BR112018002724B1 - Processo para o tratamento de águas residuais e sistema para a realização do processo - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA O TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUAIS E SISTEMA PARA A REALIZAÇÃO DO PROCESSO. A invenção se refere a um processo aperfeiçoado para o tratamento de águas residuais, que compreende (a) o contato das águas residuais com o sedimento de rápida deposição originado da etapa (c) em uma zona anaeróbica, para obter uma mistura de águas residuais e sedimento; (b) submeter a mistura originada da etapa (a) e o sedimento de lenta deposição originado da etapa (c) a uma zona aeróbica para obter uma mistura de água e sedimento; (c) submeter uma primeira parte da mistura originada da etapa (b) a uma etapa de seleção de sedimento, em que o sedimento é selecionado com base na velocidade de deposição, sendo coletadas uma primeira parte que contém o sedimento de lenta deposição e uma segunda parte que contém o sedimento de rápida deposição, em que a velocidade média de deposição do sedimento de rápida deposição é maior que a velocidade de deposição do sedimento de lenta deposição, e em que a primeira parte é retornada à etapa (b) e a segunda parte é retornada à etapa (a); e (d) a separação do sedimento de uma segunda parte da mistura originada da (...).
Description
[001] A presente invenção se refere a um processo aperfeiçoado para o tratamento de águas residuais, em particular para o tratamento secundário de águas residuais usando micro-organismos, e a um sistema para a realização do processo.
[002] O tratamento das águas residuais envolve tipicamente vários estágios. Durante o tratamento primário, os sólidos pesados sedimentam no fundo de uma bacia e os materiais oleosos leves se acumulam na superfície da água. Os sólidos pesados e os óleos leves são removidos e as águas residuais com tratamento primário são submetidas ao tratamento secundário, em que o material biológico dissolvido e suspenso é removido. O tratamento secundário é tipicamente feito usando micro-organismos que convertem o material biológico em sedimento. Tipicamente, o tratamento secundário é combinado com tratamento terciário, em que os poluentes como os fosfatos e os nitratos são removidos pelos microorganismos. Um tratamento combinado secundário e terciário das águas residuais tipicamente envolve uma zona anaeróbica, uma zona anóxica e uma zona aeróbica, em que águas residuais têm contato com o sedimento ativo. Os micro-organismos presentes no sedimento realizam o crescimento do sedimento, em que a matéria orgânica é convertida em sedimento. O sedimento em excesso é separado da água tratada por deposição, sendo descarregado subsequentemente da planta de tratamento das águas residuais como resíduo.
[003] Por exemplo, os processos para os tratamentos das águas residuais são conhecidos na WO 2008/141413, em que a mistura de águas residuais e sedimento, a jusante das zonas anaeróbicas e aeróbicas, é levada a um sedimentador rápido operado de forma descontínua. O sedimento sedimentado é transferido para a zona anaeróbica e o restante da mistura é levado a um segundo sedimentador. Um sistema alternativo para o tratamento de águas residuais é descrito na Patente norte-americana 2014/0144836, em que parte do sedimento formado no processo é submetida a um seletor gravimétrico. O sedimento pesado é retroalimentado para o processo, enquanto o sedimento leve é submetido a pós- tratamento. A parte remanescente da mistura de sedimento e água é conduzida a um sedimentador e o sedimento aí sedimentado é reciclado para o início do processo do tratamento.
[004] A JP 2008/284427 revela um método para o tratamento de águas residuais, em que o sedimento bruto fermentado é separado das águas residuais orgânicas para gerar um ácido orgânico, sendo esses ácidos orgânicos usados para a produção estável e eficiente de um sedimento granular. Não há separação até após a etapa final de deposição, sendo esta precedida por uma seção para evitar o fluxo para o exterior dos grânulos, que lá está para filtrar os grânulos que possuam um tamanho maior que 0,5 mm. Após a filtragem das maiores partes, todo o sedimento retorna ao tratamento biológico e à formação/produção de grânulos.
[005] Atualmente, a formação de grânulos de sedimento, oposta aos flocos de sedimento, é considerada ideal para o tratamento das águas residuais. O sedimento granular tem excelentes propriedades de deposição. Como o sedimento granular deposita em muitas ordens de magnitude mais rapidamente que os flocos de sedimento, eliminando assim a necessidade de grandes tanques de deposição, em que as águas residuais tratadas precisam permanecer por muitas horas (tipicamente pelo menos 4 horas) para poderem separá-las do sedimento. Usando o sedimento granular, é possível reduzir a área da planta para o tratamento das águas residuais a somente um quinto da área original, que dramaticamente reduz o impacto ambiental dessa planta. A formação do sedimento granular é conhecida nos processos para o tratamento de águas residuais por meio de lotes, por exemplo, na WO 98/37027 e na WO 2004/024638, tendo sido implementada com sucesso no processo para o tratamento de águas residuais Nereda. Desde a primeira formação do sedimento granular, o campo procurou meios para permitir a formação do sedimento granular em um processo contínuo para o tratamento de águas residuais. Até o presente, nenhum desses meios foi encontrado. A presente invenção provê a necessidade de um processo contínuo para o tratamento de águas residuais, em que o sedimento granular é formado e/ou mantido.
[006] A invenção se refere a um processo aperfeiçoado para o tratamento de águas residuais. Os inventores acharam com surpresa que as águas residuais podem ser tratadas de maneira contínua, enquanto ao mesmo tempo os grânulos de sedimento são formados e/ou mantidos dentro do sistema de tratamento para águas residuais. Esse processo para o tratamento de águas residuais de operação continuada, em que os grânulos de sedimento são efetivamente formados e mantidos, não tem precedentes na técnica. A invenção ainda se refere a um sistema para a realização do processo de acordo com a invenção.
[007] O processo de acordo com a invenção compreende uma etapa anaeróbica (a), uma etapa aeróbica (b), uma etapa de seleção de sedimento (c) e uma etapa para a remoção do sedimento (d). O processo envolve a seleção de sedimento de rápida deposição da parte do sedimento originária da etapa aeróbica (b) e retornando aquele sedimento para a zona anaeróbica da etapa (a) onde tem contato com as águas residuais de chegada. O sedimento de lenta deposição não retorna para a zona anaeróbica, mas para a zona aeróbica da etapa (b). Assim, é garantido o teor total de sedimento dentro do sistema e, ao mesmo tempo é promovido o crescimento do sedimento de rápida deposição, enquanto o crescimento do sedimento de lenta deposição não é. Comparado ao tratamento convencional de águas residuais, o presente processo difere em pelo menos um ou dois aspectos. Primeiro de tudo, somente a parte do sedimento é submetida a uma etapa de reciclagem (etapa de seleção do sedimento (c) com reciclagens para as etapas (a) e (b)) e segundo, o sedimento reciclado de rápida deposição retorna à zona especificamente anaeróbica, e não para uma zona diferente do sistema de tratamento das águas residuais. Os inventores acharam com surpresa que quando essas duas características são combinadas em um processo contínuo para o tratamento das águas residuais, é formado o sedimento granular. Os processos de tratamento das águas residuais da técnica anterior, em que sedimento de rápida deposição não é retornado especificamente para a zona anaeróbica, não estimula o crescimento especificamente deste sedimento de rápida deposição, de maneira que o sedimento granular não seja aí formado.
[008] O processo de acordo com a invenção é um principal aperfeiçoamento com relação aos processos anteriores de tratamento contínuo das águas residuais. O aperfeiçoamento com relação aos processos anteriores reside principalmente em que o sedimento granular é formado e mantido dentro do sistema que provê o sistema e o processo presentes de várias vantagens. Primeiro de tudo, a deposição da etapa (d) pode ser drasticamente reduzida, já que o sedimento granular deposita marcadamente mais rapidamente que os flocos de sedimento. Além disso, a deposição da etapa (d) pode empregar um fluxo (aumentado) ascendente. Os processos da técnica anterior não empregam esse fluxo ascendente, ou somente em uma velocidade de fluxo ascendente muito baixa. Pode ser usado um fluxo ascendente mais rápido no presente processo, ainda mantendo a separação efetiva do sedimento e da água tratada. Segundo, o uso de um tanque anóxico entre as zonas anaeróbica e aeróbica, assim como as reciclagens de água/sedimento da zona aeróbica para a zona anóxica e a zona anaeróbica não são necessárias, enquanto é ainda possível a remoção completa dos compostos de nitrogênio das águas residuais. Também, o volume do tanque anaeróbico pode ser bastante reduzido, já que o sedimento submetido a uma zona anaeróbica é um fluxo concentrado de sedimento granular, quando comparado ao sedimento flocular diluído nos processos da técnica anterior. Isso tudo é combinado com um processo operável de forma contínua e estável, em que o sedimento granular é prontamente mantido. Essas vantagens levam a uma dramática simplificação do tratamento das plantas das águas residuais, mantendo a eficácia da purificação das águas residuais de entrada ilimitadamente alta.
[009] 1. Um processo para o tratamento de águas residuais, que compreende:
[010] (a) o contato das águas residuais com o sedimento de rápida deposição originado da etapa (c) em uma zona anaeróbica, para obter uma mistura de águas residuais e sedimento;
[011] (b) submeter a mistura originada da etapa (a) e o sedimento de lenta deposição originado da etapa (c) a uma zona aeróbica para obter uma mistura de água e sedimento;
[012] (c) submeter uma primeira parte da mistura originada da etapa (b) a uma etapa de seleção de sedimento, em que o sedimento é selecionado com base na velocidade de deposição e sendo coletadas uma primeira parte contendo o sedimento de lenta deposição e uma segunda parte contendo o sedimento de rápida deposição, em que a velocidade média de deposição do sedimento de rápida deposição é maior que a velocidade de deposição do sedimento de lenta deposição, e em que a primeira parte é retornada à etapa (b) e a segunda parte é retornada à etapa (a); e
[013] (d) a separação do sedimento de uma segunda parte da mistura originada da etapa (b), para a obtenção de água residual tratada.
