BR112013010304B1

BR112013010304B1 - processo de separação entre líquido e matéria em suspensão de uma lama e dispositivo que executa um tal processo

Info

Publication number: BR112013010304B1
Application number: BR112013010304A
Authority: BR
Inventors: Lopez Michel; Gendrot Pascal; Capeau Patrice
Original assignee: Orege
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2019-12-31
Also published as: EP2632859A1; CN103313942B; AU2011322381B2; US20130227997A1; EP2632859B1; FR2966818A1; CL2013001181A1; RS53764B1; CN103313942A; MX2013004785A; KR20130122744A; US9890068B2; PT2632859E; US20180170785A1; AU2011322381A1; CA2815956A1; JP2013540585A; ES2616280T3; IL225998A0; HRP20150015T1

Abstract

processo de separação entre líquido e matéria em suspensão de uma lama e dispositivo que executa um tal processo. a invenção se refere a um processo de separação entre a parte líquida e as matérias em suspensão de uma lama alimentadas em fluxo contínuo a uma vazão qeb = v/hora. o fluxo sendo dividido em pelo menos dois fluxos parciais, projeta-se os fluxos um sobre o outro dentro de um recinto fechado de volume < v/20 injetando-se para isso simultaneamente ar a uma vazão d_, mantendo-se a pressão dentro do recinto em sobrepressão, e depois se deixa decantar as matérias em suspensão do fluxo assim tratado dentro de um recipiente de recuperação no qual a parte sólida ou torta cai na parte baixa do recipiente separando-se da parte líquida que é esvaziada de modo contínuo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO

DE SEPARAÇÃO ENTRE LÍQUIDO E MATÉRIA EM SUSPENSÃO DE UMA LAMA E DISPOSITIVO QUE EXECUTA UM TAL PROCESSO.

A presente invenção refere-se a um processo de separação en5 tre a parte líquida e as matérias em suspensão de uma lama alimentada em fluxo contínuo a uma vazão Q_Eb = V/hora.

Ela permite assim eliminar quase a totalidade das matérias em suspensão para descer as mesmas abaixo de um limite determinado.

A invenção também se refere a um dispositivo de tratamento de 10 lama que executa um tal processo.

Ela encontra uma aplicação especialmente importante, ainda que não exclusiva, no domínio da desidratação das lamas e da clarificação das águas.

Ela resulta de modo surpreendente da utilização de uma energia muito forte em um meio líquido e lamacento que vai permitir notadamente atacar as estruturas coloidais dentro de um tal efluente.

Coloides estão de fato presentes nas lamas sólidas (na fração orgânica das mesmas), mas também nas águas.

São notadamente esses coloides que dão uma coloração turva e 20 tornam difícil a separação entre fases líquida e sólida e a descoloração de certas águas.

São conhecidos processos de separação de matéria sólida em suspensão, do efluente líquido no qual ela se encontra.

As técnicas que existem de extração da água para fora das la25 mas são essencialmente a compactação que aumenta o teor (em % em peso da mistura total), em composto sólido da ordem de 5%, a centrifugação ou a filtração que aumentam uma e outra o teor em composto sólido de 18 a 25%, e finalmente a secagem (por combustão ou espalhamento durante várias semanas) que aumenta o teor em composto sólido de 90 a 95%, e isso se sabendo que o teor em peso de composto sólido das lamas de depuração antes do tratamento está em geral compreendido entre 0,1 a 1% do peso total do efluente.

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Todos esses tratamentos conhecidos pela arte anterior apresentam inconvenientes, ou ligados ao fato de que a dessecação não é suficiente (compactação, centrifugação, filtração) ou ligados ao tempo de tratamento (secagem) ou ao consumo grande de energia (combustão).

É conhecido também (FR 73.08654) um processo de tratamento dos detritos de lamas no qual se alimenta um circuito estanque que compreende uma cuba, circuito no qual é feita a recirculação durante várias dezenas de minutos introduzindo-se para isso um gás que contém oxigênio dentro do circuito a montante da cuba.

A retenção da lama ativada dentro da cuba durante um período de tempo suficiente para permitir a supersaturação pelo gás que contém oxigênio é indicada como permitindo a eliminação de modo importante dos sólidos em suspensão.

Um tal processo, além de que ele é longo, emprega um dispositivo bastante complicado, fonte de numerosas colmatagens.

A presente invenção visa fornecer um processo e um dispositivo que respondem melhor que aqueles anteriormente conhecidos às exigências da prática, notadamente pelo fato de que ela vai permitir a obtenção de uma desidratação profunda bem superior àquela obtida com as técnicas existentes, que ele seja executado sozinho ou em combinação com tais técnicas, e isso de modo bastante rápido, a utilização do processo de acordo com a invenção só necessitando de alguns segundos antes da obtenção de um resultado.

Em especial, esse processo permite obter excelentes resultados sozinho para lamas muito mineralizadas (quer dizer que apresentam uma % de matéria orgânica em 100% em peso de matéria seca inferior a de 5 a 15%).

