"PROCEDIMIENTO E INSTALACIÓN PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS

EN MODO CONTINUO"

Sector técnico de Ia invención

La invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de forma continuada de residuos, en los que los residuos a tratar se introducen en un recinto que contiene un gas a unas condiciones de presión y temperatura superiores a Ia presión y temperatura atmosféricas, para su esterilización, sin interrumpir el tratamiento de residuos previamente introducidos en el interior de dicho recinto cerrado.

La invención también se refiere a una instalación para el tratamiento de los residuos, según el procedimiento de Ia invención.

Antecedentes de Ia invención

Por el documento de patente WO2008065002 se conoce un procedimiento para el tratamiento en continuo de residuos, particularmente apto para residuos sólidos urbanos, que disminuye el consumo energético necesario para el tratamiento de los residuos en comparación con los procedimientos en los que el tanque de presión es despresurizado totalmente para llevar a cabo Ia extracción de los residuos introducidos, una vez esterilizados.

El procedimiento descrito comprende Ia operación continua de tratar los residuos en un tanque de presión, removiéndolos y/o mezclándolos y sometiéndolos de forma ininterrumpida durante su permanencia en el tanque a una presión superior a 2 bar y a una temperatura comprendida entre 100 ^Q C y 200 ^Q C, y las operaciones discontinuas de someter a compresión, de una en una, sucesivas unidades de carga de residuos a tratar e introducirlas, también de una en una, en el interior del tanque; y extraer del tanque y descomprimir, asimismo de una en una, sucesivas unidades de descarga de residuos ya tratados. Las operaciones de compresión y descompresión de las unidades de carga y de descarga de residuos se llevan a cabo en sendas cámaras de carga o compresión y de descarga o descompresión provista cada una de respectivas compuertas de entrada y salida de los residuos. Si bien según este procedimiento tan sólo se requiere compensar las pequeñas pérdidas de presión y temperatura en el interior del tanque cada vez que se introducen y se extraen unidades de carga y de descarga de residuos, respectivamente, del interior del tanque, cuando se produce Ia apertura de las compuertas que comunican las respectivas cámaras de compresión y descompresión con el interior de dicho tanque, es un objetivo de Ia presente invención disminuir todavía en mayor medida el consumo energético para una misma cantidad de residuos a tratar.

Por otra parte, Ia utilización de cámaras de compresión y descompresión requiere el empleo de partes móviles que deben soportar presiones elevadas y de un sistema de control complejo, para evitar Ia apertura accidental de las compuertas, que incrementan notablemente el coste de Ia instalación. De igual modo, se requiere de un control de gálibo muy estricto con el objeto de evitar que elementos sólidos de gran tamaño o longitud se introduzcan en el interior del tanque, pues pueden ocasionar el mal funcionamiento de Ia instalación, por ejemplo causando problemas en Ia apertura y cierre de las compuertas de las cámaras de compresión y descompresión. Es por Io tanto un segundo objetivo de Ia invención, el de resolver Ia introducción y Ia extracción de los residuos del interior del tanque, sin interrumpir el tratamiento ni alterar las condiciones de presión y temperatura en el interior de dicho tanque, de un modo más simple, económico y seguro a Ia vez.

Explicación de Ia invención

El procedimiento objeto de Ia invención en esencia se caracteriza porque, sin interrumpir el tratamiento de residuos previamente introducidos en el interior del recinto cerrado, comprende las operaciones de triturar los residuos para formar una masa espesa y maleable; compactar dicha masa introduciéndola a presión por el extremo anterior de un primer conducto, cuyo extremo posterior comunica con el interior del recinto cerrado, hasta formar una acumulación de residuos compactados en el conducto que, a modo de tapón, obstruye el paso del gas del interior del recinto cerrado y evita su escape al exterior a través del citado primer conducto; y desplazar Ia acumulación de masa por el interior del primer conducto en dirección al recinto cerrado hasta alcanzar el extremo posterior del conducto, descargándose Ia masa compactada en el interior de dicho recinto cerrado. Según otra característica de Ia invención, para Ia formación de Ia masa espesa y maleable, los residuos son triturados hasta alcanzar una granulometría igual o inferior a 300 mm.

