BRPI0916079B1

BRPI0916079B1 - Método de tratamento de água marinha residual

Info

Publication number: BRPI0916079B1
Application number: BRPI0916079-5A
Authority: BR
Inventors: Rudolf C. Matousek
Original assignee: Severn Trent De Nora, L.L.C.; Dana Casbeer; David Hill; Rubin Bariya
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2019-06-18
Also published as: KR101379705B1; JP2012509170A; JP5281693B2; BRPI0916079A2; CN102215926B; CN102215926A; WO2010059208A1; KR20110095379A

Abstract

tratamento de água marinha residual métodos e sistemas para tratamento de água residual. a polpa da água residual é coletada em um tanque é encaminhada por uma bomba maceradora. a polpa macerada é canalizada para uma célula eletrolitica para oxidar e desinfetá-la. a polpa é então canalizado para uma célula de eletrocoagulação. partículas sólidas em suspensão são floculadas na célula eletrocoagulação. a polpa tloculada é encaminhada para um tanque de decantação primário para a separação do sedimento e um sobrenadante substancialmente clarificado. o sobrenadante é canalizado para um tanque secundário de clarificação para facilitar a posterior separação do sedimento. o sedimento é descarregado em um tanque coletor de sedimento. o nível de turbidez do sedimento descarregado é continuamente monitorado. quando o nível de turbidez iguala um valor baixo pré-determinado a descarga é interropida. o sobrenadante substancialmente clarificado pode ser descaregado como um efluente seguido de decloração.

Description

“MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUA MARINHA RESIDUAL” CAMPO DA INVENÇÃO [01] A presente invenção relaciona-se geralmente a tratamento de água residual e, em particular, para o tratamento e purificação de água marinha residual no local.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO [02] O tratamento no local de água residual é utilizado geralmente, para aqueles locais onde há acesso limitado a uma unidade municipal de tratamento de água ou instalação equivalente. Exemplos de tais locais são navios e plataformas de perfuração off-shore. Em tais locais, a água residual normalmente flui através de uma unidade biológica ou unidade de fermentação a bordo, e depois para dentro de um tanque de retenção. Quando o efluente do tanque de retenção atinge um determinado nível, a água pode ser bombeada através de uma unidade de esterilização.

[03] O principal problema no local de tratamento de efluentes é a redução da demanda biológica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), e as partículas suspensas na água, ou seja, sólidos suspensos totais (SST). Mesmo com a maceração tais partículas, que poderá ser seguido por degradação biológica ou um tipo de fermentação, a redução de tais partículas em limites considerados seguros para o meio ambiente tem sido marginal.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [04] Uma ou mais concretizações da presente invenção dizem respeito a métodos e sistemas de tratamento de esgoto a bordo de um navio marinho e / ou plataformas offshore estacionárias. Em uma modalidade da invenção, um método para o tratamento de esgoto compreende o bombeamento de polpa do efluente em um tanque de coleta de esgoto. O efluente é composto por esgoto, água preta, água cinza, resíduos de galeria e suas combinações. A polpa de águas residual ainda compreende partículas sólidas em suspensão, matéria orgânica e inorgânica, bactérias e gás aprisionado. Um sensor de nível de água residual

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 17/42

2/20 instalado no tanque de recolha de águas residual monitora o nível da água residual no tanque de coleta de esgoto. Quando a polpa de água residual atinge um limite superior pré-determinado, o sensor dispara o início automático da operação. O bombeamento do sedimento de água residual pode ser interrompido quando o nível da água residual cai abaixo de um limite inferior pré-determinado. A polpa do efluente é encaminhada para uma bomba de maceração das partículas de sólidos suspensos. Durante a maceração, as partículas sólidas são finamente moídas, resultando em partículas de tamanhos menores ocupando uma área de superfície maior. Um fluxo de polpa macerado pode ser desviado de volta para o reservatório de coleta de água residual. A suspensão macerada restante é canalizada para uma célula eletrolítica. A célula eletrolítica oxida e desinfeta a polpa macerada usando um volume controlado de água do mar ou salmoura. Uma vez que as partículas finamente maceradas ocupam uma área de superfície maior, a oxidação e desinfecção do sedimento macerado na célula eletrolítica é significativamente melhorada. Um agente antiespumante é adicionado à suspensão oxidada e desinfetados antes de canalizá-la para uma célula de eletrocoagulação. Os sólidos suspensos desinfetador podem ser aglomerados ou floculados na célula de eletrocoagulação. A polpa floculada é encaminhada para um tanque de decantação primária para a separação de um floco contendo sedimento e um sobrenadante substancialmente clarificado. O sobrenadante substancialmente clarificado é canalizado para um tanque secundário de clarificação para facilitar a posterior separação das polpas e do sobrenadante substancialmente clarificado. O sedimento de decantação e tanques de clarificação é precipitado no fundo dos tanques e é descarregado. O nível de turbidez das polpas descarregadas é continuamente monitorado. Quando o nível de turbidez iguala um valor baixo pré-determinado, a descarga de polpa é interrompida pelo fechamento automático das válvulas da tubulação de descarga de polpas. O sobrenadante substancialmente clarificado pode ser descarregado como um efluente tratado.

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 18/42

3/20 [05] O fluxo de polpa macerada é desviado de volta para o tanque coletor de água residual pode ser misturado com a polpa de água residual no tanque de coleta. Isso mantém uma mistura homogênea dentro do tanque de coleta de água residual. Em uma modalidade, uma bomba de mistura pode ser posicionada adjacente à bomba do macerador para misturar de forma contínua e recircular o fluxo da polpa macerado com a polpa de água residual no tanque de coleta de água residual.

