PT2322487E - Dispositivo para a purificação de águas residuais de instalações sanitárias - Google Patents

Description

ΡΕ2322487 1 DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO PARA A PURIFICAÇÀO DE AGUAS RESIDUAIS DE INSTALAÇÕES SANITÁRIAS" DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR. A presente invenção diz respeito a um dispositivo para a purificação biológica de águas residuais orgânicamente poluídas, compreendendo pelo menos um filtro biológico para a purificação das águas residuais, cujo filtro biológico compreende um leito biologicamente activo com uma primeira camada de pedaços de mesocarpo de côco, compreendendo ainda o dispositivo um abastecimento de água para o fornecimento de águas residuais a serem purificadas numa parte superior do filtro biológico numa posição por cima da primeira camada e um colector de água para a recolha de água purificada a partir de uma parte inferior do filtro biológico numa posição por baixo da primeira camada.

No tratamento de águas residuais estão envolvidos diferentes processos. Estes processos podem ser físicos tal como a filtragem, químicos tal como a desinfecção e a coagulação, ou podem ser biológicos ou uma combinação de duas ou mais das técnicas antes mencionadas, com o fim de obter a purificação satisfatória da água. Exemplos de 2 ΡΕ2322487 instalações biológicas de purificação de água onde a purificação deve ser atribuída à actividade de micro-organismos incluem as lagoas gaseificadas e sistemas contendo lamas activadas. Por outro lado, em filtros de areia lentos a purificação de água é principalmente limitada à filtragem das maiores partículas das águas residuais. As águas residuais sanitárias, através do sistema de esgoto, são normalmente purificadas em grandes instalações de tratamento de água, onde a actividade é confiada aos micro-organismos. Se, contudo, uma unidade de produção de esgoto sanitário não estiver ligada a essa rede, é necessário que as águas residuais sejam tratadas no próprio local, numa instalação local menor.

Até agora, a purificação de água sanitária envolveu muitas vezes a fermentação aeróbia das águas residuais em grandes reservatórios de depuração com arejamento intensivo. Outras técnicas focadas na filtragem das águas residuais fazem a utilização de um leito de filtragem por material poroso com uma determinada altura, para o qual a água residual é fornecida. 0 material poroso funciona para reter a matéria particular. Num modelo de realização mais avançado, o material poroso, também funciona como um transportador para os micro-organismos os quais são responsáveis na purificação biológica da água. No entanto, apenas poucos materiais têm sido encontrados como capazes de desempenhar ambas as funções. Embora a areia e a turfa e materiais sintéticos tenham sido amplamente utilizados para este fim, foi encontrado o mesocarpo de 3 ΡΕ2322487 côco como sendo um dos materiais mais adequados, capaz de funcionar como um filtro mecânico, e um transportador para os micro-organismos. 0 documento EP652090 divulga que bocados cortados da casca exterior do côco, a qual contém a fibra de côco e pó derivado da casca exterior, são particularmente adequados para a produção de material de plantação para utilização em vasos de flores, os quais podem ser regados e alimentados com nutrientes a partir da parte inferior, por causa da sua elevada resistência ao apodrecimento. Se assim for desejado, os bocados cortados da casca de côco podem ser misturados com o solo de plantação. Os bocados cortados são referidos como tendo bom poder de retenção de água e de fertilizantes e com poder de drenagem de água e como sendo materiais adequados para a propagação de micro-organismos. Com casca exterior de côco entende-se, o resíduo de côco a partir do qual são separados o fruto seco e a casca interna e o epicarpo. 0 documento JP1115340 divulga como concentrar os resíduos de esgoto urinário de um estábulo descarregados sobre material de côco, pelo o humedecimento do material fibroso de cascas de côco, também denominado de epicarpo, proveniente de cima com o esgoto e daí pela evaporação da água por arejamento do material de casca de côco ao longo da base inferior. A utilização de fibras de mesocarpo de côco para 4 ΡΕ2322487 a filtragem aeróbia das águas residuais é conhecida a partir do documento EP 1539325. 0 documento EP1539325 divulga um dispositivo fechado para a filtragem de águas residuais, o qual utiliza como filtro, camadas de material de mesocarpo de côco. 0 mesocarpo de côco é uma mistura de parênquima ligado às fibras, que pode ser misturado com o epicarpo ou o endocarpo se assim for desejado. 0 filtro biológico pode ainda conter materiais adicionais de filtro, tais como a areia, a turfa, o cascalho, a perlite, a geotile ou material polimérico para obter um melhor controlo das propriedades do leito de filtragem. 0 mesocarpo de côco é utilizado pela sua capacidade para reter partículas e para actuar como um meio de crescimento para os micro-organismos que intervém na filtragem da água, uma vez que o material está disponível numa variedade de distribuições de tamanho de grão e porque devido à sua porosidade intrínseca.

No documento EP 1539325, é aconselhável utilizar mesocarpo unido a fibras como uma mistura isotrópica de fragmentos de parênquima, que é a estrutura natural do mesocarpo de côco. Os fragmentos têm um diâmetro superior a 3 mm e são utilizados numa mistura com partículas de parênquima isoladas com um diâmetro menor do que 3 mm. Quando se mói o mesocarpo para dimensões inferiores a 3 mm, ocorre a ruptura dos fragmentos, dissociando as fibras e o parênquima. As partículas mais finas de parênquima diz-se desempenhar um papel fundamental na remoção de coliformes fecais. As partículas maiores diz-se proporcionar um nível 5 ΡΕ2322487 de tratamento menor do que o das partículas mais finas, mas precisam de manutenção da superfície mais frequente. De acordo com um outro modelo de realização, são utilizados fragmentos de diferentes tamanhos, em que os fragmentos podem ser colocados em diferentes camadas de partículas de tamanho homogéneo, a partir da partícula de maior tamanho para a partícula de tamanho mais fino. 0 filtro biológico divulgado no documento EP1539325 no entanto apresenta a desvantagem de que a sua eficiência de purificação é insuficiente e de que a BOD da água purificada é ainda elevada. Embora o parênquima como tal, pareça mostrar uma boa percentagem de redução de BOD e de TSS, o isolamento do parênquima a partir do material do mesocarpo de côco é trabalhoso e demorado, aumentando assim o preço do parênquima para um nível que é demasiado elevado para permitir a utilização num sistema que preveja a purificação de água a um nível que o tornem apto para descarga dentro das fontes de água de superfície.

Com o fim de ser aceitável para descarregar dentro das fontes de água de superfície, tais como lagos ou riachos ou semelhantes, não só a redução da percentagem da contagem de TSS e de BOD, mas os valores absolutos do conteúdo do TSS (total de sólidos em suspensão), o conteúdo BOD (procura biológica de oxigénio) e o conteúdo de COD (procura química de oxigénio) contam e devem estar abaixo de um mínimo bem definido. Em particular com o fim de ser aceitável para uma descarga no Nordeste da Bélgica os TSS médios deverão ser inferiores a 60 mg/1, a BOD média deverá 6 ΡΕ2322487 ser inferior a 25 mg/1 e a COD média deverá ser inferior a 125 mg/1. Um certificado benor, necessário para receber a permissão de descarga, só é emitido desde que estes três parâmetros sejam conseguidos no máximo três vezes ao longo de um período de 38 semanas de teste, e eles não sejam execedidos mais do que uma vez. Tem sido observado que a purificação de água utilizando meios de filtragem que contêm turfa resulta numa qualidade de água a qual é insuficiente para permitir uma descarga em águas de superfície devido ao teor demasiado elevado de TSS, muitas vezes também são demasiado elevados o BOD e COD. Por causa de um COD muito elevado, a utilização de material de mesocarpo de côco que não tenha sido compactado resulta geralmente numa qualidade de água que é insuficiente.

Existe assim uma necessidade de um sistema de purificação de água residual, que permita atingir a purificação a um grau que seja suficiente para permitir a descarga da água purificada a um custo aceitável, em abastecimentos de água de superfície, tais como riachos, rios, lagos, etc,. É por isso objecto da presente invenção proporcionar um dispositivo para a purificação de águas sanitárias residuais que permita atingir um grau de purificação da água suficiente para permitir a descarga da água purificada em abastecimentos de água de superfície, tais como riachos, rios, lagos etc, a um custo aceitável. 7 ΡΕ2322487 BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO.

Isto é conseguido de acordo com a presente invenção com as caracteristicas técnicas de uma parte da caracterização da primeira reivindicação.

Além disso o dispositivo da presente invenção é caracterizado pelo facto de os pedaços do mesocarpo da primeira camada terem um tamanho médio de partícula de pelo menos 1 cm, e em que a primeira camada é compactada e em que a primeira camada é compactada para ter uma densidade entre os 75 e os 275 kg/m3 . Com uma densidade de 75 a 275 kg/m3 entende-se que o volume de 1 m3 contém entre 75 e 275 kg de material de mesocarpo.

