Устройство (10) для обработки водной среды, содержащей микроорганизмы, включает в себя водоприемник (12, 20) для получения водной среды, содержащей микроорганизмы. Устройство (42) для подачи жидкости за счет перепада давлений присоединяют к водоприемнику (12, 20) для того, чтобы получить водную среду, содержащую микроорганизмы, с желательным уровнем газонасыщенности. Устройство (42) для подачи жидкости за счет перепада давлений приводят в действие для того, чтобы подвергать водную среду, содержащую микроорганизмы, с желательным уровнем газонасыщенности, ускорениям для разрушения клеточной оболочки микроорганизмов. Выпуск (16, 60) соединен с устройством (42) для подачи жидкости за счет перепада давлений для выпускания обработанной водной среды, содержащей разрушенные клетки микроорганизмов и содержимое. Обработанную водную среду, содержащую разрушенную клеточную оболочку микроорганизмов, удаляют и/или повторно используют.

[0001] Устройство для обработки водной среды, содержащей микроорганизмы, содержащее

[0002] Устройство по п.1, в котором устройство для подачи жидкости за счет перепада давлений имеет ряд насосов многоступенчатой конфигурации.

[0003] Устройство по п.1, в котором регулятор уровня газонасыщенности имеет резервуар, присоединенный к источнику давления, для того чтобы быть подвергнутым циклам повышения давления или сбрасывания давления для повышения уровня газонасыщенности водной среды.

[0004] Устройство по п.1, дополнительно содержащее газовый инжектор, присоединенный к выпуску, для повышения содержания газа в обработанной водной среде.

[0005] Устройство по п.1, дополнительно содержащее биореактор, присоединенный к выпуску.

[0006] Устройство по п.1, дополнительно содержащее биореактор, присоединенный к водоприемнику для осуществления подачи водной среды, содержащей микроорганизмы для обработки, к устройству для подачи жидкости за счет перепада давлений.

[0007] Устройство по п.1, дополнительно содержащее очистительное устройство для отделения относительно твердой фракции водной среды, содержащей микроорганизмы, от относительно жидкой фракции водной среды, содержащей микроорганизмы, посредством чего очистительное устройство потом подает относительно твердую фракцию водной среды, содержащей микроорганизмы, к устройству для подачи жидкости за счет перепада давлений.

[0008] Устройство по п.1, в котором устройство для подачи жидкости за счет перепада давлений выполнено с возможностью воздействия на часть водной среды скоростями, равными или большими скорости звука в водной среде.

[0009] Способ обработки водной среды, содержащей микроорганизмы с требуемым уровнем газонасыщенности, включающий в себя этапы, на которых:

[0010] Способ по п.9, в котором на этапе насыщения газом водной среды, содержащей микроорганизмы, получают газонасыщенную водную среду, содержащую микроорганизмы.

[0011] Способ по п.9, дополнительно включающий в себя этап регулирования уровня газонасыщенности водной среды, содержащей микроорганизмы, на котором осуществляют перенасыщение водной среды до приведения в действие по меньшей мере одного лопастного насоса.

[0012] Способ по п.11, в котором этап регулирования уровня газонасыщенности выполняют с помощью повышения давления и сбрасывания давления водной среды, содержащей микроорганизмы.

[0013] Способ по п.9, в котором осуществляют повторное воздействие на водную среду, содержащую микроорганизмы, силой, полученной в результате действия лопастного рабочего колеса.

[0014] Способ по п.9, дополнительно включающий в себя этап очищения водной среды, содержащей микроорганизмы, до подачи ее в насос.

[0015] Способ по п.9, дополнительно включающий в себя направление обработанной водной среды, содержащей разрушенную клеточную оболочку микроорганизмов, в биореактор.

[0016] Способ по п.9, дополнительно включающий в себя добавление газа к обработанной водной среде.

[0017] Способ по п.9, в котором дополнительно на этапе ii) воздействуют на часть водной среды со скоростями, равными или большими скорости звука в водной среде.

Настоящее изобретение относится в общем к устройству и способу обрабатывания водной среды, такой как вода и сточные воды, и/или системам обработки шлама и способам улучшения работы биореактора, более конкретно к таким устройствам и способам, использующим нехимическую технологию.

