitador es especialmente bueno si el agitador está realizado de tal modo que se puede calentar.
En un ejemplo de realización preferido, las basuras residuales y el líquido de lixiviación se suministran a través de una entrada común de material.
Es posible realizar el reactor de forma muy compacta si se prevén dos secciones parciales, cada una de las cuales provista de un agitador. Estas dos secciones parciales pueden estar unidas a través de un dispositivo de avance o de retroceso de material, por lo que es posible transportar el material en un circuito.
En una variante preferida del procedimiento, la fracción de basuras térmicamente estabilizada se suministra a una prensa en la que las sustancias orgánicas, contenidas en el agua que sale de la prensa, se transforman en una instalación de biogás.
Gracias al transporte en circuito de los caudales másicos cargados con componentes biológicos, que aparecen durante el tratamiento de residuos, es posible cumplir con gastos relativamente reducidos los requisitos legales más exigentes, prescritos por ejemplo en el 30º Reglamento BIMSCHV, ya que no es preciso intercalar posteriormente procesos de limpieza caros del aire de escape y de las aguas residuales producidas.
Como generador de energía para la calefacción del reactor puede utilizarse por ejemplo un quemador, una turbina de gas o un motor de gas a los cuales se suministran para su quema sin residuos los caudales másicos anteriormente mencionados, como por ejemplo el biogás producido en la instalación de biogás, el aire de escape con carga orgánica producido en el reactor de ebullición o el aire de escape producido durante la deshidratación de las basuras.
Otras variantes ventajosas de la invención son el objeto de las reivindicaciones dependientes.
A continuación se describen ejemplos de realización preferidos de la invención con referencia a dibujos esquemáticos. En las figuras se muestran:
Fig. 1 Esquema de procedimiento de un módulo base para el tratamiento de basuras residuales mediante extracción por ebullición.
Fig. 2 Módulo base del procedimiento según la invención para el tratamiento de basuras residuales mediante secado por ebullición.
Fig. 3 Reactor para la utilización en un procedimiento según las figuras 1 y 2.
Fig. 4 Ejemplo de realización del reactor según la figura 1.
Fig. 5, 6, 7 Representaciones esquemáticas de la conexión de secciones del reactor para una extracción por ebullición y/o un secado por ebullición.
Fig. 8 Esquema base de un procedimiento para el tratamiento de basuras residuales mediante extracción por ebullición seguido de un secado por ebullición.
En la figura 1 se muestra un esquema base de un equipamiento mínimo para poner en práctica un proceso de extracción por ebullición para el tratamiento de residuos con carga orgánica, como por ejemplo:
-
basuras residuales
-
residuos de grandes cocinas
-
residuos de la industria alimentaria
-
verduras y otros residuos orgánicos renovables
-
lodos de clarificación y de fermentación
-
residuos biológicos, por ejemplo materias maceradas procedentes de la fabricación de bebidas.
Las sustancias 1 con carga orgánica se suministran a un reactor 2 y se diluyen con agua limpia o líquido 6 de recirculación. Mediante un dispositivo agitador 8 se mezcla y transporta la suspensión 74 de residuos y líquido. El suministro de calor para alcanzar la temperatura de ebullición se lleva a cabo mediante una calefacción 4 de la envoltura.
El proceso de calentamiento puede acelerarse también introduciendo vapor 38 a presión directamente junto con la suspensión 74 y/o mediante una etapa previa de calentamiento no representada.
Una parte sustancial de esta basura residual la constituyen compuestos de cadena corta, normalmente absorbidos en la superficie. Si esta superficie se lava con el agua caliente de proceso, se hidrolizan y eliminan mediante lixiviación también los compuestos primariamente no solubles. Los componentes con un olor intensivo de la basura biológica y los productos hidrolizados son relativamente bien solubles en agua y pueden eliminarse con el líquido de lixiviación. Mediante una extracción de este tipo se consigue una reducción del contenido de sustancias orgánicas y una desodorización de las basuras residuales.
El servicio del extractor por ebullición en el intervalo de ebullición del agua bajo vacío refuerza considerablemente el efecto físico y químico de la extracción a través del aumento de la descomposición bacteriana. Las células orgánicas de la mezcla de materiales se rompen y el líquido de lixiviación lleva consigo los componentes orgánicos disueltos. Se ha demostrado que la utilización de un extractor 2 por ebullición en vez de un percolador convencional permite reducir el tiempo de paso de aproximadamente dos días en percoladores convencionales a dos horas, de modo que el extractor 2 por ebullición puede configurarse con un volumen mucho más reducido que percoladores convencionales para conseguir un tratamiento de residuos con el mismo rendimiento de paso.
El calor para el proceso se proporciona por medio de una instalación 26 de generación de calor en la que se genera la energía térmica 28 en forma de agua caliente, agua caliente a presión, aceite térmico o vapor 38.
Como portador 24 de energía, suministrado a la instalación de generación de calor, puede utilizarse el biogás generado en el proceso mismo y/u otros combustibles fósiles o energía eléctrica.
Durante el proceso de ebullición en el extractor 2 por ebullición se mantiene, a causa del vacío parcial, un punto de ebullición claramente inferior a 100ºC y la temperatura de la envoltura 4 puede ajustarse en función de la suspensión 74 a un nivel de temperatura que evita que el material se pegue en las superficies de calefacción, a fin de facilitar una transmisión del calor sin pérdidas a la suspensión 74.
