BR102020004297A2

BR102020004297A2 - Equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários de esgoto doméstico

Info

Publication number: BR102020004297A2
Application number: BR102020004297-1A
Authority: BR
Inventors: Tiago Henrique Silva
Original assignee: Tiago Henrique Silva
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2021-09-14

Abstract

equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários de esgoto doméstico. é descrito um equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários adequado para a instalação em unidades familiares, de fácil operação e baixo custo, provendo água em condições adequadas para reuso em atividades que não exijam potabilidade, apresentando um tanque (10) dotado de uma câmara de decantação primária (11) com uma abertura (e1) para ingresso do efluente sanitário bruto; um reator biológico do tipo lodo ativado que recebe o líquido sobrenadante da câmara de decantação primária (11) e apresentando um compartimento com ambiente anaeróbio (131) para absorção do fósforo, um compartimento com ambiente anóxico (132) e um compartimento com ambiente aeróbio (133) onde são dispostas bactérias carreadas em flocos que se misturam ao líquido e que são transferidas para a câmara de decantação secundária (12) em comunicação com a câmara de decantação primária (11), se seguindo para uma câmara de desnitrificação (14) provida de bactérias desnitrificantes para a remoção do nitrogênio e uma câmara de desinfecção (15).

Description

EQUIPAMENTO MODULAR PARA O TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES SANITÁRIOS DE ESGOTO DOMÉSTICO

CAMPO DA INVENÇÃO

[01] A presente patente de invenção descreve um equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários de esgoto doméstico. Mais especificamente compreende um equipamento que realiza a separação dos sólidos sedimentáveis do efluente sanitário, sendo o líquido sobrenadante direcionado para um reator biológico para a remoção biológica de nutrientes, com o propósito de reduzir a carga orgânica, permitindo sua reutilização em atividades que não exijam água potável.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[02] A progressiva demanda por água tem feito do tratamento e reutilização de efluentes um tema de relevância mundial.

[03] O desregramento da utilização dos recursos hídricos culmina no comprometimento da qualidade da água utilizável, sobretudo, aliado à descontrolada ocupação industrial urbana, à ausência de infraestrutura nas regiões periféricas e também nas zonas rurais onde, em sua maioria, os sistemas de tratamento de água e esgotos são de responsabilidade do próprio usuário que, contraditoriamente, lança seus resíduos para a depuração nos cursos d'água que serão captados para o consumo a jusante, sendo esta última a maior área consumidora de água (SOUZA, Claudinei Fonseca. Rev. Ambient. Água vol.10 no.3 Taubaté July/Sept. 2015. http://dx.doi.org/10.4136/ambi-agua.1549).

[04] A reutilização é uma das alternativas apontadas para o enfrentamento deste problema consagrando-se importante instrumento de gestão ambiental (SANTOS, H. F.; MANCUSO, P. C. S. A escassez e o reuso de água em âmbito mundial. In: MANCUSO, P. C. S.; SANTOS, H. F. Reuso de Água. Barueri: Manole, 2003. p. 21-36.).

[05] Os esgotos domésticos provêm, principalmente, de residências, edifícios comerciais, instituições ou quaisquer edificações que contenham instalações de banheiros, lavanderias, cozinhas, ou qualquer dispositivo de utilização da água para fins domésticos, tendo características bem definidas. Compõem-se essencialmente da água de banho, urina, fezes, papel, restos de comida, sabão, detergentes e águas de lavagem.

[06] O tratamento destes efluentes sanitários, a fim de permitir a reutilização, inclui reduzir a matéria carbonácea, material em suspensão e patógenos, mediante remoção físico-químico ou biológica.

[07] No entanto, as estações de tratamento privilegiam a remoção de compostos orgânicos e geralmente não são otimizadas para a remoção de nutrientes, gerando efluentes finais tratados com elevadas cargas de compostos nitrogenados, que são lançados nos corpos d'água.

[08] Afora tais questões de ordem técnica, as estações de tratamento de efluentes sanitários representam um custo elevado, com operação envolvendo complexidade que dificulta a implantação em unidades residenciais.

[09] Dessa forma, é objeto da presente patente de invenção um equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários adequado para a instalação em unidades familiares, de fácil operação e baixo custo, provendo uma estrutura compacta que promove a remoção biológica de nutrientes, com o propósito de reduzir a carga orgânica, provendo água em condições adequadas para reuso em atividades que não exijam potabilidade.

SUMÁRIO

[010] A invenção descreve um equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários de unidades residenciais com capacidade operacional de até 1.600 m3/dia.

[011] A invenção descreve um equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários de unidades residenciais que atende as exigências dos órgãos de fiscalização ambiental, em especial às Resoluções do CONAMA 430/2011.

[012] A invenção descreve um equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários de unidades residenciais que requer pequena área para implantação.

