PT1390306E - Processo para separar uma suspensão, em especial para o tratamento de águas residuais, e dispositivo para realizar o mesmo. - Google Patents

Description

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Descrição "Processo para separar uma suspensão, em especial para o tratamento de águas residuais, e dispositivo para realizar o mesmo"

Campo da invenção A presente invenção refere-se a um processo para separar suspensão, em particular para o tratamento de águas residuais, em que uma suspensão aglutinada é separada do liquido por filtragem numa camada fluidizada de uma cobertura de lamas, sendo deste modo a suspensão engrossada e a fluidização mantida pela corrente ascendente do liquido, enquanto o liquido com a suspensão entra na camada fluidizada a partir do fundo, o liquido liberto da suspensão é descarregado acima da superfície da cobertura de lamas representada pela interface entre a camada fluidizada e o líquido sem suspensão, sendo a suspensão engrossada extraída da camada fluidizada, e a velocidade do fluxo ascendente na camada fluidizada, diminuí sensivelmente na direcção ascendente.

Adicionalmente refere-se a um dispositivo para a separação de suspensão aglutinada por filtragem numa camada fluidizada de uma cobertura de lamas, em particular para o tratamento de águas residuais, compreendendo um separador que se alarga essencialmente para cima, que apresenta paredes externas inclinadas, cujo volume interno contém um espaço de separação e se encontra munido com a entrada de líquido com 2 suspensão na sua parte do fundo e meios para extrair o liquido sem suspensão na sua parte superior, sendo formada no espaço de separação em operação uma camada fluidizada de cobertura de lamas acima do nível da qual a água purificada se encontra localizada, sendo a suspensão engrossada retirada do espaço de separação.

Descrição da técnica anterior

Um dos processos mais avançados para a separação de suspensão aglutinada durante a purificação e tratamento de água é a filtragem do fluído numa cobertura de lamas. A cobertura de lamas compreende uma camada fluidizada de flocos que são criados por aglomeração de partículas da suspensão separada. A água com suspensão a ser retirada entra na cobertura de lamas por corrente ascendente. Este fluxo sustem a camada de flocos em condição fluidizada. Durante o fluxo de um extremo ao outro da água com suspensão através da camada fluidizada, as partículas de suspensão entram em contacto com os flocos com captura posterior das partículas da suspensão devido à sua adesão aos flocos. Esta filtragem liberta a água da suspensão que é transformada em flocos que são sensivelmente maiores do que as partículas de suspensão que afluem. A camada fluidizada cria uma interface superior entre a camada fluidizada e o líquido sem suspensão, a denominada superfície de cobertura de lamas, sendo o líquido liberto da suspensão separada extraído acima da superfície da cobertura de lamas. A interface é estabelecida, se a velocidade do 3 fluxo do líquido directamente acima da interface for menor do que a velocidade de sedimentação não retardada de partículas separadas criando a camada fluidizada. Dado que os flocos criados na cobertura de lamas por aglomeração de suspensão são sensivelmente maiores do que as partículas de suspensão que entram, esta velocidade excede sensivelmente a velocidade de sedimentação da suspensão separada. A extracção de líquido claro deve ser suficientemente espaçada da superfície da cobertura de lamas para impedir que os flocos sejam arrastados para fora da cobertura de lamas devido a irregularidades de extracção. Devido a isto, é sempre indispensável uma camada de líquido claro na zona de separação acima da cobertura de lamas. A camada fluidizada deve ser suportada do fundo. Um processo frequentemente utilizado para suportar a camada fluidizada é o suporte hidrodinâmico que consiste em o fluxo rápido de líquido sobre a camada de fluído impedir a sua queda. Neste caso, a velocidade de fluxo do líquido na camada fluidizada diminuí na direcção ascendente.

Uma cobertura de lamas com flocos criada pela suspensão aglutinada é caracterizada pelo equilíbrio dinâmico que determina a dimensão dos flocos num dado ponto. Ao capturar partículas de suspensão e pela aglomeração, os flocos individuais crescem, ao passo que flocos grandes são desintegrados em menores sob a influência das forças hidrodinâmicas. A camada fluidizada pela sua parte afecta o fluxo de líquido, estabelecendo deste modo o retorno. 4 A intercepção contínua da suspensão resulta no aumento do volume total dos flocos e, sendo assim, os flocos supérfluos devem ser retirados da cobertura de lamas. Deste modo, a suspensão separada é extraída da cobertura de lamas na forma de flocos em excesso. São conhecidas dois tipos de cobertura de lamas: aquela totalmente fluidizada, especificada também como perfeitamente fluidizada, e a parcialmente fluidizada, especificada também como imperfeitamente fluidizada. Elas diferem na velocidade do líquido na superfície da cobertura de lamas e no tipo de extracção de flocos em excesso. Numa cobertura de lamas parcialmente fluidizada, a velocidade de líquido na superfície da cobertura de lamas é menor do que o limite de fluidização e os flocos em excesso são extraídos do fundo, numa cobertura de lamas totalmente fluidizada, a velocidade de líquido na superfície da cobertura de lamas excede o limite de fluidização e os flocos em excesso são extraídos da superfície da cobertura de lamas.

Devido ao facto de a velocidade do líquido tender a ser menor do que o limite de fluidização à superfície da cobertura de lamas parcialmente fluidizada, são encontradas aqui falhas na fluidização. São criadas grandes aglomerações de flocos que caem através da camada fluidizada. A sua queda conduz a correntes ascendentes nas proximidades, aumentando deste modo a velocidade local do fluxo ascendente, que contribui para a manutenção da fluidização em outras zonas próximas da superfície da cobertura de lamas. Dado que a 5 velocidade média do fluxo ascendente numa camada fluidizada aumenta na direcção descendente, alguns aglomerados são decompostos no fluxo mais rápido e os seus flocos retornam para a cobertura de lamas. Alguns aglomerados, contudo, caem passando através da camada fluidizada donde são removidos. Dentro de um certo limite de parâmetros é obtida um equilíbrio entre a quantidade de suspensão que flui para dentro da cobertura de lamas e a quantidade de suspensão que cai para fora da cobertura de lamas e extraída através do mecanismo descrito. Se a quantidade de suspensão que entra exceder a quantidade de suspensão que cai para fora, o volume de cobertura de lamas aumenta, e se exceder a capacidade da instalação, a cobertura de lamas é varrida para a extracção da água purificada, isto é salta. Se a quantidade da suspensão que chega for menor do que a quantidade de suspensão que cai para fora, o volume da cobertura de lamas diminui, e se cair abaixo de um valor crítico, a cobertura de lamas cai sob o separador ou, por outras palavras, cai para fora do espaço de separação. A concentração de flocos na cobertura de lamas depende da velocidade do fluxo ascendente. Quanto menor for a velocidade do fluxo maior é a concentração. A concentração de flocos nos aglomerados que caem de uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada é mais elevada do que o que corresponderia à velocidade do limite de fluidização. Isto é o motivo porque a concentração da suspensão separada retirada de uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada pode ser 6 mais elevada do que a concentração de uma suspensão retirada de uma cobertura de lamas totalmente fluídizada. Por outro lado, contudo, a velocidade de fluxo à superfície da cobertura de lamas e, correspondentemente, o rendimento hidráulico de uma cobertura de lamas totalmente fluidizada é mais elevado do que aquele de uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada. Isto é o motivo porque a utilização de uma cobertura de lamas totalmente fluidizada é favorável para a separação de suspensões diluídas, enquanto que a cobertura de lamas parcialmente fluidizada é apropriada para separar suspensões concentradas.

Por esta razão, a cobertura de lamas totalmente fluidizada tem sido utilizada no tratamento químico da água onde a concentração da suspensão, como regra, proporciona dezenas de gramas de matéria seca por metro cúbico. A velocidade do fluxo do líquido à superfície da cobertura de lamas alcança actualmente os valores de 4 a 4,5 m por hora enquanto que a extracção da suspensão da superfície da cobertura de lamas é quatro vezes a oito vezes mais grossa, os flocos extraídos são posteriormente sujeitos ao engrossamento secundário por sedimentação. Uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada pode ser utilizada no tratamento biológico de esgotos onde as concentrações actuais da suspensão proporcionam 4 a 6 kg de matéria seca por metro cúbico e a suspensão engrossada separada é devolvida para o processo de tratamento. A velocidade do fluxo do líquido na superfície da cobertura de lamas alcança actualmente valores 7 de 0,8 a 1 m por hora e a suspensão extraída pode engrossar 1,5 vezes até o dobro.

