FI69293C - Foerfarande och anordning att befraemja tillvaexten av biologiskt material fraon ett laempligt naeringsmedel - Google Patents

Description

ejbS&^oi ,Bl .,, KUULUTUSJULKAISU

jp|i^ [] (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 69293 **fP& C (45) Patentti :r,yönnctty

Potsit roi'-'l-t 10 Cl 10BG

(51) Kv.lk.4/lnt.CI.4 C 02 F 3/10, C 12 M 1 /16 SUOMI-FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 783 1 *♦& (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 1 6.10.78 ^ ^ (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 16.10.78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 21.0^.79

Patentti- ia rekisterihallitus ......... ....... „„ „r B . (44\ Nähtäväksi panon ja kuul.|ulkaisun pvm.— 30 09.85

Patent- och registerstyrelsen ' ’ Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prioritet 20.10.77 20.10.77, 20.10.77 Englanti-England(GB) *♦3613/77, *e6l*t/77, *»3615/77 (71) The University of Manchester Institute of Science and Technology, Manchester,

Simon-Hart1ey Limited, Etruria Works, Stoke-on-Trent, Staffordshire, Englanti-England(GB) (72) Bernard Atkinson, Stockport, Cheshire,

Anthony Pinches, Stockport, Cheshire,

Geoffrey Malcolm Black, Altrincham, Cheshire,

Paul John Sandford Lewis, Abbotts Langley, Hertfordshire,

Eng 1 anti-Engl and(GB) (7*0 Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (5*i) Menetelmä ja laite biologisen materiaalin sopivasta ravintoaineesta tapahtuvan kasvun edistämiseksi - Förfarande och anordning att be-främja tillväxten av biologiskt material frän ett lampiigt närings-medel Tämä keksintö koskee menetelmä ja laitetta biologisen materiaalin sopivasta ravintoaineesta tapahtuvan kasvun edistämiseksi, jolloin biologisen materiaalin kannatusmateriaalin sisältävässä säiliössä ravintoaine saatetaan kosketukseen säiliön sisällä kannatusmateriaalin kanssa ja tunkeutumaan sen sisään, joka kanna-tusmateriaali koostuu useista säiliön sisällä vapaasti liikkuvista kappaleista.

Esimerkkejä keksintöön liittyvistä, teollisesti harjoitettavista prosesseista ovat erilaiset biologiset käymisprosessit sekä kunnallisen tai teollisuusjäteveden käsittely nk. aktiiviliete-prosessilla.

69293 DE-hakemusjulkaisusta 27 02 043 tunnetaan säiliöön kiinteästi asennettu verkkomainen biomassan kannatuskappale jäteveden puhdistamiseksi. Samaan tarkoitukseen on GB-patentissa 1 034 076 ehdotettu inertin laajennetun polymeeriaineen käyttö kiinteässä suoda-tuskerroksessa.

US-patenttijulkaisusta 4,009,098 tunnetaan menetelmä ja laite jäteveden biologiseksi käsittelemiseksi aerobisissa olosuhteissa johtamalla vettä inerteistä aktiivihiilikappaleista muodostuvan kerroksen lävitse, jolloin aktiivihiilikappaleet muodostavat mikro-organismien kasvualustan. Aktiivihiilikappaleiden huokoskoko ja avoin sisätila ovat kuitenkin rajoitetut eivätkä ne pysty siten tukemaan ja ylläpitämään sisällään aktiivista biologista kasvua.

Tämä keksintö perustuu havaintoon, jonka mukaan biomassaa voidaan tuottaa reaktiosäiliössä siten, että läsnäolevan biomassan tilavuus tiedetään tarkasti ja että se esiintyy halutun kokoisina ja muotoisina pakkauksina. Tällä tavalla biomassan konsentraatio voidaan pitää optimitasolla ja biomassan ikä sekä tästä johtuen reaktioiden kokonaissaanto, samoin kuin reaktioiden luonne voidaan määrittää ja sitä voidaan säätää.

