PT683756E - Reactor para a purificacao biologica de esgotos - Google Patents

Description

A presente invenção refere-se a um reactor para a purificação biológica de esgotos com lamas activadas, que compreende um espaço de activação e um espaço de separação de forma afunilada ascendente para a filtração de leito fluidificado, especialmente adequado para a purificação das fontes de esgotos menores e das mais pequenas fontes de esgotos individuais, por exemplo casas unifamiliares, respectivamente uma colónia de casas unifamiliares, hotéis, motéis, edifícios habitacionais menores etc.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Têm sido usados diversos sistemas para a purificação biológica, do tipo de biofiltro e biodisco, para purificar fontes de esgotos menores ou fontes de esgotos individuais mais pequenas. A eficácia da purificação de tais instalações de purificação não alcança a eficiência dos sistemas de purificação biológica que utilizam lamas activadas. No entanto, a purificação com lamas activadas para instalações pequenas e muito pequenas está a enfrentar uma grande quantidade de pequenos obstáculos técnicos. Sabe-se, por exemplo, que a carga hidráulica aumenta com a diminuição da capacidade da instalação de tratamento de esgotos. A maior sobrecarga hidráulica dá-se em pequenas instalações de tratamento de esgotos domésticos destinadas a casas unifamiliares em que, por exemplo, o despejo de uma banheira significa uma sobrecarga hidráulica de curta duração, cuja intensidade é de ordem mais elevada do que a carga média geral diária. A irregularidade da carga hidráulica exige um aumento respectivo do dispositivo de purificação com as lamas activadas e por isso aumenta também os seus custos.

Em consequência disso, os custos de pequenas instalações de purificação com lamas activadas aumentam exponencialmente com a diminuição da capacidade nos tipos até aqui existentes. 2

Outra desvantagem dos tipos de instalações até aqui existentes, que usam lamas activadas, é também a dependência do custo de funcionamento em relação ao tamanho da instalação. Um custo de funcionamento relativamente elevado nas instalações de tratamento de esgotos pequenas é o resultado de um mais elevado consumo específico de energia eléctrica e de chamadas ao serviço, especialmente para transportar o excesso de lamas biológicas.

Estas desvantagens das instalações de tratamento de esgotos pequenas levam a um esforço para ligar as pequenas fontes de esgotos a instalações maiores, porque o custo de funcionamento das instalações maiores é mais baixo. A utilização de pequenas instalações individuais de tratamento de esgotos é reservada apenas para casos em que a construção de um sistema de esgotos comum não tem fundamento por razões económicas. O chamado Conceito da Água Castanha (Brown-Water-Concept), de acordo com o qual a água purificada vinda das instalações das cozinhas, casas de banho e máquinas de lavar domésticas é repetidamente usada para fins sanitários, é económico para a purificação de fontes de esgoto pequenas ou individuais. A condição para uma utilização eficaz do Conceito da Água Castanha é, para além de uma purificação altamente eficiente dos esgotos, também a sua purificação directamente no local em que se dá, a fim de manter os custos de distribuição ao mais baixo nível. Isso conduz a uma necessidade de instalações de tratamento de esgotos domésticos pequenas ou muito pequenas com elevadas exigências de qualidade da água purificada, de pequenas instalações de tratamento de esgotos facilmente transportáveis, com uma montagem simples e com uma relação de preços aceitável. Um dispositivo que preencha completamente essas condições ainda se encontra em falta no mercado. O pedido de Patente Europeia EP-A-0 345 669 descreve um reactor para a purificação biológica de esgotos, o qual contém um espaço de activação, um espaço de separação em forma de funil para filtração de leito fluidificado, criado por uma parede divisória, que separa os espaços de activação e de separação. A comunicação entre os espaços de 9

separação e de activação é feita por intermédio de uma passagem na parede divisória. A EP-A-0 346 669 descreve um dispositivo, que não força toda a lixívia que está a ser tratada a manter-se no espaço de activação durante muito tempo e que permite, de facto, que a lixívia passe quase directamente, do ponto de introdução no espaço de activação para o interior do espaço de separação. Isso resultará na lixívia não receber muito tratamento biológico e o dispositivo não conseguir resolver os problemas acima referidos numa extensão muito satisfatória. A finalidade da invenção é criar um dispositivo que purifique efectivamente os esgotos domésticos, nomeadamente para quantidades pequenas ou muito pequenas de esgotos, o qual proporcionará água purificada de elevada qualidade e será simples e com um preço aceitável. O objecto da invenção é remover as desvantagens das soluções conhecidas.

De acordo com a invenção proporciona-se um reactor para a purificação biológica de esgotos por meio de um processo de lamas activadas suspensas, que contém uma entrada de esgotos em bruto, um espaço de activação e um espaço de separação que se alarga na direcção ascendente para a filtração de leito fluidificado no tanque, estando o espaço de separação munido de equipamento de extracção de fluxo para a água purificada, caracterizado por o espaço de activação ser dividido por pelo menos uma divisória, numa primeira zona (oxigenada) e numa segunda zona (desoxigenada), estando a primeira zona (oxigenada) munida de elementos de arejamento, enquanto a zona desoxigenada está munida de meios destinados a assegurar a suspensão das lamas activadas, o espaço de separação estar ligado à primeira zona (oxigenada) por meio de pelo menos uma passagem de transferência que atravessa a parede divisória do espaço de separação, abrindo a pelo menos uma referida passagem no respectivo fundo, estando a primeira zona (oxigenada) ligada à segunda zona (desoxigenada), uma abertura de entrada de sucção de um conjunto de recirculação se encontrar disposta no espaço de separação, no respectivo fundo, estando a abertura de saída do conjunto de recirculação ligada juntamente com a abertura de entrada de esgotos em bruto na segunda zona (desoxigenada) pelo que em utilização existe um fluxo forçado no circuito fi Jf

& A £ de circulação que passa da primeira zona (oxigenada), através do conjunto de recirculação, para dentro da segunda zona (desoxigenada) e que volta à zona oxigenada.

Preferivelmente há no reactor meios de mistura posicionados na segunda zona (desoxigenada).

No reactor, preferivelmente, a segunda zona (desoxigenada) e a primeira zona (oxigenada) estão divididas por pelo menos uma parte de uma das paredes divisórias do espaço de separação.

Para a simplicidade da construção, armazenamento, possibilidades de transporte dos reactores e das suas peças, é vantajoso que o espaço de separação tenha a forma de uma pirâmide parcial ou de um cone parcial dispostos excentricamente numa parte do invólucro ou do tanque ou que tenha a forma de uma pirâmide ou de um cone. É vantajoso, para facilitar os processos desenvolvidos no reactor, que o espaço de separação esteja munido de um equipamento de extracção de fluxo destinado à água purificada e que se encontre disposto no espaço de separação uma armadilha flutuante para lamas, a qual esteja munida de um fornecimento de ar sob pressão.

Constitui uma contribuição para o aperfeiçoamento dos processos de desnitrificação que a saída do conjunto de recirculação abra no poço de retenção para as impurezas mais grosseiras situado no início do espaço de activação e a saída do poço de retenção se abra para o interior da zona desoxigenada do espaço activado. O pequeno tamanho do reactor resulta parcialmente da provisão de um poço de retenção para impurezas mais grosseiras inserido no espaço de separação. E significativo, para a separação do processo de desnitrificação de outros processos, que a zona desoxigenada do espaço de activação esteja rodeada pela sua zona oxigenada, a qual é dividida em duas secções pela zona desoxigenada. O espaço de separação está ao mesmo tempo disposto concentricamente no tanque, pelo que as divisórias que ligam a zona desoxigenada no interior do espaço de activação são planas, verticais e dirigidas através

5 do centro do espaço de separação ou o espaço de separação está ligado a duas paredes divisórias arqueadas mutuamente paralelas, que se alargam na direcção ascendente e por duas faces planas, uma das quais é uma parte do invólucro do tanque e a outra face é paralela à primeira face.

Considerando-se o fluxo da lixívia mista, é uma contribuição para o fluxo eficaz que as passagens sejam formadas na parede divisória com intervalos regulares entre elas.

