BR112012013332B1

BR112012013332B1 - método e aparelho para tratamento biológico de esgoto

Info

Publication number: BR112012013332B1
Application number: BR112012013332-2A
Authority: BR
Inventors: Li Dayong; Li Jinmin; Zhou Liankui
Original assignee: Li Dayong; Li Jinmin; Zhou Liankui
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2019-10-29
Also published as: AR079612A1; BR112012013332A2; KR20120096559A; WO2011066790A1; NZ600892A; AU2010327173A1; JP5643836B2; JP5685265B2; AU2010327284B2; MX2012006387A; MY168200A; EA024049B1; BR112012013336B1; EP2508490A1; KR20120113746A; MY178078A; AU2010327173B2; EA201290399A1; IL219713A; EA201290421A1

Abstract

método e aparelho para tratamento de lodo e uso dos mesmos em tratamento biológico de esgoto. trata-se de um método e um aparelho de tratamento de todo compreende as seguintes etapas: (1) misturar uma carga de lodo a partir do processo de tratamento biológico de efluentes com uma primeira mistura compreendendo lodo e água para obter uma segunda mistura; (2) aerar a segunda mistura para obter uma quarta mistura; (3) tratar a terceira mistura sob condições anóxicas para obter uma quarta mistura; (4) separar a quarta mistura para obter um líquido sobrenadante e uma primeira mistura; onde a quantidade do lodo na primeira mistura concentrada à etapa (1), usando como a primeira mistura; onde a quantidade do lodo na primeira mistura concentrada não retornou à etapa (1) sendo menor do a da carga de lodo. a aplicação do método de tratamento de lodo para tratamento biológico de efluentes é fornecida e o método de tratamento de lodo pode operar estavelmente por um longo período de tempo sem a necessidade de descarregar lodo.

Description

O presente pedido reivindica as prioridades dos seguintes pedidos de patente: (1) Pedido de Patente chinês, No. 200910249722.X, depositado em 1 de dezembro de 2009; e (2) Pedido de Patente chinês, No. 201010000737.5, depositado em 15 de janeiro de 2010, cujos conteúdos são incorporados no presente por referência.

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um método e a um aparelho para tratamento de lodo e seu uso no tratamento biológico de esgoto, em particular a um método e um aparelho para tratamento de redução de lodo, bem como um método e um aparelho para o tratamento biológico de esgoto empregando o método de tratamento de redução de lodo.

Fundamentos da Invenção

A poluição da água está se tornando um assunto cada vez mais sério, tanto que é necessário tratar vários esgotos de forma econômica e eficaz. Atualmente, milhares de estações de tratamento de esgoto estão sendo construídas pelo mundo, e mais estações de tratamento de esgoto serão construídas com o desenvolvimento de consciências e exigências ambientais.

O tratamento biológico de esgoto é amplamente aplicado ao tratamento de esgoto devido às suas excelentes vantagens de alto desempenho e baixo consumo de energia, e as tecnologias de tratamento biológico de esgoto representadas com tecnologias de lodo ativado e tecnologias de membrana biológica são usadas com sucesso no tratamento de esgoto e na redução da poluição. Entretanto, as tecnologias de tratamento biológico de esgoto da técnica anterior ainda têm algumas desvantagens.

Em processos práticos, muitas estações de tratamento de esgoto têm que enfrentar os seguintes desafios: (1) a quantidade insuficiente de carga de esgoto, principalmente devido ao design avançado e falhas no sistema de esgoto sanitário, que podem influenciar a operação do aparelho de tratamento de esgoto; (2) a qualidade instável da carga de esgoto, principalmente devido à drenagem de efluentes industriais para o sistema de esgoto sanitário e às mudanças no hábito de vida geradas por férias e variações sazonais, que podem gerar uma carga de choque que influencia os efeitos do tratamento de esgoto; (3) a deficiência de fonte de carbono, como um problema comum das estações de tratamento de esgoto, principalmente atribuído aos hábitos de vida moderna, que pode resultar no desequilíbrio de nutrientes em organismos e influenciar os efeitos de remoção de nitrogênio e fósforo. Frente a essas mudanças, os métodos de lodo ativado convencionais geralmente têm as seguintes desvantagens: (1) a baixa concentração de biomassa na bacia de aeração; (2) baixa capacidade de resistir à carga de choque em termos de qualidade e quantidade de carga de esgoto; (3) fácil acúmulo de lodo; (4) alta produção de lodo; (5) alto custo na construção e operação, e grande espaço físico, etc.

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Em particular, as tecnologias de tratamento biológico de esgoto convencionais geralmente têm um problema notável de produção de uma grande quantidade de lodo. O custo para tratar o lodo geralmente é muito alto, e é aproximadamente de 50 a 60% do custo total para a construção e a operação de uma estação de tratamento de esgoto. O lodo residual precisa ser tratado e então aumenta o custo de operação e limita a escolha dos métodos de tratamento de lodo ativado. Em geral, os métodos de redução de lodo incluem os métodos digestivos (incluindo os métodos digestivos anaeróbios e os métodos digestivos aeróbios), o método de tratamento térmico de lodo, tal como métodos de oxidação via úmida, métodos de concentração de lodo tal como métodos de adensamento por gravidade e métodos flotação por ar, métodos de desidratação de lodo tais como métodos de desidratação mecânica e métodos de agregação química, métodos de desidratação de lodo tais como métodos de desidratação natural e métodos de secagem no forno. Entretanto, esses métodos não são ainda suficientes de abordar os problemas de descarga de lodo.

O pedido de patente chinês No. CN10148119A descreve um método de tratamento de esgoto com um refluxo de lodo para digestão e redução, no qual um lodo residual retorna para uma bacia de sedimentação anaeróbia e se acumula no fundo da mesma por um longo período de tempo de tal forma a digerir e reduzir o lodo, enquanto uma carga de esgoto passa através da bacia de sedimentação anaeróbia e é então submetida a um tratamento de esgoto para obter água purificada e lodo residual, no qual o lodo não digerido precisa ser removido periodicamente.

O pedido de patente US 2002/0030003A1 descreve um sistema de lodo ativado e método, no qual os efluentes são tratados com lodo em um tanque de contato, então o lodo e a água são separados em um separador de sólidos/líquidos, o lodo separado e uma parte dos efluentes são misturados e aerados em uma bacia de digestão para digerir e reduzir o lodo, a mistura aerada de lodo e água retorna parcialmente à bacia de contato e é parcialmente descarregada.

Em adição, o tratamento biológico convencional de lodo geralmente não é bom na remoção de fósforo. O fósforo é o principal fator de restrição causando eutrofização de corpos d' água, e é um elemento importante para o desenvolvimento sustentável do ser humano. Portanto, o controle do teor de fósforo no corpo d'água é gradualmente rigoroso, e está mudando de única “remoção” para “recuperação”. Atualmente, as tecnologias de desfosforização são principalmente baseadas em bactérias de acúmulo de fósforo que podem absorver e acumular uma grande quantidade de fósforo sob condições aeróbias após a liberação de fósforo sob condições anaeróbias. Portanto, uma certa quantidade de lodo é ainda descarregada para finalmente remover o fósforo, que também desafia a redução de lodo.

Em resumo, novos métodos de tratamento de lodo e métodos de tratamento de lodo precisam ainda ser desenvolvidos para abordar os problemas acima, especialmente os

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3/51 problemas de redução de lodo.

Sumário da Invenção

Em um aspecto, a presente invenção fornece um método para tratamento de lodo, compreendendo as seguintes etapas:

(1) misturar uma carga de lodo a partir de um processo de tratamento biológico de lodo com um primeiro licor misto para obter um segundo licor misto;

(2) submeter o segundo licor misto a um processo de fornecimento de oxigênio para obter um terceiro licor misto;

(3) submeter um terceiro licor misto a um processo anóxico para obter um quarto licor misto;

(4) separar o quarto licor misto para obter um líquido sobrenadante e um primeiro licor misto concentrado; e (5) descarregar o líquido sobrenadante, e retornar ao menos uma parte do primeiro licor misto concentrado como o primeiro licor misto à etapa (1), onde a quantidade de lodo do primeiro licor misto concentrado que não retorna para a etapa (1) é menor do que a quantidade de lodo da carga de lodo.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, na etapa (5), uma proporção adequada, tal como ao menos 60%, preferencialmente ao menos 65%, mais preferencialmente ao menos 70%, mais preferencialmente ao menos 75%, mais preferencialmente ao menos 80%, mais preferencialmente ao menos 85%, mais preferencialmente ao menos 90%, mais preferencialmente 93%, mais preferencialmente ao menos 95%, mais preferencialmente ao menos 98%, mais preferencialmente essencialmente 100% do primeiro licor misto concentrado retorna para a etapa (1) e é usada como o primeiro licor misto, e opcionalmente o primeiro licor misto concentrado que não retorna para a etapa (1) é descarregado. Em outras palavras, na etapa (5), a quantidade de lodo do primeiro licor misto concentrado que não retorna para a etapa (1) pode ser de qualquer proporção da quantidade de lodo da carga de lodo, por exemplo, a proporção pode ser menor do que aproximadamente 40%, menor do que aproximadamente 35%, menor do que aproximadamente 30%, menor do que aproximadamente 25%, menor do que aproximadamente 20%, menor do que aproximadamente 15%, menor do que aproximadamente 13%, menor do que aproximadamente 10%, menor do que aproximadamente 8%, menor do que aproximadamente 5%, menor do que aproximadamente 3%, menor do que aproximadamente 1% ou aproximadamente 0%. De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, na etapa (5), essencialmente todo o primeiro licor misto concentrado retorna para a etapa (1) e é usado como o primeiro licor misto.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, na etapa (1), um nutriente orgânico (preferencialmente uma carga de esgo

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4/51 to) é misturado com a carga de lodo e com o primeiro licor misto para obter o segundo licor misto. Em outras palavras, a etapa (1) ainda compreende introduzir uma carga de esgoto no primeiro licor misto.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, na etapa (1), a relação de fluxo da carga de lodo para a carga de esgoto é 1:0,01 a 1:100, preferencialmente 1:0,1 a 1:10, mais preferencialmente 1:0,5 a 1:5. Especificamente, a relação de fluxo da carga de lodo para a carga de esgoto pode ser qualquer valor adequado, tal como 1:100 a 1:50, 1:50 a 1:20, 1:20 a 1:10, 1:10 a 1:5, 1:5 a 1:2, 1:2 a 1:1,5, 1:1,5 a 1:1, 1:1 a 1:0,8, 1:0,8 a 1:0,5, 1:0,5 a 1:0,2, 1:0,2 a 1:0,1, 1:0,1 a 1:0,05, 1:0,05 a 1:0,02 e 1:0,02 a 1:0,01.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, na etapa (2), o processo de fornecimento de oxigênio tem um tempo de tratamento com fornecimento de oxigênio de 0,1 a 4 horas, preferencialmente de 0,5 a 2 horas, mais preferencialmente de 0,5 a 1,5 horas.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, na etapa (3), o processo anóxico tem um tempo de tratamento anóxico de 0,8 a 6 horas, preferencialmente 1 a 4 horas, mais preferencialmente 1 a 3 horas.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, a relação do tempo de tratamento com fornecimento de oxigênio para o tempo de tratamento anóxico é 1:0,5 a 1:6, preferencialmente 1:1 a 1:3, mais preferencialmente 1:1,5 a 1:2, mais preferencialmente 1:2.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, na etapa (2), o processo de fornecimento de oxigênio é executado em uma maneira de aeração intermitente ou aeração contínua.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, na etapa (2), o terceiro licor misto tem um teor de oxigênio dissolvido de 0,1 a 4 mg/l, preferencialmente de 1,5 a 3 mg/l, mais preferencialmente 2 a 3 mg/l.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, a etapa (3) e a etapa (4) são executadas em uma maneira de sedimentação.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, a etapa (1), o segundo licor misto tem uma concentração de lodo de 3.000 a 30.000 mg/l, preferencialmente 3.000 a 20.000 mg/l, mais preferencialmente 4.000 a 15.000 mg/l.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, o primeiro, segundo, terceiro e quarto licor misto contêm organismos facultativos como flora dominante.

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De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, o método ainda compreende uma etapa para recuperar compostos gasosos contendo fósforo gerados na etapa (2) e/ou (3).

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um método para tratamento biológico de esgoto, compreendendo:

(1) misturar uma carga de lodo a partir de um processo de tratamento biológico de esgoto com um primeiro licor misto para obter um segundo licor misto;

(4) separar o quarto licor misto para obter um líquido sobrenadante e um primeiro licor misto concentrado;

(5) descarregar o líquido sobrenadante, e retornar ao menos uma parte do primeiro licor misto concentrado como o primeiro licor misto à etapa (1), onde a quantidade de lodo do primeiro licor misto concentrado que não retorna para a etapa (1) é menor do que a quantidade de lodo da carga de lodo;

(6) submeter ao menos uma parte do líquido sobrenadante a partir da etapa (5) e opcionalmente uma parte de uma carga de esgoto para o processo de tratamento biológico de esgoto para obter um segundo licor misto concentrado e um efluente de água purificada; e (7) descarregar o efluente de água purificada, e opcionalmente retornar ao menos uma parte do segundo licor misto concentrado a partir da etapa (6) como a carga de lodo para a etapa (1),

Onde a carga de esgoto é introduzida na etapa (1) e misturada com a carga de lodo e o primeiro licor misto para obter o segundo licor misto e/ou introduzida na etapa (6) e submetida ao processo de tratamento biológico de esgoto junto com ao menos parte do sobrenadante a partir da etapa (5), preferencialmente ao menos parte da carga de esgoto é introduzida na etapa (1) e mistura com a carga de lodo e com o primeiro licor misto para obter o segundo licor misto, e mais preferencialmente, toda a carga de esgoto é introduzida na etapa (1) e misturada com a carga de lodo e com o primeiro licor misto para obter o segundo licor misto.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, na etapa (5), ao menos 60%, preferencialmente ao menos 65%, mais preferencialmente ao menos 70%, mais preferencialmente ao menos 75%, mais preferencialmente ao menos 80%, mais preferencialmente ao menos 85%, mais preferencialmente ao menos 90%, mais preferencialmente ao menos 93%, mais preferencialmente ao mePetição 870190013593, de 10/02/2019, pág. 14/67

6/51 nos 95%, mais preferencialmente ao menos 98%, mais preferencialmente essencialmente 100% do primeiro licor misto concentrado retorna para a etapa (1) e é usado como o primeiro licor misto, e opcionalmente o primeiro licor misto concentrado que não retorna para a etapa (1) é descarregado.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, na etapa (6), ao menos 20%, preferencialmente ao menos 35%, mais preferencialmente ao menos 50%, mais preferencialmente ao menos 65%, mais preferencialmente ao menos 80%, mais preferencialmente ao menos 85%, mais preferencialmente ao menos 90%, mais preferencialmente ao menos 93%, mais preferencialmente ao menos 95%, mais preferencialmente ao menos 98%, mais preferencialmente essencialmente 100% do sobrenadante a partir da etapa (5) é submetido ao tratamento biológico de esgoto.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, ao menos 20%, preferencialmente ao menos 35%, mais preferencialmente ao menos 50%, mais preferencialmente ao menos 65%, mais preferencialmente ao menos 80%, mais preferencialmente ao menos 85%, mais preferencialmente ao menos 90%, mais preferencialmente ao menos 93%, mais preferencialmente ao menos 95%, mais preferencialmente ao menos 98%, mais preferencialmente essencialmente 100% da carga de esgoto é introduzido na etapa (1), e o resíduo da carga de esgoto é introduzido na etapa (6). Em algumas modalidades preferenciais, toda a carga de esgoto é introduzida na etapa (1), e nenhuma carga de esgoto é introduzida na etapa (6).

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, na etapa (2), o processo de fornecimento de oxigênio tem um tempo de tratamento com fornecimento de oxigênio de 0,1 a 4 horas, preferencialmente de 0,5 a 2 horas, mais preferencialmente de 0,5 a 1.5 horas.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, na etapa (3), o processo anóxico tem um tempo de tratamento anóxico de 0,8 a 6 horas, preferencialmente de 1 a 4 horas, mais preferencialmente de 1 a 3 horas.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, a relação do tempo de tratamento com fornecimento de oxigênio para o tempo de tratamento anóxico é 1:0,5 a 1:6, preferencialmente 1:1 a 1:3, mais preferencialmente 1:1,5 a 1:2, mais preferencialmente 1:2.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, na etapa (2), o processo de fornecimento de oxigênio é executado em uma maneira de aeração intermitente ou aeração contínua.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, na etapa (2), o terceiro licor misto tem um teor de oxigênio disPetição 870190013593, de 10/02/2019, pág. 15/67

7/51 solvido de 0,1 a 4 mg/l, preferencialmente de 1,5 a 3 mg/l, mais preferencialmente 2 a 3 mg/l.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, a etapa (3) e a etapa (4) são executadas em uma maneira de sedimentação (preferencialmente em uma bacia de sedimentação).

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, a etapa (1), o segundo licor misto tem uma concentração de lodo de 3.000 a 30.000 mg/l, preferencialmente 3.000 a 20.000 mg/l, mais preferencialmente 4.000 a 15.000 mg/l.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, o método ainda compreende uma etapa para recuperar compostos gasosos contendo fósforo gerados na etapa (2) e/ou (3).

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, o segundo licor misto concentrado que retorna a partir da etapa (7) para a etapa (1) e é usado como a carga de lodo é 1 a 100%, preferencialmente aproximadamente 80 a 100%, mais preferencialmente aproximadamente 100%, em relação ao segundo licor misto concentrado.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, na etapa (6), o processo de tratamento biológico de esgoto é o processo Wuhrmann, processo A/O, processo Bardenpho, processo Phoredox, processo A²/O, processo A²/O revertido, processo UCT, processo MUCT, processo VIP, processo OWASA, processo JHB, processo TNCU, processo Dephanox, processo BCFS, processo MSBR, processo SBR, processo AB, processo de valo de oxidação, processo de membrana biológica, processo de leito móvel ou uma combinação desses.

