BRPI0613223A2 - método e dispositivo para purificação de efluente - Google Patents

Abstract

MéTODO E DISPOSITIVO PARA PURIFICAçãO DE EFLUENTE. A presente invenção refere-se a um método para purificar efluentes, principalmente efluentes da indústria de papel, apresentando as seguintes etapas de processo: a) decantaçEo aeróbia do efluente por lodo ativado em um tanque de lodo ativado (1) ; b) decantaçâo final de pelo menos uma parte da mistura de efluente e lodo ativado que sai do tanque de lodo ativado (1) em um tanque de decantação final (2); c) desidratação de uma parte da mistura de efluente e lodo ativado que sai do tanque de decantação final (2) em um agregado de desidratação (3); d) retorno de pelo menos uma parte do lodo ativado separado nas etapas b) e/ou c) para o tanque de lodo ativado (1).

Description

"MÉTODO E DISPOSITIVO PARA PURIFICAR EFLUENTES"

A presente invenção refere-se a um método e a umdispositivo para purificar efluentes, principalmenteefluentes gerados na fabricação de papel.

É conhecido pelo documento DE 101 48 474 Al umdispositivo com as características do conceito genéricoda reivindicação 15.

Atualmente existem muitas estações de tratamentobiológico para purificar efluentes que se depositam emfábricas de papel. Estações desse tipo em geralapresentam uma fase aeróbia de tratamento por lodoativado assim como uma fase de decantação final. Na fasede ativação encontram-se microorganismos adaptados comolodo ativado, os quais decompõem o material orgânicopresente no efluente, utilizando-se oxigênio. Produtosfinais desses processos são comumente dióxido de carbono,água e biomassa. No tanque de decantação final, que ficaconectado em serie à fase de ativação, se realiza umaseparação da mistura de lodo ativado e água. Foidivulgada uma estação desse tipo no documento PTS-MS10/94 intitulado "Operação de estações de tratamentobiológico para purificação de efluentes em fábricas depapel, supervisão, controle e otimização" daPapierstiftung, em Hessstrasse 134, D-80797 em Munique.

Obtém-se um aumento da capacidade hidráulica dessedispositivo conhecido ou do método conhecido no caso dométodo e do dispositivo de acordo com o documento DE 10148 474 Al, pelo fato de adicionalmente após a decantaçãofinal uma parte da mistura de efluente e lodo ativadoderivada da fase de ativação ser desidratada dentro deum agregado para desidratação. 0 lodo ativado separadodurante a decantação e drenagem é reconduzido, pelo menosparcialmente, para tanques de tratamento por lodoativado. Esse dispositivo conhecido ou esse métodoconhecido são especialmente, porém não exclusivamente,indicados para tanques retangulares.. Devido ao gradientede concentração dominante no tanque retangular o custorelativo a engenharia de controle no caso do dispositivoe do método conhecidos é relativamente alto.A tarefa da presente invenção consiste em propor umdispositivo e um método para purificar efluentes,principalmente efluentes da indústria de papel, pelosquais pode-se reduzir os custos relativos à engenharia decontrole.

Com relação ao método, essa tarefa é solucionada, deacordo com a invenção, através do objeto da reivindicação1 e com relação ao dispositivo através do objeto dareivindicação 15.

Diferentemente do método e do dispositivo conhecidos apartir do documento DE 101 48 474 Al, o cerne da invençãoreside no fato de uma parte do lodo ativado separado notanque de decantação final poder ser inserido no agregadopara desidratação. Para tanto, está previsto de acordocom a reivindicação 1, na etapa c) , que uma parte damistura efluente e lodo ativado extraída do tanque dedecantação final seja drenada em um agregado paradesidratação. Além disso, no caso do método de acordo coma invenção, também está previsto que uma parte do lodoativado, que é separado no tanque de decantação finale/ou no agregado para desidratação, seja reconduzida aotanque de lodo ativado.

Com relação ao dispositivo, o cerne da invenção reside nofato de o lodo ativado separado no tanque de decantaçãofinal poder ser conduzido ao agregado para desidratação.A invenção apresenta a vantagem de poder ser utilizadade forma especialmente boa, mas não exclusivamente em umtanque redondo, sendo que a alimentação de efluentes podeser feita através de um funil na parte central do tanqueredondo, de forma a evitar um gradiente maior deconcentração. Os custos associados à engenharia decontrole do método de acordo com a invenção ou dodispositivo de acordo com a invenção tornam-se portantobem menores.

Uma maior simplificação do elemento de controle tambémpode ser obtida pelo fatio de na etapa b) a mistura totalde efluente e lodo ativado é conduzida do tanque detratamento por lodo ativado para dentro do tanque dedecantação final.

Na etapa b) existe também a alternativa de conduzir umaparte da mistura de efluente e lodo ativado do tanque delodo ativado para dentro do tanque de decantação final euma outra parte da mistura de lodo ativado e efluente dotanque de lodo ativado para dentro do agregado paradesidratação. Nesta forma de concretização da invenção ométodo conhecido pelo documento DE 101 48 474 Al écombinado com o método, de acordo com a invenção, deforma que a carga hidráulica possa ser reduzida com umcusto em engenharia de controle suportável.

