PT1971555E - Reator biológico e método para purificação biológica de água - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO

"REATOR BIOLÓGICO E MÉTODO PARA PURIFICAÇÃO BIOLÓGICA DE ÁGUA" A invenção refere-se a um reator biológico para a purificação de águas de acordo com a reivindicação 1, o referido reator compreendendo uma secção transversal essencialmente circular ou eliptica de tanque provida de meios de entrada para a água ser purificada e meios de saida para a água purificada, o referido tanque retendo dentro material transportador no qual um biofilme se poderá desenvolver, e o referido tanque sendo ainda provido de meios para fornecer ar necessário para um processo de purificação aeróbico. A invenção refere-se também a um método para a purificação biológica de água de acordo com a reivindicação 8 num reator biológico, que compreende uma secção transversal essencialmente circular ou elíptica de tanque provida de meios de entrada para a água a ser purificada e meios de saída para a água purificada, o referido tanque retendo dentro material transportador no qual um biofilme se poderá desenvolver, e o referido tanque sendo ainda provido de meios para fornecer ar necessário para um processo de purificação aeróbico.

Na purificação biológica de água, tal como por exemplo águas residuais, a água é passada através de um reator, em que os microrganismos são utilizados para a conversão de impurezas transmitidas pela água em produtos finais inofensivos tais como dióxido de carbono, minerais e água. Na purificação biológica da água, os micro-organismos podem estar ligados a si próprios, isto é, à biomassa, também produtos não biodegradáveis, por exemplo, metais pesados. A purificação pode ser realizada aerobicamente ou 2 anaerobicamente. Previamente conhecidos são vários reatores biológicos para a purificação de águas residuais, tais como filtros biológicos, bio-rotores (contactores biológicos rotativos), reatores de leito fluidizado, reatores de leito fixo e reatores de leito moviveis. Um reator biológico previamente conhecido compreende transmissão de um material transportador a um processo, a superfície do referido material transportador sendo capaz de fazer crescer micro-organismos na forma de um biofilme.

Um processo tipico de biofilme (reator de leito fixo) é baseado em encher o reator de purificação com um material transportador na forma de partículas de enchimento, as referidas partículas de enchimento sendo adaptadas para permanecer estacionárias durante o processo. A oxigenação de um biofilme presente na superfície das partículas de enchimento é efetuada através do fornecimento ao reator de ar através da parte inferior. Uma vantagem do processo é uma grande quantidade de biomassa por unidade de volume do reator uma vez que o biofilme tem uma grande área de crescimento. Uma desvantagem deste tipo de assim chamado leito fixo é que o bioprocesso pode ser paralisado por biomassa (lodo) ou outra matéria particulada, e que as zonas inativas podem desenvolver-se no processo em lugares com um mau contacto entre a água e os microrganismos ativos. Outro problema é a limpeza difícil devido a um difícil acesso abaixo de um reator e, caso um reator biológico se torne prejudicado, todo o volume do reator biológico deverá ser desocupado para limpeza.

Previamente conhecidos são também processos de biofilme, em que o material transportador é mantido em movimento durante o processo, ver por exemplo US 6,126,829, US 5,458,779 W092/11211, qualquer US 5,543,039. Uma vantagem de tal tipo de reator biológico de leito móvel é que o entupimento de 3 um material transportador e o desenvolvimento de zonas inativas são substancialmente eliminados. A superfície de elementos transportadores é parcialmente protestada contra colisões com outros elementos transportadores. Uma desvantagem aqui é, no entanto, uma capacidade consideravelmente limitada do processo devido ao facto de que um particularmente baixo grau de enchimento é necessário, por exemplo na ordem de cerca de 30-70% de volume de um reator vazio, de modo a fornecer os elementos transportadores com mobilidade sem restrições na água a ser purificada. Por conseguinte, a capacidade de eliminar impurezas é menor do que a de um reator de leito fixo o qual tem o mesmo volume e é preenchido com o mesmo material transportador, porque o reator de leito fixo tem uma maior capacidade de carga.