De acuerdo a una variante de realización de Ia invención, Ia masa espesa y maleable obtenida es introducida por gravedad en Ia zona de alimentación de un cuerpo tubular que aloja con ajuste un transportador de tornillo, el cual transporta y precompacta Ia masa hasta forzar su introducción en el primer conducto a través de su extremo anterior, de sección transversal menor que Ia del cuerpo tubular, compactándose en mayor medida Ia masa y formándose Ia acumulación de residuos en su interior que actúa de tapón.

Según una variante preferida, a medida que los residuos introducidos en el recinto alcanzan las condiciones de esterilidad deseadas, el procedimiento comprende las operaciones de evacuar los residuos tratados del interior del recinto compactándolos e introduciéndolos a presión por el extremo anterior de un segundo conducto, cuyo extremo posterior comunica con el exterior del recinto cerrado, hasta formar una acumulación de residuos tratados compactados en el conducto que, a modo de tapón, obstruye el paso del gas del interior del recinto cerrado y evita su escape a través del citado segundo conducto; y de desplazar Ia acumulación de masa por el interior del segundo conducto en dirección al exterior hasta alcanzar el extremo posterior del conducto, descargándose Ia masa comprimida al exterior de dicho recinto cerrado.

De acuerdo a otro aspecto de Ia invención, se da a conocer una instalación adecuada para el tratamiento de residuos según el procedimiento de Ia invención, particularmente aplicable para el tratamiento de residuos sólidos urbanos, del tipo de las que comprenden un tanque de presión que contiene un gas a unas condiciones de presión y temperatura superiores a Ia presión y temperatura atmosféricas. La instalación en esencia se caracteriza porque comprende unos medios trituradores de los residuos a tratar, adaptados para transformar los residuos en una masa espesa y maleable; un primer conducto para Ia carga en continuo de dicha masa en el tanque, cuyos extremos anterior y posterior comunican con el exterior y con el interior del tanque, respectivamente; y unos medios para compactar e introducir dicha masa por el extremo anterior del primer conducto, formado en su interior una acumulación de residuos compactados que, a modo de tapón, obstruye el paso del gas del interior del recinto cerrado y evita su escape al exterior a través del citado primer conducto; y para desplazar dicha acumulación a Io largo del primer conducto hasta alcanzar su extremo posterior.

Según otra característica de Ia invención, el tanque de presión está dotado de una salida inferior para evacuar, por gravedad, los residuos tratados, y Ia instla- ción comprende además un segundo conducto para Ia extracción en continuo de los residuos tratados en el tanque, cuyos extremos anterior y posterior comunican con Ia salida inferior del tanque y con el exterior, respectivamente; y unos segundos medios para compactar e introducir los residuos tratados, evacuados a través de Ia salida inferior del tanque, por el extremo anterior del segundo conducto, formando en su interior una acumulación de residuos tratados compactados que, a modo de tapón, obstruye el paso del gas del interior del recinto cerrado y evita su escape al exterior a través del citado primer conducto; y para desplazar dicha acumulación a Io largo del conducto hasta alcanzar su extremo posterior.

De forma preferida, los medios para compactar, introducir y desplazar Ia masa de residuos a tratar por el interior del primer conducto y, en su caso, los segundos medios para compactar, introducir y desplazar los residuos tratados por el interior del segundo conducto, comprenden un cuerpo tubular que está dotado en un extremo anterior de una abertura superior para Ia recepción de los residuos y que aloja con ajuste un transportador de tornillo, estando el extremo posterior del cuerpo tubular unido sin solución de continuidad al extremo anterior del primer o segundo conductos mediante una porción de enlace troncocónica, siendo el cuerpo tubular de sección transversal mayor que Ia del conducto al que está unido y siendo el ángulo de Ia porción de enlace troncocónica y el valor de Ia sección de paso del primer o segundo conductos suficiente para que se forme una acumulación de residuos en su interior que actúa de tapón, obstruyendo el paso del gas del interior del recinto cerrado hacia el exterior.

