BR102018000893A2 - sistema e equipamento para tratamento de esgoto por meio de hidrocavitação e oxidação avançada, associada a sistemas biológicos, com ou sem mídias (mbbr) para atender vazões variadas, e com capacidade de tratar efluentes com características industriais e domesticas; com remoção de nutrientes, reduções de coliformes que possibilita reuso do efluente final - Google Patents

Abstract

sistema e equipamento para tratamento de esgoto por meio de hidrocavitação e oxidação avançada, associada a sistemas biológicos, com ou sem mídias (mbbr) para atender vazões variadas, e com capacidade de tratar efluentes com características industriais e domesticas; com remoção de nutrientes, reduções de coliformes que possibilita reuso do efluente final, tem por finalidade fazer um tratamento de efluente do tipo nbs-oxi com alta capacidade de transferir massa de oxigênio para o meio líquido, ao mesmo tempo em que provoca reações de oxidação de elementos complexos, devido à hidrocavitação gerada no equipamento. o sistema biológico de tratamento de esgoto em questão contempla um sistema do tipo oxidação avançada com ou sem mídias (mbbr) para atender a vazões variadas, e com capacidade de tratar esgotos com características industriais e domesticas, de forma eficaz e de baixo custo.

Description

(54) Título: SISTEMA E EQUIPAMENTO PARA TRATAMENTO DE ESGOTO POR MEIO DE HIDROCAVITAÇÃO E OXIDAÇÃO AVANÇADA, ASSOCIADA A SISTEMAS BIOLÓGICOS, COM OU SEM MÍDIAS (MBBR) PARA ATENDER VAZÕES VARIADAS, E COM CAPACIDADE DE TRATAR EFLUENTES COM

CARACTERÍSTICAS INDUSTRIAIS E DOMESTICAS; COM REMOÇÃO DE NUTRIENTES, REDUÇÕES DE COLIFORMES QUE POSSIBILITA REUSO DO EFLUENTE FINAL (51) Int. Cl.: C02F 9/00; C02F 3/20; C02F 1/72; C02F 103/00 (73) Titular(es): NBS ENGENHARIA LTDA ME (72) Inventor(es): ZENILDO NASCIMENTO; JOSÉ CARLOS BUTKE; JERONIMO MACHADO SIRTOLI (85) Data do Início da Fase Nacional:

16/01/2018 (57) Resumo: Sistema e equipamento para tratamento de esgoto por meio de hidrocavitação e oxidação avançada, associada a sistemas biológicos, com ou sem mídias (MBBR) para atender vazões variadas, e com capacidade de tratar efluentes com características industriais e domesticas; com remoção de nutrientes, reduções de coliformes que possibilita reuso do efluente final, tem por finalidade fazer um tratamento de efluente do tipo nbs-oxi com alta capacidade de transferir massa de oxigênio para o meio líquido, ao mesmo tempo em que provoca reações de oxidação de elementos complexos, devido à hidrocavitação gerada no equipamento, o sistema biológico de tratamento de esgoto em questão contempla um sistema do tipo oxidação avançada com ou sem mídias (MBBR) para atender a vazões variadas, e com capacidade de tratar esgotos com características industriais e domesticas, de forma eficaz e de baixo custo.

FIG. 2

1/6 “SISTEMA E EQUIPAMENTO PARA TRATAMENTO DE ESGOTO POR MEIO DE HIDROCAVITAÇÃO E OXIDAÇÃO AVANÇADA, ASSOCIADA A SISTEMAS BIOLÓGICOS, COM OU SEM MÍDIAS (MBBR) PARA ATENDER VAZÕES VARIADAS, E COM CAPACIDADE DE TRATAR EFLUENTES COM CARACTERÍSTICAS INDUSTRIAIS E DOMESTICAS; COM REMOÇÃO DE NUTRIENTES, REDUÇÕES DE COLIFORMES QUE POSSIBILITA REUSO DO EFLUENTE FINAL” [001] Refere-se a presente patente a um sistema oxidação avançada e seu equipamento, associada ao sistema biológico (MBBR) de tratamento para estação de efluente sanitário e industrial do tipo NBS-OXI, uma tecnologia de oxidação, considerada por ser uma das maiores inovações no tratamento de esgoto nos últimos anos, por ser tratados com um sistema de oxidação aerada em um reator em conjunto com filmes biológicos fixados em mídias móveis (MBBR - Moving Bed Bioreactor) que possui alta capacidade de transferir massa de oxigênio para o meio líquido, ao mesmo tempo em que provoca reações de oxidação de elementos complexos, devido a cavitação gerada no equipamento, se destacando pela sua eficiência e melhor custo benefício.

