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PT1486465E - Processo de tratamento biológico de efluentes - Google Patents

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Publication number
PT1486465E
PT1486465E PT03291437T PT03291437T PT1486465E PT 1486465 E PT1486465 E PT 1486465E PT 03291437 T PT03291437 T PT 03291437T PT 03291437 T PT03291437 T PT 03291437T PT 1486465 E PT1486465 E PT 1486465E
Authority
PT
Portugal
Prior art keywords
biological treatment
basin
oxidation
sludge
process according
Prior art date
Application number
PT03291437T
Other languages
English (en)
Inventor
Claude Delporte
Original Assignee
Ondeo Ind Solutions
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ondeo Ind Solutions filed Critical Ondeo Ind Solutions
Publication of PT1486465E publication Critical patent/PT1486465E/pt

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/12Activated sludge processes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Water Supply & Treatment (AREA)
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Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO DE TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES" A presente invenção refere-se a um processo de tratamento biológico de efluentes poluidos com vista à sua depuração, tais como nomeadamente, mas não exclusivamente, as águas residuais industriais e urbanas.
Nos tratamentos biológicos clássicos utilizados, por exemplo, nas estações de depuração de efluentes liquidos, põem-se em contacto esses efluentes com uma biomassa (bactérias). A realização de determinados processos biológicos necessita de oxigénio (oxigénio do ar ou/e oxigénio puro) para a oxidação da poluição carbonada e a nitrificação da poluição azotada. Pelo contrário, outros processos biológicos efectuam-se na ausência de oxigénio (zona anóxica para a desnitrificação e zona anaeróbia para a desfosfatação) , tais como os realizados para a eliminação de nitritos, nitratos e, parcialmente, fósforo. As bactérias extraem a energia de que necessitam para sobreviver e reproduzirem-se nas matérias orgânicas contidas nas águas residuais. Assim, a depuração é garantida por acção de bactérias sobre as matérias orgânicas, transformando estas últimas em gás carbónico, em azoto e em água.
Ainda que tais processos assegurem uma boa depuração da água, conduzem, no entanto, a um aumento progressivo da quantidade de biomassa, que forma lamas muito orgânicas, que geralmente é necessário concentrar por densificação e desidratação antes de as eliminar por estrumação agrícola por compostagem, descarga ou incineração. 1
As águas residuais industriais e urbanas aumentam sem cessar a quantidade de lamas orgânicas produzidas pelas instalações de tratamento, que é cada vez mais importante e coloca um verdadeiro problema quanto à sua reciclagem. Com efeito, os processos de reciclagem supracitados necessitam da implementação de meios complexos e de custo elevado.
Actualmente, numerosas propostas visam melhorar os processos de tratamento, para que estes produzam menos lamas residuais. Uma proposta consiste em hidrolisar parcialmente as lamas, isto é, destruir uma parte dos microrganismos que compõem as lamas, tornando-os parcialmente solúveis. Os produtos resultantes da hidrólise que contêm os compostos orgânicos solúveis podem, então, ser devolvidos ao inicio do tratamento biológico, ao longo do qual os microrganismos vão tratar os microrganismos hidrolisados. Uma técnica divulgada consiste em efectuar uma hidrólise básica ou ácida por meio de agentes químicos eventualmente ligada a uma elevação de temperatura. No entanto, esta técnica de hidrólise necessita do reajuste do pH e da temperatura da solução antes da sua re-injecção na ou nas bacias biológicas. Um outro inconveniente deste tipo de hidrólise é o de aumentar a salinidade das lamas hidrolisadas, o que pode conduzir a uma disfunção da etapa de tratamento biológico. Determinados processos, particularmente os descritos no documento US-A-4915840, realizam uma etapa suplementar de digestão biológica de uma parte da matéria orgânica. Esta digestão que, além disso, deve ser efectuada nas condições de temperatura determinadas, complica o conjunto do dispositivo de tratamento.
Uma outra solução para eliminar as lamas ao longo do tratamento dos efluentes consiste em instalar um triturador no 2 circuito de recirculação do licor misto proveniente da ou das bacias de tratamento biológico. Isto permite provocar o rebentamento de uma parte das células bacterianas que constituem as referidas lamas. A tecnologia utilizada, tal como, por exemplo, uma trituração mecânica, uma trituração por compressão/distensão ou por sonicação, provoca o rebentamento de uma parte das células bacterianas que constituem as referidas lamas. Esta técnica é geralmente simples de realizar, mas apresenta o inconveniente de reduzir apenas ligeiramente a produção de lamas em excesso.
Outras propostas baseiam-se na acção de agentes oxidantes sobre as misturas de lamas recicladas numa bacia biológica a fim de reduzir a produção de lamas em excesso. 0 processo descrito no pedido de patente US-A-5858222 propõe, assim, fazer actuar o ozono sobre a mistura de lamas que compreende as partículas de lama orgânicas e a água. 0 inconveniente principal do ozono deve-se às dificuldades inerentes à própria utilização deste reagente muito oxidante e ao seu custo. Outros oxidantes, tais como o ar, o peróxido de hidrogénio ou o oxigénio sob pressão podem ser utilizados de modo clássico ou nos processos de oxidação por via húmida (OVH, em Inglês "Wet Air Oxidation"), tais como os descritos, por exemplo, no documento FR-A-2774980, não são tão eficazes isoladamente: devem estar associados a um aquecimento, a um ajuste do pH e/ou a um catalisador, o que complica e aumenta igualmente o custo destes processos. A presente invenção tem por objectivo um aperfeiçoamento dos processos de tratamento biológico de efluentes para diminuir ou até mesmo eliminar a quantidade de lamas em excesso produzidas por estes e que não apresenta os inconvenientes das técnicas anteriores supracitadas. 3 A invenção propõe para este objectivo um processo de tratamento de efluentes brutos poluídos, tais como, de águas residuais industriais e urbanas, compreendendo: pelo menos uma etapa de tratamento biológico dos efluentes brutos, que conduz à produção de misturas de lamas que comportam lamas orgânicas e água, e uma etapa de controlo do crescimento bacteriano de, pelo menos, uma parte das misturas de lamas e de, pelo menos, uma parte dos efluentes brutos a tratar, sendo o crescimento bacteriano das misturas de lamas controlado pela medição e regulação do potencial de oxidação-redução das referidas misturas de lamas contidas numa bacia (7') da etapa de controlo, caracterizado por o potencial de oxidação-redução das misturas de lamas ser regulado por alternâncias rápidas e frequentes do potencial em redor de um valor pré-determinado e compreendido entre -150 mV e +150 mV, em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio, a fim de limitar ou de impedir a produção de lamas orgânicas. A etapa de controlo consiste em impedir o desenvolvimento e o crescimento bacteriano na bacia de controlo por uma inibição dos processos biológicos de crescimento. A etapa de controlo é realizada em, pelo menos, uma bacia de recepção da parte das misturas de lamas e da parte dos efluentes brutos a tratar.
Numa variante de realização, o processo compreende: • uma etapa de tratamento biológico aeróbia dos efluentes brutos em, pelo menos, uma bacia arejada, 4 • e uma etapa de clarificação das misturas de lamas em, pelo menos, um clarificador. 0 processo pode, além disso eventualmente, compreender uma etapa de densificação das lamas em, pelo menos, um densificador.