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um aparelho para tratamento de lodo útil no método acima para tratamento de lodo, compreendendo: um primeiro dispositivo disposto para misturar uma carga de esgoto, uma carga de lodo e um primeiro licor misto para obter um segundo licor misto; um segundo dispositivo disposto para submeter o segundo licor misto a um processo de fornecimento de oxigênio para obter um terceiro licor misto; um terceiro dispositivo disposto para submeter o terceiro licor misto a um processo anóxico para obter um quarto licor misto; um quarto dispositivo disposto para separar o quarto licor misto para obter um sobrenadante e um primeiro licor misto concentrado; um quinto dispositivo disposto para descarregar o líquido sobrenadante; e um sexto dispositivo disposto para retornar ao menos parte do primeiro licor misto concentrado como o primeiro licor misto para o primeiro dispositivo de modo que a quantidade de lodo do primeiro licor misto concentrado que não retorna para o primeiro dispositivo seja menor do que a quantidade de lodo da carga de lodo.

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De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de lodo da presente invenção, o segundo dispositivo é disposto para ter um tempo de tratamento com fornecimento de oxigênio de 0,1 a 4 horas, preferencialmente de 0,5 a 2 horas, mais preferencialmente de 0,5 a 1,5 horas.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de lodo da presente invenção, o terceiro dispositivo é disposto para ter um tempo de tratamento anóxico de 0,8 a 6 horas, preferencialmente 1 a 4 horas, mais preferencialmente 1 a 3 horas.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de lodo da presente invenção, o segundo e o terceiro dispositivo são dispostos para ter relação do tempo de tratamento com fornecimento de oxigênio para o tempo de tratamento anóxico é 1:0,5 a 1:6, preferencialmente 1:1 a 1:3, mais preferencialmente 1:1,5 a 1:2, mais preferencialmente 1:2.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de lodo da presente invenção, o segundo dispositivo é uma bacia de aeração.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de lodo da presente invenção, o terceiro e o quarto dispositivo são uma bacia de sedimentação, isto é, a bacia de sedimentação é usada como o terceiro dispositivo e o quarto dispositivo simultaneamente.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de lodo da presente invenção, o aparelho para tratamento de lodo ainda compreende um dispositivo de recuperação para coletar e recuperar compostos gasosos contendo fósforo.

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um aparelho para tratamento biológico de esgoto útil no método acima para tratamento biológico de esgoto, compreendendo: um primeiro dispositivo disposto para misturar uma carga de esgoto com um primeiro licor misto para obter um segundo licor misto; um segundo dispositivo disposto para submeter o segundo licor misto a um processo de fornecimento de oxigênio para obter um terceiro licor misto; um terceiro dispositivo disposto para submeter o terceiro licor misto a um processo anóxico para obter um quarto licor misto; um quarto dispositivo disposto para separar o quarto licor misto para obter um sobrenadante e um primeiro licor misto concentrado; um quinto dispositivo disposto para descarregar o líquido sobrenadante; um sexto dispositivo disposto para retornar ao menos parte do primeiro licor misto concentrado como o primeiro licor misto para o primeiro dispositivo de modo que a quantidade de lodo do primeiro licor misto concentrado que não retorna para o primeiro dispositivo seja menor do que a quantidade de lodo da carga de lodo; um sétimo dispositivo disposto para submeter ao menos parte do sobrenadante do quinto dispositivo a um processo de tratamento biológico de esgoto para obter um segundo licor misto concentrado e um efluente de água purificada; um oitavo dispositivo disposto para descarregar o efluente de água purificada; um nono dispositivo

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9/51 disposto para introduzir uma carga de esgoto no primeiro dispositivo de modo a misturar a carga de esgoto e o primeiro licor misto para obter o segundo licor misto e/ou no sétimo dispositivo de modo a submeter ao processo de tratamento biológico de esgoto junto com o sobrenadante; e opcionalmente um décimo dispositivo disposto para retornar ao menos parte do segundo licor misto concentrado ao primeiro dispositivo.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de esgoto da presente invenção, o segundo dispositivo é disposto para ter um tempo de tratamento com fornecimento de oxigênio de 0,1 a 4 horas, preferencialmente de 0,5 a 2 horas, mais preferencialmente de 0,5 a 1,5 horas.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de esgoto da presente invenção, o terceiro dispositivo é disposto para ter um tempo de tratamento anóxico de 0,8 a 6 horas, preferencialmente 1 a 4 horas, mais preferencialmente 1 a 3 horas.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de esgoto da presente invenção, o segundo e o terceiro dispositivo são dispostos para ter relação do tempo de tratamento com fornecimento de oxigênio para o tempo de tratamento anóxico é 1:0,5 a 1:6, preferencialmente 1:1 a 1:3, mais preferencialmente 1:1,5 a 1:2, mais preferencialmente 1:2.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de esgoto da presente invenção, o segundo dispositivo é uma bacia de aeração.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de esgoto da presente invenção, o terceiro e o quarto dispositivo são uma bacia de sedimentação, isto é, a bacia de sedimentação é usada como o terceiro dispositivo e o quarto dispositivo simultaneamente.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de esgoto da presente invenção, o aparelho para tratamento de lodo ainda compreende um dispositivo de recuperação para coletar e recuperar compostos gasosos contendo fósforo.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção, o sétimo dispositivo é um dispositivo que executa o tratamento biológico de esgoto por um processo Wuhrmann, processo A/O, processo Bardenpho, processo Phoredox, processo A²/O, processo A²/O revertido, processo UCT, processo MUCT, processo VIP, processo OWASA, processo JHB, processo TNCU, processo Dephanox, processo BCFS, processo MSBR, processo SBR, processo AB, processo de valo de oxidação, processo de membrana biológica, processo de leito móvel ou uma combinação desses.

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um método para reduzir o teor de carbono, o teor de nitrogênio e o teor de fósforo em um lodo de um tratamento biológico de esgoto, compreendendo usar o lodo como uma carga de lodo e submeter ao método acima para tratamento de lodo e reduzir o teor de carbono, o teor de nitrogênio e o teor de

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10/51 fósforo no lodo.

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um método para reduzir o teor de carbono, o teor de nitrogênio e o teor de fósforo em um esgoto, compreendendo usar o esgoto como uma carga de esgoto e submeter ao método acima para tratamento de esgoto e reduzir o teor de carbono, o teor de nitrogênio e o teor de fósforo no esgoto.

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um método para recuperar fósforo a partir do lodo gerado em um processo de tratamento de esgoto, compreendendo: (1) usar o lodo como uma carga de lodo e submeter ao método acima para tratamento de lodo de modo a converter os compostos contendo fósforo (especialmente os compostos contendo fósforo na forma de solução) do lodo em compostos gasosos contendo fósforo e permitir que os compostos gasosos contendo fósforo escapem, (2) recuperar os compostos gasosos contendo fósforo que escapam na etapa (1).

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um método para recuperar o fósforo de um esgoto, compreendendo: (1) usar o esgoto como uma carga de esgoto e submeter ao método acima para tratamento de esgoto de modo a converter os compostos contendo fósforo (especialmente os compostos contendo fósforo na forma de solução) do esgoto em compostos gasosos contendo fósforo e permitir que os compostos gasosos contendo fósforo escapem, (2) recuperar os compostos gasosos contendo fósforo que escapam na etapa (1).

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um método para tratamento de redução de lodo, compreendendo as seguintes etapas:

(a) introduzir um primeiro lodo a partir de um processo de tratamento biológico de esgoto e uma carga de esgoto opcional em uma zona de tratamento aeróbio, preferencialmente uma bacia de aeração;

(b) submeter a solução de mistura na zona de tratamento aeróbio a tratamento aeróbio;

(c) introduzir a solução de mistura a partir da zona de tratamento aeróbio em uma zona de tratamento anóxico, preferencialmente uma bacia de sedimentação, para tratamento anóxico para obter um segundo lodo e um sobrenadante; e (d) circular ao menos parte do segundo lodo de volta para a zona de tratamento aeróbio, e opcionalmente descarregar a parte residual do segundo lodo, onde a parte residual descarregada do segundo lodo tem um MLSS total menor do que o MLSS total do primeiro lodo; e o tratamento aeróbio pode ser executado em uma maneira e aeração intermitente ou aeração contínua. MLSS é uma abreviação de “sólidos suspensos no licor misto”, com relação ao peso total (mg/l) de sólidos no lodo ativo em unidade de volume de licor misto na bacia de aeração.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de redução de

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11/51 lodo da presente invenção, na etapa (d), ao menos 60%, preferencialmente ao menos 65%, mais preferencialmente ao menos 70%, mais preferencialmente ao menos 75%, mais preferencialmente ao menos 80%, mais preferencialmente ao menos 85%, mais preferencialmente ao menos 90%, mais preferencialmente 93%, mais preferencialmente ao menos 95%, mais preferencialmente ao menos 98%, mais preferencialmente essencialmente 100% do segundo lodo é circulado de volta para a zona de tratamento aeróbio.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de redução de lodo da presente invenção, na etapa (b), o tempo de tratamento aeróbio é de 0,1 a 4 horas, preferencialmente de 0,5 a 2 horas, mais preferencialmente de 0,5 a 1,5 horas.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de redução de lodo da presente invenção, a solução de mistura na zona de tratamento aeróbio tem um teor de oxigênio dissolvido de saída de 0,1 a 4 mg/l, preferencialmente de 1,5 a 3 mg/l, mais preferencialmente 2 a 3 mg/l após o tratamento aeróbio.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de redução de lodo da presente invenção, a zona de tratamento aeróbio tem uma concentração de lodo de 3.000 a 30.000 mg/l, preferencialmente 3.000 a 20.000 mg/l, mais preferencialmente 4.000 a 15.000 mg/l.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de redução de lodo da presente invenção, o método ainda compreende uma etapa para recuperar compostos gasosos contendo fósforo gerados na etapa (b) e/ou (c).

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um aparelho para tratamento de redução de lodo, compreendendo:

uma zona de tratamento aeróbio, que compreende uma primeira entrada para receber um primeiro lodo, uma segunda entrada para receber ao menos parte de um segundo lodo e opcionalmente uma terceira entrada para receber uma carga de esgoto; onde o primeiro lodo é proveniente de um processo de tratamento biológico de esgoto; a zona de tratamento aeróbio é usada para receber o primeiro lodo, o segundo lodo e a carga de esgoto e para executar tratamento aeróbio; o tratamento aeróbio pode ser executado em uma maneira de aeração intermitente ou aeração contínua;

uma zona de tratamento anóxico, que é usada para processar a solução de mistura a partir da zona de tratamento aeróbio para formar um sobrenadante e um segundo lodo; e um dispositivo de circulação, que é usado para circular ao menos parte do segundo lodo de volta para a zona de tratamento aeróbio.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de redução de lodo da presente invenção, o dispositivo de circulação é disposto para circular ao menos 60%, preferencialmente ao menos 65%, mais preferencialmente ao menos 70%, mais preferencialmente ao menos 75%, mais preferencialmente ao menos 80%, mais preferencialmen

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12/51 te ao menos 85%, mais preferencialmente ao menos 90%, mais preferencialmente 93%, mais preferencialmente ao menos 95%, mais preferencialmente ao menos 98%, mais preferencialmente essencialmente 100% do segundo lodo é circulado de volta para a zona de tratamento aeróbio.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de redução de lodo da presente invenção, a zona de tratamento aeróbio é disposta para ter um tempo de tratamento aeróbio é de 0,1 a 4 horas, preferencialmente de 0,5 a 2 horas, mais preferencialmente de 0,5 a 1,5 horas.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de redução de lodo da presente invenção, o aparelho ainda compreende um dispositivo para recuperar compostos gasosos contendo fósforo gerados na zona de tratamento aeróbio e na zona de tratamento anóxico.

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um método para tratamento de esgoto através da redução de lodo, compreendendo: submeter uma carga de esgoto a um tratamento aeróbio, um tratamento anóxico e/ou um tratamento de sedimentação e a um tratamento biológico de esgoto, em ordem, em um aparelho de tratamento biológico de esgoto compreendendo uma zona de tratamento aeróbio tal como uma bacia aeróbia, uma zona de tratamento anóxico tal como uma bacia de sedimentação e uma zona de tratamento biológico, caracterizado pelo fato de: circular ao menos parte de um primeiro lodo que está presente e/ou é formado na zona de tratamento biológico e ao menos parte de um segundo lodo que está presente e/ou é formado na zona de tratamento anóxico de volta para a zona de tratamento aeróbio de modo que o lodo seja reduzido simultaneamente quando a carga de esgoto é submetida a tratamento biológico.

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um método para tratamento de esgoto através da redução do lodo, compreendendo as etapas seguintes:

(a) introduzir uma carga de esgoto e ao menos parte de um segundo lodo a partir da etapa (d) e ao menos parte de um primeiro lodo a partir da etapa (g) em uma zona de tratamento aeróbio, preferencialmente uma bacia de aeração;

(c) introduzir a solução de mistura proveniente da zona de tratamento aeróbio a uma zona de tratamento anóxico, preferencialmente uma bacia de sedimentação, para tratamento anóxico para obter um segundo lodo e um sobrenadante;

(d) circular ao menos parte do segundo lodo de volta para a zona de tratamento aeróbio, e opcionalmente descarregar a parte residual do segundo lodo, onde a parte residual descarregada do segundo lodo tem um MLSS total menor do que o MLSS total de ao menos parte do primeiro lodo que é introduzido na zona de tratamento aeróbio da etapa (a);

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13/51 (e) introduzir o sobrenadante separado a partir da zona de tratamento anóxico e outras cargas de esgoto opcionais na zona de tratamento biológico de esgoto;

(f) submeter o sobrenadante e as outras cargas de esgoto opcionais a um processo de tratamento biológico para obter o primeiro lodo e um efluente de água;

(g) circular ao menos parte do primeiro lodo de volta para a zona de tratamento aeróbio, opcionalmente circular outra parte do primeiro lodo de volta para a zona de tratamento biológico de esgoto e opcionalmente descarregar a parte residual do primeiro lodo;

onde o tratamento aeróbio pode ser executado em uma maneira de aeração intermitente ou aeração contínua.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo da presente invenção, na etapa (d), ao menos 60%, preferencialmente ao menos 65%, mais preferencialmente ao menos 70%, mais preferencialmente ao menos 75%, mais preferencialmente ao menos 80%, mais preferencialmente ao menos 85%, mais preferencialmente ao menos 90%, mais preferencialmente 93%, mais preferencialmente ao menos 95%, mais preferencialmente ao menos 98%, mais preferencialmente essencialmente 100% do segundo lodo é circulado de volta para a zona de tratamento aeróbio.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo da presente invenção, na etapa (g), ao menos 60%, preferencialmente ao menos 65%, mais preferencialmente ao menos 70%, mais preferencialmente ao menos 75%, mais preferencialmente ao menos 80%, mais preferencialmente ao menos 85%, mais preferencialmente ao menos 90%, mais preferencialmente 93%, mais preferencialmente ao menos 95%, mais preferencialmente ao menos 98%, mais preferencialmente essencialmente 100% do primeiro lodo é circulado de volta para a zona de tratamento aeróbio.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de esgoto através da redução de lodo da presente invenção, na etapa (b), o tempo de tratamento aeróbio é de 0,1 a 4 horas, preferencialmente de 0,5 a 2 horas, mais preferencialmente de 0,5 a 1,5 horas.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de esgoto através da redução de lodo da presente invenção, a solução de mistura na zona de tratamento aeróbio tem um teor de oxigênio dissolvido de saída de 0,1 a 4 mg/l, preferencialmente de 1,5 a 3 mg/l, mais preferencialmente 2 a 3 mg/l após o tratamento aeróbio.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de esgoto através da redução de lodo da presente invenção, a zona de tratamento aeróbio tem uma concentração de lodo de 3.000 a 30.000 mg/l, preferencialmente 3.000 a 20.000 mg/l, mais preferencialmente 4.000 a 15.000 mg/l.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de esgoto através da redução de lodo da presente invenção, o método ainda compreende uma etapa para re

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14/51 cuperar compostos gasosos contendo fósforo.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de esgoto através da redução de lodo da presente invenção, o processo de tratamento biológico da etapa (f) é um processo de tratamento biológico de esgoto selecionado a partir de processo Wuhrmann, processo A/O, processo Bardenpho, processo Phoredox, processo A²/O, processo A²/O revertido, processo UCT, processo MUCT, processo VIP, processo OWASA, processo JHB, processo TNCU, processo Dephanox, processo BCFS, processo MSBR, processo SBR, processo AB, processo de valo de oxidação, processo de membrana biológica, processo de leito móvel ou uma combinação desses.

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um aparelho para tratamento de esgoto através da redução de lodo, compreendendo: uma zona de tratamento aeróbio tal como uma bacia de aeração, uma zona de tratamento anóxico tal como uma bacia de sedimentação e uma zona de tratamento biológico de esgoto, que são comunicadas em ordem, caracterizadas pelo fato de que: a zona de tratamento aeróbio tem uma entrada de carga de esgoto, um duto de retrocesso de segundo lodo se comunicando com a zona de tratamento anóxico, e um duto de retrocesso de primeiro lodo se comunicando com a zona de tratamento biológico de esgoto, e o aparelho para tratamento biológico de esgoto é disposto tal que o MLSS total do segundo lodo descarregado a partir da zona de tratamento anóxico é menor do que o MLSS total do primeiro lodo circulado a partir da zona de tratamento biológico de esgoto para a zona de tratamento aeróbio.

