BR0209666B1 - mÉtodo de separar suspensço e aparelho para separaÇço de suspensço floculante. - Google Patents

Description

"MÉTODO DE SEPARAR SUSPENSÃO E APARELHO PARASEPARAÇÃO DE SUSPENSÃO FLOCULANTE"

Campo da Invenção

A invenção refere-se a um método de separar suspensão,particularmente para tratamento de águas servidas, onde a suspensãofloculante é separada do líquido por filtração em uma camada fluidificada emuma coberta de lama na qual os flocos são criados a partir da suspensãoseparada e o estado fluidificado é mantido pela corrente ascendente deliquido, enquanto o líquido com a suspensão ingressa na camada fluidificada apartir do fundo e o líquido liberado da suspensão é descarregado acima dasuperfície da coberta de lama representada pela interface entre a camadafluidificada e o líquido isento de suspensão. Refere-se ainda a u m aparelhopara a realização deste método contendo um separador se alargando para cimaque é munido da entrada de líquido com a suspensão na sua parte inferior e deum dispositivo para extração de líquido isento de suspensão na sua partesuperior.

Descrição da Técnica Anterior

Um dos métodos mais avançados para a separação desuspensão floculante durante a purificação e tratamento de água é a filtraçãode fluido em uma coberta de lama. A coberta de lama consiste em umacamada fluidificada de flocos que são criados pela aglomeração de partículasda suspensão separada. A água com a suspensão a ser removida ingressa nacoberta de lama por uma corrente ou fluxo ascendente. Este fluxo mantém acamada de flocos na condição fluidificada. Durante a inteira passagem daágua com a suspensão através da camada fluidificada as partículas entram emcontato com os flocos com a subseqüente captura das partículas em suspensãodevido à sua adesão aos flocos. Esta filtração libera a água da suspensão que étransformada em flocos que são substancialmente maiores que as partículasem suspensão afluentes.A camada fluidificada cria uma interface superior entre acamada fluidificada e o líquido isento de suspensão, a denominada superfíciede coberta de lama, o liquido liberado da suspensão separado sendo extraídoacima da superfície da coberta de lama. A interface é estabelecida, se avelocidade do fluxo de líquido diretamente acima da interface é inferior àvelocidade de sedimentação não retardada de partículas separadas criando acamada fluidificada. Uma vez que os flocos criados na coberta de lama pelaaglomeração de suspensão são substancialmente maiores que as partículas desuspensão afluente, esta velocidade substancialmente excede a velocidade desedimentação da suspensão separada. A extração de líquido purificado serásuficientemente espaçada da superfície da coberta de lama, para prevenir queflocos venham a ser arrastados e extraídos da coberta de lama devido àsirregularidades de extração. Devido a isto uma camada de líquido purificadona zona de separação acima da coberta de lama é sempre indispensável.

A camada fluidificada será suportada a partir do fundo. Ummétodo freqüentemente usado de suportar a camada fluidificada é o suportehidrodinâmico consistindo no fato de que o rápido fluxo de líquido sob acamada fluidificada previne a sua precipitação. Neste caso a velocidade defluxo de líquido na camada fluidificada decresce na direção ascendente.

Uma coberta de lama com flocos criados pela suspensãofloculante é caracterizada pelo equilíbrio dinâmico determinar a dimensão deflocos no ponto dado. Recolhendo partículas de suspensão e por aglomeraçãoos flocos individuais crescem, ao passo que flocos maiores são desintegradosem flocos menores sob a influência de forças hidrodinâmicas. A camadafluidizada por sua parte afeta o fluxo de líquido, assim estabelecendorealimentação.

A interceptação contínua da suspensão resulta no aumento novolume total de flocos e, conseqüentemente, os flocos supérfluos devem serremovidos da coberta de lama. Assim a suspensão separada é extraída dacoberta de lama na forma de flocos excedentes.

Dois tipos de coberta de lama são conhecidos: aqueleplenamente fluidificado, especificado também como perfeitamentefluidificado, e o parcialmente fluidificado, especificado também comoimperfeitamente fluidificado. Diferem quanto à velocidade de líquido nasuperfície da coberta de lama e quanto ao tipo de extração de flocosexcedentes. Em uma coberta de lama parcialmente fluidificada a velocidadede líquido na superfície da coberta de lama é menor que o limite defluidificação e os flocos excedentes são extraídos do fundo, em uma cobertade lama inteiramente fluidificada a velocidade de líquido na superfície dacoberta de lama excede o limite de fluidificação e os flocos excedentes sãoextraídos da superfície da coberta de lama.

Devido ao fato de que a velocidade de líquido tende a ser maislenta que o limite de fluidificação na superfície da coberta de lamaparcialmente fluidificada, falhas de fluidificação são ali encontradas. Grandesaglomerações de flocos são criadas que se precipitam através da camadafluidificada. Sua precipitação conduz a correntes ascendentes na vizinhança,assim aumentando a velocidade local de fluxo ascendente, que contribui paraa manutenção de fluidificação em outras zonas próximas à superfície dacoberta de lama. Uma vez que a velocidade média do fluxo ascendente emuma camada fluidificada aumenta na direção para baixo, alguns aglomeradossão decompostos no fluxo mais rápido e seus flocos retornam à coberta delama. Alguns aglomerados, todavia, precipitam-se sob a camada fluidificadade onde são removidos. Dentro de uma determinada gama de parâmetros umequilíbrio é alcançado entre a quantidade de suspensão afluente para o interiorda coberta de lama e a quantidade de suspensão se precipitando da coberta delama e removida por intermédio do mecanismo descrito. Se a quantidade desuspensão entrante excede a quantidade de suspensão precipitada, o volumeda coberta de lama aumenta, e se exceder a capacidade da planta, a coberta delama principia a ser arrastada para o interior da extração de água purificada,isto é, transborda. Se a quantidade de suspensão entrante é menor que aquantidade de suspensão que é precipitada, o volume da coberta de lamadecresce, e se cair abaixo de um valor crítico, a coberta de lama é precipitadaabaixo do separador ou, em outras palavras, cai fora do espaço de separação.

A concentração de flocos na coberta de lama depende davelocidade do fluxo ascendente. Tanto menor é a velocidade de fluxo tantomais alta é a concentração. A concentração de flocos nos aglomerados seprecipitando de uma coberta de lama parcialmente fluidificada é mais alta doque corresponderia à velocidade do limite de fluidificação. Isto porque aconcentração de suspensão separada removida de uma coberta de lamaparcialmente fluidificada pode ser mais alta que a concentração de umasuspensão removida de uma coberta de lama completamente fluidificada. Poroutro lado, todavia, a velocidade de fluxo na superfície da coberta de lama e,conseqüentemente, o desempenho hidráulico de uma coberta de lamainteiramente fluidificada é mais alto que aquele de uma coberta de lamaparcialmente fluidificada. Esta sendo a razão porque o uso de coberta de lamainteiramente fluidificada é favorável para a separação de suspensões diluídas,ao passo que a coberta de lama parcialmente fluidificada é adequada paraseparar suspensões concentradas.

Por esta razão a coberta de lama inteiramente fluidificada foiusada no tratamento químico de água onde a concentração de suspensão, viade regra, perfaz décimos de gramas de matéria seca por metro cúbico. Avelocidade de fluxo de líquido na superfície da coberta de lama atingeatualmente os valores de 4 - 4,5 m por hora ao passo que a suspensão extraídada superfície da coberta de lama é quatro vezes a oito vezes mais espessa, osflocos extraídos sendo posteriormente submetidos a espessamento secundáriopor sedimentação. Uma coberta de lama parcialmente fluidificada pode serusada no tratamento biológico de águas servidas onde as concentrações atuaisda suspensão perfaz de 4 a 6 kg de matéria seca por metro cúbico e asmatérias em suspensão espessas separadas são retornadas ao método detratamento. A velocidade de fluxo de líquido na superfície da coberta de lamaatualmente atinge valores de 0,8 - 1 metro por hora e a suspensão extraídapode ter um espessamento de 1,5 vezes até duas vezes maior.

Naturalmente todos os valores limite dependem de um númerode parâmetros, dos quais especialmente a temperatura da água e a natureza desuspensão exercem notável influência. Monitorando muitas plantas através deum número de anos estes parâmetros comprovaram influenciar os valoreslimite dentro de 10 a 30%, via de regra.

