BR112013018132B1 - sistema e método para tratamento de águas contaminadas - Google Patents
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Abstract
sistema e método para tratamento de águas contaminadas compreende pelo menos um primeiro depósito principal inferior (1) colocado num nível inferior e pelo menos um segundo depósito principal superior (2) colocado num nível superior, contendo ambos água contaminada a tratar, ao mesmo tempo que os fundos dos depósitos principais (1-2) de grande superfície, comunicam entre si mediante pelo menos uma tubagem intermédia (3) pela qual se faz circular a água contaminada nos dois sentidos sucessiva e alternadamente em regime turbulento. do fundo dos depósitos principais (1-2) serão purgados ou extraídos os contaminantes precipitados ou decantados para uma cavidade (9) que recebe uma parte da água, juntamente com uma alta concentração de elementos contaminantes decantados e precipitados no fundo de tais depósitos principais (1-2), sendo tais elementos contaminantes tratados e separados nessa cavidade (9).
Description
“SISTEMA E MÉTODO PARA TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS”
OBJETO DA INVENÇÃO [0001] A presente invenção, tal como se expressa no enunciado desta memória descritiva, refere-se a um sistema para o tratamento de águas contaminadas, urbanas ou industriais, destinado em particular às águas de drenagem de minas, assim como o procedimento de tratamento dessas águas contaminadas.
[0002] O sistema e o procedimento da invenção são aplicáveis a todo o tipo de águas contaminadas de proveniência tanto urbana como industrial ou de escoamento pluvial, tanto de natureza ácida como básica, tanto com a presença de sólidos em suspensão como em estado coloidal ou dissolvido, com a presença de metais pesados, substâncias perigosas e sais dissolvidos. Este sistema de tratamento é de aplicação singular para as águas residuais de drenagens de minas, de forma que um objetivo da invenção consiste em conseguir durante o procedimento de tratamento, a decantação de elementos contaminantes em suspensão, favorecendo-se também mediante a oxigenação da água a precipitação de contaminantes, assim como a eliminação ou redução de compostos voláteis presentes na água contaminada.
[0003] Desta forma, o sistema e o procedimento são aplicáveis a todo o tipo de águas contaminadas de proveniência tanto urbana como industrial ou de escoamento pluvial, tanto de natureza ácida como básica, tanto com a presença de sólidos em suspensão como em estado coloidal ou dissolvido, com a presença de metais pesados, substâncias perigosas e sais dissolvidos.
[0004] Este sistema de tratamento é de aplicação singular às águas residuais de drenagens de minas, tal como se referiu acima, de forma que se trata de conseguir durante o procedimento de tratamento a decantação
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2/21 de elementos contaminantes em suspensão, favorecendo-se também, mediante a oxigenação da água, a precipitação de contaminantes, assim como a eliminação ou redução de compostos voláteis presentes na água contaminada.
[0005] Para se conseguir o objetivo essencial da invenção, utiliza-se um dispositivo para transvasar ou trasfegar a água contaminada sucessiva e alternadamente entre depósitos principais com uma capacidade adequada, situados a cotas diferentes.
[0006] O sistema e o procedimento da invenção geram os seguintes efeitos favoráveis para o meio ambiente:
- um longo tempo de retenção hidráulica da água contaminada no sistema.
- uma alta oxigenação e uma alta agitação (regime turbulento) da água, que facilita a separação dos elementos contaminantes para que possam ser tratados de forma adequada.
- uma efetiva e rápida precipitação e decantação dos elementos contaminantes.
- um efetivo e rápido isolamento dos elementos contaminantes.
- geração de uma energia gerível e de qualidade.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0007] Atualmente, o tratamento de águas contaminadas é um assunto que está suficientemente desenvolvido. Existe atualmente uma grande quantidade de sistemas em função das características da água bruta contaminada que se pretenda tratar.
[0008] Em síntese, o tratamento de águas contaminadas é composto por uma série de processos unitários em cadeia (físicos, químicos e biológicos) que reproduzem em um recinto o autotratamento natural e têm por objetivo separar sucessivamente da água contaminada os contaminantes que ela contém.
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3/21 [0009] A técnica da separação de partículas em suspensão baseia-se principalmente no fenomeno físico da decantação, com diferentes variantes e configurações. No entanto, a separação dos contaminantes em estado dissolvido e coloidal é mais problemática, necessitando de tratamentos físico-químicos e de outros mais avançados.
[00010] No caso das águas contaminadas de proveniência urbana, concebem-se diferentes tipos de depuradoras em função do caudal de água a tratar, das características da água contaminada e da superfície de terreno disponível. Desta forma, encontramos desde as mais simples, como as fossas sépticas, até às mais complexas, como por exemplo, as denominadas estações de tratamento de águas residuais (ETAR).
[00011] No caso das águas contaminadas de proveniência industrial, os diferentes sistemas de tratamento estão muito condicionados principalmente por três fatores, tais como o caudal a tratar, a natureza da água (ácida ou básica), as substâncias contaminantes que tem e a concentração de tais contaminantes.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [00012] O sistema para tratamento de águas contaminadas compreende, em princípio, pelo menos um primeiro depósito principal inferior colocado em um nível inferior e pelo menos um segundo depósito principal superior colocado em um nível superior, contendo ambos água contaminada a tratar, ao mesmo tempo em que os fundos dos referidos depósitos principais comunicam entre si mediante pelo menos uma tubagem intermédia, pela qual se faz circular a água contaminada nos dois sentidos sucessiva e alternadamente em regime turbulento.
