BR112016027241B1

BR112016027241B1 - Sistema e métodos de tratamento de água contaminada

Info

Publication number: BR112016027241B1
Application number: BR112016027241-2A
Authority: BR
Inventors: David Austin; Bruce Johnson; Joshua P. Boltz; Glen T. Daigger
Original assignee: Renewable Fibers Llc Dba Rf Wastewater
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2022-01-04
Also published as: CN107002004B; JP6545717B2; US20190055147A1; EP3868857B1; EP3146035A2; EP3146035B1; WO2015179700A2; US10138148B2; JP2017521234A; AU2015264014A1; EP3868857A1; BR112016027241A2; CN107002004A; CN111252908A; CA2982076A1; KR102519431B1; MX2016015243A; US20150336827A1; AU2015264014B2; EP3146035A4

Abstract

meios de biofilme, sistema de tratamento e método de tratamento. trata-se de sistemas e métodos para tratamento de água contaminada que empregam um biofilme suportado móvel. os sistemas de tratamento incluem um biorreator, um biofilme móvel disposto dentro do biorreator, e uma unidade de separação sólido-sólido fixada ao biorreator. a unidade de separação sólido-sólido é adaptada para receber um efluente fluxo a partir do biorreator, em que o efluente contém o biofilme móvel, e separar pelo menos uma porção do biofilme móvel a partir do efluente e retorná-lo ao biorreator.

Description

REFERÊNCIA REMISSIVA AOS PEDIDOS DE DEPÓSITO CORRELATOS

[001] O presente pedido reivindica benefício ao Pedido nº U.S. 62/001.241, depositado em 21 de maio de 2014 e intitulado “BIOFILM MEDIA TREATMENT SYSTEM, AND METHOD OF WASTEWATER TREATMENT”, cujo conteúdo se encontra aqui incorporado a título de referência.

CAMPO DA TÉCNICA

[002]As revelações contidas no presente documento referem-se sistemas e métodos para tratamento de água contaminada empregando um biofilme móvel.

FUNDAMENTOS

[003]A água é um recurso natural importante essencial à vida. Aproximadamente 71 por cento da superfície da Terra são ocupados por água. No entanto, somente 2,5 por cento da água encontrada na Terra são considerados como água fresca (isto é, não é água salgada ou água salobra; ambas não são adequadas para consumo humano). Adicionalmente, 98,8 por cento dessa água fresca estão contidos em gelo e água subterrânea. Menos de 0,3 por cento de toda a água fresca pode ser encontrado em corpos de água superficiais, tais como lagos e rios. Águas contaminadas são prejudiciais ao meio-ambiente e à saúde pública. Consequentemente, existem regulamentos que governam o tratamento e monitoramento de água contaminada em países desenvolvidos como os Estados Unidos da América. Padrões similares para o tratamento e monitoramento de águas contaminadas estão surgindo em países em desenvolvimento ao redor do globo.

[004]Muito embora dependa da origem e da natureza dos poluentes de água, o tratamento de uma água contaminada envolve uma série de etapas de processamento que são dispostas para satisfazer um objetivo de tratamento específico, ou objetivos de tratamento, com eficiência máxima e custos de ciclo de vida total mínios (isto é, a combinação de capital e custos operacionais para uma vida operacional predeterminada tipicamente definida como 20 anos). Águas contaminadas incluem, mas não se limitam a, água recuperada, água potável, água pluvial, água servida industrial, e água servida municipal. A última, água servida municipal, por exemplo, contém poluentes e nutrientes orgânicos particulados e dissolvidos - primariamente os macronutrientes nitrogênio e fósforo. O processamento de água servida municipal com uma estação de tratamento de água servida centralizada envolve quatro componentes de processo principais: tratamento preliminar, primário, secundário e terciário. O primeiro componente de processo serve para remover matéria particulada grande e biodegradável e é conhecido como tratamento preliminar (por exemplo, peneiração e remoção de cascalho). O segundo componente de processo serve para remover prontamente matéria particulada orgânica e inorgânica sedimentável e é conhecido como tratamento primário. O tratamento primário é realizado com bacias de sedimentação, ou clarificadores primários, e unidades de flotação de ar dissolvido.

[005]O terceiro componente de processo é conhecido como tratamento secundário e incorpora um processo de tratamento de água servida biológico. Tipicamente, um processo de tratamento secundário inclui um reator biológico, ou biorreator, e um processo de unidade de separação líquido-sólido. Juntos, os processos de bior- reator e unidade de separação líquido-sólido (por exemplo, bacia de sedimentação, flotação de ar dissolvido, ou membranas) removem matéria orgânica biodegradável (dissolvida e particulada) e sólidos suspensos. Quando projetados para fazê-lo, os processos de biorreator e a unidade de separação líquido-sólido também são capazes de remover nutriente (por exemplo, nitrogênio, fósforo, ou nitrogênio e fósforo). O bior- reator mantém condições ambientais específicas necessárias para desenvolver e manter uma população bacteriana que seja capaz de oxidar bioquimicamente (por exemplo, poluentes orgânicos quantificados como demanda de oxigênio bioquímico de cinco dias, BOD5; amônia-nitrogênio, NH3-N) ou reduzir (por exemplo, nitrito-nitro- gênio, NO2-N; nitrato-nitrogênio, NO3-N) poluentes no fluxo de água contaminada dependendo do objetivo de tratamento. O processo da unidade de separação líquido- sólido separa bactérias e a matéria particulada restante no fluxo de efluente do bior- reator a partir da água tratada. As bactérias podem estar presentes em blocos biológicos (isto é, crescimento suspenso) ou em um biofilme. O quarto componente de processo é o tratamento terciário. Existe uma variedade de processos de tratamento terciário dependendo do objetivo de tratamento e pode incluir clarificação terciária quimicamente acentuada (para remoção de fósforo), filtração de meios granulares (por exemplo, com filtros de areia), ou processos de oxidação avançada. A desinfecção de efluente da estação de tratamento de água servida efluente antes de descarregar o fluxo de efluente pode ser realizada com cloro ou luz ultravioleta, para citar algumas alternativas de desinfecção e está tipicamente incluída na definição de tratamento terciário.

[006]A transformação bioquímica de compostos orgânicos dissolvidos, ou seja, o terceiro componente de processo que é tipicamente característico de estações de tratamento de água servida municipal centralizadas, é mais comumente realizada usando um processo de crescimento suspenso (isto é, uma variação do processo de lodo ativado). Os processos de crescimento suspenso incluem microrganismos (como bactérias) que transformam bioquimicamente os poluentes -tipicamente matéria orgânica e os nutrientes nitrogênio e fósforo no fluxo de água contaminada - em biomassa e outros subprodutos de reação.

[007]Processos de crescimento suspenso podem ser modificados de modo que também exista um biofilme. Nesse caso, o processo é compartimentalizado e as respectivas formas bacterianas são referidas como o compartimento de crescimento suspenso e compartimento de biofilme. Os biofilmes são uma camada geralmente resistente e delgada de microrganismos (como bactérias) que se formam sobre várias superfícies e revestem as mesmas. As superfícies sobre as quais os biofilmes crescem são conhecidas como substrato. Os biofilmes são tipicamente usados para a oxidação de matéria orgânica prontamente biodegradável (ou matéria orgânica que pode facilmente se difundir no biofilme) e/ou a oxidação ou redução de compostos nitrogenados da água contaminada, sejam sozinhos ou combinados com um crescimento suspenso em um biorreator único. Quando usado em conjunto com um compartimento de crescimento suspenso, a área de biofilme é estabelecida para suportar o crescimento e bactérias de crescimento lento que, de outro modo, não existiriam no compartimento de crescimento suspenso em uma quantidade significativa no tempo de permanecia de sólidos característico do compartimento de crescimento suspenso. O uso de crescimento suspenso e compartimentos de biofilme juntos permite que um processo satisfaça os objetivos de tratamento que, de outro modo, exigiria um volume de biorreator adicional e área de clarificador secundário. Desse modo, os custos devido à construção e aterramento que são necessários para adicionar tanques de processo e equipamentos mecânicos de processo são evitados, resultando tipicamente em economias substanciais de custos.

[008]Em outros casos, a provisão e manutenção de um biofilme resultam em uma população de microrganismo mais constante que maximiza a eficiência e consistência de tratamento de água contaminada. Os biorreatores que usam somente um compartimento de biofilme incluem o filtro por gotejamento (TF), contator biológico giratório (RBC), filtro biologicamente ativo (BAF), reator de biofilme de leito em movimento (MBBR), reator de biofilme de leito fluidizado (FBBR), reator de lodo granular (GSR), e reator de biofilme de membrana (MBfR). Os sistemas que fazem uso de compartimentos de crescimento suspenso e biofilme são comumente referidos como processos de lodo ativado de filme fixado e integrado (IFAS). O substrato para biofil- mes usados para tratar água contaminada inclui materiais lignocelulósicos naturais em pó, areia (biofilmes particulados), materiais bacterianos biodegradáveis (isto é, lodo granular), e materiais feitos pelo homem, como poliestireno e polietileno de alta densidade.

[009]Skillicorn, Patente no U.S. 7.481.934 descreve o uso de fibras de cânhamo-brasileiro (um material lignocelulósico natural em pó) que atuam como absorvente biodegradável e substrato para crescimento de biofilme quando combinados com um crescimento suspenso em um processo de lodo ativado para tratamento de água contaminada. Permite-se que o biofilme decante na unidade de separação líquido-sólido (supõe-se que seja uma bacia de sedimentação), junto ao crescimento suspenso, recebendo um efluente de biorreator. Em alguns casos, o processo de separação líquido-sólio é auxiliado por floculação química (isto é, clarificação quimicamente acentuada), e a mistura de biofilme/crescimento suspenso é separada da água tratada. Em outros casos, parte da mistura de biofilme/crescimento suspenso é retornada ao influente de biorreator (isto é, através de um fluxo de lodo ativado por retorno) como um inoculante para um ciclo de tratamento adicional.

[010]Brown, Publicações de Patente nos U.S. 2013/0233.792 e 2013/0233.794 descrevem o uso de fibras lignocelulósicas, como fibras de cânhamo-brasileiro, para formar biofilmes contendo bactérias aeróbicas e anaeróbicas. Por exemplo, biofilmes contendo zonas aeróbicas e anaeróbicas podem suportar o desenvolvimento de bactérias oxidantes de amônia (AOB) nas zonas aeróbica e bactérias oxidantes de amô- nia anaeróbicas (Anammox) na zona anaeróbica; portanto, o biofilme pode converter amônia-nitrogênio em gás nitrogênio em um biorreator único sem recirculação e a provisão de uma fonte de carbono externa. Permite-se que o biofilme decante com um crescimento suspenso no processo de unidade de separação líquido-sólido. Não se realiza nenhuma separação do biofilme a partir de outros sólidos.

[011]Veolia Water Solutions & Technologies comercializa processos ANOXKALDNES® MBBR e lodo ativado por biofilme híbrido (HYBAS®). Ambos os processos incluem carreadores de biofilme plástico de movimento livre que são retidos em um biorreator específico, ou zona de biorreator, com telas de aço inoxidável construídas com fio de cunha ou placas perfuradas. As telas são incluídas na embalagem de processo junto com difusores de bolhas médias de aço inoxidável em zonas aeró- bicas e/ou misturadores de lâminas curvas em zonas anóxicas. Tipicamente, os car- readores de biofilme plástico de movimento livre variam em tamanho de 10 a 50 mm de diâmetro e se parecem com um favo de mel. Os carreadores de biofilme plástico de movimento livre ficam permanentemente retidos dentro do biorreator.

SUMÁRIO

[012]Revela-se no presente documento um sistema de tratamento que inclui um biorreator que, por sua vez, inclui uma entrada adaptada para receber um influente tendo um ou mais contaminantes, um biofilme móvel disposto na mesma, e uma saída adaptada para dispensar um efluente de biorreator que compreende o biofilme móvel; e uma unidade de separação sólido-sólido fixada à saída de biorreator e adaptada para receber e separar pelo menos uma porção do efluente de biorreator em um fluxo que compreende um biofilme móvel e um fluxo que compreende sólidos residuais, e retornar o fluxo que compreende o biofilme móvel ao biorreator. Em algumas modalidades, o biorreator inclui condições aeróbicas, condições anóxicas, condições anae- róbicas, ou uma combinação de duas ou mais dessas. Em algumas modalidades, a unidade de separação sólido-sólido inclui uma entrada em comunicação fluídica com a saída de biorreator, uma primeira saída para dispensar o fluxo que compreende um biofilme móvel, e uma segunda saída para dispensar o fluxo que compreende sólidos residuais. Em algumas modalidades, a unidade de separação sólido-sólido inclui um hidrociclone.

[013]Em algumas modalidades, o sistema de tratamento inclui, ainda, uma unidade de separação líquido-sólido adaptada para receber o fluxo que inclui sólidos residuais do hidrociclone e separar, ainda, o fluxo no efluente secundário e o subfluxo. Em algumas modalidades, o sistema de tratamento inclui, ainda, uma unidade de separação líquido-sólido disposta em comunicação fluídica entre a saída de biorreator e o hidrociclone, a unidade de separação líquido-sólido adaptada para receber e separar o efluente de biorreator em uma porção de efluente secundário e uma porção de sub- fluxo, em que o hidrociclone é adaptado para receber e separar pelo menos uma porção da porção de subfluxo do efluente de biorreator. Em algumas dessas modalidades, o subfluxo é dividido em uma primeira porção de subfluxo e uma segunda porção de subfluxo, em que a primeira porção de subfluxo é retornada ao biorreator e a se-gunda porção de subfluxo é direcionada ao hidrociclone.

