JP2594751B2 - 有機物の分解方法 - Google Patents

有機物の分解方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、有機物の分解方法、特に下水または汚水を
気体生成物に分解する方法に関する。
好気性または嫌気性微生物分解は、有機廃棄物、例え
ば下水（汚水）または産業廃水を精製するための好まし
い手段である。この技術の主な欠点は、「汚泥」の生成
にある。この汚泥は固形物の懸濁液であり、恐らく大部
分は有機物を分解する微生物のバイオマスであって、そ
の分解過程において量が増える。汚泥揮発性懸濁固形物
（volatile suspended solids; VSS）の生成は、好気性
条件下では化学的酸素要求量（COD）1kgに対して0.4kg
を越えることがあり、また嫌気性条件下ではその量の半
分にまでになることがある。汚泥は、日常的に陸または
海に投棄することにより処分されている。現在、環境へ
の悪影響のために、汚泥の投棄は次第に禁止されるよう
になってきている。従って、汚泥処理の新技術が早急に
必要とされている。
本発明者らは、低温段階（中温性生物段階）と高温段
階（好熱性生物段階）とからなる循環式分解方法を開発
した。本発明の方法において、二つの処理段階を交互に
かつ循環式に所定回数操作すると、各段階から生じた懸
濁固形物が次の段階で消化されやすく、かつ次の段階の
ための代謝基質を形成しやすく、これによって有機物を
完全に気体生成物に分解することができ、従って、固形
排出物の生成を避けることが可能である。
ニューヨークのある下水処理場（Journal WPCF,Vol.5
7,No.2,pages 116−121）は、二つのケモスタット（恒
成分培養槽、chemostats）を直列に連結し、一方を好熱
性生物条件下で運転し、他方を中温性生物条件下で運転
し、固形排出物の一部を循環させる下水処理方式を提案
している。しかし、全ての生物燃焼を達成できるという
示唆はなく、固形排出物の大部分を海に投棄しなければ
ならなかった。
同様に、米国特許第4582607号には、効率的に沈降し
うる形の活性汚泥を生成させるために推奨される類似の
方式が記載されているが、ここにもまた、バイオマスを
完全に分解できるという示唆はない。
本発明によれば、水性懸濁液および／または水溶液中
の有機物に、60〜105℃での好熱性生物消化および10〜5
0℃での中温性生物消化を交互に施す有機物の循環式分
解方法であって、この方法は、二つの好熱性生物段階と
二つの中温性生物段階とから少なくともなり、好熱性生
物段階から開始して中温性生物段階で終了する少なくと
も４段階のサイクルとして操作され、該サイクルは、そ
のサイクルの最後の好熱性生物段階からの固形物を、最
初の中温性生物段階への新たな有機物の投入と共に、該
最初の段階にリサイクルすることを含み、こうして、該
好熱性生物段階において、該有機物および存在している
中温性微生物を少なくとも部分的に消化し、また該中温
性生物段階において、該有機物および存在している好熱
性微生物を少なくとも部分的に消化し、そして有機物が
実質的に完全に気体分解生成物に変化するまで該循環処
理を続けることを特徴とする、有機物の循環式分解方法
が提供される。
このようにして、微生物消化段階の交互のサイクル
（これは「バイオサイクル（biocycle）」と呼ばれる）
によって、有機物を完全に分解して発揮させることがで
きる。汚泥からの有機物のこの完全な除去は、無機残留
物のみへの減少という結果をもたらす。
好熱性生物段階および中温性生物段階は、それぞれの
微生物の集団または固体群（population）に適する温度
で行われる。より低い温度の中温性生物段階は10〜50
℃、好ましくは30〜40℃、より好ましくは37℃以上の温
度で行われ、好熱性生物段階は60〜105℃、好ましくは7
0〜90℃、より好ましくは80℃の温度で行われる。この
ように、二つの段階のサイクルにおいて、物質は、前の
段階からの生物を不活性化するのに充分な温度シフトを
受ける。このシフトは一般に20〜70℃の範囲、好ましく
は40℃であるが、これは少なくとも一部は、例えば周囲
温度を含む他の操作条件により、また第一段階における
病原菌の低温殺菌時間により決められる。
二つの消化段階は、醗酵容器中で好適に行うことがで
き、沈降を避けるために、懸濁細胞が培地と絶えず接触
している状態に保つことが望ましい。このような目的に
適した典型的な容器は、本発明者らの同時継続中の国際
特許出願PCT/EP91/01323号（1991年７月12日出願）に記
載されているものである。その内容は参考のため本明細
書に含められる。この容器において、主醗酵タンクは中
央の垂直パネルによって分割されており、気体の流れが
培地を、容器の長さ（高さ）に沿って縦方向に移動さ
せ、またこの流れに対して垂直方向に循環移動させる。
このような容器は、好都合には、消化段階にとって最適
な反応条件を保持しながら規模を拡大するために、別々
に、あるいは並列または直列に組合せて設けることがで
きる。好適な他の典型的な容器は、本発明者らの同時継
続中の英国特許出願第9209175.0号（1992年４月28日出
願）に記載されている。その内容は参考のため本明細書
に含められる。この容器においては、上記の型の容器
に、さらに横断じゃま板が備えられている。
好熱性生物段階は、典型的には好気性様式で操作され
るが、中温性生物段階は、好気性または嫌気性のいずれ
の様式でも操作できる。好気性様式では、有機物は二酸
化炭素に分解され、このような過程は「生物燃焼（bioc
omustion）」と呼ばれる。嫌気性様式での操作は、メタ
ン生成分解を可能にする。嫌気性様式は、特に有機廃棄
物が高度に濃縮されている場合、例えば動物の排出物お
よび農作物残滓に適用できる。
好気性中温性固体群の生物は、下水（汚水）浄化のた
めの活性汚泥法に特色のある型のグラム陰性およびグラ
ム陽性の桿菌、例えばAcinetobacter種およびBrevibact
erium種であり、接種材料は、従来の下水（汚水）浄化
プラントから好都合に得ることができる。嫌気性中温性
固体群には、典型的にはグラム陰性細菌およびグラム陽
性細菌が含まれ、痕跡量の酵素を除去するのに役立つ嫌
気性細菌およびメタン生成細菌、例えばMethanothrixを
挙げることができる。好熱性固体群の微生物は、主とし
て小さいグラム陽性桿菌、例えばBacillus種である。好
熱性生物段階のための接種材料は、例えば堆肥からの生
物を培養することにより発育させることができる。
本発明のもう一つの観点によれば、１個または数個の
第一段階タンクの出口手段が、１個または数個の第二段