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um aparelho para tratamento de esgoto através da redução de lodo, compreendendo:

uma zona de tratamento aeróbio, preferencialmente uma bacia de aeração, que compreende uma primeira entrada para receber um primeiro lodo, uma segunda entrada para receber ao menos parte de um segundo lodo e uma terceira entrada para receber uma carga de esgoto; onde a zona de tratamento aeróbio é usada para executar tratamento aeróbio do primeiro lodo, do segundo lodo e da carga de esgoto; o tratamento aeróbio pode ser executado em uma maneira de aeração intermitente ou aeração contínua;

uma zona de tratamento anóxico, preferencialmente uma bacia de sedimentação, que é usada para tratamento anóxico da solução de mistura a partir da zona de tratamento aeróbio para formar um sobrenadante e um segundo lodo;

uma zona de tratamento biológico de esgoto, opcionalmente tendo uma entrada para outras cargas de esgoto, que é usada para executar o tratamento biológico do sobrenadante e outras cargas de esgoto opcionais para formar o primeiro lodo e um efluente de água;

um primeiro dispositivo de circulação, que é usado para circular ao menos parte do primeiro lodo de volta para a zona de tratamento aeróbio;

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15/51 um segundo dispositivo de circulação, que é usado para circular ao menos parte do segundo lodo de volta para a zona de tratamento aeróbio;

um primeiro dispositivo de descarga de lodo opcional para descarregar a parte residual do primeiro lodo; e um segundo dispositivo de descarga de lodo opcional para descarregar a parte residual do segundo lodo.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de esgoto através de redução de lodo da presente invenção, o segundo dispositivo de circulação é disposto para circular ao menos 60%, preferencialmente ao menos 65%, mais preferencialmente ao menos 70%, mais preferencialmente ao menos 75%, mais preferencialmente ao menos 80%, mais preferencialmente ao menos 85%, mais preferencialmente ao menos 90%, mais preferencialmente 93%, mais preferencialmente ao menos 95%, mais preferencialmente ao menos 98%, mais preferencialmente essencialmente 100% do segundo lodo de volta para a zona de tratamento aeróbio.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de esgoto através de redução de lodo da presente invenção, o primeiro dispositivo de circulação é disposto para circular ao menos 60%, preferencialmente ao menos 65%, mais preferencialmente ao menos 70%, mais preferencialmente ao menos 75%, mais preferencialmente ao menos 80%, mais preferencialmente ao menos 85%, mais preferencialmente ao menos 90%, mais preferencialmente 93%, mais preferencialmente ao menos 95%, mais preferencialmente ao menos 98%, mais preferencialmente essencialmente 100% do primeiro lodo de volta para a zona de tratamento aeróbio.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de esgoto através de redução de lodo da presente invenção, a zona de tratamento aeróbio é disposta para ter um tempo de tratamento aeróbio é de 0,1 a 4 horas, preferencialmente de 0,5 a 2 horas, mais preferencialmente de 0,5 a 1,5 horas.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de esgoto através de redução de lodo da presente invenção, o aparelho ainda compreende um dispositivo para recuperar compostos gasosos contendo fósforo gerados no aparelho de tratamento de esgoto.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para tratamento de esgoto através de redução de lodo da presente invenção, a zona de tratamento biológico é um dispositivo capaz de executar tratamento biológico de esgoto de acordo com um processo Wuhrmann, processo A/O, processo Bardenpho, processo Phoredox, processo A²/O, processo A²/O revertido, processo UCT, processo MUCT, processo VIP, processo OWASA, processo JHB, processo TNCU, processo Dephanox, processo BCFS, processo MSBR, processo SBR, processo AB, processo de valo de oxidação, processo de membrana biológica, pro

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16/51 cesso de leito móvel ou uma combinação desses.

Os inventores da presente invenção concluíram surpreendentemente que o método acima para tratamento de lodo ou tratamento de redução de lodo pode alcançar uma operação de longa duração sem descarga de lodo e acúmulo de lodo. Portanto, o método para tratamento de lodo ou redução de lodo da presente invenção pode essencialmente eliminar a descarga de lodo e resolver completamente os problemas de descarga de lodo, e assim trazer benefícios econômicos e sociais significativos.

O método acima para tratamento de lodo ou redução de lodo pode ser prontamente aplicado a quaisquer métodos adequados para tratamento biológico de esgoto para formar um novo método para tratamento biológico de esgoto. Em particular, o lodo residual gerado nos métodos para tratamento biológico de lodo pode ser tratado e digerido pelo método para tratamento de lodo da presente invenção. Em adição, o efluente de água (sobrenadante) produzido pelo método para tratamento de lodo da presente invenção geralmente é neutro (isto é, pH = 6 a 8, especialmente 6,5 a 7,5), de modo que ele pode ser submetido a mais tratamento biológico de esgoto sem ajustar o pH para obter um efluente de água purificada em conformidade com o padrão de efluente. Mais particularmente, o método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção pode alcançar bons efeitos de remoção de fósforo mesmo sem descarga de lodo.

Comparado com os métodos convencionais para tratamento biológico de esgoto, o novo método para tratamento biológico de esgoto pode reduzir significativamente e até eliminar totalmente a descarga de lodo, e tem vantagens como bons efeitos de tratamento de esgoto e boa qualidade do efluente de água, pequeno espaço físico para construções, pequeno custo para construção e operação, bem como alta resistência à carga de choque e boa estabilidade durante a operação. O método acima para tratamento de lodo ou redução de lodo é particularmente adequado para reformar vários aparelhos existentes para tratamento biológico de esgoto de modo a reduzir significativamente e até eliminar totalmente a descarga de lodo.

Breve Descrição dos Desenhos

A FIG. 1 é um fluxograma esquemático para o processo de lodo ativado convencional.

A FIG. 2 é um fluxograma esquemático para uma modalidade do método para tratamento de lodo de acordo com a presente invenção.

A FIG. 3 é um fluxograma esquemático para uma modalidade do método para tratamento biológico de lodo ou do método para (bio-)tratamento de esgoto através da redução de lodo de acordo com a presente invenção.

A FIG. 4 é um fluxograma esquemático para outra modalidade do método para tratamento biológico de esgoto ou do método para tratamento biológico de esgoto através da

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17/51 redução de lodo de acordo com a presente invenção.

A FIG. 5 é um fluxograma esquemático de um processo de valo de oxidação para tratamento de esgoto adequado para o método para tratamento biológico de esgoto de acordo com a presente invenção.

A FIG. 6 é um fluxograma esquemático de um processo SBR para o tratamento de esgoto adequado para o método para tratamento biológico de esgoto de acordo com a presente invenção.

A FIG. 7 é um fluxograma esquemático de um processo AB para o tratamento de esgoto adequado para o método para tratamento biológico de esgoto de acordo com a presente invenção.

A FIG. 8 é um fluxograma esquemático de um processo A/O para o tratamento de esgoto adequado para o método para tratamento biológico de esgoto de acordo com a presente invenção.

A FIG. 9 é um fluxograma esquemático de um processo A²O para o tratamento de esgoto adequado para o método para tratamento biológico de esgoto de acordo com a presente invenção.

A FIG. 10 é um fluxograma esquemático de um processo MSBR para o tratamento de esgoto adequado para o método para tratamento biológico de esgoto de acordo com a presente invenção.

A FIG. 11 é um fluxograma esquemático de uma modalidade do método para tratamento biológico de esgoto de acordo com a presente invenção.

A FIG. 12 é um fluxograma esquemático de uma modalidade do método para tratamento biológico de esgoto de acordo com a presente invenção.

A FIG. 13 é um fluxograma esquemático de uma modalidade do método para tratamento biológico de esgoto de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

De modo a demonstrar a presente invenção, algumas modalidades preferenciais da presente invenção são ilustradas em combinação com os desenhos. Dever-se-ia entender que essas descrições são meramente usadas para ilustrar algumas características e méritos da presente invenção, mas não são destinadas a limitar o escopo de proteção das reivindicações da presente invenção.

Na presente invenção, o termo “esgoto” refere-se a qualquer esgoto contendo contaminantes orgânicos que pode ser tratado por um método para tratamento biológico de esgoto; tal esgoto inclui qualquer efluente industrial, esgoto doméstico e qualquer combinação desses, especialmente o esgoto doméstico de cidades. O esgoto pode ser um esgoto produzido em sítio, um esgoto coletado a partir de um sistema de esgoto sanitário, um esgoto armazenado em uma bacia de esgoto por um período de tempo, ou um esgoto obtido subPetição 870190013593, de 10/02/2019, pág. 26/67

18/51 metendo-se o esgoto a tratamentos biológicos, químicos e/ou físicos tal como fermentação, ajustamento ácido/básico, ajustamento de composição, ajustamento de concentração, sedimentação, filtração, centrifugação, etc.

Na presente invenção, o termo “tratamento biológico de esgoto” refere-se a um processo no qual os contaminantes orgânicos no esgoto são convertidos em substâncias estáveis e não prejudiciais usando o metabolismo de micro-organismos. De acordo com a exigência por oxigênio dos micro-organismos, tais processos podem ser divididos em tratamento biológico aeróbio, tratamento biológico anaeróbio, etc.

De acordo com o estado dos micro-organismos na água, o tratamento biológico aeróbio pode ser dividido em processo de lodo ativado e processo de membrana biológica. O processo de lodo ativado é o processo mais popular para tratamento biológico de esgoto, no qual o ar é alimentado no esgoto contendo uma grande quantidade de substâncias orgânicas, após um certo tempo, bioflocos (lodo ativado) são formados na água. Muitos microorganismos habitam e vivem no lodo ativado e usam as substâncias orgânicas na água como alimento para ganhar energia, crescer e se propagarem, purificando desse modo o esgoto. O fluxo básico do processo de lodo ativado é mostrado na FIG. 1. O processo de membrana biológica compreende passar o esgoto através de um acondicionamento sólido no qual uma membrana biológica na forma de lodo é formada, de modo que muitos microorganismos propagados na membrana biológica desempenhem a mesma função do lodo ativado de purificar o esgoto. O aparelho adequado para o processo de membrana biológica compreende filtro biológico, biodisco giratório, reator de oxidação por contato biológico, e biorreator de leito fluidizado.

O tratamento biológico anaeróbio é um processo de tratamento em que há a degradação de contaminantes orgânicos sob condições anaeróbias usando anaeróbios facultativos e anaeróbios obrigatórios. O aparelho adequado para o tratamento biológico anaeróbio compreende tanque de digestão comum, filtro anaeróbio, leito de lodo anaeróbio, disco giratório anaeróbio, reator compartimentado anaeróbio, etc.

Como o esgoto contém vários contaminantes, vários processos são geralmente combinados para alcançar um efeito de purificação desejado. Tipicamente, os processos para tratamento biológico de esgoto compreendem, como exemplos, processo de lodo ativado, processo OSA (Óxico-decantação-Anaeróbio), processos de tratamento biológico anaeróbio (tal como filtro biológico anaeróbio, disco giratório anaeróbio, processo de contato anaeróbio, processo anaeróbio de fluxo ascendente através de leito de lodo, processo dividido de digestão anaeróbia, etc.), processo Wuhrmann, processo A/O, processo Bardenpho, processo Phoredox, processo A²/O, processo A²/O revertido, processo UCT, processo MUCT, processo VIP, processo OWASA, processo JHB, processo TNCU, processo Dephanox, processo BCFS, processo MSBR, processo SBR (Processo de lodo ativado por reator

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19/51 sequencial em batelada), processo AB, processo de membrana biológica tal como filtro biológico, disco biológico giratório, processo de oxidação por contato biológico, reator biológico de leito fluidizado, filtro biológico de aeração, e quaisquer combinações desses.

Na presente invenção, o termo “lodo” refere-se a qualquer lodo que contém lodo ativado gerado em um processo de tratamento biológico de esgoto. O lodo ativado é um floco formado com organismos no esgoto, principalmente compreende água e vários microorganismos tal como bactérias aeróbias, bactérias anaeróbias e bactérias facultativas, bem como fungos, algas, protozoários, etc. Com a aclimatação e mudanças ambientais, as várias floras de micro-organismos no esgoto também mudam em quantidade e proporção e até mutação genica de modo a se adaptarem ao ambiente de sobrevivência. De acordo com as fontes de esgoto, os exemplos de esgotos compreendem: um lodo proveniente de uma bacia de sedimentação secundária de um processo de lodo ativado (também chamado de lodo residual ou lodo ativado residual, principalmente compreendendo micro-organismos e água), um lodo proveniente de um processo de sedimentação secundário de um processo de membrana biológica (também chamado de bacia de decantação primária de uma estação de tratamento de esgoto (também chamada de bacia de sedimentação primária, consistindo principalmente de orgânicos sólidos e micro-organismos), um lodo proveniente de um processo de tratamento de efluentes anaeróbios (também chamado de lodo de digestão ou lodo maduro), um lodo proveniente de uma bacia de sedimentação química (também chamado de lodo químico), etc. De acordo com os estágios nos quais o lodo é gerado, os exemplos de lodo compreendem: lodo bruto ou lodo fresco (isto é, lodo não tratado), lodo concentrado, lodo digerido, lodo desidratado, ou lodo seco, etc. O lodo na presente invenção pode ser qualquer um dos lodos acima ou uma combinação desses, especialmente um lodo residual tendo um teor de água de ao menos 90%, preferencialmente ao menos 95%, mais preferencialmente ao menos 97%, e preferencialmente um lodo fresco.

Na presente invenção, o termo “licor misto” refere-se a uma mistura formada com o lodo acima e água, e é chamado de “mistura de lodo e água” ou “licor misto de lodo e água”. O licor misto adequado tem uma propriedade de boa sedimentação, e não tem especialmente um fenômeno de acúmulo de lodo ou flotação de lodo durante os procedimentos de aeração e sedimentação. Em geral, um licor misto tem vantajosamente um índice de volume de lodo (SVI, tal como SVI30 que se refere ao volume ocupado por 1 g de lodo ativado sólido após 1000 ml do licor misto ficarem em um cilindro volumétrico de 1000 ml por 30 minutos, a unidade desse é ml/g) menor do que o SVI mínimo que o acúmulo de lodo ocorre durante a aeração, por exemplo, SVI30 pode ser menor do que 200 ml/g, 150 ml/g, 100 ml/g ou 50 ml/g.

Na presente invenção, o termo “licor misto concentrado” refere-se a um licor misto que tem uma concentração elevada de lodo e é obtido separando-se o licor misto acima

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20/51 para remover ao menos parte da água. Em alguns casos, o termo “licor misto concentrado” é também chamado de lodo, por exemplo, o “primeiro licor misto concentrado” pode também ser chamado de “primeiro lodo”. A etapa de “separação” pode ser alcançada por sedimentação, centrifugação, filtração, etc. No caso de sedimentação, o lodo em um licor misto desce para gerar um sobrenadante na parte superior do licor misto e um licor misto concentrado com uma concentração de lodo elevada na parte inferior do licor misto. Em alguns casos, a parte inferior usada como o licor misto concentrado é 5 a 85% (tal como: 5 a 10%, 10 a 15%, 15 a 20%, 20 a 25%, 25 a 30%, 30 a 35%, 35 a 40%, 40 a 45%, 45 a 50%, 50 a 55%, 55 a 60%, 65 a 70%, 70 a 75%, 75 a 80%, 80 a 85%) do licor misto total.

Na presente invenção, o termo “processo/tratamento de fornecimento de oxigênio” refere-se a um processo que permite que o oxigênio entre em contato com um licor misto, especialmente um processo que permite que um gás contendo oxigênio (tal como ar) entre em contato com um licor misto. Na presente invenção, o “tratamento de fornecimento de oxigênio” pode ser realizado por quaisquer métodos que permitem que o gás contendo oxigênio entre em contato com um licor misto. Por exemplo, ele pode ser realizado alimentando-se um gás contendo oxigênio em um licor misto fluindo ou não fluindo, especialmente aerando-se um licor misto com um gás contendo oxigênio. Geralmente, o tratamento aeróbico é um típico “tratamento de fornecimento de oxigênio”. Em geral, o tratamento aeróbio pode ser executado sob quaisquer condições adequadas de qualquer maneira adequada, por exemplo, sob uma condição tal como pressão normal, pressão positiva, temperatura ambiente, baixa ou alta temperatura de uma maneira tal como uma aeração por jorro de ar, aeração mecânica, aeração a jato em um dispositivo adequado tal como bacia de aeração, valo de aeração, leito fluidizado, leito móvel ou membrana, etc. A bacia de aeração é preferencialmente usada para aeração. Quaisquer gases contendo oxigênio adequados podem ser usados para aeração, e o ar é preferencialmente usado para aeração. Durante o tratamento de fornecimento de oxigênio, a concentração de oxigênio dissolvido em um licor misto pode ser gradualmente elevada para um nível desejado. O tempo para o tratamento de fornecimento de oxigênio é geralmente determinado pelo tempo de retenção do licor misto em um dispositivo de tratamento de fornecimento de oxigênio ou pelo tempo que o licor misto entra em contato com o oxigênio e pela quantidade do gás contendo oxigênio alimentado no licor misto. Geralmente, durante o tratamento de fornecimento de oxigênio, o crescimento de aeróbios e organismos facultativos é acentuado, enquanto anaeróbios são inibidos.

Na presente invenção, o termo “processo/tratamento anóxico” refere-se a um processo que permite que um licor misto essencialmente não entre em contato com um gás contendo oxigênio. O tratamento anóxico pode ser realizado de qualquer maneira que possa essencialmente evitar o contato entre um gás contendo oxigênio e um licor misto. Por exemplo, o tratamento anóxico pode ser realizado parando-se a aeração e uma etapa de

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21/51 desgaseificação opcional. Na presente invenção, um licor misto é submetido a um tratamento anóxico contanto que não haja essencialmente oxigênio dissolvido, por exemplo, quando o nível de oxigênio dissolvido é menor do que 0,1 mg/l, se existe nitrogênio nitrato ou não. Isto é, o tratamento anóxico da presente invenção pode ser executado sob condições anóxicas (na presença de nitrogênio nitrato e na ausência de oxigênio dissolvido) ou condições anaeróbias (na ausência de nitrogênio nitrato e oxigênio dissolvido) como mencionado na técnica anterior. Em alguns casos, com o escape de gás contendo oxigênio e o consumo de oxigênio dissolvido, a concentração de oxigênio dissolvido diminui gradualmente até um valor desejado, tal como aproximadamente 0 mg/l. Em particular, o tratamento anóxico pode ser realizado parando-se a aeração e permitindo que o licor misto flua lentamente em uma bacia de sedimentação. A bacia de sedimentação adequada pode ser uma bacia de fluxo horizontal, bacia de fluxo vertical ou bacia de fluxo radial. O tempo para o tratamento anóxico é geralmente determinado pelo tempo de retenção de um licor misto em um dispositivo de tratamento anóxico. Em geral, durante o tratamento anóxico, o crescimento de anaeróbios e organismos facultativos é acentuado, enquanto os aeróbios são inibidos.

Na presente invenção, o termo ‘teor de lodo” geralmente refere-se ao teor de sólidos ou sólidos suspensos em um lodo ou esgoto ou um licor misto ou um licor misto concentrado. Em geral, os sólidos ou sólidos suspensos compreendem principalmente organismos ou substâncias sólidas orgânicas (incluindo substâncias orgânicas biodegradáveis e não biodegradáveis). Em alguns casos, o teor de lodo pode também ser expresso como a quantidade total de MLSS (sólidos suspensos em licor misto), que é também chamado de “concentração de lodo em licor misto”, e refere-se ao peso total de sólidos em lodo ativado (mg/l) em uma unidade de volume do licor misto na bacia de aeração.

