BR112013016156B1

BR112013016156B1 - processo e estação para tratamento de água por nitritação-desnitritação

Info

Publication number: BR112013016156B1
Application number: BR112013016156A
Authority: BR
Inventors: Daniel Olivier; Lemaire Romain
Original assignee: Veolia Water Solutions & Tech
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2020-01-28
Also published as: EP2655269A1; CA2821661C; ES2695055T3; AU2011347092A1; US8956540B2; DK2655269T3; AU2011347092B2; BR112013016156A2; EP2655269B1; PL2655269T3; FR2969596A1; US20130256217A1; FR2969596B1; ZA201304350B; NZ613091A; CA2821661A1; SI2655269T1; WO2012085288A1

Abstract

processo e estação para tratamento de água por nitritaçãodesnitritação a invenção diz respeito a um processo para o tratamento de água carregada com nitrogênio sob a forma de amônia dentro de um reator biológico (10) por nitritaçãodesnitritação, o dito processo incluindo pelo menos uma etapa (i) para o abastecimento do dito reator biológico (10) com a referida água; uma etapa aerada (ii) durante a qual o oxigênio é injetado no reator (10); uma etapa (iii) para extrair água tratada do dito reator (10), as ditas etapas para determinação sendo implementadas continuamente ou intermitentemente de acordo com uma frequência predeterminada. de acordo com a invenção, tal processo compreende uma etapa para uma etapa de cálculo da razão entre um fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator e um fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator e uma etapa que consiste na determinação da porcentagem de amônia reduzida no dito reator (10), a alimentação de oxigênio no dito reator durante a referida etapa aerada (ii) sendo determinada em função da dita razão entre o referido fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator (10) e o dito fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator (10) e em função do da dita porcentagem de amônia reduzida no dito reator (10).

Description

“PROCESSO E ESTAÇÃO PARA TRATAMENTO DE ÁGUA POR NITRITAÇÃODESNITRITAÇÃO” .Campo da Invenção [001]O campo da invenção é o de tratamento de água carregada com nitrogênio sob a forma de amônia. A invenção pode ser aplicada especialmente no tratamento de efluentes industriais ou municipais, como sobrenadantes de digestor anaeróbio, efluentes do tratamento de lodo por oxidação úmida, condensados de tratamento de gás, condensados do tratamento de lodo de águas de rejeito, lixiviados de descarga, efluentes de matadouro, estrume de porco líquido ou qualquer outro tipo de efluente carregado com nitrogênio sob a forma de amônia.

[002]Mais especificamente, a invenção refere-se a um processo de tratamento de água implementando um reator biológico, dentro do qual é especialmente implementado pelo menos uma etapa de tratamento biológico aerada.

2.Técnica Anterior [003]Processos de tratamento de água biológicos são comumente usados para reduzir o teor de poluição por nitrogênio da água.

[004]Estes processos biológicos incluem um processo de nitrificação-desnitrificação que pode ser implementado de forma contínua ou sequencialmente.

[005]Tal processo consiste na introdução de uma água a ser tratada em um reator biológico, no qual as fases aerada e anóxica são implementadas.

[006]Durante as fases aeradas, a injeção de oxigênio (sob a forma de ar ou oxigênio puro, por exemplo) no reator promove o crescimento de uma biomassa nitrificante autotrófica, permitindo a conversão de nitrogênio sob a forma de amônia (NH4) em nitratos (NO3^-). Esta biomassa é, na verdade constituída por uma biomassa que converte o nitrogênio na forma de amônia (NH4⁺) em nitritos (NO2^-) e é conhecida como uma biomassa AOB (bactérias oxidantes de amônia) e uma biomassa que converte os nitritos (NO2^-) em nitratos (NO3^-) e é conhecida como uma biomassa NOB (’’bactérias oxidantes de nitrito”).

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2/29 [007]Durante as fases anóxicas, a interrupção da aeração do reator promove o crescimento de uma biomassa desnitrificadora que reduz os nitratos em gás de nitrogênio molecular N2 (dinitrogênio) ao passar pelo estágio de nitrito. Esta biomassa desnitrificadora é de natureza heterotrófica, ou seja, ela não pode crescer, exceto na presença de uma fonte de carbono orgânico.

[008]Este processo de redução da poluição por nitrogênio por meio de nitrificaçãodesnitrificação é mostrado esquematicamente na Figura 1.

[009]Um processo de tratamento biológico deste tipo é particularmente eficiente porque a sua implementação causa uma redução não negligenciável do teor de poluição por nitrogênio da água. No entanto, ele apresenta alguns inconvenientes. Em particular, a sua implementação requer a injeção no reator de uma quantidade relativamente grande de oxigênio para garantir a conversão da amônia em nitratos. Além disso, a maior parte da água a ser tratada tem um teor de poluição orgânica (DBO ou demanda bioquímica de oxigênio) que é muito baixo para permitir a redução satisfatória da poluição por nitrogênio por nitrificação-desnitrificação. É, portanto, muitas vezes necessário injetar carbono no reator sob a forma de reagentes (por exemplo, um substrato de carbono facilmente biodegradável), de modo que as bactérias heterotróficas possam garantir a eliminação dos nitratos em quantidades satisfatórias.

[0010]Tal processo de tratamento por nitrificação-desnitrificação é, portanto, relativamente caro para implementar por causa do consumo bastante grande do oxigênio e do reagente de carbono que é necessário.

[0011]Para mitigar ao menos parcialmente estes inconvenientes, um processo foi desenvolvido com o objetivo de reduzir a poluição na forma de amônia, minimizando a formação de nitratos. Este processo, conhecido como nitritação-desnitritação, também é chamado de processo de transporte de nitratos (nitrates-shunt process) e consiste na introdução de água a ser tratada em um reator biológico sequencial, em que são implementadas as fases aerada e as fases anóxicas em condições operacionais, fornecendo

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3/29 pressão seletiva para o crescimento de bactérias AOB em detrimento das bactérias NOB. Estas condições operacionais podem ser alta concentração de amônia (NH4+), baixa concentração de oxigênio dissolvido durante as fases aeradas, temperatura acima de 28 °C, baixo envelhecimento do lodo ou várias condições operacionais combinadas.

[0012]Durante as fases aeradas, a injeção de oxigênio no reator permite o crescimento de bactérias tipo AOB que atuam sobre o nitrogênio da amônia (NH4⁺) para formar nitritos (NO2^-). O uso de um reator biológico sequencial para implementar um processo tipo transporte de nitratos (”nitrates-shunt”) produz altas concentrações de amônia após cada sequência de fornecimento de água a ser tratada no reator. Uma vez que as bactérias NOB são mais inibidas por concentrações de amônia alta do que as bactérias AOB, seu crescimento, portanto, é limitado. Além disso, o oxigênio é injetado de tal forma a manter, preferencialmente, uma baixa concentração de oxigênio dissolvido no reator, a fim de promover o crescimento de bactérias AOB em detrimento das bactérias NOB por causa de uma maior afinidade com o oxigênio por parte das bactérias AOB. A produção de nitratos a partir de nitritos por biomassa de NOB é, deste modo, limitada.

[0013]Durante as fases anóxicas, a função da biomassa heterotrófica é essencialmente a de converter os nitritos em nitrogênio molecular, o teor de nitrato sendo baixo. Esta biomassa heterotrófica compete com a biomassa NOB pelo consumo de nitritos e contribui para limitar o crescimento da biomassa NOB.

