ES2281540T3 - Metodo y aparato para la esterilizacion de residuos biologicos. - Google Patents

Abstract

Un aparato para la esterilización en continuo de efluentes biológicos, aparato que comprende un depósito de almacenamiento (20), al menos una bomba (31) de alimentación, al menos una unidad de calentamiento (30), una zona de esterilización (32) dispuesta aguas abajo de la unidad o las unidades de calentamiento y un circuito para retornar líquido que contiene efluentes biológicos desde el final de la zona de esterilización hasta el comienzo de una unidad de calentamiento (30), así como tuberías de conexión y válvulas apropiadas, caracterizado porque - el aparto comprende medios para limitar el caudal máximo de la bomba de alimentación (31), - la zona de esterilización (32) está dotada con al menos una medida de temperatura, y - el circuito de retorno comprende una unidad de enfriamiento (50).

Description

Método y aparato para la esterilización de residuos biológicos.

La presente invención se refiere a un proceso de esterilización en continuo para efluentes biológicos y a un aparato para aplicar dicho proceso, comprendiendo el circuito principal del mismo, en la dirección del flujo de un líquido que contiene efluentes biológicos, un depósito de almacenamiento, al menos una bomba de alimentación, al menos una unidad de calentamiento, al menos una unidad de enfriamiento y un circuito de circulación para circular el líquido que contiene efluentes biológicos a través de la unidad de calentamiento, así como tuberías de conexión y válvulas apropiadas.

Los efluentes biológicos se producen, por ejemplo, en hospitales, investigación agrícola o biológica, etc. Los efluentes biológicos producidos en instalaciones de estos tipos no pueden ser conducidos directamente a un sistema de alcantarillado ya que estos efluentes contienen a menudo microorganismos tales como bacterias, virus, gérmenes y similares, que son peligrosos para los seres humanos y los animales. Antes de conducirlos a un sistema de alcantarillado, tales efluentes biológicos deben ser primero desactivados en una planta de tratamiento diseñada para ese propósito. Para el tratamiento de efluentes biológicos, se han diseñado diferentes plantas de tratamiento en las cuales los efluentes biológicos son esterilizados antes de ser conducidos al sistema de alcantarillado. La esterilización de efluentes biológicos puede llevarse a cabo químicamente o por medio de calor. Las plantas de tratamiento pueden funcionar en continuo o por cargas.

En la publicación de patente DE 40 16 116, se describe un proceso para la purificación en continuo de aguas residuales cargadas con microorganismos tales como bacterias, virus, gérmenes y similares. En dicho proceso, el agua residual es calentada hasta una temperatura de desinfección por medio de un cambiador de calor y/o un vapor caliente inyectado directamente, después de lo cual el agua residual es conducida hasta un circuito de reposo, por ejemplo hasta un recipiente a presión. En dicho circuito de reposo, el agua residual se mantiene a la temperatura de desinfección durante un tiempo predeterminado. El tiempo de residencia se mide inyectando un indicador en el agua residual a intervalos regulares, por ejemplo durante 5 segundos cada cinco minutos, y midiendo la presencia de este indicador a la salida del circuito de reposo. La diferencia de tiempo entre la inyección y la detección del indicador muestra el tiempo de residencia real que puede ser comparado con el tiempo de residencia
establecido.

En la revista Pharmaceutical Engineering de mayo/junio de 2.001, en las páginas 70 a 82, aparece el artículo "Biowaste Systems" de Carl J. Carlson, que se refiere a instalaciones para el tratamiento de efluentes biológicos. El artículo trata de instalaciones de tratamiento de efluentes biológicos de diferentes tipos así como de principios de dimensionamiento y problemas relacionados con ellas.