As misturas de lamas são removidas depois de, pelo menos, uma das três etapas supracitadas, para serem submetidas ao controlo do crescimento bacteriano.
Numa outra variante, o processo de tratamento biológico compreende uma etapa suplementar de tratamento biológico dos efluentes brutos em, pelo menos, uma bacia não arejada. As misturas de lamas são removidas depois de, pelo menos, esta etapa suplementar ou uma das três etapas supracitadas (tratamento biológico em bacia(s) arejada(s), clarificação, densificação), para serem submetidas ao controlo do crescimento bacteriano.
Numa outra variante, o processo de tratamento biológico compreende uma segunda etapa de tratamento biológico aeróbio dos efluentes brutos em, pelo menos, uma bacia arejada. As misturas de lamas podem então ser removidas depois de, pelo menos, esta outra etapa ou uma das 4 etapas supracitadas (tratamento biológico em bacia(s) arejada(s), tratamento biológico em bacia(s) não arejada(s), clarificação, densificação), para serem submetidas ao controlo do crescimento bacteriano.
Numa outra variante, a etapa de clarificação é substituída por uma etapa de filtração membranar das misturas de lamas produzidas pelas etapas de tratamentos biológicos. As misturas de lamas submetidas à etapa de controlo do crescimento 5 bacteriano podem, igualmente, ser removidas depois desta etapa de filtração.
De acordo com as caracteristicas particulares da invenção, pelo menos uma parte das misturas de lamas pode ser introduzida directamente na bacia de controlo do crescimento bacteriano ou pode ser reciclada a montante da bacia de controlo do crescimento bacteriano nos efluentes brutos.
Uma caracteristica interessante da invenção é que o crescimento bacteriano da mistura de lamas contida na bacia da etapa de controlo é controlado pela medida e a regulação do potencial de oxidação-redução desta mistura de lamas. 0 potencial de oxidação-redução da mistura de lamas contida na bacia da etapa de controlo é regulado em redor de um valor de potencial de oxidação-redução próximo de zero correspondente ao equilíbrio entre meio oxidante e meio redutor na mistura de lamas. Ao longo do controlo do crescimento bacteriano, o potencial de oxidação-redução da mistura de lamas é regulado, de modo a ser mantido entre um valor negativo igual a cerca de -50 mV em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio e um valor positivo igual a cerca de +50 mV em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio. O potencial de oxidação-redução da mistura de lamas pode, igualmente, ser regulado de modo a ser mantido entre um valor negativo igual a cerca de -20 mV em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio e um valor positivo igual a cerca de +20 mV em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio.
Ao longo do controlo do crescimento bacteriano, o potencial de oxidação-redução da mistura de lamas é regulado de modo a ser mantido num intervalo que é de cerca de mais ou menos 50 mV em relação ao valor de potencial pré-determinado, sendo o desvio de 50 mV expresso em função do eléctrodo padrão de hidrogénio. O 6 potencial de oxidação-redução da mistura de lamas pode, igualmente, ser regulado de modo a ser mantido num intervalo que é de cerca de mais ou menos 20 mV em relação ao valor de potencial pré-determinado, sendo o desvio de 20 mV expresso em função do eléctrodo padrão de hidrogénio. A medida do valor do potencial de oxidação-redução é obtida a partir de meios de medida que comportam, pelo menos, um eléctrodo de medida em platina ou em ouro e um eléctrodo de referência Ag/AgCl ou Hg/HgCl2 (eléctrodo de calomelanos) . Os meios de medida podem ser um sensor de medida que coopera com um autómato que regula o potencial de oxidação-redução. A regulação do potencial de oxidação-redução pode ser obtida por um controlo da alimentação dos efluentes brutos a tratar, por exemplo, por regulação do débito da alimentação destes efluentes, que entram directamente na bacia de controlo do crescimento bacteriano. A regulação do potencial de oxidação-redução pode, igualmente, ser obtida por um controlo da evacuação do licor da bacia de controlo para, pelo menos, uma bacia arejada ou, pelo menos, uma bacia não arejada. Este controlo pode consistir numa regulação do débito de evacuação do licor da bacia de controlo para, pelo menos, uma bacia arejada ou, pelo menos, uma bacia não arejada. Uma outra possibilidade é regular o potencial de oxidação-redução por um arejamento sequenciado ao ar ou em oxigénio puro da bacia de controlo. Numa variante de realização de um processo de acordo com a invenção, a regulação do potencial de oxidação-redução é realizada por um controlo da alimentação em misturas de lamas recicladas na bacia de controlo depois de, pelo menos, uma bacia arejada, pelo menos uma bacia não arejada, pelo menos, um clarificador e/ou, pelo menos, um densificador.
Uma outra caracteristica da invenção é que a circulação dos efluentes entre, pelo menos, duas etapas de tratamento biológico 7 e/ou entre a etapa de controlo e, pelo menos, uma etapa de tratamento biológico, pode ser efectuada num sentido ou no sentido contrário.
Numa outra variante de realização do processo, a etapa de controlo comporta: • uma adição de reagentes tais como, por exemplo, a soda, um ácido ou um oxidante, • uma injecção de vapor, • um aumento da temperatura do meio, • um corte mecânico da mistura de lamas, por exemplo, por uma turbina de grande velocidade ou por um ejector hidráulico.
