BR102014014539A2 - equipamento e processo para enriquecimento de cultivos microbianos para aplicações ambientais - Google Patents

Abstract

resumo equipamento e processo para enriquecimento de cultivos microbianos para aplicações ambientais a presente invenção proporciona um equipamento e um processo on-site de enriquecimento ex-situ e submerso de cultivos microbianos úteis em sistemas de tratamento de efluentes líquidos, semi-sólidos ou resíduos sólidos, para a remoção e/ou reaproveitamento de cargas orgânicas ou inorgânicas indesejáveis. o equipamento da invenção consiste de um reator ou tanque principal dotado de subsistema ex-situ de enriquecimento de cultivos microbianos, para subsequente ou concomitante introdução de tais cultivos ao reator/tanque de cultivo principal. em uma concretização, o processo da invenção compreende a introdução de microbolhas ao sistema líquido de cultivo, proporcionando melhoria substancial da difusão e solubilização de gases relevantes para o cultivo dos referidos organismos. a invenção resolve diversos problemas técnicos consideráveis: aumenta substancialmente a disponibilidade de microrganismos em grande quantidade e em elevado estado de ativação metabólica para introdução nos sistemas de tratamento; minimiza dificuldades logísticas de transporte e/ou estoque de microrganismos, bem como os riscos ambientais e/ou à saúde humana decorrentes do transporte de material microbiano em grande quantidade; reduz substancialmente o consumo de energia relacionado à introdução de gases (por exemplo, ar) necessários ao crescimento microbano; aumenta substancialmente o desempenho de sistemas de tratamento de efluentes, aumentando a capacidade de unidades já instaladas e/ou reduzindo os custos de instação de novas unidades; e viabiliza a utilização de efluentes como biomassa para biotransformação e obtenção de produtos de interesse econômico.

Description

Relatório Descritivo de Criação Industrial Equipamento e Processo para Enriquecimento de Cultivos Microbianos para Aplicações Ambientais Criação e Campo da Invenção [0001] O presente relatório contempla conhecimentos, informações e/ou dados confidenciais utilizáveis na indústria, comércio ou prestação de serviços, para os quais o detentor requer: a proteção estabelecida no inciso XXIX do Art. 5e da Constituição Federal; a manutenção do status jurídico de confidencialidade/segredo; a manutenção do status físico de confidencialidade/segredo pelo tempo previsto na Lei 9.279/96, Lei da Propriedade Industrial; e os direitos previstos no Art. 195 da Lei 9.279/96. A criação industrial ora descrita compreende uma invenção passível de proteção patentária. Referida invenção situa-se nos campos da Engenharia Ambiental e Microbiologia, sendo relacionada à Conservação de Energia e Gerenciamento de Resíduos. Mais especificamente, a presente invenção proporciona um equipamento e um processo on-site de enriquecimento ex-situ e submerso de cultivos microbianos úteis em sistemas de tratamento de efluentes líquidos, semi-sólidos ou resíduos sólidos, para a remoção e/ou reaproveitamento de cargas orgânicas ou inorgânicas indesejáveis. O equipamento da invenção consiste de um reator ou tanque de cultivo principal dotado de subsistema ex-situ de enriquecimento de cultivos microbianos, para subsequente ou concomitante introdução ao reator/tanque de cultivo principal. Em uma concretização, o processo on-site de enriquecimento ex-situ da invenção é conduzido em um equipamento de cultivo com condições controladas, para introdução do material enriquecido de microrganismos ao efluente ou resíduo sólido a ser tratado, na forma de pré-cultivo e/ou co-cultivo.

