BR112016009051B1

BR112016009051B1 - Sistema para tratar um fluido e método para reduzir a concentração de uma ou mais substâncias presentes em um fluido

Info

Publication number: BR112016009051B1
Application number: BR112016009051-9A
Authority: BR
Inventors: Jason Calhoun
Original assignee: Renewable Fibers LLC dba RF WasteWater, LLC
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2022-11-01
Also published as: JP6505684B2; BR112016009051A2; DK3060527T3; CN105829252B; MX2016005184A; JP7155326B2; CN110372086B; AU2014340220A1; JP2021107082A; EP3060527A1; US20150108067A1; CN105829252A; WO2015061340A1; CN110372086A; AU2014340220B2; KR102349768B1; US20190135666A1; US10189730B2; US11685675B2; EP3498678A1

Abstract

REDUÇÃO DE SUBSTÂNCIAS EM FLUIDOS CONTAMINADOS USANDO UM MEIO DE CRESCIMENTO BIOLÓGICO OCORRENDO NATURALMENTE. A presente invenção refere-se a um processo de tratamento de fluidos municipais, comerciais, industriais e institucionais contendo uma ou mais substâncias em uma primeira concentração que inclui um contator, um aerador, e um separador. O fluido é misturado com um material lignocelulósico natural em pó, ("PNLM"), um inóculo de crescimento microbiano, e ao menos uma parte do fluido no contator para fornecer uma mistura que inclui um crescimento microbiano aclimatado estabelecido no fluido. A mistura é introduzida em um aerador onde a aglutinação física e a ligação química e ao menos algumas das uma ou mais substâncias para o PNLM adicionalmente à absorção fisiológica pelo crescimento microbiano em um lodo biológico reduz a concentração de ao menos algumas das uma ou mais substâncias no fluido descarregado a partir do aerador para uma segunda concentração. O lodo biológico é separado para recuperar ao menos uma parte do PNLM que é recirculado para o contator.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001]Esta descrição refere-se genericamente ao tratamento microbiológico de fluidos contendo um ou mais contaminantes, mais particularmente, a sistemas de tratamento microbiológico e métodos utilizando materiais lignocelulósicos naturais em pó (“PNLMs”).

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002]Os sistemas de tratamento biológico são encontrados em todos os campos de tratamento de águas municipais, industriais e comerciais. Um sistema de tratamento biológico mantém condições favoráveis para o desenvolvimento microbiano (por exemplo, pH, oxigênio dissolvido, nutrientes, e temperatura), de modo que os organismos biológicos presentes no sistema convertem ao menos uma parte dos contaminantes ou outras substâncias presentes na água em crescimento biológico (isto é, aumento da biomassa) e em um ou mais subprodutos preferenciais tais como água, dióxido de carbono e metano. Tradicionalmente, os sistemas de tratamento biológico tratavam resíduo de água potável tal como esgoto coletado de estabelecimentos residenciais, institucionais, comerciais e industriais. Às vezes, o sistema de tratamento biológico pode receber resíduos adicionais a partir da indústria e comércio. Em outros momentos, o sistema de tratamento biológico também pode receber uma quantidade de escoamento de águas pluviais particularmente em ambientes industriais e comerciais. Dada a heterogeneidade das fontes geradoras de águas residuais, as instalações de tratamento biológico podem receber qualquer combinação de resíduos de esgoto, sujeira, detritos, óleo e graxa.

[003]Para acomodar condições de águas residuais variáveis, os sistemas de tratamento biológico geralmente compreendem três estágios, frequentemente chamados de tratamento primário, tratamento secundário e tratamento terciário. As águas residuais de entrada passam por uma série de telas, filtros ou peneiras para remover detritos grandes e/ou densos (por exemplo, areia, rochas, trapos, gravetos, sacos de plástico, e outros “lixos”). A água residual filtrada flui para o estágio de tratamento primário. O estágio de tratamento primário envolve frequentemente o uso de tanques de decantação quiescentes ou bacias para receber as águas residuais de entrada. Os sólidos mais pesados presentes nas águas residuais tendem a afundar na bacia de decantação e são removidos usando arrastadores, raspadeiras, ou equipamento similar. Os materiais mais leves tais como óleo e graxa e sólidos flutuantes tendem a flutuar na bacia de decantação e são removidos usando aspiradores ou equipamento similar. Em ao menos algumas ocorrências, um ou mais agentes de floculação podem ser introduzidos às bacias de decantação para promover a formação de sólidos decantados mais facilmente mais densos. Em ao menos algumas ocorrências, o ar dissolvido pode ser introduzido nas bacias de decantação para promover a formação de espuma raspada mais facilmente contendo ao menos uma parte dos óleos e graxas presentes nas águas residuais. A água clarificada, agora livre dos sólidos mais pesados e mais leves removidas na bacia de decantação, flui do estágio de tratamento primário para o estágio de tratamento secundário.

[004]O tratamento secundário degrada o esgoto derivado de dejetos humanos, restos de alimentos, sabões, detergentes, tratamento animal, escoamento de fertilizantes orgânicos e inorgânicos, e similares. O estágio de tratamento secundário pode também incluir um ou mais organismos microbiológicos específicos de substância utilizados para degradar os contaminantes encontrados nas águas residuais, por exemplo, hidrocarbonetos que podem estar presentes em águas residuais geradas durante as operações de processamento de hidrocarbonetos ou escoamento de ruas/estacionamentos. O processo de tratamento secundário tipicamente envolve a utilização de um processo biológico aeróbico em que as bactérias e protozoários em um aerador consomem os contaminantes orgânicos solúveis biodegradáveis, tais como açúcares, gorduras, moléculas de carbono de cadeia curta orgânicas, e similares e se ligam outras frações menos solúveis em uma massa floculada.

[005]Os sistemas de tratamento secundário podem incluir sistemas de crescimento acoplado ou de filme fixo em que ocorre o crescimento microbiano em uma superfície que está em contato contínuo ou intermitente com a água residual. Exemplos típicos incluem filtros biológicos, torres biológicas e contatores biológicos rotativos. Os sistemas de tratamento secundário podem incluir sistemas de tratamento de lodo ativado que forçam um gás contendo oxigênio através do aerador para promover o crescimento de flocos biológicos para remover materiais orgânicos das águas residuais. Outras formas de tratamento secundário incluem lodo aeróbico granular, bacias de superfície aerada, leitos filtrantes, alagados construídos, filtros biológicos aerados, contatores biológicos rotativos e reatores de membrana.

[006]O lodo formado no sistema de tratamento secundário é clarificado e decantado em um separador, tal como um clarificador-decantador. Em alguns casos, uma parte da lama pode ser reciclada para a instalação influente em manter de forma consistente uma população microbiana aclimatada aos constituintes particulares, contaminantes ou substâncias presentes nas águas residuais de entrada. Ao menos uma parte do lodo decantado pode ser ainda processada para remover a água adicional, por exemplo, por meio de um ou mais separadores centrífugos ou filtros antes do descarte.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007]Os resíduos gerados pelos setores municipais, industriais, comerciais e institucionais incluem tipicamente um fluido tal como a água transportando uma ou mais substâncias em suspensão e/ou uma ou mais substâncias dissolvidas. Essas substâncias podem incluir substâncias contendo carbono, tal como esgoto e hidrocarbonetos que são biodegradáveis por um ou mais organismos microbianos. As substâncias podem incluir compostos inorgânicos, tais como nitrogênio e fósforo, que contêm compostos que podem ser convertidos em forma por um ou mais organismos microbianos (por exemplo, os nitratos podem ser convertidos em gás nitrogênio) e/ou assimilados na estrutura de um ou mais organismos microbianos (por exemplo, o fósforo pode ser armazenado dentro da estrutura celular de certos organismos microbianos). Todos os sistemas de tratamento biológico dependem de contato do fluido contendo uma ou mais substâncias com os organismos microbianos em um ambiente no qual os organismos microbianos são capazes de degradar ou, de outro modo, assimilar as substâncias.

[008]Um método estabelecido para o contato do fluido com organismos microbianos é pela passagem do fluido através de um filme fixo que inclui um crescimento microbiano estabelecido. Tais sistemas de tratamento de filme fixo frequentemente empregam plástico ou outros meios de suporte biológico não biodegradáveis que podem se degradar com o tempo e podem exigir substituição periódica, dispendiosa e limpa. Desenvolvimentos mais recentes no tratamento incluem a utilização de sistemas de crescimento em suspensão onde os microrganismos são dispersos por todo o líquido, usando agitação mecânica e/ou aérea.

[009]Os sistemas de lodo ativado podem ser operados em altas proporções de recirculação de lodo biológico para atingir altas concentrações de biomassa no interior do reator enquanto minimizando a formação de lodo biológico. Essas altas taxas de recirculação, no entanto, tendem a aumentar a idade do lodo dentro do clarificador. O aumento da idade do lodo no clarificador pode resultar no acúmulo de organismos, tais como bactérias filamentosas, bem como o acúmulo de compostos biologicamente inibidores, ambos os quais podem prejudicar a capacidade de decantar o lodo no clarificador.

[0010]Avançados modelos de reatores de filme fixo, tais como sistemas de leito de lodo fluidizado ou empacotado, têm demonstrado eficiência e estabilidade, particularmente quando é desejado um alto grau de degradação. Um componente importante de tais sistemas de filme fixo é a mídia usada para estabelecer o crescimento microbiano. Os meios deveriam ter uma grande quantidade de área de superfície que permite o acoplamento e o crescimento de micro-organismos. Adicionalmente, o meio deveria ser barato e robusto. Os materiais lignocelulósicos naturais em pó (“PNLMs”), tais como kenaf em pó, pode fornecer tal meio de suporte. Quando adicionado a um processo de tratamento de crescimento suspenso, o PNLM atua como um adsorvente, bem como um meio de crescimento biológico suportando o desenvolvimento de um biofilme robusto que inclui um número significativo de organismos microbianos benéficos.

[0011]O uso de PNLMs como um meio de suporte pode melhorar a decantação e a retenção de biomassa dentro do processo de tratamento melhorando assim a capacidade de recircular lodo biológico, aumentando a idade do lodo biológico, e reduzindo a produção global de lodo biológico. A natureza de suporte de PNLMs, bem como a capacidade dos PNLMs de adsorvem substâncias transportadas pelo fluido, tende a moderar a carga de choque para o clarificador e reduz a probabilidade de perturbações no processo de tratamento. Ao contrário de filmes de suporte não biodegradáveis, os PNLMs são biodegradáveis e podem ser eficazmente descartados após a sua vida útil.

