MX2007014410A - Aparato y metodo para la estabilizacion no quimica de bio-solidos. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a un aparato y un metodo para tratar un medio acuoso, que comprende microorganismos, por ejemplo el agua, aguas negras y/o sistemas de tratamiento de fangos, y un metodo para mejorar la operacion de un bio-reactor, y, mas particularmente, a tal aparato y metodos que usan tecnicas no quimicas.

Description

APARATO Y MÉTODO PARA LA ESTABILIZACIÓN NO QUÍMICA DE BIO-SÓLIDOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere, gene almente, a un aparato y método para tratar un medio acuoso, tal como el agua y las aguas de desechos, y/o sistemas de tratamiento de fangos y métodos para mejorar la operación de un bio-reactor, y, más particularmente, a tales aparatos y métodos, con el uso de técnicas no químicas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las plantas de tratamiento municipales de aguas negras y desperdicios industriales utilizan procesos convencionales, mecánicos y biológicos, para reformar aguas de desechos. El método convencional convierte un problema de contaminación del agua en un problema de desechos de desperdicios solidos. La disposición de los sólidos de fangos microbiales (por ejemplo, de naturaleza microbiológica o biológica) resulta del tratamiento de aguas negras municipales, convencionales, ha sido históricamente costoso, debido a los volúmenes extremadamente grandes de fangos producidos y otros problemas por causa de la toxicidad inherente y la naturaleza potencialmente bio-peligrosa, de este fango de desperdicio al ambiente. Esto es especialmente evidente en las ms "calientes" de bio-peligro - tal como las áreas de M°x? i v reas dentro del Sur de los Estados Unidos de Ame i u i, v ot ras - donde los parásitos humanos pueden ser incuba >> dentro de sistemas biológicos y luego transmitidos a otras extensiones de tierra, a través de la irrigación y otros métodos de desecho de los fangos icrobiales contaminados. Tal extracción y disposición del fango microbiano es costosa y antieconómica. Los fangos de desecho, especialmente aquellos comprendidos y/o compuestos principalmente de bio-sólidos (material contaminado por microbios), han sido desde hace tiempo un problema significante asociado con el fango activado y otras plantas de tratamiento de aguas de desecho, aeróbicas y/o anaeróbicas. Estos fangos son difíciles y costosos de secar y también difíciles y costosos de esterilizar / estabilizar. Dichos fangos contienen altas fracciones de compuestos volátiles. La disponibilidad disminuida de los rellenos de tierra y la aceptabilidad reducida de usar estos fangos como fertilizantes / extensiones de tierras para fines de la agricultura, han llevado a aumentos del costo significantes para su desecho. En algunas áreas, los fangos microbiales son prohibidas juntos con los rellenos de tierras, debido al alto potencial de contaminación y la presencia de c talizadores mirr^hiales activos y solidos (VS), y ellos retienen g anel* <- titicLicles de agua ( /ny - 9 ) o mas, nt s de secar) . La dis onibili ad i educida de tel leños de tierras y la aceptabilidad adunda de uso de estos fangos como fertilizantes / extensiones de tierras, para fines de agricultura, ha llevado a aumentos de costo significantes para el desecho. En algunas áreas, los fangos microbiales son prohibidos junto a los rellenos de tierras y como fertilizantes y extensiones de tierras, debido al alte; potencial de contaminación, la presencia de catalizadores microbiales activos y el potencial para que estos fangos lleguen a ser vectores para la diseminación de organismos patógenos y enfermedades. Se han desarrollado varis técnicas para fines de esterilizar, estabilizar o descontamina medios acuosos que contengan microorganismos, tal como los fangos biológicos y desperdicios, que incluyen: o estabilizadores por radiación UV; o esterilización cíclica de presupzacion / despresurizacion (que usan una tapa de aire en un recipiente de presión o sin capa de aire, pero en un recipiente de presión); o est" 1! íhzt' ton a travos de la exposición del m terial c -f ln n a una se H un Mippi-mtica, o ni" I ks |o 11 racliai ? r n yimma o ele ir ra li ación s i ni i 111 s, o exposición a un vacio o exposición a fuertes campos electromagnéticos; o sonif icac ion; o esterilización a través de la exposición química a ácidos fuertes (disminuyendo el pH de la solución totil a cerca o debajo de 2, durante un periodo prolongado de tiempo) o álcalis fuertes (elevando el pH de la solución total a cerca o arriba de 12, por un periodo prolongado de tiempo) ; o esterilización a través de soluciones de alta fuerza iónica; o esterilización por calor; o desmenuzamiento físico; o ciclo entre presiones altas y bajas; sin tapa de aire u otra inducción de aire; o agregando presión a las mezclas de esterilización química para aumentar la velocidad de est en li zacion , ° vaporización usando cilor y A vapor de agua sobre contenidos en solidos, para des roll r la des seqmda por r ' i i o ozono, HO y otros agentes oxidantes fuertes. Estas técnicas son o demasiado costosas para aplicaciones comerciales, requieren etapas de tratamiento adicionales, causan cargas de contaminación adicionales o no son efectivas para tratar medios acuosos que contienen microorganismos (por ejemplo para causar la esterilización de los fangos) . Por lo tanto, existe una gran necesidad de proporcionar un método mejoro para tratar tales medios acuosos que contengan microorganismos.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Por consiguiente, un objeto de da presente invención es solucionar Los problemas que pertenecen a la técnica anterior . Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención, se proporciona un aparato para tratar un medio acuoso, que contiene microorganismos, el cual comprende: un recurso de admisión para recibir el medio acuoso, que comprende microorganismos; un inductor de diferencial le presión, asociado con la admjM i, pira asi rec Ju i el medio acuoso que c >nt?ene mic rooreían i s os oste ineluct or de presió se puede accionar para A| acuoso, que contiene microorgan smos, a un Li it amiento de presión para asi causar la ruptura de la pared celular de los microorganismos; y una salida, asociada con el inductor de presión, para la salida del medio acuoso tratado, que contiene células de microorganismos rotas; por lo cual el medio acuoso tratado, que contiene las paredes celular rotas de los microorganismos, es desechado y reciclado .

