BRPI0805308B1

BRPI0805308B1 - aparelho de tratamento de água sem aeração

Info

Publication number: BRPI0805308B1
Application number: BRPI0805308-1A
Authority: BR
Inventors: Masahiko Tsutsumi; Takumi Obara; Nobuyuki Ashikaga; Katsuya Yamamoto; Hiroshi Tamura
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba (Toshiba Corporation)
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2020-12-01
Also published as: US7972502B2; CN101337739B; BRPI0805308A2; JP5038985B2; US20090032451A1; CN101337739A; JP2009028720A

Abstract

APARELHO DE TRATAMENTO DE ÁGUA SEM AERAÇÃO. A presente invenção refere-se a um aparelho de tratamento de água sem aeração incluindo um reator anaeróbico (21) que recebe água de esgoto alimentada por meio de uma bomba através de um fundo do reator de modo a fazer com que a água de esgoto flua como uma corrente ascendente e que a água de esgoto entre em contato com microorganismos anaeróbicos a fim de tratar anaerobicamente a matéria poluida da água de esgoto, e um reator aeróbico (10) que recebe a água tratada do reator anaeróbico em um topo do reator de modo a fazer com que a água tratada flua como uma corrente descendente e que a água tratada entre em contato com microorganismos aeróbicos e ar a fim de tratar aerobicamente a matéria poluida da água tratada, o aparelho incluindo ainda uma seção de lodo suspenso (22), (60) localizada em uma parte inferior do reator anaeróbico e na qual os microorganismos anaeróbicos ficam suspensos na água de esgoto, e uma seção de carreadores (25), (61) localizada em uma parte superior do reator anaeróbico e possuindo carreadores aos quais os microorganismos anaeróbicos se fixam, os microorganismos anaeróbicos tendo fluido a partir da seção de lodo suspenso (...).

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um aparelho de tratamento de água sem aeração que realiza um tratamento de purificação das águas servidas, como, por exemplo, o esgoto urbano, os resíduos líquidos industriais, e os resíduos líquidos domésticos, utilizando microorganismos.

[002] A Publicação JPA KOKAI N° 11-285969 propõe um aparelho de tratamento de água sem aeração utilizando micro-organismos anaeróbicos e aeróbicos, como um meio para realizar um tratamento de purificação na água de esgoto. Conforme mostrado na Figura 1, em um aparelho convencional 100, a água de esgoto é introduzida direcionalmente em um reator anaeróbico 104 através de uma linha L1 por meio de uma bomba 102. O reator anaeróbico 104 compreende uma seção de lençol de lodo anaeróbico de fluxo ascendente (doravante referido como "UASB") 105 feita de uma massa granular de micro-organismos anaeróbicos e uma seção de supernadantes 106. Ao passar pela seção UASB 105 na forma de um fluxo ascendente 107, as águas servidas contatam os micro-organismos anaeróbicos da seção UASB 105. Em seguida, a matéria orgânica poluída é removida da água de esgoto.As águas servidas a partir da qual a matéria poluída orgânica é removida por meio de um tratamento anaeróbico passam em seguida pela seção de supernadantes 106, uma seção de trans- bordamento 108, e uma linha L2.As águas servidas são em seguida alimentadas para o topo de um reator aeração 110.

[003] O reator aeróbico 110 compreende uma seção de carreado- res de aderência de micro-organismos 111, uma seção de suporte de carreador 112, uma seção de cavidade inferior 113. Um tubo de difusão 116 que se comunica com um soprador 114 através de uma linha de ar 115 se localiza na seção de cavidade inferior 113. Um reservatório de água de tratamento 118 se comunica com uma porção de superfície lateral da seção de cavidade inferior 113 através de uma linha L3. Quando a água de tratamento anaeróbico alimentada para o reator aeróbico 110 contata os micro-organismos aeróbicos na seção de car- reador de aderência de micro-organismos aeróbicos 111 à medida que escoa como um fluxo descendente, a matéria poluída orgânica que permanece na água de tratamento do reator anaeróbico 104 é tratado e descarregado para o reservatório 118.

[004] No entanto, durante uma operação de tratamento feita por um aparelho convencional, podem ocorrer muitas variações e alterações, descritas abaixo:

[005] Aumento na quantidade de água de esgoto de influxo;

[006] Qualidade degradada da água de esgoto de influxo (aumento na quantidade de matéria poluída orgânica);

[007] Mistura de uma substância tóxica ou similares na água de esgoto de influxo;

[008] Aumento na quantidade de sólidos suspensos na água de esgoto de influxo;

[009] Aumento na quantidade de gás gerado;

[0010] Diminuição na concentração de resíduos líquidos industriais de água de esgoto (a partir da demanda de oxigênio bioquímico de alta concentração (BOD) para uma água de esgoto de demanda BOD de baixa concentração).

[0011] Quando quaisquer dentre as variações ou alterações (1) a (6) vêm a ocorrer, no aparelho convencional 100, os micro-organismos anaeróbicos (UASB) do reator anaeróbico 104 vazam. Isto poderá resultar nos problemas (i) a (iii), a seguir.

[0012] Diminuição da concentração de micro-organismos no reator anaeróbico;

[0013] Ativação dos micro-organismos anaeróbicos no reator ae- róbico;

[0014] Qualidade degradada da água tratada.

[0015] Normalmente, na porção mais superior da seção do lençol UASB 105, a velocidade de linha Lv associada à quantidade de água de esgoto de influxo a partir de uma bomba 102 é neutralizada com a velocidade em queda dos grãos de lençol UASB e uma altura fixada.

[0016] No entanto, quando 1 a quantidade maior de influxo de água de esgoto aumenta a velocidade do fluxo ascendente 107 no reator anaeróbico 104, a porção mais superior da seção de lençol UASB se desloca para cima de modo a fazer com que desvantajosamente micro-organismos anaeróbicos fluam do reator anaeróbico 104 para o reator aeróbico 110. Normalmente, o lençol UASB não flui para fora a uma velocidade de linha Lv de no máximo 2 m/h. No entanto, quando a velocidade de linha Lv excede 2 m/h, o lençol UASB se desloca (flutua) para o topo do reator anaeróbico 104 e vaza do reator anaeróbico 104 para o reator aeróbico 110.

[0017] Quando (2) a qualidade da água de esgoto de influxo é degradada ou (3) uma substância tóxica ou um inibidor se mistura na água de esgoto, o valor de carga, limitado para o lençol UASB no reator aeróbico 104, é excedido. Consequentemente, o lençol UASB pode se proliferar em excesso ou se dispersar ou reduzir, e, desta forma, ter uma gravidade específica reduzida. A gravidade específica reduzida do lençol UASB faz com que os micro-organismos anaeróbicos provavelmente escoem do reator anaeróbico 104 para o reator aeróbico a jusante 110 como no caso da alteração (1) descrita acima.

[0018] Quando (4) a quantidade de sólidos suspensos na água de influxo aumenta, a força de cisalhamento e a força de agitação dos sólidos suspensos cisalham e trituram o lençol UASB, que é uma massa (agregado) de micro-organismos anaeróbicos. Deste modo, com desvantagem, o lençol UASB pode se dispersar e se reduzir.

[0019](5) Um aumento da atividade anaeróbica do lençol UASB faz com que os micro-organismos anaeróbicos gerem uma grande quantidade de gás metano ou gás CO2. Os micro-organismos anaeró- bicos geram, assim, um gás de fermentação. O gás de fermentação provoca alteração no fluxo ascendente. O lençol UASB fica, portanto, preso no gás de fermentação e escoa para o reator aeróbico 110 simultaneamente com o fluxo ascendente.

[0020](6) O lençol UASB é originalmente utilizado em aparelhos de tratamento de resíduos líquidos industriais contendo matéria poluída orgânica de alta concentração com uma demanda (BOD) de oxigênio biológico de várias dezenas de milhares a várias centenas de milhares mg/L. quando o lençol UASB é aplicado a um aparelho de tratamento contendo matéria poluída de organismo de baixa concentração com uma demanda BOD de 100 a 200 mg/L, como no caso da água de esgoto, os seguintes problemas podem ocorrer.

[0021] Os micro-organismos anaeróbicos que constituem o lençol UASB são firmemente agregados em uma massa em função de uma substância pegajosa produzida em uma demanda BOD de alta concentração. No entanto, quando os micro-organismos anaeróbicos são aplicados à água de esgoto tendo uma demanda BOD de baixa concentração, não é produzida nenhuma substância, e os microorganismos anaeróbicos massivos são dispersados e reduzidos. Quando dispersados e reduzidos, o lençol UASB passa a ter uma gravidade específica reduzida, e, por isso, flutua para o topo do reator anaeróbico 104 e em seguida vaza do reator anaeróbico 104.

[0022] Quando (i) o volume da seção de lençol UASB 105 no reator anaeróbico 104 diminui, ou seja, a concentração de microorganismos anaeróbicos diminui conforme acima descrito, a produção do reator anaeróbico é reduzida.

[0023] Além disso, (ii) uma vez que o lençol UASB é uma massa de micro-organismos anaeróbicos, o lençol UASB que escoa para fora do reator aeróbico 110, correspondente à etapa seguinte, reduz a concentração de oxigênio dissolvido (DO) no reator aeróbico 100 no sentido de estabelecer um ambiente anaeróbico. Deste modo, a atividade dos micro-organismos aeróbicos no reator aeróbico 110 é degradada. Isto diminui não apenas o desempenho do tratamento do reator anae- róbico 104, mas também o desempenho do tratamento do reator aeró- bico 110.

[0024] (iii) O desempenho degradado dos reatores 104 e 110 impede que a matéria poluída orgânica nas águas servidas seja suficientemente removida. Consequentemente, a qualidade da água tratada final é desvantajosamente degradada.

