JP2014530752A - 微生物産生物の生産用平衡系及び方法 - Google Patents

Abstract

微生物集団並びに副生成物材料の生産のための系及び方法が提供される。特定の生物学的反応を優先するように個別の順序で配置されたフェーズ空間を備える、物理的格納系も提供される。フェーズプロファイル及びフェーズデータの組は、フェーズ空間遷移のための既定の物理的及び生物学的パラメータを含む。１つのフェーズから次への材料の移動は、液体の均衡がとられ、作動流体を一定方向及び流量で連続的に移動させる。フェーズプロファイル及びフェーズデータの組の連続的な監視は、系にフィードバックを提供し、その中での反応を制御するために系内の条件を改変させる。【選択図】 図１

Description

本開示の分野は、微生物組成物に関する。特に、本開示の分野は微生物産生物の生産用の系及び方法に関する。

有益な微生物及びそれらの副生成物を様々な順序及び構成で生産することは、農学を含む多くの目的に有用である。様々な農学用途の中には、養分の摂取を向上させるための土壌改良、鉱物の可溶化、土壌の膨軟化(de-compaction)、並びに様々な廃水の浄化、及びその他の土壌汚染物質／水汚染物質の浄化がある。有益な微生物及びそれらの副生成物を処理し、包装し、土壌強化製品に添加して、多様な土壌種別、条件及び環境に使用し、異なる目標を達成することができる。近年発見された細菌分離株である、混合細菌培養物から得られた純系の細菌株は、植物の成長を促進させることができる。微生物産生物は、石油系炭化水素、ベンゼン、その他の産業性汚染物質等によって汚染されたような汚染土壌の浄化に用いることができる。これらの生産物は、経済的な油分の回収（例えば、水源（well head）でのパラフィンの分解（break up））、集中型動物飼養業（酪農業、養豚、養鶏）に関連する廃棄物の浄化、及び堆肥化の促進を担う。

微生物集団（consortium）は、群落（community）として一緒に行動する、一群の異なる種の微生物である。微生物集団は、散水ろ床上で見出されるようなバイオフィルム、及び様々な土壌生態系で見出される。微生物集団において、微生物は、複雑系内で共働し、前記群落内における他の活動から全ての恩恵を受ける。微生物集団において、異なる代謝能を持つ任意の数の微生物を見出すかもしれない。これには、タンパク質分解性微生物（タンパク質及びアミノ酸を分解できる）、糖分解性微生物（様々な糖を分解できる）、脂肪分解性微生物（脂質又は脂肪を消化できる）、及びセルロース分解性微生物（セルロース又は植物を分解できる）を含むはずである。従来の嫌気性消化槽系では、これらの異なる代謝能により、微生物集団が、種々の複合廃水流（complex waste streams）の分解及びバイオ燃料の生成において共働することが可能になる。

従来、微生物集団は、複合有機性廃棄物を分解するときに、単一株の微生物、又は、さらには多様な代謝能を持つ微生物のブレンドされた混合物よりも効率的であると考えられている。

二相系は、Pohland and Ghosh, Environmental Letters, 1: 255-266 (1971)によって提案されているように、嫌気的な変換を促進することが見出されている。様々な二相系又は多相系が開示されている（例えば、米国特許第6,342,378、第7,083,956、第5,500,123、第5,525,229、第6,811,701、第4,696,746、第7,604,744、第7,144,507、第7,387,733、第7,144,507、第7,001,519、第6,946,073、第6,908,055、第5,342,522及び米国特許公開番号第20120156744、第20110223644、第20100193433、第20100159539を参照されたい）。しかしながら、これらの系は、大半が、バイオマスの生成若しくは維持、又は、バイオガス若しくはバイオ燃料の生成を対象としている。さらに、これらの系は、効率が悪くなりがちであった。装置及び方法の開示された実施形態は、物質の分解及びガス産生の最適化ではなく、微生物集団及びそれらの副生成物の生産のために最適化される。このため、系は、相当量のメタンガス又は有害な副生成物を生産しないことを目的として設計される。

微生物群落を用いて、植物の成長を促す材料が生産されている。例としては、SuperBio（登録商標）SoilBuilder（商標）、SuperBio（登録商標）AgBlend（商標）、SuperBio（登録商標）SoilLife（商標）及びNutriLifeという商品名でAdvanced Microbial Solutions, LLC, CAMS（Pilot Point, Texas）から発売されている製品がある。これらの製品は、微生物群落及び発酵処理後の生物材料を含む。ＡＭＳ発酵系は、生きている微生物及び生物活性化合物を含む、発酵抽出液を生産する。ベース発酵抽出溶液は、SuperBio（登録商標）SoilBuilder（商標）として市販されており、上記で特定した市販製品に追加する製品用の主要な成分として役割を果たす。発酵抽出溶液は、多くの異なる微生物種及び多くの異なる生物活性化合物を含む。SoilBuilder（商標）製品は、一般的に、図７に描かれた大型のバッチ式発酵系（「レガシー系(Legacy System)」）を用いて生産されてきた。上記レガシー系は、並列的な、一部重複する発酵相の使用を伴う。このバッチ式バイオリアクタアプローチは連続生産よりも効率が悪く、増大する量産の要求に合致する生産性の最適化に逆らうものである。周囲条件に有機物の供給速度を合致させなければならない。その結果、最適な性能となるように、いつどのように調整するかについて専門的な技術に基づいた決定を行う必要がある。この系は開放系であって環境変動要因にさらされるため、周囲の温度、降雨量、日照量は全て、処理に多大な影響を及ぼす可能性があり、この系を複数の製品及び用途に適合させるためのフテキシビィティは限られている。

複数の有機材料を有益な微生物産生物に変換するために設計された平衡した多フェーズバイオリアクタが開示される。開示された実施形態は、複合基質から得られる有益な微生物製品の生成のための系及び方法を定義する。この系は、単一の容器又は複数の個別の容器内に一連のバイオリアクタ空間を含み、その中は最適化されたミクロ環境となっている。各ミクロ環境内では、特定可能な微生物群が優勢となる。実施形態はさらに、水力を用いる平衡化操作方法を開示し、この方法は、特定の有益な微生物集団を作り出すことをサポートする。この方法は、多様性の高い、相互に依存し合う微生物種の群落の生長を促進するために、環境の制御をサポートする。この処理の結果として、微生物産生物が得られ、この産生物は、固有であり、バランスが取れ、かつ、安定な微生物集団及びそれに関連する副生成物を含む。

多フェーズバイオリアクタは、フェーズ空間として配置された物理的格納系を備える。フェーズ空間は、特定の生物学的反応を助ける個別の単離された環境である。物理的格納系は、微生物の属及び種別に数的優勢にある特定の微生物の生産を優遇するように、フェーズ空間を別個の順序で配置する。多フェーズバイオリアクタ内に含まれる微生物のフェーズ及び種類の数は、有機出発物質及び所望の微生物産生物に依存する。

バイオリアクタの物理的格納系は、作動流体に対する連続的な処理をサポートする。材料は、あるフェーズから次のフェーズへ、水力で平衡化させつつ、作動流体を所定の方向及び流量で連続的に移動させることができる。この液体平衡は、系への出力と等しい入力によって達成される。これは、生物学的に安定な微生物集団の生産を増加させるための製造系及び方法をもたらす。微生物産生物を生成するために用いられる平衡された多フェーズ製造系及び方法は、多様なサイズ及び構成でのバイオリアクタ展開することを可能にし、広範な用途を有する。

関連する態様では、バイオリアクタ内における液体によるシアリング（hydraulic shearing）が用いられる。シアリングは、処理工程全体で正確に制御され、バイオリアクタ及びその充填層リアクタ内の条件を精度の高いものとする。制御されたシアリングを用いて、バイオフィルムの成長を調節する。系を通過する、平衡化され、制御された液体の流れと、所望の生産物に合わせた一連のフェーズの構成と、相転移とにより、固有な、バランスの取れた、かつ、安定な微生物集団及びそれに関連する副生成物を含む微生物産生物の産出のためのより良い系が提供される。

この系は、廃水分解及びバイオ燃料生産などの特定の工業用業務のために開発された伝統的なバイオリアクタ及び嫌気性消化槽とは異なる。これらの伝統的な系の多くは、有機系は、微生物固体群のレベルが各フェーズに対して最適化されるように、バイオリアクタ中の嫌気性活性物の水素生成、酸生成、酢酸生成及びメタン生成フェーズの分離を提供するため、微生物の母集団を各フェーズについて最適化する。さらに、フェーズ空間の構造及びフェーズプロファイルは、他の処理工程の導入又は処理工程の再構成をサポートし、新たな生産物の開発を支援する。

本系におけるフェーズは一部重複する。あるフェーズが終わると、次のフェーズが始まる。さらに、上記複数のフェーズは、物理的包含系内で、発生時にシフトし得る。他の実施形態では、別個の複数のフェーズが存在し得るか、又は、あるフェーズが繰り返されてもよく、別の又は異なるフェーズを反映している。これらのフェーズは、異なる微生物相及び栄養素を有している。

多フェーズバイオリアクタは、フェーズプロファイルを分析することによって、生物学的フェーズの開始及び終結を認識する。フェーズプロファイル及び関連付けられたフェーズデータのセット（組）は、フェーズの開始、フェーズ内の変化及びフェーズ終結を認識するために有効な制御を提供する。多フェーズ化バイオリアクタは、元の場所における生物学的フェーズの改変をサポートし、別個の最適化されたミクロ環境を最適化する。包括的機構が提供され、物理的系を監視及び適合させ、製品として安定化された有益な細菌産生物の液体配合物の製造をサポートしつつ、最適な生産環境における生物学的フェーズを維持し、育てる。

さらに、上記製品が提供され、それらは、こうした処理から得られた土壌改良剤又は添加剤であってもよい。この土壌改良剤又は添加剤は肥料と併用してもよく、植物の成長を促進し、及び／又は、バイオマスを増加させる。

複数のフェーズにおける数的優勢のグラフである。 フェーズ空間、処理の実行、及び、制御情報を得ることができる標本点を示す図である。 好適な実施形態の概略図である。 微生物産生物の生成のためのフェーズ空間、フェーズプロファイル、及び、フェーズデータの組を用いる系処理のフローチャートである。 好適な実施形態の図である。 好適な実施形態の図である。 レガシー系の概略図である。

これまでの組成物及び方法は、様々な修正及び代替形態の影響を受けやすいが、例示した実施形態を、本明細書において詳細に説明する。ただし、これは、開示された特定の形態に本発明を限定するものではく、むしろ、本発明が、添付された請求の範囲によって定義されたような本発明の神髄と範囲とに含まれる、全ての修正、均等物及び代替物を網羅することを意図するものであることを理解されたい。

定義
以下の用語は、本開示内で用いられる。
「バイオリアクタ」は、特定の微生物の成長に都合のよい、完全に別々の順序で配置される物理的格納系である。
「フェーズ空間」は、特定の生物学的反応に都合のよい、別個の単離された環境である。
「フェーズプロファイル」は、フェーズ空間についての物理的、時間的、及び生物学的パラメータの所定の組である。
「フェーズデータの組」は、フェーズ空間及び関連付けられたフェーズプロファイルと相関するデータの組である。
「有機負荷速度」は、有機原料がある物理的系に導入される速度である。
「水圧荷速度」は、水がある物理的系に導入される速度である。
「内部再利用速度」は、作動流体がフェーズ空間内で再利用される速度である。
「液体送り速度」は、作動流体がフェーズ空間間で転送される速度である。
「液体滞留時間」は、作動流体がフェーズ空間内に存在する時間である。
「作動流体」は、ある生物の生活環境及び栄養素を、フェーズ空間を通じて支持し、輸送する流体物質である。

具体的な実施形態の説明
実施形態は、農学において用いる微生物産生物及び関連する副生成物の生成のための系及び方法を提供する。

具体的に、１５日未満、好ましくは約５〜約１４日間、及び最も好ましくは約７日で有機材料を処理するための多フェーズ方法であって、
（ａ）該有機材料が加水分解される、第１のフェーズと；
（ｂ）該第１のフェーズと一部重複する第２のフェーズであって、上記（ａ）の加水分解物が、酸生成及び酢酸生成に供され、水素、二酸化炭素、揮発性有機酸、及びメタン生成前駆体を含む材料を得る、第２のフェーズと；
（ｃ）該第２のフェーズと一部重複する第３のフェーズであって、該（ｂ）中の材料中の該メタン生成前駆体が、メタンに変換され、該（ｂ）中の材料が、さらに脱窒に供される、第３のフェーズと；
（ｄ）該第３のフェーズと一部重複する第４のフェーズであって、該（ｃ）からの材料が、安定化及び先祖返りに供される、第４のフェーズと；
を備える多フェーズ方法が提供される。

本方法は、一実施形態において、（ｄ）からの材料の低温殺菌及び／又は濃縮をさらに含む。特定の実施形態において、以下にさらに詳細に記載されるように、（ｄ）の材料は低温殺菌されていてもよく、その低温殺菌された材料は濃縮されてもよい。