Os espaços de separação onde a filtração descrita na coberta delama se processa tem usualmente a forma de um cone, pirâmide ou prisma sealargando par cima, assegurando o decréscimo de velocidade de fluxo delíquido na direção ascendente. Eles são limitados por paredes inclinadas,usualmente com uma inclinação de 62 a 60 graus que, por um lado, previneque os flocos depositem camadas sobre estas superfícies de parede e, poroutro lado, proporciona espaço suficiente para a superfície de coberta delama. A corrente de líquido nestas zonas de separação tem, devido à suaforma, além do componente ascendente vertical, também tem um componentehorizontal dirigido para as paredes inclinadas. Contra o componente verticalde fluxo os flocos são submetidos a forças de gravitação na direçãodescendente. Sendo combinadas estas forças resultam em uma forçahorizontal que compele os flocos na direção das paredes inclinadas. Devido aisto a concentração de suspensão aumenta nas paredes inclinadas, resultandoem fluxos de densidade decrescente ao longo destas paredes. Em uma cobertade lama parcialmente fluidificada os aglomerados de flocos precipitadoscontinuam, após terem contatado a parede inclinada, também como fluxos dedensidade. A concentração de suspensão nos fluxos de densidade é entãoadicionalmente influenciada por dois efeitos contrários: por um lado, devido àforça gravitacional, espessamento adicional da suspensão ocorre no fluxo dedensidade descendente ao longo de uma parede inclinada; por outro lado ofluxo em contracorrente de líquido fluindo no sentido do espaço de separaçãona direção ascendente lava através do fluxo de densidade diluindo, pelocontrário, a suspensão no fluxo de densidade.

Os separadores para a coberta de lama são adicionalmenteequipados com a extração de líquido purificado sem suspensão no topo,usualmente na forma de calhas de extravasamento ou tubos perfurados, e nofundo eles são munido de uma entrada de líquido com a suspensão a serseparada.

A solução mais simples para esta entrada é um simples orifícioconectando o espaço de separação com outro espaço funcional, tal como umespaço de ativação no caso de tratamento de águas servidas biológico ou umespaço de coagulação no caso de tratamento de água químico. Todavia,também soluções mais complexas são conhecidas, tal como na forma decanais de alimentação inclinados ao longo das paredes da câmara deseparação, ou na forma de um tubo de admissão central passandoverticalmente através do centro da câmara de separação. Os ditos canais outubos de admissão são então conectados com outro espaço funcional a partirdo qual o líquido com suspensão usualmente se escoa para o ponto de entradaefetiva na câmara de separação no qual o fluxo de líquido é no sentidoascendente. Se o conjunto total da admissão no interior da câmara deseparação e mais complexo, então, com respeito ao mecanismo acima descritode suporte hidrodinâmico da camada fluidificada da coberta de lama, sob oconceito de entrada na câmara de separação a superfície horizontal éentendida no nível superior do orifício através do qual flui para a dita entradapara a câmara de separação. A parte superior da câmara de separação parauma coberta de lama fluidificada é munida de extração da suspensão separadadelimitando a posição da superfície de coberta de lama, ao passo que parauma coberta de lama parcialmente fluidificada a extração de suspensãoseparada é disposta abaixo do nível de entrada do líquido com a suspensão nacâmara de separação. A área de travessia do líquido com a entrada desuspensão na câmara de separação, via de regra, perfaz de 2,2 a 2,5% dacâmara de separação para uma coberta de lama plenamente fluidificada, e de10 a 15% da mesma para uma coberta de lama parcialmente fluidificada.

Tanto maior a área de passagem da entrada para a câmara de separação emuma coberta de lama parcialmente fluidificada, concentrações mais altas desuspensão podem ser separadas por esta coberta de lama, porém tanto maisalto também o limite para esta coberta de lama ser precipitada.

Os princípios descritos elucidam ainda outra diferençasubstancial entre uma coberta de lama parcialmente fluidificada e umacompletamente fluidificada. A altura da superfície de coberta de lama em umacoberta de lama inteiramente fluidificada é constante, e se existirem quaisquervariações de travessia ou concentração da suspensão de entrada, somente aconcentração da suspensão espessada extraída varia. A ultrapassagem (dovalor crítico) do desempenho máximo se manifesta pela remoção de flocos dacamada de lama e pela sua superfície ser objeto de ação de arraste. Em umacoberta de lama parcialmente fluidificada a altura de sua superfície variajuntamente com variações de rendimento e de concentração da suspensãointroduzida, e a ultrapassagem (do valor crítico) de desempenho máximo semanifesta pela elevação da coberta de lama até o nível de extração de líquidopurificado, com o subseqüente extravasamento da coberta de lama para aextração.

A experiência operacional mostrou que a coberta de lamapermanece corretamente funcional sempre somente dentro de umadeterminada gama de parâmetros calculados, Caso o rendimento caia abaixode cerca de 50% do desempenho nominal em uma coberta de lamaplenamente fluidificada usada para tratamento de água químico, alterações defluidificação ocorrem que tem a tendência a se agravarem, e dentro de umdeterminado temo resultam em panes funcionais. Se a concentração de lamaativa cair abaixo de 1 a 2 kg de matéria seca por metro cúbico no caso de umacoberta de lama parcialmente fluidifícada usada para tratamento biológico deágua, uma coberta de lama não é estabelecida no espaço de separação, ou se aconcentração de matéria em suspensão tiver caído abaixo do limitemencionado, a coberta de lama está sujeita a precipitar-se do espaço deseparação, isto é, afundará sob o espaço de separação.

Os princípios de coberta de lama plenamente fluidifícada e devários sistemas de correspondentes aparelhos são descritos, p.ex. no relatóriodescritivo da patente CZ 88634 (S. Mackrle, V. Mackrle, I. Tesarik, V.Mican, Reactor for water treatment by sludge blanket) da patente CZ 123828*S, Mackrle, V. Mackrle, Dracka, L. Paseka, Clarifier for water treatment bycoagulation and filtration by perfectly fluidized sludge blanket) e suacorrespondente patente CA 769769. Uma coberta de lama parcialmentefluidifícada com precipitação espontânea de suspensão separada de retorno aométodo de tratamento é descrita p.ex. na patente CZ 159811 (S. Mackrle, V.Mackrle Modular apparatus for biological treatment of organically pollutedliquids) e correspondente patente estrangeira CA 921626 e a US 3627136 e étambém descrito na patente CZ 173893 (S. Mackrle, V. Mackrle, 0 Dracka,Reactor for biological purification of liquid, in particular sewage water) esuas correspondentes patentes estrangeiras: CA 2038090, DE 2456953, FR7439337 e JP 1044405. Uma coberta de lama parcialmente fluidifícada com aaplicação de remoção por aspiração da suspensão separada precipitada édescrita na patente CZ 275746 (S. Mackrle, V. Mackrle Method of biologicalactivation purification of water and apparatus for performing the same), comas correspondentes patentes US 5032276 e EP 45669.

Essência da Invenção

As deficiências da técnica anterior são substancialmenteeliminadas pelo método de acordo com a presente invenção caracterizada pelofato de que a suspensão separada espessada na forma de flocos provenientesda coberta de lama é extraída da zona da camada fluidificada, a velocidade defluxo ascendente na camada fluidificada decrescendo essencialmente nadireção ascendente.

É vantajoso se a matéria em suspensão separada espessada naforma de flocos da coberta de lama é extraída de uma zona limite externa dacamada fluidificada e se a velocidade de fluxo na direção ascendente decrescetanto acima do nível da extração da suspensão espessada como abaixo domesmo.

É adicionalmente importante que a camada da coberta de lamaacima do nível de extração da suspensão espessada funcione como umacoberta de lama parcialmente fluidificada na qual aglomerados de suspensãoespessada são estabelecidos que são então removidos, o nível de coberta delama sob o nível de extração da suspensão espessada funcionando como umacoberta de lama plenamente fluidificada onde o fluxo de líquido é distribuídono interior da coberta de lama parcialmente fluidificada.

E preferível para reduzir o volume de suspensão excedenteextraído se a material em suspensão espessada separada removida da camadafluidificada forçadamente desça enquanto se tornando mais espessa e, se aconcentração de suspensão afluente exceda 1 kg de matéria seca por metrocúbico, a velocidade de fluxo de água ascendente imediatamente acima dasuperfície da coberta de lama está na faixa de 1,6 a 2,2 m/hora e a velocidadede fluxo de água na entrada para a coberta de lama está dentro da faixa de 2 a6 cm/s. O volume de suspensão espessada extraído perfaz 1,5 múltiplos a 3múltiplos do volume de água sem suspensão extraído acima da superfície dacoberta de lama.

