PT96517B

PT96517B - Filtro biologico imersivel para a depuracao das aguas usadas

Info

Publication number: PT96517B
Application number: PT96517A
Authority: PT
Inventors: Gilson Robert
Original assignee: Cofido Soc Coop
Priority date: 1991-01-18
Filing date: 1991-01-18
Publication date: 1998-02-27
Also published as: PT96517A

Description

FILTRO BIOLOGICO IMERS1VEL PARA A DEPURAÇÃO DAS AGUAS USADAS¹¹

Objecto da invenção

A presente invenção refere-se a um filtro biológico cujo recinto fechado pode ser imerso no líquido a tratar.

Os filtros biológicos são utilizados em especial para o tratamento das águas usadas. Trata-se de facto de cubas ou reservatórios de tratamento que compreendem substratos ou suportes para os leitos bacterianos que intervêm essencialmente na degradação das matérias orgânicas contidas nas águas usadas.

Fundamento tecnológico da invenção

Na filtração biológica, é conhecido utilizar diferentes sistemas que funcionam em aerobiose ou em anaerobiose, tais como leitos bacterianos, fluidificados ou fixos, os biodiscos e os processos em lamas activadas.

No documento FR-A-2 656 579, propôs-se uma instalação para o tratamento das águas usadas por microorganismos,

na qual os microorganismos do tratamento são absorvidos em fibras de vidro, associadas como uma escova cilíndrica; eles podem desabsorbidos por acção mecânica, o que regenera os orgãos de tratamento.

A utilização de fibras de vidro e a sua associação na forma de escova cilíndrica torna este tipo de instalação caro, sem que seja garantida uma acessibilidade fácil ao leito bacteriano formado.

No documento DE-R-3 110 859, descrevem-se dispositivos de uso múltiplo, em especial para a permuta de matérias que compreendem placas espiraladas.

No documento CH-A-621 263, descreve-se um dispositivo de tratamento de líquidos por gases, que compreende uma conduta contendo aparas de metal ou materiais plásticos.

Todos estes sistemas não oferecem senão uma superfície de fixação para a película bacteriana pequena em relação ao peso do suporte utilizado, ou exigem infraestruturas pesadas. A sua manutenção em caso de entupimento é difícil, tendo em conta o seu grande volume ou a falta de inacessibilidade interna.

Objectivos da invenção

A presente invenção tem por objecto melhorar a superfície disponível para a fixação bacteriana e diminuir o custo das infra-estruturas periféricas ao suporte bacteriano, oferecendo no entanto uma acessibilidade fácil para a sua manutenção.

ζ

Elementos característicos principais da Invenção

Segundo a presente invenção, o filtro biológico imersivel para a depuração das águas usadas é caracterizado por compreender, como suporte bacteriano, um conjunto de meadas de fitas substancialmente contínuas de material plástico numa disposição em espiral em torno de pelo menos dois orgãos de manutenção.

utilizado carrecom as técnicas manutenção, num de preferência conjunto das meadas de fitas é gando-o com um leito de bactérias de acordo clássicas e dispondo-o, graças aos órgãos de reservatório de tratamento das águas usadas, segundo vários planos sucessivos.

Vantajosamente, os orgãos de manutenção apresentam-se sob a forma de uma armação que pode ser extraída com as meadas de fitas de que está guarnecida.

Num reservatório, é possível dispor, segundo planos verticais paralelos, 3 a 10 armações deste tipo por metro corrente.

As fitas que formam as meadas são substancialmente contínuas, isto é, apresentam um grande comprimento para poder dispor-se facilmente em torno dos orgãos de manutenção, não devendo em princípio manter as fitas senão nas suas extremidadse.

Ê claro que pode suceder que se produza uma discontinuidade por rotura ou quando se chega ao fim de uma bobina e, nesse caso, pode ser necessária uma fixação intermédia no orgão de manutenção.

Segundo uma outra forma de realização, é preferível

assegurar a fixação das fitas no órgão de manutenção por meio de pinças que fixam um tubo fendido longitudinalmente com um diâmetro maior que o órgão de manutenção.

As fitas podem ser obtidas a partir de uma folha de material plástico transformada em fitas contínuas e espiraladas, por torneamento.

As barras de material plástico utilizadas são de um material plástico qualquer susceptível de produzir uma fita fina, de preferência por meio de um torno, com uma ferramenta de corte. A largura da fita é em geral de algumas dezenas de milímetros e a sua espessura é de preferência de alguns centésimos de milímetro. Podem escolher-se quaisquer outras dimensões, sem que por isso se saia do quadro da presente invenção.

