BR112019004167B1

BR112019004167B1 - Dispositivo de purificação anaeróbica e uso do dispositivo de purificação anaeróbica

Info

Publication number: BR112019004167B1
Application number: BR112019004167-2A
Authority: BR
Inventors: Jelle Hendrik De Boer; Antonius Bernardus Vallinga; Veronica Henrika Johanna Groot Kormelinck; Leonard Hubertus Alphonsus Habets; Jacob Cornelis Theodorus Vogelaar
Original assignee: Paques I.P. B.V.
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2023-05-16
Also published as: EP3507251B1; JP6905586B2; US20190185356A1; CO2019001814A2; AU2017321056A1; RU2712581C1; JP2019529082A; ES2901609T3; BR112019004167A2; US10899641B2; WO2018042039A1; CA3033693C; PL3507251T3; KR102273263B1; MX2019002353A; CN109689580A; EP3290396A1; EP3507251A1; KR20190032571A; CA3033693A1

Abstract

Trata-se de um dispositivo de separação de gás e líquido (30) para um dispositivo de purificação anaeróbica para purificação de água servida.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um dispositivo de desgaseificação para um dispositivo de purificação anaeróbica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Dispositivos de purificação anaeróbica para purificação de fluido, tal como água servida, são conhecidos na técnica. O documento n° EP 170 332 B1 revela um dispositivo de purificação anaeróbica em que a água servida que contém material orgânico é submetida a um processo no qual material orgânico dissolvido é decomposto sob condições anaeróbicas. O fluido entra em um tanque de reator do dispositivo de purificação. Gás, mais especificamente, biogás, é produzido quando o fluido com substâncias dissolvidas entra em contato com a biomassa localizada dentro do tanque. Um ciclo de circulação de fluido é criado, no qual o fluido é empurrado para cima juntamente com o gás gerado através de um cano de elevação, e o mesmo alcança um dispositivo de desgaseificação localizado acima do reator, em que o gás é separado do fluido e o gás deixa o dispositivo, enquanto o fluido flui para baixo no cano de depressão para o fundo do reator de modo a ser usado novamente no ciclo.

[003] É importante que uma desgaseificação eficiente ocorra no dispositivo de desgaseificação. Se o gás não for liberado de maneira eficiente do sistema, o fluido que flui para baixo no cano de depressão em direção ao fundo do reator continuará a conter gás, que tenderá a se elevar no cano de depressão e provocará flutuações no fluxo de fluido, o que resulta em grandes choques. Esses choques podem provocar danos físicos na instalação.

[004] Os dispositivos de desgaseificação conhecidos na técnica, como aquele do documento n° EP 170 332 B1 ou documento n° EP 1 888 471 B1, têm diversas desvantagens: são grandes, e são, portanto, construídos a partir de aço inoxidável. Os mesmos têm, ademais, um formato complexo, são construídos sobre o tanque e devem suportar condições climáticas. Como resultado, exigem altos custos de fabricação e montagem.

[005] O documento n° U.S. 4 053 291 A revela um separador de gás e óleo, em que uma mistura de gás e óleo é colocada em um cilindro de separação de um tubo de entrada, em que antes do tubo de entrada a mistura pode passar por um tubo de acesso com furos na parede lateral.

[006] O documento n° U.S. 2013/319935 A1 revela um dispositivo para purificação anaeróbica de água que compreende um separador para separar uma mistura em resíduo, água e gás, e está localizado em uma parte superior do dispositivo, em que o separador compreende um ciclone.

[007] Portanto, é desejável ter dispositivos de desgaseificação para dispositivos de purificação anaeróbica, em que os dispositivos de desgaseificação têm uma estrutura simples que, ao mesmo tempo, permite liberação eficiente do gás a partir do sistema.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[008] Um objetivo da presente invenção é fornecer um novo dispositivo de desgaseificação que pretende superar pelo menos uma das desvantagens mencionadas acima. A invenção fornece um dispositivo de desgaseificação que tem boas propriedades de desgaseificação, visto que se permite que o gás deixe o reator através de diversas trajetórias, e o formato do dispositivo de desgaseificação permite um fluxo eficiente de fluido.

[009] Ao longo da seguinte descrição, um exemplo de água, mais especificamente água servida, será revelado. No entanto, deve ser entendido que qualquer outro fluido adequado também poderia ser usado.