En otro aspecto, la presente invención, se proporciona un método para tratar un medio acuoso que contenga microorganismos, el cual comprende la etapas de: i) alimentar el medio acuoso que contiene microorganismos a un inductor de presión; n) accionar el inductor de presión para exponer el medio acuoso, que contiene microorganismos, a un tratamiento de presión, para asi causar la ruptura de la pared celular de los microorganismos; 111) hacer salir el medie acuoso tratado, que contiene las parede1 c^l llares r la^> de los microorganismos, del mductei de presión, por lo ruil eJ mecho i uoso tratado, que contiene las paredes celulares rotas ele los microorganismo, es desechado y/o reciclado. En otro aspecto, la invención proporciona un método para mejorar la operación de un bio-reactor, que comprende las etapas de - i) alimentar el medio acuoso que contiene microorganismos a un inductor de presión; 11) accionar el inductor de presión para exponer el medio acuoso, que contiene microorganismos, a un tratamiento de presión, para asi causar la ruptura de la pared celular de los microorganismos; m) hacer salir el medio acuoso tratado, obtenido en la etapa (n), del inductor de presión; ív) admitir, al menos una porción del medio acuoso tratado, obtenido en la etapa (n), al bio-reactor, por lo cual, la admisión al bio-reactor del medio acuoso tratado, puede causar cualquiera de la eficiencia aerobica, anaerobica, y en secuencia / cíclica mejorada, la estabilidad mejoradas del bio-reactor, el menor requisito de alimentación de nutrientes al reactor y el menor costo de operación del bio-reactor ^ um combinación de cualquiera de dicha eí ícienc i a mO i <- \ jo \ , e t i i 1 id id mQ j orada , menores ? q nsH os de alimentación d nutrientes un costo de operación disminuí do .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Habiendo asi descrito generalmente la naturaleza de la invención, se hará referencia ahora a los dibujos acompañantes, que muestran en forma ilustrativa, una ele sus modalidades preferidas, y en donde: La Figura L es un diagrama de bloques, que ilustran un aparato para tratar medios acuosos, que contienen microorganismos, de acuerdo con una modalidad de la presente invención . La Figura 2 es una foto-micrografía que muestra los microorganismos viables, presentes en la corriente de agua sin tratar influente; y l a Figura 3 es una foto-micrografía , que muestra la corriente de agua influente de la Figura 2, que se ha procesado utilizando la modalidad preferida de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS [ja MI i ^ idi?S de las modalidades, asi -'>mo el método de operación, junto n otros objetos y ventajas de las mismas, se entenderían me* MU le la siguiente descripción, usada en conjunto con los dibujos acompañantes. Estos y otros objetos obtenidos, y las ventajas ofrecidas por la pi esente invención, llegarán a ser evidentes completamente en vista de la descripción que sigue ahora. Un nuevo aparato y método para tratar un medio acuoso, que contiene microorganismos, es provisto por la presente invención Se ha encontrado que, en un aspecto, la invención proporciona un nuevo método, eficiente y de costo efectivo, para tratar estos medios acuosos y reducir sustancialpente o eliminar los requisitos de los desechos para medios acuosos que contienen microorganismos, tal como fangos con bio-sólidos . Otro aspecto único de esta invención es que, mientras reduce o virtualmente elimina la necesidad de disponer los fangos de bio-sólidos, el aparato puede también mejorar la operación de los bio-reactores y reducir los costos de los micro-nutrientes . En particular, es posible, si se desea, reciclar al menos alguno medios acuosos tratados en un bioreactor, para proporcionar los micro-nutrientes necesarios. Un resultado °ron rn?c<> inmediato es presentado por los cos os de operación disminuí 1 , >-uno clel menor transp >rt e y costos de elespoho, rost- s menores de polímeros de espesamiento; co t menoi es e3 productos químico? para controlar los olores y otros, que incluyen mayor valor y as opciones para la disposición de fangos Primarios clarificados /tamizados . Los términos de "tratamiento" y "tratados" incluyen la esterilización, desinfección y/o estabilización y/o términos similares. EL termino "medio acuoso" incluye la solución o suspensión acuosa, de aguas de desecho municipales, de agricultura e industriales, el agua de lluvia que corre desde medios agrícolas, suburbanos y urbanos, fangos primarios,, secundarios o terciarios, que contienen microorganismos. El termino de "reciclado" incluye las actividades por las cuales el medio acuoso tratado se recoge y es además tratado o usado como materia prima o nutrientes o de otra manera. Un ejemplo no limitativo incluye el reciclado a un bio-reactor. El termino de "nutriente", según se usa aquí, se refiere a cualquier sustancia que pueda ser usada por las células, microbios o microorganismos, con el fin de multiplicarse o crecer. Pueden ser minerales, tal como el calcio, pot sio y moléculas como aminoácidos, peptidos, piofernas, s ir idos, pol ís ?--a? iclo^ i similares, o pnlquier otra fuente apropiada de nitrógeno, carbono, hidrogeno u c . íqpno que so u en usai Ln una modalidad de la invención, L método de operación de un bio-reactoi, de acuerdo con la invención, hace uso de un fango microbial que contiene nutrientes deseables, los cuales pueden ser utilizados como fuente de alimentos para bio-reactores. En otra modalidad, el método para tratar un medio acuoso, que contiene microorganismos, causa que los nutrientes contenidos en el citoplasma de las células de microbios o microorganismos, sea expuesto. Las propias paredes celulares pueden ser una fuente de alimentos util, cuando las estructuras de paredes celulares se destruyen convenientemente. Como los bio-reactores tienden a ser únicos entre si como a su composición particuLar de microorganismos y microfauna, y la composición particular de los microorganismos y microfauna vivos de cualquier bio-reactor particular, puede aun cambiar a través del tiempo y estaciones, una fuente satisfactoria de nutrientes y micro nutrientes para cualquier bio-reactor particular debe estar disponible dentro del medio acuoso que se va a tratar (por ejemplo los fangos microbiales ) .

