BR112021000632A2

BR112021000632A2 - Anólito como um aditivo para tratamento de água residual

Info

Publication number: BR112021000632A2
Application number: BR112021000632-0A
Authority: BR
Inventors: Paul Robert Wolschrijn; Eduard Alexander Valk
Original assignee: 73Cb6 B.V.
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2021-04-06
Also published as: CN112533874A; BR112021000632A8; WO2020020459A1; US20210292195A1; EP3818013A1

Abstract

anólito como um aditivo para tratamento de água residual. a presente invenção refere-se a um processo para purificação de água residual. em particular, a presente invenção se relaciona a um processo aperfeiçoado para purificação de água residual por emprego de anólito como um aditivo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ANÓLITO COMO UM ADITIVO PARA TRATAMENTO DE ÁGUA RESIDUAL".

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um processo eletroquímico para purificação de água residual. Em particular, a presente invenção se refere a um processo aperfeiçoado para purificação de água residual por emprego de anólito como um aditivo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Atualmente, o mundo precisa cada vez mais de água doce potável. Com o advento crescente de águas residuais municipais e in- dustriais, o aperfeiçoamento contínuo é necessário nos métodos de pu- rificação existentes para permitir a reutilização da água contaminada.

[0003] As estações de tratamento de água tradicionais consistem, geralmente, de etapas de purificação, tais como clarificação, adição de substâncias químicas (coagulação e floculação), filtração e tratamento biológico. A clarificação se refere à separação de partículas (sujeira, matéria orgânica, etc.) da corrente aquosa. A adição de substâncias quí- micas (isto é, alume, cloreto férrico) desestabiliza as cargas das partí- culas e as prepara para clarificação por sedimentação abaixo da cor- rente aquosa ou flutuação acima da corrente aquosa. O tratamento bio- lógico se refere à destruição de formas vegetativas de micro-organismos nocivos. Os métodos de purificação disponíveis são uma combinação de duas ou mais das técnicas mencionadas acima para obter uma puri- ficação satisfatória da água.

[0004] Os processos biológicos de nitrificação - desnitrificação são de controle muito difícil (pH e temperatura, por exemplo, com efeito muito grande na eficiência), têm, geralmente, um grande impacto e têm uma qualidade de efluente inadequada para filtração por membrana.

[0005] Embora, globalmente, o processo de tratamento de água re- sidual principal seja biológico, substâncias químicas específicas, tais como coagulantes e floculantes, são amplamente usadas para forma- ção de flocos para capturar poluentes para facilitar a separação de sóli- dos e líquidos. As substâncias químicas coagulantes e floculantes são frequentemente nocivas e tóxicas, e, desse modo, representam riscos. Ainda mais, os processos eletroquímicos usando coagulantes são efe- tivos com pHs entre 5 e 8,5, portanto, a correção de pH, por adição de ácidos ou bases, é, frequentemente, uma primeira etapa de tratamento obrigatória, incorporando custos e riscos a todo o processo de trata- mento.

[0006] Além disso, a coagulação é afetada pelo tipo de coagulante usado, suas dosagem e massa, pH e turbidez inicial da água que está sendo tratada, e pelas propriedades dos poluentes presentes. A efetivi- dade do processo de coagulação é também influenciada por pré-trata- mentos, como oxidação. O pré-tratamento com coagulantes e floculan- tes tem algumas limitações. A própria corrente aquosa resulta na forma- ção de flocos, mas a floculação é necessária para ajudar adicionalmente a agregação e a sedimentação dos flocos. O processo de coagulação e floculação remove apenas cerca de 60 - 70% de Matéria Orgânica Na- tural (NOM), e, desse modo, outros processos, como oxidação, filtração e sedimentação, são necessários para completar o tratamento de água bruta ou água residual.

[0007] Processos, tais como eletrocoagulação e eletrofloculação, requerem um alto uso de energia e são, em grande parte, não economi- camente viáveis para aplicação em grande escala, tais como estações de tratamento de águas residuais municipais.

[0008] Além dos processos mencionados acima, as referências da técnica anterior também descrevem o emprego de anólito e católito para purificação de água residual. Por exemplo, a patente U.S. 7.481.935, na qual o anólito é usado como um biocida e o católito como bioestimulante em processos biológicos. A patente tem foco em resíduo animal e enfa- tiza o uso de anólito como biocida, principalmente para controlar odor na admissão e desinfetar vasos. Essa patente descreve um processo no qual o anólito é aspergido na parte externa do resíduo umas poucas vezes por hora para matar bactérias. O católito é mencionado como "útil" para floculação, coagulação, lavagem e extração. No entanto, além do tratamento com católito e/ou anólito, a patente faz uso de um pro- cesso clássico de nitrificação - desnitrificação com estágios anaeróbicos e aeróbicos, com o que as bactérias removem nitrogênio, desse modo, tornando o processo muito monótono.