[014] 2. Processo, de acordo com a realização 1, em que a seleção do sedimento da etapa (c) é feita em um reator de fluxo ascendente, que é preferivelmente operado com um fluxo ascendente na faixa de 1 a 25 m/h.
[015] 3. Processo, de acordo com a realização 1 ou 2, em que a etapa (c) opera com uma taxa substancialmente constante de alimentação da primeira parte da mistura da etapa (b).
[016] 4. Processo, de acordo com quaisquer das realizações anteriores, em que é operado continuamente.
[017] 5. Processo, de acordo com quaisquer das realizações anteriores, em que, na etapa (c), é coletada a terceira parte que contém o sedimento de lenta deposição, que é descarregada como lama residual.
[018] 6. Processo, de acordo com quaisquer das realizações anteriores, em que a mistura é transferida sem barreiras da etapa (a) para (b), da etapa (b) para (c) e da etapa (b) para (d).
[019] 7. Processo, de acordo com quaisquer das realizações anteriores, em que pelo menos parte do sedimento originado da etapa (d) é retornada à etapa (b).
[020] 8. Processo, de acordo com quaisquer das realizações anteriores, em que a terceira parte do sedimento originado da etapa (c) e/ou pelo menos de parte do sedimento originado da etapa (d) são submetidas ao tratamento do sedimento.
[021] 9. Sistema, para a realização do processo de acordo com qualquer uma das realizações 1 a 8, que compreende:
[022] (a) um tanque anaeróbico, que compreende uma ou mais entradas para a recepção da água residual e para a recepção do sedimento de rápida deposição que se origina da saída (c3) e uma saída (a3) para a descarga da mistura das águas residuais e sedimento para o tanque (b);
[023] (b) um tanque aeróbico, que compreende uma entrada (b1) para a recepção da mistura das águas residuais e do sedimento que se origina da saída (a3), uma saída (b2) para a descarga de uma primeira parte de uma mistura de água e sedimento para o seletor de sedimento(c), uma saída (b3) para a descarga de uma segunda parte da mistura de água e sedimento para o separador (d) e uma entrada (b4) para a recepção de uma mistura do sedimento de lenta deposição que se origina da saída (c2);
[024] (c) um seletor de sedimento, que compreende uma entrada (c1) para a recepção da primeira parte da mistura de água e sedimento que se origina da saída (b2), uma saída (c2) para a descarga de uma primeira parte do sedimento de lenta deposição para o tanque (b) e uma saída (c3) para a descarga de uma segunda parte do sedimento de rápida deposição para o tanque (a) e meios (c4) para a seleção do sedimento com base na velocidade de deposição; e
[025] (d) um separador para a separação do sedimento de uma mistura de sedimento e água, que compreende uma entrada (d1) para a recepção da segunda parte da mistura que se origina da saída (b3), uma primeira saída (d2) para a descarga da água tratada e uma segunda saída (d3) para a descarga do sedimento separado,
[026] em que a saída (a3) está em conexão fluida com a entrada (b1), a saída (b2) está em conexão fluida com a entrada (c1), a saída (b3) está em conexão fluida com a entrada (d1), a saída (c2) está em conexão fluida com a entrada (b4) e a saída (c3) está em conexão fluida com uma entrada da unidade (a).
[027] 10. Sistema, de acordo com a realização 9, em que a unidade (a) compreende duas entradas, uma primeira entrada (a1) para a recepção da água residual e uma segunda entrada (a2) para a recepção do sedimento de rápida deposição que se origina da saída (c3), e em que a saída (c3) está em conexão fluida com a entrada (a2).
[028] 11. Sistema, de acordo com a realização 9 ou 10, em que o seletor de sedimento (c) está integrado ao tanque aeróbico (b).
[029] 12. Sistema, de acordo com qualquer uma das realizações 9 a 11, em que o seletor de sedimento (c) é um reator de fluxo ascendente capaz de operar com uma velocidade de fluxo ascendente de 1 a 25 m/h, de preferência uma velocidade de fluxo ascendente que varia na faixa de 1 a 25 m/h.
[030] 13. Sistema, de acordo com qualquer uma das realizações 9 a 12, em que a conexão de fluido entre a saída (c3) e a entrada (a2) está equipada com uma bomba que emprega um fluxo ascendente de ar ou de líquido ou uma bomba de parafuso.
[031] 14. Sistema, de acordo com qualquer uma das realizações 9 a 13, em que o separador (d) é um reator de fluxo ascendente capaz de operar com uma velocidade de fluxo ascendente de 0,5 a 10 m/h.
[032] 15. Sistema, de acordo com qualquer uma das realizações 9 a 14, em que a saída (a3), em conjunto com a entrada (b1), tem a forma de uma abertura na parte do fundo de uma parede que separa os tanques (a) e (b).
[033] A presente invenção se refere a um processo aperfeiçoado para o tratamento de águas residuais, e a um sistema projetado para realizar o processo de acordo com a invenção. O técnico no assunto apreciará que tudo que foi dito para o processo abaixo de acordo com a invenção aplica- se igualmente ao sistema de acordo com a invenção e vice versa.
[034] O processo de acordo com a invenção compreende:
[035] (a) o contato das águas residuais com o sedimento de rápida deposição originado da etapa (c) em uma zona aeróbica, para obter uma mistura de águas residuais e sedimento;
[036] (b) submeter a mistura originada da etapa (a) e o sedimento de lenta deposição originado da etapa (c) a uma zona anaeróbica para obter uma mistura de água e sedimento;
[037] (c) submeter uma primeira parte da mistura originada da etapa (b) a uma etapa de seleção de sedimento, em que o sedimento é selecionado com base na velocidade de deposição e sendo coletadas uma primeira parte contendo o sedimento de lenta deposição e uma segunda parte contendo o sedimento de rápida deposição, em que a velocidade média de deposição do sedimento de rápida deposição é maior que a velocidade de deposição do sedimento de lenta deposição, e em que a primeira parte é retornada à etapa (b) e a segunda parte é retornada à etapa (a); e
[038] (d) a separação do sedimento de uma segunda parte da mistura originada da etapa (b), para a obtenção de água residual tratada.
[039] Em uma realização, a etapa (b) é realizada diretamente após a etapa (a), sem quaisquer outras alterações significativas na mistura das águas residuais e sedimento obtida na etapa (a). Em uma realização, a etapa (c) é realizada diretamente após a etapa (b), sem quaisquer outras alterações significativas na primeira parte da mistura de água e sedimento obtida na etapa (b). Em uma realização, a etapa (d) é realizada diretamente após a etapa (b), sem quaisquer outras alterações significativas à segunda parte da mistura de água e sedimento obtida na etapa (b). Em uma realização, a etapa (a) é realizada diretamente após a etapa (c), sem quaisquer outras alterações significativas à segunda parte que contém o sedimento de rápida deposição obtida na etapa (c). Em uma realização, a etapa (b) é realizada diretamente após a etapa (c), sem quaisquer outras alterações significativas à primeira parte que contém o sedimento de lenta deposição obtida na etapa (c). Em uma realização, a mistura que é obtida na etapa (a) é substancialmente completamente formada pelas águas residuais de entrada e o sedimento de rápida deposição originado da etapa (c). Em uma realização, a mistura que é obtida na etapa (b) é substancialmente completamente formada pela mistura originada da etapa (a), e o sedimento de lenta deposição originado da etapa (c) e opcionalmente o sedimento originado da etapa (d). Em uma realização, o sedimento da primeira parte é o sedimento de lenta deposição e a primeira parte também poderia ser denominada como a primeira parte do sedimento de lenta deposição. Em uma realização, o sedimento da segunda parte é o sedimento de rápida deposição e a segunda parte também poderia ser denominada como a segunda parte do sedimento de rápida deposição. Em uma realização, o sedimento da terceira parte obtida opcionalmente é o sedimento de lenta deposição e a terceira parte também poderia ser denominada como a terceira parte do sedimento de lenta deposição.
[040] No processo da invenção, as águas residuais passam pela purificação convencional das águas residuais com micro-organismos, envolvendo a remoção de fosfatos, nitrificação e denitrificação empregando uma zona anaeróbica e uma zona aeróbica conhecidas na técnica. No processo de acordo com a invenção, as águas residuais têm contato com o sedimento de rápida deposição na zona anaeróbica da etapa (a). Mesmo que uma das principais vantagens do processo de acordo com a invenção seja que possa ser realizada continuamente, não é excluído um desempenho de lotes. Além disso, os inventores acharam que a operação contínua, em particular a alimentação contínua do sedimento de rápida deposição para a zona anaeróbica, ainda otimiza a formação e a manutenção do sedimento granular dentro do sistema. A captação continuada de nutrientes na zona anaeróbica foi determinada como promovendo a formação do sedimento granular de forma mais ideal. Assim, o presente processo é preferivelmente um processo contínuo. Aqui, as águas residuais são continuamente enviadas para a etapa (a) do processo da invenção, enquanto a água tratada é continuamente descarregada da etapa (d). Quando a água (de rejeito) prossegue no processo, em particular nas etapas (a), (b) e (d), os micro-organismos presentes no sedimento convertem a matéria orgânica presente nas águas residuais em mais sedimento. Especialmente durante as etapas (a) e (b) do processo de acordo com a invenção, as condições são tais que é promovido o crescimento do sedimento. Assim, é aumentada a quantidade de sedimento, enquanto somente parte do sedimento é necessária para manter o processo operando. Assim, na etapa (c), o sedimento que for mais adequado para manter o processo operando, sedimento de rápida deposição, é selecionado e retornado à etapa (a). Esse sedimento de rápida deposição, obtido como segunda parte na etapa (c) é granular e tem excelentes propriedades de deposição. O restante do sedimento, que deposita mais lentamente e que é obtido como primeira (e opcionalmente terceira) parte na etapa (c) e como sedimento separado na etapa (d), é tipicamente enviado a uma zona aeróbica da etapa (b) e/ou pode ser descarregado do processo. Uma das surpreendentes vantagens do processo de acordo com a invenção é que na etapa (c), o melhor sedimento para operar o processo é selecionado e retornado à etapa (a). Além disso, isso é feito enquanto a fração de sedimento não completa presente no final da etapa (b) tiver que ser submetida a essa seleção de sedimento, mas somente uma parte desta precisar ser submetida à seleção do sedimento na etapa (c). A etapa (c) de seleção de sedimento pode, por exemplo, ser feita em um reator de fluxo ascendente com uma velocidade de fluxo ascendente bastante alta, como melhor descrito abaixo, mantendo a separação da desejada deposição rápida, o sedimento granular da indesejada deposição lenta, o sedimento flocular ideal.