階タンクの入口手段に連結されており、１個または数個
の第二段階タンクの出口手段が、１個または数個の第三
段階タンクの入口手段に連結されており、１個または数
個の第三段階タンクの出口手段が、１個または数個の第
四段階タンクの入口手段に連結されており、そして最終
段階タンク（１個または数個）の出口手段からの流出物
を、第一段階タンク（１個または数個）の入口手段にリ
サイクルするための手段が備えられており、該タンクの
それぞれに、その出口からその入口に物質をリサイクル
させるための手段およびその中の温度を独立して制御す
るための手段が更に備えられている組み立て物からな
る、本発明により有機物を段階的に分解するための装置
が提供される。
最も単純な組立物において、第一段階〜第四段階のた
めに各々１個ずつのタンクが上記のように連結されてい
る。しかし、異なる容積の液体を四つの段階で処理する
ことを可能にするために、多数の第一タンクを１個また
は数個の第二タンクと並列に連結するか、その逆も可能
である。このことは、第二タンクと第三タンクとの連
結、および第三タンクと第四タンクとの連結にも当ては
まる。また、本発明の方式は、四つの消化段階に各々１
個のタンクを用いる場合は、第一段階、第二段階および
第三段階からの各々の流出物の少なくとも一部を、第二
段階、第三段階および第四段階のタンクにそれぞれ返送
することができ、第四段階からの流出物の少なくとも一
部を最初の第一段階タンクに返送することができる。所
望により、このような４段階サイクルを複数回繰り返す
ことができる。
この方法は、交互に操作され、好ましくは別個の容器
中で行われる２個の好熱性生物段階と、２個の中温性生
物段階とからなる４段階法として有利に行うことができ
る。
この方法はまた、１個の容器中で、温度および他の条
件を継続的に変化させて行うことができ、必要に応じ、
温度が変わったときに新たな生物の接種材料を添加する
ことができる。このような場合、所望の数の段階が完結
した後、培養物を沈降させ、液体を系から取り出し、固
形物は、分解用の新たな廃棄物と共に次のサイクルを行
うために保留される。
本発明による方式の全ての態様において、新たな接種
材料は、各醗酵段階の初めに、例えば部分的に消化され
た汚泥のリサイクル、または別の接種材料培養容器から
の接種材料の添加により加えられる。
水を除去することが望ましい場合は、活性バイオマス
からなる最終懸濁固形物を濃縮し、液体を透明にするた
めに、最終容器からの流出物を沈降装置、例えば沈降タ
ンクに送ることができる。沈降固形物を、新たな基質と
共に消化するために、第一反応容器の入口に返送するこ
とによってサイクルは完結し、透明化液体は系から取り
出される。
この方法は、水性培地中で、有機物の完全燃焼と同等
のことを達成する環境許容性のバイオテクノロジーであ
る。更に、好熱性生物段階の高い温度は、化学的エネル
ギーを熱として回収するのを容易にする。
この方法は、プラグ流れ（ピストン流れ）様式で、バ
イオマスをリサイクルさせながら、バッチ方法として、
または完全に混合した（攪拌式タンクまたはケモスタッ
ト）連続的培養方法として行うことができる。一般に、
ケモスタット型醗酵装置にはプラグ流れ醗酵またはバッ
チ醗酵が好ましいが、好熱性生物段階および中温性生物
段階が交互に行われる４個以上のケモスタットのサイク
ルは、プラグ流れ条件に匹敵しうる。
本発明による分解方式の概要ダイヤグラムを、添付の
図１〜８において説明する。図１〜４は、本発明に係る
方式の一部として利用可能な２段階方式を示し、図５〜
７は、本発明に係る４段階方式を示し、図８は、本発明
に係る１容器方式を示す。
２段階方式において、図１に示す好気性系は、１サイ
クルで操作される２個の分解容器または２組の容器11お
よび12からなっている。これらの醗酵装置は、プラグ流
れ様式で操作されることが好ましいが、完全混合連続的
培養（ケモスタット様式）を用いることもできる。下水
（汚水）13は第一段階11に供給され、この好気性消化装
置には空気または酸素供給管21が備えられており、そこ
から流出するガスは流れ22に出てくる。これは中温性生
物段階であり、このために好ましい温度は23℃である
が、10〜50℃の範囲の温度であってよい。中温性生物段
階は、分離された汚泥14の一部を接種材料として作用さ
せ、かつバイオマス濃度を高めるためにフィードバック
する活性汚泥法の原理に基づいて操作される。分離装置
15は、出てきた汚泥35を濃縮し、透明な流れ16（これは
系から出ていく）および汚泥流れ17（これは懸濁固形物
の濃縮物である）を生成するのに用いられる。過剰の汚
泥18は、好気性好熱性生物段階12に供給される。この段
階は好ましくは80℃で操作されるが、可能な範囲は約60
〜105℃である。好熱性生物反応器にも、空気または酸
素供給管21が備えられており、流出CO2は、流れ22を経
て出てくる。好熱性生物段階は、好都合には、自己加熱
によってその温度を保つことができる。好熱性生物段階
19から出てくる培養物の一部は、接種材料として作用さ
せるために入口にフィードバックされる。残りの好熱性
培養物20は、中温性生物段階に返送され、そこでは好熱
性生物段階由来のバイオマスが下水と共に消化される。
好熱性生物段階培養物20は、中温性生物段階に供給する
前に冷却することができる。下水を好熱性生物段階に供
給する速度は、醗酵装置への最大酸素移動速度によって
定められる。下水および汚泥の必要な供給量および酸素
移動速度の実施例を以下に示す。
中温性生物段階および好熱性生物段階の同様なサイク
ルは、下水（汚水）以外を起源とする有機物、例えば食
品産業廃棄物、動物糞尿、都市固形廃棄物および生物分
解可能なプラスチック廃棄物を生物的に酸化するために
も使用できる。廃棄物が濃縮された状態にある場合に
は、この廃棄物を好熱性生物段階に直接に供給し、中温
性生物段階の流出物を好熱性生物段階の流出物と共に供
給することが有利である。
あるいは、濃縮廃棄物、例えば家畜の糞便廃棄物のた
めには、好気性中温性生物段階を、メタンを発生する嫌
気性中温性生物段階で置き換えることができる。好適な
分解方式を図２に示す。この図において、消化装置29で
生じたメタン発生汚泥は分離されて、好気性好熱性生物
段階で分解され、そこからの流出物は、嫌気性様式に保
持されている中温性生物段階に返送される。
図２において、中温性生物消化容器29には、ガス流れ
出口25が備えられており、生成したメタンがこの流れに
出てくる。中温性生物段階29から出てくる液状流出物23
のフラクションは、中温性生物段階の入口にフィードバ
ックされる流れ14中の固形物を濃縮するために、分離装
置15に送られる。分離装置からの上澄み液流出物26と一
