JP2014533606A - 液体を処理するための容器、一続きの容器、および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、好ましくは、液体を生物学的に処理する方法、およびこの点において適用可能な装置に関する。本発明によるプロセスおよび方法は、好ましくは、水などの液体の生物学的処理のためのシステムであって、容器内に生成されたガスが周囲に漏出することを防止するために閉鎖型容器を備える、システムに関する。容器は、好ましくは、容器内に生成されたガスの再循環、および一部の態様では外部供給源からのガスの追加を含むことができる。本発明は、加えて、複数の直列連結された容器に関する。

Description

本発明は、好ましくは、液体を生物学的に処理する方法およびこの点において適用可能な装置に関する。本発明によるプロセスおよび装置は、好ましくは、水などの液体の生物学的処理のためのシステムであって、容器内に生成されたガスが周囲に漏出することを防止するために閉鎖型容器を備える、システムに関する。容器は、好ましくは、容器内に生成されたガスの再循環と、一部の態様では外部供給源からのガスの追加を含む。本発明は、加えて、複数の直列連結された容器に関する。

現在、液体を処理することへの需要が高まっている。処理は、しばしば、汚水、半液体肥料などの液体の生物学的処理を含む。たとえば特許文献１に提示されるように、液体の生物学的処理のための方法を最適化することに対してさまざまな試みがなされている。

特許文献１は、生物学的処理プロセスの効率性を向上させる試みを開示している。開示されたプロセスは、ガスの追加を用いて容器の内側に混合を発生させることによる内部流の発生を伴って、開放端部型容器内で起こる。ここで開示されたプロセスおよび装置は、より効率的な生物学的処理プロセスへの一歩として考えられているが、このプロセスは、いくつかの重要な欠点を依然として有すると認識され得る。

特許文献２は、汚水の成分を固体に変換することによって汚水を連続的に精製するための生物学的リアクタプロセスを開示しており、この固体は、保持可能な生物学的触媒および新規のリアクタを用いて容易に分離することができる。リアクタは、反応容器と、両方の端部において開かれ、容器の底部上に装着された少なくとも１本の循環チューブとを備える。反応容器の内側には、循環流が、生物担体床と共に確立される。しかし、汚水の生物担体への露出は、床の構造により限定されることが見出されており、また、リアクタの内側には、全くまたは限定された流れしか発生しないゾーンが生み出されることが見出されている。

特許文献３は、比較的高い濃度の脂質化合物を用いた（汚）水の高速の嫌気性処理のための装置を開示している。容器内では、流入液が上部から供給され、容器には、底部のところに分離段が装備されている。リアクタの内容物は、リアクタ上でのガスリフトループおよび液体循環の組合わされた作用によって完全に混合される。ガスリフトは、「自然のガスリフト」と呼ばれ、ガスをコンプレッサまたはポンプから送り込むことなく内部の生物ガスの生成によって実現される。しかし、システムは、作動が遅く、したがって効果性に欠けることが見出されている。

知られているシステムにおける欠点の１つは、酸素などのガス、および依然として相対的に高くそれによってコストを象徴する、システムを駆動させるために必要とされるエネルギーの消費である。加えて、システムからの脱ガスもまた、環境学的問題を象徴し得る。

故に、水などの液体の生物学的処理のための改良された方法およびシステムが有利であり、特に、より効率的でおよび／または信頼の高い方法およびシステムが有利である。

国際公開第９６０３３５１号パンフレット 米国出願公開第２００２／０１８５４１８ Ａ１号明細書 国際公開第２００７／０５８８５７号パンフレット

本発明のさらなる目的は、従来技術に対する代替策を提供することである。

特に、従来技術の上記で述べた問題を解決する方法およびシステムを提供することが本発明の目的として認識され得る。

したがって、上記で説明した目的およびいくつかの他の目的は、水などの液体の生物学的処理のためのシステムであって、容器内に生成されたガスが周囲に漏出することを防止するために閉鎖型容器を備え、容器が、
−底部、１つまたは複数の側壁、および上部と、
−容器内に配置された第１の入口および第１の出口と、
−容器内に配置された少なくとも１つの縦方向に配向されたチューブであって、前記チューブの下側端部が、容器の底部の上方に持ち上げられる、チューブとを備え、さらに、チューブを通る、容器の液体およびマイクロフィルム担体の循環流を生み出すための手段を有する、システムを提供することによって本発明の第１の態様において得られるよう意図される。

循環流を生み出すための手段は、好ましくは、縦方向に配置されたチューブを通って上昇する、たとえば空気／酸素のガスの調整可能な供給部である第１のガス供給部を備えることができる。

循環流を生み出すための手段と組み合わせたチューブが、本明細書ではエアリフトと称されるものの少なくとも一部を形成するという意味において、循環流を生み出すための手段が通常、縦方向に配置されたチューブと相互作用することに留意されたい。

