PT2542333E

PT2542333E - Sistema de mistura e bombagem de líquidos, sistema de tratamento de águas residuais que compreende o mesmo e processo relacionado

Info

Publication number: PT2542333E
Application number: PT117156109T
Authority: PT
Inventors: Zacharias Joseph Van Den Berg
Original assignee: Zacharias Joseph Van Den Berg
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2014-12-03
Also published as: PT2826548T; EP3308849A1; DK2826548T3; ES2655717T3; EP2826548A1; WO2011107959A1; ES2524728T3; NO2826548T3; ZA201101736B; DK2542333T3; EP2542333A1; BR112012022233B1; EP2542333B1; BR112012022233A2; EP2826548B1; US20130056400A1

Description

ΕΡ 2 542 333/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Sistema de mistura e bombagem de líquidos, sistema de tratamento de águas residuais que compreende o mesmo e processo relacionado"

Este invento refere-se a uma estação de tratamento de águas residuais que inclui um sistema de mistura e bombagem de líquidos. 0 termo reservatório, tal como aqui utilizado, deve ser interpretado de forma suficientemente ampla de modo a incluir também um reactor, onde o contexto o permite. Um líquido, como aqui referido, deve ser interpretado de forma suficientemente ampla de modo a incluir um líquido com sólidos em suspensão. 0 estado técnica mais próximo que o requerente tem conhecimento é a patente US n.2 3207314. Em US3207314 é descrito um aparelho de tratamento de esgotos que tem um primeiro e um segundo reservatórios. O primeiro reservatório inclui um motor de accionamento de um misturador para facilitar a mistura do fluido no primeiro reservatório. O misturador inclui uma manga, na qual pode ser mantida uma pressão negativa, para retirar por meio disso o fluido do segundo reservatório para dentro do primeiro. Para quaisquer reservatórios adicionais (por exemplo, um terceiro reservatório), serão necessários motores adicionais.

Em US2987186 é descrito um aparelho de tratamento de esgotos que tem, de modo semelhante, um primeiro e um segundo reservatórios, mas que se encontram interligados por dois tubos de transferência, em que um deles é uma entrada e o outro é uma saída.

Em WO2005/093261 (do mesmo inventor que o presente invento) é descrito um aparelho de tratamento de esgotos, o qual liga de novo apenas dois reservatórios. Uma disposição de impulsor está também, pelo menos, parcialmente, fechada, do que resulta pouca ou nenhuma mistura, como um resultado do próprio impulsor, em vez disso a mistura é provocada pelo escoamento de líquido entre os reservatórios. 2 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ Ο requerente deseja minimizar ο número de motores visto que os mesmos podem falhar o que provoca tempo de inactividade e a necessidade de reparação/substituição, tendo embora vários reservatórios de transferência e proporcionando ainda mistura eficiente.

De acordo com o invento é proporcionada uma estação de tratamento de áquas residuais de acordo com as reivindicações. 0 requerente prevê que a principal vantaqem da estação de tratamento de áquas residuais, que compreende um sistema de mistura e bombaqem de líquidos, será a economia, porque, pela realização tanto da mistura como da bombagem em aplicações que requerem ambas, é eliminada a necessidade de uma bomba dedicada convencional. Uma outra vantagem é que o líquido bombeado para dentro do reservatório pelo misturador é misturado dentro do líquido no reservatório. A velocidade de rotação do misturador pode ser ajustável, para por meio disso modo variar o débito e a altura manométrica potencial gerados através de, pelo menos, um tubo de transferência. Os meios de accionamento podem ser operáveis para rodar o misturador com uma velocidade de rotação, que está na gama 5 rpm a 250 rpm. A zona de pressão reduzida pode prolongar-se operativamente para baixo e para cima do misturador e, pelo menos, um tubo de transferência inclui um tubo de transferência inferior, que tem uma saída por debaixo do misturador e na zona de pressão reduzida. A saída do tubo de transferência inferior está virada para cima. Pela variação da folga vertical entre a saída e o misturador, pode ser variado o débito através do tubo de transferência. O requerente prevê que, na maioria das aplicações, o sistema de mistura e bombagem de líquidos, que inclui o tubo de transferência inferior, actuará como uma bomba e misturador de elevado volume e de baixa pressão, sendo a sua finalidade principal a mistura e sendo a sua finalidade secundária a bombagem de líquidos através do tubo de transferência. A bombagem ocorrerá tipicamente a uma altura 3 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ de pressão mais baixa do que numa bomba convencional, resultando em economia de energia. 0 sistema inclui ainda um veio de accionamento para o misturador, que se prolonga para cima a partir do misturador, e uma manga vertical, disposta em torno do veio de accionamento, em que a manga define uma extremidade de topo operativamente por cima da superfície do líquido no reservatório e uma extremidade de fundo operativamente por debaixo da superfície do líquido e por cima do misturador. Pelo menos, um tubo de transferência inclui um tubo de transferência superior, que tem uma saída em comunicação com uma passagem, definida na manga, em que a saída está a um nível operativamente por debaixo da superfície do líquido no reservatório, com uma configuração na qual, em operação, o escoamento de saída de líquido para fora do misturador provoca a zona de pressão reduzida, a qual, por sua vez, provoca a queda do nível do líquido na manga. 0 nível de líquido dentro da manga é igual ao nível no reservatório ou mais baixo do que o mesmo o seria no centro de um vórtice forçado, o qual teria ocorrido no reservatório, mas para a presença da manga. 0 sistema de mistura e bombagem de líquidos pode incluir uma capota na extremidade de fundo da manga, disposta sobre o misturador, para impedir um vórtice, o qual podia ser formado operativamente na manga, de alcançar o misturador e interferir com a sua operação. A capota pode ser um disco horizontal, que pode ser plano. A requerente prevê que o sistema de mistura e bombagem de líquidos da referida concretização particular será configurado para bombear líquido com um volume baixo e elevada altura de pressão, tipicamente, entre 1,0 m e 5,0 m.