Naturalmente que todos os valores limites dependem de vários parâmetros dos quais em especial a temperatura da água e o carácter da suspensão apresentam uma influencia marcante. Ao monitorizar várias instalações durante vários anos verificou-se que estes parâmetros influenciam os valores limites em 10 a 30% como regra.

Os espaços de separação em que a filtragem descrita na cobertura de lamas tem lugar, apresentam geralmente a forma de um cone, pirâmide ou prisma, que se alarga para cima assegurando a diminuição da velocidade do fluxo do líquido na direcção ascendente. Encontram-se limitados por paredes inclinadas, com geralmente 52 a 60° de inclinação que, por um lado, impedem que os flocos depositem camadas nestas paredes e, por outro lado, proporcionem superfície suficiente para a superfície de cobertura de lamas.

Os separadores para a cobertura de lamas encontram-se adicionalmente munidos com a extracção de líquido puro sem suspensão no topo, geralmente na forma de tinas de descarga ou tubos perfurados, e no fundo encontram-se munidos com a entrada de líquido com suspensão a ser separada. A solução mais simples desta entrada é um furo simples que liga o espaço de separação a outro espaço funcional tal como um espaço de activação no caso de tratamento de resíduos biológicos ou um espaço de coagulação no caso de tratamento químico da água. Contudo, são conhecidas também soluções mais complexas, tal como na forma de canais de alimentação inclinadas ao longo das paredes do espaço de separação, ou na forma de um tubo de entrada central que passa verticalmente através do centro dos espaço de separação. Tais canais de entrada ou tubos são depois ligados a outro espaço funcional do qual o liquido com suspensão flui geralmente para baixo para o ponto da entrada actual para o espaço de separação em que o liquido flui para cima. Se o sistema geral da entrada para dentro do espaço de separação for mais complexo, então, com vista ao mecanismo acima descrito de suporte hidrodinâmico da camada fluidizada da cobertura de lamas, sob o conceito de entrada para o espaço de separação, a superfície horizontal deverá ser compreendida como sendo o nível superior do furo através do qual a água flui para a tal entrada para o espaço de separação. A parte superior do espaço de separação para uma cobertura de lamas totalmente fluidizada encontra-se munido com extracção de suspensão separada que limita a posição da superfície da cobertura de lamas, em que para uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada a extracção da suspensão separada tem lugar abaixo do nível de entrada do líquido com suspensão para o espaço de separação. A área de fluxo de um extremo ao outro do líquido com entrada de suspensão para o espaço de separação, como regra, é de 2,2 a 2,5% do espaço de separação para uma cobertura de lamas totalmente fluidizada e 10 a 15% do mesmo para uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada. Quanto maior a área do fluxo de um extremo ao outro da entrada do 9 espaço de separação numa cobertura de lamas parcialmente fluidizada, mais elevadas são as concentrações de suspensão que podem ser separadas por esta cobertura de lamas, sendo também mais elevado o limite para que esta cobertura de lamas caia para fora.

Os princípios descritos elucidam ainda uma outra diferença substancial entre uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada e uma totalmente fluidizada. A altura da superfície da cobertura de lamas numa cobertura de lamas totalmente fluidizada é constante, e se existirem quaisquer alterações do fluxo de um extremo ao outro ou concentração da suspensão que entra, somente a concentração da suspensão engrossada extraída varia. Exceder o desempenho máximo é manifestado pela retirada de flocos da cobertura de lamas e pela sua superfície ser raspada. Numa cobertura de lamas parcíalmente fluidizada a sua altura da superfície varia juntamente com alterações do fluxo de um extremo ao outro e da concentração da suspensão que entra, e exceder o desempenho máximo é manifestado pela subida da cobertura de lamas até ao nível de extracção de líquido purificado com descarga seguida da cobertura de lamas para a extracção. A experiência de funcionamento mostrou que a cobertura de lamas é apropriadamente funcional sempre somente dentro de um certo limite de concepção de parâmetros de concepção. Se o fluxo de um extremo ao outro cair abaixo de 50% do desempenho nominal numa cobertura de lamas totalmente fluidizada utilizada para tratamento químico da água, ocorrem distúrbios 10 na fluidização que têm a tendência de piorar, resultando dentro de um certo periodo em falhas funcionais. Se a concentração de lamas activadas cair abaixo de 1 a 2 kg de matéria seca por metro cúbico no caso de uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada utilizada para tratamento biológico da água, não é estabelecida uma cobertura de lamas no espaço de separação ou se a concentração da suspensão tiver caído abaixo do limite mencionado, a cobertura de lamas irá provavelmente cair para fora do espaço de separação, isto é irá cair abaixo do espaço de separação.

Os princípios da cobertura de lamas totalmente fluidizada e várias formas de realização de dispositivos correspondentes, encontram-se descritos por exemplo na especificação da patente checa número 88634 (S. Mackrle, V. Mackrle I. Tesarik, V. Mician "Reactor for water treatment by sludge blanket") e a patente checa número 123929 (S. Mackrle, V. Mackrle, O. Dracka, L. Paseka, "Clarifier for water treatment for coagulation and filtration by perfectly fluidized sludge blanket") e a especificação da patente canadiana sua correspondente número 769769. Uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada com queda espontânea da suspensão separada de volta para o processo de tratamento, encontra-se descrita por exemplo na especificação da patente checa 159B11 (S. Mackrle, V. Mackrle, "Modular apparatus for biologícal treatment of organically polluted liquids") e a especificação da patente canadiana 921626 e a especificação americana 3627136 correspondentes, sendo também descrita na 11 patente checa 173893 (S. Mackrle, V. Mackrle, 0. Dracka, "Reactor for biological purification of liquid, ín particular sewage water") e corresponde às especificações de patentes estrangeiras, da patente canadiana 1038090, alemã 2456956, francesa 7439337 e japonesa 1044405.

Uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada com aplicação de aspiração da suspensão separada que caiu, encontra-se descrita na especificação da patente checa número 275746 (S. Mackrle, V. Mackrle "Method of biological activation purification of water and apparatus for performing the same"), com a especificação da patente US 5032276 e EP345669.

Para além dos acima descritos dois processos básicos de retirada de flocos em excesso - da superfície da cobertura de lamas e fundo da cobertura de lamas - existem também conhecidas soluções que consistem na extracção dos flocos em excesso do interior da cobertura de lamas (i.e. JP 56 010394 A - Tamaki Yukihiko/Toyo Giken KK Kawasaki Heavy Ind. Ltd., "Disposing device for sewage at high capability", JP 61 192391 A - Kitawage Masami, Yammoto Koitchi, Iritani Mohorito/Ebara Inilco Co. Ltd., "Method and apparatus for treatment of organic sewage", EP 1 023 117 Bl - Dieter Eppler Dieter Eppler "Wasseraufbereitung, Schwebefílteranlage zur Trinkwasser aufbereitung"). Análises pormenorizadas mostraram que estas soluções não proporcionam qualquer vantagem em comparação com os modos básicos descritos acima. Pelo 12 contrário, uma desvantagem em comparação com a cobertura de lamas totalmente fluidizada é a substituição do processo inerentemente automático por um processo que exige o controlo externo. Além disso caso a extracção seja executada por uma bomba (EP 1 023 117B1) os flocos são quebrados o que complica o engrossamento adicional da lama extraida. Em comparação com coberturas de lamas parcialmente fluidizadas a desvantagem desta destas soluções consiste na baixa concentração da suspensão extraida.

