BR112016028228B1

BR112016028228B1 - Método para tratar água por adsorção e filtração em um leito de material granular

Info

Publication number: BR112016028228B1
Application number: BR112016028228-0A
Authority: BR
Inventors: Abdelkader Gaid; Philippe Sauvignet
Original assignee: Veolia Water Solutions & Technologies Support
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2021-10-05
Also published as: US10301193B2; FR3022537B1; CN106660830A; US20170129785A1; KR20170018840A; FR3022537A1; RU2017101435A3; JP2017518177A; BR112016028228A2; RU2688541C2; CN106660830B; MX2016015776A; AU2015276135B2; DK3157873T3; EP3157873B1; EP3157873A1; SG11201609747QA; RU2017101435A; WO2015193410A1; CA2951100C

Abstract

método para tratar água por adsorção e filtração em um leito de material granular. método para tratar água por filtração em um leito de material granular, com a finalidade de se reduzir o seu teor em contaminantes, compreendendo tal método os passos seguintes: fazer a água passar por um reator que contém o referido leito, em um sentido de fluxo ascendente a uma velocidade que não permita a fluidificação do referido leito, mas permita que o referido material migre, sempre e quando esteja a decorrer a filtração, para a parte inferior do referido reator, removendo continuamente um material granular sujo no fundo do reator por meio de um tubo onde é insuflado um gás, sendo o referido material granular sujo constituído por material granular, contaminantes adsorvidos neste material granular e partículas retidas pelo referido material granular, executando continua ou intermitentemente a limpeza física do referido material granular sujo assim removido, de modo a obter-se um material granular lavado essencialmente isento dos referidos contaminantes e das referidas partículas, reinjetando no referido leito o material granular assim lavado, caracterizado pelo facto de o referido material granular ser um material granular adsorvente e pelo facto de compreender os passos seguintes: um passo contínuo ou intermitente para a descarga, durante a filtração, do referido material granular sujo removido do fundo do reator e um passo contínuo ou intermitente para a introdução no referido reator, durante a filtração, de material granular renovado, em quantidade suficiente para compensar a referida parte de material granular descarregado.

Description

1. Campo da Invenção

[001] A presente invenção diz respeito ao tratamento de água.

[002] Mais concretamente, a invenção diz respeito a um método para tratar água com a finalidade de reduzir o seu teor em matéria orgânica e também o seu teor em micropoluentes. Tais micropoluentes podem ser especialmente constituídos por pesticidas, disruptores endócrinos, resíduos de medicamentos ou resíduos de produtos industriais.

[003] O método de acordo com a invenção faz parte do contexto dos métodos para tratar água, mediante o recurso a um material granular que permite reter a matéria orgânica e os micropoluentes que a água contém.

[004] O método que constitui o objeto da invenção pode ser aplicado especialmente nos domínios de potabilização de água, tratamento terciário de águas residuais e tratamento de águas residuais industriais, com a finalidade de as descarregar no ambiente natural ou para a sua reutilização.

[005] 2. Técnica anterior

[006] Na técnica anterior são conhecidos diversos métodos para o tratamento de água nos quais se utiliza um material granular para reter a matéria orgânica e, consoante o caso, os micropoluentes contidos na água ou em um efluente.

[007] Deste modo, as técnicas mais elementares prevêm a filtração em um simples leito de areia. Quando um leito deste tipo fica obstruído, é necessário interromper a filtração para o lavar, geralmente enviando a água tratada em contracorrente (é o chamado processo de retrolavagem).

[008] Outras técnicas em que se utiliza areia em dispositivos mais complexos permitem que a areia seja lavada ao mesmo tempo em que o filtro está a ser utilizado, sem interrupção do processo de filtração.

[009] Assim, há um método conhecido, desde a publicação do pedido de patente de invenção FR2342769A, para filtrar água, em que a água que se pretende tratar é obrigada a passar através de um reator que contém um leito de areia. A água é obrigada a passar em um sentido ascendente a uma velocidade que não permite a fluidificação do leito, mas que permite que a areia migre, sempre e quando esteja a ocorrer à filtração, para a parte inferior do referido reator. O material granular sujo é removido continuamente no fundo do reator, através de um tubo existente no reator, no qual é insuflado um gás. A areia suja assim removida é lavada continuamente, de modo a obter-se uma areia limpa. A areia assim lavada é reinjetada em uma parte superior do leito.

[010] A areia permite uma filtração física, mas não permite no entanto a retenção da matéria orgânica não aglomerada.

[011] Há métodos mais avançados, por vezes combinados com a filtração através de areia, que prevêm a filtração sobre um ou vários materiais granulares adsorventes. Entre tais materiais granuladores adsorventes, o carvão ativado é o material preferível uma vez que possui uma grande superfície específica em relação à sua capacidade de absorção.