Antecedentes da Criação/ Invenção [0002] Sistemas de tratamento de efluentes são assim chamados em virtude da premissa relacionada ao seu surgimento e desenvolvimento. A premissa é de que os efluentes devem ser “tratados” para que sejam dele removidas as substâncias indesejáveis. O corpo líquido “tratado” é o produto de tais sistemas e a carga orgânica e demais substâncias indesejáveis são os subprodutos. Neste contexto, são disponíveis variados processos de tratamento de efluentes, podendo-se dividir tais processos entre processos aeróbicos e processos anaeróbicos. [0003] Os sistemas de tratamento biológico de efluentes líquidos ou resíduos sólidos ou semi-sólidos contam com as capacidades ou “habilidades” de microrganismos para degradar substâncias indesejáveis. Em tais sistemas, o controle do ecossistema oferecido aos microrganismos é de vital importância em diversos aspectos, como a eficiência e produtividade dos sistemas de tratamento, sendo relevantes, para citar apenas alguns aspectos, a temperatura, o pH, a presença de gases dissolvidos no corpo líquido, a presença e concentração de substâncias que podem ser tóxicas aos microrganismos ou de difícil degradação pelos mesmos. Entretanto, em sistemas de tratamento de resíduos líquidos, sólidos ou semi-sólidos nem sempre são disponibilizadas condições ideais para o crescimento de microrganismos que atuam na degradação das substâncias indesejáveis. [0004] Os sistemas biológicos de tratamento de efluentes líquidos são em geral dimensionados para operar em regime contínuo ou semi-contínuo, em função dos elevados volumes. Entretanto, regimes contínuos ou semi-contínuos de sistemas biológicos sofrem com as variações das condições ambientais, com a variação de concentração de substâncias a serem tratadas, com a ocorrência de contaminações com organismos indesejáveis, a ocorrência de lise por fagos, entre outros. Tais variações, que são típicas em estações de tratamento de efluentes e esgotos, afetam muito a eficiência dos sistemas de tratamento, que por estes motivos em geral requerem um dimensionamento maior. A presente invenção proporciona uma solução para estes problemas. [0005] Existem no mercado e no estado da técnica diferentes abordagens para a melhoria de desempenho de sistemas de tratamento de resíduos sólidos, semi-sólidos e líquidos, incluindo a adição de microganismos como insumos adquiridos em bombonas ou sacas. Tais abordagens visam remediar ou compensar os efeitos de instabilidades típicas dos sistemas de tratamento e em geral atuam de forma a aumentar significativamente a eficiência do sistema de tratamento. Neste contexto, são disponíveis no mercado produtos para o incremento do título de microrganismos em estações aeróbicas de tratamento de efluentes líquidos. A prática comum é a aquisição de microrganismos previamente cultivados e adicionados na forma de pó contendo grande quantidade de esporos ou microrganismos liofilizados, sendo úteis como forma de recomposição de flora microbiana específica, após detecção de baixo título de microrganismos ou quando da detecção de substâncias que são preferencialmente degradadas pelos microrganismos a serem adicionados. Entretanto, esta prática enfrenta problemas técnicos consideráveis: o custo e disponibilidade dos microrganismos, que em geral são importados e sofrem com a variação cambial; as dificuldades logísticas de transporte e estoque; os riscos ambientais e/ou à saúde humana, por se tratar de transporte de material microbiano em grande quantidade; e, particularmente, a limitação da quantidade disponível para introdução nos sistemas de tratamento e o baixo estado de ativação metabólica dos organismos quando introduzidos nestas condições. Adicionalmente, um problema crítico frequentemente impossibilita o tratamento de cursos d’ agua, como lagos, lagoas, rios, canais, braços de rios ou do mar, baías etc., é devido à proibição da introdução de microrganismos exógenos em tais cursos de água, por seu possível e/ou desconhecido impacto ambiental. A presente invenção também proporciona uma solução para estes problemas. [0006] Outra dificuldade significativa no estado da técnica relativo aos sistemas aeróbicos de tratamento biológico reside no fato de que a grande maioria de tais sistemas de tratamento requer muita energia para a introdução de ar e/ou sua dissolução no corpo líquido. É conhecida a baixa solubilidade do oxigênio na água, notadamente nas temperaturas elevadas típicas de regiões tropicais. Assim sendo, o crescimento e obtenção de elevados títulos de microrganismos em reatores/tanques de tratamento de efluentes tem sido um grande desafio técnico, uma vez que o crescimento dos organismos em tais condições é predominantemente limitado pela baixa quantidade de oxigênio dissolvido no corpo líquido. A presente invenção também proporciona uma solução para estes problemas. [0007] As buscas na literatura patentária apontaram alguns documentos parcialmente relevantes no contexto da presente invenção, que serão descritos a seguir. [0008] O documento US 6,773,592, intitulado “Systems and methods for treating waste water using an inoculurrf, foi publicado em 10Ago2004. Referido documento revela um método para tratar efluentes/esgoto e envolve o tratamento do sistema de coleta antes que o efluente chegue à unidade de tratamento. Um aspecto chave do referido método é a introdução de um inóculo de microrganismos selecionados em uma zona quiescente da rede de coleta. A zona quiescente é onde o efluente é significativamente desacelerado na rede de coleta e pode ser temporariamente estacionário, ou seja, uma estação de bombeamento ou área baixa em duas seções de um duto. Microrganismos tendem a se multiplicar nestas zonas quiescentes. A introdução de inóculo de um cultivo competitivo a microrganismos indesejáveis (que prejudicam a degradação do efluente) melhora a eficiência de todo o sistema de tratamento. O referido método se assemelha à abordagem conhecida do estado da técnica, de adição de microrganismos cultivados off-site. [0009] O documento US 7,488,713, intitulado ‘Waste water treatment plant and method\ foi publicado em 10Fev2009. Referido documento revela uma planta de tratamento de esgoto que inclui um reator ou câmara (26) contendo uma pluralidade de carreadores de esgoto (38). Na base da câmara (26) fica uma câmara (40) de coleta de biofilme. Em um arranjo coaxial com a câmara (26) há um duto oco (30) com um dispositivo de injeção de ar (32) disposto no fundo do mesmo. Durante o uso, o esgoto entra na câmara de tratamento através da entrada (28) e é forçado a circular em torno da câmara de tratamento através da ação de bombeamento do duto (30) e a injeção de ar. A água tratada passa através da câmara de coleta de biofilme (4) a uma câmara de decantação (42), que tem uma saída (44) para a água tratada. [0010] O documento US 8,366,938, intitulado “Method and device for purifying liquid effluents”, foi publicado em 05Fev2013. Referido documento revela um método no qual água é separada de outras substâncias pelo borbulhamento de ar, em um aparato vertical (3), em efluentes alimentados uma taxa de fluxo “D”. O aparato tem uma superfície livre e inclui pelo menos dois compartimentos (4, 5, 6, 7) que se comunicam entre si para proporcionar a circulação sucessiva de cima para baixo e de baixo para cima, entre a porção inferior do aparato e um nível médio, a uma taxa de fluxo de ar pelo menos três vezes superior à taxa de fluxo do efluente. A fase sobrenadante é continuamente descarregada e a oxidação química dos líquidos ou gases do referido efluente é simultaneamente conduzida no mesmo aparato. A taxa de oxidação química e a taxa de fluxo (e tamanho) das bolhas são selecionadas de forma a obter progressivamente a separação das fases sólido/líquido e líquido/líquido na superfície do aparato para obter uma demanda química de oxigênio (DQO) abaixo de um limite predeterminado. [0011] O documento WO 2012/065250, intitulado “Integrated dissolved air flotation system and process for the treatment of wastewater”, foi publicado em 24Mai2012. Referido documento revela um método útil para o tratamento de água contendo líquidos emulsificados, líquidos contendo pH alcalino, e/ou esgoto em elevada temperatura. Uma concretização do referido método envolve: colocar o referido material a ser tratado em um tanque; adicionar um coagulante; adicionar um fioculante; introduzir bolhas de ar geradas em um fluxo de ar de 400 a 800 ml_ de ar/minuto/L de água; e difusores de membrana com tamanho de poro de 1 a 2,5 mm, por um período de tempo suficiente para causar a coagulação de ao menos parte do resíduo; introduzir bolhas de ar; repetir a operação por tempo suficiente para causar a floculação de ao menos parte do resíduo, formando flocos; introduzir microbolhas com faixa de tamanho de 20 a 100 pm por um período de tempo suficiente para causar a flotação de pelo menos parte dos flocos; e remover pelo menos parte dos flocos do efluente. [0012] O documento US 4,556,491, intitulado “Avoidance of rising sludge in biological wastewater treatment clarifiers”, foi publicado em 03Dez1985. Referido documento revela um método para evitar a elevação do lodo em clarificadores secundários de plantas de tratamento biológico. A solução proposta envolve minimizar a entrada de gás nitrogênio com o licor que entra no clarificador, de forma que o nível de nitrogênio dissolvido na biomassa que decanta no clarificador permanece menor do que aquela do equilíbrio. O referido método é mais eficaz quando são presentes óxidos solúveis de nitrogênio e são reduzidos pela biomassa a nitrogênio elementar. O excesso de nitrogênio pode ser removido pela remoção de gás do licor do efluente de entrada no clarificador, que é feita pelo aprofundamento e alargamento do tanque usual, de forma que a taxa de fluxo do licor para baixo seja menor que 0,4 pés por segundo e a profundidade seja maior que 4 pés, assim permitindo que as macrobolhas contendo gás ascendam à superfície, liberando o gás. O licor livre de macrobolhas é então passado por uma zona de pressão hidráulica a caminho do clarificador, formando microbolhas que se dissolvem no líquido. [0013] O documento US 2005/0279713, intitulado “System and method for dissolving gases in liquids", foi publicado em 22Dez2005. Referido documento revela um equipamento e método para dissolver gás em um líquido e compreende um tanque de saturação e uma fonte de gás pressurizado conectada a uma área de gás (head space) do tanque de saturação. O tanque de saturação contempla um tanque pressurizado que contém pelo menos um bico injetor que permite a passagem de líquido para dentro do tanque pressurizado e uma saída para o líquido contendo gás dissolvido. Mediante a passagem de líquido contendo gás em um segundo fluido, o gás é liberado na forma de microbolhas. As microbolhas auxiliam na floculação de partículas em suspensão e promovem a dissolução do gás no segundo fluido. O gás preferido é ar, oxigênio ou ozônio, sendo os aplicáveis ao uso no tratamento de rios, lagoas e instalações industriais. [0014] A presente invenção difere dos referidos documentos, dentre outras razões técnicas, por prover um equipamento e um processo on-site especificamente voltado ao enriquecimento seletivo, ex-situ e submerso de microrganismos (ou seja, os microrganismos desejados são selecionados e cultivados no mesmo local onde estão os tanques de tratamento de resíduos sólidos ou efluentes líquidos, porém fora dos referidos tanques), para subsequente ou concomitante introdução de tais microrganismos aos tanques de tratamento de efluentes líquidos, semi-sólido ou de resíduos sólidos, ou ainda diretamente nos corpos de água a serem tratados. Tal abordagem não é citada ou sequer sugerida no estado da técnica. [0015] Com base na literatura patentária e não patentária nota-se claramente a necessidade da busca por novas soluções alternativas àquelas já existentes para contornar as limitações dos sistemas de tratamento biológico de resíduos sólidos e/ou líquidos. O presente pedido de patente revela soluções a estes problemas. Do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção que, aos olhos dos inventores, possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.