[002] Como é do conhecimento geral os processos de tratamento de esgotos convencionais, possui alta geração de lodo, sendo necessário descarte de lodo flotado, em aterro sanitário, a cada 6 meses a 1 ano, são compostos de etapas; primaria e secundaria / terciário, ambas constituídas de fases, tem por finalidade separar a fase líquida da fase sólida, tratando-se separadamente e de forma adequada cada uma destas fases, objetivando reduzir ao máximo a carga poluidora. Ao final do processo, tanto a fase líquida quanto a sólida devem estar aptas, a serem descartados nos corpos hídricos receptores (fase líquida), aterro sanitário ou outra aplicação específica (fase sólida), sem prejuízo ao meio ambiente, o sistema de flotação ou em aeração destacam por serem tratamentos de forma biológica, sendo que por flotação ocorre uma separação de resíduos líquidos e sólidos misturados na água, onde é utilizado uma força centrífuga, sua

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2/6 estrutura interna faz a separação dos poluentes, permitindo que a água saia limpa. basicamente possui um separador centrífugo, célula de flotação, seção de meio coalescente, conjunto de geradores de bolhas de ar ou gás, entre outras ferramentas periféricas importantes para o funcionamento. Em Sistemas de aeração o principal objetivo é oxigenar o efluente proporcionando condições favoráveis para o crescimento de micro-organismos e mistura ou homogeneizações diversas.

[003] Com o avanço da tecnologia, os processos de tratamento de efluente sanitário e industrial passaram por várias modificações, com intuito de inovar formas diferentes do que ocorre no tratamento por flotação ou em sistemas com aeração, desenvolveu-se o presente sistema e seu equipamento de tratamento de esgoto e sua tecnologia de Oxidação, seu diferencial é o fenômeno de formação de cavidades de vapor dentro do líquido, gerando pequenas zonas de alta pressão e temperatura. Em outras palavras, é a formação de pequenas bolhas dentro do líquido que explodem e liberam grande quantidade pontual de energia, elevando a pressão e a temperatura para níveis bem altos, sendo altamente indicado para o tratamento de efluentes por não gerar subprodutos, podendo também e reduzir os mesmos tais como lodos e biogás. Esta tecnologia pode ser aplicada em readequações de sistemas existentes de acordo com aumento de vazões, em reatores UASB+BF+DS, lodos ativados, fossas filtros e readequações de sistemas de lagoas, trazendo inúmeras vantagens, vendo que ao longo do processo de tratamento, a geração de lodo é baixíssima, cerca de 80 a 95% menor do que em sistema do tipo biológico como o UASB, economizando custos com aterro sanitário, [004] O tratamento proporciona uma eficiência de até 90 a 99% de redução na carga orgânica mensurada por DBO (Demanda Biológica de Oxigênio) e DQO (Demanda Química de Oxigênio), sendo capaz de tratar efluentes com altíssima carga orgânica como, por exemplo, valores na ordem de 10.000mgDBO/L. Não gera odor devido à alta oxirredução dos compostos responsáveis pelo odor fétido,

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3/6 não necessita de adição de produtos químicos, diminuindo custos operacionais por não necessitar de operador durante todo o dia, devido a simplicidade operacional, remove SATISFATORIAMENTE os nutrientes na forma de Nitrogênio e Fósforo, seu tempo de implantação é 30% menor em relação as ETEs compactas, seu polimento final pode ser por decantação ou por filtros (que exigem menos área ainda) em sistema possibilitando o efluente final com boas características, possibilitando a instalação de sistema de reuso, por fim, permite a utilização de energia limpa (fotovoltaica).

[005] O sistema de tratamento é montado em tanques monoblocos e/ou em tanques individuais constituídos por: aço inox, aço carbono, concreto, polipropileno, fibra de vidro.

[006] O reator de oxidação e saturação é composto por duto interno direcionador de fluxo, e placas separadoras de fase, sistema de captação de ar atmosférico, ambos constituídos em aço inox, com sua funcionalidade emersa e/ou imersa. [007] O reator de oxidação faz com que um alto volume de oxigênio seja misturado e injetado em alta pressão, gerando diversos efeitos e subprodutos, como, geração de micro e nano-bolhas, promovendo efeito flotador; Coagula sólidos suspensos e dissolvidos, atuando na turbidez; Oxida bactérias nocivas, eliminando-as; Oxida metais, melhorando a coloração; Desestabilizar emulsões, retirada de óleos e graxas; Adicionar oxigênio dissolvido, retirando contaminantes orgânicos; Atua na remoção de nitrogênio amoniacal.

