WO2018098547A1 - Filtro biológico para reatores de metanização e reator para metanização de efluentes industriais - Google Patents

Filtro biológico para reatores de metanização e reator para metanização de efluentes industriais Download PDF

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WO2018098547A1
WO2018098547A1 PCT/BR2017/050350 BR2017050350W WO2018098547A1 WO 2018098547 A1 WO2018098547 A1 WO 2018098547A1 BR 2017050350 W BR2017050350 W BR 2017050350W WO 2018098547 A1 WO2018098547 A1 WO 2018098547A1
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filter elements
layer
filter
effluent
methanization
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PCT/BR2017/050350
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English (en)
French (fr)
Inventor
Luis Felipe de Dornfeld Braga COLTURATO
Thiago Dornfeld Braga COLTURATO
Felipe Correia de Souza Pereira GOMES
Tathiana Almeida SERAVAL
Original Assignee
Adecoagro Vale Ivinhema S.A.
Methanum Engenharia Ambiental Ltda-Me
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • B01D24/02—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with the filter bed stationary during the filtration
    • B01D24/10—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with the filter bed stationary during the filtration the filtering material being held in a closed container
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28—Anaerobic digestion processes

Definitions

  • the present invention relates initially to a novel biological filter to be applied to effluent methanization reactors, and more preferably to anaerobic vinasse methanization reactors generated in ethanol production plants.
  • the biological filter, object of the present invention has a structural configuration that comprises a series of technical, constructive and functional aspects capable of providing the formation of a chemical-biological medium within the reactors favorable for the processing of vinasse and, thus, promote the valuation of this type of industrial effluent.
  • the present invention relates to a reactor for methanization of industrial effluents, more particularly for methanization of the vinasse generated in the plants during ethanol production, which is comprised of a biological filter according to the present invention. , combined with a number of complementary mechanisms that provide a significant improvement of the culture and biological environment for wastewater treatment and, consequently, a substantial increase in biogas production.
  • the methanization process has been successfully applied in the biological treatment of different types of organic effluents, for example in the domestic sewage and wastewater treatment sector of the food and beverage industry. mainly due to the benefits and advantages it reveals when compared to aerobic processes such as low operating cost, low sludge generation rate, biofertilizer generation, minimization of greenhouse gas emissions as well as biogas generation which can be used as an alternative energy source for the plants.
  • UASB-type reactors Upfiow Anaerobic Sludge Blanket
  • UASB-type reactors Upfiow Anaerobic Sludge Blanket
  • a supervision system capable of monitoring mainly the flow of process liquids and gases, effluent pressure, temperature and pH.
  • the methanization process can occur over a very wide temperature range, for example between 0 and 97 ° C.
  • the mesophilic (37 ° C) and thermophilic (55 ° C) bands are the most recommended for anaerobic treatment of organic waste and effluents.
  • the most common prior art methanization processes are performed in the mesophilic range, mainly because they are more robust, withstand higher operational disturbances, such as temperature variations, load shocks and / or process inhibiting elements.
  • Another factor that has a decisive influence on the predominance of methanization processes in the mesophilic range is that the vast majority of substrates to be used in the process are at room temperature, thus avoiding the waste of complementary energy to heat the substrates if the thermophilic strip methanization process is performed.
  • thermophilic range can provide greater efficiency in the rate of stabilization of organic matter, making the systems withstand a larger amount of waste per reactor volumetric unit, called Load. Volumetric Organic - VOC, which allows obtaining small reactors.
  • the methanization process is still very incipient, especially for the treatment of vinasse, which requires differentiated and careful treatment.
  • the high concentration of sulphate, antibiotics and organic acids in vinasse oscillations in the generation and concentration of vinasse organic matter and the high hydrogen sulfide (H2S) content in the generated biogas end up causing problems with premature corrosion of engines, as well as a low biogas compression efficiency, which is likely to justify the rare projects and facilities in place for vinasse methanization.
  • H2S hydrogen sulfide
  • the vinasse contains a substantially acidic pH of the order of 4, so it is necessary to adapt the substrate to the methanization process conditions, which operates at neutral pH. This condition requires a high demand for alkalizing chemical compounds, which results in a considerable additional operating cost.
  • the main alkalizers used are sodium hydroxide and calcium carbonate, whose costs are relatively high, to the point of even making the processing of vinasse economically viable through methanization;
  • Vinasse has high concentrations of potassium, but has low concentrations of other macro / micronutrients essential for the methanization process, requiring complementation to make the composition suitable for the methanization process, especially in relation to phosphorus and nitrogen. As a consequence, the costs are increased and the process may become unfeasible;
  • Presence of antibiotics In the sugar-energy sector it is quite common to use antibiotics / biocides / bactericides in microbial control in fermentation vats of the ethanol production process. Considering that methanization is a biological process and therefore totally dependent on the action of microorganisms, the residual antibiotic / biocides / bactericides present in vinasse may cause toxicity / inhibition of microorganisms. As should be appreciated, depending on the residual concentrations of these substances in vinasse, the inhibition of the methanization process can be verified, reducing reactor productivity;
  • Vinasse is an effluent that does not have as its final destination the release into water networks, but its use in fertigation. Thus, no analyzes are performed to monitor the concentration of organic matter (eg, COD and / or BOD Chemical and Biological Oxygen Demands, respectively), resulting in information deficiencies for the sizing of methanization plants.
  • the COD varies considerably according to the production process, ie, according to the manufacture of ethanol from molasses, juice, molasses + juice, etc.
  • the sugar-energy sector operates intermittently, usually for a period of 8 to 9 months per year, in line with the sugarcane harvesting period. For this reason, the methanization reactors are subjected to shutdowns in the off-season, which necessitates the annual restarting of the biological environment. Typically, methanization processes require up to about three months to put the biological medium into operation, and may render the process unfeasible by not treating the entire vinasse and consequently reducing the amount of biogas generated.
  • One option for maintaining reactor operation during off-season periods would be to use substrates available in the region. However, to perform this substrate replacement, materials with a solids content similar to that of vinasse should be sought, so that substrate exchange does not promote sediment accumulation inside the reactor. As should be noted, from a logistical and practical point of view, this option is not viable as transport and / or pumping of the substrate can lead to high costs; and
  • the vinasse reveals properties that prevent the proper formation of granules of their microorganisms and, as a result, cannot generate an adequate sludge mantle for the processing of the vinasse. More particularly, it is observed that the vinasse has characteristics and properties that make the natural formation of the granules impossible due to the upward velocity of the substrate within the reactors. For these reasons, the vinasse methanization process in conventional UASB reactors eventually results in biogas generation and effluent treatment below desired levels.
  • JP2000246282, CN 104649411, KR20060019643, KR20020078169, CN203768109, CN203360112 and CN 202829705 disclose anaerobic reactors that end up incorporating a sort of filter culture into the medium, and thereby attempt to improve the culture of the medium. inside the reactor and, consequently, obtain better results, both in the effluent treatment and in the biogas generation.
  • the filtering structures used in state of the art reactors simply seek to promote a certain adhesion of the microorganisms in them, in order to obtain a more concentrated medium in the same and, thus, improve the conditions of effluent treatment.
  • the solutions presented refer to said filtering structure superficially, which clearly demonstrates some uncertainty and uncertainty as to the real effectiveness of this structural model, mainly to obtain results involving the creation of a biofilm and cocoons in the filter. , sedimentation and generation of microbial granules at the base of the reactor.
  • state-of-the-art reactors used for effluent methanization and biogas generation reveal improper and inadequate structures for the processing of effluents from the sugar-energy industry, especially vinasse. More specifically, state-of-the-art reactors reveal restrictions and drawbacks that impede vinasse processing and, more objectively, some models include biological filters whose characteristics are not effective and capable of providing adequate biogas uptake and uptake.
  • reactors for methanization of industrial effluents known in the state of the art lack technical and constructive solutions that make possible the proper and viable processing of vinasse, especially regarding the adequacy of pH levels. substrates, as well as the proper granulation of bacteria to provide a suitable biological culture for vinasse treatment and biogas generation.
  • the biological filter according to the present invention comprises a set of features specially designed and developed to effectively solve the problems, limitations and drawbacks observed in the state of the art.
  • anaerobic reactor biological filter for anaerobic reactors preferably intended for vinasse methanization, comprising technical, constructive and functional aspects capable of promoting the sedimentation of bacteria for the formation of a sludge mantle. with high concentration by increasing microbial density.
  • the anaerobic reactor biological filter object of the present invention, comprises a configuration capable of forming a bacterial sedimenter which provides for the forced creation of granules in the lower region of the reactors.
  • said biological filter for anaerobic reactors according to the present invention is intended to generate a means of adhesion of the bacteria during the upward movement of the substrate within the reactors, which provides a significant increase in the concentration in the reactor. base and along the reactor filter and, consequently, a higher concentration of microorganisms for the treatment of vinasse.
  • an anaerobic reactor whose characteristics have been developed to provide a suitable biological medium for the vinasse methanization process. More preferably, the anaerobic reactor comprises technical and constructive aspects that substantially reduce the use of alkalizing agents to increase and regulate the pH of the substrate.