Sumário da Criação/lnvenção [0016] A presente invenção tem como conceito inventivo comum aos seus diversos objetos o enriquecimento ex-situ, on-site e submerso de cultivos microbianos úteis em sistemas de tratamento de efluentes líquidos ou semi-sólidos ou de resíduos sólidos, para subsequente ou concomitante introdução de tais microrganismos aos tanques contendo a biomassa a ser tratada/reaproveitada e consequente redução do consumo de energia dos sistemas de tratamento, bem como aumento da eficiência dos mesmos e/ou a utilização de efluentes como biomassa para biotransformação e obtenção de produtos de interesse econômico. [0017] A aplicação do conceito inventivo da invenção resolve vários problemas técnicos no setor, incluindo disponibilizar ao sistema de tratamento um mosto altamente ativo de microrganismos por serem produzidos on-site e adaptados às condições ecológicas do local, ao contrário da convencional adição de microrganismos secos, liofilizados ou na forma de esporos, que são cultivados off-site, ou seja, em locais distantes e implicam na lenta adaptação de tais organismos até uma taxa ativa de metabolismo, bem como acarretam dificuldades logísticas consideráveis. Outro problema resolvido pelo processo da invenção é disponibilizar localmente microrganismo(s) em quantidades virtualmente ilimitadas e/ou em elevados títulos para introdução ao sistema de tratamento, sem com isso requerer a aquisição e/ou transporte da quantidade de microrganismos previamente embalados, o que reduz ou elimina a necessidade de aquisição de substancial quantidade de microrganismos na forma de insumo. Adicionalmente, a invenção proporciona a seleção e utilização de microrganismos específicos já presentes no sistema ecológico, evitando ou diminuindo, desta forma, impacto ambiental indesejado ou risco. [0018] Em uma concretização, a concentração de microrganismos ou título no cultivo ex-situ é ao menos 100 vezes superior à concentração de microrganismos ou título no tanque contendo líquidos a serem tratados (tanque principal), ou curso de água, para que a adição de volumes relativamente pequenos de mosto de cultivo ex-situ enriqueça substancialmente a quantidade e concentração de microrganismos, ou título, no referido corpo receptor. Nesta concretização, a adição do mosto de cultivo ex-situ ao tanque principal modifica substancialmente o título total de microrganismos que degradam o resíduo ou efluente no referido tanque sem com isso requerer a adição de volume significativo de mosto ao tanque principal. [0019] Em uma concretização, o equipamento da invenção compreende meios para a introdução de microbolhas ao sistema de cultivo ex-situ, proporcionando melhoria substancial da difusão e solubilização de gases relevantes para o cultivo dos referidos organismos, que atingem ainda superiores títulos e/ou crescem mais rapidamente, ou promovendo a mesma através de outros sistemas de troca intensiva de gases, seja introduzindo gases desejados, ou removendo gases indesejados. [0020] Tais concretizações, independentemente uma da outra, proporcionam, dentre outras vantagens: mais microrganismos do que sistemas convencionais; a seleção de microrganismos específicos para atuar no sistema; a seleção de faixas de concentração de microrganismos para atuar no sistema; a seleção do momento em que tais microrganismos são adicionados; a elevada velocidade de alteração de concentração de microrganismo(s) no sistema, o que viabiliza o ajuste do processo de acordo com as variações do material de entrada; elevada taxa de metabolismo dos microrganismos cultivados ex-situ, para degradar e/ou transformar as substâncias indesejáveis no tanque principal; redução dos tempos de residência; maior produtividade de tratamento; redução do consumo de energia; redução ou eliminação de impacto ambiental indesejado ou de risco. [0021] É um dos objetos da invenção um equipamento para o cultivo submerso de microrganismos de interesse ambiental, referido equipamento sendo caracterizado por compreender um reator ou tanque principal para tratamento de efluentes líquidos, semi-sólidos ou de resíduos sólidos dotado de: - um ou mais subsistema(s) ex-situ de enriquecimento de cultivos microbianos, para subsequente ou concomitante introdução ao reator/tanque principal, referido subsistema compreendendo: - meios de controle de temperatura e/ou pH; - meios de agitação e/ou introdução ou troca de gases; - meios para ajustar os nutrientes, ou inibir microrganismos indesejados; e - meios de descarga total, parcial ou controlada do mosto cultivado ao referido reator ou tanque principal. [0022] Em uma concretização, o equipamento da invenção é caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender meios controlados de introdução de líquidos oriundos de by-pass do fluxo de entrada de resíduos ou efluentes. [0023] Em uma concretização, o equipamento da invenção é caracterizado pelo fato de que o referido meio de introdução de gases inclui meios para a introdução de microbolhas no meio líquido onde os microrganismos são cultivados. [0024] Em uma concretização, o equipamento da invenção é caracterizado pelo fato de que o meio de introdução de gases funciona também como meio de agitação. [0025] Em uma concretização, o equipamento da invenção adicionalmente compreende meios para ajustar a quantidade de energia introduzida no reator ou tanque de cultivo principal e/ou no(s) subsistema(s) ex-situ de enriquecimento de cultivos microbianos, proporcionando a redução do consumo de energia em momentos de pico de demanda da rede elétrica - até um mínimo que não comprometa o patamar de tratamento atingível pelos sistemas convencionais. [0026] É outro dos objetos da invenção o uso de equipamento para enriquecimento de cultivos microbianos sob condições controladas caracterizado por ser on-site e ex-situ, para subsequente ou concomitante introdução de tais microrganismos a tanques de tratamento de efluentes líquidos, semi-sólidos ou de resíduos sólidos. [0027] Em uma concretização, o referido uso é caracterizado pelo fato de que o cultivo ex-situ promove o crescimento seletivo de um ou mais microrganismos já presentes no efluente em detrimento de outros, para a subsequente reintrodução de tais microrganismos, em concentrações elevadas, ao efluente original, evitando assim a introdução de microrganismos exógenos ao ambiente específico e evitando ou reduzindo o impacto ambiental negativo ou risco. [0028] É ainda outro dos objetos da invenção um processo para enriquecimento de cultivos microbianos para aplicações ambientais caracterizado por compreender: - o cultivo on-site e submerso de microrganismos em subsistema ex-situ dotado de meios de controle de temperatura, pH e/ou de difusão de gases no meio submerso; e - a subsequente ou concomitante introdução dos microrganismos assim cultivados, a tanques de tratamento de efluentes líquidos, semi-sólidos ou de resíduos sólidos. [0029] Em uma concretização, o processo da invenção é conduzido de forma que o regime de operação é: de cultivo de microrganismos no subsistema ex-situ·, e de biotransformação no tanque principal, viabilizando assim a obtenção de produtos de interesse econômico a partir dos compostos presentes no efluente. [0030] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento, e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir.

