BR112013024628B1

BR112013024628B1 - método e sistema para tratamento de água usada para fins industriais

Info

Publication number: BR112013024628B1
Application number: BR112013024628-6A
Authority: BR
Inventors: Fernando Fischmann T.
Original assignee: Crystal Lagoons (Curacao) B.V.
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2020-10-27
Also published as: EP3147015A1; US20130306532A1; NI201300097A; UA108925C2; DK3147015T3; PT3147015T; CY1122213T1; UY33991A; GT201300223AA; IL239846A0; US9051193B2; CO6852052A2; CY1122224T1; AU2016202093B2; PH12015500470B1; SI2691340T1; HRP20190457T1; EA201690700A1; NZ714673A; EA026795B1

Abstract

MÉTODO E SISTEMA PARA TRATAMENTO DE ÁGUA USADA PARA FINS INDUSTRIAIS Um método e um sistema de baixo custo para o tratamento de água que vai ser utilizada num processo industrial é fornecido. Um sistema da presente invenção inclui, em geral, pelo menos, um meio de contenção, pelo menos, um meio de coordenação, pelo menos um meio de aplicação de produtos químicos, pelo menos um meio de sucção móvel, e pelo menos um meio de filtragem. O meio de coordenação pode controlar os processos necessários, dependendo das necessidades do sistema (por exemplo, a qualidade da água ou pureza). O método e sistema da invenção purificam a água e eliminam os sólidos suspensos, sem a necessidade de filtrar a totalidade do volume de água, mas apenas uma pequena fração de filtragem de até 200 vezes menos do que o fluxo filtrado por um sistema de filtragem de tratamento de água convencional.

Description

Este pedido foi depositado em 12 de setembro de 2011, como um pedido de Patente PCT Internacional em nome de

Crystal Lagoons Corporation LLC, uma corporação nacional dos EUA, requerente para a designação de todos os paises, exceto os EUA, e Fernando Fischmann T., um cidadão do

Chile, e reivindica a prioridade para o Pedido Provisório US n°. de série 61/469.537, depositado em 30 de março de 2011, e Pedido US de utilidade n°. de série 13/136.474, depositado em 1 de agosto de 2011, e cujos pedidos estão aqui incorporados por referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um método e sistema de baixo custo para o tratamento de água, que vai ser utilizada num processo industrial. O método e sistema da invenção purifica a água e elimina os sólidos suspensos, sem a necessidade de filtrar a totalidade do volume de água, mas apenas uma pequena fração de filtragem de até 200 vezes menos do que o fluxo filtrado por um sistema de filtragem de tratamento de água convencional.

ANTECEDENTES

A água de alta qualidade microbiológica com alta clareza é um recurso escasso que é exigido atualmente para os processos de muitas indústrias. O tratamento para a obtenção de tais águas implica um grande investimento e custos operacionais e os processos são complexos e apresentam muitos problemas que não foram efetivamente resolvidos até os dias atuais. Além disso, os processos consomem grandes quantidades de energia e de produtos químicos, o que prejudica gravemente o meio ambiente. Especificamente, a remoção de impurezas que estão contidas na água, tais como os sólidos suspensos, metais, algas e bactérias, entre outros, exige a instalação de sistemas de filtragem dispendiosos e complexos que permitem filtrar todo o volume de água, apresentando, portanto, alto consumo de energia, altas necessidades de material e produtos químicos, e outros recursos que dificultam este processo.

A água de alta qualidade microbiológica é necessária durante vários processos importantes, tais como o pré- tratamento de água para processos de dessalinização por osmose reversa, para o tratamento de água utilizada em aquicultura, para o tratamento e manutenção da água para a indústria de água potável, para o tratamento de resíduos líquidos industriais, ou para as indústrias de mineração, entre outros. A água de alta qualidade microbiológica e clareza de custos muito baixos da presente invenção pode também ser usada em outros processos industriais que requerem água de alta qualidade físico-química e microbiológica.

Dessalinização

Há várias razões para abordar a melhoria dos processos de dessalinização atuais, uma vez que esta indústria está crescendo de forma exponencial e será muito importante no futuro. Do total de água disponível no mundo, 97% corresponde à água do mar. Dos 3% restantes de água doce disponível, 2,1% estão congeladas nos pólos e apenas 0,9% está disponível para consumo humano, que é encontrado em rios, lagos, ou como as águas subterrâneas. A limitada disponibilidade de água doce para consumo humano é um problema que tem aumentado junto com o crescimento da população global e a mudança cultural. Cerca de 40% da população mundial já sofre de problemas causados pela falta de acesso a fontes de água doce.

Assim, como o Programa de Meio Ambiente das Nações Unidas (UNEP) alertou, espera-se que cerca de 3 bilhões de pessoas sofrerão de severa escassez de água nos próximos 50 anos. Além disso, em 1999, o UNEP identificou a falta de água, juntamente com o aquecimento global como os maiores problemas para o novo milênio. Os recursos de água doce são consumidos a uma taxa maior do que a natureza pode substitui-los, e também, a poluição e a exploração das águas subterrâneas e das águas superficiais têm conduzido a uma redução na quantidade e/ou qualidade dos recursos naturais. A combinação do aumento da população, a falta de novas fontes de água doce, e o aumento do consumo de água per capita, provoca um agravamento das tensões regionais entre os paises que estão localizados perto dos recursos hidricos. Todos os fatos acima obrigam a encontrar uma solução para o problema da disponibilidade de água, não só para atender às demandas futuras da humanidade, mas também para impedir os conflitos que a escassez de água pode levar.

Convenientemente, a água do mar é o recurso mais abundante na terra, uma fonte praticamente inesgotável de água salgada, que está sempre disponível para o uso. Portanto, para resolver os imensos problemas associados com a falta de água doce, a melhor solução é processar a água do mar para fornecer água doce para consumo geral. A grande disponibilidade da água do mar contida nos oceanos conduziu à pesquisa e criação de tecnologias para remover os sais em água através de vários processos, e produzir água doce. A melhor tecnologia disponível no mundo para alcançar este objetivo é o processo de dessalinização. Atualmente, cerca de 130 paises em todo o mundo estão implementando algum tipo de processo de dessalinização, e espera-se que a capacidade instalada seja duplicada até 2015.

Os dois processos de dessalinização mais utilizados são os seguintes: • Uso de evaporação da água, tal como um processo de destilação, de tal forma a evaporar apenas as moléculas de água, deixando para trás os sais e minerais dissolvidos. Este processo é chamado de dessalinização térmica. • Uso de membranas especiais que permitem realizar o processo de osmose reversa, que separa a água dos sais através da aplicação de pressão sobre uma membrana semipermeável. Este processo é chamado de osmose reversa.

Para decidir entre qual processo usar, o consumo de energia é um fator importante a considerar. Estima-se que o consumo de energia para a produção de 1 m3 de água utilizando a dessalinização térmica é entre 10 a 15 kWh/m3, enquanto que um processo usando a tecnologia de osmose reversa utiliza cerca de 5 kWh/m3. Isto é porque a dessalinização térmica requer evaporação, portanto é necessária mais energia para o processo de mudança de fase, tornando menos eficiente a dessalinização térmica em termos de consumo de energia. Restrições atuais requerem a melhoria da eficiência global dos processos, utilizando tecnologias que atendam aos requisitos ambientais exigidos pela sociedade, além de minimizar a pegada de carbono e o impacto ambiental.

Em termos de evolução das tecnologias mencionadas, desde 2005 a capacidade instalada global de instalações de dessalinização por osmose reversa ultrapassou a capacidade instalada das instalações térmicas. A projeção é que em 2015 a capacidade de dessalinização do mundo seja distribuída em 62% em instalações de osmose reversa e 38% em instalações de dessalinização térmica. Na verdade, a capacidade mundial para produzir água doce em instalações de dessalinização, utilizando tecnologias de osmose reversa aumentou mais de 300% em apenas 6 anos.

A osmose reversa é um processo pelo qual a pressão é aplicada a um fluxo de água que tem uma elevada concentração de sais, por meio de uma membrana semipermeável, que permite que apenas as moléculas de água passem através dela. Devido a isso, o permeado que deixa o outro lado da membrana corresponde a água de alta qualidade microbiológica com um baixo teor de sal. Dentro da operação de instalações de dessalinização que usam a tecnologia de osmose reversa, há dois estágios principais: 1. Pré-tratamento de água 2. Estágio de Dessalinização

O segundo estágio, que corresponde ao próprio processo de osmose reversa, tem sido extensivamente estudado e as eficiências de até 98% foram alcançadas (General Electric HERO Systems).

O primeiro estágio do processo de produção de água doce através de osmose reversa corresponde ao condicionamento de água salgada antes de atingir a membrana semipermeável, também chamado de pré-tratamento da água. Esta etapa de pré-tratamento experimenta grandes problemas relacionados com a qualidade da água necessária para a operação eficiente de membranas de osmose reversa. De fato, estima-se que 51% das membranas de osmose reversa falham devido à falta de pré-tratamento, quer devido ao mau projeto ou má operação, enquanto que 30% falham por causa da dosagem inadequada de produtos quimicos. Os métodos atuais, além de serem ineficientes devido a elevadas taxas de falhas, têm custos muito elevados, assim, estimulando pesquisas para encontrar novos métodos que resolvam estes problemas. Os problemas que surgem nas membranas dependem das características da água de alimentação, que suja os filtros e membranas localizados antes da pré-tratamento e também as membranas de osmose reversa. Esses problemas são refletidos em uma vida mais curta e maior frequência de manutenção e limpeza das membranas, levando ao aumento dos custos de operação e manutenção. Os problemas mais comuns que surgem devido ao mau pré-tratamento da água são divididos em 2 tipos: os danos das membranas e o bloqueio das membranas. 0 dano das membranas de osmose reversa é causado principalmente pela oxidação e hidrólise do material da membrana devido a diversos compostos na água de alimentação. A maior parte das membranas de osmose reversa não pode suportar as concentrações existentes de cloro residual, que é geralmente adicionado em processos de dessalinização para impedir o crescimento biológico. As membranas têm custos elevados, por isso todas as precauções possíveis para manter a operação continua e alcançar o melhor desempenho possivel devem ser tomadas, assim, a água deve ser muitas vezes desclorada antes de passar através das membranas. Finalmente, o pH da água de alimentação deve também ser ajustado para a operação ótima das membranas. Além disso, o oxigênio dissolvido e outros agentes oxidantes devem ser removidos para prevenir danos nas membranas. Os gases também afetam o bom funcionamento das membranas, de modo que altas concentrações devem ser evitadas para um funcionamento perfeito. Os métodos atuais para regular as concentrações de gases e agentes oxidantes são muito caros e ineficientes.

Por outro lado, o bloqueio das membranas de osmose reversa é em grande parte responsável pelas grandes ineficiências que surgem devido a várias razões, por exemplo, pressões mais elevadas devem ser aplicadas sobre a água de alimentação para passar através da membrana, maior tempo de inatividade é causado pela constante manutenção e lavagem que tem que ser realizada e elevados custos de substituição dos materiais utilizados no processo. O bloqueio das membranas é causado por três problemas principais: bioincrustação, depósito e incrustações coloidais.