Com lamas menos mineralizadas, é possível obter um rendimento otimizado quando ele é combinado com uma ferramenta de separação complementar disposta a jusante do dispositivo (filtro de correia ou centrifugação), melhorando de mais de 10% a dessecação, por exemplo, de 25%.

As instalações existentes podem assim ser facilmente melhora

3/18 das acrescentando-se um ou vários reatores que executam a invenção, o que vai em seguida e, por exemplo, economizar nos custos de transporte e de incineração final das lamas.

Ela apresenta por outro lado um consumo elétrico muito baixo e utiliza pouca matéria consumível (ar comprimido, aditivo).

Além disso, o processo emprega um dispositivo simples de volume muito pequeno, facilmente transportável, que vai portanto poder ser instalado em sítios pouco acessíveis.

Com a invenção um funcionamento de modo contínuo é possível, e isso com restrições de exploração pouco exigentes.

O tratamento de acordo com a invenção não gera por outro lado nenhuma poluição ao mesmo tempo em que emprega uma técnica que é em si muito mais econômica do que aquelas conhecidas no domínio da separação líquido/sólido (centrifugadora, filtro prensa, filtro de correia, recirculação oxigenada contínua, etc.).

Finalmente com a invenção obtém-se de modo surpreendente uma torta porosa e desidratada de tipo novo que constitui um resíduo utilizável.

Com esse objetivo, a invenção propõe notadamente um processo de separação entre a parte líquida e as matérias em suspensão de uma lama alimentadas em fluxo contínuo a uma vazão Qeb = V/hora, no qual se injeta ar a uma vazão d, caracterizado pelo fato de que o fluxo sendo formado por pelo menos dois fluxos parciais, projeta-se os mesmos um sobre o outro dentro de um recinto fechado de volume v < V/20, de passagem do fluxo em pressão, o ar sendo injetado dentro do recinto mantido a uma pressão superior a um valor determinado, e depois se filtra ou se deixa decantar as matérias em suspensão do fluxo assim tratado dentro de um recipiente de recuperação.

O recinto fechado é alimentado e evacuado de modo contínuo com a mesma vazão de entrada e de saída de modo contínuo do efluente.

Ele constitui, portanto, um acidente em linha do fluxo tratado sem recirculação em laço dos efluentes na parte de dentro do recinto.

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Vantajosamente, no caso de uma decantação, a parte sólida ou torta cai na parte baixa do recipiente separando-se da parte líquida que é esvaziada de modo contínuo.

Por recinto fechado, entende-se uma cuba ou um reator de volume fechado determinado que compreende no entanto e evidentemente os meios de entrada do fluxo contínuo, e meios de saída (em geral uma tubuladura) do dito fluxo contínuo uma vez que ele foi tratado, com a mesma vazão ou substancialmente com a mesma vazão.

O recinto é, portanto, um recinto de passagem do fluxo em pressão.

Por um valor v < V/20 entende-se um calor inferior ou aproximadamente inferior, com uma tolerância da ordem de ± 10% a 20%.

Vantajosamente v < V/25 ou < V/30.

Em um modo de realização vantajoso da invenção se atinge notadamente os excelentes resultados graças ao acúmulo de várias funções dentro do mesmo recinto de pequeno tamanho dispondo-se quatro zonas funcionais.

Uma zona de introdução de ar ligeiramente comprimido, zona na qual se desenrola também uma colocação em suspensão ou uma prevenção da decantação das partículas mais pesadas, no entanto capazes de subir no reator e de sair na parte alta com as partículas mais finas.

Uma zona de choques hidráulicos onde é efetuada a introdução dos fluxos líquidos.

Uma zona de subida do leito constituído, para uma quantidade em peso de cerca de 1 de gás, de 0,1 de água e de 0,01 de sólido. Nessa zona uma misturação muito grande é tornada possível pelo aporte de ar da qualidade preconizada (vazão e pressão).

Uma zona de descompressão, por exemplo, regulada por uma válvula situada na parte alta do reator. No exemplo dessa válvula essa última deve permitir manter o reator a uma pressão relativa de cerca de 50 a 200 kPa (de 0,5 a 2 bar).

Em modos de realização vantajosos, recorre-se além disso a

5/18 uma e/ou a outra das disposições seguintes:

- se injeta o fluxo dentro do recinto de volume v < V/20 por dois orifícios idênticos opostos confrontantes situados na metade inferior do dito recinto, o ar sendo injetado embaixo dos ditos orifícios e evacua-se de modo contínuo ou por intermitência o fluxo na parte alta, por exemplo, através de uma válvula de sobrepressão que é acionada acima de um valor limite determinado;

- o ar é injetado com uma vazão d > 1,5 Qeb, por exemplo, superior a 5 Qeb, a 10 Qeb ou compreendida entre 1,5 vezes e 15 vezes Q_Eb!