[014]Em algumas modalidades do sistema de tratamento, o efluente de bior- reator é dividido em um primeiro efluente de biorreator e um segundo efluente de bior- reator, em que uma unidade de separação líquido-sólido é adaptada para receber e separar o primeiro efluente de biorreator em uma porção de efluente secundário e uma porção de subfluxo, e direcionar a porção de subfluxo ao biorreator; e o hidrociclone é adaptado para receber e separar o segundo efluente de biorreator em uma porção de biofilme móvel e uma porção de sólidos residuais, e direcionar a porção de biofilme móvel ao biorreator.

[015]Em algumas modalidades do sistema de tratamento, o biofilme móvel inclui partículas lignocelulósicas ou grânulos biológicos. Em algumas modalidades do sistema de tratamento, o fluxo que inclui o biofilme móvel inclui entre 50% e 100% do biofilme móvel presente na porção de efluente de biorreator recebida pelo hidroci- clone.

[016]Em algumas modalidades do sistema de tratamento, o biorreator é um primeiro biorreator, e o sistema inclui, ainda, um segundo biorreator disposto em comunicação fluídica entre o hidrociclone e o primeiro biorreator e adaptado para receber o fluxo de biofilme móvel a partir do hidrociclone, sendo que o biorreator secundário tem uma primeira entrada para receber o fluxo de biofilme móvel, uma segunda entrada para receber um segundo influente de biorreator, e uma saída para dispensar um segundo efluente, em que o segundo efluente é direcionado ao primeiro biorreator. Em algumas dessas modalidades, o primeiro e segundo influentes de biorreator são diferentes. Em algumas dessas modalidades, o biorreator secundário inclui condições aeróbicas, condições anóxicas, condições anaeróbicas, ou uma combinação de duas ou mais dessas. Em algumas dessas modalidades, o sistema de tratamento inclui, ainda, um terceiro biorreator adaptada para receber o fluxo que inclui sólidos residuais a partir do hidrociclone, sendo que o terceiro biorreator tem uma primeira entrada para receber o fluxo que compreende sólidos residuais, uma segunda entrada para receber um terceiro influente de biorreator, e uma saída para dispensar um terceiro efluente. Em algumas dessas modalidades, o terceiro influente de biorreator é diferente do primeiro e segundo influentes de biorreator.

[017]Em algumas modalidades, o sistema de tratamento inclui, ainda, um segundo biorreator adaptado para receber o fluxo que compreende sólidos residuais a partir do hidrociclone, sendo que o segundo biorreator tem uma primeira entrada para receber o fluxo que compreende sólidos residuais, uma segunda entrada para receber um segundo influente de biorreator, e uma saída para dispensar um segundo efluente.

[018]Revela-se, também, no presente documento um método de tratamento de água servida, sendo que o método inclui: (a) adicionar um primeiro influente e um biofilme móvel a um primeiro biorreator; (b) fornecer condições adequadas para que o biofilme móvel transforme bioquimicamente um ou mais contaminantes no influente para formar um efluente incluindo menos o biofilme móvel, água, e matéria sólida re-sidual; (c) isolar ciclonicamente 50% a 100% do biofilme móvel a partir de uma primeira porção do efluente para formar um fluxo de biofilme móvel isolado e um fluxo de sólidos residuais, e retornar o fluxo de biofilme móvel isolado ao primeiro biorreator; e (d) separar uma porção substancial da água a partir de uma segunda porção do efluente para formar um subfluxo.

[019]Em algumas modalidades, (a) inclui, ainda, adicionar um crescimento suspenso ao primeiro biorreator.

[020]Em algumas modalidades, o método é realizado na ordem (a), (b), (c), (d), em que o fluxo de sólidos residuais de (c) é a segunda porção de efluente em (d), e inclui, ainda, descartar o subfluxo ou submeter o subfluxo a um tratamento adicional.

[021]Em outras modalidades, o método é realizado na ordem (a), (b), (d), (c), em que o subfluxo de (d) é a primeira porção do efluente em (c), e inclui, ainda, descartar o fluxo de sólidos residuais ou submeter o fluxo de sólidos residuais a um tratamento adicional. Em algumas dessas modalidades, o método inclui, ainda, particionar o subfluxo em um primeiro subfluxo e um segundo subfluxo, e direcionar o primeiro subfluxo ao primeiro biorreator, em que o segundo subfluxo é a primeira porção do efluente em (c).

[022]Em algumas modalidades, o método é realizado em uma maneira por meio da qual (c) e (d) são realizados ao mesmo tempo, e o método inclui, ainda, descartar o fluxo de sólidos residuais ou submeter o fluxo de sólidos residuais a um tratamento adicional; e direcionar o subfluxo ao primeiro biorreator.

[023]Em algumas modalidades, o método inclui, ainda, direcionar o fluxo de biofilme móvel isolado a um segundo biorreator antes de retorná-lo ao primeiro bior- reator; e adicionar um segundo influente ao segundo biorreator. Em algumas dessas modalidades, o método inclui, ainda, direcionar o fluxo de sólidos residuais a um terceiro biorreator; e adicionar um terceiro influente ao terceiro biorreator.

[024]Em algumas modalidades, o método inclui, ainda, direcionar o fluxo de sólidos residuais a um segundo biorreator; e adicionar um segundo influente ao segundo biorreator.

[025]Vantagens adicionais e recursos inovadores da invenção serão apresentados em parte na descrição a seguir, e em parte se tornarão aparentes aos indivíduos versados na técnica mediante análise, ou podem ser aprendidos através de análise rotineira mediante a prática da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[026]A Figura 1 é uma vista esquemática de uma primeira modalidade de um sistema de tratamento da invenção.

[027]A Figura 2 é uma vista esquemática de outra modalidade de um sistema de tratamento da invenção.

[028]A Figura 3 é uma vista esquemática de ainda outra modalidade de um sistema de tratamento da invenção.

[029]A Figura 4 é uma vista esquemática de ainda outra modalidade de um sistema de tratamento da invenção.

[030]A Figura 5 é uma vista esquemática de ainda outra modalidade de um sistema de tratamento da invenção.

[031]A Figura 6 é uma vista esquemática de ainda outra modalidade de um sistema de tratamento da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[032]Muito embora a presente revelação forneça referências a modalidades preferenciais, indivíduos versados na técnica reconhecerão que alterações podem ser feitas em forma e detalhes sem divergir do espírito e escopo da invenção. Várias modalidades serão descritas em detalhes com referência aos desenhos, em que referências numéricas similares representam partes e montagens similares ao longo das diversas vistas. A referência a várias modalidades não limita o escopo das reivindicações anexas. Adicionalmente, quaisquer exemplos apresentados neste relatório descritivo não são destinados a serem limitantes e meramente apresentam algumas das muitas modalidades possíveis para as reivindicações anexas.

DEFINIÇÕES

[033]Conforme o uso em questão, o termo “crescimento suspenso” significa um bloco biológico, ou seja, uma massa floculenta de microrganismos (como bactérias) que estejam suspensos em água. As bactérias estão vivas ou mortas, ou uma combinação dessas. Um bloco é uma estrutura aberta quando comparada a biofilmes móveis e não contém um substrato.

[034]Conforme o uso em questão, o termo “biofilme móvel” significa um bio- filme suportado por um substrato em que o biofilme e substrato combinados são capazes de se moverem dentro e fora de um biorreator junto à água, sólidos residuais, e qualquer crescimento suspenso presente. O substrato de biofilme se encontra par- ticulado na natureza e inclui materiais como materiais lignocelulósicos em pó, areia, materiais bacterianos não-biodegradáveis, e particulados sintéticos formados, por exemplo, a partir de poliestireno ou polietileno de alta densidade.

[035]Conforme o uso em questão, o termo “unidade de separação líquido-sólido” significa qualquer dispositivo empregado para separar substancialmente sólidos não-dissolvidos ou suspensos a partir de um líquido, como a água. Esses dispositivos incluem, mas não se limitam a, unidades de filtração por membrana, unidades de tanques de clarificação (ou sedimentação), unidades de filtração de meios granulares, unidades de flotação de ar dissolvido, unidades de clarificação (ou sedimentação) de floculação com balastro, centrífugas, e similares. Um “processo de unidade de separação líquido-sólido” é o processo de separação realizado pela unidade de separação líquido-sólido selecionada.

[036]Conforme o uso em questão, o termo “unidade de separação sólido-sólido” significa qualquer dispositivo empregado para separar substancialmente um bio- filme móvel de outros sólidos não-dissolvidos ou suspensos em um líquido ou fluxo de lodo com base em fatores que incluem, mas não se limitam a, força centrípeta, resis-tência fluídica (arrasto), velocidade de decantação, e característica de partículas como tamanho, formato e densidade. Esses dispositivos incluem, mas não se limitam a, hi- drociclones, decantadores de placa de lamela, telas, peneiras, spitzkasten (uma série de cones que separam sequencialmente as partículas com base no tamanho), classi-ficadores de cone duplo, elutriadores (colunas verticais), câmaras de barbotagem (borbulhamento), e câmaras de flotação. Em algumas modalidades, uma unidade de separação sólido-sólido inclui dois ou mais dispositivos, em que os dispositivos são iguais ou diferentes; por exemplo, 4 hidrociclones dispostos em série, ou uma câmara de flotação acoplada a uma câmara de barbotagem, e similares. Um “processo de unidade de separação sólido-sólido” é o processo de separação realizado pela unidade de separação sólido-sólido selecionada.

[037]Conforme o uso em questão, o termo “lodo” significa matéria particulada orgânica e inorgânica compactada suspensa em um fluxo de efluente de biorreator separado a partir do mesmo usando uma unidade de unidade de separação líquido- sólido ou sólido-sólido. A matéria particulada contém um crescimento suspenso e outros particulados. Em algumas modalidades, o lodo contém biofilme móvel. Tipicamente, o lodo é compactado por processos de separação realizados em uma unidade de separação líquido-sólido onde o crescimento suspenso, e outra matéria particu- lada, é separada a partir do efluente de biorreator. Em algumas modalidades, uma porção do lodo é retornado ao biorreator como um influente do mesmo. Nessas modalidades, essa porção do lodo é referida como “lodo ativado por retorno” ou RAS. A fim de manter uma massa de crescimento suspenso estável (tipicamente, avaliado usando uma concentração de sólidos suspensos estáveis) no biorreator, uma porção do lodo é descartada, tipicamente em uma taxa equivalente à taxa de crescimento bacteriano, ou rendimento. O lodo descartado pode ser submetido a tratamentos adicionais, como espessamento, digestão e/ou desidratação antes do descarte. Essas unidades de espessamento, digestão e desidratação de lodo e, algumas vezes, outras tecnologias são coletivamente referidas como instalações de gerenciamento de sólidos. A porção desperdiçada do lodo é referida como “lodo ativado por resíduo” ou WAS.

[038]Conforme o uso em questão, o termo “sólidos residuais” significa um fluxo contendo uma matéria particulada (por exemplo, fragmentos de biofilme desprendidos) que esteja fluindo diretamente a partir de um biorreator sem ter a matéria particulada removida em um processo de unidade de separação líquido-sólido, ou consiste nos sólidos compactados que fluem a partir do processo da unidade de separação líquido-sólido. Os “sólidos residuais” são exclusivos a sistemas que não acumulam um crescimento suspenso por meio de um fluxo de lodo ativado por retorno. Em algumas modalidades, os sólidos residuais são submetidos a tratamentos adicionais antes do descarte.

[039]Conforme o uso em questão, o termo “influente de biorreator” significa a água que flui em um biorreator tendo um ou mais contaminantes (também conhecidos como poluentes) presentes no mesmo. As fontes de influente de biorreator incluem, mas não se limitam a, água recuperada, água potável, água pluvial, água servida industrial, e água servida municipal.

[040]Conforme o uso em questão, o termo “efluente de biorreator” significa a água que flui a partir de um biorreator que não tenha matéria particulada removida em um processo da unidade de separação líquido-sólido. A água que constitui o fluxo de efluente de biorreator tem todos os contaminantes ou uma porção dos mesmos no fluxo de influente de biorreator oxidados ou reduzidos por processos de transformação bioquímica bacterianamente induzidos resultando a partir de um conjunto específico de condições ambientais no biorreator (por exemplo, temperatura, pH, concentração de oxigênio dissolvido, e concentração de sólidos suspensos). As bactérias estão presentes como biofilme móvel e um crescimento suspenso opcional.

[041]Conforme o uso em questão, o termo “efluente secundário” significa um efluente de biorreator tendo uma porção substancial de sólidos removida, em que os sólidos são separados do líquido por uma unidade de separação líquido-sólido, tal como uma bacia de sedimentação.

[042]Conforme o uso em questão, o termo “subfluxo” significa os sólidos suspensos compactados, ou lodo, que fluem a partir de um processo da unidade de separação líquido-sólido. Em algumas modalidades, a taxa de subfluxo é a taxa vazão do efluente de biorreator menos a taxa de vazão do efluente secundário. Em algumas modalidades, o subfluxo inclui um biofilme móvel.

[043]Conforme o uso em questão, o termo “biofilme móvel separado” significa o biofilme móvel que é separado e um ou mais sólidos adicionais e um efluente de biorreator por um processo da unidade de separação sólido-sólido.