Tämä keksintö tarkoittaa siten edellä määriteltyä menetelmää jolle on tunnusomaista, että kunkin kappaleen sisärakenne on pääasiassa verkkomainen rajaten kappaleen sisään huomattavan huokosti-lavuuden, saaden aikaan kappaleessa kauttaaltaan suojaavan ympäristön, joka mahdollistaa biologisen materiaalin kasvun kappaleen sisällä ja joka kannattaa ja pidättää tämän massan, muodostaen oleellisesti yhtenäisen massan mainittuun huokostilaan, jolloin jokaisessa mainitussa kappaleessa on laaja pääsyalue koko kappaleen sisällä olevaan huokostilaan useiden kappaleen ulkopinnalla olevien aukkojen tai onteloiden kautta, mikä siten tekee mahdolliseksi jokaisen mainitun kappaleen oleellisen täyttymisen aktiivisella biologisella materiaalilla tietyn ajanjakson kuluessa; ja että mainitut kappaleet saatetaan jatkuvasti liikkumaan säiliön sisällä kasvuprosessin aikana riittävästi estämään biologisen materiaalin kasaantumisen kunkin kappaleen ulkopinnalle.

Tällaisen ulospäin tapahtuvan kasvun rajoittaminen voi tapahtua poistamalla jatkuvasti tai ajoittain tällaista materiaalia tai poistamalla kappale tai kappaleet säiliöstä ennenkuin kasvua tapahtuu.

Il 3 69293

Keksintö käsittää myös laitteen biologisen materiaalin sopivasta ravintoaineesta tapahtuvan kasvun edistämiseksi, joka laite käsittää reaktio-säiliön, sen sisällä biologisen materiaalin kan-natusmateriaalin ja laitteet ravintoaineen saattamiseksi kosketukseen säiliön sisällä olevan kannatusmateriaalin kanssa ja tunkeutumaan sen sisään, joka kannatusmateriaali koostuu useista liikkuvista kappaleista.

Laitteelle on tunnusomaista, että kullakin kappaleella on pääasiassa verkkomainen sisärakenne rajaten kappaleen sisään huomattavan huokostilavuuden, ja laaja pääsyalue useiden kappaleen ulkopinnalla olevien aukkojen tai onteloiden kautta kappaleen koko huokostilaan, saaden aikaan kussakin kappaleessa kauttaaltaan suojaavan ympäristön, joka mahdollistaa biologisen materiaalin kasvun ja siten kannattaa ja pidättää biologisen materiaalin pääasiassa yhtenäisenä massana mainitussa huokostilassa, ja että kukin mainittu kappale liikkuu säiliössä kasvuprosessin aikana riittävästi rajoittamaan biologisen materiaalin kasaantumista ulospäin kunkin kappaleen ulkopinnalle.

Laitteessa käytetyillä kappaleilla on edullisesti sellainen muoto, että kappaleet voivat liikkua toisiinsa nähden hiertymis-ja/tai törmäysvaikutuksin pakkautumatta yhteen kiinteäksi yksiköksi ja sellainen ulkopinta, etteivät kappaleet takerru toisiinsa tällaisen suhteellisen liikkeen aikana; ja laitteeseen kuuluu myös välineet ravintomateriaalin ja muut reaktiossa tarvittavat aineet sisältävän nesteen kuljettamiseksi säiliön läpi sellaisissa olosuhteissa, että yksittäiset kappaleet liikkuvat toisiinsa nähden kappaleiden ulkopinnoista kasvavan biologisen materiaalin poistamiseksi hiertämällä.

Keksinnön mukaiseen laitteeseen on kuulua myös välineet kappaleiden viemiseksi säiliöön vapaina tai oleellisesti vapaina biologisesta materiaalista sekä välineet biologista materiaalia kannattavien ja tällä oleellisesti täytettyjen kappaleiden poistamiseksi säiliöstä, kappaleiden viimymäajan säiliössä ollessa sellainen, että ne poistetaan ennenkuin 4 69293 biologisen materiaalin kasvua niiden ulkopinnoista ulospäin esiintyy.

