ES2552943T3

ES2552943T3 - Composición para el acondicionamiento de lodos

Info

Publication number: ES2552943T3
Application number: ES10709018.5T
Authority: ES
Inventors: Laurent Biotteau; Gaétan BLANDIN; Hubert Charbonnier; Tamer Ozturk
Original assignee: Lhoist Recherche et Developpement SA; SNF SA
Current assignee: Lhoist Recherche et Developpement SA; SNF SA
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2030-03-17
Also published as: CN102356048A; BRPI1009302A2; US20100314326A1; US20130043193A9; EP2408719A1; CN103787569A; WO2010106118A1; BRPI1009302B1; EP2408719B1; RU2514781C2; US20140217034A1; BE1019642A3; US20150210580A9; FR2943336B1; FR2943336A1; PT2408719E; RU2011141843A

Abstract

Composición de acondicionamiento de lodos que incluyen un compuesto mineral y un compuesto orgánico, siendo dicho compuesto mineral cal, y siendo dicho compuesto orgánico elegido del grupo de los polímeros lineales o ramificados a base de sales de dialildialquil amonio, caracterizada porque dicho compuesto orgánico elegido del grupo de los polímeros lineales o ramificados a base de sales de dialildialquil amonio es un coagulante orgánico, catiónico, que presenta un peso molecular medio ponderal inferior o igual a 5 millones g/mol y superior o igual a 20.000 g/mol, presente en una cantidad que va de 3 g a 100 g para 1 kg de cal (expresados en equivalente de cal apagada Ca(OH)2), estando la composición bajo la forma de una mezcla homogénea y estable de cal y de dicho coagulante antes de ser introducida para el acondicionamiento de lodos, y porque dicha composición está: a) bajo forma sólida, en la cual dicha cal es cal apagada y/o cal viva, ambos dos bajo forma pulverulenta, y dicho coagulante orgánico catiónico está también bajo forma sólida, o b) en forma de una suspensión estable, en la cual dicha cal es cal apagada en forma de leche de cal, y forma con dicho coagulante orgánico dicha suspensión.

Description

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DESCRIPCION

Composicion para el acondicionamiento de lodos

La presente invention se refiere a una composicion de acondicionamiento de lodos que incluyen un compuesto mineral y un compuesto organico, siendo dicho compuesto mineral cal, y siendo dicho compuesto organico elegido del grupo de los pollmeros lineales o ramificados a base de sales de dialildialquil amonio.

Se conocen composiciones de tratamiento de lodos, en particular, del documento EP 0104904 (US 4.711.727) que revela la utilization de distintos compuestos minerales, en asociacion con distintos pollmeros organicos. No obstante, segun la ensenanza de este documento, el pollmero organico tiene una action dispersante que permite producir suspensiones concentradas de compuestos minerales que tienen una viscosidad aceptable con el fin de bombear la composicion citada anteriormente.

El documento US 4.675.114 revela por otro lado un procedimiento de tratamiento de lodos por una adicion secuencial de un compuesto mineral y un compuesto organico entre multiples etapas sucesivas.

Las ciudades, en particular, las grandes metropolis, y las industrias, producen o vierten volumenes muy importantes de aguas residuales. El tratamiento de estas aguas, antes de su vertido en el medio natural, tiene por resultado la formation de muy grandes cantidades de lodos. Una etapa de deshidratacion mecanica es generalmente necesaria con el fin de reducir al maximo el volumen ocupado por los lodos, cualesquiera que sean sus orlgenes, y aumentar su sequedad antes de su valorization agricola o por incineration o por elaboration de abono o tambien antes de su elimination por almacenamiento en descarga. Esta deshidratacion, es decir, la separation solido/liquido en la mayorla de los casos, se realiza por medio de un filtro de bandas, de un filtro prensa o de un decantador centrlfugo que combina la mayorla de las veces un acondicionamiento qulmico aplicado aguas arriba a una accion mecanica. Ademas de la reduction de volumen, el objeto de este tratamiento es facilitar la manipulation, el transporte y el almacenamiento de estos lodos.

La presente invencion se refiere especialmente al acondicionamiento de los lodos con la ayuda de un compuesto mineral y organico. Por los terminos “lodos” en el sentido de la invencion, se entiende un residuo que presenta una tasa de materia seca de al menos un 0,5%, a menudo superiores o iguales a 1%. Los lodos pueden ser minerales u organicos o aceitosos.

El concepto de acondicionamiento, en particular de acondicionamiento qulmico, se debe incluir en el sentido de la presente invencion tal como se define por Degremont en “Memorandum Tecnico del agua, Edition del Cincuentenario 1989, 9a edicion” en el capltulo 19, en particular en las paginas 949 a 959.

Para que el lodo sea filtrable, es necesario romper previamente la cohesion coloidal del lodo y aumentar artificialmente el tamano de las partlculas que lo constituyen. Es el objeto del acondicionamiento. Un acondicionamiento adecuado del lodo es la base del buen funcionamiento del taller de deshidratacion. El acondicionamiento debera, por lo tanto, optimizarse para ser adaptado a la vez a la naturaleza de los lodos que se deben tratar y tambien al tipo de herramienta de deshidratacion.

El acondicionamiento de los lodos es, por lo tanto, en realidad un tratamiento en el cual las caracterlsticas de los lodos se modifican para facilitar la separacion de la fase solida y la fase llquida.

Contrariamente a un procedimiento de tratamiento del agua (vease por ejemplo el documento US 4.711.727) cuyo principio consiste en causar, por la adicion de floculante y/o coagulante, la aglomeracion y la decantation de las partlculas coloidales, el acondicionamiento de los lodos tiene por objeto preparar estos ultimos para permitir el buen funcionamiento de los aparatos de deshidratacion mecanica eliminando, en particular, los problemas de deformation, de colmatado de las telas y de encolado de las tortas. El acondicionamiento de los lodos consiste, por lo tanto, en una aplicacion particular de la coagulacion-floculacion. Tiene por objeto aumentar su sequedad (contenido en materia seca) acelerando la separacion solido/liquido.