Um côco consiste de modo grosseiro em três partes, o epicarpo, o endocarpo e mesocarpo. 0 epicarpo é a camada mais fina e lisa que envolve o côco e o endocarpo é o núcleo ou caroço do côco. Este endocarpo contém o endosperma, que é a parte branca comestível do côco. 0 mesocarpo é a camada que está situada entre o epicarpo e o endocarpo. Ele consiste principalmente de fibras entre as quais está presente o tecido poroso parenquimoso também chamado de parênquima. Em conjunto, o mesocarpo e o epicarpo formam a casca do côco. 0 mesocarpo de côco está disponível comercialmente, tanto como blocos soltos cortados do material natural, no entanto os blocos cortados podem também ser pré-compactados para reduzir o volume para facilitar o transporte. Os blocos pré-compactados podem ΡΕ2322487 facilmente voltar a ficar soltos novamente antes da utilização por separação do material em pedaços. Dentro do âmbito da presente invenção o mesocarpo de côco significa parênquima ligado com as fibras. 0 material de mesocarpo de côco utilizado na primeira camada do filtro biológico da presente invenção podem assumir a forma de material de mesocarpo a granel, que foi cortado ou de outro tamanho dimensionado em pedaços. Estes pedaços mostram boa permeabilidade à água. 0 mesocarpo de côco utilizado na primeira camada do filtro biológico da presente invenção pode contudo também assumir a forma de blocos pré-compactados os quais normalmente serão soltos aquando da construção do filtro biológico por separação em padeços dos blocos pré-compactados, com o fim de de facilitar a penetração da água. Os blocos assim soltos são então colocados no filtro biológico e submetidos a compactação. A compactação do material de mesocarpo, tem o efeito de que os espaços vazios entre as fibras dentro do material de mesocarpo como tal seja reduzido e que as dimensões dos espaços vazios entre os pedaços do mesocarpo dentro da primeira camada sejam reduzidos, embora o número de espaços vazios possa também ser reduzido, estejam os pedaços soltos ou não a uma densidade entre os 75 e os 275 kg/m3 para produzir a primeira camada e antes de que filtro biológico esteja em utilização. Se assim for desejado, os pedaços de mesocarpo podem ser misturados com epicarpo ou outros materiais considerados adequados por um especialista competente. Misturando o material de mesocarpo com a turfa 9 ΡΕ2322487 é geralmente considerado não adequado para utilização no âmbito da presente invenção, uma vez que a turfa provoca um aumento da COD e não contribui para a actividade biológica. A turfa pode facilmente ser levada pela corrente de água que flui, acabar como material sólido em suspensão na água purificada e formar uma fonte de descoloração indesejável do efluente. No entanto, o material de mesocarpo conterá normalmente alguma turfa, para conseguir-se que o material de parênquima esteja ligado com as fibras do mesocarpo. A redução do tamanho dos espaços vazios tem o efeito de que seja reduzido o risco para a formação de correntes preferidas de fluxo de água, que o débito de fluxo de água seja desacelerado pelo que o tempo de permanência da água no interior do material de mesocarpo é aumentado e que a área de superfície de contacto com o material de mesocarpo de côco pode ser aumentada. Estes efeitos contribuem para garantir que o tempo de permanência da água no material de mesocarpo seja suficientemente longo para permitir a realização da purificação microbiana prevista das águas residuais, enquanto que ao mesmo tempo reduzindo o caudal de água e assim o risco de arrastamento dos micro-organismos a partir do material do mesocarpo. Este risco de arrastamento pode ser significativo em caudais preferenciais de fluxo. A redução do tamanho dos espaços vazios tem o efeito de que a água seja forçada a espalhar-se sobre toda a superfície da primeira camada do mesocarpo, e que o caudal de água seja desacelerado de modo a que a penetração da água a ser purificada nos blocos de 10 ΡΕ2322487 mesocarpo seja estimulada e que a água possa ser absorvida dentro do material de mesocarpo. Desta forma é maximizado o contacto da água com o material de mesocarpo e é prolongado o tempo de permanência da água no material de mesocarpo. O contacto então melhorado entre as águas residuais e o material de mesocarpo, em particular a sua superfície, permite desde já a obtenção de uma primeira purificação completa numa camada superior do filtro biológico. O espalhamento aperfeiçoado na primeira camada, melhora a distribuição de água em direcção ao colector de água posicionado abaixo da primeira camada de mesocarpo. A utilização na primeira camada de pedaços de mesocarpo com uma média de diâmetro de partícula mínimo de pelo menos 1 cm permite reduzir o risco de entupimento do filtro biológico e como tal auxilia no prolongamento do seu tempo de vida útil.

Deste modo, para garantir uma actividade óptima de purificação microbiana, o tamanho das partículas dos pedaços de mesocarpo na primeira camada do leito biologicamente activo e a compactação desta primeira camada cooperam para optimizar o fluxo de água através desta camada de mesocarpo, e o contacto com os micro-organismos presentes no leito biologicamente activo. O empacotamento do mesocarpo de côco que foi compactado tem sido considerado como favorecedor da 11 ΡΕ2322487 aderência de micro-organismos e como para permitir que eles se formem e cresçam em colónias. A presença de microporos no material de mesocarpo assegura que as circunstâncias aeróbias são mantidas, mesmo quando o filtro está inundado com água, garantindo assim que a purificação aeróbia da água possa ocorrer numa ampla variedade de circunstâncias. Os inventores observaram que o mesocarpo de côco tem uma superfície relativamente elevada para a ad- e absorpção dos compostos orgânicos presentes em águas residuais, que funcionam como nutrientes para micro-organismos e que o mesocarpo de côco é um substracto ideal para fazer crescer uma população de micro-organismos. 0 resultado é que o desenvolvimento de micro-organismos é iniciado sem a necessidade de enxertar antecipadamente o material de mesocarpo com a população de micro-organismo desejada, o crescimento da população de micro-organismos é sustentado pelas águas residuais como tal, sem envolver a necessidade de fornecer nutrientes. Em consequência, a acção de abastecimento às águas residuais é suficiente para proporcionar o crescimento natural dos micro-organismos e a actividade biológica irá ocorrer naturalmente. Para além disso, o material de mesocarpo de côco parece ser estável no que diz respeito à acção erosiva da água de percolação e mostra boa resistência à degradação biológica associada à acção das diferentes populações microbianas desenvolvidas no material de mesocarpo de côco.

Quando as águas residuais são fornecidas ao filtro biológico da presente invenção, as partículas 12 ΡΕ2322487 sólidas que nele estão presentes geralmente vão colar-se à superfície exterior das partículas de mesocarpo. A parte líquida irá ser parcialmente absorvida pelo material de mesocarpo, em particular nas fibras porosas, e penetram nos poros internos do mesmo. As águas residuais são purificadas pela acção da população de micro-organismos presente na superfície externa das partículas de mesocarpo e no sistema poroso. Parte das águas residuais serão absorvidas numa parte superior da primeira camada de mesocarpo, parte dela fluirá no sentido descendente através do leito entre os espaços vazios do material de mesocarpo e serão absorvidas e purificadas numa parte inferior do leito biologicamente activo. 0 fluxo de água através do leito será preferencialmente gravitacional, mas pode também ser previsto o fluxo forçado. A compactação da primeira camada é de preferência levada a cabo por forma a que um volume de 1 m3 contenha entre 100 e 225 kg, de preferência entre 100 e 250 kg de material de mesocarpo, para garantir que as dimensões entre os pedaços de mesocarpo são reduzidas de tal modo que o risco para a formação de canais preferenciais de escoamento seja reduzida a um mínimo, enquanto garante um débito de fluxo de água que é suficientemente alto para permitir a utilização económica do dispositivo e suficientemente baixo para assegurar uma boa purificação.

Preferencialmente, são proporcionados meios no dispositivo da presente invenção que permitem a manutenção 13 ΡΕ2322487 do pH da primeira camada de mesocarpo entre 6 e 9. Para este pH, as condições são ideais para os micro-organismos crescerem e assim metabolizar as purezas orgânicas presentes na água residual. Para esta finalidade, é preferencialmente utilizado um agente que é capaz de estabilizar o ácido tânico ou os seus precursores ou os seus componentes de decomposição, os quais são libertados a partir do mesocarpo em função do tempo e risco para tornar ácido o pH do leito biologicamente activo. Além disso pode acontecer que o pH da água residual seja bastante baixo. Quando o pH do filtro biológico cai para valores muito baixos, existe o risco de que o crescimento dos micro-organismos seja inibido como consequência da deteorização da metabolização das impurezas orgânicas presentes nas águas residuais, deteriorando assim a eficiência da purificação. Os agentes de controlo preferenciais do pH são os sais de Ca ou de Mg com baixa solubilidade em água que são capazes de reagir com ácidos, em particular um granulado que contém CaC03 ou MgC03 ou uma mistura destes materiais, uma vez que as partículas granulares dissolvem-se mais lentamente. Um agente controlador preferido do pH é o calcário que é em grande parte composto por CaC03. Não raras vezes, o calcário conterá como uma impureza o MgC03 e o MgC03 é considerado também um agente adequado de controlo de pH. Respectivamente, o CaC03 e o MgC03 reagem com o ácido tânico, libertando dióxido de carbono. De preferência, o agente é misturado com os pedaços de mesocarpo na forma de um pó ou granulado aquando da construção da primeira camada de mesocarpo. No entanto, se 14 ΡΕ2322487 assim for desejado, um agente adicional de controlo do pH pode ser fornecido para aumentar o tempo de vida útil do filtro biológico.

