BRPI0705256B1

BRPI0705256B1 - Sistema para lavagem de gases e tratamento biológico em circuito fechado da água de lavagem, equipamento lavador de gases e equipamento para tratamento biológico da água de lavagem

Info

Publication number: BRPI0705256B1
Application number: BRPI0705256-1A
Authority: BR
Inventors: Georg Kraus Hans
Original assignee: Georg Kraus Hans
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2018-03-06
Also published as: BRPI0705256A2; EP2062637A3; EP2062637A2; PL384993A1; EP2062637B1; PL2062637T3

Abstract

equipamentos e sistema lavador de gases combinado com tratamento biológico em circuito fechado da água de lavagem. patente de invenção de um singular equipamento lavador de gases contaminados, vapores orgânicos, odores e demais partículas agressivas, combinado com outro, para tratamento biológico da água utilizada naquela lavagem, visando reaproveitá-la sucessivamente no mesmo processo, especialmente pelo tipo específico de lavagem, onde grande superficie de gotículas e névoa é produzida por inúmeros bicos nebulizadores dispostos em múltiplas camadas na parte interna de uma torre verticalizada do lavador, superficie essa que se constitui em fluido de lavagem que se precipita sobre uma pluralidade de anéis cônicos concêntricos dispostos na parede interna da torre entre as faixas de impacto dos nebulizadores, provocando a formação de sucessivas cascatas, aumentando o tempo de permanência do fluido na torre, fator que promove uma melhor lavagem dos gases, garantindo ainda uma forte aeração e conseqúente absorção de oxigênio pelo fluido de lavagem, que será objeto de um tratamento biológico através de filtros de adsorçáo onde os contaminantes absorvidos pelo fluido serão retidos, limpando a água de lavagem enquanto que uma cultura especializada de bactérias, degrada-os, transformando em co~ 2~ e água todos os hidrocarbonetos, regenerando assim o elemento adsorvente e enriquecendo com enzimas a água de lavagem, devolvendo-a limpa ao tanque de recirculação e ao sistema de lavagem, reiniciando o ciclo.

Description

(54) Título: SISTEMA PARA LAVAGEM DE GASES E TRATAMENTO BIOLÓGICO EM CIRCUITO FECHADO DA ÁGUA DE LAVAGEM, EQUIPAMENTO LAVADOR DE GASES E EQUIPAMENTO PARA TRATAMENTO BIOLÓGICO DA ÁGUA DE LAVAGEM (51) Int.CI.: B01D 53/44; B01D 53/75; B01D 53/78; C02F 1/74; C02F 3/02 (73) Titular(es): HANS GEORG KRAUS (72) Inventor(es): HANS GEORG KRAUS

1/22 “SISTEMA PARA LAVAGEM DE GASES E TRATAMENTO BIOLÓGICO EM CIRCUITO FECHADO DA ÁGUA DE LAVAGEM, EQUIPAMENTO LAVADOR DE GASES E EQUIPAMENTO PARA TRATAMENTO BIOLÓGICO DA ÁGUA DE LAVAGEM”.

[0001] Refere-se a presente patente de invenção a um singular equipamento lavador de gases contaminados, vapores orgânicos, odores e demais partículas agressivas, combinado com outro para tratamento biológico da água utilizada nessa lavagem, visando reaproveitá-la sucessivamente no mesmo processo ou devolvê-la sem riscos ao meio ambiente e o sistema de lavagem e de tratamento do efluente de lavagem, decorrente da aplicação desses equipamentos.

[0002] Equipamento anti-poluição de aplicação em múltiplas áreas industriais e agrícolas, para remoção dos odores e vapores orgânicos presentes em gases liberados nos processos de pintura, formulação e fabricação de tinta, digestores de graxarias, aromas essenciais e outros, isto é: gases contaminados por compostos orgânicos voláteis, que incomodam e por vezes prejudicam a saúde. [0003] Nessa remoção, tradicionalmente são utilizados pós queimadores ou incineradores, nos quais, para que os contaminantes ou COV's (Compostos Orgânicos Voláteis) sejam queimados, temperaturas elevadas, da ordem dos 600°C são requeridas, exigindo para o aquecimento desses gases, que por vezes são encontrados à temperatura ambiente, grande quantidade de energia

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2/22 térmica, normalmente gerada pela queima de gás natural ou GLP ou ainda de óleo combustível, gerando elevados custos operacionais e grandes quantidades de CO2, além de outros como NO2 e CO.

[0004] É excelente o resultado no abatimento dos odores e orgânicos voláteis nos pós queimadores bem projetados, com total remoção ou conversão dos hidrocarbonetos em CO2 e água, cumprindo plenamente sua função, entretanto duas condições desfavoráveis condenam esta boa técnica: Devido ao expressivo consumo de combustíveis (gás ou óleo) necessários ao aquecimento desses gases, o custo operacional é elevado e sendo fósseis, esses combustíveis causam enormes emissões de poluentes, estimadas de 10 a 20 vezes superiores à produção devida apenas pela queima estequiométrica dos COV's (Compostos Orgânicos Voláteis) eliminados. Condições desse processo que contrariam as pretensões do Protocolo de Kyoto.

[0005] Queimas catalíticas levam à melhores resultados, uma vez que a combustão completa dos compostos orgânicos ocorre em temperaturas menores e concentrações acima de 6.000 mg/Nm , sem necessidade de utilização de combustíveis adicionais.

[0006] Para gases contendo concentrações inferiores, gradativamente mais combustíveis são requeridos para a manutenção das temperaturas adequadas à combustão completa, produzindo maior volume de gás estufa (CO₂) e outros indesejados como NO2 e CO.