Keksintöä kuvataan edelleen seuraavassa viittaamalla useisiin kuvioihin mukana seuraavissa piirustuksissa, joissa esitetään esimerkkien valossa kaksi laitteen toteutusmuotoa kunnallisen jäteveden käsittelemiseksi nk. aktiivilietemenetelmällä keksintöä käyttäen.

Piirustuksissa kuvio 1 esittää osittain poikkileikattua sivukuvaa laitteen ensimmäisestä sovellutusmuodosta; kuvio 2 esittää osittain poikkileikattua sivukuvaa laitteen toisesta sovellutusmuodosta; kuvio 3 esittää perspektiivikuvaa kuvion 1 tai 2 mukaisen laitteen sisältämästä yhdestä kappaleesta suurennetussa mittakaavassa; kuvio 4 esittää perspektiivikuvaa vaihtoehtoisesta kappaleesta suurennetussa mittakaavassa kuvion 1 tai 2 mukaista laitetta varten.

Konventionaalisessa aktiivilieteprosessissa kunnallista tai teollisuusjätevettä ilmastetaan ja sekoitetaan säiliössä biologisen populaation läsnäollessa, joka metabolisoi jäteveden sisältämiä erilaisia epäpuhtauksia ja tuottaa ns. sekundäärilietettä, joka voidaan poistaa jätevedestä sedimentoimalla. Biologisen populaation konsent-raatio käsittelyastiassa vaihtelee jäteveden koostumuksen vaihteluiden mukaan, viipymäajan ja lukuisten muiden tekijöiden mukaan, mutta se on joka tapauksessa rajoitettu, jolloin käsittelysäiliön tulee olla paljon suurempi kuin olisi tarpeen, mikäli voitaisiin ylläpitää biologisen populaation korkeampia konsentraatioita.

Piirustusten kuvioista 1 ja 3 nähdään, että laite koostuu pystysuorasta lieriömäisestä kolonnista, joka muodostaa viitenumerolla 10 merkityn reaktiosäiliön. Säiliö 10 on ala- ja yläpäästään suljettu rei1itetyillä levyillä 11 ja 12. Levyjen 11 ja 12 välinen tila on osittain täytetty joukolla kappaleita 14, joiden rakenne kuvataan yksityiskohtaisesti myöhemmin. Kukin kappale kannattaa ja sisältää osaa säiliön 10 sisältämästä biologisesta populaatiosta.

Jätevesi, tässä tapauksessa kunnallinen jätevesi, joka on saatu käsittelemättömästä jätevedestä seulomisen ja mahdollisen alku-sedimentoimin jälkeen, saatetaan kulkemaan ylöspäin säiliön 10 läpi tuomalla se johtoa 15 pitkin levyn 11 alla sijaitsevaan osastoon 16. Neste poistetaan säiliön 10 yläosasta levyssä 12 sijaitsevien aukkojen kautta keräysjohtoon tai -kouruun 17, joka on johdolla 18 yhdistetty osastoon 16, jolloin johtoon 18 liitetyn pumpun 19 tarkoituksena on kierrättää osaa nesteestä, ylimäärä nestettä (vastaa sisään- 5 69293 virtaamaa johdossa 15) poistetaan johtoa 20 pitkin pumpun 19 paine-puolella.

Ilmaa johdetaan erikseen osastoon 16 kompressorista 22 johtoa 23 pitkin.

Jäteveden ja ilman virratessa ylöspäin säiliössä 10, reagoivat ne kappaleiden 14 kannattaman ja sisältämän biologisen populaation kanssa aiheuttaen erilaisten aineksien, myös hiiltä sisältävien ja proteiinimaisten materiaalien hajoamiseen, jolloin muodostuu hiilidioksidia ja lisää biomassaa, joka kasvaa ulospäin kappaleista 14.