Está previsto que, numa instalação típica do sistema de mistura e bombagem de líquidos da referida concretização particular, o líquido será deslocado por gravidade para dentro do reservatório. A bombagem ocorrerá tipicamente a uma altura de pressão mais baixa do que numa bomba convencional, resultando em economia de energia. 4 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ Ο misturador inclui um suporte de palhetas, por exemplo, uma placa de suporte de palhetas. A disposição das palhetas do misturador inclui uma disposição superior de palhetas que se projecta do suporte de palhetas, e uma disposição inferior de palhetas que pende do suporte de palhetas. 0 sistema pode também incluir, pelo menos, um outro misturador, tendo os misturadores tamanhos diferentes e sendo permutáveis para variarem o débito e a altura manométrica potencial gerada através de, pelo menos, um tubo de transferência. Os tamanhos dos respectivos misturadores podem, por exemplo, diferir nos diâmetros exteriores das suas disposições de palhetas.

Uma possível concretização da estação de tratamento pode incluir um reactor aeróbico, em que: o reservatório é um reactor anóxico; o sistema de mistura e bombagem de líquidos inclui um tubo de transferência inferior, como definido acima; e o tubo de transferência inferior tem a sua entrada no reactor aeróbico e serve para reciclar o líquido, transferindo o mesmo para o reactor anóxico. A referida concretização possível pode incluir uma barreira entre o reactor anóxico e o reactor aeróbico, em que o sistema de mistura e bombagem de líquidos é operado para induzir, pela mistura e bombagem, uma subida do nível do líquido no reactor anóxico acima do nível da barreira, induzindo assim o transbordamento do líquido sobre a barreira do reactor anóxico para dentro do reactor aeróbico.

Uma outra concretização possível da estação de tratamento pode incluir uma câmara de entrada de matéria em bruto, em que o reservatório é um reservatório de esgoto em bruto; 5 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ em que sistema de mistura e bombagem de líquidos inclui um tubo de transferência superior, como definido acima; e em que o tubo de transferência superior tem a sua entrada na câmara de entrada de matéria em bruto e serve para transferir o líquido para o reservatório de esgoto em bruto.

Ainda uma outra concretização possível da estação de tratamento pode incluir um reactor de desnitrificação e uma câmara de entrada de matéria em bruto, em que o reservatório é um reactor anaeróbico; em que o sistema de mistura e bombagem de líquidos inclui um tubo de transferência tanto inferior como superior, como definido acima; em que o tubo de transferência inferior tem a sua entrada no reactor de desnitrificação e serve para transferir o líquido para o reactor anaeróbico; e em que o tubo de transferência superior tem a sua entrada na câmara de entrada de matéria em bruto e serve para transferir o líquido para o reactor anaeróbico.

Nesta concretização, pode ser proporcionada uma barreira entre o reactor anaeróbico e o reactor anóxico, com uma configuração, em que, devido ao nível de líquido, que é mais elevado no reactor anaeróbico do que no reactor anóxico, torna possível, por meio do tubo de transferência superior que proporciona a altura manométrica mais elevada, ao líquido do reactor anaeróbico escoar-se sobre a barreira para o reactor anóxico.