[0012]Um sistema de tratamento biológico ilustrativo inclui um contator no qual um fluido, que inclui uma ou mais substâncias em uma primeira concentração, é misturado com um meio de crescimento biológico com PNLM tal como kenaf em pó e um inóculo de lodo biológico contendo organismos microbianos estabelecidos e aclimatados no meio de crescimento biológico com PNLM. As condições no contator são mantidas de tal modo que os organismos microbianos aclimatados e estabelecidos formem um biofilme em ao menos uma parte do meio de crescimento biológico com PNLM adicionado.

[0013]Um aerador recebe o meio de crescimento microbiano aclimatado expelido em uma base intermitente, periódica, ou contínua a partir do contator. Em alguns casos, o aerador pode receber fluido adicional, que inclui uma ou mais substâncias na primeira concentração. Um gás contendo oxigênio, tal como ar, é adicionado ao aerador via um ou mais distribuidores ou similares. As condições no aerador favorecem o desenvolvimento de organismos microbianos adicionais na forma de um lodo biológico suspenso que se acumula na parte inferior do aerador. O meio de crescimento biológico com PNLM presente no contator e aerador absorve ao menos algumas de uma ou mais substâncias no fluido. O crescimento microbiano transportado pelo meio de crescimento biológico com PNLM também degrada ou consome ao menos algumas das uma ou mais substâncias no fluido. O fluido, agora com ao menos algumas das uma ou mais substâncias reduzidas para uma segunda concentração, acumula-se em uma parte superior do aerador. Ao menos uma parte do fluido que inclui uma ou mais substâncias na segunda concentração sai do aerador.

[0014]Ao menos uma parte do lodo biológico no aerador é recirculado para o contator para fornecer o inóculo de lodo biológico contendo microrganismos aclimatados e estabelecidos no meio de crescimento biológico com PNLM. Ao menos alguma da parte restante do lodo biológico no aerador é expelida para um separador. O separador separa ao menos uma parte do meio de crescimento biológico com PNLM do lodo biológico. Ao menos uma parte do meio de crescimento biológico com PNLM separado é recirculado para o contator. A biomassa microbiana separada a partir do meio de crescimento biológico com PNLM sai do separador.

[0015]Um sistema para tratar um fluido, incluindo uma ou mais substâncias em uma primeira concentração, pode ser resumido como incluindo: (a) um contator incluindo: (i) ao menos uma conexão de entrada para receber uma primeira parte do fluido incluindo uma ou mais substâncias na primeira concentração; (Ii) ao menos uma conexão de entrada para receber um meio de crescimento biológico incluindo ao menos um material lignocelulósico natural em pó, (“PNLM”); (iii) ao menos uma conexão de entrada para receber um lodo biológico (“lodo biológico”) que inclui um crescimento microbiano; e (iv) ao menos uma conexão de saída para expelir uma mistura que inclui o fluido, o meio de crescimento biológico, e o crescimento microbiano; (b) um aerador incluindo: (i) ao menos uma conexão de entrada para receber uma parte restante do fluido contendo uma ou mais substâncias na primeira concentração; (ii) ao menos uma conexão de entrada acoplada fluidicamente à conexão de saída do contator, ao menos uma conexão de entrada para receber alguma ou toda a mistura; (iii) ao menos uma conexão de entrada para receber um gás contendo oxigênio; (iv) ao menos um sistema de dispersão de gás para dispersar o gás contendo oxigênio para a mistura para estimular aerobicamente a formação de lodo biológico que inclui ao menos o crescimento microbiano e o meio de crescimento biológico através do consumo fisiológico de ao menos uma parte da uma ou mais substâncias por ao menos uma parte do crescimento microbiano; (v) ao menos uma conexão de saída para expelir o fluido, incluindo algumas ou todas as uma ou mais substâncias em uma segunda concentração, a segunda concentração é menor do que a primeira concentração; e (vi) ao menos uma conexão de saída para expelir uma primeira parte do lodo biológico para o contator; e (c) um separador para repartir uma parte restante do lodo biológico em um componente de meio de crescimento biológico separado compreendendo ao menos aproximadamente 60% em peso de meio de crescimento biológico e um componente biológico, o separador incluindo: (i) ao menos uma conexão de entrada acoplada fluidicamente a ao menos uma conexão de saída do aerador para receber a parte restante de lodo biológico expelido pelo aerador; (ii) ao menos um estágio de separação de líquido/sólido para repartir o lodo biológico em uma parte rica em fluido de uma parte rica em lodo biológico; (iii) ao menos um estágio de separação de sólido/sólido para repartir ao menos alguma parte rica em lodo biológico no componente de meio de crescimento biológico separado e no componente biológico; (iv) ao menos uma conexão de descarga para expelir parte da parte rica em fluido; (v) ao menos uma conexão de descarga para expelir o componente biológico; e (vi) ao menos uma conexão de descarga para expelir ao menos uma parte do componente de meio de crescimento biológico separado para o contator.

[0016]O PNLM pode incluir um kenaf em pó. O fluido pode incluir água e uma ou mais substâncias podem incluir um ou mais hidrocarbonetos. Os um ou mais hidrocarbonetos podem incluir um ou mais de: um composto de benzeno, um composto de tolueno, um composto de etilbenzeno, um composto de xileno, e um composto fenólico. A primeira concentração pode ser em excesso de aproximadamente 400 partes por milhão em peso. A segunda concentração pode ser menos de 20 partes por milhão em peso. As uma ou mais substâncias podem ainda incluir um ou mais de: amônia e sulfeto de hidrogênio. A primeira concentração pode ser em excesso de aproximadamente 20 partes por milhão em peso. A segunda concentração pode ser menos de 5 partes por milhão em peso. O fluido pode incluir água e uma ou mais substâncias podem incluir um ou mais compostos de amina quaternária. O estágio de separação sólido/líquido pode incluir ao menos um de: uma bacia de decantação por gravidade, um separador centrífugo, ou um filtro. O estágio de separação sólido/sólido pode incluir ao menos um de: uma ou mais centrífugas, um ou mais hidrociclones, e um ou mais separadores de bateria. O contator pode ainda incluir ao menos um sistema de remoção de sólidos da superfície. O contator pode ainda incluir ao menos um sistema de remoção de sólidos do fundo. O contator pode incluir um contator aeróbico no qual o fluido, o meio de crescimento biológico, e o crescimento microbiano são mantidos sob condições aeróbicas.

[0017]Um método de reduzir a concentração de uma ou mais substâncias presentes em um fluido a partir de uma primeira concentração para uma segunda concentração que é menor do que a primeira concentração pode ser resumido como incluindo aclimatar um crescimento microbiano para um ambiente incluindo um fluido que contém uma ou mais substâncias em uma primeira concentração em um contator para fornecer um crescimento microbiano aclimatado; introduzir ao menos uma parte do crescimento microbiano aclimatado, o fluido contendo uma ou mais substâncias na primeira concentração e um meio de suporte biológico incluindo um ou mais materiais lignocelulósicos naturais em pó (“PNLM”) para um aerador; manter no aerador uma concentração do meio de suporte biológico de aproximadamente 1 miligrama de meio de suporte biológico por litro de fluido (mg/L) a aproximadamente 5.000 mg/l; manter no aerador uma concentração de oxigênio dissolvido de aproximadamente 0,1 mg de oxigênio por litro de fluido (mg/l) a aproximadamente 5 mg/l dispersando um gás contendo oxigênio no fluido; promover a formação de um lodo biológico que inclui o crescimento microbiano e o meio de crescimento biológico no aerador; reduzir a concentração de uma ou mais substâncias no fluido da primeira concentração para a segunda concentração através do consumo fisiológico de ao menos uma parte de uma ou mais substâncias presentes no fluido por ao menos uma parte do crescimento microbiano; descarregar a partir do aerador o fluido contendo algumas ou todas as substâncias na segunda concentração; e remover uma primeira parte do lodo biológico a partir do aerador; introduzir a primeira parte do lodo biológico do aerador para o contator para fornecer ao menos uma parte do componente biológico que inclui ao menos uma parte do crescimento microbiano; remover uma parte restante de lodo biológico do aerador; separar a parte restante de lodo biológico em ao menos um componente biológico compreendendo o crescimento microbiano e um componente PNLM compreendendo ao menos aproximadamente 50% em peso de PNLM separado em um separador; e introduzir ao menos uma parte do componente PNLM separado no contator para fornecer ao menos uma parte de ao menos um PNLM.

[0018]Aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido que contém uma ou mais substâncias em uma primeira concentração em um contator pode incluir combinar sob condições aeróbicas ao menos uma parte do fluido contendo uma ou mais substâncias na primeira concentração com um meio de suporte biológico que inclui um ou mais materiais lignocelulósicos naturais em pó (“PNLM”) e um componente biológico que inclui ao menos uma parte do crescimento microbiano. Combinar ao menos uma parte do fluido contendo uma ou mais substâncias na primeira concentração com um meio de suporte biológico que inclui um ou mais materiais lignocelulósicos naturais mais em pó (“PNLM”) pode incluir combinar ao menos uma parte do fluido contendo as uma ou mais substâncias na primeira concentração com um meio de suporte biológico que inclui uma ou mais PNLMs incluindo kenaf. Aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido contendo uma ou mais substâncias em uma primeira concentração pode incluir aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido que compreende água contendo uma ou mais substâncias que compreende um ou mais hidrocarbonetos em uma primeira concentração igual ou superior a aproximadamente 500 partes por milhão em peso (ppm). Aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido que compreende água contendo uma ou mais substâncias que compreendem um ou mais hidrocarbonetos pode incluir aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido que compreende água contendo uma ou mais substâncias que compreendem um ou mais hidrocarbonetos, incluindo ao menos um de: um composto de benzeno, um composto de tolueno, um composto de etilbenzeno, ou um composto xileno. Reduzir a concentração de uma ou mais substâncias no fluido da primeira concentração para a segunda concentração pode incluir reduzir a concentração de uma ou mais substâncias no fluido da primeira concentração para a segunda concentração igual ou inferior a 20 partes por milhão em peso (ppm). Aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido que contém uma ou mais substâncias em uma primeira concentração pode incluir aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido que compreende água contendo uma ou mais substâncias que compreendem ao menos um de um composto de amônia ou de um composto de sulfeto de hidrogênio em uma primeira concentração igual ou superior a aproximadamente 20 partes por milhão em peso (ppm). Reduzir a concentração de uma ou mais substâncias no fluido da primeira concentração para a segunda concentração pode incluir reduzir a concentração de uma ou mais substâncias no fluido da primeira concentração para a segunda concentração igual ou inferior a 2 partes por milhão em peso (ppm). Aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido que contém uma ou mais substâncias em uma primeira concentração pode incluir aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido que compreende água contendo uma ou mais substâncias que compreendem uma amina quaternária em uma primeira concentração igual ou superior a aproximadamente 50 partes por milhão em peso (ppm). Reduzir a concentração de uma ou mais substâncias no fluido da primeira concentração para a segunda concentração pode incluir reduzir a concentração de uma ou mais substâncias no fluido da primeira concentração para a segunda concentração igual ou inferior a 2 partes por milhão em peso (ppm).