Como agregado para desidratação podem ser utilizados porexemplo um decantador, um sedimentador ou uma unidade deconcentração. De acordo com uma forma de concretizaçãovantajosa da presente invenção o agregado paradesidratação apresenta um filtro prensa. A desidrataçãona etapa c) é realizada portanto em um filtro prensa quefunciona como agregado para desidratação. O lodo ativadoextraído da desidratação por filtro prensa contém bemmenos água do que o lodo ativado convencional extraído dotanque de decantação final. 0 teor de matéria sólidapresente no lodo ativado extraído durante a desidrataçãopor filtro prensa é de aproximadamente 10 vezes mais doque o teor presente no lodo ativado extraído do tanque dedecantação final. Isso significa que o lodo ativadoreconduzido para a fase de ativação contém pouca água. Acarga hidráulica diminui, conseqüentemente, em relação auma decantação final convencional, por uma diferença dasconcentrações correspondentes de matéria sólida namistura efluente / lodo ativo. Disto resulta também umtempo maior de contato do efluente com a biomassa na fasede ativação. Portanto, com uma dimensão constante da fasede ativação pode-se obter um aumento da carga hidráulica,ou seja, do efluente introduzido.No caso do filtro prensa, trata-se de uma mesadesaguadora de lodo, sobre a qual é conduzida umacorreia sem fim. Neste caso, existem duas ou maispolias de desvio. A correia sem fim é composta,preferivelmente, de uma tela de material plástico eapresenta uma estrutura crivada. O processo dedesidratação é provocado pela estrutura crivada. Amistura de efluente e lodo ativado é colocada sobre amesa desaguadora e é desidratada pela tela filtrante,sendo que o lodo espessado vai se depositando em um funilpara o processamento posterior correspondente. Parasustentar a degradação do lodo espessado acumulado estepode ser por exemplo raspado da superfície da telafiltrante. A massa suspensa (e não removida) pode serremovida da tela da correia filtrante por jato de águaque é jateada de dentro do interior da mesa de correiafiltrante ou por ar comprimido, removendo-a de dentro datela da correia filtrante. 0 uso de ar comprimido éespecialmente vantajoso pois através dele evita-se umefeito de diluição para o sistema de tratamento por lodoativado. Os bocais injetores empregados para apurificação são colocados preferivelmente em sentidotransversal à peneira. 0 abastecimento desses bocaisinjetores pode ser feito ou através de uma bomba externae/ou através de um fluxo parcial de filtrado decantado,que é extraído e conduzido separadamente. 0 transporteposterior da matéria sólida filtrada é feito por exemploatravés de uma rosca sem-fim ou em queda livre, sendo quea água de limpeza do filtro prensa assegura a fluideznecessária. A água do filtrado é coletada por exemplo emum fundo fechado da unidade de desidratação com correiafiltrante e transportada através de tubos.

Preferivelmente a mistura de efluente e lodo ativado quesai da fase de ativação é conduzida ao agregado dedesidratação com taxa de fluxo constante. No caso de umdispositivo correspondente para purificar efluentes,encontramos um equipamento para o transporte constante demistura de lodo ativado e efluente, retirando-o da fasede ativação e levando-o até o agregado de desidratação.

Isso significa que o agregado de desidratação éabastecido com um fluxo constante de mistura de efluentee lodo ativado vindo da fase de ativação. No tanque dedecantação final, portanto, é introduzida apenas a parteremanescente da mistura de efluente e lodo ativado quesai da fase de ativação. Flutuações na faixa de efluentespodem ser compensadas portanto através da decantaçãofinal.

Quando, no âmbito da presente invenção,falamos de umagregado de desidratação e de um filtro prensa, isso nãoimplica em um caráter restritivo. E possível dividir aseqüência da fase de ativação não somente em dois, porémem três ou mais fluxos, dos quais dois ou mais fluxos sãoconduzidos para dois ou mais agregados de desidratação,principalmente a filtros prensa. Desse modo, uma fase deativação pode ser instalada para o abastecimento devários agregados de desidratação e também vice-versa.

Para transportar a mistura de efluente e lodo ativado dafase de ativação para o agregado de desidratação éinstalada, preferivelmente, uma bomba centrífuga. A bombacentrífuga possui a vantagem de fornecer um transportecontínuo, ou seja, de a mistura de efluente e lodoativado ser conduzida continuamente ao agregado dedesidratação. Uma outra vantagem reside no modoconstrutivo compacto de bombas desse tipo, por isso elasrequerem pouco espaço para instalação.

De acordo com uma forma preferível de concretização dapresente invenção, a fase de ativação compreende pelomenos um disco biológico, talvez dois até cinco discosbiológicos. A clarificação aeróbica é feita, portanto,sob utilização de um ou mais discos biológicos. Discosbiológicos desse tipo, também chamados de contactoresbiológicos rotatórios, são construídos basicamente dediscos rotatórios feitos de material plástico. 0 diâmetrode discos biológicos desse tipo em geral situa-se entre 2a 5 m, sendo que na utilização de vários discosbiológicos estes apresentam uma distância entre si,preferivelmente, de 15 a 20 mm. Os discos giram em tornode um eixo comum, imergindo quase até a metade noefluente a ser purificado. A degradação biológica damatéria orgânica se realiza tanto na superfície dosdiscos biológicos como na fase aquosa, onde osmicroorganismos se tornam ativos. De acordo com uma formaalternativa de concretização o tanque de ativação podeser projetado como discos biológicos ou como tanquesaerados.

0 efluente purificado que sai do tanque de decantaçãofinal pode, caso seja necessário, ser conduzido a umoutro sistema de filtração. Neste caso, um sistema defiltração é conectado em série ao tanque de decantaçãofinal no caso do dispositivo de acordo com a invenção. 0sistema de filtração serve para a purificação e filtraçãoposteriores dos efluentes purificados biologicamente.

Dependendo do grau de purificação desejado, podem serutilizados diferentes filtros para remover matéria muitofinas em suspensão. Preferivelmente as matérias filtradassão reconduzidas ao circuito de entrada para ativação. Aágua purificada pelo sistema de filtração posterior podeentão ser armazenada no emissário ou coletada em umtanque de água clarificada para ser reutilizada.

