PT1937600E - Aparelho de clarificação das águas e processo de utilização - Google Patents

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PT1937600E
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Veronique Bonnelye
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Degremont
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Description

ΕΡ 1 937 6 Ο Ο/PT
DESCRIÇÃO "Aparelho de clarificação das águas e processo de utilização" A presente invenção refere-se a um dispositivo de clarificação das águas compreendendo uma zona de flotação, uma zona de filtração membranar e meios de extracção, a zona de flotação e a zona de filtração membranar possuem uma parede de separação comum.
As águas tratadas antes de descarga em meio natural, destinadas ao consumo ou a serem utilizadas em instalações podem conter matérias em suspensão (partículas, algas, bactérias...) e matérias dissolvidas (matérias orgânicas, micropoluentes...) e apresentarem caracteristicas muito variáveis de qualidades, tipicamente turbidez de 0,1 a 200 NTU, temperatura de 0,5°C a 50°C. Estas águas necessitam de um tratamento de clarificação.
Existem diversos tipos de clarificação, nomeadamente a flotação com ar dissolvido, a filtração sobre membranas e as combinações decantação/filtração sobre membrana ou flotação/filtração sobre membrana. A flotação com ar dissolvido, frequentemente designada DAF, é um dos tratamentos de clarificação utilizado para a clarificação das águas com vista à produção de água potável, de água de processo e nas fileiras de despoluição das águas residuais. Ela compreende geralmente uma associação de diferentes etapas: • uma coagulação para neutralizar as cargas de superfície dos colóides, e a adsorção das matérias dissolvidas, • uma floculação que permite a aglomeração das partículas, • uma injecção de água pressurizada, permitindo o contacto das microbolhas geradas pela descompressão, e de água floculada, • uma separação que permite a separação do floco e da água clarificada, • uma recolha da água clarificada, e • uma recolha das "lamas" flotadas. 2
ΕΡ 1 937 6 Ο Ο/PT A tecnologia de flotação foi objecto de numerosos melhoramentos, por exemplo a flotação turbulenta (patente US 5516433) que utiliza, na base da zona de flotação, elementos de controlo e de repartição do débito permitindo obter a montante destes elementos um débito não uniforme, engendrando este fenómeno uma circulação interna objecto da patente acima citada.
Esta tecnologia de flotação com ar dissolvido, ainda que optimizada, não tem um rendimento de 100% na eliminação das partículas e das matérias coaguladas e necessita, em todos os casos, de uma filtração que permita separar da água clarificada o residual de floco não retido no sistema de flotação. A clarificação por filtração sobre membranas utiliza membranas de filtração, ultrafiltração e microfiltração, que são caracterizadas por um limiar de corte que permite delimitar uma barreira física, jogando o papel de um verdadeiro crivo. Segundo as suas características de geometria e de limiar de corte, as membranas de ultrafiltração (UF) e de microfiltração (MF) estão particularmente bem adaptadas à clarificação das águas que contêm partículas tais como as matérias em suspensão, os microorganismos.... Os limites da aplicação das membranas na clarificação das águas são de dois tipos: • uma eliminação fraca dos compostos dissolvidos, das matérias orgânicas e das moléculas cujo tamanho é menor que o limiar de corte das membranas, e • uma capacidade hidráulica limitada associada à colmatação das membranas pela matéria retida durante a filtração (designada bolo de filtração), em particular quando do tratamento das águas que contêm fortes concentrações de matérias em suspensão ou de matérias orgânicas.