[008] Em ambos os casos compostos por reatores de oxidação e decantadores, que proporcionam maior mobilidade operacional, permitindo que parte do sistema seja paralisado para manutenções; e em áreas litorâneas com populações flutuantes, o mesmo possa ser paralisado em parte para reduzir o consumo energético e parte continue funcionando.

[009] Sistema e equipamento para tratamento de esgoto por meio de hidrocavitação e oxidação avançada, associada a sistemas biológicos, com ou sem mídias (MBBR) para atender vazões variadas, e com capacidade de

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4/6 tratar efluentes com características industriais e domesticas; com remoção de nutrientes, redução de coliformes que possibilita reuso do efluente final, poderá ser melhor compreendido através das figuras em anexo, onde;

A FIGUARA 1 - mostra o fluxograma, composição das etapas e fases do sistema;

A FIGUARA 2 - mostra a visão dos tanques e seus reatores;

A FIGUARA 3 - mostra uma vista perspectiva do tanque e seus sustentadores;

A FIGUARA 4 - mostra uma vista superior dos tanques e seus reatores;

A FIGUARA 5 - mostra uma vista lateral dos tanques e seus reatores;

A FIGUARA 6 - mostra uma vista lateral dos reatores;

A FIGUARA 7 - mostra como e feito a quebra das moléculas.

[010] De acordo com as figuras em anexo, podemos compreender melhor a composição do sistema, seu desempenho e eficiência, desde a chegada do efluente bruto até o lançamento final. bem como suas principais etapas do tratamento são o primário e o secundário, sendo que no TRATAMENTO PRIMÁRIO ocorrerá a remoção dos sólidos grosseiros através de caixa de areia e gradeamento, a remoção de óleos e gorduras será através da caixa de gordura com placas detentoras. O tratamento secundário é composto por reator aeróbio biológico e decantador secundário.

[011] O efluente bruto (1) de sanitários e industrial, inicia-se na fase do gradeamento (2), destinados ao bloqueio de materiais grosseiros em suspensão, responsável pela retenção de materiais inertes a caixa de areia (3), para medição de vazão em canais abertos de líquidos fluindo por gravidade, usamos a calha parshall (4), um dispositivo tradicionalmente, muito utilizado nas estações de tratamento de água e esgoto, a caixa de gordura (5) é para reter gorduras.

[012] Após completar a etapa primaria, o efluente é encaminhado para a estação de recalque (6), onde é bombeado o liquido através dos tubos (7), passando pelo reator (A) (8), onde ocorrera o processo de oxidação nos tanques (11) que são sustentados por grades de sustentação (12). Após esse processo o lodo decantado

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5/6 do decantador (15) na ocasião em que este for submetido à lavagem de fundo, é então bombeado para o reator (B) (8), juntamente com o esgoto pré-tratado para a remoção de matéria orgânica e outras substâncias. Após completar pré-tratamento inicia-se a etapa secundário / terciário, onde o efluente segue para os reatores (B) (8), onde ocorre a hidrocavitação (13), com a elevação na pressão e temperatura, ocorre uma quebra molecular (14) da água em duas: H+ e OH a oxidação de matéria orgânica e outras substancias, o principal fenômeno (9) que ocorre nessa etapa é a oxidação através do radical hidroxila (OH^-), gerado nesse sistema, como oxidante potente assim como o ozônio (O3) e o peróxido de hidrogênio (^h2°₂).

[013] Como a hidroxila é instável, ela reage instantaneamente devido a seu elevado potencial de oxidação é capaz de oxidar completamente qualquer molécula orgânica ou inorgânica presente no efluente produzindo gás carbônico e água (CO2 e H2O), nesse processo de oxidação, os elétrons são transferidos de uma substância para outra e este movimento se traduz num potencial elétrico. Assim, quanto maior o potencial, maior a capacidade de a substância subtrair elétrons das outras, oxidando-as, e dessa maneira, promove o tratamento do efluente. Além disso, dentro dos reatores são adicionadas mídias moveis (MBBR) (10), para que o efluente possa ter o tratamento potencializado através de bactérias biodegradáveis que tanto se fixam nessas mídias quando ficam suspensas na massa liquida dentro do reator (A e B) (8). Sendo assim, o biofilme aderido nas mídias (10) é capaz de degradar a matéria orgânica remanescente da Oxidação e ainda ocorre o fenômeno de nitrificação e desnitrificação. A biomassa aderida possui limitação da difusão de OD no interior do biofilme, ou seja, em função da concentração de OD mantida no meio, pode haver formação de ambiente anóxicos, principalmente nas áreas internas das mídias (10) e na respectiva biomassa aderida, proporcionando a condição ideal para que ocorra tanto a nitrificação quando a desnitrificação.