[041] Assim, no processo da invenção, o sedimento de rápida deposição ou “sedimento pesado” (a segunda parte originada da etapa (c)) é misturada com as águas residuais de entrada, formando assim uma mistura das águas residuais e sedimento. Essa mistura pode ser formada diretamente na zona anaeróbica ou pode existir um seletor em separado a montante da zona anaeróbica, em que o sedimento e águas residuais de entrada são misturados antes de serem enviados para a zona anaeróbica. A mistura de sedimento e águas residuais reside na zona anaeróbica da etapa (a) por um determinado período de tempo. Na zona aeróbica da etapa (b), uma parte do sedimento (a primeira parte originada da etapa (c)) é adicionada à mistura originada da etapa (a). Essa parte contém tipicamente e principalmente sedimento não granular, referindo-se ao sedimento de lenta deposição ou “sedimento leve” da seleção da etapa (c). Também, a água que reside na etapa (b) já está parcialmente tratada, porque a maioria da matéria orgânica é coletada pelo sedimento na etapa (a). Assim, a mistura que reside na zona aeróbica da etapa (b) é denominada mistura de sedimento e água.
[042] Em uma realização, o processo é iniciado vantajosamente misturando o primeiro lote de águas residuais de entrada com o sedimento, que compreende de 25 a 80% em peso, mais preferivelmente de 40 a 60% em peso de sedimento de rápida deposição de acordo com a invenção na etapa (a). Um máximo é preferido para otimizar a carga de transporte. Uma quantidade mínima relativa de sedimento de rápida deposição ajuda a otimizar a quantidade de sedimento pesado obtida na etapa (c), assim tornando possível trabalhar com tamanho e complexidade reduzidas dos seletores de sedimento na etapa (c).
[043] As águas residuais a serem tratadas com o processo de acordo com a invenção ou no sistema de acordo com a invenção tipicamente contêm um nutriente orgânico (matéria orgânica). Tipicamente, a demanda bioquímica de oxigênio (DBO) das águas residuais de entrada é de pelo menos 50 mg/L, como 100 a 10000 mg/L. Qualquer tipo de águas residuais, como águas de esgoto, podem ser tratadas de acordo com a invenção. O processo de acordo com a invenção pode também assim ser denominado como tratamento de esgoto. As águas residuais submetidas ao processo de acordo com a invenção podem ser pré-tratadas antes da etapa (a), como águas residuais que tiverem recebido um tratamento primário conhecido na técnica, apesar de o tratamento primário nem sempre ser necessário para operar o presente processo de forma eficiente. O pré- tratamento típico das águas residuais inclui uma ou mais operações de clarificação, remoção de grãos, remoção de gordura e graxa e pré-deposição.
[044] Os inventores acharam que o sedimento que é formado e que circula pelo processo, é principalmente granular. Na etapa (c), especificamente o sedimento de rápida deposição (ou “sedimento pesado”) é selecionado para ser enviado à etapa (a), onde faz contato com a maior concentração de nutrientes orgânicos presentes nas águas residuais de entrada. Como a captação de nutrientes pelo sedimento é promovida pelas condições anaeróbicas durante a etapa (a), o crescimento do sedimento granular é estimulado no processo de acordo com a invenção. O sedimento contém os micro-organismos comuns para o sedimento que está presente e que é produzido pelas plantas de tratamento das águas residuais. Apesar de as plantas de tratamento convencional das águas residuais conterem flocos de sedimento, os inventores acharam que, com a presente configuração do sistema de tratamento das águas residuais, o sedimento cresce em forma granular, ao invés de crescer em flocos. Não obstante, podem estar presentes pequenas quantidades de sedimento flocular dentro do sistema de tratamento das águas residuais de acordo com a invenção. Assim, o sedimento flocular não é submetido à etapa (a), seu crescimento não é promovido e a fração de sedimento flocular permanece tipicamente entre pequena e insignificante. O presente processo opera suavemente com essas pequenas quantidades de sedimento flocular. Em vista da presença de micro-organismos, o sedimento presente no sistema de acordo com a invenção também pode ser denominado de “sedimento ativo”. Os microorganismos necessários para o processo de acordo com a invenção podem ser encontrados no sedimento das plantas convencionais de tratamento das águas residuais. Não precisam ser isolados, já que as condições especificadas garantem que esses micro-organismos permaneçam como parte dos grânulos de sedimento. As condições do processo de acordo com a invenção dão origem à formação de grânulos de sedimento, que são significativamente maiores e mais densos que os flocos de sedimento obtidos nas plantas convencionais de tratamento das águas residuais. Os grânulos de sedimento tipicamente têm uma velocidade média de deposição acima de 1 m/h, preferivelmente acima de 5 m/h ou mesmo acima de 10 m/h, quando comparada com a velocidade de deposição máxima de 1 m/h dos flocos de sedimento. A velocidade média de deposição do sedimento suspenso na água é aqui definida como a velocidade igual à velocidade máxima de fluxo ascendente na suspensão sedimento/água, na qual não há substancialmente a presença de sedimento no efluente superior. As velocidades de deposição ou velocidades de deposição são comumente determinadas na técnica. Um procedimento típico para a determinação da velocidade média de deposição é a medição da velocidade em m/h do movimento descendente da parte frontal do sedimento em um vaso não agitado. Essa medição pode ocorrer dentro do sistema, por exemplo, no tanque anaeróbico ou no tanque aeróbico (quando o fluxo de entrada do oxigênio é interrompido durante a medição), ou quando uma amostra da mistura sedimento/água possa ser transferida para um vaso de laboratório. Outra medida bem conhecida na técnica para a velocidade média de deposição é o índice volumétrico do sedimento (SVI). O SVI é definido como o volume (em ml) ocupado por 1 grama de sedimento após um determinado tempo de deposição. Os valores típicos da razão de SVI após 5 minutos de deposição (SVI-5) em relação ao SVI após 30 minutos de deposição (SVI-30) para o sedimento granular estão abaixo de 3, tipicamente na faixa de 2 a 2,8, mais tipicamente cerca de 2,5, enquanto o sedimento flocular convencional tem uma razão SVI-5 / SVI-30 acima de 3.
[045] Quando a concentração de sedimento de rápida deposição dentro do sistema é relativamente pequena, por exemplo, durante a partida do sistema, a quantidade de sedimento de rápida deposição que é selecionada como segunda parte na etapa (c) é relativamente pequena, mas como a maior parte do sedimento será selecionada como primeira parte, o teor total de sedimento no sistema permanece suficientemente alto. Como somente o sedimento de rápida deposição está submetido à etapa (a), essa parte do sedimento crescerá em tamanho. A quantidade de sedimento de rápida deposição que é selecionado como a segunda parte na etapa (c) deverá assim crescer. Quando o processo de acordo com a invenção operar em estado contínuo, a segunda parte selecionada na etapa (c) será muito maior, enquanto a parte adicional de sedimento, isto é, a primeira parte selecionada na etapa (c) que é adicionada durante a etapa (b), é relativamente menor.