[012] Deste modo, determinados métodos prevêm um passo para filtrar água sobre um leito de carvão ativado granular (CAG). O leito de carvão ativado granular é constituído por partículas com dimensões médias entre 1 mm e 3 mm.

[013] Um material deste tipo possui propriedades de filtração e de adsorção.

[014] O CAG também tem a vantagem de poder ser regenerado, no sentido em que é possível aplicar-lhe um tratamento físico e/ou físico-químico de modo a restaurar, pelo menos parcialmente, as suas capacidades de adsorção. Para tal, o método mais vulgarmente utilizado consiste em uma reativação térmica efetuada em uma mufla a trabalhar a uma temperatura elevada (da ordem de 800 °C) que vai fazer com que as moléculas adsorvidas sejam destruídas pelo calor. É possível recorrer à utilização de vapor para melhorar o processo de regeneração, sendo então o carvão ativado granular recuperado em uma estrutura bastante semelhante à estrutura inicial, livre de todos os poluentes. Deste modo, a regeneração do carvão ativado granular pode ser efetuada por meio de uma lavagem com ácido ou por lavagem com uma base, o que não permite, todavia, que o CAG recupere toda a sua capacidade inicial.

[015] O principal inconveniente da utilização do carvão ativado granular no contexto dos métodos de tratamento de água reside no facto de o material ficar rapidamente saturado pela matéria nele adsorvida.

[016] Esta saturação rápida obriga o utilizador a fazer a sua renovação frequentemente. Por tal motivo os custos de exploração são elevados.

[017] Além disso, a rápida saturação do CAG faz com que o rendimento do tratamento de água, quando se utiliza este CAG, não seja estável ao longo do tempo, nem seja duradouro, fazendo com que seja difícil ou mesmo proibitiva a sua utilização para determinadas aplicações.

[018] Verificou-se também que pode ocorrer, quando o carvão ativado granular está saturado, um desprendimento das substâncias orgânicas adsorvidas. Tal desprendimento de substâncias pode ter efeitos negativos sobre a qualidade final da água tratada. Para se evitar esta consequência, a renovação do CAG tem de ser feita rapidamente.

[019] Na prática, esta renovação não pode ser feita sem interrupção do funcionamento das instalações de tratamento. Isto origina todos os inconvenientes associados a tal interrupção e determina, especialmente, uma perda de produtividade das instalações de tratamento. Além disso, na prática, a aplicação de grandes quantidades de CAG renovado, sempre e quando necessário e consequentemente a intervalos irregulares, determina sistematicamente a existência de um período de sobrecarga do sistema. Em consequência, os sistemas de desinfecção e as solicitações em oxidante (cloro) são modificados.

[020] De acordo com um outro tipo de método da técnica anterior, há formas conhecidas de utilização de carvão ativado, não na sua forma granular mas em um estado pulveriforme. De acordo com o conhecimento dos especialistas em técnicas de tratamento de água, o carvão ativado pulveriforme (CAP) é constituído por partículas com dimensões médias entre 5 μm e 50 μm e preferencialmente entre 15 μm e 25 μm, sem tomar em consideração outras partículas muito finas. Deste modo, as suas dimensões médias são muito menores do que as do carvão ativado granular. Na realidade, comparativamente com o CAG, o CAP tem a vantagem de possuir uma superfície especifica muito maior.

[021] Estas técnicas são utilizadas em reatores que contêm CAP com o qual a água que se pretende tratar vai ficar em contato durante um intervalo de tempo suficientemente longo para permitir que sobre o CAP tenha lugar a adsorção eficiente da matéria que se pretende eliminar, contida na água. Este contato pode ser realizado sobre um leito fixo ou sobre um leito fluidificado ou por injeção de CAP em um reator. Neste último caso, após o estabelecimento de contato, a mistura de água e de CAP é sujeita a um passo de separação que vai proporcionar, por um lado, carvão ativado pulveriforme carregado com a matéria adsorvida e, por outro lado, água limpa. Este passo de separação pode ser efetuado de diversas maneiras, designadamente por sedimentação ou por filtração membranar ou mecânica ou mesmo por fluidificação (variação da velocidade hidráulica).

[022] Uma metodologia clássica consiste em acrescentar produtos químicos coagulantes ou floculantes à água e ao CAP, para permitir a formação de flocos dentro dos reatores, de modo a facilitar o passo de separação.

[023] O CAP carregado com a matéria orgânica, recuperada sob a forma de lamas à saída destes decantadores ou membranas, pode ser tratado, por exemplo, em um hidrociclone de modo a libertá-lo do material orgânico que contém. O CAP assim tratado pode ser reciclado no reator.

[024] No entanto, embora possa ser reciclado, o CAP também perde gradualmente a sua capacidade adsorvente e uma parte do CAP utilizado dentro do reator tem de ser regularmente substituída por CAP renovado. É necessário injetar regularmente quantidades de CAP renovado, em paralelo com o recuperado, para compensar a perda de capacidade de adsorção do CAP utilizado.