[0009] Portanto, há ainda uma necessidade para um processo de tratamento de água residual, que permita a obtenção de purificação a um grau que a torne adequada para processamento com filtração por membrana, a um custo aceitável sem o emprego de muitas dessas substâncias químicas.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[0010] Um objetivo da presente invenção é proporcionar um pro- cesso para a purificação de água residual, que permita obter purificação de água a um grau suficiente para que ela seja adequada para proces- samento com filtração por membrana.

[0011] Outro objetivo da presente invenção é atingir um processo, que possa ser conduzido sem a necessidade para correção de pH, du- rante o processo.

[0012] Mais outro objetivo da presente invenção é proporcionar um processo, que seja efetivo na redução de nitrogênio e torne qualquer processo bacteriano ou biológico obsoleto e torne a água adequada para processamento com filtração por membrana.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS EM ANEXO

[0013] A Figura 1 proporciona um diagrama esquemático da purifi-

cação de água residual de acordo com uma das concretizações da pre- sente invenção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0014] Em um aspecto, o presente pedido de patente proporciona um processo para purificação de água residual por submeter a água residual a um processo de tratamento de água eletroquímico, na pre- sença de um anólito, em que o anólito é adicionado como um aditivo, e o processo é conduzido sem a necessidade de correção de pH.

[0015] Em outro aspecto, o presente pedido de patente proporciona o uso de anólito como um aditivo para purificação de água residual.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0016] Para fins da descrição detalhada apresentada a seguir, deve-se entender que a invenção pode assumir várias variações e eta- pas de sequências alternativas, exceto quando especificado expressa- mente ao contrário. Além do mais, diferentes de em quaisquer exemplos operacionais, ou quando indicados de outro modo, todos os números expressando, por exemplo, quantidades de ingredientes usadas no re- latório descritivo devem ser entendidas como sendo modificados em to- dos os casos pelo termo "cerca de". Deve-se notar que, a menos que indicado de outro modo, todos os percentuais apresentados neste rela- tório descritivo e nas reivindicações em anexo se referem a percentuais em peso da composição total.

[0017] Desse modo, antes de descrever detalhadamente a presente invenção, deve-se entender que esta invenção não é limitada aos parâ- metros de sistemas ou métodos exemplificados, que podem, natural- mente, variar. Deve-se também entender que a terminologia usada no presente relatório descritivo é com a finalidade de descrever concretiza- ções particulares da invenção apenas, e não é tencionada para limitar o âmbito da invenção de maneira alguma.

[0018] O uso de exemplos em qualquer lugar deste relatório descri- tivo, incluindo os exemplos de quaisquer termos discutidos no presente relatório descritivo, é apenas ilustrativo, e, de modo algum, limita o âm- bito e o significado da invenção ou de qualquer termo exemplificado. Igualmente, a invenção não é limitada às várias concretizações apre- sentadas neste relatório descritivo.

[0019] A menos que definidos diferentemente, todos os termos téc- nicos e científicos usados no presente relatório descritivo têm os mes- mos significados que aqueles comumente entendidos por uma pessoa versada na técnica à qual esta invenção se refere. No caso de conflito, o presente documento, incluindo as definições, vai ter o controle.

[0020] Deve-se notar que, como usado neste relatório descritivo e nas reivindicações em anexo, as formas singulares "um", "uma", "o" e "a" incluem aqueles referentes no plural, a menos que o conteúdo indi- que claramente de outro modo. Desse modo, por exemplo, a referência a um "polímero" pode incluir dois ou mais desses polímeros.

[0021] Os termos "preferido" e "de preferência" se referem a con- cretizações da invenção que podem gerar determinados benefícios, sob determinadas circunstâncias. Além do mais, o detalhamento de uma ou mais concretizações preferidas não implica que outras concretizações não sejam úteis, e não se tem a intenção de excluir essas outras con- cretizações do âmbito da invenção.

[0022] Como usado no presente relatório descritivo, os termos "compreendendo", "incluindo", "tendo", "contendo", "envolvendo" e simi- lares devem ser entendidos como ilimitados, isto é, significam incluindo, mas não limitados a.

[0023] Para fins da descrição detalhada apresentada a seguir, deve-se entender que a invenção pode assumir várias sequências de etapas e variações alternativas, exceto quando especificada expressa- mente ao contrário. Além do mais, diferentemente do que em quaisquer exemplos operacionais, ou quando indicado diferentemente, todos os números expressando, por exemplo, quantidades de ingredientes usa- das no relatório descritivo devem ser entendidas como sendo modifica- das em todos os casos pelo termo "cerca de". Deve-se notar que, a me- nos que indicado diferentemente, todos os percentuais apresentados neste relatório descritivo e nas reivindicações em anexo se referem a percentuais em peso da composição total.