[00013] Em tais depósitos principais instalam-se sistemas conhecidos de extração ou purga de lodos, os quais mediante tubagens ou condutas desembocam em uma cavidade (canal perimétrico) que recebe uma parte da água, juntamente com uma alta concentração de elementos contaminantes
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4/21 precipitados e decantados no fundo de tais depósitos principais, sendo tais elementos contaminantes tratados nessa cavidade de forma adequada. [00014] A água contaminada, uma vez captada, pode-se dirigir indistintamente para qualquer um dos depósitos, o inferior ou o superior, inclusive para ambos se existirem várias fontes de águas contaminadas situadas a diferentes alturas.
[00015] Mediante tempos de retenção hidráulica elevados, combinados com a oxigenação que se consegue na água contaminada ao trasfegá-la entre os depósitos situados a cotas diferentes, conseguem-se concentrações de oxigênio dissolvido capazes de oxidar os metais até estados de oxidação adequados para que se verifique a precipitação dos mesmos em forma de óxidos ou hidróxidos.
[00016] Por outro lado, a agitação favorece o transporte das partículas coloidais para provocar colisões entre as mesmas, favorecendo a sua aglomeração, dado que, para que as partículas se aglomerem, devem chocar entre si, e a mistura promove a colisão, ao mesmo tempo em que a oxigenação oxida a matéria orgânica e rompe ligações nos colóides naturais, ajudando a uma melhor floculação posterior.
[00017] De igual modo, este processo de agitação e oxigenação favorecerá a eliminação de determinados contaminantes voláteis que possam estar presentes na água contaminada.
[00018] Como dispositivos de trasfega entre os depósitos situados a cota diferente utiliza-se, por exemplo, um conjunto de bombas e turbinas capazes de bombear a água contaminada desde os depósitos inferiores até aos superiores e turbinar, de igual modo, tais águas contaminadas, desde os depósitos superiores até aos inferiores, conseguindo a oxigenação da água mediante estas trasfegas.
[00019] Em função das substâncias contaminantes presentes na água e da sua concentração, as variáveis que condicionam o dimensionamento do
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5/21 sistema de tratamento são o tempo de retenção, a frequência de trasfega das águas contaminadas entre os depósitos e a quantidade de oxigênio necessária que deva ser proporcionada ao sistema.
[00020] De igual modo, em função dos contaminantes presentes na água e da sua concentração, podem ser implementados, tratamentos de tratamento prévios ou complementares, antes da entrada da água nos depósitos principais ou depois da saída da água de tais depósitos principais.
[00021] Em função das necessidades de tratamento, o sistema pode utilizar unicamente o caudal de água contaminada para repor as perdas por evaporação, ou captar, a todo o momento, a totalidade da água contaminada, podendo, neste último caso, existir um caudal restante de água, que será devolvida às massas de água, já tratada.
[00022] As substâncias contaminantes decantadas e precipitadas no fundo dos depósitos em forma de lodos podem ser extraídas por métodos tradicionais e ser dirigidas para outras instalações de tratamento ou depósito de lodos cumprindo a normativa aplicável, ou então, ser reunidas em uma cavidade especial, anexa aos depósitos, de onde partem canalizações perimétricas colocadas à volta da embocadura de cada um dos depósitos principais, dividida em dois circuitos iguais, que podem funcionar de forma simultânea ou independente, o que permite a sua limpeza sem a paragem do tratamento, ao mesmo tempo em que tal cavidade especial tem uma concepção adequada para conseguir, mediante a adição ou não de reagentes adequados, a continuação da precipitação de contaminantes e a concentração dos contaminantes precipitados e decantados mediante o transbordo e a filtragem das purgas e lodos extraídos dos depósitos principais.
[00023] Pode-se fazer recircular água tratada nestas cavidades perimétricas, parcial ou totalmente, para os respetivos depósitos principais mediante tubagens de recirculação e válvulas adequadas, ao mesmo tempo em que a
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6/21 água tratada nestas cavidades perimétricas pode ser parcial ou totalmente desaguada em um sistema de tratamento de águas residuais , através de uma tubagem de esgoto, se este tratamento de águas residuais for necessário, desaguando-se a água tratada na estação de tratamento de águas residuais em uma corrente de água por intermédio de uma tubagem terminal.
[00024] Como alternativa, o sistema da invenção compreende um depósito inicial que recebe a água previamente contaminada antes de despejá-la em um dos depósitos principais, depósito inicial onde a água contaminada recebe tratamentos conhecidos para se adequar o pH, eliminar os eventuais sólidos em suspensão e outras atuações tendo em vista possibilitar a precipitação de contaminantes em fases posteriores e proteger as condutas e os elementos mecânicos das instalações. De igual modo, desempenhará funções de regulação e laminagem de pontas de caudal.
[00025] A água contida no referido depósito inicial é descarregada no respetivo depósito principal por intermédio de uma tubagem inicial. Ao mesmo tempo, os contaminantes precipitados e decantados neste depósito inicial serão extraídos ou purgados para a cavidade perimétrica que bordeja o respetivo depósito principal.
[00026] Outra característica da invenção está no fato de, em uma primeira atuação, a água passar do depósito principal inferior para o depósito principal superior mediante uma bomba principal, enquanto em uma segunda atuação a água circula por gravidade desde o depósito principal superior até um depósito principal inferior, passando através de uma ou mais turbinas, gerando energia.
[00027] Numa execução, as bombas e as turbinas estão integradas em uma central hidroeléctrica reversível intercalada na tubagem intermédia que estabelece a comunicação entre os dois depósitos principais, superior e inferior.