Em igualdade com a filtração sobre meio granular, a filtração membranar de ultrafiltração e de microfiltração vê os seus rendimentos aumentados quando é precedida de uma etapa de pré-tratamento. 3 ΕΡ 1 937 600/ΡΤ
Em JP 2005 046684 descreve-se um biorreactor com membrana para o tratamento de efluentes líquidos contendo matérias orgânicas solúveis. Estão previstos meios de arejamento na parte baixa da zona de tratamento para criar grandes bolhas de ar e/ou de oxigénio para oxigenar as bactérias utilizadas. Estas bolhas vão-se espalhar por todo o biorreactor e provocar uma agitação que não permite criar uma zona de flotação. A associação de um tratamento de coagulação/decantação e de filtração sobre membrana é conhecido há vários anos e foi objecto de diversas realizações industriais (San António, Texas; Rivière Capot, Martinique). Esta associação demonstrou o seu interesse em termos de melhoramento da eliminação das matérias dissolvidas, que podem ser objecto de uma coagulação, e de um melhoramento dos rendimentos d da filtração sobre membrana. O acoplamento das duas etapas de clarificação que são a flotação com ar dissolvido e a filtração membranar são igualmente muito conhecidas, tanto à escala dos estudos piloto como das realizações industriais (San Joakim). As fieiras compreendem assim uma etapa de flotação com ar dissolvido, seguida de uma etapa de filtração sobre membrana. Cada processo é gerado independentemente e não existe verdadeira optimização das possibilidades nascidas da associação destas duas tecnologias.
Foram feitas diversas tentativas de associação destes dois processos imergindo as membranas directamente na zona de flotação. Nos dispositivos existentes, as membranas encontram-se abaixo do bolo de água flotada saído da flotação. Conhecendo a hidráulica e o comportamento de uma flotação com ar dissolvido, o perito na arte identifica imediatamente os limites deste tipo de esquema. Não estando terminada a separação das microbolhas na entrada das membranas devido à geometria da estrutura, é gerada uma colmatagem por acumulação de microbolhas nos módulos de filtração. O único meio de limitar este fenómeno é então o de aumentar a altura da água acima do patamar da membrana, o que obriga a alturas elevadas de estrutura. 4 ΕΡ 1 937 βΟΟ/ΡΤ
Além disso, ο posicionamento das membranas na zona de flotação e sob o bolo de lama flotada torna qualquer injecção de ar impossível sob pena de partir o bolo e de voltar a pôr em suspensão as matérias aqlomeradas neste bolo, aumentando a concentração de matéria em suspensão na proximidade das membranas, em detrimento dos rendimentos das membranas de filtração.
Finalmente, a regulação deste conjunto de flotação com ar dissolvido/filtração sobre membrana é difícil podendo as operações de escoamento da estrutura serem realizadas apenas após eliminação das lamas de superfície.
Torna-se ainda mais difícil praticar uma flotação do tipo turbulenta que requer um sistema de controlo e de repartição dos fluxos, entre a flotação e as membranas.
Além disso as membranas representam uma parte importante do custo de instalação, tornando-se assim oneroso aumentar o número ou a superfície das membranas para fazer face a uma baixa de rendimento destas membranas devido à flotação.
Face a estes diferentes inconvenientes e dificuldades, os inventores aperfeiçoaram, o que é o objecto da invenção, um dispositivo e um processo para aumentar as velocidades de tratamento das águas e facilitar a manutenção da instalação sem repercussão sensível sobre os custos de exploração.
De acordo com a invenção, um dispositivo de clarificação das águas do tipo definido anteriormente é caracterizado por a parede de separação comum compreender na sua parte inferior uma abertura que permite uma passagem directa da água flotada para a zona de filtração, o que leva a uma alimentação das membranas em áqua flotada de baixo para cima tanto na fase de filtração como na fase de retrolavagem. Idealmente, o regime de escoamento na proximidade desta abertura será laminar.
De preferência, a zona de flotação pode comportar meios que permitam estabelecer uma flotação turbulenta.
Mais preferivelmente, os meios de extracção podem compreender dois descarregadores situados acima da parede de 5 ΕΡ 1 937 600/ΡΤ separação e compreendendo meios de comunicação com a zona de flotação e a zona de filtração tornando-o apto a receber indiferentemente fluido proveniente da zona de flotação e da zona de filtração.