さらに別の実施形態において、以下に更に詳細に記載されるように、本方法は、
（ａ）各フェーズについてプロファイルの組（以下「フェーズプロファイル」）を受信することと；
（ｂ）各フェーズからの物理データの組（ｐＨレベル、ＣＯＤ、伝導度、及び／又は、温度を含み得るが、これらに限定されない）を監視することと；
（ｃ）各フェーズからのプロファイルの組を、各フェーズからの物理データの組と比較することと、；
（ｄ）（ｃ）の比較に基づいて、各フェーズに対する制御応答を導出することと；
（ｅ）制御応答を各フェーズに適用することと；
を更に備える。

さらに別の特定の実施形態において、有機材料が処理されてもよく、また、該有機材料を多フェーズバイオリアクタ又はバイオリアクタ系にアプライすることにより微生物材料が生産されてもよい。

上記多フェーズバイオリアクタ系は、
（ａ）作動流体内に含まれ得る、有機材料の加水分解のための第１のフェーズ空間と；
（ｂ）第１のフェーズ空間からの有機材料の酸生成及び酢酸生成のための第２のフェーズ空間であって、（ａ）の第１のフェーズ空間と一部重複する第２のフェーズ空間と；
（ｃ）第２のフェーズ空間からの有機材料のメタン生成のための第３のフェーズ空間であって、（ｂ）の第２のフェーズ空間と一部重複する第３のフェーズ空間と；
（ｄ）（ｃ）の有機材料の安定化及び先祖返りのための第４のフェーズ空間であって、（ｃ）の第３のフェーズ空間と一部重複する第４のフェーズ空間と；
を備えるようにしてもよい。

ある特定の実施形態においては、
（ａ）第１のフェーズ空間が、有機材料を含む作動流体を第１の循環速度で、第１のフェーズ及び該第１のフェーズ空間中の第２のフェーズを通じて再循環させ、作動流体を第２のフェーズ空間に液体送り速度で送り；
（ｂ）第２のフェーズ空間が、作動流体を第２の循環速度で、第２のフェーズ及び該第２のフェーズ空間中の第３のフェーズを通じて再循環させ、作動流体を第３のフェーズ空間に液体送り速度で送り；
（ｃ）第３のフェーズ空間が、作動流体を第２の循環速度で、第２のフェーズ、第３のフェーズ、及び第４のフェーズを通じて再循環させ、作動流体を第４のフェーズ空間に液体送り速度で送り；
（ｄ）第４のフェーズ空間は、作動流体を第２の循環速度で、第３のフェーズ及び第４のフェーズを通じて再循環させ、作動流体を出口ポートに液体送り速度で送る。

第１の循環速度及び／又は第２の循環速度は、液体送り速度に比例するようにしてもよい。特に、液体送り速度に対する第１の循環速度の第１の比率は、毎分１ガロンの液体送り速度に対して、第１の循環速度が毎分２０ガロンから毎分４０ガロンまでの範囲内の値とされ、及び／又は、液体送り速度に対する第２の循環速度の第２の比率は、毎分１ガロンの液体送り速度に対して、毎分２５ガロンから毎分３５ガロンまでの範囲内の値とされる。

さらに、このバイオリアクタ系においては、第１のフェーズ空間に導入されると、作動流体が第１のフェーズ空間、第２のフェーズ空間、第３のフェーズ空間及び第４のフェーズ空間を順次通過することにより微生物産生物が産生され、出口ポートから出力される。１つ以上のフェーズ空間は、充填層式リアクタ（packed bed reactor）中に少なくとも部分的に含まれていてもよく、該充填層式リアクタは、該充填層式リアクタの内側に固定された固定された培地（media）を含む。

ある特定の実施形態において、
（ａ）第１のフェーズ空間は、メタン生成、硫黄還元、塩素除去（脱塩素化）、鉄酸化、硝化、及び芳香族分解からなる群から選択される代謝機能のうちの少なくとも１つを有する微生物を含み、以下の微生物に限定されるものではないが、シントロファス属（Syntrophus）、デスルフォビブリオ属（Desulfovibrio）、シンビオバクテリア属（Symbiobacteria）、ゲオルグフューシャ属（Georgfuschia）、又は、ニトロソモナス属（Nitrosomonas）のうちの少なくとも１つを含んでいてもよく；
（ｂ）第２のフェーズ空間は、メタン生成、塩素除去、芳香族分解、脱窒、硝化、嫌気性アンモニア酸化、及び高ＣＯ_２からなる群から選択される代謝機能のうちの少なくとも１つを有する微生物を含み、以下の微生物に限定されるものではないが、シントロファス属（Syntrophus）、シンビオバクテリア属（Symbiobacteria）、ゲオルグフューシャ属（Georgfuschia）、サウエラ属（Thauera）、フラボバクテリウム属（Flavobacterium）、ニトロソモナス属（Nitrosomonas）、オーウェンウィークシア属（Owenweeksia）、又は、スフィンゴモナス属（Sphingomonas）のうちの少なくとも１つを含んでいてもよく；
（ｃ）第３のフェーズ空間は、芳香族分解、脱窒、硝化、従属栄養体、硝化、メタン資化性及び高ＣＯ_２からなる群から選択される代謝機能のうちの少なくとも１つを有する微生物を含み、以下の微生物に限定されるものではないが、ゲオルグフューシャ属（Georgfuschia）、サウエラ属（Thauera）、フラボバクテリウム属（Flavobacterium）、ニトロソモナス属（Nitrosomonas）、セディミニ属（Sedimini）、メチロノマス属（Methylonomas）、又は、スフィンゴモナス属（Sphingomonas）のうちの少なくとも１つを含んでもよく；
（ｄ）第４のフェーズ空間は、メタン生成、芳香族分解、脱窒、硝化、従属栄養体、硝化、嫌気性、硫黄酸化、嫌気性アンモニア酸化、高ＣＯ_２及び鉄酸化からなる群から選択される代謝機能のうちの少なくとも１つを有する微生物を含み、以下の微生物に限定されるものではないが、シントロファス属（Syntrophus）、デスルフォビブリオ属（Desulfovibrio）、シンビオバクテリア属（Symbiobacteria）、ゲオルグフューシャ属（Georgfuschia）、サウエラ属（Thauera）、ニトロソモナス属（Nitrosomonas）、ベリリネア属（Bellilinea）、スルフリタレア属（Sulfuritalea）及びオーウェンウィークシア属（Owenweeksia）を含んでもよい。

多フェーズバイオリアクタ系は、低温殺菌装置、濃縮装置、各フェーズ空間を監視及び／又は検出するための手段のうちの少なくとも１つを更に備えてもよい。特定の実施形態において、多フェーズリアクタ系は、
（ａ）作動流体を混合して該混合された作動流体を第１のフェーズ空間に流し込むための第１のフェーズ空間に接続された保持タンクと；
（ｂ）第４のフェーズ空間に接続された低温殺菌装置と；
（ｃ）低温殺菌装置に接続された濃縮装置と；
更に備える。

ある特定の実施形態においては、有機材料が有機性の供給原料であるときに、当該有機材料及び作動流体を上記の多フェーズバイオリアクタにアプライすることによって、当該有機材料が処理されるようにしてもよいし、または、微生物産生物が生産されるようにしてもよい。

別の特定の実施形態においては、有機材料及び作動流体が、以下のようにして、多フェーズ系にアプライされる。
（ａ）有機材料を供給する。ここで、該有機材料は、作動流体の第１の部分として、第１のフェーズ空間、第２のフェーズ空間、第３のフェーズ空間及び第４のフェーズ空間の総作動容量の１立方フィート当たり０．００１から約０．１ポンドまでの範囲の有機性の供給原料である。
（ｂ）作動流体の第２の部分として、２単位の有機性の供給原料当たり約１単位から１０単位の有機性の供給原料に対して、約１単位の範囲で、有機性の供給原料に比例した量の水を供給する。

本方法は、
（ａ）乾燥活性酵母を、第１のフェーズ空間内の作動流体に、５０００ガロンの作動流体当たり約０．２〜約２ポンドの乾燥活性酵母の量で導入することと；
（ｂ）第２の作動流体を、第１のフェーズ空間内の作動流体に、１〜５ガロンの範囲の量で導入することと；
を更に含み、ステップ（ａ）及び（ｂ）は、約３８〜約４０℃の間の温度で行われる。

上記の方法は、各フェーズからのプロファイルの組を、各フェーズからの物理データの組と比較することを更に含んでもよい。ある特定の実施形態では、この方法は、最終データの組を微生物産生物の最終フェーズプロファイルに合わせ込む以下のステップを含む。
（ａ）ｐＨレベルデータを、７．５〜８．８の範囲内で、最終ｐＨレベルに合わせ込むステップ
（ｂ）化学的酸素要求量レベルデータを、９０ｍｇ／Ｌ〜１２０ｍｇ／Ｌの範囲内で、最終化学的酸素要求量レベルに適合させるステップ
（ｃ）伝導度レベルデータを、約９００μＳ〜１２００μＳの範囲で、最終伝導度レベルに合わせ込むステップ

また、格納系を備える多フェーズバイオリアクタであって、
（ａ）作動流体を混合するための保持タンクと；
（ｂ）作動流体を再循環させるために、保持タンクに接続された完全混合リアクタと；
（ｃ）作動流体から固体を分離するために、完全混合リアクタに接続された浄化装置と；
（ｄ）有機材料の加水分解、酸生成、酢酸生成、メタン生成、安定化、及び、再構成のための４つ以上の充填層リアクタであって、各充填層リアクタが、固定された培地（media）を含み、各充填層リアクタが、少なくとも隣接した充填層リアクタと流体連通しており、完全混合リアクタに接続された浄化装置が、第１の充填層リアクタと流体連通しており、充填層リアクタが、浄化装置に連結された該完全混合リアクタに隣接しており、固定された培地が各充填リアクタの内側に固定されている４つ以上の充填層リアクタと；
（ｅ）該リアクタからの処理された有機材料を堆積し、最終充填層リアクタに操作可能に接続された容器であって、充填層リアクタが、少なくとも第４の充填層リアクタである容器と；
を備える多フェーズバイオリアクタも提供される。

ある特定の実施形態では、完全混合リアクタ、浄化及び充填層リアクタは、連続する中断なしの管内に形成される。別の実施形態では、バイオリアクタは、最終充填層リアクタに接続された低温殺菌装置を更に備える。さらに別の実施形態では、バイオリアクタは、該低温殺菌装置に接続されるとともに、処理された有機材料の堆積のための該容器への出口を有する濃縮装置を更に備える。多フェーズバイオリアクタは、
（ａ）格納系に操作可能に連結された一組の系制御部と；
（ｂ）格納系に操作可能に連結された一組の系センサと；
（ｃ）一組の系センサから導出された一組のフェーズデータの組と；
（ｄ）一組のフェーズプロファイルと；
を追加として備えるようにしてもよい。

上記のように、約１５日未満で微生物産生物を生産するために十分な条件下で、有機材料及び作動流体を、上述したバイオリアクタに提供することを含む、有機材料から該微生物産生物を生産するための方法がさらに提供される。

また、上述した方法を用いて、かつ、上述した系及びバイオリアクタを用いて生産された土壌添加剤又は改良剤が提供される。このような土壌改良剤は、以下の特徴を有していてもよい。
（ａ）ｐＨが約７．５〜８である；
（ｂ）ＣＯＤ範囲は約１５０ｍｇ／Ｌ未満である；
（ｃ）伝導度の範囲は約６００μＳ〜１４００μＳである；
（ｄ）白金：コバルト（ｐｔ／ｃｏ）スケールにおいて、約５００ｐｔ／ｃｏ単位〜約７００ｐｔ／ｃｏ単位の間の透明な琥珀色；
（ｅ）シントロファス属（Syntrophus）、デスルフォビブリオ属（Desulfovibrio）、シンビオバクテリア属（Symbiobacteria）、ゲオルグフューシャ属（Georgfuschia）、サウエラ属（Thauera）、ニトロソモナス属（Nitrosomonas）、ベリリネア属（Bellilinea）、スルフリタレア属（Sulfuritalea）、及び、オーウェンウィークシア属（Owenweeksia）を含む；
（ｆ）１０^７個細胞/ｍＬを超えるバイオマスを有する；
（ｇ）約１０〜６０ｎｇ／ｍＬのDNAを含有する；
（ｈ）少なくとも８種類の微生物種を含む。
具体的な実施形態において、上記土壌改良剤は、１回のみ出現する少なくとも２０種の微生物を更に含む。

バイオリアクタフェーズ空間
作動流体が流れる物理的格納系が提供される。作動流体は、系内を約１ガロン/分の流量で流れる。作動流体は、該作動流体内の栄養素により栄養を供給される多数の競合微生物種を維持する。物理的格納系は、フェーズ空間を独立した順序で配置して、多フェーズバイオリアクタを作る。この順序は、有機材料の処理を容易にする前条件及び後条件に基づいている。フェーズ空間には、所定の制御された好ましい環境が提供され、その中で生物群落が予測可能かつ計画された方法で反応する。上記物理的格納系は、環境をリアルタイムで調整することを可能にする。本実施形態は、微生物産生物の端から端までの生成を記載する。多フェーズ空間は、種々の微生物産生物の使用と同時に生成を促すものであってもよい。