В современных установках по обработке коммунально-бытовых и промышленных сточных вод используются обычные механические и биологические процессы регенерации сточных вод. Обычный способ преобразует проблему загрязнения воды в проблему удаления твердых отходов. Удаление микробных шламовых твердых отходов (например, микробиологической или биологической природы), получающихся из обычной обработки коммунально-бытовых сточных вод, ранее было дорогостоящим из-за чрезвычайно больших объемов производимого шлама и других проблем, обусловленных неотъемлемой токсичностью и потенциально биологически опасной природой этого удаляемого в окружающую среду избыточного ила. Это является особенно очевидным в потенциально биологически опасных "горячих" зонах, таких как районы Мексики и районы в южных штатах США и других, где человеческие паразиты могут размножаться внутри биологических систем и затем передаваться другим посредством распространения в земле, полива и других способов удаления загрязненных микробами шламов. Такое извлечение и удаление микробного шлама дорого и нерационально.

Удаляемые избыточные илы, особенно те, которые состоят из и/или главным образом составлены из твердых веществ биологического происхождения (загрязненных микробами материалов), имеют давно существующую наиболее значительную проблему, связанную с активным илом и/или другими установками аэробной и анаэробной обработки сточных вод. Эти шламы трудно и дорого высушить, трудно и дорого стерилизовать/стабилизировать. Эти шламы могут содержать значительные фракции легколетучих веществ. Пониженная возможность использования захоронений отходов, уменьшенная приемлемость использования этих шламов в качестве удобрения/земляного пастообразного материала для сельскохозяйственных задач вызывают значительные увеличения стоимости ликвидации. В некоторых районах микробные шламы из захоронений отходов совершенно запрещены из-за высокого потенциала загрязнения и присутствия активных микробных катализаторов и летучих твердых веществ, а также они сохраняют большие количества воды (70% или более перед высушиванием).

Пониженная возможность использования захоронений отходов и уменьшенная приемлемость использования этих шламов в качестве удобрения/земляного пастообразного материала для сельскохозяйственных задач вызывают значительные увеличения стоимости ликвидации. В некоторых районах микробные шламы из захоронений отходов совершенно запрещены из-за высокого потенциала загрязнения, присутствия активных микробных катализаторов и потенциала для этих шламов стать путями распространения патогенных микроорганизмов и болезней.

Были разработаны различные технические приемы для стерилизации, стабилизации или дезактивирования водной среды, содержащей микроорганизмы, такой как биологические шламы и отходы, включающие в себя следующее:

ультрафиолетовые стерилизаторы;

циклическая стерилизация повышением давления/сбрасыванием давления (с использованием крышки пневмоцилиндра в сосуде под давлением или без крышки пневмоцилиндра, но в сосуде под давлением);

стерилизация путем экспозиции материала или раствора до суперкритического раствора;

гамма-облучение или похожие способы облучения;

воздействие вакуума;

воздействие сильных электромагнитных полей;

воздействие звуком;

стерилизация путем химического воздействия сильных кислот (понижающих pH общего раствора до приблизительно или ниже 2 на длительный период времени) или сильных щелочей (повышающих pH общего раствора до приблизительно или свыше 12 на длительный период времени);

стерилизация из-за высокой ионной силы растворов;

тепловая стерилизация;

физическое измельчение;

чередование высокого и низкого давлений, без крышки пневмоцилиндра или другого введения воздуха;

добавочное сжатие химически стерилизующихся смесей для повышения скорости стерилизации;

мгновенное испарение отходов с высоким содержанием твердой фазы с использованием тепла или пара для создания внезапной декомпрессии, сопровождаемой раскалыванием; и

озон, пероксид и другие сильные окислители.

Такие технические приемы являются или слишком дорогостоящими для промышленных применений, требуют дополнительных этапов обработки, вызывают добавочные концентрации загрязнений или являются неэффективными для обработки водной среды, содержащей микроорганизмы (например, чтобы вызывать стерилизацию шламов).

Поэтому есть большая необходимость создания улучшенного способа обрабатывания такой водной среды, содержащей микроорганизмы.

Следовательно, задачей настоящего изобретения является попытка решить проблемы, относящиеся к известному уровню техники.

