BR102013020206B1 - Sistema de aplicação de produtos oxirredutores sob pressão, para tratamento de efluentes líquidos complexos, com finalidade de reuso da água - Google Patents
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Abstract
sistema de aplicaçao de produtos oxirredutores sob pressão, para tratamento de efluentes líquidos complexos, com fiinalidade de reuso da água, ou ainda, para adequação dos parâmetros de lançamento para o corpo hídrico receptor, sendo que. o referido aparato apresenta maior eficiência na ordem técnica, operacioflal e econômica nos processos de oxidação avançada, e que compreende uso de dispositivos de preparação de soluções oxidantes, dispositivos mecânicos para mistura líquido/líquido e gás/líquido (1), que recebe a água ou efluente (x) contaminado juntamente com os produtos líquidos de reação (rl), gás inerte, oxidante ou redutor (rg.) através do pré-místurador (7). e ainda o reator de fluidos (6), que possui câmara de mistura com bicos injetores de reagentes que recebem e distribuem os fluidos internamente com jatos cônicos sob pressão direcionando para os elementos estáticos que .provocam turbulência na mistura e aumentam a eficiência da reação.
Description
SISTEMA DE APLICAÇÃO DE PRODUTOS OXIRREDUTORES SOB PRESSÃO, PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS COMPLEXOS, COM FINALIDADE DE REUSO DA ÁGUA [001] O presente pedido de patente de invenção refere-se a um sistema de aplicação de produtos químicos de oxidação e/ou redução, sob pressão, para tratamento de água e/ou efluentes líquidos contendo elementos contaminantes, o qual compreende um conjunto de aparatos, sendo um misturador múltiplo líquido/liquido e gás/liquido; e um reator de fluidos, com o objetivo de tratamento e reutilização da água.
[002] O objeto deste desenvolvimento propõe um sistema composto por um conjunto de equipamentos (misturadores e reator sob pressão para oxidação e/ou redução) que apresente maior eficiência na ordem técnica, operacional e econômica nos processos de tratamento de efluentes líquidos complexos, através de oxidação avançada, sabendo-se que os sistemas atualmente usados oferecem inconvenientes como a baixa eficiência ou custo elevado para tratamento.
[003] O estado da técnica atual contempla uma condição segundo a qual a constante exigência de sistemas de controle dos resíduos provocados pelos processos industriais e que afetam o meio ambiente, promove desafios ao ser humano em diversas áreas do conhecimento. Os efluentes complexos compostos de substâncias de difícil remoção e muitas vezes de elevado grau tóxico, tornam-se ainda mais desafiadores e constituem um problema de difícil solução.
[004] Atualmente os processos industriais
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2/8 exigem uma tecnologia para decompor seus resíduos de efluentes com mais rapidez e eficiência comparativamente aos processos convencionais de tratamento. As dificuldades para evolução de novos modelos de tratamento estão no elevado volume das indústrias, que dificulta a segregação dos elementos complexos dos efluentes, além da limitação de espaço. Neste caso, o uso dos processos de oxidação avançada passa a ter elevada importância pela capacidade de tratamento destes efluentes em curto espaço de tempo.
[005] O método de tratamento usando um processo de oxidação avançada (POA) é dirigido para uma tecnologia de geração de um radical hidroxila (OH), usando um agente com alto poder oxidante como o Peróxido de Hidrogênio, Ozônio ou raio ultravioleta, e assim oxidar ou decompor o elemento poluente do efluente. Este método representa tecnologia de ponta para decomposição de agentes sintéticos de limpeza, agentes químicos agrícolas etc. que não são adequadamente decompostos pelos tratamentos convencionais.
[006] A patente US2011/0031187A1 trata de um aparato para tratamento de efluentes utilizando oxidação avançada sob pressão. Entretanto, este aparato tem como objetivo o reaproveitamento do ozônio não reagido no processo DOF (Dissolved Ozone Flotation).
[007] Até o momento, o estado da técnica para injeção de reagentes em trabalhos de oxidação avançada para tratamento de águas e efluentes possuem limitações tecnológicas as quais serão sanadas com o reator para oxirredução em questão, conforme evidenciado abaixo, na especificação das vantagens ora obtidas:
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3/8
- Permite a mistura de soluções de maneira eficaz, admitindo variações das concentrações e formulações em tempo real;
- Permite o controle das variáveis relacionas à cinética da reação como ORP, PH, pressão e temperatura;
- Permite ajustes dos parâmetros de processo como fluxo de entrada do fluido principal e também dos reagentes de forma ágil e com facilidade operacional;
- Permite aplicação de quaisquer tipos de soluções, quais sejam elas líquidas e/ou gasosas;
- O sistema de bicos aspersores permite a aplicação de solução de forma atomizada, o que faz aumentar o poder de dissolução da solução no meio contaminado aumentando a cinética reacional;
- O misturador para fluidos líquidos e/ou gasosos, quando utilizado com gás oxidante, proporciona a formação de micro bolhas fazendo aumentar a velocidade de reação dos reagentes com os contaminantes do fluido;
- Permite o uso do catalisador FENTOX®, o qual acelera a formação do radical hidroxila e consequentemente as reações dos oxidantes ozônio e peróxido de hidrogênio.
