BRPI1102314A2 - Aparelho para a retenção de (bio) sólidos e um método para tratamento de resíduos utilizando o referido aparelho - Google Patents

Aparelho para a retenção de (bio) sólidos e um método para tratamento de resíduos utilizando o referido aparelho Download PDF

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BRPI1102314A2
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BRPI1102314-7A2A
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Santos Alves Maria Madalena Dos
Merijn Amilcare Picavet
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Ambisys S A
Univ Do Minho
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Abstract

APARELHO PARA A RETENÇÃO DE (BIO)SÓLIDOS E UM MÉTODO PARA TRATAMENTO DE RESIDUOS UTILIZANDO O REFERIDO APARELHO A presente invenção refere-se a um aparelho para a retenção de (bio)sólidos dentro de um recipiente de reação (1) que compreende um compartimento de efluente verticalmente alongado (2), equipado com duas ou mais campânulas de recolha de sólidos e gás (8), as referidas duas ou mais campânulas estão conectadas com um ou mais tubos de subida (9), cujos topos são abertos e equipados com placas de deflexão (10), o referido compartimento de efluente está equipado com um sistema de saída para água tratada na parte superior do referido compartimento de efluente e que compreende um ou mais açudes de transbordagem. A presente invenção ainda se refere a um método para o tratamento anaeróbio de resíduos selecionados de água residual e/ou resíduos orgânicos, como chorume de porco, lamas ativadas ou resíduos de cozinha, ou para o tratamento aeróbio ou aeróbio/anaeróbio de água residual utilizando o referido aparelho.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHO PARA A RETENÇÃO DE (BIO)SÓLIDOS E UM MÉTODO PARA TRATA- MENTO DE RESÍDUOS UTILIZANDO O REFERIDO APARELHO".
Campo da invenção
A presente invenção refere-se a um separador de elevação de
lamas desenhado para a retenção e a recirculação de lamas, com ou sem tendência de flutuação, dentro de reatores biológicos para o tratamento de águas residuais ou lamas orgânicas sob condições anaeróbias, aeróbias ou ambas.
Estado da técnica
Há várias razões para a existência de necessidade de tratamen- to de água residual industrial. Em primeiro lugar, a sensibilização pública está aumentando para os problemas causados por água poluída. Em segun- do lugar, água residual pode ser uma fonte de produtos úteis, como energia. 15 Em terceiro lugar, a reutilização de água tratada é cada vez mais atrativa, uma vez que o consumo de água para processos de produção é cada vez mais caro.
O tratamento biológico, seja tratamento anaeróbio, aeróbio ou uma combinação dos dois, forma o coração da maior parte dos sistemas 20 existentes de tratamento de água residual e pode ser utilizado para a remo- ção/degradação de uma grande variedade de compostos orgânicos e inor- gânicos. Compostos orgânicos suscetíveis à degradação incluem alcoóis, ácidos graxos voláteis (AGV), ácidos graxos de cadeia longa (AGCL), prote- ínas e compostos aromáticos. Compostos inorgânicos incluem compostos de 25 enxofre, de nitrogênio e de fósforo, e metais pesados. No caso de tratamen- to anaeróbio de águas contendo compostos orgânicos, é possível a produ- ção de fontes de energia renovável como o biogás.
Devido ao fato das águas residuais provenientes da indústria se- rem mais concentradas, há uma preferência para sistemas biológicos de alta carga. Assim consegue-se reduzir consideravelmente a pegada do tratamen- to, uma vez que o tamanho do reator pode ser reduzido através da minimi- zação do tempo de retenção hidráulica (TRH). Os TRHs de sistemas de tra- tamento biológico de alta carga normalmente ficam entre 4 horas e 2 dias e é por esta razão que necessitam de sistemas de retenção de biossólidos para assegurar operação adequada. Tecnologias amplamente aplicadas são a imobilização de biomassa ou a sedimentação de biomassa através da sua granularização. Exemplos desta última são o reator anaeróbio de manto de lamas de fluxo ascendente (UASB) e o reator anaeróbio de manto de lamas expandido (EGSB). Ambos são muito adequados para o tratamento de á- guas residuais industriais contendo compostos orgânicos facilmente biode- gradáveis e são amplamente aplicados na indústria de cerveja e de papel. Um problema associado aos reatores contendo lamas granulares é a reduzi- da área específica de contato que poderá resultar em limitações de transfe- rência de massa. Consequentemente é necessária a aplicação de concen- trações relativamente elevadas de lamas para atingir as taxas de conversão por metro cúbico de reator previstas. Adicionalmente, reatores de lamas gra- nulares são sensíveis à presença de AGCL, uma vez que induzem flotação de lamas que poderá resultar na lavagem de lamas para fora do reator e de- sestabilização do processo de tratamento. A prática também demonstrou que concentrações elevadas de sais resultam na desintegração de grânulos, limitando a aplicabilidade de reatores com lamas granulares ao tratamento de águas com condutividades inferiores a 25 mS/cm.
