JP7343518B2 - 同時フェーズ動作型嫌気性連続バッチ反応器 - Google Patents

Description

本発明は、生分解性有機物質を含む水性流体を処理する方法であって、生分解性有機物質が嫌気性微生物によって転化され、それによってバイオガス（一般的に、主としてメタン及び二酸化炭素を含む気体混合物）を形成するバッチ反応段階を含む上記方法に関する。本発明は更に、生分解性有機物質を含む水性流体を微生物学的に処理する為の設備に関する。

有機バイオマスを含有する廃棄物からバイオガスを嫌気性連続バッチ反応器（ＡｎＳＢＲ：Anaerobic Sequencing Batch Reactor）で生成する為の方法が、１９９０年代初期に開発された。米国特許第５１８５０７９Ａ号明細書は、４つの主な下記の段階：供給、反応、沈降、及びデカンテーションを有し、必要なときにはスラッジの除去を伴うサイクルで動作する、単容器のＡｎＳＢＲに関する。ＡｎＳＢＲの利点は、サイクル時間及び順序に関する方法の高度な柔軟性、浄化器なしに動作する可能性があり、かつ相対的に単純な機器で動作する可能性を包含する。その上、逐次動作によって誘発された過剰／欠乏のレジームは、ゆっくり分解することが可能な粒状基質（懸濁された固形分、油、脂肪、及びグリース）及び／又は相対的に扱いにくい化合物の分解、並びに高められたバイオフロキュレーションを促進する。加えて、逐次動作は、その悪い沈降スラッジに対する自然選択圧力に起因して、良好な沈降スラッジの発生をもたらす。その結果、効率的な固形分分離が促進され、従って、長い固形分保持時間（ＳＲＴ：solids retention times）と、有機基質からメタン及び二酸化炭素への効率的な転化とをもたらす。

ずっと前に開発されたにも関わらず、ＡｎＳＢＲの工業的実装例は限られている。ＡｎＳＢＲの主な制約は、この構成の誤用、設計の誤差、スラッジ沈降可能性制御の不確実性、及び（流体及び気体の）バッチ体積の管理の裏にある難題であって、それは大きなバッファータンク及び気体貯蔵ユニットの必要性をもたらすと思われる。

上述の利益を利用するＡｎＳＢＲ構成の変形例を開発する２～３の試みが公知である。例えば、「温度段階的ＡｎＳＢＲ」（temperature-phased AnSBR）と呼ばれる方法が提案されており、該方法において、２つの反応器が連続して動作する。第１の反応は高温性温度（５５℃）で、そして第２の反応は中温性レベル（３５℃）で動作する。

米国特許第５，５９９，４５０Ａ号明細書は、嫌気性上昇流バッチ反応器である、ＡｎＳＢＲ概念に関して開発された別の構成に関する。このシステムは、嫌気性廃棄物流処理反応器を経てプラグ流を供することを目標とし、該反応器の底部で廃棄物流を均等に分配し且つ上方レベルで廃棄物流を収集することにより、充填、リサイクル、及びデカンテーション中に反応器を通じて上向きプラグ流を生成し且つ水平混合を最小限に抑える。本発明者等に従えば、そのようなプラグ流は、基質濃度が最高である該反応器の底部付近でより重いバイオマスの成長を鼓舞し、基質濃度が最低である該反応器の最上部付近では軽いバイオマスの成長を妨げる。

ＡｎＳＢＲで有機バイオマスを含有する水性廃棄物を処理することの様々な利点にも関わらず、既知のシステムはまた典型的な固有の問題を有する。その最中にバイオガスが有機バイオマスから形成される反応段階、及び沈降段階は、逐次実施される。沈降中、固形分は該反応器の底部の方向に移動し、そこで（濃縮された）スラッジを形成し、該反応器の上方部分では、上澄みが形成され（流体水性相であり、流体含量の固体粒子含量（懸濁物）と比較して低減された固体粒子含量を有し、好ましくは固体粒子を本質的に含まず、十分な沈降後、上澄みは流出物として該反応器から取り出される。長い沈降時間は、低い固体粒子含量を有する又はそれを本質的に含まない上澄みを得るのに望ましいが、それは該流出物の下流処理が容易になるからである。該方法の所与のサイクル時間で、沈降持続時間はそれによって有機物質の総破壊容量及びバイオガス生成容量の制限要因になるが、それは反応フェーズで利用可能な時間が短縮されるからである。更に、ＡｎＳＢＲで実施される方法は、特徴的に、バイオガスの変動生成速度を有する。プロセスサイクルの開始時に（供給段階）、バイオガス生成速度は、最大値に達するまで（通常、供給段階の終わり若しくは終わり近く、又は反応段階の初期に）徐々に増大されることになる。最大バイオガス生成速度に到達した後、該反応段階は典型的には、生成速度がより低い閾値に達するまで継続され、その後、沈降段階が始まる。該沈降段階中、幾つかのバイオガス生成が通常はまだ生じているが、その段階で、バイオガス生成速度は一般的に更に低下して、デカンテーションフェーズ中（ここで、流出物が取り出される）に最低（おそらくは０）になる。バイオガス生成速度の変動の結果、反応システムからのバイオガス流は有意に変動し、これはとりわけ、ＡｎＳＢＲの下流でのバイオガス流の更なる処理の観点から及び／又は更なる使用の為に、例えばエネルギーの生成において一定のバイオガス供給をもたらすのに、望ましくない。

本発明者等は、これらの課題の１つ又は両方に対処する方法を見出した。本発明者等は、特に、嫌気的な方法におけるこれらの課題に対処する該方法の利点に気付いた。しかしながら、非嫌気性条件下で動作される方法も本発明者等の発見から利益が得られうると考える。

従って本発明は、水性流体を処理する方法であって、バイオガスが、バイオリアクター（１）及び別容器（２）を備えている設備で生成される上記方法において、（ｉ）バイオリアクター供給段階、その後の、（ｉｉ）バイオガスが形成され且つ形成されたバイオガスが該別容器（２）に一時的に貯蔵されるバッチ反応段階、並びにその後の、（ｉｉｉ）沈降段階及び／又は水性流体流出物排出段階を含む少なくとも１つの更なる段階を含み、該別容器（２）に貯蔵された該バイオガスが、該設備からのバイオガス出口流（１５）の変動を低減させるのに使用される、上記方法に関する。

上記段階は、通常、本質的に嫌気性条件下で動作される。

特に、本発明は、生分解性有機物質を含む水性流体を微生物学的に処理する方法であって、バイオリアクター（１）、特に嫌気性バイオリアクター、を備えている設備内で、上記生分解性有機物質の少なくとも一部が、上記微生物、特に嫌気性微生物、によって転化され、それによってバイオガスを形成し、ここで、該バイオリアクター（１）は水性懸濁物を含有し、該水性懸濁物は、液相及び固相を含み且つ微生物を含有する、
該設備が更に、該バイオリアクター（１）からの処理された水性流体（２ａ）を保持する為の、かつ該バイオリアクター（１）からのバイオガス（２ｂ）を保持する為の、別容器（２）を備えており、
該方法が、
（ｉ）バイオリアクター供給段階、ここで、該生分解性有機物質を含む該水性流体が該バイオアクター（１）に供給される、及びその後、
（ｉｉ）バッチ反応段階、ここで、生分解性有機物質が、該バイオリアクター（１）内で該微生物によって転化され、それによってバイオガスを形成し、バッチ反応フェーズ中に、該設備から出るバイオガス出口流が維持され、該バッチ反応フェーズの少なくとも一部中に、該形成されたバイオガスの少なくとも一部が該別容器（２）に一時的に貯蔵される、その後、
（ｉｉｉ）沈降段階及び／又は水性流体（好ましくは液体）流出物排出段階を含む、少なくとも１つの更なる段階
を含み、該別容器（２）に貯蔵されたバイオガス（２ｂ）が、該バッチ反応段階中又はその後に、バイオガス出口流（１５）の変動を低減させるのに使用される、上記方法に関する。

該別容器内の保持空間は、少なくとも概念的に、水性流体を保持する為の第１のセクション（セクション２ａ）と、該バイオガスを保持する為の第２のセクション（セクション２ｂ）とに分割されることができる。バイオガス及び水性流体の両方が該別容器（２）内に存在する場合、セクション２ａとセクション２ｂとの間の界面（５）が、通常、バイオガスと水性流体との間のガス－流体界面である。よって、この界面は固定される必要がなく、且つ第１及び第２のセクションのサイズは、本発明の該方法の様々な段階中に変えることができる。

