特許第6563333号(P6563333)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ ハスケーニッヒディーエイチブイ・ネーデルランド・ビー.ブイ.の特許一覧

<>
  • 特許6563333-ハイブリッド汚水処理 図000002
  • 特許6563333-ハイブリッド汚水処理 図000003
  • 特許6563333-ハイブリッド汚水処理 図000004
  • 特許6563333-ハイブリッド汚水処理 図000005
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6563333
(24)【登録日】2019年8月2日
(45)【発行日】2019年8月21日
(54)【発明の名称】ハイブリッド汚水処理
(51)【国際特許分類】
   C02F 3/12 20060101AFI20190808BHJP
   C02F 3/10 20060101ALI20190808BHJP
【FI】
   C02F3/12 B
   C02F3/12 H
   C02F3/12 J
   C02F3/12 M
   C02F3/10 Z
【請求項の数】14
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2015-504522(P2015-504522)
(86)(22)【出願日】2013年4月3日
(65)【公表番号】特表2015-512335(P2015-512335A)
(43)【公表日】2015年4月27日
(86)【国際出願番号】NL2013050247
(87)【国際公開番号】WO2013151434
(87)【国際公開日】20131010
【審査請求日】2016年2月24日
【審判番号】不服2018-2566(P2018-2566/J1)
【審判請求日】2018年2月23日
(31)【優先権主張番号】2008598
(32)【優先日】2012年4月3日
(33)【優先権主張国】NL
(73)【特許権者】
【識別番号】514250986
【氏名又は名称】ハスケーニッヒディーエイチブイ・ネーデルランド・ビー.ブイ.
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100189913
【弁理士】
【氏名又は名称】鵜飼 健
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(72)【発明者】
【氏名】ペーテルス、トム・ウィル・テオ
【合議体】
【審判長】 菊地 則義
【審判官】 豊永 茂弘
【審判官】 金 公彦
(56)【参考文献】
【文献】 特開2007−136367(JP,A)
【文献】 特表2005−538825(JP,A)
【文献】 特開2001−145894(JP,A)
【文献】 国際公開第2006/109715(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C02F 3/12
C02F 3/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
主要汚水ストリームを、(i)フロック状の好気性バイオマスを使用して、活性汚泥プロセスを受けさせられる汚水ストリームと、(ii)前記活性汚泥プロセスと並列に動作され、好気性粒状バイオマスを使用する粒状バイオマスプロセスへ給送される汚水ストリームに分割することを備える汚水処理プロセスであって、前記粒状バイオマスプロセスから流れ出る前記バイオマスの一部分は、前記活性汚泥プロセスへ給送され、ここにおいて、前記粒状バイオマスから前記活性汚泥プロセスへ給送される前記バイオマスは、前記粒状バイオマスプロセスに残る前記粒状バイオマスプロセスのバイオマスよりも低い沈降速度を有しており、前記粒状バイオマスプロセスからの処理された汚水は、最終クラリファイヤーから流れ出る流出物に直接的に運ばれ、外部に直接放出または三次処理され、前記粒状バイオマスプロセスで使用される前記好気性粒状バイオマスが、30分の沈降の後に1gの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義される汚泥容量指標が70ml/g未満、沈降速度が少なくとも3m/h、平均粒子サイズが少なくとも0.2mm、のうちの1つまたは複数によって特徴付けられ、前記活性汚泥へ給送される、前記粒状バイオマスプロセスから流れ出る前記バイオマスが、30分の沈降の後に1gの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義される汚泥容量指標が40ml/gと90ml/gとの間、沈降速度が1.5m/hと10m/hとの間、平均粒子サイズが0.1mmと0.4mmとの間、のうちの1つまたは複数によって特徴付けられる、汚水処理プロセス。
【請求項2】
前記フロック状の好気性バイオマスが、30分の沈降の後に1gの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義される汚泥容量指標が70ml/gを超え、沈降速度が3m/h未満、平均粒子サイズが0.2mm未満、のうちの1つまたは複数によって特徴付けられる、請求項1に記載のプロセス。
【請求項3】
前記粒状バイオマスプロセスで使用される前記好気性粒状バイオマスが、5分の沈降の後に1gの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義される汚泥容量指標が150ml/g未満であることによって特徴付けられる、請求項1または2に記載のプロセス。
【請求項4】
前記フロック状の好気性バイオマスが、5分の沈降の後に1gの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義される汚泥容量指標が250ml/gを超えることによって特徴付けられる、請求項1〜3までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項5】
前記粒状バイオマスプロセスが、(a)処理された汚水を反応器から放出しながら、前記反応器の中の前記好気性粒状バイオマスに汚水を加えるステップと、(b)前記反応器の中の前記汚水の酸素レベルを0.2mg/lと5mg/lとの間に維持しながら、酸素含有ガスを前記反応器へ供給するステップと、(c)前記粒状バイオマスが沈降することを可能にするステップと、(d)前記反応器から前記バイオマスの一部分を引き出し、それを前記活性汚泥プロセスへ給送するステップとの連続したステップによって動作させられ、ここにおいて、引き出された前記バイオマスの平均粒子サイズが、前記反応器の中に残っている前記バイオマスの平均粒子サイズよりも小さい、請求項1〜4までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項6】
前記粒状バイオマスプロセスが、(a)反応器の中の前記好気性粒状バイオマスに汚水を加えるステップと、(b)前記反応器の中の前記汚水の酸素レベルを0.2mg/lと5mg/lとの間に維持しながら、酸素含有ガスを前記反応器へ供給するステップと、(c)前記粒状バイオマスが沈降することを可能にするステップと、(d)前記反応器から引き出される前記バイオマスの一部分を含む処理された汚水を前記反応器から放出し、それを前記活性汚泥プロセスへ給送するステップと、の連続したステップによって動作させられ、ここにおいて、引き出された前記バイオマスの平均粒子サイズが、前記反応器の中に残っている前記バイオマスの平均粒子サイズよりも小さい、請求項1〜5までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項7】