O objetivo do aparelho de acordo com a invenção para arealização do método descrito consiste no fato de que o separador, o volumeinterno do qual contém o espaço de separação, seja munido de pelo menos umponto de extração da suspensão espessada que está localizada acima daentrada para o separador, predominantemente na sua parede ou paredesexternas e abaixo da superfície da coberta de lama.

É também essencial que o ponto de extração da suspensãoespessada seja verticalmente localizado' na parte central do espaço deseparação, próximo a elo menos uma de suas paredes externas, enquanto oespaço de separação no interior do separador essencialmente se alarga nadireção para cima tanto acima do nível de extração da suspensão espessadacomo abaixo do mesmo.

De acordo com outra variante do aparelho de acordo com ainvenção é importante que o espaço de separação no interior do separador, nasua parte inferior, seja limitado pelo menos por uma superfície de paredeinterna parcialmente inclinada, ao passo que o espaço entre a parte inferior dasuperfície de parede externa e a superfície de parede interna crie um espaçode espessamento, ao passo que o intervalo entre a borda superior destasuperfície de parede interna representa o ponto de extração da suspensãoespessada do espaço de separação. Juntamente com isto é vantajoso se ointervalo entre a borda superior da superfície de parede interna e a superfíciede parede externa também cria uma entrada para o espaço de espessamentoque é munida de dispositivos para extração da suspensão espessada na suaparte inferior.

Ainda outra variante é preferível na qual o ponto para extraçãopara suspensão espessada é criado por um tubo coletor horizontalmenteorientado disposto adjacente à superfície de parede externa inclinada doseparador.

Uma contribuição também é prestada por uma modalidadeonde a superfície de parede externa inclinada do separador perfaz um ângulona zona de extração da suspensão espessada, a parte superior acima destenível sendo mais inclinada que a parte inferior do mesmo abaixo.

Considerando a eficácia de remoção da suspensão espessada, évantajoso se o separador, e conseqüentemente também o espaço de separação,bruscamente se alargar para cima no sítio de tubos coletores, ao passo que olado dos tubos coletores voltado para a parte superior da superfície externa depare inclinada é munido de aberturas.

É vantajoso para o funcionamento do aparelho de acordo coma invenção que a área de entrada para o espaço de separação represente maisde 3% e menos de 6% da superfície do espaço de separação no nível deextração de líquido isento de suspensão, ao passo que a área do espaço deseparação imediatamente abaixo do nível de remoção da suspensão espessadarepresente mais de 20%, e imediatamente acima do nível de remoção dasuspensão espessada represente menos de 70% da superfície do espaço deseparação ao nível de extração de líquido isento de suspensão. E tambémpreferível manter uma distância vertical de mais de um metro entre o nível deextração da suspensão espessada e tanto a altura de entrada no espaço deseparação com a altura de extração de liquido isento de suspensão.

É também significativo que a altura do nível de extração dasuspensão espessada acima do nível de ingresso no interior do espaço deseparação esteja na faixa de 1A a 3A da altura de extração de líquido isento desuspensão acima do nível de ingresso no interior do espaço de separação.

Considerando a construção, constitui uma contribuição o fatode que pelo menos um tubo funcional do grupo criado pelos tubos coletoresda suspensão espessada, tubos coletores para extração do líquido isento desuspensão, tubos servindo como descarga, tubos de admissão de ar sobpressão, e tubos de enxaguar, atuem também como parte da estrutura desustentação das paredes externas do espaço de separação.

E também vantajoso se o ângulo ou inclinação da partesuperior da parede externa inclinada se enquadre dentro da faixa entre 52° ou60° ou, possivelmente, se o ângulo da parede interna inclinada se enquadredentro da faixa entre 52° e 60°, ao passo que o ângulo da parte inferior daparede externa inclinada esteja dentro da faixa de 30° a 40°,

A vantagem mais essencial do método e aparelho de acordocom a presente invenção constitui um aperfeiçoamento substancial daeficiência de separação, que é habilitado particularmente pelo aumento decarga de sólidos da separação ao separar uma suspensão concentrada e a saberaté o dobro do realizável pelos sistemas conhecidos de filtração de fluidoutilizando uma coberta de lama parcialmente fluidificada. Esteaperfeiçoamento pode ser utilizado quer para aumentar a carga hidráulica e,conseqüentemente, para aumentar a capacidade de separação, quer paraaumentar a concentração de suspensão ingressando na coberta de lama ou,possivelmente, para uma combinação otimizada de ambos estes efeitos. O ditoaperfeiçoamento quantitativo de eficiência de separação prestará umacontribuição especial para o tipo de ativação de tratamento de águas servidasbiológico considerando a economia realizada na construção de reatoresbiológicos integrados. O aumento de carga hidráulica devido à aplicação dométodo e aparelho de acordo com a presente invenção permite reduzir oespaço de separação, e a saber em até 50% contra as dimensões das plantasprecedentemente conhecidas utilizando uma coberta de lama parcialmentefluidificada. Isto acarreta não somente economia com relação à construção doseparador, porém também adicional economia em construção, tal comoreduzindo a altura necessária do reator biológico integrado e mais fácilacomodação do separador no reator. A concentração aumentada de lamaativada no reator biológico é também refletida na redução dos volumesfuncionais que são necessários para métodos biológicos e desse modo tambémreduzindo a dimensão total do reator. A redução da dimensão do separador e aotimização da construção e das dimensões do reator permitem a realização deconsiderável economia de material, de custo de fabricação, transporte einstalação. Outra vantagem do método e aparelho para implementar o métodode acordo com a presente invenção é seu funcionamento dentro de uma gamasubstancialmente mais ampla de parâmetros do que no caso de uma coberta delama parcialmente fluidificada. Isto amplia o âmbito de utilização do métodoe do aparelho e habilita sua flexibilidade substancialmente aperfeiçoadadurante a operação.Descrição Sucinta dos Desenhos

Quatro modalidades típicas de realização da invenção passama ser descritas, onde a fíg. 1 mostra o primeiro exemplo de modalidade de umaparelho de acordo com a invenção em seção lateral; a fíg. 2 mostra oprimeiro exemplo de modalidade de um aparelho de acordo com a invençãoem representação axonométrica; a fig. 3 é uma integração do primeiroexemplo de modalidade em um reator integrado típico para tratamento porativação de águas servidas; a fig. 4 é uma segunda modalidade típica doaparelho em seção lateral; a fig. 5 a segunda modalidade típica emrepresentação axonométrica; a fig. 6 é uma terceira modalidade típica dentrode um reator biológico integrado típico; a fig. 7 é uma representaçãoaxonométrica de uma modalidade típica de acordo com a fig. 6; a fig. 8mostra a quarta modalidade típica do aparelho em seção lateral; e a fig. 9 aquarta modalidade típica em representação axonométrica dentro de um reatorbiológico integrado típico.

Modalidades Típicas da Invenção

Para plena compreensão dos exemplos de aparelhos sãosempre descritos como partes de um reator integrado típico pra a tratamentopor ativação de águas servidas, com nitrificação e desnitrificação por lamaativada em suspensão uniforme; os exemplos de aparelho em um reatorintegrado típico dessa natureza servem para separar a suspensão floculanteque é produzida durante o tratamento mencionado. As partes que sãofuncionalmente e em construção similares são designadas com os mesmosnumerais de referência em vários exemplos de modalidade.

Exemplo 1

A parte básica do aparelho para a separação de suspensãofloculante de acordo com a presente invenção é o separador 1 na forma de umcone se alargando para cima limitado pela parede externa 2 na forma de umacarcaça cônica (figs. 1, 2). A forma do cone do separador 1 também pode serdescontínua no sentido de que pode compreender partes cilíndricas curtas, oumesmo partes coniformes de inclinação oposta, p.ex. devido à razões defabricação ou construção.

O espaço interno do separador 1 contém um espaço ou câmarade separação; de acordo com este exemplo de modalidade o espaço interno doseparador 1 praticamente coincide com o espaço de separação. A paredeexterna 2 compreende um dispositivo inserido para a extração da suspensãoespessa, e a saber na forma de um tubo coletor enrolado circular 3 de seçãoangular e sua parte superior acomoda outro dispositivo para extração entre otubo coletor inferior perfurado 3 e o tubo coletor superior perfurado 4.