[0010] A invenção fornece um dispositivo de separação de gás e líquido para um dispositivo de purificação anaeróbica para purificação de água servida, sendo que o dispositivo de separação de gás e líquido compreende: um cano de elevação de gás e líquido; um cano de separação preso ao cano de elevação de gás e líquido, sendo que o cano de separação define um ângulo com o plano perpendicular ao cano de elevação de gás e líquido entre -45 graus e +45 graus, em que o cano de separação é configurado para, em funcionamento, receber fluido do cano de elevação de gás e líquido; pelo menos uma saída de gás de cano localizada, quando montada com um dispositivo de purificação anaeróbica, em uma superfície ao longo do cano de separação voltada na direção oposta ao solo, a pelo menos uma saída de gás de cano é configurada para, em funcionamento, conduzir pelo menos uma porção do gás no cano de separação para fora do dispositivo de separação de gás e líquido; um ciclone hidráulico preso ao cano de separação, em que o ciclone hidráulico é configurado para, em funcionamento, receber fluido do cano de separação; pelo menos uma saída de gás de ciclone configurada para, em funcionamento, conduzir o gás que entra no ciclone hidráulico para fora do ciclone hidráulico; e uma saída de líquido configurada para, em funcionamento, guiar fluido desgaseificado fora do ciclone hidráulico.

[0011] A pelo menos uma saída de gás de ciclone pode estar localizada no lado superior do ciclone hidráulico. A saída de líquido pode estar presa na parte inferior do ciclone hidráulico.

[0012] A invenção vantajosamente fornece um projeto do dispositivo de desgaseificação que facilita o fluxo de fluido e a separação do gás do fluido. O ângulo sob o qual o cano de separação é conectado ao cano de elevação de gás e líquido determina a elevação de fluido e as variações em fluxo. O ângulo pode ser alterado de caso em caso, dependendo da concentração de fluido poluente, e tem uma faixa permitida entre -45 graus e +45 graus.

[0013] Uma modalidade da invenção fornece um dispositivo de separação de gás e líquido, em que a pelo menos uma saída de gás de cano está localizada, quando montada com um dispositivo de purificação anaeróbica, em uma superfície do cano de separação voltada na direção oposta ao dispositivo de purificação anaeróbica.

[0014] Outra modalidade da invenção fornece um dispositivo de separação de gás e líquido em que o cano de separação compreende uma pluralidade de saídas de gás de cano, preferencialmente, entre duas e dez, mais preferencialmente, pelo menos três, ainda mais preferencialmente, quatro a seis ou cinco, e ainda mais preferencialmente, três a seis.

[0015] Em uma modalidade preferencial da presente invenção, uma pluralidade de saídas estão localizadas na superfície do cano de separação, de modo que o gás possa deixar o cano de desgaseificação na medida em que flui juntamente com o fluido através do cano de separação. O número de saídas presentes na separação pode ser de uma ou mais, preferencialmente, duas ou mais, preferencialmente, cinco ou mais.

[0016] Outra modalidade da invenção fornece um dispositivo de separação de gás e líquido em que a pelo menos uma saída de gás de cano tem um diâmetro entre 10 milímetros e 150 milímetros, mais preferencialmente, entre 50 milímetros e 150 milímetros.

[0017] Outra modalidade da invenção fornece um dispositivo de separação de gás e líquido em que a pelo menos uma saída de gás de cano tem um diâmetro entre 100 milímetros e 400 milímetros, mais preferencialmente, entre 150 milímetros e 300 milímetros.

[0018] Uma modalidade da invenção fornece um dispositivo de separação de gás e líquido em que o cano de elevação de gás e líquido tem uma orientação vertical quando montado com um dispositivo de purificação anaeróbica.

[0019] Outra modalidade da invenção fornece um dispositivo de separação de gás e líquido em que o diâmetro do cano de separação é igual ou maior que o diâmetro do cano de elevação.

[0020] Outra modalidade da invenção fornece um dispositivo de separação de gás e líquido em que o diâmetro do ciclone hidráulico é igual ou maior que o diâmetro do cano de separação.

[0021] Outra modalidade da invenção fornece um dispositivo de separação de gás e líquido fabricado a partir de material plástico, preferencialmente, a partir de polipropileno.