[0025] BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0026] A presente invenção foi desenvolvida no sentido eliminar os problemas acima descritos. Um objeto da presente invenção é prover um aparelho de tratamento de água sem aeração que, quando submetido a qualquer uma dentre as diversas variações e alterações durante uma operação de tratamento, poderá impedir que micro-organismos anaeróbicos vazem de um reator anaeróbico no sentido de estabilizar o desempenho de tratamento de ambos os reatores anaeróbico e ae- róbico, permitindo, assim, que água tratada com qualidade estável seja descarregada.

[0027] Em um método de lodo ativado padrão, um dos processos de tratamento de água de esgoto convencional, a interrupção de energia consumida para o tratamento da água é mostrada abaixo nos itens (a) a (c).

[0028] A bomba de água de esgoto (uma bomba que alimenta a água de esgoto para um tanque de reação): 20 a 30%;

[0029] Bomba de retorno (uma bomba que retorna o lodo de um tanque de assentamento final para um tanque de aeração): aproximadamente 10%;

[0030] Soprador (um aparelho de aeração que alimenta ar para o interior do tanque de aeração): de 50 a 60%.

[0031] A interrupção de energia acima descrita será apresentada. O uso do soprador (c), que consome muita energia, é desvantajoso na obtenção de um consumo de energia-alvo de 70%. Uma vez que a economia de energia-alvo não pode ser obtida usando-se o item (c), o soprador do item (c) é de fato não utilizado. Por outro lado, a bomba de água de esgoto do item (a) é indispensável a fim de suprir a água de esgoto de um tubo de água de esgoto localizado fundo subterrâneo para um aparelho de tratamento de água subterrâneo. Deste modo, um sistema tendo apenas os dispositivos indispensáveis, tais como, a bomba de água de esgoto precisa ser construída sem o uso de um so- prador. Além disso, uma técnica de processo para o sistema precisa ser estabelecida.Deste modo, através de maiores esforços no sentido de chegar ao objeto acima descrito, os inventores estabeleceram com sucesso um sistema de tratamento de água simplificado e uma técnica de processo conforme descritos abaixo.

[0032] A presente invenção provê um através de tratamento de água sem aeração que compreende um tanque de tratamento anaeró- bico que recebe água de esgoto alimentada por meio de uma bomba através de um fundo do tanque de modo a fazer com que a água de esgoto escoe como um fluxo ascendente de modo que a água de esgoto entre em contato com micro-organismos anaeróbicos a fim de tratar anaerobicamente a matéria poluída da água de esgoto, e um tanque de tratamento aeróbico que recebe a água tratada do tanque de tratamento anaeróbico em um topo do tanque de modo a fazer com que a água tratada escoe como um fluxo descendente para que a água tratada entre em contato com micro-organismos aeróbicos e ar de pressão atmosférica a fim de tratar aerobicamente a matéria poluída da água tratada, o aparelho sendo caracterizado pelo fato de compreender ainda uma seção de lodo suspenso localizada em uma parte inferior do tanque de tratamento anaeróbico e na qual os microorganismos anaeróbicos ficam suspensos na água de esgoto, e uma seção de carreadores localizada em uma parte superior do tanque de tratamento anaeróbico possuindo carreadores aos quais os microorganismos anaeróbicos se fixam, os micro-organismos anaeróbicos tendo fluido a partir da seção de lodo suspenso que também se fixa aos carreadores.

[0033] Quando alimentada para o fundo do tanque de tratamento anaeróbico através de um fluxo ascendente, a água de esgoto é primeiramente tratada por meio do contato com os micro-organismos suspensos da seção de lodo suspenso. No tratamento primário, os micro-organismos anaeróbicos contatam com uma constância relativamente infrequente a matéria poluída orgânica da água de esgoto. Desta maneira, o tratamento primário não oferece uma eficiência de alto tratamento, mas sim funções suficientes como um pré-tratamento.

[0034] Em seguida, a água de esgoto da corrente ascendente contata os micro-organismos anaeróbicos de uma seção de carreadores como um leito fixo para um tratamento secundário. No tratamento secundário, os micro-organismos anaeróbicos muito frequentemente contatam a matéria poluída orgânica da água de esgoto. Deste modo, a eficiência do tratamento aumenta rapidamente. Neste momento, os micro-organismos anaeróbicos que escoam da seção de lodo suspenso para a seção de carreadores através da corrente ascendente são, em sua maior parte, sugados e presos pelos carreadores. Os microorganismos anaeróbicos, por conseguinte, ficam, em sua maioria, im-pedidos de vazar do tanque de tratamento anaeróbico para o tanque de tratamento aeróbico. Isto aumenta a eficiência do tratamento no tanque de tratamento anaeróbico e aumenta ainda a produção de micro-organismos anaeróbicos no tanque de tratamento anaeróbico.

[0035] No aparelho acima descrito, o aparelho tem ainda, de preferência, pelo menos um dentre uma tela, uma peneira, uma placa defle- tora ou um dispositivo de filtro acima da seção de carreadores. A tela ou similares impede uma possível vazão dos micro-organismos anae- róbicos do tanque de tratamento anaeróbico para o tanque de tratamento aeróbico. Consequentemente, os micro-organismos anaeróbi- cos podem se proliferar no tanque de tratamento anaeróbico. Os micro-organismos anaeróbicos encontram-se estavelmente presentes na água de esgoto com uma alta concentração (demanda BOD: de 1.000 a 10.000 mg/L), mas são instáveis em uma água de esgoto com uma baixa concentração (demanda BOD: aproximadamente 200 mg/L). Desta maneira, cria-se um ambiente no qual os micro-organismos anaeróbicos se proliferam facilmente no tanque de tratamento anaeró- bico por meio do uso da tela ou similares no sentido de impedir a vazão do microrganismo anaeróbico. Como um resultado, os micro-organismos anaeróbicos no tanque de tratamento anaeróbico mantêm uma alta atividade, impedindo, assim, uma possível diminuição na eficiência de tratamento por um longo período.

[0036] A seção de carreadores pode ter uma pluralidade de grupos de carreadores dispostos em série em um dispositivo de altura do tanque de tratamento anaeróbico. Quando dois ou três (ou pelo menos quatro) grupos de carreadores são dispostos em série na seção de carreadores, não apenas a eficiência de tratamento baseada em micro-organismos anaeróbicos torna-se maior, como também, de uma forma mais efetiva, os micro-organismos anaeróbicos ficam impedidos de vazar.

[0037] Neste caso, os primeiros carreadores com um tamanho grande de grão podem se localizar em uma parte inferior da seção de carreadores. Os segundos carreadores tendo um tamanho de grão menor que os primeiros carreadores podem se localizar em uma parte superior da seção de carreadores. Quando os grupos de carreadores com diferentes tamanhos de grão são dispostos desta maneira, as águas servidas são primeiramente tratadas em uma menor eficiência pelo primeiro grupo de carreadores e em seguida a uma eficiência maior pelo segundo grupo de carreadores; a eficiência do tratamento aumentando de etapa em etapa. Consequentemente, a atividade dos micro-organismos anaeróbicos é mantida por um longo período sem se degradar.

[0038] Os primeiros carreadores de um material tendo uma pequena área de superfície podem se localizar na parte inferior da seção de carreador. Os segundos carreadores de um material tendo uma área de superfície maior que a dos primeiros carreadores podem se localizar na parte superior da seção de carreador. Quando os grupos de carreadores com diferentes áreas de superfície são dispostos desta maneira, a água de esgoto é primeiramente tratada com uma eficiência menor pelo primeiro grupo de carreadores e em seguida com uma eficiência maior pelo segundo grupo de carreadores; a eficiência do tratamento aumenta etapa a etapa. Consequentemente, a atividade dos micro-organismos anaeróbicos é mantida por um longo período sem se degradar.

[0039] Os carreadores formados como massas e tendo uma alta uniformidade podem se localizar na parte inferior da seção de carrea- dores. Os carreadores formados como fios (ou corda ou escova) e tendo uma uniformidade de forma inferior a dos carreadores do tipo massa (do tipo esfera) podem se localizar na parte superior da seção de carreadores. Quando os grupos de carreadores com diferentes uniformidades de forma são dispostos desta maneira, a água de esgoto é primeiramente tratada em uma menor eficiência pelo grupo de carrea- dores do tipo massa e em seguida em uma eficiência maior pelo grupo de carreadores do tipo fio; a eficiência de tratamento aumenta etapa a etapa. Consequentemente, a atividade dos micro-organismos anaeró- bicos é mantida por um longo período sem se degradar. O carreador do tipo massa pode ser um cilindro, uma esfera, um cubo, um paralelepípedo retangular ou qualquer dentre diversos poliedros regulares. O carreador do tipo fio pode ser, por exemplo, um fio de escova pendurada incluindo uma haste e um grande número de cerdas de escova (ou fios de ramificação) 33d implantadas sobre a periferia do fio de haste 33c, conforme mostrado nas Figuras 6A, 6B, 7A e 7B.

[0040] O aparelho pode ter ainda um meio de retorno para retornar os micro-organismos anaeróbicos de pelo menos uma dentre a seção de carreadores, a parte superior da seção de carreadores, e uma saída do tanque de tratamento anaeróbico para a seção de lodo suspenso. Embora a seção de carreadores pegue e sugue os microorganismos anaeróbicos, a seção de carreadores não pode pegar todos os micro-organismos anaeróbicos.Deste modo, os micro-organismos anaeróbicos que escoam pela seção de carreadores e em seguida para o tanque de tratamento aeróbico retornam para a seção de lodo suspenso. Isto permite um maior aperfeiçoamento da produção dos micro-organismos anaeróbicos no tanque de tratamento anae- róbico;

[0041] O aparelho pode ter ainda um meio de inversão de fluxo de modo a inverter uma corrente de água nos micro-organismos anaeró- bicos de uma corrente ascendente para uma corrente descendente. O meio de inversão de corrente inverte a direção da corrente de água no tanque de tratamento anaeróbico de modo a possibilitar a degradação dos micro-organismos anaeróbicos fixados aos carreadores a serem evitados. A atividade dos micro-organismos anaeróbicos pode então ser mantida. A inversão da corrente de água no tanque de tratamento anaeróbico pode ser feita regular ou irregularmente de acordo com os resultados do monitoramento da condição do interior do tanque de tratamento.