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3/22 [0007] Com concentrações inferiores a 3.500 mg/Nm de compostos orgânicos, quantias consideráveis de gás combustível ou óleo são necessárias, significando emissões 8 vezes superiores de CO2, se compararmos as queimas estequiométricas ou a transformação direta dos compostos em CO2 e H2O.

[0008] As grandes produções e emissões de gases estufa decorrentes desses processos, combinadas com a excessiva utilização de recursos energéticos carentes, condenam esse tipo de equipamento já nos dias atuais e são completamente inconcebíveis para um futuro não muito distante, onde essa prática deve ser completamente abolida, tornando-se imperativo, providenciar mecanismos capazes de solucionar esse tipo de problema.

[0009] Os filtros biológicos atualmente utilizados para essa finalidade, embora respeitem o protocolo degradando biologicamente tais compostos, não são confiáveis por dependerem de condições climáticas favoráveis, impondo limitações em sua eficiência e operação, além de requererem grandes áreas para suas instalações e um tempo de residência muito longo, exigindo equipamentos de grandes dimensões com eficiência mediana, normalmente insuficientes para alcançar as atuais normas de ₃ emissões, para valores abaixo de 50 mg/Nm .

[0010] Tradicionalmente, tratamentos de efluentes contendo contaminantes orgânicos são considerados complicadores, devido à ineficácia dos processos tradicionais de floculação, flotação e

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4/22 decantação e os imprevisíveis resultados quando da degradação biológica em sistemas de tratamento de esgoto.

[0011] Por outro lado, sistemas de lavagem de gases que possuem eficiência para remover esses contaminantes, exigem a troca constante da água de lavagem para que não atinjam a concentração máxima, após o que, a eficiência de remoção para o componente saturado fica reduzida, comprometendo a eficácia da lavagem. Importante fator, neste caso, é que o problema atmosférico fica resolvido, porém, outro é criado pela quantidade e pela qualidade do efluente gerado, que acaba por condenar a solução adotada, levando novamente a incineração como única solução. [0012] Consiste a presente em um sistema combinado de lavagem de gases contaminados em torre verticalizada, onde a aeração por nebulização seriada, a formação de múltiplas quedas d'água e a formação de um leito fluidizado, removem os contaminantes enquanto provocam grande oxigenação do fluido, compreendendo absorção, condensação e intercepção, com adsorção e biodegradação dos contaminantes, em ciclo fechado da água de lavagem e efluentes gerados.

[0013] Este sistema caracteriza-se especialmente pelo tipo específico de lavagem, onde grande superfície de gotículas e névoa (9) é produzida por inúmeros bicos (5) nebulizadores dispostos em múltiplas camadas na parte interna de uma torre verticalizada do lavador, superfície essa que se constitui em fluido de lavagem que se precipita sobre uma pluralidade de anéis (6) cônicos concêntricos

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5/22 dispostos na parede interna da torre entre as faixas (24) de impacto dos nebulizadores, provocando a formação de sucessivas cascatas (25), aumentando o tempo de permanência do fluido na torre, fator que promove uma melhor lavagem dos gases, pelo maior contato e tempo de exposição entre fluido (9) e gases, garantindo ainda uma forte aeração e conseqüente absorção de oxigênio pelo fluido de lavagem, que será objeto de um tratamento biológico em um filtro de adsorção, contíguo ao lavador, limpando a água de lavagem e mantendo-a com mínima concentração de contaminantes.

[0014] O elemento de adsorção, a exemplo do carvão ativado, remove os contaminantes da água de lavagem, que retorna limpa ao tanque de recirculação deste.

[0015] Uma cultura especializada de bactérias, que se nutrem dos contaminantes orgânicos removidos dos gases, degrada-os, transformando em CO2 e água todos os hidrocarbonetos, regenerando assim o elemento adsorvente, deixando-o sempre em boas condições para remover os contaminantes trazidos continuamente pela água de lavagem, devolvendo-a limpa ao tanque de recirculação, que opera sempre com baixas concentrações de contaminantes, garantindo assim, máxima eficiência ao processo de lavagem, que por sua vez, devido ao elevado teor de oxigênio introduzido à água de recirculação, garante máxima eficiência na degradação biológica, onde o oxigênio é necessário para a “respiração” das bactérias.

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6/22 [0016] A torre, combinada com a ação simultânea no tratamento e purificação de ar e gases, a oxigenação com oxidação de água e efluentes, torna-se uma alternativa ideal e altamente qualificada para a remoção de contaminantes de um fluxo gasoso, incluindo aí produtos orgânicos sólidos, líquidos e gasosos e seus respectivos odores, transferindo-os para a água de lavagem que em circuito fechado é continuamente tratada através de colunas de adsorção providas de regeneração biológica que transforma os compostos orgânicos em CO2 e água, separando os inorgânicos para descarte. [0017] O sistema combinado objeto da presente patente, ao contrário da oxidação térmica ou pós-queima e da simples lavagem, conduz a resultados altamente satisfatórios, conseguindo remover até 97% (noventa e sete por cento) dos contaminantes orgânicos presentes nos gases em um único estágio, eliminando também os materiais particulados a um custo operacional muito reduzido, motivando sua implantação e operação.

[0018] Algumas técnicas especiais são necessárias na presente patente para se atingir elevada eficiência na lavagem e tratamento dos gases, bem como, no sistema de tratamento biológico conjugado para garantir uma operação praticamente livre de efluentes a serem descartados.