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7/21 [00028] Outra característica da invenção está no fato de a purga ou extração de lodos dos depósitos principais serem efetiva, porque pode ser efetuada quando os depósitos estão vazios e só resta no fundo do depósito uma pequena quantidade de água e os decantados e precipitados que não são trespassáveis por cota entre os depósitos principais. Não obstante, a extração e/ou purga de lodos também pode ser efetuada de forma contínua sem a necessidade de os depósitos estarem vazios.
[00029] O procedimento de tratamento caracteriza-se pelo fato de a água contaminada a tratar ser trasfegada sucessiva e alternadamente nos dois sentidos entre pelo menos um depósito principal inferior, colocado em um nível inferior, e pelo menos um depósito principal superior, colocado em um nível superior, no sentido ascendente, mediante bombagem e no sentido descendente por gravidade, passando o caudal de água através de uma ou mais turbinas, cuja rotação proporciona energia, acumulando-se nos fundos dos depósitos principais por precipitação e decantação uma massa de água com elementos contaminantes que é transvasada para uma cavidade (canal perimétrico) onde são tratados de forma conhecida.
[00030] A partir desta cavidade, pode-se fazer recircular a água parcialmente tratada para os depósitos principais, ou transvasar para fora do circuito. Como alternativa e sempre que seja necessária, a água é transvasada desde a referida cavidade até uma estação de tratamento de águas residuais e daqui até uma corrente de água.
[00031] De igual modo, caso seja necessário um tratamento de águas residuais das águas já decantadas e precipitadas, tais águas podem ser extraídas dos depósitos e ser-lhes proporcionado um tratamento de purificação adicional, antes de serem despejadas nas massas de água de forma direta ou indireta através do subsolo, nos canais perimétricos mediante tratamentos de purificação adicionais existentes, quer por filtragem, quer por cloragem, ozonização, raios UV, tratamentos de
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8/21 lagunagem ou biológicos avançados, tais como nitrificação- desnitrificação, eliminação biológica do fósforo ou de sulfatos e/ou cloretos.
[00032] Em função da diferença de cota entre os depósitos principais, a água já decantada e precipitada é susceptível de ser submetida a processos complementares de microfiltragem, ultrafiltragem, nanofiltragem, osmose inversa ou desionização capacitiva, tanto utilizando qualquer um deles como tratamentos complementares à saída do circuito de tratamento, como colocando os filtros ou membranas necessários(as) à cota adequada e utilizando como pressão a coluna de água existente entre os depósitos superiores e inferiores. Para este último, far-se-á circular tal água, quer através da tubagem que interliga tais depósitos principais e dotando esta de um ramal na sua parte inferior onde se alojará o dispositivo de filtragem ou osmose inverso necessário, quer através de uma tubagem independente da principal. No que respeita ao dispositivo de desionização capacitiva, dado que para o seu funcionamento não é necessária pressão, tal dispositivo será geralmente colocado à saída do circuito.
[00033] A água contaminada despejada nos depósitos principais passa previamente por um depósito inicial onde se trata a acidez da água e também se eliminam os sólidos em suspensão.
[00034] Por último, deve-se assinalar que a trasfega entre os depósitos principais é efetuada mediante pelo menos uma tubagem intermédia que estabelece a comunicação entre as zonas de maior profundidade dos fundos dos depósitos principais.
[00035] Outra característica da invenção está no fato de os depósitos principais serem colocados fora do curso do rio, e de outras correntes de água, assim como fora de lagos ou de outras depressões naturais onde se encontra uma massa de água em movimento ou de forma estática, procurando locais com as superfícies mais adequadas ou convenientes. Nos casos em que a superfície disponível para a instalação dos depósitos de
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9/21 tratamento de água contaminada seja inferior à superfície necessária para o tratamento total do volume de água disponível, o sistema descrito pode ser complementado com outros depósitos ligados aos anteriores através de novas condutas hidráulicas. Com esta solução forma-se uma trasfega em cadeia, de água contaminada entre depósitos, obtendo-se uma maior capacidade de tratamento ao aumentar a superfície de água contaminada em contacto com a atmosfera, e a sua oxigenação, favorecendo-se a precipitação e decantação de contaminantes. Em função da localização do terreno disponível para a instalação destes novos depósitos, e da cota de tal terreno, poderá estabelecer circuitos hidráulicos abertos ou fechados.
[00036] Desta forma, o sistema da invenção consiste em tratar água contaminada mediante a sua introdução em um circuito de uma central hidroeléctrica reversível, que é composto por pelo menos dois depósitos principais fabricados artificialmente, unidos entre si mediante a tubagem intermédia, especialmente concebidos em função da quantidade e qualidade da água a tratar, para favorecer os processos de tratamento, assim como para a eliminação dos elementos contaminantes precipitados e decantados durante o processo.
[00037] Durante o processo, uma parte das águas evapora-se, diminuindo o volume. A agitação da água, que se verifica pelo fato de ser bombeada e turbinada entre os depósitos principais, consegue a sua oxigenação, favorecendo os processos de precipitação de contaminantes dissolvidos e coloidais que se vão concentrando até alcançarem um grau tal que se precipitam no fundo dos depósitos. De igual modo, o processo de agitação favorece a eliminação ou diminuição dos contaminantes voláteis presentes na água.
[00038] Os contaminantes precipitados e decantados são extraídos periodicamente mediante sistemas conhecidos do fundo dos depósitos até cavidades perimétricas, onde são tratados de forma adequada. Da mesma
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10/21 forma, os sólidos precipitados e decantados nestas cavidades são retirados periodicamente e são geridos da forma mais conveniente para o meio ambiente, podendo-se inclusivamente, proceder à sua valorização.