O exemplo descrito de uma modalidade para separar asuspensão floculante cria uma parte de um reator tratamento de ativaçãobiológica de águas servidas consistindo, de acordo com este exemplo demodalidade, de um tanque 15 dividido de modo a formar um espaço não-anóxico 16 e um espaço anóxico 17 que se comunicam através da conexão 18.Esta conexão 18, por exemplo pode ser efetuada como um entalhe na parededivisória 19 que separa o espaço não-anóxico 16 do espaço anóxico 17.

O espaço não-anóxico 16 do reator de acordo com o exemplode modalidade acomoda o separador descrito 1, cuja abertura de entrada 5assim comunica-se com o espaço não-anóxico 16, ao passo que a saída 20 dabomba de recirculação 12 desemboca no espaço anóxico 17. O fundo 21 dotanque 15 da entrada 5 para o separador 1 acomoda o contra-cone 22 (fig. 3)tendo orifícios 23 na sua parte superior. O espaço não-anóxico 16 é munidode elementos de aeração 24 conectados com o tubo de admissão 25 do ar sobpressão (fig. 3), ao passo que o espaço não-anóxico 17 é munido da entrada26 de águas servidas e agitador 27 dirigido entre duas paredes defletorasparalelas 28 que são verticalmente dispostas no espaço não-anóxico 17. Aentrada 26 de águas servidas e a saída 20 da bomba de recirculação 12desemboca em cantos opostos do espaço não-anóxico 17 para o fundo 21 oupossivelmente, até a meia profundidade do tanque 15, a conexão 18 com oespaço de separação sendo realizada próximo à superfície 10 de água notanque 15.

O aparelho descrito funciona como segue. A água com asuspensão floculante composta de lama biologicamente ativa aflui para ointerior do espaço de separação através da entrada 5. No espaço de separaçãoa água flui para cima, e uma vez que o espaço de separação no separador 1 sealarga substancialmente na direção para cima, a velocidade de fluxo de águadecresce substancialmente na direção para cima. No interior do espaço deseparação um método conhecido resulta em uma camada fluídica de umacoberta de lama na qual a suspensão proveniente da corrente líquida é colhida.

A camada fluidizada da coberta de lama no espaço de separação cria asuperfície 14 da coberta de lama acima do nível do tubo coletor inferior 3 paraextrair a suspensão espessada e sob o nível do tubo coletor superior 4 para aextração do líquido isento da suspensão, enquanto acima da superfície dacoberta de lama 14 uma camada de líquido isento da suspensão é localizada(figs.1,2).

Pode ser resumido que a suspensão floculante é separada dolíquido por filtração na camada fluidificada da coberta de lama onde os flocossão criados da suspensão separada e a fluidificação é mantida pelo fluxoascendente de líquido. O líquido com a suspensão ingressa na camadafluidificada pelo fundo e o líquido liberado da suspensão é extraído acima dasuperfície 14 da coberta de lama representada por uma interface entre acamada fluidificada e o líquido isento da suspensão. A suspensão espessadaseparada na forma de flocos proveniente da coberta de lama é extraída dazona da camada fluidificada, enquanto a velocidade do fluxo ascendente nacamada fluidificada essencialmente decresce na direção para cima.

A camada da coberta de lama acima do nível de extração dasuspensão espessada opera como uma coberta de lama parcialmentefluidificada na qual a suspensão espessada se torna mais densa, isto é,aglomerados da suspensão espessada são formados e a seguir extraídos. Acamada da coberta de lama abaixo do nível de extração da suspensãoespessada opera como uma coberta de lama plenamente fluidificada na qual ofluxo de líquido é uniformemente distribuído no interior da coberta de lamaparcialmente fluidificada. Esta distribuição é devido ao fato de que a camadafluidificada funciona como um meio poroso a resistência da qual distribui ofluxo, especialmente o fluxo ascendente, no inteiro perfil de passagem inteira.

Conseqüentemente, na camada fluidificada inferior da coberta de lamainteiramente fluidificada a corrente de suspensão torna-se distribuída nointerior do inteiro perfil do espaço de separação, assim ingressandouniformemente na camada fluidificada da coberta de lama parcialmentefluidificada. De maneira análoga, próximo à superfície 14 da coberta de lamao fluxo é uniformemente distribuído na inteira área.

O separador 1 sendo conectado pela entrada 5 com o espaçonão-anóxico 16 que é conectado através da conexão 18 com o espaço não-anóxico 17, a descarga de líquido excedente 9 mantém a superfície constante10 de água no inteiro tanque 15. Conseqüentemente, exatamente o mesmovolume de líquido que ingressou no tanque 15 através da entrada 26 de águasservidas (fig. 3) se escoará do tanque 15 através do tubo coletor superior 4 eorifícios 6 no mesmo e adicionalmente via a descarga 8 através do ladrão 9.Se o volume de água isento de suspensão tendo passado através da descarga 8do espaço deseparação é Q0, e o volume de suspensão espessada extraídopela bomba de recirculação 12 do espaço de separação é Qs então o volumede água com suspensão que é admitido através da entrada 5 no interior doespaço de separação é igual a Q0 + Qs- Se a concentração de suspensão naágua fluindo para o interior do espaço de separação através da entrada 5 é C,ao passo que a concentração de suspensão espessada que está sendo extraída éCs, então o volume de suspensão que ingressou no interior do espaço deseparação é C(Q0 + Qs), ao passo que o volume de suspensão que é extraídodo espaço de separação é CsQs. Ema condição estável ambos os volumesserão iguais e, conseguintemente, aplica-se para a concentração de suspensãoespessada extraída em estado estável: Css = (Q0+Qs)/Qs· Se a concentração desuspensão espessada extraída é menor que Css, o volume de suspensão nacoberta de lama cresce e devido ao fato de que a superfície 10 da coberta delama se eleva, se a concentração de suspensão extraída é maior que Css, ovolume de suspensão na coberta de lama cai e a superfície 10 da coberta delama afunda.Todos os valores Q são especificados em unidades de volumepor unidade de tempo, tais como metros cúbicos por hora, ao passo que asconcentrações são especificadas,.ex. como kg por metro cúbico.

Conseqüentemente, a altura de superfície 14 da coberta de lama varia edepende do equilíbrio de massa, da mesma maneira como na coberta de lamaparcialmente fluidificada. Em uma determinada gama de parâmetros umacoberta de lama tem propriedades auto-reguladoras: a concentração desuspensão espessada extraída Cs cresce juntamente com a altura ascendente desuperfície 14 da coberta de lama, e devido a isto, para um determinado valorajustado de Qs e o valor dado Q0 a superfície 14 da coberta de lama seestabilizará automaticamente em um nível permitindo satisfazer a condição Cs= Css.. Os símbolos aplicados devem ser entendidos como segue:

C concentração de suspensão na mistura de ativação fluindopara o interior do espaço de separação;Qs valor do volume de água isenta de suspensão se escoandodo espaço de separação

Qs valor do volume de suspensão espessada extraída doespaço de separação

Cs concentração de suspensão espessada extraída

Css concentração de suspensão espessada extraída em estadoestável.

Correntes de densidade com suspensão espessada que fluemsob a superfície 14 da coberta de lama ao longo do lado interno da paredeexterna inclinada 2 do separador 1 para baixo, chega ao tubo coletor 3 para aextração da suspensão espessada, de onde são sugados pela operação dabomba de recirculação 12. Uma vez que os orifícios 7 no tubo coletorservindo para a extração da suspensão espessada estão localizados no ladosuperior, as correntes de densidade acima do tubo coletor 3 estão sujeitas àextração. Um sistema deste tipo reduz a diluição da suspensão espessadaextraída.

Um limite teoricamente viável para máxima velocidade defluxo na altura da superfície 14 da coberta de lama corresponde com umavelocidade de cerca de 2 - 2,2 m/h, durante a qual a coberta de lamaplenamente fluidificada principia a ser convertida em uma coberta de lamaparcialmente fluidificada, isto é, 50% das velocidades atualmente alcançadasde 4 - 4,5 metros por hora em uma coberta de lama inteiramente fluidificada.

