BR102012023375A2 - mÉtodo para tratamento de Água, sistema de tratamento de Água, e mÉtodo de tratamento de Água - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA TRATAMENTO DE ÁGUA, SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUA, E MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUA. A presente invenção descreve um aparelho e método para dispersar uniformemente bolhas de gás de ozônio na água em fase líquida para o seu tratamento. O aparelho é constituído por uma seção de entrada de água ligada a uma seção com empacotamento estruturado ou monólito possuindo canais de fluxo paralelos. Uma porção do influente aquoso é extraída da corrente aquosa principal com uma corrente lateral, pressurizada por uma bomba, misturada com o gás contendo ozônio, e em seguida injetada de volta na corrente aquosa principal. A corrente lateral pode ser dividida em múltiplas correntes seja antes ou após a mistura com o gás contendo ozônio, e em seguida injetada na seção do fluxo principal a montante da seção empacotada. Em modalidades alternativas, o gás contendo ozônio pode ser injetado diretamente através do disfusores de gás logo a montante da seção empacotada, a fim de alcançar concentração uniforme de gás e líquido no fluido que adentra ao monólito.

Description

I MÉTODO PARA TRATAMENTO DE ÁGUA, SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUA, E MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUA

Fundamentos da Invenção

O ozônio é um poderoso desinfetante e é usado para 5 oxidar os contaminantes orgânicos de água potável, incluindo os compostos naturalmente ocorrentes que provocam sabor e odor. 0 ozônio é igualmente utilizado no efluente proveniente do tratamento secundário de águas residuais para remover traços de contaminantes orgânicos e compostos 10 destruidores endócrinos (EDC) a partir da água antes do reuso como água potável indireta ou a descarga de um corpo de água. Os EDCs podem ser encontrados em, por exemplo, residuos de produtos farmacêuticos, pesticidas e herbicidas, e muitos ingredientes de produtos de cuidados 15 pessoais. Esta aplicação de ozônio para o tratamento terciário de águas residuais está sendo cada vez mais interessante que os outros usos de ozônio devido à escassez de água e as preocupações com o impacto das EDCs sobre a vida aquática. Para a maioria das aplicações que envolvem o 20 tratamento de água potável ou de águas residuais municipais, antes da eliminação para rios e lagos a dose de ozônio tipica está na faixa de 3 mg de ozônio por litro de água a 5 mg/L. A vazão de água nestas aplicações depende da população que é servida sendo geralmente de cerca de 7 00

o

m /h ou mais. A dose de ozônio para o tratamento de águas residuais industriais e para aplicações especializadas,

tais como a faixa de remoção de coloração a partir de 10

mg/L até várias centenas de mg/L, mas a vazão de água é

<ϊ

rebaixada a cerca de 150 m /h ou menos.

Para os contaminantes orgânicos sintéticos tais

como MTBE, TCE, 1,4-dioxano, etc., que são normalmente encontrados em química contaminados locais de água subterrânea, um processo de "oxidação avançada oxidação" é utilizado para o tratamento de água. O processo de oxidação 10 avançada combina o peróxido de hidrogênio com o ozônio dissolvido na água para produzir radicais hidroxila altamente reativos que oxidam os contaminantes orgânicos de difícil remoção. Os radicais hidroxila são produzidos pela reação entre o ozônio e peróxido de hidrogênio ou um 15 catalisador na fase aquosa. O processo de oxidação avançada é utilizado para tratar a água de processo industrial para reutilização na unidade industrial, ou antes da descarga do efluente contaminado em esgotos municipais ou ao ambiente.

O gás ozônio é comumente produzido em um gerador 20 baseado em descarga coroa a partir do ar ou de oxigênio de alta pureza. A concentração típica de ozônio na fase gasosa varia de 3 a 14%, dependendo da potência do gerador e da concentração de oxigênio no gás de alimentação utilizado para a geração de ozônio. Os processos de tratamento de 25 água baseados em ozônio dependem da transferência do ozônio a partir da fase gasosa para a fase aquosa para a oxidação dos compostos orgânicos. Vários processos tem sido usados para transferir o ozônio a partir da fase gasosa para a fase liquida para efeitos de tratamento de água.

Todos estes processos dependem da criação da mistura ou do movimento relativo na interface gás-líquido, e da solubilidade do ozônio nas condições operacionais de processo para transferir ozônio da fase gasosa para a fase líquida. Os principais critérios para a seleção de equipamento incluem a energia consumida durante a operação, a taxa de dose de ozônio desejada, o custo e tamanho do equipamento, e a eficiência de transferência da massa de ozônio. A eficiência da transferência mássica de ozônio se define como a percentagem do gás ozônio que é introduzido durante o processo que fica dissolvido na fase aquosa. Para aumentar a quantidade de ozônio e desse modo a eficiência da transferência mássica de ozônio, é desejável utilizar ozônio em alta concentração de aproximadamente 8% ou superior (em peso) a uma pressão de operação mais elevada do que a pressão atmosférica. A elevada concentração de ozônio reduz a quantidade de gás que tem de ser tratada no aparelho de mistura de gás-líquido e aumenta a solubilidade do ozônio na água. A operação do processo numa pressão maior que a pressão atmosférica também aumenta a solubilidade de ozônio na água. 0 efeito combinado da alta concentração de ozônio e pressão operacional maior é uma aumentada força na condução da transferência da massa gasosa, a qual melhora a eficiência da transferência mássica de ozônio. 0 ozônio residual na corrente do gás efluente proveniente do processo representa a energia que é despendida no gerador de ozônio e resulta em elevados 5 custos de oxigênio. A corrente de gás efluente tem de ser passada através de uma unidade de destruição de ozônio a fim de remover o ozônio não dissolvido antes de se descarregar o gás de forma segura para a atmosfera.

Geradores comerciais de ozônio produzem tipicamente ozônio a uma pressão gasosa de 103,4 kPa a 206, 8 kPa (15 psig para 30 psig) . Sob pressões mais elevadas, a eficiência energética e a capacidade de geração dos geradores de descarga por coroa é reduzido, o que torna mais dispendioso a produção do ozônio a pressões superiores a 103,4 kPa (15 psig). Isto limita a economicidade da fonte de gás ozônio a 103,4 kPa (15' psig). Para tirar partido da maior eficiência de transferência de massa em alga pressão de gás, um processo baseado em ejetor Venturi é preferido sobre outros métodos que operam na pressão atmosférica ou em' pressões ligeiramente acima da pressão atmosférica. Todavia, o ejetor Venturi por si só fornece uma baixa dissolução do ozônio proveniente da fase gasosa para a água. A transferência de massa ocorre principalmente na seção de garganta onde o gás é aspirado pelo movimento da corrente de água. A jusante do ejetor, a mistura é ineficiente e fornece apenas limitada eficiência adicional de massa. Para melhorar a dissolução de ozônio a jusante do ejetor se utilizam misturadores estáticos. 0 misturador estático requer altas velocidades de fluidos passantes através dele a fim de mistura gás na água para a 5 transferência do ozônio. A velocidade minima é especifica ao misturador estático e resulta numa grande queda de pressão através do misturador, aumentando assim as necessidades de energia para o processo.

Um processo conhecido para a transferência do ozônio a partir da fase gasosa para a fase líquida para efeitos de tratamento de água é uma coluna de bolhas ou reator de bacia, que compreendem uma grande coluna ou bacia e difusores de gás situados no fundo da coluna ou bacia. Em algumas modalidades, os difusores de gás podem estar localizados abaixo de aproximadamente e, 4,6-6,1 m (15 a 20 pés) de água. A coluna ou bacia está continuamente cheia de água contaminada e o gás ozônio é introduzido através dos difusores de gás. Fino borbulhamento do gás ozônio sobe através da água na coluna ou bacia, o que proporciona mistura e a turbulência da água na bacia e promove a dissolução do ozônio na água (também referido aqui como "transferência de ozônio"). A eficiência da transferência de ozônio pode ser melhorada através da captura e recirculação de ozônio não dissolvido a partir do topo da coluna ou da bacia e/ou passando o ozônio através de uma série de colunas ou bacias que utilizam defletores. Dependendo da dose de ozônio e o desenho da bacia, em algumas modalidades uma ou duas seções da bacia são utilizadas para borbulhamento de gás e as seções restantes são usadas para conseguir a remoção do gás dissolvido e o 5 desejado tempo de contato do ozônio (TC) para a água. A água tratada é removida do reator depois que a TC desejada tiver sido alcançada.

0 processo do contactor de bacia opera dentro de uma faixa estreita de taxas de vazões totais de gás a fim de conseguir boa mistura e transferência de massa na bacia. Se a vazão total de gás é reduzida, as bolhas de gás sobem através da coluna de água sem significativa mistura ou turbulência na água. Isto reduz a eficiência da transferência de massa de ozônio no contactor. Como a geração de gás ozônio é o principal custo do processo, a redução da eficiência de transferência de massa de ozônio no contactor torna o processo menos econômico. A falta de apropriada mistura devido ao reduzido fluxo de gás também leva à distribuição não uniforme do ozônio na bacia, e pode reduzir a TC para abaixo daquela necessária pelas regulamentações pertinentes à desinfecção de águas. Para superar esses problemas, a vazão total de gás é mantida constante mediante o rebaixamento da com de ozônio no gás. Um típico processo de tratamento de ozônio usa oxigênio de alta pureza como o gás de alimentação para gerar ozônio. Quando a concentração do ozônio no gás de alimentação é reduzida em resposta a uma baixa demanda de ozônio, seja devido a uma baixa vazão de água ou a uma baixa concentração de contaminantes, uma maior quantidade de oxigênio de elevada pureza é necessária por unidade de 5 massa de ozônio para manter constante o fluxo total de gás através dos difusores de bolhas. A utilização de uma grande fração de oxigênio de elevada pureza aumenta os custos unitários do tratamento da água e resulta numa perda de energia durante os períodos de baixa demanda de ozônio.