[0019] A torre (figuras 1 e 5) de lavagem de gases e oxigenação/oxidação de fluido de lavagem caracteriza-se por possuir uma pluralidade de bicos aspersores (5) dispostos em série, de forma que os gases são obrigados a transpor todas as faixas (24)

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7/22 de bombardeamento do fluido que está sendo atomizado, onde dependendo da capacidade e diâmetro da torre, cada faixa pode conter no mínimo um até dezenas de bicos dispostos no mesmo plano e homogeneamente para manter uniforme a concentração de gotas. Para uma máxima eficiência no fator de mistura entre os meios aquosos nebulizados e os gases (ou ar) e uma máxima absorção de gases ou ar pelo fluido nebulizado e com a menor perda de carga introduzida para poupar energia, a nebulização deve ocorrer com ângulos entre 15 e45 graus, com ponto ideal de custo/beneficio a 35 graus, tendo os tubos de alimentação dos bicos, ângulos de montagem idênticos ou próximos dos ângulos de atomização, para evitar que o tubo intercepte o leque nebulizado. Anéis (6) dispostos também em séries entre dois pontos de impacto do fluído atomizado e de tamanhos decrescentes (figuras 18, 20 e 21) à medida que se sobe na torre, determinam velocidades decrescentes dos gases em sua transposição, carregando a nevoa com predominância de gotículas pequenas e leves das camadas (zonas) inferiores em que as velocidades maiores dos gases arrastam para cima, levitam e mantém em flutuação as gotículas médias, geradas nas camadas intermediárias da torre onde velocidades médias são mantidas e interceptam as gotículas pequenas pela nebulização de gotas maiores, mais pesadas e em regime de velocidades menores no topo da torre (figura 21). Estes anéis (6) ou elementos de captação periféricos do fluido nebulizado são de grande importância, por definirem e caracterizarem velocidades

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8/22 diferenciais dentro da torre, o que aumenta substancialmente o número de gotas em suspensão, como também aumentam expressivamente a absorção de oxigênio e gases em geral por esse fluido re-circulante devido à grande superfície de contato e também pelo tombamento da pluralidade de cascatas (25) em que o choque das gotas, absorvidas pelas paredes da torre, escorrem até o anel subseqüente onde são recolhidas, para seqüencialmente caírem no anel de baixo, juntando-se com as gotas aspergidas em cada camada e formando verdadeiras cascatas (figura 20) em que a turbulência dos choques das gotas e laminas de água que caem do topo para a base da torre em uma pluralidade de quedas, agregam grandes quantidades de oxigênio e gases ao fluido re-circulante, condição necessária para seu posterior tratamento biológico, em especial quando produtos orgânicos a exemplo de solventes, odores penetrantes de processamento de graxas, ossos, penas, sangue e materiais em decomposição, são os protagonistas e agentes contaminantes a serem removidos.

[0020] A construção verticalizada, com séries alinhadas de bicos nebulizadores e anéis laterais, permitem a adoção de uma técnica de lavagem em múltiplos estágios (figura 1) ou a separação de zonas distintas com diferentes características de lavagem em uma mesma torre (figura 5).

[0021] Um dispositivo (figuras 22 e 23), designado de separador de fluxo anelar (7) ou de impacto, constituído por cones segmentados (8), dispostos concentricamente, alinhados e afastados,

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9/22 permitindo com a formação de venezianas sobrepostas à passagem de gases da zona inferior para a superior, impedindo porem a passagem de água da zona superior para a inferior, separando o fluido neutralizante em setores independentes, em que distintas reações de absorção podem ocorrer com diferentes fluidos de lavagem dentro de uma mesma torre. Pode-se ter uma lavagem com um fluido ácido na primeira zona de lavagem, uma lavagem com fluido alcalino na segunda zona e ainda, uma lavagem com fluido oxidante ou redutor em terceira zona, sem que uma interfira na outra, exigindo apenas o cuidado na captação dos fluidos pelos dispositivos de separação, direcionando-os a tanques distintos (figura 8) para depois retornarem ao sistema através dos aspersores (5) próprios das respectivas zonas de lavagem.

[0022] A importância do continuo tratamento da água em sistemas de lavagem que tem por objetivo a remoção de compostos orgânicos é no sentido de impedir a concentração de solventes a ponto de atingirem a saturação, isto é, impedir que atinjam um máximo valor de concentração entre os compostos orgânicos e água de lavagem, acima da qual a água perde a solubilidade para citado composto, reduzindo e por vezes eliminando a eficiência da torre de lavagem na continuidade de absorção dos contaminantes.

[0023] A característica e técnica apresentada para este tipo de lavagem com ação biológica é fornecer condições favoráveis para a remoção dos contaminantes dos gases, fornecer uma quantidade expressiva de oxigênio e estabelecer um regime contínuo e fechado

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10/22 de remoção de contaminantes dos gases com conseqüente transferência do fluido de lavagem e na seqüência um eficiente tratamento desses efluentes, onde os contaminantes servindo de nutrientes para os microorganismos, são degradados e transformados em CO2 e água, novamente limpa e capaz de absorver com eficiência novos produtos orgânicos. Esta água, assim, continuamente tratada, forma um circuito fechado em que, pelo constante bombeamento para o sistema de tratamento e seu retorno à torre onde mantém baixas as concentrações de solventes e produtos orgânicos, condição obrigatória quando elevadas eficiências são requeridas nos processos de lavagens.