Ainda mais preferivelmente, a zona de filtração pode ser compartimentada. Neste caso, cada compartimento pode ser isolado das outras zonas através de uma válvula com passagem larga.
Vantajosamente, a zona de filtração pode também estar completamente liberta no topo.
De acordo com um modo de realização preferido do dispositivo de acordo com a invenção, podem estar previstos deflectores ou pás na proximidade da abertura na parede de separação a fim de criar um regime hidráulico laminar. A presente invenção refere igualmente um processo de clarificação das águas compreendendo uma etapa de flotação, uma etapa de filtração membranar e uma etapa de extracção das lamas saldas da etapa de flotação, caracterizado por a passagem da água flotada para a zona de filtração ser directa de forma a que a alimentação das membranas em água flotada seja realizada de baixo para cima tanto na fase de filtração como na fase de retrolavagem.
De preferência, o processo pode compreender uma etapa de limpeza do dispositivo utilizado para a extracção das lamas com o auxilio de água flotada.
Mais preferencialmente, o processo pode compreender uma regulação dos niveis de recuperação no colector de extracção.
Vantajosamente, o processo pode compreender uma etapa de injecção de reagentes complementares entre a etapa de flotação e a etapa de filtração.
Outras caracteristicas e vantagens da invenção serão dadas nos exemplos que seguem com referência aos desenhos nos quais: 6
ΕΡ 1 937 6 Ο Ο/PT • a figura 1 é uma vista esquemática de topo de um dispositivo de acordo com a invenção, progredindo o fluxo de matéria a tratar da esquerda para a direita, • a figura 2 é um corte esquemático longitudinal de um dispositivo semelhante ao da figura 1 numa fase de funcionamento com extracção das lamas saidas da zona de flotação, • a figura 3 é um detalhe da extracção das lamas saidas da zona de flotação visível na figura 2, • a figura 4 é uma vista semelhante à da figura 2 no caso da utilização de água flotada para limpeza dos meios de extracção das lamas, e • a figura 5 é um detalhe da utilização da água flotada visível na figura 4.
Referindo-se às figuras 1 e 2, pode ver-se que um dispositivo D de acordo com a invenção compreende: • uma zona de floculação dupla al/a2 na qual penetra, por intermédio de um descarregador, a água bruta EB a tratar, • uma zona b de descompressão e de mistura, • uma zona c de flotação equipada com um elemento r de repartição do débito, • uma zona d de recolha comum das águas de desconcentração, de retrolavagem das membranas e de lamas flotadas, e • uma zona e compartimentada onde são posicionadas as membranas de filtração e de onde é em seguida extraída a água tratada ET. 0 tempo de floculação na zona a está compreendido entre 5 e 25 minutos, tipicamente entre 5 e 15 minutos. 0 tempo de flotação na zona c está compreendido entre 5 e 10 min. O tempo de permanência na zona e está compreendido entre 2 e 5 min.
Como se pode constatar, o dispositivo utiliza as duas tecnologias de clarificação que são a flotação turbulenta tal como descrita na patente US 5516433 e uma filtração sobre membrana imersa, membranas do tipo microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração ou hiperfiltração, utilizando geometrias de membranas do tipo fibras ocas, espirais ou planas, de tal forma que os equipamentos de cada uma das duas tecnologias sejam utilizados em comum. 7 ΕΡ 1 937 600/ΡΤ
Este tipo de disposição nunca foi realizado no estado actual dos conhecimentos com uma flotação turbulenta, e isso, agravado pelo facto de a circulação no interior do flotador não ser compatível com a circulação que seria exigida para um bom funcionamento das membranas.