本文脈では、用語のいくつかは、当業者には一般的であるように使用される。しかし、これらの用語のいくつかは以下で詳述される。

閉鎖型容器は、好ましくは、流体がそこを通って容器に加えられ、容器から取り出される入口および出口を有し、入口および出口を除いて流体密封の筺体を画定する容器を意味するために使用される。閉鎖型容器とは対照的に、好ましくは、底部を有するが上側端部の蓋を有さないチューブによって構成された開放端部型容器が考えられる。

縦方向に配向されたチューブは、好ましくは、長手方向の延長部を有し、使用時には重力の方向に平行であるチューブを意味するために使用される。円筒形状のチューブの場合、長手方向の延長部は、チューブの対称軸である。チューブおよび管状形状という用語は、円形の断面を有する円筒状本体を意味するだけでなく、正方形の形状、三角形または略多角形の形状などの他の断面を有する管状本体も含んで、幅広い文脈で解釈されるものとすることに留意されたい。チューブは、好ましくは、流体に対して非浸透性である材料から作製される。

縦方向に配向される、および、縦方向に配置される、は、本明細書では交換可能に使用される。

循環流は、好ましくは、たとえば縦方向に配向されたチューブの周りを、流体がチューブの内部でチューブを通り抜ける場合のやり方で進む流れを意味するために使用される。

マイクロフィルム担体は、好ましくは、マイクロフィルムがその上に形成され得る表面を有する要素を意味するために使用され、このマイクロフィルムは、処理プロセスにおいて主要な役割を果たし、好ましくは微生物によって形成される。

エアリフトは、好ましくは、本明細書に開示するように、縦方向に配向されたチューブおよびチューブの端部に配置されたガス供給部の組み合わせを意味するために使用される。

本明細書で使用される直径は、たとえば、断面のサイズを定量化するための従来のような意味で使用され、断面が円形から外れる場合は、示される直径は、等価直径である：Ｄ＝４×面積／周囲の長さ。

停滞液体領域内に流れを生み出すとは、好ましくは、流れが生み出されていない場合に停滞流を有する領域になるであろう容器の領域内に、流れが生み出されることを意味するために使用される。

液体は、好ましくは、液相の物質を意味するために使用される。液体は、好ましい実施形態の多くでは、栄養素で汚染された水、一般的な汚水またはそのようなものなどの水である。

本発明によれば、空気、酸素富化空気、または純酸素の形態の酸素が加えられ、再循環される閉鎖型容器は、好ましくは、好気性独立栄養プロセスである硝化プロセスなどの、好気性微生物プロセスのために使用されるものである。プロセスにおいて生成されたガスの再循環を伴う閉鎖型容器は、好ましくは、無酸素／嫌気性、すなわち大気酸素不在に保たれるものである。このリアクタ内のプロセスは通常、脱硝プロセスである。

第２の態様では、本発明は、水などの液体の生物学的処理のためのシステムであって、好ましくは第１の態様によるシステムであり、第１の入口および第１の出口が互いに連結され、容器内に生成されたガスおよび／またはガス供給源から供給されたガスを再循環させるための再循環ループを形成する、システムに関する。

第３の態様では、本発明は、水などの液体の生物学的処理のためのシステムであって、通常は異なる精製技術で液体を処理するための複数の閉鎖型容器を備え、容器は、好ましくは、本発明の第１の態様による容器である、システムに関する。容器は、好ましくは、下流側容器の入口が上流側容器の出口に連結されるように直列連結され、それによって出口を通って前記上流側容器を離れた液体が、前記下流型容器内にその入口を通って入ることを可能にする。最も上流側の容器は通常、処理されるべき液体の供給源に連結され、最も下流側の容器は通常、タンクなどの堆積場所に連結され、または処理された液体に対する通常の方法で取り扱われる。

本発明の第３の態様によるシステムの一部の好ましい実施形態では、第１のいくつかの容器内の各々の容器の第１の入口および第１の出口は、第１のいくつかの容器の各々内に生成されたガスが再循環されて同じ容器に戻されるように連結され、この場合、第２のいくつかのものの第１の入口、それぞれ第１の出口は、第２のいくつかの容器内に生成されたガスが一緒に混合され、第２のいくつかの容器の容器に分散されるように連結される。

第４の態様では、本発明は、液体の処理のための方法であって、好ましくは、上記の３つの態様によるシステムを利用する方法に関する。第４の態様による方法では、未処理の液体が、マイクロフィルムがその上で成長するマイクロフィルム担体を含む容器内に導かれ、前記マイクロフィルムは、液体内に含まれた汚染物の意図された分解を発生させ、その方法の間、液体およびマイクロフィルム担体の循環流が、マイクロフィルム担体の濃縮が発生する濃縮された流れを有する領域を有して、容器内に生み出される。