緒にされた流出物の残り23は、流れ24を介して好熱性生
物消化装置12に送られる。中温性生物段階からの流出物
23中の液体は多くの溶解有機物、主として脂肪酸を含ん
でおり、好熱性生物段階における消化によって除去され
る。好熱性生物消化装置12からの流出物の一部は流れ19
にリサイクルされる。12からの流出物の残りは、もう一
つの分離装置15に送られ、そこから濃縮固形物の流れ28
が出てくる。この流れ28は中温性生物段階にフィードバ
ックされる。
流れ16または27中に回収された浄化水性流出物は、下
水中に存在している無機元素の塩を含有している。必要
ならば、これらの元素、特にＮ、ＰおよびＫを下流で回
収することができる。
２段階方式の他の態様においては、反応条件を変更す
ることができる。このような一つの態様において、水性
培地を100℃未満の温度で沸騰させるために、好熱性生
物消化モジュールに部分減圧を適用することができ、こ
うして液体を蒸発させ、懸濁固形物および他の溶解物質
を濃縮し、蒸気から熱を回収することができる。沸騰を
達成するには、減圧は60〜80℃で150〜355mmHgの範囲、
好ましくは80℃で355mmHgが有利なことがある。このよ
うな第二の態様においては、約105℃までの温度の過熱
流れを生じさせるために（このような温度で活性である
ことが知られている微生物を用いる場合）、好熱性生物
モジュールを加圧することができる。好適な圧力は、有
利には105℃で760〜906mmHgの範囲、好ましくは906mmHg
である。
好熱性生物消化装置の温度調節の二つの方式を、図３
で説明する。熱交換器30は、好熱性培養物流出流れ20か
らの熱を流入流れ18に伝達する働きをする。熱交換器31
および放熱子または熱源32は、熱を好熱性生物消化装置
へ、またはそれから伝達する働きをする。
あるいは、消化装置中の周囲圧力を、内容物が沸騰温
度に達するまで低下させることにより、反応器中の望ま
しい温度、例えば355mmHgで80℃を保持することができ
る。真空ポンプまたはブロアー33は、消化装置12中の圧
力を低下させ、溜め34への流れを濃縮する。実際に、こ
れは好熱性生物消化装置を、焼却室とボイラーとを組み
合わせたのと同等にする。
この方式の多様性は、醗酵装置のサイクルに追加の段
階、例えば嫌気性メタン生成窒素化段階および脱窒素化
段階を含めることによって拡大することができる。希望
の生物を助長しかつ競合物を排除するために、幾つかの
選択的条件、例えば温度、pH値、基質または阻害物を各
段階に適用すべきである。
２段階好気性分解の一般化モデル 以下に示す２段階方式の一般化モデルにより、オペレ
ーターは、有機物の完全な生物酸化が達成されるよう
に、個々の処理要件に適応できるようになる。このモデ
ルは、図４にグラフで示されている。下記の特別な例の
パラメーターは、その応用を説明するために、このモデ
ルから導かれる。
仮定条件 消化装置は条件が一定に保持される定常的状態にある
プラグ流れシステムとして働く。
有機基質は好気性的に代謝され、二酸化炭素および活
性バイオマスが生成される。
各消化装置に供給される有機基質の濃度は、消化装置
に沿った距離につれて線状に減少し、消化装置の出口で
ゼロになる。
中温性生物段階で形成されたバイオマス（汚泥）は、
好熱性生物段階の有機基質となる。
中温性生物消化装置に供給された好熱性バイオマス
は、中温性生物段階の有機基質の一部になる。
有機基質が消費された結果、その性質および起源とは
無関係に、収量Yc（kg乾燥バイオマス/kg有機基質）で
活性バイオマスが成長し、Yo/s（kg O2/kg有機基質）の
酸素が消費される。
用語、記号および単位 b ＝流れ17の流量Ｆのフラクション。
BO ＝流れ13の生物化学的酸素要求量（B.O.D.）、kg O
2m-3。
c ＝流れ14の流量bFのフラクション。
d ＝流れ19のリサイクル流量（１−ｃ）bFのフラクシ
ョン。
F ＝流れ13の下水の流量、m3h-1。
FM ＝中温性生物消化装置を通る液体流量、m3h-1。
FT＝好熱性生物消化装置を通る液体流量、m3h-1。
g ＝分離装置15で達成されるバイオマス濃縮係数。
HM ＝中温性生物消化装置で生成した熱、kJ h-1。
HS ＝好熱性生物消化装置で生成した余剰の熱、kJ
h-1。
HT ＝好熱性生物消化装置で生成した熱、kJ h-1。
HTD＝流れ18に入る水がTMからTT℃の温度に上昇するの
に必要な熱、kJ h-1。
rMD＝中温性生物消化装置の酸素要求量、kg O2m-3h-1。
rT ＝好熱性生物消化装置の酸素移動速度、kg O2m-3h
-1。
Sr ＝下水流れ13中の有機基質の濃度、kg m-3。
Ｓα＝中温性生物消化装置の入口における有機物の濃
度、kg m-3。
Ｓβ＝好熱性生物消化装置の入口における有機基質の濃
度、kg m-3。
Ｓγ＝好熱性生物消化装置の出口における有機基質の濃
度、kg m-3。
Ｓω＝温性生物消化装置の出口における有機物の濃度、
kg m-3。
trM＝中温性生物消化装置中の液体の滞留時間（VM／
FM）、ｈ。
trT＝好熱性生物消化装置中の液体の滞留時間（VT／
FT）、ｈ。
TM ＝中温性生物消化装置の温度、℃。
TT ＝好熱性生物消化装置の温度、℃。
Ｘα＝中温性生物消化装置の入口における活性バイオマ
スの濃度、kg乾燥重量m-3。
Ｘβ＝好熱性生物消化装置の入口における活性バイオマ
スの濃度、kg乾燥重量m-3。
Ｘγ＝好熱性生物消化装置の出口における活性バイオマ
スの濃度、kg乾燥重量m-3。
Ｘω＝中温性生物消化装置の出口における活性バイオマ
スの濃度、kg乾燥重量m-3。
VM ＝中温性生物消化装置の液体含量、m3。
VT ＝好熱性生物消化装置の液体含量、m3。
YC ＝有機基質からのバイオマス収量、kg乾燥重量/kg
基質。
YO/S＝酸素消費量／有機基質消費量、kg O2/kg有機基
質。
中温性生物段階 Ｘω＝Ｘα＋YCＳα （１） FM ＝（１＋ｂ）Ｆ （２） VM ＝（１＋ｂ）F/trM （３） g ＝（１＋ｂ）/b （４） 故に、Ｘα＝CXω （５） FMＳα＝FSr＋（１−ｃ）bFXγ Sr＝BO／YO/S （6a） 式（６）および（19）から、 式（１）、（５）および（７）から、 Ｘω＝YcSr／｛（１＋ｂ）（１−ｃ）（１−Yc 2）｝
（８） 式（８）から、Ｃ＝（Ａ−YcSr）/A （９） ここに、Ａ＝（１＋ｂ）（１−Yc 2）Ｘω 中温性生物消化装置の酸素要求量は、 rMD＝YO/SＳαＦ（１＋ｂ）／VM （10） 即ち、 好熱性生物段階 Ｘγ＝Ｘβ＋YcＳβ （12） trT＝VT／FT FTＸβ＝ｄ（１−ｃ）bFXγ （13） FT＝（１−ｃ）bF＋ｄ（１−ｃ）bF （14） 故に、FT＝bF（１−ｃ）（１＋ｄ） （15） Ｘβ＝dxγ／（１＋ｄ） （16） 式（16）および（19）から、 好熱性生物段階に要する滞留時間（trT）は、酸素移