Melhorias adicionais da eficiência de purificação de água são já conseguidas no fornecimento de águas residuais através da optimização do espalhamento das águas residuais sobre a maior parte da superfície do leito biologicamente activo. Desta forma é minimizado o risco de que algumas áreas do leito sejam inundadas com águas residuais e no final entupidas ou desgastadas, enquanto outras áreas não receberão quaisquer águas residuais e deteriora-se a sua actividade por causa de um longo período de seca e deteriora-se a actividade microbiana. Para se atingir isto, o dispositivo compreende de preferência um dispositivo de abastecimento de água que está disposto para fornecer água no topo da face superior da primeira camada de mesocarpo e para proporcionar uma distribuição de água essencialmente homogénea sobre a superfície da primeira camada de mesocarpo.

As águas residuais a serem purificadas são de preferência fornecidas por lotes. As águas residuais são geralmente produzidas de um modo descontínuo. Alimentação descontínua permite assegurar que as águas residuais sejam fornecidas apenas após um certo volume ter sido recolhido o qual é suficiente para humedecer virtualmente a totalidade da superfície da primeira camada de mesocarpo, esse fornecimento regular de água para o leito biologicamente 15 ΡΕ2322487 activo é conseguido e o leito biologicamente activo é mantido, enquanto é minimizado o risco de enchentes e de sobrecargas e situações de secura do leito biologicamente activo. 0 abastecimento por lotes é de preferência controlado de tal modo que seja conseguido o carregamento continuo do leito biologicamente activo com águas residuais. Desta forma a actividade do leito pode ser mantida de forma continua, é reduzido o risco para a redução da população de micro-organismo e é optimizada a bioactividade do leito. 0 filtro biológico da presente invenção conterá normalmente uma segunda camada com boas propriedades de drenagem, em particular uma camada que contém um número suficiente de espaços vazios com dimensões suficientemente grandes para permitir a recepção e armazenamento temporário de água purificada que escoa através da primeira camada. Normalmente a segunda camada inferior irá funcionar principalmente como suporte ou transportador da primeira camada e como uma camada de drenagem para permitir o arejamento da primeira camada por baixo e para permitir a drenagem da água que tenha sido purificada na primeira camada no sentido de um sistema de escoamento de água.

Num outro modelo preferido de realização da invenção, o dispositivo é pelo menos parcialmente aberto ao ar. Esta estrutura aberta pode ser instalada num jardim ou num campo. Uma vez que todo o sistema é aberto ao ar, o oxigénio necessário para manter a bioactividade pode entrar 16 ΡΕ2322487 no filtro biológico através do lado superior. A presente invenção diz ainda respeito a um método para produzir um dispositivo para a purificação de águas residuais sanitárias conforme descrito acima e na descrição detalhada em baixo. 0 método para a produção de um dispositivo para a purificação de águas residuais sanitárias compreendendo pelo menos um filtro biológico para a purificação de águas residuais, compreende a etapa de posicionamento de pelo menos uma primeira camada superior de pedaços de mesocarpo de côco no topo do dispositivo de recolha de água, em que a primeira camada compreende pedaços de mesocarpo com um tamanho médio de partículas de pelo menos 1 cm, e em que a primeira camada é compactada. A invenção também diz respeito a um método para purificação de água, em que pelo menos um abastecimento de águas residuais é fornecido na parte superior da primeira camada de mesocarpo descrita acima e na descrição detalhada em baixo e em que a água purificada é recolhida a partir de uma parte inferior do filtro biológico numa posição por baixo da primeira camada. A invenção será descrita em mais pormenor nas figuras anexas e na descrição de figura. A Figura 1 mostra uma secção transversal de um dispositivo de purificação de água de acordo com a presente 17 ΡΕ2322487 invenção . A figura 2 mostra modelos de realização preferenciais de um dispositivo para o fornecimento de água para o filtro biológico. A Figura 3 mostra uma secção transversal de um côco. 0 dispositivo mostrado na figura 1 é um modelo de realização preferido da presente invenção e é adequado para a purificação de águas residuais de origens muito variadas. 0 dispositivo desta invenção é particularmente adequado para a purificação de águas residuais sanitárias, porque as suas dimensões podem variar dentro de gamas alargadas e a instalação é fácil. As águas residuais sanitárias incluem águas residuais provenientes de uma ampla variedade de origens, por exemplo, de uma cozinha, casa-de-banho, máquina de lavar, etc. Dependendo da natureza e composição das águas residuais industriais, o dispositivo da presente invenção pode ser adequado para a purificação de águas residuais da industria ou bem como agrícolas, desde que a população de micro-organismos não seja adversamente afectada quando em contacto com as águas residuais industriais. As águas residuais podem por exemplo ser provenientes da indústria de processamento de alimentos, por exemplo lacticínios ou produtos lácteos, gordura, chocolate, etc. Calcula-se que em situações domésticas, por pessoa por dia (ou seja, o que corresponde a 1) são 18 ΡΕ2322487 produzidos cerca de 150 litros de águas residuais sanitárias, mas isto pode variar de região para região. Cerca de metade deste valor tem origem na utilização da casa de banho e de dispositivos sanitários; o remanescente provém da lavagem de roupa, lavagem de louça e outros. Como tal a água sanitária incluirá geralmente uma variedade muito grande de componentes que tanto podem ser líquidos e sólidos. Os componentes que ocorrem com frequência incluem detergentes que envolvem o ser humano, lavagem de roupa e lavagem de louça manuais, ingredientes alimentícios, pequenas quantidades de solventes, gorduras, restos de alimentos, detritos fecais, etc. O dispositivo de purificação de água mostrado na figura 1 compreende duas partes principais, em particular um reservatório de armazenamento 2 de águas residuais que está conectado ao volume do filtro biológico 3, que contém um filtro biológico 1.

Num modelo de realização preferido, as águas residuais são primeiramente fornecidas a um reservatório de armazenamento de águas residuais 2 e nele recolhidas e daí transferidas para o filtro biológico 1. O reservatório de armazenamento de águas residuais 2 actua como um tampão para evitar a inundação do filtro biológico quando são produzidas grandes volumes de águas residuais. O reservatório de armazenamento de águas residuais actua como um colector, para permitir a recolha de um volume de água residual que seja suficiente para garantir um carregamento 19 ΡΕ2322487 de distribuição de águas residuais 5 numa quantidade que é suficiente para permitir o espalhamento homogéneo das águas residuais por toda a superfície do leito biologicamente activo. 0 reservatório de armazenamento 2 de águas residuais é de preferência equipado com um mecanismo de transporte de líquido 21, para o transporte de águas residuais para o volume 3 do filtro biológico. A conexão 21 pode ser tal que a água residual é transferida na direcção da altura do reservatório de armazenamento de águas residuais para uma região superior do filtro biológico 1, quer a partir de uma parte superior, ou uma região central ou de um fundo.

Se assim for desejado o dispositivo da presente invenção pode incluir um reservatório de pré-sedimentação para permitir a separação de partículas sólidas de maiores dimensões e pesadas da restante parte líquida das águas residuais, para limitar o risco de que os componentes flutuantes e gordos que se acumulam ao longo do topo do reservatório de pré-sedimentação contactem com o leito biologicamente activo, e para minimizar o risco de entupimento do filtro biológico por partículas que se fixassem numa região inferior do reservatório de pré-sedimentação. 0 reservatório de pré-sedimentação é geralmente um dispositivo fechado no qual é mantida uma atmosfera anaeróbia para se conseguir que os componentes sólidos de águas residuais possam ser digeridos por micro-organismos anaeróbios e que a maioria dos componentes sólidos das águas residuais sanitárias possam ser 20 ΡΕ2322487 liquefeitos. Se assim for desejado, a utilização de um reservatório de pré-sedimentação pode ser dispensada e com a água a poder ser fornecida directamente ao volume do filtro biológico, ou o reservatório de armazenamento de água a poder funcionar como um reservatório de pre-sedimentação. No entanto, como acima mencionado, é aconselhável instalar um sistema de pre-sedimentação anaeróbico para a remoção de partículas sólidas. A região superior do reservatório de pré-sedimentação normalmente conterá componentes de gordura, a região do fundo normalmente conterá principalmente os sedimentos e por conseguinte a água normalmente irá ser fornecida a partir de uma região central do reservatório de pré-sedimentação.