バイオリアクタフェーズ
本実施形態で用いられる処理工程は、４つの連続的なフェーズを含む。図１は、本実施形態において実現される４フェーズを示すグラフである。第１のフェーズ１０５（曲線１０１で表される）は、加水分解フェーズを含む。第２のフェーズ１０６（曲線１０２で表される）は、酸生成及び酢酸生成フェーズを含む。第３のフェーズ１０７（曲線１０３で表される）は、メタン生成フェーズを含む。第４のフェーズ１０８（曲線１０４で表される）は、先祖返り／安定化フェーズを含む。各フェーズにおける特定の生物集団の数的優勢が、存在する他の生物集団の数的優勢よりも助長される。本実施形態の１つの特徴は、フェーズの一部重複である。あるフェーズが終わると、次のフェーズが始まる。さらに、上記フェーズは、物理的包含系内の発生時点に移行し得る。他の実施形態では、他のフェーズが存在することができ、また、特定のフェーズを繰り返すことができ、異なる生態及び栄養素が存在する追加的な又は異なるフェーズを反映する。

加水分解フェーズにおいて、有機物は、機械的、生物学的、及び／又は、化学的手段を介して均一なサイズ及び溶解度のスラリーに分解される。ポリマーは、化学的に、オリゴマー又はモノマーに加水分解される。酸生成フェーズにおいて、加水分解フェーズで生成された可溶性有機体は、短鎖有機酸に変換される。オリゴマー又はモノマーは、発酵細菌により代謝されて、水素、二酸化炭素、並びに、酢酸、プロピオン酸、及び酪酸などの揮発性の有機酸を生産する。酢酸生成フェーズにおいて、揮発性有機酸は、ストロフィックアセトン（strophic acetones）によりメタン生成前駆体（水素、二酸化炭素及び酢酸塩）に変換される。メタン生成フェーズにおいて、メタンは、酢酸塩から、又は、水素及び二酸化炭素から生産される。

第４のフェーズ１０８は、安定化を達成する。処理工程管理は、第４のフェーズ１０８における材料を精製して、コロイド性透明度の所定の基準を満たすようにし、望ましい再現可能な属性のフェーズプロファイルを提示する。第４のフェーズ１０８の微生物産生物は、微生物の集団、及び、反応工程の間に生産されたそれらの副生成物を含む。微生物産生物は、外部の系においてさらに処理されてもよい。

フェーズプロファイル
各フェーズ空間は、フェーズプロファイルとして知られている一組の物理的、化学的、生物学的及び時間的パラメータにより特徴付けられる。各フェーズプロファイルは、予め定められており、フェーズの類型及びその開始と完了の特徴を反映したものとなっている。物理的格納系は、各パラメータを各フェーズ空間内に定期的に登録及び記録して、フェーズデータの組を生成する。フェーズデータの組に基づいて、所望の微生物産生物の予測可能な生産を保証するために、複数の機能を行う系を制御するための制御入力が提供される。こうした制御系は、技術者又は自動化系により監視することができる。

フェーズデータの組
フェーズデータの組は、物理的格納系及び作動流体の物理特性の測定値の組である。フェーズデータの組は、各フェーズ空間内に存在する生物活性を特徴付ける。フェーズデータの組は、工程制御のフィードバックを提供するために用いられ、物理的格納系内の条件の改変を可能にし、物理的格納系に含まれる生物を制御する。フェーズデータの組は、最終的な微生物産生物の稠度を確保するために、連続的に監視される。

フェーズデータの組は、圧力、化学的、生物学的、流量、組成、温度、時間データの各パラメータを含む。フェーズデータは、有機物送り速度、液体送り速度、内部送り速度、温度レベル、ｐＨレベル、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）レベル、伝導度レベル、液体滞留時間、微生物サイズのタイプ、微生物の構成、数的な順序付け、及び、最終産生物の量、最終産生物の形態のタイプを含む。有機物送り速度、液体送り速度、内部循環速度、温度レベル、ｐＨレベル、ＣＯＤレベル、伝導度レベル及び液体滞留時間を測定する。物理的格納系内の作動流体は、一定圧力で維持される。

フェーズプロファイルの制御
各フェーズ空間における物理的格納系内の液体負荷速度、送り速度、滞留時間、及び、循環速度中の水によるシアリングを慎重に調整することにより、作動流体内の微生物群落のコロニー形成を調整し、菌膜の成長を促進及び制御する。液体負荷速度及び滞留時間の制御は、好適な微生物種同士の競合を最小限に抑え、各フェーズ内の反応効率を最大化して、菌膜の発達を増進させる。

図２には、フェーズ２０１を実行するフェーズ空間のグラフであって、工程管理制御点の実行を示すグラフが示される。標本点において、フェーズデータの組２０２、２０３、２０４、２０５、２０６及び２０７に関する情報が得られる。一実施形態においては、フェーズデータの組２０２、２０３、２０４、２０５、２０６及び２０７は、そのフェーズ中の作動流体からサンプルを抜き取って測定される。各フェーズ空間の正確な画分を表すために、一定分量の作動流体を取る。一定分量の作動流体を抜き取ってフェーズデータの組を生成することは、手動で行うことができる。他の実施形態において、フェーズデータの組２０２、２０３、２０４、２０５、２０６及び２０７は、ダイバータ収集端に接続されている解析装置に接続されたデータ取得センサ、及び、出力データ結果を提供する処理コントローラを用いて、自動化サンプリングにより測定される。

一実施形態において、フェーズデータの組２０２、２０３、２０４、２０５、２０６及び２０７は、リアクタ系の様々な系の制御を手動で操作するオペレータに提示される。この実施形態においては、手動オペレータは、一組の命令を用いて、弁を開閉すること、流量、温度、又は、他のパラメータによりフェーズデータの組２０２、２０３、２０４、２０５、２０６及び２０７に応答して、系を調整する。前条件及び後条件を改変するための制御入力は、予測された又は経験的結果を達成するように物理的格納系への制御入力を生成するための表又は予測計算式を用いて計算される。別の実施形態において、集中型コンピュータプロセッサは、ネットワークによりセンサに接続され、フェーズデータの組２０２、２０３、２０４、２０５、２０６及び２０７を解析し、フェーズプロファイルと比較して、記憶されたルックアップテーブル又は予測計算式を適用して、物理的格納系への制御フィードバックを生成する。さらに別の実施形態では、手動制御及び自動化制御の組み合わせが用いられる。

物理的格納系の動作
図３に示されるように、一定流量の作動流体３２７を格納し、入力供給原料３０１から微生物産生物３０３へ向かって反応を進行させる物理的格納系３０２が提供される。物理的格納系３０２は、系制御部３０４、３０５、３０６及び３０７を含む。好適な実施形態においては、系制御部３０４、３０５、３０６及び３０７は、ポンプ、弁、加熱器、換気系、タイマー、廃棄物排出口であり、作動流体３２７に対して生物学的変化を生じさせる。

物理的格納系３０２は、物理的格納系３０２内のパラメータを監視するためのデータ取得センサ３０８、３０９、３１０及び３１１を含む。データ取得センサ（ＤＡＳ）３０８、３０９、３１０及び３１１は、第１のフェーズ３２８、第２のフェーズ３２９、第３のフェーズ３３０及び第４のフェーズ３３１を監視するために用いられるデータを、一連のフェーズデータの組３１２、３１３、３１４及び３１５として提供する。フェーズデータの組３１２、３１３、３１４及び３１５は、通常、汎用デジタルコンピュータ、一組の専用コントローラ、又は、当業者に周知の他の自動化デジタル制御部となり得るコンピュータシステムのメモリ内に記憶される。データ取得センサ３０８、３０９、３１０及び３１１は、物理的格納系３０２を手動で調整するために用いられる出力データを、プリントアウトの形態で提供したり、デジタルデバイスのコンピュータスクリーン上に表示したりすることができる。

他の実施形態では、データ取得センサ３０８、３０９、３１０及び３１１が系制御部に物理的に隣接するようにし、データ取得センサ３０８、３０９、３１０及び３１１からのフィードバックが、系制御部３０４、３０５、３０６及び３０７で集中的に実施されるようにしてもよい。

図３及び図４に示されるように、物理的格納系３０２の各フェーズについてのフェーズプロファイル３１６、３１７、３１８及び３１９は、ステップ４０１において、各フェーズの所望の特徴又はモード、及び、所望の微生物産生物３０３に基づいて確立される。フェーズデータの組３１２、３１３、３１４及び３１５のそれぞれは、ステップ４０２において、データ取得センサ３０８、３０９、３１０及び３１１により物理的格納系３０２から収集され、ステップ４０３において、プロセッサ３２０によりフェーズプロファイル３１６、３１７、３１８及び３１９とそれぞれ比較される。ステップ４０４において、フェーズデータの組とそれぞれのフェーズプロファイルとの適合性が判定される。フェーズデータの組３１２、３１３、３１４及び３１５がフェーズプロファイル３１６、３１７、３１８及び３１９とそれぞれ適合する場合、系制御部３０４、３０５、３０６及び３０７の調整は行われず、ステップ４０２及び４０３の処理が繰り返される。

フェーズデータの組３１２、３１３、３１４及び３１５のいずれかが、比較対象となったフェーズプロファイル３１６、３１７、３１８及び３１９に適合しない場合には、次にステップ４０５において、プロセッサ３２０が、予測計算式又はルックアップテーブル３２１、３２２、３２３又は３２４を参照して、制御フィードバック３２６を計算する。この計算が行われると、ステップ４０６において、フェーズプロファイル３１６、３１７、３１８及び３１９に適合させるために、制御フィードバック３２６が、物理的格納系３０２の物理パラメータを変更する系制御部３０４、３０５、３０６又は３０７のうちで、作動流体３２７中で行われる生物学的処理を調整するべきものに送信される。以後、ステップ４０２、４０３、４０４及び４０５の処理が繰り返される。

系制御部３０４、３０５、３０６及び３０７が行う系制御の一部としての廃棄物管理は、物理的格納系３０２内の微生物の増加を最適化する。廃棄物の除去は、微生物群落の成長及び所望の副生成物の生産を、阻害、防止又は干渉する可能性がある廃棄物物質を蓄積させないので、所望の微生物群落の成長を促進する。廃棄物は、液体、気体又は固体を含んでいてよい。

一実施形態において、沈降した固体／汚泥の形態の廃棄物固体は、３０分静止試験によって、約１０体積％〜１５体積％の沈降した固体の範囲内となるように監視及び維持される。沈降した廃棄物固体は、適正なレベルの沈降した固体を維持するために、必要に応じて、物理的格納系３０２の全ての容器から手動で除去される。

別の実施形態においては、データ取得センサ３０８、３０９、３１０又は３１１のいずれかが、沈降した固体の量が所定範囲である約１０％〜１５％を超えたことを検出したとき、更なる注意を喚起するために、ディスプレー上に警告が出される。沈降した固体は、沈降した固体の適正なレベルを維持するために、必要に応じて、系制御部３０４、３０５、３０６及び３０７により物理的格納系３０２の全ての容器から自動的に除去される。

別の実施形態においては、沈降した固体は、全溶解固体（ＴＤＳ）の量を介して決定される。ＴＤＳは、コロイド懸濁液中の固形物の量である。ＴＤＳの量は、当業者に公知の試験により決定される。これらの試験は、データ取得センサ３０８、３０９、３１０及び３１１のうちのいずれかにより自動的に、又は、サンプルを用いて手動で行われる。その後、ＴＤＳの量を用いて、当該技術分野において知られている方法を通じて、沈降した固体の量を決定する。沈降した固体の量は、約１０体積％〜１５体積％の範囲内であるように維持される。沈降した固体が、所定の範囲であることを維持するために、必要に応じて、物理的格納系３０２の全ての容器から除去される。

気体状の廃棄物は、系制御部３０４、３０５、３０６及び３０７による系制御の一部として管理される。硫化水素の形の気体状廃棄物は、物理的格納系３０２の各容器に接続され、さらにガス回収系に接続する端部を介して放出される。ガス回収系は、物理的格納系３０２からの換気及び排気が行われる前に廃ガスを中和するガススクラバを備える。

物理的格納系３０２には、最初に、有機原料の乳牛肥料、補給水（make-up water）及び工程用水（process feed water）を含む入力供給原料３０１が供給される。補給水及び工程用水は、様々な供給源に由来し得る。本実施形態において、工程用水のソースは、ナノろ過系からリサイクルされた余分なものが除去された水（permeate water）であり、補給水は、都市用水である。入力供給原料３０１は、物理的格納系３０２の中に入るときに、作動流体３２７になる。

作動流体３２７は、早期熟成及び腐敗の進行を防ぐために、保持タンク内で連続的にリサイクル又は混合される。作動流体３２７は、ＣＯＤ測定により保持タンク内の液体肥料の濃度を維持するように管理される。本実施形態においては、ＣＯＤは、約１０，０００ｍｇ／Ｌ〜４０，０００ｍｇ／Ｌの範囲内である。

