MX2010011061A - Sistema descentralizado de separacion de aguas residuales en el origen. - Google Patents

Abstract

Un aparato y método para el tratamiento descentralizado de aguas residuales. Las aguas residuales ingresan al aparato hacia un compartimiento receptor y los sólidos son separados de los líquidos. Los sólidos pueden ser extraídos del compartimiento receptor mediante un tornillo sin fin. El líquido de las aguas residuales es tratado adicionalmente al fluir a través de una serie de compartimientos, cada uno de los cuales contiene discos contactores biológicos rotativos asegurados a un eje común de rotación. El eje de rotación y el tornillo sin fin son energizados mediante una turbina cuasi-sumergida manejada por un flujo de aire.

Description

SISTEMA DESCENTRALIZADO DE SEPARACIÓN DE AGUAS RESIDUALES EN EL ORIGEN REFERENCIA CRUZADA A LAS SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de prioridad de la Solicitud Provisional de Patente de E.U. no. 61/053,466, presentada el 15 de Mayo del 2008, y de la Solicitud Provisional de Patente de E.U. no. 61/042, 820, presentada el 7 de Abril del 2008; incorporando ambas en su totalidad a manera de referencia.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona de manera general con los sistemas de aguas residuales. De manera más particular, la presente invención se relaciona con los sistemas descentralizados de aguas residuales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El manejo del agua se ha vuelto cada vez más importante, especialmente en las regiones con escases de la misma en el mundo, tal como, por ejemplo, el Cinturón Solar en los E.U. En tales regiones, los impuestos por el agua son altos normalmente y, como tal, existe un fuerte incentivo para conservar y recuperar el agua.

Además, el manejo y tratamiento del agua residual también se está volviendo cada vez más importante debido a los costos asociados a estos, las preocupaciones ambientales, y los criterios más estrictos para su desecho.

En las áreas donde no está disponible un sistema municipal para las aguas residuales es posible usar sistemas descentralizados para las aguas residuales, como por ejemplo, los tanques sépticos. Tales tanques sépticos normalmente tienen dos compartimientos, recibiendo en el primer compartimiento el agua de desecho, y · obteniendo como salida del segundo compartimiento el agua tratada a través de un campo séptico (referido también como un campo de drenaje o campo de filtrado) , el cual puede extenderse sobre una gran área, por ejemplo, de 200 a 300 m2 para una casa de tres recamaras. Los sólidos en el agua de desecho caen hasta el fondo del primer compartimiento, mientras la capa de suciedad flota en la superficie. Una división entre .el primer y segundo compartimientos tiene una abertura que permite al agua con suciedad fluir del primer al segundo compartimiento, donde los sólidos en el agua pueden asentarse de manera adicional. La actividad de las bacterias anaeróbicas en el primer y segundo- compartimientos transforma a los depósitos sólidos en lodo. El liquido presente en el segundo compartimiento pasa a través de la salida del tanque séptico, hacia el campo séptico, donde las impurezas presentes en el agua se descomponen en el barro.

Los tanques sépticos deben limpiarse del lodo de manera regular. Esto implica comúnmente el servicio de un camión de bombeo para evacuar los compartimientos del tanque y llevar el lodo a una planta municipal de tratamiento de aguas residuales donde el lodo es vaciado y tratado.

De manera característica, en tales plantas de tratamiento de aguas residuales, el lodo se mezcla con los diversos contaminantes y los químicos generados por las industrias que también usan la planta municipal de tratamiento de aguas residuales. Esto provoca que los constituyentes del lodo se unan con estos contaminantes y químicos para producir toxinas que pueden ser extremadamente difíciles de eliminar. Típicamente, tales toxinas son eliminadas mediante un costoso proceso de quemado.

Los sistemas descentralizados de aguas residuales, diferentes a los sistemas de tanque séptico, incluyen a aquellos que hacen uso de discos contactores biológicos rotativos (RBCDs, por sus siglas en inglés) colocados dentro de un tanque contenedor que recibe el agua residual. En tales sistemas, los discos separados son montados sobre un eje giratorio y se sumergen parcialmente en el agua residual. Los RBCDs, que pueden estar hechos de plástico o de cualquier otro material apropiado, acumulan bacterias al paso del tiempo. Mientras los RBCDs giran dentro del agua residual, las bacterias capturan y digieren la materia del agua residual. Cuando los RBCDs giran fuera del agua y se exponen al aire, la aeración facilita la digestión de la materia por medio de las bacterias formadas sobre los RBCDs, lo cual transforma la materia residual en biomasa sobre los RBCDs. El agua residual tratada es obtenida a la salida del tanque, colocada sobre un campo séptico.

Después de un periodo de tiempo en el cual los RBCDs acumularán biomasa, dicha biomasa se desprenderá de los RBCDs y caerá al fondo del tanque. Se requiere entonces del bombeo regular de la biomasa acumulada en el fondo del tanque.

Típicamente, el agua residual llega directamente al tanque y se disuelve ahí. De tal modo, se requiere una gran cantidad de RBCDs para asegurar un tratamiento adecuado del agua residual. Adicionalmente, los sistemas de RBCD requieren comúnmente un motor eléctrico para girar el eje y los discos. El motor tiene que operar en un ambiente de humedad constante y, de este modo, está propenso a fallas a corto y medio plazo, en cuyo caso, la eficiencia del sistema de tratamiento de aguas residuales cae drásticamente.

Por lo tanto, es deseable proporcionar un tratamiento descentralizado de aguas residuales que permita la separación de la materia sólida en la fuente, que tenga conflabilidad operacional, que tenga un área pequeña del campo séptico y que produzca agua reusable.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es obviar o mitigar por lo menos una desventaja de los sistemas previos de tratamiento de aguas residuales.

En un primer aspecto, la presente invención proporciona un aparato para tratar aguas residuales, incluyendo dichas aguas residuales tanto agua como productos de desecho. El aparato incluye un alojamiento y un compartimiento receptor de aguas residuales formado dentro del alojamiento. El compartimiento receptor de las aguas residuales tiene una entrada de aguas residuales para recibir las aguas residuales en este. El compartimiento receptor de aguas residuales tiene una porción de fondo. Una parte de los productos de desecho en las aguas residuales se deposita en la porción de fondo para formar un depósito de materia sólida. El aparato incluye adicionalmente un primer compartimiento de tratamiento formado dentro del alojamiento. El primer compartimiento de tratamiento está en comunicación fluida con el compartimiento receptor del agua residual. El primer compartimiento de tratamiento recibe el agua residual del compartimiento receptor del agua residual. El aparato incluye adicionalmente un tornillo sin fin montado dentro del alojamiento, teniendo dicho tornillo sin fin el primer y segundo extremos. El primer extremo está colocado en la porción de fondo del compartimiento receptor del agua residual. El aparato incluye también un receptáculo dispuesto fuera del compartimiento receptor del agua residual, adyacente al segundo extremo del tornillo sin fin. El aparato incluye adicionalmente un eje giratorio montado dentro del alojamiento. El eje giratorio se extiende a través del primer compartimiento de tratamiento. El eje giratorio tiene un material del contactor biológico asegurado a este. El material del contactor biológico se coloca en el primer compartimiento de tratamiento. El aparato incluye además un compartimiento de turbina formado dentro del alojamiento y en comunicación fluida con el primer compartimiento de tratamiento. Una turbina se monta de manera giratoria dentro del compartimiento de turbina y se conecta de manera operacional al eje giratorio y al segundo extremo del tornillo sin fin. El aparato incluye adicionalmente una fuente de aire acoplada de manera operacional a la turbina. La fuente de aire sirve para girar la turbina y la turbina sirve para rotar el eje giratorio para provocar que el material del contactor biológico pase sucesivamente a través del agua residual y, a través del aire, mientras el eje giratorio rota. El paso sucesivo del material del contactor biológico a través del agua residual y a través del aire causa que los micro-organismos se formen sobre el material del contactor biológico y consuman una porción de los productos de desecho presentes en el agua residual para producir el agua tratada. La turbina también gira el tornillo sin fin. El tornillo sin fin desplaza, con la rotación, el depósito de materia sólida desde la porción de fondo del compartimiento receptor del agua residual hacia el receptáculo. El aparato incluye también una salida en comunicación fluida con el primer compartimiento de tratamiento, y con un campo séptico, para obtener como salida el agua tratada hacia el campo séptico.