[013] A invenção descreve um equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários de unidades residenciais de fácil operação e alta eficiência de tratamento.

[014] A invenção descreve um equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários de unidades residenciais que permite a incorporação de módulos adicionais e a realocação da estrutura, parcial ou totalmente.

[015] A invenção descreve um equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários de unidades residenciais que apresenta unidades de fibra de vidro, com reforço estrutural, provendo estanqueidade e impermeabilização, eliminando o risco de vazamentos e infiltrações no solo.

[016] A invenção descreve um equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários de unidades residenciais que apresentam meios de controle de dissipação de eventuais odores.

[017] A invenção descreve um equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários de unidades residenciais que apresenta um sistema de difusão de ar que confere ao equipamento maior rendimento e aproveitamento na troca de oxigênio.

[018] A invenção descreve um equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários de unidades residenciais que apresenta um sistema de aeração por ar difuso que impede deposições, incrustações ou entupimentos, mesmo em severas condições de trabalho.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[019] A figura 1 apresenta a vista em perspectiva do equipamento modular de tratamento de efluentes sanitários enclausurada em uma estrutura protetiva.

[020] A figura 2 apresenta a vista em corte do tanque evidenciando as aberturas superiores.

[021] A figura 3A apresenta a vista em corte do tanque evidenciando a região interna e a figura 3B apresenta a vista em corte evidenciando uma outra face do tanque.

[022] A figura 4 apresenta detalhamento da região interna do tanque.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[023] O equipamento modular para o tratamento biológico de efluentes sanitários de unidades residenciais, objeto da presente patente de invenção, compreende um tanque (10) que apresenta base provida de injetores (101) para injeção de ar na região interna do dito tanque mediante ação de um soprador (não representado), sendo o fluxo movimentado mediante bombeamento por uma bomba submersível (B).

[024] Na região interna do tanque (10) é disposta uma câmara de decantação primária (11) com uma abertura (E1) que recebe o efluente sanitário bruto recolhido pela rede de esgoto; uma câmara de decantação secundária (12) em comunicação com a câmara de decantação primária (11); um reator biológico do tipo lodo ativado onde a matéria orgânica é consumida por microrganismos; uma câmara de desnitrificação (14) para a remoção do nitrogênio e uma câmara de desinfecção (15) para redução da carga orgânica remanescente e eliminação de microrganismos patogênicos, tratando o efluente que a seguir é liberado pela abertura (E4) para ser dirigido ao corpo receptor, com as propriedades rigorosamente dentro dos limites exigidos pela legislação vigente.

[025] O tanque (10) apresenta uma abertura superior dotada de uma tampa (101) onde é disposta uma entrada de ar (E2) dotada de um filtro de carvão ativado (102) para o controle de eventual dissipação de odor; uma entrada superior (E3) para o ingresso do agente de desinfecção para uma câmara de desinfecção (15) e uma abertura (E4) para a liberação do líquido tratado.

[026] Na câmara de decantação primária (11) ocorre a decantação dos sólidos sedimentáveis e a pré-estabilização anaeróbia dos materiais orgânicos biodegradáveis, com digestão e adensamento do lodo composto pelos sólidos brutos que penetram no tanque (10), assim como o lodo secundário proveniente da câmara de decantação secundária (12), que será a seguir detalhada.

[027] O líquido sobrenadante flui da câmara de decantação primária (11) para um reator biológico por meio de uma tubulação com descarga submersa posicionada próxima à base do tanque (10), em dito reator biológico sendo previstas condições ambientais propícias para o desenvolvimento e rápida reprodução dos microrganismos (nutrientes básicos, concentração adequada de oxigênio dissolvido, temperatura e pH), que se agrupam e formam verdadeiros flocos biológicos sobre os sólidos em suspensão, que servem, então, de suporte e alimento. Estes bioflocos têm a propriedade de absorver as partículas coloidais não sedimentáveis.

[028] O líquido sobrenadante que ingressa no reator biológico é primeiramente admitido em um compartimento com ambiente anaeróbio (131) onde são concentrados microrganismos armazenadores de fósforo que promovem a absorção deste componente, retirando-o do meio líquido, formando um lodo rico em fósforo que é liberado para descarte através de uma válvula de drenagem.

[029] Do ambiente anaeróbio (131), o líquido sobrenadante flui para o compartimento com ambiente anóxico (132) e a seguir para o compartimento com ambiente aeróbio (133) onde bactérias carreadas em flocos se misturam ao líquido, mediante agitação e aeração provocada pelos injetores (101) a partir da base do tanque (10), favorecendo a floculação biológica.

[030] A partir do reator biológico, o líquido se desloca para a câmara de decantação secundária (12) por gravidade, onde os flocos estabilizados, ainda contendo uma razoável atividade microbiológica, são separados por decantação. Uma parte do lodo biológico decantado nesta câmara de decantação secundária (12) retorna, por bombeamento, ao compartimento anaeróbio (131) e outra parte do lodo é escoada para a câmara de decantação primária (11) para digestão e adensamento, dito lodo extraído para descarte adequado.