[025] Embora este tipo de método permita que uma parte do CAP utilizado seja substituída por CAP renovado, sem necessidade de nenhuma interrupção de funcionamento das instalações de tratamento para tal fim, tem também outros inconvenientes. Assim, o CAP proveniente das purgas do sistema não pode ser regenerado, uma vez que não se conhece nenhum tratamento economicamente eficaz que confira outra vez ao CAP a sua capacidade adsorvente original ou uma capacidade adsorvente próxima da sua capacidade adsorvente original. Daqui resulta a produção de lamas de CAP que têm de ser removidas da instalação e o seu tratamento tem inconvenientes. Assim, as lamas têm de ser desidratadas antes de serem transportadas e isto faz aumentar os custos associados à sua eliminação ou à sua incineração ou à sua utilização em aplicações agrícolas, por exemplo, por aspersão.

[026] Uma vez que o CAP é um material dispendioso, a sua utilização para o tratamento de água torna-se inconveniente por imperativos económicos, uma vez que as técnicas que levam à sua utilização têm o inconveniente de implicarem elevados custos de funcionamento.

[027] Além disso, o tratamento de água com CAP implica frequentemente a utilização simultânea de produtos químicos, designadamente coagulantes e/ou floculantes, originando volumes substanciais de lamas que têm de ser tratadas em sistemas complementares. Isto faz com que os custos aumentem ainda mais.

[028] Por outro lado, não é possível praticar velocidades elevadas para fazer com que a água que se pretende tratar passe pelos reatores que a contêm, para limitar as perdas de CAP. Os reatores têm de ter grandes volumes, o que faz aumentar mais os custos de tal tratamento.

[029] Faz-se observar também que ocorrem, no caso de o passo de separação ser realizado por meio de membranas de ultrafiltração, significativas perdas de água. Na realidade, a frequência da retrolavagem das membranas tem de ser duplicada ou triplicada com a finalidade de se limitar a formação de uma crosta de CAP sobre as suas superfícies, dando origem a perdas de capacidade de filtração. Daqui resultam grandes quantidades de água suja e consequentemente perdas de água significativamente maiores.

3. Objetivos da invenção

[030] A presente invenção tem por objeto proporcionar um método para tratar água com a finalidade de lhe remover a matéria orgânica e os micropoluentes, sendo para tal utilizado um material granular adsorvente que pode ser renovado sem ser necessário interromper o tratamento.

[031] Constitui um objeto da presente invenção divulgar um método deste tipo que faz com que seja possível manter um nível de tratamento da água de uma forma essencialmente constante no tempo.

[032] Constitui um outro objeto da presente invenção descrever um método deste tipo que determina custos de tratamento que são inferiores aos dos métodos da técnica anterior, para níveis de tratamento sensivelmente iguais.

[033] Assim, constitui um objeto da presente invenção descrever um método deste tipo que não requere a utilização combinada de produtos químicos, tais como coagulantes ou floculantes.

[034] Como corolário, constitui também um objeto da presente invenção proporcionar um método deste tipo que não origina a formação de lamas que tenham de ser sujeitas a passos específicos de tratamento subsequente, tais como espessamento e desidratação.

[035] Constitui ainda um outro objeto da presente invenção descrever um método deste tipo que possa ser, em determinadas formas de realização, executado em instalações que tenham um volume limitado comparativamente com as utilizadas em conformidade com métodos da técnica anterior, para níveis de tratamento praticamente iguais.

[036] Constitui ainda mais um outro objeto da presente invenção descrever um método deste tipo que possa ser praticado, pelo menos em determinadas formas de realização, com um material granular que possa ser regenerado facilmente.

4. Descrição abreviada da invenção

[037] Estes objetivos da invenção e outros explicitados no texto subsequente são conseguidos, de acordo com a invenção, por meio de um método para tratar água por filtração sobre um leito de um material granular, com a finalidade de se reduzir o seu teor em contaminantes, compreendendo tal método os passos seguintes:

[038] fazer a água passar por um reator que contém o referido leito, em um sentido de fluxo ascendente a uma velocidade que não permita a fluidificação do referido leito, mas permita que o referido material migre, sempre e quando esteja a decorrer a filtração, para a parte inferior do referido reator;

[039] remover continuamente um material granular sujo no fundo do reator, por meio de um tubo onde é insuflado um gás, sendo o referido material granular sujo constituído por material granular, contaminantes adsorvidos neste material granular e partículas retidas pelo referido material granular;

[040] executar continua ou intermitentemente a limpeza física do referido material granular sujo assim removido, de modo a obter-se um material granular lavado, essencialmente isento dos referidos contaminantes e das referidas partículas;

[041] reinjetar no referido leito o material granular assim lavado.

