JP2023549588A - 好気性生物学的廃水処理反応器におけるプラグ流を最適化する方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、生物学的処理反応器における廃水の処理方法に関し、（ａ）反応器の底部に廃水流入物を導入すると同時に、反応器の最上部の操作水位で処理済み廃水流出物をデカントするステップと、（ｂ）曝気ステップと、（ｃ）バイオマスを沈降させる沈降ステップとを含み、ステップ（ａ）は、垂直プラグ流条件下で実施され、ステップ（ａ）中に、分配管を横切る流入廃水の均等な分配および／または反応器内のプラグ流の程度が監視され、最適以下の分配または最適以下のプラグ流の程度が検出されたときに、流入分配システムおよび／または流出デカンタシステムが、汚れおよび／または閉塞を除去することによって洗浄される。本発明はまた、液体流入システムおよび廃水の処理のためのそのような方法における使用のための設備に関する。【選択図】 図３

Description

［発明の分野］

本発明は、廃水処理の分野において、垂直プラグ流条件が方法の一部の中に最適化される生物学的処理反応器における廃水の処理方法に関する。本発明はまた、液体流入システムおよび廃水の処理のためのそのような方法における使用のための設備に関する。

［発明の背景］

廃水処理には通常、幾つかの過程がある。一次処理中に、重い固体は窪み（ｂａｓｉｎ）の底に沈降し、軽い油性物質は水の表面に蓄積する。重固体と軽質油は除去され、一次処理された廃水は更に処理される。このような更なる処理は、典型的には、廃水中の有機汚染物質をＭＯ－スラッジに変換し、リン酸塩および硝酸塩などの無機汚染物質を除去する微生物（ＭＯ）を用いた生物学的処理を含む。この生物学的方法は嫌気的にも好気的にも起こりうる。

廃水の好気性処理に広く適用されている方法は、「従来の活性汚泥」（ＣＡＳ）方法と呼ばれる。それは、「活性汚泥」とも呼ばれる精製バイオマスおよび廃水を含む生物学的処理反応器に導入される空気または酸素を含む。廃水は、たとえば、スクリーニングされ、任意に一次処理された汚水および／または産業廃水である。混合液懸濁固体（ＭＬＳＳ）はバイオマス含有フロックに成長し、これは典型的には「フロック」とも呼ばれる浮遊した綿状凝集体中に成長する。次の沈殿槽（通常は「最終清澄器」と呼ばれる）では、生物学的フロックが沈殿させられ、それによって浄化汚泥が処理水から分離される。沈殿した汚泥は「戻り活性汚泥」（ＲＡＳ）として生物学的方法にリサイクルされる。バイオマス成長中に処理反応器内のバイオマスを所望のレベルに維持するために、ＲＡＳの一部は「廃棄物活性汚泥」（ＷＡＳ）として定期的に廃棄される。ＣＡＳ方法は、並列または逐次処理列内の一つ又は複数のタンクを備える様々な構成で適用される。そのようなタンクは、たとえば、連続攪拌タンク反応器（ＣＳＴＲ）、シーケンスバッチ反応器（ＳＢＲ）またはプラグ流反応器、特に垂直プラグ流（ＶＰＦ）条件下のプラグ流反応器として操作することができる。

ＣＡＳ方法は広く使用されているが、重要な欠点は、そのフロック状構造のために活性汚泥の沈降特性が比較的低いことである。

廃水の広範な生物学的処理のための最新の方法とプロセスは、好気性粒状スラッジ（ＡＧＳ）を利用している。Ｃａｒｒｏｕｓｅｌ（登録商標）のような従来の好気性活性汚泥システムと比較して、酸化溝およびシーケンスバッチ反応器（ＳＢＲ）では、好気性バイオマスは活性汚泥と呼ばれる綿状の分散物質として存在し、主に０．２ｍｍ未満の粒子を含み、ＡＧＳでは、同じタイプのバイオマスが顆粒と呼ばれるより大きな凝集体を形成している。これらの顆粒は、０．２－５ｍｍの典型的な大きさを有し、優れた沈降特性を有する。これらの沈殿特性は重要であり、好気性生物学的処理後にバイオマス汚泥は沈殿により純水から分離される。ＡＧＳは活性汚泥よりも早く複数の因子を沈降させるので、必要とされる処理反応器は遥かにコンパクトであり、通常の溶液が使用する設置面積（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）の２５％しか必要としないことが多い。さらに、廃水処理のためのエネルギ消費は２分の１以下である。

現在最も適用されているＡＧＳ技術は、Ｒｏｙａｌ ＨａｓｋｏｎｉｎｇＤＨＶにより開発されたＮｅｒｅｄａ（登録商標）である。この技術は好気性粒状スラッジ垂直プラグ流反応器（ＡＧＳ－ＶＰＦ）を利用しており、この反応器では廃水が反応器の底部に供給され、同時に精製された廃水が最上部からデカントされる。これらの反応器では、未処理の廃水がデカントされた精製廃水を汚染することを防ぐために、廃水が上に流れている間に良好なプラグ流条件が達成されることが重要である。また、プラグ流のレベルは、未処理の廃水が放出されることなく、全反応器容積に関して各バッチを置換することができる廃水の量、いわゆる交換比（ＥＲ）を決定し、従って、プラグ流のレベルは、ＡＧＳ－ＶＰＦ反応器のコンパクト性を決定する重要なパラメータである。

好気性粒状スラッジを使用する生物学的廃水処理は、ＷＯ ２００４／０２４６３８に記載されている。国際公開第２００４／０２４６３８号には、有機汚染物質を含む廃水を処理する方法が開示されており、ここで、第１のステップにおいて、廃水は、微生物を含むスラッジ顆粒と接触させられ、第２のステップにおいて、酸素含有ガスが、スラッジ粒子に供給される。本方法は、スラッジ顆粒の沈降および有機汚染物質を減らした廃水の放出を含む第３のステップを更に含む。第２のステップ中、顆粒は流動状態にある。この方法は、有機汚染物質、窒素化合物及びりん酸塩を効果的に除去する。好ましくは、栄養枯渇廃水の少なくとも一部は、第１のステップにおける廃水の供給中に放出される。

ＣＡＳ－ＶＰＦ法のようにフロック状汚泥を使用する場合と、ＡＧＳ－ＶＰＦ法のように粒状汚泥を使用する場合のいずれにおいても、好気性汚泥を用いて垂直プラグ流条件下で生物学的廃水処理を行う場合には、以下のステップを含む。廃水流入物は反応器の底部に導入され、同時に処理された廃水流出物は反応器の最上部でデカントされる。垂直プラグ流条件下では、流入物の導入と流出物の回収が同時に実施される。このステップの後に、曝気ステップおよびバイオマスを沈降させる沈降ステップが続く。典型的には、方法はサイクルで実施され、沈殿ステップの後、廃水流入物の同時導入および廃水流出物のデカントステップ、曝気ステップおよび沈殿工程が繰り返される。曝気ステップは、窒素およびリン酸化合物の所望の除去目標に応じて、広範囲の曝気を行う期間、低いレベルの曝気を行う期間、混合する期間および断続的な曝気を行うかまたは曝気を行わない期間を含むことができる。

適切な垂直プラグ流条件を得るためには、反応器の底部を横切る廃水流入物を均等かつ十分に分配することに加えて、処理済み廃水流出物を反応器の最上部に均等かつ十分に分配されたデカンタを通して回収することが不可欠である。この中で、特に反応器底部での分配は重要であり、反応器底部表面を横切る廃水流入物の細かいメッシュと均等な分配を必要とする。この分配は、異なるタイプの分配システム（分配器とも呼ばれる）を使用して達成することができるが、そのような分配器のコストが高くないことが重要である。

しかしながら、そのような分配器は、廃水中の破片、粒子、グリース、繊維、拭き取り布等のために、また生物学的な汚れを通して、時間の経過とともに汚れる。このような汚れは、不均等な分配をもたらし、それゆえに、プラグ流のレベルを低下させ、その結果、ＡＧＳ－ＶＰＦ反応器又はＣＡＳ－ＶＰＦ反応器の処理能力を低下させる。

ＡＧＳ－ＶＰＦ及びＣＡＳ－ＶＰＦ ＰＦ反応器におけるプラグ流の減少に導く別の態様は、これらの反応器が反応器サイクル操作の一部において曝気されるので、空気が分配器内に伴出されるか、または蓄積され、結果として不均等な分配となる可能性があることである。

廃水分配器は、他のタイプの生物学的処理反応器、例えば、ＫＲ１０１９９５０００８０４６に記載されている嫌気性スラッジブランケット反応器にも使用される。これらの反応器は、特に反応器のサイズが制限される工業的用途に使用される。さらに重要なことは、廃水を分配するための要件は、垂直プラグ流供給を伴う好気性汚泥反応器（ＡＧＳ－ＶＰＦおよびＣＡＳ－ＶＰＦ反応器）よりも厳しくないことである。そのような嫌気性反応器において、重要な目的は、廃水が嫌気性顆粒と十分に接触するように、反応器底部を横切って廃水を注入し、いくらか分配することである。これらのシステムでは、垂直プラグ流を確立することは目標とされておらず、また可能でもないが、それは、嫌気性の生物学的変換ガス（主にメタン）を通して廃水を導入することによって、混合をもたらす（したがってプラグ流を防止する）結果が生成され、反応器最上部の三相分離器がバイオマス、処理済み廃水およびガスを分離するために使用されるからである。その結果、これらの異なるタイプの生物学的反応器で使用される廃水分配器は、ＡＧＳ－ＶＰＦまたはＣＡＳ－ＶＰＦでの使用には適していない。また、嫌気性反応器は反応器底部での曝気を利用しないので、分配器に空気が蓄積して反応器底部にわたる廃水分配のレベルを低下させる危険性はない。ＡＧＳ－ＶＰＦまたはＣＡＳ－ＶＰＦ反応器と比較して、それほど重要な分配ではなく、またこれらの嫌気的反応器のサイズが限られているので、分配管の数はしばしば２－５個にすぎないこれらの管の洗浄が、閉塞が生じたときに嫌気性反応器を排水することなく可能であることを確実にするために、管は、しばしば反応器壁を横切って延び、隔離弁およびブラインドフランジを有し、手動メンテナンス中にポンプおよび洗浄装置を接続して分配器をバックフラッシュすることを可能にする。ＡＧＳ－ＶＰＦまたはＣＡＳ－ＶＰＦで使用されるような、典型的には１０－７５本の分配管を利用するより大きな反応器では、多くの壁ダクト、隔離弁およびフランジを有するこのような設計は、過度に高価であり、ＡＧＳ－ＶＰＦまたはＣＡＳ－ＶＰＦの経済的な適用にはつながらない。また、２－５個の分配管しかない嫌気性反応器では、各分配管に流量計を装備して、様々な分配管を横切る廃水の均等な分配を測定することができるが、これはＡＧＳ－ＶＰＦまたはＣＡＳ－ＶＰＦ反応器では経済的に実現不可能である。さらに、嫌気性反応器に使用される分配器は、分配器内のガスの伴出／蓄積による均等分配の減少を防止しない。