粒状バイオマスプロセスが、上昇流モードで動作させられ、ここにおいて、ステップ(a)の中の前記汚水が、底部から供給され、前記処理された汚水を置換し、前記処理された汚水は、前記反応器の上部から同じステップの中で放出され、ステップ(b)の中の前記酸素含有ガスが、前記反応器の前記底部に供給され、ステップ(d)において、より小さい粒子サイズを有する前記バイオマスが、前記反応器の高さの30%と90%との間において引き出される、請求項6に記載のプロセス。
【請求項8】
前記粒状バイオマスプロセスへ給送される前記汚水の一部分と、前記活性汚泥プロセスへ給送される前記汚水の残りの部分との比が、前記汚水供給の品質に応じて制御され得、5:95と75:25との間で選択される、請求項1〜7までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項9】
前記汚水が、1リットル当たりのCODとして表現したときに、10mgと8gとの間のレベルで有機廃棄物を含有し、および/または、1リットル当たり0.2mgと1000mgとの間のレベルの合計の窒素(アンモニアおよび/または他の窒素化合物として)を含有し、および/または、1リットル当たり0.05mgと500mgとの間の合計のリン(ホスフェートおよび/または他のリン化合物として)を含有する、請求項1〜8までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項10】
前記活性汚泥プロセスが、2つ以上の処理ユニットを備えることを特徴とする、請求項1〜9までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項11】
前記粒状バイオマスプロセスが、1つの処理ユニットを備えることを特徴とする、請求項1〜10までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項12】
前記粒状バイオマスプロセスが、2つ以上の処理ユニットを備えることを特徴とする、請求項1〜11までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項13】
前記活性汚泥プロセスの側方ストリームであり、前記主要汚水ストリームよりも高い栄養分レベルを含有する側方ストリームが、前記粒状バイオマスプロセスに少なくとも部分的に給送されることを特徴とする、請求項1〜12までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項14】
液体入口部、液体出口部、入口部、およびガス入口部を有する活性汚泥反応器(3)と、底部にある液体入口部(42)、ガス入口部(43)および出口部(44)、上部にある処理された汚水を放出する液体出口部(45)、並びに高さの30%から90%との間にある1つまたは複数の液体出口部(46)、を有する粒状バイオマス反応器(4)と、前記粒状バイオマス反応器(4)の高さの30%から90%との間にある前記1つまたは複数の液体出口部(46)を前記活性汚泥反応器(3)の前記入口部に接続する液体ラインと、前記活性汚泥反応器(3)の液体出口部に接続されており、汚泥出口部および浄化された汚水の液体出口部を有する最終クラリファイヤー(5)とを備え、前記活性汚泥反応器(3)の前記液体入口部と前記粒状バイオマス反応器(4)の前記液体入口部(42)とへの相対的な汚水の量を調節するためのデバイスをさらに備え、ここにおいて、前記粒状バイオマス反応器(4)の液体出口部(45)からの処理された汚水は、最終クラリファイヤー(5)の液体出口部から流れ出る流出物(浄化された汚水)に直接的に運ばれ、外部に直接放出または三次処理される、請求項1〜13までのいずれか一項に記載のプロセスを実施するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、好気性粒状バイオマス反応器を含むハイブリッドプロセスの中の活性汚泥反応器を使用した改善された汚水処理プロセスに関する。
【背景技術】
【0002】
一般的な慣行では、汚水処理プラント(WWTP)は、固形物質と、懸濁したおよび溶解性の有機物および栄養分とを含有する汚水の一部分が、(主として微生物から構成される)活性汚泥によって処理される生物学的プロセスステップを含む。このプロセスは、嫌気的または好気的のいずれかで行われ得る。汚水の好気性処理に関して最も幅広く適用されているプロセスは、「従来の活性汚泥」(CAS:conventional activated sludge)プロセスと呼ばれている。それは、スクリーン処理され、場合によっては一次処理された下水または産業廃水と、浄化作用のあるバイオマスとの混合物(「活性汚泥」とも称される)を含有する生物学的処理反応器の中へ、空気または酸素が導入されることを必要とする。混合液浮遊物質(MLSS)は、バイオマスを含有するフロックへ発達し、それは、典型的に、懸濁したフワフワした(fluffy)凝集体に成長する。後続の沈降タンク(通常は、「最終クラリファイヤー」と称される)は、生物学的フロックが沈降することを可能にするために使用され、したがって、処理された水から、浄化作用のある汚泥を分離させる。沈降された汚泥は、「返送活性汚泥」(RAS)として、生物学的プロセスに向けてリサイクルされる。バイオマス増殖の間に、処理反応器の中のバイオマスを所望のレベルに維持するために、RASの一部分が、「廃棄活性汚泥」(WAS)として定期的に廃棄される。
【0003】
CASプロセスは、様々な構成で適用され、並列のまたは連続の処理ユニットの中に1つまたは複数のタンクを備える。そのようなタンクは、例えば、プラグ流反応器として、連続撹拌タンク型反応器(CSTR)として、または、連続回分式反応器(SBR)として、動作させられ得る。CASプロセスは幅広く使用されているが、それは、不十分な沈降汚泥特性、低いMLSS濃度に関する制限、浮上汚泥を発達させる傾向、および、規定の活性汚泥滞留時間のような、いくつかの重要な欠点を有している。これらの欠点が、以降に簡単に記載されている。
【0004】
不十分な沈降汚泥特性
そのフロック状の構造に起因して、活性汚泥の沈降特性は、プラントが良好に動作されているときでさえも、比較的に不十分である。これは、大型の最終クラリファイヤーに対する必要性を結果として生じさせ、したがって、高い構築コストと、大きいプラント設置面積とを結果として生じさせる。したがって、過去には、多くの改善が、分離技法の改善を実現することに焦点を合わせていた。それらのうちの1つは、メンブレンバイオリアクター(MBR)の中で処理された水から活性汚泥を分離するために、精密濾過を使用することである。別の1つは、バイオマス沈降特性を改善するために、化学薬品を加えることである。WO96/14912では、ガスを抽出することによって、および、より高いバイオマス密度を生成させることによって、活性汚泥の沈降特性を改善する方法が記載されている。不十分に沈降する汚泥を選択的に引き出す方法が、EP1627854に記載されている。
【0005】
低いMLSS濃度に関する制限