[031] Preferentemente, o lodo é extraído do fundo do tanque (10) em torno de 180 dias de operação do equipamento, recolhido por caminhão limpa fossa e encaminhado para descarte em aterro adequado e licenciado, assim como o lodo decantado no compartimento com ambiente anaeróbio (131).

[032] Uma parte do líquido sobrenadante armazenado na câmara de decantação secundária (12) é admitido na câmara de desnitrificação (14) para a remoção do nitrogênio e outra parte segue para a câmara de desinfecção (15).

[033] Na câmara de desnitrificação (14), o líquido sobrenadante com nitratos é misturado com um determinado volume de efluente sanitário bruto onde, em função da ausência de oxigênio e presença de nitratos, o metabolismo microbiológico de bactérias desnitrificantes provoca a oxidação da matéria carbonácea e a redução do nitrato contido em solução, resultando na liberação de nitrogênio gasoso para a atmosfera.

[034] Como bactérias desnitrificantes podem ser utilizadas as Pseudomonas, bactérias heterotróficas anaeróbias ou facultativas, tal como Achromobacter, Bacillus, Brevibacterium, Flavobacterium, Lactobacillus, Micrococcus, Proteus e Spirillum.

[035] O líquido flui da câmara de desnitrificação (14) para a câmara de desinfecção e nesta câmara de desinfecção (15) é feita a dosagem do agente de desinfecção através da abertura (E3) para redução da carga orgânica remanescente e eliminação de microrganismos patogênicos, tratando o efluente que a seguir é liberado pela abertura (E4) para ser fornecido ao corpo receptor, com as propriedades rigorosamente dentro dos limites exigidos pela legislação vigente.

[036] No reator biológico é prevista uma tubulação de retorno para ajustes de vazão, permitindo equalização do volume de líquido que flui entre a câmara de decantação primária (11) e dito reator.

[037] A fração gasosa resultante do processo de redução biológica flui para a atmosfera pela entrada (E2).

Claims

EQUIPAMENTO MODULAR PARA O TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES SANITÁRIOS DE ESGOTO DOMÉSTICO caracterizado por compreender um tanque (10) com base provida de injetores (101) e fluxo movimentado por uma bomba submersível (B), dito tanque (10) que apresenta:
- a) uma abertura superior dotada de uma tampa (101) onde é disposta uma entrada de ar (E2) com filtro de carvão ativado (102);
- b) uma câmara de decantação primária (11) com uma abertura (E1) para ingresso do efluente sanitário bruto;
- c) um reator biológico do tipo lodo ativado que recebe o líquido sobrenadante da câmara de decantação primária (11) por meio de uma tubulação com descarga submersa, dito reator biológico dotado de um primeiro compartimento com ambiente anaeróbio (131) onde são concentrados microrganismos armazenadores de fósforo para promover a absorção deste componente, retirando-o do meio líquido, que segue para um ambiente anóxico (132) e a seguir para um compartimento com ambiente aeróbio (133) onde são dispostas bactérias carreadas em flocos que se misturam ao líquido, mediante agitação e aeração provocada pelos injetores (101);
- d) uma câmara de decantação secundária (12) em comunicação com a câmara de decantação primária (11) e que recebe por gravidade os flocos estabilizados para separação por decantação;
- e) uma câmara de desnitrificação (14) provida de bactérias desnitrificantes que recebe uma parte do líquido sobrenadante armazenado na câmara de decantação secundária (12) para a remoção do nitrogênio;
- f) uma câmara de desinfecção (15) que recebe uma parte do líquido sobrenadante armazenado na câmara de decantação secundária (12) e o líquido sobrenadante da câmara de desnitrificação (14), dita câmara de desinfecção (15) dotada de uma entrada superior (E3) para o ingresso do agente de desinfecção e uma abertura (E4) liberação do fluído tratado para o corpo receptor.
EQUIPAMENTO MODULAR PARA O TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES SANITÁRIOS DE ESGOTO DOMÉSTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do lodo ser extraído do fundo do tanque (10) e no compartimento com ambiente anaeróbio (131).
EQUIPAMENTO MODULAR PARA O TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES SANITÁRIOS DE ESGOTO DOMÉSTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato das bactérias desnitrificantes serem selecionadas dentre as Pseudomonas, bactérias heterotróficas anaeróbias ou facultativas, tal como Achromobacter, Bacillus, Brevibacterium, Flavobacterium, Lactobacillus, Micrococcus, Proteus e Spirillum.
EQUIPAMENTO MODULAR PARA O TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES SANITÁRIOS DE ESGOTO DOMÉSTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do reator biológico apresentar uma tubulação de retorno para ajustes de vazão com a câmara de decantação primária (11).