En función de la mezcla de productos o de la suspensión 74 es posible que determinados componentes del contenido, como por ejemplo piezas y láminas de plástico, puedan empezar a reblandecerse a temperaturas de la envoltura 4 de calefacción o temperaturas superficiales de aproximadamente 80ºC, por lo que recubren las superficies de transmisión del calor y del dispositivo agitador 8 con una capa pegajosa y viscosa. El vacío parcial se proporciona mediante un generador 4 de vacío (representado en forma de bomba de vacío) que mediante el vacío parcial generado, preferentemente \leq 8 kPa, reduce el punto de ebullición en el extractor 2 por ebullición a menos de 60ºC.
Los componentes del contenido, que salen con los vahos 48, se enfrían en un condensador 66 de vahos mediante refrigeración 16 por debajo del punto de condensación, y los gases de escape 54 se separan del agua condensada 68. El generador de vacío 40 puede intercalarse según necesidad delante o detrás del condensador 66 de vahos.
Los gases de escape 54, producidos en el condensador de vahos, contienen aire de fuga y mezclas de gases inertes, procedentes de la suspensión 74 calentada, y cantidades residuales de gases del agua 6 de recirculación procedente de una instalación de biogás que se describe a continuación con más detalle. Las cantidades de gas de escape producidas son extremadamente bajas, inferiores a 1, 0 m^{3} por cada 1.000 kg de suspensión tratada, por lo que puede hablarse prácticamente de un proceso exento de aire de escape.
Debido a la temperatura de la suspensión entre >40ºC y <100ºC y el vacío parcial aplicado, las estructuras celulares de los componentes biógenos se modifican en pocos minutos, se rompen las membranas y la masa biógena encerrada está accesible para el proceso de lixiviación.
También los compuestos de celulosa y lignina, difícilmente accesibles a la disgregación, se rompen a través del efecto de la temperatura y el vacío anteriormente descrito y se suministran como biopotencial a la siguiente instalación 20 de biogás (etapa de fermentación).
En función de la temperatura y de la capacidad térmica de la suspensión 74 varía el tiempo de calentamiento en el reactor 2 por ebullición y puede acortarse esencialmente a través de un precalentamiento de las sustancias 1 suministradas y del agua 6 de proceso fuera del reactor 2 por ebullición.
Cuando el agua 6 de recirculación o de proceso se ha enriquecido hasta la saturación con sustancias orgánicas, la suspensión 74 se descarga y la mezcla 10 térmicamente estabilizada del sustrato y del agua se suministra a un dispositivo 14 de deshidratación (en este caso representado en forma de prensa clasificadora). En el dispositivo 14 de deshidratación se separa el agua 18 de proceso, enriquecida con sustancias orgánicas, de las sustancias secas o de la masa prensada 22. La masa prensada 22 puede suministrarse a otros pasos del procedimiento como por ejemplo un compostaje, secado biológico o un secado mecánico térmico representado a título de ejemplo en la figura 2.
El proceso de extracción propiamente dicho depende de los materiales de entrada y dura como promedio de unos minutos hasta más de una hora. Debido a la acción de la temperatura durante más de una hora, la mezcla 74 está higienizada y, después de la deshidratación 14 y el secado 42 (figura 2), es posible manejar, almacenar y suministrar la misma a otros pasos de trabajo sin objeciones desde el punto de vista sanitario.
El agua 8 de proceso se descontamina ventajosamente en una instalación 20 de biogás (figura 8) en la que los componentes orgánicos se transforman mediante bacterias metanógenas en biogás 24, que puede utilizarse para la generación de energía en una instalación 26 generadora de calor, mientras que el exceso de gas se suministra para su aprovechamiento posterior 103 (figura 8) para la generación de calor y energía eléctrica.
El agua de fermentación 32 descontaminada (figura 8) sale de la instalación 20 de biogás y se suministra nuevamente como agua 6 de proceso o agua de recirculación al reactor 2 por ebullición.
El agua condensada 68 de los vahos contiene una gran parte de los compuestos de nitrógeno que pueden inhibir el proceso de descomposición biológica anaeróbica en el fermentador 20. Por lo tanto, el agua condensada 68 de los vahos se somete, junto con el agua excedente 34, a un tratamiento en una instalación depuradora 36 del agua (figura 8) y se introduce a continuación en forma de aguas residuales 105 purificadas en la red de canalización, o se suministra parcialmente como agua de servicio o agua 6 de proceso al proceso 2 de extracción por ebullición. Debido a esta reducción del contenido de nitrógeno delante de la instalación 20 de biogás, el proceso de fermentación ya no necesita ningún dispositivo de eliminación de nitrógeno.
Por lo tanto, se ha presentado un procedimiento según el cual sustancias 1, cargadas con componentes orgánicos, se mezclan y se transportan en un reactor 2 con agua 6 mediante agitadores 8 y, a través de la acción de calor 4 en el intervalo de ebullición de agua al vacío, la suspensión 74 se disgrega de tal manera que las membranas de las células se destruyen en pocos minutos, se rompen los compuestos de celulosa y de lignina y se hacen disponibles para un proceso de fermentación anaeróbico en una instalación 20 de biogás, de modo que el material 10 de salida está térmicamente higienizado y, a continuación de un paso de deshidratación 14 y un secado 42 subsiguiente (figura 2), puede ser manejado, almacenado y transformado posteriormente sin objeciones desde el punto de vista
sanitario.
La superioridad del procedimiento según la invención se desprende de una comparación de la extracción por ebullición con otros procedimientos según los cuales se produce biogás de los componentes orgánicos de las basuras residuales con un contenido de un 50% de agua.