CASプロセスは、比較的に低いMLSSの濃度(典型的に、3〜5gMLSS/L)に制限される。より高いMLSSの濃度は、最終クラリファイヤーの中での好ましくない長期の汚泥保持につながり、特に、平均流体フローよりも高い条件の間に、潜在的な汚泥流失につながる。MLSSのレベルを増加させる最新技術の対策は、沈降の代わりに、汚泥/水分離(メンブレンバイオリアクター)のために精密濾過を適用すること、または、例えば、WO03/068694に記載されているように、バイオマス濃度を向上させるために、浸水したキャリアー材料を使用することに焦点を合わせている。
【0006】
浮上汚泥
CASプロセスは、浮上の定期的な発生と同時に起こり、または、「バルキング汚泥」(活性汚泥フロックの中のフィラメント状微生物の増殖の増加によって引き起こされる現象)を沈降させることが非常に困難である。典型的な対抗する対策は、主としてフィラメント状有機体を破壊するための化学的な酸化、または、活性汚泥の前に特殊なバイオマス選択反応器(その中で、フィラメント状微生物の増殖が低減される)を使用することを含む。
【0007】
規定の活性汚泥滞留時間
栄養分除去のためのCASプロセスは、典型的に、5〜15日間のシステムの中で、規定の活性汚泥滞留時間とともに設計される。この時間期間は、低い増殖速度を有する好ましい種の微生物の蓄積に対する制限を設定し、それは、処理システムの中で維持され得ない。汚泥滞留時間を拡張させるための対策は、メンブレンバイオリアクターと、付着増殖のために浸水したキャリアー材料を加えることと、バイオオーグメンテーションを使用することとを含む。これらのバイオオーグメンテーションプロセスでは、特定の微生物個体数が培養され、バイオオーグメンテーション反応器の中で固定化されることが多い。例えば、EP0562466に記載されているように、反応器は、特定の基質を給送されるか、または、汚水処理設備からの廃棄物側方ストリームを統合し、次いで、CASシステムに投与される。そのような原位置(in-situ)バイオオーグメンテーションプロセスの別の例が、WO00/05177に記載されている。WO00/05177は、活性汚泥マトリックスの中の特定の有機体を増やすための外部バイオオーグメンテーション反応器を記載している。
【0008】
典型的なCASシステムの欠点は、Delft University of Technology(WO2004/024638)によって開発されたような好気性粒状バイオマス(AGB)プロセスおよびシステムによって、かなりの程度まで克服されている。このプロセスでは、CASの中で増殖されるようなフロックとは非常に異なる特性を有する、0.2〜3.0mmの典型的なサイズを有する粒状バイオマスが増殖される。例えば、適用されるグラニュールの沈降速度は、5.0〜50.0m/hの範囲にある(比較すると、CASに関する典型は、0.5〜1.0m/hであろう)。好気性粒状バイオマスに関する汚泥容量指標(SVI)は、70ml/g以下であり、典型的に、5分と30分との沈降時間の後の値で比較可能である。加えて、MLSS濃度は、CASシステムの中のものよりも2〜4倍高いレベルに維持され得、おおよそ2〜4倍大きい「浄化力」を結果として生じる。そのうえ、好気性、無酸素、および嫌気性ゾーンの中のグラニュールの層状構造と、グラニュールサイズの範囲の両方は、汚泥日齢の広い分布を結果として生じさせる。これは、低い増殖速度を有する特定の好ましい微生物がAGBプロセスの中で生き延びることを可能にする。
【0009】
しかし、AGBプロセスの1つの欠点は、連続回分式反応器の中で、グラニュールが、不連続的に給送されるシステムの中で増殖される必要があるという事実である。AGBは、回分式の動作でのみ発達し、維持され得、その間に、ゆっくり増殖する微生物が、高い給送濃度で選択され、非給送条件の間の飢餓状況(famine regime)がその後に続くということが報告されてきた(WO2004/024638を参照)。そのような条件は、当然のこととして、連続的に給送されるCASシステムの中で容易に確立され得ない。
【0010】
したがって、その技術は、連続的に給送されるCASシステムを、AGBを増殖させることを目的とするシステムへ改造するために容易には使用され得ない。幅広く使用されている連続的なCASシステムの交換は、大きな負の資本投資を意味することとなる。連続的に給送されるAGBシステムを開発するための努力が、文献で報告されてきたが、これまで、実用的な条件では実行可能でないということを証明している。連続的なシステムの中の好気性グラニュールの形成および安定性に関する研究(N.Moralesら、Separation and Purification Technology、第89巻、第199〜205頁、2012年)に対して参照がなされる。また、膜汚染を低減させるために、連続的なMBRシステムの中の活性汚泥を好気性粒状バイオマスと交換するために努力がなされてきた。連続的なMBRシステムの中の活性汚泥が、培養反応器の中で増殖されるか、または、粒状バイオマス反応器の中で増殖される粒状バイオマスによって交換され得るかということが調査された。結果は、MBRシステムの中の好気性グラニュールを維持することは実行可能でなく、グラニュールは、急速に劣化した(参照文献:Xiufenら、Characteristics of Aerobic Biogranules from Membrane Bioreactor System、Journal of Membrane Science、287、第294〜299頁、2006年)ということを示した。結果として、現在の最新技術では、好気性粒状バイオマスを使用した既存のCASシステムの向上性能は、CASシステムを、連続回分式に動作されるAGB反応器へ改造することによってのみ可能である。
【0011】
仮想の場合において、粒状バイオマスが、CASの中で生き延びることが可能であるとしても、グラニュールのサイズおよび沈降特性は、多くのCASにおいて、混合強度が十分ではないようになっており、それらは、底部へ沈降することとなり、したがって、処理プロセスにとって不活性になる。
【0012】
AGBシステムのような回分式に動作されるシステムの想定される欠点は、規格外の高い水力負荷変動に対する感度である。この理由は、すべての動作が、1つのタンクの中で起こり、1つのタンクへの給送が不連続的であるからである。これは、大型の最終クラリファイヤーを装備しているCASシステムとは異なり、クラリファイヤーは、汚泥損失を防止するためにバッファータンクとしての役割を果たすことが可能である。この欠点は、給送バッファータンクを設置することによって、または、複数のAGBプロセスタンクにわたる給送パターンを調節することによって、対抗され得る。
【0013】
特開2009−090161は、一連の(並列配置でない)曝気タンクを備える好気性汚水処理を開示している。粒状剥離汚泥が、第1の曝気タンクの中において、キャリアー材料を備える揺動床の中で生成され、第2のタンクへ給送される。特開2007−136368は、好気性汚水処理を開示しており、ここにおいて、汚泥は、接触タンクの中で粒状にされ、次いで、汚泥は、下流の反応器へ給送される。好気性反応器からの余剰の粒状汚泥は、接触タンクへ返送される。WO2007/029509は、区分された曝気タンクと、第1のコンパートメントの中のキャリアーに固定化される微生物とを使用する、汚泥返送を備える好気性汚水処理プロセスを開示している。
【発明の概要】
【0014】