[0019]Um separador para separar um lodo biológico incluindo um material lignocelulósico natural em pó (“PNLM”) e uma biomassa em um componente PNLM separado que compreende ao menos 50 por cento em peso (% em peso) de PNLM e um componente biológico pode ser resumido como incluindo ao menos uma conexão de entrada para receber um lodo biológico carregado por um fluido; ao menos um estágio de separação líquido/sólido para repartir o lodo biológico em uma parte rica em fluido e uma parte rica em biossólidos; ao menos um estágio de separação sólido/sólido para repartir a parte rica em biossólido no componente biológico e no componente PNLM; ao menos uma conexão de descarga para expelir a parte rica em fluido; ao menos uma conexão de descarga para expelir o componente biológico separado do lodo biológico; e ao menos uma conexão de descarga para expelir o componente PNLM como uma mistura compreendendo ao menos aproximadamente 50% em peso de PNLM.

[0020]O PNLM pode incluir kenaf em pó. O estágio de separação líquido/sólido pode incluir ao menos um de: uma bacia de decantação por gravidade, um separador centrífugo, ou um filtro. O estágio de separação sólido/sólido pode incluir ao menos um de: uma ou mais centrífugas, um ou mais hidrociclones, e um ou mais separadores de bateria.

[0021]O separador para separar um lodo biológico incluindo um material lignocelulósico natural em pó (“PNLM”) e uma biomassa em um componente PNLM separado que compreende ao menos 50 por cento em peso (% em peso) de PNLM e um componente biológico pode incluir ainda ao menos um aerador que suporta crescimento microbiano via o PNLM para fornecer ao menos uma parte do lodo biológico que inclui o componente PNLM e o componente biológico, o aerador incluindo: ao menos uma conexão de entrada para receber ao menos uma parte de um fluido incluindo uma ou mais substâncias em uma primeira concentração; ao menos uma conexão de entrada para receber PNLM, ao menos uma parte do PNLM incluindo um componente biológico estabelecido compreendendo um crescimento microbiano de um ou mais organismos; ao menos uma conexão de entrada para receber um gás contendo oxigênio; ao menos um conjunto de distribuição de gás para distribuir o gás contendo oxigênio recebido em ao menos uma terceira conexão de entrada do aerador para dispersar o gás contendo oxigênio no fluido para estimular aerobicamente o crescimento microbiano através do consumo fisiológico por ao menos uma parte do crescimento microbiano de ao menos uma parte de uma ou mais substâncias transportadas pelo fluido; ao menos uma conexão de saída para expelir o fluido, incluindo algumas ou todas as uma ou mais substâncias em uma segunda concentração, a segunda concentração é menor do que a primeira concentração; e ao menos uma conexão de saída acoplada fluidicamente a ao menos uma conexão de entrada de fluido do separador, ao menos uma segunda conexão de saída para expelir o lodo biológico transportado pelo fluido, o lodo biológico compreendendo o componente biológico e o componente PNLM.

[0022]O separador para separar um lodo biológico incluindo um material lignocelulósico natural em pó (“PNLM”) e uma biomassa em um componente PNLM separado que compreende ao menos 50 por cento em peso (% em peso) de PNLM e um componente biológico pode ainda incluir ao menos um contator para fornecer ao aerador todo ou uma parte do PNLM incluindo o componente biológico estabelecido que compreende o crescimento microbiano de um ou mais organismos, o contator incluindo: ao menos uma conexão de entrada para receber ao menos uma parte do fluido, incluindo uma ou mais substâncias em uma primeira concentração; ao menos uma conexão de entrada para receber o PNLM; ao menos uma conexão de entrada para receber ao menos uma parte do lodo biológico compreendendo o componente biológico e o componente PNLM transportado pelo fluido a partir de ao menos uma conexão de saída de fluido do aerador; e ao menos uma conexão de saída acoplada fluidicamente a ao menos uma entrada do aerador, ao menos uma saída para expelir o PNLM, ao menos uma parte que inclui o componente biológico estabelecido que compreende o crescimento microbiano de um ou mais organismos.

[0023]O fluido pode incluir água e uma ou mais substâncias podem incluir um ou mais hidrocarbonetos. Os um ou mais hidrocarbonetos podem incluir um ou mais de: compostos de benzeno, compostos de tolueno, compostos de etilbenzeno, compostos de xileno, e compostos fenólicos. As uma ou mais substâncias podem ainda incluir um ou mais de: amônia e sulfeto de hidrogênio. O fluido pode incluir água e uma ou mais substâncias podem incluir um ou mais compostos de amina quaternária.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0024]Nos desenhos, os números de referência idênticos identificam elementos ou ações similares. Os tamanhos e os estados relativos dos elementos nos desenhos não estão necessariamente desenhados em escala. Por exemplo, as posições dos vários elementos e ângulos não são desenhados em escala, e alguns desses elementos são arbitrariamente ampliados e posicionados para melhorar a legibilidade do desenho. Ademais, as formas particulares dos elementos como desenhados não se destinam a transmitir qualquer informação relativa à forma real dos elementos particulares, e foram selecionadas apenas para facilidade de reconhecimento dos desenhos.

[0025]A Figura 1 é um diagrama de blocos de um sistema de tratamento ilustrativo para reduzir a concentração de uma ou mais substâncias em um fluido usando um material lignocelulósico natural em pó (PNLM) que melhora o processo de tratamento e que é separado a partir de um lodo biológico e recirculado de volta para o processo de tratamento, de acordo com uma modalidade ilustrada não limitante.

[0026]A Figura 2 é um diagrama esquemático de um sistema de tratamento ilustrativo para reduzir a concentração de uma ou mais substâncias em um fluido usando um material lignocelulósico natural em pó (PNLM) que melhora o processo de tratamento e que é separado de um lodo biológico e recirculado de volta para o processo de tratamento, de acordo com uma modalidade ilustrada não limitante.

[0027]A Figura 3 é um fluxograma de um método ilustrativo para reduzir a concentração de uma ou mais substâncias em um fluido usando um material lignocelulósico natural em pó (PNLM) para melhorar o processo de tratamento e que é separado do lodo biológico e recirculado de volta para o processo de tratamento, de acordo com uma modalidade ilustrada não limitante.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0028]Na descrição a seguir, certos detalhes específicos são estabelecidos de modo a fornecer um entendimento completo das várias modalidades descritas. No entanto, um versado na técnica relevante reconhecerá que as modalidades podem ser praticadas sem um ou mais desses detalhes específicos, ou com outros métodos, componentes, materiais, etc. Em outras ocorrências, estruturas bem conhecidas associadas com sistemas de tratamento biológico, tal como bacias de decantação, filtros biológicos, sopradores de ar, bombas, filtros, coadores, instrumentação e controles não foram mostrados ou descritos em detalhes para evitar obscurecer desnecessariamente as descrições das modalidades.

[0029]A menos que o contexto exija de outra forma, ao longo da especificação e das reivindicações que se seguem, a palavra “compreendem” e suas variações, tais como, “compreende” e “compreendendo” devem ser interpretadas em um sentido aberto, inclusivo, isto é, como “incluindo, mas não limitado a”.

[0030]A referência ao longo desta especificação a “uma modalidade” significa que um determinado recurso, estrutura, ou característica descrita em conjunto com a modalidade está incluída em ao menos uma modalidade. Assim, os aparecimentos das frases “em uma modalidade” em vários locais ao longo desta especificação não estão necessariamente se referindo à mesma modalidade. Ademais, os recursos, estruturas, ou características podem ser combinados de qualquer forma adequada em uma ou mais modalidades.

[0031]Como usado nesta especificação e nas reivindicações em anexo, as formas singulares “um”, “uma”, e “o”, “a” incluem referentes plurais, a menos que o conteúdo dite claramente o contrário. Dever-se-ia também notar que o termo “ou” é geralmente empregado no seu sentido incluindo “e/ou”, a menos que o conteúdo dite claramente o contrário.

[0032]O Título e Resumo da descrição fornecida aqui são apenas para conveniência e não interpretam o escopo ou o significado das modalidades.

[0033]A Figura 1 mostra um sistema de tratamento exemplificado 100 para um fluido 102 contendo uma ou mais substâncias, de acordo com uma ou mais modalidades. O sistema de tratamento 100 inclui um estágio de pré-tratamento opcional 10 que remove ao menos uma parte da matéria sólida e/ou particulada presente no fluido 102. O fluido 102, que inclui uma ou mais substâncias em uma primeira concentração, flui a partir do estágio de pré-tratamento 10 para um ou mais contatores 120. Nos um ou mais contatores 120, um meio de crescimento biológico 104, que inclui ao menos um material lignocelulósico natural em pó (“PNLM”) 106 e lodo biológico recirculado 108 dispersam-se no fluido 102. Nos um ou mais contatores 120, os nutrientes e/ou as substâncias presentes no fluido 102 e nos organismos biológicos recirculados com o lodo biológico 108 promovem o crescimento microbiano no meio de crescimento biológico 104. Em ao menos algumas ocorrências, o meio de crescimento biológico 104 pode incluir um ou mais materiais lignocelulósicos naturais em pó (PNLMs). Os um ou mais contatores 120 fornecem os organismos biológicos com uma oportunidade de se aclimatar gradualmente a alterações na composição e/ou alterações na primeira concentração de uma ou mais substâncias presentes no fluido 102. Os um ou mais contatores 120 também fornecem capacidade de equalização de compensação e/ou perturbação para minimizar ou de outro modo suavizar os efeitos de alterações repentinas no fluxo ou alterações repentinas na primeira concentração das substâncias presentes no fluido 102 de perturbar e/ou afetar adversamente a biomassa à jusante de um ou mais contatores 120.