Breve Descrição das Figuras [0031] A figura 1 mostra uma representação esquemática de um processo convencional de tratamento aeróbico de efluentes (prior art). O enriquecimento de microrganismos é feito com recirculação de parte do lodo após a clarificação. [0032] A figura 2 mostra uma representação esquemática de um equipamento convencional (20) de tratamento aeróbico de efluentes (prior art), sendo indicados: (21) entrada do efluente; (22, 23) chicanas/defletores; (24) pás para agitação e/ou aspersor de gases; (25) motor para agitação e/ou bomba de gases; (26) saída do efluente. [0033] A figura 3 mostra uma representação esquemática de uma concretização do equipamento (30) da invenção, que compreende: um tanque principal (32) para tratamento de efluentes líquidos ou de resíduos semi-sólidos; e um subsistema ex-situ (31) de enriquecimento de cultivos microbianos, para subsequente ou concomitante introdução dos microrganismos nele cultivados ao tanque de cultivo principal (32). São também indicados: (33) entrada do efluente no tanque principal; (34) opcional derivação de parte do efluente de entrada para introdução no subsistema ex-situ (31) de enriquecimento microbiano; (35) opcional entrada de nutrientes para o cultivo microbiano; (36) entrada de gases para o cultivo microbiano; (37) saída do subsistema de cultivo microbiano e alimentação ao tanque (32) principal; (38a) motor para agitação e/ou bomba de gases; (38b) pás para agitação e/ou aspersor de gases; e (39) saída do efluente. [0034] A figura 4 mostra uma representação esquemática de uma outra concretização do equipamento da invenção, sendo indicados: (40) equipamento da invenção; (41) subsistema de enriquecimento microbiano; (42) tanque principal; (43) entrada do efluente no tanque principal; (44) opcional derivação de parte do efluente de entrada para alimentar o subsistema ex-situ (41) de enriquecimento microbiano; (45) opcional entrada de nutrientes para o cultivo microbiano; (46) entrada de gases para o cultivo microbiano; (47a, 47c) motor para agitação e/ou bomba de gases; (47b, 47d) pás para agitação e/ou aspersor de gases; (48a) subsistema ou câmara de decantação de lodo; (48b) retorno do lodo decantado; (49) saída do efluente. Esta concretização da invenção difere de equipamentos congêneres pela presença dos itens (41), (44), (45), (46), (47c) e (47d), ou seja, pela presença do subsistema ex-situ (41) de enriquecimento microbiano. [0035] A figura 5 mostra uma representação esquemática de uma concretização de meio de introdução ou remoção de gases e/ou de meio de agitação. A figura ilustra um corte longitudinal de um bico ou nozzle tipo Venturi (50) para a introdução de microbolhas no meio líquido onde os microrganismos serão cultivados, sendo mostrado em (51) o ponto de entrada de líquido, em (52) o ponto de entrada de gases/ar e em (53) o ponto de saída da mistura líquido/microbolhas.