En la extracción por ebullición anteriormente descrita, el tiempo de tratamiento en el reactor 2 es de 2 h como máximo con una cantidad de agua en circulación de 1.000 l/kg de basura residual, la transformación en biogás en el fermentador 20 dura 5 días como máximo. Debido a que se disgregan también en parte compuestos de celulosa, la producción de gas es de aproximadamente 150 Nm^{3}/1.000 kg de basuras residuales. El contenido de metano es de un 70%. La cantidad de aire de escape es de aproximadamente 1, 0 m^{3} por 1.000 kg de basuras residuales. La energía requerida es de aproximadamente un 5% de la producción de energía, y de un 15% con secado.
En la percolación inicialmente descrita según los documentos EP 0876311 B1 y WO 00/27777, el tiempo de tratamiento en el reactor es de por lo menos 2 días con una cantidad de agua de recirculación de 3.000 l/1.000 kg de basuras residuales, y la transformación en biogás en el fermentador es de 5 días como máximo. No se disgregan los compuestos de celulosa. La producción de gas es de aproximadamente 70 Nm^{3}/1.000 kg de basuras residuales. El contenido de metano es de un 70%. La cantidad de aire de escape es de aproximadamente 1.000 m^{3} por 1.000 kg de basuras residuales.
En una fermentación de residuos según los documentos EP 0476217 B1 y EP 0192 900 B1, el tiempo de tratamiento en el reactor de gas es de 20 días como mínimo con una cantidad de recirculación de lodo de germinación de un 20% del contenido total. Por cada 1.000 kg de basuras residuales se requiere un volumen de 25 m^{3} del recipiente. Los compuestos de celulosa y de lignina se disgregan parcialmente después de una fase inicial de 18 a 30 días. La producción de gas es de aproximadamente 100 Nm^{3}/1.000 kg de basuras residuales. El contenido de metano se sitúa entre un 55% y un 60%. La cantidad de aire de escape es de aproximadamente 8.000 m^{3} por 1.000 kg de basuras residuales. El consumo de energía es de aproximadamente un 30% del rendimiento de energía.
Otro procedimiento de extracción conocido es la explosión por alivio de presión según el cual las células del tejido, preferentemente en el área de desperdicios de mataderos, se mantienen en una autoclave de paso continuo a 350ºC y a una sobrepresión de aproximadamente 1,8 MPa durante dos horas. Después del tiempo de permanencia se descarga de golpe una pequeña cantidad. Debido a la presión de alivio se destruyen las membranas de las células y los desperdicios de matadero pueden suministrarse a una fermentación. Las elevadas temperaturas y el tiempo de permanencia sirven sobre todo para la destrucción de los priones que originan la enfermedad de las vacas locas (BSE). Por cada 1.000 kg de desperdicios de matadero se requieren aproximadamente 40 m^{3} de volumen del tanque de fermentación. Los compuestos de lignina se descomponen sólo parcialmente. La producción de gas es de aproximadamente 300 Nm^{3}/1.000 kg de desperdicios de matadero. La cantidad de aire de escape por 1.000 kg es de aproximadamente 10.000 m^{3}. El consumo de energía se sitúa alrededor de un 50% del rendimiento de energía.
En la figura 2 se muestra un equipamiento mínimo para llevar a cabo un proceso de secado por ebullición al vacío para el secado, la estabilización e higienización de materiales como por ejemplo:
-
basuras residuales
-
mezclas de materiales de salida de la extracción por ebullición, percolación
-
lodos de plantas purificadoras y lodos pútridos de instalaciones de fermentación
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productos y residuos de la industria alimentaria
-
lodos de producción de la industria de pinturas, de la química y de a transformación de metales.
En un secador 42 por ebullición se introduce el material húmedo 1, 22, 60 y se mueve, mezcla y transporta mediante un dispositivo agitador 8. El suministro de calor para alcanzar la temperatura de ebullición se lleva a cabo a través de la calefacción 4 de la envoltura. El calor para el proceso se prepara nuevamente en la instalación 26 de generación de calor en la que la energía térmica 28 se genera en forma de agua caliente, agua caliente a presión, aceite térmico o vapor.
Como portador 24 de energía puede utilizarse el biogás de propia producción procedente del proceso de extracción por ebullición y/o también otros combustibles fósiles o energía eléctrica.
El punto de ebullición se mantiene claramente por debajo de 100ºC durante la ebullición en el secador 42 por ebullición, y la temperatura de la envoltura 4 se ajusta en función del material húmedo 1, 22, 60 a un nivel de temperatura de tal modo que el material no se adhiera a las superficies de calefacción, a fin de permitir una transmisión del calor sin pérdidas al material húmedo 1, 22, 60.
El servicio del secador 42 por ebullición corresponde en lo esencial al servicio del extractor 2 por ebullición representado en la figura 1, a excepción de que no se suministra agua 6 de proceso. Por motivos de claridad se remite con respecto a las funciones básicas del secador 42 por ebullición a las explicaciones correspondientes relativas al extractor 2 por ebullición.
El tiempo de calentamiento en el secador 42 por ebullición varía en función de la temperatura de entrada y la capacidad térmica del material húmedo 1, 22, 60 y puede acortarse esencialmente a través de un calentamiento previo del material húmedo 1, 22, 60 fuera del secador 42 por ebullición (no se muestra el dispositivo correspondiente). Después del calentamiento a la temperatura de servicio, el proceso de secado propiamente dicho dura, en función del grado de humedad del material húmedo 1, 22, 60, entre 1, 5 y 3 horas.
