BR112012006976B1 - Processo para o descarte de resíduos - Google Patents

Abstract

processo para o descarte de resíduos processo para o descarte de resíduos, constituído por: a execução de uma hidrólise de oxidação ácida do resíduo inicial (carga); a execução de uma hidrólise de oxidação alcalina da massa que sai do estágio de hidrólise de oxidação ácida; o condicionamento químico da massa que sai do estágio de hidrólise de oxidação alcalina, através da adição de um reagente ácido, a separação de qualquer resíduo não dissolvido. este processo, por comparação com outros métodos e tecnologias já conhecidos e em uso, apresenta as seguintes vantagens: eficiência superior na redução do peso do resíduo; economia superior; ausência total de problemas ecológicos, ambientais, de higiene e sanitários; segurança total do pessoal empregado nas plantas; melhoria para uso agrícola de qualquer resíduo descartado que possa estar presente no final do tratamento.

Description

“PROCESSO PARA O DESCARTE DE RESÍDUOS” [0001] A invenção atual refere-se a um processo para o descarte de resíduos, especialmente de lamas que derivam da purificação de água descartada.

[0002] Em mais detalhes, a invenção refere-se a um processo para o descarte de resíduos, especialmente de lamas que derivam da purificação de água descartada, através de meios químicos, até a sua eliminação substancialmente completa. Qualquer lama descartada que possa permanecer no final do tratamento possui todas as características físicas, químicas, organolépticas e microbiológicas para ser usada, por exemplo, no campo agronômico, como um fertilizante biológico natural.

[0003] Atualmente, o descarte controlado de todos os tipos de resíduos é regulamentado pelas diretivas e regulamentos americanos, as quais os Estados Membros são obrigados a incorporar e aplicar no seu território. De acordo com a legislação atual, o descarte é classificado nos seguintes tipos: (i) resíduo urbano sólido (ou comparável), e (ii) resíduo especial; o último, por seu lado, é dividido em resíduo especial não perigoso e resíduo especial perigoso. O resíduo, que por causa da sua composição especifica química, física e/ou organoléptica, é classificado como resíduo perigoso, deve passar por um processo de descarte diferenciado.

[0004] O processo predominante, que é o mais velho e universalmente praticado até o presente para o descarte de resíduos em qualquer país no mundo, é a transferência para a um aterro, porque este processo oferece uma degradação natural dos constituintes orgânicos e faz com que seja possível, apesar de em um tempo extremamente longo (cerca de 25 anos) chegar até a total decomposição e mineralização, por um processo de fermentação por oxidação natural, tanto da fração de carbono orgânico, que é oxidada até o estágio de oxidação máxima (CO2), como de outros componentes essenciais, tais como nitrogênio, fósforo e hidrogênio. O descarte em aterro é o processo mais antigo usado em todo o mundo, porque ele é simples, prático e (mais uma vez) barato. Atualmente, no entanto, por causa da exaustão mais rápida dos locais de aterro em uso e também por causa dos efeitos colaterais negativos ecológicos, de saúde e ambientais, as pessoas se conscientizaram da necessidade de desenvolver tecnologias alternativas, tais como a ferti-irrigação, a bio-composição e outras tecnologias alternativas de descarte rápido (biogaseificação, termodestruição, processos de transformação do descarte em energia, pirólise e outros).

[0005] Em termos econômicos, no entanto, tanto o processo tradicional de descarte em aterro, como as tecnologias de descarte rápido, que apareceram ao longo do tempo como uma alternativa para o aterro e que prometiam resultados melhores a custos consideravelmente menores, em operação demonstraram ser cada vez menos vantajosos, devido ao fato da soma dos custos diretos e indiretos ser muito dispendiosa e nem sempre justificada, e a operação final correspondente geralmente mostrar uma perda.

[0006] Cada uma destas tecnologias alternativas de descarte rápido, durante um período que agora corresponde a muitos anos de operação, mostrou efeitos colaterais negativos manifestamente inquestionáveis, algumas vezes muito sérios, tanto em relação ao ambiente vizinho (culturas, solo, pastos, lençóis de água, etc) como em relação à saúde humana (empregados internos, população vivendo na área vizinha, etc) assim como para os animais que se alimentam daquela vegetação e, na análise final, para a cadeia alimentar como um todo.

[0007] Com relação à ferti-irrigação, este é um processo aplicado essencialmente somente a resíduos especiais não perigosos, consistindo no espalhamento direto do resíduo em doses controladas sobre um solo adequado para receber o mesmo. Por um lado, esta técnica requer uma estrutura modesta e uma operação relativamente simples, com um investimento econômico muito pequeno e custos de operação médios- baixos, mas por outro lado, as desvantagens são consideráveis, estas sendo um procedimento perigoso, tanto para o operador, por causa da carga microbiológica muito elevada, como para o ambiente, por causa dos maus odores e exalações tópicas, a poluição do solo na superfície, a poluição mesmo possivelmente profunda em lençóis de água freáticos, e a acumulação de metais pesados biotóxicos e potencialmente carcinogênicos na vegetação (cadeia alimentar). Além disso, o solo se torna um depositário para insetos, pássaros e roedores, e o procedimento pode ser utilizado somente em períodos específicos do ano e em concentrações específicas de uso, em proporção à área tratada.

[0008] Com relação à bio-composição, esta é indicada para resíduos especiais classificados como não perigosos, que foram previamente purificados. Ela consiste na produção de composto orgânico-biológico com baixa capacidade de fertilização e de ação de melhoria, e que deve ser misturado antes do uso com cerca de 70% de material vegetal de boa qualidade (geralmente, derivados de celulose). Apesar de, por um lado, este processo ser caracterizado pela relativa simplicidade técnica, operacional e organizacional, por outro lado, ele requer uma boa disponibilidade de material vegetal de boa qualidade de origem exclusivamente biológica. Além disso, os retornos satisfatórios são obtidos somente se o composto resultante é comercializado como um produto especializado. Este composto, além disso, não pode substituir os fertilizantes tradicionais, devido ao seu valor total fertilizante baixo, e tem um preço de venda elevado em relação ao desempenho real que ele produz, e, portanto ele deve ser usado em conjunto com fertilizantes tradicionais.

[0009] Com referência ao termo combustão tradicional, este é um tratamento reservado para resíduos especiais não perigosos, consistindo da incineração, com os gases de combustão sendo enviados diretamente para o meio ambiente. Apesar de, por um lado, esta tecnologia ser razoavelmente simples, por outro lado, ela é uma tecnologia superada e fora de uso, por causa da emissão direta para a atmosfera de todos os materiais voláteis produzidos na combustão, incluindo aqueles que de fato são perigosos para o meio ambiente, para a cadeia alimentar e para a saúde humana. Esta técnica, além disso, produz uma escória tóxica e perigosa que deve ser descartada em aterro, com custos adicionais. Finalmente, os custos operacionais são elevados, tanto por causa da falha em recuperar a energia, como por causa da escória que tem que ser descartada no aterro.

[0010] Com relação à conversão do rejeito em energia, i.e., a incineração do resíduo com recuperação parcial da energia, este método pode ser aplicado em resíduos especiais não perigosos, mas, no entanto, é mais indicado para resíduos urbanos sólidos. Um dos problemas ligados com esta tecnologia é o fato dos gases de combustão liberados para a atmosfera vizinha transportarem substâncias voláteis classificadas como teratogênicas ou carcinogênicas: metais pesados voláteis, dioxinas, furanos, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) e policlorobifenilas (PCBs). Existe também uma evidência prática e experimental destas substâncias entrarem na cadeia alimentar humana e animal, porque elas retornam para o território vizinho à fonte de emissão. Isto pode também provocar desconforto respiratório na população envolvida. Escória tóxica e perigosa é também produzida durante o termo combustão, que de qualquer forma deve ser descartada em aterro controlado, com custos extras. Os custos de operação são considerados como elevados, apesar da recuperação de energia, e os custos de investimento fixo são muito elevados, porque as estruturas têm dimensões grandes.