Se assim for desejado, no caso da água sanitária conter grandes quantidades de gordura, o reservatório de pré-sedimentação pode ser antecedido de um dispositivo de captação de gordura, para remover os componentes de gordura das águas residuais sanitárias antes de entrarem no reservatório de pré-sedimentação. Embora a presença de um dispositivo de captação de gordura possa melhorar o ddesempenho da purificação, normalmente a maioria dos componentes de gordura podem ser decompostos na pré-sedimentação anaeróbica, e como tal o dispositivo de captação de gordura não é obrigatório. O abastecimento de águas residuais a partir do reservatório de armazenamento de águas residuais para o volume 3 do filtro biológico utilizando o sistema de 21 ΡΕ2322487 distribuição de água 5, pode ser contínuo. 0 especialista competente será capaz de adaptar o débito de fluxo de águas residuais de tal maneira que é conseguido um carregamento continuo do leito biologicamente activo, com um risco mínimo de sobrecarregar o leito ou criar condições de seca. A sobrecarga do leito biologicamente activo 1 e a imersão em água devem ser evitadas pois isto pode envolver apenas a parcial purificação da água, o arrastamento dos micro-organismos, e maior propensão ao apodrecimento e à decomposição do material de mesocarpo. 0 abastecimento de águas residuais também pode ser por lotes, pois esta parece ser a maneira na qual as águas residuais são normalmente produzidas. Deste modo, o abastecimento de água para o leito biologicamente activo é de preferência organizado de tal forma que seja conseguido um carregamento contínuo do leito biologicamente activo, com a finalidade de manter a actividade de purificação em andamento e conseguir-se uma operação contínua do leito biologicamente activo. Um carregamento contínuo pode ser conseguido através do fornecimento descontinuado de águas residuais, a intervalos de tempo regulares. Os intervalos de tempo no entanto também podem ser variáveis, dependendo da quantidade de águas residuais produzidas em função do tempo. Se o débito de produção de águas residuais é constante como uma função do tempo, a água pode ser fornecida a intervalos de tempo regulares e constantes. No caso de o volume de água residual produzido variar como uma função do tempo, os intervalos de tempo após os quais a 22 ΡΕ2322487 água é fornecida pode variar, para assegurar que uma carregamento uniforme de toda a superfície do leito está assegurado. 0 abastecimento de água pode ser controlado pela presença de um detector de nível de água no reservatório de armazenamento de água 2, o qual é proporcionado para activar o dispositivo de abastecimento de água 7 quando um nível de água pré-determinado for conseguido no reservatório de armazenamento de água. No entanto, também podem ser utilizados outros meios para controlar o abastecimento de água. Para retardar a decomposição do material de mesocarpo e reduzir o risco de apodrecimento, e para reduzir o risco de sobrecarga do leito biologicamente activo com águas residuais e subsequente arrastamento dos micro-organismos, o abastecimento por lotes será ainda preferencialmente disposto de tal modo que o leito não seja continuamente inundado por água e por ela completamente imerso.

Se as circunstâncias assim o desejarem, o abastecimento de águas residuais pode ser organizado de tal maneira que o leito biologicamente activo se encontre num estado seco durante determinados períodos de tempo. Nestes estados de secura, a biodegradação do material de mesocarpo é desacelerada, o material de mesocarpo irá ainda muitas vezes conter um pouco de água absorvida nos poros interiores do material que asseguram a sobrevivência dos micro-organismos a um nível suficiente. Mesmo depois de um período de secura, o leito biologicamente activo vai recuperar, a população de micro-organismos vai começar a 23 ΡΕ2322487 crescer novamente após o primeiro contacto dos pedaços de mesocarpo de côco com as águas residuais. 0 mesocarpo de côco apresenta a vantagem de ser capaz de aceitar uma carga de água flexível. 0 mesocarpo de côco parece também sustentar períodos de total imersão em água, para que revele apodrecimento apenas numa extensão mínima e recuperar após ter sido totalmente imerso em água. Controlar o abastecimento de águas residuais garante assim uma vida económica longa do leito biologicamente activo com um risco mínimo de sobrecarregar o leito biologicamente activo. 0 abastecimento de águas residuais por lotes é de preferência organizado de modo a que as posteriores descargas de águas residuais sejam realizadas a intervalos de tempo intermitentes. Assim o volume de águas residuais fornecido para o abastecimento de água 5 é tal que é suficiente para abastecer com praticamente a mesma quantidade de água, quase toda a superfície 20 da primeira camada 11 de mesocarpo, embora as variações no volume fornecido de águas residuais por área de superfície possam ser aceites pelo leito biologicamente activo sem afectar adversamente a sua actividade. Os intervalos de tempo intermitentes podem ser de um mesmo período de tempo ou de diferentes. A quantidade fornecida e os intervalos de tempo serão adaptados ao tempo necessário para que as águas residuais fluam através do leito biologicamente activo. O abastecimento de águas residuais é organizado - 24 - ΡΕ2322487 de preferência de modo a que um processo de um carregamento contínuo ou praticamente contínuo do leito biologicamente activo seja garantido pois isso mantém a bioactividade (activa), estimula a bio-actividade do leito e assegura um rendimento óptimo de água purificada. Desta forma pode ser assegurado que o leito biologicamente activo contenha sempre água a ser purificada de modo a que a população de micro-organismos seja mantida. 0 abastecimento de água pode ser organizado de tal forma que seja oferecido um compromisso óptimo entre: (i) um débito de fluxo de águas residuais através do leito, que seja suficientemente rápido para proporcionar o rendimento de purificação desejado, mas suficientemente lento para assegurar um grau suficiente de purificação biológica, com risco mínimo de arrastamento dos micro-organismos presentes no material e (ii) a degradação de mesocarpo de côco. 0 abastecimento por lotes e contínuo das águas residuais para o leito de filtro biológico pode ser conseguido de acordo com qualquer técnica conhecida para o especialista competente. 0 especialista competente na tecnologia será capaz de seleccionar (i) o abastecimento de água mais apropriado e de adaptar o volume de cada lote de água residual ao volume que pode ser contido no dispositivo de abastecimento de água 5, (i) a capacidade do filtro biológico e (iii) o grau previsto de purificação. Normalmente, o volume do lote de água residual será escolhido de tal forma que o abastecimento de água 5 pode ser completamente preenchido, assim como isto assegura o 25 ΡΕ2322487 abastecimento homogéneo de água ao leito biologicamente activo. 0 volume do filtro biológico 3 é apropriado para a instalação de uma grande variedade de ambientes, pode ser um sistema que esteja aberto ao ar ou um sistema fechado. 0 sistema aberto apresenta a vantagem de poder como tal ser instalado num jardim, próximo do local onde são produzidas as águas residuais a serem tratadas pelo filtro biológico. Por exemplo, o filtro biológico pode ser instalado numa cavidade dedicada num jardim. As paredes e o fundo do buraco serão geralmente cobertas com uma película ou folha 4 feita de um material plástico, que não seja facilmente biodegradável, para permitir a instalação adequada de todas as partes do filtro biológico. Em vez deste, o filtro biológico pode também ser instalado numa bacia rígida. Outras vantagens da estrutura aberta é que o ar irá aceder ao filtro biológico através do lado superior e que, como resultado, não é necessário o abastecimento externo de oxigénio, tendo em mente que a água residual é fornecida por lotes e que o oxigénio necessário para a digestão aeróbia, é fornecido com a água residual; que todo o processo, incluindo a decomposição do material semelhante a lamas presente na água residual, ocorre num único tanque. Ocorrendo a oxidação persistente no filtro provoca um autoconsumo de biomassa que evita a acumulação de matéria orgânica. Desta forma, o sistema é auto-regulador. No caso da utilização ser feita num sistema fechado, geralmente será proporcionada uma alimentação de ar para garantir 26 ΡΕ2322487 abastecimento de ar para o interior do volume que contém o leito biologicamente activo. 0 modelo de realização preferido do filtro biológico mostrado na figura 1 compreende um leito biologicamente activo 1, que por sua vez compreende pelo menos uma camada superior 11 biologicamente activa que compreende pedaços de material de mesocarpo de côco Uma distribuição de água é colocada no topo da primeira camada de mesocarpo, quer directamente por cima, ou a uma distância do mesmo. Por baixo da camada superior 11 é montado um colector de água 15, para evacuar a água que correu através do leito biologicamente activo, para uma unidade de descarga (não mostrado). 0 colector de água 15 pode conter uma parte 22 que se estende para uma posição acima do leito biologicamente activo, de modo a permitir o arejamento a partir de uma posição abaixo do leito biologicamente activo, através de orifícios proporcionados no colector de água 15. Se assim for desejado, podem ser proporcionados meios para fornecer um gás contendo oxigénio a uma pressão acima da pressão atmosférica.