Поэтому в соответствии с настоящим изобретением предложено устройство для обработки водной среды, содержащей микроорганизмы, включающее в себя водоприемник для получения водной среды, содержащей микроорганизмы; устройство для подачи жидкости за счет перепада давлений, присоединенное к водоприемнику для получения водной среды, содержащей микроорганизмы, с желательным уровнем газонасыщенности, причем устройство для подачи жидкости за счет перепада давлений приводят в действие для воздействия на водную среду, содержащую микроорганизмы, с желательным уровнем газонасыщенности ускорениям для того, чтобы вызывать разрушение клеточной оболочки микроорганизмов; и выпуск, соединенный с устройством для подачи жидкости за счет перепада давлений для выпуска обработанной водной среды, содержащей разрушенные клетки микроорганизмов и содержимое; в соответствии с чем обработанная водная среда, содержащая микроорганизмы с разрушенной клеточной оболочкой, является по меньшей мере одной из удаляемых или повторно используемой.

Дополнительно, в соответствии с настоящим изобретением предложен способ обработки водной среды, содержащей микроорганизмы, с желательным уровнем газонасыщенности, включающий в себя этапы, на которых осуществляют: i) подачу водной среды, содержащей микроорганизмы, к устройству для подачи жидкости за счет перепада давлений; ii) приведение в действие устройства для подачи жидкости за счет перепада давлений для воздействия на водную среду, содержащую микроорганизмы, с желательным уровнем газонасыщения воздействию ускорений, для того чтобы вызывать разрыв клеточной оболочки микроорганизмов; и iii) выпуск обработанной водной среды, содержащей микроорганизмы с разрушенной клеточной оболочкой, из устройства для подачи жидкости за счет перепада давлений; в соответствии с чем обработанная водная среда, содержащая микроорганизмы с разрушенной клеточной оболочкой, является по меньшей мере одной из удаляемых или повторно используемой.

После раскрытия в общем сущности изобретения ниже будет сделана ссылка на прилагаемый чертеж, на котором представлен в качестве примера предпочтительный вариант воплощения изобретения и который представляет собой блок-схему, иллюстрирующую устройство для обработки водной среды, содержащей микроорганизмы, в соответствии с вариантом воплощения настоящего изобретения.

Признаки, которые характеризуют варианты воплощения, порядок эксплуатации, вместе с их целями и преимуществами, будут лучше понятны из следующего описания, приведенного со ссылками на прилагающийся чертеж. Эти и другие достигнутые задачи, а также преимущества, станут совсем очевидными с помощью настоящего изобретения, принимая во внимание следующее ниже описание.

В настоящем описании предложены новое устройство и способ обработки водной среды, содержащей микроорганизмы.

Было найдено, что в одном аспекте устройство, описанное в настоящем изобретении, предлагает эффективный и рентабельный новый способ для обработки такой водной среды и, по существу, позволяет снизить или устранить требования к удалению водной среды, содержащей микроорганизмы, такой как активные отстойные илы.

Дополнительный специфический аспект такого устройства заключается в том, что хотя снижается или в сущности устраняется необходимость удаления активных отстойных илов, устройство может также улучшать работу биореакторов и снижать затраты на микробиогенные вещества. В частности, это возможно, если желательно повторно использовать по меньшей мере часть обработанной водной среды в биореакторе для предоставления необходимых микробиогенных веществ. Основной экономический результат обусловлен сниженными эксплуатационными расходами, как результат более низких затрат на перемещение и удаление, более низкими затратами на полимерный илоуплотнитель, более низкими затратами на химическую дезодорацию и на другое, что включает в себя более значительную стоимость и больше дополнительных агрегатов для размещения первично отстоенных/предварительно очищенных шламов. Устройство 10, описанное далее в изобретении, является относительно простым по конструкции и работает при относительно низких уровнях энергии. Это увеличивает экономическую эффективность устройства 10.

Термины "обработка" или "обработанный" означают, что они включают в себя стерилизацию, дезинфекцию и/или стабилизацию и/или подобные термины.

Термин "водная среда" означает, что включает в себя водный раствор или суспензию, коммунально-бытовые, сельскохозяйственные, а также промышленные сточные воды, ливневые стоки с сельскохозяйственного, пригородного, а также городского строительства, первичные, вторичные или третичные шламы, содержащие микроорганизмы.