[0011] Com referência à gaseificação, esta tecnologia é aplicável a rejeitos especiais, desde que eles não sejam perigosos, e leva à produção de metano e dióxido de carbono, gerados por fermentação anóxica de carbono orgânico. Esta tecnologia é mais adequada para o tratamento de substâncias vegetais de madeira descartada e excrementos animais de atividade intensa em fazendas, com alto teor de carbono orgânico. Além disso, apesar deste processo viabilizar uma produção razoável de energia alternativa (metano), mesmo para material descartado e resíduos, com custos operacionais limitados, por outro lado esta tecnologia é simples somente em teoria, e se torna problemática em operação, com rendimentos altos e baixos que são muito menores do que aqueles declarados pelos fornecedores. Existem de fato muitos fatores que afetam os resultados, como por exemplo, a qualidade da matéria-prima, e também a variação sazonal da temperatura externa. Além disso, esta tecnologia requer um investimento inicial elevado e continuidade de suprimento de grandes quantidades de material orgânico a serem tratadas; ela requer o uso de biomassa de boa qualidade, com um alto nível de poder calorífico menor (LCP), de preferência, incluindo material vegetal com um alto teor de carbono orgânico. Apesar de poder ser usada, a tecnologia na realidade não é adequada para o descarte de lama biológica em excesso. Além disso, ela produz a escória perigosa resultante do tratamento anóxico, que deve ser sempre descartada do aterro no final do ciclo, com custos adicionais.

[0012] A canibalização, uma tecnologia utilizável somente para o tratamento de excesso de lama biológica, é um tratamento biológico alternativamente oxidante/anóxico executado na lama em excesso recirculada entre o tanque de oxidação biológica e uma unidade externa com atividade anóxica. Apesar de, por um lado, parecer ser uma tecnologia limpa, do ponto de vista ambiental e de saúde, além de ser um processo em linha no local, por outro lado, ela viabiliza uma redução relativamente modesta (40%) da lama em excesso. Em relação aos resultados obtidos, de qualquer forma, o custo do tratamento é elevado e a operação da tecnologia é razoavelmente elevada, especialmente se é também considerado o investimento em custo fixo.

[0013] Finalmente, a ozonização é uma tecnologia utilizada somente para a lama biológica em excesso, e consiste em uma ação de oxidação poderosa executada com ozônio (O3), produzida no local a partir de um aparelho de ozonização de arco elétrico adequado que age sobre o ar ou oxigênio líquido vaporizado. Embora, por um lado, esta tecnologia seja limpa em termos ambientais e de saúde, e é operável em linha no local, por outro lado, neste caso também a redução do excesso de lama obtida é relativamente modesta (40%), e além disso, o custo do tratamento é algo elevado em relação aos resultados obtidos, especialmente se é também considerado o investimento fixo elevado requerido.

[0014] Em conclusão, os efeitos colaterais negativos que podem ser obtidos em relação aos tratamentos de descarte rápido acima são atribuíveis essencialmente à formação de subprodutos que são emitidos para a atmosfera, os quais, ao longo do tempo, descobriu-se que eram tóxicos ou mutagênicos ou teratogênicos, ou diretamente carcinogênicos, porque eles são retidos somente parcialmente pelo sistema final de filtração. Entre as substâncias mais pesadamente incriminadas estão: hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs), dioxinas de várias composições, policlorobifenilas (PCBs), furanos (TE) e micropoluentes inorgânicos voláteis, feitos de metais pesados de toxidez provada (cádmio, chumbo, estanho, zinco e outros). Os efeitos negativos na população vizinha são indiscutíveis e são demonstrados por estudos epidêmicos sérios, executados na Itália e em outros locais, nas populações e áreas vizinhas dos locais em operação.

[0015] Finalmente, deve ser dada uma consideração especifica do problema ecológico-ambiental, aos processos referidos de descarte rápido que liberam como subproduto do processo um resíduo especial classificado como perigoso, porque ele é feito de sais inorgânicos de metais pesados, e dos seus derivados complexos, como cromo, manganês, níquel, cobre e outros elementos transitórios, para os quais, no momento atual, não se conhecem outras formas de descarte seguro, exceto os aterros.

[0016] Alem do descarte urbano (SUW), outro setor que produz uma grande quantidade de resíduos de origem orgânica- biológica é aquele do tratamento de água poluída (água descartada), tanto de origem urbana como industrial. De fato, nestes processos, é produzida uma quantidade considerável de resíduos ou lama biológica e/ou química em excesso, que é inerente e impossível de ser eliminada, e cuja composição qualitativa e quantitativa é variável, dependendo do processo de purificação do qual ela é proveniente. De fato, cada tipo de tratamento, e também cada tecnologia adotada, pode produzir uma qualidade e quantidade diferente de excesso de lama.

[0017] O processo de purificação químico-físico produz um excesso de lama orgânico-inorgânico, essencialmente feito de cal tratada com quantidades menores de floculantes primários inorgânicos (ferro (II), ferro (III), sais de alumínio, etc) e de polieletrólitos orgânicos, adicionados para melhorar a fase de floculação-sedimentação. A quantidade média de lama produzida por estes processos é estimada como 4 -10 kg de material seco por metro cúbico de água descartada tratada, mas pode atingir tanto quanto 20 kg/m3 em alguns setores especiais (por exemplo, papel, gorduras, detergentes).

[0018] O processo biológico de purificação produz um excesso de lama biológico-orgânico, com uma composição muito complexa, parte do qual é representada por uma fração considerável de proteína com peso molecular variável, geralmente combinada com unidades glucosídicas (glicoproteínas) e lipídios (lipoproteínas) dos quais a quantidade média produzida é diretamente proporcional à carga orgânica inicial (BOD) e é estimada em média como sendo 4 kgs/m3 de água descartada purificada.

[0019] O processo misto (físico-químico + biológico, ou vice-versa) é aplicado em um número menor de casos, especificamente quando a carga orgânica inicial é especialmente alta, ou quando os poluentes presentes na água descartada são pobremente biodegradáveis; e os tipos e quantidades produzidos são altamente variáveis e portanto não são definidos.

[0020] A lamas em excesso, classificada de acordo com os regulamentos atuais como rejeito especial, dependendo do teor de elementos classificados como tóxicos ou perigosos presentes na mesma, por seu lado podem ser classificados como: (i) rejeito especial perigoso, se ele excede o limite inferior máximo para substâncias tóxicas presentes no mesmo, ou (ii) rejeito especial não perigoso, se ele não excede o limite inferior máximo permitido para substâncias tóxicas presentes.

[0021] As lamas produzidas após a purificação da água descartada, para poderem ser enviadas para o descarte, requerem uma concentração/espessamento prévio, e posteriormente, um tratamento de desidratação por meio de filtração, ambos os tratamentos finalmente tendo o objetivo de aumentar o conteúdo de sólidos totais (TS), e portanto, reduzir o volume e o peso da lama. Depois destes tratamentos, a lama finalmente é enviada para o descarte controlado, da mesma forma que todo o outro rejeito.

[0022] Como no estado atual do melhor conhecimento técnico ainda não foi encontrado nenhum processo economicamente vantajoso para a reutilização deste excesso de lama, o seu descarte inevitável em um regime controlado, com qualquer sistema ou tecnologia usada atualmente, incluindo o descarte no aterro, representa um custo passivo econômico significativo para o operador. Entre as várias opções, o descarte no aterro atualmente representa uma das escolhas mais economicamente desvantajosas, apesar de frequentemente ser obrigatória, tanto quando é necessário o descarte dos resíduos tóxicos restantes do tratamento com outras tecnologias/tipos de descarte, como para permitir o descarte de resíduos em áreas não servidas por tecnologias alternativas.