[00039] A água evaporada nos depósitos e cavidades durante o processo, e a eventual água desaguada é repostas deixando entrar mais água contaminada no circuito, repetindo-se o processo anteriormente descrito, destacando-se que o sistema da invenção incorpora dois depósitos artificiais ou mais, ligados entre si.
[00040] A aplicação do sistema e do procedimento da invenção é aplicável a todo o tipo de águas contaminadas, águas previamente usada ou utilizada e águas residuais ou despejadas.
[00041] Em função das características físico-químicas da água contaminada, utiliza-se exclusivamente este processo, ou complementa-se o mesmo com outros processos de tratamento existentes, tanto anteriormente como posteriormente ao sistema da invenção. Estes processos complementares encontram-se entre os seguintes: homogeneização, correção do pH, coagulação/floculação, neutralização, tratamentos de lagunagem, terrenos húmidos ou qualquer outro dos atualmente existentes.
[00042] Existe uma aplicação singular, tal como acontece com as águas restantes ou de drenagem de minas, que geralmente saem para o exterior contaminadas com sólidos e outros compostos contaminantes. No tratamento de águas contaminadas, provenientes das drenagens de minas, tanto de interior como a céu aberto, utiliza-se como parte central do processo de tratamento uma central reversível, facilitando-se e melhorandose os processos de eliminação de contaminantes através de processos de oxigenação e agitação sustentáveis, que propiciam a precipitação e decantação de alguns dos principais contaminantes deste tipo de drenagens.
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11/21 [00043] O processo de tratamento utilizando uma central hidroeléctrica reversível é ideal para todo o tipo de águas contaminadas, dado que permite a redução de uma grande parte da água a tratar por evaporação, assim como o favorecimento da precipitação de uma grande parte de metais e compostos tóxicos, podendo ser completado com outros processos que favoreçam a eliminação dos restantes contaminantes presentes na água.
[00044] O sistema para o tratamento de águas contaminadas caracteriza-se, além disso, pelo fato de:
- As águas contidas nos depósitos principais, uma vez precipitada a maior parte dos contaminantes, serem conduzidas para um segundo canal perimétrico anexo ao primeiro canal perimétrico, sendo submetidas em tal segundo canal perimétrico a processos convencionais de tratamento adicionais, como por exemplo, tratamentos de lagunagem, nitrificaçãodesnitrificação, sulfato-redução mediante bactérias, ou eliminação biológica de fósforo.
- Compreender meios de filtragem da água contaminada, mediante os quais se filtra pelo menos uma parte do caudal de água contaminada durante a sua trasfega entre os dois depósitos principais, superior e inferior, obtendo-se, portanto, à saída de tais meios de filtragem, um caudal de água tratada.
- Compreender pelo menos uma conduta de derivação que parte da tubagem intermédia e cuja extremidade livre constitui uma boca de saída de água não submersa que despeja tudo ou uma parte do caudal de água em pelo menos um dos depósitos principais.
[00045] Os meios de filtragem da água contaminada compreendem um dispositivo de filtragem que liga a tubagem intermédia por intermédio de uma derivação que incorpora uma válvula de abertura e fecho para bloquear ou libertar a passagem de fluido.
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12/21 [00046] Os meios de filtragem da água contaminada compreendem, noutra execução, um dispositivo de filtragem que liga a uma tubagem adicional independente da tubagem intermédia de interligação entre os dois depósitos principais. Tal tubagem adicional está em comunicação, por uma das suas extremidades, com pelo menos o depósito superior.
[00047] Em outra execução, os meios de filtragem da água contaminada compreendem um dispositivo de osmose inversa que liga à tubagem intermédia por intermédio de, pelo menos, uma derivação que também incorpora uma torneira de passagem e obturação para permitir o bloqueio ou desbloqueio da passagem do fluido.
[00048] Os meios de filtragem da água contaminada compreendem noutra execução um dispositivo de osmose inversa que liga a uma tubagem adicional independente da tubagem intermédia, estando tal tubagem adicional em comunicação, pelas suas extremidades, com os dois depósitos principais, superior e inferior.
[00049] A conduta de derivação compreende uma derivação superior ligada à tubagem intermédia nas proximidades do depósito superior, ao mesmo tempo que tal derivação superior despeja a água pela sua saída não submersa no depósito superior, conseguindo-se com isso uma melhor oxigenação e agitação da água.
[00050] Em outra execução, a conduta de derivação compreende uma canal de derivação inferior ligada à tubagem intermédia nas proximidades do depósito inferior, incorporando tal canal de derivação inferior uma turbina de ação, com saída não submersa pela qual se despeja a água no depósito inferior, conseguindo-se também desta forma melhorar a oxigenação e agitação de tal água. A interligação entre a canal de derivação inferior e a tubagem intermédia incorpora uma válvula de abertura e fecho.
[00051] Numa primeira opção, o sistema faz parte de uma Estação de Tratamento de Águas Residuais Urbanas (ETAR) e nele desenvolvem-se os
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13/21 tratamentos primário e secundário, próprios deste tipo de instalações. Nesta primeira opção a saída do processo de pré-tratamento (depuração, desassoreamento e desengorduramento) da ETAR liga ao depósito inicial do sistema e os efluentes que saiam do sistema são submetidos a tratamento terciário, se for necessário.
[00052] Numa segunda opção, o sistema faz parte de uma Estação de Tratamento de Águas Residuais Urbanas (ETAR) onde as águas entram no sistema depois de terem sido efetuados os tratamentos convencionais primário e secundário, próprios deste tipo de instalações. Nesta segunda opção, a saída do processo de tratamento secundário da ETAR liga ao depósito inicial do sistema para completar o processo de tratamento.
