PT106438A - Sistema de tratamento de águas residuais com separação de sólidos optimizados por microbolhas produzidas em membranas - Google Patents

Abstract

O PRESENTE INVENTO FOI CONCEBIDO PARA DEPURAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS COM SEPARAÇÃO DE SÓLIDOS POR MICROBOLHAS PRODUZIDAS EM MEMBRANAS, SENDO CARATERIZADO POR UM CIRCUITO DE PRODUÇÃO E DE ARRASTAMENTO DAS MICROBOLHAS, O QUAL INTEGRA COMPRESSORES (1), MEMBRANAS DE MICROFILTRAÇÃO (2), CIRCUITO PARA ARRASTAMENTO DAS MICROBOLHAS (3), INCLUINDO TODAS AS TUBAGENS, ACESSÓRIOS E DISPOSITIVOS DE CONTROLO NECESSÁRIOS, SENDO AS MICROBOLHAS GERADAS INTRODUZIDAS NUM ÓRGÃO HIDRÁULICO (4) ONDE SE PROCESSA A SEPARAÇÃO DOS SÓLIDOS SUSPENSOS E A SIMULTÂNEA CLARIFICAÇÃO DO EFLUENTE TRATADO, NO QUAL ESSES SÓLIDOS SUSPENSOS SÃO FLOTADOS PELAS MICROBOLHAS FORNECIDAS. ESTES SÓLIDOS SUSPENSOS E O EFLUENTE TRATADO, SÃO PRODUZIDOS NUM BIOREATOR (5) DO TIPO LAMAS ATIVADAS AERÓBIO, OPERADO EM REGIME DE AREJAMENTO PROLONGADO OU EM REGIME DE AREJAMENTO CONVENCIONAL MAS, EM QUALQUER DOS CASOS, COM ELEVADA CONCENTRAÇÃO DE BIOMASSA. AS LAMAS FLOTADAS, PRODUZIDAS NO ÓRGÃO HIDRÁULICO (4) SÃOENTÃO ARRASTADAS POR UM RASPADOR DE SUPERFÍCIE (6) PARA A SUA REALIMENTAÇÃO (7) AO BIOREATOR (5)ESTE INVENTO CONSISTE NUM BIOREATOR E NO SEU SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE SÓLIDOS, CUJA MUITO ELEVADA CONCENTRAÇÃO DE BIOMASSA É POSSÍVEL DEVIDO À MAIS EFICIENTE SEPARAÇÃO FINAL DOS SÓLIDOS SUSPENSOS, OBTIDA COM MICROBOLHAS DE AR PRODUZIDAS ATRAVÉS DE MEMBRANAS DE MICROFILTRAÇÃO (2) QUE SÃO ARRASTADAS POR UM CIRCUITO DE RECIRCULAÇÃO (3) QUE AS DISTRIBUI, DE FORMA UNIFORME E EM CONDIÇÕES LAMINARES, NA SECÇÃO INFERIOR DO ÓRGÃO HIDRÁULICO DE CLARIFICAÇÃO (4).

Description

Sistema de tratamento do ágnas res ictuai e com aaparaçâo do solides e membranas

Campe dó iatoat-ó

Este inverno consiste num: a ia tema de tratamento biológico aeróbio de eficientes biodegradáveis no nu ai a concentração de tc. ornas na a ti ma no foioreator é axiremam.anie elevada,: permitindo assim, que as dimensões deste Prgao sejam pequenas,

Este iaetc deve-se a que a clarificação trinai do atinente proseei ent. e do reator bioquimi co se processa de forma muito eficiente peio arrastamento, num circuito de reci redação de águas residuais claxificaáaa, das microboihas produoidas por injeção de ar comprimido atrases de membranas de micro f11t raçâo»

Este sistema consiste num novo sis teria de separação ma is eficiente que o de sedimentação norma imente utilisado, ou o da floração tradicional que se processa per ar difuso ou aitressoas. b âmbito desta patente é o da alteração do sistema de depuração de aguas residuais que a produção de microboihas através de membranas permite, não abrangendo assim o sistema de produção de microboibas através de membranas, cuja aplicação «1 muito mais vasta que o desta aplicação concreta„ do caso da clarificação com sedimentaderes a cor cm atração mínima de solides suspensos que se consegue é de cerca ce 5500 mq/1 e, no caso das fio fações: tradicionais, apesar destas últimas permitirem elevadas concentrações de Piemassa, superiores a 31000 mq/1, estas obrigam a consumos energéticos extremamente elevados, fio caso do sistema de flotação tradicional por ar difuso é necessário ut11 irar eietrobombas do eiavagão da água de recircuinçao com muito elevadas pressões de serviço fúD a 70 moa, metros de coluna de água } , apenas viáveis no caso da ciarificaçao de alguns· tipos de efluentes industriais Página 1 de 6 tóxico* ou pu ra a recuperação dc subprodutos de elevado calor econdmico,

Ho invento, as membranas do miorofíatração são submetidas, numa das suas superfícies, a uma preso uri sapão com ar comprimido que è assim: forçado a atravessá~d.as e a formar microboiãás de ar na supor fieie oposta. Estas sdcrobolhas são arrastadas por uma corrente de reciroulaçeo do efluente olari.ficado ou de água da alimentação duo se processa a baixa pressão, geralmente inferior a d moa.