Por otra parte, el documento US 4.711.727 revela la utilizacion conjunta de suspensiones minerales que pueden contener cal y, de manera indiferente, floculante y/o coagulante, para flocular de las aguas residuales, cargadas hasta un nivel de aproximadamente 300 mg/l (0,03%) de materia en suspension y ensena, en particular, a efectuar diluciones previas de las suspensiones minerales antes citadas.

Se utilizan lo mas frecuentemente tres tecnologlas como sistemas de deshidratacion mecanica en las instalaciones de acondicionamiento de lodos.

Los filtros de bandas prensadoras

Sobre este tipo de filtro, el lodo acondicionado se escurre en primer lugar luego se comprime entre dos telas filtrantes. El sistema de avance y de compresion de las telas esta asegurado por rodillos. Este tipo de herramienta requiere un floc consistente y bien disociado, que favorece una liberation de agua rapida durante la etapa de escurrido.

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Los decantadores centrffugos o centrifugadores

Estos sistemas utilizan la fuerza centrlfuga para generar una decantacion acelerada. Una buena separation supondra la formation de un floc voluminoso y pesado, resistente al cizallamiento.

Los filtros prensa (o filtros de platos)

Contrariamente a los sistemas anteriores, esta herramienta funciona de manera discontinua, por batch (por cargas). Un filtro prensa esta constituido por platos recubiertos de telas filtrantes, dispuestas en baterla, confinadas y/o de membrana. Las camaras dispuestas entre cada plato se alimentan con lodo acondicionado por medio de una bomba. Esta bomba de lodo alimenta las camaras (operation de cebado) hasta la obtencion de una elevada presion, generalmente incluida entre 10 y 15 bares. Al final del ciclo, los platos se separan con el fin de evacuar las tortas formadas (“deshilvanado”). Es muy deseable que las tortas as! formadas siguan siendo relativamente firmes y sobre todo se fluyan bien de las placas y telas; en caso contrario, una intervention manual y de las limpiezas y lavados son necesarias. En el caso del filtro de prensa, se buscara un acondicionamiento robusto a las tensiones (en particular, de presion).

Entre los distintos acondicionamientos qulmicos destinados para preparar el lodo, se distinguen, en particular, el acondicionamiento organico y el acondicionamiento mineral.

El acondicionamiento denominado organico: utilization de pollmero organico como unico floculante (dosificacion- tipo 2 a 20 kg por tonelada de materias secas). Solo los polielectrolitos de slntesis de largas cadenas (elevados pesos moleculares, en particular, a base de acrilamida) son eficaces; forman flocs voluminosos y bien diferenciados en un agua intersticial clarificada. Este acondicionamiento se utiliza sobre todo durante la deshidratacion sobre centrifugadora y filtro de bandas prensadoras. Se puede utilizar durante una deshidratacion mecanica por filtration bajo presion (filtro prensa mecanizado) ya que conduce a un tiempo de prensada mas largo, debido a la elevada resistencia especlfica, a lavados frecuentes de las telas y a un menos buen desprendimiento de la torta.

El acondicionamiento denominado mineral: utilizacion conjunta de una sal de hierro o de aluminio, tal como el cloruro ferrico (dosificacion-tipo: 3 a 10% en peso con respecto a la materia seca tratada) y de cal (dosificacion-tipo: 10 a 40% en peso con respecto a la materia seca tratada). Este modo de acondicionamiento produce un floc fino pero muy robusto a las tensiones; se adaptara, por lo tanto, muy especialmente a la filtracion sobre filtro prensa. Sin embargo la utilizacion de sales de hierro no esta sin plantear problema de explotacion tales como: corrosion de las canalizaciones y de los filtros de acero o fundicion, presencia de cloruros en alta proportion, presencia de hierro que, durante a incineration de los lodos, es la causa de la production de material de escoria, riesgo de quemaduras para el personal.

Existen tambien acondicionamientos mixtos (minerales y organicos) con el fin de optimizar los rendimientos de deshidratacion.

Tal como se ve, todos los procedimientos de acondicionamiento citados mas arriba presentan inconvenientes. El acondicionamiento organico no es el mejor para se adapte a algunos sistemas de deshidratacion como los filtros de prensa; los otros acondicionamientos mencionados recurren, en particular, a sales de hierro que plantean los numerosos problemas antes citados.

Se revela otra posibilidad mas de acondicionamiento mixto en el documento EP 1.154.958. El procedimiento revelado ensena una adicion de cal a lodos industriales, elegida para evitar que el pH de lodo al cual la cal se anade no se eleve muy rapidamente. El procedimiento preve tambien la adicion de componentes organicos floculantes de larga cadena (anionico, cationico o no ionico, de manera indiferente) para facilitar la floculacion del lodo as! tratado. Puesto que el pH del lodo aumenta de manera controlada, el componente organico floculante puede ejercer su actividad floculante sin ser deteriorado por un aumento demasiado rapido de pH.

En el documento WO 2008/058973, se describe un procedimiento de tratamiento de lodos por cal, segun el cual se anade un floculante organico anionico al lodo, puesto que los pollmeros cationicos se deterioran rapidamente en general a partir de un pH que va de 9 a 10. Puesto que el floculante anionico presenta un grado optimo de actividad a pH mas alla de 10 a 12, es, por lo tanto, preferible efectuar una subida de pH rapida lo que permite perfectamente la adicion de cal al lodo.

Cualquiera que sea el modo de acondicionamiento y los reactivos puestos en juego, un buen acondicionamiento de los lodos supone el control de los mecanismos de coagulacion/floculacion, siendo el objetivo permitir la buena dispersion de los reactivos en el lodo sin desestructurar el lodo floculado. Un cuidado muy particular se debe, por lo tanto, prestar a la integration de los reactivos (modo y orden de integration), a los tiempos de contacto y de maduracion as! como a las tensiones aplicadas sobre el lodo floculado.

La obtencion de buenos resultados requiere frecuentemente, entre otras cosas:

- la preparation de los reactivos (puesta en solution del/de los pollmero(s), fabrication de leche de cal) para favorecer su dispersion y aumentar su eficacia a la que se debe acondicionar el lodo;

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- balsas de acondicionamientos sucesivas

- y/o mezcladores en llnea.