De acuerdo a una variante de Ia invención, al menos uno de los cuerpos tubulares está provisto de unos medios de freno que comprenden unas nervaduras solidarias de Ia cara interna del citado cuerpo tubular, destinadas a entorpecer el giro de los residuos alrededor del eje longitudinal del correspondiente transportador de tornillo y a favorecer su avance en sentido longitudinal.

Según una realización particularmente interesante, las nervaduras de los medios de freno están formadas por barras fijadas a Ia cara interna del cuerpo tubular en sentido longitudinal.

Según otra característica de Ia instalación, el extremo posterior del primer y/o del segundo conductos está dotado de un cierre mecánico autoblocante constituido por una tapa articuladamente unida a su embocadura, estando dicha tapa accionada por unos medios elásticos que tienden a mantenerla en posición de cierre, obturando Ia embocadura, siendo Ia tapa susceptible de abrirse y permitir Ia salida controlada de residuos cuando Ia presión ejercida por éstos sobre Ia tapa realiza sobre ella una fuerza tal que vence Ia acción opuesta de los medios elásticos.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de ejemplo no limitativo, una forma de realización de una instalación para Ia puesta en práctica del procedimiento según Ia invención. En dichos dibujos:

La Fig. 1 , es una vista en perspectiva de una instalación para el tratamiento de forma continuada de residuos sólidos urbanos, en Ia que algunos de sus componentes principales se han representado seccionados, para que pueda apreciarse su interior;

Las Figs. 2a, 2b y 2c, son sendas vistas en sección de un extremo del tanque de presión, del primer conducto que comunica con el interior del citado tanque y de los medios para compactar, introducir y desplazar los residuos a tratar por dicho primer conducto, que representan una secuencia de introducción de residuos en el interior del tanque de presión; y

Las Figs. 2d, 2e y 2f representan sendas vistas en detalle de los medios para compactar, introducir y desplazar los residuos, que permitirá su introducción y extracción del tanque de presión.

Descripción detallada de los dibujos

La instalación representada en Ia Fig. 1 comprende un tanque 2 de presión de forma alargada, en cuyo interior está montado un tambor 17 giratorio alrededor de su eje longitudinal. El tanque de presión 2 está dotado de los medios necesarios para introducir y extraer vapor de su interior con el propósito de alcanzar y mante- ner en el interior del tanque 2 unas condiciones de presión y temperatura idóneas para esterilizar los residuos que permanecen en su interior un tiempo mínimo predeterminado. El tanque 2 está adaptado, tal y como se explicará en detalle más adelante, para recibir por uno de sus extremos y de forma continuada residuos a tratar, que son transportados lentamente hasta el extremo opuesto del tranque 2 mientras se someten a las condiciones de presión y temperatura adecuadas para su esterilización, y para evacuar también de forma continuada los residuos que alcanzan el citado extremo opuesto del tanque 2, realizándose las operaciones de recepción y evacuación de residuos sin despresurizar sensiblemente el tanque 2.

Para llevar a cabo Ia introducción de forma continuada en el interior del tanque 2, los residuos a tratar deben someterse a una operación de trituración previa para desmenuzarlos de forma suficiente como para poder formar una masa 8b espesa y maleable, imprescindible para el buen funcionamiento del procedimiento. Para ello Ia instalación puede disponer de unos medios de trituración 4 o molienda, repartidos en dos estaciones secuenciales en las que los residuos son triturados hasta alcanzar por etapas una granulometría igual o inferior a 300 mm.

La masa 8b de residuos obtenida se introduce en interior del tanque 2 a través de un primer conducto 10 cuyo extremo posterior 10b comunica con el interior del tanque 2. Para evitar Ia despresurización de dicho tanque 2, Ia instalación 1 está provista de unos medios 5 para compactar e introducir dicha masa 8b por el extremo anterior 10a del primer conducto 10, y para desplazar dicha acumulación a Io largo del primer conducto 10 hasta alcanzar su extremo posterior 10b.