[06] Um volume controlado de água do mar pode ser misturado com a polpa macerada conforme ela entra na célula eletrolítica. O volume de água do mar introduzido pode ser dependente da capacidade de tratamento específico do sistema de tratamento de água residual marinha. A polpa macerada pode ser oxidada e desinfetada por uma reação eletroquímica que ocorre dentro da célula eletrolítica. Em uma modalidade da invenção, a polpa macerada poderá ser contatada com um agente oxidante dentro da célula eletrolítica.

[07] A polpa oxidada e desinfetada é passada em uma célula de eletrocoagulação para aglomerar os sólidos macerados e outros sólidos em suspensão. A célula de eletrocoagulação pode aumentar o fluxo de água residual desinfetada com partículas metálicas que servem como locais de nucleação formando uma floculação com matéria orgânica. Os eletrodos na célula de eletrocoagulação podem ficar revestidos com as partículas sólidas e flocos com o uso contínuo. Em uma modalidade da invenção, a célula de eletrocoagulação é periodicamente submetida a um ar de purga automática e água. A purga libera o revestimento de partículas contaminantes dos eletrodos. O conteúdo da purga é canalizado para o tanque decantador primário.

[08] O sobrenadante substancialmente clarificado pode ser tratado com um ou mais produtos químicos antes da descarga para neutralizar o cloro residual para menos do que 0,5 mg/L. Em uma modalidade da invenção, uma quantidade ideal de um agente redutor é injetada no sobrenadante substancialmente clarificado utilizando-se uma bomba dosadora. O agente redutor pode ser selecionado do

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 19/42

4/20 grupo que consiste em bissulfito de sódio, sulfito de sódio, tiossulfato de sódio e dióxido de enxofre.

[09] Em uma ou mais modalidades da invenção, o efluente descartado, pode incluir menos do que 25 mg/L de Demanda Biológica de Oxigênio (DBO), menos do que 35 mg/L de Sólidos Suspensos Totais (SST), menos do que 120 mg/L do que Demanda Química de Oxigênio (DQO) e menos do que 100 cfu/100 ml de coliformes.

[010] Em uma outra modalidade da invenção, a polpa floculada da célula de eletrocoagulação, polpas e os contaminantes particulados desalojado durante o ar de purga automática e água são canalizados para uma câmara de desgaseificação. Os gases produzidos durante a reação de eletrólise e de outros gases residuais emitidos pela polpa são diluídos com ar ambiente e ventilados para a atmosfera. Um ventilador de ar elétrico pode ser usado para forçar o ar ambiente para a linha de ventilação.

[011] Em uma outra modalidade da invenção, a polpa floculada que sai da célula eletrocoagulação pode ser descarregada em um tanque de polimerização. Um ou mais polímeros catiônicos podem ser introduzidos na polpa floculada para formar quantidades polimerizadas aglomeradas sólidas. As quantidades polimerizadas aglomeradas sólidas podem ser filtradas através de uma unidade de filtração.

[012] Em uma outra modalidade da invenção, um sistema de tratamento de água residual compreende um tanque coletor de água residual, uma bomba trituradora capaz de moer sólidos em suspensão na água residual, uma bomba misturadora adjacente à bomba trituradora, uma célula eletrolítica, onde a célula eletrolítica compreende um câmara de reação, um ânodo disposto dentro da câmara de reação e um cátodo disposto dentro da câmara de reação, e meios para fornecer energia para a célula eletrolítica, uma célula de eletrocoagulação que está em comunicação fluida com a célula eletrolítica, um tanque de sedimentação adjacente à célula de eletrocoagulação, um tanque de clarificação ligado ao

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 20/42

5/20 tanque de decantação, um turbidímetro para detectar os níveis de turbidez do sedimento descarregado, uma unidade de decloração compreendendo uma bomba de injeção de produto químico ou uma bomba de medição, e uma bomba de descarga de efluentes. Em uma modalidade da invenção, o tanque decantador é conectado a uma câmara de desgaseificação. A câmara de desgaseificação compreende um ventilador elétrico e meios de ventilação para permitir a liberação dos gases diluídos produzidos durante a eletrólise. Em uma modalidade da invenção, um tanque de coleta de sedimento opcional está posicionado abaixo do tanque de decantação e clarificação.

[013] Em uma modalidade da invenção, o sistema de tratamento de água residual compreende uma estrutura de base rígida, onde a base da estrutura rígida é configurada e disposta para suportar o peso do sistema de tratamento de água residual. Em outra modalidade da invenção, o sistema de tratamento de água residual compreende um purgador de ar e água ligado à célula de eletrocoagulação. Em ainda outra modalidade da invenção, uma fonte de abastecimento de água do mar está ligada à célula eletrolítica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [014] A Fig. 1 é um diagrama de fluxo que ilustra um sistema de tratamento de água residual de acordo com uma modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA [015] Cada uma das reivindicações anexas define uma invenção separada, que para fins de violação é reconhecida como equivalente, incluindo os diferentes elementos ou limitações especificadas nas reivindicações. Dependendo do contexto, todas as referências abaixo, para a invenção pode, em alguns casos, se referirem a certas modalidades específicas somente. Em outros casos, será reconhecido que as referências a invenção irão se referir ao assunto recitado em uma ou mais, mas não necessariamente todas as reivindicações.

[016] Vários termos como os utilizados aqui são mostrados abaixo. Para a

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 21/42

6/20 extensão de um termo usado em uma reivindicação não esteja definido a seguir, deve ser dada a mais ampla definição que as pessoas versadas na arte deram a esse termo, como refletidas em publicações impressas e patentes emitidas no momento do depósito.

