BRPI0706720A2

BRPI0706720A2 - método de tratamento de águas resìdual

Info

Publication number: BRPI0706720A2
Application number: BRPI0706720-8A
Authority: BR
Inventors: Yasuhiro Baba; Hiroaki Fujii; Hidehiro Okabe; Goro Kobayashi; Tsutomu Miura
Original assignee: Kuraray Co
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2011-04-05
Also published as: JP5390774B2; HRP20161387T1; US20100219126A1; EP1990318A1; BRPI0706720B1; RU2008134470A; RU2433088C2; WO2007086240A1; TWI422536B; EP1990318A4; JPWO2007086240A1; US7879239B2; EP1990318B1; TW200738572A

Abstract

METODO DE TRATAMENTO DE áGUA RESIDUAL é descrito um método de tratar economicamente água de descarga por meio do que o tamanho do tanque pode ser reduzido e o excesso de lama removido é gerado somente em uma pequena quantidade. A saber, um método com o uso de um tanque de aeração (1), no qual a água dedescarga é posta em contato com um suporte granular sob condições aeróbicas, um tanque de oxidação total (3), no qual o volume de lama gerado no tanque de aeração (1) é reduzido sob condições aeróbicas, e uma unidade para separação sólido/líquido da lama no tanque de oxidação total, em que o coeficiente de auto-oxidação da lama que escoa para o tanque de oxidação total (3) é controlada em 0,05 (1/dia) ou mais e a etapa de adicionar um agente de coagulação no tanque de oxidação total (3) é empregado para melhorar as propriedades de preparação de sólido/líquido da lama no tanque de oxidação total.

Description

"MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUA RESIDUAL"FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Campo da Invenção

A presente invenção diz respeito a um método de tratamentode água residual que baseia-se em uma tecnologia de tratamento de águaresidual de alto nível, no qual é usado um veículo imobilizado.

Descrição da Tecnologia Anterior

Até então, o método de tratamento de água residual baseado noprocesso de lama ativada tem sido principalmente usado. De acordo com ométodo de tratamento de água residual baseado no processo de lama ativada,o sistema de tratamento de água residual pode ser operado estavelmente emuma condição em que a carga volumétrica de BOD fica na faixa de cerca de0,3 a 0,8 kg/cm por dia, quando a água residual entra em contato com umalama ativada em condições aeróbicas dentro de um tanque de aeração e emseguida sedimenta-se em um tanque de sedimentação, enquanto a lama está naparte que retorna para o tanque de aeração e é em parte removida comoexcesso de lama. (Ver, por exemplo, o documento não patente 1 a seguir). Poroutro lado, um veículo capaz de reter microorganismos em uma altadensidade foi recentemente desenvolvido e, usando o veículo, a alta cargavolumétrica de BOD de 2 a 5 kg/m por dia pode ser imposta, o bastante parapermitir que o tanque de aeração tenha seu tamanho reduzido. (Ver, porexemplo, o documento não patente 2 a seguir).

Documento não patente 1:

5-tei, Kougai-bousi no Gijitsu de Houki (Suishitsuu-hen) (5thver. Pollution Control and Regulations) editado pela Kougai-boushi Gijutsude Kouki-hennshu lin-ka e publicado pela Sangyo Kankyo Kannri Kyokai, 7a-ed, 12 de junho de 2001, pp 197.

Documento não patente 2: Kankyo-hoze - Haikibutsu-shori:Sougougijutsu Gaido (Environment Conservation - Waste Disposal: Guide toAll Technologies), Kogyo Chousa-kai, 12 de fevereiro de 2004, pp 70.

Documento de patente 1 - Publicação da patente em aberto JP2001-205290, publicado em 31 de julho de 2001.

Documento de patente 2 - Publicação da patente em aberto2001 -347284, publicado em 18 de dezembro de 2001.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

(Problemas a ser Solucionados pela Invenção)

Com o processo de lama ativada convencional, o sistema temque ser operado com a carga volumétrica de BOD de cerca de 0,3 a 0,8kg/cm por dia, exigindo o uso de um grande tanque de aeração. Na operaçãodo sistema de acordo com o processo de lama ativada a uma alta cargavolumétrica de BOD, não somente o tratamento é insuficiente, mas acapacidade de sedimentação diminui, acompanhada pela dificuldade deseparação da lama no tanque de sedimentação no estágio subseqüente a pontode resultar em dificuldade de operação do sistema estavelmente. Também,com o processo de lama ativada convencional, cerca de 50% da BODremovido transforma em lama, e um assim chamado excesso de lama tem queser finalmente disposto de uma maneira tal a ser reciclado em aterrossanitários, ou incinerados, depois de ter sido retirado do sistema esubseqüentemente desidratado. Teoricamente é possível configurar umsistema que não gera excesso de lama, estabelecendo-se uma condiçãototalmente oxidada, na qual a taxa de crescimento da lama e a taxa de auto-oxidação da lama são contrabalançadas uma com a outra, em vez de removera lama. Entretanto, o estabelecimento da condição totalmente oxidada notanque de lama ativada resulta em um aumento considerável de MLSS notanque de aeração, dando origem a um problema, em que tem que ser providoum tanque de lama ativada consideravelmente grande. Em tal caso, existe umoutro problema, em que a lama seria tão fina a ponto de dificultar a suaseparação por sedimentação espontânea.Em vista da incapacidade de qualquer água tratada ser drenadae de ocorrer a precipitação da lama, é sugerido o sistema para melhorar acapacidade de sedimentação da lama, em que uma carga é aplicada na lamaativada de forma que a carga de lama BOD no tanque de lama ativada possacair na faixa de 0,08 a 0,2 kg-BOD/kg-ss por dia. Entretanto, este método, noqual a carga é aplicada, foi considerado difícil na redução da quantidade delama em excesso retirada. (Ver, por exemplo, os documentos de patente 1 e 2anteriores).

A presente invenção foi concebida para atenuar os problemas einconvenientes expostos, e é para prover um método de tratamento de águaresidual barato, no qual os tanques podem ter seus tamanhos reduzidos e aremoção do excesso de lama pode ser minimizada.

Meios para Solucionar o Problema

A fim de atingir o objetivo exposto, o método de tratamento deágua da presente invenção faz uso de um tanque de aeração no qual águaresidual entra em contato com um veículo particulado sob condiçõesaeróbicas, um tanque de oxidação total no qual o volume de uma lamadesenvolvida no tanque de aeração é reduzido, e um equipamento deseparação sólido-líquido para lama no tanque de oxidação total, e incluietapas de ajustar o coeficiente de auto-oxidação da lama que escoa para otanque de oxidação total em 0,05 (por dia) ou mais e adicionar um coagulanteno tanque de oxidação total para melhorar a separabilidade sólido-líquido dalama no tanque de oxidação total.

Quando a água residual é aerada a uma baixa carga de lama notanque de oxidação total, a taxa de crescimento da lama e a taxa de auto-oxidação da lama podem ser contrabalançadas uma com a outra, para evitarassim o aumento da lama. Entretanto, uma vez que o tanque de aeração teráuma maior capacidade quando se emprega lama ativada no tanque de aeraçãoe, também, uma vez que o coeficiente de auto-oxidação da lama que escoapara o tanque de oxidação total é extremamente pequeno, o tanque deoxidação total tem que ter uma capacidade que é de duas a seis vezes maiorque a exigida quando o veículo é empregado no tanque de aeração,particularmente onde é feita uma tentativa de contrabalançar a taxa decrescimento da lama e a taxa de auto-oxidação uma com a outra. O motivopara o coeficiente de auto-oxidação da lama ativada ser baixo parece ser que,inter alia, a lama ativada contém protozoários com um menor coeficiente deauto-oxidação do que de bactérias, e que um material pegajoso derivado paracoagular bactéria é composto de um polímero que tem um baixo coeficientede auto-oxidação. Embora, quando se emprega o veículo em um tanque deaeração como esse, o tanque de aeração e o tanque de oxidação total possamter os tamanhos reduzidos, existe uma tendência de ocorrer um problema emque há uma dificuldade na separação da lama no tanque de sedimentação ouno aparelho de filtração de membrana, em virtude de a lama desenvolvida notanque de aeração conter uma pequena quantidade de protozoários e materialpegajoso, de forma que eles ficam dispersos sem se sedimentarespontaneamente. Embora no tratamento de água residual a adição decoagulante para melhorar a própria separabilidade sólido-líquido seja bemconhecida, os inventores da presente invenção observaram que a adição deuma quantidade predeterminada de coagulante durante a prática do tratamentode água residual em uma condição específica pode levar não somente àredução do tamanho do equipamento e melhoria da separabilidade sólido-líquido, mas também a uma considerável redução na quantidade de lamaretirada simultaneamente com ela, e a presente invenção é baseada nestaobservação. Surpreendentemente, pretende-se que a presente invenção,comparada como a técnica convencional de adição de coagulante até hojeconhecida na tecnologia, seja efetiva para atingir o objetivo visado com umaquantidade extremamente pequena de coagulante adicionado.