Pueden tambien ser crlticos el orden de inyeccion de los reactivos (el cloruro ferrico se debe anadir antes de la cal y el pollmero a menudo en ultimo lugar) y algunas interacciones entre reactivos (riesgo de floculacion de la cal por el pollmero).

Por lo tanto, tal como se puede constatar, los reactivos de acondicionamiento de lodos existentes presentan todos tensiones laboriosas tal como tener en cuenta el orden de adicion de los reactivos, la inestabilidad de los componentes as! anadidos juntos, requiriendo un aislamiento (almacenamiento, dispuesta por separado) y/o precauciones de adicion o tambien la seleccion de cal especlfica, tal como, por ejemplo, para conferir al lodo las propiedades optimas para que el pollmero pueda tener su accion floculante.

La presente invencion tiene por objeto paliar los inconvenientes antes citados del estado de la tecnica anterior durante el acondicionamiento de los lodos antes de la deshidratacion, ofreciendo una solucion simple, segura y eficaz a los problemas encontrados anteriormente. Simple por una reduction de las operaciones (reduction de los costes de almacenamiento de los compuestos, reduccion de los costes de empleo); seguro por la ausencia o la limitation del recurso a las sales de hierro y eficaz, en particular, por la obtencion de flocs resistentes, compatibles con el uso de filtro prensa que permiten, por lo tanto, un elevado rendimiento de filtration (aumento de la sequedad (contenido en materia seca) de la torta obtenida, aceleracion de la etapa de separation mecanica solido/liquido y reduccion de los problemas de fluencia, de colmatado de las telas y del encolado de las tortas).

Segun la invencion, se encontro de manera sorprendente que una composition caracterizada porque dicho compuesto organico elegido del grupo de los pollmeros lineales o ramificados a base de sales de dialildialquil amonio es un coagulante organico, cationico, que presenta un peso molecular medio ponderal inferior o igual a 5 millones g/mol y superior o igual a 20.000 g/mol, presente en una cantidad que va de 3 g a 100 g para 1 kg de cal (expresados en equivalente de cal apagada Ca (OH)2), estando la composicion en forma de una mezcla homogenea y estable de cal y de dicho coagulante antes de ser introducida para el acondicionamiento de los lodos, y porque dicha composicion es

a) bajo forma solida, en la cual dicha cal es cal apagada y/o cal viva, ambas dos bajo forma pulverulenta, y dicho coagulante organico cationico esta tambien bajo forma solida, o

b) en forma de una suspension estable, en la cual dicha cal es cal apagada en forma de leche de cal, y forma con dicho coagulante organico dicha suspension.

permite efectuar un acondicionamiento optimo de los lodos antes de que estas se sometan a una operation de deshidratacion mecanica. Este acondicionamiento se caracteriza por una simplification de empleo, permitiendo al mismo tiempo una mejora de los rendimientos de filtracion.

En efecto, segun la presente invencion, se encontro de manera sorprendente que la asociacion de un compuesto mineral particular con un pollmero organico particular en una composicion permite una utilization para el tratamiento de los lodos, y mas concretamente para el acondicionamiento de los lodos, en particular, urbanos e industriales, antes de que estos se sometieran a una operacion de deshidratacion mecanica, es decir, una composicion que es por una parte estable y homogenea para facilitar su almacenamiento y su utilizacion y que permite por otra parte reducir los costes de empleo, obteniendo al mismo tiempo un elevado rendimiento de filtracion. La composicion segun la invencion permite, en particular, por lo tanto, aumentar la sequedad (contenido en materia seca) de la torta obtenida durante la etapa de separacion mecanica solido/liquido.

En el sentido de la invencion, un coagulante es un compuesto que permite desestabilizar los constituyentes presentes en un agua o lodo dado y por lo tanto la formation de microflocs, al contrario de un floculante que permite aglomerar en agregados las partlculas formadas durante la desestabilizacion.

Durante la coagulation por un coagulante cationico, es decir, cargado positivamente, se va a producir un fenomeno de equilibrado de las cargas de las partlculas en el lodo (cargado negativamente). En efecto, de manera general, las partlculas en el lodo que llevan una carga negativa van a ver sus cargas ser contrapesadas por las cargas positivas de los coagulantes cationicos. Los coagulantes cationicos van a interreaccionar con varias partlculas del lodo y a formar as! microflocs.

La presente invencion tiene, por lo tanto, por objeto composiciones que incluyen a la vez cal y al menos un pollmero, tambien denominado coagulante, organico cationico a base de sales de dialildialquil amonio para el acondicionamiento de los lodos antes de su deshidratacion.

Las composiciones segun la invencion se fabrican previamente y se suministran en forma de una mezcla homogenea y estable de dicho al menos coagulante y de cal, antes de ser introducidas simultaneamente para el acondicionamiento de los lodos.

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Tal fabricacion industrial previa de las composiciones segun la invencion se hace posible gracias a la buena estabilidad en el tiempo de la mezcla, en forma de polvo o liquido; las composiciones pueden, por lo tanto, ser almacenadas durante varias semanas antes de su utilizacion, sin riesgo de alteracion de su eficacia para el acondicionamiento de los lodos, tal como aparecen mas abajo en los ejemplos 3,4 y 6.

Tal como se indica mas arriba, la adicion de cal genera un pH elevado que provoca, en la mayorla de los casos, la inactivacion o la destruccion por hidrolisis alcalina de los pollmeros organicos durante una utilizacion mixta. Ademas, la presencia conjunta de cal y pollmero organico puede conducir a un consumo de este ultimo para flocular la cal, lo que es inutil y hace que el pollmero se vuelva indisponible (vease ejemplo 1). El experto en la tecnica no es incitado, por lo tanto, a utilizar este tipo de pollmero conjuntamente a la cal, en particular bajo la forma de una verdadera composition (mezcla), para atenuar las deficiencias del estado de la tecnica anterior para el acondicionamiento de los lodos.

