MXPA03003078A - Aparato y metodo para tratamiento de agua de desecho con reduccion de solidos mejorada. - Google Patents
Aparato y metodo para tratamiento de agua de desecho con reduccion de solidos mejorada.Info
- Publication number
- MXPA03003078A MXPA03003078A MXPA03003078A MXPA03003078A MXPA03003078A MX PA03003078 A MXPA03003078 A MX PA03003078A MX PA03003078 A MXPA03003078 A MX PA03003078A MX PA03003078 A MXPA03003078 A MX PA03003078A MX PA03003078 A MXPA03003078 A MX PA03003078A
- Authority
- MX
- Mexico
- Prior art keywords
- zone
- solids
- aqueous solution
- aerobic reactor
- microorganisms
- Prior art date
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 297
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 206
- 230000009467 reduction Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 title abstract description 30
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 220
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 176
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 176
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 172
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 145
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims abstract description 77
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 39
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 121
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 104
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 76
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 75
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 75
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 75
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 75
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims description 68
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 40
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 37
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 32
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 27
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 19
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 18
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 16
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 claims description 15
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 14
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 12
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 12
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 11
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 8
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 claims description 7
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 claims description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 claims 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 4
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 claims 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 claims 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 abstract description 89
- 230000029087 digestion Effects 0.000 abstract description 49
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 abstract description 23
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 74
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 58
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 27
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 26
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 25
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 25
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 24
- 238000013461 design Methods 0.000 description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 18
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 17
- 230000009471 action Effects 0.000 description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 15
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 13
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 12
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 241000605159 Nitrobacter Species 0.000 description 10
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 10
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 9
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 9
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 9
- 241000605122 Nitrosomonas Species 0.000 description 8
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 8
- 230000034994 death Effects 0.000 description 8
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 8
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 8
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 description 7
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 7
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 7
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 6
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 5
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 238000009293 extended aeration Methods 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 3
- JVMRPSJZNHXORP-UHFFFAOYSA-N ON=O.ON=O.ON=O.N Chemical compound ON=O.ON=O.ON=O.N JVMRPSJZNHXORP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000388 Polyphosphate Polymers 0.000 description 3
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004176 ammonification Methods 0.000 description 3
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 3
- 230000002715 bioenergetic effect Effects 0.000 description 3
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 3
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001205 polyphosphate Substances 0.000 description 3
- 235000011176 polyphosphates Nutrition 0.000 description 3
- -1 precipitants Substances 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001148470 aerobic bacillus Species 0.000 description 2
- 239000010828 animal waste Substances 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- 230000001651 autotrophic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 2
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 2
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 2
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 2
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 2
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 2
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 2
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 2
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000011268 retreatment Methods 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- 241000589291 Acinetobacter Species 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 241000588621 Moraxella Species 0.000 description 1
- 241001417527 Pempheridae Species 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- 206010040070 Septic Shock Diseases 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010044248 Toxic shock syndrome Diseases 0.000 description 1
- 231100000650 Toxic shock syndrome Toxicity 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000004993 binary fission Effects 0.000 description 1
- 238000010364 biochemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000010796 biological waste Substances 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000002550 fecal effect Effects 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 244000144992 flock Species 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 230000007773 growth pattern Effects 0.000 description 1
- 235000003642 hunger Nutrition 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 239000010812 mixed waste Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000004172 nitrogen cycle Methods 0.000 description 1
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 1
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 238000001935 peptisation Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 230000037351 starvation Effects 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1278—Provisions for mixing or aeration of the mixed liquor
- C02F3/1284—Mixing devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/308—Biological phosphorus removal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/105—Phosphorus compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2203/00—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage
- C02F2203/004—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage comprising a selector reactor for promoting floc-forming or other bacteria
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Activated Sludge Processes (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
Un proceso de tratamiento de agua de desecho que provee reduccion mejorada de solidos totales mediante respiracion endogena, reduciendo al mismo tiempo la demanda bioquimica de oxigeno y utilizando reduccion de nutrientes biologicos; el proceso de tratamiento de agua de desecho utiliza un sistema de suministro de aireacion eficiente para reducir drasticamente el tiempo necesario para oxidar materia organica, y recircula, desmenuza y homogeneiza la materia organica y los microorganismos y oxigena la masa completa muchas veces mas que los sistemas tradicionales, dando como resultado una mayor digestion biologica de solidos.
Description
patent (AM, AZ, BY, G, KZ, MD, RU, TJ, TM), European (48) Date of publication of this corre ted versión: patent (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, 20 Fcbruary 2003 IT, UJ, MC, NL, PT, SE, TR), OAPI palent (BF, BJ, CF, CG, Cl, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, ( 15) Information about Correction: TG). see PCT Gazette No. 08/21X33 of 20 February 2003, Scc- tion ? Published: For two-letler codes and other abbreviaíions. refer lo the "Guid- — withoul International search repon and lo be republished ance Notes on Codes and Abbreviaíions " appearing at the begin- upon receipt of that repon ning of each regular issue of the PCT Gazette.
APARATO Y METODO PARA TRATAMIENTO DE AGUA DE DESECHO CON REDUCCION DE SOLIDOS MEJORADA
INTERREFERENCIA CON SOLICITUD RELACIONADA
La presente solicitud reclama prioridad bajo 35 USC 199(e) de la solicitud provisional de E.U.A. No. de serie 60/238,878, cuya descripción completa se incorpora aquí como referencia.
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a un método y un aparato de tratamiento de desechos acuosos que proveen un tratamiento mejorado de desechos acuosos y, más particularmente, a un método y un aparato que emplean funcionalidad mejorada, facilidad de operación y técnicas de aireación para mejorar el tratamiento de desechos acuosos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Actualmente, los procesos usados en las plantas de tratamiento de agua de desecho siguen métodos tradicionales que gastan energía, materiales y trabajo a una tasa relativamente alta, junto con un uso extenso de tierra. Los altos costos asociados con los métodos tradicionales de tratamiento de agua de desecho se deben al tratamiento, manejo y monitoreo de todos los componentes del flujo de agua de desecho con equipo como bombas, sopladores, compresores de aire, raspadores, filtros, agentes químicos, calor, prensas, coagulantes, floculantes, precipitantes, desecantes, entre otros. En los sistemas tradicionales de tratamiento de agua residual, el agua residual se trata usando métodos que consumen alta energía. Estos métodos incluyen sin limitación digestión aeróbica, digestión anaeróbica, espesamiento de lodo y procesos de desecación de sólidos. Los costos asociados con estos tratamientos llegan hasta aproximadamente 85% del presupuesto de la energía de operación de la planta. En una corriente típica de agua de desecho afluente que es sometida a tratamiento de agua de desecho, 99.9% de toda la corriente de agua de desecho es agua y aproximadamente 0.1 % es de sólidos orgánicos, inorgánicos y disueltos. La corriente típica de agua de desecho afluente también contiene nutrientes en concentraciones variables. Los nutrientes dentro de la corriente de agua de desecho que es necesario remover tienen una demanda de oxigeno que se debe satisfacer para su descomposición. En la industria, esta demanda de oxígeno es referida como la demanda bioquímica de oxígeno (BOD). Aproximadamente del 0.1 % de sólidos, alrededor del 10% al 20% son sólidos sedimentables que contienen aproximadamente 35% de la BOD. El restante 65% de la BOD está contenida dentro de la porción de materia orgánica disuelta de desecho municipal. Véase la figura 13.
En los sistemas de manejo de sólidos (lodo) de los sistemas tradicionales de tratamiento de agua de desecho, se gasta energía de procesamiento para que la materia orgánica sea reducida por digestión hasta un nivel de aproximadamente 50% de reducción en volumen, mientras que el restante 50% del volumen de materia orgánica se desecha por medio de varios métodos que incluyen sin limitación, desecho por relleno de tierra, incineración y aplicación a tierra. Esto resulta en gasto de energía adicional y gastos para el manejo de sólidos. Sería benéfico tener un sistema y método que elimine la mayor parte de la necesidad de desecho de materia orgánica.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
Un objeto de la presente invención es proveer un aparato y un método para el tratamiento de desechos acuosos que contienen materia orgánica y agentes químicos. Otro objeto de la presente invención es usar un proceso de lodo activado, con recirculación de una zona de tratamiento y mayor efectividad de aireador para disminuir el tiempo y energía necesarios para descomponer materia orgánica. Otro objeto de la presente invención es reducir sustancialmente el consumo de materia orgánica en la forma de lodo activado consumido (WAS), que es la remoción intencional de sólidos orgánicos sedimentados del sistema y reducir así el esfuerzo y costo de las instalaciones de manejo de sólidos. Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método para tratar agua de desecho que contiene altas concentraciones de nutrientes de tipo industrial. Otro objeto de la presente invención es tratar desechos municipales que tienen concentraciones típicas de demanda química de oxígeno (COD), BOD, amoniaco y fósforo. Otro objeto de la presente invención es tratar desechos de concentraciones industriales que tienen altos niveles de concentración de COD, BOD, amoniaco y fósforo, encontrados típicamente en desechos de tipo animal. También, otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método para pretratamiento de agua de desecho de instalaciones en su sitio, como pudiera ocurrir con fabricantes industriales o instalaciones de desechos de animales. Otro objeto de la presente invención es utilizar un sistema de aireación de recirculación (RCAS) eficiente, que provee una combinación de aireación, mezclado, homogeneización y desmenuzamiento, que es superior y que es más conveniente que los sistemas de aireación convencionales. Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método que son más fáciles de diseñar, operar, construir, inicializar, manejar, expandir y mantener, que los sistemas convencionales de tratamiento. Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método que son más fáciles de adaptar a cambios en las condiciones de procesamiento y flujo, y que son más fáciles de automatizar, monitorear y controlar que los sistemas convencionales de tratamiento. Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método que en comparación con requerimientos similares de tratamiento de agua de desecho, utiliza un rastro general (área de tierra) más pequeño que el encontrado con plantas convencionales de tratamiento de agua de desecho. Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método que son más económicos de operar que los sistemas convencionales de tratamiento de agua de desecho Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método que son menos caros de construir y operar que los sistemas convencionales de tratamiento de agua de desecho. Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método que aumentan la capacidad de los recipientes de proceso para tratar cantidades más grandes de agua de desecho en pilas de aireación, no estando limitados por el área de superficie del piso del recipiente para colocar difusores en cuanto a la capacidad de suministro de aireación intensa. Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método que proveen un coeficiente de caída (k<j) significativamente más grande. Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método que aumentan el tiempo medio de residencia celular (MCRT) más allá que los sistemas convencionales de tratamiento, suministrando así mayor destrucción de sólidos volátiles y menor esfuerzo subsiguiente de manejo de sólidos. Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método que permiten una escala de relaciones de nutrimento a microorganismos (F/M) altamente flexible, por arriba y por abajo de la escala de relaciones de los sistemas convencionales de tratamiento. Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método que reducen costos de arranque que incluyen, sin limitación, aumentar más rápidamente la concentración de sólidos mixtos suspendidos en líquido (MLSS), reducir costos de energía para arranque inicial y reducir costos de acarreo de lodo de semilla, obteniendo así capacidad de flujo de diseño con mayor eficiencia. Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método que utilizan recipientes que tienen fondo en forma de cono, para un tipo de sistema de reacción secuencial por lotes durante las condiciones de arranque, para un arranque inicial de planta más rápido. Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método que utilizan recipientes que tienen fondo en forma de cono para un tipo de sistema de reacción secuencial por lotes, que permite el crecimiento rápido de microcolonias siguiendo las condiciones que han regido un proceso, a fin de desarrollar rápidamente microorganismos que se recuperan de las condiciones establecidas.
Otro objeto de la presente invención es proveer una planta de tratamiento que contiene menos aparatos y procesos para tratar agua de desecho hasta la calidad deseada de afluente, que los sistemas convencionales de tratamiento de agua de desecho. Otro objeto de la presente invención es proveer un dispositivo que separa sólidos de líquido por medio de clarificación, sin la necesidad de dispositivos de raspado, barrido, o cepillado en los clarificadores. Otro objeto de la presente invención es proveer un dispositivo que actúa como una zona de captura de sólidos que incluye, sin limitación, clarificadores, estructuras de filtración y sistemas de tratamiento terciarios opcionales, que capturan adicionalmente materia orgánica, y que retornan la materia orgánica a zonas aeróbicas para continuar la digestión de sólidos. Otro objeto de la presente invención es proveer un dispositivo que disminuye el nitrógeno total en una corriente de desecho por medio de oxidación de nitrógeno orgánico al compuesto más estable de nitrato, que entonces es reducido en la corriente de desecho por el proceso de desnitrificación. Otro objeto de la presente invención es proveer un dispositivo que reduce fósforo en una corriente de desecho, por medio de digestión con microorganismos y uso para el desarrollo de nuevas células en la descomposición de materia orgánica. Otro objeto de la presente invención es proveer un proceso de tratamiento que es específico de zona y no específico de recipiente.
Otro objeto de la presente invención es proveer un diseño de sistema que se acomoda a un flujo específico y a un proceso de tratamiento específico. Otro objeto de la presente invención es usar la acción de vórtice toroidal del sistema RCAS para reducir el número de organismos patógenos dentro del agua de desecho. Otro objeto de la presente invención es proveer un aparato y método que permiten la oxidación química de una solución acuosa. Otro objeto de la presente invención es proveer un medio para la homogeneización de una colonia de microorganismos y el substrato en el que se alimenta la colonia. Otro objeto de la presente invención es proveer la conversión de un flóculo grande de microorganismos en un flóculo más pequeño de microorganismos. Otro objeto de la presente invención es hacer que todo el flóculo de microorganismos, incluyendo el centro, permanezca aeróbico. Otro objeto de la presente invención es proveer una alta concentración de oxígeno disuelto en un proceso aeróbico. Otro objeto de la presente invención es proveer una alternativa al costo y necesidad de lagunas de agua de desecho. Otro objeto de la presente invención es superar las deficiencias de los sistemas y métodos conocidos de tratamiento de agua de desecho. Para representar las aplicaciones y capacidades de la presente invención, afluente en bruto de agua de desecho municipal es ejemplificado como el desecho acuoso por tratar. Sin embargo, las modalidades del aparato y método de la presente invención se pueden poner en práctica para tratar una variedad de desechos. El término aireación como pertenece a la presente invención, significa la adición de un flujo de fluido secundario (líquido o gas) en un flujo de fluido primario (líquido o gas). La presente invención es capaz de tratar materia orgánica de agua de desecho suministrando aireación intensa por medio de un RCAS (sistema de aireación de recirculación), que da mayor eficiencia de transferencia de oxígeno, que resulta en un aumento de la velocidad de incorporación de oxígeno en los microorganismos; y funcionalizando, desmenuzando y homogeneizando materia orgánica, ocasionando virtualmente 100% de digestión de la materia orgánica. Este es un uso significativamente más efectivo de energía de procesamiento en comparación con los sistemas de tratamiento que utilizan aireación tradicional tal como aireación difusa. La presente invención también reduce o elimina muchos dispositivos tradicionales consumidores de energía tales como equipo de clarificación primario, equipo de digestión anaeróbico, equipo de digestión aeróbico, lagunas de tratamiento primario, hornos de incineración y equipo relacionado, equipo de espesamiento de lodo y equipo de acarreo de lodo. La presente invención permite una digestión más eficiente y completa de materia orgánica en el agua de desecho. Las porciones de materia orgánica de BOD total del agua de desecho son tratadas en una primera zona de reactor aeróbico y una segunda zona de reactor aeróbico mediante el uso de aireación, y en una zona acondicionadora anaeróbica y una zona selectora anóxica, en donde el agua de desecho se mantiene en una condición en la cual el medio acuático no contiene oxigeno molecular disuelto suficiente para fácil respiración de los microorganismos, lo cual también se puede denominar una condición deficiente de oxígeno. Esta condición deficiente de oxígeno se refiere en general a un medio en el cual está presente oxígeno unido químicamente, tal como nitrato. La digestión agresiva de la materia orgánica es realizada en las zonas de acondicionador anaeróbico, primera zona de reactor aeróbico, selector anóxico y segunda zona de reactor aeróbico. De acuerdo con una forma de presente invención, un proceso para el tratamiento de una solución acuosa que contiene desecho incluye los pasos de: proveer una corriente de agua de desecho afluente a una zona de acondicionador anaeróbico dentro de la cual sólidos totales acuosos son recirculados, mezclados y mantenidos en suspensión; proveer sólidos mixtos suspendidos en solución con bajo nivel de oxígeno de una zona de selector anóxico a la zona de acondicionador anaeróbico para mantener un nivel bajo de oxígeno disuelto dentro de la zona de acondicionador anaeróbico; proveer un flujo de salida de la zona de acondicionador anaeróbico a una primera zona de reactor aeróbico, el flujo de salida de la zona de acondicionador anaeróbico siendo mezclado en la primera zona de reactor aeróbico con lodo activado de retorno de una zona de clarificación, por medio de lo cual el contenido de la primera zona de reactor aeróbico es recirculado y aireado, y por medio de lo cual los sólidos sedimentares presentes en el contenido de la primera zona de reactor aeróbico son fraccionados, descomponiendo y oxidando así los sólidos y otra materia orgánica y acumulando sólidos inertes; descargar de la primera zona de reactor aeróbico los sólidos inertes acumulados; proveer un flujo de salida de solución acuosa de la primera zona de reactor aeróbico a la zona de selector anóxico, en donde la solución acuosa en la zona de selector anóxico es recirculada y mezclada; transferir una primera porción de la solución acuosa de la zona de selector anóxico que corresponde a los sólidos mixtos suspendidos en solución de bajo nivel de oxigeno, a la zona de acondicionador anaeróbico, y una segunda porción de la solución acuosa de la zona de selector anóxico a una segunda zona de reactor aeróbico; recircular y airear la solución acuosa contenida en la segunda zona de reactor aeróbico, por medio de lo cual los sólidos sedimentables se fraccionan descomponiendo y oxidando así lo sólidos suspendidos y otra materia orgánica; proveer una primera porción de la solución acuosa de la segunda zona de reactor aeróbico a la primera zona de reactor aeróbico; proveer una segunda porción de la solución acuosa de la segunda zona de reactor aeróbico a la zona de clarificación, para sedimentar o separar sólidos de la solución acuosa contenida en la misma; proveer los sólidos sedimentados o separados de la zona de clarificación, que corresponden a lodo activado de retorno, a la primera zona de reactor aeróbico; proveer solución acuosa de la zona de clarificación a la zona de filtración para sedimentar o separar sólidos de la solución acuosa provista para lo mismo; transferir una porción liquida de un flujo de salida de la zona de filtración a un receptáculo de descarga, y la porción de sólidos sedimentados o separados del flujo de salida de la zona de filtración a la corriente de agua de desecho afluente para su reprocesamiento. De conformidad con otra forma de la presente invención, un procedimiento para el tratamiento biológico de una solución acuosa que contiene desechos, para reducir material orgánico, nitrógeno y fósforo, incluye los pasos de: proveer una corriente de agua de desecho afluente que incluye microorganismos, a una zona de acondicionador anaeróbico dentro de la cual los sólidos totales acuosos son recirculados, mezclados y mantenidos en suspensión, en donde se realiza una primera etapa de incorporación de fósforo de lujo regulando un flujo de sólidos mixtos suspendidos en solución de bajo nivel de oxígeno, de una zona de selector anóxico a la zona de acondicionador anaeróbico, para mantener un nivel bajo de oxígeno disuelto dentro de la zona de acondicionador anaeróbico; proveer un flujo de salida de la zona de acondicionador anaeróbico a una primera zona de