Para evitar a transferência turbulenta, do espaço de activação para o espaço de separação, pelo menos um deflector está disposto na região da passagem e está ligado à parede divisória do espaço de separação, do lado do espaço de activação. É significativo, para a manutenção das lamas activadas em suspensão no espaço de activação, ou para suspender as lamas activadas depois da interrupção do funcionamento do reactor, que equipamento mecânico de agitação se encontre instalado no espaço de activação, em que esse equipamento consiste numa roda de suporte de pesos giratória e num sistema de conchas situado no perímetro da roda de suporte de pesos e um fornecimento de ar, que sai por baixo das bases das conchas, encontra-se disposto de um dos lados da roda de suporte de pesos, estando um agitador de roda de pás acoplado à roda de suporte de pesos. É vantajoso para a simplicidade da construção, que a roda de suporte de pesos esteja disposta num eixo, no qual se encontre também colocada a roda de pás agitadora, ao mesmo tempo que o agitador de roda de pás é formado por um sistema de suportes fixados ao eixo por meio de um sistema de pás agitadoras dispostas em suportes. Considerando o desenvolvimento eficaz do processo de desnitrificação e a possibilidade de interrupção do processo de purificação, é preferível que a roda de suporte de pesos esteja disposta na zona desoxigenada do espaço de activação, separada da zona oxigenada.

Para melhorar a eficiência do equipamento de agitação mecânica, é preferível que as pás de agitação do agitador de roda de pás se situem substancialmente no plano que passa através do eixo de rotação da roda de suporte de pesos, e as bases das conchas sejam paralelas às pás de agitação. O facto de a zona desoxigenada do espaço de

6 activação ser afunilada para baixo em direcção ao fundo do tanque contribui para a eficácia. É significativo para a criação do circuito de circulação interna que as secções da zona oxigenada estejam ligadas umas às outras através de passagens enquanto que pelo menos um elemento de arejamento se encontra disposto sempre na região de saída de uma passagem e na região de saída oposta de outra passagem. Outra contribuição para a eficácia é a disposição em que, tanto a saída de ligação que liga a zona desoxigenada à zona oxigenada do espaço de activação, como uma entrada para o tubo de ligação que liga a zona desoxigenada do espaço de activação ao poço de retenção para as impurezas grosseiras, são formadas numa das divisórias que limitam a zona desoxigenada do espaço de activação.

Para manter a necessária quantidade de lamas activadas no reactor, um tubo de descarga de lamas para remoção das lamas activadas em excesso abre-se no espaço de activação e a sua entrada está situada entre um terço e dois terços da altura do reactor, acima do fundo do reactor.

Uma vantagem do presente dispositivo de acordo com a invenção é o seu pequeno tamanho e a sua construção compacta e fechada, que permite a produção em grande escala de reactores facilmente transportáveis. Uma vantagem é também a fácil colocação do dispositivo na cave de edifícios residenciais.

Os custos de investimento e funcionamento para a purificação de esgotos, com poupança de água potável no Conceito da Água Castanha aproximam-se dos custos para a purificação de esgotos em grandes instalações centralizadas de tratamento de esgotos e por isso desaparecem as razões que levaram à união de fontes de esgotos menores em unidades maiores, com a necessidade de construir redes de esgotos dispendiosas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A invenção será agora descrita em mais pormenor com referência aos desenhos juntos, em que 7 — ~“-Λ ’ W- A Figura 1 mostra um corte axial vertical esquemático do dispositivo e a Figura 2 mostra um plano de base esquemático do dispositivo de acordo com o Exemplo 1; A Figura 3 é um plano de base esquemático; na Figura 4 é mostrada esquematicamente uma secção A-A indicada na Figura 3; e a Figura 5 mostra uma vista lateral esquemática do dispositivo de acordo com o Exemplo 2; A Figura 6 é um plano de base esquemático; na Figura 7 é mostrada esquematicamente a secção A-A indicada na Figura 6; e a Figura 8 é uma vista lateral esquemática do dispositivo de acordo com o Exemplo 3; A Figura 9 é uma vista frontal esquemática; e a Figura 10 é um plano de base esquemático do dispositivo de acordo com o Exemplo 4; A Figura 11 é uma vista frontal esquemática; e a Figura 12 é um plano de base esquemático do dispositivo de acordo com o Exemplo 5.

Todos os elementos idênticos ou elementos semelhantes para finalidades idênticas estão indicados com o mesmo sinal. FORMAS DE REALIZAÇÃO EXEMPLIFICATIVAS DA INVENÇÃO Exemplo 1

Existe um espaço de separação 2 situado concentricamente no tanque com o invólucro 1, o qual tem preferivelmente uma forma cilíndrica, o referido espaço de separação 2 é limitado pela parede 3, cuja parte superior tem a forma de um invólucro cónico e a sua parte inferior curta tem a forma de um invólucro cilíndrico. O invólucro 1 do tanque pode ter também a forma de um polígono, por exemplo um quadrado. Altemativamente, a parte superior do espaço de separação 2 na secção, pode ter a forma de um quadrado ou outro polígono mas tem sempre a forma de um funil. 8 'Ν-Ο · Ο espaço de separação é destinado à separação das lamas através da filtração de leito fluidificado. Um espaço de activação circular 4 é criado entre o invólucro 1 do tanque e a parede 3 do espaço de separação 2, em que o referido espaço de activação 4 é dividido, num ponto, por uma divisória 5, que é vertical. A divisória 5 forma uma parte do poço de retenção 6 para as impurezas grosseiras, ao qual se liga o cano de admissão 7 do esgoto em bruto. No poço de retenção 6 há um conjunto de recirculação 8 formado, por exemplo, por uma bomba de sucção de ar cuja abertura de entrada de sucção 9 está dirigida para o fundo do espaço de separação. A interligação entre o espaço de activação 4 e o espaço de separação 2 é formada por uma passagem de transferência 10 com uma abertura de entrada 11. A passagem de transferência 10 está situada perto da divisória 5 e na direcção do fluxo da lixívia mista em frente da divisória 5. A abertura de saída 12 do poço de retenção 6 para impurezas grosseiras abre-se para o interior do espaço de activação 4, na direcção do fluxo da lixívia mista por trás da divisória 5.

Uma passagem 13 encontra-se formada na parede 3 do espaço de separação 2 na sua parte inferior mais curta frente a divisória 5 do lado da passagem de transferência 10, enquanto que, por meio da passagem 13, o espaço de separação 2 comunica com o espaço de activação 4.

Existe uma armadilha flutuante para lamas 14 disposta na parte superior do espaço de separação 2, tendo a referida armadilha 14 uma abertura de saída 15 para as lamas flutuantes, a qual se abre para o interior do espaço de activação 4. Uma abertura de entrada para o ar vindo de uma fonte de ar à pressão (não representada) abre-se para o interior da armadilha flutuante para lamas 14, a qual consequentemente é arejada. A mesma fonte de ar à pressão serve também como sistema de arejamento no interior do reactor o qual é constituído em primeiro lugar por elementos de arejamento 16 ligados à referida fonte de ar à pressão por meio de uma conduta de distribuição 17. A conduta de distribuição 17 destina-se também à admissão de ar na armadilha para as lamas 14 e ao conjunto de recirculação 8, representado por uma bomba de sucção de ar. Os elementos de arejamento 16 estão dispostos no espaço de activação, preferivelmente com 9

diferentes intervalos entre eles e consequentemente diferentes partes do espaço de activação circular têm diferentes intensidades de arejamento.