0 sistema de filtração posterior contémpreferivelmente, um filtro de duas camadas. Filtros deduas camadas são em geral conhecidos e contém duascamadas, respectivamente uma camada feita de um materialmais fino e uma camada feita de um material mãos grosso,sendo que a camada mais grossa fica por cima. A passagemda água a ser purificada é feita, tal como no caso dofiltro prensa, de cima para baixo. Em intervalos pré-determinados, cuja duração dependo do grau de impureza eda quantidade passada, se realiza uma retrolavagemresidual para a limpeza do filtro. Em seguida, aestrutura em camadas originárias se posiciona novamente.Uma filtração desse tipo em um filtro de duas camadaspode ser vantajosa ou então necessária se os valores decarga de afluentes resultantes da decantação final e/ouda desidratação por filtro prensa não forme baixos demodo suficiente para poder conduzir o fluxo diretamenteao emissário.

De acordo com uma forma vantajosa de concretização dapresente invenção, o sistema de filtração também ficaconectado ao agregado de desidratação através de umelemento de descarga do mesmo. O efluente purificadovindo do agregado de desidratação pode, portanto, serconduzido total ou parcialmente ao sistema de filtraçãoposterior. Desse modo, realiza-se no sistema de filtraçãotanto uma filtragem final do efluente purificado que saido tanque de decantação final como também do efluentepurificado que sai do agregado de desidratação.Dependendo do grau de impureza, a fase de ativação podeser conectada em série antes da fase de purificaçãomecânica. Exemplos de uma fase de purificação mecânicadesse tipo são racks, tanques de decantação primária oufiltros prensa . Os meios de purificação mencionadospodem ser utilizados individualmente ou em combinação.Por isso, recomenda-se quando utilizado um filtro prensaum tratamento constante de filtro parcial, enquanto notanque de decantação final pode ser feito um tratamentovariável de fluxo parcial. A utilização de um tanquebuffer para recolher quantidades de efluentes sempreelevadas mostrou-se bastante vantajosa. Já na fase depurificação mecânica pode ser introduzido por exemplo umagente de oxidação para impedir um apodrecimento.

A consistência do lodo espessado com ajuda do agregado dedesidratação e do filtro prensa pode ser influenciadapela adição de agentes auxiliares de floculação. Nestecaso, preferivelmente um dispositivo dosador é destinadoà adição de agentes auxiliares de floculação no agregadode desidratação. Esse dispositivo dosador pode ficaralojado por exemplo na tubulação entre a fase depurificação para transportar a mistura de lodo ativado eágua ou a bomba centrifuga e o agregado de desidrataçãoou o filtro prensa. O dispositivo dosador épreferivelmente projetado de tal forma que seja feita umamistura forçada do agente auxiliar de floculação inseridocom a mistura de efluente e lodo ativado. Isso pode serobtido por exemplo através de uma entrada e saídatangencial da mistura de lodo e água. No caso dodispositivo dosador pode se tratar por exemplo de umabomba apropriada. A intensidade da mistura pode serinfluenciada além disso por instalações adicionaisespeciais, como por exemplo por misturadores tipoturbilhão, misturadores estáticos ou sistemas derotor/estator.

O tratamento da mistura de efluente e lodo ativado noagregado de desidratação é ajustado automaticamente.

Neste caso, um equipamento de medição apropriado ficaconectado em seguida ao agregado de desidratação com afinalidade de medir o teor de matéria sólida do efluentepurificado. Além disso, encontra-se um dispositivo decomando, que controla o dispositivo dosador em função doteor de matéria sólida medido no equipamento de medição.

Um exemplo de equipamento de medição é uma sonda deturbidimetria/matéria sólida. Como alternativa tambémpode ser utilizado um espectroscópio UV. Se o teor dematéria sólida na água filtrada aumentar, então é emitidoum sinal ao equipamento de controle sendo que acapacidade de elevação do equipamento dosador, porexemplo de uma bomba com agente auxiliar de floculação, éaumentada gradativamente. 0 controle pode ser ajustado detal forma que o ajuste permaneça ainda poraproximadamente 10 minutos, depois de ser atingida aqualidade do filtrado desejada. Transcorridos 10 minutoso equipamento dosador é aos poucos recuado outra vez.

Também são possíveis outros intervalos, como por exemploem uma margem de 5 a 15 minutos, principalmente em umamargem de 8 a 12 minutos.Além da adição de agentes auxiliares de floculação aconsistência do lodo espessado pode ser influenciadatambém pela velocidade de peneiração. Portanto, existeoutra possibilidade de regulagem do método de acordo coma invenção. Uma outra opção para garantir o teor desejadode matéria sólida na água do filtrado reside napossibilidade de variar a bomba de alimentação dentro doslimites da capacidade em combinação com o equipamentodosador acima referido. Se no equipamento de medição formedido um teor elevado de matéria sólida, então serátransmitido um sinal ao equipamento de elevação e para abomba centrífuga, que será em seguida retrocedido. Aquantidade fornecida de mistura de efluente e lodoativado será então reduzida gradativamente. Esse tipo deajuste pode ser regulado separadamente ou em combinaçãocom o mecanismo regulador inicialmente indicado.Uma possibilidade da regulagem combinada reside porexemplo no fato de em caso de teor muito alto desubstâncias turvas no efluente purificado aumentarinicialmente a capacidade de elevação do equipamentodosador de floculante. Caso seja atingida uma capacidadeideal de elevação e exista um teor de substâncias turvasbem elevado no efluente purificado reduz-se a alimentaçãode floculante até o agregado de desidratação. A regulagemé configurada de forma que ao tingir 4 0% a 60%,principalmente 50% da capacidade máxima de elevação doequipamento, com aplicação de floculante ao mesmo tempoideal o processo de desidratação após 10 a 30 minutos,principalmente após 20 minutos é interrompido,possibilitando assim que a estação possa ser outra vezregulada manualmente. Também são possíveis outrosvalores-limite com relação à capacidade de elevação e aoutros intervalos. O lodo ativado separado no tanque dedecantação final contém preferivelmente uma concentraçãode matéria sólida de aproximadamente 2 g/l aaproximadamente 10 g/l, principalmente de aproximadamente2,5 g/l a aproximadamente 7g/l e ainda mais especialmentede 4 g/l a 5,5 g/l aproximadamente. Concentraçõeselevadas de matéria sólida no lodo ativado dificilmentepodem ser obtidas por meio do tanque de decantação final.