Para ello, Ia masa 8b obtenida es transportada hasta una tolva que los emboca hasta Ia abertura superior 7 practicada en el extremo 6a de un cuerpo tubular 6, el cual aloja con ajuste un transportador de tornillo 9. Se aprecia en Ia Fig.1 y en mayor detalle en las Figs 2a a 2c que el extremo opuesto 6b del citado cuerpo tubular 6 está unido sin solución de continuidad al extremo anterior 10a del primer conducto 10 mediante una porción de enlace 1 1 troncocónica, y que Ia sección transversal del cuerpo tubular 6 es mayor que Ia del primer conducto 10 al que está unido. Asimismo, se aprecia también que el extremo posterior 10b del primer conducto 10 está dotado de un cierre mecánico autoblocante 16 constituido por una tapa 13 articuladamente unida a su embocadura, estando dicha tapa 13 accionada por unos medios elásticos 15 que tienden a mantenerla en posición de cierre, obturando Ia embocadura, siendo Ia tapa susceptible de abrirse y permitir Ia salida controlada de residuos cuando Ia presión que éstos ejercen sobre Ia tapa 13 vence Ia acción opuesta que sobre Ia misma tapa 13 ejercen los medios elásticos 15.

La composición heterogénea de los residuos urbanos permite que se produzca el efecto de tapón antes mencionado, donde Ia fracción orgánica, Ia celulosa (los cartones) y algunos plásticos actúan de aglomerantes y obturan los intersticios de Ia masa compactada a través de los cuales podría escaparse el gas contenido a presión en el tanque 2.

Sin embargo, debido a Ia capacidad de aglomeración de los residuos y para evitar que se genere una masa compacta que gire solidariamente con el transportador de tornillo 9, se ha provisto al cuerpo tubular 6 de unos medios anti-giro, o de freno 22, que comprenden nervaduras solidarias de Ia cara interna del cuerpo tubular que evitan Ia rotación de los residuos alrededor del eje longitudinal del citado transportador de tornillo 9. En el ejemplo de las Figs. 2d, 2e y 2f, los medios de freno 22 están constituidos por unas barras macizas, preferentemente de sección poligonal, longitudinales al cuerpo tubular 6, que contrarrestan este efecto de arrastre de los residuos alrededor del eje longitudinal del transportador de tornillo 9 y favorecen que el residuo avance longitudinalmente hacia Ia porción de enlace 1 1 tron- cocónica.

La secuencia de introducción de Ia masa 8b de residuos en el interior del tanque 2 es como sigue:

Tal y como muestra Ia Fig. 2a, Ia masa 8b de residuos que es introducida de forma continuada en el interior del cuerpo tubular 6 es prensada o precompactaza por el transportador de tornillo 9, que transporta los residuos en dirección al primer conducto 10 que comunica con el interior del tanque 2. Al alcanzar los residuos Ia porción de enlace 1 1 troncocónica, éstos son definitivamente compactados de forma gradual a medida que son forzados a introducirse en el extremo anterior 10a del primer conducto 10. Con el propósito de que Ia masa 8b de residuos sea precompactaza antes de ser introducida en el conducto 10, se prevé que el paso del transportador de tornillo 9 sea menor cuanto más próximo estén los residuos del extremo posterior 6b del cuerpo tubular 6. Alternativamente, el cuerpo tubular 6 puede ser de configuración general troncocónica, disminuyendo su sección de paso en Ia dirección de avance de los residuos por su interior.