Devido á ele cada eficiência energética deste sistema de produção de miorofeoi.has através de membranas de miorofiltração, este nove: sistema permite viabilizar economicamente a utilização de flotação nos tratamentos biológicos de efluexrtes biodegradáveis,: substituindo os sistemas tradicionais com ar difuso ou mesmo dom ultrassons, cujos elevados consumos energéticos não permitem a sua utilização generalizada para o tratamento de efluentes domésticos ou de efluentes biodegradáveis. 0 sis teme de tratamento de águas residuais de tipo seeuadár lo biológico de lamas ativadas baseia··-se na depuração da matéria orgânica presente nas águas residuais através do crescimento de hiemassa e simultânea depuração das águas residuais.

Este processo decorre num reator bioquímico com determinados tempo de retenção, relação entre a matéria cr gani cs. a depurar e a quantidade de biomassa no reator (relação P/M) e idade da biomassa produzida.

Para diminuir as dimensões do bioreator mantendo a referida relação f/'M e a idade da biomassa, o efluente descarregado peio reator biológico é submetido a uma operação do clarificação que simuifaneamente remove a biomassa através da sedimentação e que permite a recolhe da biomassa e a sua raoircaiação pura o reator biológico.

Mo entanto, como esta sedimentação é limitada, quer pela velocidade de sed.i?aer;taçáof quer peio volume especifico das lamas ínoice Evi5, não ê atuaimente possível aumentar a

Pagina. 2 da 6 concentração do lanas no reator biológico, pois, caso o limite Moino do concentração sola ui. trapos sado, coo o calor é cerca de SSnD mg/1f as lamas sao arrastadas no ef.mente finai, s esta licitação que é possível ultrapassar, com custos energéticos mui. to inferiores aos da fi ataca o tradicional per ar difuso, atrases da separação induzida. por

McroMthas de ar produzidas coo membranas de oi.crofi.lt rega o, 0 presente i acento consiste na utilização da produção de Mcrobolhas atrases de membranas de microf1 i.treçâco arrastadas per una realrealação de éguas residuala clarificadas,: para induzir a £lotação doa sói idos suspensos e assim promover o aumento da concentração do biomasea no oloroactor. Issi.m, constitui no sistema totslmente novo que substitui os segnlntes anter iores aratacas:: - 3edimentação secandária t ta dicione1» - tio tacão tradicional, na qual as :tic robe Mas nâd sei ao produzidas através de membranas de mleroí11 tração. Designa-se como flotação tradiei ouai, nomeMamente e flotação por a.r difuso, por ultras sons ou d u ando não é ezpl.i cl temente referido o método de produção de oicrobolhas,

Descrição |x>r&$é&òrisád& O presente invento consiste num sistema oc tratamento biológico Séroble de efluentes biodegradáveis no qual a clarificação finai do efluente proveniente do reator bioquímico ae precesaa de forma muito eficiente gelo arrastamento das mlcrobolhas produzidos por injeção de ar comprimido atravea de membranas de microfiitração*

Este sistema permite a separação ma is eficiente que o de sedimentação norma imos te utilizado, permitindo a utilização de maior concentração do biomassa no reator bicldgico mas com consumos energéticos Inferiores aos da flotação por ar difuso,

Devido ã elevada eficiência energética deste sistema de produção de mlcroboihas, este sistema tem também tornar-se ma is rentável que © sistema de flotação por ar difuso porque neste ultimo é necessário utilizar eletrobombas de Págisa 3 ds 6 elevação da agua de recircalaçãD coes mui to e levadas precedes de serviço. do sistema de tratamento do aguas residuais; coo separação de sólidos por microbolhas produ sidas em membranas, processe-se a ρ rodo o d o e arrastamento do mi crooolhas de ar através do membranas de microiiltraçâco estas picrofoo.lh.as formam-ee na superfície das membranas oposta a de alimentação: com ar comprimido, com pressões compreendidas entre 5 e 1 kg/cm 2.,