Aumentar o grau de enchimento resultaria num aumento do consumo de oxigénio, o que exigiria um compressor mais potente, onde o poderoso jato pode perturbar o bioprocesso ainda mais. Aumentar o grau de enchimento conduziria à formação de um leito fixo e iria trazer o processo biológico a uma paralisação visto que os transportadores iriam ficar obstruídos pela biomassa. Para além disto, se o grau de enchimento em um tipo de reator de leito móvel fosse aumentado, seria necessária uma adversamente grande quantidade de ar e energia para manter os transportadores em movimento, o qual iria por sua vez aumentar notavelmente a tensão mecânica aplicada a um biofilme e este, por sua vez, levaria ao descascamento do biofilme da superfície transportadora, o que por sua vez resultaria em uma paralisação do processo biológico. Outra grande desvantagem é que o reator tem de ser fornecido com uma tela de segurança para separar os meios de arejamento dos elementos transportadores. A tela deve ter um tamanho de malha tal que negue a passagem de elementos transportadores através 4 das aberturas. Isso evita o uso de transportadores de pequeno porte os quais fornecem uma grande área por unidade de volume, pois uma redução correspondente do tamanho da malha da tela poderia prejudicar a alimentação de ar e seria suscetível de causar bloqueio das aberturas.

Um objeto da presente invenção consiste em proporcionar um reator biológico melhorado capaz de eliminar os inconvenientes tanto de um processo de leito fixo como de um processo de leito móvel, atingindo um tratamento mais raro de impurezas por unidade de volume do que o que é conseguido por reatores previamente conhecidos, e desse modo reduzir os custos de purificação. A fim de alcançar este objetivo, um reator biológico da invenção é caracterizado por o material transportador consistir em um ou mais elementos transportadores e o material transportador ter um grau de enchimento no tanque dentro do intervalo de mais de 70% a 100%; os meios de saída de água são fornecidos na secção de tanque de tal maneira que a secção de tanque está essencialmente cheia de água durante o processo de purificação, que os meios de fornecimento de fluido estão dispostos sobre a parede do tanque, e que o reator compreende meios de controlo para operar os meios de fornecimento de fluido de tal forma que um movimento giratório do transportador, a água, e o fluido suportando a reação de gás é efetuado desta forma em torno de uma linha de centro de rotação passando essencialmente através do centro da secção transversal do tanque, os meios de controlo sendo adaptados para opcionalmente efetuar uma desativação dos meios de fornecimento de fluido quando desej ado.

Uma ideia da invenção, segundo a qual a secção de tanque é mantida essencialmente preenchida com água durante o processo de purificação, possibilita um gás de reação, por 5 exemplo, sob a forma de bolhas de gás, para viajar junto com a água e um transportador, dando assim às bolhas uma distância e tempo longa e eficaz, permitindo assim um elevado grau de enchimento para o transportador, dentro da gama de mais de 70% a cerca de 100%, em oposição ao movimento previamente conhecido de uma solução tipo leito a qual ensina que o grau de enchimento de um material transportador se encontra dentro do intervalo de 30-70%. O grau de enchimento de um material transportador está em proporção direta com o desempenho de um processo biológico, ou seja, quanto maior o grau de enchimento de um material transportador num reator m2/m3, maior o seu desempenho de purificação. Numa solução de acordo com a presente invenção, a quantidade de um material transportador também pode ser distintamente inferior a 70%, por exemplo, inferior a 50%. O grau de enchimento para um material transportador é determinado com base na capacidade de oxigenação e carregamento de um reator. Os transportadores podem consistir em pedaços de plástico com uma desejada forma e tamanho, para permitir movimento giratório sustentado. Quando utilizando um reator da invenção, foi verificado em um processo aeróbio que bolhas de ar permanecem no reator por um tempo consideravelmente maior do que nos reatores utilizados atualmente, uma vez que as bolhas de ar estão a girar por algum tempo juntamente com o material transportador e água para uma oxigenação mais eficaz do biofilme. Ao mesmo tempo, as bolhas de ar quebram-se em bolhas menores, o que é outro fator que contribui para a transferência de oxigénio do ar para a água. Isto reduz a procura de ar e consequentemente reduz os custos operacionais em comparação com tipos de processos como lodo ativado, leito fixo, e leito móvel.