[017] Incorporações da invenção dizem respeito a métodos e sistemas para o tratamento de água residual marinhas a bordo de um navio e/ou plataformas offshore estacionárias. Como usado aqui, o termo onboard referese à purificação no interior da instalação em que a mesma água residual é produzida (em contraste com o tratamento dessa água em um local remoto a partir do local de produção, tais como em uma planta de tratamento de água municipal).

[018] A figura 1 ilustra uma específica, não limitante incorporação, exemplificando um sistema (10) para o tratamento de água residual marinha a bordo de um navio marinho ou uma plataforma offshore estacionária. O sistema (10) compreende um tanque de coleta de água residual (12), uma bomba de maceração (14), uma bomba de mistura (13), uma célula eletrolítica (16), uma célula eletrocoagulação (18), um tanque de decantação (22), um tanque de clarificação (24), uma unidade de decloração (28) compreendendo uma bomba de injeção de produtos químicos (29) e uma bomba de descarga de efluentes (30). O sistema de tratamento de água residual (10) é submetido a tratamento e purificação em sistemas de tratamento de água residual (10). O sistema de tratamento de água residual (10) é suportado e dispostos em uma base rígida comum (não mostrada). Após a purificação, o efluente desclorado pode ser descarregado (64) a bordo de um navio marinho em águas abertas. Uma ou mais modalidades da presente invenção podem produzir descarga de água residual desclorada tendo não mais do que 100 coliformes cfu/100ml, 35 mg/L de Sólidos Suspensos Totais (SST), 25 mg/L de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e 120 mg/L de Demanda Química de Oxigênio (DQO). O sistema de tratamento de água residual marinha (10) pode abranger uma capacidade de tratamento de 3,0 a

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 22/42

7/20

65,0 metros cúbicos/dia. O sistema de tratamento de água residual marinha (10) pode requerer um espaço pequeno de instalação ou ocupar uma área pequena do sistema. O sistema de água residual marinha (10) pode ser capaz de operar 24x7 com coleta contínua e tratamento da água residual coletada. Em uma modalidade da invenção, o sistema de tratamento de água residual marinha (10), pode ser capaz de ser operado automaticamente com limitada intervenção do operador.

[019] Fluxos de água residual marinha geralmente incluem esgoto, água preta, água cinza e combinações das mesmas. Conforme utilizado aqui, o termo água negra se refere à água contaminada com dejetos humanos que compreende coliformes e outros bacilos. Conforme utilizado aqui, o termo água cinza refere-se à água residual ausente de dejetos humano, tais como a água das pias e chuveiros. Geralmente, a água residual marinha é composta de ambos, contaminantes tóxicos e não tóxicos, orgânicos e inorgânicos, contaminantes sólidos micro e macro suspensos que compreende celulose, areia, cascalho, biomassa humana, emulsões e gases. Um dos componentes mais comumente medidos da água residual é a demanda bioquímica de oxigênio, ou DBO. A quantidade de oxigênio necessária para que os micróbios quebrem contaminantes orgânicos é conhecida como demanda bioquímica de oxigênio, ou DBO. A DBO de cinco dias, ou DBO5, é medido pela quantidade de oxigênio consumida pelos microorganismos durante um período de cinco dias, e é a medida mais comum da quantidade de matéria orgânica biodegradável, ou força de esgoto. Esgoto alto em DBO pode esgotar o oxigênio nas águas receptoras, causando mortandade de peixes e mudanças nos ecossistemas.

[020] O tratamento a bordo de água residual é utilizado geralmente para aqueles locais onde há acesso limitado a uma planta municipal de tratamento de água ou instalação equivalente. Exemplos de tais locais são navios e plataformas off-shore de perfuração.

[021] Voltando à figura. 1, a polpa de água residual é canalizada (50) para dentro de um tanque coletor de água residual (12). O tanque de coleta de água

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 23/42

8/20 residual (12) incorpora um sensor de nível de água residual (não mostrado) para determinar o nível de água residual. Este sensor de nível pode iniciar automaticamente o início e parar a seqüência do sistema de tratamento de água residual (10), quando o sistema de tratamento de água residual (10) é ajustado para um modo automático e o nível do limite pré-determinado é atingido. Em outra modalidade, tratamento de água residual pode ser iniciado manualmente. [022] A polpa da água residual pode ser encaminhada (52b) para uma bomba maceradora (14), quando o sensor de nível detecta um nível superior de água residual pré-determinado no tanque coletor de água residual (12). A bomba maceradora (14) mói finamente sólidos em suspensão na polpa de água residual para reduzir o tamanho da sua partícula. As partículas reduzidas ocupam uma área significativamente grande na polpa. Um fluxo de polpa macerada pode ser desviado de volta (53) para o tanque coletor de água residual (12). O fluxo de polpa macerada é continuamente misturado com a polpa de água residual no tanque coletor de água residual (12) para formar uma mistura homogênea. Uma bomba misturadora (13) é posicionada adjacente à bomba de maceração (14). A polpa de água residual e a polpa macerada da água residual podem ser desviadas (52a) para a bomba misturadora (13). A bomba misturadora (13) opera continuamente para recircular (51) a polpa de água residual e a polpa macerada da água residual no tanque de coleta (12) da água residual, mantendo assim uma mistura homogênea de água residual.

[023] A polpa macerada restante é canalizada para uma célula eletrolítica (16) através de uma placa com um orifício calibrado (54) para produzir polpa oxidada e desinfetada sem perigo e, portanto, não exige que os operadores sejam expostos a bactérias perigosas, como a E. Coli. A célula eletrolítica (16) pode compreender uma câmara de reação, um anodo disposto dentro da câmara de reação, um cátodo disposto dentro da câmara de reação e os meios para a passagem de uma corrente direta entre o anodo e o catodo. É contemplado que qualquer célula eletrolítica conhecida por um técnico no assunto pode ser usada

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 24/42

9/20 como célula eletrolítica na incorporação aqui descrita.