動速度および酸素要求量によって決まる。
trT＝Yo/sＳβ／rT （21） 故に、VT＝Yo/sＳβFT／rT （22） 式（15）、（18）および（22）から、 VT＝FYo/sＸω（１−ｃ）（１＋ｂ）／rT （23） 熱の生成 この方法における熱の生成は、460kJ/モル消費O2、 即ち14.38×103kJ/kg O2である。
中温性生物消化装置で生成した熱は、 HM＝14.38×103rMDVM （24） である。
好熱性生物消化装置で生成した熱は、 HT＝14.38×103rTVT （25） である。
水の温度を中温性レベル（TM℃）から好熱性レベル
（TT℃）に高めるのに必要な熱は、 HTD＝（１−ｃ）bF（TT−TM）4.19×103 （26） である。
例示的計算 下記の前提が与えられている。
ｘω＝3kg m-3;g＝15;b＝1/14;Yc＝0.4; 供給下水のBo＝0.25kg O2m-3； Yo/s＝0.534; d＝0.333; F＝256m3h-1； trm＝5h; rT＝1.60kg O2m-3h-1; TM＝20℃； TT＝80℃。
下記のように計算される。
Sr＝0.468kg m-3 Ｃ＝0.931; Sα＝0.520gl-1； Ｘα＝2.739gl-1;Sβ＝33.8gl-1； Ｘβ＝4.50gl-1;Xγ＝18.0gl-1； FM＝274.3m3h-1; VM＝1371.5m3； FT＝1.68m3h-1; VT＝19.0m3； trT＝11.3h; rmd＝0.0557kg O2m-3h-1； HT＝437×103kJ h-1; HTD＝317kJ h-1。HTDの半分を熱
交換器によりリサイクルできると仮定して、好熱性生物
消化装置での余剰熱の生成は、 Hs＝（437−0.5×317）×103＝278.5×103kJ h-1 ＝77.4kW である。
４段階生物燃焼 本発明に係る４段階バイオサイクルは、図５に示すよ
うに、４個の曝気プラグ流れ反応器43、44、45おび46を
含んでおり、このために好適な設計は、本発明者らの同
時継続中の英国特許出願第9209175.0号（1992年４月28
日出願）に記載されており、その内容は参考として本明
細書に含められる。第一反応器43は好熱性生物（Ｔ）段
階であり、第二反応器44は中温性生物（Ｍ）段階であ
り、第三反応器45は好熱性生物段階であり、第四反応器
46は中温性生物段階である。各プラグ流れ反応器には、
その段階の初めに必要な微生物接種材料を供給する「段
階リサイクル」42が備えられているが、反応器からの流
出物の残りは、サイクルにおける次の段階に入る「通過
流れ」48を構成する。第四反応器46からの通過流れ48
は、沈降タンクまたは他の形の沈降装置に送られ、この
沈降装置は、活性バイオマスからなる微細懸濁固形物を
濃縮し、上澄み液を透明にする。このサイクルは、全て
の沈降固形物を流れ47により第一反応器43の入り口にリ
サイクルすることによって完結する。有機物が除去され
た透明化上澄み液は、沈降機から流れ16に出ていく。図
５に示されたバイオサイクルは、一つのサイクルとして
結合された二つのＴ−Ｍ（好熱性−中温性）シーケンス
からなるといわれる。
新たな基質、例えば下水汚泥は、流れ41を通してバイ
オサイクルに供給される。第四段階46からの中温性バイ
オマスと一緒になった新たな基質は、第一段階43におけ
る好熱性微生物による分解および成長のための基質を形
成し；反応器43中で生成したバイオマスは、反応器44に
おける中温性生物消化のための基質であり；反応器44で
生成したバイオマスは、反応器45における好熱性生物消
化のための基質であり、反応器45からのバイオマスは中
温性反応器46のための基質である。
培養物を曝気するための空気または酸素は、各反応器
に入口21から供給され、流出ガスは、出口22を通って出
ていく。生物燃焼速度は、曝気装置が達成できる最大酸
素移動速度（rmax、kg O2m-3h-1）によって定められ
る。生物燃焼速度を定める可能性のある他の原因は、不
充分な汚泥基質、あるいは段階のリサイクルへの不充分
なバイオマスのフィードバックである。各段階における
滞留時間（ｈ）は、tr＝Vr／Fr（ここに、Vr（m3）はそ
の段階の液体容積であり、Fr（m3h-1）は反応器を通る
液体の流量である）によって与えられる。酸素限定工程
において、ある段階のための最小滞留時間は、 Δso／rmax（ｈ）であり、ここに、Δsoはその段階のCO
D（化学的酸素要求量、kg O2）である。望ましい滞留時
間は、反応器の容積を調節することにより達成できる。
下水汚泥生物燃焼に許容される滞留時間は、好都合なら
ば最小時間を越えてもよい。
各段階は、その特別の基質に応じて、かつ段階のリサ
イクルにより維持されて、その特別な微生物固体群（集
団）を増殖させる。家庭廃水汚泥を消化する際には、好
熱性生物固体群（77〜80℃）は、主としてグラム陽性桿
菌からなるが、ある種のグラム陰性桿菌は特に第二好熱
性生物段階45中に見出される。反応器44および45中に存
在する中温性生物個体群は、主としてグラム陰性桿菌か
らなる。
沈降タンク中で、下水汚泥の生物燃焼から得られた懸
濁固形物は迅速に凝集して沈降する。SVI（汚泥容積指
数、sludge volume index）は、30分間で50ml/gDM（乾
燥物質）以下になる。沈降タンク中の汚泥容積が過剰な
場合には、流れ41を通して系中に供給される新たな汚泥
の量を減らすか、あるいはバイオサイクルのＴ−Ｍシー
ケンスの数を増やすことによって、汚泥容積を減らすこ
とができる。その逆に、沈降汚泥容積が充分に小さい場
合には、Ｔ−Ｍシーケンスの数を減らしてもよい。
系から水を除去する必要がない場合には、沈降タンク
を省略することができ、反応器に最初に液状培地を投入
することで足りる。これは固形基質、例えば麦藁をバイ
オサイクルに供給する場合に可能である。また、曝気に
よるバイオサイクルからの蒸発（恐らく沸騰するまで減
圧することにより向上できる）は、容積を一定に保つの
に充分であるかもしれない。供給物中に無機物が存在し
ている場合は、反応器内容物を水で時々または連続的に
希釈すること、および懸濁固形物をリサイクルし、かつ
流出液中の無機物の若干を除去するために、固形物分離
器を使用することが重要な場合がある。過剰量の無機物
が汚泥に付着するようになる場合には、汚泥のフラクシ
ョンを放出し、次いで例えばハイドロサイクロン中での
剪断力の適用、あるいは稀硝酸または金属キレート化剤