Uma estação de tratamento de águas residuais pode incluir uma combinação de qualquer uma das referidas concretizações possíveis.

Outras características do invento tornar-se-ão evidentes a partir da descrição que se segue de exemplos de uma estação 6 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ de tratamento de águas residuais que compreende um sistema de mistura e bombagem de líquidos, de acordo com o invento, com referência a e como ilustrado nos desenhos esquemáticos anexos. Nos desenhos: a FIG. 1 mostra um alçado em corte de um primeiro sistema de mistura e bombagem de líquidos, de acordo com o invento, instalado numa disposição de reservatórios; a FIG. 2 mostra um alçado em corte de um segundo sistema de mistura e bombagem de líquidos, de acordo com o invento, instalado numa disposição de reservatórios; a FIG. 3 mostra um alçado em corte de uma estação de tratamento de águas residuais, de acordo com o invento, instalada numa disposição de reservatórios; a FIG. 4a mostra um fluxograma de um processo de tratamento de águas residuais, que emprega uma estação de tratamento de águas residuais, de acordo com o invento; a FIG. 4b mostra uma vista em planta da estação de tratamento de águas residuais da FIG. 4a; a FIG. 4c mostra um alçado em corte parcial da estação de tratamento de águas residuais da FIG. 4b; a FIG. 5a mostra um fluxograma de um outro processo de tratamento de águas residuais que emprega uma outra estação de tratamento de águas residuais, de acordo com o invento; a FIG. 5b mostra uma vista em planta da estação de tratamento de águas residuais da FIG. 5a; e a FIG. 5c mostra um alçado em corte parcial da estação de tratamento de águas residuais da FIG. 5b.

Na FIG. 1 está indicado, em geral, pelo número de referência 10 um primeiro sistema de mistura e bombagem de líquidos, de acordo com o invento. 7 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ Ο sistema de mistura e bombagem de líquidos 10 está instalado numa estrutura de betão 12, que inclui uma laje de base 14 e uma disposição de paredes laterais, que inclui uma parede lateral 16 e uma parede lateral 18. A estrutura de betão 12 define um primeiro reservatório 20 e um segundo reservatório 22, separados pela parede 18. O sistema de mistura e bombagem de líquidos 10 inclui: um rotor 24, que inclui um veio vertical 26 e um misturador 28, numa extremidade de fundo do veio 26, tendo o rotor 24 um eixo de rotação vertical 30; meios de accionamento com a forma de um mecanismo de accionamento eléctrico 32 para accionamento do rotor 24 e do qual está suspenso o rotor 24; e tubo de transferência inferior subterrâneo 34 que sai do reservatório 20 através da laje 14 e entra no reservatório 22 através da laje 14. O tubo de transferência 34 define uma entrada 36 num fundo do reservatório 22 e uma saída 38 no interior de um colar horizontal 40 perto de um fundo do reservatório 20 e coaxial ao misturador 28 e por debaixo do mesmo. 0 misturador 28 inclui de uma placa de suporte de palhetas redonda disposta horizontalmente 42, montada num fundo do veio 26 e uma disposição inferior de palhetas (também referida como palhetas de fundo) 44 fixa num lado de baixo da placa de suporte de palhetas 42. Uma folga vertical Y4 é definida entre o colar 40 e os bordos de fundo das palhetas 44. O misturador 28 pode também ser considerado como um impulsor centrífugo. O reservatório 20 contém líquido 46 até um nível, como mostrado e como definido por uma barreira 48, definida pela parede 18. O reservatório 22 é inicialmente enchido até ao mesmo nível de líquido do que o reservatório 20, e a diferença de nível do líquido indicada na FIG. 1 como Y1 é um resultado directo da transferência de líquidos ao longo do tubo 34, como mostrado. 8 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ

Um líquido está aqui indicado através de tudo pelo número de referência 46. Deve ser apreciado, no entanto, que os líquidos nos diferentes reservatórios e indicados pela mesma referência numérica 46 podem ser de tipos diferentes de líquidos.

