PT880484E - Metodo e dispositivo para o tratamento de liquidos contendo material a base de residuos organicos - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO “MÉTODO E DISPOSITIVO PARA O TRATAMENTO DE LÍQUIDOS CONTENDO MATERIAL À BASE DE RESÍDUOS ORGÂNICOS” A invenção refere-se a um método e a um dispositivo para tratamento de líquidos contendo materiais à base de resíduos orgânicos, particularmente lamas de instalações de tratamento de esgotos. O tratamento é efectuado com a finalidade particular de adequar o material como fertilizante ou meio de melhoria dos solos.

As anteriores instalações de tratamento são baseadas na introdução de grandes cargas numa câmara de tratamento à qual são adicionados químicos. Os aditivos químicos provocam reacções no material, do que resulta a geração de calor e a evaporação do líquido, a regulação do valor pH e o aumento do azoto no produto final. Depois é acrescentado calor à massa assim quimicamente tratada para evaporar líquido e para atingir a desejada percentagem de matéria sólida no produto final.

Esta técnica anterior está a sofrer de diversos inconvenientes e deficiências. Assim o tratamento por grandes cargas não é uma abordagem eficaz. Também as temperaturas relativamente elevadas utilizadas (cerca de 425° C) resultam na destruição do ácido húmico e de outras substâncias importantes para a melhoria dos solos.

Além disso, quando os processos de reacção têm lugar no interior da massa, a gaseificação dos líquidos é prejudicada e os resultados dos processos de reacção genericamente reduzidos. Utilizando-se calor externo para a gaseifícação/secagem e granulação após o tratamento de reacção, a temperatura deverá ser suficientemente baixa para impedir a perda das substâncias do material que são valiosas para a melhoria dos solos. Diversos processos de tecnologia de baixa temperatura podem ser adaptados a este processo. No entanto, as propriedades do material que emana do tratamento de reacção serão de grande importância também para -2- o resultado deste processo. A técnica anterior inclui também processos contínuos para o tratamento de materiais contendo líquidos, tais como lamas de esgotos, conforme descrito nas US-A-4-038.180 e EP-A-0.356.781. Não obstante, tais processos anteriores sofrem dos mesmos inconvenientes acima discutidos, com referência à introdução do material em grandes cargas e, além disso, tendem a ser menos eficientes, devido à passagem lenta necessária para assegurar um tempo de permanência suficiente das lamas, para que as necessárias reacções e secagem tenham lugar. O principal objecto da invenção é proporcionar uma abordagem que permite um processo contínuo e que não necessita de aquecimento externo das lamas para efectuar a necessária evaporação ao mesmo tempo que mantém a temperatura suficientemente baixa para impedir a perda de qualquer das substâncias contidas no material e que são valiosas para a melhoria dos solos.

De acordo com a invenção este objecto é atingido através de um método e de um dispositivo conforme definido nas reivindicações da patente que a acompanham.

Os processos de reacção são activados quando o material está a ser directamente batido pelos meios rotativos de batimento, quando cai através da câmara de tratamento vertical. Líquido e ar são batidos para fora dos poros das partículas da massa sólida, e são formadas partículas livres, compactas, sob condições que promovem a desgaseificação. Também o líquido libertado apresenta uma superfície relativamente grande que promove a evaporação e a desgaseificação, juntamente com o efeito de arrefecimento que serve para manter a temperatura suficientemente baixa, enquanto o calor desenvolvido pelas reacções químicas é suficiente para produzir a desejada evaporação. Num tal processo contínuo o líquido livre que rodeia as partículas absorverá eficazmente a energia calórica fornecida. -3-

Também com as partículas compactas tem-se muito mais liberdade de escolha no equipamento de granulação e de formação de pequenas esferas. A invenção será agora descrita com mais pormenor abaixo, com referência aos desenhos, em que: A Fig. 1 - é uma vista em alçado de um dispositivo de acordo com a invenção, adequado para o tratamento, por exemplo de lamas de esgoto;

As Figs. 2 e 3 - são vistas longitudinais sucessivas, ampliadas e em corte, do dispositivo de acordo com a invenção; e

As Figs. 4, 5 e 6- são vistas em alçado, plana e em corte perpendicular de um elemento de tratamento.