ＣＮ１０９２３１４３６Ａには、ＡＧＳ－ＶＰＦまたはＣＡＳ－ＶＰＦで使用できる廃水分配システムが記載されている。これは、反応器最上部に置かれた水入口装置からなる。これらは、水入口内部チャネル、水入口堰および水入口外部チャネルを備える。垂直水入口分岐管がこのチャネルに接続され、廃水を反応器底部に向けて輸送し、そこで、端部に垂直方向のベルマウスを有する水平管が廃水をＡＧＳ－ＶＰＦまたはＣＡＳ－ＶＰＦに注入する。

ＣＮ１０９２３１４３６Ａの装置は、構造設計が合理的であり、操作と使用に便利であり、ランニングエネルギ消費が少なく、後のメンテナンスコストが低く、自動化と知能度が高いという利点があり、有機物とスラッジの間の良好な接触効果を実現できるとした。しかしながら、この装置には以下のような幾つかの非常に重要な欠点がある。装置は、廃水中の有機物とＡＧＳまたはＣＡＳとの間の良好な接触を実現するかもしれないが、高品質の処理済み廃水を可能にするのに十分なレベルの垂直プラグ流条件を提供していない。そのためには、多数のベルマウスが必要となり、その結果、多くの入口堰、水入口チャネルおよび垂直な水入口分岐が生じ、構造が非常に複雑になるだけでなく、高価になる。たとえば、幅／長さがわずか２５×２５ｍの反応器内に適切なレベルのプラグ流を確立するために、必要とされる垂直分岐の数は既に５０個以上になる。さらに、これら全ての水入口を維持することができるようにするためには、反応器最上部に多くのアクセスプラットフォームが必要とされる。さらに、大量の垂直および水平分岐は、壁効果および流れパターン干渉のために、垂直水プラグ流に強い負の効果を持つ。さらに、反応器操作の曝気段階からの空気は、ベルマウスおよび垂直分岐に接続された水平管に蓄積し、その結果、均等な廃水分配のレベルが低下し、従って垂直プラグ流のレベルが低下する。さらに、ＣＮ１０９２３１４３６Ａは、達成されるプラグ流のレベルを教示しておらず、また、汚れ（ｆｏｕｌｉｎｇ）が発生した場合に、これをどのように監視または修正することができるかも教示していないことに留意されたい。

また、ＣＮ２０７８１１３５９は、垂直分岐に接続された反応器の最上部のスプリッタボックスを通して反応器の底部に廃水を分配するための装置を開示している。この装置には、前述したＣＮ１０９２３１４３６Ａと同じ欠点がある。既存のＶＰＦ－ＡＧＳおよびＶＰＦ－ＣＡＳ方法の前述の欠点を解決する必要がある。特に、最適な垂直プラグ流条件を得て、このプロセス中に、これらの最適条件を維持することが当技術分野において必要とされている。

本発明は、以下のステップを含む、生物学的処理反応器における廃水の処理方法に関する：
（ａ）反応器の底部に流入する廃水を導入すると同時に、反応器の最上部の操作水位で処理済み廃水をデカントするステップ、
（ｂ）曝気ステップ、および
（ｃ）好気性汚泥を沈殿させる沈殿ステップ。
ステップ（ａ）は、一つ又は複数の分配管を備えた流入分配システムを通して反応器に流入する廃水を導入することによって達成される垂直プラグ流条件下で実施され、前記一つ又は複数の管は、好ましくは下方に向けられたノズル出口を有し、反応器の底部表面を横切って流入する廃水の均等な分配を提供するように配置され、処理済み廃水を反応器の最上部の操作水位を横切って均等に放出するように構成された流出物デカンタシステムを通して放出する。ステップ（ａ）中、分配管を横切る流入廃水の均等な分配および／または反応器内のプラグ流の程度が監視され、最適以下の分配または最適以下のプラグ流の程度が検出されたときに、流入分配システムおよび／または流出物デカンタシステムが汚れおよび／または閉塞を除去することによって洗浄される。

特に、ステップ（ａ）中に、分配管を横切る流入廃水の最適以下の分配が検出された場合には、流入分配システムが洗浄され、ステップ（ａ）中に、最適でない程度のプラグ流が検出された場合には、流入分配システムおよび／または流出デカンタシステムが洗浄される。

また、本発明は、液体分配システムに関し、この液体分配システムは、一つ又は複数の分配管を備え、前記一つ又は複数の管が、前記反応器の底部表面を横切る流入廃水の均等な分配を提供するように配置された一つ又は複数のノズル出口を備え、垂直通気管が各分配管に接続される。操作中、垂直湾曲部は、対応する分配管内に伴出された空気または酸素を解放するために、液体分配システムを備えた反応器の操作水位より上に延びる。

さらに、本発明は、垂直プラグ流（ＶＰＦ）生物学的処理反応器内の廃水の好気的処理方法における本発明による液体分配システムの使用、特に本発明による廃水の処理方法における使用に関する。

さらに、本発明は、本発明による廃水の処理方法を行うための設備に関し、前記設備は、反応器の底部に液体入口システムと、前記反応器の最上部に液体出口システムと、前記反応器の底部にガス入口とを備えた反応器を備え、液体入口システムは、一つ又は複数の分配管を備え、前記一つ又は複数の管は、それぞれ、反応器の底部表面を横切る液体の均等な分配を提供するように配置された一つ又は複数のノズル出口を備え、各分配管に垂直通気管が接続され、垂直通気管は、分配管内に伴出された空気を解放るために反応器の操作水位より上で終わる。本発明は、特に、本発明による廃水の処理方法を行うための設備に関し、この設備は、本発明による液体入口システムを備える。

また、本発明は、垂直プラグ流（ＶＰＦ）生物学的処理反応器における廃水の好気的処理のための方法、特に本発明による廃水の処理のための方法における、上記で定義した装置の使用に関する。

本発明は、既存の好気性ＶＰＦ方法およびそのような方法で使用される液体分配システム（流入分配システムとも呼ばれる）の前述の欠点を解決する。上述したように、そのような分配システムは、廃水中の破片、粒子、グリース、繊維、拭き取り布等のために、また生物学的な汚れを通して、時間の経過とともに汚れる。このような汚れは、廃水流入物の均等な分配を減少させ、その結果、不十分に処理された廃水のプラグ流及び放出の程度を低下させる。本発明により、好ましくは反応器の内容物を空にすることなく、そのような汚れを除去することができる。加えて、同様に重要なことは、このような不均等な分配の発生とレベルを、費用対効果の高い手段を用いて決定し、処理性能が影響を受ける前に修正することである。本発明は、費用対効果の高い構造を使用して廃水をＣＡＳ－ＶＰＦまたはＡＧＳ－ＶＰＦ反応器に分配することができることを確実にするだけでなく、重要なことに、ＡＧＳ－ＶＰＦまたはＣＡＳ－ＶＰＦ反応器の操作中における廃水流入量の最適な分配および最適なプラグ流条件を保護する。これは、個々の分配管を介した分配および／または達成されたプラグ流条件を監視することによって確保され、最適以下の分配および／または最適以下のプラグ流条件が検出された場合、分配器は洗浄され、および／または通常操作中に分配管内に蓄積された空気は、廃水処理方法を中断することなく、またはその性能を妨害することなく除去される。

以下、本発明を詳細に説明する。

図１Ａは、プラグ流条件が良好であり、かつプラグ流条件が良好であるときの時間ｔ１、ｔ２およびｔ３における濃度プロファイルを示す。 図１Ｂは、プラグ流条件が不十分な場合の時間ｔ１、ｔ２およびｔ３における濃度プロファイルを示す。図１Ａおよび図１Ｂには、ＶＰＦ反応器（１）の側面図が示されており、該反応器は、ノズル出口（４）を備えた分配管（３）を備え、垂直通気管（８）および（任意選択の）エンドキャップ（９）に接続されている。前記反応器は、処理された廃水流出物をデカントするための開口部（６）を備えた流出物デカンタシステム（５）を更に備える。図１Ａは、プラグ流条件が良好である場合の時間ｔ１、ｔ２およびｔ３における濃度プロファイルを示す。図１Ａは、本発明による方法および反応器において、ステップ（ａ）中、導入された未処理の廃水と反応器中の処理済み廃水との間の界面プロファイルが時間とともにどのように発達するかを概略的に示す。時間がｔ１からｔ２およびｔ３に進行するとき、垂直プラグ流特性の結果として、インターフェースプロファイルは規則的であり、上に移動する。これは、図の左側部分のｔ１、図の中央部分のｔ２、および図の右側部分のｔ３について示される。時間ｔ３において、このプロファイルは、流出物デカンタシステム（５）（オーバーフロー堰とも呼ばれる）の一つ又は複数の開口部（６）に到達し、破過が開始し、この破過を介して、未処理の廃水の一部が、処理済みの水とともに反応器から排出される。図１Ｂは、プラグ流条件が不十分な場合の時間ｔ１、ｔ２およびｔ３における濃度プロファイルを示す。図１Ｂは、例えば、廃水が本発明に従っていない方法、装置または反応器を通して処理されているため、または一つ又は複数のノズル出口を含む幾つかの分配管（３）の閉塞のため、または流出物デカンタシステム（５）の開口部（６）の一つ又は複数の閉塞のために、垂直プラグ－フロー特性が不十分である場合に、濃度プロファイルがどのように発達するかを概略的に示す。得られた界面プロファイルは不規則であり、破過はｔ２で始まる。 図２は、本発明による流入分配システムを備えた反応器を示す。 図３は、本発明による流入分配システムを備えた反応器を示す。 図４は、本発明による流入分配システムを備えた反応器を示す。 図５は、本発明による方法のステップ（ａ）中に適切なパラメータを測定するための、底部から最上部までの反応器を横切る場所の実施例を示す。たとえば、ステップ（ａ）中に、前記パラメータを決定するために、これらの場所でサンプルを手動で採取してもよい。あるいは、前記パラメータは、これらの場所で自動的に決定されてもよい。 図６は、反応器底部から一定の距離ｈ１、たとえば、１ｍの距離において、分析器またはプローブを使用することによって、適切なパラメータのプロファイルがどのように決定されるかを示す。一実施例として、アンモニウム濃度は、例えばイオン選択プローブによって決定することができる。 図７は、プローブまたは分析器を使用することによって、反応器最上部の反応器オーバーフロー堰開口部から一定の距離ｈ２、たとえば、０－３ｍの距離で、適切なパラメータのプロファイルがどのように決定されるかを示す。 図８はＶＰＦ反応器（１）を示し、流入分配管（３）はヘッダ（１０）を介して供給される。ヘッダ（１０）は、少なくとも部分的に反応器内の水位より上に置かれる。廃水流入物は、管（２）およびヘッダ（１０）を介して分配管（３）に供給される。分配管（３）の洗浄は、ヘッダ（１０）を介して最上部側から行うことができる。図８は、開口部（６）を含む流出物デカンタシステム（５）を更に示す。 図９に通気管（８）と分配管（３）の幾つかの接続例を示す。

発明の詳細な説明

本発明による方法、装置および反応器、およびその好ましい実施形態を以下により詳細に示す。当業者は、同じ原理に従って、多くの代替的な実施形態が、同じ結果を達成する修正された詳細を用いて設計可能であり、同様にこの特許請求の範囲によってカバーされると考えられることを認識するであろう。

定義

本明細書及び特許請求の範囲において使用される「備える」という動詞及びその活用は、その非限定的な意味で使用され、その語に続く項目が含まれるが、特に言及されていない項目は除外されないことを意味する。