Objectivo da invenção

As desvantagens da técnica anterior são sensivelmente eliminadas pelo processo e dispositivo de acordo com a presente invenção. 0 objectivo do processo de acordo com a invenção consiste em uma suspensão engrossada em excesso ser extraida no limite externo inclinado da camada fluidizada de correntes de densidade que caem ao longo do limite externo inclinado da camada fluidizada. É vantajoso que acima do nível de extracção da suspensão engrossada em excesso, a camada fluidizada seja formada como uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada, onde são criados os aglomerados de flocos da suspensão engrossada que caem ao longo do limite, externo inclinado para o ponto de extracção, sendo formada sob o nível de extracção a camada fluidizada como cobertura de lamas totalmente fluidizada onde 13 a corrente do liquido com a suspensão é distribuída para dentro da cobertura de lamas parcialmente fluidizada. É adicionalmente importante que na interface da cobertura de lamas parcialmente fluidizada e cobertura de lamas totalmente fluidizada, a velocidade de fluxo ascendente seja repentinamente diminuída. É preferível se a concentração da suspensão que entra exceder 1 kg de matéria seca por metro cúbico, situando-se a velocidade do fluxo de água ascendente imediatamente acima da superfície da cobertura de lamas entre 1,6 a 2,2 m por hora. É preferível que a velocidade do fluxo da água na entrada da cobertura de lamas se situe entre 2 a 6 m por segundo e o volume da suspensão engrossada em excesso extraído seja 1,5 a 3 vezes o volume da água sem suspensão retirado acima da superfície da cobertura de lamas. A essência do dispositivo de acordo com a invenção consiste em o espaço de separação no separador que apresenta paredes externas inclinadas pelo menos num local por cima da entrada para dentro do separador e sob a superfície da cobertura de lamas, ser repentinamente alargado para cima, e ao nível deste alargamento súbito pelo menos próximo a uma das referidas paredes externas inclinadas pelo menos um ponto de extracção de uma suspensão engrossada em excesso que cai como correntes de densidade ao longo das referidas paredes externas inclinadas da camada fluidizada da cobertura de lamas, se encontra localizada no interior do espaço de separação no separador. 14 A essência de uma forma de realização do dispositivo consiste também em o espaço de separação dentro do separador, na sua parte do fundo, se encontrar limitado pelo menos em parte pelo menos por uma parede interna inclinada enquanto que o espaço entre a parte do fundo da parede externa e a parede interna cria um espaço de engrossamento, sendo que o intervalo entre o bordo superior desta parede interna e a parede externa representa o local do alargamento súbito e também o ponto de extracção da suspensão engrossada em excesso do espaço de separação. É benéfico que o intervalo entre o bordo superior da parede interna e a parede externa crie uma entrada para o espaço de engrossamento que se encontra munido com um meio para extracção da suspensão engrossada em excesso na parte do fundo. É também proporcionada uma contribuição por uma forma de realização em que as paredes externas inclinadas do separador compreendem um ângulo na zona de extracção de suspensão engrossada e a sua parte superior acima deste nível é mais inclinada do que a parte do fundo da mesma por debaixo.

Numa forma de realização preferida, no ponto de extracção encontra-se localizado o meio para extracção de suspensão engrossada proporcionado por um tubo de recolha perfurado, sendo o alargamento súbito do espaço de separação neste local executado por uma deslocação da parede externa que tanto de baixo como de cima se encontra unida ao tubo de recolha sendo executados furos para a extracção da suspensão 15 engrossada em excesso no lado do tubo de recolha virado para a parte superior da parede externa inclinada deslocada.

Numa forma de realização preferida do dispositivo onde a área de entrada para o espaço de separação é mais de 3% e menos de 6% da superfície do espaço de separação ao nivel da extracção do líquido sem suspensão, a área do espaço de separação imediatamente abaixo do nível de extracção da suspensão engrossada em excesso é mais de 20% e imediatamente acima do nível da remoção da suspensão engrossada em excesso menos do que 70% da superfície do espaço de separação no nível de extracção do líquido sem suspensão, sendo que tanto o nível de entrada para o espaço de separação como o nível de extracção do líquido sem suspensão se encontram, na distância vertical, a mais de um metro do nível de extracção da suspensão engrossada.

Para o funcionamento do dispositivo é vantajoso que a altura do nível de extracção da suspensão engrossada em excesso acima do nível de entrada para dentro do espaço de separação, se situe entre um quarto a três quartos da altura do nível de extracção do líquido sem suspensão acima do nível de entrada para dentro do espaço de separação, e adicíonalmente que o dispositivo esteja munido com tubos funcionais pelo menos um tubo funcional do grupo criado por tubos de recolha da suspensão engrossada em excesso, tubos de recolha para extracção da suspensão engrossada em excesso, tubos de recolha para extrair líquido sem suspensão, tubos de descarga, tubos de entrada de ar comprimido e os tubos de 16 enxaguamento, formando também parte da estrutura de suporte das paredes externas do espaço de separação, situando-se o ângulo da parede externa inclinada na sua parte superior entre 52° a 60°. O ângulo da parede interna inclinada situa-se de preferência entre 52° a 60°, enquanto que o ângulo da parede externa inclinada na sua parte do fundo situa-se entre 30° a 40°. A vantagem mais importante do processo e do dispositivo de acordo com a invenção é um melhoramento substancial na eficiência de separação, que é permitida em particular pelo aumento da carga de sólidos da separação quando se separa uma suspensão engrossada, e nomeadamente até ao dobro alcançável por sistemas conhecidos de filtragem do fluido, utilizando uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada. Pode ser utilizada para aumento da carga hidráulica e, de modo correspondente para melhorar a capacidade de separação, ou para aumentar a concentração da suspensão que entra na cobertura de lamas ou, possivelmente, para uma combinação óptima de ambos estes efeitos. Tal melhoramento quantitativo de eficiência e separação será uma contribuição especial para o tipo da activação do tratamento biológico de águas residuais no que se refere a economias na concepção de reactores biológicos integrados. O aumento da carga hidráulica devido à aplicação do processo e dispositivo de acordo com a presente invenção, permite diminuir o espaço de separação, e nomeadamente até 50% em relação às dimensões de 17 instalações até agora conhecidas, utilizando uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada. Isto proporciona não somente economias referentes à construção do separador, mas também economias adicionais de construção tais como redução da altura necessária do reactor biológico integrado e acomodação mais fácil do separador no reactor. A concentração aumentada de lama activada no reactor biológico, reflecte-se também na diminuição dos volumes funcionais que são necessários para os processos biológicos e deste modo também na diminuição da dimensão global do reactor. A redução da dimensão do separador e optimização da construção e das dimensões do reactor permitem alcançar economias consideráveis no material, custo de fabricação, transporte e instalação. Uma outra vantagem do processo e dispositivo para implementação do processo de acordo com a presente invenção é o seu funcionamento dentro de um limite mais alargado de parâmetros do que no caso de uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada. Isto alarga o escopo de utilização do processo e o dispositivo e permite a sua flexibilidade substancialmente melhorada durante o funcionamento.

Breve descrição dos desenhos

Serão descritas quatro formas de realização exemplares. As figuras representam:

Figura 1 o primeiro exemplo de forma de realização de um dispositivo de acordo com a invenção em corte lateral, 18

Figura 2 primeiro exemplo da forma de realização de um dispositivo de acordo com a invenção numa representação axonometrica, Figura 3 integração do primeiro exemplo da forma de realização num reactor integrado exemplar para o tratamento por activação de águas residuais, Figura 4 segunda forma de realização exemplar do dispositivo em corte lateral, Figura 5 segunda forma de realização exemplar de uma representação axonometrica, Figura 6 terceira forma da realização exemplar do dispositivo em corte lateral dentro de um reactor biológico integrado exemplar, Figura 7 representação axonometrica de uma forma de realização exemplar de acordo com a figura 6, Figura 8 quarta forma de realização exemplar do dispositivo em corte lateral, Figura 9 quarta forma da realização exemplar em representação axonometrica dentro de um reactor biológico integrado exemplar.

Formas de realização exemplares da invenção

Para um entendimento completo, os exemplos de dispositivos serão sempre descritos como partes de um reactor integrado exemplar para o tratamento por activação de água residual, com nitrificação e desnitrificação por lamas activadas uniformemente suspensas. Os exemplos de dispositivos num tal reactor integrado exemplar servem para 19 separar a suspensão aglutinada que é produzida durante o tratamento mencionado. As partes que são funcionalmente e na construção semelhantes, encontram-se assinaladas com as mesmas referências em vários exemplos de formas de realização.

Exemplo 1 A parte básica do dispositivo para a separação de suspensão aglutinada de acordo com a presente invenção é o separador 1 na forma de um cone que se alarga para cima limitado pela parede externa 2 na forma de um invólucro cónico (figuras 1, 2) . A forma do cone do separador 1 pode também ser não contínua no sentido de poder compreender partes cilíndricas curtas não ilustradas ou mesmo partes afuniladas de inclinação oposta, por exemplo devido a razões de fabrico ou concepção. 0 espaço interno do separador 1 contém um espaço de separação. De acordo com este exemplo de forma de realização, o espaço interno do separador 1 coincide praticamente com o espaço de separação. A parede externa 2 compreende um meio inserido para extrair a suspensão engrossada, e nomeadamente em forma de um tubo de recolha 3 bobinado circularmente, de secção angular, sendo que a sua parte superior acomoda outros meios para extrair liquido sem suspensão na forma de tubo de recolha 4 bobinado circular de secção triangular. A altura do nível de extracção da suspensão engrossada acima do nível de entrada 5 para dentro do separador 1 e, de modo correspondente, para dentro do espaço de separação, 20 encontra-se situada dentro dos limites de um quarto a três quartos de altura do nível do líquido de extracção sem suspensão acima do nível da entrada 5 para dentro do espaço de separação. É preferível proporcionar os meios para extrair a suspensão engrossada para altura média do separador 1. Os tubos de recolha 3 e 4 podem apresentar outros cortes transversais, sendo as formas mencionadas somente vantajosas.

