BRPI0809704A2 - " sistema de tratamento de resíduos para tratar uma corrente de resíduos substancialmente líquidos e método de tratamento de uma corrente de resíduos" - Google Patents

Description

SISTEMA DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS PARA TRATAR UMA CORRENTE DE RESÍDUOS SUBSTANCIALMENTE LÍQUIDOS E MÉTODO DE TRATAMENTO DE UMA CORRENTE DE RESÍDUOS

CAMPO TÉCNICO

A descrição refere-se a uma unidade de tratamento

de resíduos em linha e/ou modular que se destina a prover o tratamento e/ou a desinfecção de resíduos líquidos infecciosos, incluindo resíduos médicos, domésticos, científicos, funerários ou comerciais, para desinfetar e 10 resultar em resíduos não-infecciosos e menos tóxicos ou menos biologicamente ativos antes do fluxo da corrente residual a um dreno de esgoto sanitário ou diretamente no meio ambiente.

FUNDAMENTOS E DESCRIÇÃO RESUMIDA Há uma preocupação crescente em relação ao fato que 15 as correntes de resíduos infecciosos biológicas de hospitais, matadouros e outras fontes que podem conter componentes biologicamente perigosos ou tóxicos não são tratados adequadamente antes do descarte de tais correntes de resíduos aos sistemas de esgoto sanitários ou diretamente no meio

2 0 ambiente. Atualmente, as grandes instalações municipais de

tratamento não podem ser adequadamente configuradas para concentrações elevadas de materiais biológicos que são provenientes de hospitais e de outras fontes. Conseqüentemente, há a necessidade quanto a sistemas e 25 métodos aperfeiçoados para o tratamento das correntes de resíduos antes que as correntes sejam descartadas em um sistema de esgoto sanitário ou diretamente no meio ambiente. Há também a necessidade quanto a sistemas modulares que sejam prontamente aplicados como um auxiliar aos sistemas de esgoto

3 0 sanitários existentes na fonte da corrente residual,

reduzindo desse modo o grau de infectividade do material que deve ser tratado em um sistema municipal.

Em vista do que foi mencionado acima e de outras necessidades, uma realização exemplificadora da descrição apresenta um sistema de desinfecção de resíduos modular para correntes de resíduos infecciosos substancialmente líquidos e métodos de tratamento de tais correntes de resíduos. 0 5 sistema de desinfecção de resíduos modular pode incluir uma câmara de geração de íons de metal para introduzir íons de metal selecionados no material residual; uma câmara de geração de oxidante em comunicação de fluxo fluida com a câmara de geração de íons de metal para a desinfecção do 10 material residual com um agente de oxidação; e uma câmara de quelação em comunicação de fluxo fluida com a câmara de geração de oxidante para a desativação dos íons de metal no material residual.

Uma outra realização exemplificadora da descrição 15 apresenta um método de tratamento de um material residual do esgoto sanitário para prover uma corrente residual tratada. 0 método pode incluir o escoamento de uma corrente residual de um dreno de esgoto sanitário em um sistema de desinfecção de resíduos modular. O sistema de desinfecção de resíduos

2 0 modular pode incluir uma câmara de geração de íons de metal

para introduzir íons de metal no material residual para desinfetar parcialmente o material residual; uma câmara de geração de oxidante em comunicação de fluxo fluida com a câmara de geração de íons de metal para a desinfecção do 25 material residual com um agente de oxidação; e uma câmara de quelação em comunicação de fluxo fluida com a câmara de geração de oxidante para a desativação dos íons de metal e a oxidação dos produtos químicos no material residual.

De acordo com o método, a corrente residual pode

3 0 ser macerada até um tamanho de partícula predeterminado e

pode entrar em contato com um inibidor de película e/ou um inibidor de espuma na câmara de maceração. Os íons de metal podem ser gerados in si tu na câmara de geração de íons de metal para o contato com a corrente residual a partir da câmara de maceração para desinfetar a corrente residual. A corrente residual pode ser infusada na câmara de geração de oxidante pelos oxidantes gerados in si tu, a fim de eliminar 5 qualquer atividade biológica dos compostos na corrente residual. Os íons de metal na corrente residual podem ser então que lados (ligados) na câmara de quelação a fim de seqüestrar e desativar quaisquer íons de metal restantes e produtos químicos da oxidação presentes na corrente residual 10 antes de descartar a corrente residual tratada em um esgoto sanitário ou diretamente no meio ambiente.

Uma vantagem do sistema e dos métodos descritos na presente invenção é que o sistema combina pelo menos duas técnicas de desinfecção em uma única unidade, aumentando 15 desse modo à eficácia da desinfecção dos resíduos da corrente em comparação ao uso de uma única técnica de desinfecção. Ao contrário dos sistemas convencionais, os ingredientes ativos da desinfecção são desativados antes de a corrente residual ser descartada da unidade de desinfecção, de modo que os 20 ingredientes da desinfecção e a corrente residual podem ser descartados no sistema de esgoto sanitário ou diretamente no meio ambiente sem remover os ingredientes da desinfecção da corrente residual. Por causa da natureza modular do sistema, o sistema pode ser configurado como uma unidade móvel, 25 portátil ou autônoma, ou pode ser provido em uma instalação não-portátil substancialmente fixa que pode ser introduzida entre uma fonte do material residual e um descarte final do material residual. 0 sistema de tratamento de resíduos também pode ser combinado e/ou integrado com um sistema de coleta de 30 resíduos ou pode ser configurado como um sistema autônomo para a descarga direta no meio ambiente. Além disso, partes do sistema modular podem ser empregadas se a potencialidade total não for requerida pela natureza dos resíduos que estão sendo criados.

Outra realização exemplificadora apresenta um sistema de tratamento de resíduos modular para correntes de resíduos líquidos e métodos de tratamento das correntes de 5 resíduos líquidos. 0 sistema de tratamento de resíduos modular inclui uma câmara de maceração para o tratamento e a homogeneização iniciais do material residual; uma câmara de infusão de íons de metal em comunicação de fluxo fluida com a câmara de maceração para introduzir íons de metal no material 10 residual; e uma câmara de oxidação para a oxidação a úmido da corrente residual. Pode ser providenciado para que os resíduos sejam reciclados em uma ou mais das câmaras para um tratamento adicional, caso requerido.

Contudo, outra realização exemplificadora apresenta um método de tratamento de um material residual líquido para prover uma corrente residual tratada. O método pode incluir o escoamento de uma corrente residual em um sistema de tratamento de resíduos modular. O sistema de tratamento de resíduos modular pode incluir uma câmara de maceração para o tratamento e a homogeneização iniciais do material residual; uma câmara de infusão de íons de metal em comunicação de fluxo fluida com a câmara de maceração para introduzir íons de metal no material residual; e uma câmara de oxidação para oxidar o material oxidável na corrente residual. A corrente residual é macerada até um tamanho de partícula predeterminado e pode entrar em contato com um inibidor de película na câmara de maceração. Os íons de metal são gerados na câmara de infusão de íons de metal para o contato com a corrente residual da câmara de maceração para desintoxicar e 3 0 promover parcialmente o processo de oxidação da corrente residual. A corrente residual é então oxidada na presença de oxigênio para prover uma corrente tratada que é substancialmente desprovida de materiais biológicos tóxicos e ativos.

Uma vantagem das várias realizações descritas na presente invenção é que o sistema combina pelo menos duas técnicas de desinfecção em uma única unidade, aumentando 5 desse modo à eficácia do tratamento de resíduos da corrente em comparação ao uso de uma única técnica de desinfecção. 0 sistema de oxidação utilizado é essencialmente sem chamas e, portanto, não introduz nenhum produto de combustão na atmosfera. No entanto, o aquecimento da corrente residual e

da corrente de oxigênio pode aumentar intensamente a velocidade de reação. O uso de oxigênio elementar também provê um sistema muito mais compacto do que as unidades que utilizam ar (contendo apenas aproximadamente 2 0% em peso de oxigênio).

Por causa dos componentes modulares do sistema, o

sistema pode ser configurado como uma unidade móvel, portátil ou autônoma, ou pode ser provido em uma instalação nãoportátil substancialmente fixa que pode ser introduzida entre uma fonte do material residual e um descarte final do

material residual. 0 sistema de tratamento de resíduos também pode ser combinado e/ou integrado com um sistema de coleta de resíduos. Em outra realização, o sistema de tratamento de resíduos pode ser um sistema autônomo para a descarga dos resíduos tratados no meio ambiente.

2 5 Outros objetivos e vantagens da descrição são

apresentados em parte na descrição a seguir, e/ou podem ser aprendidos pela prática da descrição. Os objetivos e as vantagens da descrição também podem ser atingidos e concretizados por meio dos elementos e das combinações

3 0 indicados particularmente nas reivindicações em anexo.