の溶液を用いる洗浄のような化学的処理により無機物を
ストリップオフすることによって、無機物を除去するこ
とができ、その後、汚泥をバイオサイクルの第一段階に
リサイクルすることができる。
図５には、バイオサイクルが連続的プラグ流れ工程と
して示されている。しかし、各プラグ流れ段階を、プラ
グ流れ反応器と同じ接種材料サイズおよびプラグ流れ反
応器中の液体滞留時間（tr）と等しい培養期間によるバ
ッチ培養で置き換えることができる。各バッチ培養の終
わりに、フラクション（１−ｊ）はサイクルの次の培養
に送られ、後続の培養のための接種材料としてフラクシ
ョンｊが残される。最後に、サイクルの最後バッチ培養
からの通過フラクション（１−ｊ）は、懸濁固形物を分
離して第一バッチ培養（これも新たな基質と共に供給さ
れる）にリサイクルすることができるように、沈降タン
クに移される。通過によるバッチ培養の中断が副作用を
有しないと仮定すると、その結果は、プラグ流れ培養に
よるバイオサイクルの結果と同じである。
図７には、４バッチ培養からなるバイオサイクルが示
されており、廃棄物、例えば新たな汚泥は、第一培養段
階49に導入され、段階49〜52のそれぞれの終わりに、ス
トップコック53が開放されて、培養物は次の段階に送ら
れ、培養物容積の10％が次の段階のための接種材料とし
て残される。最終段階からの流出物は、沈降タンク15に
送られ、そこから透明化上澄み液は流れ16を介して取り
出され、沈降タンク中で濃縮され懸濁固形物は第一段階
に返送される。
バッチ培養段階によるバイオサイクルは、比較的少量
の基質を処理するために、あるいは利用できるバイオリ
アクターまたは廃棄物の種類がプラグ流れ培養に適して
いない場合に、有用である。
好気性バイオサイクルは、生物分解可能な任意の有機
物に適用できる。このバイオサイクルは、排水汚泥の処
理に特に有利である。なぜならば脱水の必要がなく、好
熱性温度が65℃以上の場合に全ての公知の病原菌を殺滅
し、かつ小さい分散プラントでも、大きい集中プラント
でも効率良く操作できるからである。他の重要な基質
は、農作物残滓、家畜廃棄物および都市固形廃棄物であ
る。固形廃棄物例えば麦藁または紙は、生物燃焼速度を
高めるために、粉砕して微細な粉末または懸濁液にする
必要がある。
複数のＴ−Ｍシーケンスのバイオサイクル、例えば図
５に示すダブルＴ−Ｍシーケンス型は、嫌気性条件下で
も、有機物の完全なバイオメタン化、即ち最終的なバイ
オマスを形成しないバイオメタン化を達成することがで
きる。
図５に示すプラグ流れ培養の代わりに、完全混合ケモ
スタット型連続的培養で置き換えることが可能であり、
この置き換えにより、段階リサイクル42も不必要にな
る。このサイクルは、最終段階からの沈降固形物を工程
リサイクル47にリサイクルすることによって完結する。
４段階バイオサイクルの数式的モデル 記号および単位 AF＝（１−ｂ−ｊ）、汚泥供給量（Fo）と反応器を通過
する液体流量（Fr）との比、無次元 b ＝（1/g）、プロセスリサイクルのフラクション、無
次元 g ＝沈降タンク中の固形物濃度ファクター、無次元 Fo＝バイオサイクルに入る下水汚泥流量、m3h-1 Fr＝反応器を通過する液体流量、m3h-1 j ＝段階リサイクルフラクション、無次元 r ＝酸素移動速度、kg O2m-3h-1、下付きのmaxは最大値
を示す s ＝揮発性懸濁固形物（VS）の濃度、kg m-3； s1およびs2は反応器43の初期値および最終値； s3およびs4は反応器44の初期値および最終値； s5およびs6は反応器45の初期値および最終値； s7およびs8は反応器46の初期値および最終値。
sr＝供給汚泥中の揮発性懸濁固形物（VS）の濃度、kg m
-3 Vr＝反応器中の液体容積、m3 全ての基質は懸濁固形物粒子として存在しており、溶
解した基質は無視しうるという平易な仮定がたてられ
る。バイオサイクルにおける異なる点での各種パラメー
タの値を、第６図に示す。
第一段階（反応器43）の液体バランスから、 Fr＝Fo＋bFr＋jFr （27） が得られ、従って、Fr＝Fo／AF （28） ここに、AF＝１−ｂ−ｊである。
反応器中のVS濃度、s1、s2等は、基質固形物と活性バ
イオマス固形物との総量である。第一段階へのVS投入量
（FrS1）は、供給下水汚泥（FoSr）と、プロセスリサイ
クル（bFrgs8＝FrS8）と、段階リサイクル（jFrS2）と
の総量であり、即ち、 FrS1＝FoSr＋FrS8＋jFrS2 （29） である。
段階における滞留時間は、全ての初期基質の消化を保
証するのに充分長いので、s2は最終活性バイオマス濃度
を示し、初期活性バイオマス濃度はjs2であると考えら
れる。式29から、 s1＝AFSr＋S8＋jS2 （30） が導かれる。
第二段階反応器44へのVS投入量（FrS3）は、第一段階
の投入量（１−ｊ）FrS2と、段階リサイクルの投入量
（jFrS4）との総量によって与えられ、即ち、 FrS3＝（１−ｊ）FrS2＋jFrS4 （31） 従って、S3＝（１−ｊ）S2＋jS4 （32） であり、同様に、 S5＝（１−ｊ）S4＋jS6 （33） S7＝（１−ｊ）S6＋jS8 （34） が導かれる。
このプロセスは酸素で限定され、またCOD＝1.3×VSで
あると仮定される。従って、各段階で必要な最小滞留時
間は1.3×ΔS/rmaxであり、ここに、ΔＳは段階におけ
るVSの減少量である。
１容器バイオサイクル バイオサイクルは、本発明によれば、条件、特に温
度、接種材料を継続的に変えることによって１容器で操
作することもできる。従って、一つの培養容器に新鮮な
下水汚泥を仕込み、温度を好熱性レベルに調節し、適応
させた第一段階接種材料（全容積の約10％）を加え、第
一段階に必要な期間、好気的に培養を行う。次いで培養
温度を中温性レベルに下げ、中温性である第二段階に適
する接種材料を加え、第二段階に必要な期間、培養を行
う。同様に、培養を、好熱性である第三段階および中温
性である第四段階を経て行う。第四段階の後、培養物を
沈降させ、透明上澄み液を除去し、沈降した固形物を容
器中に保持する。下水汚泥を更に加えて総必要量の言わ
ば90％までに増量し、温度を好熱性レベルに上げ、新た
な第一段階の好熱性接種材料（総容積の10％）を加えて
次のサイクルを始める。
所望により、各段階から培養物の一部を取り出して、
添加すべき接種材料のための空間を作ることができ、ま
た取り出された物質は、同じタイプの次の段階のための
接種材料を供給する種培養の基質として用いることがで
きる。
この方法は、各段階の期間を随意に変えて最適化する
ことが可能であるという利点を有する。他の利点は、段
階から段階へ培養物を通過させるポンプの設備を省略で