Uma queda acentuada da parede externa 2, no seu diâmetro, encontra-se proporcionada ao nível do tubo de recolha 3 inferior, mas a parede externa 2 pode também ser executada como uma área cónica contínua sem qualquer alteração brusca. A parte do fundo da parede externa 2 é terminada pela entrada 5 para dentro do separador 1 que se encontra executado como uma abertura de entrada. 0 tubo de recolha 4 superior para extrair líquido sem suspensão encontra-se munido com o furo 6 no seu lado externo inclinado em que o tubo de recolha 3 inferior para extrair a suspensão engrossada se encontra munido com furos 7 no seu lado horizontal superior. Ambos os tubos perfurados 3 e 4 representam também elementos de construção que criam a estrutura de suporte do separador 1. O tubo de recolha 4 superior desagua na descarga 8 que combina com o escoadouro 9 para manter constante a superfície 10 da água no separador 1. O tubo de recolha inferior 3 encontra-se ligado à bomba de recirculação 12 através do tubo 11. A parede externa 2 acima do tubo de recolha 4 superior pode terminar com uma forma diferente de um cone devido a razões operacionais tais como a 21 peça final cilíndrica 13. Durante a operação do dispositivo, a superfície 14 da cobertura de lamas encontra-se localizada entre o tubo de recolha 3 inferior perfurado e o tubo de recolha 4 superior perfurado. 0 exemplo descrito de uma forma de realização para separar suspensão aglutinada cria uma parte de um reactor para tratamento por activação biológica de águas residuais compreendendo, de acordo com este exemplo de forma da realização, o tanque 15 dividido de modo a formar um espaço óxico 16 e um espaço anóxico 17 que comunica através da ligação 18. Esta ligação 18, por exemplo pode ser executada como um entalhe na parede divisória 19 que separa o espaço óxico 16 do espaço anóxico 17. 0 espaço óxico 16 do reactor de acordo com o exemplo de forma de realização acomoda o separador . descrito 1 cuja entrada 5 comunica deste modo com o espaço óxico 16, em que a saída 20 da bomba de recirculação 12 desagua no espaço anóxico 17. 0 fundo 21 do tanque 15, sob a entrada 5 para dentro do separador 1 acomoda o cone oposto 22 (figura 3) que apresenta furos 23 na sua parte superior. O espaço óxico 16 encontra-se munido com elementos de arejamento 24 ligados ao tubo de entrada 25 de ar comprimido (figura 3), sendo que o espaço anóxico 17 se encontra munido com a entrada 26 de águas residuais e o agitador 27 direccionado entre duas paredes deflectoras paralelas 28 que se encontram verticalmente proporcionadas no espaço anóxico 17. Ά entrada 26 da água residual e saída 20 da bomba de recirculação 12 22 desaguam em esquinas opostas do espaço anóxico 17 para o fundo 21 ou, possivelmente, na profundidade central do tanque 15, sendo a ligação 18 com o espaço de separação executada próxima da superfície 10 da água no tanque 15. 0 dispositivo descrito trabalha do seguinte modo. A água com suspensão aglutinada composta de lamas activadas biologicamente, flui para dentro do espaço de separação através da entrada 5. No espaço de separação a água flui para cima, e dado que o espaço de separação no separador 1 alarga substancialmente na direcção para cima, a velocidade do fluxo da água diminui substancialmente na direcção ascendente. Dentro do espaço de separação, um processo conhecido resulta numa camada de fluído de uma cobertura de lamas em que a suspensão do líquido que corre é capturada. A camada fluidizada da cobertura de lamas no espaço de separação cria a superfície 14 da cobertura de lamas acima do nível do tubo de recolha inferior 3 para extracção da suspensão engrossada e sob o nível do tubo de recolha superior 4 para extracção do líquido sem suspensão, enquanto acima da superfície da cobertura de lamas 14 se encontra localizada uma camada de líquido sem suspensão (figuras 1, 2).

Pode ser resumido que a suspensão aglutinada é separada do líquido por filtragem na camada fluidizada da cobertura de lamas em que os flocos são criados da suspensão separada e a fluidização é mantida pelo fluxo ascendente do líquido. O líquido com a suspensão entra na camada fluidizada do fundo e o líquido liberto da suspensão é extraído acima da superfície 23 14 da cobertura de lamas representada por uma interface entre a camada fluidizada e o líquido sem suspensão. Ά suspensão engrossada separada na forma de flocos de uma cobertura de lamas é extraída da zona da camada fluidizada, enquanto que a velocidade do fluxo ascendente na camada fluidizada diminui essencialmente na direcção ascendente. A camada de cobertura de lamas acima do nível da extracção da suspensão engrossada opera como uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada em que a suspensão engrossada densifica adicionalmente, nomeadamente são formados e depois extraídos aglomerados de suspensão engrossada. A camada de cobertura de lamas sob o nível de extracção de suspensão engrossada opera como uma cobertura de lamas totalmente fluidizada em que o . fluxo de líquido é uniformemente distribuído para dentro da cobertura de lamas parcialmente fluidizada. Tal distribuição é devido ao facto de a camada fluidizada funcionar como ambiente poroso cuja resistência distribui o fluxo, especialmente o fluxo ascendente, para todo o perfil do fluxo de um extremo ao outro. Consequentemente, na camada fluidizada do fundo da cobertura de lamas totalmente fluidizada, a corrente de suspensão é distribuída para dentro de todo o perfil do espaço de separação, entrando deste modo uniformemente a camada fluidizada da cobertura de lamas parcialmente fluidizada. De modo análogo, próximo da superfície 14 da cobertura de lamas, o fluxo é uniformemente atribuído em toda a área. 24 0 separador 1 encontra-se ligado pela entrada 5 ao espaço óxico 16 que se encontra ligado através da ligação 18 ao espaço anóxico 17, mantendo o escoadouro 9 a superfície constante 10 da água em todo o tanque 15. De modo correspondente, exactamente o mesmo volume de líquido que entrou no tanque 15 através da entrada 26 de águas residuais (figura 3) irá fluir para fora do tanque 15 através do tubo de recolha superior 4 e furos 6 no mesmo e adicionalmente através da descarga 8 por cima do escoadouro 9. Se o volume de água sem suspensão que apresenta fluxo através da descarga 8 do espaço de separação for Q0 e o volume da suspensão engrossada extraída pela bomba de recirculação 12 do espaço de separação for Qs, então o volume da água com suspensão que entra através da entrada 5 para dentro do espaço de separação é igual a Q0 + Qs. Se a concentração da suspensão na água que flui para dentro do espaço de separação através da entrada 5 for C, atendendo a que a concentração da suspensão engrossada que é extraída é Cs, então o volume de suspensão que entrou para dentro do espaço de separação é C(Q0 + Qs) , sendo que o volume de suspensão que é extraído do espaço de separação é CSQS. Numa condição uniforme, ambos os volumes devem ser iguais e, de modo correspondente, é responsável pela concentração da suspensão engrossada extraída no estado uniforme: Css = C(Q0 + Qs)/Qs. Se a concentração da suspensão engrossada extraída for menor do que Css, o volume de suspensão na cobertura de lamas cresce e devido a isto a superfície 10 da cobertura de lamas sobe, se a concentração 25 da suspensão engrossada extraída for mais do que Css, o volume de suspensão na cobertura de lamas cai e a superfície 10 da cobertura de lamas desce. Todas as quantidades encontram-se aqui especificadas em unidades de volume por unidades de tempo, tais como metro cúbico por hora enquanto que as concentrações são especificadas, por exemplo como kg por metro cúbico. De modo correspondente, a altura da superfície 14 da cobertura de lamas varia e depende do balanço da massa do mesmo modo que na cobertura de lamas parcialmente fluidizada. Num certo limite de parâmetros, uma cobertura de lamas apresenta propriedades auto-reguladoras: a concentração da suspensão engrossada Cs retirada cresce juntamente com a altura que sobe da superfície 14 da cobertura de lamas e devido a isto para um dado valor ajustado de Qs e um dado valor Q0, a superfície 14 da cobertura de lamas irá automaticamente estabilizar a um nível que permite corresponder à condição Cs = Css. Os símbolos aplicados devem ser entendidos tal como se segue: - C concentração da suspensão na mistura de activação que flui para dentro do espaço de separação - Q quantidade de volume de água sem suspensão que flui para fora do espaço de separação

Qs quantidade de volume de suspensão engrossada extraída do espaço de separação - Cs concentração da suspensão engrossada extraída - Css concentração da suspensão engrossada extraída num estado uniforme. 26 A corrente de líquido nas zonas de separação apresenta, devido à sua forma, adicionalmente ao componente ascendente vertical, também um componente horizontal direccionado para as paredes inclinadas. Contra o componente vertical do fluxo, os flocos são sujeitos a forças gravitacionais na direcção descendente. A combinação destas forças resulta numa força horizontal que força os flocos em direcção às paredes inclinadas. Devido a isto, a concentração da suspensão aumenta nas paredes inclinadas, resultando em correntes de densidade descendente ao longo destas paredes. Numa cobertura de lamas parcialmente fluidizada os aglomerados de flocos que caem continuam, após terem estado em contacto com a parede inclinada, também como correntes de densidade. A concentração da suspensão nas correntes de densidade é depois adicionalmente influenciada por dois efeitos contrários: por um lado, devido à força gravitacional, o engrossamento adicional da suspensão tem lugar na corrente de densidade que flui para baixo ao longo de uma parede inclinada. Por outro lado o fluxo contrário de líquido que corre em direcção ao espaço de separação na direcção ascendente lava, através da diluição do fluxo de densidade, pelo contrário, a suspensão no fluxo de densidade.

