PT106979A

PT106979A - Sistema e método para tratamento de efluentes

Info

Publication number: PT106979A
Application number: PT106979A
Authority: PT
Inventors: Sérgio Manuel Castro Silva; Paulo Alexandre Guilherme Garç O Nunes
Original assignee: Adventech Advanced Environmental Technologies Lda
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2014-12-02
Also published as: WO2014191972A1

Abstract

A PRESENTE REALIZAÇÃO DIZ RESPEITO A UM SISTEMA E MÉTODO PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES, EM PARTICULAR EFLUENTES VINÍCOLAS, QUE UTILIZA UM REACTOR DE OXIDAÇÃO, EM PARTICULAR UM REACTOR DE OXIDAÇÃO CATALÍTICO, QUE COMPREENDE A UTILIZAÇÃO DE UM GRUPO DE REAGENTES QUÍMICOS COM DOSAGENS E CONCENTRAÇÕES VARIÁVEIS DEPENDENTES DA NECESSIDADE DO EFLUENTE A TRATAR, PODENDO ESTES REAGENTES SER DOSEADOS ENTRE 500 E 10000 PARTES POR MILHÃO (PPM) DOS REAGENTES ANTERIORMENTE DESCRITOS E COM RECUPERAÇÃO DE CATALISADOR ATRAVÉS DA UTILIZAÇÃO DE UMA CENTRIFUGA ONDE SE EFECTUA A SEPARAÇÃO DA PARTE SÓLIDA. A PRESENTE REALIZAÇÃO PERMITE DIMENSIONAR PARA CERCA DE METADE AS ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS INDUSTRIAIS BIOLÓGICAS E SER UTILIZADA NAQUELAS QUE ESTEJAM SUBDIMENSIONADAS PERMITINDO ASSIM CORRIGIR O PROBLEMA COM UM INVESTIMENTO REDUZIDO E TEMPO DE RESPOSTA CURTO.

Description

DESCRIÇÃO "Sistema e método para tratamento de efluentes" Domínio técnico A presente realização diz respeito a um sistema e método para tratamento de efluentes, em particular efluentes vinícolas, utilizando para o efeito um reator de oxidação, em particular um reactor de oxidação catalítico.

Sumário É objetivo da presente pedido descrever um método de tratamento de efluentes que compreende as seguintes fases: - coagulação que compreende a adição de sulfato férrico (Fe2(S04)3) ao efluente e a sua mistura; - oxidação; - neutralização.

Numa forma de realização preferencial, a fase de oxidação do método de tratamento compreende a adição de peróxido de hidrogénio ao efluente resultante da fase de coagulação e a sua mistura.

Numa outra forma de realização preferencial, a fase de neutralização do método de tratamento compreende a adição de um reagente de base forte ao efluente resultante da fase de oxidação até se obter um pH de pelo menos 12.

Ainda numa outra forma de realização preferencial, o método de tratamento compreende a adição de floculante ao efluente resultante da fase de neutralização. 1

Numa forma de realização preferencial, o reagente de base forte utilizado no método de tratamento é o hidróxido de sódio.

Numa outra forma de realização preferencial, o método de tratamento inclui a adição de um ácido ao efluente resultante da fase de neutralização.

Ainda numa outra forma de realização preferencial, o método de tratamento inclui a adição de ácido sulfúrico ao efluente resultante.

Numa forma de realização preferencial, os reagentes utilizados no método de tratamento são doseados entre 500 e 10000 ppm.

Numa outra forma de realização preferencial, o método de tratamento utiliza uma centrífuga para a recuperação do catalisador. É ainda objetivo da presente pedido descrever um sistema de tratamento de efluentes que compreende um reactor catalítico o qual compreende um tanque de reacção; um tanque secundário; um tanque de floculante; um tanque de peróxido de hidrogénio (H2O2) ; um tanque de ácido; um tanque de sulfato férrico líquido (Fe2(S04)3); um tanque de hidróxido de sódio (NaOH); uma centrífuga; uma bomba de alimentação; uma bomba de saída; uma bomba de entrada do tanque secundário; uma bomba de saída do tanque secundário; um quadro de controlo geral e sondas. 2

Numa forma de realização preferencial, os tanques do sistema de tratamento compreendem uma sonda de nível e o tanque de reacção compreende ainda uma sonda de pH.