一般的に、本発明に従う該方法の該段階は、複数回繰り返される。段階（ｉ）、段階（ｉｉ）、及び段階（ｉｉｉ）を含む各単一シーケンスであって、供給、反応、沈降、及びデカンテーション（流出物の取り出し）が実現されるシーケンスは、いわゆるプロセスサイクル（又は省略して「サイクル」）を形成し／少なくとも最初のサイクル（該サイクルで、該方法が開始される）後に、少なくとも実質的に一定のバイオガス出口流が、上記複数の段階中に一般的に維持される。

一般的に、最初からシステムを開始させる場合（例えば、最初の使用又は維持の後）以外、該反応器は一般的に、バイオガス生成微生物を既に含有する。該微生物が該反応器内に一旦供給されると、該方法の後続のサイクル中に、もはや該反応器内に該微生物を導入される必要が一般的になくなる。

本発明は更に、生分解性有機物質を含む水性流体を微生物学的に処理する為の設備、詳細には、本発明に従う方法で使用する為の設備に関し、該設備は、バイオリアクター（１）内で該水性流体を撹拌する為の撹拌器を備えている該バイオリアクター（１）、典型的には嫌気性バイオリアクター、と、別容器（２）とを備えており、該別容器（２）が、
バイオリアクター（１）からの処理された水性流体を保持する為の第１のセクション（２ａ）であって、閉じることができる導管（３）を介して該バイオリアクター（１）からの処理された水性流体用の出口に接続された、該処理された水性流体用の入口と、閉じることができる導管（６）を介して該第１のセクションの内容物を除去する為の出口とを備えている、第１のセクション（２ａ）、及び
導管（４）を介して該バイオリアクター（１）からのバイオガス用の出口に接続された、バイオガス用の入口を備えている、バイオガスを保持する為の第２のセクション（２ｂ）
を備えており、
該設備は更に、該設備内への流体水性廃棄流用の入口（１４）、該設備からのバイオガス用の出口（１５）、及び流体水性流出物用の排出口（７）、及び該設備からのスラッジ用の出口（９）を備えている。

本発明に従う設備は、生分解性有機物質を含む水性流体の微生物処理において使用するのに特に好適であり、それによってバイオガスが、好ましくは本発明に従う方法において上記生分解性物質から形成される。

有利な実施形態において、該別容器は、機構、特に撹拌子、を備えている。この機構は典型的には、セクション（２ａ）に存在する。この機構は、沈降中に形成されたあらゆるスカム（scum）を破壊する為に、タンクがそのような目的の為に使用される場合に、使用されることができる。

有利な実施形態において、別容器２のセクション２ａは、水性流体（例えば、懸濁物又はスラッジ）中の固体粒子の沈降性を高めるように構成された傾斜内部構造を有する液－固分離器、好ましくは沈降器、を備えている。該傾斜内部構造は例えば、傾斜されたチューブ又は傾斜された板でもよく、それは平らに又は波形にされることができる。そのような傾斜内部構造は更に、液相及び固相からのバイオガスの分離を促進する。該傾斜内部構造は典型的には、５５～６０°の角度で配置され、且つ互いに少なくとも２～１０ｃｍの距離に配置されて、分離を強化し且つ該分離器の詰まりを回避する。

好ましくは、該液－固分離器は、外部分離器の中間部に配置される。

更なる実施形態において、該液－固分離器は、該外部分離器の作用体積の少なくとも約５０％、より好ましくは少なくとも約７５％、更により好ましくは約少なくとも９０％、最も好ましくは該外部分離器の作用空間の約１００％、を占有することができるであろう。

本発明の主な利点は、バイオリアクター（１）内での該微生物による有機物質の転化と、該別容器（２）内での、該処理した流体中の固体粒子の沈降とを、同時に実施することができることである。

従って、非常に好ましい実施形態において、（ｉｉ）バッチ反応段階の少なくとも一部の間に、該別容器（２）が沈降器として使用され、該沈降器の中で、固体粒子が、該容器内に存在する水性懸濁物から沈降することが可能である。

従って、非常に好ましい実施形態において、バッチ反応段階（ｉｉ）中、バイオガスが該バイオリアクター（１）内で形成され、同時に、該別容器（２）の第１のセクション（２ａ）内に先に導入された、該バイオリアクター（１）から水性懸濁物があればこれが、該別容器（２）内で沈降することが可能である。

従って、非常に好ましい実施形態において、該バッチ反応段階（ｉｉ）及び沈降段階が、少なくとも（実質的な）一部に関して同時に実施される。このことは、該反応フェーズの持続時間を損なわずに、非常に長い沈降期間（慣用的なＡｎＳＢＲにおける場合よりも２～３倍長い）を可能にし、それが慣用的なＡｎＳＢＲに勝る主な利点である。

一つの実施形態において、本発明は、該供給段階及びデカンテーション段階を、少なくとも実質的な部分に関して同時に実施することを可能にする。同時に供給及びデカンテーションのフェーズを実現することがまた可能であり、それによって、サイクル当たりに必要とされる段階の数を低減させ且つ該方法を単純化し、それはまた、慣用的なＡｎＳＢＲに勝る主な利点である（例えば、図２及び図４を参照）。

これらの段階の操作は、同時に、より短いサイクル持続時間を可能にして、サイクル当たりのバッチ体積を低減させ、バッファータンク（１３）の必要な容積を、ある特定の処理容量に到達させる。

水性流体用の第１のセクション（２ａ）及びバイオガス（２ｂ）用の第２のセクションを有する該別容器（２）は、以下に更に例示するように、該反応段階及び該沈降段階を少なくとも部分的に同時に実施する、又は該供給段階及び該デカンテーション段階を少なくとも部分的に同時に実施するのに適切である。

第２のセクション（２ｂ）は、バイオガス生成量が相対的に高い該方法期間中のバイオガスの貯蔵部として、及び該システムからバイオガス出口ライン（１５）へのバイオガスの供給部として働き、それによって、慣用的なＡｎＳＢＲと比較して、該方法全体を通したより一定のバイオガス流に寄与する。それはさらに、バイオガス組成物の均質化が可能にし、それは生成中に変化しうる。

本発明に従う（方法で使用される）設備の設計は、バイオリアクター（１）のヘッドスペース（すなわち、流体相の上方の該反応器内の上部であり、バイオガスが存在する）が、チャネルを介して該容器の第２のセクション（２ｂ）に接続されることがまた有利である。これにより、気密システムが供され、それによって、特に嫌気性接触反応器における、臭い及びバイオガス放出の実質的なリスク、再発する問題が排除される。

本発明に従う方法は、逐次バイオガス生成プロファイル（時間の関数としてのバイオガス生成速度、例えば図６を参照）に基づいて、便利なリアルタイム・システムのモニタリング、最適化、及びフェーズ自動化を可能にする。システムの容量は、各プロファイルにおけるバイオガス生成後にリアルタイムでモニターされることができる。

本発明に従う方法において、該システムの負荷及び反応／沈降フェーズ持続時間は、「標準」のバイオガスプロファイル、すなわち、関心のある特定の方法に関して操作者によって定義されるベンチマーク／基準バイオガスプロファイルに基づいて、調節され且つ最適化されることができる。これは、連続的に操作される方法、例えば嫌気性膜反応器（ＡｎＭＢＲ：an anaerobic membrane reactor）での又は溶解バイオガス浮選ユニット（ＤＢＦ：a dissolved biogas flotation unit）を備えた連続撹拌タンク反応器での処理、に勝る主な利点である。

図１は、本発明に従う（方法で使用する為の）設備の一般的な装置を概略的に示す。 図２は、第１の好ましい実施形態を概略的に示す。 図３は、第２の好ましい実施形態を示す。 図４は、第１の好ましい実施形態を概略的に示す。 図５は、第２の好ましい実施形態を示す。 図６は、本発明に従う方法のサイクル中の、バイオガス生成プロファイルの２つの例を示す。 図７は、１００日以上にわたり８～１０ｇ ＣＰＤ／Ｌ・日の高い容積負荷率（ＶＬＲ）が、実現されたことを示す。 図８は、全ＣＯＤ（ＴＣＯＤ）除去及び可溶性ＣＯＤ（ＳＣＯＤ）除去が、経時的にモニターされたことを示す。 図９は、全ＣＯＤ（ＴＣＯＤ）除去及び可溶性ＣＯＤ（ＳＣＯＤ）除去が、経時的にモニターされたことを示す。 図１０は、流出物が、０．２～０．５ｇ／Ｌよりも一貫して低いＴＳＳ濃度を有していることを示す。 図１１は、スラッジの沈降性が、沈降フェーズ中、該外部容器の容積の５０～７０％であったことを示す。