As correntes de densidade com suspensão engrossada que fluem sob a superfície 14 da cobertura de lamas ao longo do lado interno da parede externa inclinada 2 do separador 1 para baixo, correm para o tubo de recolha 3 para a extracção da suspensão engrossada, de onde são aspiradas pelo 27 funcionamento da bomba de recirculação 12. Dado que os furos 7 que servem para a extracção da suspensão engrossada se encontram localizados no lado superior do tubo de recolha, as correntes de densidade acima do tubo de recolha 3 são sujeitas a extracção. Tal sistema reduz a diluição da suspensão engrossada extraída.

Um limite teoricamente possível para a velocidade do fluxo máximo na altura da superfície 14 da cobertura de lamas corresponde à velocidade de cerca de 2 a 2,2 milhas por hora, durante a qual a cobertura de lamas totalmente fluidizada começa a ser convertida para uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada, isto é, 50% das velocidades actualmente alcançadas de 4 a 4,5 m por hora numa cobertura de lamas totalmente fluidizada.

Os ensaios com o dispositivo descrito em que a área do fluxo de um extremo ao outro do espaço de separação quase sob o nível de extracção da suspensão engrossada através do tubo de recolha 3 era de 25% da área do espaço de separação no nível de extracção do líquido sem suspensão através do tubo de recolha 4, apresentava a velocidade do fluxo máxima à superfície 14 da cobertura de lamas neste dispositivo como situando-se dentro dos limites de 1,6 a 1,9 milhas por hora. No caso de exceder este valor, a cobertura de lamas já flui por cima, para dentro do meio de extracção de líquido purificado. A consequência é um desempenho que é aproximadamente o dobro se comparado com os equipamentos até agora conhecidos com cobertura de lamas parcialmente 28 fluidizada. Os ensaios mostraram ser preferível se a quantidade de volume de suspensão engrossada retirada pela bomba de recirculação 12 for igual aproximadamente ao dobro do volume de água sem suspensão que fluiu através da descarga 8, isto é Qs = aproximadamente 2 Q0.

Dado que a suspensão engrossada em excesso é retirada da cobertura de lamas na zona da sua circunferência externa no dispositivo descrito, sem cair através da entrada 5, a área do fluxo de um extremo ao outro da entrada 5 pode ser menor do que nos conhecidos dispositivos com cobertura de lamas parcialmente fluidizada, podendo de modo correspondente, a cobertura de lamas sob o nível de extracção da suspensão engrossada, através do tubo de recolha 3, funcionar como uma totalmente fluidizada. Isto permite inibir o efeito do cair da cobertura de lamas durante a afluência inferior da suspensão, o que actualmente limita o escopo da aplicação de uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada. De modo a permitir que a cobertura de lamas sob o nível de extracção da suspensão engrossada funcione como totalmente fluidizada, a velocidade do fluxo da água na entrada para dentro da cobertura de lamas deve estar de acordo com valores para uma cobertura de lamas totalmente fluidizada, isto é, deve situar-se nos limites de 2 a 6 cm por segundo. Considerando o volume de suspensão recirculada na saída do dispositivo, é preferível proporcionar a área de entrada 5 de modo a estar maior do que 3% e menor do que 6% da área do espaço de 29 separação no nível de extracção do líquido sem suspensão através do tubo de recolha 4. 0 volume de suspensão engrossada extraída situa-se entre 1,5 vezes a 3 vezes o volume de água sem suspensão extraído acima da superfície da cobertura de lamas.

No espaço óxico 16 e espaço anóxico 17 do reactor para tratamento por activação biológico das águas residuais, sob a presença de lamas activadas devolvidas pela bomba de recirculação 12, é executado o tratamento por activação conhecido das águas residuais que são trazidas para o reactor pela entrada 26 das águas residuais, saindo a água purificada que flui pela descarga 8 através do escoadouro 9. Se as águas residuais contiverem compostos de azoto, tal como conteúdos de esgotos, o espaço anóxico 17 funciona como um espaço de desnitrificação de primeiro plano em que os nitratos são reduzidos a azoto gasoso. Os nitratos mencionados formados pela oxidação dos compostos de azoto no espaço óxico 16 são devolvidos para o espaço anóxico 17 na água que flui de volta no espaço óxico 16 através do separador 1 juntamente com a lama activada devolvida através da saída 20 da bomba de recirculação 12. O sistema acima descrito de entrada 26 de água residual e a saída 20 da bomba de recirculação 12, juntamente com o fluxo induzido pelo agitador 27 e canalizado pelas paredes deflectoras 28 conduzem, numa parte do espaço anóxido 17, à criação de condições anaeróbicas que suportam a remoção biológica de fósforo, enquanto que a localização descrita da ligação 18 assegura que as águas residuais 30 trazidas devem passar através de todo o espaço anóxico 17 antes de fluir para dentro do espaço óxico 16.

Se o funcionamento do dispositivo for interrompido, tal como devido a falhas de energia ou durante um apagão, a fluidização da cobertura de lamas é interrompida, os sedimentos da cobertura de lamas e a lama activada assenta acumulam na .zona de entrada 5 para o separador 1. Se a interrupção for mais demorada, a lama activada assente assume uma estrutura em gel que pode resultar num entupimento na zona de entrada 5 impedindo a continuação do funcionamento do dispositivo quando a operação é reiniciada. Isto é um motivo porque a água sob pressão e ar comprimido são introduzidos dentro do cone oposto 22 após o reinicio do funcionamento. Ambos são injectados através das aberturas 23 na parte superior do cone oposto 22 provocando turbulência intensiva que quebra as camadas de lamas assentes e limpa a zona de entrada 5 para o separador 1. Adicionalmente a esta função, o cone oposto 22 apresenta ainda outro objectivo que reside no direccionamento do fluxo sobre a entrada 5 para dentro do separador 1 para impedir a sedimentação da suspensão no fundo do tanque 15 sob o centro da entrada 5.

Exemplo 2 0 segundo exemplo de forma de realização do dispositivo de acordo com a invenção encontra-se ilustrado nas figuras 4 e 5. 0 separador 1 encontra-se, em analogia com o exemplo 1, essencialmente limitado pela parede 2 cónica que se alarga para cima. A parte do fundo do separador 1 acomoda uma parede 31 interna cónica 29 que se encontra fixada ao bordo do fundo da parede externa 2 com o seu bordo do fundo (figura 4). A parede interna 29 limita também o espaço que se alarga na direcção ascendente e alcança o nível de um terço a metade da altura do espaço de separação. 0 espaço de separação, de modo correspondente, encontra-se limitado pela parede interna 29 na parte do fundo do separador 1 e pela parede externa 2 na parte superior do espaço de separação. Deste modo, o espaço de separação é uma parte do espaço interno do separador 1 que também pode ser expresso mencionando-se que o espaço interno do separador 1 contém um espaço de separação. A parede externa 2 acima do bordo superior 30 da parede interna 29 apresenta uma forma cónica, sendo que sob o nível do bordo superior 30 apresenta a forma de uma cúpula elíptica, diminuindo a sua inclinação nesta parte de 52 a 60° até 30 a 40°. A zona entre a parede externa 2 e a parede interna 29 cria um espaço de engrossamento 31 da suspensão proporcionada, na sua parte do fundo, com uma extracção da suspensão engrossada na forma de tubo de recolha 32 enrolado para formar um círculo. Este tubo de recolha 32 apresenta de preferência um corte circular e forma também uma estrutura de suporte que se apoia no seu exterior no bordo do fundo da parede externa 2 e no interior no bordo do fundo da parede interna 29. O bordo do fundo da parede interna 29 cria uma entrada que representa a entrada 5 para dentro do espaço de separação do separador 1. As aberturas não ilustradas no tubo 32 de recolha 32 para extrair a suspensão engrossada são realizadas no bordo do fundo da parede externa 2. 0 tubo de recolha 32 encontra-se ligado através do tubo 11 à bomba de recirculação 12 de modo semelhante ao exemplo 1.