[0022] Outra modalidade da invenção fornece um dispositivo de separação de gás e líquido que compreende uma pluralidade de canos de elevação e uma pluralidade de canos de separação, cada um dos canos de elevação conectado a cada um dos canos de separação, e em que a pluralidade de canos de separação é conectada ao ciclone hidráulico.

[0023] Uma modalidade vantajosa da invenção fornece uma pluralidade de canos de elevação e canos de separação de modo a aumentar a quantidade de gás e fluido que chega no dispositivo de separação de gás e líquido, o que otimiza a operação desgaseificação.

[0024] A invenção fornece, adicionalmente, um dispositivo de purificação anaeróbica que compreende - um tanque de reator; - um coletor de fluido localizado na seção superior do tanque de reator; - pelo menos um sistema de coleta de gás para, em funcionamento, coletar gás do fluido contido no tanque de reator, em que o pelo menos um sistema de coleta de gás está disposto em um nível abaixo do coletor de fluido; - pelo menos um dispositivo de separação de gás e líquido, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores; - pelo menos um cano de elevação conectado ao pelo menos um sistema de coleta de gás e que descarrega no pelo menos um dispositivo de separação de gás e líquido; e um cano de depressão conectado ao pelo menos um dispositivo de separação de gás e líquido e que descarrega no fundo do tanque de reator.

[0025] Uma modalidade adicional da invenção fornece um dispositivo de purificação anaeróbica em que o tanque de reator compreende pelo menos dois sistemas de coleta de gás dos quais o pelo menos um sistema de coleta de gás é um sistema de coleta de gás inferior e um sistema de coleta de gás superior está localizado entre o coletor de fluido e o sistema de coleta de gás inferior configurado para remover gás do fluido contido no tanque.

[0026] Uma modalidade adicional da invenção fornece um dispositivo de purificação anaeróbica em que o cano de elevação é configurado para elevar fluido contido no tanque de reator através da ação de levantamento de gás provocada pelo gás coletado no pelo menos um sistema de coleta de gás.

[0027] Uma modalidade adicional da invenção fornece um dispositivo de purificação anaeróbica em que o cano de depressão é configurado para retornar fluido do pelo menos um dispositivo de separação de gás e líquido ao fundo do tanque de reator.

[0028] Uma modalidade adicional da invenção fornece um dispositivo de purificação anaeróbica em que a saída de líquido do ciclone hidráulico do dispositivo de separação de gás e líquido é conectada ao cano de depressão, sendo que a saída de líquido é configurada para guiar o fluido do dispositivo de separação de gás e líquido na parte inferior do tanque de reator do dispositivo de purificação anaeróbica.

[0029] Uma modalidade adicional da invenção fornece um dispositivo de purificação anaeróbica que compreende uma pluralidade de dispositivos de separação de gás e líquido.

[0030] A invenção fornece, adicionalmente, um método para purificação de fluido, tal como água servida, com o uso do dispositivo de purificação anaeróbica.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0031] Nas páginas de desenhos anexas: - a Figura 1 mostra esquematicamente um dispositivo de purificação anaeróbica com um dispositivo de separação de gás e líquido, de acordo com uma modalidade da invenção, - a Figura 2 mostra a parte superior do dispositivo de purificação anaeróbica com o dispositivo de separação de gás e líquido, de acordo com uma modalidade da invenção, - a Figura 3 ilustra uma vista superior do dispositivo de separação de gás e líquido no dispositivo de purificação anaeróbica, de acordo com uma modalidade da invenção, - a Figura 4 mostra a parte superior do dispositivo de purificação anaeróbica com o dispositivo de separação de gás e líquido, de acordo com outra modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0032] A Figura 1 mostra esquematicamente um dispositivo de purificação anaeróbica com um dispositivo de separação de gás e líquido, de acordo com uma modalidade da invenção.

[0033] O dispositivo de purificação anaeróbica da Figura 1 compreende três partes: um tanque de reator 10, um sistema de transporte 20 e um dispositivo de separação de gás e líquido 30. O tanque de reator compreende uma entrada de fluido 12 através da qual o fluido, por exemplo, água servida, a ser purificado, entra no dispositivo de purificação anaeróbica sob condições de operação. Esse fluido contém material orgânico com um nível específico de COD (carbono orgânico dissolvido medido como demanda de oxigênio químico), em outras palavras, uma quantidade específica de impurezas. As impurezas são convertidas em biogás na medida em que passam pela biomassa dentro do tanque de reator. Na parte superior do tanque, um coletor de fluido 18 coleta o fluido limpo e guia o mesmo fora do dispositivo de purificação anaeróbica.