Sin tar ligado a la tOoría, se cree que la admisión del m dí ' trat do d i bio-ieaotor, tiene efectos de eables on la operación del reactor, tal romo la eficiencia mo n>ruda aerobua, anaeiobica v en secueni ?<? / cíclica del reactor, estabilidad mejorada clel b o-reacl ?i , requisitos de nutrientes menores del bio-reactor y costos de operación disminuidos del bio-reactor o una combinación de cualquiera de ellos . En una modalidad, los medios acuosos son los fangos primarios, secundarios o terciarios. En otras modalidades: o el fango resulta de los procesos de tratamiento de aguas normales y/o aguas negras; ° el fango primario se produce por un equipo de separación primario de sólidos; o el fango secundario se produce por un reactor aerobico o anaerobico; o el fango terciario se produce por un equipo de tratamiento terciario.

En una modalidad, el medio acuoso es expuesto a las fuerzas, que incluyen la centrípeta (también llamadas fuerza "g", y otras), que resultan de la acción de un dispositivo mecánico, tal como un impulsor,, para así causar la ruptura de l p.ncd J 'i 1 r cl° los p??_t i ganismos. Fn otra modalidad, el medio acuoso es expuesto repel ida ente i osas fuer/as que resultan de la acción de un dispositivo mecánico, Lal como un impulsor, paia así causar la ruptura de las paredes celulares de los microorganismos. En otra modalidad, el medio acuoso es expuesto repetidamente a estas fuerzas, que resultan de la acción de un dispositivo mecánico, tal como un impulsor, para así causar la ruptura de las paredes celulares de los microorganismos. Ln otra modalidad, el medio acuoso se expone a la etapa ele ciclos de presurizacion y despresurizacion, para así causar la ruptura de las paredes celulares de los microorganismos . En otra modalidad, el medio acuoso se expone repetidamente a la etapa de ciclos de presurización y despresurización, para asi causar la ruptura de las paredes celulares de los microorganismos. En otras modalidades: o el método, de acuerdo con la invención, además comprende agregar gas a este medio acuoso; o el método, de acuerdo con la invención, además comprende agregar gas a este medio acuoso, antes de la etapa de presurización; o el m todo, de acuerdo con la invención, ademas comprendo agreeiat gas al medio acuoso, antes de alinien'ai p^le medio acuoso que contiene micro ii aip smos a un inductor de presión; o el medie a LIOSO, de acuerdo con la invención, ademas comprende agregar gas al medio acuoso, durante la etapa de presupzacion; o el medio acuoso esta sustancialmente saturado con gas; está sustancialmente saturado con gas; o el gas puede ser, el aire, oxígeno o nitrógeno; En otra modalidad, la etapa de presur izacion proporciona cuando menos una presión de aproximadamente 2 atmósferas . En aun otra modalidad, la etapa de presur izacion proporciona cuando menos una presión de 5 atmósferas. En otras modalidades: la etapa de presurización se lleva a cabo por más de aproximadamente 10 segundos, la etapa de presurización se lleva a cabo por más de aproximadamente 60 segundos, la etapa de presurizacion se lleva a cabo por más de aproximadamente 120 segundos, Dn aun otras modalidades: la etapa cL le^p. urizac on se lleva a cabo por meno= de aproximad apierit e in sequndos; la etapa de d'5 jmsup ación c u a un cambio de presión de cuando men s ? atmosferas; la etapa de clespr esur izacion causa un cambio de presión de cuando menos 5 atmosferas; En una modalidad, las etapas de presurizacion y etapas de despresupzacion, se repiten al menos dos veces. En otra modalidad, las etapas de presurizacion y despresur izacion se repiten al menos tres veces. En otras modalidades, el método para tratar un medio acuoso, que contiene microorganismos, ademas comprende clarificar este medio acuoso que contiene microorganismos, en un clarificador, antes de la etapa i) . En otras modalidades, el método para tratar el medio acuoso que contiene microorganismos, ademas comprende dirigir este medio acuoso tratado, que contiene las paredes celulares rotas de los microorganismos, a un bio-reactor, después de la etapa n ) . En una modalidad, la bomba centrifuga es una bomba sumergible. Sin embargo, sera evidente a personas expertas en la materia que dispositivos mecánicos alternativos (tal como un impulso de motor, molinos de viento u otro impulso mecánico) capaz ele operar una bomba centrífuga, puede ser sust i tu ido . En una moda lidad, La bomba centrífuga es una bomba sumergible de multipl.es etapas. En otra modalidad, la bomba centrífuga tiene una pluralidad de impulsores. En una modalidad más, la bomba centrífuga tiene al menos 2 impulsores.