Com referência à Fig. 1, o dispositivo (1) de acordo com a invenção compreende, genericamente, uma câmara de tratamento do material (2) que possui uma parte superior de retirada do gás (3), um conjunto de introdução do material (4), um conjunto de descarga do material (5) e dois conjuntos de accionamento (6,7).

Com referência às figs. 2 e 3 a câmara de tratamento consiste, genericamente, num compartimento cilíndrico verticalmente orientado (10), o qual, na forma de realização apresentada, é convenientemente constituído por diversas secções. Uma abertura de entrada (11) munida de uma rosca sem-fim de alimentação (12) para introduzir o material a ser tratado, encontra-se disposta na parte superior da câmara e aberturas de entrada (14), sob a forma de bicos verticalmente orientados (15), destinadas à adição dos químicos, encontram-se dispostas ao nível ou abaixo da entrada do material (11). Acima das entradas (11,14) a câmara de tratamento (2) funde-se numa parte de retirada do gás (3), cujo topo é -4- definido por uma parede terminal (16), sendo o fundo da câmara (2) definido por uma extremidade aberta ou abertura de saída (17).

Um corpo tubular (18) encontra-se disposto, central e giratoriamente, na câmara (2). Rodando, giratoriamente fixo mas axialmente deslizante, o corpo tubular (18), possui uma manga tubular mais curta (19), que transporta uma pluralidade de meios de tratamento (20), por exemplo onze.

Intemamente em relação ao corpo tubular (18) encontra-se um veio (21), o qual se encontra rotativamente articulado no corpo tubular, independentemente da rotação do corpo tubular. O veio (21) estende-se para cima através da parede de topo (22) do compartimento (10) onde está ligado a uma unidade de accionamento situada por cima (6), tal como uma que inclua um motor eléctrico de um tipo adaptado para dar ao veio (21) um movimento rotativo intermitente, periódico, em direcções opostas. Um tambor (25) disposto entre a parede de topo do compartimento (22) e a parede terminal da câmara (16) está chavetada em (26) a uma extremidade superior da manga tubular (19) e é accionada para uma determinada transmissão através de tambores não mostrados por um tambor de accionamento (27) localizado numa secção de compartimento lateral (28) que também é portadora do motor de accionamento (7) destinado a accionar o tambor de accionamento (27).

Na forma de realização da invenção conforme mostrada e descrita aqui o apoio rotativo do corpo tubular (18) no compartimento cilíndrico é fornecido por um conjunto de mancai superior (30) e por um mancai inferior (32). No exemplo conforme mostrado, o conjunto de mancai superior é constituído por dois rolamentos de esferas (36,37) afastados um do outro por anilhas de afastamento e montados com os seus aros de contacto exteriores na parede terminal superior (16) da parede terminal superior (16) da parte superior de retirada. Um vedante (38) disposto na extremidade de uma porção pendente (40) da parede terminal, veda contra -5- a periferia exterior do corpo tubular (18). O mancai do fundo (32) é apresentado como um rolamento axial de rolos radiais, cujo aro de contacto exterior se encontra trancado na extremidade inferior do corpo tubular (18) e cujo aro de contacto interior se encontra trancado contra um ressalto existente num pedestal cilíndrico (42) disposto intemamente no fundo do corpo tubular com um espaço entre eles e rigidamente fixado por um parafuso de trancamento central (44) e pelo disco de trancamento (45) a uma peça do fundo tipo cruzeta (46) do compartimento (10), que também define uma extremidade inferior da câmara de tratamento (2). Um vedante (48) disposto intemamente na peça do fundo (46) veda contra o exterior do corpo tubular (18). O suporte rotativo do veio (21) no corpo tubular (18) compreende um conjunto de mancai superior (50) um mancai intermédio (51) e um mancai inferior (52). O conjunto de mancai superior (50) consiste, como o conjunto de aro superior do corpo tubular (30), em dois rolamentos de esferas (56,57), os quais estão afastados um do outro por meio de aros afastadores e cujos aros exteriores de contacto estão trancados, por meio de outros aros afastadores superiores, entre um ressalto interno (60) do corpo tubular (18) e um disco de trancamento de topo (61) trancando também axialmente o tambor (25) e rolamentos superiores do corpo tubular (36,37) e aros de contacto interiores para o corpo tubular. Os aros de contacto internos dos rolamentos axiais (56,57) são trancados por intermédio de um aro afastador superior (62), entre uma gola (64) e um aro de trancamento (65) do veio (21). O mancai intermédio (51) é trancado de uma forma convencional por meio de um aro de trancamento (66) e disco de trancamento (68) respectivamente, ao veio (21) e ao corpo tubular (18), respectivamente, enquanto que o mancai do fundo (52) é trancado, também de uma maneira convencional ao veio e ao corpo tubular por meio de um aro de trancamen- -6- to (69) e da tampa terminal (70) respectivamente, estando a última munida de um vedante (71) que veda contra uma porção (72) que se projecta através dele.