本実施形態において、保持タンクの温度は、２０℃〜４５℃まで変化し得るが、物理的格納系３０２内及び全体の安定性を保存するために、フェーズ間における温度の差が４℃を超えてはならない。

温度は、温度計の手動挿入、簡単なプローブからの読出、設置されたセンサを介した継続的監視等の多様な方法により監視することができる。温度は、物理的格納系３０２の任意の段階で、手動入力、又は、系制御部３０４、３０５、３０６及び３０７のいずれかにより調整されてもよい。温度は、好ましくは各容器に取り付けられた非接触熱水管により制御される。配管ヘッダー系は、手動で、又は、個々の容器を維持するようにプログラム化された制御処理を行うために接続された電動コントローラにより操作可能な変調弁に接続されてもよい。これらの加熱管は、低温凝縮ボイラー系に取り付けられてもよい。個々の容器の熱トレース（heat tracing）等の他の加熱処理方法を用いても同様にうまく行うことができる。

完全混合リアクタ（ＣＭＲ）及び浄化装置（ＣＬＲ）
物理的格納系３０２の第１のフェーズ空間は、保持タンクに接続され、浄化装置と連結された完全混合リアクタ（ＣＭＲ）を備える。第１のフェーズ３２８は、作動流体３２７、すなわち、有機性の供給原料及び水がＣＭＲの中に供給されると開始する。

栄養補給剤が作動流体３２７に添加されてもよい。栄養補給剤は、手動により又は自動的に添加することができる。一実施形態では、乾燥活性酵母が作動流体３２７に添加される。本実施形態では、乾燥活性酵母は、事前に水と混合され、１日につき、５０００ガロンの液体送り当たり１ポンドの酵母という制御された速度でＣＭＲに添加される。

別の実施形態においては、作動流体３２７が自動的にＣＭＲの中にポンプ圧送され、栄養補給剤が保持タンクに添加されるとともに、入力供給原料３０１及び栄養補給剤の混合のための前条件としてプログラム化された量の補給剤を送達するように、弁、ポンプ及びセンサにより制御される。本実施形態において、栄養補給剤は、（栄養補給剤）対（１ポンドの有機原料）の比が１：１〜１：１０、好ましくは１：５で添加される。

別の実施形態において、既存系から抜き取られた一定分量の第２の作動流体が、任意の追加栄養補給剤として、作動流体３２７に添加されてもよい。既存系からの第２の作動流体は、安定化フェーズに移動する第２の作動流体として、抜き取られた１〜５ガロンを一定分量として第２の作動流体が作動流体３２７に添加される。あるいは、従来の物理的格納系からの第２の作動流体は、不活性な水溶性の担体、好ましくは炭酸カルシウムに添加されてもよく、上述の液体添加物に相当する量で作動流体３２７に添加されてもよい。

好適な実施形態において、有機原料は、全系の作業体積の１立方フィート当たり０．００１〜０．１ポンドの有機物送り速度/日でＣＭＲの中に供給される。本実施形態において、（有機原料）対（水）の比は、１０：１〜２：１の範囲内であり、（１０単位の全作動容量）：（１単位の給水）となっている。

一実施形態において、有機物送り速度と液体負荷速度の組み合わせは、数学的に以下のように表される。
組み合わされた負荷速度＝（０．００１〜０．１ポンド）の有機性の供給原料／ｆｔ^３リアクタ混合培地体積／日）＋（０．２〜２ポンドの乾燥活性酵母／５，０００ガロンの液体淡水入力）（２８〜４０℃において）
であり、安定した処理済材料製品を５〜１４日の系ＨＤＴ（液体滞留時間）で産出する。

特定の実施形態では、有機物送り速度と液体負荷速度の組み合わせは、以下のように数学的に表される。
組み合わせた負荷速度＝（０．０１ポンド有機原料／ｆｔ^３リアクタ固定培地体積／日）＋（１ポンドの乾燥活性酵母／５，０００ガロン液体淡水入力）（３４℃において）
であり、安定した処理済材料製品を７日のＨＤＴ（液体滞留時間）系で産出する。

例えば、全作動リアクタが２２４，０００ガロンの容量を有する場合、７：１の比で、給水がＣＭＲの中に、１日当たり３２，０００ガロン又は毎分２２．２２２ガロンの速度で供給され、系液体滞留時間は７日である。

好適な実施形態において、ＣＭＲ中の作動流体３２７は、リサイクルされるか、又は、毎分１ガロンの液体送り速度に対する循環速度が毎分約２０：１〜４０：１ガロンの範囲内の速度比で混合されて、加水分解を促進し、沈降した固体の堆積を防ぐ。物理的格納系３０２内の有機固体を分離して戻すこと、並びに、系からの使用できないセルロース及び混合に関連する副生成物の廃棄を可能にするために、混合を定期的に停止する。別の実施形態において、作動流体３２７は、変動速度で混合される。

様々な機械的混合方法を、様々な実施形態において用いることができる。例えば、内部配管、ジェット気流、ポンプ及び配管、並びに回転刃を介した換気圧解放を用いて同様の成功を得ることができる。他の混合方法も当業者には明らかとなるであろう。

所定の滞留時間後に、作動流体３２７は浄化装置に移される。浄化装置内で、懸濁された固体は溶液から分離され、溶解されたコロイド性有機物を含む上清を生成する。固体は浄化装置の底部に沈降し、循環ポンプ又は誘導系によりＣＭＲに戻る。本実施形態において、沈降した固体は、浄化装置の底部からＣＭＲに１：１〜１：１０の比の範囲、（１ガロンの液体負荷毎に１ガロンの沈降した固体）〜（１０ガロンの液体負荷毎に１ガロンの沈降した固体）の比で戻される。別の実施形態において、比率は１：４．５であり、４．５ガロンの液体負荷毎に１ガロンの沈降した固体が戻される。沈降した固体は、ＣＭＲ及び浄化装置内で、前述の１０％〜１５％の範囲の沈降した固体を維持するように管理される。

一定分量の作動流体３２７をＣＭＲから取り、化学的平衡を解析してもよい。一定分量の作動流体３２７を、別の処理系又は別の物理的格納系に手動で移し、代替産性物用の代替フェーズプロファイルを考慮して処理してもよい。

ＣＭＲ及び浄化装置は、データ取得センサ３０８を通じて、ｐＨ（好ましくは約６．２〜７．９の範囲内）、ＣＯＤ（好ましくは約４００ｍｇ／Ｌ〜２，０００ｍｇ／Ｌの範囲内）、及び伝導度（好ましくは約５００μＳ〜２，０００μＳの範囲内）について監視される。本実施形態において、データ取得センサ３０８は、監視制御及びデータ取得（ＳＣＡＤＡ）系処理制御装置にデータを供給し、センサ入力及び既定範囲に基づいて、温度及び負荷速度を調節する。本実施形態のＳＣＡＤＡ系処理制御装置は、プロセッサ３２０を有するパーソナルコンピュータであり、ネットワークにより物理的格納系３０２内のデータ取得センサ３０８、３０９、３１０及び３１１に接続される。

第１のフェーズ空間のＣＭＲ及び浄化装置における所定滞留時間後に、作動流体３２７は、第２のフェーズ空間の一連の充填層リアクタ（ＰＢＲ）の第１の組に、浄化装置から毎分約０．５〜２．０ガロンの液体送り速度範囲で移される。第２のフェーズ３２９、第３のフェーズ３３０、及び、第４のフェーズ３３１は、主にＰＢＲ内で起こる。

充填層リアクタ
本実施形態において、充填層リアクタのそれぞれは、開放セルで設計されており、作動流体３２７の自由な移動が可能となっている。固定培地は、各充填層リアクタの内側に固定されている。固定培地は、微生物群落と作動流体３２７との接触表面積を増加させる材料を含む。固定培地はまた、菌膜をしっかりと固定するための安定したプラットフォームを提供する。固定培地は、いくつかの種類のものでもよく、耐久性プラスチック、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、金属、金属合金、ガラス、ガラス配合物（compound）、繊維ガラス又は任意の適度に強度のある不活性材料を含む。固定培地の設計及び構成は、作動流体３２７が各充填層リアクタを通過して自由に移動し、ファウリング（fouling）を防ぐのを可能にする、様々な幾何学的パターンを想定することができる。自由流れは、制御された液体の切り混ぜをサポートし、時間内に作動流体３２７の均等な分布を促進する。本実施形態において、固定培地は、各充填層リアクタの断面積全体に分散する。

本実施形態において、各リアクタ内の作動流体３２７は、約２５：１〜３５：１の範囲内の速度比（毎分１ガロン）の液体送り速度に対して毎分２５〜３５ガロンの循環速度、好ましくは３０：１の速度比で、連続的にリサイクルされる。作動流体３２７は、毎分約１ガロンの液体送り速度で、各充填層リアクタ内外に移される。作動流体３２７は、ポンプによりリサイクルされて固体の沈降を防ぎ、十分な速度及び液体の切り混ぜを行なって、菌膜の過剰な堆積及びどろどろになるのを防ぐ。

沈降した固体は、第２のフェーズ３２９、第３のフェーズ３３０、及び、第４のフェーズ３３１の充填層リアクタのそれぞれにおいて、前述される１０％〜１５％の範囲の沈降した固体を維持するように管理される。

上記の組成物、系、装置及び方法が、以下の非限定的な実施例においてさらに説明される。本実施例は、単に様々な実施形態の例示であり、本明細書において列挙される材料、条件、重量比、処理パラメータなどに関して、クレームされた発明を限定するものではない。

実施例１：４フェーズバイオリアクタ
（第１のフェーズの数的結果）
第１のフェーズ３２８内の作動流体３２７のサンプルは、物理的格納系３０２から採取し、第１のフェーズ３２８内の作動流体３２７のサンプル内に含まれる微生物は、ピロシーケンシングを用いて解析する。このピロシーケンシングから、第１のフェーズ３２８の微生物を、PCR増幅された16S rRNA遺伝子断片のリボタイプと呼ばれる配列から同定し、第１のフェーズ３２８内の物理的格納系３０２の有用性が確認される。第１のフェーズ３２８のサンプルの解析結果を、以下の表１に示す。

第１のフェーズ３２８の処理は、概して、厳密な嫌気条件下で、酸素及び窒素などのより熱力学的に好ましい電子受容体がなくなったときに起こる。シンビオバクテリア（Symbiobacteria）、シントロファス（Syntrophus）、及び、ゲオルグフューシャ（Georgfuchsia）に関連するリボタイプは、第１のフェーズ３２８内で優勢を示す十分な量で存在する。これらの属と関連付けられた単離物及び群落は、芳香族及び塩素化炭化水素などの複雑な有機物をより不安定な化合物に変換することができる。この分解は、第１のフェーズ３２８内のメタン生成及び硫酸還元と関連付けられる。

本実施形態において、第１のフェーズ空間の温度は、２９℃〜３９℃の間で変化させてもよいが、フェーズ全体の変動は、４℃を越えると物理的格納系３０２内及び全体の安定性を保てない。

温度は、手動挿入、簡単なプローブからの読出、データ取得センサ３０８を介した継続的監視など、多様な方法により監視することができる。第１のフェーズ空間の温度は、手動入力又は系制御部３０４のいずれかによっても調整することができる。温度は、前述した非接触熱水加熱管により制御する。所定の温度レベルを維持するためにプログラムされた系制御部３０４に接続された機械化弁及びコントローラを、前述したＣＭＲ及び浄化装置とともに用いる。

本実施形態において、ＣＭＲ及び浄化装置内の作動流体３２７の液体滞留時間は、約１〜５日の範囲内である。

（第１のフェーズのルックアップテーブル）
本実施形態において、第１のフェーズ３２８のフェーズプロファイル３１６は、ｐＨ、ＣＯＤ、伝導度及び温度の範囲を含んでいる。これらのパラメータのそれぞれを監視するためのデータ取得センサ３０８を、各容器の内側に取り付けるか、又は、各容器に接触させる。データは、第１のフェーズ３２８のフェーズデータの組３１２を形成するために、連続的にデータ取得センサ３０８から取得する。

フェーズデータの組３１２は、定期的にフェーズプロファイル３１６と比較する。一実施形態においては、比較を手動で行う。別の実施形態では、比較はプロセッサ３２０を用いて行う。比較によりフェーズデータの組３１２が、フェーズプロファイル３１６に適合しないことが示された場合、次にルックアップテーブル３２１を参照し、以下の表２に従って制御フィードバック３２６として適用する。

＜第２のフェーズ空間＞
第１のフェーズ空間のＣＭＲ及び浄化装置内の所定の液体滞留時間後に、作動流体３２７は、第１のフェーズ空間から第２のフェーズ空間に移す。

第２のフェーズ３２９は、主に酸生成及び酢酸生成を含む。第２のフェーズ３２９は、主に充填層リアクタ内の第２のフェーズ空間内で生じる。
本実施形態において、循環速度の比は、約２５：１〜３５：１の範囲内である。第２のフェーズ空間は、データ取得センサ３０９を通じて、ｐＨ（好ましくは約６．０〜８．０の範囲内）、ＣＯＤ（好ましくは約１００ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌの範囲内）、及び、伝導度（好ましくは約１０００μＳ〜１６００μＳの範囲内）について監視する。

