特許 7155326 天然産生物増殖媒体を用いた汚染流体中の物質の低減

(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】

(24)【登録日】2022-10-07

(45)【発行日】2022-10-18

(54)【発明の名称】天然産生物増殖媒体を用いた汚染流体中の物質の低減

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/08 20060101AFI20221011BHJP

   C02F 3/10 20060101ALI20221011BHJP

   C02F 3/00 20060101ALI20221011BHJP

【ＦＩ】

C02F3/08 B

C02F3/10 A

C02F3/00 G

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2021071872

(22)【出願日】2021-04-21

(62)【分割の表示】P 2019060791の分割

【原出願日】2014-10-21

(65)【公開番号】P2021107082

(43)【公開日】2021-07-29

【審査請求日】2021-05-10

(31)【優先権主張番号】61/894,232

(32)【優先日】2013-10-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】516116482

【氏名又は名称】ヌヴォダ エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】特許業務法人 信栄特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】カルホーン，ジェイソン

【審査官】富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０７４８１９３４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２０９９９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６２－０５７６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２１８４９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ ３／００－３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つ以上の物質を第１の濃度で含む流体を処理するためのシステムであって、該システムが：
（ａ）コンタクタであって：
（ｉ）１つ以上の物質を第１の濃度で含む流体を受取るための、少なくとも１つの入口接続部；
（ｉｉ）生物増殖媒体を受取るための、少なくとも１つの入口接続部；
（ｉｉｉ）微生物増殖物を含む生物学的汚泥を受取るための、少なくとも１つの入口接続部；及び
（ｉｖ）流体、生物増殖媒体、及び微生物増殖物を含む混合物を排出するための、少なくとも１つの出口接続部、を含む該コンタクタと；
（ｂ）エアレータであって：
（ｉ）少なくとも１つのコンタクタ出口接続部へ流体連結された少なくとも１つの入口接続部であり、前記流体、前記生物増殖媒体、及び前記微生物増殖物を含む前記混合物のいくらか又は全てを受取るための少なくとも１つのコンタクタ出口接続部へ流体連結された少なくとも１つの該入口接続部；
（ｉｉ）酸素含有ガスを受取るための、少なくとも１つの入口接続部；
（ｉｉｉ）前記混合物中に酸素含有ガスを分散して、エアレータ内の微生物増殖物の少なくとも一部による１つ以上の物質の少なくとも一部の生理的消費により、少なくとも微生物増殖物と生物増殖媒体とを含む生物汚泥の形成を好気的に刺激するための、少なくとも１つのガス分散システム；及び
（ｉｖ）前記流体、前記生物増殖媒体、及び前記微生物増殖物を含む前記混合物であって、前記流体は１つ以上の物質の一部又は全てを第２の濃度で含み、第２の濃度は第１の濃度よりも低い、混合物を排出するための少なくとも１つの出口接続部であり、該出口接続部、を含む該エアレータと；並びに
（ｃ）前記流体、前記生物増殖媒体、及び前記微生物増殖物を含む前記混合物であって、前記流体は１つ以上の物質の一部又は全てを第２の濃度で含み、第２の濃度は第１の濃度よりも低い、混合物を少なくとも５０重量％の生物増殖媒体を含んでなる分離された生物増殖媒体リッチ成分と、微生物増殖リッチ生体成分とに配分するための、セパレータであって：
（ｉ）前記エアレータにより排出された前記流体、前記生物増殖媒体、及び前記微生物増殖物を含む前記混合物であって、前記流体は１つ以上の物質の一部又は全てを第２の濃度で含み、第２の濃度は第１の濃度よりも低い、混合物を受取るための、前記エアレータに連結された、少なくとも１つの入口接続部を含む液体／固体分離段階であって、前記液体／固体分離段階は、前記エアレータにより排出された前記流体、前記生物増殖媒体、及び前記微生物増殖物を含む前記混合物であって、前記流体は１つ以上の物質の一部又は全てを第２の濃度で含み、第２の濃度は第１の濃度よりも低い、混合物を流体リッチ部分と生物汚泥リッチ部分とに配分するように構成されている、少なくとも１つの液体／固体分離段階；
（ｉｉ）前記生物汚泥リッチ部分の少なくともいくらかを、分離された生物増殖媒体リッチ成分と前記微生物増殖物リッチ生体成分とに配分するための、少なくとも１つの固体／固体分離段階；
（ｉｉｉ）前記流体リッチ成分の一部を排出するための、少なくとも１つの排出接続部
（ｉｖ）前記システムから前記微生物増殖物リッチ生体成分を排出するための、少なくとも１つの排出接続部；及び
（ｖ）分離された生物増殖媒体リッチ成分の少なくとも一部を前記コンタクタへ排出するための、少なくとも１つの排出接続部、を含む該セパレータと、
を含んでなる、該システム。

【請求項2】

生物増殖媒体が粉末天然リグノセルロース材料（ＰＮＬＭ）を含んでなる、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

流体が、水と、炭化水素およびフェノール化合物から選択される１つ以上の化合物を含んでなる前記１つ以上の物質とを含んでなる、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記１つ以上の炭化水素が：ベンゼン化合物、トルエン化合物、エチルベンゼン化合物、キシレン化合物のうちの１つ以上を含む、請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記１つ以上の物質がさらに：アンモニア及び硫化水素のうちの１つ以上を含んでなる、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

水と前記１つ以上の物質とを含んでなる流体が、１つ以上の第四級アミン化合物を含んでなる、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

液体／固体分離段階が：重力沈降池、遠心分離機、又はフィルタ、の少なくとも１つを含んでなる、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記固体／固体分離段階が：１つ以上の遠心分離機、１つ以上の液体サイクロン、又は１つ以上のドラムセパレータのうちの少なくとも１つを含んでなる、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記コンタクタがさらに、少なくとも１つの表面固体除去システムを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記コンタクタがさらに、少なくとも１つの底部固体除去システムを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記コンタクタが好気的コンタクタを含んでなり、これにおいて流体、生物増殖媒体、及び微生物増殖物が、好気条件下に維持される、請求項１に記載のシステム。

【請求項12】

流体中に存在する１つ以上の物質の濃度を、第１の濃度から、第１の濃度より低い第２の濃度へ低減する方法であって：
微生物増殖物をコンタクタ内で、１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体を含む環境に順応させて、順化微生物増殖物を提供すること；
前記順化微生物増殖物の少なくとも一部と、１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体と、及び生物増殖媒体とを、エアレータに投入すること；
前記エアレータ内で、生物増殖媒体濃度を、１リットルの流体当たり１ミリグラムの生物増殖媒体（ｍｇ／ｌ）から５，０００ｍｇ／ｌに維持すること；
酸素含有ガスを流体中に分散させることにより、前記エアレータ内で、溶解酸素濃度を、１リットルの流体当たり０．１ミリグラムの酸素（ｍｇ／ｌ）から５ｍｇ／ｌに維持すること；
前記エアレータ内で、微生物増殖物と生物増殖媒体とを含む生物汚泥の形成を促進すること；
前記エアレータ内の前記微生物増殖物の少なくとも一部による、流体中に存在する１つ以上の物質の少なくとも一部の生理的消費により、流体中の１つ以上の物質の濃度を、第１の濃度から第２の濃度へ低減すること；
前記流体、前記生物増殖媒体、及び前記微生物増殖物を含む混合物であって、前記流体は１つ以上の物質の一部又は全てを第２の濃度で含み、第２の濃度は第１の濃度よりも低い、混合物を前記エアレータから排出すること；
少なくとも１つの液体／固体分離段階において、前記エアレータにより排出された前記流体、前記生物増殖媒体、及び前記微生物増殖物を含む前記混合物を、流体リッチ部分と生物汚泥リッチ部分とに分離すること；
少なくとも１つの固体／固体分離段階で、生物汚泥リッチ部分の少なくともいくらかを、微生物増殖物を含んでなる少なくとも一つの分離された生物増殖媒体リッチ成分と、少なくとも５０重量％の分離された生物増殖媒体を含んでなる生物増殖媒体成分とに分離すること；及び
分離された生物増殖媒体リッチ成分の少なくとも一部を前記コンタクタへ投入して、前記生物増殖媒体の少なくとも一部を提供すること、
を含んでなる該方法。

【請求項13】

コンタクタ内で、１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体を含む環境に微生物増殖物を順化させることが：
好気条件下に、１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体の少なくとも一部を、１つ以上の粉末天然リグノセルロース材料（ＰＮＬＭ）を含む生物増殖媒体と、及び微生物増殖物の少なくとも一部を含む生体成分と組合せること、
を含んでなる、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体の少なくとも一部を、１つ以上の粉末天然リグノセルロース材料（ＰＮＬＭ）を含む生物増殖媒体と組合せることが：
１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体の少なくとも一部を、ケナフを含む生物増殖媒体と組合せること、
を含んでなる、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体を含む環境に微生物増殖物を順化させることが：
１つ以上の炭化水素を５００重量百万分率（ｐｐｍ）以上の第１の濃度で含んでなる、１つ以上の物質を含有する水を含んでなる流体を含む環境に、微生物増殖物を順化させること、
を含んでなる、請求項１２に記載の方法。

【請求項16】

１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体を含む環境に微生物増殖物を順化させることが：
アンモニア化合物又は硫化水素化合物、の少なくとも１つを２０重量百万分率（ｐｐｍ）以上の第１の濃度で含んでなる、１つ以上の物質を含有する水を含んでなる流体を含む環境に、微生物増殖物を順化させること、
を含んでなる、請求項１２に記載の方法。

【請求項17】

１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体を含む環境に微生物増殖物を順化させることが：
第四級アミンを５０重量百万分率（ｐｐｍ）以上の第１の濃度で含んでなる、１つ以上の物質を含有する水を含んでなる流体を含む環境に、微生物増殖物を順化させること、
を含んでなる、請求項１２に記載の方法。

