BRPI0611524A2 - aparelho e método para a estabilização não quìmica de bio-sólidos - Google Patents

Abstract

APARELHO E MéTODO PARA A ESTABILIZAçãO NãO QUìMICA DE BIO-SóLIDOS. A presente invenção refere-se a um aparelho (10) para tratar um meio aquoso contendo microorganismos que compreende uma entrada (12,20) para recebimento do meio aquoso contendo microorganismos. Um indutor de diferencial de pressão (42) está associado à entrada (12,20) de modo a receber o meio aquoso contendo microorganismos com um nível desejado de saturação de gás. O indutor de diferencial de pressão (42) é atuável para expor o meio aquoso contendo microorganismos com um nível desejado de saturação de gás à acelerações de modo a causar a ruptura da parede da célula dos microorganismos. Uma saída (16, 60) está associada com o indutor de diferencial de pressão (42) para a saída do meio aquoso tratado contendo células e conteúdos de microorganismos rompidos. O meio aquoso tratado contendo parede de célula rompida dos microorganismos é descartado e/ou reciclado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHOE MÉTODO PARA A ESTABILIZAÇÃO NÃO QUÍMICA DE BIO-SÓLIDOS".

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

O presente pedido de patente reivindica prioridade em relaçãoao Pedido de Patente Provisória dos Estados Unidos Ns 60/681.465, deposi-tado em 17 de maio de 2005, pelos presentes requerentes.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se, de um modo geral, a um apare-lho e método para tratamento de um meio aquoso, tal como água e águaresidual e/ou sistemas e métodos de tratamento de água residual para aper-feiçoamento da operação de um biorreator, usando técnicas não químicas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

As modernas instalações municipais para tratamento de esgotoe resíduos industriais utilizam processos mecânicos e biológicos convencio-nais para recuperar água residual. O método convencional converte um pro-blema de poluição da água em um problema de descarte de resíduo sólido.O descarte de sólidos de lama microbiana (por exemplo, de natureza micro-biológica ou biológica) resultantes de tratamento de esgoto municipal con-vencional, historicamente, tem sido oneroso por causa de volumes extre-mamente grandes de lama produzidos e outros problemas devido à toxicida-de inerente e da natureza potencialmente bioperigosa dessa lama residualpara o ambiente. Isso é especialmente evidente em zonas "quentes" bioperi-gosas - tais como, as áreas do México e áreas dentro dos Estados Unidosmeridional e outras - onde parasitas humanos podem ser incubados dentrodos sistemas biológicos e, então, transmitidos para outros através de disper-são na terra, irrigação e outros métodos de descarte das lamas microbianascontaminadas. Essa extração e descarte de lama microbiana é onerosa eesbanjadora.

As lamas residuais, especialmente aquelas compreendidas dee/ou na maioria compostas de bio-sólidos (materiais microbianos contamina-dos) há muito têm sido o problema mais significativo associado com lamaativada e outras instalações de tratamento de água residual aeróbico e/ouanaeróbico. Essas lamas são difíceis e onerosas para secar e são difíceis ecaros para esterilizar/estabilizar. Essas lamas podem conter altas frações devoláteis. A disponibilidade diminuída de aterros sanitários e a aceitabilidadereduzida de uso dessas lamas como fertilizante/dispersão em terra para finsagrícolas têm aumentos de custo significativos para o descarte. Em algumasáreas, lamas microbianas são banidas dos aterros sanitários por causa doalto potencial de poluição e da presença de catalisadores microbianos ativose sólidos (VS) e mantêm grandes quantidades de água (70% ou mais antes,da secagem).

A disponibilidade diminuída de aterros sanitários e a aceitabili-dade reduzida de uso dessas lamas como fertilizante/dispersão em terra pa-ra fins agrícolas têm provocado aumentos de custo significativos para o des-carte. Em algumas áreas, as lamas microbianas são banidas de aterros sani-tários e como fertilizantes para dispersão na terra por causa do alto potencialde poluição, a presença de catalisadores microbianos ativos e o potencialpara essas lamas se tornam vetores para a dispersão do organismos pato-gênicos e doenças.