Термин "повторно используемый" означает, что включает в себя действия, посредством которых собирают обработанную водную среду и дополнительно обрабатывают или используют как сырьевой материал или биогенное вещество, или иным образом. Неограничивающий пример включает в себя рециркуляцию к биореактору.

Термин "биогенное вещество", как использовано в настоящем описании, относится к любому веществу, которое может быть использовано клетками, микробами или микроорганизмами размножаться, или разрастаться. Это может быть минеральное сырье, такое как кальций, калий, и молекулы, такие как аминокислоты, пептиды, протеины, сахариды, полисахариды или подобное, что может быть использовано, а также материал клеточной оболочки.

В одном варианте воплощения биореактор использует обработанный микробный шлам, который содержит желательные биогенные вещества, которые могут быть использованы в качестве источника питания для биореакторов.

В дополнительном варианте воплощения способ обработки водной среды, содержащей микроорганизмы, вызывает воздействие на биогенные вещества, содержащиеся в цитоплазме клеток микробов или микроорганизмов. Клеточные стенки сами по себе могут быть полезным источником питания, если структуры клеточной стенки соответственно разрушены. Так как биореакторы стремятся каждый быть единственным в своем роде, что касается специфического строения их микроорганизмов и микрофауны, а специфическое строение живых микроорганизмов и микрофауны любого специфического биореактора могут даже изменяться со временем и по сезонам, то удовлетворительным источником биогенных веществ и микробиогенных веществ для любого специфического биореактора был бы такой, который доступен внутри водной фазы, которую следует обработать (например, микробные шламы).

Не основываясь на теории, полагают, что впускание обработанной водной среды в биореактор оказывает положительное влияние на работу реактора и его характеристики, такие как улучшенная аэробная, анаэробная и последовательная/цикличная эффективность биореактора, улучшенная стабильность биореактора, сниженные требования к питанию реактора биогенными веществами и сниженная стоимость эксплуатации биореактора или их любая комбинация.

В одном варианте воплощения водная среда представляет собой первичный, вторичный или третичный шламы.

В дополнительных вариантах осуществления

шлам получают из процессов обработки воды и/или сточных вод;

первичный шлам производят с помощью оборудования первичного отделения твердой фазы;

вторичный шлам производят с помощью аэробного и анаэробного реактора;

третичный шлам производят с помощью оборудования третичной очистки.

В одном варианте воплощения водная среда подвергается воздействию сил, включающих в себя центростремительные (так называемые "g"-силы и другие), получающихся от действия механического устройства, такого как лопастное рабочее колесо, для того чтобы вызывать разрушение клеточной оболочки микроорганизмов.

В одном варианте воплощения водную среду неоднократно подвергают воздействию этих сил, получающихся от действия механического устройства, такого как лопастное рабочее колесо, для того чтобы вызывать разрушение клеточной оболочки микроорганизмов.

В дополнительных вариантах воплощения

способ дополнительно включает в себя добавление газа к водной среде;

способ дополнительно включает в себя добавление газа к водной среде перед подачей водной среды, содержащей микроорганизмы, в устройство для подачи жидкости за счет перепада давлений;

водная среда существенно насыщена газом;

газ может быть, среди других газов, любым одним из воздуха, кислорода или азота.

В дополнительных вариантах воплощения способ обработки водной среды, содержащей микроорганизмы, дополнительно включает в себя очищение водной среды, содержащей микроорганизмы, в очистительном устройстве до обработки давлением, для увеличения концентрации твердых веществ биологического происхождения путем отделения жидкости от водной среды.

В дополнительных вариантах воплощения способ обработки водной среды, содержащей микроорганизмы, дополнительно включает в себя направление обработанной водной среды, содержащей разрушенную клеточную оболочку микроорганизмов в биореактор после обработки давлением.

В одном варианте воплощения центробежный насос является погружным насосом. Однако специалистам будет очевидно, что можно заменить альтернативные механические устройства (такие как мотор-редуктор, ветродвигатель или другой механический привод), допускающие функционирование центробежного насоса.

В одном варианте воплощения центробежный насос является погружным многоступенчатым насосом.

В другом варианте воплощения центробежный насос имеет ряд лопастных рабочих колес.