Em um aspecto, a presente invenção fornece um método para tratamento de lodo, compreendendo as seguintes etapas: (1) misturar uma carga de lodo a partir de um processo de tratamento biológico de esgoto com um primeiro licor misto para obter um segundo licor misto; (2) submeter o segundo licor misto a um processo de fornecimento de oxigênio para obter um terceiro licor misto; (3) submeter um terceiro licor misto a um processo anóxico para obter um quarto licor misto; (4) separar o quarto licor misto para obter um líquido sobrenadante e um primeiro licor misto concentrado; e (5) descarregar o líquido sobrenadante, e retornar ao menos uma parte do primeiro licor misto concentrado como o primeiro licor misto à etapa (1), onde a quantidade de lodo do primeiro licor misto concentrado que não retorna para a etapa (1) é menor do que a quantidade de lodo da carga de lodo.

De acordo com o método para tratamento de lodo da presente invenção, a quantidade de lodo do primeiro licor misto concentrado que não retorna para a etapa (1) é menor do que a quantidade de lodo da carga de lodo, isto é, há uma entrada líquida de lodo. Em particular, quando todo o primeiro licor misto concentrado retorna para a etapa (1), a quantiPetição 870190013593, de 10/02/2019, pág. 30/67

22/51 dade de lodo da entrada líquida de lodo é igual à quantidade de lodo da carga de lodo (ver também FIG. 2).

Os inventores da presente invenção concluíram surpreendentemente que durante uma execução de longa duração, embora há uma entrada líquida de lodo, a quantidade de lodo no licor misto ainda permanece em um nível relativamente estável e não aumenta ilimitadamente, esse nível é influenciado pela composição e pela taxa de fluxo da carga de lodo e outras condições de operação, e quando há uma carga de esgoto, ela é também influenciada pela composição e taxa de fluxo da carga de esgoto. Portanto, o método para tratamento de lodo da presente invenção é realmente um método para tratamento de lodo através de redução de lodo. Ou seja, o método para tratamento de lodo da presente invenção pode digerir o lodo na carga de lodo de modo a reduzir a quantidade de lodo. Em uma modalidade preferencial, o método para tratamento de lodo da presente invenção pode funcionar por uma longa duração sem descarregar qualquer lodo quando uma carga de lodo é continuamente adicionada, removendo desse modo a descarga de lodo. Em adição, os inventores da presente invenção também concluíram surpreendentemente que mesmo quando a carga de lodo contém um nível relativamente alto de carbono, nitrogênio e fósforo e o primeiro licor misto concentrado não descarrega, os teores de carbono, nitrogênio e fósforo no sobrenadante se mantêm em um nível relativamente baixo, ou seja, o método para tratamento de lodo da presente invenção pode alcançar efeitos significativos de remoção de carbono, nitrogênio e fósforo.

Sem estar limitado a quaisquer teorias, os inventores da presente invenção pensaram em algumas razões que se seguem porque o método para tratamento de lodo da presente invenção pode funcionar por uma longa duração sem descarregar lodo.

Primeiramente, é uma hipótese geral que quando a quantidade de lodo descarregado é menor do que a de lodo adicionado, a quantidade de lodo no licor misto aumentaria continuamente, entretanto, na prática, a concentração de lodo no licor misto estavelmente não aumenta continuamente, mas se mantém em um nível relativamente alto durante a execução estável (ou seja, durante a execução estável, a quantidade de lodo no sistema essencialmente inalterada). Portanto, considera-se que as floras de organismos no licor misto são de estado equilibrado de digestão e crescimento, isto é, a quantidade recentemente aumentada de lodo (incluindo a quantidade de lodo na carga de lodo e a quantidade de lodo aumentada por crescimento de organismos no licor misto) e a quantidade reduzida de lodo causada por morte e digestão de organismos alcançam um estado dinamicamente equilibrado, de modo que não há um aumento líquido de quantidade de lodo.

Em processos de tratamento biológico de esgoto conhecidos, há sempre uma descarga de lodo residual devido à propagação de organismos, se um lodo proveniente de uma bacia de sedimentação secundária retorna ou não a montante do processo. Como para o

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23/51 processo total, a quantidade de lodo descarregada é sempre maior do que a quantidade de lodo adicionada. Em adição, como a concentração de orgânicos solúveis em água no efluente de água da segunda bacia precisa estar em um nível relativamente baixo para alcançar as exigências de descarga de água, uma taxa de aeração suficientemente alta e um período suficientemente longo de tempo de aeração precisa ser adotada para reduzir a concentração de orgânicos solúveis em água. Entretanto, sob condições aeróbias, uma baixa concentração de orgânicos geralmente facilita a propagação de colônia filamentosa, resultando, desse modo, no acúmulo de lodo. Nesse meio tempo, a alta taxa de aeração e o longo tempo de aeração também aumentam a possibilidade de que o acúmulo de lodo ocorre em um licor misto tendo uma concentração de lodo relativamente alta. Portanto, em vários processos de lodo ativado conhecidos, a concentração de lodo na bacia de aeração geralmente podem dificilmente alcançar um nível relativamente alto, ou seja, não pode alcançar um estado equilibrado de digestão e crescimento em floras de organismos. Ademais, como a resistência de organismos contra ambiente severo (tal como baixa concentração de nutrientes), os processos de tratamento aeróbio ativado conhecidos e processos de tratamento anaeróbio conhecidos na técnica geralmente podem digerir não mais de 60% de lodo (isto é, não podem digerir todo o lodo). Portanto, esses processos ainda precisam descarregar uma quantidade de lodo residual.

O método para tratamento de lodo da presente invenção visa principalmente digerir o lodo de modo que a concentração de orgânicos solúveis em água no sobrenadante descarregado não seja restrita e pode ser de um nível relativamente alto, restringindo desse modo vantajosamente a propagação de bactérias filamentosas, reduzindo a demanda de oxigênio (tal como taxa de aeração) e a possibilitada de acúmulo de lodo durante o tratamento de fornecimento de oxigeno tal como aeração. Em adição, um nível relativamente alto de orgânicos solúveis também fornece nutrientes suficientes para organismos, forma um melhor ambiente facilitando o metabolismo, propagação e morte celular programada de organismos.

Em adição, no método para tratamento de lodo da presente invenção, o lodo alternativa e repetidamente experimenta o tratamento de fornecimento de oxigênio e tratamento anóxico, que facilita a propagação de zoogléa e melhora a taxa de sedimentação de lodo e efeitos clarificantes. Portanto, o método o método para tratamento de lodo pode alcançar uma concentração de lodo relativamente alta sem acúmulo de lodo.

Ademais, como a maior parte ou até todo o primeiro licor misto concentrado retorna para a etapa (1), a idade do lodo é relativamente longa (por exemplo, vários meses, anos ou até mais longa). Portanto, os micro-organismos, que têm uma taxa de propagação relativamente lenta e podem digerir aquelas substâncias geralmente não biodegradáveis, podem crescer e melhorar a capacidade de decomposição do lodo. Nesse meio tempo, tanto subs

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24/51 tâncias biodegradáveis quanto substâncias geralmente não biodegradáveis (incluindo organismos mortos) no licor misto passam através do tratamento de fornecimento de oxigênio e tratamento anóxico em sequência sob condições de alta concentração de lodo e assim são rapidamente digeridas, de modo que os compostos contendo carbono, nitrogênio e fósforo são convertidos em orgânicos solúveis que podem ser descarregados com o sobrenadante ou em substâncias voláteis que escapam.

Em resumo, no método para tratamento de lodo da presente invenção, o lodo no licor misto tem propriedade de boa sedimentação e baixa demanda de oxigênio (tal como taxa de aeração) e pode degradar várias substâncias orgânicas (incluindo organismos mortos) para formar substâncias solúveis em água ou substâncias gasosas, de modo que o licor misto pode ter uma concentração de lodo relativamente alta para permitir que as floras de organismos em um estado equilibrado de digestão e crescimento sem acúmulo de lodo, e o método para tratamento de lodo da presente invenção pode estavelmente funcionar por uma longa duração e reduzir ou até mesmo eliminar totalmente a descarga de lodo.

Em algumas modalidades, o tratamento de fornecimento de oxigênio da etapa (2) e o tratamento anóxico da etapa (3) podem ser executados na mesma construção ou recipiente de uma maneira sequencial. Por exemplo, as etapas (1) a (4) podem ser executadas na mesma construção ou recipiente, no qual um primeiro lote de carga de lodo é misturado na etapa (1) com um primeiro licor misto concentrado que é gerado no tratamento de uma carga de lodo anterior e usado como o primeiro licor misto para obter um segundo licor misto, o segundo licor misto é submetido a tratamento de fornecimento de oxigênio na etapa (2) para obter um terceiro licor misto, o terceiro licor misto é submetido a tratamento anóxico na etapa (3) para obter um quarto licor misto, o quarto licor misto é separado na etapa (4) para obter um sobrenadante e um primeiro licor misto concentrado, na etapa (5), o sobrenadante é descarregado e ao menos parte (preferencialmente todo) do primeiro licor misto concentrado fica na construção ou recipiente e é usado como um primeiro licor misto na etapa (1), e então o próximo lote de carga de lodo é introduzido na construção ou recipiente e as etapas acima são repetidas. Na etapa (5), o sobrenadante pode ser descarregado por um dispositivo capaz de descarregar o sobrenadante, tal como um tubo de drenagem. O uso dessa maneira sequencial tem vantagens de reduzir o espaço físico e o custo da construção. Em alguns casos, o tratamento de fornecimento de oxigênio da etapa (2) e o tratamento anóxico da etapa (3) podem ser repetidos uma vez ou mais antes da separação da etapa (4).

Em algumas modalidades, no método para tratamento de lodo da presente invenção, o tratamento de fornecimento de oxigênio da etapa (2) e o tratamento anóxico da etapa (3) podem ser executados em diferentes construções ou recipientes de uma maneira contínua ou semicontínua. Por exemplo, as etapas (1) a (5) podem ser executadas em diferentes construções de uma maneira semicontínua (isto é, algumas das etapas são executadas de

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25/51 maneira contínua, enquanto outras etapas são executadas de maneira intermitente) ou contínua, onde na etapa (1), uma carga de lodo é intermitente ou continuamente introduzida em uma primeira construção e misturada com um primeiro licor misto para obter um segundo licor misto, o segundo licor misto é intermitente ou continuamente introduzido em uma segunda construção e submetido ao tratamento de fornecimento de oxigênio da etapa (2) para obter um terceiro licor misto, o terceiro licor misto é intermitente ou continuamente introduzido em uma terceira construção e submetido ao tratamento anóxico da etapa (3) para obter um quarto licor misto, o quarto licor misto passa intermitente ou continuamente através de um separador e é submetido à separação da etapa (4) para obter um sobrenadante e um primeiro licor misto concentrado, na etapa (5), o sobrenadante é intermitente ou continuamente descarregado, e ao menos parte do primeiro licor misto concentrado é intermitente ou continuamente introduzida na primeira construção, e a parte residual do primeiro licor misto concentrado é opcionalmente intermitente ou continuamente descarregada. A primeira, a segunda e a terceira construções podem ser construções independentes diferentes ou diferentes zonas da mesma construção. Se o tratamento anóxico da etapa (3) é executado na maneira de sedimentação, a separação da etapa (4) pode também ser executada na mesma construção da etapa (3) (isto é, a terceira construção pode também ser usada como um separador). Na etapa (5), o sobrenadante pode descarregar o sobrenadante por um dispositivo capaz de descarregar o sobrenadante, tal como um tubo de drenagem, o primeiro licor misto concentrado pode ser introduzido na primeira construção via, por exemplo, um tubo de retorno de lodo. O uso da maneira contínua ou semicontínua pode melhorar vantajosamente a eficácia do tratamento de lodo. De modo a obter efeitos de tratamento de lodo ideais, várias etapas podem ser executadas de maneira intermitente ou contínua de acordo com a taxa de fluxo e composição da carga de lodo e as condições de operação dos dispositivos.

No método para tratamento de lodo da presente invenção, a quantidade de lodo do primeiro licor misto que não retorna para a etapa (5) é menor do que a quantidade de lodo da carga de lodo. Em alguns casos, na etapa (5), essencialmente todo o primeiro licor misto concentrado retorna para a etapa (1) como o primeiro licor misto, de modo que o primeiro licor misto concentrado é essencialmente não descarregado. Entretanto, é possível que em alguns casos, a quantidade de lodo da parte descarregada do primeiro licor misto concentrado é instantaneamente maior do que a quantidade de lodo da carga de lodo, contanto que durante uma execução de longa duração, a parte descarregada do primeiro licor misto concentrado tem uma quantidade de lodo média menor do que a quantidade de lodo média da carga de lodo tal que há uma entrada líquida de quantidade de lodo. De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, na etapa (5), a quantidade de lodo do primeiro licor misto concentrado que não retorna para a etapa (1) é de uma proporção de no máximo, por exemplo, aproximadamente 95%, aproximadamente

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85%, aproximadamente 70%, aproximadamente 50%, aproximadamente 30%, aproximadamente 25%, aproximadamente 20%, aproximadamente 15%, aproximadamente 10%, aproximadamente 5%, aproximadamente 3%, aproximadamente 1%, aproximadamente 0% da quantidade de lodo da carga de lodo. A proporção é preferencialmente aproximadamente 0%, isto é, essencialmente todo o primeiro licor misto concentrado retorna para a etapa (1) e é usado como o primeiro licor misto. Em adição, essa proporção é vantajosamente menor do que aproximadamente 30%, aproximadamente 25%, aproximadamente 20%, aproximadamente 15%, aproximadamente 10%, aproximadamente 5%, aproximadamente 3%, aproximadamente 1%, especialmente aproximadamente 0%, para alcançar uma idade de lodo relativamente longa. Sem estar limitado a qualquer teoria, a longa idade do lodo possibilita o crescimento de micro-organismos que se propagam lentamente e pode digerir aquelas substâncias geralmente não biodegradáveis, aprimorando desse modo a capacidade de decomposição do lodo. Nesse meio tempo, a proporção pode ser menor do que aproximadamente 30%, aproximadamente 25%, aproximadamente 20%, aproximadamente 15%, aproximadamente 10%, aproximadamente 5%, aproximadamente 3%, aproximadamente 1%, especialmente aproximadamente 0%, e assim facilita a elevação da concentração de lodo do primeiro, segundo, terceiro e quarto licores mistos.

Em algumas modalidades, a taxa de fluxo do primeiro licor misto concentrado pode ser 10% a 1000%, por exemplo, 10 a 20%, 20 a 30%, 30 a 40%, 40 a 60%, 60 a 80%, 80 a 100%, 100 a 150%, 150 a 200%, 200 a 400%, 400 a 600%, 600 a 800%, 800 a 1000% da taxa de fluxo da carga de lodo, ou na presença de uma carga de esgoto, a taxa de fluxo total da carga de esgoto e da carga de lodo. Essa proporção é também chamada de relação de refluxo do primeiro licor misto concentrado. Uma relação de refluxo adequada pode vantajosamente possibilitar que o tempo de tratamento ode fornecimento de oxigênio e/ou o tempo de tratamento anóxico sejam valores desejados. Em alguns casos, a relação de refluxo adequada pode ser relativamente pequena, tal como 10 a 20%, 20 a 30%, 30 a 40%, 40 a 60% de modo a reduzir vantajosamente o consumo de energia. Em alguns outros casos, a relação de refluxo adequada pode ser relativamente grande, tal como 60 a 80%, 80 a 100%, 100 a 150%, 150 a 200%, 200 a 400%, 400 a 600%, 600 a 800%, 800 a 1000% para um tempo de tratamento de fornecimento de oxigênio e/ou tempo de tratamento anóxico. A relação de refluxo preferencial pode ser 50 a 150%.

Em algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, o tempo de tratamento de fornecimento de oxigênio da etapa (2) é menor do que o tempo que os micro-organismos aeróbios se tornam colônia dominante (por exemplo, menor do que o ciclo de geração de micro-organismos aeróbios, tal como menos de 5 horas), e o tempo de tratamento anóxico da etapa (3) é menor do que o tempo em que os microorganismos anaeróbios se tornam colônia dominante (por exemplo, menor do que o ciclo de

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27/51 geração de micro-organismos aeróbios, tal como menor do que aproximadamente 40 horas) de modo que os micro-organismos facultativos se tornam colônia dominante. Sem estar limitado à teoria, como micro-organismos facultativos têm um ciclo de geração de aproximadamente 0,2 a 0,5 horas em temperatura ambiente, em um lodo com micro-organismos facultativos como colônia dominante, o crescimento e morte celular programada de um número maior de micro-organismos ocorreriam durante o tratamento de fornecimento de oxigênio alternativo (condições aeróbias) e tratamento anóxico (condições anóxicas ou anaeróbias), desse modo digerindo e degradando (via metabolismo e hidrólise) várias substâncias orgânicas (incluindo organismos mortos) para formar substâncias solúveis que são descarregadas com o sobrenadante ou formar substâncias gasosas que escapam especialmente em condição de alta concentração de lodo.

Em algumas modalidades, o tempo de tratamento de fornecimento de oxigênio da etapa (2) pode ser menor do que 5 horas de modo que os micro-organismos aeróbios não ser tornariam colônia dominante, e pode também ser maior do que 0,1 horas tal que a propagação de micro-organismos anaeróbios é inibida enquanto os micro-organismos facultativos podem se propagar suficientemente e se tornar colônia dominante. Em alguns casos, o tratamento de fornecimento de oxigênio pode ser 0.1 a 4 horas, preferencialmente 0,5 a 2 horas, more preferencialmente 0,5 a 1,5 horas, por exemplo, 0,1 a 0,2 horas, 0,2 a 0,3 horas, 0,3 a 0,4 horas, 0,4 a 0,5 horas, 0,5 a 0,6 horas, 0,6 a 0,8 horas, 0,8 a 1 horas, 1 a 1,2 horas, 1,2 a 1,5 horas, 1,5 a 1,8 horas, 1,8 a 2 horas, 2 a 2,2 horas, 2,2 a 2,5 horas, 2,5 a 3 horas ou 3,5 a 4 horas. Em algumas modalidades, o tratamento de fornecimento de oxigênio da etapa (2) é executado em uma maneira de aeração intermitente ou aeração contínua.