Experimentos com o aparelho descrito no qual área de fluxo depassagem inteira do espaço de separação estreitamente abaixo do nível deextração da suspensão espessada através do tubo coletor 3 equivaleu a 25 %da área do espaço de separação no nível de extração de liquido isento desuspensão através do tubo coletor 4 apresentou a máxima velocidade de fluxona superfície 14 da coberta de lama neste aparelho como estando dentro dafaixa de 1,6 - 1,9 m/h. No caso deste valor ser excedido a coberta de lama jáse escoaria para o interior do dispositivo de extração de líquido purificado. Aconseqüência é um desempenho aproximadamente duas vezes maior quandocomparado com o equipamento precedentemente conhecido com coberta delama parcialmente fluidificada. Os experimentos demonstram ser preferível,se a medida de volume de suspensão espessada removida pela bomba derecirculação 12 é igual aproximadamente a duas vezes o volume de águaisenta de suspensão que se escoou através da descarga 8, isto é, Qs =aproximadamente a 2 Q0.

Uma vez que a suspensão espessada excedente é removida dacoberta de lama na zona de sua circunferência externa no aparelho descrito,sem precipitar-se através da entrada 5, a área de passagem inteira da entrada 5pode ser menor do que nos equipamentos conhecidos com coberta de lamaparcialmente fluidificada e, conseqüentemente, a coberta de lama abaixo donível de extração da suspensão espessada através do tubo coletor 3 podefuncionar como uma coberta inteiramente fluidificada. Isto permite inibir oefeito de precipitação da coberta de lama durante o afluxo mais baixo desuspensão, que atualmente limita o âmbito de aplicação de uma coberta delama parcialmente fluidificada. De maneira a permitir que a coberta de lamaabaixo do nível de extração de suspensão espessada funcione como umacoberta inteiramente fluidificada, a velocidade de vazão de água na entradapara o interior da coberta de lama deve satisfazer os valores para uma cobertade lama inteiramente fluidificada, isto é, deve estar dentro da faixa de 2 a 6cm/s. Considerando-se o valor do volume de suspensão re-circulada e aprodução do aparelho, é preferível estabelecer a área de entrada 5 de modo aser maior que 3% e menor que 6% da área do espaço de separação no nível deextração de líquido isento de suspensão através do tubo coletor 4.

O valor do volume de suspensão espessada extraído está nafaixa de 1,5 vezes a 3 vezes o valor de volume de água isenta de suspensãoextraído acima da superfície da coberta de lama.No espaço não-anóxico 16 e no espaço não-anóxico 17 dòreator para tratamento por ativação biológica de águas servidas, sob apresença de lama ativada retornada pela bomba de recirculação 12, otratamento por ativação conhecido de águas servidas que são introduzidas noreator pela entrada 26 de águas servidas é conduzido, a água purificada seescoando pela descarga 8 através do ladrão 9.Se as águas servidas contémcompostos de nitrogênio, tal como água de esgoto, o espaço não-anóxico 17funciona como um espaço de

desnitrificação no qual os nitratos são reduzidos a nitrogêniogasoso. Os nitratos mencionados formados por oxidação de compostos denitrogênio no espaço não-anóxico 16 são retornados ao interior do espaçonão-anóxico 17 na água que flui de retorno do espaço não-anóxico 16 atravésda saída 20 da bomba de recirculação 12. O conjunto acima descrito deentrada 26 de águas servidas e a saída 20 da bomba de recirculação 12,juntamente com o fluxo induzido pelo agitador 27 e canalizado pelas paredesdefletoras 28 conduz, em uma parte do espaço não-anóxico 17,à criação decondições anaeróbicas suportando a remoção biológica de fósforo, ao passoque a localização descrita da conexão 18 assegura que as águas servidasintroduzidas passem através do inteiro espaço anóxico 17 antes de fluírempara o espaço não-anóxico 16.

Se a operação do aparelho é interrompida, tal como devido àqueda de energia elétrica ou durante uma paralisação, a fluidificação dacoberta de lama é interrompida, a coberta de lama se sedimenta e a lamaativada sedimentada se acumula na zona de entrada 5 para o separador 1.Caso a interrupção se prolongue por um maior tempo, a lama ativadasedimentada assume uma estrutura de gel que pode resultar em uma obstruçãona zona de entrada 5 prevenindo a retomada do funcionamento do aparelhoquando a operação é reiniciada. Este sendo o motivo de água sob pressão e arsob pressão serem introduzidos no contra-cone 22 por ocasião da reiniciaçãoda operação. Ambos os meios são injetados através de aberturas 23 na partesuperior do contra-cone 22, acarretando uma intensa turbulência que desfaz ascamadas de lama sedimentada e desobstrui a zona de entrada 5 no interior doseparador 1. Além desta função o contra-cone 22 tem ainda outra finalidaderesidindo no direcionar o fluxo abaixo da entrada 5 para o interior doseparador 1 para prevenir a sedimentação da suspensão sobre o fundo dotanque 15 sob o centro da entrada 5.

Exemplo 2

O segundo exemplo de modalidade de realização do aparelhode acordo com a invenção é ilustrado nas figs. 4 e 5. O separador 1 é,analogamente ao exemplo 1, essencialmente limitado pelo alargamento paracima da parede cônica 2. A parte inferior do separador 1 acomoda umasuperfície de parede interna cônica 29 que é afixada à borda inferior dasuperfície de parede externa 2 com sua borda inferior (fig. 4). A superfície deparede interna 29 limita também o espaço que está se alargando na direçãopara cima e se estende até o nível de um 1/3 a Vi da altura do espaço deseparação. O espaço de separação, conseqüentemente, é limitado pelasuperfície de parede interna 29 na parte inferior do separador 1 e pela paredeexterna 2 na parte superior do espaço de separação. Assim o espaço deseparação constitui uma parte do espaço interno do separador 1 que tambémpode ser expresso declarando que o espaço interno do separador 1 contém umespaço de separação. A superfície de parede externa 2 da borda superior 30 dasuperfície de parede interna 29 tem forma cônica, ao passo que abaixo donível da borda superior 30 tem a forma de uma cúpula elíptica e suainclinação nesta parte decresce de 52°-60° chegando a de 30° a 40°.

A zona entre a superfície de parede externa 2 e a superfície deparede interna 29 cria um espaço de espessamento 31 da suspensão munida,na sua parte inferior, de uma extração de suspensão espessada na forma detubo coletor 32 enrolado para formar um círculo. Este tubo coletor 32 depreferência tem seção circular e forma também uma estrutura de sustentaçãosuportando no seu exterior a borda inferior da superfície de parede externa 2 eno seu interior a borda inferior da superfície de parede interna 29. A bordainferior da superfície de parede interna 29 cria uma entrada representando aabertura de admissão 5 ao interior do espaço de separação do separador 1. Asaberturas não ilustradas no tubo coletor 32 para extração da suspensãoespessada são realizadas na borda inferior da superfície de parede externa 2.

O tubo coletor 32 é conectado através do tubo 11 com a bomba derecirculação 12 de maneira análoga ao Exemplo 1.

Em suma pode ser dito que a parte inferior do espaço deseparação é limitada por pelo menos uma superfície de parede interna pelomenos parcialmente inclinada 29, o espaço entre a parte inferior da superfíciede parede externa 2 e a superfície de parede interna 29 criando o espaço deespessamento 31. O intervalo, ou possivelmente a área do intervalo entre aborda superior desta superfície de parede interna 29 e a superfície de paredeexterna 2 tendo a forma de anel anular neste exemplo, representa o ponto deremoção da suspensão espessada onde a suspensão espessa é extraída doespaço de separação. Este intervalo forma também a entrada para o espaçoespessador 31 a parte inferior do qual é munida de dispositivos para extraçãoda suspensão espessada.

A parte superior da superfície de parede externa 2 de formaanáloga ao Exemplo 1, acomoda dispositivos para extração de líquido isentode suspensão na forma de um tubo coletor circularmente enrolado 4 de seçãotriangular com aberturas 6 no lado interno inclinado para a extração de líquidoisento de suspensão. O tubo coletor 4 desemboca no interior da descarga 8onde o ladrão 9 é instalado para manter uma superfície de nível constante 10de água no separador 1.