（第２のフェーズの数的結果）
第２のフェーズ３２９内の作動流体３２７のサンプルを、物理的格納系３０２から採取し、第２のフェーズ３２９内の作動流体３２７のサンプルに含まれる微生物を、ピロシーケンシングを用いて解析する。このピロシーケンシングにより、第２のフェーズ３２９の微生物を、PCR増幅16S rRNA遺伝子断片の配列（リボタイプと呼ばれる）から同定し、第２のフェーズ３２９内の物理的格納系３０２の有用性を確認する。第２のフェーズ３２９の解析結果のサンプルを、表３に示す。

第２のフェーズ３２９は、第１のフェーズ３２８と第３のフェーズ３３０との間の移行領域を表す。数的に、硝化菌が第２のフェーズ３２９で優勢となるが、比較的多くのこの群の細菌は、第３のフェーズ３３０において最大になる。サウレラ属及びフラボバクテリウム・フィラム（Flavobacterium filum）種に対して類似性を示すリボタイプが、第２のフェーズ３２９内で優勢であった。これらの細菌は、脱窒を行うことができる。

気体状廃棄物は、系制御部３０５による制御対象の一部として管理される。硫化水素の形の気体状廃棄物を、第２のフェーズ空間の各容器に接続し、さらにガス回収系に接続した端子を通じて換気する。ガス回収系は、第２のフェーズ空間から換気及び排気する前に廃ガスを中和するガススクラバを備えている。

第２のフェーズ空間の温度は、２９℃〜３９℃の間で変化してもよいが、フェーズ全体の変動は、物理的格納系３０２内及び全体の安定性を保存するために、４℃以下にすべきである。温度は、手動挿入、簡単なプローブからの読出、データ取得センサ３０９を介した継続的監視など、多様な方法により監視することができる。第２のフェーズ空間の温度は、手動入力又は系制御部３０５のいずれかにより調整可能である。温度は、前述した非接触熱水加熱管により制御する。配管系ヘッダー系は、前述した機械的バルブ及びコントローラに接続することができる。

本実施形態において、第２のフェーズ空間内の作動流体３２７の液体滞留時間は、約１〜４日の範囲内である。循環速度の比は、約２５：１〜３５：１の範囲内である。

（第２のフェーズのルックアップテーブル）
本実施形態において、第２のフェーズ空間のＰＢＲ内又は隣接した位置にあるデータ取得センサ３０９は、ｐＨレベル、ＣＯＤ、伝導度及び温度を含む、データを第２のフェーズ３２９のフェーズデータの組３１３として収集する。フェーズデータの組３１３を、第２のフェーズ３２９のフェーズプロファイル３１７と比較する。フェーズデータの組３１３が、フェーズプロファイル３１７と適合する場合には、系制御の変更を行わない。フェーズデータの組３１３がフェーズプロファイル３１７と適合しない場合には、制御フィードバック３２６についてルックアップテーブル３２２を閲覧し、フェーズプロファイル３１７に対してパラメータを調整するために、物理的格納系３０２の系制御部３０５を行なう。本実施形態において、系制御部３０５は、ある場合には手動で、また、他の場合には自動的に調整してもよい。

データ取得センサ３０９は、プロセッサ３２０を有するＳＣＡＤＡ系処理コントローラにデータを送信し、センサ入力及び既定の範囲に基づいて、温度、負荷速度、循環速度及び液体送り速度が調節される。制御フィードバック３２６は、表４に従って第２のフェーズ３２９に適用される。

＜第３のフェーズ空間＞
第２のフェーズ空間において所定の液体滞留時間後に、作動流体３２７を、第２のフェーズ空間から第３のフェーズ空間に移す。作動流体３２７は、第２のフェーズ空間から第３のフェーズ空間に毎分１ガロンの液体送り速度で移し、物理的格納系３０２の液体滞留時間と有機物負荷との所定の平衡を維持するために、第２のフェーズ空間の全体積に比例するように調整することができる。

（第３のフェーズ３３０は、主にメタン生成を含む）
第３のフェーズ空間を、データ取得センサ３１０を通じて、ｐＨ（好ましくは約７．０〜８．０の範囲内）、ＣＯＤ（好ましくは約１００ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌの範囲内）、及び、伝導度（好ましくは約７００μＳ〜１５００μＳの範囲内）について監視する。

（第３のフェーズ数的結果）
第３のフェーズ３３０内の作動流体３２７のサンプルを、物理的格納系３０２から採取し、第３のフェーズ３３０の作動流体３２７のサンプル内に含まれる微生物を、ピロシーケンシングを用いて解析する。このピロシーケンシングにより、第３のフェーズ３３０の微生物を、PCR増幅16S rRNA遺伝子断片の配列（リボタイプと呼ばれる）から同定し、第３のフェーズ３３０内の物理的格納系３０２の有用性を確認する。第３のフェーズ３３０内の作動流体３２７の解析結果のサンプルを、以下の表５に示す。

第３のフェーズ３３０内での処理により、第１のフェーズ３２８内の微生物処理によって還元された要素が酸化される。メタン資化及び硝化が第３のフェーズ３３０で優勢になる。メタン資化菌はメタンを二酸化炭素に酸化し、それによりアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）を生成する。硝化菌は、化学合成無機栄養の形式によりアンモニウムを亜硝酸塩及び硝酸塩に酸化する。これらの微生物群はいずれも酸素を必要とする。硝化菌はゆっくりと増殖し、成熟した群落の確立を必要とし、アンモニウムを完全に硝酸塩に酸化する。メタン資化菌は急激に増殖し、利用できるメタンを捕捉することにより、生成されるメタンの量を減少させる。

気体性廃棄物は、系制御部３０６による制御対象の一部として管理される。硫化水素の形の気体性廃棄物は、第３のフェーズ空間の各容器に接続され、さらにガス回収系に接続された端子を通じて換気される。ガス回収系は、第３のフェーズ空間から換気及び排気する前に、廃ガスを中和するガススクラバを備えている。

本実施形態において、第３のフェーズ空間の温度は、２９℃〜３９℃の間で変化してもよいが、フェーズ全体の変動は、物理的格納系３０２内及び全体の安定性を保存するために、４℃以下にすべきである。温度は、手動挿入、簡単なプローブからの読出、データ取得センサ３１０を介した継続的監視など、多様な方法により監視することができた。第３のフェーズ空間の温度は、手動入力又は系制御部３０６のいずれかにより調整可能である。温度は、前述される非接触熱水加熱管により制御する。配管系ヘッダー系は、前述した機械的バルブ及びコントローラに接続することができる。

第３のフェーズ空間内の作動流体３２７の液体滞留時間は、約１〜４日の範囲内であった。循環速度の比は、約２５：１〜３５：１の範囲内である。

（第３のフェーズのルックアップテーブル）
本実施形態において、データ取得センサ３１０は、第３のフェーズ空間の物理的格納系３０２を形成するＰＢＲ内又は隣接した位置に設置する。データ取得センサ３１０は、プロセッサ３２０を有する、ＳＣＡＤＡ系処理コントローラにデータを送信し、センサ入力及び既定の範囲に基づいて、温度、負荷速度、循環速度及び液体送り速度を調節する。第３のフェーズ３３０のフェーズデータの組３１４を、第３のフェーズ３３０のフェーズプロファイル３１８と比較する。比較によりフェーズデータの組３１４が、フェーズプロファイル３１８と適合することが示された場合、系制御の変更を行わなかった。フェーズデータの組３１４がフェーズプロファイル３１８と適合しない場合には、ルックアップテーブル３２３を閲覧して、物理的格納系３０２の制御フィードバック３２６を決定する。制御フィードバック３２６は、バルブ及びモーター制御などの機構を含む系制御部３０６を介して行われ、物理的格納系３０２の条件を変更する。第３のフェーズ３３０の制御フィードバック３２６は、以下の表６により決定する。

＜第４のフェーズ空間＞
第３のフェーズ空間において所定の液体滞留時間後に、作動流体３２７を、第３のフェーズ空間から第４のフェーズ空間に移す。作動流体３２７を、第２のフェーズ空間から第３のフェーズ空間に毎分１ガロンの液体送り速度で移し、物理的格納系３０２の液体滞留時間と有機物負荷との所定の平衡を維持するために、第３のフェーズ空間の全体積に比例するように調整することができる。

（第４のフェーズ３３１は、主に先祖返り及び安定化を含む）
第４のフェーズ空間は、データ取得センサ３１１を介して、ｐＨ（好ましくは約７．６〜８．３の範囲内）、ＣＯＤ（好ましくは約８０ｍｇ／Ｌ〜１５０ｍｇ／Ｌの範囲内）、及び、伝導度（好ましくは約９００μＳ〜１２００μＳの範囲内）について監視する。

（第４のフェーズの数的結果）
第４のフェーズ３３１内の作動流体３２７のサンプルを、物理的格納系３０２から採取し、第４のフェーズ３３１内の作動流体３２７のサンプル内に含まれる微生物を、ピロシーケンシングを用いて解析する。このピロシーケンシングにより、第４のフェーズ３３１の微生物は、PCR増幅16S rRNA遺伝子断片の配列（リボタイプと呼ばれる）から同定され、第４のフェーズ３３１内の物理的格納系３０２の有用性を確認する。さらに、第４のフェーズ３３１内の菌膜サンプルを、第４のフェーズ空間から採取する。第４のフェーズ３３１内の菌膜中の微生物は、ピロシーケンシングを用いて解析する。第４のフェーズ３３１の解析結果のサンプルを、以下の表７に示す。

表面付着性又は菌膜関連性の微生物と作動流体３２７中に懸濁された微生物との間での要素の循環は、第４のフェーズ３３１の処理で優勢となり、微生物産生物３０３の安定化を完了させる。第４のフェーズ３３１内の作動流体３２７の採取サンプルから生成されたリボタイプは、硝化、脱窒及び発酵に関連する種との類似性を示す。これらの群は全て、相対的に数の多いリボタイプを示し、嫌気性アンモニウム酸化（アナモックス）及びメタン生成を含む嫌気性処理と関連付けられた群との類似性を示す。

気体性廃棄物は、系制御部３０７による制御対象の一部として管理される。硫化水素の形の気体性廃棄物は、第４のフェーズ空間の各容器に接続され、さらにガス回収系に接続された端子を通じて換気される。ガス回収系は、第４のフェーズ空間から換気及び排気する前に、廃ガスを中和するガススクラバを備えている。

本実施形態において、第４のフェーズ空間の温度は、２９℃〜３９℃の間で変化してもよいが、フェーズ全体の変動は、物理的格納系３０２内及び全体の安定性を保存するために、４℃以内とすべきである。

温度は、手動挿入、簡単なプローブからの読出、データ取得センサ３１１を介した継続的監視など、多様な方法により監視可能である。温度は、手動入力又は系制御部３０７のいずれかにより調整することができる。温度は、前述される非接触熱水加熱管により制御する。配管系ヘッダー系は、前述される機械的バルブ及びコントローラに接続可能である。

第４のフェーズ空間内の作動流体３２７の液体滞留時間は、約１〜４日の範囲内である。この時間の経過後、上記フェーズ空間から産生された微生物産生物３０３は、出口へと送られ、貯蔵タンク内に蓄積されるか、又は、低温殺菌若しくは凝縮処理などのさらなる任意の処理のために送られる。作動流体３２７を、第４のフェーズ空間から毎分１ガロンの液体送り速度で移し、物理的格納系３０２の液体滞留時間と有機物負荷との所定の平衡を維持するために、第４のフェーズ空間の全体積に比例するように調整することができる。

（第４のフェーズのルックアップテーブル）
フェーズデータの組３１５を、第４のフェーズ３３１のＰＢＲ内又は隣接したデータ取得センサ３１１から取得する。第４のフェーズ３３１のフェーズデータの組３１５を、ｐＨ、ＣＯＤ、伝導度及び温度を含む。フェーズデータの組３１５は、第４のフェーズ３３１のフェーズプロファイル３１９と比較する。比較が差異を示さない場合、次に系制御部３０７に対して制御入力を行わない。しかし、フェーズデータの組３１５がフェーズプロファイル３１９と適合しない場合には、制御フィードバック３２６に対する適切な入力について、ルックアップテーブル３２４を閲覧する。データ取得センサ３１１は、プロセッサ３２０を有する、ＳＣＡＤＡ系処理コントローラにデータを送信し、センサ入力及び既定の範囲に基づいて、温度、負荷速度、循環速度及び液体送り速度を調節する。第４のフェーズ３３１の制御フィードバック３２６は、以下の表８により決定する。

実施例２：別個の容器の構成
図５を参照すると、一実施形態では、物理的格納系５００は、完全混合リアクタ５０１と、完全混合リアクタ５０１に接続された浄化装置５０２と、浄化装置５０２に順次接続された一連の充填層リアクタ５０３、５０４、５０５、５０６、５０７及び５０８とを備えており、それらの全てが共働して４つのフェーズ空間を形成していた。低温殺菌装置７０１は、充填層リアクタ５０８に任意に接続することができ、濃縮装置７０２は、低温殺菌装置７０１に接続することができる。濃縮装置７０２は、最終微生物製品５６８、５６９及び５７０、並びに最終微生物製品のブレンド５７１、５７２及び５７３を産生する。

