ES2804099B2 - Installation for the removal of sludge from wastewater treatment plants and other waste or organic by-products. - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Instalación para la eliminación de lodos de estaciones de depuración de aguas residuales y otros residuos o subproductos orgánicosInstallation for the removal of sludge from wastewater treatment plants and other waste or organic by-products
SECTOR DE LA TÉCNICATECHNIQUE SECTOR
La presente invención se refiere a una instalación para la eliminación de lodos de estaciones de depuración de aguas residuales y residuos o subproductos orgánicos de distintas clasificaciones, mediante la utilización de biomasa larvaria de insectos a escala industrial.The present invention refers to an installation for the elimination of sludge from wastewater treatment plants and waste or organic by-products of different classifications, through the use of insect larval biomass on an industrial scale.
El objeto de la invención es proporcionar un proceso ecológico, que permita reducir la huella medioambiental, integrar la economía circular y reducir las emisiones de CO2 ayudando a mitigar el impacto del cambio climático así como obtener un mejor aprovechamiento o rendimiento a la actividad desarrollada en una EDAR (estación de depuración de aguas residuales), todo ello en virtud de una solución natural y biológica para lodos o fangos orgánicos y también digestatos procedentes de procesos de metanización.The object of the invention is to provide an ecological process, which allows reducing the environmental footprint, integrating the circular economy and reducing CO 2 emissions, helping to mitigate the impact of climate change as well as obtaining better use or performance of the activity carried out in an EDAR (wastewater treatment station), all by virtue of a natural and biological solution for sludge or organic sludge and also digestates from methanation processes.
La invención es igualmente aplicable a cualquier otro tipo de subproducto o residuo orgánico de otras procedencias.The invention is equally applicable to any other type of by-product or organic waste from other sources.
El proceso de la invención además de eliminar los lodos permite obtener fertilizantes naturales y ecológicos de calidad y larvas de insectos con altos niveles de proteínas, lípidos y aminoácidos de amplia utilización.The process of the invention, in addition to eliminating sludge, makes it possible to obtain quality natural and ecological fertilizers and insect larvae with high levels of widely used proteins, lipids and amino acids.
La invención se refiere igualmente a la instalación para la cría y aplicación de la citada biomasa larvaria.The invention also refers to the installation for the rearing and application of said larval biomass.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
A lo largo del mundo existen múltiples y distintas instalaciones de depuradoras de aguas residuales EDAR y plantas y procesos industriales, sobre todo dentro del ámbito de la alimentación, que generan distintos tipos de lodos o residuos procedentes de su propia actividad.Throughout the world there are multiple and different WWTP wastewater treatment plants and industrial plants and processes, especially within the food sector, which generate different types of sludge or waste from their own activity.
La industria alimentaria, agrícola, cárnica y pesquera, conserveras, ganaderías, transformadoras, procesadoras, distribuidoras, etc, incluyen dentro de sus ciclos productivos y de actividad una cantidad de residuos clasificados en función de su procedencia y peligrosidad medioambiental.The food, agricultural, meat and fishing industry, canneries, livestock, transformers, processors, distributors, etc., include within their production and activity cycles a quantity of waste classified according to its origin and environmental hazard.
Actualmente los lodos procedentes de los sistemas de depuración son gestionados, deshidratados y tratados hasta la obtención de un “abono” orgánico en unos casos y un residuo contaminante en otros, que se eliminan utilizando los servicios de distintos agricultores o agentes a los que se paga una cantidad variable por su retirada de planta.Currently, the sludge from the purification systems is managed, dehydrated and treated until an organic "compost" is obtained in some cases and a polluting residue in others, which are eliminated using the services of different farmers or agents who are paid a variable amount for its withdrawal from the plant.
Cualquier depuradora de aguas residuales contempla una serie de procesos de filtrado, actuación de bacterias y microorganismos, decantación y separado del agua de la materia orgánica hasta obtener un agua filtrada y “depurada” y unos lodos o fangos orgánicos con un componente de humedad superior al 80% que hay que tratar o deshidratar.Any wastewater treatment plant contemplates a series of filtering processes, action of bacteria and microorganisms, decantation and separation of the water from organic matter until filtered and "refined" water is obtained and organic sludge or sludge with a moisture component greater than 80% that must be treated or dehydrated.