[046] Para permitir a passagem sem obstáculos do sedimento de rápida deposição, é preferível que a transição entre a zona anaeróbica da etapa (a) e a zona aeróbica da etapa (b) esteja livre de barreiras. Da mesma forma, é preferível que a transição entre a zona aeróbica da etapa (b) e o seletor de sedimento da etapa (c) esteja livre de barreiras. Da mesma forma, é preferível que a transição entre a zona aeróbica da etapa (b) e o separador da etapa (d) esteja livre de barreiras. Em uma realização preferida, a mistura transfere a característica livre de barreiras da etapa (a) para (b), da etapa (b) a (c) e da etapa (b) para (d). Aqui, “livre de barreiras” se refere a ausência de barreiras físicas, como diferenças em altura (limites, elevações, etc.) e bombas, entre as várias zonas, tanques ou módulos dentro do sistema de acordo com a invenção, de maneira que mesmo o sedimento de rápida deposição que é formado no presente sistema seja facilmente e sem barreiras capaz de circular pelo sistema. Como o sedimento de rápida deposição tem uma tendência de acumular no fundo de um tanque, esse fluxo efetivo da mistura sedimento/água é obtido quando as transições entre os tanques não tiverem barreiras. Essas transições livres de barreiras tomam tipicamente a forma de aberturas na parede que separa as unidades. Para a circulação eficiente do sedimento de rápida deposição no sistema, é preferível que as aberturas se localizem na parte inferior da parede. Em outras palavras, existe uma abertura entre o fundo das unidades e a parede que separa as unidades. Assim, as barreiras para o sedimento pesado de rápida deposição circular pelo sistema são eliminadas o máximo possível. ETAPAS A A) E (B): TRATAMENTO ANAERÓBICO E AERÓBICO DAS ÁGUAS RESIDUAIS
[047] O uso de zonas anaeróbicas e aeróbicas é conhecido na técnica. Aqui, a mistura de águas residuais e sedimento é primeiramente submetida a uma zona anaeróbica e subsequentemente transferida para uma zona aeróbica. Como o tratamento das águas residuais tipicamente ocorre em tanques, a zona anaeróbica também pode ser denominada de tanque anaeróbico e a zona aeróbica também pode ser denominada de tanque aeróbico. A sequência de uma zona anaeróbica a montante e a zona aeróbica a jusante é usada para converter a matéria orgânica presente nas águas residuais em sedimento, o que é realizado pelos micro-organismos presentes no sedimento. O uso de um tanque anóxico entre a zona anaeróbica e a zona aeróbica não é necessário, já que o interior dos grânulos de sedimento permanece anaeróbico ou anóxico em todo o processo. Também, a reciclagem das misturas sedimento/água da zona aeróbica para a zona anóxica e/ou da zona anóxica para a zona anaeróbica não é necessária, já que a purificação das águas residuais permanece efetiva. A eliminação dessas reciclagens melhora muito a eficiência do processo, já que a mistura das águas residuais tratadas com águas residuais que ainda devam ser tratadas é evitada. Assim, a concentração dos nutrientes orgânicos além da etapa (a) permanece muito baixa.
[048] O sedimento que é usado na etapa (a) para ter contato com as águas residuais de entrada, é o sedimento de rápida deposição obtido como segunda parte na etapa (c). Essa segunda parte contém sedimento com excelentes propriedades de deposição, que é seletivamente coletado durante a etapa (c) para uso na etapa (a). No processo de acordo com a invenção, esse sedimento de rápida deposição é principalmente granular, e submetendo especificamente este sedimento de rápida deposição a ser submetido à zona anaeróbica com as águas residuais de entrada, o crescimento dos grânulos de sedimento é seletivamente promovido. O sedimento de rápida deposição tem contato com as águas residuais de entrada contendo o maior teor de matéria orgânica, o que promove seu crescimento. Assim, o sedimento que está presente no sistema de águas residuais está principalmente, ou mesmo exclusivamente na forma granular. Mantendo o teor de sedimento de rápida deposição o mais alto possível é o principal objetivo do processo de acordo com a invenção, já que a presença do sedimento de rápida deposição facilita muito as demais etapas do processo, em particular a separação da etapa (d). Para tanto, a reciclagem do sedimento de deposição lenta (não granular) para a etapa (a) deve ser evitada ao máximo possível. Isso é feito pela seleção do sedimento na etapa (c), como abaixo descrito. Assim, o sedimento de lenta deposição não tem contato somente com pequenas quantidades de nutrientes orgânicos, já que esses são principalmente consumidos na etapa (a), e sendo assim seu crescimento restrito o máximo possível. Assim, o crescimento do sedimento de rápida deposição é promovido na etapa (a), enquanto o crescimento do sedimento de lenta deposição é reduzido, por não estar submetido a uma zona anaeróbica. Esse efeito é ainda aumentado pela eliminação das reciclagens, como acima discutido, já que o sedimento de rápida deposição fica exposto à maior concentração possível de nutrientes orgânicos durante a etapa (a), ficando o contato do sedimento de lenta deposição com a matéria orgânica limitada o mais possível.
[049] As águas residuais, que são opcionalmente pré-tratadas, são primeiro submetidas na etapa (a) a uma zona anaeróbica do processo de tratamento das águas residuais, em que têm contato com o sedimento de rápida deposição que é seletivamente coletado na etapa (c). Assim, dentro da zona anaeróbica é obtida uma mistura das águas residuais e sedimento de rápida deposição. Na zona anaeróbica, é excluída a presença do oxigênio molecular, apesar de traços de oxigênio, como do oxigênio dissolvido nas águas residuais poderem estar presentes sem prejuízo para o processo. As condições durante a etapa (a) são denominadas “anaeróbicas” já que não há adição de oxigênio. Dentro da zona anaeróbica, as condições e o tempo de residência das águas residuais são tais que os grânulos de sedimento são capazes de coletar nutrientes orgânicos das águas residuais de entrada. Esses nutrientes orgânicos são tipicamente guardados dentro dos micro-organismos sob a forma de polímeros, como o poli-beta- hidroxibutirato (PHB). Os tempos típicos médios de residência para a mistura de sedimento e água na zona aeróbica da etapa (a) são de 15 minutos a 5 horas, preferivelmente 30 minutos a 2 horas.
[050] A mistura de águas residuais e sedimento obtida no final da etapa (a) é então transferida para a zona aeróbica da etapa (b), para a qual o oxigênio molecular é fornecido (aeração), por exemplo, usando aeradores conhecidos na técnica. A água submetida à etapa (b) é exaurida de nutrientes orgânicos, quando comparada às águas residuais de entrada. Preferivelmente, não há zona anóxica presente entre a zona anaeróbica e a zona aeróbica e a zona aeróbica da etapa (b) segue diretamente a zona anaeróbica da etapa (a). Durante a etapa (b), pelo menos é adicionada uma fração de sedimento à mistura, isto é, a primeira parte do sedimento originado da etapa (c). Opcionalmente, pelo menos parte do sedimento separado originado da etapa (d) é também adicionado durante a etapa (b). Essas frações adicionais de sedimento são tipicamente adicionadas no início da etapa (b) como é comum na técnica, de maneira que o sedimento reside por um período substancial de tempo na zona aeróbica. Os tempos médios de residência da mistura de sedimento e água na zona aeróbica da etapa (b) podem variar bastante, dependendo, por exemplo, da extensão e do tipo de poluição nas águas residuais de entrada, sendo tipicamente 30 minutos a 3 dias, preferivelmente 1 hora a 2 dias. Durante a etapa (b), o oxigênio que compreende gás, tipicamente ar, é introduzido na mistura de sedimento e água. Nessas condições aeróbicas, o amônio que está presente nas águas residuais, é convertido em nitrato e/ou nitrito (nitrificação). Como o interior dos grânulos de sedimento permanece anaeróbico, os nutrientes orgânicos armazenados podem reagir com o nitrato ou nitrito para formarem o gás nitrogênio (denitrificação), que é expelido para o ambiente. Assim, devido à presença do sedimento na forma granular, podem ocorrer a nitrificação e a denitrificação na mesma zona, eliminando a necessidade de uma zona anóxica, assim como de reciclagens da zona aeróbica para a zona anóxica e da zona anóxica para a zona anaeróbica. A aeração da zona aeróbica é feita em uma taxa em que a concentração do oxigênio molecular dissolvido nas águas residuais durante a etapa (b) é preferivelmente pelo menos 0,05 e mais preferivelmente pelo menos 0,1 mg/ml, enquanto é preferivelmente que não seja maior que 5 mg/ml, mais preferivelmente não maior que 2 mg/ml. Usando esse fornecimento de oxigênio, ambos os processos de nitrificação e denitrificação ocorrem efetivamente e o nitrogênio é efetivamente removido das águas residuais.
[051] A mistura de água (rejeito) e sedimento permanece nas zonas anaeróbica e aeróbica das etapas (a) e (b) por um período suficiente de tempo para permitir a efetiva captação e/ou a remoção de nutrientes orgânicos, nitrogênio e fósforo das águas residuais de entrada. No final da etapa (b), a mistura de sedimento e água é dividida em uma primeira parte que é enviada para a seleção de sedimento da etapa (c) e uma segunda parte que é enviada para a separação da etapa (d). Para operar suavemente o processo em modo contínuo, é preferível que a quantidade de mistura que é enviada para a etapa (c) permaneça substancialmente constante, enquanto que a quantidade que é conduzida à etapa (c) varia com o volume das águas residuais de entrada na etapa (a). Assim, a etapa de seleção de sedimento é capaz de operar completamente independente do fluxo de entrada das águas residuais, o que é crucial para a operação contínua. As plantas de tratamento das águas residuais tipicamente têm que lidar com grandes variações de fluxo de entrada das águas residuais. Por exemplo, durante um período de chuvas pesadas, o fluxo de entrada das águas residuais pode ser muito aumentado quando comparado com os períodos durante uma relativa seca. Tipicamente, as quantidades respectivas da primeira e da segunda partes são regidas pela área das passagens, pelas quais a mistura flui da etapa (b) para a etapa (c) ou (d), respectivamente. Durante a operação, as quantidades respectivas da primeira e da segunda partes podem ser influenciadas, caso desejado, pelo ajuste dos parâmetros de operação do seletor de sedimento na etapa (c), como pelo ajuste do fluxo ascendente no reator de fluxo ascendente. A ETAPA (C): SELEÇÃO DO SEDIMENTO
[052] Na etapa (c), uma primeira parte do sedimento originado da etapa (b) é submetida a uma etapa de seleção de sedimento, em que o sedimento é selecionado com base na velocidade de deposição, sendo coletadas uma primeira parte do sedimento de lenta deposição e uma segunda parte do sedimento de rápida deposição. Aqui, “selecionado” se refere à separação de duas ou mais partes do sedimento. A velocidade média de deposição da segunda parte é maior que a velocidade de deposição da primeira parte, preferivelmente pelo menos 2 vezes mais alta e mais preferivelmente pelo menos 5, ou mesmo pelo menos 10 vezes mais alta. A primeira parte é retornada à etapa (b) e a segunda parte é retornada à etapa (a). Essa seleção de sedimento pode ser feita por meios conhecidos na técnica para separar as partículas sólidas em uma suspensão com base no peso ou na velocidade de deposição. Os seletores adequados de sedimento incluem reatores de fluxo ascendente e clarificadores de lamela. Convenientemente, é empregado um reator de fluxo ascendente. Esses meios podem ser integrados à zona aeróbica da etapa (b), ou a primeira parte do sedimento pode ser transferida para o reator de fluxo ascendente. Aqui, a velocidade média de deposição do sedimento de rápida deposição é tipicamente pelo menos duas vezes mais alta que a velocidade média de deposição do sedimento de lenta deposição, preferivelmente pelo menos cinco vezes mais alta ou mesmo pelo menos dez vezes mais alta. A velocidade média de deposição do sedimento de rápida deposição é tipicamente maior que 1 m/h, preferivelmente maior que 5 m/h, mais preferivelmente maior que 10 m/h, enquanto a velocidade média de deposição do sedimento de lenta deposição é tipicamente no máximo 1 m/h, ou mesmo menor que 0,5 m/h. As velocidades de deposição acima de 5 m/h ou mesmo acima de 10 m/h são indicativas de sedimento granular, enquanto os flocos de sedimento tipicamente sedimentam em uma velocidade média de no máximo 1 m/h. Mesmo não havendo limite prático para a velocidade média de deposição do sedimento de rápida deposição, esta tipicamente não é maior que 25 m/h. Em uma realização preferida, a velocidade de deposição varia no processo dentro da faixa de 1 a 25 m/h. Dessa forma, o acúmulo das mantas de sedimento pode ser reduzido. Em uma realização, a velocidade de deposição varia dentro da faixa acima como um evento cíclico. No caso de ser usado um reator de fluxo ascendente na etapa (c), a velocidade média de deposição do sedimento de rápida deposição é preferivelmente definida como maior que a velocidade do fluxo ascendente, no qual o reator de fluxo ascendente opera, enquanto a velocidade média de deposição do sedimento de lenta deposição é então definida como sendo menor que a velocidade do fluxo ascendente.