Deve ser compreendido que a descrição geral acima e a descrição detalhada a seguir são apenas exemplificadoras e explanatórias, e não são restritivas da descrição, tal como reivindicado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Outras vantagens das realizações exemplificadoras podem ficar evidentes com referência à descrição detalhada das realizações exemplificadoras guando consideradas conjuntamente com os seguintes desenhos que ilustram um ou mais aspectos não limitadores da mesma, nos quais os caracteres de referência similares designam elementos similares ou parecidos em todos os diversos desenhos, tal como segue:

a Figura 1 é um fluxograma de blocos de uma realização de um método da presente descrição;

a Figura 2 é uma representação esquemática de um exemplo não limitador de uma unidade de desinfecção de resíduos substancialmente lineares de acordo com uma realização preferida;

a Figura 3 é uma vista em perspectiva seccionada, fora de escala, de uma unidade de desinfecção de resíduos substancialmente lineares de acordo com uma realização da descrição;

a Figura 4 é uma vista em perspectiva seccionada, fora de escala, de uma unidade de desinfecção de resíduos substancialmente verticais de acordo com outra realização da descrição;

a Figura 5 é um fluxograma de blocos de um processo

de tratamento de acordo com a descrição;

a Figura 6 é um desenho esquemático global de um sistema de tratamento de resíduos sem chamas modular de acordo com a descrição;

3 0 a Figura 7 é um desenho esquemático ampliado de uma

parte do sistema de tratamento da Figura 6 incluindo uma câmara de recepção e uma câmara de infusão de íons de metal; e a Figura 8 é um desenho esquemático ampliado de uma parte do sistema de tratamento da Figura 6 incluindo uma câmara de oxidação.

DESCRIÇÃO DAS REALIZAÇÕES EXEMPLIFICADORAS 5 Realização da Unidade de Desinfecção de Resíduos em

Linha

Tal como descrito mais detalhadamente abaixo, as realizações da presente descrição podem prover sistemas e métodos para a desinfecção das correntes de resíduos 10 infecciosos substancialmente líquidos antes do descarte das correntes de resíduos em um sistema de esgoto sanitário ou diretamente no meio ambiente. A desativação ou a destruição dos agentes infecciosos, tais como vírus, bactérias, protistas, fungos, algas, príons ou outra matéria orgânica 15 infecciosa, através das realizações da presente descrição, podem ser denominadas na presente invenção como "desinfecção" ou "atividade biocida". Os sistemas e métodos podem ser adaptáveis para que sejam portáteis ou então permanentemente unidos aos drenos de esgoto sanitário existentes. Cada 20 sistema pode ser substancialmente autocontido, de modo que o fluido descartado do sistema possa ser apropriado para fluir em um esgoto sanitário existente ou diretamente no meio ambiente sem desinfecção adicional.

Os sistemas e métodos da presente descrição podem 25 gerar agentes de desinfecção reativos in si tu durante a operação. As correntes de resíduos podem ser tratadas com uma combinação sinergística de íons de metal e de oxidantes, tais como hípocloritos, peróxidos ou íons de hidroxila. No entanto, não é desejável o descarte de íons de metal e

3 0 oxidantes no sistema de esgoto. Portanto, as correntes de resíduos podem ser adicionalmente tratadas para assegurar a desativação dos agentes reativos e para permitir a descarga da corrente residual através de um sistema de esgoto ou diretamente no meio ambiente.

Os oxidantes podem ser gerados eletroliticamente in si tu a partir da água que tem quantidades mínimas de sal comum (cloreto de sódio) presentes ou dos sais que existem 5 nos tecidos orgânicos que podem estar presentes nos resíduos. Os íons de metal podem do mesmo modo ser gerados in si tu através das reações de oxidação-redução quando os eletrodos que compreendem os metais apropriados são submetidos a uma corrente elétrica de polaridade, voltagem e duração de tempo 10 apropriado. A capacidade de gerar íons de metal e compostos não-metálicos reativos in si tu por reações de oxidaçãoredução eletrolíticas provê uma técnica de desinfecção chave, gerando a espécie biocida no local em que se faz necessária. Quaisquer agentes de desinfecção ativos não quimicamente 15 desativados em conseqüência do processo de desinfecção podem ser então ligados e desativados para o processamento subseqüente ao final do ciclo de desinfecção.

Ao contrário dos sistemas de desinfecção convencionais, o sistema descrito na presente invenção pode 20 ligar e desativar os íons de metal utilizados para a desinfecção antes da descarga de uma corrente de fluido tratada ao sistema de esgoto, em vez de remover os íons de metal pela precipitação ou por outro mecanismo de reação. 0 sistema presentemente descrito pode carregar uma quantidade 25 suficiente de um agente quelante, tal como EDTA ou ácido cítrico, a uma câmara de quelação, que pode ligar os íons de metal e desativar os mesmos. A quelação também pode servir para ligar os oxidantes não reagidos que podem estar presentes na corrente. Esta técnica de ligação é similar ao

3 0 tratamento utilizado por médicos para o tratamento da ingestão de metais tóxicos para a excreção do corpo, e pode permitir que os metais quelados sejam descartados com segurança no sistema de esgoto ou diretamente no meio ambiente.

A presente descrição também pode explorar as propriedades biocidas poderosas dos agentes oxidantes, tais como hipocloritos e peróxidos. Os produtos químicos acima 5 mencionados e relacionados, conhecidos geralmente como oxidantes, são bem conhecidos e estabelecidos como microbicidas altamente eficazes. A oxidação também serve para decompor as moléculas orgânicas, tais como produtos farmacêuticos, em compostos menos objetáveis.

Os hipocloritos também podem exibir eficácia contra

os vírus em virtude de capacidade de atacar e desnaturar proteínas. Esta característica torna os mesmos eficazes contra os vírus que podem ser revestidos com um revestimento de proteína externo ou sem revestimento. Os agentes oxidantes

produzidos e utilizados no sistema por sua atividade biocida também podem ser desativados ou neutralizados in situ por reações espontâneas com os compostos orgânicos nos resíduos, sem a necessidade de remover estes produtos químicos da corrente de fluido tratada.

2 0 Embora os íons de metal e os agentes oxidantes

sejam conhecidos por serem agentes biocidas eficazes individualmente, a combinação de íons de metal e oxidantes em um único sistema pode prover uma eficácia sinergisticamente incrementada na atividade biocida, que pode ser

aproximadamente 100.000 vezes maior do que a eficácia desinfetante dos íons de metal ou dos oxidantes sozinhos.

Com referência ã Figura 1, uma realização de um método da presente descrição apresenta um sistema 10 que inclui uma série de processos contínuos, em linha para a

3 0 desinfecção de uma corrente residual infecciosa

substancialmente líquida, onde cada estágio do processo também é descrito mais detalhadamente abaixo. Cada estágio do processo pode ser aqui representado como uma câmara física individual a fim de propiciar uma compreensão mais clara do conceito do processo em linha. No entanto, a presente descrição não fica limitada às câmaras individuais para cada estágio do processo, tal como em uma realização alternativa 5 discutida abaixo. Os estágios do processo presentemente descritos podem ser executados em câmaras individuais para simplificar o controle, ou ser combinados em câmaras comuns para obter uma indicação mais favorável para as dimensões físicas e o custo/benefício à configuração do desenho da 10 unidade.

Os resíduos infecciosos são coletados primeiramente na etapa de coleta de resíduos 12, onde a água pode ser adicionada caso necessário para garantir que o material residual fique substancialmente líquido ou na forma 15 substancialmente líquida para um tratamento adicional. Conseqüentemente, o material residual também pode ser macerado na etapa de maceração 14. A etapa de maceração 14 pode garantir um tamanho em partículas homogêneo para qualquer matéria orgânica que possa estar presente no 20 material residual substancialmente líquido. O termo "substancialmente líquido" significa que quaisquer sólidos presentes no material residual permanecem substancialmente suspensos em uma fase líquida para o escoamento através do sistema 10.

Se o tamanho em partículas de qualquer matéria

orgânica presente for muito grande para que os resíduos sejam processados na etapa do processo seguinte, o material residual pode ser reciclado para uma maceração adicional na etapa de maceração 14. Em seguida, os íons de metal podem ser 3 0 introduzidos no material residual na etapa de geração de íons de metal 16, onde a eletrólise de um eletrodo com perdas pode gerar concentrações oligodinâmicas dos íons de metal in si tu. 0 material residual pode permanecer nesse estágio ou ser recirculado através do mesmo por um período de vários minutos, a fim de infusar uma concentração adequada de íons de metal no material residual e/ou permitir um tempo suficiente para que os íons de metal desinfetem pelo menos parcialmente o material residual.