Um equipamento flutuante de extracção 18 para a água purificada, com uma abertura de saída 19, encontra-se situado ao nível da superfície do espaço de separação 2. A posição mais baixa do equipamento flutuante de extracção 18 é determinada por uma espera 20 e um vertedouro (não representado) do equipamento flutuante de extracção 18 e é estabelecida a um determinado nível máximo de extracção, não excedendo o dobro da carga hidráulica média diária do reactor. O nível inferior 21 do reactor é o nível de líquido sob uma carga média. Sob uma sobrecarga hidráulica de curta duração o nível de líquido pode aumentar até ao nível mais alto 22 (Figura 1). O tubo de descarga das lamas 23 sai do espaço de activação 4 (Figura 1) e a sua abertura de entrada está preferivelmente localizada na metade superior do espaço de activação 4. O funcionamento do dispositivo para a purificação biológica de esgotos é como segue: Esgotos em bruto fluem através do cano de admissão 7 para o interior do poço de retenção 6 para impurezas grosseiras. A lixívia mista e o ar fluem para o interior do poço de retenção 6 que retém as impurezas grosseiras. O conjunto de recirculação 8 representado por uma bomba de sucção de ar acelera a desintegração do papel vindo do dispositivo sanitário e separa as impurezas brutas depositáveis presentes nas lamas para a parte inferior do poço de retenção 6. A lixívia mista é conduzida para fora do poço de retenção 6 e para o interior do espaço de activação através da abertura de saída 12. A lixívia mista na qual está misturado o esgoto grosseiras flui no espaço circular de activação 4 por meio de uma válvula de fluxo. Ao misturar-se o esgoto em bruto na lixívia mista e devido à baixa intensidade do arejamento no início do fluxo cilíndrico no espaço de activação 4 em resultado da ausência dos elementos de arejamento ou do grande intervalo entre eles nessa parte do espaço de activação 4 , causa-se uma escassez de oxigénio à superfície das partículas de lamas activadas e isso provoca processos de desnitrificação, em que os microrganismos de biocenose presentes nas lamas activadas obtêm o oxigénio para os seus processos vitais dos nitratos contidos no esgoto. A lixívia mista com o esgoto misturado é oxidada então na parte seguinte do espaço circular de activação 4 por meio de um arejamento contínuo, o qual, ao mesmo tempo, assegura a suspensão das lamas activadas em todo o espaço de activação 4. A lixívia mista é gradualmente oxidada até alcançar condições adequadas aos processos de nitrificação, os quais requerem uma concentração do oxigénio dissolvido na lixívia mista superior a 2 mg (VI e depois a lixívia mista é colocada em filtração de leito fluidificado. A lixívia mista flui para dentro do espaço de separação 2, para filtração de leito fluidificado, através da abertura de entrada 11 e através da passagem de transferência 10. A água purificada é separada das lamas activadas no espaço de separação 2 por meio de filtração de leito fluidificado e é extraída por meio do equipamento flutuante de extracção 18, que se encontra na posição mais baixa fixada pela espera 20. O equipamento flutuante de extracção 18 toma possível uma remoção de até, no máximo, o dobro do fluxo médio diário de esgotos entrados. Durante uma sobrecarga hidráulica intermitente de curta duração, que se dá com o despejo de uma banheira, o nível no reactor pode elevar-se até ao nível mais elevado 22. A diferença entre o nível mais baixo 21 e o nível mais elevado 22 representa a capacidade para suportar uma sobrecarga hidráulica de curta duração.

Durante o enchimento gradual dessa capacidade, o nível 21 sobre lentamente em todo o reactor sem aumentar o ritmo de passagem do fluxo através do filtro de leito fluidificado acima do limite máximo para a taxa de fluxo, isto é acima do dobro da taxa do fluxo médio diário, pelo que é impedido um colapso do filtro de leito fluidificado e um derrame das lamas activadas para dentro da água purificada. Esta regulação da extracção máxima de água purificada reduz a necessidade de intensidade da separação e garante uma elevada eficácia da filtração de leito fluidificado também durante uma sobrecarga hidráulica extrema de curta duração. 11

Após a extracção da água purificada, as lamas activadas passam para baixo, para o interior da parte inferior do espaço de separação 2 adjacente à entrada de sucção 9 do conjunto de recirculação 8. A passagem 13 na parte inferior da parede 3 toma possível que as lamas activadas passem através dela, vindas do espaço de separação 2, para o interior do espaço circular de activação 4, na eventualidade de que o arejamento do reactor seja suspenso e isso impede que as lamas se infiltrem no espaço de separação 2. A passagem 13 assegura também a equalização dos níveis nos espaços de separação e de activação durante o enchimento do reactor ou durante o seu esvaziamento ou remoção das lamas e isso toma possível uma solução sem pressão das construções subterrâneas do reactor.

As lamas flutuantes presentes no filtro de leito fluidificado presente no espaço de separação ficam presas na armadilha para lamas 14. As lamas flutuantes presas são removidas da armadilha para lamas 14 por intermédio da abertura de saída 15, para o interior do espaço de activação 4 nomeadamente por meio do fornecimento de ar sob pressão à armadilha para lamas 14. A extracção das lamas activadas em excesso é periodicamente efectuada para dentro de um tanque móvel para descarte de fezes. O tubo de descarga das lamas 23 abre-se para o interior do espaço de activação na metade superior do reactor. As lamas em excesso são removidas, no funcionamento do reactor, por meio da extracção de parte da lixívia mista para dentro de um tanque móvel para descarte de fezes. A lixívia mista é bombada pelo conjunto de recirculação 8 para o interior do poço de retenção 6 e através da abertura de saída 12 para dentro do espaço de activação circular 4b. É assim criado o circuito de circulação através do qual a lixívia mista flui, por meio de uma válvula de fluxo. Quando esgotos em bruto são misturados no poço de retenção 6 após a remoção da água purificada no filtro de leito fluidificado causam - conforme mencionado acima - uma súbita queda do oxigénio dissolvido na lixívia mista, especialmente à superfície das partículas de lamas activadas e assim são proporcionadas as condições para a desnitrificação dinâmica. A forma estreita do canal do espaço de activação 4 toma possível que também uma baixa intensidade de arejamento seja, no início do fluxo de circulação com uma taxa de fluxo relativamente elevada, suficiente para garantir a suspensão das lamas activadas.

Com isso o regime de desnitrificação nesta parte do espaço de activação 4 não é interrompido, o que requer um baixo conteúdo de oxigénio dissolvido na lixívia mista. Durante o arejamento intenso contínuo da lixívia mista com os esgotos em bruto misturados na parte seguinte da válvula de fluxo, dá-se uma degradação dos contaminantes e ocorre uma saturação gradual da lixívia mista com um conteúdo de oxigénio de até 2 mg (VI e assim são criadas as condições para a nitrificação dos compostos de azoto. O conteúdo aumentado do oxigénio dissolvido influencia favoravelmente também a intensidade da subsequente separação das lamas activadas através da filtração de leito fluidificado porque o conteúdo mais elevado do oxigénio dissolvido na lixívia mista impede processos pós-desnitrifícação durante a filtração de leito fluidificado. A lixívia mista é, depois de terminarem os processos de purificação por oxidação, sujeita à separação da suspensão das lamas activadas por meio de filtração de leito fluidificado no espaço de separação 2. A lixívia mista circulante traz à zona de circuito de circulação, no seu início — com um conteúdo diminuído de oxigénio dissolvido -nitratos com um conteúdo de oxigénio suficiente surgidos na zona de nitrificação. Os nitratos são reduzidos nessa zona para oxigénio gasoso com um conteúdo de oxigénio reduzido. A intensidade total dos processos de purificação biológica depende da concentração das lamas activadas no sistema de purificação, a qual está directamente dependente da eficácia da separação. A integração da filtração de leito fluidificado no circuito de circulação da lixívia mista, utilizando a superfície de activação para a separação, proporciona uma elevada concentração das lamas activadas a qual posteriormente 13 provoca uma baixa carga das lamas, necessária para manter a nitrificação a correr, como condição principal para a elevada intensidade dos processos de purificação.

Através do processo de purificação descrito, todos os processos de purificação biológica complexa com remoção de composto orgânico e de azoto e também com uma remoção altamente eficaz dos fosfatos dos esgotos, são realizados durante uma única circulação no circuito de circulação. A qualidade da água purificada dá novas possibilidades, por exemplo uma nova utilização para fins sanitários no sistema de acordo com o Conceito r da Agua Castanha ou no seu despejo directo por meio de canos de esgoto para o solo, sem por em perigo a qualidade das águas subterrâneas.