- o ar é injetado em pressão média. Por pressão média entendese compreendida entre 140 a 250 kPa (1,4 bar e 2,5 bar), vantajosamente entre 160 a 190 kPa (1,6 bar e 1,9 bar). Uma tal pressão gera bolhas maiores que vão ser capazes de penetrar melhor o meio se distribuindo para isso de modo aleatório dentro do recinto.

- o recipiente de recuperação é esvaziado em permanência por transbordamento;

- v < V/50;

-v<V/100;

- a vazão Q_Eb é superior ou igual a 15 m3/h, a vazão d é superior ou igual a 25 m3/h e a pressão relativa dentro do recinto é superior ou igual a 80 kPa (0,8 bar);

- a vazão Qeb é superior ou igual a 20 m3/h, a vazão d é superior ou igual a 50 m3/h e a pressão relativa dentro do recinto é superior a 120 kPa (1,2 bar);

- se adiciona pelo menos um reagente líquido de modo contínuo a uma vazão g na parte de dentro do recinto;

- o reagente é adicionado em proporções compreendidas entre 0,05% e 0,1% da taxa de matéria seca contida na lama. Por taxa de matéria seca entende-se a % em peso de solido sobre a % em peso total do efluente;

- o reagente líquido é um floculante orgânico de tipo catiônico;

- desgaseifica-se os efluentes na saída do recinto e utiliza-se os

6/18 gases obtidos para alimentar a injeção de ar na parte baixa;

- a torta obtida é recuperada e desidratada por secagem, prensagem ou centrifugação para obter um disco solidificado.

A invenção também propõe um produto obtido diretamente pelo processo tal como descrito acima.

Ela também propõe um disco de lama solidificada obtida com o processo descrito acima, que é caracterizado pelo fato de que ele apresenta uma porosidade compreendida entre 5% e 15%.

A invenção propõe também um dispositivo que executa o processo tal como descrito acima.

Ela propõe por outro lado um dispositivo de separação entre a parte líquida e as matérias em suspensão de uma lama alimentadas em fluxo contínuo a uma vazão Qeb = V/h, que compreende meios de alimentação em ar a uma vazão d, e um recipiente de recuperação e de decantação das matérias em suspensão do fluxo assim tratado, assim como meios de evacuação de modo contínuo de sua parte líquida sobrenadante para o exterior do dito recipiente caracterizado pelo fato de que ele compreende

- um recinto fechado de volume v < V/20 que compreende pelo menos dois orifícios idênticos opostos confrontantes situados na metade inferior do dito recinto,

- meios de captação da lama e de alimentação no dito recinto do fluxo de lama assim captada em pelo menos dois fluxos parciais respectivamente injetados cada um deles por um dos ditos orifícios, os meios de alimentação em ar a uma vazão d sendo próprios para injetar o ar dentro do recinto embaixo dos ditos orifícios e meios de evacuação do fluxo de modo contínuo ou par intermitência, a pressão dentro do recinto sendo superior a um valor limite determinado.

Vantajosamente o dispositivo é disposto para que o fluxo seja evacuado na parte alta através de uma válvula de sobrepressão que é acionada acima do dito valor limite determinado.

Também vantajosamente os meios de evacuação de modo con

7/18 tínuo da parte líquida sobrenadante são formados por um dispositivo de transbordamento por gravidade.

Em um modo de realização vantajoso v < V/50.

Também vantajosamente v < V/100.

A invenção propõe também um dispositivo no qual os meios de alimentação de um reagente líquido a uma vazão determinada diretamente dentro do recinto são previstos.

A invenção será melhor compreendida com a leitura da descrição que se segue de modos de realização dados abaixo a título de exemplos não limitativos. A descrição se refere aos desenhos que a acompanham nos quais:

- A Figura 1 é um esquema de princípio que ilustra o processo de tratamento de acordo com a invenção.

- A Figura 2 é um esquema de funcionamento de um modo de realização de um dispositivo de acordo com a invenção.

- A Figura 3 é uma vista que ilustra esquematicamente a transformação de uma lama utilizando para isso um dispositivo de acordo com um modo de realização da invenção.

A Figura 1 mostra os princípios do processo de separação entre líquido e sólido de uma lama, de acordo com o modo de realização da invenção mãos especialmente descrito aqui.

Em um reator 1 formado por um recinto 2, oblongo, que se alonga em torno de um eixo 3, de pequeno volume v por exemplo da ordem de 50 litros, são injetados os efluentes (flechas 4) por dois condutos perfurantes opostos 5, 6 simétricos em relação ao eixo 3 do recinto.

Os condutos perfurantes estão situados na parte baixa do recinto, por exemplo a uma distância h do fundo 7 do recinto compreendida entre um quinto e um terço da altura H do recinto.

Esses dois condutos perfurantes situados confrontantes entre si permitem uma alimentação em pressão do fluxo de água bastante carregado em matéria seca (MS), (por exemplo τ de MS 10%/peso total) o que provoca um choque grande ao nível do encontro dos dois fluxos na zona 8.