No sistema de mistura e bombagem de líquidos 10 é necessário agitar o líquido 46 no reservatório 20 e também circular o líquido entre os reservatórios 20 e 22. Isto é conseguido por meio do sistema de mistura e bombagem de líquidos 10, tal como será agora descrito. O mecanismo de accionamento 32 é activado para accionar o rotor 24, com uma velocidade adequada para a mistura necessária de líquido 46 no reservatório 20, tipicamente com uma velocidade de rotação inferior a 200 rpm. As forças centrífugas criam uma zona de pressão aumentada 50 perifericamente em torno do misturador 28 e uma zona de pressão reduzida 52 num centro de e imediatamente por debaixo do misturador 28. Uma concomitante altura de pressão provoca, perifericamente em torno do misturador 28, o escoamento do líquido 46 para fora do misturador 28, como indicado pelas setas 54, com um débito Qm. O líquido 46 é assim agitado e feito circular no reservatório 20. A pressão na zona de pressão reduzida 52 é inferior à pressão na entrada 36. Uma concomitante altura de pressão provoca o escoamento do líquido 46 através do tubo de transferência 34, como indicado pelas setas 56, com um débito Qt. Tal escoamento de líquido para dentro do reservatório 20 provoca o escoamento do líquido sobre a barreira 48, como indicado pelas setas 58. É assim conseguida a circulação necessária do líquido entre os reservatórios 20 e 22.

Tipicamente, Qm >> Qt. Qm:Qt pode, por exemplo, ser de cerca de 10:1.

Os factores que afectam Qm:Qt incluem: a folga Y4; 9 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ a área da secção transversal do tubo de transferência 34; e o tamanho do misturador 28, por exemplo, os diâmetros exteriores da placa de suporte de palhetas 42 e a disposição das palhetas 44. 0 escoamento de liquido através do tubo 34 ocorre a uma altura pressão baixa e a um débito elevado. A zona de pressão reduzida 52 e o escoamento de liquido no tubo 34 induz uma diferença de nivel de liquido Y1 entre os reservatórios 20 e 22. Tipicamente, 10 mm <= Y1 <= 600mm.

Na FIG. 2, um segundo sistema de mistura e bombagem de líquidos, de acordo com o invento, está indicado, em geral, pelo número de referência 88. O sistema de mistura e bombagem de líquidos 88 inclui certas características do sistema de mistura e bombagem de líquidos 10 da FIG. 1. As características correspondentes estão, em geral, indicadas de novo pelos mesmos números de referência como anteriormente e não são descritas de novo. O sistema de mistura e bombagem de líquidos 88 inclui um terceiro reservatório 64, separado do primeiro reservatório 20 pela parede 16. O rotor 24 do sistema de mistura e bombagem de líquidos 88 inclui um misturador 68 idêntico ao misturador 28 da FIG. 1, excepto que também tem uma disposição superior das palhetas 70 (também referidas adicionalmente como palhetas de topo) no topo da placa de suporte de palhetas 42. Em alternativa, a disposição inferior das palhetas 44 do misturador 68 pode ser mais pequena do que a do misturador 28 . O sistema de mistura e bombagem de líquidos 88 inclui também: uma manga vertical 72 em torno do eixo 26 e uma capota 74 numa extremidade inferior da manga 72 e sobre as palhetas 70; e 10 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ um tubo de transferência superior 76, que se prolonga através da parede 16 e que define uma entrada 78 perto de um fundo do reservatório 64, e uma saida para dentro da manga 72. É definida uma folga vertical 80 entre as palhetas 70 e a capota 74. O reservatório 64 contém o liquido 46 até um nível Y2, como mostrado, por debaixo do nível do líquido no reservatório 20. É necessário agitar o líquido 46 no reservatório 20 e para bombear o líquido do reservatório 64 para o reservatório 20. Isto é conseguido por meio do sistema de mistura e bombagem de líquidos 88, como será agora descrito. O mecanismo de accionamento 32 é activado para accionar o rotor 24, com uma velocidade adequada à mistura necessária do líquido no reservatório 20, tipicamente uma velocidade de rotação inferior a 200 rpm. As forças centrífugas criam uma zona de pressão aumentada 84, perifericamente em torno das palhetas 70 do misturador 68, e uma zona de pressão reduzida na manga 72, que provoca a queda do nível do líquido na manga 72 para um nível Y3, como mostrado, por debaixo do nível do líquido no reservatório 20. O nível do líquido no reservatório 64 é mais elevado do que o nível do líquido na manga 72, isto é, Y3 > Y2. Uma concomitante altura de pressão, entre a entrada 78 do tubo 76 e o interior da manga 72, induz o escoamento de líquido através do tubo 76, como indicado pelas setas 86, com um débito Qt2. Tal escoamento sai do sistema de mistura e bombagem de líquidos 88 através da folga 80, bem como através das palhetas de topo 70.

Tipicamente:

Qm >> Qt2. Qm:Qt2 pode, por exemplo, ser de cerca de 3:1. Y1 << Y2. Y2:Y1 pode, por exemplo, ser de cerca de 10:1. 1,0 m << Y2 <= 5,0 m.