Em algumas modalidades, o tempo de tratamento anóxico da etapa (3) pode ser menor do que, por exemplo, 6 horas de modo que os micro-organismos anaeróbios não se tornariam uma colônia dominante e o tamanho do aparelho pode ser vantajosamente reduzido, enquanto nesse meio tempo, o tempo de tratamento anóxico da etapa (3) pode ser maior do que, por exemplo, 0,1 horas tal que os micro-organismos facultativos podem se propagar suficientemente e os micro-organismos aeróbios são inibidos para permitir que os micro-organismos facultativos se tornem colônia dominante. O tempo de tratamento anóxico pode ser 0,8 a 6 horas, preferencialmente 1 a 4 horas, mais preferencialmente 1 a 3 horas, por exemplo, 0,8 a 1 horas, 1 a 1,2 horas, 1,2 a 1,4 horas, 1,4 a 1,6 horas, 1,6 a 1,8 horas, 1,8 a 2 horas, 2 a 2,5 horas, 2,5 a 3 horas, 3 a 3,5 horas, 3,5 a 4 horas, 4 a 4,5 horas, 4,5 a 5 horas, 5 a 5,5 horas ou 5,5 a 6 horas. Em algumas modalidades, o tratamento anóxico da etapa (3) é executado em maneira de sedimentação. Quando o tratamento anóxico é executado em maneira de sedimentação, o tempo de tratamento anóxico pode ser vantajosamente maior do que 0,5 horas, especialmente maior do que 1 hora, de modo que a sedimentação pode ser completada suficientemente, e o tempo de tratamento anóxico pode também

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28/51 ser menor do que 4 horas para reduzir o tamanho do aparelho.

Em algumas modalidades, a relação do tempo de tratamento de fornecimento de oxigênio para o tempo de tratamento anóxico pode ser 1:0,5 a 1:6, preferencialmente 1:1 a 1:3, mais preferencialmente 1:1,5 a 1:2, mais preferencialmente 1:2, por exemplo, 1:0,5 a 1:0,6, 1:0,6 a 1:0,7, 1:0,7 a 1:0,8, 1:0,8 a 1:0,9, 1:0,9 a 1:1, 1:1 a 1:1,1, 1:1,1 a 1:1,2, 1:1,2 a 1:1,3, 1:1,3 a 1:1,4, 1:1,4 a 1:1,5, 1:1,5 a 1:1,6, 1:1,6 a 1:1,7, 1:1,7 a 1:1,8, 1:1,8 a 1:1,9, 1:1,9 a 1:2, 1:2 a 1:2,1, 1:2,1 a 1:2,2, 1:2,3 a 1:2,4, 1:2,4 a 1:2,5, 1:2,5 a 1:2,6, 1:2,6 a 1:2,8, 1:2,8 a 1:3, 1:3 a 1:3,2, 1:3,2 a 1:3,4, 1:3,4 a 1:3,6, 1:3,6 a 1:3,8, 1:3,8 a 1:4, 1:4 a 1:4,5, 1:4,5 a 1:5, 1:5 a 1:5,5 ou 1:5,5 a 1:6, de modo que os micro-organismos facultativos se tornam uma colônia dominante.

Em algumas modalidades, de modo a permitir que o lodo passe por tratamento de fornecimento de oxigênio suficiente para que os micro-organismos facultativos se tornem uma colônia dominante e a digestão e a hidrólise de lodo são promovidas, o teor de oxigênio dissolvido do terceiro licor misto da etapa (2) pode ser 0,1 a 4 mg/L, preferencialmente 1,5 a 3 mg/L, more preferencialmente 2 a 3 mg/L, por exemplo, 0,1 a 0,3 mg/L, 0,3 a 0,5 mg/L, 0,5 a 0,7 mg/L, 0,7 a 0,9 mg/L, 0,9 a 1,1 mg/L, 1,1 a 1,3 mg/L, 1,3 a 1,5 mg/L, 1,5 a 1,7 mg/L, 1,7 a 1,9 mg/L, 1,9 a 2,1 mg/L, 2,1 a 2,3 mg/L, 2,3 a 2,5 mg/L, 2,5 a 2,7 mg/L, 2,7 a 2,9 mg/L, 2,9 a 3,1 mg/L, 3,1 a 3,3 mg/L, 3,3 a 3,5 mg/L, 3,5 a 3,7 mg/L ou 3,7 a 3,9 mg/L.

Em algumas modalidades, a carga de lodo é submetida a um tratamento de fornecimento de oxigênio antes da etapa (1). Se estar limitado à teoria, considera-se que isso facilita que os micro-organismos facultativos se tornem colônia dominante. Em adição, quando a carga de lodo é proveniente de uma bacia de sedimentação secundária de processo ativado, como o teor de substâncias orgânicas em tal carga de lodo é relativamente baixo, os micro-organismos na carga de lodo durante o tratamento de fornecimento de oxigênio passariam principalmente por digestão endógena, reduzindo desse modo a quantidade de lodo. Nesse meio tempo, tal tratamento de fornecimento de oxigênio pode também reduzir a demanda por oxigênio (tal como a taxa de aeração) do tratamento de fornecimento de oxigênio da etapa (2); reduzindo mais o risco de ocorrer acúmulo de lodo. Em algumas modalidades, o tempo de tratamento de fornecimento de oxigênio da carga de lodo pode ser de 0,1 a 5 horas, 0,1 a 0,5 horas, 0,5 a 1 horas, 1 a 1,5 horas, 1,5 a 2 horas ou 2 a 2,5 horas, e o teor de oxigênio dissolvido de tal carga de lodo tratada pode ser de 0,1 a 0,5 mg/L, 0,5 a 1 mg/L, 1 a 1,5 mg/L, 1,5 a 2 mg/L, 2 a 2,5 mg/L, 2,5 a 3 mg/L, 3 a 3,5 mg/L ou 3,5 a 4 mg/L. Em algumas modalidades, tal tratamento de fornecimento de oxigênio é executado de maneira intermitente ou contínua, por exemplo, em uma maneira de aeração intermitente ou aeração contínua.

Em algumas modalidades, de modo a permitir que o lodo passe por tratamento anóxico suficiente para que os micro-organismos facultativos se tornem colônia dominante e

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29/51 a digestão e a hidrólise do lodo sejam promovidas, o terceiro licor misto pode ser desoxigenado entre a etapa (2) e a etapa (3). Por exemplo, a desoxigenação pode ser executada usando uma bacia de desgaseificação, na qual bolhas contendo oxigênio flutuam para cima a partir do licor misto, de modo que o teor de oxigênio dissolvido no licor misto não se elevaria para facilitar o seguinte tratamento anóxico. De acordo com o método para tratamento de lodo da presente invenção, a desoxigenação é executada por um tempo de 0,1 a 0,2 horas, 0,2 a 0,3 horas, 0,3 a 0,5 horas, 0,5 a 0,8 horas ou 0,8 a 1 horas, o terceiro licor misto após tal tratamento tem um teor de oxigênio dissolvido menor do que 0,1 mg/L, menor do que 0,05 mg/L ou aproximadamente 0 mg/L.

Em algumas modalidades, a relação do tempo de tratamento de fornecimento de oxigênio para o tempo de desoxigenação para o tempo de tratamento anóxico pode ser 1 :(0,1 a 0,5):(0,5 a 4), preferencialmente 1 :(0,1 a 0,3):(1 a 3), more preferencialmente 1 :(0,1 a 0,2):(1,5 a 2,5), por exemplo 1:0,1:1 ou 1:0,15:2.

Em algumas modalidades, no método para tratamento de lodo da presente invenção, a carga de lodo pode compreender uma ou mais cargas de lodo, preferencialmente cargas de lodo fresco, e essas cargas de lodo podem ser iguais ou diferentes. Geralmente, o teor de água da carga de lodo pode ser, por exemplo, ao menos 40%, ao menos 60%, ao menos 80%, ao menos 90%, ao menos 95%, ao menos 98% ou mais, preferencialmente 97% ou mais. Em alguns casos, a carga de lodo pode também ser uma carga de lodo com baixo teor de água tal como lodo seco, bem como uma mistura desse com água, esgoto, nutrientes orgânicos ou outras cargas de lodo.

De acordo com algumas modalidades do método para tratamento de lodo da presente invenção, uma carga de esgoto pode também ser introduzida à etapa (1) e misturada com o primeiro licor misto. Na presença de carga de esgoto, a relação da taxa de fluxo da carga de lodo para a carga de esgoto na etapa (1) pode ser 1:100 a 1:50, 1:50 a 1:20, 1:20 a 1:10, 1:10 a 1:5, 1:5 a 1:2, 1:2 a 1:1,5, 1:1,5 a 1:1, 1:1 a 1:0,8, 1:0,8 a 1:0,5, 1:0,5 a 1:0,2, 1:0,2 a 1:0,1, 1:0,1 a 1:0,05, 1:0,05 a 1:0,02 ou 1:0,02 a 1:0,01.

Em algumas modalidades, o segundo licor misto na etapa (2) tem um índice de volume de lodo (SVI, geralmente expresso como SVI30, que se refere ao volume ocupado por 1 g de lodo ativado sólido após 1000 ml do licor misto ficar em um cilindro volumétrico de 1000 ml por 30 minutos, a unidade desse é mL/g) que é menor do que o SVI mínimo que o acúmulo de lodo ocorre durante a aeração, por exemplo, SVI30 pode ser menor do que 300 mL/g, 200 mL/g, 150 mL/g, 100 mL/g, ou 50 mL/g.

Em algumas modalidades, a concentração de lodo do segundo licor misto na etapa (1) é uma concentração que permite micro-organismos em um estado de equilíbrio de digestão e crescimento. De acordo com algumas modalidades, o segundo licor misto da etapa (1) tem uma concentração de lodo de ao menos aproximadamente 2500 a 3000 mg/L, 3000 a

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3500 mg/L, 3500 a 4000 mg/L, 4000 a 4500 mg/L, 4500 a 5000 mg/L, 5000 a 5500 mg/L, 5500 a 6000 mg/L, 6000 a 6500 mg/L, 6500 a 7000 mg/L, 7000 a 7500 mg/L, 7500 a 8000 mg/L, 8000 a 8500 mg/L, 8500 a 9000 mg/L, 9000 a 9500 mg/L, 9500 a 10000 mg/L, 10000 a 12000 mg/L, 12000 a 14000 mg/L, 14000 a 16000 mg/L, 16000 a 18000 mg/L, 18000 a 20000 mg/L ou ao menos aproximadamente 20000 mg/L, preferencialmente 3000 a 20000 mg/L, mais preferencialmente 4000 a 15000 mg/L.

Em algumas modalidades, o método acima para tratamento de lodo pode ainda compreender uma etapa para recuperar os compostos gasosos contendo fósforo. Os compostos gasosos contendo fósforo incluem fosfeto de hidrogênio e assim por diante gerado na etapa (2) e/ou na etapa (3). Por exemplo, essa etapa de recuperação e a etapa (2) e/ou etapa (3) podem ser executadas simultaneamente para recuperar compostos gasosos contendo fósforo gerados na etapa (2) e/ou na etapa (3). Essa etapa de recuperação pode ser qualquer processo adequado para recuperar compostos gasosos contendo fósforo, por exemplo, um processo capaz de converter compostos gasosos contendo fósforo em substâncias líquidas ou sólidas, por exemplo, os compostos gasosos contendo fósforo podem ser congelados, absorvidos com absorvedor via absorção física e/ou química. O absorvedor pode ser quaisquer substâncias capazes de dissolver os compostos gasosos contendo fósforo ou substâncias capazes de reagir com os compostos gasosos contendo fósforo. Por exemplo, as substâncias capazes de absorver compostos gasosos contendo fósforo incluem solução de permanganato de potássio, uma solução mista de permanganato de potássio e álcali cáustico, uma solução de cloreto férrico, uma solução de hipobromito de sódio, etc. Como para o fosfeto de hidrogênio, ele pode ser absorvido usando carbono ativado como absorvedor ou oxidado com ozônio para formar substâncias de baixo teor tóxico, ou queimado sob condições de combustão controlada.

(1) misturar uma carga de lodo proveniente de um processo de tratamento biológico de esgoto com um primeiro licor misto para obter um segundo licor misto;

(3) submeter o terceiro licor misto a um processo anóxico para obter um quarto licor misto;

(5) descarregar o líquido sobrenadante, e retornar ao menos parte do primeiro licor misto concentrado como o primeiro licor misto para a etapa (1), onde a quantidade de lodo do primeiro licor misto concentrado que não retorna para a etapa (1) é menor do que a

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31/51 quantidade de lodo da carga de lodo;

(6) submeter ao menos parte do líquido sobrenadante a partir da etapa (5) e opcionalmente parte da carga de esgoto ao processo de tratamento biológico de esgoto para obter um segundo licor misto concentrado e um efluente de água purificada; e (7) descarregar o efluente de água purificada e opcionalmente retornar ao menos parte do segundo licor misto concentrado a partir da etapa (6) como a carga de lodo para a etapa (1);

onde uma carga de esgoto é introduzida na etapa (1) e misturada com a carga de lodo e o primeiro licor misto para obter o segundo licor misto e/ou introduzida na etapa (6) e submetida ao processo de tratamento biológico de esgoto junto com ao menos parte do sobrenadante da etapa (5).

Pode-se ver que as etapas (1) a (5) formam o método acima para tratamento de lodo da presente invenção. Assim, o método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção é realmente uma aplicação do método para tratamento de lodo da presente invenção em tratamento biológico de esgoto. Como o sobrenadante descarregado a partir do método para tratamento de lodo geralmente contém uma concentração relativamente alta de contaminantes orgânicos solúveis, o sobrenadante geralmente seria tratado novamente para alcançar os padrões de descarga seguros para o ambiente. Portanto, em algumas modalidades, uma carga de esgoto é introduzida na etapa (1), de modo que o método para tratamento de lodo da presente invenção formado com as etapas (1) a (5) possa ser usado como um primeiro estágio de tratamento biológico antes do tratamento biológico de esgoto da etapa (6) que é usada como um segundo estágio de tratamento biológico, a carga de esgoto ainda passa pelo primeiro estágio de tratamento biológico para formar o sobrenadante. então o sobrenadante é usado como uma carga e tratado pelo segundo tratamento biológico para obter o efluente de água purificada. Preferencialmente, o efluente de água purificada é seguro para o meio ambiente e alcança as exigências de descarga. Nesse meio tempo, o lodo residual (isto é, o segundo licor misto concentrado) gerado no segundo estágio do tratamento biológico pode ser usado como a carga de lodo e digerido no primeiro estágio de tratamento biológico, facilitando desse modo a redução ou até a eliminação de descarga de lodo de todo o processo de tratamento de esgoto. Em algumas modalidades, a carga de esgoto é introduzida na etapa (6), de modo que em vista da carga de esgoto, o método para tratamento de lodo da presente invenção que é formado com as etapas (1) a (5) ocorre após o tratamento biológico de esgoto da etapa (6), e é principalmente usado para digerir o lodo residual (isto é, o segundo licor misto concentrado) gerado no tratamento biológico de esgoto da etapa (6). Nesse meio tempo, o sobrenadante pode também ser usado como carga de esgoto e introduzido na etapa (6). Em outras modalidades adicionais, as cargas de esgoto podem ser introduzidas nas etapas (1) e (6) simultaneamente.

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Em algumas modalidades, 1 a 10%, 10 a 20%, 20 a 30%, 30 a 40%, 40 a 50%, 50 a 60%, 60 a 70%, 70 a 80%, 80 a 85%, 85 a 90%, 90 a 95% ou 95 a 100%, especialmente aproximadamente 100% do segundo licor misto concentrado é usado como a carga de lodo da etapa (1) para facilitar o uso do método acima para tratamento de lodo e digerir ao menos parte ou até todo o segundo licor misto concentrado, desse modo reduzindo ou até eliminando totalmente a descarga de lodo de todo o processo de tratamento biológico de esgoto. Em algumas modalidades, a proporção do segundo licor misto concentrado da etapa (6) em relação à carga de lodo da etapa (1) é 1 a 10%, 10 a 20%, 20 a 30%, 30 a 40%, 40 a 50%, 50 a 60%, 60 a 70%, 70 a 80%, 80 a 85%, 85 a 90%, 90 a 95% ou 95 a 100%.

De acordo com o método para tratamento de esgoto da presente invenção, o método acima para tratamento de lodo da presente invenção como o primeiro estágio do tratamento biológico pode ser combinado com qualquer processo de tratamento biológico de esgoto adequado como o segundo estágio de tratamento biológico. Se comparado a um processo de tratamento biológico de esgoto usando somente o segundo estágio de tratamento biológico, o método para tratamento biológico de esgoto da presente invenção pode reduzir significativamente ou até eliminar totalmente a descarga de lodo residual e pode alcançar melhores efeitos de tratamento.

No método para tratamento de esgoto da presente invenção, se a carga de esgoto é introduzida tanto na etapa (1) quanto na etapa (6), a relação do esgoto introduzido na etapa (1) para o esgoto introduzido na etapa (6) pode ser quaisquer valores desejados de modo a equilibrar as cargas do sistema e otimizar os efeitos de todo o tratamento biológico de esgoto.