Otros aspectos y características de la presente invención serán aparentes para aquellos con habilidad ordinaria en el arte después de la revisión de la siguiente descripción de las modalidades especificas de la invención, en conjunto con las figuras anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA FIGURAS Las modalidades de la presente invención serán descritas a continuación, sólo a manera de ejemplo, haciendo referencia a las Figuras anexas, en las cuales: La Figura 1 muestra un aparato de la presente invención conectado a un alojamiento; La Figura 2 muestra una vista superior de un aparato ejemplar de la presente invención; La Figura 3 muestra una vista lateral del aparato de la Figura 2; La Figura 4 muestra una perspectiva trasera de un aparato de la presente invención; La Figura 5 muestra un acercamiento de la vista en perspectiva de la Figura 4 ; La Figura 6 muestra una vista en perspectiva lateral del aparato de la Figura.4; La Figura 7 muestra un sistema genérico de bombeo por medio de aire que puede ser usado con el aparato de la Figura 4; La Figura 8 muestra una vista en perspectiva frontal del aparato de la Figura 4; Las Figuras 9A y 9B muestran una modalidad de una turbina que puede ser usada con el aparato de la Figura 4; La Figura 10 muestra una vista frontal funcional de la turbina de las Figuras 9A y 9B; La Figura 11 muestra una vista lateral del aparato de la Figura 4; Las Figuras 12A a 12C muestran una modalidad de un eje rotativo que puede ser usado con el aparato de la Figura 4; La Figura 13 muestra cómo un aparato de la presente invención puede ser integrado con una casa; La Figura 14 muestra cómo los desechos orgánicos sólidos extraídos por medio de un método de la presente invención pueden ser obtenidos; y La Figura 15 muestra un método ejemplar de tratamiento de las aguas residuales de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA De manera general, la presente innovación proporciona un sistema y método para tratar el agua residual y usada en el lugar donde se genera, en lugar de una planta centralizada de tratamiento. El sistema, o aparato, recibe el agua residual en un compartimiento receptor y separa los sólidos de los líquidos en el compartimiento receptor. Los sólidos son extraídos del compartimiento receptor mediante un tornillo sin fin. El agua residual líquida fluye a través de una serie de compartimientos de tratamiento que contienen discos contactores biológicos rotativos (RBCDs, por sus siglas en inglés) para el tratamiento por medio de estos RBCDs. Los RBCDs se aseguran a un eje giratorio. El' eje giratorio y el tornillo sin fin son energizados mediante una turbina cuasi-sumergida movida por un flujo de aire.

La Figura 1 muestra una vista superior de una representación en bloque de un alojamiento 100 teniendo conectado su sistema de aguas residuales (no mostrados), a través' de una entrada 104, a una modalidad ejemplar del aparato de tratamiento de aguas residuales 102 de la presente invención. Un salida 106 propaga el agua tratada desde el aparato 102 hacia un campo séptico 108, el cual también puede ser referido como un campo de pulimento. En el caso del aparato 102 para el tratamiento de aguas residuales para una casa de tres dormitorios, el tamaño del campo séptico 108 es típicamente de 10m2 de suelos permeables. Aunque una casa 100 es mostrada en la Figura 1, el aparato para el tratamiento de aguas residuales de la presente invención puede ser conectado a un grupo de casas, edificios de apartamentos, cabañas, restaurantes, tiendas, o cualquier otro tipo apropiado de alojamiento que produzca aguas residuales y usadas. El aparato para el tratamiento de aguas residuales 102 estará localizado de manera general por debajo del nivel del piso con una entrada 104 situada también debajo de la superficie; no obstante, también puede colocarse de manera parcial o total por encima del piso sin alejarse del enfoque de la presente invención. Como una alternativa a ser localizado fuera de la casa, el aparato también puede ser situado, por ejemplo, dentro de un garaje o sótano de la casa 100.

La Figura 2 muestra una vista superior abierta del aparato 102 ejemplar. La Figura 3 es una vista lateral elevada tomada a lo largo de la línea III-III de la Figura 2. Con respecto a las Figuras 2 y 3, el aparato 102 incluye un alojamiento 103 y un compartimiento receptor de aguas residuales (SRC, por sus siglas en inglés) 110 formado dentro del alojamiento 103. El SRC 110 recibe el agua residual de la entrada 104 (entrada de agua residual) . La entrada 104, puede ser una tubería o cualquier otro tipo apropiado de conducto, tal como, por ejemplo, un tubo. El agua residual que se vierte hacia el ARC 110 contiene ticamente materia disuelta en el agua, además de productos sólidos de desecho sin disolver. Algunos de los productos de desecho sólidos se depositan, eventualmente, en la porción de fondo 112 del SRC 110.

La Figura 3 indica un nivel de aguas residuales 114, por encima del fondo con forma de V 116 del SRC 110. También se muestra en la Figura 3 un tornillo sin fin 118 inclinado (el cual puede ser referido también como un tornillo de Arquimedes) asegurado de manera rotativa al primer extremo 120 del fondo con forma de V 116. Como será descrito a continuación, un segundo extremo 122 del torillo sin fin se conecta de manera operacional a una turbina 124, mostrada en la Figura 2. De modo tal, la turbina 124 gira el tornillo sin fin 118, el cual desplaza el depósito de materia sólida desde la porción del fondo 112 hacia una receptáculo 126. En intervalos regulares, o cuando se requiera, el receptáculo 126 puede ser removido del aparato 102, por ejemplo, mediante una escotilla (no mostrada) y vaciado en un campo de compostaje. Esto puede producir composta, la cual puede ser usada con propósitos de horticultura o para cualquier otro propósito apropiado.

Como será entendido por el trabajador habilidoso, el fondo del SRC 110 no necesitar tener forma de V. En lugar de ello, el fondo del SRC 110 puede tener cualquier forma convexa apropiada donde los productos de desecho sólidos puedan depositarse. Adicionalmente, el primer extremo 120 del torillo sin fin 118 no necesita ser asegurado al fondo con forma de V 116. En lugar de ello, el tornillo sin fin 118 puede ser montado dentro del alojamiento 103 mediante cualquier medio apropiado, tal como, por ejemplo, soportes que coloquen el primer extremo 120 en la porción de fondo 112 del SRC 110.

Como será apreciado por el trabajador habilidoso, el beneficio de separar el desecho sólidos del agua residual para obtener agua residual liquida a la salida del tratamiento de las aguas residuales es que disminuye la cantidad de materiales que pueden disolverse en las aguas residuales, simplificando de este modo el tratamiento de las aguas residuales.

El aparato 102 también incluye compartimientos de tratamiento en los cuales el agua residual es tratada. La Figura 2 muestra un primer compartimiento de tratamiento 128, el cual está en comunicación fluida con el SRC 110 a través de una abertura 130. El agua residual presente en el SRC 110 es vertida del SRC 110 hacia el primer compartimento por encima del nivel 114 de agua residual, mostrado en la Figura 3, alcanzando la altura de la abertura 130. La Figura 4, que es una vista posterior y abierta en perspectiva del aparato 102 también muestra el nivel del agua 114 y la abertura 130. Aunque la representación del aparato 102 como se muestra en las Figuras 2 y 3 difiere de aquel mostrado en la Figura 4, son funcionalmente equivalentes.

Como será entendido por el trabajador habilidoso, el aparato de la presente invención puede tener cualquier cantidad de compartimientos de tratamiento. Por ejemplo, con referencias a la Figura 2, el aparato 102 incluye un segundo compartimiento de tratamiento 132, el cual está en comunicación fluida con el primer compartimiento de tratamiento 128 a través de una ó más aberturas en la primera pared 134. El aparato 102 incluye adicionalmente un tercer compartimiento de tratamiento 136, el cual está en comunicación fluida con el segundo compartimiento de tratamiento 130 a través de una ó más aberturas en la segunda pared 138.