[00053] Além disso, o procedimento caracteriza-se pelo fato de:
- Antes da entrada da água residual bruta em qualquer um dos depósitos principais (1-2), receber um tratamento de purificação prévia convencional para se reduzirem os sólidos em suspensão e se atuar sobre o pH de tais águas, aumentando-o ou diminuindo-o.
- As águas que são extraídas de qualquer um dos depósitos principais serem submetidas a um processo de tratamento convencional adicional.
- As águas de pelo menos um dos depósitos principais serem submetidas a um processo de filtragem.
- Se deixar cair livremente neste último todo ou parte do caudal de água bombeada do depósito inferior para o depósito superior.
- Se fazer passar, pelo menos uma parte do caudal de água que é trasfegada do depósito superior para o inferior, através da turbina de ação com saída não submersa.
[00054] O referido processo de tratamento convencional adicional compreende técnicas de tratamento selecionadas de entre cloragem, ozonização, raios UVA, adição de calcário, nitrificação/desnitrificação e um processo biológico que inclui a eliminação ou redução de fósforo e sulfatos.
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Estes processos poderão ser efetuados utilizando os canais perimétricos ou em instalações complementares.
[00055] O processo de tratamento convencional utiliza meios selecionados de entre os canais perimétricos e instalações complementares.
[00056] O procedimento também se caracteriza pelo fato de toda ou parte das águas contaminadas ser(em) submetida(s) a um processo de filtragem selecionado de entre microfiltragem, ultrafiltragem, nanofiltragem e osmose inversa, colocando-se o elemento filtrante à cota necessária que liga a um elemento selecionado de entre:
- A tubagem de derivação que parte da tubagem intermédia.
- A tubagem adicional independente da tubagem intermédia de interligação dos dois depósitos principais.
[00057] Em seguida, para se facilitar uma melhor compreensão desta memória descritiva e como parte incorporante da mesma, juntam-se figuras em que, com carácter ilustrativo e não limitativo, se representou o objecto da invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00058] A Figura 1 mostra uma vista em alçado do sistema para tratamento de águas contaminadas e procedimento de tratamento, objecto da invenção. em uma execução, o sistema conta com um dispositivo de filtragem colocado à cota necessária em uma derivação da tubagem intermédia de interligação entre os dois depósitos principais: um superior e outro inferior.
[00059] A Figura 2 mostra uma vista em planta do que é representado na figura anterior.
[00060] A Figura 3 mostra os detalhes de uma primeira cavidade ou canalização perimétrica colocada na embocadura dos depósitos principais.
[00061] A Figura 4 mostra uma vista esquemática de uma disposição de um circuito constituído por mais de dois depósitos principais em circuito aberto.
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15/21 [00062] A Figura 5 mostra uma vista esquemática de uma disposição de um circuito constituído por mais de dois depósitos principais e um circuito fechado.
[00063] A Figura 6 mostra uma vista semelhante à que é mostrada na figura 1, mostrando-se nesta figura 7 outra execução da invenção que consiste em um dispositivo de osmose inversa colocado à cota necessária em uma derivação da tubagem intermédia de interligação entre os dois depósitos principais.
[00064] A Figura 7 mostra essencialmente o dispositivo de filtragem referido na figura 1. O mesmo está colocado à cota necessária em uma tubagem adicional independente da tubagem intermédia de interligação entre os dois depósitos principais.
[00065] A Figura 8 mostra o dispositivo de osmose inversa colocado à cota necessária na tubagem adicional independente da tubagem intermédia de interligação entre os depósitos principais.
[00066] A Figura 9 mostra uma vista em planta em que se destaca uma segunda cavidade ou canalização perimétrica à volta da embocadura dos depósitos principais.
[00067] A Figura 10 mostra uma vista em alçado do sistema para tratamento de águas contaminadas e procedimento de tratamento, com a variante da água bombeada chegar ao depósito superior através de uma tubagem superior que a deixa cair livremente pela parte superior de tal depósito.
[00068] A Figura 11 mostra uma vista em alçado do sistema para tratamento de águas contaminadas e procedimento de tratamento, com a variante de a trasfega da água entre o depósito superior e o inferior ser efetuada através de uma turbina de ação colocada em um canal de derivação inferior da tubagem intermédia com saída não submersa no depósito inferior.
DESCRIÇÃO DE UM EXEMPLO DE EXECUÇÃO DA INVENÇÃO
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16/21 [00069] O sistema de tratamento de águas contaminadas contempla a seguinte nomenclatura utilizada na descrição:
1. - Depósito principal inferior
2. - Depósito principal superior
3. - Tubagem intermédia
4. - Bomba principal
5. - Turbina
6. - Vaso de aspiração
7. - Lancil de retenção de lodos
8. - Dispositivos de aspiração de lodos
8'.- Dispositivos de purga de lodos
9. - Primeira cavidade ou canalização perimétrica
10. - Central Hidroeléctrica reversível
11. - Depósito inicial
12. - Tubagem inicial
13. - Tubagens de recirculação
14. - Tubagem de esgoto
15. - Estação de tratamento de águas residuais
16. - Tubagem terminal
17. - Corrente de água
18. - Dique de transbordo
19. - Filtro terminal
20. - Habitáculo comum
21. - Válvulas de esvaziamento
22. - Bombas de aspiração de lodos
22'.- Bombas de purga de lodos
23. - Dispositivo de filtragem por pressão
24. - Derivação
25. - Válvula de abertura e fecho
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26. - Dispositivo de osmose inversa
27. - Tubagem adicional
28. - Segunda cavidade ou canalização perimétrica
29. - Derivação superior
30. - Válvula de abertura e fecho
31. - Turbina de ação
32. - Derivação inferior
33. - Válvula de abertura e fecho.