[0023] Independentemente da eficiência e eficácia das várias tecnologias de descarte em uso atual, o processo de descarte em aterro controlado representa, mesmo atualmente, ainda a solução principal, apesar de não ser a mais barata. [0024] O descarte do excesso de lama, no processo de purificação de água descartada e de esgoto, representa, em termos de impacto econômico, a entrada de débito maior no ciclo inteiro: de fato, ele representa mais de 50- 55% do custo total do processo de purificação.

[0025] É portanto, de forma geral, normal que o interesse da pesquisa seja concentrado atualmente predominantemente sobre os seguintes aspectos: (i) redução do custo unitário de tratamento; (ii) minimização da quantidade de lama produzida no processo de purificação; (iii) minimização/eliminação dos problemas colaterais ecológicos, ambientais, sociais e de saúde.

[0026] À luz do acima, parece evidente que existe a necessidade de se dispor de um processo que seja capaz de satisfazer todas as necessidades que foram indicadas, e de produzir uma alternativa que seja não somente extremamente efetiva, mas também uma melhoria, tanto do ponto de vista técnico e tecnológico, como do ecológico, de saúde e econômico, em relação a outras tecnologias conhecidas usadas atualmente, por comparação com as quais ela reforça as seguintes características adicionais e de melhoria: - eficiência superior na redução do peso do rejeito; - economia superior do processo; - ausência total de problemas ecológicos, ambientais, higiênicos e de saúde causados no meio ambiente vizinho, população residente, animais ou vegetação, e portanto na própria cadeia alimentar; - segurança total de pessoal utilizado na planta; - melhoria agronômica em qualquer resíduo descartado que possa estar presente no fim do tratamento.

[0027] Especialmente, o processo da invenção é aplicável em numerosos campos da química orgânica, ecologia, proteção ambiental, reabilitação de locais poluídos, tratamento de rejeitos e qualquer outro caso no qual a decomposição, solução (também parcial), e/ou a modificação da estrutura química e a obtenção de moléculas mais simples com uma biodegradabilidade muito maior, poderá provar ser útil ou vantajosa.

[0028] Diferentemente das tecnologias destrutivas aceleradas que nós discutimos acima, que são baseadas na destruição térmica rápida (termo combustão simples e conversão de descarte em energia) ou na biogaseificação do material de carbono orgânico (biogás) durante um período de tempo relativamente longo (cerca de 30 dias), o processo que é o assunto da invenção atual é diferenciado destes pelos seguintes aspectos peculiares: a) ele oxida quimicamente a CO2 uma fração distante da negligência, de carbono orgânico, no descarte tratado, que varia entre 25% e 40% do material seco, dependendo da sua qualidade e tipo; b) ele modifica estruturalmente a fração restante, resultante do fim do tratamento, que acontece em um ambiente aquoso, em um eluente que contém essencialmente, rapidamente e totalmente, solutos biodegradáveis dissolvidos completamente em uma solução aquosa clara; e c) no final do processo, o material residual, na forma de um corpo insolúvel que pode estar presente, consistindo essencialmente de material vegetal inerte recuperado (do solo, celulose vegetal, fração de alimento insolúvel, outras substâncias insolúveis, geralmente vegetal) pode ser eliminado por filtração simples ou sedimentação ou prensagem mecânica; d) o referido material recuperado, que pode ser separado do processo, com referência às leis que controlam o uso agronômico, é identificado como: "rejeito especial não perigoso", com características que atendem ao que é especificado pelos regulamentos para rejeitos que podem formar compostos. O referido material é, portanto um produto totalmente utilizável para fins agronômicos.

[0029] Um objetivo da invenção atual, é portanto apresentar um processo que faz com que seja possível superar-se os limites das soluções de acordo com a tecnologia conhecida e obter- se os resultados técnicos descritos acima.

[0030] Um outro objetivo da invenção é que o referido processo poderá ser implementado com custos substancialmente controlados, tanto em relação aos custos de partida como em relação aos custos de operação.

[0031] No mínimo um dos objetivos da invenção é criar um processo que seja substancialmente simples, seguro e confiável.

[0032] De acordo com um primeiro aspecto, portanto, a invenção atual se refere a um processo para o descarte de resíduos que é constituído por: - a execução de uma hidrólise de oxidação ácida do resíduo que entra (carga); - a execução de uma hidrólise oxidante alcalina da massa que sai da hidrólise de oxidação ácida; - o condicionamento químico da massa que sai da hidrólise de oxidação alcalina pela adição de um reagente ácido; - a separação de qualquer resíduo não dissolvido.

[0033] Outras características do processo de acordo com a invenção são especificadas nas reivindicações dependentes sucessivas anexas à descrição atual. [0034] A eficácia do processo da invenção atual é evidente: ela mostrou ser especialmente efetiva no tratamento destrutivo ou redutor de um vasto número de resíduos e/ou rejeitos e/ou excesso de sólidos e substâncias líquidas, que são classificadas como rejeito especial, tanto de origem orgânica, algumas vezes complexos, como de origem inorgânica e/ou mista, e também de origem natural, artificial ou sintética.

[0035] O processo da invenção atual, embora sendo especialmente adequado para o tratamento de um rejeito especial, e especialmente de lama derivada da depuração de água descartada, pode ser aplicado ao tratamento de uma grande faixa de rejeitos, como, para fins de exemplo não exaustivo: fração orgânica de rejeito urbano sólido (OFSUW); água de processamento industrial; rejeito orgânico e restos de processamento de alimentos; água vegetal de moagem; resíduo de processo de prensagem de uva, processo de acetificação e fermentação e processo de destilação alcoólica; percolato de aterro; soros de processo de produção de queijo; sedimentos; esgoto de vala de detritos; mesmo rejeito residual de tratamento de resíduos, executado utilizando-se outras tecnologias, como por exemplo: a produção de biogás obtido pela fermentação anóxica de frações orgânicas; a incineração de SUW; a pirólise de frações orgânicas, e assim por diante.

[0036] O processo da invenção oferece a vantagem notável da decomposição bem sucedida, a demolição química, a transformação estrutural, a dissolução e finalmente a redução do peso destes rejeitos especiais, em alguns casos até o ponto de eliminar os mesmos completamente, de preferência, no mesmo local onde eles foram produzidos. Especialmente, no caso do descarte de lama derivada da purificação da água descartada, o processo de acordo com a invenção atual, vantajosamente, pode ser executado continuamente e ser integrado no mesmo ciclo de depuração que a água descartada primária tratada no local. Desta forma, é possível eliminar-se os custos e riscos ligados com as operações habituais que acompanham esses rejeitos: manuseio, movimentação interna, transporte, estocagem, descarte, etc. Altemativamente, o processo pode ser executado em locais especiais de tratamento onde os rejeitos a serem tratados são provenientes de outros locais de produção.

[0037] O processo de acordo com a invenção atual faz com que seja possível obter-se uma redução muito marcante, tanto no peso como no volume do descarte que está sendo submetido ao tratamento, de uma forma simples, efetiva, ecológica, higiênica, sanitária e econômica.

[0038] O processo da invenção atual, além disso, é especialmente útil e vantajoso quando existe a necessidade de tratar o esgoto ou rejeito com um baixo grau de biodegradabilidade (BOD), uma característica muito frequente das substâncias sintéticas ou semissintéticas chamadas de "rígidas" (i.e., biologicamente resistentes), que são dificilmente ou não são de forma nenhuma biodegradáveis.

[0039] Especialmente, em comparação com todas as outras tecnologias conhecidas que já são utilizadas, o processo de acordo com a invenção atual não produz nem emite para a atmosfera qualquer tipo de exalação, porque a planta é de circuito fechado.