Na etapa seguinte do processo, o material residual pode ser oxidado na etapa de oxidação 18, em que os íons de oxidação reativos, por exemplo, o hipoclorito, podem ser eletroliticamente gerados in si tu. 0 material residual pode 10 ser tratado com os íons de oxidação por um período de vários minutos, a fim de permitir um tempo suficiente para produzir concentrações adequadas dos íons de oxidação no material residual e/ou para que os oxidantes desinfetem pelo menos parcialmente o material residual. Pode haver íons de metal 15 residuais da etapa de geração de íons de metal 16 presentes durante a etapa de oxidação 18.

Após a etapa de oxidação 18, o material residual pode então ser passado para a etapa de quelação 20, em que quaisquer íons de metal restantes no material residual podem

2 0 ser ligados a um agente quelante, removendo desse modo tais íons do material residual tratado. O material residual pode permanecer neste estágio por um período de vários minutos, a fim de permitir um tempo suficiente para que o agente quelante seqüestre os íons de metal. A quelação também pode 25 servir para ligar os oxidantes não reagidos que podem estar presentes na corrente. Finalmente, o material residual pode ser descartado ou eliminado através da etapa de eliminação de resíduos 22 em um sistema de esgoto sanitário ou diretamente no meio ambiente.

A fim de ilustrar adicionalmente os aspectos de

realizações exemplificadoras da descrição, agora é feita referência agora à Figura 2. A Figura 2 é uma ilustração esquemática e não limitadora de um sistema modular 100 incluindo as etapas do processo descritas acima com referência à Figura 1.

Conforme mostrado na Figura 2, uma corrente residual de materiais infecciosos substancialmente líquidos 5 112 que compreende resíduos biológicos pode ser alimentada em uma câmara de retenção 114 . Um reservatório inibidor de película 116 que inclui uma bomba de dosagem do inibidor de película 118 e um reservatório supressor de espuma 12 0 que inclui uma bomba de dosagem supressora de espuma 122 pode ser 10 associado com a câmara de retenção 114 para alimentar um inibidor de película e/ou um supressor de espuma na câmara de retenção. Um macerador 124 também pode ser associado com a câmara de retenção 114, em que o material residual na câmara de retenção 114 pode ser mecanicamente macerado para reduzir 15 o tamanho de qualquer material sólido na câmara de retenção e para combinar os resíduos com água ou uma outra solução aquosa que pode ser introduzida na câmara de retenção 114, conforme necessário, através de uma linha de entrada adicional 126. A câmara de retenção 114 pode ser construída

2 0 de liga de cobre ou de cobre para prover uma ação bactericida inerente, suprimindo desse modo o crescimento bacteriano indesejável. Uma ação bactericida similar pode ser obtida pelo chapeamento de cobre ou pelo uso de uma chapa para piso de cobre ou de liga de cobre na câmara de retenção 114.

Acredita-se que a dose medida de um inibidor de

película, tal como o lauril sulfato de sódio ("SLS") execute duas funções essenciais. Primeiramente, o inibidor de película pode iniciar um ataque químico para começar a decompor e desnaturar os complexos de lipídeo e de proteína 30 presentes nos resíduos. Em segundo lugar, as propriedades de detergência inerentes do inibidor de película podem permitir que a câmara de retenção 114 permaneça "autolimpante". Como uma característica adicional, o SLS também é bem conhecido como um agente de desinfecção e pode contribuir para o efeito desinfetante sinergístico total do presente sistema 100. Uma quantidade de SLS que pode ser medida na câmara de retenção 114 pode variar de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10,0 por cento em volume.

O supressor de espuma, como um agente anti-formação de espuma à base de silicone, pode garantir adicionalmente que a formação de bolha de ar seja reduzida durante os ciclos de maceração, de modo que a captura do ar não iniba a 10 eficácia operacional da espécie desinfetante reativa gerada nas câmaras de desinfecção subseqüentes. Uma quantidade supressora de espuma que pode ser utilizada para suprimir a captura do ar na câmara de retenção 114 pode variar de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1,0 por cento em 15 volume.

A câmara de retenção 114 pode empregar um ou mais maceradores 124 para cortar ou misturar o material dentro da câmara 114 a fim de macerar e misturar a corrente residual entrante 112 com água e a solução do inibidor de película e

2 0 do supressor de espuma. A maceração da corrente residual 112

também pode ampliar o tempo de contato entre a corrente residual 112 e os íons de metal ou os produtos químicos de oxidação no sistema 100. A maceração inicial pode ajudar a decompor os sólidos orgânicos na corrente residual 112 até um 25 tamanho de partícula aproximado homogeneizado e pode introduzir água ou um outro carreador de solução aquosa necessário para estabelecer um fluxo de resíduos da corrente 12 8 em uma câmara subseqüente.

Um tamanho de partícula apropriado que sai da

3 0 câmara de retenção 114 pode ser menor do que aproximadamente

0,5 milímetros de diâmetro e tipicamente menos de 0,3 milímetros de diâmetro após a maceração. Por exemplo, o tamanho máximo da partícula que sai do macerador 124 pode variar de aproximadamente 0,2 5 a aproximadamente 0,5 milímetros no diâmetro. O tamanho inicial de partícula das partículas que entram no macerador pode variar de aproximadamente 5 a aproximadamente 10 milímetros de 5 diâmetro. O termo "diâmetro" é utilizado para significar uma dimensão em seção transversal média das partículas com base na maior seção transversal das partículas na corrente residual 112 e não se presta a indicar que as partículas são necessariamente circulares ou esféricas.

A câmara de retenção 114 pode compreender

adicionalmente uma porta de saída de fluido 130 que compreende uma válvula unidirecional 13 2 e/ou uma bomba para permitir que uma corrente residual suficientemente homogeneizada 128 entre em uma câmara de geração de íons de

metal 134 que pode estar em comunicação de fluxo fluida com a câmara de retenção 114.

A câmara de geração de íons de metal 134 contém pelo menos um par de eletrodos 136, 138 que podem ser eletricamente conectados a uma fonte de alimentação 14 0. Os

eletrodos 136, 138 podem compreender um ou mais metais, incluindo o alumínio, a prata, o cobre, o ferro, o bismuto, o ouro ou o zinco. A composição de metal dos eletrodos 136, 138 pode prover uma fonte para a geração eletrolítica dos íons de metal correspondentes.

2 5 A fonte de alimentação 14 0 pode prover a energia

elétrica para os eletrodos 136, 138. A aplicação de energia elétrica aos eletrodos 136, 138 pode fazer com que os íons de metal sejam liberados dos eletrodos através de uma ou mais reações de oxidação-redução. Os íons de metal de metal

3 0 liberados podem então ser dissolvidos na suspensão em

partículas da mistura de resíduos na câmara de íons de metal 134 de modo que os íons podem prover a atividade de desinfecção aos resíduos. A voltagem e a corrente aplicada aos eletrodos 136, 138 podem ser reguladas externamente a fim de exercer o controle sobre a concentração de íons de metal que pode ser dissolvida na suspensão de resíduos na câmara 134 .

Múltiplos pres de eletrodos 136, 138, em que cada

eletrodo compreende uma ou mais composições de metal e tem uma voltagem e um fluxo de corrente apropriados, podem ser utilizados para introduzir várias concentrações de um ou mais íons de metal na suspensão de resíduos da mistura. A própria 10 câmara de geração de íons de metal 134 pode ser utilizada como um dos eletrodos.

Os íons de metal dissolvidos podem agir oligodinamicamente dentro da suspensão de resíduos para desativar ou destruir agentes infecciosos bacterianos, 15 protistas, fúngicos, de algas, de príons e virais presentes nos resíduos. Acredita-se que uma concentração total de íons de metal de pelo menos diversas partes por milhão seja apropriada para finalidades de desinfecção.

Em uma realização, podem ser produzidos íons de 20 prata e de cobre. Acredita-se que uma concentração de íons de cobre que é muito maior do que uma concentração de íons de prata seja particularmente apropriada para a desinfecção dos líquidos residuais. Embora tenha sido verificado que uma relação de concentração de 10:1 entre o Cu e o Ag é altamente 25 eficaz, outras relações podem ser apropriadas para esta aplicação. Conseqüentemente, íons de metais diferentes podem ser produzidos em níveis de concentração diferentes a fim de prover uma concentração de íons de metal dissolvida total apropriada. Em uma realização, uma concentração de íons de

3 0 cobre apropriada pode variar de aproximadamente 10 0 ppm a aproximadamente 1.000 ppm, com um exemplo apropriado adicional sendo de aproximadamente 4 00 ppm de íons de cobre. Do mesmo modo, a concentração de íons de prata apropriada pode variar de aproximadamente 10 ppm a aproximadamente 10 0 ppm, com um exemplo apropriado adicional sendo de aproximadamente 4 0 ppm de íons de prata. Uma concentração de íons de metal total apropriada para a desinfecção pode variar 5 de aproximadamente 110 ppm a aproximadamente 1.100 ppm. Como um exemplo adicional, uma concentração de íons de metal total apropriada pode variar de aproximadamente 200 ppm a aproximadamente 8 00 ppm e, como outro exemplo apropriado, uma concentração de íons de metal total pode variar de 10 aproximadamente 3 00 ppm a aproximadamente 600 ppm.