A bioincrustação é causada pelo crescimento de colônias de bactérias ou algas na superficie da membrana. Como o cloro não pode ser utilizado, existe o risco de desenvolver um filme de biomassa, impedindo assim a passagem do fluxo de água e reduzindo a eficiência do sistema.

Outro problema importante que provoca a obstrução da obstrução. O depósito refere-se à precipitação e aos depósitos de sal moderadamente solúveis em membranas. Na verdade, em certas condições de operação, os limites de solubilidade de alguns dos componentes presentes na água de alimentação podem ser ultrapassados, permitindo a precipitação. Estes componentes incluem o carbonato de cálcio, carbonato de magnésio, sulfato de cálcio, silica, sulfato de bário, sulfato de estrôncio e fluoreto de cálcio, entre outros. Em unidades de osmose reversa, o estágio final é sujeito à maior concentração de sais dissolvidos, e é aqui que os primeiros sinais de depósito começam a aparecer. O depósito devido à precipitação é amplificado pelo fenômeno de gradiente de concentração na superficie das membranas.

A obstrução ou entupimento por partículas coloidais ocorre quando o fornecimento de água contém uma grande quantidade de partículas suspensas e matéria coloidal, exigindo constante lavagem para limpar as membranas. A concentração de particulas na água pode ser medida e expressa de diferentes maneiras. 0 parâmetro mais utilizado é a turvação, que deve ser mantida a baixos níveis para a operação adequada. A acumulação de particulas sobre a superficie da membrana pode afetar adversamente tanto o fluxo de água de alimentação quanto às propriedades de rejeição da membrana de osmose reversa. A incrustação coloidal é causada pela acumulação de particulas coloidais na superficie da membrana e a formação de uma camada com uma forma de bolo. A diminuição do fluxo permeado é determinada por um lado, pela formação de uma camada de bolo e, por outro lado, por causa da elevada concentração de sal na superfície da membrana causada pela difusão obstruída de íons de sal, provocando um aumento da pressão osmótica o que reduz o impulso de força líquida. 0 parâmetro monitorado para impedir a contaminação coloidal é o índice de densidade de Areia (SDI), e os fabricantes de membranas sugerem o SDI de até 4. O bloqueio das membranas, também pode ocorrer devido a incrustações por Matéria Orgânica Natural (NOM). A matéria orgânica natural entope a membrana devido a: o estreitamento dos poros associados à adsorção da matéria orgânica natural nas paredes dos poros, a matéria orgânica coloidal que atua como um batente na abertura dos poros, ou formando uma camada contínua de gel que reveste a superfície da membrana. Esta camada cria grandes ineficiências e entupimento desta camada deve, portanto, ser evitado a todo custo.

Atualmente, o pré-tratamento da água antes de entrar no processo de dessalinização geralmente inclui as seguintes etapas: 1. Cloração para reduzir a carga orgânica e bacteriológica da água crua 2. Filtragem de areia para reduzir a turvação 3. Acidificação para reduzir o pH e reduzir os processos calcários 4. Inibição de depósitos de cálcio e de bário, utilizando os antidepósitos 5. Descloração para remover o cloro residual 6. Cartuchos de filtragem de partículas requeridos pelos fabricantes de membranas 7. Microfiltragem (MF) , Ultrafiltragem (UF) e nanofiltragem (NF)

Entre as etapas de pré-tratamento acima, os custos das etapas de filtragem, ou etapas de filtragem mais sofisticadas ou com filtros de areia, tais como a microfiltragem, ultrafiltragem ou nanofiltragem, resultam em custos elevados, juntamente com certo número de inconvenientes. Em particular, se o pré-tratamento não é suficiente, os filtros ficam entupidos com a matéria orgânica, colóides, algas, micro-organismos e/ou larvas. Além disso, a exigência de filtrar o volume de água a ser processada na instalação para redução de turbidez e remoção de partículas impõe severas restrições em termos de energia, custos de implementação e instalação, bem como durante o funcionamento em termos de manutenção e de substituição de filtros. Além disso, os sistemas de pré- tratamento de hoje são muito ineficientes e têm custos elevados, devido aos dispositivos a serem implementados e a operação continua e tarefas de manutenção que são caras e de dificil execução.

Em suma, os recursos de água doce cada vez mais escassos criaram um problema de abastecimento em todo o mundo que resultou no projeto e implementação de várias tecnologias de dessalinização. A dessalinização por osmose reversa é uma tecnologia promissora para enfrentar a crescente escassez de recursos de água doce, e esta tecnologia é projetada para ter um crescimento significativo no futuro. No entanto, um custo eficaz e meio de energia eficiente de pré-tratamento da água de alimentação apresenta um problema significativo para as instalações de dessalinização por osmose reversa. Uma tecnologia eficiente que opera a baixo custo e é capaz de produzir água de qualidade suficiente para a sua utilização como matéria-prima em processos de dessalinização é necessária.

Indústria de Aquicultura

A indústria de aquicultura é focada na criação de espécies, plantas e animais aquáticos, a partir dos quais as matérias-primas para indústrias de alimentos, quimica e farmacêutica, entre outras, são obitdas obtida. As espécies aquáticas são cultivadas em água doce ou no mar, onde principalmente peixes, moluscos, crustáceos, macroalgas e microalgas são cultivados. Devido ao crescimento da indústria, o desenvolvimento de novas tecnologias, e as normas ambientais impostas pela comunidade internacional, há uma necessidade de minimizar o impacto ambiental da indústria de aquicultura e, ao mesmo tempo, manter o controle adequado das condições de operação. Para isso, o cultivo de espécies aquáticas deixou de estar localizado no local em fontes naturais de água, tal como o mar, para instalações projetadas especificamente para este efeito.

Além da cultura tradicional dessas espécies como matéria-prima nas indústrias alimentícia, farmacêutica e fabricação em geral, as espécies aquáticas também são usadas no setor de energia para gerar energia a partir de fontes renováveis não convencionais, em particular, para a produção de biocombustiveis, como o biodiesel a partir de microalgas.

No que diz respeito aos biocombustiveis, deve-se notar que a matriz energética mundial está organizada em torno de combustíveis fósseis (petróleo, gás e carvão), que fornecem cerca de 80% do consumo global de energia. A biomassa, hidrelétrica e outras fontes de energia "não convencionais", como a energia solar, são fontes de energia renováveis. No último grupo, representando apenas 2,1% da matriz, estão compreendidos a energia eólica, energia solar e os biocombustiveis que, por sua vez, incluem biogás, biodiesel e etanol, principalmente.

Devido às fontes de energia fóssil e nuclear serem finitas, a demanda futura pode não ser fornecida. Assim, a politica energética nos paises em desenvolvimento está considerando a introdução de energias alternativas. Além disso, o abuso de energia convencional, como petróleo e carvão, entre outras, leva a problemas como a poluição, o aumento do efeito estufa e degradação da camada de ozônio. Portanto, a produção de energias limpas, renováveis e alternativas é uma necessidade econômica e ambiental. Em alguns paises, o uso de biocombustiveis misturados com combustíveis petrolíferos, forçou a produção massiva e eficiente do biodiesel, o qual pode ser obtido a partir de óleos vegetais, gorduras animais e algas.

A produção de biodiesel a partir de algas não requer o uso extensivo de terrenos agrícolas. Assim, ela não afeta a produção mundial de alimentos, porque as algas podem crescer em espaços reduzidos e têm taxas de crescimento muito rápidas, com tempos de duplicação de biomassa de 24 horas. Por conseguinte, as algas são uma fonte de produção de energia continua e inesgotável, e também absorvem o dióxido de carbono para o seu crescimento, que pode ser capturado a partir de várias fontes, tais como centrais térmicas.

Os principais sistemas para o crescimento de microalgas correspondem a: • Lagos: Uma vez gue as algas requerem luz solar, dióxido de carbono e água, elas podem ser cultivadas em lagos e tanques abertos. • Fotobiorreatores: Um fotobiorreator é um sistema controlado e fechado incluindo uma fonte de luz, que por ser fechado requera adição de dióxido de carbono, água e luz.

Com respeito à lagos, o cultivo de algas em tanques abertos tem sido extensivamente estudado. Esta categoria de tanques são corpos de água naturais (lagos, lagoas, açudes, mar) e tanques artificiais ou outros recipientes. Os sistemas mais utilizados são açudes grandes, tanques, tanques circulares e tanques de canal de água raso. Uma das principais vantagens dos tanques abertos é que eles são mais fáceis de construir e operar do que a maioria dos sistemas fechados. No entanto, os principais constrangimentos em tanques abertos naturais são as perdas por evaporação, exigindo grande superfície de terra, poluição dos predadores e outros concorrentes no tanque, e a ineficiência dos mecanismos de agitação resultando em baixa produtividade de biomassa.

Para este fim, os "tanques de canais de água" foram criados, os quais são operados de forma continua. Nestes tanques, as algas, água e nutrientes são circulados em um tipo de pista, e são misturados com o auxilio de rodas de pás, para ressuspender as algas na água, de modo que elas estão em constante movimento, e sempre recebem a luz solar. Os tanques são rasos, devido à necessidade de luz para as algas, e para que a penetração da luz solar atinja uma profundidade limitada.

Os fotobiorreatores permitem o cultivo de uma única espécie de microalgas por um longo periodo de tempo e são ideais para a produção de uma biomassa de algas. Os fotobioreatores, em geral, têm um diâmetro menor ou igual a 0,1 m, porque um maior intervalo iria impedir a entrada de luz nas zonas mais profundas, já que a densidade da cultura é muito elevada, a fim de atingir um rendimento elevado. Os fotobiorreatores requerem a refrigeração durante o dia, e também a necessidade de controle de temperatura durante a noite. Por exemplo, a perda de biomassa produzida durante a noite pode ser reduzida baixando a temperatura durante estas horas.

O processo de produção de biodiesel depende do tipo de algas cultivadas que são selecionadas com base em características de desempenho e de adaptação às condições ambientais. A produção de biomassa de microalgas é iniciada em fotobiorreatores, onde CO2, que geralmente vem de instalações de energia é alimentado. Mais tarde, antes de entrar na fase estacionária de crescimento, as microalgas são transportadas de fotobiorreatores para tanques de maior volume, onde continuam a se desenvolver e se multiplicar, até que seja atingido o valor máximo da densidade de biomassa. As algas são então colhidas por diferentes processos de separação, para obter biomassa de algas, que é finalmente processada para extrair produtos de biocombustivel.

Para o cultivo de microalgas, é necessária água purificada praticamente estéril, já que a produtividade é afetada pela contaminação por outras espécies indesejáveis de algas ou micro-organismos. A água é condicionada de acordo com o meio de cultura especifico, também em função das necessidades do sistema.