Estos lodos o fangos se pueden tratar de dos formas a saber:These sludge or sludge can be treated in two ways, namely:
1- Metanización anaeróbica mediante el proceso de biometanización anaeróbica realizada en digestores instalados o no en la propia EDAR para obtener gas para distintos usos incluyendo la cogeneración1- Anaerobic methanation through the anaerobic biomethanation process carried out in digesters installed or not in the WWTP itself to obtain gas for different uses including cogeneration
2- Deshidratación directa por distintos medios como por ejemplo; centrifugación, contacto térmico o cualquier otro medio que permita reducir la humedad de los lodos hasta parámetros máximos del 15% para poder ser tratados posteriormente.2- Direct dehydration by different means such as; centrifugation, thermal contact or any other means that allows reducing the humidity of the sludge up to a maximum of 15% so that it can be treated later.
En ambos casos tanto en el proceso de utilización del digestor, donde se obtienen digestatos con altas tasas de humedad, como en el sistema de deshidratación directa es inevitable la dedicación de grandes inversiones para instalaciones constructivas y técnicas que permitan la reducción de la humedad para obtener un residuo que necesita posteriores tratamientos de eliminación. In both cases, both in the process of using the digester, where digestates with high humidity rates are obtained, and in the direct dehydration system, the dedication of large investments for construction and technical installations that allow the reduction of humidity to obtain a residue that needs subsequent disposal treatments.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION
La instalación que se preconiza resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, en base a una solución sencilla pero eficaz.The installation that is recommended satisfactorily solves the problem previously exposed, based on a simple but effective solution.
La instalación es aplicable para la eliminación de los lodos procedentes de los procesos de depuración de aguas de estaciones depuradoras de aguas residuales de procedencia humana, así como a cualquier otro subproducto o residuo orgánico de cualquier procedencia, adaptando simplemente los medios de recepción y tratamiento previo para su adaptación al proceso.The installation is applicable for the elimination of sludge from the water purification processes of wastewater treatment plants of human origin, as well as any other by-product or organic waste of any origin, simply adapting the means of reception and previous treatment. to adapt to the process.
Para ello, el proceso consiste en la utilización de larvas de insectos que eliminan en su totalidad los lodos y fangos orgánicos en ciclos cortos de tiempo de forma natural y biológica dentro de recintos diseñados al efecto y equipados con dispositivos diseñados y realizados para realizar la eliminación y transformación a escala industrial de forma controlada en todas las etapas del proceso.For this, the process consists of the use of insect larvae that completely eliminate organic sludge and sludge in short cycles of time in a natural and biological way within enclosures designed for this purpose and equipped with devices designed and made to carry out the elimination. and transformation on an industrial scale in a controlled manner at all stages of the process.
De forma más concreta, en el proceso se establecen las siguientes fases operativas:More specifically, the process establishes the following operational phases:
a) Recepción, tratamiento y almacenaje de materia prima (lodos, subproductos y residuos orgánicos).a) Reception, treatment and storage of raw material (sludge, by-products and organic waste).
b) Disposición de materias primas y biomasa larvarias en Trenes de metabolizaciónb) Disposition of raw materials and larval biomass in metabolization trains
c) Secado y sacrificio de biomasa larvaria y de materia orgánicac) Drying and sacrifice of larval biomass and organic matter
d) Separación y cribado de producto.d) Separation and screening of product.
Los lodos se recepcionan en un sistema de descarga, foso, tolva, o similar equipado con un sistema de transporte como por ejemplo un tornillo sin fin o cinta transportadora, de manera que en dicho foso, tolva o depósito se lleva a cabo un proceso de estabilización previa a su disposición en la segunda fase.The sludge is received in a discharge system, pit, hopper, or similar equipped with a transportation system such as an endless screw or conveyor belt, so that a process of removal is carried out in said pit, hopper, or tank. prior stabilization available to you in the second phase.