[0042] Pelo menos um dentre um lençol de lodo anaeróbico de fluxo ascendente (lençol UASB), um lodo digestivo, ou micro-organismos anaeróbicos em lodo anaeróbico para um método de remoção de nitrogênio biológico ou de fósforo pode estar presente na seção de lodo suspenso do tanque de tratamento anaeróbico. Pelo menos um dentre o lençol UASB, o lodo digestivo, ou micro-organismos anaeróbicos em lodo anaeróbico para o método de remoção de nitrogênio biológico ou de fósforo pode também estar presente na seção de carreadores. Entre estes lodos, o lençol UASB exibe o melhor desempenho de tratamento, mas é dispendioso. O lodo digestivo exibe um desempenho de tratamento médio, mas é mais econômico e prontamente disponível, uma vez que o lodo digestivo pode ser facilmente obtido em etapas de tratamento de lodo concentrado a jusante. Os micro-organismos anae- róbicos para o método de remoção de nível biológico ou similares exibe um desempenho de tratamento médio, mas é mais oneroso que o lodo digestivo e não prontamente disponível.Sendo assim, de maneira geral, o lodo digestivo é mais adequado para as substâncias que contêm micro-organismos anaeróbicos.

[0043] BREVE DESCRIÇÃO DAS DIVERSAS VISTAS DO DESENHO

[0044] A Figura 1 é um diagrama em blocos em seção, mostrando esquematicamente um aparelho convencional; A Figura 2 é um diagrama em blocos em seção, mostrando esquematicamente um aparelho de tratamento de água sem aeração de acordo com uma primeira modalidade; A Figura 3 é uma vista lateral, mostrando esquematicamente carreadores do tipo fio em uma seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos em um tanque de tratamento anae- róbico; A Figura 4 é uma vista em planta, mostrando esquematicamente a seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos na qual os intervalos entre os carreadores do tipo fio são maiores; A Figura 5 é uma vista em planta, mostrando esquematicamente a seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos na qual os intervalos entre os carreadores do tipo fio são pequenos; A Figura 6A é uma vista em planta ampliada do carreador do tipo fio, e a Figura 6B é uma vista em planta ampliada de um carre- ador do tipo fio de acordo com uma outra modalidade; A Figura 7A é uma vista em planta esquemática mostrando um par de carreadores do tipo fio, e a Figura 7B é uma vista em planta esquemática mostrando um par de carreadores do tipo fio disposto adjacente um ao outro de modo a se sobreporem parcialmente; A Figura 8 é um diagrama em blocos em seção ilustrando a operação do aparelho de acordo com a primeira modalidade mostrada na Figura 2; A Figura 9 é um diagrama em blocos em seção mostrando esquematicamente um aparelho de tratamento de água sem aeração de acordo com uma segunda modalidade; A Figura 10 é um diagrama em blocos em seção ilustrando a operação do aparelho de acordo com a segunda modalidade mostrada na Figura 9; A Figura 11 é um diagrama em blocos em seção mostrando esquematicamente um aparelho de tratamento de água sem aera- ção de acordo com uma terceira modalidade; A Figura 12 é um diagrama em blocos em seção ilustrando a operação do aparelho de acordo com a terceira modalidade mostrada na Figura 11; A Figura 13 é um diagrama em blocos em seção mostrando esquematicamente um aparelho de tratamento de água sem aera- ção de acordo com uma quarta modalidade; A Figura 14 é um diagrama em blocos em seção mostrando esquematicamente um aparelho de tratamento de água sem aera- ção de acordo com uma quinta modalidade; A Figura 15 é um diagrama em blocos em seção mostrando esquematicamente um aparelho de tratamento de água sem aera- ção de acordo com uma sexta modalidade e uma sétima modalidade; A Figura 16 é um diagrama em blocos em seção ilustrando a o do aparelho de acordo com a sexta e sétima modalidades mostradas na Figura 15; A Figura 17 é um diagrama em blocos em seção mostrando esquematicamente um aparelho de tratamento de água sem aera- ção de acordo com uma oitava modalidade; A Figura 18 é um diagrama em blocos em seção mostrando esquematicamente um aparelho de tratamento de água sem aera- ção de acordo com uma nona modalidade; A Figura 19 é um diagrama em blocos em seção mostrando esquematicamente um aparelho de tratamento de água sem aera- ção de acordo com uma décima modalidade; A Figura 20 é um diagrama em blocos em seção mostrando esquematicamente um aparelho de tratamento de água sem aera- ção de acordo com uma décima primeira modalidade; A Figura 21 é um diagrama em blocos em seção mostrando esquematicamente um aparelho de tratamento de água sem aera- ção de acordo com uma décima segunda modalidade; A Figura 22 é um diagrama em blocos em seção mostran- do esquematicamente um aparelho de tratamento de água sem aera- ção de acordo com uma décima terceira modalidade;

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0045] Vários modos de se executar a presente invenção serão descritos a seguir com referência aos desenhos em anexo.

Primeira Modalidade:

[0046] Na presente modalidade, será descrito um aspecto no qual o aparelho de tratamento de água sem aeração de acordo com a presente invenção é usado para uma estação de tratamento de água de esgoto.

[0047] Conforme mostrado na Figura 2, um aparelho de tratamento de água sem aeração 1 compreende um reator anaeróbico 21 em um primeiro estágio e um reator aeróbico 10 em um segundo estágio. Um orifício de ejeção de uma bomba 2 é conectado ao fundo do reator anaeróbico 21 via uma linha de suprimento L1. As águas servidas de uma fonte de águas servidas (não mostrada) são introduzidas no reator anaeróbico 21 a partir de baixo por meio da bomba 2. O topo do reator anaeróbico 21 e o topo do reator aeróbico 10 são conectados juntos por meio de uma linha de transbordamento L2. Uma tampa é instalada sobre uma abertura superior do reator anaeróbico 21. Um operário da manutenção pode abrir a tampa a fim de manter e inspecionar o interior do reator anaeróbico 21. Uma abertura superior do reator aeróbico 10 é feita para a atmosfera.

[0048] O reator anaeróbico 21 compreende uma seção de lodo suspenso 22, uma primeira seção de supernadantes 23, uma seção de suporte de carreador 24, uma seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25, uma segunda seção de superna- dantes 26, e uma seção de transbordamento 27, as quais são dispostas nesta ordem a partir de baixo. Uma quantidade predeterminada de lençol UASB é alimentada para a seção de lodo suspenso 22 e sus- pensa no fundo do reator anaeróbico 21. Os micro-organismos anae- róbicos do lençol UASB ficam presos e fixos nos carreadores da seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25. Os carreadores são formados como fios e suportados pela seção de suporte de carreador 24.

[0049] Em seguida, um exemplo de um suporte que deixa suspenso e suporta carreadores do tipo fio será descrito com referência às Figuras 3, 4, e 5.

[0050] O suporte compreende um par lateral de seções de braço 33a e uma pluralidade de barras horizontais 33b às quais os carreado- res do tipo fio 33 são fixados. Cada uma das seções de braço 33a é em forma de L quando vistas lateralmente, como mostra a Figura 3, de modo a ficarem presas sobre uma estrutura superior do reator anaeró- bico 21, ou é em forma de U quando vistas de cima, como mostra a Figura 4, a fim de garantir segurança. As barras horizontais 33b são barras sólidas ou ocas providas horizontalmente entre o par lateral de seções de braço 33a e paralelas umas às outras e tendo um diâmetro uniforme. Apenas a extremidade superior de cada um dos carreadores do tipo fio 33 é ligada pelas barras horizontais 33b, com a extremidade inferior do carreador 33 livre. Como mostra nas Figuras 6A e 6B, o car- reador do tipo fio 33 é em forma de uma escova interproximal e inclui um fio de haste 33c localizado no centro e tendo um grande número de fios de ramificação 33d implantados de forma anular ou em espiral sobre a periferia do fio de haste 33c. O número de fios de ramificação 33d pode ser oito, como no caso de um carreador do tipo fio 33A, como mostra a Figura 6A, ou doze, como no caso de um carreador do tipo fio 33B mostrado na Figura 6B. O número de fios de ramificação 33d pode ser aumentado para vinte. No entanto, quando o número de fios de ramificação 33d excede vinte, a capacidade de contato entre os fios de ramificação e a água ou micro-organismos anaeróbicos é de- gradada, reduzindo a eficiência do tratamento.

[0051] A pluralidade de carreadores do tipo fio 33 é amarrada a cada uma dentre a pluralidade de barras horizontais 33b, suportadas pelo par lateral de braços de suporte 33a. A pluralidade de carreado- res do tipo fio 33 é pendurada e suportada no topo do reator anaeróbi- co 21. Os carreadores do tipo fio 33 são fixados à barra horizontal 33b de modo que as distâncias P1 entre os carreadores do tipo fio 33 correspondem a intervalos de passo quase iguais. As distâncias P2 entre as barras horizontais 33b também correspondem a intervalos de passo quase iguais. As barras horizontais 33b são acopladas ao par lateral de braços de suporte 33 de modo a ficarem ligeiramente móveis em uma direção horizontal ao longo do braço de suporte 33a. o movimento deslizante das barras horizontais 33b permite que os intervalos maiores P2 mostrados na Figura 4 sejam alterados para intervalos menores P3, conforme mostrados na Figura 5. Um mecanismo manual de cremalheira e pinhão ou similares pode ser usado como um meio de ajuste de intervalo para as barras horizontais 33b (os carreadores do tipo fio 33).