[0014]Este processo de redução da poluição por nitrogênio pelo “transporte de nitrato” é mostrado esquematicamente na Figura 2.

[0015]A implementação de tal processo de nitritação-desnitritação, em comparação com um processo de nitrificação-desnitrificação clássico descrito na Figura 1, reduz o consumo de oxigênio em cerca de 25% e o consumo do reagente de carbono em cerca de 40%. Assim, ele reduz a poluição por nitrogênio da água satisfatoriamente e de modo mais econômico.

[0016]Há um outro processo biológico conhecido na técnica anterior chamado de

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4/29 nitritação-desamonificação. Este processo reduz ainda mais os custos inerentes ao tratamento da poluição por nitrogênio da água.

[0017]Em tal processo, a água a ser tratada é introduzida em um reator biológico sequencial no qual as fases aeradas e as fases anóxicas são implementadas, na minimização da formação de nitratos por condições operacionais seletivas e implementando uma biomassa específica, conhecida como uma biomassa anamóxica.

[0018]Durante as fases aeradas, a implementação das mesmas condições operacionais que aquelas descritas acima neste documento para o processo de transporte de nitratos permite a seleção de bactérias AOB em detrimento das bactérias NOB e minimiza a produção de nitratos a partir dos nitritos pela biomassa NOB.

[0019]Durante as fases anóxicas, as bactérias tipo anamóxica crescem e atuam sobre os íons amônio e sobre os nitritos para formar gás nitrogênio molecular (N2), bem como uma pequena quantidade de nitratos sem consumir carbono orgânico, uma vez que estas são bactérias autotróficas, ao contrário da biomassa heterotrófica responsável pela etapa de desnitritação no processo de transporte de nitratos.

[0020]Quando a etapa de desnitritação, consistindo na degradação de nitritos em gás nitrogênio molecular (N2), envolve bactérias tipo anamóxicas, esta etapa, conhecida como etapa de desnitritação, é mais especificamente denominada desamonificação.

[0021]A implementação de tal processo de “nitritação-desamonificação”, em comparação com um processo de “nitrificação-desnitrificação” clássico, reduz o consumo de oxigênio em cerca de 60% e o consumo do reagente de carbono em cerca de 90%. Assim, ele reduz a poluição por nitrogênio da água satisfatoriamente e de modo mais econômico.

[0022]Este processo para reduzir a poluição por nitrogênio por “nitritaçãodesamonificação” é mostrado esquematicamente na Figura 3.

[0023]Os processos tipo transporte de nitratos” ou “nitritação-desamonificação” podem ser implementados continuamente ou em sequência.

[0024]Ao aplicar os processos tipo “nitrificação-desnitrificação”, “transporte de

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5/29 nitratos” ou “nitritação-desamonificação”, as etapas de nitrificação e desnitrificação ou as etapas de nitritação e de desnitritação /desamonificação podem ser implementadas simultaneamente com ou sem um material de suporte de biomassa. Neste caso, a aeração do reator pode ser contínua.

[0025]A presente invenção diz respeito a processos de tratamento biológico por nitritação-desnitritação compreendendo pelo menos uma etapa aerada e especialmente estes dois últimos processos de tratamento de água por nitritação-desnitritação do tipo “transporte de nitratos” e “nitritação-desamonificação” que, em comparação com o processos clássicos de tratamento de água por nitrificação-desnitrificação, têm a vantagem de reduzir o amônia contida em água enquanto, ao mesmo tempo, limita o consumo de oxigênio e do substrato de carbono.

[0026]Na prática, mostrou-se bastante difícil evitar a formação de nitratos ao implementar estes tipos de processos de processos, considerando que a implementação estes visa justamente evitar tal formação. Com efeito, sob condições clássicas de implementação, os nitritos produzidos pelas bactérias AOB a partir de amônia são oxidados diretamente pelas bactérias NOB para formar nitratos.

[0027]Técnicas de regulação foram, deste modo, desenvolvidas de modo a conseguir um melhor controle sobre as diferentes reações envolvidas na implementação dos processos deste tipo e, especialmente, para evitar a formação de nitratos.

[0028]Assim, para favorecer a atividade das bactérias AOB em detrimento das bactérias NOB e, deste modo, limitar a formação de nitratos, há maneiras conhecidas de atuar sobre diferentes parâmetros:

-a temperatura dentro do reator: em uma temperatura maior do que cerca de 25 a 28° C, a velocidade de proliferação das bactérias AOB é maior do que a das bactérias NOB;

-a concentração de amônia no reator: acima de uma certa concentração de amônia, a atividade das bactérias NOB é inibida;

-a concentração de oxigênio dissolvido: uma concentração baixa de oxigênio

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6/29 dissolvido limita a atividade das bactérias NOB em benefício das bactérias AOB;

-o tempo de permanência do lodo no reator.

[0029]Levar em consideração pelo menos um desses parâmetros pode eficientemente reduzir o teor de poluição por nitrogênio da água, restringindo ao mesmo tempo a formação de nitratos e melhorando o controle sobre o consumo de oxigênio e, conforme for o caso, o consumo de reagentes de carbono.

3.Desvantagens da técnica anterior [0030]Embora levar pelo menos um desses parâmetros em consideração melhora a implementação dos processos de tratamento biológico que compreendem pelo menos uma etapa aerada, como os processos tipo “nitrificação-desnitrificação”, “transporte de nitratos” e “nitritação-desamonificação”, isto pode melhorar a aeração do reator.

[0031]Na verdade, na implementação de tais processos, a aeração consiste na injeção permanente ou intermitente de oxigênio no reator de acordo com um valor definido fixo de vazão ou concentração. A quantidade de oxigênio injetado no reator durante um determinado período é, portanto, fixa.

[0032]No entanto, a concentração de amônia na água a ser tratada, bem como a atividade biológica dentro do reator, varia ao longo do tempo. Consequentemente, as exigências de oxigênio dissolvido no reator flutuam ao longo do tempo.

[0033]Há, portanto, períodos durante os quais a quantidade de oxigênio dissolvido no reator é muito grande (superaeração) de modo que os nitratos são formados, algumas vezes, em grandes quantidades. Os ganhos em termos de redução do consumo de oxigênio e prevenção da formação de nitratos, tal como é previsto a partir da implementação dos processos deste tipo, são, portanto, reduzidos. Existem também períodos durante os quais a quantidade de oxigênio dissolvido no reator é insuficiente (subaeração). A eficiência do processo em termos de redução da concentração de amônia é, em seguida, limitada.

[0034]As técnicas de regulação da técnica anterior, portanto, não melhoram dinamicamente a alimentação de oxigênio em um reator biológico, implementando um

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7/29 processo de tratamento de água por nitritação-desnitritação com pelo menos uma etapa aerada, de tal forma a adaptar a aeração do reator às necessidades e consequentemente limitar o consumo de oxigênio e a formação de nitratos.

4.Objetivos da Invenção [0035]A invenção visa especialmente superar estas desvantagens da técnica anterior.

[0036]Mais especificamente, é um objetivo da invenção, em pelo menos uma modalidade, melhorar o desempenho dos processos de tratamento de água tipo biológico compreendendo pelo menos uma etapa de nitritação aerada.

[0037]Particularmente, é um objetivo da invenção, em pelo menos uma modalidade, implementar uma técnica deste tipo para reduzir a quantidade de nitratos formados durante a sua implementação.

[0038]A invenção também se destina, pelo menos em uma modalidade, a obter uma técnica deste tipo que proporcione maior domínio sobre a aeração do reator dentro do qual ele é implementado.