Em algumas modalidades, a carga de esgoto é vantajosamente introduzida na etapa (1). Como o licor misto da etapa (1) tem uma concentração de lodo muito alta, ele tem vantajosamente uma resistência contra cargas de choque de carga de esgoto em termos de fluxo de água e contaminantes. Nesse meio tempo, a alta concentração de lodo pode também acelerar a taxa de reação para digerir contaminantes na carga de esgoto eficaz e rapidamente, e algumas substâncias geralmente não biodegradáveis podem também ser gradualmente degradadas para formar substâncias degradáveis, melhorando desse modo os efeitos de tratamento de esgoto, reduzindo o tamanho do aparelho de tratamento de esgoto, economizando espaço físico e reduzindo o custo de investimento e operação. Essas características são particularmente vantajosas para tratar o esgoto com um baixo COD tal como o esgoto sanitário de cidades, porque o processo de tratamento de lodo formado com as etapas (1) a (5) realmente converte parte da carga de lodo em substâncias degradáveis e assim aumenta o COD do sobrenadante, de modo que o tratamento biológico do sobrenadante possa remover mais eficazmente o fósforo e o nitrogênio da água, melhorando assim a qualidade da água purificada. Portanto, a presente invenção é particularmente adequada para o

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33/51 tratamento biológico de esgoto com um COD menor do que 500 mg/L, 350 mg/L, 300 mg/L, 250 mg/L, 200 mg/L, 150 mg/L ou 100 mg/L. Certamente, quando há uma deficiência de fonte de carbono devido ao desequilíbrio de vários contaminantes na carga de esgoto, uma fonte de carbono adequada, por exemplo, álcoois, tal como metanol, ou outros nutrientes orgânicos tal como amidos, melaços e assim por diante podem também ser adicionados à carga de esgoto.

De acordo com o método para tratamento de esgoto da presente invenção, qualquer processo de tratamento biológico de esgoto (tal como processos de tratamento biológico de esgoto aeróbios convencionais e processos de tratamento biológico de esgoto anaeróbios) pode ser vantajosamente usado como o tratamento biológico de esgoto da etapa (6). Em algumas modalidades, o processo de tratamento biológico de esgoto da etapa (6) é um Wuhrmann, processo A/O, processo Bardenpho, processo Phoredox, processo A²/O, processo A²/O revertido, processo UCT, processo MUCT, processo VIP, processo OWASA, processo JHB, processo TNCU, processo Dephanox, processo BCFS, processo MSBR, processo SBR, processo AB, processo de valo de oxidação, processo de membrana biológica, processo de leito móvel ou uma combinação desses.

A FIG. 3 é um fluxograma esquemático para uma modalidade do método de tratamento biológico de esgoto de acordo com a presente invenção, no qual o “dispositivo de digestão de lodo” representa um dispositivo capaz de executar o método para tratamento de lodo de acordo com a presente invenção (isto é, as etapas (1) a (5)), “dispositivo de tratamento de lodo convencional” representa qualquer dispositivo de tratamento de esgoto adequando capaz de executar o tratamento biológico de esgoto da etapa (6), e “refluxo de lodo residual” representa o segundo licor misto concentrado que é usado como a carga de lodo da etapa (1).

A FIG. 4 é um fluxograma esquemático para outra modalidade do método de tratamento biológico do esgoto de acordo com a presente invenção, no qual os termos têm os mesmos significados dos da FIG. 3, e “lodo” representa uma carga de lodo de outra fonte.

A FIG. 5 é um fluxograma esquemático de um processo de valo de oxidação, que pode ser usado como o processo de tratamento biológico de esgoto da etapa (6), no qual “carga de esgoto” pode compreender o sobrenadante da etapa (5) e/ou a carga de esgoto, e “lodo residual” pode ser usado como a carga de lodo da etapa (1).

A FIG. 6 é um fluxograma esquemático de um processo SBR para o tratamento de esgoto que pode ser usado como o tratamento biológico de esgoto da etapa (6), no qual os termos têm os mesmos significados dos da FIG. 5.

A FIG. 7 é um fluxograma esquemático de um processo AB para o tratamento de esgoto que pode ser usado como o tratamento biológico de esgoto da etapa (6), no qual os termos têm os mesmos significados dos da FIG. 5.

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A FIG. 8 é um fluxograma esquemático de um processo A/O para o tratamento de esgoto que pode ser usado como o tratamento biológico de esgoto da etapa (6), no qual os termos têm os mesmos significados dos da FIG. 5.

A FIG. 9 é um fluxograma esquemático de um processo A²O para o tratamento de esgoto que pode ser usado como o tratamento biológico de esgoto da etapa (6), no qual os termos têm os mesmos significados dos da FIG. 5.

A FIG. 10 é um fluxograma esquemático de um processo MSBR para o tratamento de esgoto que pode ser usado como o tratamento biológico de esgoto da etapa (6), no qual os termos têm os mesmos significados dos da FIG. 5.

Em algumas modalidades, o primeiro dispositivo pode ser qualquer construção ou recipiente adequado para misturar a carga de lodo e o licor misto. O segundo dispositivo pode ser o mesmo dispositivo ou dispositivo diferente do primeiro dispositivo. Por exemplo, o segundo dispositivo pode ser um dispositivo que está em comunicação de fluido com o primeiro dispositivo e permite o contato entre o gás contendo oxigênio, tal como ar, e o licor misto, por exemplo, o segundo dispositivo pode ser uma bacia de aeração com um dispositivo de aeração. O terceiro dispositivo pode ser o mesmo dispositivo do primeiro dispositivo e do segundo dispositivo, que pode executar tratamento anóxico (de maneira sequencial) quando a aeração é interrompida; ou o terceiro dispositivo pode ser diferente do segundo dispositivo, por exemplo, uma construção ou recipiente (tal como uma bacia de sedimentação) capaz de essencialmente impedir o contato entre o gás contendo oxigênio e o licor misto e funcionando de uma maneira contínua ou semicontínua. O quarto dispositivo pode ser o mesmo dispositivo do primeiro dispositivo, do segundo dispositivo e do terceiro dispositivo, ou o quarto dispositivo pode ser o mesmo do terceiro dispositivo somente, no qual a separação entre o sobrenadante e o primeiro licor misto concentrado pode ser executada, por

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35/51 exemplo, por sedimentação sem aeração e/ou agitação e funcionar de uma maneira sequencial; ou o quarto dispositivo pode ser um dispositivo independente em comunicação líquida com o terceiro dispositivo e permitindo a separação entre o sobrenadante e o primeiro licor misto concentrado, por exemplo, uma bacia de sedimentação independente, uma máquina centrífuga ou um filtro (funcionando de uma maneira contínua ou semicontínua). O quinto dispositivo pode ser qualquer dispositivo capaz de remover o sobrenadante do quarto dispositivo, tal como saída de drenagem, tubo de drenagem, etc. O sexto dispositivo pode ser o mesmo do primeiro, do segundo, do terceiro e do quarto dispositivo (funcionando de uma maneira sequencial); ou um dispositivo independente capaz de conduzir ao menos parte do primeiro licor misto concentrado do quarto dispositivo para o primeiro dispositivo, por exemplo, um tubo de refluxo tendo uma bomba e uma válvula e em comunicação líquida com o primeiro dispositivo e com o quarto dispositivo (funcionando de uma maneira contínua ou semicontínua). O sexto dispositivo pode ter opcionalmente um dispositivo tal como uma saída ou tubo de drenagem com uma válvula para descarregar a parte residual do primeiro licor misto concentrado de modo que a quantidade de lodo do primeiro licor misto concentrado que não retorna para o primeiro dispositivo possa ser controlada e menor do que a quantidade de lodo da carga de lodo.

Em algumas modalidades, o segundo dispositivo pode ser uma bacia de aeração, valo de oxidação, leito fluidizado, leito móvel ou dispositivo de membrana, preferencialmente uma bacia de aeração, mais preferencialmente uma bacia de aeração com escoamento pistonado. O terceiro dispositivo pode ser preferencialmente uma bacia de sedimentação, mais preferencialmente uma bacia de sedimentação com escoamento pistonado.

Em algumas modalidades, o aparelho para tratamento de lodo pode ainda compreender um dispositivo em comunicação de fluido com o primeiro dispositivo e capaz de executar tratamento de fornecimento de oxigênio da carga de lodo, tal como um dispositivo de pré-aeração de lodo.

Em algumas modalidades, o aparelho para tratamento de lodo pode ainda compreender um dispositivo de desoxigenação, tal como uma bacia de desoxigenação, em comunicação de líquido com o segundo dispositivo e o terceiro dispositivo e capaz de executar a desoxigenação do licor misto.

Em algumas modalidades, o segundo dispositivo é disposto para ter um tempo de tratamento de fornecimento de oxigênio de 0,1 a 0,2 horas, 0,2 a 0,3 horas, 0,3 a 0,4 horas, 0,4 a 0,5 horas, 0,5 a 0,6 horas, 0,6 a 0,8 horas, 0,8 a 1 horas, 1 a 1,2 horas, 1,2 a 1,5 horas, 1,5 a 1,8 horas, 1,8 a 2 horas, 2 a 2,2 horas, 2,2 a 2,5 horas, 2,5 a 3 horas ou 3,5 a 4 horas, preferencialmente 1,5 a 3 horas. Por exemplo, quando o segundo dispositivo funciona de uma maneira de contínua, o volume de trabalho do segundo dispositivo pode ser determinado de acordo com a taxa de fluxo do segundo licor misto no segundo dispositivo e

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36/51 usando o tempo de tratamento de fornecimento de oxigênio como o tempo de retenção do segundo licor misto.

Em algumas modalidades, o terceiro dispositivo é disposto para ter um tempo de tratamento anóxico de 0,8 a 1 horas, 1 a 1,2 horas, 1,2 a 1,4 horas, 1,4 a 1,6 horas, 1,6 a 1,8 horas, 1,8 a 2 horas, 2 a 2,5 horas, 2,5 a 3 horas, 3 a 3,5 horas, 3,5 a 4 horas, 4 a 4,5 horas, 4,5 a 5 horas, 5 a 5,5 horas ou 5,5 a 6 horas, preferencialmente 3 a 4 horas. Por exemplo, quando o terceiro dispositivo funciona de uma maneira de contínua, o volume de trabalho do terceiro dispositivo pode ser determinado de acordo com a taxa de fluxo do terceiro licor misto no terceiro dispositivo e usando o tempo de tratamento anóxico desejado como o tempo de retenção do terceiro licor misto.

Em alguns casos, o segundo e o terceiro dispositivo são dispostos para ter uma relação do tempo de tratamento de fornecimento de oxigênio para o tempo de tratamento anóxico sendo 1:0,5 a 1:1, 1:1 a 1:1,5, 1:1,5 a 1: 2, 1:2 a 1:2,5, 1:2,5 a 1:3, 1:3 a 1:3,6, 1:3,6 a 1:4, 1:4 a 1:4,5, 1:4,5 a 1:5, 1:5 a 1:5,5 ou 1:5,5 a 1:6, preferencialmente 1:1 a 1:3. Por exemplo, quando o segundo e o terceiro dispositivo funcionam de uma maneira de contínua, o volume de trabalho do segundo para o terceiro dispositivo pode ser determinado de acordo com a relação do tempo de tratamento de fornecimento de oxigênio para o tempo de tratamento anóxico.

Em algumas modalidades, o aparelho para tratamento de lodo pode ainda compreender um dispositivo de recuperação para coletar e recuperar compostos gasosos contendo fósforo. Por exemplo, o dispositivo de recuperação pode estar em comunicação de fluido com o segundo dispositivo e/ou com o terceiro dispositivo para recuperar os compostos gasosos contendo fósforo gerados no segundo dispositivo e/ou no terceiro dispositivo. Em algumas modalidades, o dispositivo de recuperação pode ser um dispositivo de congelamento, um dispositivo de combustão, ou um dispositivo de absorção tal como uma torre de absorção, tanque de absorção e assim por diante tendo um agente absorvente sólido ou líquido.

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um aparelho para tratamento biológico de esgoto útil no método acima para tratamento biológico de esgoto, compreendendo: um primeiro dispositivo disposto para misturar uma carga de lodo com um primeiro licor misto para obter um segundo licor misto; um segundo dispositivo disposto para submeter o segundo licor misto a um processo de fornecimento de oxigênio para obter um terceiro licor misto; um terceiro dispositivo disposto para submeter o terceiro licor misto a um processo anóxico para obter um quarto licor misto; um quarto dispositivo disposto para separar o quarto licor misto para obter um sobrenadante e um primeiro licor misto concentrado; um quinto dispositivo disposto para descarregar o líquido sobrenadante; e um sexto dispositivo disposto para retornar ao menos parte do primeiro licor misto concentrado como o primeiro

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37/51 licor misto para o primeiro dispositivo de modo que a quantidade de lodo do primeiro licor misto concentrado que não retorna para o primeiro dispositivo seja menor do que a quantidade de lodo da carga de lodo; um sétimo dispositivo disposto para submeter ao menos parte do sobrenadante do quinto dispositivo a um processo de tratamento biológico de esgoto para obter um segundo licor misto concentrado e um efluente de água purificada; um oitavo dispositivo disposto para descarregar o efluente de água purificada; um nono dispositivo disposto para introduzir uma carga de esgoto no primeiro dispositivo de modo a misturar a carga de lodo e o primeiro licor misto para obter o segundo licor misto e/ou no sétimo dispositivo de modo a submeter ao processo de tratamento biológico de esgoto junto com o sobrenadante; e opcionalmente um décimo dispositivo disposto para retornar ao menos parte do segundo licor misto concentrado ao primeiro dispositivo.

De acordo com algumas modalidades do aparelho para biotratamento de esgoto da presente invenção, o sétimo dispositivo é um dispositivo que executa o tratamento biológico de esgoto por processo Wuhrmann, processo A/O, processo Bardenpho, processo Phoredox, processo A²/O, processo A²/O revertido, processo UCT, processo MUCT, processo VIP, processo OWASA, processo JHB, processo TNCU, processo Dephanox, processo BCFS, processo MSBR, processo SBR, processo AB, processo de valo de oxidação, processo de membrana biológica, processo de leito móvel ou uma combinação desses.

Em outro aspecto, a presente invenção ainda fornece um sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo, compreendendo: um aparelho de tratamento de esgoto convencional e um aparelho de digestão de lodo, onde o aparelho de tratamento de esgoto convencional tem uma entrada em conjunto com o aparelho de digestão de lodo e um tubo de lodo residual em conjunto com o aparelho de digestão de lodo.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o aparelho de digestão de lodo compreende um aparelho de reação de alta concentração de lodo.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o aparelho de digestão de lodo compreende um aparelho de sedimentação anaeróbia que compreende uma entrada em conjunto com uma saída do aparelho de reação de alta concentração de lodo e um tubo de retorno de primeiro lodo em conjunto com o aparelho de reação de alta concentração de lodo.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o tubo de lodo residual conduz o lodo residual total ao aparelho de digestão de lodo.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o aparelho de digestão de lodo compreende um aparelho de sedimentação anaeróbia que compreende uma entrada em conjunto com uma

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38/51 saída do aparelho de reação de alta concentração de lodo e um tubo de retorno de primeiro lodo em conjunto com o aparelho de reação de alta concentração de lodo, e o tubo de lodo residual conduz o lodo residual total para o aparelho de digestão de lodo.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o aparelho de reação de alta concentração de lodo emprega uma concentração de lodo de 4.000 a 20.000 mg/L, tal como 6.000 mg/L, 8.000 mg/L, 10.000 mg/L, 12.000 mg/L, 14.000 mg/L, 15.000 mg/L, 16.000 mg/L ou 18.000 mg/L.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o aparelho de reação de alta concentração de lodo emprega um tempo de retenção hidráulica de 1,5 a 3,0 horas e uma concentração de saída de oxigênio dissolvido na faixa de 1 a 1,5 mg/L, 1,5 a 2 mg/L, 2 a 2,5 mg/L ou 2,5 a 3 mg/L.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o tubo de lodo residual conduz 0,4Q a 0,7Q de lodo ao aparelho de reação de alta concentração de lodo.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, um aparelho de desoxigenação é fornecido entre o aparelho de reação de alta concentração de lodo e o aparelho de sedimentação anaeróbia.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o sistema ainda compreende um tanque de aeração de lodo residual, onde o tubo de lodo residual do aparelho de tratamento de esgoto convencional está em conjunto com a bacia de aeração de lodo residual e a bacia de aeração de lodo residual está em conjunto com o aparelho de reação de alta concentração de lodo.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o aparelho de pré-tratamento é fornecido em uma entrada do aparelho de digestão de lodo, onde o aparelho de pré-tratamento compreende ao menos uma grade.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o aparelho de pré-tratamento compreende duas grades.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o aparelho de tratamento de esgoto convencional compreende um aparelho de reação aeróbia e um aparelho de sedimentação conectados em série, onde o aparelho de sedimentação compreende um tubo de retorno de primeiro lodo e um tubo de lodo residual, e o tubo de retorno de segundo lodo está em conjunto com um aparelho de reação anaeróbia.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o aparelho de reação aeróbia é uma bacia de ae

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39/51 ração ou um valo de oxidação.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o aparelho de tratamento de esgoto convencional compreende um aparelho de reação anaeróbia, um aparelho de reação anóxica, um aparelho de reação aeróbia e um aparelho de sedimentação conectados em série, onde o aparelho de sedimentação compreende um tubo de retorno de terceiro lodo e um tubo de lodo residual, e o tubo de retorno de terceiro lodo está em conjunto com o aparelho de reação anóxica.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o aparelho de sedimentação é uma bacia SBR ou um tanque de sedimentação.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, a bacia SBR tem uma concentração de lodo de 2.000 a 4.000 mg/L, uma concentração de oxigênio dissolvido de 2 a 4 mg/L, e um tempo de sedimentação estática de 1 a 1.5 horas dentro de uma semana e um tempo de drenagem de nível de água constante de 1,5 a 2,5 horas.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o tubo de retorno de segundo lodo está em conjunto com o aparelho de reação anaeróbia para conduzir 0,5 a 1 Q de lodo para o aparelho de reação anaeróbia.

Em uma modalidade do sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o tubo de retorno de terceiro lodo está em conjunto com o aparelho de reação anaeróbia para conduzir 0,5 a 1Q de lodo para o aparelho de reação anaeróbia.