  • Another object of the present invention is to provide an anaerobic vinasse methanization reactor of the sugarcane industry with high efficiency in substrate treatment, but mainly in biogas generation.
  • the anaerobic reactor of the present invention comprises a set of features capable of promoting not only the adhesion of microorganisms to the biological filter, but also the forced generation of granules and thereby to obtain a high concentration bacterial sludge mantle and, consequently with a high microbial density.
  • the present invention comprises a biological filter for industrial effluent methanization reactors, which is basically formed by layers of filter elements which contain they are spaced apart, and each layer positions its filter elements angularly displaced relative to the filter elements of a subsequent layer.
  • the biological filter is formed by at least one filter assembly formed by at least two layers of filter elements, the first layer being formed by spaced apart and disposed filter elements. substantially orthogonally (x), while the second layer is formed of other filter elements spaced apart and arranged substantially orthogonally (z), angularly offset from said first layer filter elements.
  • the third layer is formed of filter elements spaced from one another and also arranged substantially orthogonally (x), angularly displaced with respect to said second layer filter elements, and horizontally displaced with respect to the first layer filter elements
  • the fourth layer it is formed of filter elements spaced apart and arranged substantially orthogonally (z), angularly displaced with respect to said third layer filter elements but horizontally displaced with respect to the second layer filter elements.
  • the biological filter comprises a series of cocoons arranged in each layer, each cocoon being formed by the respective spacings provided between said filter elements in each layer.
  • said horizontal displacement between the layers whose filter elements are arranged in the same orthogonal (x, y) direction as the biological filter comprises a size substantially equal to the sectional size. of said filter elements.
  • said layers of filter elements of the biological filter are locked through a support structure responsible for keeping all filter elements and their layers in their positions, avoiding any change. configuration when ascending the substrate.
  • the biological filter comprises three sets of filter element layers, each set comprising at least four layers with their respective filter elements positioned to conform said adhesion cocoons. of microorganisms.
  • the present invention comprises an industrial effluent methanization reactor which is comprised of a structure within which a biological filter consisting of at least one filter assembly is installed, each filter assembly comprising a series of layers formed by filter elements which are spaced apart, and each layer has its filter elements offset angularly with respect to the filter elements of the subsequent layer.
  • each filter assembly of said biological filter installed in the reactor for methanization of industrial effluents, is formed by at least two layers of filter elements, the first layer being formed by elements filters spaced apart and arranged substantially orthogonally (x), the second layer is formed by filter elements spaced apart and arranged substantially orthogonally (z), angularly offset with respect to said filter elements of said first layer.
  • the third layer is also formed of filter elements spaced apart and arranged substantially orthogonally (x), angularly displaced relative to said filter elements of said second layer. , and are offset horizontally with respect to the filter elements of the first layer.
  • the fourth layer is comprised of filter elements spaced apart and arranged substantially orthogonally (z), angularly offset relative to said filter elements of the third layer, and horizontally offset relative to said elements.
  • the industrial effluent methanization reactor comprises a biological filter having a plurality of adhesion and hibernation cocoons, which are formed by the respective spacing of the filter elements of each layer of filtering elements.
  • the industrial effluent methanization reactor according to the present invention also comprises a feed system provided at the base of the reactor structure which is formed by a uniform distribution structure of the effluent.
  • said effluent feed system is formed by an inlet duct that is divided into a series of primary branches whose ends are provided with secondary branches provided with nozzles for uniform distribution of effluent along the base of said structure of the present. reactor.
  • the reactor structure for industrial effluent methanization comprises an effluent extraction channel disposed along the upper edge of the reactor wall. More preferably, this effluent extraction channel is disposed along the entire upper edge of the reactor structure.
  • the industrial effluent methanization reactor comprises a sludge extraction system which is positioned in the region (I) of the reactor structure, preferably just below said biological filter. More preferably, said sludge extraction system comprises an outlet duct that is fluidly connected with primary and secondary branches for uniform sludge collection in the region below the biological filter.
  • Another feature of the industrial effluent methanization reactor, object of the present invention is to comprise an alkalinizing system for supplying alkalinizing agents to the effluent originating from ethanol production at the plants (U) in order to regulate the substrate pH before feed said reactor. More particularly, the alkalizing system is arranged prior to reactor power, preferably connected to the inlet duct of said power system.
  • the industrial effluent methanization reactor comprises an alkalinizing system fluidly connected through a pipe to said effluent extraction channel disposed along the upper edge of the reactor wall. Additionally, said alkalizing system is fluidly connected through another pipe to the sludge extraction system.
  • the industrial effluent methanization reactor comprises a structure which may have different configurations, such as rectangular and circular, as well as may be constructed on the ground, or grounded, excavated or semi excavated.
  • the biological filter is preferably installed in a position equivalent to about 2/3 of the height of the structure.
  • Figure 1 shows a perspective view of an industrial effluent methanization reactor with a biological filter according to the present invention
  • Figure 2 shows an enlarged view of a detail of the biological filter object of the present invention
  • Figure 3 shows a partial perspective view of the biological filter according to the present invention
  • Figure 4A shows a side view of the industrial effluent methanization reactor illustrating the biological filter object of the present invention, according to an observer indicated by A in Figure 3;
  • Figure 4B shows another side view of the industrial effluent methanization reactor illustrating the biological filter object of the present invention, according to an observer indicated by B in Figure 3;
  • Figure 5 shows a side view of the industrial effluent methanization reactor, preferably applied for vinasse processing according to the present invention
  • Figure 6 shows a top view of the reactor base shown in Figure 5, illustrating a preferred embodiment of the effluent feed mechanism
  • Figure 7 shows a view of a preferred embodiment of the duct assembly for extracting, feeding material and constituting a cleaning system of the industrial effluent methanization reactor filter element in accordance with the present invention.
  • the biological filter 1 is designed to be installed and formed within reactors 2 for the treatment of industrial effluents.
  • the biological filter 1 according to the present invention is comprised of layers 3 formed by filter elements 4 which are spaced apart, and each layer 3 has its filter elements 4 angularly displaced with respect to the filter elements 4 of the subsequent layer 3.
  • the present biological filter 1 is comprised of at least one filter assembly 5 formed of at least two, and preferably four, layers 3 of filter elements 4, wherein the first layer 3a is formed of spaced filter elements 4a. mutually arranged in substantially orthogonal (x) direction, the second layer 3b is formed of filter elements 4b spaced apart and arranged substantially in the orthogonal (z) direction angularly offset from said filter elements 4a of layer 3a.
  • the third layer 3c is formed of filter elements 4c spaced apart and arranged substantially orthogonal (x), but offset horizontally with respect to the filter elements 4a of the first layer 3a.
  • the fourth layer 3d is formed of filter elements 4d spaced apart and arranged substantially orthogonally (z), but offset horizontally with respect to the filter elements 4b of the second layer 3b.
  • the amount of filter element layers 4 of filter assembly 5 may vary depending on the design and the physical, chemical and biological properties of the industrial effluent to be treated and processed, and, therefore, the biological filter according to the present invention may comprise two, three, four or more layers 3, provided that keep said filter elements 4 apart and angularly displaced between the different layers 3.
  • the filter assembly 5 can form a hive-like configuration by forming a plurality of cocoons 6, or clearances, in each layer 3. More specifically, said cocoons 6 They are formed by the horizontal spacing of the filter elements 4 of each layer 3 and, thus, it is possible to obtain favorable conditions for the adhesion of microorganisms during the upflow of the material.
  • the configuration of the filter elements 4 and especially the composition formed by the layers 3 ends up causing a barrier to the upstream of the material being processed and thus granulation is achieved. microorganisms in the region below the biological filter, ie in the lower region of the methanization reactor.
  • the horizontal displacement between the layers 3 whose filter elements 4 are arranged substantially in the same direction (x or z), is relatively equal to the sectional size of the filter elements 4, so that said filter elements of a the layers lie relatively on the cocoons 6 formed by the filter elements of the lower layer and thus a certain restriction on upward flow can be obtained.
  • such horizontal displacement may be different from the sectional size of said filter elements, but preferably should comprise a size sufficient to be arranged at least partially on said cocoon formed by the adjacent layers. .
  • the configuration of the biological filter 1 according to the present invention provides favorable conditions for adhesion and, to a certain extent, accumulation of the microorganisms in the cocoons 6 and, thus, it is possible to substantially reduce the activation time of the reactors, especially after the off-season periods, where there is no processing of vinasse.
  • Biocontroller 1 cocoons 6 are suitably designed to provide for the retention and hibernation of microorganisms when reactors come to a standstill.
  • this ability to retain microorganisms in their cocoons 6 through the present biological filter 1 makes it possible to substantially reduce the losses usually caused by the wash-out phenomenon that occurs when there is some imbalance in the process, either due to effluent conditions, such as high levels of chemicals (biocides and antibactericides) during ethanol production, as other events that may destabilize the reactor microbial culture medium and, consequently, eliminating the microorganisms responsible for methanization.
  • said layers 3 of filter elements 4 are locked through a support structure 7 whose purpose is to support and lock said filter elements 4 to maintain them. properly positioned and under the conditions for formation of said cocoons 6.
  • the biological filter 1 comprises three filter assemblies 5, each formed by said at least four layers 3 with their respective filter elements 4 positioned to obtain said cocoons 6.