El aparato 102 incluye un eje giratorio 140 montado en el alojamiento 103. Como se ve en la Figura 4, el eje giratorio 140 tiene un extremo asegurado al fondo de un surco 141 en forma de V definido en una pared 139. El eje giratorio 140 tiene asegurado a este una serie de discos 142 hechos de un material de contactor biológico (RBCDs, antes mencionados) . Cinco, cuatro y tres discos 142 son mostrados en el primer, segundo y tercer compartimientos (128, 132 y 136) respectivamente. De manera práctica, la cantidad de discos puede depender de la carga biológica a ser tratada por el aparato 102. Los discos pueden estar hechos de plástico tal como, por ejemplo, polietileno, cloruro de polivinilo, poliestireno, poliestireno expandido o de cualquier otro material apropiado. Aunque no se muestra en la Figura 2, pero como será descrito más adelante, el eje giratorio 140 está conectado de manera operacional a la turbina 124, la cual gira al eje giratorio 140. Como será entendido por el trabajador habilidoso, el eje puede estar hecho de cualquier material rígido apropiado tal como plástico, polietileno de alta densidad (HDPE; por sus siglas en inglés) . Etc. además, · el eje giratorio 140 y los discos 142 pueden ser huecos y flotantes .

El aparato de la presente invención también puede incluir un compartimiento receptor de agua usada (U RC, por sus siglas en inglés) 146, como se muestra en el aparato 102 en las Figuras 2 y 4. El UWRC 146 es conectado a un circuito de agua usada (no mostrado) mediante una entrada 148 de agua usada. El circuito de agua usada puede incluir, por ejemplo, agua usada del baño y regadera del usuario, y de la lavadora de ropa. El circuito de agua usada es distinto del sistema de agua residual que vierte su contenido en el SRC 110. Al tener el UWRC 146 separado del SRC 110, se evita una mayor disolución de los productos sólidos de desecho presentes en. el agua residual en el agua usada que se vierte en el aparato 102 en el UWRC 146.

Como se ve en la Figura 4, el UWRC '146 está en comunicación fluida con el SRC 110 mediante una abertura 150 de sobreflujo a través de la cual el agua residual puede vaciarse desde el SRC 110 hacia el UWRC 146 cuando sucede un llenado excesivo de agua residual del SRC 110. La abertura de sobreflujo 150 puede tener un filtro 152 para prevenir que los sólidos se viertan hacia el UWRC 146. El filtro 152 puede ser un filtro de peine o cualquier otro tipo de apropiado de filtro, tal como, por ejemplo, un filtro de malla.

Como se muestra en la Figura 4, existe una serie de aberturas 154 definidas por la pared 139. La aberturas 154 permiten a comunicación fluida entre el UWRC 146 y el primer compartimiento de tratamiento 128. Las aberturas 154 pueden ser de cualquier tipo y puede haber cualquier cantidad de estas. Un nivel 156 de agua usada también se muestra en la Figura 4. Como será entendido por el trabajador habilidoso, el nivel 156 de agua usada es el mismo que el nivel de agua en el primer, segundo y tercer compartimientos de tratamiento 128, 132 y 136, puesto que todos ellos están en comunicación fluida entre si. Adicionalmente, como se muestra en la Figura 4, los discos 142 sólo están parcialmente sumergidos en el agua, de modo que se permite a los discos pasar de manera sucesiva a través del agua residual y a través de aire, causando de este modo que se formen micro-organismos sobre el material de contactor biológico y consuman una porción de los productos de desecho presentes en el agua residual, para producir agua tratada.

La Figura 5 muestra un acercamiento de una región del SRC 110 donde se muestra la abertura de sobreflujo 150, el filtro 152 y el nivel del agua residual 114. También se muestra un difusor de agua 158 que recibe el agua tratada desde un sistema de bombeo por aire que será descrito más adelante. El agua tratada provista por la bomba de aire del difusor de agua 158 es obtenida por los orificios 160 y va hacia un ensamble de filtro 162 que previene que los sólidos se viertan del SRC 100 hacia el primer compartimiento de tratamiento 128, aunque los orificios 160 se muestran en la porción superior del difusor de agua 158, dichos orificios pueden estar presentes en el fondo también, o en cualquier sitio en el difusor de agua 158. La obtención del agua desde el difusor 158 hacia el ensamble de filtro 162 sirve para limpiar el ensamble de filtro 162 de los sólidos presentes en el ensamble de filtro 162. Además, como será descrito con mayor detalle a continuación, el sistema de bombeo por aire recicla el agua de uno de los compartimientos de tratamiento del aparato 110 de regreso al SRC 110. Esto permite el tratamiento adicional del agua. El difusor 158 tienen una abertura 164 que puede ser accedida por un trabajador para limpiar el difusor 158 y el sistema de bombeo por aire por medio de un sedal o cualquier otro implemento de limpieza flexible apropiado.

El ensamble de filtro 162 se muestra conectado al difusor de agua 158 mediante soportes 166; sin embargo, como será entendido por el trabajador habilidoso, el ensamble de filtro puede ser montado en el alojamiento 103 de cualquier otra manera apropiada tal como, por medio de soportes conectados a cualquier de las paredes y partes del alojamiento. El ensamble de filtro 162 se muestra de modo que incluye un miembro redondo 163 sobre el cual cae el agua del difusor de agua 158. Asegurado al miembro redondo esta un filtro de fibra 161 (en un arreglo de peine) . El agua que cae sobre el miembro redondo 163 fluye sobre el miembro redondo 163, abriéndose mientras fluye hacia abajo en dirección al filtro de fibra, esto permite una limpieza más completa del filtro de fibra 161. El filtro de fibra 161 puede incluir una variedad de fibras de 1 mm de diámetro, formando un filtro de peine con un grosor de 6 mm, y extenderse sobre un ancho que cubra por lo menos el ancho de la abertura 130. El miembro redondo puede ser simplemente una sección recortada de un conducto. Como será entendido por el trabajador habilidoso, cualquier otro tipo de ensamble de filtro, acoplado o no al difusor de agua, puede ser usado sin alejarse del enfoque de la presente invención. Como será entendido adicionalmente por el trabajador habilidoso, el aparato puede funcionar incluso sin ningún ensamble de filtro presente.

Las Figura 4 y 5 también muestran una salida de agua 175, la cual, como será descrito más adelante, está conectada a un sistema de aire. Además, un conducto de ventilación 173 se muestra en las Figuras 4 y 5. El conducto de ventilación 173 permite la ventilación del aparato 102.

Como se muestra en las Figuras 4 y 5, el SRC 110 del aparato ejemplar 102 incluye dos secciones 168 y 170, conectadas mediante una abertura 172 definida en la partición 174. La entrada 104 de agua residual vierte el agua residual en la sección 170. El agua residual se distribuye entre las secciones 168 y 170. Cualquier materia de desecho sólido en el agua residual presente en la sección 168 puede asentarse eventualmente en el fondo inclinado de la sección 168 y, por lo tanto, deslizarse hacia la sección 170 donde puede asentarse en la porción de fondo 112.

Como se muestra en la Figura 2, el aparato 102 incluye un compartimiento de sedimentación 144,, el cual está en comunicación fluida con el tercer compartimiento de tratamiento 136. El compartimiento de sedimentación 144 está libre de discos 142 y permite a los sedimentos en el agua residual/tratada aún presente en el compartimiento de sedimentación depositarse en el fondo de este. El compartimiento de sedimentación 144 está en comunicación fluida con un reservorio 145 mediante un conducto 123. Un ensamble de bombeo (no mostrado) puede conectarse al reservorio 145 para permitir a un usuario hacer uso del agua tratada presente en el reservorio 145 para cualquier propósito apropiado como, por ejemplo, regar un arreglo de césped u horticultura.

La Figura 6 muestra una vista lateral y abierta en perspectiva del aparato 102. Como se ve en la Figura 6, el tercer compartimiento de tratamiento 136 contiene el medio de filtrádo 180 que incluye pieza de material flotante. El material puede ser el mismo que aquel usado para hacer los discos 142 (por ejemplo, HDPE, que tiene una densidad menor que el agua) . Aunque no se muestra en la Figura 6, el tercer compartimento de tratamiento está equipado con un difusor de aire posicionado por debajo del medio de filtrado 180. El difusor de aire suministra un flujo de oxigeno, presente en el aire, al tercer compartimiento de tratamiento 136. La agitación del medio de filtrado se lleva a cabo principalmente por la rotación de los discos en el tercer compartimiento de tratamiento 136. El agua presente en el tercer compartimiento de tratamiento 136 está en un estado avanzado de tratamiento, que combinada con: la presencia del medio de filtrado 180, la presencia de oxigeno y la agitación del medio de filtrado; permite que suceda la nitrificación de manera continua en el tercer compartimiento de tratamiento 136.