Em outro aspecto, a presente invenção fornece um método para tratamento de esgoto através de redução de lodo, compreendendo:

a) submeter uma mistura de esgoto e lodo a uma reação de digestão de lodo;

b) submeter o esgoto após a reação de digestão de lodo a um tratamento de esgoto convencional; e

c) descarregar o esgoto após o tratamento de esgoto convencional, e retornar e submeter um lodo residual gerado durante o tratamento de esgoto convencional à reação de digestão de lodo.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, a reação de digestão de lodo na etapa (a) compreende submeter a mistura de esgoto e lodo a uma reação de alta concentração de lodo.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, a reação de digestão de lodo na etapa (a) com

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40/51 preende submeter a mistura de esgoto e lodo após a reação de alta concentração de lodo a uma sedimentação anaeróbia à reação de alta concentração de lodo.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, todo o lodo residual é retornado.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, a reação de digestão de lodo na etapa (a) compreende submeter a mistura de esgoto e lodo após a reação de alta concentração de lodo a uma sedimentação anaeróbia, e retornar e submeter o lodo da sedimentação anaeróbia à reação de alta concentração de lodo, onde todo o lodo é retornado.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, a reação de alta concentração de lodo emprega uma concentração de lodo de 4.000 a 20.000 mg/L, tal como 6.000 mg/L, 8.000 mg/L, 10.000 mg/L, 12.000 mg/L, 14.000 mg/L, 15.000 mg/L, 16.000 mg/L ou 18.000 mg/L.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, a reação de alta concentração de lodo emprega um tempo de retenção hidráulica de 1,5 a 3,0 horas e uma concentração de saída de oxigênio dissolvido na faixa de 1 a 1,5 mg/L, 1,5 a 2 mg/L, 2 a 2,5 mg/L ou 2,5 a 3 mg/L.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o lodo da sedimentação anaeróbia é retornado e submetido à reação de alta concentração de lodo em uma taxa de refluxo de 0,4Q a 0,7Q.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, a mistura de esgoto e lodo após a reação de alta concentração de lodo é submetida a uma desoxigenação antes da sedimentação anaeróbia.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o lodo residual é submetido à aeração de lodo antes da reação de alta concentração de lodo.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, a aeração do lodo emprega uma concentração de oxigênio dissolvido de 0,2 a 0,9 mg/L.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o esgoto é submetido a um pré-tratamento para remover impurezas antes da reação de digestão de lodo.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o tratamento de esgoto convencional na etapa (b) compreende uma reação aeróbia e uma sedimentação, onde o esgoto após a reação aeróbia é descarregado após a sedimentação, e o lodo gerado é retornado e submetido à reação anaeróbia.

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Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o tratamento de esgoto convencional na etapa (b) compreende uma reação anaeróbia, uma reação anóxica, uma reação aeróbia e uma sedimentação, onde o esgoto após a reação aeróbia é descarregado após a sedimentação, e o lodo gerado é retornado e submetido à reação anaeróbia.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o lodo gerado é retornado e submetido à reação anaeróbia em uma taxa de refluxo de 0,5 a 1 Q.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, a sedimentação emprega um processo SBR.

Em uma modalidade do método para tratamento de esgoto através de redução de lodo de acordo com a presente invenção, o processo SBR emprega uma concentração de lodo de 2.000 a 4.000 mg/L, uma concentração de oxigênio dissolvido de 2 a 4 mg/L, um tempo de sedimentação estática de 1 a 1,5 horas dentro de uma semana e um tempo de drenagem de nível de água constante de 1,5 a 2,5 horas.

Em outro aspecto adicional, a presente invenção fornece um sistema para tratamento de esgoto através de redução de lodo, compreendendo: um aparelho de reação de alta concentração de lodo, um aparelho de sedimentação anaeróbia e um aparelho de tratamento de esgoto convencional conectados em série, onde o aparelho de sedimentação anaeróbia tem um tubo de retorno de lodo em conjunto com o aparelho de reação de alta concentração de lodo, o aparelho de tratamento de esgoto convencional tem um tubo de lodo residual em conjunto com o aparelho de reação de alta concentração de lodo.

Em algumas modalidades, o sistema para tratamento de esgoto através da redução de lodo de acordo com a presente invenção pode ser um aparelho que tem um fluxograma como mostrado nas FIGs. 11, 12 ou 13, nas quais o aparelho de digestão de lodo está em conjunto com uma bacia de reação de alta concentração de lodo, uma bacia de desoxigenação e uma bacia de sedimentação anaeróbia.

Em algumas modalidades, o aparelho de pré-tratamento é fornecido antes do aparelho de digestão de lodo, onde o aparelho de pré-tratamento compreende ao menos uma grade. A grade é geralmente usada como o primeiro aparelho de tratamento da estação de tratamento de esgoto. Particularmente, a grade pode compreender duas grades, onde a primeira grade é usada para remover impurezas maiores do esgoto e então a segunda grade é usada para ainda remover impurezas menores do esgoto, o intervalo líquido das tiras

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42/51 da primeira grade é maior do que o da segunda grande, por exemplo, a primeira grade pode ser uma grade espessa e pode ter um intervalo líquido de tiras de 20 mm e um ângulo de instalação de 60 graus, enquanto a segunda grade pode ser uma grade fina e pode ter um intervalo líquido de tiras de 6 mm e um ângulo de instalação de 60 graus.

Em algumas modalidades, o aparelho de reação de alta concentração de lodo é um tanque de reação de alta concentração de lodo, onde o esgoto após o pré-tratamento, o lodo retornado a partir do aparelho de sedimentação anaeróbia e o lodo residual retornado a partir do aparelho de sedimentação no fim do sistema são submetidos a uma mistura com aeração no tanque de reação de alta concentração de lodo, e a bacia de reação de alta concentração de lodo é um tanque retangular de escoamento pistonado. Uma bacia de aeração de lodo residual é fornecida entre o aparelho de sedimentação e o aparelho de reação de alta concentração de lodo, onde a bacia de aeração de lodo residual é conectada ao aparelho de sedimentação e o aparelho de reação de alta concentração de lodo através de um tubo de lodo residual, respectivamente, o lodo residual retornado flui para o tanque de aeração de lodo residual, o esgoto e o lodo retornado a partir do aparelho de sedimentação anaeróbia fluem diretamente para o tanque de reação de alta concentração de lodo, o lodo residual após aeração flui então para a bacia de reação de alta concentração de lodo e se mistura com a mistura de esgoto e lodo completamente.

Em particular, a bacia de reação de alta concentração de lodo é operada em uma concentração de lodo relativamente alta de uma maneira anaeróbia/aeróbia com um curto tempo de retenção hidráulica. Na presente invenção, há um ciclo de lodo entre a bacia de reação de alta concentração de lodo e o subsequente aparelho de sedimentação anaeróbia, de modo que o lodo proveniente do aparelho de sedimentação anaeróbia possa ser retornado para o tanque de reação de alta concentração de lodo. Como a qualidade e a quantidade de esgoto de diferentes períodos de tempo podem ser irregulares e flutuarem vigorosamente, a bacia de reação de alta concentração de lodo pode também fornecer uma função tampão para reduzir os efeitos de carga de choque no tratamento bioquímico.

Em particular, o aparelho de sedimentação aeróbia é um tanque de sedimentação aeróbia. O lodo na bacia de sedimentação aeróbia é retornado para a bacia de reação de alta concentração de lodo e submetido à reação junto com o esgoto e o lodo residual. Uma bomba de lodo sem obstrução pode ser empregada para realizar o ciclo de lodo. Em uma modalidade da presente invenção, há um aparelho desoxigenação entre o aparelho de reação de alta concentração de lodo e o aparelho de sedimentação anaeróbia, a mistura de esgoto e lodo flui para a bacia de sedimentação aeróbia após a desoxigenação de modo a impedir que o oxigênio dissolvido seja introduzido na bacia de sedimentação aeróbia e influenciando a reação anaeróbia.

Um aparelho de reação aeróbia, isto é, uma bacia aeróbia, é então conectado ao

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43/51 tanque de sedimentação aeróbia. A bacia aeróbia é preferencialmente de um tipo de escoamento pistonado com um defletor disposto nesta, ou do tipo de mistura completa, onde o lodo a partir do aparelho de sedimentação no fim do sistema é retornado para a bacia anaeróbia e misturado com o esgoto.

O aparelho de tratamento de esgoto convencional compreende um aparelho de reação aeróbia e um aparelho de sedimentação conectados em série, onde o aparelho de reação aeróbia é uma bacia aeróbia ou outro aparelho de reação aeróbia convencional, tal como um valo de oxidação, e está conectado em série com o tanque anaeróbio. O tanque de sedimentação anaeróbio, a bacia anaeróbia e a bacia aeróbia formam o processo de desnitrogenação biológica A²O (Anaeróxico-Anóxico-Óxico). No tanque aeróbio, um aparelho de aeração, tal como sopradores tipo Roots de três lóbulos e aparelho de aeração de mistura por rotação com difusão dinâmica He280, é fornecido.

O aparelho de sedimentação, que tem função de sedimentação e é fornecido com um tubo de retorno de lodo e um tubo residual, pode ser uma bacia SBR (Processo de lodo ativado em Reator Sequencial em Batelada) ou um tanque de sedimentação. SBR é uma abordagem de lodo ativado em batelada, na qual o esgoto imediatamente adjacente ao fundo da bacia aeróbia flui para a bacia SBR via um túnel de água, quando o esgoto penetra em uma camada de lodo na bacia SBR e é descarregado, a camada de lodo desempenha uma função de filtração e interceptação, abaixando desse modo o teor de impurezas na água descarregada e tornando a qualidade da água descarregada superior a da água descarregada a partir do tanque de sedimentação secundária. Uma barragem de ar pode também ser empregada na presente invenção para controlar a descarga de água de modo a impedir que as impurezas entrem na barragem para descarregar água, controlando eficazmente as impurezas na água descarregada.

Um tubo de retorno de lodo é fornecido entre a bacia SBR e o tanque anaeróbio. O tanque aeróbio, a bacia aeróbia e a bacia SBR formam um processo OSA (ÓxicoDecantação-Anaeróbio), isto é, um processo aeróbio-sedimentação-anaeróbio, no qual o estágio anaeróbio é adicionado no processo de lodo ativado convencional de modo que os micro-organismos entrem alternativamente no ambiente aeróbio e no ambiente anaeróbio de modo que o ATP obtido por bactérias durante o estágio aeróbio não possa ser usado para sintetizar novas células imediatamente, mas seja consumido no estágio anaeróbio como energia para manter as atividades das células, a decomposição e o anabolismo dos microorganismos são relativamente separados ao invés de intimamente acoplados sob condição convencional, alcançando desse modo o efeito de reduzir lodo. O processo OSA é capaz de reduzir a quantidade de lodo gerado, aprimorar as propriedades de sedimentação e intensificar a capacidade de remover nitrogênio/amônia.

A bacia SBR e a bacia de reação de alta concentração de lodo são conectadas com

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44/51 um tubo de lodo residual, e o lodo residual gerado não é descarregado, mas retornado para a bacia de reação de alta concentração de lodo na parte dianteira do sistema.

A bacia SBR compreende dois conjuntos operados em paralelo de modo que a bacia SBR possa ser operada em nível de água constante e descarregar água de uma maneira cíclica e contínua. O sistema é disposto de modo que todos os aparelhos, a partir da bacia alta concentração de lodo ao tanque SBR, são conectados em série de modo a diminuir a altura, então o esgoto pode autoescoar por gravidade para reduzir o número de vezes para levantar o esgoto e economizar energia elétrica. Ademais, uma estrutura integrada combinada é empregada para cada unidade de tratamento, e os tanques podem realizar escoamento pistonado em série, assim uma grande quantidade de tubos e instrumentos entre as unidades de tratamento pode ser omitida; nesse meio tempo, o escoamento de esgoto no aparelho de reação mostra um escoamento pistonado geral, mas em um estado de escoamento complexo de misturar completamente em diferentes regiões, de modo que o efeito de tratamento pode ser assegurado.

Em uma modalidade da presente invenção, a reação de digestão de lodo compreende submeter a mistura de esgoto e lodo a uma reação de alta concentração de lodo, onde a mesma tem um tempo de retenção hidráulica de 1,5 a 3,0 h, tal como 2 h ou 2,5 h, uma concentração de saída de oxigênio dissolvido de 1 a 1,5 mg/L, 1,5 a 2 mg/L, 2 a 2,5 mg/L ou

2,5 a 3 mg/L, e uma concentração de lodo de 4.000 a 20.000 mg/L, tal como 4.000 mg/L, 6.000 mg/L, 8.000 mg/L, 10.000 mg/L, 12.000 mg/L, 14.000 mg/L, 15.000 mg/L, 16.000 mg/L, 18.000 mg/L ou 20.000 mg/L.

Em uma modalidade da presente invenção, a reação de digestão de lodo ainda compreende uma sedimentação anaeróbia, isto é, submeter a mistura de esgoto e lodo após a reação de alta concentração de lodo a uma sedimentação anaeróbia, e retornar o lodo após a sedimentação anaeróbia à reação de alta concentração de lodo em uma taxa de refluxo de 0,4 a 0,7 Q, tal como 0,5 Q ou 0,6 Q.

A mistura de lodo e do esgoto pré-tratado é submetida a uma reação de digestão de lodo, em particular, a mistura entra na bacia de reação de alta concentração de lodo para passar por aeração, nesse meio tempo, o esgoto é suficientemente misturado com o lodo residual retornado da bacia SBR e o lodo retornado a partir do tanque de sedimentação anaeróbia, preferencialmente, o lodo residual é primeiramente submetido à aeração no tanque de aeração de lodo residual, então entra no tanque de reação de alta concentração de lodo, alternativamente o lodo residual pode entrar diretamente na bacia de reação de alta concentração de lodo sem aeração, o lodo retornado a partir da bacia anaeróbia pode entrar diretamente no tanque de reação de alta concentração de lodo, e todo o lodo residual pode retornar preferencialmente para o tanque de reação de alta concentração de lodo, realizando desse modo descarga zero. A concentração de oxigênio dissolvido na bacia de aeração

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45/51 de lodo residual está na faixa de 0,2 a 0,9 mg/L, tal como 0,3 mg/L, 0,4 mg/L, 0,5 mg/L, 0,6 mg/L, 0,7 mg/L, 0,8 mg/L. Após o lodo ser misturado com o esgoto, as substâncias orgânicas no esgoto são submetidas à decomposição e nitração, onde o tempo de retenção hidráulica na bacia de reação de alta concentração de lodo está na faixa de 1,5 a 3,0 h, 2 h ou

2.5 h, e uma concentração de lodo de 4.000 a 20.000 mg/L, tal como 4.000 mg/L, 6.000 mg/L, 8.000 mg/L, 10.000 mg/L, 12.000 mg/L, 14.000 mg/L, 15.000 mg/L, 16.000 mg/L, 18.000 mg/L ou 20.000 mg/L. Há um lodo independente retornando, e o lodo retorna a partir da bacia de sedimentação anaeróbia para a bacia de reação de alta concentração de lodo e tem uma taxa de refluxo de 0,4 a 0,7 Q, tal como 0,5 Q ou 0,6 Q. Assim, a concentração de lodo é relativamente alta, por exemplo, é maior do que a do processo de tratamento de lodo ativado convencional por 3 a 5 vezes, o que intensifica eficazmente a capacidade do sistema contra a carga de choque. Ademais, a alta concentração de lodo ativado pode decompor eficazmente a substância orgânica e fornecer um efeito de tamponagem excelente contra o choque da qualidade de água, quantidade de água, valor de pH e substância tóxica, e torna o efeito do tratamento no estágio posterior do sistema mais estável. A aeração por jorro é empregada, e a concentração de saída de oxigênio dissolvido está na faixa de 1 a 1,5 mg/L,

1.5 a 2 mg/L, 2 a 2,5 mg/L ou 2,5 a 3 mg/L.

O esgoto flui para fora do tanque de reação de alta concentração de lodo, é submetido à desoxigenação, e então entra no tanque de sedimentação anaeróbia. Nesse meio tempo, o lodo precipitado na bacia de sedimentação anaeróbia e o lodo residual produzido no tratamento de esgoto convencional retorna para o tanque de reação de alta concentração de lodo, onde o lodo retorna a partir da bacia de sedimentação anaeróbia de uma maneira contínua e cíclica. O lodo da mistura na bacia de reação de alta concentração de lodo passa por processo aeróbio e processo anaeróbio alternativamente todo o tempo, assim nem micro-organismos aeróbios nem micro-organismos anaeróbios podem ser dominativos, e então o processo de hidrólise do lodo residual é completado em sua extensão máxima.

As substâncias orgânicas macromoleculares podem ser biodegradadas em pequenas substâncias orgânicas moleculares por hidrólise, e as pequenas substâncias orgânicas moleculares produzidas por hidrólise (biodegradação rdcod) podem ser ainda convertidas sob severas condições anaeróbias em VFAs (ácidos graxos voláteis) como “potencial” fonte de carbono interna, isto é, carbono orgânico, produzido pela hidrólise de lodo. O carbono orgânico pode aumentar a eficácia de remoção de nitrogênio em amônia significativamente e reduzir a fonte de carbono externa. É um fenômeno comum para as estações de tratamento de esgoto urbano que a ausência de fonte de carbono geralmente leva a um efeito pobre de remover o nitrogênio em amônia do esgoto urbano. Quando a fonte de carbono é abundante, ocorre vazamento de energia, que é então chamado de fenômeno de desacoplamento, produzindo baixa utilização de substrato. O tempo de retenção de lodo se torna infinito

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46/51 devido ao retorno de lodo, assim substâncias inertes podem ser decompostas por efeito de desacoplamento. A decomposição de substâncias inorgânicas no lodo residual é alcançada por bactérias quimioautotróficas e a decomposição de substâncias orgânicas no lodo residual é alcançada por bactérias quimio-heterotróficas, de modo que o acúmulo de substâncias inertes não ocorrerá no sistema, realizando desse modo a descarga zero de lodo residual da estação de tratamento de esgoto urbano. Experimentos mostram que o lodo retornado a partir da bacia de sedimentação anaeróbia e o lodo residual produzido na estação de tratamento de esgoto convencional são digeridos massivamente para alcançar o equilíbrio entre o crescimento e a digestão, de modo que tanto a bacia de sedimentação anaeróbia quanto a bacia SBR não descarregam lodo, a reação é estável, e a descarga zero de lodo é realizada.

O esgoto flui a partir da bacia de sedimentação anaeróbia e entra no tanque anaeróbio, e o tanque de sedimentação anaeróbia, a bacia anaeróbia e a construção de bacia aeróbia do processo A²/O. O esgoto e o lodo retornado a partir do tratamento de esgoto convencional são misturados na bacia anaeróbia para remover nitrogênio em amônia suficientemente, e então o lodo junto com o esgoto entram no tanque aeróbio, as substâncias orgânicas no esgoto são ainda absorvidas, oxidadas e decompostas através do anabolismo das bactérias aeróbias, e a nitração pode ocorrer.