O reator de leito fluidizado, o reator de leito fluidizado flutuante invertido e o reator de filme fixo são exemplos de reatores com biomassa imobilizada. Para o efeito de imobilização da biomassa é fornecido um su- porte sólido mais pesado ou mais leve que a água. Exemplos de suportes 25 sólidos aos quais biomassa pode aderir são basalto, poliestireno, bolas de plástico ou superfícies fixos como tubos ou lâminas. Os reatores do tipo leito fluidizado requerem bastante energia para a fluidização do leito. No caso de reatores aeróbios, a energia poderá ser fornecida em forma de ar comprimi- do e, dependendo do tipo de reator, de uma recirculação de água. Sob con- 30 dições anaeróbias, é necessária a recirculação de biogás para o leito fluidi- zado invertido. Para um leito fluidizado normal, é necessária uma recircula- ção de água. Os reatores de filme fixo só têm à sua disposição uma área de contato limitada entre a biomassa e a água residual, que poderá resultar em problemas de transferência de massa. Todos os métodos baseados em imo- bilização de biomassa têm em comum, que o tratamento de alta carga de águas residuais contendo gordura poderá resultar na descolagem de bio- 5 massa e desestabilização do processo.
Biorreatores de membranas são maioritariamente aplicados para tratamento aeróbio e são uma alternativa ao tratamento convencional com lamas ativadas. Dão a oportunidade de reduzir consideravelmente a pegada do tratamento. Uma desvantagem é a incrustação das membranas, o que 10 implica uma limpeza regular das membranas com químicos como ácido cítri- co e hipocloreto. Compostos gordurosos poderão aumentar as incrustrações e, portanto, são, preferencialmente, removidos a priori.
Além do tratamento de água residual, métodos biológicos tam- bém podem ser utilizados para a redução de sólidos e a estabilização de 15 lamas de resíduos orgânicos, como lamas ativadas despejadas, chorume e resíduos alimentares. O conteúdo de sólidos pode atingir os 50 %. Um mé- todo comprovado de tratamento deste tipo de lamas é a digestão anaeróbia e resulta na produção de biogás e de uma lama que pode ser utilizada como fertilizante. Para a digestão anaeróbia de lamas de resíduos sólidos normal- 20 mente reatores de baixa carga são utilizados. O TRH normalmente é mais de 10 dias e não é aplicado qualquer tipo de retenção de sólidos. A agitação fornecida normalmente é mecânica ou através da aplicação de uma recircu- lação de gás ou de líquido.
Tecnologias diferentes são aplicadas para o tratamento de água 25 residual industrial e fluxos de resíduos sólidos, e especificamente quando se trata de tratamento anaeróbio: respectivamente tratamento de alta carga e de baixa carga. A presente invenção possibilita a utilização da mesma tecno- logia de retenção de sólidos para o tratamento de água residual ou para o tratamento anaeróbio de resíduos sólidos. No caso de tratamento de água 30 residual, a invenção pode ser utilizada para retenção de sólidos para trata- mento aeróbio, anaeróbio ou ambos. Adicionalmente, compostos geralmente considerados como difíceis de serem tratados, como lipídeos, não são pro- blemas para a presente invenção. No caso de tratamento de sólidos, a in- venção poderá resultar em uma redução considerável do tempo de retenção hidráulica e consequentemente em uma redução de volume de reator e de custos de investimento.
5 Breve descrição das figuras
A figura 1 apresenta uma representação esquemática de uma possível configuração da presente invenção em um reator para o tratamento anaeróbio de água residual contendo compostos orgânicos.