Pode-se resumir que a parte do fundo do espaço de separação se encontra limitado por pelo menos uma, pelo menos parcialmente inclinada, parede interna 29, criando o espaço entre a parte do fundo da parede externa 2 e a parede interna 29 o espaço de engrossamento 31. 0 intervalo, ou possivelmente a área do intervalo entre o bordo superior da parede interna 29 e a parede externa 2 que apresenta a forma de anel anular neste exemplo, representa o ponto de remoção da suspensão engrossada onde a suspensão engrossada é extraída do espaço de separação. Este intervalo forma também a entrada para o espaço de engrossamento 31 cuja parte do fundo se encontra munida com meios para extrair a suspensão engrossada. A parte superior da parede externa 2, em analogia com o exemplo 1, acomoda meios para extrair líquido sem suspensão na forma de um tubo de recolha 4 inserido enrolado circularmente de corte triangular com aberturas 6 no lado interno inclinado para extrair líquido sem suspensão. 0 tubo de recolha 4 desagua na descarga 8 em que o escoadouro 9 se encontra instalado para manter constante a superfície 10 de água no separador 1. O reactor para tratamento por activação biológica de água residual que acomoda o dispositivo descrito de acordo 33 com o exemplo 2 é o mesmo que no exemplo 1. 0 dispositivo de acordo com o exemplo 2 trabalha do mesmo modo que o dispositivo de acordo com o exemplo 1, com a única diferença que as correntes de densidade com a suspensão engrossada que flui sobre a superfície 14 da cobertura de lamas ao longo do lado interno da parede externa inclinada 2 para baixo, fluem ao nível do bordo superior 30 da parede interna 29 através do anel anular entre o seu bordo superior 30 e a parede externa 2 para dentro do espaço de engrossamento 31. Aqui tem lugar um engrossamento adicional da suspensão antes de ser aspirada pela bomba de recirculação 12 através dos furos no tubo de recolha 32. Este engrossamento tem lugar devido ao facto de o efeito de diluição do fluxo contrário do líquido que entra no espaço de separação ser inibido no espaço de engrossamento 31, sendo que de modo correspondente, durante o fluxo das correntes de densidade ao longo do lado interno da parede externa 2 para baixo, o efeito de densificação prevalece. 0 líquido ou, possivelmente, a suspensão diluída que foi empurrada para fora da corrente de densidade durante o processo de engrossamento, flui afastando-se ao longo do lado externo da parede interna inclinada 29 para cima, retomando deste modo para dentro da cobertura de lamas. Isto é suportado pelo fluxo de líquido com suspensão no espaço de separação que une, acima do bordo superior 30 da parede inclinada 29, ao fluxo de líquido que foi empurrado para fora. Devido à densidade mais elevada da suspensão retirada pela bomba de recirculação 12 e, de modo correspondente, 34 também concentração Cs mais elevada da suspensão engrossada, sob os mesmos valores de Q0 e Qs, a concentração C da suspensão na água que flui para dentro do espaço de separação através da entrada 5 é mais elevada do que no exemplo 1. Dado que, devido à suspensão engrossada ser aspirada pelo tubo de recolha 32 no fundo do espaço de engrossamento 31, o fluxo global do espaço de concentração 31 se encontra em queda, suportando deste modo o movimento descendente da suspensão, a inclinação da parede externa 2 nesta região pode ser menor do que a inclinação na parte superior do separador 1. Ensaios experimentais referentes ao deslizamento da suspensão aglutinada ao longo das paredes inclinadas na presença do fluxo descendente mostraram que no caso de uma inclinação de 30 a 4 0° das paredes não são vistos quaisquer sedimentos de flocos de suspensão nestas paredes e, consequentemente, esta inclinação tem sido aplicada para a parte do fundo da parede externa 2 na parte do fundo do espaço de engrossamento 31.

Exemplo 3 O terceiro exemplo do dispositivo de acordo com a invenção encontra-se ilustrado nas figuras 6 e 7.

Esta forma de realização apresenta um separador 1 longitudinal na forma de um prisma que se alarga para cima criado por paredes externas inclinadas 33 e 34 das quais cada uma acomoda a meia altura, de modo semelhante ao exemplo 1, tubos de recolha 35 e 36 para extracção da suspensão engrossada que se encontram ligados à bomba de recirculação 12. O espaço interno do separador 1 representa o espaço de 35 separação. Os tubos de recolha 35 e 36 fazem parte das paredes externas inclinadas 33 e 34 cujas partes se encontram fixadas a este tubos. No lugar dos tubos de recolha 35 e 36 as partes superiores das paredes externas 33 e 34 encontram-se deslocadas contra as partes do fundo de modo que o separador 1 e, consequentemente, também o espaço de separação, alargam-se repentinamente neste local. Os tubos de recolha 35 e 36 para a extracção da suspensão engrossada encontram-se munidos com furos 37 que se encontram proporcionados nos lados dos tubos 35 e 36 que se encontram virados para a parte superior das paredes externas inclinadas deslocadas 33 e 34.

Os bordos do fundo das paredes externas inclinadas 33 e 34 proporcionam a entrada 38 para dentro do separador 1 na forma de um intervalo rectangular oblongo. Ao nivel da entrada 38 as paredes externas inclinadas 33 e 34 encontram-se munidas com tubos de enxaguamento 39 e 40 que apresentam furos 41 para a entrada de água e ar pelo menos em duas filas. A parte superior do separador 1 acomoda tubos de recolha 42 e 43 para extrair liquido sem suspensão que apresentam escoadouros 9 em analogia com a forma de realização anterior. Todos os escoadouros 9 encontram-se ajustados ao mesmo nivel de modo a assegurar a afluência uniforme do liquido. Os tubos de recolha 42 e 43 encontram-se munidos com furos 48 nos seus topos para a entrada de água purificada (figura 7) . O bordo superior das paredes externas inclinadas 33 e 34 suporta os 36 tubos de entrada 44 e 45 que servem para a entrada de ar comprimido.

Pelo menos alguns tubos funcionais ou, possivelmente, todos os tubos funcionais nas paredes externas 33 e 34, isto é os tubos de recolha 35 e 36 que servem para a extracção da suspensão engrossada, os tubos de recolha 42 e 43 para extracção do líquido sem suspensão, os tubos de entrada 44 e 45 que servem para a entrada de ar comprimido, sendo os tubos de enxaguamento 39 e 40 componentes da estrutura de suporte das paredes externas inclinadas 33 e 34. Para esta estrutura de suporte encontram-se fixados elementos da parede que criam a superfície das paredes externas inclinadas 33 e 34. O exemplo descrito de dispositivo para a separação da suspensão aglutinada é uma parte do reactor para tratamento por activação biológica das águas residuais que compreende, nesta forma de realização, o tanque 15 dividido num espaço óxico 16 e um espaço anóxico 17 que comunica através da ligação 18. O espaço óxico 16 acomoda o separador 1 descrito cuja entrada 38 comunica deste modo com o espaço óxico 16, sendo que a saída 20 da bomba de recirculação 12 desagua no espaço anóxico 17. O separador 1 encontra-se fechado por frentes verticais que são criadas por partes da parede da partição 19 que divide o tanque 15 no espaço óxico 16 e num espaço anóxico 17, e uma parte da parede frontal do tanque 15 que não se encontra visível nas figuras 6 e 7. 37