Os fatores essenciais para controlar a taxa de crescimento de algas são os seguintes: • Luz: Necessária para o processo de fotossintese • Temperatura: faixa ideal de temperatura para cada tipo de alga • Meio: composição da água é uma consideração importante, por exemplo, salinidade • PH: algas geralmente requerem um pH entre 7 e 9, para obter uma taxa de crescimento ótimo. • Cepa: cada alga tem uma taxa de crescimento diferente • Gases: Algaa exigem CO2 para realizar a fotossintese • Mistura: para impedir a sedimentação de algas e garantir a exposição homogênea à luz • Fotoperiodo: ciclos de luz e escuridão

As algas são muito tolerantes à salinidade, a maioria das espécies cresce melhor com uma salinidade que é ligeiramente inferior à salinidade encontrada no ambiente natural das algas, a qual é obtida por diluição da água do mar com água doce.

Indústria de Água de Beber

A indústria de água fornece água de beber para os setores residenciais, comerciais e industriais da economia. A fim de proporcionar água potável, a indústria em geral, começa suas operações com o recolhimento da água de alta qualidade microbiológica e clareza de fontes naturais, que é então armazenada em reservatórios para o uso futuro. A água pode ser armazenada por longos períodos de tempo no reservatório, sem ser utilizada. A qualidade da água armazenada por um longo período de tempo começa a deteriorar-se, já que os micro-organismos e algas se proliferam na água, tornando a água imprópria para consumo humano.

Uma vez que a água já não é adequada para o consumo, a mesma deve ser processada em uma instalação de tratamento de água potável, onde ela passa através de vários estágios de purificação. Nas instalações de purificação, o cloro e outros produtos químicos são adicionados a fim de produzir água de alta qualidade. A reação de cloro com os compostos orgânicos presentes na água pode produzir vários subprodutos tóxicos ou subprodutos da desinfecção (DBP). Por exemplo, na reação de cloro com amónia, cloraminas são subprodutos indesejáveis. A reação adicional do cloro ou cloraminas com matéria orgânica produzirá tri-halometanos, que foram indicados como compostos carcinogênicos. Também, dependendo do método de desinfecção, novos DBPs foram identificados, tais como tri-halometanos iodados, haloacetonitrilas, halonitrometanos, haloacetaldeídos, e nitrosaminas. Além disso, a exposição dos banhistas à matéria orgânica e cloro tem sido mencionada como um fator que contribui para problemas respiratórios potenciais, incluindo asma.

Indústrias de Águas Residuais

As águas residuais são tratadas diariamente para produzir água limpa utilizada para diferentes fins. Existe uma necessidade para tratar as águas residuais que produza pequenas quantidades de lamas e resíduos, e também utilizando menos produtos químicos e energia.

Indústria de Mineração

A mineração é uma indústria muito importante em todo o mundo e muito colabora para a economia de cada nação. Indústrias de mineração necessitam de água para muitos de seus processos, um recurso que é limitado e que todos os dias se torna mais escasso. Algumas indústrias de mineração desenvolveram tecnologias para a utilização da água do mar na maioria dos seus processos, sendo capazes de operar apenas com esse recurso.

As minas são geralmente localizadas a grandes distâncias e alturas a partir da costa, portanto a água tem que percorrer muitos quilômetros para alcançar às minas. Para o transporte de grandes quantidades de água, as estações de bombeamento têm sido construídas, juntamente com tubos muito longos, de modo a bombear a água do mar para as minas.

As estações de bombeamento consistem em estruturas que compreendem as bombas de alta potência, que enviam a água do mar recolhida para a próxima estação de bombeamento, e assim por diante. As estações de bombeamento também compreendem uma estrutura de contenção para manter a água do mar em caso de eventuais problemas que possam ocorrer nas estações de bombeamento anteriores. Estas estruturas de contenção eventualmente podem desenvolver diversos problemas que afetam o processo de bombeamento, tal como a bioincrustação das paredes e das superfícies internas das tubulações. A bioincrustação provoca a deterioração dos materiais, bem como a redução da área transversal das tubulações, impondo maiores custos operacionais e de manutenção. Além disso, a água no interior das estruturas de contenção começa a deteriorar-se devido ao crescimento de microalgas, que interfere negativamente com os processos de estação e leva a diversos e importantes problemas tais como a bioincrustação.

Tratamento Residuais de Liquidos Industriais

Algumas indústrias têm liquidos residuais que podem não cumprir com os requisitos de irrigação, infiltração, ou descarga impostos pelo governo local. Além disso, algumas indústrias têm tanques de sedimentação ou outro meio de contenção para permitir que os processos naturais da água ocorram, tais como a emissão de gases, ou outras substâncias que causam mau odor ou propriedades de cor.

Como discutido acima, os métodos e sistemas atuais de tratamento de água para fins industriais têm elevados custos de operação, que requerem o uso de grandes quantidades de produtos quimicos, são propensos a incrustações, produzem subprodutos indesejáveis, tais como gases e outras substâncias que causam mau odor ou propriedades de cor, e exigem a filtragem de todo o volume de água. Os métodos e sistemas melhorados de tratamento de água para uso industrial, que são de baixo custo e mais eficientes do que os sistemas de filtragem de tratamento de água convencionais são desejáveis.

Estado da Técnica

A Patente JP2011005463A apresenta um sistema de controle para a injeção de coagulantes e floculantes em instalações de purificação de água. O dito sistema é baseado no uso de um sensor que mede a turvação da quantidade e qualidade da água antes da adição dos coagulantes e floculantes. O sistema usa um classificador que mede o tamanho do floculante após sedimentação e classifica a água tratada de acordo com as medições. De acordo com as medições de turvação, o sistema de controle calcula a taxa de injeção de coagulante e floculante, os quais são aplicados em instalações destinadas a este meio. Os cálculos dos compostos dosados são corrigidos de acordo com uma função que determina um fator de correção de acordo com a turbidez medida antes e após o tratamento. Após a sedimentação das particulas, existe uma fase de filtragem, que filtra todo o volume de água tratada.

As desvantagens da patente JP2011005463A são que ela não controla o conteúdo orgânico ou os micro-organismos presentes na água, já que o sistema não inclui a utilização de desinfectantes ou oxidantes. Além disso, o sistema em JP2011005463A não reduz o teor de metais na água e baseia- se na medida constante dos parâmetros, tendo, por conseguinte, elevadas demandas em termos de sensores e outros dispositivos de medição. Além disso, a patente JP2011005463A requer filtragem da totalidade do volume da água que é tratada, o que impõe altas demandas de energia e altos custos de instalação e de manutenção sobre o sistema necessário para tal filtragem.

SUMÁRIO

Este sumário é fornecido para introduzir uma seleção de conceitos de uma forma simplificada, que são ainda descritos mais adiante na descrição detalhada. Este sumário não se destina a identificar os recursos necessários ou essenciais da matéria em questão. Nem é este sumário destinado a ser utilizado para limitar o escopo da matéria reivindicada.

O método e o sistema construidos de acordo com os princípios da presente invenção purificam a água e removem os sólidos, metais, algas, bactérias e outros itens suspensos a partir da água, a custos muito baixos, e sem a necessidade de filtrar a totalidade do volume de água. Apenas uma pequena fração do volume total da água é filtrada, até 200 vezes menos do que o fluxo filtrado através de sistemas de filtragem de tratamento de água convencionais. A água tratada pode ser utilizada para fins industriais, tais como o tratamento de água que irá ser utilizada como matéria-prima para fins industriais ou para o tratamento de resíduos líquidos industriais, para a infiltração, irrigação, descarregamento, ou para outros fins.

Em relação à dessalinização por osmose reversa, a presente invenção proporciona um método e sistema para o pré-tratamento e manutenção da água de alimentação que utiliza menos produtos químicos e consome menos energia do que as tecnologias convencionais de pré-tratamento.

Em relação à indústria de aquicultura, a água produzida pela presente invenção atinge as características exigidas para a inoculação de algas, utilizando um meio de filtragem que requer a filtragem de apenas uma fração do volume total de água. A presente invenção proporciona água de alta qualidade microbiológica, que é usada para a inoculação de microalgas e outros micro-organismos. O uso da água tratada, por exemplo, em lagoas de canal de água, representa uma elevada redução de custos, uma vez que um dos principais problemas da indústria está em preparar a água para a inoculação. Além disso, a presente invenção permite o tratamento da água após as algas terem crescido e serem colhidas. Portanto, a água pode ser reutilizada criando um método sustentável para a indústria da aquicultura.

Ao usar o método e sistema da presente invenção em indústrias de água de beber, a água armazenada no reservatório pode ser mantida com custos muito baixos, sem a proliferação de micro-organismos e algas que podem deteriorar a qualidade da água. Assim, a água de beber tratada de acordo com o método e sistema da presente invenção não precisa ser processada numa instalação de tratamento de água potável. Portanto, a presente invenção minimiza a geração de subprodutos tóxicos e subprodutos de desinfecção (DBPs) produzidos pela instalação de tratamento de água potável e reduz os custos de capital, as quantidades de produtos quimicos utilizados, custos operacionais e o impacto ambiental e a pegada de um tratamento de uma instalação de água potável. A presente invenção mantém a água de fontes naturais muito puras em um estado de alta qualidade microbiológica a baixo custo em um ambiente sem deterioração ou geração de DBPs tóxicos.

A presente invenção pode ser utilizada para o tratamento de água que vem de instalações de tratamento de águas residuais a um custo muito baixo, remoção de odor e a obtenção de água de alta clareza com baixos niveis de turbidez. As quantidades de residues e lama são consideravelmente reduzidas em comparação com os tratamentos de efluentes convencionais, proporcionando assim um método sustentável que é ambientalmente favorável.

No que diz respeito às indústrias de mineração, a presente invenção refere-se a um método e sistema para o tratamento de água que evita a bioincrustação em estações de bombeamento, reduzindo assim os custos de operação e manutenção. A presente invenção também pode ser usada para o tratamento de residues liquidos industriais provenientes de diversas indústrias, a fim de cumprir com os requisitos de irrigação, infiltração, ou de descarga impostos pelos governos locais.

O método e o sistema da presente invenção proporcionam um processo de baixo custo para o tratamento de água para uso em processos industriais que, ao contrário dos sistemas de tratamento de água de filtragem convencionais, purificam a água e eliminam os sólidos suspensos na água por filtragem de uma pequena fração do volume total de água.