[0024] O uso de exemplos em qualquer lugar deste relatório descri- tivo, incluindo exemplos de quaisquer termos discutidos no presente re- latório descritivo, é apenas ilustrativo, e de modo algum limita o âmbito e o significado da invenção ou de qualquer termo exemplificado. Igual- mente, a invenção não é limitada às várias concretizações apresenta- das neste relatório descritivo.

[0025] A menos que definidos diferentemente, todos os termos téc- nicos e científicos usados no presente relatório descritivo têm os mes- mos significados que aqueles comumente entendidos por uma pessoa versada na técnica à qual esta invenção se refere. No caso de conflito, o presente documento, incluindo as definições, vai ter o controle.

[0026] Deve-se notar que, como usado neste relatório descritivo e nas reivindicações em anexo, as formas singulares "um", "uma", "o" e "a" incluem aqueles referentes no plural, a menos que o conteúdo indi- que claramente de outro modo.

[0027] Os termos "preferido" e "de preferência" se referem a con- cretizações da invenção que podem gerar determinados benefícios, sob determinadas circunstâncias. No entanto, outras concretizações podem ser também preferidas, sob as mesmas ou outras circunstâncias. Além do mais, o detalhamento de uma ou mais concretizações preferidas não implica que outras concretizações não sejam úteis, e não se tem a in- tenção de excluir essas outras concretizações do âmbito da invenção.

Como usado no presente relatório descritivo, os termos "compreen- dendo", "incluindo", "tendo", "contendo", "envolvendo" e similares de- vem ser entendidos como ilimitados, isto é, significam incluindo, mas não limitados a.

[0028] Em um aspecto, o presente pedido de patente proporciona um processo para purificação de água residual por submeter a água residual a um tratamento de processo de tratamento de água residual eletroquímico na presença de um anólito, em que o anólito é adicionado como um aditivo, e o processo é conduzido sem a necessidade para correção de pH.

[0029] O processo compreende as etapas de: a) proporcionar a água residual; b) adicionar e misturar o anólito à água residual para formar uma mis- tura; c) conduzir, opcionalmente, coagulação ou floculação da mistura ob- tida na etapa b); e d) separar resíduo sólido da mistura líquida.

[0030] A água residual, como um meio aquoso, pode ser coletada em um recipiente / contêiner / tanque. O resíduo sólido pode ser trata- mento por suspensão dele no meios aquoso, antes do início do trata- mento. Isso forma um influente para o processo de tratamento.

[0031] O anólito é uma forma de água eletrolisada compreendendo íons e radicais de H2O, H+, H3O+, O2, OH-, HOCl, ClO-, HCl, Cl- e HClO3. A forma de anólito da água, com 100 - 6.000 mg/L ou mais de cloro ativo livre (FAC), pode ser produzida em uma célula compreendendo um anodo e um catodo, separados por uma membrana de troca iônica, por exemplo, como descrito pelos pedidos de patentes EP 0922788 B1 (Naida e Pushnyakov), GB 2449735 A (Iltsenko e Naida), WO 2010/055108A1 (Quadrellie Ferro), EP 1969159 B1 (Bohnstedt et al.).

[0032] A forma de anólito de água eletrolisada pode ser aplicada ao influente e misturada por agitação, sacudimento ou usando um disposi- tivo de mistura. A quantidade do anólito pode variar de 5 - 300% do volume de influente, dependendo do tipo de influente e concentração de impurezas no influente.

[0033] Após tratamento com o anólito, a mistura tratada pode sofrer outros processos de coagulação e floculação. As etapas de coagulação e floculação são executadas dependendo do tipo de influente que está sendo tratado.

[0034] Podem ser empregados processos conhecidos para coagu- lação, tal como eletrocoagulação ou coagulação química.

[0035] A coagulação pode ser conduzida na presença de coagulan- tes orgânicos ou inorgânicos. Os coagulantes orgânicos incluem, mas não são limitados a, poliaminas, resinas melamínicas e taninos. Os co- agulantes inorgânicos incluem, mas não são limitados a, sulfato de alu- mínio, cloreto de alumínio, aluminato de sódio, sulfato férrico, sulfato ferroso, cloreto férrico, cloreto / sulfato férricos, poliacrilamida, poli (clo- reto de alumínio), poliacrilamida não iônica, poliacrilamida aniônica, cal hidratada e carbonato de magnésio.