Numa outra forma de realização preferencial, o quadro de controlo geral do sistema de tratamento controla as dosagens necessárias; o controle de pH; tempo de agitação e ordem de descarga/enchimento aos dos tanques.

Ainda numa outra forma de realização preferencial, o quadro de controlo geral do sistema de tratamento inclui um display gráfico.

Numa forma de realização preferencial, a bomba de saída do sistema de tratamento está acoplada ao sistema de tratamento biológico da estação de tratamento.

Antecedentes da técnica 0 efluente vinícola é caracterizado por um pico de caudal e concentração durante o período de vindima apresentando valores muito inferiores ao longo do restante ano. Esta característica obriga a que as Estações de Tratamento de Águas Residuais Industriais (ETARI) destinadas a tratar este tipo de efluente sejam dimensionadas para o período de pico de vindima, estando sobredimensionadas para o resto do ano. Pelo contrário, a técnica agora apresentada permite dimensionar para cerca de metade as estacões de tratamento de resíduos industriais biológicas, permitindo a sua utilização naquelas que estejam subdimensionadas permitindo assim corrigir o problema com um investimento reduzido e tempo de resposta curto. 3

Descrição de uma forma de realização preferencial É objetivo da presente invenção reduzir os picos de carga poluente de efluentes vinícolas durante a vindima para os valores médios existentes fora desse período, com recurso a oxidação catalítica, sendo particularmente útil para o tratamento de efluente vinícola em duas situações específicas: 1) Em novas instalações de tratamento de efluente vinícola, permitindo que a Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) biológica seja dimensionada para as necessidades existentes fora da época de vindima e assim uma diminuição dos custos operacionais e de investimento inicial; 2) em ETAR's existentes que apresentem eficiências deficientes na época de vindima, permitindo assim de uma forma simples e imediata colmatar o seu sub-dimensionamento. A presente técnica diz respeito a um sistema e método para tratamento de efluentes, em particular efluentes vinícolas, que utiliza um reactor de oxidação, em particular um reactor de oxidação catalítico, que compreende a utilização de um grupo de reagentes químicos, em particular ácido sulfúrico (H2S04) , hidróxido de sódio (NaOH), sulfato férrico líquido (Fe2(S04)3), peróxido de hidrogénio (H202) e floculante aniónico. Estes reagentes químicos apresentam dosagens e concentrações variáveis dependentes da necessidade do efluente a tratar, podendo ser doseados entre 500 e 10000 partes por milhão (ppm) dos reagentes anteriormente descritos e com recuperação de catalisador através da utilização de uma centrífuga (5) onde se efectua a separação da parte sólida. O método de tratamento agora proposto realiza-se ao longo de três etapas, nomeadamente, coagulação, oxidação, e neutralização, através de um sistema que permite a mistura e doseamento dos reagentes 4 químicos com o efluente a tratar e que a seguir se passa a explicar com maior detalhe. 0 sistema que permite a mistura e doseamento dos reagentes químicos com o efluente a tratar, compõe-se de um reactor catalítico o qual compreende preferencialmente um tanque de reacção (2); um tanque secundário (8); um tanque de floculante (9); um tanque de peróxido de hidrogénio (H2O2) (10); um tanque de ácido (11); um tanque de sulfato férrico (Fe2(S04)3) (12) e um tanque de hidróxido de sódio (NaOH) (13) necessários ao processo de oxidação catalítica e uma centrífuga (5) necessária para a recuperação de catalisador, assim como um grupo de bombas (1,6,7) para manuseamento do efluente e das dosagens de reagentes e ainda um conjunto de sondas para controlo do processo através de um quadro de controlo geral (14) .