[053] No final da etapa (b), está presente uma suspensão de sedimento na água no interior do sistema. Convenientemente, o fluxo da mistura do sedimento/água é dividido em duas partes, uma das quais (isto é, a primeira parte) é submetida à etapa (c) e uma (isto é, a segunda parte) á etapa (d). Apesar de ser essencial que a parte do sedimento seja submetida á etapa (c), o sedimento é convenientemente submetido à etapa (c) como uma mistura de sedimento e água, com está presente no final da etapa (b). No final da zona aeróbica da etapa (b), tipicamente é provida uma passagem para o reator de fluxo ascendente da etapa (c), de maneira que a primeira parte do sedimento possa fluir livremente para o reator de fluxo ascendente. Não é necessário para a adequada operação do processo de acordo com a invenção que todo o sedimento presente no final da etapa (b) seja submetido à seleção de sedimento da etapa (c). Assim, a capacidade do seletor de sedimento empregado na etapa (c) pode ser reduzida, mas ao mesmo tempo uma parte significativa de sedimento de rápida deposição é coletada e devolvida à etapa (a), de maneira que o sedimento granular seja efetivamente formado e mantido no sistema.
[054] De forma importante, a etapa (c) é realizada independentemente do fluxo de entrada das águas residuais, que podem variar bastante com o tempo. Convenientemente, a quantidade absoluta da primeira parte do sedimento originado da etapa (b), que é submetida à etapa (c), é mantida substancialmente constante no tempo. Em outras palavras, a etapa (c) é preferivelmente operada com uma vazão substancialmente constante da primeira parte da mistura da etapa (b). O fluxo concentrado de sedimento da segunda parte que é obtida na etapa (c) e devolvida para a etapa (a) é constante e independente do fluxo das águas residuais de entrada. Assim, o presente processo é perfeitamente capaz de operar com grandes variações nos fluxos das águas residuais de entrada típicos das plantas de tratamento das águas residuais e, ao mesmo tempo, continuar a operar suavemente enquanto forma e/ou mantém o sedimento granular. A quantidade relativa da primeira parte do sedimento, que é submetida à etapa (c), pode assim variar bastante, dependendo do fluxo de entrada das águas residuais durante a etapa (a). Como apreciado pelo técnico no assunto, a razão do sedimento para rejeito, que está presente nas águas residuais de entrada na etapa (a), deve ser mantida mais ou menos constante, e pode depender do tamanho da planta de tratamento das águas residuais.
[055] Pela reciclagem do sedimento de rápida deposição para a etapa (a), esse sedimento está em contacto com a maior quantidade de matéria orgânica, isto é, contida nas águas residuais de entrada, o que especificamente promove o crescimento do sedimento de rápida deposição. Assim, os grânulos de sedimento são formados e subsequentemente mantidos no sistema fazendo a ciclagem da etapa (a), pela etapa (b) para a etapa (c) e subsequentemente de volta à etapa (a). A matéria orgânica presente nas águas residuais de entrada é convertida em sedimento granular durante a etapa (a), enquanto o sedimento de deposição mais lenta, como flocos de sedimento, é somente submetido à etapa (b), e assim seu crescimento não é promovido. A promoção do crescimento especificamente do sedimento de rápida deposição é um aperfeiçoamento marcante com relação aos processos de tratamento das águas residuais da técnica anterior. Os inventores acharam de maneira surpreendente que a promoção seletiva do crescimento do sedimento de rápida deposição garante que o sedimento granular é formado e mantido no sistema. Aqui, é essencial que a segunda parte que contém o sedimento de rápida deposição tenha contato com as águas residuais de entrada antes de terem contato com o oxigênio, como na zona aeróbica da etapa (b). O sedimento de rápida deposição, em conjunto com as águas residuais de entrada, está submetido a uma zona anaeróbica da etapa (a). Para efetuar esse contato do sedimento de rápida deposição e águas residuais na etapa (a), a segunda parte pode ser devolvida para a própria zona anaeróbica ou para um seletor localizado a montante da zona anaeróbica. Esses seletores para a mistura das águas residuais de entrada e sedimento ativo são conhecidos na técnica. Dentro do seletor, existem condições anaeróbicas. Preferivelmente, a segunda parte é devolvida diretamente para a zona anaeróbica da etapa (a).
[056] A segunda parte do sedimento originado da etapa (b) é submetida à etapa (d), como abaixo descrito. Preferivelmente, a primeira parte do sedimento, que é submetida à etapa (c) e a segunda parte do sedimento, que é submetida à etapa (d), juntas compõem substancialmente a quantidade total do sedimento presente no final da etapa (b). Assim, todo o sedimento presente no final da etapa (b) é submetido à etapa (c) ou à etapa (d). Em outras palavras, é preferível que o fluxo de sedimento e água seja dividido em duas partes no final da etapa (b), uma primeira parte que é submetida à etapa (c) e uma segunda parte que é submetida à etapa (d). A quantidade total de sedimento que está presente no final da etapa (b) é formado pelo sedimento originado da etapa (a) e o sedimento que é formado durante a etapa (b), assim como a fração adicional de sedimento que é originada como uma primeira parte da etapa (c) e que é adicionada durante a etapa (b) e opcionalmente a fração adicional de sedimento que é originada da etapa (d) e que é adicionada durante a etapa (b).
[057] A seleção de sedimento da etapa (c) envolve a coleta de pelo menos duas partes, preferivelmente três partes, do sedimento que está submetido à etapa (c). A primeira parte contém sedimento de lenta deposição e a segunda parte contém sedimento de rápida deposição. Aqui, “deposição lenta” e “deposição rápida” se referem à velocidade média de deposição do sedimento em uma parte quando comparada com as outras partes. Assim, a velocidade média de deposição da segunda parte é maior que a velocidade de deposição da primeira parte. A primeira parte é retornada à etapa (b) e a segunda parte é retornada à etapa (a), tipicamente usando uma bomba que emprega um fluxo ascendente de ar ou de líquido, como uma bomba de ar comprimido, ou uma bomba de parafuso. Usando essa bomba, o estresse mecânico é eliminado o mais possível, o que permite a rápida circulação do sedimento de rápida deposição pelo sistema e evita os danos dos grânulos de sedimento. Tipicamente, quanto mais rápido o sedimento de rápida deposição for capaz de circular pelo sistema, mais sedimento granular é formado e mantido no sistema. Tipicamente, a segunda parte que contém o sedimento de rápida deposição que é obtida em forma concentrada, o que reduz o volume total que tem contato com as águas residuais na etapa (a), é relativamente pequena, de maneira que o volume total da zona anaeróbica pode ser significativamente reduzido, por exemplo, em até 40% menor em volume, quando comparado com as dependências convencionais para o tratamento contínuo das águas residuais. Além disso, em vista da independência da etapa (c) do fluxo de entrada das águas residuais, o presente processo permite que um fluxo contínuo de sedimento de alta qualidade tenha contato com as águas residuais na etapa (a). Para a formação ideal do sedimento granular, é preferível que substancialmente todo o sedimento de rápida deposição coletado como segunda parte na etapa (c) seja retornado à etapa (a). Assim, o sedimento granular pode crescer de maneira ideal. Como acima descrito, a etapa (c) pode operar de forma independente do fluxo de entrada das águas residuais. Assim, o ciclo de sedimento das etapas consecutivas (b) ^ (c) ^ (a) é operável independente do fluxo de entrada das águas residuais, o que permite a operação contínua da etapa de seleção de sedimento e garante o crescimento ideal especificamente do sedimento de rápida deposição.