Por outro lado, um método da invenção é caracterizado por o método compreender o fornecimento de um material 6 transportador de um ou mais transportadores, o material transportador tendo um grau de enchimento na secção de tanque dentro do intervalo de mais de 70% a 100%; a secção de tanque sendo circular ou eliptica na secção transversal, os meios de fornecimento de fluido sendo dispostos sobre a parede do tanque, em que o método compreende o fornecimento do tanque com a água a purificar de tal forma que o tanque está essencialmente cheio de água durante o processo de purificação, e que os meios de fornecimento de fluido estão controlados de tal maneira que um movimento giratório do transportador, da água, e do fluido suportando a reação de gás é efetuado desta forma continua ou intermitentemente em torno de uma linha de centro de rotação passando essencialmente através centro de secção transversal do tanque.

Uma solução da invenção permite uma área de crescimento larga para o biofilme e o reator não desenvolve zonas mortas com o transportador, a água, e o fluido suportando a reação de gás girando a uma velocidade angular aproximadamente consistente em torno de uma linha de centro de rotação numa única secção. Várias secções podem, contudo, mover-se em direções diferentes.

Um tipo de reator biológico rotativo da invenção, no qual elementos transportadores estão a girar em uma e na mesma direção, distingue-se claramente de um tipo de processo de leito móvel das técnicas anteriores, no qual elementos transportadores se movem de forma caótica em água, permitindo apenas a utilização de um grau relativamente baixo de enchimento. Se o grau de enchimento for superior a 70%, o tipo de processo leito móvel ir-se-ia transformar em um do tipo leito fixo dado que as partículas no movimento caótico iriam colidir umas com as outras a uma maior 7 frequência e isso traria o movimento do mesmo a uma paralisação e provocaria entupimento de um reator biológico. É uma caracteristica particularmente vantajosa que, de acordo com a invenção, a secção de tanque esteja adaptada para ser cheia de água durante a operação, pelo que a energia necessária para girar um material transportador está no seu minimo e ao mesmo tempo as bolhas de gás giram, da mesma maneira que o material transportador, juntamente com a água em torno de uma linha de centro de rotação, pelo que a distância efetuada e tempo da mesma se torna múltipla, por exemplo, quando comparados com um tipo previamente conhecido de uma solução de leito móvel, o qual envolve a utilização de um nivel de liquido e no qual as bolhas de ar somente migram essencialmente a partir do ponto de entrada de ar, que está tipicamente na parte inferior de um tanque, para um espaço de ar presente na parte superior do tanque. Nesta divulgação, o termo "essencialmente cheia de água" é utilizado em referência ao tanque contendo tanta água que o fornecimento de um fluido é capaz de definir o transportador, a água, e o fluido suportando a reação de gás em um movimento giratório em torno de uma linha de centro de rotação passando essencialmente pelo centro da secção transversal do tanque.

Verificou-se experimentalmente que a quantidade de água deve ser superior a pelo menos cerca de 85%, preferencialmente cerca de 100%, do diâmetro de corte transversal. Na eventualidade de a quantidade de água ser inferior a cerca de 85%, o processo torna-se um tipo de processo de leito móvel, no qual o grau de enchimento de um material transportador deve ser inferior a 7 0% para que o processo funcione em vez de se transformar em um do tipo leito fixo. Outra razão pela qual o tipo de solução de leito móvel utiliza um grau relativamente baixo de enchimento e elementos transportadores são moldados de uma 8 forma específica é a de proteger o biofilme de danos causados por elementos transportadores que colidem repetidamente uns com os outros. A solução de acordo com a presente invenção utiliza preferencialmente uma solução de leito semifixo, na qual o material transportador é composto por uma pluralidade de elementos transportadores tendo um grau de enchimento na secção de tanque de cerca de 100% e, por conseguinte, essencialmente não se movendo uns em relação aos outros enquanto giram em torno de uma linha de centro central mas, em vez disso, estão a girar na forma de um leito transportador essencialmente integral. Assim, a composição dos elementos transportadores não é tão crítica como em uma solução do tipo de leito móvel, no qual o movimento de elementos transportadores em relação uns aos outros tem de ser tomado em consideração. Uma solução da invenção permite a utilização de um fluido de sopro mais delicado, o que não perturba as bactérias na superfície de um material transportador uma vez que, em virtude de um movimento giratório, o método da invenção não necessita de uma grande quantidade de fluido para o sustentado movimento do transportador. O que é essencial do ponto de vista da biologia é que o biofilme não se torne mecanicamente lavado para fora da superfície do transportador por bolhas de gás. Uma vez que o fornecimento de fluido está localizado sobre a periferia exterior e os transportadores não se movem em relação uns aos outros, nenhuma tensão mecânica será também infligida por estes, em grande medida devido ao elevado grau de enchimento superior a 70%. Por outro lado, o lodo excedente ou biomassa morta são forçados a abandonar o reator biológico pela lei da inércia. Se, num movimento giratório, uma biomassa começa a acumular-se em direção ou/a ir, é aí que a densidade também começa a aumentar, a consequência da qual é, por sua vez, que os transportadores presentes no meio começam uma migração gradual no sentido da periferia externa e a biomassa está na periferia externa 9 capaz de emergir para fora do reator biológico em resposta à lei da inércia. 0 grau de enchimento de um material transportador é um termo utilizado em referência à guantidade de espaço necessário por um material transportador com respeito ao volume da secção de um tangue, na sua condição de esvaziamento, e não em referência ao volume de água deslocado desta forma. Quando se utiliza uma pluralidade de elementos transportadores, o grau de enchimento de 100% é indicativo do facto de gue não mais elementos transportadores podem ser instalados no volume de uma secção tanque. A invenção será agora descrita em mais detalhe com referência às figuras anexas, nas quais: FIG. 1 mostra um reator biológico de acordo com a invenção numa vista lateral esquemática, e FIG. 2 mostra o reator da fig. 1 numa vista de topo. FIG. 3 mostra um elemento transportador da invenção numa vista esquemática de principio.