Exemplo 2 O espaço de separação 2 para a separação através de filtração por leito fluidificado disposto numa parte do invólucro 1 do tanque, encontra-se excentricamente colocado no tanque com o invólucro 1, tendo o tanque a forma de um polígono (Figuras 3 a 5). O espaço de separação 2 é limitado tanto pela parede vertical de uma parte do invólucro 1 como pelas paredes divisórias oblíquas 3, as quais formam o espaço de separação afunilado para baixo 2. O espaço de separação 2 tem preferivelmente a forma de uma pirâmide parcial ou de um cone parcial disposto num lado do invólucro do tanque 1. Existe um poço de retenção 6 para as impurezas grosseiras disposto no invólucro 1 no espaço de separação 2, e o cano de admissão 7 abre-se para o interior do poço de retenção 6.

Um conjunto de recirculação 8, por exemplo uma bomba aspiradora de ar, encontra-se localizada no poço de retenção 6 (Figura 4), a abertura de sucção 9 do conjunto de recirculação 8, que se abre no fundo do espaço de separação 2. O espaço de activação 4 é formado entre o invólucro do tanque 1 e a parede 3 do espaço de separação 2 e é dividido por uma divisória 5 (Figura 5), a qual separa a zona oxigenada 4a do espaço de activação 4, pelo menos parcialmente, da zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4. A zona oxigenada 4a e a zona desoxigenada 4b estão mutuamente ligadas por exemplo através de uma abertura de ligação 26 formada na divisória 5 no fundo do

14 tanque (Figuras 3, 5). Uma interligação entre o espaço de activação 4 e o espaço de separação 2 é formado por uma passagem de transferência 10 com uma abertura de entrada 1 (Figura 3). Uma passagem 13 está formada na parede divisória 3 do espaço de separação 2, perto do seu fundo, no lado da passagem de transferência 10 e o espaço de separação 2 comunica também com a zona oxigenada 4a do espaço de activação 4 através da passagem 13 (Figura 4). O armadilha flutuante para lamas 14 com uma abertura de saída 15 destinada às lamas flutuantes, encontra-se localizada na parte superior alargada do espaço de separação 2 e abre-se para a zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4.

Uma abertura de entrada para ar vindo de uma fonte de ar à pressão (não representada) abre-se para o interior do alçapão para lamas flutuantes 14. O referido fornecimento de ar à pressão é também preferivelmente destinado a um arejamento pneumático do sistema no reactor, constituído por elementos de arejamento 16 ligados à fonte de ar sob pressão através de um cano de distribuição (não representado). O ar sob pressão vindo da mesma fonte pode também ser usado para o conjunto de recirculação 8 representado por uma bomba de sucção de ar.

Uma suspensão de lamas activadas na zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4 é garantida através da disposição descrita para o fornecimento dos esgotos ao espaço de activação 4 e a sua passagem para fora do espaço 4 e através do arejamento das lamas com uma pequena quantidade de fornecimento de ar à pressão comum (não representado). A quantidade de ar é escolhida de modo que seja suficiente para provocar a suspensão das lamas activadas, mas não perturbe as condições essencialmente desoxigenadas presentes na zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4, necessárias para os processos de desnitrificação. Consequentemente a zona desoxigenada do espaço de activação 4 está munida de um ou mais elementos localizados de arejamento (não representados).

Um equipamento flutuante de extracção 18 destinado à remoção da água purificada, com uma abertura de saída 19, encontra-se localizado dentro do espaço de separação 2 (Figuras 3, 5). A posição mais baixa do equipamento flutuante de extracção 18 é estabelecida por uma espera (não representada) e o vertedouro (não representado) do equipamento flutuante de extracção 18 encontra-se colocado para uma determinada extracção máxima, que não excede o dobro da carga hidráulica média diária do reactor. O nível 21 indica o nível mais baixo do líquido no reactor durante uma carga média do reactor; durante uma sobrecarga hidráulica de curta duração, o nível do líquido eleva-se e pode alcançar o nível mais alto 22 (Figuras 4, 5). O dispositivo está munido de um tubo de descarga das lamas 23 para remoção das lamas em excesso (Figura 4), o qual se abre preferivelmente na parte superior do espaço de activação 4. O reactor descrito é constituído por duas partes sectoriais (Figura 3). Uma parte - no lado esquerdo da Figura 3 - contém as construções tecnológicas que formam os elementos funcionais individuais. A outra parte, do lado direito, serve como espaço de activação 4 e está ligada a ela. Uma tal forma de realização permite que uma parte seja colocada no interior da outra o que é vantajoso para o armazenamento e o transporte. O funcionamento do dispositivo descrito para a purificação biológica de esgotos é semelhante ao funcionamento do dispositivo do Exemplo 1 de modo que não é descrito com muitos pormenores.

Os esgotos fluem através do cano de admissão 7 para dentro do poço de retenção 6, o qual retém as impurezas grosseiras. A lixívia mista do poço de retenção 6 é conduzida para a zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4 através da abertura de saída 25. A suspensão de lamas activadas na zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4 é mantida através de uma intensidade de arejamento tão pequena, que se dá uma falta de oxigénio dissolvido a qual provoca processos de desnitrificação.

Depois da desnitrificação na zona 4b, a lixívia mista flui através da abertura de ligação 26 (Figura 3) formada na divisória 5 do fundo do tanque para o interior da zona oxigenada 4a do espaço de activação 4 na qual um arejamento intenso por meio de elementos de arejamento 16 cria um ambiente oxigenado onde têm então lugar os

16 / f processos aeróbios de purificação da água, incluindo a nitrificação do azoto amoniacal e orgânico. Após o processo de activação oxigenada, as lixívia mista corre para o interior do espaço de separação 2 através da abertura de entrada 11 e através da passagem de transferência 10 (Figura 3) a as lamas activadas são separadas da água purificada por meio do processo de filtração de leito fluidificado. A passagem 13 na parte inferior da parede divisória 3 toma possível que as lamas activadas passem do espaço de separação 2 para dentro do espaço de activação 4 se o arejamento for suspenso no reactor. A passagem garante também a equalização dos níveis na separação e na activação durante o enchimento ou o despejo do reactor ou durante a remoção das lamas e isso toma possível uma solução sem pressão da construção subterrânea do reactor. Toma também possível uma sucção adicional da lixívia mista directamente da zona oxigenada 4a do espaço de activação 4. A remoção das lamas em excesso é executada periodicamente por meio da sua transferência para um tanque móvel destinado ao descarte de fezes, na qual elas são retiradas através do tubo de descarga de lamas 23.

Os exemplos precedentes têm características fundamentais comuns:

Um circuito de circulação encontra-se formado no interior do reactor, entre o espaço de activação 4 e o espaço de separação 2. O espaço de separação 2 comunica com o espaço de activação 4, tanto através da passagem de transferência 10 com a abertura de entrada 11 e a passagem 13, como através do conjunto de recirculação 8, cuja entrada de sucção 9 é conduzida para o fundo do espaço de separação e a abertura de saída para o interior do espaço de activação 4. O espaço de activação 4 é dividido, pelo menos parcialmente, pela divisória 5, entre a parede 3 do espaço de separação 2 para a filtração de leito fluidificado e o invólucro 1 do tanque do reactor. A referida divisória 5 separa essencialmente uma da outra, a zona oxigenada 4a e a zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4. O espaço de separação 2 para a filtração de leito fluidificado está munido de um equipamento flutuante de extracção 18 para a água purificada. A armadilha flutuante de lamas 14 existente no interior do espaço de separação 2 para a filtração de leito fluidificado está munido de fornecimento de ar sob pressão. Um tubo de descarga de lamas 23 destinado à remoção do excesso de lamas activadas abre-se no espaço de activação e a sua abertura de entrada está situada a um a dois terços da altura do reactor acima do fundo do tanque.