Uma outra desvantagem ao uso de um contactor de

bacia é que os poros finos do difusor de gás (frequentemente de tamanho mícron) entopem com o tempo e, desse modo, influenciam significativamente o desempenho do contactor. O entupimento dos difusores requer que eles 15 sejam limpos ou substituídos periodicamente, levando a tempos ociosos no processo e a custos de manutenção mais elevados. O tratamento de águas residuais é também um desafio maior para o tradicional método por contactor de bacia baseado em difusor de borbulhamento fino à medida que 20 a água de efluente transporta uma maior concentração de sólidos finos em suspensão, motivo pelo qual leva ao freqüente entupimento do difusor e fraco desempenho no contactor. As vazões de água, em unidades de tratamento tanto de água potável e de águas residuais variam 25 significativamente durante o dia e durante as estações do ano, o que torna a operação dos mais tradicionais métodos de contato dispendiosa durante períodos de baixa demanda de ozônio. Outras desvantagens do processo baseado em difusores incluem: bacias grandes e profundas são necessárias para a efetiva transferência do ozônio para a 5 água, aumentando assim os custos e as necessidades de espaço; a canalização de bolhas de gás reduz a eficiência da transferência de massa, e o processo não é susceptível a operação sob alta pressão, o que pode aumentar a dissolução do gás ozônio na água.

Um outro método conhecido de transferência de

ozônio é o uso de um ejetor Venturi, no qual a água flui através do tubo de Venturi e gás ozônio é expelido na garganta do Venturi. Este método de base Venturi somente pode ser usado eficazmente em sistemas com vazões de água 15 relativamente baixas. Em sistemas que operam em vazões relativamente grandes, uma parcela da água pode ser desviada para dentro de uma "corrente de escape" na qual o tubo de Venturi está localizado. A corrente de escape é então injetada de volta para a corrente principal e 20 misturada com a corrente principal pelo fluxo turbulento. O método Venturi de corrente desviada é tipicamente apenas efetiva para transferência de ozônio em doses relativamente baixas (por exemplo, por exemplo, 10 mg/L ou menos) . Esse método também exige alta velocidade de fluxo cruzado do 25 influente aquoso na tubulação principal de modo a proporcionar mistura do fluxo bifásico proveniente do jato para dentro do fluxo principal e de modo a conduzir a corrente misturada numa distância maior na tubulação que o seria no caso de uma corrente de água de movimentação lenta. A finalidade do jato de alta velocidade é conseguir adicional transferência do ozônio no fluxo principal através de dissipação rápida da energia dos jatos turbulentos. A velocidade elevada do jato de duas fases necessária para a efetiva mistura e transferência de massa do ozônio no fluxo principal leva a uma alta queda de pressão ao longo dos bicos de injeção. A alta queda de pressão representa a energia que foi despendida para conseguir a transferência do ozônio e é fornecida pela bomba de corrente lateral. A necessidade de energia para esse método é tipicamente muito maior que aquela para o contactor de bacia.

Numa outra variação da transferência de ozônio baseada em Venturi, misturadores estáticos podem ser utilizados a jusante do expelidor de gás ou bico de modo a se obter adicional mistura e dissolução do ozônio na fase 20 aquosa. O sistema é mais simples de desenhar, pois não tem partes móveis. Todavia, a mistura e a dispersão do gás para uma boa transferência de ozônio através de um misturador estático exige um fluxo alternativamente turbulento de gás e de líquido. Isso exige alta velocidade gás-líquido 25 através do misturador estático o que resulta em uma maior queda de pressão através dele do que em qualquer outro processo de dissolução de gás. A mínima velocidade gáslíquido exigida é específica ao misturador estático usado e o processo pode ser somente operado numa estreita faixa de vazões de água e de gás para conseguir o fluxo turbulento 5 necessário para a dissolução do ozônio. A eficiência da transferência de ozônio sofre dramaticamente quando a vazão da água é reduzida para abaixo da faixa operacional ideal para o misturador estático. Este é um enorme desafio para as operações da planta industrial, porque nas unidades 10 industriais de água potável e de águas servidas a vazão da água se altera consideravelmente com a demanda durante o dia e durante as estações do ano.

Tem havido tentativas para realizar a transferência de ozônio utilizando contactores a turbina, os quais operam mediante aspiração do gás através de eixos e agitadores ocos das turbinas. Os contactores a turbina não aparentam serem bem adequados para aplicações de transferência de ozônio por diversos motivos. Como comparado aos métodos de transferência de ozônio descritos acima, os contactores a turbina possuem exigências de energia relativamente altas. Adicionalmente, a relação do gás ozônio relativamente à água de influxo no contactor da turbina precisa ser mantida relativamente constante para uma operação eficiente, o que limita a capacidade para ajustar a dosagem do ozônio. Os contactores a turbina não são bem adequados para a ozonização catalítica porque o catalisador em pó vai entupir os canais através dos quais o gás ozônio é aspirado.

Colunas empacotadas são raramente usadas para a transferência de ozônio na fase liquida, porque este tipo 5 de reator tem muito baixa eficiência de transferência mássica de ozônio e, portanto, uma coluna muito alta é necessária para obter uma típica dosagem de ozônio. Colunas empacotadas também possuem baixo volume de vazios, o que limita a vazão da água através de um dado diâmetro de 10 coluna. Colunas empacotadas podem ser utilizadas para as reações catalíticas de leito fixo com o ozônio, mas, devido â baixa eficiência de transferência mássica de ozônio, são caras de construir e de operar.

Jatos incidentes têm sido também usados para melhorar a mistura entre as fases gasosa e líquida nos sistemas de transferência de ozônio. Em tais sistemas, um jato de alta velocidade do fluxo bifásico é impactado com outro jato bifásico ou com uma superfície estacionária. Nestes processos de jatos incidentes, dois jatos da corrente gás-líquido são impactados em alta velocidade provenientes de lados opostos. Uma parcela da água tratada pode ser reciclada e misturada com a água influente contaminada e, em seguida, alimentada através de uma bomba para formar os jatos. Além disso, o ozônio não dissolvido pode ser captado a jusante de um separador de fases e reciclado através dos jatos. Os jatos incidentes podem ser usados como o único reator de mistura ou podem ser usados em combinação com outros reatores de mistura. 0 projeto e a operação do sistema de transferência de ozônio que incluem os jatos incidentes são complexos devido à necessidade da 5 precisão na localização das zonas de impacto. Além disso, os jatos têm altas necessidades de energia e a faixa das vazões que podem ser acomodadas por esse tipo de sistema é limitada. Por conseguinte, esse método é raramente usado para aplicações de tratamento de grandes volumes de água, 10 por exemplo, aplicações de tratamento de água potável ou de água residual.

Por conseguinte, existe uma necessidade de um aprimorado método de transferência de ozônio que supere as deficiências dos métodos da técnica já existente.

Breve Sumário da Invenção

Em um aspecto, a invenção compreende um método tratar água, o método compreendendo:

(a) transitar uma corrente de água através de uma linha de pré-tratamento;

(b) introduzir a corrente de água proveniente da

linha de pré-tratamento para dentro de uma seção de expansão, incluindo uma extremidade a montante possuindo uma primeira área de seção transversal e uma extremidade a montante possuindo uma segunda área de seção transversal, a 25 segunda área de seção transversal sendo maior do que a primeira área de seção transversal; (c) fornecer uma corrente de gás contendo pelo menos 3% de gás ozônio;

(d) introduzir a corrente de gás para dentro da seção de expansão em pelo menos um ponto de injeção

enquanto a corrente de água está a fluir através da seção de expansão, resultando numa corrente de fase mista gáslíquido compreendendo gás ozônio e água na extremidade a jusante; e

(e) passar a corrente de fase mista através de um monólito localizado a jusante da seção de expansão, que

resulta em um produto de reação em que pelo menos uma porção do gás ozônio fica dissolvida na água.

Em um outro aspecto, a invenção compreende um sistema de tratamento de água compreendendo:

uma linha de pré-tratamento, incluindo uma corrente

de água, uma seção de expansão conectada em comunicação fluida ao longo da linha de pré-tratamento, a seção de expansão que compreende uma extremidade a montante possuindo uma área da primeira área de seção transversal e 20 uma extremidade a jusante possuindo uma segunda área de seção transversal, a segunda área de seção transversal sendo maior do que a primeira área de seção transversal; uma corrente gasosa contendo, pelo menos, 3% de gás de ozônio, a corrente de gás estando em comunicação fluida com 25 a seção de expansão em pelo menos um ponto de injeção, e um monólito possuindo uma extremidade de saida e uma extremidade de entrada e estando em comunicação fluida com a linha de pré-tratamento, as extremidades de entrada e de saída ficando a jusante da seção de expansão, o monólito possuindo uma pluralidade de canais em seu interior através 5 dos quais a corrente de água e a corrente de gás podem transitar.

Em ainda um outro aspecto, a invenção compreende um método de tratamento de água, o método compreendendo:

(a) transitar uma corrente de água através de uma

linha de pré-tratamento;

(b) desviar uma parcela da corrente de água da linha de pré-tratamento em pelo menos uma corrente lateral, a corrente lateral ramificando-se da linha de prétratamento em um ponto de desvio;

(c) fornecer uma corrente de gás de saída contendo

gás ozônio;

(d) introduzir a corrente de saída de gás na água em pelo menos uma corrente lateral em pelo menos um ponto de injeção, resultando em uma corrente de fase mista

compreendendo o gás ozônio e água a jusante do pelo menos um ponto de injeção;

(e) introduzir a corrente de fase mista na corrente de água em um ponto de reintrodução localizado a jusante do ponto de desvio.