La agitación del medio de filtrado 180 asegura que la materia acumulada en las partes del medio de filtrado se desprendan para permitir que el proceso de tratamiento continúe (regenere) . En los sistemas del arte previo que usan medios de filtrado, la suministro de oxigeno en el medio de filtrado tiene que ser suficientemente alto para permitir la agitación del medio de filtrado. En el aparato de la presente invención, la presencia de los discos giratorios 142 en el tercer compartimiento de( tratamiento también provoca la agitación- del medio de filtrado 180, lo cual reduce el suministro requerido de oxigeno en comparación con los sistemas del arte previo que usan medios de filtrado. Aunque no se muestra en las figuras, se pueden agregar pequeñas aletas a los discos 142 del tercer compartimiento de tratamiento para proporcionar una agitación adicional del agua. La agitación de las piezas del medio de filtrado 180 permite a lo micro-organismos y a la material (biomasa) acumulada en las piezas en cuestión separarse de esta forma y asentarse en el fondo del aparato 102.

Como será entendido por el trabajador habilidoso, una vez que la nitrificación del agua tratada presente en el tercer compartimiento de tratamiento 136 ha ocurrido, la desnitrificación del agua tratada del tercer compartimiento de tratamiento 136, o de cualquier compartimiento después del tercer compartimiento de tratamiento 136 (p. ej . , el compartimiento de .sedimentación 144), puede ser afectada por la transferencia (p. ej . , al usar un sistema de bombeo por aire) del agua tratada en cuestión al SRC 110, para el tratamiento subsecuente en el primer compartimiento de tratamiento 128. Como será entendido adicionalmente por el trabajador habilidoso, es la presencia de la materia orgánica particular en el primer compartimiento de tratamiento aquello que permite que ocurra la desnitrificación.

Como se mencionó previamente en relación a la Figura 5, los sistemas de bombeo por aire pueden ser usados en . el aparato 102. En el aparato 102, los sistemas de bombeo por aire son usados para propagar el agua tratada desde cualquiera de los compartimientos de tratamiento y/o de sedimentación al SRC 110. La Figura 7 muestra un ejemplo genérico de un sistema de bombeo de aire que puede ser usado en el aparato 102.

El sistema de bombeo de aire de la Figura 7 incluye un conducto 100 que puede ser colocado en cualquiera de los compartimientos de tratamiento 128, 132 y 136, y/o en el compartimiento de sedimentación 144. Una sección de fondo 202 del conducto 200 está colocada de manera adyacente a la porción de fondo del aparato 102. Una bomba de aire 204 bombea aire a la sección de fondo 202 para provocar que se formen burbujas en el agua tratada/residual presente en la sección de fondo 202. Estas burbujas reducen la densidad del agua tratada/residual presente en el conducto 200, lo cual provoca que el nivel del agua tratada/residual en cuestión se eleve por encima del nivel 156 de agua usada (nivel de agua residual/tratada) mostrado en la Figura 4. Un conducto 208 se conecta al conducto 200. El conducto 208 está inclinado en dirección del SRC 110 y tiene un extremo de salida 210. Después de que el nivel de agua residual/usada se eleva hasta el nivel de conexión 212 del conducto 208 hasta el conducto 200, el agua residual/usada en el conducto 200 ingresa al conducto 208 y se propaga hacia el extremo de salida 210. El conducto 200 tiene otro extremo 230 que puede conectarse a un conducto de acceso para permitir la limpieza del conducto 200. De manera alternativa, el extremo 230 puede ser tapado o permanecer abierto.

Como será entendido por el trabajador habilidoso comparando la Figura 5 con la Figura 7, la salida de agua 175 mostrada en el Figura 5 corresponde al extremo de salida 210 del conducto 208. Además, la Figura 4 muestra una sección de fondo 216 de un conducto colocado en el segundo compartimiento de tratamiento 132, estando la sección de fondo 216 adyacente al fondo 218 del aparato 102. El fondo 218 puede tener forma de abrevadores como se muestra en la Figura 4, para permitir que los sedimentos se acumulen al fondo del abrevadero. Como será entendido por el trabajador habilidoso, en el caso de la Figura 4', la sección de fondo 216 corresponde a la sección de fondo 202 del conducto 200 mostrado en la Figura 7. Como se mencionó previamente, el difusor de agua 158 y la salida de agua 175 se conectan cada uno a un sistema de bombeo por aire. Estos pueden conectarse a un mismo sistema de bombeo por aire o a distintos sistemas de bombeo por aire. En el último caso, una sola bomba puede ser usada para ambos sistemas de bombeo de aire o cada sistema de bombeo por aire puede tener su propia bomba. La bomba o bombas de aire, que pueden ser bombas de diafragma o cualquier otro tipo apropiado de bomba de aire, puede situarse dentro del alojamiento 103 del aparato o fuera del alojamiento, sin alejarse del enfoque de la presente descripción. Al usar los sistemas de bombeo por aire, los sedimentos que se depositan en el fondo de los compartimientos de tratamiento y/o de sedimentación pueden ser bombeados de manera periódica al SRC 110. Esto soluciona la necesidad de tener un servicio de camiones de bombeo de lodo para el aparato 102.

La Figura 6 muestra un primer conducto de acceso 250 conectado a un sistema de bombeo por aire (no mostrado) bombeando agua desde el compartimiento de sedimentación 144 hacia el difusor de agua 158 de la Figura 5. La Figura 6 muestra adicionalmente un segundo conducto de acceso 252 conectado a otro sistema de bombeo por aire (no mostrado) que bombea agua desde el segundo compartimiento de tratamiento hacia la salida de agua 175 de la Figura 5. Los implementos de limpieza flexibles pueden ser introducidos en los conductos de acceso 250 y 252 para limpiar los conductos de sus respectivos sistemas de bombeo por aire. La Figura 6 también muestra la turbina 124 colocada en un compartimiento de turba 254, entre las paredes 256 y 258.

La Figura 8 muestra una vista de corte y abierta en perspectiva del aparato 102. La pared 256 no se muestra para permitir una mejor vista de la turbina 124 y de su conexión al tornillo sin fin 118 y con el eje giratorio' 140. La turbina 124 se muestra abierta para ver las cámaras de la turbina 300; no obstante, estas cámaras se cubren por medio de una pared con forma de disco, como será descrito adicionalmente . La turbina es montada a las paredes 256 (no mostrada) y 258 en un nivel donde está cuasi-completamente sumergida. Un conducto de aire 265, conectado a una fuente de aire (p. ej . , una bomba), arroja aire que energiza la turbina 124.

La turbina 124 se conecta a un ensamble de rueda dentada 260 asegurado a las paredes 256 (mostrada en la Figura 6) y 258. Una primera cadena 262 conecta la turbina 124 al ensamble de rueda dentada 260. La primer cadena 262 se acopla a una rueda dentada (no mostrada) montada sobre un cubo 264 de la turbina . 124 y una rueda dentada 266 del ensamble de rueda dentada 260. El ensamble de rueda dentada 260 se conecta al tornillo sin fin 118 mediante una segunda cadena 268 que se acopla a una rueda dentada (no mostrada) del ensamble de piñón 260 y una rueda dentada 270 del tornillo sin fin 118. Anqueo no se muestra, el segundo extremo 122 del tornillo sin fin 118 se monta de manera giratoria dentro el alojamiento 103. El ensamble de rueda dentada 260 también se conecta al eje giratorio 140 a través de una tercera cadena 272 asegurada a. una rueda dentada 274 del ensamble de rueda dentada 260, y a una rueda dentada 276 montada sobre el eje giratorio 140.