Descrição Detalhada da Criacão/lnvencão [0036] A presente invenção tem como conceito inventivo comum aos seus diversos objetos o enriquecimento ex-situ, on-site e submerso de cultivos microbianos úteis em sistemas de tratamento de efluentes líquidos ou de resíduos sólidos ou semi-sólidos, para subsequente ou concomitante introdução de tais microrganismos aos tanques contendo a biomassa a ser tratada/reaproveitada e consequente redução do consumo de energia dos sistemas de tratamento, bem como aumento da eficiência dos mesmos e/ou a utilização de efluentes como biomassa para biotransformação e obtenção de produtos de interesse econômico. [0037] O uso da invenção proporciona substancial melhoria da eficiência de sistemas de tratamento de efluentes, proporcionando: aumento substancial da disponibilidade de microrganismos em grande quantidade e em elevado estado de ativação metabólica para introdução nos sistemas de tratamento; eliminação ou minimização de dificuldades logísticas de transporte e/ou estoque de microrganismos, bem como os riscos ambientais e/ou à saúde humana decorrentes do transporte de material microbiano em grande quantidade; redução substancial do consumo de energia relacionado à introdução de gases (por exemplo, ar) necessários ao crescimento microbano; aumento substancial do desempenho de sistemas de tratamento de efluentes, com aumento da capacidade de unidades já instaladas e/ou com a redução dos custos de instação de novas unidades; a viabilização técnica da utilização de efluentes como biomassa para biotransformação. [0038] As concretizações da invenção, independentemente uma da outra, proporcionam, dentre outras vantagens: mais microrganismos do que sistemas convencionais; a seleção de microrganismos específicos para atuar no sistema; a seleção de faixas de concentração de microrganismos para atuar no sistema; a seleção do momento em que tais microrganismos são adicionados; a elevada velocidade de alteração de concentração de microrganismo(s) no sistema, o que viabiliza o ajuste do processo de acordo com as variações do material de entrada; elevada taxa de metabolismo dos microrganismos cultivados ex-situ, para degradar e/ou transformar as substâncias indesejáveis no tanque principal; redução dos tempos de residência; maior produtividade de tratamento; redução do consumo de energia. [0039] A disponibilização de grandes quantidades de microrganismos cultivados de acordo com a presente invenção e em elevado estado de ativação metabólica, para subsequente introdução no meio onde tais resíduos se encontram é uma alternativa interessante e promissora e se distingue das demais abordagens congêneres, como será demonstrado em mais detalhes a seguir. A presente invenção provê uma solução para estes e outros problemas técnicos, ao proporcionar um equipamento e processo de enriquecimento microbiano on-site e ex-situ, ou seja, junto ao local onde o tratamento será realizado (on-site) - porém em local separado do tanque principal (ex-situ) onde o tratamento biológico de resíduos sólidos ou efluentes líquidos é normalmente realizado. Ao realizar o enriquecimento de microrganismos específicos fora de tais tanques, porém junto às unidades ou estações de tratamento, vários dos problemas técnicos acima referidos são resolvidos concomitantemente - com a adicional vantagem de viabilizar o uso de microrganismos do próprio ambiente, dispensando o uso de microrganismos exógenos e/ou exóticos, que trazem riscos ambientais e dificuldades regulatórias. [0040] A presente invenção também proporciona uma solução para o problema da elevada energia requerida para a introdução de ar e/ou sua dissolução no corpo líquido, que ocorre nos sistemas convencionais, ao disponibilizar um equipamento que consiste em um reator ou tanque de cultivo principal dotado de subsistema ex-situ de enriquecimento de cultivos microbianos. A quantidade de energia requerida para a obtenção de elevados títulos de microrganismos no equipamento da invenção é substancialmente menor do que aquela necessária ao cultivo de microrganismos em reatores ou tanques de cultivo convencionais, Referido equipamento viabiliza, na prática, um processo on-site no qual os organismos são cultivados ex-situ, reduzindo substancialmente essas e outras limitações de obtenção de elevados títulos de microrganismos. [0041] Em uma concretização, são introduzidas microbolhas de ar e/ou oxigênio no meio líquido de cultivo ex-situ e/ou ao corpo líquido ao qual os organismos serão introduzidos, aumentando substancialmente a taxa de dissolução do oxigênio ao(s) referido(s) corpo(s) líquido(s) e com isso reduzindo um dos principais gargalos para o crescimento microbiano. A introdução de gases desejáveis (oxigênio) e/ou a remoção de gases indesejáveis (como metano, H2S e outros) através de uso de sistemas de introdução intensiva de microbolhas contribui neste processo. [0042] Em outra concretização, são introduzidas microbolhas de C02 e/ou nitrogênio no meio líquido de cultivo ex-situ e/ou ao corpo líquido ao qual os organismos serão introduzidos, para promover digestão anaeróbica e/ou a produção de biogás, ou em processo para diminuir ou aumentar seletivamente componentes inorgânicos (ex. amônia, nitritos, fosfato, ácidos, álcalis ou sais) ou orgânicos (defensivos agrícolas, lipídeos, proteínas e peptídios, açúcares, petróleo e seus derivados, tintas e corantes ou outros compostos industriais ou domésticos), condições seletivas de pH, nutrientes, e inibidores são aplicadas ao sistema de modo a promover o enriquecimento ex-situ de microrganismos desejados, e a diminuição relativa ou absoluta de microrganismos indesejados. [0043] É um dos objetos da invenção um equipamento para o cultivo submerso de microrganismos de interesse ambiental, referido equipamento sendo caracterizado por compreender um reator ou tanque principal para tratamento de efluentes líquidos, semi-sólidos ou de resíduos sólidos dotado de: - um ou mais subsistema(s) ex-situ de enriquecimento de cultivos microbianos, para subsequente ou concomitante introdução ao reator/tanque principal, referido subsistema compreendendo: - meios de controle de temperatura e/ou pH; - meios de agitação e/ou introdução ou troca de gases; - meios para ajustar os nutrientes, ou inibir microrganismos indesejados; e - meios de descarga total, parcial ou controlada do mosto cultivado ao referido reator ou tanque principal. [0044] Em uma concretização, o equipamento da invenção é caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender meios controlados de introdução de líquidos oriundos de by-pass do fluxo de entrada de resíduos ou efluentes. [0045] Em uma concretização, o equipamento da invenção é caracterizado pelo fato de que o referido meio de introdução de gases inclui meios para a introdução de microbolhas no meio líquido onde os microrganismos são cultivados. [0046] Em uma concretização, o equipamento da invenção é caracterizado pelo fato de que o meio de introdução de gases funciona também como meio de agitação. [0047] O equipamento da invenção proporciona uma alternativa eficiente e vantajosa às demais abordagens atualmente disponíveis para o cultivo de microrganismos utilizados em aplicações ambientais. A figura 1 (prior art) ilustra uma das abordagens conhecidas no estado da técnica, que consiste de uma etapa de cultivo aeróbico de microrganismos e reintrodução de lodo oriundo de etapa subsequente de clarificação. Através desta abordagem, o título de microrganismos no equipamento de cultivo aeróbico pode ser aumentado, porém não é viável a seleção de microrganismos específicos para introdução no referido equipamento. [0048] A figura 2 (prior art) mostra uma representação esquemática de um equipamento para o tratamento aeróbico de efluentes dotado de motor, sistema de aeração e misturação, entrada e saída de efluente. [0049] As abordagens mostradas nas figuras 1 e 2 não proporcionam os mesmos efeitos técnicos que a invenção. Além disso, não proporcionam todos os efeitos técnicos da invenção de forma concomitante: a seleção de microrganismos específicos para introdução no tanque de tratamento/sistema; a seleção de faixas de concentração de microrganismos para atuar no sistema; a seleção do momento em que tais microrganismos são adicionados; a elevada velocidade de alteração de concentração de microrganismo(s) no sistema, o que viabiliza o ajuste do processo de acordo com as variações do material de entrada; a redução dos tempos de residência; a maior produtividade de tratamento; a redução do consumo de energia. O equipamento da invenção proporciona muito mais flexibilidade de operação do que os convencionais e uma ampliação significativa do título de microrganismos e consequentemente da capacidade de remoção de carga orgânica. [0050] É outro dos objetos da invenção o uso de equipamento para enriquecimento de cultivos microbianos sob condições controladas caracterizado por ser on-site e ex-situ, para subsequente ou concomitante introdução de tais microrganismos a tanques de tratamento de efluentes líquidos, semi-sólidos ou de resíduos sólidos. [0051] Em uma concretização, o referido uso é caracterizado pelo fato de que o cultivo ex-situ promove o crescimento seletivo de um ou mais microrganismos já presentes no efluente em detrimento de outros, para a subsequente reintrodução de tais microrganismos, em concentrações elevadas, ao efluente original, evitando assim a introdução de microrganismos exógenos ao ambiente específico e evitando ou reduzindo o impacto ambiental negativo ou risco. [0052] É ainda outro dos objetos da invenção um processo para enriquecimento de cultivos microbianos para aplicações ambientais caracterizado por compreender: - o cultivo on-site, ex-situ e submerso de microrganismos em um equipamento dotado de meios de controle de temperatura, pH e/ou de difusão de gases no meio submerso; e - a subsequente ou concomitante introdução dos microrganismos assim cultivados, a tanques de tratamento de efluentes líquidos, semi-sólidos ou de resíduos sólidos. [0053] Os referidos microrganismos são selecionados do grupo que compreende bactérias, Archaea, leveduras, fungos ou protozoários, ou qualquer mistura dos mesmos. [0054] Em uma concretização, o processo da invenção é conduzido a partir da utilização de ao menos parte do volume de um efluente líquido a ser tratado, por derivação em sistema de by-pass ou em sistema sequencial, como fonte de matéria orgânica e/ou de microrganismos a serem enriquecidos no subsistema ex-situ e subsequente ou concomitante introdução ou reintrodução do material enriquecido de microrganismos ao corpo líquido original. Em outra concretização, compostos inorgânicos ou orgânicos são adicionados ou removidos do líquido efluente de modo a promover especificamente espécies de microrganismos desejados e/ou inibir o crescimento ou permanência de espécies de microrganismos indesejados. [0055] Em uma concretização, a introdução e difusão ou solubilização de gases relevantes, ou ainda a remoção de gases indesejados através do equipamento da invenção, promove o crescimento seletivo de microrganismos. Em uma concretização, o processo da invenção compreende a introdução de microbolhas no sistema líquido de cultivo do subsistema ex-situ e/ou ao reator/tanque de cultivo principal, proporcionando melhoria substanciai da difusão e solubilização de gases relevantes para o cultivo dos referidos organismos. [0056] O processo da invenção é aplicável, dentre outros, ao tratamento de esgotos sanitários domiciliares. A composição do esgoto sanitário pode ser exemplificada na tabela 1 abaixo, que também mostra os valores aproximados dos respectivos componentes que chegam por dia a uma estação de tratamento de efluentes sanitários oriundos de uma população de 1,5 milhões de habitantes (considerando vazão de 2.500 L/s e densidade do esgoto de 1,0): Tabela 1 - Esgoto sanitário doméstico e quantidades geradas por dia de algumas substâncias. [0057] Como pode ser observado na tabela 1, a quantidade de matéria orgânica que chega diariamente às estações de tratamento de efluentes domésticos é muito grande. A presente invenção proporciona substanciais vantagens e resolve problemas técnicos relevantes para o tratamento e/ou reaproveitamento desta biomassa, carga orgânica ou componentes individuais. O equipamento e/ou o processo da invenção viabiliza(m), na prática, o aproveitamento desta enorme fonte de biomassa como insumo, notadamente quando o processo da invenção é conduzido de forma que o regime de operação é: de cultivo de microrganismos no subsistema ex-situ; e de biotransformação no tanque principal, viabilizando assim a obtenção de produtos de interesse econômico a partir dos compostos presentes no efluente. [0058] Os exemplos a seguir mostrados têm o intuito somente de exemplificar algumas das inúmeras maneiras de se concretizar a invenção sem, contudo, limitar o escopo da mesma.