Breve Descrição das Diversas Vistas dos Desenhos

A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma primeira modalidade representativa da presente invenção;

A figura 2 é um diagrama esquemático de uma segunda modalidade representativa da presente invenção;

A figura 3 é uma vista parcial em corte tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 1;

A Figura 4 é um diagrama esquemático de uma seção de expansão representativa e monólito de acordo com a presente invenção;

A figura 5 é um diagrama esquemático, que mostra uma configuração de conexão exemplar para um sistema de tratamento de água;

A figura 6 é um diagrama esquemático, que mostra uma segunda configuração de conexão exemplar para um sistema de tratamento de água;

A figura 7 é um diagrama esquemático de uma porção

de uma terceira modalidade representativa da presente invenção; e

A figura 8 é um diagrama esquemático de uma parte de uma quarta modalidade representativa da presente invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades da Invenção

A menos que aqui indicado de outra forma, quaisquer e todas as percentagens identificadas na especificação, desenhos e reivindicações devem ser entendidas como numa base percentual em peso.

A menos que de outro modo aqui indicado, quaisquer e todas as pressões identificadas na especificação, desenhos e reivindicações devem ser entendidas como a significar pressão manométrica.

Gomo usado na especificação e reivindicações, o 5 termo "comunicação fluida" é entendido significar que dois ou mais elementos estão ligados (direta ou indiretamente) de um modo que permite que os fluidos fluam entre os elementos, incluindo conexões que possam conter válvulas, comportas ou outros dispositivos que podem seletivamente 10 restringir o fluxo de fluido.

Tal como utilizado na especificação e reivindicações, os termos "transferência de ozônio", "transferência mássica de ozônio," e "dissolução de ozônio" são todos pretendidos a referir à dissolução do gás ozônio na água.

Para ajudar na descrição da invenção, termos direcionais podem ser utilizados na especificação e reivindicações para descrever porções da presente invenção (por exemplo, superior, inferior, esquerda e direita, etc.) 20 Estes termos direcionais servem simplesmente para ajudar a descrever e reivindicar a presente invenção e não se destinam a limitar o invento de nenhuma forma.

Nas reivindicações, as letras são usadas para identificar as etapas reivindicadas (por exemplo, (a), (b) , e (c) ) . Estas letras são usadas para ajudar na referência às etapas do método e não são pretendidas a indicarem a ordem na qual as etapas reivindicadas são realizadas, a menos que, e apenas na medida em que tal ordem seja especificamente mencionada nas reivindicações.

0 método de acordo com a presente invenção fornece um eficiente processo de contactação gás-líquido em um sistema simples e compacto, com muito poucas partes móveis que não demanda manutenção cara ou; consome grandes quantidades de energia. Os tradicionais processos para o tratamento e a desinfecção da água com ozônio utilizam ou difusores de bolhas para injeção do gás contendo ozônio em um contactor de bacia de fluxo continuo, ou injeção de gás através de um ejetor ou bico Venturi, com ou sem misturadores estáticos, em uma tubulação. 0 contactor de bacia com difusores de bolha proporciona uma mistura deficiente do gás e água na seção de contatação e é ineficiente para a transferência do gás ozônio. Ele opera dentro da estreita faixa de projeto para fluxo de gás que leva à operação de vazão constante de gás mediante reduzir a concentração do ozônio no gás durante períodos de baixa vazão de água. Quando a concentração de ozônio é reduzida para manter a vazão de gás constante, quantidades maiores de oxigênio puro devem ser usadas por unidade de volume da água tratada. Isso representa desperdício de energia e custos operacionais mais altos durante períodos de baixas vazões de água. O contactor de bacia também opera à pressão atmosférica, de modo que uma etapa de ozonização não pode ser acrescentada como um retroajuste sem que adicionais bombas ou métodos de pressurização de água sejam usados para extrair da bacia a água tratada.

0 tubo de contactor de linha é um reator tipo pistão com introdução de gás na corrente de água através de um bico de gás, ejetor Venturi, ou jato bifásico. Este tipo de contactor também opera dentro das estreitas especificações de água e faixas de velocidade do gás ozônio e tem baixa eficiência de transferência de massa. Se os misturadores estáticos são utilizados no reator de tubos para a mistura a jusante do ponto de injeção de gás, a utilização do ozônio é melhorada dentro da faixa de projeto dos misturadores estáticos. Porém, isso leva a um projeto complexo de reator e a maiores custos operacionais devido à grande queda de pressão do fluxo turbulento exigida para a mistura nos misturadores estáticos.

É assim desejado um processo mais versátil de transferência de ozônio, que possua uma faixa operacional mais ampla, menor consumo de energia, e maior transferência 20 de ozônio. A invenção aqui revelada atinge um ou mais desses objetivos. 0 tradicional processo de injeção de gás, tal como o uso de um ejetor Venturi de linha, misturador estático em linha, ou bico de gás, não resultará no mesmo grau de dispersão de gás necessário na entrada da seção 25 empacotada como aquele conseguido pelo equipamento descrito nesse pedido. O equipamento aqui revelado pode ser facilmente incorporado em uma unidade industrial de tratamento de água já existente, com um mínimo de modificações como retroajuste. Esta invenção pode ser utilizada com fontes de água sob qualquer tipo de pressão, 5 ao contrário do processo de contactor de bacia onde o abastecimento de água deve ser mantido na pressão atmosférica. Além disso, permite o uso de geradores de ozônio econômicos, os quais operam em torno de 103,4 kPa (15 psig) com excelente transferência mássica de ozônio, 10 mesmo se a água a ser tratada está numa pressão maior que 103,4 kPa (15 psig).

A invenção de acordo com o presente pedido permite a transferência do ozônio da fase gasosa para a fase aquosa com uma alta taxa de utilização de ozônio. Em algumas modalidades para o contato do gás contendo ozônio com a água de acordo com a presente invenção, a água de influxo é passada sobre uma seção empacotada estruturada contendo um monólito e em seguida as bolhas do gás contendo ozônio são dispersas na água de influxo usando bicos para injeção bifásica ou difusores de gás. A seção empacotada estruturada é eficiente na transferência do gás solúvel para dentro da fase líquida apenas quando o gás é bem disperso antes de adentrar na seção empacotada. Uma boa dispersão das bolhas de gás na água é conseguida mediante extrair uma parcela da água de influxo como uma corrente lateral, pressurizar a água da corrente lateral através de uma apropriada bomba de fluxo líquido, e em seguida injetando a mistura gás-líquido à frente da seção empacotada. A corrente de gás contendo ozônio é introduzida na corrente lateral através de um bico de gás ou um ejetor 5 Venturi. A mistura gás-líquido na corrente lateral é dividida em múltiplos fluxos e canalizada para diferentes locais ao longo do duto de fluxo. A totalidade das correntes bifásicas que se dividem da corrente lateral é então injetada no fluxo aquoso principal logo à frente da 10 seção empacotada a fim de minimizar a coalescência de bolhas e segregação de fases. A orientação e as localizações dos pontos de injeção dependerão da orientação e forma da seção empacotada.

Como uma alternativa para injetar o fluxo bifásico na parte dianteira da seção empacotada, o gás contendo ozônio pode ser também injetado através dos difusores de gás na parte dianteira da seção empacotada. Nesse caso, apenas o gás é injetado no fluxo de líquido através do difusor a partir de uma fonte de geração de ozônio. O posicionamento dos difusores próximo da seção empacotada assegura reduzida coalescência de bolhas, e o uso de múltiplos difusores para compatibilizar com a configuração da seção empacotada irá assegurar uma distribuição uniforme do gás na entrada da seção empacotada. A seção empacotada pode ser orientada horizontalmente, verticalmente, para cima ou para baixo na vertical, relativamente ao fluxo de fluido. Em algumas modalidades, a orientação preferida da seção empacotada é horizontal com microcanais de seção transversal redonda ou quadrada no monólito para minimizar o fluxo de fluido e mistura dentro dos microcanais. Em 5 algumas modalidades, o gás esgotado em ozônio e o liquido tratado podem ser extraídos a jusante da seção empacotada através de qualquer dos meios convencionais disponíveis. Por exemplo, a saída da seção empacotada pode ser conectada a uma bacia para alcançar o desejado tempo de contato (TC) 10 e separar o gás residual esgotado em ozônio. A separação do gás e o tempo de residência podem ser conseguidos pelo uso de um reator de desgaseif icação para separação de gás, seguido por um contactor na tubulação para o TC. 0 método para a produção de ozônio é caro e consome grandes 15 quantidades de energia e, desse modo, é desejável maximizar a utilização do ozônio no processo de oxidação sem substancial gasto da energia na mistura do gás e fases liquidas.

0 processo utilizando modalidades da invenção 20 descrita abaixo supera os desafios dos processos conhecidos para a dissolução do ozônio em água e proporciona um sistema compacto para tal dissolução. Ele é útil para o tratamento de água e desinfecção, para todos os tamanhos de plantas industriais, mas é particularmente atraente para 25 unidades industriais de tratamento de água que lidam com vazões de cerca de 700 metros cúbicos por hora, ou mais. Uma das principais vantagens da presente invenção é a de que este processo pode ser usado com a água que está a uma pressão mais elevada do que a pressão de funcionamento do gerador de ozônio. Em processos convencionais de 5 tratamento em que o gás de ozônio é injetado diretamente no fluxo principal de água, a pressão no fluxo principal de água deve ser menor do que a pressão do gás ozônio. Nestes processos de tratamento, isso aumenta os custos de funcionamento do sistema, porque o gerador de ozônio não é 10 eficientemente operado de modo a se obter a pressão necessária.