Ademas nada hace pensar que una simple asociacion que comprende a la vez cal y al menos un coagulante organico para el acondicionamiento de los lodos pueda ser suficiente, a la salida de la etapa de deshidratacion mecanica, para obtener flocs resistentes y un grado de sequedad superior al realizado por el empleo de los procedimientos clasicos y de permitir economlas energeticas y/o en agentes de acondicionamiento (coagulante, cal), tal como se muestra en el ejemplo 5.

Ventajosamente, dicho coagulante organico cationico presenta una carga cationica superior o igual a 4, preferentemente superior o igual a 4,5 y en particular superior o igual a 5 meq/g, siendo la carga cationica ventajosamente inferior o igual a 10, preferentemente inferior o igual a 9 meq/g, en particular inferior o igual a 7,5 meq/g.

Ventajosamente, dicho pollmero a base de sales de dialildialquil amonio es un pollmero a base de compuestos de formula general:

(CH2=CH-CH2)2N+RiR2, X'

En la cual:

X representa un halogenuro u otro contra-ion de carga negativa,

R1 y R2 representan independientemente, uno del otro, un atomo de hidrogeno o una cadena alquilo en C1 a C10.

En una forma de realization ventajosa, dicho pollmero es un pollmero a base de cloruro de dialil dimetil amonio, tambien denominado DADMAC.

Dicho pollmero lineal o ramificado a base de sales de dialildialquil amonio puede ser un copollmero y comprender uno o varios otros monomeros elegidos del grupo constituido de los monomeros no ionicos, tales como la acrilamida, la metacrilamida, la N-vinil pirrolidona, el vinilacetato, el alcohol vinllico, los esteres acrilato, el alcohol alllico, la N- vinil acetamida o la N-vinilformamida, y de los monomeros cationicos tales como el dialquilaminoalquil (met) acrilato, el dialquilaminoalquil (met) acrilamida, sus sales de amonio cuaternario o sus sales de acidos tales como, por ejemplo, el acrilato de dimetilaminoetilo (ADAME), de metacrilato de dimetilaminoetilo (MADAME), cuaternizados o salificados, de cloruro de acrilamidopropiltrimetilamonio (APTAC) y de cloruro de metacrilamidopropiltrimetilamonio (MAPTAC).

En una variante segun la invencion, dicho coagulante organico cationico incluye, en asociacion con cargas cationicos, cargas anionicas llevadas por monomeros anionicos, tales como, por ejemplo, el acido (met) acrllico, el acido acrilamidometilpropano sulfonico, el acido itaconico, el anhldrido maleico, el acido maleico, el acido vinil- sulfonico, el acido metalil sulfonico y sus sales. De esta forma, dicho coagulante organico puede ser de naturaleza muy ligeramente anfotera.

Este pollmero no requiere el desarrollo de procedimiento de polimerizacion particular. Se puede obtener por todas las tecnicas de polimerizacion bien conocidas por el experto en la tecnica: polimerizacion en gel, polimerizacion por precipitation, polimerizacion en emulsion (acuosa o inversa) seguida o no de una etapa de destilacion, de polimerizacion en suspension, de polimerizacion en solution, yendo estas polimerizaciones seguidas o no de una etapa que permite aislar una forma seca del (co)pollmero por todos tipos de medios bien conocidos por el experto en la tecnica.

De manera ventajosa, en la composicion segun la invencion, dicho coagulante organico cationico esta presente en una cantidad que va de 5 a 80 g (expresada en materia activa, a saber en pollmero) y mas preferencialmente de 10 a 65 g para 1 kg de cal (expresados en equivalente de cal apagada Ca(OH)2).

El tamano de las partlculas de cal no es crltico. Seran en general de tamano mayoritariamente (mas del 90%) superior a 0,5 pm y mayoritariamente inferior a 2 mm, o incluso 1 mm, preferentemente inferiores a 500 pm.

Se entiende por cal viva, una materia solida mineral cuya composicion qulmica es principalmente oxido de calcio

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CaO. La cal viva es obtenida comunmente por coccion de caliza, principalmente constituida por CaCO3, en la cual pueden subsistir algun porcentaje en la cal. La cal viva puede tambien contener impurezas tales como oxido de magnesio MgO, la sllice SiO2, los silicatos o tambien la alumina A^O3, o incluso a un agente retardador de hidratacion, a la altura de algun porcentaje. Se entiende que las impurezas se expresan bajo las formas antes citadas pero pueden en realidad aparecer bajo fases diferentes.

Se entiende por cal apagada o cal hidratada, un conjunto de partlculas solidas, principalmente en forma de hidroxido de calcio Ca(OH)2), obtenido por “extincion”, a veces denominada “hidratacion”, de cal viva con agua. Esta cal apagada puede obviamente contener las impurezas antes citadas, procedentes de la cal viva.

La cal apagada se puede presentar bajo forma pulverulenta o en forma de suspension.

Se entiende por leche de cal, una suspension acuosa, fabricada al principio de cal viva o de cal hidratada. Las formas de realizacion llquida de la composition segun la invention se realizan al principio de leches de cal.

Tal como se menciona anteriormente, el coagulante organico cationico utilizado puede ser tambien ramificado e incluso reticulado preferentemente durante (y/o eventualmente despues de) la polimerizacion, en presencia de un agente ramificante y eventualmente de un agente de transferencia.

Se indican otras formas de realizacion de la composicion segun la invencion en las reivindicaciones anexadas.

La invencion tiene tambien por objeto una utilization de la composicion antedicha para el acondicionamiento de lodos.

Ademas, la invencion se refiere a una utilizacion de la composicion citada anteriormente para el pre-encalado de los lodos.

Se entiende por pre-encalado la adicion de compuesto calcico a un lodo antes de la deshidratacion.

Se indican otras formas de realizacion de la utilizacion segun la invencion en las reivindicaciones anexadas.