Um tempo de exposição dos íons de metal que varia de aproximadamente um a aproximadamente trinta minutos pode ser apropriada para prover a desinfecção à corrente de resíduos, com um exemplo apropriado adicional variando de 15 aproximadamente 5 a aproximadamente 10 minutos de tempo de exposição. Resíduos particularmente resistentes podem requerer um tempo adicional ou uma concentração mais elevada de íons de metal. As variações na operação podem ser acomodadas pelo controle do processo ao utilizar um 20 controlador programável como parte do sistema 100.

Os eletrodos 136, 138 utilizados para produzir os íons de metal podem ser metais puros em que múltiplos pares de eletrodos 136, 138 podem ser utilizados, e as voltagens e as correntes para cada par de eletrodos 136, 138 reguladas

2 5 independentemente a fim de controlar as várias concentrações de íons de metal. Os eletrodos 136, 138 também podem ser compostos de uma mistura de mais de um metal, tal como uma liga do metal, a fim de controlar a concentração de cada íon na solução. Cada um dos eletrodos no par de eletrodos 13 6, 30 138 pode compreender uma composição distinta e independente.

Os eletrodos 13 6, 13 8 podem ser fabricados ao empregar metalurgia em pó. Uma realização adicional que utiliza pó de cobre e prata ou "solda" de liga de prata pode ser empregada como um aglutinante. Os eletrodos de metal em pó 13 6, 13 8 podem ser fabricados de uma maneira tal que a concentração de metais expostos tais como o cobre ou a prata possa ser cuidadosamente controlado para produzir a relação 5 de concentração desejada de íons de metal. Adicionalmente, a composição de cada eletrodo 136 ou 138 e sua contribuição iônica correspondente pode ser controlada através do tamanho de partícula e da quantidade de cada fase, do metal primário e do "aglutinante" presente no eletrodo moldado em pó 136 ou 10 138. Por exemplo, grãos esféricos grandes de cobre podem ser prensados com pó de solda de prata e sintetizados para formar um eletrodo 13 6 com concentrações de superfície mais elevadas de cobre. Estudos mostraram que uma combinação de íons de cobre e de prata em que a concentração dos íons de cobre é 15 muito mais elevada do que a concentração dos íons de prata pode ser muito eficaz na desinfecção do líquido contendo risco biológico.

Em uma realização adicional da presente descrição, um ou mais eletrodos 136, 138 podem ser integrados em um 20 dispositivo de misturação ou em uma bomba de misturação 142 em que várias aletas ou outras partes do dispositivo de mistura também podem agir como um eletrodo. Em uma realização alternativa, um dispositivo de misturação 14 2 pode compreender um eletrodo e pode ser utilizado em combinação 25 com os eletrodos 136, 138.

A câmara de geração de íons de metal 134 também pode compreender um medidor do nível de fluido 144, um medidor de condutividade 146, um reservatório de solução salina 148 e uma bomba de dosagem de solução salina 150. A

3 0 câmara de geração de íons de metal 134 também pode compreender uma porta de saída de fluido 152 que compreende uma válvula de fluxo de fluido 154 e/ou bomba direcionalmente restritiva. Desse modo, a câmara de geração de íons de metal 134 pode estar em comunicação de fluxo fluida com pelo menos uma câmara de tratamento subseqüente. Uma segunda porta de saída de fluido 156 que compreende uma válvula de reciclagem 158 e/ou bomba 160 pode permitir que pelo menos uma porção 5 162 dos resíduos tratados na câmara de geração de íons de metal 134 seja retornada à câmara de retenção 114, de modo que a porção 162 dos resíduos possa ser reciclada através do sistema 100 e seja adicionalmente desinfetada.

A corrente residual tratada com íons de metal 164 pode ser então passada a uma câmara de geração de oxidante 166. A câmara de geração de oxidante 166 pode compreender um conjunto de eletrodos 168, 170, cada um deles composto de um material selecionado dentre o carbono, o titânio, o aço inoxidável e materiais relativamente inertes. Os eletrodos 168, 170 ficam em conexão elétrica com uma fonte de alimentação 172. A aplicação de corrente elétrica aos eletrodos pode fazer com que o hipoclorito ou outras espécies reativas desinfetantes oxidantes sejam gerados e fluam através da suspensão em partículas da mistura de resíduos 174 e sejam dissolvidos na mesma dentro da câmara de geração de oxidante 166.

Uma concentração de oxidante apropriada pode variar de aproximadamente 0,10 ppm a aproximadamente 10 ppm, com um exemplo adicional de uma concentração de oxidante apropriada 25 variando de aproximadamente 1 ppm a aproximadamente 5 ppm. Um tempo de exposição do oxidante que varia de aproximadamente um a aproximadamente vinte minutos pode ser apropriada para prover a desinfecção à suspensão de resíduos 174, com um exemplo apropriado adicional sendo de aproximadamente cinco a

3 0 aproximadamente dez minutos de tempo de exposição. Resíduos particularmente resistentes podem requerer um tempo adicional ou uma concentração mais elevada de íons de metal. Variações na concentração de oxidante são acomodadas pelo controle do processo utilizando um controlador programável.

A câmara de geração de oxidante 166 também pode compreender um sensor de nível de fluido 176 e um misturador 178. Uma porta de saída de fluido 180 que compreende uma válvula de fluxo de fluido 182 e/ou bomba direcionalmente restritiva pode permitir que os resíduos tratados com oxidante 184 sejam passados a uma câmara subseqüente em comunicação de fluxo fluida com a câmara de geração de oxidante 166. Uma segunda porta de saída de fluido 186 que compreende uma válvula de reciclagem 18 8 e/ou bomba 190 pode permitir que pelo menos uma porção 192 da suspensão de resíduos 174 seja passada à câmara de retenção 114 ou a uma câmara precedente, de modo que a porção 192 da suspensão de resíduos 174 possa ser reciclada através do sistema 100 e seja adicionalmente desinfetada.

Os resíduos tratados com oxidante 184 podem ser então passados a uma câmara de quelação 194 que compreende um sensor de nível de fluido 196, um reservatório do agente quelante 198 e uma bomba de dosagem do agente quelante 200.

2 0 Uma quantidade do agente quelante pode ser provida

ao material residual 202 na câmara de quelação 194 do reservatório 198 pela bomba de dosagem 200 a fim de facilitar a remoção dos íons de metal. Um dispositivo de mistura 204 pode prover a circulação e o contato contínuos dos resíduos 25 202 com o agente de quelação na câmara quelante 194. Os resíduos 202 podem ser processados em um ciclo de quelação programado que pode permitir que os íons de metal sejam ligados quimicamente ao agente quelante e pode garantir que os oxidantes reajam completamente com todos os materiais

3 0 orgânicos presentes na suspensão.

0 ciclo de quelação programado pode variar em duração de aproximadamente um a aproximadamente trinta minutos, com um outro exemplo apropriado sendo de aproximadamente cinco a aproximadamente dez minutos. A quantidade de agente quelante na câmara de quelação 194 suficiente para ligar quimicamente todos os íons de metal pode variar de aproximadamente um equivalente molar da 5 concentração de íons de metal a aproximadamente uma vez e meia um equivalente molar da concentração de íons de metal. Tipicamente, a quantidade de agente quelante será sobre um equivalente molar da concentração de íons de metal nos resíduos 202.

Um agente quelante apropriado pode ser selecionado

entre EDTA, ácido cítrico, citrato de sódio, acetilacetona, etilenodiamina, dietilenotriamina, tetrametiletilenodiamina, 1,2-etanodiol, 2,3-dimercaptopropanol, porfirina, ácido glucônico, ou compostos similares.

Depois da conclusão do ciclo de quelação

programado, os resíduos tratados 202 podem ser descartados através de uma porta de saída de fluido 206, a qual compreende uma válvula 208 e/ou bomba unidirecional, em um sistema de esgoto sanitário 210 em um estado desinfetado e 20 quimicamente inerte para bombeamento ou fluxo de gravidade em um dreno de esgoto sanitário. Uma conexão de descarga de esgoto 212 pode servir para manter uma comunicação de fluxo fluida entre o sistema de desinfecção e o sistema de esgoto. A câmara de quelação 194 pode compreender adicionalmente Uma 25 segunda porta de saída de fluido 214 compreende uma válvula de reciclagem 216 e/ou bomba 218 que pode permitir que pelo menos uma porção 220 do material residual 202 seja retornada à câmara de retenção 114 ou a uma câmara precedente, de modo que a porção dos resíduos 220 possa ser reciclada através do

3 0 sistema 100 e seja adicionalmente desinfetada.