De acordo com uma caracteristica interessante da invenção, a etapa de controlo pode ser realizada em, pelo menos, uma bacia tampão de uma instalação de tratamento. A invenção será melhor compreendida e outras caracteristicas, pormenores e vantagens desta serão mais claras após leitura da descrição gue se segue, efectuada a titulo de exemplo, por referência aos desenhos anexos, nos guais: - a figura 1 é um organigrama gue representa uma primeira forma de realização do processo de tratamento de efluentes de acordo com a invenção; a figura 2 é um organigrama que representa uma outra forma de realização do processo de acordo com a invenção; 8 a figura 3 é um organigrama que representa uma terceira forma de realização do processo de acordo com a invenção; a figura 4 é um organigrama que representa uma quarta forma de realização do processo da invenção; a figura 5 é um organigrama que representa uma quinta forma de realização do processo da invenção. 0 processo da figura 1, que pode ser realizado numa estação 1 de depuração de águas residuais industriais e urbanas, pode compreender cinco etapas de tratamento: uma etapa 3 de pré-tratamento dos efluentes 2 brutos que não é sempre requerida, uma etapa 4 aeróbia de tratamento biológico em várias bacias arejadas (referenciadas 4'), que produzem uma mistura de lamas compreendendo as lamas orgânicas e a água, uma etapa 5 de clarificação da mistura de lamas em vários clarificadores (igualmente referenciados 5'), uma etapa 6 de densificação das lamas num densificador (referenciado 6') e uma etapa 7 de controlo do crescimento bacteriano numa bacia de controlo (referenciada 1') . A etapa 3 de pré-tratamento consiste em eliminar, se necessário, as matérias volumosas, por exemplo, por crivagem ou por peneiração, em eliminar as areias e as gorduras, por exemplo, utilizando um desengordurante, removedor de óleos (desoleador) ou um desareador ou, ainda, em eliminar as matérias em suspensão ou os hidrocarbonetos, por exemplo, por uma decantação primária ou por flotação. Os efluentes brutos que podem ser removidos à saida desta etapa 3 possuem, geralmente, um potencial de oxidação-redução negativo, como os efluentes 2 brutos que podem ser removidos directamente depois de uma fossa de recolha (não representada) dos efluentes brutos poluídos. 9 A etapa 4 aeróbia de tratamento biológico consiste em pôr em contacto os efluentes 2 a tratar com uma biomassa na presença de oxigénio (oxigénio do ar ou/e oxigénio puro), por oxidação da poluição carbonada e azotada. É também possível, numa tal etapa 4, de tratar o fósforo por assimilação biológica. As bacias 4' de tratamento biológico aeróbio (e/ou 9', figuras 3 e 5) são arejadas em contínuo ou sequencialmente. Esta etapa produz uma mistura de lamas que é composta por lamas muito orgânicas e água. As lamas removidas depois destas bacias 4' de tratamento biológico arejadas (e/ou 9', consultar as figuras 3 e 5) possuem um potencial de oxidação-redução positivo, enquanto as lamas removidas depois das bacias 8' de tratamento biológico não arejadas, tais como as representadas nas figuras 2 a 5, possuem um potencial de oxidação-redução mais baixo ou mesmo negativo. A etapa 5 de clarificação serve para separar a água das matérias sólidas (partículas de lama) em suspensão nas misturas de lamas produzidas pelas bacias 4' arejadas (e/ou 9', consultar as figuras 3 e 5) de tratamento biológico (e/ou não arejadas 8', figuras 2 a 5) . As lamas removidas depois dos clarificadores 5' possuem um potencial de oxidação-redução ligeiramente positivo. A etapa 6 de densificação garante a concentração em lamas das misturas de lamas obtidas após clarificação 5. As lamas removidas depois do densificador 6' possuem um potencial de oxidação-redução negativo ou mesmo muito negativo. A etapa 7 de controlo consiste em submeter a um controlo do crescimento bacteriano, os efluentes 2 brutos a tratar e as misturas de lamas provenientes das etapas 4 de tratamentos biológicos (8 ou 9, figuras 2 a 5) e da etapa 6 de densificação das lamas, para limitar ou impedir o desenvolvimento da biomassa. 0 controlo do crescimento bacteriano na bacia 7' de 10 controlo pode ser contínuo ou desencadeado por ciclos em função, por exemplo, de uma quantidade mínima de lamas armazenadas na bacia 7' de controlo. No momento do controlo do crescimento bacteriano, o potencial de oxidação-redução da mistura contida na bacia 1' de controlo, que pode variar em função da alimentação em efluentes com lamas e/ou em efluentes 2 brutos, é avaliado de modo preciso e contínuo pelas medidas que são realizadas a partir de um eléctrodo de medida em platina (ou em ouro) e um eléctrodo de referência Ag/AgCl (ou Hg/HgCl2) mergulhados directamente na bacia 7' de controlo ou colocados numa conduta de derivação. As medidas são, em seguida, corrigidas, para se obter o valor do potencial de oxidação-redução da mistura de lamas contida na bacia 7' de controlo em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio (EHN), de acordo com a fórmula: E Ag/AgCl / EHN = E Ag/AgCl + E0 Ag/AgCl / EHN. Nesta fórmula: • E0 Ag/AgCl / EHN é o valor do potencial de oxidação-redução previamente determinado em relação ao do eléctrodo padrão de hidrogénio, • E Ag/AgCl é o valor do potencial de oxidação-redução da mistura de lamas directamente medido na bacia 1' de controlo e determinado como o auxílio do eléctrodo de medida em platina e do eléctrodo de referência Ag/AgCl, • E Ag/AgCl / EHN é o valor do potencial de oxidação-redução da mistura de lamas contida na bacia 7' de controlo, determinado em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio.
Em função dos resultados dados pelas medidas dos valores do potencial de oxidação-redução, o potencial de oxidação-redução da mistura de lamas contida na bacia 7' de controlo é regulado 11 para se obter um equilíbrio biológico no limite entre meio redutor e oxidante. São as alternâncias rápidas e frequentes do potencial entre meio oxidante e meio redutor que permitem então conservar um valor do potencial de oxidação-redução da mistura de lamas próximo do valor de equilíbrio do potencial de oxidação-redução (valor do potencial de oxidação-redução próximo de 0 volt), que corresponde ao limite entre meio oxidante e meio redutor. 0 valor do potencial de oxidação-redução da mistura de lamas evolui num intervalo fechado em redor do valor de equilíbrio. 0 valor inferior deste intervalo é negativo e o valor superior é positivo. Quando o valor do potencial medido na mistura de lamas é próximo do valor inferior ou superior do intervalo, o potencial é regulado para que o seu valor se
aproxime do valor de equilíbrio. Tipicamente, o intervalo é delimitado por um valor inferior igual a cerca de -20 mV (milivolt) em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio e um valor superior igual a cerca de +20 mV em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio.
Esta regulação do potencial de oxidação-redução em redor e próximo do valor de equilíbrio entre meio oxidante e meio redutor é efectuada para se obterem na bacia 7' de controlo reacções de oxidação-redução que põe em jogo o conjunto dos compostos oxidantes e dos compostos redutores. Isto permite conservar um desequilíbrio fisiológico da biomassa que conduz às perdas de energia importantes (trifosfato de adenosina/difosfato de adenosina) e de provocar a degradação dos compostos intracelulares eficazmente. Desta maneira e embora a bacia 7' de controlo esteja sempre alimentada em mistura de lamas que compreende as bactérias e proveniente das bacias 4' de tratamentos biológicos (8' e/ou 9', figuras 2 a 5), o desenvolvimento e o crescimento bacteriano na bacia 1' de controlo são limitados ou mesmo bloqueados e o desenvolvimento 12 da biomassa na bacia 7' de controlo é igualmente limitado ou mesmo bloqueado. É também possível diminuir a quantidade de biomassa nesta bacia 1', por consequência, limitar ou impedir a produção de lamas biológicas pelo processo de tratamento de acordo com a invenção.
Nesta forma de realização, a regulação do potencial de oxidação-redução da mistura de lamas na bacia 7' de controlo e as alternâncias rápidas e frequentes deste potencial em redor do valor de equilíbrio, são realizadas pelo controlo da quantidade dos efluentes 2 brutos que alimentam a bacia 7' de controlo do crescimento bacteriano, permitindo os efluentes 2 brutos diminuir o potencial de oxidação-redução. Este controlo da quantidade dos efluentes 2 brutos que alimentam a bacia 7' pode ser obtido por uma variação do débito 10 de alimentação ou por uma alimentação 10 descontínua dos efluentes 2 brutos que entram na bacia 1' de controlo. A regulação do potencial de oxidação-redução é igualmente realizada pelo controlo 16 da reciclagem do licor da bacia 7' de controlo para as bacias 4' de tratamento biológico, que são, então, alimentadas em contínuo ou sequencialmente. A reciclagem 16 do licor da bacia 1' de controlo para as bacias 4' de tratamento biológico que cooperam com a reciclagem 21 dos fluidos removidos depois destas bacias 4' de tratamento biológico para a bacia 1' de controlo, permite aumentar o potencial de oxidação-redução na bacia 7' de controlo.