Além disso, quando se atinge um patamar abaixo ou acimadesses valores ocorrem desvantagens que acabam provocandouma danificação do sistema.

Por outro lado, o lodo ativado separado no agregado dedesidratação contém matérias sólidas em uma concentraçãode aproximadamente 30 g/l a 80 g/l, principalmente de 35g/l a 55 g/l aproximadamente. Assim sendo, a concentraçãode matéria sólida no lodo ativado é quase 10 vezes maiorno agregado de desidratação, por exemplo no filtro-prensa, do que aquela resultante do tanque de decantaçãofinal.

A presente invenção é a seguir mais detalhadamentedescrita com auxílio de um exemplo de concretização e comreferência ao desenho anexo esquemático, onde:

A figura 1 mostra o fluxograma de uma estação depurificação de efluentes para a indústria de papel, deacordo com a técnica anterior,

A figura 2 mostra um trabalho de ampliação de uma estaçãode acordo com a figura 1, que é utilizado para aumentar acapacidade de forma convencional;

A figura 3 mostra o fluxograma de uma outra estação depurificação de efluentes, de acordo com a técnicaanterior;

A figura 4 mostra uma estação de purificação de efluentesde acordo com a figura 1, levando em consideração a cargabiológica;

A figura 5 mostra a estação de purificação de efluentesde acordo com a figura 3, levando em consideração a cargabiológica e

A figura 6 mostra o fluxo grama de um exemplo deconcretização de um dispositivo e método de acordo com ainvenção.

Para melhor compreender o pano de fundo da invenção, aestação conhecida de acordo com a figura 1, 2 e 4 assimcomo a estação conhecida ampliada de acordo com a figura3 e 5 são a seguir mais detalhadamente apresentadas. Nosreportamos ã estação, de acordo com a invenção,conforme mostra a figura 6, e ao método de acordo com ainvenção. Já neste ponto chamamos a atenção para o fatode o dispositivo divulgado nas figuras de 1 a 5 e norespectivo relatório descritivo bem como o métododivulgado poderem ser combinados com o método, de acordocom a invenção e com o dispositivo de acordo com ainvenção.

Na figura 1 aparece assinalado com o sinal de referência1 uma fase de ativação e um tanque de lodo ativado. Nocaso de um filtro percolador conectado em série é feitoum carregamento preferivelmente através de bombas develocidade controlada. A regulagem do carregamento dofiltro percolador é feita quando está conectada em sérieuma segunda fase biológica após o filtro percolador,preferivelmente em função do teor de oxigênio da segundafase biológica. Quando o estágio de decomposiçãobiológica contém discos biológicos, trata-sepreferivelmente de vários discos biológicos, por exemplode 4 discos biológicos conectados em série comacionamento de velocidade controlada. Preferivelmente serealizam respectivamente após o segundo e quarto discobiológico medições de oxigênio que são utilizadas pararegular o número de rotações dos discos biológicos. Comode costume, preferivelmente na entrada de alimentação emrelação à fase de ativação, realiza-se uma dosagem desolução de sal nutritivo quando este se fizer necessário.

O sobrefluxo oriundo da fase de ativação 1, de acordo coma técnica anterior, ingressa completamente em um tanquede decantação final 2. No tanque de decantação final 2realiza-se a separação da mistura de efluente e lodoativado em água clara, praticamente sem matéria sólida eem lodo ativado. Além disso, é feita uma retenção,adensamento e armazenamento do lodo ativado. As demaisformas de concretização de um tanque de decantação finalsão tanques retangulares e redondos. 0 lodo ativadoprecipitado é conduzido novamente para a fase de ativaçãoatravés de um tubo. Neste caso, podem ser utilizadascâmaras protetoras ou câmaras de aspiração que trabalhamde acordo com o princípio de Heber. 0 retorno do lodopode ser feito continuamente ou em intervalos.

A água que sai do tanque de decantação final é conduzidanesse exemplo de concretização de uma fase de filtraçãoopcional posterior, por exemplo a um filtro de duascamadas, que aparece assinalado aqui com o sinal dereferência 4 . Também podem ser filtradas partículas dematéria sólida assim como agregados de partículas e lodoativado até um tamanho de aproximadamente 1 a 5milímetros. A água pura que sai desse filtro pode sercoletada em seguida ou em um tanque de água clarificadaou ser introduzida diretamente para dentro do corporeceptor de água.