【請求項18】

前記エアレータが、前記１つ以上の物質を前記第１の濃度で含有する前記流体の一部を受取るための、少なくとも１つの入口接続部をさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は全般的に、１つ以上の汚染物質を含有する流体の微生物学的処理、より特定的には粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）を用いた微生物学的処理システム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

生物学的処理システムは、地方自治体、工業、及び商業の水処理分野のいたるところに見いだされる。生物学的処理システムは、微生物の発生に好適な条件（例えば、ｐＨ、溶存酸素、栄養分、及び温度）を維持して、システム中に存在する生物が、水中に存在する汚染物質又は他の物質の少なくとも一部を生物学的増殖（すなわち、バイオマスの増加）へ、また水、二酸化炭素、及びメタンなどの１つ以上の好ましい副産物へ、変換させるようにする。伝統的には、生物学的処理システムは、住宅、社会事業、商業、及び工業用の施設から収集された下水などの飲用水排水を処理した。時には生物学的処理システムは、工業及び商業からの追加の廃棄物を受入れることがある。またある時には、生物学的処理システムはまた、特に工業及び商業的状況において、大量の雨水を受入れることもある。廃水発生源の全く異なる性質を考慮すれば、生物学的処理施設は、下水廃棄物、泥、がれき、油、及びグリースのいかなる組合せも受入れることがある。

【0003】

変わりやすい廃水状況に対処するため、生物学的処理システムは一般に、しばしば一次処理、二次処理、及び三次処理と称される３つの段階を含んでなる。流入廃水は、多数のスクリーン、フィルタ、又は篩を通過して、大きい及び／又は高密度のがれき（例えば、砂、岩、布くず、棒切れ、ビニール袋、及び他の「くず」）を除去する。スクリーンされた廃水は、一次処理段階へ流れる。一次処理段階はしばしば、流入廃水を受入れるための、静止した沈殿池又は沈砂池の使用を含む。廃水中に存在する重い固体は、沈砂池中で沈下する傾向があり、ドラグ、スクレーパ、又は類似の装置を用いて除去される。油及びグリースなどの軽い物質、並びに浮遊性固体は、沈砂池中で浮かぶ傾向があり、スキマー又は類似の装置を用いて除去される。少なくともいくつかの例では、より高密度の、より沈降しやすい固体の形成を促進するため、１つ以上の凝集剤が沈砂池に投入され得る。少なくともいくつかの例では、廃水中に存在する油及びグリースの少なくとも一部を含有する、よりスキムされやすい泡又はフロスの形成を促進するため、溶解空気が沈砂池に投入され得る。清澄水は、この時点で、沈砂池において除去された重い及び軽い固体がなく、一次処理段階から二次処理段階へ流れる。

【0004】

二次処理は、し尿、食品廃棄物、石鹸、洗剤、動物加工、有機及び無機流出化学肥料などに由来する下水を分解する。二次処理段階はまた、廃水中に見られる汚染物質、例えば炭化水素加工操作中に生じた廃水、又は路上／駐車場雨水中に存在し得る炭化水素を分解するべく使用される、１つ以上の物質特異な微生物も含み得る。二次処理工程は、典型的には好気生物学的工程を含み、これにおいて、エアレータ内の細菌及び原生動物は、糖、脂肪、有機短鎖炭素分子などといった、生分解性の可溶性有機汚染物質を消費し、かつ他の低可溶性分画をまとめて凝集塊とする。

【0005】

二次処理システムは、固定フィルム又は付着増殖システムを含み得、これにおいて、微生物増殖は、廃水と連続するか又は断続的に接触する表面上で起こる。典型例は、散水ろ過機、バイオタワー、及び回転式生物学的コンタクタを含む。二次処理システムは、活性汚泥処理システムを含み得、これはエアレータを通して酸素含有ガスを押込み、生物フロックの増殖を促進して、廃水から有機物質を除去する。二次処理の別の形態は、好気性グラニュール汚泥、表面曝気池、ろ床、人工湿地、曝気生物濾過池、回転式生物学的コンタクタ、及び膜リアクタを含む。

【0006】

二次処理システムにおいて形成された汚泥は、クラリファイヤ－セトラなどのセパレータにおいて浄化及び沈降される。いくつかの例では、汚泥の一部は、特定の成分、汚染物質、又は流入廃水中に存在する物質に順化された、微生物集団を一貫して維持するべく、施設流入水へリサイクルされ得る。沈降汚泥の少なくとも一部は、廃棄に先立ち、例えば１つ以上の遠心分離機又はフィルタにより、余分の水を除去するべくさらに加工され得る。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

都市、工業、商業、及び社会事業セクターによって発生される廃棄物は、典型的には１つ以上の懸濁物質及び／又は１つ以上の溶解物質を運ぶ、水などの流体を含む。これらの物質は、下水などの炭素含有物質、及び１つ以上の微生物により生分解可能な炭化水素を含み得る。物質は、窒素及びリン含有化合物などの無機化合物を含み得、これは１つ以上の微生物により形態が変換され得（例えば、硝酸塩は窒素ガスへ変換され得る）、及び／又は１つ以上の微生物の構造内へ吸収され得る（例えば、リンは、ある種の微生物の細胞構造内に貯蔵され得る）。全ての生物学的処理システムは、そこで微生物が物質を分解するか又は別の方法で吸収可能な環境において、１つ以上の物質を含有する流体を微生物と接触させることに依拠している。

【0008】

流体を微生物と接触させるための１つの確立された方法は、確立された微生物増殖物を含む固定フィルムを横切って流体を通過させることによる。かかる固定フィルム処理システムはしばしば、プラスチック又は他の非生分解性の生物学的支持媒体を用い、これは、時間とともに劣化し得、かつ定期的で費用のかかる浄化及び／又は交換を必要とし得る。処理における新たな開発は、懸濁増殖システムの使用を含み、これにおいて、微生物は機械的及び／又は空気攪拌を用いて流体全体に分散される。

【0009】

活性汚泥システムは、生物汚泥の形成を最小化しながらリアクタ内の高いバイオマス濃度を達成するべく、高い生物汚泥リサイクル率で動作され得る。かかる高リサイクル率は、しかしながらクラリファイヤ内の汚泥令を高める傾向がある。クラリファイヤ内の汚泥令を高めることは、結果として糸状細菌などの生物の集積並びに生物学的阻害化合物の集積をもたらし得、その双方ともが、クラリファイヤ内に汚泥を沈降させる能力を妨害し得る。

【0010】

流動式又は充填式の汚泥床システムなどの、先進の固定フィルムリアクタ設計は、効率及び安定性を、特に高度の分解が所望される場合に実証してきた。かかる固定フィルムシステムの１つの重要な成分は、微生物増殖を確立するために用いる媒体である。媒体は、微生物の付着及び増殖を可能にする大量の表面積をもたねばならない。加えて、媒体は安価かつ頑丈でなければならない。粉末ケナフなどの、粉末化された天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）は、かかる支持媒体を提供し得る。懸濁増殖処理工程に加えた場合、ＰＮＬＭは、相当な数の有益微生物を含む頑丈なバイオフィルムの発生を支持する、吸着剤並びに生物増殖媒体の双方として作用する。

【0011】

支持媒体としてのＰＮＬＭの使用は、処理工程内で沈降及びバイオマス保持を改善し得、それにより生物汚泥のリサイクル能を改善し、生物汚泥令を高め、かつ全体的な生物汚泥生産量を低減する。ＰＮＬＭの支持性、並びにＰＮＬＭが流体により運ばれる物質を吸収する能力は、クラリファイヤへの衝撃負荷を和らげる傾向があり、かつ処理工程における乱れ（ｕｐｓｅｔｓ）の可能性を低減する。非生分解性支持フィルムとは異なり、ＰＮＬＭは生分解性であり、かつその有効寿命後に効率的に廃棄され得る。

【0012】

例証となる生物学的処理システムは、コンタクタを含み、これにおいて、１つ以上の物質を第１の濃度で含む流体は、粉末ケナフなどのＰＮＬＭ生物増殖媒体と、及びＰＮＬＭ生物増殖媒体上の確立された順化微生物を含有する生物汚泥の接種材料と混合される。コンタクタ内の条件は、確立された順化微生物が、添加されたＰＮＬＭ生物増殖媒体の少なくとも一部上にバイオフィルムを形成するように維持される。

【0013】

エアレータは、コンタクタから不連続、周期、又は連続ベースで排出された、順化微生物増殖物を受取る。いくつかの例では、エアレータは１つ以上の物質を第１の濃度において含む追加の流体を受取り得る。空気などの酸素含有ガスが、１つ以上の分配器又は類似のものにより、エアレータに添加される。エアレータ内の条件は、さらなる微生物が、エアレータの底部に集まる懸濁生物汚泥の形態で発生するのに有利である。コンタクタ及びエアレータ内に存在するＰＮＬＭ生物増殖媒体は、流体中の１つ以上の物質の少なくともいくらかを吸収する。ＰＮＬＭ生物増殖媒体によって担持される微生物増殖物はまた、流体中の１つ以上の物質の少なくともいくらかを分解又は消費する。流体はここで、１つ以上の物質の少なくともいくらかが第２の濃度に低減され、エアレータの上部に集まる。１つ以上の物質を第２の濃度で含む流体の少なくとも一部は、エアレータを出る。

【0014】

エアレータの生物汚泥の少なくとも一部は、ＰＮＬＭ生物増殖媒体上の確立された順化微生物を含有する生物汚泥の接種材料を提供するべく、コンタクタへリサイクルされる。エアレータ内の生物汚泥の残余部分の少なくともいくらかは、セパレータへ排出される。セパレータは、ＰＮＬＭ生物増殖媒体の少なくとも一部を生物汚泥から分離する。分離されたＰＮＬＭ生物増殖媒体の少なくとも一部は、コンタクタへリサイクルされる。ＰＮＬＭ生物増殖媒体から分離された微生物バイオマスは、セパレータを出る。