Kappaleet 14 eivät täytä tiukasti tilaa levyjen 11 ja 12 välissä, jolloin kaasun ja nesteen virtaus säiliön 10 läpi aiheuttaa jonkin verran kappaleiden 14 liikkumista toisiinsa nähden kerroksessa. Tämän liikkeen vaikutuksesta kappaleiden 14 ulkopinnat hiertyvät ja/ tai törmäävät toisiaan vasten, jolloin hiertämisen vaikutuksesta ylimääräinen biomassa irtautuu muodostuessaan niiden ulkopinnoille. Kappaleiden koskettaminen säiliön 10 seiniin ja nesteen virtaus kappaleiden ylitse voi myös vaikuttaa ylimääräisen biomassan irtoamiseen.

Me olemme havainneet, että biomassan konsentraatio reaktiosäi-liön tilavuusyksikköä kohti käytettäessä tämän keksinnön mukaisia kappaleita voi olla jopa viisinkertainen tavanomaisen ilmastussäiliön sisältämän biomassan konsentraatioon nähden, jolloin käsittelysäiliön kapasiteetti tietylle jätevesivirtaamalle voi olla noin viidesosa tavanomaisen säiliön kapasiteetista, josta seuraa käsittelylaitoksen pääomakustannusten huomattava aleneminen; tällöin oletetaan biomassan aktiivisuuden molemmissa tilanteissa olevan saman.

Kappaleiden 14 konstruktio on erikoinen. Niiden yleismuoto on edullisesti pyöristetty siten, että ne voivat liikkua suhteessa toisiinsa nähden hiertymällä ja/tai törmäämällä pakkautumatta yhteen kiinteäksi yksiköksi. Kappaleiden ulkopinnat puolestaan ovat sellaisia, etteivät ne takerru toisiinsa suhteellisen liikkeen aikana. Kappaleiden sisärakenteessa on huomattava avoin tila, ts. niiden tiheys ilmassa mitattuna on huomattavasti pienempi kuin sen materiaalin, josta ne on muodostettu. Kullakin kappaleella on laaja läpäisypinta ulkopinnalta avoimeen tilaan, esim. joukon aukkoja tai ontelolta kautta. Avoin tila on edullisesti sellainen, että kunkin kappaleen kannattama ja sisältämä biomassa esiintyy yhtenäisenä massana tai mono-liittisenä rakenteena.

Kappaleet voidaan valmistaa metallista, kuten ruostumattomasta teräksestä, tietyistä synteettisistä muoveista, lasista tai muista 6 69293 korrodoitumattomista materiaaleista. Kappaleet voivat olla rakenteeltaan sienimäisiä tai verkkomaisia tai niillä voi olla muu muoto.

Erilaiset muunnokset ovat mahdollisia. Esimerkiksi voi reaktio-säiliö sisältää erikokoisia kappaleita, jotka luokittuvat kerroksessa. Tällaiset erikokoiset kappaleet voisivat kannattaa eri tyyppisiä organismeja, jolloin reaktiosäiliössä voisi samanaikaisesti tapahtua erityyppisiä reaktioita.

Piirustusten kuvioista 2 ja 3 nähdään, että laitteen toinen toteutusmuoto käsittää pystysuoran lieriömäisen kolonnin, joka muodostaa viitenumerolla 50 merkityn reaktiosäiliön. Säiliön yläosa on suljettu revitetyllä levyllä 51 ja sitä ympäröi keräysjohto tai -kouru 52, jonka toiminta ilmenee myöhemmin esitettävästä.

Säiliö 50 sisältää joukon kappaleita 14, joista kukin on tarkoitettu kannattamaan ja sisältämään biomassaa, joka muodostaa osan säiliön 50 sisältämästä biologisesta populaatiosta. Kappaleet 14 ovat samanlaisia kuin kuvion 1 mukaisen laitteen yhteydessä kuvatut ja ne on muodostettu materiaalista, jonka tiheys on alhaisempi kuin veden.

Putki 53 on yhteydessä säiliön 50 sisäosan kanssa tämän yläpään läheisyydessä ja sen kautta syötetään kappaleita 14, vapaina tai oleellisesti vapaina biomassasta säiliöön 50.