充填層リアクタ５０３、５０４、５０５、５０６、５０７及び５０８は、順次接続された個別の容器の組を備えており、任意の数の容器を用いることができる。多数の容器を用いる場合、処理に対するより規模の大きな制御が必要である。当業者であれば、浄化装置５０２を除外した別の実施形態を使用でき、それがこの開示の範囲内となることを理解するであろう。

有機性の供給原料５６４は、完全混合リアクタ５０１の中に有機物負荷速度５７４で投入され、栄養補助剤５６５が、完全混合リアクタ５０１の中に投入される。補給水５６６は、完全混合リアクタ５０１の中に液体負荷速度５７６で投入され、作動流体５５１を形成する。

作動流体５５１は、完全混合リアクタ５０１内で、内部循環速度５１０でリサイクルされる。

充填層リアクタ５０３、５０４、５０５、５０６、５０７及び５０８は、各充填層リアクタ内の作動流体５５３、５５４、５５５、５５６、５５７及び５５８を、内部循環速度５１１、５１２、５１３、５１４、５１５及び５１６でそれぞれ再循環する。

気体性廃棄物換気口５１８、５１９、５２０、５２１、５２２及び５２３は、充填層リアクタ５０３、５０４、５０５、５０６、５０７及び５０８にそれぞれ接続されている。気体性廃棄物換気口５１８、５１９、５２０、５２１、５２２及び５２３は、主要気体性廃棄物換気口５２４に接続されている。主な気体性廃棄物換気口５２４は、環境制御系５４１に接続され、有害な気体を気体廃棄物から取り除く。気体性廃棄物換気口５１７は、浄化装置５０２及び主な気体性廃棄物換気口５２４に接続されている。

廃棄物固体出口５２６、５２７、５２８、５２９、５３０及び５３１は、充填リアクタ５０３、５０４、５０５、５０６、５０７及び５０８にそれぞれ接続されている。廃棄物固体出口５２６、５２７、５２８、５２９、５３０及び５３１は、主要廃棄物固体出口５３２に接続して、廃棄物固体を充填層リアクタ５０３、５０４、５０５、５０６、５０７及び５０８から完全混合リアクタ５０１に再循環する。再循環コネクタ５２５は、浄化装置５０２を全混合リアクタ５０１に接続して沈降した固体を再循環する。廃棄物固体出口５３３は、リサイクルコネクタ５２５に接続されて、廃棄物固体を排出する。

一実施形態において、ポンプ及び配管は、作動流体５５１、５５２、５５３、５５４、５５５、５５６、５５７及び５５８を移動し、再循環する。当該技術分野において公知の他の手段を用いることができる。

一実施形態において、物理的格納系５００は、密封されていない容器を備える。他の実施形態では、密封された容器が用いられる。さらに、物理的格納系５００の容器は、物理的格納系５００全体にわたる平衡化処理、安定性処理、及び、完全処理のために、全体としてはゲートでコントロールされることはなく、分離されることもない。各容器又は接続された配管は、収集ポイントに取り付けられたダイバータ端子を用いてもよく、これらは、作動流体５５１、５５２、５５３、５５４、５５５、５５６、５５７及び５５８を、分析又は代替処理系での並列処理のために、任意のフェーズにおいて輸送することができる。好適な実施形態において、換気気体及び廃棄物固体は、バルブ及び配管を介して排出される。当該技術分野において公知の気体の換気及び廃棄物排出の別の手段を用いることができる。

データ取得センサ５５０は、完全混合リアクタ５０１及び浄化装置５０２に、完全混合リアクタ５０１と浄化装置５０２との間で接続する。データ取得センサ５５０はさらに、データ取得センサ入力５７５において、処理コントローラ５４０に接続する。データ取得センサ５３４は、浄化装置５０２及び充填層リアクタ５０３に、浄化装置５０２と充填層リアクタ５０３との間で接続する。データ取得センサ５３４はさらに、データ取得センサ入力５７５において、処理コントローラ５４０に接続する。データ取得センサ５３５は、充填層リアクタ５０３及び充填層リアクタ５０４に、充填層リアクタ５０３と充填層リアクタ５０４との間で接続する。データ取得センサ５３５はさらに、データ取得センサ入力５７５において、処理コントローラ５４０に接続する。

データ取得センサ５３６は、充填層リアクタ５０４及び充填層リアクタ５０５に、充填層リアクタ５０４と充填層リアクタ５０５との間で接続する。データ取得センサ５３６はさらに、データ取得センサ入力５７５において、処理コントローラ５４０に接続する。データ取得センサ５３７は、充填層リアクタ５０５及び充填層リアクタ５０６に、充填層リアクタ５０５と充填層リアクタ５０６との間で接続する。データ取得センサ５３７はさらに、データ取得センサ入力５７５において、処理コントローラ５４０に接続する。データ取得センサ５３８は、充填層リアクタ５０６及び充填層リアクタ５０７に、充填層リアクタ５０６と充填層リアクタ５０７との間で接続する。データ取得センサ５３８はさらに、データ取得センサ入力５７５において、処理コントローラ５４０に接続する。

データ取得センサ５３９は、充填層リアクタ５０７及び充填層リアクタ５０８に、充填層リアクタ５０７と充填層リアクタ５０８との間で接続する。データ取得センサ５３９はさらに、データ取得センサ入力５７５において、処理コントローラ５４０に接続する。ポンプ、バルブ、ヒータ５４２、５４３、５４４、５４５、５４６及び５４７、ガス換気系、タイマー、及び、廃棄物固体出口などの系制御部は、処理コントローラ５４０に接続され、データ取得センサ５５０、５３４、５３５、５３６、５３７、５３８及び５３９と共に、作動流体５５１、５５２、５５３、５５４、５５５、５５６、５５７及び５５８の物理パラメータを監視し、前述と同様の方法で、系制御部をフィードバック制御５６３により調整する。

さらに図５を参照すると、フェーズは物理的格納系５００の容器内で部分的に重複する。各フェーズのそれぞれの開始、ピーク、及び、終了に沿った物理的位置は隣接しており、いずれかの特定の物理的容器内又はある容器内のいずれかのセクションに限定されるものではない。本実施形態において、第１のフェーズ５５９は、完全混合リアクタ５０１内で始まり、ほぼ完全混合リアクタ５０１内及び浄化装置５０２内でピークを迎え、おおよそ浄化装置５０２内及び充填層リアクタ５０３との間で終了する。

第２のフェーズ５６０は、近似的に完全混合リアクタ５０１又は浄化装置５０２内で始まり、ほぼ浄化装置５０２内、充填層リアクタ５０３内、又は、充填層リアクタ５０４内でフェーズがピークを迎え、おおよそ充填層リアクタ５０４内又は充填層リアクタ５０５内で終了する。

第３のフェーズ５６１は、ほぼ充填層リアクタ５０３内又は充填層リアクタ５０４内で始まり、ほぼ充填層リアクタ５０４内、５０５内及び／又は５０６内でピークに達し、おおよそ充填層リアクタ５０６内及び／又は５０７内で終了する。

第４のフェーズ５６２は、ほぼ充填層リアクタ５０５内又は５０６内で始まり、ほぼ充填層リアクタ５０６内、５０７内及び／又は５０８内でピークを迎え、おおよそ充填層リアクタ５０８内で終了する。

実施例３：連続管を備える実施形態
図６を参照すると、一実施形態では、物理的格納系６００は、完全混合リアクタ６０１と、浄化装置６０２と、管６０９内に形成された、一連の充填層リアクタセクション６０３、６０４、６０５、６０６、６０７及び６０８とを備える。任意の数の充填層リアクタセクションが用いられてもよい。低温殺菌装置７０１は、充填層リアクタセクション６０８に任意に接続されていてもよく、濃縮装置７０２は、低温殺菌装置７０１に接続されていてもよい。濃縮装置７０２は、最終微生物製品６６０、６６１及び６６２、及び、最終微生物製品のブレンド６６３、６６４、及び６６５を産生する。

有機性の供給原料６５６が、完全混合リアクタ６０１の中に有機物負荷速度６６６で投入され、栄養補助剤６５７が完全混合リアクタ６０１に投入され、補給水６５８が完全混合リアクタ６０１に液体負荷速度６５９で投入され、作動流体６４８を形成する。

完全混合リアクタ６０１は、作動流体６４８を内部循環速度６１０で循環させる。本実施形態では、充填層リアクタセクション６０３、６０４、６０５、６０６、６０７及び６０８は、作動流体６５０、６５１、６５２、６５３、６５４及び６５５を、内部循環速度６１１、６１２、６１３、６１４、６１５及び６１６でそれぞれリサイクルする。

一実施形態において、一連の配管及びマニホールドを備える再循環系は、所定量の作動流体６５０、６５１、６５２、６５３、６５４及び６５５を管６０９から抽出し、作動流体６５０、６５１、６５２、６５３、６５４及び６５５のそれぞれを流れ方向に対してポンプ圧送した後、作動流体６５０、６５１、６５２、６５３、６５４及び６５５を管６０９に再導入する。各充填層リアクタセクションについての液体送り速度に対する内部循環速度の比は、各充填層リアクタセクションを別個の単離された微生物環境として維持するために十分である。本実施形態において、充填層リアクタセクション６０３、６０４、６０５、６０６、６０７及び６０８のそれぞれの循環速度の比は、約２５：１〜３５：１の範囲内である。別の実施形態において、充填層リアクタセクション６０３、６０４、６０５、６０６、６０７及び６０８のそれぞれの循環速度の比は、約３０：１である。

各フェーズ空間の温度は、２９℃〜３９℃の間で変化してもよいが、フェーズ全体の変動は、物理的格納系６００内及び全体の安定性を保存するために、４℃以内にすべきである。

本実施形態において、充填層リアクタセクション６０３、６０４、６０５、６０６、６０７及び６０８内で生産された気体性廃棄物は、各充填層リアクタセクションの外壁に接続されたガス透過膜を通じて換気され、次に各ガス透過膜に接続された換気パイプ６１８、６１９、６２０、６２１、６２２及び６２３を通じて放出される。通気パイプ６１８、６１９、６２０、６２１、６２２及び６２３は、主な換気パイプ６２４に接続している。換気パイプ６１７は、浄化装置６０２及び主な換気パイプ６２４に接続している。主な換気パイプ６２４は、環境制御系６４１に接続している。当該技術分野において公知の他の手段が用いられてもよい。

廃棄物固体出口６２６、６２７、６２８、６２９、６３０及び６３１は、充填リアクタセクション６０３、６０４、６０５、６０６、６０７及び６０８にそれぞれ接続している。廃棄物固体出口６２６、６２７、６２８、６２９、６３０及び６３１は、主要廃棄物固体出口６３２に接続しており、廃棄物固体を充填層リアクタセクション６０３、６０４、６０５、６０６、６０７及び６０８のそれぞれから完全混合リアクタ６０１に再循環する。再循環コネクタ６２５は、浄化装置６０２を完全混合リアクタ６０１に接続しており沈降した固体を再循環する。廃棄物固体出口６３３は、再循環コネクタ６２５に接続されて、廃棄物固体を排出する。

データ取得センサ６３４は、完全混合リアクタ６０１及び浄化装置６０２に、完全混合リアクタ６０１と浄化装置６０２との間で接続している。データ取得センサ６３４はさらに、データ取得センサ入力６６７において、処理コントローラ６４２に接続している。データ取得センサ６３５は、浄化装置６０２及び充填層リアクタ６０３に、浄化装置６０２と管６０９の充填層リアクタ６０３との間で接続している。データ取得センサ６３５はさらに、データ取得センサ入力６６７において、処理コントローラ６４２に接続している。

データ取得センサ６３６は、充填層リアクタセクション６０３と充填層リアクタセクション６０４との間の管６０９、及び、データ取得センサ入力６６７において、処理コントローラ６４２に接続している。データ取得センサ６３７は、充填層リアクタセクション６０４と充填層リアクタセクション６０５との間の管６０９、及び、データ取得センサ入力６６７において、処理コントローラ６４２に接続している。データ取得センサ６３８は、充填層リアクタセクション６０５と充填層リアクタセクション６０６との間の管６０９、及び、データ取得センサ入力６６７において処理コントローラ６４２に接続する。

データ取得センサ６３９は、充填層リアクタセクション６０６と充填層リアクタセクション６０７との間の管６０９、及び、データ取得センサ入力６６７において、処理コントローラ６４２に接続する。データ取得センサ６４０は、充填層リアクタセクション６０７と充填層リアクタセクション６０８との間の管６０９、及び、データ取得センサ入力６６７において、処理コントローラ６４２に接続する。ポンプ、弁、ヒータ、ガス換気系、タイマー及び廃棄物固体出口などの系制御部は、処理コントローラ６４２に接続され、データ取得センサ６３４、６３５、６３６、６３７、６３８、６３９及び６４０と共に、作動流体６４８、６４９、６５０、６５１、６５２、６５３、６５４及び６５５を監視して、前述したのと同様の方法で、系制御部をフィードバック制御６４３により調整する。

