JP2003510171A

JP2003510171A - 複数の分離ユニットを有する相分離器、上昇流型反応装置及び相分離の方法

Info

Publication number: JP2003510171A
Application number: JP2001526268A
Authority: JP
Inventors: ランティング、ジェルト; エルサードマーフィー、ジョン
Original assignee: バイオセーンコーポレーション
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2003-03-18
Also published as: CA2386035A1; AU7732400A; US6309553B1; ATE413219T1; EP1216085B1; CA2386035C; DE60040749D1; WO2001023062A1; US6623640B2; US20020000409A1; EP1216085A1; MXPA02002914A

Abstract

(57)【要約】相分離器（１０）と、上昇流型反応装置（１２）と相分離の方法に関する。相分離器（１０）は、それぞれ凝集領域（１８）を形成する壁部を有する第１相分離ユニット（１４ａ）と第２相分離ユニット（１４ｂ）を含む。これら壁部の１つが、水平方向及び垂直方向に傾斜したそらせ板（４２）に隣接する。相分離器はさらに互いに間隔をおいて配され、水平方向及び垂直方向に傾斜し、下方縁部を有する複数の平行板（４０）を有する。相分離器の他の壁部は、これら平行板の１つに隣接し、そらせ板（４２）は平行板の下方縁部の下方を横断して延びる。第１分離ユニットと第２分離ユニット（１４ａ、１４ｂ）それぞれは、各分離ユニットの１つの壁部の周囲で迂回させ、平行板の少なくとも１つの周囲で液体を循環させ、液体が凝集領域（２８）内に向けられるようにすることによって気体を液体から分離することができる。気体収集領域からの気体は、上昇流型反応装置から気体出口（４９、６６）を介して案内される。上昇流型反応装置（１２）は、複数のユニットだけ又は直列に配されたさらなる相分離器を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】液体の分離及び／又は精製のための相分離器及び沈降器として現在色々な構造
のものが知られている。このような装置は、水処理、物理化学的汚水処理、生物
学的汚水処理、食品加工、医薬品の製造及び他の生物工学用途など多くの分野で
使用されている。このような反応器は、発酵型システムを含み、汚水と共にバイ
オマス固形物が、流動床へ導入され、発酵が進む。このようなシステムでは、ガ
スが発生する可能性があり、システムから除去しなければならない。

【０００２】このような相分離器として有用なものの１つにHeijene氏等による米国特許第
５，８５５，７８５号に開示されているものが挙げられる。ここに開示されてい
る３相分離器は、気体を浮上させる循環（gas-lift circulation）を発生させる
ためにそらせ板と平行板を組み合わせて使用しており、この循環は、固体、液体
及び気相の分離に役立つだけでなく、頂部に３相分離器を有する流動床装置の下
方部分で発酵を促進させるために反応器でバイオマスを長く維持するために作動
する。このような装置は、粒状バイオマスを保持するには非常に効果的であるが
、分離廃棄物から懸濁された個体を浄化するには適していない。さらに１つ以上
のこのような３相分離器を反応器に設置することも可能であるが、それに必要な
スペースの問題で限界がある。またさらにこのような分離器は、個々に独立した
通常円錐形状の沈降領域を有し、これにより１つ以上のこのような分離器を使用
することは、分離廃棄物から懸濁された固体の浄化をさらに向上さることには適
していない。

【０００３】 Vellinga氏による米国特許第５，９０４，８５０号には、固体粒子、液体及び
気体を含む流体用の沈降装置が、開示されており、この装置は、Ｖ字型の角度が
設けられた複数のキャップを有し、このキャップは沈降装置内の大きな横手方向
に延び且つ単独の逆Ｖ字型のキャップ上に位置し、Ｖ字部分の下でガスを捕らえ
る役割を果たしている。残りの固体、液体及び気体は斜めのＶ字型キャップを通
過し、気体はさらに別のキャップの下をその頂部を抜けることができる領域へと
導かれる。重力によってＶ字型キャップの下に留まらない粒子は、スプレーヘッ
ドに晒される。

【０００４】 Pette氏による再発行米国特許第３２，５９７号には汚水の嫌気性浄化装置が
開示されており、この装置は沈降後に使用する４つのコンパートメントを有する
。これらコンパートメントは、それぞれ水と粒子を沈降コンパートメントに入ら
せるように沈降コンパートメントの壁に邪魔板と、沈降するスラッジが反応領域
下方へと案内されるように底部に開口部を有する。この装置もまた気体収集ケー
シングに接続可能な気体収集領域を有する。浄化された液体は、コンパートメン
トの間をワイヤによって除去される。

【０００５】他の分離装置としては、汚水の乱流内に載置されるものがあり、この装置では
分離領域内で静かな領域から固体を引き寄せるために乱流液体の潜流（undercur
rent）を利用している。この静かな領域又は浄化領域は、汚水流内で垂直に延び
る壁を設けることによって形成され、これにより壁の下流での乱れを減少し、固
体を流動している液体の下方部分へと戻るように個体が導かれる。このような装
置は、米国特許第４，７８０，２０６号及び同第４，４４６，０１８号に詳述さ
れている。

【０００６】上述の装置及びこれらに類似する装置は、分離には有用であるが、特に流動床
反応器において、確実に高レベルの分離を行うために上昇流の速度を最小限に抑
えること及び分離廃棄物から懸濁された固体の浄化を最適に行うという点で困難
な場合がある。その結果、当業界では、相分離に有用で且つ浄化された液体の流
れを邪魔することなく流動床装置の反応領域内で効果的に固体を除去する又は固
体を維持するために例えば発酵、汚水処理又は他の処理用の流動床又は他の上昇
流型反応装置と共に作動可能な装置を提供するために既存の相分離器、特に３相
分離器を改良する必要がある。媒体を分離するのが困難なために分離効率を向上
させる必要があり、より簡単に媒体を分離するためにこのような分離器をさらに
向上させて大型の相分離器を有する上昇流型反応器の作動に伴う費用を削減する
ために反応器の大きさを総合的に減少させる必要がある。

【０００７】さらにより最良の差流速を有する流動床装置は、分離された又は維持されたバ
イオマスなどの固体の量を増加し、より効果的により効率よく気体と液体を分離
させる必要がある。

【０００８】本発明は、上昇流型反応装置と共に使用可能であり、第１分離ユニットと第２
分離ユニットとからなる相分離器に関し、各分離ユニットが、（ａ）第１側部と第２側部を有する第１壁部と第１側部と第２側部を有する第２
壁部と、（ｂ）互いに間隙をおいて配され、水平方向及び垂直方向に傾斜し、各々下方縁
部を有する複数の平行板とからなり、第１壁の第２側部と第２壁部の第１側部が
凝集領域を形成し、第１壁が、水平方向及び垂直方向に傾斜したそらせ板に隣接
し、第２壁が平行板の内の１つと隣接し、そらせ板が平行板の下方縁部の下方を
横断して延び、各第１及び第２分離ユニットが、各分離ユニットの第２壁部の第
２側部へ気体を迂回させることによって及び液体が凝集領域内へと案内されるよ
うに少なくとも１つの平行板の周囲で液体を循環させることによって液体から気
体を分離することができる。

【０００９】相分離器の１つの態様において、相分離器は、複数の分離ユニットからなり、
各分離ユニットが、（ａ）第１側部と第２側部を有する第１壁部と第１側部と第２側部を有する第２
壁部と、（ｂ）互いに間隙をおいて配され、水平方向及び垂直方向に傾斜し、各々下方縁
部を有する複数の平行板とからなり、第１壁の第２側部と第２壁部の第１側部が
凝集領域を形成し、この凝集領域内で第１壁が、水平方向及び垂直方向に傾斜し
たそらせ板に隣接し、第２壁が平行板の内の１つと隣接し、そらせ板が平行板の
下方縁部の下方を横断して延び、各第１及び第２分離ユニットが、各分離ユニッ
トの第２壁部の第２側部へ気体を迂回させることによって及び液体が凝集領域内
へと案内されるように少なくとも１つの平行板の周囲で液体を循環させることに
よって液体から気体を分離することができる。

【００１０】相分離器に加えて、本発明は、相分離器からなる上昇流型反応装置にも関し、
相分離器が前記装置内で固定された第１分離ユニットと第２分離ユニットからな
り、各第１及び第２分離ユニットが、（ａ）第１側部と第２側部を有する第１壁部と第１側部と第２側部を有する第２
壁部と、（ｂ）互いに間隙をおいて配され、水平方向及び垂直方向に傾斜し、各々下方縁
部を有する複数の平行板とからなり、第１壁の第２側部と第２壁部の第１側部が
凝集領域を形成し、この凝集領域内で第１壁が、水平方向及び垂直方向に傾斜し
たそらせ板に隣接し、第２壁が平行板の内の１つと隣接し、そらせ板が平行板の
下方縁部の下方を横断して延び、各第１及び第２分離ユニットが、各分離ユニッ
トの第２壁部の第２側部へ気体を迂回させることによって及び液体が前記凝集領
域内へと案内されるように少なくとも１つの平行板の周囲で液体を循環させるこ
とによって液体から気体を分離することができる。

【００１１】また本発明は、第１相分離器とこれと同じ又は異なる第２相分離器とからなる
上昇流型反応装置に関し、少なくとも１つの第２相分離器が、上昇流型反応装置
内の第１相分離器の上に且つそれから長手方向に間隙をおいて位置し、第１相分
離器又は第２相分離器のうち少なくとも一方が、上昇流型反応装置内で固定され
た第１分離ユニット及び第２分離ユニットからなり、第１及び第２ユニットそれ
ぞれが、（ａ）第１側部と第２側部を有する第１壁部と第１側部と第２側部を有する第２
壁部と、（ｂ）互いに間隙をおいて配され、水平方向及び垂直方向に傾斜し、各々下方縁
部を有する複数の平行板とからなり、第１壁の第２側部と第２壁部の第１側部が
凝集領域を形成し、第１壁が、水平方向及び垂直方向に傾斜したそらせ板に隣接
し、第２壁が平行板の内の１つと隣接し、そらせ板が前記平行板の下方縁部の下
方を横断して延びている。

