BRPI0904204A2 - sistema hìbrido de tratamento de efluentes e o respectivo equipamento - Google Patents

Abstract

SISTEMA HìBRIDO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES E O RESPECTIVO EQUIPAMENTO, idealiza um sistema para o tratamento de efluentes e os respectivos equipamentos, que permitem tratar separadamente, e de forma mais eficiente, no mesmo sistema, os componentes que poluem o efluente como carga orgânica, nitrogénio e fósforo, pertencente ao campo dos artigos para tratamento de efluentes; o sistema de tratamento de efluentes compreende câmaras sequenciais em série, onde o líquido entra na primeira câmara de mídia livre (1) e percorre as seguintes de mídia fixa (5, 9 e 13) entrando sempre por baixo das mídias e saindo pela parte superior (7, 11 e 15); o sistema de aeração (4, 8, 12 e 16) no fundo dos tanques tem a função de transferir oxigénio para o meio líquido e agitar o meio para dar mobilidade às mídias livres na primeira câmara (1), manter a agitação desejada para manutenção da espessura de biofilme nas câmaras de mídia fixa (5, 9 e 13).

Description

"SISTEMA HÍBRIDO DE TRATAMENTO DEEFLUENTES E O RESPECTIVO EQUIPAMENTO".

Campo da invenção

A presente patente de privilégio de invençãorelata o sistema híbrido utilizado para o tratamento de efluentes eos equipamentos que consiste o processo, pertencente ao campodos artigos para tratamento de efluentes, e ao qual foi dado originaldisposição, com vistas a melhorar a sua utilização e desempenhoem relação aos sistemas usualmente encontrados no mercado.

Trata-se, portanto, de um sistemadesenvolvido com perfeição e eficiência, no intuito de oferecer ummétodo híbrido de tratamento de efluentes, proporcionando grandeconfiabilidade ao que se presta, tanto por suas característicasfuncionais, como pela eficiência do processo.

É ainda, objetivo do presente pedido,apresentar um sistema de tratamento de efluentes com baixoscustos para sua exeqüibilidade, porém aliado aos requisitos derobustez, segurança e praticidade utilitária, oferecendo assim aopúblico consumidor, uma opção adicional no mercado decongêneres, que ao contrário dos métodos usuais, ofereceinúmeras possibilidades e benefícios a seus usuários, tornando-seum sistema de grande aceitação no mercado referente.

Histórico da invenção

É prática normal para o tratamento deefluentes a passagem através de urna seqüência de zonas deaeração, compreendendo pelo menos uma zona submersa de leitofixo, pelo tratamento biológico, numa zona de sedimentabilidade.

Por exemplo, pode haver três ou quatrocompartimentos separados cada um com uma camada de filme fixo.Pontos deficientes do estado da técnica

O grande inconveniente da mídia fixa reside,especificamente no alto consumo de energia para fornecer oxigêniopara os microrganismos presentes em alta concentração no biofilmee no fato de que somente uma área específica, relativamente baixa,menor que 150m2/m3 pode ser utilizada nas primeiras zonas devidoao vigoroso crescimento biológico bloqueando as lacunas no leito.

Sumário da invenção

Foi pensando nesses inconvenientes que,após inúmeras pesquisas e estudos, o inventor, pessoa ligada aoramo, criou e desenvolveu o objeto da presente patente, idealizandoum sistema de tratamento de efluentes em que nem só asqualidades funcionais foram consideradas no projeto de suaimplantação, mas também a disposição dos componentes de seuequipamento que, trouxeram um aumento de eficiência semacarretar ônus algum.

Assim, a presente patente foi projetadavisando obter um sistema de tratamento de efluentes e o seurespectivo equipamento com menor número de peças possível,convenientemente configuradas e arranjadas para permitir que ométodo de tratamento de efluentes desempenhe suas funções comeficiência e versatilidade inigualáveis, sem os inconvenientes jámencionados.

O tratamento de efluentes pode serotimizado quando se combinam técnicas diferentes de tratamentoem um mesmo sistema.

