PT1128885E - Dispositivo, do tipo com três camadas, para purificação de líquidos - Google Patents

Description

1

DESCRIÇÃO

"DISPOSITIVO, DO TIPO COM TRÊS CÂMARAS, PARA PURIFICAÇÃO DE LÍQUIDOS"

Campo Técnico A presente invenção refere-se a um dispositivo, do tipo que possui três câmaras, destinado à purificação de liquidos num depósito com a forma de uma taça, que tem um tubo de entrada para o liquido, situado a um determinado nível e um tubo de saída colocado a um nível inferior ao do tubo de entrada.

Fundamentos da invenção

No campo da purificação da água - tanto em relação ao tratamento prévio como em relação ao tratamento posterior -a separação e armazenamento de contaminantes e partículas, que se afundam ou que flutuam, é de primordial importância. Essa separação e sedimentação é executada pelo facto de a água ser forçada a fluir através de diversas câmaras, onde o dimensionamento de cada uma das câmaras é determinado em relação às velocidades de afundamento dos contaminantes e partículas a separar.

Um separador de lamas, uma fossa séptica, do tipo de três câmaras, ou um separador de gorduras constituem para isso um depósito, o qual é dividido em diversas câmaras por meio de paredes divisórias verticais, as quais permitem que a água ou o líquido flua de câmara para câmara, através de aberturas nas paredes, situadas a níveis apropriados, que dependem da densidade dos contaminantes ou partículas a serem separados. 2

Essas paredes divisórias podem ser sujeitas a grandes pressões no momento da retirada ou esvaziamento das lamas, uma vez que o nivel do liquido pode estar muito mais elevado num dos lados da parede divisória do que no outro, o que significa que as paredes divisórias têm de ser dimensionadas e fixadas com essa dificuldade em mente.

Um escoamento indesejado pode aparecer ao longo das uniões das paredes divisórias. As paredes divisórias de betão estão, convencionalmente, dispostas em depósitos de betão, por exemplo poços anelares ou tubos anelares. Para resolver os problemas acima, as paredes divisórias têm elas próprias de ser reforçadas e têm de ser fixadas por meio de barras de reforço e de ser seladas.

Isso significa que os dispositivos convencionais do tipo descrito são pesados, menos eficazes em relação ao volume e bastante caros, embora seja usado como material o betão, que é comparativamente barato.

Outro dispositivo convencional descrito deste tipo, embora diferente, é apresentado na FR-A-2 386 651. A invenção

Os problemas acima referidos e outros que se apresentem com um dispositivo do tipo definido acima são resolvidos, de acordo com a invenção, pelo facto de o depósito situado por baixo dos tubos de entrada e de saída estar verticalmente dividido por meio de um disco praticamente horizontal de distribuição, que possui pelo menos uma abertura e que se encontra munido de um tubo de distribuição substancialmente vertical, destinado a receber o líquido vindo do tubo de entrada. 3

Deste modo é formada uma primeira câmara por baixo da extremidade inferior do tubo de distribuição, uma segunda câmara é formada por cima da extremidade inferior do tubo de distribuição e por baixo do disco de distribuição e forma-se uma terceira câmara por cima do disco de distribuição.

Num desenho deste tipo, pode ser conseguida uma estação de tratamento de esgotos do tipo biológico, pelo facto de um reactor, que contém bactérias purificadoras da água, de preferência sobre um material de suporte como seja o zeolito e que possui, na sua extremidade inferior um bico de entrada de ar destinado à oxigenação do liquido admitido por essa extremidade inferior, se encontrar disposto numa abertura do disco de distribuição, que possui pelo menos uma outra abertura. Uma conduta do reactor liga a parte superior do reactor ao tubo de distribuição, de modo que é conseguida uma recirculação do liquido.