[058] Opcionalmente, a terceira parte é coletada durante a etapa (c), que é o fluxo de lama residual. O fluxo de lama residual da terceira parte contém sedimento de lenta deposição, como a primeira parte. Se a terceira parte é coletada ou não, e em que extensão, depende principalmente da concentração do sedimento dentro do sistema. Assim, a concentração do sedimento é adequadamente mantida mais ou menos constante, e quando necessário mais sedimento é facilmente descarregado do sistema como a terceira parte. Preferivelmente, substancialmente todo o sedimento que está submetido à etapa (c) termina na primeira, na segunda ou opcionalmente na terceira parte. A terceira parte é a lama residual, que é um subproduto do tratamento das águas residuais de acordo com a invenção, sendo assim descarregada do sistema. Pode ser usada ou processada como for julgado necessário. Tipicamente, é submetida a uma etapa de tratamento de sedimento conhecido na técnica. A primeira parte pode ser combinada com sedimento depositado originado da etapa (d), de maneira que uma fração combinada de sedimento contendo a terceira parte originada da etapa (c) e do sedimento depositado originado da etapa (d), opcionalmente do sedimento que é reciclado para a etapa (b) é removida como abaixo descrito, podendo ser submetida ao tratamento de sedimento. Convenientemente, a terceira parte é coletada como uma parte separada, sendo descarregada do sedimento separador por meio de uma saída em separado equipada com outra bomba. Em uma realização, a terceira parte pode ser usada na inoculação ou na partida de outros processos de tratamento das águas residuais.
[059] Em uma realização preferida, um reator de fluxo ascendente é usado para a seleção do sedimento da etapa (c). Os reatores de fluxos ascendentes são conhecidos na técnica e pode ser usado qualquer tipo na etapa (c). No reator de fluxo ascendente, as partículas do sedimento são separadas com base na velocidade de deposição. As partículas do sedimento que se depositam rapidamente acumulam-se no fundo do reator de fluxo ascendente. Como o sedimento granular tem excelentes propriedades de deposição, acumula-se no fundo do reator de fluxo ascendente, e daí é reciclado para a etapa (a) do processo de acordo com a invenção. Qualquer sedimento com fracas propriedades de deposição, que vantajosamente não está contido no processo em grandes quantidades, e que pelo menos não deve ser reciclado para a etapa (a) do presente processo, é coletado na parte superior do reator de fluxo ascendente. O reator de fluxo ascendente preferivelmente opera com uma velocidade de fluxo ascendente de 1 a 25 m/h, mais preferivelmente 2 a 15 m/h, ainda mais preferivelmente 3 a 8 m/h. Tipicamente, uma bomba conhecida na técnica, por exemplo, uma bomba de fluxo axial, colocada próxima à parte superior do reator de fluxo ascendente, é usada para realizar esse fluxo ascendente. A primeira parte é coletada da metade superior do reator de fluxo ascendente e uma segunda parte do sedimento é coletada do fundo do reator de fluxo ascendente. Em outras palavras, a saída para descarregar a primeira parte do reator de fluxo ascendente localiza-se a 50% da altura total do reator ou acima e “a partir da metade superior” é sinônimo de “acima de 50%”. Assim, a primeira parte é coletada a 50 a 100% da altura total do reator de fluxo ascendente, preferivelmente em 75 a 100% da altura total, mais preferivelmente na parte superior do reator. A terceira parte opcional é também coletada na metade superior do reator de fluxo ascendente. A saída para descarregar a primeira e opcionalmente terceira parte pode também ter a forma de um transbordo na parte superior do reator de fluxo ascendente. Da mesma forma, a saída para descarregar a segunda parte do reator de fluxo ascendente localiza-se a 25% da altura total do reator ou abaixo e “a partir do fundo” é sinônimo de “a partir de 25% da parte inferior”, preferivelmente a segunda parte é coletada a partir de 10% da parte inferior do reator de fluxo ascendente, mais preferivelmente a saída para a coleta da segunda parte localiza-se no fundo do reator de fluxo ascendente. Usando um reator de fluxo ascendente, a segunda parte do sedimento é coletada como fluxo concentrado de sedimento em água. A ETAPA (D): SEPARAÇÃO
[060] Na etapa (d), a segunda parte da mistura de sedimento e água originada da etapa (b) é separada em sedimento e água tratada. Tipicamente, a segunda parte é o restante da mistura que está presente no final da etapa (b) após a primeira parte ter sido transferida para o seletor de sedimento. A separação baseia-se tipicamente na deposição das partículas do sedimento, sendo preferivelmente feita usando um tanque de deposição ou um reator de fluxo ascendente. A etapa (d) pode assim também ser denominada de etapa de deposição. A água que é submetida ao processo de acordo com a invenção e que é descarregada do separador é denominada “água tratada”. Em vista da presença de sedimento granular dentro do sistema de tratamento das águas residuais, a capacidade do reator de fluxo ascendente ou do tanque de deposição pode ser reduzida de forma significativa, quando comparada à das plantas de tratamento das águas residuais em que flocos de sedimento são usados. A separação do sedimento da água é conhecida na técnica.
[061] Na deposição da etapa (d), o sedimento na segunda parte da mistura de sedimento e água e originado da etapa (b) é depositado. Essa etapa de deposição, durante a qual o sedimento é separado da água tratada, é comum para as plantas convencionais de tratamento das águas residuais. Entretanto, devido à presença do sedimento granular, ao invés dos flocos de sedimento, os tanques de deposição em que a etapa (d) é realizada podem ser bem menores (por exemplo, cerca de um quinto da área para a mesma entrada de águas residuais) quando comparados aos tanques convencionais de deposição para a deposição dos flocos de sedimento. A mistura de entrada de água e sedimento originada da etapa (b) reside por um período suficiente de tempo no tanque de deposição ou reator de fluxo ascendente para permitir a deposição do sedimento. Quando o sedimento estiver essencialmente depositado, a água é clarificada do sedimento e pode ser considerada limpa e descarregada para o ambiente, apesar de para algumas aplicações e/ou localizações, outros tratamentos como a remoção de metais possam ser desejados. Se ocorrer ou não outro tratamento é irrelevante para a presente invenção.
[062] Tipicamente, a deposição da etapa (d) ocorre em um tanque de deposição. Qualquer tipo de tanque de deposição conhecido na técnica pode ser usado no presente processo. Os tanques de deposição tipicamente têm um formato cônico com uma parte superior larga e um fundo estreito. As partículas do sedimento se acumulam no fundo, de onde são coletadas, preferivelmente usando uma saída localizada no fundo do tanque de deposição. A água tratada é tipicamente descarregada por uma saída na parte superior da tomada de deposição, preferivelmente usando um transbordo.
[063] No caso, de ser usado um reator de fluxo ascendente na etapa (d), a deposição do sedimento é acelerada usando o fluxo ascendente. Aqui, a segunda parte da mistura de sedimento e água originada da etapa (b) é submetida a um reator de fluxo ascendente, em que partículas de sedimento se depositam no fundo, enquanto a água retirada do sedimento emerge na parte superior do reator de fluxo ascendente. Essa água é descarregada como água tratada. O reator de fluxo ascendente preferivelmente opera com uma velocidade de fluxo ascendente de 0,5 a 10 m/h, mais preferivelmente 1 a 5 m/h. Essas velocidades de fluxo ascendente são 2 a 10 vezes maiores que as velocidades comumente empregadas de fluxo ascendente nas etapas de deposição da técnica anterior, o que ainda melhora a eficiência do presente processo. Essas velocidades de fluxo ascendente podem ser empregadas no presente processo, já que a grande maioria do sedimento é granular e deposita rapidamente. Usando um tanque de deposição ou um reator de fluxo ascendente operado com esse fluxo ascendente, todo o sedimento - granular ou não - pode depositar, de maneira que a água tratada é clarificada de todo o sedimento antes de ser descarregada do sistema. Os tempos típicos de residência da mistura de sedimento e água no reator de fluxo ascendente são 5 minutos a 2 horas, preferivelmente 15 minutos a 1 hora. Esses tempos de residência são muito menores que o dos processos da técnica anterior, em que os tempos de residência além de 2 horas, tipicamente 4 a 10 horas, são comuns. Em vista da natureza granular do sedimento, esses menores tempos de residência ainda permitem a separação efetiva do sedimento e da água tratada.
[064] O sedimento que é separado é preferivelmente pelo menos parcialmente retornado para a zona aeróbica da etapa (b). O restante é um subproduto do tratamento das águas residuais de acordo com a invenção, sendo assim descarregado do sistema. Pode ser usado ou processado como julgado necessário. Vantajosamente, o sedimento descarregado pode ser usado para iniciar ou melhorar a deposição em outro tratamento convencional das águas residuais ou baseado em grânulos. Tipicamente, o sedimento descarregado é submetido a uma etapa de tratamento de sedimento conhecida na técnica. Como o sedimento obtido pelo processo de acordo com a invenção contém componentes valiosos, esses podem ser extraídos do sedimento. O técnico no assunto sabe como determinar a quantidade de sedimento que deve retornar para a etapa (b) para operar efetivamente o processo.
[065] A água tratada que é descarregada do separador na etapa (d) é o principal produto do processo de acordo com a invenção. A água tratada é exaurida de matéria orgânica (nutrientes orgânicos) quando comparada às águas residuais de entrada. A água tratada descarregada da etapa (d) pode ser descarregada para o ambiente, ainda purificada ou usada com propósito específico. SISTEMA
[066] A invenção ainda se refere a um equipamento ou sistema especificamente projetado para implementar o processo de acordo com a invenção. No sistema de acordo com a invenção, pelo menos quatro, preferivelmente pelo menos cinco ou até seis unidades estão em conexão fluida entre si. Aqui, cada unidade pode ser uma unidade separada ou duas ou mais unidades podem estar integradas a uma única unidade. Preferivelmente, as unidades (b) e (c) estão integradas a uma única unidade e as unidades restantes são unidades separadas, que são distintas como tal no sistema. O sistema para a realização do processo de acordo com a invenção também pode ser denominado como planta de tratamento das águas residuais ou planta de tratamento de esgoto ou pode estar integrada a uma planta de tratamento das águas residuais ou planta de tratamento de esgoto. O sistema de acordo com a invenção é descrito com referência à figura de acompanhamento.