As realizações da presente descrição também podem compreender um controlador programável 23 0 (Figura 1) que pode ser conectado com os sensores de nível de fluido 144, 176 e 196, o sensor de condutividade 146 e outros sensores que podem estar presentes a fim de coordenar as atividades das bombas de dosagem 118, 122, 150 e 200, das válvulas 132, 154, 158, 182, 188, 208 e 216, das bombas 160, 190 e 218 e do 5 macerador 124, para estimar a quantidade de resíduos que está sendo processada, para controlar a voltagem e as correntes de eletrodos responsáveis pela produção dos agentes de desinfecção ativos e para controlar os intervalos de tempo para cada estágio de processamento de resíduos. O controlador 10 23 0 também pode estimar a quantidade de agente quelante requerida na câmara de quelação com base no feedback do sensor.

Arranjos compactos dos componentes do sistema 100 são ilustrados, por exemplo, nas Figuras 3 e 4. A Figura 3 é 15 um arranjo substancialmente linear dos componentes do sistema 100 descrito acima. No arranjo linear ilustrado na Figura 3, a altura total do sistema 100 é minimizada de modo que o sistema possa ser instalado sob um dissipador existente. Conseqüentemente, as dimensões de tal sistema podem variar de

2 0 aproximadamente 24 polegadas a aproximadamente 3 6 polegadas

de comprimento, de aproximadamente 12 polegadas a aproximadamente 16 polegadas de largura, e de aproximadamente 15 polegadas a aproximadamente 2 0 polegadas de altura.

Um arranjo alternativo dos componentes do sistema é 25 ilustrado na Figura 4. A Figura 4 descreve um arranjo substancialmente vertical dos componentes do sistema. 0 sistema descrito na Figura 4 pode ter dimensões totais variando de aproximadamente 24 polegadas a aproximadamente 3 0 polegadas quadradas e de aproximadamente 24 polegadas a

3 0 aproximadamente 3 6 polegadas de altura. Outros arranjos dos

componentes do sistema são possíveis, de modo que uma altura reduzida e um comprimento reduzido seja provido. No entanto, é desejável que os componentes sejam arranjados de uma maneira compacta, de modo que o sistema 100 seja relativamente compacto e/ou portátil.

O sistema 100 pode ser particularmente adaptado para o tratamento das correntes líquidas de resíduos 116 5 contendo bactérias, resíduos cirúrgicos, materiais biológicos ou biologicamente tóxicos. Tais materiais podem incluir, mas sem limitação, resíduos de origem láctea, resíduos de aves domésticas, resíduos de usinas de processamento de leite, resíduos do processamento de alimentos, resíduos das 10 indústrias vinícolas e de bebidas fermentadas, resíduos alimentares, resíduos de bordo de navios, de água de esgotos, resíduos médicos, e outros ainda.

Em uma realização adicional, a capacidade de inverter a direção do fluxo da corrente elétrica entre um par 15 de eletrodos pode ser desejável para impedir e remover o acúmulo de revestimentos do tipo lodo de materiais orgânicos ou o acúmulo de uma crosta mineral residual que pode se formar como um subproduto das reações eletrolíticas utilizadas para gerar os agentes de desinfecção. Tais

2 0 revestimentos ou camadas podem impedir a geração de agentes

de desinfecção adicionais com o tempo. A capacidade de remover as camadas ou os revestimentos minerais por uma reversão do fluxo da corrente elétrica pode permitir que os eletrodos tenham uma vida de geração desinfetante mais eficaz 25 e pode prover um benefício econômico ao diminuir a freqüência de substituição do eletrodo.

Nas realizações da presente descrição, pode ser provido eletrodos substituíveis e os cartuchos substituíveis ou reservatórios reabastecíveis de agentes quelantes,

3 0 inibidores de película, supressores de espuma e solução

salina. Em uma realização, os cartuchos ou reservatórios de eletrodos são acessíveis a partir do exterior do sistema a fim de facilitar ainda mais a recarga ou a substituição pelo usuário.

Os estágios do processo individuais discutidos acima, à medida que ocorrem em uma câmara separada para cada estágio, não são limitados a tal realização. Múltiplos 5 estágios podem ocorrer simultaneamente em uma única câmara física. Por exemplo, em uma realização alternativa, a câmara de geração de íons de metal 134 e a câmara de geração de oxidante 174 podem ser combinadas em uma única câmara de desinfecção eletroquímica, onde a geração simultânea de íons 10 de metal e de agentes oxidantes in si tu pode prover uma atividade desinfetante sinergística maior e em um processo de desinfecção de baixo custo mais eficiente.

Um eletrodo de nivelamento (não mostrado) pode ser adicionado à câmara combinada a fim de garantir que o nível 15 da corrente possa ser ajustado para prover para níveis de concentração apropriados dos íons de metal e dos oxidantes ativos. 0 eletrodo de nivelamento pode estar uma comunicação elétrica com o controlador 230 e a fonte de alimentação.

Realização da Unidade de Tratamento de Resíduos Sem

2 0 Chamas Modular

Tal como descrito mais detalhadamente abaixo, algumas realizações da descrição apresentam sistemas e métodos adicionais para o tratamento das correntes de resíduos antes de descartar as correntes de resíduos em um 25 sistema de esgoto sanitário ou diretamente no meio ambiente. Os sistemas e métodos podem ser adaptados para serem portáteis ou unidos aos drenos de esgoto sanitário existentes para localizações múltiplas. Cada sistema pode ser substancialmente autocontido de modo que o fluido descartado

3 0 do sistema possa ser apropriado para fluir a um esgoto

sanitário existente sem tratamento adicional ou para fluir diretamente no meio ambiente sem tratamento adicional.

Os sistemas e métodos da presente descrição podem gerar agentes de desinfecção reativos in si tu durante a operação do sistema. As correntes de resíduos podem ser tratadas com uma combinação sinergística de íons de metal e de uma etapa de oxidação a úmido. Uma vez que os íons de 5 metal são eficazes em baixas concentrações e se tornam inertes durante a oxidação, nenhum tratamento adicional para remover os íons de metal é requerido. Um sensor de demanda de oxigênio pode ser incluído para assegurar a eficácia do tratamento antes da descarga da corrente tratada em um 10 sistema de esgoto ou no meio ambiente.

Embora os íons de metal utilizados em combinação com os agentes oxidantes tais como o cloro sejam conhecidos por serem agentes biocidas eficazes, a combinação de íons de metal e de uma etapa de oxidação a úmido em um único sistema 15 pode prover uma eficácia sinergisticamente maior para eliminar a atividade biológica e reduzir o efeito tóxico dos componentes na corrente residual.

Com referência à Figura 5, uma realização da descrição apresenta uma unidade de tratamento de resíduos 310 20 para a execução de uma série de processos contínuos, em linha, em que cada estágio do processo é descrito mais detalhadamente abaixo. Cada estágio do processo pode ser representado aqui como uma câmara física individual a fim de propiciar claramente a compreensão do conceito do processo em 25 linha.

Conforme ilustrado esquematicamente na Figura 5, é apresentada uma visão geral do sistema de tratamento 310. 0 sistema de tratamento 310 inclui uma etapa de coleta de resíduos 312 para coletar o líquido residual a ser tratado.

3 0 Após a coleta, o líquido residual é macerado na etapa de maceração 314 a fim de reduzir o tamanho das partículas sólidas e homogeneizar as partículas e descartar as mesmas na corrente residual em um tamanho que pode ser eficazmente tratado com os íons de metal e a oxidação a úmido em estágios posteriores do processo. Conforme mostrado, o líquido macerado pode ser reciclado para misturar com o líquido residual que está sendo coletado na etapa 312 para promover a 5 misturação e a homogeneização e para ampliar o tempo de contato com os produtos químicos ativos. A água ou uma outra solução aquosa pode ser adicionada aos resíduos coletados na etapa 312 para promover o fluxo através do sistema 310.

Em seguida, a etapa de infusão de íons de metal 316 10 é provida para gerar ou infusar de outra maneira os íons de metal no líquido residual para o tratamento dos íons de metal do líquido residual e para promover o processo de oxidação. O líquido macerado pode ser recirculado através do estágio de infusão dos íons de metal em passagens múltiplas para 15 assegurar concentrações adequadas dos íons de metal.

O líquido tratado com os íons de metal é então oxidado na etapa de oxidação a úmido 318. A etapa de oxidação a úmido pode ser intensificada ao aquecer o líquido tratado com os íons de metal na etapa de pré-aquecimento 320 antes da 20 etapa de oxidação a úmido 318. A etapa de oxidação a úmido 318 é executada ao utilizar oxigênio gasoso 322, conjuntamente com os íons de metal para executar uma reação química a baixa temperatura. De acordo com realizações da descrição, o oxigênio puro é o gás mais desejável para

2 5 executar a etapa de oxidação do processo 310 porque reduz substancialmente os requisitos de volume para o tratamento dos resíduos. Com base nas leituras de um sensor de demanda de oxigênio, os resíduos podem ser reciclados ou podem ser apropriados para a eliminação de acordo com a etapa 326 do 30 processo 310.