Breve descrição dos desenhos A invenção irá ser descrita abaixo em mais pormenor, sob referência aos desenhos juntos, nos quais A Figura 1 é uma ilustração esquemática de uma fossa séptica convencional de um tipo vulgar, com três câmaras, A Figura 2 é uma ilustração correspondente de uma forma de realização prática de tal fossa séptica, A Figura 3 é uma ilustração do esvaziamento da fossa séptica da Figura 1, 4 A Figura 4 é uma vista em perspectiva dos três membros que formam um elemento inserido para uma fossa séptica de acordo com a invenção, A Figura 5 é uma vista em perspectiva de um inserido completo, A Figura 6 ilustra a combinação do elemento inserido da Figura 5 com membros de tubagem, para formar uma fossa séptica, A Figura 7 é uma ilustração esquemática de uma fossa séptica de acordo com a invenção, com o seu funcionamento indicado, A Figura 8 é uma vista de topo correspondente à Figura 7, A Figura 9 é uma ilustração da instalação de uma fossa séptica de acordo com a invenção, A Figura 10 ilustra uma modificação da inserção de acordo com a invenção, a fim de se conseguir uma pequena estação de tratamento de esgotos ou de purificação, A Figura 11 é uma vista em corte parcial do membro principal adicionado à inserção para se conseguir a construção mostrada na Figura 10 e A Figura 12 é uma vista em corte perpendicular de uma pequena estação de tratamento de esgotos, que contém os membros mostrados nas Figuras 10 e 11.

Descrição pormenorizada de formas de realização preferidas 5 A Figura 1 é uma ilustração esquemática de uma fossa séptica convencional de um tipo de três câmaras tradicional. Uma tal fossa séptica é principalmente utilizada para a separação e o armazenamento de contaminantes e partículas, que se afundam ou que flutuam, de águas residuais ou de esgotos, por exemplo de casas não ligadas aos sistemas públicos de esgotos.

Num tanque ou depósito em forma de paralelepípedo 1 construído, por exemplo, de betão, existem duas paredes divisórias verticais 2 e 3, que se estendem a todo o comprimento , entre duas paredes laterais do depósito. A primeira parede 2 não se prolonga para baixo completamente até ao fundo do depósito, enquanto que a segunda parede 3 se estende desde o fundo até uma determinada altura do depósito.

As águas residuais de esgoto introduzidas através do tubo de entrada 4, no lado esquerdo da Figura 1, serão forçadas pelas paredes divisórias 2 e 3 a seguir um percurso sinuoso através do depósito, conforme indicado pelas setas da Figura 1, antes de o líquido purificado deixar o depósito através de um tubo de saída 5. Esse percurso sinuoso efectua-se por debaixo da primeira parede 2 e por cima da segunda parede 3. 0 tubo de saída 5 parte de um nível inferior ao topo da segunda parede 3. No depósito 1 são formadas três câmaras: uma primeira câmara A à esquerda da primeira parede divisória 2 da Figura 1, uma segunda câmara B entre as duas paredes 2 e 3 e uma terceira câmara C à direita da segunda parede 3. (As três câmaras serão denominadas A, B e C ao longo de toda esta descrição). 6

As lamas contidas nas águas de esgoto admitidas através do tubo de entrada 4 irão depositar-se nas câmaras A e B. As lamas flutuantes manter-se-ão à superfície da água na câmara A. As lamas que se afundam assentarão como sedimento no fundo das câmaras A e B, conforme indicado na Figura 1. A água que sai da câmara B, por cima da borda da parede 3 estará praticamente limpa, mas a sedimentação final dá-se na câmara C.

Os volumes das câmaras A, B e C e o tamanho dos canais de fluxo entre as câmaras são escolhidos na dependência do volume de águas de esgoto, bem como da densidade e da velocidade de afundamento dos contaminantes e partículas presentes na água de esgoto.

Uma forma de realização prática geralmente utilizada de uma fossa séptica do mesmo tipo principal que o mostrado na Figura 1 está representado na Figura 2. Aqui, o depósito tem a forma de um tubo circular 6, frequentemente fabricado em betão, com um fundo 7. 0 tubo 6 está munido internamente de duas paredes divisórias 8 e 9, de preferência feitas também de betão e unidas de forma estanque ao tubo, assim como uma à outra. A parede divisória 8 está munida de um ou mais furos 8', a um nivel inferior e a parede divisória 9 com um ou mais furos 9' a um nivel superior, de modo que são formadas três câmaras A, B e C com a mesma função que as três câmaras correspondentes da forma de realização da Figura 1. Existe um tubo de entrada 10 para a primeira câmara A e um tubo de saida 11 da terceira câmara C. A remoção das lamas da fossa séptica conforme mostrado na Figura 1 está ilustrada na Figura 3; os mesmos princípios 7 se aplicam à forma de realização da Figura 2. No momento da remoção das lamas, normalmente por meio de um veiculo de vácuo 12 com uma mangueira de sucção 13, as câmaras A e B são esvaziadas da água com as suas lamas, enquanto que a câmara C ainda se encontra cheia de água. Isso significa que a pressão total da água é aplicada à segunda parede divisória 3, a qual tem de ser dimensionada e fixada tendo essa pressão em mente. Também o aspecto da vedação tem de ser tido em conta.