[0036] Pode-se usar coagulação química por dosagem de cloreto férrico ou cloreto de alumínio, ou poli (cloreto de alumínio), ou eletroco- agulação (processamento de uma fonte de corrente contínua entre ele- trodos metálicos imersos em água residual com um tempo de reação de 10 - 90 minutos) ou por uma combinação com eletrocoagulação. Geral- mente, o coagulante é adicionado à mistura e misturado por agitação, sacudimento ou usando um dispositivo de mistura. Sais de ferro e alu- mínio são os coagulantes mais largamente usados, mas sais de outros metais, tais como de titânio e zircônio, foram também verificados como sendo altamente efetivos.

[0037] As quantidades de coagulantes para água residual, que já foi tratada com anólito, foi verificada (surpreendentemente) como sendo 15

- 100% menos do que a quantidade de coagulante, quando usado sem adição do anólito, embora resultando em um líquido de qualidade supe- rior. Na maior parte dos processos da técnica anterior, a coagulação é um pré-requisito para floculação e separação líquido - sólido efetivas. De acordo com a presente invenção, os coagulantes introduzem uma carga positiva no influente, que desestabiliza as forças coloidais entre as partículas presentes na água residual, desse modo, propiciando uma coagulação efetiva das partículas de água residual em consequência da força de VanderWaals.

[0038] De acordo com uma concretização, os floculantes usados no processo incluem, mas não são limitados a, alume ou cloridrato de alume ou alumínio, cloridrato ferroso ou quaisquer outros floculantes aniônicos ou catiônicos usados comumente, conhecidos na técnica.

[0039] Os processos conhecidos para floculação, por exemplo, do- sagem de polieletrólito, podem ser usados. O floculante pode ser adici- onado à mistura e misturado por agitação, sacudimento ou usando um dispositivo de mistura. A quantidade de floculante, com o uso de anólito, foi verificada (surpreendentemente) como sendo 20 - 60% inferior à quantidade de floculante, quando usada sem adição de anólito. O pro- cesso resulta em um líquido de qualidade superior, resultando em um processo de custo mais efetivo, mais ambientalmente compatível e mais seguro.

[0040] A dosagem de substâncias químicas específicas, tais como coagulantes e polieletrólitos, usadas para a formação de flocos, para capturar poluentes e facilitar a separação líquido - sólido, é muito menor que em processos biológicos convencionais. Com maior eficácia dos coagulantes e floculantes, os processos subsequentes podem ser di- mensionados com menores capacidade e tamanho, enquanto produ- zindo os mesmos níveis de contagem desejados de COD-, N-, MLSS e bactérias, reduzindo os custos.

[0041] Os flocos formados como uma camada sólida suspensa são separados por técnicas de separação conhecidas. Os métodos de se- paração conhecidos podem ser usados, tais como flutuação, sedimen- tação ou filtração, para separar sólido (lama) de líquido. Processos, por exemplo, de compressão, eletroforese ou centrifugação, também po- dem ser usados. O líquido remanescente, resultante da separação lí- quido - sólido, pode ser tratado com o mesmo processo (usando anólito antes de coagulação - floculação).

[0042] Em uma concretização específica, o uso de floculante é (sur- preendentemente) desnecessário, pois a qualidade dos flocos, após do- sagem com coagulante, permite uma separação líquido - sólido efetiva usando métodos conhecidos.

[0043] O processo pode ser conduzido sem a necessidade para cor- reção de pH. O pH mantido durante o processo varia, dependendo da natureza dos contaminantes. Não se tendo que corrigir o pH por uso de ácidos ou bases, isso resulta em um processo de custo mais efetivo, simples e mais seguro.

[0044] Em uma concretização, o processo pode ser repetido para aumentar a captura de sólidos, partículas coloidais e partículas solvata- das suspensos, resultando em um líquido ainda mais adequado para processamento subsequente usando tecnologia de filtração usual, tal como nanofiltração ou osmose.

[0045] Em outra concretização específica, o processo resulta em purificação de água a um grau suficiente para que seja adequada com filtração por membrana, sem a necessidade para execução de etapas de coagulação e floculação.

[0046] A eficácia do uso de anólito, com ou sem coagulação - flocu- lação padronizadas, pode ser expressa na redução da dosagem de substâncias químicas ou da duração de eletrocoagulação (desse modo, consumo de energia). A qualidade do efluente é geralmente expressa em COD e N-Kj (Kjeldahl), pois as taxas de descarga são frequente- mente baseadas nesses parâmetros; e também adequabilidade para processamento com técnicas modernas de filtração, tais como nanofil- tração e osmose reversa, com o que isso resulta em água potável e reutilizável.

[0047] A forma de anólito de água eletrolisada pode ser produzida em grandes quantidades a um baixo custo, de modo a aplicação em grande escala desse processo para tratamento de águas residuais in- dustriais ou municipais é viável. O processo é aplicável a tipos de águas residuais altamente poluídas, que não podem ser descarregadas em sistemas de tratamento biológicos, como determinadas correntes de efluentes poluídos quimicamente. O processo é, desse modo, mais ver- sátil do que os processos convencionais.