Em uma modalidade, o método da invenção compreende: a. Coletar água com uma concentração de sólidos dissolvidos totais(TDS) de até 60.000 ppm, b. Armazenar a referida água em pelo menos um meio de contenção, em que o referido meio de contenção tem uma base capaz de ser completamente limpa por meio de sucção móvel, c. Dentro de periodos de 7 dias: i. Para as temperaturas de água de até 35 graus Celsius, manter referido ORP de água de pelo menos 500 mV, durante um periodo minimo de 1 hora para cada grau Celsius da temperatura da água, pela adição de agentes desinfectantes para a água, ii. Para temperaturas de água superiores a 35 graus Celsius ou superiores a 69 graus Celsius, manter o referido ORP de água de pelo menos 500 mV, durante um periodo minimo de horas por adição de agentes desinfectantes para a água, em que o periodo minimo de horas é calculado pela seguinte equação : [35 horas] - [Temperatura da água em graus Celsius - 35] = periodo minimo de horas, e iii. Para temperaturas de água de 70 graus Celsius ou mais, manter referido ORP de água de pelo menos 500 mV por um periodo minimo de 1 hora. d. Ativar os seguintes processos através de um meio de coordenação, onde os processos purificam a água e eliminam os sólidos suspensos por filtragem apenas de uma pequena fração do volume total de água; i. Aplicar os agentes oxidantes para impedir que as concentrações de ferro e manganês excedam 1 ppm; ii. Aplicar coagulantes, floculantes, ou uma mistura deles a fim de impedir que a turbidez exceda 5 NTU; iii. Succionar o fluxo de água que contém as partículas sedimentadas, produzidas pelos processos anteriores, com um meio de sucção móvel para impedir que a espessura do material sedimentado exceda 100 mm, em média; iv. Filtrar o fluxo succionado por meio de sucção móvel, com pelo menos um meio de filtragem, e v. Devolver a água filtrada para o referido pelo menos um meio de contenção; e. Utilizar a referida água tratada num processo a j usante.

Em uma modalidade, o sistema da invenção compreende: - pelo menos uma linha de alimentação de água (7) para pelo menos um meio de contenção (8); - pelo menos um meio de contenção (8), que compreende um meio de recepção para as particulas sedimentadas (17), que é fixo à parte inferior do referido meio de contenção; - pelo menos um meio de coordenação (1), onde o meio de coordenação ativa oportunamente os processos necessários para ajustar os parâmetros da água dentro dos limites especificados por um operador ou um meio de coordenação; - pelo menos um meio de aplicação de produtos quimicos (4), que é ativado pelo referido pelo menos um meio de coordenação; - pelo menos um meio de sucção móvel (5), que se move através da parte inferior do referido pelo menos um meio de sucção, contendo o fluxo de água que contém as particulas sedimentadas; - pelo menos um meio de propulsão (6) que proporciona movimento para o referido pelo menos um meio de sucção móvel de modo que ele pode se mover através da parte inferior do referido pelo menos um meio de contenção; - pelo menos um meio de filtragem (3) que filtra o fluxo de água contendo as particulas sedimentadas; - pelo menos, uma linha de recolha (15) acoplada entre o referido pelo menos um meio de sucção móvel e o referido pelo menos um meio de filtragem; - pelo menos uma linha de retorno (16) do referido pelo menos um meio de filtragem para o referido pelo menos um meio de contenção; e - pelo menos uma linha de alimentação de água (18) a partir do referido pelo menos um meio de contenção para pelo menos um processo a jusante.

No sistema, o meio de recepção é geralmente coberto com um material que compreende membranas, geomembranas, membranas geotêxteis, forros plásticos, concreto, ou concreto revestido, ou uma combinação dos mesmos. O meio de coordenação é capaz de receber informações, processar informações, e ativar outros processos, tais como os meios de aplicação de produtos quimicos, meios de sucção móvel, e meios de filtragem. O meio de aplicação de produtos quimicos geralmente inclui injetores, escumadeiras, aplicação manual, dispensadores por peso, tubulações, ou uma combinação dos mesmos. O meio de propulsão aciona os o meio de sucção móvel e inclui, tipicamente, um sistema de trilho, um sistema de cabo, um sistema de autopropulsão, um sistema de propulsão manual, um sistema robótico, um sistema guiado a partir de uma distância, um barco com um motor, um dispositivo flutuante com um motor, ou uma combinação dos mesmos. O meio de filtragem inclui um filtro de cartucho, filtro de areia, microfiltro, ultrafiltro, nanofiltro, ou uma combinação dos mesmos, e é geralmente conectado ao meio de sucção móvel por meio de uma linha de recolha compreendendo um cabo flexivel, cabo rigido, tubulação, ou uma combinação dos mesmos.

A presente invenção aborda diversos problemas ambientais que surgem nos processos de tratamento de água afetados por bactérias e microalgas. O inventor da nova tecnologia aqui divulgada, o Sr. Fernando Fischmann, desenvolveu muitos novos avanços na tecnologia de tratamento de água que estão sendo rapidamente adotados em todo o mundo. Em um curto período de tempo, as tecnologias da invenção relacionadas com lagoas cristalinas recreativas foram incorporadas em mais de 180 projetos em todo o mundo. 0 inventor e seus avanços na tecnologia de tratamento de água têm sido objeto de mais de 2.000 artigos, como pode ser visto no http://press.crystal-lagoons.com/. 0 inventor também recebeu importantes prêmios internacionais de inovação e empreendedorismo relacionado a esses avanços na tecnologia de tratamento de água e tem sido objeto de entrevistas com os principais meios de comunicação, incluindo CNN, BBC, FUJI, e semana de negócios da Bloomberg (Bloomberg's Businessweek).

Tanto o sumário anterior quanto a descrição detalhada seguinte são exemplos e são apenas explicativos. Portanto, o sumário anterior e a seguinte descrição detalhada não devem ser considerados como restritivos. Além disso, as características ou variações podem ser proporcionadas além das aqui estabelecidas. Por exemplo, certas modalidades podem ser dirigidas para diferentes combinações de características e subcombinações descritas na descrição detalhada.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A Figura 1 é um diagrama de fluxo de processo que ilustra o tratamento de água em uma modalidade da invenção.

A Figura 2 mostra uma vista superior da estrutura que contém água, tal como um lago, em uma modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A seguinte descrição detalhada refere-se aos desenhos anexos. Embora as modalidades da invenção possam ser descritas, modificações, adaptações, e outras implementações são possiveis. Por exemplo, as substituições, adições ou modificações podem ser feitas aos elementos ilustrados nos desenhos, e os métodos aqui descritos podem ser modificados por substituição, reordenação, ou adição de estágios aos métodos divulgados. Consequentemente, a seguinte descrição detalhada não limita o escopo da invenção. Embora os sistemas e métodos sejam descritos em termos da "compreensão" de vários aparelhos ou etapas, os sistemas e métodos podem também "consistir essencialmente em" ou "consistir de" vários aparelhos ou etapas, salvo indicado ao contrário.

Definições

À luz da presente divulgação, os seguintes termos ou frases devem ser compreendidos com os significados descritos abaixo.

Os termos "recipiente" ou "meios de contenção" são aqui utilizados genericamente para descrever qualquer corpo de água artificial grande, incluindo lagoas artificiais, lagos artificiais, tanques artificiais, piscinas e semelhantes. O termo "meios de coordenação" é usado aqui genericamente para descrever um sistema automatizado que é capaz de receber informação, processá-la e tomar uma decisão de acordo com ela. Em uma modalidade preferida da invenção, isto pode ser feito por uma pessoa, mas, mais preferencialmente com um computador ligado a sensores. O termo "meios de aplicação de produtos quimicos" é usado aqui genericamente para descrever um sistema que aplica produtos quimicos na água 0 termo "meios de sucção móvel" é usado aqui genericamente para descrever um dispositivo de sucção, que é capaz de viajar entre a superficie inferior dos meios de contenção e sucção do material sedimentado. 0 termo "meios propulsores" é usado aqui genericamente para descrever um dispositivo de propulsão que proporciona o movimento, quer empurrando ou puxando outro dispositivo. O termo "meios de filtragem" é usado aqui genericamente para descrever um sistema de filtragem englobando a terminologia tal como um filtro, coador, separador, e semelhantes.

Tal como usado aqui, os tipos gerais de água e a sua respectiva concentração de sólidos dissolvidos totais (TDS) (em mg/L) são a água doce, com TDS <1.500; água salobra, com 1.500 <TDS <10.000, e água do mar, com TDS> 10.000.

Tal como usado aqui, o termo "alta qualidade da água microbiológica" compreende uma contagem de bactérias aeróbicas preferida inferior a 200 UFC/ml, mais preferencialmente inferior a 100 UFC/ml, e mais preferencialmente inferior a 50 UFC/ml.

Tal como usado aqui, o termo "alta clareza" compreende um nível preferido de turvação de menos de 10 Unidades de Turbidez por Nefelômetro (NTU), preferencialmente inferior a 7 NTU e ainda mais preferencialmente inferior a 5 NTU.

Tal como usado aqui, o termo "baixos níveis de incrustação" compreende um índice de SDI preferido inferior a 6, mais preferencialmente, inferior a 5, e ainda mais preferencialmente, inferior a 4.

Tal como usado aqui, o termo "pequena fração" correspondente ao volume de água filtrada que compreende um fluxo de até 200 vezes menos do que o fluxo filtrado em sistemas de tratamento de água de filtragem configurados tradicionalmente.

Tal como usado aqui, o termo "sistemas de filtragem de tratamento de água tradicionais" ou "sistema de filtragem de tratamento de água convencionais" compreende um sistema de filtragem que filtra a totalidade do volume de água que tem que ser tratada de 1 a 6 vezes por dia.

Modos para a Realização da Invenção

A presente invenção refere-se a um método e sistema para o tratamento de água com baixo custo. O método e sistema da invenção purifica a água e elimina sólidos suspensos a partir de água sem a necessidade de filtrar a totalidade do volume da água. A presente invenção filtra apenas uma pequena fração do volume total de água, que corresponde a um fluxo até 200 vezes menor do que para os métodos tradicionais de tratamento de água. A água tratada produzida pelo método e sistema da invenção pode ser utilizada para fins industriais, tais como uma matéria- prima para fins industriais. O método e o sistema da invenção podem também ser usados para tratar residuos liquidos industriais, a fim de tornar os residuos liquidos apropriados para infiltração, irrigação, descarregamento, ou para outros fins.

A água tratada por um método ou sistema da invenção pode ser água doce, água salobra ou água do mar. O método e o sistema incluem um meio de coordenação que permite a ativação oportuna dos processos necessários para ajustar os parâmetros controlados dentro de limites definidos pelo operador. A presente invenção utiliza muito menos produtos quimicos do que os sistemas de tratamento de água tradicionais, uma vez que se aplica os produtos quimicos de acordo com as necessidades dos sistemas usando um algoritmo que depende da temperatura da água, evitando assim ter de manter concentrações permanentes de produtos quimicos na água, que resulta em maiores custos operacionais.