[0039]Em particular, a invenção se destina, pelo menos em uma modalidade, a fornecer tal técnica para adaptar dinamicamente a aeração do reator para combiná-lo com as suas necessidades. A invenção também busca obter o objetivo, em pelo menos uma modalidade, de fornecer uma técnica deste tipo que é mais econômica para implementar do que as técnicas anteriores.

5.Resumo da Invenção [0040]Esses objetivos, bem como outros que devem aparecer aqui abaixo, são alcançados por meio de um processo para tratamento de água carregada com nitrogênio sob a forma de amônia dentro de um reator biológico por nitritação-desnitritação, o dito processo incluindo, pelo menos:

- uma etapa (i) para abastecer o dito reator biológico com água;

- uma etapa aerada (ii) durante a qual o oxigênio é injetado no reator;

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- uma etapa (iii) para extrair a água tratada do dito reator;

[0041]De acordo com a invenção, tal processo inclui ainda:

- uma etapa para determinar um fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator;

- uma etapa para determinar um fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator;

- uma etapa para computar a razão entre o dito fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator e o dito fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator;

- uma etapa para determinar a porcentagem de amônia reduzida no dito reator;

as ditas etapas para determinação sendo implementadas continuamente ou intermitentemente, de acordo com uma frequência predeterminada, o consumo de oxigênio no dito reator a dita etapa aerada (ii) sendo determinado em função da dita razão entre o dito fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator e o dito fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator e em função da dita porcentagem de amônia reduzida no dito reator.

[0042]Assim, a invenção baseia-se em uma abordagem totalmente original em que o consumo de oxigênio é regulado dentro de um reator biológico, em é implementado um tipo biológico do processo para o tratamento de água por nitritação-desnitritação, que compreende pelo menos uma etapa aerada em função da porcentagem de amônia reduzida no reator, por um lado, e em função da razão entre a quantidade de nitratos formados no reator e a quantidade de amônia reduzida no reator, por outro lado.

[0043]Os inventores de fato observaram que, quando a razão entre a quantidade de nitratos formados no reator e a quantidade de amônia reduzida no reator aumenta, implicando que a produção de nitratos está aumentando e/ou que a redução de amônia está diminuindo, as condições no reator são tais que favorecem o crescimento de bactérias NOB

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9/29 em detrimento das bactérias AOB. É, deste modo, possível agir sobre a quantidade de oxigênio injetado no reator, a fim de promover o crescimento das bactérias AOB em detrimento das bactérias NOB para favorecer a redução da amônia e limitar a produção de nitratos.

[0044]Os inventores observaram, no entanto, que estas poderiam ser situações durante as quais a redução da amônia torna-se excessivamente baixa, de modo que a eficiência do processo em termos de redução de amônia é prejudicada.

[0045]O fato de levar em conta, de modo combinado, a porcentagem de amônia reduzida no reator, por um lado, e a razão entre a quantidade de nitratos formados no reator e a quantidade de amônia reduzido no reator, por outro lado, torna possível, de acordo com a invenção, adaptar dinamicamente a alimentação de oxigênio no reator a fim de limitar a produção de nitratos, mantendo concomitantemente a redução de amônia adequada para garantir a eficiência do processo.

[0046]A implementação da técnica da invenção, portanto, melhora o desempenho de um tipo biológico de tratamento de água com pelo menos uma etapa aerada, e realiza isto em termos tanto da de redução de amônia quanto de consumo de oxigênio.

[0047]A técnica da invenção que é um processo que visa reduzir o teor de amônia, portanto, melhora a eficiência de um tipo biológico de tratamento de água com uma etapa aerada, limitando, ao mesmo tempo, o custo de sua implementação.

[0048]Tal como é compreendido na invenção, a alimentação de oxigênio determinada durante a implementação de tal processo poderia, por exemplo, ser expressa em termos de uma vazão de oxigênio injetado no reator, ou ela pode corresponder a um valor definido da concentração de oxigénio dissolvido no reator fornecido com o meio de aeração conhecidos por si pelas pessoas versadas na técnica.

[0049]Um processo de acordo com a invenção pode ser implementado de forma contínua. Neste caso, a água a ser tratada é introduzida continuamente no reator e a água tratada é retirada do mesmo continuamente.

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10/29 [0050]Um processo de acordo com a invenção pode ser implementado de forma sequencial. Neste caso, a água a ser tratada é introduzida no reator. Uma vez concluído o fornecimento ao reator, a água que ele contém é tratada biologicamente. Uma vez concluído o tratamento biológico, a água tratada é removida do reator. Em uma variante, a água a ser tratada poderia ser introduzida no reator em frações sucessivas, um fornecimento novo ao reator sendo feito após a porção anteriormente introduzida no reator ter sido tratada. Neste caso, a água tratada vai ser extraída do reator após ter sido atingido o nível elevado do reator, e depois de todo o volume de água que ele contém ter sido tratado.

[0051]A técnica da invenção pode ser implementada juntamente com outros processos de pressão seletiva destinados a promover a atividade das bactérias que nitram (AOB), relacionadas, por exemplo, à temperatura dentro do reator, a idade do lodo, a concentração de NH3 dissolvido no reator ou qualquer combinação desses três fatores.

[0052]A etapa aerada é uma fase durante a qual os nitritos são formados. Em outras palavras, esta é uma etapa de nitritação que tende a limitar ou até mesmo eliminar a formação de nitratos pelo controle da aeração de acordo com a invenção. Um processo de acordo com a invenção pode, portanto, geralmente inclui pelo menos uma etapa de desnitritação anóxica. Tal como é compreendido na invenção, a desnitritação é uma etapa durante a qual os nitritos são decompostos em gás nitrogênio molecular. Esta quebra pode envolver bactérias heterotróficas e/ou bactérias anamóxicas. Quando a etapa de desnitritação envolve bactérias anamóxicas, esta etapa é mais especificamente chamada de desamonificação”.

[0053]As etapas de nitritação e desnitritação poderiam ser implementadas alternativamente. A seguir, há etapas de aeração e etapas de não aeração do reator. As etapas de nitritação e desnitritação poderiam também ser implementadas simultaneamente. Neste caso, a aeração do reator pode ser contínua. No caso de desamonificação, os suportes colocados em um reator tipo MBBR (reator de leito móvel com biofilme) poderia servir para o crescimento da biomassa sob a forma de biofilme, permitindo a aeração

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11/29 contínua do reator. Outras técnicas poderiam ser implementadas para permitir que a biomassa cresça sob a forma de um biofilme, de modo que o reator possa ser aerado continuamente. Estas técnicas incluem especialmente técnicas de autoagregação de biomassa sob a forma de grânulos que não exige a implementação de um material de suporte de biomassa.

[0054]As etapas para determinar um fragmento de informação que representa a quantidade de nitratos formados e a quantidade de amônia reduzida são realizadas durante todo o processo, continuamente ou intermitentemente, de acordo com uma frequência predeterminada, no contexto da operação de modo contínuo e de modo em sequência.

[0055]De acordo com uma característica vantajosa, um processo de acordo com a invenção compreende uma etapa para determinar uma variação no valor de ajuste de alimentação de oxigênio em função da dita razão entre o dito fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator e o dito fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator e em função da dita porcentagem de amônia reduzida no dito reator, e uma etapa para determinar um novo valor de alimentação de oxigênio, correspondente à soma de um valor de ajuste atual de alimentação de oxigênio dentro do dito reator e o dito valor de ajuste de variação na variação de alimentação de oxigênio.