Com efeito, a flotação turbulenta compreende elementos de repartição do débito r, posicionados na base da zona de flotação c, que permitem assegurar uma repartição hidráulica homogénea nesta última. A água flotada é recolhida sob estes elementos de repartição do débito. Na presente invenção, utiliza-se esta água flotada (a jusante da zona de flotação c) para realizar uma hidráulica óptima de alimentação dos módulos membranares num regime laminar para não destruir os flocos residuais e permitindo associar uma alimentação ascendente e um fluxo de bolhas igualmente ascendente.
Designa-se por j um dispositivo que permite criar uma cama de microbolhas lb na parte superior da zona de flotação c por injecção de ar comprimido ac no fundo da zona de mistura b. 0 dispositivo j compreende um corpo ou receptáculo de mistura prolongado ao nível da sua parte inferior através de um tubo de injecção vertical. A extremidade inferior do tubo de injecção está equipada com bocais de descompressão a fim de obter bolhas muito finas, nomeadamente bolhas de tamanho microscópico. Estas microbolhas vão aglomerar as impurezas presentes na água a tratar e formar uma camada de escuma ec ou floco.
Antes da sua injecção, o ar comprimido ac é misturado com a água bombada, na base da zona de filtração, e por intermédio de um sistema de bombagem sp. A injecção das microbolhas efectua-se num canal formado pelas paredes m e n que separam a zona de descompressão e de mistura b da zona de floculação a situada a montante e da zona de flotação c situada a jusante. A parede m compreende uma abertura na base e a parede n compreende uma abertura na sua parte superior, ao nível da camada de escuma ec, de forma a permitir a circulação da água a tratar. 8
ΕΡ 1 937 6 Ο Ο/PT A cama de microbolhas lb está situada por baixo da camada de escuma ec. A clarificação efectua-se na cama de microbolhas lb.
Face às baixas velocidades utilizadas na zona que liga a zona de flotação e os módulos membranares, os flocos saídos da zona de flotação não sofrem qualquer transferência com forte dissipação de energia, que poderia ser gerada por exemplo numa canalização ou por uma bomba. Estes flocos conservam assim a sua coesão e a sua filtrabilidade apesar da sua fragilidade. Tal traduz-se num ganho evidente em termos de fluxo admissível nas membranas.
As membranas de filtração, geralmente constituídas por módulos justapostos horizontal e/ou verticalmente, constituem um conjunto que se vem inserir na zona de filtração e. A filtração é realizada quer por meio de uma bomba, não representada, criando uma depressão e aspirando o permeato, quer por meio de um sifão ou qualquer outro órgão que permita manter uma diferença de pressão entre o lado concentrado da membrana, imersa na água flotada, e o lado permeato da membrana, assegurando esta diferença de pressão a força motriz que permite à água atravessar a membrana.
Como descrito adiante, a invenção utiliza arranjos a fim de adaptar o processo da flotação e da filtração sobre membranas. A água flotada é eliminada da estrutura através do colector de permeato das membranas imersas. A saída de lamas de flotação, recolhidas na superfície, e as saídas das águas de desconcentração ou de retrolavagem são realizadas na parte superior da estrutura, numa zona comum de recolha d, o que facilita a construção e simplifica o funcionamento. Além disso a entrada de água de desconcentração e/ou de retrolavagem permite apoiar o transporte de lamas flotadas cuja concentração e o estado físico perturbam por vezes o escoamento, daí a necessidade de fazer entrar neste ponto água de diluição. 9 ΕΡ 1 937 600/ΡΤ
Uma válvula de escoamento está posicionada de tal forma que visa prioritariamente a zona de filtração sobre a membrana e. É necessário um escoamento da zona e onde estão posicionadas as membranas de ultrafiltração e de microfiltração para permitir as operações de retrolavagem assistida por escoamento, as lavagens químicas das membranas.
Nesta configuração, as operações de manutenção podem ser realizadas independentemente do funcionamento da zona de flotação c: estando a zona de filtração sobre membrana e dividida em diversos compartimentos, uma parte da superfície membranar instalada pode estar envolvida em operações de manutenção sem que o funcionamento do resto da unidade seja afectado.