通常、および好ましくは、第４の態様による方法は、好ましくは、容器内の生物学的プロセスによって生み出されたガスおよび／または容器に加えられたガスを再循環させることを含む。

本発明のさらなる実施形態は、以下において、また添付の図および特許請求の範囲において提示される。

本発明の第１、第２、第３、および第４の態様は各々、他の態様のいずれのものと組み合わせられてもよい。本発明のこれらおよび他の態様は、これ以後説明する実施形態を参照して明らかになり、また解明されるであろう。

本発明、および特にその好ましい実施形態が、次に、添付の図を参照してさらに詳細に開示される。

本発明の第１の実施形態による単一の容器を備える、水などの液体の生物学的処理のためのシステムの概略的な断面側面図である。図１に示す容器に類似しており、単一の縦方向に配置されたチューブを備える。 本発明の第２の実施形態による、（図示する４つなどの）複数の直列連結された容器を備える、水などの液体の生物学的処理のためのシステムの概略的な断面側面図である。 第２のガス供給部と組み合わせた第１のガス供給部によって容器内に生成された流れパターンを有する、図１に示す容器の概略図である。 エアリフト（複数可）を備えた容器の各々の好ましい実施形態の概略図であり、この図は、明確にするためだけにエアリフトの縦方向に配置されたチューブのみが示されている状態で容器を上方から示す。 エアリフト（複数可）を備えた容器の各々の好ましい実施形態の概略図であり、この図は、明確にするためだけにエアリフトの縦方向に配置されたチューブのみが示されている状態で容器を上方から示す。４本のチューブが、容器の内部に配置される。 エアリフト（複数可）を備えた容器の各々の好ましい実施形態の概略図であり、この図は、明確にするためだけにエアリフトの縦方向に配置されたチューブのみが示されている状態で容器を上方から示す。１３本のチューブが容器の内部に配置される。 エアリフト（複数可）を備えた容器の各々の好ましい実施形態の概略図であり、この図は、明確にするためだけにエアリフトの縦方向に配置されたチューブのみが示されている状態で容器を上方から示す。２本のチューブが、２本のチューブおよび円筒形状の容器の共通の中心を有して同心配置される。 いくつかのエアリフトが、矩形の断面を有する容器の内側で、等しい距離をその間に有して分散されている、容器の好ましい実施形態の概略図であり、この図は、明確にするためだけに縦方向に配置されたチューブのみが示されている状態で容器を上方から示す。 本発明によるシステムの好ましい実施形態のさらなる詳細の概略的な断面側面図である。

図１を参照すれば、本発明による、水などの液体の生物学的処理のためのシステムが開示される。システムは、閉鎖型容器２を備える。容器の内側には、処理される液体が、本明細書にその内容が組み込まれる特許文献１の図２〜１３に開示されたようなバイオフィルム担体と共に存在している。バイオフィルム担体は、好ましくは、粒子の全体表面を増大させるための外方向に開いた細胞構造を有する要素であり、ならびに／またはバイオフィルム担体は、無機物の穀物様構造を有する要素であり、またはゴルフボール上の模様のような洞窟様の表面構造を有する。

液体の処理中、ガスが生成されることがあり、容器２は、ガスおよび／または液体が容器２から漏出することを防止する方法で閉じられ、したがって容器内に生成されたガスが非意図的に周囲に漏出することを防止する。容器２は、底部Ｂ、１つまたは複数の側壁ＳＷ、および上部Ｔを備える。図１に示すように、容器は、好ましくは、円筒形状の側壁、ディスク形状の底部および上部を備えた管状形状のものである。しかし、管状形状はまた、多角形の形状、または矩形の形状のものでもよい。側壁、底部、側壁および上部は、流体密封材料から作製され、互いに一体的に作製されない場合は、流体密封式に互いに取り付けられる。

システムはまた、容器２内に配置された第１の入口２０および第１の出口１８も備える。図１に示すように、第１の入口２０および第１の出口１８は、互いに連結され、容器内に生成されたガスを再循環させるための再循環ループを形成する。連結は、適切な配管および継手によって実現され、図１内の線は、そのような管および継手を概略的に表している。再循環は、図１において番号２２によって示されるブロワによって支援され得る。

システムが実施することができるプロセスの一部は、有利には、空気、酸素、窒素などのガスの追加によって支援されてよく、またはその追加を必要とし得る。これを達成するために、ガスストリ−ムがガス供給源（図示せず）から容器に供給され得る。ガスストリームは、この目的専用の入口を介して供給されてよく、またはガスストリームは、再循環ストリームに混合されて、入口２０を介して容器２内に入ってもよい。