[044]Conforme o uso em questão, o termo “remoção de biorreator” significa a extração de materiais sólidos (incluindo crescimento suspenso, biofilme móvel, sólidos residuais, e outro material particulado) para descartar diretamente a partir do biorrea- tor ao invés de extrair os materiais sólidos para descartar a partir do subfluxo da unidade de separação líquido-sólido através de lodo ativado por resíduo, ou WAS. Dependendo dos objetivos de tratamento e das características de água servida, a remoção interna pode ser extraída de qualquer ponto no biorreator, ou a partir de qualquer zona caso o biorreator seja particionado.

[045]Conforme o uso em questão, o termo “recirculação interna” significa a extração de sólidos suspensos (incluindo crescimento suspenso, biofilme móvel, sólidos residuais, e outro material particulado) a partir de uma porção específica (ou zona específica em um biorreator particionado) e transporte desses sólidos suspensos à outra posição (ou zona específica em um biorreator particionado) dentro do biorreator.

[046]Conforme o uso em questão, o termo “aeróbico” significa vivo, ativo, ou de ocorrência somente na presença de oxigênio.

[047]Conforme o uso em questão, o termo “anóxico” significa vivo, ativo, ou de ocorrência somente na ausência de oxigênio, mas com uma presença substancial de nitrato-nitrogênio e/ou nitrito-nitrogênio.

[048]Conforme o uso em questão, o termo “anaeróbico” significa vivo, ativo, ou de ocorrência somente na ausência de oxigênio, nitrato-nitrogênio, e nitrito-nitro- gênio.

[049]Conforme o uso em questão, o termo “partição” ou “particionado” se refere a biorreatores e indica um biorreator separado em duas ou mais zonas. Uma zona é definida como uma área em um biorreator tendo condições diferentes a partir de outra zona, em que as condições são selecionadas a partir de condições aeróbicas, anóxicas e anaeróbicas. Uma condição ambiental de biorreator particular não se limita a aeróbico, anóxico ou anaeróbico. Em algumas zonas de biorreator, a condição ambiental é ciclicamente alternada entre duas ou mais condições ambientais diferentes (por exemplo, a condição ambiental é aeróbica por um período predeterminado até que o fluxo de ar seja encerrado resultando no ambiente sendo anaeróbico até que o fluxo de ar seja reintegrado). Em algumas modalidades, as zonas são fisicamente se-paradas, por exemplo, por uma ou mais partições, ou paredes. As partições incluem paredes de barragem, paredes de barragem submersa, cortinas, ou outros dispositivos de separação física. Em algumas modalidades, uma ou mais partições são posicionadas paralelas à direção de fluxo de água contaminada em um biorreator criando, assim, biorreatores em paralelo. Em outras modalidades, uma ou mais partições são posicionadas perpendiculares à direção de fluxo de água servida em um biorreator criando, assim, biorreatores em série. Em outras modalidades, as zonas são separadas somente por fluxo, por exemplo, não se adicionando oxigênio em uma porção de fluxo ascendente de um biorreator, e adicionando-se oxigênio em uma porção de fluxo descendente do biorreator. Qualquer uma dessas modalidades particionadas são abrangidas ao se referir a um biorreator particionado abaixo, exceto onde especificado em contrário. Qualquer biorreator descrito no presente documento pode ser um bior- reator particionado tenha sido ele especificado ou não conforme em uma modalidade particular. Um exemplo representativo de um esquema de particionamento específico não se limita à modalidade em relação a outros esquemas de particionamento, exceto onde especificado em contrário.

[050]Conforme o uso em questão, o termo “cerca de” que modifica, por exemplo, concentração, volume, tempo de processo, rendimento, taxa de vazão, pressão, e valores similares, e faixas dos mesmos, empregados em descrever as modalidades da revelação, se refere à variação na quantidade numérica que pode ocorrer, por exemplo, através de procedimentos típicos de medição e manipulação usados para produzir compostos, composições, concentrados ou formulações de uso; através de erro inadvertido nesses procedimentos; através de diferenças na fabricação, origem, ou pureza de materiais de partida ou ingredientes usados para realizar os métodos; e considerações aproximadas similares. O termo “cerca de” também abrange quantidades que diferem devido à idade de um material com uma concentração ou mistura inicial particular, e quantidades que diferem devido à mistura ou processamento de um material com uma concentração ou mistura inicial particular. Quando modificadas pelo termo “cerca de” as reivindicações anexas incluem equivalentes a essas quantidades.

[051]Conforme o uso em questão, a palavra “substancialmente” que modifica, por exemplo, uma propriedade, uma quantidade mensurável, um método, uma posição, um valor, ou uma faixa, empregados em descrever as modalidades da revelação, se refere a uma variação que não afeta a propriedade citada geral, quantidade, mé-todo, posição, valor, ou faixa dos mesmos em uma maneira que nega uma propriedade, quantidade, método, posição, valor ou faixa destinados. Quando modificadas pelo termo “substancialmente” as reivindicações anexas incluem equivalentes a essas quantidades, métodos, posições, valores ou faixas.

SISTEMAS DE TRATAMENTO

[052]No presente documento, reportam-se sistemas para o tratamento de água contaminada que incluem pelo menos um biorreator, um biofilme móvel, e uma unidade de separação sólido-sólido. Em algumas modalidades, o sistema inclui, ainda, uma unidade de separação líquido-sólido. Em algumas modalidades, o biorreator su-porta de uma condição única (isto é, aeróbica, anóxica ou anaeróbica). Em outras modalidades, o biorreator é particionado para incluir duas ou mais condições ambientais incluindo estados aeróbicos, anóxicas e/ou anaeróbicas. Em algumas modalidades, a unidade de separação sólido-sólido é adaptada para receber uma saída diretamente a partir do biorreator. Em algumas modalidades, quando o biorreator também incluir uma unidade de separação líquido-sólido, o biorreator é fixado à unidade de separação líquido-sólido e a unidade de separação sólido-sólido é adaptada para receber uma saída a partir da unidade de separação líquido-sólido.

[053]Em cada modalidade, o fluxo recebido pela unidade de separação sólido- sólido inclui um biofilme móvel. O biofilme móvel é empregado para circular através do biorreator, em que a unidade de separação sólido-sólido é adaptada para separar o biofilme móvel a partir de um ou mais componentes de fluxo adicionais e direcionar o biofilme móvel em um biorreator. Quando uma unidade de separação líquido-sólido for empregada, o biorreator, a unidade de separação líquido-sólido, e a unidade de separação sólido-sólido são vantajosamente dispostos em várias configurações.

[054]O efluente de biorreator, o subfluxo da unidade de separação líquido- sólido, e a remoção de biorreator contêm biofilme móvel. O efluente secundário é substancialmente separado de todos os sólidos presentes no sistema de tratamento de água servida. Componentes separados individuais, porções dos mesmos, componentes combinados, ou porções dos mesmos, são retornados a um influente de bior- reator ou diretamente a um biorreator para o tratamento de fluxos de influente contaminados. Os componentes restantes, porções dos mesmos, componentes combinados, ou porções dos mesmos são isolados e submetidos a um tratamento adicional e/ou processos de descarte de resíduos usando uma tecnologia convencional.

[055]No presente documento, reporta-se um sistema de tratamento para a remoção de contaminantes de águas incluindo, sem limitação, água recuperada, água potável, água pluvial, água servida industrial, e água servida municipal. O sistema de tratamento inclui um biofilme móvel situado dentro de um biorreator de estágio único, biorreator particionado, ou dois ou mais biorreatores de estágio único ou particionados situados em série. Em várias modalidades, um biorreator de estágio único tem uma condição ambiental única (por exemplo, aeróbica, anóxica, ou anaeróbica). Em outras modalidades, um biorreator de estágio único tem condições alternativas que alteram de uma condição ambiental para outra alternando-se entre condições aeróbicas, anó- xicas ou anaeróbicas (por exemplo, a condição ambiental é aeróbica para um período operacional predeterminado até que o fluxo de ar seja encerrado resultando na condição ambiental sendo anaeróbica até que o fluxo de ar seja reintegrado). Em ainda outras modalidades, o biorreator é particionado; ou seja, o biorreator tem uma ou mais condições ambientais que sejam aeróbicas, anóxicas ou anaeróbicas. Em ainda outras modalidades, o sistema de tratamento inclui múltiplos biorreatores dispostos em série.

[056]O fluxo de influente de biorreator é contaminado com poluentes. Os poluentes incluem, mas não se limitam a, um ou mais dentre matéria orgânica particu- lada, matéria orgânica dissolvida, compostos nitrogenados, e compostos fosfóricos. Em algumas modalidades, o oxigênio dissolvido que é necessário para processos de transformação bioquímica aeróbica é carregado em um biorreator liberando-se ar comprimido através orifícios macroscópicos ou materiais porosos como aqueles em difusores de bolhas finas. Nessa modalidade, compressores centrífugos (operando em baixa pressão) conhecidos como sopradores comprimem o ar que é transportado a difusores de poros finos, ou similares, através de uma rede de tubulações. Quando o ar for ar, os difusores de poros finos liberam bolhas de ar de diâmetro pequeno. Desse modo, o ar fornece oxigênio dissolvido suficiente para satisfazer os requerimentos de processo em um biorreator aeróbico, ou zonas aeróbicas de um biorreator particionado, e a energia conferida pelo ar que flui no biorreator proporciona, ainda, uma mistura adequada e evita a decantação dos conteúdos do biorreator. Durante o uso, um fluxo de influente contaminado a um biorreator é tratado de modo que o fluxo de efluente de biorreator inclua água tratada, biofilme móvel, e outra matéria dissolvida e particulada. Em algumas modalidades, o fluxo de efluente de biorreator inclui um crescimento suspenso.

[057]Um primeiro conjunto de modalidades é direcionado a um sistema de tratamento. No primeiro conjunto de modalidades, uma unidade de separação sólido- sólido é adaptada para receber o fluxo de efluente de biorreator em sua totalidade. Vários equipamentos mecânicos de processo, controle e monitoramento são empregados em várias modalidades para controlar o fluxo de efluente de biorreator à unidade de separação sólido-sólido de acordo com os princípios de processamento bem compreendidos pelos indivíduos versados na técnica. Nesse primeiro conjunto de modalidades, o biofilme móvel é separado da matéria particulada restante pela unidade de separação sólido-sólido. O biofilme móvel separado é direcionado ao influente de biorreator, ou uma zona predeterminada de um biorreator particionado, por exemplo, através de uma tubulação de processo pela ação de uma bomba. Após fluir através da unidade de separação sólido-sólido, o efluente de biorreator é direcionado em uma unidade de separação líquido-sólido, por exemplo, através de uma tubulação de processo pela ação de uma bomba. A unidade de separação líquido-sólido separa o efluente secundário do subfluxo.

[058]Em algumas modalidades, o efluente secundário é direcionado a partir da unidade de separação líquido-sólido em um processo de unidade de fluxo descendente para tratamento adicional ou uma estação de bombeamento para transporte. Em algumas modalidades, o subfluxo é transportado a instalações de gerenciamento de sólidos.

[059]Um segundo conjunto de modalidades é direcionado a outro sistema de tratamento. No segundo conjunto de modalidades, uma unidade de separação líquido- sólido é adaptada para receber todo o efluente de biorreator. Vários equipamentos mecânicos de processo, controle e monitoramento são empregados em várias modalidades para proporcionar e controlar o fluxo de efluente de biorreator à unidade de separação líquido-sólido de acordo com os princípios de processamento bem compreendidos pelos indivíduos versados na técnica. A unidade de separação líquido- sólido separa o efluente de biorreator em efluente secundário e em subfluxo. O sub- fluxo inclui o biofilme móvel além de outros sólidos. Em algumas modalidades, o efluente secundário é direcionado a um processo de unidade de fluxo descendente para tratamento adicional ou uma estação de bombeamento para transporte.

[060]Em algumas modalidades desse segundo conjunto de modalidades, uma primeira porção de subfluxo é retornada ao influente de biorreator como lodo ativado por retorno (ou RAS). A primeira porção do subfluxo também contém uma porção do biofilme móvel. Vários equipamentos mecânicos de processo, controle e monitoramento são empregados em várias modalidades para controlar o lodo ativado por retorno ao biorreator de acordo com os princípios de processamento bem compreendidos pelos indivíduos versados na técnica. Nessas modalidades, uma unidade de separação sólido-sólido é adaptada para receber uma segunda porção de subfluxo e separar o biofilme móvel a partir da segunda porção do subfluxo; o biofilme separado é retornado a um biorreator, e a segunda porção restante do subfluxo inclui lodo ativado por resíduo. Vários equipamentos mecânicos de processo, controle e monitoramento são empregados em várias modalidades para controlar a segunda porção de subfluxo à unidade de separação sólido-sólido, e proporcionar e controlar o retorno do biofilme móvel separado ao influente de biorreator, ou a uma zona predeterminada de um biorreator particionado, de acordo com princípios de processamento bem compreendidos pelos indivíduos versados na técnica. Em algumas modalidades, o WAS é transportado a instalações de gerenciamento de sólidos.