A figura 2 apresenta uma representação esquemática de uma possível configuração da presente invenção em um reator para tratamento aeróbio.
A figura 3 apresenta uma representação esquemática de uma possível configuração da presente invenção em um reator para o tratamento combinado anaeróbio e aeróbio.
Sumário da invenção
A presente invenção é um sistema de elevação de lamas forne- cendo um recurso para capacitar o tratamento biológico de quase qualquer tipo de água residual ou fluxo de resíduos sólidos com um conteúdo de sóli- dos até 30%, desde que os compostos presentes na água residual ou fluxo de resíduos sólidos sejam biologicamente degradáveis sob condições aeró- bias ou anaeróbias. O sistema de elevação de lamas é desenhado de tal maneira que os sólidos sejam retidos dentro do reator sem qualquer neces- sidade de granulação ou imobilização de biomassa ou separação com mem- branas. O sistema de elevação de lamas possibilita o tratamento eficiente de fluxos de resíduos sólidos sob condições anaeróbias ou aeróbias em tempos de retenção hidráulica reduzidos assim resultando em sistemas de tratamen- to mais compactos. Além disso, compostos que melhoram a flutuabilidade como gorduras e sais não constituem problemas. Na verdade, até poderão melhorar o efeito de elevação de lamas e assim melhorar a eficiência de agi- tação do reator em que está instalado o sistema de elevação de lamas.
A presente invenção permite a captação eficiente de lamas bio- lógicas e compostos gasosos em um compartimento de efluente recorrendo a campânulas de captação de lamas/gás devidamente desenhadas para tal. A presente invenção também permite o transporte de lamas biológicas cap- tadas das campânulas de captação de lamas para o compartimento de rea- ção através do efeito de elevação gasosa fornecido pelos gases captados 5 com as lamas. O efeito de elevação gasosa é fornecido ou por gases biolo- gicamente produzidos (por exemplo, biogás), ou por um composto gasoso ou mistura gasosa (por exemplo, ar) fornecida por um sistema de introdução de gases e um compressor, ou por ambos. Além disso, a presente invenção permite a remoção de sólidos e gases do efluente tratado, utilizando as 10 campânulas de captação anteriormente referidas e assim efetivamente re- tendo lamas dentro do reator. A presente invenção ainda permite o forneci- mento dos tubos apropriados de transporte (tubos de subida) para o trans- porte de lamas através do efeito de elevação gasosa das referidas campânu- las para o compartimento de reação. É ainda um objetivo da presente inven- 15 ção a instalação no compartimento de efluente de um sistema de extração de efluente, tal como um açude de transbordagem, para a água poder sair do reator por gravidade.
Descrição detalhada da invenção Aparelho
Um primeiro objeto da presente invenção é um equipamento pa-
ra a retenção de (bio)sólidos dentro de um recipiente de reação (1) compre- endendo um compartimento de efluente verticalmente alongado (2) para a separação de sólidos e gás do líquido tratado no referido recipiente de rea- ção, o referido compartimento de efluente está aberto em ambas as extremi- 25 dades com a extremidade superior estando essencialmente acima do nível líquido do reator e equipado com 2 ou mais campânulas de captação de só- lidos/gás (8), as referidas 2 ou mais campânulas alternando em lados opos- tos do referido compartimento de efluente a alturas diferentes, cada campâ- nula sobreposiciona a outra, as referidas 2 ou mais campânulas conectadas 30 como um ou mais tubos de subida (9) instalados em cada lado, onde cam- pânulas estão instaladas para que as lamas possam subir através do efeito de elevação gasosa induzido pelo gás captado em conjunto com as lamas pelas referidas campânulas, cada tubo de subida conectado com pelo me- nos uma campânula e com a extremidade superior acima do nível líquido dentro do reator está aberto na extremidade superior e equipado com placas de deflexão de lamas (10) para prevenir que as lamas atinjam o topo do rea- 5 tor, o referido compartimento de efluente ainda é equipado com um sistema de saída de água residual tratada na parte superior do referido compartimen- to de efluente, o referido sistema de saída está equipado com um ou mais açudes de transbordagem (11), saídas ou bicos essencialmente a um nível mais baixo do que o referido nível líquido dentro do reator para induzir esco- 10 amento por gravidade. Daqui para frente este equipamento será referido como o Separador de Elevação de Lamas (SEL).