[024] A polpa macerada pode contactar uma fonte de agente oxidante (15) na célula eletrolítica (16) para desinfetar e neutralizar os coliformes nela presentes e reduzir a DBO. Como as partículas maceradas ocupam uma área de superfície maior dentro da célula eletrolítica (16), a oxidação e desinfecção é significativamente reforçada. Em uma modalidade da invenção, o agente oxidante (15) é gerado pela água do mar ou salmoura. O agente de oxidação (15) pode ser produzido pela passagem da água do mar (55) através da célula eletrolítica (16), na presença da polpa macerada. Um volume controlado de água do mar pode ser misturado com a polpa macerada conforme ela é bombeada através de uma placa de orifício calibrado (54) para a célula eletrolítica (16) ou, alternativamente, o volume controlado de água do mar pode ser separadamente introduzido na célula eletrolítica (16) através de um controlador de filtro e de fluxo (não é mostrado). Este controlador de fluxo limita o fluxo da água do mar para um valor pré-determinado com base na capacidade de tratamento específico do sistema de tratamento de água residual (10).

[025] A água do mar pode contactar a polpa macerada em uma proporção de pelo menos cerca de 1:1. Em modalidades alternativas da invenção, uma solução de salmoura, composta de água com sal suficiente para completar a eletrólise e formar um oxidante, pode ser misturado com a polpa macerada. Após contato com a polpa macerada, o agente oxidante fornece uma mistura de reação com um pH de cerca de 6 a cerca de 9 ou de cerca de 6,5 a cerca de 8, por exemplo.

[026] A polpa macerada pode ser oxidada e desinfetada por meio de uma reação eletroquímica da célula eletrolítica (16). A reação eletroquímica é o resultado de tensão CC aplicada ao anodo especialmente projetado e placas de catodo (eletrodos) dentro da célula eletrolítica (16). A polpa macerada é canalizada (54) da bomba maceradora (14) e flui entre os eletrodos carregados. A água do mar fornece cloreto de sódio e água e age como um eletrólito para a

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 25/42

10/20 corrente DC que flui entre as placas do ânodo e do cátodo. Os sais de cloro da água do mar são decompostos por meio de eletrólise para formar o hipoclorito de sódio e traços de oxidante misto. A reação eletroquímica e a produção resultante de oxidantes prejudiciais matam bactérias coliformes prejudiciais e oxidam os compostos orgânicos na polpa macerada. Uma passagem através da célula eletrolítica (16) pode matar quase 100% das bactérias residentes e oxidar entre 90 a 95% dos compostos orgânicos encontrados na água residual.

[027] A energia elétrica necessária para operar a célula eletrolítica (16) é derivada da fonte interna de energia DC do sistema de tratamento marinho de água residual (10). Uma ou mais concretizações do sistema de tratamento marinho de água residual (10) tem uma corrente fixa específica associada com a sua célula eletrolítica (16). A quantidade de corrente CC aplicada à célula eletrolítica (16) determina a quantidade de hipoclorito de sódio produzido. Durante a eletrólise, pequenas quantidades de hidrogênio e outros gases também podem ser produzidos como subprodutos. Os gases podem ser emitidos ou arrastados a partir da polpa oxidada e desinfetada.

[028] Em uma outra modalidade da invenção, o agente oxidante pode continuar a ser contatada com a polpa macerada em outro navio, como um conduíte ou tanque (não mostrado). O tempo de contato pode ser tão pequeno como 2 minutos, por exemplo.

[029] A polpa oxidada e desinfetada pode incluir uma quantidade mínima de agente oxidante residual. Em uma modalidade, a pasta oxidada e desinfetada pode incluir cerca de 1 mg/L a cerca de 250 mg/L do agente residual oxidante e cloro residual.

[030] Em uma outra modalidade da invenção, a polpa macerada pode ser oxidada por qualquer método conhecido para um técnico no assunto, como contatar polpa macerada com ozônio dentro de uma célula de oxidação (15).

Nota-se que a oxidação dentro da célula de oxidação (15) utiliza um agente oxidante que é mais forte do que o agente oxidante utilizado na célula eletrolítica

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 26/42

11/20 (16).

[031] A polpa oxidada e desinfetada é canalizada (56) para uma célula de eletrocoagulação (18). A polpa oxidada e desinfetada é submetida à coagulação eletrolítica resultando na floculação ou aglomeração das partículas sólidas em suspensão na mesma. Células de eletrocoagulação são conhecidas na arte e usam uma variedade de geometrias de anodos e catodos, incluindo placas de eletrodos, bolas, esferas de leito fluidizado, tela de arame, varetas e tubos. O processo de eletrocoagulação é baseado em princípios científicos envolvendo respostas dos contaminantes da água residual à forte oxidação eletricamente induzida e reações de redução. Esse processo pode levar a mais de 99% para alguns cátions de metais pesados e pode também eletrocutar microorganismos na água. Também pode precipitar colóides carregados e remover quantidades significativas de outros íons, colóides e emulsões.

[032] A célula de eletrocoagulação (18) pode ser utilizada em linha com a célula eletrolítica (16). Em uma modalidade, a célula de eletrocoagulação (18) pode ser operada em uma configuração vertical. Isso permite que o gás escape, enquanto proporciona uma elevação de gás através da célula de eletrocoagulação (18) para as flutuações de fluxo reduzido e tensão de operação reduzida.