さらに、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による要素への言及は、文脈が要素の１つのみが存在することを明確に要求しない限り、要素の２つ以上が存在する可能性を排除するものではない。従って、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、通常「少なくとも１つ」を意味する。

［廃水の処理方法］

第１の態様において、本発明は、廃水の好気性生物学的処理方法に関する。好気性生物学的処理は、微生物を含む好気性粒状汚泥を用いて行われる。

従って、本発明は、以下のステップを含む、生物学的処理反応器における廃水の処理方法に関する：
（ａ）反応器の底部に流入する廃水を導入すると同時に、反応器の最上部の操作水位で処理済み廃水をデカントするステップ、
（ｂ）曝気ステップ、および
（ｃ）好気性汚泥を沈殿させる沈殿ステップ。
ステップ（ａ）は、一つ又は複数の分配管を備えた流入分配システムを通して反応器に流入する廃水を導入することによって達成される垂直プラグ流条件下で実施され、前記一つ又は複数の管は、好ましくは下方に向けられたノズル出口を有し、反応器の底部表面を横切って流入する廃水の均等な分配を提供するように配置され、処理済み廃水を反応器の最上部の操作水位にわたって均等に放出するように構成された流出物デカンタシステムを通して放出する。
ステップ（ａ）中に、分配管を横切る流入廃水の均等な分配および／または反応器内のプラグ流の程度が監視され、最適以下の分配または最適以下のプラグ流の程度が検出されたときに、流入分配システムおよび／または流出物デカンタシステムが汚れおよび／または閉塞を除去することによって洗浄される。

本発明は、特に、以下のステップを含む、生物学的処理反応器における廃水の処理方法に関する：
（ａ）反応器の底部に流入する廃水を導入すると同時に、反応器の最上部の操作水位で処理された廃水をデカントするステップ、
（ｂ）曝気ステップ、および
（ｃ）好気性汚泥を沈殿させる沈殿ステップ。
ステップ（ａ）は、一つ又は複数の分配管を備えた流入分配システムを通して反応器に流入する廃水を導入することによって達成される垂直プラグ流条件下で実施され、前記一つ又は複数の管は、好ましくは下方に向けられたノズル出口を有し、反応器の底部表面を横切って流入する廃水の均等な分配を提供するように配置され、処理済み廃水の流出物を反応器の最上部の操作水位にわたって均等に放出するように構成された流出物デカンタシステムを通して放出する。
ステップ（ａ）中に、分配管を横切る流入廃水の均等な分配および／または反応器内のプラグ流の程度が監視され、最適以下の分配または最適以下のプラグ流の程度が検出されたときに、流入分配システムおよび／または流出物デカンタシステムが汚れおよび／または閉塞を除去することによって洗浄される。
ステップ（ａ）中に、分配管を横切る流入廃水の最適以下の分配が検出されたときに、流入分配システムが洗浄される。ステップ（ａ）中に、最適でない程度のプラグ流が検出された場合には、流入分配システムおよび／または流出デカンタシステムが洗浄される。

生物学的処理反応器は、微生物を含む好気性汚泥の形態のバイオマスを含む。好気性汚泥は、好気性粒状汚泥（ＡＧＳ）とも呼ばれる粒状形態であってもよいし、活性汚泥または従来の活性汚泥（ＣＡＳ）とも呼ばれるフロック状形態であってもよい。この方法を垂直プラグ流（ＶＰＦ）反応器で実施した。ＡＧＳを使用する場合、生物学的処理反応器はＡＧＳ－ＶＰＦ反応器とも呼ばれる。ＣＡＳが使用される場合、生物学的処理反応器はＣＡＳ－ＶＰＦ反応器とも呼ばれる。

本発明の方法の好ましい実施形態では、反応器中のバイオマス粒子の７０％以上が、０．２ｍｍ以上、好ましくは０．２－５ ０ｍｍの範囲の粒径を有する。この実施形態では、好気性スラッジはＡＧＳの形態である。上述したように、本実施形態において、生物学的処理反応器は、ＡＧＳ－ＶＰＦ反応器とも呼ばれる。

本発明の方法の別の好ましい実施形態では、反応器中の７０％以上のバイオマス粒子が０．２ｍｍ未満の直径を有する。本実施形態において、好気性スラッジはＣＡＳの形態である。上述したように、本実施形態では、生物処理反応器は、ＣＡＳ－ＶＰＦ反応器とも呼ばれる。

上述したように、本発明に係る方法は、処理済み廃水流出物をデカントしながら同時に廃水流入物を導入するステップ（ａ）と、曝気ステップ（ｂ）と、好気性汚泥を沈殿させる沈殿ステップ（ｃ）とを含む。

方法のステップ（ｂ）、曝気ステップ中に、酸素含有ガスが反応器に導入される。任意の酸素含有ガスを使用することができるが、典型的な実施例としては、酸素、空気、およびそれらの混合物が挙げられる。最も好ましくは、空気が使用される。酸素含有ガスの導入は、当該技術分野で公知の手段、例えば曝気装置または送風機を介して行われる。

本発明による方法はさらに、沈降ステップ（ｃ）を含む。この沈殿ステップでは、バイオマスを沈殿させる。

通常、この方法はサイクルで実施され、沈殿ステップ（ｃ）と、廃水流入物の同時導入と処理済み廃水流出物のステップ（ａ）のデカンティングとのサイクルと、曝気ステップ（ｂ）と沈殿ステップ（ｃ）とを１回以上繰り返す。本発明による方法は、典型的には、ステップ（ａ）、ステップ（ｂ）およびステップ（ｃ）の２つ以上のサイクルを含む。好ましい実施形態では、方法はこれらのサイクルの複数を含む。

本発明による方法は、追加のステップを含むことができる。たとえば、別の好ましい実施形態において、ステップ（ａ）における反応器の上部における操作水位での処理済み廃水流出物の同時デカンタは、プラグ流プロファイルインターフェースが流出物デカンタシステムの開口部付近にあるときに停止され、反応器の底部における流入物の導入は継続する。従って、反応器内の操作水位は、流出物デカンタシステムより上に増加する。ステップ（ｂ）およびステップ（ｃ）の実行後、かつ次のサイクルのステップ（ａ）を実行する前に、処理済み廃水流出物を流出物デカンタシステムを介して除去することによって、流出物デカンタシステムの上方の水位を流出物デカンタシステムの開口部のレベルまで低下させる。流出物デカンタシステムを図に示す。たとえば、図３は、流出物デカンタシステム（５）の開口部（６）を示す。

本実施形態では、方法は以下のステップを含む：
（ａ）反応器の底部に流入する廃水を導入すると同時に、反応器の最上部の操作水位で処理された廃水流出物をデカントするステップ；
（ｉ）プラグ流プロファイルインターフェースが流出物デカンタシステムの開口部付近にあるときに、処理済み廃水流出物のデカンタを停止するとともに、反応器の底部において流入物の導入を継続し、反応器内の水位が流出物デカンタシステムよりも高くなる；
（ｂ）曝気ステップ；
（ｃ）好気性汚泥を沈殿させる沈殿ステップ；
（ｄ）処理済み廃水流出物を流出物デカンタシステムを通じてデカンタすることにより、反応器内の水位を流出物デカンタシステムの開口部まで下げるステップ。
ステップ（ａ）は、一つ又は複数の分配管を備えた流入分配システムを通して反応器に廃水流入物を導入することによって達成される垂直プラグ流条件下で実施され、前記一つ又は複数の管は、好ましくは下方に向けられたノズル出口を有し、反応器の底部表面を横切って流入する廃水の均等な分配を提供するように配置され、処理済み廃水流出物を、反応器の最上部の操作水位を横切って均等に放出するように構成された流出物デカンタシステムを通して放出し、
ステップ（ａ）中に、分配管を横切る流入廃水の均等な分配および／または反応器内のプラグ流の程度が監視され、最適以下の分配または最適以下のプラグ流の程度が検出されたときに、流入分配システムおよび／または流出物デカンタシステムが汚れおよび／または閉塞を除去することによって洗浄される、ステップ。

本発明による方法のこの実施形態において、流出物デカンタシステムは、反応器内の固定された高さに置かれる。

別の好ましい実施形態において、反応器内の流出物デカンタシステムの高さは可変である。本実施形態では、この方法のステップ（ｉ）において、処理済み廃水流出物のデカンタは、プラグ流プロファイルインターフェースが流出物デカンタシステムの開口部付近にあるときに停止され、一方、反応器の底部で流入物の導入を継続し、反応器内の流出物デカンタシステムの垂直位置は上昇され、反応器内の操作水位より上に維持される。したがって、水位は、流出物デカンタシステムを超えて上昇することはないが、反応器内の流出物デカンタシステムの高さ、すなわち垂直位置は、デカンタレベルを超えて上昇したままである。これは、たとえば、デカンタ上のフロートまたは操作水位置によって制御される機械的レバーを使用することによって達成することができる。本実施形態のステップ（ｄ）において、流出物デカンタシステムの垂直位置は、ステップ（ａ）中に元の位置に戻され、そうすることによって、処理済み廃水を流出物デカンタシステムを通してデカンタすることによって、反応器内の水位が流出物デカンタシステムの開口部まで下げられる。

別の実施形態において、浮遊デカンタまたは機械的に調整可能な高さ位置を有するデカンタが使用され、プラグ流プロファイルの発達が、残りの供給時間内に開口部（６）に到達することなく、供給速度で残りの流入物をデカントすることができないような場合に、同時デカンタの流れが低減される。その後、反応器の操作水位が上昇する。

また、これらの実施形態において、ステップ（ａ）中に、分配管を横切る流入物廃水の最適以下の分配が検出されたときに、流入分配システムが洗浄され、ステップ（ａ）中に、最適でない程度のプラグ流が検出された場合には、流入分配システムおよび／または流出デカンタシステムが洗浄される。

別の実施形態では、ステップ（ｄ）をステップ（ａ）と組み合わせることができる。

廃水の処理のための方法の変形例において、浮遊デカンタ、機械的に調整可能な高さ位置を有するデカンタ、または水表面下に沈めることができるデカンタが使用され、ステップ（ａ）では、同時にデカンタが適用されないので、操作水位が上昇する。ステップ（ｂ）およびステップ（ｃ）の実行後、次のサイクルにおいて、流出デカンタの高さは、ステップ（ａ）の開始中、または流出物がデカントされるが流入物が導入されない先行するステップ（ｄ）において、通常のレベルまで下げられる。

本発明に係る方法のステップ（ａ）において、廃水流入物が反応器の底部に導入され、同時に処理された廃水（廃水流出物、処理済み廃水流出物または流出物とも呼ばれる）が反応器の最上部の操作水位で同時にデカントされる。ここで、反応器の底部とは、反応器の下部をいう。廃水流入物は、典型的には反応器底部から３０－８００ｍｍの高さで、好ましくは反応器底部から５０－７５０ｍｍの高さで、より好ましくは反応器底部から６０－５００ｍｍの高さで、さらにより好ましくは反応器底部から８０－３００ｍｍの高さで、最も好ましくは反応器底部から１００－３００ｍｍの高さで導入される。廃水流入物を導入するための最適な高さは、反応器のサイズ、特に方法のステップ（ａ）中の反応器の高さ及び反応器内の操作水位に依存する。処理された廃水流出物は、本方法のステップ（ａ）中に、反応器の最上部において、典型的には反応器の最上部における操作水位で、反応器の最上部においてデカントされる。