【0015】

１つ以上の物質を第１の濃度で含む流体を処理するためのシステムは、以下を含むがごとく要約される：（ａ）以下を含むコンタクタ：（ｉ）１つ以上の物質を第１の濃度で含む流体の第１の部分を受取るための、少なくとも１つの入口接続部；（ｉｉ）少なくとも１つの粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）を含む生物増殖媒体を受取るための、少なくとも１つの入口接続部；（ｉｉｉ）微生物増殖物を含む生物学的汚泥（「生物汚泥」）を受取るための、少なくとも１つの入口接続部；及び（ｉｖ）流体、生物増殖媒体、及び微生物増殖物を含む混合物を排出するための、少なくとも１つの出口接続部；（ｂ）以下を含むエアレータ；（ｉ）１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体の残余部分を受取るための、少なくとも１つの入口接続部；（ｉｉ）少なくとも１つのコンタクタ出口接続部へ流体連結された、少なくとも１つの入口接続部であり、該混合物のいくらか又は全てを受取るための少なくとも１つの入口接続部；（ｉｉｉ）酸素含有ガスを受取るための、少なくとも１つの入口接続部；（ｉｖ）該混合物中に酸素含有ガスを分散して、微生物増殖物の少なくとも一部による１つ以上の物質の少なくとも一部の生理的消費により、少なくとも微生物増殖物と生物増殖媒体とを含む生物汚泥の形成を好気的に刺激するための、少なくとも１つのガス分散システム；（ｖ）１つ以上の物質の一部又は全てを第２の濃度で含む流体を排出するための、少なくとも１つの出口接続部であり、第２の濃度は第１の濃度よりも低い、該出口接続部；及び（ｖｉ）生物汚泥の第１の部分をコンタクタへ排出するための、少なくとも１つの出口接続部；及び（ｃ）生物汚泥の残余部分を、少なくとも約６０重量％の生物増殖媒体を含んでなる分離された生物増殖媒体成分と、生体成分とに配分するためのセパレータであり、以下を含むセパレータ：（ｉ）エアレータにより排出された生物汚泥の残余部分を受取るための、少なくとも１つのエアレータ出口接続部に流体連結された、少なくとも１つの入口接続部；（ｉｉ）生物汚泥を流体リッチ部分と生物汚泥リッチ部分とに配分するための、少なくとも１つの液体／固体分離段階；（ｉｉｉ）生物汚泥リッチ部分の少なくともいくらかを、分離された生物増殖媒体成分と生体成分とに配分するための、少なくとも１つの固体／固体分離段階；（ｉｖ）流体リッチ部分の一部を排出するための、少なくとも１つの排出接続部；（ｖ）生体成分を排出するための、少なくとも１つの排出接続部；及び（ｖｉ）分離された生物増殖媒体成分の少なくとも一部をコンタクタへ排出するための、少なくとも１つの排出接続部。

【0016】

ＰＮＬＭは、粉末ケナフを含み得る。流体は、水を含み得、また１つ以上の物質は、１つ以上の炭化水素を含み得る。１つ以上の炭化水素は：ベンゼン化合物、トルエン化合物、エチルベンゼン化合物、キシレン化合物、及びフェノール化合物、の１つ以上を含み得る。第１の濃度は、約４００重量百万分率を超え得る。第２の濃度は、２０重量百万分率未満であり得る。１つ以上の物質はさらに：アンモニア及び硫化水素、の１つ以上を含み得る。第１の濃度は、約２０重量百万分率を超え得る。第２の濃度は、５重量百万分率未満であり得る。流体は、水を含み得、また１つ以上の物質は、１つ以上の第四級アミン化合物を含み得る。液体／固体分離段階は：重力沈降池、遠心分離機、又はフィルタ、の少なくとも１つを含み得る。固体／固体分離段階は：１つ以上の遠心分離機、１つ以上の液体サイクロン、及び１つ以上のドラムセパレータ、の少なくとも１つを含み得る。コンタクタはさらに、少なくとも１つの表面固体除去システムを含み得る。コンタクタはさらに、少なくとも１つの底部固体除去システムを含み得る。コンタクタは、好気的コンタクタを含み得、これにおいて流体、生物増殖媒体、及び微生物増殖物は、好気条件下に維持される。

【0017】

流体中に存在する１つ以上の物質の濃度を、第１の濃度から、第１の濃度より低い第２の濃度へ低減する方法は、以下を含むがごとく要約され得る：微生物増殖物をコンタクタ内で、１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体を含む環境に順応させて、順化微生物増殖物を提供すること；順化微生物増殖物の少なくとも一部と、１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体と、及び１つ以上の粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）を含む生物学的支持媒体とを、エアレータに投入すること；エアレータ内で生物学的支持媒体濃度を、１リットルの流体当たり約１ミリグラムの生物学的支持媒体（ｍｇ／ｌ）から約５，０００ｍｇ／ｌに維持すること；酸素含有ガスを流体中に分散させることにより、エアレータ内で溶解酸素濃度を、１リットルの流体当たり約０．１ミリグラムの酸素（ｍｇ／ｌ）から約５ｍｇ／ｌに維持すること；エアレータ内で、微生物増殖物と生物増殖媒体とを含む生物汚泥の形成を促進すること；微生物増殖物の少なくとも一部による、流体中に存在する１つ以上の物質の少なくとも一部の生理的消費により、流体中の１つ以上の物質の濃度を、第１の濃度から第２の濃度へ低減すること；一部又は全ての物質を第２の濃度で含有する流体を、エアレータから排出すること；及び生物学的汚泥の第１の部分をエアレータから除去すること；エアレータからの生物汚泥の第１の部分をコンタクタに投入して、微生物増殖物の少なくとも一部を含む生体成分の少なくとも一部を提供すること；生物汚泥の残余部分をエアレータから除去すること；セパレータ内で、生物汚泥の残余部分を、微生物増殖物を含んでなる少なくとも１つの生体成分と、少なくとも約５０重量％の分離されたＰＮＬＭを含んでなるＰＮＬＭ成分とに分離すること；及び、分離されたＰＮＬＭ成分の少なくとも一部をコンタクタへ投入して、少なくとも１つのＰＮＬＭの少なくとも一部を提供すること。

【0018】

コンタクタ内で、１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体を含む環境に微生物増殖物を順化させることは、好気条件下に、１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体の少なくとも一部を、１つ以上の粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）含む生物学的支持媒体と、及び微生物増殖物の少なくとも一部を含む生体成分と組合せることを含み得る。１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体の少なくとも一部を、１つ以上の粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）を含む生物学的支持媒体と組合せることは、１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体の少なくとも一部を、ケナフを含む１つ以上のＰＮＬＭを含む生物学的支持媒体と組合せることを含み得る。１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体を含む環境に微生物増殖物を順化させることは、１つ以上の炭化水素を約５００重量百万分率（ｐｐｍ）以上の第１の濃度で含んでなる、１つ以上の物質を含有する水を含んでなる流体を含む環境に、微生物増殖物を順化させることを含み得る。１つ以上の炭化水素を含んでなる、１つ以上の物質を含有する水を含んでなる流体を含む環境に微生物増殖物を順化させることは：ベンゼン化合物、トルエン化合物、エチルベンゼン化合物、又はキシレン化合物、の少なくとも１つを含む１つ以上の炭化水素を含んでなる、１つ以上の物質を含有する水を含んでなる流体を含む環境に、微生物増殖物を順化させることを含み得る。流体中の１つ以上の物質の濃度を第１の濃度から第２の濃度へ低減することは、流体中の１つ以上の物質の濃度を、第１の濃度から、２０重量百万分率（ｐｐｍ）以下の第２の濃度へ低減することを含み得る。１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体を含む環境に微生物増殖物を順化させることは：アンモニア化合物又は硫化水素化合物、の少なくとも１つを約２０重量百万分率（ｐｐｍ）以上の第１の濃度で含んでなる、１つ以上の物質を含有する水を含んでなる流体を含む環境に、微生物増殖物を順化させることを含み得る。流体中の１つ以上の物質の濃度を第１の濃度から第２の濃度へ低減することは、流体中の１つ以上の物質の濃度を、第１の濃度から、２重量百万分率（ｐｐｍ）以下の第２の濃度へ低減することを含み得る。１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体を含む環境に微生物増殖物を順化させることは、第四級アミンを約５０重量百万分率（ｐｐｍ）以上の第１の濃度で含んでなる、１つ以上の物質を含有する水を含んでなる流体を含む環境に、微生物増殖物を順化させることを含み得る。流体中の１つ以上の物質の濃度を第１の濃度から第２の濃度へ低減することは、流体中の１つ以上の物質の濃度を、第１の濃度から、２重量百万分率（ｐｐｍ）以下の第２の濃度へ低減することを含み得る。

【0019】

粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）とバイオマスとを含む生物汚泥を、少なくとも５０重量パーセント（ｗｔ％）のＰＮＬＭを含んでなる分離されたＰＮＬＭ成分と生体成分とに分離するためのセパレータは、以下を含むがごとく要約され得る：流体によって運ばれる生物汚泥を受取るための、少なくとも１つの入口接続部；生物汚泥を流体リッチ部分と生物固体リッチ部分とに配分するための、少なくとも１つの液体／固体分離段階；生物固体リッチ部分を、生体成分とＰＮＬＭ成分とに配分するための、少なくとも１つの固体／固体分離段階；流体リッチ部分を排出するための、少なくとも１つの排出接続部；生物汚泥から分離された、生体成分を排出するための、少なくとも１つの排出接続部；及び、少なくとも約５０重量％のＰＮＬＭを含んでなる混合物としてＰＮＬＭ成分を排出するための、少なくとも１つの排出接続部。

【0020】

ＰＮＬＭは、粉末ケナフを含み得る。液体／固体分離段階は：重力沈降池、遠心分離機、又はフィルタ、の少なくとも１つを含み得る。固体／固体分離段階は：１つ以上の遠心分離機、１つ以上の液体サイクロン、及び１つ以上のドラムセパレータ、の少なくとも１つを含み得る。