En otras modalidades: el impulsor opera a cuando menos una velocidad de 100 RPM. el impulsor opera a una velocidad de cuando menos 1000 RPM. - el impulsor opera a una velocidad de cuando menos 3000 RPM. el impulsor opera a una velocidad de cuando menos 3450 RPM. Será evidente a un experto en la materia que bombas alternativas, tal como de pistón, o bombas de diafragma, pueden ser usadas en una configuración apropiada, para lograr la acción de inducción de la presión deseada sobre el medio acuoso que se va a tratar.

La presente invención será ahora descrita en detalle pot modalidades especí i i cas preferidas de la i nvencJ ?n , se entenderá que estas modalidades intentan solamente ser ejemplos ilu tr ti os y l-a invención no será limitada por ellas. Haciendo referencia a la Figura 1, un aparato para tratar medios acuosos, de acuerdo con una modalidad preferida, se muestra generalmente en 10. El aparato 10 tiene generalmente una sección 2 de admisión, una sección 14 de tratamiento y una sección 16 de salida. La sección 12 de admisión es provista para recibir un medio acuoso que contiene microorganismos. Este medio acuoso es luego dirigido desde la sección 12 de admisión a la sección 14 del inductor de presión, en la cual el medio acuoso que contiene microorganismos se va a exponer a un tratamiento de presión, para así causar que se rompan las paredes celulares de los microorganismos dentro de este medio acuoso. La sección 16 de salida está provista en asociación con la sección 14 del inductor, para la salida de este medio acuoso tratado. Las varias secciones del aparato 10 se conectan por líneas adecuadas para el flujo del medio acuoso entre las secciones. Una de las líneas es ilustrada como la línea A, se interrelaciona arios componentes de La sección 12 de admisión a la sección 11 de L inductor la linea P e pro\ ist i on oí r.i ] habilitar la reci rcu 1 ap on 1° 1 edio a poso en la sección 14 del inductor de pre sion La linea C es provista, opcionalmente, con el fin de habilitar al medio acuoso a ser alimentado desde el bioreactor 62 a la sección de admisión, para los tratamientos dentro del aparato 10. La sección 12 de admisión tiene un medio de admisión 20. Esta admisión 20 es típicamente una abertura en un tubo o una linea, en la cual el medio acuoso es recibido en el aparato 10. Un clarificador 22 es provisto, opcionalmente, con el fin de remover los líquidos indeseados del medio acuoso como un efluente. La linea A, mostrada en la Figura 1 habilita el uso del clarificador que se va a desviar. Este medio acuoso es, por ejemplo, provisto por una fuente 11 o es reciclado por el aparato 10. La admisión 20 es provista, opcionalmente, con filtros. Dependiendo de la fuente del medio acuoso, puede ser requerido filtrar y separar los solidos gruesos del medio acuoso, por lo cual esta tarea es efectuada en la sección 2 de admisión (por ejemplo, en la admisión 20 o el clarificador 22) .