廃水流入物は、たとえば、汚水および／または産業廃水である。廃水流入物は、必要に応じて、たとえば、重固体および／または軽質油性物質を除去するための一次処理によって前処理される。

本発明による方法のステップ（ａ）は、垂直プラグ流条件下で行われる。

垂直プラグ流条件は、反応器の底部表面を横切る廃水流入物の均等な分配によって達成され、同時に処理された廃水流出物を、反応器の最上部のステップ（ａ）中に操作水位で水表面に沿って、均等に同時に放出することによって達成される。これは、処理済み廃水流出物を反応器の最上部でデカントすることによって置換する廃水流入物の垂直プラグ流をもたらす。

反応器の底部に沿った廃水流入物の均等な分配は、それぞれが一つ又は複数のノズル出口を有する一つ又は複数の分配管を備える流入分配システムを介して流入物を反応器に導入することによって達成される。ノズル出口は、下方に向けられることが好ましい。ノズル出口の最適数は、とりわけ反応器の大きさ、特に反応器底部の表面積に依存する。好ましくは、反応器底部表面のｍ^２当たり０．５－５０個のノズル出口が存在する。これらのノズルは、典型的には、反応器底部表面を横切って均等に分配されて、前記表面を横切る廃水流入物の均等な分配を提供する。一実施形態では、反応器底部表面のｍ^２当たり０．２５－５０個のノズル出口があり、別の実施形態では、０．２５－２５個のノズル出口がある。

好ましい実施形態では、流入分配システムは、２つ以上の分配管を備える。分配管の最適数は、とりわけ反応器のサイズ、特に反応器底部の表面積に依存する。好ましくは、流入分配システムは、２つ以上の分配管を備え、より好ましくは３つ以上、さらに好ましくは５つ以上の分配管を備える。典型的なＡＧＳ－ＶＰＦ反応器または典型的なＣＡＳ－ＶＰＦ反応器では、流入分配システムは、５－５０の分配管を備える。複数の分配管は、一緒に分配グリッドとも呼ばれる。

分配管およびノズル出口の数は、以下により詳細に説明される。

さらに好ましい実施形態において、各分配管は共通のマニホールドまたはヘッダに接続される。さらに好ましい実施形態において、ヘッダを有するグリッドは昇降可能であり、言い換えれば、ヘッダを有するグリッドは、反応器内の操作水位より上に上昇されてもよい。

処理済み廃水流出物は、ステップ（ａ）中に操作水位で表面全体に均等に流出物を放出するように構成された流出デカンタシステムを通して放出される。流出デカンタシステムは当技術分野で公知である。

本発明による方法のステップ（ａ）中に、分配管を横切る流入廃水の均等な分配および／または反応器内のプラグ流の程度が監視され、最適以下の分配および／または最適以下のプラグ流が検出されたときに、流入分配システムおよび／または流出デカンタシステムが汚れおよび／または閉塞を除去することによって洗浄される。この点に関して、最適なプラグ流条件のためには、分配管を横切る流入廃水の均等な分配、従って反応器底部表面を横切る均等な分配が必要であることに留意されたい。分配管を横切る流入廃水の不均等な分配は最適以下のプラグ流条件をもたらす。同様に、処理された廃水流出物が、操作水位で水表面を横切って不均等に放出されることも、最適以下のプラグ流条件をもたらす可能性がある。

本発明に係る方法の一実施形態において、ステップ（ａ）において、分配管を横切る流入廃水の均等な分配が監視される。本発明による方法の別の実施形態において、ステップ（ａ）において反応器内のプラグ流の程度が監視される。本発明による方法のさらに別の実施形態において、分配管を横切る流入廃水の均等な分配と反応器内のプラグ流の程度との両方が監視される。分配管を横切る流入廃水の均等な分配を監視するための方法および反応器内のプラグ流の程度を監視するための方法は、以下により詳細に記載される。

特に、本発明による方法のステップ（ａ）中に、分配管を横切る流入廃水の最適以下の分配が検出されたときに、流入分配システムが洗浄される。ステップ（ａ）中に、最適でない程度のプラグ流が検出された場合には、流入分配システムおよび／または流出デカンタシステムが洗浄される。

ＣＡＳ－ＶＰＦまたはＡＧＳ－ＶＰＦ反応器における廃水の好気性生物学的処理のための当該技術分野で公知の方法は、分配管を横切る流入廃水の均等な分配および／または反応器内のプラグ流の程度のそのような監視なしに実施され、その欠点は、当該方法が最適プラグ流条件下で実施されるか否かが不明のままであることである。その結果、これらの方法が最適以下のプラグ流条件下で実施され、処理水質の低下をもたらす場合には、検出されないままであり、これらの条件を改善するための措置はとられない。

ステップ（ａ）中にプラグ流の程度が監視されるとき、最適以下のプラグ流れ状態が次のように検出可能である。第一に、反応器が最初に操作されるとき、または流入分配システム（分配グリッドとも呼ばれる）および流出デカンタの広範な洗浄の後に反応器が操作されるとき、汚染物質または温度の破過が生じる前にステップ（ａ）において反応器に供給される廃水流入量が決定される。この量は初期流入水量と呼ばれ、最適な（理想的な）プラグ流条件を表す。第二に、反応器の継続操作中に、汚染物質または温度の破過が起こる前に、ステップ（ａ）で反応器に加えることができる廃水流入量を測定する。反応器の継続操作中に監視された廃水流入量を初期の廃水流入量と比較した。継続操作中に監視された廃水流入量が初期廃水量より２５％以上低い場合、プラグ流条件は最適以下と考えられる。最適プラグ流条件下において、継続操作中に監視される廃水流入量は、初期廃水量よりも最大２５％少なく、好ましくは最大２０％少なく、より好ましくは最大１５％少なく、さらに好ましくは最大１０％少なく、さらにより好ましくは最大５％少なく、最も好ましくは最大２％少なくする。汚染物質または温度の破過が起こる前に、ステップ（ａ）において反応器に供給することができる廃水流入量の決定は、以下により詳細に記載される。

本発明による方法のステップ（ａ）中に、分配管を横切る流入廃水の均等な分配が監視される場合、２つ以上の分配管内の流れおよび／または圧力を互いに比較することによって、最適以下の分配を検出することができる。監視された一つ又は複数の分配管が、監視された全ての分配管の平均値から２５％を超える偏差の値を示す場合、均等な分配は次善のものと見なされ、すなわち、不均等な分配が発生する。分配管を横切る流入廃水の分配が均等である場合、２つ以上の監視された分配管は全て、流れおよび／または圧力について、監視された全ての分配管の平均値から最大２５％、好ましくは最大２０％、より好ましくは最大１５％、更により好ましくは最大１０％、もっと更により好ましくは最大５％、最も好ましくは最大２％ずれる値を示す。

図１Ａは、プラグ流条件が良好である場合の時間ｔ１、ｔ２およびｔ３における濃度プロファイルを示し、図１Ｂは、プラグ流条件が不良である場合の時間ｔ１、ｔ２およびｔ３における濃度プロファイルを示す。図１Ａおよび図１Ｂには、ＶＰＦ反応器の側面図が示されており、この反応器は、ノズル出口（４）を備えた分配管（３）を備え、垂直通気管（８）および（任意選択の）エンドキャップ（９）に接続されている。前記反応器はさらに、処理済み廃水流出物をデカントするための開口部（６）を備えた流出物デカンタシステム（５）を備える。

最適なプラグ流特性の概略図を図１Ａに示し、プラグ流条件が良好であるときの時間ｔ１、ｔ２およびｔ３における濃度プロファイルを示す。図１Ａは、本発明による方法および反応器において、ステップ（ａ）中に、導入された未処理の廃水と反応器中の処理済み廃水との間の界面プロファイルが時間とともにどのように発達するかを概略的に示す。一つ又は複数のノズル出口（４）を備える１つ又は複数の分配管（３）を介して、廃水流入物を導入する。時間がｔ１からｔ２およびｔ３に進むとき、良好な垂直プラグ流特性の結果として、インターフェースプロファイルは規則的であり、上方に移動する。これは、図１Ａの左側部分のｔ１、中央部分のｔ２、および図１Ａの右側部分のｔ３に対して示されている。時間ｔ３において、このプロファイルは、オーバーフロー堰とも呼ばれる流出デカンタシステム（５）の一つ又は複数の開口部（６）に到達し、破過が開始し、未処理の廃水の小部分が、処理された流出物と共に反応器から放出される。

最適以下のプラグ流特性の概略図を図１Ｂに示し、時間ｔ１、ｔ２およびｔ３における濃度プロファイルを示す。図１Ｂは、プラグ流の特性が不十分である場合に、濃度プロファイルがどのように発達するかを概略的に示すが、これは、一つ又は複数のノズル出口（４）を備えた一つ又は複数の分配管（３）の深刻な閉塞、および／または、流出デカンタシステム（５）の一つ又は複数の開口部（６）の閉塞のために、プラグ流条件および／または反応器底部を横断する廃水流入物の均等な分布を監視することなく、廃水が従来技術の方法によって処理されるからである。得られた界面プロファイルは不規則であり、破過は既にｔ２で始まっている。

したがって、本発明に係る方法は、
・処理される廃水（廃水流入物）を、ＣＡＳ－ＶＰＦまたはＡＧＳ－ＶＰＦ反応器とすることができる垂直プラグ流反応器に分配器を介して導入し、反応器の底部を横切る廃水の均等な分配が達成され、反応器の最上部の操作水位で処理済み廃水（処理済み廃水流出物）を同時にデカントし、その結果、垂直プラグ流が生じること、一方で、
・分配機にわたる廃水の均等な分配が達成されていること、および／または、実用的に実現可能な最大レベルのプラグ流が達成されていることを監視すること、
・最適でない分配および／または最適でないプラグ流が検出され、分配器および／または処理済み水デカンタを洗浄することによって汚れ、閉塞、空気の伴出などを除去する場合、したがって
・ＣＡＳ－ＶＰＦ又はＡＧＳ－ＶＰＦ反応器が最適な程度のプラグ流及び交換比（ＥＲ）で操作されることを確保すること、
を特徴とする。

本発明による方法の好ましい実施形態では、廃水流入分配システムは２つ以上の分配管を備える。各分配管は、好ましくは下方に向けられた一つ又は複数のノズル出口を備える。上述したように、さらに好ましくは、０．５－５０個のノズル出口がｍ^２の反応器底部表面あたりに存在する。さらに好ましい実施形態では、２つ以上の分配管が共通のマニホールドまたはヘッダに接続される。

一実施形態では、反応器底部表面のｍ^２当たり０．２５－５０個のノズル出口があり、別の実施形態では、０．２５－２５個のノズル出口がある。

ステップ（ａ）中に、最適以下の分配または最適以下の程度のプラグ流が検出された場合、流入分配システムおよび／または流出デカンタシステムは、汚れおよび／または閉塞を除去することによって洗浄される。特に、分配管を横切る流入廃水の最適以下の分配が検出された場合、流入分配システムは洗浄される。最適でない程度のプラグ流が検出された場合には、流入分配システムおよび／または流出デカンタシステムを洗浄する。