本明細書で使用される語「又は」は、他に指示されない限り「及び／又は」として定義される。

本明細書で使用される語「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」は、他に指示されない限り「少なくとも１つ」と定義される。

単数形で名詞（例えば、化合物、添加剤等）を指す場合、複数形が包含されることを意味する。

語「（少なくとも）実質的な（に）」は一般的に、指定されるものの一般的な特性又は機能を有することを示す為に、本明細書において使用される。定量可能な特徴を云う場合、この語は特に、その特徴の最大値の少なくとも５０％、より特には７５％よりも多く、更により特には９０％超、を示すのに使用される。語「本質的に含まない」は一般的に、物質が存在しないこと（有効出願日で利用可能な分析技術で実現可能な検出限界よりも下）又は上記物質を本質的に含まない生成物の性質に著しい影響を及ぼさないような低量で存在することを示すのに、本明細書において使用される。事実、定量的観点で、物質の含量が０～１重量％、特に０～０．５重量％、より特には０～０．１重量％、である場合、生成物は通常、物質を本質的に含まないと見なされる。

本出願の文脈において、語「約」は一般的に、所与の値から１５％以下の偏差、特に１０％以下の偏差、より特には５％以下の偏差、を意味する。

本明細書で使用される場合に、「生分解性有機物質」は、典型的には本質的に嫌気性条件下で、該反応器内でバイオマスによって、特にバイオマス又はメタンに、転化されることができる有機物質である。

語「流体」は、外圧（重力以外の圧力）を加えることなしに流れる、液体及び複数の液体の混合物並びに少なくとも１種の他の相、例えば懸濁物、に関して本明細書において使用される。

本明細書で使用される場合に、「有機物質」は、ＩＳＯ６０６０：１９８９に記載されている通り、化学的酸素要求量（ＣＯＤ：Chemical Oxygen Demand）試験によって決定されることができるように、化学的に酸化可能である何らかの有機物質である。有機物質の含量は一般的に、ｇ ＣＯＤ、すなわち該有機物質の酸化の為に消費される酸素のグラム数、で表される。

当業者は、語「上（方）」、「下（方）」、「中間」、「底部」、「底部付近」、「上部」、及び「上部付近」に馴染みがある。一般的に、これらは別のものと関係して読まれ、当業者は、共通の一般知識、本明細書に開示されている情報及び引用文献、並びに設備のユニットの詳細（例えば、バイオリアクター、別容器、又はバイオリアクター若しくはセクションに含まれる物体の体積）に基づいて、その実装の実施を低減させることができる。

経験則として、文脈とは異なる内容が示されない限り、ある特定の基準点（例えば「底部」又は「上部」）の「付近」とは、通常、基準点から「最大±２０％の相対高さ」を意味し、特には基準点から「最大±１５％の相対高さ」、より特には基準点から「最大±１０％の相対高さ」、を意味する。該相対的な高さは、ユニットの全体の高さ（底部と上部との間の高さの差）で割った底部からの距離である。

経験則として、文脈とは異なる内容が示されない限り、「上」部は一般的に、該ユニットの上方１／２、特には上方１／３を意味し、「下」部は一般的に、該ユニットの下方１／２、特には該ユニットの下方１／３、を意味する。中間部を云う場合、これは特には、該ユニットの中間１／３（底部の１／３から上部の１／３）を意味する。

明瞭化及び簡潔な記述の目的の為に、特徴は、同じ又は別個の実施形態の一部として本明細書に記述される。しかしながら、本発明の範囲は、記述される特徴の全て又は幾つかの組み合わせを有する実施形態を包含しうることが理解されよう。本明細書で特に定義されていない、本明細書で使用される語は、国際公開第２０１３／１３９８２３号パンフレットに定義されている通りであり、又は、そこに定義されていない場合には、共通の一般知識に従い使用されている。

図１は、本発明に従う（方法で使用する為の）設備の一般的な装置を概略的に示す。バイオリアクター（１）の上流には、通常、バッファー容器（１３）が存在し、ここで、該バイオリアクターに導入される前に、生分解性有機物質（流入物）を含む水性流体が貯蔵されることができる。そのようなバッファー容器（通常は、タンク）は、連続廃棄物流を処理する場合に一般的に存在するが、それは本発明に従う方法が、バッチ条件下で、少なくとも流入物（水性流体）に関して操作されるからである。更に、該バッファー容器（１３）の存在は、バッファーの水力学的変動及び該流入物の有機物含量の変動を可能にする。バイオガス（１５）は一般的に、該設備から本質的に連続して取り出される。構成に応じて、水性流出物（７）がまた、該設備から本質的に連続して取り出されることができる。

該別容器（２）は、少なくとも２つのセクション（（２ａ）及び（２ｂ））を含む。第１のセクション（２ａ）は、バイオリアクター（１）から取り出された水性流体、例えば懸濁物及び／又は水性液体、を保持するように適合されている。第２のセクション（２ｂ）は、該バイオリアクターから内部に供給されることができるバイオガスを保持するように、且つセクション（２ｂ）からライン（４）を介して取り出されるように適合されている。一般的に、第２のセクション（２ｂ）は、第１のセクション（２ａ）の上方に位置決めされる。該２つのセクションは通常、共に、該容器内に単一の開放空間の部分を形成する。従って、該方法のある特定の段階で該容器内に存在することが望ましいそれぞれ気体及び水性流体の体積に応じて、該容器の内部空間のより大きい又はより小さい部分が、該気体又は該水性流体のいずれかを保持する為に使用されることができる。特定の実施形態において、該別容器（２）の該第１及び第２のセクションは、バイオガス、液体、及び固体を本質的に透過させない分離構造によって分離される。該第１のセクションの上面は、通常、該第２のセクションの下面である。本発明の利点は、該第１のセクションが沈降に使用される場合にも、一般的に、該別容器（２）（の第１のセクション（２ａ））の内側に沈降器内部構造を必要としないことである。それにも関わらず、所望の場合には、そのような内部構造が設けられることができる。

第２のセクション（２ｂ）の少なくとも上部カバーは通常、拡張可能であり、それは、バイオガスの導入によって膨張させることができ且つバイオガスの除去によって収縮させることができるようになる。これを達成する為に、柔軟な上部カバーが設けられ、その少なくとも実質的な部分が上下に移動することができる。

好ましくは、このことは二重膜によって達成される。二重膜は一般的に、当技術分野で知られている。該二重膜は、第１の（上方）膜と第２の（下方）膜とを有する。該膜の隣接する両面は、膨張可能な／収縮可能な空間（膜間空間）を画定する。気体、例えば空気、の導入によって、該膜間空間は増大されることができ、該気体の除去によって該空間は減少される。従って、通常、気体ポンプが該膜間空間に接続されて、気体を該空間内に導入し又は除去する。従って、二重膜が使用されて、容器２内のバイオガスを、バイオガス出口に向かって移動させることができ又は容器２内に所望の気体圧力を維持することができる。

従って、好ましい実施形態において、該別容器（２）の上部カバー（１７）は、第１の膜及び第２の膜を有する、膨張可能な二重膜を備えており、ここで、膨張すると、該第１の膜と該第２の膜との間に空間が創出される。本発明の特に好ましい方法において、該第１の膜と該第２の膜との間の該空間が膨張され又は収縮されて、該別容器（２）内のバイオガス（２ｂ）の圧力を、定められた範囲内に維持するようになる。本発明の特に好ましい方法において、バイオガス出口流が下方閾値よりも下にある場合に、該第１の膜と該第２の膜との間の該空間は、該別容器（２）内に貯蔵されたバイオガス（２ｂ）をバイオガス出口（１５）に導く為に増大され、及び／又はバイオガス生成速度が上方閾値よりも上にある場合に、該第１の膜と該第２の膜との間の該空間は、より多くのバイオガスの貯蔵を可能にするように減少される。

該容器の底部は、例えば水平に、斜めに、又は円錐形にすることができる。該底部の最低点に又はその付近に出口を備えた、斜めにされた又は円錐形の底部は、濃い粘性物質、例えば該容器からの濃縮されたスラッジ又はスラリー、の効率的な（速い及び／又は本質的に完全な）除去の為に望まれうる。

該容器は、沈降を達成する為の又は該容器から内容物を取り出す為の専用の内部構造を必要としない。例えば、流体は、固定された出口を介して、取り出されることができる。特定の実施形態において、該容器は浮動可能なデカンターを含み、それは、該容器内の水性相の表面で又はその付近で、該容器からの水性流出物の除去を可能にする。これは、沈降中に該水性相の該表面及びその付近で固形分含量が最低になるので、該容器が相対的に高い固形分含量を持つ懸濁物を含む実施形態において、特に有利である。