【0021】

粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）とバイオマスとを含む生物汚泥を、少なくとも５０重量％のＰＮＬＭを含んでなる分離されたＰＮＬＭ成分と生体成分とに分離するためのセパレータは、さらに、ＰＮＬＭにより微生物増殖を支持して、ＰＮＬＭ成分と生体成分とを含む生物汚泥の少なくとも一部を提供する、少なくとも１つのエアレータを含み得、該エアレータは以下を含む：１つ以上の物質を第１の濃度で含む流体の少なくとも一部を受取るための、少なくとも１つの入口接続部；ＰＮＬＭを受取るための、少なくとも１つの入口接続部であり、ＰＮＬＭの少なくとも一部は、１つ以上の微生物の微生物増殖物を含んでなる確立された生体成分を含む、該入力接続部；酸素含有ガスを受取るための、少なくとも１つの入口接続部；少なくとも１つのエアレータ第３入口接続部において受取られた酸素含有ガスを分配して、流体中に酸素含有ガスを分散させ、流体により運ばれる１つ以上の物質の少なくとも一部の、微生物増殖の少なくとも一部による生理的消費により、微生物増殖を好気的に刺激するための、少なくとも１つのガス分配アセンブリ；１つ以上の物質の一部又は全てを第２の濃度で含む流体を排出するための、少なくとも１つの出口接続部であり、第２の濃度は、第１の濃度より低い、該出口接続部；及び、少なくとも１つのセパレータ流体入口接続部に流体連結された、少なくとも１つの出口接続部であって、流体により運ばれる生物汚泥を排出するための少なくとも１つの第２出口接続部であり、生物汚泥は、生体成分とＰＮＬＭ成分とを含んでなる、該出口接続部。

【0022】

粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）とバイオマスとを含む生物汚泥を、少なくとも５０重量％（ｗｔ％）のＰＮＬＭを含んでなる分離されたＰＮＬＭ成分と生体成分とに分離するためのセパレータは、さらに、１つ以上の微生物の微生物増殖物を含んでなる確立された生体成分を含むＰＮＬＭの、全て又は一部をエアレータに提供するための、少なくとも１つのコンタクタを含み得、該コンタクタは以下を含む；１つ以上の物質を第１の濃度で含む流体の、少なくとも一部を受取るための、少なくとも１つの入口接続部；ＰＮＬＭを受取るための、少なくとも１つの入口接続部；少なくとも１つのエアレータ流体出口接続部から流体により運ばれる、生体成分とＰＮＬＭ成分とを含んでなる生物汚泥の少なくとも一部を受取るための、少なくとも１つの入口接続部；及び、少なくとも１つのエアレータ入口に流体連結された、少なくとも１つの出口接続部であって、ＰＮＬＭを排出するための少なくとも１つの出口であり、その少なくとも一部は、１つ以上の微生物の微生物増殖物を含んでなる確立された生体成分を含む、該出口接続部。

【0023】

流体は、水を含み得、また１つ以上の物質は、１つ以上の炭化水素を含み得る。１つ以上の炭化水素は：ベンゼン化合物、トルエン化合物、エチルベンゼン化合物、キシレン化合物、及びフェノール化合物、の１つ以上を含み得る。１つ以上の物質はさらに：アンモニア及び硫化水素、の１つ以上を含み得る。流体は、水を含み得、また１つ以上の物質は、１つ以上の第四級アミン化合物を含み得る。

【0024】

図面において、同一の参照番号は同様の要素又は作用を特定する。図面における要素のサイズ及び相対的状態は、必ずしも正確な縮尺率ではない。例えば、種々の要素及び角度は正確な縮尺率ではなく、またこれらの要素のいくつかは図面の可読性を改善するため、任意に拡大されかつ位置づけられる。さらに、描かれたような要素の特定の形状は、特定の要素の正確な形状についていかなる情報をも伝えることを意図したものではなく、ただ単に図面において認識しやすいように選択されたものである。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】非限定的に例証された１つの実施形態による、処理プロセスを強化するものであり、かつ生物汚泥から分離されて処理工程へリサイクルバックされる、粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）を用いて、流体中の１つ以上の物質の濃度を低減するための、例示的な処理システムのブロック図である。

【図2】非限定的に例証された１つの実施形態による、処理プロセスを強化するものであり、かつ生物汚泥から分離されて処理工程へリサイクルバックされる、粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）を用いて、流体中の１つ以上の物質の濃度を低減するための例示的な処理システムの概略図である。

【図3】処理工程を強化するための、かつ生物汚泥から分離されて処理過程へリサイクルバックされる、粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）を用いて、流体中の１つ以上の物質の濃度を低減するための例示的方法のフローダイアグラムである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下の記載において、ある特定の詳細は、開示された様々な実施形態の完全な理解を提供する目的で示されている。しかしながら当業者には、実施形態が、これらの特定の詳細の１つ以上がなくても、又は他の方法、成分、材料その他を用いて実施され得ることが認識されるであろう。別の例では、通気池、散水ろ過機、送風機、ポンプ、フィルタ、ストレーナ、インスツルメンテーション、及び制御装置などの、生物学的処理システムに関連した周知の構造物は、実施形態の不要な不明瞭な記載を避けるため、詳細には表示又は記載されていない。

【0027】

文脈が他に必要としない限り、明細書及び以下の特許請求の範囲全体を通して、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含んでなる）」と、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」などのその変形とは、開いた包括的な意味において、即ち「含んでいるがしかしそれに限定されない」として解釈されるべきである。

【0028】

本明細書全体を通して「ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｄｍｅｎｔ（一実施形態）」又は「ａｎ
ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ」というときは、実施形態に関連して記載された特定の性質、構造、又は特徴が、少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。したがって、本明細書全体を通した様々な場所での「ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態では）」又は「ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ」という語句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているのではない。さらに、特定の性質、構造、又は特徴は、１つ以上の実施形態において、任意の適当な様式で組合されていてもよい。

【0029】

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、内容が明らかにそうでないことを示さない限り、複数のものを含む。また、用語「ｏｒ（又は）」は、一般に、内容が明らかにそうでないことを示さない限り、「ａｎｄ／ｏｒ（及び／又は）」の意味で用いられる。

【0030】

本明細書に提供された見出し及び開示の要約は、単に便宜上のものであって、実施形態の範囲及び意味を説明するものではない。

【0031】

図１は、１つ以上の実施形態による、１つ以上の物質を含有する流体１０２のための、一例の処理システム１００を示す。処理システム１００は、流体１０２中に存在する固体及び／又は粒子状物質の少なくとも一部を除去する、任意選択的な前処理段階１０を含む。１つ以上の物質を第１の濃度で含む流体１０２は、前処理段階１０から１つ以上のコンタクタ１２０へ流れる。１つ以上のコンタクタ１２０においては、少なくとも１つの粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）１０６とリサイクルされた生物汚泥１０８とを含む生物増殖媒体１０４が、流体１０２中に分散する。１つ以上のコンタクタ１２０においては、流体１０２中に存在する栄養分及び／又は物質と、生物汚泥１０８とともにリサイクルされた微生物とが、生物増殖媒体１０４上での微生物増殖を促進する。少なくともいくつかの例では、生物増殖媒体１０４は、１つ以上の粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）を含み得る。１つ以上のコンタクタ１２０は、流体１０２中に存在する１つ以上の物質の組成及び／又は第１の濃度における変化に対し、微生物を徐々に順化させる機会を与える。１つ以上のコンタクタ１２０はまた、流れの急変又は流体１０２中に存在する物質の第１の濃度における急変の影響が、１つ以上のコンタクタ１２０の下流のバイオマスに乱れを与える（ｕｐｓｅｔｔｉｎｇ）こと及び／又は悪影響を及ぼすことを、最小化するか又はさもなければ和らげるための、急増及び／又は乱れ（ｕｐｓｅｔ）の平衡化能も提供する。

【0032】

順化微生物増殖物１１０を含有する流体は、１つ以上のコンタクタ１２０を出て、１つ以上のエアレータ１４０に入る。１つ以上のエアレータ１４０においては、流体及び順化微生物増殖物１１０は、追加の、確立された、微生物増殖物（即ち、汚泥又は生物汚泥）、生物増殖媒体、及び好気性の微生物活性を維持するのに充分なレベルの溶解酸素を含有する環境中に分散する。１つ以上のエアレータ１４０に供給された、空気などの酸素含有ガス１１４は、微生物の代謝的酸素要求量に少なくとも合致するべく充分なレベルの溶解酸素を提供する。１つ以上のエアレータ１４０内では、条件は、他の栄養分とともに流体中に存在する１つ以上の物質の少なくとも一部の生理的消費を介して、微生物の増殖及び繁殖に有利に働くか又はさもなければ刺激する。エアレータ１４０に添加された生物増殖媒体１０６は、さらなる生物汚泥増殖及び発生（例えば、「バイオフィルム」）を、物理的（例えば、非常に大きい、単位体積当たりの表面積を提供することにより）及び生理的（例えば、デンプン及び糖を、時間をかけて徐々に分解して流体中に放出すること）の双方で支持する。流体によりエアレータ１４０内へ運ばれる物質の少なくとも一部の消費は、エアレータ１４０内で起こる生物学的及び化学的分解により、時間をかけて低減される。したがって、エアレータを出る流体１１２中の１つ以上の物質の少なくともいくらかは、第１の濃度よりも低い第２の濃度にある。

【0033】

例えば、流入流体１０２は、少なくとも一部は、化学的工程又は可溶性炭化水素などの１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流出流から供給され得る。可溶性炭化水素の少なくともいくらかは、生物増殖媒体に物理的又は化学的に結合し、流体中のかかる炭化水素の濃度を低減する。Ａｌｃａｎｉｖｏｒａｘ、Ｍａｒｉｎｏｂａｃｔｅｒ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、及びＡｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ属由来の既知の炭化水素分解細菌などの、生物増殖媒体１０６により担持された微生物集団により、さらなる量の可溶性炭化水素が生理的に消費される。したがって、エアレータ１４０を出る流体１１２は、少なくとも１つの物質（即ち、可溶性炭化水素）の少なくともいくらかを、第１の濃度より低い第２の濃度で含む。