De preferência, é proporcionada uma segunda camada inferior 12 por baixo da primeira camada superior 11 de mesocarpo. Os meios de evacuação da água 15 serão posicionados normalmente na segunda camada 12, mas também podem ser posicionados abaixo daquela camada. A segunda camada 12 cumpre essencialmente a 27 ΡΕ2322487 função de suporte para a primeira camada 11 e para a camada de drenagem, para a condução de água que foi purificada na primeira camada 11 e que penetra completamente na segunda camada 12, em direcção ao colector de água 15 ao longo do qual a água purificada é descarregada. 0 material utilizado para construir a segunda camada 12 pode ser qualquer material de drenagem considerado apropriado por especialista competente na tecnologia. A segunda camada 12 pode compreender uma camada de material em partículas o qual pode ser qualquer material em partículas considerado adequado por especialista competente na tecnologia, na medida em que o material não se decomponha rapidamente em consequência de contacto com a água. Um material adequado para utilização na segunda camada é material de pedaços de mesocarpo, em particular pedaços de mesocarpo com um tamanho médio de partícula entre os 4 e os 7 cm. Outros pedaços de material adequado para utilização como numa segunda camada incluem pedaços de material poroso, por exemplo ARGEX®, calhaus, pedaços feitos de um material plástico. A segunda camada 12 pode, contudo, compreender também uma folha de um material impermeável à água, por exemplo, um material de polímero, cuja folha compreenda uma diversidade de reentrâncias para volumes de captação de água para a recepção e armazenamento de água como mostrado na figura 4 e em baixo descrito. A segunda camada 12 pode compreender qualquer outro material tridimensional interligado com espaços vazios, que permitam a drenagem de água proveniente de uma parte superior do material para uma parte inferior do material, por exemplo um material em 28 ΡΕ2322487 alvéolos. Se assim for desejado, pode igualmente ser usada uma combinação dos materiais acima descritos dentro de uma única camada. Se assim for desejado, a segunda camada pode compreender uma diversidade de camadas sobrepostas, que compreendam os materiais acima descritos, de acordo com o qual uma parte superior da segunda camada é feita de uma camada de pedaços de material de mesocarpo, uma parte central é feita de uma camada de um outro material em partículas e a camada mais baixa é feita de uma estrutura tridimensional porosa. De acordo com outro modelo de realização, a segunda camada pode compreender uma estrutura a qual circunda um volume oco, que dá acesso ao colector de água 15, enquanto que uma face de topo da estrutura funciona como uma face de suporte para a primeira camada superior 11.

Os pedaços de mesocarpo da primeira camada 11 têm um tamanho médio de partícula menor do que o material ou os pedaços de mesocarpo na segunda camada 12. Preferencialmente, os pedaços de mesocarpo da primeira camada 11 têm um tamanho médio de partícula que é pelo menos de 1 cm, de preferência, pelo menos de 2 cm de modo a minimizar o risco de arrastamento das partículas e entupimento do equipamento. Os pedaços de mesocarpo da primeira camada têm de preferência um tamanho médio de partícula que é inferior a 6 cm, de preferência inferior a 5 cm, mais preferencialmente inferior a 4 cm, muitas vezes entre os 2 e os 4 cm, de modo a minimizar o risco da ocorrência de trajectos preferenciais de fluxo de água que 29 ΡΕ2322487 limitem o tempo de contacto entre a água residual e o material de mesocarpo, e para assegurar que a água é distribuída tão homogeneamente quanto possível sobre a primeira camada 11 de mesocarpo de modo a que seja assegurado o fornecimento homogéneo de água para a segunda camada 12 de mesocarpo. É particularmente preferida a utilização de pedaços de mesocarpo com um tamanho médio de partícula entre os 2 e os 4 cm. Com o fim de proporcionar uma eficiência óptima, a primeira camada é de preferência a mais grossa, e a espessura desta primeira camada é de preferência pelo menos cerca de 40 centímetros, preferencialmente pelo menos cerca de 50 cm. A espessura da primeira camada será geralmente inferior a 100 cm. No entanto podem ser utilizadas outras espessuras, se assim o exigirem a área da superfície do leito biológico e a carga esperada. Nesta primeira camada 11 de mesocarpo, ocorre a maior parte da purificação da água.

Se assim for desejado, o tamanho médio das partículas dos pedaços de mesocarpo da primeira camada 11 pode variar em função da profundidade da primeira camada. Pode por exemplo ser considerada para se utilizar como primeira camada, uma diversidade de sub-camadas posicionadas umas em cima das outras, sendo cada camada construída de partículas de mesocarpo com um diferente tamanho médio de partículas. Assim, o tamanho médio das partículas dos pedaços de mesocarpo aumentará de preferência quando a partir da face superior da primeira camada 11 se desloca para a segunda camada 12 com o fim de 30 ΡΕ2322487 facilitar a drenagem. O tamanho médio de partícula pode por exemplo aumentar de forma gradual. O material da primeira camada pode consistir exclusivamente de material de mesocarpo, mas também pode conter misturado outro material em partículas tal como, por exemplo, a areia, a turfa, etc. Na situação mostrada na figura 1, a primeira camada 11 é composta por uma camada superior com pedaços de mesocarpo com um tamanho mais pequeno de partícula, e uma camada inferior com pedaços de mesocarpo com um tamanho maior de partícula.

Pelo facto de a primeira camada 11 ter pedaços de mesocarpo com o tamanho médio mais pequeno de partícula na parte superior do filtro biológico, a água residual ao entrar no leito biológico é forçada a fluir através de um número significativamente aumentado de trajectos de fluxo com um diâmetro mais pequeno na parte superior do filtro biológico. Ao ocorrerem as dimensões mais pequenas dos trajectos de fluxo entre as partículas mais pequenas, proporcionam uma maior superfície de contacto de entre a água residual e a área de superfície de mesocarpo, que funciona como um meio de cultura para uma ampla variedade de micro-organismos aeróbios activos na purificação de água. Por conseguinte, é garantida uma área de superfície de contacto grande entre a água residual a ser tratada e os micro-organismos. Deste modo, a etapa de limitação de débito do filtro biológico será a purificação de água. Ao ter uma camada 12 de um material com um tamanho médio maior de partículas ou a água a escoar-se pelos vazios com um 31 ΡΕ2322487 maior diâmetro entre partículas, na parte inferior do filtro biológico são optimizadas a drenagem e o fornecimento de oxigénio ao filtro biológico, e será minimizado o risco de que seja a drenagem a etapa limitadora do débito.

No caso de ser feita utilização de material em partículas para a segunda camada 12, é aconselhável escolher tamanho de partícula para a segunda camada de tal modo que os vazios de interligação entre as partículas da segunda camada facilitem o escoamento da água a partir da primeira camada e que promovam o arejamento da primeira camada para proporcionar uma boa drenagem.

No modelo de realização preferido, em que a segunda camada inferior compreende preferencialmente pedaços de material, em particular pedaços de mesocarpo, o tamanho médio de partícula destes pedaços deverá geralmente ser inferior a 15 cm, de preferência inferior a 10 cm, inferior de preferência a 8 cm, mais de preferência inferior a 7 cm, mas mais do que 2 cm, de preferência superior a 3 cm, mais preferencialmente mais do que 4 cm. O tamanho médio de partícula das partículas de mesocarpo da segunda camada estará de preferência entre os 4 e os 7 cm. Desta forma, a segunda camada 12, vai permitir a evacuação rápida de água purificada, não irá actuar como camada determinante do débito de depuração, e dessa forma é minimizado o risco de transbordo ao longo do filtro. A segunda camada 12 inferior, funciona muitas vezes como uma 32 ΡΕ2322487 camada de arejamento para proporcionar a quantidade suficiente de oxigénio à primeira camada 11. Por meio de convecção natural, o ar presente nesta camada pode espalhar-se por todo o filtro biológico, proporcionando o oxigénio a todo o sistema. Uma vez que os pedaços são grandes, é proporcionada a interacção óptima entre a água residual e o ar presentes nesta camada, de modo que também possa ocorrer na camada inferior, a purificação aeróbia de água. A segunda camada terá geralmente uma espessura mais pequena do que a primeira camada, mas uma espessura que é tal, que a segunda camada estende-se para uma posição acima de quaisquer furos no colector de água 15, para minimizar o risco de entupimento do mesmo. A segunda camada inferior terá geralmente uma espessura entre os 5 e os 30 cm, a maior parte das vezes de 10 a 20 cm. Muitas vezes, a espessura da segunda camada será cerca de 20% da espessura total do leito biológico. No caso, é feito de material em partículas, tal como por exemplo o mesocarpo de côco, a segunda camada será geralmente compactada, bem como, para minimizar o risco de colapso do leito como uma função do tempo. A soma das espessuras da primeira e segunda camadas de mesocarpo 11, 12, será de preferência pelo menos de 75 cm, mais preferencialmente de pelo menos 85 cm, mas podem também ser utilizadas espessuras maiores ou mais pequenas tendo em conta a área da superfície do leito biologicamente activo e da carga esperada. O especialista com competência será capaz de fazer o ajustamento da 33 ΡΕ2322487 espessura da primeira e da segunda camada, tendo em conta a área da superfície do leito biológico e a carga de água residual esperada.