[0048] O processo apresentado na Figura 1 representa o seguinte processo: a corrente de efluente aquoso poluído 1, contendo sólidos 1a, partículas coloidais 1b e substâncias solvatadas 1c suspensos, é cole- tada em um tanque ou bacia 2. A forma de anólito de água eletrolisada 4 é adicionada e misturada subsequentemente com a corrente de eflu- ente aquoso 1; a quantidade de água eletrolisada adicionada depende da natureza dos contaminantes; a água eletrolisada se origina do reator de água eletrolisada 7 e/ou de um dispositivo de separação sólido - lí- quido 9, como reutilização (ainda com algum anólito ativo). A forma de anólito da água eletrolisada 4, com íons e radicais de H2O, H+, H3O+, O2, OH-, HOCl, ClO-, HCl, Cl- e HClO3, é gerada no reator de água eletroli- sada 7, usando uma combinação de água, sal (NaCl) e eletricidade. Os íons e radicais, presentes na forma de anólito da água eletrolisada 4, têm uma capacidade oxidante, destruindo determinadas impurezas. Os íons e os radicais, presentes na forma de anólito da água eletrolisada 4, carregam o líquido e polarizam as cargas das impurezas, forçando os sólidos e as substâncias solvatadas suspensos a formar flocos mínimos dentro de segundos. A água de entrada, usada pelo reator de água ele- trolisada, 7 é água doce e/ou efluente de um dispositivo de filtração 8. Os processos usuais de floculação, tais como por coagulante 5a - flocu- lante 6, eletrocoagulação 5b, eletroflutuação, etc., são aplicados.

[0049] Os efeitos vantajosos da invenção, combinados com os cus- tos mais baixos de construção e operação, tornam a dita invenção apli- cável a ambas as aplicações municipais e industriais, independente- mente das condições climáticas e das regiões nas quais a reutilização de água é necessária. A presente invenção é simples, barata, de fácil controle (mais ou menos dosagem), é compacta e resulta em efluente muito adequado para osmose inversa.

[0050] A purificação é conduzida com o objetivo primário de captu- rar, sólidos, partículas coloidais e substâncias solvatadas suspensos, e o objetivo secundário de torná-los adequados a um processamento pos- terior por filtração por membrana.

[0051] Em outro aspecto, o presente pedido de patente proporciona o uso de anólito como um aditivo para purificação de água residual.

[0052] A forma de anólito de água eletrolisada, quando usada como um aditivo para água residual, antes, conjuntamente ou após a aplica- ção de um coagulante - floculante, resulta em uma dosagem muito me- nor de coagulantes e floculantes. O coagulante pode ser considerado como um "agente de pré-carga", e o anólito pode ser considerado como um "agente de pós-carga" e oxidante ao mesmo tempo, aperfeiçoando todo o processo de tratamento. Quando uma aplicação convencional de coagulante - floculante não é bem-sucedida, o uso com coagulante - floculante é capaz de tratar essa água residual poluída. O processo re- sulta na redução significativa das possíveis dosagens de substâncias químicas, o que é "inesperado". O processo resulta em uma redução significativa do nível de nitrogênio, variando de 40% a 98,8% na água residual.

[0053] A presente invenção faz uso de anólito e de sua carga quí- mica para aperfeiçoar os processos químicos, não tendo quaisquer pro- cessos biológicos subsequentes, tais como nitrificação e desnitrificação. Evidentemente, a dosagem de anólito, antes de, ao longo do, ou após tratamento com o coagulante e o floculante, reduz bastante bem os ní- veis de COD e nitrogênio, em que, após a separação sólido - líquido, o líquido pode ser processado com um equipamento usual de osmose in- versa para resultar em água potável.

[0054] O anólito não é usado como um coagulante ou floculante, mas é usado apenas para possibilitar esses processos, de uma forma mais eficiente e efetiva.

[0055] Os efeitos da adição de anólito foram inesperados. O uso anólito como aditivo no tratamento de água residual provou ter um efeito persistente, exceto as necessidades não resolvidas de redução da do- sagem de substâncias químicas.

[0056] O anólito serve como um aditivo barato (feito de água, cloreto de sódio e alguma eletricidade), que é ambientalmente compatível, com- pletamente seguro, atóxico e não irritante, que é aplicável quando subs- tâncias químicas tradicionais falham em produzir os efeitos desejados ou não podem ser aplicados de modo algum, que carrega impurezas de modo que uma dosagem significativamente mais baixa de ambos o co- agulante e o floculante seja necessária, que vai oxidar impurezas noci- vas (devido aos radicais no anólito) e substâncias dissolvidas, que dimi- nua a quantidade de sólidos suspensos significativamente mais do que usando apenas um coagulante - floculante, que torne obsoleta a adap- tação de pH da água residual de entrada (economizando custos e es- forço), que tenha uma escala de produção adaptável de modo que possa ser usado em pequenas e grandes estações de tratamento, que torne obsoleto o tratamento biológico, que possibilite tratar mais tipos de águas residuais do que apenas com coagulante - floculante.