Käsittelemättömästä kunnallisesta jätevedestä seulomisen ja mahdollisen esisedimentoinnin jälkeen saatua jätevettä johdetaan säiliön 50 pohjalle johtoa 54 pitkin yhdessä ilman kanssa, jota tuodaan säiliöön kompressorista 55 diffuuserien 56 kautta.

Jätenesteen ja ilman kulkiessa ylöspäin säiliössä 50, metaboli-soituvat jätenesteen sisältämät erilaiset epäpuhtaudet, kuten hiili-pitoinen ja proteiinimainen materiaali säiliön sisältämän biologisen populaation vaikutuksesta.

Jäteneste jättää säiliön 50 huipun levyssä 51 sijaitsevien aukkojen kautta ja kootaan johtoon tai kouruun 52. Pääosa johtoon tai kouruun 52 virtaavasta nesteestä kierrätetään pumpulla 57 johtoon 58 vietäväksi uudelleen säiliön 50 pohjalle. Pienempi osa, joka vastaa johdon 54 kautta tapahtuvaa syöttöä poistetaan lisäkäsit-telyä varten johdon 59 kautta.

Kappaleet 14 poistetaan säiliön pohjan läheisyydestä yhdessä pienehkön määrän jätenestettä kanssa. Kappaleiden ja jätenesteen seos johdetaan seulomislaitteeseen, josta neste johdetaan pumpun 57 imupuolelle ja erotetut kappaleet johtoa 63 pitkin laitteeseen 64,

II

7 69293 jossa kappaleista erotetaan niiden kannattama ja sisältämä biomassa. Erotettu biomassa poistetaan johtoa 65 pitkin sekundäärileitteenä, kun taas biomassasta vapautetut kappaleet kuljetetaan johtoa 66 pitkin putkeen 53 uutta syöttöä varten.

Kappaleita kierrätetään jatkuvasti säiliön 50 kautta. Liikkuessaan alaspäin säiliön läpi kappaleet tulevat kannattamaan ja sisältämään jatkuvasti enemmän biomassaa joko tulemalla ympätyiksi kiertävän jätenesteen sisältämällä biomassalla tai laitteessa 64 tapahtuvan biomassan epätäydellisen poiston johdosta.

Laite suunnitellaan säiliön sisältämien kappaleiden viipymä-ajan suhteen siten, että kappaleet poistetaan niiden oleellisesti täytyttyä biomassalla, mutta ennenkuin biomassa kasvaa ulospäin niiden ulkopinnoista.

Laitteessa 64 voidaan biomassa erottaa kappaleista 14 voimakkaalla täryttämisellä tai muulla mekaanisella menetelmällä. Vaihtoehtoisesti voidaan kappaleet 14 vapauttaa biomassasta uudelleenkäyttöä varten kemiallisella tai biologisellla menetelmällä, kuten pitkäaikaisella ilmastuksella.

Nesteen ja ilman virtaus säiliön 50 läpi pidetään sellaisena, että kappalekerros fluidisoituu riittävästi kappaleiden 14 luokituksen mahdollistamiseksi kerroksessa ja täten laitteen toiminnan varmistamiseksi kuvatulla tavalla.

Kuten laitteen ensimmäisen kuvatun toteutusmuodon yhteydessäkin, voidaan biomassan konsentraatio säiliön tilavuusyksikköä kohti pitää huomattavasti suurempana kuin on mahdollista tavanomaisen ak-tiivilieteprosessin yhteydessä.

Talteenotettu biomassa sisältää lisäksi pienempiä määriä vapaata (so. solunulkoista) vettä kuin konventionaaliset sekundääri-lietteet, jolloin vedenpoisto poltettavaan muotoon helpottuu.

Lukuisat modifikaatiot ovat mahdollisia.

Mikäli kappaleet valmistetaan esimerkiksi palamattomasta materiaalista, voidaan niiden sisältämä ylimääräinen biomassa poistaa polttamalla. Mikäli kappaleet taas muodostetaan palavasta materiaalista, voidaan ne polttaa yhdessä niihin sisältyvän biomassan kanssa, jolloin tuoreita kappaleita tuodaan jatkuvasti prosessiin sen sijaan että tiettyä määrää niistä kierrätettäisiin.