[042] O método de acordo com a invenção caracteriza-se pelo facto de o referido material granular ser um material granular adsorvente e pelo facto de compreender os passos seguintes:

[043] um passo contínuo ou intermitente para a descarga, durante a filtração, do referido material granular sujo removido do fundo do reator; e

[044] um passo contínuo ou intermitente para a introdução no referido reator, durante a filtração, de material granular renovado, em quantidade suficiente para compensar a referida parte de material granular descarregado.

[045] Deste modo, a invenção prevê a descarga de material granular adsorvente para fora do reator, possuindo este material granular adsorvente, pela sua natureza, capacidades de adsorção que vão ficando reduzias ao longo do tempo, mesmo quando a filtração está a decorrer, e a substituição do material assim descarregado por material granular adsorvente renovado, mais uma vez enquanto a filtração está a decorrer.

[046] Esta característica do método permite que o material adsorvente seja renovado sem ser necessário interromper a filtração, isto é, sem qualquer paragem do reator onde o método esteja a ser praticado.

[047] A prática do método de acordo com a invenção não implica a interrupção do funcionamento do reator, sendo a sua produtividade maior, comparativamente com a dos métodos da técnica anterior.,

[048] Assim sendo, de acordo com o método da invenção, o material granular adsorvente é não só constantemente lavado como há também uma parte sua que é constantemente renovada. Assim, é possível manter um nível de tratamento que é sensivelmente constante ao longo do tempo, sem ser necessário interromper o funcionamento do reator onde o referido método está a ser praticado.

[049] Na prática, esta renovação pode ser feita descarregando intermitentemente quantidades de material granular sujo ou, repetindo, desviando continuamente pelo fundo do reator uma parte do caudal do material granular sujo descarregado.

[050] Comparativamente com os métodos da técnica anterior, a execução de um passo para colocar a água que se pretende tratar em contato com um material granular adsorvente, seguindo-se um passo de separação por membrana ou por decantação (ou por sedimentação), o método da invenção apresenta uma vantagem tripla, na medida em que pode ser praticado em instalações de pequenas dimensões, não origina a formação de lamas que impliquem um tratamento específico e não necessita de recorrer à utilização de produtos químicos coagulantes ou floculantes. Deste modo, é mais económico do que os métodos da técnica anterior.

[051] É possível considerar a prática do referido passo contínuo ou intermitente para a descarga, durante a filtração, de uma parte do referido material granular sujo, de forma a executar tal procedimento de remoção diretamente a partir da parte inferior do reator, por exemplo, através de meios de purga previstos para tal fim.

[052] No entanto, de preferência, este passo é executado extraindo a referida parte para fora do tubo, no qual é insuflado um gás, por um processo pneumático de suspensão e transporte, utilizado para remover o material granular sujo pelo fundo do reator, com a finalidade de o lavar. Neste contexto, o reator utilizado para a prática do método está equipado com um tubo deste tipo montado exteriormente sobre o próprio corpo do referido reator.

[053] A prática de remoção do material granular sujo, através do referido tubo exterior ao reator, facilita a execução deste passo. Na realidade, o referido tubo pode estar dotado de dispositivos de drenagem que vão permitir que a partir dele sejam descarregadas, de vez em quando, quantidades de material granular sujo.

[054] De acordo com uma outra forma de realização, este tubo pode estar dotado de meios que permitam a descarga contínua de uma parte do caudal do material que por ele passa. Seja qual for o modo de descarga utilizado, irá permitir que seja extraída do reator uma parte do material granular que esteja a ser utilizado, de modo a renová-lo gradualmente no reator, acrescentando ao reator uma parte de material granular renovado para compensar as quantidades de material granular sujo descarregado, assim se mantendo ao longo do tempo a qualidade do tratamento proporcionada pelo método.

[055] É possível prever a utilização de tipos diferentes de materiais granulares adsorventes no método de acordo com a invenção. Assim, é possível prever, em especial, a utilização de carvão ativado, argila expandida e também resinas. No entanto, o material utilizado irá ser, de preferência, carvão ativado microgranular.

[056] No entanto, de acordo com uma forma de realização preferencial, entre outras, o carvão ativado que irá ser utilizado não irá ser "carvão ativado pulveriforme" (CAP) nem "carvão ativado granular" (CAG), no sentido das definições atribuídas a estes termos pelos especialistas na matéria, conforme aqui se disse anteriormente, sendo antes utilizado sob a forma de aglomerados de partículas de carvão ativado, possuindo tais aglomerados dimensões médias entre 200 μm e 1000 μm e de preferência entre 400 μm e 600 μm, e um índice de iodo superior a 1000 mg/g.

[057] Tais aglomerados, disponíveis nos circuitos comerciais, possuem uma granulometria menor do que a do CAG e uma granulometria maior do que a do CAP. Além disso, têm superfícies específicas, representativas das suas capacidades adsorventes, que são da mesma ordem de grandeza das observadas no CAP. Têm também a vantagem de serem de secagem automática, pelo que após a secagem podem ser recuperados em uma forma praticamente seca, e também a vantagem de serem facilmente regenerados por meios térmicos. Proporcionam uma adsorção excelente do material orgânico e dos micropoluentes e por isso possuem capacidade filtrante.