Um segundo objectivo da invenção é o de acoplar os sistemas de regulação dos processos de flotação turbulenta e de filtração membranar. 0 débito de permeato extraído das membranas imersas deve estar adequado com o débito da zona de flotação c. Para tal, o débito de permeato é regulado em função do nível de água na entrada do dispositivo. Em particular, na fase de filtração, um ligeiro sub-débito de permeato traduzir-se-á através de um trasbordamento de água ao nível da recolha das lamas flotadas, ajudando à evacuação destas.
Quando de uma retrolavagem de um bloco de membrana, injecta-se água er tangencialmente às membranas para soltar as impurezas das membranas. 0 débito de alimentação do aparelho é mantido constante. A fracção de água flotada que não atravessa as membranas e que será recuperada na zona de recolha d vem ajudar a água de retrolavagem na desconcentração do compartimento das membranas e isto de baixo para cima. A água suja da retrolavagem é então evacuada pela parte superior da instalação. 0 nível do descarregador de saída pode ser fixo ou equipado com um sistema de regulação, adaptável em função do nível de restituição desejado.
Quando de uma retrolavagem drenada, o bloco de membranas é isolado do flotador c através de uma válvula mural de passagem larga v, que permite o escoamento selectivo do bloco membrana. 10 ΕΡ 1 937 600/ΡΤ A retrolavagem assim praticada permite uma melhor desconcentração das membranas e uma melhor eliminação do bolo de filtração.
Quando de uma eliminação hidráulica das lamas, o débito de permeação das membranas é limitado pelo sistema de regulação, permitindo um aumento do nivel da água no dispositivo e assim uma extracção hidráulica das lamas.
Quando de uma lavagem química, o bloco membrana em lavagem química é isolado da flotação c pela válvula mural v.
Quando do escoamento total da instalação, o bloco membrana e a zona de flotação c são escoados em simultâneo.
Devido à arquitectura do dispositivo, o fluxo na zona de filtração e mantém-se constantemente dirigido para cima. Quando de uma retrolavagem, as partículas saídas das partes mais sujas das membranas, que se encontram em cima devido à velocidade quase nula das águas flotadas na proximidade da superfície, não se voltarão assim a depositar sobre as partes mais limpas. O floco formado na etapa de flotação turbulenta apresenta duas características: por um lado é frágil, tendo em conta a própria natureza da água e a obrigação de evitar qualquer sobredosagem de floculante que seria nociva à filtração a jusante sobre membranas; por outro lado, tendo "amadurecido" numa zona de forte concentração de partículas (a cama de bolhas), ele é mais facilmente filtrável e o bolo formado na superfície das membranas é mais permeável à água. O floco filtrado na membrana de filtração apresenta neste estádio do processo uma estrutura preservada de qualquer modificação ligada a uma bombagem ou a uma queda de água ou qualquer outro meio de recolha e de transferência hidráulica. O tempo de passagem do floco entre a zona de separação do flotador e a filtração sobre membrana está compreendido entre 10 e 60 segundos, tipicamente 30 segundos. O poder colmatante deste floco residual, preservado fisicamente, diminui em relação a um floco submetido a uma 11 ΕΡ 1 937 600/ΡΤ modificação de estrutura, geralmente uma desfloculação quando da passagem nos órgãos e estruturas de transferência. Este floco de baixo poder colmatante é retido pela membrana de filtração através do limiar de corte desta última. Este floco de baixo poder colmatante forma então um bolo de filtração, correspondente à acumulação de partículas na superfície da membrana de filtração, com uma porosidade aumentada, caracterizado por uma resistência específica mais fraca com a passagem de um fluido tal como a água e permitindo assim a aplicação de fluxos de filtração mais elevados, geralmente de +5 a +25%, tipicamente de +10 a +20%. A disposição da zona de flotação c e da zona de filtração e sobre membrana permite uma optimização do processo de filtração pela possibilidade de assegurar um condicionamento intermédio da água por meio de coagulante, CAP, polímero, ácido ou base.