Debido a la acción de una temperatura superior a los 90ºC durante un tiempo de permanencia de más de una hora, el producto seco 50 está higienizado, lo que permite manejar, almacenar y suministrar el mismo a otros pasos de trabajo sin objeciones desde el punto de vista sanitario.
El producto seco 50 sale del secador 42 por ebullición a una temperatura de salida entre aproximadamente 60ºC y 80ºC. Mediante la desviación 62 del caudal másico, representada de forma simbólica, es posible almacenar el material seco 50 caliente de forma intermedia o continuar el tratamiento del mismo. Si para el tratamiento posterior se desea una temperatura más baja del material, el material seco 50 caliente se suministra a un secador 52 por enfriamiento. El secador 52 por enfriamiento se compone de una carcasa estanca con una cinta transportadora 56 interior perforada que transporta el material seco 50 (masa de material) de la entrada a la salida.
El aire de escape 78, cargado con calor y humedad residual procedente del material seco 50, se enfría y deshumecta en un refrigerador o condensador 66. El agua condensada 68 se suministra al tratamiento de aguas residuales (figura 8). Mediante un ventilador 70 de aire de recirculación se conduce el aire 80 de secado enfriado y deshumectado a través de la cinta transportadora 56 perforada y la masa de material 50. El material seco 72 enfriado sale del secador 52 por enfriamiento a través de una esclusa no representada y un dispositivo de descarga. El circuito de aire 78, 80 está cerrado, por lo que prácticamente no se generan cantidades de aire de escape o de gases de escape.
En la figura 3 se muestra un módulo base 90 de un reactor que se puede utilizar como extractor 2 por ebullición o secador 42 por ebullición. En este módulo base 90 pueden llevarse a cabo las dos funciones de extracción 2 por ebullición y de secado 42 por ebullición. La pieza central la constituye la hélice 82 sin eje central para transporte y circulación que cumple al mismo tiempo la función del agitador 8. Con esta hélice 82 de circulación se mueve el contenido 74, 76 de forma suave y el movimiento 100, 102 del material mantiene la superficie 4 de calefacción libre de adherencias y garantiza de esta manera la transmisión del calor desde el medio 28 de calefacción al material húmedo a calentar o a la suspensión 74.
Esto significa en resumen que, en ambos procesos 2, 42, las sustancias del contenido 74, 76, junto con el movimiento 100, 102 de agitación de la hélice 82, limpian continuamente de suciedad la superficie de intercambio de calor del reactor 2, 42 y, debido a la geometría de la hélice 82, 8 no pueden enrollarse cintas, cordeles u otras piezas o sustancias de fibras largas y no pueden provocar la formación de trenzas.
La hélice 82 de recirculación se mueve mediante por lo menos un accionamiento 96, y un casquillo 98 especial de obturación impide la entrada de aire de fuga. A través de la corredera de entrada o la esclusa 84 se suministran los materiales de entrada 1, 6, 22, 60 y, una vez finalizado el tiempo de paso, el producto 10, 50 sale a través de la corredera de salida o la esclusa 88.
El vacío ajustado mediante las bombas 40, 44 (figuras 1, 2) reduce el punto de ebullición en el extractor 2 por ebullición claramente por debajo de los 100ºC, y los vahos 46, 48 salen del reactor 2, 42 (90) a través de un domo de vapor o una salida 94 de vahos. A fin de poder calentar la suspensión 74 en la extracción por ebullición rápidamente a la temperatura de servicio, es posible inyectar vapor adicionalmente a la calefacción 92, 4 de la envoltura.
En la figura 4 se muestra un ejemplo de realización con un dispositivo agitador 106 con eje central y palas 107 del dispositivo agitador que se solapan y que durante la rotación, debido a la disposición similar a la de una hélice de un barco, mantienen las superficies 92 de calefacción libres de adherencias a causa de la fricción del material 76 húmedo o de la suspensión 74. El dispositivo agitador 106 con palas 107 del dispositivo agitador puede estar calentado por un medio de calefacción 28 (no se representa en el dibujo), similar a las autoclaves conocidas para la fabricación de harina animal en base a desperdicios de la matadero, o a los secadores discoidales para el secado de lodos.
Anteriormente se ha presentado un dispositivo para llevar a cabo dos procedimientos como:
-
la extracción por ebullición según la
\hbox{figura
1}
-
el secado por ebullición según la figura 2.
Estos dos pasos del proceso pueden llevarse a cabo uno a continuación del otro en el mismo dispositivo 90, sin que el contenido tenga que salir del reactor 90 entre estos pasos.
No obstante, en instalaciones a gran escala es conveniente si los pasos se llevan a cabo en dos recipientes 2, 42 del proceso por separado, debido a que los procesos de extracción 2 por ebullición y de secado 42 por ebullición presentan tiempos de permanencia y de tratamiento diferentes, mientras que un paso de deshidratación 14 intercalado reduce la cantidad de energía y el tiempo requerido para la evaporación.
En las figuras 5 a 6 se muestran ejemplos de configuración de la extracción 2 por ebullición y del secado 42 por ebullición.
En la figura 5 se muestra un reactor 90 que se llena 84 y descarga 88 de forma discontinua. Las sustancias del contenido 74, 76 a tratar se desplazan mediante el accionamiento 96 a través del dispositivo agitador 106 hacia delante y hacia atrás (flecha 100) hasta que el proceso esté terminado. Esta configuración y este modo de servicio son apropiados sobre todo para instalaciones pequeñas e individuales en las cuales por ejemplo en un turno de día se llevan a cabo de dos a tres pasadas.