[058] De uma forma vantajosa, o método de acordo com a invenção compreende um passo adicional que consiste em secar o referido material granular constituído por aglomerados de partículas de carvão ativado sujas provenientes da descarga. Este passo de secagem é um passo simples em que o referido material pode ser colocado em um estado ao qual se segue depois diretamente um passo de regeneração térmica. De acordo com tal forma de realização, não é necessário submeter o material granular sujo a um passo de tratamento com a finalidade de o separar do material orgânico retido, passo que conduziria à produção de lamas. Na realidade, o método de acordo com a invenção, conforme já se disse antes, faz com que seja possível superar este difícil problema da produção de lamas que implica elevados custos de tratamento e instalações específicas. Pelo contrário, depois de uma secagem elementar, o material granular pode ser simplesmente colocado em tambores para ser transportado para uma unidade da regeneração térmica sob a responsabilidade do fornecedor deste material, na ausência de outro tratamento. Deste modo, as instalações de tratamento de água em que se pratica o método da invenção não necessitam de nenhum equipamento específico para o tratamento do material granular sujo, quer a finalidade seja a sua depuração quer seja a sua regeneração, fazendo por isso com que seja possível reduzir, comparativamente com os métodos da técnica anterior, quer os custos de exploração quer os custos de manutenção.

[059] De acordo com uma forma de realização, o gás insuflado no tubo utilizado para a remoção do material granular sujo, pelo fundo do reator, é o ozono ou uma mistura que contenha ozono, compreendendo por isso o método um passo suplementar de oxidação dos contaminantes adsorvidos no material granular removido por meio deste gás, tais como, por exemplo, sais solúveis de manganês ou ferro. O referido gás, constituído por ozono ou por uma mistura que contenha ozono, satisfaz consequentemente a função física necessária para a realização da operação de suspensão e transporte e além disso responde também a uma função química de oxidação do material orgânico, facilitando a sua degradação. Por tal motivo, são ainda melhores os resultados proporcionados pelo método de filtração e adsorção de acordo com a invenção.

[060] De preferência, o referido passo de fazer a água passar através do referido reator é realizado de modo a que o tempo de contato da referida água com o referido material granular esteja compreendido entre 5 minutos e 20 minutos e de preferência entre 8 minutos e 12 minutos. Estes tempos são compatíveis com a obtenção de níveis de tratamento com qualidade, limitando simultaneamente o volume do reator.

[061] De uma forma vantajosa, o referido passo que consiste em fazer passar a água que se pretende tratar através do referido reator é realizado a uma velocidade compreendida entre 5 m/h e a velocidade de fluidificação, tipicamente 50 m/h, e preferencialmente entre 10 e 20 m/h. Estas velocidades são escolhidas de modo a permitir um tempo de contato entre o material granular e o efluente no interior do leito que seja suficiente para permitir a adsorção do material orgânico e dos micropoluentes e ainda uma filtração que proporcione uma redução da poluição e da turvação.

[062] A adição de material renovado pode ser feita manualmente. No entanto, de acordo com uma forma de realização, o método compreende o passo que consiste em medir a qualidade da água tratada e um passo para introduzir automaticamente no reator material granular renovado, consoante os resultados das referidas medições.

[063] De uma forma vantajosa, o referido passo contínuo ou intermitente para descarregar, durante a filtração, uma parte do referido material granular sujo removido pelo fundo do reator, e o referido passo contínuo ou intermitente para introduzir no referido reator, durante a filtração, material granular renovado, são realizados de modo a conseguir-se um regime de renovação do referido material granular compreendido entre 2 g/m3 e 50 g/m3 de água que se pretenda tratar e de preferência entre 10 g/m3 e 20 g/m3 de água que se pretenda tratar.

[064] Tal regime de renovação irá fazer com que seja possível manter os resultados proporcionados pelo método, na maioria dos casos.

[065] O método de acordo com a invenção pode ser praticado em uma instalação constituída por um reator cujo corpo tem uma parte cilíndrica e um fundo substancialmente cónico, contendo o referido corpo, no seu interior, um leito de material granular adsorvente, estando o reator dotado com meios para a introdução de água natural ou não tratada, meios de extração de água natural, de preferência por transbordamento, e os meios de extração de água filtrada, de preferência por transbordamento, previstos na sua parte superior, e meios para remover o material granular sujo, previstos na sua parte inferior, incluindo um tubo onde é insuflado um gás, destinado a transportar o material granular sujo para a parte superior do reator, meios para lavar este material granular sujo assim removido, de modo a obter-se uma parte de material granular lavado e água suja, meios para reinjetar no referido leito os materiais granulares assim lavados, e meios para despejar a água suja, compreendendo a instalação meios para despejar continua ou intermitentemente uma parte do material granular sujo removido pelo fundo do reator.