Mientras la turbina 124 gira, el sistema de la rueda dentada y la cadena girará el tornillo sin fin 118 para desplazar los depósitos de materia sólida desde la porción de fondo 112 del SRC 110 al receptáculo 126. Además, mientras la turbina '124 gira, el sistema de la rueda dentada y la cadena girará el eje giratorio 140 para provocar que los discos 142 pasen de manera sucesiva a través del agua residual y el aire, causando de tal modo que los micro-organismos se formen sobre los discos 142 y consuman los productos de desecho presentes en las aguas residuales.

Como será entendido por el trabajador habilidoso, . el tamaño de la proporción de las ruedas dentadas que interconectan la turbina 124 al tornillo sin fin 118 y al eje giratorio 140 determina la velocidad de rotación del tornillo sin fin 118 y del eje giratorio con respecto a aquel de la turbina 124. Comúnmente, la turbina 124 puede girar a 0.3 revoluciones por minuto (rpm), el tornillo sin fin 118 a 0.1 rpm, y el eje giratorio 140 a 1.3 rpm. Como será entendido por el trabajador habilidoso, cualquier otra velocidad de rotación apropiada puede ser usada dependiendo de varios factores, incluyendo, por ejemplo, la carga biológica a ser tratada por el aparato 102 y el área superficial de los discos 142.

Como será entendido por el trabajador habilidoso, la turbina 124 puede ser acoplada de. manera operacional al tornillo sin fin 118 y el eje giratorio 140 mediante cualquier otro medio apropiado tal como, correas y poleas, en lugar de cadenas y ruedas dentadas.

Aunque no se muestra en la Figura 8, el compartimiento de turbina puede estar en comunicación fluida con el compartimiento de sedimentación 144 mediante aberturas definidas en la pared 256 debajo del nivel del agua 176. En tal caso, las aberturas en cuestión pueden encontrarse en la región de fondo de la pared 258. Adicionalmente, el fondo del compartimiento de turbina 254 puede ser construido de forma inclinada en dirección al compartimiento de sedimentación 144 para permitir que cualquier sedimento acumulado en el compartimiento de turbina 254 se deslice hacia fuera del compartimiento de turna 254, hacia el compartimiento de sedimentación 144, donde un sistema de bombeo por aire puede ser usado para transferir estos sedimentos al SRC 110. De manera alternativa, el compartimiento de turbina 254 puede contener un cuerpo de agua que no se comunica con aquel del compartimento de sedimentación 144. Adicionalmente, como se muestra en las Figura 8, un ventilador 278 puede colocarse en una abertura en la pared 258 para proporcionar una ventilación añadida al aparato 102.

El eje giratorio puede sostenerse en su lugar en la primer pared 139 y en la pared 139 (Figura 4), y en la pared 258, mediante un ensamble de rodamiento (no mostrado) . El eje giratorio también puede colocarse en su sitio en cualquier pared que delimite los compartimientos de tratamiento/sedimentación por medio de medios similares. Como será descrito más adelante, el eje giratorio 140 puede ser un eje giratorio flotante. Tal eje giratorio flotante se describe más adelante. Al usar un eje flotante de un diámetro apropiadamente elegido, puede eliminarse el uso de puntos intermedios de soporte, y los rodamientos correspondientes, en los diferentes compartimientos de tratamiento. Al usar un eje flotante la mayoría de la fricción puede limitarse de manera sustancial a un área de contacto entre el eje/disco y el agua. Las cargas verticales sobre los ejes/discos se transfieren directamente al agua. Un eje flotante evita la necesidad de cojinetes y rodamientos, lo cual puede simplificar enormemente el mantenimiento a largo plazo del aparato 102. Para aumentar la flotación del eje/discos, los discos pueden ahuecarse.

Las Figuras 9A y 9B muestran respectivamente una vista en perspectiva y una vista lateral y abierta de la turbina 124. La turbina 124 tiene un par de paredes 298 con forma de disco, separadas. Las primeras particiones 302 se forman entre las paredes con forma de disco 298 y cada una de las primera particiones 302 se extiende de manera radial hacia afuera desde el cubo 264, en dirección al perímetro 304 de las paredes con forma de disco 298. El ángulo entre las primeras particiones 302 adyacentes puede ser sustancialmente el mismo para todos los pares de las primera' particiones adyacentes. La pared 298 con forma de disco y las primeras particiones 302 definen las cámaras 300 de la turbina 124.

La turbina 124 tiene segundas particiones 306 conectadas a las paredes 298 con forma de disco y a las primeras particiones 302 correspondientes. Cada una de las segundas particiones 309 y las primeras particiones 302 se encuentran en un ángulo de 90°. No obstante, el ángulo puede ser mayor ó menor a 90°. En cualquier caso, el ángulo puede ser menor a 180 ° .

La turbina 124 tiene además terceras particiones 308 que se conectan a las paredes 298 con forma de disco y a las segundas particiones 306 correspondientes. Cada una de las terceras particiones 308 y primeras particiones 302 se encuentran en un ángulo entre sí que es menor a 90°. Adicionalmente, cada una de las tercera particiones 308 se extiende desde su segunda partición 306 correspondiente sobre una segunda partición 306 correspondiente. Esto define un pasaje 310 conectando el lado exterior de la turbina 124 a una cámara 300 respectiva. Aunque el ángulo entre las terceras particiones y la primer partición se muestra en la Figura 9B sea menor a 90°, ángulos de 90° ó más también pueden funcionar.

La Figura 10 muestra una vista lateral y abierta de la turbina 124 en operación. La turbina 124 está cuasi-sumergida en el agua presente en el compartimiento de turbina 254. Sin embargo, la turbina 124 puede estar totalmente sumergida o parcialmente sumergida sin alejarse del enfoque de la descripción. Una fuente de aire (mostrada como el numeral de referencia 256 en la Figura 8), situada debajo de la turbina 124, produce aire que ingresa a las cámaras 300 a través de los pasajes 310. Esto causa que el agua se arroje fuera de las cámaras 300 que están recibiendo aire. La entrada de aire en las cámaras 300 provoca que la turbina 124 desarrolle un torque y la turbina 124 gire en la dirección indicada por la flecha 312.

Como será entendido por el trabajador habilidoso, la extensión de las terceras particiones 308 sobre las segundas particiones 306 adyacentes asegura que los compartimientos 300 retengan aire entre ellos hasta que los pasajes respectivos 310 se voltean hacia arriba para permitir que el agua entre a las cámaras. Entre más tiempo permanece el aire en las cámaras 300, mayor será el torque desarrollado por la turbina 124.

La dimensión relativamente pequeña de los pasajes 310 con respecto a las cámaras 300 provoca un flujo rápido y prolongado de agua a través de los pasajes 310, cuando el agua ingresa a la turbina 124 para llenar las cámaras 300. Este flujo rápido y prolongado- de agua previene un crecimiento excesivo de sedimentos en los pasajes 310 y en las cámaras 310.

La Figura 11 muestra otra vista lateral y abierta en perspectiva del aparato 102 ejemplar. Un conducto de aire 400 puede ser conectado a un extremo del ventilador 278 mostrado en la Figura 8. El otro extremo del conducto 400 se conecta a una abertura en una partición removible 410 que sobresale del receptáculo 126, el cual puede ser un receptáculo estándar de reciclaje o compostaje. La Figura 11 también muestra los paneles de acceso 401 detrás de los cuales puede almacenarse un sistema eléctrico de bombeo para bombear hacia fuera del reservorio 145 el agua tratada.

Las Figuras 12A a 12C muestran un eje giratorio flotante (BRS, por sus siglas en inglés) 500 al cual se aseguran los discos 142. El BRS 500 puede ser usado en lugar del eje giratorio 140 sin alejarse de enfoque de la presente descripción. El BRS 500 y los discos 142 pueden estar hechos de polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés) o de cualquier otro material apropiado. El BRS 500 incluye las placas 502 y 504 que se usan para asegurar de manera deslizable el BRS 500 dentro del aparato 102, además de un cuerpo 506 y una rueda dentada 508 para acoplarse a la cadena 272 de la Figura 8. La Figura 12A muestra las placas 502 y 504 separadas del cuerpo 506; la Figura 12B muestra las placas 502 y 504 aseguradas al cuerpo 506; y la Figura 12C muestra una vista transversal de la Figura 12B tomada a lo largo de la línea XIIC-XIIC. El interior 510 mostrado en la Figura 12C está hueco. Adicionalmente , los discos 142 pueden ser huecos. La fabricación de tales discos huecos puede incluir, por ejemplo, comenzar con dos discos sólidos de 0.25 pulgadas de ancho. Subsecuentemente, en cada disco, se forma una muesca de alrededor de 0.125 pulgadas de profundidad (por maquinado o mediante cualquier otro proceso adecuado) . Los dos discos se juntan y adhieren entonces con sus muescas apuntando entre sí. Esto produce un disco hueco de 0.5 pulgadas de grosor.