De acordo com a presente invenção, os tanques a ter otamanho reduzido e, também, a quantidade de excesso de lama extraídapodem ser muito pequenos, permitindo que a água residual seja tratada a umbaixo custo.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

De qualquer maneira, a presente invenção ficará maisclaramente entendida a partir da descrição seguinte de suas modalidadespreferidas, quando consideradas em conjunto com os desenhos anexos.Entretanto, as modalidades e os desenhos são dados somente com propósitosde ilustração e explicação, e não devem ser considerados de maneira nenhumacomo limitação do escopo da presente invenção, cujo escopo deve serdeterminado pelas reivindicações anexas. Nos desenhos anexos, números dereferência iguais são usados para denotar partes iguais em todas as diversasvistas, e:

A figura 1 é um diagrama que mostra esquematicamente ofluxo para remoção de BOD empregado em qualquer um dos exemplos 1 e 4 a6 e Exemplos Comparativos 1, 2 e 5 a 7;

A figura 2 ilustra um exemplo da colocação de uma membranade separação quando um equipamento de separação sólido-líquido para umalama dentro de um tanque de oxidação total é empregado na forma damembrana de separação;

A figura 3 ilustra um exemplo da colocação da membrana deseparação quando o equipamento de separação sólido-líquido para a lama notanque de oxidação total é empregado na forma da membrana de separação;

A figura 4 é um diagrama que mostra esquematicamente ofluxo para remoção de BOD empregado em qualquer um do exemplo 2 eExemplo Comparativo 3 quando o equipamento de separação sólido-líquidopara lama no tanque de oxidação total é empregado na forma da membrana deseparação; e

A figura 5 é um diagrama que mostra esquematicamente ofluxo para remoção de BOD e um componente nitrogênio em qualquer um doexemplo 3 e do Exemplo Comparativo 4.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Componentes essenciais da presente invenção são (1) umtanque de aeração, (2) um coeficiente de auto-oxidação, (3) um tanque deoxidação total, (4) um coagulante e (5) um equipamento de separação sólido-líquido, que serão descritos individualmente com detalhes.(1) Tanque de aeração

O tanque de aeração empregado na prática da presenteinvenção é necessário para conduzir um tratamento de aeração de forma queuma lama que escoa do tanque de aeração para o tanque de oxidação totaltenha um coeficiente de auto-oxidação que é 0,05 (por dia) ou mais. Emboramétodos necessários para garantir água descarregada de um tipo, em que ocoeficiente de auto-oxidação da lama supra-referida exige pelo menos umaadição de um veículo no tanque de aeração da presente invenção.

No caso em que não é adicionado veículo ao tanque deaeração, a capacidade do tanque de aeração tem que significativamente maior,tal como descrito a seguir, em virtude de o'tanque de aeração ser operado deacordo com o processo de lama ativada. Também, uma vez que a lama ativadatem um coeficiente de auto-oxidação que é menor que no caso em que oveículo é empregado no tanque de aeração, é necessário aumentar acapacidade do tanque de oxidação total. Embora a maneira de uso do veículono tanque de aeração possa ser tanto um leito fluidizado quanto um leito fixo,o leito fluidizado é preferido em termos de eficiência de processo. O veículo aser adicionado no tanque de aeração pode ser de qualquer tipo bem conhecidona tecnologia, e um veículo selecionado do grupo que consiste em um veículogel, um veículo plástico e um veículo fibroso, ou uma combinação de dois, oumais deles, é preferivelmente empregado. Em particular, um veículo gel deálcool polivinílico acetalizado é preferido, em virtude de um alto desempenhode processamento e fluidez. O fator de preenchimento do veículo é, no casodo leito fluidizado, preferivelmente na faixa de 5 a 50% e, maispreferivelmente na faixa de 10 a 30% em relação à capacidade do tanque emtermos de eficiência de processo e fluidez.

(2) Coeficiente de Auto-Oxidação

O coeficiente de auto-oxidação é um coeficiente que é usadono cálculo da quantidade de lama produzida e é uma proporção da lamareduzida pela auto-oxidação resultante do canibalismo da lama por dia emrelação à quantidade total de lama no tanque de oxidação total. No caso dalama ativada, o coeficiente de auto-oxidação é em geral cerca de 0,02 (pordia), embora ele possa variar, dependendo, por exemplo, da condiçãooperacional. No caso em que o veículo é empregado no tanque de aeração, alama tende ser reduzida, comparada com a lama ativada, que tem geralmenteum coeficiente de auto-oxidação na faixa de 0,05 a 0,1 (por dia).

O coeficiente de auto-oxidação é determinado injetando-seuma lama ativada, ou uma lama, com uma concentração de lama predeterminano tanque de aeração no qual o veículo é usado, em um cilindro graduadocom 1 L de capacidade, medindo-se a concentração de lama cada vez que fordecorrido um tempo predeterminado em uma condição aeróbica, e dividindo-se a quantidade de lama reduzida no tempo decorrido pela quantidade inicialde lama.

O coeficiente de auto-oxidação da lama contida em uma águadescarregada do tanque de aeração varia, dependendo da propriedade da águaassim descarregada, da carga volumétrica de BOD do tanque de aeração, dotipo e propriedade do veículo usado, temperatura, pH e assim por diante. Noque diz respeito ao tipo e propriedade do veículo, observou-se que ele tendevariar consideravelmente, dependendo do tamanho de poro dos porospresentes na superfície do veículo. Com relação ao tamanho de poro dosporos presentes na superfície do veículo, o tamanho de poro é definido comod μm ou menos, quando a área de poros de um tamanho de poro específico {dμm) ou menos, medida por observação em microscópio eletrônico, ocupa70% ou mais da área superficial total dos poros. A água a ser descarregada,que tem um coeficiente de auto-oxidação definido na presente invenção, podeser determinada por avaliação usando veículos com respectivos tamanhos deporo não superiores a 10 μm, não superiores a 20 μm, não superiores a 50 μme não superiores a 10 μm durante experimentos pilotos conduzidos em umacarga volumétrica de BOD específica. Na prática da presente invenção, o usodo veículo com um tamanho de poro não superior a 50 μm e, maispreferivelmente, não superior a 20 μm é preferido. O motivo disto não é claro,mas parece que está realizado de perto com a habitação de micróbios queaderem no veículo.

Com relação à carga volumétrica de BOD (geralmenteexpressa por carga volumétrica s-BOD) do tanque de aeração, observou-seque, no caso em que é empregado um veículo adequado, existe uma tendênciade o coeficiente de auto-oxidação aumentar com o aumento da cargavolumétrica da BOD. No que diz respeito à carga volumétrica da BOD, épreferível, em termos de estabilidade do tanque, que o tanque seja operadocom a carga volumétrica da BOD de 2 a 3 (kg/m3 por dia). Em decorrênciados experimentos pilotos conduzidos na condição supradescrita, é preferívelque, no caso em que o coeficiente de auto-oxidação não cai na faixaespecificada pela presente invenção, o tanque seja essencialmente operado nascondições de 3 a 4, 4 a 5 ou superior a 5 (kg/m por dia).

Com relação à temperatura, a temperatura na faixa de 3 a40°C, preferivelmente 10 a 35°C e mais preferivelmente 20 a 30°C éempregada em termos de reatividade biológica. Também, com relação aovalor de pH, em termos de reatividade biológica, o valor de pH na faixa de 3 a9, preferivelmente 4 a 8, mais preferivelmente 6 a 8 e acima de tudopreferivelmente 6 a 7 pode ser convenientemente empregado.Métodos usados para aumentar o coeficiente de auto-oxidaçãoda lama contida na água descarregada do tanque de aeração a um valor igualou maior que 0,05 (por dia) são afetados pela propriedade da água residual aser tratada e, portanto, uma condição adequada na qual um dado tratamento deágua residual é realizado varia. Dessa maneira, experimentos pilotos têm queser realizados para que a carga volumétrica da BOD do tanque de aeração, otipo do veículo a ser usado, o tamanho de poro dos poros presentesparticularmente na superfície do veículo, temperatura e valor de pH sejamajustados, dependendo da propriedade da água residual a ser tratada.

(3) Tanque de Oxidação Total

A concentração da lama no tanque de oxidação total varia deacordo com o modo de separação sólido líquido que ocorre no estágiosubseqüente. No caso de a separação sólido-líquido ocorrer no tanque desedimentação, a concentração da lama no tanque de oxidação total, emboranão especificamente limitada a estes valores, é preferivelmente na faixa de3.000 a 6.000 mg/l e mais preferivelmente acima de 6.000 mg/l. Por outrolado, no caso de a separação sólido-líquido ocorrer por meio de um sistema defiltração, tais como, por exemplo, uma filtração por membrana ou umafiltração em areia, a concentração da lama no tanque de oxidação total épreferivelmente na faixa de 6.000 a 10.000 mg/l e mais preferivelmentesuperior a 10.000 mg/l a fim de reduzir a capacidade do tanque de oxidaçãototal. Na prática da presente invenção, no tanque de oxidação total, a taxa decrescimento da lama e a taxa de auto-oxidação da lama são contrabalançadasuma com a outra, permitindo que lama seja aerada sob uma baixa carga delama para impedir assim a proliferação da lama e, conseqüentemente, pode-seconseguir o tratamento de água residual com mínima extração do excesso delama. Deve-se notar que a condição na qual a extração do excesso de lama éminimizada significa a condição na qual o MLSS no tanque de oxidação totalé substancialmente constante, a interface superior da lama no tanque desedimentação na qual a água a ser descarregada é suprida do tanque deoxidação total, não sobe substancialmente, e a extração da lama não precisater continuidade por mais de um dia. A título de exemplo, se a quantidade dalama que aumenta por dia for menos que 1% da quantidade total da lama notanque de oxidação total, pode-se dizer que a extração do excesso de lama émínima.