【００１２】本発明はさらに反応領域を有する上昇流型反応装置内で液体と気体を分離する
方法に関し、（ａ）（ｉ）第１側部と第２側部とを有する第１壁部と第１側部と第２側部を有
する第２壁部と、（ｉｉ）互いに間隔をおいて配され、水平方向及び垂直方向に
傾斜し、それぞれ下方縁部を有する複数の平行板とを有し、第１壁の第２側部と
第２壁の第１側部が凝集領域を形成し、第１壁は水平方向及び垂直方向に傾斜し
たそらせ板に隣接し、第２壁が前記平行板の１つに隣接し、そらせ板が平行板の
下方縁部の下を横断して延びる各第１及び第２分離ユニットを有する相分離器内
へ反応領域から液体と気体が上流するように上昇流型反応装置内で液体と気体を
上方に流れさせる、（ｂ）第１分離ユニットの第２壁部の第２側部と第２分離ユニットの第１壁部の
第１側部との間の気体収集領域へ気体を迂回させることによって平行板の少なく
とも１つの周囲で液体を循環させてこの液体の循環が各第１及び第２分離ユニッ
トの平行板の周囲で下方への流れを形成し、液体が凝集領域の方へ案内される、
及び（ｃ）迂回させられた気体が気体出口を介して気体収集領域から上昇流型反応装
置の外へと案内される。

【００１３】本発明のさらなる態様において、本発明は反応領域を有する上昇流型反応装置
内で液体と気体を分離する方法に関し、この方法は（ａ）第１側部と第２側部を有する第１壁部と第１側部と第２側部を有する第２
壁部と、互いに間隔をおいて配され、垂直方向及び水平方向に傾斜し、それぞれ
下方縁部を有する複数の平行板とを有し、第１壁部の第１側部と第２壁部の第１
側部が、凝集領域を形成し、第１壁部が、水平方向及び垂直方向に傾斜したそら
せ板に隣接し、第２壁部が平行板の１つに隣接し、そらせ板が平行板の下方縁部
の下を横断して延びる第１相分離器内へと反応領域から気体と液体が上流するよ
うに上昇流型反応装置内で液体と気体を上方に流れさせ、（ｂ）気体を前記凝集領域から気体収集領域へと迂回させて平行板の周囲で液体
を循環させ、この液体の循環が、第１相分離器の平行板の周囲で下方への流れを
形成し、液体が凝集領域の方へ向けられ、（ｃ）迂回させられた気体が気体出口を介して気体収集領域から上昇流型反応装
置の外へと案内され、（ｄ）第１相分離器と同じ又は異なり、第１相分離器上に位置する第２相分離器
内に凝集領域から液体を案内し、及び（ｅ）少なくとも１つの第２相分離器上の出口を介して上昇流型反応装置から液
体を除去することからなる。

【００１４】添付の図面を参照して説明される本発明の好ましい態様により本発明を以下に
具体的に説明する。本発明を例示するために現時点で好ましい態様を図示してい
る。しかしながら、本発明は図示された構造及び装置に限定されるものではない
。図中、同じ部材には同じ符号を付してある。

【００１５】本発明は、相分離器及び本発明による相分離器及びこのような相分離器を組み
合わせたものを有する上昇流型反応装置に関する。さらに本発明は、液体及び気
体及び好ましくは固体を分離する方法に関する。本発明の相分離器と上昇流型反
応装置は、複数の相分離ユニットを使用すること及び／又はこのようなユニット
単独又は連設して使用することによって固体保持能力を高め且つ上昇流型反応装
置の流れ特性を向上させるという独自の特徴を有する。本発明のこの独自の構造
的特徴により上昇流型反応装置内の分離空間の変更及び最適化が可能になり、こ
れにより著しく分離効率を大幅に高めることができる。さらに本発明による相分
離器内に複数の分離ユニットを設けることにより単独の大型の浄化領域を形成す
ることが可能になり、この浄化領域は、相分離器を有する装置の横方向の幅に完
全に延びるように形成され且つ固体保持能力の向上及び流れ特性の改良により、
浄化効率が良くなり且つ最大限の浄化領域を設けることができる。浄化領域は、
相分離器の構造と同様に浄化領域の下方の相分離器内の相分離ユニット間に気体
−液体界面が生じることにより最大化することができ、これにより静止した状態
にある浄化領域で気体が上昇することによって生じる乱流を避けることができ、
さらに気体の移動及び除去のために浄化領域に余分なスペースを設ける必要がな
くなる。

【００１６】本発明の相分離器は、各相分離ユニット内に上方及び下方に流れる固体を乱流
によって混合させる凝集領域を設け、これにより反応領域へ戻る大きめな凝集し
た粒子の割合を高めることができる。上方に流れる小さな粒子、そうでなければ
凝集した固体に捕獲されるかあるいは下記の相分離ユニットの平行板の周囲の流
れに捕獲され下方に導かれる、は浄化領域又は静寂領域内を通過し、沈殿し、落
下して反応領域に戻る。また本発明の相分離器及び上昇流型反応装置は、流れ特
性を向上させるだけでなく、固体の保持能力を大幅に改善することができる。

【００１７】以下に本発明の好ましい態様を詳述するが、本発明はこれに限定されるもので
はない。ここでは複式の分離ユニット並びにこれらユニットを含む上昇流型反応
装置について説明する。

【００１８】従来の分離器に対して著しく改善されたここに説明する本発明による複式分離
ユニットの重要な特徴の１つは、複数のユニットを使用することによって分離ユ
ニット間の領域に得られる気体−液体界面を発生させることである。浄化領域の
下のこのような気体−液体界面は、装置の頂部で主に気相を分離する公知のもの
とは異なり、可能な浄化スペースを最大限に利用できることのほかに浄化領域で
の乱流を少なくすることができる。

【００１９】特定の用語を以下の説明に用いるが、これはあくまで便宜上のことであり、本
発明を限定するものではない。「上方の」、「下方の」、「頂部」、「底部」、
「上方への」及び「下方への」という言葉は、参照した図面における方向を示す
。上記以外の言葉、それから派生する言葉、及び類似する言葉も同様である。

【００２０】図１、３、４及び７に本発明の好ましい態様による相分離器を符号１０で、上
昇流型反応装置を符号１２で示す。相分離器１０は、第１分離ユニット１４ａと
第２分離ユニット１４ｂを含む少なくとも２つの相分離ユニット１４を有し、そ
して図１に示すように相分離器１０は、好ましくは分離ユニット１４ｃ、１４ｄ
を有する複数のこのような分離ユニットを含む。相分離器１０と上昇流型反応装
置のＡ−Ａ線に沿った断面を示す図３には、分離ユニット１４ｅ、１４ｆ、１４
ｇ及び１４ｈを示す。図１、３、４及び７では各ユニット１４は、類似している
ので、１４という包括的な参照番号を使用している。従って特にことわりのない
限り１４と記した場合は、ユニット１４ａ−１４ｆのいずれか又は総てを意味す
る。分離ユニットは、それぞれ第１側部１８と第２側部２０を有する第１壁部１
６と第１側部２４と第２側部２６を有する第２壁部２２を含む。第１壁部１６の
第２側部と第２壁部の第１側部２４は、図１及び４に示すように凝集領域２８を
形成する。分離ユニットの凝集領域が図３に示すように好ましい且つ一般的な矩
形断面を形成するように図示した分離ユニットは、平坦な壁部１６、２２を有し
ているが、第１壁部１６と第２壁部２２を本発明の範囲を逸脱することなく湾曲
させたり、全体的に環状、長円状、楕円状又は所望の断面形状を形成することも
本明細書の開示に基づいて可能であることを理解されたい。

【００２１】凝集領域２８では、固体が後述する浄化領域内へと上方に移動し、浄化された
液体が浄化領域に沈降した後、下方に移動する。そのまま領域２８は、固体を凝
集させて充分に速い沈降速度で液体を沈降させる。凝集領域２８内でこのような
２つの方向への流れによって適度な乱流領域２８が発生する。乱流により領域２
８内で固体の混合が生じる。領域２８内の固体粒子は、互いに凝集する。凝集し
た粒子は、さらに後述する平行板の周囲の環状流で捕捉され、下方へと案内され
反応領域へと戻るかあるいは上方に移動するより小さい粒子と凝集する。凝集領
域を通過して上方に移動する個体は、後述する静止状態にある浄化領域で沈降し
、その後落下して凝集領域２８へと戻り、そこで固体が平行板の周囲の環状流で
捕捉され、反応領域へと戻るまでそのサイクルが繰り返される。

【００２２】凝集領域２８は、頂部が開口しており、分離された液体を取り除くために液体
の出口３０と流体連通している。出口は、排水管、パイプ、導管、膜（好ましく
は中空膜）又は液体を排出するための類似の構造のものであってもよい。装置１
２のような上昇流型反応装置に取りつける場合、浄化領域３２が凝集領域２８と
液体出口の間に設けられ、液体が浄化領域から取り除かれ、液体面がレベルコン
トローラー（図示せず）及び／又はより好ましくは図１に示すような装置１２内
で適当なレベルに置かれた一連のオーバーフロー留め（overflow weir）を用い
て維持されるようにするのが好ましい。