Conforme mostrado na Figura 6, os componentes principais do sistema 310 incluem uma câmara de recepção 412, uma câmara de infusão de íons de metal 414 e uma câmara de oxidação 414. Um macerador 418 pode ser associado com a câmara de recepção 412 ou pode ser associado com a câmara de infusão de íons de metal 414, ou ambas. Os produtos químicos adicionais do processo tais como um anti-formação de espuma e 5 um inibidor de película podem ser providos ao líquido residual na câmara de recepção 412. Um trocador de calor ou outro dispositivo de aquecimento 422 é provido para préaquecer o líquido tratado com íons de metal antes de introduzir o líquido tratado na câmara de oxidação. 0 líquido

tratado com íons de metal também é pressurizado com uma bomba de pressão 424 para alimentação em um bocal de mistura por aspersão 426 para a alimentação, conjuntamente com um agente de oxidação, na câmara de oxidação 416. Uma fonte de oxigênio 428 é provida para a alimentação do oxigênio gasoso na câmara

de oxidação 416. 0 oxigênio gasoso também pode ser préaquecido em um trocador de calor ou um outro dispositivo de aquecimento 430. A câmara de oxidação 416 também pode ser pressurizada por um compressor ou por uma bomba de pressão 432 associada com a câmara 416. Uma porção do material

2 0 tratado e oxidado com íons de metal na câmara de oxidação 416

pode ser recirculada através da linha de recirculação 431 pela bomba de recirculação 433 à câmara de infusão de íons de metal 414. Detalhes adicionais dos componentes do sistema 310 são providos nas Figuras 7 e 8 discutidas abaixo.

Câmara de Recepção

Conforme mostrado na Figura 7, uma corrente residual 44 0 que compreende resíduos biológicos pode ser alimentada na câmara de recepção 412, onde ela pode ser mecanicamente macerada no macerador 418 e combinada com água

3 0 de torneira 442 ou outros fluidos aquosos tais como uma

solução salina para prover uma pasta bombeável. Dependendo do teor biológico ou de lipídeo da corrente residual, uma dose medida de um inibidor de película complexo de lipídeo/proteína 444 pode ser provida à câmara de recepção 412. Um inibidor de película 444 apropriado pode ser uma solução aquosa de lauril sulfato de sódio (SLS). Opcionalmente, um supressor de espuma 44 6, tal como um composto de organosilicone, também pode ser adicionado à câmara de recepção 412 para reduzir a tendência de formação de espuma da corrente residual 440. Em uma realização alternativa, os íons de metal de uma solução de íons de metal podem ser medidos na câmara de recepção ao utilizar uma bomba de dosagem. A câmara de recepção 412 pode ser construída de liga de cobre ou de cobre para prover uma ação bactericida inerente, suprimindo desse modo o crescimento bacteriano indesejável. Uma ação bactericida similar pode ser obtida pelo chapeamento de cobre ou pelo uso de uma chapa para piso de cobre ou de liga de cobre na câmara de recepção 412.

Acredita-se que um inibidor de película 444 execute duas funções essenciais. Primeiramente, o inibidor de película 444 pode iniciar um ataque químico para começar a decompor e desnaturar os complexos de lipídeo e de proteína 20 presentes no material residual 454. Em segundo lugar, a detergência inerente do inibidor de película pode permitir que a câmara de recepção 412 permaneça "autolimpante". Uma quantidade do inibidor de película 444 que pode ser utilizada na câmara de recepção 412 pode variar de aproximadamente de 25 0,1 a aproximadamente 10 por cento em volume.

O supressor de espuma 446 também pode garantir que a formação de bolhas de ar no material residual 454 seja reduzida durante os ciclos de maceração, de modo que a captura do ar não iniba a eficácia operacional das câmaras de 30 tratamento subseqüente. Uma quantidade de supressor de espuma 446 que pode ser utilizada na câmara de recepção 412 para suprimir a formação de bolhas de ar pode variar de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1,0 por cento em volume.

A câmara de recepção 412 pode incluir um dispositivo de maceração 418, tal como uma bomba, uma pá giratória ou lâmina ou um outro dispositivo de corte ou de misturação da corrente recirculada 450 da câmara 412 a fim de macerar e misturar a corrente residual de entrada 44 0 com a água 442, o inibidor de película 444 e/ou o supressor de espuma 446. A maceração pode decompor eficazmente os sólidos no material residual 4 54 até um tamanho de partícula aproximado comum e misturar apropriadamente os sólidos residuais no material residual 454 com fluido suficiente para o escoamento às câmaras subseqüentes para o processamento dos resíduos. Múltiplas etapas de maceração podem ser utilizadas para prover um tamanho apropriado de partícula no material residual 454 para o tratamento subseqüente.

Conseqüentemente, o material residual 4 54 é macerado para prover uma corrente substancialmente líquida. O termo "substancialmente líquido" significa que quaisquer sólidos presentes no material residual permanecem

2 0 substancialmente suspensos em uma fase líquida para o

escoamento através do sistema 310.

Um tamanho apropriado de partícula que sai da câmara de recepção 412 pode ser menor do que aproximadamente

0,5 milímetros de diâmetro e tipicamente menor do que 0,3 25 milímetros de diâmetro após a maceração. Por exemplo, o tamanho máximo da partícula que sai do dispositivo de maceração 418 pode variar de aproximadamente 0,25 a aproximadamente 0,5 milímetros de diâmetro. O tamanho inicial de partícula das partículas que entram no dispositivo de

3 0 maceração 418 pode variar de aproximadamente 5 a

aproximadamente 10 milímetros de diâmetro. 0 termo "diâmetro" é utilizado para significar uma dimensão em seção transversal média das partículas com base na maior seção transversal das partículas no material residual 454 e não se presta a indicar que as partículas são necessariamente circulares ou esféricas.

A câmara 412 também pode incluir uma porta de 5 entrada de fluido 456 que pode incluir uma válvula de entrada unidirecional 458 ou uma unidade de bomba para permitir que a corrente residual 440 entre na câmara 412. A câmara 412 pode ter uma porta de saída de fluido 4 60 para conter uma válvula de saída unidirecional 462 ou uma unidade de bomba para 10 permitir que a corrente residual 4 64 como uma pasta ou uma suspensão de sólidos saiam da câmara 412. As portas de entrada e saída 456 e 460 podem ser posicionadas em lados opostos da câmara de recepção 412 ou podem ser então configuradas para prover o fluxo para dentro e para fora da 15 câmara 412, tal como necessário, para manter um nível predeterminado de líquido na câmara 412. Sob este aspecto, um dispositivo de controle de nível apropriado pode ser utilizado para manter um nível predeterminado de fluido na câmara 412.

2 0 Câmara de Infusão de íons de Metal

A corrente residual 464 pode então fluir da câmara de recepção 412 à câmara de infusão de íons de metal 414 onde um conjunto de eletrodos que compreende um ânodo 4 66 e um cátodo 468, cada um deles composto de um ou mais metais 25 selecionados entre prata, cobre, ferro, zinco, bismuto, ouro, alumínio e/ou outros metais pode ser imerso na suspensão do material residual 466. Embora o ferro seja uma espécie eficaz de metal para promover a oxidação, outros íons de metal podem ser apropriados para esta aplicação. A aplicação de energia 30 elétrica ao ânodo 466 e ao cátodo 468 pode fazer com que os íons de metal sejam liberados dos eletrodos através de uma ou mais reações de oxidação-redução, por meio do que os íons de metal podem ficar dissolvidos na suspensão do material residual 466. A voltagem e a corrente aplicada aos eletrodos podem ser reguladas externamente a fim de exercer o controle sobre a concentração dos íons de metal que podem ser dissolvidos na suspensão de resíduos 466.

Múltiplos conjuntos de eletrodos que compreendem

uma ou mais composições de metal e que têm uma divisão de voltagem apropriada e um fluxo de corrente podem introduzir várias concentrações de um ou mais íons de metal na suspensão de resíduos 466.