No caso de uma coagulação simples, a taxa de tratamento em coagulante pode ser adaptada ao óptimo do "jar test" para favorecer as características de flotabilidade de floco. A flotação é então realizada no melhor dos seus rendimentos. Em seguida, a adição de uma nova dose de coagulante entre a zona de flotação c e a zona de filtração permite modificar as características dos flocos tornando-os mais aptos para a filtração sobre membrana (resistência do bolo mais fraco ao escoamento da água, descolamento do bolo mais facilitado durante as retrolavagens) . Frequentemente sem impacto na qualidade do permeato obtido, esta segunda injecção de coagulante permite controlar melhor a filtração sobre membrana e aumentar os fluxos de filtração diminuindo ao mesmo tempo a frequência das lavagens químicas.
No caso de uma coaqulação com dois pH, a vantagem procurada é uma melhor eliminação da matéria orgânica. É bem conhecido do perito na matéria que a coagulação dos ácidos húmicos e fúlvicos, principais compostos da matéria orgânica natural dissolvida, é mais eficaz em meio ácido. O principal limite de pH está ligado ao aumento da solubilidade dos iões Fe e AI responsáveis pela coagulação. A invenção permite a realização de uma coagulação com dois pH, pH ácido na zona de flotação, permitindo uma eliminação óptima da matéria orgânica 12
ΕΡ 1 937 6 Ο Ο/PT e correcção de pH imediatamente a montante das membranas de filtração para precipitar o residual de coagulante, a fim de que ele seja retido pela membrana de filtração.
No caso de uma correcção final de pH a fim de proporcionar à água o equilíbrio calco-carbónico, após a etapa de filtração, esta correcção final pode ser realizada por adição de soda (mas esta solução implica um aumento importante da concentração em iões sódio da água tratada e trata-se de um reagente caro) ou por injecção de água de cal, este último caso implica a construção de um saturador de cal, caro e de dificil utilização. A correcção parcial do pH entre a zona de flotação c e membrana por adição de leite de cal permite calcular uma dosagem de leite de cal dado que as membranas são susceptiveis de reter os crus da cal, enquanto que o ião cálcio vai aumentar a filtrabilidade do bolo.
Foram feitos ensaios piloto a fim de demonstrar a eficácia deste novo processo de clarificação das águas, acoplando uma flotação turbulenta com ar dissolvido e uma filtração sobre membranas imersas.
Exemplo 1: Clarificação de uma água de superfície A qualidade da água que alimenta a unidade piloto está descrita no quadro seguinte. A água provém de uma represa, caracterizada por uma fraca turbidez, pela presença de matéria orgânica (COT-UV) em concentrações elevadas, e por proliferações de algas, podendo estes últimos atingir concentrações de 50 000 algas/mL.