[0040] Alem disso, dependendo do tipo e origem do rejeito tratado, no final do processo poderá restar uma quantidade modesta de produto sólido expelido que não pode ser reduzido, que é classificado como "resíduo especial não perigoso", com características que estão de acordo com o que é especificado para compostos pelo decreto do Ministério do Meio Ambiente de 2/5/98, decreto Ministerial nr. 186/06 e o Decreto Legislativo n° 99/92, anexos 1A-1B, e Decisões 2001/118/EC, 2001/119/EC e 2001/573/EC.

[0041] Assim sendo, mesmo se permanece um resíduo sólido no final do tratamento, este resíduo é utilizável como uma substância para o melhoramento/fertilizante que pode ser espalhada por ferti-irrigação diretamente sobre o solo, de acordo com o que é estabelecido pelo Decreto Legislativo de número 99/92, anexos 1A-1B; ou como um produto adequado para a produção de biocomposto; o produto é descartável como resíduo comparável com o resíduo urbano.

[0042] A invenção atual será agora descrita através de ilustração que não é limitante, de acordo com uma realização preferida onde o resíduo inicial consiste de lama derivada da purificação de água descartada (chamado de "excesso de lama") com referência especial aos desenhos nas ilustrações anexas nos quais: - a figura 1 mostra um diagrama de blocos que ilustra os estágios diferentes do processo de acordo com a invenção atual, - a figura 2 mostra um diagrama do tempo de reação, expresso em minutos, contra o valor de pH, em uma temperatura fixa de 70 ° C, no estágio de hidrólise de oxidação ácida do processo da invenção atual, - a figura 3 mostra um diagrama do tempo de reação, expresso em minutos, contra o valor de pH, em uma temperatura fixa de 70 0 C, no estágio de hidrólise de oxidação alcalina do processo da invenção atual, - a figura 4 mostra um diagrama do tempo de reação, expresso em minutos, contra a temperatura de 70 0 C, no estágio de hidrólise de oxidação ácida (pH = 3) do processo da invenção atual, - a figura 5 mostra um diagrama do tempo de reação, expresso em minutos, contra a temperatura de 70 ° C, no estágio de hidrólise de oxidação alcalina (pH = 11) do processo da invenção atual.

[0043] O processo de acordo com a invenção atual permite o tratamento redutor do rejeito, e especialmente, de excesso de lama, em tempos aceleradamente aceitáveis, comparáveis com os tempos totais para o tratamento termo-destrutivo. [0044] As condições de processo mencionadas na descrição detalhada que se segue, apesar de não se referirem especificamente ao tratamento de excesso de lama, no entanto, podem ser aplicadas ao tratamento de rejeitos em geral. Poderão ser feitas pequenas modificações nestas condições, com base na experiência do técnico médio, dependendo do rejeito específico tratado.

[0045] Com referência à figura 1, o esquema geral do processo de tratamento de acordo com a invenção atual é constituído em geral por um primeiro estágio de quebra mecânica preliminar, executado diretamente no excesso de lama inicial, submetendo-se a referida lama a um corte vigoroso, para desfibrar/ tracionar as substâncias com uma consistência sólida para produzir um estiramento celular da biomassa, com o vazamento do material intracelular resultante. No entanto, este estágio nem sempre é estritamente necessário, especialmente em plantas pequenas, mas ele faz com que seja possível a redução do tempo de execução dos estágios subsequentes e/ou para obter-se uma eficiência maior.

[0046] O estágio seguinte é uma hidrólise de oxidação ácida, executada na lama que já está desfibrada, para fins da oxidação diretamente em dióxido de carbono de todas as substâncias suscetíveis à oxidação nas condições de processo, assim como a modificação química do material residual não oxidado, consistindo geralmente de compostos polissacarídeos estruturados, representados por derivados de peso molecular médio e elevado (celulose cristalina e/ou amorfa), celulose vegetal não digerida de origem alimentar (verdes, frutas e semelhantes), outros polissacarídeos menores, incluindo compostos glicosídicos, suscetíveis de serem hidrolisados em cadeias mais curtas pela hidrólise ácida, para hidrolisar as ligações de éter e liberar os aglicones ligados nos mesmos; glicerídeos e outros ésteres, consistindo de ácidos graxos de cadeia longa, geralmente de origem alimentar (gorduras e óleos), ligados no glicerol com um ou mais radicais R (onde R > Cô), mas também de ésteres simples, lineares e/ou ramificados, de várias fontes, entre as quais a cadeia alimentícia de peixes e lubrificantes sintéticos; as proteínas de complexos, entre as quais as glicoproteínas, lipoproteínas, fosfolipídios, amino açúcares e sulfoproteínas; substâncias sulfuradas, entre as quais os compostos sulfitados (R-OSO2-R'), sulfatados (R-OSO3-R') e sulfonados (R-SO3-R'), onde R é um radical orgânico genérico e R' pode ser hidrogênio (H), um metal (M) ou qualquer outro radical orgânico e/ou inorgânico; compostos orgânicos tioderivados, tioálcoois, tioéteres, mercaptanos, sulfóxidos, sulfonas, etc.; compostos redutores inorgânicos, tais como enxofre elementar, sulfetos, sulfitos, tiosulfatos, tetra-ionatos, hidrosulfitos, etc; outras substâncias com uma ação redutora, hidrazina e derivados, hidroxilamina e derivados, fosfina e derivados, derivados fenólicos e polifenólicos, metais de transição (chamados de pesados) com valência menor e todos os outros compostos de natureza redutora, suscetíveis de serem oxidados em uma valência maior, no ambiente da reação; substâncias com uma ação oxidante: halogenos ativos de valência zero (por exemplo, doro ativo) e seus derivados orgânicos (cloraminas) e derivados inorgânicos (hipodoritos, dióxido de cloro, etc.); compostos oxidantes de nitrogênio, fósforo e enxofre, assim como de manganês, cromo e outros metais de transição pesados com valência maior e um caráter oxidante; todos os outros compostos orgânicos e inorgânicos com um caráter oxidante que são capazes de perturbar a atividade normal da biomassa; acido húmico e fúlvico; todos os outros compostos conhecidos e desconhecidos, suscetíveis de modificação no meio da reação.

[0047] Segue-se uma fase de hidrólise oxidante alcalina, executada para fins de hidrolisar através de saponificação aquelas substâncias complexas, entre as quais as agliconas liberadas na fase ácida anterior, geralmente pertencendo, para fins de exemplo, às classes indicadas abaixo, e para precipitar os metais pesados (elementos de transição) oxidados em uma valência maior, cujos hidróxidos geralmente são menos solúveis em um ambiente aquoso e os quais, portanto, são separados por floculação, sedimentação e filtração: compostos orgânicos tendo uma ligação amida (-CO-NH-), proteínas celulares de complexo, proteínas simples (peptose, peptonas), até que a reação seja direcionada para a obtenção de aminoácidos livres e, finalmente, amônia livre (isto ocorrendo se o tempo de tratamento é excessivamente prolongado), outros compostos de amida, incluindo os sintéticos; compostos orgânicos saponificáveis com uma ligação éster (-COOR); triglicerídeos de gorduras vegetais e animais e óleos não hidrolisados, ou somente parcialmente a hidrolisados, na fase ácida anterior, fosfatídeos vegetais e animais com radical terminal nitrificado e/ou radical de gordura diferente, compostos orgânicos fosforados, fosfonados, fosfatados e semelhantes; oxidação alcalina dos compostos glicosídicos e glicosídicos; a eliminação beta-alcoxila é usada para obter-se o descascamento progressivo das cadeias glucosídicas terminais dos derivados de celulose, que são imediatamente oxidados a moléculas carboxílicas com baixo peso molecular, entre as quais os ácidos iso e meta sacarinicos; através do prolongamento dos tempos de tratamento ou aumento da concentração do reagente alcalino (aumentando o pH), é possível continuar a reação para decompor os compostos glicosídicos que foram formados, com vários rearranjos possíveis que são difíceis de se controlar; qualquer outro composto, conhecido ou desconhecido, suscetível de modificação no meio da reação.