[0056]Essa implementação leva em consideração a inércia dos processos biológicos envolvidos na implementação do processo e suaviza o valor de ajuste da aeração com base no valor de ajuste atual, a fim de evitar alterações excessivamente súbitas de aeração.

[0057]Neste caso, um processo de acordo com a invenção compreende uma etapa para determinar uma primeira contribuição, ao dito valor de ajuste de variação no oxigênio, da dita razão entre o dito fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator e o dito fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator, e uma etapa para determinar uma segunda contribuição, à

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12/29 dita variação no valor de ajuste de alimentação de oxigênio, a partir da dita porcentagem de amônia reduzida no dito reator, a dita variação no valor de ajuste de alimentação de oxigênio sendo em função das ditas primeira e segunda contribuições.

[0058]Essa implementação torna possível fornecer um valor de ajuste preciso de aeração que limita o consumo de oxigênio e a produção de nitritos, ao mesmo tempo em que garante um elevado nível de eliminação de amônia.

[0059]Um processo de acordo com a invenção preferencialmente inclui uma etapa para o rastreamento do progresso ao longo do tempo do valor da dita razão entre o dito fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator e o dito fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator, a quantidade de oxigênio injetado no dito reator durante a dita etapa aerada (ii) sendo reduzida quando o valor da dita razão aumenta.

[0060]A diminuição da quantidade de oxigênio injetado no reator quando há um aumento na razão entre a quantidade de nitritos formados no reator e a quantidade de amônia reduzido no reator promove o crescimento de bactérias AOB em detrimento das bactérias NOB e, portanto, limita a produção de nitratos.

[0061]Neste caso, um processo de acordo com a invenção preferencialmente inclui uma etapa de comparação entre o valor da dita porcentagem de amônia reduzida no dito reator com um valor limite, a quantidade de oxigênio injetado no dito reator durante a dita etapa aerada (ii) sendo aumentada quando o valor da dita percentagem é menor do que o dito valor limite.

[0062]O fato de injetar mais oxigênio no reator, quando a porcentagem de amônia aí reduzida atinge um limite mínimo predeterminado promove o crescimento de bactérias AOB de modo a garantir uma redução adequada de amônia.

[0063]De acordo com uma característica vantajosa da invenção, a dita etapa para determinar um fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator inclui uma etapa para medir a concentração de nitrato da dita água e da dita

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13/29 água tratada no dito reator, ou uma etapa para medir a concentração de nitrato da dita água à montante do dito reator e uma etapa para medir a concentração de nitrato da água tratada em ou à jusante do dito reator.

[0064]Assim, é possível determinar de forma simples e precisa a quantidade de nitratos formados no reator a cada instante com base nos dados medidos desta forma.

[0065]De acordo com outra característica vantajosa da invenção, a dita etapa para determinar um fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator inclui uma etapa de medir a concentração de amônia da dita água e da dita água tratada no dito reator, ou uma etapa para medir a concentração de amônia da dita água à montante do dito reator e uma etapa para medir a concentração de amônia da água tratada em ou à jusante do dito reator.

[0066]Assim, a quantidade de amônia reduzida no reator pode ser determinada de forma simples e precisa a cada instante com base nos dados assim medidos.

[0067]De acordo com a característica preferencial da invenção, as ditas etapas para medir as concentrações de nitrato e/ou de amônia são realizadas online e continuamente.

[0068]A quantidade de oxigênio injetado no reator pode ser modificada dinamicamente, ou seja, em tempo real com base nas necessidades.

[0069]De acordo com outra característica preferencial da invenção, a alimentação de oxigênio no dito reator é determinada de acordo com um intervalo de tempo predeterminado.

[0070]O tempo entre a emissão de dois valores de ajuste sucessivos de aeração, portanto, poderia ser escolhido de modo que não seja:

-nem muito curto, em cujo caso um novo valor de ajuste de aeração poderia ser fornecido enquanto os processos biológicos envolvidos na implementação do processo não são equilibrados;

-nem muito longo, em cujo caso um novo valor de ajuste de aeração poderia ser fornecido enquanto as condições que levam à sua determinação foram modificadas.

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14/29 [0071]A presente invenção refere-se também a uma planta para o tratamento de água, que compreende:

- um reator biológico com uma entrada para a água a ser tratada e uma saída para a água tratada;

- meios para medir um fragmento de informação representativo da concentração de amônia colocada no dito reator, ou à montante da dita alimentação e à jusante da dita saída ou no dito reator;

- meios para medir um fragmento de informação representativo da concentração de nitratos colocada no dito reator, ou à montante da dita alimentação e à jusante da dita saída ou no dito reator;

- meios para calcular a redução de amônia para a água circulante no dito reator, usando pelo menos alguns pedaços de informação;

- meios para calcular uma quantidade de nitratos formados na dita água circulante no dito reator, usando pelo menos alguns pedaços de informação;

- meios para calcular a razão entre a dita quantidade de nitratos formados e a dita quantidade de amônia reduzida;

- meios para calcular uma porcentagem de redução de amônia para a água circulante no dito reator a partir de pelo menos alguns dos ditos pedaços de informação;

- meios para injetar oxigênio no dito reator;

- meios para determinar a quantidade de oxigênio injetado no dito reator através do meio de injeção, a partir da dita razão e da dita porcentagem de redução.

[0072]Quando o reator biológico destina-se à implementação no modo sequencial, o meio para medir um fragmento de informação que representa a concentração de nitrato e a concentração de amônia será vantajosamente colocado no reator. Quando o reator biológico destina-se à implementação em modo contínuo, o meio para medir um fragmento de informação que representa a concentração em nitratos será vantajosamente colocado à montante da entrada para o reator e à jusante da saída do reator no dito reator, e o meio

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15/29 para a medição de um fragmento de informação representando a concentração de amônia será colocado à montante da entrada do reator e à jusante da saída do reator ou no dito reator.

6. Lista de figuras [0073]Outras características e vantagens da invenção devem mais claras a partir da descrição a seguir de modalidades preferenciais, dada a título de exemplos ilustrativos simples e não restritivos, e a partir dos desenhos anexados, dos quais:

-A figura 1 é um desenho de um processo da técnica anterior para reduzir a poluição por nitrogênio por nitrificação-desnitrificação;

-A figura 2 é um desenho de um processo da técnica anterior para reduzir a poluição por nitrogênio por nitritação-desnitritação por “transporte de nitratos”;

-A figura 3 é um desenho de um processo da técnica anterior para reduzir a poluição por nitrogênio por nitritação-desamonificação;

-A figura 4 é um desenho de um exemplo de uma estação de tratamento de água de acordo com a invenção;

-A figura 5 ilustra uma vista em seção de um quarto de um suporte de biomassa que pode ser usado durante a implementação de um processo de acordo com a invenção aplicando “nitritação-desamonificação” em modo contínuo;

-A figura 6 ilustra o progresso do valor de ajuste da alimentação de oxigênio dissolvido determinado durante os ensaios pela implementação da técnica da invenção.

7. Descrição das modalidades da invenção

7.1.Lembrete acerca do princípio da invenção [0074]O princípio geral da invenção baseia-se na regulação da alimentação de oxigênio dentro de um reator biológico, em que é implementado um processo de tratamento da água que compreende pelo menos uma etapa aerada com base na porcentagem de amônia reduzida no reator, por um lado, e sobre a razão entre a quantidade de nitratos formados no reator e a quantidade de amônia reduzida no reator, por outro lado.