更に、本発明に従う方法において、第２のセクション（２ｂ）からバイオガスを取り出し、それを、第１のセクション（２ａ）に供給された流体による置換を使用してバイオガス出口（１５）に送ることが可能である。

該別容器（２）の第１のセクション（２ａ）には、流出物用の出口と、スラッジ又は水性流体をバイオリアクター（１）に戻す為のリサイクルライン（６）が設けられている。該設備は更に、残部のスラッジ（ＷＡｎＳ）用の出口ライン（９）を備えている。これは通常、該バイオリアクター（１）の底部に又はその付近にＷＡｎＳ用の出口と共に、該バイオリアクター（１）に設けられている。

本発明に従う方法で処理された水性流体は、原則として、特に嫌気性条件下で、生分解性である有機物質を含む何らかの水性流体であることができる。好ましくは、該水性流体は、都市廃水、産業廃水、汚水、発酵プロセスからの水性流体廃棄物（例えば、残留発酵ブロス）、水性スラリー、及び水性スラッジの群から選択される。本発明に従う方法で処理された廃棄物流の含水量に関しては、広範囲に変化しうる。一般的に、処理される水性流体の含水量は、該流体の全重量の８０重量％超であり、特に少なくとも８０重量％、より特には９０重量％、又はそれよりも多い。通常、該含水量は、９９．９重量％以下、好ましくは９９．５重量％以下、より好ましくは９９重量％以下、特には９８重量％以下、より特には９６重量％以下、である。処理される該水性流体の総有機物質含量は、通常、０．１ｇ ＣＯＤ／ｌ以上、好ましくは０．３～１００ｇ ＣＯＤ／ｌの範囲、特に５～５０ｇ ＣＯＤ／ｌの範囲、である。

本発明に従う方法は、相対的に高い含量の脂肪、油、及び／若しくはグリース（ＦＯＧ：fat, oil and/or grease）並びに／又は相対的に高い含量の懸濁固形分（ＴＳＳ：suspended solids）を含む廃棄物流を処理するのにも特に好適である。ＴＳＳは、１．６μｍフィルターを使用して公知の重量又は体積の流体を濾過（デッドエンド濾過）し、保持液を得て、該保持液を蒸留水で洗浄し、洗浄された保持液を乾燥し、残留乾燥重量を決定することによって得られる、該流体の固体画分である。従って、該ＴＳＳは、有機物質に加えて無機物質を含みうる。該有機物質を該無機物質と区別する為には、試料が５５０℃で燃焼され、全ての該有機物質が燃焼されて、該試料の残留物が無機物である。燃焼試験は通常、ＣＯＤ試験に対する実用的な代替例である。例えば、本発明に従って（バイオリアクター内の固形分が少なくとも実質的に綿状である条件下で操作される）方法は、例えば、該バイオリアクター内の該固形分が少なくとも実質的に顆粒状である条件下で操作される慣用的な方法に比べて、０．５ｇ／ｌ以上、特に１．０ｇ／ｌ以上、好ましくは１．５～３０ｇ／ｌ、特に２．０～２０ｇ／ｌ、のＴＳＳ含量、及び／又は５０ｍｇ／ｌ以上、特に０．１～２ｇ／ｌのＦＯＧ含量を有する流体廃棄物を処理するのにも有利である。１つのそのような利点は、微生物による、懸濁固形分のより効率的な転化である。特にＦＯＧの高含量での第２の利点は、典型的には顆粒状系における高ＦＯＧ含量によって引き起こされる、固形分（微生物を含む）の浮選の低減された傾向又は完全な回避であり、それは微生物を洗い落とすという結果を生じうる。

本発明に従って処理されるのに特に好適である水性流体の例は、乳製品の生産若しくは加工（例えば、ミルク、チーズ、バターの生産／加工）、飲料の生産若しくは加工（例えば、ワイン、ビール、蒸留飲料、フルーツジュース、ミルク）、バイオ燃料の生産若しくは加工、化学プラントからの水性廃棄物、又は農業施設からの水性廃棄物である。

当業者は、共通の一般知識、本明細書に開示された情報、及び本明細書で述べられている引用文献に基づいて、バイオリアクター内の好適な液体量、固形分量、及び微生物量をどのように決定するかを知っているだろう。

本発明に従う方法は、下記の少なくとも３つの段階を含む：第１の段階はバイオリアクター供給段階であり、第２の段階はバッチ反応段階である。該方法は更に、処理された流体からの固形分の沈降を含み、それによって、処理された水性流体相が得られ、そこから固相の少なくとも実質的な部分が除去される。更に該方法は、該方法が実施される設備からの水性流体、好ましくは液体流出物、の除去（デカンテーション）を含む。操作の態様に応じて、沈降及び／又は除去は、該供給段階及び／若しくは反応器段階と並行して実施され、又は少なくとも１つの更なる段階で実施され、これは沈降及び／又は水性流体流出物排出段階を含む。

次に、動作の幾つかの好ましい態様が論じられ、供給、反応、沈降、及びデカンテーションが本発明に従ってどのように実施されることができるのかが示されている。

第１の好ましい実施形態は、図２及び図４によって概略的に示されている。上述のような他の利点に加えて、この実施形態の主な利点は、（３つの記述されている段階を含む初期プロセスサイクルの後に）気体流の過度に高いピーク、好ましくは少なくとも実質的に一定の気体流、及び／又は連続した、好ましくは少なくとも実質的に一定の、水性流出物流、が、プロセスサイクル全体を通じて回避されることである。更に、この実施形態において、何らかの予期しない機能不全がある場合、バイオマスの望ましくない損失に対する予防措置として、該別容器（２）の第１のセクション（２ａ）が、スラッジ戻り安全リザーバーとして働く。その上、この実施形態は、より短い全サイクル持続時間を確立するのに特に有利である。

この実施形態において、バイオリアクター（１）が、該バイオリアクター（１）内に存在する内部分離器システム（１１）を備えており、該内部分離器システム（１１）は、生分解性物質を含む水性流体用の入口（１４）の上方に、かつ該バイオリアクターから出る処理された水性流体用の出口（１６）の下方に位置決めされる。この実施形態において、入口（１４）が典型的には、バイオリアクター（１）の下方部分に在る。

該内部分離器システム（１１）は、気体及び固形分を液体から分離するように構成されており、それによって、沈降段階の開始時の水性懸濁物の固体粒子の含量に比べて低減された含量の固体粒子（従って、低減された懸濁固形分含量）を有する流体相、好ましくは固体粒子を少なくとも実質的に含まない流体相、が形成される。該内部分離器システムは通常、内部デフレクター、又は該バイオリアクターから出て行く水性流体用の出口（１２ａ）及びその付近に本質的にバイオガスを含まない体積を創出する他の手段を備えている。好適な内部分離器システムは、例えば上向流嫌気性スラッジ床反応器（ＵＡＳＢ反応器：up-flow anaerobic sludge bed reactors）に関して当初設計された内部分離器システムが、当技術分野で一般的に知られており、例えば、"http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bit.260220402/fullを介してインターネット上で入手可能な、G．Lettinga et al：Use of the upflow sludge blanket (USB) reactor concept for biological wastewater treatment，especially for anaerobic treatment，in Biotechnology and Bioengineering, Volume 22，Issue 4April 1980，Pages 699-734を参照されたい。

この実施形態において、該水性流体用の入口（１４）は典型的には、該バイオリアクターの下方部分に存在し、特に底部に又は底部付近に存在する。出口（１６）は典型的には、該バイオリアクターの上方部分に存在し、該懸濁物とヘッドスペース（生物相を含む）との間の界面に又は界面の下に存在する。該水性流体用の該入口（１４）及び該出口（１２ａ）を互いに離して位置決めすることにより、液体は、気相を本質的に含まない、好ましくは固形分を本質的に含まない、ところのバイオリアクター（１）から取り出されることができるようになる。この実施形態において一般的に、通常の動作中、固相を本質的に含まない液体、又は少なくとも一般的に、該反応器内の該懸濁物と比較して実質的に低減された固形分含量を有する流体が、取り出される。該取り出された液体／流体は一般的に、気相を本質的に含まない。

該分離器システム（１１）は、低減された固相含量の水性流体相（かつ本質的に固体粒子を含まないことがありうる）を、該バイオリアクターの上方部分に得るように適合されている。更に、該システムは、バイオガスを該水性流体相から分離するように適合されている。