A través de un tornillo, elevador o cinta se distribuyen los lodos sobre una zona de “trenes”, con medios de distribución homogénea de la biomasa sobre los mismos.Through a screw, elevator or belt, the sludge is distributed over an area of "trains", with means of homogeneous distribution of the biomass on them.
Estos trenes de metabolización maximizan el uso de la superficie destinada en bloques de hasta sesenta metros de longitud y veinte alturas hasta seis metros de altura libre de nave.These metabolization trains maximize the use of the surface allocated in blocks of up to sixty meters in length and twenty heights up to six meters in free height of the warehouse.
De forma más concreta, estos trenes se materializan en un sistema de cintas transportadoras o estanterías que puede estar constituido por distintos materiales que se superponen unas encima de otras en distinto número a conveniencia para obtener un mejor rendimiento o para el aprovechamiento máximo del espacio disponible en cada momento.More specifically, these trains are materialized in a system of conveyor belts or racks that can be made up of different materials that are superimposed one on top of the other in a different number at convenience to obtain better performance or to make maximum use of the space available in every moment.
Estas cintas superpuestas pueden compartir o no la misma estructura de soporte y se calculan en función del peso que deben de soportar en su nivel máximo de carga.These overlapping belts may or may not share the same support structure and are calculated based on the weight they must support at their maximum load level.
Estos Trenes se dispones en forma paralela lineal o transversal dejando entre ellos un espacio regulable de entre 0,50 a 1 metro para permitir el paso de una persona o alguna maquinaria específica para realizar distintas labores de explotación y/o mantenimiento.These Trains are arranged in a linear or transversal parallel, leaving between them an adjustable space of between 0.50 to 1 meter to allow the passage of a person or some specific machinery to carry out different exploitation and/or maintenance tasks.
Las estructuras pueden ser de chapa galvanizada, acero inoxidable, plástico, madera o cualquier material que soporte los pesos adecuadamente. Las cintas pueden ser “ciegas” o perforadas en distintos diámetros o con ranuras cuyo tamaño puede estar determinado por el residuo a recepcionar y el nivel donde se sitúen.The structures can be made of galvanized sheet metal, stainless steel, plastic, wood or any material that adequately supports the weights. The belts can be "blind" or perforated in different diameters or with slots whose size can be determined by the waste to be received and the level where they are located.
Las distintas cintas o capas de biodigestión se instalan contrapeadas de forma tal que la cinta de arriba del tren “descarga” en la cinta inmediatamente inferior y así sucesivamente hasta llegar al final del ciclo.The different biodigestion belts or layers are installed counterbalanced in such a way that the belt at the top of the train “unloads” on the belt immediately below and so on until reaching the end of the cycle.
Estas cintas dispuestas en capas contrapuestas están equipadas con distintos elementos especiales como por ejemplo, chapas o listones de altura variable de hasta 40 cm de altura que unido de forma “forzada” contra cada cinta conforma una especie de bandeja continua de hasta 60 metros de largo donde se disponen los subproductos o residuos.These belts arranged in opposite layers are equipped with different special elements such as, for example, sheets or slats of variable height up to 40 cm high that are "forced" together against each belt to form a kind of continuous tray up to 60 meters long. where the by-products or waste are disposed of.
En dichos trenes se establecen elementos de aporte de humedad por tramos y de reutilización de lixiviados, elementos de aporte de aire frio o caliente por tramos, sondas de temperatura, y humedad para introducir en la biomasa y sondas aéreas para medir temperaturas, gases y calidad del aire.In these trains, elements for the supply of moisture by sections and for the reuse of leachate are established, elements for the supply of cold or hot air by sections, temperature probes, and humidity to introduce into the biomass and air probes to measure temperatures, gases and air quality.