En la figura 6 se muestra la configuración de una conexión en serie de varias etapas del reactor, o de secciones parciales de un reactor, en las que los lotes individuales se cargan 84, tratan y descargan 88 de forma continua. A fin de mantener durante los procesos de desplazamiento 102 el vacío, las etapas se separan entre sí mediante correderas o esclusas. Es posible conectar en serie un número arbitrario 90. 1 a 90.n de secciones individuales del reactor.
En la figura 7 se muestra una configuración en la que las sustancias del contenido 74, 76 a tratar circulan en un circuito cerrado. Según este ejemplo de realización, dos secciones parciales 90. 1, 90. 2 del reactor, dispuestas aproximadamente en paralelo, están unidas entre sí a través de componentes 104 de desplazamiento. Cada una de las dos secciones parciales 90. 1, 90. 2 del reactor comprende un dispositivo agitador 106 con un accionamiento 96, donde la dirección de transporte en ambas secciones parciales 90. 1, 90. 2 está realizada de forma opuesta (flecha 102).
Entre las dos secciones parciales 90. 1, 90. 2 están previstos los componentes 104 de desplazamiento a través de los cuales se unen entre sí las secciones terminales adyacentes de las secciones parciales 90. 1, 90. 2, por lo que se obtiene el circuito representado. El material a tratar se suministra a través de la entrada 84 de material y sale del reactor a través de la salida 88 de material.
Igual que en la disposición según la figura 1, se trata aquí de un servicio discontinuo en el cual la rotación uniforme homogeneiza las sustancias del contenido (con una altura de llenado apropiada para el proceso) y las transporta a través de los dispositivos (90. 1, 90. 2, 104).
La configuración representada en la figura 7 es apropiada para el paso de grandes cantidades, esta se usa por ejemplo en varios turnos, y mediante utilización de por lo menos tres dispositivos con los volúmenes de almacenamiento intermedio correspondientes puede conseguirse prácticamente un servicio continuo.
En la figura 8 se muestra una combinación de un proceso de extracción por ebullición según la figura 1 seguido por un proceso de secado por ebullición según la figura 2 en combinación con una instalación 20 de biogás, una instalación 36 depuradora de aguas residuales y una instalación 30 de tratamiento del aire de escape.
A continuación se describen las combinaciones y relaciones que, con referencia a las figuras 1 y 2, aún no se han explicado.
Las basuras residuales u otros residuos 1 con contenido orgánico pueden suministrarse opcionalmente a la extracción 2 por ebullición o también directamente al secado en el secador 42 por ebullición. Lodos 60 pastosos o líquidos pueden suministrarse directamente al secador 42 por ebullición o como mezcla 62 con la masa 22 de material prensada y basuras residuales 1 como sustancias suplementarias o como componente individual.
Los vahos 48, 46 producidos en el secador por ebullición y en el extractor 2 por ebullición se suministran a través de los generadores 40 de vacío a un refrigerador o condensador 66, intercalado delante o detrás de aquellos, en el cual se condensan los vahos 48, 66 y se separan del gas de escape 54. El agua condensada 68 se suministra a una instalación de tratamiento 36 de aguas residuales. Los gases de escape producidos se suministran, en función de su composición y el contenido de sustancias nocivas, a un equipo de depuración 30 del aire de escape, o se mezclan para su combustión posterior con el aire para los quemadores de la instalación 26 de generación de calor. El agua 18 de prensado con una elevada carga de sustancias orgánicas, procedente de la extracción 2, se suministra para su descontaminación y la generación de biogás 24 a la instalación 20 de biogás. El biogás 24 puede suministrarse a otros tipos de aprovechamiento de energía, por ejemplo a una instalación de generación combinada de calor y de energía eléctrica.
El agua de fermentación 32 descontaminada se realimenta desde la instalación 20 de biogás como agua de proceso o líquido de recirculación a la extracción 2 en forma de líquido 6 de lixiviación. El agua excedente 34 de la instalación 20 de biogás (fermentación) se depura en el equipo 36 de tratamiento de aguas residuales junto con el agua condensada 68 de los vahos y se introduce en forma de aguas residuales depuradas 105 en la red de canalización o en un cauce de evacuación.
A fin de ahorrarse la energía de calentamiento suministrada a través de combustibles, existe la posibilidad de preajustar rápidamente la temperatura de servicio deseada de los flujos de entrada 1, 60, 22, cargados con sustancias orgánicas, antes de su entrada en los reactores 90 (extractor, secador) mediante calentamiento aeróbico biológico en un recipiente 108 de descomposición intensiva (depósito de alimentación) al que se suministra aire 110 u oxígeno técnico 111. Simultáneamente con el calentamiento aeróbico se produce una hidrólisis biológica (acidificación) que, a través de una disgregación bioquímica y un aumento de la disponibilidad bioquímica en los siguientes pasos de tratamiento en los reactores 90, aumenta esencialmente la cuota de lixiviación durante la extracción 2 y la eliminación de agua durante el secado 42.
Para mantener lo más reducido posible el caudal de aire de escape 54 a tratar, resulta apropiada sobre todo la gasificación con oxígeno 111 técnicamente enriquecido. El aire de escape 54 se extrae de los depósitos 108 de alimentación (recipientes de descomposición) y se suministra a los tratamientos 30, 26 del aire de escape anteriormente descritos para su descontaminación o quemado, respectivamente.
Según el procedimiento presentado para el tratamiento de basuras residuales 1 con carga orgánica y de otros residuos 22, 60 con carga orgánica se rompen las membranas de las células acuíferas mediante la acción de vacío 46, 48 y calentamiento 4, 26, 28, de modo que el agua de las células, como en el proceso de extracción por ebullición al vacío (figura 1) en el extractor 2 por ebullición, está disponible en pocos minutos para la lixiviación de los componentes orgánicos 18 y se transforma en biogás 24 en una instalación 20 de biogás.