Verificou-se que a técnica de obtenção das fitas por torneamento de uma barra de material elástico por meio de uma ferramenta de corte dá uma fita não lisa que ê particularmente conveniente para a realização do substrato procurado.

recurso a outras técnicas de obtenção de fitas, por exemplo por recorte a partir de películas é também possível

As fitas podem ser fabricadas por extrusão do material plástico fundido. Eventualmente pode prever-se um tratamento superficial de uma ou das duas faces com vista a modificar o estado de superfície da fita.

Os materiais plásticos utilizados para a obtenção das fitas são escolhidos entre as poliolefinas, as poliamidasi< os poliésteres, o ABS ou outros copolímeros. Os materiais plásticos usados são rígidos, semi-rígidos ou flexíveis.

De preferência utilizar-se-á um material plástico

tal como o polietileno ou o polipropileno que dá fitas particularmente convenientes para a obtenção das meadas.

As meadas de fitas podem ser obtidas a partir de uma técnica de fabricação qualquer.

Para obter as meadas, enrolam-se as fitas regularmente nos órgãos de manutenção, constituídos, por exemplo, por armações tubulares ou de outros perfilados, por rotação destas fitas em torno de um eixo de rotação situado de preferência a meia distância entre os órgãos de manutenção. Podem utilizar-se quaisquer outras técnicas de bombinagem.

Segundo uma forma de realização particularmente interessante, é possível simultaneamente com o enrolamento em espiral nos órgãos de manutenção torcer a fita sobre si mesma.

guarnecimento das armações pode série de passagens sucessivas numa mesma secç fixação das fitas nas longarinas das armações de pinças, de soldadura ou de qualquer outro As armações são fixadas no recinto fechado do fixa ou amovível.

compreender uma ão da armação. A obtém-se por meio meio de fixação.

filtro de maneira

Em princípio, as fitas têm uma e são enroladas em espiral nas armações, à espiras por metro corrente da armação.

largura de 1 razão de 1,5 a 5 cm a 3,5

Mostrou-se ser interessante, de acordo com uma forma de realização vantajosa da presente invenção, prever uma montagem de condutas que levam ar (ou outro gás) sob pressão para a meada de fita a fim de limpar e abrir as meadas de fita.

aparecem na

Outros pormenores de exec descrição de pormenor que ução da presente se segue de uma invenção forma de

- 5 realização da presente invenção, dada a título de ilustração, sem carácter limitativo.

Breve descrição dos desenhos

As figuras dos desenhos anexos representam:

A fig. 1, uma vista esquemática do sistema de enrolamento das fitas nos órgãos de manutenção;

A fig. 2, uma vista em corte longitudinal e uma vista em corte transversal dos órgãos de manutenção;

A fig. 3, uma vista em perspectiva e uma vista em corte frontal de uma meada de fita pronta para ser colocada num módulo de filtro biológico; e

A fig. 4, uma vista em corte de um módulo de filtro biológico.

Descrição de um modo de realização preferido da invenção

As fitas são obtidas a partir de uma bobina de peH cuia de polietileno de 0,03 mm de espessura e cerca de 1000 m de comprimento que se cortou longitudinalmente a fim dé obter fitas com uma largura de 20 mm.

A fig. 1 representa uma vista esquemática do sistema de enrolamento das fitas nos órgãos de manutenção.

As fitas (1) são enroladas em dois órgãos de manutenção (3) que, no caso presente, são tubos de PVC com o comprimento de 1 m e o diâmetro de 16 mm. Estes dois órgãos de manutenção (3) são colocados nas duas extremidades distantes de 1,1 mm de uma forquilha rotativa (5).

Podem enrolar-se simultaneamente várias fitas provenientes de diferentes bobinas(7,9,11) montadas em suportes (13,15,17) solidários com um dispositivo (19) comum que efectua um deslocamento vertical a fim de enrolar as fitas em espiral em torno dos órgãos de maniiitenção.

Os suportes (13,15,17) das bobinas estão além disso submetidos à rotação a fim de torcer a fita sobre si própria antes de ser enrolada em torno dos órgãos de manutenção.

A velocidade de rotação v1 da forquilha (5) e a velocidade de rotação v2 dos suportes (13,15,17) das diferentes bobinas são reguladas de modo a obter 1,5 a 2,5 espiras por metros corrente de fita.

A fig. 2 representa uma vista em corte longitudinal e uma vista em corte transversal dos órgãos de manutenção.