Método
Um segundo objeto da presente invenção é um método para tra- tamento de resíduo selecionado de água residual e/ou resíduos orgânicos, 15 como chorume de porco, lamas ativadas despejadas ou resíduos de cozi- nha, compreendendo o processamento deste material em um recipiente de reação (1) verticalmente alongado, no qual o aparelho da reivindicação 1 está instalado essencialmente afastado do fundo do referido recipiente de reação, assim criando um compartimento de reação fora do referido apare- 20 Iho e um compartimento de sedimentação de biossólidos abaixo do referido aparelho.
Em uma primeira potencial configuração (figura 1), o método é anaeróbio, o compartimento de reação (3) é anaeróbio e os biossólidos são sedimentados abaixo do referido aparelho (4), o referido processo resultando na produção biológica de gases reduzidos, o referido método ainda compre- ende:
a) a extração de líquido de reator (3) para recirculação e/ou des- carga do referido compartimento de sedimentação;
b) a mistura dos resíduos (2) a serem tratados com o referido Ii- quido de reator, assim fornecendo contato íntimo entre biossólidos e os refe- ridos resíduos e resultando na mistura de ambos;
c) a injeção da referida mistura (7) no referido compartimento de reação, assim fornecendo agitação e distribuição uniforme no referido com- partimento de reação;
d) a pulverização uniforme (12) de água (13) no headspace do referido compartimento de reação para contrariar a formação de espuma
induzida pela referida produção biológica de gás;
e) a captação do gás (14) do referido headspace do referido re- cipiente de reação.
O tal método poderá também compreender a injeção de gás comprimido ou uma mistura de gás comprimido no referido recipiente de re- 10 ação acima do referido compartimento de sedimentação, o referido gás comprimido ou mistura de gás comprimido servindo para melhorar a agita- ção, como gás de transporte para remoção de gases produzidos, e/ou como fornecedor de elétrons para a redução biológica de compostos oxidados pre- sentes no resíduo.
Em uma primeira alternativa, o método é utilizado para o trata-
mento de água residual.
Em uma segunda alternativa, o método é utilizado para o trata- mento de lamas de resíduos orgânicos, como chorume de porco, lamas ati- vadas despejadas ou resíduos de cozinha, o referido método resultando na 20 redução biológica de sólidos e na produção de gases reduzidos, como bio- hidrogênio, ou uma mistura de gases, como o biogás, as referidas lamas de resíduos terem um conteúdo de sólidos até 30% em peso.
Em uma segunda possível configuração (figura 2), o resíduo a ser tratado é água residual e o método é aeróbio, o compartimento de rea- ção (17) fora do referido aparelho é aeróbio e biossólidos são sedimentados em um compartimento de sedimentação de biossólidos (18), o referido pro- cesso ainda compreende:
a) a extração de líquido de reator (20) para recirculação e/ou descarga do referido compartimento;
b) a mistura de água residual (19) a ser tratada com o referido lí-
quido de reator, assim fornecendo contato íntimo entre biossólidos e a refe- rida água residual e resultando em uma mistura de ambas; c) a injeção da referida mistura (21) no referido compartimento de reação, assim fornecendo agitação e a distribuição uniforme no referido compartimento de reação;
d) a injeção de ar comprimido (22) no reator acima do referido compartimento de sedimentação;
e) a pulverização uniforme (24) de água (23) no headspace do dito compartimento de reação para contrariar a formação de espuma induzi- da pelo fornecimento de ar;
f) a coleção de ar usado (25) do referido headspace do referido recipiente de reação.