[0024] Com o objetivo de tornar os equipamentos de controle de poluição mais atrativos para o empreendedor que é obrigado a manter sob controle as emissões poluentes de seus processos e motivá-los a manter em operação ditos equipamentos, é necessário que os custos operacionais e de implantação sejam reduzidos. Como uma regeneração térmica convencional do elemento adsorvente requer dispositivos complexos, manobras trabalhosas, incluindo até remoção e substituição freqüente desses materiais, o presente sistema e equipamentos foram desenvolvidos de modo a permitir que os elementos adsorventes empregados sejam colonizados internamente por microorganismos que promovem sua regeneração com mínimo custo.

[0025] Diversas podem ser as construções destes filtros, que designamos de filtros biológicos seletivos, dependendo do tipo,

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11/22 qualidade e concentração do material orgânico. O básico, um tanque cilíndrico verticalizado (figuras 3 e 7), dispondo de um tubo (16) centralizado para entrada do efluente, o qual contém em sua parte inferior um distribuidor (15) do fluido de lavagem ou efluente, com a função de distribuir o fluxo uniformemente, em vazão ascendente, sem caminhos preferenciais por uma primeira secção preenchida pelo material reticulado (19) que é transpassado inteiramente pelo fluido que deixa ali depositado parcela considerável de seus contaminantes, atingindo uma segunda secção (20) preenchida com carvão granulado onde são retidos os contaminantes remanescentes, encontrando no topo, outro distribuidor (22) que recebe a água tratada e limpa e a conduz de volta ao tanque de recirculação (1), completando o circuito ou direcionando-a para um segundo estágio (figura 4) nos casos de concentrações elevadas, onde séries de filtros tornam-se necessários.

[0026] Sistemas mais sofisticados e que pretendem a máxima otimização deste processo de degradação biológica de compostos orgânicos, utilizando filtros biológicos de elementos adsorventes continuamente regenerados, exigirão a utilização de um filtro de três ou mais secções de tratamento, bem como sua aplicação em múltiplos estágios.

[0027] Para aumentar ao máximo a superfície externa e o acesso geométrico mais adequado e de melhor desempenho e distribuição das concentrações de entrada, faz-se uso de um leito móvel de pó de material adsorvente a exemplo de carvão ativado. O pó de carvão

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12/22 tem por característica, devido à rápida absorção de água e molhabilidade e pelas pequenas dimensões, sua precipitação às camadas inferiores dos sistemas convencionais, acumulando-se nas camadas próximas ao fundo.

[0028] Para se evitar a obstrução dos bicos do distribuidor de efluentes do equipamento de tratamento biológico pelas partículas do pó de carvão ativado que perde a característica da suspensão quando da paralisação do sistema, faz-se uso de uma bolsa (18) longitudinal aplanada com abertura transversal em sua extremidade, de modo que se abra como um tubo ao distribuir o efluente, fechando-se ao interromper o fluxo, impedindo assim que essas partículas atinjam o distribuidor (15).

[0029] Neste caso, sendo em um único ou demais estágios, uma primeira secção (26), é preenchida parcialmente com pó de carvão, enquanto bicos injetores de efluentes e borbulhadores utilizando ar comprimido promovem uma agitação que o mantem em suspensão, formando uma área completamente homogênea e regulável em sua concentração entre 5 e 70%. Dinâmica, essa área impede que altas concentrações de carvão se formem na região de entrada, fator que juntamente com a geometria confeccionada dos injetores, na entrada dos efluentes que são descarregados centrifugamente, impossibilitam a formação de caminhos preferenciais que prejudicariam a eficiência do sistema, aumentando-lhe a confiabilidade. Ainda, devido á “fluidez” da suspensão de pó de carvão e efluente, o primeiro pode ser facilmente substituído,

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13/22 quando necessário, sem a necessidade de paralisações ou desmonte do sistema e seus filtros. Uma segunda secção (27), cuja função é complementar a primeira e impedir a subida do pó para a secção seguinte, oferece uma superfície externa (exposta) de um material reticulado (19), composto por filamentos desordenados que formam um imenso labirinto pelo qual o efluente já tratado na primeira secção é obrigado a transpor, deixando depositadas as partículas de pó de carvão e contaminantes. Esta secção pode ser preenchida pelo material reticulado previamente recoberto por carvão ativado cujas partículas ficam retidas no labirinto e sendo este fixo, disponibiliza uma área externa de exposição efetiva para fixação de colônias de microorganismos e como o fluido tem intimo contato com estas superfícies, a degradação de uma menor concentração de compostos orgânicos, presentes ainda nos efluentes, toma lugar. Uma terceira secção (28), última ou não, é constituída por um recheio fixo de carvão ativado ou uma mistura de materiais adsorventes, que agora são transpassados pelo fluido praticamente limpo onde os traços finais de contaminantes são eliminados, sendo então o efluente reconduzido ao lavador de gases ou direcionado a outros estágios e assim sucessivamente, sempre dimensionados em razão do tipo e da concentração dos contaminantes encontrados.

[0030] A adoção de uma configuração especial de torre de lavagem em que o fluido de lavagem é finalmente dividido em bilhões de gotículas, que diferentemente dos sistemas tradicionais, permanecem por um tempo muito superior em contato com os

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14/22 gases, permitindo a transferência por adsorção dos contaminantes ao fluido pela impossibilidade total de caminhos preferenciais, em que parte dos gases pode passar pelo sistema sem sofrer uma lavagem eficiente (a exemplo de torres de Recheio), garantido pela construção verticalizada, pelas múltiplas zonas de nebulização e pela formação do leito fluidizado e que por sua vez aumenta significativamente o teor de oxigênio dissolvido, é a condição ideal para acoplar perfeitamente lavador de gases e estação de tratamento de efluentes orgânicos, para em conjunto formarem um só sistema capaz de abater e eliminar os contaminantes orgânicos em uma só operação.