Numa instalação típica do sistema de mistura e bombagem de líquidos 88 numa estação de tratamento de águas residuais, 11 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ ο objectivo principal do escoamento de liquido através do tubo 76 pode ser a reciclagem/transferência.

As palhetas de fundo 44 do sistema de mistura e bombagem de liquidos 88 são muito mais pequenas do que as do sistema de mistura e bombagem de liquidos 10 da FIG. 1, porque uma função primária do sistema 88 é a bombagem e uma função secundária é a mistura.

Na FIG. 3, um terceiro sistema de mistura e bombagem de liquidos, de acordo com o invento, está indicado, em geral, pelo número de referência 62. O sistema de mistura e bombagem de liquidos 62 inclui certas caracteristicas dos sistemas de mistura e bombagem de liquidos 10 e 88 das FIGS. 1 e 2, respectivamente. As caracteristicas correspondentes estão, em geral, indicadas de novo pelos mesmos números de referência como anteriormente e não são descritas de novo. O sistema de mistura e bombagem de liquidos 62 inclui um terceiro reservatório 64, separado do primeiro reservatório 20 pela parede 16. O rotor 24 do sistema de mistura e bombagem de liquidos 62 inclui um misturador 68 semelhante ao misturador 68 do sistema de mistura e bombagem de líquidos 88 da FIG. 2, excepto que as palhetas de fundo 44 são maiores e as palhetas de topo 70 mais pequenas do que no sistema 88. É necessário agitar o liquido 46 no reservatório 20, circular o liquido 46 entre os reservatórios 20 e 22, e bombear o liquido do reservatório 64 para dentro do reservatório 20. Isto é tudo conseguido por meio do sistema de mistura e bombagem de liquidos 62, como será agora descrito. O mecanismo de accionamento 32 é activado para accionar o rotor 24 com uma velocidade adequada para a mistura necessária do liquido no reservatório 20, tipicamente com uma velocidade de rotação inferior a 200 rpm. 0 escoamento do liquido, como indicado pelas setas 56, ocorre no tubo 34, como no sistema de mistura e bombagem de liquidos 10 da FIG. 1. As forças centrífugas criam uma zona de pressão aumentada 12 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ 84, perifericamente em torno das palhetas 44 do misturador 28, e uma zona de pressão reduzida na manga 72, provocando a queda do nível do líquido na manga 72 para um nível Y3, como mostrado, por debaixo do nível do líquido no reservatório 20. O nível do líquido no reservatório 64 é mais elevado do que o nível do líquido na manga 72, isto é, Y3 > Y2, o que resulta no escoamento do líquido sobre a barreira do reservatório 20 para o reservatório 22. Uma concomitante altura de pressão entre o nível da água 46 agora no reservatório 64 e o nível da água na manga 72, indicado por Y3, induz o escoamento do líquido através do tubo 76, como indicado pelas setas 86, com um débito Qt2. Tal escoamento sai do sistema de mistura e bombagem de líquidos 62 através da folga 80, bem como através das palhetas de topo 70.

Tipicamente:

Qm >> Qt. Qm:Qt pode, por exemplo, ser de cerca de 10:1.

Qm >> Qt2. Qm:Qt2 pode, por exemplo, ser de cerca de 3:1.

Qt> Qt2 Y1 << Y2. Y2:Y1 pode, por exemplo, ser de cerca de 10:1. 1,0 m << Y2 <= 5,0 m.

Numa instalação típica do sistema de mistura e bombagem de líquidos 62 numa estação de tratamento de águas residuais, a finalidade principal do escoamento de líquido através do tubo 34 é a reciclagem num processo de tratamento de águas residuais. A principal finalidade do escoamento de líquido através do tubo 7 6 é a reciclagem/transf erência com uma altura manométrica mais elevada do que o escoamento através do tubo 34.

Está indicado, em geral, na FIG. 4a, pelo número de referência 90, um processo de tratamento de águas residuais, ilustrado por um fluxograma. O processo de tratamento de águas residuais 90 é um processo de lamas activadas. O processo de tratamento de águas residuais 90 é implementado por meio da estação de tratamento de águas residuais 92, de acordo com o invento, a qual é mostrada na vista em planta da FIG. 4b e em alçado em corte parcial na FIG. 4c. 13 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ A estação tratamento de águas residuais 92 inclui os seguintes reservatórios: um reactor anaeróbico 94; um reactor anóxico 96; um reactor aeróbico 98; dois tanques de decantação 100; e um reactor de desnitrificação 102. A estação de tratamento de águas residuais 92 inclui também uma disposição de linhas de transferência de líquidos e sistemas de mistura e bombagem de líquidos, de acordo com o invento, para efectuarem a mistura e a bombagem do líquido na estação 92. Estes sistemas de mistura e bombagem de líquidos e incluem sistemas de mistura e bombagem de líquidos 10.1 e 88.1. 0 sistema de mistura e bombagem de líquidos 10.1 é semelhante ao sistema de mistura e bombagem de líquidos 10 da FIG. 1. As características correspondentes estão, em geral, indicadas de novo pelos mesmos números de referência como anteriormente e não são descritas de novo.