Um exemplo da configuração possível da estação mostradana figura 1 (de acordo com a técnica anterior) é dado aseguir:

Fase de ativação:

<table>table see original document page 13</column></row><table>

Os dados acima foram deduzidos teoricamente. Seconsiderarmos as condições operacionais de fato, ou seja,o retorno do lodo ativado que sai do tanque de decantaçãofinal 2 para a fase de ativação 1, então teremos asseguintes condições:

Trajeto de ativação:

<table>table see original document page 14</column></row><table>

Nessa comparação fica claro que valores característicosessenciais hidráulicos da estação são negligenciados nodimensionamento geralmente usual da estação, quando não éconsiderado o lodo ativado retornado.

A figura 2 mostra a ampliação usual de acordo com atécnica anterior da estação da figura 1, se for precisoprocessar uma quantidade adicional de efluentes. Nafigura 2 foram designados os mesmos sinais a elementoscorrespondentes à forma de concretização da figura 1. Setivesse que ser administrada por exemplo uma elevadaquantidade de admissão de 100 m3/h, seria precisoconstruir outro tanque de decantação final respeitando ascondições de base geralmente aceitas e os valorescaracterísticos da estação acima referidos. Isso porémtraria como conseqüência o fato de o tempo de permanênciaefetivo e tempo de contato diminuir em aproximadamente50% com mesma dimensão da fase de ativação. Tendo emvista o tempo de contato então menor seria necessárioforçadamente uma ampliação da fase de ativação, conformeserá mais detalhadamente esclarecido a seguir. Umaampliação da fase de ativação só faria sentido de estafase estivesse sobrecarregada biologicamente. Porém se aquantidade de efluentes aumentar sendo que diminuirá oteor de substrato no efluente, deverá primeiramente serreduzida a carga hidráulica da estação.

Foram obtidos os seguintes dados para a estação mostradana figura 2 com uma quantidade de admissão aumentada em100 m3/h:

Trajeto de ativação:

<table>table see original document page 15</column></row><table>

Para atingir o tempo de permanência calculado em conexãocom a figura 1 de 1,30 h, conseqüentemente fase deativação terá que ser ampliada em 67% (de 0,78 h para1,30 h).

Desse modo, foram obtidas as seguintes condições notanque de decantação final:

Tanque de decantação final:

<table>table see original document page 15</column></row><table>hUma ampliação desse tipo de uma estação está associada aum grande gasto de tempo. Além disso, surge a necessidadede grande investimento financeiro. Através da ampliaçãonecessária da fase de ativação em praticamente 70% surgetambém a necessidade desproporcional de espaço. Aflexibilidade da estação com relação ao componente deefluente 9concentração do componente de efluente) élimitada no caso de uma ampliação convencional dessetipo. Em outras palavras, poderá ocorrer um grandeprejuízo da funcionalidade total da estação se o efluentefor "mais fino" ou "mais denso".

Na figura 3 aparece ilustrada uma alternativa conhecida apartir do documento DE 101 48 474 Al em relação àampliação convencional mostrada. O método apresenta asseguintes etapas : a) decantação aeróbia do efluente porlodo ativado em uma fase de ativação; b) decantação finalde uma parte da mistura de efluente e lodo ativado quesai da fase de ativação em um tanque de decantação final;c) desidratação de uma outra parte da mistura de efluentee lodo ativado que sai da fase de ativação em um agregadode desidratação; d) retorno de pelo menos uma parte dolodo ativado removido nas etapas b) e c) para o tanque delodo ativado.

Um dispositivo correspondente apresenta uma fase deativação para a decantação aeróbia do efluente, um tanquede decantação final para a separação de matériasólida/líquida assim como um agregado de desidrataçãopara a desidratação de lodo, sendo que tanto o tanque dedecantação final como também o agregado de desidrataçãoficam conectados à fase de ativação por pelo menos doissistemas de tubulação. Uma tubulação se estende desde ocanal de descarga da fase de ativação até o tanque dedecantação final e até o agregado de desidratação e servepara conduzir a mistura de efluente e lodo ativado.

Respectivamente, uma outra tubulação serve para retornaro lodo ativado espessado no tanque de decantação final ouno agregado de desidratação, para a fase de ativação.Através do retorno do lodo de dentro do agregado dedesidratação ou do tanque de decantação final a biomassanecessária para o sistema de ativação é novamentedisponibilizada de forma que o sistema aeróbio éestabilizado na ativação. Através do retorno do lodoevita-se ou minimiza-se principalmente que a purificaçãodo efluente seja prejudicada por perdas de lodobiológico.

A primeira fase, a saber a decantação aeróbia do efluenteem uma fase de ativação por meio de lodo ativadocorresponde àquela da técnica anterior de acordo com afigura 1. Diferentemente da técnica anterior conformefigura 1, é conduzida porém não toda a mistura de lodobiológico e água, que é descarregada da fase de ativação,ao tanque de decantação final, mas sim uma parte dela. Aoutra parte é desidratada em uma etapa paralela em umagregado de desidratação. Neste caso, o lodo biológicoespessado resultante, que sai tanto do tanque dedecantação final como do agregado de desidratação, éreconduzido para a fase de ativação. O efluentepurificado, que sai do tanque de decantação final e doagregado de desidratação, pode ser finalmente encaminhadopor exemplo diretamente ou através de uma fase depurificação por filtração para um corpo receptor de água.

Através do me'todo de acordo com a figura 3 e 5 a cargahidráulica da fase de ativação e da decantação final éreduzida para um patamar mínimo.