驚くことには、先行技術プロセスの欠陥と欠点とは、AGBシステムをCASシステムに加えることによって、および、AGBシステムからの汚泥フローを操作することによって、克服され得るということが見出された。結果として生じるハイブリッドプロセス関係は、最新技術の汚水処理プラントの性能と柔軟性とをかなり改善する。
【0015】
したがって、本発明は、CASシステムの性能が改善された、汚水の生物学的処理のための新規のプロセスを備える。1つまたは複数のAGB反応器の追加は、2つの目的を果たす。すなわち、2つの目的は、1)生の汚水の一部分を処理し、そうすることによって、ハイブリッド処理プラント全体の全体処理性能に貢献すること、および、2)そうすることによって、化学薬品を加えることなく、連続回分式動作への完全なCASシステムの改造なしに、ガス抜き対策を使用するかまたは膜を使用することなく、浸水したバイオマス支持材料を使用することなく、および、外部基質によって生成された、培養された特殊なまたは固定化された微生物を伴うバイオオーグメンテーションなしに、既存のCASの性能を相乗的に向上させることである。また、水力負荷変動は、効果的な廃棄物処理を維持しながら対応され得る。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明のハイブリッド汚水処理プロセス機器を概略的に示す図。
図2】起動段階に動作されるような、本発明のハイブリッド汚水処理プロセスの変形例を概略的に示す図。
図3】廃棄物汚泥処理ユニットを備える本発明のハイブリッド汚水処理プロセスの別の変形例を概略的に示す図。
図4】本発明の好気性粒状プロセスのために使用されることとなる反応器を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
したがって、本発明は、フロック状の好気性バイオマスを使用して、汚水供給の一部分に活性汚泥プロセスを受けさせることと、好気性粒状バイオマスを使用する粒状バイオマスプロセスへ汚水の一部分を給送することとを備える汚水処理プロセスを提供し、ここにおいて、粒状バイオマスプロセスから流れ出るバイオマスの一部分(すなわち、廃棄バイオマスおよび浮遊物質)は、活性汚泥プロセスへ給送される。
【0018】
活性汚泥プロセス(CASシステム)と粒状バイオマスプロセス(AGB反応器)とは、並列に稼働し、それは、主要な汚水ストリームが、CASシステムの対象となるストリームと、AGB反応器の対象となるストリームとに分割されるということを意味し、同伴するバイオマスが、少量だけ、AGBシステムからCASシステムへ移動する以外は、分割されたストリームは、処理プロセスの間に実質的に混合されない。並列セットアップは、本明細書で以下により詳細に記載されている。活性汚泥プロセスへ給送される、粒状バイオマスプロセスからのバイオマスの一部分(すなわち、浮遊物質)は、特に、バイオマスの軽い部分であり、すなわち、CASシステムへ給送されない(すなわち、AGB反応器の中に残っている)部分よりも小さい粒子サイズおよび/または低い沈降速度(とりわけ低い沈降速度)を有する部分である。AGB反応器からの余剰の粒状バイオマスは、好ましくは、CASシステムへ給送されないが、プロセスの外側で処置されるか、再使用されることとなる。CASシステムからの余剰の汚泥は、好ましくは、粒状バイオマスプロセスへ給送されない。
【0019】
本明細書で使用されている場合、粒状バイオマスプロセスの中で使用されることとなる好気性粒状バイオマス(AGB)と、従来の活性汚泥プロセス(CAS)の中で使用されることとなるフロック状の好気性バイオマスとは、1つまたは複数の特性によって区別される。
【0020】
(1)汚泥容量指標(SVI30)。それは、30分の沈降の後に1gの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義される。好気性粒状バイオマスは、70ml/g未満、好ましくは60ml/g未満、より好ましくは50ml/g未満、最も好ましくは40ml/g未満であるSVI30を有する。一方、フロック状の好気性バイオマスは、典型的に、70ml/gを超える、具体的には80ml/gを超える、より具体的には90ml/gと150ml/gとの間のSVI30を有する。したがって、本明細書で使用されているような汚泥バイオマスは、SVI30が70ml/g未満である場合には、粒状であると称され、SVI30が70ml/gを超える場合には、フロック状であると称され得る。加えて、好気性粒状バイオマスに関する5分の沈降の後の対応するSVI(SVI5と称される)は、150ml/g未満、好ましくは100ml/g未満、より好ましくは70ml/g未満、最も好ましくは60ml/g未満である。一方、フロック状の好気性バイオマスは、150ml/gを超える、典型的に250ml/gを超えるSVI5を有する。したがって、本明細書で使用されているような汚泥バイオマスは、代替的にまたは追加的に、SVI5が150ml/g未満である場合には、粒状であると称され、SVI5が250ml/gを超える場合には、フロック状であると称され得る。
【0021】
(2)沈降速度。それは、1時間当たりの汚泥沈降の高さとして定義される。好気性粒状バイオマスは、少なくとも3m/h、好ましくは少なくとも4m/h、より好ましくは10m/hと50m/hの間の沈降速度を有し、一方、フロック状の好気性バイオマスは、3m/h未満、具体的には2m/h未満、より具体的には0.5m/hと1.5m/hとの間の沈降速度を有する。したがって、本明細書で使用されているような汚泥バイオマスは、沈降速度が3m/hを超える場合には、粒状であると称され、沈降速度が3m/h未満である場合には、フロック状であると称され得る。
【0022】
(3)平均粒子サイズ。好気性粒状バイオマスは、研究室の中における穏やかな水洗浄の下での機械的なふるい分けの後に、少なくとも0.2mm、好ましくは0.4mmと3mmとの間の平均粒子サイズを有する離散粒子を備え、一方、フロック状の好気性バイオマス凝集体は、研究室における穏やかな水洗浄の下での機械的なふるい分けの間に、0.2mm未満、とりわけ0.1mm未満の平均粒子サイズを示す。したがって、本明細書で使用されているような汚泥バイオマスは、汚泥の平均粒子サイズが0.2mmを超える場合には、粒状であると称され、汚泥の平均粒子サイズが0.2mm未満である場合には、フロック状であると称され得る。
【0023】
活性汚泥プロセスへ給送される、粒状バイオマスプロセスから流れ出るバイオマスの一部分は、典型的に、上記に規定されているように、好気性粒状バイオマスの特性とフロック状の好気性バイオマスの特性との間の特性を有する。したがって、AGB反応器からCASシステムへ移動させられたバイオマスの一部分は、上記に規定されているように、40ml/gと90ml/gとの間の、特に50ml/gと90ml/gとの間の汚泥容量指標(SVI30)を有することとなり、70ml/gと250ml/gとの間の、特に150ml/gと250ml/gとの間のSVI5を有することとなる。同様に、AGB反応器からCASシステムへ移動させられたバイオマスの一部分は、1.5m/hと10m/hとの間の、特に3m/hと10m/hとの間の沈降速度を有することとなる。加えてまたは代替的に、AGB反応器からCASシステムへ移動させられたバイオマスの一部分は、0.1mmと0.4mmとの間の平均粒子サイズを有することとなる。
【0024】
