特許 7305912 環境への影響が少ない汚染流体の処理のためのシステムおよび方法

(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】2023-07-03

(45)【発行日】2023-07-11

(54)【発明の名称】環境への影響が少ない汚染流体の処理のためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 36/02 20060101AFI20230704BHJP

   C02F 11/04 20060101ALI20230704BHJP

   C02F 11/12 20190101ALI20230704BHJP

   C02F 3/06 20230101ALI20230704BHJP

   C02F 3/34 20230101ALI20230704BHJP

   B01D 39/20 20060101ALI20230704BHJP

   B01D 33/06 20060101ALI20230704BHJP

   B01D 29/25 20060101ALI20230704BHJP

   B01D 29/37 20060101ALI20230704BHJP

   B01D 35/22 20060101ALI20230704BHJP

   B01D 29/66 20060101ALI20230704BHJP

   B01D 61/02 20060101ALI20230704BHJP

   B01D 69/00 20060101ALI20230704BHJP

   B01D 71/02 20060101ALI20230704BHJP

   C02F 1/44 20230101ALI20230704BHJP

   B01D 61/08 20060101ALI20230704BHJP

   C02F 1/72 20230101ALI20230704BHJP

   C02F 1/32 20230101ALI20230704BHJP

   C02F 9/00 20230101ALI20230704BHJP

【ＦＩ】

B01D36/02

C02F11/04 A

C02F11/12

C02F3/06

C02F3/34 101A

C02F3/34 101B

B01D39/20 D

B01D33/06

B01D37/08

B01D29/38 520Z

B01D61/02 500

B01D69/00

B01D71/02

C02F1/44 K

B01D61/08

C02F3/34 101D

C02F1/72 101

C02F1/32

C02F9/00

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2020543864

(86)(22)【出願日】2019-02-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-06-17

(86)【国際出願番号】 IB2019051473

(87)【国際公開番号】W WO2019162905

(87)【国際公開日】2019-08-29

【審査請求日】2022-02-01

(31)【優先権主張番号】62/634,475

(32)【優先日】2018-02-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】317006661

【氏名又は名称】１９３４６１２ オンタリオ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】パウエル、アンソニー エル．

(72)【発明者】

【氏名】バターズ、ブライアン イー．

【審査官】谷本 怜美

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１２－５２９９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２６０４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２２４７１７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ２４／００－３７／０４

Ｂ０１Ｄ ３９／００－４１／０４

Ｃ０２Ｆ １／３２

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｃ０２Ｆ １／７２

Ｃ０２Ｆ ３／０６

Ｃ０２Ｆ ３／３４

Ｃ０２Ｆ ９／００－９／１４

Ｃ０２Ｆ １１／０４

Ｃ０２Ｆ １１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

汚染物質を含む吸入流体を処理するためのシステムであって、
（ａ）前記吸入流体を受け取り、前記吸入流体を第１の保持液と濾された濾過液とに分離するように構成されたストレーナと、
（ｂ）濾された流体コネクタを介して前記ストレーナに接続された濾過ユニットであって、前記濾された流体コネクタが、前記濾された濾過液を前記ストレーナから前記濾過ユニットへ移送するように構成され、前記濾過ユニットは、前記濾された濾過液を第２の保持液と濾過ユニット濾過液とに分離するように構成される、濾過ユニットと、
（ｃ）濾過液コネクタを介して前記濾過ユニットに接続された固定膜生物学的フィルタであって、前記濾過液コネクタは、前記濾過ユニットから前記固定膜生物学的フィルタへ前記濾過ユニット濾過液を移送するように構成され、前記濾過ユニット濾過液および汚染物質濃縮モジュール透過液のうちの少なくとも１つの生物学的酸素要求量を減少させて、透過液を形成するように構成される固定膜生物学的フィルタと、
（ｄ）第１の保持液コネクタと第２の保持液コネクタに接続される汚染物質濃縮モジュール（ＣＣＭ）であって、前記第１の保持液コネクタは、前記ストレーナから前記ＣＣＭへ前記第１の保持液を移送するように構成され、前記第２の保持液コネクタは、前記濾過ユニットから前記ＣＣＭへ前記第２の保持液を移送するように構成され、前記第１の保持液および前記第２の保持液の各々を、第３の保持液および前記汚染物質濃縮モジュール透過液に分離するように構成される、ＣＣＭと
を備える、システム。