Kappaleet voidaan myös muodostaa vettä tiheämmästä materiaalista ja kuljettaa säiliön läpi vastakkaiseen suuntaan, ts. alhaalta ylöspäin.

8 69293

Molemmissa kuvatuissa laitesovellutuksissa tiedetään kullakin hetkellä melko tarkasti reaktiosäiliössä olevan biomassa määrä sekä niiden yksiköiden tai pakkausten koko ja muoto, joissa se esiintyy, jolloin reaktion säätö voi olla tarkempaa ja paremmin ennakoitavissa kuin tähän mennessä konventionaalisilla laitteilla on ollut mahdollista.

On olemassa lukuisia kiinnostavia mahdollisuuksia. Esimerkiksi kuminassakin kuvatussa laitteessa voi kappaleiden koko olla sellainen, että ne sisältävät ja kannattavat niin paljon biomassaa, että kunkin kappaleen pinnalla ja pinnan lähellä olevassa sisäkerroksessa tapahtuvat prosessit ovat oleellisesti aerobisia, kun taas kappaleen sisällä biomassan syvemmissä kerroksissa tapahtuvat prosessit ovat oleellisesti anaerobisia, kuten nitraattien muuttuminen typpikaasuksi.

On ymmärrettävä, että sekä aerobisten että anaerobisten prosessien tapahtumisen varmistamiseen tarvittava kappaleen koko riippuu reaktiosäiliössä vallitsevasta liuenneen hapen pitoisuudesta. Tästä seuraa, että kappaleen koko voidaan valita tiettyä liuenneen hapen pitoisuutta varten tai liuenneen hapen pitoisuutta voidaan säätää kappaleen tietyn koon mukaan, jotta saadaan haluttu aerobisten ja anaerobisten prosessien taso. Tavallisesti on haluttu taso sellainen, jossa biomassaa tuotetaan vähiten.

Eräs sopiva kappale käytettäväksi joko kuvion 1 tai 2 yhteydessä kuvatussa laitteessa on esitetty kuviossa 3 ja se voidaan valmistaa katkaisemattomasta muovisäikeestä, joka kudotaan lieriömäisen putken muotoiseksi kankaaksi, joka sitten kierretään toroidin muotoon. Tyypillisessä esimerkissä on toroidin halkaisija noin 5 cm ja paksuus noin 2 cm.

Tämä kappale on helposti valmistettavissa massatuotannon menetelmin, ollen halpa ja tästä johtuen sopiva sellaiseen käyttöön, jossa kappaleita tarvitaan suuria määriä, kuten kunnallisten tai teollisuus jätevesien käsittelyssä.

Toinen sopiva kappale esitetään kuviossa 4 ja se voidaan valmistaa katkaisemattomasta ruostumattomasta teräslangasta, joka kudotaan lieriömäisen putken muotoon, joka puristetaan suurinpiirtein pallon muotoiseksi. Tämä kappale on melko kallis, mutta sopivampi sellaiseen käyttöön, jossa tarvitaan pienempikokoisia kappaleita, joiden halkaisija on esim. 0,6 cm. Ruostumattomasta teräksestä valmistetut kappaleet voivat olla erityisen kiinnostavia valmistettaessa arkoja kemikaaleja, kuten lääkeaineita.

69293 9

On huomattava, ettei keksintöä ole tarkoitus rajoittaa edelläesitettyihin esimerkkeihin, vaan monet alan asiantuntijalle ilmeiset muunnelmat ovat mahdollisia ilman, että poiketaan keksinnön suo-japiiristä.

Kappaleet voivat esimerkiksi olla pakatut niin tiiviisti yhteen reaktiosäiliössä, että ne pysyvät paikoillaan kun reaktiossa tarvittavia materiaaleja johdetaan säiliön läpi. Tässä tapauksessa ylimääräinen biomassa poistetaan pelkästään nesteen leikkausvoiman avulla ja virtauksen säiliön läpi tulee olla riittävä tämän varmistamiseksi ja tukkiutumisen estämiseksi.