No momento de um funcionamento geral de uma estação 1 de depuração de acordo com a forma de realização do processo representado na figura 1, os efluentes 2 brutos são submetidos num primeiro instante, e quando esta é requerida, à etapa 3 de pré-tratamento. Os efluentes brutos pré-tratados são, em 13 seguida, dirigidos para as bacias 4' arejadas e para a bacia 7' de controlo do crescimento bacteriano. Após terem sido submetidas a um tratamento biológico de oxidação nas bacias 4' arejadas, as misturas de lamas são enviadas para os clarificadores 5'. Após terem sido clarificadas, as águas depuradas são evacuadas (circulação 12) da estação 1 e as lamas residuais dos clarificadores 5' são evacuadas (circulação 14) para o densificador 6', onde são concentradas. As lamas concentradas são, em seguida, recicladas (circulação 15) para a bacia 1' de controlo, onde são submetidas, com uma parte dos efluentes 2 brutos pré-tratados ou não pré-tratados e uma parte das lamas provenientes do tratamento 4 biológico, a um controlo do crescimento bacteriano. 0 controlo do potencial de oxidação-redução permite degradar a matéria orgânica gue constitui as lamas. 0 licor da bacia 7' de controlo assim obtido, gue é reciclado (circulação 16) para as bacias 4 arejadas, contém principalmente compostos biodegradáveis, tal como o carbono e o azoto, que são eliminados e transformados por oxidação e nitrificação nas bacias 4 arejadas.
As pequenas quantidades de lamas, que não podem ser eliminadas pelo processo, são submetidas após a etapa 6 de densificação, a uma etapa 24 de desidratação, antes de serem evacuadas (evacuação 25) e tratadas pelos processos (não representados nas figuras) de reciclagem clássicos. 0 aumento dos débitos 21 de reciclagem das lamas depois do tratamento biológico para a bacia 7' de controlo e o aumento dos débitos 16 de reciclagens da bacia 1’ do controlo para as bacias de tratamentos biológicos, permitem aumentar a carga de tratamento (quantidade de lamas por unidade de tempo submetida à etapa 7 de controlo) da etapa 7 de controlo, para melhorar a capacidade de tratamento em efluentes brutos pelo processo de 14 acordo com a invenção representado na figura 1, conservando no entanto os dispositivos, por exemplo, para a densificação 6 de pequenas capacidades. Quando o controlo 7 do crescimento bacteriano é interrompido ou quando os débitos dos efluentes 2 brutos a tratar e as misturas de lamas que devem ser submetidas à etapa 7 de controlo são pequenos, a reciclagem 16 e a reciclagem 21 são interrompidas e os fluidos circulam, entre a bacia 1' de controlo e as bacias 4' de tratamento biológico, unicamente da bacia 7' de controlo para as bacias 4' de tratamento biológico (circulação referenciada 20).
Para garantir um tratamento biológico eficaz, a concentração das lamas nas bacias 4' de tratamentos biológicos (8' e/ou 9', figuras 1 a 5) deve ser mantida num valor óptimo. As misturas de lamas residuais dos clarificadores 5' podem, por consequência, ser recicladas (circulação 17), de acordo com um débito controlado ou por uma alimentação sequenciada para, pelo menos, uma das bacias 4' de tratamento biológico (e/ou para, pelo menos, uma das bacias 8' e/ou 9', consultar as figuras 2 a 5), para controlar a concentração em lamas nesta ou nestas bacias. A quantidade de lamas recicladas (circulação 17) para as bacias 4', 8' e 9' de tratamento biológico é, por exemplo, aumentada para ajustar a concentração em lamas quando esta é demasiado baixa.
As misturas de lamas podem, igualmente, ser recicladas (circulação 19) depois dos clarificadores 5' directamente para a bacia 1' de controlo, para alimentar (alimentação 19) esta em lamas frescas. Estas lamas em parte decantadas possuem um potencial de oxidação-redução positivo, o que permite aumentar a actividade biológica da mistura de lamas na bacia 7' de controlo. A bacia 1' de controlo é então alimentada (alimentação 10) pelos efluentes 2 brutos pré-tratados que saem da etapa 3 de 15 pré-tratamento ou não pré-tratados e vêm directamente da fossa de recolha dos efluentes 2 brutos e pelas misturas de lamas provenientes quer: • unicamente das bacias 4' de tratamentos biológicos (8' e/ou 9', figuras 1 a 5) e dos clarificadores 5', • unicamente dos clarificadores 5' se as lamas decantadas nos clarificadores 5' são todas recicladas 19 directamente na bacia 7' de controlo, • do densificador 6', das bacias 4' de tratamentos biológicos (8' e/ou 9', figuras 1 a 5) e dos clarificadores 5' quando as lamas residuais armazenadas nos clarificadores 5' não são que parcialmente recicladas para a bacia 7' de controlo.
Numa variante de realização representada na figura 2, uma etapa 8 de tratamento biológico na ausência de oxigénio realizada nas bacias não arejadas (referenciadas 8'), foi adicionada para a desfosfatação e a desnitrificação dos efluentes (eliminação dos nitritos, dos nitratos e, parcialmente, do fósforo), sendo a desfosfatação obtida por um tratamento biológico anaeróbio e sendo então a desnitrificação obtida por um tratamento biológico anóxico. Esta etapa 8 de tratamentos biológicos anaeróbios e anóxicos é realizada entre a etapa 7 de controlo e a etapa 4 aeróbia de tratamento biológico. Os efluentes 2 brutos, que foram, eventualmente, submetidos à etapa 3 de pré-tratamento, alimentam (alimentação 10) a bacia 7' de controlo e alimentam, em função das concentrações em azoto a desnitrificar e em fósforo a tratar presentes nos efluentes brutos, as bacias 8' não arejadas e/ou arejadas 4'. Por exemplo, no caso de uma forte concentração em azoto a desnitrificar e em fósforo a tratar, os efluentes 2 brutos alimentam unicamente as 16 bacias 8' não arejadas, sendo então as bacias 4' arejadas alimentadas (circulação 23) pelos efluentes que já foram submetidos à etapa 8 de tratamento biológico anaeróbio e anóxico. As misturas de lamas submetidas ao controlo 7 do crescimento bacteriano provêm da etapa 8 de tratamento biológico anaeróbio e anóxico (circulação 21), da etapa 5 de clarificação (circulação 19) e/ou da etapa 6 de densificação (circulação 15). A etapa 7 de controlo que permite, igualmente, eliminar os nitratos contidos nas misturas de lamas, produz um licor, rico em compostos biodegradáveis e que não contém nitratos. De acordo com a circulação 16 este licor é reenviado, em função das concentrações em azoto e em fósforo a tratar presentes no licor da bacia 7' de controlo, para as bacias 4' arejadas e/ou para as bacias 8' não arejadas de tratamento biológico. Por exemplo, se as concentrações em fósforo são elevadas, o licor da bacia 7' de controlo é reenviado unicamente para as bacias 8' não arejadas. Pelo contrário, se as concentrações em fósforo são muito baixas, o licor é reenviado unicamente para as bacias 4' arejadas. Os compostos biodegradáveis, tais como o carbono e o azoto, são então eliminados e transformados por oxidação e nitrificação nestas bacias 4' arejadas e/ou por desnitrificação e desfosfatação nas bacias 8' não arejadas. 0 aumento dos débitos 22, 21 das reciclagens das bacias A' arejadas para as bacias 8' não arejadas e depois das bacias 8' não arejadas para a bacia 7' de controlo e o aumento dos débitos 16 da reciclagem da bacia 7' de controlo para as bacias A', 8', de tratamentos biológicos permitem aumentar a carga de tratamento da etapa 7 de controlo (quantidade de lamas por unidade de tempo submetida à etapa 7 de controlo), para melhorar a capacidade de tratamento de efluentes 2 brutos do processo 1 de acordo com a invenção representado na figura 2. A reciclagem 22 das bacias A' arejadas para as bacias 8' não arejadas é 17 igualmente necessária, para permitir desnitrificar nas bacias 8' não arejadas o azoto contido nos efluentes que foi nitrificado no momento da etapa 4 de tratamento biológico aeróbia. A circulação das bacias 8' não arejadas para as bacias 4' arejadas é necessária para tratar nas bacias 4' arejadas, não somente as poluições carbonadas e azotadas que não foram oxidadas, mas ainda o fósforo por assimilação biológica, quando este está em concentração elevada nos efluentes 2 brutos e quando as concentrações em nitratos são baixas.