Na estação de tratamento de águas residuais 92, o sistema de mistura e bombagem de líquidos 10.1 serve para: agitar o líquido no reactor anóxico 96; e bombear o líquido do reactor aeróbico 98 para o reactor anóxico 96. A configuração da estação de tratamento de águas residuais 92 é tal que, em utilização, o líquido é transferido por transbordamento do reactor de desnitrificação 102 para o reactor anaeróbico 94 e, em seguida, para o reactor anóxico 96 devido ao nível de líquido ser mais elevado no reactor de desnitrificação 102 do que no reactor 14 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ anaeróbico 94 e ο nível do líquido no reactor anaeróbico 94 ser mais elevado do que no reactor anóxico 96.

Como parte do processo de lamas activadas, é necessário reciclar uma certa proporção do líquido a partir do reactor aeróbico 98, no qual ocorreu o arejamento, para o reactor anóxico 96, no qual não está presente o oxigénio. Isto é conseguido por meio do sistema de bombagem e de mistura líquidos 10.1, o qual efectua tal transferência através do tubo de transferência 34, que também é referida como "uma Reciclagem" no processo de lamas activadas. Tal reciclagem teria convencionalmente sido realizada utilizando uma bomba convencional. A utilização do sistema de mistura e bombagem de líquidos 10.1 tanto para a mistura como para a transferência do líquido elimina, portanto, a utilização de uma tal bomba convencional. A estação 90 inclui também um reservatório de esgoto em bruto 104, no qual está instalado o sistema de mistura e bombagem de líquidos 88.1. Na estação de tratamento de águas residuais 92, o sistema de mistura e bombagem de líquidos 88.1 serve para efectuar: a mistura do líquido no reservatório de esgoto em bruto 104; e a bombagem do líquido do reservatório 104 para uma câmara de entrada de matéria em bruto 108 da estação 92. O sistema de mistura e bombagem de líquidos 88.1 é semelhante ao sistema de mistura e bombagem de líquidos 88 da FIG. 2. As caracteristicas correspondentes estão, em geral, indicadas de novo pelos mesmos números de referência como anteriormente e não são descritas de novo. O sistema de mistura e bombagem 88.1 inclui um tubo de entrada 76, uma manga 72 (ver a FIG. 2), e uma capota 74 (ver a FIG. 2). O tubo 76 transporta o esgoto em bruto para dentro da estação 92. Devido a um nível de líquido reduzido criado na manga 72 pela operação do misturador do sistema de mistura e bombagem 88.1, tal como explicado acima, o líquido pode ser deslocado por gravidade ao longo do tubo 7 6 a partir de uma 15 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ fonte com um nível de líquido mais baixo do que o do reservatório 104. 0 líquido é, em seguida, deslocado por gravidade ao longo do tubo 106 para a câmara de entrada 108 com uma altura de pressão que resulta de uma diferença de nível de líquido Y1 entre o reservatório 104 e a câmara 108. O sistema de mistura e bombagem 88.1 serve também como um misturador no reservatório 104.

Está, em geral, indicado na FIG. 5a pelo número de referência 110, um fluxograma de um processo de tratamento de águas residuais. O processo de tratamento de águas residuais 110 é um processo de lamas activadas. O processo de tratamento de águas residuais 110 é implementado por meio da estação de tratamento de águas residuais 112, que é mostrada na vista em planta na FIG. 5b e em alçado em corte parcial na FIG. 5c. A estação de tratamento de águas residuais 112 inclui os seguintes reservatórios: um reactor anaeróbico 94; um reactor anóxico 96; um reactor aeróbico 98; dois tanques de decantação 100; e um reactor de desnitrificação 102. A estação de tratamento das águas residuais 112 inclui também uma disposição de linhas de transferência de líquidos e sistemas de mistura e bombagem de líquidos, de acordo com o invento, para efectuarem a mistura e bombagem de líquidos na estação 112. Estes sistemas de mistura e bombagem de líquidos incluem um sistema de mistura e bombagem de líquidos 62.1. 16 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ Ο sistema de mistura e bombagem de líquidos 62.1 é semelhante ao sistema de mistura e bombagem de líquidos 62 da FIG. 3. As características correspondentes estão, em geral, indicadas de novo pelos mesmos números de referência como anteriormente e não são descritas de novo.