Em uma terceira possível configuração (figura 3), o resíduo a ser tratado é água residual e o método é anaeróbio e aeróbio, o compartimento de reação fora do referido aparelho é anaeróbio e aeróbio e os biossólidos são sedimentados em um compartimento de sedimentação de biossólidos 15 abaixo do referido aparelho, o referido compartimento de reação ainda sen- do compartimentalizado por uma ou mais paredes divisórias (31) em um ou mais compartimentos anaeróbios (28) e um ou mais compartimentos aeró- bios (29), o referido compartimento de sedimentação sendo dividido em duas ou mais zonas de sedimentação das quais pelo menos uma (36) é para Ia- 20 mas anaeróbias e localizada abaixo de um ou mais compartimentos anaeró- bios e pelo menos uma (32) é para lamas aeróbias e localizada abaixo de um ou mais compartimentos aeróbios, o referido método ainda compreen- dendo em um ou mais compartimentos anaeróbios:
a) a extração de líquido de reator (37) para recirculação e/ou descarga das referidas uma ou mais zonas anaeróbias de sedimentação;
b) a mistura de água residual (2) a ser tratada com o referido lí- quido de reator extraído, assim fornecendo contato íntimo entre biossólidos e a referida água residual e resultando na mistura de ambos;
c) a injeção da referida mistura (39) nos referidos um ou mais compartimentos anaeróbios;
d) a pulverização uniforme (41) de água (40) no headspace dos referidos um ou mais compartimentos anaeróbios para contrariar a formação de espuma induzida pela produção biológica de gás;
e) a captação de gás (42) do referido headspace dos referidos um ou mais compartimentos anaeróbios;
f) opcionalmente, a injeção de gás comprimido ou uma mistura de gás comprimido, sem ser oxigênio ou qualquer mistura contendo oxigê- nio, nos referidos um ou mais compartimentos anaeróbios acima das referi- das zonas anaeróbias de sedimentação;
o referido método ainda compreendendo em um ou mais com- partimentos aeróbios:
g) a extração de líquido de reator (33) para recirculação ou des-
carga das referidas uma ou mais zonas aeróbias de sedimentação;
h) a injeção do referido líquido de reator (34) nos referidos um ou mais compartimentos aeróbios para induzir agitação e/ou nos referidos um ou mais compartimentos anaeróbios;
i) a injeção de ar comprimido ou oxigênio (30) nos referidos um
ou mais compartimentos aeróbios acima de uma ou mais zonas aeróbias de sedimentação;
j) a pulverização uniforme (41) de água (40) no headspace dos referidos um ou mais compartimentos aeróbios;
k) um recurso (43) para captação de ar usado do headspace dos
referidos um ou mais compartimentos aeróbios.
1. Em cada uma das três possíveis configurações do método da invenção, os constituintes a serem removidos da água residual são selecio- nados do grupo compreendendo:
2. i) compostos orgânicos como ácidos graxos de cadeia longa
(AGCL), ácidos graxos voláteis, etanol e compostos aromáticos;
3. ii) compostos de nitrogênio como amônia e nitrito;
4. iii) compostos de enxofre como sulfato e sulfureto;
iv) metais pesados como cobre e zinco.
A invenção não é de maneira nenhuma limitada às possíveis
configurações acima descritas. De fato, muitas variações das configurações acima descritas são possíveis dentro do escopo das reivindicações. Descrição detalhada das figuras
Apresenta-se uma possível configuração de um biorreator equi- pado com a presente invenção nas figuras 1a e 1b. A figura 1b mostra uma vista de cima da configuração de reator mostrada na figura 1a. Trata-se de 5 um reator cilíndrico 1 adequado para o tratamento anaeróbio seqüencial ou contínuo de água residual contendo, por exemplo, AGCL, resultando na pro- dução de biogás. O reator 1 é equipado com um SEL 2 cilíndrico, de acordo com a presente invenção, e é instalado concentricamente com o recipiente de reação. Isto resulta em um compartimento anaeróbio de reação 3 e em 10 um compartimento de sedimentação de lamas 4 abaixo do SEL. Afluente 5 é misturado com uma recirculação de lamas 6 extraída do compartimento de sedimentação 4 do reator. Posteriormente, a mistura é injetada no compar- timento anaeróbio de reação 3 em sentido descendente recorrendo a um aro de distribuição 7 equipado com bico de injeção, assim fornecendo contato