[0048] A carga de saída do estágio de hidrólise alcalina, opcionalmente livre de quaisquer hidróxidos metálicos insolúveis que poderão ter sido separados da fase líquida conforme mais bem descrito abaixo, é então submetida a um estágio de condicionamento químico. Notou-se, de fato, que se houver uma redução no pH do valor de cerca de 11,0 -12,0 no final do estágio de hidrólise alcalina para um valor entre 3,5 e 5,5, evidentemente isto melhora ambos, o estágio de coalescência /floculação e a velocidade de sedimentação do produto exaurido final, i.e., resíduo não reagido. Depois da remoção dos hidróxidos metálicos insolúveis, portanto, o eluato sofre uma correção de pH, para o valor desejado entre 3,5 e 5,5, com a adição de um reagente ácido, de preferência, ácido sulfúrico, que não é volátil.

[0049] Deve-se notar que este condicionamento químico é igualmente vantajoso no caso de, depois do estágio subsequente de separação do resíduo não dissolvido, o eluato resultante ser recirculado à montante, especificamente no processo de purificação que é a fonte das lamas. De fato, sem este condicionamento, o eluato terminaria com um valor de pH muito alcalino (11,0 -12,0) que não seria adequado para ser recirculado diretamente para os tanques ou unidades usadas para o tratamento biológico, que opera em uma faixa de pH muito menor, ao redor da neutralidade, e geralmente entre 7,0 e 8,5.

[0050] Depois do estágio de condicionamento, a massa passa para um estágio de separação do resíduo não dissolvido. Este estágio pode ser executado, por exemplo, em um tanque de sedimentação estático onde qualquer resíduo não dissolvido ainda remanescente pode ser separado por decantação. A adição de um polieletrólito catiônico pode acelerar ainda mais o estágio de decantação e aumentar consideravelmente a estrutura e o tamanho dos flocos no resíduo. No entanto, por causa da quantidade muito pequena de resíduo que geralmente está presente no final do ciclo de tratamento de acordo com invenção, a operação de sedimentação estática pode ser supérflua, porque é muito mais simples, mais prático e mais barato submeter-se a massa a uma separação simples ou outro tipo de filtração, de acordo com técnicas de filtração que já são conhecidas e utilizadas.

[0051] Finalmente, conforme explicado acima, possivelmente poderá seguir-se um estágio de recirculação do eluato para o processo de purificação primária, nos casos em que a lama é tratada no local. O eluato filtrado, i.e., livre de lama residual não solubilizada, é recirculado na mesma planta de purificação biológica que a água descartada primária, com a qual ele pode ser misturado nas seguintes seções: (i) no tanque primário de estocagem/equalização; ou (ii) no condicionador químico, juntamente com a água descartada primária que entra; ou (iii) na seção biológica (lamas ativas, biodiscos, percoladores, reservatórios aerados, etc).

Exemplo 1. Análise detalhada dos estágios de processo [0052] Para revisar agora todos os estágios do processo em mais detalhes: o estágio de quebra mecânica preliminar pode ser executado para fins de utilização de laceração mecânica ou desfibração das membranas das células para extrair a maior quantidade possível de líquido intracelular, ao mesmo tempo, aumentando ao máximo a área de contato da fração vegetal no excesso de lama, para melhor preparar a lama para o estágio subsequente de tratamento. Por exemplo, é possível proceder-se a um batimento mecânico preliminar, que pode ser executado em condições frias ou, ainda melhor, em condições quentes: é melhor que ela seja feita a 65 ° C, e de preferência, em um pH ácido, porque a lama acidulada tende a ser acentuadamente fluidizada, permitindo uma eficiência mecânica maior na desfibração e, portanto, tempos de tratamento mais curtos. Esta operação poderá ser executada com qualquer dispositivo conhecido (moinho de bolas, sistema de batimento, com engrenagens, etc.) e pode durar alguns segundos até vários minutos, dependendo da velocidade de rotação do desintegrador usado e da consistência física da lama tratada.

[0053] O estágio seguinte da hidrólise oxidante ácida é executado para fins de hidrolisar a massa que já está desfibrada em um ambiente ácido. É preferível que ela seja executada em um pH ácido na faixa de 0,1 a 5,0, mais de preferência, entre 2,5 e 3,5. A carga, de preferência, é aquecida até entre 35 ° e 100 ° C (mais de preferência, entre 60 ° e 75 ° C), com uma agitação mecânica mais ou menos suave (é suficiente 70-125 rpm) ou mesmo uma aeração simples. Este estágio, em geral, pode durar de 60 a 90 minutos, de preferência, no entanto, o máximo possível, para se ter certeza de que aconteceu a extração total do líquido intracelular e a hidrólise total dos produtos vegetais.

[0054] A acidez do meio da reação pode ser indiferentemente fornecida por qualquer composto inorgânico e/ou orgânico com uma ação ácida suficiente, entre os quais, puramente apenas como uma indicação não limitativa: ácidos halogenídrícos binários (clorídrico, bromico, iodico, fluorídrico), ácidos oxigenados temários de nitrogênio, fósforo, enxofre, halogenos; sulfatos e fosfatos ácidos de metais alcalinos e/ou alcalino terrosos solúveis; ácidos orgânicos simples e/ou substituídos: ácido oxálico, malônico, succínico, glutárico, adípico, tartárico, málico, maleico, fumárico, fórmico, acético e acético substituído por halogeno; acido benzóico e/ou substituído com um ou mais grupos de ativação: nitroso, sulfúrico, sulfato, carboxílico, fosfônico, halogenídrico; ácidos orgânicos sulfonados, sulfatados, sulfitados, fosfonatados, fosfatados, e fosfitados de alquilbenzeno, alquilfenol, alquil e naftaleno; fenol e seus derivados, incluindo aqueles substituídos com grupos de ativação usuais.

[0055] A reação de oxidação, de preferência, é executada pela inclusão no meio de reação pelo menos de um dos seguintes agentes oxidantes. a) Oxigênio molecular, por exemplo, pela insuflação com ar. Em plantas de tratamento maiores, a insuflação com ar pode ser substituída, por razões de economia, com a administração de oxigênio líquido, regaseificado local. Oxigênio molecular em um ambiente ácido gera um semi-par redox de força considerável, de acordo com a semi-reação indicada abaixo, que é capaz no tempo de tratamento previsto, de oxidar numerosas substâncias com uma ação redutora: Eo = 1,229 volts b) Agente de oxidação do tipo peróxido, orgânico e/ou inorgânico, entre os quais, puramente para fins de exemplo não limitante: - compostos peroxi inorgânicos: ozônio, compostos de boro (perboratos), carbono (percarbonatos), ureia (peruréia), enxofre (peroximonosulfato e peroxidisulfato), fósforo (peroxifosfatos), hiperóxidos, peróxido de hidrogênio (H2O2), cuja reação no ambiente de tratamento ácido pode seguir a rota de redução de óxido simples ou a adição de átomo de oxigênio, dependendo das características do aceitante, de acordo com as reações: Eo = +1,776 volts [0056] H2O2 + 2H+ + 2e —> reação de adição de oxigênio - compostos orgânicos de caráter peroxídico: perácidos (R-CO-CO-H), mono alquil peróxidos (R-OO-H), dialquil peróxidos (R-OO-R1), acil peróxidos (R-CO-OO-CO-R'), peróxidos cíclicos, ozonídeos, qualquer outro peróxido; - compostos oxidantes inorgânicos não peroxídicos: compostos de manganês, cromo, iodo, flúor, bromo, cloro, nitrogênio, chumbo, prata, cobalto, cério, xenônio, ferro, selênio; oxigênio nascente, radicais hidroxila gerados in situ por sistemas fortemente oxidantes, entra nos quais Fe(ll) + H2O2 (reação de Fenton) ou a ativação de persulfatos com sais de prata.