Várias técnicas têm sido desenvolvidas para fins de esteriliza-ção, estabilização ou descontaminação de meios aquosos contendo micro-organismos, tais como lamas biológicas e resíduos, incluindo:

• esterilizadores de U.V.;

• esterilização cíclica de pressurização/despressurização (usando umacápsula de ar em um vaso de pressão ou nenhuma cápsula de ar, masem um vaso de pressão);

· esterilização através de exposição ou solução a uma solução supercrítica;

métodos de irradiação gama ou irradiação similar;

exposição a um vácuo;

exposição a fortes campos eletromagnéticos;

· sonoficação;

esterilização através de exposição química a ácidos fortes (reduzindo opH de solução total para perto ou abaixo de 2 por um período de tempoprolongado) ou base alcalina forte (elevando o pH da solução total paraperto ou acima de 12 por um período de tempo prolongado);

• esterilização de soluções de alta intensidade iônica ;

• esterilização pelo calor;

· trituração física;

• ciclagem entre pressões altas e baixas, nenhuma cápsula de ar ou ou-tra indução de ar;

• adição de pressão às misturas de esterilização química para aumentara velocidade de esterilização;

· faiscamento usando calor e/ou vapor em resíduos sólidos elevados pa-ra desenvolver descompressão explosiva, seguida por cisalhamento; e

• ozônio, peróxido e outros agentes oxidantes fortes.

Aquelas técnicas são onerosas demais para aplicações comer-ciais, requerem etapas de tratamento adicionais, causam cargas de poluiçãoadicionais ou são ineficazes para tratar meios aquosos contendo microorga-nismos (por exemplo, para causar a esterilização de lamas). Há, portanto,uma grande necessidade de proporcionar um método aperfeiçoado para tra-tar esses meios aquosos contendo microorganismos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Portanto, é um objetivo da presente invenção direcionar ques-tões referentes à técnica anterior.

Portanto, de acordo com a presente invenção, é proporcionadoum aparelho para tratar um meio aquoso contendo microorganismos e com-preendendo: uma entrada para recebimento do meio aquoso contendo mi-croorganismos; um indutor de diferencial de pressão associado à entrada, demodo a receber o meio aquoso contendo microorganismos com um níveldesejado de saturação de gás, o indutor de diferencial de pressão sendoatuável para expor o meio aquoso contendo microorganismos com um níveldesejado de saturação de gás às acelerações de modo a causar a rupturada parede da célula dos microorganismos; e uma saída associada com oindutor de diferencial de pressão para saída do meio aquoso tratado, con-tendo células de microorganismos rompidas e conteúdos; pelo que o meioaquoso tratado contendo parede de célula rompida dos microorganismos épelo menos um dentre descartado e reciclado.

Ainda de acordo com a presente invenção, há um método pro-porcionado para tratamento de um meio aquoso contendo microorganismoscom um nível desejado de saturação de gás, compreendendo as etapas de:(i) alimentação do meio aquoso contendo microorganismos para um indutorde diferencial de pressão; ii) atuação do indutor de pressão para expor omeio aquoso contendo microorganismos com um nível desejado de satura-ção de gás às acelerações, de modo a causar a ruptura da parede da célulados microorganismos; e iii) saída do meio aquoso tratado, contendo paredede célula rompida dos microorganismos do indutor de diferencial de pressão;pelo que o meio aquoso tratado contendo parede de célula rompida os mi-croorganismos é pelo menos um dentre descartado e reciclado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Tendo, assim, de um modo geral, descrito a natureza da inven-ção, referência será feita agora aos desenhos anexos, mostrando, à guisade ilustração, uma modalidade preferida da mesma e em que:

A figura 1 é um diagrama em blocos ilustrando um aparelho paratratar meio aquoso contendo microorganismos de acordo com uma modali-dade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS

Os aspectos que caracterizam as modalidades, quanto ao méto-do de operação, junto com outros objetivos e suas vantagens, serão melhorcompreendidos a partir da descrição seguinte usada em conjunto com o de-senho anexo. Esses e outros objetivos atingidos e vantagens oferecidas pelapresente invenção se tornarão mais completamente evidente em vista dadescrição que agora segue.