Uma extensão inferior roscada externamente (74) do veio (21) coopera com uma porca de bucha (75) longitudinal cilíndrica que possui uma porção superior que, através dos mancais (76,78), são ligados a um aro portador (90) disposto de modo a deslizar interiormente ao corpo tubular e rigidamente fixado à manga tubular (19) por cavilhas (91) que se estendem cada uma de duas fendas diametral mente opostas que se projectam verticalmente (92) formadas no corpo tubular (18). No exemplo apresentado as cavilhas (91) prolongam-se também através de um respectivo meio de tratamento (20). Uma bucha (94) rodeia cada uma das cavilhas (91) entre a manga tubular (19) e o aro (90).

Uma porção extrema inferior da extensão roscada do veio pende para dentro de um furo cilíndrico (95) formado no pedestal (42) e dimensionado para receber com uma certa folga, uma porção inferior da porca (75) na respectiva posição de fundo conforme mostrada na figura (3). O veio (21) possui um pino de localização do fundo (96) que é recebido numa cavidade correspondente existente no fundo do furo do pedestal. Na parte superior do furo do pedestal existe um pino de localização (98) que projecta para o interior de uma ranhura longitudinal correspondente (99) na periferia externa da porca de bucha, mantendo assim a porca rotativamente imóvel durante a rotação do veio. A manga tubular (19) pode, conforme anteriormente referido, deslizar axialmente no exterior do corpo tubular (18) por exemplo com um afastamento radial de cerca 1,4 mm. Os vedantes (100) vedam contra o exterior do corpo tubular.

Quando o veio (21) é periodicamente girado em direcções opostas a porca (75) mover-se-á para cima ou para baixo no veio dependendo da -7- direcção da rotação do veio implicando assim que a manga tubular, por intermédio do aro (90) e das cavilhas (91), efectue um movimento axial correspondente para cima ou para baixo sobre o corpo tubular com um comprimento de deslocação de, por exemplo, 100 mm.

Na fig. 3 a porca (75) com a manga tubular (19) é, conforme referido anteriormente mostrada numa posição de fundo enquanto que a fig. 2 mostra a manga tubular (19) na sua posição de topo.

Os meios de tratamento (20) montados no exterior da manga tubular (19) podem ter qualquer formato adequado para a sua finalidade nomeadamente para atingir ou bater com força no material de lamas durante o seu afundamento através da câmara de tratamento (2), ao mesmo tempo que servem para misturar eficazmente os químicos adicionados na câmara, ao material de lamas.

Conforme se mostra melhor nas figs. 4-6 os meios de tratamento (20) podem ser constituídos por uma pluralidade de elementos em forma de “U”, que possuem duas pernas ou “dentes” (101), os quais, quando os elementos (20) estão montados na manga tubular, se projectam radialmente para fora, em direcção à periferia interna do compartimento cilíndrico com um pequeno afastamento em relação a ela, e uma porção de base intermédia (102) que possui furos de montagem (103) para fixar o elemento à manga tubular. Cada elemento (20) pode, vantajosamente ser montado num aro portador (104) adaptado para ser roscado na manga tubular e fixado a esta última por meio de parafusos. Os dentes (101) têm uma superfície de impacto genericamente plana (105), que é a superfície frontal que atinge o material de lamas durante o funcionamento do dispositivo de acordo com a invenção. Os elementos de tratamento (20) encontram-se distribuídos uniformemente no sentido descendente ao longo da periferia da manga tubular (19), conforme se mostra nas figs. 2 e 3. Preferivelmente o afastamento axial entre os elementos (20) é ligeiramente menor do que o -8- curso do conjunto da porca (75) de modo que as suas posições finais se sobreponham. A fim de proporcionar um tempo de residência do material na câmara de tratamento (2) suficiente para permitir que as desejadas reacções químicas tenham lugar de forma completa, a câmara de tratamento (2) deverá ter um comprimento de cerca de 2 metros abaixo da abertura de entrada (11). O método de acordo com a invenção quando se usa o dispositivo acima descrito é substancialmente conforme segue.