【0034】

別の例では、流入流体１０２は、少なくとも一部は、アンモニア、硝酸塩、及び亜硝酸塩などの１つ以上の物質を第１の濃度で含有する、食品加工又は肥料流出物などの窒素廃棄物の１つ以上の供給源に起源し得る。典型的には、かかる窒素廃棄物は、アンモニアを亜硝酸塩に変換するＮｉｔｒｏｓｏｍｏｎｏａｓ、及び亜硝酸塩を硝酸塩に変換するＮｉｔｒｏｂａｃｔｅｒなどの細菌を用いる、硝化／脱窒処置を用いて、窒素へ変換されることとなる。Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ及びＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍなどの細菌は、嫌気又は無酸素条件下に硝酸塩を元素窒素に変換する。窒素廃棄物の少なくともいくらかは、生物増殖材料１０６へ物理的又は化学的に結合され得て、流体中のかかる廃棄物の濃度を低減する。したがって、エアレータ１４０を出る流体１１２は、１つ以上の物質（即ち、窒素廃棄物）の少なくともいくらかを第１の濃度より低い第２の濃度で含む。

【0035】

別の例では、流入流体１０２は、少なくとも一部は、リン酸塩などの１つ以上のリン化合物を第１の濃度で含有する肥料流出物などの、１つ以上の廃棄物供給源に由来し得る。典型的には、かかるリン含有廃棄物は、嫌気条件下で、ポリリン酸蓄積細菌（「ＰＡＯ」）と呼ばれる従属栄養細菌の細胞構造内に、ポリリン酸塩として蓄積されることとなる。少なくともいくつかのリン化合物は、生物増殖材料１０６に物理的又は化学的に結合し得て、流体中のかかる廃棄物の濃度を低減する。したがって、エアレータ１４０を出る流体１１２は、１つ以上の物質（即ち、リン化合物）の少なくとも一部を第１の濃度より低い第２の濃度で含む。

【0036】

別の実施形態では、流入流体１０２は、少なくとも一部は、有機物、朽葉、肥料、下水、食品廃棄物の供給源などの、高い生物化学的酸素要求量（「ＢＯＤ」）を示す１つ以上の廃棄物供給源に由来し得る。流入流体は、少なくとも一部は、１つ以上の無機廃棄物（例えば、硫化水素、硫酸塩、及びリン酸塩）の供給源などの、高い化学的酸素要求量（「ＣＯＤ」）を示す１つ以上の供給源に由来し得る。典型的には、かかる高ＢＯＤ及びＣＯＤ廃棄物は、エアレータ１４０内の微生物増殖を害することなく、或いはエアレータ１４０内に酸素欠乏環境を引き起すことなく、ＢＯＤ及び／又はＣＯＤ要求量を満たすために微生物増殖を維持するのに一般に必要なレベルより上のレベルで、さらなる酸素の供給を要することとなる。高いＢＯＤ及び／又はＣＯＤレベルを引き起す物質の少なくともいくらかは、生物増殖材料１０６に物理的又は化学的に結合し得て、流体中のかかる廃棄物の濃度を低減する。加えて、高いＢＯＤ及び／又はＣＯＤレベルを引き起す物質の少なくともいくらかは、生物増殖媒体１０６により担持される微生物集団によって生理的に消費される。したがって、エアレータ１４０を出る流体１１２は、１つ以上の物質の少なくともいくらか（即ち、ＢＯＤ及びＣＯＤ）を、第１の濃度よりも低い第２の濃度で含む。

【0037】

ＰＮＬＭなどの生物増殖媒体の使用は、エアレータ１４０において生物汚泥を維持することに、さらなる利益を提供する。微生物増殖を物理的及び化学的に支持する増殖表面を提供することに加えて、増殖媒体はまた、流体１０２中に存在する物質の少なくともいくらかを物理的又は化学的結合によって吸収する。少なくともいくつかの例では、生物増殖媒体１０６を処理工程に加えることは、その後の処理工程において生物汚泥の沈降性を改善し、それによりクラリファイヤ及び／又は汚泥セパレータなどの下流の装置のサイズを有利に低減する。少なくともいくつかの例では、処理工程への生物増殖媒体１０６の添加は、エアレータ及びその後の汚泥セパレータ内に、Ｎｏｃａｒｄｉａ及びＳｐｈａｅｒｏｔｉｌｕｓ Ｎａｔａｎｓなどの、汚泥の沈降性を妨害する傾向のある糸状真菌及び細菌の過剰な増殖を嫌う条件を作り出す。

【0038】

エアレータ１４０内の生物汚泥の体積は、エアレータ１４０中に含有される生物汚泥の微生物増殖の結果として、連続的に増大する。多くの例で、エアレータ１４０において所望の汚泥熟成を維持することは、生物汚泥１１６の少なくとも一部をエアレータ１４０から連続又は断続ベースで排出することを必要とする。エアレータ１４０から排出される生物汚泥１１６は、微生物増殖物及び生物学的支持媒体１０６の双方を含有する。エアレータ１４０から除去された生物汚泥１１６の一部は、コンタクタ１２０へ投入される増殖支持媒体１０６において微生物増殖を確立するための、接種材料として投入するための生物汚泥１０８として、連続又は断続ベースでリサイクルされる。生物汚泥１１６の残余部分は、セパレータ１６０へ流れる。

【0039】

セパレータ１６０は、生物汚泥１１６を３つの主成分に分離し、流体の第１の部分は、液体－固体分離段階１７０において、生物汚泥１１６から分離及び除去され得る。残りの濃化された生物汚泥は、次に、生物増殖媒体リッチな分離された生物増殖媒体成分１４２からなる第２の部分と、及び生物増殖媒体成分１４２から除去又はさもなければ分離された微生物増殖物を含む、微生物増殖物リッチな生体成分１４４からなる第３の部分とに分離される。生物増殖媒体リッチな分離された生物増殖媒体成分１４２の少なくとも一部は、エアレータ１４０への再投入に向けてコンタクタへリサイクルされる。生物学的微生物増殖物リッチな生体成分１４４の少なくとも一部は、その後の後処理（例えば、脱水及び／又は廃棄）に利用可能である。

【0040】

図２は、１つ以上の実施形態による、１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流体１０２のための、一例の処理システム２００を示す。少なくともいくつかの実施においては、流体１０２は、主として都市、商業、工業、又は社会事業の廃水を含有する水性流である。かかる廃水は、下水及び他の家庭廃棄物の形態の都市廃棄物；食品加工、農業、又は類似の廃棄物の形態の商業廃棄物；化学汚染物質、脂肪、油、及びグリースの形態の工業廃棄物；又は、下水と、学校、病院、及び類似の公共施設などの社会事業により発生する他の廃棄物との組合せの形態の、社会事業廃棄物を含み得る。

【0041】

所与の廃水中に検出される物質の第１の濃度は、主として供給源に依存して広範に変化し得る。典型的な都市廃水１０２は、以下の物質のいくつか又は全てを、以下の濃度で含み得る：１リットル当たり約１５００ミリグラム（ｍｇ／ｌ）以下の全固体；約１０００ｍｇ／ｌ以下の全溶解固体；５００ｍｇ／ｌ以下の懸濁固体；約１００ｍｇ／ｌ以下の窒素（Ｎとして）；約５０ｍｇ／ｌ以下のリン（Ｐとして）；約１２５ｍｇ／ｌ以下の塩化物；約２５０ｍｇ／ｌ以下のアルカリ度（ＣａＣＯ３として）；約２００ｍｇ／ｌ以下の油及びグリース；及び約５００ｍｇ／ｌ以下のＢＯＤ５（２０℃で５日間の生物化学的酸素要求量－廃水中の生分解性有機物の単位）。

【0042】

工業廃水の組成もまた、工業及び一次処理のタイプにより広範に変化する。精製所廃水１０２は、典型的には、廃水の化学的酸素要求量及び生物学的酸素要求量の双方を増大し得る炭化水素を含有する。例えば、例証となる精製所廃棄物は、約１０００ｍｇ／ｌ以下の遊離炭化水素；約５００ｍｇ／ｌ以下の懸濁固体；約７００ｍｇ／ｌ以下の溶解固体；約１５０ｍｇ／ｌ以下の硫化物（Ｓとして）；約１５０ｍｇ／ｌ以下のアンモニアなどの、１つ以上の物質を含有する水などの流体を含み得る。かかる精製所廃棄物はまた、約１５００ｍｇ／ｌ以下の化学的酸素要求度（「ＣＯＤ」）及び約６００ｍｇ／ｌ以下の生物学的酸素要求度も有する。炭化水素物質は、アルカン、アルケン、環式化合物、及び芳香族化合物を含み得る。

【0043】

別の実施形態では、例証となる家禽加工廃水は、約５００ｍｇ／ｌ以下の全懸濁固体；約７００ｍｇ／ｌ以下の脂肪／油／グリース（「ＦＯＧ」）；約１０００ｍｇ／ｌ以下の全ケルダール（Ｋｊｅｌｄａｈｌ）窒素（「ＴＫＮ」）；及び約１００ｍｇ／ｌ以下の全リン化合物などの、１つ以上の物質を含有する水などの流体を含み得る。かかる家禽加工廃水は、約２，５００ｍｇ／ｌ以下のＢＯＤ５；及び約３，５００ｍｇ／ｌ以下のＣＯＤを有し得る。

【0044】

流入流体１０２は、二つの部分に配分され、第１の、一般にはより小さい、流体部分２０２は、１つ以上の入口接続部を介してコンタクタ１２０に投入される。第２の、一般にはより大きい、流体部分２０４は、１つ以上の入口接続部を介してエアレータ１４０に投入される。コンタクタ１２０は、エアレータ１４０への投入に先立ち、システム２００に、生物増殖媒体の存在下に微生物バイオフィルムの増殖及び発生を促進する能力を提供する。温度、ｐＨ、及び汚染物質濃度、並びに必要であれば栄養分は、コンタクタ１２０において、微生物バイオフィルムの増殖及び発生に好適な範囲内に維持される。コンタクタ１２０における生物増殖媒体１０６の存在は、微生物バイオフィルムの微生物増殖及び付着のための大量の表面積を提供する。