В дополнительном варианте воплощения центробежный насос имеет по меньшей мере два лопастных рабочих колеса.

Специалистам будет очевидно, что альтернативные насосы, такие как поршневой или диафрагменный насосы, могут быть использованы в присущей конфигурации для выполнения желательного индуцирующего давление действия в водной среде, которую следует обработать.

Настоящее изобретение ниже будет подробно описано для особых предпочтительных вариантов воплощения изобретения, причем понятно, что эти варианты воплощения подразумеваются только как иллюстративные примеры и изобретение этим не ограничивается.

На чертеже изображено устройство 10 для обработки водной среды в соответствии с предпочтительным вариантом воплощения. Устройство 10 в целом имеет водоприемную секцию 12, секцию обработки 14 и выпускную секцию 16.

Водоприемная секция 12 предназначена для получения водной среды, содержащей микроорганизмы. Водную среду затем направляют из водоприемной секции 12 в секцию обработки 14, в которой водная среда, содержащая микроорганизмы, будет подвергнута обработке давлением, для того чтобы вызвать разрушение клеточной оболочки микроорганизмов внутри водной среды.

Выпускная секция 16 выполнена в соединении с секцией обработки 14 для осуществления выпуска обработанной водной среды.

Различные секции устройства 10 связаны соответствующими линиями для течения водной среды между секциями. Одна из линий показана как линия А и соединяет различные элементы водоприемной секции 12 с секцией обработки 14.

Линия В выполнена для обхода элемента секции обработки 14.

Линия С предусмотрена для осуществления повторного использования водной среды в секции обработки 14.

Линия D выполнена по выбору для осуществления подачи водной среды из биореактора 64 в водоприемную секцию 12 для обработок внутри устройства 10.

Водоприемная секция 12 имеет впускное отверстие 20. Впускное отверстие 20 является обычно отверстием в трубке или трубе, по которой поступает водная среда в устройство 10. Водная среда является обеспечиваемой, например, источником 11 или повторно используемой устройством 10. Впускное отверстие 20 необязательно снабжено фильтрами. В зависимости от источника водной среды может быть желательным отфильтровать крупнозернистые твердые вещества от водной среды, в соответствии с чем эта задача осуществляется в водоприемной секции 12 (например, во впускном отверстии 20 или очистительном устройстве 22).

Очистительное устройство 22, присоединенное к впускному отверстию 20, выполнено по выбору для удаления ненужных жидкостей (например, очищенной воды) из водной среды в отвод сточных вод. Как показано на чертеже, линия А дает возможность обойти очистительное устройство 22.

Газовый инжектор 24 предусмотрен для того, чтобы по выбору добавлять газ к водной среде. Как будет указано далее в описании, требуется некоторый уровень газонасыщенности водной среды, чтобы вызывать разрушение клеточной оболочки. Поэтому может потребоваться инжектирование некоторого количества газа внутрь водной среды в водоприемной секции 12 для того, чтобы достигнуть этого уровня газонасыщенности. С другой стороны, водная среда может уже иметь подходящий уровень насыщенности, в соответствии с чем линия А позволяет обойти газовый инжектор 24. Последующее экспериментирование, добавление газа к водной среде может повысить эффективность разрушения клеточной оболочки микроорганизмов, заключенных в водной среде.

Секция обработки 14 включает в себя оборудование, подвергающее водную среду обработке давлением. Более конкретно, водную среду подают в секцию обработки 14 с подходящим уровнем газонасыщенности. Насыщенность включает в себя поглощение газа микроорганизмами водной среды. Обработка давлением заключается в подчинении газонаполненных микроорганизмов многократным ускорениям, которые будут вызывать разрушение клеточной оболочки микроорганизмов.

До некоторой степени, возрастание насыщенности водной среды, например в сторону пересыщения, будет улучшать эффективность обработки давлением, разрушающей клеточные оболочки, и уничтожение микроорганизмов. Поэтому регулятор 40 уровня насыщенности выполнен по выбору для повышения уровня газонасыщенности водной среды.