Um sistema da invenção inclui, em geral, pelo menos um meio de contenção, pelo menos um meio de coordenação, pelo menos um meio de aplicação de produtos quimicos, pelo menos um meio de sucção móvel e pelo menos um meio de filtragem. A Figura 1 ilustra uma modalidade de um sistema da invenção. 0 sistema inclui um meio de contenção (8) . O tamanho do meio de contenção não é particularmente limitado, no entanto, em muitas modalidades os meios de contenção podem ter um volume de pelo menos 15.000 m3, ou, alternativamente, pelo menos, 50.000 m3. É contemplado que os recipientes ou meio de contenção podem ter um volume de 1 milhão de m3, 50 milhões de m3, 500 milhões de m3, ou mais . O meio de contenção (8) tem uma base capaz de receber bactérias, algas, sólidos suspensos, metais e outras partículas que se depositam a partir da água. Em uma modalidade, o meio de contenção (8) inclui um meio de recepção (17) para receber as partículas ou materiais resolvidos a partir da água a ser tratada. Um meio de recepção (17) é fixo na parte inferior do meio de contenção (8) e, preferencialmente, é construído de um material não poroso capaz de ser limpo. A parte inferior dos meios de contenção (8) é geralmente coberta com o material não poroso, permitindo que o meio de sucção móvel (5) viaje através de toda a superfície inferior do meio de contenção (8) e succione as partículas sedimentadas produzidas por qualquer um dos processos aqui divulgados. Os materiais não porosos podem ser membranas, geomembranas, membranas geotêxteis, forros plásticos, concreto, concreto revestido, ou combinações dos mesmos. Em uma modalidade preferida da invenção, a parte inferior do meio de contenção (8) é coberta com revestimentos de plástico. 0 meio de contenção (8) pode incluir uma linha de entrada (7) para a água de alimentação para o meio de contenção (8) . A linha de entrada (7) permite a substituição do meio de contenção (8) devido à evaporação, consumo de água devido ao uso num processo industrial, e outras perdas de água. 0 sistema inclui pelo menos um meio de coordenação (1) que pode controlar os processos necessários, dependendo das necessidades do sistema (por exemplo, a qualidade ou pureza da água) . Tais processos podem incluir a ativação (13) de um meio de aplicação de produtos químicos (4) e a ativação (11) de um meio de sucção móvel (5) . O meio de coordenação (1) pode variar o fluxo de água tratada para o processo industrial (2) com base na informação (12), tal como a taxa de saída ou de produção. Os meios de controle também podem receber informações (9) sobre a linha de entrada (7), bem como receber as informações (10) sobre a qualidade da água e a espessura do material sedimentado na parte inferior do meio de contenção (8) . O meio de coordenação (1) permite a adição de produtos quimicos para o meio de contenção (8) somente quando eles são realmente necessários, evitando a necessidade de manter uma concentração permanente na água através da aplicação de um algoritmo que depende da temperatura da água. Assim, pode haver uma redução considerável na quantidade de produtos quimicos utilizada de até 100 vezes, em comparação com os protocolos de tratamento de água convencionais, o que reduz os custos operacionais. 0 meio de coordenação (1) pode receber informações (10) sobre os parâmetros de qualidade da água que são controlados e pode oportunamente ativar os processos necessários para ajustar referidos parâmetros de qualidade dentro dos respectivos limites. As informações (10) recebidas pelo meio de coordenação (1) podem ser obtidas por meio de inspeção visual, métodos empiricos, algoritmos baseados na experiência, por detectores eletrônicos, ou suas combinações. O meio de coordenação (1) pode incluir uma ou mais pessoas, dispositivos eletrônicos, qualquer meio capaz de receber informações, processamento dessa informação, e ativação de outros processos, e isso inclui suas combinações. Um exemplo de um meio de controle é um dispositivo de computação, tal como um computador pessoal. O meio de coordenação (1) também pode incluir sensores utilizados para receber informações (10) sobre os parâmetros de qualidade da água.

Os meios de aplicação de produto quimico (4) são ativados por meio de coordenação (1) e se aplica ou dispensa produtos quimicos (14) na água. O meio de aplicação de produtos quimicos (4) inclui, mas não está limitado a, injetores, escumadores, aplicação manual, dispensadores por peso, tubulações, e as suas combinações.

O meio de sucção móvel (5) move-se ao longo da parte inferior do meio de contenção (8), succionando água que contêm particulas e materiais sedimentados produzidos por qualquer um dos processos aqui descritos. Um meio de propulsão (6) é acoplado ao meio de sucção móvel (5), permitindo que o meio de sucção móvel (5) viaje através da parte inferior do meio de contenção (8). O meio de propulsão (6) aciona o meio de sucção móvel (5) usando um sistema selecionado entre um sistema de trilho, um sistema de cabo, um sistema de autopropulsão, um sistema de propulsão manual, um sistema robótico, um sistema guiado a partir de uma distância, um barco com um motor ou um dispositivo de flutuação com um motor, ou suas combinações. Em uma modalidade preferida da invenção, o meio de propulsão é um barco com um motor.

A água succionada pelo meio de sucção móvel (5) pode ser enviada para um meio de filtragem (3) . O meio de filtragem (3) recebe o fluxo de água succionada através do meio de sucção móvel (5) e filtra a água succionada contendo as particulas e materiais sedimentados, eliminando assim a necessidade de filtrar a totalidade do volume de água (por exemplo, apenas filtra uma pequena fração). O meio de filtragem (3) inclui, mas não está limitado a, filtros de cartucho, filtros de areia, microfiltros, nanofiltros, ultrafiltros, e suas combinações. A água succionada pode ser enviada para o meio de filtragem (3) por uma linha de recolha (15) conectada ao meio de sucção móvel (5) . A linha de recolha (15) pode ser selecionada a partir de cabos flexiveis, cabos rigidos, tubulações de qualquer material, e suas combinações. O sistema pode incluir uma linha de retorno (16) a partir do meio de filtragem (3) de volta para o meio de contenção (8) para devolver a água filtrada.

O sistema também pode incluir uma linha de saida de água (18) que fornece a água tratada a partir do meio de contenção (8) para o processo industrial (2) . Exemplos do processo industrial incluem, mas não estão limitados a, osmose reversa, dessalinização, evaporação, purificação, cultivo de algas, processo de aquicultura, um processo de mineração, e as suas combinações. O processo industrial pode utilizar a água tratada como matéria-prima (21) para os seus processos, ou pode aplicar o método para tratar água residual (22) para diferentes fins, tais como fins de manutenção, irrigação, infiltração, ou para fins de descarga, entre outros. Os limites de parâmetros predeterminados dependem dos requisitos do processo industrial (2). O processo industrial (2), por sua vez, pode modificar os limites (12), a fim de ajustar os seus processos. A Figura 2 mostra uma vista superior de um sistema da invenção. O meio de contenção (8) pode incluir um sistema de tubulação de alimentação (7) que permite a substituição do meio de contenção (8) devido à evaporação, consumo de água em um processo industrial, ou outra perda de água a partir do meio de contenção (8) . O meio de contenção (8) também pode incluir injetores (19) dispostos ao longo do perímetro dos meios de contenção (8) para a aplicação ou dispensação de produtos químicos na água. Os meios de contenção (8) também podem incluir escumadores (20) para a remoção de óleos e partículas da superfície.

Em uma modalidade, um sistema da invenção inclui os seguintes elementos: - pelo menos uma linha de alimentação de água (7) para pelo menos um meio de contenção (8); pelo menos um meio de contenção (8), que compreende um meio para receber as partículas sedimentadas (17) produzidas por qualquer um dos processos aqui divulgados, que é fixo ao fundo do referido meio de contenção; - pelo menos um meio de coordenação (1), onde o meio de coordenação ativa oportunamente os processos necessários para ajustar os parâmetros dentro dos seus limites; pelo menos um meio de aplicação de produtos químicos (4), que é ativado pelo referido pelo menos um meio de coordenação; - pelo menos, um meio de sucção móvel (5), que se move através da parte inferior do referido pelo menos um meio de contenção que succiona o fluxo de água que contém as partículas sedimentadas produzidas por qualquer um dos processos aqui divulgados; pelo menos um meio de propulsão (6) que proporciona um movimento para o referido pelo menos um meio de sucção móvel de modo que ele possa mover através da parte do fundo do referido pelo menos um meio de contenção; - pelo menos um meio de filtragem (3) que filtra o fluxo de água contendo as particulas sedimentadas, não necessitando, assim, filtrar a totalidade do volume de água, mas apenas filtrar uma pequena fração; - pelo menos uma linha de recolha (15) acoplada entre o referido pelo menos um meio de sucção móvel e o referido pelo menos um meio de filtragem; - pelo menos uma linha de retorno (16) do referido pelo menos um meio de filtragem para o referido pelo menos um meio de contenção; e - pelo menos uma linha de saida de água (18) a partir do referido pelo menos um meio de contenção para um processo a jusante.

Este mesmo sistema permite a eliminação de outros compostos que são suscetíveis de sedimentação com a adição de um agente quimico, uma vez que o meio de sucção móvel (5) vai succionar todas as particulas sedimentadas a partir da parte inferior do meio de contenção (8). 0 método da invenção para tratar a água pode ser realizado a baixo custo em comparação com os sistemas de tratamento de água tradicionais, já que a presente invenção utiliza menos produtos quimicos e consome menos energia do que os sistemas de tratamento de água tradicionais. Em um aspecto, o presente método usa significativamente menos produtos quimicos em comparação com os sistemas de tratamento de água tradicionais, pois aplica-se um algoritmo que permite a manutenção de um ORP de pelo menos 500 mV para um determinado periodo de tempo, dependendo da temperatura da água, o que mantém a água tendo alta qualidade microbiológica de acordo com as necessidades do processo em que a água vai ser utilizada. 0 presente método é realizado em um sistema tal como aqui descrito que inclui um meio de coordenação (1). O meio de coordenação determina quando aplicar os produtos quimicos à água, a fim de ajustar os parâmetros controlados dentro dos seus limites, com base nas informações recebidas do sistema. Uma vez que um meio de coordenação é usado, os produtos quimicos são aplicados apenas quando eles são necessários, evitando a necessidade de manter uma concentração permanente dos produtos quimicos na água. Assim, existe uma redução considerável na quantidade de produtos quimicos, de até 100 vezes menos do que os sistemas de tratamento de água tradicionais, o que reduz os custos de operação e manutenção.

Em outro aspecto, o método e o sistema da invenção filtram apenas uma pequena fração do volume total de água dentro de um determinado periodo de tempo em comparação com os sistemas de filtragem de tratamento de águas convencionais que filtram um volume muito maior de água no mesmo periodo de tempo. Em uma modalidade, a pequena fração do volume total de água é até 200 vezes menor do que o fluxo processado em sistemas de filtragem centralizados configurados tradicionalmente, que filtra a totalidade do volume de água dentro do mesmo periodo de tempo. 0 meio de filtragem do método e sistema da invenção opera em curtos periodos de tempo devido às ordens recebidas do meio de coordenação, assim, o meio de filtragem tem uma capacidade muito pequena, e até 50 vezes menos custos de capital e consumo de energia em comparação com a unidade de filtragem centralizada necessária no processamento de água com métodos tradicionais.

O método e o sistema da invenção permitem o tratamento de água a baixos custos. O método e o sistema removem metais, bactérias, algas, e semelhantes da água e fornecem água tratada tendo baixos niveis de incrustação, medidos como índice de Densidade de Lodo (SDI). Assim, o método e o sistema fornecem alta qualidade microbiológica e clareza da água, que pode ser utilizada para fins industriais. Em uma modalidade, o método e o sistema da invenção podem tratar a água que irá ser utilizada como matéria-prima para fins industriais. O método e o sistema podem também ser usados para tratar residues liquidos industriais para infiltração, irrigação, descarregamento, ou para outros fins utilizando menos produtos químicos do que os sistemas de tratamento de água convencionais e sem filtragem de todo o volume de água, como nos sistemas de tratamento de água convencionais.

