BR112016011667B1

BR112016011667B1 - Processo e dispositivo de tratamento de um efluente orgânico

Info

Publication number: BR112016011667B1
Application number: BR112016011667-4A
Authority: BR
Inventors: Patrice Capeau; Pascal Gendrot
Original assignee: Orege
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2022-02-22
Also published as: AR098536A1; ES2664848T3; CN106457074B; CA2931574C; FR3013701B1; EP3094394A1; JP2016538124A; MY179737A; SG11201604204UA; EA033771B1; MA39050B1; RS57031B1; US20160376182A1; CN106457074A; NO3094394T3; HRP20180510T1; WO2015079177A1; AU2014356279B2; FR3013701A1; MA39050A1

Abstract

processo e dispositivo de tratamento de um efluente orgânico. a presente invenção refere-se a um processo e um dispositivo de tratamento de um efluente orgânico (2, 31). alimenta-se o efluente, em fluxo contínuo a uma vazão q(m3/h), via um primeiro compartimento (5) mantido a uma primeira pressão determinada (p1) e/ou diretamente através de uma primeira restrição (7), um segundo compartimento ou recipiente (10, 33, 55) mantido a uma segunda pressão média (p2; p´; p1´´, p2´´) determinada, injetando-se o ar (1l, 3l, 54) nesse segundo compartimento a uma vazão q (nm3/h), para se obter uma emulsão (13, 57) nesse segundo compartimento, cria-se uma perda de carga (1), determinada na emulsão eventualmente modificada por uma segunda e/ou uma terceira restrições ou uma válvula (61) de alimentação de um terceiro compartimento (22, 39, 62) mantido a uma terceira pressão determinada (p3; p´´, p1´´) na zona (79) 20 situada a jusante imediato dessa segunda ou dessa terceira restrição e/ou válvula (61) e se injeta um floculante (24, 45, 78) nessa zona do terceiro compartimento, depois se desgaseifica essa emulsão à pressão atmosférica e se recupera a emulsão, assim desgaseificada em um dispositivo de filtragem ou de decantação.

Description

[001] A presente invenção se refere a um processo de trata mento de um efluente orgânico, e, mais particularmente, de tratamento, de acondicionamento, de coagulação, de floculação e de oxidação de emulsões, de águas fortemente coloidais e/ou de lamas líquidas, por explosão, dispersão e difusão destas no interior de um gás sob pressão.

[002] Refere-se também a um dispositivo de tratamento (acondi cionamento, coagulação, floculação e oxigenação) de emulsões, de águas fortemente coloidais e/ou de lamas líquidas que aplicam o referido processo.

[003] A invenção apresenta uma aplicação particularmente impor tante, embora não exclusiva, no domínio da redução de volume das lamas orgânicas ou biológicas, visando seu tratamento ou de uma utilização posterior.

[004] São conhecidos processos de separação entre a matéria sólida em suspensão e o efluente líquido no qual ela se acha.

[005] As técnicas que existem de extração da água fora das la mas são o essencialmente a composição que aumenta o teor (% em peso da mistura total) em composto sólido da ordem de 5%, a centrifugação ou a filtragem que aumentam uma e a outra o teor em composto sólido de 18 a 25%, e, enfim, a secagem (por combustão ou espalhamento durante várias semanas) que aumenta o teor em composto sólido de 90 a 95%, e isto sabendo-se que o teor em peso de composto sólido das lamas de purificação antes do tratamento está, em geral, compreendido entre 0,1 a 1% do peso total do efluente.

[006] Todos o referidos tratamentos conhecidos da técnica ante rior apresentam inconvenientes, seja ligados ao fato de a dessicação não ser suficiente (compactação, centrifugação, filtragem), seja ligados ao tempo de tratamento (secagem) ou ao consumo importante de energia (combustão).

[007] Conhece-se também (FR 2 175897) um processo de trata mento dos dejetos de lamas onde se alimenta um circuito estanque, compreendendo uma cuba, circuito no qual se recircula durante várias dezenas de minutos, introduzindo um gás que contém oxigênio no circuito a montante da cuba.

[008] A retenção da lama ativada na cuba durante um período de tempo suficiente para permitir a supersaturação pelo gás contendo oxigênio é indicado como permitindo a eliminação, de forma importante dos sólidos em suspensão.

[009] O referido processo, além de ser longo, utiliza um dispositi vo bastante complicado, fonte de numerosas colmatagens.

[0010] Conhece-se também um processo de descoloidação por choque de pelo menos dois fluxos alternadamente em um pequeno compartimento, no qual se borbulha o ar.

[0011] Embora bastante eficaz, o referido processo é o referidon- cialmente aplicável a lamas muito mineralizadas (isto é, apresentando uma % de matéria orgânica em 100% em peso de matéria seca inferior a de 5 a 15%).

[0012] Conhece-se também (FR 2 966 818) um processo de sepa ração entre líquido e matéria em suspensão de uma lama, no qual se injeta lama e ar com grande vazão em um compartimento de pequeno volume.

[0013] O processo permite a separação da água ligada aos coloi- des orgânicos.

[0014] O referido processo não permite, todavia, a eliminação de certos elementos que contaminam as lamas orgânicas, por exemplo, carregadas em amoníaco.

[0015] A secagem das lamas, obtidas com o referido tratamento, pode, por outro lado, ser melhorada, um ganho seria apenas de um % em secura em relação à técnica anterior acarretando economias importantes em transporte em custo da eliminação.

[0016] Assim, para os usuários de estação de tratamento de la mas, o retorno sobre investimento em custo de exploração justifica muito rapidamente uma pequena melhoria.