[033] Em uma modalidade da invenção, a corrente elétrica direta é introduzida através de placas de eletrodos para a polpa oxidada e desinfetada coletada dentro da célula de eletrocoagulação (18). Os eletrodos podem ser feitos de ferro ou alumínio. Os íons metálicos são separados dos eletrodos e são sacrificados para a polpa oxidada e desinfetada. Esses íons metálicos podem formar óxidos metálicos que eletromecanicamente atraiam partículas sólidas que foram desestabilizadas. Enquanto isto ocorre, os sólidos formam entidades carregadas que formam aglomerados ou flóculos e podem separar-se do fluido sobrenadante. Cloro residual na polpa também pode ser destruído eletroliticamente na célula de eletrocoagulação (18).

[034] Algumas partículas sólidas e contaminantes podem acumular-se na

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 27/42

12/20 célula de eletrocoagulação (18) com o tempo. Em uma modalidade da invenção, a célula eletrocoagulação (18) pode ser conectada a um purgador de ar (17a) e um purgador de água (17b). A célula de eletrocoagulação (18) pode ser periodicamente limpa com um purificador de ar (57a) automático, um purificador de água (57b) ou uma combinação de purificação de água e ar (57c) para lavar as partículas contaminantes acumuladas nos eletrodos. A purificação combinada de ar e água automatizada (57c) pode ser feita durante cada ciclo, quando o tanque de coleta de água residual (12) pode ser preenchido ou re-preenchidos com polpa de água residual da canalização (50) ou durante a operação normal do sistema de tratamento de água residual (10). A purificação é feita para a frente e para trás por um breve período de tempo pré-determinado em cada sentido. Os conteúdos da purificação são canalizados (58) para uma câmara de desgaseificação (20).

[035] Uma pequena quantidade de um agente antiespumante (67) pode ser adicionada à polpa oxidada e desinfetada antes dela entrar na célula de eletrocoagulação (18) para minimizar ou eliminar a formação de espuma no tanque de decantação primário (22). O agente antiespumante também pode ajudar com a remoção de gás a partir da polpa floculada que sai da célula de eletrocoagulação (18).

[036] A polpa floculada é canalizada (58) para uma câmara de desgaseificação (20). A câmara de desgaseificação (20) utiliza a conhecida tecnologia de filme em queda para facilitar a remoção do gás residual. Em uma modalidade da invenção, o ar ambiente é forçado para dentro da câmara de desgaseificação (20) em linhas de ventilação (61), utilizando um ventilador. Este ar ambiente dilui os gases residuais e gases produzidos durante a eletrólise. O ar diluído (65) é exalado para a atmosfera. A polpa floculada desgaseificada entra em um tanque de decantação (22), onde o sedimento contendo flocos é precipitado ou deixado sedimentar-se no fundo.

[037] Uma vez que o sedimento ou sólidos aglomerados são mais pesados, eles se separam do sobrenadante substancialmente clarificado e

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 28/42

13/20 depositam-se no fundo do tanque decantador (22), fazendo com que o sobrenadante substancialmente clarificado seja deslocado para cima. O sedimento pode ser descarregado (59a) para um tanque de coleta de sedimento opcional (não mostrado). O sobrenadante substancialmente clarificado pode ser canalizado (60) para um tanque de clarificação (24) em comunicação fluida com o tanque de decantação (22). O sobrenadante substancialmente clarificado pode ainda ser deixado sedimentar no tanque de clarificação (24). Sedimento residual pode ser depositado no fundo do tanque de clarificação (24). O sedimento residual pode igualmente ser canalizado (59b) no tanque coletor de sedimento opcional.

[038] Tanto o tanque de decantação (22) e o tanque de clarificação (24) têm um par de paredes laterais inclinadas ou cônicas, (22a, 24a). O sedimento pesado desliza para baixo das paredes laterais (22a, 24a) e sedimentam-se no fundo dos tanques (22, 24). Tanto o tanque de decantação (22) e o tanque de clarificação (24) ainda compreendem portas basais que se conectam a tubos de descarga (59a, 59b). Estes tubos de descarga (59a, 59b) podem ser juntados e os tubos juntados ou tubos de descarga comum (59c) retiram ou removem o sedimento floculado do tanque de decantação (22) e do tanque de clarificação (24).

[039] A descarga (59c) do sedimento pode ser controlada por uma ou mais válvulas na tubulação de descarga comum. Quando o nível de turbidez do sedimento iguala um baixo valor pré-determinado ideal, as válvulas podem ser automaticamente fechadas e a descarga (59c) de sedimento é interrompida.

[040] Voltando à Figura 1, em uma modalidade da invenção, um turbidímetro (26) é instalado no tubo de descarga comum (59c). Medidores de turbidez ou turbidímetros (26) medem a claridade da água ou a turbidez. A turbidez é uma propriedade agregada da água causada por partículas em suspensão na água. Em altas concentrações, a turbidez é percebida como uma nebulosidade, névoa, ou a ausência da clareza na água. A análise da turbidez é

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 29/42

14/20 uma medida óptica de luz espalhada. Quando a luz passa através de uma amostra de água, partículas no caminho da luz alteram a direção da luz, dispersando-a. Se a turvação é baixa, a maioria da luz continuará na direção original. A luz espalhada pelas partículas permite que as partículas sejam detectadas na água. Quando o turbidímetro (26) instalado no tubo de descarga comum (59c) detecta uma leitura baixa pré-programada, as válvulas no tubo de descarga comum são fechadas automaticamente. Isso interrompe a descarga (59c) posterior do sedimento. O sedimento do tanque de clarificação (24) pode ser combinado com o sedimento do tanque de decantação (24) para formar 2-3% em peso total do fluxo de resíduos sólidos a serem descarregados do sistema de tratamento de água residual (10) pelo operador do sistema. O sobrenadante substancialmente clarificado pode ser descarregado (62) como um efluente tratado ou desinfetado.