[066] Por sua vez, a adição do material granular renovado pode ser feita manual ou automaticamente, de acordo com as medições feitas à água tratada proveniente do reator. Neste último caso, a instalação para a execução do método de acordo com a invenção compreende, de preferência, meios para medir a qualidade da água tratada e meios para verter automaticamente no reator o material granular renovado, de acordo com os resultados das referidas medições.

[067] De preferência, o tubo em cujo interior é insuflado um gás é um tubo colocado no exterior do corpo do reator, isto é, não está colocado no interior deste corpo e consequentemente não atravessa o leito de material granular. De preferência, tal tubo liga o fundo do reator à sua parte superior. O referido tubo está dotado de meios para o transporte de gás, permitindo o transporte do material granular sujo até à cabeça do reator. Assim, a descarga de uma parte do material granular sujo pode ser feita a partir deste tubo, o que vai facilitar a prática do método e a manutenção da instalação.

[068] Ainda preferencialmente, o material granular utilizado no leito é constituído por aglomerados de partículas de carvão ativado, possuindo tais aglomerados dimensões médias entre 200 μm e 1000 μm e de preferência entre 400 μm e 600 μm e um índice de iodo superior a 1000 mg/g.

[069] Também preferencialmente, os meios de lavagem do corpo do reator compreendem uma rampa helicoidal montada na parte superior do corpo do reator, estando à parte superior desta rampa ligada a uma extremidade do tubo onde é insuflado o referido gás e que a alimenta com o material granular sujo que se pretende lavar, comunicando a parte inferior desta rampa com o conteúdo do reator que recebe a água filtrada que é sujeita a um movimento em sentido ascendente neste reator. Graças a tais meios, o material granular sujo desce por gravidade ao longo da rampa, colidindo com a água filtrada que segue um percurso inverso. Esta colisão propicia a lavagem gradual do material granular que, à medida que sai da rampa, é redistribuído pelo leito em um estado limpo.

[070] De uma forma vantajosa, o dispositivo para a prática do método de acordo com a invenção compreende um deflector montado no interior do corpo do reator, para favorecer a migração do material granular para o fundo do reator.

[071] Ainda de uma forma vantajosa, o método é praticado em uma instalação dotada de meios de equidistribuição que fazem com que seja possível conferir uniformidade à distribuição de água natural no reator. Tais meios compreendem, preferencialmente, um conjunto de rampas dispostas radialmente. As extremidades distais destas rampas podem ser vantajosamente ligadas umas às outras por um elemento de reforço da sua estrutura, por exemplo, uma braçadeira.

[072] Finalmente, de acordo com uma forma de realização valiosa, os meios para transportar um gás para o interior do tubo são meios para transportar ozono ou uma mistura de ar e ozono.

[073] 5. Lista de figuras

[074] A invenção, e bem assim as suas diferentes vantagens, irá ser compreendida de forma mais clara a partir da descrição subsequente de uma forma de realização da invenção, não exaustiva, tomando como referência os desenhos anexos em que: - a figura 1 é uma vista esquemática de uma instalação para a prática do método de acordo com a invenção; - a figura 2 representa também uma vista esquemática do dispositivo para verter água natural no corpo do reator representado na figura 1; - a figura 3 representa também, de forma esquemática, uma vista em corte do reator da instalação representada na figura 1, ilustrando especialmente uma vista minuciosa do dispositivo de lavagem do material granular sujo removido do fundo do reator; - a figura 4 é um gráfico que representa a redução do material orgânico ("carência química orgânica" ou CQO) ao longo do tempo, por meio da invenção.

6. Descrição minuciosa de uma forma de realização da invenção

[075] Tomando como referência as figuras 1 e 3, o método da invenção é praticado em uma instalação constituída por um reator 1 que compreende um corpo 2 de reator dentro do qual é colocado um leito de filtração constituído por um material granular adsorvente 3.

[076] Este corpo 2 de reator possui uma parte superior cilíndrica 2a e uma parte inferior cónica 2b que formam um leito de reator.

[077] Este reator 1 está dotado na sua parte superior com dispositivos 4 para a introdução da água que se pretende tratar e com dispositivos 5 para a extração da água tratada.

[078] Este reator compreende também um tubo 6 montado no exterior do corpo 2 do reator 1. Uma das extremidades deste tubo 6 está ligada a um orifício existente na parte inferior cónica 2b do corpo 2 do reator. A outra extremidade deste tubo 6 está ligada ao corpo 2 do reator na sua parte superior cilíndrica 2a. Este tubo 6 trabalha em conjunto com o dispositivo 7 para transportar gás, neste caso o ar, fornecido através de um compressor (não representado).

[079] Na parte inferior do reator estão também previstos dispositivos de secagem 9 para secar o conteúdo do reator.