reactor aeróbico, el flujo de salida de la zona de acondicionador anaeróbico siendo mezclado en la primera zona de reactor aeróbico con lodo activado de retorno, recibido de una zona de clarificación, por medio de lo cual el contenido de la primera zona de reactor aeróbico es recirculado y aireado, con lo que ocurre nitrificación, y los sólidos sedimentabas presentes en el contenido de la primera zona de reactor aeróbico se fraccionan descomponiendo y oxidando asi los sólidos suspendidos y otra materia orgánica, junto con mejoramiento de una segunda etapa de incorporación de fósforo de lujo y acumulando sólidos inertes; descargar los sólidos inertes acumulados de la primera zona de reactor aeróbico; proveer un flujo de salida de solución acuosa de la primera zona de reactor aeróbico a la zona de selector anóxico, en donde la solución acuosa en la zona de selector anóxico se recircula y mezcla, y ocasiona un medio de oxígeno bajo dentro de la zona de selector anóxico, de tal modo que ocurre desnitrificación y liberación de fósforo biológico junto con el consumo de materia orgánica contenida dentro de la solución acuosa; transferir una primera porción de solución acuosa de la zona de selector anóxico, que corresponde a los sólidos mixtos suspendidos en solución con bajo nivel de oxígeno, a la zona de acondicionador anaeróbico, y una segunda porción de la solución acuosa de la zona de selector anóxico a una segunda zona aeróbica, por lo menos la segunda porción de la solución acuosa de la zona de selector anóxico siendo rica en microorganismos y nutrientes; recircular y airear la solución acuosa contenida en la segunda zona de reactor aeróbico, por medio de lo cual ocurre nitrificación y los sólidos sedimentables son fraccionados y desmenuzados, descomponiendo y oxidando así los sólidos y otra materia orgánica suspendidos, y además mejorando la segunda etapa de incorporación de fósforo de lujo, dando como resultado un consumo de una gran cantidad de fósforo por los microorganismos; proveer una primera porción de la solución acuosa de la segunda zona de reactor aeróbico a la primera zona de reactor aeróbico; proveer una segunda porción de la solución acuosa de la segunda zona de reactor aeróbico a la zona de clarificación, para sedimentar o separar sólidos de la solución acuosa provista para lo mismo; proveer los sólidos sedimentados o separados de la zona de clarificación a la primera zona de reactor aeróbico como lodo activado de retorno; proveer una solución acuosa de la zona de clarificación a una zona de filtración para sedimentar o separar sólidos de la solución acuosa provista para lo mismo; y transferir una porción de liquido de un flujo de salida de la zona de filtración a un receptáculo de descarga, y la porción de sólidos sedimentados o separados del flujo de salida de la zona de filtración a la corriente de agua de desecho afluente para su procesamiento. De conformidad con otra forma de la presente invención, el aparato para el tratamiento de una solución acuosa que contienen desechos incluye: una zona de acondicionador anaeróbico acoplada fluidamente a una entrada, la zona de acondicionador anaeróbico recibiendo una corriente de agua de desecho afluente a través de la entrada, la zona de acondicionador anaeróbico recirculando el agua de desecho contenida en la misma de modo que los sólidos totales acuosos se mantienen en suspensión; la zona de acondicionador anaeróbico recibiendo un flujo de sólidos mixtos suspendidos en solución de bajo nivel de oxígeno desde una zona de selector anóxico para mantener un nivel bajo de oxígeno disuelto dentro de la zona de acondicionador anaeróbico; una primera zona de reactor aeróbico acoplada fluidamente a la zona de acondicionador anaeróbico, la primera zona de reactor aeróbico recibiendo un flujo de salida de la zona de acondicionador anaeróbico que se mezcla con lodo activado de retorno recibido de una zona de clarificación, por medio de lo cual el contenido de la primera zona de reactor aeróbico es recirculado y aireado, y por medio de lo cual los sólidos sedimentables son fraccionados descomponiendo y oxidando los sólidos y otra materia orgánica suspendidos; la primera zona de reactor aeróbico acumulando sólidos inertes, los sólidos inertes acumulados siendo descargados de la primera zona de reactor aeróbico; una zona de selector anóxico acoplada fluidamente a la zona de acondicionador anaeróbico y a la primera zona de reactor aeróbico, la zona de selector anóxico recibiendo un flujo de salida de una solución acuosa de la primera zona de reactor aeróbico, la solución acuosa dentro de la zona de selector anóxico siendo recirculada y mezclada; una primera porción de la solución acuosa de la zona de selector anóxico, que corresponde a los sólidos mixtos suspendidos en solución con de bajo nivel de oxígeno, siendo provista a la zona de acondicionador anaeróbico; una segunda zona de reactor aeróbico acoplada fluidamente a la zona de selector anóxico y a la primera zona de reactor aeróbico, la segunda zona de reactor aeróbico recibiendo una segunda porción de la solución acuosa de la zona de selector anóxico, en donde la solución acuosa dentro de la segunda zona aeróbica es recirculada y aireada, por medio de lo cual los sólidos sedimentares resultan fraccionados; una primera porción de la solución acuosa de la zona de reactor aeróbico siendo provista a la primera zona de reactor aeróbico; una zona de clarificación acoplada fluidamente a la segunda zona aeróbica y a la primera zona aeróbica, la zona de clarificación recibiendo una segunda porción de la solución acuosa de la segunda zona de reactor aeróbico, por medio de lo cual ocurre sedimentación o separación y captura de sólidos de la solución acuosa; y los sólidos sedimentados, que corresponden al lodo activado de retorno, son provistos a la primera zona de reactor aeróbico; y una zona de filtración acoplada fluidamente a la zona de clarificación, la entrada y una salida; la zona de filtración recibiendo un flujo de salida de la zona de clarificación para separar los sólidos de la porción líquida del contenido de la zona de clarificación; una primera porción del contenido de la zona de filtración, que corresponde al efluente, siendo provista a la salida, y una segunda porción del contenido de la zona de filtración, que corresponde a sólidos separados, siendo provista a la entrada y siendo combinada con la corriente de agua de desecho afluente para su reprocesamiento. Estos y otros objetos, características y ventajas de la presente invención se harán evidentes de la siguiente descripción detallada y las modalidades preferidas, que son para leer con relación a los dibujos anexos.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una gráfica que muestra las concentraciones relativas de biomasa, nutrimento orgánico soluble e incorporación total de oxigeno contra tiempo, de varios procesos de tratamiento de agua de desecho; La figura 2 es una gráfica que muestra la velocidad de metabolismo contra la relación F/M (nutrimento a microorganismo) de procesos de tratamiento de agua desecho; Las figuras 3a y 3b son diagramas esquemáticos de una distribución de planta de ocho recipientes de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención, mostrando flujo de inflexión, nitrificación, desnitrificación y reducción de fósforo; Las figuras 4a y 4b son diagramas esquemáticos de una distribución de planta de ocho recipientes de conformidad con una modalidad alternativa de la presente invención; Las figuras 5a y 5b son diagramas esquemáticos de una distribución de planta de siete recipientes de conformidad con una modalidad alternativa de la presente invención, mostrando características de flujo específicas de flujo ideal, nitrificación y desnitrificación; Las figuras 6a y 6b son diagramas esquemáticos de una distribución de planta de seis recipientes de conformidad con una modalidad alternativa de la presente invención, mostrando características de flujo específicas de flujo ideal y nitrificación; Las figuras 7a y 7b son diagramas esquemáticos de una distribución de planta de ocho recipientes de conformidad con una modalidad alternativa de la presente invención, que muestra características de flujo especificas de la alimentación gradual, nitrificación, desnitrificación y reducción de fósforo; Las figuras 8a y 8b son diagramas esquemáticos de una distribución de planta de siete recipientes de conformidad con una modalidad alternativa de la presente invención, que muestra características de flujo especificas de la alimentación gradual, nitrificación y desnitrificación; Las figuras 9a y 9b son diagramas esquemáticos de una distribución de planta de siete recipientes de conformidad con una modalidad alternativa de la presente invención, que muestra características específicas de alimentación gradual y nitrificación; Las figuras 10a y 10b es una ilustración esquemática de un sistema de tratamiento de agua desecho integrado por varias zonas de tratamiento, cada una de las cuales incluye varios recipientes; La figura 1 1 es una ilustración esquemática de una estructura de recipiente de la presente invención, incluyendo un diagrama de flujo de zona; La figura 12 ilustra la composición de sólidos de afluente en bruto de agua de desecho municipal típica; La figura 13 muestra un ciclo de nitrógeno de agua de desecho; La figura 14 es una ilustración esquemática del sistema de aireación y recirculación (RCAS) con una derivación de aireador opcional; La figura 15 es un diagrama que muestra la sedimentación de sólidos en 30 minutos con respecto a MCRT; La figura 16 ilustra como se calcula el coeficiente de caída ¡ con respecto a MCRT y la relación F/M; y La figura 17 es una representación simplificada del proceso mostrado en las figuras 4a y 4b con una zona de filtración acoplada a los clarificadores para retornar sólidos capturados para su reprocesamiento.
DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS
El tratamiento de desechos acuosos químicos y biológicos se puede realizar mediante la utilización y puesta en práctica del método y aparato de la presente invención. La presente invención limpia desechos acuosos en una solución acuosa por medio de varios métodos de tratamiento estrictamente aeróbicos, y combinaciones de métodos de tratamiento tales como descomposición biológica aeróbica, oxidación biológica, oxidación química y separación física de sólidos. La presente invención es eficiente en su uso de métodos de tratamiento aeróbicos porque hay una reducción en la confianza sobre agentes químicos para la remoción de nutrientes. Estos métodos existen en varias etapas de estabilización dentro del proceso de tratamiento. Los niveles aproximados de rendimiento (afluente contra efluente) dentro del proceso de tratamiento de la presente invención, son como sigue: Reducción de 90% a 99.5% de concentraciones totales de BOD (demanda bioquímica de oxígeno) de afluente, por medio de oxidación y sedimentación subsiguiente por gravedad. Reducción de nitrógeno orgánico mediante oxidación, primero a amoniaco, segundo a nitrito y tercero a nitrato. Reducciones de 95% a 99.5 % de concentraciones de nitrógeno de amoniaco afluente mediante nitrificación.
Reducciones mediante desnitrificación de 50% a 99.5% de las concentraciones de nitrógeno de nitrito y nitrato que han resultado del proceso de nitrificación arriba referido. Reducción de 90% a 99.5% de las concentraciones totales de fósforo afluente mediante incorporación de "P" de lujo. Destrucción de hasta 99.5% de las concentraciones totales de sólidos orgánicos suspendidos mediante oxidación intensa. La siguiente descripción explica los procesos de la presente invención que obtienen estos niveles de rendimiento conforme las soluciones acuosas pasan de una zona de proceso a otra zona de proceso para su tratamiento. El diseño de la presente invención prefiere un tiempo total de detención hidráulica para oxidación de nutrientes dentro de las zonas de procesamiento, de aproximadamente 4 a 8 horas.
Rendimiento del proceso El tratamiento de materia química y orgánica que ocurre como un desecho acuoso se estabiliza por medio de oxidación o por medios biológicos. La estabilización es realmente un grupo de procesos. Por ejemplo, en el tratamiento de agua de desecho municipal, la estabilización de amoniaco conforme es convertido a gas nitrógeno es un proceso de varios pasos. El amoniaco (NH3) es oxidado biológicamente a nitrito (NO2) y después es estabilizado orgánicamente a nitrato (NO3). La etapa siguiente y final es conocida como desnitrificación. Una vez que se llega a esta etapa, la presencia de oxígeno se reduce a niveles muy bajos y el oxígeno elemental ligado en la forma de NO3 es utilizado para respiración mientras que el gas nitrógeno, N2, es liberado a la atmósfera. Otra forma de tratamiento es la oxidación de compuestos químicos, que se obtiene por aireación. La reacción que ocurre de la oxidación ocasiona que un elemento o compuesto químico pierda electrones. Esta pérdida de electrones hace al elemento o compuesto más estable. El tratamiento biológico es uno de los pasos más importantes en el procesamiento de agua de desecho municipal, y una breve explicación de ese tratamiento es útil para comprender la presente invención y su aparato y procesos. Durante el tratamiento biológico los microorganismos comen, convierten o consumen nutrientes (BOD) en el agua de desecho. Estos nutrientes pueden ser agentes químicos u orgánicos biodegradables por naturaleza. Con los sistemas tradicionales, el tratamiento físico del agua de desecho en bruto por sedimentación y consumo elimina solamente alrededor de 35% de la BOD, debido al alto porcentaje (aproximadamente 65% de BOD) de BOD contenida en los sólidos no sedimentables y disueltos contenidos en los desechos. La presente invención utiliza tratamiento de digestión aeróbica mediante un tratamiento de crecimiento en suspensión para tratar la BOD total dentro de la solución acuosa hasta niveles de eliminación de 95% o más. Hay dos tipos de sólidos en desechos líquidos, 1 ) orgánicos, y 2) inorgánicos. Los sólidos inorgánicos no se separan ni se descomponen por tratamiento biológico. Por lo tanto, conforme los sólidos inorgánicos o inertes empiezan a acumularse en el sistema de procesamiento, debe ocurrir la remoción o consumo de sólidos inertes. Este consumo se establece en una relación de concentración predeterminada de sólidos inertes a orgánicos. Siendo pequeño el porcentaje de sólidos inorgánicos o inertes en la mayor parte de agua de desecho de tipo municipal en comparación con la carga total de sólidos que entran al sistema, el marco de tiempo para el consumo de inertes podría variar sustancialmente entre 90 y 360 días o más. El contenido de sólidos orgánicos de la corriente típica de desecho municipal constituye aproximadamente de 70% a 85% de los sólidos en el agua de desecho. Alrededor de 80 a 85% de estos sólidos son sólidos típicamente disueltos y no son sedimentables, pero 15% a 20% de estos sólidos son sedimentares. Sin embargo, estos sólidos sedimentables son desmenuzados durante el proceso de recirculación de cada una de las zonas de procesamiento aeróbico usadas en la presente invención, lo que permite un consumo más fácil por parte de los microorganismos. Este desmenuzamiento mejora el proceso de tratamiento de digestión aeróbica de la presente invención, permitiendo que la colonia de microorganismos y los sólidos sedimentables se hagan homogéneos. Esta homogeneización de sólidos sedimentables ocasiona que todo el substrato alimenticio se haga un sólido casi disuelto que permite un consumo más fácil por la colonia de microorganismos. Conforme el flóculo de la colonia de microorganismos pasa a través del sistema RCAS de la presente invención, las porciones grandes de fióculo se convierten en partículas de fióculo más pequeñas. La reducción del tamaño de fióculo ayuda a la colonia de microorganismos a consumir substrato aumentando el área de la superficie del fióculo y haciendo contacto mas intimo con el nutrimento y oxígeno necesarios. La digestión de un substrato y colonia de microorganismos ocurre con mayor velocidad cuando una colonia de microorganismos permanece aeróbica por todo su contenido. El sistema RCAS aumenta la digestión de un substrato manteniendo las colonias de microorganismos en partículas de fióculo pequeñas convertidas, a fin de mantener una condición aeróbica en el centro de las partículas de fióculo. Conforme las partículas de fióculo se hacen más pequeñas, la concentración de oxígeno disuelto dentro de la zona aeróbica es fácilmente accesible al centro de las partículas de fióculo. Esto también permite mantener una concentración alta de oxígeno disuelto dentro de una zona aeróbica. El procesamiento y sistema de tratamiento de digestión aeróbica de la presente invención son provistos por sistemas vivos basados en un cultivo biológico mixto para separar los desechos orgánicos. El sistema de tratamiento de digestión aeróbica de la presente invención desarrolla y mantiene en suspensión una alta población de microorganismos no fotosintóticos, esto es, una biomasa, que consumen los desechos orgánicos. Bajo condiciones de digestión aeróbica, los compuestos orgánicos reducidos son oxidados a productos finales de dióxido de carbono y agua. El crecimiento y supervivencia de microorganismos no fotosintóticos depende de la capacidad de los microorganismos para obtener energía metabolizando la materia orgánica. Un proceso de tratamiento aeróbico tradicional da como resultado metabolismo completo y síntesis de materia orgánica, produciendo desarrollo biológico en grandes cantidades, que debe ser removido del sistema para evitar que el proceso se sobrecargue biológicamente comprometiendo la calidad del efluente. La presente invención hace uso de un tratamiento de digestión aeróbico completo de la biomasa, con el cual el medio del microorganismo se mantiene en la extrema derecha de la "fase de respiración endógena" de la figura 2, controlando y balanceando la relación F/M (nutrimento a microorganismo) (en una escala de .05 a .80) y el suministro de oxígeno. Esto no solo resulta en metabolismo completo y síntesis de materia orgánica, sino también en reducción significativa de sólidos biológicos al final del proceso. Otra característica de la presente invención es el uso del ciclo de nitrificación para la conversión de grandes cantidades de nitrógeno orgánico a amoniaco, amoniaco a nitrito y nitrito a nitrato. Después el nitrato es desnitrificado liberando nitrógeno hacia la atmósfera dando como resultado una reducción del nitrógeno total dentro de la corriente desecho. Otra característica de la presente invención es el consumo de fósforo que entra al sistema con los microorganismos como una fuente de nutrimento para el desarrollo de la pared celular y el crecimiento de nuevas células en el tiempo de alta concentración de oxígeno, por ejemplo cuando ocurre en las zonas de reactor aeróbico.
Haciendo referencia ahora a la figura 1 , se muestra el patrón de crecimiento característico de los microorganismos, en donde la concentración relativa de biomasa (en el eje vertical) está dibujado como una función del tiempo (en el eje horizontal). Después de un corto periodo de adaptación en el nuevo medio, los microorganismos consumen la materia orgánica y se reproducen por fisión binaria, aumentando exponencialmente el número de células viables y biomasa en el medio de cultivo. Esta es la "fase de crecimiento logarítmico" mostrada en la porción más izquierda del diagrama de la figura 1. La velocidad de metabolismo en la "fase de crecimiento logarítmico" es limitada tanto por la capacidad de los microorganismos para procesar la materia orgánica, como de la cantidad de oxígeno disuelto disponible para la respiración de los microorganismos. La "fase de declinación de crecimiento" mostrada en la figura 1 , es ocasionada por una reducción creciente de la materia orgánica necesaria para el crecimiento de los microorganismos. En la "fase de declinación de crecimiento" disminuye la velocidad de reproducción de los microorganismos. El crecimiento de los microorganismos en la "fase de declinación de crecimiento" es una función tanto de la concentración de los microorganismos como de la concentración de la materia orgánica limitativa de crecimiento. La "fase de declinación de crecimiento" es seguida por una "fase estacionaria". En la "fase estacionaria" la concentración de biomasa alcanza un valor máximo y la baja concentración de materia orgánica remanente limita sustancialmente la velocidad de crecimiento de biomasa, que se hace relativamente constante. La "fase de respiración endógena" sigue a la "fase estacionaria". En la "fase de respiración endógena" los microorganismos viables compiten por la pequeña cantidad e materia orgánica que todavía esta en el agua de desecho que está bajo tratamiento. Finalmente ocurre inanición de los microorganismos de tal manera que la velocidad de muerte sobrepasa la velocidad de reproducción. De esta manera, la concentración de biomasa en la solución acuosa disminuye durante la "fase de respiración endógena". En la presente invención, la respiración endógena (ER) es controlada de tal manera que la velocidad de muerte del microorganismo sea igual a la velocidad de crecimiento del microorganismo, verificada por una concentración de sólidos mixtos suspendidos en liquido (MLSS) que se mantiene constante con respecto al criterio de procesamiento. Ahora se describirá en detalle el tratamiento de agua residual de conformidad con la presente invención. En la presente invención, el procesamiento del tratamiento de agua de desecho tiene lugar en tres etapas: (1 ) Digestión aeróbica biológica en masa para consumir el desecho orgánico, incluyendo sin limitación reducciones de nitrógeno orgánico total y fósforo total; (2) Clarificación/sedimentación en zona de captura de sólidos; y (3) Retratamiento de sólidos sedimentados de las zonas de captura de sólidos, retomando los sólidos de vuelta al proceso del reactor aeróbico.
En el método de procesamiento de la presente invención el consumo de desecho orgánico se realiza manteniendo un medio que consiste de un tiempo medio de residencia celular ( CRT) alto, una relación de nutrimento a microorganismo (F/M) moderada y aireación intensa, en donde los microorganismos son forzados a vivir en la fase de respiración endógena. La etapa de clarificación/sedimentación del proceso se usa para separar sólidos del sobrenadante (el líquido remanente) por medio de sedimentación de gravedad. Una vez que la solución acuosa que contiene sólidos suspendidos entra a la zona de clarificación (recipientes 76, 80, 84 y 88, que corresponden a los clarificadores 1 , 2, 3 y 4 de las figuras 3a y 3b) desde la zona #2 de reactor aeróbico (recipiente 20 de las figuras 3a y 3b), cuyas especificaciones se explican en detalle mas abajo, la velocidad del sobrenadante se reduce para permitir que los sólidos se sedimenten por gravedad. Conforme los sólidos sedimentados se concentran ligeramente en el fondo de los recipientes de clarificación, son removidos frecuente y rápidamente y enviados de vuelta a la zona #1 de reactor aeróbico (recipiente 18) para tratamiento adicional. El sobrenadante (solución acuosa más clara) continúa a través del proceso en donde puede ser tratado adicionalmente con tratamientos terciarios opcionales tales como clarificación o filtración terciaria para la remoción casi completa de material biológico e inerte antes de descargarse. Una corriente de recepción, estanques de evaporación, irrigación de terrenos, irrigación de cultivo o algún otro tipo de desecho, pueden ser el receptor de dicha descarga.
Los sistemas de tratamiento de digestión aeróbica como el de la presente invención deben desarrollar y mantener en suspensión una población de microorganismos para consumir el desecho orgánico. Aunque, como se ilustra en la figura 1 , los microorganismos individuales crecen rápidamente, toma tiempo en el arranque o en donde están ocurriendo cambios de carga mayores, aumentar la baja concentración original de microorganismos a niveles suficientemente altos para degradar rápidamente el desecho orgánico. Por lo tanto, se hace importante usar métodos para aumentar la concentración de MLSS de una manera rápida. El tiempo de arranque de planta con respecto a los sistemas tradicionales varia de 30 a hasta 45 días para que las concentraciones de MLSS alcancen niveles operacionales aceptables. Usando la presente invención, el tiempo de arranque de la planta se puede reducir hasta 14 días o menos. El tiempo requerido para rearranques de planta debidos a una carga de choque tóxico para los microorganismos se reduce en comparación con los requerimientos de tiempo de las plantas tradicionales. Estos métodos se exponen mas adelante. Un concepto de diseño común para sistemas digestión aeróbica es el tiempo medio de residencia celular (MCRT), que es el tiempo promedio que los microorganismos pasan en el sistema. El MCRT de los sistemas tradicionales de tratamiento se refiere a la cantidad de sólidos microbianos en un proceso de lodo activado, con respecto a la cantidad de sólidos perdidos en el efluente y el exceso de sólidos extraídos del ciclo de procesamiento en el lodo de desecho. Con la presente invención el MCRT se refiere a la cantidad de sólidos microbianos en el proceso de tratamiento aeróbico, solamente con respecto a la cantidad de sólidos perdidos en el efluente, que es consumo no intencional ya que virtualmente no hay sólidos no volátiles extraídos como lodo activado de desecho. Los valores típicos de MCRT para los sistemas tradicionales son de 15 a 20 días. Sin embargo, los valores de MCRT para la presente invención empiezan a los 30 días y alcanzan números de 150 a 250 días o más (véase la figura 3). Los valores de MCRT en sistemas convencionales de tratamiento aeróbico de mas de 30 días pueden producir problemas operacionales. La excesiva acumulación de sólidos en el sistema ocasionada por el consumo inadecuado de sólidos es una causa común de una calidad deficiente de efluente, debido a la retención de concentraciones mas altas de sólidos suspendidos, turbidez, etc. Otras razones de la calidad deficiente de efluente incluyen sedimentación de sólidos extremadamente lenta, sobreoxidación de sólidos y desfloculación de sólidos. Consecuentemente, en los sistemas tradicionales de tratamiento aeróbico, es conveniente consumir intencionalmente el exceso de sólidos de vez en cuando para mantener el MCRT dentro de las escalas mostradas en el cuadro 1. En la presente invención, la remoción del exceso de sólidos no es necesaria debido a su capacidad para casi completar la digestión de todos los sólidos orgánicos.