Edelleen, sen sijaan että kappaleet suljetaan liikkumattomaan säiliöön, jonka läpi käsiteltävä materiaali johdetaan, voidaan kappaleet sulkea avoimeen häkkimäiseen säiliöön, jota itseään liikutetaan käsiteltävien materiaalien läpi. Tällainen häkkimäinen säiliö voi olla pyöritettävän rummun muotoinen, joka on ainakin osittain upotettu käsiteltävät materiaalit sisältävään nesteeseen.

Toisaalta voidaan kappaleet asettaa avoimeen tankkimaiseen säiliöön, jota sekoitetaan jatkuvasti riittävän voimakkaasti, jotta ylimääräinen biomassa irtoaa kappaleista nesteen aiheuttaman leikkaus-voiman avulla tai törmäyksistä johtuvan hiertymisen vaikutuksesta.

Vaikka tarpeelliset ravintoaineet tavallisesti johdetaan biologista materiaalia kannattavalle rakenteelle nesteenä yhdessä reaktion ylläpitämiseen mahdollisesti tarvittavien kaasumaisten lisäaineiden kanssa, voidaan käyttää sovellutuksia, joissa tarpeelliset ravintoaineet ovat kaasun, sumun tai höyryn muodossa, jossa on riittävästi kosteutta biologisen reaktion ylläpitämiseksi.

Vaikka keksintöä on kuvattu jätevesien käsittelyyn sovellettuna, on sama tekniikka sovellettavissa mihin tahansa prosessiin, jossa biologista materiaalia viljellään ravintoainelähteestä. Niinpä voidaan tekniikkaa soveltaa lääkeaineiden ja yksi-soluproteiinien, kuten hiivan valmistukseen. Voitaisiin esimerkiksi kuvitella, että käymisteollisuudessa ja tähän läheisesti liittyvissä prosesseissa käytetyt fermenttorit voisivat edullisesti sisältää tarvittavan hiivan tässä hakemuksessa kuvattuihin kappaleisiin sisällytettynä.

Kappaleet, myöskin tyhjinä voivat toimia suodattimena kuvion 2 yhteydessä kuvatussa laitteessa ja joissakin sovellutuksissa voi tällainen suodatusvaikutus olla edullinen.

Claims (11)

1. Menetelmä biologisen materiaalin sopivasta ravintoaineesta tapahtuvan kasvun edistämiseksi, jolloin biologisen materiaalin kannatusmateriaalin sisältävässä säiliössä ravintoaine saatetaan kosketukseen säiliön sisällä kannatus-materiaalin kanssa ja tunkeutumaan sen sisään, joka kanna-tusmateriaali koostuu useista säiliön sisällä vapaasti liikkuvista kappaleista, tunnettu siitä, että kunkin kappaleen sisärakenne on pääasiassa verkkomainen rajaten kappaleen sisään huomattavan huokostilavuuden, saaden aikaan kappaleessa kauttaaltaan suojaavan ympäristön, joka mahdollistaa biologisen materiaalin kasvun kappaleen sisällä ja joka kannattaa ja pidättää tämän massan, muodostaen oleellisesti yhtenäisen massan mainittuun huokostilaan, jolloin jokaisessa mainitussa kappaleessa on laaja pääsyalue koko kappaleen sisällä olevaan huokostilaan useiden kappaleen ulkopinnalla olevien aukkojen tai onteloiden kautta, mikä siten tekee mahdolliseksi jokaisen mainitun kappaleen oleellisen täyttymisen aktiivisella biologisella materiaalilla tietyn ajanjakson kuluessa; ja että mainitut kappaleet saatetaan jatkuvasti liikkumaan säiliön sisällä kasvuprosessin aikana riittävästi estämään biologisen materiaalin kasaantumisen kunkin kappaleen ulkopinnalle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että mainitut kappaleet ovat sen muotoisia, että ne säiliön sisällä ovat toisiinsa nähden vapaasti liikkuvia takertumatta toisiinsa, jolloin biologisen materiaalin ka-saatumisen estäminen kunkin mainitun kappaleen ulkopinnalle tapahtuu siten, että mainitut kappaleet hiertyvät tai törmäävät toisiaan vasten.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että mainittujen kappaleiden liike säiliön 11 69293 sisällä saadaan aikaan saattamalla ravintoainetta sisältävä väliaine kulkemaan säiliön läpi.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kappaleita poistetaan säiliöstä jatkuvasti tai ajoittain, kun ne kannattavat biologista materiaalia ja ovat oleellisesti täyttyneet sillä, jolloin säiliöön lisätään kappaleita, jotka ovat vapaita tai oleellisesti vapaita biologisesta materiaalista, poistettujen kappaleiden korvaamiseksi .