[0017] A presente invenção visa a fornecer um processo e um dis positivo respondendo melhor que aqueles anteriormente conhecidos às exigências da prática, notadamente pelo fato de ir permitir uma desidratação melhorada, em particular quando ela é utilizada em combinação com técnicas conhecidas de centrifugação ou prensa- gem/filtragem, e isto permitindo melhor descontaminação das lamas notadamente carregadas em amoníaco, de forma muito rápida, a utilização do processo, de acordo com a invenção, necessitando apenas de alguns segundos ou minutos, antes da obtenção de um resultado.

[0018] Em particular, o referido processo permite obter excelentes resultados para lamas muito orgânicas, isto é, o referidoncialmente carregadas em fosfolipídeos, polissacarídeos, resíduos bacterianos, ácidos graxos voláteis, etc.

[0019] É também possível obter um rendimento otimizado, quando ele é combinado com um instrumento de separação complementar disposto a jusante do dispositivo (filtro de banda ou centrifugação), melhorando além de 10% a dessicação, por exemplo, de 25%.

[0020] Com a invenção, as instalações existentes podem ser fa cilmente melhoradas, e isto a um baixo custo devido a um baixo consumo elétrico e à utilização razoável em quantidade das utilidades utilizadas (ar comprimido, reagente...).

[0021] Além disso, o processo utiliza um dispositivo simples, cujo funcionamento em contínuo apresenta poucos problemas de explora- ção, contrariamente aos dispositivos da técnica anterior como as centrífugas, por exemplo.

[0022] A invenção permite também a obtenção de um resíduo sóli do, sob a forma de bolo poroso desidratado, sem odor, ou com um odor de húmus, particularmente fácil de reutilizar e/ou de expandir.

[0023] Com a referida finalidade, a invenção propõe notadamente um processo de tratamento de um efluente, no qual se alimenta com o referido efluente, continuamente a uma vazão q(m3/h), um compartimento ou um recipiente mantido a uma pressão média determinada, injetando-se o ar no referido compartimento a uma vazão Q (Nm3/h) para se obter uma emulsão no referido compartimento, e cria-se uma perda de carga, antes da recuperação da emulsão em um dispositivo de filtragem ou de decantação, caracterizado pelo fato de:

[0024] - a lama sendo a lama orgânica, a alimentação com efluen te do compartimento ou recipiente dito segundo recipiente ser feita via um primeiro compartimento mantido a uma primeira pressão determinada (P1) e/ou diretamente;

[0025] - e pelo fato de

[0026] se criar a perda de carga determinada na emulsão por pelo menos uma restrição ou uma válvula de alimentação de um terceiro compartimento mantido a uma terceira pressão determinada na zona situada a jusante imediata da referida restrição e/ou válvula, e se injetar um floculante na referida zona do terceiro compartimento para formar à saída do tratamento uma emulsão de ar na lama floculada espessa, depois se desgaseificar a referida emulsão à pressão atmosférica, antes da evacuação.

[0027] Vantajosamente, a alimentação com efluente do comparti mento ou recipiente se faz através de uma restrição, a perda de carga determinada na emulsão sendo criada por uma segunda e/ou uma terceira restrição. O número de restrição pode também ser ainda aumentado.

[0028] Realiza-se, portanto, assim uma ou umas sequências pres- são/depressão que, de forma surpreendente, criam um estado da matéria (emulsão), permitindo obter in fine um ganho em secura superior.

[0029] Não se busca aqui a porosidade, mas a extração da água, agindo sobre o gradiente pressão/depressão interativo e/ou iterativo.

[0030] Mais precisamente, utiliza-se o parâmetro pressão para tra balhar a lama orgânica no nível de suas ligações coloidais, o fornecimento energético sendo levado pela pressão notadamente na vertical dos elementos criadores de perda de carga, permitindo uma ou umas sobre pressões locais bastante fortes.

[0031] Assim, exercendo uma primeira pressão, se produz um es forço forte sobre a lama. Essa sendo de uma estrutura coloidal feita de matéria orgânica e de água, a referida pressão leva uma energia capaz de desestabilizar/quebrar as ligações eletrostáticas (tipo cou- lombianas) ou dipolar (tipo Van der Waals). Ela faz, da referida forma, sair a água das frações orgânicas.

[0032] A depressão seguinte vai produzir um movimento de acele ração das lamas e uma expansão/estiramento para a zona de menor pressão, prosseguindo o efeito de desestabilização/destruição dos co- loides e um efeito de quebra das ligações.

[0033] Enfim, de novo, entra-se em uma sequência de compres são, depois depressão ... para prolongar/amplificar/produzir os efeitos enunciados mais acima.

[0034] Sequências após sequência, cria-se, portanto, um estado da matéria (emulsão) diferente, permitindo atingir o efeito desmontado.

[0035] Esta pode ser cada vez ainda melhorado, acrescentando uma nova sequência de pressão/depressão além disso.

[0036] A floculação é quanto a ela e simplesmente uma materiali zação da separação da fase.

[0037] Por pressão média, entende-se uma pressão média sobre o volume do compartimento.

[0038] Anota-se, por outro lado, que a injeção de ar na corrente do efluente introduzido com uma restrição acarretando uma perda de carga, cria uma aspiração violenta do ar à passagem do fluxo.

[0039] Na maioria dos dispositivos, a emulsão é a lama (fase dis persada) no ar (fase contínua) que o reveste.

[0040] A emulsão da lama no ar é, portanto, o resultado das ações pressão/depressão devido às restrições sucessivas, tais como reivindicadas.

[0041] É lembrado, por outro lado, que o valor das vazões gasosas é classicamente dado em Nm3/h (normômetro cúbico/hora), o volume (em Nm3/h) sendo, no caso, considerado ao seu valor levado a uma pressão de 100 KPa (1 bar), uma temperatura de 20 oC e 0% de humidade como é naturalmente admitido e compreendido pelo técnico, engenheiro, no domínio da engenharia química.