Lo mismo ocurre en el secado por ebullición al vacío (figura 2) en el cual el agua celular liberada, junto con el agua libre, que se encuentra en las superficies del material húmedo 76 a secar, sale del secador 90 en forma de vahos 46 debido a la ebullición al vacío.
Esta disgregación de las células se ha llevado a la práctica para basuras residuales 1 con carga orgánica y las mezclas 74, 76 de sustancias mediante los siguientes procedimientos conocidos:
1. Disgregación biológica mediante acidificación (hidrólisis) en la primera fase de un proceso aeróbico de compostaje en el cual, a través del ajuste de los siguientes parámetros como:
-
regulación de la humedad
-
suministro de aire
-
circulación mecánica
y mediante acción bacteriana bajo condiciones óptimas, la disgregación de las células se inicia a partir del segundo día de tratamiento y consigue, en función de la composición del material, la cuota de disgregación máxima posible entre el tercero y el quinto día.
2. Disgregación térmica y física
Mediante calentamiento en una autoclave a una temperatura entre 120ºC y aproximadamente 350ºC con una sobrepresión de 0,2 MPa a 1,5 Mpa y la siguiente expansión similar a una explosión en el interior de un recipiente colector y de expansión. Este proceso se denomina explosión por expansión. En ambos procedimientos se utiliza la disgregación de las células para eliminar mediante lixiviación el agua contenida en las células y transformarla en biogás en una instalación de biogás. Una vez terminado el proceso de lixiviación, el material de salida se suministra la mayoría de las veces a un paso de deshidratación, y la materia residual se utiliza para la elaboración de mantillo y/o el agua se extrae mediante un secado convencional térmico o biológico.
En comparación con los procedimientos 1 y 2 anteriormente mencionados y conocidos, durante la extracción 2 por ebullición y el secado 42 por ebullición sólo se producen caudales de aire de escape insignificantes. Se produce como máximo 1 m^{3} de aire de escape 54 por cada 1.000 kg de producto 74, 76 suministrado. Para la deshidratación de 1.000 kg a través de los vahos 46, 48, el consumo de energía térmica es de 150 kWh como máximo y el consumo de energía eléctrica es de 10 kWh como máximo. La producción de gas durante el tratamiento de 1.000 kg de basuras residuales depende del contenido de sustancias orgánicas y es de aproximadamente 200 m^{3} de biogás o de 1. 300 kWh de energía térmica.
En los procedimientos 1 y 2 conocidos, el caudal de aire de escape altamente contaminado es de aproximadamente 3.000 m^{3} por 1.000 kg de producto 74, 76. El consumo de energía térmica es de por lo menos 280 kWh más un consumo adicional de energía eléctrica de 24 kWh.
Se dan a conocer un procedimiento para el tratamiento de basuras residuales y de otros residuos con carga orgánica y una instalación de tratamiento de basuras residuales en la que residuos, que contienen componentes orgánicos, se calientan en un reactor al vacío a la temperatura de ebullición del agua, de modo que se destruyen las membranas de las estructuras celulares acuíferas y el agua celular con un alto contenido de sustancias orgánicas puede eliminarse con los vahos.
Lista de símbolos de referencia
1
Basura residual u otros residuos con un contenido de materia seca > 30%
2
Extractor por ebullición
4
Calefacción exterior
6
Agua del proceso (agua limpia o agua de recirculación de la instalación de biogás)
8
Dispositivo de agitación y transporte
10
Basuras residuales térmicamente estabilizadas o mezcladas con agua
12
Deshidratación
14
Dispositivo de deshidratación
16
Generador del medio de refrigeración
18
Agua del proceso con alta carga de sustancias orgánicas
20
Instalación de biogás
22
Masa prensada
24
Biogás u otro portador de energía
26
Instalación productora de calor
28
Energía térmica
30
Depuración del aire de escape
32
Agua de fermentación
34
Agua excedente
36
Instalación de depuración de aguas residuales
38
Vapor
40
Bomba de vacío del extractor por ebullición
42
Secador por ebullición al vacío
44
Bomba de vacío del secador por ebullición al vacío
46
Vahos (secador al vacío)
48
Vahos (reactor de ebullición)
50
Basuras residuales secas y calientes u otros residuos
52
Secador por refrigeración
54
Gases de escape
56
Fondo rascador o cinta transportadora
60
Lodos y otros residuos pastosos de la producción con un contenido de materia seca <40%
62
Desviación del caudal másico, mezclador
66
Condensador de vahos, refrigerador
68
Agua condensada suministrada al tratamiento de aguas residuales
70
Ventilador de aire de circulación
72
Basuras residuales secas frías u otros residuos
74
Suspensión (mezcla de material para la extracción por ebullición (mezcla de 1 y 6)
76
Material de entrada para el secado al vacío (mezcla de 1, 22, 60)
78
Aire de recirculación cargado con vapor de agua
80
Aire de refrigeración deshumectado
82
Hélice de transporte y circulación
84
Entrada de material con corredera
86
Tubo envolvente
88
Descarga de material con corredera
90
Extractor por ebullición y/o secador al vacío
92
Envoltura de calefacción, superficies de calefacción
94
Salida de vahos
96
Accionamiento
98
Paso del eje estanco al vacío
100
Avance del material en una dirección
102
Avance y retroceso del material
103
Aprovechamiento energético del biogás excedente
104
Componente de desplazamiento, descarga y carga
105
Aguas residuales depuradas
106
Dispositivo agitador
107
Palas del dispositivo agitador
108
Depósito de alimentación, precalentamiento biológico
109
Dispositivo de dosificación
110
Entrada de aire
111
Entrada de oxígeno.