La invencion se refiere tambien a un procedimiento de deshidratacion de lodos, que incluye:

- una adicion de una composicion tal como se describe anteriormente, a lodos, en particular, urbanos o industriales a tratar, antes de la deshidratacion de este ultimo,

- un acondicionamiento de dicho lodo al cual se ha anadido dicha composicion,

- una separation solido/llquido del lodo acondicionado y

- una recogida del solido procedente de dicha separacion.

Especialmente, segun la invencion, dicha filtration se realiza por medio de un filtro de bandas, de un filtro prensa o de un decantador centrlfugo, preferentemente un filtro prensa.

Generalmente, la sequedad del solido resultante de la deshidratacion esta comprendida en la meseta que va de 10% a 80%, en particular, de 10% a 50%, en particular entre 20% y 50% en peso.

En general, la composicion segun la invencion se anade al lodo con una dosificacion que corresponde a tasas de encalado (expresado en Ca(OH)2) de 5% a 100%, en particular de 10% a 80%, en particular, de 15% a 60% con respecto a la materia seca del lodo.

Otras formas de realizacion del procedimiento segun la invencion se indica en las reivindicaciones anexadas.

Otras caracterlsticas, detalles y ventajas de la invencion resultaran de la description dada a continuation, con caracter no limitativo y haciendo referencia a los ejemplos.

Los coagulantes organicos cationicos segun la invencion utilizados son de peso molecular medio ponderal inferior a 5 millones g/mol y superior o igual a 20.000 g/mol, preferentemente de peso molecular medio ponderal inferior a 3 millones g/mol y superior o igual a 50.000 g/mol.

Preferentemente, los coagulantes organicos en el sentido de la invencion presentan una carga cationica superior o igual a 4 meq/g, en particular, a 4,5 meq/g, ventajosamente superior o igual a 5 meq/g e inferior o igual a 10, preferentemente inferior o igual a 9 meq/g, en particular inferior o igual a 7,5 meq/g

Estas caracterlsticas de los “coagulantes” los distinguen de los pollmeros organicos cationicos, a menudo cualificados de “floculantes” y que poseen pesos moleculares medio ponderales a menudo ampliamente superiores a 5 millones g/mol y que se denominan de larga cadena. Su cadena denominada larga les permite tener un puente con otras moleculas, lo que les confiere su caracter floculante.

Del mismo modo, estas caracterlsticas de los “coagulantes” los distinguen de los pollmeros organicos dispersantes que presentan generalmente una carga anionica (en cualquier caso durante una utilizacion en asociacion con la cal) y que tienen por objeto permitir la dispersion de una sustancia o de una partlcula en el seno de un llquido en el cual no es soluble. La naturaleza dispersante principalmente se debe a la repulsion entre cargas llevadas por el 5 dispersante (negativa) y las partlculas de lodo (tambien negativa) que impide cualquier aglomeracion y mantiene la dispersion entre partlculas.

Debido a su naturaleza, los coagulantes permiten una desestabilizacion de las partlculas (coloides) en suspension neutralizando su carga (anulacion del potencial ZETA) en comparacion con los floculantes que forman verdaderos puentes entre partlculas para realizar flocs, a saber aglomerados de partlculas desestabilizadas.

10 EJEMPLO 1

Formulacion de composicion poli-DADMAC/cal segun la invencion frente a otras asociaciones de pollmeros y de cal

Se comparan tres familias de pollmeros. En cada familia se determina el pollmero mas potente que se debe emplear. Se preparan formulaciones por integracion bajo agitacion de los pollmeros ensayados, a unas 15 suspensiones de cal formuladas a 300 g/dm3. Para cada formulacion de las dosificaciones de 5% se realizaron, dosificaciones expresadas en porcentaje de materia activa de pollmero con respecto al equivalente en forma de oxido CaO contenido en la suspension de cal.

Tabla 1

Tipo de pollmero: Nombre comercial (forma) Naturaleza Peso molecular (g/mol) Cationicidad (meq/g) Dosificacion (% en peso MA/CaO)

Floculante cationico: EM 840 MBL (emulsion) Copollmero acrilamida ADAME clorometilado 8 millones 4,73 5%

Floculante anionico: EM 630 (emulsion) Copollmero acrilamida acrilato de sodio 20 millones NA 5%

Coagulante cationico segun la invencion: FL4820 (emulsion) Homopollmero de DADMAC 1 millon 6,2 5%

Para cada ensayo realizado, se tuvo en cuenta el aspecto de la formulacion. Los resultados se presentan mas abajo 20 en la Tabla 2.

Tabla 2

N° ensayo: i 2 3

Pollmero organico: EM 840 MBL EN 630 FL 4820

Tipo: Floculante cationico Floculante anionico Coagulante cationico

Aspecto de la suspension: Toma en masa/no utilizable Toma en masa/no utilizable Poca modification del aspecto de la suspension

Tal como se puede constatar, la composicion coagulante cationica tipo poli-DADMAC/leche de cal segun la invencion es la unica combinacion pollmero/leche de cal que permite obtener una suspension (no hay toma en masa).

25 EJEMPLO 2

Interes de una composicion segun la invencion que incluye cal y poli-DADMAC/cal frente a otras asociaciones de pollmeros y de cal

Los ensayos se realizan en una instalacion de filtracion piloto. La instalacion comprende una cuba de preparation agitada de 200 dm3, una bomba de transferencia y cargamento as! como un filtro prensa de tipo Netzsch compuesto 30 de 11 platos para una superficie filtrante total de 1 m2.

El lodo, procedente del tratamiento biologico, se ha sometido a un tratamiento previo de concentration sobre mesa de escurrido. La concentracion en materia seca del lodo es de 50 g/dm3.

Se comparan tres familias de pollmeros. En cada familia se determinan previamente el pollmero mas potente y la dosis preferencial que se debe emplear; la dosis se expresa en porcentaje en peso de materia activa (MA) con 35 respecto al peso de materia seca de lodo (MS) (vease Tabla 3).