Um novo aparelho e método para tratar um meio aquoso con-tendo microorganismos são aqui proporcionados.

Foi verificado que, em um aspecto, o aparelho aqui descrito pro-porciona um novo método eficiente e efetivo em custo para tratar esses mei-os aquosos e reduzir ou eliminar, substancialmente, exigências de descartepara meios aquosos contendo microorganismos, tais como lamas biossólidas.

Um outro aspecto único deste aparelho é que, durante a reduçãoou eliminação, virtualmente, da necessidade de descartar as lamas biossóli-das, o aparelho também pode aperfeiçoar a operação de biorreatores e re-duzir os custos para micronutrientes. Em particular, é possível, se desejável,reciclar pelo menos alguns dos meios aquosos tratados em um biorreatorpara proporcionar os micronutrientes necessários. Um resultado econômicoimediato é previsto pelos custos de operação reduzidos como um resultadode custos inferiores de transporte e de descarte, custos menores de políme-ro de espessamento de lama, custos menores com produtos químicos paracontrole de odor e outros, que incluem valor maior e mais opções para a dis-posição de lamas primárias de clarificador/peneiramento. O aparelho 10descrito aqui depois é relativamente simples em construção e opera em ní-veis de energia relativamente baixos. Isso se soma à eficiência de custo doaparelho 10.

O significado dos termos "tratando" ou "tratado" inclui esteriliza-ção, desinfetante e/ou estabilização e/ou termos similares.

O significado do termo "meios aquosos" inclui solução aquosa oususpensão, água residual municipal, agrícola e industrial, escoamento deágua de tempestade de desenvolvimento agrícola, suburbano e urbano, la-mas primárias, secundárias ou terciários contendo microorganismos.

O significado do termo "reciclado" inclui as atividades pelasquais o meio aquoso tratado é coletado e ainda tratado ou usado como ma-téria- prima ou nutriente ou de outro modo. Um exemplo não Iimitativo incluia reciclagem para um biorreator.

O termo "nutriente", como aqui usado, se refere a qualquer subs-tância que possa ser usada por células, micróbios ou microorganismos, a fimde multiplicar ou crescer. Podem ser minerais, tais como cálcio, potássio emoléculas, tais como aminoácidos, peptídeos, proteínas, sacarídeos, polis-sacarídeos ou similares, que podem ser usados como material de parede decélula.Em uma modalidade, um biorreator faz uso da lama microbianatratada que contém nutrientes desejáveis, que podem ser utilizados comouma fonte alimentícia para biorreatores.

Em uma outra modalidade, o método para tratamento de ummeio aquoso contendo microorganismos faz com que os nutrientes contidosno citoplasma das células de micróbios ou microorganismos a sejam expos-tos. As próprias paredes de célula podem ser uma fonte alimentícia útil,quando as estruturas de parede de célula são adequadamente destruídas.Como os biorreatores tendem a ser únicos um do outro em relação a suacomposição particular de microorganismos e microfauna, e a composiçãoparticular dos microorganismos vivos e da microfauna de qualquer biorreatorpode mesmo mudar através do tempo e das estações, uma fonte satisfatóriade nutrientes e micronutrientes para qualquer biorreator particular será aque-la disponível dentro do meio aquoso a ser tratado (por exemplo, lamas mi-crobianas).

Sem estar ligado à teoria, acredita-se que a admissão do meioaquoso tratado no biorreator tem efeitos desejáveis sobre a operação doreator, tais como eficiência do biorreator aeróbico, anaeróbico e sequencia-mento/cíclico, estabilidade aperfeiçoada do biorreator, exigências reduzidasde alimentação de nutrientes ao biorreator e custo operacional do biorreatorreduzido ou uma combinação de qualquer um desses.

Em uma modalidade, os meios aquosos são lamas primária, se-cundária ou terciária.

Em outras modalidades;

· a lama é resultante de água e/ou processos de tratamento de água re-sidual;

• a lama primária é produzida por um equipamento de separação de só-lidos primários;

• a lama secundária é produzida por um reator aeróbico ou anaeróbico;

· a lama terciária é produzida por um equipamento de tratamento terciário.