Em uma modalidade, o método da invenção inclui os seguintes estágios: a. Coletar água (7) com uma concentração de sólidos dissolvidos totais (TDS) de até 60.000 ppm; b. Armazenar a referida água em pelo menos um meio de contenção (8), onde o referido meio de contenção tem uma parte inferior (17) capaz de ser cuidadosamente limpa por um meio de sucção móvel; c. Dentro de períodos de 7 dias: i. Para as temperaturas de água de até 35 graus Celsius, manter o referido ORP de pelo menos 500 mV por um período mínimo de 1 hora para cada grau Celsius da temperatura de água, pela adição de agentes desinfetantes para a água; ii. Para temperaturas de água superiores a 35 graus Celsius e até 69 graus Celsius, manter o referido ORP de água de pelo menos 500 mV por um periodo minimo de horas, por adição de agentes desinfetantes para a água, em que o periodo minimo de horas é calculado pela seguinte equação: [35 horas] - [Temperatura da água em graus Celsius - 35] = periodo minimo de horas; e iii. Para temperaturas de água de 70 graus Celsius ou mais, manter o referido ORP de água de pelo menos 500 mV por um periodo minimo de 1 hora. d. Ativar os seguintes processos através do meio de coordenação (1), onde os processos eliminam os sólidos suspensos por filtragem apenas de uma pequena fração do volume total de água, substituindo, assim, os tratamentos convencionais de água que filtram a totalidade do volume de água: i. Aplicar os agentes oxidantes para impedir que as concentrações de ferro e manganês excedam 1 ppm; ii. Aplicar coagulantes, floculantes, ou uma mistura deles a fim de impedir que a turbidez exceda 5 NTU; iii. Succionar o fluxo de água que contém as particulas sedimentadas, produzidas pelos processos anteriores, com um meio de sucção móvel (5) para impedir que a espessura do material sedimentado exceda 100 mm, em média; iv. Filtrar o fluxo succionado através do meio de sucção móvel (5), com pelo menos um meio de filtragem (3); e v. Devolvera água filtrada para o referido pelo menos um meio de contenção (8); e. Utilizar a referida água tratada em um processo a jusante.

A água tratada pelo método da invenção pode ser fornecida por uma fonte de água natural, tal como um oceano, águas subterrâneas, lagos, rios, água tratada, ou suas combinações. A água pode também ser fornecida por um processo industrial em gue os residues liguidos do processo industrial são tratados de acordo com o método da invenção de modo que os residues liquides tratados podem ser usados para a infiltração, descarregamento, irrigação ou outros fins.

Os agentes desinfetantes podem ser aplicados para a água por um meio de aplicação do produto (4), a fim de manter um nivel de ORP de pelo menos 500 mV, durante um periodo minimo de tempo de acordo com a temperatura da água, dentro de periodos de 7 dias no tempo. Os agentes desinfetantes incluem, mas não estão limitados a, o ozônio, produtos de biguanida, algicidas e agentes antibacterianos, tais como produtos de cobre; sais de ferro; álcoois, compostos de cloro e cloro; peróxidos; compostos fenólicos; iodóforos; aminas quaternárias (poliquaternários de amónio) em geral, tal como o cloreto de benzalcônio e S-triazina; ácido peracético; compostos à base de halogênio; compostos à base de bromo, e suas combinações.

Se a temperatura da água é de até 35 graus Celsius, um nível de ORP de pelo menos 500 mV é mantido durante um periodo mínimo de 1 hora para cada grau Celsius da temperatura da água. Por exemplo, se a temperatura da água é de 25 graus Celsius, um nível de ORP de pelo menos 500 mV é mantido durante um período mínimo de 25 horas, que pode ser distribuído ao longo do período de 7 dias.

Se a temperatura da água for superior a 35 graus Celsius ou superior a 69 graus Celsius, um nível de ORP de pelo menos 500 mV é mantido durante um período mínimo de horas que é calculado através da seguinte equação: [35 horas] - [Temperatura da água em graus Celsius - 35] = período mínimo de horas

Por exemplo, se a temperatura da água é 50 graus Celsius, um nível de ORP de pelo menos 500 mV é mantido durante um período mínimo de 20 horas ([35] - [50-35]), que pode ser distribuído ao longo do período de 7 dias.

Finalmente, se a temperatura da água é 70 graus Celsius ou mais, um nível de ORP de pelo menos 500 mV é mantido durante um período mínimo de 1 hora.

Os agentes oxidantes podem ser aplicados ou dispersos na água para manter e/ou prevenir que a concentrações de ferro e manganês exceda 1 ppm. Os agentes oxidantes adequados incluem, mas não estão limitados a, sais de permanganate, peróxidos; ozônio; persulfato de sódio; persulfato de potássio; oxidantes produzidos por métodos eletrolíticos, compostos baseados em halogênio, e suas combinações. Geralmente, os agentes oxidantes são aplicados ou dispersos na água por um meio de aplicação de produtos químicos (4) .

Um agente floculante ou coagulante pode ser aplicado ou disperso na água para agregar, aglomerar, coalescer e/ou coagular particulas suspeitas na água, que depois se depositam na parte inferior do meio de contenção (8). Geralmente, o agente de floculação ou coagulante é aplicado ou disperso na água por um meio de aplicação de produto quimico (4). Agentes floculantes ou coagulantes apropriados incluem, mas não estão limitados a polimeros, tais como polímeros catiônicos e polímeros aniônicos, sais de alumínio, tais como cloridrato de alumínio, alúmen, e sulfato de alumínio; sais quaternários de amónio, poliquaternários de amónio, óxido de cálcio, hidróxido de cálcio, sulfato ferroso, cloreto férrico; poliacrilamida, aluminato de sódio, silicato de sódio, produtos naturais, tais como quitosano, gelatina, goma guar, alginatos, sementes de moringa; derivados de amido, e as suas combinações. A fração de água na qual os flóculos se recolhem ou sedimentam é geralmente a camada de água ao longo da parte inferior do recipiente. Os flóculos formam um sedimento na parte inferior dos meios de contenção (8), que pode, então, ser removido pelo meio de sucção móvel (5) sem a necessidade de que toda a água no meio de contenção (8) seja filtrada, por exemplo, apenas uma pequena fração é filtrada.

O meio de aplicação de produtos químicos (4) e o meio de sucção móvel (5) no método e sistema da invenção são oportunamente ativados por um meio de coordenação (1), a fim de ajustar os parâmetros controlados dentro dos seus limites. O meio de aplicação de produtos químicos (4) e os meios de sucção móveis (5) são ativados de acordo com as necessidades do sistema, o que permite a aplicação de um número significativamente menor de produtos quimicos em comparação com os sistemas de tratamento de água convencionais e, a filtragem de uma pequena fração do volume total de água, até 200 vezes menor, em comparação com os sistemas de filtragem de tratamento de água convencionais que filtram a totalidade do volume de água dentro do mesmo periodo de tempo.

No método e sistema aqui descritos, o meio de coordenação (1) pode receber informações (10) sobre os parâmetros de qualidade da água dentro dos seus respectivos limites. As informações recebidas pelo meio de coordenação podem ser obtidas por métodos empiricos. O meio de coordenação (1) é também capaz de receber informações, processar as informações, e ativar os processos necessários de acordo com essas informações, incluindo suas combinações. Um exemplo de um meio de coordenação é um dispositivo de computação, tal como um computador pessoal, ligado a sensores que permitem a medição de parâmetros e ativação dos processos de acordo com essas informações. 0 meio de coordenação (1) fornece as informações (13) para o meio de aplicação de produto químico (4) sobre a dosagem e adição dos produtos químicos adequados e instruções para ativar os meios de aplicação de produtos químicos (4) para manter os parâmetros controlados dentro dos seus limites. O meio de coordenação (1) também fornece informações (11) para ativar o meio de sucção móvel (5). O meio de coordenação pode ativar simultaneamente os meios de filtragem (3) de modo a filtrar o fluxo succionado através do meio de sucção móvel (5), filtrando somente uma pequena fração do volume total de água. O meio de sucção móvel (5) é ativado (11) através do meio de coordenação (1) para impedir que a espessura do material sedimentado exceda 100 mm. Quando o método ou o sistema é utilizado para a produção de água para fins de dessalinização, o meio de sucção móvel (5) é ativado pelo meio de coordenação (1) para impedir que a espessura do material sedimentado exceda 10 mm. 0 meio de filtragem (3) e o meio de sucção móvel (5) funcionam apenas como necessário para manter os parâmetros da água com os seus limites, por exemplo, apenas algumas horas por dia, em contraste com sistemas de filtragem convencionais que operam substancialmente continuamente. O meio de coordenação também pode receber informações sobre a água coletada (9) . Quando a concentração do TDS é menor ou igual a 10.000 ppm, o indice de saturação de Langelier da água deve ser inferior a 3. Para a presente invenção, o indice de saturação de Langelier pode ser mantido abaixo de 2 por ajuste do pH, a adição de antidepósitos, ou um processo de amaciamento da água. Quando a concentração do TDS é superior a 10.000 ppm, o indice de saturação de Stiff & Davis da água deve ser inferior a 3. Para a presente invenção, o índice de saturação de Stiff & Davis também pode ser mantido abaixo de 2 por ajuste do pH, a adição de antidepósitos, ou um processo de amaciamento da água. Antidepósitos que podem ser usados para manter o indice de saturação de Langelier ou o indice de saturação de Stiff & Davis incluem, mas não estão limitados a, compostos à base de fosfonato, tais como ácido fosfônico, PBTC (ácido fosfobutan-tricarboxilico) , cromatos, polifosfatos de zinco, nitritos, silicatos, substâncias orgânicas, soda cáustica, polimeros à base de ácido málico, poliacrilato de sódio, sais de sódio de ácido etileno diamina tetracético, inibidores de corrosão, tais como benzotriazol, e suas combinações. O método da invenção pode incluir opcionalmente uma etapa para a descloração. Tal etapa de descloração é desejável se uma quantidade de cloro residual, que pode interferir com o processo industrial, é detectada na água. A descloração pode ser efetuada pela adição de produtos quimicos, incluindo, mas não limitados a, agentes de redução, tais como o bissulfito de sódio ou metabissulfito de sódio, utilizando-se um filtro de carvão ativo, ou uma combinação dos mesmos.

EXEMPLOS

Para os exemplos a seguir, os termos "um/uma/o/a" incluem alternativas plurais (pelo menos uma). A informação divulgada é ilustrativa, e outras modalidades existem e estão dentro do escopo da presente invenção.

Exemplo 1

O método e o sistema da presente invenção podem ser utilizados como um estágio de pré-tratamento para os processos de dessalinização de água do mar por osmose reversa.

A água do mar do oceano, a qual tinha uma concentração de sólidos dissolvidos totais de cerca de 35.000 ppm, foi recolhida num meio de contenção de acordo com a invenção. O recipiente tinha um volume de aproximadamente 45 milhões de m3, com uma área de 22.000 m2.