第１の入口２０を通るガス入口が、容器内に気泡を生成する第１のガス供給部８に与えられ、この気泡は、縦方向に配置されたチューブ６の内側で、容器内に含まれた液体内で上方向に上昇する。縦方向に配置されたチューブ６は、図に示す好ましい実施形態では、円筒形状のものであるが、縦方向に配置されたチューブ６は、正方形、三角形、または略多角形などの他の断面を有することができる。

この上方向に進む動作は、液体の内部再循環である循環流を発生させ、このとき縦方向に配置されたチューブ６の内側では上方向に進む動作、縦方向に配置されたチューブ６の外側では下方向の進む動作である。図１では、この循環流は、Ｆで標識された矢印によって示される。

図に示すように、第１のガス供給部８は、容器２の内部の、縦方向に配置されたチューブ６の下側端部に配置される。縦方向に配置されたチューブ６および第１のガス供給部８の組み合わせは、エアリフトと称される。作動においては、液体およびマイクロフィルム担体の循環流が、マイクロフィルム担体の濃縮が発生する濃縮された流れを有する領域を有して、エアリフトによって容器内に生み出される。この濃縮された流れは通常、縦方向に配置されたチューブ６内にある。

第１のガス供給部８が縦方向に配置されたチューブ６の下側端部に配置されることは、多くの好ましい実施形態では、ガスが、チューブ６内のその下側端部に設けられた開口部を通ってチューブ６内に入ることを意味する。下側端部とは、好ましくは、開口部が、チューブの端部からチューブの１直径以内、たとえば１／２直径以内、好ましくは１／４直径以内離して配置されることを意味する。

開口部は、好ましくは、チューブの１つまたは複数の水平に進行する周囲内に均等に（その間に等しい距離を有して）分散される。こうして、開口部は、各々の列が単一の水平面と整合される１つまたは複数の列で分散されると認識され得る。

あるいは、または組み合わせて、容器は、第２のガス供給部１６を備え、この第２のガス供給部１６は、好ましくは、大気空気または酸素を、滞留液体領域内に流れを生み出すために容器の底部に、好ましくは容器の側壁の近傍の底部近くに供給する。

好ましい実施形態では、また本明細書において開示するように、第１のガス供給部８は、容器内に生成されたガスを第１の入口２０を介して受け入れ、それによって再循環が実現される。再循環は、ブロワ２２によって支援される。第２のガス供給部１６もまた、容器内に生成されたガスを第１の入口２０を介して受け入れる。こうして第２のガス供給部１６は、好ましくは再循環に関与する。入口および出口という用語は、幅広い文脈で、たとえば、２つまたはそれ以上の連結部（図１に示すように、１つは第２のガス供給部１６用、１つは第１のガス供給部８用）が入口を形成することができると解釈されるべきであることに留意されたい。同様に、出口も、幅広い文脈で解釈されなければならない。さらに、ガス供給源からの空気、酸素、または酸素富化空気などのガスが、再循環ガスに混合されてよく、ならびに／または供給源からのガスが、再循環ガスの代わりに第１または第２のガス供給部に供給されてもよい。

上記で示したように、容器２は、容器２の内側に配置された少なくとも１本の縦方向に配向されたチューブ６であって、前記チューブ６の下側端部が、容器２の底部の上方に持ち上げられる、チューブ６を備え、さらに、チューブを通る、容器内に含まれた液体およびマイクロフィルム担体の循環流を生み出すための手段８（第１のガス供給部８）を有する。

第１のガス供給部８および第２のガス供給部１６は、好ましくは、ガスを流入させるための入口連結部を備え、ガスを流出させることを可能にする開口部を有する輪環形状のチューブである。第１のガス供給部８では、ガスがそこを通って流れる開口部は、気泡を縦方向に配置されたチューブ６内へと方向付ける。第２のガス供給部１６の開口部は、ガスを下方向に方向付ける。あるいは、または組み合わせて、第２のガス供給部１６は、ノズルを備えた管の形態でもよい。

容器２は、好ましくは、ディスク形状の底部および上部、側壁であり、底部、側壁および上部は、流体密封材料から作製され、互いに一体的に作製されない場合は流体密封式に互いに取り付けられる。容器２は、好ましくは、たとえば容器２内に生成されたガスおよび／または容器２内に導入されたガスである排気の収集、および過圧解放２４を想定して装備された気密の上部を備える。

バイオフィルム担体１０が容器から離れることを回避するために、容器は、通常は容器２の出口および／または入口に配置されたフィルタ要素の形態の、容器内にバイオフィルム担体１０を拘束する区別手段を備える。

縦方向に配置されたチューブ６は、好ましくは、チューブ６に向かうおよびチューブ６を通って上昇する液体および担体の流れを調整するために、容器の底部の上方に距離を離して調整可能に持ち上げられる。通常、縦方向に配置されたチューブ６は、容器２の中心内に配置される。