(4) Coagulante:

O coagulante empregado na prática da presente invenção épara melhorar a sedimentação da lama produzida no tanque de aeração etambém aumentar a concentração de lama no tanque de oxidação total. Aadição do coagulante é realizada de duas maneiras, nas quais um tanque dereação de coagulante é provido em um estágio entre o tanque de aeração e otanque de oxidação total, ou entre o tanque de oxidação total e o equipamentode separação sólido-líquido, de forma que o coagulante seja adicionadodiretamente no tanque de reação de coagulante, ou que o coagulante sejaadicionado diretamente no tanque de oxidação total. A quantidade decoagulante a ser adicionada é preferivelmente de um valor o suficiente parapermitir que o SVI da lama no tanque de oxidação total atinja não mais que200 ml/g.

(5) Equipamento de Separação Sólido-Líquido

O equipamento de separação sólido-líquido empregado naprática da presente invenção pode ser um tanque de sedimentação ou umequipamento de filtração, tais como, por exemplo, um filtro de membrana, umfiltro de areia, um filtro fibroso, todos os quais podem ser de um tipo bemconhecido na tecnologia. No caso de ser usado o tanque de sedimentaçãocomo o equipamento de separação sólido-líquido, a condição operacional,incluindo, por exemplo, carregamento superficial e tempo de retenção, podeser idêntica à empregada na prática do processo de lama ativadaconvencional.Um exemplo do fluxo do tratamento de água residual deacordo com a presente invenção está mostrado na figura 1, que é para aremoção de BOD. Neste sistema, a fim de tornar o tanque de aeração 1 o maiscompacto possível, a carga volumétrica da BOD solúvel no tanque de aeração1 é preferivelmente igual ou mais que 1 kg/m por dia. O termo "BODsolúvel" supra-referido é representado pela BOD obtida medindo-se umfiltrado depois da filtração com um filtro de membrana com um tamanho deporo de 0,45 μιη, e significa BOD com micróbios removidos. (A BOD solúvelpode ser geralmente expressa por "s-BOD" na descrição seguinte). Quantomaior a carga volumétrica da BOD, tanto mais compactadamente o tanque deaeração pode ser montado. Selecionando-se adequadamente o tipo de veículoe seu fator de preenchimento, o tanque pode ser operado a uma carga de 2kg/(m3 por dia) ou mais, ou uma carga de 5 kg/(m por dia) ou mais. Aprodução da BOD solúvel no tanque de aeração 1 é preferivelmente igual oumaior que 90%. A carga volumétrica da BOD no tanque de oxidação total 3,no qual a lama pode ser reduzida em volume em uma condição aeróbica, épreferivelmente igual ou menor que 0,05 kg/BOD/(kg-SS por dia).

Na presente invenção, a água residual tratada em condiçõesaeróbicas no tanque de aeração 1 é introduzida no tanque de oxidação total 3 ecoagulante é então adicionado a tal tanque de oxidação total 3, em quequalquer coagulante que pode ser empregado no tratamento de água padrãopode ser empregado. A título de exemplo, para um coagulante orgânico quepode ser empregado na prática da presente invenção, sulfato de alumínio,cloreto de polialumínio (PAC), sulfato ferroso, sulfato férrico, cloreto férrico,cobre clorado, aluminato de sódio, aluminato de amônio, aluminato depotássio, hidróxido de cálcio, óxido de cálcio, cinza de soda, carbonato desódio, óxido de magnésio, e um polímero de ferro-sílica podem serenumerados.

Para um coagulante orgânico (polímero) que pode serempregado na prática da presente invenção, poliacrilamida, alginato de sódio,sal de sódio de carboximetil celulose, poliacrilato de sódio, um copolímero deácido maleico, anilina solúvel em água, politiouréia, polietilenoimina, sal deamônio quaternário, polivinil piridinas, polioxietileno e amido cáusticopodem ser enumerados. O coagulante consistindo em duas ou mais dessassubstâncias pode também ser empregado na prática da presente invenção.

Com relação à quantidade de coagulante a ser adicionado,nenhum efeito de coagulação será disponível no caso de sua quantidade serpequena e, no caso de sua quantidade ser grande, o componente sólidoformará uma lama em excesso, eventualmente resultando na extração de umaquantidade substancial de lama. A título de exemplo, no sistema no qual éusado o tanque de sedimentação 5, o coagulante é adicionado até que o SVI,que é um índice de sedimentação da lama, atinja um valor igual ou menor que200 ml/g. A adição do coagulante pode ser feita de acordo tanto com ummétodo de adição intermitente, no qual a adição do coagulante continua atéque a sedimentação da lama possa ser melhorada, seguido pela redução daadição até que a sedimentação da lama fique mais fraca, quanto um método deadição contínua, no qual uma pequena quantidade de coagulante éconstantemente adicionada.

Assim, alguns coagulantes exigem que um valor de pHespecífico e uma faixa de temperatura sejam observados para coagulação, epodem produzir uma mudança no valor de pH quando adicionados. Dessamaneira, é preferível realizar um controle de qualidade da água para ajustar ovalor de pH para coagulação, da maneira exigida.

Quando micróbios podem sofrer auto-oxidação no tanque deoxidação total 3, nitrogênio nitrato e/ou nitrogênio nitrito derivados demicróbio são gerados e são então carregados por um esgoto tratado do tanquede sedimentação 5. A fim de reduzir a quantidade de nitrogênio nitrato e/ounitrogênio nitrito, onde o tratamento de água residual no tanque de aeração 1tem o propósito de remoção da BOD, um tanque de desnitrificação e umtanque de nitrificação podem ser empregados na etapa anterior ousubseqüente ao tanque de oxidação total 3, e o esgoto tratado que emerge dotanque de nitrificação ou do tanque de oxidação total 3 pode ser retornadopara o tanque de desnitrificação. Também, no caso em que o tratamento deágua residual no tanque de aeração 1 tem o propósito de remoção denitrogênio, o esgoto tratado pode ser retornado para o tanque dedesnitrificação. O fluxo para remoção de nitrogênio não está especificamentelimitado na prática da presente invenção e qualquer método pode serempregado, tais como, por exemplo, o método de Wuhmann, no qual o tanquede nitrificação e o tanque de desnitrificação são arranjados seqüencialmentenesta ordem, e o método de Barnard, no qual, enquanto o tanque dedesnitrificação e o tanque de nitrificação ficam arranjados seqüencialmentenesta ordem, o esgoto é retornado do tanque de nitrificação para o tanque dedesnitrificação, e uma matéria orgânica, tal como metanol ou similar, éadicionada como uma fonte de nutrição para bactérias desnitrificantes. Umacombinação desses métodos pode também ser empregada. A título deexemplo, a lama pode ser posta em contato com bactérias nitrificantes notanque de nitrificação em uma condição aeróbica com a carga da lama deBOD sendo igual ou menor que 0,08 kg/BOD/kg-MLSS por dia, e a etapa denitrificação na qual a lama pode sofrer auto-oxidação e a etapa de oxidaçãototal são realizadas exatamente no mesmo tanque.

A membrana de separação que pode ser empregada na práticada presente invenção pode não ser sempre limitada a uma forma específica,mas pode ter qualquer forma adequada selecionada de uma membrana defibra oca, uma membrana tubular e uma membrana chata, e, no caso em quese emprega uma membrana de fibra oca, pode-se obter uma área demembrana relativamente grande por capacidade unitária da membrana, e umdispositivo de filtração pode ter seu tamanho reduzido.Também, a membrana de separação que pode ser empregadana prática da presente invenção não é sempre limitada à feita de um materialespecífico, mas a membrana feita, por exemplo, de material poliméricoorgânico, tais como, por exemplo, poliolefina, polissulfona, polietersulfona,copolímero de álcool etileno vinílico, poliacrilonitrila, acetato de celulose,fluoreto de polivinilideno, poliperfluoretileno, metacrilato de poliéster,poliéster ou poliamida, ou a membrana feita de um material inorgânico, talcomo cerâmica, pode ser convenientemente empregado em consideração, porexemplo, à condição de uso e ao desempenho de filtração desejado.Especificamente, a membrana feita de um material hidrofílico tais comoresina de polissulfona hidrofilizada com uma resina de álcool polivinílico,uma resina de polissulfona adicionada com um polímero hidrofílico, umaresina de álcool polivinílico, uma resina de poliacrilonitrila, uma resina deacetato de celulose, uma resina de polietileno que foi hidrofilizada épreferivelmente empregada, uma vez que, por causa da propriedade de altahidrofilicidade suficiente para minimizar a aderência de componentes SS epara melhorar a separação de componentes SS aderidos, mas a membrana defibra oca feita de qualquer outro material pode também ser empregada. Nocaso em que é usado material de polímero orgânico, ele pode ser umcopolímero de uma pluralidade de polímeros, ou um material misturadoconsistindo em uma pluralidade de materiais pode ser empregado.