  • said filter elements 4 may be of different types and nature.
  • these filter elements 4 may be foams, plastic rods, cooling tower fillings, etc.
  • the present invention also relates to a reactor for methanization of industrial effluents, preferably vinasse originating from the ethanol production process in the sugar-power plants.
  • the methanization reactor 20 according to the present invention comprises a structure 21 within which a biological filter 10 formed by sets of layers of filter elements is accommodated, each set consisting basically of layers comprised of elements filters that are spaced apart, and each layer has its filter elements angularly displaced relative to the filter elements of the subsequent layer.
  • said industrial effluent methanization reactor comprises a biological filter as previously defined, comprising at least one filter assembly formed of at least two and preferably four layers 30. of filter elements 40, wherein the first layer 30a is formed of substantially spaced orthogonal (40) spaced apart filter elements 40a, the second layer 30b being substantially orthogonal (40a) spaced apart filter elements 40b z), that is, angularly displaced with respect to said filter elements 40a of layer 30a.
  • the third layer 30c is formed of filter elements 40c spaced apart and arranged substantially orthogonally (x), i.e. angularly displaced relative to said filter elements 40b of layer 30b, and horizontally displaced with respect to the filter elements 40a of the first layer 30a
  • the fourth layer 30d is formed of the filter elements 40d spaced apart and arranged substantially orthogonally (z) but horizontally displaced with respect to the filter elements 40b of the first layer 30a.
  • second layer 30b is formed of filter elements 40c spaced apart and arranged substantially orthogonally (x), i.e. angularly displaced relative to said filter elements 40b of layer 30b, and horizontally displaced with respect to the filter elements 40a of the first layer 30a
  • the fourth layer 30d is formed of the filter elements 40d spaced apart and arranged substantially orthogonally (z) but horizontally displaced with respect to the filter elements 40b of the first layer 30a.
  • said biological filter 10 comprises a series of cocoons 60 for the adhesion, retention and sedimentation of microorganisms and, Thus, it is possible to obtain the forced granulation of the bacteria in the region (I) of the reactor 20, below said biological filter 10.
  • said reactor 20 comprises a feed system 22 disposed at its base, which is comprised of a structure capable of promoting uniform distribution of effluent at the base of reactor 20 and thereby allowing upward flow. material occurs more evenly from the lower region (I) below said biological filter 10 to the upper region (S) above said biological filter 10.
  • FIG. 6 shows a possible and preferred embodiment of the wastewater supply system 22 according to the present invention.
  • the effluent feed is provided in an inlet duct 22a which is divided into a series of primary branches 22b whose ends are provided with a series of secondary branches 22c with ejector nozzles to distribute the effluent throughout the entire stream.
  • inlet duct 22a which is divided into a series of primary branches 22b whose ends are provided with a series of secondary branches 22c with ejector nozzles to distribute the effluent throughout the entire stream.
  • other configurations may be readily adopted by those skilled in the art, provided that said effluent feed is performed uniformly on the reactor base 20.
  • the structure 21 of reactor 20 further comprises an effluent extraction channel 23 disposed along the upper edge of the reactor wall 20.
  • said channel is formed along the entire upper edge of structure 21 of the reactor.
  • the industrial effluent methanization reactor comprises a duct assembly 24 for extracting, feeding material and configuring a filter element cleaning system. Its purpose is to promote the extraction of sludge and, optionally, the feeding of effluents or other materials, for example water, when it becomes a biological filter cleaning system.
  • Said duct assembly 24 is positioned in region (I), just below said biological filter 10.
  • Figure 7 shows a preferred embodiment of said duct assembly 24 which is formed by a main duct 24a which is connected fluidically with primary 24b and secondary 24c branches. More specifically, this set of ducts 24, when in the function of sludge extractor, aims to equalize the biological culture medium and, more specifically, to promote the equilibrium of the concentration of microorganisms, if the microbial density is much higher than desired.
  • the duct assembly 24 is reconfigured with valve position changes and is then used to clean the biological filter by injecting material (vinasse, water, etc.) rather than extracting sludge. This setting is extremely important for periodic filter cleaning without the need for reactor opening.
  • this set of ducts 24 Another purpose of this set of ducts 24 is to allow the reinoculation of the lower region (I) in order to obtain the increase of microbial density in this region, also obtained by changing valve positions.
  • the effluent flow can only be recirculated in the lower region (I) of the reactor and, consequently, it is possible to increase the concentration of microorganisms more quickly, which is very desirable in the reactor processing starts.
  • the industrial effluent methanization reactor according to the present invention further comprises an alkalinizing system 25 responsible for supplying alkalinizing agents to the effluent originating from ethanol production at the plants (U) before feeding the reactor through the inlet duct. 22a of the feed system 22.
  • Said alkalizer system 25 may be fluidly connected through a pipe 25a to the effluent extraction channel 23 disposed along the upper edge of the reactor wall 20, as well as through a pipe 25b to the assembly of
  • the main advantage of these connections is the possibility of promoting effluent recirculation in different states and, more particularly, effluent in the upper (S) and lower (I) regions, ie above and below the biological filter 10.
  • Another major advantage of this recirculation and reinoculation through the alkalizing system 25 is the possibility of increasing the effluent pH supplied by the plants (U) and thereby substantially reducing the use of alkalizing agents in the methanization process, especially the methanization process. vinasse whose original pH is relatively low (acidic) and for the methanization process a neutral or alkaline pH is required. Thus, by reducing the use of alkalizing agents, it becomes possible to considerably reduce the costs involved in the vinasse methanization processes and, consequently, making this type of processing in sugarcane plants economically viable.
  • the structure 21 of the industrial effluent methanization reactor may comprise different configurations, from rectangular, circular, or any other desired shape.
  • it can be built on the ground, or grounded, excavated or semi-excavated.
  • said biological filter is preferably installed at a position equivalent to about 2/3 of the height of the reactor structure (21).
  • this height may vary according to the type of effluent to be processed, and especially due to the physical, chemical and biological properties of this material.
  • the present reactor is operated and controlled by a monitoring center, in which measuring instruments are provided that will constantly send signals to a supervisory system to adjust the operating parameters.
  • this control takes place in an automated or semi-automated manner, ensuring adequate levels of precision and safety for the processing of industrial effluents, especially for vinasse that requires its own specific conditions.

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Abstract

A presente invenção está relacionada a um filtro biológico para reatores anaeróbios e um reator para metanização de efluentes industriais, preferencialmente da indústria sucroenergética, os quais são compreendidos por características desenvolvidas para solucionar, de forma eficaz, os problemas, as limitações e os inconvenientes observados no estado da técnica. Mais particularmente, o filtro biológico compreende camadas (3) de elementos filtrantes (4) que estão espaçados entre si, e cada camada dispõe seus elementos filtrantes (4) angularmente deslocados em relação aos elementos filtrantes (4) da camada (3) subsequente. Já o reator para metanização compreende uma estrutura (21) responsável por acomodar um filtro biológico (10) que compreende ao menos um conjunto (50) de camadas (30) de elementos filtrantes (40), sendo que cada conjunto é formado por camadas (30) constituídas por elementos filtrantes (40) que estão espaçados entre si, e cada camada dispõe seus elementos filtrantes angularmente deslocados em relação aos elementos filtrantes da camada subsequente.

Description

"FILTRO BIOLÓGICO PARA REATORES DE METANIZAÇÃO E REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS"
CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção refere-se, inicialmente, a um novo filtro biológico para ser aplicado em reatores para metanização de efluentes, e mais preferencialmente, em reatores anaeróbios para metanização de vinhaça gerada nas usinas de produção de etanol. Particularmente, o filtro biológico, objeto da presente invenção possui uma configuração estrutural que compreende uma série de aspectos técnicos, construtivos e funcionais capazes de propiciar a formação de um meio químico-biológico dentro dos reatores favorável para o processamento da vinhaça e, com isso, promover a valoração desse tipo de efluente industrial.
[0002] Adicionalmente, a presente invenção refere-se a um reator para metanização de efluentes industriais, mais particularmente para a metanização da vinhaça gerada nas usinas durante a produção de etanol, o qual é compreendido por um filtro biológico de acordo com a presente invenção, combinado com uma série de mecanismos complementares que proporcionam uma significativa melhora da cultura e do meio biológico para o tratamento dos efluentes e, consequentemente, um aumento substancial na produção de biogás.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[0003] Conforme deve ser apreciado pelos técnicos no assunto, o processo de metanização vem sendo aplicado com sucesso no tratamento biológico de diferentes tipologias de efluentes orgânicos, por exemplo, no setor de tratamento de esgoto doméstico e de efluentes da indústria alimentícia e de bebidas, principalmente pelos benefícios e vantagens que revela quando comparado com os processos aeróbios, tais como baixo custo operacional, reduzida taxa de geração de lodo, geração de biofertilizante, minimização na emissão de gases relativos ao efeito estufa, bem como geração de biogás, que pode ser utilizado como fonte energética alternativa para as usinas.