Contígua ao bordo do fundo de uma parede externa inclinada 34 encontra-se proporcionada uma parede de fecho 46 que desce até ao fundo do tanque 15, para a parede divisória 19 e para a parede frontal do tanque 15. Deste modo, a parte do espaço óxico 16 entre a parede à direita externa inclinada 34 e as paredes do tanque 15 encontra-se fechada, comunicando com os outros espaços somente através da ligação 18 na parede divisória 19 e passagens 47 (figura 7) que se encontram proporcionadas essencialmente no fundo do tanque 15 na parede do fecho 48 na sua parte que se encontra mais distante do espaço anóxico 17. Vale a pena também mencionar que a parede divisória 19 juntamente com a parede à direita externa inclinada 34 dividem o espaço óxico 16 em duas partes que se encontram interligadas por passagens 47. A primeira parte do espaço óxico 16 comunica através da ligação 18 com o espaço anóxico 17 e a outra parte do espaço óxico 16 comunica com o separador 1 através da entrada 38. A parede de fecho 46 pode ser também fixada à parede à esquerda externa inclinada 33, sendo que de qualquer modo neste caso a ligação 18 deve ser executada no lado esquerdo dado que ambos os elementos devem estar localizados na mesma parte do espaço óxico 16. 0 espaço óxico 16 encontra-se adicionalmente munido com elementos de arejamento 24 ligados ao tubo de entrada 25 de ar comprimido. 0 sistema e equipamento do espaço óxico 17 são os mesmos que nos exemplos anteriores. 0 terceiro dispositivo exemplar descrito trabalha de modo semelhante ao acima descrito primeiro dispositivo 38 exemplar, com a diferença de a parede de fecho 46 eliminar atalhos de fluxo no espaço óxico 16 e, de modo correspondente, a mistura de activação, após ter passado pela ligação 18, ter que passar primeiro através da primeira parte do espaço óxico 16, e só depois de ter passado através das passagens 47 poder prosseguir da segunda parte do espaço óxico 16 através da entrada 38 para dentro do espaço de separação. Uma outra diferença é baseada no facto de a limpeza da zona de entrada 38 para dentro do separador 1, após uma interrupção de operação, ser executada introduzindo ar comprimido e água comprimida para dentro dos tubos de enxaguamento 39 e 40 em que, sob introdução simultânea dos dois meios, as correntes de ar são introduzidas através dos furos 41 na parte superior dos tubos de enxaguamento 39 e 40, sendo a água injectada através dos furos 41 que se encontram realizados na parte do fundo dos tubos de enxaguamento 39 e 40.

Exemplo 4 A quarta forma de realização do dispositivo encontra-se ilustrada nas figuras 8 e 9. 0 separador 1 de acordo com este exemplo encontra-se substancialmente limitado por paredes externas 50 e 51 inclinadas que se alargam para cima. A parte do fundo do separador 1 acomoda paredes internas inclinadas 52 e 53 cujos bordos do fundo se encontram fixados aos bordos do fundo das paredes externas 55 e 55 (figura 8), a qual é semelhante a forma de realização de acordo com o exemplo 2. As paredes 39 internas 52 e 53 cercam também o espaço que alarga para cima e alcança o nível de um terço a metade da altura do separador 1. 0 espaço de separação em que a separação actual tem lugar, de modo correspondente, encontra-se limitado pelas paredes internas 52 e 53 na parte do fundo do separador 1, e pelas paredes externas 50 e 50 na parte superior do separador 1. As paredes externas 50 e 51 encontram-se inclinadas dentro de limites de 52° a 60° acima do nível dos bordos superiores 54 e 55 das paredes internas 52 e 53. Sob o nível dos bordos superior 54 e 55 das paredes internas 52 e 53, e aproximadamente ao nível da suspensão engrossada extraída, as paredes externas 50 e 51 encontram-se munidas com inclinações dentro de limites de 30 a 40°. A zona entre a parede externa 50 ou 51 e a parede interna 52 e 53 cria o espaço de engrossamento 56 da suspensão, enquanto que a parte do fundo deste espaço encontra-se munido com a extracção da suspensão engrossada na forma de tubos de recolha 57 e 58. A entrada do espaço de engrossamento 56 ao nível dos bordos superior 54 e 55 das paredes internas 52 e 53 apresenta a forma de dois rectângulos e representa o ponto de extracção da suspensão engrossada do espaço de separação.

Os tubos de recolha 57 e 58 servem também como estruturas de suporte em cujo exterior os bordos do fundo das paredes 50 e 51 se encontram fixados, suportando no interior o bordo do fundo das paredes internas 52 e 53. O bordo do fundo das paredes internas 52 e 53 juntamente com a parede 40 divisória 19 e a parede frontal do tanque 15 cria uma abertura de entrada rectangular que representa a entrada 59 para o separador 1, e deste modo para dentro do espaço de separação. As aberturas 60 nos tubos de recolha 57 e 58 para extrair a suspensão engrossada encontram-se realizadas próximas do bordo do fundo das paredes externas 50 e 51. Os tubos de recolha 57 e 58 comunicam através do tubo 11 com a bomba de recirculação 12 de modo semelhante à figura 2.

De modo semelhante ao exemplo 3, encontra-se proporcionada contígua ao bordo do fundo de uma parede externa inclinada 51, a parede de fecho 46 que vai para baixo, para o fundo do tanque 15, para a parede divisória 19, e para a parede frontal do tanque 15, e apresenta o mesmo objectivo que no exemplo 3. Também a forma de realização das passagens 47 é a mesma. Para melhor orientação na imagem, as passagens 47 e a parede do fecho 46 encontram-se ilustradas somente na figura 9, não na figura 8. A parte superior do espaço de separação acolhe os tubos de recolha 61 e 62 para a extracção de líquido sem suspensão. Eles encontram-se munidos com furos 48 para a entrada de líquido purificado no seu topo. As partes verticais (figura 9) dos tubos de recolha 61 e 62 encontram-se ligadas ao tubo de descarga 67 (figuras 8 e 9) do líquido purificado, e nomeadamente no ponto onde as paredes externas inclinadas 50 e 51 se encontram dobradas (compreendem um angulo), mas também criam uma parte da estrutura de suporte das paredes externas 50 e 51. O tubo de descarga 67 do líquido purificado 41 encontra-se proporcionado ao nível da remoção da suspensão engrossada do espaço de separação, que corresponde sensivelmente ao nível dos bordos superiores 54 e 55 das paredes internas 52 e 53.

Os tubos de recolha 60 e 62 encontram-se munidos com escoadouros 63. Todos os escoadouros 63 encontram-se ajustados para o mesmo nível de modo a assegurar a saída regular do líquido. Os bordos superiores das paredes externas inclinadas 50 e 51 acomodam os tubos de entrada 64 e 65 para entrada de ar comprimido que fazem também parte da estrutura de suporte das paredes externas 50 e 51. Próximo do fundo 21 do tanque 15 encontra-se proporcionado o tubo de limpeza 66 (figura 8), o que não se encontra ilustrado na figura 9 de modo a manter uma boa compreensão da figura.

Um reactor exemplar para o tratamento por activação biológica de águas residuais que acomoda a forma de realização exemplar descrita de um dispositivo para a separação de suspensão aglutinada, é basicamente o mesmo que o do exemplo 3.

Uma forma de realização de acordo com o exemplo 4 trabalha de modo semelhante à forma de realização acima descrita, de acordo com o exemplo 2, com a diferença que em vez do cone oposto 22, ser utilizado um tubo de limpeza 66 que pode funcionar como um tubo de enxaguamento após ter sido ligado à água e fornecimento de ar, é utilizado para limpar a zona da entrada 59 para dentro do separador 1. Uma outra diferença surge do facto de a parede de fecho 46 com as 42 passagens 47 direccionar o fluxo no espaço óxico 16 de modo semelhante ao reactor anterior de acordo com o exemplo 3.

Adicionalmente às partes funcionais descritas, todas as formas de realização exemplares utilizam vários elementos, a maioria não ilustrados, colunas de suporte, elementos de suporte, e possivelmente elementos de concepção correntes adicionais. Em todas as formas de realização o espaço de separação no separador 1 alarga-se essencialmente na direcção ascendente, e nomeadamente tanto acima do nivel de extracção da suspensão engrossada como abaixo da mesma. 0 processo e o dispositivo para executar o processo de acordo com a invenção não se encontram limitados somente aos exemplos descritos, mas compreendem também todas as modificações que são óbvias para os técnicos com base nas formas de realização básicas descritas da invenção. 0 separador 1 que se alarga para cima pode conter, por exemplo também uma parte cilíndrica ou semelhante, isto é, não tem que se alargar continuamente. Também as paredes internas 29, 52, 53 podem ser executadas de um modo semelhante. Somente as partes predominantes dos tubos funcionais, especialmente os tubos de recolha 3, 4, 32, 35, 36, 57, 58, podem estar proporcionadas nas paredes do separador 1, sendo que as restantes partes podem estar proporcionadas no interior ou exterior do separador 1. Contudo, é importante que pelo menos a parte predominante dos tubos de recolha 3, 35, 36 da suspensão engrossada deva estar proporcionada na parede 43 externa ou paredes externas do espaço de separação ou, possivelmente, nas zonas limites externas.