Refira-se que todos os tanques (2 e 8-13) possuem pelo menos uma sonda de nível de modo a poder-se monitorizar a quantidade existente em cada tanque, mantendo-se os volumes pretendidos ao longo do tratamento. O tanque de reacção (2) possui ainda uma sonda de pH para ajuste na neutralização e antes da saída.

Por seu lado, o quadro de controlo geral (14), com base na informação transmitida pelas sondas, permite ordenar as dosagens necessárias, por programação e/ou nível dos tanques, bem como o controle do pH, para que se torne possível, por exemplo a adição de NaOH na fase de neutralização ao pH que é ácido - aproximadamente 3. Da mesma forma, dita o tempo de agitação, bem como dá ordem de descarga/enchimento aos vários tanques. 5

Refira-se que o quadro de controlo qeral (14) possui um display gráfico, o qual contém uma representação esquemática dos vários tanques, bombas e centrífuga (5) , apresentando os níveis de cada um para que os mesmos possam ser monitorizados, estando o seu funcionamento intrinsecamente relacionado com a programação previamente estipulada, que por sua vez permite parametrizar por exemplo, níveis máximos e mínimos de pH nas diferentes etapas, tempos de descarga e de reacção, velocidades das diferentes bombas, em particular o caudal a debitar, acerto na centrifugação e alarmes, que param o processo em caso de inoperância de alguns dos elementos.

De seguida passa-se a explicar o modo de funcionamento preferencial do sistema, através do qual se aplica o método para tratamento de efluentes anteriormente exposto.

Na fase inicial, o efluente a tratar dá entrada no sistema através da bomba (1) pela qual é dirigido para o tanque de reacção (2) . Quando o tanque de reacção (2) estiver cheio, uma quantidade previamente determinada de (Fe2(S04)3) existente no tanque de sulfato férrico (Fe2(S04)3) (12) é adicionada através da acção do quadro de controlo geral (14) . De seguida, o agitador mecânico (3) promove uma mistura a diferentes velocidades e tempos, uma rápida de período mais curto e posteriormente com velocidade mais lenta durante um período mais longo, permitindo assim uma coagulação.

Quando concluída a referida coagulação, a bomba de entrada do tanque secundário (6) envia para a centrífuga (5) o efluente misturado com o reagente (Fe2(S04)3) existente no tanque de sulfato férrico (Fe2(S04)3) (12), promovendo-se 6 uma separação da fase sólida. A água resultante é enviada para o tanque secundário (8) e posteriormente é enviada pela bomba de saída do tanque secundário (7) para o tanque de reacção (2). No tanque de reacção (2), por acção do quadro de controlo geral (14), é adicionada uma determinada quantidade, baseada numa análise preliminar às características do efluente, de H2O2 existente no tanque de peróxido de hidrogénio (H2O2) (10), iniciando-se assim a oxidação catalítica, mantendo o agitador mecânico (3) uma agitação constante durante um determinado período de tempo, de forma a promover a reacção de oxidação para a redução da carga poluente do efluente.

Após este tempo e novamente por acção do quadro de controlo geral (14) é adicionado NaOH existente no tanque de hidróxido de sódio (NaOH) (13) até se obter um pH de pelo menos 12 (neutralização) e promover a formação de óxidos ferrosos precipitando o catalisador. Refira-se que, neste caso pode ser utilizado outro reagente desde que seja uma base forte, porém NaHO é o que possui melhor relação custo/benefício. Após pelo menos 5 minutos é adicionado, ou não, floculante existente no tanque de floculante (9) mantendo uma agitação por cinco minutos a velocidade mais lenta. Posteriormente a bomba de entrada do tanque secundário (6) envia o efluente para a centrífuga (5) onde se promove a separação de catalisador presente na forma de óxido de ferro. A corrente líquida resultante é encaminhada para o tanque secundário (8), de onde é bombeado pela bomba de saída do tanque secundário (7) para o tanque de reacção (2) onde o pH é corrigido para um valor compreendido entre sete e nove, por adição de um ácido, preferencialmente H2SO4, existente no tanque de ácido (11), sendo posteriormente o efluente resultante enviado por acção da 7 bomba de saída (4) para o tratamento biológico da ETAR o qual pode estar acoplado através de tubagem à bomba de saída (4). Refira-se que o efluente resultante da acção do método agora exposto apresenta menor quantidade de matéria orgânica e uma maior biodegradabilidade.