De acuerdo con dicho artículo, un aparato típico para esterilización térmica en continuo de efluentes biológicos comprende una unidad separadora de materia sólida, un depósito de almacenamiento, una unidad de calentamiento y un circuito de reposo así como un circuito de circulación para circular los efluentes biológicos a través de dicha unidad de calentamiento y dicho circuito de reposo. De acuerdo con el artículo, un aparato típico de tratamiento en continuo comprende las siguientes etapas: una etapa de calentamiento, por medio de la cual los efluentes biológicos se circulan por un cambiador de calor y por un circuito de reposo, hasta que se alcanza una temperatura suficiente para matar los microorganismos. Esto es seguido por una etapa de funcionamiento cuando los efluentes biológicos han alcanzado la temperatura requerida en toda la longitud del cambiador de calor. Mediante esta etapa, los efluentes biológicos tratados se conducen a través de un equipo de enfriamiento hasta un sistema de alcantarillado. Si uno o varios de los parámetros de esterilización (temperatura del circuito de reposo, presión, etc.) se salen de los valores predeterminados, y los efluentes biológicos son, por ello, insuficientemente esterilizados, el proceso entra en un estado de mantenimiento, en el que los efluentes biológicos se circulan a través de la unidad de calentamiento y del circuito de reposo hasta que el parámetro o parámetros en cuestión estén de nuevo dentro de los límites dados. En caso de alarma, el aparato entra en modo de enfriamiento, en el cual se detiene el funcionamiento de la unidad de calentamiento, y los efluentes biológicos se recirculan hacia atrás hasta tubería de alimentación de la bomba hasta que el aparato está otra vez en estado de funcionamiento normal. De acuerdo con dicho artículo, deben preverse medidas para la esterilización con vapor de las partes aguas abajo del depósito de almacenamiento, así como medidas para evitar la transferencia de efluentes biológicos activos al circuito de enfriamiento. Además, se debe prever en el aparato la esterilización con vapor del depósito de almacenamiento, las tuberías, los filtros de venteo, etc.

La presente invención está caracterizada por las características presentadas en las partes de caracterización de las reivindicaciones 1 y 7.

Realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones 2-6 y 8.

En la etapa de puesta en marcha del presente proceso de esterilización térmica de efluentes biológicos, se usan condiciones en los límites superiores de la capacidad del mismo, es decir, condiciones de "peor caso". Por ello, se conduce un líquido a través de una unidad de calentamiento a caudal máximo y el líquido se enfría a continuación hasta un nivel que corresponde a la temperatura más baja definida del flujo de alimentación. Cuando se ha alcanzado una capacidad de esterilización suficiente bajo estas condiciones extremas, en otras palabras, cuando la temperatura de la zona de esterilización puede mantenerse en un nivel tan alto que corresponda al tiempo de residencia requerido para el caudal en cuestión, el proceso funciona con gran fiabilidad bajo todas las condiciones que ocurran durante el funcionamiento. Preferiblemente, la invención comprende, además, un montaje por medio del cual la estanqueidad de aquellas válvulas que son críticas durante la puesta en marcha y en situaciones excepcionales pueda asegurarse y, si fuera necesario, todo el sistema de válvulas pueda esterilizarse como medidas de mantenimiento.

En un proceso de acuerdo con la invención, durante la puesta en marcha, la operabilidad del proceso se asegura de manera que, a la capacidad máxima de la bomba, se conduce un flujo de líquido a través de la unidad de calentamiento, habiendo sido bajada la temperatura de dicho flujo en el circuito de retorno hasta un nivel que corresponde a la temperatura mínima del agua del depósito de almacenamiento durante el funcionamiento. La etapa de esterilización que sigue a la etapa de calentamiento comprende, al menos, la medida de la temperatura en el extremo de salida. Cuando se encuentra que el tiempo de residencia del líquido en la zona de esterilización es suficiente bajo las condiciones anteriores, puede asumirse también que la operabilidad del proceso puede mantenerse independientemente de las variaciones que ocurran en la alimentación.

Un dispositivo de acuerdo con la invención está dotado de medios para verificar la capacidad de esterilización a carga máxima durante la puesta en marcha. Para verificar la capacidad del dispositivo, se usan la temperatura más baja del agua y el caudal mayor posibles. De cara a asegurar que la prueba representa realmente el peor caso, debe limitarse el caudal máximo de forma que, durante el funcionamiento real, no pueda excederse el caudal usado en la prueba. Preferiblemente, esto se alcanza usando una bomba de desplazamiento positivo la cual, a una velocidad de giro constante (determinada por el motor eléctrico usado), siempre entrega un caudal constante, independientemente de las presiones en los extremos de succión y descarga. Cuando se usa una bomba centrífuga, el caudal máximo se limita estableciendo estándares para las presiones de succión y de descarga y monitorizando estos valores en el sistema de control. Típicamente, la presión en el lado de succión es esencialmente constante debido a que el depósito tampón que sirve como fuente está a presión atmosférica. La presión de descarga de retorno se establece en un nivel mínimo, que corresponde al caudal máximo deseado y la presión se monitoriza por medio de sensores de presión.