CUADRO 1
Las cantidades de sólidos se expresan como concentraciones de MLSS (sólidos mixtos suspendidos en liquido) con valores para un sistema convencional mostrados en el cuadro 1. Estos valores típicos de MLSS para sistemas convencionales varían desde 1 ,000 mg/L en el extremo inferior de la escala para sistemas de estabilización por contacto, hasta 6,000 mg/L para sistemas de mezclado completo y aireación extendida. La cantidad de sólidos microbianos (MLSS) en la zona de acondicionador anaeróbico, zona de selector anóxico y zonas de reactor aeróbico de la presente invención (véase por ejemplo las figuras 3a y 3b explicadas más adelante en detalle), varia de 2,000 a 8,000 mg/L o más. El aparato y método de la presente invención son capaces de mantener las concentraciones de MLSS mostradas en el cuadro 1 durante casi toda la digestión de materia orgánica de un desecho de tipo municipal típico, hasta la concentración de MLSS elevada mostrada en el cuadro 1 durante la digestión casi completa de materia orgánica de un desecho de tipo industrial atípico, usando un dispositivo de suministro de aireación eficiente tal como el que se utiliza en la presente invención (sistema de aireación y recirculación o "RCAS "). El dispositivo de aireación usado en la presente invención es el que se describe en la patente de E.U.A. No. 5,893,641 (García), cuya descripción completa se incorpora aquí como referencia. El proceso puesto en práctica por la presente invención también obtiene los resultados de digestión total de sólidos orgánicos, usando el sistema de suministro de aireación eficiente (RCAS) arriba mencionado para suministrar el aire atmosférico necesario para transferencia de oxígeno, circulación, homogeneización y mezclado profundo. Un beneficio adicional del proceso realizado, que utiliza un sistema aireación del tipo arriba mencionado, es el mezclado y oxigenación secundaria de los MLSS que residen dentro de las zonas de reactor aeróbico. Este mezclado y oxigenación secundaria se realiza mediante la remoción del contenido de MLSS de las zonas de reactor aeróbico en su punto mas bajo, y descargando los MLSS reoxigenados de regreso a cada uno de los recipientes respectivos, a una elevación de sustancialmente dos tercios el recorrido por debajo de la superficie de la profundidad lateral de agua. La oxigenación secundaria de MLSS es realizada permitiendo acarrear el exceso de aire que entra inyectado por el RCAS, junto con los MLSS aireados, para fluir por un conducto hacia y a través del contenido de las zonas de reactor aeróbico. La oxigenación primaria y secundaria de los LSS de las zonas de reactor aeróbico permite que la concentración de oxígeno disuelto (DO) alcance niveles en una escala sustancialmente entre 3.0 y 5.0 mg/L. La concentración de oxígeno disuelto en las zonas de reactor aeróbico se mantiene a un nivel operacional que sobrepasa la escala superior de los sistemas tradicionales de digestión aeróbica, que es 2.0 mg/L. Por esta razón, entre otras cosas, la presente invención obtiene un grado superior de digestión de sólidos orgánicos por medio de su proceso de tratamiento de oxigenación eficiente. Con las concentraciones de oxígeno disuelto más altas que las normales y el mezclado íntimo logrado con la presente invención, ocurre un coeficiente de calda de velocidad (kd) mas alto de materia orgánica del que se obtiene con los sistemas tradicionales de aireación. La palabra "caída" es el término usado para expresar destrucción (digestión) de sólidos volátiles (orgánicos) suspendidos en la fórmula que relaciona F/M con MCRT. Los sistemas tradicionales de aireación tienen un valor kd de entre 0.04 y 0.06, para un promedio de 0.05, mientras que en la presente invención, kd es sustancialmente 0.10, o el doble de los sistemas tradicionales de aireación produciendo así una velocidad de digestión más alta. Véase la figura 16 para las fórmulas usada para determinar el coeficiente de caída. La eficiencia tradicional de transferencia de oxígeno se expresa como el porcentaje de masa de oxígeno que alcanza la célula biológica, en comparación con la masa aplicada de oxígeno gaseoso suministrado al reactor. La velocidad de transferencia de oxígeno desde burbujas de aire admitidas por el RCAS es una función de varios factores que varían de acuerdo con las características del agua de desecho, incluyendo sin limitación el coeficiente de transferencia de oxígeno del agua de desecho dentro de un conducto, y el coeficiente de transferencia de oxígeno dentro de un recipiente, el coeficiente de saturación de oxígeno del agua de desecho, y la concentración presente de oxígeno disuelto y concentraciones de saturación de oxígeno dentro de la solución acuosa. En un sistema tradicional de tratamiento biológico aeróbico, el metabolismo de materia orgánica en el agua de desecho resulta en un incremento (desarrollo) de la masa biológica de microorganismos en el sistema. El exceso de microorganismos se remueve o consume del sistema para mantener un balance apropiado entre el suministro de nutrimento y la masa de microorganismos que existe en la pila de aireación, en donde el oxígeno está siendo suministrado. Este balance es referido como la relación de nutrimento a microorganismos (F/M). Una persona familiarizada con la técnica sabe que una relación F/M de 0.05 a 0.20, que es mantenida en pilas de aireación tradicionales, define la operación de sistemas de aireación extendida. La figura 2 ilustra como una relación F/M creciente afecta la velocidad del metabolismo. Aunque la "fase de crecimiento exponencial" mostrada en la figura 2 es conveniente para máxima velocidad de remoción de materia orgánica, en esta fase los microorganismos están en crecimiento disperso y experimentan dificultad para sedimentarse fuera de la solución por gravedad. Además, existe exceso de materia orgánica no consumida en solución que no puede ser removida por una colonia de microorganismos desarrollados dispersamente de un sistema tradicional de aireación, y de esta manera pasa hacia fuera del sistema en el efluente. La operación de sistemas tradicionales de tratamiento de aireación a una relación F/M alta resulta así en remoción ineficiente e insuficiente de BOD. A una relación F/M baja, la actividad metabólica general en la pila de aireación es endógena. En esta fase el metabolismo de la materia orgánica es casi completo y los microorganismos floculan rápidamente y sedimentan fuera de la solución por gravedad. La operación en la fase endógena es deseable en donde se desea una alta eficiencia de remoción de BOD. Las relaciones F/M típicas de sistemas tradicionales de tratamiento de aireación varían de 0.05 a 0.2 para la baja velocidad necesaria para la aireación extendida; 0.2 a 0.4 para velocidad convencional de tratamiento, hasta la escala superior de 0.4 a 1.5 para tratamiento de alta velocidad. Sin embargo, en la presente invención la relación F/M se mantiene en la escala de 0.05 a 0.8 para abarcar todos los procesos de velocidad baja, todos los procesos de velocidad convencional y una parte de los procesos de tratamiento de alta velocidad, dando una cantidad significativa de flexibilidad dentro del diseño de una sola planta de tratamiento. Esta flexibilidad es evidente pues a medida que aumenta el flujo de un sistema de tratamiento y las concentraciones de materia orgánica permanecen igual, la velocidad de recirculación puede ser incrementada simplemente modulando el aireador para aumentar la velocidad de las bombas de recirculación, que a su vez aumentan la velocidad de suministro de aireación. Por lo tanto, disponiendo de una cantidad suficiente de oxigeno, obtenida usando un sistema de suministro de aireación tal como el que se describe aquí y en la patente de E.U.A. No. 5,893,641 , las escalas de relación F/M arriba mencionadas para la presente invención permiten que los microorganismos no solo metabolicen completamente la materia orgánica, sino que mediante aireación intensa la fuente de nutrimento disminuye conforme los microorganismos lo consumen, y de esta manera aumenta la competencia por nutrimento. Los microorganismos se consumen a sf mismos para sobrevivir como en el proceso de tratamiento de respiración endógeno, incluso a la relación F/M más alta de 0.8. El estado canibalfstico de larga duración de la respiración endógena asegura la reducción de masa de la acumulación de sólidos que ocurre con el proceso de digestión aeróbica de la presente invención. Manteniendo relaciones F/M como con la presente invención, junto con el mantenimiento de altas cantidades de oxígeno disuelto, económicamente posible usando el dispositivo de aireación y el sistema de suministro arriba mencionados, la oxidación de materia orgánica es completada rápidamente. Conforme aumenta el MCRT de los microorganismos, aumenta la promoción de rápida sedimentación de los microorganismos, beneficiando el proceso de clarificación como se muestra en las figuras 2 y 16. Para entender mejor el término "consumir" como se usa en la presente invención, se da la siguiente explicación. Conforme aumenta la concentración de sólidos inertes, debe ocurrir una remoción o consumo de estos sólidos a fin de permitir que un volumen suficiente de microorganismos biológicos resida dentro de las zonas de procesamiento biológico. Por esta razón, se tienen que tomar las provisiones para remover sólidos inorgánicos o inertes del reactor aeróbico # 1 como se ilustra en las figuras 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 y 18. Cuando la concentración de inertes alcanza el nivel de remoción, es removida una cantidad predeterminada de sólidos. La concentración de sólidos inertes antes de este consumo se ha elevado continuamente desde concentraciones extremadamente bajas en el afluente (aproximadamente 0.001% de los sólidos sedimentables como se indica en la figura 12), hasta niveles que pueden alcanzar sustancialmente la concentración total de sólidos que residen en las zonas de procesamiento biológico. Aunque hay sólidos orgánicos intermezclados con sólidos inertes, el peso total de sólidos orgánicos consumidos de las zonas de procesamiento biológico está sustancialmente entre 0.01 % y 0.05%, en comparación con el peso total de sólidos orgánicos que han entrado a la zona de procesamiento biológico. Este consumo de sólidos inertes y orgánicos debe continuar periódicamente hasta que la concentración de sólidos inertes dentro de la zona de procesamiento biológico haya caído hasta niveles de procesamiento aceptables. La clarificación se puede definir como la separación de la biomasa de la solución acuosa tratada. Los sistemas tradicionales de tratamiento aeróbico y separación de sólidos intentan retener la masa de los microorganismos en el sistema por coagulación y floculación; sin embargo ocurre consumo debido a la naturaleza de los procesos y aparatos tradicionales junto con limitaciones operacionales de costo de energía. Los sólidos biológicos sedimentan entonces en el fondo de un clarificador. La mayoría de los sólidos biológicos son retornados entonces a la pila de aireación, mientras que se consume intencionalmente (remueve) del sistema una porción de los sólidos biológicos (lodo activado) que es una cantidad de lodo activado que sobrepasa la capacidad de digestión de tratamiento diseñada del sistema. La presente invención retiene los microorganismos en el sistema sedimentando los sólidos biológicos junto con todos los sólidos inorgánicos en una zona de clarificación (clarificadores # 1 , 2, 3 y 4 de las figuras 3a y 3b), y retornándolos a la zona de reactor aeróbico # 1 (recipiente 18 de las figuras 3a y 3b) para procesamiento posterior. Se tiene cuidado a fin de regular la profundidad del manto (lodo acumulado en el fondo de un clarificador) hasta un mínimo, con la frecuencia y número de litros de lodo activado de retorno (RAS) evacuado y retornado a la zona de reactor aeróbico # 1. Esta frecuencia de evacuación de RAS elimina tiempos de detención largos de sólidos biológicos en la zona de clarificación, que de otra manera se convertirían en sépticos, se gasificarían y flotarían en la superficie de la zona de clarificación. Se hacen observaciones y ajustes a la evacuación de flujos de RAS a fin de minimizar las velocidades hidráulicas en la zona de clarificación. Velocidades hidráulicas más altas ocasionan sedimentación ineficiente en la zona de clarificación, dando como resultado transferencia de sólidos biológicos en su efluente. Con la presente invención, el tiempo de detención hidráulica dentro de los ciclos de aireación está en las escalas de mezclado completo y procesos de flujo ideal, y parcialmente en la escala de procesos de oxígeno de alta pureza, derivando al mismo tiempo los beneficios del proceso de aireación prolongada. Los procesos de aireación prolongada utilizan típicamente de 18 a 36 horas para oxidar (tratar) casi completamente materia orgánica como se muestra en el cuadro 1 (véase la columna mas a la derecha de la misma). La presente invención obtiene los mismos resultados sobre la materia orgánica sustancialmente en 4 a 8 horas. Usando un sistema de suministro de aireación eficiente, la presente invención reduce drásticamente el tiempo necesario para oxidar la materia orgánica. Esto se obtiene por medio de los sistemas de suministro de aireación localizados en cada una de las zonas de reactor aeróbico (recipientes 18, 20 de las figuras 3a y 3b), la zona de acondicionador anaeróbico (recipiente 8 de las figuras 3a y 3b) y la zona de selector anóxico (recipiente 58 de las figuras 3a y 3b), recirculando en volumen cada uno de sus respectivos contenidos sustancialmente 100% cada 2 horas. Cuando se combinan las velocidades de porcentaje de recirculación de la zona de acondicionador anaeróbico junto con la zona de reactor aeróbico y la zona de selector anóxico, la velocidad de porcentaje de recirculación total de procesamiento es igual o mayor al 200% la del afluente que entra el proceso de tratamiento en un período de 24 horas. El sistema de aireación recircula, desmenuza y homogeneiza la materia orgánica y los microorganismos, y oxigena toda la masa muchas veces más que los sistemas tradicionales, dando como resultado una velocidad de digestión de sólidos biológicos más grande en un período más corto que los sistemas tradicionales. Las velocidades típicas de recirculación en sistemas convencionales de tratamiento varían de 25 a 100% por día en el afluente para sistemas de mezclado completo, de 25 a 50% por día en el afluente para sistemas de flujo ideal, y de 75 a 150% por día en el afluente para sistemas de aireación extendida. Las velocidades en porcentaje de recirculación como pertenecen a los sistemas tradicionales de lodo activado se refieren solamente al porcentaje de recirculación de lodo activado de retorno (RAS) en comparación con el flujo de afluente. Aunque la presente invención usa este mismo tipo de porcentaje de recirculación RAS, la presente invención también utiliza el porcentaje de recirculación de procesamiento previamente descrito, obteniendo una velocidad de digestión de sólidos mayor de la que es posible con sistemas tradicionales de tratamiento de lodo activado. Ahora se describirá la técnica de tratamiento biológico de conformidad con la presente invención. La composición de células de microorganismo consiste de 70 a 90% de agua, con 10 a 30% en peso de material seco. De este material, 70 a 95% es orgánico y 5 a 30% es inorgánico. El 95% del material orgánico seco consiste de carbono, oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y fósforo y otros materiales de vestigios, respectivamente. La presente invención toma ventaja del gran porcentaje de materiales orgánicos disponibles para los microorganismos, manteniendo un MCRT extremadamente grande no solo para la oxidación completa de compuestos orgánicos sino también para el consumo de biomasa (la masa de material orgánico que consiste de organismos vivos que se alimentan en los desechos del agua de desecho, organismos muertos y otros desechos), que también contiene estos mismos elementos. En el proceso de lodo activado, son utilizados carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno como el constituyente principal del material celular, siendo usado el fósforo como el constituyente de ácidos nucleicos, fosfolípidos y nucleótidos. Los compuestos son tomados por los microorganismos de su medio para llevar a cabo dos actividades metabólicas básicas principales: producción de energía mediante bioenergética y síntesis de material celular nuevo mediante biosíntesis. Los microorganismos producen energía para sí mismos de la luz, compuestos orgánicos e inorgánicos. Los compuestos inorgánicos principales usados por los microorganismos como fuente de energía son amonio (NH4), nitrito (NO2), sulfuro disuelto (H2S), y azufre elemental. Estos compuestos son oxidados y la energía liberada es usada para el mantenimiento de la célula, síntesis de material celular nuevo y movimiento del microorganismo, si es móvil. Hay dos tipos de microorganismos: microorganismos autotróficos, que utilizan carbono inorgánico para biosíntesis; y microorganismos heterotróficos, que utilizan carbono orgánico para biosíntesis. El carbono constituye aproximadamente 50% de la masa seca de la célula del microorganismo. Por lo tanto, el carbono es el elemento principal usado durante la biosíntesis. Los microorganismos utilizan como una de sus fuentes de energía para el desarrollo de nuevas células, ya sea compuestos orgánicos tales como ácidos grasos, aminoácidos, azúcares, ácidos orgánicos o dióxido de carbono (CO2). Mediante procesos biológicos, el carbono orgánico es convertido en material de bioslntesis para el microorganismo y gases tales como dióxido de carbono que puede escapar a la atmósfera. Mediante la recirculación de 100% en volumen del contenido del reactor aeróbico por el RCAS de la presente invención se habilita a los microorganismos para estar en contacto con su fuente de carbono mas veces y más eficientemente que en los sistemas tradicionales. El oxígeno y el hidrógeno son los gases elementales principales usados en el material celular. La fuente de oxígeno para el material celular de los microorganismos se encuentra en el oxígeno molecular, compuestos orgánicos o incluso dióxido de carbono. La presente invención suministra oxígeno mediante el sistema de suministro de aireación del reactor aeróbico (RCAS) directamente a la solución acuosa de nutrientes y microorganismos. Esto ofrece a los microorganismos la oportunidad de respirar de manera más fácil y con la fuente de oxígeno más disponible para bioenergética y biosíntesis. La fuente de hidrógeno para el material celular de los microorganismos se encuentra en el hidrógeno molecular y compuestos orgánicos. El oxígeno como receptor de electrones se usa en la clasificación de microorganismos. Los microorganismos que utilizan oxígeno son referidos como aerobios y los que no usan oxígeno son referidos como anaerobios. La presente invención usa aerobios para estabilización y descomposición de compuestos orgánicos en el reactor aeróbico. El nitrógeno es la fuente principal de proteínas y ácidos nucleicos para los microorganismos e incluye 14% del material celular. Los microorganismos pueden usar nitrógeno inorgánico en la forma de gas nitrógeno (N2), amoniaco-nitrógeno (NH3 + NH4), nitrito (NO2) y nitrato (N03). El gas nitrógeno para ser usado primero debe ser convertido en amonio (NH4) y después convertido a nitrógeno orgánico como en la fijación de nitrógeno en suelos; sin embargo, el amoniaco-nitrógeno (NH3) se puede considerar como 100% listo y disponible para uso nutricional para los microorganismos. La conversión de amoniaco (NH3) a nitrito (NO2) y nitrato (N03) abre la puerta para los microorganismos que utilizan N02 y N03 como su única fuente de nitrógeno. Sin embargo, hay una gran cantidad de energía necesaria para que los microorganismos sean capaces de usar este nitrógeno como una fuente para crecimiento. Estos microorganismos deben oxidar grandes cantidades de compuestos orgánicos para tener la energía necesaria para usar NO2 y N03 como su fuente de nitrógeno. Esto da como resultado una velocidad de crecimiento de microorganismo mas baja que cuando se usa NH3 como una fuente de nitrógeno. La presente invención utiliza esta velocidad de crecimiento mas baja para conveniencia cuando se mantiene un MCRT extremadamente grande y una relación F/ variable para reducir la cantidad de crecimiento de microorganismos. En combinación, los microorganismos deben consumir cantidades más grandes de compuestos orgánicos y son incapaces de reproducirse tan rápidamente. Hay tres procesos de remoción biológica usados para eliminar nitrógeno, son la amonificación, seguida por nitrificación y desnitrificación. La amonificación y nitrificación ocurren en los reactores aeróbicos, mientras que la desnitrificación ocurre en el selector anóxico. La amonificación es llevada a cabo por microorganismos heterotróficos, que toman nitrógeno orgánico en forma de proteínas y póptidos y los descomponen en amoniaco y amonio. Los microorganismos autotróficos que convierten amoniaco a NO2 y después a NO3 llevan a cabo nitrificación. La tercera etapa en el proceso es la desnitrificación, en donde otro grupo de microorganismos heterotróficos reduce el NO3 a N02 y entonces a NO, y finalmente a N2 para su liberación a la atmósfera. Los microorganismos usan fósforo durante la síntesis celular, el mantenimiento celular y como transporte de energía. Debido a esto aproximadamente de 10 a 30% del fósforo de un afluente es consumido por los microorganismos y utilizado para sus procesos metabólicos. Sin embargo, existen tres microorganismos con la capacidad de almacenar fósforo en cantidades más grandes que las necesarias para los requerimientos de crecimiento. Esto es referido como incorporación de fósforo de lujo. Los tres microorganismos, Acinetobacter, Pseudomonas y Moraxella, son referidos colectivamente como bacterias poli-P, debido a su capacidad para almacenar fósforo en la forma de gránulos de polifosfato. Las bacterias poli-P son capaces de usar el polifosfato como una fuente de energía cuando están bajo condiciones de tensión. Puesto que estas bacterias solamente son capaces de almacenar esta cantidad extra de fósforo cuando están bajo condiciones aeróbicas, la presente invención mantiene oxígeno disuelto en cantidades suficientes para asegurar la incorporación de fósforo de lujo dentro de las zonas de reactor aeróbico. La presente invención utiliza una zona de acondicionador anaeróbico como un área para que los microorganismos alcancen las condiciones de tensión necesarias para que estas bacterias poli-P utilicen el polifosfato como energía, reduciendo así la cantidad de fósforo en la corriente de efluente. En resumen, carbono, nitrógeno y fósforo son reducidos por los microorganismos por medio de bioenergética y biosínteis. La cantidad de remoción de estos nutrientes está relacionada directamente con la concentración de los nutrientes y la cantidad de tiempo que estos nutrientes están expuestos a los microorganismos. Aumentando el número de veces que los nutrientes entran en contacto con los microorganismos y oxígeno mediante homogeneización, como es el caso con la presente invención, se puede acelerar el proceso de digestión orgánica. Diseñando zonas que cubran sustancialmente un tiempo de detención hidráulica de dos horas, y recirculando y reaireando todo el contenido en volumen de las zonas de reactor aeróbico, 100% cada 2 horas antes de que fluya afuera de las zonas, se provee un medio para que los microorganismos aceleren el proceso de digestión biológica. Todos los sólidos biológicos removidos de la zona de captura de sólidos y retornados a las zonas de procesamiento, también son sometidos a esta digestión biológica acelerada. La presente invención, como se expuso arriba, produce este efecto y por lo tanto utiliza un diseño de rastro más pequeño en comparación con los sistemas tradicionales de tratamiento, actuando como si hubiera mas capacidad de detención hidráulica disponible. Usando un MCRT prolongado, una relación F/M flexible y aumentando la recirculación como se describió arriba, también ocurre consumo de biomasa logrando una mayor reducción de sólidos orgánicos en el proceso mediante digestión. Solo después de que es alcanzada una concentración predeterminada de sólidos inorgánicos se inicia el consumo intencional de sustancialmente solo aquellos sólidos inorgánicos, con posibles concentraciones altas de fósforo. Otro componente del sistema de tratamiento de agua de desecho de "reducción de sólidos mejorada" (ESR) de la presente invención es el de las zonas (recipientes), siendo una parte de todo el sistema. Las zonas consisten de un recipiente o un grupo de recipientes que contienen el agua de desecho para tratamiento. Se prefiere que estos recipientes sean de una forma particular que consiste de un cilindro vertical que tiene un fondo cónico. Sin embargo, el procesamiento de dicha agua de desecho con la presente invención no está limitado a los recipientes preferidos. El tratamiento efectivo con el proceso de la presente invención es obtenible en recipientes cuadrados o rectangulares, con fondos planos o inclinados. Las zonas son únicas para el proceso diseñado para esa zona. El diseño del recipiente y la construcción de las zonas de proceso son un componente del sistema de tratamiento de agua de desecho con ESR, que permite la modularización del sistema. Las zonas ilustradas en las figuras 3a y 3b, la modalidad de aparato preferida, son de un solo recipiente por zona de diseño. Modalidades de aparatos alternativas podrfan asemejar una zona que tiene uno o más recipientes realizando la función de proceso única de esa zona. Alternativamente, como un ejemplo de un sistema de tratamiento de agua de desecho ESR de gran capacidad, los varios recipientes mostrados en las figuras 10a y 10b podrfan ser clasificados como una zona, y se podrían añadir módulos adicionales asemejando el número de recipientes de las figuras 10a y 10b para cada zona de tratamiento adicional requerida, hasta satisfacer el criterio de diseño de una planta de tratamiento de gran volumen. Diseños alternativos podrían incorporar varios recipientes dimensionados que utilizan las mimas técnicas de procesamiento que se describen en la presente. El diseño del recipiente incorpora el cilindro vertical con un fondo de forma deprimida, pero preferiblemente con fondo en forma de cono (véase la figura 1 ), para crear el medio para incrementar la trayectoria deseada de la corriente de agua de desecho durante el tratamiento. El uso del recipiente de fondo de cono es esencial para la sedimentación y concentración de sólidos dentro de la zona de clarificación, y se usa efectivamente en las zonas de proceso en la sedimentación y concentración de sólidos inorgánicos ricos en fósforo para remoción periódica. El mantenimiento de sólidos en suspensión es realizado por el sistema RCAS conforme recibe flujo hacia la bomba desde el fondo de la zona de reactor aeróbico. Entonces el contenido de la zona de reactor aeróbico se bombea, se airea y se recircula, generando velocidades durante la descarga del conducto de RCAS de regreso al reactor aeróbico, de tal manera que el contenido de la zona de reactor aeróbico se mezcla bien. Con el uso de formas cilindricas durante la clarificación, y con el impulso de flujo por medio de la dirección del flujo de entrada y su punto de referencia colocado, y la dirección de descarga de recirculación y su punto de referencia colocado, el agua de desecho es impulsada para desplazarse en una dirección particular, preferiblemente rotacional, a una velocidad particular y por una distancia particular, a fin de dejar que los sólidos de sedimentación lleguen a la porción inferior del recipiente y permanezcan dentro del recipiente durante un período particular para acumulación, concentración y procesamiento, para facilitar el tratamiento deseado. El fondo cónico junto con las características de flujo del agua de desecho en movimiento, promueve que los sólidos de sedimentación se acumulen en un punto central de referencia en el punto mas bajo dentro del fondo cónico (referido como concentrador de sólidos). Estos sólidos sedimentados acumulados están disponibles entonces para ser evacuados por un orificio que sale en ese punto mas bajo. La modalidad de las figuras 3a y 3b es utilizada compara ilustrar las características preferidas de flujo cuando el afluente contiene BOD, TSS (sólidos suspendidos totales) y carga de NH3 normales, y requiriendo nitrificación, desnitrificación y reducción de fósforo normales, como es demostrado por las concentraciones del afluente de una planta de tratamiento municipal de agua de desecho. En las figuras 3a y 3b, agua de desecho afluente previamente cribada que contiene sólidos suspendidos y sustancias orgánicas biodegradables, pasa a través de la línea alimentadora de afluente que fluye hacia una caja distribuidora de afluente, de la que se han retirado los alimentadores para cada uno de los recipientes. Esto permite representar con las figuras 3a y 3b una configuración universal que podría ser usada como un representante de todas las características de flujo posibles, buscadas posteriormente para especificaciones de tratamiento variables.