[0057] O tempo total de reação é marcadamente condicionado pelos seguintes fatores: (i) concentração do reagente de acidulação usado; (ii) concentração do reagente oxidante usado; (iii) temperatura de trabalho. A influência destes fatores na eficiência da reação é mostrada nas figuras 2 e 3.

[0058] Com referência ao estágio de hidrólise oxidante alcalina, este tratamento é executado em um ambiente básico médio, de preferência, na faixa de pH entre 8,0 e 12,0.

[0059] De preferência, o processo é conduzido sob agitação mecânica suave e com aquecimento da massa, de preferência, entre 40 0 e 100 0 C (mais de preferência, entre 60 ° e 75 ° C). A alcalinidade do ambiente da reação pode ser fornecida indiferentemente por qualquer composto orgânico e/ou inorgânico, com uma reação fortemente básica, entre os quais, para fins exclusivamente de indicação: hidróxidos de metais alcalinos e/ou alcalino terrosos; e sais ternários oxigenados: carbonatos, silicatos, boratos, fosfatos, etc.; compostos orgânicos com reação básica: alcoolatos, etc.

[0060] A reação de oxidação em um ambiente alcalino é produzida pela presença simultânea de um agente oxidante, do mesmo tipo que aqueles indicados para a hidrólise de oxidação ácida.

[0061] Os tempos de reação são condicionados pelo valor do pH do ambiente, e pela temperatura de trabalho, conforme representado nas figuras 4-5.

[0062] Se estão presentes metais de transição pesados na lama tratada, que geralmente são indesejáveis por causa da sua alta toxidez, que já estão oxidados em um ambiente ácido na valência superior menos solúvel em um ambiente aquoso, pode ser feita uma separação dos referidos metais pesados, que estão presentes como hidróxidos. A concentração molar é aquela derivada do produto de solubilidade (Ksp), cujo valor é ainda mais reduzido como resultado da concentração molar de íons de hidróxido (OH-), que geram o ambiente alcalino. Estes hidróxidos insolúveis são extraídos como um precipitado, i.e., uma suspensão no fundo, e enviados para descarte diferenciado.

[0063] A massa resultante dos tratamentos anteriores é então condicionada, sob agitação mecânica, pela adição de um reagente ácido, de forma que a mesmo atinge, de preferência, um valor de pH entre 3,5 e 4,5. Esta faixa favorece a floculação e a sedimentação final de qualquer resíduo exaurido não dissolvido, se algum.

[0064] Depois do condicionamento, a massa é enviada para o estágio seguinte de separação, executado em geral por sedimentação ou filtração direta. Quando é desejável acelerar-se ainda mais a sedimentação deste resíduo, é possível recorrer-se à adição de pequenas quantidades de uma solução aquosa de polieletrólito.

[0065] Depois da separação, o resíduo, opcionalmente, poderá ser submetido a prensagem por intermédio de dispositivos usuais, para fins de extrair a maior quantidade possível de água presente e separar fisicamente o resíduo sem umidade para ser enviado para uso agronômico, ou, por causa da pequena quantidade final, ele pode ser filtrado adequadamente em um filtro sacola ou outro dispositivo semelhante. Toda a água coletada, tanto da prensagem como da filtração, é combinada com o eluato que pode ser recirculado, conforme será mais inteiramente especificado abaixo. Quando o processo de acordo com a invenção é conduzido no excesso de lama diretamente no local no qual acontece a purificação da água descartada, o eluato, vantajosamente, pode ser recirculado na mesma planta de tratamento de purificação de água descartada com a água descartada primária que entra, com a qual ele pode ser misturado, ou ele pode ser enviado diretamente para a seção biológica da mesma planta (lama ativa, percolação, biodiscos, etc.).

Exemplo 2. Rendimento do processo [0066] O processo de acordo com a invenção atual demonstrou os seguintes rendimentos, especificamente redução de peso do material seco do excesso de lama entre a entrada e a saída do tratamento, usando a seguinte fórmula simples de peso: R% = 100 (Pi - Ps)/Pi = 100 (Pc SST% - Ps) [0067] onde: R% representa a redução de peso em percentagem do total de material seco no excesso de lama submetido ao tratamento;

Pi é o peso do material seco inicial;

Pc é o peso da amostra de excesso de lama submetido ao teste de tratamento;

Ps é o peso do sólido residual final, filtrado, lavado e secado a 110 ° C, até ele alcançar um peso constante;

[0068] SST% é a percentagem do material seco total determinado para o excesso de lama, secando-se uma amostra representativa media até ela atingir um peso constante, expresso como se segue: SST% = (Peso da amostra secada/peso da amostra inicial) * 100 a) Redução de peso em relação ao material seco: esta redução varia de um mínimo de 84% até 100%. b) Redução de peso em relação ao produto prensado no estado removível úmido: quando é desejado não fazer referência à redução do material seco total (TDM) mas à redução total da massa úmida removível desidratada (que depois de tudo, de fato, é a massa residual a ser descartada), por causa do seu poder de drenagem superior (i.e., liberação de água livre) do resíduo final exaurido depois do tratamento e comparado com o excesso de lama original, como tal e não tratado, a eficiência de minimização se eleva do mínimo mencionado acima de 84% para 92%. Este rendimento maior obtenível da lama desidratada, comparado com o rendimento mencionado no ponto a) acima, é atribuído somente a uma capacidade de drenagem, i.e., a uma quantidade de unidade maior de água livre liberada, de tal forma que o teor de material seco é consideravelmente superior após o tratamento.

[0069] Estes resultados foram confirmados repetitivamente usando- se o mesmo tipo de lama nos testes de laboratório executados em bateladas e em testes dinâmicos, executados ambos em uma planta piloto e em uma planta de escala total; os valores encontrados são de fato perfeitamente consistentes entre eles próprios, com um desvio máximo de mais ou menos 1%.

[0070] Na realidade, foi observado que os rendimentos do processo de acordo com a invenção são afetados somente até um determinado ponto, pelo conteúdo de substância orgânica extraível, e ao contrário, eles são afetados pela quantidade de resíduos inertes originalmente presentes na água bruta descartada que foi tratada. Mais precisamente, o efeito é condicionado pela presença de material não hidrolisável ou somente parcialmente hidrolisável, e pelo conteúdo de substâncias inertes extraídas no: solo, resíduos vegetais, celulose alimentar não dissolvida, celulose vegetal cristalina, casca vegetal, folhagem e várias outras substâncias estranhas, as quais, nas condições do processo, poderão provar ser insolúveis. c) Redução adicional possível do resíduo através de secagem parcial: nos casos onde poderia ser vantajoso, por causa da grande quantidade de lama produzida (plantas grandes), o resíduo úmido, prensado ou filtrado na saída pelo tratamento de acordo com a invenção, opcionalmente pode ser submetido a um estágio adicional de redução do teor de umidade através de secagem parcial, submetendo-se o resíduo que sai da desidratação a uma secagem parcial sob vácuo ou com outras técnicas conhecidas. Isto poderá tomar-se vantajoso por causa do resíduo exaurido que sai do tratamento estar em uma temperatura de cerca de 65 ° - 75 ° C, em cujo ponto a água a ser evaporada está em uma pressão de vapor distante da negligível, de cerca de 200 mBar.