Exemplo 1. Equipamento para enriquecimento ex-situ de Cultivo Microbiano [0059] A figura 3 mostra uma representação esquemática de uma concretização da invenção, indicando um equipamento (30) que compreende: um tanque principal (32) para tratamento de efluentes líquidos ou de resíduos semi-sólidos; e um subsistema ex-situ (31) de enriquecimento de cultivos microbianos, para subsequente ou concomitante introdução dos microrganismos nele cultivados ao tanque principal (32). São também indicados: (33) entrada do efluente no tanque principal; (34) opcional derivação de parte do efluente de entrada para introdução no subsistema ex-situ (31) de enriquecimento microbiano; (35) opcional entrada de nutrientes para o cultivo microbiano; (36) entrada de gases para o cultivo microbiano; (37) saída do subsistema de cultivo microbiano e alimentação ao tanque (32) principal; (38a) motor para agitação e/ou bomba de gases; (38b) pás para agitação e/ou aspersor de gases; e (39) saída do efluente. [0060] O equipamento da invenção proporciona muito mais flexibilidade de operação e uma ampliação significativa do título de microrganismos e consequentemente da capacidade de remoção de carga orgânica. O título de microrganismos no subsistema (31) de cultivo ex-situ é ao menos 100 vezes superior ao título de microrganismos no tanque (32) contendo o volume principal do efluente a ser tratado. Dependendo das condições de operação esse título pode ser entre 1.000 e 10.000 vezes superior, comparando-se os títulos no subsistema (31) e no tanque principal (32). Consequentemente, uma das vantagens proporcionadas pelo equipamento da invenção é o fato de que a adição de volumes relativamente pequenos de mosto de cultivo do subsistema de cultivo ex-situ (31) ao tanque principal (32) proporcionam o enriquecimento substancial da quantidade e concentração de microrganismos, ou título, no referido tanque principal. Esse substancial efeito técnico viabiliza o projeto e operação de equipamentos nos quais a relação de volumes entre o subsistema (31) e o tanque principal (32) pode ser de 1:100 a 1:10.000. A faixa de proporções pode ser até mais ampla, a depender do caso específico e/ou das condições de operação. De se notar que a quantidade de gases requerida para um volume de 100 a 10.000 vezes menor de líquido é também substancialmente menor. Consequentemente, a quantidade de energia requerida para introduzir gases em tal volume menor é também substancialmente menor. Assim, a obtenção de elevadas concentrações de microrganismos no subsistema (31) do equipamento da invenção é viabilizada com substancial redução da energia, especialmente quando comparada à energia requerida para a introdução de gases (e semelhante concentração de microrganismos) em sistemas aeróbicos convencionais.

Exemplo 2. Equipamento para enriquecimento ex-situ de Cultivo Microbiano com reciclo de iodo [0061] Vantagens semelhantes àquelas proporcionadas pelo equipamento do exemplo 1 são proporcionadas pelo equipamento de outra concretização da invenção, esquematicamente mostrado na figura 4. O equipamento (40) desta concretização da invenção compreende: (41) subsistema de enriquecimento microbiano; (42) tanque principal; (43) entrada do efluente no tanque principal; (44) opcional derivação de parte do efluente de entrada para alimentar o subsistema ex-situ (41) de enriquecimento microbiano; (45) opcional entrada de nutrientes para o cultivo microbiano; (46) entrada de gases para o cultivo microbiano; (47a, 47c) motor para agitação e/ou bomba de gases; (47b, 47d) pás para agitação e/ou aspersor de gases; (48a) subsistema ou câmara de decantação de lodo; (48b) retorno do lodo decantado; (49) saída do efluente. Esta concretização da invenção difere de equipamentos congêneres (dotados de câmara ou subsistema de decantação de lodo) pela presença dos itens (41), (44), (45), (46), (47c) e (47d), ou seja, pela presença do subsistema ex-situ (41) de enriquecimento microbiano.