[0042] Em presença mesmo de uma leve depressão, observa-se, com efeito, uma dispersão muito boa da lama na camada gasosa, sabendo-se que, à passagem pelas zonas de restrição a pressão, é localmente forte e pode levar a uma inversão das proporções.

[0043] Nas referidas zonas, a pressão se eleva e o ar penetra me lhor na lama, acentuando provavelmente, da referida forma, o efeito de porosidade excepcional observado com a invenção.

[0044] Graças aos referidos fenômenos de emulsão e/ou de inver são de emulsões, o ar entra em contato com a lama de forma íntima, a floculação congelando o par ar/água, de forma favorável à desodoriza- ção, a flotação dos flocos de lamas e sua desidratação.

[0045] Pôde-se assim observar uma grande porosidade dos flocos de lamas com bolhas milimétricas (de 1 a 5 mm), enquanto que, quando de uma flotação clássica, bolhas micrométricas são criadas e servem de média tensoativa da matéria orgânica.

[0046] Nos referidos casos conhecidos, a matéria sobe à superfí cie a uma velocidade de alguns metros por h, levando as bolhas a explodirem na superfície do flutuador, deixando eventualmente cair os flocos em zona média, depois no fundo da cuba, a lama tendo uma densidade ligeiramente superior à água.

[0047] Com a invenção, os flocos têm eles próprios uma densida de largamente inferior àquela da água (massa volumétrica da lama de 0,6 a 0,9 g/cm3).

[0048] A referida característica muito específica permite à lama uma grande qualidade de flotação, efetuada com uma velocidade melhorada que torna perene a separação de fases.

[0049] De acordo com um modo de realização, meios permitindo fornecer choques/dispersão na camada fluidizada gasosa são previstos. Por exemplo, cada compartimento é dotado de sistemas hidráulicos simples, tais como as paredes perpendiculares ao fluxo, sistemas de molas dos anéis raschig, etc.

[0050] Vantajosamente, o efluente é introduzido em um comparti mento (primeiro ou segundo compartimento) de tamanho pequeno, correspondente, por exemplo, a um volume < 0,5% do volume de efluente passado por hora, (vazão) isto é, 50 litros para 10 m3/hora de lama, por exemplo, 30 litros, até mesmo inferior ou igual a 5 litros. Isto permite uma perda de carga brusca no fluxo de lama, por exemplo, alimentada por bombas de 10000 KPa (10 bar) de altura de água.

[0051] O referido primeiro compartimento (ou o segundo compar timento) é, por exemplo, fechado por uma saída reduzida, que forma venturi, permitindo mantê-lo a uma sobrepressão > 400 KPa (4 bar) absolutos, por exemplo, 500 KPa (5 bar) absolutos.

[0052] A saída do primeiro compartimento é efetuada, portanto, por uma primeira e/ou uma segunda restrição favorável à penetração do ar no efluente, injetado a jusante da restrição, por exemplo, a 10 Nm3/h no segundo compartimento.

[0053] A jusante, mais ou menos imediato da referida primeira res trição uma segunda restrição à testa de um terceiro compartimento e/ou uma terceira restrição à testa de um quarto compartimento são, por exemplo, previstos.

[0054] De acordo com o modo de realização da invenção, mais particularmente descrito aqui, e a jusante mais ou menos imediato da referida segunda restrição (alguns centímetros, 1 m ou alguns metros) é, por outro lado, injetado um floculante que permite aprisionar as bolhas micro e milimétricas ao contato com a matéria em suspensão.

[0055] Produz-se, então, um fenômeno muito intera referidante de flotação imediata das lamas, com uma velocidade ascensional de 50 até mesmo 100 e mais m/h. Em comparação, as técnicas de flotação clássicas de lamas permitem uma velocidade ascensional de 2 a 6 m/h.

[0056] O referido fenômeno inesperado permite constituir um ma terial autodrenante, a partir de lama coloidal.

[0057] Em modos de realização vantajosos, tem-se, além disso, e/ou, no mais, recorrido a uma e/ou à outra das seguintes disposições:

[0058] - o primeiro compartimento é de volume inferior a 3200 cm3, até mesmo a 30 litros a primeira pressão estando compreendida entre 400 KPa e 1000 KPa (4 e 10 bar) absolutos, a vazão q estando compreendida entre 5 m3/h e 30 m3/h, a segunda pressão estando compreendida entre 120 KPa e 400 KPa (1,2 bar e 4 bar) absolutos, a vazão de ar Q estando compreendida entre 5 Nm3/h e 200 Nm3/h, e a terceira pressão estando compreendida entre 105 KPa e 200 KPa (1,05 bar e 2 bar) absolutos;

[0059] - alimenta-se com emulsão um compartimento intermediário entre o segundo e o terceiro compartimentos;

[0060] - injeta-se uma segunda vez o ar a jusante da primeira inje- ção no referido compartimento intermediário, situado entre o segundo e o terceiro compartimentos a uma vazão Q', por exemplo, compreendido entre 50 e 200 Nm3/h até mesmo mais (isto é, > 200 Nm3/h, por exemplo, 500 Nm3/h ou 1000 Nm3/h);

[0061] - a primeira, a segunda e/ou a terceira restrições são for madas por tubos de Venturi;

[0062] - o segundo compartimento é uma coluna de diâmetro mé dio d e de altura H > 10 d, por exemplo, uma coluna > 2 metros, por exemplo, de 3 m, por exemplo, de 5;

[0063] - o floculante é um polímero injetado na saída imediata (al guns centímetros, por exemplo, entre 5 cm e 10 cm) da segunda ou da terceira restrição;

[0064] - recicla-se uma parte da emulsão floculada no primeiro compartimento, por exemplo, em 1/10° e 1/5° da vazão ou entre 5% e 30% do volume de lama saída do dispositivo, por exemplo, 10% ou 20%. Isto permite baixar o consumo global de polímero;

[0065] - efetua-se um tratamento das lamas a jusante do compar timento tubular por centrifugação, filtragem e/ou prensagem;

[0066] - o ar injetado pode ser aquecido.