As misturas de lamas produzidas pelos clarificadores 5' podem ser recicladas (circulação 14) para o densificador 6' onde as lamas serão concentradas, para a bacia 1' de controlo para alimentar (circulação 19) esta com lamas cuja actividade biológica é importante e cujo potencial de oxidação-redução é positivo, para as bacias 4' arejadas e/ou as bacias 8' não arejadas, para manter a concentração das matérias em suspensão (partículas de lama em suspensão) constante.
Numa outra variante de realização do processo representado na figura 2, os efluentes 2 brutos, que foram eventualmente submetidos à etapa 3 de pré-tratamento, alimentam unicamente a bacia 1' de controlo. Neste caso, as bacias 8' não arejadas e arejadas 4' são, então, alimentadas (circulação 16) unicamente pelo licor que sai da bacia 7' de controlo. A figura 3 é uma variante de realização do processo representado na figura 2. Uma etapa suplementar de tratamento biológico em condições 9 aeróbias é realizada nas bacias arejadas (referenciadas 9'), entre a etapa 7 de controlo e a etapa 8 de tratamento biológico anaeróbio e anóxico do tratamento biológico. Os efluentes 2 brutos, eventualmente procedentes da etapa 3 de pré-tratamento, alimentam a bacia 7' 18 de controlo e as bacias 8' não arejadas e/ou as bacias 9' arejadas da etapa 9 suplementar. As bacias 8' não arejadas são alimentadas pelos efluentes brutos quando as concentrações em nitratos são elevadas. As bacias 9' arejadas da etapa 9 suplementar são alimentadas pelos efluentes 2 brutos quando as concentrações em nitratos e as concentrações em ortofosfatos são baixas. As misturas submetidas ao controlo 7 de crescimento bacteriano provêm da etapa 9 suplementar de tratamento biológico aeróbio e/ou da etapa 5 de clarificação e/ou de densificação 6. Na circulação 16, o licor produzido pela etapa 7 de controlo é reenviado para as bacias 9' arejadas da etapa 9 suplementar e/ou para as bacias δ'' não arejadas, em função das concentrações em nitratos e em fósforo. 0 aumento dos débitos 22, 21 das reciclagens das bacias 8' não arejadas para as bacias 9' arejadas, depois das bacias 9' arejadas para a bacia 1' de controlo e dos débitos 16 de reciclagem da bacia 1' de controlo para as bacias 8', 9’ de tratamentos biológicos, permitem regular o potencial de oxidação-redução na bacia 1' de controlo, mas também aumentar a carga de tratamento no seio da etapa 7 de controlo, para aumentar a capacidade de tratamento em efluentes 2 brutos do processo de acordo com a invenção representado na figura 3. Os fluidos circulam unicamente da bacia 7' de controlo para as bacias 9', 8' de tratamentos biológicos e das bacias 9' arejadas para as bacias 8' não arejadas, quando o controlo 7 do crescimento bacteriano é interrompido ou quando os débitos dos efluentes 2 brutos a tratar e das misturas 15 de lamas que devem ser submetidos à etapa 7 de controlo são pequenos.
Numa variante de realização dos processos supracitados de acordo com a invenção, a regulação do potencial de oxidação- 19 redução é realizada por um arejamento sequenciado ao ar ou em oxigénio puro da bacia 7' de controlo.
Numa outra variante, a regulação do potencial de oxidação-redução é realizada por um controlo da quantidade de mistura de lamas reciclada na bacia 1’ de controlo depois das bacias 4' ou 9' arejadas, das bacias 8' não arejadas, dos clarificadores 5' e/ou do densificador 6'. A alimentação das misturas de lamas na bacia 7' de controlo pode então ser controlada, por exemplo, por uma variação dos débitos 15, 19, 21 de alimentação.
De acordo com um aperfeiçoamento da invenção, os valores do potencial de oxidação-redução são medidos por um sensor, que transmite os dados correspondentes aos valores do potencial a um autómato. 0 autómato efectua uma análise e compara os valores recolhidos em relação aos limites definidos do potencial de oxidação-redução. Em função dos resultados da análise e para regular o potencial de oxidação-redução, o autómato comanda a alimentação 10 dos efluentes brutos ou das misturas 16, 19, 22 de lamas recicladas para a bacia 7' de controlo, ou comanda o arejamento sequenciado da bacia 7' de controlo.
As figuras 4 e 5 representam respectivamente uma variante de realização dos processos representados nas figuras 2 e 3. Nesta variante, as misturas de lamas provenientes do densificador 6' e/ou dos clarificadores 5' são conduzidas a montante do pré-tratamento 3, quando esta é requerida e a montante da bacia 7' de controlo, directamente nos efluentes 2 brutos armazenados na fossa de recolha (não representada) das águas poluídas da estação 1 de depuração ou no momento do escoamento dos efluentes 2 brutos depois desta fossa, para a etapa 3 de pré-tratamento ou para a etapa 7 de controlo. 20
Numa outra variante de realização do processo de acordo com a invenção, os clarificadores 5' são substituídos por um dispositivo de filtração membranar. É então o retido desta filtração que é reciclado para o densificador 6', as bacias 4', 9' de tratamentos biológicos arejadas e/ou não arejadas 8', a bacia 7' de controlo e/ou directamente nos efluentes 2 brutos a montante da etapa 7 de controlo.
Para as instalações existentes de tratamento de efluentes, a etapa 7 de controlo é realizada na ou nas bacias tampão da instalação 1 que são colocadas, por exemplo, mesmo a jusante da fosse de recolha das águas 2 brutas ou mesmo a jusante do pré-tratamento 3, quando estas são requeridas.
Numa variante de realização da instalação 1 e para melhorar o tratamento, a etapa 7 de controlo pode comportar uma adição de reagentes, tal como por exemplo da soda, um oxidante ou um ácido. A quantidade de reagente utilizada é geralmente menos importante que na técnica antecedente, porque se trata apenas de um tratamento complementar ao do controlo 7 do crescimento bacteriano. A etapa 7 de controlo pode, igualmente, comportar uma injecção de vapor e/ou um equipamento para aumentar a temperatura do meio e/ou um equipamento que permite o corte mecânico da mistura de lamas, tal como por exemplo, uma turbina de grande velocidade, um ejector hidráulico ou meios semelhantes.