Регулятор 40 уровня насыщенности обычно является резервуаром, выполненным с возможностью осуществления падения давления. Газонасыщенная водная среда изолирована в резервуаре и давление в резервуаре снижают, для того чтобы вызвать некоторый уровень пересыщения водной среды. Повышение насыщенности будет повышать сжимаемость водной среды. Как результат повышенной сжимаемости, последующие многократные ускорения, созданные в устройстве 42 для подачи жидкости за счет перепада давлений, будут более эффективными в разрушении клеточных оболочек.

Регулятор 40 является необязательным и может быть обойден посредством линии В.

Устройство 42 для подачи жидкости за счет перепада давлений обычно включает в себя механические устройства, действующие на газонасыщенную водную среду. Как пример, насосы расположены в секции обработки 14 и обычно являются насосами центробежного типа многоступенчатой конфигурации.

Поэтому насыщенную водную среду из выпускного отверстия подвергают воздействию лопастных рабочих колес различных насосов, которые будут вызывать разрушение клеточной оболочки. Многократные ускорения (например, центробежные, тангенциальные, капиллярные ускорения и/или ускорения/замедления) будут вызваны механическим оборудованием устройства 42 для подачи жидкости за счет перепада давлений, такого как насосы, конструкции корпуса насоса, стенки трубопровода (например, конфигурированные в кольца, соседствующие с механическим устройством для подачи жидкости под давлением, такого как насос). Так как в насыщенной водной среде присутствуют жидкость и газ, многократные ускорения будут иметь место при различных скоростях для жидкости и газа. Эта разница в скоростях будет вызывать разрушение клеточной оболочки микроорганизмов, имеющих поглощенный газ, так как раствор сжимается, а затем фракционируется.

Как показано на чертеже, линия С предусмотрена для осуществления неоднократного применения с любой подходящей частотой регулятора 40 уровня насыщенности и/или регулятора 42 перепада давления. Многочисленные циклы в устройстве обработки 40 могут осуществляться для оптимизации эффективности процесса. Многократные этапы, по существу, улучшают действие устройства 10.

Дополнительно было обнаружено, что кавитация, вызванная насосами, повышает действие устройства 10 по разрушению микроорганизмов, если регулятор 42 перепада давления включает насосы.

Выпуск 60 является обычно выпуском трубопровода устройства 10. Газовый инжектор 62, присоединенный к выпуску, предусмотрен для того, чтобы по выбору добавлять газ к обработанной водной среде. Не основываясь на теории, полагают, что инжектируемый воздух, особенно кислород, внутрь подаваемого потока, который возвращает обработанную водную среду (в основе содержащую биогенные вещества и микробиогенные вещества, выделенные из микроорганизма или шлама с микробами) будет дополнительно улучшать аэробные и последовательные/цикличные действия биореактора и/или стабильность и дополнительно снижать затраты на эксплуатацию биореактора, особенно те, которые связаны с биореакторными аэрационными устройствами, обычно упоминаемые как "газодувки". При выпускании обработанной водной среды водная среда может быть повторно использована, например в биореакторе 64, или удалена, как показано, посредством сброса 66.

В том случае, если обрабатываемая водная среда обеспечивается биореактором 64, линия D предусмотрена для транспортировки водной среды из биореактора 64 к впускному отверстию 20 для обработки в устройстве 10. В таком случае, водная среда может иметь высокий уровень жидкостей, в соответствии с чем может быть использовано очистительное устройство 22 для удаления таких жидкостей. Отмечено, что все элементы устройства 10 обеспечены соответствующими средствами управления для обеспечения соответствующей обработки водной среды в устройстве 10.

В качестве практического примера, относительно устройства 42 для подачи жидкости за счет перепада давлений, центробежные насосы хорошо известны в области техники. Центробежный насос имеет два основных элемента: (1) вращающийся элемент, состоящий из лопастного рабочего колеса и вала, и (2) стационарный элемент, состоящий из корпуса, крышка корпуса, подшипников.

При необходимости центробежный насос может включать в себя ручной или автоматический клапан-регулятор давления и/или потока на выходе центробежного насоса, и/или множественные клапаны-регуляторы во многих точках, или может иным способом использовать определенные размеры/диаметры и длины трубы для регулирования давления насоса и потока.

Для газового инжектора 24 средство введения воздуха, такое как расходомер Вентури, может обеспечивать двойную функцию 1) клапана-регулятора давления и/или потока и 2) добавления газа к водной среде, используя энергию, доступную от действия центробежного насоса.