[0034] Quando o fluido entra no tanque 10 através da entrada de fluido 12, as impurezas dissolvidas no fluido entram em contato com a biomassa presente no tanque, e biogás é produzido. Ao subir, o fluido atravessa uma pluralidade de sistemas de coleta de gás, em que cada um compreende uma pluralidade de exaustores em que o gás é retido.

[0035] Ao longo da descrição, gás e biogás podem ser usados intercambiavelmente, visto que quando se refere ao gás, é o gás gerado quando a biomassa entra em contato com o fluido e as impurezas dissolvidas.

[0036] De acordo com uma modalidade da invenção, um sistema de coleta de gás inferior 14 coleta gás contido no fluido que sobe pelo tanque de reator, e o sistema de coleta de gás inferior 14 guia o gás retido para o sistema de transporte 20. Mais especificamente, o sistema de coleta de gás inferior 14 guia o gás até um cano de elevação 22 através do qual o gás sobe até que alcance o dispositivo de separação de gás e líquido 30. Esse gás contém fluido, e no dispositivo de separação de gás e líquido 30, o gás e o fluido são separados, sendo que o gás é liberado, e o fluido é trazido de volta ao fundo do tanque de reator 10 através de um cano de depressão 24. Esse fluido pode, dessa maneira, ser reciclado e novamente usado no ciclo de purificação.

[0037] O fluido que continua a subir pelo tanque de reator 10 alcança, então, um sistema de coleta de gás superior 16. Aqui, o gás que não foi coletado no sistema de coleta de gás inferior 14 é coletado e conduzido para um espaço vazio de gás 40 localizado na parte superior do reator. Fluido limpo alcança o topo do tanque de reator 10 e deixa o tanque através do coletor de fluido 11, e o gás que foi elevado para o espaço vazio de gás 40 deixa o tanque através de uma saída de gás de sistema 39.

[0038] O cano de elevação 22 do sistema de transporte termina no cano de elevação de gás e líquido 32 do dispositivo de separação de gás e líquido. Ambos canos podem ser o mesmo cano e, portanto, o cano de elevação e o cano de elevação de gás e líquido 32 serão usados ao longo da descrição intercambiavelmente.

[0039] O cano de elevação 32 é conectado a um cano de separação 34. O cano de elevação 32 e o cano de separação 34 formam um ângulo α que, de acordo com uma modalidade da invenção, pode estar na faixa de -45 graus a +45 graus. O ângulo α também pode estar na faixa de -45 graus a +30 graus. O dito ângulo α é definido como o ângulo entre o cano de separação 34 e o plano perpendicular à direção do cano de elevação 32, conforme será descrito em detalhes com referência à Figura 2. Dependendo da concentração de poluição do fluido, será desejável ter um ângulo diferente entre o cano de elevação 32 e o cano de separação 34.

[0040] O cano de elevação 32 pode estar localizado, quando montado com um dispositivo de purificação anaeróbica, em uma orientação vertical, ou em uma orientação substancialmente vertical.

[0041] Pelo menos uma saída de gás de cano 35 está localizada ao longo da superfície do cano de separação 34, mais especificamente, ao longo da superfície do cano de separação voltada na direção oposto ao dispositivo de purificação quando o dispositivo de separação de gás e líquido é montado no dispositivo de purificação anaeróbica. Preferencialmente, as modalidades da presente invenção incluem uma pluralidade de saídas de gás de cano 35, tal como entre duas e dez. Diâmetros diferentes para as saídas de gás de cano podem ser usados, de modo que mais saídas de gás de cano de diâmetros menores ou menos saídas de gás de cano de diâmetros maiores possam ser escolhidas. Deve ser entendido que a quantidade de saídas de gás de cano pode variar e pode ser escolhida de caso em caso. Se o dispositivo de separação de gás e líquido deve ser usado em aplicações em que grandes quantidades de gás são geradas, um número maior de saídas de gás de cano 35 pode ser desejável de modo que uma quantidade maior de gás possa ser liberada conforme o mesmo passa pelo cano de separação 34.