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Em outros termos, o bombeamento das águas do exterior (não representado) introduzidas dentro do recinto do reator 1 de pequeno tamanho, pelos dois condutos perfurantes confrontantes permite um choque entre os fluxos na zona 8 devido à pressão de saída da ou das bombas de alimentação (não representadas), que depende da altura de água das ditas bombas de alimentação a montante dos condutos perfurantes e das perdas de cargas do circuito.

Classicamente, utilizando-se bombas industriais do comércio e um circuito sem acidentes demais, uma pressão de 200 kPa (2 bar) na saída 9 dos condutos perfurantes dentro do recinto é facilmente atingível.

A energia cinética de bombeamento é nesse caso transformada em energia de choque, maximizada aumentando-se a velocidade de introdução dentro do recinto para a saída dos condutos perfurantes dos ajustes 9 de dimensões reduzidas, mas compatíveis com a granulometria máxima da lama.

Por outro lado, e de acordo com o modo de realização da invenção mais especialmente descrito aqui é introduzida uma quantidade de ar comprimido (flecha 10) embaixo da zona 8.

Por comprimido entende-se uma ligeira sobrepressão que pode ser compreendida entre 10 kPa (0,1 bar) relativo e 100 kPa (1 bar) relativo em relação à pressão atmosférica, por exemplo 80 kPa (0,8 bar) relativo.

Essa introdução de ar é feita por uma rampa 11 de distribuição do ar, por exemplo uma rampa formada por um tubo circular, em serpentina ou longilíneo, que permite trazer bolhas de ar de modo distribuído na superfície do recinto, por orifícios 12, distribuídos ao longo do dito tubo 13.

O ar pode também ser trazido por um conduto perfurante na parte baixa.

A rampa é situada embaixo do encontro dos efluentes na zona 8, por exemplo entre um décimo e um quinto da altura H do recinto, e gera grandes bolhas B, por exemplo bolhas de diâmetro compreendido entre 1 mm e 1 cm.

Essa introdução de ar aumenta o nível energético do recinto, em

9/18 sobrepressão em relação a sua saída 14 de evacuação dos efluentes depois de tratamento.

Obtém-se também na parte superior 15 do recinto uma zona 16 funcional, na qual uma mistura extremamente turbulenta animada por movimentos brownianos (traço 17 interrompido) é realizada.

Na parte baixa 18 do reator, de modo conhecido em si, é prevista uma expurgação 19 dos elementos densos demais que não escapam pela parte de cima do reator e que é esvaziada sequencialmente.

Na saída 14 do reator escapam o ar, a água e as lamas que depois de decantação, dar uma água transparente fisicamente separada da matéria sólida, com uma taxa de matéria sólida muito baixa, inferior notadamente a 30 mg/l e mesmo a 10 mg/l, enquanto que inicialmente ela podia se aproximar de mais de 500 mg/l.

A matéria sólida sem coloides obtida a esse nível é mais porosa e consequentemente facilmente compactável. Ela pode mesmo, em função de sua taxa de matéria orgânica inicial, ser diretamente peletable na saída do reator.

O ar é introduzido a uma pressão média, por exemplo, compreendida entre 160 kPa e 190 kPa (1,6 bar e 1,9 bar) absoluto à pressão dentro do próprio recinto, a fim de que possa haver aí grandes bolhas no meio, que vão poder penetrá-lo e se distribuir de modo aleatório dentro do reator para realizar a mistura esperada.

O ar é por outro lado introduzido com grande vazão d, quer dizer de 1,5 vezes a 15 vezes (em Nm³/h) aquela Qeb da água que entra (em m³/h).

O gás extraído do reator sai com a água e a lama na vazão do compressor e pode ser recuperado, tratado e se for o caso reciclado para ser reutilizado na parte baixa do reator.

Deve ser notado que a presença de matérias grosseiras do tipo areia, cascalho, etc., aumenta o número de choques e melhora devido a isso o processo.

A pressão do recinto é no que lhe diz respeito disposta e/ou re

10/18 guiada para otimizar a energia interna gerando para isso um fluxo ascensional que sai pela parte de cima.

Uma tal pressão é portanto determinada em função das características funcionais do circuito (Altura de água de bombas) mas também do tipo de efluentes e das vazões de tratamento procurado.

A dimensão finalmente escolhida do reator será também determinada pelo profissional em função dos conhecimentos de base do engenheiro do domínio doa engenharia química e do diagrama dos fluxos.

A pressão e a saída são, por exemplo, asseguradas através de uma válvula de retenção que libera o fluxo quando a pressão dada é excedida.

Como o processo de acordo com a invenção emprega uma agitação em três fases, sólida, líquida e gasosa, é necessário na saída, colocar uma separação que leva em conta a desgaseificação, a fase sólida mais densa do que a água e a evacuação da água.