きることであり、その結果経済的である。
１容器バイオサイクルは、有機廃棄物を処理し、完全
なバイオメタン化により汚泥容積をゼロに減少させる際
に特に重要である。なぜならば、バイオメタン化工程に
は、生物燃焼に比べてはるかに長い時間がかかるためで
あり、従って、各段階間の温度または他の条件の調節に
より生じる一時的な妨害は、重要でなくなるためであ
る。豚小屋廃棄物または他の糞尿は濃縮されているの
で、最終段階の終わりに透明な上澄み液の充分な分離を
達成するためには、二つ以上のＴ−Ｍシーケンスを必要
とするかもしれない。
本発明のバイオサイクルに比べて、従来のバイオメタ
ン化は汚泥有機物を約半分に減少することができるだけ
であり、汚泥容積はほとんど変わらないままである。
第８図に示すような１容器バイオサイクルの図式的な
変形において、種（接種材料）培養はタンク56〜59中に
保持されており、各部分は、ストップコック54を用い
て、サイクルの適切な段階において一つの培養容器55に
送られる。新鮮な下水汚泥は、流れ41により培養容器に
入る。この容器は、サイクルの最終段階の終わりに懸濁
固形物を沈降させるための沈降タンクとしても作用する
ことができ、最終段階の後、上澄み液を出口60から除去
することができる。
以下の実施例は、説明のためだけに挙げられる。
参考例１ 循環式２段階システム 家庭廃水を完全に酸化し、汚泥の最終的生成を避ける
ために、循環式２段階システムが用いられる。図１に示
すように、このシステムは、中温性プラグ流れ醗酵槽11
（これは、本発明者らの同時継続中の国際出願PCT/EP91
/01323号（1991年７月12日出願）の図１に示す型のもの
である；その内容は参考のために本明細書に含められ
る）と、好熱性プラグ流れ醗酵槽12（醗酵槽11に類似の
型）とからなっている。各段階は好気性である。B.O.D.
が250mg1-1である廃水を、256m3h-1の流量で中温性生物
段階に供給し（流れ13）、好熱性生物段階からの排出流
20と合併する。中温性生物段階の容積は1,372m3であ
り、液体滞留時間は５時間である。この段階は、並列式
で操作される多数の醗酵モジュール（容器）から構成さ
れていてもよい。醗酵槽は、1.74モルm-3h-1の必要酸素
吸収量が与えられるように曝気される。中温性生物段階
からの排出物、即ち3kgのVSS汚泥濃度を有する流れ35
は、分離器15（これは全ての中温醗酵容器モジュールに
共通であってよい）に送られる。分離器により、汚泥は
3gから45gのVSSm-3に濃縮される。透明な溶液は256m-3h
-1の流量で流れ16に出ていく。濃縮された汚泥の一部
は、流れ14を通して17m3h-1の流量でフィードバックさ
れる。過剰の汚泥（1.26m3h-1）は流れ18を経て、19.0m
3の容積を有する好熱性生物段階12に供給される。この
段階は自己加熱により80℃に保持される。好熱性生物段
階の酸化速度は、酸素移動速度（これは50モルm-3h-1に
設定される）によって限定される。好熱性生物段階から
の培養物排出物の一部（0.42m3h-1）は、接種材料とし
て作用させるために流れ19を通してフィードバックされ
る。好熱性培養物の残り（1.26m3h-1）は、流れ20を通
して中温性生物段階の入口に返送され、そこで好熱性汚
泥が消化される。
中温性生物段階用の接種材料は、従来の下水浄化プラ
ントからの活性汚泥によって供給される。好熱性生物段
階用の接種材料は、好熱性範囲にある高い温度で堆肥か
ら発育させる。約100gの堆肥を活性汚泥（VSS約50g）と
混合し、80℃で５日間以上インキュベートされるボトル
または振盪フラスコ中で、水1000mlを曝気する。この培
養物は、およそ５日毎に汚泥および水の量を２倍にする
ことにより増量される。pHは約7.5である。
好熱性生物段階の余剰熱出力（約77KW）は、冷媒また
は排出蒸気から、有用な温度（80℃付近）で回収するこ
とができる。
実施例１ ４段階バイオサイクル 一例として、下水汚泥の生物燃焼のための、二つのＴ
−Ｍシーケンスにおける４段階を有するバイオサイクル
について以下に記載する。用いた記号は、上記の数式モ
デルに従う。汚泥基質は、ロンドンのある廃水処理場で
の家庭廃水の処理から得られた。これは、遠心分離した
「汚泥ケーク」として４℃で貯蔵され、必要なときに水
を加えて元に戻された。
好熱性生物段階用接種材料は、初めは、その好熱性相
中にある馬糞堆肥から得られた。中温性生物段階用接種
材料は、家庭廃水汚泥から得られた。これらの接種材料
は、処理温度で多数回の継代培養によって個々の基質に
適合させた。
このバイオサイクルは、77℃の第一段階（T1）、37℃
の第二段階（M1）、77℃の第三段階（T2）および37℃の
第四段階（M2）の二つのＴ−Ｍシーケンスを配置した４
バッチ培養で構成された。ドレッシェル洗気瓶（250ml
容量）を、77℃の水浴中に保持される好熱性生物段階の
ために用いた。150prmのオービタル振盪機上でインキュ
ベートされる振盪フラスコ（250ml容量）を、中温性生
物段階として用いた。各培養の初期容積は100mlであっ
た。ドレッシェル洗気瓶を、噴霧機を通して30〜40ml m
in-1で供給される加湿空気で曝気した。培養において僅
かな蒸発が生じた（77℃で１日当り２％、37℃ではもっ
と少ない）。段階の終わりに、脱イオン水を加えて最終
容量を100mlに戻した。一つの段階の終わりに、培養物
を次の段階に送った。これは、第四（最終）段階から90
ml（フラクション（１−ｊ）＝0.9）を沈降タンク（100
mlメスシリンダー）に送り、10mlの培養物（フラクショ
ンｊ＝0.1）を次の段階の接種材料として残すことによ
って行われた。前の培養物のそれぞれから、90mlを次の
段階に送り、次の培養の接種材料として10mlを残した。
沈降タンク中の懸濁固形物は容易に沈降し、30分間で40
ml g-1DMのSVI（汚泥容積指数）を有する綿状沈殿を形
成した。透明な上澄み液のアリコート40ml（AF＝0.4）
を除去し、50mlに濃縮された残留懸濁固形物（ｇ＝２）
を、第一段階にリサイクルした。再構成された汚泥（40
ml）を、第一段階に加えて、その容積を100mlに戻し、
基質投入物とした。通過が完了した後、培養物を再びイ
ンキュベートした。
培養物から除去された最終上澄み液は、淡褐色で、僅
かに濁っていた。上澄み液を数時間放置すると、残った
懸濁固形物が沈殿し、上澄み液は実際上透明になった。
種々の段階からの蒸気は、僅かな臭いを有していた
が、不快臭はなかった。
このバイオサイクルは、２回のサイクル（８段階通
過）において定常状態に達し、各段階における汚泥容積
は、沈降後に上昇または下降の傾向を示さなかった。3.