[0042] O cano de separação 34 é conectado a um ciclone hidráulico 36, de modo que o fluido e o gás que não deixaram o cano de separação pelas saídas de gás de cano 35 entre no ciclone hidráulico 36 para uma última etapa de desgaseificação. O ciclone hidráulico 36, conforme conhecido na técnica, é configurado para, em funcionamento, separar partículas em um fluido com base na razão de sua força centrípeta, que é alta para partículas densas e baixa para partículas leves. Quando a mistura de fluido e gás entra no ciclone 36, o gás, que tem uma densidade menor, deixa o ciclone através de uma saída de gás de ciclone 37 localizada na parte superior do ciclone, e o fluido deixa o ciclone através da saída de líquido 38 localizada na parte inferior do ciclone. Essa saída é a entrada do cano de depressão 24, e o fluido desgaseificado flui para baixo através do mesmo para alcançar o fundo do tanque 10 pronto para ser usado novamente no sistema de recirculação.

[0043] O tanque de reator, de acordo com modalidades da invenção, é um espaço fechado, completamente vedado de modo que a purificação de fluido possa ocorrer anaerobicamente, e o gás localizado dentro do reator está sob uma pressão específica.

[0044] Em uma modalidade preferencial da invenção, o dispositivo de separação de gás e líquido 30 e o tanque de reator 10 são montados dentro da mesma estrutura fechada ou vaso de reator, e o dispositivo de separação de gás e líquido 30 é colocado acima do tanque de reator 10. Na parte superior do vaso de reator que cobre o dispositivo de separação de gás e líquido 30 e o tanque de reator 10 estão localizados o espaço vazio de gás 40 e a saída de gás de sistema 39. O gás que deixa o dispositivo de separação de gás e líquido 30 através das saídas de gás de cano 35 e da saída de gás de ciclone 37 sobe até o espaço vazio de gás 40 e daí deixa o sistema através da saída de gás de sistema 39. Na modalidade mostrada na Figura 1, a saída de gás de sistema está localizada em uma área central do teto da estrutura fechada, porém, a invenção não se limita a isso, e a saída de gás de sistema pode estar localizada em qualquer lugar na seção superior da estrutura fechada que permite que o gás flua naturalmente para fora do sistema.

[0045] O fato de que o dispositivo de separação de gás e líquido 30 é isolado do ambiente externo torna possível para o mesmo ser produzido a partir de plástico ou qualquer outro material adequado equivalente, visto que não precisa suportar as condições atmosféricas, o que reduz os custos de fabricação.

[0046] Embora, na modalidade mostrada na Figura 1, o dispositivo de separação de gás e líquido 30 esteja localizado acima do reator 10, de acordo com modalidades da invenção, é possível que o mesmo esteja localizado em uma posição diferente dependendo do espaço e características do local onde o dispositivo deve ser montado. Como uma modalidade alternativa, o dispositivo de separação de gás e líquido pode estar localizado fora da estrutura fechada, mais especificamente próximo ao reator, e o gás que sai através das saídas de gás de cano 35 e da saída de gás de ciclone 37 pode ser conduzido através de canos adicionais até o espaço vazio de gás 40 de modo que possa deixar o sistema através da saída de gás de sistema 39.

[0047] A Figura 2 mostra a parte superior do dispositivo de purificação anaeróbica com o dispositivo de separação de gás e líquido, de acordo com uma modalidade da invenção.

[0048] Na Figura 2, o cano de elevação 32 tem uma orientação vertical quando montado no dispositivo de purificação anaeróbica. O cano de elevação pode ter outra orientação, porém, quanto mais vertical a orientação for, mais suavemente o fluido e o gás podem subir pelo cano de elevação, visto que podem seguir a trajetória natural de gás sem serem impedidos pelas paredes do cano.

[0049] O ângulo α formado entre o plano perpendicular ao cano de elevação 32 e o cano de separação 34 é representado. Esse ângulo pode ser selecionado dentre uma faixa entre -45 graus e +45 graus. Dessa maneira, se α for 0 graus, significa que o cano de separação é orientado perpendicular ao cano de elevação. Se α for -45 graus, significa que o cano de elevação e o cano de separação formam um ângulo de 45 graus, e se α for +45 graus, significa que o cano de elevação e o cano de separação formam um ângulo de 135 graus. Deve ser entendido que o cálculo de α, de acordo com modalidades da presente invenção, é uma opção de implantação, porém, outros sistemas de referência podem ser usados.