Exemplo 3. 0 tanque do dispositivo é formado por um invólucro poligonal 1, mas outras formas, por exemplo cilíndrica, podem ser também adequadas. O espaço de separação 2 destinado à separação através de filtração de leito fluidificado, está colocado excentricamente no interior do tanque e encontra-se disposto para um lado do invólucro 1 (Figura 7), de modo que uma parede do espaço de separação 2 é formada directamente pelo invólucro 1 do tanque. O espaço de separação 2 é limitado simultaneamente por uma parede vertical de uma parte do invólucro 1 e por paredes divisórias oblíquas 3, as quais formam o espaço de separação que estreita para baixo 2. O espaço de separação 2 tem, preferivelmente, a forma de uma pirâmide parcial ou de um cone parcial dispostos de um dos lados do invólucro 1. Existe um poço de retenção 6 destinado às impurezas grosseiras disposto no interior do invólucro 1 no espaço de separação 2, e o cano de admissão 7 para os esgotos abre no interior do poço de retenção 6.

Um conjunto de recirculação 8 encontra-se localizado no poço de retenção 6 (Figura 7) representado por exemplo por uma bomba de sucção de ar, cuja abertura de sucção 9 se encontra situada próximo do fundo do espaço de separação 2 e a abertura de saída do conjunto de recirculação 8 é conduzida para o poço de retenção 6. O espaço de activação 4 é formado entre o espaço de separação 2 e o invólucro 1 ou precisamente entre a parede 3 do espaço de separação 2 e o invólucro do tanque 1. O espaço de activação 4 está dividido em zona oxigenada 4a e zona desoxigenada 4b. Isso é executado, por exemplo, de modo que a zona desoxigenada 4b se encontre inserida no espaço de activação 4 (Figuras 6, 7). A zona desoxigenada 4b é formada por uma parede oblíqua 36 e pelas faces dos separadores 5, 5a. A parte inferior da zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4 é afunilada (Figura 8) e está munida de um agitador com roda de pás 37.

Este agitador de roda de pás 37 é constituído, simultaneamente, por uma roda de suporte de pesos 39 feita de metal ou de plástico, a qual possui no seu perímetro exterior um sistema de conchas 40, e por uma roda de pás 45 munida de pás 46. A roda de suporte de pesos 39 e a roda de pás 45 são feitas girar por meio de um eixo disposto verticalmente 38, o qual se encontra localizado por um lado numa divisória 5 e no outro lado na outra divisória 5a. O eixo 38 passa através desta segunda divisória 5a para o interior da zona oxigenada 4a do espaço de activação 4. Esta disposição pode ser verticalmente ajustável para permitir diversas alturas da lixívia mista. A roda de suporte de pesos 39 com as conchas 40 está situada na zona oxigenada 4a e está suspensa da parte do eixo 38 que se encontra na zona oxigenada 4a do espaço de activação 4. A roda de pás 45 encontra-se localizada no interior da zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4. A abertura de cada uma das conchas 40 é preferivelmente paralela ao eixo 38. As pás 46 estão dispostas radialmente no eixo 38 e, de preferência, são encaixadas por pressão nos seus suportes 47.

Adjacente à roda de suporte de pesos 39 existe uma abertura de admissão de ar, por exemplo um dos elementos de arejamento 16 (Figura 16), a qual se encontra localizada do lado da roda de suporte de pesos 39, onde as conchas 40 estão viradas com a abertura para baixo. A zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4 está interligada, tanto com a parte inferior do poço de recolha 6 através do cano de ligação 34, como com a zona oxigenada 4a através da abertura de saída de ligação 41. O cano de ligação 34 encontra-se ligado à zona desoxigenada 4b, no respectivo fundo. A abertura de saída de ligação 41 liga a zona oxigenada 4a à zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4 perto do eixo 38 do agitador de roda de pás 37. 19

A zona oxigenada do espaço de activação 4 é dividida pela zona desoxigenada interposta 4b em duas secções (Figuras 8 9) que são ligadas por intermédio de passagens 43 (Figura 10) que são formadas entre o invólucro 1 e o fundo do tanque e a parede oblíqua 3. Outros elementos de arejamento 16 são colocados na zona oxigenada 4a de acordo com as necessidades. Pelo menos um elemento de arejamento 16 está sempre localizado na região da abertura de saída 6 de uma passagem 43 e na região da abertura de saída oposta de outra passagem 43 (Figura 6). A interligação entre a zona oxigenada 4a do espaço de activação 4 e o espaço de separação 2 é feita através da passagem 32 (Figura 7) feita na parede 3 no fundo do tanque.

Um equipamento flutuante de extracção 18 destinado à remoção da água purificada, com uma abertura de saída 19, encontra-se localizado ao nível do espaço de separação 2 (Figura 8). A posição mais baixa do equipamento flutuante de extracção 18 é estabelecida por meio de uma espera (não representada) e o vertedouro (não representado) do equipamento flutuante de extracção 18 é colocado a uma determinada extracção máxima que não exceda, por exemplo, o dobro da carga hidráulica média diária do reactor. O nível 21 do reactor é a posição mais baixa durante uma carga média do reactor e, durante uma sobrecarga de curta duração, eleva-se e pode alcançar o nível mais elevado 22. O nível mais elevado 22 é estabelecido pela posição do vertedouro de corte 44 (Figura 9). O dispositivo está munido de um tubo de descarga das lamas 23 para a remoção das lamas em excesso (Figuras 6, 7), o qual se abre, de preferência, na parte superior do espaço de activação 4. O funcionamento do dispositivo de purificação biológica de esgotos é conforme descrito abaixo. A suspensão de lamas activadas é mantida na zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4 por meio do movimento do agitador de roda de pás 37 cuja ligeira rotação é

20 20

t /- provocada pelos efeitos das forças hidráulicas exercidas sobre o sistema de conchas 40 presentes sobre a roda de suporte de pesos 39. As conchas 40 recolhem bolhas de ar que vem do elemento de arejamento 16 localizado por baixo delas, esse ar força a água a sair delas depois as conchas são erguidas pelas forças hidrostáticas e assim criam força de accionamento para a movimentação do agitador de roda de pás 37. As zonas desoxigenadas que estreitam para baixo 4b do espaço de activação 4 criam, juntamente com o funcionamento do agitador de roda de pás 37, boas condições para a manutenção das lamas activadas em suspensão, ou para pôr em suspensão as lamas activadas assentes. E também possível combinar esta agitação mecânica com a agitação por meio de fornecimento de ar, mas então é necessário colocar também na zona desoxigenada 4b o fornecimento de ar e é possível suspender o fornecimento de ar ou também todo o processo de purificação, porque as pás 46 também podem levantar de novo a lixívia mista inteiramente assente.

Os esgotos em bruto fluem através do cano de admissão 7 para o interior do poço de recolha 6 destinado a impurezas grosseiras, de onde correm, libertos das impurezas grosseiras, através do cano de ligação 34 para o interior da zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4. O cano de ligação 34 é conduzido através da zona oxigenada 4a (Figura 9), mas não comunica com ela. A lixívia mista corre da zona desoxigenada 4b para o interior da zona oxigenada 4a do espaço de activação 4, através da abertura de saída de ligação 41. Assim, é criado um fluxo espiral da lixívia mista vinda da abertura de entrada para dentro da zona desoxigenada 4b para o seu centro, perto do eixo 38 do agitador de roda de pás. Através deste fluxo óptimo é proporcionado um tempo de residência suficiente da água purificada na zona desoxigenada 4b, com uma suspensão completa das lamas activadas.