Isso significa que as paredes divisórias dos tanques sépticos de betão têm de ser reforçadas e que têm de ser proporcionadas barras de reforço separadas em furos separados para a fixação das paredes no depósito ou tubo. Isso contribui muito para o peso da fossa séptica bem como para os custos do seu fabrico.

Uma fossa séptica do tipo de acordo com a presente invenção é construído de uma maneira completamente diferente, conforme será agora descrito com referências às Figuras 4-

Os três membros apresentados na Figura 4 podem formar um elemento inserido, que é mostrado montado na Figura 5. 0 elemento inserido montado pode ser montado juntamente com duas aduelas de poço ou tubos de poço e um fundo, de modo a, em conjunto, formarem uma fossa séptica, conforme está ilustrado na Figura 6.

Como se mostra na Figura 4, um disco de distribuição 14 possui um furo substancialmente central 14'. Dois tubos de distribuição 15A e 15B destinam-se a ser ligados ao disco 14 e a formar um elemento inserido de distribuição 8 permanente 16, Figura 5. 0 disco 14 é feito, de preferência, de uma placa resistente à corrosão, enquanto quer os tubos de distribuição 15A,B podem ser feitos de plástico. Esses tubos são mostrados como sendo ligeiramente cónicos, o que tem a ver com o seu fabrico. 0 elemento inserido 16 pode estar disposto com a orla do seu disco entre duas aduelas de poço ou tubos de poço 17 de betão os quais, suplementados por um fundo 18, constituem uma fossa séptica de acordo com a invenção. 0 disco de distribuição 14 está munido de pelo menos uma, mas frequentemente com várias aberturas 19, de preferência dispostas de um dos lados do disco 14 (diametralmente oposta a um tubo de saída 21, a ser descrito) . 0 elemento inserido de distribuição 16 tem assim uma passagem de fluxo através dos tubos de distribuição 15A e 15B, os quais formam em conjunto um tubo de distribuição 15 e uma outra passagem de fluxo através da(s) abertura(s) 19.

Quando o elemento inserido 16 é montado num outro depósito, por exemplo os dois aros de poço ou tubos de poço 17 e o fundo 18, conforme indicado na Figura 6 e suplementados com um tubo de entrada 20 para a parte superior do tubo de distribuição 15 e um tubo de saída 21 do depósito 17, a um nível inferior ao do tubo de entrada 20, é formado uma fossa séptica com um funcionamento correspondente ao dos tanques sépticos das Figuras 1 e 2. O fluxo do líquido na fossa séptica das Figuras 7 e 8 é conforme segue e de acordo com o indicado pelas setas nelas existentes. Depois de entrar através do tubo de entrada 20 a água de esgoto irá fluir para baixo, através do tubo de 9 distribuição 15, na direcção do fundo do tanque, onde as lamas são recolhidas. A água fluirá para cima através da através da(s) abertura(s) 19 do disco de distribuição 14 e depois (à volta do tubo de distribuição 15) para o tubo de saída 21.

Três câmaras, correspondentes às três câmaras nos tanques sépticos anteriormente descritos, serão assim formadas: uma primeira câmara A no tubo de distribuição 15 e no depósito 17, 18 até ao nível da extremidade inferior do tubo de distribuição 15, uma segunda câmara B no depósito, a partir desse nível e até ao disco de distribuição 14 e uma terceira câmara C acima do disco de distribuição 14. 0 tamanho das aberturas 19, que não precisam de ser circulares, é determinado pelo fluxo desejado através da fossa séptica. 0 volume das câmaras respectivas pode ser determinado pelo comprimento e pelo diâmetro do tubo de distribuição 15, o diâmetro do depósito 17 e pela posição da inserção de distribuição 16 no depósito 17.