本発明による方法の特定の実施形態では、流入分配システムは、以下によって洗浄される。
（ｉ）反応器を排水し、かつ、一つ又は複数の分配管及びそのノズルを手動で洗浄するステップ、または、
（ｉｉ）手動洗浄のために一つ又は複数の分配管を持ち上げるステップ、または、
（ｉｉｉ）管内洗浄装置（たとえば、パイプピグ、洗浄ロボット又はハイドロジェット）をヘッダに挿入するステップ、または、
（ｉｖ）流入分配システムを通る流量を一時的に増加させるステップ。

流入分配システムがマニホールドまたはヘッダによって接続された２つ以上の分配管を備える場合、前記ヘッダが洗浄装置用の進入部を備えることが好ましい。

方法（ｉ）により洗浄を行う場合は、ＣＡＳ－ＡＧＦ又はＡＧＳ－ＶＰＦ反応器を排水し、分配管及びノズルを手動で洗浄する。ＶＰＦ反応器を排水することは不利であり、従って、洗浄方法（ｉ）は好ましくない。

方法（ｉｉ）を介して洗浄が行われるとき、一つ又は複数の分配管は、流入する廃水とともに可撓性接続によって主管またはチャネルに接続され、手動洗浄のために一つ又は複数の分配管を持ち上げることを可能にする。反応器の排水は不要であり、上昇した分配管を維持しながら廃水処理操作を継続することができる。

洗浄方法（ｉｉｉ）は、管内洗浄装置を前記ヘッダまたはマニホールドに挿入するステップを含む。管内洗浄装置は、当該技術分野において公知である。その実施例としては、パイプピグ、パイプ洗浄ロボット、ハイドロジェット等が挙げられる。この目的のために、ヘッダは、反応器を排水する必要なしに洗浄装置を導入および除去することを可能にする一つ又は複数の隔離弁を装備されることが好ましい。

本実施形態の変形例（図８）において、流入分配管（３）または分配管ヘッダが接続される供給ヘッダは、ヘッダの一部が反応器内の水位よりも上になるように経由され、反応器を排水したり隔離弁を必要としたりすることなく管内部の評価を可能にする。この実施形態は図８に示されており、流入分配管（３）はヘッダ（１０）を介して供給される。ヘッダ（１０）は、少なくとも部分的に反応器内の水位より上に置かれる。廃水（２）は、管（２）およびヘッダ（１０）を介して分配管（３）に供給される。分配管（３）の洗浄は、ヘッダ（１０）を介して最上部側から行うことができる。

方法（ｉｖ）において、分配管の洗浄は、一時的に、例えば５－３０分の間に、流入分配システムを通る流量を増加させることによって確立される。このような一時的な増加は、例えば、全体的な廃水の流れを一時的に増加させることによって、または、より好ましくは、全体的な廃水の流れがより少ない分配管を通して反応器に分配されるように、流入分配システムから一つ又は複数の分配管を閉鎖することによって達成することができる。

本発明による方法の好ましい実施形態において、流入分配システムは、方法（ｉｉ）、（ｉｉｉ）または（ｉｖ）によって洗浄され、より好ましくは方法（ｉｉｉ）または（ｉｖ）によって洗浄される。

流出デカンタシステムの洗浄は、典型的には、手動で、例えば、ホッシング、加圧ホッシング、レーキおよび／またはブラッシングによって実施される。

一つ又は複数の分配管のサイズおよびノズル出口の数およびサイズは、廃水組成、廃水流および反応器サイズに依存する。典型的には、分配管の直径は１００－１０００ｍｍである。分配管の数は廃水特性とＶＰＦ反応器のサイズに依存する。より小さい反応器は、１つまたは２つの分配管のみを備えることができるのに対して、より大きい反応器は、数十または１００を超えることができる。良好なプラグ流条件が得られることを確実にするために、反応器内の分配管の数及びそれらの間の距離、並びに分配管当たりのノズル出口の数及びそれらの間の距離は、ノズル出口の総数が反応器底部表面のｍ^２当たり０．５－５０の範囲内にあるようなものである。最適な数は、廃水の特性および目標とする処理される廃水の品質に依存する。一実施形態では、反応器底部表面のｍ^２当たり０．２５－５０個のノズル出口があり、別の実施形態では、０．２５－２５個のノズル出口がある。

２つ以上の分配管が使用される場合、これらは、ヘッダとも呼ばれる共通のマニホールドに接続することができる。このヘッダは、ＶＰＦ反応器の内側または外側に置くことができます。未処理廃水チャネルまたはポンプへのヘッダの接続は、反応器壁を通して、または反応器壁を越えて一つ又は複数の管を導き、反応器底部で分配管またはマニホールド／ヘッダ管に接続することによって行うことができる。

本発明による方法の好ましい実施形態では、各分配管は分配管マニホルドまたはヘッダに接続される。別の実施形態において、分配管または分配管ヘッダが接続されるヘッダを、前記ヘッダの一部が反応器内の水位より上になるように経由することによって、分配システム内の空気の伴出および蓄積が防止される。ヘッダ内の静的ヘッドは、ヘッダ内への空気の伴出を防止する。オプションで、洗浄装置の進入部がヘッダに置かれる。

分配管およびノズル出口は、ＡＧＳ－ＶＰＦまたはＣＡＳ－ＶＰＦの充填／デカンタ段階中に、未処理の廃水を反応器表面全体に均等に分配する。一つ又は複数の分配管のノズル出口が下方に、すなわち反応器底部に向かって向けられる場合、最初に下方に向けられた廃水流入物流は、反応器底部によって反応器水表面に向かって垂直上昇流に分流され、そこでオーバーフロー開口部および／または堰を含む処理済み廃水流出物デカンタにオーバーフローする。処理済み廃水流出物は浄化後の廃水として放出される。流出デカンタの数は、廃水特性およびＣＡＳ－ＶＰＦまたはＡＧＳ－ＶＰＦのサイズに依存する。より小さい反応器は１つまたは２つの流出デカンタのみを装備しているのに対して、大きい反応器は１０個または５０個以上の流出デカンタを装備することができる。

一つ又は複数の分配管を介する反応器底部に廃水流出物の均等な分配と、よく分配された流出物デカンタによる反応器最上部の処理済み廃水流出物の放出との組み合わせは、優れた液圧式プラグ流条件を提供する。これにより、反応器容積の大部分は、放出された処理済み廃水の品質に未処理廃水の破過が影響を与えることなく、供給された未処理廃水流入物によって排出可能である。ノズル出口および流出物デカンタの数に依存して、典型的には反応器の容積の６５－７０％まで排出することができ（これはいわゆる交換比であり、ＥＲとも呼ばれる）、一方で反応器には、反応器の横断面当たり１－１０ｍ^３／ｈの廃水流を供給する。

非常に厳しい流出要求を目標とするＣＡＳ－ＶＰＦおよびＡＧＳ－ＶＰＦの場合、または５ｍ未満の水高を有する比較的浅い反応器を利用する場合、破過前のこの最大体積置換は４０－５５％に減少させることができ、従来技術の方法で得られる典型的な２０－３０％よりもなお有意に高い。

本発明による方法の好ましい実施形態では、ステップ（ａ）において、分配管を横切る廃水流入物の均等な分配は、反応器容積の少なくとも３０％が未処理廃水の有意な破過なしに処理済み廃水流出デカンタシステムに向かって排出されることを可能にする程度のプラグ流をもたらす。より好ましくは、反応器容積の５０％超、さらに好ましくは６０％超、最も好ましくは７０％超が、未処理廃水の顕著な破過を生じることなく、処理済み廃水流出デカンタシステムに向かって排出される。

本発明による方法の特に好ましい実施形態では、流入分配システムにおいて、垂直通気管が各分配管に接続され、垂直通気管は、分配管内に伴出された空気および／または酸素を解放するために、反応器の操作水位より上で終わる。曝気ステップ（ｂ）中に使用される空気および／または酸素（またはその他の酸素含有ガス）は、曝気ステップ中に分配システム内に伴出されてもよい。伴出された空気および／または酸素は、本発明による方法の次のサイクルのステップ（ａ）中に反応器の底部表面を横切る廃水流入物の均等な分配を妨げることができ、その結果、最適以下のプラグ流条件となる。したがって、伴出空気および／または酸素が分配システムから除去されることが好ましい。流入分配システムの各分配管に垂直通気管を接続することによって、伴出空気および／または酸素は、ステップ（ａ）中にシステムから解放される。

したがって、特に好ましい態様において、本発明は、以下のステップを含む、生物学的処理反応器における廃水の処理方法に関する：
（ａ）前記反応器の底部に流入する廃水を導入すると同時に、前記反応器の最上部の操作水位で流出する処理済み廃水流出物をデカントするステップと；
（ｂ）曝気ステップと；
（ｃ）バイオマスを沈降させる沈降ステップと；
を含み、
ステップ（ａ）は、一つ又は複数の分配管を備えた流入分配システムを通して前記反応器に廃水流入物を導入することによって達成される垂直プラグ流条件下で実施され、前記１つ以上の分配管は、好ましくは下方に向けられた１つ以上のノズル出口を含み、前記反応器の底部表面を横切って流入する廃水の均等な分配を提供するように配置され、処理済み廃水流出物を、前記反応器の最上部の操作水位を横切って均等に放出するように構成された流出物デカンタシステムを通して放出し、垂直通気管は、流入分配システムの各分配管に接続され、分配管内に伴出された空気および／または酸素を解放するために、反応器の操作水位より上で終わり、
ステップ（ａ）中に、分配管を横切る流入廃水の均等な分配および／または反応器内のプラグ流の程度が監視され、最適以下の分配または最適以下のプラグ流が検出されたときに、流入物分配システムおよび／または流出物デカンタシステムが、汚れおよび／または閉塞を除去することによって洗浄される。分配管を横切る流入廃水の最適以下の分配が検出された場合、流入分配システムは洗浄される。

最適でない程度のプラグ流が検出された場合には、流入分配システムおよび／または流出デカンタシステムを洗浄する。また、この実施形態において、この方法は、上記でより詳細に説明したように、更なるステップを含んでもよい。特に、本実施形態による方法は、上記により詳細に説明したステップ（ｉ）および（ｄ）を更に含むことができる。この方法は、一つ又は複数のサイクルを含むことができる。

この特に好ましい実施形態において、すなわち、本発明による方法が、流入分配システムの各分配管に垂直通気管が接続された分配システムを用いて実施される場合、分配管の洗浄は、好ましくは、高圧ランス、またはパイプ洗浄のための代替的な機械的または液圧機械的装置を通気管に挿入することによって実施される。これについては、後で詳しく説明します。パイプ洗浄のための機械的または液圧機械的装置は、当該技術分野で公知であり、例えば、パイプ洗浄ロボット、動力駆動装置、蛇などを含む。

本発明による方法のこの実施形態に適用される流入分配システムの実施例を図２、図３および図４に示す。

図２、図３および図４は、未処理の廃水が出口下流方向ノズル（４）を備えた一つ又は複数の分配管（３）を介して反応器底部に供給される垂直プラグ流反応器（１）の様々な横断面図を示す。上でより詳細に説明したように、分配管の数およびサイズならびにノズル出口の数およびサイズは、廃水組成、廃水流およびＶＰＦ反応器のサイズに依存する。