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Tabla 3

Tipo de polimero: Nombre comercial (forma) Naturaleza Peso molecular (g/mol) Cationicidad (meq/g) Dosificacion (% en peso MA/MS)

Floculante cationico: EM 840 MBL (emulsion) Copolimero acrilamida ADAME clorometilado 8 millones 4,73 0,7%

Floculante anionico: EM 630 (emulsion) Copolimero acrilamida acrilato de sodio 20 millones NA 0,3%

Coagulante cationico: TS45SH (polvo) Homopolimero de DADMAC 1 millon 6,2 1,5%

Para los tres polimeros ensayados, se preparan 20 dm3 de una solucion de polimero concentrada a 10g /dm3 en un recipiente agitado.

En una cuba de 200 dm3 agitada, se preparan 100 dm3 de lodo y se anade, bajo agitacion la cantidad de cal apagada necesaria con el fin de obtener un porcentaje de tratamiento de 34%. La dosificacion expresada representa en % la cantidad de reactivo en equivalente seco (en Ca(OH2) con respecto a la concentracion en materia seca del lodo. Para los 2 primeros polimeros (ensayos 1 y 2), la cal se anade al lodo en forma de una leche de cal concentrada a 160 g/dm3. Despues de la dispersion de la cal en el lodo, se anade la cantidad predeterminada de polimero haciendo referencia a las concentraciones ilustradas en la Tabla 3 de cada solucion preparada de polimero. Para el ultimo polimero (ensayo n°3), la solucion a 10 g/dm3 se incorpora a la leche de cal (concentrado a 160 g/dm3 como para las ensayos 1 y 2), con el fin de obtener una composition (suspension) segun la invention que se anade al lodo.

Se comienza a continuation el ciclo de filtration. Este se considera como terminado cuando el caudal especifico vuelve a ser inferior a 10 dm3/h/m2 de superficie filtrante. El ciclo de filtracion se detiene despues de 2 horas de filtracion en todos los casos si no se alcanza el caudal especifico minimo. Para cada uno de los polimeros ensayados, se tiene en cuenta la aptitud al deshilvanado de las tortas formadas. Se efectua tambien una medida de sequedad (% materia seca) sobre las tortas retiradas despues de 24 horas en la estufa a 105°C.

Los resultados se presentan mas abajo en la Tabla 4.

Tabla 4

N° ensayo: 1 2 3

Polimero organico: EM 840 MBL EN 630



: Composicion leche de cal-TS 45 SH

Tipo: Floculante cationico Floculante anionico Coagulante cationico

Sequedad de la torta (% MS): 27% 28% 31%

Deshilvanado: Torta pastosa Torta pastosa OK

Tal como se puede constatar, la composicion coagulante cationico tipo poli-DADMAC/leche de cal segun la invencion (ensayo 3) es la unica combination polimero/leche de cal que permite obtener una sequedad de torta de filtracion optimizada asi como buenas propiedades de deshilvanado.

EJEMPLO 3

Preparacion de una composicion pulverulenta y estabilidad a corto plazo

Se reproducen las condiciones operativas del ejemplo 2, pero solamente se utiliza el coagulante cationico (TS45SH, tipo poli-DADMAC), en una dosificacion de 2% en este ejemplo (en vez de 1,5% en el ejemplo 2).

Para los 2 ensayos de este ejemplo, se utiliza como componente mineral, una cal viva fina (< 90 pm), parcialmente apagada tal como se revela en la patente Europea EP 1.154.958, que se anade bajo forma pulverulenta y en una dosificacion de 26% (de CaO p/r MS lodo, o sea la misma dosificacion en equivalente Ca(OH)2) que en el ejemplo 2).

Se ensayaron las variables siguientes de preparacion e inyeccion:

■ Ensayo 1: Mezcla del coagulante bajo forma seca y de la cal bajo forma pulverulenta luego inyeccion de la mezcla en la cuba de maduracion,

■ Ensayo 2: Mezcla del coagulante bajo forma seca y de la cal bajo forma pulverulenta, almacenamiento de la mezcla durante 48 horas luego inyeccion de la mezcla en la cuba de maduracion

5 Los resultados de estos ensayos se presentan mas abajo en la Tabla 5.

Tabla 5

N° ensayo: 1 2

Sequedad de la torta (% MS): 35% 36%

Deshilvanado: OK OK

Tal como se puede constatar, los 2 ensayos permiten obtener sequedades de tortas muy elevadas y un deshilvanado facil. El ensayo 2 pone de manifiesto por otro lado que la composicion pulverulenta lista para su empleo es estable durante al menos 48 h y conserva su eficacia para el acondicionamiento.

10 EJEMPLO 4

Estabilidad de la composicion a largo plazo

El lodo, similar al del ejemplo 2, se acondiciona en el laboratorio por una composicion pulverulenta segun la invencion que contiene un coagulante cationico organico (poli-DADMAC) y cal, estando la composicion bien sea recientemente formulada o bien sea utilizada despues de un perlodo de almacenamiento de 2 meses segun su 15 formulacion.

El lodo se trata en una celula de filtracion Faure que simula una filtracion industrial sobre filtro prensa. El acondicionamiento se efectua introduciendo 2,5 dm3 de lodo en la celula de filtracion y la filtracion se desarrolla durante 2 horas, observando una subida progresiva de la presion hasta 15 bares en 30 minutos luego un mantenimiento de la presion durante 1 hora a 15 bares. Se mide a continuacion la materia seca en las tortas 20 formadas despues de 24 horas en la estufa a 105°C.

La composicion pulverulenta segun la invencion se prepara de la siguiente manera. En un mezclador asincronico (tipo Hobart), se introduce 1 kg de cal pulverulenta del tipo del ejemplo 3, luego 50 g de coagulante en polvo TS45SH. Todo ello se mezcla durante 10 minutos. Los resultados de los tratamientos se presentan en la Tabla 6.

Tabla 6

N° ensayo: 1 2

Forma de la composicion: Pulverulenta Pulverulenta

Almacenamiento de la composicion segun la invencion: No 2 meses

Sequedad de la torta (% MS): 33% 32%

Deshilvanado: OK OK

25 La Tabla 6 pone de manifiesto que el reactivo formulado incluso despues de 2 meses de almacenamiento guarda una muy buena eficacia.