【００２３】液体は、液体と分離される気体及び／又は分離される固体を有する工程から相
分離器１０内へと上方へ流れる。分離器が図１の上昇流型反応装置１２で示すよ
うに反応領域を有する単一の装置内に取り付けられる場合、液体は装置１２の底
部に設けられた入り口３５から相分離器１０へと上方に流れる。上昇流型反応装
置１２の場合、このような装置は、いくつかの異なる用途を有し、好気性及び嫌
気性汚水処理等の用途に使用される。上昇流型反応装置１２と同様にここで詳述
する他の態様による上昇流型反応装置は、水処理、物理化学的汚水処理、生物学
的汚水処理、食品加工、医薬品の製造及び他の生物光学的用途に使用することが
できる。しかしながら、ここで説明する好ましい態様では、上昇流型反応装置１
２は、固体がバイオマス又は他の微生物培養物であり、汚水又は他の基質と共に
導入される又は固体が反応領域５０に留まり、入り口３５を介して入る液体と接
触する発酵型システムに使用するのが好ましい。このようなシステムでは発酵な
どの生物反応が進行し、２つ又はそれ以上の相、即ち、液体、気体及び／又は固
体を分離する必要がある。

【００２４】従って、ここで使用されるように上昇流型反応装置は、液体と気体又は固体、
液体及び気体又は嵩のあるものが、反応器の一部を介して又は上昇流型反応装置
の断面全体を介して上方に移動する反応器を有するあらゆる装置であってもよい
。汚水処理に関して言えば、このような反応器は、上昇流式嫌気性スラッジブラ
ンケット（ＵＡＳＢ）プロセス、膨張粒状スラッジ床（ＥＧＳＢ）プロセス、流
動床（ＦＢ／ＵＦＢ）、気体−浮揚（gas-lift）反応プロセス、ループ反応プロ
セス、生物学的曝気フィルター（ＢＡＦ）プロセス等に適用される。食品、燃料
、エタノール又は医薬品の製造等の他の生物工学的用途では、このような反応器
は、通常発酵槽と言われている。

【００２５】上昇流型反応装置１２は、嫌気性発酵を用いた汚水処理用の流動床、ＵＡＳＢ
、ＥＧＳＢ又は類似のプロセス（以下、通常、流動床とする）用装置であること
が好ましい。このようなシステム内の固体バイオマスは、発酵源として作用し、
バイオマスは、流動床装置の下方部分で反応領域内でできるだけ長く又は最大限
保持されるのが好ましい。さらにこのような用途において流動床装置に入った液
体は、目立つほどの量の気体を含んでいない場合があるが、発酵工程で発生する
気体は、処理される汚水を適切に浄化又は精製するために液体から取り除かなけ
ればならない。これは本発明の相分離器及び流動床装置の好ましい用途であるが
、これら相分離器及び流動床装置は、液体と気体及び／又は気体の分離がその処
理において重要であり、好ましくは上方への流れを有する流動床が有用である他
の用途にも容易に適用させることができる。

【００２６】液体は、図１、４及び７に示すように各分離ユニット内の一連の平行板又は邪
魔板４０の下方縁部のちょうど左に位置する開口部３６を介して各分離ユニット
１４の凝集領域２８内に入りこむ。平行板は、図に示すように水平方向及び垂直
方向に傾斜しており、互いに間隙をおいて配されている。少なくともこのような
板が２組み以上あるのが好ましい。しかしながら、既存の上昇流型反応装置内の
分離ユニットに実際に合う数の平行板も本発明の範囲内である。図に示すように
少なくとも３組みの平行板を使用するのが好ましい。最上部の板４０は、図１、
４及び８に最も判りやすく示しているように第２壁２２に隣接している。ここで
使用されるように各分離ユニットの壁部２２に隣接する各最上部のプレート４０
が、壁部２２に密に取りつけられた状態で接続される場合、壁部２２に接着され
る又は溶接されるかあるいは壁部２２の一部を曲げて形成される。最上部の板４
０は、壁部２２を折り曲げて形成されるのが好ましい。

【００２７】開口部３６及び各平行板４０の下方縁部の下に、好ましくはそらせ板４２が位
置する。図１、３、４及び７に示すように、各分離ユニットは１つのそらせ板４
２を有する。最上部の平行板が第２壁に隣接するのと同じように各そらせ板４２
は、分離ユニットの第１壁１６と隣接するのが好ましい。最も好ましくは、そら
せ板４２は、第１壁１６を含むよう加工されたものの一部を折り曲げて形成され
る。図３に示すように壁部１６、１２、平行板４０、さらにそらせ板は、分離ユ
ニット内で２つの垂直方向に延びる壁４３の間を横手方向に延びている。しかし
ながら、壁４３は分離ユニットの構造に応じて、例えば、傾斜させたり、湾曲さ
せたり等の変形も可能であるが、壁４３は壁１６、２２に対して垂直であるのが
好ましい。

【００２８】図６は、本発明による分離ユニットの変形例を例示しており、ここでは各ユニ
ットの第２壁２２ａ’、２２ｂ’が、曲げられておらず、単独の板として形成さ
れ、平行板４０ａ’、４０ｂ’の最上部の板と同一の広がりをもって平行板に隣
接している。

【００２９】各分離ユニットは、装置例えば上昇流型反応装置内に一連の機械的支持体によ
って支持される。上昇流型反応装置などの装置内に予め加工された分離ユニット
１４を支持する又は取り付ける手段としては、あらゆる好適な方法を用いること
が可能である。しかしながら、分離ユニットの壁部１６、２２及び垂直方向に延
びた壁部４３が、取り付けられるグリッド（grid）６４形状の一連の梁４４で分
離ユニットを固定するのが好ましい。これら梁は、個々に設けられたものでも、
又は分離ユニット１４用の開口部を有する一枚の完全なパネルであってもよい。
いずれの場合において、この支持体は、分離ユニットに固定されなければならず
、そして開口部３６以外の開口部を介して分離ユニットに入ってくる液体の流れ
を防ぐものでなければならない。

【００３０】本発明の相分離器１０等の相分離器を含む上昇流型反応装置１２の大きさは、
該装置で処理されるために流入する液体の量、反応領域の所望の大きさ、流入負
荷及び特定の用途においては、反応器内の滞留時間及び／又はバイオマスの量に
よって変えることが可能である。本明細書の開示に基づいて相分離器１０及び上
昇流型反応装置１２並びにここで説明した他の変形例は、異なる用途用に大きさ
を変えてもよく、上昇流型反応装置及び相分離器の高さ、幅及び他の寸法は、当
業者によって変えることが可能であることを理解されたい。

【００３１】汚水を用いて反応領域内で嫌気性発酵を行うための上昇流型反応装置であれば
、反応領域を横断して横手方向に測定した幅又は直径は、約１．２ｍ（４フィー
ト）乃至約３６．６ｍ（１２０フィート）、通常では約３０．５ｍ（１００フィ
ート）以下、好ましくは約２．４ｍ（８フィート）乃至約１３．７メートル（４
５フィート）の範囲である。このような装置の反応領域は、長手方向に測定した
高さが約２．４ｍ（８フィート）乃至約２４．４ｍ（８０フィート）、好ましく
は約６．１ｍ（２０フィート）乃至約１８．３ｍ（６０フィート）の範囲内にあ
る。

【００３２】分離ユニットの高さと幅の比は、約４：１乃至約１：１、好ましくは約２：１
乃至約１．３：１の範囲にある。分離ユニットの長さは、通常それを構成する材
料の強度によって一部制限されるが、標準化された等しい長さの複数のユニット
を含む場合、通常約１．５ｍ（５フィート）乃至約１５．２ｍ（５０フィート）
の範囲にある。さらに浄化領域の横断面積は、反応領域の横断面積の約６０％乃
至約２００％の範囲内にある。また浄化領域の長手方向に測定した際の高さは、
反応器の高さの約１５％乃至約５０％、好ましくは約２０％乃至約３５％の範囲
にある。

【００３３】各分離ユニット１４は、必要とされる分離度、装置の構造において利用可能な
空間、上昇流型反応装置の断面形状及び分離ユニットそれぞれの大きさによって
既存の装置内に合うような種々の形状で配することが可能である。高レベルの相
分離を必要とする特定の工程用の同じ装置内でより多くの数のプレートと開口部
３６を設けるために小さいユニット１４を通常の大きさユニットの数より多く用
いてもよい。さらに速度に関するパラメーターを分離ユニットの大きさ及び数を
増加させたり又は減らしたりして変えることができる。相分離器が使用される装
置の断面形状が、環状又は矩形であるかによって分離ユニットをいくつ及びどの
ように配するかが決まる。固体を効率的に分離するために上昇流型反応装置又は
他の装置内の垂直方向及び水平方向の利用可能な空間を最適化し且つ最適の流れ
特性及び浄化領域を設けるために分離ユニットの大きさ及び数を決定するのが好
ましい。

【００３４】反応領域５０内の液体上昇流速度（Ｖｒ）は、通常、流れ媒体の流速及び反応
領域５０の断面積によって決まり、５０ｍ／時ほどであり、生物学的処理では約
２ｍ／時乃至２０ｍ／時の範囲内であるのが好ましい。固体を良好に保持するた
めに分離ユニットは流入速度（Ｖｓ）が、上昇流速度（Ｖｒ）の約１０倍以下、
好ましくは約４乃至６倍となるように設計される。浄化領域３２内の上昇流速度
（Ｖｃ）は、約７０ｍ／時程度、好ましくは約２ｍ／時乃至２０ｍ／時の範囲に
あり、最大限の固体保持が望まれる好ましい態様では、（Ｖｃ）は約２乃至約８
ｍ／時の範囲内にあるあることが好ましい。反応領域内の気体上昇流速度（Ｖｇ
）は、発酵反応及び補足的な活性又は不活性ガスの導入によって定まり、通常最
大で約４０ｍ／時であり、好ましくは約２乃至１５ｍ／時の範囲である。