[0004] Os processos de metanização conhecidos no estado da técnica para tratar efluentes líquidos normalmente utilizam reatores do tipo UASB (do inglês: Upfiow Anaeróbio Sludge Blanket) que são tratamentos anaeróbios de fluxo ascendente, sendo em alguns casos conduzidos praticamente de forma automatizada através de um sistema de supervisão capaz de monitorar principalmente as vazões dos líquidos e gases do processo, pressão, temperatura e pH dos efluentes. Atualmente, sabe-se que o processo de metanização pode ocorrer em uma faixa de temperatura bastante ampla, por exemplo entre 0 e 97°C. Porém, as faixas mesofílica (37°C) e termofílica (55°C) são as mais recomendadas para os tratamentos anaeróbios de resíduos e efluentes orgânicos.
[0005] Os processos de metanização mais usuais do estado da técnica são realizados na faixa mesófila, principalmente por ser mais robusta, suportar maiores perturbações operacionais, do tipo variações de temperatura, choques de cargas e/ou elementos inibidores do processo. Outro fator que influencia de forma determinante a predominância dos processos de metanização na faixa mesófila é que a grande maioria dos substratos a serem utilizados no processo estão na temperatura ambiente e, portanto, evita-se o gasto de energia complementar para aquecer os substratos, caso seja realizado o processo de metanização na faixa termofílica.
[0006] Entretanto, também é importante destacar que os sistemas que operam na faixa termofílica conseguem prover uma maior eficiência na velocidade de estabilização da matéria orgânica, fazendo com que os sistemas suportem uma quantidade maior de resíduos por unidade volumétrica do reator, a chamada Carga Orgânica Volumétrica - COV, o que permite obter reatores de porte reduzido.
[0007] Particularmente com relação ao setor sucroenergético, verifica-se que o processo de metanização ainda é muito incipiente, principalmente para o tratamento da vinhaça, a qual exige um tratamento diferenciado e cuidadoso. Isso porque, a elevada concentração de sulfato, antibióticos e ácidos orgânicos na vinhaça, oscilações na geração e concentração de matéria orgânica da vinhaça e o elevado teor de sulfeto de hidrogénio (H2S) no biogás gerado acaba provocando problemas com a corrosão prematura dos motores, assim como revelam uma baixa eficiência de compressão do biogás, razões essas que provavelmente justificam os raros projetos e instalações em funcionamento para a metanização da vinhaça.
[0008] Neste contexto, ao longo dos últimos anos, foi possível observar uma certa movimentação no setor de metanização de resíduos no intuito de conseguir desenvolver uma tecnologia capaz de viabilizar o tratamento da vinhaça nas usinas de etanol, tendo em vista o potencial na geração de biogás a partir desse substrato, assim como a sinergia existente entre os diversos resíduos e efluentes disponíveis nas usinas de etanol. Porém, de acordo com os conhecimentos disponíveis no estado da técnica, verifica-se que o processo de metanizaçao da vinhaça vem enfrentando algumas barreiras técnicas que o tornam inviável, principalmente pelos aspectos económicos envolvendo o tratamento desse tipo de efluente. Mais especificamente, pode-se destacar os seguintes pontos críticos na metanizaçao da vinhaça:
- Concentração de sulfato: As elevadas concentrações de sulfato na vinhaça resultam em um biogás com elevado teor de sulfato de hidrogénio (H2S), demandando elevados custos para propiciar a dessulfurização do biogás. Apenas a título informativo, na metanizaçao da vinhaça o teor de sulfato de hidrogénio pode atingir valores entre 5.000 a 50.000ppmV, enquanto que as concentrações típicas de sulfato de hidrogénio (H2S) no biogás gerado pelo tratamento de esgoto e FORSU (f ração orgânica de resíduos sólidos urbanos) é de 1.000-2.500ppmV;
- Valores de pH: A vinhaça contém um pH substancialmente ácido, da ordem de 4, por essa razão, faz-se necessária a adequação do substrato às condições de processo de metanização, que opera em pH neutro. Esta condição exige uma elevada demanda por compostos químicos alcalinizantes, o que resulta em um considerável custo operacional adicional. Os principais alcalinizantes utilizados são o hidróxido de sódio e carbonato de cálcio, cujos custos são relativamente altos, ao ponto de, inclusive, inviabilizar economicamente o processamento da vinhaça através da metanização;
- Disponibilidade de nutrientes: A vinhaça possui elevadas concentrações de potássio, porém apresenta baixas concentrações de outros macro/micronutrientes essenciais para o processo de metanização, exigindo uma complementação para tornar a composição adequada ao processo de metanização, especialmente em relação a fósforo e nitrogénio. Como consequência, aumenta-se os custos, podendo inviabilizar o processo; - Presença de antibióticos: No setor sucroenergético é bastante comum a utilização de antibióticos/biocidas/bactericidas no controle microbiano nas dornas de fermentação do processo produtivo de etanol. Considerando que a metanização é um processo biológico e, portanto, totalmente dependente da ação dos microrganismos, o residual de antibiótico/biocidas/bactericidas presente na vinhaça pode ocasionar toxicidade/inibição dos microrganismos. Como deve ser apreciado, dependendo das concentrações residuais dessas substâncias na vinhaça, pode-se verificar a inibição do processo de metanização, reduzindo a produtividade dos reatores;
- Concentrações de matéria orgânica: A vinhaça é um efluente que não possui como destinação final o lançamento em redes hídricas, e sim a utilização na fertirrigação. Desta forma, não são realizadas análises de monitoramento da concentração de matéria orgânica (ex: DQO e/ou DBO Demandas Química e Biológica de Oxigénio, respectivamente) na mesma, resultando em deficiências de informação para o dimensionamento de plantas de metanização. A DQO varia consideravelmente de acordo com o processo produtivo, ou seja, conforme a fabricação de etanol a partir do melaço, caldo, melaço+caldo, etc. Assim, ainda há pouca informação segura sobre a concentração de DQO na vinhaça, bem como a relação entre causa e efeito do processo produtivo e a qualidade do efluente, uma vez que os dados de literatura encontrados são pouco confiáveis;
Sazonalidade: O setor sucroenergético opera de forma intermitente, geralmente por um período de 8 a 9 meses anuais, em consonância com o período de colheita da cana de açúcar. Por essa razão, os reatores de metanização são submetidos a paradas nos períodos de entressafra, o que acarreta na necessidade de re-arranques anuais do meio biológico. Normalmente, os processos de metanização exigem até cerca de três meses para colocar o meio biológico em efetiva operação, podendo tornar inviável o processo pelo não tratamento da totalidade da vinhaça e consequentemente redução na quantidade de biogás gerado. Uma opção para a manutenção da operação dos reatores nos períodos de entressafra seria a utilização de substratos disponíveis na região. Porém, para a realização dessa substituição de substrato, deve-se buscar materiais com um teor de sólidos similares ao da vinhaça, de modo que a troca do substrato não promova acumulação de sedimentos no interior do reator. Como deve ser observado, do ponto de vista logístico e prático, esta opção não se mostra viável, uma vez que o transporte e/ou bombeamento do substrato pode acarretar em elevados custos; e
- Granulação dos microrganismos: A vinhaça revela propriedades que impedem a formação adequada de grânulos de seus microrganismos e, com isso, não consegue gerar um manto de lodo adequado para o processamento da vinhaça. Mais particularmente, observa-se que a vinhaça possui características e propriedades que acabam inviabilizando a formação natural dos grânulos em virtude da velocidade ascensional do substrato dentro dos reatores. Por essas razões, o processo de metanização da vinhaça nos reatores UASB convencionais acaba resultando na geração de biogás e tratamento do efluente abaixo dos níveis desejados.
[0009] Conforme deve ser do conhecimento geral dos técnicos no assunto, os reatores conhecidos no estado da técnica utilizados para o processo de metanização de substratos orgânicos revelam uma série de problemas, limitações e inconvenientes, os quais são ainda mais perceptíveis quando se deseja processar efluentes da indústria sucroenergética, em especial a vinhaça que apresenta uma pluralidade de especificidades que a torna bastante distinta dos demais efluentes industriais convencionalmente processados.
[0010] No intuito de se tentar obter soluções aos problemas e limitações dos reatores convencionais do estado da técnica, conforme acima comentados, são conhecidos alguns modelos alternativos, podendo também serem denominados como modelos mistos, os quais buscam agregar os benefícios de diferentes tecnologias. A título meramente exemplificativo, os documentos JP2000246282, CN 104649411, KR20060019643, KR20020078169, CN203768109, CN203360112 e CN 202829705, revelam reatores anaeróbios de fluxo ascendente que acabam incorporando uma espécie de filtro em seu interior, e com isso, tentam melhorar a cultura do meio biológico no interior do reator e, consequentemente, obter melhores resultados, tanto no tratamento dos efluentes como na geração de biogás.
[0011] Entretanto, apesar de teoricamente se mostrarem eficazes, continuam revelando alguns inconvenientes e limitações que, de certo modo, poderiam ser aperfeiçoados para obter resultados ainda melhores, principalmente no que tange a eficiência do reator, a preservação da cultura e do meio biológico, mas também em termos económicos, especialmente com relação ao uso de agentes químicos para regularização do pH do meio biológico.