Finalmente, o esgoto é submetido à sedimentação no aparelho de sedimentação e descarregado. O aparelho de sedimentação é preferencialmente um tanque SBR. O lodo na base SBR retorna para a bacia anaeróbia em uma taxa de refluxo de 0,5 a 1 Q, enquanto o lodo residual retorna para o tanque de reação de alta concentração de lodo. Como as substâncias orgânicas no esgoto entrando na bacia de SBR foram decompostas eficazmente, a qualidade da água é estável. A decomposição das substâncias orgânicas no esgoto estaria mais completa após aeração no tanque SBR. Em adição, uma camada de lodo de alta densidade e clara pode se formar na bacia SBR durante sedimentação estática periódica, e desempenha uma função de filtração de lodo para melhorar a qualidade da água e desnitrificação. A bacia SBR emprega uma concentração de lodo de 4.000 a 20.000 mg/L, uma concentração de oxigênio dissolvido de 2 a 4 mg/L, um tempo de sedimentação estática de 1 a

1,5 horas, preferencialmente 1 hora, dentro de um período na bacia SBR (durante a sedimentação estática, o esgoto é submetido à desnitrificação e sedimentação no tanque), e um tempo de drenagem de nível de água constante de 1,5 a 2,5 horas, preferencialmente 2 horas.

O tanque anaeróbio, a bacia anaeróbia e a bacia SBR constituem um processo OSA, no qual o lodo retorna para o tanque anaeróbio, inibindo eficazmente desse modo as bactérias filamentosas, impedindo a expansão de lodo, aprimorando as propriedades de sedimentação, e reduzindo a quantidade do lodo produzido. Como para micro-organismos

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47/51 aeróbios, a energia exigida para formar ATP é proveniente do processo de oxidação de matriz de substância orgânica externa. Quando os micro-organismos aeróbios estão sob condição anaeróbia, a decomposição de substâncias orgânicas é completamente diferente da decomposição aeróbia, e a energia liberada diminui significativamente. Os micro-organismos propriamente ditos não têm energia suficiente para seu crescimento e têm que empregar o ATP armazenado em seu corpo como fonte de energia para suas atividades fisiológicas normais. Assim, o ATP armazenado nas células dos micro-organismos desse estágio é consumido em uma grande quantidade, de modo que a quantidade do lodo tem tendência a diminuir. Se a biossíntese é executada nesse momento, os micro-organismos têm que armazenar energia necessária. Se o ATP não é armazenado suficientemente nas células, a síntese das próprias células não prosseguiria continuamente. Assim, quando os microorganismos consomem uma grande quantidade de ATP e entram novamente na bacia aeróbia com nutrição abundante, os micro-organismos podem ter que satisfazer sua exigência de energia somente através da digestão endógena pela dissimilação de células. Tal alternação anaeróbia/aeróbia melhora a dissimilação, aumenta o desacoplamento de energia e reduz a produção de lodo. A bacia anaeróbia também tem a função de acidificação hidrolítica e aumenta a biodegradabilidade do esgoto.

Portanto, o aparelho para tratamento de lodo de acordo com a presente invenção é particularmente favorável para reformar vários aparelhos de tratamento de esgoto e lodo ativado existentes. Por exemplo, o aparelho para tratamento de lodo da presente invenção pode ser construído próximo a um aparelho de tratamento de esgoto existente, de modo que o lodo ativado do aparelho de tratamento de esgoto existente é usado como a carga de esgoto do aparelho para tratamento de lodo, e o sobrenadante descarregado a partir do aparelho para tratamento de lodo é usado como uma parte da carga de esgoto e introduzido no aparelho de tratamento de esgoto existente. Portanto, o aparelho para tratamento de lodo da presente invenção pode essencialmente eliminar todo o lodo residual descarregado a partir do aparelho de tratamento de esgoto existente, de modo que o aparelho reformado não descarregue lodo. Nesse meio tempo, o sobrenadante contendo uma quantidade relativamente grande de orgânicos biodegradáveis facilitará vantajosamente a remoção de nitrogênio e fósforo que não podem não ter sido removidos pelo aparelho existente quando a fonte de carbono não é suficiente. Isso é particularmente favorável ao tratamento de esgoto doméstico de cidades que geralmente tem um COD relativamente baixo. Se a carga de esgoto é primeiramente introduzida no aparelho para tratamento de esgoto da presente invenção, a alta concentração de lodo no novo aparelho para tratamento de lodo pode digerir e degradar contaminantes na carga de esgoto rápida e eficazmente, melhora ainda mais a eficácia e os efeitos do tratamento de esgoto.

Exemplo 1:

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No exemplo, t representa ton; DS representa lodo seco; m³ representa metros cúbicos, d representa dia, e COD representa demanda química de oxigênio.

Aparelhos e parâmetros de projeto:

De acordo com o método para tratamento de lodo e com o método para tratamento de esgoto da presente invenção, uma estação de tratamento de esgoto tendo uma capacidade de tratamento de esgoto de 20.000 m³/d foi construída, a mesma tem um fluxograma como mostrado na FIG. 11, onde a bacia de reação de alta concentração de lodo (usada para tratamento de fornecimento de oxigênio), a bacia de desgaseificação e a bacia de sedimentação anaeróbia (usada para tratamento anóxico) formam o aparelho de digestão de lodo (isto é, o aparelho para tratamento de lodo de acordo com a presente invenção), e a bacia anaeróbia, a bacia aeróbia e a bacia SBR formam o aparelho de tratamento de esgoto convencional (isto é, o dispositivo de tratamento biológico de esgoto do aparelho para tratamento biológico de esgoto de acordo com a presente invenção). O lodo proveniente da bacia de sedimentação anaeróbia do aparelho de digestão de lodo (isto é, o primeiro licor misto concentrado, que é totalmente usado como o primeiro licor misto), o lodo residual (isto é, o segundo licor misto concentrado, que é totalmente usado como a carga de lodo) proveniente da bacia SBR do aparelho de tratamento de esgoto convencional e a carga de esgoto após o tratamento na grade são misturados para formar o segundo licor misto. O segundo licor misto é submetido a tratamento de aeração na bacia de reação de alta concentração de lodo para obter o terceiro licor misto. O terceiro licor misto entre na bacia de desgaseificação e é submetido a desoxigenação, então entra na bacia de sedimentação anaeróbia e é submetido a tratamento de sedimentação (tratamento anóxico) na bacia de sedimentação anaeróbia para obter o quarto licor misto que é simultaneamente separado no sobrenadante como camada superior e no primeiro licor misto concentrado como camada inferior. O primeiro licor misto concentrado é usado como o refluxo de lodo e retorna para a bacia de reação de alta concentração de lodo via o tubo de refluxo de lodo. O sobrenadante entra no aparelho de tratamento de esgoto convencional, passa pela bacia anaeróbia, pela bacia aeróbia e pela bacia SBR para obter o efluente de água purificada e o lodo residual (isto é, o segundo licor misto concentrado). O lodo residual é submetido a tratamento de aeração na bacia de aeração de lodo residual e então retorna para a bacia de reação de alta concentração de lodo.

O funcionamento dessa estação de tratamento de esgoto de julho de 2008 até o presente mostra que a produção de lodo é mantida em um nível de aproximadamente 0 tDS/(10.000 m³ esgoto/d), e assim realiza descarga zero de lodo. Como uma comparação, uma estação de tratamento de esgoto de uma cidade adjacente que trata esgoto similar geralmente obtém uma produção de lodo de 1,04 a 1,64 tDS/(10.000 m³ esgoto/d), e um valor médio de 1,25 tDS/(10.000 m³ esgoto/d).

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A qualidade do efluente de água purificada é mostrada na Tabela 1 que fornece dados sobre a quantidade total, COD e nitrogênio em amônia do efluente de água purificada de setembro de 2008 a maio de 2009, na qual o tempo de aeração médio da bacia de reação de alta concentração de lodo foi controlado em 0,25 a 3,5 horas, o tempo de sedimentação da bacia de sedimentação anaeróbia foi controlado em 1 a 5 horas, e a relação do tempo de aeração para o tempo de sedimentação foi controlada em 1:0,8 a 1:5. Durante todo o período de teste, esse aparelho de tratamento de esgoto não descarregou lodo.

Tabela 1: A quantidade total, COD médio e nitrogênio em amônia médio do efluente de água purificada de setembro de 2008 a maio de 2009.

Tempo (mês/ano)	Quantidade total de efluente de água purificada (m³/M)	COD médio (mg/L)	Nitrogênio em amô- nia médio (mg/L)
09/2008	453043	40,10	3,31
10/2008	321173	41,06	3,03
11/2008	375003	37,16	5,24
12/2008	384116	37,39	6,38
01/2009	331662	37,48	6,49
02/2009	377502	38,13	7,16
03/2009	301817	42,21	5,49
04/2009	288624	38,67	1,94
05/2009	72594	40,01	0,38

Nos “Padrões para descarga de contaminantes a partir de estações de tratamento de esgoto em cidades” (GB18918-2002), o COD máximo é 60 mg/L para a Classe I(B), e o nitrogênio em amônia máximo é 8 mg/L (> 12° C) e 15 mg/L (< 12° C) para a Classe I(B).

Vê-se a partir da Tabela 1 que o COD e o nitrogênio em amônia do efluente de água obtido pelo sistema de tratamento de esgoto de acordo com a presente invenção alcançam os padrões de Classe I(B) de GB18918-2002 se em alta ou baixa temperatura.

O teste de setembro a maio de 2009 ainda mostra que a concentração de lodo na bacia de reação de alta concentração de lodo sempre se mantém em um nível relativamente alto (ver Tabela 2).

Tabela 2: Concentração de lodo média mensal do segundo licor misto na bacia de reação de alta concentração de lodo durante o teste de setembro de 2008 a maio de 2009.

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Tempo (mês/ano)	Concentração de lodo média mensal do segundo licor misto na bacia de reação de alta concentração de lodo (mg/L)
09/2008	6890
10/2008	8120
11/2008	14080
12/2008	17230
01/2009	18230
02/2009	15980
03/2009	13060
04/2009	12240
05/2009	7850

De modo a observar ainda a operação do aparelho de digestão de lodo (isto é, o aparelho para tratamento de lodo), o COD, nitrogênio em amônia (AN) e o fósforo total (TP) da carga de esgoto, a fase de água do segundo licor misto e o sobrenadante foram medidos 5 (ver Tabela 3).

Tabela 3: Os dados de COD, nitrogênio em amônia e fósforo total da carga de esgoto, a fase de água do segundo licor misto e o sobrenadante medidos em tempos diferentes (mg/L).

Tempo (D/M/A)	Carga de esgoto	Fase de água do segundo licor misto	Sobrenadante
COD	AN	TP	COD	AN	TP	COD	AN	TP
11/04/2010	618,30	89,93	13,20	509,97	128,31	23,89	350,02	126,99	15,57
12/04/2010	688	70,22	10,21	391	85,96	13,65	348	85,07	8,56
13/04/2010	254	38,6	4,2	275	78,9	12,5	86	52,9	5,02
14/04/2010	314,82	66,25	3,41	154,48	94,78	6,22	109,50	78,31	3,54
18/04/2010	361,34	57,87	18,95	346,11	42,87	18,95	113,29	48,90	11,12

Pode-se ver a partir da Tabela 3 que o COD, o nitrogênio em amônia e o fósforo to10 tal do sobrenadante a partir da carga de esgoto do aparelho de digestão de lodo são consideravelmente menores do que os da fase de água do segundo licor misto. No aparelho de digestão de lodo do Exemplo 1, a carga de esgoto e a carga de lodo formaram sua entrada líquida, e não houve saída sólida ou líquida, exceto o sobrenadante, e não houve acúmulo

Petição 870190013593, de 10/02/2019, pág. 59/67

51/51 de lodo no aparelho de digestão de lodo. Portanto, os organismos e sólidos a partir da carga de esgoto e da carga de lodo, exceto aqueles descarregados com o sobrenadante, foram todos digeridos e decompostos, alcançando desse modo a redução de lodo residual. Sem estar limitado a qualquer teoria, considera-se que os organismos e sólidos digeridos e decompostos foram convertidos em substâncias gasosas e escaparam do aparelho de digestão de lodo. Para o aparelho de lodo total, os contaminantes na carga de lodo (amplamente expressa como COD, nitrogênio em amônia e fósforo total) foram convertidos em substâncias gasosas e escaparam do aparelho de esgoto, de modo que quando o efluente de água purificada foi obtido, nenhuma outra substância sólida ou líquida foi descarregada.

Exemplo 2:

De acordo com o método para tratamento de lodo e com o método para tratamento de esgoto da presente invenção, uma estação de tratamento de esgoto existente que tem funcionado em processo MSBR (isto é, A²O seguido por SBR) foi reformado. A estação de tratamento de esgoto reformada tem uma capacidade de tratamento de esgoto de 20.000 m³/d, e seu fluxograma pode também ser representado pela FIG. 11, na qual os parâmetros são os mesmos dos do Exemplo 1.

A estação de tratamento de esgoto reformada funcionou por mais de um ano, e sua produção de lodo mantida em aproximadamente 0 tDS (10.000 m³ esgoto/dia), de modo que a descarga zero de lodo é também alcançada. Em adição, ela tem um COD médio de 24,3 mg/L no inverno e 27,56 mg/L no verão, e um teor de nitrogênio em amônia médio de 8,85 mg/L no inverno e 4,07 mg/L no verão, onde todos alcançaram os padrões de Classe I(B) de GB18918-2002.

Tanto na nova estação de tratamento de esgoto quanto na estação de tratamento de esgoto reformada de acordo com o método para tratamento de esgoto da presente invenção, a reação de alta concentração de lodo, a sedimentação anaeróbia e o processo de tratamento de esgoto convencional são combinados para tratamento de esgoto, e os resultados indicam as vantagens incluindo a propriedade aprimorada de sedimentação de lodo, a inibição de acúmulo de lodo, a digestão de lodo residual, e a descarga zero de lodo.

O sistema e o método para tratamento de esgoto através da redução de lodo de acordo com a presente invenção são ilustrados acima. O número de etapas do método como descrito na descrição e nas reivindicações não representam a sequência das etapas, a menos que a sequência seja apontada ou possa ser exclusivamente determinada. Os exemplos para demonstrar o princípio e as modalidades da presente invenção são usados para entender o método da presente invenção. Dever-se-ia notar que sem abandonar o princípio da presente invenção, quaisquer aprimoramentos e modificações da presente invenção podem também ser realizados e estão dentro do escopo das reivindicações.

Claims

(1) misturar uma carga de lodo a partir de um processo de tratamento biológico de esgoto com um primeiro licor misto para obter um segundo licor misto;

1. Método para tratamento biológico de esgoto, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as seguintes etapas:
2/2 de 0,1 a 4 mg/l.

2. Método para tratamento biológico de esgoto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa (5), ao menos 60% do primeiro licor misto concentrado retorna para a etapa (1) e é usado como o primeiro licor misto, e opcionalmente o primeiro licor misto concentrado que não retorna para a etapa (1) é descarregado.

(2) submeter o segundo licor misto a um processo de fornecimento de oxigênio para obter um terceiro licor misto, em que, na etapa (2), o processo de fornecimento de oxigênio tem um tempo de tratamento com fornecimento de oxigênio de 0,1 a 4 horas;
3. Método para tratamento biológico de esgoto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa (2), o processo de fornecimento de oxigênio é executado em uma maneira de aeração intermitente ou aeração contínua.

(3) submeter o terceiro licor misto a um processo anóxico para obter um quarto licor misto, em que, na etapa (3), o processo anóxico tem um tempo de tratamento anóxico de 0,8 a 6 horas, e a relação do tempo de tratamento com fornecimento de oxigênio para o tempo de tratamento anóxico é 1:0,5 a 1:6;
4. Método para tratamento biológico de esgoto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o terceiro licor misto tem um teor de oxigênio dissolvido

Petição 870190094198, de 20/09/2019, pág. 17/18

(4) separar o quarto licor misto para obter um líquido sobrenadante e um primeiro licor misto concentrado; e
5. Método para tratamento biológico de esgoto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa (3) e a etapa (4) são executadas em uma maneira de sedimentação.

(5) descarregar o líquido sobrenadante, e retornar ao menos uma parte do primeiro licor misto concentrado como o primeiro licor misto à etapa (1), onde a quantidade de lodo do primeiro licor misto concentrado que não retorna para a etapa (1) é menor do que a quantidade de lodo da carga de lodo;
6. Método para tratamento biológico de esgoto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa (1), o segundo licor misto tem uma concentração de lodo de 3000 a 30000 mg/l.

(6) submeter ao menos uma parte do líquido sobrenadante da etapa (5) e opcionalmente uma parte de carga de esgoto ao processo de tratamento biológico de esgoto para obter um segundo licor misto concentrado e um efluente de água purificada; e (7) descarregar o efluente de água purificada e opcionalmente retornar ao menos uma parte do segundo licor misto concentrado da etapa (6) como a carga de lodo para a etapa (1), onde uma carga de esgoto é introduzida na etapa (1) e misturada com a carga de lodo e o primeiro licor misto para obter o segundo licor misto e/ou introduzida na etapa (6) e submetida ao processo de tratamento biológico de esgoto junto com a pelo menos parte do sobrenadante da etapa (5).
7. Método para tratamento biológico de esgoto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma etapa para recuperar compostos gasosos contendo fósforo gerados na etapa (2) e/ou (3).
8. Método para tratamento biológico de esgoto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo licor misto concentrado que retorna a partir da etapa (7) para a etapa (1) e é usado como a carga de lodo é 1 a 100%, em relação ao segundo licor misto concentrado.
9. Método para tratamento biológico de esgoto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo licor misto concentrado que retorna a partir da etapa (7) para a etapa (1) é de uma proporção de 1 a 100%, em relação à carga de lodo da etapa (1).
10. Método para tratamento biológico de esgoto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa (6), o processo de tratamento biológico de esgoto é um processo Wuhrmann, processo A/O, processo Bardenpho, processo Phoredox, processo A²/O, processo A²/O reverso, processo UCT, processo MUCT, processo VIP, processo OWASA, processo JHB, processo TNCU, processo Dephanox, processo BCFS, processo MSBR, processo SBR, processo AB, processo de valo de oxidação, processo de membrana biológica, processo de leito móvel ou uma combinação desses.