[041] Em uma outra modalidade da invenção, o sedimento pode ser descarregado (59c) e coletado em um tanque de polimerização ou navio (não mostrado). Polímeros catiônicos podem ser, manual ou mecanicamente, introduzidos no tanque de polimerização. Os polímeros podem promover desidratabilidade do sedimento floculado produza um ou maiores aglomerados polimerizados. Esses grandes aglomerados polimerizados podem conter uma porcentagem maior, de 8% - 25% a mais, de sólidos. Os aglomerados podem ser polimerizados secados e podem ter o peso reduzido em comparação com o sedimento floculado. Beneficamente, o volume de sedimento que compreende o conjunto polimerizado pode ser reduzido em até 75% o que pode reduzir os custos associados com o tratamento e descarte do efluente. Os aglomerados polimerizados podem ser filtrados em uma unidade de filtragem (não mostrada).

[042] A unidade de filtração pode compreender uma estação múltipla de filtração e unidade de secagem. A unidade de filtragem e secagem é uma unidade compacta de manipulação fácil e segura de partículas de resíduo capturados, diferentemente dos sistemas de água residual de tratamento atualmente disponíveis que exigem múltiplas peças de equipamento para fornecer o mesmo

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 30/42

15/20 resultado final. Em uma modalidade, a estação de filtragem múltipla e unidade de secagem compreende uma grade de suporte configurada para vários sacos industriais padrões. Um ou mais processos compreendendo a introdução do fluido a ser tratado para os sacos de filtro, drenagem dos fluidos, compactação e secagem da massa particulada é feita no local para a operação da estação de filtragem múltipla e unidade de secagem. A estação múltipla de filtração e unidade de secagem inclui ainda a remoção do saco de filtro dedicado ou estação de descarga para a remoção de sujidade, mas sacos de filtro secos e livre de líquidos compreendendo massa particulada compactada. Usando uma cobertura limpa e um mecanismo seguro de bloqueio para operar a tampa do filtro do saco da estação de descarga, a exposição do operador a riscos biológicos, inerentes às instalações de tratamento de água residual, é controlado. A sujeira ou o gasto de sacos de filtro pode ser removido e substituído por um saco de filtro limpo, enquanto a estação de filtragem e secagem múltipla unidade está em operação. [043] Em ainda outra modalidade da invenção, o sedimento pode ser descarregado (59c) para uma unidade de centrifugação (não mostrada). A separação sólido /líquido pode ser conseguida através de uma centrífuga sem a necessidade de adição de polímero para a coagulação das partículas, seguida de filtração subseqüente. O fluxo de sedimento descarregado (59c) do tanque de decantação (22) e do tanque de clarificação (24) compreende aglomerados sólidos (2-3% de sólidos em peso), e uma vez que é suficientemente pesado, pode ser separado posteriormente da água intersticial em uma centrífuga para formar dois fluxos separados : um fluxo de fluido relativamente desprovida de sólidos e um sedimento com mais do que 10% de sólidos em peso. A descarga de sólidos não é considerada biologicamente perigoso e pode então ser combinado com o lixo/resíduo normal. Facas raspadoras internas especiais podem ser utilizadas para desalojar fisicamente os resíduos sólidos provenientes da centrífuga e soltar os sólidos em um recipiente. O recipiente pode compreender papelão impermeável para o manuseio. A unidade de centrifugação pode remover

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 31/42

16/20 os sólidos em uma modalidade de grupo e pode ainda compreender um tanque de recirculação que fornece o fluxo de alimentação de 2/3 % em peso.

[044] Voltando à figura. 1, o sistema de tratamento de esgoto (10) pode ainda incluir uma unidade de decloração (28). A decloração (28) compreende uma bomba de injeção de produtos químicos ou de uma bomba dosadora (29). O sobrenadante substancialmente clarificado pode ser desclorado (63) pela adição de quantidades ótimas de um ou mais produtos químicos. Em uma modalidade, bissulfito de sódio, sulfito de sódio, tiossulfato de sódio ou dióxido de enxofre pode ser injetado (63) no sobrenadante substancialmente clarificado pela bomba dosadora (29) em concentrações que garantam que o teor de cloro do efluente substancialmente clarificado pode satisfazer as exigências da Resolução MEPC159/55 da Organização Marítima Internacional para a liberação de efluentes para o meio marinho, sem processamento adicional. O efluente desclorada pode ser ambientalmente seguro e praticamente isento de cloro residual. O efluente desclorado pode ser drenado por gravidade a bordo por meio de tubulação. Como mostrado na figura. 1, o sistema (10) pode compreender uma bomba centrífuga de aço inoxidável (30) a bordo para descarga (64) do efluente desclorado a bordo. O efluente descartado, pode compreender menos do que 100 cfu/100ml de coliformes, DBO menor do que 25 mg/L, DQO inferior a 120 mg/L e SST inferior a 35 mg/L.

[045] Resultados do teste:

[046] Teste baseado em terra foi realizado na Planta de Tratamento de

Água Residual em Katy, Texas. Katy é um subúrbio de Houston. A usina processa 3,2 milhão de galões por dia (MGD) com capacidade máxima de 13,3

MGD. O sistema de tratamento de água residual marinho foi operado sob condições de teste e um protocolo adotado pelo Comitê de Proteção do Ambiente

Marinho (CPAM) da Organização Marítima Internacional (OMI) em resolução

MEPC.2 (VI) Recomendação Internacional de Efluentes Normas e Diretrizes para Testes para Plantas de Tratamento de Esgoto em 1976 e adaptado às

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 32/42

17/20 modificações MEPC.159/55, em 13 de outubro de 2006. Toda a operação do sistema foi realizada por pessoal treinado. A operação adequada e monitoramento do sistema durante o teste de 12 dias foi feito por esse mesmo pessoal. Sistema de operação e resultados de laboratório foram autenticados por uma empresa independente de terceiros (neste caso, o Bureau Veritas).