Mesto sistema, as membranas do microfiltração (2) sao subruotldarg numa das soas superfícies, a uma corrente de ar comprimido (1) que é assim forçado a atravessa-las e a formar mi cr obo lhas de ar o a superficie oposta,. Botas microbolhas sao soraotadao por ama corrente de recircuiaçao de o fluente ciar 1 í remoo (1} ou de água de alimentação ('%') , cara impedir a coalescência entro as microfooifoas e o conseqnsnio aumento de di.àmetrof e atilisado um cirouito para arrastamento das microbolhas fr) , no qual circula efluente tratado ou água (para arranque do sistema] e que arrasta as referidas rsrcrobo 1 has, com uma velocidade inferior a 2 m/s e em. redime de escoamento: laminar, para a secção inferior do órgão .hidráulico (4) , 0 foioreator {5] deste aietema de tratamento será do tipo lamas ativadas aeroble» operado em rearme de arejamento prolongado ou em regime do arejamento convencionai mas, em qualquer caso, com uma concentração de biomassa extremamente elevada no bioreacor, È esta elevada concentravao de biomassa que permite uma redução acentuada de custos porque, mantendo constante a idade das lamas o a relação dita B/H, entre s caros orgânica diária: ao bioreator e a quantidade de biomassa nele presente, a dimensão do reator poderá ser signif icativamerrle inferior,. A jusante deste foioreator existirá um órgão hidráulico (4) de separação doa sólidos suspensos produsidos no biorea tordo , designados come lama» ativadas, e simultânea clarificação do efluente tratado, no qual essas lamas ativadas sao flotadas peias microbolhas fornecidas peio respetivo sistema de produção e de arrastamento.

Este órgão hidráulico (4) , que será designado ílocador de membranas, será equipado por um raspador de superfície ;6) para arrastamento das lamas i locadas e soa realimentação {15 ao ororeator {5), Q efluente tratado no biorsator (5) e adurldo d secção inferior do flotados do memb ranas Hf desta soro , processa-se a sua mistura com: as microboihas transportadas peio criro»:ito (3) .· dão criadas condipees hidráulicas de dispersão das microboihas no seio do eOuerie, alimentado de forma não turbulenta ao órgão hidráulico de clarificação(4}, 0 òrgâo hidráulico (i) poderá aer ou não provido de lamelas, mas dever-se-ão garantir condiçbes de escoamento laminar para arrastamento dos sólidos suspensos, pelas microboihas, para a superfície superior do órgão* 0 r i orador de membranas (4) poderá ser integrado em conjunto com o bloreator (5) . Caso assim seja integrado, derera haver um septo de separação, que apenas permita a passagem inferior do efluente entre os dois órgãos, no sentido do foiorealox para o órgão .hidráulico ti) onde se prooeasa a separação de sólidos suspensos e a clarificação do efluente tratado pelas referidas microboihas. O fiotsdor de membranas si; poderá ser separado do fedorestor (ó) referido,, deste caso, o efluente do bi o reator é alimentado à secção inferior do órgão hidráulico fi), onde se processa a sua mistura com as microboihas transportadas peio circuito p)λ 0 sistema de tratamento de águas residuais com separação de sólidos per microboihas produzidas em: membranas poderá set incluído num cisterna de tratamento que inclui outros órgãos hidráulicos ou equi.pament.es que náo são objete das presentes rei vindicações ou esses equipamentos podem ou não sem .integrados no cisterna de tratamento de águas residuais com; separação de sólidos por microboihas produzidas em membranas, sem que ta 1 altere o âmbito das presentes rei vindicações, Estes são, nomeadamente, tratamentos preliminares de cr 1 vagem, gradagem, desareoamento e desengordaramónio e tratamentos primários de sedimentação a tratamento fisico-quimico ou tratamentos terciários para afinação final do efluente da estação de tratamento de águas res idua is,

Psgiaa 5 de 6 0 sistema de tratamento de águas residuais coe sopa ração de sólidos por microboihas produzidas em membranas poderá também. permitir a remoção de nutrientes, nomeadumente o Anoto e e Fósforó, A remoção do Anoto será efetuada através de nitrificaçáo·" desidàriti.caçáOv Para tal, será incluído um tanque anômiço (9; a montante dos orqãos referidos anteriormente, para o qual serio recrrcaladas as lamas recolhidas: peio raspador de superfície (as , náo sendo> neste caso, as lamas descarregadas no biereator · 5) , Existirá iqua.lme.nfe um circuito (10} de reciroylsção parcial do efluente descarregado pelo to. o reator (51 para este tanque anémico Pí . A remoção de Fósforo poderá ser processada num tanque anaeróbio (11) situado a montante do tanque anóxíco íu).