Em algumas modalidades de acordo com a presente invenção, um ejetor Venturi é utilizado para aspirar o gás ozônio. O ejetor Venturi pode ser concebido para funcionar 15 com a desejada pressão desejada de água e do gerador de ozônio para aspirar uma desejada quantidade do gás ozônio. Isto separa, a pressão do influente aquoso, da pressão do gerador de ozônio, e assim, ambas podem ser operadas em suas condições ideais. Os equipamentos e métodos de acordo 20 com a presente invenção podem ser usados para tratar pressões operacionais variando desde a pressão atmosférica até aproximadamente 685 kPa (100 psig) , e na maioria dos casos operando pressão de água entre 103,4 kPa e 34 4,7 kPa (5 psig e 50 psig).

Nas modalidades representativas aqui descritas, a

velocidade da água que adentra seção empacotada é reduzida através da utilização de uma seção de expansão que tem uma maior área de seção transversal do que aquela do tubo influente adjaeente. Esta abordagem pode ser contraintuitiva para aqueles que possuem usual experiência 5 na técnica porque muitas abordagens conhecidas para o tratamento de oxidação constringem o influente aquoso com o propósito de aumentar a velocidade da água na seção de mistura. A maneira pela qual o presente invento melhora a transferência de ozônio será explicada em detalhes mais 10 adiante, com referência às modalidades representativas descritas.

Uma primeira modalidade representativa de um sistema de tratamento de água 10 é mostrada esquematicamente na Figura I. No sistema 10, a água a ser 15 tratada é introduzida numa linha de pré-tratamento 16 por meio de uma corrente de alimentação pressurizada de influente 12. Uma parcela da água na linha de prétratamento 16 é desviada para uma porção de corrente lateral 60, que inclui uma corrente lateral 62, uma bomba 20 64 que faz circular a água através da porção de corrente lateral 60, e uma pluralidade de correntes 70, 72, 74 que se divide a partir da corrente lateral 62 em um ponto de divisão 69. A linha de pré-tratamento 16 leva a água não desviada para uma seção de expansão 31.

Nessa modalidade, o ponto de divisão 69 e as

correntes 70, 72, 74 se localizam a jusante de uma junção 68 onde o ozônio gerado por um subsistema gerador de ozônio 18 é introduzido na corrente lateral 62 por meio de uma linha de alimentação de ozônio 66. Ao contrário dos sistemas anteriores, na presente invenção, apenas uma parte 5 do volume do influente aquoso é usado para criar a dispersão de gás para a seção empacotada da seção de mistura 22. Além disso, a presente invenção inclui um dispositivo de bombeamento (ou seja, a bomba 64) apenas na corrente lateral 62, de modo a bombear a água na corrente 10 lateral 62 a uma pressão que é mais elevada do que a pressão da água localizada na linha de pré-tratamento 16. Isto reduz o consumo de energia mediante a pressurização apenas da parcela da corrente lateral 60 do influente aquoso 12 em comparação às modalidades onde o influente 15 aquoso 12 total é bombeado através de um ejetor Venturi na linha.

Nessa modalidade, o gás contendo ozônio na linha de alimentação de ozônio 66 é injetado na corrente lateral 62 na junção 68 seja através de um bico de gás ou de um ejetor 20 Venturi. A corrente gás-líquido na corrente lateral 62 pode, opcionalmente, ser ainda misturada com um misturador estático para dispersar ainda mais as bolhas de gás para dentro da água. Nesta modalidade, depois da água na corrente lateral 62 ter sido misturada com o ozônio na 25 junção 68, a corrente lateral bifásica 62 é em seguida dividida numa pluralidade de correntes secundárias 70, 72, 74. Deverá ser entendido que a corrente lateral 62 pode ser dividida em qualquer número de correntes secundárias dentro do âmbito da presente invenção. De preferência, cada uma das correntes secundárias é fornecida a uma vazão 5 volumétrica aproximadamente igual. Nesta modalidade, a mistura gás-líquido nas correntes 70, 72, 74 é então alimentada para a seção de expansão 31 da seção de mistura 22 nos respectivos pontos de injeção 84, 86, 88, adiante de uma seção empacotada da seção de mistura 22. Nessa 10 modalidade, a seção empacotada compreende um monólito 26.

Qualquer tipo tradicional de bico de injeção pode ser utilizado para injetar o fluxo bifásico na seção de expansão 31. Os pontos de injeção encontram-se na seção de expansão 31 tal que eles criam uma distribuição 15 substancialmente uniforme de bolhas de gás e reduzem a coalescência de bolhas de gás e a separação de fases. A divisão da corrente lateral 62 numa pluralidade de correntes (por exemplo, fluxos de 70, 72, 74), após o gás ozônio de mistura para o corrente lateral 62 reduz o número 20 de linhas de alimentação de ozônio necessária para apenas uma (como pode ser visto pelo uso de linha única de alimentação de ozônio 66 na Figura 1).

A maioria dos geradores de ozônio comerciais produz uma corrente de gás de saída, a uma pressão de 103-207 kPa (15 a 30 libras por polegada quadrada). As típicas pressões de saída de fluxo de gás são mais baixas para os geradores de ozônio por descarga coroa, onde a eficiência de geração de ozônio começa a sofrer se a saída de pressão de fluxo de gás exceder 103 kPa (15 psi). Na modalidade mostrada na Figura 1, a faixa preferida de pressão para a linha de pré5 tratamento 16 é entre 34 e 345 kPa (5 e 50 libras por polegada quadrada). Será evidente para aquele usualmente versado na técnica que a faixa preferida pode se alterar uma vez que os geradores de ozônio capazes de operar em vazões maiores na medida em que os geradores de ozônio 10 capazes de operar em pressões maiores de corrente de gás de saída se tornam comercialmente disponíveis.

Uma segunda modalidade representativa de um sistema de tratamento de água 110 está mostrada esquematicamente na Figura 2. Nesta modalidade, aos elementos do sistema 110 que são os mesmos que os elementos na primeira modalidade do sistema 10 são dados números de referência aumentados de 100. Por exemplo, a linha de pré-tratamento 16 da primeira modalidade do sistema 10 é a mesma que a linha de prétratamento 116 da segunda modalidade do sistema HO. No interesse da clareza, algumas características desta modalidade que são compartilhadas com a primeira modalidade são numeradas na Figura 2, mas não são repetidas na especificação. Por exemplo, a corrente de alimentação de influente 12 no sistema 10 coresponde a uma corrente de alimentação de influente 112 no sistema 110, corrente de alimentação de influente 312 no sistema 310, corrente de alimentação de influente 412 no sistema 410.

Na modalidade mostrada na Figura 2, o gás contendo ozônio é dividido em três linhas de alimentação de ozônio ■■166a, 166b e 166c, as quais são respectivamente conectadas 5 a uma das correntes secundárias 170, 172, 174 nas respectivas junções 176, 178, 180. Como na modalidade da Figura 1, deverá ser entendido que a corrente lateral 162 pode ser dividida em qualquer número de correntes secundárias. Um ejetor Venturi, ou qualquer outro 10 dispositivo de injeção adequado pode ser utilizado como o dispositivo de injeção de gás para as correntes secundárias 170,172, 174. As correntes secundárias 170, 172, 174 então alimentam uma mistura gás-líquido no influente aquoso na seção de expansão 131. Isto reduz a necessidade de um 15 adicional bico de gás que pode induzir uma queda de pressão na corrente lateral 162, reduzindo assim ainda mais a quantidade de energia consumida pelo processo. A escolha da configuração para a corrente lateral, método de injeção do fluxo bifásico, e o posicionamento preciso dos bícos de 20 injeção, irão depender de muitos fatores, tais como, por exemplo, da taxa volumétrica global da corrente de água, da dose de ozônio, da orientação da seção empacotada, e da natureza do empacotamento na seção empacotada.

Elementos adicionais do sistema 10 serão agora descritos. Deve ser entendido que elementos correspondentes do sistema da revelação que se segue são igualmente aplicáveis às modalidades do sistema 110 da Figura 2, do sistema 310 da Figura 7 e do sistema 410 da Figura 8. Elementos do sistema 10, que são descritos na especificação e estão presentes em todos os sistemas 110, 310, 410 podem 5 ser representados nos desenhos por números de referência que são aumentados por um fator de 100, 300 e 410, respectivamente, mas não podem não ser especificamente descritos na especificação, por exemplo.

No exemplo mostrado na Figura 1, o subsistema gerador de ozônio 18 compreende um gerador de ozônio por descarga de coroa. 0 gerador de ozônio compreende uma linha de alimentação de ar ambiente ou de ar enriquecido com oxigênio ou oxigênio puro, dependendo da desejada concentração de ozônio e da quantidade total de ozônio na linha de alimentação de ozônio 66. Neste exemplo, uma linha de alimentação que compreende pelo menos 90% de oxigênio é fornecida. Um típico gerador de ozônio por descarga coroa converte cerca de 4 a 13% do oxigênio no gás de alimentação em ozônio. Por conseguinte, a corrente de gás de saída proveniente do subsistema gerador de ozônio 18 não irá conter menos de 3% de ozônio sob as condições operacionais normais. Em outras modalidades, qualquer método alternativo adequado de geração de ozônio pode ser usado.