No caso em que é usado o material de polímero como ummaterial para a membrana de separação, um método de fabricação não éespecificamente limitado a um método particular, mas um métodoconvenientemente selecionado de qualquer dos métodos pode ser empregadoem consideração às características do material e à forma e desempenhodesejados da membrana de separação a ser usadas.

O tamanho de poro da membrana de separação que pode serempregado na prática da presente invenção é preferivelmente não superior a 5μπι em consideração ao desempenho de separação entre a lama e água. Otamanho de poro da membrana de separação na faixa de 0,1 a 3 μπι é maispreferível. O tamanho de poro referido anteriormente e a seguir é definidocomo um tamanho de partícula de um material de referência particular, emcujo tamanho de partícula 90% das partículas do material de referência sãoeliminados por filtração da membrana de separação. O material de referênciatem um tamanho de partícula conhecido e pode ser selecionado de váriosmateriais, tais como, por exemplo, sílica coloidal, emulsão ou látex. Otamanho de poro é preferivelmente uniforme na membrana de separação. Nocaso de uma membrana de filtração ultrafina, embora o tamanho de poro nãopossa ser determinado com base no tamanho de partícula do material dereferência de um tipo supradiscutido, mas, quando medido similarmenteusando proteína com um peso molecular conhecido, a membrana deultrafriltração com um corte de peso molecular superior a 3.000 pode serpreferivelmente empregada.

Na prática da presente invenção, a meio de suporte éempregado em uma forma modularizada para filtração. Dependendo da formada membrana de filtração, do método de filtração, da condição de filtração edo método de limpeza da membrana, qualquer modo de modularização podeser convenientemente selecionado, e um módulo de membrana de filtro ocapode ser constituído, montando-se um ou uma pluralidade de elementos demembrana. Por exemplo, para um módulo de membrana que utiliza asmembranas de fibra ocas, um módulo de membrana com diversas dezenas aalguns milhares de centenas de membranas de fibra oca que são agrupadas sãodobradas para representar uma configuração com forma geral de U e emseguida acomodadas em um módulo, um módulo de membrana no qual umaextremidade do feixe das fibras ocas é selado por um elemento de vedaçãoadequado, um módulo de membrana no qual um feixe de filamentos fibrososocos é respectivamente selado em uma extremidade por elementos de vedaçãoadequados em um estado sem conexão em uma extremidade (em um estadolivre) e um módulo de membrana no qual extremidades opostas do feixe defilamentos fibrosos ocos são deixadas abertas, podem ser empregados.Também, a presente invenção não deve ser limitada a uma forma específica, eo módulo de membrana pode representar, por exemplo, uma forma cilíndricaou uma forma tipo tela.

Embora o desempenho de filtração tenda ser reduzido àmedida que a membrana de separação fica entupida, a membrana deseparação pode ser regenerada quando limpa física ou quimicamente. Acondição de geração pode ser devidamente selecionada dependendo domaterial que forma o módulo da membrana de separação, da sua forma e/oudo tamanho de poro da membrana de separação usados. O método de limpezafísica do módulo de membrana de fibra oca pode incluir, por exemplo,retrolavagem do filtro de membrana com água, retrolavagem com gás,descarga, ou borbulhamento com ar, ao passo que o método de limpezaquímica pode incluir um método no qual o filtro de separação é lavado comácido tais como ácido clorídrico, ácido sulfurico, ácido nítrico, ácido oxálicoou ácido cítrico, limpeza com material alcalino tal como hidrato de sódio,limpeza com um agente oxidante tais como cloridrato de sódio ou peróxido dehidrogênio, ou pode-se empregar uma limpeza com um agente quelante talcomo ácido etileno diamina tetracético.

Exemplos de colocação da membrana de separação econstrução do aparelho de filtração de membrana, que podem ser empregadosna prática da presente invenção, estão mostrados nas figuras 2 a 4. O sistemade filtração pode ser empregado na forma de um sistema no qual, conformemostrado na figura 2, o módulo de membrana (dispositivo de filtração demembrana) 7 ou similares, incluindo a membrana de separação, fica dispostofora do tanque de oxidação total 3, e uma água bruta contendo uma lama ésuprida ao módulo de membrana 7 ou similares para filtração total, umsistema no qual, conforme mostrado na figura 3, o módulo de membrana 7 ousimilares, incluindo a membrana de separação, fica disposto fora do tanque deoxidação total 3, e uma água bruta contendo uma lama é circulada de formaque uma porção da água bruta possa ser filtrada, e um sistema no qual,conforme mostrado na figura 4, o módulo de membrana 7 ou similares,incluindo a membrana de separação, é submerso no tanque de oxidação total3, e uma água bruta contendo uma lama é succionada através dele parafiltração. Também, dependendo da colocação do tanque de oxidação total 3 edo módulo de membrana 7, pode-se empregar a diferença da coluna de águano lugar de uma bomba de pressão ou uma bomba de sucção. Deve-se notarque o sistema mostrado na figura 3 tem vantagens tais como que o sistemapode ser operado a um alto fluxo de permeação e a membrana de separaçãopode ter uma pequena área superficial, mas tem uma desvantagem tal comoque uma grande energia é necessária para circular a água bruta contendo alama. Por outro lado, o sistema mostrado na figura 4 tem vantagens tais comoque o espaço para instalação pode ser pequeno e a energia pode ser pequena,mas tem uma desvantagem tal como que o fluxo de permeação é em geralbaixo o bastante para exigir uma grande área superficial de membrana.Também, no caso em que é empregado um sistema no qual a membrana deseparação é imersa no tanque de oxidação total 3 e a filtração é realizada pelautilização de uma sucção, ou por uma diferença de coluna de água, mostradona figura 4, o módulo de membrana 7 ou similares, incluindo a membrana deseparação, é colocado por cima de um dispositivo de difusão de ar para que oentupimento da membrana possa ser suprimido pela utilização de um efeito delimpeza da superfície da membrana com ar difuso. Um equipamento detratamento de água residual pode ser instalado novo com o propósito dapresente invenção, mas qualquer equipamento de tratamento de água residualexistente pode ser renovado.

Por causa da presente invenção, a operação com umaquantidade mínima de excesso de lama gerada tem que ter continuidade comum equipamento compacto.

A seguir, a presente invenção será demonstrada por meio dealguns exemplos. Deve-se notar que os parâmetros físicos seguintes referidosnos exemplos seguintes e exemplos comparativos são medidos de acordo commétodos de avaliação específicos neles referidos.

(Razão de Remoção de BOD)

Tendo medido a BOD da água bruta suprida em um tanque deteste e uma BOD solúvel de água drenada, a razão de remoção de BOD foicalculada usando a seguinte equação:

razão de remoção de BOD = {(BOD da Agua Bruta) - (BOD solúvel de Aguadescarregada) / (BOD da Agua Bruta) χ 100(SS)

Depois que o volume da água descarregada foi medido, a águaresidual foi filtrada em um filtro de 0,45 μτη e em seguida seco. O peso dofiltro antes do tratamento foi subtraído do peso do filtro seco para fornecer opeso de um componente sólido, e foi então dividido pelo volume da águadescarregada, para conversão na concentração.

(Razão de Transformação de Lama)

A razão de transformação de lama é calculada a partir daquantidade de BOD tratada no tanque de teste, e a quantidade de SS gerada notanque de teste.

Razão de transformação de lama (%) = (Quantidade de SS) / (Quantidade deBOD Removido) χ 100 (Quantidade de Extração de Lama)

O peso seco da quantidade de lama extraída é descrito.

Exemplo 1:

(Exemplo Preparatório)

100 ml de um veículo gel de álcool polivinílico acetalizadocom um tamanho de poro não superior a 20 μπι foram supridos a um tanquede teste de 1.000 ml de capacidade, e água residual química A foi suprida aotanque de teste em uma quantidade tal que a carga volumétrica da BOD de 3,5kg/(m3 por dia) pudesse ser estabelecida. A partir da concentração de SS naágua residual medida no momento em que a razão de remoção de BOD notanque de teste atingiu 95% ou mais, obteve-se a razão de transformação delama de 10%. Em seguida, o SS foi cheio em um cilindro graduado com 1 Lde capacidade e o coeficiente de auto-oxidação foi subseqüentementedeterminado com referência a uma mudança dependente do tempo daconcentração da lama em uma condição aeróbica. O coeficiente de auto-oxidação assim medido foi determinado em 0,082 (por dia).