5. Laite biologisen materiaalin sopivasta ravintoaineesta tapahtuvan kasvun edistämiseksi, joka laite käsittää reaktio-säiliön, sen sisällä biologisen materiaalin kannatusmate-riaalin ja laitteet ravintoaineen saattamiseksi kosketukseen säiliön sisällä olevan kannatusmateriaalin kanssa ja tunkeutumaan sen sisään, joka kannatusmateriaali koostuu useista liikkuvista kappaleista, tunnettu siitä, että kullakin kappaleella on pääasiassa verkkomainen sisärakenne rajaten kappaleen sisään huomattavan huokostilavuuden, ja laaja pääsyalue useiden kappaleen ulkopinnalla olevien aukkojen tai onteloiden kautta kappaleen koko huokostilaan, saaden aikaan kussakin kappaleessa kauttaaltaan suojaavan ympäristön, joka mahdodollistaa biologisen materiaalin kasvun ja siten kannattaa ja pidättää biologisen materiaalin pääasiassa yhtenäisenä massana mainitussa huokostilassa, ja että kukin mainittu kappale liikkuu säiliössä kasvuprosessin aikana riittävästi rajoittamaan biologisen materiaalin kasaantumista ulospäin kunkin kappaleen ulkopinnalle.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kullakin mainitulla kappaleella on sellainen muoto, että kappaleet voivat liikkua toisiinsa nähden hiertymis- ja/tai törmäysvaikutuksin pakkautumatta yhteen kiinteäksi yksiköksi; ja että niillä on muodoltaan sellainen 12 69293 ulkopinta, etteivät kappaleet takerru toisiinsa tällaisen suhteellisen liikkeen aikana; ja että laitteeseen kuuluu välineet ravintoaineen sisältävän väliaineen johtamiseksi säiliön läpi sellaisissa olosuhteissa, että yksittäiset kappaleet liikkuvat toisiinsa nähden siten, että biologisen materiaalin kasaantuminen kunkin kappaleen ulkopinnoista ulospäin estyy hiertymällä.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin mainittu kappale on toroidin muotoinen ja muodostettu kiertämällä yksisäikeisestä muovista kudottu letku tällaiseen muotoon.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin mainittu kappale on suunnilleen pallon muotoinen ja koostuu puristetusta letkusta, joka on kudottu yksisäikeisestä ruostumattomasta teräksestä.

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin mainittu kappale on tehty verkkomaisesta vaahto-muovimateriaalista.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 5-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite sisältää välineet biologista materiaalia kannattavien ja sillä oleellisesti täytettyjen kappaleiden poistamiseksi säiliöstä, välineet biologisen materiaalin erottamiseksi kustakin mainitusta kappaleesta säiliöstä poistamisen jälkeen, ja välineet mainittujen kappaleiden palauttamiseksi sen jälkeen vapaina tai oleellisesti vapaina biologisesta materiaalista takaisin säiliöön.

10 li. 69293

11. Jonkin patenttivaattimuksista 5-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite sisältää välineet, joiden avulla kaasumaista väliainetta saatetaan virtaamaan kappaleiden yli mainitussa säiliössä. 69293 13