ダイバータ端子は、収集点において充填層リアクタセクション６０３、６０４、６０５、６０６、６０７及び６０８のそれぞれに取り付けられていてもよく、任意のフェーズにおいて、分析、又は、代替処理系での並列処理のために作動流体６４８、６４９、６５０、６５１、６５２、６５３、６５４及び６５５を輸送することができる。

本実施形態では、４つのフェーズは、完全混合リアクタ６０１、浄化装置６０２、及び、充填層リアクタセクション６０３、６０４、６０５、６０６、６０７及び６０８内で一部重複する。各フェーズのそれぞれの開始、ピーク、及び、終了に沿った物理的位置は隣接しており、任意の特定の物理的容器内、又は、容器内のセクションに限定されるものではない。

第１のフェーズ６４４は、完全混合リアクタ６０１内で始まり、ほぼ完全混合リアクタ６０１内及び浄化装置６０２内でフェーズのピークに達し、おおよそ浄化装置６０２と管６０９の充填層リアクタセクション６０３との間で終了する。

第２のフェーズ６４５は、ほぼ完全混合リアクタ６０１内及び／又は浄化装置６０２内で始まり、ほぼ浄化装置６０２内、充填層リアクタセクション６０３内若しくは６０４内ピークを迎え、おおよそ充填層リアクタセクション６０４内若しくは６０５内で終了する。

第３のフェーズ６４６は、ほぼ充填層リアクセクションタ６０３内若しくは６０４内で始まり、ほぼ充填層リアクタセクション６０４内、６０５内及び／又は６０６内でフェーズのピークを迎え、おおよそ充填層リアクタセクション６０６内及び／又は６０７内で終了する。

本実施形態の第４のフェーズ６４７は、ほぼ充填層リアクタセクション６０５内若しくは６０６内で始まり、ほぼ充填層リアクタセクション６０６内、６０７内及び／又は６０８内でフェーズのピークを迎え、おおよそ充填層リアクタセクション６０８内で終了する。

実施例４：任意の追加的処理
図５及び６を参照すると、物理的格納系５００及び６００は、任意の追加処理工程を含んでもよい。低温殺菌装置７０１内で、微生物産生物は、ボイラー系に入る前に熱交換器を介してポンプ圧送される。多フェーズバイオリアクタ内で形成された微生物産生物が予熱されて６５℃〜７２℃の範囲に昇温され、その温度範囲で最低約１時間保持される。その後に、微生物産生物を、熱交換器を介してポンプ圧送して戻すことによって冷却し、廃棄物を効率的に利用し、エネルギーを節約する。

微生物産生物は、濃縮装置７０２内の一連のフィルタを介して任意にポンプ圧送されてもよい。一実施形態において、濾過処理は、高圧膜濾過を利用して、バイオリアクタからの微生物産生物を、約８：１〜２：１の範囲内の比率で濃縮する。他の実施形態では、他の比率を用いてもよい。この工程では、濃縮された最終製品と、補給水５６６及び６５８につながる精製処理水の返流７０３とがつくられる。水は、生産処理の開始時に、液体送りに返流され、多フェーズバイオリアクタ処理の環境影響を低減する。

この処理はさらに、微生物産生物を凍結乾燥又はブロー乾燥させて、カスタマイズされた産生物をつくりだす（作物栽培学における特定の必要性に対応する）工程を含んでもよい。これは、水和剤又は水溶性媒体を用いて、上記の産生物に適用された上記の乾燥処理で得られた固体の体積を増加させることを含んでもよい。

実施例５：最終微生物産生物
最終微生物産生物が生産されると、ＴＤＳ、及び、製品の透明度及び色などの他の要素を監視し、予想範囲と比較する。一定分量の最終微生物産生物は、化学的平衡及び微生物的平衡について手動で分析することができる。この分析は、系の自動化制御要素によって行われてもよい。コンピュータ化された処理制御系は、産生物が産生後処理のための準備が整ったことを示唆する表示デバイス上に情報を提供し得る。

本実施形態において、最終微生物産生物は、低温殺菌及び／又は濃縮工程の前に、以下の特徴を示す：約７．５〜８．８の範囲内のｐＨ、約１５０ｍｇ／Ｌ未満、さらには約９０ｍｇ／Ｌ〜１２０ｍｇ／Ｌの範囲内のＣＯＤ、及び、約９００μＳ〜１２００μＳの範囲内の伝導度。本実施形態における最終微生物産生物は、透明な琥珀色を有し、感知できるような臭いはない。

実施例６：多フェーズバイオリアクタ系及びレガシー系により生産された製品中の微生物固体群の比較
植物の生育反応に対する土壌添加剤製品中の微生物の寄与を評価するために、レガシー系で産生された製品（図７を参照、以下「レガシー製品」という。）中、及び、上記の多フェーズバイオリアクタ系（図５及び６を参照）で産生された製品（以下「ペディゴ製品」という）中の微生物固体群を分析した。特に、レガシー製品及びペディゴ製品中の微生物の豊富さ及び微生物固体群の多様性を比較することにより研究を行った。

Ｉ．微生物の豊富さ
微生物の豊富さは、培地で検出された生菌数（プレートカウント：plate count）により定量した。全微生物群落は、代表的な試料から抽出したDNAのバイオマス分析を用いて定量した。

Ａ．方法
プレートカウントは、1/4の濃度のトリプチックソイアガー（Remel,Lenexa,KY）上に、製品の段階希釈物を播種することにより行った。解剖用の顕微鏡を利用してコロニーをカウントする前に、30℃で１週間、プレートをインキュベートした。

分子解析用の産生物を遠心分離により濃縮した（7,000×ｇ、10分、４℃）。レガシー製品の場合、45mLで目に見えるペレットが生成された。ペディゴ製品の場合、ペレット生には、最大150mLというより多い量が必要であった。ペレットをマイクロチューブに移し、群落のDNAを土壌用FastDNA（商標）キット（Qbiogene Inc.,Carlsbad,CA）を用いて抽出し、バルクDNAを分光分析により定量した。このバルクDNAに対する細菌DNAの寄与は、前述した細菌の16S rRNA遺伝子の保存された領域に特異的なプライマを用いて、定量的PCRにより評価した（Hallinら、2009 ISME J3:597f）。

Ｂ．結果と考察
標準検査培地上のコロニー形成単位（CFU）の数に基づくと、ペディゴ製品は、レガシー製品（×９）より約１桁少ない細菌を含んでいた。この差は、ANOVA（P＜0.002）によって決定されたように有意性が高く、「生の」（安定化製品）製品及び「AF」（加熱及び濃縮された）製品のいずれにおいても一貫していた。CFUに関して、生の製品は、AF製品よりも多い微生物を含んでいた。混合された微生物群落中で、10％未満の微生物がこれらのプレートカウントによって検出されたため、微生物のバイオマスも分子技術を用いて評価した。

ペディゴシリーズのプラットフォームによって産生された製品中の微生物は、全DNA及びqPCRによって評価されたように、レガシープラットフォームによって生産された製品に含まれるそれよりも少なかった。DNA抽出では、「生の」ペディゴ製品から１桁少ないバルクDNAが生じた（表９）。ここで「生」は、加熱及び濃縮されていない製品を表す。バルクDNAにおけるこの相違の一部は、供給原料中のDNAを表すものかもしれず、この供給原料は植物材料又は他の供給源からのDNAを含むのかもしれない。細菌のバイオマスを評価するために、定量的PCR（qPCR）を用いた。このアプローチは、全細菌群落を測定し、レガシー系からの製品が、ペディゴ系からの製品より５倍多くの細菌を含んでいたことを明らかにした（表９）。細菌のバイオマスは、qPCRによって評価されたように、加熱及び濃縮によっては変化しなかった。

qPCRにより定量された細菌数は、プレートカウントによって決定された範囲内（10^７細菌／mL）であった。一般的に、微生物群落内のある細菌のごく一部のみが標準的な実験条件においてコロニーを形成するため、これは予期されなかった。このことは、qPCRでは細菌群落数が過小評価されることを示唆する。これについての１つの説明は、選択されたプライマ対では、本明細書中で解析された試料中の全ての微生物を効率的に増幅しないというものである。また、系の保存及び成熟により、バイオマス中で変動が起こるかもしれない。同一の試料は、DNA及びCFU解析には使用しなかった。

ペディゴ製品は、レガシー製品よりも著しく少ない細菌を含むように思われる。この相違は、植物の生育反応に関して、製品の有効性を変えるものではなかった。

ＩＩ．微生物個体群の多様性
ペディゴ製品は、レガシー製品よりも少ない微生物バイオマスを含み、より大きな固体群を含む系は、一般的に、より多様な個体群を含む。このため、ペディゴ製品をチェックして、この製品がレガシー製品と多様性が類似する群落を含むことを調べた。各系から生成された代表的な３つのバッチから、ライブラリを生成した。各バッチを段階希釈し、トリプチックソイ寒天上に総コロニー数が20〜30となるようにプレーティングし、全てのコロニーを、単離のために再度ストリークした。単離物を、製造元の指示書（MIDI,Inc. Newark,DE）に従って、シャーロックの微生物同定系を用いて、脂肪酸メチルエステル組成物に基づいて、これらのライブラリから分類した。

ペディゴ製品は、異なるバッチから単離された細菌の脂肪酸分析によって評価されたように、レガシー製品よりも多様な細菌個体群を含んでいた。ライブラリ中の106個の単離物のうち、70個を脂肪酸分析により正確に分類した（表10）。ペディゴ製品から生成されたライブラリは、レガシー系から生成されたライブラリの２倍超の数の希単離物を含
んでおり、種の総数はほぼ２倍であった。

当業者であれば、開示された実施形態に対して修正を行うことができ、発明の概念内にとどまり得ることを理解するであろう。したがって、本開示は、開示された特定の実施形態に制限されるものではないが、請求の範囲及びその趣旨に対する変更を網羅することが意図される。

種々の参考文献が本明細書全体で引用され、各文献は参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。

Claims (37)