[0052] O carreador do tipo fio 33 pode ser feito de elementos flexíveis e alongados, tais como filamentos, fios torcidos, fitas chatas, fitas espirais, ou fitas de padrão ziguezague ou uma combinação de pelo menos dois destes elementos. Um material para o carreador do tipo fio pode ser fibras sintéticas, fibras naturais, ou fibras mistas feitas da mistura de fibras sintéticas e fibras naturais. Na presente modalidade, são usadas fibras sintéticas, tais como náilon, como o material para o carreador do tipo fio 33.

[0053] Uma vez que o carreador do tipo fio 33 possui uma área de superfície muito grande e um formato complicado, a seção de carrea- dores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 de acordo com a presente modalidade pode eficientemente capturar os micro- organismos anaeróbicos que têm tamanho pequeno e uma baixa gravidade específica. Os micro-organismos anaeróbicos, efetivamente, não conseguem, assim, escoar para o reator aeróbico.

[0054] Além disso, a seção de carreadores de aderência de microorganismos anaeróbicos 25 pode ser instalada simplesmente ao enganchar o par lateral de braços de suporte 33a sobre uma estrutura do reator aeróbico 21. Para substituição, a seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 pode ser facilmente removida do reator aeróbico 21 ao simplesmente levantar o mesmo. Deste modo, com vantagem, um trabalho de manutenção na seção de carre- adores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 é muito fácil.

[0055] Na presente modalidade, o fator de enchimento da seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 é de aproximadamente 20% de um volume efetivo (o volume real de água no reator anaeróbico 21). O fator de enchimento pode variar dentro da faixa de 10 a 50%. Em um fator de enchimento menor de 10%, a função de decomposição da seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 como um leito de fixação anaeróbi- ca falha em ser suficientemente exibida. Por outro lado, em um fator de enchimento de mais de 50%, a resistência ao fluxo aumenta de modo a obstruir o escoamento suave da água de esgoto através do reator anaeróbico 21 como uma corrente ascendente. Além disso, uma carga maior é imposta sobre a bomba de água de esgoto 2, o que não poderá durar muito tempo. É empiricamente conhecido que uma condição de tratamento aceitável pode ser normalmente estabelecida por meio da definição do fator de enchimento dentro de uma faixa de 20 a 30%.

[0056] A bomba 2 é conectada ao fundo do reator anaeróbico 21 de modo que a água de esgoto seja introduzida no fundo da seção de lodo suspenso 22 a partir de uma fonte de água de esgoto (não mostrada). A água de esgoto introduzida escoa através do reator anaeró- bico 21 como uma corrente ascendente em ordem da seção de lodo suspenso 22, da seção de supernadantes 23, da seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25, da segunda seção de supernadantes 26, e da seção de transbordamento 27. A seção de transbordamento 27 do reator anaeróbico 21 se comunica com o topo do reator anaeróbico 10 via a linha de transbordamento L2.

[0057] O reator anaeróbico 10 compreende uma seção de carrea- dores de aderência de micro-organismos aeróbicos 11, uma seção de suporte de carreador 12, e uma seção de cavidade inferior 13. Os car- readores do tipo fio 33 similares aos descritos acima são pendurados a partir da e suportados pela seção de suporte de carreador 12. A água a partir da qual a matéria poluída orgânica é removida pela seção de lodo suspenso 22, e a seção de carreadores 25 passa sequencialmente através da seção de supernadantes 26, da seção de transborda- mento 27, e da linha L2 do reator anaeróbico 21, e é alimentada para o topo do reator aeróbico 10. Em seguida, quando a água em corrente descendente 19 contata os micro-organismos aeróbicos da seção de carreadores de aderência de micro-organismos aeróbicos 11 no reator aeróbico 10, a matéria poluída orgânica restante na água de tratamento no reator anaeróbico 21 é tratada. Os micro-organismos aeróbicos são em seguida descarregados para um reservatório 18 através de uma linha de descarga L3.

[0058] Em seguida, será descrita a operação do aparelho de tratamento de água sem aeração de acordo com a presente invenção. (a)A operação de tratamento de água no reator anaeróbico

[0059] Água de esgoto é alimentada para o fundo do reator anae- róbico 2 via a linha L1 por meio do acionamento da bomba de águas servidas 2. A água de esgoto escoa pelo reator aeróbico 21 como uma corrente ascendente. A água de esgoto é em seguida alimentada para a seção de lodo suspenso 22, na qual se encontram os microorganismos anaeróbicos do reator anaeróbico 21, como, por exemplo, bactérias de metano, fermentadores de ácido, ou redutores de sulfato. O lençol UASB, que vem a ser um agregado de micro-organismos anaeróbicos, remove e decompõe a matéria poluída orgânica na água de esgoto. Além disso, os micro-organismos anaeróbicos fixados às superfícies dos carreadores do tipo fio 33 muito frequentemente contatam a matéria poluída orgânica na água de esgoto de modo a rapidamente aumentar a eficiência do tratamento. A reação química neste caso é conforme mostrada nas Fórmulas (1), (2), e (3). Ou seja, as bactérias de fermentação ácida decompõem a matéria poluída orgânica, tais como os carboidratos de polímero, em ácido alifático, como, por exemplo, em ácido palmítico, ácido esteárico, ou ácido oleico, de acordo com a Fórmula (1). Os fermentadores ácidos decompõem o ácido alifático em ácido acético de acordo com a Fórmula (2).Os fer- mentadores de metano decompõem o ácido alifático em metano e dióxido de carbono de acordo com a Fórmula (3). Matéria poluída orgânica (carboidratos de polímero, gordura, e proteína) *fermentadores ácidos ^ ácido alifático (R-COOH, RCHNH2COOH)... (1) Ácido alifático * ácido acético (CH3COOH)... (2) Ácido acético (CH3COOH * fermentadores de metano ^ metano (CH4) + dióxido de carbono (CO2)... (3)

[0060] A água de tratamento a partir da qual a matéria poluída orgânica decomposta é removida escoa pela primeira seção de super- nadantes 23 como uma corrente ascendente e em seguida através das aberturas da seção de suporte de carreador 24. A água de tratamento em seguida contata os micro-organismos anaeróbicos da seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25. Na seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25, a matéria poluída orgânica restante que passa pela seção de lodo suspenso 22 é ainda decomposta de acordo com as Fórmulas Químicas (1), (2), e (3), mostradas acima. Os micro-organismos anaeróbi- cos, desta forma, contatam muito eficientemente a água de esgoto entre os carreadores do tipo fio 33. Consequentemente, a atividade dos micro-organismos anaeróbicos é mantida a um nível desejado por um longo período sem se degradar. A água de tratamento assim decomposta em dois estágios por meio da seção de lodo suspenso 22 e da seção de carreadores é alimentada para o topo do reator aeróbico 10 através da segunda seção de supernadantes 26, da seção de trans- bordamento 27, e da linha de transbordamento L2. (b)Operação de tratamento de água no reator aeróbico

[0061] A água de tratamento escoa pelo reator aeróbico 10 em uma corrente descendente. As águas servidas 19 na corrente descendente entram em contanto com a seção de carreadores de aderência de micro-organismos aeróbicos 11 e com o ar a fim de decompor e remover a matéria poluída orgânica restante ao invés de serem decompostas pelo reator anaeróbico 21 ou pelo sulfeto de hidrogênio gerado no reator anaeróbico 21 de acordo com as reações expressas pelas Fórmulas (4) e (5). Matéria poluída orgânica + oxigênio ^ dióxido de carbono + água (CxHyOz) + (x+y/4-z/2) O2 ^ xCO2+y/2 H2O... (4) Sulfeto de hidrogênio + oxigênio ^ ácido sulfúrico + íons de hidrogênio H2S + 2O2 ^ SO4 + 2H+... (5) (c)Operação de inibição de possível vazamento (perda de transbordamento) dos micro-organismos anaeróbicos do reator anae- róbico

[0062] Além da operação de tratamento de água descrita acima em (a), o reator anaeróbico 21 realiza internamente uma operação de inibição de possível vazamento de lençol UASB, que vem a ser um agregado dos micro-organismos anaeróbicos na seção de lodo suspenso 2.

[0063] Quando uma variação significativa ou alteração vem a ocorrer durante uma operação de tratamento, ou seja, quando (1) a quantidade de água de esgoto de influxo aumenta, (2) a qualidade das águas servidas de influxo se degrada, ou (3) uma substância tóxica ou similar que poderá prejudicar a atividade dos micro-organismos anae- róbicos se mistura na água de esgoto, em seguida o agregado dos micro-organismos anaeróbicos presentes na seção de lodo suspenso 22 é dispersado e espalhado ou um gás de fermentação, como, por exemplo, o metano, se adere ao agregado dos micro-organismos ana- eróbicos de modo a reduzir a gravidade específica dos microorganismos anaeróbicos.

[0064] O carreador do tipo fio 33 inclui um fio de haste 33c tendo um grande número de cerdas de laço ou cerdas de escova 33d implantadas sobre a periferia do fio de haste 33c. os micro-organismos aeróbicos que se aderem às superfícies dos carreadores do tipo fio 33 muito frequentemente contatam os micro-organismos anaeróbicos das águas servidas de modo a rapidamente aumentar a eficácia do tratamento. O carreador do tipo fio 33 tem um comprimento L a partir de uma extremidade superior (a posição do suporte 24) para uma extremidade inferior (uma posição acima da seção de lodo suspenso 22) de uma seção enchida com carreadores (Figura 3). Além disso, os carre- adores do tipo fio 33 são pendurados e suportados pelos suportes 24, 33a, e 33b de modo que as distâncias P1 entre os carreadores do tipo fio 33 correspondam a intervalos iguais predeterminados. De preferência, a distância L1 entre os carreadores do tipo fio 33 é normalmente -1 a +4 vezes tão grande quanto o diâmetro periférico externo d1 do car- reador do tipo fio 33. Os carreadores do tipo fio adjacentes 33 podem ser espaçados um do outro, como mostra a Figura 7A, ou podem se sobrepor parcialmente, como mostra a Figura 7B. Neste caso, a condição na qual os carreadores do tipo fio adjacentes se sobrepõem é indicada por uma escala de menos. Quando a distância L1 entre os car- readores do tipo fio 33 é menor que o diâmetro periférico externo d1 multiplicado por -1 vez, a água falha em escoar de uma maneira apropriada. Por outro lado, quando a distância L1 entre os carreadores do tipo fio 33 é maior que o diâmetro periférico externo d1 multiplicado por +4 vezes, a água que atravessa para cima sem contatar os carreado- res do tipo fio 33, reduzindo, assim, a eficiência do tratamento.