Лопастное рабочее колесо является главной вращающейся частью, которая обеспечивает ускорение жидкости. Вышеописанный вариант воплощения не ограничивается определенной формой или типом лопастного рабочего колеса.

Вода входит в лопаточное пространство колеса насоса и выбрасывается силами, вызванными вращением. Давление, которое будет развивать центробежный насос, можно считать, напрямую зависит от диаметра лопастного рабочего колеса, числа лопаточных рабочих колес, лопаточного пространства колеса или размера входного отверстия и от того, насколько большая скорость развивается от скорости вращения вала. Мощность определяется выходной шириной лопастного рабочего колеса и может быть легко отрегулирована по конкретным требованиям. Все из этих факторов оказывают влияние на мощность применяемого мотора; чем больше нужно прокачать воды или развить давления, тем больше необходимо энергии.

Один раз водную среду подвергли воздействию силы (т.е. ускорениям), получающейся от действия первого лопастного рабочего колеса, она может быть направлена на другую ступень лопастного рабочего колеса или другой центробежный насос, чтобы дополнительно обработать среду. Альтернативно обработанная среда может быть направлена в систему труб для ее возвращения в биологический реактор (например, выпуск 16), так что теперь получили биогенные вещества для улучшения работы аэробных биологических реакторов, как результат высвобождения внутриклеточных компонентов и других жидкостей.

Как отмечено ранее, считается, что силы растут как жидкостные потоки через лопастное рабочее колесо, пока оно вращается на валу с высокими скоростями. Скорость жидкости преобразуется в давление, центростремительную и поперечную силы, кавитацию и другие силы. Силы, получающиеся от этих действий, являются причиной разрушения микроорганизмов и клеток микроорганизмов при достаточно высокой частоте вращения, тем самым приводя к стабилизации упомянутого раствора.

Что касается скорости действия механического устройства в устройстве 42 для подачи жидкости за счет перепада давлений, то предпочтительно работать при более высоких скоростях для повышения разрушающего действия на микроорганизмы. Будут достигнуты повышенная эффективность и высокоэнергетическая кавитация, если скорость в насосе(ах)/трубопроводе превышает скорость звука в растворе.

Пример 1.

Как иллюстрация одного варианта воплощения, при работе воду, сточные воды и/или шлам, которые близки или выше газонасыщенности, вводят в многоступенчатый погружной центробежный насос с примерно 3450 об/мин. Получающуюся обработанную водную среду направляют в систему труб для рециркуляции к биореактору или удаления, или направляют к другому центробежному насосу для дополнительной обработки, или среду направляют на операцию дополнительной обработки.

Пример 2.

Шлам, который ввели в резервуар сжатия, с предварительным добавлением газа посредством газового инжектора 24, который представляет собой расходомер Вентури (вызывающий почти газонасыщенность или выше). Для резервуара 40 и содержимого было создано давление 5 атм за период времени 172 с. Один раз было получено желательное внутреннее давление, резервуару дали возможность сбросить давление немедленно. Цикл повышения давления и снижения давления повторяют второй раз. Получающийся обработанный шлам затем направляют в систему труб для операции дополнительной обработки, а именно - устройство 42 для подачи жидкости за счет перепада давления.

Получающийся обработанный шлам, полученный на предварительном этапе, ввели в многоступенчатый погружной центробежный насос (40), имеющий 6 лопастных рабочих колес и работающий с 3450 об/мин.

Полученный обработанный шлам направляют в выпускную секцию 16 для рециклирования к биореактору 64 или выпускают из 66, или направляют к другому центробежному насосу, используя линию С для дополнительной обработки, или при необходимости среду направляют на операцию дополнительной обработки.

Хотя изобретение было описано на конкретных вариантах его воплощения, понятно, что допускаются его дополнительные модификации, а их применение включает любые варианты, применения или изменения изобретения, следующие, в общем, принципам изобретения и включающие такие отступления от настоящего раскрытия, которые относятся к известной или обычной практике в области техники, к которой относится изобретение, и что может быть применено к основным признакам, сформулированным выше в настоящем описании, и что следует из объема прилагаемой формулы изобретения.