A utilização de biofilmes fixados em mídiaslivres e fixas torna-se um método eficiente de tratamento,principalmente quando acoplados em seqüência de câmarasindependentes que fornecem um consórcio diferente demicrorganismos aptos a tratarem carga orgânica, nitrogênio efósforo.

No polimento final utiliza-se outra técnica detratamento baseado em membranas de ultra filtração que resultaem um alto grau de tratamento do efluente final.

Seu sistema inovador permite que seobtenha um excelente nível de funcionalidade, oferecendo umtratamento eficiente, cujo equipamento que o constitui possuigrande durabilidade, tendo sido criado, principalmente, para aobtenção de uma grande eficiência.

A presente invenção é baseada nadescoberta da utilização de biofilmes fixados em diferentesestruturas plásticas que desenvolvem o crescimento e adesão demicrorganismos que associados a condição de aeração intermitentedo processo, criam um consórcio diferenciado de biomassa emcada etapa do processo propiciando um sistema altamente eficientena remoção de carga orgânica, nitrogênio, fósforo e sólidos emsuspensão e tornando economicamente viável a utilização demembranas de ultra filtração no polimento final, garantindo umefluente tratado superior as técnicas convencionais.

A fixação de biofilmes em estruturas deplástico promove diferentes características de processo frente aosistema convencional de reatores convencionais de membrana(MBR) tais como:

a) Concentração muito menor de sólidosem suspensão e baixa viscosidade no reator de biofilme.

b) Metodologia diferente no controle daidade de lodo do sistema (SRT).Baixos valores de sólidos em suspensão(SS) desenvolvidos no sistema podem oferecer uma série devantagens ao sistema, tais como:

- Baixo consumo de energia provida para osistema de aeração devido à baixa viscosidade do líquido.

- Potencialmente menos problemas dedeposição de sólidos e entupimentos dos módulos das membranasde ultra filtração e, por conseguinte maior vida útil da mesma.

- Menor requerimento de área para ainstalação das membranas devido ao alto fluxo obtido no processode polimento e uma menor área de filtração requerida.

- Menor utilização de produtos químicos nalimpeza das membranas devido ao menor "biofauling" (entupimento)das mesmas.

A invenção promove um tratamento eficientee econômico devido à alta concentração de microorganismospresentes no biofilme fixado nas mídias, e o alto fluxo de filtraçãonas membranas de polimento, tornando o sistema compacto emodular. Isto significa um grande potencial no desenvolvimento denovas estações de tratamento, bem como permite uma re-adequação de sistemas antigos já utilizados e que estão comproblemas de excesso de vazão ou carga orgânica e nitrogenada,atendendo a critérios mais rígidos de tratamento exigidos nosdescartes em corpos d'água ou para reuso de água em função dopolimento final utilizado nas membranas.

É de se compreender assim que a presenteinvenção é particularmente vantajosa onde existe restrição de áreapara construção de uma estação de tratamento, pois o seu formatocompacto utiliza containeres ou tanques plásticos na suacomposição tornando o sistema com característica demodularidade, sendo facilmente expandido de acordo com as novasrequisições, oferecendo uma concepção inovadora sobre osmodelos conhecidos.

Breve descrição dos desenhos da invenção

A seguir, para melhor entendimento ecompreensão de como se constitui o "SISTEMA HÍBRIDO DETRATAMENTO DE EFLUENTES E O RESPECTIVOEQUIPAMENTO", que aqui se pleiteia, apresentam-se os desenhosilustrativos em anexo, onde se vê:

A FIG. 1 - Mostra uma representaçãoesquemática com secção em corte mostrando a composição dasmídias, sistema de aeração e fluxo hidráulico, demonstrandotambém o formato compacto da estação.

A FIG. 2 - Mostra as etapas de tratamentoem sistema contínuo com as etapas de um a quatro com opolimento das membranas.

Descrição detalhada da invenção

De conformidade com o quanto ilustram asfiguras acima relacionadas, o "SISTEMA HÍBRIDO DETRATAMENTO DE EFLUENTES E O RESPECTIVOEQUIPAMENTO", objeto da presente patente, caracteriza-seessencialmente pelo fato de que os equipamentos e a metodologiada invenção podem ser considerados convencionais, exceto pelacombinação de técnicas que permitem tratar separadamente, e deforma mais eficiente, no mesmo sistema, os componentes quepoluem o efluente como carga orgânica, nitrogênio e fósforo.