Quadro 1-1
Parâmetros Água bruta Água flotada Água ultrafiltrada Temperatura I—1 1 O o O 1 o o O 1 o o O Turbide z 0,5-2 NTU 0,4-2,8 NTU <0,1 NTU Carbono orgânico total 5-8 mg/L 2,6-4,3 mg/L 2,3-4,0 mg/L Absorvância UV 8-12/m 6-8/m 4,5-5/m Algas 2 940-52 800 algas/mL 523-2210 algas/mL 0 algas/mL 13 ΕΡ 1 937 600/ΡΤ
Os rendimentos hidráulicos são detalhados no quadro seguinte:
Quadro 1-2
Tipo de funcionamento Rendimentos da flotação* Rendimentos da filtração sobre membrana simples** Rendimentos da filtração sobre membrana assistida por condicionamento intermédio** Filtração directa de água de superfície - 25-30 L/h/m2 - Flotação turbulenta com membrana 20-30 m/h 35-45 L/h/m2 55-60 L/h/m2 Invenção: acoplamento Flotação turbulenta + membranas 25-45 m/h 40-60 L/h/m2 60-70 L/h/m2 * Velocidade de flotação em m3/m2/h ** Fluxo de filtração em L/h/m2 à temperatura de filtração
Exemplo 2: Pré-tratamento da água do mar em captação aberta A qualidade da água que alimenta a unidade piloto é descrita no quadro seguinte:
Quadro 2-1
Parâmetros Água bruta Água flotada Água ultrafiltrada Temperatura 30-36°C 32-37°C 32-38°C°C Turbidez 0,2-10,5 NTU 0,5-2,2 NTU <0,1 NTU índice de colmatagem (SDI) 10-28 - 1,4-3,6 Absorvância UV 0,8-1,2/m 0,6-0,9/m 0,5-0,8/m Condutividade 55-56 mS/cm 55-56 mS/cm 55-56 mS/cm
Os rendimentos hidráulicos estão detalhados no quadro seguinte:
Quadro 2-2
Tipo de funcionamento Rendimentos da flotação* Rendimentos da filtração sobre membrana simples** Filtração directa de água de superfície - 20-30 L/h/m2 Flotação turbulenta com membrana 25-35 m/h 45-55 L/h/m2 Invenção: acoplamento Flotação turbulenta + membranas 30-45 m/h 50-65 L/h/m2 * Velocidade de flotaçao em m3/m2/h ** Fluxo de filtração em L/h/m2 à temperatura de filtração 14 ΕΡ 1 937 600/ΡΤ
Exemplo 3: A qualidade da água que alimenta a unidade piloto está descrita no quadro seguinte: este estudo trata da aplicação da inovação ao tratamento terciário da água residual municipal.
Quadro 3-1
Parâmetros Água bruta Água flotada Água ultrafiltrada DB05 2 2 mg/1 16 mg/1 11 mg/1 DCO 54 mh/1 39 mg/1 30 mg/1 matérias em suspensão 18 mg/1 9 mg/1 0 mg/1 Transmitância 55% 70% 80% P-P04 3 mg/1 1 mg/1 <0,1 mg/1
Os rendimentos hidráulicos estão detalhados no quadro seguinte.
Quadro 3-2
Tipo de funcionamento Rendimentos da flotação’ Rendimentos da filtração sobre membrana simples1 2 Filtração directa de água de superfície - 15-25 L/h/m2 Flotação turbulenta com membrana 20-25 m/h 25-40 L/h/m2 Invenção: acoplamento Flotação turbulenta + membranas 25-45 m/h 40-65 L/h/m2 * Velocidade de flotação em m3/m2/h ** Fluxo de filtração em L/h/m2 à temperatura de filtração
Concluindo, o dispositivo de acordo com a invenção permite assim obter: 1 uma diminuição da superfície no terreno e do custo das instalações pela utilização em comum de estruturas e equipamentos, • uma gestão comum de diferentes etapas do processo, obtendo uma regulação simplificada, e 2 • uma melhoria dos rendimentos hidráulicos da etapa de flotação e de filtração sobre membrana: uma melhoria do conjunto do processo de clarificação associada às condições hidráulicas específicas geradas por esta associação, permitindo uma redução da superfície membranar necessária. 15
ΕΡ 1 937 600/PT
Nos três casos detalhados acima, os estudos pilotos permitiram demonstrar a compacidade do sistema em relação a uma filtração directa sobre membrana e em relação à simples justaposição de uma instalação de flotação com ar dissolvido e de uma filtração sobre membrana. Esta compacidade está associada ao emprego de equipamento comum aos dois processos e à melhoria dos rendimentos de cada uma das etapas de tratamento em relação aos sistemas simplesmente justapostos.