【００３５】さらに、分離ユニットは、並んで配されるのが好ましく、所定の装置内で配置
されるユニットの数を最大限にするために少なくとも一つの横方向に延びた列内
に配されるのが好ましい。図１及び３に例示する上昇流型反応装置１２は、その
横方向に２列に並んで配された複数の分離ユニット１４を有し、好ましくは第１
の横方向に延びた列１０と第２の横手方向に延びた列７０は、反応装置１２内で
互いに長手方向に間隔をおいて配置されている。ユニットは図３に示すように整
列していてもよく、又は互いにずれて配されてもよい。しかしながら、整列して
いる方が最も形状的に効率がよく、装置内に配される分離ユニットの数を最大限
にすることができる。

【００３６】図１及び３に示す上昇流型反応装置１２は、その長手方向に延びた気体収集用
の煙突４８を有するのが好ましい。煙突４８は、上昇流型反応装置の液体取り込
み部分と流体連通している。汚水の発酵処理の好ましい例では、液体の取り込み
領域は、相分離器の下の上昇流型反応装置１２の底部に位置する反応領域５０と
なる。この反応領域は、好ましくは気体収集領域５８によって気体収集用の煙突
４８の底部と間接的に液体連通している。気体収集用煙突４８は、梁及び／又は
グリッドからなる支持体内のいかなる間隙に位置してもよく、上昇流型反応装置
１２の一側部に位置し且つ壁５２によって相分離器から離隔していることが好ま
しい。壁５２は、図１又は４に示すように一枚の平坦な壁であってもよく、液体
気体混合物が気体煙突から出る液体を含まないのであればパイプ又は導管であっ
てもよい。気体収集煙突は、全ての相が自由に流れる領域を供するが、煙突の出
口５４は気体専用である。従って、気体と共に気体収集煙突４８を上昇する他の
相は、煙突内に留まる及び／又は反応領域５０又は相分離器１０内に引き戻され
る。気体収集煙突の頂部内の気体圧力を制御するために装置１２に圧力レギュレ
ーター６８又はその他の圧力コントローラーを設けることが好ましい。このよう
に圧力を制御することによって液体及び／又は固体が出口５４から出るのを防ぐ
ために液体面が上昇するのを防ぐ。

【００３７】最大限に相分離ユニット１４を装置１２内で利用するのが好ましいので、図３
に示すように煙突はその横断面形状に拘わらず、即ちそれが環状、矩形、三角形
であるに拘わらず、装置１２の横手方向に測定した断面が装置の全体の断面より
小さい断面を有することが好ましい。装置の構造を最適化する上で、気体収集煙
突４８の横断面は、反応領域の断面全体の好ましくは約５０％未満、さらに好ま
しくは約１０％乃至約４０％の範囲、最も好ましくは約１５％乃至約２５％であ
る。さらに相分離ユニット１４は、上昇流型反応装置１２の横断面積の少なくと
も約５０％、好ましくは約９０％乃至６０％、最も好ましくは約８５％乃至７５
％を占める。

【００３８】このような構造は、上述したように煙突４８に好ましいものであるが、浄化領
域３２の上の領域と気体充填空積６６の間を延びる導管（図示せず）などの流体
連通の領域を設けることも本発明の範囲内である。しかしながら、このような態
様では、浄化領域もまた密閉及び加圧されなければならなず、浄化領域に集まる
すべての気体を規制し且つ浄化領域３２の頂部で密閉された領域（図示せず）と
流体連通する出口５４から抜き取らなければならない。

【００３９】さらに気体煙突は、隣接する分離ユニット１４間の領域に形成する気体−液体
界面での気体収集のための好ましい出口であるが、気体収集５８の頂部６２内の
気体が図１の仮想線で示すように装置１０の外面５１を介して延び且つ気体収集
領域５８と流体連通した出口４９を介して外へと通過するようにすれば煙突４８
を省略することは当業者であればなし得ることである。直接気体を排出する出口
は、圧力レギュレーター６８と同種の圧力レギュレーター６８’を有していても
よい。出口４９は、後述する他の態様にも使用することが可能である。出口４９
は、図では上昇流型反応装置１２の一側部に示されているが、出口が気体収集領
域５８の頂部６２と流体連通していれば上昇流型反応装置の外周面のいかなる場
所に位置させてもよい。

【００４０】分離ユニット１４とグリッド６４又は他の支持構造体は互いに同じ又は異なる
材料から製せられてもよく又は上昇流型反応装置１２を形成するのに使用される
材料で製せられてもよい。好ましい建設材料としては、耐腐食性の金属及び合金
（ステインレススチール及びこれに類する合金）、フッ素化及びペルフッ素化さ
れた（perfluorinated）材料を含む熱可塑性及び熱硬化性樹脂及びエラストマー
などの高分子材料（最も好ましくは低水分吸収量のポリマー又は外側に耐水性の
ラミネートコートされたポリマー）、長−及び短−ガラス繊維強化ポリマーなど
の強化高分子材料及びセラミック等が挙げられる。高分子及び強化高分子材料を
使用する利点は、安価に製造ができ且つ容易に成形できるということである。さ
らにこのような材料は、バイオマスを有する流動床装置に分離装置１０を使用し
た場合、バイオマスが付着しにくいという利点もある。ステインレススチールも
耐腐食性及びバイオマスの耐付着性という点で好ましい。さらに予め加工できる
鉄などの金属も好ましい。本明細書の開示に基づいて建設材料は、分離器全体の
設計に重大ではなく、相分離ユニット、支持構造体並びに相分離器を有する上昇
流型反応装置全体が個々の部品として又は一体に予め加工することが可能である
ということが理解されるはずである。

【００４１】相分離器１０と相分離ユニット１４は、図４を参照して説明されるように液体
と気体、及び好ましくは固体を分離することができる。符号５６で示す気泡のよ
うな気体相を有する分離ユニット１４の外側の領域へと上方に流れる液体は、そ
らせ板４２と下方の平行板４０と接触する。気泡は、このような板の面と接触し
、これらの面によって迂回させられる。気体がこのように迂回させられるので、
気体は気体収集領域５８内へと上昇し、そこで気体−液体界面を形成する気体収
集領域５８の頂部に位置する気体収集ポケット６２に気体が集まる。気体は最も
下に位置する平行板の右側の周りを上昇するので、平行板４０の右側を上昇する
気泡５６を有する液体は、平行板４０の周囲の液体と気体収集領域５８の平行板
の右に位置する気体を伴った液体との間に密度差を生じさせる平行板４０の周囲
を流れる液体より低い密度を有する。液体が、通常、図４に示すように各凝集領
域２８の入り口３６へと液体を導く内側の平行板の周囲で下方へと流れる間、こ
の密度差によって、液体は少なくとも平行板の内の１つ、好ましくは最も外側の
板の周囲で循環する。平行板４０に又は平行板内に入る液体は、通常下方へと流
れ、凝集領域２８の入り口３６で、例えば液体流をくみ上げる装置又はそれに類
似する液体流を上昇させる装置による液体の分離ユニット内への通常の上方への
流れによって凝集領域内へと上昇する。凝集領域内へと導かれる内側の板の間を
流れる液体は、外側の板の周囲を流れる液体の速度に較べて低速度で流れ且つ実
質的に気体を含まないことが好ましい。

【００４２】図４で符号６０を付して黒い丸で示したバイオマスなどの粒子の存在下では、
固体粒子は平行板を通過する液体と共に流れ、そして通常重力及び平行板内の下
方への流れによって下方へと引き込まれる。同時に気体を含まず、いくらかの粒
子を含む相当量の液体は、通常凝集領域２８内へと上昇し続ける。凝集領域内の
固体は、上方に移動する粒子及び分離器から下方へと流れそして好ましくは上昇
流型反応装置の反応領域へと落下する凝集した粒子による上方及び下方への流れ
のパターンによって部分的に生じる乱流によってさらに凝集する。粒子６０がそ
らせ板と接触及び／又は平行板の下方縁部を出ると、粒子はそらせ板及び分離器
を出た際の重力によって下方へと導かれ、そして好ましくは上昇流型反応装置内
で反応領域５０内へと下方に流れる。凝集領域２８内へと上方に流れる液体と気
体収集領域５８内の気体を伴う液体との密度差にさらされるそらせ板底部の流れ
は、さらにその密度差によって生じる液体循環によって下方へと引き込まれる。

【００４３】気体を分離及び分離器から出るように導く際、分離器及び／又は分離器を有す
る上昇流型反応装置内で上方へと流れる液体が、気体を分離器の下方部分に沿っ
て横手方向にユニット毎に直接気体を取り出す出口４９へとあるいは気体が気体
収集煙突を形成する壁５２の下方縁部６４の下を通過するまで気体にとって最も
抵抗の少ない経路を通過させるまで気体は気体収集領域５８の頂部に集まり続け
る。その後気体は、気泡となって気体収集煙突内を煙突の頂部の空間６６まで上
昇する。気体は、その後好ましくは図１に示すようにコントローラー又は圧力レ
ギュレーター６８によって出口５４から取り除かれる及び／又は集められる。コ
ントローラーは、手動式又はコンピューター制御式のものでもよく、気体流を制
御することができるものであればいかなるものでも使用可能である。当業界で知
られているように又は開発されるようなバックアップバルブ又は圧力制御バルブ
及び種々のシステムをそれらが所望の液体レベルを維持するための十分な圧力を
空間６６内で維持できるのであれば、気体出口と組み合わせて使用可能であるこ
とは当業者であれば理解されるはずである。

【００４４】気体と液体又は気体、固体及び液体の全ての相は、気体収集煙突に入るが、気
体のみ出口５４を介して煙突から出される。液体は空間６６を維持するために上
方液体面に加えられる圧力によって煙突内に維持される。上昇する気泡によって
生じる気体又は液体の乱流によって煙突内に引き込まれることによって気体収集
煙突内に存在する場合のある粒子及び／又は上昇し落下する固体は、重力によっ
て反応領域５０へと又は相分離器１０の下に落下する傾向がある。