Na primeira etapa do tratamento, na primeiracâmara, o efluente entra em contato com biofilmes existentes emmídias livres (peças de plástico) que flutuam no meio líquido epercorrem todo o tanque devido à agitação promovida através do arinjetado na parte inferior do tanque, que além disso, tambémfornece oxigênio aos microorganismos que atuam na fase aeróbiado tratamento. A ação dos microorganismos presentes nas mídiasnesta primeira etapa do tratamento inibe o crescimento exageradode microrganismos nas etapas seguintes do processo evitandoentupimento das mídias fixas (peças plásticas estruturadas)existentes nas câmaras seguintes. A característica porosa da mídiautilizada faz com que a espessura ideal de biofilme permaneça fixamesmo com o choque entre si das peças plásticas.

A mídia tem uma área específica superficialde 101m2/m3, podendo em peças com diâmetros menores atingir a341m2/m3. Nessa primeira etapa do tratamento são preenchidas50% do volume do tanque com as mídias em questão.

Na saída da primeira etapa de tratamentoexiste um gradeamento, a qual evita que as peças de mídia livretransitem para a segunda etapa. A aeração é provida pela injeçãode ar de um soprador e difundida no meio líquido através dedifusores de bolhas.

Na seqüência do tratamento existem trêsetapas com mídia fixa, aeradas da mesma forma que a anterior cominjeção de ar do soprador para os difusores de bolhas grossas.

As mídias colocadas em cada etapa acimacitadas, são peças de plástico em polietileno estruturado, cujasáreas específicas superficiais são de 100 m3/m2, 150 m3/m2 e 150m3/m2 respectivamente.

A aeração nessas etapas ocorre de formaintermitente, com intervalo de duas em duas horas promovendozonas aeróbias, anóxias e anaeróbias que promovem o tratamentoda carga orgânica, do nitrogênio e do fósforo. Um sistemaautomático operado por tempo de atuação liga e desliga o sopradornesse intervalo de tempo.

A separação final dos microorganismos doefluente tratado é feita através da utilização de membranas de ultrafiltração que podem ser poliméricas ou de cerâmica em um tanqueou externa no final do tratamento.

O sistema é composto por 4 câmaras (4etapas), um tanque de balanço e um conjunto de membranas,respectivamente:

Uma câmara reator de mídia livre (1),contendo mídia com uma área específica superficial de 90m3/m2 (2)e tendo o efluente entrando nesta câmara na parte superior (3) eaeração na parte inferior (4).

Uma câmara reator de mídia fixa (5),contendo mídia com uma área específica superficial de 100m3/m2(6), uma entrada de efluente na parte superior e saída portubulação na parte inferior da câmara (7) e aeração na parte inferior (8).

Uma câmara de reator de mídia fixa (9)contendo mídia com uma área específica superficial de 150m3/m2(10), uma entrada de efluente na parte superior e saída portubulação na parte inferior da câmara (11) e aeração na parteinferior (12).

Uma câmara de reator de mídia fixa (13)contendo mídia com uma área específica superficial de 150m3/m2(14), uma entrada de efluente na parte superior e saída na parteinferior da câmara (15) e aeração na parte inferior (16).Um tanque de balanço (17) com entrada naparte superior (18) e saída na parte inferior (19). Um conjunto demembranas de ultrafiltração (20) contendo as membranascerâmicas de ultra filtração, uma entrada de efluente na parteinferior (21), uma saída na parte superior (22) e uma linha deretorno de lodo (23) para a etapa 1, e uma linha de descarte de lodopara destinação final (24). O sistema de aeração é composto porum soprador (25) e um controlador de tempo (temporizador) (26).

Na primeira câmara a mídia livre removenormalmente até 3,5 kg/m3/dia, utilizando-se a área específica de101m2/m3.