[00070] Compreende pelo menos um primeiro depósito principal inferior (1) colocado a um nível inferior e pelo menos um segundo depósito principal superior (2) colocado a um nível superior, contendo ambos água contaminada a tratar que foi previamente transvasada para um dos depósitos principais, ao mesmo tempo que os fundos dos dois depósitos principais (1-2) comunicam entre si mediante pelo menos uma tubagem intermédia (3) pela qual se faz circular a água contaminada, sucessiva e alternadamente nos dois sentidos, conseguindo-se com isso uma alta oxigenação e uma alta agitação da água em regime turbulento, ao mesmo tempo que os depósitos principais (1-2) se encontram fora do alcance de uma corrente de água natural, tal como um rio, e fora de depressões naturais, tais como um lago, por exemplo, destacando-se, além disso, que tais depósitos podem apresentar uma grande capacidade.
[00071] O transvasamento da água do depósito principal inferior (1) para o depósito principal superior (2) é efetuado mediante uma bomba principal (4), enquanto o transvasamento de água do depósito principal superior (2) para o inferior (1) é efetuada por gravidade, passando a água neste caso através de uma turbina (5), mediante a qual se gera energia. A bomba principal (4) e a turbina (5) serão ligadas ao depósito principal inferior (1) mediante tubagens independentes, que se unirão à tubagem intermédia (3).
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18/21 [00072] Em outra execução, a comunicação entre os depósitos principais (12) é efetuada mediante uma tubagem intermédia (3), em que se intercala uma turbina reversível que desempenhará alternadamente as funções de bombagem ao subir ou turbinagem ao descer.
[00073] Particularmente, a bomba principal (4) e turbina (5) estão incorporadas em uma central hidroeléctrica reversível (10), pelo que, quando a água circula pela tubagem intermédia (3) em um sentido bombeia-se a água, enquanto quando circula no sentido contrário a água é turbinada, gerando energia.
[00074] Numa das extremidades do fundo dos depósitos principais (1-2) construir-se-á uma zona de maior profundidade que atuará como vaso de aspiração (6), permitindo o escorvamento de turbinas e bombas. É nestas zonas de maior profundidade que se ligam as extremidades da tubagem intermédia (3). Por sua vez, estas zonas de maior profundidade estão rodeadas de um pequeno lancil (7) que favorecerá a retenção dos lodos decantados no fundo dos depósitos, nos processos de esvaziamento alternativo dos mesmos.
[00075] De igual modo, nos depósitos principais (1-2) instalam-se dispositivos de aspiração (8) e purga (8') para se retirarem os lodos, que atuam principalmente nas zonas do fundo dos depósitos principais (1-2) onde os elementos contaminantes se acumulam em maior concentração por precipitação e decantação. Estes dispositivos de aspiração (8) são móveis.
[00076] Os dispositivos de aspiração (8) e os dispositivos de purga (8'), para a extração de lodos, dispõem das respetivas bombas de aspiração (22) e purga (22') e desembocam em uma cavidade (9), onde se despeja uma parte da água juntamente com a concentração dos elementos contaminantes precipitados e decantados nos fundos dos depósitos principais (1-2).
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19/21 [00077] Esta cavidade (9) compreende uma estrutura anular em forma de canalização perimétrica que bordeja toda a embocadura de cada um dos depósitos principais (1-2). Este escasso volume de água com concentração de elementos contaminantes contida em tal cavidade (9) é tratado de forma convencional.
[00078] A água tratada na cavidade (9) uma vez separados os contaminantes precipitados por transbordo ou filtragem, pode ser posta em recirculação, parcialmente ou na sua totalidade, através de tubagens de recirculação (13) para os depósitos principais (1-2).
[00079] Opcionalmente, o caudal de água tratado na referida cavidade (9) pode ser derivado, mediante uma tubagem de drenagem (14), para uma estação de tratamento de águas residuais (15) que efetua um tratamento natural e/ou artificial mediante diferentes sistemas de tratamento convencionais. O caudal de água proveniente da cavidade (9) e que percorreu a estação de tratamento de águas residuais (15), pode ser desviado no fim diretamente para uma corrente de água (17), tal como um rio, canal, etc., por intermédio de uma tubagem terminal (16), dado que esse caudal de água tem um grau de pureza de acordo com a regulamentação em vigor.
[00080] Numa execução da invenção, se for necessário, antes de se despejar a água contaminada nos depósitos principais (1-2), despeja-se primeiramente em um depósito inicial (11), onde a água recebe um tratamento prévio conhecido para o tratamento da acidez e a eliminação dos sólidos em suspensão. Uma vez efetuado tal tratamento prévio, a água é transportada para um dos depósitos principais por intermédio de uma tubagem inicial (12).
[00081] O fundo deste depósito inicial também dispõe de um dispositivo de aspiração (8) e outro dispositivo de purga (8'), para a extração de lodos, que dispõem por sua vez, os dois dispositivos (8-8'), das respetivas bombas de
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20/21 aspiração (22) e purga (22') e que se ligam à cavidade (9) desembocando na mesma.
[00082] Os fundos dos depósitos principais (1-2), assim como as cavidades (9) compreendem uma superfície impermeável de polietileno e outros materiais como, por exemplo, poliuretanos ou asfaltos, ao mesmo tempo que tais materiais devem permitir que todos os depósitos sejam estanques, tendo em vista evitarem-se infiltrações para a zona de localização.