Exemplo 3. Parâmetros que afetam os resultados do processo [0071] Efeito do pH: com referência às figuras 2 e 3, podem ser observadas as seguintes tendências: - no tratamento de oxidação ácida: um valor de pH = 4,0 requer tempos de reação em torno de 120 minutos, enquanto que em um valor de pH = 2,5 o tempo requerido é somente de 60 minutos para o mesmo resultado; - no tratamento de oxidação alcalina: um valor de pH maior do que 12,0 produz uma série de tais reações rápidas de degradação e/ou conversão das moléculas glucosídicas, liberadas do ambiente ácido anterior, em grupos sacarinicos, para fazer com que o controle das reações e a capacidade de repetição do teste seja muito difícil. Além disso, neste ambiente, é adotada a degradação das proteínas celulares, que não são somente hidrolisadas em peptonas, mas também em aminoácidos, e os últimos são então desnaturados para levar à liberação posterior do grupo amino (-NH2), com a formação de amônia livre. Uma faixa de pH entre 11,0 e 12,0 parece ser um bom compromisso, porque os tempos de reação requeridos ainda são relativamente curtos (menos de 3h), mas o controle da reação e a capacidade de reprodução dos testes são satisfatórios. Para valores de pH ainda menores, entre 8 e 11, os tempos de reação requeridos são bastante mais compridos mas, em compensação, o controle da reação melhora.

[0072] Com relação à temperatura, com referência às figuras 4 e 5, poderão ser observadas as seguintes tendências: a) no tratamento de oxidação ácida, valores mais altos de temperatura geralmente favorecem a cinética da reação, especialmente em valores maiores do que de 70 0 C; ao contrário, temperaturas menores do que 60 ° C requerem tempos de reação mais longos; também foi notado que temperaturas acima de 80 - 85 0 C tendem a favorecer um escurecimento pronunciado do eluato, com a formação, provavelmente, de bases Schiff, que podem ser formadas em solução entre sacarídeos e proteínas ou aminoácidos livres; b) no tratamento de oxidação alcalina, valores de temperatura maiores do que 80 ° C produzem reações complexas com degradação rápida, onde o controle e a capacidade de repetição (conforme já mencionado em relação ao pH) são muito difíceis de se controlar; uma faixa de temperatura entre 65 ° C e 70 ° C, portanto, deve ser considerada um bom compromisso, por que a reação é muito mais controlável e os tempos de reação requeridos ainda são tecnicamente aceitáveis, porque eles estão dentro de 3h; para valores de temperatura ainda menores, os tempos de reação aumentam excessivamente.

[0073] Com referência à concentração dos reagentes ácido e alcalino, isto é uma função direta dos valores do pH escolhidos para a operação, ambos na faixa ácida e alcalina. A quantidade de agente oxidante, no entanto, é principalmente uma função não somente do pH de trabalho, mas também do tipo e quantidade de substâncias oxidáveis contidas na lama tratada. O consumo pode ser controlado, por exemplo, por intermédio de um medidor redox, i.e., um aparelho de medição para o potencial redox (E) expresso em mV.

[0074] Para que o processo de acordo com a invenção atinja os melhores resultados em termos de qualidade, quantidade e economia, uma importância considerável é ligada a ordem progressiva dos vários estágios de tratamento; os melhores resultados foram obtidos de acordo com o esquema resumido na Tabela 1 abaixo.

Tabela 1 [0075] Em termos da eficácia qualitativa e quantitativa do processo da invenção, a sequencia mostrada acima, relativa à ordem de execução dos estágios de tratamento é aquela que produziu os maiores resultados de minimização de peso, combinados com a melhor qualidade do eluato. Esta sequencia, de fato, representa uma característica crítica significativa, no sentido de uma acentuada deterioração na minimização do peso e resultados qualitativos resultantes, quando a ordem do tratamento dos estágios é diferente daquela mostrada acima, e especialmente: - quando no estágio de hidrólise de oxidação ácida o reagente ácido não é utilizado em uma mistura com o reagente oxidante, mas é utilizado somente em um reagente ácido, ou somente em um reagente oxidante (mas não na mistura dos dois), para as mesmas condições de temperatura e tempo de reação, conforme mostrado na Tabela 2 abaixo Tabela 2 - quando no estágio de hidrólise de oxidação alcalina, o reagente alcalino não é utilizado em uma mistura com o reagente oxidante, mas é utilizado somente o reagente alcalino ou somente o reagente oxidante (mas não a mistura dos dois), para as mesmas condições de temperatura e tempo de reação, conforme mostrado na Tabela 3 abaixo.

Tabela 3 - quando o estágio de hidrólise de oxidação ácida não é executado antes do estágio de hidrólise de oxidação alcalina, mas é executado após o último, conforme mostrado na tabela 4.

Tabela 4 [0076] Os outros estágios do tratamento, que são tratamentos auxiliares ou de acabamento, não impactam significativamente o rendimento total do processo.

Exemplo 4. Características do eluato [0077] O eluato, contendo dissolvido no mesmo os produtos finais de reação, poderá ser recirculado em linha no mesmo processo de purificação onde ele é misturado com a água descartada primária bruta (tanque de equalização, condicionamento químico preliminar) ou é enviado para a seção biológica (lama ativa, percoladores, etc.).

[0078] As características do eluato obtido durante os testes são como se segue: A - Características organolépticas Aparência: líquido transparente;

Cor: leve e agradável, como em uma padaria. B - Composição típica qualitativa [0079] Proteínas e/ou peptonas e/ou aminoácidos livres; oligossacarídeos e polissacarídeos menores; fosfolipídios; ácidos graxos livres; anion de sulfato; anion de cloreto; nitrogênio de amônia; biodegradabilidade total > 95%.

[0080] Alem disso, estão ausentes os seguintes compostos: nitrogênio nitroso; nitrogênio nítrico; aldeídos, cetonas e alcoóis; compostos orgânicos aromáticos; compostos orgânicos clorados; óleos e gorduras esterificados; tensoativos sintéticos; fenóis e polifenóis; enquanto os seguintes estão presentes em quantidades limitadas: cobre (< 0,01 mg/litro) e outros elementos de transição (< 0,01 mg/litro).

[0081] O eluato recirculado, portanto, é um nutriente excelente para biomassa e isto faz com que seja possível eliminar-se quaisquer outras substâncias adicionadas como nutrientes. A biodegradabilidade dos solutos orgânicos contidos no mesmo, além disso, melhora a relação BOD/COD.

Exemplo 5. Sobrecarga orgânica e hidráulica produzida pelo eluato recirculado [0082] Por causa da recirculação do eluato na planta de purificação biológica no local, o último usualmente é sobrecarregado conforme indicado na Tabela 5 abaixo, levando-se em consideração um coeficiente médio de recirculação de 1:150 como a relação entre a vazão da água descartada que entra (Qin) e a vazão do eluato recirculado (Qe).

Tabela 5 [0083] Com base nisto nós podemos deduzir que a sobrecarga orgânica no processo de purificação primária é no total negligível e que, além disso, ela pode ser considerada como enquadrando-se completamente dentro das flutuações normais da água descartada que entra, tanto no campo civil como no industrial.

[0084] Com relação à sobrecarga hidráulica, o processo de acordo com a invenção atual não utiliza nenhuma outra água além daquela que já está presente na própria lama tratada, que prova, portanto, ser totalmente suficiente para o processo. Além disso, deve ser adicionado o volume de reagentes usado, que é igual a cerca de 2% do volume de lama tratada. Em consequência, a quantidade total de solução aquosa que entra no ciclo de purificação é praticamente a mesma que aquela que está presente em um processo de purificação biológica do tipo convencional, porque o excesso de lama concentrado e desidratado é enviado diretamente para a prensagem final e o líquido liberado do prensado é recirculado no processo.

Exemplo 6. Características do resíduo extraído do processo [0085] Diferentemente de todas as outras tecnologias conhecidas e utilizadas, cujos resíduo de processo é classificado como resíduo especial perigoso (exceto para o processo de biocomposição, que não se enquadra dentro da mesma categoria que estes), o processo da invenção atual apresenta uma lama residual que, se presente, tem características tais que ela pode ser espalhada no solo como uma substancia de melhoria/fertilizante.

[0086] Para fins de exemplo, a Tabela 6 mostra um exame comparativo de excesso de lama biológica espessada, da operação de uma indústria química têxtil de tingimento, antes e após o tratamento pelo processo da invenção atual.