Os íons de metal dissolvidos podem agir dentro da

suspensão de resíduos 466 para desativar ou destruir agentes infecciosos bacterianos, protistas, fúngicos e virais presentes dentro da suspensão de resíduos 466. A desativação ou a destruição dos agentes infecciosos de acordo com 15 realizações da descrição pode ser aqui denominada como "desinfecção". Os íons de metal particularmente apropriados para o uso como agentes de desinfecção incluem os íons de cobre e de prata. Acredita-se que uma concentração dos íons de cobre que é muito maior do que uma concentração dos íons 20 de prata seja particularmente apropriada para a desinfecção dos líquidos residuais. Embora tenha sido verificado que uma relação de concentração entre o Cu e o Ag de 10:1 é altamente eficaz, outras relações podem se mostrar apropriadas para esta aplicação. Conseqüentemente, íons de metais diferentes 25 podem ser produzidos em níveis de concentração diferentes a fim de prover uma concentração de íons de metal dissolvida total apropriada. Em uma realização, uma concentração de íons de cobre apropriada pode variar de aproximadamente 100 ppm a aproximadamente 1.000 ppm, com um exemplo apropriado 30 adicional sendo de aproximadamente 400 ppm de íons de cobre. Do mesmo modo, a concentração dos íons de prata apropriada pode variar de aproximadamente 10 ppm a aproximadamente 100 ppm, com um exemplo apropriado adicional sendo de aproximadamente 4 0 ppm de íons de prata. Uma concentração de íons de metal total apropriada para a desinfecção pode variar de aproximadamente 110 ppm a aproximadamente 1.10 0 ppm. Como um exemplo adicional, uma concentração de íons de metal total 5 apropriada pode variar de aproximadamente 2 00 ppm a aproximadamente 8 00 ppm e, como outro exemplo apropriado, uma concentração total de íons de metal pode variar de aproximadamente 3 00 ppm a aproximadamente 600 ppm.

Conseqüentemente, íons de metais diferentes podem 10 ser produzidos em níveis de concentração diferentes a fim de prover uma concentração de íons de metal dissolvida total apropriada. Um tempo de exposição dos íons de metal que varia de aproximadamente sessenta segundos a aproximadamente trinta minutos pode ser apropriado para prover a desinfecção à 15 corrente de resíduos.

Os eletrodos utilizados para produzir os íons de metal podem ser metais puros, em cujo caso múltiplos eletrodos são utilizados, e as voltagens e as correntes para cada eletrodo são reguladas a fim de controlar as várias 20 concentrações de íons de metal. Os eletrodos também podem ser compostos de uma mistura de mais de um metal, tal como uma liga de metal, a fim de controlar a concentração de cada íon na solução. Por exemplo, um processo para produzir uma concentração mais elevada dos íons de cobre e uma 25 concentração mais baixa dos íons de prata pode utilizar eletrodos que contêm substancialmente mais cobre do que prata.

Em uma realização adicional, os eletrodos podem ser fabricados ao empregar a metalurgia em pó. Uma realização 30 adicional que utiliza pó de.cobre e prata ou "solda" de liga de prata pode ser empregada como um aglutinante. Os eletrodos de metal em pó podem ser fabricados de uma maneira tal que a concentração de metais expostos tais como o cobre ou a prata seja controlada para produzir a relação de concentração desejada dos íons de metal. Adicionalmente, a composição de um eletrodo e a sua contribuição iônica correspondente pode ser controlada através do tamanho da partícula e da 5 quantidade de cada fase, do metal primário e do "aglutinante" presente no eletrodo moldado em pó. Por exemplo, grãos e cobre esféricos grandes podem ser prensados com pó de solda de prata e sintetizados para formar um eletrodo com concentrações de superfície de cobre mais elevadas.

Em uma realização adicional da descrição, os

eletrodos podem ser integrados em uma bomba de misturação em que aletas ou outras partes de metal da bomba podem agir como eletrodos.

A câmara de infusão de íons de metal 414 também

pode ser equipada com uma porta de entrada 4 72 para o escoamento de fluido da câmara de recepção 412 à câmara de infusão de íons de metal 414 e uma primeira porta de saída 474 para o escoamento do material tratado com íons 4 76 fora da câmara de infusão de íons de metal 414. Uma segunda porta

2 0 de saída 4 78 pode ser provida na câmara de infusão de íons de

metal 414 para a recirculação de uma porção 4 80 da suspensão do material residual 466 de volta à corrente residual 464 que entra na câmara de infusão de íons de metal 414. As portas de saída 474 e 478 podem incluir válvulas de fluxo de fluido

direcionalmente restritivas 482 e 484 que provêm um fluxo de fluido unidirecional através das válvulas 482 e 484. Uma bomba de recirculação 4 86 pode ser incluída para circular a porção 480 da suspensão de material residual 466 de volta à câmara de infusão de íons de metal 414.

3 0 Câmara de Oxidação

Conforme mostrado na Figura 8, o material tratado com íons de metal 4 76 pode então fluir para a câmara de oxidação 416 para a oxidação a úmido do material residual. Uma bomba 488 (Figura 7) pode ser utilizada para bombear o material tratado com íons de metal 4 76 através do trocador de calor ou um outro dispositivo de aquecimento 422 e através da bomba de pressurização 424 para prover um material residual 5 pressurizado 4 90 ao bocal de misturação por aspersão 426 à câmara 416. 0 material tratado com íons de metal 476 é tipicamente pré-aquecido até uma temperatura que varia de aproximadamente IOO0C a aproximadamente 2000C antes de introduzir o material 476 na câmara de oxidação 416.

A fonte de oxigênio 428 provê o oxigênio puro ou um

gás contendo oxigênio, tal como o ar, através de uma válvula de regulagem da pressão 4 92 e o trocador de calor de oxigênio ou um outro dispositivo de aquecimento 430 ao bocal de mistura por aspersão 426 para a misturação completa com uma 15 névoa relativamente fina do material 490. 0 trocador de calor ou um outro dispositivo de aquecimento 430 pode ser utilizado para aquecer o oxigênio até uma temperatura que varia de aproximadamente IOOcC a aproximadamente 350°C antes de misturar o oxigênio aquecido com o material residual 20 pressurizado 490. A câmara de oxidação pode ser adicionalmente pressurizada pelo compressor 432 para prover uma pressão operacional da câmara na faixa de aproximadamente

0,01 a aproximadamente 0,2 MPa acima da pressão ambiental. A remoção dos íons de metal do material residual pressurizado 4 90 antes do escoamento do material residual 4 90 à câmara de oxidação 416 não é necessária porque os íons de metal também podem ajudar na etapa do processo de tratamento por oxidação.

Na câmara de oxidação 416, a demanda de oxigênio química (COD) e/ou a demanda de oxigênio biológica (BOD) do 30 líquido oxidado 494 formado na câmara de oxidação 416 pode ser monitorada com sensores, tais como um sensor de demanda de oxigênio 4 95 (Figura 8) , para determinar a quantidade de oxigênio requerida para tratar todo o material residual de entrada 490. Uma COD ou uma BOD resultante alvo para o material residual tratado 4 98 fica em uma faixa definida por requisitos reguladores no local de um usuário.

De acordo com a descrição, a oxidação dos resíduos 5 pressurizados 4 90 ocorre em um ambiente aquoso em que a água faz uma parte integrante da reação. A água provê um meio para o oxigênio dissolvido reagir com os compostos orgânicos e outros materiais oxidáveis nos resíduos 490. Acredita-se que a oxidação a úmido envolva a formação de radicais livres com 10 os radicais derivados do oxigênio que atacam os compostos orgânicos e têm por resultado a formação de radicais orgânicos.

Uma característica notável da química de oxidação a úmido é a formação de ácidos carboxílicos em adição ao CO2 e 15 a água. Outros produtos da oxidação em conseqüência do tratamento do material residual 490 na câmara de oxidação podem incluir, mas sem ficar a eles limitados, o dióxido de enxofre, o dióxido de nitrogênio e o pentóxido fosforoso, que podem ser dissolvidos no líquido oxidado 494. O rendimento

2 0 dos ácidos carboxílicos varia bastante, dependendo do desenho do sistema, e podem ser formados aproximadamente 5 a aproximadamente 10 por cento em peso do carbono orgânico total (TOC) nos resíduos 490. Os ácidos carboxílicos primários formados em conseqüência da oxidação a úmido 25 incluem o ácido acético, o ácido fórmico e o ácido oxálico. Tais ácidos carboxílicos são tipicamente biodegradáveis e o pós-tratamento biológico convencional do líquido oxidado 4 94 pode ser realizado para reduzir a quantidade de ácidos no líquido 4 94.

Água adicional 496 ou outro fluido aquoso tal como

uma solução salina pode ser adicionado ao líquido oxidado 4 94 a fim de prover uma corrente de saída residual fluível 498. Uma válvula de controle de fluxo 500 pode ser incluída na corrente de saída 498 para manter um nível de líquido apropriado na câmara de oxidação 416.

0 sistema 310 também pode incluir um microcontrolador programável 504 que pode ser conectado com 5 controladores automáticos, sensores de temperatura, sensores de oxigênio, sensores de nível, sensores de condutividade, sensores de pH e sensores de COD e/ou de BOD para coordenar as atividades das válvulas, bombas, trocadores de calor ou outros dispositivos de aquecimento, reguladores de pressão e 10 maceradores, para estimar a quantidade de resíduos que está sendo processada e controlar a voltagem e as correntes do eletrodo responsáveis pela produção dos agentes de desinfecção dos íons de metal. A capacidade de inverter a polaridade dos eletrodos pode ser desejável para impedir e 15 remover um acúmulo de crosta mineral residual nos eletrodos, o que pode impedir a geração de íons. Câmaras de tratamento adicionais podem ser incluídas com o sistema 10 para o tratamento adicional da corrente residual 440 e/ou 498 antes da descarga em um sistema de esgoto ou no meio ambiente.