Un clarificador 22, conectado a la admisión 20, es provisto, opc i- uilpiente, con el Lin de remover los lrquidos mdeseados ípoi eiempln el agua clarificada) desde el medio acuoso a un oíluonte. Como se muestra en la Fiqura 1, la línea A habilita al cl rificador 22 a ser desviado. Una admisión 24 de gas es provista para, opcionalmente, agregar, un gas al medio acuoso. En seguido de la experimentación, la adición de gas al medio acuoso puede aumentar la efectividad de la ruptura de las paredes celulares de algunos de los microorganismos contenidos en el medio acuoso. Una vez más, la línea A habilita el uso de la admisión 24 de gas que será desviado. Una admisión 26 de gas, asociada con la salida, es provista para así agregar, opcionalmente un gas al medio acuoso tratado. Sin estar ligado a la teoría, se cree que la inyección de aire, especialmente el oxígeno, en la corriente de carga que regresa el medio acuoso tratado (que contiene inherentemente nutrientes y micro-nutrientes liberados de un microorganismo, y/o el fango que contiene microbios), aumentará más las eficiencias aeróbicas, de secuencia /cíclicas del bio-reactor y/o la estabilidad y disminuirá los costos de operación del bio-reactor, especialmente los asociados con los dispositivos de aeración del bio-reactor. Comúnmente referidos como "sopladores".

La cción 14 del inductor de presión implica una variedad de uní par exponei el medio acuoso a un tratamiento d° roa ion. Las bombas 40 son provistas en la sección 14 del i nJii tor ele presión y son típicamente dol tipo centrífugo en la nfiguracion ele múltiples etapas. ^oi lo tanto, el medio acuoso de la admisión 20 se expone a los impulsores de las varias bombas 40, por lo cual el efecto de presión en los microorganismos en el medio acuoso, causará la ruptura de las paredes celulares. Alternati amente, el medio acuoso puede ser recibido en un tanque 42 ele la sección del inductor 14 de presión. Este tanque se conecta a una fuente 44 de presión, tal como el tanque 42, y puede someterse a ciclos de presurización y despresupzacion . Sin estar ligado a la teoría, se cree que la presurización en el tanque 42 causará un aumento en la admisión de gas por Los microorganismos. Una despresur i zacion rápida relativa a la presupzación causará una caída de presión que provocará la ruptura de las paredes celulares de los microorganismos, debido a que las células de los microorganismos no pueden expeler la admisión de gas acumulada, antes que este gas forme burbujas dentro de las paredes celulares, estas burbujas luego se expanden a un tamaño mayor que la estructura de la celda.

Un cíe lo de despresur i zacion rápida con relac ion al ciclo ele i^ ur i ' ^n, c ausara un caí da de presi n que llevara a la inptiii i de la pared celular los microorgam ,mo^ Como se muestra en la Figura 1, la linea 13 3 provista para sei capaz de habilitar las bombas 30 y el tanque 42 a ser usados en una serie de secuencias apropiadas. También se considera exponer el medio acuoso a varios ciclos de presurizacion / despresurizacion en el tanque 42. La salrda 60 es típicamente una salida de tubo de L aparato 10. Al salir el medio acuoso que se ha tratado, este medio acuoso puede ser reciclado por ejemplo en un bio-reactor 62 o se desechara,, como se muestra por su disposición 64. En el caso que el medio acuoso que se va a tratar sea provisto por el bio-reactor 64, una linea C es provista para la transportación del medio acuoso desde el bio-reactor 64 a la admisión 20 para el tratamiento en el aparato 10. En tales casos, el medio acuoso puede tener un alto nivel de líquidos, por lo cual el clarificador 22 puede ser usado para remover tales líquidos. Se señala que todos los componentes del aparato 10 son provistos con controles adecuados con el fin de asegurar el tratamiento apropiado del medio acuoso en el aparato 10 Con respecto a las bombas 40, las bombas centrifugas son bien ' ÍO i as en la L° ni a Una bomba centrifuga tiene dos componentes principales íli un componente rot itorio, comprenrlid 'le un impulsor i n árbol, y (2) un componente estacionario, comprendido le un i evestimiento, cubierta ele revestimiento v cojinetes. Según sea necesario, la bomba centrifuga puede incluir una válvula de control de la presión y/o flujo, manual o automática, en la salida de la bomba centrifuga, y/o múltiples válvulas en puntos múltiples, o puede utilizar de otra manera tamaños / diámetros de tubos específicos y longitudes para la presión y flujo de la bomba de controi . Para la admisión 24 de gas, un medio de inducción de aire, tal como un venturi, puede proporcionar la función doble de (1) presión y/o válvula de control de flujo y (2) has de adición al medio acuoso, que usa la energía disponible de la acción de la bomba centrifuga El impulsor es la parte de rotación principal que proporciona la aceleración al fluido. La modalidad, antes descrita, no se limita por una configuración o tipo particular de impulsor. El agua entra en el ojo del impulsor y es lanzada fuera por las fuerzas generadas por la rotación. La presión que una bomba centrifuga desarrollara, puede ser considerada como La relación directa entr° el diámetro del impul-or, el numero ele impuls ?rcs, el tamaño iel ojo o entrada, \ cuanta velocidad se desarrolla ele la rotación del árbol La capacidad se determina por o] ancho de silida del impulsoí y pu de ser ajustada fácilmente a las necesidades especificas Todo, estos factores afectaran la cantidad de potencia del motor que se va a usar, la mayor agua que sera bombeada o presión que se desarrollara, y la mayor energía que sea necesaria. Una vez que el medio acuoso se ha expuesto a las fuerzas que resultan de la acción de un primer impulsor, puede ser dirigida otra etapa del impulsor u otra bomba centrifuga para tratar ulteriormente el medio Alternativamente, el medio tratado puede ser dirigido en un sistema de tubería, para ser regresado dentro del reactor biológico (por ejemplo, la salida 16) de modo que los nutrientes se hagan ahora disponibles con el fin de aumentar la operación de los reactores biológicos aerobicos, como resultado de la liberación de los componentes intra-celulares y otros fluidos. Sin estar ligado a la teoría, se cree que las fuerza son desarrolladas conforme el liquido fluye a través del impulsor, mientras esta girando a altas velocidades en el árbol. La velocidad del liquido es convertida a presión, fuerzas centrípetas y de corte, formación de cavidades y otras fuerzas. Las fuerzas que resultan de estas acciones causan que los microorganismos y las células ele los microorganismos se rompan i RPM sufi tentemente altas, por lo cual resulta en la estabilización de dicha solución. La presente ?nv»?? ion se comprendera mas fácilmente haciendo referencia a los siguientes ejemplos, los cuales se proporcionan para ilustrar la invención, más bien que limitar su alcance.