Numa variante de realização do processo de acordo com a invenção, o potencial de oxidação-redução da mistura de lamas na bacia 1' de controlo é regulado em redor de um valor de potencial que é diferente do valor de equilíbrio do potencial supracitado (valor de potencial próximo de 0 V), correspondente ao limite entre o meio oxidante e redutor. 0 potencial de 21 oxidação-redução da mistura de lamas é então regulado em redor de um valor de potencial que está pré-determinado e compreendido, por exemplo, entre cerca de - 150 mV e + 150 mV em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio. São igualmente as medidas do potencial de oxidação-redução e as alternâncias rápidas e frequentes do potencial de oxidação-redução da mistura de lamas em redor deste valor de potencial pré-determinado que permitem conservar um potencial de oxidação-redução da mistura de lamas próximo do valor de potencial pré-determinado que é tanto negativo como positivo, para corresponder a um meio redutor ou oxidante da mistura de lamas. Tipicamente, a regulação é tal, que o valor do potencial de oxidação-redução da mistura de lamas evolui num intervalo pré-determinado que é de cerca de mais ou menos 20 mV em relação ao valor de potencial pré-determinado, sendo o desvio de 20 mV função do eléctrodo padrão de hidrogénio. Por exemplo, se o valor de potencial pré-determinado for igual a 110 mV, o potencial de oxidação-redução da mistura de lamas será regulado entre cerca de 90 mV e 130 mV.
Quando é necessário tratar as lamas estabilizadas cuja carga poluente é baixa, o equilíbrio biológico é obtido, como supracitado, para um potencial de oxidação-redução da mistura de lamas contida na bacia 7' de controlo que é regulado em redor de um valor de potencial de oxidação-redução pré-determinado. Como descrito anteriormente, este valor de potencial pré-determinado é, de um modo preferido, igual ao valor de equilíbrio do potencial de oxidação-redução (potencial igual a cerca de 0 V) , mas o valor de potencial pré-determinado pode igualmente ser um valor negativo (compreendido entre cerca de -150 mV e 0 mV, em função do eléctrodo padrão de hidrogénio) ou um valor positivo (compreendido entre cerca de 0 mV e +150 mV, em função do eléctrodo padrão de hidrogénio) do potencial de oxidação-redução . 22
Quando as lamas que devem ser tratadas são as lamas não estabilizadas cuja carga poluente é média ou forte, o equilíbrio biológico pode igualmente ser obtido para um potencial de oxidação-redução da mistura de lamas contida na bacia 7' de controlo que é regulado em redor de um valor de potencial de oxidação-redução pré-determinado.
Numa outra variante de realização do processo de acordo com a invenção e para as lamas não estabilizadas cuja carga poluente é média ou forte, o potencial de oxidação-redução da mistura de lamas contida na bacia 7' de controlo é regulado, no momento do controlo do crescimento bacteriano, ora em redor de um valor de potencial de oxidação-redução pré-determinado negativo (compreendido entre cerca de -150 mV e 0 mV, em função do eléctrodo padrão de hidrogénio) e ora em redor de um valor de potencial de oxidação-redução pré-determinado positivo (compreendido entre cerca de 0 mV e +150 mV, em função do eléctrodo padrão de hidrogénio). 0 potencial de oxidação-redução da mistura de lamas na bacia de controlo é, então, regulado sucessivamente em redor de cada um dos dois valores de potencial pré-determinados, de modo a ser mantido num intervalo igual a cerca de mais ou menos 50 mV em relação a cada valor pré-determinado, sendo o desvio de 50 mV expresso em função do eléctrodo padrão de hidrogénio.
Por exemplo e para as lamas não estabilizadas cuja carga poluente é média ou forte, um valor de potencial pode ser pré-determinado a cerca de -120 mV e um outro a +120 mV, em função do eléctrodo padrão de hidrogénio. No momento do controlo do crescimento bacteriano, o potencial de oxidação-redução das misturas de lamas na bacia 1' de controlo será regulado sucessivamente e durante os períodos de tempo de uma duração 23 determinada, que pode ser, por exemplo, igual a cerca de dez minutos, ora em redor do valor de potencial pré-determinado e igual a cerca de -120 mV e ora em redor do valor de potencial pré-determinado e igual a cerca de +120 mV. Quando o potencial de oxidação-redução das misturas de lamas é regulado de modo a ser mantido num intervalo igual a cerca de mais ou menos 50 mV, que está centrado em redor de cada valor de potencial pré-determinado, o potencial de oxidação-redução das misturas de lamas será regulado quer entre -70 mV e -170 mV e quer entre +70 mV e +170 mV.
As diferentes formas de realização representadas nas figuras 1 a 5 são escolhidas em função das características da poluição, tais como, por exemplo: pH, temperatura, TAC (título alcalimétrico completo), CQO (carência química de oxigénio), CB05 (carência bioquímica de oxigénio), MeS (matérias em suspensão), MV (matérias voláteis), SEH (substâncias extraíveis com hexano), N/NTK, N/N02_, N/N03“, Ptotal (concentração em fosfato) , Porto (concentração em ortofosfato) , H2S/HS~, SO2, S042~.
Por exemplo, na forma de realização do processo de acordo com a invenção representado na figura 1, as poluições que podem ser tratadas compreendem: • a CQO, a CB05, as MeS, as MV, • as baixas concentrações em SEH, em H2S/HS~, em N/NO2', em N/N03“ e em S02, • as concentrações em N/NTK e uma concentração do Ptotal em equilíbrios em relação às necessidades de síntese da biomassa. 24
Por exemplo, nas formas de realização do processo de acordo com a invenção representados nas figuras 2 e 4, as poluições que podem ser tratadas compreendem: • a CQO, a CB05, as MeS, as MV, • as baixas concentrações em SEH, em tbS/HS-, em SO2, • as concentrações em N/NC>2~, Ν/Ν03~, N/NTK elevadas, • e uma concentração do Ptotal em equilíbrio em relação às necessidades de síntese da biomassa.
Por exemplo, nas formas de realização do processo de acordo com a invenção representadas nas figuras 3 e 5, as poluições que podem ser tratadas compreendem: • a CQO, a CBOs, as MeS, as MV, • as baixas concentrações em SEH, em H2S/HS-, • as concentrações em N/N02~, N/N03~, N/NTK elevadas, • e uma concentração do Ptotal elevada em relação às necessidades de síntese da biomassa.
Para as formas de realização representadas nas figuras 1 a 5, quando as concentrações em SEH são elevadas, pode ser realizado um pré-tratamento e quando as concentrações em S02 são elevadas, pode ser realizado um pré-tratamento por oxidação. A tabela seguinte permite comparar os resultados obtidos no momento dos ensaios-piloto por um processo clássico de 25 tratamento (sem a etapa de controlo do crescimento bacteriano) e um processo realizado de acordo com a invenção para as instalações que funcionam com carga mássica baixa e para diferentes tipos de efluentes brutos a tratar. Cada resultado dá a massa de lamas biológicas (MeS: matéria em suspensão) produzida por uma instalação de tratamento durante um período determinado, em função da massa DB05 eliminada (carência bioquímica em oxigénio) durante este mesmo período determinado. Estes resultados permitem avaliar a eficácia de cada processo em função da massa de DB05 eliminada.