75回のサイクル後の、バイオサイクルの４個の段階への
物質の投入量、およびそれからの物質の排出量を、表１
に示す。
表の最初の部分は、バイオサイクルが、供給した汚泥
揮発性物質の97％を生物燃焼により除去したことを示し
ている。これは、組合せた反応器容積４m3を用いたバイ
オサイクルが、１サイクル当り1.6m3（約1.6トン）の液
状下水汚泥を処理することを意味している。
390ppmの濃度で上澄み液に溶解している残存VM（揮発
性物質）の３％は、従来の活性汚泥処理により容易に除
去することができる。
全てのDM（乾燥物質）およびVMは、実験誤差範囲内に
あると考えられた。灰分投入量の約10％が排出物上澄み
液中に現れた。懸濁固形物中の乾燥物質の灰分含有量
は、汚泥のDMでは17％であったのに比べて、定常状態で
25〜28％に達した。
汚泥のCODが1.3×VM,rmaxが1kg O2m-3h-1であると仮
定すると、本実施例に記載のバイオサイクルは、１サイ
クル当り30.3kgの汚泥COD供給率で、30.3時間の最小サ
イクル時間（T1、M1、T2およびM2の段階において、それ
ぞれ15.7時間、5.1時間、8.1時間および1.4時間）を必
要とする。この説明的実施例においては、最小サイクル
時間を、毎日の段階から段階への通過により、任意に４
日間に設定した。

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】水性懸濁液および／または水溶液中の有機
    物に、60〜105℃での好熱性生物消化および10〜50℃で
    の中温性生物消化を交互に施す有機物の循環式分解方法
    であって、この方法は、二つの好熱性生物段階と二つの
    中温性生物段階とから少なくともなり、好熱性生物段階
    から開始して中温性生物段階で終了する少なくとも４段
    階のサイクルとして操作され、該サイクルは、そのサイ
    クルの最後の好熱性生物段階からの固形物を、最初の中
    温性生物段階への新たな有機物の投入と共に、該最初の
    段階にリサイクルすることを含み、こうして、該好熱性
    生物段階において、該有機物および存在している中温性
    微生物を少なくとも部分的に消化し、また該中温性生物
    段階において、該有機物および存在している好熱性微生
    物を少なくとも部分的に消化し、そして有機物が実質的
    に完全に気体分解生成物に変化するまで該循環処理を続
    けることを特徴とする、有機物の循環式分解方法。
  2. 【請求項２】中温性生物段階において、好熱性微生物が
    不活性化され、好熱性生物段階において、中温性微生物
    が不活性化され、該不活性化が、温度シフトにより行わ
    れることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】消化段階が、醗酵タンク中で行われ、物質
    を、該タンク間を通過させるための手段が備えられてい
    ることを特徴とする、請求の範囲第１項または第２項に
    記載の方法。
  4. 【請求項４】前記の方法の１サイクルが、交代する二つ
    の好熱性生物段階と二つの中温性生物段階とからなるこ
    とを特徴とする、請求の範囲第１項〜第３項の何れかに
    記載の方法。
  5. 【請求項５】別個の段階が別個のタンク中で行われるこ
    とを特徴とする、請求の範囲第４項に記載の方法。
  6. 【請求項６】サイクルの終わりに、物質が沈降装置に送
    られ、これにより集められた懸濁固形物が、もう１回の
    サイクルを開始するために、新たな有機物と共に第一消
    化段階に送られることを特徴とする、請求の範囲第１項
    〜第５項の何れかに記載の方法。
  7. 【請求項７】各段階がプラグ流れ様式で操作され、個々
    の段階のそれぞれ内の物質の少なくとも一部がリサイク
    ルされることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第６項
    の何れかに記載の方法。
  8. 【請求項８】各段階がバッチ様式で操作され、各段階か
    らの培養内容物の一部が次の段階に送られ、サイクルに
    おける次回のそのタイプの培養のための接種材料を形成
    するフラクションが保持されることを特徴とする、請求
    の範囲第１項〜第６項の何れかに記載の方法。
  9. 【請求項９】前記の方法が一つの反応器中で行われ、こ
    の容器内で温度が継続的に変更され、好適な微生物が別
    個の各段階のための接種材料として添加され、サイクル
    の終わりに上澄み液が除去され、次の分解サイクルを開
    始するために、新たな有機物が残った固形物に添加され
    ることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】サイクルが４段階からなり、各段階が完
    全混合ケモスタット型連続培養の形で行われることを特
    徴とする、請求の範囲第１項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】好気性様式で操作されることを特徴とす
    る、請求の範囲第１項〜第10項の何れかに記載の方法。
  12. 【請求項１２】中温性生物段階が嫌気性様式で行われ、
    有機物のバイオメタン化が達成されることを特徴とす
    る、請求の範囲第１項〜第10項の何れかに記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記の有機物が廃水汚泥、農作物残滓、
    家畜廃棄物、産業廃棄物、都市廃棄物、固形廃棄物、下
    水汚泥または生物分解可能なプラスチック廃棄物である
    ことを特徴とする、請求の範囲第１項〜第12項の何れか
    に記載の方法。
  14. 【請求項１４】二つの段階間の温度シフトが少なくとも
    20℃であることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第13
    項の何れかに記載の方法。
  15. 【請求項１５】１個または数個の第一段階タンクの出口
    手段が、１個または数個の第二段階タンクの入口手段に
    連結されており、１個または数個の第二段階タンクの出
    口手段が、１個または数個の第三段階タンクの入口手段
    に連結されており、１個または数個の第三段階タンクの
    出口手段が、１個または数個の第四段階タンクの入口手
    段に連結されており、そして最終段階タンク（１個また
    は数個）の出口手段からの流出物を、第一段階タンク
    （１個または数個）の入口手段にリサイクルするための
    手段が備えられており、該タンクのそれぞれに、その出
    口からその入口に物質をリサイクルさせるための手段、
    およびその中の温度を独立して制御するための手段が更
    に備えられているタンク組み立て物からなることを特徴
    とする、請求の範囲第１項に記載の方法により有機物を
    段階的に分解するための装置。
  16. 【請求項１６】各段階において、タンクが直列に配置さ
    れていることを特徴とする、請求の範囲第15に記載の装
    置。
  17. 【請求項１７】各段階において、タンクが並列に配置さ
    れていることを特徴とする、請求の範囲第15に記載の装
    置。
  18. 【請求項１８】反応タンク、中温性微生物および好熱性
    微生物を別個に保持するための培養タンク、および該微
    生物を反応タンクに送るための手段からなり、反応タン
    ク中の温度を、中温性微生物の成長に適しかつ好熱性微
    生物の不活性化に適する温度から、好熱性微生物の成長
    に適しかつ中温性微生物の不活性化に適する温度に変え
    るための手段が備えられていることを特徴とする、請求
    の範囲第１項に記載の方法により有機物を段階的に分解
    するための装置。
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5558774A (en) * 1991-10-09 1996-09-24 Zenon Environmental Inc. Aerated hot membrane bioreactor process for treating recalcitrant compounds
FR2707622B1 (fr) * 1993-07-02 1995-09-01 Dumez Lyonnaise Eaux Procédé d'épuration d'eaux usées par voie biologique et installations pour sa mise en Óoeuvre.