Ejemplo 1 Como ilustración de una modalidad, durante la operación, el agua, aguas negras y/o fango, que están cera o arriba de la saturación de gas, entran en una bomba centrífuga sumergible de múltiples etapas,, a aproximadamente 3450 RPM. El medio acuoso tratado resultante se dirige dentro de un sistema de tubería, para ser reciclado a un bio-reactor o desechado, o dirigido a otra bomba centrífuga para el tratamiento ulterior, o el medio se dirige a una operación de tratamiento ulterior, según sea requerido.

Ejemplo 2 Como una ilustración más de otra modalidad, agua, aguas negras y/o fango, que están cerca o arriba de la saturación del gas, entraron en un tanque de compresión. El tanque y los contenidos se presupzaron a cuando menos 2 atmosferas por un periodo de cuando menos 10 segundos Una vez que se obtuvo La piesion interna deseada, el tanque se dejo descompiimir en forma sustanp almente instantánea El ciclo de presuL izan on dospresui ~apon se repitió poi una sequnda vez Ll meollo acuoso tratado resultante luego se dirigió dentro del sistema de tubería para ser reciclaclo a un bioreactor, o desechado del mismo, o el medio se dirigió a una operación mas de tratamiento, según sea requerido.

Ejemplo 3 El fango que entro dentro de un tanque de compresión con la adición anterior de gas, a través de la admisión (24) de gas que es un ventup (que resulta en cerca o arriba de la saturación de gas) . El tanque 40 y el contenido se presurizaron a 5 atmosferas en un periodo de 172 segundos. Una vez que la presión interna deseada se obtuvo, el tanque se permitió descomprimir sustancialmente en forma instantánea. El ciclo de presupzacion y despresupzacion se repitió por segunda vez. El fango tratado resultante es luego dirigido dentro de un sistema de tubería a una operación de tratamiento ulterior . El fango tratado resultante, obtenido de la etapa previa, entro en una bomba (40) sumergible centrifuga, de múltiples etapas, j ?e tiene 6 impulsores y que opera a 3450 RPM. El fango i t atado resultante se dirigió dentro ele la sección 16 de al ida paia ser rendado al bio-reac ter 62 o desechado 64. o dnigido a otra bomba centrifuga usando la linea C, para el tratamiento ulterior, o el medio se dirigió a una operación de tratamiento ulterior, según sea requerido. Las Figuras 2 y 3 muestran foto-micrografías de una corriente de agua influente real sin tratar. En la primera foto- icrografía (Ligura 1) existen microorganismos viables en la corriente de agua influente sin tratar y en la segunda foto-micrografía (Figura 2), esta misma corriente de agua influente se ha procesado utilizando la modalidad preferida de la invención para romper las paredes celulares de los microorganismos.

Ejemplo 4 Los datos mostrados en la Tabla 1 siguiente demuestran los ahorros en costos obtenidos por el uso de los fangos tratados descritos en el Ejemplo 3, cuando se reciclan a un bio-reactor.

Tabla 1 REDUCCIÓN NETA Í?- LCk oO 1 Ob EMPLEANDO LA TECNOLOGÍA DE RECTCLADO DEL FANGO ESTABILIZADO DENTRO DE UN BIO-REACTOR (Rasada en los V l) re ele Entrada) Categoría de Ahorros Transporte y Descarga Diarios Mensuales Anuales por m3 por ODT de de Fango Fango Mixto Sec.