【００４５】上述したように特定の用途に応じて相分離器は、液体と気体のみを分離するた
めに又は固体、液体及び気体の３つの相を分離するのに使用してもよい。上昇流
型反応装置又は相分離器を有する他の類似の装置内で上方に流れる液体の出口ま
での経路のみが上向きなので、液体は相分離器を強制的に通過させられ且つ入り
口３６を介してこの経路へと入らなければならない。反応領域５０などの相分離
器下方の領域と浄化領域３２などの相分離器上の領域間で液体は、入り口３６を
介してのみ、従って凝集領域２８のみを介して連通する。凝集領域２８内でかな
りの部分の粒子が相分離器によって反応領域内下方へと既に引き込まれているが
、凝集領域内に液体と共に入りこんだすべての粒子は、凝集領域内で重力によっ
て凝集し、沈降する傾向にあり、相分離器から好ましくは発酵反応領域５０など
の相分離器を有する装置の下方部分へと下方に案内される。いくつかの例では、
（複数列の相分離器が使用される場合）凝集しなかった又はそうでなければ凝集
領域２８から沈降しない微細粒子をさらに沈降させる追加の浄化領域３２となる
中間領域を設けることが好ましい。しかしながら、他の用途においては、さらに
後述する第２の反応領域として中間領域を使用することが好ましい。

【００４６】第１の浄化領域の下に相分離器を設け、気体収集煙突又は他の気体用出口を除
いて反応装置の横断面全体を遮断することによって、図１に示すように第１浄化
領域３２又は凝集領域２８の頂部の他の収集領域は、残存した微細粒子の沈降の
度合いを高め、よって固体を多く維持し且つ良好に浄化させるのに充分な弱い乱
流及び低液体流速度を有する。相分離器１４の構造により上昇流型反応装置に設
けられる分離ユニットの数を最大限にすることができ、これにより固体保持の潜
在能力を高め且つ流れ特性を改善することができる。上昇流型反応装置のような
装置内で横方向に延びた分離ユニット１４が少なくとも２つ好ましくはそれ以上
の数設けられているので、上昇流体速度は、遅く維持され且つ上方及び下方に向
けられた流れの速度差が、小さくなる。さらに流れが、凝集し且つ反応領域内へ
と落下する固体の能力を高める乱流となる凝集領域内への入り口が複数ある。さ
らの開口部３６での速度の上昇度が最小限に抑えられ、分離装置への入り口での
速度差が減少し、相が良好且つ効果的に分離され、固体保持能力も高まる。本発
明の相分離器の構造によって気体が分離ユニット間及び浄化領域の下で生じる気
体−液体界面で迂回させられるので浄化領域を最大限にすることができる。

【００４７】図２は本発明の変型例である上昇流型反応装置１２’を示し、この装置では本
発明による相分離器１０が、２つ連設されている。本発明明細書の開示に基づい
て本発明の相分離器は、単独でも充分効果的であることが理解されるはずである
が、特定の用途においてより高度な分離効率が求められる場合又は例えば発酵流
動床の反応領域内でのバイオマスの維持などの高度な固体保持能が必要とされる
場合、水平方向に連続した２列の相分離器を使用することが望ましい。

【００４８】図２の上昇流型反応装置１２’は、図１で示し且つ上述した相分離器１０と同
じ相分離器１０の上で且つ長手方向に間隔をおいて位置する複数の相分離ユニッ
トからなる第２相分離器７０を有する。相分離器７０は、上述した相分離器１０
と同型であるのが好ましいが、必要であれば、大きさ又は形状を僅かに変えても
よい。第１相分離器１０から上昇した液体は、浄化領域又は反応領域でもよく、
図２では中間領域３２として示されている第１中間領域を通過する。しかしなが
ら、相分離器１０、７０の間に位置する中間領域は、第２反応領域、初期浄化領
域又は両方の機能が同時に得られるこれら領域を組み合わせたものであってもよ
いということは本明細書の開示から理解されるはずである。

【００４９】例えば、この中間領域で別の反応が生じる場合、必ずしもそうとは限らないが
、中間領域は、下方の初期反応領域での反応より幾分反応性が小さくなり、残留
固体及び／又は発生した気体を有するなんらかの反応が生じる、上方の浄化領域
での反応と同程度ではないが、この中間領域で浄化及び沈降が生じる場合がある
。しかしながら、図２で符号３２で示した中間領域では、固体及び／又は気体が
留まる又はこの中間領域内のさらなる反応によって発生し且つなんらかのバイオ
マス反応が生じ得る及び／又は気体が発生し得る又はこれらが触媒又は他の開始
剤（initiator）による反応などによって生じる嫌気性浄化／発酵工程などにお
いて固体が反応する場合、なんらかの浄化機能を有する中間領域は、さらなる反
応領域としての機能を有する。上記したように初期の反応領域で主な反応が起き
るのでここでの反応は通常小さいものとなる。横方向に延びた分離ユニット列を
１列以上使用する場合又は図２に示すように装置の長手方向に延びた相分離器列
を１つの単独の列以上使用する場合、下方の第１反応領域は、反応装置の体積の
約２０％乃至約６５％、好ましくは２０乃至約３５％であり、上方の浄化領域は
、装置全体の体積の約１５％乃至約５０％、好ましくは約２０％乃至約３５％で
あり、図２に示すような中間領域３２のような中間領域（複数の分離ユニット列
を設けることによって１つ以上の中間領域が存在する場合は全ての中間領域）は
、反応装置全体の体積の約２０乃至約８５％、好ましくは約３５％乃至約８０％
であることが好ましい。さらに中間領域全体の最小の高さは、反応装置全体の高
さのおよそ約１０％を越える又は約１．２ｍ（４フィート）であることが好まし
い。

【００５０】図２の領域３２のような中間領域で発生した気体は、そらせ板７２及び相分離
器１０と同様に機能して相分離器７０の各分離ユニット７１の平行板の内下の方
の平行板によって気体収集領域７６内へと迂回させらる。

【００５１】領域７６に集まった気体は、気体が煙突４８内へと上方に取りこまれる気体収
集煙突内への流入のための開口部（図示せず）を設ける、気体用出口４９のよう
な気体の直接の出口を設ける又はより好ましくは煙突４８とは反対側等の装置１
２’の別の位置に第２の気体収集煙突７８を設けることによって取り除かれる。
このような構成により、領域３２内でなく煙突４８内で気体を伴う液体及び／又
は固体をより完全に維持することができる。第２の煙突は、装置の対向側部で上
方に且つ下方縁部８２を設けるために下方に延びた壁８０によって形成され、こ
の縁部の下を気体収集領域７６内のすべての気体が、煙突７８を介し出るように
通過する。気体は、装置１２’から好ましくは気体煙突４８と出口５４と同じよ
うにコントローラー又は圧力レギュレーター８６によって制御される煙突の頂部
に位置する出口８４を介して外部へと移動する。煙突７８は、煙突４８と同程度
の寸法、好ましくは同じ寸法又は小さい寸法を有する。

【００５２】分離された液体が相分離器７０の相分離ユニット７１の凝集領域を介して上方
に移動すると、好ましくはこの液体は、すべての残存する粒子が重力によって凝
集領域８８内へと下方に案内され、そらせ板７２に沿って浄化領域３２及び上述
したように反応領域５０へと案内される第１又は第２浄化領域９０へと案内され
る。

【００５３】本発明の相分離器１０は、単独又はこの相分離器から長手方向に間隔をおいて
配された第２相分離器と共に用いてもよい。このような第２相分離器は、本発明
の相分離器であってもよく、相分離器１０と直列に位置する複数の分離ユニット
を有する相分離器７０の組み合わせで説明したように直列に位置してもよい。第
２相分離器は、本発明の相分離器１０と同じであっても異なっていてもよい。本
発明による相分離器１０と直列に位置する第２相分離器９２を有する上昇流型反
応装置１２’’を図５に示す。相分離器９２は米国特許第５，８５５，７８５号
の説明に基づいて製せられており、この米国特許の全ての開示内容をここに引用
する。相分離器９２は、図５に示すように分離ユニット１４の平行板４０と類似
の水平方向及び垂直方向に傾斜し且つ間隙をおいて配された一連の平行板を有す
る。これら平行板９４は、そらせ板９８の右側に位置し、そらせ板から離れた位
置に下方縁部９６を有する。浄化領域３２（反応領域及び／又は反応及び浄化領
域であってもよい）から上方へと流れる液体は、平行板９４に入り、異なる流れ
及び気体を持ち上げるための循環流によって液体は、平行板９４を介して沈降領
域１００内へと引き上げられる。第２相分離器は、第１側部１０１ａと第２側部
１０１ｂを有する第１壁部１０１と第１側部１０３ａと第２側部１０３ｂを有す
る第２壁部１０３を含む。壁部１０１と１０３は、平坦、角度がつけられた壁又
は本発明の範囲を逸脱しない範囲で円錐状のユニットを形成するために共に湾曲
していてもよい。壁部１０１、１０３の形状に拘わらず、これら壁部は沈降領域
１００を形成する。第２相分離器９２内への利用可能な開口部１０２の断面積は
、凝集領域２８内への開口部３６全ての断面積より小さいが、第２相分離器９２
に入る液体中の残る粒子の全体量は、少ない。さらに浄化領域内の速度は、開口
部１０２を通過する液体の速度を最小限に抑えることができるように遅いことが
好ましい。