バイオガス及び固体粒子がそこから除去されている水性流体／液体は、該バイオリアクター（１）の上方部分に、すなわち該分離器システム（１１）の上方に、収集される。

この第１の好ましい実施形態の（ｉ）バイオリアクター供給段階で、生分解性有機物質を含む該水性流体が、水性流体用の上記入口（１４）を介してバイオリアクター（１）に供給される。これは図４、図面Ｉによって示されている。この実施形態において、先のプロセスサイクルからの処理された水性流体（好ましくは水性液体）が該バイオリアクターの該上方部分に存在する場合、供給は一般的に、本発明の該方法の第２のサイクル及び更なるサイクルの少なくとも開始時に、供給によって引き起こされる何らかの撹拌以外の実質的な撹拌なしに行われる。実質的な撹拌がないことに起因して、バイオリアクター（１）における該内部分離器システム（１１）の上方に存在する処理された流体（好ましくは液体）と、該内部分離器システム（１１）の下方に存在する懸濁物／スラッジとの混合は、本質的に回避される。このように、分離された水性流体（好ましくは液体）は、出口（１２ａ）を経てバイオリアクター（１）から取り出され、その少なくとも一部が、該別容器（２）の第１のセクションに、入口（３）を介して供給される。この実施形態において、該流体（好ましくは液体）用の出口（１２ａ）は一般的に、水性流体とバイオガスとの界面に又は界面付近に位置決めされ、それによって、固体粒子を本質的に含まず且つ気相を本質的に含まない水性流体（好ましくは液体）が、すなわち該分離器システム（１１）の上方で、取り出されることができる。

該バイオリアクターからの流体（好ましくは液体）の取り出し（デカンテーション）は、該バイオリアクター供給段階中に連続して、断続的に、又はバッチとして行われることができる。更に、ライン（６）を介した、該別容器（２）の第１のセクション（２ａ）からの流体（好ましくは液体）流出物、及び流出物（７）の同時取り出しが、可能である。予防措置として、第１のセクション（２ａ）はバッファーとしてまた作用し、何らかの理由がある場合には、許容できない量の固体粒子が該反応器から取り出される。第１のセクションにおける固体粒子含量が、耐えられるよりも高くなる場合、該システムの設計は、該第１のセクションの内容物を沈降工程に供することを可能にし、その後、固形分が該反応器に戻される。代替的には、セクション２ａの水性流体内容物が全体として、該反応器に戻される。

この好ましい方法において、該別容器（２）内の該水性流体が一般的に低粘度を有するので（例えば、純水とほぼ同じ粘度である）、流体の本質的に完全な除去は、特別な手段なしに効率的に達成される。例えば、該容器の底部は単純なデザイン、例えば本質的に水平（平ら）、であることができるが、他のデザイン、例えば円錐形のデザイン、がまたよく作用する。

第２のセクション（２ｂ）にバイオガスが供給されると（典型的には、該方法を動作させる最初のサイクルの後）、第２のセクション（２ｂ）からのバイオガスが使用されて、十分なバイオガス出口流を維持する必要がある場合には該供給段階中にバイオガス出口流（１５）の少なくとも一部を供給することができる。典型的には、このことは、バイオガス生成速度が相対的に遅いままである場合には、供給段階の非常に初期の段階であるだろう。また、デカンテーション中、セクション２ｂからのバイオガスが使用されて、デカンテーション時の陰圧を回避することを助ける為に使用されることができる。該供給段階では、一般的にＷＡｎＳ（９）の取り出しはない。

供給が完了した後、（ｉｉ）バッチ反応段階を開始する。この段階は、図４の図面ＩＩに示されている。この段階では一般的に、バイオリアクアー内への（１４を介しての）流体流はない。この段階では一般的に、バイオリアクター（１）と第１のセクション（２ａ）との間に流体流はない。この段階では、所望の場合には、残部のＷＡｎＳ（９）が取り出されうる。

一般的に、該バッチ反応段階中、バイオリアクター（１）内の該水性懸濁物は撹拌され、それによって、生分解性有機物質及び微生物を含む該水性懸濁物は、該バイオリアクターの本質的に全流体体積にまで広がり、それは有機物の効率的な転化に有利である。

該分離器システム（１１）の存在に起因して、該分離器システムの上方の固形分含量は、更なる対策が取られない場合に、該分離器システムの下方よりも低くなる傾向がある。従って、所望の場合には、水性懸濁物が、該内部分離器システム（１１）の上方に位置決めされた出口（１２ａ）を通じて該バイオリアクター（１）から取り出される。これは、供給フェーズ中に該バイオリアクターから水性流体を取り出す為に使用される出口と同じであることができ又は異なることができる。次に、この取り出された懸濁物は一般的に、その入口が該内部分離器システム（１１）の下方に位置決めされているリサイクル（１２ｂ）を介して該バイオリアクターにリサイクルされる。このリサイクルは、該バイオリアクター内部の該懸濁物全体にわたって該懸濁物をより均質に保持するのに有利である。

該バッチ反応段階中、第１のセクション（２ａ）内に貯蔵される水性流体（好ましくは液体）は一般的に、流出物出口導管（７）を通じて、水性流体用の出口（６）を介して該設備から取り出される。この実施形態において、（幾つかのエラーに起因して）固形分が該水性流体（好ましくは液体）と共に該バイオリアクターから取り出される場合、該第１のセクション（２ａ）が、予防措置のバッファーとしてまた働くことに留意されるべきである。そのような場合、該第１のセクション内の固相含量がある特定の処理を最大限可能にする場合よりも高い場合、該バッチ反応段階の少なくとも一部の間に、該第１のセクションの内容物が沈降され（一方、流出物の取り出しは生じない）、その後に固形分が該反応器に戻され、又は内容物が全体として該反応器に戻される。

バッチ反応段階（ｉｉ）の後に、（ｉｉｉ）沈降段階が続く。沈降は、バイオリアクター（２）内で実行される。この段階は、図４の図面ＩＩＩによって示されている。この段階では一般的に、該バイオリアクターから該別容器（２）の第１のセクション（２ａ）への流体の流れはない。

この段階中、微生物、特に嫌気性微生物、による生分解性有機物質の転化は、継続されうるが、バイオガス生成速度は一般的に、該バッチ反応段階の開始時よりも実質的に低くなり、そして次に、物質（該生分解性有機物質）の枯渇に起因して徐々に、更に低下するだろう。

該沈降段階中、該バイオリアクター内の固形分は沈降され、それによって水性流体が、固相含量が低減された状態で、該内部分離器システム（１１）の上方に形成される。該方法の次のサイクルにおける後続の供給段階中に、水性流体（液体）としてその後に取り出されることができる、裸眼で見ることができる粒子（サイズ＞０．１ｍｍの粒子）を、本質的に含まない流体相が少なくとも存在するまで、沈降は、好ましくは継続される。沈降中、撹拌強度は低減され又は撹拌は停止される。沈降中、一般的に、該反応器の上方部分から該反応器の下方部分への（１２ａから１２ｂへの）流体のリサイクルはない。従って、該内部分離器システム（１１）は、該分離器システム（１１）よりも下方の該バイオリアクターの部分でより濃縮された懸濁物になる該懸濁物と、該分離器システムの上方で固体含量が低減し、好ましくは固体粒子を本質的に含まない流体相とに少なくとも実質的に分離させることを可能にする。

該沈降段階中、第１のセクション（２ａ）に貯蔵された該水性流体（好ましくは液体）は、水性流体用の出口（６）を介して該設備から取り出される。

沈降中、濃縮されたスラッジは、該分離器システム（１１）の下で、中間で、特に下方部分で、形成される。本発明者等は、ここで、最良の沈降スラッジ（凝集体を形成する能力、従って、より素早く沈降して、より清浄な流出物を、沈降懸濁物相間の上方に残す能力に関して最良）を見出した。

更に、必要な場合には、第２のセクション（２ｂ）からのバイオガスが、該沈降段階中にバイオガス出口流（１５）の少なくとも一部を供給するのに使用される。

第２の好ましい実施形態は、図３及び図５によって示されている。この実施形態は、生分解性物質をバイオガスに転化する為にバイオリアクター（１）内の該水性流体が微生物で処理されると共に該別容器（２）内で沈降を実施し、該システムから流出物が取り出されると共に該バイオリアクターを充填し、並びに該設備からの少なくとも実質的に一定のバイオガス流を維持するような、同時動作に起因した、より短い全サイクル持続時間の可能性を包含する、上述のような様々な利点をまた提供する。