Em uma modalidade, o meio aquoso é exposto às forças, inclu-indo centrípetas (as chamadas forças "g" e outras), resultantes da ação deum dispositivo mecânico, tal como um impulsor, de modo a causar a rupturada parede da célula dos microorganismos.

Em uma modalidade, o meio aquoso é exposto, repetidamente,a essas forças resultantes da ação de um dispositivo mecânico, tal como umimpulsor, de modo a causar a ruptura da parede da célula dos microorga-nismos.

Em outras modalidades:

• o método ainda compreende a adição de gás ao meio aquoso;

· o método ainda compreende a adição de gás ao meio aquoso antes daalimentação do meio aquoso contendo microorganismos a um indutorde diferencial de pressão;

• o meio aquoso é substancialmente saturado com gás; o gás pode ser,entre outros gases, qualquer um de ar, oxigênio ou nitrogênio.

Em outras modalidades, o método para tratamento de um meioaquoso contendo microorganismos ainda compreende a clarificação do meioaquoso contendo microorganismos em um clarificador, antes do tratamentosob pressão, de modo a aumentar a concentração de bio-sólidos pela sepa-ração de fluido do meio aquoso.

Em outras modalidades, o método para tratamento de um meioaquoso contendo microorganismos ainda compreende a direção do meioaquoso tratado contendo parede de célula rompida dos microorganismospara um biorreator, após o tratamento sob pressão.

Em uma modalidade, a bomba centrífuga é uma bomba submer-sível. Contudo, parecerá para uma pessoa versada que dispositivos mecâni-cos alternativos (tais como uma transmissão de motor, moinho de vento ououtra transmissão mecânica) são capazes de operar uma bomba centrífugapodem ser substitutos.

Em uma modalidade, a bomba centrífuga é uma bomba submer-sível de múltiplos estágios.

Em uma modalidade, a bomba centrífuga tem uma pluralidadede impulsores.Em uma outra modalidade, a bomba centrífuga tem pelo menos2 impulsores.

Parecerá para uma pessoa versada que bombas alternativas,tais como bombas de pistão ou de diafragma, podem ser usadas em configu-ração adequada para realizar a ação desejada de indução de pressão nomeio aquoso a ser tratado.

A presente invenção será agora descrita em detalhes para mo-dalidades preferidas específicas da invenção, sendo compreendido que es-sas modalidades são apresentadas apenas como exemplos ilustrativos e ainvenção não está limitada às mesmas.

Fazendo referência à figura 1, um aparelho para tratamento demeios aquosos de acordo com uma modalidade preferida é mostrado, de ummodo geral, em 10; O aparelho 10, em geral, tem uma seção de entrada 12,uma seção de tratamento 14 e uma seção de saída 16.

A seção de entrada 12 é proporcionada para receber meio a-quoso contendo microorganismos. O meio aquoso é, então, dirigido da se-ção de entrada 12 para a seção de tratamento 14, em que o meio aquosocontendo microorganismos será exposto a um tratamento de pressão, demodo a causar a ruptura da parede da célula de microorganismos dentro domeio aquoso.

A seção de saída 16 é proporcionada em associação com a se-ção de tratamento 14, de modo a sair o meio aquoso tratado.

As várias seções do aparelho 10 são conectadas por linhas ade-quadas para o fluxo do meio aquoso entre as seções. Uma das linhas é ilus-trada como linha A e inter-relaciona vários componentes da seção de entra-da 12 com a seção de tratamento 14.

A linha B é proporcionada para desviar um componente da se-ção de tratamento 14.

A linha C é proporcionada a fim de permitir a recirculação domeio aquoso na seção de tratamento 14.

A linha D é proporcionada, opcionalmente, a fim de permitir queo meio aquoso seja alimentado do biorreator 64 para a seção de entrada 12para tratamentos dentro do aparelho 10.