[0034]O fluido contendo o crescimento microbiano aclimatado 110 sai de um ou mais contatores 120 e entra em um ou mais aeradores 140. Nos um ou mais aeradores 140, o fluido e o crescimento microbiano aclimatado 110 se dispersam em um ambiente contendo o crescimento microbiano adicional estabelecido (isto é, lodo ou lodo biológico), meio de crescimento biológico, e oxigênio dissolvido em níveis suficientes para sustentar a atividade microbiana aeróbica. Um gás contendo oxigênio 114, tal como ar, fornecidos a um ou mais aeradores 140 fornece oxigênio dissolvido em níveis suficientes para satisfazer ao menos as exigências de oxigênio metabólico microbiano. Dentro dos um ou mais aeradores 140, as condições favorecerem ou, de outra forma, estimulam o crescimento microbiano e a reprodução, através do consumo fisiológico de ao menos uma parte de uma ou mais substâncias presentes no fluido, juntamente com outros nutrientes. O meio de crescimento biológico 106 adicionado ao aerador 140 suporta o crescimento e o desenvolvimento de lodo biológico adicional (por exemplo, um “biofilme”) tanto fisicamente (por exemplo, fornecendo quantidades muito grandes de área de superfície por unidade de volume) e fisiologicamente (por exemplo, degradando-se lentamente ao longo tempo e liberando açúcares e amidos no fluido). O consumo de ao menos uma parte das substâncias transportadas pelo fluido para o aerador 140 é reduzido ao longo do tempo através da degradação biológica e química que ocorre no aerador 140. Assim, ao menos algumas das uma ou mais substâncias no fluido 112 que sai do aerador estão em uma segunda concentração que é inferior à primeira.

[0035]Por exemplo, o fluido de entrada 102 pode ser originado ao menos em parte de um processo químico ou fluxo de escoamento contendo uma ou mais substâncias tais como os hidrocarbonetos solúveis em uma primeira concentração. Ao menos alguns dos hidrocarbonetos solúveis podem se ligar física ou quimicamente ao material de crescimento biológico, reduzindo a concentração de tais hidrocarbonetos no fluido. Uma quantidade adicional dos hidrocarbonetos solúveis é fisiologicamente consumida pela população microbiana transportada pelo meio de crescimento biológico 106, tal como um hidrocarboneto conhecido degradando bactérias dos gêneros Alcanivorax, Marinobacter, Pseudomonas, e Acinetobacter. Assim, o fluido 112 saindo do aerador 140 inclui ao menos algumas das uma ou mais substâncias (isto é, hidrocarbonetos solúveis) em uma segunda concentração que é inferior à primeira concentração.

[0036]Em outro exemplo, o fluido de entrada 102 pode se originar, ao menos em parte, de uma ou mais fontes de resíduos nitrogenados, tais como de processamento de alimentos ou de escoamento de fertilizantes, contendo uma ou mais substâncias tais como amônia, nitrato, nitritos em uma primeira concentração. Tipicamente, esses resíduos nitrogenados seriam convertidos em nitrogênio, utilizando um processo de nitrificação/desnitrificação usando bactérias tais como Nitrosomonas para converter a amônia em nitrito e Nitrobacter para converter o nitrito em nitrato. Bactérias, tais como Pseudomonas e Clostridium, convertem o nitrato em nitrogênio elementar sob condições anaeróbicas ou condições anóxicas. Ao menos alguns dos resíduos nitrogenados podem se ligar física ou quimicamente ao material de crescimento biológico 106, reduzindo a concentração de tais resíduos no fluido. Assim, o fluido 112 que sai do aerador 140 inclui ao menos algumas das uma ou mais substâncias (ou seja, resíduos nitrogenados) em uma segunda concentração que é inferior à primeira concentração.

[0037]Em outro exemplo, o fluido de entrada 102 pode se originar, ao menos em parte, de uma ou mais fontes de resíduos, tais como escoamento de fertilizantes contendo um ou mais compostos de fósforo, tais como fosfatos em uma primeira concentração. Tipicamente, tais resíduos contendo fósforo se acumulariam como polifosfatos dentro da estrutura celular das bactérias heterotróficas, chamados de organismos acumuladores de polifosfato (“PAO”), sob condições anaeróbicas. Ao menos alguns dos compostos de fósforo podem se ligar física ou quimicamente ao material de crescimento biológico 106, reduzindo a concentração de tais resíduos no fluido. Assim, o fluido 112 que sai do aerador 140 inclui ao menos algumas das uma ou mais substâncias (isto é, compostos de fósforo) em uma segunda concentração que é inferior à primeira concentração.

[0038]Em outro exemplo, o fluido de entrada 102 pode se originar, ao menos em parte, de uma ou mais fontes de resíduos que apresentam uma alta demanda bioquímica de oxigênio (“BOD”), tais como fontes de matéria orgânica, folhas mortas, esterco, esgoto, resíduos de comida, etc. O fluido de entrada pode se originar, ao menos em parte, de uma ou mais fontes que apresentam uma alta demanda química de oxigênio (“COD”), tais como fontes de um ou mais resíduos inorgânicos (por exemplo, sulfeto, sulfatos, e fosfatos de hidrogênio). Tipicamente, tais resíduos de alto BOD e COD exigiriam o fornecimento de oxigênio adicional em níveis superiores aos normalmente necessários para manter o crescimento microbiano, a fim de cumprir as exigências de BOD e/ou de COD sem prejudicar o crescimento microbiano dentro do aerador 140 ou causar um ambiente de falta de oxigênio dentro do aerador 140. Ao menos algumas das substâncias que causam altos níveis de BOD e COD podem se ligar física ou quimicamente ao material de crescimento biológico 106, reduzindo a concentração de tais resíduos no fluido. Adicionalmente, ao menos algumas das substâncias que causam altos níveis de BOD e COD são fisiologicamente consumidas pela população microbiana transportada pelo meio de crescimento biológico 106. Assim, o fluido 112 que sai do aerador 140 inclui ao menos algumas das uma ou mais substâncias (ou seja, BOD e COD) em uma segunda concentração que é inferior à primeira concentração.

[0039]O uso do meio de crescimento biológico, tal como PNLM, fornece benefícios adicionais em gerenciar o lodo biológico no aerador 140. Em adição a fornecer uma superfície de crescimento que suporta física e fisiologicamente o crescimento microbiano, o meio de crescimento também absorve, via ligação física ou ligação química, ao menos algumas das substâncias presentes no fluido 102. Em ao menos algumas ocorrências, a adição do meio de crescimento biológico 106 ao processo de tratamento melhora a capacidade de decantação do lodo biológico em subsequentes etapas de tratamento, desse modo, vantajosamente, diminuindo o tamanho do equipamento à jusante, tais como clarificadores e/ou separadores de lodo. Em ao menos algumas ocorrências, a adição do meio de crescimento biológico 106 a um processo de tratamento pode ainda criar condições dentro do aerador e subsequentes separadores de lodo que desfavorecem o crescimento excessivo de bactérias e fungos filamentosos, tais como Nocardia, e Sphaerotilus natans que tendem a impedir a decantação do lodo.

[0040]O volume de lodo biológico no aerador 140 aumenta continuamente como o resultado do crescimento microbiano no lodo biológico contido no aerador 140. Em muitas ocorrências, manter uma idade desejada do lodo no aerador 140 exige expelir ao menos uma parte do lodo biológico 116 do aerador 140 em uma base contínua ou intermitente. O lodo biológico 116 expelido a partir do aerador 140 contém tanto o crescimento microbiano quanto o meio de suporte biológico 106. Uma parte do lodo biológico 116 removido do aerador 140 é recirculada em uma base contínua ou intermitente, como lodo biológico 108 para introdução como um inóculo para estabelecer o crescimento microbiano no meio de suporte de crescimento 106 introduzido no contator 120. A parte restante do lodo biológico 116 flui para o separador 160.

[0041]O separador 160 separa o lodo biológico 116 em três componentes principais, uma primeira parte do fluido pode ser separada e removida do lodo biológico 116 em um estágio de separação líquido-sólido 170. O lodo biológico restante espesso é então separado em um separador sólido/sólido 180 em uma segunda parte que consiste de um componente de meio de crescimento biológico separado rico em meio de crescimento biológico 142 e uma terceira parte que consiste de um componente biológico rico em crescimento microbiano 144 que inclui o crescimento microbiano removido ou, de outra forma, separado do componente de meio de crescimento biológico 142. Ao menos uma parte do componente de meio de crescimento biológico separado rico em meio de crescimento biológico 142 é recirculada para o contator 120 para reintrodução no aerador 140. Ao menos uma parte do componente biológico rico em crescimento microbiano biológico 144 está disponível para subsequente pós-processamento (por exemplo, escoamento e/ou descarte).

[0042]A Figura 2 mostra um sistema de tratamento exemplificado 200 para um fluido 102 contendo uma ou mais substâncias em uma primeira concentração, de acordo com uma ou mais modalidades. Em ao menos algumas implementações, o fluido 102 é um fluxo aquoso contendo principalmente águas residuais municipais, comerciais, industriais ou institucionais. Tal águas residuais podem incluir resíduos municipais na forma de esgotos e outros resíduos domésticos; resíduos comerciais na forma de processamento de alimentos, agricultura, ou resíduos similares; resíduos industriais na forma de contaminantes químicos, gorduras, óleos, e graxas; ou resíduos institucionais na forma de uma combinação de esgoto e outros resíduos gerados por instituições tais como escolas, hospitais e instalações públicas similares.

[0043]A primeira concentração de substâncias encontradas em uma dada água residual pode variar amplamente dependente principalmente da fonte. As águas residuais municipais típicas 102 podem incluir algumas ou todas as seguintes substâncias nas seguintes concentrações: sólidos totais de aproximadamente 1500 miligramas por litro (mg/l) ou menos; sólidos dissolvidos totais de aproximadamente 1000 mg/l ou menos; sólidos em suspensão de 500 mg/l ou menos; nitrogênio (como N) de aproximadamente 100 mg/l ou menos; fósforo (como P) de aproximadamente 50 mg/l ou menos; cloreto de aproximadamente 125 mg/l ou menos; alcalinidade (como CaCO3) de aproximadamente 250 mg/l ou menos; óleo e gordura de aproximadamente 200 mg/l ou menos; e BOD5 (a demanda bioquímica de oxigênio a 20° C ao longo de 5 dias - uma medida da matéria orgânica biodegradável nas águas residuais) de aproximadamente 500 mg/l ou menos.