íntimo entre lamas e afluente, uma distribuição uniforme pelo compartimento de reação 3 e agitação. No reator, a água é purificada e o biogás é produzi- do por bactérias anaeróbias. Para a retenção dos biossólidos dentro do rea- tor e assim mantendo a atividade biológica, o SEL 2 é equipado com cam- pânulas de captação de biogás e lamas 8 sobreposicionadas e instaladas 20 em lados opostos, que separam o biogás e as lamas da água tratada. Em cada lado do SEL 2, as campânulas 8 são conectadas com um tubo de subi- da 9 para o transporte de lamas para a parte superior do compartimento de reação 3 através do efeito de elevação de gás induzido pela captação de biogás. As lamas são essencialmente descarregadas acima do nível líquido. 25 São instaladas placas de deflexão 10 para evitar as lamas de atingirem a cobertura do reator. A água tratada sai do reator através de um açude circu- lar 11 de transbordagem. Uma vez que a produção de biogás resulta na for- mação de espuma no compartimento de reação 3, o reator está equipado com um aro de distribuição 12 com bicos de pulverização para pulverização 30 uniforme de efluente do reator 13 para contrariar a formação de espuma. O biogás é captado com um aro 14. Há a possibilidade de descarregar lamas através da linha 15 A figura 2 mostra uma representação esquemática de um reator
16 para o tratamento aeróbio de água residual contendo, por exemplo, sulfu- reto de hidrogênio (H2S) que resultaria na produção de enxofre elementar sólido. O reator está equipado com um SEL 2, de acordo com a presente 5 invenção, resultando em um compartimento de reação aeróbio 17 e um compartimento de sedimentação de lamas 18. Afluente 19 é misturado com uma recirculação de lamas ativadas 20 e posteriormente a mistura é injetada no compartimento de reação 17 utilizando o aro de distribuição 21. Um sis- tema de arejamento 22 é instalado acima do compartimento de sedimenta- 10 ção 18 para as bactérias aeróbias poderem oxidar compostos presentes na água residual. Água purificada depois sai do recipiente de reação 16 através do SEL 2, que separa as lamas e o ar da água residual purificada. Neste caso, é o ar que induz um efeito de elevação através do qual as lamas são devolvidas ao compartimento de reação 17. Parte do efluente 23 é pulveri- 15 zada através do aro de distribuição 24 dentro do headspace do recipiente de reação para contrariar a formação de espuma induzida pelo arejamento. Ar utilizado é depois captado com o aro 25 e lamas poderão ser descarregadas através da linha 26.
A figura 3 mostra uma representação esquemática de um reator 27 equipado com um SEL, de acordo com a presente invenção, para o tra- tamento anaeróbio/aeróbio combinado de água residual. Neste caso, o tra- tamento anaeróbio resulta na produção de biogás. O reator é dividido em dois compartimentos de reação: um compartimento anaeróbio 28 e um com- partimento aeróbio 29. Um sistema de arejamento 30 é só instalado no com- partimento aeróbio 29. Os referidos compartimentos de reação são separa- dos por uma parede 31, que não divide o SEL 2. Consequentemente, é pos- sível a mistura livre entre as condições anaeróbias e aeróbias dentro do refe- rido SEL 2. Lamas anaeróbias e biogás são captados em um lado do SEL 2 e descarregados no compartimento anaeróbio 28. Lamas aeróbias são cap- tadas no outro lado do SEL 2 e descarregadas no compartimento aeróbio 29. Uma vez que dois tipos de lamas são produzidos, estão presentes duas zo- nas de sedimentação abaixo dos respectivos compartimentos. A zona de sedimentação 32 é para a recolha de lamas aeróbias e lamas 33 poderão ser recirculadas para fornecer agitação adicional através da injeção por aro de distribuição 34 ou poderão ser descarregadas através da linha 35. A zona de sedimentação 36 serve para a sedimentação de lamas anaeróbias. La- 5 mas anaeróbias 37 poderão ser recirculadas a contatadas com afluente 2 ou descarregadas através da linha 38. Injeção de afluente só é feita no compar- timento anaeróbio 28 utilizando o aro de distribuição 39. A formação de es- puma é contrariada por pulverização de efluente tratado 40 utilizando um aro de pulverização 41. Biogás é captado no compartimento anaeróbio 28 utili- 10 zando o aro 42. O ar utilizado é captado no compartimento aeróbio 29 com aro 43.