[047] Os testes foram realizados em esgoto de qualidades específicas. O afluente (A) era esgoto fresco, composto por matérias fecais, urina, papel higiênico e água de descarga, a qual foi adicionado sedimento de esgoto para atingir um total mínimo de concentração de sólidos em suspensão apropriados para o número de pessoas e de carga hidráulica para a qual a estação de tratamento de esgoto era certificada. O sistema de tratamento de efluente testado foi projetado para uma carga hidráulica de 13,6 cu.M/dia. A duração do período de ensaio foi de 12 dias para capturar todas as condições operacionais. As amostras e dados operacionais foram obtidos após a condição de estado estacionário ter sido alcançado pelo sistema de tratamento de água residual.

[048] Esgoto de qualidade exigida foi provido fornecido a partir do tratamento de esgoto doméstico e alimentado com o sistema de tratamento de esgoto em uma base contínua. Foram 232 amostras colhidas ao longo de 12 dias, a intervalos prescritos, 94 foram utilizadas para determinar a concentração de coliformes fecais (meio entrada e meio efluente) e 138 (meio entrada e meio efluente) para determinar SST, DBO5, DQO, pH e cloro. Amostras de coliformes fecais foram encaminhados pelo correio para o North Water District Laboractory Services, Inc. (NWDLS) duas vezes separados de um dia para que a análise pudesse ser feita dentro de 8 horas do tempo de coleta da amostra. As amostras para as outras análises foram levadas por correio uma vez por dia para NWDLS. Toda a coleta de amostra e transferências r respeitaram o padrão de cadeia de custódia. NWDLS é reconhecido pela United States Environmental Protection Agency (EPA), e acreditada pelo National Environmental Laboratory Accreditation Program and the Texas Commission on Environmental Quality.

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 33/42

18/20 [049] A influência para todo o teste cumpriu os requisitos da Resolução

MEPC.159/55. Como demonstrado na Tabela 1 abaixo, a média geométrica TSS foi de 888,6 mg/L e valor mínimo para todo o teste de 12 dias foi 618,0 mg/L.

Tabela 1: Fluxo influente
Média Geométrica	888,6	959,6	272,5	6,8
Mínimo	618,0	658,0	186,0	6,2
Máximo	1350,0	1376,0	366,0	7,3
	SST (mg/L)	DQO (mg/L)	DBO (mg/L)	pH
MEPC 159 (55) Req padrão.
	A (Água residual Influente)

[050] Depois que a água residual foi tratada de acordo com a uma ou mais modalidades do método descrito anteriormente, o efluente sem cloro (B) foi testado. O efluente preencheu o critério da Resolução MEPC.159/55. Este efluente representa a saída ao mar de efluentes do processo de tratamento de água residual. Conforme demonstrado na Tabela 2 abaixo, o valor da média geométrica para coliformes fecais foi de 8,7 número de unidades formadoras de colônias por 100 ml, bem abaixo do valor de 100 exigida da média geométrica. Outras análises do sistema de efluentes estão apresentados na Tabela 2 e verificase que a média geométrica para SST foi de 16,3 mg/L, valor de COD foi de 30,3 mg/L, valor DBO5 foi de 7,5 mg/L, pH 7,0, com um intervalo de 6,1-7,7, Cloro variou de 0,01 a 0,40. Esses resultados atendem aos critérios de MEPC.159/55.

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 34/42

19/20

Tabela 2: Sistema de Efluentes
Média Geométrica	8,7	16,3	30,3	7,5	7,0	0,08
Mínimo	1,0	6,4	22,0	1,0	6,1	0,01
Máximo	2200,0	36,0	38,0	18,0	7,7	0,40
	FC (# / 100ml)	SST (mg/L)	DQO (mg/L)	DBO (mg/L)	pH	Cl2 (mg/L)
MEPC 159 (55) Req padrão.	100	35	125		25	6 a 8,5
	B (Efluentes sem cloro)

[051] Embora não seja mostrado aqui, o fluxo de água residual pode ser modificado baseado na otimização do sistema, desde que a modificação esteja em conformidade com o espírito da invenção, tal como definido pelas reivindicações. Equipamentos de processamento adicionais, tais como bombas, tubos ou células eletrolíticas adicionais ou unidades de filtração, podem ser empregadas em todo o processo aqui descrito.

[052] É contemplado que as modalidades aqui descritas são utilizadas em instalações marítimas, como embarcações, incluindo navios e plataformas, por exemplo. Quartos apertados nas instalações marinhas geralmente tornam a instalação de sistemas de tratamento de água residual difícil, senão impossível, para muitas aplicações comerciais. No entanto, as incorporações da invenção também fornecer um sistema de purificação com uma área pequena e dimensão global, diminuindo as preocupações de instalação.