[061]Alternativamente, no segundo conjunto de modalidades, o biofilme móvel separado é direcionado a um segundo biorreator que é adicionalmente adaptado para ser abastecido com um influente de biorreator secundário. Nessas modalidades, o biorreator discutido anteriormente é referido como o primeiro biorreator. Em algumas modalidades, o influente de biorreator secundário é diferente do primeiro influente (primário) de biorreator. Em algumas modalidades, as condições ambientais no segundo biorreator são diferentes das condições ambientais presentes no primeiro bior- reator (ou condições presentes em uma ou mais zonas de um primeiro biorreator particionado). Como uma alternativa adicional no segundo conjunto de modalidades, o WAS é direcionado a um terceiro biorreator que é adicionalmente adaptado para ser abastecido com um influente de biorreator terciário. Em algumas modalidades, o influente de biorreator terciário é diferente dos fluxos de influente de biorreator primário e secundário. Em algumas modalidades, as condições ambientais no terceiro biorreator são diferentes das condições presentes no primeiro e segundo biorreator (ou condições presentes em uma ou mais zonas de um primeiro e/ou segundo biorreator particionado).

[062]Em um exemplo ilustrativo, um segundo biorreator é adaptado para receber um influente de biorreator secundário que é um segundo fluxo de água servida que, ao tratar água servida municipal, tem concentrações de amônia-nitrogênio (por exemplo, 1,000 mg N/L) e orto-fósforo (por exemplo, 200 mg P/L) relativamente altas e uma taxa de vazão volumétrica baixa quando comparada ao fluxo de influente de biorreator primário. Nessas modalidades, o segundo biorreator é submetido a um controle preciso de oxigênio dissolvido, pH, e temperatura para promover o desenvolvimento de biofilmes que contêm uma ou mais zonas de redox e selecionar um ou mais tipos de bactérias específicas. Por exemplo, em algumas modalidades, requer-se que diferentes zonas de redox formem bactérias oxidantes de amônia primária, ou AOB, na zona de biofilme aeróbico e bactérias oxidantes de amônia anaeróbica primária, ou Anammox, na zona de biofilme anaeróbica. O biorreator secundário é adaptado para carregar o biofilme móvel ao primeiro influente de biorreator, ou uma zona predeterminada do primeiro biorreator particionado, para facilitar a desamonificação no primeiro biorreator, ou primeira zona de um biorreator particionado. Outros exemplos de uso do biorreator secundário são facilmente vislumbrados por um indivíduo versado na técnica. Um exemplo ilustrativo é o crescimento e acúmulo de um microrganismo particular, ou grupo de microrganismos, (como bactérias) no segundo biorreator, em que o segundo biorreator inclui condições ambientais que sejam substancialmente diferentes das condições ambientais no primeiro biorreator a fim de carregar sistemica- mente (isto é, continuamente ou em lotes) as bactérias - no biofilme móvel - como um aumento à população do microrganismo particular, ou grupo de microrganismos, (como bactérias) que existem no primeiro biorreator. Esse processo é um exemplo de bioadição que, por definição, é a adição de culturas bacterianas e nutrientes necessários conforme requerido para acelerar a taxa de degradação biológica de um contami- nante e restaurar uma população bactéria esgotada ou acumular uma quantidade em excesso de um tipo específico de microrganismo (como bactérias) como um suprimento redundante. A bioadição é útil em modalidades para adicionar à população de microrganismo, ou armazenar um suprimento de biofilme móvel a fim de re-popular o primeiro biorreator com biofilme móvel adequado no caso de perda parcial ou total de biofilme móvel a partir do primeiro biorreator, ou ambos.

[063]Um terceiro conjunto de modalidades é direcionado a outro sistema de tratamento. No terceiro conjunto de modalidades, o efluente de biorreator é dividido e um primeiro efluente de biorreator e um segundo efluente de biorreator. Uma unidade de separação líquido-sólido é adaptada para receber o primeiro efluente de biorreator. Vários equipamentos mecânicos de processo, controle e monitoramento são empregados em várias modalidades para controlar o fluxo do primeiro efluente de biorreator à unidade de separação líquido-sólido de acordo com princípios de processamento bem compreendidos pelos indivíduos versados na técnica. A unidade de separação líquido-sólido separa o primeiro efluente de biorreator em efluente secundário e sub- fluxo. O subfluxo inclui o biofilme móvel além de outros sólidos, em que uma porção do subfluxo é retornada ao biorreator como lodo ativado por retorno, ou RAS. Vários equipamentos mecânicos de processo, controle e monitoramento são empregados em várias modalidades para controlar o retorno de subfluxo ao biorreator. Em algumas modalidades, o efluente secundário é direcionado a um processo de unidade de fluxo descendente para tratamento adicional ou uma estação de bombeamento para transporte.

[064]Uma unidade de separação sólido-sólido é adaptada para receber o segundo efluente de biorreator que pode ser extraído de qualquer ponto no te biorreator ou uma zona predeterminada se o biorreator for particionado. O ponto de extração do segundo efluente de biorreator é definido pela qualidade de água contaminada e os objetivos de tratamento. Vários equipamentos mecânicos de processo, controle e monitoramento são empregados em várias modalidades para controlar a taxa de vazão do segundo fluxo de efluente de biorreator à unidade de separação sólido-sólido de acordo com os princípios de processamento bem compreendidos pelos indivíduos versados na técnica. A unidade de separação sólido-sólido separa o biofilme móvel de outros sólidos suspensos no segundo efluente de biorreator. O biofilme móvel separado é transportado ao influente de biorreator ou uma zona predeterminada de um biorreator particionado. O segundo efluente de biorreator restante inclui lodo ativado por resíduo, ou WAS, e outra matéria particulada. Vários equipamentos mecânicos de processo, controle e monitoramento são empregados em várias modalidades para controlar o retorno do biofilme móvel separado ao biorreator de acordo com os princípios de processamento bem compreendidos pelos indivíduos versados na técnica. Em algumas modalidades, o WAS é transportado a uma instalação de gerenciamento de sólidos para tratamento adicional antes do descarte. De outro modo, o WAS é submetido a um descarte final.

[065]O terceiro projeto da modalidade permite para a repartição do primeiro e segundo efluentes de biorreator de modo que a quantidade descartada de WAS versus a quantidade de RAS seja facilmente ajustada para manter uma quantidade constante de crescimento suspenso (também conhecido como lodo ativado) dentro do biorreator, enquanto retorna consistentemente uma porção substancial do biofilme móvel ao biorreator.

[066]Avaliar-se-á que no terceiro conjunto de modalidades, um segundo bior- reator é vantajosamente empregado em algumas modalidades da mesma maneira que o seguindo conjunto de modalidades. Logo, nessas modalidades, um segundo biorreator é disposto entre a unidade de separação sólido-sólido e o biorreator, e adaptado para receber o biofilme móvel separado do mesmo, em que o segundo biorreator inclui, ainda, um influente de biorreator secundário conforme descrito no segundo conjunto de modalidades acima.

[067]Alguns sistemas de tratamento do terceiro conjunto de modalidades incluem, ainda, um segundo biorreator que é particionado em duas ou mais zonas. A primeira zona do segundo biorreator particionado recebe tanto o influente de biorreator secundário como o biofilme móvel separado da unidade de separação sólido-sólido. A segunda zona do segundo biorreator particionado recebe o fluxo de WAS a partir da unidade de separação sólido-sólido, incluindo um crescimento suspenso e outra matéria particulada. Dessa maneira, o crescimento suspenso do WAS é condicionado a promover o crescimento de bactérias específicas, por exemplo, bactérias oxidantes de amônia (ou AOB). Em algumas modalidades, ao invés de um biorreator particio-nado único, o terceiro conjunto das modalidades inclui dois ou mais biorreatores adicionais dispostos em série. Em algumas modalidades, as bactérias na segunda zona do segundo biorreator particionado são submetidas a condições ambientais específicas que induzem as bactérias a liberarem seus produtos de armazenamento interno, como fósforo. Logo, um segundo biorreator particionado tendo duas ou mais zonas é disposto entre a unidade de separação sólido-sólido e o primeiro biorreator, e adaptado para que uma primeira zona receba o biofilme móvel separado e uma segunda zona receba o WAS, ou crescimento suspenso separado e outra matéria particulada a partir do mesmo.

[068]Os sistemas de tratamento descritos no presente documento incluem pelo menos três componentes que funcionam juntos em cada modalidade descrita no presente documento: um biorreator, um biofilme móvel, e uma unidade de separação sólido-sólido. O biorreator e a unidade de separação sólido-sólido são conectados direta ou indiretamente e o biofilme móvel procede entre o biorreator e a unidade de separação sólido-sólido, em que o biofilme móvel é repetidamente separado do efluente de biorreator ou do subfluxo, e retornado ao biorreator. Em algumas modalidades, dois ou ais ciclos de uso são realizados pelo biofilme móvel. Por exemplo, cerca de 2 a 1.000.000.000 de ciclos de uso são realizados pelo biofilme dentro dos sistemas de tratamento, ou cerca de 10.000 a 100.000.000 de ciclos, ou cerca de 100.000 a 10.000.000 de ciclos, ou cerca de 1.000.000 a 10.000.000 de ciclos de uso.

[069]Em algumas modalidades, os sistemas de tratamento descritos no presente documento são empregados em sistemas tipo alimentação/extração em lotes; ou seja, como sistemas de tratamento em lotes. Avaliar-se-á que os benefícios de empregar um componente de biofilme móvel em conjunto com a capacidade de uma unidade de separação sólido-sólido em separar e reciclar o biofilme móvel do fluxo de sólidos residuais do biorreator também são úteis para processos de alimentação/ex- tração em lotes para o tratamento de água contaminada. No entanto, sistemas de tratamento contínuos são descritos no presente documento em detalhes devido ao grande número de variações empregadas desses sistemas, e a utilidade que esses sistemas têm em múltiplos ambientes.

[070]As unidades de separação sólido-sólido empregadas nos sistemas de tratamento descritos no presente documento são unidades de separação sólido-sólido convencionais empregadas na separação de partículas tendo uma faixa relativamente estreita de características específicas quando comparadas à outra matéria particulada suspensa no fluxo sendo carregado à unidade de separação sólido-sólido, ou ao in-fluente da unidade de separação sólido-sólido. Em algumas modalidades, a unidade de separação sólido-sólido é um hidrociclone. Um indivíduo versado na técnica avaliará que as dimensões de um hidrociclone são determinadas pelo tipo e quantidade de sólidos a serem separados, especificamente as diferenças de densidade entre os mesmos, diferenças de tamanho de partícula devido ao tipo de sólidos que surgem a partir da água contaminada sendo tratada, e características como tamanho de partí-cula selecionado como o substrato de biofilme móvel. Outros exemplos são facilmente vislumbrados por um indivíduo versado na técnica, ao empregar um tipo diferente de unidade de separação sólido-sólido.

[071]Os biofilmes móveis úteis nos sistemas de tratamento descritos no presente documento empregam partículas em uma faixa de tamanhos, químicas e densidades. Os materiais empregados nas partículas - em particular, os materiais empregados na superfície da partícula - de modo mais útil têm uma ou mais das propriedades a seguir: duráveis a condições de biodegradação; resistente a pH em valores de pH na faixa entre 0 e 14; quimicamente resistente a contaminantes esperados da água; e resistência à abrasão. Os tamanhos de partícula úteis não são particularmente limitados; em algumas modalidades, os tamanhos de partícula variam de cerca de 500 nm a 5 mm na maior dimensão, ou cerca de 1 μm a 3 mm na menor dimensão, ou cerca de 2 μm a 2 mm na maior dimensão, ou cerca de 5 μm a 1 mm na maior dimensão. Tamanhos de partícula menores proporcionam uma área superficial maior para o crescimento de biofilme, mas são mais difíceis de separar antes e após o desenvolvimento de um biofilme que cobre o substrato. Em algumas modalidades, as partículas são substancialmente esféricas, enquanto, em outras modalidades, as partículas são oblongas, fibrosas, irregularmente conformadas, ou qualquer outro formato sem limitação. Em algumas modalidades, os particulados fibrosos tendo razões de aspecto maiores que cerca de 25:1, por exemplo, cerca de 50:1 a 1.000.000:1, ou cerca de 100:1 a 100.000:1 são menos úteis devido à dificuldade em separar esses particula- dos usando uma unidade de separação sólido-sólido.

[072]Em algumas modalidades, as partículas são formadas a partir de um polímero sintético termoplástico ou termofixo. Os materiais poliméricos úteis incluem po- liamidas, poliésteres, poliuretanos, poliolefinas, poliestireno, poliacrilonitrila, polímeros de haleto de polivinila, polímeros de haleto de polivinilideno, e similares, bem como copolímeros, ligas, copolímeros enxertados ou em blocos, e blendas dos mesmos. Em algumas modalidades, as partículas são formadas a partir de polímeros de ocorrência natural, tal como celulose, lignocelulose, e similares, ou copolímeros enxertados dos mesmos com os polímeros ou copolímeros sintéticos listados no presente documento. Em ainda outras modalidades, as partículas são areia, ou são formadas a partir de um material de vidro ou cerâmica como vidro de sílica, zeolito, titânia, borossilicato, e similares. Em ainda outras modalidades, as partículas são formadas a partir de metais, blendas ou ligas dos mesmos como titânio, aço inoxidável, e similares, bem como polímero ou metais revestidos com vidro. Em ainda outras modalidades, as partículas são formadas a partir de ou incluem carbono, tal como negro-de-fumo, ou carbono ativado. Em ainda outras modalidades, as partículas são subprodutos biológicos que sejam insolúveis e genericamente não degradáveis em águas contaminadas (isto é, grânulos).