【0045】

コンタクタ１２０は、生物増殖媒体２０６を、乾燥形態又は汚泥（例えば、水中に分散された生物増殖媒体）としてのいずれかで受取る。いくつかの例では、生物増殖媒体リッチな分離された生物増殖媒体成分１４２と、新たな生物増殖媒体１０６とが、全体的に又は部分的に組合されて、コンタクタ１２０へ送達される生物増殖媒体２０６を提供し得る。いくつかの例では、生物増殖媒体リッチな分離された生物増殖媒体成分１４２は、新たな生物増殖媒体１０６の全て又は一部とは別に添加され得る。合わされた生物増殖媒体成分１４２及び新たな生物増殖媒体１０６は、コンタクタ１２０内で生物増殖媒体の所望の濃度を維持するのに充分な割合で添加される。コンタクタ１２０における生物増殖媒体の濃度は、約１０，０００百万分率（ｐｐｍ）以下；約５，０００ｐｐｍ以下；約４，０００ｐｐｍ以下；約３，０００ｐｐｍ以下；約２，０００ｐｐｍ以下；約１，０００ｐｐｍ以下；又は約５００ｐｐｍ以下に維持され得る。生物増殖媒体１０６は、１つ以上の粉末天然リグノセルロース材料（ＰＮＬＭ）を含み得る。１つ以上の例において、生物増殖媒体１０６は、粉末ケナフ（Ｈｉｂｉｓｃｕｓ ｃａｎｎａｂｉｎｕｓ、アオイ科の植物）を含み得る。

【0046】

図２には示されていないが、当業者には、微生物増殖に好適な条件を維持するために、追加の材料がコンタクタ１２０に添加され得ることが理解されよう。例えば、コンタクタ内容物のｐＨを規定範囲内（例えば、６．５～８．０）に維持するため、ｐＨ調節システムがコンタクタ１２０に連結され得る。また、コンタクタ１２０における微生物増殖に好適な１つ以上の好ましい栄養分（例えば、メタノール）の規定濃度を維持するため、栄養分供給システムもコンタクタ１２０に連結され得る。

【0047】

コンタクタ１２０は、流体部分２０２、生物増殖媒体２０６、及びエアレータ１４０からリサイクルされた生物汚泥１０８の混合を促進する、任意の数の装置、成分、システム、及びそれらの組合せを含み得る。少なくともいくつかの例では、コンタクタ１２０は任意の数の撹拌容器を含み得る。少なくともいくつかの例では、コンタクタ１２０は、１つ以上の温度調節された容器、例えば１つ以上のジャケット付き容器、又は、それを通して熱輸送媒体が循環される内部加熱／冷却コイルを備えた１つ以上の容器を含み得る。コンタクタ１２０の内容物の温度は、約５℃から約４５℃まで；約１０℃から約４０℃まで；約１０℃から約３５℃まで；約１０℃から約３０℃まで；約１５℃から約３０℃まで；約１５℃から約２５℃までの温度に維持され得る。いくつかの例では、コンタクタ１２０は、コンタクタ１２０からの蓄積された順化バイオマス及び生物増殖媒体１０６の流れを補佐するか又はさもなければ誘導する、ドラグ又はスクレーパが具備され得る。いくつかの例では、コンタクタ１２０は、１つ以上の表面下ラグーン又は類似の構造物を含み得る。いくつかの例では、１つ以上のコンタクタ１２０が使用され得、例えば、いくつかのコンタクタ１２０が連続的に配列され得る。別の例では、１つ以上のコンタクタ１２０は、エアレータ１４０への添加に向けていくつかの異なる順化微生物を提供するために、並行に配列され得る。

【0048】

コンタクタ１２０の体積は、少なくとも一部は、流体２０２、生物増殖媒体２０６、及びリサイクルされた生物汚泥１０８の、所望の滞留時間に基づき決定される。コンタクタ内での所望の滞留時間は、少なくとも一部は、生物増殖媒体上に規定量の微生物バイオフィルムを発生するため、及び流体２０２中に存在する物質に微生物バイオフィルムを順化させるために、必要な時間に基づき得る。コンタクタ１２０は、流体２０２、生物増殖媒体２０６、及びリサイクルされた生物汚泥１０８を、少なくとも約４時間；少なくとも約１２時間；少なくとも約２４時間；少なくとも約４８時間；少なくとも約７２時間；少なくとも約９６時間；又は少なくとも約１４４時間の最小時間にわたり含有するための大きさの、１つ以上の容器又は類似の格納構造物を含み得る。

【0049】

いくつかの例では、コンタクタ１２０は、常に好気的状態のままであり得る。コンタクタ１２０は、コンタクタ１２０における溶解酸素の規定レベルを維持するため、１つ以上のエアレータ２１０を含み得る。エアレータ２１０は、コンタクタ１２０内の溶解酸素レベルを、約０．１ｐｐｍ以上；約０．５ｐｐｍ以上；約１ｐｐｍ以上；約２ｐｐｍ以上；又は約５ｐｐｍ以上に維持し得る。いくつかの例では、コンタクタ１２０は、好気条件と嫌気又は無酸素条件との間でサイクルされてもよく、或いは交互にされてもよい。

【0050】

いくつかの例では、コンタクタ１２０は、コンタクタ１２０の一部又は全てにおいて、流体２０２、生物増殖媒体２０６、及びリサイクルされた生物汚泥１０８の均一な、又はほぼ均一な分布を促進するための、１つ以上の装置又はシステムを含み得る。少なくともいくつかの例では、コンタクタ１２０の内容物の少なくとも一部を周期的、断続的、又は連続的に除去し、かつ除去された内容物をコンタクタ１２０の別のポイントにおいて再投入するために、１つ以上のポンプ２１２又は類似の流体循環器が使用され得る。別の例では、コンタクタ１２０の内容物の少なくとも一部を周期的、断続的、又は連続的に循環させるために、１つ以上の攪拌機又は流体ミキサ２１４が使用され得る。順化微生物バイオフィルム１１０を含む生物増殖媒体は、コンタクタ１２０から排出されて、エアレータ１４０に投入される。

【0051】

エアレータ１４０は、好気条件下に１つ以上の物質を第１の濃度で含む流体中に、生物増殖媒体と微生物増殖物とを含む生物汚泥を維持するのに適した、任意の数の成分、装置、システム、又はそれらの組合せを含み得る。少なくともいくつかの例では、エアレータ１４０は、その中で酸素含有ガス１１４が１つ以上の分配及び／又は拡散構造物２４６により供給される、固定フィルム型のエアレータを含み得る。少なくともいくつかの例では、酸素含有ガス１１４は、エアレータ１４０内の懸濁液において生物増殖媒体及び微生物増殖物を維持するために、周期的、断続的、又は連続的に供給される。少なくともいくつかの例では、エアレータ１４０は好気的状態に維持され得、これにおいて溶解酸素レベルは、少なくとも一部の時間、規定の範囲に維持される。いくつかの例では、酸素含有ガス１１４は、エアレータ１４０における溶解酸素レベルを、約０．５ｐｐｍ以上；約１ｐｐｍ以上；約２ｐｐｍ以上；約３ｐｐｍ以上；約４ｐｐｍ以上；又は約５ｐｐｍ以上のレベルに維持するための、分配又は拡散構造物に供給される。少なくともいくつかの例では、エアレータ１４０は、無酸素又は嫌気条件において、断続的、周期的、又は連続的に維持され得、ここで、エアレータにおける溶解酸素レベルは、約２ｐｐｍ未満；約１ｐｐｍ未満；約０．５ｐｐｍ未満；又は約０．１ｐｐｍ未満に維持される。エアレータ１４０が、時々で、好気状態及び無酸素若しくは嫌気状態に維持される場合、好気条件下で過ごす時間対無酸素若しくは嫌気条件下で過ごす時間の比率は、約１：１以下；約２：１以下；約３：１以下；又は約５：１以下であり得る。

【0052】

エアレータ１４０中に存在する流体及び生物増殖媒体と微生物増殖物との間の密接な接触は、流体中の１つ以上の物質のいくらか又は全ての濃度を、第１の濃度から第２のより低い濃度へ低減する。少なくともいくつかの例においては、流体中の１つ以上の物質の少なくとも一部分は、エアレータ１４０内で生物増殖媒体２０６と物理的に結合及び／又は化学的に結合する。少なくともいくつかの例では、エアレータ１４０内の微生物増殖物は、流体１０２中に存在する１つ以上の物質の少なくとも一部を生理的に消費する。したがって、生物増殖媒体２０６及び微生物増殖物は、エアレータ１４０内で相乗的に組合されて、流体中に存在する１つ以上の物質の濃度を、生物増殖媒体又は微生物増殖物のいずれかが単独で達成し得たよりも低い第２の濃度に低減する。

【0053】

いくつかの例では、懸濁された生物増殖媒体及び微生物増殖物は、エアレータ１４０内で断続的、周期的、又は連続的に沈降せられて、沈降された生物増殖媒体２０６とバイオマスとを含有する生物汚泥ブランケット２４２と、主として浄化された流体を含有する流体リッチな層２４４とを提供する。少なくともいくつかの例では、流体リッチな層２４４の一部は、エアレータ１４０から除去され得て、流体リッチな排水１１２を提供する。流体リッチな層２４４及び流体リッチな排水１１２においては、１つ以上の物質の少なくともいくらかは、流体１０２中の物質の第１の濃度よりも低い第２の濃度にある。

【0054】

例えば、流体１０２は、精製所廃水を含み得、そして物質は１つ以上の炭化水素を、約５０ｐｐｍ以上；約１００ｐｐｍ以上；約２００ｐｐｍ以上；約３００ｐｐｍ以上；約４００ｐｐｍ以上；約５００ｐｐｍ以上；又は約１０００ｐｐｍ以上の第１の濃度で含む。かかる例においては、流体リッチな排水１１２は、それにおいて１つ以上の炭化水素が、約４００ｐｐｍ以下；約３００ｐｐｍ以下；約２００ｐｐｍ以下；約１００ｐｐｍ以下；約５０ｐｐｍ以下；約２５ｐｐｍ以下；約１０ｐｐｍ以下；約５ｐｐｍ以下；又は約１ｐｐｍ以下の第２の濃度を有する、水を含み得る。