[0067] A invenção propõe também um dispositivo que utiliza o pro cesso, tal como descrito acima.

[0068] Ela se refere também a um dispositivo de tratamento contí nuo de uma lama, compreendendo meios de alimentação da referida lama continuamente a uma vazão q, de um compartimento ou recipiente mantido a uma pressão média determinada, meios de injeção de ar no referido compartimento a uma vazão Q, para se obter uma emulsão no referido compartimento, uma restrição ou válvula ajustada para criar uma perda de carga determinada na emulsão e meios de recuperação da emulsão assim desgaseificada em um dispositivo de filtragem ou de decantação, caracterizado pelo fato de o compartimento ou o recipiente ser chamado segundo compartimento, e o dispositivo ser ajustado para tratar a lama orgânica;

[0069] - os referidos meios de alimentação do referido segundo compartimento serem ajustados para alimentá-lo, via um primeiro compartimento mantido a uma primeira pressão determinada e/ou diretamente; e

[0070] - pelo fato do dispositivo compreender, além disso, pelo menos uma restrição ou uma válvula ajustada para criar uma perda de carga determinada na emulsão e um terceiro compartimento mantido a uma terceira pressão determinada na zona situada a jusante imediata da referida restrição, assim como meios de injeção de um floculante na referida zona do terceiro compartimento, e meios de desgaseificação da referida emulsão à pressão atmosférica.

[0071] Vantajosamente, os meios de alimentação compreendem uma primeira restrição a montante do segundo compartimento, a perda de carga determinada na emulsão sendo criada por uma segunda e/ou uma terceira restrição.

[0072] Em um modo de realização vantajoso os meios de desga- seificação ficam situados na outra extremidade do terceiro compartimento em relação à zona situada a jusante imediato da referida restrição.

[0073] Vantajosamente, ele compreende, além disso, um compar timento intermediário entre o segundo e o terceiro compartimentos, e meios de injeção de ar a jusante da primeira injeção no referido compartimento intermediário.

[0074] Também, vantajosamente, a primeira e a segunda restri ções são formadas por tubos de Venturi.

[0075] Em um outro modo de realização vantajoso, o segundo com partimento é uma coluna de diâmetro médio d e de altura H > 10 d.

[0076] Como variante, pode-se acrescentar um reagente que me- lhora os choques entre as partículas de lamas. Pode, por exemplo, ser utilizado à altura de 10%, 5%, 1% da taxa de MS das lamas.

[0077] O referido reagente é, por exemplo, a areia, o carbonato de cálcio, a cal queimada, etc. Ele é introduzido a montante da coluna, por exemplo, no meio de uma cuba de mistura com a lama líquida (não representada).

[0078] Podem também ser fornecidos reagentes de oxigenação.

[0079] A invenção será melhor compreendida com a leitura da descrição que se segue de modos de realização dados a seguir a título de exemplos não limitativos. A descrição se refere aos desenhos que a acompanham, nos quais:

[0080] - a Figura 1 representa um esquema de princípio de um dispositivo, de acordo com o modo de realização da invenção mais particularmente descrito aqui;

[0081] - a Figura 2 representa um modo de realização de um outro dispositivo, de acordo com a invenção;

[0082] - a Figura 3 mostra um outro modo de realização de um dispositivo, de acordo com a invenção.

[0083] A Figura um mostra esquematicamente um dispositivo 1 espessador de lama 2 aspirada por meios 3 (bomba) a partir de um reservatório ou bacia de estocagem 4.

[0084] O dispositivo 1 compreende um primeiro compartimento 5 de pequeno volume, por exemplo, cilíndrico ou cúbico, por exemplo, de volume de 10 litros, de recebimento da lama líquida, por exemplo, a uma primeira pressão determinada P1 um pouco inferior à pressão P0 de saída da bomba de alimentação 3, devido às perdas de cargas do circuito de alimentação 6 (tubo flexível, por exemplo). A vazão q da bomba está, por exemplo, compreendida entre 5 m3/h e 50 m3/h, por exemplo, 10 m3/h, e a primeira pressão determinada P1 é de 200 KPa (2 bar) absolutos, P0 sendo, por exemplo, de 220 KPa (2,2 bar) absolutos.

[0085] O compartimento 5 compreende em sua saída uma restri ção 7, por exemplo, formada por um orifício ou bocal 8, redondo, por exemplo, de diâmetro de 2 cm, em uma parede intermediária 9, de separação com um segundo compartimento 10, de maior volume, por exemplo, 200 litros.

[0086] O segundo compartimento 10, por exemplo, cilíndrico, está a uma segunda pressão P2 (por exemplo, 180 KPa (1,8 bar) absolutos) e é alimentado, por exemplo, em parte baixa pelo ar 11 com vazão muito forte Q = 500 Nm3/h, e uma pressão de vários bar, por exemplo, 500 KPa (5 bar), criando na câmara 12 formada pelo compartimento uma emulsão 13 de gotículas de lama 14 que se evacua por intermédio de uma segunda restrição 15 similares ou idêntica à restrição 7.

[0087] A injeção de ar na emulsão, exatamente após a introdução da lama na câmara, facilita a mistura que se faz na parte em aceleração, após o bocal (efeito ejetor a ar).

[0088] A segunda restrição 15 desemboca sobre um compartimen to intermediário 18, por exemplo, de volume mais importante, por exemplo, 500 litros, formado por um cilindro 19, cujo interior está a uma terceira pressão P3, por exemplo, de 160 KPa (1,6 bar) absolutos.