O reator para tratamento por ativação biológica de águasservidas acomodando o aparelho descrito de acordo com o Exemplo 2 é omesmo como no Exemplo 1. O aparelho de acordo com o Exemplo 2 funcionada mesma maneira que o aparelho de acordo com o Exemplo 1, com a únicadiferença de que as correntes densas com a suspensão espessada que fluemsob a superfície 14 da coberta de lama ao longo do lado interno da paredeexterna inclinada 2 para baixo, flui no nível da borda superior 30 da superfíciede parede interna 29 através do anel anular entre esta borda superior 30 e asuperfície de parede externa 2 para o interior do espaço de espessamento 31.

Aqui um outro espessamento da suspensão se processa antes de ser aspiradapela bomba de recirculação 12 através dos orifícios no tubo coletor 32. Esteespessamento ocorre devido ao fato de que o efeito diluente da contra-corrente de líquido ingressando no espaço de separação é inibido no espaçoespessador 31 e, correspondentemente, durante o fluxo de correntes dedensidade ao longo do lado interno da parede externa 2 para baixo o efeitoespessador prevalece. O líquido ou, possivelmente, a suspensão diluída quefoi expelida da corrente de densidade durante o método espessador, se escoaao longo do lado externo da parede interna inclinada 29 para cima, assimretornando à coberta de lama. Esta é suportada pelo fluxo de líquido com asuspensão no espaço de separação que se reúne, acima da borda superior 30da parede interna inclinada 29 com o fluxo de líquido que foi expelido.

Devido a maior densidade de suspensão removida pela bomba de recirculação12 e, correspondentemente, também a maior concentração Cs da suspensãoespessada, sob os mesmos valores de Q0 e Qs, a concentração C de suspensãona água afluindo para o interior do espaço de separação através da entrada 5 émais alta do que no Exemplo 1. Uma vez que, devido à suspensão espessadaser aspirada pelo tubo coletor 32 no fundo do espaço espessador 31, o fluxototal no espaço espessador 31 está caindo, assim suportando o movimentodescendente da suspensão, a inclinação da superfície de parede externa 2nesta região pode ser menor que a inclinação na parte superior do separador 1.Ensaios experimentais relativos ao deslizamento da suspensão floculante aolongo das paredes inclinadas na presença de fluxo descendente mostraram queno caso de inclinação de 30° a 40°C das paredes não são vistos quaisquersedimentos de flocos da suspensão sobre estas paredes e, conseqüentemente,esta inclinação foi aplicada para a parte inferior da superfície de paredeexterna 2 na parte inferior do espaço de espessamento 31.

Exemplo 3

O terceiro exemplo de aparelho de acordo com a invenção éilustrado nas figs. 6 e 7.

A presente modalidade tem um separador longitudinal 1 naforma de um prisma se alargando para cima criado pelas paredes externasinclinadas 33 e 34 das quais cada uma acomoda a meia altura, de formasimilar ao Exemplo 1, tubos coletores 35 e 36 para extração de suspensãoespessada que são conectados com a bomba de recirculação 12. O espaçointerno do separador 1 representa o espaço de separação. Os tubos coletores35 e 36 são parte das paredes externas inclinadas 33 e 34 cujas partes sãoafixadas a estes tubos. No local do tubos coletores 35 e 36 as partes superioresde paredes externas 33 e 34 são deslocadas contra as partes inferiores demodo que o separador 1 e, conseqüentemente, também o espaço de separação,é alargado por um salto neste local. Os tubos coletores 35 e 36 para a extraçãoda suspensão espessada são munidos de orifícios 37 que são previstos noslados dos tubos 35 e 36 que estão voltados para a parte superior das paredesexternas inclinadas deslocadas 33 e 34.

As bordas inferiores de paredes externas inclinadas 33 e 34criam a entrada 38 para o interior do separador 1 na forma de um espaçoretangular oblongo. Ao nível da entrada 38 as paredes externas inclinadas 33e 34 são munidas de tubos de enxaguar 39 e 40 tendo orifícios 41 para aentrada de água e ar pelo menos em duas carreiras.

A parte superior do separador 1 acomoda tubos coletores 42 e43 para extração de líquido isento de suspensão munidos de ladrões 9 deforma análoga à modalidade precedente. Todos os ladrões 9 são ajustados aomesmo nível de modo a assegurar uma descarga uniforme de líquido. Ostubos coletores 42 e 43 são munidos de orifícios 48 nos seus topos para aentrada de água purificada (fig. 7). A borda superior de paredes externasinclinadas 33 e 34 são portadoras de tubos de entrada 44 e 45 servindo para aadmissão de ar sob pressão.

Pelo menos alguns tubos funcionais ou, possivelmente, todosos tubos funcionais nas paredes externas 33 e 34, isto é, os tubos coletores 35e 36 servindo para a extração de suspensão espessada, os tubos coletores 42 e43 para extração de líquido isento de suspensão, os tubos de admissão 44 e 45servindo para a admissão de ar sob pressão, e os tubos de enxaguar 39 e 40são partes componentes da estrutura de sustentação das paredes externasinclinadas 33 e 34. À esta estrutura de sustentação são afixados os elementosde parede que criam a superfície de paredes externas inclinadas 33 e 34. Oexemplo de aparelho descrito para a separação de suspensão floculante é umaparte do reator para tratamento por ativação biológica de águas servidas, queconsiste, na presente modalidade, do tanque 15 dividido em um espaço não-anóxico 16 e um espaço anóxico 17 que se comunicam através da conexão 18.

O espaço não-anóxico 16 acomoda o separador 1 descrito, a entrada 38 doqual assim comunica-se com o espaço não-anóxico 16 ao passo que a saída 20da bomba de recirculação 12 desemboca no espaço anóxico 17.

O separador 1 é fechado por frentes verticais que são criadaspor partes da parede divisória 19 que são criadas por partes da parededivisória 19 dividindo o tanque 15 em um espaço não-anóxico 16 e um espaçoanóxico 17, e uma parte da parede frontal do tanque 15 que não é visível nasfiguras 6 e 7.

Adjacente à borda inferior de uma parede externa inclinada 34uma parede de fechamento 46 é disposta que se estende até o fundo do tanque15, para a parede divisória 19 e para a parede frontal do tanque 15. Destamaneira a parte do espaço não-anóxico 16 entre a parede externa inclinadadireita 34 e as paredes do tanque 15 é fechada, enquanto se comunicando comoutros espaços somente através da conexão 18 na parede divisória 19 e daspassagens 47 (fig. 7) que são dispostas essencialmente no fundo do tanque 15na parede de fechamento 46 na sua parte que está mais distante do espaçoanóxico 17. Deve também ser mencionado que a parede divisória 19juntamente com a parede externa inclinada direita 34 divide o espaço não-anóxico 16 em duas partes que são interligadas com as passagens 47. Aprimeira parte do espaço não-anóxico 16 comunica-se através da conexão 18com o espaço anóxico 17 e a outra parte do espaço não-anóxico 16 comunica-se com o separador 1 através da entrada 18. A parede de fechamento 46também pode ser afixada à parede externa inclinada esquerda 33 contudoneste caso a conexão 18 deve ser efetuada no lado esquerdo, uma vez queambos estes elementos devem ser localizados na mesma parte do espaço não-anóxico 16.

O espaço não-anóxico 16 é ainda munido de elementos deaeração 24 conectados com o tubo de admissão 25 de ar sob pressão. Adisposição e o equipamento do espaço não-anóxico 17 são os mesmos comonos exemplos precedentes..

O terceiro aparelho ilustrativo descrito funciona de maneirasimilar ao primeiro aparelho ilustrativo descrito com a diferença de que aparede de fechamento 46 elimina atalhos de fluxo no espaço não-anóxico 16e, por conseguinte, a mistura de ativação após ser recebida através da conexão18 tem de passar através da primeira parte do espaço não-anóxico 16inicialmente e somente após ter passado através das passagens 47 podeprosseguir da segunda parte do espaço não-anóxico 16 através da entrada 38para o interior do espaço de separação. Outra diferença baseia-se sobre o fatode que a limpeza da zona de entrada 38 para o interior do separador 1 apósuma interrupção de operação é efetuada introduzindo ar sob pressão e águasob pressão no interior dos tubos de enxágüe 39 e 40 onde, sob simultâneaintrodução de ambos os meios, o ar passa através dos orifícios 41 na partesuperior dos tubos de enxágüe 39 e 40, ao passo que a água é ejetada atravésde orifícios 41 que são previstos na parte inferior dos tubos de enxágüe 39 e 40.

Exemplo 4

A quarta modalidade ilustrativa da aparelho é mostrada nasfígs. 8 e 9.