(Experimento de Verificação)

De acordo com o fluxograma mostrado na figura 1 e com basena razão de transformação e no coeficiente de auto-oxidação, ambosdeterminados de acordo com o experimento preparatório supra-referido, umexperimento para tratar a água residual química A de 400 m3 por dia foiconduzido com o uso de um equipamento de tratamento de água residual,incluindo um tanque de aeração 1 com uma capacidade de 230 m3, o tanquede oxidação total 3 com uma capacidade de 100 m3 e o tanque desedimentação 5 com uma capacidade de 50 m3. O veículo gel de álcoolpolivinílico acetalizado com um tamanho de poro não superior a 20 μηι foicarregado em uma quantidade de 23 m3 no tanque de aeração 1. O alumíniopoliclorado (um coagulante inorgânico) foi adicionado ao tanque de oxidaçãototal 3 até um ponto em que a separabilidade sólido-líquido da lama no tanquede sedimentação 5 fosse melhorada. Quando o sistema operou a 3,5 g/(m3 pordia) da carga volumétrica da BOD no tanque de aeração 1, o MLSS no tanquede oxidação total 3 aumentou gradualmente, e em seguida atingiu um valorsubstancialmente constante de cerca de 10.000 mg/l. A razão detransformação de lama no tanque de aeração 1 foi determinada em 10%.Também, o coeficiente de auto-oxidação, derivado da quantidade de lama queescoa para o tanque de oxidação total 3 e da quantidade de lama reduzida notanque de oxidação total 3 no momento do MLSS no tanque de oxidação total3, foi determinado em 0,080, que é substancialmente idêntico ao resultado doexperimento preparatório. O coagulante foi suprido continuamente no tanquede oxidação total 3 por cerca de um mês subseqüente ao início da operação.

Depois disso, o sistema foi operado por dez meses na condição em que ocoagulante é adicionado quando a água tratada SS atingiu subseqüentemente10 mg/l ou mais. Durante o período do experimento, não foi necessárioadicionar mais coagulante depois do primeiro mês. Também, o sistema pôdeser operado sem extração de lama durante o período do experimento, e a águatratada foi considerada com uma qualidade aceitável de BOD = 5 mg/l oumenos e SS = 10 mg/l ou menos.Exemplo comparativo 1:

(Experimento Preparatório)

100 ml de um veículo gel de álcool polivinílico acetalizadocom um tamanho de poro não superior a 20 μιη foram supridos a um tanquede teste de 1.000 ml de capacidade, e água residual química A foi suprida aotanque de teste em uma quantidade tal que a carga volumétrica da BOD de 2,5kg/(m por dia) pudesse ser estabelecida. A partir da concentração de SS naágua residual medida no momento em que a razão de remoção de BOD notanque de teste atingiu 95% ou mais, obteve-se a razão de transformação delama de 10%. Em seguida, o SS foi cheio em um cilindro graduado de 1 L decapacidade e o coeficiente de auto-oxidação foi subseqüentementedeterminado com referência a uma mudança dependente do tempo daconcentração de lama em uma condição aeróbica. O coeficiente de auto-oxidação assim medido foi determinado em 0,034 (por dia).

(Experimento de Verificação)

De acordo com o fluxograma mostrado na figura 1 e com basena razão de transformação de lama e no coeficiente de auto-oxidação, ambosdeterminados de acordo com o experimento preparatório supra-referido, umexperimento para tratar a água residual química A de 400 m3 por dia foiconduzido com o uso de um equipamento de tratamento de água residual,incluindo o tanque de aeração 1 com uma capacidade de 320 m3, o tanque deoxidação total 3 com uma capacidade de 100 m e o tanque de sedimentação 5com uma capacidade de 50 m3 . O veículo gel de álcool polivinílicoacetalizado com um tamanho de poro não superior a 20 μηι foi carregado emuma quantidade de 32 m3 no tanque de aeração 1. Alumínio policlorado (umcoagulante inorgânico) foi adicionado ao tanque de oxidação total 3 até oponto em que a separabilidade sólido-líquido da lama no tanque desedimentação 5 fosse melhorada. Quando o sistema operou a 2,5 g/(m3 pordia) da carga volumétrica da BOD no tanque de aeração 1, a razão detransformação de lama no tanque de aeração 1 foi determinada em 10%. OMLSS no tanque de oxidação total 3 aumentou gradualmente e atingiu umvalor substancialmente constante de cerca de 10.000 mg/l, mas a interface dalama no tanque de sedimentação 5 aumentou dia a dia, e foi necessáriaextração da lama em uma quantidade de cerca de 47 kg por dia. O coeficientede auto-oxidação, derivado da quantidade de lama gerada no tanque deoxidação total 3 e da quantidade de lama extraída, foi determinado em 0,033(por dia).

Exemplo comparativo 2:

(Experimento de Verificação)

De acordo com o fluxograma mostrado na figura 1, e com basena razão de transformação de lama e no coeficiente de auto-oxidação, ambosdeterminados de acordo com o experimento preparatório do ExemploComparativo 1 supra-referido, um experimento para tratar a água residualquímica A de 400 m por dia foi conduzido com o uso de um equipamento detratamento de água residual, incluindo o tanque de aeração 1 com umacapacidade de 320 m3, o tanque de oxidação total 3 com uma capacidade de240 m e o tanque de sedimentação 5 com uma capacidade de 50 m . Oveículo gel de álcool polivinílico acetalizado com um tamanho de poro nãosuperior a 20 μπι foi carregado em uma quantidade de 32 m no tanque deaeração 1. Alumínio policlorado (um coagulante inorgânico) foi adicionadoao tanque de oxidação total 3 até o ponto em que a separabilidade sólido-líquido da lama no tanque de sedimentação 5 fosse melhorada. Quando osistema operou a 2,5 g/(m3 por dia) da carga volumétrica da BOD no tanquede aeração 1, o MLSS no tanque de oxidação total 3 aumentou gradualmentee atingiu um valor substancialmente constante de cerca de 10.000 mg/l. Arazão de transformação de lama no tanque de aeração 1 foi determinada em10%. O coeficiente de auto-oxidação, derivado da quantidade da lama queescoa para o tanque de oxidação total 3 e da quantidade da lama reduzida notanque de oxidação total 3 no momento do MLSS no tanque de oxidação total3, foi determinado em 0,033 (por dia), que é substancialmente idêntico aoresultado do experimento preparatório. O coagulante foi supridocontinuamente no tanque de oxidação total 3 por cerca de um mêssubseqüente ao início da operação. Depois disso, o sistema foi operado pordez meses a uma condição em que o coagulante é adicionado quando SS daágua tratada atingiu subseqüentemente 10 mg/l ou mais. Durante esse períododo experimento, o coagulante não precisou ser mais adicionado depois doprimeiro mês. Também, o sistema pôde ser operado sem extração de lamadurante o período do experimento, e observou-se que a água tratada tem umaqualidade aceitável de BOD = 5 mg/l ou menos e SS = 10 mg/l ou menos.

Tanto no experimento 1 quando no Exemplo Comparativo 1, otratamento foi conduzido na mesma água residual de maneira similar, excetoque foram empregados tanques de aeração de diferentes capacidades e ovolume do veículo mudou com propósito de fazer com que a razão de volumedo veículo em relação ao tanque de aeração 1 empregado no exemplo 1permanecesse o mesmo, de forma que a carga volumétrica da BOD nãomudou. Em decorrência disto, com a carga volumétrica da BOD no ExemploComparativo 1, o coeficiente de auto-oxidação foi pequeno e, dessa maneira,foi necessária a extração da lama quando o tanque de oxidação total teve amesma capacidade do tanque de oxidação total 3 usado no exemplo 1. A fimde eliminar a necessidade de extração de lama nesta condição, o uso dotanque de oxidação total 3 com uma capacidade o dobro ou mais dacapacidade do tanque de oxidação total 3 usado no exemplo 1 é necessário e,conseqüentemente, ficou claro que, de acordo com o método de tratamento deágua residual da presente invenção, a água residual pode ser tratada com oaparelho de uma menor capacidade.

Exemplo 2:

(Experimento Preparatório)

100 ml de um veículo gel de álcool polivinílico acetalizadocom um tamanho de poro não superior a 20 μπι foram supridos a um tanquede teste de 1.000 ml de capacidade, e água residual química B foi suprida aotanque de teste em uma quantidade tal que a carga volumétrica da BOD de 2,5kg/(m3 por dia) pudesse ser estabelecida. A partir da concentração de SSexibida quando a razão de remoção de BOD no tanque atingiu 95% ou mais,foi obtida a razão de transformação de lama de 30%. Em seguida, o SS foicheio em um cilindro graduado de 1 L de capacidade e o coeficiente de auto-oxidação subseqüentemente determinado com referência a uma mudançadependente do tempo da concentração de lama em uma condição aeróbica foideterminado em 0,070 (por dia).(Experimento de Verificação)

De acordo com o fluxograma mostrado na figura 4 e com basena razão de transformação de lama e no coeficiente de auto-oxidação, ambosdeterminados de acordo com o experimento preparatório supra-referido, umexperimento para tratar a água residual química B de 400 m3 por dia foiconduzido com o uso de um equipamento de tratamento de água residual,incluindo o tanque de aeração 1 com uma capacidade de 320 m3 , o tanque deoxidação total 3 com uma capacidade de 300 m e o equipamento de filtro demembrana. O veículo gel de álcool polivinílico acetalizado com um tamanhode poro não superior a 20 μιη foi carregado em uma quantidade de 32 m3 notanque de aeração 1. Alumínio policlorado (um coagulante inorgânico) foiadicionado ao tanque de oxidação total 3 até o ponto em que a separabilidadesólido-líquido da lama no tanque de sedimentação 5 fosse melhorada. Odispositivo de filtração de membrana foi operado de acordo com um sistemade filtração por sucção, no qual um módulo de membrana de fibra oca 7 comum tamanho de poro de 0,4 μηι foi imerso no tanque de oxidação total 3 e aaeração fosse realizada para limpeza constante da membrana. Quando osistema operou a 2,5 g/(m3 por dia) da carga volumétrica da BOD no tanquede aeração 1, o MLSS no tanque de oxidação total 3 aumentou gradualmente,e em seguida atingiu um valor substancialmente constante de cerca de 11.000mg/l. A razão de transformação de lama no tanque de aeração 1 foideterminada em 30%. Também, o coeficiente de auto-oxidação, derivado daquantidade de lama que escoa para o tanque de oxidação total 3 e daquantidade de lama reduzida no tanque de oxidação total 3 no momento doMLSS no tanque de oxidação total 3, foi determinado em 0,073, que ésubstancialmente idêntico ao resultado do experimento preparatório. Ocoagulante foi suprido continuamente no tanque de oxidação total 3 por cercade um mês subseqüente ao início da operação e foi então operado por seismeses sem adição de coagulante. Durante esse período experimental, ocoagulante não precisou ser mais adicionado depois do primeiro mês.Também, o sistema pôde ser operado sem extração de lama durante o períodoexperimental, e observou-se que a água tratada tem uma qualidade aceitávelde BOD = 5 mg/l ou menos e SS = 0 mg/l.