In.sboa , 18 de Setembro de 2812 Página. 6 dc 6

Claims (9)

1. BEIVIM L Dis tema de tratamento de ágnaa residuais, carater i todo por um circuito de produção e do arrastamento de mictoòoiaae de ar, o qual. mteçra compressores (1) membranas de microfli tração [2) f circuito para arrastamento das microbolhas (3) , incluindo todas as tubagens, acessórios e dispositivos do controlo necessários,
2. 2, Sistema do tratamento de águas residuais,, de acordo com a reivindicação 1, caraterirado por sntrodurir as mioroboihas, goradas através de membranas de mi oror11 traça o, num órgão h idtóu irco {4} dimensionado de forma a promover a separação de sólidos suspensos, 3< Sistema de tratamento do águas residuais, de acordo com a reivindicação 1 e 2, oaraterimado por produzir as lamas ativadas e efluente tratado num bioreator 15} do tipo lamas ativadas aeróbio modi.fiçado, I, 3iatema de tratamento de águas residuais, de acordo ocm a reivindioaçao 1 a 3, caráterirado por as lamas tisnadas ρrodosidas no órgão hidráulico (i) serem arrastadas por rim raspador de superfície (€} para a sua raaiimentaçao vm no bioreator (.5) ,
3. 5, Sistema de tratamento de águas residuais, de acordo com. a reivindicação 2, caraterirado por o órgão hidráulico H) poder ser independente ou ser integrado no mesmo conjunto com o Mor sabor (5) . 6> Sistema do tratamento de águas residuais, de acordo com a reivindicação 1, caraterizado pela produção de microboItas ser originada pala passagem de ar comprimido cora 4 a 1 kq/cmi através de membranas de miorotiltração (2) com. diâmetro dos poros compreendido no intervalo de 3,1 a 5 micra, ?á Sistema de tratamento de águas residuais, de acordo oom as rei vindica ções 1 a 6, carater irado por as microfooihas formadas, guando atingem, as dimensões adequadas, serem, arrastadas pela recitoulação da efluente clarificado (3), pela face interior das membranas de Dl? com. velocidades in fervores a 2 m/s, B .· d.tstema de tratamento de águas residuais, de acordo com: as reivindicações 6 e 7, .caraterizado por as mioroboihas formadas: poderem também ser arrastadas através dama circulação de água ts) peia face interior das membranas de DF, com velocidades inferiores a 2 m/s, sendo este sistema utilizado para arranque do Pâslna 1 Us 3 sistema da tratamento até que o efluente tratado esteja aufieientemente cia.ri.ri ca cio.
4. 9., Sistema de trolamento de águas residuais, de acordo coo as reivindicaçoec 1 a 8, caracierirado por poder incluir ou estar integrado em entres órgãos hidráulicos ou equipamentos que não conati ruem, em si mesmos, objeto das presentes reivindx caçoes, nomeadamente, tratamentos preliminares, tratamentos primar ·.os ou tratamontoo terciários de nitriricaelo-desnitriricação do atinente da estação de tratamento de águas residuais *
5. 10. Processo de tratamento de águas residuais, cara ter irado por utilizar o sistema de tratamento de acordo com as reivindicações 1 a 9, através das etapas seguintes.
6. 11. Processo de tratamento de águas residuais, de acordo com. a reivindicação 10:, caraterizado por efetuar u cia riiicação finai das águas residuais devido a fie tacão dos sólidos sue pensos por rn.oroboih.as produzidas em membranas..
7. 12.. Processo de tratamento de aguas residuais, de acorde com as reivindicações 10 e 11., caraterisado por promover a separação de sólidos suspensos, através do seu arrastamento, indosido pelas microboihas, para o topo do órgão hidráulico (i), efetuando assim, a clarificação do efluente tratado, 13< Processo de tratamento de águas residuais, de acordo com as reivindicações 1.0 a 12, caraterisado por ser do tipo .lamas ativadas asrõido, operado em regime de arejamento prolongado ou em regime de arejamento convencionai mas, em qualquer dos casos, com elevada concentração de biornasea, li - Processo de tratamento oe águas residuais, de acordo com ao rei vindo caçoe o 10 a 13, caraterisado por o efluente tratado no Pioreator (3} ser aduzido à secção interior dc órgão hidráulico {45, zona onde se processa a sua mistura com as microboihas transportadae pelo circuito (35 de forma nao turbulenta,
8. 15, Processo de tratamento de águas residuais, de acorde cem; as reivindicações 10 a li, caraterizado por o órgão hidráulico (15, que poderá ser ou não provido de lamelas, ter garantidas condições de escoamento laminar pare arrastamento dos sólidos suspensos para a superfície superior do órgão peias microboihas. Í0t|ina Z ds 1
9. 16,. Processo de Xratarento de águas residuais, cie acordo com as reivindicações 10 a 10, caraterisado por poderem ser utilieadoe compostos tensioatieos biodegradáveis adicionados a montante dos circuitos referidos para melhorar a produção de o i o rodo} h a s, lisbcaí ? de Peneiro de a 0X3 FSmous 3 oe 1