Na estação de tratamento de águas residuais 112, o sistema de mistura e bombagem de líquidos 62.1 serve para efectuar: a mistura do líquido no reactor anaeróbico 94; a bombagem do líquido do reactor de desnitrificação 102 para o reactor anaeróbico 94 através do tubo 34 do sistema de mistura e bombagem 62.1; e a bombagem do líquido de uma câmara de entrada de matéria em bruto 108 para dentro do reactor anaeróbico 94 através do tubo 7 6 do sistema de mistura e bombagem 62.1. O sistema de mistura e bombagem 62.1 elimina, portanto, a necessidade de uma bomba convencional para efectuar a bombagem. Os líquidos residuais transbordam para o reactor de desnitrificação 102 devido ao nível do líquido no reactor anaeróbico 94 ser mais elevado do que no reactor de desnitrificação 102. Isto é devido às águas residuais serem transferidas para o reactor anaeróbico 94 através dos tubos 34 e 76. Como parte do processo de lamas activadas, as águas residuais no reactor de desnitrificação 102 são facilmente recicladas de novo para o reactor anaeróbico 94. Esta reciclagem ocorre através do tubo 34. A configuração da estação de tratamento de águas residuais 92 é tal que, em utilização, o líquido é transferido por transbordamento do reactor de desnitrificação 102 para o reactor anaeróbico 94 e, em seguida, para o reactor anóxico 96, devido ao nível do líquido ser mais elevado no reactor de desnitrificação 102 do que no reactor anaeróbico 94 e o nível do líquido no reactor anaeróbico 94 ser mais elevado do que no reactor anóxico 96. 17 ΕΡ 2 542 333/ΡΤ

Como parte do processo de lamas activadas, é necessário reciclar uma certa proporção do líquido a partir do reactor aeróbico 98, no qual ocorreu o arejamento, para o reactor anóxico 96, no qual não está presente o oxigénio. Isto é conseguido por meio do sistema de bombagem e de mistura de líquidos 10.1, o qual efectua tal transferência através do tubo de transferência 34, que também é referida como "uma Reciclagem" no processo de lamas activadas. Tal reciclagem teria convencionalmente sido realizada utilizando uma bomba convencional. A utilização do sistema de mistura e bombagem de líquidos 10.1 tanto para a mistura como para a bombagem de líquidos elimina, portanto, a utilização de uma tal bomba convencional.