【００５４】必ずしも必要ではないが、第２相分離器を使用することによって確実に高レベ
ルの分離効率が得られる。分離器９２の頂部で、あふれ出た液体は、オーバーフ
ロー溜め（overflow weir）によって取り除かれる。この溜めは、上昇流型反応
装置の残りの部分を覆う上部プレートに取りつけられ、上昇流型反応装置内のプ
レート１０４の下で上部液面上の領域１０６内へと全ての収集された気体を案内
する。液面は、図１及び２に示した上昇流型反応装置について説明したように維
持されるのが好ましい。第２気体収集煙突１０８には気体出口１１４によって除
去される気体の量を制御する圧力コントローラー及び／又はレギュレーター１１
２と共に気体の収集及び液面を制御するために利用される下方縁部が設けられて
いるのが好ましい。液体は、１つ以上の液体出口３０と連通する１つ以上の排水
管、導管、パイプ及び膜などによって除去される。

【００５５】図５に示す構成は、流れ特性及び懸架された固体の浄化を改善するために既存
の分離器の下方にさらなる層の分離ユニットを設けることによって既存のシステ
ムの性能を向上させることが求められる用途に好ましくは使用される。本明細書
の開示に基づいて分離器９２のような分離器を有する既存の装置を変更するため
に相分離器１０のような相分離器が、図５に示す分離器９２のような分離器上に
位置するように図５の構成を逆にすることも本発明の範囲内であることを理解さ
れたい。このような場合、本発明による相分離器１０のような相分離器は、既存
の装置内で分離器９２のような分離器上に組み入れられる。図５に示す構成を逆
にする場合、図２に示すような溜めは、相分離器１０上（図２に示すように）の
浄化領域３２上に設けられる。さらに図５の煙突１０８は、分離ユニット１４間
の気体収集領域と流体連通し、煙突４８は、装置の下方に位置し、下方の分離器
９２の上方部分から延びたプレート１０４のようなプレートを用いて形成される
気体収集領域と流体連通する。

【００５６】本発明は、また反応領域を有する上昇流型反応装置内で液体と気体を分離する
方法に関する。この方法は、上昇流型反応装置内で液体と気体及び任意ではある
が固体の上昇流を供する。液体及び／又は気体の上昇流は、汚水処理及び反応混
合物等の多くの供給源から得られる。反応領域は、嫌気性発酵反応領域であり、
液体が汚水であり、固体相は、バイオマスの形状で存在し、気体は発酵中に反応
領域内で発生するのが好ましい。気体は、流入する液体及び／又は固体の混合物
内にあり及び／又は気体は、気体が汚水の嫌気性浄化で発生するような方法で上
昇流型反応装置の反応領域内で発生する。

【００５７】上方に流れる液体及び気体及び／又は固体は、相分離器、好ましくは図１、３
、４及び７に示すような分離ユニットを少なくとも２つ有する相分離器の主用部
分に液体が入る前に通らなければならない一連の平行板を有する相分離器内へと
上流する。しかしながら、本明細書に基づいてこの方法の好ましい態様は、図２
に示すような相分離器１０のような複数の分離ユニットからなる相分離器１０を
１つ使用する又は図５に示すような分離器９２のようなさらなる相分離器の下又
は上述したようにこのような相分離器の上に相分離器１０のような複数のユニッ
トからなる相分離器を使用するなどのここで説明した他の分離器の組み合わせを
使用して実施してもよいということを理解されたい。分離器の主用部への導入部
の前に配置された平行板を有するすべての好適な相分離器を本発明の範囲内で使
用可能であるが、相分離器１０単独又は上述したように別の相分離器１０又は相
分離器９２のような上部相分離器との組み合わせも本発明の方法に使用可能であ
る。

【００５８】上流する液体が相分離器の下方部分に接触すると、液体は一連の平行板、下方
の平行板は、気体をそこから迂回させ、これにより液体密度差及び平行板の周囲
で液体を循環させることに貢献する、の少なくとも１つの周囲で循環する。相分
離器は、気体収集領域５８のような平行板によって迂回させられた気体を集める
ための気体収集領域を有するのが好ましい。液体の循環は、気体から分離された
液体が気体収集領域から離れて凝集領域２８内へと案内されるように平行板の周
囲での下方へ向けられた流れを促進する。平行板の周囲での下方に向けられた液
体流は、通常、上昇流型反応装置内を上昇する液体とぶつかり、好ましくは上述
したような凝集領域２８のような凝集領域内へと相分離器内を上方に案内される
か、液体のうちのいくらかは、その流れの方向を変えるさらなる上流する液体と
遭遇するまで反応領域へと下降し続ける。相分離器を出て浄化された液体は、液
体出口から取り出されるのが好ましく、さらに好ましくは残存する粒子が重力に
よって相分離器の凝集領域内へと降下し、究極的には反応領域内へと下降するよ
うに相分離器上の浄化領域を介して通過した後、液体出口から取り出される。

【００５９】平行板によって迂回させられた気体は、気体収集領域５８のような気体収集領
域に集められ、好ましくは上述したような気体除去システムのいずれかで気体出
口へと案内される。

【００６０】本発明の方法ではさらに液体及び気体相から固体相を分離する。反応領域内の
固体は、それが反応性固体である場合、滞留時間を増やすために又は本発明の方
法を用いて望ましくない固体を上昇流型反応装置の底部を介してさらに分離及び
除去するために反応領域内で維持される。反応領域内で上昇する液体と気体によ
って上流する固体は、通常、複数の平行板の内の下方に位置する平行板と接触し
、さらに好ましくはそらせ板４２のようなそらせ板とも接触し、固体のいくらか
は重力により下方に迂回させられる。しかしながら、通常の上流する液体と残り
の固体は、最も下方に位置する平行板と接触し、気体流が気体収集領域へと迂回
させられる場合、液体と固体は、密度差によって生じる液体循環によって平行板
内へと引き込まれる。平行板内及びその周囲で下方に流れる液体と固体によって
、固体はそらせ板４２のようなそらせ板の１つ以上に沿って反応領域内へと下降
させられるか又は入り口３６で凝集領域２８内へと上昇させられる。

【００６１】本発明の好ましい相分離器１０を使用した本発明の方法は、汚水の嫌気性発酵
のようなシステム用に使用される上昇流型反応装置内で非常に望ましい固体の維
持を行うことができる。このような好ましい態様において、反応領域の大きさは
、可能な化学的酸素要求量（ＣＯＤ）と反応領域内に存在するバイオマスの容量
の関係に基づいて約５０％乃至約９５％の範囲、好ましくは約７０％乃至約９２
％の化学的酸素要求量を減少させる程度のものになる。反応領域の直径及び高さ
は、好ましい水力学的上昇流速度（Ｖｒ）及びＣＯＤの消化によって発生する気
体容量の好ましい気体速度（Ｖｇ）が得られるように汚水内で可能なＣＯＤに基
づいて調整される。このような態様において、反応領域内の固体維持能を最適化
することが好ましい。分離ユニットは、従って、最小の好ましい分離流入速度（
Ｖｓ）が得られるように大きさ及び量が調整される。浄化領域内の上昇流速度（
Ｖｃ）は、維持されるのが望まれる個体の沈降速度の約３５％以下、通常は約２
ｍ／時乃至約３０ｍ／時の範囲、好ましくは約２ｍ／時乃至１０ｍ／時の範囲に
あるのが好ましい。浄化領域の幅及び直径は、好ましい結果が得られるように必
要に応じて調整可能である。

【００６２】本発明は、さらに反応領域を有し且つこの反応領域上で第２分離器の下に位置
する第１相分離器を有する上昇流型反応装置内で液体と気体を分離する方法も含
む。反応領域は、好ましくはしかし必ずしも必要ではないが、液相が汚水であり
、気体が反応領域内で発生するか又は液体入り口を介して上昇流型反応装置に入
る汚水内で溶解され及び／又は混合されるような嫌気性発酵反応領域である。こ
のような態様において、固体相はバイオマスの形で分離されるために存在し、反
応領域内で可能な限り長くバイオマスを維持する必要がある。

【００６３】本発明は、液体と気体が反応領域から第１分離器内へと上方に流れるように上
昇流型反応装置内で液体と気体及び／又は固体を上昇させる方法をも含む。第１
分離器は、少なくとも１つの相分離ユニットを含み、これにより複数のユニット
からなる相分離器１０又は相分離器９２のような相分離器になる。本明細書の開
示に基づいて、本発明の好ましい態様において、分離器９２のような分離器は、
少なくとも２つの相分離ユニットを有する相分離器１０のような相分離器上に位
置させるのが好ましいことを理解されたい。上方及び下方の分離器は、それぞれ
平行板４０、９４、９４ａのような傾斜した複数の平行板を少なくとも１組及び
下方に延び且つこれら平行板の下に位置するそらせ板４２、９８のようなそらせ
板を有することが好ましい。

【００６４】これら平行板及び／又はそらせ板を使用して液体を循環させることにより気体
を凝集領域２８又は沈降領域１００のような液体収集領域から領域５８又は領域
１１８のような気体収集領域内へと迂回させる。このような気体の迂回は、上述
したように行われ、平行板の内側の液体と迂回させれらた気体を伴う平行板の外
側の液体との間に液体密度差を生じさせ、これにより平行板の周囲で液体が循環
する。液体が循環することにより第１分離器の平行板の周囲で下方への流れが生
じ、上昇流型反応装置の通常の上昇流を用いて液体を通常平行板の底部から凝集
領域内へと又は他の液体収集領域内へと上向かせる又は固体が存在する場合、固
体がそらせ板に接触するので平行板を介した下降流を利用して及び／又は重力を
利用して固体を下降させる。

【００６５】迂回させられた気体は、気体収集領域から上昇流型反応装置からの出口へと好
ましくは案内される。凝集領域ような液体収集領域からの液体は、上昇流型反応
装置の上昇速度を利用して第２分離器内へと上向きに案内される。上述したよう
に第２分離器は、分離器９２のような分離器でもよく又は上述した相分離器１０
のような複数のユニットからなる相分離器であることが好ましい。液体は、第２
分離器上の出口を利用して上昇流型反応装置から取り除かれる。第２分離器内に
入る前に液体は、反応及び／又は浄化領域である中間領域を介して通過し、バイ
オマスがまだ存在する場合、いくつかのさらなる反応が関連する気体発生と共に
活性の種類に応じて中間領域内で生じる。第２分離器として相分離器１０のよう
な複数のユニットからなる相分離器を使用する場合、図２の浄化領域９０のよう
な第２相分離器上にありこれと液体連通する主要なさらなる浄化領域を浄化され
た液体を除去する前に上昇流型反応装置内でさらに液体を浄化するために上昇流
型反応装置に設けることもできる。