De cara a llevar al líquido del circuito de retorno hasta una temperatura correspondiente a la temperatura mínima de alimentación, se proveen un cambiador de calor y sensores de temperatura apropiados en la tubería de retorno. El cambiador de calor está dimensionado en correspondencia con ello y se establecen en el sistema de control límites mínimos para el caudal y la temperatura del agua enfriada.

Un aparato de esterilización de acuerdo con la presente invención comprende una bomba capaz de dar un caudal máximo determinado, preferiblemente una bomba de desplazamiento positivo, por medio de la cual se conduce un líquido que va a ser esterilizado a través de una unidad de calentamiento a un caudal constante. A continuación de la unidad de calentamiento se dispone una zona de esterilización la cual está dotada de una medida de temperatura al menos en el extremo de salida. Ya que la capacidad de la bomba puede mantenerse constante, puede asegurarse que el tiempo de residencia en la zona de esterilización es suficiente para alcanzar el nivel de esterilización deseado. En el caso en el que el tiempo de residencia sea insuficiente, el flujo que sale de la zona de esterilización se conduce a través del circuito de retorno de vuelta a la entrada de la unidad de calentamiento. Debido a que la medida de la temperatura está dispuesta aguas abajo de la unidad de calentamiento, se asegura que el tiempo de residencia es suficiente.

El circuito de retorno está dotado de un equipo de enfriamiento. Cuando el circuito de retorno se enfría, esencialmente, a la temperatura mínima que se da en el líquido del depósito de almacenamiento, puede comprobarse que la temperatura del flujo de entrada a la unidad de calentamiento no es inferior que el nivel mínimo requerido por los medios de calentamiento.

Preferiblemente, el aparato de acuerdo con la invención comprende un montaje de válvulas en serie dispuestas después de la zona de esterilización, por medio del cual montaje de válvulas se asegura que ningún líquido insuficientemente esterilizado, que ha pasado la zona de esterilización, pueda salir fuera del aparato, ni siquiera si hay un goteo en una válvula de distribución.

Una realización ventajosa de la invención se describe en adelante con referencia al dibujo que acompaña.

La figura muestra un aparato de tratamiento de efluentes biológicos de acuerdo con la invención. Los principales componentes provistos en el circuito principal del aparato de tratamiento, en la dirección del flujo de un líquido que contiene efluentes biológicos, son un depósito de almacenamiento 20, una unidad de calentamiento 30 y una unidad de enfriamiento y descarga 40. Además, el aparato de tratamiento comprende un circuito de circulación provisto de una unidad de enfriamiento 50 del circuito y conectado al circuito principal, circuito de circulación por medio del cual el líquido que contiene efluentes biológicos puede ser circulado a través de la unidad de calentamiento 30.

Preferiblemente, el agua con efluentes biológicos se conduce al interior del depósito de almacenamiento a través de una unidad de separación de materia sólida, que no se muestra en la figura. El depósito de almacenamiento 20 está dotado de un agitador 21 y un motor de accionamiento 22 conectado a él, por medio del cual el agua con efluentes biológicos del depósito de almacenamiento 20 es agitada para evitar la sedimentación en el depósito de almacenamiento 20. El depósito de almacenamiento 20 está dotado también de un nivel de medida L.

Desde el depósito de almacenamiento 20, el agua con efluentes biológicos es conducida al interior de la unidad de calentamiento 30 a través de la válvula de entrada 13 del circuito principal por medio de una bomba 31 de alimentación de capacidad constante. En esta realización, la unidad de calentamiento 30 consiste en un cambiador de calor en el cual se usa vapor como fuente de calor. Después de la unidad de calentamiento, se dispone la zona de esterilización 32, la cual está provista en este caso de dos medidas de temperatura T1 y T2. La medida del extremo de salida T2 es esencial porque está en el punto en el que se da la temperatura más baja.