Na segunda câmara a mídia fixa remove até12 gDBO/m2/dia, considerando-se uma área superficial limpa de100m2/m3 e com biofilme fixado e espessura de 2 mm, a áreasuperficial passa a ser de 233m2/m3.

Nas câmaras subseqüentes 3a e 4a, a mídiafixa remove até 12 gDBO/m2 dia, considerando uma área superficiallimpa de 150 m2/m3 e com biofilme fixado e espessura de 2mm aárea superficial passa a ser de 387 m2/m3.

Nas 3a e 4a câmaras a mídia fixa remove até1,8 g de Nitrogênio/m2 dia, considerando-se uma área superficiallimpa de 150 m2/m3 e com biofilme fixado e espessura de 2mm, aárea superficial passa a ser de 387 m2/m3.

O fluxo específico de vazão no polimentofinal através de membrana cerâmica de ultra filtração atinge valoresaté 500 l/m2h.

Pode-se assim, constatar através do expostoque o "SISTEMA HÍBRIDO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES EO RESPECTIVO EQUIPAMENTO" ora em questão, caracteriza-secomo um sistema de grande utilidade, apresentando todas asqualidades práticas e de funcionalidade que justificam plenamente opedido de patente de privilégio de invenção.

Claims (9)

1. "SISTEMA HÍBRIDO DE TRATAMENTODE EFLUENTES E O RESPECTIVO EQUIPAMENTO",compreendido por um sistema para o tratamento de efluentes e osrespectivos equipamentos, que permitem tratar separadamente, ede forma mais eficiente, no mesmo sistema, os componentes quepoluem o efluente como carga orgânica, nitrogênio e fósforo,caracterizado pelo fato de que o sistema de tratamento deefluentes compreende câmaras seqüenciais em série, onde olíquido entra na primeira câmara de mídia livre (1) e percorre asseguintes de mídia fixa (5, 9 e 13) entrando sempre por baixo dasmídias e saindo pela parte superior (7, 11 e 15), após esta etapa oefluente vai para o tanque de balanço (17) onde o conjunto demembranas de ultrafiltração que fica localizado na saída dessetanque (20) efetua o polimento final, o efluente então é processadoentrando pela parte inferior do conjunto de membranas e saindopela parte superior do mesmo (22), o resíduo da filtração(concentrado) volta, através de bomba do conjunto de membranaspela linha (23) para primeira câmara ou é descartadoperiodicamente para destinação final (24); o sistema de aeração (4,-8, 12 e 16) no fundo dos tanques efetua a transferência oxigêniopara o meio líquido e agita o meio para dar mobilidade às mídiaslivres na primeira câmara (1), mantém a agitação desejada paramanutenção da espessura de biofilme nas câmaras de mídia fixa (5,-9 e 13); o sistema de temporização (26) do soprador de ar (25)mantém o processo nas zonas óxicas, anóxicas e anaeróbicas(presença e ausência de oxigênio no meio liquido), o que permiteselecionar em cada etapa o tipo de microrganismo que irá tratar opoluente desejado (carga orgânica, nitrogênio e fósforo).

2. "O EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1, é caracterizado pelo fato de serem previstasmídias livres flutuantes (2) na primeira câmara, mantidas flutuantespela ação da aeração (4).

3. "O EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as mídias livresflutuantes (2) compreendem peças plásticas que possuem áreasuperficial específica para fixação dos biofilmes.

4. "O EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende 3zonas aeradas com mídia fixa (5, 9 e 13).

5. "O EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as mídias fixas (6,10 e 14) são peças plásticas estruturadas nas câmaras de mídiafixa (5, 9 e 3).

6. "O EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as mídias fixas (6,10 e 14) estruturadas ocupam parte das câmaras (5, 9 e 13).

7. "O EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as zonas detratamento são contínuas.

8. "O EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é previsto umconjunto do sistema de membranas (20) na saída do tanque debalanço (17).

9. "O SISTEMA" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que no método dotratamento de efluente descrito, o líquido a ser tratado passa pelosistema através de câmaras em série e o lodo é removido dosistema pela linha de concentrado (23) e descartado do sistema(24) para destinação final.