Principalmente em seguida à fase de ativação 1 o fluxo deefluente que sai é dividido em dois sub-fluxos, sendo queo primeiro fluxo, como ocorre normalmente, é conduzidopara um tanque de decantação final, ao passo que osegundo fluxo é conduzido para um agregado de'desidratação 3, por exemplo para um filtro prensa. 0 lodoativado separado, que sai tanto do tanque de decantaçãofinal 2 como do agregado de desidratação 3 é novamenteconduzido para a fase de ativação 1. Um sistema defiltração adicional 4, por exemplo um filtro de duascamadas, fica conectado em série ao tanque de decantaçãofinal, o qual é alimentado (linha tracejada) a partir dasaída do tanque de decantação final 2, e opcionalmentetambém a partir da saída do agregado de desidratação 3. Aágua que sai do agregado de desidratação 3 pode porémdepois de devidamente purificada deixar a fase defiltração final 4 e ser juntada ao efluente purificadoque sai da estação de filtração 4 e em seguida serdespejada no corpo receptor de água.

Foram obtidos os seguintes valores característicos naforma de concretização, de acordo com a invenção, com umaadmissão de efluente correspondente de 250 m3/h (issocorresponde às condições na forma de concretização deacordo com a técnica anterior da figura 2):

Fase de ativação:

<table>table see original document page 18</column></row><table>

Para atingir um tempo de permanência efetivocorrespondente à estação de origem, a fase de ativaçãoprecisa ser ampliada neste caso em 30% aproximadamente.Com isso, temos as seguintes condições para o tanque dedecantação final:

Tanque de decantação final:

<table>table see original document page 18</column></row><table><table>table see original document page 19</column></row><table>

Desse modo, torna-se desnecessária uma ampliação dotanque de decantação final, com relação ao tempo depermanência sob condições operacionais efetivas.

Observamos no exemplo mostrado de concretização, que paraadministrar uma quantidade adicional de 100 m3/h deefluentes a serem purificados é necessária uma ampliaçãoda decantação final com mais um tanque de decantaçãofinal. No caso do exemplo de concretização convencionalmostrado em conexão com a figura 2, a decantação finaldeve ser ampliada em 70% aproximadamente mantendo-se osvalores característicos essenciais da estação. Por outrolado, a fase de ativação precisa ser ampliada somente em30% aproximadamente quando utilizado o dispositivo deacordo com a invenção. Isso na prática representa umaeconomia de custos em 80% aproximadamente. Além disso, acarga hidráulica diminui em mais de 90% em relação àdecantação final convencional, tal como mostrado emcombinação com a figura 2 . Uma vantagem adicional emtermos de custos reside no fato de na construçãoconvencional ocorre uma necessidade maior de espaço emvirtude da ampliação necessária da fase de ativação. Emcontrapartida, no caso do dispositivo de acordo com apresente invenção é necessária apenas uma área adicionalmuito menor para a fase de ativação. Conforme podemosobservar na figura 1 e 3, são necessários poucoselementos adicionais para a remodelagem de uma estação jáexistente em relação a um dispositivo de acordo com ainvenção, por isso a ampliação pode ser feita numa baseatualizada.

A figura 4 mostra as condições da carga biológica no casoda estação de purificação de efluentes de acordo com atécnica anterior, conforme aparece ilustrada na figura 1.A estação ilustrada é dimensionada para uma cargabiológica de 560 kg CSB por dia, correspondente a 23kg/h. neste caso, deve-se entender por carga CSB anecessidade química de oxigênio, que representa um valorcaracterístico para a captação sumária dos componentesoxidáveis de um efluente. 0 método normatizado paradeterminar esse valor característico é conhecido dohabilitado na técnica na área de engenharia de tratamentode efluentes e por isso não será detalhadamente descrito.Na admissão para a ativação a carga CSB é de 93 mg/l, oque corresponde em uma admissão de 150 m3/h a uma cargade 14 kg/h. O lodo de retorno contém uma carga de 3 5mg/l, o que corresponde no caso da quantidade de retornode 120 m3/h a uma carga de 4 kg/h. Disso resulta para afase de ativação uma carga biológica de 67 mg/l, o quecorresponde no caso da admissão total de 2 70 m3/h a umacarga de 18 kg/h, sendo que o efluente purificado que saida decantação final apresenta uma carga de 3 5 mg/l, o quecorresponde no caso de uma quantidade de água de 150 m3/ha uma carga de 5,3 kg/h.

Na figura 5 aparecem representadas as condições em umaestação com relação à carga biológica, conforme ilustradona figura 3. A carga biológica na admissão para a fase deativação é também de 93 mg/l, o que corresponde nestecaso a uma carga biológica de 23 kg/h devido à quantidadeelevada de admissão no total de 250 m3/h. No lodo deretorno pode-se registrar uma carga CSB de 35 mg/l, o quecorresponde no caso de uma quantidade de 95 m3/h de lodode retorno transportada, a uma carga de 3 kg/h. Alémdisso, neste caso temos ainda a carga biológica do lodode retorno resultante da desidratação em correiafiltrante de 35 mg/l, o que corresponde a uma carga de0,4 kg/h no caso de uma quantidade de 5 m3/h.

Disto foram obtidos os seguintes valores para as cargasbiológicas de cada uma das fases:

Fase de ativação: 74 mg/l; isso corresponde a um valor de26 kg/h no caso de uma quantidade total de efluentes daordem de 350 m3/h;

Decantação final: 35 mg/l; isso corresponde a uma cargade 5 kg/h no caso de uma quantidade passada de efluenteda ordem de 23 0 m3/g;

Desidratação em filtro prensa: 35 mg/l; isso correspondea uma carga de 4 kg/h no caso de uma quantidade passadatotal de 120 m3/h;

Corpo receptor de água: 35 mg/l; o que corresponde a umacarga de 8,8 kg/h no caso de uma quantidade de água de250 m3/h.