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16/29 [0075]Ao considerar a razão entre a quantidade de nitratos formados no reator e a quantidade de amônia reduzida no reator, juntamente com a porcentagem de amônia reduzida no reator, é possível, de acordo com a invenção, adaptar dinamicamente a quantidade de oxigênio injetado no reator para as necessidades, de modo a limitar a produção de nitratos mantendo, ao mesmo tempo, a redução de amônia adequada para garantir a eficiência do processo.

7.2Exemplos das modalidades de estações de tratamento de água de acordo com a invenção

7.2.1.Estação projetada para funcionar em modo contínuo de “nitritaçãodesamonificação” [0076]Referindo-se à figura 4, é apresentada uma modalidade de uma estação de tratamento de água de acordo com a invenção.

[0077]Como mostrado na figura 4, tal estação compreende um reator biológico 10. Este reator biológico 10 é composto por uma entrada de água a ser tratada 101 e uma saída de água tratada 102. Nesta modalidade, o reator contém um suporte 50 sobre o qual a biomassa pode se desenvolver. O reator 10 é, portanto, do tipo MBBR.

[0078]Estes suportes são preferencialmente feitos de plástico.

[0079]Em algumas variantes, é possível não colocar nenhum material de suporte no reator 10. Em certos casos, a biomassa poderia, por exemplo, se autoagregar sob a forma de flocos ou grânulos uniformes. Ele também poderia assumir a forma de lodo ativado clássico.

[0080]Um canal de água para ser tratada 11 se abre na entrada 101 do reator biológico 10.

[0081]Um canal de água tratada 12 é conectado à saída 102 do dito reator biológico 10.

[0082]Meios para medir um fragmento de informação representativo da concentração de amônia da água a ser tratada 13 são colocados no canal 11. Meios para

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17/29 medir um fragmento de informação representativo da concentração de amônia da água tratada 14 são colocados no reator 10. Nesta modalidade, estes meios de medição 13, 14 incluem sensores de medição de concentração. Nas variantes, outros meios equivalentes poderiam ser implementados.

[0083]Meios para medir um fragmento de informação representativo da concentração de nitrato da água a ser tratada 15 são colocados no canal 11. Meios para medir um fragmento de informação representativo da concentração de nitrato da água tratada 16 são colocados no reator 10. Nesta modalidade, estes meios de medição 15, 16 incluem sensores de medição de concentração. Nas variantes, outros meios equivalentes poderiam ser implementados.

[0084]A estação também compreende meios para medir a concentração de oxigênio dissolvido no reator 10 que, nesta modalidade, incluem um sensor de oxigênio dissolvido 21.

[0085]Os meios de medição 13, 14, 15, 16 e 21 são conectados a um controlador

17.

[0086]O controlador 17 compreende meios para calcular:

-uma redução de amônia subtraindo-se o fragmento de informação fornecido pelo sensor de amônia colocado à montante ao reator 10, que representa a concentração de água a ser tratada em amônia, a partir das informações fornecidas pelo sensor de amônia colocado no reator 10 que representa a concentração de amônia na água tratada;

-uma quantidade de nitratos formados, subtraindo-se as informações fornecidas pelo sensor de nitratos colocado no reator 10 que representa a concentração de nitrato da água tratada a partir das informações fornecidas pelo sensor de nitratos colocados à montante do reator 10, representando a concentração de nitrato da água a ser tratada;

-a razão entre a dita quantidade de nitratos formada e a redução de amônia;

-uma porcentagem de redução de amônia por subtração das informações fornecidas pelo sensor de amônia colocado à montante do reator 10, a partir das

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18/29 informações fornecidas pelo sensor de amônia colocado no reator 10, e a divisão do resultado obtido pelo fragmento de informação fornecido pelo sensor de amônia colocado à montante do reator 10.

[0087]A partir da razão e da redução de amônia, o controlador 17 determina um valor de ajuste da quantidade de oxigênio a ser injetada no reator 10. Este valor de ajuste poderia ser um valor de ajuste da taxa de injeção de oxigênio ou da concentração de oxigênio dissolvido no reator 10. Como será explicado mais detalhadamente aqui abaixo, nesta modalidade, o controlador 17 funciona de acordo com uma tecnologia de regulação tipo linear. Em variantes, ele poderia funcionar de acordo com um tipo de lógica difusa de tecnologia ou de acordo com qualquer outro tipo de tecnologia de regulação capaz de considerar o progresso dos dois parâmetros.

[0088]O controlador 17 está conectado ao meio para injeção de oxigênio que, em uma modalidade, compreende um pressurizador 18.

[0089]O pressurizador 18 é conectado por meio de um canal 19 ao meio de difusão de ar que, nesta modalidade, inclui uma matriz de difusão 20 para difundir bolhas finas.

7.2.2.Estação projetada para funcionar em modo sequencial [0090]Uma estação de tratamento de água projetada para funcionar em modo sequencial é idêntica àquela projetada para funcionar em modo contínuo, exceto que:

-os meios de medição 13 e 15 colocados à montante da entrada 101 do reator 10 e os meios de medição 14 e 16 colocados no reator 10 são substituídos pelos meios para medir a concentração de amônia e meios para medir a concentração de nitratos colocados no reator 10;

-o reator biológico 10 é um tipo SBR (reator sequencial por lotes) e não contém nenhum suporte para a biomassa.

7.3Exemplo das modalidades de processos de tratamento de água de acordo com a invenção

7.3.1Operação em modo contínuo

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19/29

A/Princípio geral [0091]Uma descrição deve ser agora fornecida de um processo de tratamento de água por nitritação-desnitritação de acordo com a invenção do tipo nitritaçãodesamonificação” operando em modo contínuo.

[0092]Tal processo compreende:

-uma etapa (i) para o fornecimento de água ao reator biológico 10;

-uma etapa de nitritação aerada (ii);

-uma etapa de desnitritação anóxica (ii')

-uma etapa (iii) para extrair a água tratada do dito reator.

[0093]A etapa (i) para o fornecimento de água consiste na introdução contínua da água a ser tratada circulando no canal 11 dentro do reator 10 através da entrada 101.

[0094]O oxigênio é injetado continuamente, porém variavelmente, no reator 10 através da unidade de pressurização 18, do canal 19 e da matriz de difusão 20.

[0095]Como pode ser observado na figura 5, a biomassa se desenvolve sobre os materiais de suporte 50 e forma um biofilme 51 sobre a sua superfície. Esta biomassa inclui bactérias aeróbias 510 (AOB e NOB) e bactérias anaeróbias anamóxicas 511.

[0096]Dado o gradiente de oxigênio dentro do biofilme 51, uma atividade das bactérias AOB é a seguir observada nas camadas superiores deste biofilme: uma etapa aerada (ii) de nitritação é, deste modo, implementada.

[0097]Durante a etapa de nitritação aerada (ii), as bactérias AOB atuam sobre os íons amônio presentes na água contida no reator biológico 10 para formar nitritos ao consumir oxigênio.

[0098]Uma atividade muito baixa das bactérias NOB também pode ser observada nas camadas superiores do biofilme 51. Estas bactérias podem atuar sobre os nitritos formados pelas bactérias AOB para formar nitratos pelo consumo de oxigênio.

[0099]Nesta modalidade, o processo compreende uma etapa de desnitritação anóxica (ii'). Esta desnitritação ocorre simultaneamente com a etapa de nitritação.