Flujo y procesos Haciendo referencia ahora a las figuras 3a y 3b, se muestra una modalidad preferida del sistema de tratamiento de agua de desecho con reducción de sólidos mejorada (ESR), de conformidad con la presente invención, que provee flexibilidad operacional completa en las características de procesamiento de nitrificación, desnitrificación y reducción de fósforo, en conjunto con el uso de una característica de flujo de tipo flujo ideal (la modalidad de proceso preferida). Debido a la eficiencia de la modalidad preferida de la presente invención, y particularmente del sistema RCAS, se obtiene un mejoramiento económico y de capacidad de tratamiento en el procesamiento de agua de desecho sobre los procesos de tratamiento tradicionales de agua de desecho. La modalidad preferida corresponde a un proceso biológico de cuatro zonas y una zona de tratamiento de captura de sólidos. Las zonas de procesamiento biológico consisten, sin limitación, de: (1 ) una zona anaeróbica, (2) una zona aeróbica, (3) una zona anóxica y (4) una zona aeróbica adicional. La zona de captura de sólidos consiste, sin limitación, de clarificación secundaria, clarificación terciaria, filtración y adición química. Sin embargo, alterando las características de flujo por cambios de válvula, se pueden realizar y usar cualquiera de las modalidades de procesamiento alternativas (que se describen mas abajo). La modalidad de procesamiento preferida de la presente invención es un método de procesamiento que es específico de zona y no específico de recipiente. Para las características de flujo ideal preferidas, el afluente, que en esta modalidad es prevista como agua de desecho municipal típica, es dirigido a través de la linea 2 hacia una caja distribuidora de flujo, 4, que regula y/o divide el flujo del afluente hacia los recipientes de tratamiento. En esta modalidad, el flujo completo del afluente es dirigido entonces a través de la línea 6 al recipiente 8 (V # 1 ), que es usado como una zona de acondicionador anaeróbico, por medio de lo cual el contenido en volumen de esta zona es recirculado sustancialmente una vez cada dos horas usando la bomba 10 y el RCAS arriba mencionado. El tamaño del recipiente 8 depende del volumen del afluente procesado. El recipiente 8 (zona de acondicionador anaeróbico) empieza la primera etapa de incorporación de fósforo de lujo, que es la liberación de fósforo biológico (Bio-P). Esta primera etapa de incorporación de fósforo de lujo es realizada manteniendo un estado deficiente de oxígeno dentro del recipiente. Los niveles de oxígeno disuelto de la zona de acondicionador anaeróbico son mantenidos en 0.10 mg/l o menos, permitiendo una formación de ácidos grasos volátiles (VFA's) usados por los microorganismos en la liberación de Bio-P. Aunque esta liberación de Bio-P crea un incremento temporal de fósforo, también fuerza a los microorganismos a metabolizar cantidades más grandes de fósforo durante un proceso posterior. El contenido de esta zona puede ser mantenido con niveles bajos de oxígeno disuelto por medio de la introducción controlada de sólidos mixtos suspendidos en líquido (MLSS) de bajo nivel de oxígeno del recipiente 58 (zona de selector anóxico- V # 3) de la línea 1 1 por medio de la bomba 12, y a través de la línea 14 hacia el recipiente 8 (zona de acondicionador anaeróbico). Los sólidos totales (TS) acuosos del recipiente 8 (V # 1 ) fluyen a través de la línea 16 hacia el recipiente 18 (V # 2), que es una zona de reactor aeróbico dinámico # 1. El recipiente 18 también recibe otro flujo, reciclado de MLSS, que viene del recipiente 20 (V # 4), que es una zona de reactor aeróbico dinámico # 2. El flujo del recipiente 20 viene de la línea 22 por medio de la bomba 24 y finalmente a través de la línea 26. Otro flujo entra al recipiente 18 desde cada uno de los cuatro clarificadores (recipientes 76, 80, 84, 88) -(V #5, V#6, V #7 y V#8)- en la forma de lodo activado de retorno (RAS) por medio de bombas de RAS, 28, 30, 32 y 34; después a través de las líneas 36, 38, 40 y 42, y finalmente entran al recipiente 18 a través de las líneas 44, 46, 48 y 50, respectivamente. El contenido en volumen del recipiente 18 es recirculado sustancialmente una vez cada dos horas, usando un sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS), explicado mas abajo, que es accionado por la bomba 52. Durante el proceso de recirculación, el contenido del recipiente 18, los sólidos sedimentares, se llegan a solubilizar por desmenuzamiento conforme pasan a través del sistema RCAS de la bomba 52. El desmenuzamiento ocurre conforme los sólidos dentro de la solución acuosa son procesados a través del sistema RCAS por medio de acción de vórtice toroidal del sistema RCAS, a fin de ser consumidos más fácilmente por la población de microorganismos. También se aplica aireación intensa a través del sistema RCAS durante el procedimiento de recirculación, de tal manera que el nivel de oxigeno disuelto se mantiene sustancialmente a una concentración de 3.5 mg/L o más alta. Manteniendo la concentración de oxigeno disuelto en estos niveles, se permite que las bacterias Nitrosomas y Nitrobactar, que residen en la colonia de microorganismos, oxiden amoniaco (NH3) a nitrito (N02) y finalmente a nitrato (NO3), respectivamente. Cuando las concentraciones de oxigeno disuelto de esta zona se mantienen en 3.5 mg/L o por arriba de este nivel, los sólidos suspendidos y otra materia orgánica son descompuestos y oxidados a compuestos más estables. Usando grandes volúmenes de aire atmosférico suministrado por el RCAS, y manteniendo el oxígeno disuelto a niveles mas altos (bien por arriba de 3.5 mg/L) de los que se podrían mantener con sistemas de aireación tradicionales (2.0 mg/L a 3.0 mg/L), junto con MCRT's grandes, la colonia de microorganismos entrará al modo de ciclo de vida biológico conocido como respiración endógena (ER). En este modo ER, los microorganismos vivientes comienzan a metabolizar parte de su propia masa celular junto con cualquier materia orgánica nueva que absorben o adsorben de su medio. Esto ayuda a mejorar la reducción de sólidos manteniendo al mismo tiempo una colonia de microorganismos mediante el ajuste de la relación de nutrimento a microorganismo (F/M), para permitir que la velocidad de muerte de la colonia de microorganismos sea igual a la velocidad de crecimiento de la colonia de microorganismos por medio del proceso de respiración endógena. Otro beneficio del suministro de aireación intensa dentro de este reactor es el mayor consumo de grandes cantidades de fósforo por parte de los microorganismos. La cantidad de fósforo incorporado por los microorganismos es mayor que la cantidad de fósforo que los microorganismos liberan en el recipiente 8 como se describió previamente. Los microorganismos usan entonces este fósforo recién adquirido para desarrollo de pared celular nueva y otras necesidades de energía. La acumulación de sólidos inertes es removida a través de la línea 5 desde el recipiente 18 (reactor aeróbico # 1 ) cuando las concentraciones alcanzan un nivel predeterminado. Esto sigue siendo cierto para todas las modalidades de la presente invención. Este nivel predeterminado podría ser sustancialmente 50% de la concentración de sólidos totales en el recipiente 18, o un nivel en el cual el proceso comienza a permitir que los nutrientes pasen al efluente del proceso. El flujo sale del recipiente 18 a través de la linea 54; es provisto a la caja distribuidora 56 y después es provisto al recipiente 58 por medio de la línea 60 para procesamiento adicional. El contenido en volumen del recipiente 58 (zona de selector anóxico V#3) es recirculado sustancialmente una vez cada dos horas por la bomba 62. El recipiente 58 recibe oxígeno elemental unido a moléculas de nitrógeno en la forma de nitrógeno de nitrato (N03) y nitrógeno de nitrito (NO2), que fue derivado principalmente del proceso de conversión de amoniaco conocido como nitrificación, que ocurre dentro del recipiente 18 (zona de reactor aeróbico # 1 ). La cantidad de oxígeno disuelto (DO) en el recipiente 58 es mantenida en la escala de 0.3 mg/L a 0.5 mg/L. Los microorganismos contenidos dentro del agua de desecho del recipiente 58 buscan oxígeno para respirar. Con poco oxígeno disuelto disponible, los microorganismos son forzados a usar el oxígeno elemental en el NO3, que está ligado con nitrógeno. Este proceso se denomina comúnmente desnitrificación. Una vez que el enlace entre el nitrógeno y el oxígeno se rompe, los microorganismos consumen el oxigeno elemental para respirar, permitiendo la liberación de nitrógeno a la atmósfera. Los microorganismos usan este oxígeno para respiración necesaria para continuar el consumo de materia orgánica todavía dentro del agua de desecho. Durante esta condición anóxica, ocurre una liberación natural de fósforo de los microorganismos como una manera de conservar energía durante el tiempo de baja disponibilidad de oxígeno disuelto, pero en cantidades menores de la que ocurre en el recipiente 8 (la zona de acondicionador anaeróbico V #1 ). Aunque esto crea un incremento temporal de fósforo, también fuerza a los microorganismos a metabolizar cantidades más grandes de fósforo en un proceso posterior. El efluente de este proceso es provisto por medio de la línea 64 al recipiente 20 (zona de reactor aeróbico # 2 -V#4) para tratamiento adicional. El recipiente 20 se usa como un reactor aeróbico dinámico. El contenido en volumen del recipiente 20 es recirculado y aireado intensamente, sustancialmente una vez cada dos horas, utilizando el sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS) que es accionado por la bomba 66. La oxidación de materia orgánica disuelta y suspendida ocurre en el recipiente 20 manteniendo un oxígeno disuelto de por lo menos 3.0 mg/L. Las bacterias Nitrosomonas y Nitrobacter, que residen en la colonia de microorganismos, oxidarán nitrógeno orgánico a amoniaco (NH3), después a nitrito (N02) y finalmente a nitrato (N03) respectivamente. Conforme la solución acuosa que contiene la colonia de microorganismos del recipiente 20 (zona de reactor aeróbico dinámico # 2) es aireada y el oxígeno disuelto aumenta, los microorganismos empiezan a consumir fósforo en cantidades más grandes que la necesaria para sostener su vida. La cantidad de fósforo consumida excede en mucho la cantidad de fósforo que los microorganismos liberaron en la solución acuosa, mientras se estaban procesando dentro de la zona de acondicionador anaeróbico y las zonas de selector anóxico (recipiente 8 y 58). Este efecto es lo que se refiere como "incorporación de fósforo de lujo". Porciones de los sólidos mixtos suspendidos en líquido (MLSS) del recipiente 20 son recicladas para digestión adicional al recipiente 18 (zona de reactor aeróbico dinámico # 1 ) a través de la línea 22 usando la bomba 24, y finalmente son descargadas a través de la línea 26, mientras el efluente es descargado del recipiente 20 a través de la línea 68 y hacia la línea 70 antes de entrar a una caja distribuidora de flujo, 72, de la zona de clarificación (SB Ciar Inf). Conforme el afluente de la línea 70 entra a la caja distribuidora de flujo 72 de la zona de clarificación (SB Ciar Inf), el flujo es dividido preferiblemente en cuatro porciones iguales y enviado a cada uno de los cuatro clarificadores: a través de la línea 74 para el recipiente 76, que corresponde al clarificador #1 ; la línea 78 para el recipiente 80, que corresponde al clarificador #2, la línea 82 para el recipiente 84, que corresponde al clarificador #3, y la línea 86 para el recipiente 88, que corresponde al clarificador #4. La velocidad de flujo es disminuida conforme el flujo entra a cada uno de los clarificadores, permitiendo que los sólidos se sedimenten en la porción inferior de cada uno de los clarificadores. Los sólidos sedimentados se descargan entonces de las paredes de los clarificadores usando un inductor 90 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 76 (clarificador #1 ), inductor 92 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 80 (clarificador #2), inductor 94 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 84 (clarificador #3), e inductor 96 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 86 (clarificador #4), permitiendo que los sólidos se espesen mas antes de ser removidos a través de cada una de las bombas RAS de clarificador (28, 30, 32 y 34) y las líneas RAS (36, 38, 40 y 42), y enviados al recipiente 18 (reactor aeróbico dinámico #1 ) para tratamiento adicional. El líquido separado del proceso de clarificación sale del recipiente 76 a través de la línea 98, del recipiente 80 a través de la línea 100, del recipiente 84 a través de la línea 102, y del recipiente 88 a través de la línea 104, y se unen en la caja de recolección 106 (CB Ciar Eff). Este clarificador provee efluente a través de la línea 108 como el efluente procesado final. La modalidad preferida de la presente invención permite un mejoramiento en la flexibilidad operacional sobre los sistemas tradicionales de tratamiento aeróbico. Una primera modalidad alternativa de la presente invención se muestra en las figuras 4a y 4b, en donde se removieron las líneas y equipo no utilizados del aparato preferido de la modalidad de las figuras 3a y 3b. Sin embargo, se muestran todas las líneas utilizadas y el equipo requerido para procesar el flujo de agua de desecho usando la modalidad de proceso preferido. La modalidad alternativa representada en la figura # 5 se utiliza cuando se contempla una configuración de flujo específica para la instalación, y en donde no se requiere la flexibilidad ofrecida en la figura # 4. El afluente, que es agua de desecho municipal típica, es dirigida a través de la línea 2 hacia el recipiente 8, que es usado como una zona de acondicionador anaeróbico (V#1 ), por medio de lo cual el contenido en volumen de la zona es reciclado sustancialmente una vez cada dos horas usando la bomba 10.
Similarmente a la modalidad preferida, el contenido de este recipiente puede ser mantenido con niveles bajos de oxígeno disuelto por medio de la introducción controlada de MLSS de bajo nivel de oxígeno del recipiente 58 (zona de selector anóxico) de la línea 10 por medio de la bomba 12, y alimentación a través de la línea 14 al recipiente 8. Los sólidos totales acuosos del recipiente 8 (zona de acondicionador anaeróbico) fluyen a través de la línea 16 hacia el recipiente 18, que es una zona de reactor aeróbico dinámico # 1 (V#2). El recipiente 18 también recibe otro flujo, reciclado de MLSS, que viene del recipiente 20 que está siendo usado como zona de reactor aeróbico dinámico #2. El flujo del recipiente 20 viene de la linea 22 por medio de la bomba 24, y finalmente a través de la línea 26. Otro flujo entra al recipiente 18 de cada uno de los cuatro clarificadores (recipientes 76, 80, 84, 88 que se describen mas adelante) en la forma de lodo activado de retorno (RAS), por medio de las bombas de RAS 28, 30, 32 y 34, después a través de las líneas 36, 38, 40 y 42, respectivamente, y finalmente entra al recipiente 18 a través de las líneas 44, 46, 48 y 50, respectivamente. El contenido en volumen del recipiente 18 es recirculado sustancialmente una vez cada dos horas, usando un sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS), que se explica mas adelante, que es accionado por la bomba 52. Durante el procedimiento de recirculación, el contenido del recipiente 18, que es de sólidos sedimentables, se llega a solubilizar por medio de desmenuzamiento conforme pasa a través del sistema RCAS de la zona. Ocurre desmenuzamiento conforme los sólidos dentro de la solución acuosa son procesados a través del sistema RCAS por la acción de vórtice toroidal del sistema RCAS, a fin de ser consumidos mas fácilmente por la población de microorganismos. También se aplica aireación intensa a través del sistema RCAS durante los procedimientos de recirculación, de tal manera que el nivel de oxígeno disuelto se mantiene sustancialmente a una concentración de 3.5 mg por litro o más alto. El flujo sale del recipiente 18 (zona de reactor aeróbico # 1 ) a través de la línea 1 10 al recipiente 58 (zona de selector anóxico - V#3). El contenido del recipiente 58 es recirculado sustancialmente una vez cada dos horas por la bomba 62. La operación del recipiente 58 es similar a la descrita en relación con las figuras 3a y 3b. El efluente del recipiente 58 es provisto a través de la línea 64 al recipiente 20 para tratamiento adicional. El recipiente 20 es un reactor aeróbico dinámico (V#4). El contenido del recipiente 20 es recirculado y aireado de manera intensa sustancialmente una vez cada dos horas, usando el sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS), que es accionado por la bomba 66. La operación del recipiente 20 es similar a la que se describe con respecto a las figuras 3a y 3b. Como se explicó arriba, porciones de los MLSS del recipiente 20 son redoladas al recipiente 18 para procesamiento adicional, a través de la línea 22 usando la bomba 24, y finalmente son descargadas a través de la línea 26, mientras que el efluente del recipiente 20 es descargado a través de la línea 68 y hacia la línea 70 antes de entrar a una caja distribuidora de flujo 72 de la zona de clarificación (SB Ciar Inf).