２つ以上の分配管が使用される場合、これらは共通のマニホールドまたはヘッダに接続されてもよい。このヘッダは、ＶＰＦ反応器の内部または外部に配置することができる。未処理の廃水チャネルまたはポンプへのヘッダの接続は、図２および図４に示されるように反応器壁を通してもよいし、または一つ又は複数の管を反応器壁に通して反応器最上部で分配管またはマニホールド／ヘッダ管（１０）に接続することによってもよい（図８）。

本発明による方法のこの好ましい実施形態における重要な特徴は、流入分配システムの各分配管（３）が、ＣＡＳ－ＶＰＦまたはＡＧＳ－ＰＶＦの操作水位よりも十分に上まで延びる垂直通気管（８）で装備されていることである。通気管は、処理サイクルの通気段階中に分配管に伴出される空気が解放されることを確実にする。このような空気の伴出は、そうでなければ廃水の不均等な分配を引き起こし、その結果、プラグ流の特性が著しく減少し、達成可能な交換比が低くなり、必要な反応器容積が大きくなるので、これは非常に重要である。解放された空気が通路または周辺への安全でない噴霧を生じさせないようにするために、各通気管には、任意で、垂直に位置決めされた開口部を有する取り外し可能なエンドキャップ（９）または開口端を有するＵ字型湾曲部（９）が装備されている。反応器水表面上のベント管の高さは、水流に対して設計された最大値を供給するときに分配管に生じる最大圧力に依存する。

もう一つの重要な特徴は、通気管が分配管の状態および汚れレベルまたは閉塞の効果的な監視を可能にすることである。ＶＰＦ反応器の供給中、ベント管内の圧力は分配システム内の圧力と同様であり、これは反応器底部の圧力よりも高い。分配システム内の圧力は、ベント管内の水位を測定することによって監視することができ、これは反応器最上部水位よりも高くあるべきである。全ての分配管が清浄であり、空気が混入していない場合、全てのベント管の水位は同一である。分配管が汚れているか、ノズル出口がふさがれている場合、対応するベント管の水位は他のものよりも高くなる。本発明の方法によれば、ベント管内の水位は、手動で登録するか、またはベント管内の水位を測定することによって監視される。一つ又は複数の通気管のレベル／圧力が他のものと異なる場合、または同じ流量を受ける最近洗浄された分配器に対応する値と異なる場合、均等な分配、ひいては最適なプラグ流条件が脅かされる。影響を受けた分配管は、適切なプラグ流および廃水処理能力を保護するために洗浄する必要がある。

従って、本発明に係る方法の好ましい実施形態では、ステップ（ａ）において、分配管を横切る廃水流入物の均等な分配が、通気管内の、一つ又は複数の水位、圧力、温度および／または一つ又は複数の他の適切なパラメータを測定することによって監視される。他の適切なパラメータには、例えば、ｐＨ、導電率、濁度および酸化還元電位が含まれる。

好ましい実施形態において、通気管は、水位計および／または圧力計を装備する。さらに好ましい実施形態において、これらの計器は、ベント管自体の間および／またはベント管とクリーン分配器の履歴値との間の圧力／レベル差が検出されたときに警報を起動するプラント制御システムに接続される。

別の好ましい実施形態において、流れ、圧力または水位の代替として、またはそれに加えて、通気管および／または分配管は、分配温度感知ケーブル（ＤＴＳ）または類似の感知機器を装備し、パイプ全体にわたる不均一な温度分布を検出する。流れ、圧力または水位と同様に、このような不均一な温度分布は、分配管全体にわたる不均等な水分配を示す。

別の（あまり好ましくない）実施形態において、（分配管に接続された通気管とは対照的に）分配管は、圧力計または流量計が装備され、これらの計器は、不均等な分配が生じるかどうかを監視するために使用される。この実施形態では、ステップ（ａ）において、２つ以上の分配管内の流量および／または圧力を測定することによって、分配管を横切る廃水流入物の均等な分配が監視される。

本発明の方法によれば、反応器底部表面を横切る廃水流入物の不均等な分配が検出されたときに、分配管が洗浄される。

この好ましい実施形態における通気管（８）の別の重要な目的は、必要に応じて汚れおよび／または閉塞を除去するために、洗浄のために各分配管に容易にアクセスできるようにすることである。このような汚れおよび／または閉塞の除去は、たとえば、高圧ランス、または代替の機械的または液圧機械的装置を使用して実施することができ、これらの装置は、通気管の最上部の開口部から入り、対応する分配管内に移動することができる。高圧ランスは、たとえば、パイプ洗浄ロボット、動力駆動装置、蛇などを含むパイプ洗浄のための代替的な機械的または液圧機械的装置と同様に、当該技術分野で公知である。

高圧ランスまたは代替洗浄装置で除去された汚れは、ノズル出口を通ってＡＧＳ－ＶＰＦまたはＣＡＳ－ＶＰＦに流れ、定期的に余剰汚泥とともに除去される。そうすることによって、分配管の汚れおよび閉塞は、効果的に防止されるか、または容易に解決され、最適以下のプラグ流特性および／または最適以下の交換比によって引き起こされる性能の低下または処理能力の低下をもたらさない。さらに、このような洗浄操作は比較的単純であり、時間を消費せず、通常の操作中にＡＧＳ－ＶＰＦまたはＣＡＳ－ＶＰＦを空にしたり停止させたりする必要なしに実施することができる。分配管が１つまたは２つしかない小型の反応器では、ＶＰＦ反応器が曝気モードまたは沈降モードにある間に、このような洗浄が実施される。複数の分配管を有するより大きな反応器に対しては、供給段階中に洗浄を実施することもできる。追加の利点は、通気管の直径が、高圧ランスまたは代替洗浄装置にアクセスすることを可能にするのに十分な大きさであればよく、しばしば５０－１００ｍｍになることである。したがって、通気管の直径は、分配管の直径よりもはるかに小さくすることができ、その結果、コスト効率の良い構造となる。さらに、ベント管を可撓性管またはホースとして構成してもよく、さらにコストを低減する。

本発明に係る方法では、ステップ（ａ）中に、分配管を横切る流入廃水の均等な分配および／または反応器内のプラグ流の程度が監視され、最適以下の分配または最適以下のプラグ流の程度が検出されたときに、流入分配システムおよび／または流出デカンタシステムが汚れおよび／または閉塞を除去することによって洗浄される。

そうすることにより、均等な分配と最適なプラグ流が保護され、ＡＧＳ－ＶＰＦは実用的な最大実現可能交換比で運転することができ、最大の液圧処理能力を提供する。

好ましい実施形態では、上記により詳細に説明したように、分配管を横切る流入廃水の均等な分配が監視される。

別の好ましい実施形態では、反応器内のプラグ流の程度が監視される。

これについては、後で詳しく説明する。

別の好ましい実施形態では、分配管を横切る流入廃水の均等な分配と反応器内のプラグ流の程度との両方が監視される。

反応器内で達成されたプラグ流の程度は、方法のステップ（ａ）中に、ステップ（ａ）を通して異なる時間に反応器の底部から最上部にわたって、適切なパラメータのプロファイルを測定することによって監視することができる。この点に関して、適切なパラメータは、反応器に分配される未処理の廃水流入物と反応器から放出される処理済み廃水流出物とに対して異なる値を有するパラメータである。適切なパラメータは、たとえば、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、アンモニウムおよびリン酸のような汚染物質の濃度を含む。このような場合には、かかる汚染物質の濃度プロファイルを測定してもよい。追加の適切なパラメータは、たとえば、濁度、ｐＨ、酸化還元電位、導電率、温度などを含む。

これらのプロフィルは、供給操作中に導入廃水と処理水の間の界面がどのように上に移動するかを示している。これは図５に例示されており、グラブ水サンプルを収集し、ステップ（ａ）中の様々な時間に反応器内の様々なサンプル点で様々な高さで特定のパラメータを測定し、したがって導入された廃水と処理された水との間の時間および高さにおける前記界面の位置を監視することによってプロファイルがどのように決定されるかを示している。最終的に、特定の時間および対応するＥＲにおいて、この界面は、流出デカンタシステムに到達し、放出される水の質を低下させる。この方法は労働集約的である。

本発明による方法の好ましい実施形態では、ステップ（ａ）中に、反応器内のプラグ流の程度は、反応器の底部から最上部までの反応器を横切る適切なパラメータのプロファイルを決定することによって監視される。前記好適なパラメータのプロファイルは、好ましくは、ステップ（ａ）中に、反応器の底部から最上部まで反応器を横切って前記パラメータを数回測定することによって決定される。

これを図５に示す。適切なパラメータは、例えば、濁度、ｐＨ、酸化還元電位、導電率若しくは温度、又は汚染物質の濃度、好ましくは化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、アンモニウム若しくはリン酸である。

パラメータプロファイルの決定は、反応器供給操作中の様々な時間に手動でサンプリングし、これらのサンプルを一つ又は複数のパラメータ／濃度を分析するために使用することによって実施することができる。より好ましい実施形態では、ステップ（ａ）中に手動または自動的にＣＡＳ－ＶＰＦまたはＡＧＳ－ＶＰＦ反応器内の異なる高さに移動されるケーブルに接続されたプローブによって、一つ又は複数のパラメータがオンラインで測定される。別の実施形態では、ＤＴＳ（分布温度感知）ケーブルまたは同様のセンサ機器を使用して、反応器レベルにわたるプロファイルを決定する。

上でより詳細に説明したように、監視されたプラグ流特性またはＥＲは、汚れていない（ｎｏｎ－ｆｏｕｌｅｄ）／閉塞されていない（ｎｏｎ－ｂｌｏｃｋｅｄ）分布の特性と比較される。次善のプラグ流条件が決定された場合、是正措置が開始される。これらの是正措置には、上述のような一つ又は複数の分配管およびノズルの洗浄、および／または反応器最上部の操作水位表面を横切るデカンタ水の不均一な収集によっても劣化したプラグ流状態が引き起こされる可能性があるので、流出物デカンタシステムの洗浄が含まれる。

別の好ましい実施形態では、プラグ流特性は、反応器内の一つ又は複数の固定場所および高さにおいて一つ又は複数の適切なパラメータを測定することによって監視される。たとえば、図６は、分析器またはプローブを用いて、反応器の底部から一定の距離、例えば１ｍの距離において、適切なパラメータのプロファイルがどのように決定されるかを示す。一実施例として、アンモニウム濃度は、例えばイオン選択プローブによって決定することができる。流入する廃水中のこのパラメータの濃度は、プラグ流供給によって置換される処理水の濃度よりも高いので、監視は、導入された廃水と処理水との間の界面がいつプローブに到達するかを検出し、これが起こったときの対応するＥＲを計算することができる。この計算では、プローブ反応時間による遅延、サンプルラインおよびオンライン分析計におけるサンプルの処理などの測定遅延が考慮される。本発明の方法によれば、監視されたプラグ流特性すなわちＥＲは、汚れていない／閉塞されていない分配に対する特性と比較され、プラグ流の減少が決定された場合に開始される上述の修正措置と比較される。

別の好ましい実施形態では、パラメータは、反応器の底部付近、好ましくは底部から０．５－３ｍまたは０．５－１．５ｍ、ならびに流出物のデカンタ付近、好ましくはデカンタの下方０－３ｍまたは１－３ｍで測定される。界面が両方のプローブによって検出される場合、これによって、プラグ流の減少が、廃水流入物の不均等な分配によるものか、または処理された廃水流出物の不均等な放出によるものかを区別することができる。