Lisboa, 2014-11-25

Claims

ΕΡ 2 542 333/ΡΤ 1/4 REIVINDICAÇÕES 1 - Estação de tratamento de águas residuais (92, 112) que inclui: um sistema de mistura e bombagem de líquidos (62) para um primeiro reservatório (20) que contém operativamente um líquido (46), incluindo o sistema (62): um misturador (68), operativamente submerso no líquido (46), contido no primeiro reservatório (20) e rodável em torno de um eixo vertical de rotação (30), em que o misturador (68) inclui uma disposição de palhetas (44), disposta perifericamente em torno do eixo de rotação (30) e está espaçada de todos os lados do reservatório (20); uma placa de suporte de palhetas disposta horizontalmente (42); meios de accionamento (32) para rodar operativamente o misturador (68), quando submerso no líquido (46), para induzir no misturador (68) uma zona de pressão reduzida em torno do eixo de rotação (30) do misturador (68) e para induzir, perifericamente em torno das palhetas (44), o escoamento de saída do líquido (46) para fora do misturador (68); e um veio vertical (26) para o misturador (68), que se prolonga para cima a partir do misturador (68); uma manga vertical (72), disposta em torno do eixo vertical (26), em que a manga define uma extremidade de topo, operativamente acima de uma superfície do líquido (46) no primeiro reservatório (20), e uma extremidade de fundo, operativamente por debaixo da superfície do líquido (46) e por cima do misturador (68); uma pluralidade de tubos de transferência (34, 76), que inclui: um tubo de transferência inferior (34), que define uma saída (38) exposta à zona de pressão reduzida, e uma entrada ΕΡ 2 542 333/ΡΤ 2/4 (36) numa fonte do líquido, para transferir o líquido da fonte para dentro do primeiro reservatório (20), em que a saída (38) está por debaixo do misturador (68) e na zona de pressão reduzida, em que a saída (38) está virada para cima; um tubo de transferência superior (76) que tem uma saída em comunicação com uma passagem definida na manga (72) , estando a saída a um nível operativamente por debaixo da superfície do líquido (46) no primeiro reservatório (20), numa configuração, na qual, em operação, o escoamento de saída do líquido para fora do misturador (68) provoca a zona de pressão reduzida, a qual, por sua vez, provoca a queda do nível do líquido na manga (72); um segundo reservatório (22) , em que o tubo de transferência inferior (34) tem a sua entrada (36) no segundo reservatório (22) e serve para reciclar o líquido, pela transferência do mesmo para o primeiro reservatório (20); e um terceiro reservatório (64), em que o tubo de transferência superior (76) tem a sua entrada (78) no terceiro reservatório (64) e serve para transferir o líquido para o primeiro reservatório (20), caracterizado por: a disposição das aletas (44) do misturador (68) incluir uma disposição superior das palhetas (70) que se prolonga da placa de suporte de palhetas (42) e uma disposição inferior das palhetas (44), que pende da placa de suporte de palhetas (42) .
2 - Estação de tratamento (92, 112) de acordo com a reivindicação 1, em que a velocidade de rotação do misturador (68) é ajustável, para, por meio disso, variar o débito e a altura manométrica potencial gerados através dos tubos de transferência (34, 76).
3 - Estação de tratamento (92, 112) de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, em que os meios de accionamento (32) são operáveis para rodar o misturador (68) com uma velocidade de rotação, a qual está na gama de 5 a 250 rpm. ΕΡ 2 542 333/ΡΤ 3/4
4 - Estação de tratamento (92, 112) de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, a qual inclui uma capota (74) na extremidade de fundo da manga (72), disposta sobre o misturador (68), para impedir um vórtice, o qual pode ser operativamente formado na manga (72), de alcançar o misturador (68) e interferir com a sua operação.
5 - Estação de tratamento (92, 112) de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, a qual inclui também, pelo menos, um outro misturador, sendo os misturadores de tamanhos diferentes e sendo permutáveis para variarem o débito e a altura manométrica potencial gerada através dos tubos de transferência (34, 76).
6 - Estação de tratamento (92, 112) de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, na qual uma folga (Y4) entre as palhetas (44) e a saida (38) do tubo de transferência inferior (34) é variável para, por meio disso, variar um débito através do tubo de transferência inferior (34) .
7 - Estaçao de tratamento (92, 112) de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, na qual: o primeiro reservatório (20) é um reactor anóxico; e o segundo reservatório (22) é um reactor aeróbico, em que o tubo de transferência inferior (34) serve para reciclar o liquido, pela transferência do mesmo do reactor aeróbico (22) para o reactor anóxico (20).
8 - Estação de tratamento (92, 112) tal como reivindicado na reivindicação 7, a qual inclui uma barreira (48) entre o reactor anóxico (20) e o reactor aeróbico (22), em que o sistema de mistura e bombagem de líquidos (62) é operável para induzir, por mistura e bombagem, uma subida do nível de líquido no reactor anóxico (20) por cima do nível da barreira (48), induzindo, assim, o transbordamento do líquido por cima da barreira (48) do reactor anóxico (20) para dentro do reactor aeróbico (22). ΕΡ 2 542 333/ΡΤ 4/4
9 - Estação de tratamento (92, 112) de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6 inclusive, na qual: o primeiro reservatório (20) é um reservatório de esgoto em bruto; e o terceiro reservatório (64) é uma câmara de entrada de matéria em bruto, em que o tubo de transferência superior (76) serve para transferir o liquido da câmara de entrada de matéria em bruto (64) para o reservatório de esgoto em bruto (20) .
10 - Estação de tratamento (92, 112) de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6 inclusive, na qual: o primeiro reservatório (20) é um reactor anaeróbico; o segundo reservatório (22) é um reactor de desnitrificação, em que o tubo inferior de transferência (34) serve para transferir o liquido do reactor de desnitrificação (22) para o reactor anaeróbico (20); e o terceiro reservatório (64) é uma câmara de entrada de matéria em bruto, em que o tubo de transferência superior (76) serve para transferir o liquido da câmara de entrada de matéria em bruto (64) para o reactor anaeróbico (20).
11 - Estação de tratamento (92, 112) de acordo com a reivindicação 10, a qual inclui uma barreira (48) entre o reactor anaeróbico (20) e o reactor de desnitrificação (22), em que o sistema de mistura e bombagem de líquidos (62) é operável para induzir, por mistura e bombagem, uma subida do nível de líquido no reactor anaeróbico (20) por cima do nível da barreira (48) , induzindo por meio disso o transbordamento do líquido (46) sobre a barreira (48) do reactor anaeróbico (20) para o reactor de desnitrificação (22). Lisboa, 2014-11-25