[080] O dispositivo 4 para introduzir água natural no reator prolonga-se por um tubo 14 que conduz a água natural até um dispositivo 11 onde tem lugar a equidistribuição de água dentro do leito 3 de filtração.

[081] No interior do reator está previsto também um deflector 10. Este deflector 10 tem a forma de um cone fixado no centro do reator.

[082] Finalmente, o reator compreende também um dispositivo 20 para lavar o material granular, montado na parte superior do reator 1. A extremidade do tubo 16 chega ao nível deste dispositivo 20. Este dispositivo de lavagem é constituído por uma rampa helicoidal 21 cuja extremidade inferior conduz ao interior do reator, ao passo que a sua extremidade superior trabalha conjuntamente com uma caixa 22 ligada a um tubo para despejar a água suja 23.

[083] Tomando como referência a figura 2, o dispositivo de equidistribuição 11 para a água natural que se pretende tratar no interior do leito filtrante assume a forma de um conjunto de rampas radiais 12 perfuradas com orifícios e ligadas umas às outras por meio de um tubo circular 13 também ele dotado de diversos orifícios.

[084] A inclinação da rampa helicoidal é tal que permite que o material granular desça por gravidade ao longo dessa rampa em um processo em contracorrente com o da água filtrada que sobe por esta rampa. Deste modo, a água filtrada constitui a água de lavagem que vai ficando gradualmente carregada com a matéria orgânica e assim vai limpando o material granular. A água suja é recuperada na caixa 22 montada na parte superior do dispositivo de lavagem 20 e é despejada por um tubo 23.

[085] Existe um deflector 10, constituído por um cone metálico, montado na parte inferior do reator. Este deflector 10 evita que a água tratada defina circuitos preferenciais de passagem dentro do leito 3 de filtração.

[086] Em conformidade com a prática do método de acordo com a invenção, o leito de filtração é constituído por aglomerados de partículas de carvão ativado.

[087] Os aglomerados em questão têm partículas com um diâmetro médio de 396 μm. O coeficiente de uniformidade deste material é de 1,4. A sua densidade aparente é de 510 g/L.

[088] Tomando como referência a figura 1, o modo de funcionamento da instalação representada para a prática do método é o que a seguir se descreve.

[089] Durante as experiências, a velocidade de filtração foi de 3,7 m/h para um tempo de residência da água no material granular igual a 9 minutos, correspondente a um tempo de residência total da água no reator igual a 15 minutos, sendo o caudal do gás insuflado no processo pneumático, para esta parte, fixado em 0,1 m3/h.

[090] A água que se pretende tratar chega pelo tubo 4 e é transportada pelo tubo 14 até ao dispositivo de equidistribuição 11. Por razões experimentais, este transporte é feito com um caudal de 1 m3/h. No entanto, na fase industrial é possível trabalhar com caudais de alimentação bastante superiores, da ordem dos 10 m3/h a 15 m3/h ou mesmo superiores.

[091] A água passa pelo leito 3 de filtração feita de material granular adsorvente. Esta passagem permite simultaneamente a sua filtração e a adsorção da matéria orgânica e dos micropoluentes que ela contém no material granular em questão. Esta passagem é feita em sentido ascendente, conforme ilustrado pelas setas 15 não sombreadas ou em branco. A água assim filtrada é despejada pelo dispositivo 5 para extração da água tratada, compreendendo tal dispositivo um elemento 17 de transbordamento e um tubo de descarga 18.

[092] Dentro do reator, sempre e quando este se encontrar carregado com matéria orgânica, o material granular adsorvente migra para a parte superior do reator, demarcada pela parte cónica do seu corpo 2. Esta migração é simbolizada pelas setas 16 a cheio. Este material granular sujo é finalmente capturado pelo gás injetado no processo de suspensão e transporte, fornecido através da entrada de admissão de ar prevista no dispositivo 7 no tubo 6 e é reenviado novamente para dentro da parte superior do corpo 2 do reator no dispositivo de lavagem 20.

[093] Tomando como referência a figura 1, estão previstos no tubo 16 dispositivos de descarga 25 que compreendem um tubo 24. Estes dispositivos de descarga 25 permitem efetuar a descarga, durante a filtração, isto é, durante o funcionamento do reator, de uma parte do material granular sujo que tenha sido capturado no fundo do reator e que vai sendo transportado para o dispositivo de lavagem 20. Na prática, durante as experiências efetuadas, o caudal de material descarregado foi fixado em 0,08 m/h, ou 8% do caudal em tratamento.

[094] Para compensar a descarga deste material granular sujo, que pode ser feita contínua ou intermitentemente, introduz-se material granular renovado no dispositivo, conforme simbolizado pela seta 26.