[0089] Uma segunda injeção de ar 20 na parte baixa do referido compartimento intermediário aumenta ainda a parcelização ou diluição da lama no ar, a injeção fazendo-se, por exemplo, a uma vazão Q' de 200 Nm3/h, com, por exemplo, 50 Nm3/h < Q'< Q.

[0090] O compartimento intermediário 18 alimenta quanto a ele e no modo de realização descrito aqui, via uma terceira restrição ou bocal 21, um terceiro compartimento 22, também cilíndrico, por exemplo, de altura 3 metros, a uma quarta pressão P4 decrescente da entrada do compartimento em 2300 KPa a 120 KPa (23 a 1,2 bar) até a pressão atmosférica na parte alta.

[0091] O quarto compartimento compreende uma alimentação com floculante 24 (por exemplo, um polímero conhecido) a uma vazão q', por exemplo, função do tipo e da vazão de lama, que poderá ser apreciado pelo técnico, de forma conhecida em si, para se obter uma boa floculação.

[0092] As lamas são evacuadas, em seguida, por exemplo, por gravidade via uma tubulação 25 com saída em um saco filtrante 26, a água purificada 27 sendo evacuada para baixo e a lama espessa sendo recuperada, por exemplo, por revolvimento para constituir blocos espessos 29, por exemplo, de um fator 20 em relação à lama líquida 2 na entrada (- de MS multiplicado por 20, antes do esgotamento no saco filtrante).

[0093] A Figura 2 mostra um outro modo de realização de um dis positivo 30 de tratamento de lamas líquidas 31 introduzidas em uma parte de extremidade 32 de um recipiente 33 alongado em torno de um eixo 34 e de altura H determinada, por exemplo, 1 metro.

[0094] O recipiente é mantido a uma pressão média P', por exem plo de 200 KPa (2 bar) absolutos, e é formado por um cilindro de diâmetro d, por exemplo, de 150 mm.

[0095] A lama alimenta, por exemplo, por restrição, via uma zona reduzida 35, por exemplo, de 10 litros, situada na parte de extremidade 32 também alimentada na extremidade do recipiente e a montante da introdução da lama por uma entrada de ar 36, por exemplo, a uma pressão P" > P', por exemplo, 250 KPa (2,5 bar) absolutos.

[0096] O ar é alimentado a vazão Q' muito forte, por exemplo 100 Nm3/h, a lama sendo introduzida a uma vazão Q, por exemplo, de 10 m3/h.

[0097] A lama 31 explode no ar que está em sobrepressão, uma ligeira depressão ΔP existente entre o recipiente à chegada da lama em 35 e a saída da emulsão de lama a jusante 37 do recipiente.

[0098] À saída do recipiente 33 existe um venturi 38 e/ou uma vál vula de regulagem que gera uma perda de carga, por exemplo, de 40 KPa (0,4 bar), a emulsão de lama sendo no caso evacuada em um compartimento tubular 39 que compreende uma primeira parte 40 cilíndrica de diâmetro d' (por exemplo, d'= d) que se acha a uma pressão P'i < P', por exemplo, no caso de 160 KPa (1,6 bar)(no exemplo considerado), na qual pode ser injetado, a jusante do venturi, e nas proximidades deste (por exemplo, a 10 cm para permitir uma boa mistura), um reagente em 41, e/ou de novo o ar (instrumento 42).

[0099] No referido modo de realização, o compartimento tubular compreende também uma segunda parte cilíndrica 43, separada da primeira parte 40 por um segundo venturi 44, a referida segunda parte sendo de diâmetro d" com, por exemplo, d'=d'' = d.

[00100] A jusante do venturi 44, e nas proximidades deste (1 a 10 cm) é prevista uma alimentação 45 em floculante, com meios conhecidos em si (bomba dosadora, etc.) e uma saída 46 de colocação na atmosfera e/ou uma saída 47 de lama aberta na atmosfera, a pressão P’2 na referida segunda parte sendo, portanto, muito rapidamente levada à pressão atmosférica, por exemplo, de 130 KPa (1,3 bar) à saída do venturi para passar rapidamente a 100 KPa (1 bar) = 1 atmosfera à saída 47, a emulsão tornando-se, após o acréscimo do floculante uma emulsão do ar nos flocos de lamas, que escoam por gravidade no final.

[00101] O comprimento total do compartimento L2 = 11 + 12 é, por exemplo, de 10 m, com 11 = 3 m e 12 = 7 m, mas outros valores são possíveis, a proporção entre 11 e 12 sendo, em geral, mas não limitativamente tal como 11 < 12.

[00102] O dispositivo 30 compreende, além disso, um filtro 48 e/ou um reservatório de decantação para evacuação da água purificada 49 na parte baixa e da lama desidratada 50 na parte alta.

[00103] Representou-se na Figura 3 um terceiro modo de realização de um dispositivo 51, de acordo com a invenção.

[00104] O dispositivo 51 compreende um recipiente 52 alimentado por um instrumento 53 na parte baixa, formando, então, por exemplo, uma restrição, em lama líquida, e, por exemplo, em baixo (mas isto pode ser também acima ou no mesmo nível) do referido instrumento 53, alimentado com ar comprimido com elevada razão por um segundo instrumento 54.

[00105] Mais precisamente, o recipiente é formado por uma coluna vertical 55, compreendendo uma primeira parte que forma um reservatório 56 de mistura/mistura muito violenta do ar e da lama, dimensões pequenas, por exemplo, cilíndrica de altura h1 = 50 cm de diâmetro e de diâmetro di 30 cm seja um volume da ordem de 35 L, permitindo obter a primeira emulsão 57 de gotículas 58 de lama quebrada.

[00106] A referida emulsão de gotas em um forte fluxo ascendente de ar em pressão penetra, em seguida, em um conduto cilíndrico 59, prolongando o reservatório 56, de menor diâmetro d2 < d1, por exemplo, de 10 cm de diâmetro e que se estende em um comprimento h2, por exemplo, de 1 m (com L1 = h1 + h2).