Costos US$3, 550.72 US$308001.21 US$1, 296.014 US$4.44 US$121.74 Actuales Tecnología US$2637.34 US$69, 225, 29 YS$862,703.51 US$3.30 US$90.43 de reciclado del lodo Ahorros, US$ 913 . l í US $ 27 , 775 . 92 US$333, 310.98 US$1.14 US$65.23 transporte y descarga Productos Químicos y Nutrientes Diarios Mensuales Anuales por mJ por ODT de de Fango Fango Mixto Sec. Costos US$1, 780.5í US$65, 159, 5Í US$649, 915.00 US$2.23 US$127.18 Mano de Obre, Mantenimiento y Conservación Ahorros Totales Diarios Mensuales Anuales por m3 por ODT de Fango de Fango Sec. flrxto US$1 , 630. 4 ps?4 , 580.9 US$494, 971."73 US$7.04 US$316.43 En una modalidad mas, se proporciona un méteo lo para romper las paredes celulares de una célula de microorganismo, por colapso, el cual comprende las etapas de: i) alimentar un medio acuoso, que comprende células de microorganismos a un inductor de presión; ii ) accionar el inductor de presión para exponer el medio acuoso, que contiene microorganismos, a un tratamiento de presión, para asi causar la ruptura de las paredes celulares de estos microorganismos; y m) hacer salir el medio acuoso tratado, que contiene las paredes celulares rotas de los microorganismos desde el inductor de presión.

En una modalidad mas, se proporciona un método para liberar nutrientes y micronutpentes desde un microorganismo, presente en el medio acuoso, que comprende las etapas de: i) alimentar un medio acuoso, que comprende células de microorganismos a un inductor de presión; 11) accionar el inductor de presión para exponer el medio acuoso, que contiene microorganismos, a un tratamiento de presión, poara asi causar la ruptura de las paredes c lul res e « t microorganismos; y iiL h cer salir nl medio acuoso tratado, que contiene las iaio es celulares rotas de los microorganismos desde el inductor de presión.

Mientras la invención se ha descrito con sus modalidades especificas, se entenderá que es capaz de modificaciones ulteriores, y esta solicitud intenta cubrir cualquier variante, uso o adaptación de la invención, siguiendo, en general, los principios de la invención e incluyendo tales desviaciones de la presente descripción, conforme se encuentren dentro de la práctica conocida o acostumbrada, dentro de la técnica a la cual pertenece la invención, y como se puedan aplicar a las características esenciales aquí señaladas, y como siguen en el ámbito de las reivindicaciones anexas.

Claims (29)