[095] Por meio do processo de suspensão e transporte à base de gás, o material granular sujo chega ao dispositivo de lavagem 20 através do tubo 6. Durante o seu percurso na rampa helicoidal 21 vai colidir com a água filtrada que sobe por esta mesma rampa, propiciando assim a sua lavagem. A vantagem da utilização da referida rampa helicoidal consiste no aumento do contato entre o material sujo e a água de lavagem que é água filtrada. Na realidade, de acordo com a técnica anterior, há dispositivos de lavagem para este tipo de reator, segundo os quais apenas uma parte do material granular sujo entra em contato com a água de lavagem, originando uma limpeza imperfeita desta água.

[096] A água constituída por água que se pretende potabilizar, proveniente de uma albufeira e que tenha sido submetida a um passo de clarificação, foi tratada pelo método de acordo com a invenção desde 15 de Janeiro a 17 de Fevereiro de 2014. Antes da clarificação, consoante o período em questão, a água tinha uma temperatura relativamente estável, variando entre 11°C e 13°C, e um teor em matéria orgânica (CQO) entre 4 mg/L e 5,5 mg/L.

[097] À saída do processo de clarificação, a água natural tinha um teor em CQO entre 3 mg/L e 4 mg/L, consoante o período.

[098] Esta água clarificada foi transportada para o dispositivo representado e descrito a propósito das figuras 1 a 3.

[099] Tomando como referência a figura 4, o método da invenção permite que este valor de CQO passe de 3 mg/L-4 mg/L para 1,7-2,5 mg/L, aproximadamente.

Claims

1. Método para tratar água por filtração em um leito granular, com a finalidade de se reduzir o seu teor em contaminantes, compreendendo tal método os passos seguintes: - fazer a água a ser tratada passar por um reator que contém o referido leito, em um sentido de fluxo ascendente a uma velocidade que não permita a fluidificação do referido leito, mas permita que o referido material migre, sempre e quando esteja a decorrer a filtração, para a parte inferior do referido reator, sendo o referido reator provido na sua parte superior com meios para introduzir a referida água a ser tratada; - remover continuamente um material granular sujo no fundo do reator, por meio de um tubo onde é insuflado um gás, sendo o referido material granular sujo constituído por material granular, contaminantes adsorvidos neste material granular e partículas retidas pelo referido material granular; - executar continua ou intermitentemente a limpeza física do referido material granular sujo assim removido, com a ajuda dos meios de limpeza fornecidos no reator e incluindo uma rampa helicoidal fornecida na parte superior do corpo do reator, tendo a referida rampa helicoidal uma extremidade superior e uma extremidade inferior, de modo a obter-se um material granular lavado, essencialmente isento dos referidos contaminantes; - reinjetar no referido leito o material granular assim lavado; caracterizado por o referido material granular ser um material granular adsorvente e pelo fato de compreender os passos seguintes: - um passo contínuo ou intermitente para a descarga, durante a filtração, de uma parte do referido material granulado sujo, removida no fundo do reator, realizada retirando a referida parte do referido tubo, sendo este tubo externo ao corpo do referido reator; - um passo contínuo ou intermitente para a introdução no referido reator, durante a filtração, de material granular renovado, em quantidade suficiente para compensar a referida parte de material granular descarregado; e - um passo para a descarga do material granulado sujo na extremidade superior da rampa helicoidal e para direcionar o material granulado sujo para a extremidade inferior da referida rampa helicoidal, de modo que o material granulado sujo se mova contra a água filtrada.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido material granular ser constituído por aglomerados de partículas de carvão ativado, possuindo os referidos aglomerados dimensões médias entre 200 μm e 1000 μm e um índice de iodo superior a 1000 mg/g.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender um passo suplementar para a secagem do referido material granular sujo despejado.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender um passo para guardar em tambores o material granular sujo e seco, de modo a poder ser transportado para uma unidade de regeneração, sem nenhum outro tratamento.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o referido gás ser ozono ou ser constituído por uma mistura com ozono e pelo fato de compreender um passo de oxidação, por ação do referido gás, dos contaminantes adsorvidos no referido material granular removido no fundo do reator.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o referido passo de fazer com que a água que se pretende tratar passe pelo referido reator seja executado de tal maneira que o tempo de contato da referida água com o referido material granular esteja compreendido entre 5 e 20 minutos e de preferência entre 8 e 12 minutos.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o referido passo de fazer com que a água que se pretende tratar passe pelo referido reator decorra a uma velocidade entre 5 m/h e 50 m/h.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por compreender um passo que consiste em medir a qualidade da água tratada e um passo para acrescentar automaticamente material granular renovado ao reator, em conformidade com os resultados da referidas medições.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o referido passo contínuo ou intermitente para despejar, durante a filtração, uma parte do referido material granular sujo removido no fundo do reator e o referido passo contínuo ou intermitente para a introdução no referido reator, durante a filtração, do material granular renovado, serem executados em consonância com um regime de renovação do referido material granular variando entre 2 g/m3 e 50 g/m3 da água a ser tratada.