[0031] O filtro biológico é acoplado ao sistema, após um dispositivo de gradeamento e filtragem capaz de remover material sólido não solúvel, a exemplo de tintas, pó, graxa, óleo e demais resíduos capturados pela torre.

[0032] Este sistema torna-se necessário para evitar problemas operacionais a exemplo de obstruções e contaminações dos elementos de adsorção utilizados no filtro biológico, basicamente pode ser constituído por um tanque separador (figura 2), em que o sobrenadante, a exemplo de tintas e pigmentos, transborda continuamente do tanque da torre de lavagem para este, onde pode ser removido mecanicamente, ou por vezes também filtrado, com posterior descarte do elemento filtrante saturado.

[0033] Este filtro biológico representa, em verdade, um verdadeiro sistema de tratamento de efluentes com elevada carga

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15/22 orgânica, especialmente solvente, porém, também podem ser degradados outros compostos a exemplo de ração animal, graxas, óleos, sangue, farinhas entre outros, todos com odores característicos próprios e construtivamente podem ser bem simples, de câmara única em que uma estrutura mecânica fechada encerra certa quantidade de material adsorvente ou um recheio fixo ou móvel em que cepas de bactérias ou outros tipos de microorganismos possam se fixar, o que é uma necessidade característica destes microorganismos. Essa estrutura, a exemplo de um tanque, preenchido pelo material adsorvente e/ou de recheio, é transposta pelo fluido contaminado, que deixa ali depositados os contaminantes orgânicos que passam a ser degradados pelos microorganismos presentes em numerosas colônias, que se nutrem destes compostos, transformando-os em CO2 e água, regenerando assim o elemento adsorvente. Importante é providenciar configurações de elementos de recheio que permitam uma transposição sem caminhos preferenciais e sem velocidades excessivas que venham a impedir a deposição, o contato dos contaminantes com as superfícies e a adsorção pelo material filtrante.

[0034] O uso de uma espécie de palha (19) (reticulado) que pode ser produzido pela extrusão de filamentos com formatos levemente arqueados em materiais a exemplo do PP, PF, PVC e Poliamida, que, quando ainda pastosos na saída da extrusão, são expostos e resfriados com pó de material adsorvente a exemplo do

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16/22 carvão ou carvão ativado, ficando recobertos por esse pó e pela agitação e vibração deste formam-se em aglomerados de filamentos cacheados e emaranhados configurando-se em verdadeiros labirintos, ideais para garantir um excelente contato entre efluente contaminado e os microorganismos, que agora se fixam nos filamentos cobertos com o carvão ativado, que por sua vez, adsorve os compostos orgânicos para a parte interna da estrutura molecular em que grandes fissuras ou poros criam forças de atração que retêm e adsorvem esses compostos.

[0035] No tipo de elemento adsorvente utilizado, com macroporos largos e dimensões superiores a três mícrons, a atividade biológica, objeto da presente patente, impede sua saturação, pois o mantém continuamente regenerado pela ação microbiana. A presença dos macro-poros de dimensões adequadas oferece aos microorganismos áreas ou superfícies de fixação muito maiores que a simples superfície externa da partícula adsorvente, permitindo assim, que grandes colônias se fixem em volumes reduzidos de material de adsorção.

[0036] Para evitar que concentrações excessivas de produtos orgânicos venham a inibir a ação de degradação pelos microorganismos junto à região de entrada do efluente, esta poderá ser, alternativamente, estabelecida em diversos níveis.

[0037] Toda essa atividade biológica de degradação gerada pela ação dos microorganismos estabelecidos em grandes e múltiplas colônias nos elementos adsorventes produz quantidades de enzimas

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17/22 que enriquecem a água de lavagem, melhorando seu desempenho no processo de lavagem dos gases que se reinicia.

[0038] Dessa forma, o efluente é devolvido para recirculação e nebulização na torre de lavagem, limpo, enriquecido e pronto para remover novos contaminantes, impedindo a concentração de solventes no tanque de recirculação do lavador, que permanece sempre operando com água de boa qualidade, reduzindo assim os custos de manutenção e desgaste de bombas, bem como o custo operacional, eliminando a necessidade de troca freqüente da água de lavagem, fatores que limitam a aplicação dos sistemas tradicionais. [0039] Esta técnica de adaptar sistemas de lavagem de gases para a dissolução de grande quantidade de oxigênio que por sua vez melhora o desempenho de um sistema de tratamento biológico, produzindo enzimas que farão por melhorar o desempenho da água na lavagem re-circulante reduzindo drasticamente a concentração de COV's (Compostos Orgânicos Voláteis), garantindo assim, um desempenho estável, com elevada eficiência e mínimos custos operacionais.

[0040] O equipamento lavador de gases consiste-se de diversas partes encimadas sucessiva e seqüencialmente uma sobre a outra de modo a formar uma torre cilíndrica verticalizada (figuras 1 e 5), tendo por base o tanque de recirculação e de armazenamento (1) do lavador o qual é dotado de um elemento de vazão (2) limitador de nível de superfície, através do qual o fluido contaminado, previamente armazenado é transferido ao tanque separador (figura

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2); unidade de entrada dos gases (3) disposta tangencialmente constituída por um difusor centrifugo, que cria movimento em espiral dos gases em sua ascensão ao longo da torre; módulos de lavagem (4) dos gases, nos quais e em cada um, é previsto uma ou várias séries alinhadas de bicos aspersores (5) dispostos de maneira intercalada com os anéis (6) de captação periférica do fluido nebulizado; dispositivo alternativo designado de separador de fluxo anelar (7) constituído por cones segmentados (8) dispostos concentricamente, alinhados e afastados, promovendo a formação de venezianas sobrepostas, interceptando o fluido (9) de um módulo de lavagem (4) ou o compondo; encerrando com retentor de gotas (10) , constituído por uma pluralidade de aletas paralelas entre si e transversais á torre.