[008] Assim, o presente pedido de patente de invenção prevê um sistema para oxirredução de contaminantes complexos, presentes na água ou efluente, com o objetivo de reuso da água ou enquadramento de parâmetros físico-químicos, para lançamento nos corpos hídricos.
[009] O equipamento aqui tratado é composto por três partes, sendo a inicial compreendida por um sistema de preparo dos reagentes, composto por tanques construídos de material apropriado para cada reagente, bombas de dosagem dos reagentes e instrumentos de controle
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4/8 de nível, pressão e temperatura. A segunda parte trata de três rotas paralelas que permitem uma pré-mistura entre os reagentes e o fluido contaminado, em um misturador estático com câmara de injeção de reagentes, tornando flexível o uso de diversos produtos de oxirredução, e de um misturador de fluidos com características construtivas únicas o qual promove uma mistura de superior qualidade comparada aos existentes no estado da técnica. A terceira etapa do processo inclui um reator de fluidos com uma câmara de mistura onde bicos injetores promovem a injeção de reagentes oxirredutores, e aletas estáticas com a finalidade de provocar turbulência no fluido e aumentar a interação dos reagentes no meio.
[0010] O aparato ora proposto, ao realizar sequencialmente variações de velocidade no misturador de fluidos proporciona uma solução homogeneizada, com pressão, temperatura e concentrações de reagentes controladas, além de acelerar a interação entre os reagentes primários fluido a ser tratado.
sistema de aplicação de produtos oxirredutores sob pressão, para tratamento de efluentes líquidos complexos, com finalidade de reuso da água ou enquadramento de parâmetros físico-químicos para lançamento nos corpos hídricos, permite uma utilização mais eficiente em relação aos sistemas pertencentes ao estado da técnica. O objeto do presente pedido de patente de invenção, visando sua perfeita compreensão será pormenorizadamente descrito a seguir com referência aos desenhos abaixo relacionados, nos quais:
[0012] A figura 1 ilustra um diagrama
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5/8 esquemático do sistema de oxidação avançada, contemplando todos os seus dispositivos.
A figura 2 ilustra o corpo externo do misturador de fluidos líquidos e/ou gasosos, aberturas permitem a entrada dos efluentes e reagentes onde e uma outra abertura é a saída para o reator.
A figura 3 ilustra o prémisturador estático de reagentes como água ou efluentes contaminados.
[0015] figura ilustra detalhamento dos elementos internos do misturador de fluidos líquidos e/ou gasosos.
As figuras 5,
5A, 5B e 5C ilustram, em conjunto, detalhamento dos componentes do reator de fluidos.
De conformidade com o quanto ilustram as figuras acima relacionadas, o sistema de aplicação de produtos oxirredutores sob pressão, para tratamento de efluentes líquidos complexos X, com finalidade de reuso da água ou enquadramento dos parâmetros para lançamento em corpo hídrico, objeto do presente pedido de patente de invenção, é ilustrado na figura 1, utilizando quaisquer classes de produtos oxidantes, redutores, biológicos surfactantes, co-solventes, aplicados associadamente ou isoladamente no tratamento de águas e efluentes. O dispositivo proporciona a geração de microbolhas quanto utilizado para mistura de gás/líquido dos produtos oxirredutores. Sistemas de controle de dosagem podem ser acoplados para aplicação dos produtos em diferentes concentrações para atuação sobre os
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6/8 contaminantes, e as variáveis reacionais podem ser controladas.
[0018] O misturador 1, ilustrado de modo geral na figura 2 se caracteriza por um conjunto de dispositivos internos com funções definidas e que, ao final, promovem uma mistura gás/líquido na forma de micro bolhas, bem como uma mistura líquido/líquido.
[0019] Na figura 2, o corpo externo do misturador 1 pode ser construído de diversos materiais, em função da característica de uso. Para pressões até 1,5x106Pa, pode ser construído em material sintético. Para pressões acima de 1,5x106Pa, é construído em aço inoxidável. Isto também é válido para os componentes internos do misturador 1. O corpo externo do misturador 1 possui uma abertura lateral 2 que admite a entrada do fluido líquido principal, água ou efluente X. Lateralmente a abertura 3 permite a entrada de fluidos reacionais líquidos RL, e a abertura 4 possibilita entrada de fluidos gasosos, enquanto que na base está posicionado a abertura 5 de saída da mistura gás/líquido ou líquido/líquido para o reator 6.