Adicionalmente a isto, os tubos de recolha 3, 35, 36 para a suspensão engrossada encontram-se proporcionados com as suas partes funcionais de um quarto a três quartos da altura entre a entrada 5, 18, 59 para dentro do espaço de separação e o nível de extracção de líquido purificado. As partes funcionais deverão ser compreendidas como sendo as partes dos tubos de recolha 3, 35, 36 em cujos furos 7, 37 a suspensão engrossada entra directamente.

Os tubos de recolha 32, 57, 58 no espaço de engrossamento 31, 56 servem para extracção da suspensão engrossada. Eles encontram-se perfeitamente proporcionados aproximadamente ao nível da entrada 5, 38, 59 para dentro do espaço de separação, contudo, eles também podem ser acomodados ligeiramente acima ou abaixo dos mesmos.

Aplicabilidade industrial 0 processo e o dispositivo de acordo com a presente invenção servem em particular para a separação de suspensão aglutinada no processo de tratamento de água residual, e nomeadamente tanto para os esgotos municipais e uma aglomeração de detritos urbanos como para unidades pequenas, tais como hotéis ou casas individuais. São também apropriados para o tratamento de águas residuais de instalações industriais e minas, ou de empreendimentos agrícolas tais como estrumes líquidos de animais de criação.

Lisboa, 29 de Maio de 2007

Claims (18)

1 Reivindicações 1. Processo para separar uma suspensão, em particular para o tratamento de águas residuais, em que uma suspensão aglutinada é separada do líquido por filtragem numa camada fluidizada de uma cobertura de lamas que apresenta um limite externo essencialmente inclinado, sendo deste modo a suspensão concentrada e a fluidização mantida pela corrente ascendente de líquido, enquanto o líquido com a suspensão entra na camada fluidizada do fundo, o líquido liberto da suspensão é descarregado acima da superfície da cobertura de lamas representada pela interface, sendo o líquido sem suspensão e a camada concentrada extraídos da camada fluidizada, diminuindo na dírecção ascendente, a velocidade do fluxo ascendente na camada fluidizada em substância caracterizado por uma suspensão engrossada em excesso ser extraída no limite externo inclinado da camada fluidizada de correntes de densidade que caiem ao longo do limite externo inclinado da camada fluidizada.

2. Processo para separar a suspensão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por acima do nível da extracção da suspensão engrossada em excesso a camada fluidizada se encontrar formada como uma cobertura de lamas parcialmente fluidizada em que são criados aglomerados de flocos da suspensão engrossada que caem para baixo ao. longo do limite externo inclinado para o 2 ponto de extracção, sendo sobre o nível de extracção a camada fluidizada formada com uma cobertura de lamas totalmente fluidizada, onde a corrente de líquido com suspensão é distribuída para a cobertura de lamas parcialmente fluidizada.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por na interface da cobertura de lamas parcialmente fluidizada e cobertura de lamas totalmente fluidizada, a velocidade do fluxo ascendente ser subitamente diminuída.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, se a concentração da suspensão que entra exceder 1 kg por matéria seca por metro cúbico, a velocidade do fluxo de água ascendente imediatamente acima da superfície da cobertura de lamas se situar entre 1,6 a 2,2 m por hora.

5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a velocidade do fluxo da água na entrada para a cobertura de lamas se situar entre 2 a 6 cm por segundo.

6. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o volume de extracção da suspensão engrossada em excesso ser 1,5 vezes a 3 vezes o volume de água sem suspensão extraído acima da superfície da cobertura de lamas. 3

7. Dispositivo para a separação de suspensão aglutinada por filtragem numa camada fluidizada de uma cobertura de lamas em particular para o tratamento de águas residuais, para executar o processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, compreendendo um separador (1) que se alarga essencialmente para cima, que apresenta paredes externas inclinadas (2, 33, 34, 50, 51), contendo o volume interno do referido reparador (1) um espaço de separação e encontrando-se munido com entrada (5, 38, 59) de liquido com suspensão na sua parte do fundo e meios (4, 42, 43, 61, 62) para extrair liquido sem suspensão na sua parte superior, no espaço de separação em operação, sendo formada uma camada fluidizada de cobertura de lamas acima da superfície (14) da qual se encontra localizada a água purificada, sendo a suspensão engrossada retirada do espaço de separação, caracterizado por o espaço de separação no separador (1) pelo menos no local por cima da entrada (5, 38, 59) para dentro do separador (1) e sobre a superfície da cobertura de lamas (14) se alargar repentinamente para cima, e ao nível deste alargamento súbito pelo menos próximo de uma das referidas paredes externas inclinadas (2, 33, 34, 50, 51) pelo menos um ponto de extracção, de uma suspensão engrossada em excesso que cai como correntes de densidade ao longo da referida parede externa inclinada da camada fluidizada 4 como cobertura de lamas, se encontrar localizada no interior do espaço de separação no separador (1).

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o espaço de separação dentro do separador (1), na sua parte do fundo, se encontrar limitado, pelo menos numa parte, pelo menos por uma parede inclinada interna (29, 52, 53), enquanto que o espaço entre a parte do fundo da parede externa (2, 50, 51) e a parede interna (29, 52, 53) cria um espaço de engrossamento (31, 56) , em que o intervalo entre o bordo superior (30, 54, 55) desta parede interna (29, 52, 53) e a parede externa (2, 51, 52) representa o local do alargamento súbito e também o ponto de extracção da suspensão engrossada em excesso do espaço de separação.

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o intervalo entre o bordo superior (30, 54, 55) da parede interna (29, 52, 53) e a parede externa (2, 51, 52) criar uma entrada para o espaço de engrossamento (31, 56) que se encontra munida com um meio (32, 57, 58) para extrair a suspensão engrossada em excesso na sua parte do fundo.

10. Dispositivo de acordo com as reivindicações 8 a 9, caracterizado por a parede externa inclinada (50, 51) do separador (1) compreender um ângulo na zona de extracção 5 de suspensão engrossada e a sua parte superior acima deste nivel ser mais inclinada do que a parte do fundo do mesmo, situada em baixo.

11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por no ponto de extracção se encontrar localizado um meio para extrair suspensão engrossada e este ser proporcionado por um tubo de recolha perfurado (3, 35, 36) e o alargamento súbito do espaço de separação neste local ser executado por uma deslocação da parede externa (2, 33, 34), que por baixo e por cima se encontra unida ao tubo de recolha (3, 35, 36), encontrando-se proporcionados furos (7, 37) para extrair a suspensão engrossada em excesso no lado do tubo de recolha (3, 35, 36) virado para a parte superior da parede externa inclinada (2, 33, 34) deslocada.

12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a área de entrada (5, 38, 59) para o espaço de separação ser de mais de 3% e menos de 6% da superfície do espaço de separação no nível de extracção do líquido sem suspensão.

13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a área do espaço de separação imedíatamente sob o nível de extracção da suspensão engrossada em excesso ser mais de 20%, e imediatamente 6 acima do nível da suspensão engrossada em excesso a remoção ser menos de 70% da superfície do espaço de separação no nível de extracção do líquido sem suspensão.

14. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por tanto o nível de entrada (5, 38, 59) para o espaço de separação como o nível de extracção do líquido sem suspensão, se encontrarem à distância vertical de mais de um metro do nível de extracção da suspensão engrossada.

15. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a altura do nível de extracção da suspensão engrossada em excesso acima do nível da entrada (5, 38, 59) para dentro do espaço de separação se situar entre um quarto a três quartos da altura do nível de extracção do líquido sem suspensão acima do nível da entrada (5, 38, 59) para dentro do espaço de separação.

16. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 15, caracterizado por se encontrar munido com tubos funcionais, pelo menos um tubo funcional do grupo proporcionado por tubos de recolha (3, 35, 36) da suspensão engrossada em excesso, tubos de recolha (32, 57, 58) para extrair a suspensão engrossada em excesso, tubos de recolha (4, 42, 43, 61, 62) para extrair líquido sem suspensão, tubos de descarga (11, 67), tubos de 7 entrada (25, 44, 45, 64, 65) de ar comprimido e os tubos de enxaguamento (39, 40), formando também parte da estrutura de suporte das paredes externas (2, 33, 34, 50, 51) do espaço de separação.

17. Dispositivo de acordo com as reivindicações 7 a 8, caracterizado por o ângulo da parede externa inclinada (2, 33, 34, 50, 51) na sua parte superior se situar a entre 52° a 60°.

18. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o ângulo da parede interna inclinada (29, 52, 53) se situar entre 52° a 60°, sendo que o ângulo da parede externa inclinada (2, 50, 51) na sua parte do fundo se situa entre 30° a 40°. Lisboa, 29 de Maio de 2007