A temperatura da água no meio de contenção foi medida em Abril e foi uma temperatura de cerca de 18 °C. Tal como aqui descrito, se a temperatura da água é de 35 °C ou menos, então, um nivel de ORP de pelo menos 500 mV é mantido durante um periodo minimo de 1 hora para cada °C de temperatura da água. Utilizando este algoritmo, um ORP de pelo menos 500 mV foi mantido por (18x1) 18 horas durante a semana. A distribuição foi de 9 horas na segunda-feira e 9 horas de quinta-feira, que somou o total de 18 horas. Para manter o ORP durante um periodo de 9 horas, o hipoclorito de sódio foi adicionado à água, a fim de se atingir uma concentração de 0,16 ppm na água.

Não foi necessária a realização de um processo de oxidação adicional para ajustar os niveis de ferro e de manganês já que o hipoclorito de sódio tinha um potencial redox suficiente para oxidar o ferro e o magnésio. Crystal Clear®, um floculante, foi injetado como um floculante antes da turvação ter atingido um valor de 5 NTU, em concentrações de 0,08 ppm a cada 24 horas.

Depois de permitir que as bactérias, algas, metais e outros sólidos se sedimentassem, um meio de sucção móvel foi ativado antes da espessura da camada de material sedimentado ter atingido 10 mm. O material sedimentado, o qual era o produto dos processos do método, foi succionado através de um meio de sucção móvel que se movia ao longo da parte inferior do recipiente. A água succionada contendo as particulas sedimentadas foi então bombeada para um filtro por meio de um cabo flexivel, onde foi filtrada, a uma taxa de 21 1/seg.

Após o tratamento, a água tinha um pH de 7,96, uma turbidez de 0,2 NTU, um indice de densidade de Lodo de 4, uma concentração de ferro inferior a 0,04 ppm e a concentração de manganês inferior a 0,01 ppm.

O pré-tratamento de água para processos de dessalinização de água do mar por osmose reversa é importante porque os processos de dessalinização por osmose reversa requerem água de alta qualidade a fim de impedir o entupimento e incrustação das membranas. A coluna 2 da Tabela 1 abaixo mostra os parâmetros de qualidade de água necessários por fabricantes de membranas. A coluna 3 da Tabela 1 mostra os valores obtidos para a água tratada pelo método da presente invenção e demonstra que o valor para cada um dos parâmetros está dentro da faixa exigida por fabricantes de membranas.

A quantidade de produtos quimicos aplicada no método e sistema da invenção para fornecer a água tratada era significativamente menor do que para as tecnologias convencionais de pré-tratamento. As exigências de energia também foram mais baixas em comparação com as tecnologias convencionais de tratamento já que conforme a presente invenção filtra-se somente uma pequena quantidade do volume total de água dentro de um determinado período de tempo e não é necessária microfiltragem, ultrafiltragem ou nanofiltragem, que tem consumos de energia muito elevados.

Exemplo 2

O método e o sistema da presente invenção podem ser utilizados para o tratamento de água para uso na indústria de aquicultura, incluindo o uso como condicionamento de água para a inoculação de microalgas.

Um tanque de 1 hectare de superfície e uma profundidade de 1,5 metros é usado como o meio de contenção para a água. A água é primeiro tratada no tanque e, em seguida, enviada para os tanques de canal de água em que a microalga está sendo cultivada.

Exemplo 3

O método e o sistema da presente invenção podem ser utilizados para tratar e manter a água para a indústria de água para beber.

Água de degelo ou outras fontes de água naturais que têm as propriedades necessárias de água de beber foram coletadas. A água recolhida foi mantida dentro de um meio de contenção com uma parte inferior suscetível de ser cuidadosamente limpa de acordo com o método da invenção. Devido a água ter cumprido com os requisitos de água de beber, não houve necessidade de se aplicar um tratamento posterior em uma instalação de água para beber, reduzindo, assim, a quantidade de subproduto produzido por uma tal instalação.

A temperatura da água nos meios de contenção era de 12°C. Um ORP de pelo menos 500 mV foi mantido por (12x1) 12 horas dentro de um período de 7 dias. Um ORP de 600 mV foi mantido por 6 horas na terça-feira, e por 6 horas na sexta- feira, completando assim as necessárias 12 horas. Para manter tal ORP, o brometo de sódio foi adicionado à água, a fim de se atingir uma concentração de 0,134 ppm na água. Uma etapa de oxidação adicional não foi necessária, já gue o brometo de sódio tinha um potencial redox suficiente para oxidar o ferro e o magnésio. Antes da turvação ter atingido um valor de 5 NTU, Crystal Clear®, um floculante, foi injetado na água, a fim de obter uma concentração de 0,08 ppm na água. A adição do floculante foi repetida a cada 48 horas.

O método e sistema da invenção minimizaram subprodutos e forneceram água com os seguintes produtos de desinfecção secundários:

Os dados são Tabela 2 mostram gue a água mantida pelo método e sistema da invenção tinha propriedades de água de beber, e gue não tinha que ser submetida a um tratamento em uma instalação de água de beber.

Exemplo 4

O método e o sistema da presente invenção podem ser utilizados para as indústrias de águas residuais. A água residual foi mantida em um tanque tendo uma parte inferior coberta com um revestimento plástico, a fim de impedir a fuga e permitir a aspiração completa do material sedimentado pelo dispositivo de sucção móvel que se movia através da parte inferior do tanque.

Como um agente desinfetante, o hipoclorito de sódio foi adicionado à água, a fim de se atingir uma concentração de 0, 16 ppm. Uma etapa de oxidação adicional não foi necessária, pois o hipoclorito de sódio tinha um potencial redox suficiente para oxidar o ferro e magnésio. Crystal Clear®, um floculante, foi injetado na água já que a água tinha um nivel de turbidez de 25 NTU, antes do primeiro tratamento. O floculante foi injetado na água até uma concentração de 0,09 ppm ser atingida no tanque. A adição de floculante foi repetida a cada 24 horas.

Um carro de sucção foi ativado pelo meio de coordenação a fim de succionar o material sedimentado na parte inferior do tanque. O carro de sucção funcionou durante 12 horas no primeiro dia. Após o primeiro dia, o carro de sucção só funcionou 8 horas por dia.

A qualidade da água antes e depois do tratamento de acordo com o método e sistema da invenção é mostrada abaixo na Tabela 3.

Tabela 3

Exemplo 5

O método e o sistema da presente invenção podem ser utilizados para tratar e manter a água em estações de bombeamento utilizada para muitos fins, tais como para efeitos de mineração. Um tanque de reserva em uma estação de bombeamento contém água do mar no caso das tubulações ou os sistemas de bombeamento estão danificados ou apresentam outros problemas. A água armazenada dentro do tanque começa a se deteriorar após um periodo de tempo e microalgas e outro micro-organismo em crescimento começam a crescer no tanque criando bioincrustação que adere às paredes do tanque e dos tubos, reduzindo a área transversal e gerando diversos problemas que afetam o fluxo da água no tanque e tubulações. O método da presente invenção é aplicado para o tanque de reserva, tratando a água armazenada no tanque de reserva e mantendo a água, minimizando a bioincrustação a baixo custo.

Exemplo 6

O método e o sistema da presente invenção podem ser utilizados para o tratamento de residuos industriais liquidos que são produzidos como subprodutos de diversos processos. Como um produto de um processo de mineração, um liquido residual industrial é gerado. O liquido residual é tratado em uma instalação que compreende um processo de sedimentação, filtros de areia, filtros de carvão, ultrafiltragem e osmose reversa. Dois produtos, um permeado e produtos rejeitados, são criados por este tratamento. O permeado é então utilizado para fins de irrigação, e os produtos/água rejeitados são enviados para uma instalação de Flotação por Ar Dissolvido (DAF) que reduz o teor de enxofre da água de 500 ppm para 1 ppm. Após tratamento de DAF, a água é enviada para tanques de evaporação.

Um problema surgiu em uma instalação de DAF onde a água com alto teor de enxofre estava alcançando os tanques de evaporação que fazem com que as lagoas tenham um cheiro desagradável devido ao sulfeto de hidrogênio na água. O sulfeto de hidrogênio em concentrações inferiores a 1 ppm é perceptível como um cheiro de ovo podre, desagradável para os vizinhos locais do tanque da evaporação. O método e o sistema da presente invenção foram aplicados para os tanques de evaporação a fim de reduzir o cheiro desagradável produzido pelo sulfeto de hidrogênio, pela aplicação de brometo de sódio como oxidante a fim de atingir a concentração de 0,134 ppm de água e manutenção de um nivel de ORP de 600 mV por um periodo de 20 horas dentro de uma semana.

Embora certas modalidades da invenção tenham sido descritas, outras modalidades podem existir. Além disso, quaisquer etapas de métodos divulgados ou fases podem ser modificadas de qualquer forma, incluindo reordenação de etapas e/ou inserção ou deleção de etapas, sem se distanciar da invenção. Embora o relatório descritivo inclua uma descrição detalhada e desenhos associados, o escopo da invenção é indicado pelas reivindicações seguintes. Além disso, embora o relatório descritivo tenha sido descrito na linguagem especifica para as características estruturais e/ou atos metodológicos, as 5 reivindicações não estão limitadas às características ou atos descritos acima. Em vez disso, as características e os atos específicos descritos acima são divulgados como aspectos e modalidades ilustrativas da invenção. Vários outros aspectos, modalidades, modificações e seus 10 equivalentes que, após leitura da descrição aqui, podem sugerir-se a um comum versado na técnica sem se distanciarem do espirito da invenção ou do escopo da matéria reivindicada.