Esses exemplos mostram que é possível, no caso deconcentração de admissão de efluente constante (carga CSBno efluente) a estação de tratamento de efluentesampliada, de acordo com a invenção, deve ser exploradacom relação à sua capacidade biológica. Tendo em vista acapacidade de produção hidráulica aumentada é possíveluma aquisição de substrato ideal sem que seja necessárioefetuar um aumento direcionado da concentração deadmissão de efluente (adição de amido por exemplo).

O fluxograma de um dispositivo,de acordo com a invenção,e de um método de acordo com a invenção aparece ilustradona figura 6.

A estação conforme figura 6 compreende um tanque de lodoativado 1, um tanque de decantação final 2, um agregadode desidratação 3 assim como um sistema de filtração 4.

No caso dessa estação é fundamental que o tanque dedecantação final 2 e o agregado de desidratação 3 fiquemconectados entre si por via hidráulica, de forma que olodo ativado e o lodo de retorno, separados no tanque dedecantação final, possam ser conduzidos ao agregado dedesidratação 3. Neste sentido, o agregado dedesidratação 3 fica conectado em série em seguida aotanque de decantação final 2, e em geral uma fase dedesidratação em seguida á fase de decantação final. 0agregado de desidratação pode ser, por exemplo, umaparelho com a designação Turbodrain TD3 . De resto, osarranjos do tanque de lodo ativado 1, do tanque dedecantação final 2, do agregado de desidratação 3 e dosistema de filtração 4, já descritos em combinação com odispositivo conhecido e com o método conhecido de acordocom as figuras de 1 a 5, podem ser empregados com odispositivo de acordo com a invenção e com o método deacordo com a invenção.

A estação ilustrada esquematicamente com auxílio dofluxograma de acordo com a figura 6 apresenta a seguinteestrutura, sendo descrita a seguir. Um fluxo de efluenteé conduzido da fase de decantação primária mecânica parao tanque de lodo ativado 1. 0 tanque de lodo ativado 1compreende além disso um conduto 5 para a condução delodo de retorno de dentro do agregado de desidratação 3assim como um outro conduto 6 para o lodo de retorno, queé separado no tanque de decantação final 2. O tanque delodo ativado 1 compreende além disso um tubo de descarga7, que conecta o tanque de lodo ativado 1 com o tanque dedecantação final 2.

0 tanque de decantação final 2 é executadopreferivelmente como tanque redondo, sendo que aalimentação de efluente através do tubo 7 para dentro dotanque de decantação final 2 é feita através de um funilalojado no tanque de decantação final 2 na partecentral.

O tanque de decantação final 2 compreende um tubo dedescarga 8, que conecta o tanque de decantação final 2com o agregado de desidratação 3, de forma que o lodo deretorno possa ser conduzido do tanque de decantação final2 para o agregado de desidratação 3 através do tubo dedescarga 8. O tanque de decantação final 2 fica conectadocom um outro tubo, a saber com o tubo de admissão que seestende até o tanque de lodo ativado 1, de forma que olodo ativado possa ser conduzido para fora do tanque dedecantação final 2 até o tanque de lodo ativado 1.

Um outro tubo de descarga 9 conecta o tanque dedecantação final 2 com o sistema de filtração 4.Fica claro que os tubos de descarga 6,8 e 9 do tanque dedecantação final 2 representam os respectivos tubos paraos tanques conectados em série 1,4 e para o agregado 3.

O sistema de filtração 4, que pode compreender um filtrode duas camadas, fica conectado a um corpo receptor deágua através do tubo 10.

0 agregado de desidratação 3 compreende um tubo deadmissão, a saber o tubo de descarga 8 do tanque dedecantação final 2 assim como dois tubos de descarga, asaber o tubo 5, que vai até o tanque de lodo ativado 2assim como um outro tubo 11, através do qual a águapurificada é conduzido, saindo de dentro do agregado dedesidratação 3 para dentro do tubo 10, que se estende atéo corpo receptor de água.

A estação acima descrita assim como o método descritoacima possibilitam o retorno do lodo ativado, levando-otanto para fora do agregado de desidratação 3 (atravésdo tubo 5) como também para fora do tanque de decantaçãofinal 2 (através do tubo 6) até o tanque de lodo ativado1. Além disso, entre o tanque de decantação final 2 e oagregado de desidratação 3 existe uma conexão hidráulicade forma que uma parte do lodo ativado separado no tanquede decantação final 2 seja conduzida até o tanque de lodoativado através do agregado de desidratação 3, sendo quedo lodo ativado é retirado líquido no agregado dedesidratação 2, que será conduzido até o corpo receptorde água como efluente purificado através do tubo 11.

O caudal assim como as concentrações da biomassa, atravésdos quais a estação, de acordo com a invenção, pode serpor exemplo operado, conforme figura 6, aparecemindicados na figura 6.

Além disso, também é possível combinar o dispositivoconforme figura 6 com o dispositivo conforme figura 5.

Isso significa que no caso do dispositivo de acordo com afigura 5 está previsto um tubo de conexão entre o tanquede decantação final 2 e o agregado de desidratação 3, deforma que o lodo ativado possa ser conduzido para fora dotanque de decantação final 2 até o agregado dedesidratação 3. 0 agregado de desidratação 3 seria entãoabastecido com a mistura de efluente e lodo ativado pelotanque de decantação final 2 e pelo tanque de lodoativado 1 através de dois tubos.