Tal como mostrado nas figuras, um reator biológico 1 da invenção compreende uma secção de tanque tubular 2, a qual é preferencialmente circular ou eliptica na secção transversal. A secção de tanque 2 está provida com meios de entrada 5 para a água a ser purificada e meios de saida 6 para a água purificada, bem como com meios 4 para o fornecimento de um fluido contendo um gás de reação exigido pelo processo de purificação, preferencialmente de tal maneira que a água a ser purificada desenvolve reação de gás suportando bolhas de gás, tal como para o fornecimento 10 de ar, sob a forma de bolhas de ar, requeridas por exemplo por um processo de purificação aeróbico, a partir da qual o ar se dissolve em água por oxidação do mesmo para a atividade bacteriana. O fluido pode também consistir de água pré-arejada com ar presente na forma de bolhas de ar e/ou numa forma previamente dissolvida para fornecer água rica em oxigénio. No caso ilustrado, representado apenas a titulo de exemplo, os meios de entrada 5 e meios de saida 6 para a água estão dispostos nas extremidades longitudinalmente opostas de uma secção de tanque 2 na parte superior da secção do tanque. A entrada e/ou meios de saida também podem estar localizados em outras posições na secção de tanque 2, numa disposição tal que o fornecimento de água não purificada e a descarga de água purificada pode ser realizada de tal maneira que a secção de tanque 2 está essencialmente repleta de água durante o processo de purificação. Nas figuras, o nivel de água é designada com referência de caráter W. O fornecimento de água a ser purificada prossegue preferencialmente em ação contínua, por exemplo, por ter um reservatório de equilíbrio a montante do reator biológico para a recolha de água a ser purificada e bombeá-la daí em uma alimentação contínua por meio de um tubo 5 para o reator biológico. O fornecimento de água a ser purificada pode também prosseguir num processo de tipo de lote, em que a secção de tanque é fornecida com a água a ser purificada até à sua capacidade, um jato de ar tem início para o movimento giratório e oxigenação e, uma vez que o processo de purificação é longo, o jato de ar é interrompido e a secção de tanque é desocupada de água purificada, seguido do reinicio do processo.

No interior da secção de tanque é proporcionado um material transportador 3, sobre o qual os microrganismos se podem depositar como um biofilme. O material transportador pode 11 consistir, por exemplo, de um único elemento transportador ou de uma pluralidade de elementos transportadores firmemente ligados ou de uma pluralidade de elementos transportadores discretos, pelo que, neste último caso, os elementos transportadores podem ser idênticos ou diferentes uns dos outros, por exemplo, em termos de tamanho, forma, densidade e/ou de outras propriedades dos mesmos.