[00107] Na referida coluna de ar, o fluxo gasoso efetua um arran- camento (stripping em língua anglo-saxônica) dos gases contidos e/ou oriundos das lamas e notadamente amoníaco NH3, realizando, de forma surpreendente e dependente das condições de funcionamento e das lamas orgânicas tratadas, uma eliminação quase completa dos gases indesejáveis (< alguns ppm) aprisionados nas lamas.

[00108] O comprimento l2 é vantajosamente dimensionada para fazer isto pelo técnico.

[00109] No topo 60 do compartimento, uma válvula 61 de regula- gem e/ou uma válvula é prevista, de evacuação para um compartimento tubular 62.

[00110] A pressão da emulsão 57 passa de P1" (por exemplo, 300 KPa (3 bar) no reservatório inicial 56, com P’’2 289 KPa (2, 890 bar) um pouco inferior a P1 em parte alta da coluna 59 do recipiente, no nível da válvula 61, com ΔP" = P‘‘2 - P’’i = alguns milibar, depois à saída da válvula com P3" = 200 KPa (2 bar) (devido à perda de carga da válvula).

[00111] Mais precisamente o compartimento 62 compreende um primeiro trecho 63 de comprimento l3, por exemplo, 5 m, que termina por um venturi 64, fazendo passar a pressão P3"'< P’’i na extremidade 65 do primeiro trecho a uma pressão P4" em um segundo trecho 66 do compartimento em inclinação granitária, munido de uma saída 67, o trecho 66 sendo de comprimento l4, por exemplo, i m, com L2 = l3 + l4.

[00112] O trecho 66 é conectado ao filtro 68 de separação das matérias em suspensão 69 da parte líquida 70, que se esvazia em contínuo em 7i, de forma conhecida em si.

[00113] De acordo com a invenção, o compartimento compreende meios i2 de alimentação com floculante 73, a partir de um reservatório 74 de preparo por mistura e mistura. Uma bomba dosadora 75 leva o floculante na emulsão de lama que sai do recipiente 52 no nível da saída da válvula 6i, ou nas proximidades imediatas (isto é, alguns cm) em uma zona 76 bastante perturbada, devido à perda de carga gerada por a referida válvula 61. P3" é, no caso, por exemplo, passado de P‘‘2 « 200 KPa (2 bar) a P3" » 140 KPa (1,4 bar), P4" é quanto a ela à pressão atmosférica, ou sensivelmente à pressão atmosférica devido à saída 67.

[00114] No referido modo de realização, foi também prevista uma saída de ar complementar 77, injetada, por exemplo, com o floculante pelo instrumento 78, ou ainda em paralelo.

[00115] A emulsão 79 à saída do tratamento com o floculante se torna uma emulsão de ar na lama floculada espessa.

[00116] Os dois trechos 63 e 66 são, por exemplo, cilíndricos de mesmo diâmetro d3, por exemplo, igual ao diâmetro médio do recipiente, por exemplo, d1 + d2 /2.

[00117] Para 10 m3/h de lama líquida, um fluxo de ar de 60 Nm3/h mínimo, e isto independentemente do modo de injeção, o recipiente apresentando uma seção de 200 mm para uma altura de 5 m, 10 m, 30 m ou mais, observa-se um efeito de stripping (em língua anglo- saxônica) (arrancamento dos gases aprisionados) muito forte, o ar sendo intimamente misturado à lama.

[00118] Com referência ao floculante, utilizar-se-á, de preferência, um polímero, por exemplo, catiônico.

[00119] Exemplo, para uma lama contendo 7g/L de MS, utilizam-se 50 g de polímero bruto, por exemplo, preparado com 5 g/L, seja uma injeção de 10 l de solução por m3 de lama. A injeção é feita na saída imediata da coluna do recipiente.

[00120] Como variante, pode-se acrescentar um reagente que melhora os choques entre as partículas de lamas. Pode, por exemplo, ser utilizado à altura de 10%, 5%, 1% da taxa de MS das lamas, conforme visto anteriormente.

[00121] O referido reagente é, por exemplo, a areia, o carbonato de cálcio, da cal queimada, etc. É introduzida a montante da coluna, por exemplo, no meio de uma cuba de mistura com a lama líquida (não representado).

[00122] Podem ser também fornecidos reagentes de oxidações.

[00123] Em determinadas aplicações, por exemplo, quando as lamas contêm muitos ácidos graxos orgânicos ou a referidas lamas são lamas oriundas do metanizador, observam-se, com efeito, excelentes resultados.

[00124] Por exemplo, em proporções de 1 l de H2O2 ou 1 l de S208 para 1 m3 de lama, contendo 40 g/L de MS.

[00125] Pode também ter aí fornecimento de reagente auxiliar à coagulação das matérias orgânicas complementares.

[00126] Por exemplo, para uma lama de 11 g/L de MS e 8% de MV (Matéria Volátil, seja matéria orgânica/matéria seca) (aproximadamente matéria orgânica/matéria seca (?)) e para 500 mL de lama, é fornecido 1 mL de FeCl3 (solução a 10%), seja à introdução do líquido na coluna, seja antes da introdução de floculante (após coluna).

[00127] A título de exemplo, foram realizados testes sobre lama biológica com filtro banda, a partir de lamas carregadas de 26 a 30 g/l em MS com:

[00128] Q'= 50 a 80 Nm3/h

[00129] P = 170 KPa (1,7 bar) de pressão do recipiente/reator

[00130] Q = 3 a 15 m3/h

[00131] À saída do processo, são obtidas lamas com aspecto poro so, secos, com uma secagem acelerada e uma secura de 25 a 35%.