あるいは、容器は、容器の底部領域の上方で分散されたいくつかの縦方向に配置されたチューブ６を備える。

システムは、さらに、液体入口４および液体出口１２を備える。処理されるべき水または他の液体は、入口を通って容器２内に流れ、液体出口１２を通って容器２から流出する。数多くの好ましい処理プロセスでは、処理は、液体入口４および液体出口１２を通って容器を出入りする液体の一定の流れを用いて実施される。しかし、システムはまた、液体のバッチ処理に適用されてもよい。

第２のガス供給部１６と組み合わせた第１のガス供給部８によって容器内に生成された流れパターンを有する、図１に示す容器を示す図３に参照がなされる。上記で概説したように、第１のガス供給部８の気泡は、エアリフトによって液体およびマイクロフィルム担体の循環流を容器１内に生み出す。循環流は、マイクロフィルム担体の濃縮（単位量当たりの担体の数）が中で起こる領域を有する。この流れ領域は通常、縦方向に配置されたチューブ６内にある。図３では、この循環流は、Ｆ_１で標識され、第１の循環流と称され得る。

第２のガス供給部１６もまた、第１の循環流Ｆ_１とは別個である循環流を生み出す。図３では、この第２の循環流は、Ｆ_２で標識され、第２の空気供給部を通って導入された気泡によって生み出される。気泡上に作用する浮力が、気泡を容器１の上側端部に向かって移動させ、気泡が滞留液体領域内に、好ましくは容器１の側壁の近傍の底部近くに導入されるとき、気泡は、容器１の側壁の近傍で上昇することになる。気泡が容器１内の液体を通って上昇するとき、これらは、液体およびマイクロフィルム担体上に作用して、気泡の通路の後に液体およびマイクロフィルム担体の流れを生み出す。同様に、チューブ６を通って上昇する気泡は、チューブ６を上方向に通る流れを生み出す。

したがって、チューブ６を通る上方向に向けられた流れおよび容器の壁の近傍の上方向に向けられた流れは、これらが容器の閉鎖された上側部分（容器１の上部）に近付いたときに、互いに向かってそらされ、２つの流れの間の相互作用の結果、流れは１８０度転換し、底部に向かって流れる。底部内では、流れは、容器の壁に向かう流れと、チューブ６内に進む流れとに分割される。

２つの流れが一緒に流れる領域２５内では、２つの流れは１つの流れに混合され得ることが留意される。容器１は、通常円筒形状のものであり、第１および第２の空気供給部８、１６は、円形の円周に沿ってほぼ均一に気泡を分散する。したがって、全体的に見ると、２つの楕円状の輪環形状の流れパターンＦ_１、Ｆ_２が、生み出される。

２つの楕円状の輪環形状の流れパターンＦ_１、Ｆ_２の寸法および流れの速度は、とりわけ、第１および第２の供給部８、１６を通って導入される空気（または全体的にはガス）の量によって制御され得る。好ましい実施形態では、以下が、所望の結果を生み出すために示されている。

空気供給部８、１６に流れる空気すべては、供給部を介して好ましくは同時に容器内に進み、それによって、第１および第２の循環流（Ｆ_１、Ｆ_２）が共存することが留意される。さらに、第１の空気供給部８および第２の空気供給部１６に流れる空気（または全体的にはガス）の量が、ほぼ等しいことがしばしば好ましい。これは、たとえば、単一の第１の空気供給部８および単一の第２の空気供給部１６が容器２内に存在し、第１の空気供給部８が５０Ｎｍ３／時を受け入れる場合、第２の空気供給部もまた５０Ｎｍ／時を受け入れることを意味する。２つ以上の第１の空気供給部８が単一の容器２内に存在し、単一の第２の空気供給部１６が存在する場合、第１の空気供給部８への空気の総量は、ここでも第２の空気供給部１６の量に等しく、第１の空気供給部８への空気の総量は、第１の空気供給部８のすべての中で均等に分散される。

しかし、第１および／または第２の空気供給部８、１６を間欠的に、たとえば交互に作動させ、それによって、第１の循環流（Ｆ_１）および第２の循環流（Ｆ_２）の存在が交互になり得ることが好ましい場合もある。

図６は、本発明に関するさらなる詳細を概略的に示している。ここでも２は容器を示し、６は縦方向に配置されたチューブを示す。第１の空気供給部８は、縦方向に配置されたチューブ６の下側端部を取り囲んでいる正方形の形状の断面を有する空洞２８として具体化される。開口部が、縦方向に配置されたチューブ６の下側端部にある空洞２８内に向けて、縦方向に配置されたもの６の壁内に設けられる。さらに、第１の入口２０は、空気または全体的にはガスを、容器内の圧力に対して相対的に上昇した圧力で空洞２８内に供給し、それによって空気は空洞２８内で分散し、縦方向に配置されたチューブ６の壁内の開口部を通って流出して容器内に含まれた液体に入る。ガスは、水平方向に開口部から流出する。