Conforme el afluente de la linea 70 entra a la caja distribuidora de flujo 72 de la zona de clarificación, el flujo es dividido preferiblemente en cuatro porciones iguales y enviado a cada uno de los cuatro clarificadores (V#5, V#6, V#7 y V#8) a través de la línea 74 para el recipiente 76, que corresponde al clarificador #1 , la línea 78 para el recipiente 80, que corresponde al clarificador #2, la línea 82 para el recipiente 84, que corresponde al clarificador #3, y la línea 86 para el recipiente 88, que corresponde al clarificador #4. La velocidad de flujo se disminuye conforme el flujo entra a cada uno de los clarificadores, permitiendo que los sólidos se sedimenten en el fondo de cada uno de los clarificadores. Estos sólidos sedimentados son descargados entonces de las paredes del recipiente por medio de un inductor 90 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 76; inductor 92 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 80; inductor 94 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 84; e inductor 96 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 88, permitiendo que los sólidos se espesen mas antes de ser removidos a través de cada una de las bombas RAS de clarificador (28, 30, 32 y 34) y las líneas RAS (36, 38, 40 y 42); y son enviados a través de las líneas 44, 46, 48 y 50 al recipiente 18 para tratamiento adicional. El líquido separado del proceso de clarificación sale del recipiente 76 a través de la linea 98, del recipiente 80 a través de la línea 100, del recipiente 84 a través de la línea 102, y del recipiente 88 a través de la línea 104; y es reunido en la caja de recolección 106 (CB Ciar Eff). El efluente del clarificador sale a través de la linea 08 como el efluente procesado final. La figura 17 es una representación simplificada del proceso mostrado en las figuras 4a y 4b, que incluye además una zona de filtración 89 acoplada a la salida de los clarificadores (línea 108). La zona de filtración recibe la solución acuosa (en las figuras 3a y 3b el efluente) a través de la línea 108 para procesamiento adicional. La solución acuosa es provista a la zona de filtración en donde los sólidos se separan y se sedimentan de la porción líquida de la solución acuosa. Los sólidos que se han sedimentado y separado de la porción liquida son provistos a través de la línea 109 a la línea 2 de afluente para reprocesamiento y retratamiento a través del sistema. La zona de filtración mostrada en la figura 17 también puede ser incluida en el sistema mostrado en las figuras 3a y 3b o en cualquiera de las otras modalidades de la presente invención ejemplificadas mas adelante. La segunda modalidad alternativa de la presente invención representada en las figuras 5a y 5b utiliza la modalidad alternativa de proceso # 1 de la presente invención para proveer la característica de procesamiento de nitrificación y desnitrificación, en conjunto con una característica de flujo de tipo ideal. La modalidad alternativa de aparato # 2 es para ser usada con la modalidad alternativa de proceso # 1. La modalidad alternativa de proceso # 1 de la presente invención es un método de procesamiento que es específico de zona y no específico de recipiente. Para la modalidad alternativa de proceso #1 , el afluente, representado como agua de desecho municipal típica, es dirigido a través de la línea 120 hacia el recipiente 122, que es usado como una zona de selector anóxico (V#1 ), por medio de lo cual el contenido en volumen de este recipiente es recirculado sustancialmente cada dos horas utilizando la bomba 124. Otros flujos que entran al recipiente 122 vienen del recipiente 126 (zona de reactor aeróbico #1 -V#2) a través de la línea 128, y del recipiente 130 (zona de reactor aeróbico # 2 -V#3) a través de la línea 132 en la forma de reciclado de MLSS, que es usado para suplementar la falta de oxígeno dentro del recipiente 122. Otro flujo que entra el recipiente 122 viene de cada uno de los cuatro clarificadores (recipientes 134, 136, 138 y 140) en la forma de lodo activado de retorno (RAS) a través de las bombas RAS 142, 144, 146 y 148, y finalmente a través de las líneas 150, 152, 154 y 156, respectivamente. El recipiente 122 recibe oxígeno elemental unido a moléculas de nitrógeno en la forma de nitrógeno de nitrato (NO3) y nitrógeno de nitrito (NO2), que fueron derivados principalmente del proceso de conversión de amoniaco conocido como nitrificación que ocurre dentro de los recipientes 126 y 130 (zona de reactor aeróbico # 1 y zona de reactor aeróbico # 2). La cantidad de oxígeno disuelto en el recipiente 122 es mantenida en la escala de 0.3 mg/l a 0.5mg/l. Esto es posible por el reciclaje de MLSS del recipiente 126 (zona de reactor aeróbico #1 ) usando la bomba 158 y bombeando a través de la línea 128, y del recipiente 130 (zona de reactor aeróbico #2) usando la bomba 160 y bombeando a través de la línea 132, hacia el recipiente 122. Los microorganismos contenidos dentro del agua de desecho del recipiente 122 (zona de selector anóxico) buscan oxígeno para respirar. Con poco oxígeno disuelto disponible, los microorganismos son forzados a usar el oxígeno elemental en el N03, que está ligado con el gas nitrógeno. Este proceso se denomina comúnmente desnitrificación. Una vez que el enlace entre el nitrógeno y el oxigeno se rompe, los microorganismos consumen el oxígeno elemental para respirar, permitiendo la liberación de nitrógeno a la atmósfera. Durante el consumo de oxígeno, por respiración en el proceso de desnitrificación del recipiente 122 (zona de selector anóxico), los microorganismos también consumen porciones de materia orgánica en la forma de sólidos suspendidos totales, que han sido desmenuzados y solubilizados en el proceso de recirculación de los recipientes 126, 130 (las zonas de reactor aeróbico #1 y #2), a fin de llegar a ser consumidos mas fácilmente por la población de microorganismos Los sólidos totales (TS) acuosos del recipiente 122 (zona de selector anóxico) fluyen por medio de gravedad a través de la línea 162 al recipiente 26 (zona de reactor aeróbico #1 ) para tratamiento continuo. El contenido en volumen del recipiente 126 es recirculado sustancialmente una vez cada dos horas, usando el sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS), que es accionado por la bomba 164. Durante el procedimiento de recirculación, el contenido del recipiente 126, los sólidos sedimentables, se llega a solubilizar por desmenuzamiento a través del sistema RCAS del recipiente. Ocurre desmenuzamiento conforme los sólidos dentro de la solución acuosa son procesados por medio del sistema RCAS por la acción de vórtice toroidal del sistema RCAS, a fin de ser consumidos mas fácilmente por la población de microorganismos. También se aplica aireación intensa a través del sistema RCAS durante la recirculación, de tal manera que el nivel de oxígeno disuelto se mantiene sustancialmente a una concentración de 3.5 mg/L o más alto. Manteniendo la concentración de oxígeno disuelto en estos niveles se permite que las bacterias Nitrosomonas y Nitrobacter, que residen en la colonia de microorganismos, oxiden amoniaco (NH3) a nitrito (NO2) y finalmente a nitrato (N03) respectivamente. Las personas familiarizadas con la técnica conocen este proceso como nitrificación. Manteniendo en esta zona concentraciones de oxígeno disuelto de 3.5 mg/L o más altas, los sólidos suspendidos y otra materia orgánica son descompuestos y oxidados en compuestos más estables. Usando grandes volúmenes de aire atmosférico suministrado por el sistema RCAS, y manteniendo el oxígeno disuelto a niveles mas altos (bien arriba de 3.5 mg/L) de lo que podrían ser mantenidos con los sistemas tradicionales (2.09 mg/L a 3.0 mg/L), junto con MCRT's grandes, la colonia de microorganismos entrará al modo de ciclo de vida biológico conocido como respiración endógena (ER). En este modo ER, los microorganismos vivos comienzan a oxidar parte de su propia masa celular junto con cualquier materia orgánica nueva que absorben o adsorben de su medio. Esto ayuda a mejorar la reducción de sólidos manteniendo al mismo tiempo una colonia de microorganismos mediante el ajuste de la relación de nutrimento a microorganismo (F/M), para permitir que la velocidad de muerte de los microorganismos sea igual a la velocidad de crecimiento de los microorganismos a través del proceso ER. Otro beneficio de aireación intensa dentro de este reactor es el consumo de algo de fósforo por parte de los microorganismos. El flujo que sale del recipiente 126 (zona de reactor aeróbico # 1 ) sale a través de la línea 166 al recipiente 130. El recipiente 130 es usado como una zona de reactor aeróbico # 2 (V#3), por medio de lo cual el contenido en volumen de este recipiente es recirculado y aireado de forma intensa sustancialmente una vez cada dos horas, usando el sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS) que es accionado por la bomba 168. La oxidación de materia orgánica disuelta y suspendida ocurre en este recipiente manteniendo un nivel de DO de por lo menos 3.0 mg/l. Las bacterias Nitrosomonas y Nitrobacter, que residen en la colonia de microorganismos, oxidarán nitrógeno orgánico a amoniaco (NH3), después a nitrito (NO2) y finalmente a nitrato (N03), respectivamente en este recipiente. Una porción de los MLSS rica en nitrato es reciclada usando la bomba 160 a través de la línea 132 hacia el recipiente 122 (zona de selector anóxico) para reducción de nitrógeno por medio del proceso de desnitrificación. Un flujo también sale por medio de gravedad a través de la línea 170 hacia la línea 172 antes de entrar a la caja distribuidora de flujo 174 de la zona de clarificación (SB Ciar Inf), para la sedimentación de sólidos de la porción líquida del agua de desecho. Es de observar que esta modalidad alternativa no incluye un recipiente (V#4) presente en la modalidad preferida. Este recipiente no es usado hasta que el flujo aumenta sustancialmente, necesitando un reactor aeróbico adicional. Conforme el afluente de la linea 172 entra a la caja distribuidora 174 de la zona de clarificación (SB Ciar Inf), el flujo es dividido en cuatro porciones iguales y enviado a cada uno de los cuatro recipientes clarificadores (134, 136, 138, y 140) a través de la línea 176 para el recipiente 134 (clarificador #1 ), la línea 178 para el recipiente 136 (clarificador #2), la línea 180 para el recipiente 138 (clarificador # 3), y la línea 182 para el recipiente 140 (clarificador #4). La velocidad de flujo se disminuye conforme el flujo entra a cada uno de los clarificadores permitiendo que los sólidos se sedimenten en el fondo de cada uno de los recipientes clarificadores. Los sólidos sedimentados son descargados entonces de las paredes cónicas usando un inductor de concentración de sólidos 184 operado hidráulicamente para el recipiente 134; un inductor 186 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 136; un inductor 188 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 138; y un inductor 190 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 140, permitiendo que los sólidos se espesen mas antes de ser removidos de cada una de las bombas RAS del clarificador (142, 144, 146, y 148) y las líneas RAS (150, 152, 154 y 156); y son regresados al recipiente 122 (zona de reactor anóxico) para tratamiento adicional. El líquido separado del proceso de clarificación sale del recipiente 134 (clarificador # 1 ) a través de la linea 192, del recipiente 136 (clarificador #2) a través de la línea 194, del recipiente 138 (clarificador #3 ) a través de la línea 196 y del recipiente 140 (clarificador #4) a través de la linea 98, y se reúne en la caja de recolección 200 (Cb Ciar Eff). El efluente de clarificador sale por medio de la línea 202 como el efluente procesado final. Haciendo referencia ahora a las figuras 6a y 6b, se muestra otra modalidad alternativa de aparato de la presente invención que emplea la modalidad de proceso alternativa # 2 para proveer las características de procesamiento de nitrificación en conjunto con una característica de flujo de tipo ideal. Esta modalidad de aparato alternativo es para usar con la modalidad de proceso alternativo #2. La modalidad de proceso alternativo #2 de la presente invención es un método de procesamiento que es especifico de zona y no específico de recipiente. De acuerdo con la presente invención mostrada en las figuras 6a y 6b, el afluente, representado como agua de desecho municipal típica, es dirigido a través de la línea 210 hacia el recipiente 212, que es una zona de reactor aeróbico #1. Otros flujos que entran al recipiente 212 vienen de cuatro clarificadores (214, 216, 218, 220) en la forma de lodo activado de retorno (RAS) a través de las bombas de RAS (222, 224, 226 y 228), y son suministrados al recipiente 212 a través de las líneas 230, 232, 234 y 236 respectivamente. El contenido en volumen del recipiente 212 (zona de reactor aeróbico #1 ) es recirculado sustancialmente cada dos horas usando el sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS), que es accionado por la bomba 238. Durante el proceso de recirculación, el contenido del recipiente 212, los sólidos sedimentabas, se llega a solubilizar por medio de desmenuzamiento por medio del sistema RCAS. Ocurre desmenuzamiento conforme los sólidos dentro de la solución acuosa son procesados a través del sistema RCAS por la acción de vórtice toroidal del sistema RCAS, a fin de ser consumidos mas fácilmente por la población de microorganismos. También se aplica aireación intensa a través del sistema RCAS durante la recirculación, de tal modo que el nivel de oxígeno disuelto se mantiene sustancialmente en una concentración de 3.5 mg/L o más alto. Manteniendo la concentración de oxigeno disuelto a estos niveles se permite que las bacterias Nitrosomonas y Nitrobacter, que residen en la colonia de microorganismos, oxiden amoniaco (NH3) a nitrito (N02) y finalmente a nitrato (NO3). Las personas familiarizadas en la técnica conocen este proceso como nitrificación. Manteniendo las concentraciones de oxígeno disuelto en esta zona a 3.5 mg/l o más alta, los sólidos suspendidos y otra materia orgánica son descompuestos y oxidados a compuestos más estables. Usando grandes volúmenes de aire atmosférico suministrado por el sistema RCAS y manteniendo el oxígeno disuelto a niveles mas altos (bien por arriba de 3.5 mg/L) de lo que podrían ser mantenidos con los sistemas tradicionales (2.0 mg/L a 3.0 mg/L), junto con MCRT's grandes, la colonia de microorganismos entrará al modo de ciclo de vida biológico conocido como respiración endógena (ER). En este modo ER, los microorganismos vivos comienzan a oxidar parte de su propia masa celular junto con cualquier materia orgánica nueva que absorben o adsorben de su medio. Esto ayuda a mejorar la reducción de sólidos manteniendo al mismo tiempo una colonia de microorganismos mediante el ajuste de la relación de nutrimento a microorganismo (F/M), para permitir que la velocidad de muerte de los microorganismos sea igual a la velocidad de crecimiento de los microorganismos a través del proceso ER. Otro beneficio del suministro de aireación intensa dentro de este reactor es el consumo de algo de fósforo por parte por los microorganismos. El flujo sale del recipiente 212 (zona de reactor aeróbico #1 ) a través de la línea 239 hacia el recipiente 240 (zona de reactor aeróbico #2-V#2) para tratamiento aeróbico adicional. El contenido en volumen del recipiente 240 se recircula sustancialmente una vez cada dos horas, usando el sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS), que es accionado por la bomba 242. Durante la recirculación del contenido del recipiente 240, se aplica aireación intensa adicional y el nivel de oxígeno disuelto se mantiene sustancialmente a una concentración de 3.0 mg/L o más alta. Manteniendo la concentración de oxígeno disuelto a estos niveles se permite que los microorganismos tengan la capacidad de convertir materia orgánica, incluyendo sin limitación BOD total y también nitrógeno orgánico, primero en amoniaco, después nitrito y finalmente a nitrato. Este proceso reduce las concentraciones de nitrógeno total a compuestos menos nocivos. El flujo sale del recipiente 240 preferiblemente por medio de gravedad a través de la línea 243 hacia la línea 244 antes de entrar a la caja distribuidora de flujo 246 de la zona de clarificación (SB Ciar Inf) para la sedimentación de sólidos de la porción líquida del agua de desecho. Hay que observar que en esta modalidad no se usan los recipientes de reactor aeróbico adicionales descritos en las modalidades anteriores, hasta que el flujo aumenta sustancialmente, requiriendo los reactores aeróbicos adicionales. Conforme el afluente de la línea 244 entra a la caja distribuidora 246 de la zona de clarificación (SB Ciar Inf), el flujo es dividido preferiblemente en cuatro porciones iguales y enviado a cada uno de los cuatro clarificadores (recipientes 214, 216, 218, 220) a través de la línea 248 para el recipiente 214 (clarificador #1 ), a línea 250 para el recipiente 216 (clarificador #2), a línea 252 para el recipiente 218 (clarificador #3), a línea 254 para el recipiente 220 (clarificador #4). La velocidad de flujo se disminuye conforme el flujo entra a cada unos de los clarificadores, permitiendo sedimentar los sólidos en el fondo de cada uno de los clarificadores. Los sólidos sedimentados son descargados entonces de las paredes usando un inductor de concentración de sólidos 256 operado hidráulicamente para el recipiente 214; un inductor de concentración de sólidos 258 operado hidráulicamente para el recipiente 216; un inductor de concentración de sólidos 260 operado hidráulicamente para el recipiente 218; y un inductor de concentración de sólidos 262 operado hidráulicamente para el recipiente 220, permitiendo que los sólidos se espesen adicionalmente antes de ser removidos por medio de cada una de las bombas RAS de clarificador (222, 224, 226, 228) y las líneas RAS (230, 232, 234, 236); y son enviados al recipiente 212 (zona de reactor aeróbico #1 ) para tratamiento adicional. El líquido separado del proceso de clarificación sale del recipiente 214 a través de la línea 264, del recipiente 216 a través de la línea 266, del recipiente 218 a través de la línea 268, y del recipiente 220 a través de la línea 270, y se reúne en la caja de recolección 272 (CB Ciar Eff). El efluente del clarificador sale a través de la línea 274 como el efluente procesado final. Haciendo referencia ahora a las figuras 7a y 7b, se muestra otra modalidad alternativa de la presente invención que utiliza la modalidad de procesamiento alternativo #3 de la presente invención, para proveer las características de nitrificación, desnitrificación y reducción de fósforo en conjunto con el uso de una característica de flujo de tipo alimentación gradual, dando flexibilidad operacional mejorada. El uso de esta modalidad alternativa en conjunto con la modalidad de proceso alternativo #3 sería preferible cuando hay un cambio en las preferencias de alimentación o los parámetros cambian y se necesita mejorar la calidad del efluente. Esto también sería cierto para variaciones de carga de nutriente afluente, mientras que las características de flujo afluente permanecen iguales. La modalidad de procesamiento alternativo #3 de la presente invención es un método de procesamiento que es específico de zona y no específico de recipiente. Para la modalidad de proceso alternativo #3, el afluente es un desecho altamente concentrado que podría contener una alta concentración de NH3, con una alta concentración de TSS y una alta concentración de BOD total, requiriendo nitrificación, desnitrificación y reducción de fósforo según fuera necesario según las concent aciones de afluente de una corriente de desecho de concentraciones industriales. En la modalidad alternativa mostrada en las figuras 7a y 7b, el afluente que contiene sólidos suspendidos y sustancias orgánicos biodegradables, pasa a través de la linea 280 a la caja distribuidora 282 (SB PLT Inf), en donde es dividido enviando 60% del flujo de afluente total hacia el recipiente 284 (zona de acondicionador anaeróbico -V#1 ) a través de la línea 286, 30% del afluente total a través de la linea 288 hacia el recipiente 290 (zona de reactor aeróbico #1 -V#2) y 5% siendo distribuido a través de la línea 292 al recipiente 294 (zona de selector anóxico- V#3), mientras que el otro 5% es distribuido a través de la línea 296 hacia el recipiente 298 (zona de reactor aeróbico #2 - V#4). El recipiente 284 recibe 60% del flujo afluente de la planta y un flujo del recipiente 294 a través de la línea 300 usando la bomba 302 y la línea 304. El contenido en volumen del recipiente 284 se recircula sustancialmente una vez cada dos horas, usando la bomba 306. El recipiente 284 (zona de acondicionador anaeróbico) empieza la primera etapa de incorporación de fósforo de lujo, que es liberación de fósforo biológico (Bio-P). La incorporación de fósforo de lujo se obtiene manteniendo un estado deficiente de oxígeno dentro del recipiente 284. Los niveles de oxígeno disuelto mantenidos en 0.10 mg/L o más bajos causan liberación de Bio-P por parte de los microorganismos. Aunque esta liberación de Bio-P crea un incremento temporal de fósforo, también fuerza a los microorganismos a metabolizar cantidades más grandes de fósforo durante un proceso posterior. El contenido de esta zona es capaz de mantener niveles bajos de oxígeno disuelto mediante la introducción controlada de MLSS de bajo nivel de oxigeno desde el recipiente 294 (zona de selector anóxico) de la línea 300 a través de la bomba 302, y a través de la linea 304 hacia el recipiente 284. Después el flujo continúa a través de la línea 308 hacia el recipiente 290 (zona de reactor aeróbico #1 ) para tratamiento. Como se mencionó arriba, el recipiente 290 recibe 30% del flujo de afluente de la planta a través de la línea 288 y es utilizado como zona de reactor aeróbico #1. Otro flujo que entra a este recipiente viene del recipiente 298 a través de la linea 310 usando la bomba 312, después a través de la línea 314 descargando en el recipiente 290. El flujo del recipiente 298 (zona de reactor aeróbico #2) está en la forma de reciclado de MLSS. Otro flujo que entra el recipiente 290 viene de cada uno de los cuatro recipientes de clarificador (316, 318, 320, 322), en la forma de lodo activado de retorno (RAS) a través de las bombas RAS 324, 326, 328, y 330, y después finalmente a través de las líneas 332, 334, 336 y 338, respectivamente. El contenido en volumen del recipiente 290 es recirculado sustancialmente una vez cada dos horas, usando el sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS) que es accionado por la bomba 340. Durante el procedimiento de recirculación, el contenido del recipiente 284, los sólidos sedimentables, se llegan a solubilizar por medio de desmenuzamiento conforme pasan a través del sistema RCAS del recipiente. El desmenuzamiento ocurre conforme los sólidos dentro de la solución acuosa son procesados a través del sistema RCAS por la acción de vórtice toroidal del sistema RCAS, a fin de ser consumidos mas fácilmente por la población de microorganismos. También se aplica aireación intensa durante el procedimiento de recirculación, de tal modo que el nivel de oxígeno disuelto se mantiene sustancialmente a una concentración de 3.5 mg/L o mayor. Manteniendo la concentración de oxigeno disuelto en estos niveles se permite que las bacterias Nitrosomonas y Nitrobacter, que residen en la colonia de microorganismos, oxiden amoniaco (NH3) a nitrito (N02) y finalmente a nitrato (NO3) respectivamente. Con concentraciones de oxígeno disuelto en esta zona de 3.5 mg/L o mayores, los sólidos suspendidos y otra materia orgánica es descompuesta y oxidada a compuestos más estables. Usando grandes volúmenes de aire atmosférico suministrado por el sistema RCAS y manteniendo el oxígeno disuelto a niveles mas altos (por arriba 3.5 mg/L) de los que se mantendrían con sistemas tradicionales de aireación, junto con MCRT's grandes, la colonia de microorganismos entrará al ciclo de vida biológico conocido como respiración endógena (ER). En este modo ER, los microorganismos vivos empiezan a oxidar parte de su propia masa celular junto con cualquier materia orgánica nueva que absorben o adsorben de su medio. Esto ayuda a reducir los sólidos manteniendo al mismo tiempo una colonia de microorganismos por medio del ajuste de la relación de nutrimento a microorganismo (F/M), para permitir que la velocidad de muerte de la colonia de microorganismos sea igual a la velocidad de crecimiento de la colonia de microorganismos por medio del proceso ER. Otro beneficio del suministro de aireación intensa dentro de este reactor es el mayor consumo de grandes cantidades de fósforo por parte de los microorganismos. La cantidad de fósforo incorporado por los microorganismos es mayor que la cantidad de fósforo que los microorganismos liberan en el recipiente 284 (zona de acondicionador anaeróbico) como se describió arriba. Los microorganismos usan entonces este fósforo recién adquirido para desarrollo de pared celular nueva y otras necesidades de energía. El flujo sale entonces el recipiente 290 (zona de reactor aeróbico #1 ) a través de la línea 342 hacia el recipiente 294 (zona de selector anóxico) para procesamiento