[0012] Mais especificamente, nota-se que as estruturas filtrantes utilizadas nos reatores do estado da técnica buscam simplesmente promover uma certa aderência dos microrganismos nos mesmos, no intuito de obter um meio mais concentrado no mesmo e, dessa forma, melhorar as condições de tratamento dos efluentes. Porém, nota-se que em todos esses modelos, não há qualquer detalhamento sobre a configuração estrutural dessa espécie de camada filtrante disposta no meio do reator. Em outras palavras, as soluções apresentadas referem-se à referida estrutura filtrante de forma superficial, o que demostra claramente uma certa indefinição e incerteza quanto a real eficácia desse modelo estrutural, principalmente para obtenção de resultados envolvendo a criação de um biofilme e casulos no filtro, a sedimentação e a geração de grânulos microbianos na base do reator.
[0013] Tal afirmativa acaba sendo corroborada quando se identifica a necessidade de defletores e separadores trifásicos nas propostas reveladas no estado da técnica. Ou seja, aparentemente, de acordo com o estado da técnica, a disposição de uma estrutura filtrante dentro do reator pode funcionar, mas fica evidente que, até o presente momento, não se conseguiu propor algo efetivamente concreto, e que, na prática, seja realmente funcional para promover a sedimentação e o acumulo das bactérias na região inferior dos reatores.
[0014] Ainda com relação aos defletores e separadores trifásicos, é possível observar que os reatores que são providos desses mecanismos acabam tornando a estrutura relativamente complexa, afetando a sua construtividade e, ainda, os custos envolvidos tanto na fabricação e montagem, como na manutenção desses reatores. Porém, como pode ser observado nos documentos do estado da técnica, esses defletores e separadores são peças essenciais e fundamentais para permitir a coleta do biogás nestes reatores.
[0015] Outro fator limitante desses reatores mistos revelados no estado da técnica está relacionado aos meios coletores do efluente dentro dos reatores. Isso porque, como é possível observar, os efluentes no interior dos reatores são coletados em um ponto específico, ou seja, através de uma tubulação posicionada em um único local determinado. Esse tipo de configuração não é favorável ao sistema como um todo, uma vez que acaba influenciando a ascensão do fluxo, gerando um certo favorecimento de percurso no movimento de ascensão da matéria, particularmente em direção da referida saída de efluentes na porção superior dos reatores.
[0016] Adicionalmente, conforme é possível constatar, apesar dos reatores conhecidos no estado da técnica revelaram mecanismos para promover a recirculação dos efluentes, nenhum deles se mostra eficiente quanto a reinoculação do meio, e muito menos para influenciar no ajuste do pH, o que continua exigindo uma quantidade substancial de agentes químicos alcalinizantes para ajustar o pH para os níveis recomendados para o processo de metanização da vinhaça, como resultado, os elevados custos para o processamento da vinhaça continuam muito elevados.
[0017] Portanto, conforme é possível observar, os reatores do estado da técnica utilizados para a metanização de efluentes e geração de biogás revelam estruturas impróprias e inadequadas para o processamento de efluentes da indústria sucroenergética, principalmente a vinhaça. Mais especificamente, os reatores do estado da técnica revelam restrições e inconvenientes que impedem o processamento da vinhaça e, de forma mais objetiva, alguns modelos compreendem filtros biológicos cujas características não são eficazes e capazes de propiciar uma adequada geração e captação do biogás.
[0018] Além disso, constata-se que os reatores para metanização de efluentes industriais conhecidos no estado da técnica carecem de soluções técnicas e construtivas que tornam possível o processamento adequado e viável da vinhaça, principalmente no que se refere à adequação dos níveis de pH dos substratos, bem como a devida granulação das bactérias de modo a propiciar uma cultura biológica apropriada para o tratamento da vinhaça e a geração do biogás. OBJETIVOS DA INVENÇÃO
[0019] Diante do contexto acima apresentado, é um dos objetivos da presente invenção prover um filtro biológico para reatores anaeróbios particularmente destinados ao tratamento de efluentes da indústria sucroenergética, e mais preferencialmente para a metanização da vinhaça. O filtro biológico, segundo a presente invenção compreende um conjunto de características especialmente projetadas e desenvolvidas para solucionar, de forma eficaz, os problemas, as limitações e os inconvenientes observados no estado da técnica.
[0020] Também é um dos objetivos da presente invenção prover um filtro biológico para reatores anaeróbios destinados preferencialmente para a metanização de vinhaça, sendo compreendido por aspectos técnicos, construtivos e funcionais capazes de promover a sedimentação das bactérias para a formação de um manto de lodo com elevada concentração através do aumento da densidade microbiana. Mais particularmente, o filtro biológico para reatores anaeróbio, objeto da presente invenção, compreende uma configuração capaz de formar um sedimentador de bactérias, o qual propicia a criação forçada de grânulos na região inferior dos reatores.
[0021] Além disso, o referido filtro biológico para reatores anaeróbios, de acordo com a presente invenção, tem por finalidade gerar um meio de adesão das bactérias durante o movimento ascensional do substrato dentro dos reatores, o que propicia o aumento significativo da concentração na base e ao longo do filtro dos reatores e, consequentemente, uma maior concentração de microrganismos para o tratamento da vinhaça.
[0022] Adicionalmente, é objetivo da presente invenção prover um reator anaeróbio cujas características foram desenvolvidas para proporcionar um meio biológico adequado para o processo de metanização da vinhaça. Mais preferencialmente, o reator anaeróbio compreende aspectos técnicos e construtivos que permitem reduzir substancialmente o uso de agentes alcalinizantes para aumentar e regularizar o pH do substrato.
[0023] Outro objetivo da presente invenção é prover um reator anaeróbio para metanização de vinhaça da indústria sucroenergética com elevada eficiência no tratamento do substrato, mas principalmente na geração de biogás. Mais particularmente, o reator anaeróbio da presente invenção compreende um conjunto de características capazes de promover não apenas a adesão dos microrganismos no filtro biológico, mas também a geração forçada de grânulos e, com isso, obter um manto de lodo com elevada concentração de bactérias e, consequentemente, com uma alta densidade microbiana.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
[0024] Dessa forma, para se obter os objetivos e efeitos técnicos e funcionais acima indicados, dentre outros, a presente invenção compreende um filtro biológico para reatores de metanização de efluentes industriais, o qual é formado, basicamente, por camadas de elementos filtrantes que estão espaçados entre si, e cada camada posiciona seus elementos filtrantes angularmente deslocados em relação aos elementos filtrantes de uma camada subsequente.
[0025] De acordo com uma realização preferencialmente vantajosa da presente invenção, o filtro biológico é formado por pelo menos um conjunto filtrante formado por ao menos duas camadas de elementos filtrantes, sendo que a primeira camada é formada por elementos filtrantes espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (x), enquanto que a segunda camada é formada por outros elementos filtrantes espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (z), angularmente deslocados em relação aos referidos elementos filtrantes da primeira camada.
[0026] Nos casos em que o referido conjunto filtrante compreende mais camadas, por exemplo, três ou quatro, pode-se verificar que a terceira camada é formada por elementos filtrantes espaçados entre si e também dispostos substancialmente no sentido ortogonal (x), angularmente deslocados em relação aos referidos elementos filtrantes da segunda camada, e deslocados horizontalmente em relação aos elementos filtrantes da primeira camada, e, no caso da quarta camada, esta é formada por elementos filtrantes espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (z), angularmente deslocados em relação aos referidos elementos filtrantes da terceira camada, mas deslocados horizontalmente em relação aos elementos filtrantes da segunda camada. [0027] De acordo com uma realização da presente invenção, o filtro biológico compreende uma série de casulos dispostos em cada camada, sendo que cada casulo é formado pelos respectivos espaçamentos previstos entre os ditos elementos filtrantes em cada camada.
[0028] Adicionalmente, no intuito de obter uma concretização vantajosa da presente invenção, o referido deslocamento horizontal, entre as camadas cujos elementos filtrantes estão dispostos no mesmo sentido ortogonal (x, y) do filtro biológico, compreende um tamanho substancialmente igual ao tamanho seccional dos ditos elementos filtrantes.
[0029] Opcionalmente, e segundo uma concretização mais eficiente da presente invenção, as referidas camadas de elementos filtrantes do filtro biológico são travadas através de uma estrutura de suporte responsável por manter todos os elementos filtrantes e as respectivas camadas em suas posições, evitando qualquer mudança de configuração quando do movimento ascensional do substrato.
[0030] Conforme outra concretização preferencialmente vantajosa da presente invenção, o filtro biológico compreende três conjuntos de camadas de elementos filtrantes, sendo que cada conjunto é formado por pelo menos quatro camadas com seus respectivos elementos filtrantes posicionados de modo a conformar os ditos casulos para adesão dos microrganismos.
[0031] Adicionalmente, conforme acima destacado, a presente invenção compreende um reator para metanização de efluentes industriais que é compreendido por uma estrutura dentro da qual é instalado um filtro biológico formado por ao menos um conjunto filtrante, sendo que cada conjunto filtrante é constituído por uma série de camadas formadas por elementos filtrantes que estão espaçados entre si, e cada camada dispõe seus elementos filtrantes deslocados angularmente em relação aos elementos filtrantes da camada subsequente.