Exemplo 3. Equipamento para enriquecimento ex-situ de Cultivo Microbiano dotado de gerador de Microbolhas [0062] Em uma concretização, o equipamento da invenção adicionalmente compreende meios para a introdução de microbolhas no meio líquido onde os microrganismos são cultivados. A figura 5 ilustra uma concretização de meio de introdução de gases e/ou meio de agitação, consistindo de um bico ou nozzie tipo Venturi (50) para a introdução de microbolhas no meio líquido onde os microrganismos são cultivados. São mostrados: em (51) o ponto de entrada de líquido, em (52) o ponto de entrada de gases e em (53) o ponto de saída da mistura líquido/microbolhas. No equipamento da invenção dispositivo de introdução de microbolhas como o ilustrado na figura 5, ou outros tipos análogos, é presente no subsistema de enriquecimento ex-situ e/ou no tanque principal. [0063] Uma vez que nas condições convencionais a quantidade do referido microrganismo em tanques de tratamento de esgoto é algumas ordens de magnitude inferior, o controle da população microbiana no referido tanque pode ser feito pela adição do conteúdo do cultivo ex-situ da presente invenção em uma proporção de 1/1000 ou menor. É importante ressaltar que esta não é a única vantagem da da presente invenção: a obtenção de elevados títulos de microrganismos fora do tanque de tratamento de esgoto e sua subsequente adição, em elevada quantidade e alto estado de ativação metabólica, potencializa a eficiência do tratamento de efluentes pelas razões já indicadas neste relatório. Adicionalmente, o uso de cultivo ex-situ com introdução de microbolhas proporciona também a elaboração de estratégias de co-cultivo ex-situ de outro(s) organismo(s) (isoladamente ou em consórcio) em condições diferentes de aeração/gases dissolvidos, para adicional camada de controle indireto de consórcio(s) de organismos no tanque de tratamento principal. Exemplo 4. Processo de Enriquecimento ex-situ de Microrganismos para aplicações ambientais [0064] Uma concretização do processo para enriquecimento de cultivos microbianos para tratamento de esgoto sanitário doméstico compreende: - o cultivo on-site e submerso de microrganismos em um equipamento (30, 40) dotado subsistema ex situ (31, 42) de cultivo compreendendo meios de controle de temperatura, pH e/ou de difusão de gases no meio submerso; e - a subsequente ou concomitante introdução dos microrganismos assim cultivados, ao tanque principal (30, 40) de tratamento de efluentes líquidos. [0065] O processo da invenção proporciona diversas vantagens: a obtenção de elevados títulos de microrganismos fora do tanque principal de tratamento de esgoto e sua subsequente adição, em elevada quantidade e alto estado de ativação metabólica, potencializa a eficiência do tratamento de efluentes por ao menos cinco razões concomitantes e sinérgicas: (i) aumento da eficiência do tratamento devido ao controle, virtualmente à escolha, do título de microrganismos presentes no tanque - proporcionado pela adição de diminutos volumes de líquido concentrado em microrganismos (concentração 1000 x maior ou mais) obtidos com o cultivo ex-situ; (ii) substancial parte da aeração requerida em tanques de tratamento de efluentes convencionais é utilizada para o crescimento dos organismos, o que não necessariamente implica na redução de carga orgânica. Assim, ao introduzir elevados títulos de microrganismos nos tanques de tratamento, praticamente toda a aeração neles introduzida é utilizada para o consumo e/ou bioconversão imediata da biomassa/carga orgânica pelos microrganismos altamente ativados; (iii) proporciona a escolha de consórcios de microrganismos em títulos e/ou proporções de difícil obtenção em tanques convencionais; (iv) proporciona a introdução seletiva de organismos especificamente adaptados à degradação de substâncias de difícil degradação e que ocasionalmente entram no sistema. O monitoramento da composição do efluente antes da entrada nos tanques de tratamento (ou mesmo durante) viabiliza a partida de um cultivo ex-situ do organismo adequado à sua degradação e introdução no tanque, em tempo hábil para evitar substanciais oscilações indesejáveis no tanque. [0066] De se notar, neste contexto, que o tempo de residência típico em tanques de tratamento de esgotos domésticos, para citar um exemplo, é de 18 a 36h. Assim, o tempo de cultivo no subsistema ex-situ do equipamento da invenção, sendo substancialmente menor (entre 4 e 8h, dependendo do tamanho e/ou regime de operação), viabiliza a adoção de medidas de controle em tempo hábil para evitar a redução de eficiência no sistema e, ao contrário, aumentá-la; (v) o sistema proporciona a seleção e promoção do crescimento de microrganismos já presentes no efluente e aptos a degradar os compostos inorgânicos e/ou orgânicos, em detrimento dos microrganismos indesejados no efluente, e através da promoção de vantagem competitiva drástica, obter o efeito desejado no efluente, sem introdução de organismos alheios ao ambiente evitando ou minimizando impactos ambientais ou riscos. [0067] Os versados na arte imediatamente compreenderão que o cultivo ex-situ de outro(s) organismo(s) (isoladamente ou em consórcio) pode ser concretizado a partir do conceito ora exemplificado. O uso de equipamentos de cultivo ex-situ sequenciais e/ou em paralelo, para controle indireto de consórcio(s) de organismos no tanque de tratamento principal, é outra concretização imediatamente possível para os técnicos no assunto a partir dos presentes ensinamentos.

Exemplo 5: Processo de Tratamento de água de manque ou de lago poluído, através de seleção de microrqanismos do próprio meio, enriquecimento dos mesmos e retorno ao curso de água [0068] Uma concretização da invenção é voltada especificamente a resolver um problema regulatório, que frequentemente impossibilita o tratamento de cursos d’ agua, como lagos, lagoas, rios, canais, braços de rios ou do mar, baías etc. A dificuldade docorrente da proibição da introdução de microrganismos exógenos em tais corpos, por seu possível e/ou desconhecido impacto ambiental, é resolvida pelo uso do equipamento da invenção junto a tais corpos d'água. Fazendo-se referência à figura 3, tem-se que nesta concretização, o equipamento da invenção é substancialmente menor, uma vez que o tanque (32) tem função de homogenização do fluxo líquido oriundo do corpo d'água que entra pela entrada (33) como Ifuxo de saída (37) do subsistema ex-situ de cultivo (31) e de descarga (39) de volta ao corpo d'água. Assim sendo, o tanque (32) é substancialmente menor do que os tanques convencionais de sistemas de tratamento de efluentes. Dependendo do corpo d'água em questão, o equipamento da invenção pode ser portátil e/ou instalado em posições móveis ou modificáveis. Em corpos d'água longos, como rios, podem ser utilizados vários equipamentos da invenção, cada um em um regime de operação apropriado para as características de composição e remoção de compostos indesejáveis.

Exemplo 6. Processo para enriquecimento ex-situ de Microrqanismos e subsequente alteração de regime metabólico [0069] O equipamento da invenção proporciona a introdução e difusão ou solubilização de gases relevantes, ou ainda a remoção de gases indesejados, promovendo o crescimento seletivo de certos microrganismos em detrimento de outros. Em uma concretização, o equipamento de invenção proporciona o ajuste das condições de introdução de gases para aclimatação metabólica dos microrganismos no sistema de cultivo. Em um contexto de processo de enriquecimento, microrganismos são cultivados no subsistema ex-situ (31, 41) em condições de aeração e elevada velocidade de multiplicação celular, para subsequente introdução dos microrganismos assim cultivados ao tanque principal (32, 42) operado em condições de pouca ou nenhuma aeração, ou ainda em anaerobiose. Este processo é particularmente adequado ao uso de microrganismos facultativos, como certas leveduras. As capacidades do equipamento da invenção viabilizam, portanto, um processo biotecnológico com ambas as condições de enriquecimento microbiano e controle metabólico (que de outra forma poderíam ser mutuamente excludentes) em um único equipamento/processo. O equipamento da invenção proporciona também o ajuste dos níveis/teores de gases relevantes no sistema líquido, de forma que a diferença entre os teores de gases no subsistema ex-situ (31,41) e no tanque principal (32, 42), de forma que seja otimizada para melhor desempenho microbiano. Em uma concretização, o regime de operação é de cultivo de microrganismos no subsistema ex-situ e de biotransformação no tanque principal. Assim, o processo da invenção particularmente útil para a conversão dos compostos no efluente em outros produtos de utilidade, como biogás, combustível, fertilizante, ração animal ou matérias-primas para outros processos.