[0041] Um tanque intermediário, designado de tanque separador (figura 2) é disposto entre o tanque de armazenamento (1) e o tanque de tratamento biológico (figura 3 ou 4), sendo constituído igualmente de formato cilíndrico e dotado de uma espécie de vaso (11) ou primeira secção de onde numa primeira fase é retirado o sobrenadante, dotado igualmente de um elemento de vazão (12) limitador de nível de superfície através do qual o fluido passa para o tanque separador principal (13) ou segunda secção, onde, numa segunda fase é retirado o sobrenadante remanescente no fluido de lavagem, o qual por meio de bomba de sucção (14) é dali, conduzido ao tanque de tratamento biológico (figura 3 ou 4).

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19/22 [0042] O equipamento de tratamento biológico do efluente gerado na torre de lavagem (figuras. 1 ou 5) consiste-se basicamente (figura 3) de um tanque cilíndrico verticalizado composto de diversas secções encimadas sucessiva e seqüencialmente uma sobre a outra, tendo por base uma primeira secção, que recebe, desde seu topo, através de um duto de entrada (16) centralizado até um distribuidor (15) por tubetes com terminais em forma de bolsas (18), o efluente, que é distribuído uniformemente em sua porção mais baixa, conferindo-lhe um fluxo espiral ascendente, sem caminhos preferenciais, por entre o material reticulado (19) distribuído por todo o interior dessa secção; uma segunda câmara (20) ou segunda secção, encerrada com certa quantidade de material adsorvente por onde o efluente advindo da câmara anterior, transpassa, em direção à terceira câmara; uma terceira câmara (22) ou terceira secção, dotadas de telas filtrantes (23) destinadas a reter partículas de agentes adsorventes eventualmente conduzidas pela água de lavagem, no encerramento de sua fase neste equipamento.

[0043] Na saída, o efluente já limpo, do equipamento de tratamento biológico é armazenado no tanque de recirculação de onde por meio de bombeamento é redirecionado aos bicos aspersores (5) da torre verticalizada, dando inicio a um novo ciclo de lavagem e tratamento da água de lavagem.

[0044] Na presente invenção, a configuração construtiva definida é básica, tendo em vista que o equipamento tem sua construção modulada, na qual as partes, secções, setores e zonas

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20/22 retro descritas são ligadas ou dispostas conforme a necessidade exigida pelo tipo, volume e/ou concentrações dos contaminantes a serem removidos na lavagem e do conseqüente tratamento biológico a ser empregado em suas diversas variáveis, permitindo a mais completa associação.

[0045] Para melhor entendimento, apresentamos as figuras anexas, nas quais:

Figuras de 1 a 3 apresentam vista em corte, dos equipamentos que compõem o sistema lavador de gases combinado com tratamento biológico, em circuito fechado, da água de lavagem, sendo a figura 1, representativa da torre verticalizada com três módulos de lavagem (4); a figura 2 representativa do tanque separador e a figura 3 representativa do dispositivo de tratamento biológico básico ou de primeiro estágio.

Figura 4 apresenta vista em corte, representativa do equipamento de tratamento biológico alternativo ou de segundo estágio.

Figura 5 apresenta vista em corte, representativa da torre verticalizada alternativa, com dois módulos de lavagem (4) sendo o posicionado em maior altura, interceptado por um dispositivo separador de fluxo anelar (7) interligado diretamente a um particular equipamento de tratamento biológico (figura 8).

Figura 6 apresenta simulação do tanque separador visto na figura 2. Figura 7 apresenta simulação do equipamento de tratamento biológico visto na figura 3.

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Figura 8 apresenta simulação de um equipamento de tratamento biológico particularmente empregado para o efluente captado pelo dispositivo separador de fluxo anexar (7).

Figuras 9 a 11 apresentam módulos de lavagem (4) dispostos com uma ou diversas séries de bicos aspersores (5).

Figuras 12 a 14 apresentam módulos de lavagem em corte, dispostos com uma ou diversas séries de bicos aspersores (5) em processo de nebulização (9) da água de lavagem e suas respectivas áreas de impacto (24) e parte das múltiplas cascatas (25) formadas em seu interior.

Figuras 15 a 17 apresentam vistas superiores de módulos de lavagem (4) dispostos com uma ou diversas séries de bicos aspersores e suas respectivas simulações das formações emprestadas aos jatos aspergidos da água de lavagem.

Figura 18 apresenta vista lateral do interior de um módulo de lavagem (4) com séries de bicos aspersores (5) e séries de anéis cônicos (6).

Figura 19 apresenta vista lateral do interior de um módulo de lavagem (4) com séries de bicos aspersores (5) e suas respectivas simulações das formações emprestadas aos jatos aspergidos.

Figura 20 apresenta vista lateral do interior de um módulo de lavagem (4) exemplificando a formação das múltiplas cascatas (25). Figura 21 apresenta vista lateral do interior de um módulo de lavagem (4) exemplificando a formação do leito de fluido nebulizado (9).

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Figura 22 apresenta vista em perspectiva do dispositivo separador de fluxo anelar (7) e seus cones segmentados.