別の好ましい実施形態では、プラグ流特性は、０－３ｍまたはデカンタの下１－３ｍのような、流出物デカンタの近くにのみ置かれた一つ又は複数のオンライン測定機器を使用することによって監視される。そうすることによって、これらの機器はまた、放出された処理水の品質を監視するために使用することができる。

図７は、プローブまたは分析器を使用して、反応器最上部の反応器オーバーフロー堰開口部から一定の距離ｈ２、例えば０－３ｍの距離で、適切なパラメータのプロファイルがどのように決定されるかを示す。たとえば、アンモニウム分析器を使用してもよい。処理される廃水の量は１日中に大きく変動する可能性があり、また複合下水管に接続された処理プラントに対しては雨の影響を受ける可能性があるので、機器の場所は、最大流中、界面が機器の場所に到達するかまたは機器の場所を越えて到達するように選択される。そのような最大流が年に１回未満または月に１回未満のように非常に稀にしか起こらない場合、月に１回のように定期的に、１サイクルの間、反応器へのステップ（ａ）の持続時間を増加させて、どのＥＲで破過が開始するか、または機器サンプルの高さを１サイクルに対して調整するかを決定する。

従って、本発明による方法の好ましい実施形態において、ステップ（ａ）中の反応器内のプラグ流の程度は、反応器内の一つ又は複数の固定場所で一つ又は複数の適切なパラメータを測定することによって監視される。前記一つ又は複数の適切なパラメータは、たとえば、汚染物質の濃度（好ましくは化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、アンモニウムまたはリン酸塩の濃度）、濁度、ｐＨ、酸化還元電位、伝導率および／または温度である。一つ又は複数の適切なパラメータの測定が反応器内の２つ以上の場所で行われる場合、前記場所は、たとえば、反応器の異なる高さに置かれてもよい。前記場所はまた、反応器の同じ高さ、たとえば反応器の底部付近または流出物デカンタ付近に置かれてもよい。好ましい実施形態において、プラグ流の程度は、流出デカンタシステムの下方、好ましくは０－３ｍ、より好ましくは１－３ｍに置かれる一つ又は複数のオンライン測定機器によって監視される。さらに好ましい実施形態においては、ＤＴＳケーブルまたは同様のセンサ機器を使用して、反応器レベルにわたるプロファイルを決定する。

あるいは、本発明による方法の別の好ましい実施形態において、ステップ（ａ）中の反応器内のプラグ流の程度は、反応器内の一つ又は複数の様々な場所で一つ又は複数の適切なパラメータを測定することによって監視される。前記一つ又は複数の適切なパラメータは、たとえば、汚染物質の濃度（好ましくは化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、アンモニウムまたはリン酸塩の濃度）、濁度、ｐＨ、酸化還元電位、伝導率および／または温度である。一つ又は複数の適切なパラメータの測定が反応器内の２つ以上の場所で行われる場合、一つ又は複数のパラメータは、ステップ（ａ）中にＣＡＳ－ＶＰＦまたはＡＧＳ－ＶＰＦ反応器内の異なる高さに手動または自動的に移動されるケーブルに接続された器具によってインラインで測定されてもよい。さらに好ましい実施形態において、ＤＴＳケーブルまたは同様のセンサ機器を使用して、反応器レベルにわたるプロファイルを決定する。

本発明による生物学的処理反応器における廃水の処理方法は、従来技術から知られている方法の前述の欠点を解決する。本発明による方法は、費用対効果の高い構造を使用することによって、廃水がＣＡＳ－ＶＰＦおよびＡＧＳ－ＶＰＦ反応器に分配されることを保証するだけでなく、反応器底部表面を横切る廃水流入物の最適な分配、ひいてはＶＰＦ反応器操作中の最適なプラグ流条件を保護する。これは、反応器底部表面にわたる廃水流入物の分配および／または達成されたプラグ流条件を積極的に監視することによって達成される。最適以下の条件が検出された場合、好ましくは廃水処理方法を中断したり、その性能を妨害したりすることなく、通常の操作中に蓄積された分配管を洗浄し、および／または空気を分配管から除去する。本発明は、従来技術の欠点を効果的に除去し、以下のことを可能にする。

・ＣＡＳ－ＶＰＦおよびＡＧＳ－ＶＰＦ反応器を横切る廃水流入物の均等な分配と、ＶＰＦ反応器の最大容量での性能をもたらす水理学的に優れた垂直プラグ流体制を得ること。

・反応器底部表面を横切る廃水流入物の達成された分配レベル及び／又は結果として生じるプラグ流条件を監視し、反応器の処理能力が影響を受ける前に、好ましくは処理性能を妨げることなく、又は反応器をスイッチオフする必要性を生じることなく、例えば、汚れ、閉塞又は空気の蓄積を通して最適以下の分配／プラグ流を修正すること。これにより、反応器操作中に分配とプラグ流が最適化されることが保証される。
・高い交換比率を達成することによりＶＰＦ反応器の容積と建設コストを削減する。
・反応器の曝気段階中に分配管に空気が伴出されて、最適以下の分配となることを防ぐ。
・ＡＧＳ反応器を停止して空にする必要なしに分配管の汚れ又は閉塞を解決することができること。
・費用対効果の高い構築と維持費の削減。

したがって、均等な分配および最適プラグ流は、本発明による方法によって保護される。したがって、ＡＧＳ－ＶＰＦまたはＣＡＳ－ＶＰＦ反応器は、実用的な最大実現可能交換比で操作することができ、最大の液圧処理能力を提供する。

液体分配システム

また、本発明は、液体分配システムに関する。液体分配システムは、本明細書では、液体、好ましくは水性液体を反応器に導入するために使用される装置として定義される。本発明に係る液体分配システムは、垂直プラグ流（ＶＰＦ）反応器、特に廃水の好気性処理方法に使用されるＣＡＳ－ＶＰＦ反応器又はＡＧＳ－ＶＰＦ反応器に液体を導入するために使用されることが好ましい。液体分配システムは、反応器底部表面又はその近くに置かれる。本発明による廃水の好気性処理方法に使用される液体分配システムは、流入分配システムとも呼ばれる。

従って、本発明はまた、一つ又は複数の分配管を備えた液体分配システムに関し、前記一つ又は複数の管は、それぞれが反応器底部表面を横切る流入廃水の均等な分配を提供するように配置された一つ又は複数のノズル出口を備え、垂直通気管が各分配管に接続されている。

本発明の液体分配システムは、本発明の廃水処理方法に使用される廃水流入分配システムの好ましい実施形態に対応する。前記方法については上述した通りである。

垂直通気管の長さは、反応器の高さに依存し、特に、液体分配システムを備えた反応器の操作中の液体レベルの高さに依存する。操作中、液体分配システムの一つ又は複数の垂直通気管は、対応する一つ又は複数の分配管内に伴出された空気または酸素を解放するために、液体分配システムを備えた反応器の操作液レベルを超えて延びなければならない。反応器液表面上のベント管の高さは、水流に対して設計された最大値を供給するときに分配管に生じる最大圧力に依存する。

上述したように、垂直通気管は、処理サイクルの曝気段階中に対応する分配管に伴出される空気が解放されることを確実にする。このような空気の伴出は、そうでなければ廃水の不均等な分配を引き起こし、その結果、プラグ流特性が著しく減少し、達成可能な交換比が低くなり、必要な反応器容積が大きくなるので、これは非常に重要である。

本発明による生物学的処理反応器における廃水の処理方法における本発明による液体分配システムの使用、並びに、液体分配システムによる前記方法の幾つかの利点は、上に詳細に記載されている。本発明の方法における廃水流入分配システムの好ましい実施形態は、本発明の液体分配システムの好ましい実施形態に対応することに留意されたい。ここで、幾つかの好ましい実施形態をより詳細に説明する。

通気管と分配管との間の接続は、空気が分配管から放つことができ、かつ通気管を通して洗浄装置を分配管に注入することができるようなものであるべきである。通気管を介した分配管の洗浄についても、上記でより詳細に説明した。ベント管（８）と分配管（３）の接続のための幾つかのオプションを図９に示す。

本発明による液体分配システムの好ましい実施形態では、各分配管上の一つ又は複数のノズル出口は、下方に向けられる。別の好ましい実施形態において、本発明による液体分配器システムは、２つ以上の分配管を備える。別の好ましい実施形態において、液体分配システム内の各分配管は、２つ以上のノズル出口を備える。

本発明による方法について上述したように、液体分配システムの一つ又は複数の分配管のサイズおよび各分配管上のノズル出口の数およびサイズは、廃水組成、廃水流および反応器サイズに依存する。典型的には、分配管の直径は１００－１０００ｍｍである。分配管の数は廃水特性とＶＰＦ反応器のサイズに依存する。より小さい反応器は、１つまたは２つの分配管のみを備えることができるのに対して、より大きい反応器は、数十または１００を超えることができる。良好なプラグ流条件が得られることを確実にするために、反応器内の分配管の数及びそれらの間の距離、並びに分配管当たりのノズル出口の数及びそれらの間の距離は、ノズル出口の総数が反応器底部表面のｍ^２当たり０．５－５０の範囲内にあるようなものである。最適な数は、廃水の特性および目標とする処理廃水の品質に依存する。一実施形態では、反応器底部表面のｍ^２当たり０．２５－５０個のノズル出口があり、別の実施形態では、０．２５－２５個のノズル出口がある。

好ましくは、液体分配システムの各分配管は、分配管マニホールドに接続される。このような分配管マニホールドは、ヘッダとも呼ばれる。

また、液体分配システムの各通気管は、垂直に位置決めされた開口部を有する取り外し可能なエンドキャップ、または開口端部を有するＵ字型湾曲部を備えることが好ましい。開放端部のＵ字型湾曲部は、潜在的な水噴霧を水表面に向け、歩道、アクセス台（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｄｉｕｍｓ）などから離れるように向けるものである。

液体分配システムの別の好ましい実施形態において、２つ以上の垂直通気管が、反応器壁の同じ位置に到達するために、又は反応器最上部のアクセス台、通路若しくはプラットフォームに到達するために束ねられる。

同様に上述したように、液体分配システムにおいて、各通気管は、水位計、圧力計および／または温度センサ（好ましくは分配温度感知（ＤＴＳ）ケーブル）を装備することが好ましい。

本発明はまた、垂直プラグ流（ＶＰＦ）生物学的処理反応器内の廃水の好気的処理方法における本発明による液体分配システムの使用に関する。本発明は、特に、本発明に係る垂直プラグ流（ＶＰＦ）生物学的処理反応器内の廃水の好気性処理方法における本発明に係る流入分配システムの使用に関する。好ましい実施態様において、液体分配システムは、ＡＧＳ－ＶＰＦ反応器又はＣＡＳ－ＶＰＦ反応器内の廃水の好気的処理のための方法において使用される。

本発明による液体分配システムは、既存の廃水分配器の上述の欠点を解決する。それは、費用対効果の高い構造を用いて、廃水がＣＡＳ－ＶＰＦ又はＡＧＳ－ＶＰＦ反応器に分配されることを確実にするだけでなく、ＡＧＳ－ＶＰＦ原反応器操作中に、廃水処理方法を中断したり、その性能を乱すことなく、反応器の表面を横切る廃水流入物の分配の監視を可能にし、また通常操作中に分配管から蓄積された空気を除去することを可能にすることによって、最適な分配及びプラグ流を保護する。