Tendo arrancado os conjuntos de accionamento (6,7) o material a ser tratado, como sejam lamas, é continuamente introduzido na câmara de tratamento (2) através da abertura de entrada (11), por meio de uma rosca sem-fim de alimentação (12), ao mesmo tempo que ácido sulfurico ou nítrico concentrado é introduzido através da entrada de químicos (14). As lamas afundam-se por gravidade através da câmara de tratamento onde o material orgânico poroso é exposto à acção de batimento dos meios de tratamento (20) que rodam rapidamente, os quais provocam também um ambiente fortemente turbulento que serve positivamente para misturar o ácido que entra com o material. Uma velocidade de rotação adequada da manga tubular (19) com os seus meios de tratamento, situa-se entre os limites de 1500 e 3000 rpm. Os gases de escape das reacções químicas que assim têm lugar fluirão para cima na câmara de tratamento (2) e para dentro da parte de retirada de gás (3) de onde são expulsos através de uma conduta (107) (fig. 1) para um condensador, cujo condensado será por exemplo adequado para utilização como fertilizante líquido. As superfícies frontais (105) dos meios de tratamento (20), ao bater, expulsam o líquido e o ar aprisionados nos poros do conteúdo solido do material e assim separam eficazmente o líquido da matéria sólida para permitir que esta última assuma a forma de partículas relativamente compactas enquanto o líquido -9- separado é libertado para evaporação efectiva sob a influência do calor gerado pelas reacções químicas, ascendendo os vapores e os gases de escape através da parte de desgaseificação.

As deslocações em sobreposição vertical dos meios de tratamento rotativos (20) melhora o efeito de mistura enquanto que as porções terminais exteriores dos dentes de tratamento (101) servem como raspadores contra a superfície interna da câmara de tratamento (2,) mantendo assim esta última livre de depósitos. A frequência do movimento vertical periódico dos meios de tratamento (20) é determinada em relação à percentagem de conteúdo sólido do material introduzido, sendo cerca de (3000) ciclos por minuto adequados para um conteúdo inicial de matéria sólida de cerca de 30%.

Então, por meio da rosca sem-fim transportadora (106) do conjunto de descarga (5), por intermédio de uma rosca transportadora sem-fim adicional ou outros meios adequados (108), o material assim tratado com ácido é transportado para a abertura de entrada de um outro dispositivo de tratamento (1) com a construção mostrada nas figs. 1-3 e descrito acima, no qual o processo é repetido, sendo a única diferença que agora se insere amoníaco na entrada de químicos (14) em vez de ácido. Se desejado, aditivos adicionais para fazerem parte do tratamento com o amoníaco são introduzidos através de entradas laterais (109) na rosca sem-fim de transporte (108), entre os dois dispositivos de tratamento 1-1, proporcionando continuamente o peso dos aditivos em relação à massa em tratamento. A quantidade adicionada de amoníaco será normalmente de cerca de 30% do peso do ácido usado, resultando num conteúdo de cerca de 10% de azoto no material e o conteúdo de matéria sólida será elevado para cerca de 45%.

Factores de importância para o processo de tratamento como sejam temperatura, valor do pH, conteúdo de azoto etc., no material de lamas - 10- são medidos contínua ou intermitentemente e são simplesmente controlados por meio do controlo da velocidade de alimentação do material e da quantidade dos químicos.