A seção de entrada 12 tem uma entrada 20. A entrada 20 é, tipi-camente, uma abertura em um cano ou uma linha, em que o meio aquoso érecebido no aparelho 10. O meio aquoso é proporcionado, por exemplo, poruma fonte 11 ou é reciclado pelo aparelho 10. A entrada 20, opcionalmente,é dotada de filtros. Dependendo da fonte de meio aquoso, pode ser desejá-vel filtrar sólidos grossos do meio aquoso, pelo que essa tarefa é efetuadana seção de entrada 12 (por exemplo, na entrada 20 ou no clarificador 22).

Um clarificador 22, conectado à entrada 20, é proporcionado,opcionalmente, a fim de remover líquidos indesejados (por exemplo, águaclarificada) do meio aquoso para um efluente. Conforme mostrado na figura1, a linha A permite que o clarificador 22 seja desviado.

Um injetor de gás 24 é proporcionado de modo a adicionar, op-cionalmente, um gás ao meio aquoso. Como será discutido aqui mais tarde,algum nível de saturação de gás do meio aquoso é requerido para causar aruptura da parede da célula. Portanto, pode ser requerido injetar algum gásno meio aquoso na seção de entrada 12 de modo a alcançar esse nível desaturação de gás. Por outro lado, o meio aquoso já pode ter um nível ade-quado de saturação, pelo que a linha A permite que o injetor de gás 24 sejadesviado. Em seguida à experimentação, a adição de gás ao meio aquosopode acentuar a eficácia da ruptura da parede da célula de alguns dos mi-croorganismos contidos pelo meio aquoso.

A seção de tratamento 14 envolve equipamento expondo o meioaquoso a um tratamento de pressão. Mais especificamente, o meio aquoso éalimentado à estação de tratamento 14 com um nível adequado de satura-ção de gás. A saturação envolve a absorção de gás pelos microorganismosdo meio aquoso. O tratamento sob pressão consiste na sujeição dos micro-organismos cheios de gás a múltiplas acelerações, as quais resultarão naruptura da parede da célula dos microorganismos.

Até certo ponto, um aumento na saturação do meio aquoso, porexemplo, em direção à super-saturação, acentuará a eficácia do tratamentosob pressão na ruptura das paredes das células e no extermínio de microor-ganismos. Portanto, um ajustador de nível de saturação 40, opcionalmente,é proporcionado para aumentar o nível de saturação de gás do meio aquoso.

O ajustador de nível de saturação 40 é, tipicamente, um tanqueadaptado para sustentar as quedas de pressão. O meio aquoso saturado degás é isolado no tanque e a pressão no tanque é reduzida, de modo a cau-sar algum nível de super-saturação para o meio aquoso. O aumento na satu-ração aumentará a compressibilidade do meio aquoso. Como um resultadoda compressibilidade aumentada, as subseqüentes múltiplas aceleraçõescriadas no indutor de diferencial de pressão 42 serão mais efetivas na ruptu-ra das paredes da célula.

O ajustador 40 é opcional e pode ser desviado por meio da linha B.

O indutor de diferencial de pressão 42, tipicamente, envolve dis-positivos mecânicos que atuam sobre o meio aquoso saturado de gás. Comoum exemplo, bombas são proporcionadas na seção de tratamento 14 e são,tipicamente, do tipo centrífuga em uma configuração de múltiplos estágios.

Portanto, o meio aquoso saturado da entrada 20 é exposto aosimpulsores das várias bombas, o que causará a ruptura da parede da célula.As múltiplas acelerações (por exemplo, centrífuga, tangencial, aceleraçõescapilares e/ou acelerações/desacelerações) serão causadas pelo ambientemecânico do indutor 42, como impulsores, estruturas de carcaça de bomba,paredes de tubulações (por exemplo, configuradas em bobinas adjacentes aum indutor de pressão mecânica , tal como uma bomba). Como líquido e gásestão presentes no meio aquoso saturado, as múltiplas acelerações ocorre-rão em diferentes taxas para o líquido e o gás. Esse diferencial de gás cau-sará a ruptura da parede da célula dos microorganismos que absorveramgás, à medida que a solução se comprime é, então, se fraciona.