Exemplo Comparativo 3:

(Experimento Preparatório)100 ml de um veículo gel de álcool polivinílico acetalizadocom um tamanho de poro não superior a 100 μτη foram supridos a um tanquede teste de 1.000 ml de capacidade, e água residual química B foi suprida aotanque de teste em uma quantidade tal que a carga volumétrica da BOD de 2,5kg/(m3 por dia) pudesse ser estabilizada. A partir da concentração de SS naágua residual medida no momento em que a razão de remoção de BOD notanque que teste atingiu 95% ou mais, foi obtida a razão de transformação delama de 30%. Em seguida, o SS foi cheio em um cilindro graduado de 1 L decapacidade e o coeficiente de auto-oxidação foi subseqüentementedeterminado com referência a uma mudança dependente do tempo daconcentração de lama em uma condição aeróbica. O coeficiente de auto-oxidação assim medido foi determinado em 0,025 (por dia).

(Experimento de verificação)

De acordo com o fluxograma mostrado na figura 4 e com basena razão de transformação de lama e no coeficiente de auto-oxidação, ambosdeterminados de acordo com o experimento preparatório supra-referido, umexperimento para tratar a água residual química B de 400 m3 por dia foiconduzido com o uso do mesmo equipamento de tratamento de água residualusado no exemplo 2. O veículo gel de álcool polivinílico acetalizado com umtamanho de poro não superior a 100 μπι foi carregado em uma quantidade de32 m no tanque de aeração 1. Alumínio policlorado (um coagulanteinorgânico) foi adicionado ao tanque de oxidação total 3 até o ponto em que aseparabilidade sólido-líquido da lama no tanque de sedimentação 5 fossemelhorada. O dispositivo de filtração de membrana foi operado de acordocom um sistema de filtragem por sucção, no qual um módulo de membrana defibra oca 7 com um tamanho de poro de 0,4 μπι foi imerso no tanque deoxidação total 3 e a aeração foi realizada para limpeza constante damembrana. Quando o sistema operou a 2,5 g/(m por dia) da cargavolumétrica da BOD no tanque de aeração 1, a razão de transformação delama no tanque de aeração 1 foi determinada em 30%. O MLSS no tanque deoxidação total 3 foi ajustado em cerca de 11.000 mg/l como no caso como noexemplo 2. A fim de que o sistema fosse operado sob o MLSS de 11.000mg/l, a lama no tanque de oxidação total 3 precisou ser extraída em umaquantidade de cerca de 155 kg por dia. Quando o coeficiente de auto-oxidaçãoé determinado a partir da quantidade de lama gerada no tanque de oxidaçãototal 3 e a quantidade de lama extraída, o coeficiente de auto-oxidação sendodeterminado em 0,026 (por dia).Exemplo 3(Experimento Preparatório)

100 ml de um veículo gel de álcool polivinílico acetalizadocom um tamanho de poro não superior a 20 μιη foram suprido em um tanquede teste de 1.000 ml de capacidade e água artificial foi suprida ao tanque deteste em uma quantidade tal que a carga volumétrica da BOD de 1,2 kg/(mpor dia) pudesse ser estabelecida. A partir da concentração de SS exibidaquando a razão de remoção de BOD no tanque atingiu 95% ou mais, foiobtida a razão de transformação de lama de 30%. Em seguida, o SS foi cheioem um cilindro graduado de 1 L de capacidade, e o coeficiente de auto-oxidação subseqüentemente determinado com referência a uma mudançadependente do tempo da concentração de lama em uma condição aeróbica, ocoeficiente de auto-oxidação sendo determinado em 0,07 (por dia).(Experimento de Verificação)

De acordo com o fluxograma mostrado na figura 5, e com basena razão de transformação de lama e no coeficiente de auto-oxidação, ambosdeterminados de acordo com o experimento preparatório supra-referido, umexperimento para tratar a água residual artificial de 1.200 L por dia foiconduzido com o uso de um equipamento de tratamento de água residual,incluindo um tanque de desnitrificação 9 com uma capacidade de 200 L, otanque de nitrificação 11 com uma capacidade de 200 L, o tanque de oxidaçãototal 3 com uma capacidade de 200 Leo tanque de sedimentação 5 com umacapacidade de 150 L. A água residual artificial foi preparada para ter umaBOD de 200 mg/l e nitrogênio total de 50 mg/l. 20 L do veículo gel de álcoolpolivinílico acetalizado com um tamanho de poro não superior a 20 μτη foramcarregados em cada um do tanque de desnitrificação 9 e do tanque denitrificação 11. Um líquido no tanque de nitrificação 11 foi retornado para otanque de desnitrificação 9 a uma taxa de 3.600 L por dia. 230 g de alumíniopoliclorado (um coagulante inorgânico) foram inicialmente adicionados aotanque de oxidação total 3. Em decorrência de o sistema ser operado nacondição supra-referida, a razão de remoção de nitrogênio no tanque dedesnitrificação e no tanque de nitrificação 11 atingiu um valor visado de até75% em um mês subseqüente ao início de operação O MLSS no tanque deoxidação total 3 aumentou gradualmente, tendo atingido um valor constantede cerca de 5.200 mg/l. A razão de transformação de lama no tanque dedesnitrificação 9 e no tanque de nitrificação 11 foi determinada em 30%.Também, o coeficiente de auto-oxidação, derivado da quantidade de lama queescoa para o tanque de oxidação total 3 e da quantidade de lama reduzida notanque de oxidação total 3 no momento do MLSS no tanque de oxidação total3, foi determinado em 0,069 por dia, que é substancialmente idêntico aoresultado o experimento preparatório. O coagulante foi suprido ao tanque deoxidação total 3 somente no momento do início da operação e o sistema foioperado nos dez meses subseqüentes sem adição de coagulante. O sistemapôde ser operado sem extração de lama durante o período experimental, econsiderou-se que a água tratada tem uma qualidade aceitável de BOD = 5 mlou menos e SS = 10 mg/l ou menos.

Exemplo Comparativo 4:

(Exemplo Preparatório)

100 ml de um veículo gel de álcool polivinílico acetalizadocom um tamanho de poro não superior a 20 μπι foram supridos a um tanquede teste de 1.00 ml de capacidade d água residual artificial foi suprida aotanque de teste em uma quantidade tal que a carga volumétrica da BOD de 1,2kg/(m3 por dia) pudesse ser estabelecida. A partir da concentração de SSexibida quando a razão de remoção de BOD no tanque atingiu 95% ou mais,foi obtida a razão de transformação de lama de 30%. Em seguida, o SS foicheio em um cilindro graduado de 1 L de capacidade e o coeficiente de auto-oxidação subseqüentemente determinado com referência a uma mudançadependente do tempo da concentração de lama em uma condição aeróbica, ocoeficiente de auto-oxidação sendo determinado em 0,030 (por dia).

(Experimento de Verificação)

De acordo com o fluxograma mostrado na figura 5 e com basena razão de transformação de lama e no coeficiente de auto-oxidação, ambosdeterminados de acordo com o experimento preparatório supra-referido, umexperimento para tratar a água residual artificial de 1.200 L por dia foiconduzido com o uso de um equipamento de tratamento de água residualsimilar ao empregado no exemplo 3. A água residual artificial foi preparadapara ter uma BOD de 200 mg/l e nitrogênio total de 50 mg/l. 20 L de veículogel de álcool polivinílico acetalizado com um tamanho de poro não superior a100 μιη foram carregados em cada um do tanque de desnitrificação 9 e tanquede nitrificação 11. Um líquido no tanque de nitrificação 11 foi retornado parao tanque de desnitrificação 9 a uma taxa de 3.600 L por dia. 230 g dealumínio policlorado (um coagulante inorgânico) foram inicialmenteadicionados ao tanque de oxidação total 3. Em decorrência de o sistema tersido operado na condição supra-referida, a taxa de remoção de nitrogênio notanque de desnitrificação 9 e no tanque de nitrificação 11 atingiu um valorvisado de 75% em um mês subseqüente ao início de operação. A taxa detransformação de lama no tanque de nitrificação 11 foi determinada em 15%.O MLSS no tanque de oxidação total 3 aumentou gradualmente, tendoatingido um valor constante de cerca de 5.200 mg/l, e a interface da lama notanque de sedimentação 5 aumentou dia a dia, e foi necessária extração dalama em uma quantidade de cerca de 40 g por dia. Também, quando ocoeficiente de auto-oxidação foi medido a partir da quantidade da lama geradano tanque de oxidação total 3 e da quantidade de lama extraída, o coeficientede auto-oxidação foi determinado em 0,031 (por dia).