[0050] O ângulo de inclinação do cano de separação, juntamente com o nível de fluido dentro do tanque de reator, determina a ascensão de fluido e as variações em fluxo. Quanto mais distante o ângulo α está de -45 graus, menor a energia que o fluxo de fluido tem no cano de separação e, portanto, menor a energia com a qual o mesmo entra no ciclone hidráulico.

[0051] O diâmetro d1 do cano de elevação 32 é preferencialmente, menor que o diâmetro d2 do cano de separação 34. Dessa maneira, embora tanto o fluido quanto o gás subam pelo cano de elevação, quando entram no cano de separação, a mistura não alcança a superfície superior do cano e, portanto, apenas o gás pode deixar o cano de separação através das saídas de gás de cano 35, enquanto o fluido não deixará o cano de separação e continuará o fluxo até alcançar o ciclone hidráulico 36.

[0052] O diâmetro d3 do ciclone hidráulico 36 é preferencialmente, maior que o diâmetro d2 do cano de separação 34.

[0053] A Figura 3 ilustra uma vista superior do dispositivo de separação de gás e líquido no dispositivo de purificação anaeróbica, de acordo com uma modalidade da invenção, sem incluir o teto da estrutura fechada que cobre o dispositivo de separação de gás e líquido.

[0054] Conforme visto na Figura 3, as saídas de gás de cano 35 e a saída de gás de ciclone 37 estão localizadas em uma superfície do cano de separação 34 e do ciclone 36, respectivamente, voltadas na direção oposta ao dispositivo de purificação, isto é, voltadas na direção oposta ao solo, que é uma localização conveniente para o gás deixar o dispositivo naturalmente subindo.

[0055] A partir da vista em perspectiva da Figura 3 pode ser visto que o cano de separação 34 é conectado ao ciclone hidráulico 36 em uma posição descentralizada. Isso é necessário para obter o efeito de rotação exigido no ciclone hidráulico 36.

[0056] A Figura 4 mostra a parte superior do dispositivo de purificação anaeróbica com o dispositivo de separação de gás e líquido, de acordo com outra modalidade da invenção.

[0057] Nessa modalidade vantajosa da invenção, o nível de fluido no tanque de reator 10 pode ser variado de maneira eficiente dentro de uma faixa predeterminada. Isso pode ser obtido por meio de uma saída de fluido adicional 15, localizada na seção superior do tanque de reator 10, abaixo de um limite inferior da faixa predeterminada. Essa saída de fluido 15 pode permitir que o fluido que alcança o topo do tanque de reator 10 deixe o dispositivo. A quantidade de fluido que pode deixar o dispositivo através da saída de fluido pode ser controlada através de meio de controle de nível de fluido. Controlando-se o fluxo de líquido através da saída de fluido 15, por exemplo, por meio de controle de uma válvula com base em medições de produção de gás e/ou medição de nível de fluido, o nível de fluido no reator pode ser controlado. Controlando-se o nível de fluido, a pressão relativa entre o fluido no dispositivo de separação de gás 30 e a pressão no nível de fluido pode ser controlada. Isso, por sua vez, influencia a taxa na qual uma mistura de líquido e gás sobe pelo cano de elevação 32. O depositante constatou que quando a produção de gás é relativamente alta, é aconselhável diminuir o nível de fluido, de modo que o fluido rico em gás possa passar por uma trajetória que é longa o suficiente para que o mesmo alcance o dispositivo de separação de gás e líquido sem flutuações indesejadas. Por outro lado, quando a produção de gás é relativamente baixa, o nível de fluido pode ser aumentado de modo a reduzir a trajetória que o gás e o líquido têm que seguir, através do cano de elevação 32 em direção ao cano de separação 34.

[0058] O dispositivo de separação de gás e líquido, de acordo com modalidades da presente invenção, tem um tamanho menor que os dispositivos de separação de gás e líquido da técnica anterior, e um formato mais simples. Adicionalmente, o fato de que o mesmo é isolado do ambiente externo torna possível que o mesmo seja construído a partir de plástico, tal como polipropileno, o que resulta em menores custos de fabricação e uma resistência melhorada contra condições climáticas quando situado em uma localização externa.