Para construir a segunda camada 12, geralmente são separados os pedaços de material de mesocarpo para que o material fique solto, posicionado no interior da cavidade pelo menos 10%, de preferência 20 a 30% é compactado. A compactação é realizada de preferência até um volume correspondente de 1 m3 que contenha entre os 75 e os 275 kg de mesocarpo, de preferência entre 100 a 250 kg, mais preferencialmente entre os 100 e os 225 kg de peso, mais preferencialmente entre os 80 e os 200 kg No caso, a segunda camada contém um outro material, a compactação pode ser menor, dependendo da natureza do material utilizado. De modo semelhante, para a construção da primeira camada 11, os pedaços de material de mesocarpo são separados para que o material fique solto, posicionado no interior da cavidade na parte superior da segunda camada 12 e pelo menos 10%, preferencialmente 20 a 30% é compactado. A compactação pode ser efectuada utilizando uma qualquer técnica conhecida pelo especialista com competência. Esta compactação tem o efeito para que o material de mesocarpo enquanto tal, seja comprimido, de modo a que sejam reduzidas as dimensões dos espaços vazios existentes entre os pedaços de mesocarpo acondicionados com folga, e que os trajectos de escoamento sejam orientados aleatoriamente uns em relação aos outros. É desaceleradado aquele débito de fluxo de água, é reduzido o risco para a formação de correntes preferenciais de fluxo 34 ΡΕ2322487 de água, embora seja deixada acessível uma área suficientemente grande de superfície de contacto entre a água e as partículas de mesocarpo para garantir a eficiência de purificação óptima, com o risco mínimo de entupimento do filtro.

Se assim for desejado, desde o início, os pedaços de mesocarpo de côco são previamente enxertados com os apropriados micro-organismos para garantir uma boa qualidade de purificação de água.

Se assim for desejado, podem ser proporcionadas camadas adicionais de material de mesocarpo ou de outro material em partículas, por baixo da segunda camada 12 para melhorar ainda mais o desempenho do filtro biológico.

Por exemplo, pode ser proporcionada uma camada adicional de um material biologicamente activo, especialmente no caso de um maior aperfeiçoamento da eficiência e é prevista a qualidade da água. Em particular, pode ser vantajoso por baixo da camada de mesocarpo mais baixa, proporcionar uma camada de carvão activado, carvão vegetal ou qualquer outro transportador para as bactérias de desnitrificação. 0 carvão activado e o carvão vegetal são capazes de absorver uma grande variedade de compostos orgânicos e outros compostos dissolvidos ou suspensos em líquidos e funcionam como um filtro para a remoção das bactérias e dos sais insolúveis em água. Além disso , o carvao activado e o carvao vegetal sao especialmente úteis 35 ΡΕ2322487 em instalações de tratamento de água no que diz respeito à desnitrificação de águas residuais. Os inventores observaram que uma camada de carvão activado ou carvão vegetal por baixo das diferentes camadas de mesocarpo do filtro biológico proporciona a todo o sistema uma purificação melhorada e uma mais elevada eficiência. No entanto, de acordo com um outro modelo de realização o carvão activado ou o carvão vegetal podem ser misturados na segunda camada 12.

Em cima da primeira camada 11 de mesocarpo pode ser proporcionada uma camada superior 14 como um meio de absorpção de água. A camada de absorpção de água terá geralmente uma espessura de cerca de 15 a 20 cm, mas pode ser mais fina ou mais grossa. Se assim for desejado, o mesocarpo de côco pode ser utilizado para construir essa camada. De preferência, se o dispositivo for construído a partir de um modelo de realização da invenção aberto, por cima do meio de distribuição de água 5, é proporcionada uma camada decorativa superior constituída por material de absorpção de água, a primeira camada 11 de mesocarpo ou a camada de absorpção de água. A natureza do material de absorpção de água não é crítica para a invenção, e exemplos adequados incluem aparas de madeira, materiais inorgânicos porosos, materiais para o crescimento de plantas ou qualquer outra espécie de material de absorpção de água conhecidos pelo especialista competente na tecnologia. Esta camada superior funciona como uma camada de absorpção para odores produzidos pela água residual. A camada superior 36 ΡΕ2322487 também funciona como um regulador de fluxo de água, em particular, pelo menos como um meio de absorpção temporário para a água proveniente de condições meteorológicas de chuva, ao absorver a água, retendo-a por algum tempo e encaminhando-a para as camadas mais baixas de mesocarpo em que parte da camada absorvida geralmente evapora-se bem. Esta camada funciona também como uma camada de espalhamento de água, em que a água absorvida é espalhada sobre o mesocarpo tão uniformemente quanto possível, para minimizar o risco de inundação do filtro biológico, por exemplo, em caso de chuva forte. Normalmente, a água absorvida será novamente libertada quando a pressão osmótica no filtro biológico descer abaixo da pressão osmótica do meio de absorpção de água 14. Desta forma, é minimizado o risco da ocorrência de cargas de choque nas camadas inferiores de mesocarpo e para assegurar o risco de arrastamento dos micro-organismos, a partir de mesocarpo. A água que é fornecida para o filtro biológico, pode ter um pH o qual varia de 4 ou 5 até 10, 11 ou mais. Para um pH demasiado baixo ou demasiado elevado, a sobrevivência da população de micro-organismos é colocada em risco e, portanto, o filtro biológico da presente invenção compreende de preferência meios para manter o pH da primeira e segunda camadas de mesocarpo 11, 12, entre 6 e 9. Estes valores de pH, não só parecem promover o crescimento da população de micro-organismos, mas eles ajustam-se com os requisitos de pH da água potável. Além disso, os inventores observaram que, após tempo prolongado 37 ΡΕ2322487 de contacto com a água, são libertados pelo material de mesocarpo, o ácido tânico ou precursores ou produtos de decomposição dos mesmos, o que tende a diminuir o pH. Quaisquer meio considerado apropriado pelo especialista competente na tecnologia, pode ser utilizado com o objectivo de controlar o pH. Particularmente preferidos são os compostos que sejam capazes de estabilizar o ácido tânico, os seus precursores ou os produtos de decomposição. De acordo com um possível modelo de realização, os sais de Ca ou de Mg, com baixa solubilidade em água são misturados com o material de mesocarpo. Um agente de controlo do pH preferido é o calcário o qual é em grande parte composto de CaC03, mas pode também ser uma mistura de CaCCQ e MgCC>3. 0 CaC03 e o MgC03 têm baixa solubilidade em água e assim permanecem disponíveis durante um longo período de tempo. De preferência, o agente de controlo do PH é misturado com os pedaços de mesocarpo para a primeira camada 11 na forma de um pó ou de granulado, quando na construção do filtro biológico. Como também, se for considerado apropriado, a segunda camada 12 pode conter este agente de controlo de pH, mas não sendo isso obrigatório.