Claims (26)

1. Método para purificar efluentes, principalmenteefluentes da indústria de papel, caracterizado pelo fatode apresentar as seguintes etapas de processo:a)decantação aeróbia do efluente por lodo ativadorealizada em um tanque de lodo ativado (1);b) decantação final de pelo menos uma parte da mistura deefluente e lodo ativado que sai do tanque de lodo ativado(1), realizada em um tanque de decantação final (2) ;c) desidratação de uma parte da mistura de efluente elodo ativado que sai do tanque de decantação final (2) ede uma parte do lodo ativado separado no tanque dedecantação final, realizada em um agregado dedesidratação (3);d) retorno de pelo menos uma parte do lodo ativadoseparado nas etapas b) e/ou c) , para o tanque de lodoativado (1).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de na etapa b) a mistura total de efluente elodo ativado (1) ser conduzida de dentro do tanque delodo ativado (1) até o tanque de decantação final (2).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de na etapa b) uma parte da mistura de efluentee lodo ativado ser conduzida de dentro do tanque de lodoativado (1) até o tanque de decantação final (2) , e deuma outra parte da mistura de efluente e lodo ativado serconduzida de dentro do tanque de lodo ativado (1) até oagregado de desidratação (3) .

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 3, caracterizado pelo fato de o efluentepurificado ser conduzido de dentro do tanque dedecantação final (2) até um sistema de filtração (4).

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 4, caracterizado pelo fato de o efluentepurificado ser conduzido pelo menos parcialmente dedentro do agregado de desidratação (3) até o sistema defiltração (4).

6. Método, de acordo com a reivindicação 4 ou 5,caracteri zado pelo fato de o efluente purificado serconduzido de dentro do tanque de decantação final (2) atéo filtro de duas camadas na qualidade de sistema defiltração (4).

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 6, caracterizado pelo fato de a desidratação serealizar conforme etapa c) por meio de um filtro prensana qualidade de agregado de desidratação (3).

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 3 a 7, caracterizado pelo fato de a mistura deefluente e lodo ativado que sai do tanque de lodo ativado(1) e/ou do tanque de decantação final (2), ser conduzidaaté o agregado de desidratação (3) com caudal constante.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 8, caracterizado pelo fato de a decantação aeróbiaser feita conforme etapa a) através de pelo menos umdisco biológico.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 9, caracterizado pelo fato de o lodo ativadoseparado na etapa b) ser reconduzido para o tanque delodo ativado (1) em uma concentração de 2 g/l até 10 g/laproximadamente.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de o lodo ativado separado naetapa b) ser reconduzido para o tanque de lodo ativado(1) em uma concentração de 2,5 g/l a 7 g/laproximadamente, principalmente de 4 g/l a 5,5 g/laproximadamente.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 11, caracterizado pelo fato de o lodo ativadoseparado na etapa c) ser reconduzido para o tanque delodo ativado (1) em uma concentração de 30 g/l a 80 g/laproximadamente.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de o lodo ativado separado naetapa c) ser reconduzido para o tanque de lodo ativado(1) em uma concentração de 35 g/l a 55 g/l.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 13, caracterizado pelo fato de o lodo ativadoseparado na etapa b) ser conduzido até o agregado dedesidratação (3) em uma concentração de 2 g/l a 10 g/laproximadamente, principalmente de 2,5 g/l a 7 g/laproximadamente, mas especialmente de 4 g/l a 5,5 g/laproximadamente.

15. Dispositivo para purificar efluentes, principalmenteefluentes da indústria de papel, provido de um tanque delodo ativado (1) para a recepção de uma mistura de lodoativado e efluente visando a decantação aeróbia doefluente, de um tanque de decantação final (2) para aseparação de matéria sólida/líquida da mistura deefluente e lodo ativado assim como de um agregado dedesidratação (3) para a desidratação da mistura deefluente e lodo ativado e do lodo ativado, caracterizadopelo fato de o tanque de decantação final (2) e oagregado de desidratação (3) estarem conectados por viahidráulica, de forma que a mistura de efluente e lodoativado que sai do tanque de lodo ativado (1) e/ou dotanque de decantação final (2) assim como o lodo ativadoseparado no tanque de decantação final (2) possam serconduzidos para o agregado de desidratação (3).

16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de o agregado de desidratação (3)apresentar um filtro prensa.

17. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 15 ou 16,caracterizado pelo fato de apresentar um equipamento parao transporte constante de mistura de efluente e lodoativado de dentro do tanque de lodo ativado (1) até oagregado de desidratação (3).

18. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de o equipamento para transporteconstante apresentar uma bomba centrífuga.

19. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 15 a 17, caracterizado pelo fato de seratribuído pelo menos um disco biológico ao tanque de lodoativado (1).

20. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 15 a 19, caracterizado pelo fato de umsistema de filtração ficar conectado em série ao tanquede decantação final (2) .

21. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 20,caracterizado pelo fato de o sistema de filtração (4)conter um filtro de duas camadas.

22. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 20 ou 21, caracterizado pelo fato de oagregado de desidratação (3) apresentar um tubo dedescarga que fica conectado ao sistema de filtração (4).

23. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 15 a 22, caracterizado pelo fato de umafase de purificação mecânica ficar conectada em sériediante do tanque de lodo ativado (1).

24. Dispositivo, de acordo com pelo menos uma dasreivindicações de 15 a 22, caracterizado pelo fato de umequipamento dosador e de adição de agentes auxiliares defloculação ficar conectado em série diante do agregado dedesidratação (3).

25. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 22,caracterizado pelo fato de ficar conectado em série umequipamento para medir o teor de substâncias turvas doefluente purificado, ao agregado de desidratação (3) e deestar presente um equipamento para controlar oequipamento dosador em função do teor de substânciasturvas medidas no equipamento de medição.

26. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 15 a 25, caracterizado pelo fato de oagregado de desidratação (3) e o tanque de decantaçãofinal (2) estarem conectados ao tanque de lodo ativado(1) através respectivamente de um tubo de retorno, a fimde retornar o lodo ativado.