As lamas, que são recolhidas no topo do tubo de distribuição 15, sob a forma de contaminantes ou partículas flutuantes e no fundo 18, são removidas através do tubo de distribuição 15. Nessa remoção, que é efectuada por sucção, a água da terceira câmara C reflui através da(s abertura(s) 19, quando o nível da água na primeira câmara A desce. Isso significa que não exercida qualquer pressão unilateral sobre qualquer parede interna ou, por outras palavras, que todos as desvantagens dos tanques sépticos deste tipo anteriormente conhecidos são removidas. 10 A Figura 9 ilustra claramente a facilidade com que uma fossa séptica de acordo com a invenção pode ser instalada num furo previamente escavado no solo. Por meio de, por exemplo, uma grua móvel 22, de um carregador frontal ou semelhante, um primeiro tubo de poço 17 com um fundo 18 é colocado no fundo do furo. Depois disso ou simultaneamente, o elemento inserido de distribuição completo 16 é colocado, com a sua orla assente sobre o primeiro tubo de poço. Finalmente, um segundo tubo 17 (mostrado pendente da grua) , é colocado sobre a orla do elemento inserido de distribuição 16 e o primeiro tubo de poço 17 sem qualquer necessidade de precisão no que se refere à posições circulares relativas.

Isso compara-se favoravelmente com a situação em que seja montada uma fossa séptica tradicional do tipo mostrado na Figura 2, que está normalmente dividida em duas parte de tubo, frequentemente por uma grua de serviço pesado devido aos grandes pesos envolvidos. Devido à presença das paredes divisórias 8 e 9, é necessária uma grande precisão no que se refere às posições circulares relativas. Além disso, as paredes divisórias têm de ser unidas e seladas, o que pode ser uma tarefa complicada.

Pelo facto de as paredes divisórias convencionais 8 e 9 de betão serem dispensadas na fossa séptica de acordo com a invenção, o volume total, sem alteração da capacidade, pode ser reduzido cerca de 10%, o que pode significar uma redução do peso total de 15-20%. A razão para esta grande redução de peso e volume é principalmente porque uma parede divisória de betão reforçado tem de ter, normalmente, uma espessura de 80-150 11 mm, dependendo do tamanho da fossa séptica. 0 peso das paredes divisória de betão para uma fossa séptica normal, com um diâmetro de 2,5 m e uma profundidade de água de 3 m pode atingir cerca de 3 toneladas.

Ao utilizar-se o desenho de acordo com a invenção a redução de peso pode portanto atingir as 3 toneladas, enquanto que o ganho de volume pode ser de 1,3 m3. Isso pode ser usado para reduzir a altura total da construção em cerca de 0,3 m, o que leva a mais uma redução de peso de mais de 1 tonelada. Portanto, a redução total de peso pode ser da ordem das 4 toneladas, com manutenção da capacidade.

No caso presente, o peso total pode ser reduzido de cerca de 20 toneladas para cerca de 16 toneladas, isto é aproximadamente 20%. A ideia básica da invenção pode ser também usada para criar uma instalação de tratamento de esgotos ou de purificação, conforme se mostra nas Figuras 10-12. A Figura 10 mostra um elemento inserido de distribuição 16 do tipo apresentado, por exemplo na Figura 5, mas suplementada com um reactor 23, conforme se mostra na Figura 11. Este reactor 23 é posicionado numa das aberturas 19 do disco de distribuição 14.

Fazendo referência à Figura 11, o reactor 23 tem, de preferência um compartimento cilíndrico 24. A parte inferior do compartimento 24 possui um diâmetro ligeiramente mais reduzido, correspondente ao diâmetro da abertura do disco de distribuição, de maneira que se estende abaixo do disco 14 (para o interior da câmara B). O 12 compartimento 24 tem aqui um certo número de aberturas de entrada 25 para a água de esgoto. Na parte inferior do compartimento 24 existe um bico de ar 26. 0 ar é fornecido ao bico 24 através de uma conduta 27. A finalidade do bico de ar 26 é oxigenar o líquido que passa, antes de continuar para a parte superior. A parte superior principal do compartimento do reactor 24 contém um material de suporte adequado 28 para bactérias activas na purificação, em instalações de tratamento de esgotos. Estas bactérias irão formar uma camada ou película sobre o material de suporte 28, o qual pode ser constituído por zeolito esmagado ou semelhante.