[0059] O projeto específico do dispositivo de separação de gás e líquido da presente invenção permite que a energia do fluido que flui pelo cano de separação 34 seja controlada determinando-se os valores do ângulo α, do diâmetro do cano de separação e do comprimento do cano de separação.

[0060] Um ajuste bruto da força no fluxo de fluido no cano de separação 34 pode ser atingido com o ajuste dos parâmetros mencionados acima. Um ajuste fino pode ser atingido variando-se o nível de fluido no tanque de reator, de modo que, dependendo da quantidade de gás gerado no sistema, um nível maior ou menor de fluido seja mantido e, portanto, evita-se que o gás e o fluido que alcançam o dispositivo de separação de gás e líquido cheguem ao mesmo com tanta força que gerem turbulência ou com pouca força que não gerem energia suficiente para que o fluido flua, então, para baixo até o fundo do reator.

[0061] De acordo com uma modalidade adicional da invenção, embora não revelado nos desenhos anexos, o dispositivo de separação de gás e líquido pode compreender mais de um cano de elevação de gás e líquido 32 e mais de um cano de separação 34, de modo que mais de uma trajetória de circulação seja criada para o gás e o fluido retidos no sistema de coleta de gás inferior. De acordo com uma modalidade da invenção, os múltiplos canos de separação 34 podem, cada um, ser conectados a um ciclone hidráulico 36. De acordo com outra modalidade preferencial da invenção, os múltiplos canos de separação 34 podem estar todos conectados a um e ao mesmo ciclone hidráulico 36. A quantidade de canos de elevação de gás e líquido 32 e canos de separação 34 que se adequam melhor a um dispositivo de purificação anaeróbica pode ser escolhida dependendo da quantidade de fluido a ser purificado no dispositivo de purificação.

[0062] Na descrição supracitada das Figuras, a invenção foi descrita com referência às modalidades específicas da mesma. Será, no entanto, evidente que várias modificações e alterações podem ser realizadas nas mesmas sem que se afaste do escopo da invenção, conforme resumido nas reivindicações anexas.

[0063] Em particular, combinações de recursos específicos de vários aspectos da invenção podem ser realizadas. Um aspecto da invenção pode ser mais vantajosamente aprimorado adicionando-se um recurso que foi descrito em relação a outro aspecto da invenção.

[0064] Deve ser entendido que a invenção é limitada apenas pelas reivindicações anexas e seus equivalentes da técnica. Neste documento e em suas reivindicações, o verbo “compreender” e suas conjugações são usados em seu sentido não limitante de modo a significar que os itens após a palavra estão incluídos, sem excluir os itens não especificamente mencionados. Adicionalmente, a referência a um elemento pelo artigo indefinido “um” ou “uma” não exclui a possibilidade de que mais de um elemento está presente, a menos que o contexto claramente exija que haja um e apenas um dos elementos. Assim, o artigo indefinido “um” ou “uma” significa, normalmente, “pelo menos um”.

LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA

[0065] Números de referência similares que foram usados na descrição para indicar elementos similares (porém, que se diferem apenas nas centenas) foram omitidos da lista abaixo, porém, devem ser considerados implicitamente incluídos. 10 Tanque de reator 11 Dispositivo de coleta de fluido 12 Entrada de fluido 14 Sistema de coleta de gás inferior 15 Saída de fluido 16 Sistema de coleta de gás superior 18 Coletor de fluido 19 Nível de fluido 20 Sistema de transporte 22 Cano de elevação 24 Cano de depressão 25 Descarga de cano de depressão 30 Dispositivo de separação de gás e líquido 32 Cano de elevação de gás e líquido 34 Cano de separação 35 Saída de gás de cano 36 Ciclone hidráulico 37 Saída de gás de ciclone 38 Saída de líquido 39 Saída de gás de sistema 40 Espaço vazio de gás α Ângulo de inclinação d1 Diâmetro de cano de elevação d2 Diâmetro de cano separação d3 Diâmetro de ciclone hidráulico