Paralelamente en dichos trenes se aportan larvas en estado neonato de insecto Black Soldier Fly (BSF) o Mosca Soldado Negro, Hermetia Illucens, manteniéndose las constantes vitales y ambientales necesarias para poder culminar los procesos.Parallel to these trains, neonatal larvae of the Black Soldier Fly (BSF) insect or Black Soldier Fly, Hermetia Illucens, are provided, maintaining the necessary vital and environmental signs to complete the processes.
El sistema de trenes con cintas o estanterías dispone de una zona de dosificación o inclusión de las larvas en estado neonato que se realiza por medios mecánicos o manuales relacionado con la cantidad de residuos, su densidad y temperatura de tal forma que al final del ciclo de las larvas estas hayan metabolizado y eliminado el total de los lodos o cualquier otro residuo orgánico.The system of trains with belts or shelves has a zone for dosing or inclusion of the larvae in the newborn stage that is carried out by mechanical or manual means related to the amount of waste, its density and temperature in such a way that at the end of the cycle of the larvae have metabolized and eliminated all the sludge or any other organic residue.
Todo el proceso productivo se realiza en un ambiente climático controlado y automatizado de forma tal que la temperatura, humedad, niveles de CO2, amoniaco, etc., se regulan en función de una programación específica para el mejor desarrollo de los distintos procedimientos biológicos que se desarrollan en el interior de la propia edificación.The entire production process is carried out in a controlled and automated climatic environment in such a way that the temperature, humidity, CO 2 levels, ammonia, etc., are regulated according to a specific programming for the best development of the different biological procedures that They take place inside the building itself.
Toda la instalación se equipa con distintos sensores y un sistema programable para el correcto funcionamiento de los trenes de metabolización.The entire facility is equipped with different sensors and a programmable system for the proper functioning of the metabolization trains.
Las distintas renovaciones de aire que se realizan en periodos establecidos se realizan tomando aire exterior y sacando aire interior utilizando los filtros adecuado para evitar la emisión de olores molestos o desagradables, por ejemplo, filtros de carbón activado o cualquier otro de utilidad similarThe different air renewals that are carried out in established periods are carried out by taking outside air and removing inside air using the appropriate filters to avoid the emission of annoying or unpleasant odors, for example, activated carbon filters or any other similar utility.
También participan enrasadores para nivelar el volumen y altura de la capa de biomasa, separadores horizontales de uso alternativo para compartimentar el tren o las cintas del tren, basculas automáticas para pesar la biomasa por superficies aleatorias, así como otros equipos tales como cámaras ópticas de distintos tipos para control de densidad, térmico, espectral...Levelers to level the volume and height of the biomass layer, horizontal separators for alternative use to compartmentalize the train or the train belts, automatic scales to weigh the biomass on random surfaces, as well as other equipment such as optical cameras of different sizes, also participate. types for density, thermal, spectral control...
La instalación incluye adicionalmente sistemas de nivelación por láser u otros alternativos.The installation also includes laser leveling systems or other alternatives.
De acuerdo con la tercera fase del proceso, la instalación cuenta con un ciclón o soplador para secado de la biomasa antes de su criba o tamizado, así como de receptores y recogedores de lixiviados.According to the third phase of the process, the installation has a cyclone or blower for drying the biomass before its screening or sifting, as well as receivers and collectors of leachate.
A partir del proceso descrito se consigue la obtención de fertilizantes naturales y ecológicos de calidad y larvas de insectos con altos niveles de proteínas, lípidos y aminoácidos de amplia utilización y todo ello partiendo de unos residuos con una humedad máxima del 75%.From the process described, it is possible to obtain quality natural and ecological fertilizers and insect larvae with high levels of widely used proteins, lipids and amino acids and all this starting from residues with a maximum humidity of 75%.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is going to be made below and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of its practical embodiment, a set of drawings is attached as an integral part of said description. where, with an illustrative and non-limiting nature, the following has been represented:
La figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de una instalación especialmente concebida para llevar a cabo el procedimiento de eliminación de lodos objeto de la presente invención.Figure 1.- Shows a perspective view of a facility specially designed to carry out the sludge removal procedure that is the object of the present invention.