Em um modo de realização vantajoso adiciona-se além disso um coagulante (exemplo cal, cloreto férrico).

Essa adição complementar é feita, por exemplo, na zona funcional 16.

Assim com um reator de 55 litros o diâmetro e bicos de injeção dentro desse reator de 40 mm de diâmetro, é possível tratar até 20 m³/h de lama.

De modo surpreendente, é observado por outro lado com o processo da invenção que quando a pressão dentro do reator é superior em pressão relativa a 80 kPa (0,8 bar), que a vazão de alimentação Qeb das águas lamacentas por exemplo formada por lamas de espalhamento carregadas em MES a 5%, os ditos MES sendo provenientes da degradação biológica de capim de pântano, de argila, de areia e de resíduos petrolíferos diversos no estado de traços (< 1 %) [e superior a 15 m³/h e que a vazão de ar d é superior a 25 m³/h, obtém-se uma separação excepcional, com uma velocidade de decantação máxima de uma lama que apresenta depois de secagem um aspecto poroso granuloso novo.

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Com um reator de 55 litros e bicos de injeção do efluente na parte de dentro de 40 mm, obtém-se valores de velocidade de percussão extremamente rápidos e tempos de permanência dentro do reator que são especialmente curtos (cf. tabela I abaixo).

TABELA I

Vazão de efluente

Velocidade percussão partículas sólidas	0,111	0,221	0,332	0,442	0,553	0,774	1,105 1,658 2,210
Tempo permanência reator	198,00	99,00	66,00	49,50	39,60	28,29	19,80 14,85 9,9

Graças à invenção é portanto possível obter uma desidratação profunda bem superior àquela obtida graças às técnicas existentes e isso em alguns segundos.

A título de exemplo é mostrada na tabela II abaixo, a melhoria Aem secura, obtida com o processo de acordo com a invenção para uma lama de estação de depuração industrial de Fos sur Mer, pouco mineralizada (90% de matéria orgânica) no domínio da petroquímica.

A comparação é feita entre um simples tratamento sobre filtro de correia (tecido filtrante sobre o qual a água e AA lama são derramadas por bombeamento e veiculadas entre rolos de enxugamento), e o mesmo filtro de correia depois de pré-tratamento com o processo de acordo com a invenção.

Para um volume de recinto v = 55 I, fez-se variar os parâmetros de vazão de lama Q_EB (m³/h) de vazão de gás d (Nm³/h), a pressão relativa P dentro do recinto (bar), para uma carga em MS determinada na entrada do recinto (em g/l).

Os resultados são por outro lado dados em função do estado inicial das lamas, isto é, fresca (sem decantação), pouco fresca (depois de decantação de um dia) ou fermentada (vários dias de decantação na ausência

12/18 de oxigênio).

É visto que uma grande vazão de gás (oito vezes a vazão de lama) e uma grande pressão dentro do recinto 130 kPa (1,3 bar) melhora de 48,8% a secura (ensaio N° 10) para uma carga bastante pequena inicial (MS 5 de 8,2 g/l).

Em média (ver os ensaios N° 13 a 16) uma lama fresca carregada a 32,4 g/l para uma vazão de gás vinte vezes superior àquela das lamas, e uma pressão de 100 kPa (1 bar) relativo dentro do recinto, o processo de acordo com a invenção melhora a secura (Taxa de Matéria Seca (MS) em 10 peso em relação ao peso total da lama i.e.: MS + líquido) de 24 a 36,4% ou seja em média 30%.

TABELA II

Ensaios N°	Tipo Lama industriais Fos sur Mer	Vazão	Pressão Recinto	Entrada	Δ Secu- ra	Saída
Qeb Lama	D Gás	P	MS
m3/h	Nm3/h	Bar	g/i	%	%
1	pouco fresca	2,8	40	0,5	24	14,7
2	pouco fresca	2	50	0,8	24	20
3	pouco fresca	3	60	1,4	28	35,5
4	pouco fresca	2	60	1	26	22,1
5	pouco fresca	2	60	1	26	21,1
6	pouco fresca	2	60	1	26	20,4
7	Fresca	1,5	60	1,1	26	26,6
8	Fresca	1,3	60	1	26	22,2
9	Fresca	1,2	60	0,8	26	24,4
10	Fermentada	8	60	1,3	8,2	48,8
11	Fermentada	6,2	60	1,1	11	32
12	Fermentada	3	70	0,8	24	26,2
13	Fresca	3	60	1	32,4	24
14	Fresca	3	60	1	32,4	26
15	Fresca	3	60	1	32,4	36,4
16	Fresca	3	60	1	32,4	30,1
17	Fresca	4,4	40	1,6	32,4	27,2
18	Fresca	5,6	50	0,9	32,4	33
19	pouco fresca	6,5	60	0,5	24	28,2

Foi em seguida representado na Tabela II, um exemplo de resultados obtidos com um dispositivo sozinho (sem tratamento complementar)

13/18 em sedimentos (lama bastante mineralizada) e com tratamento complementar (filtro de correia).