No caso exemplificativo da fig. 1, um tanque foi carregado com uma pluralidade de elementos transportadores discretos 3 quase ao grau de enchimento de 100%, de tal forma que as referidas partículas são capazes de fazer uma volta em torno da linha de centro longitudinal do tanque por virtude da secção transversal circular ou elíptica do elemento de tanque como um leito transportador essencialmente integral em um sentido de rotação determinado. A superfície interna de uma secção de tanque 2 é essencialmente macia para o movimento giratório sem obstáculos do transportador, os meios de fornecimento de ar estando dispostos na superfície externa 2 do elemento de tanque. Na forma de realização ilustrada, os meios de fornecimento de ar 4 estão dispostos em passagens de fornecimento 8, as quais estão dispostas dentro de uma tampa de proteção 7 rodeando o tanque, pelo menos parcialmente, e que estão cada uma delas ligadas por meio de um elemento de válvula (não mostrado) a uma fonte de entrada de ar. Cada passagem 8, inclui preferencialmente vários meios de fornecimento de ar ou bocais 4 em sucessão longitudinal do tanque, mas também pode ser fornecida com um único componente de bocal integral cobrindo o tanque essencialmente ao longo de todo o seu comprimento. Cada membro do bocal 4 pode ser fornecido com um elemento de arejamento, por exemplo uma membrana, a qual durante um fornecimento de fluxo de ar normal permite o fluxo do ar de alimentação para dentro do tanque enquanto se opõe à admissão de água a ser purificada presente no tanque para 12 dentro da passagem 8. A membrana é útil na obtenção de um tamanho menor da bolha de ar e, quanto menor o tamanho de uma bolha de ar menor a sua flutuabilidade, e desse modo a bolha de ar menor gira mais facilmente num reator biológico co-direccional com os transportadores. 0 elemento de arejamento pode também ser constituído, por exemplo, de um tubo com aberturas ou furos de ar nas paredes de um reator biológico . Em frente aos bocais de ar pode ser disposta uma tela de segurança, que impede as bolhas de ar de bater no material transportador do biofilme, de forma prejudicial. Em ligação com o tubo de saida 6 é preferencialmente colocado um tubo de ventilação (não mostrado) para remover o excesso de ar a partir do tanque. A parte superior da secção de tanque 2 pode ser fornecida com orifícios de ventilação pequenos (não mostrados), a função dos quais é a de evitar o desenvolvimento de possíveis bolsas de ar na parte superior de um tanque, as quais podem atrasar o girar de água no tanque, aumentando assim o consumo de energia. Tais orifícios de ventilação estão preferencialmente ligados a um tubo de ventilação (não mostrado) colocado por exemplo em ligação com o tubo de saída 6. 0 tanque 2 está preferencialmente colocado numa posição horizontal e as passagens 8 estão posicionadas em e/ou abaixo de um plano mediano longitudinal do tanque 2. No caso de um tanque o qual é por exemplo essencialmente circular em secção transversal, os membros do bocal 4 podem ser colocados por exemplo, em uma ou mais posições coincidentes com as posições das 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9 horas em uma face de relógio normal. Em associação com o reator é ainda proporcionado um controlo lógico, em que a válvula de fornecimento de várias passagens pode ser opcionalmente desligada e por conseguinte, fechar por exemplo as passagens 8 com membros do bocal localizados em posições desde as 6 até às 9 horas, o fluxo de ar prosseguindo através de membros do bocal presentes nas posições desde as 13 3 até às 5 horas provoca uma rotação do material transportador no tanque em torno da linha de centro longitudinal do tanque. Um tal impulso de girar intermitente do material transportador pode ser por exemplo cerca de 1 minuto por cada outra hora. Naturalmente, a ciclicidade pode ser mesmo drasticamente diferente que isso, tanto em termos de tempo de duração do girar e da frequência de repetição. Além disso, a ciclicidade pode ser irregular. Outra forma de implementação de um reator biológico da invenção por adaptação do fornecimento de ar ao impulsionar o girar de elementos transportadores durante o processo de purificação em ação continua ao redor de um eixo longitudinal para um movimento consistente dinâmico eficaz na remoção de lodo do reator. Neste caso, o tanque 2 é apenas fornecido com um elemento de arejamento, preferencialmente, por exemplo, numa posição às 3 ou 9 horas, cujo elemento de arejamento pode ser, por exemplo uma única passagem de fornecimento de ar 8 fornecida com os seus membros bocais e que se estende ao comprido do tanque 2, cujos membros do bocal podem ser por exemplo sob a forma de furos de arejamento feitos na parede do tanque 2 em coincidência com a passagem. Quando o fluido utilizado compreende um líquido contendo gás de reação, no qual o gás de reação está num estado já dissolvido e não contém essencialmente bolhas de gás a partir da quais o gás de reação tem de primeiro se dissolver em água, por exemplo ar dissolvido contendo água, o fornecimento de fluido pode ser implementado basicamente em qualquer lugar ao longo da periferia do tanque, por exemplo a partir de uma posição na vizinhança das 12 horas.