Conforme mostrado na figura 1, a linha C é proporcionada demodo a permitir que o ajustador de nível de saturação 40 e/ou o ajustador dediferencial de pressão 42 a ser usado repetidamente em qualquer seqüênciaapropriada. Numerosos ciclos na seção de tratamento 40 podem ser realiza-dos para otimizar a eficácia do processo. Múltiplos estágios, em geral, acen-tuam o desempenho do aparelho 10.

Adicionalmente, se o indutor de diferencial de pressão 42 envol-ve bombas, é observado que a cavitação causada pelas bombas aumentaráo desempenho do aparelho 10 na ruptura de microorganismos.

A saída 60 é, tipicamente uma saída de encanamento do apare-lho 10. Um injetor de gás 62 associado com a saída é proporcionado de mo-do a adicionar, opcionalmente, um gás ao meio aquoso tratado. Sem estarligado à teoria, acredita-se que a injeção de ar, especialmente oxigênio, nacorrente de alimentação que retorna ao meio aquoso tratado (contendo, ine-rentemente, nutrientes e micronutrientes liberados de um microorganismoe/ou lama contendo microorganismos) acentuará, ainda mais, as eficiênciasdo biorreator aeróbico e de sequenciamento/cíclico e/ou a estabilidade e re-duzirá ainda mais os custos de operação do biorreator - especialmente a-queles associados com os dispositivos de aeração do biorreator, comumentereferidos como "ventiladores". Com a saída do meio aquoso tendo sido tra-tada, o meio aquoso pode ser reciclado, por exemplo, em um biorreator 64ou ser descartado, conforme mostrado pelo descarte 66.

No caso em que o meio aquoso a ser tratado é proporcionadopelo biorreator 64, uma linha D é proporcionada para o transporte do meioaquoso do biorreator 64 para a entrada 20, para tratamento no aparelho 10.Nesses casos, o meio aquoso pode ter um alto nível de líquidos, pelo que oclarificador 22 pode ser usado para remover esses líquidos. É assinaladoque todos os componentes do aparelho 10 são dotados de controles ade-quados a fim de assegurar o tratamento apropriado do meio aquoso no apa-relho 10.

Como um exemplo prático, com relação ao indutor de diferencialde pressão 42, bombas centrífugas são bem conhecidas na técnica. Umabomba centrífuga tem dois componentes principais: (1) um componente gira-tório compreendido de um impulsor e um eixo; e (2) um componente esta-cionário compreendido de uma carcaça, uma cobertura de carcaça e man-cais.

Conforme necessário, a bomba centrífuga pode incluir uma vál-vula de controle de pressão e/ou de fluxo, manual ou automática, na saídada bomba centrífuga e/ou múltiplas válvulas em múltiplos pontos ou pode, deoutro modo, utilizar tamanhos/diâmetros e comprimentos específicos de ca-no para controlar a pressão e o fluxo da bomba.

Para o injetor de gás 24, um meio de indução de ar, tal como umventuri, pode proporcionar a dupla função de (1) válvula de controle de pres-são e/ou fluxo; e (2) adição de gás ao meio aquoso, usando a energia dispo-nível da ação da bomba centrífuga.

O impulsor é a parte giratória principal, que proporciona a acele-ração ao fluido. A modalidade acima descrita não está limitada por uma for-ma ou tipo particular de impulsor.

A água entra no olho do impulsor e é lançada para fora pelasforças geradas por rotação. A pressão que uma bomba centrífuga desenvol-verá pode ser considerada como relação direta entre o diâmetro do impulsor,o número de impulsores, o tamanho da abertura do olho ou da entrada equanta velocidade é desenvolvida a partir da velocidade da rotação do eixo.A capacidade é determinada pela largura de saída do impulsor e pode serprontamente ajustada às necessidades específicas. Todos esses fatoresafetam o tamanho em cavalo-motor do motor a ser usado; quanto mais águaa ser bombeada ou pressão a ser desenvolvida, mais energia é necessária.

Uma vez que o meio aquoso tenha sido exposto à força (isto é,acelerações) resultante da ação de um primeiro impulsor, ele pode ser dirigi-do para outro estágio do impulsor ou outra bomba centrífuga para tratar ain-da mais o meio. Alternativamente, o meio tratado pode ser dirigido em umsistema de encanamento, para ser retornado em um reator biológico (porexemplo, saída 16), de modo que os nutrientes são agora tornados disponí-veis a fim de otimizar a operação de reatores biológicos aeróbicos como umresultado da liberação de componentes intracelulares e outros fluidos.