GB2284413A (en) * 1993-12-04 1995-06-07 North West Water Group Plc Sludge biocombustion
JP3048889B2 (ja) * 1995-06-29 2000-06-05 神鋼パンテツク株式会社 活性汚泥処理方法及びそのための活性汚泥処理装置
FR2744937B1 (fr) * 1996-02-21 1998-04-10 Europ Agence Spatiale Procede et installation de traitement des dechets organiques et applications dudit procede
US6224769B1 (en) 1997-06-05 2001-05-01 Shinko Pantec Co., Ltd. Method and apparatus for treating organic waste water
JP3267935B2 (ja) * 1997-12-19 2002-03-25 神鋼パンテツク株式会社 有機性廃水の処理方法及びその処理装置
KR100753455B1 (ko) * 1998-03-04 2007-08-31 만트, 미켈 지. 서지 무산소 혼합의 연속 배치 반응기 시스템
WO1999067333A1 (fr) 1998-06-23 1999-12-29 Asahi Glass Company Ltd. Materiau de couverture agricole
US6113789A (en) * 1998-07-20 2000-09-05 Western Environmental Engineering Company Pasteurization process
US6500340B1 (en) 1998-07-20 2002-12-31 Western Environmental Engineering Company Pasteurizing sludge to exceptional quality
CA2384870C (en) * 1999-09-22 2009-01-27 W.L. Gore & Associates Gmbh Cover for aerobic treatment of biodegradable matter
US6685834B1 (en) * 1999-12-20 2004-02-03 Kruger, Inc. Method for conditioning and dewatering thermophilic aerobically digested biosolids
US6375844B1 (en) * 2000-08-31 2002-04-23 Robert T. Ehrlich Method for treatment of animal waste
US6632362B2 (en) * 2001-01-19 2003-10-14 Miller, Iii Herman P. Vacuum retort anaerobic digestion (VRAD) system and process
US6585895B2 (en) 2001-01-23 2003-07-01 Rhodia Inc. Wastewater treatment process
TW200301303A (en) * 2001-12-25 2003-07-01 Sanyu Co Ltd Novel microorganism
US20050023215A1 (en) * 2003-07-29 2005-02-03 Bare Richard E. Periodic aeration in an activated sludge reactor for wastewater treatment
EP1756016A1 (en) * 2004-05-18 2007-02-28 Biomass Processing Technology, Inc. System for treating biomaterial waste streams
JP4495051B2 (ja) * 2005-08-23 2010-06-30 株式会社神鋼環境ソリューション 活性汚泥処理方法及びそのための活性汚泥処理装置
US7833415B2 (en) * 2005-10-26 2010-11-16 D.C. Water & Sewer Authority Method for treating raw sludge including a simultaneous or pulsed aerobic/anoxic digestion process
US8262776B2 (en) * 2006-10-13 2012-09-11 General Atomics Photosynthetic carbon dioxide sequestration and pollution abatement
FR2924038B1 (fr) * 2007-11-28 2011-05-06 Ile Dlmr Soc Civ Procede de traitement des dechets associant une phase de traitement par methanisation et une phase de traitement aerobie thermophile
WO2010006320A2 (en) * 2008-07-11 2010-01-14 Richard Aho Biological processing for beneficial use
EP2429687B1 (en) 2009-05-15 2015-10-28 Bioenergia S.R.L. Process and installation for the biological treatment of organic sewage
ITMI20090861A1 (it) * 2009-05-15 2010-11-16 Bioenergia S R L Processo per il trattamento biologico dei reflui organici e relativo impianto.
US8221626B2 (en) * 2010-04-12 2012-07-17 SEaB Energy Holdings Ltd. Renewable energy microgeneration system
AU2013202654B1 (en) * 2012-11-07 2014-04-03 Rio Tinto Alcan International Limited Treatment of alkaline bauxite residue
AU2018385671A1 (en) 2017-12-15 2020-08-06 Seab Power Limited Salt management system for portable renewable energy microgeneration system
CN114728817A (zh) * 2019-11-13 2022-07-08 美国过氧化物有限责任公司 用于在真空压力下使用生化工艺处理流体的方法和***
WO2023244162A1 (en) * 2022-06-13 2023-12-21 Tria Pte. Ltd. A method for digesting biodegradable packaging waste and an apparatus thereof

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3964998A (en) * 1972-08-04 1976-06-22 The South African Inventions Development Corporation Improvements in and relating to waste water treatment
US3926794A (en) * 1974-06-28 1975-12-16 Union Carbide Corp Warm sludge digestion with oxygen
US3994802A (en) * 1975-04-16 1976-11-30 Air Products And Chemicals, Inc. Removal of BOD and nitrogenous pollutants from wastewaters
BE885575Q (fr) * 1977-01-07 1981-02-02 Shattock Geoffrey F Traitement des boues par degradation biologique
US4246099A (en) * 1979-04-06 1981-01-20 Union Carbide Corporation Aerobic/anaerobic sludge digestion process
GB2105318B (en) * 1981-07-15 1984-09-26 British Oxygen Co Ltd Treatment of aqueous waste material
DE3144111A1 (de) * 1981-11-06 1983-05-26 Klöckner-Werke AG, 4100 Duisburg Verfahren und vorrichtung zur behandlung von klaerschlamm
GB2155003B (en) * 1984-01-20 1987-12-31 Nishihara Env San Res Co Ltd Activated sludge method
DE3412553C2 (de) * 1984-04-04 1987-04-16 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen Verfahren und Vorrichtung zur biologischen aeroben Reinigung von Abwasser
DE3615971C2 (de) * 1986-05-13 1995-11-16 Schulze Oswald Kg Anlage zum Behandeln von Schlamm
DE3622750A1 (de) * 1986-07-07 1988-01-21 Roediger Wilhelm Gmbh Co Verfahren und vorrichtung zum hygienisieren von schlamm
US4915840A (en) * 1988-06-07 1990-04-10 Bioprocess Engineering, Inc. Process for sludge reduction in an aerobic sludge generating waste treatment system
GB9015578D0 (en) * 1990-07-16 1990-09-05 Pirtferm Ltd Fermentorbioreactor module
US5192442A (en) * 1991-12-02 1993-03-09 Zimpro Passavant Environmental Systems, Inc. Multiple zone batch treatment process
GB9209175D0 (en) * 1992-04-28 1992-06-10 Pirtferm Ltd Bioreactor system

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Publication number Publication date
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