Um dos benefícios oferecidos por uma solução da invenção é por exemplo evitar a desaceleração infligida por turbulência de um processo microbiológico, que é o que acontece em um processo com elementos transportadores 14 movendo-se constantemente em direções aleatórias. Além disso, o grau de enchimento pode ser feito essencialmente maior do que num processo do tipo leito móvel. Quando comparado com um processo de leito fixo, no qual o transportador permanece essencialmente estacionário durante o processo, uma solução da invenção é capaz de utilizar transportadores de tamanho menor cuja área de superfície por unidade cúbica de um reator biológico é maior, resultando num aumento da capacidade de limpeza. Num processo em leito fixo, o tamanho dos elementos transportadores tem de ser relativamente grande para o entupimento infligido pelo lodo do mesmo. Em virtude do movimento giratório regular de um material transportador de acordo com a invenção, efetuado em ação intermitente ou contínua, não há acumulação de lodo comparável a um processo de leito fixo.

Um outro modo de operação para um reator biológico da invenção é tal que o fornecimento de ar é completamente descontinuado periodicamente para converter o processo de aeróbico para anaeróbico para permitir a utilização de um e o mesmo volume de reator biológico para a desnitrificação na qual o azoto, presente na forma de um nitrato, é reduzido a azoto gasoso (N03~-> N02“ -► NO -► N20 -► N2) .

Um reator biológico da invenção pode ser utilizado por exemplo como parte de um sistema de purificação para as águas residuais pretas e/ou cinzentas de uma única casa, de tal forma que o reator biológico é precedido por uma secção sética e uma secção anaeróbica, seguido por trazer a água a ser purificada para o reator biológico para tratamento aeróbico. 0 reator biológico é preferencialmente seguido por um ainda segundo reator biológico aeróbico capaz de efetuar nitrificação (NH3 -> N02" -> N03”) , após a qual a água é fornecida a um processo de desnitrificação. Finalmente, a 15 água purificada é entregue a uma secção de precipitação de fósforo e para um tanque de fixação secundário. Naturalmente, um reator biológico da invenção é de facto útil em uma vasta gama de aplicações, tais como obras de esgoto, lavagens de carro, lavandarias, piscicultura, e na purificação de por exemplo limpeza de águas de piscinas, águas de fontes frias de aterros, águas de minas, espumas de sabão industriais e lavagens, e águas residuais provenientes de lavadores de gases de combustão ou semelhantes, e pode haver um certo número de reatores biológicos em sucessão e/ou lado a lado.

Um reator biológico da invenção também pode ser implementado em tal forma de realização que a secção de tanque é dividida em duas ou mais secções, pelo que algumas das secções podem funcionar aerobicamente, ou seja, ter uma alimentação de ar adaptada para definir um transportador, bolhas de ar e água em movimento giratório durante o processo de purificação em ação continua, e as outras secções podem trabalhar anaerobicamente. Em um processo anaeróbico, o fornecimento de um fluido permitindo a rotação é intermitente ou opcionalmente o material transportador é definido num movimento giratório continuo ou cíclico por meio de recirculação de água ou outro líquido, a qual não contém oxigénio dissolvido e/ou bolhas de gás transportador de oxigénio na quantidade necessária por um processo aeróbico, por meio de aberturas presentes na parede do reator. 0 movimento giratório pode também ser produzido por um fluido diferente do ar, por exemplo por água, que é pré-are jada antes da sua entrega dentro de uma secção de tanque contendo água a ser purificada e cuja água é fornecida de tal maneira que o ar nela contido produz bolhas na secção de tanque contendo a água a ser purificada. A água pré- 16 arejada pode conter o seu ar também num estado essencialmente dissolvido, em cujo caso o suporte do ar dissolvido, a água rica em oxigénio pode funcionar em um processo aeróbico mesmo sem uma formação substancial de bolhas. 0 processo de purificação pode ser também um processo de chamada para um gás diferente do oxigénio, em cujo caso o fluido a ser fornecido pode ser um gás ou mistura de gases diferente de ar ou também pode ser água ou outro liquido contendo o gás de reação.