O tratamento com a invenção sozinha deve ser comparado com o filtro de correia sozinho que não excede uma melhoria da secura de 15 a 18%.

Excelentes resultados são aqui obtidos mesmo sem tratamento complementar com filtro ou centrifugadora.

TABELA III

Ensaios N°	Tipo Lama industriais Fos sur Mer	Vazão	Pressão Recinto	Entrada	Δ Secu- ra	Saída
Qeb Lama	D Gás	P	MS
m3/h	Nm3/h	Bar	g/i	%	%
20	Sedimentos	1,3	60	1,1	130	61,6
21	Sedimentos	1,2	60	1,1	84	56,7	69,5
22	V	1,3	70	1	84	43,2	67,1
					Sozinho	Sozinho + Filtro

Além desse ganho de tempo considerável no tratamento, de consumo elétrico muito baixo, ar comprimido e/ou aditivos são necessários.

O pequeno volume do recinto o torna por outro lado facilmente transportável, e permite sua instalação nos sítios de acesso difícil, tudo isso ao mesmo tempo em que permite um funcionamento de modo contínuo de uma grande simplicidade.

O tratamento de acordo com a invenção não gera nenhuma poluição, e isso com uma instalação muito mais econômica comparada com os outros sistemas de tratamento que podem ser considerados para só o trabalho de separação líquido/sólido como são as centrifugadoras, os filtros prensa, os filtros de correias, etc.

Foi representado na Figura 2 um esquema de funcionamento de um dispositivo 20 de acordo com o modo de realização da invenção mais especialmente descrito aqui.

O dispositivo 20 permite a separação entre a parte líquida e a matéria seca da lama alimentada em 21 em fluxo contínuo que se separa em

14/18 seguida em dois para alimentar os condutos perfurantes 22.

Mais precisamente, o dispositivo 20 compreende um recinto E feito de aço inox, fechado, de volume v < V/20, por exemplo, de 55 litros para uma vazão Q = V/h de 1,5 m³/h, que compreende pelo menos dois orifícios idênticos ou condutos perfurantes 22, opostos, confrontantes, situados na metade inferior 23 do recinto, por exemplo, a uma distância igual a um terço da altura do recinto.

O recinto é, por exemplo, constituído por uma parte cilíndrica 24 terminada na parte alta e na parte baixa por duas zonas cônicas idênticas 25 por exemplo de ângulos no topo da ordem de 120°.

Cada extremidade é ela própria terminada por um tubo superior 26, e inferior 27. O tubo inferior 27 é ligado a uma canalização 28 de evacuação intermitente, munida de uma válvula 29, do material em suspensão 30 que teria sido decantado no fundo 27 do recinto.

O dispositivo 20 compreende além disso meios 31 de alimentação do recinto em ar 32 a uma vazão d embaixo dos orifícios 22.

Essa alimentação é feita, por exemplo, por intermédio de uma tubulação retilínea ou tubo 33, de pequeno diâmetro, por ex. de 5 cm de diâmetro, de comprimento substancialmente igual ao diâmetro do recinto cilíndrico, que compreende bicos 34 regularmente distribuídos, de saída do ar comprimido de modo distribuído dentro do recinto, criador de bolhas grandes que vão provocar grandes misturações (círculos 35).

Meios 36 conhecidos em si, de alimentação de um reagente líquido 37, por exemplo, um coagulante, são previstos. Eles são, por exemplo, formados por um tanque de estocagem 38, que alimenta por intermédio de uma bomba dosadora 39 e de uma válvula telecomandada 40, a parte de dentro do recinto acima dos condutos perfurantes 22, na zona de turbulência.

O dispositivo 20 compreende além disso meios 41 de evacuação de modo contínuo do líquido que penetrou dentro do recinto por intermédio de uma válvula ou comporta 42 que se abre acima de uma pressão determinada dentro do recinto, por exemplo 130 kPa (1,3 bar).

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É também possível não prever válvula, o circuito a jusante ele próprio constituindo a perda de carga necessária para a manutenção em sobrepressão relativa do recinto.

O efluente 43 é então evacuado na parte alta para chegar dentro de um tanque 44 de decantação conhecido em si.

Por exemplo, esse tanque 44 de decantação é constituído por uma cuba cilíndrica 45 na qual chega a tubulação de evacuação 46 embaixo do nível 47 de funcionamento para limitar as turbulências.

O tanque 44 é esvaziado no que lhe diz respeito por transbordamento em 48, através de uma porção 49 da cuba lateral não turbulenta separada do resto da cuba por uma parede perfurada em diferentes locais.

A matéria sólida decantada 50 é evacuada na parte baixa 51 para poder ser tratada ulteriormente.

Foi representado na Figura 3 em vista de cima, o dispositivo 20 da Figura 2 que permite obter a partir da lama 52, o disco 53, de acordo com a invenção.

Na sequência da descrição serão utilizadas as mesmas referências para designar os mesmos elementos.