En funcionamiento en continuo, el agua con efluentes biológicos esterilizados y desactivados es conducida desde la unidad de calentamiento 30 hasta el interior de la unidad de enfriamiento y descarga 40 por vía del grupo de válvulas 14 y 15 que forma un punto de berrera. Desde la unidad enfriamiento y descarga 40, el agua con efluentes biológicos desactivados es conducida a través válvula de descarga 17 del circuito principal hasta un sistema de alcantarillado en el punto A2. En esta realización, la unidad de enfriamiento y descarga 40 es un cambiador de calor que usa agua como medio refrigerante.

Además del circuito principal del aparato de tratamiento descrito arriba, el aparto comprende un circuito de retorno que comienza en el punto de barrera del circuito principal, entre la zona de esterilización 32 y la unidad de enfriamiento y descarga 40, y que termina en la entrada de succión de la bomba 31 de alimentación. Enfrente de la primera válvula 14 del punto de barrera del circuito principal, se dispone una primera derivación hacia la primera válvula 53 de entrada paralela y, entre la primera válvula 14 y la segunda válvula 15 del punto de barrera del circuito principal, se dispone una segunda derivación externa hasta una segunda válvula 54 de entrada paralela. Dichas válvulas en serie 14 y 15 del circuito principal y dichas válvulas paralelas 53, 54 del circuito de circulación forman juntas un punto de barrera. Después de dichas válvulas paralelas 53, 54, la derivación interna y la derivación externa se unen en una sola, después de lo cual la tubería unida del circuito de circulación conduce a una unidad de enfriamiento 50 del circuito prevista en el circuito de circulación. Después de la unida de enfriamiento 50 del circuito, el circuito de circulación se cierra por medio de una válvula 55 de descarga del circuito hasta un punto entre la válvula 13 de entrada del circuito principal y la bomba 31 de alimentación del circuito principal. La estanqueidad de la primera válvula 14 en serie puede ser controlada por medio de la medida de presión P acoplada a la tubería entre la primera válvula 14 en serie y la segunda válvula 15 en serie.

Por medio de dichas válvulas 14, 15 en serie del circuito principal y de dichas dos derivaciones paralelas del circuito de circulación, se asegura que la unidad de enfriamiento y descarga 40 y las zonas siguientes no pueden ser contaminadas con ninguna condición.

El agua de refrigeración necesaria en las unidades de enfriamiento 40, 50 es introducida en la unidad de enfriamiento 50 del circuito a través de la válvula 51 de entrada de agua de refrigeración en el punto D1. El agua de refrigeración circulada en la unidad de enfriamiento 50 del circuito es conducida posteriormente a la unidad de enfriamiento y descarga 40. El agua de refrigeración circulada en la unidad de enfriamiento y descarga 40 es descargada por la válvula 52 de descarga del agua de refrigeración en el punto D2.

El vapor que se necesita en la unidad de calentamiento 30 es alimentado desde el punto E1 a través de la primera válvula 71 de vapor del circuito principal y de la segunda válvula 72 de entrada en la unidad de calentamiento 30. El condensado formado en la unidad de calentamiento 30 se descarga en el punto E2.

La puesta en marcha del aparato se lleva a cabo mediante un autochequeo efectuado por un sistema de control. Después de eso, se alimentan efluentes biológicos en el depósito de almacenamiento 20 y se arranca la circulación de los efluentes biológicos en la unidad de calentamiento 30 a una velocidad constante por medio del circuito, mientras que la temperatura de la unidad de calentamiento 30 se eleva hasta el nivel deseado. El agua circulante se enfría en la unidad de enfriamiento 50 del circuito hasta un nivel esencialmente correspondiente a la temperatura mínima del agua en el depósito de almacenamiento. De esta manera se asegura que la carga de la unidad de calentamiento no excede su capacidad al comienzo del proceso en continuo.