Uma mistura do gás ozônio (proveniente da linha de alimentação de ozônio 66) e água proveniente da linha de pré-tratamento 16, flui então para dentro da seção de mistura 22. Neste exemplo, a seção de mistura compreende um monólito do tipo colmeia 26. Referindo-nos agora à Figura 3, o monólito 2 6 compreende uma estrutura unitária, com paredes 30 que definem microcanais paralelos 28, que 5 preferentemente preenchem a área da seção transversal do monólito 26. Neste exemplo, as paredes 30 são formadas de um material cerâmico. Cordierita, céria-zircônia, alumina, carbono e dióxido de titânio são exemplos de outros materiais de substrato adequados para as paredes 30. 10 Metais; tais como o aço inoxidável, também seriam substratos adequados para as paredes 30. Para monólitos de diâmetro maior, a estrutura pode compreender uma pluralidade de monólitos segmentados para ajustar na seção transversal desejada.

Neste processo, o influente aquoso proveniente da

corrente de pré-tratamento 16 é levado para a seção de mistura 22 para tratamento com ozônio. Tipicamente a velocidade da água varia de 1 m/s a 2 m/s na linha de prétratamento 16 e está mais perto de 2 m/s para manter 20 pequeno o tamanho do tubo e ao mesmo tempo a perda de pressão a níveis aceitáveis. A água é então passada através de uma seção que tem área de seção transversal maior do que a do tubo do influente aquoso e contém o empacotamento estruturado ou o empacotamento monólito 2 6 com microcanais 25 28 especificamente projetados para conseguir boa transferência mássica gás-líquido. O empacotamento usualmente tem um volume de vazios de 60% a 85% para o fluxo que flui através dele. A velocidade superficial através da seção empacotada é mais baixa do que no tubo do influente aquoso e está na faixa de 0,25 m/s a 1 m/s. A 5 velocidade mais elevada da água através do empacotamento leva a uma melhorada transferência mássica mas isso também resulta em alta queda de pressão. A queda de pressão e o consumo de energia aumentam mais rapidamente em comparação com a melhoria da transferência mássica da fase gasosa para 10 a fase líquida com o aumento na velocidade do fluido através do empacotamento estruturado. Por conseguinte, existe uma faixa ideal de velocidade em que tanto a transferência de massa e a queda de pressão estão na faixa aceitável para tornar a presente invenção um processo 15 eficiente de dissolução de ozônio. A faixa de velocidade sobre a qual alguns dos empacotamentos estruturados tais como monólitos tipo colmeia com microcanais operam com aceitável queda de pressão e boa transferência mássica é muito mais ampla que para o misturador estático. A queda de 20 pressão através desse empacotamento é também consideravelmente mais baixa comparada com os misturadores estáticos, tornando-se um método muito atraente para a dissolução do gás.

No exemplo da Figura 3, a forma da seção

transversal do monólito 2 6 é circular e a forma da seção transversal de cada um dos 28 microcanais é quadrada. Muitas formas alternativas são possíveis e o monólito 26 e microcanais 28 podem ser de formas iguais ou diferentes. Por exemplo, a forma da seção transversal total do monólito

26 e a forma da seção transversal dos microcanais 28 podem 5 ser hexagonais. As especificações preferidas para o monólito 26 em uma aplicação específica dependerão de uma serie de fatores operacionais que incluem, mas não se limitam a, às faixas das desejadas dosagens de ozônio e catalisador, bem como da faixa esperada das vazões de água. 10 Em algumas modalidades, as paredes 30 podem ser

impregnadas com um catalisador para as aplicações de tratamento de águas em que reações catalíticas sejam desejadas, tais como oxidação catalítica dos poluentes orgânicos, tais como nitrobenzeno, águas residuais com 15 corantes anilinas, fenol, polifenol, etc. Exemplos de catalisadores de oxidação comuns incluem carvão, paládio, ferro, óxido de titânio, dióxido de titânio, cobre, manganês, magnésio, rutênio, e prata.

Numa modalidade, o empacotamento do tipo monólito 20 colmeia 28 possui microcanais 28 com largura de aproximadamente 1 mm a 3 mm. Devido às paredes 30, esses microcanais 28 não estão interligados de modo que uma vez o fluido penetre ao canal não existe a intermistura com fluidos provenientes de canais adjacentes. Uma troca mínima 25 de fluido ocorre nas extremidades dos bloco monólitos, que tipicamente têm de 7,6 cm a 15,2 cm (3" a 6") de comprimento empilhado uns sobre as extremidades dos outros de modo a conseguir o desejado comprimento do empacotamento. 0 processo, portanto, requer boa dispersão do gás na entrada do empacotamento de modo que a maioria 5 dos canais ou a maioria do volume da seção empacotada seja utilizada para a transferência mássica de ozônio. Uma vez que a dispersão adequada de bolhas de gás na água adentra aos microcanais 28 do monólito tipo colmeia 2 6 é obtida alta taxa de transferência mássica gás-líquido. Isto é 10 conseguido pelo movimento relativo nos limites da fase gáslíquido que se estabelece pelo fluxo de circulação nas fases líquida e gasosa devido ao atrito do fluido com as paredes de canal 30. O desejado perfil de fluxo para boa transferência mássica é um fluxo de Taylor onde as lamas de 15 gás e líquido se movem na descendente do canal capilar em fluxo laminar. Essa invenção também permite a operação do processo em alta pressão de fluido para tirar proveito das forças maiores de condução da transferência de ozônio para o tratamento de águas. 0 comprimento total da seção de 20 empacotamento estruturado pode ser variado e é escolhido de modo a conseguir a desejada eficiência de transferência mássica de ozônio para uma dada dose de ozônio. Na seção de empacotamento estruturado, os blocos monolíticos são dispostos de modo a cobrir o volume completo do tubo ou da 25 seção do conduto de modo a impedir qualquer desvio do gás ou do líquido ao longo das bordas entre o monólito e o tubo.

A mistura gás-líquido é preferivelmente fornecida ao monólito 26 numa pressão elevada (isto é, acima da pressão atmosférica), o que, como discutido acima, aumenta 5 a eficiência da transferência de massa de ozônio. Como mencionado acima, as modalidades de acordo com a presente invenção reduzem o consumo de energia mediante pressurizar apenas a parcela da corrente lateral 60 do influente aquoso 12 como comparado às modalidades onde o influente aquoso 12 10 completo é bombeado através de um ejetor Venturi em linha.

Para conseguir a desejada distribuição da fase gasosa na seção de empacotamento estruturado para a alta eficiência da transferência mássica de gás as bolhas do gás têm que ser uniformemente dispersas a montante da entrada da seção de empacotamento estruturado. Nesta modalidade, a dispersão uniforme tem de ser realizada ao mesmo tempo em que a velocidade da água é reduzida desde a velocidade do tubo influente de cerca de 2 m/s até a velocidade da seção empacotada de 0,25 m /s a 1 m/s. Esta redução de velocidade é conseguida mediante alojar a seção de empacotamento estruturado em um tubo ou conduto de maior área de seção transversal do que a do tubo influente (ou seja, a linha de pré-tratamento 16). O tubo influente é então ligado ao tubo com maior área de seção transversal da seção empacotada através da seção de expansão 31.

A seção de expansão 31 é mostrada apenas esquematicamente nas figuras 1, 2, 7, e 8. A Figura 4 mostra mais precisamente uma forma exemplar da seção de expansão 31, que está localizada entre a linha de prétratamento 16 e o monólito 26. Como visto na Figura 4, a 5 linha de pré-tratamento 16 liga a uma extremidade a montante 33 da seção de expansão 31. A extremidade a montante 33 tem uma área de seção transversal que é aproximadamente igual a da extremidade adjacente da linha de pré-tratamento 16. Movimentando-se no sentido da 10 extremidade a jusante 35 da seção de expansão 31 (isto é, mais perto do monólito 26, ou para a direita como mostrado na Figura 4), a área da seção transversal da seção de expansão 31 aumenta de modo que ela fica maior do que a área da seção transversal na extremidade a montante 33. Em 15 algumas modalidades, a área da seção transversal na extremidade a jusante 35 é de preferência pelo menos o dobro da área da primeira seção transversal na extremidade a montante 33.

Como referido acima, a presente invenção representa 20 um aperfeiçoamento sobre os sistemas conhecidos, porque diminui a velocidade da água que adentra na seção empacotada mediante uso da seção de expansão 31. Este conceito pode ser intuitivo para aqueles usualmente versados na técnica porque a redução na velocidade da água 25 na seção de expansão 31 pode melhorar a coalescência das bolhas e a separação de fases. Um misturador estático também não pode ser utilizado para distribuir de forma eficaz as bolhas de gás na seção de expansão a montante do monólito, porque a velocidade do fluido é mais baixa do que a idealmente necessária para os misturadores estáticos.

Note-se que nos métodos que utilizam um misturador estático, juntamente com um dispositivo de injeção de gás, tais como um ejetor Venturi ou bicos de gás, a velocidade do fluido é mantida constante a jusante da injeção de gás ozônio, a fim de impedir a separação das fases fluidas.

Onde o equipamento está orientado horizontalmente,

se o gs é injetado no tubo influente utilizando os métodos tradicionais de injeção de gás, tais como um injetor de gás ou um ejetor Venturi, as bolhas de gás irão ascender e coalescer na seção de expansão 31 à frente do monólito 26 15 para criar uma fase gasosa separada na parte superior da seção de expansão 31. Além disso, quando o fluxo volumétrico do influente aquoso é passado através do ejetor Venturi em linha então se incorre em considerável perda de energia devido à grande queda de pressão através do ejetor. 20 A presente invenção lida com esse problema mediante

utilizar apenas uma fração do volume do influente aquoso para criar a dispersão do gás que entra no monólito 26. A Figura 4 também mostra como o gás ozônio é injetado diretamente na seção de expansão nos pontos de injeção 84, 86, 88 na modalidade da Figura 1.