As condições de oxiogenação são criadas na zona oxigenada 4a do espaço de activação 4 por meio dos elementos de arejamento 16. A disposição acima referida dos elementos de arejamento 16 provoca uma corrente circulante entre ambas as secções da zona oxigenada 4a do espaço de activação 4, o qual é dividido por uma zona desoxigenada interposta. O referido fluxo de circulação é tomado possível pelas passagens 43 e é provocado pelos elementos de arejamento 16, sempre nas aberturas de saída das

21 passagens 43. A corrente da lixívia mista nas aberturas de saída das passagen provocadas pelo ar vindo dos elementos de arejamento, cria um efeito de sucção nas passagens, devido ao qual a lixívia contida na zona oxigenada 4a começa a fluir na passagem de circulação. Por meio dos elementos de arejamento 16 é introduzido ar para a suspensão perfeita das lamas activadas na zona oxigenada 4a do espaço de activação 4 e fornecimento do oxigénio para os processos biológicos de purificação. É possível colocar em suspensão lamas activadas inteiramente suspensas por meio dos elementos de arejamento 16. A suspensão perfeita descrita das lamas activadas, tanto na zona oxigenada 4a como na zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4, toma possível por em prática um arejamento intermitente e isso resulta em poupança de energia e no aumento da eficiência da desnitrificação. O espaço de separação 2 comunica com uma zona oxigenada arejada 4a do espaço de activação 4, através da passagem 32, por meio da qual a lixívia mista é retirada do espaço de activação para o espaço de separação. A solução simples da admissão da lixívia mista no espaço de separação 2 é proporcionada pela intensa recirculação da lixívia mista do circuito de recirculação da lixívia mista presente no circuito de circulação, com a sua retirada perto do fundo do espaço de separação 2 por meio da abertura de entrada de sucção 9 do conjunto de recirculação 8.

As lamas activadas suspensas são separadas da lixívia mista no espaço de separação 2 através de filtração de leito fluidificado. A suspensão de lamas activadas colhida no filtro de leito fluidificado cai na parte inferior do espaço de separação 2, do qual é bombada pelo conjunto de recirculação 8 e transportada de volta através do poço de recolha 6, para o interior da zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4. Assim, é criado no reactor um circuito de circulação interno, no qual todos os processos de purificação biológica de esgotos têm lugar, isto é biodegradação, nitrificação, desnitrificação, desfosfatisação, com uma subsequente separação das lamas activadas e o seu retomo ao processo de purificação biológica de esgotos. A água purificada é, após a separação das lamas activadas por meio de filtração de leito fluidificado, retirada por meio do equipamento flutuante de extracção 18. O sistema descrito de suspensão das lamas activadas na zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4, que utiliza o agitador de roda de pás 37 e o arejamento da zona oxigenada 4a do espaço de activação 4, toma possível o funcionamento do dispositivo com uma elevada concentração de lamas activadas. Isso toma possível, entre outras coisas, reduzir o tamanho do reactor e assim cortar o seu preço e reduzir o espaço necessário.

Todos os processos de purificação biológica complexa são realizados no interior do reactor por meio do processo de purificação descrito. Assim, compostos orgânicos e azotados e também, num grau considerável, compostos fosfatados oriundos de esgotos são removidos e, ao mesmo tempo, alcança-se um elevado grau de estabilização das lamas activadas produzidas.

Exemplo 4

Outra variante do reactor especialmente adequada para instalações de esgotos domésticos está representada nas Figuras 9 e 10. Existe um espaço de separação 2 que se alarga para cima com a forma de um cone ou pirâmide truncados, criado pela parede divisória e situado num tanque com um invólucro 1, preferivelmente de uma forma cilíndrica. A parte superior do espaço de separação 2 funde-se numa forma cilíndrica ou prismática. As paredes divisórias 3 do espaço de separação 2 assentam, seja directamente seja por meio dos seus elementos de suporte de peso (não representados) no fundo do tanque. A disposição do espaço de separação é concêntrica, conforme o é na forma de realização exemplificada (Figuras 9 e 10), ou pode também ser excêntrica, por exemplo o espaço de separação 2 pode estar em contacto com o invólucro 1 do tanque. As paredes divisórias 3 podem ser produzidas a partir de um material liso ou a partir de um material perfilado. É vantajoso fazer-se a formação na direcção de cima para baixo e criar cristãs tão baixas quanto possível na superfície das paredes divisórias 3. Um espaço de activação 4 é formado entre a parede divisória 3 e o invólucro 1 e está dividido numa zona oxigenada 4a e uma zona desoxigenada 4b (Figura 10). A zona 23 desoxigenada está separada da zona oxigenada 4b, geralmente maior, pelas divisórias 5, 5a. A parte inferior da zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4 está munida de um agitador mecânico representado, por exemplo, por um agitador mecânico 37 (Figura 10). O agitador de roda de pás 37 é girado por meio de um eixo verticalmente disposto 38 (Figura 10), o qual se encontra colocado numa construção (não representada). Diferentemente da forma de realização exemplificativa de acordo com as Figuras 6 a 8, a roda de suporte de pesos 39 com as conchas 40 e o agitador de roda de pás 37 encontram-se instalados na zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4, possivelmente a roda de pás 37 e a roda de suporte de pesos 39 constituem um todo. O ar que causa o movimento rotativo da roda de pás 37 não perturba de forma alguma o ambiente desoxigenado presente na zona desoxigenada 4b porque a maior parte do ar penetra nas conchas 40 até ao nível e depois escapa-se para a atmosfera.

Uma fonte de fornecimento de ar (não representada) está disposta em direcção da roda de suporte de pesos 39 e encontra-se localizada no lado da roda de suporte de pesos 39 onde as conchas estão viradas com a abertura para baixo.

Um poço de recolha 6 (Figura 10) para impurezas grosseiras encontra-se disposto no invólucro do reactor 1 e contra a divisória 5 na zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4 e a admissão de esgotos em bruto abre no referido poço de recolha. Um conjunto de recirculação 8, representado, por exemplo, por uma bomba de sucção de ar está localizado no poço de recolha 6 e a abertura de entrada de sucção 9 do referido conjunto de recirculação 8 está situada no fundo do espaço de separação 2. A zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4 está interligada, tanto com o poço de recolha 6 através da abertura de ligação 35 como com a zona oxigenada 4a através da abertura de ligação 42 formada na divisória 5a no fundo do tanque (Figura 10).

Os elementos de arejamento 16 estão dispostos na zona oxigenada 4b de uma maneira semelhante à do Exemplo 4. A interligação entre a zona oxigenada 4a do espaço de 24 24

activação 4 e o espaço de separação 2 é efectuada através da passagem 32 formada na parede 3 no fundo do tanque, frente à divisória 5 (Figura 10). Existe uma placa deflectora da corrente 30 (Figura 11) localizada por cima da passagem 32 e a referida placa deflectora 30 encontra-se preferivelmente fixada à parede 3.É também possível não instalar a placa deflectora 30. A abertura de sucção 9 do conjunto de recirculação 8 abre-se para o fundo do espaço de separação 2 e a abertura de saída do conjunto de recirculação abre-se para dentro do poço de recolha 6.

Um encanamento de arejamento com a forma de um arco encontra-se localizado na zona oxigenada 4b do espaço de activação 4 no fundo do tanque e junto à parede 3 e o seu início está localizado na divisória 5a e a extremidade terminal frente à passagem 32 (Figura 9). O tubo de descarga das lamas 23 para a retirada das lamas activadas em excesso parte do espaço de activação. O equipamento flutuante de extracção para a água purificada com uma abertura de saída 19, encontra-se colocado na parte superior do espaço de separação 2, onde a sua posição estabelece também a altura do nível e é inteiramente idêntica à do exemplo de forma de realização anterior. O funcionamento deste exemplo de forma de realização é semelhante o da forma de realização precedente. A suspensão de lamas activadas é mantida na zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4 por meio do movimento rotativo do agitador de roda de pás 37. A rotação é provocada pelos efeitos das forças hidráulicas presentes no sistema de conchas 40 instalado sobre a roda de suporte de pesos 39. As conchas 40 recebem as bolhas de ar que vêm do fornecimento de ar (não representado) localizado por baixo delas. O referido fornecimento de ar está, preferivelmente, ligado a uma fonte de ar sob pressão (não representada) destinada também a arejar a zona oxigenada do espaço de activa 4. As bolhas de ar empurram para fora o líquido contido nas conchas 40 as quais são por isso elevadas e produzem a força de accionamento para o movimento rotativo do agitador de roda de pás 37. Isso cria boas condições para a manutenção das lamas 25 activadas em suspensão ou para assentar de novo as lamas activadas em suspensão passado um período de tempo, quando o arejamento tenha sido interrompido e portanto também a agitação por meio do agitador de roda de pás 37 na zona desoxigenada 4b. A possibilidade de interromper o arejamento durante o processo de purificação traz uma poupança de energia e aumenta a eficácia dos processos de desnitrificação, ao criar uma escassez temporária de oxigénio em todo o volume da lixívia mista contida no tanque.