1. REIVINDICACIONES Un aparato para ti atar un medio acuoso, que contiene microorganismos, este aparato comprende una admisión, para recibir el medio acuoso que contiene microorganismos; un inductor de presión, asociado a la admisión, para asi recibir el medio acuoso que contiene microorganismos, este inductor diferencial de presión puede ser accionado para exponer el medio acuoso que contiene microorganismos con un nivel deseado de saturación de gas para las aceleraciones, y asi causar la ruptura de paredes celulares de los microorganismos; y una salida asociada con el inductor de presión, para la salida del medio acuoso tratado, que contiene las células de microorganismos rotas y otros contenidos ; por lo cual el medio acuoso tratado, que contiene las paredes celulares rotas de los microorganismos, es o desechado o reciclado.
2. El aparato de la reivindicación 1, en que el inductor presión tiene al menos una bomba, por la cual el medio ac uoso se expone a las fuerzas que resultan de la acción le m inpui ir ele la bomba
3. ' L 1 ' i i e i i n li i p n 1 ^ 2 , en -pi 5 ' 1 índuct?i presión tiene una pluralidad de bombas en una coní i gui c ion de múltiple etapas..
4. El aparato de la reivindicación 2 o 3, en que el inductor de presión ademas comprende un tanque asociado a una fuente ele presión, para asi ser sometido a cicLos de presur izacion y despresurizacion, el tanque que recibe el medio acuoso, que contiene microorganismos, para asi exponer este medio acuoso, que contiene microorganismos, a ciclos de presurizacion y despresur izacion, para causar la ruptura de las paredes celulares de los microorganismos
5. El aparato de la reivindicación 1, en que el inductor de presión es un tanque asociado a una fuente de presión, para asi ser sometido a ciclos de presurizacion y despresurizacion, el tanque recibe el medio acuoso, que contiene microorganismos, para asi exponer este medio acuoso, que contiene microorganismos a ciclos de presurizacion y despresurizacion, para asi causar la ruptura de las paredes celulares de los microorganismos .
6. 6. El apai it o de la reivindicación 5, en que el inductor de pres i ai i k as omprende al menos una bomba, por lo cual el e lio apie^ so o pone a las fuerms que resultan de l i acción de un impulsor de la bomba
7. 7. El aparato de la reivindicación 5, que ademas comprende una pluralidad de bombas, en una configuración de múltiples etapas, por lo cual el medio acuoso se expone a la fuerza que resulta de la acción de un impulsor de la bomba.
8. 8. El aparato de la reivindicación 4 o 5, en que el tiempo de la despresurizacion es relativamente mas corto que el tiempo para la presupzacion .
9. 9. El aparato de la reivindicación 4 o 5, en que el medio acuoso, que contiene microorganismos, se somete a secuencias repetidas de ciclos de presupzacion y despresu i zacion .
10. 10. El aparato de la reivindicación 1, que ademas comprende una admisión de gas, asociada con la admisión para aumentar el contenido del gas en el medio acuoso, y aumentar la ruptura de las paredes celulares de los microorganismos .
11. 11. El aparato de la reivindicación 1, que ademas comprende una admisión e gas, asociada con la salida, para a i npmOnta? °l contenido del gas en el medio acuoso ti atado.
12. 12. El aparato ele la reivindicación 1, que ademas comprende un bio-reactor asociado con la salida, por lo cual al menos una parte del medio acuoso tratado, que contiene células rotas de microorganismos, se dirige al bio-reactor .
13. 13. El aparato de la reivindicación 1, que ademas comprende un bio-reactor, asociado con la admisión, para asi alimentar un medio acuoso, que contiene microorganismos, a un inductor de presión.
14. 14. El aparato de la reivindicación 1, que ademas comprende un clarificador, asociado con la admisión, para asi decantar una fracción relativamente solida del medio acuoso, que contiene microorganismos, de una fracción relativamente liquida, del medio acuoso que contiene microorganismos, por lo cual el clarificador alimenta la fracción relativamente sólida del medio acuoso, que contiene microorganismos al inductor de pres ion .
15. 15. tJn método para tratar un medio acuoso, que contiene microorgani mos, este método comprende las etapas de: i ) ali me n' p 'J in^ i i uos , que onitiene microorganismos, a un inductor de presión; íi) accionar el inductor de presión, para exponer el medio acuoso, que contiene microorganismos, a un tratamiento de presión, para asi causar la ruptura de las paredes celulares de los microorganismos; y m) hacer salir el medro acuoso tratado, que contiene paredes celulares rotas de los microorganismos, desde el inductor de presión; por lo cual el medio acuoso tratado, que contiene las paredes celulares rotas de los microorganismos es o desechado o reciclado.
16. 16. El aparato de la reivindicación 15, que además comprende agregar gas al medio acuoso, que contiene microorganismos, antes de la etapa n), para así aumentar la ruptura de las paredes celulares de los microorganismos .
17. 17. El aparato de la reivindicación 15, en que la adición de gas al medio acuoso, que contiene microorganismos, produce un medio acuoso, sustancia Imente saturado con gas, que contiene microorganismos.
18. 18. 1 1 apaiat J de la i e i v i nclicac ron 15, en que la etapa n) comprende un ciclo ele presupzación, seguido por despresupzacion del medio acuoso, que contiene microorganismos, para asi causar la ruptura de las paredes celulares de los microorganismos.
19. 19. El aparato de la reivindicación 18, en que la etapa íi) comprende repetir el ciclo de presurización seguido por despresupzacion .
20. 20. El aparato de la reivindicación 15, en que la etapa n) comprende exponer el medio acuoso, que comprende microorganismos, a la fuerza que resulta de la acción de un impulsor, para asi causar la ruptura de las paredes celulares de los microorganismos.
21. 21. El aparato de la reivindicación 20, que comprende repetir la exposición del medio acuoso, que comprende microorganismos, a la fuerza que resulta de la acción de un impulsor.
22. 22. El aparato de la reivindicación 18 ó 19, en que el tiempo de despresur izacion es relativamente mas corto que el tiempo de presurizacion .
23. 23. El ap iato de la reivindicación 18 o 19, en que la pr"sup u i ca proporciona una presror de api ox pna lam nte 2 atmosferas
24. 24. 1 I aparato de la reivindicación 19 +o 19, en que la presui i - ación se lleva a cabo sobre mas de aproximadamente 10 segundos.
25. 25. El aparato de la reivindicación 18 ó 19, en que la despresu 11 zacion se lleva cabo en menos de aproximadamente 10 segundos.
26. 26. Ll aparato de la reivindicación 18 o 19, en que la despresu izacion causa un cambio de presión de cuando menos 2 atmosferas.
27. 27. El aparato de la reivindicación 15, que ademas comprende clarificar el medio acuoso, que comprende microorganismos, en un clarificador, antes de la etapa i) .
28. 28. El aparato de la reivindicación 15, que demás comprende dirigir el medio acuoso tratado, que contiene paredes celulares rotas de los microorganismos, a un bio-reactor, después de la etapa ni) .
29. 29. FJ aparato de la reivindicación 15 ó 28, que además comprende i'ir°qar gas aL m dio acuoso tratado, lespues de la °t ap? i i ) . ^(l. Un ?n i 'I oara eaorat La operación ele un bio- reactor, que comprende las etapas de: i) alimentar un medio acuoso, que comprende microorganismos a un inductor de presión; n) accionar el inductor de presión para exponer el medio acuoso, que comprende microorganismos, a un tratamiento de presión, para así causar la ruptura de las paredes celulares de los microorganismos, y ni) hacer salir el medio acuoso tratado, obtenido en la etapa n), desde el inductor de presión; ív) admitir al menos una porción del medio acuoso tratado, obtenido en la etapa n) al bio-reactor. por lo cual la admisión del medio acuoso tratado al bioreactor causa la eficiencia mejorada aeróbica, anaeróbica y secuencia / cíclica del bio-reactor y disminuye el costo de operación de este bio-reactor, o una combinación de cualquiera de la eficiencia mejorada, estabilidad mejorada, menores requisitos de alimentación de nutrientes y costo de operación disminuido .