[0032] De acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, cada conjunto filtrante do referido filtro biológico, instalado no reator para metanização de efluentes industriais, é formado por ao menos duas camadas de elementos filtrantes, sendo que a primeira camada é formada por elementos filtrantes espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (x), a segunda camada é formada por elementos filtrantes espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (z), angularmente deslocados em relação aos referidos elementos filtrantes da referida primeira camada.
[0033] Em outras realizações possíveis e preferenciais, compreendendo três ou quatro camadas, a terceira camada também é formada por elementos filtrantes espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (x), angularmente deslocados em relação aos ditos elementos filtrantes da referida segunda camada, e estão deslocados horizontalmente em relação aos elementos filtrantes da primeira camada. E, no caso de quatro camadas, a quarta camada é constituída por elementos filtrantes espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (z), angularmente deslocados em relação aos ditos elementos filtrantes da terceira camada, e são deslocados horizontalmente em relação aos ditos elementos filtrantes da segunda camada.
[0034] Também conforme outra realização da presente invenção, o reator para metanização de efluentes industriais compreende um filtro biológico que possui uma pluralidade de casulos para a adesão e hibernação dos microrganismos, os quais são formados pelos respectivos espaçamentos dos elementos filtrantes de cada camada de elementos filtrantes.
[0035] O reator para metanização de efluentes industriais, segundo a presente invenção, compreende também um sistema de alimentação previsto na base da estrutura do reator, o qual é formado por uma estrutura de distribuição uniforme do efluente. Preferencialmente, o referido sistema de alimentação de efluentes é formado por um duto de entrada que se divide em uma série de ramificações primarias cujas extremidades são dotadas de ramificações secundárias providas de bicos ejetores para distribuição uniforme do efluente ao longo da base da referida estrutura do presente reator.
[0036] Ainda, de acordo com a presente invenção, a estrutura do reator para metanização de efluentes industriais compreende uma canaleta de extração de efluente disposta ao longo da borda superior da parede do reator. Mais preferencialmente, essa canaleta de extração de efluente é disposta ao longo de toda a borda superior da estrutura do reator. [0037] Também, segundo outra concretização preferencial da presente invenção, o reator para metanização de efluentes industriais compreende um sistema de extração de lodo, o qual é posicionado na região (I) da estrutura do reator, preferencialmente logo abaixo do referido filtro biológico. Mais preferencialmente, o referido sistema de extração de lodo compreende um duto de saída que é conectado fluidicamente com ramificações primárias e secundárias para a coleta uniforme do lodo na região abaixo do filtro biológico.
[0038] Outra característica do reator para metanização de efluentes industriais, objeto da presente invenção, é compreender um sistema alcalinizador para fornecimento de agentes alcalinizantes ao efluente originado na produção de etanol nas usinas (U), de modo a regularizar o pH do substrato antes de alimentar o referido reator. Mais particularmente, o sistema alcalinizador é disposto antes da alimentação do reator, preferencialmente conectado no duto de entrada do dito sistema de alimentação.
[0039] De acordo com uma realização preferencialmente vantajosa, o reator para metanização de efluentes industriais compreende um sistema alcalinizador conectado fluidicamente através de uma tubulação à dita canaleta de extração de efluente disposta ao longo da borda superior da parede do reator. Adicionalmente, o referido sistema alcalinizador está conectado fluidicamente através de uma outra tubulação ao sistema de extração de lodo.
[0040] Ainda, conforme realizações possíveis da presente invenção, o reator para metanização de efluentes industriais compreende uma estrutura que pode apresentar diferentes configurações, tais como retangulares e circulares, assim como pode ser construída sobre o solo, ou de forma aterrada, escavado ou semi-escavado.
[0041] Por fim, conforme uma concretização preferencialmente vantajosa da presente invenção, o filtro biológico é instalado preferencialmente em uma posição equivalente a cerca de 2/3 da altura da estrutura.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
[0042] As características, vantagens e efeitos técnicos da presente invenção, conforme acima indicados, serão compreendidos de forma mais adequada por um técnico no assunto a partir da descrição detalhada a seguir, feita a título meramente exemplificativo, e não restritivo, de concretizações preferenciais, e com referência às figuras esquemáticas anexas, as quais:
[0043] A Figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um reator para metanização de efluentes industriais com um filtro biológico de acordo com a presente invenção;
[0044] A Figura 2 mostra uma vista ampliada de um detalhe do filtro biológico, objeto da presente invenção;
[0045] A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva parcial do filtro biológico, segundo a presente invenção;
[0046] A Figura 4A mostra uma vista lateral do reator para metanização de efluentes industriais, ilustrando o filtro biológico, objeto da presente invenção, segundo um observador indicado por A na Figura 3;
[0047] A Figura 4B mostra outra vista lateral do reator para metanização de efluentes industriais, ilustrando o filtro biológico, objeto da presente invenção, segundo um observador indicado por B na Figura 3;
[0048] A Figura 5 mostra uma vista lateral do reator para metanização de efluentes industriais, preferencialmente aplicado para o processamento da vinhaça, de acordo com a presente invenção;
[0049] A Figura 6 mostra uma vista superior da base do reator representado na Figura 5, ilustrando uma concretização preferencial do mecanismo de alimentação de efluentes; e
[0050] A Figura 7 mostra uma vista de uma concretização preferencial do conjunto de dutos para extração, alimentação de material e constituição de sistema de limpeza do elemento filtrante do reator para metanização de efluentes industriais, de acordo com a presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0051] De acordo com o acima relatado, alguns exemplos de concretizações preferenciais e possíveis da presente invenção serão descritos de forma mais detalhada a seguir, porém, é importante ressaltar que se trata de uma descrição meramente exemplificativa e não restritiva, uma vez que o filtro biológico, bem como o reator para metanização de efluentes industriais, objetos da presente invenção podem apresentar diferentes detalhes e características técnicas e construtivas sem, com isso, afetar o escopo de proteção definido pelas reivindicações anexas. Além disso, algumas figuras esquemáticas anexas indicam as referências ortogonais (x, z) apenas para melhor entendimento da construção do presente filtro biológico 1 e, portanto, também não devem ser interpretados como aspectos limitadores da proteção em questão.
[0052] Dessa forma, diante do cenário acima apresentado, e particularmente conforme representado pelas figuras anexas, o filtro biológico 1 é projetado para ser instalado e conformado no interior de reatores 2 para o tratamento de efluentes industriais. O filtro biológico 1, segundo a presente invenção, é compreendido por camadas 3 formadas por elementos filtrantes 4 que estão espaçados entre si, e cada camada 3 dispõe seus elementos filtrantes 4 angularmente deslocados em relação aos elementos filtrantes 4 da camada 3 subsequente.
[0053] Mais preferencialmente, o presente filtro biológico 1 é compreendido por pelo menos um conjunto filtrante 5 formado por ao menos duas, e preferencialmente quatro, camadas 3 de elementos filtrantes 4, sendo que a primeira camada 3a é formada por elementos filtrantes 4a espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (x), a segunda camada 3b é formada por elementos filtrantes 4b espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (z) angularmente deslocados em relação aos referidos elementos filtrantes 4a da camada 3a. Já a terceira camada 3c é formada por elementos filtrantes 4c espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (x), porém deslocados horizontalmente em relação aos elementos filtrantes 4a da primeira camada 3a. Por fim, a quarta camada 3d é formada por elementos filtrantes 4d espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (z), porém deslocados horizontalmente em relação aos elementos filtrantes 4b da segunda camada 3b.
[0054] Conforme deve ser apreciado pelos técnicos no assunto, a quantidade de camadas 3 de elementos filtrantes 4 do conjunto filtrante 5 pode variar de acordo com o projeto e as propriedades físicas, químicas e biológicas do efluente industrial que será tratado e processado e, portanto, o filtro biológico segundo a presente invenção pode compreender duas, três, quatro ou mais camadas 3, desde que mantenham os referidos elementos filtrantes 4 afastados entre si e angularmente deslocados entre as diferentes camadas 3.
[0055] Nestas condições, o conjunto filtrante 5, de acordo com a presente invenção, consegue formar uma configuração do tipo colmeia com a formação de uma pluralidade de casulos 6, ou espaços livres, em cada camada 3. Mais especificamente, referidos casulos 6 são formados pelo espaçamento horizontal dos elementos filtrantes 4 de cada camada 3 e, com isso, consegue-se obter condições propícias para a adesão de microrganismos durante o fluxo ascendente do material. Além disso, conforme deve ser apreciado pelos técnicos no assunto, a configuração dos elementos filtrantes 4 e, principalmente, a composição formada pelas camadas 3 acaba provocando uma barreira ao fluxo ascendente do material em processamento e, dessa forma, consegue- se obter uma granulação forçada dos microrganismos na região abaixo do filtro biológico, ou seja, na região inferior do reator de metanização.
[0056] De modo preferencial, o deslocamento horizontal entre as camadas 3 cujos elementos filtrantes 4 estão dispostos substancialmente no mesmo sentido (x ou z), é relativamente igual ao tamanho seccional dos elementos filtrantes 4, de modo que os referidos elementos filtrantes de uma das camadas fiquem relativamente sobre os casulos 6 formados pelos elementos filtrantes da camada inferior e, com isso, consegue-se obter uma certa restrição ao fluxo ascendente. Como deve ser do conhecimento geral dos técnicos no assunto, e conforme destacado, esse deslocamento horizontal pode ser diferente do tamanho seccional dos ditos elementos filtrantes, mas preferencialmente devem compreender um tamanho suficiente para ficar disposto ao menos parcialmente sobre os ditos casulos formados pelas camadas adjacentes.