[073]Em algumas modalidades, a densidade das partículas é adicionalmente selecionada pelo usuário como sendo maior ou menor que a densidade do líquido em questão (por exemplo, água) para facilitar a separação líquido-partícula e/ou partícula- partícula. Embora a densidade de água pura a 4°C seja 1,000 g/cm3, a densidade do é 4,506 g/cm3; a densidade da sílica é cerca de 2,65 g/cm3; a densidade de cloreto de polivinila rígido é cerca de 1,30 a 1,45 g/cm3; a densidade de poliuretanos varia de cerca de 1,01 a 1,20 g/cm3 dependendo da estrutura particular; a densidade de poliestireno é cerca de 0,96 a 1,04 g/cm3; a densidade de grânulos biológicos é cerca de 1,00 a 1,05 g/L; a densidade de cânhamo-brasileiro é cerca de 0,91 a 1,13 g/cm3. Ademais, a densidade inerente de alguns materiais é alterada modificando-se a estrutura da própria partícula. Por exemplo, em algumas modalidades onde as partículas são formadas a partir de um polímero sintético, metal, ou vidro, a partícula é adequadamente formada em uma partícula de bolha. As partículas de bolha são caracterizadas por uma porção interior oca. A razão do volume interior (ar) de bolha e da espessura do invólucro junto à densidade inerente do material de invólucro determina a densidade da partícula de bolha. Mesmo quando um material de alta densidade, tal como vidro de sílica, for empregado como o material de invólucro, um particulado de bolha tendo uma densidade que seja substancialmente menor que 1,00 g/cm3 é facilmente formado. Por exemplo, 3M® Co. de Maplewood, MN, EUA comercializa bolhas de vidro tendo densidades variando de 0,30 g/cm3 a 0,69 g/cm3. Compreender-se-á que a densidade aparente do biofilme móvel é uma função da densidade de partícula de substrato e da densidade do biofilme que é suportado pelo substrato.

[074]Em algumas modalidades, as diferenças de densidade entre o biofilme móvel, o fluxo de líquido, e os sólidos não-dissolvidos ou suspensos restantes (ou particulados) são a base para a separação sólido-sólido. Nessas modalidades, em que a densidade do biofilme móvel é menor que a densidade do fluxo de fluido que transporta o mesmo, a unidade de separação sólido-sólido separará o biofilme móvel em uma maneira em que o biofilme móvel sairá da unidade de separação sólido-sólido com o fluxo superior (ou porção superior). Quando a densidade do biofilme móvel for maior que a densidade do fluxo de líquido que transporta do mesmo, a unidade de separação sólido-sólido separará o biofilme móvel em uma maneira em que o biofilme móvel sairá da unidade de separação sólido-sólido com o fluxo inferior (ou porção inferior). O particulado é selecionado em cada caso para sair da unidade de separação sólido-sólido no ponto selecionado e entrar no fluxo selecionado em conexão às várias modalidades apresentadas abaixo; variações das mesmas serão avaliadas por um indivíduo versado na técnica.

[075]Em algumas modalidades, os biofilmes móveis úteis nos sistemas de tratamento descritos no presente documento empregam ou usam um substrato ou carreador com características que promovem a absorção de contaminantes de influente sobre a superfície do substrato de biofilme. Por exemplo, em uma modalidade, o substrato de biofilme tem uma carga líquida negativa. Esse substrato de biofilme absorve contaminantes, tal como amônia, com uma carga líquida positiva. Durante fases não-aeradas, o substrato de biofilme remove ativamente (absorve) os contaminantes de carga líquida positiva, tal como amônia, porque em condições não-areadas, os ni- trificadores, por exemplo, AOB's, no biofilme não são ativos. Então, durante condições aeróbicas, os contaminantes de carga líquida positiva, tal como amônia, são diretamente metabolizados pelos AOB's. De modo vantajoso, isso reduz ou evita a limitação de transferência de massa colocada sobre o biofilme no exterior em fase líquida à superfície de biofilme.

[076]Em algumas modalidades, o substrato de biofilme descrito anteriormente é exposto a condições ambientais variáveis que promovem a absorção biológica dos contaminantes de influente absorvidos. As condições ambientais incluem estabelecer uma das condições aeróbicas, condições anóxicas, ou condições anaeróbicas, ou mais de uma dentre as condições aeróbicas, condições anóxicas, e condições anae- róbicas. Por exemplo, em uma modalidade, durante uma fase anaeróbica, o contami- nante de influente, tal como amônia, é absorvido sobre o substrato de biofilme. O bio- filme é exposto a condições ambientais onde nitrito está disponível a partir da fase líquida, tal como em uma zona anóxica ou aeróbica. Essas condições promovem o crescimento de bactérias Annamox porque as bactérias metabolizam os contaminan- tes absorvidos (por exemplo, amônia) e o nitrito a partir da fase líquida ou a partir de uma camada de AOB dentro do biofilme.

MÉTODOS DE TRATAMENTO

[077]Um quarto conjunto de modalidades é direcionado a um método de tratamento de água contaminada. No quarto conjunto de modalidades, um método de tratamento de água contaminada inclui adicionar um biofilme móvel a um biorreator; estabelecer condições no biorreator adequadas para a transformação bioquímica de um ou mais contaminantes por microrganismos (como bactérias) no biofilme móvel; adicionar um fluxo contínuo de influente de biorreator ao biorreator para produzir um efluente de biorreator, sendo que o efluente de biorreator inclui o biofilme móvel, con- taminantes metabolizados, e água tratada; isolar pelo menos uma porção do biofilme móvel a partir do efluente de biorreator; e retornar o biofilme móvel separado ao bior- reator. O isolamento é realizado pela unidade de separação sólido-sólido. Em algumas modalidades, o isolamento inclui isolar ciclonicamente.

[078]Em algumas modalidades, o método inclui, ainda, adicionar um crescimento suspenso ao biorreator. Em algumas modalidades, o método inclui estabelecer uma das condições aeróbicas, condições anóxicas, ou condições anaeróbicas, ou mais de uma dentre as condições aeróbicas, condições anóxicas, e condições anae- róbicas dentro de um biorreator particionado ou dois ou mais biorreatores de estágio único ou particionados em série. Em algumas modalidades, o método inclui, ainda, agitar o conteúdo de biorreator suficientemente para evitar decantação ou flotação de sólidos dentro do biorreator.

[079]Em algumas modalidades, após isolar o biofilme móvel a partir do efluente de biorreator restante, o método inclui, ainda, separar o efluente de biorreator restante para formar um efluente secundário e um subfluxo. Em outras modalidades, o método inclui, ainda, separar o efluente de biorreator para formar um efluente se-cundário e um subfluxo antes de isolar o biofilme móvel. Em algumas dessas modalidades, o método inclui particionar o subfluxo em uma primeira porção de subfluxo e uma segunda porção de subfluxo, retornar a primeira porção de subfluxo ao biorreator, separar a segunda porção de subfluxo em uma porção de biofilme móvel e uma porção de sólidos restante, e retornar a porção de biofilme móvel separada ao biorreator. Logo, nessas modalidades, o subfluxo é separado em dois segmentos, lodo ativado por retorno e lodo ativado por resíduo. O lodo ativado por retorno é transportado a um influente de biorreator. O lodo ativado por resíduo é transportado a uma unidade de separação sólido-sólido em que pelo menos uma porção do biofilme móvel é separada de outra matéria particulada no segmento do subfluxo designado como lodo ativado por resíduo ao invés de ser separado do efluente de biorreator. O biofilme móvel separado é retornado a um biorreator.

[080]Em algumas modalidades, o método inclui dividir o efluente de biorreator em um primeiro efluente de biorreator e segundo efluente de biorreator, isolar pelo menos uma porção do biofilme móvel a partir do primeiro efluente de biorreator e retornar o biofilme móvel isolado ao biorreator, separar o segundo efluente de biorreator em um efluente secundário e um subfluxo em um processo de unidade de separação líquido-sólido, e retornar o subfluxo ao biorreator como um lodo ativado por retorno.

[081]Em qualquer uma das modalidades do quarto conjunto de modalidades, o biorreator é um primeiro biorreator e o influente de biorreator é um primeiro influente de biorreator, e o método inclui, ainda, passar o biofilme móvel isolado através de um segundo biorreator antes de retornar o biofilme isolado ao primeiro biorreator, em que um influente de biorreator secundário é adicionado ao segundo biorreator e em que as condições no segundo biorreator são diferentes das condições no primeiro biorre- ator.

DESCRIÇÃO DETALHADAS DAS FIGURAS

[082]A Figura 1 mostra um sistema de tratamento 100 incluindo um biorreator 110 tendo um biofilme móvel 120, uma unidade de separação sólido-sólido 130, e uma unidade de separação líquido-sólido 140. O biorreator 110 inclui difusores 112, uma entrada 114, e uma saída 116. O influente de biorreator entra no biorreator 110 através da entrada 114 onde o mesmo é submetido a condições aeróbicas devido ao oxigênio dissolvido resultante a partir do ar que flui através dos difusores 112. O biofilme móvel 120 é uniformemente distribuído através do biorreator 110. À medida que o influente de biorreator flui através do biorreator 110 em uma direção genericamente a partir ad entrada 114 em direção à saída 116, um ou mais contaminantes presentes no influente de biorreator são convertidos em biomassa e em outros subprodutos de reação através de processos de transformação bioquímica com a ação combinada de oxigênio dissolvido disponível no ar que está fluindo através dos difusores 112, contaminantes dissolvidos e particulados no influente de biorreator, e biofilme móvel 120. À medida que o influente alcança a saída 116 o mesmo se torna um efluente de biorreator. O efluente de biorreator inclui pelo menos matéria particulada resultante a partir de processos de transformação bioquímica, outros materiais dissolvidos e particulados, água tratada, e biofilme móvel; a matéria sólida resultante a partir da transformação bioquímica inclui fragmentos de biofilme desprendidos, e materiais particulados orgânicos e inorgânicos ligados aos fragmentos de biofilme desprendidos e suspensos no efluente fluxo.

[083]O efluente de biorreator é enviado à unidade de separação sólido-sólido 130. Nessa modalidade, a unidade de separação sólido-sólido 130 é um hidrociclone; no entanto, um indivíduo versado na técnica avaliará que outras unidades de separação sólido-sólido são similarmente úteis em várias modalidades e sem limitação. A unidade de separação sólido-sólido 130 tem uma primeira saída 132 que leva ao bio- filme móvel separado através da entrada de reintrodução 134 ao biorreator 110; e uma segunda saída 136 que leva à entrada da unidade de separação líquido-sólido 138. A ação da unidade de separação sólido-sólido 130 proporciona um fluxo separado de saída incluindo um fluxo de primeira saída 132 e um fluxo de segunda saída 136. O fluxo de primeira saída 132 inclui um biofilme móvel 120 e uma porção da água tratada que é substancialmente separada do restante do efluente de biorreator; fluxo de primeira saída 132 inclui um biofilme móvel 120 que é retornado ao biorreator 110 através da entrada de reintrodução 134 à entrada do biorreator 114. O fluxo da segunda saída 136 se desloca através da entrada da unidade de separação líquido-sólido 138 à unidade de separação líquido-sólido 140. Na modalidade particular mostrada, a unidade de separação líquido-sólido 140 é uma bacia de sedimentação (ou refinador secundário); no entanto, avaliar-se-á que outras unidades de separação líquido-sólido são empregadas em várias modalidades sem limitação. A unidade de separação líquido-sólido 140 inclui uma barragem 142, uma saída de efluente secundário 144, e uma saída de subfluxo 146. O fluxo de segunda saída 136 da unidade de separação sólido-sólido entrada na unidade de separação líquido-sólido 140 onde a gravidade atua sobre a matéria sólida para fazer com que os sólidos se decantem em direção ao fundo da unidade de separação líquido-sólido 140 criando sólidos compactados conhecidos como subfluxo, e, por consequência, o subfluxo sai da unidade de separação líquido-sólido 140 na saída de unidade de separação líquido-sólido 146. O fluxo contínuo de efluente de biorreator através da saída de unidade de separação sólido- sólido 136 faz com que o efluente secundário passe pela barragem 142 e saia pela saída de efluente secundário 144. As saídas de efluente secundário 144 e 146 são isoladas para descarte ou tratamentos subsequentes que empregam tecnologias convencionais.

[084]A Figura 2 mostra um sistema de tratamento 101 que seja similar ao sistema de tratamento 100, exceto pelo fato de que o sistema de tratamento 101 é particionado em duas zonas. A primeira zona é uma zone anóxica 115 e a segunda zona é uma zona aeróbica 118. A zona anóxica 115 e a zona aeróbica 118 são separadas por uma parede de partição 117. A zona anóxica 115 inclui agitadores 119, e é carac-terizada pela falta de difusores 112. Os agitadores 119 evitam aglomeração e decan- tação/flotação do biofilme móvel 120, mantendo uma área superficial grande dentro da zona anóxica 115 e garantindo um fluxo consistente através do sistema de tratamento à saída de efluente de biorreator 116. O influente de biorreator entra no biorre- ator 110 através da entrada 114, onde o mesmo é submetido a condições aeróbicas através do ar que flui na zona aeróbica 118 através dos difusores 112. O biofilme móvel 120 é uniformemente distribuído através o biorreator 110. À medida que o influente de biorreator flui através do biorreator 110 em uma direção genericamente a partir do influente de entrada do biorreator 114 em direção ao saída de efluente de biorreator 116, um ou mais contaminantes presentes no influente de biorreator são convertidos em biomassa e outros subprodutos de reação através de processos de transformação bioquímica com a ação combinada de um ambiente anóxico, oxigênio disponível no ar que esteja fluindo através dos difusores 112 na zona aeróbica 118, biofilme móvel 120, e um fluxo de recirculação interna 113. O fluxo de recirculação interna 113 trans-porta água cercada por subprodutos de reação que, de outro modo, estejam indisponíveis no influente de biorreator; assim, esses subprodutos de reação, por exemplo, nitrato/nitrito-nitrogênio (NOx—N), reagem com matéria orgânica no influente de bior- reator para remover os compostos nitrogenados oxidados a partir da água contami-nada. À medida que o influente de biorreator, incluindo o biofilme móvel 120, alcança a parede de partição 117 o mesmo flui pela parede de partição 117 na zona aeróbica 118. À medida que o influente continua a fluir em direção à saída de efluente de bior- reator 116, o influente de biorreator é adicionalmente submetido a processos de transformação bioquímica pela ação de bactérias que crescem no biofilme móvel 120 sob condições aeróbicas.