[0065] Conforme mostrado na Figura 8, em uma gravidade específica reduzida, o lençol UASB, que vem a ser o agregado dos microorganismos anaeróbicos na seção de lodo suspenso 22, flutua através da corrente ascendente da água de esgoto e atinge a seção de carre- adores 25. Os micro-organismos anaeróbicos, como, por exemplo, as bactérias de metano e os fermentadores de ácido e os microorganismos anaeróbicos facultativos (os micro-organismos que crescem tanto no ambiente anaeróbico como no ambiente aeração), se aderem firmemente aos carreadores na seção de carreadores 25. O lençol UASB suspenso se adere às superfícies dos micro-organismos anaeróbicos ou aos carreadores da seção de carreadores 25 e se assentam na seção de carreadores 25 sem atingir a segunda seção de supernadantes 26. O lençol UASB, deste modo, forma uma seção de micro-organismos anaeróbicos da seção de lodo suspenso 22b. Sendo assim, os micro-organismos anaeróbicos da seção de lodo suspenso 22, que possuem uma gravidade específica reduzida, são capturados na seção de carreadores 2. os micro-organismos anaeróbicos ficam, assim, impedidos de flutuar para a seção de transbordamento 27, localizada acima da seção de carreadores 25, ou de escoar para fora do reator aeróbico 10 através da linha de transbordamento L2.

[0066] Os micro-organismos anaeróbicos tendo uma gravidade específica reduzida devem provavelmente ser capturados na seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25, tendo em vista que, em primeiro lugar, os micro-organismos anaeróbicos são da mesma espécie e hidrófilos, e, em segundo lugar, os microorganismos anaeróbicos se aderem firmemente aos carreadores da seção de carreadores 25. Os micro-organismos anaeróbicos da seção de lodo suspenso são então fixados à seção de carreadores 25 do reator anaeróbico 21 e impedidos de escoar para fora do reator aeróbico 10.

[0067] Os efeitos da presente modalidade são apresentados nos itens (i) e (ii). (i) Efeito do impedimento da diminuição da concentração de micro-organismos anaeróbicos no reator anaeróbico

[0068] Mesmo que ocorra uma variação ou alteração durante uma operação de tratamento, os micro-organismos anaeróbicos na seção de lodo suspenso 22 podem ser impedidos de escoar do reator anae- róbico 21 para reator aeróbico 10. Consequentemente, a concentração dos micro-organismos anaeróbicos pode ser impedida de diminuir (perda reduzida de micro-organismos anaeróbicos), estabilizando, assim, a operação de tratamento de água no reator anaeróbico 21. (ii) Efeito de impedimento de se estabelecer um ambiente anaeróbico no reator aeróbico e de degradação de um tratamento ae- ração

[0069] Os micro-organismos anaeróbicos podem ser impedidos de escoar para fora do reator anaeróbico 21 conforme descrito acima e ficam, assim, impedidos de escoar para fora do interior do reator aeró- bico 10. Consequentemente, impede-se a introdução de microorganismos anaeróbicos no reator aeróbico 10 (eliminação de oxigênio). O impedimento de estabelecimento do ambiente anaeróbico no reator aeróbico 10 permite que a matéria poluída orgânica e sulfeto de hidrogênio sejam eficientemente removidos de acordo com as Fórmulas (4) e (5). Sendo assim, pode-se impedir a diminuição na eficiência do tratamento aeróbico.

[0070] Em particular, o reator aeróbico 10 se baseia em um esquema de suprimento de ar de pressão atmosférica por meio de uma queda natural sem usar uma fonte de ar pressurizado, como, por exemplo, um soprador ou compressor. Consequentemente, comparado ao esquema de fonte de ar pressurizado, a presente modalidade provavelmente sofrerá uma diminuição de oxigênio, mostrado acima nas Fórmulas (4) e (5). No entanto, conforme acima descrito, o aparelho 1 de acordo com a presente modalidade pode impedir que os micro-organismos anaeróbicos escoem para fora do reator aeróbico 10. O aparelho 1 pode, assim, eficientemente reduzir a matéria poluída orgânica e o sulfito de hidrogênio sem o estabelecimento do ambiente anaeróbico no reator aeróbico 10.

[0071] A presente modalidade pode exercer um outro efeito. Ou seja, a grande área de superfície específica do carreador do tipo fio 33 permite que uma grande quantidade de micro-organismos anaeróbicos e aeróbicos se fixe aos carreadores do tipo fio 33 de modo a aumentar a concentração de micro-organismos no reator anaeróbico 21 e no reator aeróbico 10. Consequentemente, a eficiência de tratamento é efetivamente maior no sentido aumentar a qualidade da água tratada. Além disso, os carreadores do tipo fio 33 podem ser facilmente instalados ao simplesmente fechar o braço de suporte 33a na seção de suporte de carreador 24. A presente modalidade é, desta maneira, igualmente efetiva no sentido de facilitar operações de manutenção dos carreadores, tais como, limpeza, consertos, e substituição.

[0072] Os efeitos da distância entre os carreadores serão descritos com referência às Figuras 7A e 7B.

[0073] O carreador do tipo fio 33 é modelado conforme construído do fio de haste 33c e os fios de ramificação de laço 33d. Em seguida, quando o meio de ajuste de intervalo não é usado, os carreadores do tipo fio 33 ficam espaçados um do outro. Neste caso, conforme mostra a Figura 7A, a distância a partir da periferia mais externa de um dentre os fios de ramificação 33d para a periferia mais externa do outro fio de ramificação 33d corresponde ao intervalo L1 entre os carreadores. Um aumento no intervalo L1 permite que a água de esgoto escoe mais suavemente. Desta maneira, a água de esgoto contata suficientemente os micro-organismos anaeróbicos no sentido de promover uma reação de tratamento anaeróbica. No entanto, um aumento excessivo do intervalo L1 aumenta a quantidade de água de esgoto que passa (água de esgoto que não contata os micro-organismos anaeróbicos), reduzindo a taxa de tratamento da água de esgoto. De modo a efetivamente impedir que a água de esgoto passe, o intervalo L1 é limitado no máximo ao diâmetro dl do carreador multiplicado por 4 (L1 < 4 x d1) com base no método empírico da presente invenção.

[0074] Sendo assim, é usado um meio de ajuste de intervalo a fim de colocar os carreadores do tipo fio adjacentes 33 mais próximos entre si e fazer que os carreadores do tipo fio adjacentes 33 se contatem ainda mais entre si de modo a formar uma seção transversal de carre- adores. Em tal seção transversal de carreadores, como mostra a Figura 7B, os fios de ramificação 33d dos carreadores adjacentes se sobrepõem de modo a obstruir a passagem da água de esgoto, aumentando a taxa de contato entre a água de esgoto e os micro-organismos anaeróbicos. Sendo assim, a eficiência de tratamento é drasticamente aperfeiçoada. No entanto, quando os carreadores adjacentes se sobrepõem excessivamente, a água de esgoto tem dificuldade de escoar suavemente, impedindo que uma quantidade suficiente de águas servidas seja suprida aos micro-organismos anaeróbicos. Deste modo, na seção transversal de carreadores, o comprimento de sobreposição L1 (menos o intervalo) entre os carreadores se limita ao comprimento estendido d3 (= (d1 - d2)/2) da seção de fio de ramificação 33d de modo a garantir que um determinado nível de permeabilidade de ar impeça uma diminuição na eficiência do tratamento.

[0075] Como outras modalidades da presente invenção, são possíveis várias modificações e variações, conforme descritas a seguir.Os componentes similares aos de outras modalidades, descritas a seguir, e aos da primeira modalidade, não serão descritos.

(1)Fator de enchimento da seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 (segunda modalidade)

[0076] A seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 de acordo com a segunda modalidade, à qual os micro-organismos anaeróbicos do lençol UASB se fixam, vem a ser cargas de módulo, cada qual feita de plástico e tendo qualquer dentre vários formatos ou formas, incluindo um cilindro, uma esfera, uma esfera oval, um cubo, um paralelepípedo retangular, um poliedro, ou uma espiral. Os carreadores são suportados pela seção de suporte de carre- ador 24.

[0077] No aparelho 1 de acordo com a primeira modalidade, o fator de enchimento da seção de carreadores de aderência de microorganismos anaeróbicos 25 é de aproximadamente 20% do volume efetivo (o volume real de água no reator anaeróbico 21). No entanto, de acordo com a presente invenção, o fator de enchimento da seção de carreador 25 não se limita a este aspecto. Em um aparelho 1A de acordo com a presente modalidade, como mostra a Figura 9, por exemplo, o fator de enchimento da seção de carreadores 25 é reduzido em cerca de 5 a 20%, de modo que a operação de tratamento de água se baseie principalmente nos micro-organismos anaeróbicos na seção de lodo suspenso 22. Deste modo, a seção de carreadores 25 pode ser usada principalmente para impedir um possível vazamento dos micro-organismos anaeróbicos.