[053] Porquanto o que precede é direcionado para incorporações da presente invenção, e outras modalidades adicionais da invenção podem ser criados, sem se afastar do âmbito de aplicação de base da mesma e do seu

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 35/42

20/20 alcance é determinado pelas reivindicações que se seguem. As invenções não estão limitadas aos descritos nas incorporações, versões ou exemplos, que estão incluídos para permitir que uma pessoa com habilidade comum na arte de fazer e usar as invenções, quando as informações desta patente são combinadas com as informações disponíveis e das tecnologias.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Um método de tratamento de água marinha residual, o método caracterizado por compreender:

- Bombeamento de polpa de água residual (50) em um tanque de coleta de água residual (12), a polpa compreendendo partículas sólidas em suspensão, matéria orgânica e inorgânica, bactéria e gases entranhados;

- Iniciar automaticamente o encaminhamento da polpa por uma bomba de maceração (14) para maceração em resposta a sensor de detecção de um nível de água residual pré-determinado, acima do nível da suspensão no tanque de coleta de água residual (12);

- Canalização (54) da polpa macerada para uma célula eletrolítica (16);

- Oxidação (15) e desinfecção da polpa macerada canalizada para a célula eletrolítica (16);

- Adição de um agente antiespumante (67) à polpa oxidada e desinfetada antes de canalizá-la para uma célula de eletrocoagulação (18);

- Facilitar, na célula de eletrocoagulação (18), a floculação das partículas sólidas em suspensão na polpa oxidada e desinfetada;

- Encaminhamento da polpa floculada para um tanque de decantação primária (22) para a separação de um sedimento contendo flocos e substancialmente um sobrenadante clarificado;

- Canalizar o sobrenadante substancialmente clarificado para um tanque de clarificação secundário (24) para facilitar a posterior separação dos sedimentos e do sobrenadante substancialmente clarificado;

- Retirada do sedimento através das portas basais sobre os tanques de decantação (22) e clarificação (24);

- Medir continuamente os níveis de turbidez (26) do sedimento retirado, a retirada do sedimento sendo automaticamente suspensa com a condição de que a medição do nível de turbidez iguala um valor pré-determinado, e

- Descarregar o sobrenadante substancialmente clarificado (62) do tanque

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 37/42

2. O método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o desvio (53) de um fluxo de polpa macerada para o tanque de coleta de água residual (12), o fluxo da polpa macerada sendo continuamente misturado com a polpa de água residual no tanque de coleta de água residual (12) para manter uma mistura homogênea de água residual.

2/4 de clarificação (24) como um efluente tratado.

3/4

3. O método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda contactar a polpa restante macerada (54) com uma quantidade controlada de um agente oxidante (15) na célula eletrolítica (16).

4/4

- Encaminhamento da polpa floculada desgaseificada (58) e os contaminantes particulados para um tanque de decantação primária (22) com paredes laterais inclinadas (22a) para a separação de um sedimento contendo flocos e substancialmente um sobrenadante clarificado (60);

- Canalizar o sobrenadante substancialmente clarificado (60) para um tanque de clarificação secundário (24), que tem paredes laterais inclinadas (24a) para facilitar a posterior separação adicional dos sedimentos e do sobrenadante substancialmente clarificado (62);

- Retirada do sedimento através das portas basais sobre os tanques de sedimentação (22) e clarificação (24);

- Medir continuamente os níveis de turbidez do sedimento retirado, a retirada do sedimento sendo automaticamente suspensa com a condição de que a medição do nível de turbidez iguala um valor pré-determinado, e

- Descarregar o sobrenadante substancialmente clarificado do tanque de clarificação como um efluente tratado, onde um ou mais produtos químicos são injetados no efluente antes da descarga para desinfetar o cloro residual.

4. O método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo agente oxidante (15) ser gerado a partir da água do mar ou salmoura.

5. O método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda descarregar (30) o efluente tratado (64) a bordo de um navio marinho.

6. O método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda injetar um ou mais produtos químicos (29) ao efluente tratado (62) antes da descarga (30) para neutralizar o cloro residual para menos de 0,5 mg/L.

7. O método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo efluente descarregado (64) compreender menos de 25 mg/L de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO).

8. O método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo efluente descarregado (64) compreender menos de 35 mg/L de sólidos suspensos totais (SST).

9. O método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo efluente descarregado (64) compreender menos do que 120 mg/L de Demanda Química de Oxigênio (DQO).

10. O método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo efluente descarregado (64) compreender menos do que 100 cfu/100 ml de coliformes.

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 38/42

11. Um método de tratamento de água marinha residual, o método caracterizado por compreender:

- Canalizar um fluxo de polpa macerado (53) de volta para o tanque de coleta de água residual (12) e canalizar uma porção remanescente da polpa macerada (54) para uma célula eletrolítica (16);

- Misturar continuamente em uma bomba de mistura (13), a água residual da polpa macerada (52a) com a polpa no tanque de coleta de água marinha residual (12) para manter uma mistura homogênea;

- Oxidação e desinfecção (15) da polpa macerada canalizada (54) para a célula eletrolítica (16), utilizando um volume controlado de água do mar (55), com que a eletrólise produza um ou mais gases;

- Adição de um agente antiespumante (67) à polpa oxidada e desinfetada antes de canalizá-la (56) para uma célula de eletrocoagulação (18);

- Facilitar, na célula de eletrocoagulação (18), a floculação das partículas sólidas suspensas na polpa oxidada e desinfectada (56);

- Submeter periodicamente a célula de eletrocoagulação (18) a um purificador (17a) de ar (57a) automatizado combinado à um purificador (17b) de água (57b), a purificação de contaminantes particulados acumulados em um ou mais eletrodos na célula de eletrocoagulação (18);

- Facilitar a desgaseificação (65), de gases residuais ou entranhados, utilizando uma tecnologia de película em queda, transportando a polpa floculada (58) e os contaminantes particulados para uma câmara de desgaseificação (20);

Petição 870180163253, de 14/12/2018, pág. 39/42

12. O método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda controlar a dosagem dos produtos químicos injetados (29) no efluente tratado (62).

13. O método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a diluição (20) dos gases entranhados na polpa floculada (58) com o ar ambiente (61).

14. O método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a eliminação da polpa numa localização offshore.

15. O método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela bomba maceradora (14) moer finamente as partículas sólidas em suspensão na água residual para facilitar a desinfecção na célula eletrolítica (16).