[0057] O anólito confere propriedades combinadas de oxidante e agente de pré-carga em uma forma líquida (com os benefícios de um contato integral com as partículas de impurezas devido ao volume). Por uso de anólito de acordo com a invenção, mostrou-se que o processo é insensível ao pH do influente. O pH não precisa ser corrigido a um valor específico durante o processo.

[0058] Os inventores verificaram que o anólito tem propriedades es- pecíficas, que vão ser usadas no tratamento de água residual. Quando adicionado à água residual em determinadas quantidades (variando de 5 - 300% de volume de influente), as etapas de tratamento, tais como coagulação, floculação e eletroflutuação, são melhoradas.

[0059] O processo da presente invenção é uma técnica de oxidação completamente inócua e ambientalmente compatível, não sendo nociva, tal como por ozonização ou com aditivos de peróxidos.

[0060] O uso de anólito como aditivo foi testado em lama de esgoto bruto, matadouro de porcos, água residual de empresa de reciclagem de garrafas de PET, água residual de empresa de biorrefino de grama, água residual de substâncias químicas, água residual de agricultura (es- terco ou resíduo de biodigestor), água residual de estação de tratamento de água residual municipal, esterco de criação de porcos, porcos de cri- ação e abate, efluente de um digestor de esterco, parte líquida de um decantador, estação de tratamento de água residual industrial, água re- sidual altamente contaminada com substâncias químicas de uma uni- dade de substâncias químicas têxteis e água residual de moinho de san- gue e de muitas outras fontes.

[0061] Os exemplos apresentados a seguir são proporcionados para melhor ilustrar a invenção reivindicada e não devem ser interpre- tados, de modo algum, como limitantes do âmbito da invenção. Todos os materiais específicos, e os processos descritos abaixo, se encaixam dentro do âmbito da invenção. Essas composições, materiais e proces- sos específicos não são tencionados para limitar a invenção, mas me- ramente para ilustrar as concretizações específicas que ficam dentro do âmbito da invenção. Uma pessoa versada na técnica pode materiais e processos equivalentes, sem o exercício de capacidade inventiva e sem se afastar do âmbito da invenção. É intenção dos inventores que essas variações sejam incluídas dentro do âmbito da invenção.

EXEMPLOS Exemplo 1

[0062] 200 mL de água residual municipal, com 1.210 mg/L de COD e 68 mg/L de N-Kj, foram coletados do tanque de sedimentação primá- ria. O nível de COD desse influente era excepcionalmente alto, os níveis médios de COD são 700 mg/L. 40 mL (20% da quantidade de influente) de anólito, com 700 mg/L de FAC, foram adicionados e agitados. Foram aplicados métodos conhecidos de coagulação - floculação: 0,10 mL de coagulante (poli (cloreto de alumínio)) foi adicionado e agitado. Aplicou- se eletrocoagulação por apenas 10 segundos. A floculação sem dosa- gem de floculante foi verificada como sendo de uma qualidade tal que a separação sólido - líquido foi executada por filtração com papel e pe- neira. O líquido resultante tinha um nível de COD de 86 mg/L (uma re- dução inesperadamente alta de 93% em uma primeira etapa de trata- mento) e um de N-Kj de 0,8 mg/L (uma redução inesperadamente alta de 98,8% sem uso de processos biológicos) (análise pela Merieux Nu- trisciences, ID de comunicação 157966590). O padrão industrial de quantidade de dosagem de coagulante (sem o uso de anólito) foi de 5,0 - 10,0 mL/L. O padrão industrial de qualidade de efluente, após o tanque de sedimentação primária, é uma redução de COD de 35% e nenhuma redução significativa de nitrogênio (os níveis de nitrogênio são reduzi- dos por etapas de tratamento adicionais de nitrificação - desnitrificação biológicas). A qualidade de efluente de estação de tratamento de água residual municipal (compatível com a Diretriz da União Europeia para Água Residual Municipal com nível de COD < 125 mg/L, média anual de N-Kj < 10 mg/L e TSS < 30 mg/L) não é usualmente adequada ou economicamente viável para osmose reversa, e ele é descarregado na natureza. A qualidade de efluente usando anólito (sem o uso de nitrifi- cação - desnitrificação biológicas) foi verificada como sendo adequada para processamento posterior com osmose reversa, resultando em água reutilizável e potável. Exemplo 2