[0078] Por outro lado, o fator de enchimento da seção de carrea- dores 25 pode ser aumentado de 20 a 80% de modo que a operação de tratamento de água se baseie principalmente nos micro-organismos anaeróbicos da seção de carreadores 25, correspondente ao leito de fixação, e não nos micro-organismos anaeróbicos da seção de lodo suspenso 22.

[0079] O fator de enchimento aumentado da seção de carreadores 25 interrompe os micro-organismos anaeróbicos da seção de lodo suspenso 22 na seção de carreadores 25 a fim de impedir que os micro-organismos anaeróbicos se elevem para a seção de transborda- mento 27, localizada acima da seção de carreadores 25, conforme mostrado na Figura 10. Consequentemente, os micro-organismos anaeróbicos ficam efetivamente impedidos de escoar para fora do reator anaeróbico 21.

(2)Estrutura que impede o vazamento ascendente da seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 (terceira modalidade)

[0080] No aparelho 1 de acordo com a primeira modalidade, a segunda seção de supernadantes 26 e a seção de transbordamento 27 são providas acima mencionada da seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25. No entanto, de acordo com a presente invenção, a estrutura superior do reator anaeróbico não se limita a este aspecto. Quando o agregado dos micro-organismos anae- róbicos que flutuam para cima a partir da seção de lodo suspenso 22, localizada abaixo da seção de carreadores, se adere excessivamente às superfícies dos carreadores da seção de carreadores 25 a fim de reduzir a gravidade específica de cada um dos carreadores, os carre- adores poderão flutuar.

[0081] Sendo assim, no aparelho de tratamento de água sem ae- ração de acordo com a presente modalidade, um tampão é provido acima da seção de carreadores no sentido de interromper a flutuação dos carreadores em função da gravidade específica reduzida de cada um dos carreadores. Por exemplo, em um aparelho de tratamento de água sem aeração 1B mostrado na Figura 11, uma tela do tipo pano 30 tendo aberturas, cada qual menor que o diâmetro do carreador, é fixada ao topo da seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 23 como um tampão.

[0082] De acordo com o aparelho 1B da presente modalidade, conforme mostrado na Figura 12, a tela 30 impede que os carreadores 22b com uma gravidade específica reduzida flutuem ilimitadamente sem interrupção do fluxo ascendente no reator anaeróbico 21. Os car- readores e os micro-organismos anaeróbicos fixados aos carreadores podem ser efetivamente impedidos de escoar para fora da seção de transbordamento 27 para o reator anaeróbico 10.

[0083] Além disso, no aparelho 1B de acordo com a presente modalidade, mesmo com os carreadores de aderência de microorganismos anaeróbicos 22b capturados pela tela 30, quando a quantidade de água de esgoto de influxo diminui, a qualidade da água de esgoto de influxo é degradada, ou a quantidade de substância tóxica na água de esgoto de influxo diminui de modo a recuperar a condição inicial da água de esgoto, em seguida, com vantagem, os microorganismos anaeróbicos descamam os carreadores 22b capturados pela tela 30 e se assentam para baixo ou a quantidade de microorganismos anaeróbicos que se proliferam diminui. Além disso, quando a gravidade específica dos carreadores de aderência de microorganismos anaeróbicos aumenta novamente para o valor inicial, os carreadores com vantagem se assentam para baixo de modo a recuperar a condição inicial.

(3)Estrutura que inibe o vazamento ascendente da seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 (quarta modalidade)

[0084] Ainda, em um aparelho 1C mostrado na Figura 13, ao invés da tela 30 do aparelho 1B, mostrado na Figura 11, diversos pares de placas divisórias inclinadas 31 podem ser dispostas paralelas uma à outra acima da seção de carreadores 25. As placas divisórias inclinadas emparelhadas 31 são inclinadas com relação ao eixo geométrico (eixo geométrico vertical) do reator anaeróbico 21 e são abertas para baixo na forma de um V invertido.

[0085] Os diversos pares de placas divisórias inclinadas assim dispostas 31 permitem que os carreadores com uma gravidade específica reduzida fiquem eficientemente presos. Além disso, a inclinação das placas divisórias aumenta a agitação entre os carreadores flutuantes e os micro-organismos anaeróbicos fixados aos carreadores. Como um resultado, os micro-organismos anaeróbicos se descamam facilmente dos carreadores. Sendo assim, os carreadores temporariamente flutuantes e os micro-organismos anaeróbicos descem e são novamente colocados na seção de carreadores 25.

(4)Formação de múltiplas camadas na seção de carreado- res de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 (quinta modalidade)

[0086] No aparelho 1A de acordo com a segunda modalidade, descrito acima, a seção de carreadores de aderência de microorganismos anaeróbicos 25 tem uma estrutura de camada única. No entanto, em um aparelho 1D de acordo com a presente modalidade mostrada na Figura 14, a seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 tem uma estrutura de múltiplas camadas incluindo pelo menos duas camadas, neste caso, as seções de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25b e 25c. Ou seja, o aparelho 1D de acordo com a presente modalidade tem não somente a primeira seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25b, mas também a segunda seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25c, na qual a mesma quantidade de enchimento dos mesmos carreadores é introduzida.

[0087] No aparelho 1D de acordo com a presente modalidade, se, por exemplo, o agregado dos micro-organismos anaeróbicos na seção de lodo suspenso 22, localizada abaixo da seção de carreadores, tem uma gravidade específica reduzida devido a um aumento na quantidade de água de esgoto de influxo, a segunda seção de carreadores 25c poderá capturar o agregado (o lençol UASB ou similar) de microorganismos anaeróbicos de gravidade específica reduzida não capturados pela primeira seção de carreadores 25b. sendo assim, quando os micro-organismos anaeróbicos flutuam devido a uma mudança, como, por exemplo, um aumento na quantidade de água de esgoto de influxo, os micro-organismos anaeróbicos podem ser confiavelmente capturados pelas primeira e segunda seções de carreadores 25b e 25c. O agregado dos micro-organismos anaeróbicos pode, assim, ficar impedido de flutuar para cima ou para baixo.

(5)Carreadores com tamanhos de grão diferentes na seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 (sexta modalidade)

[0088] No aparelho 1D de acordo com a quinta modalidade, acima descrita, os carreadores de quase o mesmo diâmetro são usados na pluralidade de seções de carreadores de aderência de microorganismos anaeróbicos 25b e 25c. em contrapartida, em um aparelho 1E de acordo com a presente modalidade, conforme mostrado na Figura 15, os primeiros carreadores com quase o mesmo tamanho de grão que o dos carreadores na primeira modalidade são usados como os carreadores da primeira seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25b de um estágio inferior. No entanto, os segundos carreadores com um tamanho de grão menor que o dos primeiros carreadores são usados como os carreadores de uma segunda seção de carreadores de aderência de micro-organismos anae- róbicos 32 de um estágio superior.

[0089] Os micro-organismos anaeróbicos 22c e 22d com diferentes tamanhos de grão podem flutuar devido a uma diminuição no tamanho dos micro-organismos anaeróbicos da seção de lodo suspenso 22 ou a uma diminuição na gravidade específica de alguns microorganismos anaeróbicos, resultando em uma variação da gravidade específica. Neste caso, os micro-organismos anaeróbicos 22d, tendo um tamanho de grau menor, podem não ser capturados pela seção de carreadores e escoar para fora em um sentido ascendente. No entanto, no aparelho 1E de acordo com a presente modalidade, conforme mostrado na Figura 16, os carreadores com um tamanho de grão menor são dispostos na segunda seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 32 do estágio superior. O menor tamanho de grão dos carreadores aumenta e, deste modo, uma área de superfície maior poderá, assim, capturar até mesmo os menores micro-organismos anaeróbicos flutuantes 22d.

[0090] Sendo assim, mesmo que uma variação na quantidade de água de esgoto de influxo reduza e varie a gravidade específica dos micro-organismos anaeróbicos, os micro-organismos anaeróbicos contatam as seções de carreador 32 e, deste modo, poderão ficar efetivamente impedidos de flutuar para cima ou para baixo. (6)Carreadores com áreas de superfície diferentes na seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 (sétima modalidade)

[0091] Um aparelho de tratamento de água sem aeração de acor- do com uma presente modalidade tem uma estrutura vertical de dois estágios, na qual uma segunda seção de carreadores se localiza acima de uma primeira seção de carreadores como no caso do aparelho 1E da Figura 15, embora a estrutura não seja especificamente mostrada nos desenhos. Na presente modalidade, os carreadores da segunda seção de carreadores possuem uma área de superfície diferente da dos carreadores da primeira seção de carreadores. Por exemplo, até com o mesmo formato (por exemplo, um formato cilíndrico) e com o mesmo tamanho de grau, os primeiros carreadores podem ser feitos de cloreto de vinila, e os segundos carreadores podem ser feitos de polipropileno (PP).

[0092] De acordo com a presente modalidade, os carreadores têm formatos e tamanhos de grão similares a fim de estabilizar o desempenho normal da operação de tratamento de água na remoção da matéria poluída orgânica. Além disso, uma vez que os carreadores possuem diferentes áreas de superfície, conforme acima descrito, mesmo que, por exemplo, a quantidade de água de influxo aumente, a segunda seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbi- cos, localizada acima da primeira seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos, poderá eficientemente capturar os micro-organismos anaeróbicos flutuantes.

(7)Carreadores com formatos diferentes na seção de car- readores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 (oitava modalidade)

[0093] Em um aparelho de tratamento de água sem aeração 1F de acordo com a presente modalidade, conforme mostrado na Figura 17, a primeira seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25b se localiza no estágio inferior do reator anaeróbico 21. A segunda seção de carreadores de aderência de microorganismos anaeróbicos 33 se localiza no estágio superior do reator anaeróbico 21. Ou seja, os carreadores da primeira seção de carrea- dores 25b são esféricos, enquanto os carreadores da segunda seção de carreadores 33 são cúbicos. Com esta combinação, mesmos os micro-organismos que não podem ser facilmente capturados pelos primeiros carreadores esféricos poderão ser capturados pelos segundos carreadores cúbicos, uma vez que estes possuem quatro arestas. Sendo assim, mesmo os micro-organismos anaeróbicos com uma gravidade específica inferior, suscetíveis à flutuação, poderão ser capturados pela segunda seção de carreadores 33. Deste modo, os microorganismos anaeróbicos podem ser impedidos de escoar para fora do reator aeróbico 10.