O separador 1 de acordo com este exemplo é substancialmente10 limitado por superfícies de parede externa inclinadas se alargando para cimae 51. A parte de fundo do separador 1 acomoda superfícies de paredeinterna inclinadas 52 e 53, as bordas inferiores das quais são afixadas àsbordas inferiores das superfícies de parede externa 50 e 51 (figura 8).que sãoàquelas da modalidade de acordo com o Exemplo 2. As superfícies de paredeinterna 52 e 53 encerram também o espaço que se alarga para cima e chega aonível de um terço à metade da altura do separador 1. O espaço de separaçãono qual se processa a separação efetiva, conseqüentemente, é limitado pelassuperfícies de parede interna 52 e 53 na parte inferior do separador 1, e pelassuperfícies de parede externa 50 e 51 na parte superior do separador 1. Assuperfícies de parede externa 50 e 51 são inclinadas dentro da faixa de 52° a60° acima do nível das bordas superiores 54 e 55 das superfícies de paredeinterna 5 e 53. Abaixo do nível das bordas superiores 53 e 55 das superfíciesde parede interna 52 e 53, e aproximadamente no nível de extração dasuspensão espessada, as superfícies de parede externa 50 e 51 são dotadas deinclinações dentro da faixa de 30° a 40°.

A zona entre a parede externa 50 ou 51 e a parede interna 52ou 53 cria o espaço de espessamento 56 da suspensão, enquanto que a parteinferior deste espaço é munida da extração de suspensão espessada na formade tubos coletores 57 e 58. A entrada para o espaço de espessamento 56 aonível das bordas superiores 54 e 55 das paredes internas 52 e 53 tem a formade dois retângulos e representa o ponto de extração da suspensão espessada doespaço de separação.

Os tubos coletores 57 e 58 atuam também como estruturas desustentação para o exterior ao qual as bordas inferiores de paredes 50 e 51 sãoafixadas e para o interior portando a borda inferior de paredes internas 52 e 53.

A borda inferior das paredes internas 52 e 53 conjuntamentecom a parede divisória 19 e a parede dianteira 15 do tanque 15 cria umaabertura de entrada retangular representando a entrada 59 para o interior doseparador 1, e assim para o interior do espaço de separação. As aberturas 60nos tubos coletores 57 e 58 para a extração da suspensão espessada sãorealizadas próximo à borda inferior de paredes externas 50 e 51. Os tuboscoletores 57 e 58 comunicam-se através do tubo 11 com a bomba derecirculação 12 de forma análoga ao Exemplo 2.

De maneira similar ao Exemplo 3 adjacente à borda inferior deuma parede externa inclinada 51 a parede de fechamento 46 é disposta que seestende até o fundo do tanque 15, para a parede divisória 19 e para a parededianteira do tanque 15 e tem a mesma finalidade como no Exemplo 3.

Também a modalidade de passagens 47 é a mesma. Para melhor orientação nafigura as passagens 47 e a parede de fechamento 46 são ilustradas somente nafig.9, não na fig. 8.

A parte superior do espaço de separação aloja os tuboscoletores 61 e 62 para a extração de líquido sem suspensão. Eles são munidosde orifícios 48 para a admissão de líquido purificado pelos seus topos. Aspartes verticais (fig.9) dos tubos coletores 61 e 62 são conectadas com o tubode descarga 67 (figs. 8 e 9) de líquido purificado, e a saber no ponto onde asparedes externas inclinadas 50 e 51 são esquinadas (incluem um ângulo), etambém cria uma parte da estrutura de sustentação das paredes externas 50 e51. O tubo de descarga 67 de líquido purificado é disposto no nível deremoção da suspensão espessada do espaço de separação, quesubstancialmente corresponde com o nível das bordas superiores 54 e 55 dasparedes internas 52 e 53.

Os tubos coletores 61 e 62 são munidos de ladrões 63. Todosos ladrões 63 são ajustados ao mesmo nível de maneira a assegurar efluxoregular de líquido. As bordas superiores das paredes externas inclinadas 50 e51 acomodam os tubos de entrada 64 e 65 para admissão de ar sob pressãoque são também parte da estrutura de sustentação das paredes externas 50 e51. Próximo ao fundo 21 do tanque 15 e disposto o tubo de limpeza 66 (fig. 8)que não é ilustrado na fig. 9 para preservar uma boa compreensão da figura.

Um reator típico para o tratamento por ativação biológica deáguas servidas acomodando a modalidade ilustrativa descrita de um aparelhopara a separação de suspensão floculante é basicamente o mesmo conforme oExemplo 3.

Uma modalidade de acordo com o Exemplo 4 funciona demaneira análoga à modalidade acima descrita de acordo com o Exemplo 2,com a diferença de que em vez do contra-cone 22 um tubo de limpeza 66 quepode funcionar como um tubo de enxágüe após ter sido conectado com afonte de alimentação de água e ar, é usado para limpeza da zona de entrada 59ao interior do separador 1. Outra diferença resulta do fato de que a parede defechamento 46 com as passagens 47 dirige o fluxo no espaço não-anóxico 16de maneira análoga ao reator precedente de acordo com o Exemplo 3.

Além das partes funcionais descritas todas as modalidadesilustrativas utilizam várias colunas de sustentação, em sua maior parte nãomostradas, elementos de suporte, e possivelmente elementos de construçãousuais adicionais. Em todas as modalidades aplica-se que o espaço deseparação no separador 1 essencialmente se alarga na direção para cima, e asaber tanto acima do nível de extração de suspensão espessada como abaixo.O método e aparelho para a realização do método de acordocom a invenção não estão limitados somente aos exemplos descritos, porémcompreendem também todas as modificações que são óbvias aqueles versadosna técnica a partir das modalidades básicas descritas da invenção. O separador1 que se alarga para cima pode conter, p.ex., também uma parte cilíndrica ousimilar, isto é, não necessita se alarga de forma contínua. Também assuperfícies de parede interna 29, 52, 53 podem ser realizadas de uma maneirasimilar. Somente as partes predominantes dos tubos funcionais, especialmenteos tubos coletores 3, 4, 32, 35, 36, 57, 58 podem ser dispostas nas paredes doseparador 1, ao passo que as partes restantes podem ser disposta dentro oufora do separador 1. Todavia, é importante que pelo menos a partepredominante dos tubos coletores 3, 35, 36 para a suspensão espessa sejadisposta na parede externa ou paredes externa do espaço de separação ou,possivelmente, nas suas zonas limítrofes externas.

Além disto os tubos coletores 3, 35, 36 para a suspensãoespessada são dispostos com suas partes funcionais a 1A a % da altura entre aentrada 5, 38, 39 para o interior do espaço de separação e o nível de extraçãode líquido purificado. As partes funcionais são entendidas ser as partes detubos coletores 3, 35, 36 em cujos orifícios 7, 37 a suspensão espessadaingressa diretamente.

Os tubos coletores 32, 37, 38 no espaço de espessamento 31,56 servem para a extração da suspensão espessada. De preferência sãodispostos aproximadamente no nível de entrada 5, 38, 59 para o interior doespaço de separação, todavia, eles também podem ser acomodadosligeiramente acima ou abaixo dos mesmos.