Con respecto a la Figura 4, en el caso donde el BRS 500 es usados en lugar del eje giratorio 140, el surco en forma de V 141 en la pared 139 podría reemplazarse por una ranura vertical. La priemra placa 500 podría situarse en el UWRC 146 y conectarse al cuerpo 506 del BRS 500. Esto permitiría un acoplamiento con deslizamiento vertical del BRS 500 con respecto a la pared 258. De tal modo, el BRS 500 flotaría efectivamente en el agua usada y permitiría el movimiento vertical para acomodarse a las fluctuaciones en el nivel del agua usada 176, o a las . fluctuaciones en el peso del BRS 500/discos 142, debido a la acumulación de sedimentos sobre los discos 142. El ensamble de cadena y rueda dentada puede ensamblarse de modo que exista una tensión adecuada en la cadena 272. De manera alternativa, cualquier dispositivo apropiado para tensionar la cadena puede ser usado con la cadena 272.

Como será entendido por el trabajador habilidoso, las placas 502 y 504 pueden asegurarse al cuerpo 506 por medio de cualquier medio apropiado tal como, por ejemplo, mediante escalones complementarios sobre las placas y el cuerpo, por medio de elementos fijadores, cierres a presión, etc.

La Figura 13 muestra una vista general del aparato 102 ejemplar conectado á la casa 100. La casa 100 puede tener un suministro de agua 600, suministrada dicha agua por un pozo (no mostrado), y un suministro exterior de agua 602, por ejemplo, un suministro municipal de agua. La salida de la regadera/bañera 604 y de la lavadora de ropa 606 puede conectarse al UWRC 146 del aparato 102. La salida del inodoro 608, del lavamanos 610, del lavavajillas 612, de la tarja de la cocina 614, y del triturador de basura 616 pueden conectarse al SRC 110 del aparato 102. La casa 100 se muestra con una ventilación 618. Una ventilación dedicada 620 también puede conectarse al aparato 102. El receptáculo 126 se muestra fuera del aparato 102 para indicar que sus contenidos pueden ser vaciados a un campo de compostaje. El receptáculo 126 contendrá típicamente sólidos no disueltos del inodoro 608 y de las tarjas 610 y 614, además de desechos machacados de la cocina del triturador de basura 616. Adicionalmente, como será entendido por el trabajador habilidoso, el receptáculo 126 puede contener materia mineralizada obtenida a través de un proceso de descomposición aeróbica del desecho sólido recibido en el aparato 102, además de materia obtenida del proceso de descomposición anaeróbica del desecho sólido recibido en el aparato 102. Como se representa por la flecha 622, el aparato 102 arroja como salida el agua tratada a un campo de pulimento.

La Figura 14 muestra un método ejemplar para reciclar la materia orgánica obtenida del aparato 102. El paso 700, el receptáculo 126 es retirado del aparato 102 y expuesto a la luz del sol en el paso 702. Un receptáculo vacío es sustituido' en lugar de aquel retirado del aparato. La exposición del receptáculo 126 a la luz del sol durante los meses de verano permite la destrucción de los patógenos por desecación. En el paso 704, los contenidos del receptáculo 126 son vaciados y mezclados, en cualquier proporción apropiada, con tierra. Esta mezcla, una vez que se determina como segura, puede ser usada inmediatamente como un fertilizante para la horticultura ornamental. Después de un periodo de tiempo, por ejemplo un año, la mezcla de tierra/materia orgánica podría ser usada como un fertilizante en cultivos de cosecha. En el paso 706, el receptáculo vacío 126 puede ser devuelto al aparato 102 después de que el receptáculo instalado en el aparato, que ha sido removido, ha sido sujeto a los pasos 702, 704 y 706.

La Figura 15 muestra un método ejemplar de la presente invención para tratar las aguas residuales. En el paso 900, el agua residual es recibida en un compartimiento receptor de aguas residuales (SRC, por sus siglas en inglés) . En el paso 902, los sólidos presentes en las aguas residuales son separados del agua residual. Como resultado, se producen sólidos y agua residual líquida. Como será entendido por el trabajador habilidoso, el agua residual líquida puede contener aún sólidos en esta; sin embargo, estas se encontrará en mayor cantidad que aquella recibida de manera original en el SRC. En el paso 904, los sólidos son desplazados desde el SRC hacia un receptáculo, y en el paso 906, los sólidos son extraídos del receptáculo.

En el paso 908, el agua residual líquida se suministra a un primer compartimiento de tratamiento para el tratamiento mediante RBCDs . En el paso 910, el agua residual líquida se suministra a un segundo compartimiento de tratamiento por medio de los RBCDs. En el paso 912, el agua residual liquida (referida también simplemente como agua residual o agua tratada) del segundo compartimiento se suministra al SRC. El paso 912 puede suceder cualquier cantidad de veces durante un dia por cualquier cantidad de tiempo (p. ej . , cuatro veces al dia, treinta veces cada periodo de tiempo) .

En el paso 914, el agua residual liquida se suministra a un tercer compartimiento de tratamiento para el tratamiento mediante RBCDs y, de manera opcional, mediante de un medio de filtrado (que puede ser también referido como un tratamiento de cama fluidizada de filtrado) . En el paso 916, el agua residual liquida se suministra a un compartimiento de sedimentación. En el paso 918, el agua residual líquida del compartimiento de sedimentación se suministra al SRC. El paso 918 puede ocurrir cualquier cantidad de veces durante un dia o durante cualquier cantidad de tiempo (p. ej . , cuatro veces al día, treinta minutos en cada periodo de tiempo) . Los pasos 912 y 918 pueden ocurrir de manera simultánea siendo energizados por una misma bomba de aire.

Finalmente, en el paso 920, el agua residual líquida, que en este punto es agua tratada relativamente limpia, se arroja a la salida a un campo séptico donde cualquier materia aún presente en el agua residual líquida puede descomponerse en dicho camp séptico.

Como será entendido por el trabajador habilidoso, el aparato 102 puede estar equipado con un sistema de alarma que puede señalizar el rompimiento de una cadena o la falla de una bomba. La alarma puede ser enviada a un proveedor de servicio del aparato 102. Después de la detección de la alarma, el proveedor del servicio puede llevar a cabo el mantenimiento requerido. Sí una cadena falla y/o el eje rotativo deja de dar vuelta por alguna razón, el medio en el tercer compartimiento de tratamiento aún tratará el agua. Esto es benéfico porque el usuario del aparato no dejará de tener una capacidad de tratamiento del agua residual. Como se describe anteriormente, los discos 142 en el tercer compartimiento de tratamiento pueden estar equipados con aletas para aumentar la agitación del agua. Los discos 142 en otros compartimientos de tratamiento también pueden estar equipados con tales aletas.

En el aparato ejemplar 102 mostrado en, p. ej . , la Figura 6, el primer compartimiento de tratamiento 128 se conecta a un segundo compartimiento de tratamiento 132 mediante una abertura (no mostrada) en la región de fondo de la pared 134 (Figura 2). De tal modo, el agua residual fluye generalmente hacia abajo desde la abertura 130 a través de la cual el agua residual es recibida desde el SRC 110, a través del segundo compartimiento de tratamiento. Este flujo hacia abajo puede favorecer la acumulación de materia sólida cerca de la unión entre el primer compartimiento de tratamiento y el segundo compartimiento de tratamiento. De tal modo, un sistema de bomba de aire instalado en dicha unión ayudará a re-circular la material sólida de vuelta al SRC 110.

Además, en el aparato 102, el segundo compartimiento de tratamiento 132 se conecta al tercer compartimiento de tratamiento 136 mediante las ranuras 800 (sólo una se muestra en el ejemplo de la Figura 6) en la pared 138. Esto causa que el agua residual fluya de manera general hacia arriba desde la abertura en la región de fondo de la. pared 134 en dirección de las ranuras 800.