Claims

1. Método para tratar a água para um processo industrial (2) , em que a água é purificada e sólidos suspensos na água são eliminados por filtragem de uma pequena fração do volume total de água, o método caracterizado por compreender: a. Coletar água com uma concentração de sólidos dissolvidos totais (TDS) de até 60.000 ppm, em que: i. se a água coletada tiver uma concentração total de sólidos dissolvidos menor ou igual a 10.000 ppm, o índice de saturação de Langelier deve ser menor que 3, ou ii. se a água coletada tiver uma concentração total de sólidos dissolvidos maior que 10.000 ppm, o índice de saturação de Stiff & Davis deve ser menor que 3; b. Armazenar a referida água em pelo menos um meio de contenção (8) , em que o referido meio de contenção tem uma parte inferior (17) capaz de ser completamente limpa por um meio de sucção móvel (5); c. Durante um intervalo de 7 dias, tratar a referida água no referido meio de contenção durante o intervalo adicionando periodicamente agentes desinfetantes à referida água para estabelecer um potencial de redução de oxidação (ORP) de pelo menos cerca de 500 mV para um tempo total de tratamento com ORP durante o intervalo que é dependente da temperatura da referida água sendo tratada, em que: i. Para água tendo uma temperatura de até 35°C, o referido tempo total de tratamento de ORP compreende um período mínimo de 1 hora para cada °C da temperatura da água; ii. Para água tendo uma temperatura superior a 35°C e inferior a 70°C, o referido tempo total de tratamento com ORP compreende um período mínimo de horas calculado pela seguinte equação: [35 horas] - [Temperatura da água em graus Celsius - 35]x 1 hora/°C = período mínimo de horas; ou iii. Para água tendo uma temperatura de 70°C ou mais, o referido tempo total de tratamento de ORP compreende um período mínimo de 1 hora; d. Ativar os seguintes processos através de um meio de coordenação (1) para purificar a referida água e eliminar os sólidos suspensos apenas por filtragem de uma pequena fração do volume total da referida água no referido meio de contenção, em que o referido meio de coordenação recebe informações sobre os parâmetros de qualidade da água controlados pelos referidos meios de coordenação, os referidos parâmetros de qualidade da água, incluindo concentrações de ferro e manganês, turbidez e espessura do material assentado, e ativa um ou mais dos processos "i" a "v" para ajustar os referidos parâmetros de qualidade da referida água dentro de seus limites: i. Aplicar agentes oxidantes à referida água no referido meio de contenção para regular concentrações de ferro e manganês na referida água, em que os agentes oxidantes são aplicados à referida água em uma concentração suficiente para manter e/ou prevenir que a concentração de ferro ou manganês excedam 1 ppm; ii. Aplicar coagulantes, floculantes, ou uma mistura dos mesmos à referida água no referido meio de contenção para regular a turbidez da referida água, em que os coagulantes, floculantes ou mistura dos mesmos são adicionados à referida água em uma quantidade suficiente para impedir que a turbidez da referida água exceda 5 NTU; iii. Succionar uma porção da referida água que contém as partículas sedimentadas, produzidas pelos processos "i" e/ou "ii", com um meio de sucção móvel (5) para regular a espessura do material sedimentado para que a espessura do material sedimentado não exceda uma média de 100 mm; iv. Filtrar a porção da referida água succionada pelo meio de sucção móvel (5) , com pelo menos um meio de filtragem (3); e v. Devolver a água filtrada para o referido meio de contenção (8); e e. Utilizar a referida água tratada em um processo a jusante, em que a referida água tratada é usada: i. como uma matéria-prima para um processo industrial e circula em ciclo aberto; ou ii. para fins de descarga, irrigação, infiltração ou uma combinação dos mesmos.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o índice de saturação de Langelier ou índice de saturação de Stiff & Davis é mantido abaixo de 2 por um processo selecionado a partir de ajuste do pH, a adição de antidepósitos, ou um processo de amaciamento da água.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os antidepósitos compreendem ácido fosfônico, PBTC (ácido fosfobutan-tricarboxílico), cromatos, polifosfatos de zinco, nitritos, silicatos, substâncias orgânicas, soda cáustica, polimeros à base de ácido málico, poliacrilato de sódio, sais de sódio de ácido etileno diamina tetracético, benzotriazol, ou uma combinação dos mesmos.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a água recolhida pode ser um líquido residual a partir de um processo industrial (2) ou água recolhida a partir de uma fonte de água natural e/ou água tratada.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os agentes desinfetantes compreendem ozônio, produtos de biguanida, compostos à base de bromo, compostos à base de halogênio ou uma combinação dos mesmos.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a informação recebida através do meio de coordenação (1) é obtida através de métodos empíricos.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os agentes oxidantes compreendem compostos à base de halogênio; sais de permanganate; peróxidos; ozônio; persulfato de sódio, persulfato de potássio; oxidantes produzidos por métodos eletrolíticos, ou uma combinação dos mesmos.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os agentes floculantes ou coagulantes compreendem polímeros, polímeros catiônicos; polímeros aniônicos; sais de alumínio; sais quaternários de amónio e poliquaternários de amónio; óxido de cálcio; hidróxido de cálcio; sulfato ferroso; cloreto férrico; poliacrilamida; aluminato de sódio; silicato de sódio; quitosano; gelatina; goma guar; alginatos; sementes de moringa; derivados de amido; ou uma combinação dos mesmos.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda uma etapa de descloração da referida água no referido meio de contenção se cloro residual for detectado na referida água, a etapa de descloração compreendendo um filtro de carbono ativo ou produtos químicos que compreendem o bissulfito de sódio, metabissulfito de sódio ou uma combinação dos mesmos.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido tempo total de tratamento de ORP é descontínuo durante o intervalo de 7 dias.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: i. para a água que tem uma temperatura até 35°C, o referido tempo total de tratamento de ORP compreende um período aproximado de 1 hora para cada °C da temperatura da água ; ii. para água tendo uma temperatura superior a 35°C e inferior a 70°C, o referido tempo total de tratamento de ORP compreende um período aproximado de horas calculado pela seguinte equação: [35 horas] - [Temperatura da água em graus Celsius - 35]xl hora/°C = período de horas; ou iii. para água tendo uma temperatura de 70°C ou mais, o referido tempo total de tratamento de ORP compreende um período aproximado de 1 hora.

12. Sistema para tratar água com baixo custo para uso em um processo industrial, o sistema caracterizado por compreender: - um meio de contenção (8) para armazenar a água, o meio de contenção tendo um volume de pelo menos 15.000 m3 e compreendendo uma parte inferior (17) para receber partículas sedimentadas, a parte inferior compreendendo uma membrana ou revestimento plástico capaz de ser limpo por um meio de sucção móvel; - pelo menos uma linha de alimentação (7) de água para o meio de contenção; - um meio de coordenação (1) para manter a água no meio de contenção dentro dos limites dos parâmetros de qualidade da água especificados pelo meio de coordenação; - pelo menos um meio de aplicação de produtos químicos (4) para aplicar ou dispersar um agente oxidante, agente desinfetante, coagulante ou floculante à água no meio de contenção; - pelo menos um meio de sucção móvel (5) para mover-se ao longo da parte inferior do meio de contenção e succionar uma porção da água da parte inferior (17) do meio de contenção (8) contendo partículas sedimentadas; - um meio de propulsão (6) para mover o meio de sucção móvel (5) de modo que ele possa se mover através da parte inferior (17) do meio de contenção (8), o meio de propulsão acoplado operativamente ao meio de sucção móvel; - um meio de filtragem (3) que filtra a porção de água contendo as partículas sedimentadas succionadas pelo meio de sucção móvel; - uma linha de recolha (15) acoplada entre o meio de sucção móvel (5) e o meio de filtragem (3); - uma linha de retorno a partir do meio de filtragem para o meio de contenção; e - uma linha de saída de água (18) configurada para fornecer água tratada do meio de contenção (8) para um processo industrial a jusante; em que o meio de coordenação (1) controla a ativação dos meios de aplicação de produtos químicos, meio de sucção móvel e meio de filtragem com base na informação relativa aos parâmetros controlados recebidos pelo meio de coordenação para ajustar os parâmetros dentro de limites predeterminados; e controla o fluxo de água tratada para o processo industrial a jusante com base na informação relativa ao processo industrial a jusante recebido pelo meio de coordenação.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a parte inferior do meio de contenção é coberta com uma membrana, geomembrana, membrana geotêxtil, revestimento plástico ou uma combinação dos mesmos.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o meio de aplicação de produtos químicos (4) compreende injetores, pulverizadores, aplicação manual, dispensadores por peso, tubulações ou uma combinação dos mesmos.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o acionamento do meio de propulsão compreende um sistema de trilho, um sistema de cabo, um sistema de propulsão manual, um sistema robótico, um sistema guiado a partir de uma distância, um barco com um motor, um dispositivo de flutuação com um motor ou uma combinação dos mesmos.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o meio de filtragem (3) compreende filtros de cartucho, filtros de areia, microfiltros, ultrafiltros, nanofiltros ou uma combinação dos mesmos.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a linha de recolha (15) compreende um cabo flexível, cabo rígido, tubulação ou uma combinação dos mesmos.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que um ou mais meios de aplicação de produtos químicos é posicionado em torno de uma periferia do meio de contenção.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o meio de aplicação de produtos químicos (4) compreende injetores posicionados em torno de uma periferia do meio de contenção para aplicar ou dispensar produtos químicos na água do meio de contenção.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o meio de coordenação (1) controla a ativação do meios de aplicação de produtos químicos com base na informação recebida relativa a parâmetros controlados para aplicar periodicamente agentes desinfetantes à água no meio de contenção durante intervalos de 7 dias para estabelecer um potencial de redução de oxidação (ORP) de pelo menos 500 mV para um tempo total de tratamento durante cada intervalo de 7 dias, que é dependente da temperatura da água sendo tratada, em que: i. para água tendo uma temperatura até e incluindo 35°C, o tempo total de tratamento compreende um período mínimo de 1 hora para cada °C da temperatura da água de resfriamento; ii. para água tendo uma temperatura superior a 35°C e inferior a 70°C, o tempo total de tratamento compreende um período mínimo de horas calculado pela seguinte equação: [35 horas] - [Temperatura da água em graus Celsius - 35]x 1 hora/°C = período mínimo de horas; ou iii. para água tendo uma temperatura de 70°C ou mais, o referido tempo total de tratamento compreende um período mínimo de 1 hora.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o meio de coordenação (1) controla a ativação do meio de aplicação de produtos químicos (4) com base na informação recebida relativa a parâmetros controlados para aplicar um agente oxidante à água no meio de contenção para evitar que as concentrações de ferro e manganês da água excedam 1,0 ppm.

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o meio de coordenação (1) controla a ativação do meio de aplicação de produtos químicos (4) com base na informação recebida relativa a parâmetros controlados para aplicar um coagulante e/ou floculante à água no meio de contenção para evitar que a turvação da água exceda 5 NTU.

23. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o meio de coordenação (1) controla a ativação do meio de sucção móvel (5) com base na informação recebida relativa a parâmetros controlados para evitar que uma espessura de material sedimentado na parte inferior do meio de contenção exceda uma média de 100 mm.

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o sistema é um circuito fechado.

25. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os agentes desinfetantes compreendem ozônio, um composto biguanida, um composto à base de bromo, um composto à base de halogênio ou uma combinação dos mesmos.

26. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os agentes oxidantes compreendem um composto à base de halogênio, um sal de permanganate, um peróxido, ozônio, persulfato de sódio, persulfato de potássio, um oxidante produzido por um método eletrolítico ou uma combinação dos mesmos.

27. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os agentes floculantes ou coagulantes compreendem um polímero catiônico, um polímero aniônico, sal de alumínio, cloridrato de alumínio, alúmen, sulfato de alumínio, um sal quaternário de amónio e/ou poliquaternário de amónio, óxido de cálcio, hidróxido de cálcio, sulfato ferroso, cloreto férrico, uma poliacrilamida, aluminato de sódio, silicato de sódio, quitosano, gelatina, goma guar, um alginato, sementes de 5 moringa, um derivado de amido ou uma combinação dos mesmos.

28. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o sistema é um sistema contínuo de tratamento de água.

29. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, 10 caracterizado pelo fato de que o processo industrial compreende um processo de osmose reversa, processo de dessalinização, processo de evaporação, processo de purificação, processo de cultivo de algas, processo de aquacultura, processo de mineração ou uma combinação dos 15 mesmos.

30. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as informações recebidas pelo meio de coordenação são informações de uma inspeção visual, método empírico, algoritmo ou detector.