【請求項2】

前記システムが、嫌気性消化装置、光触媒反応器、逆浸透フィルタモジュール、および脱窒バイオリアクタのうちの少なくとも１つをさらに備え、
前記嫌気性消化装置、前記光触媒反応器、前記逆浸透フィルタモジュール、および前記脱窒バイオリアクタのうちの少なくとも１つが、前記固定膜生物学的フィルタ、前記嫌気性消化装置、前記光触媒反応器、前記逆浸透フィルタモジュール、および前記脱窒バイオリアクタのうちの少なくとも１つに１または複数の結合デバイスを介して流体接続されており、
（ｉ）前記嫌気性消化装置は、前記第１の保持液、前記第２の保持液、および前記第３の保持液のうちの少なくとも１つを消化させて、消化液およびガスを生成するように構成され、
（ｉｉ）前記光触媒反応器は、透過液、逆浸透透過液、および還元硝酸透過液のうちの少なくとも１つを光触媒反応に供して、光触媒透過液を生成するように構成され、
（ｉｉｉ）前記逆浸透フィルタモジュールは、前記透過液、前記光触媒透過液、および前記還元硝酸透過液のうちの少なくとも１つを逆浸透濾過して、前記逆浸透透過液を生成するように構成され、
（ｉｖ）前記脱窒バイオリアクタは、前記透過液、前記光触媒透過液、および前記逆浸透透過液のうちの少なくとも１つを脱窒反応に供して、前記還元硝酸透過液を生成するように構成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記ストレーナが回転ドラム式ストレーナを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記濾過ユニットが、
前記濾された流体コネクタを介して前記ストレーナに接続され、前記濾された濾過液を受け取って、曝気流体を生成するように構成された曝気ユニットと、
前記曝気ユニットの下流に配置され、添加剤を計量して前記曝気流体に入れるように構成された化学物質流入口と、
前記化学物質流入口の下流に配置され、保持流体を生成する保持時間の間、前記添加剤を含む前記曝気流体を受け取って、保持するように構成された反応タンクと、
前記保持流体を受け取り、濾過して、前記濾過ユニット濾過液を生成するように構成されたセラミック膜と
を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記濾過ユニットが、可溶化汚染物質の約７５％より多くを前記濾された濾過液から除去するように構成される、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記固定膜生物学的フィルタによって形成された前記透過液が、約３０ｐｐｍ未満の生物学的酸素要求量および約２００ｐｐｍ未満の化学的酸素要求量のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記固定膜生物学的フィルタが、生物学的に活性化された炭フィルタを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記ＣＣＭが、ハウジングタンク、多孔質膜、および動的衝撃発生器を備え、前記多孔質膜は、チロース結合剤を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記嫌気性消化装置が、嫌気性消化タンク、ミキサー、および微生物を含む、請求項２に記載のシステム。

【請求項10】

前記光触媒反応器が、光触媒反応タンク、ＵＶ光源、光触媒反応膜、二酸化チタン、および二酸化チタン供給タンクを備える、請求項２に記載のシステム。

【請求項11】

前記逆浸透フィルタモジュールが、逆浸透フィルタハウジング、高圧ポンプ、および半透膜を備え、
前記半透膜が、０．１ｎｍ～５ｎｍのフィルタ孔径を含む、請求項２に記載のシステム。