Figura 23 apresenta vista em corte do dispositivo separador de fluxo anelar (7), demonstrando o fluxo ascendente dos gases e o fluxo descendente do fluído de lavagem e sua captação.

Figura 24 apresenta vista do interior de um tanque de tratamento biológico com destaque para o distribuidor (15) e as bolsas terminais (18).

[0046] Por todo o descrito, verifica-se que a presente invenção traz em seu bojo, muitas vantagens e benefícios, por não trabalhar com lodo biológico, impedindo assim abrasão, entupimentos e sensibilidade às variações de contaminantes, além de não liberar CO, NO2 e nem CO2 em excesso, formando ácido carbônico, que pode facilmente ser neutralizado.

[0047] O objeto desta patente de invenção não se limita aos modelos apresentados, mas a um sistema de lavagem de gases com retenção dos compostos orgânicos, combinado com o tratamento por degradação biológica desses contaminantes, limpando e enriquecendo a água de lavagem que é continuamente reaproveitada, respeitadas as características aqui descritas.

[0048] O depositante reserva-se o direito de reivindicar também outras características de significado inventivo, reveladas no relatório descritivo e nos desenhos e não constantes das reivindicações apresentadas.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. SISTEMA LAVADOR DE GASES COMBINADO COM

TRATAMENTO BIOLÓGICO EM CIRCUITO FECHADO r _ _

DA ÁGUA DE LAVAGEM, combinando uma torre de absorção cilíndrico vertical (figura 1 ou 5) com pelo menos um módulo de lavagem (4) e um tanque de tratamento biológico cilíndrico em forma vertical (figura 3 ou 4) onde a água de lavagem é introduzida por um tubo central (16), caracterizado por compreender os seguintes passos de lavagem:

a) gases são introduzidos através de um difusor centrifugo (3) que cria movimento espiral em sua ascensão ao longo da torre (figura 1 ou 5);

b) os gases em seus movimentos ascendentes são bombardeados pelo fluido de lavagem nebulizado através dos inúmeros bicos aspersores (5) alinhados e dispostos longitudinalmente em setores determinados de cada módulo de lavagem (4) e que promovem uma grande superfície de gotículas e nevoa (9) que se precipitam sobre uma pluralidade de anéis cônicos (6) concêntricos dispostos na parede interna da torre;

c) as gotículas e nevoa (9) que se precipitam sobre os numerosos anéis cônicos (6), provocam a formação de sucessivas cascatas (25), fator de melhoria do processo de lavagem, assegurando uma forte aeração e conseqüente absorção de oxigênio pelo fluido, que agora, apesar de contaminado, contem grande carga de oxigênio;

d) esse fluido contaminado segue para o tanque (figura 3) de tratamento biológico, no qual é inserido por um duto centralizado (16) e despejado através de um distribuidor (15) dotado de bolsas

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2/8 terminais (18) e uniformemente distribuído em uma primeira câmara ou secção, preenchida por material reticulado (19);

e) em movimento espiral ascendente e sem caminhos preferenciais, o fluido transpassa um volume de material reticulado (19) onde proliferam colônias de bactérias que transformam grande parte dos contaminantes orgânicos ali retidos em CO₂ e água;

f) o fluido, agora menos contaminado, prossegue em seu movimento ascendente, transpassando uma segunda câmara ou secção (20), a qual é encerrada por certa quantidade de material adsorvente que retêm o restante dos contaminantes ainda existentes em seus macro-poros, os quais guardam novas colônias de bactérias que igualmente, transformam esses contaminantes orgânicos em CO2 e água;

g) o fluido, agora praticamente limpo e ainda em seu movimento ascendente, adentra a uma terceira câmara ou secção (22) onde uma tela filtrante (23) impede que eventuais partículas dos agentes adsorventes sejam levadas pela água, que agora enriquecida de enzimas produzidas pelos microrganismos existentes nas câmaras anteriores, retorna, através do tanque de recirculação (1) aos bicos aspersores (5), por onde é novamente nebulizada no interior dos módulos de lavagem.

2. SISTEMA LAVADOR DE GASES COMBINADO COM TRATAMENTO BIOLÓGICO EM CIRCUITO FECHADO r _ _

DA ÁGUA DE LAVAGEM, de acordo com a reinvindicação um, em que o tratamento biológico adicional ou alternativo da água de lavagem é realizado em um segundo tanque (figura 4) caracterizado por compreender:

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a) uma primeira câmara ou secção (26) contendo uma camada de pó de carvão ativado na concentração de 5 a 70%, dinamicamente suspensa pelo movimento do fluido entrante através de idêntico duto centralizado (16) e despejado em movimento espiral através de distribuidor (15) dotado de bolsas terminais (18) pelas quais é uniformemente distribuído e auxiliado pela injeção de ar comprimido proporciona uma mistura uniforme que garante estreito contato entre a água de lavagem e o agente adsorvente, assegurando ainda, forte aeração;

b) o fluido, agora ainda mais limpo, permeia uma segunda secção (27) preenchida com material reticulado onde proliferam colônias de bactérias que transformam grande parte dos contaminantes orgânicos ali retidos em CO2 e água;

c) em uma terceira secção (28) o fluido praticamente limpo permeia por mais um deposito resistente de carvão ativado ou uma mistura de elementos adsorventes, retornando então, através do tanque de recirculação (1) aos bicos aspersores (5), por onde é novamente nebulizada no interior dos módulos de lavagem.