EJEMPLO 5

Comparacion de los rendimientos de composiciones segun la invencion con respecto a una asociacion de FeCl3 y de cal.

30 Tres tipos de lodos

= Un lodo biologico

= Un lodo industrial y

= Un lodo biologico activo

Se acondicionan en laboratorio por medio:

35 - por una parte, de combinaciones optimizadas de FeCh y de cal y,

5

10

15

20

25

30

- por otra parte de composiciones de poli-DADMAC y de cal, segun la invencion

Los lodos se acondicionan luego se filtran en una celula de filtracion Faure, segun el protocolo operativo descrito en el ejemplo 4.

Se calculan a continuacion las cantidades de lodo producidas. En efecto, la limitation de los costes de explotacion y de la elimination de los lodos incita a producir la menor cantidad posible de lodo y a encontrar el mejor compromiso entre la sequedad final y las cantidades de reactivos de acondicionamiento a poner en juego.

En el lodo deshidratado, se encuentran la materia seca de producto que se debe tratar, el agua residual y los agentes de acondicionamiento.

Para comparar los resultados de distintos acondicionamientos, ademas de la sequedad, se pretendera considerar la cantidad de lodos producidos. Se define, por lo tanto, la relation siguiente:

Q= Cantidad de lodo deshidratado/cantidad de materia seca inicialmente presente en el lodo que se debe tratar.

Los resultados se ilustran en la Tabla 7.

Tabla 7

Tipo de lodos: Lodo biologico Lodo industrial Lodo digerido

N° ensayo: 1 2 3 4 5 6

Acondicionamiento: FeCl3 y leche de cal Composicion poli-DADMAC y cal FeCl3 y cal pulverulenta Composicion poli-DADMAC y leche de cal FeCl3 y cal Composicion poli-DADMAC y cal

Forma de la composicion: Suspension Pulverulenta Suspension

Dosificacion de coagulante (% en peso): 8 1,5 8 1,5 5 1,0

Dosificacion de cal (% en peso): 30 30 20 15 26 26

Sequedad obtenida (% MS): 35 36 46 47 35 37

Deshilvanado: OK OK OK OK OK OK

Cantidad de lodo producido (Q): 3,9 3,7 2,9 2,6 3,7 3,4

Tal como se puede constatar, las composiciones segun la invencion muestran en todos los casos mejores rendimientos (vease ensayos 2, 4 y 6 con respecto a la combination de FeCh con cal - ensayos comparativos: 1, 3 y 5.

Las sequedades de las tortas son sistematicamente superiores y se disminuye en gran medida la cantidad de coagulante que se debe emplear, del mismo modo, es a veces posible tambien disminuir la dosis de cal (tanto bajo forma pulverulenta como bajo forma de leche de cal).

Las cantidades de lodo producido se disminuyen (disminucion de las dosis de reactivos + aumento de la sequedad), lo que obtiene una ventaja de explotacion importante y disminuyen los costes de eliminacion de los lodos.

EJEMPLO 6

Comparacion de los resultados de la composicion segun la invencion con respecto a una composicion que contiene un floculante cationico

Se somete un lodo digerido a tres tipos de acondicionamiento que se presentan mas abajo en la Tabla 8.

Este lodo se filtra a continuacion mediante una celula de filtracion Faure, segun un protocolo operativo identico al presentado en el ejemplo 4.

La composicion pulverulenta de poli-DADMAC y de cal segun la invencion se prepara segun un protocolo operativo identico al presentado en el ejemplo 4. La mezcla se almacena durante una semana antes de su utilization.

La composicion segun la invencion de poli-DADMAC y de cal bajo forma llquida se obtiene de la siguiente manera. En un vaso de laboratorio agitado, se introduce 1 kg de leche de cal concentrada a 40% de materia seca, luego se anadieron 76,9 g de coagulante poli-DADMAC bajo forma llquida y concentrado a 20% de materia activa. Todo ello se mezclo durante 10 minutos luego se almaceno durante una semana. La suspension formulada tiene una

10

5

10

15

20

25

concentracion de 38,6% en cal. Despues de 1 semana, la mezcla llquida se decanto un poco y conserva su caracter bombeable.

Los resultados se presentan en la Tabla 8.

Tabla 8

N° ensayo: 1 2 3

Acondicionamiento: Floculante cationico Coagulante poli- DADMAC y cal Coagulante poli- DADMAC y cal

Forma: Llquida Pulverulenta Llquida

Dosificacion del agente de acondicionamiento (% en peso): 1% 20% 26%

Sequedad obtenida (% en peso MS): 19 30 37

Deshilvanado: Pastoso OK OK

Cantidad de lodo producido (Q): 5,4 4,2 3,4

Tal como se puede constatar, los ensayos realizados con las composiciones segun la invencion (poli-DADMAC y cal) permiten mejorar en gran parte los rendimientos de deshidratacion as! como el deshilvanado de la torta. Tanto la mezcla pulverulenta como la mezcla llquida muestran una buena estabilidad de formulacion despues de una semana. No se observa ninguna alteration de los rendimientos con respecto a una mezcla en recientemente realizada. Con respecto a un acondicionamiento organico, el par poli-DADMAC/cal permite una reduction de la cantidad de lodos producidos. Hay tanta cal y poli-DADMAC en el ensayo 2 como en el ensayo 3 ya que la dosificacion se expresa en Ca(OH)2) en el ensayo 3

EJEMPLO 7

Interes en centrifugadora

Se somete un lodo biologico a dos tipos de acondicionamiento antes de la deshidratacion en centrifugadora. El primer acondicionamiento comprende una adicion de un floculante cationico y de cal pulverulenta mientras que el segundo acondicionamiento incluye una adicion de un floculante cationico y de una composition pulverulenta segun la invencion que contiene poli-DADMAC y cal.

Para cada acondicionamiento se optimiza la dosis optima de floculante y la cal pulverulenta utilizada es similar a la del ejemplo 3. La composicion pulverulenta de poli-DADMAC y de cal es una mezcla pulverulenta preparada tal como se indica en el ejemplo 5.