Depois do enrolamento da quantidade de fita desejada nos órgãos de manutenção assegura-se a fixação da fita (1) nos órgãos (3) por aplicação de um tubo (21) de PVC fendido (22) em todo o seu comprimento e com um diâmetro maior do que o dc órgão de manutenção (3). A passagem de um anel (23) de diâmetro menor do que o do tubo (21), apertado em cada extremidade, solidariza definitivamente as fitas em meadas susceptíveis de ser manipuladas.

Depois de ter enrolado e fixado as fitas nos dois órgãos de manutenção (3) dessolidarizam-se estes últimos da for quilha rotativa (5).

E necessário ter em conta uma contração de cerca de 10% das fibras quando se libertam as meadas da forquilha de enrolamento. Isso é devido ao facto de se porem sob tracção as fitas quando se desenrolam das bobinas, quando se trabalha com

- 7 polipropileno.

Um segundo efeito da libertação das forquilhas de enrolamento consiste em dar mais espessura às meadas, organizando-se as espiras das fitas para formar uma almofada.

A fig. 3 representa uma vista em perspectiva e um corte frontal de uma meada de fita pronta para ser colocada num módulo de filtro.

Os órgãos de ligação são colocados horizontalmente no fundo e no cume do módulo de modo que as meadas fiquem colocadas substancialmente verticais. A título de ilustração, eis um exemplo de realização das meadas.

Uma meada de 1 m² pode ser realizada com 5 bobinas de fita de 1 000 metros de comprimento, de 2 cm de largura e 0,03 mm de espessura. Esta meada é então constituída, para cada face, por 100 m² de suporte no qual pode fixar-se a flora bacteriana, ou seja no total uma meada fornece 200 m² de suporte.

Se se colocarem 10 meadas como se descreveu anteriormente num filtro de 1 m³ (caixão cúbico de 1 m de aresta), o suporte bacteriano (fitas):

- pesa 30 Kg

- ocupa 3% do volume

- proporciona mais ou menos 2 000 m² de superfície de fixação para a flora bacteriana por m³, enquanto que os melhores resultados de acordo com a técnica anterior apenas permitiam obter 250 m² de suporte por m³.

As meadas segundo a presente invenção permitem vantajosamente obter uma superfície muito importante de suporte para a flora bacteriana, ocupando apenas um pequeno volume (3%) corte das massas de plástico para obter fitas finas optimiza a superfície proporcionada por unidade de peso de material utilizado em relação aos outros sistemas conhecidos

A fim de facilitar a limpeza e a abertura (colocação da flora bacteriana excedentária em movimento) no módulo de filtro biológico, previu-se um dispositivo constituído por tubos (31) que leva ar impulsionado para o centro e/ou para sobre as meadas.

Previram-se furos laterais (33) nos tubos para ejec: tar o ar impulsionado para as meadas.

A fig. 4 representa uma vista em corte de um módulo de filtro biológico constituído por um cubo com 1 m de aresta no qual estão dispostas 9 meadas providas de 3 Kg de fitas por meada.

Aa águas usadas são conduzidas (em (101)) e lançadas no depósito que constitui o filtro biológico. As meadas (103 estão dispostas verticalmente. A limpeza e a abertura das zonas interiores das meadas são asseguradas por uma distribuição de ar fornecido intermitentemente, proveniente de tubos perfurados (105) situados no interior das meadas, enquanto que a limpeza e a abertura das zonas exteriores destas meadas é realizada por meio do ar impulsionado proveniente de tubos (107) perfurados colocados por baixo das referidas meadas.

Na conduta de alimentação de ar impulsionado previii -se uma derivação desse ar impulsionado destinada aos dispositivos de limpeza.

oxigénio necessário para a flora bacteriana provém igualmente da alimentação de ar impulsionada e é levado

para um difusor (111), onde este oxigénio se difunde para uma coluna de oxigenação (113).

As águas depouradas são lavadas (em (115)), podendo eventualmente prever-se um decantador.

Os materiais utilizados tanto para a realização do suporte como para o recinto que contém este último permitem o conjunto imersível e susceptível de flutuar, devido ao seu peso específico próximo da unidade.

As meadas podem igualmente servir de guarnição nos reservatórios de filtros biológicos clássicos. A duração de vida é grande, tendo em conta a impossibilidade de degradação biológica dos materiais escolhidos para a sua realização.

A orientação das fitas favorece a eliminação das partículas de lamas activadas e torna a penetração na guarnição, em caso de colmatação, fácil por sistemas de limpeza clássicos.