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20/29 [00100]A etapa de desnitritação anóxica (ii') implementa bactérias anóxicas para quebrar os nitritos no gás de nitrogênio molecular durante as fases de desnitritação anóxica.

[00101]Quando o processo é do tipo “nitritação-desamonificação”, as bactérias anamóxicas que cresceram nas camadas inferiores do biofilme 51 atuam, durante a etapa de desnitritação anóxica (ii') sobre a amônia e sobre os nitritos presentes na água, para formar gás de nitrogênio molecular.

[00102]A água tratada é continuamente extraída do reator 10 através da saída de 102 e do canal 12.

[00103]Durante a implementação do processo, as concentrações de amônia na água à montante e no reator, bem como as concentrações de nitrato na água à montante e no reator são medidas online e continuamente usando os sensores 13, 14, 15 e 16 e o controlador 17. O valor das medições será, em seguida, conhecido a cada instante ao longo do processo. Em uma variante, estas concentrações poderiam ser medidas intermitentemente, de acordo com uma frequência predeterminada. O valor das medições será, em seguida, conhecido em uma frequência de tempo escolhida ao longo do processo. Eles também poderiam ser medidos offline, mas após as amostras terem sido tomadas. Neste caso, as amostras serão tomadas por meio de um sistema de amostragem automático (amostrador automático) de forma contínua ou descontínua, em uma frequência de amostragem adaptada. As amostras coletadas serão analisadas no sítio de produção continuamente ou intermitentemente com uma frequência predeterminada adequada de análise. O valor das medições será, em seguida, conhecido em uma frequência de tempo escolhida ao longo do processo.

[00104]O controlador 17, a seguir, calcula em tempo real os seguintes dados:

-a quantidade de nitratos formados no reator (Qno3 formado) subtraindo-se à concentração de nitratos da água tratada no reator (QNO3 In) a da água a ser tratada à montante do reator (Qno3 de entrada);

-a quantidade de amônia reduzida no reator (QNH4 reduzida) subtraindo-se à

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21/29 concentração de amônia da água a ser tratada à montante ao reator (Qnh4 de entrada) a daquela da água tratada no reator (Qnh4 In);

-a razão entre a quantidade de nitratos formados (Qno3 formado) e a quantidade de amônia reduzida (Qnh4 reduzida) de acordo com a fórmula:

Razão = (QnO3 formado) / (QnH4 reduzido)

-a porcentagem de amônia reduzida no dito reator de acordo com a fórmula:

%NH4 reduzida = (QnH4 reduzida) / (QnH4 entrada) [00105]O controlador 17, em seguida, determina:

-a contribuição para a variação no valor de ajuste na alimentação de oxigênio, a razão, ou seja, qual deve ser a variação do valor de ajuste de alimentação de oxigênio, dado o valor da razão;

-a contribuição para a variação no valor de ajuste da alimentação de oxigênio, a % de NH4 reduzido, ou seja, qual deve ser a variação do valor de ajuste de alimentação de oxigênio, dado o valor de %NH4 reduzido^. [00106]Uma variação no valor de ajuste de alimentação de oxigênio AO2 é determinada tomando a soma dessas duas contribuições. Esta variação pode ser positiva ou negativa.

[00107]Um novo valor de ajuste de alimentação de oxigênio é calculado adicionando-se a variação no valor de ajuste de alimentação de oxigênio AO2 ao valor de ajuste atual de alimentação de oxigênio no reator.

[00108]O valor de ajuste de alimentação de oxigênio é calculado em tempo real. Nas variantes, ele poderia ser calculado de acordo com uma faixa de tempo predeterminada.

B/Exemplo Detalhado [00109]Um processo de acordo com a invenção do tipo “nitritação-desamonificação” foi implementado continuamente dentro de uma estação que compreende um reator tipo MBBR 10.

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22/29 [00110]O volume deste reator 10 foi igual a dois metros cúbicos. Ele continha um volume de um metro cúbico de suportes feitos de material plástico, permitindo o crescimento da biomassa sob a forma de um biofilme.

[00111]O reator 10 foi fornecido continuamente com um efluente carregado com amônia (700 a 900 mgN-NH4/L) vindo do sobrenadante dos digestores anaeróbicos de lodo de águas de rejeito.

[00112]Durante a implementação de tal processo, o operador responsável pelo tratamento da água definiu preliminarmente os seguintes parâmetros com base nas restrições de trabalho:

-a porcentagem mínima admissível de redução de amônia;

-a porcentagem alvo de redução de amônia;

-o valor alvo da razão;

-o valor máximo admissível para o valor da razão;

-o intervalo na variação do valor de ajuste de O2 dissolvido

-o coeficiente de escala da variação no valor de ajuste de O2 dissolvido;

-o período de cálculo, ou seja, a duração entre cada novo cálculo de um valor e ajuste da aeração.

[00113]Neste exemplo, os seguintes valores foram determinados:

-a porcentagem mínima admissível de redução de amônia: 60%

-a porcentagem alvo da redução de amônia: 90%

-o valor alvo da razão: 8%

-o valor máximo admissível para o valor da razão: 15%

-o intervalo de variação do valor de ajuste em O2 dissolvido: entre 1,0 e 3,5 mg de O2 dissolvido/L

-o coeficiente de escala da variação no valor de ajuste em O2 dissolvido: 0,2

-o período de cálculo: 5 minutos [00114]A seguir, o operador fixou as contribuições máximas de requisito de razão e

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23/29 % de NH4 reduzida para a variação do valor de ajuste de oxigênio dissolvido:

-para uma razão maior do que ou igual à razão máxima, que, neste exemplo, é igual a 15%, a contribuição deste parâmetro para a variação no valor de ajuste foi fixada em -1, enquanto que para uma razão menor ou igual à razão pretendida, que neste exemplo foi igual a 8%, a contribuição deste parâmetro para a variação no valor de ajuste foi definida como 0. Para uma razão variando entre 15% e 8%, a contribuição para a variação no valor de ajuste foi entre -1 e 0, linearmente.

-para %NH4 reduzido menor ou igual ao %NH4 reduzido mínimo que, neste exemplo, é igual a 60%, a contribuição deste parâmetro para a variação do valor de ajuste foi fixada em +1, enquanto que para %NH4 reduzido maior ou igual ao %NH4 reduzido pretendido que, neste exemplo, é igual a 90%, a contribuição deste parâmetro para a variação no valor de ajuste foi fixada em 0. Para um %NH4 reduzido variando de 60% a 90%, a contribuição para a variação no valor de ajuste foi de +1 a 0, linearmente.

[00115]A implementação dos meios de medição 13, 14, 15, 16 e 21 levou à determinação dos seguintes valores em um determinado momento:

-QNH4 entrada = 600 mgN/L

-QNH4 saída= 120 mgN/L ^-QNO3 entrada ⁼ 0 mgN/L

-QNO3 saída = 45 mgN/L

-Qo2 = 2,5 mg O2/L [00116]A partir desses valores, o controlador 17 determina os seguintes valores:

-Razão = 9,4%

-% NH4 reduzido ⁼ 80% [00117]O controlador 17, em seguida, com base nos valores de razão e %NH4 reduzido, determina as respectivas contribuições destas quantidades para a variação no valor de oxigênio dissolvido.

[00118]Um %NH4 reduzido de 80% corresponde a uma contribuição para a variação do

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24/29 valor de oxigênio dissolvido de +0,33 e uma razão de 9,4% corresponde a uma contribuição para a variação do valor de ajuste de -0,2.