[00132] Observa-se assim que, de forma surpreendente e por simples decantação, a água permite à sua água desligada se evacuar de modo direto por gravidade.

[00133] A lama seca, então, progressivamente, passando de 100 g/L de MS após a primeira hora, a 130 g/L após duas horas, 160 g/L após 5 h, 350 g/L após 1 mês. (big bag).

[00134] Outros exemplos de tratamento, segundo o processo utilizado, por recuperação sobre caçamba filtrante ou sacos filtrantes (big bag em língua anglo-saxônica) dão:

[00135] - caçamba filtrante; Ex 2: 130 g/L após 20 horas e 180 g/L após 8 dias

[00136] - caçamba filtrante; Ex 3: 100 g/L após 5 horas, 130 g/L após 7 dias

[00137] - big bag; Ex 4: 100 g/L após 24 horas, 115 g/L após 7 dias e 221 g/L após 1 mês

[00138] - big bag; Ex 5: 144 g/L após 24 horas, 154 g/L após 7 dias e 459 g/L após 1 mês

[00139] - big bag; Ex 4: 120 g/L após 24 horas (enquanto que cho veu toda a noite) e 402 g/L após 1 mês.

[00140] Deve ser observado que a lama tratada, de acordo com a invenção, é, na partida, líquida.

[00141] Até 30 g/L uma diluição não é a priori requerida. Mas, se a lama for mais densa, por exemplo, além de 40 g/L, poder-se-á proceder a uma diluição na entrada do dispositivo para permitir um bom funcionamento do bombeamento da lama, que é, lembremos, uma lama orgânica, isto é, cuja taxa de MO (Matéria Orgânica) sobre a taxa de MS (Matéria em Suspensão) se situa entre 65% e 85%. Por matéria orgânica, entende-se o referidoncialmente fosfolipídeos, polissacarí- deos, proteínas, alcalinos, alcalino terroso e/ou metais, etc.

[00142] Foi dado a seguir um outro exemplo de funcionamento, da referida vez com referência à Figura 2 simplificada (livra-se da primeira parte de compartimento).

[00143] O recipiente 33 forma uma primeira câmara em forma de tubo de 20 cm de diâmetro e de 50 cm de comprimento, na qual se introduz na vazão Q = 10 m3/h, uma lama orgânica (oriunda de um clarificador de estação de purificação comum) a 6 g/L de MS e ar comprimido a 50 Nm3/h de ar a 190 KPa (1,9 bar), graças a um superprensor.

[00144] Um orifício de 5 cm2 fecha a referida câmara em um comprimento de 10 cm.

[00145] A jusante imediato desse, introduz-se no compartimento 43 um floculante, por exemplo, dosado a 10 g/L.

[00146] A pressão pós-orifício cai progressivamente para chegar à atmosfera após alguns metros. Por exemplo: o compartimento 43 que forma uma câmara pós-orifício é também um tubo de 3 metros de comprimento e 20 cm de diâmetro.

[00147] Na extremidade do compartimento, o conjunto dos fluxos une, por exemplo, uma bolsa filtrante (filtro 50) no limite de corte de 500 μm, dando imediatamente uma secura de 10% (ou 100 g/L) e um filtrado claro em 49 de 50 mg de oxigênio (02) por litro (DCO).

[00148] Os reagentes são introduzidos líquidos por bombas dosa- doras. Classicamente, quanto mais as lamas são concentradas, mais os reagentes devem ser preparados diluídos.

[00149] A saída do dispositivo se efetua na atmosfera. Mas a colocação na atmosfera pode eventualmente ser regulada em um modo de realização da invenção, de forma a recuperar a pressão do aparelho de separação a jusante.

[00150] Os aparelhos a jusante são clássicos. Constata-se que sua eficácia sobre a desidratação é melhorada de pelo menos 3%, exemplo para uma centrífuga que dá um resultado de 23% de secura seja 230 g/L de MS, o dispositivo colocado a montante permite atingir in fine no mínimo 26% de secura seja 260 g/L de MS.

[00151] Os aparelhos utilizáveis a jusante são: • bolsas filtrantes (100, 300, 500 μm ou mais) abertas ou fechadas; • flutuadores • espessadores mecânicos • prensas com parafusos • filtros bandas • centrífugas • filtros prensa

[00152] À saída, as lamas podem evidentemente ser utilizadas em expansão sobre o solo, sem ou após a compostagem, sozinhos ou com desejos verdes ou outros.

[00153] Podem também ser secadas sobre camadas de secagens simples ou solares.

[00154] Observa-se que, curiosamente, as lamas obtidas são "não odorantes" e não fermentam com o tempo (fermentação anaeróbica).

[00155] Na realidade, a enorme diluição com o ar permite às lamas possuir um poder de desidratação elevado, devido à presença das bolhas de ar.

[00156] A seguir, foram apresentados os resultados obtidos com o dispositivo 1, de acordo com a invenção, nas Tabelas I e II, combinados a jusante com aparelhos indicados, com diferentes vazões de lama. TABELA I: Dispositivo - filtro banda

[00157] Observa-se que, graças a uma concentração das lamas otimizada, obtida com a invenção, por exemplo, de 70 a 130 g/L de MS, esta vai muito favoravelmente maximizar a função de desidratação por instrumentos, tais como as centrífugas ou um filtro prensa, permitindo melhorar consideravelmente o rendimento destes. Com efeito, a água desligada tendo sido extraída pelo processo descrito antes, isto permite melhorar quase sistematicamente de pelo menos 100 g/L, a taxa de MS das lamas na saída.

[00158] Como é evidente e conforme resulta também do que precede, a presente invenção não está limitada aos modos de realização mais particularmente descritos. Abrange, ao contrário, todas as variantes e notadamente aquelas nas quais o número de partes e/ou de trechos de compartimento é diferente, por exemplo, superior a três, ou ainda o recipiente fica horizontal com um único trecho.