廃水の処理を行うための設備

本発明はまた、本発明による方法を行うするための設備、すなわち生物学的処理反応器内の廃水の処理に関する。前記方法は、上で詳細に説明される。設備は、本発明による液体分配システムを備える。前記液体分配システムもまた、上に詳細に記載される。

本発明による設備は、反応器の底部に液体入口システムを有する反応器と、反応器の最上部に液体出口システムと、反応器の底部にガス入口を備え、液体入口システムは、一つ又は複数の分配管を備え、前記一つ又は複数の管は、それぞれ、反応器の底部表面を横切る液体の均等な分配を提供するように配置された一つ又は複数のノズル出口を備え、垂直通気管は、各分配管に接続され、垂直通気管は、分配管内に伴出された空気を解放するために反応器の操作水位より上で終わる。

上に詳細に説明したように、本発明による方法の好ましい実施形態で使用される設備は、本発明による設備の好ましい実施形態に対応することに留意されたい。幾つかの好ましい実施形態をここでより詳細に説明する。

好ましい実施形態において、液体入口システムは２つ以上の分配管を備える。好ましくは、液体入口システムの各分配管は、２つ以上のノズル出口を備える。さらに、各分配管内の一つ又は複数のノズル出口が下方に向けられることが好ましい。

本発明による設備では、液体入口システムにおいて、分配管内のノズル出口間の距離が０．５－１０ｍの範囲にあること、および／または反応器底部表面のｍ^２当たり０．５－５０個のノズル出口があることが好ましい。

好ましくは、液体入口システム内の各分配管は、分配管マニホールドに接続される。また、各通気管は、垂直に位置決めされた開口部を有する取外し可能なエンドキャップ、または開口端部を有するＵ字型湾曲部を装備していることが好ましい。好ましい実施形態において、各通気管は、水位計、圧力計および／または温度センサ、好ましくは分布温度感知（ＤＴＳ）ケーブルが装備されている。

好ましくは、設備は、反応器の底部から最上部までの反応器を横切る適切なパラメータのプロファイルを決定するための手段を更に備える。適切なパラメータは、たとえば、汚染物質の濃度（好ましくは化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、アンモニウムまたはリン酸塩）、濁度、ｐＨ、酸化還元電位、伝導率または温度である。前記手段は、例えば、前記パラメータを決定するための分析器またはプローブであってもよい。適切なパラメータのプロファイルの決定は、本発明の方法について上記に詳細に説明され、本発明の方法について説明された好ましい実施形態は、本発明の設備にも同様に適用される。したがって、本発明による設備は、好適なパラメータのプロファイルを決定するための分析器またはプローブを備えることが好ましい。好適なパラメータは、好ましくは汚染物質の濃度（好ましくは化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、アンモニウムまたはリン酸塩）、濁度、ｐＨ、酸化還元電位、伝導率および／または温度である。

本発明はさらに、垂直プラグ流（ＶＰＦ）生物学的処理反応器内の廃水の好気性処理における本発明による設備の使用に関する。特に、本発明による設備は、本発明による廃水の処理方法において使用される。

本発明は、図面に示されるような多くの例示的な実施形態を参照して上述された。幾つかの部品または要素の修正および代替の実装が可能であり、添付の特許請求の範囲に定義される保護の範囲に含まれる。

Claims (36)

1. 生物学的処理反応器において廃水を処理するための方法であって：
   （ａ）前記反応器の底部に流入する廃水を導入すると同時に、前記反応器の最上部の操作水位で流出する処理済み廃水流出物をデカントするステップと；
   （ｂ）曝気ステップと；
   （ｃ）バイオマスを沈降させる沈降ステップと；
   を含み、
   ステップ（ａ）は、一つ又は複数の分配管を備えた流入分配システムを通して前記反応器に廃水流入物を導入することによって達成される垂直プラグ流条件下で実施され、前記１つ以上のパイプは、好ましくは下方に向けられた１つ以上のノズル出口を含み、前記反応器の底部表面を横切って流入する廃水の均等な分配を提供するように配置され、処理済み廃水流出物を、前記反応器の最上部の操作水位にわたって均等に放出するように構成された流出物デカンタシステムを通して放出し、
   ステップ（ａ）中に、前記分配管を横切る流入廃水の均等な分配および／または反応器内のプラグ流の程度が監視され、最適以下の分配または最適以下のプラグ流が検出されたときに、流入分配システムおよび／または流出デカンタシステムが汚れおよび／または閉塞を除去することによって洗浄される、方法。
2. 前記流入分配システムは、共通のマニホールドまたはヘッダーに接続された２つ以上の分配パイプを備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記流入分配システムは、
   （ｉ）反応器を排水し、かつ、一つ又は複数の分配管及びそのノズルを手動で洗浄する工程；または、
   （ｉｉ）手動洗浄のために一つ又は複数の分配管を持ち上げる工程；または、
   （ｉｉｉ）管内洗浄装置（たとえば、パイプピグ、洗浄ロボット又はハイドロジェット）をヘッダに挿入する工程；または、
   （ｉｖ）流入分配システムを通る流量を一時的に増加させる工程；
   によって洗浄される、請求項１又は２に記載の方法。
4. ステップ（ａ）では、垂直通気管が各分配管に接続され、前記垂直通気管は、前記分配管内に伴出された空気または酸素を解放するために前記反応器の操作水位より上で終了する、請求項１又は２に記載の方法。
5. 前記流入分配システムの分配管は、前記分配管に接続された前記通気管を通して、前記反応器の最上部で高圧ランスまたは代替の機械的または液圧機械的装置に入ることによって洗浄される、請求項４に記載の方法。
6. ヘッダー付きのグリッドは、水位より上に経由され、選択的に、前記ヘッダーに置かれる洗浄装置のエントリを使用する、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. ステップ（ａ）中に、ステップ（ａ）中の様々な時間において、前記反応器の底部から最上部までの前記反応器にわたる適切なパラメータのプロファイルを決定することによって、前記反応器内のプラグ流の程度が監視される、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記適切なパラメータは、汚染物質の濃度、好ましくは化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、アンモニウムまたはリン酸塩、濁度、ｐＨ、酸化還元電位、伝導度または温度である、請求項７に記載の方法。
9. ステップ（ａ）では、２つ以上の分配管内の流量および／または圧力を測定することによって、前記分配管を横切る廃水流入物の均等な分配を監視する、請求項１～３，６～８のいずれか一項に記載の方法。
10. ステップ（ａ）では、分配管を横切る廃水流入物の均等な分配が、前記通気管内の水位および／または圧力および／または温度または他の適切なパラメータを測定することによって監視される、請求項４～８のいずれか一項に記載の方法。
11. ステップ（ａ）では、前記分配管を横切る廃水流入物が均等に分配されることにより、前記反応器の容積の少なくとも３０％、好ましくは５０％超、６０％超または７０％超が、未処理廃水の顕著な破過（ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ）なしに、処理済み廃水流出物デカンタシステムに向かって変位されることを可能にする程度のプラグ流が生じる、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記反応器中のバイオマス粒子の７０％以上が、０．２ｍｍ以上、好ましくは０．２－５ ０ｍｍの範囲の粒径を有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記反応器中のバイオマス粒子の７０％以上が、直径０．２ｍｍ以下である、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
14. 一つ又は複数の分配管を備える液体分配システムであって、前記一つ又は複数の分配管は、前記反応器の底部表面を横切って流入廃水の均等な分配を提供するように配置された一つ又は複数のノズル出口を備え、垂直通気管が、各分配管に接続されている、液体分配システム。
15. ２つ以上の分配管を備える、請求項１４に記載の液体分配システム。
16. 各分配管は、２つ以上のノズル出口を備える、請求項１４又は１５に記載の液体分配システム。
17. 前記１つ又は複数のノズル出口は下向きである、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の液体分配システム。
18. 分配管内のノズル出口間の距離は０．５～１０ｍの範囲である、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の液体分配システム。
19. 各分配管は、分配管マニホールドに接続されている、請求項１４～１８のいずれか一項に記載の液体分配システム。
20. 各通気管には、垂直に位置決めされた開口部を有する取り外し可能なエンドキャップ、または開口端を有するＵ字型湾曲部が装備されている、請求項１４～１９のいずれか一項に記載の液体分配システム。
21. 各通気管には、水位計、圧力計および／または温度センサ、好ましくは分配温度感知（ＤＴＳ）ケーブルが装備される、請求項１４～２０のいずれか一項に記載の液体分配システム。
22. 垂直プラグ流（ＶＰＦ）生物学的処理反応器における廃水の好気性処理のための方法における、請求項１４～２１のいずれか一項に記載の液体分配システムの使用。
23. 廃水の処理方法は、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法である、請求項２２に記載の使用。
24. 反応器の底部に液体入口システムを有する反応器と、前記反応器の最上部に液体出口システムと、前記反応器の底部にガス入口と、を備える設備であって、
    前記液体入口システムは、一つ又は複数の分配管を備え、前記一つ又は複数の分配管は、それぞれ、前記反応器の底部表面を横切る液体の均等な分配を提供するように配置された一つ又は複数のノズル出口を備え、垂直通気管が、各分配管に接続され、前記垂直通気管は、前記分配管内に伴出された空気を放出するために前記反応器の操作水位より上で終わる、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法を行うための設備。
25. 液体入口システムは、２つ以上の分配管を備える、請求項２４に記載の設備。
26. 液体入口システムの各分配管は、２つ以上のノズル出口を備える、請求項２４又は２５に記載の設備。
27. 各分配管内の一つ又は複数のノズル出口が下方に向いている、請求項２４～２６のいずれか一項に記載の設備。
28. 分配管内のノズル出口間の距離が０．５～１０ｍの範囲内にあるか、および／または前記反応器の底部表面のｍ^２当たり０．５～５０個のノズル出口がある、請求項２４～２７のいずれか一項に記載の設備。
29. 各分配管は、分配管マニホールドに接続されている、請求項２４～２８のいずれか一項に記載の設備。
30. 各通気管には、垂直に位置決めされた開口部を有する取り外し可能なエンドキャップ、または開口端を有するＵ字型湾曲部が装備されている、請求項２４～２９のいずれか一項に記載の設備。
31. 各通気管には、水位計、圧力計および／または温度センサ、好ましくは分配温度感知（ＤＴＳ）ケーブルが装備される、請求項２４～３０のいずれか一項に記載の設備。
32. 前記設備は、前記反応器の前記底部から前記最上部までの前記反応器を横切る適切なパラメータのプロファイルを決定するための手段を更に備える、請求項２４～３１のいずれか一項に記載の設備。
33. 前記適切なパラメータは、汚染物質の濃度、濁度、ｐＨ、酸化還元電位、導電率または温度である、請求項３２に記載の設備。
34. 前記設備は、汚染物質の濃度、濁度、ｐＨ、酸化還元電位、伝導率および／または温度を測定するための分析計またはプローブを備える、請求項３２又は３３に記載の設備。
35. 垂直プラグ流（ＶＰＦ）生物学的処理反応器内の廃水の好気性処理における、請求項２４～３４のいずれか一項に記載の設備の使用。
36. 廃水の処理方法は、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法である、請求項３５に記載の使用。

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