Tabela 6 [0087] Conforme aparece claramente dos dados reproduzidos acima, ao invés de ser uma só lama industrial, derivada do tratamento biológico de uma água descartada puramente química de uma indústria química no setor têxtil de tingimento, e, portanto, com uma alta carga de poluentes, com poluentes muito resistentes a biodegradação, o resíduo do tratamento tem um excelente perfil químico e biológico, que permite que o mesmo seja usado, tanto como um produto que pode ser composto, a como um material para a melhoria do solo/fertilizante, que pode ser espalhado diretamente sobre o solo, de acordo com as determinações da lei aplicável.

Exemplo 7. Minimização adicional do resíduo [0088] A lama remanescente do tratamento, quando presente, depois da prensagem, tem uma aparência visual apreciável mente diferente daquela do produto tradicional não tratado, pelo fato de apresentar uma capacidade de remoção/friabilidade marcadamente superiora última (facilmente notável visualmente, mas também ao toque), por comparação com a qual ela possui uma concentração claramente superior de material seco, geralmente o dobro do conteúdo inicial. Esta nova qualidade de resíduo, que é produzido após o tratamento de acordo com a invenção atual, fornece características especialmente favoráveis ao resíduo final, porque ele parece como uma substância inerte exaurida, inodora, extremamente friável, e sem nenhuma tendência a adesão. Estas características físicas são extremamente favoráveis se é desejado submeter-se este resíduo a uma concentração adicional do material seco, através de secagem, i.e., evaporação parcial ou total da umidade absorvida que permaneceu na mesma. Esta operação seria, além disso, favorecida pela possibilidade de se explorar o calor que o próprio resíduo já possui na saída, estando em uma temperatura de 60 - 70 ° C.

[0089] Algumas outras vantagens, não secundárias, relativas à invenção atual, são apresentadas abaixo.

Remoção de compostos biotóxicos [0090] Numerosas substâncias orgânicas residuais com baixa biodegradabilidade ou mesmo com atividade inibitória da biomassa ativa, possivelmente derivada de processos industriais no local, com muita frequência não são destruídas com sucesso pelo processo biológico, e portanto podem ainda estar presentes, e na realidade estarem concentradas no excesso de lama que as incorporou. Elas podem, portanto, exercer tanto uma ação biotóxica marcada ou, em qualquer quantidade, ter um efeito de inibição sobre a atividade da biomassa, e ter também um efeito irritante e/ou tóxico sobre o pessoal utilizado no local. Entre estas substâncias estão as seguintes: bactericidas, agentes bacteriostáticos, fungicidas, anti-fermentativos, antioxidantes, repelentes de traça e compostos antimofo, anticriptogâmicos, antiparasiticos, desfoliantes, formaldeído e seus precursores, fenóis simples e complexos, polifenóis e derivados, compostos policíclicos, sais de amônio quaternário, etc. O processo de acordo com a invenção faz com que seja possível, na maioria dos casos tratados, fazer com que estas substâncias sejam totalmente inofensivas, porque é possível modificar a sua estrutura química e negar a sua efetividade.

Redução da carga microbiológica [0091] Um dos problemas mais sérios ligados com o manuseio, estocagem e uso do excesso de lama é a presença de uma carga muito elevada e variada de micróbios, microflora e microfauna, algumas delas patogênicas, a sua concentração tendendo rapidamente a multiplicar-se por divisão de célula, ambas (especialmente) em lama líquida fresca, mas também em lama prensada úmida. Isto é devido à presença considerável de substâncias orgânicas e inorgânicas que são ainda fortemente putrefazeis (proteínas, gorduras, polissacarídeos, substâncias fosforilantes e/ou azotatos, sulfatos, nitritos e nitratos) contidos na mesma e suscetíveis de serem reduzidos por bactéria redutora, que estão sempre presentes, em amônia, sulfitos, sulfetos, fosfina, metano, monóxido de carbono, etc. Um índice importante de fermentação biológica em execução, i.e., do crescimento da carga microbiana, é certamente representado pelo odor putrefato característico que usualmente se desenvolve em lama estocada, especialmente na forma líquida, mas também desidratada. O processo de acordo com a invenção atual é capaz de destruir mais de 99,999% da carga total microbiana (microflora e microfauna), porque é capaz de decompor, mesmo o conteúdo intracelular. A observação microscópica do resíduo depois do tratamento é suficiente para demonstrar esta capacidade do processo. Simplificação do processo de purificação [0092] O processo de purificação biológica tradicional, invariavelmente requer que o excesso de lama produzida seja espessado previamente antes de ser desidratado. Isto é devido a presença na lama de material orgânico que é pegajoso, mais putrefavel e mais resistente mecanicamente à prensagem, que foi formado mais recentemente. De fato, estas substâncias, em geral, são também as mesmas que mais obstruem o processo de desidratação final, por causa de um alto teor de biopolímeros naturais, que se acredita sejam um produto endógeno da própria biomassa.

[0093] O processo de acordo com a invenção atual mostrou ser especialmente efetivo em modificar e extrair estas substâncias, o que tem as seguintes consequências práticas: - melhorar a capacidade de filtração ou prensagem final do resíduo; - obter um resíduo com um alto teor de material seco; - ser capaz também de tratar diretamente o excesso de lama bombeável que não foi submetido ao espessamento, mas foi extraído diretamente do tanque de sedimentação biológica, com os mesmos resultados que são obtidos na lama espessada previamente, dessa forma evitando o estágio inteiro de espessamento; - sendo capaz de tratar a umidade, prensada, de lama removível, da mesma forma e com os mesmos resultados conforme foi indicado. [0094] A invenção atual foi descrita através de ilustração não limitante, de acordo com as suas realizações preferidas, mas deve ser entendido que podem ser feitas variações e/ou modificações no campo por intermédio de especialistas, sem por esta razão se afastarem do escopo protetor da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas.

REIVINDICAÇÕES

Claims (13)

1. Processo para o descarte de resíduos, caracterizado pelo fato de que compreende: execução de uma hidrólise oxidante ácida do resíduo de entrada (carga); execução de uma hidrólise oxidante alcalina da massa que sai da hidrólise oxidante ácida; condicionamento químico da massa que sai da hidrólise oxidante alcalina, através da adição de um reagente ácido; separação do resíduo não dissolvido, se algum, executado por sedimentação ou filtração direta.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos resíduos a ser descartados serem lamas derivadas da purificação de águas de resíduos.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado ainda por compreender a recirculação do eluato obtido do estágio de separação no processo de purificação do qual é proveniente a carga que entra.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um estágio preliminar de quebra mecânica da carga que entra.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende ainda, subsequente ao estágio de hidrólise oxidante alcalina, um estágio de separação de hidróxidos metálicos insolúveis.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do estágio de hidrólise oxidante ácida ser executado em um valor de pH de 0,1 a 5,0, de preferência, de 2,5 a 3,5.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do estágio de hidrólise oxidante ácida ser executado em uma temperatura de 35° a 100° C, de preferência, de 60° a 75° C.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do estágio de hidrólise oxidante ácida ser executado pela inclusão na massa de oxigênio molecular e/ou de um agente oxidante de peróxido orgânico ou inorgânico.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do estágio de hidrólise oxidante alcalina ser executado em um valor de pH de 8,0 a 12,0.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do estágio de hidrólise oxidante alcalina ser executado em uma temperatura de 40° a 100° C, de preferência, de 60° a 75° C.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do estágio de hidrólise oxidante alcalina ser executado pela inclusão na massa de oxigênio molecular e/ou de um agente oxidante de peróxido orgânico ou inorgânico.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do estágio de condicionamento químico ser executado pela adição de um reagente ácido para atingir um valor de pH de 3,5 a 4,5.

13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que após o estágio de separação, o resíduo é submetido à desidratação.