図６でも示すように、第２の空気供給部１６は、空気または全体的にガスを受け入れ、空気は、第２の空気供給部１６から、２７で標識された矢印によって示すような下方向に流出する。第２の空気供給部は、コーナーから離して図６に示すように、容器２のコーナーに配置された輪環形状のチューブとして形成される。第２の空気供給部から出た流れは、容器２のコーナーに向かって方向付けられる。図６に示す寸法は縮尺比通りではないこと、および、たとえば、第２の空気供給部１６の輪環形状のチューブの直径が、容器２の全体寸法に対して図６に示すものより相対的に小さいことが留意される。

本発明の別の態様では、システムは、図２に示すような異なる精製技術による液体の処理のための複数の閉鎖型容器２を備える。

容器２は、好ましくは、また通常では、たとえば図１を参照して本明細書において開示するような容器である。図２に示すように、容器は、下流側容器の入口４が上流側容器の出口１２に連結されるように直列連結され、それによって、液体出口を通って前記上流側容器を離れた液体が、前記下流側容器内にその入口を通って入ることを可能にする。

容器２内に生成されたガスおよび任意選択でさらに加えられたガスの再循環もまた、直列連結された容器２のシステム内で適用される。

図２に示す構成は、後に硝化が続く脱硝に向けて設計されている。脱硝は、図２ではＩで標識された第１の容器内で実施される。この容器は、第１の出口１８から第１の入口２０に再循環されたガスが、容器２（Ｉで標識された容器）内に生成された唯一のガスであるように構成される。脱硝が実施された後、液体は液体出口１２から流出して入口４を通って下流側の容器ＩＩ内に入る。容器ＩＩを通り抜けた後、液体は容器ＩＩＩ内に流れ、最終的には容器ＩＶに入る。最も上流側の容器は通常、処理されるべき液体の供給源に連結され、最も下流側の容器は通常、タンクなどの堆積場所に連結され、または処理された液体に対する通常のやり方で取り扱われる。

３つの容器ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶは、共通のブロワに連結された第１の出口１８によって提供された共通の再循環システムを有し、この共通のブロワは、ガスを３つの容器ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶのすべての３つの第１の入口、それによって第１および第２の空気供給部１６、８に供給する。３つの容器ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ内で実施されるプロセスは、主に、酸素を必要とする硝化プロセスなどの好気性プロセスである。酸素または酸素富化空気１４などのガスが、容器２（すなわち容器ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶ）内に生成されたガスに加えられる。これはブロワに至る矢印標識されたガス入口によって図２において示されている。

しかし、たとえば、容器内の液体に加えられる酸素の量を最適にするために、望まれる場合、３つの容器２、すなわちＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ各々が、それ独自の再循環システムおよびそれ独自のガス供給部を有してよいことが想定される。

さらに、図２に示す容器の数は、脱硝プロセス用の１つの容器２および硝化プロセス用の３つで例示されている。処理の必要性に応じて、これらの数は個々に変更することができる。加えて、本発明は、他の処理プロセスが、本明細書において提示する開示と並行して実施されることを妨げない。

図４ａ〜ｄは、エアリフトを備えた容器２の好ましい実施形態を各々示しており、図の各々は、明確にするためだけにエアリフトのチューブ６のみが示されている状態で容器を上方から示している。システムの他の詳細が、たとえば図１および６に関連して以下で開示されるように構成されてよく、すなわち、特に、第２の空気供給部１６が、容器２の側壁と容器２の底部の間の交差部に配置される。以下から明白になるように、本発明によるシステムは、複数のエアリフトを備えることができ、エアリフトは、各々が第１の供給部８を備えた複数の縦方向に配置されたチューブ６である。しかし、容器２のコーナ（複数可）に、すなわち容器２の側壁（複数可）と容器２の底部の間の交差部に配置された１つだけの第２の空気供給部１８を有することが通常好ましい。

図４ａに示す実施形態は、図１に示す容器に類似しており、単一の縦方向に配置されたチューブ６を備える。チューブ６は、円筒形状の容器２と同軸に配置される。

図４ｂに示す実施形態では、４本のチューブ６が、容器２の内部に配置される。４本のチューブは、（点線によって示す）円上の中心が、容器２の断面と同心である状態で分散される。さらに、チューブは、中心の２つの隣り合うチューブ６と容器２の中心の間の角度として測定された９０°で角度を付けて離間される。

図４ｃに示す実施形態では、１３本のチューブ６が、容器２の内部に配置される。１本のチューブ６が、容器２の中心内に配置され、残りの１２本は、（点線によって示す）２つの同心円の周囲に沿って分散され、この２つの円は、円筒形状の容器２と共通の中心を共有し、それによってチューブ６の２つの層を画定している。各々の層のチューブは、角度を均等にして分散され、すなわち、８本のチューブ６を有する最も外側の層内では、これらは４５°の角度で分散され、４本のチューブ２を備えた層内では、９０°で分散される。