As correntes de lixívia mista vindas da zona desoxigenada 4b passam, através da abertura de ligação 42, para o interior da zona oxigenada 4a .As condições de oxigenação são criadas na zona oxigenada 4a do espaço de activação 4 através de elementos de arejamento 16. Assim são criadas, ao mesmo tempo, as condições para a suspensão perfeita das lamas activadas durante o arejamento e para por de novo as lamas activadas em suspensão após uma interrupção temporária do arejamento ou após um abaixamento da sua intensidade. As canalizações de arejamento 33 destinam-se especialmente a aumentar a eficácia do arejamento por meio da recolocação das lamas activadas suspensas em suspensão. O espaço de separação 2 comunica com a zona oxigenada arejada 4a através da passagem 32, através da qual a lixívia mista é retirada da região de activação para o interior do espaço de separação. A placa deflectora 30 limita a transferência da turbulência da região de activação para a região de separação.

As lamas suspensas activadas são separadas da lixívia mista no espaço de separação 2 através de filtração de leito fluidificado. A suspensão das lamas activadas retidas na camada do filtro de leito fluidificado desce para a parte inferior do espaço de separação 2, do qual é de novo bombada juntamente com a lixívia mista vinda da zona oxigenada 4a através do poço de recolha 6, de volta à zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4 por meio do conjunto de recirculação 8. Assim, é criado no reactor um circuito interno de circulação e no referido circuito são realizados todos os processos encadeados de purificação biológica de esgotos, isto é biodegradação, nitrificação, desfosfatação , com a posterior separação das lamas activadas e o seu reenvio para o processo de purificação biológica de esgotos. Dado que a intensidade da desnitrificação 26 26

neste sistema de purificação biológica, com nitrificação a seguir à desnitrificação, é determinada pela intensidade de fluxo da lixívia mista presente no circuito de circulação é descrita pela expressão: τ [%] —~—X100, n+ 1 em que τ é a eficiência da desnitrificação em percentagem e n é a proporção entre a taxa do fluxo no circuito de circulação e a quantidade bruta de água admitida no mesmo período de tempo.

Para remover, por exemplo 75 % dos nitratos, é necessário no circuito de circulação um fluxo de intensidade tripla da admissão de água purificada. É por isso que a intensidade da bombagem efectuada pelo conjunto de recirculação 8 na parte mais baixa do espaço de separação 2 é geralmente escolhida mais elevada do que o triplo da quantidade admitida de água purificada. A circulação da lixívia mista nesta quantidade garante, não apenas a necessária eficiência dos processos de desnitrificação, mas também condições hidráulicas vantajosas para a separação no filtro de leito fluidificado no espaço de separação 2, porque essa circulação contribui para a limitação da transferência perturbadora dos fluxos da zona oxigenada arejada 4a através da passagem 32 para o interior do espaço de separação 2. O fluxo da lixívia mista é espiralado na zona oxigenada 4a do espaço de activação 4 a partir da abertura de ligação 42 com a passagem 32 juntamente com a componente horizontal do fluxo cilíndrico e portanto são criadas as condições para a biodegradação biológica e os processos de oxidação. A extracção do excesso de lamas activadas é executada periodicamente através do tubo de descarga das lamas 23 e são transportadas num tanque móvel para descarte de fezes. 27 A intensidade total dos processos de purificação biológica depende da concentração das .· lamas activadas no sistema de purificação e isso depende da eficácia da separação. A introdução integral da filtração de leito fluidificado no circuito de circulação da lixívia mista garante uma elevada concentração das lamas activadas de 6 a 10 kg/m3. Com uma tal concentração, é garantida uma carga muito baixa de lamas, a qual é necessária para uma elevada intensidade de purificação e a necessária biodegradação das lamas. O elevado grau de biodegradação é mostrado numa pequena produção de excesso de lamas, a qual contribui para uma economia significativa de todo o processo.

Além disso, os processos com um elevado conteúdo de lamas activadas permitem reduzir o tamanho do reactor e assim cortar o seu preço e reduzir as exigências de espaço durante a sua instalação.

Exemplo 5

Outra forma de realização exemplificativa do reactor de acordo com a invenção que preserva todas as características essenciais está representada nas Figuras 11 e 12.

Um espaço de separação 2 para a filtração de leito fluidificado é formado no tanque em ângulo recto com um invólucro circular 1 por meio das paredes divisórias 3 em forma de arco. O espaço de separação 2 está disposto com uma face directamente ligada ao invólucro 1, de modo que uma face do espaço de separação 2 é idêntica ao invólucro 1. O espaço de separação 2 é separado, no lado oposto, do espaço de activação 4, pela face 48 (Figura 13). A parede divisória 3 pode ser produzida a partir de um material liso ou a partir de material perfilado. É vantajoso fazer a perfilagem na direcção de cima para baixo e assim serem criadas cristãs baixas na superfície das paredes divisórias 3. O espaço de activação 4 é limitado pelo invólucro 1, as paredes divisórias 3 e a face 48 e é dividido em duas partes, isto é zona desoxigenada 4b e zona oxigenada arejada 4a . E possível localizar-se um poço de recolha 6 para impurezas grosseiras na zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4, e a admissão 7 para os esgotos abre-se para

28 dentro do poço de recolha 6. Um conjunto de recirculação 8, representado, por exemplo,( por uma bomba de sucção de ar, está situado no poço de recolha 6. O conjunto de recirculação 8 está ligado a um cano perfurado de recolha 31 situado no fundo do espaço de separação 2. A zona desoxigenada 4b do espaço de activação 4 está munida de um equipamento de agitação mecânica 37, de acordo com o exemplo de forma de realização com um agitador de roda de pás 37 (Figuras 11 e 12), o qual é executado da mesma maneira que no Exemplo 3, conforme se mostra nas Figuras 3 a 8. A zona desoxigenada 4b está ligada tanto ao poço de recolha 6, através da abertura 35, como à zona oxigenada 4a através da abertura de ligação 42 formada na divisória 5a (Figura 14) no fundo do tanque. A interligação entre a zona oxigenada 4a do espaço de activação 4 e o espaço de separação 2, é formada pela passagem 32 na parede divisória 3, preferivelmente ao longo de todo o comprimento do espaço de separação 2. É também possível formar-se um sistema de passagens 32 ao longo de todo o comprimento do espaço de separação 2. As parede divisórias arqueadas 3 estão fixadas ao fundo e ao invólucro 1 do tanque. Pelo menos um deflector de fluxo 30 encontra-se instalado na região da passagem 32 junto à parede divisória 3, no lado da zona oxigenada 4a do espaço de activação 4. Destina-se a deflectir o fluxo da lixívia mista na zona oxigenada 4a do espaço de activação 4. O deflector 30 está preferivelmente fixado à parede divisória 3 e encontra-se colocado verticalmente e corre substancialmente ao longo de todo o comprimento da parede divisória 3. Também é possível disporem-se diversos deflectores 30 ao longo de todo o comprimento da parede divisória 3. O deflector 30 está localizado próximo da parte inferior da parede divisória 3 e a sua aresta inferior está situada bastante acima da aresta inferior da parede divisória 3. Mas é também possível não instalar o deflector 30. Se o deflector 30 for usado, restringe a transferência de turbulência da região de activação para a região de separação. A passagem 32 liga apenas um lado do espaço de separação 2 à zona oxigenada 4a, a qual é a parte terminal do espaço de activação 4 no lado inverso à admissão 7 para os esgotos em bruto. O equipamento flutuante de extracção ou o equipamento fixo de extracçãol8 destinado à água purificada, com a sua abertura de saída 19, encontra-se situado a um nível do espaço de separação 2. Utilizando-se equipamento flutuante de

29 extracção, a sua forma de realização é idêntica à da forma de realização do Exemplo 1, conforme se mostra nas Figuras 1 a 3. O reactor está munido de um tubo de descarga das lamas 23 para a remoção do excesso de lamas activadas. O funcionamento deste exemplo de forma de realização é semelhante ao da forma de realização anterior.