Exemplo 7. Economia de Energia no Tratamento de Efluentes [0070] Um sistema de tratamento de efluentes domésticos dotado de um equipamento e/ou processo on-site de cultivo ex-situ, de acordo com a presente invenção, é particularmente útil para a operação energeticamente eficiente. Além de reduzir a quantidade de energia requerida para um mesmo patamar de tratamento de efluentes, referidos equipamento e processo proporcionam redução do tempo de residência necessário à obtenção de um mesmo patamar de tratamento/remoção de carga orgânica que os sistemas convencionais. Consequentemente, o equipamento e o processo da invenção podem ser operados com ajuste na quantidade e de energia utilizada no sistema de tratamento, de forma síncrona ou anti-síncrona aos ciclos de disponibilidade de energia no sistema elétrico que supre a planta de tratamento. Neste contexto, uma vez que o tempo de residência médio do líquido no equipamento da invenção é menor que o tempo de residência dos sistemas convencionais, o processo da invenção viabiliza maior flexibilidade no ajuste da operação de acordo com o tempo de ciclo de demanda energética no sistema elétrico onde o sistema de tratamento está conectado - dado que os meios para ajustar a quantidade de energia introduzida no sistema de tratamento desempenham substancial alteração dos custos ou riscos energéticos de operação tanto da planta de tratamento quanto do sistema elétrico na qual o mesmo é conectado. A aplicação do conceito inventivo da presente invenção adicionalmente proporciona, portanto, ajuste do uso de energia no equipamento da invenção para que os momentos de maior consumo de energia do equipamento ocorram em momentos de maior disponibilidade ou menor custo de energia oferecida pelo operador do sistema. Do ponto de vista do operador do sistema, a invenção é particularmente útil para diminuir a quantidade de energia consumida pelos sistemas de tratamento, podendo tal redução ser ampliada em momentos de pico de demanda, aumentando a segurança e reduzindo os riscos de falhas no sistema. O uso da invenção também proporciona a redução do consumo de energia em momentos de pico, por que o equipamento da invenção pode ter o consumo de energia reduzido em tais momentos até um mínimo que não comprometa o patamar de tratamento atingível pelos sistemas convencionais. Estes efeitos técnicos da invenção são altamente relevantes e de difícil obtenção pelos sistemas convencionais, trazendo substanciais vantagens: do ponto de vista do operador do sistema elétrico, o uso da invenção aumenta a eficiência do sistema elétrico como um todo, notadamente em sistemas elétricos baseados em usinas hidrelétricas, nas quais a energia produzida não é armazenada, ao menos não adequadamente ou substancialmente. A invenção contribui, portanto, para reduzir o consumo de energia. Além disso, também proporciona a redução, seletiva no tempo, do impacto de seu consumo de energia sobre sistemas elétricos, que podem assim ser operados com menos variação de demanda em momentos críticos - como é o caso de picos típicos de demanda que são critério de dimensionamento de sistemas de energia seja inferior àquele observado sem o uso da invenção. [0071] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outros variantes, abrangidos no escopo das reivindicações anexas.

Claims (14)

1. A proteção, no âmbito do inciso XXIX do artigo 5Q da constituição federal, da criação industrial caracterizada por ser substancialmente conforme descrita nas páginas 1 a 28 desse relatório.

2. A manutenção do segredo da criação industrial caracterizada por ser substancialmente conforme descrita nas páginas 1 a 27 desse relatório.

3. Equipamento para enriquecimento de cultivos microbianos para aplicações ambientais caracterizado por compreender: - um reator ou tanque de cultivo principal para tratamento de efluentes líquidos, semi-sólidos ou de resíduos sólidos dotado de: - um ou mais subsistema(s) ex-situ de enriquecimento de cultivos microbianos, para subsequente ou concomitante introdução ao reator/tanque principal, referido subsistema compreendendo: - meios de controle de temperatura e/ou pH; - meios de agitação e/ou introdução de gases; e - meios de descarga total, parcial ou controlada do mosto cultivado ao referido reator ou tanque de cultivo principal.

4. Equipamento de acordo com a reivindicação 3 caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender meios controlados de introdução de líquidos oriundos de by-pass do fluxo de entrada de resíduos ou efluentes.

5. Equipamento de acordo com a reivindicação 3 caracterizado pelo fato de que o referido meio de introdução de gases inclui meios para a introdução de microbolhas no meio líquido onde os microrganismos são cultivados.

6. Equipamento de acordo com a reivindicação 3 caracterizado pelo fato de que o meio de introdução de gases funciona também como meio de agitação

7. Equipamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6 caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender meios para ajustar a quantidade de energia introduzida no reator ou tanque de cultivo principal e/ou no(s) subsistema(s) ex-situ de enriquecimento de cultivos microbianos.

8. Uso de um sistema de enriquecimento de cultivos microbianos para aplicações ambientais caracterizado pelo fato de ser ex-situ, on-site e submerso, para subsequente ou concomitante introdução de tais cultivos microbianos a reatores/tanques de tratamento de efluentes líquidos, semi-sólidos ou de resíduos sólidos.

9. Uso de acordo com a reivindicação 8 caracterizado pelo fato do cultivo ex-situ promover o crescimento seletivo de um ou mais microrganismos já presentes no efluente, em detrimento de outros, para a subsequente reintrodução de tais microrganismos, em concentrações elevadas, ao efluente original.

10. Processo para enriquecimento de cultivos microbianos para aplicações ambientais caracterizado por compreender: - o cultivo on-site e submerso de microrganismos em subsistema ex-situ dotado de meios de controle de temperatura, pH e/ou de difusão de gases no meio submerso; e - a subsequente ou concomitante introdução dos microrganismos assim cultivados, a tanques de tratamento de efluentes líquidos, semi-sólidos ou de resíduos sólidos.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de que o regime de operação é de cultivo de microrganismos no subsistema ex-situ e de biotransformação no tanque principal.

12. Processo de acordo com a reivindicação 10 ou 11 caracterizado pelo fato de compreender uma etapa de introdução controlada, ao referido equipamento, de líquidos oriundos de by-pass do fluxo de entrada de resíduos ou efluentes.

13. Processo de acordo com a reivindicação 10, 11 ou 12 caracterizado pelo fato de que a etapa de difusão de gases inclui meios para a introdução de microbolhas no meio líquido onde os microrganismos são cultivados.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10-13 caracterizado pelo fato de que a etapa introdução de gases funciona também como meio de agitação.