1. １５日未満で有機材料を処理するための多フェーズ方法であって、
   （ａ）前記有機材料が加水分解される、第１のフェーズと；
   （ｂ）前記第１のフェーズと一部重複する第２のフェーズであって、前記（ａ）の加水分解された材料が、酸生成及び酢酸生成に供され、水素、二酸化炭素、揮発性有機酸及びメタン生成前駆体を含む材料を得る、第２のフェーズと；
   （ｃ）前記第２のフェーズと一部重複する第３のフェーズであって、前記（ｂ）中の材料中の前記メタン生成前駆体が、メタンに変換され、前記（ｂ）中の材料が、さらに脱窒に供される、第３のフェーズと；
   （ｄ）前記第３のフェーズと一部重複する第４のフェーズであって、前記（ｃ）からの材料が、安定化及び先祖返りに供される、第４のフェーズと；
   を備える多フェーズ方法。
2. 前記方法が、低温殺菌及び／又は濃縮のステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
3. （ａ）各フェーズについて一組のプロファイルを受信するステップと；
   （ｂ）各フェーズからの一組の物理データを監視するステップと；
   （ｃ）前記各フェーズからの一組のプロファイルを、前記各フェーズからの一組の物理データと比較するステップと；
   （ｄ）前記（ｃ）の比較に基づいて、各フェーズに対する制御応答を導出するステップと；
   （ｅ）前記制御応答を各フェーズに適用するステップと；
   を更に備える請求項１に記載の方法。
4. 前記有機材料は供給原料である、請求項１に記載の方法。
5. 作動流体を各フェーズに提供するステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１のフェーズに提供される前記作動流体は有機材料であり、前記有機材料が、原料、水及び乾燥活性酵母である、請求項５に記載の方法。
7. 前記有機材料が、生物刺激剤、土壌改良剤又は土壌添加剤を得るために処理される、請求項１に記載の方法。
8. 前記一組の物理データを監視することが、ｐＨレベル、ＣＯＤ、伝導度及び温度から成る群のうちの１つを監視することを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記有機材料が、約５〜１４日の間に処理される、請求項１に記載の方法。
10. 有機材料から微生物群落を含む製品を生産するための多フェーズバイオリアクタ系であって、
    （ａ）有機材料の加水分解のための第１のフェーズ空間と；
    （ｂ）前記第１のフェーズ空間からの有機材料の酸生成及び酢酸生成のための第２のフェーズ空間であって、前記（ａ）の第１のフェーズ空間と一部重複する第２のフェーズ空間と；
    （ｃ）前記第２のフェーズ空間からの有機材料のメタン生成のための第３のフェーズ空間であって、前記（ｂ）の第２のフェーズ空間と一部重複する第３のフェーズ空間と；
    （ｄ）前記（ｃ）の有機材料の安定化及び先祖返りのための第４のフェーズ空間であって、前記（ｃ）の第３のフェーズ空間と一部重複する第４のフェーズ空間と；
    を備える多フェーズバイオリアクタ系。
11. 前記系が、低温殺菌装置及び／又は濃縮装置を更に備える、請求項１０に記載の多フェーズバイオリアクタ系。
12. 各フェーズ空間を監視及び／又は検出するための手段を更に備える、請求項１０に記載の多フェーズバイオリアクタ系。
13. 各フェーズ中の前記有機材料が、作動流体に含まれる、請求項１０に記載の多フェーズバイオリアクタ系。
14. （ａ）前記第１のフェーズ空間において、有機材料を含む作動流体を第１の循環速度で、第１のフェーズ及び前記第１のフェーズ空間中の第２のフェーズを通じて再循環させつつ、前記作動流体を前記第２のフェーズ空間に液体送り速度で渡し；
    （ｂ）前記第２のフェーズ空間において、作動流体を第２の循環速度で、前記第２のフェーズ及び前記第２のフェーズ空間内の第３のフェーズを通じて再循環させつつ、前記作動流体を前記第３のフェーズ空間に前記液体送り速度で渡し；
    （ｃ）前記第３のフェーズ空間において、作動流体を前記第２の循環速度で、前記第２のフェーズ、前記第３のフェーズ及び第４のフェーズを通じて再循環させつつ、前記作動流体を前記第４のフェーズ空間に前記液体送り速度で渡し；
    （ｄ）前記第４のフェーズ空間が、作動流体を前記第２の循環速度で、前記第３のフェーズ及び前記第４のフェーズを通じて再循環させつつ、前記作動流体を出口ポートに前記液体送り速度で渡し；
    前記第１の循環速度及び／又は第２の循環速度が、前記液体送り速度に比例し、
    これによって、前記第１のフェーズ空間に導入されるときの作動流体は、前記第１のフェーズ空間、前記第２のフェーズ空間、前記第３の（フェーズ）空間及び前記第４のフェーズ空間を順次通過して、前記微生物産生物を出口ポートで産出する、請求項１０に記載の多フェーズバイオリアクタ系。
15. 各フェーズ空間が、複数の微生物を含み、
    （ａ）前記第１のフェーズ空間が、メタン生成、硫黄還元、脱塩素化、鉄酸化、硝化及び芳香族分解からなる群から選択される代謝機能のうちの少なくとも１つを有する微生物を含み；
    （ｂ）前記第２のフェーズ空間が、メタン生成、脱塩素化、芳香族分解、脱窒、硝化、アナモックス及び高ＣＯ_２からなる群から選択される代謝機能のうちの少なくとも１つを有する微生物を含み；
    （ｃ）前記第３のフェーズ空間が、芳香族分解、脱窒、硝化、従属栄養体、硝化、メタン資化性菌、及び高ＣＯ_２からなる群から選択される代謝機能のうちの少なくとも１つを有する微生物を含み；
    （ｄ）前記第４のフェーズ空間が、メタン生成、芳香族分解、脱窒、硝化、従属栄養体、硝化、嫌気性生物、硫黄酸化、アナモックス、高ＣＯ_２、及び鉄酸化からなる群から選択される代謝機能のうちの少なくとも１つを有する微生物を含む；
    請求項１０に記載の多フェーズバイオリアクタ系。
16. 各フェーズ空間が、複数の微生物を含み、
    （ａ）前記第１のフェーズ空間内では、前記微生物のうちの少なくとも１つが、シントロファス属（Syntrophus）、デスルフォビブリオ属（Desulfovibrio）、シンビオバクテリア属（Symbiobacteria）、ゲオルグフューシャ属（Georgfuschia）、又は、ニトロソモナス属（Nitrosomonas）であり；
    （ｂ）前記第２のフェーズ空間内では、前記微生物のうちの少なくとも１つが、シントロファス属（Syntrophus）、シンビオバクテリア属（Symbiobacteria）、ゲオルグフューシャ属（Georgfuschia）、サウエラ属（Thauera）、フラボバクテリウム属（Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ニトロソモナス属（Nitrosomonas）、オーウェンウィークシア属（Owenweeksia）、又は、スフィンゴモナス属（Sphingomonas）であり；
    （ｃ）前記第３のフェーズ空間内では、前記微生物のうちの少なくとも１つが、ゲオルグフューシャ属（Georgfuschia）、サウエラ属（Thauera）、フラボバクテリウム属（Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ニトロソモナス属（Nitrosomonas）、セディミニ属（Sedimini）、メチロノマス属（ Methylonomas）、又は、スフィンゴモナス属（Sphingomonas）であり；
    （ｄ）前記第４のフェーズ空間内では、前記微生物のうちの少なくとも１つが、シントロファス属（Syntrophus）、デスルフォビブリオ属（Desulfovibrio）、シンビオバクテリア属（Symbiobacteria）、ゲオルグフューシャ属（Georgfuschia）、サウエラ属（Thauera）、ニトロソモナス属（Nitrosomonas）、ベリリネア属（Bellilinea）、スルフリタレア属（Sulfuritalea）、及び、オーウェンウィークシア属（Owenweeksia）である；
    請求項１０に記載の多フェーズバイオリアクタ系。
17. 前記系が、さらに
    （ａ）前記第１のフェーズ空間に接続された、前記作動流体を混合して、前記作動流体を前記第１のフェーズ空間に、ある負荷速度で流すための保持タンクと；
    （ｂ）前記第４のフェーズ空間に接続された低温殺菌装置と；
    （ｃ）前記低温殺菌装置に接続された濃縮装置と；
    を備える請求項１０に記載の多フェーズリアクタ系。
18. 前記液体送り速度に比例した前記第１の循環速度が、毎分１ガロンの前記液体送り速度に対して、毎分２０ガロンから、毎分４０ガロンまでの範囲内の第１の比率となる循環速度である、請求項１４に記載のバイオリアクタ系。
19. 前記液体送り速度に比例した前記第２の循環速度が、毎分１ガロンの前記液体送り速度に対して、毎分２５ガロンから、毎分３５ガロンまでの範囲内の第２の比率となる循環速度である、請求項１４に記載のバイオリアクタ系。
20. 前記多フェーズバイオリアクタ系が、
    （ａ）各フェーズ空間に操作可能に連結された一組の系制御部と；
    （ｂ）各フェーズ空間に操作可能に連結された一組の系センサと；
    （ｃ）前記一組の系センサから導出された一組のフェーズデータの組と；
    （ｄ）一組のフェーズプロファイルと；
    を備える請求項１０に記載の多フェーズバイオリアクタ系。
21. （ａ）前記一組の系制御部及び前記一組の系センサに操作可能に接続されたプロセッサと；
    （ｂ）前記一組のフェーズプロファイルを含む、前記プロセッサに接続されたメモリと；
    （ｃ）一組の命令であって、前記メモリ内に存在し、前記プロセッサによって実行されるときに、次の（ｄ）〜（ｈ）の機能を実現する一組の命令：
    （ｄ）前記一組のフェーズプロファイルを受信し；
    （ｅ）前記一組のフェーズデータの組を前記一組の系センサから収集し；
    （ｆ）比較を行い；
    （ｇ）調整に関連する一組の制御信号を導出し；
    （ｈ）前記一組の制御信号を前記一組の系制御部に送信する；
    を備える、請求項２０に記載の多フェーズバイオリアクタ系。
22. 約１５日未満で微生物産生物を生産するために十分な条件下で、有機材料及び作動流体を、請求項１０に記載の多フェーズ系にアプライすることを含む、有機材料から前記微生物産生物を生産するための方法。
23. 有機材料及び作動流体が、
    （ａ）作動流体の第１の部分として、前記第１のフェーズ空間、前記第２のフェーズ空間、前記第３のフェーズ空間、及び、前記第４のフェーズ空間の総容量の１立方フィート当たり０．００１〜約０．１ポンドの範囲の有機性の供給原料である有機原料をアプライし、
    （ｂ）前記作動流体の第２の部分として、２単位の前記有機原料当たり約１単位の前記水〜１０単位の前記有機原料に対して約１単位の前記水の範囲で前記有機原料に比例した量の水を提供する
    ことによって、前記多フェーズ系に適用される、請求項２２に記載の方法。
24. さらに
    （ａ）乾燥活性酵母を、前記第１のフェーズ空間内の前記作動流体に、約０．２〜約２ポンド／５０００ガロンの量で導入することと、
    （ｂ）第２の作動流体を、前記第１のフェーズ空間内の前記作動流体に、１〜５ガロンの範囲の量で導入することと、を含み、
    ステップ（ａ）及び（ｂ）が、約３８〜約４０℃の間で行われる、請求項２３に記載の方法。
25. 前記作動流体が、前記多フェーズバイオリアクタ系の前記第１のフェーズ空間、前記第２のフェーズ空間、前記第３のフェーズ空間、及び、前記第４のフェーズ空間を通過した後に、最終データの組を前記微生物産生物の最終フェーズプロファイルに適合させるステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
26. 最終データの組を前記微生物産生物の最終フェーズプロファイルに適合させる前記ステップが、
    （ａ）データｐＨレベルを、７．５〜８．８の範囲で最終ｐＨレベルに適合させるステップと、
    （ｂ）データ化学的酸素要求量レベルを、９０ｍｇ／Ｌ〜１２０ｍｇ／Ｌの範囲で最終化学的酸素要求量レベルに適合させるステップと、
    （ｃ）データ伝導度レベルを、９００μＳ〜１２００μＳの範囲で最終伝導度レベルに適合させるステップと、を含む、請求項２５に記載の方法。
27. 前記微生物産生物が、土壌添加剤又は改良剤である、請求項２２に記載の方法。
28. （ａ）作動流体を混合するための保持タンクと、
    （ｂ）作動流体を再循環させるために、前記保持タンクに接続された完全混合リアクタと、
    （ｃ）前記作動流体から固体を分離するために、前記完全混合リアクタに接続された浄化装置と、
    （ｄ）有機材料の加水分解、酸生成、酢酸生成、メタン生成、安定化及び再構成のための４つ以上の充填層リアクタであって、各充填層リアクタが、固定された培地を含み、各充填層リアクタが、少なくとも隣接した充填層リアクタと流体連結されており、前記完全混合リアクタに接続された前記浄化装置が、第１の充填層リアクタと流体連通しており、充填層リアクタが、浄化装置に連結された前記完全混合リアクタに隣接しており、固定された培地は、各充填リアクタの内側に固定されている、４つ以上の充填層リアクタと、
    （ｅ）前記リアクタからの前記処理された有機材料を堆積させるために、最終充填層リアクタに操作可能に接続され、充填層リアクタは、少なくとも第４の充填層リアクタである容器と、を有する格納系を備える、多フェーズバイオリアクタ。
29. 前記完全混合リアクタ、浄化及び充填層リアクタが、連続無瞬断管内に形成される、請求項２８に記載のリアクタ。
30. 前記バイオリアクタがさらに、最終充填層リアクタに接続された低温殺菌装置を備える、請求項２８に記載の多フェーズバイオリアクタ。
31. さらに前記低温殺菌装置に接続された濃縮装置を備え、処理有機材料の前記堆積のための前記容器への出口を有する、請求項２０に記載の多フェーズバイオリアクタ。
32. 前記バイオリアクタが、さらに
    （ａ）前記格納系に操作可能に連結された一組の系制御部と、
    （ｂ）前記格納系に操作可能に連結された一組の系センサと、
    （ｃ）前記一組の系センサから導出された一組のフェーズデータの組と、
    （ｄ）一組のフェーズプロファイルと、を備える、請求項２８に記載の多フェーズバイオリアクタ。
33. 約１５日未満で微生物産生物を生産するために十分な条件下で、有機材料及び作動流体を、請求項２８に記載のバイオリアクタに適用することを含む、有機材料から前記微生物産生物を生産するための方法。
34. 前記微生物産生物が、土壌添加剤又は改良剤である、請求項３２に記載の方法。
35. 請求項６、３１又は３３に記載の処理により得られた土壌改良剤。
36. 以下の特徴を有する、土壌改良剤：
    （ａ）約７．５〜８のｐＨを有する、
    （ｂ）約１５０ｍｇ／Ｌ未満のＣＯＤ範囲、
    （ｃ）約６００μＳ〜１４００μＳの伝導度範囲、
    （ｄ）白金：コバルト（ｐｔ／ｃｏ）スケールにおいて、約５００ｐｔ／ｃｏ単位〜約７００ｐｔ／ｃｏ単位の間の透明な琥珀色、
    （ｅ）シントロファス属（Syntrophus）、デスルフォビブリオ属（Desulfovibrio）、シンビオバクテリア属（Symbiobacteria）、ゲオルグフューシャ属（Georgfuschia）、サウエラ属（Thauera）、ニトロソモナス属（Nitrosomonas）、ベリリネア属（Bellilinea）、スルフリタレア属（Sulfuritalea）、及び、オーウェンウィークシア属（Owenweeksia）を含む、
    （ｆ）１ｍＬ当たり１０^７個の微生物を超えるバイオマスを有する、
    （ｇ）約１０〜６０ｎｇ／ｍＬのDNAを含有する、
    （ｈ）少なくとも８種類の微生物種を含む。
37. 前記土壌改良剤が、１回だけ出現する、少なくとも２０種の微生物種をさらに含む、請求項３３に記載の土壌改良剤。

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