A partir da lama ou efluente 52 carregado de material em suspensão, que é bombeado em um meio 54 por intermédio de uma bomba 55 que tem uma altura de água H_o a uma vazão Qeb, alimenta-se o recinto E por intermédio dos dois condutos perfurantes 22 situados confrontantes, um em frente ao outro. Tem-se, portanto, em cada conduto perfurante uma vazão dividida por dois Qeb/2.

A alimentação com ar 32 é feita embaixo dos condutos perfurantes como descrito antes, por um conduto perfurante 56.

Um reagente (coagulante tal como cloreto férrico ou cal) conhecido em si e que deve ser adaptado pelo profissional em função dos efluentes tratados, é alimentado de modo contínuo dentro do recinto E a partir do tanque 38 via uma bomba dosadora 39.

Os efluentes uma vez tratados dentro do recinto como descrito acima, são evacuados na parte alta em 41 para obter o efluente desfragmen16/18 tado sem coloides 57 como representado esquematicamente na Figura 3.

Esse efluente sem coloides e desfragmentado é em seguida alimentado no tanque de decantação 45. Depois de uma decantação que intervém de modo contínuo em alguns segundos, é observado então em 58 uma água extremamente clara, por exemplo, que deixa passar 99% da luz que a atravessa, e mesmo 99,5%.

Em 59, depois de tratamento eventual complementar de compactação em 60, obtém-se um disco de lama especialmente interessante, ao mesmo tempo aerado, solidificado e que apresenta uma excelente porosidade compreendida entre 5% e 15%.

Um tal produto obtido com o processo de acordo com a invenção é novo e vai formar matéria para utilizações ulteriores a título de húmus, a título de matéria prima na construção, etc.

Agora vai ser descrito em referência à Figura 3 o funcionamento de uma depuração de acordo com o modo de realização da invenção mais especialmente descrito aqui.

A partir de um meio por exemplo um rio 54 carregado de lama 52, é extraída por bombeamento (55) essa lama.

Em um exemplo de aplicação a taxa de lama i.e. a porcentagem em matéria mássica de matéria seca, está por exemplo compreendida entre 3e 10%.

Essa lama alimenta o recinto E, por exemplo, de volume V = 100 I, a uma vazão compreendida por exemplo entre 5 e 50 m³/h, por exemplo 15m³/h.

Como descrito acima, esse efluente é injetado dentro do reator pelos dois condutos perfurantes 22 confrontantes. Simultaneamente alimenta-se com ar pela rampa inferior 33 do reator com uma vazão superior por exemplo a 25 Nm³/h.

A pressão na parte de dentro desse último é compreendida entre 30 e 150 kPa (0,3 e 1,5 bar) relativo, por exemplo superior a 80 kPa (0,8 bar) relativo, em função da altura de água da bomba e/ou das bombas de alimentação dos efluentes, assim como da perda de carga criada pelo próprio re17/18 cinto e pela válvula de evacuação 42 situada na parte alta do dito recinto.

A pressão na parte de dentro do reator pode notadamente ser regulada por intermédio dessa válvula superior ou válvula de retenção.

O efluente assim misturado e alimentado com ar, permanece dentro do reator durante um período que corresponde à relação relativa em ter as vazões, o volume e a pressão.

Ele é, portanto, conservado por exemplo durante um tempo de permanência de alguns segundos, por exemplo inferior a 1 min. antes de ser evacuado.

Esse tempo pode mesmo ser bastante inferior visto que com uma vazão de efluente superior a 20 m³/h é possível, por exemplo, permanecer dentro do recinto por um tempo inferior a 10 segundos.

A vazão de alimentação em lama tem no que lhe diz respeito uma ação direta sobre a velocidade de percussão de acordo com a tabela produzida acima, sabendo que o tempo de contato e de permanência dentro do reator sob pressão age também sobre a velocidade de formação dos flocos e da decantação dos mesmos.

A vazão de ar e a influência da pressão dentro do reator são por outro lado elementos que, pelo exame do resultado buscado, vão ser adaptados, de modo ao alcance do profissional.

Uma vez que as lamas foram tratadas, elas saem do reator a uma pressão que corresponde à pressão de escoamento da vazão do fluido dentro do tubo 43, para o tanque de decantação 43, no qual a decantação vai ser efetuada de modo conhecido em si.

A água obtida em sobrenadante é de uma grande pureza e ela própria é evacuada de modo contínuo em 58.

A lama obtida na parte baixa do tanque de decantação é, ela, evacuada ou de modo contínuo, ou sob forma descontínua, de acordo com períodos determinados, por exemplo, uma vez por dia.

O fato de re-evacuar essa lama muito rápido aumenta sua qualidade notadamente no que diz respeito a sua boa porosidade.