[00119]A variação no valor do oxigênio dissolvido é igual à soma da contribuição de cada um dos fatores levados em consideração (dado aqui em 0,13) multiplicado por um coeficiente de escala (0,2 neste caso) resultando, neste exemplo, em 0,026 mg O2/L.

[00120]O novo valor de ajuste de oxigênio dissolvido, que é igual à soma do valor de ajuste atual (neste caso, 2,5 mg O2/L) e a variação do valor (aqui calculado como 0,026 mg O2/L) é então calculado pelo controlador e é igual a 2,526 mg O2/L.

C/Ensaios [00121]A figura 6 apresenta os resultados obtidos durante a implementação da invenção, no exemplo descrito em detalhes aqui acima, durante 48 horas. Como um lembrete, o valor alvo da razão foi de 8% e o de %NH4 reduzido foi de 90%. O valor máximo admissível da razão foi de 15% e o valor mínimo de %NH4 reduzido foi de 60%. O valor de ajuste de O2 dissolvido computado pelo controlador poderia variar entre 1,0 e 3,5 mg O2/L.

[00122]Inicialmente (t inicial = 0 até t = 9h00), a contribuição de %NH4 reduzido para a variação do valor do de ajuste foi maior do que a contribuição da razão. Consequentemente, a variação no valor de ajuste de oxigênio dissolvido é positiva, o que implica que o valor de ajuste de O2 dissolvido computado pelo controlador aumenta, até atingir o valor máximo definido pelo operador, neste caso, 3,5 mg O2/L.

[00123]Em um segundo estágio (a partir de t = 9h00 até t = 18h00), a contribuição da razão para a variação no valor de ajuste é maior do que a contribuição de % NH4 reduzido. Consequentemente, a variação no valor de ajuste de O2 é negativa, o que implica que o valor de ajuste de O2 dissolvido computado pelo controlador diminui.

[00124]Em um terceiro estágio (a partir de t = 18h00 até t = 6h00, segundo dia), a contribuição da razão torna-se menos importante do que a contribuição de % NH4 reduzido, o que implica que a variação no valor de ajuste de O2 dissolvido é anulado e, em seguida, torna-se positivo novamente. Consequentemente, o valor de ajuste do O2 dissolvido

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25/29 computado pelo controlador é estabilizado em cerca de 2,7 mg O2/L e, em seguida, aumenta novamente.

[00125]Finalmente, em um quarto estágio (iniciando em t = 9h no segundo dia) a contribuição de %NH4 reduzido torna-se zero, na medida em que a porcentagem cruzou o valor alvo fixado pelo operador, neste caso, 90%. Consequentemente, a variação no valor de ajuste de O2 dissolvido depende exclusivamente da contribuição da razão. A razão é ligeiramente maior do que o valor alvo, neste caso, 8% e portanto, a variação no valor de ajuste de O2 dissolvido é negativa, implicando que o valor de ajuste de O2 dissolvido calculado pelo controlador gradualmente diminui.

7.3.2Operação em modo sequencial [00126]Um processo de tratamento de água por nitritação-desnitritação de acordo com a invenção, operando em modo sequencial, será descrito agora.

[00127]Tal processo compreende:

-uma etapa (i) para o fornecimento de água ao reator biológico 10;

-uma etapa de nitritação aerada (ii);

-uma etapa de desnitritação anóxica (ii');

-uma etapa (iii) para extrair a água tratada do dito reator.

[00128]A etapa (i) para fornecer água consiste na introdução de água a ser tratada circulando no canal 11 no reator 10 através da entrada 101 até o reator 10 ser preenchido.

[00129]O oxigênio é injetado no reator 10 através do pressurizador 18, o canal 19 e a matriz 20.

[00130]A seguir, uma atividade das bactérias AOB é observada dentro do reator biológico sequencial 10 durante a etapa de nitritação aerada (ii).

[00131]Durante a etapa de nitritação aerada (ii), as bactérias AOB atuam sobre os íons amônio presentes na água contida no reator biológico sequencial 10 para formar nitritos ao consumir oxigênio.

[00132]A etapa de nitritação aerada (ii) é seguida por uma etapa de desnitritação

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26/29 anóxica (ii').

[00133]A etapa de desnitritação anóxica (ii') pode implementar igualmente bem bactérias heterotróficas ou bactérias anamóxicas para quebrar os nitritos no gás de nitrogênio molecular durante os estágios de desnitritação anóxica. No primeiro caso, ele irá consistir de um processo tipo “transporte de nitratos”. No último caso, ele será um processo tipo “nitritação-desamonificação”.

[00134]Quando o processo é do tipo “transporte de nitratos”, as bactérias heterotróficas atuam durante a etapa de desnitritação anóxica (ii') sobre os nitritos presentes na água contida no reator biológico sequencial 10 para formar gás de nitrogênio molecular por consumo do substrato de carbono presente no reator biológico sequencial 10. A etapa de desnitritação anóxica (ii') pode incluir uma etapa para a adição de carbono ao reator biológico sequencial 10.

[00135]Quando o processo é do tipo “nitritação-desamonificação”, as bactérias anamóxicas atuam durante a etapa de desnitritação anóxica (ii') sobre a amônia e sobre os nitritos presentes na água, para formar gás de nitrogênio molecular.

[00136]Uma vez que todo o volume da água contida no reator 10 é tratado, o processo de agitação dentro do reator 10 é interrompido de modo que a água contida no reator possa sofrer decantação.

[00137]A água tratada, separada do lodo ativado, é a seguir extraída do reator através da saída 102 e do canal 12.

[00138]Nesta modalidade, o reator é completamente preenchido durante a etapa de alimentação (i) e todo o seu volume total é tratado durante a implementação do processo. Em uma variante, o volume total de água a ser tratada poderia ser tratado em porções sucessivas. Neste caso, uma porção do volume de água a ser tratada será introduzida no reator durante uma primeira etapa de fornecimento. Esta porção de água, em seguida, passará por nitritação e, a seguir, por desnitritação. Novas etapas de fornecimento, nitritação aerada e, a seguir, desnitritação anóxica serão realizadas de modo a tratar

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27/29 gradualmente o volume total de água a ser tratado que provavelmente estará contido no reator. A água tratada, em seguida, será submetida ao processo de decantação antes de ser extraída do reator.

[00139]Durante a implementação do processo, as concentrações de amônia e nitrato na água presente no reator são medidas online e continuamente por meio de sensores planejados para est finalidade e o controlador 17. O valor das medições será, em seguida, conhecido a cada instante ao longo do processo. Em uma variante, estas concentrações poderiam ser medidas intermitentemente, em uma frequência predeterminada. O valor das medições será, em seguida, conhecido em uma frequência de tempo escolhida ao longo do processo. Eles também poderiam ser medidos offline, mas após amostras terem sido tomadas. Neste caso, as amostras serão tomadas por meio de um sistema de amostragem automático (amostrador automático) de forma contínua ou descontínua, em uma frequência de amostragem apropriada. As amostras coletadas serão analisadas no sítio de produção continuamente ou intermitentemente com uma frequência predeterminada adequada de análise. O valor das medições será, em seguida, conhecido em uma frequência de tempo escolhida ao longo do processo.

[00140]As concentrações medidas no final de cada etapa fornecem uma imagem da composição da água a ser tratada no reator. A concentração posteriormente medida durante o tratamento biológico permite que uma imagem seja obtida da composição da água tratada, mais especificamente a de água sendo tratada dito reator.