有利な実施形態では、本発明のハイブリッドプロセスの活性汚泥プロセスは、従来の連続的なモードで動作させられ、ここにおいて、活性汚泥反応器からの流出物は、クラリファイヤーへ連続的に給送され、クラリファイヤーにおいて、流出物は、浄化された液体と汚泥画分とに分離される。浄化された液体は、好ましくは、粒状バイオマスプロセスから流れ出る処理された水と組み合わせられ、望まれる場合には、さらなる後処理と組み合わせられる。クラリファイヤーから分離された不溶性材料(すなわち、汚泥画分)の一部分は、活性汚泥プロセスへ返送され、一部分は、以下に記載されているように、放出されるか、または、さらに処理され得る。また、代替的な実施形態(例えば、最終クラリファイヤーなしで、連続回分式反応器を使用するものなど)も、本発明の一部分である。
【0025】
本発明のハイブリッドプロセスの粒状バイオマスプロセスは、有利には、回分式に動作させられる。粒状プロセスは、WO2004/024638にも記載されているような、以下の代替のステップ、すなわち、(a)処理された水を反応器から放出しながら、反応器の中の好気性粒状バイオマスを汚水に加えるステップと、(b)反応器の中の汚水の酸素レベルを、0.2mg/lと5mg/lとの間に、好ましくは0.4mg/lと4mg/lとの間に、より好ましくは1mg/lと3mg/lとの間に維持しながら、酸素含有ガス、とりわけ空気を、反応器の中の加えられた汚水に供給するステップと、(c)粒状バイオマスが沈降することを可能にするステップと、(d)反応器からバイオマス(浮遊物質:MLSS)の一部分を放出するステップと、次いで、ステップ(a)に戻るステップとを行うことによって、動作され得る。この放出されたバイオマスの少なくとも一部分は、活性汚泥プロセスへ給送される。プロセスのステップ(d)(すなわち、浮遊物質の一部分の放出)は、活性汚泥プロセスおよび粒状プロセスの相対的な汚泥要件に応じて、プロセスのそれぞれのおよびすべてのサイクルの中に含まれる必要はない。例えば、ステップ(d)は、2回または3回などに1回のサイクルの中に含まれ得る。
【0026】
ステップ(a)において処理された水を放出する代わりに、すなわち、生の汚水を反応器へ給送すると同時に、処理された水は、ステップ(d)における反応器からのバイオマスの一部分の放出とともに、すなわち、ステップ(d)に続く給送ステップ(a)の前に、放出され得る。この場合には、処理された水およびバイオマスは、活性汚泥プロセスへ給送され得る。これは、システムを起動するときに、とりわけ有用である。
【0027】
本プロセスの重要な特徴は、好気性粒状プロセスから除去され、活性汚泥プロセスへ給送され得るバイオマス(浮遊物質)の平均粒子サイズおよび/または沈降速度が、好気性粒状反応器の中に残っている好気性粒状バイオマスの平均粒子サイズおよび/または沈降速度よりも小さいということである。しかし、移動させられたバイオマスは、上記に説明されているように、活性汚泥プロセスの中の汚泥の平均粒子サイズおよび/または沈降速度よりも大きい粒子サイズ、および/または、大きい沈降速度を有することとなり、活性汚泥プロセスの性能を改善する。
【0028】
粒状バイオマスプロセスは、上昇流モードで動作させられ、ここにおいて、ステップ(a)の中の汚水は、底部から供給され、反応器の上部部分において、処理された水を上向きに置換する。酸素含有ガスは、ステップ(b)において、新たな汚水の供給の後よりも早くはならないときに、反応器の底部に供給される。ステップ(c)において、粒状バイオマス前駆体と、より小さい粒状バイオマスと、より低い沈降速度を有するバイオ凝集体とを部分的に備える懸濁物質は、底部から上部へ測定される反応器の高さの30%と90%との間において放出され、一方、より大きい余剰の粒状バイオマスは、反応器の底部部分から、プロセスから定期的に除去され得る。さらなる詳細は、以下に記載されている図4に見られ得る。したがって、2つのタイプのバイオマスが、好気性粒状プロセスから放出され得る。すなわち、第1に、浮遊物質(すなわち、粒状バイオマスの比較的に軽く、小さいサイズで、ゆっくりと沈降する部分)(それは、底部から反応器の高さの少なくとも30%において頻繁に廃棄される)、および、第2に、重い粒状バイオマス(それは、反応器の底部から低い頻度で廃棄され得る)である。
【0029】
図1に示されている好適なプロセス構成では、CAS反応器と並列に、AGB反応器が、入ってくる生の汚水または事前処理された汚水(1)の一部分(2)を給送され、一方で、好気性粒状バイオマス反応器(10)から廃棄された懸濁材料が、CASシステム(3+5)に頻繁に給送され、CASプロセスの容量および浄化能力の改善を結果として徐々に生じるように、AGB反応器(4)が構築され、既存のCAS反応器(3)につなげられている。図1では、(5)は、最終クラリファイヤーを示しており、最終クラリファイヤーは、CAS反応器からのオーバーフローによって連続的に給送され(6)、一方、(7)は、汚泥返送フローを示しており、RAS(8)およびWAS(9)へ分割されている。AGB流出物(12)は、直接放出または三次処理のために、最終クラリファイヤーから直接的に流出物(13)へ運ばれる。より大きく十分に増殖した余剰のグラニュールは、AGB反応器(11)から定期的に廃棄される。新しいAGB反応器は、新しいタンクを追加することによって、または、既存のCAS反応器もしくはそのコンパートメントの一部を改造することによって、または、既存のタンクもしくはクラリファイヤーを改造することによって、構築され得る。
【0030】
粒状バイオマスプロセスへ給送される汚水の一部と活性汚泥プロセスへ給送される汚水の一部との比は、汚水の品質に応じて制御され得る。より典型的には、AGBフローとCASフローとの比は、5:95と75:25との間、とりわけ、10:90と50:50との間で選択される。このように、本発明のプロセス構成は、回分式に給送されるAGBの欠点のうちの1つを低減させるために使用され得、合流式下水道システムを用いる領域で起こるような洪水流量と乾燥気象流量との間のより大きい比を伴う、水力負荷の大きい変動を扱う難題である。例えば、洪水流量条件の間に、汚水が豊富にあり、比較的に希釈されている場合に、水力負荷の大部分は、連続的に給送されるCASシステムへ給送され、最終クラリファイヤーの助けによって処理され得、一方、AGBシステムへの水力負荷は、わずかに増加させられるだけである。他方では、比較的に高い比率の汚水は、乾燥気象条件の下で起こり得るような、比較的に濃縮された汚水の体積がより低い場合に、粒状バイオマスプロセスへ給送され得る。特定の状況では、汚水は、活性汚泥プロセスまたは粒状プロセスへ排他的に給送され得る。このプロセス構成は、AGBタンク容積または洪水バッファータンク容積を著しく低減させ、全体的な構築コストを節約することが可能である。
【0031】
原理的には、使用されるバイオマスに過度に有毒でない任意の汚水が、本発明のプロセスによって処理され得る。例えば、汚水は、CODとして表現される1リットル当たり10mgと8gとの間のレベルで、とりわけ、1リットル当たり50mgと2gCODとの間のレベルで、有機廃棄物を含有する可能性がある。代替的にまたは加えて、汚水は、(窒素として)1リットル当たり0.2と1000との間のレベルで、とりわけ、1mgと75mgのレベルで、合計窒素(アンモニアおよび/または他の窒素化合物として)を含有する可能性があり、それは、以下に説明されているように、窒素の少なくとも部分的な除去を結果として生じることとなる。また、汚水は、(リンとして)1リットル当たり0.05と500との間で、とりわけ、1mgと15mgとの間で、合計リン(ホスフェートおよび/または他のリン化合物として)を含有する可能性がある。