O tratamento operado graças ao processo e reator de acordo

18/18 com a invenção permite assim obter uma torta porosa e desidratada, a lama recuperada estando vazia, seca e manipulável. Algumas horas são suficientes contra três meses no âmbito de uma utilização dita de secagem clássica, para obter um resultado comparável, e ainda as características da lama obti5 da sendo bem melhores com a invenção, pois ela é mais facilmente reciclável.

Como é evidente e como resulta também do que precede, a presente invenção não está limitada aos modos de realização mais especialmente descritos. Ela engloba ao contrário todas as suas variantes e notada10 mente aquelas em que os orifícios podem ser tubeiras, tubos que penetram na parte de dentro do recinto para minimizar a distância entre as saídas e aumentar a força dos choques.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo de separação entre a parte líquida e as matérias em suspensão de uma lama alimentadas em fluxo contínuo a uma vazão Qeb = V/hora, V sendo um volume no qual é injetado ar a uma vazão d, caracterizado pelo fato de que, o fluxo sendo formado por pelo menos dois fluxos parciais (4), projeta-se os mesmos um sobre o outro dentro de um recinto fechado de volume v < V/20, de passagem do fluxo em pressão, o ar (10) sendo injetado dentro do recinto mantido a uma pressão superior a um valor determinado, e depois se filtra ou se deixa decantar as matérias em suspensão do fluxo assim tratado dentro de um recipiente (45) de recuperação no qual a parte sólida (50) ou torta cai na parte baixa do recipiente separandose da parte líquida que é esvaziada de modo contínuo.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ar é injetado com uma vazão d > 1,5 Qeb.
3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o ar (10) é injetado a uma pressão compreendida entre 140 kPa e 250 kPa (1,4 bar e 2,5 bar).
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que se injeta o fluxo dentro do recinto de volume v < V/20 por dois orifícios idênticos opostos confrontantes situados na metade inferior do dito recinto, o ar (10) sendo injetado embaixo dos ditos orifícios e evacua-se de modo contínuo ou por intermitência o fluxo na parte alta.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o recipiente (45) de recuperação é esvaziado em permanência por transbordamento.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que v < V/50.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que v < V/100.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a vazão Qeb é superior ou igual

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2/3 a 15 m3/h, a vazão d é superior ou igual a 25 m3/h e pelo fato de que a pressão relativa dentro do recinto é superior ou igual a 80 kPa (0,8 bar).
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a vazão Qeb é superior ou igual a 20 m3/h, a vazão d é superior ou igual a 50 m3/h e a pressão relativa dentro do recinto é superior a 120 kPa (1,2 bar).
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que se adiciona pelo menos um reagente líquido de modo contínuo a uma vazão q na parte de dentro do recinto.
11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o reagente é adicionado na zona de turbulência do recinto em proporções compreendidas entre 0,05% e 0,1% da taxa de matéria seca contida na lama.
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que nenhum floculante é adicionado a montante e/ou dentro do recinto.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que desgaseifica-se os efluentes na saída do recinto e utiliza-se os gases obtidos para alimentar a injeção de ar na parte baixa.
14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a torta obtida é recuperada e desidratada por secagem, prensagem ou centrifugação para obter um disco solidificado.
15. Disco de lama solidificada obtido a partir do processo como definido na reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que ele apresenta uma porosidade compreendida entre 5% e 15%.
16. Dispositivo de separação entre a parte líquida e as matérias em suspensão de uma lama alimentadas em fluxo contínuo a uma vazão QEB = V/h, V sendo um volume que compreende meios (11) de alimentação em ar a uma vazão d, e um recipiente (45) de recuperação e de filtração ou de decantação das matérias em suspensão do fluxo assim tratado, assim

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3/3 como meios (48) de evacuação de modo contínuo de sua parte líquida sobrenadante para o exterior do dito recipiente caracterizado pelo fato de que ele compreende um recinto (2, E) fechado de volume v < V/20 que compreende pelo menos dois orifícios idênticos opostos confrontantes situados na metade inferior (23) do dito recinto, meios de captação da lama e de alimentação no dito recinto do fluxo de lama assim captada em pelo menos dois fluxos parciais respectivamente injetados cada um deles por um dos ditos orifícios, os meios (11) de alimentação em ar a uma vazão d sendo próprios para injetar o ar (10) dentro do recinto embaixo dos ditos orifícios, e meios de evacuação do fluxo de modo contínuo ou par intermitência, a pressão dentro do recinto (2, E) sendo superior a um valor limite determinado.
17. Dispositivo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o fluxo é evacuado na parte alta através de uma válvula (42) de sobrepressão que é acionada acima do dito valor limite determinado.
18. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 e 17, caracterizado pelo fato de que os meios de evacuação de modo contínuo da parte líquida sobrenadante são formados por um dispositivo de transbordamento por gravidade.
19. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 18, caracterizado pelo fato de que v < V/50.
20. Dispositivo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que v < V/100.
21. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 20, caracterizado pelo fato de que ele compreende meios (36) de alimentação de um reagente líquido a uma vazão determinada diretamente dentro do recinto (2, E).