[00141]O controlador, em seguida, calcula os seguintes dados em tempo real:

-a quantidade de nitratos formados no reator (Qno3 formado) durante a etapa de nitritação aerada (ii) subtraindo-se a concentração de nitrato da água tratada, medida durante a etapa aerada (Qno3 água tratada) da concentração de nitrato da água a ser tratada medido no final da etapa de alimentação (i) (Qno3 água a ser tratada);

-a quantidade de amônia reduzida no reator (QNH4 reduzido), durante a etapa de nitritação aerada (ii), pela subtração da concentração de amônia de água a ser tratada,

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28/29 medido no final desta etapa de alimentação (i) (Qnh4 água a ser tratada) da água tratada medida durante a etapa aerada (Qnh4 água tratada^);

Razão = (QnO3 formado) / (QnH4 reduzido)

-a porcentagem de amônia reduzida no dito reator, de acordo com a fórmula:

% NH4 reduzido = (QnH4 reduzido)/(QNH4 água tratada) [00142]O controlador 17, em seguida, determina:

-a contribuição da razão para a variação no valor de ajuste de alimentação de oxigênio, ou seja, o que a variação no valor de ajuste deve ser conjunto deve ser, em termos de alimentação de oxigênio, dado o valor da razão;

-a contribuição de % NH4 reduzido para a variação no valor de ajuste de alimentação de oxigênio, ou seja, o que a variação no valor de ajuste da alimentação de oxigênio deve ser, dado o valor de %NH4 reduzido^. [00143]Uma variação no valor de ajuste de alimentação de oxigênio ΔΟ2 é determinada tomando a soma dessas duas contribuições. Esta variação pode ser positiva ou negativa.

[00144]Um novo valor de ajuste de alimentação de oxigênio é calculado na adição de uma variação do valor de ajuste de alimentação de oxigênio ΔΟ2 ao valor de ajuste atual de alimentação de oxigênio no reator.

[00145]O valor de ajuste de alimentação de oxigênio é calculado em tempo real. Em algumas variantes, isto poderia ser feito de acordo com um intervalo de tempo predeterminado.

[00146]O modo de determinação do valor de ajuste de alimentação de oxigênio não é descrito detalhadamente aqui. Ele pode ser semelhante ao descrito no contexto de um processo de tratamento operando em modo contínuo.

[00147]Qualquer que seja a modalidade implementada, o valor de ajuste da

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29/29 aeração fornecida ao controlador poderia ser delimitado, a fim de impedir que seu valor seja aberrante. Este valor de ajuste poderia ter um limite máximo e/ou um limite mínimo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para o tratamento de água carregada com nitrogênio sob a forma de amônia dentro de um reator biológico (10), por nitritação-desnitritação, o dito processo incluindo pelo menos:

- uma etapa (i) para abastecer o dito reator biológico (10) com a referida água;

- uma etapa aerada (ii) durante a qual o oxigênio é injetado no reator (10);

- uma etapa (iii) para extrair a água tratada do dito reator;

CARACTERIZADO pelo fato de que inclui:

- uma etapa para determinar um fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator;

- uma etapa para determinar um fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator;

- uma etapa para computar a razão entre o dito fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator e o dito fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator;

- uma etapa para determinar a porcentagem de amônia reduzida no dito reator;

as ditas etapas para determinação sendo implementadas continuamente ou intermitentemente, de acordo com uma frequência predeterminada, o consumo de oxigênio no dito reator durante a dita etapa aerada sendo determinado em função da dita razão entre o dito fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator e o dito fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator e em função da dita porcentagem de amônia reduzida no dito reator.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma etapa de determinação de uma variação no valor de ajuste de alimentação de oxigênio em função da dita razão entre o dito fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator e o dito fragmento de informação

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2/4 representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator e em função da dita porcentagem de amônia reduzida no dito reator, e uma etapa para determinar um novo valor de consumo de oxigênio correspondente à soma de um valor de ajuste atual de alimentação de oxigênio no dito reator e um dito valor de ajuste da variação na alimentação de oxigênio.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma etapa para determinar uma primeira contribuição, para a dita variação no valor de ajuste de alimentação de oxigênio, da dita razão entre o dito fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator e o dito fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida na no dito reator, e uma etapa para determinar uma segunda contribuição à dita variação no valor de ajuste de alimentação de oxigênio, da dita porcentagem de amônia reduzida no dito reator, a dita variação no valor de ajuste de alimentação de oxigênio sendo uma função das ditas primeira e segunda contribuições.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que inclui uma etapa de rastrear o progresso, ao longo do tempo, do valor da dita razão entre o dito fragmento de informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator e o dito fragmento de informação representativo da quantidade de amônia reduzida no dito reator, a quantidade de oxigênio injetado no dito reator durante a dita etapa aerada (ii) sendo reduzida quando o valor da dita relação aumenta.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de incluir uma etapa para comparação entre o valor da dita porcentagem de amônia reduzida no dito reator com um valor limite, a quantidade de oxigênio injetado no dito reator durante a dita etapa aerada (ii) sendo aumentada quando o valor da dita porcentagem é menor do que o dito valor limite.
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita etapa para determinar um fragmento de

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3/4 informação representativo da quantidade de nitratos formados no dito reator inclui uma etapa para medir a concentração de nitrato da dita água e da dita água tratada no dito reator, ou uma etapa para medir a concentração de nitrato da dita água à montante do dito reator e uma etapa para medir a concentração de nitrato da água tratada em ou à jusante do dito reator.
7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita etapa para determinar um fragmento de informação representativo da quantidade de amônia formada no dito reator inclui uma etapa para medir a concentração de amônia da dita água e da dita água tratada no dito reator, ou uma etapa para medir a concentração de amônia da dita água à montante do dito reator e uma etapa para medir a concentração de amônia da água tratada em ou à jusante do dito reator.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas etapas para medir a concentração de nitrato e/ou a concentração de amônia são realizadas online e continuamente.
9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a alimentação de oxigênio no dito reator é determinada de acordo com um intervalo de tempo predeterminado.
10. Estação para tratamento de água através da implementação de um processo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADA pelo fato de que inclui:

- um reator biológico (10), que tem uma entrada para a água a ser tratada (101) e uma saída para a água tratada (102);

- meios para medir um fragmento de informação representativo da concentração de amônia colocada no dito reator (10), ou à montante (13) da dita alimentação (101) e à jusante (14) da dita saída (102) ou no dito reator (10);

- meios para medir um fragmento de informação representativo da concentração de

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4/4 nitratos colocados no dito reator (10), ou à montante (15) da dita entrada (101) e à jusante (16) da dita saída (102) ou no dito reator (10);

- meios para calcular (17) uma redução de amônia para a água circulante no dito reator, usando pelo menos alguns pedaços de informação;

- meios para calcular (17) uma quantidade de nitratos formados na dita água circulante no dito reator, usando pelo menos alguns pedaços de informação;

- meios para calcular (17) a razão entre a dita quantidade de nitratos formados e a dita quantidade de amônia reduzida;

- meios para calcular (17) uma porcentagem de redução de amônia para a água circulante no dito reator, usando pelo menos alguns dos ditos pedaços de informação;

- meios para injetar oxigênio (18, 19, 20) no dito reator (10);

- meios para determinar (17) a alimentação de oxigênio no dito reator (10) através dos ditos meios de injeção (18, 19, 20) usando a dita razão e a dita porcentagem de redução.