Efluentes de leitaria Efluentes de matadouro Secura após desidratação por centrifugadora Processo clássico com baixa carga eliminada Cerca de 0,45 kg MeS / kg CB05 eliminada Cerca de 0,55 kg MeS / kg CBO5 eliminada 12 a 20% Processo de acordo com a invenção com baixa carga 0,1 a 0,2 kg MeS / kg CBOs eliminada 0,15 a 0,3 kg MeS / kg CB05 eliminada 15 a 25% Processo de acordo com a invenção com baixa carga e que utiliza membranas 0,03 a 0,15 kg MeS / kg CBOs eliminada 0,05 a 0,15 kg MeS / kg CBOs eliminada 14 a 25%
Os resultados, obtidos de acordo com um modo operatório descrito a seguir, mostram que o processo realizado de acordo 26 com a invenção é bem mais eficaz que um processo clássico, visto que de acordo com os diferentes casos considerados, o processo da invenção permite reduzir de 30 a mais de 90% a produção de lamas em relação a um processo clássico. Uma consequência imediata é a de poder diminuir a capacidade da secção 24 de desidratação em, pelo menos, 40%, conservando as quantidades de efluentes 2 brutos a tratar. Devido a uma mineralidade mais forte das lamas que podem ser produzidas de acordo com um processo da invenção, a desidratação destas é francamente melhorada: aumento de 2 a 5 pontos de secura (consultar a tabela anterior). O modo operatório para obter os resultados supracitados a partir de qualquer uma das duas instalações de tratamento, uma que funciona segundo um processo clássico e a outra segundo um processo realizado de acordo com a invenção, consistiu, num primeiro instante, em realizar os balanços de produção de lamas quotidianas durante vários dias, a partir de amostras médias removidas sobre 24 horas. Estas amostras foram removidas: • dos efluentes 2 brutos, para contabilizar as matérias em suspensão que penetram na instalação 1 de tratamento, • da água 12 tratada, para contabilizar as matérias em suspensão que saem da instalação, • das extracções de lamas realizadas regularmente a partir das bacias de lamas, tal como particularmente as bacias 4', 9' arejadas e as bacias 8' não arejadas de tratamento biológico, de modo a manter uma concentração de lamas constante e ideal nestas bacias, e 27 • do licor misto das diferentes bacias 4', 9' arejadas ou não arejadas 8', para verificar as concentrações de lamas. A massa de lamas biológicas produzida durante um período determinado, por exemplo, durante cerca de seis meses, por uma instalação de tratamento, é dada pela fórmula seguinte: (MeS extracção 1 volume extraído) + (MeS água tratada) 1 (volume tratado - volume extraído) - (MeS água bruta 1 volume tratado) = massa de lamas produzida
Nesta fórmula:
• MeS extracção: corresponde à quantidade média de MeS (matérias sólidas em suspensão) por unidade de volume de mistura de lamas extraída a partir das bacias 4', 8', 9' de tratamentos biológicos que contêm as lamas, esta concentração é expressa, por exemplo, em g/L, as MeS de extracção compreendem as partículas de lama principalmente orgânicas (45 a 90% de matéria orgânica), • volume extraído: corresponde ao volume total, em litros, de misturas de lamas extraídas das bacias 4', 8', 9' de tratamentos biológicos que contêm as lamas, e que, em excesso, são evacuadas para o exterior da instalação de tratamento durante o período determinado, 28 1
MeS água tratada: corresponde à quantidade média de MeS por unidade de volume de água 12 tratada (depurada) que sai da instalação 1, esta concentração é expressa, por exemplo, em g/L, as MeS água tratada compreendem as partículas de lama não retidas pelos clarificadores 5' e que se encontram em suspensão na água tratada, • volume tratado: corresponde ao volume total, em litros, de efluentes 2 brutos que entram na instalação de depuração durante o período determinado, • volume tratado - volume extraído: corresponde ao volume total, em litros, de água tratada que sai da instalação de depuração durante o período determinado, • MeS água bruta: corresponde à quantidade média de MeS não biodegradável por unidade de volume de efluentes brutos que entram na instalação de depuração, esta concentração é expressa, por exemplo, em g/L, as MeS água bruta compreendem as partículas orgânicas e/ou minerais em suspensão nas águas brutas. A análise das matérias em suspensão (MeS) consiste, em primeiro lugar, em efectuar uma filtração sobre papel de filtro (previamente pesado) de um volume de amostra determinado, depois numa segunda etapa à secagem do papel de filtro, em estufa, a uma temperatura de cerca de 105 °C durante 24 horas. A diferença de massa entre o filtro que contém as matérias em suspensão e o filtro virgem, permite calcular a concentração em g/L, tendo em conta o volume determinado da amostra. A produção de lamas é, em seguida, comparada à massa, expressa em g, da CB05 eliminada (carência bioquímica de oxigénio) durante o mesmo período considerado no momento da avaliação da massa de lamas produzida pela instalação . A produção de lamas é então expressa em função da massa da CB05 eliminada em g MeS/g CB05 (ou em kg MeS/kg CB05) . Para se obter uma precisão máxima dos resultados, a determinação da massa de 29 lamas produzida período de vários ; da CBO5 eliminada foi efectuada durante um meses, por exemplo, cerca de seis meses.
Lisboa, 3 de Março de 2009 30

Claims (32)

  1. REIVINDICAÇÕES 1. Processo de tratamento biológico de efluentes brutos poluídos (2), tais como águas residuais industriais e urbanas, compreendendo: • pelo menos uma etapa (4) de tratamento biológico dos efluentes (2) brutos, que conduz à produção de misturas de lamas, que comportam lamas orgânicas e água, e • uma etapa (7) de controlo do crescimento bacteriano de, pelo menos, uma parte das misturas de lamas e de, pelo menos, uma parte dos efluentes (2) brutos a tratar, sendo o crescimento bacteriano das misturas de lamas controlado pela medição e regulação do potencial de oxidação-redução das referidas misturas de lamas contidas numa bacia (7') da etapa (7) de controlo, caracterizado por o potencial de oxidação-redução das misturas de lamas ser regulado por alternâncias rápidas e frequentes do potencial em redor de um valor pré-determinado e compreendido entre -150 mV e +150 mV, em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio, a fim de limitar ou de impedir a produção de lamas orgânicas.
  2. 2. Processo de tratamento biológico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a etapa (7) de controlo ser realizada em, pelo menos, uma bacia (7') de recepção da parte das misturas de lamas e da parte dos efluentes (2) brutos a tratar.
  3. 3. Processo de tratamento biológico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o processo compreender: 1 • uma etapa (4) de tratamento biológico aeróbio dos efluentes (2) brutos em pelo menos uma bacia (4') arejada, que conduz à produção de uma mistura de lamas, • uma etapa (5) de clarificação da mistura de lamas em, pelo menos, um clarificador (5'), sendo as misturas de lamas submetidas à etapa (7) de controlo do crescimento bacteriano removidas, depois de, pelo menos, uma das duas etapas (4, 5) supracitadas de tratamento biológico e de clarificação.
  4. 4. Processo de tratamento biológico de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o processo compreender, igualmente, uma etapa (6) de densificação das misturas de lamas em, pelo menos, um densificador (6'), sendo as misturas de lamas submetidas à etapa (7) de controlo do crescimento bacteriano removidas, depois de pelo menos esta etapa (6) de densificação ou de uma das duas etapas (4, 5) supracitadas de tratamento biológico e de clarificação.