[0057] Deve ficar claro que essa granulação forçada na base dos reatores de metanização, especialmente no caso da vinhaça, é fundamental para obter um manto de lodo com elevada concentração de microrganismos e uma cultura com alta densidade microbiana para o processamento adequado dos efluente e para a geração do biogás.
[0058] A configuração do filtro biológico 1, de acordo com a presente invenção, proporciona condições favoráveis à adesão e, de certo modo um acúmulo, dos microrganismos nos casulos 6 e, com isso, torna-se possível reduzir substancialmente o tempo de ativação dos reatores, principalmente após os períodos de entressafra, onde não há processamento da vinhaça. Os casulos 6 do filtro biológico 1 são adequadamente projetados para propiciar a retenção e hibernação dos microrganismos quando ocorre a paralização dos reatores.
[0059] Além disso, essa capacidade de reter os microrganismos em seus casulos 6, através do presente filtro biológico 1 torna-se possível reduzir substancialmente as perdas usualmente provocadas pelo fenómeno do "wash-out" que ocorre quando existe algum desequilíbrio no processo, seja pelas condições advindas do efluente, tal como elevados níveis de produtos químicos (biocidas e antibactericidas) durante a produção do etanol, como outros eventos que podem desestabilizar o meio de cultura microbiano do reator e, consequentemente, eliminando os microrganismos responsáveis pela metanização. Neste sentido, observa-se que a retenção dos microrganismos nos referidos casulos 6 do filtro biológico 1, permite reiniciar o processo de metanização de forma mais rápida, pois consegue eliminar a necessidade de iniciar a formação da cultura biológica dentro do reator, bastando apenas a reativação da cultura que se encontra em estado de hibernação nos referidos casulos 6 e aderidos ao filtro biológico 1.
[0060] De acordo com uma concretização preferencial do filtro biológico 1, objeto da presente invenção, as referidas camadas 3 de elementos filtrantes 4 são travadas através de uma estrutura de suporte 7 cuja finalidade é sustentar e travar os ditos elementos filtrantes 4 para mantê-los posicionados de forma adequada e nas condições para formação dos referidos casulos 6.
[0061] Ainda, conforme outra concretização preferencial da presente invenção, o filtro biológico 1 compreende três conjuntos filtrantes 5, cada qual formado pelas referidas ao menos quatro camadas 3 com seus respectivos elementos filtrantes 4 posicionados de forma a obter os ditos casulos 6.
[0062] De acordo com possíveis variantes construtivas do filtro biológico, objeto da presente invenção, os ditos elementos filtrantes 4 podem ser de diferentes tipos e natureza. Apenas a título exemplificativo, esses elementos filtrantes 4 podem ser espumas, hastes plásticas, recheios de torres de resfriamento, etc. [0063] Adicionalmente, e conforme representado na Figura 5, a presente invenção também se refere a um reator para metanização de efluentes industriais, preferencialmente a vinhaça originária do processo de produção de etanol nas usinas sucroenergética. Neste sentido, o reator para metanização 20, segundo a presente invenção, compreende uma estrutura 21 dentro da qual é acomodado um filtro biológico 10 formado por conjuntos de camadas de elementos filtrantes, sendo que cada conjunto é formado, basicamente, por camadas compreendidas por elementos filtrantes que estão espaçados entre si, e cada camada dispõe seus elementos filtrantes angularmente deslocados em relação aos elementos filtrantes da camada subsequente.
[0064] De acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, o referido reator para metanização de efluentes industriais compreende um filtro biológico, conforme previamente definido, sendo compreendido por pelo menos um conjunto filtrante formado por ao menos duas e, preferencialmente quatro, camadas 30 de elementos filtrantes 40, sendo que a primeira camada 30a é formada por elementos filtrantes 40a espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (x), a segunda camada 30b sendo formada por elementos filtrantes 40b espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (z), ou seja, angularmente deslocados em relação aos referidos elementos filtrantes 40a da camada 30a.
[0065] Na concretização preferencial de quatro camadas, a terceira camada 30c é formada por elementos filtrantes 40c espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (x), ou seja, angularmente deslocados em relação aos ditos elementos filtrantes 40b da camada 30b, e deslocados horizontalmente em relação aos elementos filtrantes 40a da primeira camada 30a, e, finalmente, a quarta camada 30d é formada pelos elementos filtrantes 40d espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (z), mas deslocados horizontalmente em relação aos elementos filtrantes 40b da segunda camada 30b.
[0066] Com essa configuração, o referido filtro biológico 10 compreende uma série de casulos 60 para a adesão, retenção e sedimentação dos microrganismos e, dessa forma, consegue-se obter a granulação forçada das bactérias na região (I) do reator 20, abaixo do dito filtro biológico 10.
[0067] Adicionalmente, o referido reator 20 compreende um sistema de alimentação 22 disposto em sua base, o qual é constituído por uma estrutura capaz de promover a distribuição uniforme do efluente na base do reator 20 e, com isso, permitir que o fluxo ascensional de material ocorra de forma mais equilibrada da região inferior (I), abaixo do dito filtro biológico 10, para a região superior (S), acima do dito filtro biológico 10.
[0068] A Figura 6 mostra uma realização possível e preferencial do sistema de alimentação de efluentes 22, segundo a presente invenção. Nesta concretização, a alimentação do efluente é fornecida em um duto de entrada 22a, o qual se divide em uma série de ramificações primarias 22b cujas extremidades são dotadas de uma série de ramificações secundárias 22c com bicos ejetores para distribuir o efluente ao longo de toda a base do reator 20. Alternativamente, outras configurações podem ser facilmente adotadas pelos técnicos no assunto, desde que a referida alimentação de efluente seja realizada de modo uniforme na base do reator 20.
[0069] A estrutura 21 do reator 20 compreende, ainda, uma canaleta de extração de efluente 23 disposta ao longo da borda superior da parede do reator 20. Preferencialmente, a referida canaleta é formada ao longo de toda a borda superior da estrutura 21 do reator 20, uma vez que, com essa configuração consegue-se obter um fluxo ascensional uniforme do efluente, sem gerar qualquer área ou fluxo preferencial que pode afetar as condições do processo de metanização.
[0070] Ainda, o reator para metanização de efluentes industriais, segundo a presente invenção, compreende um conjunto de dutos 24 para extração, alimentação de material e configuração de um sistema de limpeza do elemento filtrante. A sua finalidade é promover a extração de lodo e, opcionalmente, a alimentação de efluentes ou outros materiais, por exemplo água, ocasião em que se transforma em um sistema de limpeza do filtro biológico.
[0071] O referido conjunto de dutos 24 é posicionado na região (I), logo abaixo do dito filtro biológico 10. A Figura 7 mostra uma realização preferencial do referido conjunto de dutos 24, o qual é formado por um duto principal 24a que está conectado fluidicamente com ramificações primárias 24b e secundárias 24c. Mais especificamente esse conjunto de dutos 24, quando na função de extrator de lodo, tem por finalidade equalizar o meio de cultura biológico e, mais especificamente, promover o equilíbrio da concentração de microrganismos, caso a densidade microbiana esteja muito acima do desejado. Quando na função de alimentação, o conjunto de dutos 24 é reconfigurado com mudanças de posições de válvulas, passando a ser utilizado para a limpeza do filtro biológico, injetando material (vinhaça, água, etc.) ao invés de extrair lodo. Esta configuração é de extrema importância para realização de limpezas periódicas do filtro sem a necessidade de abertura do reator.
[0072] Outra finalidade desse conjunto de dutos 24 é permitir a reinoculação da região inferior (I) com a finalidade de obter o aumento da densidade microbiana nessa região, também obtido com mudanças de posições de válvulas. Neste caso, o fluxo de efluente pode ficar recirculando apenas na região inferior (I) do reator e, consequentemente, consegue-se aumentar a concentração dos microrganismos de forma mais rápida, o que é bastante desejável nos inícios de processamento do reator.
[0073] O reator para metanização de efluentes industriais, segundo a presente invenção compreende, ainda, um sistema alcalinizador 25 responsável por fornecer agentes alcalinizantes ao efluente originado na produção de etanol nas usinas (U) antes de alimentar o reator através do duto de entrada 22a do sistema de alimentação 22. O referido sistema alcalinizador 25 pode estar conectado fluidicamente através de uma tubulação 25a à canaleta de extração de efluente 23 disposta ao longo da borda superior da parede do reator 20, assim como através de uma tubulação 25b ao conjunto de dutos 24. A principal vantagem dessas conexões é a possibilidade de promover a recirculação do efluente em diferentes estados e, mais particularmente, o efluente na região superior (S) e inferior (I), ou seja, acima e abaixo do filtro biológico 10.