[085]A Figura 3 mostra um sistema de tratamento 200 incluindo um biorreator 210, uma unidade de separação líquido-sólido 240, e uma unidade de separação sólido-sólido 230. O biorreator 210 inclui difusores 212, uma entrada de influente de biorreator 214, e uma saída de efluente de biorreator 216. O influente de biorreator entra no biorreator 210 através da entrada de influente de biorreator 214 onde o mesmo é submetido a condições aeróbicas pelo ar que flui através dos difusores 212. O biofilme móvel 220 e o crescimento suspenso 218 são distribuídos de modo substancialmente uniforme ao longo do biorreator 210. À medida que o influente de biorre- ator flui através do biorreator 210 em uma direção genericamente a partir da entrada de influente de biorreator 214 em direção à saída de efluente de biorreator 216, um ou mais contaminantes presentes no influente de biorreator são convertidos em biomassa e em outros subprodutos de reação através de processos de transformação bioquímica com a ação combinada de oxigênio dissolvido disponível no ar que esteja fluindo através dos difusores 212, crescimento suspenso 218, e biofilme móvel 220. À medida que o influente de biorreator alcança uma saída de efluente de biorreator 216 o mesmo se torna um efluente de biorreator. O efluente de biorreator que sai pela saída de efluente de biorreator 216 inclui pelo menos uma matéria sólida resultante a partir de transformações bioquímicas, outros materiais dissolvidos e particulados, água tratada, crescimento suspenso 218, e biofilme móvel 220. A matéria sólida resultante a partir da transformação bioquímica inclui fragmentos de biofilme desprendidos, crescimento suspenso, materiais particulados orgânicos e inorgânicos suspensos no efluente fluxo, e materiais particulados orgânicos e inorgânicos ligados nos fragmentos de biofilme desprendidos e crescimento suspenso.

[086]O efluente de biorreator sai pela saída de efluente de biorreator 216 e entra pela unidade de separação líquido-sólido 240. Nessa modalidade, a unidade de separação líquido-sólido 240 é uma bacia de sedimentação; no entanto, um indivíduo versado na técnica avaliará que outras unidades de separação são similarmente úteis em várias modalidades e sem limitação. Dentro da unidade de separação líquido-sólido 240, a gravidade faz com que os fragmentos de biofilme desprendidos, o crescimento suspenso 218, e o biofilme móvel 220 decantem em direção ao fundo da unidade de separação líquido-sólido 240. A matéria particulada compactada se torna um subfluxo que sai pela unidade de separação líquido-sólido 240 através da saída da unidade de separação líquido-sólido 246. O fluxo contínuo de efluente de biorreator através da saída de efluente de biorreator 216 faz com que o efluente secundário passe pela barragem 242 e saia pela saída de efluente secundário 244. A saída de efluente secundário 244 é isolada para descarte ou outros tratamentos finais que empregam tecnologias convencionais.

[087]A saída de subfluxo de separação líquido-sólido 246 é dividida em dois fluxos. O primeiro subfluxo é lodo ativado por retorno que é direcionado ao biorreator através da entrada de lodo ativado por retorno 248. O segundo subfluxo entra na unidade de separação sólido-sólido 230. Nessa modalidade, a unidade de separação sólido-sólido 230 é um hidrociclone; no entanto, um indivíduo versado na técnica avaliará que outras unidades de separação sólido-sólido são similarmente úteis em várias modalidades e sem limitação. A unidade de separação sólido-sólido 230 tem uma primeira saída 232 que permite que o lodo ativado por resíduo seja descartado ou direcionado a outros tratamentos finais que empregam tecnologias convencionais, conforme representado pelo fluxo de saída 238. A unidade de separação sólido-sólido 230 também tem uma segunda saída 236 que lava à entrada de reintrodução 235 que retorna o biofilme móvel separado ao biorreator 210. A ação da unidade de separação sólido-sólido 230 no subfluxo a partir da saída de subfluxo 246 separa o fluxo em fluxo de primeira saída 232 e em fluxo de segunda saída 236 com base na densidade e tamanho alvo do biofilme móvel 220 que deve ser separado o crescimento suspenso 218 e de outra matéria particulada suspensa que esteja saindo da unidade de separação líquido-sólido 240 através da saída da unidade de separação líquido-sólido 246. A Fluxo de segunda saída 236 da unidade de separação sólido-sólido contém biofilme móvel 220 e uma porção de água tratada substancialmente separada do restante do subfluxo; o fluxo de segunda saída 236 da unidade de separação sólido-sólido contendo biofilme móvel 220 é retornada ao biorreator 210 através da entrada de reintro- dução 235. O lodo ativado por resíduo que flui através do fluxo de primeira saída 232 da unidade de separação sólido-sólido é isolado para descarte ou outros tratamentos finais que empregam tecnologias convencionais.

[088]Avaliar-se-á que a quantidade de subfluxo que sai pela saída da unidade de separação líquido-sólido 246 que é direcionada de volta ao biorreator 210 através da entrada de lodo ativado por retorno 248 é ajustada para manter uma taxa de vazão volumétrica predefinida, mas a diferença em taxa de vazão volumétrica como subfluxo e lodo ativado por retorno é selecionada com base na quantidade de lodo ativado por resíduo descarregado a partir do sistema.

[089]Em algumas modalidades, o biorreator da Figura 3 é particionado em duas ou mais zonas. Adicionalmente, em algumas modalidades, o biorreator funciona como um reator de tanque agitado de fluxo contínuo, ou uma série do mesmo. Adicionalmente, em algumas modalidades, o biorreator funciona como um reator de fluxo em pistão, ou uma série do mesmo. Adicionalmente, em algumas modalidades, o bior- reator funciona como um reator de lote, ou uma série do mesmo. Adicionalmente, em algumas modalidades, o biorreator é submetido a condições anóxicas ou condições anaeróbicas dentro do biorreator (ou zona do biorreator) ao invés de condições aeró- bicas. Os biorreatores aeróbicos recebem um fluxo de entrada de ar através dos difusores ancorados ao fundo do tanque. O ar que flui através desses difusores fornece o oxigênio dissolvido necessário para satisfazer as exigências de processo e distribuir uniformemente os conteúdos ao longo do volume líquido do biorreator. Os biorreatores anaeróbicos e anóxicos exigem um agitador, tal como um propulsor, impulsor, e simi-lares, para distribuir uniformemente os conteúdos ao longo do volume líquido do bior- reator sem introduzir oxigênio dissolvido que inibiria gravemente os processos de transformação bioquímica que exigem um ambiente anóxico ou anaeróbico.

[090]A Figura 4 mostra um sistema de tratamento 300 que inclui um biorreator 310, uma unidade de separação líquido-sólido 340, e uma unidade de separação sólido-sólido 330. O biorreator 310 inclui difusores 312, uma entrada de influente de biorreator 314, uma primeira saída de efluente de biorreator 316, e uma segunda saída de efluente de biorreator 317. O influente de biorreator entra no biorreator 310 através da entrada de influente de biorreator 314, onde o mesmo é submetido a condições aeróbicas através dos difusores 312. O biofilme móvel 320 e o crescimento suspenso 318 são distribuídos de modo substancialmente uniforme ao longo do líquido volumoso no biorreator 310. À medida que o influente de biorreator flui através do biorre- ator 310 em uma direção genericamente a partir da entrada de influente de biorreator 314 em direção à primeira saída de efluente de biorreator 316, os contaminantes e macronutrientes no influente de biorreator são bioquimicamente transformados pela ação combinada de oxigênio dissolvido fornecido pelo ar que flui através dos difusores 312, biofilme móvel 320, e crescimento suspenso 318. À medida que o influente de biorreator alcança a saída de efluente de biorreator 316 o mesmo se torna um efluente de biorreator. O efluente de biorreator que sai pelas saídas de efluente de biorreator 316 e 317 inclui pelo menos matéria particulada resultante dos processos de transformação bioquímica que ocorrem no biorreator 310, outros materiais dissolvidos e par- ticulados, água tratada, crescimento suspenso 318, e biofilme móvel 320; sendo que a matéria particulada resultante a partir dos processos de transformação bioquímica que ocorrem no biorreator 310 inclui fragmentos de biofilme desprendidos, cresci-mento suspenso 318, e materiais particulados orgânicos e inorgânicos suspensos no efluente de biorreator 316, 317 e ligados nos fragmentos de biofilme desprendidos e crescimento suspenso.

[091]Uma primeira porção do efluente de biorreator sai pela primeira saída de efluente de biorreator 316 e entra na unidade de separação líquido-sólido 340. Novamente, a unidade de separação líquido-sólido 340 mostrada é uma bacia de sedimentação (ou clarificador secundário), mas outro dispositivo para separação líquido-sólido também é adequadamente usado sem limitação. Dentro da unidade de separação líquido-sólido 340, a gravidade faz com que a primeira porção de efluente de biorreator se separe em efluente secundário e em subfluxo, em que o subfluxo inclui pelo menos um crescimento suspenso 318 e um biofilme móvel 320. O subfluxo as da unidade de separação líquido-sólido 340 através da saída da unidade de separação líquido-sólido 346 e é retornado ao biorreator 310 através da entrada de influente de biorreator 314. O efluente de biorreator da primeira saída de efluente de biorreator 316 flui na unidade de separação líquido-sólido 340 fazendo com que o efluente secundário passe pela barragem 342 e saia através da saída de efluente secundário 344. O efluente secundário que sai pela saída de efluente secundário 344 é isolado para descarte ou outros tratamentos finais que empregam tecnologias convencionais.

[092]Uma segunda porção do efluente de biorreator sai pela segunda saída de efluente de biorreator 317 e entra na unidade de separação sólido-sólido 330. Novamente, nessa modalidade, a unidade de separação sólido-sólido 330 é um hidroci- clone; no entanto, um indivíduo versado na técnica avaliará que outras unidades de separação sólido-sólido são similarmente úteis em várias modalidades e sem limitação. O ponto a partir do qual a segunda saída de efluente de biorreator 317 está situada no biorreator é selecionado com base em fatores como qualidade de água contaminada e objetivos de tratamento. Em algumas modalidades, o biorreator é particionado, como em modalidades descritas anteriormente, e a segunda saída de efluente de biorreator 317 está situada em uma zona predeterminada com base na natureza do particionamento, qualidade da água contaminada, e objetivos de tratamento. A unidade de separação sólido-sólido 330 tem uma primeira saída 332 e uma segunda saída 336. A ação da unidade de separação sólido-sólido 330 fornece uma primeira saída 332 que inclui uma saída da unidade de separação sólido-sólido incluindo uma porção substancial de crescimento suspenso e outra matéria particulada, e uma segunda saída 336 que inclui uma saída da unidade de separação sólido-sólido que inclui uma porção substancia de biofilme móvel separado 320. O biofilme móvel 320 é dispensado a partir da unidade de separação sólido-sólido 330 na segunda saída 336 e é retornado ao biorreator 310 através da entrada de reintrodução 335. O ponto no qual a entrada de reintrodução 335 está situada no biorreator é selecionado com base em fatores como qualidade da água contaminada e objetivos de tratamento. Em algumas modalidades, o biorreator é particionado, como em modalidades descritas anteriormente, e a entrada de reintrodução 335 está situada em uma zona predeterminada com base na natureza do particionamento, qualidade da água contaminada, e objetivos de tratamento. Os materiais restantes da segunda porção do efluente de biorreator são dispensados a partir da unidade de separação sólido-sólido 330 na primeira saída 332 e são isolados para descarte ou outros tratamentos finais que empregam tecnologias convencionais.

[093]Em algumas modalidades, as saídas de efluente de biorreator 316 e 317 são combinadas em uma única saída que é particionada, em que o fluxo é distribuído entre as trajetórias divididas em uma unidade de separação sólido-sólido 330 e em uma unidade de separação líquido-sólido 340 a fim de controlar a quantidade de sólidos separados reciclados versus os sólidos descartados. Tanto nesse cenário como em um cenário de saída dupla, a quantidade de resíduos sólidos descartados é facilmente controlada enquanto o biofilme móvel 320 é confiável e controlavelmente reci-clado no sistema.