Descrição das Figuras

Para uma mais fácil compreensão da técnica juntam-se em anexo as figuras, as quais, representam realizações preferenciais que, contudo, não pretendem limitar o objecto da presente técnica.

Figura 1: Representação esquemática do sistema de tratamento onde os números de referência representam: 1 - Bomba de alimentação 2 - Tanque de reacção 3 - Agitador mecânico 4 - Bomba de Saída 5 - Centrífuga 6 - Bomba de entrada do tanque secundário 7 - Bomba de saída do tanque secundário 8 - Tanque secundário 9 - Tanque de floculante 10 - Tanque peróxido de hidrogénio (H2O2) 11 - Tanque de ácido 12 - Tanque de sulfato férrico Fe2(S04)3 13 - Tanque de hidróxido de sódio (NaOH) 14 - Quadro de controlo geral A presente realização não é, naturalmente, de modo algum restrita às realizações descritas neste documento e uma pessoa com conhecimentos médios da área poderá prever muitas possibilidades de modificação da mesma sem se afastar da ideia geral, tal como definido nas reivindicações.

As realizações preferenciais acima descritas são obviamente combináveis entre si. As seguintes reivindicações definem adicionalmente realizações preferenciais.

Lisboa, 30 de Maio de 2014 9

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Método de tratamento de efluentes caracterizado por compreender as seguintes fases: coagulação que compreende a adição de sulfato férrico (Fe2(S04)3) ao efluente e a sua mistura; - oxidação; - neutralização.
2. Método de tratamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a fase de oxidação compreender a adição de peróxido de hidrogénio ao efluente resultante da fase de coagulação e a sua mistura.
3. Método de tratamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a fase de neutralização compreender a adição de um reagente de base forte ao efluente resultante da fase de oxidação até se obter um pH de pelo menos 12.
4. Método de tratamento de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por ser adicionado floculante ao efluente resultante da fase de neutralização.
5. Método de tratamento de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o reagente de base forte ser hidróxido de sódio.
6. Método de tratamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por ao efluente resultante da fase de neutralização ser adicionado um ácido. 1
7. Método de tratamento de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por o ácido adicionado ser o ácido sulfúrico.
8. Método de tratamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os reagentes serem doseados entre 500 e 10000 ppm.
9. Método de tratamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por se utilizar uma centrífuga para a recuperação do catalisador.
10. Sistema de tratamento de efluentes caracterizado por compreender um reactor catalítico o qual compreende um tanque de reacção; um tanque secundário; um tanque de floculante; um tanque de peróxido de hidrogénio (H202) ; um tanque de ácido; um tanque de sulfato férrico líquido (Fe2(S04)3); um tanque de hidróxido de sódio (NaOH) ; uma centrífuga; uma bomba de alimentação; uma bomba de saída; uma bomba de entrada do tanque secundário; uma bomba de saída do tanque secundário; um quadro de controlo geral e sondas.
11. Sistema de tratamento de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por os tanques compreenderem uma sonda de nível e o tanque de reacção compreender ainda uma sonda de pH.
12. Sistema de tratamento de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o quadro de controlo geral controlar as dosagens necessárias; o controle de pH; tempo de agitação e ordem de descarga/enchimento aos dos tanques. 2
13. Sistema de tratamento de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o quadro de controlo geral incluir um display gráfico.
14. Sistema de tratamento de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a bomba de saida estar acoplada ao sistema de tratamento biológico da estação de tratamento. Lisboa, 30 de Maio de 2014 3