[067] O sistema de acordo com a invenção compreende:
[068] (a) um tanque anaeróbico, que compreende uma ou mais entradas para a recepção da água residual e para a recepção do sedimento de rápida deposição que se origina da saída (c3) e uma saída (a3) para a descarga da mistura das águas residuais e sedimento para o tanque (b);
[069] (b) um tanque aeróbico, que compreende uma entrada (b1) para a recepção da mistura das águas residuais e do sedimento que se origina da saída (a3), uma saída (b2) para a descarga de uma primeira parte de uma mistura de água e sedimento para o seletor de sedimento(c), uma saída (b3) para a descarga de uma segunda parte da mistura de água e sedimento para o separador (d) e uma entrada (b4) para a recepção de uma mistura do sedimento de lenta deposição que se origina da saída (c2);
[070] (c) um seletor de sedimento, que compreende uma entrada (c1) para a recepção da primeira parte da mistura de água e sedimento que se origina da saída (b2), uma saída (c2) para a descarga de uma primeira parte do sedimento de lenta deposição para o tanque (b) e uma saída (c3) para a descarga de uma segunda parte do sedimento de rápida deposição para o tanque (a) e meios (c4) para a seleção do sedimento com base na velocidade de deposição; e
[071] (d) um separador para a separação do sedimento de uma mistura de sedimento e água, que compreende uma entrada (d1) para a recepção da segunda parte da mistura que se origina da saída (b3), uma primeira saída (d2) para a descarga da água tratada e uma segunda saída (d3) para a descarga do sedimento separado.
[072] No sistema de acordo com a invenção, as diferentes unidades são interconectadas, isto é, a saída de uma unidade está em conexão fluida com a entrada com outra unidade. Assim, é habilitado o fluxo constante de fluidos, como das misturas de sedimento/água, no sistema. Assim, a saída (a3) está em conexão fluida com a entrada (b1), a saída (b2) está em conexão fluida com a entrada (c1), a saída (b3) está em conexão fluida com a entrada (d1), a saída (c2) está em conexão fluida com a entrada (b4), e a saída (c3) está em conexão fluida com uma entrada da unidade (a), preferivelmente com a entrada (a2). A saída (d3) está preferivelmente em conexão fluida com a entrada (b5), como abaixo descrito. Aqui, as conexões fluidas, por exemplo, podem ter a forma de um conduto, ou a saída de uma unidade e a entrada de outra unidade em conjunto formam uma abertura na parede que separa as duas unidades. Preferivelmente, a saída (a3) e a entrada (b1) em conjunto formam uma abertura na parede que separa as unidades (a) e (b). Preferivelmente, a saída (b2) e a entrada (c1) em conjunto formam uma abertura na parede separando as unidades (b) e (c). Preferivelmente, a saída (b3) e a entrada (d1) em conjunto formam uma abertura na parede separando as unidades (b) e (d). Para a circulação eficiente do sedimento granular no sistema, é preferível que as aberturas estejam localizadas na parte inferior da parede. Em outras palavras, existe uma abertura na parte inferior das unidades e a parede que separa as unidades. Assim, as barreiras para sedimento de rápida deposição circularem pelo sistema são eliminadas o máximo possível.
[073] A unidade (a) é um tanque anaeróbico ou vaso conhecido na técnica, em que as águas residuais e o sedimento têm contato. A unidade (a) compreende uma ou mais entradas para a recepção da água residual e para a recepção do sedimento da saída (c3) da unidade (c). Uma ou mais entradas, por exemplo, podendo ser duas entradas, uma para receber as águas residuais de entrada e uma para receber o sedimento, ou uma entrada para a recepção de uma mistura das águas residuais de entrada e o sedimento. Em uma realização, as águas residuais de entrada, que podem se originar de uma dependência de pré-tratamento e o sedimento que se origina da saída (c3) da unidade (c) são misturadas a montante da unidade (a), tipicamente em um seletor, e a unidade (a) compreende uma entrada para a recepção da mistura das águas residuais e do sedimento do seletor. Em outra realização mais preferida, a unidade (a) compreende uma entrada (a1) para a recepção da água residual, que pode se originar de uma dependência de pré-tratamento, e uma entrada (a2) para a recepção do sedimento da saída (c3) da unidade (c). Na unidade (a), as águas residuais e o sedimento granular são colocados em contato para realizarem a captação dos nutrientes orgânicos presentes nas águas residuais para as partículas de sedimento, permitindo assim o crescimento do sedimento. A saída (a3) da unidade (a) serve para descarregar a mistura de águas residuais e do sedimento granular para a unidade (b). A saída (a3) em conjunto com a entrada (b1) tipicamente têm a forma de uma abertura na parede, preferivelmente em sua parte inferior, separando os tanques (a) e (b).
[074] A unidade (b) é um tanque aeróbico ou vaso como conhecido na técnica, caracterizado pela mistura de águas residuais e sedimento granular originária da unidade (a) ser recebida pela entrada (b1). A saída (a3) está em conexão fluida com a entrada (b1), preferivelmente sob a forma de uma abertura no fundo da parede que separa ambas as unidades. A unidade (b) ainda compreende uma saída (b2) para a descarga de uma primeira parte de a mistura água/sedimento para um reator de fluxo ascendente (c) e uma saída (b3) para descarregar uma segunda parte da mistura água/sedimento para a unidade (d), em que a segunda parte é tipicamente o restante da mistura água/sedimento. A saída (b2) em conjunto com a entrada (c1) tipicamente têm a forma de uma abertura na parede, preferivelmente em sua parte inferior, que separa o tanque (b) do reator de fluxo ascendente (c). A saída (b3) em conjunto com a entrada (d1) tipicamente têm a forma de uma abertura na parede, preferivelmente em sua parte inferior, que separa o tanque (b) do separador (d). A unidade (b) ainda compreende uma entrada (b4) para a recepção da terceira parte do sedimento que se origina da saída (c2) da unidade (c), e preferivelmente outra entrada (b5) para receber pelo menos parte do sedimento separado que se origina da unidade (d). Na unidade (b), as águas residuais e o sedimento granular têm (mais) contacto para efetuarem a nitrificação e a denitrificação. Sendo um tanque aeróbico, a unidade (b) ainda compreende meios conhecidos na técnica para a introdução de oxigênio, tipicamente ar no tanque.
[075] A unidade (c) é um seletor de sedimento, como um clarificador de lamelas ou um reator de fluxo ascendente. A unidade (c) está integrada na unidade (b) ou pode estar localizada a jusante da mesma, preferivelmente está integrada ao tanque aeróbico da unidade (b). A unidade (c) compreende uma entrada (c1) para receber a primeira parte da mistura água/sedimento da unidade (b). A unidade (c) ainda contém meios (c4) para a seleção do sedimento com base na velocidade de deposição, em que a primeira parte da mistura água/sedimento está submetida à seleção de sedimento. A unidade (c) contém pelo menos duas saídas, uma primeira saída (c2) para descarregar uma primeira parte do sedimento do sistema e uma segunda saída (c3) para descarregar uma segunda parte do sedimento. A saída (c2) está em conexão fluida com a entrada (b4). A saída (c3) está em conexão fluida com a entrada (a2). A conexão entre a saída (c3) e a entrada (a2) está preferivelmente equipada com uma bomba, que é capaz de bombear a segunda parte do sedimento para o tanque anaeróbico da unidade (a). Preferivelmente, é usada uma bomba que emprega um fluxo ascendente de ar ou de líquido, como uma bomba de ar comprimido, ou uma bomba de parafuso, de maneira que o estresse mecânico do sedimento de rápida deposição seja o mais possível eliminado. A unidade (c) preferivelmente compreende uma terceira saída (c5) para descarregar a terceira parte do sedimento. A saída (c5) serve para descarregar a lama residual do sistema de acordo com a invenção, e pode estar em conexão fluida com uma dependência para o tratamento de sedimento. A conexão fluida que se origina da saída (c5) pode ser ligada à conexão fluida da saída (d3), em que os fluxos que se originam de ambas as saídas sejam combinados em um único fluxo, que pode estar em conexão fluida com uma dependência para o tratamento de sedimento.
[076] Em uma realização preferida, a unidade (c) é um reator de fluxo ascendente. No reator de fluxo ascendente, a entrada (c1) é preferivelmente localizada no fundo ou próxima ao fundo do reator (c), mais preferivelmente nos 25% mais baixos da altura total do reator. Em uma realização, o reator de fluxo ascendente (c) pode compreender uma bomba, tipicamente uma bomba de fluxo axial, localizada próxima à parte superior, tal como em 75% da altura total do reator ou acima, preferivelmente em pelo menos 90% da altura total do reator. Se essa bomba for usada, é preferivelmente capaz de operar o reator de fluxo ascendente com uma velocidade de fluxo ascendente de 1 a 25 m/h, mais preferivelmente 2 a 15 m/h, mais preferivelmente de 3 a 8 m/h. Em qualquer caso, é preferível que a velocidade do fluxo ascendente possa variar dentro das faixas acima, preferivelmente para evitar mantas de sedimento. A saída (c2) está localizada na metade superior do reator de fluxo ascendente e a saída (c3) nos 25% inferiores do reator. Assim, a saída (c2) para descarregar uma primeira parte do sedimento para a unidade (b) está localizada em 50% da altura total do reator ou acima, preferivelmente em 75 a 100% da altura total, mais preferivelmente na parte superior do reator. A saída (c3) para descarregar uma segunda parte do sedimento para a unidade (a) está localizada em 25% da altura total do reator ou abaixo, preferivelmente em 0 a 10% da altura total, mais preferivelmente no fundo do reator. A saída (c5) para descarregar a terceira parte do sedimento, quando presente, está localizada na metade superior do reator de fluxo ascendente, preferivelmente em 75 a 100% da altura total, mais preferivelmente na parte superior do reator. A saída (c4) pode estar equipada com outra bomba ou pode ter a forma de um transbordo.