Aplicabilidade Industrial

O método e o aparelho de acordo com a presente invenção sãopropostos particularmente para a separação de suspensão floculante nométodo de tratamento de águas servidas, e a saber tanto para esgoto municipalcomo de grandes redes de esgotos interurbanas, e para unidades menores taiscomo hotéis ou moradias individuais. Também são adequados para otratamento de águas servidas provenientes de plantas industriais e minas, oude empresas agrícolas, tais como esterco líquido de animais de criação.Lista de partes

1 separador 2 parede externa de espaço de separação 3 tubo coletor de seção angular para extração de suspensão espessada 4 tubo coletor de seção triangular para extrair líquido sem suspensão 5 entrada cria pela admissão no espaço de separação 6 orifícios no tubo 4 7 orifícios no tubo 3 8 descarga 9 ladrão 10 superfície da água 11 tubo 12 bomba de recirculação 13 peça extrema cilíndrica 14 superfície da coberta de lama 15 tanque 16 espaço não-anóxico 17 espaço anóxico 18 conexão 19 parede divisória separando o espaço não-anóxico do espaço anóxico 20 saída da bomba de recirculação 21 fundo do tanque 22 contra-cone 23 orifícios no contra-cone 24 elemento de aeração 25 tubo de entrada de ar 26 entrada de águas servidas 27 agitador 28 parede defletoraC concentração de suspensão na entrada do espaço de separação

Qo valor de volume de água sem suspensão efluente do espaço deseparação

Qs valor de volume de suspensão espessada extraído do espaço deseparação

Cs concentração de suspensão espessada extraída

Css concentração de suspensão espessas extraída em estado estável

Exemplo 2

29 superfície de parede interna

30 borda superior da superfície de parede interna

31 espaço de espessamento

32 tubo coletor

Exemplo 3 33 superfície de parede externa inclinada34 superfície de parede externa inclinada35 tubo coletor36 tubo coletor37 abertura38 entrada para o espaço de separação39 tubos de enxágüe40 tubos de enxágüe41 orifícios no tubo de enxágüe42 tubos coletores para a extração de líquido isento de suspensão43 tubos coletores para a extração de líquido isento de suspensão44 tubo de entrada para admissão de ar sob pressão45 tubo de entrada para admissão de ar sob pressão46 parede de fechamento47 passagens na parede de fechamento48 orifícios no tubo coletor para extração de líquido isento de suspensãoExemplo 4

50 superfície de parede externa

51 superfície de parede externa

52 superfície de parede interna

53 superfície de parede interna

54 borda superior da superfície de parede interna 52

55 borda superior da superfície de parede interna 53

56 espaço espessador

57 tubo coletor de suspensão

58 tubo coletor de suspensão

59 entrada para o interior do separador

60 aberturas nos tubos coletores 57 e 58

61 tubos coletores de água isenta de suspensão

62 tubos coletores de água isenta de suspensão

63 ladrão

64 tubo de entrada de ar sob pressão

65 tubo de entrada de ar sob pressão

66 tubo de limpeza

67 tubo de descarga de água purificada (fig. 8)

Claims (17)

1. Método de separar suspensão, em particular para o tratamentode águas servidas, em que a suspensão floculante é separada do líquido porfiltração em uma camada fluidificada em uma coberta de lama onde os flocos sãocriados a partir da suspensão separada e a fluidificação é mantida pela correnteascendente de líquido, ao passo que o líquido com a suspensão ingressa nacamada fluidificada a partir do fundo e o líquido liberado da suspensão édescarregado acima da superfície da coberta de lama representada pela interfaceentre a camada fluidificada e o líquido isento de suspensão e a velocidade de fluxoascendente na camada fluidizada decresce essencialmente na direção ascendente,caracterizado pelo fato de que se obtém uma coberta de lama superiorparcialmente fluidizada e uma coberta de lama inferior inteiramente fluidizada,onde na coberta de lama parcialmente fluidizada, são estabelecidos aglomeradosde suspensão espessada que caem ao longo de seu contorno lateral e depois elessão extraídos, e na coberta de lama inteiramente fluidizada, a suspensão espessadaseparada é extraída de um contorno lateral da camada fluidizada em uma interfaceda coberta de lama parcialmente fluidizada e da coberta de lama inteiramentefluidizada.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a suspensão espessada separada removida da camada fluidificadaforçadamente se desloca para baixo enquanto se torna mais espessa.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que se a concentração de suspensão afluente excede 1 kg de matéria secapor metro cúbico, a velocidade de fluxo de água ascendente imediatamente acimada superfície da coberta de lama está na faixa de 1,6 a 2,2 metros/hora.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a velocidade de fluxo de água na entrada para a coberta de lama estádentro da faixa de 2 a 6 cm por segundo.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4,caracterizado pelo fato de que o volume de suspensão espessada extraído perfaz- 1,5 múltiplo a 3 múltiplos do volume de água sem suspensão extraído acima dasuperfície da coberta de lama.

6. Aparelho para separação de suspensão floculante, pararealização do método definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, onde aseparação de suspensão floculante é realizada por filtração em uma camadafluidizada de uma coberta de lama, em particular para tratamento de águasservidas, contendo um separador que se alarga essencialmente para cima (1), cujovolume interno contém um espaço de separação e é munido da entrada (5, 38, 59)de líquido com suspensão na sua parte inferior, e dispositivos (4, 42, 43, 61, 62)para extração de líquido sem suspensão na sua parte superior, no espaço deseparação em operação sendo uma camada fluidizada de coberta de lama, acimado nível (14) em que a água purificada está localizada, caracterizado pelo fato deque o espaço de separação no separador (1), pelo menos em um local sobre aentrada (5, 38, 59) para o separador (1) e sob o nível (14) da coberta de lama ésubitamente alargado para cima o que neste local causa essencialmente um súbitodecréscimo da velocidade de fluxo ascendente deste alargamento pelo menospróximo de uma das paredes externas (2, 33, 34, 50, 51) do separador (1) pelomenos um ponto de extração da suspensão espessada a partir da camada fluidizadade coberta de lama é localizado dentro do espaço de separação no separador (1).

7. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que o espaço de separação no interior do separador (1), na sua parteinferior, é limitado pelo menos por uma superfície de parede interna pelo menosparcialmente inclinada (29, 52, 53), enquanto o espaço entre a parte inferior dasuperfície de parede externa (2, 50, 51) e a superfície de parede interna (29, 52, 53) cria um espaço de espessamento (31, 56) ao passo que o intervalo entre aborda superior (30, 54, 55) desta superfície de parede interna (29, 52, 53) e asuperfície de parede externa (2, 51, 52) representa o ponto de extração desuspensão espessada do espaço de separação.

8. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que o intervalo entre a borda superior (30, 54, 55) da superfície de paredeinterna (29, 52, 53) e a superfície de parede externa (2, 51, 52) também cria umaentrada para o espaço espessador (31, 56) que é munida de um dispositivo paraextração da suspensão espessada na sua parte inferior.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizadopelo fato de que a parede externa inclinada (50, 51) do separador (1) inclui umângulo na zona de extração de suspensão espessada e de sua parte superior acimadeste nível é mais inclinada que a parte inferior da mesma abaixo.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que o dispositivo para extrair suspensão espessada é constituído por umtubo de coleta perfurado (3, 35, 36) e o súbito alargamento do espaço e separaçãoneste local é realizado por um deslocamento da parede externa (2, 33, 34) quetanto a partir de baixo quanto a partir de cima, é unida no tubo de coleta (3, 35, 36), furos (7, 37) para retirar a suspensão espessada sendo praticados no lado dotubo de coleta (3,35,36) voltado para a parte superior da parede externa inclinadadeslocada (2, 33, 34).

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que a área de entrada (5, 38, 59) no espaço de separação perfaz maisde 3 por cento e menos de 6 por cento da superfície do espaço de separação nonível de extração de líquido sem suspensão.

12. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que a área do espaço de separação imediatamente abaixo do nível deextração de suspensão espessada representa mais que 20 por cento eimediatamente acima do nível de remoção de suspensão espessada menos de 70por cento da superfície do espaço de separação no nível de extração de líquidosem suspensão.

13. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de tanto a altura da entrada (5,38, 59) no espaço de separação quanto a alturade extração do líquido sem suspensão estão a uma distância vertical de mais deum metro do nível de extração de suspensão espessada.

14. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que a altura do nível de extração de suspensão espessada acima do nível deentrada (5, 38, 59) no interior do espaço de separação está na faixa de 1A a % daaltura de extração de líquido sem suspensão acima do nível de entrada (5, 38, 59)ao interior do espaço de separação.

15. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos um tubo funcional do grupo criadopelos tubos coletores (3, 35, 336) da suspensão espessada, tubos coletores (32,57,58) para a extração da suspensão espessada, tubos coletores (4, 42, 43, 61, 62)para extração de líquido sem suspensão, tubos de descarga (11, 67), tubos deadmissão (25, 44, 45, 64, 65) de ar sob pressão e tubos de enxágüe (39, 40),constitui também parte da estrutura de sustentação das superfícies de paredeexterna (2,33,34, 50, 51) do espaço de separação.

16. Aparelho de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizadopelo fato de que o ângulo da superfície de parede externa inclinada (2, 33, 34, 50, 51) na sua parte superior está dentro da faixa de 52° a 60°.

17. Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelofato de que o ângulo da superfície de parede interna inclinada (29, 52, 53) estádentro da faixa de 52° a 60°, ao passo que o ângulo da superfície de paredeexterna inclinada (2, 50, 51) na sua parte inferior está dentro da faixa de 30° a 40°.