Claims (12)

1. Aparelho para a retenção de (bio)sólidos dentro de um recipi- ente de reação (1) compreendendo um compartimento de efluente (2) verti- calmente alongado para a separação de sólidos e gás de líquido de reator tratado dentro do referido recipiente de reação, o referido compartimento de efluente sendo aberto nas duas extremidades com a parte superior estando essencialmente acima do nível líquido do reator e equipado com duas ou mais campânulas (8) de captação de sólidos/gás, as referidas 2 ou mais campânulas alternando em lados opostos do referido compartimento de e- , fluente a alturas diferentes, cada campânula sobreposiciona a outra, as refe- ridas 2 ou mais campânulas sendo conectadas com um ou mais tubos de ‘ subida (9) em cada lado, onde campânulas são instaladas para que sólidos possam subir através do efeito de elevação gasosa induzida pelo gás capta- do em conjunto com as lamas, pelas referidas campânulas, cada tubo de subida sendo conectado com pelo menos uma campânula e tendo a extre- midade superior acima do referido nível líquido do reator, sendo aberto na extremidade superior e equipado com placas de deflexão (10) para evitar que as lamas atinjam a cobertura do recipiente de reação, o referido compar- timento de efluente sendo equipado com um sistema de saída de água resi- dual tratada, o referido sistema de saída compreendendo um ou mais açu- des (11) de transbordagem, saídas ou bicos a um nível essencialmente infe- rior que o nível líquido do reator para induzir escoamento por gravidade.
2. Método para o tratamento de um resíduo selecionado de água residual e/ou resíduos orgânicos como chorume de porco, lamas ativadas despejadas, resíduos de cozinha, compreendendo o tratamento deste mate- rial em um recipiente de reação (1) verticalmente alongado, no qual o apare- lho como definido na reivindicação 1, é instalado essencialmente acima da seção inferior do referido recipiente de reação, assim criando um comparti- mento de reação fora do referido equipamento e um compartimento de se- dimentação abaixo do referido equipamento.
3. Método de acordo com a reivindicação 2, em que o método é anaeróbio, o compartimento de reação (3) é anaeróbio e os biossólidos são sedimentados no compartimento de sedimentação (4) debaixo do referido aparelho, o referido processo resultando na produção biológica de gases reduzidos, o referido método ainda compreendendo: a) extração de líquido do reator (3) para recirculação e/ou des- carga do referido compartimento de sedimentação; b) agitação de resíduos (2) a serem tratados com o referido lí- quido do reator, assim fornecendo contato íntimo entre biossólidos e os refe- ridos resíduos e resultando de uma mistura de ambos; c) injeção da referida mistura (7) no referido compartimento de , reação, assim fornecendo agitação e distribuição uniforme no referido com- partimento de reação; d) pulverização uniforme (12) de água (13) no headspace do re- ferido compartimento de reação para contrariar a formação de espuma indu- zida pela referida produção biológica de gás; e) captação de gás (14) do referido headspace do referido reci- piente de reação.
4. Método de acordo com a reivindicação 3, em que o referido método compreende ainda a injeção de gás comprimido ou uma mistura de gás comprimido no referido recipiente de reação acima do referido compar- timento de sedimentação, o referido gás comprimido ou mistura de gás com- primido servindo para melhorar a agitação, como gás de transporte para re- moção de gases produzidos, e/ou como fornecedor de elétrons para a redu- ção biológica de compostos oxidados presentes no resíduo
5. Método de acordo com a reivindicação 3 ou 4, em que o resí- duo a ser tratado é água residual.
6. Método de acordo com a reivindicação 3 ou 4, em que o resí- duo a ser tratado é uma lama orgânica, como chorume de porco, lamas ati- vadas despejadas ou resíduos de cozinha, o referido método resultando na redução biológica do conteúdo de sólidos e a produção de gases reduzidos, como o bio-hidrogênio, ou uma mistura de gases, como o biogás, as referi- das lamas orgânicas tendo um conteúdo de sólidos até 30% em peso.