Conforme aparece na Figura 10 (Bem como na Figura 12), o reactor 23, quando montado no elemento inserido de distribuição 16, está ligado, pela sua parte superior ao tubo de distribuição 15, por intermédio de uma conduta do reactor 29. 0 desenho é completado por uma bomba de ar 30 ligada ao bico de ar 27, conforme se mostra na Figura 12. O funcionamento da instalação de tratamento de esgotos apresentada será descrito com referência à Figura 12. Os esgotos ou as águas residuais são introduzidos no tubo de distribuição 15 através do tubo de entrada 20. As lamas irão depositar-se no fundo da instalação. Por meio da acção de bombagem do bico de ar 26, o líquido será continuamente circulado através do reactor 23 e da conduta 29 e de novo para o tubo de distribuição 15. A purificação do liquido terá lugar no reactor 23. Quando forem introduzidos novos esgotos, a água purificada deixa a câmara B situada por 13 baixo do disco de distribuição 14 através de aberturas 19 e deixa a instalação através do tubo de saída 21. 0 reactor 23, com o seu conteúdo de bactérias, irá funcionar como um bioreactor eficaz para o líquido oxigenado bombado através dele. É obtida uma boa redução biológica de proteínas BOD, COD etc. Foram também criadas condições para uma elevada nitrificação e portanto uma elevada redução biológica do azoto.

Outros desenhos, semelhantes ao apresentado nas Figuras 10-12 para se conseguir uma instalação de tratamento de esgotos com um reactor 23, numa das aberturas 19 do disco de distribuição e com uma recirculação do líquido, podem ser concebidos, mas aquele que se apresenta e que é descrito é actualmente o preferido.

As vantagens da invenção podem ser resumidas como segue:

Por meio da utilização da invenção numa construção concreta, pode-se obter uma redução de peso de cerca de 20%, bem como uma redução de volume de cerca de 10%. O custo de produção é reduzido em relação ao material, horas de máquina e horas de trabalho humano. A instalação é simplificada, uma vez que os problemas com a união e a selagem das paredes divisórias são eliminados. O peso reduzido permite também o uso de uma grua menos sofisticada. 0 problema com a água e as lamas remanescentes em qualquer câmara é eliminado na retirada das lamas. 14 A remoção das lamas é mais simples e mais rápida, uma vez que apenas está envolvida uma câmara. É melhorada a economia de armazenamento, uma vez que já não há qualquer razão para se armazenarem aduelas de poço com paredes divisórias fixadas ou moldadas.

Acima fez-se principalmente referência à construção de uma fossa séptica ou a uma instalação de purificação de esgotos, constituída por um elemento inserido de distribuição de acordo com a invenção num depósito de betão, constituído por aros de poço ou semelhantes e por um fundo de betão. No entanto esse depósito pode igualmente muito bem ser construído de outro material, como seja plástico.

Lisboa, 19 de Dezembro de 2006

Claims (9)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo do tipo com três câmaras para purificar líquidos num depósito em forma de taça (17, 18), que possui um tubo de entrada (20) para o líquido, situado a um determinado nível e um tubo de saída (21), situado a um nível inferior do tubo de entrada, caracterizado pelo facto de o depósito (17, 18), abaixo dos tubos de entrada e de saída (20, 21) ser verticalmente dividido por um disco de distribuição substancialmente horizontal (14), que possui pelo menos uma abertura (19) e que está munido de um tubo de distribuição substancialmente vertical (15), destinado a receber o líquido vindo do tubo de entrada (20).

2. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a abertura (19) do disco de distribuição (14) ser afastada e de preferência substancialmente oposta diametralmente em relação ao tubo de saída (21).

3. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o disco de distribuição (14) ter mais do que uma abertura (19) e por todas as aberturas (19) se situarem em pontos do disco (14) afastados do tubo de saída (21) .

4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das Reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de o tubo de distribuição (15) ser usado para remover por sucção as lamas acumuladas no fundo do depósito 17, 18).

5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das Reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o 2 tubo de distribuição (15) compreender duas partes (15A, 15B) ligadas a uma abertura do disco central de distribuição (14') de cada um dos lados do disco (14).

6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das Reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a orla do disco de distribuição (14) se encontrar apertada entre dois tubos de poço ou duas aduelas de poço de betão (17), os quais, juntamente com um fundo (18) formam o depósito.

7. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o reactor (23), que contém bactérias purificadoras da água, preferivelmente sobre um material de suporte (28), como seja zeolito, possuir, na sua extremidade inferior, um bico de ar (26) para oxigenar o liquido admitido nessa extremidade inferior e essa extremidade inferior estar disposta numa abertura (19) do disco de distribuição 814), que tem pelo menos uma outra abertura (19).

8. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 7, caracterizado pelo facto de possuir uma bomba de ar (30) para fornecer ar ao bico (26).

9. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 7, caracterizado pelo facto de possuir uma conduta do reactor (29) que liga a parte superior do reactor (23) ao tubo de distribuição (15). Lisboa, 19 de Dezembro de 2006