[094]A eficiência da unidade de separação sólido-sólido em separar o biofilme móvel de outros sólidos em um sistema de qualquer substancialmente conforme descrito em qualquer uma das modalidades é cerca de 50% a 99,9999% com base no número e em características particulares de partículas que residem no sistema em qualquer dado tempo. Em algumas modalidades, a eficiência da unidade de separação sólido-sólido em separar o biofilme móvel de outros sólidos é cerca de 60% a 99,9999%, ou cerca de 70% a 99,999%, ou cerca de 80% a 99,999% ou cerca de 90% a 99%, ou cerca de 95% a 99,9%, ou cerca de 98% a 99,99% com base no número de partículas que residem no sistema em qualquer dado tempo. A consequência do processo da unidade de separação líquido-sólido e da eficiência da unidade de separação sólido-sólido em separar o biofilme móvel de outro material sólido no sistema de tratamento de água contaminada sendo menor que 100% é que o biofilme móvel, ou substrato de biofilme móvel, deve ser substituído com o passar do tempo. A substituição de biofilme móvel, ou substrato de biofilme móvel, é adicionada ao sistema para substituir o biofilme móvel, ou substrato de biofilme móvel perdidos. Em algumas modalidades, a eficiência da separação de biofilme móvel de outras partículas na unidade de separação sólido-sólido é selecionada pelo projetista do sistema para eficiência ótima, eficácia em termos de custos, ou outros critérios.

[095]Em algumas modalidades, adicionam-se partículas de substituição para repor o biofilme móvel perdido que sai do sistema com o efluente secundário ou outras porções perdidas ou separadas do sistema de tratamento de água contaminada. Outros fatores que afetam a necessidade de substituir o biofilme móvel, ou substrato de biofilme móvel, incluem danos físicos, biodegradação, degradação química, ou, de outro modo, atrição do substrato. Em algumas modalidades, o substrato de biofilme móvel é continuamente adicionado ao sistema de tratamento de água contaminada em uma taxa que seja igual à taxa de atrição de biofilme móvel (a partir do sistema de tratamento de água contaminada). Em outras modalidades, o substrato de biofilme móvel é adicionado periodicamente, ou seja, em lotes. Realizam-se adições periódicas, em modalidades, em intervalos que não resultam na deterioração de desempenho do sistema de tratamento de água contaminada. Dessa maneira, o sistema é constante e consistentemente capaz de satisfazer os objetivos de tratamento. Em ainda outras modalidades, o biorreator é um primeiro biorreator e uma porção adicional de substrato de biofilme móvel é submetida a condições de crescimento em um segundo biorreator que promove o crescimento do biofilme móvel. O biofilme móvel no segundo biorreator é capaz de satisfazer os objetivos de tratamento do sistema de tratamento de água contaminada. O biofilme móvel no segundo biorreator é direcionado ao primeiro biorreator (isto é, sistema de tratamento de água contaminada), em modalidades em uma taxa que seja igual à taxa de atrição de biofilme móvel.

[096]Modalidades adicionais adequadamente empregadas em conjunto com os sistemas de tratamento descritos anteriormente incluem o uso de um biorreator secundário, ou biorreatores, colocados imediatamente em fluxo descendente em relação a uma saída de unidade de separação sólido-sólido, ou saídas. Por exemplo, em qualquer uma das modalidades mostradas nas Figuras 1 a 4, o biorreator é um primeiro biorreator e um segundo biorreator é adequadamente colocado alinhado, por exemplo, à entrada de reintrodução 134 nas Figuras 1 ou 2, ou alinhado à entrada de reintrodução 235 da Figura 3, ou alinhado à entrada de reintrodução 335 da Figura 4. Incorporando-se um segundo biorreator entre a(s) saída(s) de unidade de separação sólido-sólido e o primeiro biorreator, fluxos de resíduos tendo características diferentes do fluxo de influente de biorreator primário podem ser carregados no segundo biorre- ator, sendo que o segundo biorreator tem condições ambientais exclusivamente estabelecidas para o crescimento de um microrganismo específico, ou grupo de microrga-nismos (como bactérias). O microrganismo específico, ou grupo de microrganismos, (como bactérias) é, então, usado para tratamento do fluxo de água contaminada sendo carregado ao biorreator secundário e/ou carregado ao primeiro biorreator para alcançar um mecanismo de tratamento de água contaminada que, de outro modo, seria possível somente no primeiro biorreator. Em algumas modalidades, o microrga-nismo específico, ou grupo de microrganismos, (como bactérias) cresce em um ambiente aeróbico, anóxico, ou anaeróbico. Em outras modalidades, requer-se um ambiente alternativo como condições aeróbicas e anaeróbicas cíclicas por períodos prede- finidos.

[097]Nessa modalidade, bactérias de oxidação de amônia anaeróbicas, ou Anammox, podem se acumular em um biofilme móvel empregado em um biorreator secundário colocado alinhado a um sistema de tratamento de água contaminada conforme descrito na primeira, segunda ou terceira modalidades anteriores. As bactérias Anammox não se acumularão em sistemas de tratamento de água contaminada que acumulam bactérias de oxidação de nitrito, ou NOB, que consistem em uma espécie bacteriana comum encontrada em biofilme de nitrificação e processos de lodo ativado. Uma vantagem da presente invenção consiste no uso de biofilmes móveis tendo um tamanho de partícula e densidade judiciosamente selecionados e acoplados a dimensões apropriadas da unidade de separação sólido-sólido são utilmente conectados para receber a saída dos biorreatores tendo um crescimento suspenso combinado com o biofilme móvel, e são capazes de entregar biofilme móvel isento de crescimento suspenso a um biorreator secundário para promover o acúmulo de um microrganismo específico, ou grupo de microrganismos, (como bactérias) como bactérias Anammox. Dessa maneira, proporciona-se um sistema compacto e eficiente capaz de tratar fluxos de água contaminados com resíduos orgânicos e compostos nitrogenados.

[098]A Figura 5 mostra o sistema de tratamento ilustrado conforme na Figura 4, com a adição do segundo biorreator 350 colocado alinhado à entrada de reintrodu- ção 335, em comunicação fluídica com a segunda saída 336 da unidade de separação sólido-sólido 330 (que contém o biofilme móvel separado) e o biorreator 310, que é o primeiro biorreator 310 na modalidade da Figura 5. O segundo biorreator 350 inclui um biofilme móvel 320, um agitador 352, uma primeira entrada 354, uma segunda entrada 356, e uma saída 358. O segundo biorreator 350 é CARACTERIZADO pela ausência substancial de crescimento suspenso 318. Os requisitos do oxigênio de processo e distribuição substancialmente uniforme de biofilme móvel ao longo do biorre- ator são cumpridos com o agitador/aerador 352. Um influente secundário flui no segundo biorreator através da primeira entrada 354 em uma taxa que seja maior, igual, ou menor que a taxa do influente de biorreator primário que entra no primeiro biorrea- tor 310 através da entrada de influente de biorreator 314. A fonte de influente secundário é a mesma fonte de influente que a fonte de influente de biorreator que entra no primeiro biorreator 310 através da entrada de influente de biorreator 314, ou é uma fonte de influente diferente. O biofilme móvel 320 entra no segundo biorreator 350 através da segunda entrada 356 a partir da segunda saída 336 da unidade de separação sólido-sólido 330. O influente do biorreator secundário é submetido a condições aeróbicas, anóxicas, anaeróbicas ou cíclicas na presença do biofilme móvel 320. O biofilme móvel 320 é distribuído de modo substancialmente uniforme ao longo do segundo biorreator 350 pelo aerador/agitador 352. À medida que o influente de biorreator secundário flui através do segundo biorreator 350 em uma direção genericamente a partir da primeira entrada 356 em direção à saída 358, o influente de biorreator secundário se tora um efluente de biorreator secundário seguindo os processos de transformação bioquímica suportados no segundo biorreator 350. O efluente de biorreator secundário, contendo biofilme móvel 320, é reintroduzido ao primeiro biorreator 310 através da entrada de reintrodução 335.

[099]Alternativamente, na Figura 5 apresentada anteriormente, o local da entrada de reintrodução 335 é selecionado com base nas propriedades do fluxo de influente e objetivos de tratamento final. Logo, por exemplo, em algumas modalidades, a entrada de reintrodução 335 é adequadamente disposta em conexão fluídica com a entrada de influente de biorreator 314 ao invés do biorreator 310 diretamente; várias posições para a entrada de reintrodução 335 são adicionalmente idealizados conforme no escopo dos sistemas empregados ao longo desta revelação.

[0100]Em outra alternativa à Figura 5, o biorreator 310 é particionado em duas ou mais zonas, e o local de entrada de reintrodução 335 é selecionado para fluir em uma das zonas com base em objetivos de tratamento, qualidade de água contaminada, e outras considerações que podem ser vislumbrados por um indivíduo versado na técnica.

[0101]Na Figura 5, o segundo influente de biorreator é submetido a condições aeróbicas, anóxicas e/ou anaeróbicas, ou condições aeróbicas-anóxicas cíclicas conforme selecionado pelo usuário. Por exemplo, em algumas modalidades, o segundo biorreator inclui um difusor para manter uma concentração de oxigênio dissolvido muito baixa e um agitador para garantir uma distribuída substancialmente uniforme de todos os sólidos dentro do biorreator.

[0102]A Figura 6 mora outra modalidade alternativa da Figura 5. Na Figura 6, um segundo biorreator 351 é colocado imediatamente ao longo do fluxo da unidade de separação sólido-sólido 330 alinhado à entrada de reintrodução 335, em comunicação fluídica com uma segunda saída 336 da unidade de separação sólido-sólido (que direciona o biofilme móvel separado), e redireciona finalmente seus conteúdos ao primeiro biorreator 310. O ponto no qual os conteúdos do segundo biorreator 351 são introduzidos ao primeiro biorreator 310 através da entrada de reintrodução 335 é determinado pelos objetivos de tratamento, qualidade de água contaminada, e outras considerações que podem ser vislumbrados por um indivíduo versado na técnica. O segundo biorreator 351 inclui um biofilme móvel 320, aeradores/agitadores 352, uma primeira entrada 356, uma segunda entrada 353, e uma saída 358. O segundo biorre- ator 351 é caracterizado pela ausência de crescimento suspenso substancial 318. Uma fonte de influente de biorreator secundário entra através da primeira entrada 353 em uma taxa que seja maior, igual, ou menor que a taxa de influente de biorreator que entra no primeiro biorreator 310 através da entrada de influente de biorreator 314. A fonte de influente secundário é a mesma fonte de influente à medida que a fonte de influente de biorreator que entra no biorreator 310 através da entrada de influente de biorreator 314, ou é uma fonte de influente diferente. O biofilme móvel 320 entra no segundo biorreator 351 através da primeira entrada 356 a partir da primeira saída 336 da unidade de separação sólido-sólido. O influente de biorreator secundário é submetido a condições aeróbicas, anóxicas e/ou anaeróbicas na presença do biofilme móvel 320 que é distribuída substancialmente de modo uniforme ao longo do segundo bior- reator 351. À medida que o influente de biorreator secundário flui através do segundo biorreator 351 em uma direção genericamente a partir da primeira entrada 356 em direção à saída 358, o influente se torna um efluente de biorreator secundário através dos processos de transformação bioquímica suportados dentro do segundo biorreator 351. O efluente de biorreator secundário, contendo biofilme móvel 320, é reintroduzido ao primeiro biorreator 310 através da entrada de reintrodução 335.

[0103]Em uma modalidade alternativa da Figura 6, o primeiro biorreator 310 é particionado. Nessa modalidade, a zona à qual os conteúdos do segundo biorreator 351 são introduzidos ao primeiro biorreator 310 através da entrada de reintrodução 335 é determinada pelos objetivos de tratamento, qualidade de água contaminada, e outras considerações vislumbradas por um indivíduo versado na técnica

[0104]A Figura 6 mostra, ainda, um terceiro biorreator 361 situada ao longo do fluxo da unidade de separação sólido-sólido 330 em comunicação fluídica com a segunda saída 332 da unidade de separação sólido-sólido que inclui um crescimento suspenso 318 e outro material particulado, mas é substancialmente separado do bio- filme móvel 320. O terceiro biorreator 361 inclui um crescimento suspenso 318', aera- dores/agitadores 362, uma primeira entrada 364, uma segunda entrada 363, e uma saída 368. O crescimento suspenso 318' é igual, ou diferente do crescimento suspenso 318, dependendo das condições ambientais dentro do terceiro biorreator 361. O terceiro biorreator 361 é caracterizado pela ausência substancial de biofilme móvel disposto no mesmo. Uma fonte de influente de biorreator terciário entra através da segunda entrada 363 em uma taxa selecionada que é maior, igual, ou menor que a taxa de influente de biorreator primário que entra no primeiro biorreator 310. A fonte de influente terciário que flui através da segunda entrada 363 do terceiro biorreator é igual à fonte de influente primário que entra no primeiro biorreator 310, ou é igual à fonte de influente de biorreator secundário que entra no segundo biorreator 351, ou é uma fonte de influente diferente das fontes de influente primária ou secundária.

[0105]O crescimento suspenso 318' entra no terceiro biorreator 361 através da primeira entrada 364 a partir da segunda saída 332 da unidade de separação sólido-sólido. O terceiro influente de biorreator também é submetido a condições aeró- bicas, anóxicas e/ou anaeróbicas (por exemplo, condições aeróbicas-anóxicas estáticas ou cíclicas) conforme selecionado na presença de crescimento suspenso que é distribuído de odo substancialmente uniforme ao longo do biorreator secundário 361; logo, em algumas modalidades, uma fonte de oxigênio é adicionalmente proporcionada dentro do terceiro biorreator 361. À medida que o influente de biorreator terciário flui através do terceiro biorreator 361 em uma direção genericamente a partir da pri-meira entrada 364 em direção à saída 368, o influente terciário se torna um efluente de biorreator terciário através dos processos de transformação bioquímica suportados dentro do terceiro biorreator 361. O efluente de biorreator terciário, contendo um crescimento suspenso 318', é descartado ou transportado a instalações de gerenciamento de sólidos com tecnologias conhecidas que se juntam à saída de crescimento suspenso 366.