adicional. Además del flujo a través de la línea 342 del recipiente 290, el recipiente 294 también recibe un flujo adicional de 5% del afluente de la planta a través de la línea 292. El contenido en volumen de este recipiente es recirculado sustancialmente una vez cada dos horas por la bomba 344. Esta zona de selector anóxico recibe oxígeno elemental unido a moléculas de nitrógeno en la forma de nitrógeno de nitrato (NO3) y nitrógeno de nitrito (NO2), que fueron derivados principalmente del proceso de conversión de amoniaco conocido como nitrificación, que ocurre dentro del recipiente 290 (la zona de reactor aeróbico #1 ). La cantidad de oxigeno disuelto DO en el recipiente 294 es mantenida en la escala de 0.3 mg/L a 0.5 mg/L. Los microorganismos contenidos dentro del agua de desecho del recipiente 294 buscan oxigeno para respirar. Con poco DO disponible, los microorganismos son forzados a usar el oxigeno elemental en el N03 que está enlazado con nitrógeno. Este proceso se denomina comúnmente desnitrificación. Una vez que el enlace entre el nitrógeno y el oxigeno se rompe, los microorganismos consumen el oxígeno elemental para respiración, permitiendo la liberación de nitrógeno a la atmósfera. Los microorganismos utilizan este oxigeno para la respiración necesaria para continuar el consumo de materia orgánica todavía dentro del agua de desecho. Durante esta condición anóxica, ocurre una liberación natural de fósforo por parte de los microorganismos, como una forma de conservar energía durante el tiempo de baja disponibilidad de oxígeno disuelto, pero en cantidades menores de lo que ocurre en el recipiente 284 (zona de acondicionador anaeróbico). Aunque esto crea un incremento de fósforo temporal pero ligero, también fuerza a los microorganismos a metabolizar cantidades más grandes de fósforo en un proceso posterior. El efluente de este proceso continuarla a través de la línea 346 hacia el recipiente 298 (zona de reactor aeróbico #2) para tratamiento adicional. Además del flujo que entra al recipiente 298 (zona de reactor aeróbico # 2) a través de la línea 346, un flujo de 5% del afluente de la planta es provisto al recipiente 298 a través de la línea 296. El contenido en volumen de esta zona es recirculado y aireado intensamente, sustancialmente una vez cada dos horas, usando el sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS) que es accionado por la bomba 348. La oxidación de materia orgánica disuelta y suspendida ocurre en este recipiente manteniendo un nivel de oxígeno disuelto de por lo menos 3.5 mg/L. Las bacterias Nitrosomonas y Nitrobacter, que residen en la colonia de microorganismos, oxidarán nitrógeno orgánico a amoniaco (NH3), después a nitrito (N02) y finalmente a nitrato (N03), respectivamente en este recipiente. Conforme la solución acuosa que contiene la colonia de microorganismos del recipiente 298 es aireada, y aumenta el oxígeno disuelto, los microorganismos también empezarán a consumir fósforo en cantidades más grandes de las necesarias para sostener su vida. La cantidad de fósforo consumido excede con mucho la cantidad de fósforo que los microorganismos liberan hacia la solución acuosa mientras están siendo procesados dentro de los recipientes 284 y 294 (zona de acondicionador anaeróbico y zona de selector anóxico). Esto es lo que se conoce en la industria como "incorporación de fósforo de lujo". Porciones de los MLSS del recipiente 298 son recicladas hacia el recipiente 290 (zona de reactor aeróbico #1 ), a través de la linea 310, usando la bomba 312 y finalmente descargando a través de la línea 314, mientras que el efluente continúa a través de la línea 350 y hacia la línea 352 antes de entrar a la caja distribuidora de flujo 354 de la zona de clarificación (SB Ciar Inf). Conforme el afluente de la línea 352 entra a la caja distribuidora 354 de las zonas de clarificación, preferiblemente el flujo es dividido en cuatro porciones iguales y enviado a cada uno de los cuatro clarificadores (316, 318, 320, 322), a través de la línea 356 para el recipiente 316 (clarificador #1 ), la línea 358 para el recipiente 318 (clarificador #2), la línea 360 para el recipiente 320 (clarificador #3), y la línea 362 para el recipiente 322 (clarificador #4). La velocidad de flujo se disminuye conforme el flujo entra a cada uno de los clarificadores, permitiendo sedimentar los sólidos en el fondo de cada uno de los clarificadores. Los sólidos sedimentados son descargados entonces de las paredes de cada uno de los recipientes de clarificador usando un inductor de concentración de sólidos 364 operado hidráulicamente para el recipiente 316 (clarificador #1 ), inductor de concentración de sólidos 366 operado hidráulicamente para el recipiente 318 (clarificador #2), inductor de concentración de sólidos 368 operado hidráulicamente para el recipiente 320 (clarificador #3), inductor de concentración de sólidos 370 operado hidráulicamente para el recipiente 322 (clarificador #4), permitiendo que los sólidos se espesen mas antes de ser removidos a través de cada una de las bombas RAS de clarificador (324, 326, 328, 330) y las lineas RAS (332, 334, 336 y 338), y enviados al recipiente 290 (zona de reactor aeróbico #1 ) para tratamiento adicional. El liquido separado del proceso de clarificación sale del recipiente 316 (clarificador #1 ) a través de la linea 372, del recipiente 318 (clarificador #2) a través de la línea 374, del recipiente 320 (clarificador #3) a través de la línea 376, y del recipiente 322 (clarificador #4) a través de la línea 378, y se combina en la caja de recolección 380 (CB Ciar Eff). El efluente del clarificador sale a través de la línea 382 como el efluente procesado final. Haciendo referencia ahora a las figuras 8a y 8b, se muestra otra modalidad alternativa de la presente invención que utiliza una modalidad de proceso alternativo #4 para proveer las características de procesamiento de nitrificación y desnitrificación, en conjunto con el uso de una característica de flujo de tipo alimentación gradual. La modalidad de procesamiento alternativo #4 de la presente invención es un método de procesamiento que es específico de zona y no específico de recipiente. Para la modalidad de proceso alternativo #4, el afluente es un desecho altamente concentrado que podría contener una concentración alta de NH3 con una concentración alta de TSS y una concentración alta de BOD total, requiriendo nitrificación y desnitrificación para una reducción de nitrógeno total según fuera necesario por las concentraciones de afluente de una corriente de desechos de concentraciones industriales. Haciendo referencia ahora a las figuras 8a y 8b, se muestra una modalidad alternativa de la presente invención en donde efluente que contiene sólidos suspendidos y sustancias orgánicas biodegradables se pasa, a través de la línea 390, a la caja distribuidora 392 (SB PLT Inf), en donde es dividido enviando 75% del afluente total a través de la línea 394 hacia el recipiente 396 (zona de selector anóxico -V#1 ), 15% del afluente total es dividido por la caja distribuidora 392 a través de la línea 398 hacia el recipiente 400 (zona de reactor aeróbico #1 , V#2), y el restante 10% del afluente total es dividido por la caja distribuidora 398 a través de la línea 402 hacia recipiente 404 (zona de reactor aeróbico #2, V#3). El recipiente 396 (V#1 ) se usa como una zona de selector anóxico recibiendo 75% del afluente a través de la línea 394. Un flujo adicional en la forma de reciclado de MLSS es recibido del recipiente 404 (V#3) a través de la línea 406, la bomba 408 y la línea 410. El oxígeno disuelto en el recipiente 396 se mantiene a un nivel por debajo de 0.5 mg/L para desnitrificación. El recipiente 396 es rico en microorganismos aerobios y oxígeno combinado en la forma de nitrato recibido del recipiente 404. Con los niveles de oxígeno disuelto en la escala de 0.5mg/L, los microorganismos aerobios son forzados a usar nitrato para respirar, siendo así usados con la finalidad de desnitrificación del agua de desecho antes de continuar el procesamiento adicional. El flujo de afluente recibido a través de la línea 390 es rico en nutrientes, mientras que el flujo recibido a través de la línea 410 del recipiente 404 es rico en nitrato y microorganismos. Por lo tanto, alimentando gradualmente una porción del flujo de afluente a este recipiente, la carga orgánica que entra a la planta se puede aumentar sin alteraciones del diseño actual de la modalidad de aparato preferido de la presente invención. El contenido en volumen del recipiente 396 es recirculado una vez cada dos horas por la bomba 412. El flujo sale del recipiente 396 a través de la línea 414 hacia el recipiente 400 para tratamiento adicional. El recipiente 400 (V#2) es usado como una zona de reactor aeróbico #1 , recibiendo 15% del flujo de afluente total a través de la línea 398 y fluye desde el recipiente 396 a través de la línea 414. Flujo adicional viene de cada uno de los clarificadores (416, 418, 420, 422) en la forma de lodo activado de retorno (RAS). El contenido en volumen de este recipiente es recirculado sustancialmente una vez cada dos horas, usando el sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS) que es accionado por la bomba 424. Durante el procedimiento de recirculación, el contenido del recipiente 400, los sólidos sedimenta as, se llegan a solubilizar por medio de desmenuzamiento conforme pasan a través del sistema RCAS de la zona. El desmenuzamiento ocurre conforme los sólidos dentro de la solución acuosa son procesados a través del sistema RCAS por la acción de vórtice toroidal del sistema RCAS, a fin de ser consumidos mas fácilmente por la población de microorganismos. También se aplica aireación intensa durante el procedimiento de recirculación, de tal modo que el nivel de oxígeno disuelto se mantiene sustancialmente a una concentración de 3.5 mg/L o mayor. Manteniendo la concentración de oxígeno disuelto en estos niveles se permite que las bacterias Nitrosomonas y Nitrobacter, que residen en la colonia de microorganismos, oxiden amoniaco (NH3) a nitrito (NO2) y finalmente a nitrato (N03) respectivamente. Las personas familiarizadas con la técnica conocen este proceso como nitrificación. Con concentraciones de oxígeno disuelto en esta zona de 3.5 mg/L o mayores, los sólidos suspendidos y otra materia orgánica son descompuestos y oxidados a compuestos más estables. Esta descomposición inicial de materia orgánica es la descomposición de materia orgánica de formas más complejas a formas más simples, principalmente mediante la acción de digestión de bacterias aeróbicas. Usando grandes volúmenes de aire atmosférico suministrado por el sistema RCAS y manteniendo el oxígeno disuelto a niveles mas altos (por arriba de 3.5 mg/L) de los que se mantendrían con sistemas tradicionales de aireación, junto con MCRT's grandes, la colonia de microorganismos entrará al ciclo de vida biológico conocido como respiración endógena (ER). En este modo ER, los microorganismos vivos empiezan a oxidar parte de su propia masa celular junto con cualquier materia orgánica nueva que absorben o adsorben de su medio. Esto ayuda a reducir los sólidos manteniendo al mismo tiempo una colonia de microorganismos por medio del ajuste de la relación de nutrimento a microorganismo (F/M), para permitir que la velocidad de muerte de la colonia de microorganismos sea igual a la velocidad de crecimiento de la colonia de microorganismos por medio del proceso ER. El flujo sale del recipiente 400 (zona de reactor aeróbico #1 ) a través de la línea 426 hacia el recipiente 404 (zona de reactor aeróbico #2, V#3). Un 10% adicional del flujo de afluente entra el recipiente 404 (V#3) desde la caja distribuidora 392 (SB PLT Inf) a través de la línea 402. El contenido en volumen del recipiente 404 es recirculado y aireado intensamente, sustancialmente una vez cada dos horas, utilizando el sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS) que es accionado por la bomba 428. Durante la recirculación del contenido del recipiente 404, los sólidos sedimentables se llegan a solubilizar más por medio de desmenuzamiento a través del bombeo de recirculación de la zona, a fin de ser consumidos por la población de microorganismos. También es aplicada aireación intensa durante la recirculación, de tal modo que el nivel de oxigeno disuelto se mantiene sustancialmente a una concentración de 3.0 mg/L o mayor. Las bacterias Nitrosomonas y Nitrobacter, que residen en la colonia de microorganismos, oxidarán nitrógeno orgánico a amoniaco (NH3), después a nitrito (NO2) y finalmente a nitrato (N03) respectivamente en esta zona. Manteniendo la concentración de oxígeno disuelto a niveles por arriba de 3.5 mg/L, se permite que la colonia de microorganismos tenga la capacidad de convertir materia orgánica, incluyendo sin limitación BOD total adicional, junto con nitrógeno orgánico adicional, primero a amoniaco, después a nitrito y finalmente a nitrato y otros compuestos menos nocivos. Este proceso reduce las concentraciones de nitrógeno total liberado al medio acuoso por medio del proceso de desnitrificación. El oxígeno disuelto en el recipiente 404 (zona de reactor aeróbico #2) mantiene una concentración de por lo menos 3.5 mg/L para asegurar descomposición completa y oxidación de los nutrientes orgánicos dentro de la corriente de desecho. Porciones del contenido del recipiente 404 son redoladas al recipiente 396 (zona de selector anóxico) en la forma de reciclado de MLSS en la línea 406, usando la bomba 408, y finalmente a través de la línea 410. Los MLSS, que son ricos en microorganismos aerobios y oxígeno combinado, se desnitrifican en el recipiente 396 antes de retornar al los recipientes 400, 404, para tratamiento continuo de los nutrientes remanentes. El efluente de estos procesos sale del recipiente 404 a través de la línea 430 hacia la línea 432 para el proceso de clarificación. Conforme el afluente de la línea 432 entra a la caja distribuidora 434 de la zona de clarificación (SB Ciar Inf), el flujo es dividido preferiblemente en cuatro porciones iguales y enviado a cada uno de los cuatro clarificadores (416, 418, 420, 422), a través de la línea 436 para el recipiente 416 (clarificador #1 ), la línea 438 para el recipiente 418 (clarificador #2), la línea 440 para el recipiente 420 (clarificador #3), y la línea 442 para el recipiente 422 (clarificador #4). La velocidad de flujo es disminuida conforme el flujo entra a cada uno de los clarificadores, permitiendo que los sólidos se sedimenten en el fondo de cada uno de los clarificadores. Los sólidos sedimentados son descargados entonces de las paredes cónicas usando un inductor 444 de concentración de sólidos operado hidráulicamente, para el recipiente 416; un inductor 446 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 418; un inductor 448 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 420; y un inductor 450 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 422, permitiendo que los sólidos se espesen mas antes de ser removidos a través de cada una de las bombas RAS de los clarificadores (452, 454, 456, y 458) y las líneas RAS (460, 462, 464 y 466); y son regresados al recipiente 400 (zona de reactor aeróbico #1 ) para tratamiento adicional. El líquido separado del proceso de clarificación sale del recipiente 416 a través de la línea 468, del recipiente 418 a través de la línea 470, del recipiente 420 a través de la línea 472, y del recipiente 422 a través de la línea 474, y se reúne en la caja de recolección 476 (CB Ciar Eff). Este efluente de clarificador sale a través de la línea 478 como el efluente procesado final. La modalidad alternativa representada en las figuras 9a y 9b no muestra las lineas, recipientes y equipo utilizados en la modalidad preferida de aparato. Sin embargo, se muestran todas las líneas, recipientes y equipo utilizados requeridos para procesar el flujo de agua de desecho usando la modalidad alternativa de proceso #4. Haciendo referencia ahora a las figuras 9a y 9b, se muestra una modalidad alternativa de aparato de la presente invención, que utiliza la modalidad alternativa de proceso #5 de la presente invención, para proveer las características de procesamiento de nitrificación en conjunto con el uso de una característica de flujo de tipo alimentación gradual. La modalidad alternativa de procesamiento #5 de la presente invención es un método de procesamiento que es específico de zona y no específico de recipiente. Para la modalidad alternativa de proceso #5, el afluente es representado como un desecho altamente concentrado que podría contener una concentración alta de NH3, con una concentración alta de TSS y una concentración alta de BOD total, requiriendo al mismo tiempo nitrificación conforme sea necesario según las concentraciones de afluente de una corriente de desecho de concentraciones industriales. En la presente modalidad alternativa de las figuras 9a y 9b, el afluente, que contiene sólidos suspendidos y sustancias orgánicas biodegradables, pasa a través de la línea 500 a la caja distribuidora 502 (SB PLT Inf), en donde es dividido. El 50% del flujo de afluente total es provisto al recipiente 504 (zona de reactor aeróbico #1 -V#1 ) a través de la línea 506; 30% del flujo de afluente total es dividido por medio de la caja distribuidora 502 (SB PLT Inf) a través de la línea 508 hacia el recipiente 510 (zona de reactor aeróbico #2 -V#2) y el 20% restante del afluente es dividido por la caja distribuidora 502 (SB PLT Inf) a través de la línea 512 al recipiente 532 (zona de reactor aeróbico #3 -V#3). Como se indicó arriba, el recipiente 504 es usado como zona de reactor aeróbico #1 , recibiendo 50% del flujo de afluente total. Flujos adicionales vienen de cada uno de los clarificadores (516, 518, 520, 522) en la forma de lodo activado de retorno (RAS). El contenido en volumen del recipiente 504 es recirculado sustancialmente una vez cada dos horas, usando el sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS) que es accionado por la bomba 524. Durante el procedimiento de recirculación, el contenido del recipiente 504, los sólidos sedimentares, se llega a solubilizar por medio de desmenuzamiento conforme pasa a través del sistema RCAS del recipiente. El desmenuzamiento ocurre conforme los sólidos dentro de la solución acuosa son procesados a través del sistema RCAS por la acción de vórtice toroidal del sistema RCAS, a fin de llegar a ser consumidos más fácilmente por la población de microorganismos. También se aplica aireación intensa durante el procedimiento de recirculación, de tal manera que el nivel de oxígeno disuelto se mantiene sustancialmente a una concentración de 3.5 mg/L o más alta. Manteniendo la concentración de oxígeno disuelto en estos niveles, se permite que las bacterias Nitrosomas y Nitrobacter, que residen en la colonia de microorganismos, oxiden amoniaco (NH3) a nitrito (N02) y finalmente a nitrato (N03), respectivamente. Las personas familiarizadas con la técnica conocen este proceso como nitrificación. Con niveles de concentración de oxígeno disuelto en esta zona de 3.5 mg/L o mayores, los sólidos suspendidos y otra materia orgánica, incluyendo sin limitación BOD carbonáceo, son descompuestos y oxidados a compuestos más estables. Esta descomposición inicial de materia orgánica, que es la descomposición de materia orgánica de formas más complejas a formas más simples, ocurre principalmente mediante la acción de digestión de bacterias aeróbicas. Usando grandes volúmenes de aire atmosférico suministrado por el sistema RCAS y manteniendo el oxígeno disuelto a niveles mas altos (por arriba de 3.5 mg/L) de los que se mantendrían con los sistemas tradicionales de aireación, junto con MCRT's grandes, la colonia de microorganismos entrará al ciclo de vida biológico conocido como respiración endógena (ER). En este modo ER, los microorganismos vivos empiezan a oxidar parte de su propia masa celular junto con cualquier materia orgánica nueva que absorben o adsorben de su medio. Esto ayuda a reducir los sólidos manteniendo al mismo tiempo una colonia de microorganismos por medio del ajuste de la relación de nutrimento a microorganismo (F/M), para permitir que la velocidad de muerte de la colonia de microorganismos sea igual a la velocidad de crecimiento de la colonia de microorganismos por medio del proceso ER. Otro beneficio de la aireación intensa dentro de este recipiente es el consumo de algo de fósforo por los microorganismos. El flujo sale del recipiente 504 (la zona de reactor aeróblco #1 ) a través de la línea 526 y es provisto al recipiente 510 para tratamiento aeróbico adicional. El flujo entra al recipiente 510 desde el recipiente 504 junto con 30% del flujo de afluente de la planta, que es provisto por la línea 508. El recipiente 510 es usado como una zona de reactor aeróbico #2. El contenido en volumen de este recipiente es recirculado sustancialmente una vez cada dos horas, usando el sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS) que es accionado por la bomba 528. Durante el procedimiento de recirculación, el contenido del recipiente 510 (la zona de reactor aeróbico #2), los sólidos sedimentables, se llega a solubilizar por medio de desmenuzamiento conforme pasa a través del RCAS. Otro beneficio del sistema RCAS del recipiente 510 (zona de reactor aeróbico #2) es que se aplica aireación intensa adicional y el nivel de oxígeno disuelto se mantiene sustancialmente a una concentración de 3.5 mg/L o mayor. Manteniendo la concentración de oxígeno disuelto en estos niveles, se da a la colonia de microorganismos la capacidad de convertir materia orgánica, incluyendo sin limitación BOD total. El nitrógeno orgánico también es convertido, primero a amoniaco, después a nitrito y finalmente a nitrato. Este proceso reduce las concentraciones de nitrógeno total y BOD total a compuestos menos nocivos. Una vez más, los microorganismos consumen cantidades adicionales de fósforo, reduciendo las concentraciones de fósforo en el sistema. El flujo sale del recipiente 510 (zona de reactor aeróbico #2) a través de la línea 530 y es provisto al recipiente 532 (zona de reactor aeróbico #3). El flujo también entra al recipiente 532 desde la caja distribuidora 502 (10% del flujo de afluente de la planta a través de la línea 512). El contenido en volumen del recipiente 532 es recirculado sustancialmente una vez cada dos horas, usando el sistema de aireación de conducto de recirculación (RCAS), que es accionado por la bomba 534. Durante el procedimiento de recirculación, el contenido del recipiente 532, los sólidos sedimentables, se llegan a solubilizar por medio de desmenuzamiento conforme pasan a través del sistema RCAS. Otro beneficio del sistema RCAS del recipiente 532 es la aireación intensa adicional que se aplica y el nivel de oxigeno disuelto se mantiene sustancialmente a una concentración de 3.5 mg/L o mayor. Manteniendo la concentración de oxígeno disuelto en estos niveles, da a la colonia de microorganismos la capacidad de convertir materia orgánica, incluyendo sin limitación BOD total. Este proceso reduce las concentraciones de BOD total a compuestos menos nocivos. Una vez más, inevitablemente, los microorganismos consumen cantidades adicionales de fósforo. El flujo sale del recipiente 532 por gravedad a través de la línea 536 hacia la línea 538, antes de entrar a la caja distribuidora de flujo 540 de la zona de clarificación (SB Ciar Inf), para la sedimentación de la porción de sólidos de la porción de líquido del agua de desecho. Conforme el afluente de la linea 538 entra a la caja distribuidora
540 de la zona de clarificación (SB Ciar Inf), el flujo es dividido preferiblemente en cuatro porciones iguales y enviado a cada uno de los cuatro clarificadores (516, 518, 520, 522), a través de la línea 542 para el recipiente 516 (clarificador #1 ), la linea 544 para el recipiente 518 (clarificador #2), la línea 546 para el recipiente 520 (clarificador #3) y la línea 548 para el recipiente 522 (clarificador #4). La velocidad de flujo se disminuye conforme el flujo entra a cada uno de los recipientes de clarificador, permitiendo que los sólidos se sedimenten en el fondo de cada uno de los recipientes de clarificador. Los sólidos sedimentados son descargados entonces de las paredes cónicas por medio del inductor 550 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 516 (clarificador #1 ), del inductor 552 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 518 (clarificador #2), del inductor 554 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 520 (clarificador #3), y del inductor 556 de concentración de sólidos operado hidráulicamente para el recipiente 522 (clarificador #4), permitiendo que los sólidos se espesen más antes de ser removidos a través de cada una de las bombas RAS de clarificador (558, 560, 562, 564) y las líneas RAS (566, 568, 570, 572), y son enviados al recipiente 504 (zona de reactor aeróbico #1 ) para procesamiento adicional. El líquido separado del proceso de clarificación sale del recipiente 516 a través de la línea 574, del recipiente 518 a través de la línea 576, del recipiente 520 a través de la línea 578, y del recipiente 522 a través de la línea 580, y se reúne en la caja de recolección 582 (CB Ciar Eff). El afluente del clarificador sale a través de la línea 584 como el efluente procesado final.