【請求項12】

前記脱窒バイオリアクタが、脱窒ハウジング、脱窒バイオリアクタ膜、および木材チップを含む、請求項２に記載のシステム。

【請求項13】

汚染物質を含む吸入流体を処理するための方法であって、
（ａ）ストレーナにより前記吸入流体を濾して、第１の保持液および濾された濾過液を形成する段階と、
（ｂ）前記濾された濾過液を濾過ユニットで濾過して、第２の保持液および濾過ユニット濾過液を形成する段階と、
（ｃ）前記第１の保持液および前記第２の保持液のうちの少なくとも１つを第３の保持液および汚染物質濃縮モジュール透過液に分離する段階と、
（ｄ）前記濾過ユニット濾過液および前記汚染物質濃縮モジュール透過液のうちの少なくとも１つを固定膜生物学的フィルタで濾過して、透過液を形成する段階と
を含む、方法。

【請求項14】

（ｉ）第１の保持液、第２の保持液、および第３の保持液のうちの少なくとも１つを嫌気的に消化させて、消化液およびガスを生成する段階と、
（ｉｉ）前記透過液、逆浸透透過液、および還元硝酸透過液のうちの少なくとも１つを光触媒反応に供して、光触媒透過液を生成する段階と、
（ｉｉｉ）前記透過液、前記光触媒透過液、および前記還元硝酸透過液のうちの少なくとも１つを逆浸透濾過して、前記逆浸透透過液を生成する段階と、
（ｉｖ）前記透過液、前記光触媒透過液、および前記逆浸透透過液のうちの少なくとも１つを脱窒反応に供して、前記還元硝酸透過液を生成する段階と、
（ｖ）脱窒バイオリアクタを使用して、還元硝酸透過液を生成する段階と
のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

濾過ユニットを用いて前記濾された濾過液を濾過する段階は、
曝気流体を生成するために曝気ユニットを介して前記濾された濾過液を曝気する段階と；
化学物質流入口から添加剤を計量して、前記曝気流体に入れる段階と；
前記添加剤を含む前記曝気流体を反応タンク内に保持して、保持流体を生成する段階と；
前記保持流体をセラミック膜で濾過して、前記濾過ユニット濾過液を形成する段階と、をさらに含む、
請求項１３または１４に記載の方法。

【請求項16】

前記濾された濾過液を前記濾過ユニットで濾過する段階が、可溶化汚染物質の約７５％より多くを前記濾された濾過液から除去する段階をさらに含む、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

前記濾過ユニット濾過液および前記汚染物質濃縮モジュール透過液のうちの少なくとも１つを前記固定膜生物学的フィルタで濾過する前記段階は、
前記濾過ユニット濾過液および前記汚染物質濃縮モジュール透過液のうちの少なくとも１つを生物学的濾過タンクで受け取る段階と、
前記濾過ユニット濾過液および前記汚染物質濃縮モジュール透過液のうちの少なくとも１つを前記生物学的濾過タンク内の充填材料と接触させる段階と、
前記濾過ユニット濾過液および前記汚染物質濃縮モジュール透過液のうちの少なくとも１つを、生物学的濾過膜を介して濾過して、前記透過液を生成する段階と
をさらに含む、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項18】

前記透過液が、約３０ｐｐｍ未満の生物学的酸素要求量および約２００ｐｐｍ未満の化学的酸素要求量を有する、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項19】

前記第１の保持液および前記第２の保持液のうちの少なくとも１つを分離する前記段階が、
汚染物質濃縮モジュールハウジング内で前記第１の保持液および前記第２の保持液のうちの少なくとも１つを受け取る段階と、
前記汚染物質濃縮モジュールハウジング内に含まれる多孔質膜を使用して、前記第１の保持液および前記第２の保持液の各々を前記第３の保持液と前記汚染物質濃縮モジュール透過液に分離する段階と
をさらに含む、請求項１３から１８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項20】

嫌気的に消化させる前記段階が、
前記第１の保持液、前記第２の保持液、および前記第３の保持液のうちの少なくとも１つを嫌気性消化タンクで受け取る段階と、
前記第１の保持液、前記第２の保持液、および前記第３の保持液のうちの少なくとも１つを前記嫌気性消化タンク内の微生物と組み合わせて、微生物／保持液混合物を形成する段階と、
前記微生物／保持液混合物を微生物により消化させて、前記消化液および前記ガスを生成する段階と
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、いくつかの実施形態では、環境への低減された影響を有する方法で、汚染流体から汚染物質およびガス状排出物を除去することができる流体処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