[0063] Um matadouro de porcos tem uma quantidade diária de

1.200 mL de água residual, com um nível médio de COD de 5.740 mg/L e de N-Kj de 718 mg/L. Um processo de coagulação - floculação é apli- cado em uma unidade de flutuação com ar dissolvido (DAF), resultando em uma separação sólido - líquido. Uma redução de COD de 75% re- sulta em um efluente de DAF de 1,435 mg/L de COD, e uma redução de nitrogênio de 40% em efluente de DAF de 431 mg/L de N-Kj. Esses valores de redução são considerados por especialistas industriais como um resultado ótimo de captura de sólidos, partículas coloidais e subs- tâncias solvatadas suspensos, usando tecnologia moderna, antes de processamento posterior do líquido em uma estação de tratamento bio- lógica. O processamento repetitivo de água residual em uma unidade de flutuação com ar dissolvido não é uma prática comum, pois a captura de sólidos, partículas coloidais e substâncias solvatadas suspensos em uma segunda vez não é considerada como efetiva, pois uma segunda separação sólido - líquido não é viável. A água residual de matadouro de porcos foi processada por dois modos, como apresentado a seguir.

I

[0064] 100 mL de água residual foram coletados. 100 mL de anólito com 700 mg/L de FAC foram adicionados e misturados. O pH não foi corrigido com qualquer aditivo químico. A coagulação foi feita por dosa- gem e mistura de 0,1 mL de poli (cloreto de alumínio) e eletrocoagulação por 20 segundos. A floculação foi feita por dosagem e mistura de 0,15 mL de polieletrólito: o floco foi formado e o líquido foi separado do sólido usando papel e peneira. O líquido resultante final foi analisado para ter um nível de COD de 270 mL/L. A redução de COD usando anólito, coa- gulantes e floculante foi, portanto, de 95%, em comparação com um pa- drão industrial quando de uso de coagulante, corretor de pH (NaOH) e floculante, de 75%.

II

[0065] 100 mL de efluente de flutuação com ar dissolvido (DAF) fo- ram coletados. 25 mL (25% de quantidade de influente) de anólito com 700 mg/L de FAC foram adicionados e agitados. 0,05 mL de coagulante foi adicionado e agitado. 0,06 mL de floculante (polieletrólito, solução a 0,2%) foi adicionado e agitado, resultando, surpreendentemente, em um líquido visualmente claro (indicando um TSS baixo) e uma separação sólido - líquido distinta adequada para flutuação. O processamento desse líquido com uma pequena unidade de osmose reversa foi verifi- cado como não apresentando problemas e tendo alta fluidez. Exemplo 3

[0066] O efluente de decantador, também chamado "efluente lí- quido", com um nível de CO de 720 mg/L e um nível de NKj de 705 mg/L (análise do Laboratório Merieux 16270973) foi coletado. Após trata- mento com uso de anólito com 700 mg/L de FAC mais os processos conhecidos de gás transportador - floculação, o líquido apresentou um nível de COD de 130 mg/L e um nível de N-Kj de 264 mg/L (análise do Laboratório Merieux 16270977) e era visualmente muito claro (indi- cando TSS baixo). O processamento desse líquido com uma pequena unidade de osmose inversa doméstica foi verificado como sendo sem qualquer fluxo por membrana e resultou em níveis de COD de 33 mg/L e de N-Kj de 53 mg/L (análise do Laboratório Merieux 16270974). O uso de uma unidade de osmose reversa profissional é esperado resultar em valores mais baixos de níveis de COD e nitrogênio (Kjeldahl). Tabela 1: Dosagem de Referência de água resi- Referência água resi- Melhor va- Referência Matadouro Matadouro subst. quím. água residual dual muni- de água re- dual munici- lor para de mata- usando anó- usando anó- em L/m3 de municipal cipal + sidual mu- pal + anólito matadouro douro lito lito influente anólito nicipal Tipo de influ- Sedimentação Sedimen- Efluente lí- Efluente lí- Influente de Influente de Influente de Efluente de ente primária* tação pri- quido quido DAF DAF DAF DAF mária mg/L de COD 1210 68 1210 68 720 705 720 705 5740 718 5740 718 5740 718 N-Kj Coagulante, 10,0 L/m3 0,5 L/m3 2,0 L/m3 0,72 L/m3 2,4 L/m3 1,0 L/m3 0,75 L/m3 tal como FeCl3 (42%)

PAC Substâncias - - 0,5 L/m3 2,0 L/m3 químicas para correção de pH, tal como NaOH (33%) Floculante, tal 1,15 L/m3 - 2,5 L/m3 2,6 L/m3 3,2 L/m3 1,5 L/m3 0,6 L/m3 como poliele- trólito Qualidade do efluente Redução de 35% 93% 35% 82% 75% 75% 95%