Exemplo 4:

(Experimento Preparatório)

100 ml de um veículo gel de álcool polivinílico acetalizadocom um tamanho de poro não superior a 20 μηι foram supridos a um tanquede teste de 1.000 ml de capacidade, e água residual de alimento A foi supridaao tanque de teste em uma quantidade tal que a carga volumétrica da BOD de3,0 kg/(m3 por dia) pudesse ser estabelecida. A partir da concentração de SSexibida quando a taxa de remoção de BOD no tanque atingiu 95% ou mais, ataxa de transformação de lama de 40% foi obtida. Em seguida, o SS foi cheioem um cilindro graduado de 1 L de capacidade com referência a umamudança dependente do tempo da concentração de lama em uma condiçãoaeróbica, o coeficiente de auto-oxidação sendo determinado em 0,069 (por dia).

(Experimento de Verificação)

De acordo com o fluxograma mostrado na figura 1 e com basena taxa de transformação de lama e no coeficiente de auto-oxidação, ambosdeterminados de acordo com o experimento preparatório supra-referido, umexperimento para tratar a água residual de alimento de 200 m3 por dia foiconduzido com o uso de um equipamento de tratamento de água residual,incluindo o tanque de aeração 1 com uma capacidade de 70 m3, o tanque deoxidação total 3 com uma capacidade de 190 m e o tanque de sedimentação 5com uma capacidade de 25 m3 . 7 m3 de veículo gel de álcool polivinílicoacetalizado com um tamanho de poro não superior a 20 μιη foram carregadosno tanque de aeração 1. Alumínio policlorado (um coagulante inorgânico) foiadicionado ao tanque de oxidação total 3 até o ponto em que a separabilidadesólido-líquido da lama no tanque de sedimentação 5 fosse melhorada. Quandoo sistema operou a 3,0 kg/(m3 por dia) a carga volumétrica da BOD no tanquede aeração 1, o MLSS no tanque de oxidação total 3 aumentou gradualmentee atingiu um valor substancialmente constante de cerca de 6.000 mg/l. A taxade transformação de lama no tanque de aeração 1 foi determinada em 40%. Ocoeficiente de auto-oxidação, derivado da quantidade da lama que escoa parao tanque de oxidação total 3 e da quantidade de lama reduzida no tanque deoxidação total 3 no momento do MLSS no tanque de oxidação total 3, foideterminado em 0,070 (por dia), que é substancialmente idêntico ao resultadodo experimento preparatório. O coagulante foi suprido continuamente notanque de oxidação total 3 por cerca de um mês subseqüente ao início daoperação. Depois disso, o sistema foi operado por dez meses na condição deque o coagulante é adicionado quando o SS da água tratada subseqüentementetiver atingido 10 mg/l ou mais. Durante esse período experimental, ocoagulante foi adicionado somente em um mês inicial e não foi adicionado emseguida. Também, o sistema pôde ser operado sem extração de lama durante operíodo experimental, e observou-se que a água tratada tem uma qualidadeaceitável de BOD = 5 mg/l ou menos e SS = 10 mg/l ou menos.

Exemplo Comparativo 5:

(Experimento Preparatório)

100 ml de um veículo gel de álcool polivinílico acetalizadocom um tamanho de poro não superior a 100 μηι foram supridos a um tanquede teste de 1.000 ml de capacidade, e água residual de alimento A foi supridaao tanque de teste em uma quantidade tal que a carga volumétrica da BOD de3,0 kg/(m por dia) pudesse ser estabelecida. A partir da concentração de SSexibida quando a taxa de remoção de BOD no tanque atingiu 95% ou mais, ataxa de transformação de lama de 40% foi obtida. Em seguida, o SS foi cheioem um cilindro graduado de 1 L de capacidade e o coeficiente de auto-oxidação subseqüentemente determinado com referência a uma mudançadependente do tempo da concentração de lama em uma condição aeróbica, ocoeficiente de auto-oxidação sendo determinado em 0,024 (por dia).

(Experimento de Verificação)

De acordo com o fluxograma mostrado na figura 1 e, com basena taxa de transformação de lama e no coeficiente de auto-oxidação, ambosdeterminados de acordo com o experimento preparatório supra-referido, umexperimento para tratar a água residual de alimento de 200 m3 por dia foiconduzido com o uso de um equipamento de tratamento de água residualsimilar ao empregado no exemplo 4. 7 m3 de veículo gel de álcool polivinílicoacetalizado com um tamanho de poro não superior a 100 μηι foramcarregados no tanque de aeração 1. Alumínio policlorado (um coagulanteinorgânico) foi adicionado ao tanque de oxidação total 3 até o ponto em que aseparabilidade sólido-líquido da lama no tanque de sedimentação 5 fossemelhorada. Quando o sistema operou a 3,0 kg/(m3 por dia) da cargavolumétrica da BOD no tanque de aeração 1, a taxa de transformação de lamano tanque de aeração 1 foi determinada em 40%. O MLSS no tanque deoxidação total 3 aumentou gradualmente, tendo atingido um valor constantede cerca de 6.000 mg/l, mas a interface da lama no tanque de sedimentação 5aumentou dia a dia, e foi necessária extração da lama em uma quantidade decerca de 50 kg por dia. Quando o coeficiente de auto-oxidação foi medido apartir da quantidade de lama gerada no tanque de oxidação total 3 e daquantidade de lama extraída, o coeficiente de auto-oxidação foi determinadoem 0,025 (por dia).

Exemplo 5:

(Experimento Preparatório)

100 ml de um álcool polivinílico acetalizado com um tamanhode poro não superior a 20 μηι foram supridos a um tanque de teste de 1.000ml de capacidade, e água residual química C foi suprida ao tanque de teste emuma quantidade tal que a carga volumétrica da BOD de 2,5 kg/(m por dia)pudesse ser estabelecida. A partir da concentração de SS exibida quando ataxa de remoção de BOD no tanque atingiu 95% ou mais, a taxa detransformação de lama de 30% foi obtida. Em seguida, o SS foi cheio em umcilindro graduado de 1 L de capacidade e o coeficiente de auto-oxidaçãosubseqüentemente determinado com referência a um mudança dependente dotempo da concentração de lama em uma condição aeróbica, o coeficiente deauto-oxidação sendo determinado em 0,069 (por dia).

(Experimento de Verificação)

De acordo com o fluxograma mostrado na figura 1 e com basena razão de transformação de lama e no coeficiente de auto-oxidação, ambosdeterminados de acordo com o experimento preparatório supra-referido, umexperimento para tratar a água residual química C de 400 m3 por dia foiconduzido com o uso de um equipamento de tratamento de água residual,incluindo o tanque de aeração 1 com uma capacidade de 320 m3, o tanque deoxidação total 3 com uma capacidade de 570 m3 e o tanque de sedimentação 5com uma capacidade de 50 m3 . 32 m3 do veículo gel de álcool poliviníIicoacetalizado com um tamanho de poro não superior a 20 μιη foram carregadosno tanque de aeração 1. Alumínio policlorado (um coagulante inorgânico) foiadicionado ao tanque de oxidação total 3 até o ponto em que a separabilidadesólido-líquido da lama no tanque de sedimentação 5 fosse melhorada. Quandoo sistema operou a 2,5 kg/(m3 por dia) da carga volumétrica da BOD notanque de aeração 1, o MLSS no tanque de oxidação total 3 aumentougradualmente, tendo atingido um valor constante de cerca de 6.000 mg/l. Ataxa de transformação de lama no tanque de aeração 1 foi determinada em30%. Quando o coeficiente de auto-oxidação foi medido a partir daquantidade de lama gerada no tanque de oxidação total 3 e da quantidade dalama extraída no momento do MLSS no tanque de oxidação total 3 atingiu ovalor constante, o coeficiente de auto-oxidação sendo determinado em 0,070(por dia), que foi idêntico ao obtido durante o experimento preparatório. Ocoagulante foi suprido continuamente no tanque de oxidação total 3 por cercade um mês subseqüente ao início da operação. Depois disso, o sistema foioperado por doze meses na condição de que o coagulante é adicionadoquando o SS da água tratada atingiu subseqüentemente 10 mg/l ou mais.Durante o período experimental, o coagulante foi adicionado somente para omês inicial e não foi adicionado em seguida. Também, o sistema pôde seroperado sem extração de lama durante o período experimental e observou-seque a água tratada tem uma qualidade aceitável de BOD = 5 mg/l ou menos eSS = 10 mg/l ou menos.