Lisboa, 2010-12-28

Claims (12)

  1. ΕΡ 1 937 6 Ο Ο/PT 1/3 REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo de clarificação de águas, que compreende uma zona de flotação (c), uma zona de filtração membranar (e) e meios de extracção (d), possuindo a zona de flotação (c) e a zona de filtração membranar (e) uma parede de separação comum (p), caracterizado por - uma parede (n) que separa uma zona de mistura (b) da zona de flotação (c), - os elementos de repartição do débito (r) estarem posicionados na base da zona de flotação (c), - a parede de separação comum (p)compreender na sua parte inferior uma abertura (o) que permite uma passagem directa da água flotada, recolhida sob os elementos de repartição do débito, para a zona de filtração (e), o que conduz a uma alimentação das membranas em água flotada de baixo para cima tanto em fase de filtração como em fase de retrolavagem.
  2. 2. Dispositivo de clarificação das águas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os meios de extracção (d) compreenderem dois descarregadores (dl, d2) situados acima da parede de separação (p) e compreendendo meios de comunicação com a zona de flotação (c) e a zona de filtração (e) que os tornam aptos a receber indiferentemente fluido proveniente da zona de flotação (c) e da zona de filtração (e).
  3. 3. Dispositivo de clarificação das águas de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a zona de filtração (e) ser compartimentada.
  4. 4. Dispositivo de clarificação das águas de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por cada compartimento ser isolável das outras zonas, através de uma válvula de passagem larga (v).
  5. 5. Dispositivo de clarificação das águas de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a zona de filtração (e) estar completamente livre no topo. ΕΡ 1 937 6 Ο Ο/PT 2/3
  6. 6. Dispositivo de clarificação das águas de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por os deflectores ou pás estarem previstos na proximidade da abertura na parede de separação (P), a fim de criar um regime hidráulico laminar.
  7. 7. Processo de clarificação das águas que compreende uma etapa de flotação, uma etapa de filtração membranar e uma etapa de extracção das lamas saldas da etapa de flotação, caracterizado por: - se injectar ar comprimido no fundo de uma zona de mistura (b) separada por uma parede (n) da zona de flotação (c), - ser assegurada uma repartição hidráulica homogénea na zona de flotação (c) por elementos de repartição do débito (r) posicionados na base da zona de flotação (c), e a água flotada ser recolhida sob estes elementos de repartição do débito, sendo esta água flotada utilizada a jusante da zona de flotação (c) para realizar uma alimentação dos módulos membranares. - a passagem da água flotada para a zona de filtração ser assegurada de tal forma que a alimentação das membranas em água flotada é realizada de baixo para cima tanto na fase de filtração como na fase de retrolavagem.
  8. 8. Processo de clarificação das águas de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender uma etapa de limpeza do dispositivo utilizado para a extracção das lamas com o auxilio da água flotada proveniente da zona de filtração durante a retrolavagem das membranas.
  9. 9. Processo de clarificação das águas de acordo com as reivindicações 7 ou 8, caracterizado por compreender uma regulação dos niveis de recuperação por meio de um limite variável no colector de extracção.
  10. 10. Processo de clarificação das águas de acordo com uma qualquer das reivindicações 7 a 9, caracterizado por compreender uma etapa de injecção de reagentes complementares entre a etapa de flotação e a etapa de filtração. ΕΡ 1 937 6 Ο Ο/PT 3/3
  11. 11. Utilização do dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 6 para a clarificação da água do mar, da água salobra, da água de superfície ou das águas usadas tratadas de origem municipal ou industrial.
  12. 12. Aplicação do processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 7 a 10 à clarificação da água do mar, da água salobra, da água de superfície ou das águas usadas tratadas de origem municipal ou industrial. Lisboa, 2010-12-28 ΕΡ 1 937 6 Ο Ο/PT 1/2
    Fig.2 ΕΡ 1 937 600/ΡΤ 2/2
    Fig.5
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