Adicionalmente, al aparato 102, el tercer compartimiento de tratamiento 136 se conecta al compartimiento de sedimentación 144 mediante una abertura 802 al fondo de la pared 804. De modo tal que el agua residual fluye generalmente hacia abajo desde las ranuras 800, a través del compartimiento de sedimentación. Este flujo hacia abajo puede favorecer la acumulación de materia sólida cerca de la unión entre el tercer compartimiento de tratamiento y el compartimiento de sedimentación. De tal modo, un sistema de bomba de aire instalado en esta unión ayudará a recircular la materia sólida de vuelta al SRC 110.

Aunque no se representa en las figuras, el aparato de la presente invención puede ser provisto con una ó más cubiertas de acceso. El aparato de la presente descripción puede ser de cualquier tamaño apropiado y tener cualquier cantidad apropiada de compartimientos de tratamiento y cualquier cantidad apropiada de discos. El tamaño, cantidad de discos y/o de compartimentos de tratamiento serán típicamente determinados por la ocupación de la casa/edificio, o grupo de estos, al cual se conecta el aparato. Para una casa de tres dormitorios, el aparato puede tener una longitud de 7 pies (alrededor de 2.1 m) , un ancho de 3.5 pies (alrededor de 1.95 m) , y una altura de 5.6 pies (alrededor de 1.68 m) . El tamaño del campo de pulimento (campo séptico) para tal aparato es de aproximadamente 10 m2. El diámetro de los discos 142 (RCBDs) puede ser de alrededor de 2.6 pies (alrededor de 78 cm) . El espacio entre los discos puede ser de alrededor de 3/4 de pulgada (alrededor de 20 mm) . El diámetro de la turbina puede ser de alrededor de 34 pulgadas (alrededor de 70 cm) por 6 pulgadas de ancho (alrededor de 15 cm) .

El alojamiento del .aparato de la presente descripción puede estar hecho de cualquier material apropiado tal como concreto, aluminio, fibra de vidrio, plástico (por ejemplo, polipropileno, polietileno, policarbonato, HDPE, etc.), y mezclas de plástico/resina . Los materiales usados en la fabricación de los diversos compartimientos, el eje giratorio, los discos, la turbina, etc., en el aparato también pueden estar hechos de los plásticos antes mencionados o de cualquier otro material apropiado. Los componentes del aparato pueden asegurarse entre sí mediante cualquier medio apropiado tal como sujetadores epoxis, etc. Además, el aparato de la presente descripción puede estar hecho en secciones moldeadas para ser ensambladas a través de cualquier proceso apropiado. Las secciones moldeadas pueden estar hechas mediante moldeo por inyección o cualquier otro proceso de moldeo apropiado.

Como se entenderá por el trabajador habilidoso, aunque se muestra con el UWRC 146, el reservorio 145, el medio de filtrado 180, y los sistemas de bombeo de aire, el aparato de la presente invención puede funcionar sin estos. Adicionalmente, el aparato de la presente invención puede funcionar con cualquier flujo apropiado de agua residual (hacia abajo, hacia arriba, u otro) desde un compartimiento de tratamiento a otro, sin alejarse del enfoque de la presente descripción.

En la descripción precedente, para propósitos de explicación, varios detalles se establecen para proporcionar un entendimiento total de las modalidades de la invención. Sin embargo, será aparente para alguien con habilidad en el arte que estos detalles específicos no se requieren para llevar a cabo la invención.

Como se describe anteriormente, la presente, invención proporciona un sistema y un método para tratar el agua residual, en lugar de una planta centralizada de tratamiento.

El sistema, o aparato, recibe las aguas residuales en un compartimiento receptor y separa los sólidos de los líquidos en el compartimiento receptor. Las aguas residuales fluyen a través de una serie de compartimientos de tratamiento que contienen RBCDs para el tratamiento por medio de estos RBCDs. Los RBCDs se aseguran a un eje giratorio. El eje giratorio y el tornillo sin fin son energizados por una turbina cuasi-sumergida movida por un flujo de aire. De manera benéfica, el aparato de la presente descripción no requiere del bombeo periódico del lod'o por un camión de servicio. En lugar de ello, cualquier sedimento formado en el fondo del aparato es bombeado de vuelta, pocas veces al día, hacia el compartimiento receptor del agua residual donde los sedimentos puede asentarse y ser removidos por el tornillo sin fin.

Las modalidades antes descritas de la invención se consideran solamente como ejemplos'. Alteraciones, modificaciones y variaciones pueden llevarse a cabo a las modalidades particulares por aquellos con habilidad en el arte sin alejarse del enfoque de la invención, el cual es definido únicamente por las reivindicaciones anexas a esta descripción .

Claims (27)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para el tratamiento de las aguas residuales, incluyendo las aguas residuales agua y productos de desecho, comprendiendo el aparato: Un alojamiento; Un compartimiento receptor de las aguas residuales formado dentro del alojamiento, teniendo el compartimiento receptor de las aguas residuales una entrada de aguas residuales para recibir las aguas residuales en este, teniendo el compartimiento receptor de las aguas residuales una porción de fondo, algunos de los productos de desecho en las aguas residuales se hunden hasta la porción de fondo para formar un depósito de materia sólida; Un primer compartimiento de tratamiento formado dentro del alojamiento, estando el primer compartimiento de tratamiento en comunicación fluida con el compartimiento receptor de las aguas residuales, el primer compartimiento de tratamiento recibe las aguas residuales desde el compartimiento receptor de aguas residuales; Un tornillo sin fin montado dentro del alojamiento, teniendo dicho tornillo sin fin el primer y segundo extremos, estando el primer extremo colocado en la porción de fondo del compartimiento receptor de aguas residuales; Un receptáculo colocado por fuera del compartimiento receptor de aguas residuales, adyacente al segundo extremo del tornillo sin fin; Un eje giratorio montado dentro de alojamiento, extendiéndose el eje giratorio a través del primer compartimiento de tratamiento, teniendo el eje giratorio un material de contactor biológico asegurado a este; estando el material de contactor biológico colocado dentro del primer compartimiento de tratamiento; Un compartimiento de turbina formado dentro del alojamiento en comunicación fluida con el primer compartimiento de tratamiento; Una turbina montada de manera giratoria dentro del compartimiento de turbina y conectada de manera operativa al eje giratorio y al segundo extremo del tornillo sin fin; Una fuente de aire acoplada de manera operativa a la turbina, dicha fuente de aire gira la turbina, dicha turbina rota el eje giratorio, él material de contactor biológico pasa de manera sucesiva a través de las aguas residuales, y a través del aire, mientras el eje giratorio rota, el paso sucesivo del material de contactor biológico a través de las aguas residuales y a través del aire, causando que se formen micro-organismos sobre el material de contactor biológico y consumen una porción de los productos de desecho presentes en las aguas residuales, para producir agua tratada, la turbina también gira el tornillo sin fin, dicho tornillo sin fin desplaza, con la rotación, el depósito de materia sólida desde la porción de fondo del compartimiento receptor de aguas residuales hacia el receptáculo; y Una salida en comunicación fluida con el primer compartimiento de tratamiento y con un campo séptico, para arrojar a la salida el agua tratada hacia dicho campo séptico .

2. El aparato de la reivindicación 1, comprendiendo adicionalmente un filtro formado entre el compartimiento receptor de aguas residuales y el primer compartimiento de tratamiento, dicho filtro previene que los productos de desecho que tienen un mayor tamaño que cierto tamaño predeterminado fluyan hacia el primer compartimiento de tratamiento.

3. El aparato de la reivindicación 1, comprendiendo adicionalmente un compartimiento receptor de agua usada para recibir, independientemente del compartimiento receptor de aguas residuales, el agua usada, estando el compartimiento receptor de agua usada en comunicación fluida con el primer compartimiento de tratamiento.

4. El aparato de la reivindicación 3, donde el compartimiento receptor de aguas residuales incluye una salida de sobreflujo en comunicación fluida con el compartimiento receptor de agua usada, para permitir que las ' aguas residuales se viertan desde el compartimiento receptor de aguas residuales hacia el compartimiento receptor de agua usada, después de excederse un nivel pre-determinado de aguas residuales en el compartimiento receptor de aguas residuales.