【００６６】本発明の概念を逸脱することなく上述の態様を変えることが可能であることは
当業者であれば理解されるはずである。従って、本発明は開示された特定の態様
に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲内
の変形例に過ぎない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による上昇流型反応装置と相分離器の略式断面図。

【図２】本発明による複式相分離器を有する上昇流型反応装置の略式断面図。

【図３】図１のＡ−Ａ線に沿った上昇流型反応装置の略式断面図。

【図４】図１の相分離器内の２つの相分離ユニットの拡大略式断面図。

【図５】本発明のさらなる態様による複式相分離器を有する上昇流型反応装置の略式断
面図。

【図６】本発明による相分離器内に使用される相分離ユニットのさらなる態様の略式断
面図。

【図７】本発明による相分離器内の相分離ユニットの斜視図。

【符号の説明】

１０相分離器１２上昇流型反応装置１４相分離ユニット２８凝集領域３０液体出口３２浄化領域３６開口部４０平行板４８気体収集煙突４９気体用出口５８気体収集領域６８圧力レギュレーター７０相分離器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 4D011 AA01 AB04 AB07 AC04 AD03 AD06 4D040 AA25 AA26 AA61

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上昇流型反応装置と共に使用可能であり、第１分離ユニット
と第２分離ユニットとからなる相分離器であって、各分離ユニットが、（ａ）第１側部と第２側部を有する第１壁部と第１側部と第２側部を有する第２
壁部と、（ｂ）互いに間隙をおいて配され、水平方向及び垂直方向に傾斜し、各々下方縁
部を有する複数の平行板とからなり、前記第１壁の第２側部と前記第２壁部の第
１側部が凝集領域を形成し、前記第１壁が、水平方向及び垂直方向に傾斜したそ
らせ板に隣接し、前記第２壁が前記平行板の内の１つと隣接し、前記そらせ板が
前記平行板の下方縁部の下方を横断して延び、各前記第１及び第２分離ユニット
が、各分離ユニットの第２壁部の第２側部へ気体を迂回させることによって及び
液体が前記凝集領域内へと案内されるように少なくとも１つの平行板の周囲で液
体を循環させることによって液体から気体を分離することができることを特徴と
する相分離器。
【請求項２】前記相分離器が３相分離器であり、さらに液体が凝集領域内
を通過する際、前記そらせ板に沿って固体を下降させることによって気体と液体
から固体を分離することができることを特徴とする請求項１記載の相分離器。
【請求項３】前記第１ユニットの第２壁部の第２側部と前記第２ユニット
の第１壁部の第１側部が、気体収集領域を形成するように前記第１分離ユニット
と前記第２分離ユニットが、配されていることを特徴とする請求項１記載の相分
離器。
【請求項４】前記相分離器が、複数の分離ユニットからなり、各分離ユニ
ットが、（ａ）第１側部と第２側部を有する第１壁部と第１側部と第２側部を有する第２
壁部と、（ｂ）互いに間隙をおいて配され、水平方向及び垂直方向に傾斜し、各々下方縁
部を有する複数の平行板とからなり、前記第１壁の第２側部と前記第２壁部の第
１側部が凝集領域を形成し、この凝集領域内で前記第１壁が、水平方向及び垂直
方向に傾斜したそらせ板に隣接し、前記第２壁が前記平行板の内の１つと隣接し
、前記そらせ板が前記平行板の下方縁部の下方を横断して延び、各前記第１及び
第２分離ユニットが、各分離ユニットの第２壁部の第２側部へ気体を迂回させる
ことによって及び液体が前記凝集領域内へと案内されるように少なくとも１つの
平行板の周囲で液体を循環させることによって液体から気体を分離することがで
きることを特徴とする請求項１記載の相分離器。
【請求項５】前記複数の分離ユニットが、少なくとも１つの横手方向に延
びた列に配され、各少なくとも１つの横手方向に延びた列の分離ユニットが、隣
接する分離ユニット間で気体収集領域が形成されるように配されていることを特
徴とする請求項４記載の相分離器。
【請求項６】複数の分離ユニットが、２つの横手方向に延びた列に配され
、これら横手方向に延びた列は、互いに長手方向に間隔をおいて位置しているこ
とを特徴とする請求項５記載の相分離器。
【請求項７】相分離器からなる上昇流型反応装置であって、前記相分離器
が前記装置内で固定された第１分離ユニットと第２分離ユニットからなり、各第
１及び第２分離ユニットが、（ａ）第１側部と第２側部を有する第１壁部と第１側部と第２側部を有する第２
壁部と、（ｂ）互いに間隙をおいて配され、水平方向及び垂直方向に傾斜し、各々下方縁
部を有する複数の平行板とからなり、前記第１壁の第２側部と前記第２壁部の第
１側部が凝集領域を形成し、この凝集領域内で前記第１壁が、水平方向及び垂直
方向に傾斜したそらせ板に隣接し、前記第２壁が前記平行板の内の１つと隣接し
、前記そらせ板が前記平行板の下方縁部の下方を横断して延び、各前記第１及び
第２分離ユニットが、各分離ユニットの第２壁部の第２側部へ気体を迂回させる
ことによって及び液体が前記凝集領域内へと案内されるように少なくとも１つの
平行板の周囲で液体を循環させることによって液体から気体を分離することがで
きることを特徴とする上昇流型反応装置。
【請求項８】前記第１及び第２分離ユニット上に液体浄化領域をさらに含
むことを特徴とする請求項７記載の上昇流型反応装置。
【請求項９】前記相分離器が上昇流型反応装置内の反応領域の頂部に配置
されていることを特徴とする請求項７記載の上昇流型反応装置。
【請求項１０】前記相分離器が３相分離器であり、さらに液体が凝集領域
内を通過する際、前記そらせ板に沿って固体を下降させることによって気体と液
体から固体を分離することができることを特徴とする請求項７記載の上昇流型反
応装置。
【請求項１１】前記上昇流型反応装置が、さらに反応領域を含み、気体が
前記反応領域内で発生し、この反応領域に戻るバイオマス固体を含む汚水の嫌気
性発酵を行うことができる請求項１０記載の上昇流型反応装置。
【請求項１２】前記第１ユニットの第２壁部の第２側部と前記第２ユニッ
トの第１壁部の第１側部が、気体収集領域を形成し、この気体収集領域が、上昇
流型反応装置の外面を介して外側に延びる気体出口と流体連通するように前記第
１及び第２分離ユニットが、配されていることを特徴とする請求項７記載の上昇
流型反応装置。
【請求項１３】前記第１分離ユニットと第２分離ユニットの頂部に位置し
前記凝集領域と液体連通する浄化領域と前記第１分離ユニットと第２分離ユニッ
トの下方に位置する反応領域とをさらに含み、前記第１分離ユニットと第２分離
ユニットの凝集領域を介して前記反応領域と浄化領域の間を液体のみが連通する
ことを特徴とする請求項７記載の上昇流型反応装置。
【請求項１４】上昇流型反応装置内で長手方向に延び且つ気体用出口を有
する気体収集煙突をさらに含み、該煙突の横手方向に測った領域が上昇流型反応
装置の断面積より実質的に小さく、前記気体収集煙突が前記反応領域と液体連通
していることを特徴とする請求項１３記載の上昇流型反応装置。
【請求項１５】前記気体収集用煙突の横断面積が、前記上昇流型反応装置
の横断面積の約１０％乃至約４０％であることを特徴とする請求項１４記載の上
昇流型反応装置。
【請求項１６】前記相分離器が、複数の分離ユニットからなり、各分離ユ
ニットが、（ａ）第１側部と第２側部を有する第１壁部と第１側部と第２側部を有する第２
壁部と、（ｂ）互いに間隙をおいて配され、水平方向及び垂直方向に傾斜し、各々下方縁
部を有する複数の平行板とからなり、前記第１壁の第２側部と前記第２壁部の第
１側部が凝集領域を形成し、この凝集領域内で前記第１壁が、水平方向及び垂直
方向に傾斜したそらせ板に隣接し、前記第２壁が前記平行板の内の１つと隣接し
、前記そらせ板が前記平行板の下方縁部の下方を横断して延び、各前記第１及び
第２分離ユニットが、各分離ユニットの第２壁部の第２側部へ気体を迂回させる
ことによって及び液体が前記凝集領域内へと案内されるように少なくとも１つの
平行板の周囲で液体を循環させることによって液体から気体を分離することがで
きることを特徴とする請求項７記載の上昇流型反応装置。
【請求項１７】前記複数の分離ユニットが、少なくとも１つの横手方向に
延びた列に配され、各少なくとも１つの横手方向に延びた列内の分離ユニットが
隣接する分離ユニット間で気体収集領域が形成され、この気体収集領域が少なく
とも１つの気体出口と流体連通することを特徴とする請求項１６記載の上昇流型
反応装置。
【請求項１８】前記複数の分離ユニットが、第１の横手方に延びた列とこ
の第１列の上に位置し且つ第1の列から長手方向に間隙をおいて位置する第２の
横手方向に延びた列に配され、浄化領域が前記第２の列の上に位置し且つ第２の
列の分離ユニットの凝集領域と液体連通し、第１の反応領域が前記第１の列の下
方に位置し且つ第１の列の分離ユニットの凝集領域と液体連通し、第２の中間領
域が前記第１の列と前記第２の列の間に位置し且つ第１及び第２の列の両方の分
離ユニットの凝集領域と液体連通していることを特徴とする請求項１７記載の上
昇流型反応装置。
【請求項１９】前記中間領域が、第２の反応領域であることを特徴とする
請求項１８記載の上昇流型反応装置。