Uma solução da invenção pode ser implementada não apenas por meio de uma secção de tanque alongada tubular mas também uma secção de tanque a qual é essencialmente esférica, em que o material transportador está a girar simetricamente em uma direção em torno de uma linha de centro de rotação passando através do centro da esfera. Como descrito acima, o material transportador pode ser constituído por exemplo de um único elemento transportador ou uma pluralidade de elementos transportadores firmemente ligados ou de uma pluralidade de elementos transportadores discretos, pelo que, quando se utiliza uma pluralidade de elementos transportadores, estes últimos podem ser idênticos ou diferentes entre si, por exemplo em termos de tamanho, forma, densidade e/ou de outras propriedades do mesmo. Assim, no sentido da secção transversal vertical, os meios de fornecimento de ar são posicionados entre 3 e 9 horas, de tal modo que o movimento giratório criado desse modo procede preferencialmente em torno de uma linha de centro de rotação essencialmente horizontal. A secção de tanque é concebível também como uma estrutura tendo uma forma de elipsoide ou de elipsoide gerada por rotação ou por exemplo como um disco ou pequeno tubo do tipo rodela com uma secção transversal essencialmente circular e um comprimento que está na mesma faixa de ou mais curto do que o diâmetro da secção transversal. 17 0 material transportador útil num reator biológico da invenção pode consistir de um permutador de iões ou conter um permutador de iões, por exemplo um material cerâmico. A utilização de um permutador de iões aumenta a desnitrogenação, sendo o azoto capturado pelo permutador de iões e consumido por bactérias. Preferencialmente, o material transportador compreende um composto polimérico de cerâmica, por exemplo um compósito zeólito-polimero. A quantidade de água em um tanque sendo cerca de 100%, por exemplo por dispor os tubos da entrada e de saida de água de tal modo que a superfície da água se encontra acima do tanque, os elementos transportadores mais pesados do que a água são impedidos de sair do corpo de água sem outras medidas, mesmo que aos elementos transportadores tenha sido dado um tamanho extraordinariamente pequeno. O elemento transportador é preferencialmente de forma esférica para atingir um girar ótimo do material transportador numa secção de tanque, e um grau de enchimento ótimo é também obtido. O elemento transportador esférico pode ser, por exemplo tal como descrito na patente GB 2197308, em que a água a ser purificada pode fluir através de um elemento transportador, ou por exemplo um elemento de bola sólida, tendo a sua superfície provida de depressões hemisféricas nas quais um biofilme se pode desenvolver em segurança de ser contactado por elementos transportadores adjacentes.

Uma forma alternativa para um elemento transportador é um elemento do tipo disco 30 mostrado nas figs. 3 e 4, o qual compreende uma secção média 32, a qual é reduzida em espessura em relação a uma secção de rebordo 31 e a qual é formada com protrusões piramidais 33 as quais atingem uma 18 multiplicação de uma zona de crescimento do biofilme em comparação com uma partícula macia e ao mesmo tempo protegem o biofilme à medida que as colisões ocorrem com elementos transportadores adjacentes. A secção média pode também ser fornecida com orifícios de passagem. 0 disco 30 pode ter um diâmetro de por exemplo na ordem de cerca de 5 mm, e a sua espessura na secção de rebordo 31 pode ser por exemplo cerca de 1 mm enquanto a sua densidade é de cerca de 1,1 kg/m3. Estes valores são obviamente dados apenas como exemplos sugestivos não limitativos e a forma, tamanho e densidade de elementos transportadores podem desviar-se consideravelmente do acima mencionado. Este tipo de elemento transportador também é concebível por exemplo para utilização em um tipo de leito móvel de reator biológico.