【0055】

別の実施形態では、流体１０２は、家禽加工流出廃水を含み得、そして物質は、約１００ｐｐｍ以上；約２００ｐｐｍ以上；約３００ｐｐｍ以上；約４００ｐｐｍ以上；又は約５００ｐｐｍ以上の濃度のＦＯＧ；約５００ｐｐｍ以上；約１０００ｐｐｍ以上；約１５００ｐｐｍ以上；又は約２０００ｐｐｍ以上のＢＯＤ５；約５００ｐｐｍ以上；約１０００ｐｐｍ以上；約１５００ｐｐｍ以上；又は約２０００ｐｐｍ以上のＣＯＤ；及び、約１００ｐｐｍ以上；約３００ｐｐｍ以上；約５００ｐｐｍ以上；又は約７００ｐｐｍ以上のＴＫＮを含む。かかる例においては、流体リッチな排水１１２は、それにおいて、ＦＯＧ濃度が約４００ｐｐｍ未満；約３００ｐｐｍ未満；約２００ｐｐｍ未満；約１００ｐｐｍ未満；約５０ｐｐｍ未満；又は約１０ｐｐｍ未満；ＢＯＤ５が約１０００ｐｐｍ未満；約５００ｐｐｍ未満；約２００ｐｐｍ未満；約１００ｐｐｍ未満；約５０ｐｐｍ未満；又は約１０ｐｐｍ未満；ＣＯＤが約２０００ｐｐｍ未満；約１０００ｐｐｍ未満；約５００ｐｐｍ未満；約５００ｐｐｍ未満；約１００ｐｐｍ未満；又は約５０ｐｐｍ未満；及び、ＴＫＮが約５００ｐｐｍ未満；約３００ｐｐｍ未満；約２００ｐｐｍ未満；約１００ｐｐｍ未満；約５０ｐｐｍ未満；又は約１０ｐｐｍ未満である、水を含み得る。

【0056】

エアレータ１４０の、流体１０２中に存在する１つ以上の物質の濃度を低減する能力は、少なくとも一部は、エアレータ１４０内での生物汚泥の滞留時間（又は汚泥令）に基づく。少なくともいくつかの例では、エアレータ１４０における汚泥令、即ち混合液浮遊物質（ＭＬＳＳ）を、エアレータ１４０により毎日生産される新たな生物汚泥２４２の質量で割ったものは、約３０日以下；約２５日以下；約２０日以下；約１５日以下；約１０日以下；約５日以下；又は約２日以下であり得る。エアレータ１４０の性能は、少なくとも一部は、エアレータ１４０内に存在するＭＬＳＳと、その結果として生じる、流体１０２中の物質の餌（ｆｏｏｄ）対生物量（ｍａｓｓ）（「Ｆ／Ｍ」）比とに依存する。少なくともいくつかの例では、エアレータにおけるＦ／Ｍ比は、約０．５ｋｇ ＢＯＤ／ｋｇ ＭＬＳＳ／日未満；約０．４ｋｇ ＢＯＤ／ｋｇ ＭＬＳＳ／日未満；約０．３ｋｇ ＢＯＤ／ｋｇ ＭＬＳＳ／日未満；約０．２ｋｇ ＢＯＤ／ｋｇ ＭＬＳＳ／日未満；約０．１ｋｇ ＢＯＤ／ｋｇ ＭＬＳＳ／日未満；約０．０５ｋｇ ＢＯＤ／ｋｇ ＭＬＳＳ／日未満；又は、約０．０１ｋｇ ＢＯＤ／ｋｇ ＭＬＳＳ／日未満に維持される。

【0057】

少なくともいくつかの例では、任意選択的に１つ以上の凝集剤２４８が、エアレータ１４０に投入され得る。かかる凝集剤は、限定するものではないが、１つ以上の有機ポリマー、塩化第二鉄、又はミョウバンを含み得る。

【0058】

エアレータ１４０は、規定の上昇率又は上向流速度に適合するのに充分な直径をもつ、垂直直線壁の容器などの、地上構造物を含み得る。少なくともいくつかの例では、エアレータ１４０内の上向流速度は、１時間当たり約０．１メートル（ｍ／ｈ）以上；約０．２５ｍ／ｈ以上；約０．５ｍ／ｈ以上；約１ｍ／ｈ以上；約２ｍ／ｈ以上；又は、約３ｍ／ｈ以上であり得る。有利には、生物増殖媒体の使用は、結果としてエアレータ内でより迅速に沈降するより高密度の汚泥を生じ、それによって高い上昇率の使用が可能となり、結果的に同等の液圧に対し、より小さいエアレータを使用可能となる。エアレータ１４０における生物汚泥は、微生物増殖のため質量が増す。エアレータ１４０内の生物汚泥の規定体積を維持するため、生物汚泥１１６は断続的、周期的、又は連続的にエアレータ１４０から除去されて、セパレータ１６０へ投入される。エアレータ１４０から排出される生物汚泥１１６の固体含有量は、約２重量パーセント（ｗｔ％）以上の固体；約５重量パーセント（ｗｔ％）以上の固体；約７重量パーセント（ｗｔ％）以上の固体；約１０重量パーセント（ｗｔ％）以上の固体；約１２重量パーセント（ｗｔ％）以上の固体；又は、約１５重量パーセント（ｗｔ％）以上の固体であり得る。少なくともいくつかの例では、エアレータ１４０は、エアレータ１４０からの生物汚泥１１６の流れを促進するため、円錐底を有し得る。

【0059】

セパレータ１６０は、エアレータ１４０から排出された生物汚泥１１６から、生物増殖媒体を分離可能な任意の成分、装置、システム、又はそれらの組合せを含み得る。少なくともいくつかの例では、生物汚泥１１６は分離されて、流体リッチな流体２５２、微生物増殖物リッチな生体成分１４４、及び生物増殖媒体１４２を一段階で提供する。別の実施においては、生物汚泥１１６は分離されて、流体リッチな流体２５２、微生物増殖物リッチな生体成分１４４、及び生物増殖媒体１４２を、第１の液体／固体分離段階２６０と、第２の固体／固体分離段階２８０との、二段階で提供する。

【0060】

液体／固体分離段階２６０は、生物汚泥１１６から少なくとも一部の流体を除去することにより、生物汚泥１１６を濃縮する。液体／固体分離段階２６０は、１つ以上の重力沈降槽、遠心分離機、液体サイクロン、傾斜プレートセパレータ、又はそれらの組合せを含み得る。少なくともいくつかの例では、液体固体分離段階２６０は、流入生物汚泥１１６を、流体リッチな流体２５２と、濃縮された生物汚泥とに分離する。いくつかの例では、流体リッチな流体２５２の少なくとも一部は、コンタクタ１２９へリサイクルされ得る。別の例では、流体リッチな流体２５２の少なくとも一部は、図２には示されていない外部の処理工程へ送られ得る。少なくともいくつかの実施において、液体／固体分離段階２６０は、液体／固体分離工程の間に、微生物増殖物の少なくとも一部を生物学的支持媒体から分離し得る。

【0061】

セパレータ１６０から排出された流体リッチな流体２５２は、約１５ｗｔ％以下；約１２ｗｔ％以下；約１０ｗｔ％以下；約８ｗｔ％以下；約４ｗｔ％以下；約２ｗｔ％以下；約１ｗｔ％以下；又は、約０．５ｗｔ％以下の固体含有量を有し得る。液体／固体分離段階２６０により生産された濃縮された生物汚泥は、約４重量パーセント（ｗｔ％）以上の固体；約１０ｗｔ％以上の固体；約１４ｗｔ％以上の固体；約２０ｗｔ％以上の固体；約２４ｗｔ％以上の固体；又は、約３０ｗｔ％以上の固体、の固体含有量を有し得る。

【0062】

濃縮された生物汚泥は、固体／固体分離段階２８０へ排出される。固体／固体分離段階２８０は、固体／固体分離工程の間に、微生物増殖物の少なくとも一部を生物学的支持媒体から分離し得る。固体／固体分離段階２８０は、１つ以上のフィルタ、スクリーン、又は、微生物増殖物から生物学的支持媒体の少なくとも一部を分離可能な他の分離装置を含み得、生物増殖媒体１４２及び微生物増殖物リッチな生体成分１４４を提供する。生物増殖媒体１４２の少なくとも一部は、コンタクタ１２０において生物増殖媒体の少なくとも一部を提供するべく、リサイクルされる。

【0063】

セパレータ１６０から排出された生物増殖媒体１４２は、生物増殖媒体及び微生物増殖物の双方を含み得る。セパレータ１６０から排出された生物増殖媒体１４２の固体（即ち、生物増殖媒体及び微生物増殖物）含有量は、約３０ｗｔ％以上；約４０ｗｔ％以上；約５０ｗｔ％以上；約６０ｗｔ％以上；約６５ｗｔ％以上；約７０ｗｔ％以上；又は、約７５ｗｔ％以上であり得る。

【0064】

生物増殖媒体１４２は、約４０ｗｔ％以上（ドライベース）；約５０ｗｔ％以上；約５５ｗｔ％以上；約６０ｗｔ％以上；約６５ｗｔ％以上；又は、約７０ｗｔ％以上の生物増殖媒体含有量を有し得る。セパレータ１６０から排出された微生物増殖物１４４は、約３５ｗｔ％以上；約４０ｗｔ％以上；約４５ｗｔ％以上；約５０ｗｔ％以上；約５５ｗｔ％以上；又は、約６０ｗｔ％以上の微生物増殖物含有量を有し得る。