[00083] A canalização perimétrica que constitui a cavidade (9) compreende dois circuitos semelhantes que convergem em um habitáculo comum (20), contando cada um de tais circuitos com pelo menos um dique de transbordo (18) e um filtro terminal (19) que permitem a separação dos contaminantes por decantação e filtragem, incorporando-se no dique de transbordo (18) válvulas de esvaziamento (21) colocadas a diferentes alturas.
[00084] Numa execução, o filtro terminal (19) é de gravilha.
[00085] O sistema da invenção contempla um tratamento de águas residuais mediante um dispositivo de filtragem (23) colocado à cota adequada em uma derivação (24) que parte da tubagem intermédia (3) e incorpora uma válvula de abertura e fecho (25).
[00086] Em outra opção contempla-se um tratamento de águas residuais mediante um dispositivo de filtragem (23) colocado à cota adequada em uma tubagem adicional (27) independente da tubagem intermédia (3), de forma que tal tubagem adicional (27) estabelece a comunicação com, pelo menos, o depósito principal superior (2).
[00087] Em outra execução, o sistema da invenção contempla um tratamento de águas residuais mediante um dispositivo de osmose inversa (26) colocado à cota adequada na tubagem adicional (27) independente da tubagem intermédia (3) (Figura 8). Como outra opção, o dispositivo de osmose inversa (26) é colocado na derivação (24) que parte da tubagem intermédia (3).
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21/21 [00088] Em outra opção, contempla-se um tratamento de águas residuais em que as águas contidas nos depósitos principais (1) e (2), uma vez precipitada a maior parte dos contaminantes, são conduzidos para uma segunda cavidade ou canalização perimétrica (28) onde são submetidos a procedimentos adicionais de tratamento, como por exemplo tratamentos de lagunagem, nitrificação-desnitrificação, cultivos de bactérias sulfatoredutoras, ou eliminação biológica de fósforo.
[00089] Outros aspectos da invenção são os seguintes:
[00090] Em outra execução a água bombeada chega ao depósito principal superior (2) através de uma derivação superior (29) que deixa cair livremente a água bombeada no referido depósito superior (2) (figura 10).
[00091] Esta derivação superior (29) é uma derivação que parte da tubagem intermédia (3) nas proximidades do depósito superior (2). em uma execução da invenção, a derivação superior (29) pode substituir e exercer a função de uma chaminé de equilíbrio. Na interligação da derivação superior (29) com a tubagem intermédia (3) incorpora-se uma válvula de abertura e fecho (30).
[00092] Em outra execução da invenção (figura 11) a trasfega da água entre o depósito superior (2) e o inferior (1) é efetuada através de uma turbina de ação (31) colocada numa canal de derivação inferior (32) que parte da tubagem intermédia (3) e tem uma saída não submersa com desaguamento no depósito inferior (1), incorporando tal canal de derivação inferior (32) uma válvula de abertura e fecho (33).
[00093] O caudal de água que é trasfegado através das derivações superior (29) e inferior (32) cai livremente sobre os respetivos depósitos principais (12), melhorando-se assim a oxigenação e agitação de tal água.
Claims (15)
- REIVINDICAÇÕES1.- “SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS” destinado a tratar águas contaminadas, tanto de proveniência urbana como industrial, caracterizado por compreender pelo menos um primeiro depósito principal inferior (1) disposto em um nível inferior e pelo menos um segundo depósito principal superior (2) disposto em um nível superior em relação ao primeiro depósito principal inferior (1), onde cada um dos referidos depósitos principais (1,2) contém água contaminada a ser purificada e compreendem um fundo onde os contaminantes da água contaminada são decantados e precipitados, o referido fundo compreende vasos de aspiração (6) os quais são áreas de grande profundidade separada do resto do fundo por um lancil elevado (7) que favorece a retenção do lodo decantado, pelo menos na tubagem intermediária (3), conectando os vasos de aspiração (6) de ambos os depósitos principais (1, 2), através dos quais a água contaminada flui sob regime turbulento, pelo menos uma cavidade (9) compreendendo um canal perimetral que delimita cada um dos principais depósitos (1, 2), que se destina a receber água dos referidos depósitos principais (1, 2) e dos contaminantes previamente decantados e precipitados no fundo desses depósitos principais (1, 2) destinados a separar os referidos contaminantes, dispositivos de aspiração (8) e dispositivos de purga (8') conectam os principais depósitos (1, 2) à cavidade (9) para extrair água dos referidos depósitos principais (1,2) e dos contaminantes previamente decantados e precipitados no fundo desses depósitos principais (1,2) e direcioná-la para a cavidade (9), uma central hidrelétrica reversível imprensada no pelo menos em uma tubagem intermediária (3) compreende ainda uma bomba principal (4) através da qual a água passa do depósito principal inferior (1) para o depósito principal superior (2) em uma primeira atuação, uma turbina (5) através da qual a água passa e flui por gravidade do depósito principal superior (2) para o depósito inferior (1) em uma segunda atuação, gerandoPetição 870190088495, de 08/09/2019, pág. 38/123
- 2/5 energia.2. - “SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a canalização perimétrica que constitui a cavidade (9) compreender dois circuitos semelhantes, cada circuito provido com pelo menos um dique de transbordo (18), o qual compreende válvulas de esvaziamento (21) dispostas em alturas diferentes, um filtro terminal (19) que separa os contaminantes decantando e filtrando água tratada obtida e habitáculo comum (20) onde os referidos circuitos convergem para que a água que chegue ao habitáculo comum (20) seja ainda desviada através de um percurso selecionado de um primeiro percurso provido por tubagens de recirculação (13) que conecta o habitáculo comum (20) com os próprios depósitos principais (1, 2) e recirculam a água tratada para os depósitos principais (1, 2), um segundo percurso compreende uma estação de tratamento de águas residuais (15), uma tubagem de drenagem (14) desaguando a água tratada para a referida estação de tratamento de águas residuais (15) e uma tubagem terminal (16) conectada à estação de tratamento de águas residuais (15) que drena a água tratada na referida estação de tratamento de águas residuais (15) para uma fluxo de água (17).