Lisboa,

Claims (11)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um reator biológico (1) para a purificação de águas, o referido reator compreendendo uma secção de tanque (2) provida com meios de entrada de ar (5) para levar a água a ser purificada e meios de saida (6) para o transporte da água purificada, sendo a secção de tanque circular ou eliptica em secção transversal e contendo no seu interior um material transportador (3) no qual se pode desenvolver um biofilme, e sendo o referido tanque ainda provido com meios (4) para o fornecimento de um fluido o qual contém um gás de reação exigido pelo processo de purificação, caracterizado por o material transportador (3) ser constituído por um ou mais elementos transportadores, e o material transportador (3) ter um grau de enchimento no tanque dentro do intervalo de mais de 70% a 100%; os meios de saida de água (6) serem fornecidos na secção de tanque (2) de tal maneira que a secção de reservatório (2) é essencialmente cheio de água durante o processo de purificação; os meios de fornecimento de fluidos (4) serem dispostos na parede do tanque; e o reator compreender meios de controlo para o funcionamento do fornecimento de fluido significa de tal maneira que um movimento giratório do transportador, a água, e o fluido suportando a reação de gás é efetuado desse modo em torno de uma linha de centro de rotação passando essencialmente através da secção transversal central do tanque.

2. Um reator biológico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material transportador ser 2 composto por uma pluralidade de elementos transportadores tendo um grau de enchimento na secção de tanque de 100%, girando assim na forma de um leito transportador essencialmente continuo em torno da linha de centro de rotação mediante o fornecimento da secção de tanque com o referido fluido.

3. Um reator biológico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a secção de tanque ter a sua superfície interna essencialmente macia, permitindo girar sem impedimentos do material transportador em torno da linha de centro longitudinal.

4. Um reator biológico de acordo com qualquer das reivindicações 1-3, caracterizado por em torno da secção de tanque (2) ser proporcionada uma tampa de proteção (7), encerrando a secção de tanque pelo menos parcialmente e com pelo menos uma passagem de fornecimento de ar (8), a qual é ligada por meio de uma válvula até uma fonte de fornecimento de ar e cuja passagem (8) é equipada com meios de fornecimento de ar (4) .

5. Um reator biológico de acordo com qualquer das reivindicações 1-3, caracterizado por os meios de controlo estarem adaptados para efetuar opcionalmente uma desativação dos meios de fornecimento de fluido sempre que desejado e/ou uma substituição do fluido com um essencialmente isento de um gás de reação.

6. Um reator biológico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a secção de tanque (2) ser uma estrutura tubular alongada ou discoide disposta numa posição horizontal. 3

7. Um reator biológico de acordo com qualquer das reivindicações 1-5, caracterizado por a secção de tanque (2) ter uma estrutura a qual é esférica ou elipsoide gerada por rotação.

8. Um método para a purificação biológica da água em um reator biológico compreendendo uma secção de tanque (2) a qual está provida de meios de entrada (5) para a água a ser purificada e meios de saida (6) para a água purificada, o referido tanque segurando no seu interior material transportador (3) no qual um biofilme se pode desenvolver, e o referido tanque sendo ainda provido de meios (4) para fornecer um fluido o qual contém um gás de reação exigido pelo processo de purificação, caracterizado por o método compreender fornecer um material transportador consistindo em um ou mais transportadores, tendo o material transportador (3) um grau de enchimento na secção de tanque dentro do intervalo de mais de 70% a 100%; a secção de tanque (2) sendo circular ou eliptica em secção transversal; os meios de fornecimento de fluido (4) sendo dispostos sobre a parede do tanque; o método compreender o fornecimento do tanque com água a ser purificada de tal modo que o reservatório está essencialmente cheio de água durante o processo de purificação, e que os meios de fornecimento de fluido são controlados de tal maneira que um movimento giratório do transportador, a água, e o fluido suportando a reação de gás é desse modo efetuado de forma contigua ou intermitentemente em torno de um linha de centro de rotação passando essencialmente através do centro da secção transversal do tanque. 4

9. Um método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o processo de purificação ser adaptado para prosseguir como um processo aeróbico e o ar ser utilizado como o referido fluido suportando a reação de gás, o qual produz bolhas de ar na água a ser purificada, pelo menos algumas das bolhas de ar girando, juntamente com o material transportador e a água, em torno da referida linha de centro de rotação.

10. Um método conforme definido na reivindicação 8, caracterizado por o bioprocesso ser adaptado para prosseguir como um processo aeróbico e a água pré-are jada ser utilizada como o referido fluido de apoio à reação de gás, no qual o ar se dissolveu e/ou está presente sob a forma de bolhas.

11. Um método conforme definido na reivindicação 8, caracterizado por o bioprocesso ser adaptado para prosseguir opcionalmente como um processo anaeróbico por desativar o fornecimento de fluido sempre que desejado e/ou através da substituição do fluido por um essencialmente isento de um gás de reação. Lisboa,