Según se refleja en Ia Fig. 2b, Ia masa 8b de los residuos compactados e introducidos en el primer conducto 10 forman una acumulación 12 de residuos compactados que, a modo de tapón, está destinada a obstruir el paso del gas del interior del tanque 2 y evitar su escape al exterior a través del citado primer conducto 10. De acuerdo a Ia Fig. 2c, el tornillo transportador 9 continua precom- pactando Ia masa de residuos que de forma continuada está siendo introducida en el cuerpo tubular 6, aumentando todavía más Ia presión en el interior del conducto 10 hasta que Ia fuerza de empuje que Ia acumulación 12 de residuos produce sobre Ia tapa 13 del cierre mecánico autoblocante 16 vence Ia fuerza que sobre dicha tapa 13 ejercen los medios elásticos 15, produciéndose en consecuencia Ia abertura del extremo posterior 10b del primer conducto 10 y el vertido de los residuos acumulados en el interior del tambor 17 giratorio.

Esta situación representada en Ia Fig. 2c, se mantiene siempre que el transportador de tornillo 9 venga precompactando e introduciendo más residuos en el interior del primer conducto 10, y siempre que éstos estén suficientemente compac- tadazos y ejerzan Ia fuerza de empuje sobre Ia tapa 13 mínima necesaria para mantenerla abierta.

Es importante destacar que el conducto 10 debe adecuarse al uso para el que esta instalación está destinada. Al respecto, Ia superficie interior del primer conducto 10 está adaptada a las condiciones abrasivas de los residuos, estando dotada de una capa de material altamente resistente, como el carburo de tungsteno. De igual modo el tornillo transportador 9 está también adaptado a las condiciones abrasivas de los residuos, al estar construido con materiales resistentes o sometidos a tratamientos de endurecimiento del metal como el nitrurado.

Por otro lado, Ia operación de triturar los residuos para formar una masa 8b espesa y maleable es esencial para el procedimiento, pues de otro modo no se formaría una acumulación 12 de residuos en el interior del primer conducto 10 ade- cuada para obstruir el conducto 10, evitando pérdidas de presión en el tanque 2. La masa 8b debe estar suficientemente compactada como para vencer Ia presión interior del tanque 2, a un máximo de 7 bar..

Se ha podido comprobar que para que Ia obstrucción del conducto 10 tenga efecto, Ia composición mínima de materia orgánica, celulosa y plástico debe ser de al menos el 20% en peso del conjunto de los residuos en tratamiento.

A medida que los residuos son depositados en el tambor 17 giratorio, éstos son transportados de un modo en sí conocido en dirección al extremo opuesto del tambor 17. El transporte de los residuos se efectúa por medio de unas palas 18, fijadas a Ia superficie interior del tambor 17, que agitan y empujan los residuos al girar el tambor 17 alrededor de su eje longitudinal.

Tal y como muestra Ia Fig. 1 , en el extremo opuesto al de introducción de los residuos, el tanque 2 está dotado de una salida inferior 20 para evacuar, por gravedad, los residuos tratados que son vertidos por el tambor 17 a través de su embocadura posterior 17b. Estos residuos son extraídos del tanque 2 a través de un segundo conducto 21 cuyos extremos anterior 21 a y posterior 21 b comunican con Ia salida inferior 20 del tanque 2 y con el exterior, respectivamente. Análogamente a los medios 5 para compactar e introducir Ia masa 8b de residuos por el extremo anterior 10a del primer conducto 10, Ia instalación comprende unos segundos medios 5' para compactar e introducir los residuos tratados, evacuados a través de Ia salida inferior 20 del tanque 2, por el extremo anterior 21 a del segundo conducto 21 , formando en su interior una acumulación de residuos tratados compactados que, a modo de tapón, obstruye el paso del gas del interior del tanque y evita su escape al exterior a través del citado segundo conducto; así como para desplazar dicha acumulación a Io largo del segundo conducto hasta alcanzar su extremo posterior 21 b. Estos segundos medios 5' para compactar e introducir los residuos tratados por el extremo anterior 21 a del segundo conducto 21 , comprenden un cuerpo tubular 6', en el que está alojado otro transportador de tornillo, unido por su extremo posterior 6b' sin solución de continuidad y mediante una porción media de enlace 1 1 ' al extremo anterior 21 a del segundo conducto 21 . El principio de funcionamiento de esta parte de Ia instalación es similar al descrito para Ia introducción de Ia masa 8b de residuos en el interior del tanque 2.