Sistema de aireación de recirculación (RCAS) Haciendo referencia ahora a la figura 14, se muestra uno de los principales componentes del proceso de tratamiento de agua de desecho de reducción de sólidos mejorada de la presente invención. El RCAS es un medio eficiente de desmenuzamiento, mezclado, agitación, circulación, aireación, homogeneización y saturación de agua de desecho, empleando cada uno de ellos conforme se requiera. El RCAS es un tipo de sistema de transporte de conducto que toma el contenido de un recipiente por medio de una bomba mecánica, creando un flujo de alta velocidad del contenido del recipiente a través de un inyector diferencial, que está localizado preferiblemente en la porción exterior de cada uno de los recipientes para facilidad de mantenimiento. El aire que pasa a través del inyector diferencial se inyecta al flujo de tratamiento de agua de desecho, que es retornado entonces de regreso al recipiente. Conforme el contenido del recipiente pasa a través del sistema RCAS, ocurre un desmenuzamiento de sólidos orgánicos de tal manera que los sólidos orgánicos se solubilizan y homogeneizan para su digestión más fácil por los microorganismos. Otro beneficio del sistema RCAS es la destrucción de microorganismos patógenos por medio de la acción de vórtice toroidal en la descarga del dispositivo (inyector/mezclador/aireador en línea), creando agitación. El RCAS incluye un conducto lateral de succión, 600, acoplado al lado de succión de una bomba 602, un conducto lateral de descarga, 604, que contiene dentro del mismo un inyector/mezclador/aireador en línea, 606, tal como el que se describe en la patente de E.U.A. No. 5,893,641 (cuya descripción completa se incorpora aquí como referencia), un conducto 608 de fuente de suministro de aire/oxígeno, y un conducto de suministro 610. La bomba 602 evacúa el agua de desecho del recipiente 612 que contiene solución acuosa, suministrándola a través del conducto 600 al aireador 606 para mezclado, aireación y agitación. El agua de desecho es regresada entonces al recipiente 612 a través del conducto 610, en donde es liberado el exceso de aire atmosférico que es atrapado dentro de las burbujas que viajan junto con el agua de desecho dentro del conducto 610, causando una aireación secundaria, agitación y efecto de mezclado para el agua de desecho contenida dentro del recipiente 612. Durante el recorrido del agua de desecho, pasa a través de un aireador 606, como se muestra en la figura 14, en donde el aire atmosférico es extraído por vacío (efecto Venturí). El agua de desecho y el aire atmosférico se mezclan en la descarga del aireador en línea 608, y mientras son encapsulados en el conducto 610, saturan con oxígeno el agua de desecho. El aireador 606 puede ser el aireador mostrado en la patente de E.U.A. No. 5,893,641 , o cualquier otro dispositivo aireador de acción similar, por ejemplo cualquiera de los aireadores mostrados en la solicitud pendiente de PCT No. Serie PCT/US01/1 936, o la solicitud de E.U.A. No. Serie 09/547,447, cuyas descripciones completas se incorporan aquí como referencia. El agua de desecho mixta saturada con oxígeno viaja a través del conducto 610 y después es descargada de regreso al recipiente 612.
Llevadas junto con el agua de desecho saturada dentro del conducto 610, están las burbujas de aire atmosférico en exceso que fueron inyectadas en la corriente de agua de desecho, por la cantidad requerida para la saturación completa del agua de desecho que viaja dentro del conducto 610, o en mayor cantidad. Cuando el exceso de aire es descargado del conducto 610 hacia el recipiente junto con el agua de desecho saturada, el exceso de aire se convierte en una fuente de aire adicional suministrado al contenido del recipiente 612, y con ello fomenta el proceso de aireación de todo el contenido del recipiente, suministrando oxígeno adicional para ser absorbido por el contenido hasta ahora no recirculado del recipiente. Un flujo alternativo de todo o parte del agua de desecho a través del conducto 614, permitirla tener disponibles controles adicionales para disminuir la aireación mientras se continúa con las capacidades de mezclado del sistema. Bajo ciertas condiciones se pueden producir presiones agregando resistencia a los conductos de suministro, con restricciones o pérdidas de fricción (es decir, reducciones de tamaño de conductos), accesorios, válvulas, boquillas, etc. Para algunas condiciones del conducto 610, por ejemplo en caso de requerimientos de tamaño específicos de conducto, requerimientos de longitud específica de conducto, en donde la instalación del sistema RCAS sea limitada a parámetros confinados que no cumplen los requerimientos de diseño para los procesos de aireación o mezclado, se pueden producir presiones inducidas dentro del conducto 610 que proveerían compensación para el medio dentro del conducto 610. Estas compensaciones de diseño del conducto 610 igualarían las características de un conducto de diámetro, longitud o presión diferentes buscadas, contenidas dentro de dicho conducto a fin de suministrar el criterio de aireación específica deseada. Las compensaciones que se contemplarían están representadas por la adición de válvulas, accesorios, mezcladores en línea, una reducción o aumento del diámetro del conducto, o la inclusión de una restricción, tal como un orificio en el conducto 610. Por medio de los eventos de recirculación, capacidades de transferencia de oxígeno y creación de microburbujas por el sistema RCAS, se obtiene una reducción del consumo de energía sobre los sistemas tradicionales de aireación que utilizan sopladores y compresores. Estas eficiencias del RCAS permiten a la presente invención usar un rastro más pequeño para diseño total de planta.
Burbujas La aireación de una solución acuosa es importante para la digestión aeróbíca de nutrientes biológicos. Mientras más pequeña sea la burbuja, mayor será la actividad de digestión aeróbíca de la bacteria y otros microorganismos, debido a la respiración de oxígeno disuelto fácilmente accesible. Con estos dos hechos en mente, la mejor forma posible de suministro de burbujas es la de microburbujas. Estas son provistas por el sistema RCAS de la presente invención. Los procesos oxidativos biológicos y químicos en medios acuosos están limitados por la baja solubilidad de oxígeno en el agua. Esta limitación física definida por la ley de Henry indica que cuando la temperatura se mantiene constante, la cantidad de un gas que se disuelve en un líquido es proporcional a la presión ejercida por el gas sobre el líquido. En el uso del sistema RCAS, la presión del gas y del líquido se incrementan mas allá de la presión atmosférica a fin de aumentar la cantidad de oxígeno gaseoso disponible para ser disuelto en el agua de desecho. La solubilidad de oxígeno en agua pura es solo de aproximadamente 10 partes por millón (ppm) a temperatura ambiente y a una presión atmosférica. Para la mayoría de los bioprocesos aeróbicos, el oxigeno disuelto es consumido rápidamente, de tal manera que su reposición se convierte en el factor que limita la velocidad del proceso. Por lo tanto, un componente muy crítico de un diseño de bioproceso es el medio para la transferencia de masa de oxígeno hacia la fase líquida del proceso. Para un cultivo de bacterias que respira activamente se debe reemplazar el oxígeno en el medio líquido conforme sea necesario, a una velocidad suficiente para cubrir la demanda de oxígeno de las bacterias. Con el sistema RCAS usado en la presente invención, el oxígeno disuelto es repuesto a una velocidad que sobrepasa la demanda de oxígeno de las bacterias. Típicamente, el agua es aireada suministrando superficies de contacto entre las fases gaseosa y líquida. Esto se puede hacer introduciendo una fuente de oxígeno en una fase líquida en masa o haciendo fluir agua dispersa a través de una fase gaseosa en masa (aire). Sin considerar si la fase gaseosa o líquida domina el proceso de oxigenación, la transferencia de masa de oxígeno, u otro gas, es realizada introduciendo burbujas de gas en la fase líquida. La eficiencia de la transferencia de masa gas-líquido depende en gran medida de las características de las burbujas. El comportamiento de la burbuja afecta los siguientes parámetros de transferencia de masa: (a) Transferencia de oxígeno desde el interior de la burbuja hasta la interfase gas-líquido; (b) Movimiento de oxígeno a través de la interfase gas-líquido; (c) Difusión de oxígeno a través de la película relativamente estancada que rodea la burbuja. Generalmente se está de acuerdo en que una propiedad más importante de las burbujas de aire en un bioproceso es su tamaño. Para un volumen dado de gas, se provee más área interfacial entre la fase gaseosa y la fase líquida si el gas se dispersa en muchas burbujas pequeñas en lugar de unas cuantas burbujas grandes. Se ha visto que las burbujas pequeñas, 1-3 mm, tienen las siguientes propiedades benéficas, no compartidas por las burbujas más grandes. Las burbujas pequeñas de gas se elevan más lentamente que las burbujas grandes, dando más tiempo a un gas para disolverse en la fase acuosa. Esta propiedad es referida como retención de gas; las concentraciones de oxígeno en agua pueden ser más del doble de los límites de solubilidad de la ley de Henry. Por ejemplo, después de llegar a un límite de saturación de 10 ppm de oxígeno, estarían disponibles por lo menos otras 10 ppm de oxígeno dentro de burbujas pequeñas para reponer el oxígeno. Una vez que se ha formado una burbuja, la principal barrera para la transferencia de oxígeno a la fase líquida es la película líquida que rodea la burbuja. Estudios de ingeniería bioquímica han concluido que el transporte a través de esta película se convierte en el paso limitativo de velocidad en el proceso completo, y controla la velocidad general de transferencia de masa. Sin embargo, conforme las burbujas se hacen más pequeñas, este grosor de película líquida disminuye de tal modo que la transferencia de gas hacia la fase líquida en masa ya no es impedida. Cuando se introduce aire por medio de un vacio, como con el sistema RCAS, a una velocidad y un volumen iguales al flujo de una solución acuosa a través de una bomba, ocurre la formación de microburbujas. Estas microburbujas tienen el tamaño necesario para permanecer en suspensión por la acción de retención de gas, aumentando así la concentración de oxígeno disuelto más allá de las necesidades de las bacterias.
Singularidad de la invención (1 ) La presente invención opera en escalas de procesamiento biológico que difieren de los sistemas tradicionales de tratamiento de agua de desecho.
La presente invención utiliza un tiempo medio de residencia celular (MCRT) que varía de 30 días a más de 150 días, mientras que los sistemas tradicionales no pueden obtener tan alta residencia. La relación de alimento a microorganismo (F/M) sostenida por la presente invención, sosteniendo sus valores de eficiencia, está sustancialmente en la escala de 0.05 a 0.80, contra una escala de proporción restringida registrada con varios sistemas tradicionales. La presente invención utiliza una planta de tratamiento de agua de desecho con un diseño único, a fin de tratar la porción BOD total del agua de desecho usando menos energía con la operación de procesamiento de la planta. Este tratamiento está diseñado para reducir significativamente, si no eliminar, todos los sólidos bíodegradables. El proceso único es capaz de desempeñarse a tan eficiente nivel debido a la efectividad del procesamiento de aireación y recirculación introducido en todos los ciclos de tratamiento. Un objetivo del diseño de una planta tradicional de tratamiento de agua de desecho es remover físicamente tanto material sólido del flujo afluente como sea posible, y finalmente desechar o consumir los sólidos removidos del sistema de tratamiento fuera del terreno. El resto del agua de desecho es tratado por varios medios a grados variables de limpieza, satisfaciendo apropiadamente los niveles requeridos para la descarga. (2) La presente invención utiliza un diseño de recipiente de clarificación con un fondo cónico de recipiente, en el cual se recogen los sólidos sedimentados sin el uso de medios mecánicos para concentrar los sólidos sedimentados. El agua de desecho dentro del recipiente se pone a girar a una velocidad suficientemente baja para ocasionar sedimentación del lodo, pero sin dar la oportunidad de que el lodo se adhiera al costado del fondo cónico. La velocidad de los sólidos en rotación permanece suficientemente baja para dejarlos sedimentar y no permanecer en suspensión. Esto se realiza por medio de un sistema de inducción acumulador de sólidos usado en el clarificador para un recorrido rotacional controlado del líquido de los recipientes. Un clarificador tradicional tiene un dispositivo mecánico para transportar el lodo hacia el área de sumidero de la bomba de lodo para remoción. El medio mecánico consiste de un motor, reductor de engrane, brazo de rastra, barredoras de paleta y raspador y un brazo desnatador. (3) La presente invención (en la modalidad preferida de aparato) utiliza sustancialmente construcción y equipamiento de recipiente típicos. Esto permite cambios en la utilización del recipiente para diferentes procesos. Todos los recipientes son sustancialmente del mismo tamaño y forma para poder usarlos como una sola zona de procesamiento. Un ejemplo de uso de una sola zona de procesamiento sería el uso de todos los recipientes como reactores aeróbicos durante procedimientos de arranque. Todos los recipientes están sustancialmente entubados igual y tienen sustancialmente las mismas capacidades (si así se desea). El sistema tiene capacidades de redundancia integradas pues cualquiera de los recipientes, siendo del mismo tamaño y forma, se puede usar para cualquier proceso, lo que es deseable durante el tiempo de mantenimiento. La configuración de recipiente y tubería es tal que cualquier zona de procesamiento puede ser expandida incrementalmente solo duplicando un recipiente y entubado del proceso conforme sea necesario para satisfacer la función y/o los requisitos de permiso de descarga. Con la configuración de tubería y recipiente se tienen tolerancias disponibles para elegir una utilización de procesamiento de recipiente con poco o ningún corte operacional. Simples cambios de válvulas hacen esto posible. (4) La presente invención utiliza la velocidad, volumen y dirección de flujo del sistema RCAS, y su punto de descarga hacia el recipiente, para regular la velocidad rotacional y el tiempo de recorrido para mezclar y/o sedimentar los sólidos en cada zona. Por ejemplo, un reactor aeróbico podría ser convertido en un digestor aeróbico, de la siguiente manera: Aislando el reactor aeróbico del sistema y aireando el contenido, reteniendo al mismo tiempo el contenido para digestión completa de sólidos. Reduciendo la velocidad rotacional en el selector anóxico a fin de permitir que los sólidos se sedimenten para su transferencia al acondicionador anaeróbico. Reduciendo la velocidad rotacional en el acondicionador anaeróbico a fin de permitir que los sólidos se sedimenten para su transferencia al digestor aeróbico.
Reteniendo el contenido del digestor aeróbico mientras se airea, a fin de casi completar la digestión de materia orgánica. Deteniendo la acción de digestión aeróbica, dejando sedimentar cualquier materia inorgánica en el fondo cónico, y después removiendo cualquier materia inorgánica para desecho. Iniciando el proceso una vez más para continuar la digestión de sólidos orgánicos. Al terminar toda la digestión orgánica, el digestor aeróbico se puede volver a poner en servicio como un reactor aeróbico. (5) La presente invención reduce el número de organismos patógenos dentro del agua de desecho mediante el uso del sistema RCAS. Esto ocurre conforme la turbulencia y agitación dentro del vórtice toroidal del dispositivo de RCAS crea una acción violenta, desviando la membrana celular de bacterias como E. coli y coliformes fecales, permitiendo que los receptores de electrones de las bacterias sean usados por oxigeno, que entonces oxida las bacterias matándolas. Aunque se han descrito aquí modalidades ilustrativas de la presente invención con referencia a los dibujos anexos, se entiende que la invención no está limitada a estas modalidades precisas, y que una persona con conocimientos medios en la materia puede efectuar otros cambios y modificaciones sin apartarse del alcance o espíritu de la invención. Por ejemplo, los recipientes de procesamiento cuadrados o rectangulares que tienen fondos planos o inclinados, como es el caso de los recipientes tradicionales de procesamiento, se pueden usar con efectividad en el sistema RCAS. El proceso biológico de la presente invención funciona con suficiente circulación, agitación, aireación y homogeneización aparte del sistema RCAS.