図４ｄの実施形態では、２本のチューブ６が、２本のチューブ６および円筒形状の容器２の共通の中心を有して同心配置される。

図５は、いくつかの（３３の）エアリフトが、矩形の断面を有する容器の内側で、等しい距離をその間に有して分散されている、容器の好ましい実施形態を概略的に示している。ここでもエアリフトのチューブ６のみが、容器２内に示されている。図６でも明らかであるように、チューブ６は互い違いにされた層内に配置される。

本発明は、特有の実施形態に関連して説明されてきたが、これは、いかなる方法でも、提示された例に限定されるものと解釈されるべきではない。本発明の範囲は、添付の請求項のセットによって設定される。特許請求の範囲の文脈において、「備えている」または「備える」という用語は、他の可能な要素またはステップを排除しない。また、「１つ」などの参照の言及は、複数を排除すると解釈されるべきではない。図に示した要素に関する特許請求の範囲における参照記号の使用もまた、本発明の範囲を限定すると解釈されないものとする。さらに、異なる請求項で述べた個々の特性は、場合によって有利に組み合わせられてよく、異なる請求項内のこれらの特性の言及は、特性の組み合わせが可能でなく、有利でないことを排除しない。

Claims (24)

1. 水などの液体の生物学的処理のためのシステムであって、容器内に生成されたガスが周囲に漏出することを防止するために閉鎖型容器（２）を備え、前記容器が、
   底部、１つまたは複数の側壁、および上部と、
   前記容器内に配置された第１の入口（２０）および第１の出口（１８）と、
   前記容器（２）内に配置された少なくとも１本の縦方向に配向されたチューブ（６）であって、前記チューブの下側端部が、前記容器（２）の前記底部の上方に持ち上げられる、チューブ（６）と、
   前記チューブ（６）の前記下側端部に配置された第１のガス供給部（８）を備え、前記チューブの前記下側端部にある前記チューブ内に設けられた開口部を通って前記チューブ（６）内に入る気泡を生成する手段（８）であって、前記気泡が、前記縦方向に配向されたチューブを通って上方向に上昇する液体およびマイクロフィルム担体の第１の循環流（Ｆ_１）を生み出すために前記チューブ（６）の内側で上方向に持ち上がる、手段（８）と、
   前記容器の前記１つまたは複数の側壁と、前記容器の前記底部との間の交差部に配置された、気泡の導入のための、したがって前記容器の前記１つまたは複数の側壁の近傍に、前記容器の上側端部に向かう液体およびマイクロフィルム担体の第２の循環流（Ｆ_２）を生み出すための第２のガス供給部（１６）とを備え、
   前記チューブ（６）を通る前記上方向に向けられた第１の循環流（Ｆ_１）および前記容器の前記壁の近傍の、前記上方向に向けられた第２の循環流（Ｆ_２）が、これらが前記容器の前記上部に近付いたときに、互いに向かってそれ、前記２つの流れ間の相互作用の結果、前記流れは１８０°転換し、前記容器の前記底部に向かって流れ、
   前記容器の前記底部においては、前記流れは、前記容器の前記壁に向かう流れと、前記チューブ内に進む流れとに分割され、それにより、２つの別個の第１および第２の循環流（Ｆ_１、Ｆ_２）が確立される、システム。
2. 前記容器が、円筒形状の側壁、ディスク形状の底部および上部を備えた管状形状のものであり、側壁、底部、側壁および上部は、流体密封材料から作製され、一体的に作製されない場合は流体密封式に互いに取り付けられる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記容器が、排気ガス収集および過圧解放（２４）を想定して装備された気密上部を備える、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記容器が、通常は前記容器の入口および／または出口に配置されたフィルタ要素の形態の、前記容器内に前記バイオフィルム担体（１０）を拘束する区別手段を備える、請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
5. 前記第２のガス供給部（１６）が、大気空気、酸素および／または前記容器（２）内に生成されたガスを、停滞液体領域内に流れを生み出すために前記容器の前記底部に、好ましくは前記容器の前記側壁の近傍の底部に供給し、前記第２のガス供給部（１６）が、好ましくは、前記第１の入口を介してガスを受け入れる、請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
6. 前記縦方向に配向されたチューブ（６）が、前記チューブ（６）に向かうおよび前記チューブ（６）を通って上昇する液体および担体の前記流れを調整するために、前記容器の前記底部の上方に距離を離して調整可能に持ち上げられる、請求項１から５のいずれかに記載のシステム。