[077] A unidade (d) é um separador para a separação do sedimento da água tratada. O separador é preferivelmente um tanque de deposição ou um reator de fluxo ascendente, mais preferivelmente um reator de fluxo ascendente. Pode ser usado qualquer tanque de deposição ou qualquer reator de fluxo ascendente conhecido na técnica. Os tanques típicos de deposição têm o formato cônico com um fundo estreito e a parte superior larga. Quando um reator de fluxo ascendente é usado, é preferivelmente capaz de operar com uma velocidade de fluxo ascendente de 0,5 a 10 m/h, mais preferivelmente 1 a 5 m/h. A unidade (d) compreende uma entrada (d1) para receber a segunda parte da mistura água/sedimento da unidade (b). A entrada (d1) está tipicamente localizada próxima ao fundo do separador. A saída (b3) está em conexão fluida com a entrada (d1). A unidade (d) ainda compreende uma primeira saída (d2) para a descarga da água tratada, que é tipicamente um transbordo, e uma segunda saída (d3) para descarregar o sedimento sedimentado. A segunda saída (d3) está tipicamente localizada próxima ao fundo ou mesmo no fundo do separador, estando preferivelmente em conexão fluida com a entrada (b5) da unidade (b). Assim, pelo menos parte do sedimento sedimentado retorna convenientemente ao tanque aeróbico da unidade (b). A conexão fluida que se origina da saída (d3) pode compreender meios para a descarga de parte do sedimento sedimentado proveniente do sistema como lama residual, que pode ser combinado com a conexão fluida que se origina da saída (c5) e que pode estar em conexão fluida com uma dependência para o tratamento do sedimento.
[078] Em uma realização preferida, o sistema de acordo com a invenção compreende:
[079] (a) um tanque anaeróbico, que compreende uma entrada (a1) para a recepção da água residual, uma entrada (a2) para a recepção do sedimento de rápida deposição da saída (c3) da unidade (c) e uma saída (a3) para a descarga da mistura das águas residuais e sedimento;
[080] (b) um tanque aeróbico, que compreende uma entrada (b1) para a recepção da mistura das águas residuais e do sedimento que se origina da saída (a3), uma saída (b2) para a descarga de uma primeira parte de uma mistura de água e sedimento para o seletor de sedimento(c), uma saída (b3) para a descarga de uma segunda parte da mistura de água e sedimento para o separador (d), uma entrada (b4) para a recepção de uma mistura de água e sedimento da saída (c2) e uma entrada (b5) para a recepção do sedimento da saída (d3);
[081] (c) um reator de fluxo ascendente capaz de operar com uma velocidade de fluxo ascendente de 1 a 25 m/h, que compreende uma entrada (c1) para a recepção da primeira parte da mistura de água e do sedimento que se origina da saída (b2), uma saída (c2), localizada na metade superior do reator de fluxo ascendente, para a descarga de uma primeira parte do sedimento de lenta deposição para o tanque (b), uma saída (c3), localizada no fundo ou próxima ao fundo do reator de fluxo ascendente para a descarga de uma segunda parte do sedimento de rápida deposição para o tanque (a) e uma saída (c5), localizada na metade superior do reator de fluxo ascendente, para descarregar a terceira parte do sedimento de lenta deposição para o tanque (b); e
[082] (d) um reator de fluxo ascendente para a separação do sedimento da água tratada, capaz de operar com uma velocidade de fluxo ascendente de 0,5 a 10 m/h, que compreende uma entrada (d1) para receber a segunda parte da mistura de água e sedimento da saída (b3), uma primeira saída (d2) para a descarga da água tratada e uma segunda saída (d3) para a descarga do sedimento separado, em que a saída (a3) está em conexão fluida com a entrada (b1), a saída (b2) está em conexão fluida com a entrada (c1), a saída (b3) está em conexão fluida com a entrada (d1), a saída (c2) está em conexão fluida com a entrada (b4), a saída (c3) está em conexão fluida com a entrada (a2) e a saída (d3) está em conexão fluida com a entrada (b5).
Claims (14)
1. PROCESSO PARA O TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUAIS, caracterizado por compreender: (a) o contato das águas residuais com o lodo de rápida sedimentação originado da etapa (c) em uma zona anaeróbica, para obter uma mistura de águas residuais e lodo; (b) submeter a mistura originada da etapa (a) e o lodo de lenta sedimentação originado da etapa (c) a uma zona anaeróbica para obter uma mistura de água e lodo; (c) submeter uma primeira parte da mistura originada da etapa (b) a uma etapa de seleção de lodo, em que o lodo é selecionado com base na velocidade de sedimentação e uma primeira parte contendo o lodo de lenta sedimentação e uma segunda parte contendo o lodo de rápida sedimentação são coletadas, em que a velocidade média de sedimentação do lodo de rápida sedimentação está acima de a 1 m/h enquanto a velocidade de sedimentação do lodo de lenta sedimentação é no máximo 1 m/h, e em que a primeira parte é retornada à etapa (b) e a segunda parte é retornada à etapa (a); e (d) a separação do lodo de uma segunda parte da mistura originada da etapa (b), para a obtenção de água residual tratada.
2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela seleção do lodo da etapa (c) ser feita em um reator de fluxo ascendente, que é preferivelmente operado com um fluxo ascendente na faixa de 1 a 25 m/h; e/ou em que a etapa (c) opera com uma taxa substancialmente constante de alimentação da primeira parte da mistura da etapa (b).
3. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por ser operado continuamente.
4. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações1 a 3, caracterizado por na etapa (c) a terceira parte que contém o lodo de lenta sedimentação ser coletada sendo esta descarregada como lama residual.
5. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela mistura ser transferida sem barreiras da etapa (a) para a (b), da etapa (b) para a (c) e da etapa (b) para a (d).
6. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por pelo menos parte do lodo originado da etapa (d) ser retornada à etapa (b).
7. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pela terceira parte do lodo originado da etapa (c) e/ou pelo menos de parte do lodo originado da etapa (d) serem submetidas ao tratamento do lodo.
8. SISTEMA PARA A REALIZAÇÃO DO PROCESSO, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por compreender: (a) um tanque anaeróbico, que compreende uma ou mais entradas para a recepção da água residual e para a recepção do lodo de rápida sedimentação que se origina da saída (c3) e uma saída (a3) para a descarga da mistura das águas residuais e lodo para o tanque (b); (b) um tanque aeróbico, que compreende uma entrada (b1) para a recepção da mistura das águas residuais e do lodo que se origina da saída (a3), uma saída (b2) para a descarga de uma primeira parte de uma mistura de água e lodo para o seletor de lodo (c), uma saída (b3) para a descarga de uma segunda parte da mistura de água e de lodo para o separador (d) e uma entrada (b4) para a recepção de uma mistura do lodo de lenta sedimentação que se origina da saída (c2); (c) um seletor de lodo, que compreende uma entrada (c1) para a recepção da primeira parte da mistura de água e lodo que se origina da saída (b2), uma saída (c2) para a descarga de uma primeira parte do lodo de lenta sedimentação para o tanque (b) e uma saída (c3) para a descarga de uma segunda parte do lodo de rápida sedimentação para o tanque (a) e meios (c4) para a seleção do lodo com base na velocidade de sedimentação em que a velocidade média de sedimentação do lodo de rápida sedimentação está acima de 1 m/h, enquanto a velocidade média de sedimentação do lodo de lenta sedimentação é no máximo 1 m/h; e (d) um separador para a separação do lodo de uma mistura de lodo e água, que compreende uma entrada (d1) para a recepção da segunda parte da mistura que se origina da saída (b3), uma primeira saída (d2) para a descarga da água tratada e uma segunda saída (d3) para a descarga do lodo separado, em que a saída (a3) está em conexão fluida com a entrada (b1), a saída (b2) está em conexão fluida com a entrada (c1), a saída (b3) está em conexão fluida com a entrada (d1), a saída (c2) está em conexão fluida com a entrada (b4) e a saída (c3) está em conexão fluida com uma entrada da unidade (a).
9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela unidade (a) compreender duas entradas, uma primeira entrada (a1) para a recepção da água residual e uma segunda entrada (a2) para a recepção do lodo de rápida sedimentação que se origina da saída (c3), e em que a saída (c3) está em conexão fluida com a entrada (a2).
10. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo seletor de lodo (c) estar integrado ao tanque aeróbico (b).
11. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo seletor de lodo (c) ser um reator de fluxo ascendente capaz de operar com uma velocidade de fluxo ascendente de 1 a 25 m/h.
12. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pela conexão de fluido entre a saída (c3) e a entrada (a2) estar equipada com uma bomba que emprega um fluxo ascendente de ar ou de líquido ou uma bomba de parafuso.
13. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo separador (d) ser um reator de fluxo ascendente capaz de operar com uma velocidade de fluxo ascendente de 0,5 a 10 m/h.
14. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 13, caracterizado pela saída (a3) em conjunto com a entrada (b1) terem a forma de uma abertura na parte do fundo de uma parede que separa os tanques (a) e (b).
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