【0032】
上述されているプロセス構成は、好ましくは、CASシステムとともに動作するWWTPの全体的な容量を増加させるように適用され得る。このプロセス構成では、1つまたは複数の新しいAGB反応器が、並列の処理ユニットの中で、既存のCASシステムの隣に構築される。既存のCASシステムは、生の汚水または事前処理された汚水の大部分を給送されるが、残りの部分は、AGBシステムによって処理される。そうすることによって、既存のCASシステムの容量および性能が相乗的に増加させられるので、計画される拡張のためのAGB処理ユニットのサイズおよび容量は、より小さくされ得る。一方、AGBシステムの小さい設置面積は、AGBシステムが、同じ施設の既存のCASシステムの隣にプラント容量拡張として建てられることを可能にすることが多く、それは、プラント拡大のための設置面積が制限されるか、またはコストがかかるときに重要である。
【0033】
したがって、活性汚泥プロセス(すなわち、CASシステム)は、並列に稼働する2つ、3つ、4つ、またはそれ以上の処理ユニットを備えることが可能である。コンバインドCAS反応器のCAS流出物は、単一のクラリファイヤーへ給送され得るか、または、代替的に、それぞれのCAS反応器に、それ自身のクラリファイヤーが設けられ得る。好ましくは、バイオマス給送は、それぞれの活性汚泥反応器と同一であるか、または連続的である必要はないが、並列に稼働する複数のCAS反応器のうちのそれぞれの1つが、好気性粒状プロセスからのバイオマスとともに給送される。複数のCAS反応器が使用されるときに、粒状バイオマスプロセスは、1つの処理ユニット、または代替的に複数の粒状処理ユニットを備えることが可能である。また、プロセスが、単一のCASシステムと、2つ、3つ、またはそれ以上の好気性粒状ユニットとを備えるということが考えられる。
【0034】
AGBおよびCASの並列なハイブリッド構成は、低減された機器容量による連続的な汚泥濃縮および脱水を可能にするために、追加的なバッファーリングタンクが、AGB反応器からの不連続的な廃棄物フローをバランスさせる必要があることが多いという点で、追加的な利点を有している。この発明の新規のプロセス構成を適用することによって、AGB反応器からのすべての廃棄されたバイオマスおよび他の懸濁材料は、並列のCASシステムの中へ不連続的に給送され得、CAS汚泥処理設備の中の活性汚泥によってさらに連続的に処置され得る。
【0035】
本発明の予想外の利点が、テストされ、実証された。AGB反応器は、既存のCASシステムと置換するために、および、要求される既存のWWTPの容量および浄化性能の増加に対応するために構築された。AGBシステムは、図2に示されているように、CASシステムと並列に動作させられた。AGBシステム(12)のきれいな流出物は、CASシステムの最終クラリファイヤーに一時的に方向付けされた。また、粒状バイオマス前駆体と、より小さい粒状バイオマスと、バイオ凝集体とを部分的に備える懸濁物質を含有する、AGBシステム(10)からの廃棄物は、AGBと並列に動作している既存のCASシステムへ一時的に廃棄された。AGBシステム(4)からの廃棄材料は、(11−6−5−7−8)を介してCASシステム(3+5)へ徐々に移動させられた。これは、起動中のAGBシステムの栄養分除去効率の低減を補償するために、一時的な手段として行われた。次いで、驚くことには、CASシステムの性能およびプロセス安定性が、このAGBシステムとの相互作用の結果として、徐々にではあるが著しく改善したということが見出された。図1に示されているように、廃棄材料の放出が、もはや(11)を通って進まないが、CASシステム(3)へ直接的に進み、流出物が、最終クラリファイヤー(5)の後において(12)へ直接的に放出されたときに、この改善はさらに発展した。
【0036】
上記に記載されているように、粒状バイオマスプロセスからの廃棄汚泥(浮遊物質)材料は、活性汚泥プロセスへ方向付けされる。また、粒状バイオマスプロセスからの液体流出物は、不連続的に活性汚泥プロセスへ方向付けされ得る。
【0037】
新しいAGB反応器の起動の前に、CASシステムの中の汚泥容量指標(DSVI30)は、125〜175mL/gであり、これは、CASシステムの中で生じる任意の変化なしに、75〜100mL/gへ著しく降下した。結果として、CASシステムの中のバイオマス濃度は、その流出物の中の浮遊物質のレベルに影響を及ぼすことなく、3〜4gMLSS/Lから4〜5gMLSS/Lへ増加させられ得る。明らかに、AGBシステムからの廃棄バイオマスは、それにとって有利となるように、CASシステムの中で大部分が捕えられた。そのうえ、CASシステムからの合計廃棄バイオマス濃度は、汚泥処理設備に向かう低減された流体フローの中で、8gMLSS/Lから12gMLSS/Lへ増加した。
【0038】
驚くことには、CASシステムの中の微生物個体数は、より多様になり、また、以前よりも特殊化され、ゆっくりと増殖する微生物を著しく特徴付けたということが見出された。CASシステムのバイオマスは、そのフロック状の構造を依然として維持したが、小さい廃棄粒状バイオマスを含有してより濃厚になり、改善された浄化能力および沈降能力を結果として生じさせる。またCASシステムのバイオマスの中のバイオポリマーおよび細胞外ポリマー物質の濃度が著しく増加したということが測定された。これらの発見に加えて、既存の高負荷の十分に曝気されたCASシステムは、脱窒に関して強力に改善された能力を示した。システムの中の一般的な好気性条件および汚泥日齢に基づくそのような高速の脱窒は不可能であったので、注目すべき発見であった。テストは、8〜10gNO3-N/Lから3〜4gNO3-N/Lへ減少するNO3-N流出物濃度を示した。
【0039】
AGBシステムの廃棄流出物の中の粒子状物質は、CASシステムの中の活性汚泥の一部を置換することとなる。このAGB廃棄材料(浮遊物質)は、より大きい(および、より古い)グラニュールの細分化から生じるわずかな極小の好気性グラニュールの画分と、グラニュール前駆体と、バイオ凝集体と、グラニュール画分とを含有する。述べられているように、AGBとそのパーツとは、極めて多様な微生物個体数を含有し、特殊化された好ましいゆっくり増殖する微生物を含む。驚くことには、この微粒子のAGB廃棄材料の物理的特性は、CASシステムの中で劣化せず、また、材料は、より大きいグラニュールに関して典型的であるように、その脱窒能力を失わないということが見出された。
【0040】
別のプロセス構成では、CASシステムとのハイブリッド構成の中でAGBシステムを動作させる相乗効果は、有利には、汚水から窒素成分を効率的に除去するために使用され得る。それは、高いレベルの窒素化合物を汚水から除去するために、AGBシステムの強化された能力を利用する。このプロセス構成では、図3に示されているように、AGBシステム(4)は、(例えば、廃棄物汚泥処理ユニット(14)に由来する)高いレベルの窒素化合物を含有するCASシステム(3+5)の側方ストリーム(16)によって(部分的に)給送される。ほとんどの場合、そのような側方ストリームは、流入物(1)と比較して体積が小さいが、栄養分濃度(窒素、リン化合物)が高く、それは、AGBによって処理され得る。そのような側方ストリームの例は、脱水デバイスからの拒絶水(reject water)、消化槽からのデカンティング水(decanting water)、無酸素選択タンクからの水、および、流入物とそのようなストリームとの混合物である。AGBシステムの流出物(12)は、その廃棄懸濁材料および/またはバイオマス(10)とともに、CASシステムへ方向付けされる。このハイブリッドAGB/CASシステムプロセス構成は、WWTPの全体的な性能に関して、CASシステムにAGBシステムを追加することのプラスの効果の別の例を証明する。