7. 前記第１のガス供給部（８）が、前記縦方向に配向されたチューブ（６）を通って上昇する、たとえば空気／酸素などのガスの調整可能な供給部であり、前記第１のガス供給部（８）は、好ましくは、前記第１の入口（２０）を介してガスを受け入れる、請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
8. 前記第１のガス供給部（８）が、前記容器（２）の内部の、前記縦方向に配向されたチューブ（６）の前記下側端部に配置される、請求項７に記載のシステム。
9. 前記縦方向に配向されたチューブ（６）が、前記容器（２）の中心に配置される、請求項１から８のいずれかに記載のシステム。
10. 前記システムが、前記容器の前記底部領域の上方で分散されたいくつかの縦方向に配向されたチューブ（６）を備える、請求項１から９のいずれかに記載のシステム。
11. 前記縦方向に配向されたチューブ（６）が、円筒形状のものである、請求項１から１０のいずれかに記載のシステム。
12. 前記システムが、処理されるべき液体がそこを通って前記容器（２）内に供給される液体入口（４）と、処理された液体がそこを通って前記容器（２）を離れる液体出口（１２）とを備える、請求項１から１１のいずれかに記載のシステム。
13. 前記第１の入口（２０）および前記第１の出口（１８）が、互いに連結され、前記容器内に生成されたガスおよび／またはガス供給源から供給されたガスを再循環させるための再循環ループを形成し、好ましくは、前記第１の出口１８はまた、第２のガス供給部（１６）にも連結される、請求項１から１２のいずれかに記載のシステム。
14. 前記縦方向に配向されたチューブ（６）の前記下側端部と前記底部の間の距離が、前記縦方向に配向されたチューブ（６）の１直径を下回る、たとえば１／２直径を下回る、好ましくは１／４直径を下回るものである、請求項１から１３のいずれかに記載のシステム。
15. 前記システムが、前記容器（２）内に配置された、複数の、たとえば２、３、４、５、６、７、８本またはそれ以上の縦方向に配向されたチューブ（６）であって、前記チューブ（６）の前記下側端部が、前記容器（２）の前記底部の上方に持ち上げられる、チューブ（６）を備え、さらに、前記チューブ（６）の各々の前記下側端部に配置された第１の供給部（８）を備える、前記チューブの各々を通る、前記容器の液体およびマイクロフィルム担体の第１の循環流（Ｆ_１）を生み出すための手段（８）を備える、請求項１から１４のいずれかに記載のシステム。
16. 水などの液体の生物学的処理のためのシステムであって、通常は異なる精製技術で液体を処理するための複数の閉鎖型容器（２）を備え、前記容器は、請求項１から１５のいずれかに記載の容器であり、
    前記容器が、下流側容器の入口が上流側容器の出口に連結されるように直列連結され、それによって前記出口を通って前記上流側容器を離れた液体が、前記下流型容器内にその入口を通って入ることを可能にする、システム。
17. 第１のいくつかの容器（２）内の各々の容器の前記第１の入口および第１の出口が、前記第１のいくつかの容器の各々内に生成されたガスが再循環されて同じ容器に戻されるように連結され、第２のいくつかのものの前記第１の入口、それぞれ第１の出口は、前記第２のいくつかの容器（２）内に生成されたガスが一緒に混合され、前記第２のいくつかの容器（２）の容器に分散されるように連結される、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記バイオフィルム担体が、粒子の全体表面を増大させるための外方向に開いた細胞構造を有する要素である、請求項１６または１７のいずれかに記載のシステム。
19. 前記バイオフィルム担体が、無機物の穀物様構造を有する要素であり、またはゴルフボール上の模様のような洞窟様の表面構造を有する、請求項１６から１８のいずれかに記載のシステム。
20. 請求項１から１９までのいずれかに記載のシステムを利用する、液体の処理のための方法であって、未処理の液体が、マイクロフィルムがその上で成長するマイクロフィルム担体を含む容器（２）内に導かれ、前記マイクロフィルムは、前記液体に含まれた汚染物質の意図された分解を発生させ、前記方法の間、液体およびマイクロフィルム担体の第１および第２の循環流（Ｆ_１、Ｆ_２）が、前記マイクロフィルム担体の濃縮が起こる濃縮流を備えた領域を有して、前記容器内に生み出される、方法。
21. 前記第１および前記第２の循環流（Ｆ_１、Ｆ_２）が共存する、請求項２０に記載の方法。
22. 前記第１の循環流（Ｆ_１）および第２の循環流（Ｆ_２）の存在が交互である、請求項２０に記載の方法。
23. 方法は、前記容器（２）内に生物学的プロセスによって生み出されたガスおよび／または前記容器に加えられたガスを再循環させることを含む、請求項２０から２２のいずれかに記載の方法。
24. 前記容器の側壁における停滞液体内の流れが、ガスまたは空気／酸素を前記停滞液体の前記領域内に供給することによって生み出される、請求項２０から２３のいずれに記載の、液体の処理のための方法。