La figura 2.- Muestra una vista en perfil del conjunto de trenes de engorde que participan en la instalación de la figura anterior.Figure 2.- Shows a profile view of the set of fattening trains that participate in the installation of the previous figure.
La figura 3.- Muestra una vista en perfil del conjunto de la figura anterior.Figure 3.- Shows a profile view of the assembly of the previous figure.
La figura 4.- Muestra, un detalle en perspectiva de la tolva que participa en la instalación de la invención.Figure 4.- Shows a detail in perspective of the hopper that participates in the installation of the invention.
La figura 5.- Muestra un detalle del tornillo sin fin asociado a la tolva de la figura 4.Figure 5.- Shows a detail of the endless screw associated with the hopper of figure 4.
La figura 6.- Muestra un detalle del depósito que alimenta el tornillo sin fin de la figura 5.Figure 6.- Shows a detail of the tank that feeds the endless screw of figure 5.
La figura 7.- Muestra un detalle de los medios de alimentación de las cintas que a su vez alimenta el depósito de la figura 6.Figure 7.- Shows a detail of the tape feeding means, which in turn feeds the tank in figure 6.
La figura 8.- Muestra un detalle de un alimentador de larvas en estado neonato, de los utilizados a lo largo de los trenes que participan en la instalación.Figure 8.- Shows a detail of a feeder for larvae in the newborn stage, of the kind used throughout the trains that participate in the installation.
Las figuras 9, 10, 11, 12 y 13.- Muestran sendos detalles de uno de los trenes a nivel de los aspersores de humedad, sensores de temperatura, sensores de humedad, sonda aéreas y detectores de CO2 , respectivamente.Figures 9, 10, 11, 12 and 13.- Show details of one of the trains at the level of the humidity sprinklers, temperature sensors, humidity sensors, air probes and CO 2 detectors, respectively.
La figura 14.- Muestra un detalle de los enrasadores que participan en los trenes, destinados a nivelar el volumen y altura de la capa de biomasa.Figure 14.- Shows a detail of the skimmers that participate in the trains, intended to level the volume and height of the biomass layer.
La figura 15.- Muestra un detalle de los separadores horizontales utilizados para compartimentar el tren o las cintas del tren.Figure 15.- Shows a detail of the horizontal separators used to compartmentalize the train or train belts.
La figura 16.- Muestra un detalle de la disposición de las básculas de pesado en los trenes.Figure 16.- Shows a detail of the arrangement of weighing scales on trains.
La figura 17.- Muestra, finalmente, un detalle en perspectiva de la criba o tamiz que se sitúa a la salida de los trenes, a partir de la que se separan los fertilizantes naturales obtenidos de las larvas de insectos.Figure 17.- Finally, it shows a detail in perspective of the sieve that is located at the exit of the trains, from which the natural fertilizers obtained from the insect larvae are separated.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
A la vista de las figuras reseñadas, puede observarse como la instalación de la invención realiza un proceso que consta de cuatro fases que se llevan a cabo en la instalación de las figuras 1 a 3, de manera que los lodos a tratar son recibidos en una tolva (1), la mostrada en detalle en la figura 4, asociada a un tornillo sin fin (2), el mostrado en la figura 5, que alimenta un depósito (3), representado en la figura 6, en el que se lleva a cabo un proceso de estabilización previa de los lodos.In view of the outlined figures, it can be seen how the installation of the invention carries out a process that consists of four phases that are carried out in the installation of figures 1 to 3, so that the sludge to be treated is received in a hopper (1), the one shown in detail in figure 4, associated with an endless screw (2), the one shown in figure 5, which feeds a tank (3), shown in figure 6, in which the carry out a prior stabilization process of the sludge.
Los lodos se alimentan sobre unos trenes (4) a través de un sinfín vertical (5), de forma manual o bien a través de cintas inclinadas, de modo que la biomasa se distribuye de forma homogénea sobre los mismos. The sludge is fed onto trains (4) through a vertical auger (5), manually or through inclined belts, so that the biomass is distributed evenly over them.