【0041】
驚くことには、また、本発明は、化学的なP除去を装備している既存のCASシステムのリン(P)の生物学的除去の容量を改善するために、コスト効率の良い解決策を提供するということが見出された。CASシステムの中の従来の生物学的P除去に関して、増加したPの取り込みが、続いて起こる無酸素/好気性条件の下でCASシステムの中で発生し得る前に、最初に、活性汚泥の嫌気性の事前調整がPを解放させるために必要とされる。WO2004/024638から知られているように、AGBシステムは、好気性/無酸素の層状のグラニュールの中のホスフェート蓄積細菌(PAOs:Phosphate Accumulating Organisms)の増殖に関連して、増加した生物学的P除去能力を有している。また、グラニュールの中のpHプロファイルに起因して、生体触媒作用を受けたホスフェート沈殿が起こり得、さらに、AGBシステムのP除去容量を改善するということが知られている。
【0042】
本発明は、生物学的ホスフェート除去容量を既存のWWTPシステムに加えるために、および、それを、先に説明されているように、改善されたCASバイオマス沈降特性と組み合わせるために、使用され得る。しかし、ハイブリッドAGB/CASシステムの全体的な生物学的P除去容量は、2つのコンバインドプロセスの合計に基づいて計算され得るものよりも大幅に大きいということが見出された。CASの中のP沈殿のための化学薬品注入要件の大幅な減少が観察され、好ましい非常に少ない化学的な汚泥生成を結果として生じた。CASシステムに向けて方向付けされたAGB廃棄物は、AGBシステムからの小さい粒状バイオマスとのCASバイオマスフロックの交換または結合を結果として生じさせたということが再度示された。この粒子状物質は、依然として、CASシステムの中の好気性条件の下で、良好な生物学的P除去能力を特徴付ける。本発明は、CASシステムの中に別々の無酸素および嫌気性コンパートメントを精巧に構築することなく、および、CASシステムの中の化学的なP除去が、あまり重要でなくなるか、または不必要にもなる状態で、追加的な生物学的P除去容量が、CASシステムの中に導入されることを可能にする。
【0043】
また、本発明は、低分子量有機物を含む汚水混合物を処理するCASシステムの性能を最適化するために使用され得る。そのような化合物は、フィラメント状微生物によってバルキング汚泥を結果として生じさせることが多く、それは、沈降することが困難である。生物学的処理プロセスの中の第1のステップとして、セレクタータンクが、この問題を最小化するために使用されることが多い。そのようなセレクタータンクでは、これらのコンポーネントが、選択的に部分的に生物分解される。そのような汚水、または、汚水の一部が、CASシステムに並列に動作するAGBシステムの中で処理されるときに、低重量有機物の一部が、グラニュールの嫌気性ゾーンの中のAGBによって生物分解されたということが見出された。これは、曝気およびバイオガス(それは、捕えられて利用され得る)の生成のために、より低いエネルギー消費を結果として生じさせる。特に、メタノールおよびエタノールなどのような低級アルコール化合物の嫌気性分解が測定されたということは、従来の嫌気性反応器の中のそのような化合物はほとんど変換されないので、非常に注目すべきであった。さらに、この注目すべき嫌気性処理能力は、ハイブリッドCAS/AGBセットアップの中で、AGBからCASシステムへ移動させられたということに気付かされた。結論として、本発明の別の構成は、全体的なWWTPにおいて必要とされる曝気容量を同時に低減させながら、汚泥沈降特性を改善させるために、CASシステムと並列にAGBシステムを動作させる。
【0044】
好気性粒状プロセスの動作は、好気性粒状反応器4を示している図4に概略的に図示されている。反応器は、上昇流モードで動作され、より大きい粒状バイオマスを含有する下側ベッド40と、粒状バイオマス前駆体、より小さい粒状バイオマス、およびバイオ凝集体を部分的に備える懸濁物質を含有する上側部分41とを備える。汚水2と、随意的に側方ストリーム16とが、入口手段42を通して底部に導入される。空気が、分配手段(図示せず)によって、底部にある入口部43を通して導入され、使用済み空気は、反応器の上部から離れる。きれいになった流出物12は、オーバーフローおよび出口45を通して反応器を離れる。余剰の材料10(それは、反応器の中の粒状バイオマスの平均粒子サイズよりも小さい平均粒子サイズを有している)は、出口46を通して放出され得、出口46は、反応器の(液体)高さの30と90との間のどこかに位置付けされている。より大きい余剰の粒状バイオマス11は、出口部44を通して除去され得る。入口部42および43と、出口部44、45、および46とには、好ましくは、様々なストリームの流入と流出とを制御するための弁が設けられている。とりわけ、空気供給および分配手段43には、反応器の内容物の中の酸素濃度を、最適な粒状バイオマス特性を生じさせるための必要制限値内(すなわち、0.2〜5mg/l)に維持するように、反応器内容物の中の酸素レベルによって制御される流量調整器が設けられている。
【0045】
さらに有利なプロセスでは、CASシステムとAGBシステムとのハイブリッド構成は、汚水処理よりもむしろ、AGBの中の目標造粒に適用される。増殖したグラニュールの生成余剰物は、貴重な廃棄バイオマスとして収穫され、新しいAGBシステムのための種子材料として売られ得る。
【0046】
本発明は、記載されているようにAGBシステムとCASシステムとを備えるハイブリッドプロセス構成を実装するための機器をさらに備える。そのような機器は、有利には、液体入口部、液体出口部、およびガス入口部を備える活性汚泥反応器(3)と、反応器の底部に液体入口部(42)を備え、反応器の上部に液体出口部(45)を備え、反応器(4)の高さの少なくとも3分の1に出口部(46)を備え、反応器の底部にガス入口部(43)を備える、粒状バイオマス反応器(4)と、粒状バイオマス反応器(4)の出口部を活性汚泥反応器(3)の入口部に接続する液体ラインと、好ましくは、活性汚泥反応器(3)の液体出口部に接続されているセパレーター(5)とを備え、セパレーターは、汚泥出口部と、浄化された液体出口部とを有しており、機器は、活性汚泥反応器(3)の液体入口部と粒状バイオマス反応器(4)の液体入口部とへの相対的な液体フローを調節するための制御弁をさらに備える。機器は、並列に配置されている複数の活性汚泥反応器(3)および/または複数の粒状バイオマス反応器(4)を備えることが可能である
なお、以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]フロック状の好気性バイオマスを使用して、汚水に活性汚泥プロセスを受けさせることを備える汚水処理プロセスであって、前記汚水の一部分は、前記活性汚泥プロセスと並列に動作され、好気性粒状バイオマスを使用する粒状バイオマスプロセスへ給送され、前記粒状バイオマスプロセスから流れ出る前記バイオマスの一部分は、前記活性汚泥プロセスへ給送され、ここにおいて、前記活性汚泥プロセスへ給送される前記バイオマスの前記一部分は、前記活性汚泥プロセスへ給送されない前記粒状バイオマスプロセスの前記バイオマスの前記一部分よりも低い沈降速度を有していることを特徴とする、汚水処理プロセス。