【0065】

図３は、１つ以上の実施形態に従って、粉末天然リグノセルロース材料（「ＰＮＬＭ」）を含んでなる生物増殖物質上の微生物増殖を用いた活性化汚泥処理工程により、流体中の１つ以上の物質の濃度を、第１の濃度から、第２の、より低い濃度へ低減するための、例証となる処理方法を示す。少なくともいくつかの例では、処理工程は、上記で詳述されたように、１つ以上のコンタクタ１２０、１つ以上のエアレータ１４０、及び１つ以上のセパレータ１６０を含む。処理法は、３０２から開始される。

【0066】

３０４においては、ケナフを全体又は部分において含み得るＰＮＬＭ生物増殖媒体１０６が、コンタクタ１２０内で、エアレータ１４０から除去された生物汚泥を含む接種材料、及び１つ以上の物質を第１の濃度で含有する流入流体１０２の少なくとも一部２０２と結合する。少なくともいくつかの例では、ＰＮＬＭ生物増殖媒体の少なくとも一部は、１つ以上のセパレータ１６０、例えば１つ以上の固体／固体セパレータ２８０において分離された生物増殖媒体を含み得る。少なくともいくつかの例では、コンタクタ１２０中の流体の少なくとも一部２５２は、１つ以上のセパレータ１６０、例えば１つ以上の液体／固体セパレータ２６０において分離された流体リッチな流体を含み得る。

【0067】

生物増殖媒体と、微生物増殖物と、及び流体との混合物１１０の、１つ以上のコンタクタ１２０における滞留時間は、少なくとも一部は、微生物増殖接種材料によって生物増殖媒体上にバイオフィルムを確立するための時間に基づき決定され得る。１つ以上のコンタクタ１２０における生物増殖媒体と、微生物増殖物と、及び流体との混合物の滞留時間は、少なくとも一部は、バイオフィルムを流体２０２中の１つ以上の物質の少なくともいくつかに順化するための時間に基づき決定され得る。かかる滞留時間は、数時間のような短さから、数日間のような長さまであり得る。

【0068】

１つ以上のコンタクタ１２０内の条件（温度、ｐＨ、栄養分、その他）は、ＰＮＬＭ生物増殖媒体上で順化されたバイオフィルムを確立するのに有利な規定範囲内に維持される。１つ以上のコンタクタ１２０は、好気条件、無酸素条件、嫌気条件、又はそれらのいくつかの組合せの下に動作される。

【0069】

３０６においては、１つ以上のコンタクタ１２０内に、順化され、確立された微生物増殖物、ＰＮＬＭ生物増殖媒体、及び流体を含有する全てあるいは一部の混合１１０が、１つ以上のエアレータ１４０に投入される。混合物１１０は、１つ以上のエアレータ１４０に断続的、周期的、又は連続的に投入され得る。１つ以上のコンタクタ１２０からの混合１１０に加えて、１つ以上の物質を第１の濃度で含む残余の流体２０４もまた、１つ以上のエアレータ１４０に投入される。混合物１１０及び流体２０４の残余部分に加えて、１つ以上の凝集剤２４８が、任意選択的に１つ以上のエアレータ１４０に添加され得る。混合物１１０及び流体２０４の残余部分に加えて、１つ以上の栄養分が任意選択的に１つ以上のエアレータ１４０に添加され得る。

【0070】

３０８においては、ＰＮＬＭ生物増殖媒体と微生物増殖物とを含む生物汚泥２４２の形成を、支持又はさもなければ促進する条件が、１つ以上のエアレータ１４０において維持される。空気などの酸素含有ガス１１４は、１つ以上の拡散器又は分配器２４６により、１つ以上のエアレータ１４０に添加されて、１つ以上のエアレータ１４０内に好気条件を作り出す。少なくともいくつかの例では、１つ以上のエアレータ１４０は、好気条件、無酸素条件、嫌気条件、又はそれらのいくつかの組合せの下にある。ＰＮＬＭ生物増殖媒体及び微生物増殖物は、少なくとも一部は、エアレータ１４０において、生物汚泥を通して酸素含有ガス１１４を通過させることにより懸濁される。生物汚泥を通した酸素含有ガス１１４の通過はまた、生物汚泥２４２内での無酸素又は嫌気的な「デッドゾーン」又は停滞域の形成を有利に低減する。

【0071】

３１０では、流体１０２中に存在する１つ以上の物質の濃度は、生物汚泥２４２中に存在する微生物による１つ以上の物質の少なくともいくらかの生理的取込みにより、低減される。１つ以上の物質の少なくともいくらかを第２の、より低い濃度で含む流体部分２４４が、かくて１つ以上のエアレータ１４０内に生じる。

【0072】

３１２では、少なくとも一つのエアレータ１４０において規定の動作レベルを維持するため、流体２４４の少なくとも一部は、流体１１２として、１つ以上のエアレータ１４０から断続的、周期的、又は連続的に排出される。例えば、都市廃棄物は、水などの流体及び、ＦＯＧ及び窒素などの１つ以上の物質を第１の濃度で含み得る。１つ以上のエアレータ１４０内では、ＰＮＬＭ生物増殖媒体への物理的結合又は化学的結合が、ＦＯＧ及び窒素の少なくとも一部を除去する。加えて、１つ以上のエアレータ１４０内に存在する微生物増殖物は、ＦＯＧ及び窒素の少なくとも一部を消費する。それ故、１つ以上のエアレータ１４０から排出される流体１１２中の物質（即ち、ＦＯＧ及び窒素）の第２の濃度は、流入流体１０２中の該物質の第１の濃度よりも低い。

【0073】

別の例では、食品加工廃棄物は、水などの流体及び、ＴＫＮ及びＦＯＧなどの１つ以上の物質を第１の濃度で含み得る。１つ以上のエアレータ１４０内では、ＰＮＬＭ生物増殖媒体への物理的結合又は化学的結合が、ＴＫＮ及びＦＯＧの少なくとも一部を除去し得る。加えて、ＴＫＮ及びＦＯＧの少なくとも一部は、１つ以上のエアレータ１４０内に存在する微生物増殖物により消費され得る。それ故、１つ以上のエアレータ１４０から排出される流体１１２中の物質（即ち、ＴＫＮ及びＦＯＧ）の第２の濃度は、流入流体１０２中の該物質の第１の濃度よりも低い。

【0074】

なお別の例では、精製所廃棄物は、水などの流体及び、短鎖及び芳香族炭化水素などの１つ以上の物質を第１の濃度で含み得る。１つ以上のエアレータ１４０内では、ＰＮＬＭ生物増殖媒体への物理的結合又は化学的結合が、短鎖及び芳香族炭化水素の少なくとも一部を除去する。加えて、短鎖及び芳香族炭化水素の少なくとも一部は、１つ以上のエアレータ１４０内に存在する微生物増殖物により消費され得る。それ故、１つ以上のエアレータ１４０から排出される流体１１２中の物質（即ち、短鎖及び芳香族炭化水素）の第２の濃度は、流入流体１０２中の該物質の第１の濃度よりも低い。

【0075】

３１４では、１つ以上のエアレータ１４０内の生物汚泥２４２の少なくとも一部１０８が、断続、周期、又は連続ベースで、１つ以上のエアレータ１４０から１つ以上のコンタクタ１２０へ排出されて、１つ以上のコンタクタ１２０内に接種材料を提供する。生物汚泥１０８は、ＰＮＬＭ生物増殖媒体及び微生物増殖物の双方を含む。

【0076】

３１６では、少なくとも一つのエアレータ１４０において、規定の汚泥令及び／又は生物汚泥レベルを維持するため、生物汚泥２４２の少なくとも一部が、断続的、周期的、又は連続的に、１つ以上のエアレータ１４０から１つ以上のセパレータ１６０に、生物汚泥１１６として排出される。生物汚泥１１６は、ＰＮＬＭ生物増殖媒体及び微生物増殖物の双方を含む。１つ以上のセパレータ１６０においては、ＰＮＬＭ生物増殖媒体の少なくとも一部が生物汚泥１１６から分離されて、少なくとも５０重量パーセント（ドライ固体ベース）のＰＮＬＭ生物増殖媒体を含む、ＰＮＬＭ生物増殖媒体成分を提供する。少なくともいくつかの例では、分離されたＰＮＬＭ生物増殖媒体成分１４２の全て又は一部は、１つ以上のコンタクタに排出されて、１つ以上のコンタクタ１２０におけるＰＮＬＭ生物増殖媒体要求量の少なくとも一部を満たす。処理法は、３２０において終了する。

【0077】

上記に記載された種々の実施形態は、さらなる実施形態を提供するべく組合され得る。限定するものではないが：２０１３年１０月２２日出願の米国仮特許出願連続番号６１／８９４，２３２；２００６年１月２０日出願及び２００７年７月２６日公開の米国特許出願公開第２００７／０１７０１１５号明細書；２０１１年５月１１日出願及び２０１１年１１月１７日公開の米国特許出願公開第２０１１／０２８１３２１号明細書；２０１０年５月７日出願及び２０１１年１１月１０日公開の米国特許出願公開第２０１１／０２７２３５０号明細書；及び２０１２年３月１２日出願及び２０１３年９月１２日公開の米国特許出願公開第２０１３／０２３３７９２号明細書を含む、米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、並びに、本明細書で参照された及び／又は出願データシートに列記された非特許刊行物の全ては、本明細書の特定の教示及び定義と矛盾しない限り、その記載全体が参考として本明細書に援用される。必要であれば、実施形態の態様は、プロセス、装置、生物増殖媒体、及び種々の特許、出願、及び刊行物の概念を用いて、さらなる実施形態を提供するべく修正され得る。

【0078】

これらの及び他の変更は、上記の詳細な記載を考慮して、実施形態に対し行なわれ得る。一般に、以下の特許請求の範囲においては、用いた用語は、明細書及び特許請求の範囲において開示された特定の実施形態に特許請求の範囲を限定するものと理解されるべきではなく、かかる特許請求の範囲がそれに対して権利付与される同等物の全範囲とともに、全ての可能な実施形態を含むものと理解されるべきである。それ故、特許請求の範囲は、本開示によって限定されない。

【図1】

【図2】

【図3】