[0044]A composição de águas residuais industriais também varia amplamente pela indústria e tipo de tratamento primário. As águas residuais de refinaria 102 tipicamente contêm hidrocarbonetos que podem aumentar tanto a demanda química de oxigênio quanto a demanda biológica de oxigênio das águas residuais. Por exemplo, os resíduos de refinaria ilustrativos podem incluir um fluido tal como água, contendo uma ou mais substâncias tais como os hidrocarbonetos livres de aproximadamente 1000 mg/l ou menos; sólidos em suspensão de aproximadamente 500 mg/l ou menos; sólidos dissolvidos de aproximadamente 700 mg/l ou menos; sulfetos (como S) de aproximadamente 150 mg/l ou menos; amônia de aproximadamente 150 mg/l ou menos. Tal águas residuais de refinaria podem ter uma demanda química de oxigênio (“COD’) de aproximadamente 1500 mg/l ou menos e uma demanda biológica de oxigênio de aproximadamente 600 mg/l ou menos. As substâncias de hidrocarboneto podem incluir alcanos, alcenos, compostos cíclicos e aromáticos.

[0045]Em outro exemplo, as águas residuais de processamento de aves ilustrativas podem incluir um fluido tal como a água contendo uma ou mais substâncias, tais como os sólidos totais em suspensão de aproximadamente 500 mg/l ou menos; gorduras/óleo/graxa (“FOG”) de aproximadamente 700 mg/l ou menos; nitrogênio Kjeldahl total (“TKN”) de aproximadamente 1000 mg/l ou menos; e fósforo total de aproximadamente 100 mg/l ou menos. Tais águas residuais de processamento de aves podem ter um BOD5 de aproximadamente 2500 mg/l ou menos; e COD de aproximadamente 3500 mg/l ou menos.

[0046]O fluido de entrada 102 pode ser repartido em duas partes, uma primeira parte de fluido 202, geralmente menor, é introduzida no contator 120 via uma ou mais conexões de entrada. Uma segunda parte de fluido 204, geralmente maior, é introduzida no aerador 140 via uma ou mais conexões de entrada. O contator 120 fornece ao sistema 200 a capacidade de promover o crescimento e desenvolvimento de biofilme microbiano na presença do meio de crescimento biológico antes da introdução do aerador 140. A temperatura, o pH, e a concentração de contaminantes e, quando necessário, os nutrientes são mantidos no contator 120 em uma gama favorável para o crescimento e desenvolvimento do biofilme microbiano. A presença do meio de crescimento biológico 106 no contator 120 fornece uma grande quantidade de área de superfície para o crescimento microbiano e o acoplamento de biofilme microbiano.

[0047]O contator 120 recebe o meio de crescimento biológico 206 ou na forma seca ou como lodo (por exemplo, como meio de crescimento biológico disperso em água). Em alguns casos, o componente de meio de crescimento biológico separado rico em meio de crescimento biológico 142, e o novo meio de crescimento biológico 106 podem ser combinados, no todo ou em parte, para fornecer o meio de crescimento biológico 206 entregue ao contator 120. Em alguns casos, o componente de meio de crescimento biológico separado rico em meio de crescimento biológico 142 pode ser adicionado separado de todo ou parte do novo meio de crescimento biológico 106. O componente de meio de crescimento biológico combinado 142 e o novo meio de crescimento biológico 106 são adicionados em taxas suficientes para manter uma concentração desejada de meio de crescimento biológico dentro do contato 120. A concentração de meio de crescimento biológico no contator 120 pode ser mantida em aproximadamente 10.000 partes por milhão (ppm) ou menos; aproximadamente 5.000 ppm ou menos; aproximadamente 4.000 ppm ou menos; aproximadamente 3.000 ppm ou menos; aproximadamente 2.000 ppm ou menos; aproximadamente 1.000 ppm ou menos; ou aproximadamente 500 ppm ou menos. O meio de crescimento biológico 106 pode incluir um ou mais materiais lignocelulósicos naturais em pó (PNLMs). Em uma ou mais ocorrências, o meio de crescimento biológico 106 pode incluir kenaf em pó (Hibiscus cannabinus, uma planta da família Malvaceae).

[0048]Embora não mostrado na Figura 2, os versados na técnica de tratamento apreciarão que os materiais adicionais podem ser adicionados ao contator 120 para manter as condições favoráveis para o crescimento microbiano. Por exemplo, um sistema de controle de pH pode ser acoplado ao contator 120 para manter o pH do conteúdo do contator dentro de uma faixa definida (por exemplo, 6,5 a 8,0). Além disso, um sistema de alimentação de nutrientes pode ser acoplado ao contator 120 para manter uma concentração definida de um ou mais nutrientes preferenciais (por exemplo, metanol) que são favoráveis para o crescimento microbiano no contator de 120.

[0049]O contator 120 pode incluir qualquer número de dispositivos, componentes, sistemas, ou combinações dos mesmos, que promovem a mistura da parte de fluido 202, do meio de crescimento biológico 206, e do lodo biológico 108 recirculado a partir do aerador 140. Em ao menos algumas ocorrências, o contator 120 pode incluir qualquer número de recipientes agitados. Em ao menos algumas ocorrências, o contator 120 pode incluir um ou mais recipientes de temperatura controlada, por exemplo, um ou mais recipientes encamisados ou um ou mais recipientes equipados com bobinas de aquecimento/resfriamento interno através das quais um meio de transferência térmica é circulado. A temperatura do conteúdo do contator 120 pode ser mantida em uma temperatura de aproximadamente 5° C a aproximadamente 45° C; aproximadamente 10° C a aproximadamente 40° C; aproximadamente 10° C a aproximadamente 35° C; aproximadamente 10° C a aproximadamente 30° C; aproximadamente 15° C a aproximadamente 30° C; ou aproximadamente 15° C a aproximadamente 25° C. Em alguns casos, o contator 120 pode ser equipado com raspadeiras ou arrastadores para auxiliar ou, de outro modo, induzir o fluxo da biomassa acumulada aclimatada e meios de crescimento biológico 106 a partir do contator 120. Em alguns casos, o contator 120 pode incluir uma ou mais lagoas subsuperficiais ou estruturas similares. Em alguns casos, mais de um contator 120 pode ser utilizado, por exemplo, um número de contatores 120 pode ser sequenciado em série. Em outro caso, mais de um contator 120 podem ser dispostos em paralelo para fornecer uma série de diferentes crescimentos microbianos aclimatados para adição ao aerador 140.

[0050]O volume do contator 120 é determinado ao menos em parte no tempo de retenção desejado do fluido 202, o meio de crescimento biológico 206, e lodo biológico recirculado 108. O tempo de retenção desejado no contator pode ser baseado, ao menos em parte, no tempo necessário para desenvolver uma quantidade definida de biofilme microbiano no meio de crescimento biológico e para aclimatar o biofilme microbiano às substâncias presentes no fluido 202. O contator 120 pode incluir um ou mais recipientes ou estruturas de contenção similares dimensionadas para conter o fluido 202, o meio de crescimento biológico 206, e lodo biológico recirculado 108 por um tempo mínimo de ao menos aproximadamente 4 horas; ao menos aproximadamente 12 horas; ao menos aproximadamente 24 horas; ao menos aproximadamente 48 horas; ao menos aproximadamente 72 horas; ao menos aproximadamente 96 horas; ou ao menos aproximadamente 144 horas.

[0051]Em alguns casos, o contator 120 pode permanecer sempre em um estado aeróbico. O contator 120 pode incluir um ou mais aeradores 210 para manter um nível definido de oxigênio dissolvido no contator 120. O aerador 210 pode manter um nível de oxigênio dissolvido no contator 120 de aproximadamente 0,1 ppm ou mais; aproximadamente 0,5 ppm ou mais; aproximadamente 1 ppm ou mais; aproximadamente 2 ppm ou mais; ou aproximadamente 5 ppm ou mais. Em alguns casos, o contator 120 pode circular ou pode ser alternado entre a condição aeróbica e a condição anaeróbica ou anóxica.

[0052]Em alguns casos, o contator 120 pode incluir um ou mais dispositivos ou sistemas para promover uma distribuição uniforme ou quase uniforme de fluido 202, meio de crescimento biológico 206, e lodo biológico recirculado 108 em todo ou uma parte do contator 120. Em ao menos alguns casos, uma ou mais bombas 212 ou circuladores de fluido similares podem ser utilizados para remover periódica, intermitente ou continuamente ao menos uma parte do conteúdo do contator 120 e reintroduzir o conteúdo removido em um ponto diferente no contator 120. Em outros casos, um ou mais agitadores ou misturadores de fluido 214 podem ser usados para circular periódica, intermitente, continuamente o conteúdo do contator 120. O meio de crescimento biológico que inclui biofilme microbiano aclimatado 110 é expelido do contator 120 e introduzido no aerador 140.

[0053]O aerador 140 pode incluir qualquer número de componentes, dispositivos, sistemas ou combinações dos mesmos apropriados para manter um lodo biológico que inclui o meio de crescimento biológico e o crescimento microbiano em um fluido que inclui uma ou mais substâncias em uma primeira concentração sob condições aeróbicas. Em ao menos alguns casos, o aerador 140 pode incluir um aerador do tipo filme fixo em que um gás contendo oxigênio 114 é fornecido através via uma ou mais estruturas de distribuição e/ou difusão 246. Em ao menos alguns casos, o gás contendo oxigênio 114 é fornecido periódica, intermitente, ou continuamente para manter o meio de crescimento biológico e o crescimento microbiano na suspensão dentro do aerador 140. Em ao menos alguns casos, o aerador 140 pode ser mantido em um estado aeróbico em que o nível de oxigênio dissolvido é mantido em uma gama definida ao menos uma parte do tempo. Em alguns casos, o gás contendo oxigênio 114 é fornecido à estrutura de distribuição ou difusão para manter o nível de oxigênio dissolvido no aerador 140 em um nível de aproximadamente 0,5 ppm ou mais; aproximadamente 1 ppm ou mais; aproximadamente 2 ppm ou mais; aproximadamente 3 ppm ou mais; aproximadamente 4 ppm ou mais; ou aproximadamente 5 ppm ou mais. Em ao menos alguns casos, o aerador 140 pode ser mantido de forma intermitente, periódica ou continuamente em uma condição anaeróbica ou anóxica em que o nível de oxigênio dissolvido no aerador é mantido abaixo de aproximadamente 2 ppm; abaixo de aproximadamente 1 ppm; abaixo de aproximadamente 0,5 ppm; ou abaixo de aproximadamente 0,1 ppm. Quando o aerador 140 é mantido por vezes em um estado aeróbico e em um estado anóxico ou anaeróbico, a relação do tempo gasto em condições aeróbicas para o tempo gasto em condições anóxicas ou anaeróbicas pode ser de aproximadamente 1:1 ou menos; aproximadamente 2:1 ou menos; aproximadamente 3:1 ou menos; ou aproximadamente 5:1 ou menos.