[0074] Outra grande vantagem dessa recirculação e reinoculação através do sistema alcalinizador 25 é a possibilidade de aumentar o pH do efluente fornecido pelas usinas (U) e, com isso, reduzir substancialmente o uso de agentes alcalinizantes no processo de metanização, em especial da vinhaça cujo pH originário é relativamente baixo (ácido) e para o processo de metanização exige-se um pH neutro ou alcalino. Assim, com a redução do uso de agentes alcalinizantes, torna-se possível reduzir consideravelmente os custos envolvidos nos processos de metanização da vinhaça e, consequentemente, tornando viável economicamente esse tipo de processamento nas usinas sucroenergética.
[0075] De acordo com concretizações possíveis da presente invenção, a estrutura 21 do reator para metanização de efluentes industriais pode compreender diferentes configurações, desde retangulares, circulares, ou qualquer outra forma desejada. Além disso, pode ser construída sobre o solo, ou de forma aterrada, escavado ou semi-escavado.
[0076] Adicionalmente, conforme outra realização do reator para metanização de efluentes industriais, segundo a presente invenção, o referido filtro biológico é instalado, preferencialmente, em uma posição equivalente a cerca de 2/3 da altura da estrutura (21) do reator. Logicamente, como deve ser apreciado pelos técnicos no assunto, essa altura pode variar de acordo com o tipo de efluente que será processado, e principalmente em virtude das propriedades físicas, químicas e biológicas desse material.
[0077] Considerando todas as características do reator para metanização de efluentes industriais, de acordo com presente invenção, torna-se viável conduzir processos de metanização em qualquer faixa de temperatura, seja na mesofílica como termofílica. Isso porque, principalmente no caso da vinhaça, o substrato pode ser disponibilizado ao sistema de metanização com temperaturas acima de 55°C, tornando desnecessário o aquecimento do substrato.
[0078] Adicionalmente, cabe destacar que o presente reator é operado e controlado por uma central de monitoramento, na qual são previstos instrumentos medidores que enviarão constantemente sinais a um sistema supervisório para ajuste dos parâmetros operacionais. Logicamente, considerando o atual estágio tecnológico disponível, este controle ocorre de forma automatizada ou semi-automatizada, garantindo níveis de precisão e segurança adequados para o processamento dos efluentes industriais, em especial da vinhaça que exige condições próprias e específicas. [0079] Por fim, diante de todo o acima apresentado, é importante ficar claro que a presente descrição tem como única finalidade definir de modo exemplificativo realizações preferenciais do filtro biológico para reatores de metanizaçao, bem como o reator para metanizaçao de efluentes industriais, de acordo com a presente invenção. Logo, como bem compreendem os técnicos no assunto, são possíveis numerosas modificações, variações e combinações construtivas dos elementos que exercem a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados, e que devem ser incluídas dentro do escopo de proteção delimitado pelas reivindicações anexa.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. FILTRO BIOLÓGICO PARA REATORES DE METANIZAÇÃO, caracterizado por compreender camadas (3) de elementos filtrantes (4) que estão espaçados entre si, e cada camada dispõe seus elementos filtrantes (4) angularmente deslocados em relação aos elementos filtrantes (4) da camada (3) subsequente.
2. FILTRO BIOLÓGICO PARA REATORES DE METANIZAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um conjunto filtrante (5) formado por ao menos duas camadas (3) de elementos filtrantes (4), sendo que
a primeira camada (3a) é formada por elementos filtrantes (4a) espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (x);
a segunda camada (3b) é formada por elementos filtrantes (4b) espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (z), angularmente deslocados em relação aos referidos elementos filtrantes (4a) da camada (3a).
3. FILTRO BIOLÓGICO PARA REATORES DE METANIZAÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende
uma terceira camada (3c) formada por elementos filtrantes (4c) espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (x) angularmente deslocados em relação aos ditos elementos filtrantes (4b) da camada (3b), e deslocados horizontalmente em relação aos elementos filtrantes (4a) da primeira camada (3a); e
uma quarta camada (3d) formada por elementos filtrantes (4d) espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (z), angularmente deslocados em relação aos ditos elementos filtrantes (4c) da camada (3c), porém deslocados horizontalmente em relação aos elementos filtrantes (4b) da segunda camada (3b).
4. FILTRO BIOLÓGICO PARA REATORES DE METANIZAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende casulos (6) dispostos em cada camada (3), os quais são formados pelos espaçamentos entre os ditos elementos filtrantes (4) em cada camada (3).
5. FILTRO BIOLÓGICO PARA REATORES DE METANIZAÇÃO, de acordo com as reivindicações 2 e 3, caracterizado pelo fato de que o deslocamento horizontal entre as camadas (3) cujos elementos filtrantes (4) estão dispostos substancialmente no mesmo sentido ortogonal (x, z), é relativamente igual ao tamanho seccional dos ditos elementos filtrantes (4).
6. FILTRO BIOLÓGICO PARA REATORES DE METANIZAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas camadas (3) de elementos filtrantes (4) são travadas através de uma estrutura de suporte (7).
7. FILTRO BIOLÓGICO PARA REATORES DE METANIZAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende três conjuntos (5), cada qual formado pelas referidas ao menos três camadas (3) com seus respectivos elementos filtrantes (4) posicionados de modo a conformar os ditos casulos (6).
8. FILTRO BIOLÓGICO PARA REATORES DE METANIZAÇÃO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que cada conjunto filtrante (5) é formado por quatro camadas (3) com seus respectivos elementos filtrantes (4) posicionados de modo a conformar os ditos casulos (6).
9. FILTRO BIOLÓGICO PARA REATORES DE METANIZAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos elementos filtrantes (4) são espumas, hastes plásticas ou recheios de torres de resfriamento.
10. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, que compreende uma estrutura (21) dentro da qual é acomodado um filtro biológico (10), caracterizado pelo fato de que o referido filtro biológico (10) compreende ao menos um conjunto (50) de camadas (30) de elementos filtrantes (40), sendo que cada conjunto é formado por camadas (30) constituídas por elementos filtrantes (40) que estão espaçados entre si, e cada camada (30) dispõe seus elementos filtrantes (40) angularmente deslocados em relação aos elementos filtrantes (40) da camada (30) subsequente.
11. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que cada conjunto filtrante (50) é formado por ao menos duas camadas (30) de elementos filtrantes (40), sendo que a primeira camada (30a) é formada por elementos filtrantes (40a) espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (x), e
a segunda camada (30b) é formada por elementos filtrantes (40b) espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (z), angularmente deslocados em relação aos ditos elementos filtrantes (40a) da dita primeira camada (30a).
12. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
uma terceira camada (30c) formada por elementos filtrantes (40c) espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (x), angularmente deslocados em relação aos ditos elementos filtrantes (40b) da dita segunda camada (30b), e deslocados horizontalmente em relação aos elementos filtrantes (40a) da primeira camada (30a); e
uma quarta camada (30d) formada pelos elementos filtrantes (40d) espaçados entre si e dispostos substancialmente no sentido ortogonal (z), angularmente deslocados em relação aos ditos elementos filtrantes (40c) da dita terceira camada (30c), e deslocados horizontalmente em relação aos ditos elementos filtrantes (40b) da segunda camada (30b).
13. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o dito filtro biológico (10) compreende uma série de casulos (60) formados pelos respectivos espaçamentos dos elementos filtrantes (40) de cada camada (30).
14. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende um sistema de alimentação (22) disposto na base e é formado por uma estrutura de distribuição uniforme do efluente.
15. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de alimentação de efluentes (22) compreende um duto de entrada (22a), o qual se divide em uma série de ramificações primarias (22b) cujas extremidades são dotadas de uma série de ramificações secundárias (22c) providas de bicos ejetores para distribuição do efluente ao longo da base do dito reator (20).
16. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a dita estrutura (21) compreende uma canaleta de extração de efluente (23) disposta ao longo da borda superior da parede do reator (20).
17. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a dita canaleta de extração de efluente (23) é disposta ao longo de toda a borda superior da estrutura (21) do reator (20).
18. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende um conjunto de dutos (24), posicionado na região (I) da estrutura (21), preferencialmente logo abaixo do dito filtro biológico (10).
19. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que dito conjunto de dutos (24) é formado por um duto principal (24a) que é conectado fluidicamente com ramificações primárias (24b) e secundárias (24c).
20. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 19, caracterizado pelo fato de que compreende um sistema alcalinizador (25) para fornecimento de agentes alcalinizantes ao efluente originado na produção de etanol nas usinas (U), sendo disposto antes da alimentação do reator, particularmente no duto de entrada (22a) do dito sistema de alimentação (22).
21. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o dito sistema alcalinizador (25) é conectado fluidicamente através de uma tubulação (25a) à dita canaleta de extração de efluente (23) disposta ao longo da borda superior da parede do reator (20).
22. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o dito sistema alcalinizador (25) é conectado fluidicamente através de uma tubulação (25b) ao conjunto de dutos (24).
23. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a dita estrutura (21) compreende diferentes configurações, tais como retangulares e circulares, assim como pode ser construída sobre o solo, ou de forma aterrada, escavado ou semi-escavado.
24. REATOR PARA METANIZAÇÃO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o dito filtro biológico é instalado em uma posição equivalente a cerca de 2/3 da altura da estrutura (21).
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