Claims

1. DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, caracterizado por compreender: - um tanque de reator (10); - um coletor de fluido (18) localizado na seção superior do tanque de reator (10); - pelo menos um sistema de coleta de gás (14) para, em funcionamento, coletar gás do fluido contido no tanque de reator (10), em que o pelo menos um sistema de coleta de gás está disposto em um nível abaixo do coletor de fluido (18); - pelo menos um dispositivo de separação de gás e líquido (30); - pelo menos um cano de elevação (22) conectado ao pelo menos um sistema de coleta de gás (14) e que descarrega no cano de elevação de gás e líquido (32) do pelo menos um dispositivo de separação de gás e líquido (30); e - um cano de depressão (24) conectado a uma saída de líquido (38) do pelo menos um dispositivo de separação de gás e líquido (30) e que descarrega no fundo do tanque de reator (10), em que o dispositivo de separação de gás e líquido compreende: o cano de elevação de gás e líquido (32); um cano de separação (34) preso ao cano de elevação de gás e líquido (32), sendo que o cano de separação define um ângulo com um plano perpendicular ao cano de elevação de gás e líquido entre -45 graus e +45 graus, em que o cano de separação (34) é configurado para, em funcionamento, receber fluido do cano de elevação de gás e líquido (32); pelo menos uma saída de gás de cano (35) localizada, quando em funcionamento, em uma superfície ao longo do cano de separação (34) voltada na direção oposta ao solo, sendo que a pelo menos uma saída de gás de cano (35) é configurada para, em funcionamento, conduzir pelo menos uma porção do gás no cano de separação (34) para fora do dispositivo de separação de gás e líquido; um ciclone hidráulico (36) preso ao cano de separação (34), em que o ciclone hidráulico é configurado para, em funcionamento, receber fluido do cano de separação; pelo menos uma saída de gás de ciclone (37) configurada para, em funcionamento, conduzir o gás que entra no ciclone hidráulico (36) para fora do ciclone hidráulico; e a saída de líquido (38) configurada para, em funcionamento, guiar fluido desgaseificado fora do ciclone hidráulico, em que o dispositivo de separação de gás e líquido (30) e o tanque de reator (10) são montados dentro da mesma estrutura fechada.

2. DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo cano de separação (34) compreender uma pluralidade de saídas de gás de cano (35), preferencialmente, entre duas e dez, mais preferencialmente, pelo menos três, ainda mais preferencialmente, três a seis.

3. DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por pelo menos uma saída de gás de cano (35) ter um diâmetro entre 100 milímetros e 400 milímetros, mais preferencialmente, entre 150 milímetros e 300 milímetros.

4. DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo cano de elevação de gás e líquido (32) ter uma orientação vertical quando montado com um dispositivo de purificação anaeróbica.

5. DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo diâmetro do cano de separação (34) ser igual ou maior que o diâmetro do cano de elevação de gás e líquido (32).

6. DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo diâmetro do ciclone hidráulico (36) ser igual ou maior que o diâmetro do cano de separação de gás e líquido (34).

7. DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por ser fabricado a partir de material plástico, preferencialmente, a partir de polipropileno.

8. DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por compreender uma pluralidade de canos de elevação de gás e líquido (32) e uma pluralidade de canos de separação (34), sendo que cada um dos canos de elevação é conectado a cada um dos canos de separação, e em que a pluralidade de canos de separação (34) é conectada ao ciclone hidráulico (36).

9. DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo tanque de reator (10) compreender pelo menos dois sistemas de coleta de gás, dos quais o pelo menos um sistema de coleta de gás (14) é um sistema de coleta de gás inferior, e um sistema de coleta de gás superior (16) está localizado entre o coletor de fluido (18) e o sistema de coleta de gás inferior (14).

10. DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo cano de elevação (22) ser configurado para elevar fluido contido no tanque de reator (10) através da ação de levantamento de gás provocada pelo gás coletado no pelo menos um sistema de coleta de gás (14).

11. DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo cano de depressão (24) ser configurado para retornar fluido do pelo menos um dispositivo de separação de gás e líquido (30) ao fundo do tanque de reator (10).

12. DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pela saída de líquido (38) do ciclone hidráulico (36) do dispositivo de separação de gás e líquido (30) ser configurada para guiar o fluido do dispositivo de separação de gás e líquido na parte inferior do tanque de reator (10) do dispositivo de purificação anaeróbica.

13. DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por compreender uma pluralidade de dispositivos de separação de gás e líquido (30).

14. USO DO DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO ANAERÓBICA, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por ser para purificação de um fluido, tal como água servida.