[2]前記好気性粒状バイオマスが、30分の沈降の後に1gの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義され、70ml/g未満、好ましくは50ml/g未満である汚泥容量指標と、少なくとも3m/hの、好ましくは、10m/hと50m/hとの間の沈降速度と、少なくとも0.2mmの、好ましくは、0.4mmと3mmとの間の平均粒子サイズとのうちの1つまたは複数によって特徴付けられる、[1]に記載のプロセス。
[3]前記フロック状の好気性バイオマスが、30分の沈降の後に1gの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義され、70ml/gを超え、より具体的には、90ml/gと150ml/gとの間の汚泥容量指標と、3m/h未満の、より具体的には、0.5m/hと1.5m/hとの間の沈降速度と、0.2mm未満の、とりわけ未満0.1mmの平均粒子サイズとのうちの1つまたは複数によって特徴付けられる、[1]または[2]に記載のプロセス。
[4]前記活性汚泥へ給送される、前記粒状バイオマスプロセスから流れ出る前記バイオマスの前記一部分が、30分の沈降の後に1gの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義され、40ml/gと90ml/gとの間の、好ましくは、50ml/gと90ml/gとの間の汚泥容量指標と、1.5m/hと10m/hとの間の、好ましくは、3m/hと10m/hとの間の沈降速度と、0.1mmと0.4mmとの間の平均粒子サイズとのうちの1つまたは複数によって特徴付けられる、[1]〜[3]までのいずれか一項に記載のプロセス。
[5]前記好気性粒状バイオマスが、5分の沈降の後に1gの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義され、150ml/g未満、好ましくは、100ml/g未満である汚泥容量指標によって特徴付けられる、[1]〜[4]までのいずれか一項に記載のプロセス。
[6]前記フロック状の好気性バイオマスが、5分の沈降の後に1gの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義され、250ml/gを超える汚泥容量指標によって特徴付けられる、[1]〜[5]までのいずれか一項に記載のプロセス。
[7]前記粒状バイオマスプロセスが、(a)処理された水を反応器から放出しながら、前記反応器の中の前記好気性粒状バイオマスに汚水を加えるステップと、(b)前記反応器の中の前記汚水の酸素レベルを0.2mg/lと5mg/lとの間に維持しながら、酸素含有ガス、とりわけ、空気を前記反応器へ供給するステップと、(c)前記粒状バイオマスが沈降することを可能にするステップと、(d)前記反応器から前記バイオマスの一部分を引き出し、それを前記活性汚泥プロセスへ少なくとも部分的に給送するステップとの連続したステップによって動作させられ、ここにおいて、引き出された前記バイオマスの平均粒子サイズが、前記反応器の中に残っている前記バイオマスの平均粒子サイズよりも小さい、請求項1〜6までのいずれか一項に記載のプロセス。
[8]前記粒状バイオマスプロセスが、(a)反応器の中の前記好気性粒状バイオマスに汚水を加えるステップと、(b)前記反応器の中の前記汚水の前記酸素レベルを0.2mg/lと5mg/lとの間に維持しながら、酸素含有ガス、とりわけ空気を前記反応器へ供給するステップと、(c)前記粒状バイオマスが沈降することを可能にするステップと、(d)前記反応器からの前記バイオマスの引き出し部分を含む、処理された水を前記反応器から放出し、それを前記活性汚泥プロセスへ少なくとも部分的に給送するステップとの連続したステップによって動作させられ、ここにおいて、引き出された前記バイオマスの平均粒子サイズが、前記反応器の中に残っている前記バイオマスの平均粒子サイズよりも小さい、請求項1〜7までのいずれか一項に記載のプロセス。
[9]粒状バイオマスプロセスが、上昇流モードで動作させられ、ここにおいて、ステップ(a)の中の前記汚水が、底部から供給され、前記処理された水を置換し、前記処理された水は、前記反応器の上部から同じステップの中で放出され、ステップ(b)の中の前記酸素含有ガスが、前記反応器の前記底部に供給され、ステップ(d)において、より小さい粒子サイズを有する前記バイオマスが、底部から上部へ、前記反応器の高さの30%と90%との間において引き出される、[7]に記載のプロセス。
[10]前記粒状バイオマスプロセスへ給送される前記汚水の前記一部分と、前記活性汚泥プロセスへ給送される前記汚水の前記一部分との比が、前記汚水供給の品質に応じて制御され得、5:95と75:25との間で、とりわけ、10:90と50:50との間で選択される、[1]〜[9]までのいずれか一項に記載のプロセス。
[11]前記汚水が、1リットル当たりのCODとして表現したときに、10mgと8gとの間のレベルで有機廃棄物を含有し、および/または、1リットル当たり0.2mgと1000mgとの間の、とりわけ、1リットル当たり1mgと75mgとの間のレベルの合計の窒素(アンモニアおよび/または他の窒素化合物として)を含有し、および/または、1リットル当たり0.05mgと500mgとの間の、とりわけ、1リットル当たり1mgと15mgとの間の合計のリン(ホスフェートおよび/または他のリン化合物として)を含有する、[1]〜[10]までのいずれか一項に記載のプロセス。
[12]前記活性汚泥プロセスが、2つ以上の処理トレインを備えることを特徴とする、[1]〜[11]までのいずれか一項に記載のプロセス。
[13]前記粒状バイオマスプロセスが、1つの処理トレインを備えることを特徴とする、[1]〜[12]までのいずれか一項に記載のプロセス。
[14]前記粒状バイオマスプロセスが、2つ以上の処理トレインを備えることを特徴とする、請求項1〜13までのいずれか一項に記載のプロセス。
[15]前記活性汚泥プロセスから導き出され、初期の汚水よりも高い栄養分レベルを含有する側方ストリームプロセスの少なくとも一部分が、前記粒状バイオマスプロセスへ返送されることを特徴とする、請求項1〜14までのいずれか一項に記載のプロセス。
[16]液体入口部、液体出口部、およびガス入口部を備える活性汚泥反応器(3)と、前記反応器の前記底部に液体入口部を備え、前記反応器(4)の高さの少なくとも3分の1に1つまたは複数の液体出口部を備え、前記反応器の前記底部にガス入口部を備える粒状バイオマス反応器(4)と、前記粒状バイオマス反応器(4)の出口部を前記活性汚泥反応器(3)の入口部に接続する液体ラインと、汚泥出口部および浄化された液体出口部を有する、前記活性汚泥反応器(3)の液体出口部に接続されているセパレーター(5)とを備え、前記活性汚泥反応器(3)の前記液体入口部と前記粒状バイオマス反応器(4)の前記液体入口部とへの前記相対的な液体フローを調節するためのデバイスをさらに備える、[1]〜[15]までのいずれか一項に記載のプロセスを実施するための装置。

図1
図2
図3
図4