（ｉ）バイオリアクター供給段階（図５の図面Ｉ）で、該生分解性有機物質を含む該水性流体が、好ましくは撹拌されながら、水性流体用の上記入口（１４）を介してバイオリアクター（１）に供給され、該入口（１４）は、該バイオリアクターの上方部分に在る。短絡を回避する為に、特に該バイオリアクター内の流体表面レベル又はその付近での上方部分からの供給が望ましく、該バイオリアクターの流入物及び流出物ポートが互いに近すぎる場合には、供給物は、バイオマスとの実質的な接触をもつことのない状態で該反応器から出て行く可能性がある。

少なくとも初期プロセスサイクル後、該バイオリアクター内に存在するバイオガスは、該バイオリアクター（１）内に供給された該水性流体によって排除され、上記気体は、該供給段階中にバイオガス出口流（１５）の少なくとも一部を形成する。

該別容器（２）の第１のセクション（２ａ）内に先に導入された、バイオリアクター（１）から水性懸濁物があればこれが、第１のセクション（２ａ）内で沈降され、それによって、上記懸濁物と比較して低減された固体粒子含量を有し且つ一般的に固相を少なくとも実質的に含まない上方液相と、上記懸濁物と比較して増大された固体粒子含量を有する下方スラッジ相とが形成される。所望の場合には、この段階において、該懸濁物は脱気され且つ／又は該別容器（２）内で撹拌に供される。沈降前の該別容器内での該懸濁物の撹拌（該懸濁物が、該バイオリアクターを離れた後に撹拌され続けるので、「拡張混合」としても公知である）には、幾つかの利点がある。例えば、遅く分解する材料（脂肪及び固形分等）の転化を改善するのを助けるが、それはバイオマスとこれらの成分との接触が改善され、他のより容易に生分解可能な物質が存在しない状態でバイオマスによりこれらを分解させることができるからである。沈降前の該拡張混合の更なる利点は、混合しながら脱気する作用であり、該拡張混合は、該バイオマスからの、特に綿状バイオマスからの、バイオガス排出を促進させ、それによって後続の沈降フェーズでの沈降が改善される。

バイオリアクター（１）に供給した後、（ｉｉ）バッチ反応器段階が開始する。この段階のフェーズにおいて、バイオリアクター（１）内で該懸濁物を撹拌しながら、微生物によって、好ましくは嫌気性微生物によって、生分解性有機物質がバイオリアクター（１）内で転化される。この段階では、一般的に、該反応器への供給物がない。該バッチ反応器段階は、下記の少なくとも２つのフェーズを含む：（ｉｉａ）第１のバッチ反応器フェーズ（図５の図面ＩＩ）、該第１のバッチ反応器フェーズにおいて、該別容器内で沈降が継続される、その後の、（ｉｉｂ）第２のバッチ反応器フェーズ、該第２のバッチ反応器フェーズにおいて、沈降した材料が第１のセクション（２ａ）から取り出され、そして通常は該バイオリアクターに戻される（ライン６及び８を介して）（図５の図面ＩＩを参照）。

（ｉｉａ）第１のバッチ反応器フェーズでは、該別容器（２）の第１のセクション（２ａ）に既に導入された、バイオリアクター（１）から懸濁物があればこれが、典型的には初期プロセスサイクル後に、第１のセクション（２ａ）内で沈降され続ける。

（ｉｉｂ）第２のバッチ反応器フェーズでは、該第１のセクション（２ａ）の底部セクションで形成された沈降スラッジの少なくとも一部が、該第１のセクションから取り出される。一般的に、該第１のセクション（２ａ）の出口（６）と該バイオリアクター（１）の底部セクションの入口（８）との間の導管を介して、該バイオリアクターに戻される。

この段階はまた、該設備から、一般的にはバイオリアクターから直接的に、残部のスラッジを排出するのに好ましい。

所望の場合には、該バッチ反応器段階で、特に少なくとも第２のフェーズ中に、該バイオリアクター（１）で形成された該バイオガスの一部が、該別容器（２）の第２のセクション（２ｂ）に貯蔵される。

（ｉｉｉ）流体（液体）流出物排出段階が、該第２のバッチ反応器フェーズに続く（図５の図面ＩＶを参照）。

該流出物排出段階では、（該第１のセクションの下方部分に存在する）本質的に全てのスラッジが第１のセクション（２ａ）から除去された後に、残りの水性流体（好ましくは液体）相が、出口（６）を介して該第１のセクションから取り出され、該流出物は、排出（７）を介して該設備から離れる。

所望の場合には、該第２のバッチ反応器フェーズ（ｉｉｂ）及び流体流出物排出段階（ｉｉｉ）がまた反対にされうる。例えば、この順序は、該方法に使用されるスラッジのタイプを選択するときに有用でありうる。スラッジが、排出後に該流出物中にまだ存在する場合は、該スラッジの沈降挙動が不十分である兆候となりうる。この特定の実施形態において、該流出物は、該別容器（２）から取り出され、その後、第１のセクション（２ａ）の底部セクションに形成された沈降スラッジの少なくとも一部は、第１のセクション（２ａ）から取り出される。該スラッジは一般的に、第１のセクション（２ａ）の出口（６）とバイオリアクター（１）の底部セクションの入口（８）との間の導管を介して該バイオリアクター（１）に戻される（実施例１をまた参照）。

該流出物排出段階では、バイオリアクター（１）内で、該微生物により転化される幾つかの生分解性物質が依然として存在しうる。しかしながら、反応率は、該反応段階中の全反応率よりも実質的に低いだろう。

所望の場合には、この段階で、該懸濁物を撹拌しながら、該懸濁物がバイオリアクター（１）内で脱気される。脱気中に形成される気相の一部は通常、該別容器（２）の第２のセクション（２ｂ）に貯蔵される。実際に、該流出物排出段階で、該反応器内の生分解性物質の含量は、この段階で非常に低く、それによってバイオガス生成速度は非常に低い。これは沈降中のバイオガスの泡の形成が沈降速度を妨げうるので、該別容器内で沈降するのに有利でもある。

該流出物排出段階後、（ｉｖ）バイオリアクター排出段階が生ずる。これは、図５の図面Ｖによって示されている。該懸濁物の少なくとも一部が、バイオリアクター（１）の底部セクションから、出口（１６）を介して該バイオリアクター（１）から取り出され、導管を介して出口（１６）に接続された入口（３）を介して該別容器（２）の第１のセクション（２ａ）に供給される。一般的に、バイオリアクター（１）内の該懸濁物の一部のみがそこから取り出され、十分な微生物が該バイオリアクター内に残されるようにして、後続のプロセスサイクルでバイオガスを生成するようにする。

該バイオリアクターにおける反応条件は、既知の方法、例えば本明細書で引用される手引書又は文献に記載されている通り、例えば生分解性有機物質を含む水性流体を微生物学的に処理する為の既知の嫌気性方法、に基づくことができる。

通常、少なくとも該バッチ反応中に、該バイオリアクターの該懸濁物は、該微生物を含む綿状の物質、特に綿状のバイオマス、を含む。これまで既に述べたように、綿状系には、顆粒系に勝る利点がある。本発明はまた、綿状バイオマスが使用される公知のシステムに勝る利点を提供する。例えば本発明の方法は、嫌気性接触反応器よりも有利であり、その理由は、嫌気性接触反応器がより大きな沈降器面積を必要とするのに対してよりコンパクトな設備で実施できるからであり、操作を制御するのがより容易であり（嫌気性接触反応器内のバイオマス保持液は、より容易に不調になる）、操作の柔軟性がより高く、該設備からの温室効果ガス排出のリスクが回避され、不十分に脱気されたスラッジに起因する浮動スラッジのリスクが回避され又は低減される。

有利な実施形態において、バイオリアクター（１）から出るバイオガス流が、少なくともバッチ反応段階（ｉｉ）中にモニターされ、そして次の段階に進む時を決定するのに使用される。

好ましくは、バイオガス生成速度が、該方法の少なくとも実質的な部分の間にモニターされ、より好ましくは該方法の全体を通して、モニターされる。これは例えば、該バイオリアクターから出るバイオガス流を測定することによって行われる（ライン４で、該別容器（２）とバイオガス出口流（１５）への分割前に）。図６は、本発明に従う方法のサイクル中の、バイオガス生成プロファイルの２つの例を示す。該反応段階中、有機物質の含量は減少されることになり、バイオガス生成はその結果、同様に減少されることになる。次に、２つの可能性あるシナリオは、（１）バイオガス生成速度が、該反応段階での特定の時点で（特定のシステムに関して当業者によって決定されることができる）、事前に設定された閾値よりも高いままの場合、次の段階が延期されて該システムの過剰負荷を回避することができると共に、沈降前にスラッジの適正な脱気を促進させることができ（バイオガス生成は、スラッジの沈降を妨げる擾乱力として働く）、（２）反応フェーズ中のバイオガス生成速度が、該反応段階での特定の時点で（特定のシステムに関して当業者によって決定されることができる）、事前に設定された閾値よりも低い場合、該システムは、利用可能な同じ時間にわたってより多くの供給物を受け取ることができ、又はより短い時間でその供給物を使い切ることができ、それによって余分な能力を有する。従って、上方（黒）によって示されているプロセスのサイクル時間は、シナリオ（１）を指し、下方（灰色）ラインによって示されているものはシナリオ（２）を指す。