- 3. - “SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender um depósito inicial (11) que recebe previamente a água contaminada destinado a receber previamente a água contaminada, tratando a água contaminada ajustando o pH e removendo os sólidos em suspensão, antes de derramar a água contaminada nos depósitos principais (1-2), o referido depósito inicial (11) possui um fundo onde o lodo é acumulado, uma tubagem inicial (12) que conecta o depósito inicial (11) com um dos depósitos principais (1) através dos quais a água contaminada contida no referido depósito inicial (11) é descarregada no referido depósito principal (1), dispositivos de aspiração e purga (8, 8') conectam o referido depósito inicial (11) e aPetição 870190088495, de 08/09/2019, pág. 39/1233/5 cavidade (9) que extrai o lodo acumulado no fundo do depósito inicial (11) direciona-o para a cavidade (9).
- 4. - “SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender pelo menos dois depósitos principais (1 - 2) conectados em série entre si por uma tubagem intermédia (3), de acordo com um circuito selecionado de um circuito aberto e um circuito fechado.
- 5. - “SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender uma segunda canalização perimétrica (28) em ambos os depósitos principais (1,2) anexados à cavidade (9), que se destina a purificação adicional processos da água contaminada proveniente da referida cavidade (9).
- 6. - “SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS”, de acordo com a reividicação 1 caracterizado por ainda compreender um dispositivo de filtragem (23) através do qual pelo menos uma parte da vazão da água contaminada é filtrada durante a sua transferência entre os depositos principais superior e inferior (1,2), uma conexão de derivação (24) através da qual o dispositivo de filtragem (23) é conectado a tubagem intermediária (3) e integra uma válvula de abertura e fechamento (25).
- 7. - “SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender um dispositivo de filtragem (23) através do qual pelo menos uma parte da vazão da água contaminada é filtrada, uma tubagem adicional (27), independente do tubo intermediário (3), que conecta o referido dispositivo de filtragem (23) com pelo menos o depósito superior (2).
- 8. - “SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS”, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado por o elemento filtrante ser um dispositivo de osmose reversa (26).
- 9. - “SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS”, dePetição 870190088495, de 08/09/2019, pág. 40/1234/5 acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender um canal de derivação superior (29) conectado a tubagem intermediária (3) na proximidade do depósito superior (2) que é fornecido em sua extremidade livre com uma boca de saída não submersa através da qual derrama a água no depósito superior, válvulas de abertura e fechamento (30) interconectam o tubo intermediário (3) com o canal de derivação superior (29).
- 10. - “SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender um canal de canal de derivação inferior (32) conectado ao tubo intermediário (3) na proximidade do depósito inferior (1) que é fornecido em sua extremidade livre com uma boca de saída não submersa através da qual derrama a água no depósito inferior (1), uma turbina de impulso (31) integrada no referido canal de canal de derivação inferior (32), válvulas de abertura e fechamento (33) interconectando o tubo intermediário (3) com o canal de canal de derivação inferior (32).
- 11. - “MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS”, usando o sistema descrito em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender a etapa de transferência de água contaminada para purificação sucessiva e alternativa, entre pelo menos um depósito principal inferior (1) disposto em um nível inferior e pelo menos um depósito principal superior (2) disposto em um nível superior em relação ao depósito principal inferior (1), em que a referida transferência é realizada através de pelo menos um tubo intermediário (3) em ambas as direções no sentido ascendente mediante bombagem e no sentido descendente por gravidade, passando o caudal de água através de uma turbina (5), cuja rotação gera energia, a etapa de acumulação de uma concentração de água com contaminantes, pela precipitação e decantação no fundo do poço os depósitos principais (1, 2), extraindo água com contaminantes do fundo dos depósitos principais (1,2) e desviando-os paraPetição 870190088495, de 08/09/2019, pág. 41/1235/5 pelo menos uma cavidade (9), e pelo processo de purificação adicional da água e poluentes na cavidade (9) para separar os contaminantes
- 12. - “MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS”, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por antes da etapa de transferência da água contaminada entre os depósitos principais (1, 2), a água contaminada ser tratada em um depósito inicial (11) onde o pH da água é adequado e os sólidos em suspensão e outros contaminantes são parcialmente removidos.
- 13. - “MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS”, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender ainda a etapa de desviar pelo menos parte da água tratada nas cavidades (9), das cavidades (9) para uma estação de purificação adicional (15) e daqui até uma corrente de água (17).
- 14. - “MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS”, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por durante a etapa de transferência de água contaminada, pelo menos parte da vazão da água ser submetida a um processo de filtração selecionado dentre microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração e osmose reversa.
- 15. - “MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS” de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o processo adicional de purificação compreender técnicas de purificação selecionadas a partir de cloração, ozonização, raios UVA, adição de cal, nitrificação/desnitrificação e um processo biológico capaz de reduzir pelo menos o fósforo e os sulfatos.
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