3. SISTEMA LAVADOR DE GASES COMBINADO COM TRATAMENTO BIOLÓGICO EM CIRCUITO FECHADO r _ _

DA ÁGUA DE LAVAGEM, de acordo com a reivindicação um, caracterizado por prever, em face da ação do dispositivo anelar (7), separar o fluido em setores independentes de uma mesma torre (figura 5), na qual distintas reações de absorção podem ocorrer, permitindo a lavagem simultânea de diferentes gases por específicos fluidos dentro de uma mesma torre.
4. SISTEMA LAVADOR DE GASES COMBINADO COM TRATAMENTO BIOLÓGICO EM CIRCUITO FECHADO

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4/8 r _ _

DA AGUA DE LAVAGEM, de acordo com a reivindicação um, caracterizado por prever, em face da quantidade e da ação dos anéis cônicos concêntricos (6), dispostos na parede interna de cada módulo (4) de lavagem, determinar variáveis no tempo de lavagem dos gases em razão de cada um de seus tipos.
5. EQUIPAMENTO LAVADOR DE GASES, equipamento para lavagem de gases, adequado para executar de forma combinada com o sistema definido na reivindicação um, consistindo-se de uma torre de lavagem cilíndrico vertical (figura 1) com pelo menos um módulo de lavagem (4), caracterizado por compreender:

a) difusor centrifugo (3) disposto na base de do módulo de lavagem (4);

b) uma pluralidade de bicos aspersores (5) dispostos longitudinalmente em séries alinhadas por setores definidos de cada módulo (4);

c) a distribuição de anéis cônicos concêntricos (6) dispostos em tamanhos decrescentes no sentido ascendente da torre, na parede interna de cada módulo (4) e intercalados às faixas de impacto (24) da água nebulizada pelos bicos aspersores (5);

d) um tanque de recirculação (1).
6. EQUIPAMENTO LAVADOR DE GASES, de acordo com a reivindicação cinco, caracterizado por compreender alternativamente um dispositivo (figuras 22 e 23), designado separador de fluxo anelar (7), constituído por cones segmentados (8) dispostos concentricamente, alinhados e afastados de modo a formar venezianas sobrepostas, que permitem a passagem de gases da zona inferior para a superior e impedem a passagem da

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5/8 água de lavagem da zona superior para a inferior, separando o fluido em setores independentes e deles encaminhados diretamente ao equipamento de tratamento.
7. EQUIPAMENTO DE TRATAMENTO BIOLÓGICO DA r _ _

AGUA DE LAVAGEM, equipamento para tratamento biológico da água de lavagem, adequado para executar de forma combinada com o equipamento lavador de gases definido na reivindicação cinco o sistema definido na reivindicação um, equipamento este no qual, em suas diversas câmaras ou secções pelas quais transitará a água de lavagem oriunda da torre (figura 1 ou 5), residirão colônias de bactérias necessárias a realização e pleno funcionamento do sistema, caracterizado por compreender:

a) um distribuidor (15) existente na base do duto (16) de entrada do efluente, dotado de diversos terminais flexíveis de borracha longitudinal oblonga (18) que se fecha quando o sistema é desligado, impedindo o retorno do efluente;

b) uma primeira secção na parte mais baixa do tanque de tratamento biológico (figura 3), completamente preenchida com material reticulado (19), onde habitam numerosas colônias de bactérias;

c) uma segunda secção (20) intermediária do tanque de tratamento biológico (figura 3), é preenchida com quantidade definida de material adsorvente onde em seus macroporos igualmente habitam numerosas colônias de bactérias;

d) uma terceira secção (22) superior, é preenchida com tecido de filtragem para remoção de partículas do material adsorvente levado pelo efluente, o qual, já purificado e enriquecido pelas enzimas produzidas pelos microrganismos nas primeiras secções

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6/8 é direcionado ao tanque de recirculação (1) para que seja novamente nebulizado pelos bicos aspersores (5) no módulo de lavagem da torre;
8. EQUIPAMENTO DE TRATAMENTO BIOLÓGICO DA r _ _

AGUA DE LAVAGEM, de acordo com a reivindicação sete, caracterizado por conter em pelo menos uma de suas secções, um material reticulado (19) produzido pela extrusão de polímeros em filamentos com formatos levemente arqueados, que ainda pastosos a saída da extrusão, são expostos e resfriados com pó de material adsorvente, agitados, formam-se em aglomerados de filamentos cacheados e emaranhados.
9. EQUIPAMENTO DE TRATAMENTO BIOLÓGICO DA r _ _

AGUA DE LAVAGEM, de acordo com a reivindicação sete, caracterizado por prever a utilização de carvão ativado, seja em pó ou granulado, como material adsorvente em pelo menos duas secções do tanque de tratamento biológico.
10. EQUIPAMENTO DE TRATAMENTO BIOLÓGICO DA r _ _

AGUA DE LAVAGEM, de acordo com a reivindicação sete, caracterizado por prever a existência e aplicação alternativa de um segundo tanque (figura 4), na sequencia do tanque (figura 3) para tratamento de poluentes mais pesados, que compreende:

a) uma primeira secção (26) encerrada por uma camada determinada percentualmente entre 5 e 70% de pó de carvão ativado;

b) uma segunda secção na parte intermediária do tanque de tratamento biológico (figura 4), completamente preenchida com material reticulado (19), onde habitam numerosas colônias de bactérias;

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c) uma terceira secção (20) superior do tanque de tratamento biológico (figura 3), é preenchida com quantidade definida de material adsorvente onde em seus macroporos igualmente habitam numerosas colônias de bactérias.

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E O há 3 C O , Fig. 1