Lisboa, 27 de Julho de 2001

Agente Oficial da Propriedade industriai Av. Ant. Aug. de Aguiar, 80 · r/c Esc. 1050-018 LISBOA

Claims (9)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método para o tratamento de líquidos contendo material à base de resíduos orgânicos, particularmente lamas oriundas de instalações de esgoto e semelhantes, que compreende a introdução contínua do material numa porção superior de uma câmara de tratamento cilíndrica substancialmente vertical (2) ao mesmo tempo que se adicionam químicos, particularmente ácido nítrico, ácido sulfurico e amoníaco; mistura, dentro da referida câmara, de tais químicos com o material de lamas, sob evaporação e desgaseificação do líquido no material para se conseguir um conteúdo mais elevado de matéria sólida no material; e remoção da câmara dos vapores e gases de escape resultantes das reacções químicas que têm lugar na câmara de tratamento, caracterizado por se sujeitar o material que se afunda através da câmara de tratamento a uma acção de batimento por uma pluralidade de meios de batimento que rodam rapidamente (20) localizados na câmara e que actuam também como meios misturadores para o material; e imprimir aos meios de batimento, simultaneamente com a sua rotação, um movimento de vaivém na direcção axial da câmara de tratamento.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dirigir os vapores e os gases de escape removidos para um condensador, no qual são condensados num condensado adequado para uso como fertilizante líquido.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pela inserção de ácido numa câmara de tratamento (2) simultaneamente com o material introduzido e pela inserção do material tratado com ácido continuamente descarregado da camara de tratamento (2) numa câmara (2) adicional, correspondente, na qual é inserido simultaneamente amoníaco. -2-
4. 4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela adição de ácido numa quantidade de 10-13 por cento em peso do material tratado e pela adição de amoníaco numa quantidade de 30% do ácido usado.
5. 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por fazer com que os meios de batimento (20) girem a uma velocidade de rotação até um máximo de 3000 rpm.
6. 6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por fazer com que os meios de batimento (20) girem a uma velocidade de rotação de 1500 - 3000 rpm.
7. 7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por fazer com que os meios de batimento (20) girem a uma velocidade de rotação de 3000 rpm.
8. 8. Dispositivo para executar o método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, para o tratamento de um líquido contendo material baseado em produtos residuais orgânicos, particularmente lamas oriundas de instalações de tratamento de esgotos e semelhantes, que compreende uma câmara de tratamento (2) em que o material é misturado e reage com químicos e a matéria sólida componente do material é aumentada por meio de evaporação e desgaseificação do componente líquido do material, tendo a referida câmara de tratamento (2) a forma de um cilindro vertical longitudinal que possui uma abertura de entrada superior (11) e uma abertura de saída do material inferior (17); uma abertura de entrada para químicos (14) aproximadamente ao nível da entrada superior de material (11) e uma abertura de saída do material inferior (17); uma entrada de químicos (14) substancialmente ao nível da -3- entrada superior de material (11); e meios de mistura dispostos no interior da câmara de tratamento, e um ventilador (107) na extremidade superior da câmara de tratamento (2) para ventilar o vapor e o gás desenvolvidos durante o afundamento do material através da câmara de tratamento, caracterizado por meios de batimento (20) que giram rapidamente se estenderem até perto da periferia interna da câmara de tratamento e estarem adaptados para sujeitar o material a uma acção de batimento ao mesmo tempo que também o agitam e para executarem um movimento de vaivém axial periódico na câmara de tratamento (2) simultaneamente com o movimento rotativo, estando os referidos meios de batimento (20) montados numa manga tubular (19) que é rotativamente fixa mas que pode deslizar axialmente num corpo tubular (18) disposto central e rotativamente na câmara de tratamento (2) e rodeando coaxialmente um veio suportado independente e rotativamente (21) que possui uma porção roscada que coopera com uma porca (75) que se encontra ligada à manga tubular (19) através de cavilhas (21) que se projectam através de fendas verticais (92) formadas no corpo tubular (18).
9. 9, Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por os meios de batimento (20) terem a forma de dentes de batimento que se projectam radialmente para fora (101) apresentando cada um deles uma superfície de impacto praticamente plana (105). Lisboa, 27 de Julho de 2001

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