[0094] Além disso, as formas dos primeiro e segundo carreadores de diferentes formatos não se limitam à combinação da esfera e do cúbico. Embora não mostrado nos desenhos, por exemplo, uma combinação de carreadores com diferentes formas, abaixo descrito, poderá ser utilizado. 1)Primeiros carreadores: esfera + Segundos carreadores: cilindro 2)Primeiros carreadores: esfera + Segundos carreadores: forma de fio 3)Primeiros carreadores: cilindro + Segundos carreadores: forma de fio

[0095] Em outras palavras, os segundos carreadores têm um formato mais uniforme que os primeiros carreadores de modo a permitir que os micro-organismos anaeróbicos fiquem eficientemente presos no reator anaeróbico. Sendo assim, os micro-organismos anaeróbicos podem ser efetivamente impedidos de escoar para fora do reator ae- róbico.

[0096] Como no caso das combinações dos carreadores com os diferentes formatos dos itens 2) e 3), descritos acima, o formato do tipo fio é desejavelmente usado para os segundos carreadores com relação à prevenção de um possível vazamento dos micro-organismos anaeróbicos e à facilidade de manutenção.

(8)Linha de retorno para os micro-organismos anaeróbicos flutuantes (nona modalidade)

[0097] Como mostra a Figura 18, um aparelho de tratamento de água sem aeração 1G de acordo com a presente invenção tem uma primeira válvula 40 na linha de transbordamento L2, que se comunica com a seção de transbordamento 27, e uma segunda válvula 41 em uma linha de retorno L4 que se ramifica a partir da linha de transbor- damento L2. Um pote de dreno 43 é montado em uma área na qual a linha de retorno L4 se ramifica a partir da linha de transbordamento L2. O pote de dreno 43 tem a função de permitir que as águas servidas transbordadas a partir do reator anaeróbico 21 sejam temporariamente coletadas no pote de dreno 43, no qual os micro-organismos anaeróbi- cos são precipitados.

[0098] No aparelho 1G de acordo com a presente modalidade, durante uma operação de estado estacionário, a primeira válvula 40 é aberta, e a segunda válvula 41 é fechada. Sendo assim, a água de tratamento anaeróbico é alimentada a partir do reator anaeróbico para o topo do reator aeróbico 10 via a linha de transbordamento L2. Neste caso, quando os micro-organismos anaeróbicos da seção de lodo suspenso 22 ou da seção de carreadores de aderência de microorganismos anaeróbicos 25 do reator anaeróbico 21 têm uma gravidade específica reduzida ou são dispersados de modo a flutuar como o resultado de um aumento de água de esgoto de influxo ou similares, a válvula 40 é fechada, enquanto a válvula 41 é aberta. Ou seja, o fechamento da primeira válvula 40 e a abertura da segunda válvula 41 permitem que os micro-organismos anaeróbicos que flutuaram até a linha de transbordamento L2 retornem para o fundo do reator anaeró- bico 21 através da linha de retorno L4 para reciclagem. Isto não somente aumenta a produção dos micro-organismos anaeróbicos, mas também impede uma possível mistura dos micro-organismos anaeró- bicos, o que poderá reduzir a eficiência de um tratamento aeróbico em etapas descendentes.

[0099] De acordo com a presente modalidade, os microorganismos anaeróbicos com menor tamanho de grão ou similares, difíceis de serem capturados apenas pela seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25, são retornados para o reator anaeróbico 21.isto permite que não haja uma diminuição na concentração de micro-organismos anaeróbicos no reator anaeróbico 21.

[00100] A presente modalidade não se limita ao aparelho 1G, mostrado na Figura 18. outras modificações e variações são possíveis conforme descritas a seguir.

[00101] No aparelho 1G da Figura 18, a linha de retorno L4 se ramifica a partir da linha de transbordamento L2 entre o reator anaeróbico 21 e o reator aeróbico 10. No entanto, a linha de retorno L4 pode ser provida fora e abaixo da linha de transbordamento 27 e no meio da segunda seção de supernadantes 26 ou da seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 do reator anaeróbico 21 (uma mudança na entrada da linha de retorno L4).

[00102] Ademais, no aparelho de tratamento de água 1G da Figura 18, a linha de retorno L4 é conectada ao fundo do reator anaeróbico 21. No entanto, a linha de retorno L4 pode ser conectada à bomba de águas servidas 2 de modo a preceder a bomba de águas servidas 2 (uma mudança na saída da linha de retorno L4). Neste caso, não somente a primeira válvula 40 e a segunda válvula 41 podem ser abertas e fechadas, mas também a bombeamento 2 poderá ser acionada de modo a retornar ciclicamente os micro-organismos anaeróbicos para o reator anaeróbico 21. isto impede uma possível diminuição na concentração (abundância) de micro-organismos anaeróbicos no reator anae- róbico 21.

(9)Linha de inversão de fluxo para os micro-organismos anaeróbicos flutuantes (décima modalidade)

[00103] Como mostra a Figura 19, um aparelho de tratamento de água 1H de acordo com a presente modalidade compreende uma linha de retorno L5 que se ramifica a partir da linha de transbordamento L2, um conjunto de válvulas 49 e 50 fixadas à linha de transbordamento L2 de modo a intercalar um ponto de ramificação entre as linhas L2 e L5, entre as válvulas 49 e 50, uma válvula 51 fixada à linha de retorno L5, uma válvula 53 fixada à linha de suprimento L1 a partir da bomba 2, uma linha de passagem L6 que conecta o fundo do reator anaeróbi- co 21 a uma parte da linha de suprimento L1 localizada a montante da bomba 2, uma válvula 54 fixada à linha de passagem L6, uma controladora 55 que controla as operações de abertura e fechamento das válvulas 49, 50, 51, 53 e 54, e um sensor 56 que detecta a condição dos carreadores (por exemplo, a posição dos carreadores ou a condição na qual os micro-organismos se aderem ao carreador).

[00104] De acordo com o aparelho 1H da presente modalidade, durante uma operação normal, as válvulas 51, 53, e 54 são fechadas, enquanto as válvulas 49 e 50 são abertas, a fim de alimentar toda a água de tratamento do reator anaeróbico 21 para o reator aeróbico 10. No entanto, quando os micro-organismos anaeróbicos da seção de lodo suspenso 22 flutuam e escoam para fora, as válvulas 53 e 54 são abertas, enquanto as válvulas 49 e 50 são fechadas, a fim de realizar a operação de escoamento da água de esgoto em um sentido oposto ao da operação normal. Ou seja, após o recebimento de um sinal de sensoriamento a partir do sensor 56, a controladora controla o acio-namento da bomba 2 e as operações de abertura e fechamento das válvulas 49, 50, 51, 53 e 54. Em termos específicos, a controladora 55 fecha a válvula 50, no momento que fecha as válvulas 51, 53, e 54, a fim de realizar a operação de escoamento da água de esgoto no sentido oposto de cima para baixo. A operação de inversão de fluxo é assim feito de modo a forçar os micro-organismos anaeróbicos que escoaram para a parte superior do reator anaeróbico 21 de modo a escoar pelo reator anaeróbico 21 como um fluxo descendente. Os microorganismos anaeróbicos, desta maneira, retornam para os carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 e/ou para a seção de lodo suspenso 22.Depois de os micro-organismos anaeróbicos re-tornarem para o reator anaeróbico 21, as válvulas 49, 50, 51, 53, e 54 retornam às condições iniciais. Em seguida, a operação normal é finalizada.

[00105] Como um resultado, a operação de inversão de fluxo pode retornar uma pequena quantidade de micro-organismos anaeróbicos não capturados para a posição inicial predeterminada. Ou seja, a concentração de micro-organismos anaeróbicos no reator anaeróbico 21 poderá ser mantida em uma quantidade apropriada.

(10)Seção de lodo suspenso baseada no lodo digestivo (décima primeira modalidade)

[00106] No aparelho 1 de acordo com a primeira modalidade, o lençol UASB (tendo um tamanho de grão de 1 a 5 mm), um agregado de micro-organismos anaeróbicos, é alimentado para a seção de lodo suspenso 22. No entanto, na presente invenção, os micro-organismos anaeróbicos na seção de lodo suspenso 22 não se limitam ao lençol UASB.

[00107] Em um aparelho de tratamento de água sem aeração 1J de acordo com a presente invenção, conforme mostrado na Figura 20, o lodo digestivo, tendo um pequeno tamanho de grão de 0,01 a 1 mm, é alimentado para a seção de lodo suspenso. Sendo assim, a presente modalidade usa uma seção de lodo suspenso 60 baseada no lodo digestivo. Este lodo digestivo é obtido nos estágios inferiores do tratamento aeróbico, conforme mostrado na Publicação JPA KOKAI N° 11285696, acima descrita. O lodo digestivo, portanto, requer custos menores que o lençol UASB, possibilitando operações econômicas. Além disso, o lodo digestivo tem um tamanho de grão menor que o lençol UASB, sendo assim desvantajosamente provável de vazar como o re-sultado de uma variação, como, por exemplo, um aumento na proporção de escoamento da água de esgoto. No entanto, o aparelho 1H de acordo com a presente modalidade tem uma seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25 na parte superior. Deste modo, os micro-organismos anaeróbicos que se aderem aos carreadores da seção de carreadores de aderência de microorganismos anaeróbicos 25 se aderem aos micro-organismos anaeró- bicos do lodo digestivo, os quais ficam facilmente presos na seção de carreadores 25.