Claims (16)
1.- Un procedimiento para el tratamiento de una solución acuosa que contiene desechos, que comprende los pasos de: proveer una corriente de agua de desecho afluente a una zona de acondicionador anaeróbico dentro de la cual sólidos totales acuosos son recirculados, mezclados y mantenidos en suspensión; proveer sólidos mixtos suspendidos en solución de bajo nivel de oxígeno de una zona de selector anóxico a la zona de acondicionador anaeróbico, para mantener un nivel bajo de oxígeno disuelto dentro de la zona de acondicionador anaeróbico; proveer un flujo de salida de la zona de acondicionador anaeróbico a una primera zona de reactor aeróbico, el flujo de salida de la zona de acondicionador anaeróbico siendo mezclado en la primera zona de reactor aeróbico con lodo activado de retomo de una zona de clarificación, por medio de lo cual el contenido de la primera zona de reactor aeróbico es recirculado y aireado, y por medio de lo cual los sólidos sedimentables presentes en el contenido de la primera zona de reactor aeróbico son fraccionados, descomponiendo y oxidando los sólidos y otra materia orgánica, y acumulando sólidos inertes; descargar los sólidos inertes acumulados de la primera zona de reactor aeróbico; proveer un flujo de salida de una solución acuosa de la primera zona de reactor aeróbico a la zona de selector anóxico, en donde la solución acuosa en la zona de selector anóxico 104 es recirculada y mezclada; transferir una primera porción de la solución acuosa de la zona de selector anóxico, correspondiente a los sólidos mixtos suspendidos en solución de bajo nivel de oxigeno, a la zona de acondicionador anaeróbico, y una segunda porción de la solución acuosa de la zona de selector anóxico a una segunda zona de reactor aeróbico; recircular y airear solución acuosa contenida en la segunda zona de reactor aeróbico, por medio de lo cual los sólidos sedimentables se fraccionan descomponiendo y oxidando sólidos suspendidos y otra materia orgánica; proveer una primera porción de la solución acuosa de la segunda zona de reactor aeróbico a la primera zona de reactor aeróbico; proveer una segunda porción de la solución acuosa de la segunda zona de reactor aeróbico a la zona de clarificación, para sedimentar o separar sólidos de la solución acuosa contenida en la misma; proveer los sólidos sedimentados o separados de la zona de clarificación que corresponden a lodo activado de retorno, a la primera zona de reactor aeróbico; proveer solución acuosa de la zona de clarificación a la zona de filtración para sedimentar o separar sólidos de la solución acuosa provista a la misma; y transferir una porción de liquido de un flujo de salida de la zona de filtración a un receptáculo de descarga, y la porción de sólidos sedimentados o separados del flujo de salida de la zona de filtración a la corriente afluente de agua de desecho para reprocesamiento.
2.- Un procedimiento para el tratamiento biológico de una solución acuosa que contiene desechos para reducir el material orgánico, nitrógeno y fósforo, que comprende los pasos de: proveer una corriente 105 afluente de agua de desecho que incluye microorganismos, a una zona de acondicionador anaeróbico dentro de la cual sólidos totales acuosos son recirculados, mezclados y mantenidos en suspensión, en donde es realizada una primera etapa de incorporación de fósforo de lujo regulando un flujo de los sólidos mixtos suspendidos en solución de bajo nivel de oxígeno, de una zona de selector anóxico a la zona de acondicionador anaeróbico, para mantener un nivel bajo de oxígeno disuelto dentro de la zona de acondicionador anaeróbico; proveer un flujo de salida de la zona de acondicionador anaeróbico a una primera zona de reactor aeróbico, el flujo de salida de la zona de acondicionador anaeróbico siendo mezclado en la primera zona de reactor aeróbico con lodo activado de retorno recibido de una zona de clarificación, por medio de lo cual el contenido de la primera zona de reactor aeróbico es recirculado y aireado y con ello ocurre nitrificación, y los sólidos sedimentares presentes en el contenido de la primera zona de reactor aeróbico se fraccionan, descomponiendo y oxidando sólidos suspendidos y otra materia orgánica junto con un mejoramiento de una segunda etapa de incorporación de fósforo de lujo y acumulación de sólidos inertes; descargar los sólidos inertes acumulados de la primera zona de reactor aeróbico; proveer un flujo de salida de la solución acuosa de la primera zona de reactor aeróbico a la zona de selector anóxico, en donde la solución acuosa en la zona de selector anóxico es recirculada y mezclada, y haciendo que exista un medio de oxígeno bajo dentro de la zona de selector anóxico, de tal manera que ocurre desnitrificación y liberación de fósforo biológico junto con el 106 consumo de materia orgánica contenida dentro de la solución acuosa; transferir una primera porción de solución acuosa de la zona de selector anóxico, que corresponde a sólidos mixtos suspendidos en solución de bajo nivel de oxígeno, a la zona de acondicionador anaeróbico, y una segunda porción de la solución acuosa de la zona de selector anóxico a una segunda zona aeróbica, por lo menos la segunda porción de la solución acuosa de la zona de selector anóxico siendo rica en microorganismos y nutrientes; recircular y airear la solución acuosa contenida en la segunda zona de reactor aeróbico, por medio de lo cual ocurre nitrificación, y los sólidos sedimentables se fraccionan descomponiendo y oxidando sólidos suspendidos y otra materia orgánica, y mejorando adicionalmente la segunda etapa de incorporación de fósforo de lujo, dando como resultado un consumo de una gran cantidad de fósforo por parte de los microorganismos; proveer una primera porción de la solución acuosa de la segunda zona de reactor aeróbico a la primera zona de reactor aeróbico; proveer una segunda porción de la solución acuosa de la segunda zona de reactor aeróbico a la zona de clarificación, para sedimentar o separar sólidos de la solución acuosa provista a la misma; proveer los sólidos sedimentados o separados de la zona de clarificación a la primera zona de reactor aeróbico como lodo activado de retorno; proveer solución acuosa de la zona de clarificación a la zona de filtración para sedimentar o separar sólidos de la solución acuosa provista a la misma; y transferir una porción de líquido de un flujo de salida de la zona de filtración a un receptáculo de descarga, y la porción de sólidos sedimentados o separados 107 del flujo de salida de la zona de filtración a la corriente afluente de agua de desecho para reprocesamiento.
3.- Aparato para el tratamiento de una solución acuosa que contiene desechos, que comprende: una zona de acondicionador anaeróbico acoplada fluidamente a una entrada, la zona de acondicionador anaeróbico recibiendo una corriente afluente de agua de desecho a través de la entrada, la zona de acondicionador anaeróbico recirculando el agua de desecho contenida en la misma, de tal manera que los sólidos totales acuosos se mantienen en suspensión, la zona de acondicionador anaeróbico recibiendo un flujo de sólidos mixtos suspendidos en solución de bajo nivel de oxígeno de una zona de selector anóxico para mantener un nivel bajo de oxígeno disuelto dentro de la zona de acondicionador anaeróbico; una primera zona de reactor aeróbico acoplada fluidamente a la zona de acondicionador anaeróbico, la primera zona de reactor aeróbico recibiendo un flujo de salida de la zona de acondicionador anaeróbico, que es mezclado con lodo activado de retorno recibido de una zona de clarificación, por medio de lo cual el contenido de la primera zona de reactor aeróbico es recirculado y aireado, y con lo cual los sólidos sedimentabas se fraccionan descomponiendo y oxidando sólidos suspendidos y otra materia orgánica, la primera zona de reactor aeróbico acumulando sólidos inertes, los sólidos inertes acumulados siendo descargados de la primera zona de reactor aeróbico; una zona de selector anóxico acoplada fluidamente a la zona de acondicionador anaeróbico y la primera zona de reactor aeróbico, la zona de selector anóxico recibiendo un 108 flujo de salida de solución acuosa de la primera zona de reactor aeróbico, la solución acuosa dentro de la zona de selector anóxico siendo recirculada y mezclada, una primera porción de la solución acuosa de la zona de selector anóxico, correspondiente a los sólidos mixtos suspendidos en solución de bajo nivel de oxígeno, siendo provista a la zona de acondicionador anaeróbico; una segunda zona de reactor aeróbico acoplada fluidamente a la zona de selector anóxico y la primera zona de reactor aeróbico, la segunda zona de reactor recibiendo una segunda porción de la solución acuosa de la zona de selector anóxico, en donde la solución acuosa dentro de la segunda zona aeróbica es recirculada y aireada, por medio de lo cual los sólidos sedimentables se fraccionan, siendo provista una primera porción de la solución acuosa de la segunda zona de reactor aeróbico a la primera zona de reactor aeróbico; una zona de clarificación acoplada fluidamente a la segunda zona aeróbica y la primera zona aeróbica, la zona de clarificación recibiendo una segunda porción de la solución acuosa de la segunda zona de reactor aeróbico, por medio de lo cual ocurre sedimentación o separación y captura de sólidos de la solución acuosa, y los sólidos sedimentados, que corresponden al lodo activado de retorno, son provistos a la primera zona de reactor aeróbico; y una zona de filtración acoplada fluidamente a la zona de clarificación, la entrada, y una salida; la zona de filtración recibiendo un flujo de salida de la zona de clarificación para separar sólidos de la porción líquida del contenido de la zona de clarificación, una primera porción del contenido de la zona de filtración, que corresponde al efluente, siendo provista a la salida, y una segunda porción del 109 contenido de la zona de filtración, que corresponde a sólidos separados, siendo provista a la entrada y siendo combinada con la corriente afluente del agua de desecho para reprocesamiento.
4. - Un método para mejorar la reducción de sólidos alterando la condición de por lo menos un constituyente de una pluralidad de constituyentes de una solución acuosa contaminada que contiene nutrientes, microorganismos y oxígeno, a un estado benéfico, lo que incluye que se hace más homogénea y por tanto más disponible en términos de proximidad junto con la capacidad para reaccionar benéficamente por lo menos con un proceso biológico, físico y químico utilizado en el tratamiento de soluciones acuosas contaminadas, el método comprendiendo los pasos de: imponer cambios de velocidad en por lo menos una de la rapidez y dirección dentro de por lo menos una parte de dicha solución acuosa contaminada; imponer variaciones de presión sobre por lo menos una parte de dicha solución contaminada; generar por lo menos una zona de fuerzas cortantes altas que actúan sobre por lo menos una parte de dicha solución acuosa contaminada; y desmenuzar flóculos y materia sólida por lo menos sobre una parte de la solución acuosa contaminada para cambiar con ello su condición a un estado benéfico.
5. - El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque comprende el paso de formar burbujas dentro de por lo menos una parte de dicha solución acuosa contaminada.
6. - El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque comprende el paso de agitar y mezclar la 1 10 solución acuosa contaminada para aumentar la homogeneización de la misma.
7. - El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque comprende el paso de agitar y mezclar la solución acuosa contaminada para aumentar su homogeneización.
8. - El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque comprende el paso de ocasionar lisis de células de microorganismos dentro de la solución acuosa contaminada, lo que cambia su condición a un estado benéfico.
9.- El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque comprende el paso de ocasionar lisis de células de microorganismos dentro de la solución acuosa contaminada, lo que cambia su condición a un estado benéfico.
10. - El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque comprende el paso de ocasionar lisis de células de microorganismos dentro de la solución acuosa contaminada, lo que cambia su condición a un estado benéfico.
11 . - El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque comprende al paso de formar burbujas dentro de por lo menos una parte de dicha solución acuosa contaminada.
12. - Un método para mejorar la reducción de sólidos, siendo procesado el rendimiento neto de biosólidos hasta una cantidad resultante de incremento neto de biosólidos que se aproxima a cero, alterando la condición 111 de por lo menos un constituyente de una pluralidad de constituyentes de una solución acuosa contaminada que contiene nutrientes, microorganismos y oxígeno, a un estado benéfico, que incluye que se hace más homogéneo y por tanto más disponible en términos de proximidad, junto con la capacidad para reaccionar benéficamente por lo menos con un proceso biológico, físico y químico utilizado en el tratamiento de soluciones acuosas contaminadas, el método comprendiendo los pasos de: imponer cambios de velocidad en por lo menos una de la rapidez y dirección dentro de por lo menos una parte de dicha solución acuosa contaminada; imponer variaciones de presión sobre por lo menos una parte de dicha solución acuosa contaminada; generar por lo menos una zona de fuerzas cortantes altas que actúan sobre por lo menos una parte de dicha solución acuosa contaminada; desmenuzar flóculos y materia sólida por lo menos sobre una parte de la solución acuosa contaminada para cambiar con ello su condición a un estado benéfico; y ocasionar lisis a por lo menos parte de las células de microorganismos dentro de la solución acuosa contaminada.
13.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque comprende los pasos de formar burbujas dentro de por lo menos una parte de dicha solución acuosa contaminada.
14.- El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque comprende el paso de agitar y mezclar la solución acuosa contaminada para incrementar su homogeneización.
15.- El método de conformidad con la reivindicación 12, 1 12 caracterizado además porque comprende el paso de agitar y mezclar la solución acuosa contaminada para aumentar su homogeneización.
16.- Un método para incrementar la concentración de biomasa en un proceso de tratamiento durante secuencias de arranque, recuperación de evento tóxico o demanda operacional de un volumen detenido de una solución acuosa contaminada que contiene nutrientes, microorganismos y oxigeno, alterando la condición de por lo menos uno de los constituyentes de una pluralidad de constituyentes de la solución a un estado benéfico, que incluye que se hace más homogéneo y por tanto más disponible en términos de proximidad, junto con la capacidad para reaccionar benéficamente por lo menos con un proceso biológico, físico y químico utilizado en el tratamiento de soluciones acuosas contaminadas, el método comprendiendo los pasos de: imponer cambios de velocidad en por lo menos una de la rapidez y dirección dentro de por lo menos una parte de dicha solución acuosa contaminada; imponer variaciones de presión sobre por lo menos una parte de dicha solución acuosa contaminada; generar por lo menos una zona de fuerzas cortantes altas que actúan sobre por lo menos una parte de dicha solución acuosa contaminada; desmenuzar flóculos y materia sólida por lo menos sobre una parte de la solución acuosa contaminada para cambiar con ello su condición a un estado benéfico; agitar y mezclar la solución acuosa contaminada para aumentar su homogeneización; y formar burbujas dentro de por lo menos una parte de dicha solución acuosa contaminada.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US23887800P | 2000-10-06 | 2000-10-06 | |
| PCT/US2001/031411 WO2002028780A2 (en) | 2000-10-06 | 2001-10-05 | Apparatus and method for wastewater treatment with enhanced solids reduction (esr) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MXPA03003078A true MXPA03003078A (es) | 2004-12-06 |
Family
ID=22899700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MXPA03003078A MXPA03003078A (es) | 2000-10-06 | 2001-10-05 | Aparato y metodo para tratamiento de agua de desecho con reduccion de solidos mejorada. |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1412293A4 (es) |
| JP (1) | JP2004530530A (es) |
| KR (1) | KR20030059178A (es) |
| CN (1) | CN1496337A (es) |
| AU (1) | AU2002211514A1 (es) |
| BR (1) | BR0114455A (es) |
| CA (1) | CA2425147A1 (es) |
| CZ (1) | CZ2003948A3 (es) |
| IL (2) | IL155193A0 (es) |
| MX (1) | MXPA03003078A (es) |
| NO (1) | NO20031559L (es) |
| NZ (1) | NZ525027A (es) |
| WO (1) | WO2002028780A2 (es) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100418908C (zh) * | 2006-10-30 | 2008-09-17 | 江明辉 | 一种无污泥排放的污水深度处理方法及其装置 |
| CN101792243B (zh) * | 2010-04-12 | 2011-07-20 | 哈尔滨工业大学 | 两级生物选择反硝化除磷脱氮污水处理装置及方法 |
| CN102874974A (zh) * | 2011-07-15 | 2013-01-16 | 天津市裕川置业集团有限公司 | 污水处理厂污水污泥的深度处理和综合利用工艺 |
| KR101547766B1 (ko) * | 2014-04-30 | 2015-08-27 | 수도권매립지관리공사 | 다단 탈질/질산화 공정을 이용한 폐수처리장치의 제어시스템 및 제어방법 |
| CA3163327C (en) | 2020-01-06 | 2023-04-25 | The Research Foundation For The State University Of New York | Bioreactor system and method for nitrification and denitrification |
| AU2022232524A1 (en) | 2021-03-12 | 2023-09-28 | D.C. Water and Sewer Authority | Method and apparatus for nutrient removal using anoxic biofilms |
| KR20240005685A (ko) * | 2021-03-12 | 2024-01-12 | 햄톤 로즈 새니테이션 디스트릭트 | 폐수 처리에서 다중 선택 해제를 위한 방법 및 장치 |
| CN114349188B (zh) * | 2022-01-18 | 2022-11-11 | 四川博奥环保科技有限公司 | 污水处理生化工艺中自适应智能控氧的方法 |
| CN114933399A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-08-23 | 深圳市协和传动器材有限公司 | 一种用于机械零部件清洗的废水处理方法 |
| CN115947449B (zh) * | 2022-12-05 | 2024-11-29 | 江苏道同环境科技有限公司 | 高效生物接触厌氧氨氧化脱氮反应器及其控制方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201295B (es) * | 1991-06-14 | 1993-03-01 | Sonnenrein Uwe | |
| AU726050B2 (en) * | 1997-09-16 | 2000-10-26 | Kruger Off-Shore A/S | A process for biological purification of waste water with reversing operation |
-
2001
- 2001-10-05 BR BR0114455A patent/BR0114455A/pt not_active Application Discontinuation
- 2001-10-05 NZ NZ525027A patent/NZ525027A/en unknown
- 2001-10-05 CN CNA018202330A patent/CN1496337A/zh active Pending
- 2001-10-05 JP JP2002532170A patent/JP2004530530A/ja not_active Withdrawn
- 2001-10-05 KR KR10-2003-7004851A patent/KR20030059178A/ko not_active Ceased
- 2001-10-05 CZ CZ2003948A patent/CZ2003948A3/cs unknown
- 2001-10-05 EP EP01979567A patent/EP1412293A4/en not_active Withdrawn
- 2001-10-05 MX MXPA03003078A patent/MXPA03003078A/es active IP Right Grant
- 2001-10-05 AU AU2002211514A patent/AU2002211514A1/en not_active Abandoned
- 2001-10-05 IL IL15519301A patent/IL155193A0/xx active IP Right Grant
- 2001-10-05 CA CA 2425147 patent/CA2425147A1/en not_active Abandoned
- 2001-10-05 WO PCT/US2001/031411 patent/WO2002028780A2/en not_active Ceased
-
2003
- 2003-04-07 NO NO20031559A patent/NO20031559L/no not_active Application Discontinuation
- 2003-06-04 IL IL155193A patent/IL155193A/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2002211514A1 (en) | 2002-04-15 |
| WO2002028780A9 (en) | 2003-02-20 |
| EP1412293A4 (en) | 2005-06-01 |
| CN1496337A (zh) | 2004-05-12 |
| BR0114455A (pt) | 2003-09-23 |
| WO2002028780A3 (en) | 2003-12-24 |
| KR20030059178A (ko) | 2003-07-07 |
| NO20031559D0 (no) | 2003-04-07 |
| IL155193A0 (en) | 2003-11-23 |
| NZ525027A (en) | 2005-11-25 |
| JP2004530530A (ja) | 2004-10-07 |
| CZ2003948A3 (cs) | 2003-08-13 |
| WO2002028780A2 (en) | 2002-04-11 |
| NO20031559L (no) | 2003-06-03 |
| CA2425147A1 (en) | 2002-04-11 |
| IL155193A (en) | 2006-07-05 |
| EP1412293A2 (en) | 2004-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6605220B2 (en) | Apparatus and method for wastewater treatment with enhanced solids reduction (ESR) | |
| US10138148B2 (en) | Biofilm media, treatment system and method of wastewater treatment | |
| JP4801256B2 (ja) | サージ無酸素性混合連続回分反応システム | |
| US6811700B2 (en) | Integrated hydroponic and fixed-film wastewater treatment systems and associated methods | |
| US20050040107A1 (en) | Single vessel multi-zone wastewater bio-treatment system | |
| JP2002316188A (ja) | 生物学的固形物の制御を伴う廃棄物処理 | |
| JPH0286895A (ja) | 廃水処理方法 | |
| US6387264B1 (en) | Unified fermentation and thickening process | |
| MXPA03003078A (es) | Aparato y metodo para tratamiento de agua de desecho con reduccion de solidos mejorada. | |
| Yeasmin et al. | Activated sludge process for wastewater treatment | |
| US20130098815A1 (en) | Sewage treatment apparatus | |
| KR101177670B1 (ko) | 하폐수의 총인 제거 장치 및 이의 제거 방법 | |
| Duc | Application of hybrid modified UASB-MBBR technology for wastewater treatment of Sao Thai Duong Pharmaceuticals and Cosmetics Factory | |
| Mahvi et al. | Upgrading of Wastewater Treatment Plant Using an Aerated Submerged Fixed Film Reactor (ASFFR) | |
| HK40057508A (en) | Method of biological water treatment | |
| HK40057508B (en) | Method of biological water treatment | |
| WO2019046705A1 (en) | BIO-FAD SYSTEM FOR THE TREATMENT OF DOMESTIC AND INDUSTRIAL WASTEWATER | |
| JP2002113492A (ja) | 有機性汚水処理方法 | |
| HK1235814A1 (en) | Biofilm media, treatment system and method of treatment | |
| HK1235814B (en) | Biofilm media, treatment system and method of treatment | |
| HK1228364B (en) | Reduction of substances in contaminated fluids using a naturally occurring biological growth media | |
| HK1228364A1 (en) | Reduction of substances in contaminated fluids using a naturally occurring biological growth media |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Grant or registration |