Claims

1. Processo para tratamento de uma lama orgânica, caracterizado pelo fato de que: a referida lama é alimentada continuamente a uma vazão q(m3/h), diretamente ou via um primeiro compartimento (5) mantido a uma primeira pressão determinada (P1), a um segundo compartimento (10, 33, 55) mantido a uma segunda pressão média determinada (P2; P’; P’’1; P’’2), injetando-se o ar (11) no referido segundo compartimento (10, 33, 55) a uma vazão Q (Nm3/h) para se obter no referido segundo compartimento (10, 33, 55) uma primeira emulsão, formando uma fase dispersada de lama em uma fase contínua de ar que o reveste, uma perda de carga determinada é criada na referida primeira emulsão, fazendo-a passar, por uma ou duas restrições (15, 21, 38, 44) ou por uma válvula de alimentação (61), em um terceiro compartimento (22, 43, 62) mantido a uma terceira pressão determinada (P4, P’2, P’’3) na zona situada imediatamente a jusante da referida ou da referidas restrições ou da referida válvula, um floculante (24, 45, 78) é injetado na referida zona do terceiro compartimento para formar, à saída a partir do tratamento, uma segunda emulsão de ar na lama floculada espessa, então, a referida segunda emulsão é desgaseificada (46, 67) à pressão atmosférica, antes da evacuação, a referida segunda emulsão é recuperada em um dispositivo de filtragem ou de decantação (26, 48, 68), e a referida segunda emulsão é filtrada e decantada.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a alimentação da lama ao segundo compartimento (10, 33, 55) é efetuada através de uma restrição da referida primeira restrição (7), a perda de carga determinada na emulsão é criada por uma segunda restrição (15, 38) e uma terceira restrição (21, 44), ou então por uma válvula (61).

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que: o primeiro compartimento (7) é de volume inferior a 3200 cm3, a primeira pressão (P1) está compreendida entre 400 kPa e 1 KPa (4 e 10 bar) absolutos, a vazão q está compreendida entre 5 m3/h e 30 m3/h, a segunda pressão (P2; P’; P1"; P2") está compreendida entre 120 kPa e 400 kPa (1,2 bar e 4 bar) absolutos, a vazão de ar Q está compreendida entre 5 Nm3/h e 200 Nm3/h, e a terceira pressão (P3; P’; P3") está compreendida entre 105 kPa e 200 kPa ( 1,05 bar e 2 bar) absolutos.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que um compartimento intermediário (18, 40) é alimentado com emulsão entre o segundo (10, 33) e o terceiro (22, 43) compartimentos.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que ar é injetado uma segunda vez a jusante da primeira injeção no referido compartimento intermediário (18, 40), situado entre o segundo compartimento (10, 33, 55) e o terceiro compartimento (22, 43, 62) a uma vazão Q'.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a primeira, a segunda e/ou a terceira restrições (7, 15, 38, 21, 44) são formadas por tubos de Venturi.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o segundo compartimento (10, 33, 55) é uma coluna de diâmetro médio d e de altura H > 10 d.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o floculante é um polímero injetado na saída imediata da referida restrição ou restrições (21, 44) ou da válvula (61).

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que uma parte da emulsão flocu- lada é reciclada ao primeiro compartimento (17).

10. Dispositivo (1) para tratamento contínuo de uma lama orgânica, caracterizado pelo fato de que que compreende: meios (3, 6) para alimentação da referida lama continuamente a uma vazão q, diretamente ou via um primeiro compartimento (5) que pode ser mantido a uma primeira pressão (P1), a um segundo compartimento (10, 33, 55) que pode ser mantido a uma segunda pressão média determinada (P2; P’; P’’1, P’’2); o referido segundo compartimento (10, 33, 55); meios de injeção de ar (11) no referido segundo compartimento (10, 33, 55) a uma vazão Q, para se obter uma primeira emulsão, formando uma fase dispersada de lama em uma fase contínua de ar que a reveste no referido segundo compartimento (10, 33, 55), uma restrição (21, 44) ou válvula (61) ajustada para criar uma perda de carga determinada na referida primeira emulsão, um terceiro compartimento (22, 43, 62) que pode ser mantido a uma terceira pressão determinada (P3, P2’, P’’3) na zona situada a jusante imediato da referida restrição (21, 44) ou válvula (61), meios de injeção de um floculante (24, 45, 78) na referida zona do terceiro compartimento (22, 39, 62) para formar uma segunda emulsão de ar na lama floculada espessa, meios (46, 67) para desgaseificação da referida segunda emulsão à pressão atmosférica, meios para recuperação da referida segunda emulsão as- sim desgaseificada em um dispositivo de filtragem ou de decantação (26, 48, 68), e o referido dispositivo de filtragem ou de decantação (26, 48, 68).

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os meios de alimentação compreendem uma primeira restrição (7) de introdução no segundo compartimento, em que a perda de carga na emulsão é criada por uma segunda restrição (15, 38) e uma terceira restrição (21, 44) ou válvula (61).

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que os meios (46, 67) de desgaseificação estão situados na outra extremidade do terceiro compartimento (22, 43, 62) em relação à zona situada imediatamente a jusante da restrição (21, 44) ou válvula (61) ajustada para criar uma perda de carga determinada na emulsão.

13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um compartimento intermediário (18, 40) entre o segundo (10, 33) e o terceiro (22, 43) compartimentos, e meios de injeção de ar (20, 42) a jusante da primeira injeção no referido compartimento intermediário.

14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de que a primeira, a segunda e/ou a terceira restrições (7, 15, 38, 21, 44) são formadas por tubos de Venturi.

15. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de que o segundo compartimento (10, 33, 55) é uma coluna de diâmetro médio d e de altura H > 10 d.