Como mencionado previamente, acredita-se que forças são de-senvolvidas à medida que o líquido circula através do impulsor, enquantoestá girando em altas velocidades no eixo de saída. A velocidade do líquidoé convertida em pressão, forças centrípetas e de cisalhamento, cavitação eoutras forças. As forças resultantes dessas ações fazem com que os micro-organismos e as células de microorganismos sejam rompidos em RPM bas-tante alta, assim, resultando na estabilização da referida solução.

Quanto à velocidade de atuação do dispositivo mecânico do in-dutor de diferencial de pressão 42, é preferível operar em velocidades maisaltas para aumentar o efeito de rompimento sobre os microorganismos. Ten-do-se a velocidade dentro da(s) bomba(s)/encanamento excedido a veloci-dade do som da solução, a eficácia acentuada e a cavitação de energia ele-vada serão alcançadas.

Exemplo 1

Como ilustração de uma modalidade, em operação, água, águaresidual e/ou lama, que estão perto ou acima da saturação do gás, são in-troduzidas em uma bomba centrífuga submersível de múltiplos estágios emcerca de 3450 RPM. O meio aquoso tratado resultante é dirigido para umsistema de encanamento a ser reciclado para um biorreator ou descartadoou dirigido para outra bomba centrífuga para tratamento adicional, ou o meioé dirigido para uma outra operação de tratamento, conforme requerido.

Exemplo 2

A lama que foi introduzida em um tanque de compressão comadição de gás antes, através do injetor de gás 24, que é um venturi (resul-tando em perto ou acima da saturação de gás). O tanque 40 e o conteúdoforam pressurizados a 5 atm, durante um período de 172 segundos. Umavez que a pressão interna desejada foi obtida, o tanque foi permitido des-comprimir, substancial e instantaneamente. O ciclo de pressurização e des-pressurização é repetido uma segunda vez. A lama tratada resultante é, en-tão, dirigida para um sistema de encanamento, para uma outra operação detratamento, a saber o indutor de diferencial de pressão 42.

A lama tratada resultante obtida da etapa prévia foi introduzidaem uma bomba centrífuga submersível de múltiplos estágios (40), tendo 6impulsores e operando em 3450 RPM.

A lama tratada resultante é dirigida para a seção de saída 16para ser reciclada para o biorreator 64 ou descartada pelo 66 ou dirigida pa-ra outra bomba centrífuga usando a linha C para novo tratamento ou o meioé dirigido para uma operação de tratamento, conforme requerido.

Embora a invenção tenha sido descrita em conexão com suasmodalidades específicas, será compreendido que ela é capaz de novas mo-dificações e esse pedido é destinado a cobrir quaisquer variações, usos ouadaptações da invenção seguinte, em geral, os princípios da invenção e in-cluindo esses afastamentos da presente exposição como estando dentro deprática conhecida ou comum dentro da técnica à qual a invenção pertence econforme possa ser aplicado às características essenciais aqui depois apre-sentadas e como segue no escopo das reivindicações anexas.

Claims (22)

1. Aparelho para tratar um meio aquoso contendo microorganis-mos, compreendendo:uma entrada para recebimento do meio aquoso contendo micro-organismos;um indutor de diferencial de pressão associado com a entradade modo a receber o meio aquoso contendo microorganismos com um níveldesejado de saturação de gás, o indutor de diferencial de pressão sendoatuável para expor o meio aquoso contendo microorganismos com um níveldesejado de saturação de gás às acelerações de modo a causar a rupturada parede da célula dos microorganismos; euma saída associada com o indutor de diferencial de pressãopara saída do meio, aquoso tratado contendo conteúdos e células de micro-organismos rompidas;pelo que o meio aquoso tratado contendo parede de célula rom-pida dos microorganismos é pelo menos um dentre descartado e reciclado.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, em que o indutorde diferencial de pressão tem pelo menos uma bomba, pelo que o meio a -quoso é exposto às acelerações resultantes da ação de um impulsor dabomba.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, em que o indutorde diferencial de pressão tem uma pluralidade da bomba em uma configura-ção de multiestágios.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreendeum ajustador de nível de saturação para aumentar o nível de saturação degás do meio aquoso antes da alimentação do meio aquoso ao indutor dediferencial de pressão.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, em que o ajusta-dor de nível de saturação tem um tanque associado a uma fonte de pressãode modo a ser submetido a ciclos de pressurização e despressurização, pa-ra aumentar o nível de saturação de gás do meio aquoso.

6. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, ainda compreendendo um injetor de gás associado à entrada, de mo-do a causar o nível desejado de saturação de gás no meio aquoso para asubseqüente ruptura de parede de célula dos microorganismos.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreen-dendo um injetor de gás associado com a saída de modo a aumentar o teorde gás no meio aquoso tratado.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreen-dendo um biorreator associado com a saída, pelo que pelo menos uma partedo meio aquoso tratado, contendo célula de microorganismo rompida é diri-gida para o biorreator.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreen-dendo um biorreator associado com a entrada de modo a alimentar um meioaquoso contendo microorganismos ao indutor de diferencial de pressão paratratamento.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreen-dendo um clarificador associado com a entrada de modo a separar uma fra-ção relativamente sólida do meio aquoso contendo microorganismos de umafração relativamente líquida do meio aquoso contendo microorganismos,pelo que o clarificador subseqüentemente alimenta a fração relativamentesólida do meio aquoso contendo microorganismos ao indutor de diferencialde pressão.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, em que o indutorde diferencial de pressão expõe uma porção do meio aquoso às velocidadesna ou acima de uma velocidade do som do meio aquoso.

12. Método para tratar um meio aquoso contendo microorganis-mos com um nível desejado de saturação dé gás, compreendendo as etapasde:i) alimentação do meio aquoso contendo microorganismos a umindutor de diferencial de pressão;ii) atuação do indutor de pressão para expor o meio aquoso con-tendo microorganismos com um nível desejado de saturação de gás às ace-lerações de modo a causar ruptura de parede da célula dos microorganis-mos; eiii) saída do meio aquoso tratado contendo parede de célularompida dos microorganismos do indutor de diferencial de pressão;pelo que o meio aquoso tratado contendo parede de célula rom-pida dos microorganismos é pelo menos um dentre descartado e reciclado.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, ainda compreen-dendo saturação do meio aquoso contendo microorganismos com gás antesda etapa (ii), de modo a acentuar a ruptura da parede da célula dos microor-ganismos.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que a etapade saturação do meio aquoso contendo microorganismos com gás produzum meio aquoso contendo microorganismos substancialmente saturado degás.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 12 a 14, ainda compreendendo a etapa de ajuste do nível de saturação degás do meio aquoso contendo microorganismos de modo a super-saturar omeio aquoso antes da etapa ii).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, em que a etapade ajuste do nível de saturação de gás é realizada pela pressurização edespressurização do meio aquoso contendo microorganismos.

17. Método, de acordo com a reivindicação 12, em que a etapa(ii) compreende a exposição do meio aquoso contendo microorganismos àforça resultante da ação de um impulsor de modo a causar a ruptura da pa-rede da célula dos microorganismos.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, em que a etapa(ii) compreende a repetição da exposição do meio aquoso contendo micro-organismos à força resultante da ação de um impulsor.

19. Método, de acordo com a reivindicação 12, ainda compreen-dendo uma etapa de clarificação do meio aquoso contendo microorganismosantes da etapa (ii).

20. Método, de acordo com a reivindicação 12, ainda compreen-dendo o direcionamento do meio aquoso tratado contendo parede de célularompida dos microorganismos a um biorreator.

21. Método, de acordo com a reivindicação 12, ainda compreen-dendo a adição de gás ao meio aquoso tratado após a etapa (iii).

22. Método, de acordo com a reivindicação 12, em que a etapa(ii) envolve a exposição de uma porção do meio aquoso a velocidades em ouacima de uma velocidade do som do meio aquoso.