【請求項２０】前記複数の分離ユニットが、上昇流型反応装置の断面の一
部を横断して配され、前記上昇流型反応装置が、さらにその長手方向に延び且つ
気体出口を有する気体収集用煙突を有することを特徴とする請求項１７記載の上
昇流型反応装置。
【請求項２１】前記複数の分離ユニットが、上昇流型反応装置の断面積の
約６０％乃至約９０％を占め、気体収集用煙突の横手方向に測った断面が、上昇
流型反応装置の断面積の約１０％乃至約４０％を占めることを特徴とする請求項
２０記載の上昇流型反応装置。
【請求項２２】収集された気体の圧力を前記気体収集用煙突の頂部で制御
する気体出口用の圧力コントローラーをさらに含むことを特徴とする請求項２０
記載の上昇流型反応装置。
【請求項２３】前記分離ユニットの各凝集領域の上に位置し且つ各凝集領
域と液体連通した浄化領域をさらに含むことを特徴とする請求項１７記載の上昇
流型反応装置。
【請求項２４】さらに前記相分離器と同じ又は異なる第２の相分離器を少
なくとも１つ含み、少なくとも１つの第２の相分離器が上昇流型反応装置内の前
記相分離器上で且つこれから長手方向に間隙をおいて位置していることを特徴と
する請求項１７記載の上昇流型反応装置。
【請求項２５】前記少なくとも１つの第２相分離器が、前記相分離器と同
じであり、この第２相分離器が前記相分離器から長手方向に間隙をおいて配され
、浄化領域が前記少なくとも１つの相分離器上にこの相分離器の凝集領域と液体
連通して位置し、第１反応領域が相分離器下方に位置し且つ前記相分離器の凝集
領域と液体連通し、中間領域が前記少なくとも１つの第２相分離器と前記相分離
器との間に位置していることを特徴とする請求項２４記載の上昇流型反応装置。
【請求項２６】前記中間領域が第２反応領域であることを特徴とする請求
項２５記載の上昇流型反応装置。
【請求項２７】第１相分離器とこれと同じ又は異なる第２相分離器とから
なる上昇流型反応装置であり、少なくとも１つの前記第２相分離器が、上昇流型
反応装置内の第１相分離器の上に且つそれから長手方向に間隙をおいて位置し、
前記第１相分離器又は第２相分離器のうち少なくとも一方が、上昇流型反応装置
内で固定された第１分離ユニット及び第２分離ユニットからなり、前記第１及び
第２ユニットそれぞれが、（ａ）第１側部と第２側部を有する第１壁部と第１側部と第２側部を有する第２
壁部と、（ｂ）互いに間隙をおいて配され、水平方向及び垂直方向に傾斜し、各々下方縁
部を有する複数の平行板とからなり、前記第１壁の第２側部と前記第２壁部の第
１側部が凝集領域を形成し、前記第１壁が、水平方向及び垂直方向に傾斜したそ
らせ板に隣接し、前記第２壁が前記平行板の内の１つと隣接し、前記そらせ板が
前記平行板の下方縁部の下方を横断して延びていることを特徴とする上昇流型反
応装置。
【請求項２８】前記少なくとも１つの第２相分離器が、前記第１相分離器
と同じであることを特徴とする請求項２７記載の上昇流型反応装置。
【請求項２９】前記第１相分離器の下に位置する第１反応領域と、前記第
１相分離器と第２相分離器との間に位置する中間領域と、前記第２相分離器上に
位置する浄化領域とをさらに含むことを特徴とする請求項２７記載の上昇流型反
応装置。
【請求項３０】前記中間領域が、第２の反応領域であることを特徴とする
請求項２９記載の上昇流型反応装置。
【請求項３１】前記第１反応領域と液体連通する気体収集煙突をさらに含
み、その横断面積が、上昇流型反応装置の断面積より実質的に小さいことを特徴
とする請求項３０記載の上昇流型反応装置。
【請求項３２】反応領域を有する上昇流型反応装置内で液体と気体を分離
する方法であって、（ａ）（ｉ）第１側部と第２側部とを有する第１壁部と第１側部と第２側部を有
する第２壁部と、（ｉｉ）互いに間隔をおいて配され、水平方向及び垂直方向に
傾斜し、それぞれ下方縁部を有する複数の平行板とを有し、前記第１壁の第２側
部と第２壁の第１側部が凝集領域を形成し、前記第１壁は水平方向および垂直方
向に傾斜したそらせ板に隣接し、前記第２壁が前記平行板の１つに隣接し、前記
そらせ板が前記平行板の下方縁部の下を横断して延びる各第１及び第２分離ユニ
ットを有する相分離器内へ反応領域から液体と気体が上流するように上昇流型反
応装置内で液体と気体を上方に流れさせる、（ｂ）第１分離ユニットの第２壁部の第２側部と第２分離ユニットの第１壁部の
第１側部との間の気体収集領域へ気体を迂回させることによって前記平行板の少
なくとも１つの周囲で液体を循環させてこの液体の循環が各前記第１及び第２分
離ユニットの平行板の周囲で下方への流れを形成し、液体が前記凝集領域の方へ
案内される、及び（ｃ）前記迂回させられた気体が気体出口を介して気体収集領域から上昇流型反
応装置の外へと案内されることからなる方法。
【請求項３３】固体を前記そらせ板に沿って前記反応領域へと下方に向け
ることによって液体と気体から固体を分離することをさらに含むことを特徴とす
る請求項３２記載の方法。
【請求項３４】前記反応領域が、嫌気性発酵反応領域であることを特徴と
する請求項３３記載の方法。
【請求項３５】前記液体が汚水であり、前記固体がバイオマスであり、前
記気体が前記反応領域から発生することを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３６】さらに前記凝集領域と液体連通し、前記相分離器の上に位
置する浄化領域から浄化された液体を取り除くことを特徴とする請求項３２記載
の方法。
【請求項３７】前記浄化領域の上昇流速度が、約７０ｍ／時以下であるこ
とを特徴とする請求項３６記載の方法。
【請求項３８】前記浄化領域の上昇流速度が、約２ｍ／時乃至約２０ｍ／
時であることを特徴とする請求項３７記載の方法。
【請求項３９】前記反応領域の上昇流速度が、約５０ｍ／時以下であるこ
とを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項４０】前記反応領域の上昇流速度が、約２ｍ／時乃至約２０ｍ／
時であることを特徴とする請求項３９記載の方法。
【請求項４１】前記第１及び第２分離ユニット内への流入速度が、前記反
応領域内の上昇流速度の約１０倍以下であることを特徴とする請求項３２記載の
方法。
【請求項４２】前記第１及び第２分離ユニット内への流入速度が、前記反
応領域内の上昇流速度の約４倍乃至約６倍であることを特徴とする請求項４１記
載の方法。
【請求項４３】前記反応領域の気体上昇流速度は、約４０ｍ／時以下であ
ることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項４４】前記（ａ）工程が、さらに前記相分離器と同じ又は異なり
、前記相分離器の下方に位置する別の相分離器を介して液体と気体を上向きに流
れさせることを含むことを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項４５】反応領域を有する上昇流型反応装置内で液体と気体を分離
する方法であって、（ａ）第１側部と第２側部を有する第１壁部と第１側部と第２側部を有する第２
壁部と、互いに間隔をおいて配され、垂直方向及び水平方向に傾斜し、それぞれ
下方縁部を有する複数の平行板とを有し、前記第１壁部の第１側部と前記第２壁
部の第１側部が、凝集領域を形成し、前記第１壁部が、水平方向及び垂直方向に
傾斜したそらせ板に隣接し、前記第２壁部が前記平行板の１つに隣接し、前記そ
らせ板が前記平行板の下方縁部の下を横断して延びる第１相分離器内へと前記反
応領域から気体と液体が上流するように前記上昇流型反応装置内で液体と気体を
上方に流れさせ、（ｂ）気体を前記凝集領域から気体収集領域へと迂回させて前記平行板の周囲で
液体を循環させ、この液体の循環が、前記第１相分離器の平行板の周囲で下方へ
の流れを形成し、液体が前記凝集領域の方へ向けられ、（ｃ）前記迂回させられた気体が気体出口を介して気体収集領域から上昇流型反
応装置の外へと案内され、（ｄ）前記第１相分離器と同じ又は異なり、前記第１相分離器上に位置する第２
相分離器内に前記凝集領域から液体を案内し、及び（ｅ）前記少なくとも１つの第２相分離器上の出口を介して上昇流型反応装置か
ら液体を除去することからなる方法。
【請求項４６】前記（ｄ）工程が液体を前記第２相分離器内に導く前に前
記第１相分離器と前記第２相分離器の間の中間領域を通過させることをさらに含
むことを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項４７】前記中間領域が第２の反応領域であることを特徴とする請
求項４６記載の方法。
【請求項４８】前記反応領域が嫌気性発酵反応領域であることを特徴とす
る請求項４５記載の方法。
【請求項４９】固体を前記そらせ板に沿って前記反応領域へと導くことに
よって液体と気体から固体を分離することをさらに含むことを特徴とする請求項
４５記載の方法。
【請求項５０】前記反応領域が嫌気性発酵反応領域であり、液体が汚水で
あり、固体がバイオマスであり、気体が前記反応領域内で発生することを特徴と
する請求項４９記載の方法。
【請求項５１】前記少なくとも１つの第２相分離器と液体連通し且つこの
第２相分離器上に位置する浄化領域から浄化された液体を除去することをさらに
含むことを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項５２】前記第２相分離器が前記第１相分離器と同じであることを
特徴とする請求項４５記載の方法。