En la etapa de puesta en marcha descrita arriba, también se chequea la integridad de la válvula 14 por medio de la medida de presión P. Si no se encuentra ninguna elevación de la presión por la medida de presión P, la válvula 14 funciona de la manera deseada. Si, como resultado de una estanqueidad defectuosa de la válvula, ocurre una elevación de la presión, es posible conducir de forma segura el flujo hacia el circuito de retorno a través de la derivación externa y la válvula 53. Por ello, las válvulas 14, 15, 53, 54 pueden ser esterilizadas para mantenimiento elevando la temperatura del circuito completo hasta un nivel suficiente durante un tiempo suficiente.

Cuando la medida de la temperatura del extremo de salida de la zona de esterilización muestra que la temperatura en la zona de esterilización se mantiene en un nivel suficiente en relación con el caudal constante, el circuito puede ser interrumpido cerrando la válvula 53 y abriendo la válvula 14 y el agua con efluentes biológicos desactivados puede ser conducida a través de los medios de enfriamiento y descarga 40 al sistema de alcantarillado en el punto A2.

Preferiblemente, el aparto de esterilización mostrado en la figura está controlado por medio de un sistema de control o un ordenador. Las informaciones sobre el estado y el funcionamiento de todos los componentes mostrados en la figura son alimentadas al sistema de control y sobre la base de estas informaciones puede mostrarse en una pantalla visualizadora de datos el estatus de todos los componentes así como del aparato completo. En la figura, sólo se muestran los componentes necesarios para comprender la invención y todos los demás componentes, por ejemplo los relacionados con varias medidas, han sido
dejados fuera.

Claims (8)

1. Un aparato para la esterilización en continuo de efluentes biológicos, aparato que comprende un depósito de almacenamiento (20), al menos una bomba (31) de alimentación, al menos una unidad de calentamiento (30), una zona de esterilización (32) dispuesta aguas abajo de la unidad o las unidades de calentamiento y un circuito para retornar líquido que contiene efluentes biológicos desde el final de la zona de esterilización hasta el comienzo de una unidad de calentamiento (30), así como tuberías de conexión y válvulas apropiadas, caracterizado porque

-

el aparto comprende medios para limitar el caudal máximo de la bomba de alimentación (31),

-

la zona de esterilización (32) está dotada con al menos una medida de temperatura, y

-

el circuito de retorno comprende una unidad de enfriamiento (50).

2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la bomba de alimentación (31) es una bomba de desplazamiento.

3. El aparato de esterilización de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque aguas abajo de la zona de esterilización (32), se disponen una tras otra al menos dos válvulas (14, 15) en serie.

4. El aparato de esterilización de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende una medida de presión entre las válvulas en serie (14, 15).

5. El aparato de esterilización de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el circuito de retorno se deriva del circuito principal en relación con al menos dos válvulas en serie (14, 15) sucesivas de circuito principal de forma que antes de la primera (14) de las válvulas en serie, se conecta al circuito de retorno una derivación interna, que está dotada con una primera válvula (53) en paralelo y, además de dicha derivación interna, una derivación externa, que está dotada con una segunda válvula (54) en paralelo, se deriva del circuito principal entre la primera (14) y la segunda (15) de las válvulas en serie, dichas derivaciones se unen en una después de dichas válvulas (53, 54) en paralelo, después de lo cual la tubería unificada conduce a una unidad de enfriamiento (50) del circuito.

6. El aparato de esterilización de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende una unidad de enfriamiento y descarga (40).

7. Un método para verificar la capacidad de esterilización del proceso para la esterilización de efluentes biológicos que usa un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, proceso en el cual se calienta un líquido que contiene efluentes biológicos hasta una determinada temperatura durante un tiempo determinado, caracterizado porque durante la puesta en marcha del proceso, antes de conducir los efluentes biológicos al sistema de alcantarillado, la capacidad de esterilización del proceso se chequea retornando el líquido calentado hasta el comienzo del proceso usando el mayor caudal posible y enfriando dicho líquido retornado hasta la temperatura más baja del líquido que contiene efluentes biológicos que se da en el depósito de almacenamiento durante el funcionamiento.

8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque durante la puesta en marcha del proceso, los efluentes biológicos calentados son conducidos a la tubería de alimentación a través de una unidad de enfriamiento.