Este sistema de filtro biológico pode ser alimentado com ar e com água por todos os processos clássicos e funcionar em aerobiose ou em anaerobiose.

Exemplo numérico

Um módulo de filtro biológico de 1 m³, constituído por 9 meadas de 200 m², ou sejam 1 800 m²/m³ de superfície de suporte, para a fixação da flora bacteriana, dá-nos os resultados seguintes:

volume total do filtro varia com o tipo de oxigenação escolhido, por exemplo o sistema de ar impulsionado, o emulsor de superfície, a bomba de ejectar (venturi), oxigénio

líquido, etc.

Neste exemplo, utilizou-se a técnica de ar impulsionado integral (simultaneamente para a oxigenação, a reciclagem e a abertura-1impeza).

caudal bruto de água é de 10 I/m ou de 14,4 m³/dia convém notar que 14,4 m³/dia correspondem a 80 ou 96 equivalentes habitantes, em volume, segundo a norma adoptada de 150 ou 180 1/dia Eq. h.

A taxa de 0£ sob as fitas é mantida entre 1,5 e

3,2 ppm pela modulação do caudal de ar.

A temperatura varia entre 12 e 14°C.

Os resultados são:

DCO médio à entrada: 482 mg de 0£

DCO médio à saida: 68 mg de 0£ rendimento tem o valor (482-68) : 482 = 85,9%.

emprego sucessivo do módulo em série permite reduzir o DCO abaixo das normas preconizadas nos regulamentos do tratamento das águas usadas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

Filtro biológico para a depuração das águas usadas, caracterizado por compreender como suporte bacteriano um conjunto de meadas de fitas (1) substancialmente contínuas, de material plástico, numa disposição espiralada em torno de pelo menos dois órgãos de manutenção (3).

- 2* Filtro biológico de acordo com a reivindicação 1, crracterizado por o conjunto das meadas de fitas (1) ser realizado carregando o mesmo com um leito bacteriano segundo técnicas clássicas e dispondo-o, graças aos órgãos de manutenção, num reservatório de tratamento das águas usadas, de preferência segundo planos verticais sucessivos.

- 3^â Filtro biológico de acordo com uma qualquer das re_i vindicações anteriores, caracterizado por os órgãos de manutenção se apresentarem sob a forma de uma armação que pode ser extraída, com as meadas de fitas que o guarnecem.

_ 4ã _

Filtro biológico de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por se colocarem de 3 a 10 armações guarnecidas com meadas de fitas, segundo planos verticais paralelos, por metro corrente.

- 5§ 12

Filtro biológico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as fitas que formam as meadas serem substancialmente contínuas, isto é, apresentarem um comprimento grande para poderenser dispostas facilmente em torno dos órgãos de manutenção.

- 6ã Filtro biológico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a fixação das fitas no órgão de manutenção ser assegurada por fixação com clipes de um tubo (21) fendido longitudinalmente com um diâmetro superior ao órgão de manutenção , (3).

- 73 „

Filtro biológico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as fitas serem obtidas a partir de uma barra de material plástico transformado em fitas contínuas por torneamento.

- 8® Filtro biológico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as fitas serem obtidas cortando películas.

- gs Filtro biológico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por os materiais plásticos utilizados para a obtenção das fitlas serem escolhidas entre as poliolefinas, as poliamidas, os poliésteres, 0 ABS ou outros copolímeros.

- 108 _

Filtro biológico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a largura da fita ser da ordem de algumas dezenas de milímetros e a sua espessura ser de preferência da ordem de alguns centésimos de milímetro.

- IP Filtro biológico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as fitas terem um comprimento de 1 a 5 cm e serem espiraladas sobre os órgãos de manutenção à razão de 1,5 a 3,5 espiras por metro corrente do órgão de manutenção.

- 123 _

Filtro biológico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as meadas serem obtidas enrolando regularmente as fitas (1) . em órgãos de manutenção (3) por rotação destas fitas em torno de um eixo de rotação de uma forquilha (5) situada de preferência a meia distância entre os órgãos de manutenção (3).

- 13â Filtro biológico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a fita ser torcida sobre si mesma simultaneamente com o enrolamento espiralado nos órgãos de manutenção (3).

- 14 Filtro biológico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender uma montagem de condutas que levam ar ou um outro gás sob pressão para a meada de fita a fim de limpar e/ou desamontoar as meadas de fita.

- 14 Foi inventor Cilson Robert, belga, residente Batti-Gérard, 11, B-4500 Tihange, Bélgica.

Lisboa,

1991