Dichos trenes (4) están compuestos a partir de una pluralidad de cintas transportadoras (6), accionadas mediante grupos moto-reductores (7), superpuestas entre sí, unas encima de otras en distinto número a conveniencia para obtener un mejor rendimiento o para el aprovechamiento máximo del espacio disponible en cada momento.Said trains (4) are made up of a plurality of conveyor belts (6), actuated by motor-reducer groups (7), superimposed on each other, one on top of the other in a different number at convenience to obtain a better performance or for the maximum use of available space at all times.
Estos trenes (4) se dispones en forma paralela lineal o transversal dejando entre ellos un espacio regulable de entre 0,50 a 1 metro para permitir el paso de una persona o alguna maquinaria específica para realizar distintas labores de explotación y/o mantenimiento, tal como muestra la figura 3.These trains (4) are arranged in a linear or transversal parallel, leaving between them an adjustable space of between 0.50 to 1 meter to allow the passage of a person or some specific machinery to carry out different exploitation and/or maintenance tasks, such as as shown in figure 3.
A lo largo de dichos trenes se establecen alimentadores (8), como el mostrado en la figura 8, alimentadores de larvas en estado neonato de insecto Black Soldier Fly (BSF) o Mosca Soldado Negro, Hermetia Illucens.Feeders (8) are established along said trains, such as the one shown in figure 8, feeders for larvae in the neonate stage of the Black Soldier Fly (BSF) insect or Black Soldier Fly, Hermetia Illucens.
Los trenes incluyen aspersores (9) para aporte de humedad, así como sensores de temperatura (10), humedad (11) sondas aéreas (12), y detectores de CO2 (13).The trains include sprinklers (9) to supply humidity, as well as temperature sensors (10), humidity (11), aerial probes (12), and CO 2 detectors (13).
La humedad y temperatura del proceso se controla a través de un equipo electrónico, de manera que toda la instalación se controla a través de una central de control programable.The humidity and temperature of the process is controlled through electronic equipment, so that the entire installation is controlled through a programmable control center.
Tal y como se puede observar en la figura 1, la instalación incluye adicionalmente un sistema de recirculación de aire (16) para las distintas renovaciones de aire que se realizan en periodos establecidos, tomando aire exterior y sacando aire interior utilizando los filtros adecuados para evitar la emisión de olores molestos o desagradables, por ejemplo, filtros de carbón activado o cualquier otro de utilidad similar.As can be seen in figure 1, the installation additionally includes an air recirculation system (16) for the different air renewals that are carried out at established periods, taking in outside air and removing inside air using the appropriate filters to avoid the emission of annoying or unpleasant odors, for example, activated carbon filters or any other similar utility.
Los trenes incluyen enrasadores (17), para nivelar el volumen y altura de la capa de biomasa, como el mostrado en la figura 14, separadores horizontales (18), como el mostrado en la figura 15, de uso alternativo para compartimentar el tren o las cintas del tren, incluyendo igualmente basculas automáticas (19) para pesar la biomasa por superficies aleatorias, como las mostradas en la figura 16.The trains include skimmers (17), to level the volume and height of the biomass layer, like the one shown in figure 14, horizontal separators (18), like the one shown in figure 15, for alternative use to compartmentalize the train or the train belts, also including automatic scales (19) to weigh the biomass on random surfaces, such as those shown in figure 16.
La instalación incluye adicionalmente sistemas de nivelación por láser u otros alternativos. The installation also includes laser leveling systems or other alternatives.
En correspondencia con el extremo final de los trenes (4) se establece un ciclón o soplador para secado de la biomasa.In correspondence with the final end of the trains (4) a cyclone or blower is established for drying the biomass.
Dicha biomasa se hace pasar por medio de una cinta a una criba o tamiz (23), la mostrada en la figura 17 a partir de la que se separan los fertilizantes naturales obtenidos de las larvas de insectos. Said biomass is passed through a belt to a sieve or sieve (23), the one shown in figure 17 from which the natural fertilizers obtained from the insect larvae are separated.
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