Lisboa’ 1 k AGO. 2001

Dra. Maria Silvina Ferreira

Agente Oficial de->:: ·' lide Industrial R. Castilho. 50 -ò! - ‘.eJ - ’.ó5 LISBOA Telefs. 21o651õd9 - 2138150 50

Claims (20)

1. REIVINDICA ÇÕES 1. Keactor para a purificação biológica de esgotos por meio de um processo de lamas activadas suspensas, o qual contém uma abertura de entrada de esgotos em bruto (7), um espaço de activação (4) e um espaço de separação que se alarga para cima (2) para filtração em leito fluidificado no interior do tanque, estando o espaço de separação (2) munido de um equipamento de extracção de fluxo (18) para água purificada, caracterizado por o espaço de activação (4) estar dividido por pelo menos uma divisória (5, 5a) numa primeira zona (oxigenada) (4a) e numa segunda zona (desoxigenada) 4b, estando a primeira zona (oxigenada) (4a) munida de elementos de arejamento (16) enquanto que a zona desoxigenada (4b) está munida de meios (16, 37) para garantir a suspensão das lamas activadas, estando o espaço de separação (2) ligado à primeira zona (oxigenada) (4a)através de pelo menos uma passagem de transferência (10,13, 32) que passa através da parede divisória (3) do espaço de separação (2), abrindo a pelo menos uma passagem referida no fundo do mesmo, estando a primeira zona (oxigenada) (4a) ligada à segunda zona (desoxigenada) (4b), estando uma abertura de entrada de sucção (9) de um conjunto de recirculação (8) disposto no espaço de separação (2) instalada no fundo do mesmo, estando a abertura de saída do conjunto de recirculação (8) ligada juntamente com a entrada de esgotos em bruto (7) para o interior da segunda zona (desoxigenada) (4b), pelo que, em utilização, existe um fluxo forçado no circuito de circulação que passa da primeira zona (oxigenada) (4a) através da pelo menos uma passagem (10, 13, 32) para o interior do espaço de separação (2), através do conjunto de recirculação (8) para dentro da segunda zona (desoxigenada) (4b), e regressa para a zona oxigenada (4a).
2. 2. Reactor de acordo com a reivindicação 1, no qual existem meios misturadores (16,37) posicionados na segunda zona (desoxigenada).
3. 3. Reactor de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a segunda zona (desoxigenada) (4b) e a primeira zona (oxigenada) (4a) estarem separadas por pelo menos uma parte de uma das paredes divisórias (3) do espaço de separação (2).
4. 4. Reactor de acordo com as reivindicações 1,2 ou 3, caracterizado por a passagem de transferência (10) ter uma abertura de entrada (11) colocada a pelo menos um quarto da altura do espaço de separação (2).
5. 5. Reactor de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a divisória (5) no espaço de activação (4) ser uma parte do poço de recolha (6) para as impurezas grosseiras, no qual se encontra situado o conjunto de recirculação (8).
6. 6. Reactor de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a abertura de saída do conjunto de recirculação (8) e a entrada dos esgotos em bruto (7) abrirem no poço de recolha (6) para as impurezas grosseiras a partir do qual é introduzido através de uma passagem (25 ou 34) na zona desoxigenada (4b) do espaço de activação (4).
7. 7. Reactor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o espaço de separação (2) ter a forma de uma pirâmide parcial ou de um cone parcial excentricamente disposto contra uma das partes do invólucro (1) do tanque.
8. 8. Reactor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o espaço de separação (2) ter a forma de uma pirâmide ou de um cone.
9. 9. Reactor de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado por a divisória (5 a) estar munida de uma abertura de ligação (26) no fundo do tanque.
10. 10. Reactor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um armadilha flutuante para lamas (14) se encontrar disposto no espaço de separação (2) estando munido de uma fonte de ar sob pressão.
11. 11. Reactor de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o equipamento de extracção de fluxo (18) estar munido de meios para regulação da extracção do fluxo de acordo com o nível de água no tanque, de modo que o tanque serve como tanque de equalização.
12. 12. Reactor de acordo com as reivindicações 1 e 2 caracterizado por a zona desoxigenada (4b) do espaço de activação (4) estar rodeada pela sua zona oxigenada (4a). a qual é dividida em duas secções pela zona desoxigenada (4b).
13. 13. Reactor de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizada por o espaço de separação (2) estar disposto concentricamente no tanque, pelo que as divisórias 5, 5a) que limitam a zona desoxigenada (4b) no espaço de activação (4) são planas, verticais e dirigidas para o centro do espaço de separação (2).
14. 14. Reactor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o espaço de separação (2) ser limitado por duas paredes divisórias arqueadas, mutuamente paralelas, que se alargam para cima (3) e por duas faces planas.
15. 15. Reactor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as passagens (13) serem formadas na parede divisória (3) com intervalos regulares entre elas.
16. 16. Reactor de acordo com s reivindicações 9 ou 15, caracterizado por pelo menos um deflector de fluxo (30) se encontrar disposto na região da passagem (13) e estar ligado à parede divisória (3) do espaço de separação (2) do lado do espaço de activação (4).
17. 17. Reactor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por equipamento de agitação mecânica se encontrar disposto no espaço de activação (4). Em que esse equipamento consiste numa roda giratória de suporte de cargas(39) e um sistema de conchas (40) situadas no perímetro da roda de suporte de pesos (39) e um fornecimento de ar que conduz abaixo das base das conchas (40) estar disposto

    de um dos lados da roda de suporte de pesos(39) e um agitador de roda de pás se encontrar acoplado à roda de suporte de pesos (39). Reactor de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a roda de suporte de pesos (39) se encontrar disposta sobre um eixo (38) no qual se encontra também localizado o agitador de roda de pás (37). Reactor de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por o agitador de roda de pás (37) ser formado por um sistema de suportes (47) fixados ao eixo (38) e por um sistemas de pás agitadoras (46) dispostas nos suportes (47). Reactor de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 18 ou 19, caracterizado por a roda de suporte de pesos (39) estar disposta na zona oxigenada(4a) do espaço de activação (4) enquanto que o agitador de roda de pás (37) está disposto na zona desoxigenada (4b) do espaço de activação (4), separada da zona oxigenada (4a). Reactor de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 20, caracterizado por as pás agitadoras (46) do agitador de roda de pás (37) se situarem praticamente no plano que passa através do eixo de rotação da roda de suporte de pesos (39) e as bases das conchas (40) serem paralelas às pás agitadoras (46). Reactor de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 20, caracterizado por a zona desoxigenada (4b) do espaço de activação (4) estreitar para abaixo, em direcção ao fundo do tanque. Reactor de acordo com a reivindicação 12 caracterizado por as secções da zona oxigenada(4a) estarem ligadas uma à outra através das passagens (43), enquanto que pelo um elemento de arejamento (16) está disposto sempre na região da abertura de saída de uma passagem (43) e na região da abertura de saída oposta de outra passagem (43). 5
18. 24. Reactor de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 23, caracterizada por tanto uma abertura de saída de ligação (41) que liga a zona desoxigenada (4b) à zona oxigenada (4a) do espaço de activação (4) como uma abertura de entrada do cano de ligação (34) que liga a zona desoxigenada (4b) do espaço de activação (4) ao poço de recolha(6) para impurezas grosseiras serem formadas numa das divisórias (5, 5as) que limitam a zona desoxigenada (4b) do espaço de activação (4).
19. 25. Reactor de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por um tubo de descarga das lamas (23) destinado à remoção do excesso de lamas activadas desemboca no espaço de activação (4) e a sua abertura de entrada está situada a entre um terço a dois terços da altura do reactor acima do fundo do reactor.
20. 26. Reactor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por parede divisória (3) do espaço de separação (2) alcançar o fundo do tanque. Lisboa, t h A60. 2001

    Dra. Maria Silvina Ferreira Agente Oficia! de Pr::-'·· Jade Industrial R. Castilho. 50 - 5? - :5cD-165 LISBOA Teleís. 213 851339 - 2138150 50