Se anade al lodo, bien sea la cal (ensayo 1) o bien la composicion segun la invencion, que contienen el poli- DADMAC y la cal (ensayo 2) y se mezcla antes de la adicion del floculante cationico. El lodo floculado se deshidrata segun un procedimiento que simula una deshidratacion en centrifugadora. Los resultados se presentan en la Tabla 9.

Tabla 9

N° ensayo: 1 2

Dosificacion de floculante (% en peso): 0,55 0,08

Reactivo anadido: Cal (poli-DADMAC y cal)

Forma del reactivo: Pulverulenta Pulverulenta

Cantidad de reactivo (% en peso): 30 30

Sequedad obtenida: 36 35

Tal como se puede constatar, en asociacion con un floculante, el reactivo formulado se permite obtener rendimientos de filtration similares a un acondicionamiento floculante/cal, pero la composicion segun la invencion permite

disminuir de 85% la dosis de floculante que se debe aplicar. La composicion segun la invencion se puede, por lo tanto, emplear en combination con otros agentes de acondicionamientos minerales u organicos.

Bien entendido que la presente invencion no esta en ninguna manera limitada a las formas de realizaciones descritas mas arriba y que se pueden aportar muchas modificaciones sin salir del marco de las reivindicaciones 5 anexadas.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. - Composition de acondicionamiento de lodos que incluyen un compuesto mineral y un compuesto organico, siendo dicho compuesto mineral cal, y siendo dicho compuesto organico elegido del grupo de los pollmeros lineales o ramificados a base de sales de dialildialquil amonio, caracterizada porque dicho compuesto organico elegido del grupo de los pollmeros lineales o ramificados a base de sales de dialildialquil amonio es un coagulante organico, cationico, que presenta un peso molecular medio ponderal inferior o igual a 5 millones g/mol y superior o igual a 20.000 g/mol, presente en una cantidad que va de 3 g a 100 g para 1 kg de cal (expresados en equivalente de cal apagada Ca(OH)2), estando la composicion bajo la forma de una mezcla homogenea y estable de cal y de dicho coagulante antes de ser introducida para el acondicionamiento de lodos, y porque dicha composicion esta:

a) bajo forma solida, en la cual dicha cal es cal apagada y/o cal viva, ambos dos bajo forma pulverulenta, y dicho coagulante organico cationico esta tambien bajo forma solida, o

b) en forma de una suspension estable, en la cual dicha cal es cal apagada en forma de leche de cal, y forma con dicho coagulante organico dicha suspension.
2. - Composicion segun la reivindicacion 1, en la cual dicho coagulante organico cationico presenta una carga cationica superior o igual a 4 meq/g e inferior o igual a 10 meq/g, preferentemente superior o igual a 4,5 meq/g e inferior o igual a 9 meq/g y de manera mas preferente superior o igual a 5 meq/g e inferior o igual a 7,5 meq/g.
3. - Composicion segun la reivindicacion 1 o 2, en la cual dicho pollmero a base de sales de dialildialquil amonio es un pollmero a base de compuestos de formula general:

(CH2=CH-CH2)2N+RiR2, X-

En la cual:

X representa un halogenuro u otro contra-ion de carga negativa,

R1 y R2 representan independientemente uno del otro un atomo de hidrogeno o una cadena alquilo en C1 a C10.
4. - Composicion segun la reivindicacion 3, en la cual dicho pollmero es un pollmero de cloruro de dialil dimetil amonio.
5. - Composicion segun una cualquiera las reivindicaciones 1 a 4, en la cual dicho pollmero lineal o ramificado a base de sales de dialildialquil amonio es un copollmero e incluye uno o varios otros monomeros elegidos del grupo constituido de los monomeros no ionicos, tales como la acrilamida, la metacrilamida, la N-vinil pirrolidona, el vinilacetato, el alcohol vinllico, los esteres acrilato, el alcohol alllico, la N vinil acetamida o la N-vinilformamida, de los monomeros cationicos tales como el dialquilaminoalquil (met) acrilato, el dialquilaminoalquil (met) acrilamida, sus sales de amonio cuaternario o sus sales de acidos, tales como, por ejemplo, el acrilato de dimetilaminoetilo (ADAME), del metacrilato de dimetilaminoetilo (MADAME), cuaternizados o salificados, del cloruro de acrilamidopropiltrimetilamonio (APTAC) y del cloruro de metacrilamidopropiltrimetilamonio (MAPTAC).
6. - Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dicho coagulante organico cationico incluye, en asociacion con cargas cationicas y cargas anionicas llevadas por monomeros anionicos, tales como, por ejemplo, el acido (met) acrllico, el acido acrilamidometilpropano sulfonico, el acido itaconico, el anhldrido maleico, el acido maleico, el acido vinil-sulfonico, el acido metalil sulfonico y sus sales.
7. - Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dicho coagulante organico cationico esta presente en una cantidad que va de 5 a 80 g y mas preferentemente de 10 a 65 g para 1 kg de cal (expresados en equivalente de cal apagada Ca(OH)2).
8. - Utilization de la composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 para el acondicionamiento de lodos.
9. - Utilizacion de la composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 para el pre-encalado de los lodos.
10. - Procedimiento de deshidratacion de lodos, que incluye:

- una adicion de una composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 a un lodo, en particular, urbano o industrial que se debe tratar antes de la deshidratacion de este ultimo,

- un acondicionamiento de dicho lodo al cual se anadio dicha composicion,

- una filtration del lodo as! acondicionado y una recogida del solido procedente de dicha filtration.
11. - Procedimiento segun la reivindicacion 10, en la cual dicha filtracion se realiza por medio de un filtro de bandas,

de un filtro prensa o de un decantador centrlfugo y preferentemente de un filtro prensa.
12.- Procedimiento segun una cualquier de las reivindicaciones 10 u 11, en la cual la composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 se anade a una dosificacion que corresponde a porcentajes de encalado (expresados en Ca(OH)2) de 5 a 100%, en particular de 10 a 80%, en especial, de 15 a 60% con respecto a la 5 materia seca del lodo.