[00108] Além disso, é possível se usar não apenas o lençol UASB e o lodo digestivo, mas também o lodo anaeróbico ou o lodo livre de oxigênio para o método de lodo ativado anaeróbico/aeróbico, para o método de desnitrificação cíclica, ou para o método aeróbico livre de oxigênio anaeróbico (método A20: Manual de Desenho de Estação Avançada de Tratamento (proposta), publicado pela JAPAN SEWAGE WORKDS ASSOCIATION em 25 de maio de 1994), que contém bactérias anaeróbicas facultativas. Neste caso, mesmo que a água de influxo contenham DO (oxigênio dissolvido), as bactérias anaeróbicas facultativas, também contidas no lodo, estabilizam a qualidade da água de tratamento sem degradar a atividade de remoção da matéria poluída orgânica.

(11)Carreadores de aderência de micro-organismos anae- róbicos baseados em lodo digestivo (décima segunda modalidade)

[00109] No aparelho 1 de acordo com a primeira modalidade, os micro-organismos anaeróbicos do lençol UASB, o agregado dos microorganismos anaeróbicos, ficam presos nos carreadores da seção de carreadores de aderência de micro-organismos anaeróbicos 25. no entanto, os micro-organismos anaeróbicos da seção de carreadores 25 não se limitam ao lençol UASB.

[00110] Conforme mostrado na Figura 21, o aparelho 1K de acordo com a presente modalidade, como o aparelho 1J da Figura 20, descrito acima, utiliza uma seção de carreadores de aderência de microorganismos anaeróbicos 61 baseada no lodo digestivo e para dentro do qual o lodo digestivo é alimentado ao invés do lençol UASB como os micro-organismos anaeróbicos fixados aos carreadores. Também neste caso, conforme acima descrito, o lodo digestivo é menos dispendioso que o lençol UASB, permitindo operações a baixos custos.

[00111] Em uma outra modalidade, o lodo anaeróbico para o método de lodo ativado anaeróbico/aeróbico ou similares pode ser usado no lugar do lodo digestivo. A presente modalidade exerce um efeito tal que o lodo anaeróbico permita operações menos dispendiosas que as do lodo digestivo.

[00112] O aparelho de acordo com a presente invenção usa uma bomba para alimentar água de esgoto para o reator de leito fixo anae- róbico, e eleva a água de esgoto através do reator como um fluxo ascendente de modo que os organismos da água de esgoto sejam tratados basicamente pelos micro-organismos aeróbicos presentes no reator. O aparelho em seguida introduz a água de esgoto descarregada do reator de leito fixo anaeróbico para o reator de leito fixo aeróbico, e baixa a água descarregada através do reator de leito fixo aeróbico como um fluxo descendente de modo que os organismos que permanecem na água descarregada sejam purificados pelos micro-organismos aeróbicos presentes no reator.

(12)Suprimento de uma pequena quantidade de ar (décima terceira modalidade)

[00113] No aparelho 1 de acordo com a primeira modalidade, o reator aeróbico 10 utiliza o ar de pressão atmosférica suprido pelo sistema aberto superior. No entanto, como mostra a Figura 22, um aparelho 1L de acordo com a presente modalidade tem um furo de ventilação 14 e um ventilador 15 disposto como um meio de ventilação de modo a permitir que uma pequena quantidade de ar seja suprida. Uma pluralidade de furos de ventilação e ventiladores pode ser provida.

[00114] Neste caso, o ventilador 15 é atuado de modo a gerar um fluxo de ar que passa pelo furo de ventilação 14 para o ventilador 15 via a seção de carreadores de aderência de micro-organismos aeróbi- cos 11. O fluxo de ar permite que os micro-organismos aeróbicos da seção de carreadores de aderência de micro-organismos aeróbicos 11 contate o ar a fim de realizar um tratamento aeróbico, ao mesmo tempo aumentando a quantidade de oxigênio necessária para o tratamento aeróbico conforme mostrado nas Fórmulas (4) e (5).

[00115] A presente modalidade exerce um efeito tal que mesmo que uma quantidade requerida de ar para a seção de carreadores de aderência de micro-organismos aeróbicos 11, mostrada nas Fórmulas (4) e (5), não seja obtida, o suprimento de ar através do ventilador permite que uma quantidade requerida de ar seja suprida. Sendo assim, a eficiência de tratamento do reator aeróbico 10 poderá ser esta- velmente mantida.

[00116] Foram descritas diversas modalidades.Contudo, a presente invenção não se limita às modalidades acima descritas, podendo as modalidades ser variadas ou combinadas entre si.

[00117] De acordo com a presente invenção, quando a quantidade de água de esgoto de influxo aumenta, a qualidade de água de esgoto de influxo se degrada, uma substância tóxica ou similar se mistura à água de esgoto de influxo, a quantidade de gás de fermentação no reator anaeróbico aumenta, e a qualidade da água de esgoto de influxo muda de resíduos líquidos industriais de demanda BOD de alta concentração para uma água de esgoto de uma demanda BOD de baixa concentração, os micro-organismos anaeróbicos podendo ser impedidos de escoar para fora, estabilizando, assim, o desempenho de tratamento dos reatores anaeróbicos e aeróbicos. Como resultado, uma água tratada de qualidade estável poderá ser descarregada.

Claims

1.Aparelho de tratamento de água sem aeração caracterizado pelo fato de que compreende: um tanque de tratamento anaeróbico (21) que recebe água de esgoto alimentada por meio de uma bomba através de um fundo do tanque de modo a fazer com que a água de esgoto flua como uma corrente ascendente de modo que a água de esgoto entre em contato com micro-organismos anaeróbicos para tratar anaerobicamente a matéria poluída da água de esgoto; um tanque de tratamento aeróbico (10) que recebe a água tratada do tanque de tratamento anaeróbico (21) em um topo do tanque de tratamento aeróbico (10) para fazer com que a água tratada flua como uma corrente descendente de modo que a água tratada entre em contato com micro-organismos aeróbicos e ar para tratar aero- bicamente a matéria poluída na água tratada uma seção de lodo suspenso (22,60) localizada em uma parte inferior do tanque de tratamento aeróbico (10) e na qual os micro-organismos anaeróbicos estão suspensos na água de esgoto, a seção de lodo suspenso (22,60) sendo configurada para realizar um tratamento primário da água de esgoto; e uma seção de carreadores (25,61) localizada em uma parte superior do tanque de tratamento anaeróbico (21) tendo carreadores para aos quais os micro-organismos anaeróbicos se fixam, a seção de carreadores (25,61) sendo configurada para realizar um tratamento secundário da água de esgoto; os micro-organismos anaeróbicos tendo fluído a partir da seção de lodo suspenso (22,60) sendo ainda fixados nos carreadores, que impedem os micro-organismos anaeróbicos de fluir para fora a partir do tanque de tratamento anaeróbico (21) para o tanque de tratamento aeróbico (10).

2.Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a seção de carreadores (25) possui carreadores do tipo fio que pendem a partir da e são suportados pela seção de car- readores.

3.Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os carreadores do tipo fio (33) possuem um fio de haste (33c) e uma pluralidade de fios de ramificação (33d) fixados em torno de uma periferia do fio de haste.

4.Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a seção de lodo suspenso possui grânulos (22,60) ou lodo digestivo.

5.Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende pelo menos um dentre uma tela (24,30), uma peneira (30), uma placa defletora (31) ou um dispositivo de filtro acima da seção de carreadores.

6.Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a seção de carreadores tem uma pluralidade de grupos de carreadores (22,25,25b,25c,32,33) dispostos em sequência no sentido da altura do tanque de tratamento anaeróbico (21).

7.Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os primeiros carreadores (25b) com um grande tamanho de grão se localizam em uma parte inferior da seção de car- readores, e os segundos carreadores (32) tendo um tamanho de grão menor que o dos primeiros carreadores se localizam em uma parte superior da seção de carreadores.

8.Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os primeiros carreadores (22,25b) de um material com uma pequena área de superfície se localizam na parte inferior da seção de carreadores, e os segundos carreadores (25,33) de um material com uma área de superfície maior que a dos primeiros carreado- res se localizam na parte superior da seção de carreadores.

9.Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os carreadores formados como massas tendo uma alta uniformidade de forma (22) se localizam na parte inferior da seção de carreadores, e os carreadores formados como fios (25) tendo uma uniformidade de forma menor que a dos carreadores do tipo massa se localizam na parte superior da seção de carreadores.

10.Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um meio de retorno (L4,41,43) para retornar os micro-organismos anaeróbicos a partir de pelo menos uma dentre a seção de carreadores, a parte superior da seção de carreadores, ou uma saída do tanque de tratamento anaeró- bico para a seção de lodo suspenso.

11.Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um meio de inversão de fluxo (2,L1,51,L5,49,54,L6,55) para inverter a corrente de água nos micro-organismos anaeróbicos de uma corrente ascendente para uma corrente descendente.

12.Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre um lençol de lodo anae- róbico de fluxo ascendente, um lodo digestivo (22) e micro-organismos anaeróbicos em lodo anaeróbico para um método de remoção de nitrogênio biológico ou de fósforo se encontra presente na seção de lodo suspenso do tanque de tratamento anaeróbico.

13.Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre um lençol de lodo anae- róbico de fluxo ascendente (22), um lodo digestivo (60), e microorganismos anaeróbicos em lodo anaeróbico para um método de remoção de nitrogênio biológico ou de fósforo se encontra presente na seção de carreadores.

14.Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zado pelo fato de que ainda compreende carreadores do tipo fio (33) dispostos no tanque de tratamento aeróbico (10) e aos quais micro-organismos aeróbicos são fixados.

15.Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zado pelo fato de que ainda compreende um meio de ventilação (15) sobre uma superfície lateral do tanque de tratamento aeróbico.(10).