Como pode ser visto a partir da figura 3, um côco na sua forma grosseira é composto por três partes, o epicarpo 8, o endocarpo 9 e o mesocarpo 10. 0 epicarpo 8 é a camada fina e macia que rodeia o côco e o endocarpo 9 é o núcleo ou o caroço do côco. Este endocarpo 9 contém o endosperma 19, o qual representa a parte comestível branca do côco. O mesocarpo 10 é a camada que está situada entre o 38 ΡΕ2322487 epicarpo 8 e o endocarpo 9. Ele é composto por tecidos de fibra 17 e parenquimatosos 18 também denominado de parênquima. Em conjunto, o mesocarpo 10 e o epicarpo 8 formam a casca do côco. Por várias razões o mesocarpo de côco 8 é utilizado no filtro biológico desta invenção, tal como (i) a sua capacidade de retenção de partículas e de actuação como um meio para o crescimento de micro-organismos, (ii) o facto de que o material está disponível numa variedade de distribuições de tamanho de grão e (iii) devido à sua porosidade intrínseca. De modo vantajoso, os filtros biológicos baseados no mesocarpo de côco podem compreender um material adicional de filtro biológico, tal como a areia, a turfa, o cascalho, a perlite, o geotêxtil ou uma esteira de material polimérico como maneira de melhorar o espalhamento da água sobre o leito. Embora em contacto com águas residuais, os apropriados micro-organismos irão começar a crescer sobre o material de mesocarpo, como tal, se assim for desejado, os pedaços de mesocarpo podem ser previamente enxertados com micro-organismos, para se conseguir que o dispositivo de purificação apresente um desempenho óptimo desde o início. 0 dispositivo da presente invenção compreende ainda meios 5 para a distribuição de águas residuais para uma parte superior do filtro biológico 1, de modo que a água residual possa fluir através do filtro biológico de uma maneira gravitacional. 0 fluxo gravitacional assegura que o tempo de contacto entre a água residual e o filtro biológico 1 pode ser mantido durante um período de tempo, o 39 ΡΕ2322487 qual é suficientemente longo para garantir a purificação óptima da água. 0 dispositivo de distribuição de água 5 é de preferência construído de uma tal maneira que a água é disponibilizada sobre toda a superfície do filtro biológico, de modo que é conseguida a dispersão óptima das águas residuais ao longo de toda a superfície do filtro biológico. A distribuição uniforme de água sobre a superfície do filtro biológico minimiza o risco de que apenas certas zonas possam ser alimentadas com água, como um resultado do qual estas áreas serão sujeitas a erosão, a desgastarem-se mais rapidamente da actividade biológica e no final tornarem-se obstruídas, enquanto que outras áreas não receberão de todo, águas residuais. Para proporcionar um abastecimento de água que é distribuída tão uniformemente quanto possível sobre toda a superfície do filtro biológico, pode ser feita a utilização de qualquer sistema conhecido para o especialista com competência na tecnologia, capaz de fazê-lo. De acordo com um modelo de realização prático, é feita a utilização de uma assim denominada estrutura de percolação 5, por exemplo, uma estrutura mostrada nas figuras 2a e 2b. A estrutura de percolação 5 da presente invenção compreende pelo menos um tubo 6, o qual é perfurado num lado voltado para o filtro biológico, para proporcionar furos ao longo dos quais a água pode fluir a partir do tubo 6 para a face superior do filtro biológico 1. 0 pelo menos determinado tubo perfurado pode ser feito de qualquer material considerado pelo 40 ΡΕ2322487 especialista com competência na tecnologia, por exemplo, metal, em particular aço inoxidável, cobre ou zinco, ou um material plástico, por exemplo cloreto de polivinilo, polietileno, polipropileno ou qualquer outro material adequado.

No caso de ser utilizado um único tubo, o tubo será configurado de uma tal forma que ele seja capaz de distribuir a água a uma grande parte da superfície do filtro biológico. O tubo pode, por exemplo, ser enrolado de maneira circular. No entanto, também é possível distribuir a água residual ao longo de uma distribuição central 7, tal como mostrado na figura 2b, a partir da qual a água é fornecida a uma diversidade de tubos 6 que se estendem na direcção longitudinal do leito. No modelo de realização mostrado, os tubos 6 correm no sentido longitudinal do leito, e paralelos uns aos outros, mas pode também ser considerada qualquer outra configuração. Na figura 2a, o dispositivo de distribuição de água 5 compreende uma distribuição central de água 7, que é proporcionada para distribuir água para lados opostos do dispositivo de distribuição de água 5, de modo a facilitar a difusão da água.

De preferência, as perfurações presentes no tubo têm um diâmetro que é, pelo menos de 5 mm, mais risco de preferencialmente pelo menos de 8 mm, mais de preferência pelo menos de 1 cm para proporcionar um débito de fluxo suficientemente grande e para minimizar o 41 ΡΕ2322487 entupimento. Para proporcionar um fluxo de água que seja mais adequado para o leito biológico da presente invenção, a estrutura de percolação é preferencialmente preenchida com água, após o que a água possa sair da estrutura de percolação, em modo de gota a gota, largadas a partir das perfurações. A água que é expelida a partir das perfurações, espalha-se geralmente ao longo de uma figura cónica, e deste modo é alimentada uma maior superfície com água do que é uma área de superfície proporcionada pelas perfurações enquanto tal. Para além disso pode ser conseguido o espalhamento e a optimização da distribuição de água através da distribuição de água a uma pressão superior à da pressão atmosférica. Para além disso o espalhamento pode também ser conseguido através da distribuição de água para uma camada de absorpção de água colocada no topo da primeira camada de mesocarpo, como acima descrito.

De acordo com um outro modelo prático de realização, o dispositivo de distribuição de água 5 da presente invenção compreende uma camada de material para captação de água, o qual pode ser constituído por uma folha de um material impermeável à água, por exemplo, um material de polímero, o qual compreende uma diversidade de reentrâncias para volumes de captação de água para a recepção e armazenamento de água. Pelo menos uma parte dos volumes vazios na camada de captação de água possui uma face superior, a qual é essencialmente aberta e capaz de captar água. Um exemplo de um material apropriado para a 42 ΡΕ2322487 camada de captação de água é - "Floradrain", uma folha de polietileno fornecida pela empresa "Zinco, Holanda". Outros materiais adequados para a folha incluem o polietileno, o polipropileno, o policarbonato, a poliolefina, a poliamida, os materiais termoplásticos, as resinas endurecidas ou qualquer outro material conhecido dos especialistas com competência na tecnologia. Normalmente, os volumes de captação de água deverão ser perfurados na parte inferior para permitir que a água se escoe através deles, em direcção ao leito.

De um modo ideal, um leito biológico para 5 PE é proporcionado com lotes para águas residuais de cerca de 30 a 50 litros, mas maiores ou mais pequenos lotes de águas residuais podem também ser fornecidos. Estes volumes de águas residuais podem ser absorvidos de forma eficiente pelo filtro, o ar fresco e oxigénio podem ser disponibilizados com cada lote e o risco para o desbaste dos micro-organismos é reduzido a um mínimo. No caso de o fluxo de águas residuais ser contínuo ou no caso de as águas residuais serem fornecidas em lotes maiores do que os que podem ser manuseados pelo leito do filtro biológico, pode ser proporcionado um sistema mecânico, que controle o volume de água residual proporcionado, de um tal modo que sejam fornecidos os volumes adequados. Desta forma, pode ser conseguido que o leito biológico seja alimentado de uma só vez com um lote de águas residuais para proporcionar uma quantidade repentina de água, após o que o leito biológico é deixado durante algum tempo suficiente para permitir a 43 ΡΕ2322487 absorpção da água pelo material do leito biológico e para garantir melhor distribuição ao longo do leito biológico. Posteriormente, pode ser fornecido um lote subsequente de águas residuais. De preferência, o abastecimento de água é feito de tal maneira que é distribuída uniformemente ao longo do dia, independentemente do intervalo de tempo no qual as águas residuais são produzidas.

Exemplo

Um leito de filtro biológico foi construído, fazendo um buraco no chão de 1,90 m de comprimento, com 1,90 m de largura e 1 m de altura, para 5 pessoas, e cobrindo o fundo e faces laterais do buraco com uma película plástica feita de geomembrana de borracha linear para charco de pedra refractária (EPDM) de 1 mm de espessura com cantos reforçados. Esse volume deve ser suficiente para purificar águas residuais produzidas por dia por cinco pessoas. O filtro biológico foi efectuado ao proporcionar uma segunda camada inferior de material de mesocarpo de côco, os pedaços do qual tinham um tamanho médio de partícula entre os 5 e os 10 cm. Esta camada proporciona (20 vol. %) 20% do volume de material de mesocarpo do filtro biológico. Na parte superior da superfície do material da segunda camada, foi instalado um dispositivo de pressão para submeter a segunda camada a uma pressão e compactar o material de mesocarpo. Em cima da segunda 44 ΡΕ2322487 camada inferior, foi colocada uma primeira camada superior de pedaços de mesocarpo côco , com um tamanho médio de partícula compreendido entre os 2 e os 4 cm. Esta camada proporciona (70 vol. %) 70% do volume de material de mesocarpo de côco do filtro biológico. Na parte superior da superfície do material da primeira camada, foi instalado um dispositivo de pressão para submeter a primeira camada a uma pressão e compactar o material de mesocarpo. O material de mesocarpo de côco da primeira e segunda camadas em conjunto, tinha uma densidade de 180 kg/m3. A estrutura de percolação foi instalada na parte superior da primeira camada. A estrutura de percolação e a primeira camada de mesocarpo de côco foram cobertas com uma camada superior, que consistia de partículas de mesocarpo de côco com um tamanho médio de partícula entre os 0,5 e os 3 cm. Esta camada superior decorativa proporcionava (10 vol. %) 10% do volume de material de mesocarpo de côco do filtro biológico. A primeira e segunda camadas em conjunto tinham uma espessura de 0,85 m. O volume da primeira e segunda camadas era 3,0685 m3, a primeira e a segunda camadas em conjunto continham 552,33 kg de material de mesocarpo de côco. A primeira e segunda camadas em conjunto tinham uma densidade de 180 kg/m3, a densidade foi determinada pela determinação da massa do material de mesocarpo de côco contido no volume ocupado pela primeira e segunda camadas do filtro biológico. 45 ΡΕ2322487