該バイオガス生成速度をモニタリングすることはまた、該バイオガス生成が高過ぎる（高くなりそうである）かどうかをモニターするのに有用である。従って、論理的順序を使用して調節することができ、バイオガス生成が該反応段階の終わりに向かう場合には閾値よりも高く、該反応段階が遅延される。

バイオリアクター（１）からの気体生成速度をモニタリングし、目標とするバイオガス出口速度（１５）と比較することによって、目標よりも高い任意の過剰な生成を、貯蔵の為に別容器（２ｂ）に誘導することができ、該バイオリアクターからの該バイオガス生成が目標のバイオガス出口流量又は範囲よりも低くなる場合には、バイオガスを取り出すことができる。モニタリングは、例えば、バイオガス圧力（例えば、該バイオリアクターのヘッドスペース内、又は該バイオリアクターから出るバイオガス出口若しくはその付近）又はバイオガス流量を測定することによって、行われることができる。

目標の出口速度は通常、最大限許容可能なバイオガス出口流量である。当業者は、これを特定の状況に関して決定することができるであろう。

目標範囲は、該設備から出て行くバイオガスの所望の平均速度付近の許容可能な変動（帯域幅）である。

従って、リアルタイム・システム・モニタリングは、当技術分野で既知の逐次バッチ動作の典型的な実際的な結果である可変出口バイオガス流を調節し且つ緩衝するのに使用されることができる。

従って、有利な実施形態において、本発明に従う設備は、生分解性有機物質を含む水性流体を微生物学的に処理するのに該設備が使用される場合、該設備からのバイオガスの出口流（１５）を調節するように適合されたバイオガス制御システムを備えている。そのようなシステムは典型的には、バイオガス生成速度を示すパラメーターをモニタリングする為のセンサーを備えている。そのようなセンサーは、気体圧力センサー（バイオリアクター１の該ヘッドスペースで、又は導管４で）又は流量センサー（導管４で）又は該バイオリアクターを離れるバイオガスの量を決定する為のセンサーでもよい。該システムはまた、通常、該設備から出て行くバイオガスの流量又は量（バイオガス出口流１５）を示すセンサーを備えている。該システムはまた、通常、コンピューティング・デバイスと、上記センサーから該コンピューティング・デバイスへの入力に基づいて、別容器２への及び別容器２からのバイオガス流を調節する機器を更に備えている。加えて、別容器２のセクション２ｂは、容器２に貯蔵されるバイオガスの量又はバイオガス圧力を示すパラメーターを測定する為のセンサーを備えうる。

該別容器（２）からの該流出物は、廃棄され若しくはさらに使用されることができ、又は廃棄され若しくは更に使用される前に、更に処理される、特に更に精製される、ことができる。更なる処理、例えば更なる精製は、それ自体が既知の方法で行われることができる。例えば、該容器からの該流出物は、濾過、逆浸透等に付されることができる。

実施例１
高い懸濁固形分（２～５ｇ ＴＳＳ／Ｌ）含量及び高いＦＯＧ（＞６００ｍｇ／Ｌ）含量を有する乳製品の廃水が、図５に類似した方法で、本発明に従う同時フェーズ動作型嫌気性連続バッチ反応器（Simultaneous Phase Operated Anaerobic Sequential Batch Reactor）（例えば、図３を参照）で処理され、ここで、段階ＩＩＩ及び段階ＩＶは逆の順序で実行されている。該反応器は、合計で２３５日間にわたり動作された。最初に、流入物が該反応器内に供給され、そして外部容器が脱気され、そのフェーズの最中に、反応、すなわち廃水からバイオガスへの汚染物質の転化が、反応器と外部容器との両方で既に生じた。次に、スラッジが該外部容器内で沈降され、引き続きデカンテーションされ、その後、流出物が該外部容器から取り出された。その間、該反応が該反応器内で継続された。最後に、スラッジが該外部容器から除去され、バイオリアクター内に供給され、そして次に、該バイオリアクターから該外部容器に戻された。

１００日以上にわたり８～１０ｇ ＣＰＤ／Ｌ・日の高い容積負荷率（ＶＬＲ：volumetric loading rate）が、実現された（図７）。全ＣＯＤ（ＴＣＯＤ：total COD）除去及び可溶性ＣＯＤ（ＳＣＯＤ：soluble COD）除去が、経時的にモニターされた（図８及び図９）。動作時間中の、９０～９５％の高いＴＣＯＤ除去及び、＞９８％の優れたＳＣＯＤ除去が、達成された。加えて、該流出物は、０．２～０．５ｇ／Ｌよりも一貫して低いＴＳＳ濃度を有しており、沈降ベースの分離によるこのタイプの綿状嫌気性スラッジ系に関して満足のいくものと見なされた（図１０）。その上、スラッジの沈降性は、沈降フェーズ中、該外部容器の容積の５０～７０％であった（図１１）。動作時間中に、沈降中の浮動スラッジ層の形をとる又は該反応器内のファットボール（fat balls）の形をとるＦＯＧの累積の結果としてのバイオマス損失は、観察されなかった。

Claims (16)