既存の浄水システムでは、清浄水が生成されるが、有毒な廃棄物副産物により環境を汚染するという犠牲を払って生成される。例えば、化学的処理（例えば、抗生物質など）に依存して生物学的汚染物質を水から除去するシステムは、化学的処理された水がそのシステムから離れると、最終的に天然バイオームがこれらの化学物質に曝露される。残留化学物質（例えば、抗生物質）が水生生態系に漏出して、天然のバイオームを破壊し、全体として生態系の破壊につながる。

【0003】

別の例として、いくつかのシステムでは、浄化される水からスラッジおよび塩などの汚染物質を物理的に分離する濾過方法を用いている。残念ながら、分離された汚染物質は、凝集するため、非常に有毒である高濃度の大きい汚染源を形成する。この有毒廃棄物は、ヒトおよび動物の生命に及ぼす重大な損傷を回避するために慎重に処分する必要がある。これらの有毒廃棄物を、危険性が低く、有用な副産物（例えば、肥料）に変換する新規システムが必要である。

【0004】

さらに、多くの既存の浄化システムは、アンモニアなどの温室効果ガスを生成して、環境に放出する。オゾン層へのさらなる損傷を回避するために、浄化プロセス全体で生成されたガスを含み、それらのガスを無害または有用な材料に変換する新規システムを開発する必要がある。

【発明の概要】

【0005】

したがって、流体浄化を改善する必要性が生じている。例えば、流体浄化システム、および環境への影響が低減された方法を必要とする。

【0006】

汚染物質を含む吸入流体を処理するための開示されたシステムは、吸入流体を受け取り、吸入流体を第１の保持液と濾された濾過液とに分離するように構成されたストレーナを備える。いくつかの実施形態では、開示されたシステムは、濾された流体コネクタを介してストレーナに接続された濾過ユニットを備えてもよく、濾された流体コネクタは、ストレーナから濾過ユニットへの濾された濾過液の移送を容易にするように構成されてもよい。濾過ユニットは、濾された濾過液を第２の保持液と濾過ユニット濾過液とに分離するように構成されてもよい。開示された固定膜生物学的フィルタは、濾過液コネクタを介して濾過ユニットに接続されてもよい。濾過液コネクタは、濾過ユニットから固定膜生物学的フィルタへの濾過ユニット濾過液の移送を容易にするように構成されてもよい。固定膜生物学的フィルタは、濾過ユニット濾過液および汚染物質濃縮モジュール透過液のうちの少なくとも１つの生物学的酸素要求量を減少させて透過液を形成するように構成されてもよい。開示された汚染物質濃縮モジュール（ＣＣＭ）は、第１の保持液コネクタおよび第２の保持液コネクタに接続されてもよい。第１の保持液コネクタは、ストレーナからＣＣＭへの第１の保持液の移送を容易にするように構成されてもよく、第２の保持液コネクタは、濾過ユニットからＣＣＭへの第２の保持液の移送を容易にするように構成されてもよい。ＣＣＭは、第１の保持液および第２の保持液の各々を第３の保持液および汚染物質濃縮モジュール透過液に分離するように構成されてもよい。

【0007】

いくつかの実施形態によれば、システムは、嫌気性消化装置、光触媒反応器、逆浸透フィルタモジュール、および脱窒バイオリアクタのうちの少なくとも１つを備えてもよく、これらの構成要素の各々は、１または複数の結合デバイスを介して接続される。

【0008】

嫌気性消化装置は、第１の保持液、第２の保持液、および第３の保持液のうちの少なくとも１つを消化させて、消化液およびガスを生成するように構成されてもよい。光触媒反応器は、透過液、逆浸透透過液、および還元硝酸透過液のうちの少なくとも１つを光触媒反応に供して、光触媒透過液を生成するように構成されてもよい。逆浸透フィルタモジュールは、透過液、光触媒透過液、および還元硝酸透過液のうちの少なくとも１つを逆浸透濾過して、逆浸透透過液を生成するように構成されてもよい。脱窒バイオリアクタは、透過液、光触媒透過液、および逆浸透透過液のうちの少なくとも１つを脱窒反応に供して、還元硝酸透過液を生成するように構成されてもよい。