COD N (Kjeldahl) 0% 98,8% 0% 63% 40% 40% Considera- Inadequado Pronto Inadequado Pronto para Inadequado Sem pro- Pronto para Pronto para ções para proces- para pro- para pro- processa- para pro- cessa- processa- processa- samento com cessa- cessa- mento com cessa- mento de mento com mento com mento com mento com mento com RO**

CONCLUSÕES

[0067] • Geralmente, para coagulação - floculação efetivas, a corre- ção de pH é considerada um pré-requisito por especialistas industriais. Em virtude do processo descrito, que usa anólito como um agente de pré-carga, resultar em dosagem reduzida de coagulante e/ou um tempo reduzido de eletrocoagulação e uma dosagem reduzida de floculante, a qualidade do efluente é inesperadamente alta e verificou-se, surpreen- dentemente, que a correção de pH não é necessária.

[0068] • Quando do uso de anólito, o processo de captura de sóli- dos, partículas coloidais e substâncias solvatadas suspensos, usando os processos de coagulação - floculação convencionais, pode ser repe- tido para aumentar a qualidade do efluente.

[0069] • Quando do uso de anólito em uma ou mais passagens, o efluente resultante pode ser de uma qualidade adequada para os pro- cessos de filtração, tal como nanofiltração ou osmose reversa (tornando desnecessário o tratamento biológico). Exemplo 4

[0070] Água de uma vala, que não era visualmente clara e com um nível médio de poluição (Amostra 1), foi tirada em uma fazenda em Ede, Holanda, e datada de 4-7-2018. Os sólidos suspensos eram claramente visíveis.

[0071] O dito influente foi tratado da seguinte maneira: • filtrado manualmente por uso de 10 camadas de papel (Amostra 2); e • adição de 40% de anólito; a mistura ficou visualmente me- nos clara, devido à oxidação e à formação de flocos mínimos de parte coloidais, que foram obtidas (Amostra 3). Referência para nível de ORP (Potencial de Oxirredução) Tabela 3 Nível de ORP (mV) Aplicação 0 - 150 nenhum uso prático 150 - 250 aquacultura 250 - 350 torres de resfriamento 400 - 475 piscinas 450 - 600 banheiras aquecidas 600 desinfecção de água 800 esterilização de água Análise das amostras 1 a 3 Tabela 2 Descrição Água de vala Água filtrada Água filtrada + anólito (amostra 1) (amostra 2) (amostra 3) Dosagem de anólito em % de volume 0% 0% 40% de influente Filtração em camadas 0 10 10 Nitrogênio (amônio) em mg/L 0,81 0,84 0,00 Turbidez em ppt (partes por trilhão) 0,56 0,56 0,56 EC (condutividade) em mS 1,12 1,13 1,23 Oxirredução (ORP) 293 667 705 pH 7,15 7,17 7,4 Temperatura em ºC 24,7 24,9 24,5 Nível de O2, mg/L 0,5 2,5 5,1

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para tratamento de água residual, caracterizado pelo fato de que compreende submeter a água residual a um processo eletroquímico de tratamento de água na presença de um anólito, em que o anólito é adicionado como um aditivo.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo é conduzido sem a necessidade para cor- reção de pH.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anólito é uma forma de água eletrolisada compreen- dendo íons e radicais de H2O, H+, H3O+, O2, OH-, HOCl, ClO-, HCl, Cl-, HClO3.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo resulta em água adequada para filtração por membrana, sem a necessidade para um processo bacteriano ou bi- ológico.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) proporcionar água residual; b) adicionar e misturar o anólito na água residual para formar uma mistura; c) conduzir, opcionalmente, coagulação ou floculação da mistura obtida na etapa b); e d) separar o resíduo sólido de líquido.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o anólito é uma forma de água eletrolisada compreen- dendo íons e radicais de H2O, H+, H3O+, O2, OH-, HOCl, ClO-, HCl, Cl-, HClO3.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o anólito é adicionado na faixa de 5 a 300% do volume da água residual.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a coagulação é conduzida por eletrocoagulação ou co- agulação química, ou uma combinação de ambas.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a coagulação química é conduzida na presença de um coagulante selecionado de coagulante orgânico ou inorgânico.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracteri- zado pelo fato de que o coagulante inorgânico é selecionado de sais de ferro ou alumínio, titânio, zircônio e similares.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracteri- zado pelo fato de que as técnicas de separação na etapa d) incluem flutuação, sedimentação, filtração, eletroforese, compressão e centrifu- gação.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracteri- zado pelo fato de que a filtração é conduzida por ultrafiltração, nanofil- tração ou osmose reversa.

13. Uso de anólito como um aditivo, caracterizado pelo fato de que é em processo eletroquímico de tratamento de água para dimi- nuir a dosagem de coagulantes e/ou floculantes, e conduzir o processo sem a necessidade para correção de pH.