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6/6 [014] O material utilizado nas mídias é o polietileno de alta resistência às intempéries e ao tempo, e possui densidade, em média, de 1 g/cm³. A movimentação e o choque entre as mídias provocam perda eventual de biomassa aderida. Por isso, superfícies mais corrugadas e acidentais tendem a aderir melhor a biomassa e dificultar o cisalhamento da mesma. Assim, a área de efetiva aderência de biomassa tende a ser igual a área total disponível, quanto maior for a capacidade de retenção de biomassa que o meio suporte apresentar, mídias com área superficial especifica superior a 500m²/m3 o que confere alta área superficial disponível por metro cúbico no reator. Devido ao processo de oxirredução da matéria a geração de lodo é praticamente insignificante.

[015] O Decantador (15) é a unidade em que o efluente tratado é introduzido sob as lâminas paralelas inclinadas que ao escoar entre elas ocorrerá à sedimentação do lodo, depois segue para o sistema desinfecção (17), processo projetado para eliminar os organismos patogênicos, sem, no entanto, produzir uma água esterilizada, a seguir o misturador hidráulico (18) ou tanque de contato, por último o efluente tratado (19).

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Claims (2)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. “SISTEMA E EQUIPAMENTO PARA TRATAMENTO DE ESGOTO POR MEIO DE HIDROCAVITAÇÃO E OXIDAÇÃO AVANÇADA, ASSOCIADA A SISTEMAS BIOLÓGICOS, COM OU SEM MÍDIAS (MBBR) PARA ATENDER VAZÕES VARIADAS, E COM CAPACIDADE DE TRATAR EFLUENTES COM CARACTERÍSTICAS INDUSTRIAIS E DOMESTICAS; COM REMOÇÃO DE NUTRIENTES, REDUÇÕES DE COLIFORMES QUE POSSIBILITA REUSO DO EFLUENTE FINAL”, caracterizado por aderir um tratamento por hidrocavitação (13), ocorrendo um fenômeno de formação de cavidades de vapor dentro do líquido (9), a água, que está presente em grande parte em qualquer efluente, existem 2 átomos de Hidrogênio para 1 de Oxigênio. E, com esta elevação na pressão e temperatura, há uma quebra molecular da água (12) em duas: H+ e OH^-. Este radical (OH^-) é um oxidante poderoso e acaba por reagir quimicamente com os elementos presentes na água, gerando, portanto, oxidação, portanto para que o efluente seja totalmente trato e necessário o mesmo avançar por etapas, onde inicia-se com o efluente bruto (1), passando pelo gradeamento (2) e segue para caixa de areia (3), a calha parshall (5) onde possui um garganta estreita, sendo, um indicativo de vazão a ser medida, após a medição o efluente segue para caixa de gordura (5), assim removido a gordura o mesmo e lançados por bombas de recalque (6), aonde o líquido passa pelo tubo (7), até os reatores (A e B) (8) para oxidação e o processo de hidrocavitação (13), onde ocorre o fenômeno de formação de cavidades de vapor dentro do líquido (9) o mesmo será destinado para auto limpeza nos decantadores (15) para redução de lodos, seguindo para fase de filtração (16) ocorre a desinfecção no sistema de desinfecção (17) onde ao ser misturado no tanque de contato ou misturador hidráulico (18) o efluente sairá tratado (19) podendo ser utilizado novamente.
2. 2. “SISTEMA E EQUIPAMENTO PARA TRATAMENTO DE ESGOTO POR MEIO DE HIDROCAVITAÇÃO E OXIDAÇÃO AVANÇADA,

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   ASSOCIADA A SISTEMAS BIOLÓGICOS, COM OU SEM MÍDIAS (MBBR) PARA ATENDER VAZÕES VARIADAS, E COM CAPACIDADE DE TRATAR EFLUENTES COM CARACTERÍSTICAS INDUSTRIAIS E DOMESTICAS; COM REMOÇÃO DE NUTRIENTES, REDUÇÕES DE COLIFORMES QUE POSSIBILITA REUSO DO EFLUENTE FINAL” de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por constituir de um reator de oxidação e saturação (A e B) (8) o mesmo é composto também por duto interno direcionador de fluxo, com placas separadoras de fase, sistema de captação de ar atmosférico, sua funcionalidade de atuação pode ser emersa e/ou imersa, . O reator (A e B) (8) faz com que um alto volume de oxigênio seja misturado e injetado em alta pressão, gerando diversos efeitos e subprodutos.

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