5. El aparato de la reivindicación 4, donde la salida de sobreflujo incluye un filtro para prevenir que los productos de desecho que tienen un tamaño mayor a un tamaño pre-determinado fluyan hacia el compartimiento receptor de agua usada.

6. El aparato de la reivindicación 2, donde el material de contactor biológico incluye una primera variedad de discos contactores biológicos.

7. El aparato de la reivindicación 6, donde los discos están hechos de un plástico.

8. El aparato de la reivindicación 7, donde el plástico incluye por lo menos uno de polietileno, cloruro de polivinilo, poliestireno, poliestireno expandido, policarbonato, y polipropileno.

9. El aparato de la reivindicación 1, donde la fuente de aire se acopla de manera operativa a la turbina a través de un conducto de aire con un extremo de salida colocado de manera adyacente al fondo del compartimiento de turbina, dicho extremo de salida dirige el aire en dirección a la turbina.

10. El aparato de la reivindicación 9, donde la turbina incluye: Un cubo; Un par de paredes con forma de disco separadas; Primeras particiones formadas entre las paredes con forma de disco, extendiéndose cada partición de manera sustancialmente radial desde el cubo en dirección de un perímetro de las paredes con forma de disco, estando las primeras particiones sustancialmente separadas de manera equi-angular entre sí, dichas paredes con forma de disco y los pares adyacentes de las primeras particiones definen una variedad de cámaras dentro de la turbina; Segundas. particiones conectadas a las paredes con forma de disco y a las primeras particiones correspondientes, estando cada una de las segundas particiones conectadas a una primera partición respectiva con un primer ángulo, siendo el primer ángulo menor a 180°; y Terceras particiones conectadas a las paredes con forma de disco y a las segundas particiones correspondientes, estando cada una de las terceras particiones y sus primeras particiones correspondientes en un segundo ángulo entre sí, siendo el segundo ángulo menor a 90°, extendiéndose cada tercera partición desde su segunda partición correspondiente sobre una segunda partición adyacente, para definir un pasaje que conecta una salida de la turbina con una cámara correspondiente, el extremo de salida del conducto de aire dirige el aire sustancialmente en dirección a una abertura de un pasaje.

11. El aparato de la reivindicación 6, incluye adicionalmente un segundo compartimiento de tratamiento en comunicación fluida con el primer compartimiento de tratamiento y con la salida, estando el segundo compartimiento de tratamiento situado entre el primer compartimiento de tratamiento y la salida, extendiéndose el eje giratorio a través del segundo compartimiento de tratamiento, teniendo el eje giratorio una segunda variedad de discos de contactores biológicos colocados dentro del segundo compartimiento de tratamiento, la segunda variedad de discos de contactores biológicos trata adicionalmente el agua usada, fluyendo dicha agua tratada desde el primer compartimiento de tratamiento, a través del segundo compartimiento de tratamiento en dirección de la salida.

12. El aparato de la reivindicación 11, incluyendo adicionalmente un tercer compartimiento de tratamiento en comunicación fluida con el segundo compartimiento de tratamiento y con la salida, estando el tercer compartimiento de tratamiento situado entre el segundo compartimiento de tratamiento y la salida, extendiéndose el eje giratorio a través del tercer compartimiento de tratamiento, teniendo el eje giratorio una tercera variedad de discos de contactores biológicos asegurados a este, estando la tercera variedad de discos de contactores biológicos colocados en el tercer compartimiento de tratamiento, dicha tercera variedad de discos de contactorés bilógicos tratan adicionalmente el agua usada, fluyendo al agua usada desde el primer compartimiento de tratamiento a través del segundo y tercer compartimientos de tratamiento en dirección a la salida.

13. El aparato de la reivindicación 12, donde por lo menos uno del primer, segundo y tercer compartimientos incluye el medio flotante de filtración positiva y una segunda fuente de aire para activar el medio flotante de filtración positiva.

14. El aparato de la reivindicación 13, donde el medio flotante de filtración positiva incluye una variedad de piezas flotantes.

15. El aparato de la reivindicación 12, incluyendo adicionalmente un compartimiento de sedimentación en comunicación fluida con el tercer compartimiento de tratamiento y con la salida, estando localizado dicho compartimiento de sedimentación entre el ¦ tercer compartimiento de tratamiento y la salida, fluyendo el agua tratada desde el primer compartimiento de tratamiento, a través del segundo y tercer compartimientos de tratamiento, y a través del compartimiento de sedimentación, en dirección a la salida.

16. El aparato de la reivindicación 15, incluyendo adicionalmente una primera bomba de aire en~ comunicación fluida con una región de fondo del compartimiento de sedimentación, dicha primera bomba de aire bombea los sedimentos y el agua tratada desde el fondo del compartimiento de sedimentación hacia el compartimiento receptor de aguas residuales.

17. El aparato de la reivindicación 16, donde los sedimentos y el agua tratada que son bombeados mediante la primera bomba de aire se dirigen para fluir hacia el filtro para limpiar dicho filtro.

18. El aparato de la reivindicación 16, incluyendo adicionalmente una segunda bomba de aire en comunicación fluida con el segundo compartimiento de tratamiento, dicha segunda bomba de aire bombea los sedimentos y el agua tratada desde el fondo del segundo compartimiento de tratamiento hacia el compartimiento receptor de aguas residuales.

19. El aparato de la reivindicación 15, incluyendo adicionalmente una primera pared que separa el primer y segundo compartimientos, definiendo la primer pared una primera abertura entre el primer y segundo compartimientos, conectando la primera abertura una región de fondo del primer compartimiento de tratamiento con una región de fondo de un segundo compartimiento de tratamiento, el agua usada se vierte desde el compartimiento receptor de aguas residuales hacia el primer compartimiento de tratamiento, fluyendo hacia abajo hacia el primer compartimiento de tratamiento en dirección de la primera abertura y en dirección del segundo compartimiento de tratamiento.

20. El aparato de la reivindicación 19, incluyendo adicionalmente una segunda pared que separa el segundo y tercer compartimientos, definiendo la segunda pared una segunda abertura entre el segundo y tercer compartimientos, estando la segunda abertura a una altura mayor que una altura de la primera abertura, ingresando el agua usada al segundo compartimiento de tratamiento por la primera abertura, fluyendo hacia arriba en el segundo compartimiento · de tratamiento en dirección a la segunda abertura y en dirección al tercer compartimiento de tratamiento.

21. El aparato de la reivindicación 20, incluyendo adicionalmente una tercera pared que separa el tercer compartimiento de tratamiento del compartimiento de sedimentación, definiendo la tercera pared una tercera abertura entre el tercer compartimiento de tratamiento y el compartimiento de sedimentación, estando la tercera abertura a una altura menor que la altura de la segundo abertura, ingresando el agua usada al tercer compartimiento de tratamiento por la segunda abertura, fluyendo hacia abajo en el tercer compartimiento de tratamiento en dirección de la tercera abertura y en dirección del compartimiento de sedimentación, teniendo la salida un puerto en el compartimiento de sedimentación, estando el puerto a una altura de puerto mayor que la altura de la tercera abertura, ingresando el agua usada al compartimiento de sedimentación por la tercera abertura, fluyendo hacia arriba en dirección el puerto.

22. El aparato de la reivindicación 18, donde la primera bomba de aire y la segunda bomba de aire incluyen puertos de acceso para la limpieza.

23. El aparato de la reivindicación 1, incluyendo adicionalmente una ventilación conectada de manera fluida un interior del aparato a la atmósfera, y un ventilador para crear un flujo de aire dentro del aparato.

24. El aparato de la reivindicación 1, incluyendo adicionalmente un ensamble de cadena y rueda dentada para conectar de manera operativa la turbina al tornillo sin fin y al eje giratorio.

25. El aparato de la reivindicación 21, donde la salida incluye un reservorio de agua tratada formado entre el puerto y el campo séptico.

26. El aparato de la reivindicación 1, donde el eje giratorio es un eje flotante.

27. El aparato de la reivindicación 1, donde el aparato incluye un fondo con forma de abrevadero.