[0054]O contato íntimo entre o fluido e o meio de crescimento biológico e o crescimento microbiano presente no aerador 140 reduz a concentração de algumas ou todas as uma ou mais substâncias no fluido a partir da primeira concentração para uma segunda concentração inferior. Em ao menos alguns casos, ao menos uma parte de uma ou mais substâncias presentes no fluido se ligam fisicamente e/ou quimicamente com o meio de crescimento biológico 206 no aerador 140. Em ao menos alguns casos, o crescimento microbiano no aerador 140 consome fisiologicamente ao menos uma parte de uma ou mais substâncias presentes no fluido 102. Assim, o meio de crescimento biológico 206 e o crescimento microbiano no aerador 140 combinam- se sinergicamente para reduzir a concentração de uma ou mais substâncias presentes no fluido em uma segunda concentração que é inferior do que ou o meio de crescimento biológico ou o crescimento microbiano sozinho poderia conseguir.

[0055]Em alguns casos, o meio de crescimento biológico suspenso e o crescimento microbiano pode ser permitido a decantar intermitente, periódica ou continuamente dentro do aerador 140 para fornecer um cobertor de lodo biológico 242 contendo meio de crescimento biológico decantado 206 e biomassa e uma camada rica em fluido 244 contendo principalmente fluido clarificado. Em ao menos alguns casos, uma parte da camada rica em fluido 244 pode ser removida do aerador 140 para fornecer um efluente rico em fluido 112. Na camada rica em fluido 244 e no efluente rico em fluido 112, ao menos algumas das uma ou mais substâncias estão em uma segunda concentração que é inferior à primeira concentração de substâncias no fluido 102.

[0056]Por exemplo, o fluido 102 pode incluir um efluente de águas residuais de refinaria e as substâncias incluem um ou mais hidrocarbonetos em uma primeira concentração de aproximadamente 50 ppm ou mais; aproximadamente 100 ppm ou mais; aproximadamente 200 ppm ou mais; aproximadamente 300 ppm ou mais; aproximadamente 400 ppm ou mais; aproximadamente 500 ppm ou mais; ou aproximadamente 1000 ppm ou mais. Em tal exemplo, o efluente rico em fluido 112 pode incluir água na qual um ou mais hidrocarbonetos tendo uma segunda concentração de aproximadamente 400 ppm ou menos; aproximadamente 300 ppm ou menos; aproximadamente 200 ppm ou menos; aproximadamente 100 ppm ou menos; aproximadamente 50 ppm ou menos; aproximadamente 25 ppm ou menos; aproximadamente 10 ppm ou menos; aproximadamente 5 ppm ou menos; ou aproximadamente 1 ppm ou menos.

[0057]Em outro exemplo, o fluido 102 pode incluir um efluente de águas residuais de processamento de aves e as substâncias incluem FOG em uma concentração de aproximadamente 100 ppm ou mais; aproximadamente 200 ppm ou mais; aproximadamente 300 ppm ou mais; aproximadamente 400 ppm ou mais; ou aproximadamente 500 ppm ou mais; BOD5 de aproximadamente 500 ppm ou mais; aproximadamente 1000 ppm ou mais; aproximadamente 1500 ppm ou mais; ou aproximadamente 2000 ppm ou mais; COD de aproximadamente 500 ppm ou mais; aproximadamente 1000 ppm ou mais; aproximadamente 1500 ppm ou mais; ou aproximadamente 2000 ppm ou mais; e um TKN de aproximadamente 100 ppm ou mais; aproximadamente 300 ppm ou mais; aproximadamente 500 ppm ou mais; ou aproximadamente 700 ppm ou mais. Em tal exemplo, o efluente rico em fluido 112 pode incluir água na qual a concentração de FOG é menos do que aproximadamente 400 ppm; menos do que aproximadamente 300 ppm; menos do que aproximadamente 200 ppm; menos do que aproximadamente 100 ppm; menos do que aproximadamente 50 ppm; ou menos do que aproximadamente 10 ppm; BOD5 de menos do que aproximadamente 1000 ppm; menos do que aproximadamente 500 ppm; menos do que aproximadamente 200 ppm; menos do que aproximadamente 100 ppm; menos do que aproximadamente 50 ppm; ou menos do que aproximadamente 10 ppm; COD de menos do que aproximadamente 2000 ppm; menos do que aproximadamente 1000 ppm; menos do que aproximadamente 500 ppm; menos do que aproximadamente 500 ppm; menos do que aproximadamente 100 ppm; ou menos do que aproximadamente 50 ppm; e um TKN de menos do que aproximadamente 500 ppm; menos do que aproximadamente 300 ppm; menos do que aproximadamente 200 ppm; menos do que aproximadamente 100 ppm; menos do que aproximadamente 50 ppm; ou menos do que aproximadamente 10 ppm.

[0058]A capacidade do aerador 140 de reduzir a concentração de uma ou mais substâncias presentes no fluido 102 é baseada, ao menos em parte, no tempo de residência do lodo biológico (ou a idade do lodo) no aerador 140. Em ao menos alguns casos, a idade do lodo, ou seja, os sólidos suspensos em licor misto (“MLSS”) dividida pela massa de novo lodo biológico 242 produzida por dia pelo aerador 140, no aerador 140 pode ser de aproximadamente 30 dias ou menos; aproximadamente 25 dias ou menos; aproximadamente 20 dias ou menos; aproximadamente 15 dias ou menos; aproximadamente 10 dias ou menos; aproximadamente 5 dias ou menos; ou aproximadamente 2 dias ou menos. O desempenho do aerador 140 é dependente, ao menos em parte, do MLSS presente no aerador 140 e na razão alimento-massa resultante (“F/M”) das substâncias no fluido 102. Em ao menos alguns casos, a razão F/M no aerador é mantida abaixo de aproximadamente 0,5 kg de BOD/kg de MLSS/dia; abaixo de aproximadamente 0,4 kg de BOD/kg de MTSS/dia; abaixo de aproximadamente 0,3 kg de BOD/kg de MTSS/dia; abaixo de aproximadamente 0,2 kg de BOD/kg de MTSS/dia; abaixo de aproximadamente 0,1 kg de BOD/kg de MTSS/dia; abaixo de aproximadamente 0,05 kg d BOD/kg de MTSS/dia; ou abaixo de aproximadamente 0,01 kg de BOD/kg de MTSS/dia.

[0059]Em ao menos alguns casos, um ou mais floculantes 248 podem ser opcionalmente introduzidos no aerador 140. Tais floculantes podem incluir, mas não estão limitados a um ou mais polímeros orgânicos, cloreto férrico, ou alúmen.

[0060]O aerador 140 pode incluir uma estrutura acima do solo, tal como um recipiente de parede reta vertical tendo um diâmetro suficiente para acomodar uma taxa de aumento definido ou velocidade ascendente. Em ao menos alguns casos, a velocidade ascendente no aerador pode ser de aproximadamente 0,1 metros por hora (m/h) ou mais; aproximadamente 0,25 m/h ou mais; aproximadamente 0,5 m/h ou mais; aproximadamente 1 m/h ou mais; aproximadamente 2 m/h ou mais; ou aproximadamente 3 m/h ou mais. Vantajosamente, a utilização de meio de crescimento biológico tende a resultar em lodo mais denso que decanta mais rapidamente no aerador, permitindo assim o uso de taxas de elevação mais altas e, consequentemente, permitindo a utilização de aeradores menores para um carregamento hidráulico equivalente. O lodo biológico no aerador 140 aumentará em massa devido ao crescimento microbiano. Para manter um volume definido de lodo biológico no aerador 140, o lodo biológico 116 é removido intermitente, periódica e continuamente do aerador 140 e introduzido no separador 160. O teor de sólidos do lodo biológico 116 expelido do aerador 140 pode ser de aproximadamente 2 por cento em peso (% em peso) de sólidos ou mais; aproximadamente 5% em peso de sólidos ou mais; aproximadamente 7% em peso de sólidos ou mais; aproximadamente 10% em peso de sólidos ou mais; aproximadamente 12% em peso de sólidos ou mais; ou aproximadamente 15% em peso de sólidos ou mais. Em ao menos alguns casos, o aerador 140 pode ter um fundo cônico para facilitar o fluxo do lodo biológico 116 a partir do aerador 140.

[0061]O separador 160 pode incluir quaisquer componentes, dispositivos, sistemas, ou suas combinações capazes de separar o meio de crescimento biológico do lodo biológico 116 expelido a partir do aerador 140. Em ao menos algumas implementações, a lodo biológico 116 é separado para fornecer um fluido rico em fluido 252, um componente biológico rico em crescimento microbiano 144 e um meio de crescimento biológico 142 em um único estágio. Em outras implementações, o lodo biológico 116 é separado para fornecer um fluido rico em fluido 252, um componente biológico rico em crescimento microbiano 144 e um meio de crescimento biológico 142 em dois estágios, um primeiro estágio de separação líquido/sólido 260 e um segundo estágio de separação sólido/sólido 280.

[0062]O estágio de separação líquido/sólido 260 engrossa o lodo biológico 116 removendo ao menos uma parte do fluido do lodo biológico 116. O estágio de separação líquido/sólido 260 pode incluir um ou mais decantadores por gravidade, separadores centrífugos, hidrociclones, separadores de disco inclinado, ou combinações desses. Em ao menos alguns casos, o estágio de separação líquido/sólido 260 separa o lodo biológico de entrada 116 em um fluido rico em fluido 252 e um lodo biológico espesso. Em alguns casos, ao menos uma parte do fluido rico em fluido 252 pode ser recirculada para o contator 129. Em outros casos, ao menos uma parte do fluido rico em fluido 252 pode ser dirigida para um processo de tratamento externo não representado na Figura 2. Em ao menos algumas implementações, o estágio de separação líquido/sólido 260 pode separar ao menos uma parte do crescimento microbiano do meio de suporte biológico durante o processo de separação líquido/sólido.