O sistema 310 pode ser particularmente adaptado

para tratar as correntes liquidas residuais 440 e contendo materiais residuais industriais e de consumidores. Tais materiais podem incluir, mas sem limitação, resíduos de origem láctea, resíduos de aves domésticas, resíduos de 25 usinas de processamento de leite, resíduos do processamento de alimentos, resíduos de indústrias vinícolas e de bebidas fermentadas, resíduos alimentares, resíduos de bordo de navios, resíduos de petróleo, resíduos de branqueamento de lã, de água de esgotos, de resíduos médicos, resíduos de

3 0 papel e de produtos de papel, resíduos da produção de papel, resíduos de borracha, resíduos do processamento de pó de serra e de madeira, resíduos de plástico, e outros ainda. Os materiais residuais particularmente apropriados incluem aqueles que contêm bactérias, resíduos cirúrgicos, materiais biológicos ou biologicamente tóxicos, produtos farmacêuticos e produtos para os cuidados pessoais.

Em outra alternativa, um macerador ou misturador 5 02 (Figura 7) pode ser incluído na câmara de infusão de íons de metal 414 para reduzir adicionalmente o tamanho de quaisquer sólidos presentes na suspensão do material residual

4 66 ou para prover o contato próximo entre os íons de metal e a suspensão do material residual 466.

Tal como utilizado em todo o relatório descritivo e

nas reivindicações, "um" e/ou "uma" pode referir-se a um ou mais de um. A menos que esteja indicado de alguma outra maneira, todos os números que expressam quantidades dos ingredientes, propriedades tais como o peso molecular, a

porcentagem, a relação, as condições da reação, e assim por diante, utilizados no relatório descritivo e nas reivindicações, devem ser compreendidos como sendo modificados em todos os exemplos pelo termo "aproximadamente". Conseqüentemente, a menos que esteja

2 0 indicado em contrário, os parâmetros numéricos determinados

no relatório descritivo e nas reivindicações são aproximações que podem variar dependendo das propriedades desejadas que se tente obter com a presente invenção. No mínimo, e não como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina dos

equivalentes ao âmbito das reivindicações, cada parâmetro numérico deve ser pelo menos interpretado à luz do número de dígitos significativos relatados e pela aplicação de técnicas de arredondamento comuns. Apesar de as faixas e os parâmetros numéricos que determinam o amplo âmbito da invenção serem

3 0 aproximações, os valores numéricos determinados nos exemplos

específicos são relatados tão precisamente quanto possível. Qualquer valor numérico, no entanto, contém inerentemente certos erros que resultam necessariamente do desvio padrão encontrado em suas medições de teste respectivas.

Outras realizações da presente descrição ficarão evidentes aos elementos versados na técnica ao levar em consideração o relatório descritivo e a prática das 5 realizações descritas na presente invenção. Conseqüentemente, as realizações não se prestam a ser limitadas às exemplificações específicas apresentadas acima. Em vez disso, as realizações acima estão dentro do caráter e do âmbito das reivindicações em anexo, incluindo os equivalentes das mesmas 10 disponíveis como uma questão legal.

Os titulares da patente não pretendem dedicar nenhuma realização descrita ao público a tal ponto que qualquer modificação ou alteração descrita possa não estar literalmente dentro do âmbito das reivindicações, elas são 15 consideradas como sendo parte da mesma sob a doutrina dos equivalentes.

Claims (15)

1. SISTEMA DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS PARA TRATAR UMA CORRENTE DE RESÍDUOS SUBSTANCIALMENTE LÍQUIDOS, caracterizado pelo fato de compreender: um estágio de geração de íons de metal para a desinfecção da corrente de resíduos com um ou mais íons de metal; um estágio de geração de oxidante em comunicação de fluxo de fluido com a câmara de geração de íons de metal para desnaturar a corrente de resíduos com um ou mais agentes de oxidação; e um estágio de quelação em comunicação de fluxo de fluido com a câmara de geração de oxidante para desativar os íons de metal e os oxidantes na corrente de resíduos.

2. SISTEMA DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS, de acordo com a reivindicação de 1, caracterizado pelo fato de que dois ou mais dentre o estágio de geração de íons de metal, o estágio de geração de oxidante e o estágio de quelação compreendem uma única câmara combinada para concretizar cada estágio.

3. SISTEMA DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estágio de geração de íons de metal compreende pelo menos um eletrodo gerador de íons de metal para a geração de um ou mais íons de metal in situ, e em que o eletrodo gerador de íons de metal compreende um ou mais metais selecionados do grupo que consiste em cobre, alumínio, zinco, ferro, bismuto, ouro, e prata.

4. SISTEMA DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estágio de geração de oxidante compreende pelo menos um eletrodo gerador de oxidante para a geração in situ de um ou mais agentes de oxidação, e em que o eletrodo gerador de oxidante compreende um ou mais materiais selecionado do grupo que consiste em carbono, titânio, aço inoxidável, e materiais relativamente inertes.

5. SISTEMA DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um dispositivo de maceração para obter o tamanho de partícula reduzido do material na corrente de resíduos.

6. MÉTODO DE TRATAMENTO DE UMA CORRENTE DE RESÍDUOS, caracterizado pelo fato de compreender: o escoamento da corrente de resíduos para um aparelho de tratamento de resíduos; a geração de íons de metal no aparelho de tratamento de resíduos para o contato com a corrente de resíduos para desinfetar a corrente de resíduos; a oxidação da corrente de resíduos no aparelho de tratamento de resíduos para eliminar quaisquer compostos farmacêuticos e a atividade biológica na corrente de resíduos; e a quelação da corrente de resíduos no aparelho de tratamento de resíduos para desativar quaisquer íons de metal e produtos químicos oxidantes remanescentes na corrente de resíduos.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os íons de metal compreendem os íons de metal selecionados do grupo que consiste em íons de alumínio, zinco, prata, ferro, bismuto, ouro, e cobre.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa de oxidação compreende a exposição da corrente de resíduos a um ou mais agentes de oxidação selecionados do grupo que consiste em oxigênio, hipocloritos, peróxidos, ozônio, íons cloreto, e radicais de cloro.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa de quelação compreende a exposição da corrente de resíduos a um ou mais compostos de quelação selecionados do grupo que consiste em EDTA, ácido cítrico, citrato de sódio, acetilacetona, etilenodiamina, dietilenotriamina, tetrametiletilenodiamina, 1,2-etanodiol, 2,3-dimercaptopropanol, porfirina, e ácido glucônico.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a maceração da corrente de resíduos para reduzir um tamanho de partícula do material na corrente de resíduos para formar um material residual fluível substancialmente líquido.

11. SISTEMA DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS PARA TRATAR UMA CORRENTE DE RESÍDUOS SUBSTANCIALMENTE LÍQUIDOS, caracterizado pelo fato de compreender: um estágio de maceração para o tratamento inicial e a homogeneização do material residual na corrente de resíduos; um estágio de infusão de íons de metal em comunicação de fluxo de fluido com o estágio de maceração para introduzir íons de metal na corrente de resíduos; e um estágio de oxidação para a oxidação a úmido da corrente de resíduos.

12. SISTEMA DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que dois ou mais dentre o estágio de maceração, o estágio de infusão de íons de metal e o estágio de oxidação compreendem uma única câmara combinada para concretizar cada estágio.

13. SISTEMA DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o estágio de infusão de íons de metal compreende eletrodos para a geração de íons de metal in situ, em que os eletrodos são selecionados do grupo de metais que consiste em cobre, alumínio, zinco, prata, ferro, e ligas de dois ou mais dos metais precedentes.

14. SISTEMA DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o estágio de oxidação compreende uma câmara para injetar oxigênio na corrente de resíduos.

15. MÉTODO DE TRATAMENTO DE UMA CORRENTE DE RESÍDUOS, caracterizado pelo fato de compreender: a maceração da corrente de resíduos para reduzir o tamanho de partículas sólidas na corrente de resíduos; a exposição da corrente de resíduos aos íons de metal para desinfetar a corrente de resíduos e para promover a oxidação; a oxidação da corrente de resíduos ao expor a corrente de resíduos a um ou mais agentes de oxidação para obter uma corrente tratada que é substancialmente destituída de compostos farmacêuticos e materiais biológicos ativos; e a quelação da corrente tratada para desativar quaisquer íons de metal e produtos químicos oxidantes remanescentes na corrente de resíduos.