Exemplo Comparativo 6:

(Experimento Preparatório)

100 ml de veículo gel de álcool polivinílico acetalizado comum tamanho de poro não superior a 100 μηι foram supridos a um tanque deteste de 1.000 ml de capacidade, e água residual química C foi suprida aotanque de teste em uma quantidade tal que a carga volumétrica da BOD de 2,5kg/(m3 por dia) pudesse ser estabelecida. A partir da concentração de SSexibida quando a taxa de remoção de BOD no tanque atingiu 95% ou mais, ataxa de transformação de lama de 30% foi obtida. Em seguida, o SS foi cheioem um cilindro graduado de 1 L de capacidade e o coeficiente de auto-oxidação subseqüentemente determinado com referência a uma mudançadependente do tempo da concentração de lama em uma condição aeróbica, ocoeficiente de auto-oxidação sendo determinado em 0,033 (por dia).

(Experimento de Verificação)

De acordo com o fluxograma mostrado na figura 1 e com basena taxa de transformação de lama e no coeficiente de auto-oxidação, ambosdeterminados de acordo com o experimento preparatório supra-referido, umexperimento para tratar a água residual química C de 400 m3 por dia foiconduzido com o uso de um equipamento de tratamento de água residualsimilar ao empregado no exemplo 5. 32 m de veículo gel de álcoolpolivinílico acetalizado com um tamanho de poro não superior a 100 μπιforam carregados no tanque de aeração 1. Alumínio policlorado (umcoagulante inorgânico) foi adicionado ao tanque de oxidação total 3 até oponto em que a separabilidade sólido-líquido da lama no tanque desedimentação 5 foi melhorada. Quando o sistema operou a 2,5 kg/(m3 por dia)da carga volumétrica da BOD no tanque de aeração 1, a taxa de transformaçãode lama no tanque de aeração 1 foi determinada em 30%. O MLSS no tanquede oxidação total 3 aumentou gradualmente, tendo atingido um valorconstante de cerca de 6.000 mg/l, mas a interface da lama no tanque desedimentação 5 aumentou dia a dia, e foi necessária extração da lama em umaquantidade de cerca de 127 kg por dia. Quando o coeficiente de auto-oxidaçãofoi medido a partir da quantidade da lama gerada no tanque de oxidação total3 e da quantidade de lama extraída, o coeficiente de auto-oxidação foideterminado em 0,033 (por dia).Exemplo 6:

(Experimento Preparatório)

100 ml de um veículo gel de álcool polivinílico acetalizadocom um tamanho de poro não superior a 100 μιη foram supridos a um tanquede teste de 1.000 ml de capacidade e uma água residual de alimento B foisuprido ao tanque de teste em uma quantidade tal que a carga volumétrica daBOD de 5 kg/(m por dia) pôde ser estabelecida. A partir da concentração deSS exibida quando a razão de remoção de BOD no tanque atingiu 95% oumais, foi obtida a razão de transformação de lama de 30%. Em seguida, o SSfoi cheio em um cilindro graduado de I L de capacidade e o coeficiente deauto-oxidação subseqüentemente determinado com referência a uma mudançadependente do tempo da concentração da lama em uma condição aeróbica, ocoeficiente de auto-oxidação sendo determinado em 0,055 (por dia).(Experimento de Verificação)De acordo com o fluxograma mostrado na figura 1 e com basena taxa de transformação de lama e no coeficiente de auto-oxidação, ambosdeterminados de acordo com o experimento preparatório supra-referido, umexperimento para tratar a água residual de alimento B de 400 m por dia foiconduzido com o uso de um equipamento de tratamento de água residual,incluindo um tanque de aeração 1 com uma capacidade de 160 m , o tanquede oxidação total e com uma capacidade de 700 m3 e o tanque desedimentação 5 com uma capacidade de 50 m . 16 m do veículo gel do álcoolpolivinílico acetalizado com um tamanho de poro não superior a 100 μιηforam carregados no tanque de aeração 1. Alumínio policlorado (umcoagulante inorgânico) foi adicionado ao tanque de oxidação total 3 até oponto em que a separabilidade sólido-líquido da lama no tanque desedimentação 5 fosse melhorada. Quando o sistema operou a 5 kg/(m pordia) da carga volumétrica da BOD no tanque de aeração 1, o MLSS no tanquede oxidação total 3 aumentou gradualmente, tendo atingido um valorconstante de cerca de 6.000 mg/l. A taxa de transformação de lama no tanquede aeração 1 foi determinada em 30%. Quando o coeficiente de auto-oxidação, medido a partir da quantidade da lama que escoa para o tanque deoxidação total 3 e da quantidade da lama reduzida no tanque de oxidação total3 no momento do MLSS no tanque de oxidação total 3, foi determinada em0,057 (por dia), que foi substancialmente idêntica à obtida durante oexperimento preparatório. O coagulante foi continuamente suprido ao tanquede oxidação total 3 por cerca de um mês subseqüente ao início da operação.Depois disso, o sistema operou durante 12 meses na condição de que ocoagulante é adicionado quando o SS da água tratada atingiusubseqüentemente 10 mg/l ou mais. Durante esse período experimental, ocoagulante foi adicionado somente em um mês inicial, e não adicionado emseguida. Também, o sistema pôde ser operado sem extração de lama durante operíodo experimental, e observou-se que a água tratada tem uma qualidadeaceitável de BOD = 5 mg/l ou menos e SS = 10 mg/l ou menos.

Exemplo Comparativo 7:

(Experimento Preparatório)

100 ml de um veículo gel de álcool polivinílico acetalizadocom um tamanho de poro não superior a 100 μπι foi suprido em um tanque deteste de 1.00 ml de capacidade, e água residual de alimento B foi suprida aotanque de teste em uma quantidade tal que a carga volumétrica da BOD de 2,0kg/(m por dia) pôde ser estabelecida. A partir da concentração de SS exibidaquando a razão de remoção de BOD no tanque atingiu 95% ou mais, a taxa detransformação de lama de 30% foi obtida. Em seguida, o SS foi cheio em umcilindro granulado de 1 L de capacidade e o coeficiente de auto-oxidaçãosubseqüentemente determinado com referência a uma mudança dependente dotempo da concentração de lama em uma condição aeróbica, o coeficiente deauto-oxidação sendo determinado em 0,020 (por dia).

(Experimento de Verificação)

De acordo com o fluxograma mostrado na figura 1 e com basena taxa de transformação de lama e no coeficiente de auto-oxidação, ambosdeterminados de acordo com o experimento preparatório supra-referido, umexperimento para tratar a água residual de alimento B de 400 m por dia foiconduzido com o uso de um equipamento de tratamento de água residual,incluindo um tanque de aeração com uma capacidade de 400 m3, o tanque deoxidação total 3 com uma capacidade de 700 m3 o tanque de sedimentação 5com uma capacidade de 50 m3 . 40 m3 de gases combustíveis de álcoolpolivinílico acetalizado com um tamanho de poro não superior a 100 μιηforam carregados no tanque de aeração 1. Alumínio policlorado (umcoagulante inorgânico) foi adicionado ao tanque de oxidação total 3 até oponto em que a separabilidade sólido-líquido da lama no tanque desedimentação 5 fosse melhorada. Quando o sistema operou a 2,0 kg/(m3 pordia) da carga volumétrica da BOD no tanque de aeração 1, a taxa detransformação de lama no tanque de aeração 1 foi determinada em 30%. OMLSS no tanque de oxidação total 3 aumentou gradualmente, tendo atingidoum valor constante de cerca de 6.000 mg/l, e a interface da lama no tanque desedimentação 5 aumentou dia a dia, e foi necessária extração da lama em umaquantidade de cerca de 150 kg por dia. Quando o coeficiente de auto-oxidaçãofoi medido a partir da quantidade de lama gerada no tanque de oxidação total3 e da quantidade de lama extraída, o coeficiente de auto-oxidação foideterminado em 0,021 (por dia).

Claims

1. Método de tratamento de água residual realizado com o usode um tanque de aeração no qual água residual entra em contato com umveículo particulado em uma condição aeróbica, um tanque de oxidação totalno qual o volume de uma lama desenvolvida no tanque de aeração é reduzido,e um equipamento de separação sólido-líquido para a lama no tanque deoxidação total, caracterizado pelo fato de que o método compreende as etapasde:ajustar um coeficiente de auto-oxidação da lama que escoa notanque de oxidação total em 0,05 (por dia) ou mais; eadicionar um coagulante no tanque de oxidação total paramelhorar uma separabilidade sólido-líquido da lama no tanque de oxidaçãototal.

2. Método de tratamento de água residual, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tratamento de água residualno tanque de aeração é conduzido para remoção de BOD ou remoção denitrogênio.

3. Método de tratamento de água residual, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma carga da lama da BOD notanque de oxidação total é ajustada em 0,05 kg - BOD/(kg - ss por dia) oumenos.

4. Método de tratamento de água residual, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o equipamento de separaçãosólido-líquido para a lama no tanque de oxidação total é na forma de umtanque de sedimentação ou de um equipamento de filtragem.

5. Método de tratamento de água residual, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o veículo é pelo menos umveículo selecionado do grupo que consiste em um veículo gel, um veículoplástico e um veículo fibroso.

6. Método de tratamento de água residual, de acordo com areivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o veículo é um gel de álcoolpolivinílico acetalizado.