Será feita referência gora às modalidades das Figuras 7 e 8. Para aplicações em que a água a ser tratada é bastante limpa de partículas em suspensão, tais como água potável, depois da coagulação e da filtração, isto é, onde a dose de ozônio necessária para o tratamento de água é 5 relativamente baixa, os difusores de gás (que podem assumir a forma de aspersores de gás) são colocados adiante do monólito na seção de expansão, sem a necessidade de uma corrente lateral. Referindo-se à modalidade da Figura 7, múltiplos difusores (ou seja, o gás aeradores 382a, 382b) 10 podem ser usados para distribuir de forma mais uniforme o gás no interior da seção de expansão 331 e para evitar a coalescência das bolhas de gás, onde o monólito 32 6 está orientado horizontalmente. Deve ser entendido que qualquer quantidade de difusores pode ser utilizada em qualquer 15 quantidade de pontos de injeção na seção de expansão 331 no contexto da presente invenção. O fluxo transversal do influente aquoso 331 que adentra na seção de expansão 312 irá transportar as bolhas de gás geradas pelo gás injetado no monólito 326 para a transferência mássica de ozônio no 20 interior dos seus microcanais 328. Os difusores podem ser feitos de material cerâmico, polímeros de metal sinterizado e podem ter a forma semicircular ou de tubos retos, de acordo com a forma do monólito, a fim de conseguir a distribuição substancialmente uniforme do gás em toda a 25 área total da seção transversal total da extremidade de entrada (ou seja, a montante) do monólito 326. Referindo-se à modalidade mostrada na Figura 8, em modalidades em que o monólito 42 6 está orientado verticalmente para cima (isto é, em que a extremidade a jusante do monólito 426 se opõe a gravidade), então o 5 difusor (aspersor de gás 482) pode ser colocado em uma grade quadrada ou retangular no centro da seção de expansão 431. Devido à orientação desta modalidade, as bolhas de gás não irão coalescer facilmente, e o único aspersor de gás 482 mantém as bolhas de gás suficientemente separadas até 10 que elas adentrem aos microcanais 428 do monólito 426. Deve ser entendido que qualquer número de difusores pode ser utilizado em qualquer número de pontos de injeção na seção de expansão 431, no âmbito da presente invenção.

Deve ser entendido que a seção de empacotamento 15 estruturado (monólito) pode ser orientada com fluido verticalmente para cima, verticalmente para baixo, ou há horizontal. A quantidade, orientação e posição do(s) bico(s) ou difusor(s) podem ser modificadas com base na orientação da seção empacotada, dentro do âmbito da 20 presente invenção. Para a orientação horizontal da seção empacotada, o(s) bico(s) de injeção será posicionado(s) com o intuito de minimizar a separação e a coalescência das bolhas de gás na parte superior da seção de expansão.

Deve ser ainda entendido que o equipamento das modalidades mostradas nas Figuras 7 e 8 podem ser incorporados nos sistemas completos como de certo modo mostrado nas Figuras I e 2, isto é, dentro de um reator separador, possuindo uma unidade de destruição de ozônio, etc.

0 equipamento com empacotamento estruturado 5 (monólito) e os difusores é superior ao reator de bacia com difusores porque na presente invenção, o(s) difusor(s) se utiliza apenas para a distribuição de bolhas de gás e não para a mistura na fase aquosa. A transferência de massa do ozônio a partir de bolhas de gás para a fase liquida ocorre 10 dentro do monólito 426. Portanto, ao contrário dos sistemas de reatores de bacia, nestas configurações a transferência de massa de ozônio não sofre quando o fluxo de gás é reduzido durante os períodos de baixa demanda de ozônio.

A quantidade de gás contendo ozônio que é injetada na corrente lateral é dependente do tipo e da concentração do contaminante no influente aquoso e da concentração de ozônio na corrente de gás. A proporção entre gás e líquido na corrente lateral é dependente da fração volumétrica do fluxo da corrente lateral em comparação com o fluxo total. A dose de ozônio pode variar de 2 mg a 80 mg de ozônio por litro de água bombeada através da corrente lateral. Para água altamente contaminada; tal como o tipo de água encontrada em esgotos de fazendas, onde avançada oxidação pode ser necessária para tratar a contaminação química por pesticidas, herbicidas, etc., a necessidade total de ozônio pode ser muito maior do que a requerida para uma desinfecção básica. A maioria das aplicações de desinfecção exigem oxidação de até 5 mg por litro de água tratada. Para aplicações de remoção de EDC, a demanda de ozônio pode estar na faixa de 2 mg/L, com um máximo de 20 mg L/da água a ser tratada.

Neste exemplo, o sistema 10 está configurado de modo a que a mistura gás-líquido flui para baixo através do monólito 26. Em outras modalidades, o monólito 26 pode ser orientado para fluxo vertical ascendente ou horizontal. 10 Deve notar-se que as orientações de fluxo vertical para cima e horizontal são mais práticas nas aplicações em que a procura de ozônio, e, por conseguinte, a relação gáslíquido da mistura entrar no monólito 26, é mais baixa. O comprimento do monólito 2 6 pode ser selecionado para 15 atingir um desejado ozônio eficiência de transferência de massa, com uma eficiência mais elevada resultante de um ou mais monólito 26.

Nessa modalidade, o monólito 26 descarrega para um reator separador da fase gás-líquido 34. Nesta modalidade, 20 o gás que se acumula no reator 34 é expelido a uma linha de purga de gás 40 que está preferivelmente conectada a uma unidade de destruição de ozônio 42. A unidade de destruição de ozônio 42 converte qualquer ozônio restante da linha de purga de gás 40 em oxigênio e expele o gás oxigênio para a 25 atmosfera. Opcionalmente, a linha de reciclagem de gás 44 pode recircular gás a partir do reator 34 para o subsistema gerador de ozônio 18 (ou a um ponto que está ou a montante ou a jusante do gerador de ozônio).

A água tratada é retirada do reator 34 através de uma linha de saída 38 localizada na extremidade inferior do 5 reator 34. Em algumas modalidades, uma bomba pode ser incluída na linha de saída 38 para permitir que pelo menos uma parte da água tratada seja recirculada através da linha de pré-tratamento 16. A água também pode ser descarregada do sistema 10 através de uma linha de efluente 46.

Em algumas modalidades, uma entrada de entrada 52,

o qual está ligado a uma fonte de peróxido de hidrogênio, é preferivelmente provida na linha de pré-tratamento 16 para permitir que o peróxido de hidrogênio seja adicionado ao processo de tratamento (onde oxidação avançada é necessária ou desejável).

0 sistema 10 pode ser adaptado para proporcionar uma ampla faixa de dosagem de ozônio, isto é, a quantidade de gás ozônio que é dissolvida na água durante o tratamento. Se um alto nível de dosagem de ozônio é 20 desejado, as vazões das correntes de influente e efluente 12, 4 6 podem ser reduzidas, de modo que uma fração maior da água da linha de saída 38 seja reciclada através da linha de pré-tratamento 16.

Tal como aqui utilizado, "dosagem de ozônio" pretende referir-se à quantidade de ozônio que foi consumida por cada vez que a água circula através da seção de mistura 22, e poderá ser tipicamente medida comparando o teor de ozônio da linha de alimentação de ozônio 66 ao teor de ozônio na linha de gás de purga 40. "Dosagem média total de ozônio" pretende referir-se à dose total de ozônio na 5 água tratada que sai do sistema 10 através da linha de efluente 46. A relação entre a "dosagem de ozônio" e "dosagem média total de ozônio" é uma função da fração de água na linha de saída 38 é reciclada através da linha de pré-tratamento 16.

A Figura 5 ilustra a configuração do sistema 10 em

que uma administração relativamente elevada de ozônio é desejada. Nesta modalidade, a corrente de água não tratada 50 é totalmente direcionado ao sistema de tratamento 10 pela corrente de influente 12. A Figura 6 ilustra uma 15 configuração do sistema de dosagem 10, no qual uma dosagem relativamente baixa de ozônio é desejada (por exemplo, 2-5 mg/L de água). Nesta configuração, apenas uma parcela da água na linha de água 50 é desviada para o sistema de tratamento 10 através do fluxo de influente 12. A água 20 tratada é retornada para a corrente de água 50 por meio da corrente de efluente 4 6, onde se mistura com a água não tratada para proporcionar uma dosagem desejada de ozônio na corrente de água 50. Como mostrado na Figura 6, a linha de efluente 4 6 preferivelmente reinjeta água dentro da linha 25 de água 50 numa localização que está a jusante da linha de efluente 12. Como tal, foi descrita uma invenção em termos das modalidades preferidas e de suas modalidades alternativas. Naturalmente, diversas mudanças, modificações e alterações dos ensinamentos do presente invento podem ser contempladas 5 por aqueles peritos na arte sem se afastar do espírito pretendido e do seu contexto. É pretendido que a presente invenção seja somente limitada pelos termos das reivindicações anexas.

Aspectos da Invenção 10. Aspecto I-Um método para tratamento de água, o

método compreendendo:

(a) transitar uma corrente de água através de uma linha de pré-tratamento;

(b) introduzir a corrente de água proveniente da linha de pré-tratamento para dentro de uma seção de

expansão, incluindo uma extremidade a montante possuindo uma primeira área de seção transversal e uma extremidade a montante possuindo uma segunda área de seção transversal, a segunda área de seção transversal sendo maior do que a primeira área de seção transversal;

(c) fornecer uma corrente de gás contendo pelo menos 3% de gás ozônio;

(d) introduzir a corrente de gás para dentro da seção de expansão em pelo menos um ponto de injeção

enquanto a corrente de água está a fluir através da seção de expansão, resultando numa corrente de fase mista gásliquido compreendendo gás ozônio e água na extremidade a jusante; e

(e) passar a corrente de fase mista através de um monólito localizado a jusante da seção de expansão, que

resulta em um produto de reação em que pelo menos uma porção do gás ozônio fica dissolvida na água.