[0063]O fluido rico em fluido 252 expelido a partir do separador 160 pode ter um teor de sólidos de aproximadamente 15% em peso ou menos; aproximadamente 12% em peso ou menos; aproximadamente 10% em peso ou menos; aproximadamente 8% em peso ou menos; aproximadamente 4% em peso ou menos; aproximadamente 2% em peso ou menos; aproximadamente 1% em peso ou menos; ou aproximadamente 0,5% em peso ou menos. O lodo biológico espesso produzido pelo estágio de separação líquido/sólido 260 pode ter um teor de sólidos de aproximadamente 4 por cento em peso (% em peso) de sólidos ou mais; aproximadamente 10% em peso de sólidos ou mais; aproximadamente 14% em peso de sólidos ou mais; aproximadamente 20% em peso de sólidos ou mais; aproximadamente 24% em peso de sólidos ou mais; ou aproximadamente 30% em peso de sólidos ou mais.

[0064]O lodo biológico espesso é expelido para o estágio de separação sólido/sólido 280. O estágio de separação sólido/sólido 280 pode separar ao menos uma parte do crescimento microbiano do meio de suporte biológico durante o processo de separação sólido/sólido. O estágio de separação sólido/sólido 280 pode incluir um ou mais filtros, telas, ou outros dispositivos de separação capazes de separar ao menos uma parte do meio de suporte biológico do crescimento microbiano para fornecer o meio de crescimento biológico 142 e o componente biológico rico em crescimento microbiano 144. Ao menos uma parte do meio de crescimento biológico 142 é recirculada para fornecer ao menos uma parte do meio de crescimento biológico no contator 20.

[0065]O meio de crescimento biológico 142 expelido a partir do separador 160 pode incluir tanto o meio de crescimento biológico quanto o crescimento microbiano. O conteúdo de sólidos (isto é, tanto o meio de crescimento biológico quanto o crescimento microbiano) do meio de crescimento biológico 142 expelido a partir do separador 160 pode ser de aproximadamente 30% em peso ou mais; aproximadamente 40% em peso ou mais; aproximadamente 50% em peso ou mais; aproximadamente 60% em peso ou mais; aproximadamente 65% em peso ou mais; aproximadamente 70% em peso ou mais; ou aproximadamente 75% em peso ou mais. O meio de crescimento biológico 142 pode ter um teor de meio de crescimento biológico de aproximadamente de aproximadamente 40% em peso ou mais (em base seca); aproximadamente 50% em peso ou mais; aproximadamente 55% em peso ou mais; aproximadamente 60% em peso ou mais; aproximadamente 65% em peso ou mais; ou aproximadamente 70% em peso ou mais. O crescimento microbiano 144 expelido a partir do separador 160 pode ter um teor de crescimento microbiano de aproximadamente 35% em peso ou mais; aproximadamente 40% em peso ou mais; aproximadamente 45% em peso ou mais; aproximadamente 50% em peso ou mais; aproximadamente 55% em peso ou mais; ou aproximadamente 60% em peso ou mais.

[0066]A Figura 3 mostra um método de tratamento ilustrativo para reduzir a concentração de uma ou mais substâncias em um fluido de uma primeira concentração para uma segunda concentração inferior via um processo de tratamento de lodo ativado utilizando o crescimento microbiano em um substrato de crescimento biológico que compreende um material lignocelulósico natural em pó (“PNLM”), de acordo com uma ou mais modalidades. Em ao menos alguns casos, o processo de tratamento inclui um ou mais contatores 120, um ou mais aeradores 140, e um ou mais separadores 160, como descrito em detalhes acima. O método de tratamento começa em 302.

[0067]Em 304, um meio de crescimento biológico com PNLM 106, que pode incluir kenaf, no todo ou em parte combina no contator de 120 com um inóculo que inclui lodo biológico removido do aerador 140, e ao menos uma parte 202 do fluido de entrada 102 contendo uma ou mais substâncias em uma primeira concentração. Em ao menos alguns casos, ao menos uma parte do meio de crescimento biológico com PNLM pode incluir meio biológico de crescimento separado nos um ou mais separadores 160, por exemplo, em um ou mais separadores sólido/sólido 280. Em ao menos alguns casos, ao menos uma parte 252 do fluido no contator 120 pode incluir o fluido rico em fluido separado nos um ou mais separadores 160, por exemplo, nos um ou mais separadores líquido/sólido 260.

[0068]O tempo de residência da mistura 110 de meio de crescimento biológico, crescimento microbiano, e fluido em um ou mais contatores 120 pode ser determinado ao menos em parte com base no tempo para estabelecer um biofilme no meio de crescimento biológico pelo inóculo de crescimento microbiano. O tempo de residência da mistura de meio de crescimento biológico, crescimento microbiano, e fluido em um ou mais contatores 120 pode ser determinado, ao menos em parte, com base no tempo para aclimatar o biofilme a ao menos algumas das uma ou mais substâncias no fluido 202. Esse tempo de residência pode ser de várias horas a vários dias.

[0069]As condições (temperatura, pH, nutrientes, etc.) dentro de um ou mais contatores 120 são mantidas dentro de faixas definidas que são benéficas para o estabelecimento do biofilme aclimatado no meio de crescimento biológico com PNLM. Os um ou mais contatores 120 são operadas sob condições aeróbicas, condições anóxicas, condições anaeróbicas, ou alguma combinação das mesmas.

[0070]Em 306, toda ou uma parte da mistura 110 contendo o crescimento microbiano aclimatado e estabelecido, o meio de crescimento biológico com PNLM, e o fluido em um ou mais contatores 120 é introduzido em um ou mais aeradores 140. A mistura 110 pode ser introduzida em um ou mais aeradores 140 intermitente, periódica, ou continuamente. Em adição à mistura 110 a partir de um ou mais dos contatores 120, o fluido restante 204, incluindo uma ou mais substâncias em uma primeira concentração, também é introduzido em um ou mais aeradores 140. Em adição à mistura 110 e à parte restante do fluido 204, um ou mais floculantes 248 podem ser opcionalmente adicionados a um ou mais aeradores 140. Em adição à mistura 110 e à parte restante do fluido 204, um ou mais nutrientes podem ser opcionalmente adicionados aos um ou mais aeradores 140.

[0071]Em 308, as condições que favorecerem ou, de outro modo, promovem a formação de um lodo biológico 242 que inclui o meio de crescimento biológico com PNLM e o crescimento microbiano são mantidos em um ou mais aeradores 140. Um gás contendo oxigênio 114, tal como ar, é adicionado aos um ou mais aeradores 140 via um ou mais difusores ou distribuidores 246 para criar uma condição aeróbica dentro dos um ou mais aeradores 140. Em ao menos alguns casos, um ou mais aeradores 140 estão sob condições aeróbicas, condições anóxicas, condições anaeróbicas, ou alguma combinação dos mesmos. O meio de crescimento biológico com PNLM e o crescimento microbiano são suspensos no aerador 140 ao menos em parte, pela passagem do gás contendo oxigênio 114 através do lodo biológico. A passagem do gás contendo oxigênio 114 através do lodo biológico também reduz vantajosamente a formação de “zonas mortas” anóxicas ou anaeróbicas ou áreas estagnadas dentro do lodo biológico 242.

[0072]Em 310, a concentração de uma ou mais substâncias presentes no fluido 102 é reduzida pela absorção fisiológica de ao menos algumas das uma ou mais substâncias pelos micróbios presentes no lodo biológico 242. Uma parte de fluido 244 que inclui ao menos algumas das uma ou mais substâncias em uma segunda concentração inferior se forma assim nos um ou mais aeradores 140.

[0073]Em 312, para manter um nível de operação definido em ao menos um aerador 140, ao menos uma parte do fluido 244 é intermitente, periódica ou continuamente expelida a partir dos um ou mais aeradores 140 como o fluido 112. Por exemplo, um resíduo municipal pode incluir um fluido tal como água e uma ou mais substâncias tais como FOG e nitrogênio em uma primeira concentração. Dentro dos um ou mais aeradores 140, a ligação física ou a ligação química ao meio de crescimento biológico com PNLM remove ao menos uma parte do FOG e nitrogênio. Além disso, o crescimento microbiano presente em um ou mais aeradores 140 consome ao menos uma parte do FOG e nitrogênio. Portanto, a segunda concentração das substâncias (isto é, FOG e nitrogênio) no fluido 112 expelido a partir dos um ou mais aeradores 140 é mais baixa do que a primeira concentração das substâncias no fluido de entrada 102.

[0074]Em outro exemplo, um resíduo de processamento de alimentos pode incluir um fluido tal como água e uma ou mais substâncias, tais como TKN e FOG em uma primeira concentração. Dentro dos um ou mais aeradores 140, a ligação física ou a ligação química ao meio de crescimento biológico com PNLM pode remover ao menos uma parte do TKN e FOG. Além disso, ao menos uma parte do TKN e FOG pode ser consumida pelo crescimento microbiano presente em um ou mais aeradores 140. Por conseguinte, a segunda concentração das substâncias (ou seja, TKN e FOG) no fluido 112 expelido a partir dos um ou mais aeradores 140 é menor do que a primeira concentração das substâncias no fluido de entrada 102.

[0075]Em ainda outro exemplo, um resíduo de refinaria pode incluir um fluido tal como água e uma ou mais substâncias, tais como hidrocarbonetos aromáticos e de cadeia curta em uma primeira concentração. Dentro dos um ou mais aeradores 140, ligação física ou ligação química ao meio de crescimento biológico com PNLM pode remover ao menos uma parte dos hidrocarbonetos aromáticos e de cadeia curta. Além disso, ao menos parte dos hidrocarbonetos aromáticos e de cadeia curta pode ser consumida pelo crescimento microbiano presente em um ou mais aeradores 140. Por conseguinte, a segunda concentração das substâncias (ou seja, hidrocarbonetos aromáticos e de cadeia curta) no fluido 112 expelido a partir dos um ou mais aeradores 140 é mais baixa do que a primeira concentração das substâncias no fluido de entrada 102.

[0076]Em 314, ao menos uma parte 108 do lodo biológico 242 nos um ou mais aeradores 140 é expelida em uma base intermitente, periódica, ou contínua a partir dos um ou mais aeradores 140 para um ou mais contatores 120 para fornecer o inóculo nos um ou mais contatores 120. O lodo biológico 108 inclui tanto o meio de crescimento biológico com PNLM quanto o crescimento microbiano.

[0077]Em 316, para manter uma idade definida do lodo e/ou o nível de lodo biológico em ao menos um aerador 140, ao menos uma parte do lodo biológico 242 é intermitente, periódica ou continuamente expelido como lodo biológico 116 a partir dos um ou mais aeradores 140 para um ou mais separadores 160. O lodo biológico 116 inclui tanto o meio de crescimento biológico com PNLM quanto o crescimento microbiano. Nos um ou mais separadores 160, ao menos uma parte do meio de crescimento biológico com PNLM é separado do lodo biológico 116 para fornecer um componente de meio de crescimento biológico com PNLM que inclui ao menos 50 por cento em peso (base de sólidos secos) de meio de crescimento biológico com PNLM. Em ao menos alguns casos, todo ou parte do componente de meio de crescimento biológico com PNLM separado 142 é expelido para os um ou mais contatores para alcançar ao menos uma parte da demanda do meio de crescimento biológico com PNLM nos um ou mais contatores 120. O método de tratamento se conclui em 320.