[0020] A figura 3 mostra internamente o pré-misturador 7 que é composto por uma câmara de injeção provida de bicos injetores 14 e elementos estáticos 15. Os bicos injetores 14 projetam o reagente sob pressão contra o fluxo do fluido contaminado que sofre mistura nos elementos estáticos 15. Os reagentes podem ser reagente líquido RL ou reagente gás RG.
[0021] A figura 4 mostra internamente o misturador 1 que é composto por alguns elementos mecânicos com funções específicas. A bomba hidráulica 9 fornece fluxo
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7/8 e pressão necessários ao pré-misturador 7, onde reagentes oxirredutores são injetados pelos bicos injetores 14. O injetor de fluido 8 recebe o efluente ou água contaminada X do pré-misturador 7 através da abertura 2 do mesmo. Reagentes sofrem pré-mistura com o efluente ou água X no pré-misturador 7, e são adicionados ao misturador 1 pela abertura 3 através das bombas hidráulicas 10 e 11. Gás inerte, oxidante ou redutor RG, de uma fonte FG com pressão e volume necessários para a mistura com o fluído líquido são adicionados na abertura 4 através dos pré-misturadores estáticos 7. O injetor de fluido 8 é projetado de forma a provocar um aumento de velocidade do fluido direcionando-o para a câmara de mistura 12. Nesta posição do misturador, os fluidos líquidos se encontram e em função da diferença de velocidades entre eles, ocorre o cisalhamento do fluido promovendo uma mistura homogênea. Ainda neste ponto, ocorre a injeção do reagente gasoso RG de forma a promover uma turbulência entre os fluidos e uma mistura gás/líquido na forma de micro bolhas. A câmara de equalização 13 tem a função de promover a estabilização da pressão e velocidade de saída da mistura líquida ou gás/líquido da abertura 5.
dispositivo reator com sua vista geral na figura detalhamento dos dispositivos e
nas
| figuras 5A, | 5B | e 5C, é composto por um | dispositivo | de | |
| alimentação | 16, | uma câmara de | mistura 17 e tubo | de | |
| equalização | 18. | A figura 5A | mostra os | detalhes | do |
| dispositivo | de | alimentação 16, | que possui | tomadas para | |
| acoplamento | de | instrumentos de | medição | das variáveis |
reacionais 20 tais como ORP, pH, temperatura, pressão entre
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8/8 outras, compreende uma válvula de bloqueio e válvula para controle do fluxo do efluente ou água 21. A figura 5B mostra o detalhamento da câmara de mistura 17, com os bicos injetores 14 e elementos estáticos 19. Os bicos injetores 14 são construídos de material apropriado para os reagentes que serão adicionados, sendo que o formato da aspersão dentro da câmara de mistura se dá na forma cônica que demonstrou maior eficiência comparada aos outros formatos de aspersão como jato leque ou jato sólido. A figura 5C mostra o tubo de equalização 18 que possibilita a dosagem de reagentes através dos bicos injetores 14 e a abertura 7 permite a coleta de amostras para análise em bancada ou para analisador em linha.
[0023] Tal como pode ser mostrado na figura 1, o reagente líquido RL pode ser obtido pela associação de reagentes RA, RB e RC, ao passo que o reagente gasoso RG provém de uma fonte de gás oxidante ou redutor indicada de modo geral pela referência FG.
[0024] Desse modo, o sistema de aplicação de produtos oxirredutores sob pressão, para tratamento de elementos líquidos complexos preenche com eficiência seus objetivos quais sejam, a reutilização da água consumida na instalação industrial ou, a perfeita adequação dos parâmetros da mesma, no sentido de permitir o seguro lançamento desta no corpo hídrico receptor.
Claims (1)
- REIVINDICAÇÃO1. SISTEMA DE APLICAÇÃO DE PRODUTOS OXIRREDUTORES SOB PRESSÃO, PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS COMPLEXOS, COM FINALIDADE DE REUSO DA ÁGUA, ou adequação dos parâmetros de lançamento para o corpo hídrico receptor, consistindo de um misturador (1) de gás/líquido, um dispositivo de pré-mistura (7), uma fonte de bomba hidráulica (9), (10) e (11) e um dispositivo reator (6), caracterizado por o misturador (1) de gases/líquidos contar com um injetor de fluidos (8), uma câmara de mistura (12) e uma câmara de equalização (13).
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