Aspecto 2 - Método, de acordo com o Aspecto 1, em que a etapa (d) compreende:

(i) desviar uma parcela da corrente de água proveniente da linha de pré-tratamento em pelo menos uma

corrente lateral;

(ii) introduzir a corrente de gás na corrente lateral de modo a formar uma mistura de gás-líquido; e

(iii) injetar a mistura de gás-líquido dentro da seção de expansão, no ponto pelo menos um ponto de injeção.

Aspecto 3 - Método, de acordo com qualquer dos Aspectos 1 e 2, adicionalmente compreendendo:

(f) aumentar a pressão da parcela da corrente de água na pelo menos uma corrente lateral até uma segunda

pressão, a corrente de água na linha de pré-tratamento possuindo uma primeira pressão, a segunda pressão sendo maior que a primeira pressão.

Aspecto 4 - Método, de acordo com o Aspecto 3, em que a etapa (f) é realizada através de um equipamento de bombeio localizado em comunicação fluida com a pelo menos uma corrente lateral. Aspecto 5 - Método, de acordo com qualquer dos Aspectos 2 a 4, compreendendo adicionalmente dividir a pelo menos uma corrente lateral numa pluralidade de correntes laterais a jusante de onde a etapa (d)(ii) é realizada.

Aspecto 6 - Método, de acordo com qualquer dos

Aspectos 2 a 5, compreendendo adicionalmente dividir a pelo menos uma corrente lateral numa pluralidade de correntes laterais a montante de onde a etapa (d) (ii) é realizada, onde a etapa (d)(ii) adicionalmente compreende introduzir a 10 corrente lateral em cada uma da pluralidade de correntes laterais de modo a formar uma mistura gás-líquido em cada uma da pluralidade de correntes laterais, e onde a etapa

(d) (iii) adicionalmente compreende injetar a mistura gáslíquido proveniente de cada uma da pluralidade de correntes laterais na seção de expansão no pelo menos um ponto de injeção.

Aspecto 7 - Método, de acordo com o Aspecto 6, o pelo menos um ponto de injeção compreendendo uma pluralidade de pontos de injeção, em que a etapa (d) (iii) 20 adicionalmente compreende injetar a mistura de gás-líquido proveniente de cada uma da pluralidade de fluxos laterais para dentro da seção de expansão em um diferente ponto de injeção da pluralidade de pontos de injeção.

Aspecto 8 - Método, de acordo com qualquer dos Aspectos 2 a 7, em que a etapa (b) compreende introduzir a corrente de água proveniente da linha de pré-tratamento numa seção de expansão incluindo uma extremidade a montante possuindo uma primeira área de seção transversal e uma extremidade a jusante possuindo uma segunda área de seção transversal, a segunda área de seção transversal sendo pelo menos o dobro da primeira área de seção transversal.

Aspecto 9 - Método, de acordo com qualquer dos Aspectos 2 a 8, em que a etapa (d) compreende introduzir a corrente de gás na seção de expansão em pelo menos um ponto de injeção, o pelo menos um ponto de injeção compreendendo um difusor de gás.

Aspecto 10 - Método, de acordo com qualquer dos Aspectos 1 a 9, compreendendo adicionalmente:

(g) separar qualquer gás não dissolvido no produto de reação proveniente de uma parcela da fase líquida do

produto de reação; e

(h) desviar pelo menos uma parte da parcela da fase líquida do produto de reação a uma corrente de efluente.

Aspecto 11 - Método, de acordo com o Aspecto 10, compreendendo adicionalmente:

(i) recircular pelo menos parte da parcela da fase

líquida do produto de reação na corrente de água na linha de pré-tratamento.

Aspecto 12 - Método, de acordo com qualquer dos Aspectos 1 a 11, compreendendo adicionalmente:

(j) injetar peróxido de hidrogênio na corrente de

água a montante do monólito. Aspecto 13 - Método, de acordo com qualquer dos Aspectos 1 a 12, em que a etapa (e) compreende a passagem da corrente de fase mista através do monólito a jusante do pelo menos um ponto de injeção, o monólito possuindo um 5 catalisador impregnado por sobre ele, resultando em pelo menos uma parcela do gás ozônio sendo dissolvida na corrente de água e transferência da pelo menos uma parcela do ozônio dissolvido para a superfície do catalisador para reação.

Aspecto 14 - Método, de acordo com qualquer dos

aspectos 1 a 13, compreendendo adicionalmente:

(k) desviar uma parcela da corrente de água para formar uma corrente influente;

(1) injetar a corrente influente na corrente de pré-tratamento; e

(m) injetar a corrente efluente na corrente de água a jusante da corrente influente.

Aspecto 15 - Sistema de tratamento de água, compreendendo:

uma linha de pré-tratamento, incluindo uma corrente

de água;

uma seção de expansão conectada em comunicação fluida ao longo da linha de pré-tratamento, a seção de expansão compreendendo uma extremidade a montante possuindo uma primeira área de seção transversal e uma extremidade a jusante possuindo uma segunda área de seção transversal, a segunda área de seção transversal sendo maior que a primeira área de seção transversal;

uma corrente de gás contendo pelo menos 3% de gás ozônio, a corrente de gás estando em comunicação fluida com a seção de expansão no pelo menos um ponto de injeção; e

um monólito possuindo uma extremidade de saída e uma extremidade de entrada e estando em comunicação fluida com a linha de pré-tratamento, as extremidades de entrada e de saída estando a jusante da seção de expansão, o monólito 10 possuindo uma pluralidade de canais em seu interior através dos quais a corrente de água e a corrente de gás podem transitar.

Aspecto 16 - Sistema de tratamento de água, de acordo com o Aspecto 15, compreendendo adicionalmente pelo 15 menos uma corrente lateral localizada a montante da seção de expansão, a pelo menos uma corrente lateral possuindo uma primeira extremidade que se ramifica da linha de prétratamento e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade, que está em comunicação fluida com a seção de 20 expansão, em que uma parcela da água proveniente da corrente de água na linha de pré-tratamento é direcionada através da pelo menos uma corrente lateral.

Aspecto 17 - Sistema de tratamento de água, de acordo com o Aspecto 16, em que a pelo menos uma corrente lateral compreende uma pluralidade de correntes laterais, em que cada uma da pluralidade de correntes laterais começa num ponto de divisão e termina na, e está em comunicação fluida com, a seção de expansão em um respectivo ponto de injeção da uma pluralidade de pontos de injeção.

Aspecto 18 - Sistema de tratamento de água, de 5 acordo com o Aspecto 17, em que a corrente de gás está em comunicação fluida com cada uma da pluralidade de correntes laterais em uma diferente junção de uma pluralidade de junções, cada uma da pluralidade de junções estando localizada a jusante do ponto de divisão.

Aspecto 19 - Sistema de tratamento de água, de

acordo com o Aspecto 16, em que a corrente de gás está em comunicação fluida com a pelo menos uma corrente lateral em uma junção.

Aspecto 20 - Seção de tratamento de água, de acordo 15 com o Aspecto 19, em que a junção está localizada a montante de um ponto de divisão, em que no ponto de divisão a pelo menos uma corrente lateral se divide numa pluralidade de correntes laterais, em que cada uma da pluralidade de correntes laterais termina na, e está em 20 comunicação fluida com, a seção de expansão em um respectivo ponto de injeção da uma pluralidade de pontos de injeção.

Aspecto 21 - Sistema de tratamento de água, de acordo com qualquer dos Aspectos 16 a 20, compreendendo adicionalmente um equipamento de pressurização localizado na pelo menos uma corrente lateral que aumenta a pressão da água localizada na pelo menos uma corrente lateral.

Aspecto 22 - Sistema de tratamento de água, de acordo com qualquer um dos Aspectos 15 a 21, em que o monólito compreende uma pluralidade de canais paralelos.

Aspecto 23 - Sistema de tratamento de água, de

acordo com qualquer um dos Aspectos 15 a 22, compreendendo adicionalmente uma entrada de peróxido de hidrogênio que se encontra em comunicação fluida com a corrente de água e está conectada a uma fonte de peróxido de hidrogênio.

Aspecto 24 - Sistema de tratamento de água, de

acordo com qualquer um dos Aspectos 15 a 23, em que a segunda área de seção transversal é pelo menos o dobro da primeira área de seção transversal.

Aspecto 25 - Método de tratamento de água, o método compreendendo:

(a) transitar uma corrente de água através de uma linha de pré-tratamento;

(b) desviar uma parte da corrente de água a partir da linha de pré-tratamento na pelo menos uma corrente

lateral, a corrente lateral ramificando-se da linha de prétratamento em um ponto de desvio;

(c) fornecer uma corrente de gás de saída contendo gás ozônio;

(d) introduzir a corrente de gás de saída na água na pelo menos uma corrente lateral em pelo menos um ponto

de injeção, resultando em uma corrente de fase mista compreendendo gás ozônio e água a jusante do pelo menos um ponto de injeção;

(e) introduzir a corrente de fase mista na corrente de água em um ponto de reintrodução localizado a jusante do

ponto de desvio.

Aspecto 26 - Método, de acordo com o Aspecto 25, compreendendo adicionalmente:

(f) antes de realizar a etapa (d), pressurizar a parcela da água na pelo menos uma corrente lateral a uma

segunda pressão, a água na corrente de água na linha de pré-tratamento possuindo uma primeira pressão, a segunda pressão sendo maior que a primeira pressão.

Aspecto 27 - Método, de acordo com qualquer dos Aspectos 26 a 26, compreendendo adicionalmente:

(g) fornecer o ponto de reintrodução numa seção de

expansão possuindo uma extremidade a montante possuindo uma primeira área de seção transversal e uma extremidade a jusante possuindo uma segunda área de seção transversal, a segunda área de seção transversal sendo maior do que a primeira área de seção transversal.