7. Método de acordo com a reivindicação 2, em que o resíduo a ser tratado é água residual e o método é aeróbio, o compartimento de rea- ção (17) fora do referido aparelho é aeróbio e os biossólidos são sedimenta- dos em um compartimento (18) de sedimentação de biossólidos abaixo do referido aparelho, o referido processo ainda compreendendo: a) a extração de líquido de reator (20) para recirculação e/ou descarga do referido compartimento; b) a mistura de água residual (19) a ser tratada com o referido lí- quido de reator, assim fornecendo contato íntimo entre biossólidos e a refe- rida água residual e resultando em uma mistura de ambas; , c) a injeção da referida mistura (21) no referido compartimento de reação, assim fornecendo agitação e a distribuição uniforme no referido ‘ compartimento de reação; d) a injeção de ar comprimido (22) no reator acima do referido compartimento de sedimentação; e) a pulverização uniforme (24) de água (23) no headspace do dito compartimento de reação para contrariar a formação de espuma induzi- da pelo fornecimento de ar; f) a coleção de ar usado (25) do referido headspace do referido recipiente de reação.
8. Método de acordo com a reivindicação 2, em que o resíduo a ser tratado é água residual e o método é anaeróbio e aeróbio, o comparti- mento de reação fora do referido aparelho é anaeróbio e aeróbio e os bios- sólidos são sedimentados em um compartimento de sedimentação de bios- sólidos abaixo do referido aparelho, o referido compartimento de reação ain- da sendo compartimentalizado por uma ou mais paredes divisórias (31) em um ou mais compartimentos anaeróbios (28) e um ou mais compartimentos aeróbios (29), o referido compartimento de sedimentação sendo dividido em duas ou mais zonas de sedimentação das quais pelo menos uma (36) é para lamas anaeróbias e localizada abaixo de um ou mais compartimentos anae- róbios e pelo menos uma (32) é para lamas aeróbias e localizada abaixo de um ou mais compartimentos aeróbios, o referido método ainda compreen- dendo em um ou mais compartimentos anaeróbios: a) a extração de líquido de reator (37) para recirculação e/ou descarga das referidas uma ou mais zonas anaeróbias de sedimentação; b) a mistura de água residual (2) a ser tratada com o referido lí- quido de reator extraído, assim fornecendo contato íntimo entre biossólidos e a referida água residual e resultando na mistura de ambos; c) a injeção da referida mistura (39) nos referidos um ou mais compartimentos anaeróbios; d) a pulverização uniforme (41) de água (40) no headspace dos referidos um ou mais compartimentos anaeróbios para contrariar a formação de espuma induzida pela produção biológica de gás; e) a captação de gás (42) do referido headspace dos referidos ' um ou mais compartimentos anaeróbios; f) opcionalmente, a injeção de gás comprimido ou uma mistura de gás comprimido, sem ser oxigênio ou qualquer mistura contendo oxigê- nio, nos referidos um ou mais compartimentos anaeróbios acima das referi- das zonas anaeróbias de sedimentação; o referido método ainda compreendendo em um ou mais com- partimentos aeróbios: g) a extração de líquido de reator (33) para recirculação ou des- carga das referidas uma ou mais zonas aeróbias de sedimentação; h) a injeção do referido líquido de reator (34) nos referidos um ou mais compartimentos aeróbios para induzir agitação e/ou nos referidos um ou mais compartimentos anaeróbios; i) a injeção de ar comprimido ou oxigênio (30) nos referidos um ou mais compartimentos aeróbios acima de uma ou mais zonas aeróbias de sedimentação; j) a pulverização uniforme (41) de água (40) no headspace dos referidos um ou mais compartimentos aeróbios; k) a captação de ar usado (43) do headspace dos referidos um ou mais compartimentos aeróbios.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 3, 4, 5, 7 e 8, em que os constituintes a serem removidos da água residual são compostos orgânicos como ácidos voláteis de cadeia longa (AGCL), ácidos graxos voláteis, etanol ou compostos aromáticos.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2,3, 4, 5, 7 e 8, em que os constituintes a serem removidos são compostos de nitrogênio como amônia e nitrito.
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 3, 4, 5, 7 e 8, em que os constituintes a serem removidos são compostos de enxofre como sulfato e sulfureto.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 10 , 3, 4, 5, 7 e 8, em que os constituintes a serem removidos são metais pesa- dos como cobre e zinco.
BRPI1102314-7A2A 2010-05-19 2011-05-19 Aparelho para a retenção de (bio) sólidos e um método para tratamento de resíduos utilizando o referido aparelho BRPI1102314A2 (pt)

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