Como estrutura de percolação, foi feita a utilização de uma estrutura rectangular, consistindo de uma diversidade de tubos com um diâmetro de 40 mm, os quais em cada 15 cm foram perfurados com furos de um diâmetro de 1 cm. O leito do filtro biológico foi submetido a uma carga hidráulica nominal de 5 PE (150 1/PE) ou 750 1 de águas residuais por dia. O filtro biológico foi equipado com um tanque de pré-sedimentação. O efluente foi disponibilizado de forma descontinua em lotes de aproximadamente 30 litros. O efluente corre através do filtro de uma maneira gravitacional. As características do efluente foram: - BOD: média 264 mg/1 O2 - Total de sólidos em suspensão: média 281 mg/1 - NH4-N: média de 57 mg/1 - PT: média de 12 mg/1 0 leito de filtro biológico foi testado durante um período de 9 meses. Os resultados detalhados são apresentados na tabela 1 em baixo. Durante o abastecimento nominal, foram recolhidas e analisadas 20 amostras mistas de efluente. A composição média do efluente tratado foi a seguinte: - BOD: média 8,8 mg/1 02 - COD: média de 61,7 mg/1 02 - Total de Sólidos em suspensão: média 10,7 mg/1 - NH4-N: média de 9,0 mg/1 46 ΡΕ2322487 - PT: média de 9,6 mg/1 0 que, portanto, dá as seguintes percentagens de redução: - BOD red: média de 96,4% - COD red: média de 90,3% - Matéria de Sólidos em suspensão red: média de 95,6% - PT red: média de 17% O dispositivo de purificação de águas residuais de acordo com a presente invenção, tem portanto uma excelente eficiência de purificação, e apresenta melhorias em ambas, tanto na redução de CBO como na redução da matéria em suspensão. BOD = procura biológica de oxigénio COD = procura química de oxigénio PT = conteúdo total de fósforo TSS = total de sólidos em suspensão

Com o fim de ser adequado para a descarga em águas de superfície, como por exemplo riachos, rios ou charcos, é importante que o valor absoluto da BOD da água purificada seja inferior a 25 mg/1, que o COD esteja a baixo de 125 mg/1, que o TSS esteja a baixo de 60 mg/1 e que o pH seja entre 6 e 9. Dependendo dos regulamentos nacionais, pode ser proibida a descarga de água purificada que tenha valores superiores de BOD, COD, TSS ou pH. Com o fim de ser adequado para descarga, não só a contagem dos valores da percentagem de redução de BOD, de COD e de TSS, mas também os seus valores absolutos. Só é emitida a - 47 - ΡΕ2322487 permissão de descarga, desde que estes três parâmetros máximos sejam conseguidos três vezes ao longo de um período de 38 semanas de teste, e eles não sejam excedidos mais do que uma vez. 48 ΡΕ2322487

Tabela 1:

Carregamento dia pH TSS mg/1 BOD mgCg/l COD mgCg/l nh4 mgN/1 100% 1 7, 72 <0, 1 6,0 53,6 40,0 7,57 <0, 1 7,0 50,5 22,0 7, 13 <0, 1 9,0 66,2 10,0 7, 11 <0, 1 8,0 65,5 6,4 50% 6,98 <0, 1 6,0 55,6 1, 7 6,83 <0, 1 <3,0 51,8 0,35 100% 6, 79 <0, 1 8,0 60,6 3,5 7,22 <0, 1 8,0 61,6 6,1 6,63 <0, 1 <3,0 51,3 3,4 6,51 <0, 1 <5, 0 54, 0 1,8 6,29 <0, 1 <5, 4 53,6 2,2 0% - - - - 100% 7, 49 <0, 1 15, 0 69,0 17,0 6,24 <0, 1 39,0 <3,0 2,6 6, 78 <0, 1 5, 0 64, 0 1,4 6,51 <0, 1 3,0 46, 0 1,2 6,12 <0, 1 5,6 100,0 4,2 150%* 6,8 <0,1 5, 0 41,0 2,2 6,38 <0, 1 5, 0 42,0 2,0 100% 7,3 <0, 1 8,0 58,0 6,6 6,87 <0, 1 9,0 55, 0 5, 4 7, 06 <0, 1 13,0 65, 0 13,0 50% 7, 19 <0, 1 12,0 78,0 6,0 7, 01 <0, 1 12,0 67, 0 7,6 100% 7,07 <0,1 12,0 69,0 9,8 6,59 <0, 1 25, 0 88,0 13,0 7,53 <0, 1 18,0 64, 0 11,0

Lisboa, 31 de Maio de 2013

Claims (19)

1. ΡΕ2322487 1 REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo para a purificação de águas residuais organicamente poluídas, compreendendo pelo menos um filtro biológico (D para a purificação de águas residuais, cujo filtro biológico (1) compreende um leito biologicamente activo (3) com uma primeira camada de pedaços de mesocarpo de côco (11), o dispositivo compreendendo ainda um abastecimento de água (5) para o fornecimento das águas residuais a serem purificadas, a uma parte superior do filtro biológico numa posição que fica por cima da primeira camada (11), e um colector de água (15) para a recolha de água purificada a partir de uma parte inferior do filtro biológico numa posição que fica por baixo da primeira camada (11), caracterizado pelo facto de os pedaços de mesocarpo da primeira camada (11) terem um tamanho médio de partícula de pelo menos 1 cm, em que a primeira camada (11) é compactada para que tenha uma densidade entre os 75 e os 275 kg/m1.
2. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o material de mesocarpo compactado da primeira camada ter uma densidade entre os 100 e os 225 kg/m1. 1 Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de que em seguida é proporcionada a primeira camada superior de uma segunda 2 ΡΕ2322487 camada porosa (12) para a drenagem de água, a partir da primeira camada (11), em direcção ao colector de água (15).
3. 4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de que são proporcionados meios para na primeira camada (11), manterem o pH entre 6 e 9.
4. 5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de os pedaços de mesocarpo estarem misturados com um agente o qual é capaz de estabilizar como uma função do tempo, o ácido tânico ou os seus precursores ou os seus compostos, lançados pela decomposição de mesocarpo do côco.
5. 6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto do agente ser um material que contém granulados de CaCC>3 ou de MgCCh ou uma mistura destes materiais.
6. 7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo facto de o fornecimento de águas residuais (5) estar disposto de modo a proporcionar uma distribuição essencialmente homogénea de água sobre uma face superior (20) da primeira camada de mesocarpo (11).
7. 8. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo facto de o 3 ΡΕ2322487 fornecimento de águas residuais ser proporcionado de modo a fornecer o fluxo das águas residuais em lotes.
8. 9. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo facto de os pedaços de mesocarpo da primeira camada (11) terem um tamanho médio de partícula entre os 2 e os 4 cm.
9. 10. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 9, caracterizado pelo facto de a segunda camada compreender uma camada de pedaços de material, em particular pedaços de mesocarpo (12), com um tamanho médio de partícula maior do que os pedaços de mesocarpo da primeira camada (11).
10. 11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de os pedaços de mesocarpo da segunda camada (12) terem um diâmetro médio compreendido entre os 4 e os 7 cm.
11. 12. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 9, caracterizado pelo facto de a segunda camada (12) ser feita de um material plástico compreendendo uma diversidade de cavidades (7) para armazenar temporariamente a água que deixa a primeira camada (11) e furos para a transferência para o colector de água (15) da água proveniente das cavidades.
12. 13. Dispositivo de acordo com qualquer uma das 4 ΡΕ2322487 reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo facto de a soma das espessuras da primeira (11) e da segunda (12) camadas ser pelo menos de 85 cm.
13. 14. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado naquilo em que por baixo da segunda camada (12) é proporcionada uma camada (13) de um transportador para a desnitrificação de micro-organismos, em particular uma camada contendo carvão vegetal.
14. 15. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo facto de os pedaços de mesocarpo da primeira camada estarem previamente enxertados com os micro-organismos.
15. 16. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo facto de o dispositivo ser pelo menos parcialmente aberto ao ar.
16. 17. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo facto de ser colocada uma camada superior de um material de absorpção de água (14) no topo da primeira camada de mesocarpo (11).
17. 18. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo facto de o dispositivo compreender um tanque de pré-sedimentação anaeróbico (2), o qual está ligado ao filtro biológico (1, 5 ΡΕ2322487 3) .
18. 19. Um método para a produção de um dispositivo para a purificação de águas residuais, compreendendo pelo menos um filtro biológico para a purificação de águas residuais, em que, pelo menos, uma primeira camada superior de pedaços de mesocarpo de côco (11) está posicionada no topo de um colector de água (15), em que a primeira camada compreende pedaços de mesocarpo com um tamanho médio de partícula de pelo menos 1 cm, e em que a primeira camada é compactada para que tenha uma densidade entre os 75 e os 275 kg/m3.
19. 20. Um método para a purificação de água, em que, pelo menos, um lote de água residual é proporcionado na parte superior da primeira camada de mesocarpo (11) do dispositivo de qualquer uma das reivindicações de 1 a 19 e é recolhido a partir de uma parte inferior do filtro biológico numa posição por baixo da primeira camada (11). Lisboa, 31 de Maio de 2013