[0106]Uma aplicação exemplificadora da modalidade alternativa ilustrada pela Figura 6 é útil, por exemplo, em conjunto com processos descritos na Patente no U.S. 7.604.740, em que a liberação seletiva de fósforo e magnésio antes do tratamento de lodo é realizada tendo um fluxo característico, nessa modalidade proporcionada pela segunda entrada 363 do terceiro biorreator 361, que é enriquecido com ácidos graxos voláteis. A entrada do terceiro biorreator 364 recebe um crescimento suspenso a partir da segunda saída 332 da unidade de separação sólido-sólido, que contém um crescimento suspenso 318, outro material particulado, e é substancialmente isento de bio- filme móvel. Nessa modalidade exemplificadora, o terceiro biorreator 361 opera sob condições anaeróbicas em que o crescimento suspenso 318' tem reservatórios de armazenamento interno de magnésio e fósforo liberados no biorreator 361 como resultado de respiração endógenas ou os processos metabólicos. Logo, uma saída do terceiro biorreator 361 através da saída 368 é caracterizada por concentrações elevadas de fósforo e magnésio. O fósforo e magnésio restante na saída de lodo ativado por resíduo 366 podem ser submetidos a métodos para recuperar o magnésio e/ou fósforo liberado no terceiro biorreator 361 como produtos de nutrientes químicos ou conforme aplicado a unidades de tratamento de água servida biológica que requerem o magnésio e/ou fósforo para tratamento de água servida e/ou lodo. Nesses sistemas e em sistemas relacionados substancialmente conforme revelado no presente documento, avaliar-se-á que quaisquer métodos de tratamento de água contaminado que requerem magnésio e fósforo por propósitos de tratamento se beneficiarão dessa inclusão de terceiro biorreator.

[0107]Um indivíduo versado na técnica avaliará que outros sistemas especializados e variações desses incluindo biorreatores especializados adicionais e sistemas de tratamento customizados para cenários de tratamento especializados são facilmente implementados empregando os princípios gerais apresentados em conjunto com quaisquer outras modalidades descritas no presente documento. Por exemplo, em modalidades, múltiplos biorreatores baseados em biofilme móvel são implementados em conexão fluídica em um sistema de tratamento único dividindo-se criteriosamente os fluxos de influente e/ou efluente. Em outro exemplo, o biorreator secundário é um segundo biorreator aeróbico. Em ainda outro exemplo, o biorreator 310 da Figura 5 é um biorreator anaeróbico e um biorreator secundário 350 é um biorreator aeróbico. Um indivíduo versado na técnica pode facilmente vislumbrar muitos exemplos adicionais.

[0108]A invenção revelada de modo ilustrativo no presente documento pode ser adequadamente praticada na ausência de qualquer elemento que não esteja especificamente revelado no presente documento. Muito embora a invenção seja suscetível a várias modificações e formas alternativas, especificidades da mesma foram mostradas a título de exemplos, e são descritas em detalhes. Deve-se compreender, no entanto, que a invenção não se limita a modalidades particulares descritas. Em contrapartida, a intenção é cobrir modificações, equivalentes, e alternativas que se enquadram no espírito e escopo da invenção. Adicionalmente toda modalidade da in-venção, conforme descrito no presente documento, é destinada a ser usada sozinha ou em combinação com qualquer outra modalidade descrita no presente documento bem como modificações, equivalentes, e alternativas que se enquadram no espírito e escopo da invenção.

[0109]Em várias modalidades, a invenção compreende adequadamente, consiste essencialmente em, ou consiste em elementos descritos no presente documento e reivindicados de acordo com as reinvindicações.

Claims

1. Sistema de tratamento CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um primeiro biorreator (310) que compreende uma entrada (314) adaptada para receber um influente do primeiro biorreator tendo um ou mais contaminantes, uma primeira saída de efluente (316) do primeiro biorreator adaptada para dispensar uma primeira porção de efluente de biorreator do primeiro biorreator (310) e uma segunda saída de efluente (317) do primeiro biorreator adaptada para dispensar uma segunda porção de efluente do biorreator do primeiro biorreator (310), a segunda porção de efluente do biorreator compreendendo um biofilme móvel (320); uma unidade de separação líquido-sólido (340) em comunicação fluídica di-reta com a primeira saída de efluente (316) do primeiro biorreator; uma unidade de separação sólido-sólido (330) em comunicação fluídica direta com a segunda saída de efluente (317) do primeiro biorreator (310) e adaptada para receber e separar a segunda porção de efluente do biorreator em um fluxo que com-preende um biofilme móvel (320) e um fluxo que compreende sólidos residuais, a uni-dade de separação sólido-sólido (330) incluindo uma saída (336) para retornar o fluxo que compreende o biofilme móvel (320) para o primeiro biorreator (310); e um segundo biorreator (350, 351) disposto em comunicação fluídica entre o primeiro biorreator (310) e a saída (336) da unidade de separação sólido-sólido (330), o segundo biorreator (350, 351) tendo uma primeira entrada (356) para receber o fluxo que compreende o biofilme móvel (320) da unidade de separação sólido-sólido (330), uma segunda entrada (353, 354) para receber um influente do segundo biorreator e uma saída (358) para dispensar um segundo efluente para o primeiro biorreator (310).

2. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro biorreator (310), em operação, man-tém condições aeróbicas, condições anóxicas, condições anaeróbicas, ou uma com-binação de duas ou mais dessas.

3. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda outra unidade de separação líquido-sólido adaptada para receber o fluxo que compreende sólidos residuais da unidade de separação sólido-sólido e separar adicionalmente o fluxo compreendendo sólidos residuais em um efluente secundário e em um subfluxo.

4. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de separação sólido-sólido (330) com-preende um hidrociclone.

5. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o biofilme móvel (320) compreende partículas lignocelulósicas, grânulos biológicos ou uma combinação dos mesmos.

6. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o biofilme móvel (320) compreende uma carac-terística que promove a absorção de um contaminante de influente.

7. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a característica é uma carga líquida negativa.

8. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o contaminante de influente tem uma carga lí-quida positiva.

9. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o contaminante de influente é amônia.

10. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro biorreator (310), em operação, man-tém condições aeróbicas, condições anóxicas, condições anaeróbicas ou uma combi-nação de duas ou mais dessas.

11. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluxo que compreende um biofilme móvel (320) compreende entre 50% e 100% do biofilme móvel (320) presente na segunda porção de efluente de biorreator recebida pela unidade de separação sólido-sólido (330).

12. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma fonte de influente do primeiro biorreator é diferente de uma fonte de influente do segundo biorreator.

13. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo biorreator (350, 351), em operação, mantém condições aeróbicas, condições anóxicas, condições anaeróbicas ou uma combinação de duas ou mais dessas.

14. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um terceiro biorreator (361) adaptado para receber o fluxo que compreende sólidos residuais da unidade de se-paração sólido-sólido (330), o terceiro biorreator (316) tem uma primeira entrada (364) para receber o fluxo que compreende sólidos residuais, uma segunda entrada (363) para receber um terceiro influente de biorreator, e uma saída (366) para dispensar um terceiro efluente.

15. Sistema de tratamento, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que uma fonte de influente do terceiro biorreator é diferente de uma fonte de influentes do primeiro e segundo biorreator.

16. Método de tratamento de água contaminada, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) adicionar um influente do primeiro biorreator e um biofilme móvel (320) a um primeiro biorreator (310); (b) fornecer condições adequadas para o biofilme móvel (320) transformar bi- oquimicamente um ou mais contaminantes no influente do primeiro biorreator para formar um efluente do primeiro biorreator que compreende pelo menos o biofilme móvel (320), água e matéria sólida residual; (c) separar, em uma unidade de separação líquido-sólido (340), água de uma primeira porção do efluente do primeiro biorreator para formar um subfluxo; (d) isolar, em uma unidade de separação sólido-sólido (330), 50% a 100% do biofilme móvel (320) de uma segunda porção do efluente do primeiro biorreator para formar um fluxo de biofilme móvel isolado e um fluxo de sólidos residuais; (e) adicionar um influente do segundo biorreator e uma porção do fluxo de biofilme móvel isolado a um segundo biorreator (350, 351); (f) fornecer condições adequadas para a porção do fluxo de biofilme móvel isolado adicionado ao segundo biorreator (350, 351) transformar bioquimicamente um ou mais contaminantes no influente do segundo biorreator para formar um efluente do segundo biorreator que inclui o biofilme móvel isolado (320); e (g) entregar o efluente do segundo biorreator ao primeiro biorreator (310).

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que (a) compreende ainda adicionar um crescimento suspenso ao primeiro biorre- ator (310).

18. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o isolamento é um isolamento ciclônico.

19. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: separar, em outra unidade de separação líquido-sólido, água da segunda por-ção do efluente do primeiro biorreator para formar um subfluxo, a segunda porção do efluente do primeiro biorreator compreende o fluxo de sólidos residuais.

20. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: isolar, em outra unidade de separação sólido-sólido, biofilme móvel no sub- fluxo da unidade de separação líquido-sólido dos sólidos residuais no subfluxo da uni-dade de separação líquido-sólido.

21. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que (c) e (d) são realizadas ao mesmo tempo e compreendem ainda: descartar o fluxo de sólidos residuais ou submeter o fluxo de sólidos residuais à tratamento adicional; e direcionar o subfluxo ao primeiro biorreator (310).

22. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: direcionar o fluxo de sólidos residuais a outra unidade de separação líquido- sólido.

23. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: direcionar o fluxo de sólidos residuais da unidade de separação sólido-sólido (330) a um terceiro biorreator (361); e adicionar um influente do terceiro biorreator ao terceiro biorreator (361).

24. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda entregar o subfluxo ao primeiro biorreator (310).

25. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda entregar o fluxo de sólidos residuais a um terceiro biorreator (361).

26. Método de tratamento de água contaminada, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) adicionar um influente do primeiro biorreator e um biofilme móvel (320) a um primeiro biorreator (310); (b) fornecer condições adequadas para o biofilme móvel (320) transformar bi- oquimicamente um ou mais contaminantes no influente do primeiro biorreator para formar um efluente do primeiro biorreator que compreende pelo menos o biofilme móvel (320), água e matéria sólida residual; (c) separar água de uma primeira porção do efluente do primeiro biorreator para formar um subfluxo; (d) isolar 50% a 100% do biofilme móvel (320) de uma segunda porção do efluente do primeiro biorreator para formar um fluxo de biofilme móvel isolado e um fluxo de sólidos residuais; (e) adicionar um influente do segundo biorreator e uma porção do fluxo de biofilme móvel isolado a um segundo biorreator (350, 351); (f) fornecer condições adequadas para a porção do fluxo de biofilme móvel isolado adicionado ao segundo biorreator (350, 351) transformar bioquimicamente um ou mais contaminantes no influente do segundo biorreator para formar um efluente do segundo biorreator que inclui o biofilme móvel isolado (320); e (g) entregar o efluente do segundo biorreator ao primeiro biorreator (310).

27. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que (a) compreende ainda adicionar um crescimento suspenso ao primeiro biorre- ator (310).

28. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que o isolamento é um isolamento ciclônico.

29. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: separar água da segunda porção do efluente do primeiro biorreator para for-mar um subfluxo, a segunda porção do efluente do primeiro biorreator compreende o fluxo de sólidos residuais.

30. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: isolar biofilme móvel no subfluxo dos sólidos residuais no subfluxo.

31. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que (c) e (d) são realizadas ao mesmo tempo e compreendem ainda: descartar o fluxo de sólidos residuais ou submeter o fluxo de sólidos residuais à tratamento adicional; e direcionar o subfluxo ao primeiro biorreator.

32. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: direcionar o fluxo de sólidos residuais a uma unidade de separação líquido- sólido (340).

33. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: direcionar o fluxo de sólidos residuais a um terceiro biorreator (361); e adicionar um influente do terceiro biorreator ao terceiro biorreator (361).

34. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda entregar o subfluxo ao primeiro biorreator (310).

35. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda entregar o fluxo de sólidos residuais a um terceiro biorreator (361).

36. Método de tratamento de água contaminada, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) adicionar um influente do primeiro biorreator e um biofilme móvel (320) a um primeiro biorreator (310); (b) fornecer condições adequadas para o biofilme móvel (320) transformar bi- oquimicamente um ou mais contaminantes no influente do primeiro biorreator para formar um efluente do primeiro biorreator que compreende pelo menos o biofilme móvel (320), água e matéria sólida residual; (c) separar, em uma unidade de separação líquido-sólido (340), água de uma primeira porção do efluente do primeiro biorreator para formar um subfluxo; (d) isolar, em uma unidade de separação sólido-sólido (330), 50% a 100% do biofilme móvel (320) de uma segunda porção do efluente do primeiro biorreator para formar um fluxo de biofilme móvel isolado e um fluxo de sólidos residuais; e (e) adicionar uma porção do fluxo de biofilme móvel isolado ao primeiro bior- reator (310).