[0078]As várias modalidades descritas acima podem ser combinadas para fornecer outras modalidades. Na medida em que não são inconsistentes com os ensinamentos específicos e definições fornecidas aqui, todas as patentes US., publicações de pedidos de patentes US., pedidos de patentes US., patentes estrangeiras, pedidos de patentes estrangeiras e publicações não patentes citados nesta especificação e/ou listados na Folha de Dados de Pedidos, incluindo mas não se limitando a: Pedido de Patente Provisória US. No. 61/894.232 depositado em 22 de outubro de 2013, Publicação de Pedido de Patente US. No. 2007/0170115 depositada em 20 janeiro de 2006 e publicada em 26 de julho de 2007; Publicação de Pedido de Patente US. No. 2011/0281321 depositado em 11 de maio de 2011 e publicado em 17 de novembro de 2011; Publicação de Pedido de Patente US. No. 2011/0272350 depositado em 07 de maio de 2010 e publicado em 10 de novembro de 2011; e Publicação de Pedido de Patente US. No. 2013/0233792 depositado em 12 de março de 2012 e publicado em 12 de setembro de 2013 são aqui incorporados por referência, em sua totalidade. Aspectos das modalidades podem ser modificados, se necessário, para empregar processos, equipamentos, meios de crescimento biológico, e conceitos das várias patentes, pedidos e publicações para fornecer modalidades adicionais.

[0079]Estas e outras alterações podem ser feitas às modalidades face à descrição detalhada acima. Em geral, nas seguintes reivindicações, os termos usados não deveriam ser interpretados como limitantes das reivindicações às modalidades específicas descritas na especificação e nas reivindicações, mas deveriam ser interpretados de forma a incluir todas as modalidades possíveis, juntamente com o escopo completo dos equivalentes aos quais tais reivindicações são conferidas. Consequentemente, as reivindicações não estão limitadas pela descrição.

Claims

1. Sistema para tratar um fluido incluindo uma ou mais substâncias em uma primeira concentração, o sistema CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) um contator (120) incluindo: (i) pelo menos uma conexão de entrada para receber uma primeira parte do fluido incluindo uma ou mais substâncias na primeira concentração; (ii) pelo menos uma conexão de entrada para receber um meio de crescimento biológico (106); (iii) pelo menos uma conexão de entrada para receber um lodo biológico, (“biolodo”), que inclui um crescimento microbiano; e (iv) pelo menos uma conexão de saída para expelir uma mistura que inclui o fluido, o meio de crescimento biológico (106) e o crescimento microbiano; (b) um aerador (140) incluindo: (i) pelo menos uma conexão de entrada para receber uma parte restante do fluido contendo uma ou mais substâncias na primeira concentração; (ii) pelo menos uma conexão de entrada acoplada fluidicamente a pelo menos uma conexão de saída do contator, a pelo menos uma conexão de entrada acoplada fluidicamente a pelo menos uma conexão de saída do contator para receber uma parte ou toda a mistura que inclui o fluido, o meio de crescimento biológico (106) e o crescimento microbiano; (iii) pelo menos uma conexão de entrada para receber um gás contendo oxigênio; (iv) pelo menos um sistema de dispersão de gás para dispersar o gás contendo oxigênio na mistura para estimular aerobicamente a formação de biolodo que inclui pelo menos crescimento microbiano e meio de crescimento biológico (106) através do consumo fisiológico de pelo menos uma parte da uma ou mais substâncias por pelo menos uma parte do crescimento microbiano dentro do aerador (140); (v) pelo menos uma conexão de saída para expelir pelo menos uma parte do fluido incluindo algumas ou todas da uma ou mais substâncias em uma segunda concentração, a segunda concentração sendo menor do que a primeira concentração; e (vi) pelo menos uma conexão de saída para expelir diretamente para o contator (120), uma primeira parte de um biolodo formado no aerador (140); e (c) um separador para repartir uma parte restante do biolodo formado no aerador (140) que não é expelida do aerador para o contator (120) em um componente separado de meio de crescimento biológico (142) compreendendo pelo menos 60% em peso de meio de crescimento biológico (106) e um componente biológico (144), o separador (160) incluindo: (i) pelo menos uma conexão de entrada acoplada fluidicamente ao aerador para receber a parte restante do biolodo expelida pelo aerador (140); (ii) pelo menos um estágio de separação líquido/sólido (260) para repartir a parte restante do biolodo em uma parte rica em fluido e em uma parte rica em biolodo; (iii) pelo menos um estágio de separação sólido/sólido (280) para repartir pelo menos alguma parte rica em biolodo no componente separado rico em meio de crescimento biológico (142) e um componente biológico (144) rico em crescimento microbiano; (iv) pelo menos uma conexão de descarga para expelir a parte da parte rica em fluido; (v) pelo menos uma conexão de descarga para expelir o componente biológico (144) rico em crescimento microbiano do sistema; e (vi) pelo menos uma conexão de descarga para expelir pelo menos uma parte do componente separado rico em meio de crescimento biológico (142) ao contator (120).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio de crescimento biológico (106) compreende um kenaf em pó.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido compreende água e a uma ou mais substâncias compreendem um ou mais hidrocarbonetos.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que um ou mais hidrocarbonetos incluem um ou mais dentre: um composto benzeno, um composto tolueno, um composto etilbenzeno, um composto xileno e um composto fenólico.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma ou mais substâncias compreendem ainda um ou mais dentre: amônia e sulfeto de hidrogênio.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido compreende água e uma ou mais substâncias compreendem um ou mais compostos de amina quaternária.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o estágio de separação líquido/sólido (260) compreende pelo menos um dentre: uma bacia de decantação por gravidade, um separador centrífugo ou um filtro.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o estágio de separação sólido/sólido (280) compreende pelo menos um dentre: uma ou mais centrífugas, um ou mais hidrociclones e um ou mais separadores de tambor.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o contator (120) compreende ainda pelo menos um sistema de remoção de sólidos da superfície.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o contator (120) compreende ainda pelo menos um sistema de remoção de sólidos do fundo.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o contator (120) compreende um contator aeróbico no qual o fluido, o meio de crescimento biológico (106) e o crescimento microbiano são mantidos sob condições aeróbicas.

12. Método para reduzir a concentração de uma ou mais substâncias presentes em um fluido de uma primeira concentração para uma segunda concentração que é inferior à primeira concentração em um sistema, como definido na reivindicação 1, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: aclimatar um crescimento microbiano para um ambiente incluindo um fluido contendo uma ou mais substâncias em uma primeira concentração em um contator (120) para fornecer um crescimento microbiano aclimatado; introduzir pelo menos uma parte do crescimento microbiano aclimatado, o fluido contendo uma ou mais substâncias na primeira concentração e um meio de crescimento biológico (106) a um aerador (140); manter no aerador (140) uma concentração do meio de crescimento biológico (106) de 1 miligrama de meio de crescimento biológico por litro de fluido (mg/l) a 5.000 mg/l; manter no aerador (140) uma concentração de oxigênio dissolvido de 0,1 mg de oxigênio por litro de fluido (mg/l) a 5 mg/l dispersando um gás contendo oxigênio no fluido; promover a formação de um lodo biológico que inclui o crescimento microbiano e meio de crescimento biológico (106) no aerador (140); reduzir a concentração da uma ou mais substâncias no fluido da primeira concentração para a segunda concentração através do consumo fisiológico de pelo menos uma parte da uma ou mais substâncias presentes no fluido por pelo menos uma parte do crescimento microbiano no aerador (140); descarregar a partir do aerador (140) pelo menos uma parte do fluido contendo algumas ou todas as substâncias na segunda concentração; formar um lodo biológico no aerador (140); remover uma primeira parte do lodo biológico a partir do aerador (140); introduzir a primeira parte do lodo biológico do aerador (140) diretamente ao contator (120) para fornecer pelo menos uma parte do crescimento microbiano no contator (120); remover uma parte restante de lodo biológico do aerador (140); separar em pelo menos um estágio de separações sólido/sólido (280), a parte restante do lodo biológico em pelo menos um componente separado rico em meio de crescimento biológico (142) compreendendo crescimento microbiano e um componente de meio de crescimento biológico (144) compreendendo pelo menos 50% em peso de meio de crescimento biológico separado; e introduzir pelo menos uma parte do componente separado rico em meio de crescimento biológico (142) ao contator (120) para fornecer pelo menos uma parte do meio de crescimento biológico (106).

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido que contém uma ou mais substâncias em uma primeira concentração em um contator (120) que compreende: combinar sob condições aeróbicas pelo menos uma parte do fluido contendo uma ou mais substâncias na primeira concentração com um meio de crescimento biológico (106) que inclui um ou mais materiais lignocelulósicos naturais em pó (“PNLM”) e um componente biológico (144) que inclui pelo menos uma parte do crescimento microbiano.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que combina pelo menos uma parte do fluido contendo uma ou mais substâncias na primeira concentração com um meio de crescimento biológico (106) que inclui um ou mais materiais lignocelulósicos naturais em pó (“PNLM”) que compreende: combinar pelo menos uma parte do fluido contendo as uma ou mais substâncias na primeira concentração com um meio de crescimento biológico (106) que inclui kenaf.

15. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido contendo uma ou mais substâncias em uma primeira concentração que compreende: aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido que compreende água contendo uma ou mais substâncias que compreende um ou mais hidrocarbonetos em uma primeira concentração igual ou superior a 500 partes por milhão em peso (ppm).

16. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido contendo uma ou mais substâncias em uma primeira concentração compreende: aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido compreendendo água contendo uma ou mais substâncias compreendendo pelo menos um de um composto de amônia ou um composto de sulfeto de hidrogênio em uma primeira concentração igual ou superior a 20 partes por milhão em peso (ppm).

17. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido contendo uma ou mais substâncias em uma primeira concentração compreende: aclimatar um crescimento microbiano a um ambiente incluindo um fluido que compreende água contendo uma ou mais substâncias que compreendem uma amina quaternária em uma primeira concentração igual ou superior a 50 partes por milhão em peso (ppm).