Claims (32)

1. Procedimiento para el tratamiento de residuos, en el que los componentes orgánicos de los residuos se expulsan en un reactor (2, 42, 90), con los siguientes pasos:
-
carga de los residuos (1) en el reactor (2, 42, 90)
-
calentamiento de los residuos (1) al vacío a una temperatura de ebullición del agua
-
aplicación de fuerzas de cizallamiento en los residuos (1) alojados en el reactor (2, 42, 90) a través de un dispositivo agitador (106) o similar
-
destrucción de las membranas de estructuras celulares acuíferas de los componentes orgánicos y expulsión de los vahos (46, 48) producidos que contienen componentes orgánicos.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que durante una extracción por ebullición se suministra al reactor, que actúa como extractor (2) por ebullición, agua (6) u otro líquido de lixiviación apropiado y una parte de los componentes orgánicos se lixivia con el agua y una parte de los componentes orgánicos y/o el nitrógeno ligado en forma de amoniaco se expulsa por arriba con los vahos (48) producidos.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que a continuación de la extracción por ebullición sigue un secado por ebullición con las características de la reivindicación 1.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores en el que delante de un secado por ebullición de acuerdo con la reivindicación 1 ó de una extracción por ebullición con las características de la reivindicación 2 está intercalado un precalentamiento (108) de los residuos (1).
5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4 en el que el precalentamiento (108) se lleva a cabo mediante un proceso de descomposición aeróbica.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores en el que los vahos (46, 48) se suministran a un condensador, preferentemente a un refrigerante (66).
7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6 en el que el aire de fuga producido en el proceso se quema en un quemador (26) o se suministra a un tratamiento.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 7 en el que el líquido de lixiviación con carga orgánica se suministra a una instalación (20) de biogás.
9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 en el que el agua de fermentación (32), descontaminada en la instalación de biogás, se realimenta como agua (6) de recirculación o de proceso al reactor (2) de ebullición.
10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9 en el que el biogás (24) producido se utiliza para la generación de calor para el proceso o de energía eléctrica.
11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores en el que a continuación de un secado por ebullición con las características de la reivindicación 1 sigue un secado por refrigeración del material seco caliente.
12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2 y 3 en el que el secado por ebullición y la extracción por ebullición se llevan a cabo en el mismo reactor (2, 42, 90).
13. Instalación de tratamiento para el tratamiento de residuos (1) que contienen componentes orgánicos, en especial para poner en práctica el procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, con un reactor (2, 42, 90), que se puede calentar y alcanzar bajo vacío una temperatura de ebullición del agua (6) o de otro líquido de lixiviación, y que comprende una entrada (84) de residuos, una salida (88) de material, una conexión de vacío, una calefacción (92), una salida (94) de vahos y un dispositivo para la aplicación de fuerzas de cizallamiento, en especial un dispositivo agitador (106).
14. Instalación de tratamiento de acuerdo con la reivindicación 13 en el que el reactor es un extractor (2) por ebullición con una entrada (84) del líquido de lixiviación.
15. Instalación de tratamiento de acuerdo con la reivindicación 13 en el que el reactor es un secador (42) por ebullición para la deshidratación de los residuos.
16. Instalación de tratamiento de acuerdo con la reivindicación 15 en el que delante del secador (42) por ebullición está intercalado un calentador previo (108)
17. Instalación de tratamiento de acuerdo con la reivindicación 14 y 15 en el que el secador (2) por ebullición y el secador (42) por ebullición están constituidos por el mismo reactor (2, 42, 90).
18. Instalación de tratamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 14 a 18, con una instalación (20) de biogás para el tratamiento del agua de lixiviación contaminada.
19. Instalación de tratamiento de acuerdo con la reivindicación (18) con un dispositivo de recirculación para la retroalimentación del agua (32) de fermentación, producida en la instalación (20) de biogás, como agua (6) para el proceso.
20. Instalación de tratamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 a 19 con un secador por refrigeración para el secado posterior del material seco caliente.
21. Instalación de tratamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 20 con un condensador (66) para los vahos (46, 48).
22. Instalación de tratamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 21 en la que el dispositivo agitador (106) comprende un agitador mediante el cual es posible transportar los residuos de la entrada a la salida.
23. Instalación de tratamiento de acuerdo con la reivindicación 22 en la que el dispositivo agitador (106) comprende elementos (107) de agitación mediante los cuales es posible rascar el material de una pared del perímetro interior del reactor (2, 42, 90).
24. Instalación de tratamiento de acuerdo con la reivindicación 23 ó 24 en la que el elemento agitador (107) está configurado en forma de hélice con o sin eje central.
25. Instalación de tratamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 22 a 24 en la que la dirección de transporte del dispositivo agitador (106) es reversible.
26. Instalación de tratamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 22 a 25 en la que el elemento agitador (107) está calentado.
27. Instalación de tratamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 14 a 26 en la que la entrada de los residuos y la entrada del líquido de lixiviación están configuradas como entrada (84) común.
28. Instalación de tratamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 27 con una entrada de vapor para el suministro de vapor (84) de calefacción.
29. Instalación de tratamiento de acuerdo con la reivindicación 22 en la que el reactor (2, 42, 90) presenta por lo menos dos secciones parciales (90. 1, 90. 2) en cada una de las cuales está dispuesto un dispositivo agitador (106).