Aspecto 28 - Método, de acordo com o Aspecto 27, em que a etapa (g) compreende fornecer o ponto de reintrodução numa seção de expansão possuindo uma extremidade a montante possuindo uma primeira área de seção transversal e uma 25 extremidade a jusante possuindo uma segunda área de seção transversal, a segunda área de seção transversal sendo pelo menos

dobro da primeira área de seção transversal.

Claims (28)

1. MÉTODO PARA TRATAMENTO DE ÁGUA, o método caracterizado por compreender: (a) transitar uma corrente de água através de uma linha de pré-tratamento; (b) introduzir a corrente de água proveniente da linha de pré-tratamento para dentro de uma seção de expansão, incluindo uma extremidade a montante possuindo uma primeira área de seção transversal e uma extremidade a montante possuindo uma segunda área de seção transversal, a segunda área de seção transversal sendo maior do que a primeira área de seção transversal; (c) fornecer uma corrente de gás contendo pelo menos 3% de gás ozônio; (d) introduzir a corrente de gás para dentro da seção de expansão em pelo menos um ponto de injeção enquanto a corrente de água está a fluir através da seção de expansão, resultando numa corrente de fase mista gáslíquido compreendendo gás ozônio e água na extremidade a jusante; e (e) passar a corrente de fase mista através de um monólito localizado a jusante da seção de expansão, que resulta em um produto de reação em que pelo menos uma porção do gás ozônio fica dissolvida na água.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a etapa (d) compreender: (i) desviar uma parcela da corrente de água proveniente da linha de pré-tratamento em pelo menos uma corrente lateral; (ii) introduzir a corrente de gás na corrente lateral de modo a formar uma mistura de gás-líquido; e (iii) injetar a mistura de gás-líquido dentro da seção de expansão, no ponto pelo menos um ponto de injeção.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por adicionalmente compreender: (f) aumentar a pressão da parcela da corrente de água na pelo menos uma corrente lateral até uma segunda pressão, a corrente de água na linha de pré-tratamento possuindo uma primeira pressão, a segunda pressão sendo maior que a primeira pressão.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a etapa (f) ser realizada através de um equipamento de bombeio localizado em comunicação fluida com a pelo menos uma corrente lateral.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por adicionalmente compreender dividir a pelo menos uma corrente lateral numa pluralidade d correntes laterais a jusante de onde a etapa (d)(ii) é realizada.

6. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por adicionalmente compreender dividir a pelo menos uma corrente lateral numa pluralidade de correntes laterais a montante de onde a etapa (d) (ii) é realizada, onde a etapa (d)(ii) adicionalmente compreende introduzir a corrente lateral em cada uma da pluralidade de correntes laterais de modo a formar uma mistura gás-líquido em cada uma da pluralidade de correntes laterais, e onde a etapa (d)(iii) adicionalmente compreende injetar a mistura gáslíquido proveniente de cada uma da pluralidade de correntes laterais na seção de expansão no pelo menos um ponto de injeção.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por pelo menos um ponto de injeção compreender uma pluralidade de pontos de injeção, em que a etapa (d) (iii) adicionalmente compreende injetar a mistura de gás-líquido proveniente de cada uma da pluralidade de fluxos laterais para dentro da seção de expansão em um diferente ponto de injeção da pluralidade de pontos de injeção.

8. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a etapa (b) compreender introduzir a corrente de água proveniente da linha de pré-tratamento numa seção de expansão incluindo uma extremidade a montante possuindo uma primeira área de seção transversal e uma extremidade a jusante possuindo uma segunda área de seção transversal, a segunda área de seção transversal sendo pelo menos o dobro da primeira área de seção transversal.

9. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a etapa (d) compreender introduzir a corrente de gás na seção de expansão em pelo menos um ponto de injeção, o pelo menos um ponto de injeção compreendendo um difusor de gás.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por adicionalmente compreender: (g) separar qualquer gás não dissolvido no produto de reação proveniente de uma parcela da fase líquida do produto de reação; e (h) desviar pelo menos uma parte da parcela da fase líquida do produto de reação a uma corrente de efluente.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por adicionalmente compreender: (i) recircular pelo menos parte da parcela da fase líquida do produto de reação na corrente de água na linha de pré-tratamento.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por adicionalmente compreender: (j) injetar peróxido de hidrogênio na corrente de água a montante do monólito.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a etapa (e) compreender a passagem da corrente de fase mista através do monólito a jusante do pelo menos um ponto de injeção, o monólito possuindo um catalisador impregnado por sobre ele, resultando em pelo menos uma parcela do gás ozônio sendo dissolvida na corrente de água e transferência da pelo menos uma parcela do ozônio dissolvido para a superfície do catalisador para reação.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por adicionalmente compreender: (k) desviar uma parcela da corrente de água para formar uma corrente influente; (1) injetar a corrente influente na corrente de pré-tratamento; e (m) injetar a corrente efluente na corrente de água a jusante da corrente influente.

15. SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUA, caracterizado por compreender: uma linha de pré-tratamento, incluindo uma corrente de água; uma seção de expansão conectada em comunicação fluida ao longo da linha de pré-tratamento, a seção de expansão compreendendo uma extremidade a montante possuindo uma primeira área de seção transversal e uma extremidade a jusante possuindo uma segunda área de seção transversal, a segunda área de seção transversal sendo maior que a primeira área de seção transversal; uma corrente de gás contendo pelo menos 3% de gás ozônio, a corrente de gás estando em comunicação fluida com a seção de expansão no pelo menos um ponto de injeção; e um monólito possuindo uma extremidade de saída e uma extremidade de entrada e estando em comunicação fluida com a linha de pré-tratamento, as extremidades de entrada e de saída estando a jusante da seção de expansão, o monólito possuindo uma pluralidade de canais em seu interior através dos quais a corrente de água e a corrente de gás podem transitar.

16. Sistema de tratamento de água, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por adicionalmente compreender pelo menos uma corrente lateral localizada a montante da seção de expansão, a pelo menos uma corrente lateral possuindo uma primeira extremidade que se ramifica da linha de pré-tratamento e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade, que está em comunicação fluida com a seção de expansão, em que uma parcela da água proveniente da corrente de água na linha de pré-tratamento é direcionada através da pelo menos uma corrente lateral.

17. Sistema de tratamento de água, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a pelo menos uma corrente lateral compreender uma pluralidade de correntes laterais, em que cada uma da pluralidade de correntes laterais começa num ponto de divisão e termina na, e está em comunicação fluida com, a seção de expansão em um respectivo ponto de injeção da uma pluralidade de pontos de inj eção.

18. Sistema de tratamento de água, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a corrente de gás estar em comunicação fluida com cada uma da pluralidade de correntes laterais em uma diferente junção de uma pluralidade de junções, cada uma da pluralidade de junções estando localizada a jusante do ponto de divisão.

19. Sistema de tratamento de água, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a corrente de gás estar em comunicação fluida com a pelo menos uma corrente lateral em uma junção.

20. Seção de tratamento de água de acordo com a reivindicação 19, caracterizada por a junção estar localizada a montante de um ponto de divisão, em que no ponto de divisão a pelo menos uma corrente lateral se divide numa pluralidade de correntes laterais, em que cada uma da pluralidade de correntes laterais termina na, e está em comunicação fluida com, a seção de expansão em um respectivo ponto de injeção da uma pluralidade de pontos de injeção.

21. Sistema de tratamento de água, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por adicionalmente compreender um equipamento de pressurização localizado na pelo menos uma corrente lateral que aumenta a pressão da água localizada na pelo menos uma corrente lateral.

22. Sistema de tratamento de água, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender uma pluralidade de canais paralelos.

23. Sistema de tratamento de água, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por adicionalmente compreender uma entrada de peróxido de hidrogênio que se encontra em comunicação fluida com a corrente de água e está conectada a uma fonte.de peróxido de hidrogênio.

24. Sistema de tratamento de água, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a segunda área de seção transversal ser pelo menos o dobro da primeira área de seção transversal.

25. MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUA, caracterizado por compreender: (a) transitar uma corrente de água através de uma linha de pré-tratamento; (b) desviar uma parte da corrente de água a partir da linha de pré-tratamento na pelo menos uma corrente lateral, a corrente lateral ramificando-se da linha de prétratamento em um ponto de desvio; (c) fornecer uma corrente de gás de saída contendo gás ozônio; (d) introduzir a corrente de gás de saída na água na pelo menos uma corrente lateral em pelo menos um ponto de injeção, resultando em uma corrente de fase mista compreendendo gás ozônio e água a jusante do pelo menos um ponto de injeção; (e) introduzir a corrente de fase mista na corrente de água em um ponto de reintrodução localizado a jusante do ponto de desvio.

26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por adicionalmente compreender: (f) antes de realizar a etapa (d), pressurizar a parcela da água na pelo menos uma corrente lateral a uma segunda pressão, a água na corrente de água na linha de pré-tratamento possuindo uma primeira pressão, a segunda pressão sendo maior que a primeira pressão.

27. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por adicionalmente compreender (g) fornecer o ponto de reintrodução numa seção de expansão possuindo uma extremidade a montante possuindo uma primeira área de seção transversal e uma extremidade a jusante possuindo uma segunda área de seção transversal, a segunda área de seção transversal sendo maior do que a primeira área de seção transversal.

28. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado por a etapa (g) compreender fornecer o ponto de reintrodução numa seção de expansão possuindo uma extremidade a montante possuindo uma primeira área de seção transversal e uma extremidade a jusante possuindo uma segunda área de seção transversal, a segunda área de seção transversal sendo pelo menos o dobro da primeira área de seção transversal.