1. 水性流体を処理する方法であって、バイオガスが、バイオリアクター（１）、及び別容器（２）を備えている設備で生成される前記方法において、
   （ｉ）バイオリアクター供給段階、その後の、
   （ｉｉ）上記バイオリアクター（１）内でバイオガスが形成され且つ形成されたバイオガスが該別容器（２）に一時的に貯蔵されるバッチ反応段階、ここで、同時に、該別容器（２）の第１のセクション（２ａ）内に先に導入された、バイオリアクター（１）から水性懸濁物があればこれが、該別容器（２）内で沈降することが可能であり、該バッチ反応段階の少なくとも一部の間に、該別容器（２）が沈降器として使用され、固体粒子が、該別容器内に存在する水性懸濁物から沈降することが可能である、並びにその後の、
   （ｉｉｉ）沈降段階及び／又は水性流体流出物排出段階を含む少なくとも１つの更なる段階を含み、該別容器（２）に貯蔵された該バイオガスが、該設備からのバイオガス出口流（１５）の変動を低減させるのに使用され、該更なる段階（ｉｉｉ）が、水性懸濁物の沈降及び／又は流体流出物の排出を含む、
   前記方法。
2. （ｉ）バイオリアクター供給段階で、
   生分解性有機物質を含む上記水性流体が、水性流体用の入口（１４）を介して上記バイオリアクター（１）に供給され、該入口（１４）は、該バイオリアクターの上方部分に在り、
   該バイオリアクター内に存在する気体は、該バイオリアクター（１）内に供給された該水性流体によって排除され、上記気体は、該供給段階中に該バイオガス出口流（１５）の少なくとも一部を形成し、
   該別容器（２）の第１のセクション（２ａ）内に先に導入された、上記バイオリアクター（１）からの水性懸濁物があればこれが、上記第１のセクション（２ａ）内で沈降され、それによって、上記懸濁物と比較して低減された固体粒子含量を有する上方流体相と、上記懸濁物と比較して増大された固体粒子含量を有する下方スラッジ相とが形成され、
   （ｉｉ）上記バッチ反応器段階は、（ｉｉａ）第１のバッチ反応器フェーズ及び（ｉｉｂ）第２のバッチ反応器フェーズを含み、これらのフェーズでは、バイオリアクター（１）内の該懸濁物を撹拌しながら、上記生分解性有機物質が微生物によって、該バイオリアクター（１）内で転化され、
   （ｉｉａ）上記第１のバッチ反応器フェーズでは、該別容器（２）の該第１のセクション（２ａ）に既に導入された、該バイオリアクター（１）からの懸濁物があればこれが、該第１のセクション（２ａ）内で沈降され続けられ、
   （ｉｉｂ）上記第２のバッチ反応器フェーズでは、該第１のセクション（２ａ）の底部サブセクションで形成された沈降スラッジの少なくとも一部が、該第１のセクション（２ａ）の出口（６）と該バイオリアクター（１）の底部セクションの入口（８）との間の導管を介して、該バイオリアクターに戻され、残部のスラッジがバイオリアクターから直接に、該設備から排出され、
   該バイオリアクター（１）で形成された該バイオガスの一部が、該別容器（２）の第２のセクション（２ｂ）に貯蔵され、
   （ｉｉｉ）流体流出物排出段階では、該第２のバッチ反応器フェーズの後又は前で、
   本質的に全てのスラッジが該第１のセクション（２ａ）から除去された後に、該水性流体相は、出口（６）及び排出口（７）を介して該第１のセクション（２ａ）から取り出され、
   気体は、該懸濁物を撹拌しながら、該バイオリアクター（１）内の該懸濁物から除去され、
   該第２のバッチ反応器フェーズ及び該流体流出物排出段階後、（ｉｖ）バイオリアクター排出段階では、該脱気した懸濁物の少なくとも一部が、該バイオリアクター（１）の底部セクションから、出口（１６）を介して該バイオリアクター（１）から取り出され、導管を介して出口（１６）に接続された入口（３）を介して該別容器（２）の上記第１のセクション（２ａ）に供給される、
   請求項１に記載の方法。
3. 水性流体を処理する方法であって、バイオガスが、バイオリアクター（１）、及び別容器（２）を備えている設備で生成される前記方法において、
   （ｉ）バイオリアクター供給段階、その後の、（ｉｉ）上記バイオリアクター（１）内でバイオガスが形成され且つ形成されたバイオガスが該別容器（２）に一時的に貯蔵されるバッチ反応段階、並びにその後の、（ｉｉｉ）沈降段階及び／又は水性流体流出物排出段階を含む少なくとも１つの更なる段階を含み、該別容器（２）に貯蔵された該バイオガスが、該設備からのバイオガス出口流（１５）の変動を低減させるのに使用され、該更なる段階（ｉｉｉ）が、水性懸濁物の沈降及び／又は流体流出物の排出を含む、前記方法において、
   該バイオリアクター（１）が、該バイオリアクター（１）内に存在する内部分離器システム（１１）を備えており、該内部分離器システム（１１）は、生分解性物質を含む水性流体用の入口（１４）の上方に、かつ該バイオリアクターから出る処理された水性流体用の出口（１６）の下方に位置決めされ、該内部分離器システム（１１）は、固相及びバイオガスから懸濁物の水性流体を分離するのに使用され、該分離された水性流体は、該バイオリアクター（１）の上方部分に、すなわち該内部分離器システム（１１）の上方に、収集され、
   （ｉ）上記バイオリアクター供給段階では、
   生分解性有機物質を含む該水性流体が、水性流体用の上記入口（１４）を介して該バイオリアクター（１）に供給され、この際に該供給によって引き起こされる何らかの撹拌以外の実質的な撹拌はない、
   該分離された水性流体が、上記出口（１６）を経て該バイオリアクターから取り出され、その少なくとも一部が、該別容器（２）の第１のセクション（２ａ）に供給され、
   必要とされる場合には、該別容器（２）の第２のセクション（２ｂ）に存在するバイオガスが、該供給段階中に該バイオガス出口流（１５）の少なくとも一部を供給するように使用され、
   （ｉｉ）上記バッチ反応段階では、
   該バイオリアクター（１）内の該水性懸濁物が撹拌され、
   所望の場合には、水性懸濁物が、該内部分離器システム（１１）の上方に位置決めされた出口（１６）を経て該バイオリアクターから取り出され、入口が該内部分離器システム（１１）の下方に位置決めされているところのリサイクル（１２ｂ）を介して該バイオリアクターにリサイクルされる、
   該第１のセクション（２ａ）に貯蔵された水性流体が、水性流体用の出口（６）を介して該設備から取り出される、
   該バッチ反応段階（ｉｉ）の後に、（ｉｉｉ）沈降段階が続き、その段階中、微生物による生分解性有機物質の転化が継続され得、
   該沈降段階は、該バイオリアクター内での固形分の沈降を含み、それによって水性流体相が、該内部分離器システムの上方に形成され、
   該第１のセクション（２ａ）に貯蔵された水性流体は、水性流体用の該出口（６）を介して該設備から取り出され、
   残部の懸濁物が存在する場合には該残部の懸濁物が、該バイオリアクターの下方部分で、出口（９）を介して該バイオリアクターから排出され、
   必要とされる場合には、該第２のセクション（２ｂ）からのバイオガスが、該沈降段階中に該バイオガス出口流（１５）の少なくとも一部を供給するのに使用される、
   前記方法。
4. 段階（ｉｉｉ）が、該バイオリアクター（１）から取られた水性懸濁物の固形分を該別容器（２）内で沈降させ、それによって、沈降した固形分を含む相を形成すること、及び上記相を、該別容器（２）の出口（６）と該バイオリアクター（１）の底部セクションにある入口（８）との間の導管を介して該バイオリアクターに戻すことを含み、残部の懸濁物が該バイオリアクターから直接に、該設備から排出される、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
5. 該バイオリアクター（１）が、水性液相及び固相を含み且つ嫌気性微生物を含有する水性懸濁物を含有し、該別容器（２）が、該バイオリアクター（１）からの処理された水性流体（２ａ）を保持する為の、かつ該バイオリアクター（１）からのバイオガス（２ｂ）を保持する為のものであり、
   該方法が、
   （ｉ）バイオリアクター供給段階において、該生分解性有機物質を含む該水性流体が該バイオリアクター（１）に供給される、及びその後、
   （ｉｉ）バッチ反応段階において、該生分解性有機物質が、該バイオリアクター（１）内で嫌気性微生物によって転化され、それによってバイオガスを形成し、該バッチ反応フェーズ中に、該設備から出るバイオガス出口流が維持され、該バッチ反応フェーズの少なくとも一部中に、該形成されたバイオガスの少なくとも一部が該別容器（２）に一時的に貯蔵される、その後、
   （ｉｉｉ）沈降段階及び／又は水性流体流出物排出段階を含む、少なくとも１つの更なる段階
   を含み、該別容器（２）に貯蔵された該バイオガスが、該バッチ反応段階中又はその後に、バイオガス出口流（１５）の変動を低減させるのに使用される
   請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
6. 該バイオリアクターが綿状バイオマスを含有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
7. 該バイオガスが、該別容器（２）の上方部分に貯蔵され、該別容器（２）が、第１の膜及び第２の膜を有する膨張可能な二重膜を備えている柔軟な上部カバー（１７）を有し、膨張すると、該第１の膜と該第２の膜との間に空間が創出される、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
8. 該第１の膜と該第２の膜との間の該空間が膨張され又は収縮されて、該別容器（２）内のバイオガス（２ｂ）の圧力を、定められた範囲内に維持する、請求項７に記載の方法。
9. 該バイオガス出口流が下限閾値よりも下にある場合、該別容器（２）に貯蔵されたバイオガス（２ｂ）を該バイオガス出口（１５）に導く為に、該第１の膜と該第２の膜との間の該空間が増大され、且つ／又はバイオガス生成速度が上限閾値よりも上にある場合、より多くのバイオガスの貯蔵が可能になるように、該第１の膜と該第２の膜との間の該空間が減少される、請求項７又は８に記載の方法。
10. 該バイオリアクター（１）から出るバイオガス流又は該バイオリアクター（１）のバイオガス生成速度が、少なくとも（ｉｉ）バッチ反応段階中にモニターされ、次の段階に進む時を決定するのに使用される、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
11. バイオリアクター（１）が嫌気性条件下で動作する、請求項４～１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 上記複数の段階が複数サイクル繰り返され、少なくとも最初のサイクル後に、少なくとも実質的に一定のバイオガス出口流が、上記複数の段階中に維持される、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 処理される該水性流体が、０．３～１００ｇ ＣＯＤ／ｌの範囲の総有機物質含量、及び／又は１～３０ｇ／ｌの範囲の総懸濁固形分含量を有する、請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 該別容器（２）の第１のセクション（２ａ）から、裸眼で見ることができる固体粒子を少なくとも実質的に含まない水性流出物が取り出される、請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 該設備の下流で、該別容器（２）の第１のセクション（２ａ）からの流出物（７）が、精製工程に供される、請求項１～１４のいずれか１項に記載の方法。
16. （ｉ）バイオリアクター供給段階、（ｉｉ）バッチ反応段階、並びに（ｉｉｉ）沈降段階及び／又は流体流出物排出段階が、少なくとも実質的に部分的に、同時に実施される、請求項１５に記載の方法。