30. Instalación de tratamiento de acuerdo con la reivindicación 29 en la que las dos secciones parciales (90. 1, 90. 2) están unidas entre sí a través de componentes (104) de desplazamiento, de modo que es posible transportar el material en un circuito.
31. Instalación de tratamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 a 28 en la que a continuación del secador (42) por ebullición está dispuesta una prensa (14) clasificadora.
32. Instalación de tratamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 31 con una instalación depuradora (36) de aguas residuales para el tratamiento de las aguas residuales generadas durante el proceso.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7396457B2 (en) * 2006-06-27 2008-07-08 Hyosung Corporation Apparatus and method for recovering acetic acid and catalyst in process for preparation of 2,6-naphthalenedicarboxylic acid
JP2009241072A (ja) * 2006-07-26 2009-10-22 Miike Iron Works Co Ltd 固形化処理装置
DE102007056840A1 (de) * 2007-11-26 2009-05-28 Eltaga Licensing Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines fertig aufbereiteten Gärsubstrats zur Biogaserzeugung
DE102008030653B4 (de) * 2007-12-30 2012-02-23 Archea Biogastechnologie Gmbh Verfahren und Anlage zur Steigerung der Biogasausbeute eines Substrats
SI2275525T1 (sl) * 2009-07-13 2013-04-30 Kompoferm Gmbh Naprava za pridobivanje bioplina
DE102010017334A1 (de) * 2010-06-11 2011-12-15 Mkr Metzger Gmbh Recyclingsysteme Verfahren zur Behandlung von organischen Rückständen aus anaeroben Prozessen
GB2492070B (en) * 2011-06-17 2016-03-09 Aerothermal Group Ltd Apparatus and process for treating waste
US8329455B2 (en) 2011-07-08 2012-12-11 Aikan North America, Inc. Systems and methods for digestion of solid waste
KR101176765B1 (ko) * 2012-03-05 2012-08-28 유성종 폐기물 열처리 장치
KR101501480B1 (ko) * 2013-08-07 2015-03-12 장현지 음식물쓰레기 진공건조처리시스템
FR3021237B1 (fr) * 2014-05-23 2020-07-10 Finance Developpement Environnement Charreyre - Fidec Procede et installation de traitement d'un melange de dechets a deux cycles de compostage
TWI574751B (zh) * 2015-06-18 2017-03-21 Shi Li-Ju Energy Saving Purification System for High Temperature Organic Liquid
US11215360B2 (en) * 2015-08-18 2022-01-04 Glock Ökoenergie Gmbh Method and device for drying wood chips
WO2018167370A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 Biogts Oy Hygienisation unit and method for hygienising raw material fed to a biogas reactor
US10645950B2 (en) 2017-05-01 2020-05-12 Usarium Inc. Methods of manufacturing products from material comprising oilcake, compositions produced from materials comprising processed oilcake, and systems for processing oilcake
RU2650068C9 (ru) * 2017-07-03 2018-05-30 Андрей Владимирович Редькин Система термического обеззараживания твердых медицинских отходов
KR102254637B1 (ko) * 2019-04-23 2021-05-21 비엔지코리아(주) 유기성 잔재 폐자원의 혼합 연소 처리장치
US11839225B2 (en) 2021-07-14 2023-12-12 Usarium Inc. Method for manufacturing alternative meat from liquid spent brewers' yeast
CN113441535A (zh) * 2021-08-13 2021-09-28 北京嘉博文生物科技有限公司 一种有机垃圾生物处理机尾气切换排放装置
KR102528460B1 (ko) * 2023-01-11 2023-05-04 주식회사 에스빌드 재활용 코르크를 이용한 친환경 코르크 칩 생산시스템, 그 시스템에 의한 코르크 칩 제조방법 및 그 방법으로 제조되는 친환경 코르크 칩
GB2629365A (en) * 2023-04-25 2024-10-30 Energy Acad Scotland Ltd Improved apparatus and methods for treating waste

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4765257A (en) * 1987-12-02 1988-08-23 Cf Systems Corporation Apparatus and method for waste disposal
US4977839A (en) * 1988-01-14 1990-12-18 Chemical Waste Management, Inc. Process and apparatus for separating organic contaminants from contaminated inert materials
DK0654015T3 (da) * 1992-08-10 1997-06-23 Protec Partner F R Umwelttechn Fremgangsmåde og apparat til biologisk behandling af organisk belastet spildevand og organisk affald
DE4234385A1 (de) * 1992-10-06 1994-04-07 Formex Trading Gmbh Verfahren zur Pyrolyse von organischen Stoffen
US5380445A (en) * 1993-10-22 1995-01-10 Midwest Research Institute Pretreatment of microbial sludges
US6112675A (en) * 1996-04-08 2000-09-05 Foster Wheeler Environmental Corporation Process and apparatus for treating process streams from a system for separating constituents from contaminated material
CN1234106A (zh) * 1996-10-22 1999-11-03 特雷德克公司 用热解法处理废物并利用废物能量的设备
DE19648731A1 (de) 1996-11-25 1998-05-28 Herhof Umwelttechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Restabfall
DE19807539C2 (de) 1998-01-30 2000-11-16 Horst Anders Verfahren zur thermischen Behandlung von Abfällen
DE19909328B4 (de) 1998-11-06 2004-09-23 Christian Widmer Abfallverwertungsverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
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EA200400397A1 (ru) 2004-08-26
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DE10142906A1 (de) 2003-03-20

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