  5. 5. Processo de tratamento biológico de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o processo compreender uma etapa (8) suplementar de tratamento biológico dos efluentes (2) brutos em pelo menos uma bacia (8') não arejada, sendo as misturas de lamas submetidas à etapa (7) de controlo do crescimento bacteriano removidas, depois de pelo menos esta etapa (8) suplementar de tratamento biológico ou de uma das três etapas (4, 5, 6) supracitadas de tratamento biológico, de clarificação e de densificação. 2
  6. 6. Processo de tratamento biológico de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o processo compreender uma segunda etapa (9) de tratamento biológico aeróbio dos efluentes (2) brutos em, pelo menos, uma bacia (9') arejada, sendo as misturas de lamas submetidas à etapa (7) de controlo do crescimento bacteriano removidas, depois de, pelo menos, esta segunda etapa (9) de tratamento biológico aeróbio ou de uma das quatro etapas (4, 5, 6, 8) supracitadas de tratamentos biológicos em bacias arejadas e não arejadas, de clarificação e de densificação.
  7. 7. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, caracterizado por a etapa (5) de clarificação ser substituída por uma etapa de filtração membranar, podendo as misturas de lamas submetidas à etapa (7) de controlo do crescimento bacteriano ser removidas depois desta etapa de filtração.
  8. 8. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado por as misturas de lamas submetidas à etapa (7) de controlo do crescimento bacteriano serem introduzidas directamente na bacia (7') da etapa (7) de controlo do crescimento bacteriano.
  9. 9. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado por as misturas de lamas que devem ser submetidas à etapa (7) de controlo do crescimento bacteriano serem recicladas a montante da bacia (7') da etapa (7) de controlo do crescimento bacteriano, nos efluentes (2) brutos.
  10. 10. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o potencial 3 de oxidação-redução das misturas de lamas estar regulado em redor de um valor próximo de zero, correspondente ao equilíbrio entre meio oxidante e meio redutor.
  11. 11. Processo de tratamento biológico de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o potencial de oxidação-redução das misturas de lamas estar regulado de modo a ser mantido entre um valor negativo igual a cerca de -50 mV em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio e um valor positivo igual a cerca de +50 mV em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio.
  12. 12. Processo de tratamento biológico de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o potencial de oxidação-redução das misturas de lamas estar regulado de modo a ser mantido entre um valor negativo igual a cerca de -20 mV em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio e um valor positivo igual a cerca de +20 mV em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio.
  13. 13. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por o potencial de oxidação-redução das misturas de lamas estar regulado de modo a ser mantido num intervalo que é de cerca de mais ou menos 50 mV em relação ao valor do potencial pré-determinado.
  14. 14. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por o potencial de oxidação-redução das misturas de lamas estar regulado de modo a ser mantido num intervalo que é de cerca de mais ou menos 20 mV em relação ao valor do potencial pré-determinado. 4
  15. 15. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por o potencial de oxidação-redução das misturas de lamas estar regulado para ser regulado ora em redor de um valor de potencial de oxidação-redução pré-determinado negativo, compreendido entre cerca de -150 mV e 0 mV, em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio e ora em redor de um valor de potencial de oxidação-redução pré-determinado positivo, compreendido entre cerca de 0 mV e +150 mV, em relação ao eléctrodo padrão de hidrogénio.
  16. 16. Processo de tratamento biológico de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por o potencial de oxidação-redução das misturas de lamas ser regulado sucessivamente em redor de qualquer um dos dois valores de potencial pré-determinados, de modo a ser mantido num intervalo igual a cerca de mais ou menos 50 mV em relação a cada valor pré-determinado.
  17. 17. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por se medir o potencial de oxidação-redução por meios de medida que comportam, pelo menos, um eléctrodo de medida em platina ou em ouro e um eléctrodo de referência Ag/AgCl ou Hg/HgCl2.
  18. 18. Processo de tratamento biológico de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por os meios de medida compreenderem um sensor de medida associado a um autómato, que regula o potencial de oxidação-redução.
  19. 19. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o potencial 5 de oxidação-redução da mistura de lamas ser medido e regulado em continuo ou desencadeado por ciclos.
  20. 20. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a regulação do potencial de oxidação-redução ser obtida por um controlo da alimentação em efluentes (10) brutos que entram na bacia (7') da etapa (7) de controlo do crescimento bacteriano.
  21. 21. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado por a regulação do potencial de oxidação-redução ser obtida por uma regulação do débito de alimentação em efluentes (10) brutos que entram na bacia (7') da etapa (7) de controlo do crescimento bacteriano.
  22. 22. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 21, caracterizado por a regulação do potencial de oxidação-redução ser obtida por um controlo da evacuação (16) do licor da bacia (7’) de controlo para, pelo menos, uma bacia (4', 9') arejada ou, pelo menos, uma bacia (8') não arejada.
  23. 23. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 21, caracterizado por a regulação do potencial de oxidação-redução ser obtida por uma regulação do débito de evacuação do licor da bacia (7') de controlo para, pelo menos, uma bacia (4', 9') arejada ou, pelo menos, uma bacia (8') não arejada.
  24. 24. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a regulação do potencial de oxidação-redução ser obtida por um arejamento 6 sequenciado ao ar ou em oxigénio puro da bacia (7') de controlo.
  25. 25. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a regulação do potencial de oxidação-redução ser obtida por um controlo da alimentação em misturas de lamas recicladas na bacia (7') da etapa (7) de controlo, depois de, pelo menos, uma bacia (4', 9') arejada de tratamento (4, 9) biológico, de, pelo menos, uma bacia (8') não arejada de tratamento (8) biológico, de, pelo menos, um clarificador (5') e/ou de, pelo menos, um densificador (6')·
  26. 26. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 24, caracterizado por a regulação do potencial de oxidação-redução ser obtida por uma regulação do débito de alimentação em misturas de lamas recicladas na bacia (7') da etapa (7) de controlo, depois de, pelo menos, uma bacia (4', 9') arejada de tratamento (4, 9) biológico, de, pelo menos, uma bacia (8') não arejada de tratamento (8) biológico, de, pelo menos, um clarificador (5') e/ou de, pelo menos, um densificador (6').
  27. 27. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a etapa (7) de controlo comportar uma adição de reagentes, tais como a soda, um ácido ou um oxidante.
  28. 28. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a etapa (7) de controlo comportar uma injecção de vapor. 7
  29. 29. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a etapa (7) de controlo comportar um aumento da temperatura do meio.
  30. 30. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a etapa (7) de controlo comportar um corte mecânico da mistura de lamas, por exemplo, por uma turbina de grande velocidade ou por um ejector hidráulico.
  31. 31. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a circulação dos efluentes entre, pelo menos, duas etapas (4, 8, 9) de tratamentos biológicos e/ou entre a etapa (7) de controlo e, pelo menos, uma etapa (4, 8, 9) de tratamento biológico poder ser efectuada num sentido ou no sentido oposto.
  32. 32. Processo de tratamento biológico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a etapa (7) de controlo ser realizada em, pelo menos, uma bacia tampão de uma instalação de tratamento. Lisboa, 3 de Março de 2009
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