【0009】

いくつかの実施形態では、ストレーナは、回転ドラム式ストレーナを含み得る。開示された濾過ユニットは、濾された流体コネクタを介してストレーナに接続された曝気ユニットを備えてもよく、濾された濾過液を受け取って、曝気流体を生成するように構成されてもよい。濾過ユニットは、曝気ユニットの下流に配置された化学物質流入口を備えてもよい。化学物質流入口は、添加剤を計量して曝気流体に入れるように構成されてもよい。開示された濾過ユニットは、化学物質流入口の下流に配置された反応タンクを備えてもよい。反応タンクは、保持流体を生成する保持時間の間、添加剤を含む曝気流体を受け取って保持するように構成されてもよい。セラミック膜は、保持流体を受け取って、濾過して、濾過ユニット濾過液を生成するように構成されてもよい。濾過ユニットは、可溶化汚染物質の約７５％より多くを濾された濾過液から除去するように構成されてもよい。固定膜生物学的フィルタによって形成された透過液は、約３０ｐｐｍ未満の生物学的酸素要求量および約２００ｐｐｍ未満の化学的酸素要求量のうちの少なくとも１つを含んでもよい。

【0010】

固定膜生物学的フィルタは、生物学的に活性化されたカーボンフィルタを含み得る。本開示の濾過ユニットは、可溶化汚染物質の約７５％より多くを濾された濾過液から除去するように構成されてもよい。ＣＣＭは、ハウジングタンク、多孔質膜、および動的衝撃発生器を備えてもよい。多孔質膜は、チロース結合剤を含んでもよい。開示された嫌気性消化装置は、嫌気性消化タンク、ミキサー、および微生物を含み得る。光触媒反応器は、光触媒反応タンク、ＵＶ光源、光触媒反応器用膜、二酸化チタン、および二酸化チタン供給タンクを備えてもよい。逆浸透フィルタモジュールは、逆浸透フィルタハウジング、高圧ポンプ、および半透膜を備えてもよい。半透膜は、０．１ｎｍ～５ｎｍのフィルタ孔径を含み得る。脱窒バイオリアクタは、脱窒ハウジング、脱窒バイオリアクタ膜、および木材チップを含み得る。

【0011】

汚染物質を含む吸入流体を処理するための方法であって、この方法は、吸入流体をストレーナで濾して第１の保持液および濾された濾過液を形成する段階、濾過ユニットにより濾された濾過液を濾過して第２の保持液および濾過ユニット濾過液を形成する段階、および第１の保持液および第２の保持液のうちの少なくとも１つを、第３の保持液および汚染物質濃縮モジュール透過液に分離させる段階を含む。いくつかの実施形態では、方法は、濾過ユニット濾過液および汚染物質濃縮モジュール透過液のうちの少なくとも１つを固定膜生物学的フィルタで濾過して透過液を形成する段階を含み得る。

【0012】

方法は、第１の保持液、第２の保持液、および第３の保持液のうちの少なくとも１つを嫌気的に消化させて、消化液およびガスを生成する段階を含み得る。開示された方法は、透過液、逆浸透透過液、および還元硝酸透過液のうちの少なくとも１つを光触媒反応に供して、光触媒透過液を生成する段階を含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、透過液、光触媒透過液、および還元硝酸透過液のうちの少なくとも１つを逆浸透濾過して、逆浸透透過液を生成する段階を含み得る。方法は、透過液、光触媒透過液、および逆浸透透過液のうちの少なくとも１つを脱窒反応に供して、還元硝酸透過液を生成する段階を含み得る。開示された方法は、脱窒バイオリアクタを用いて還元硝酸透過液を生成する段階を含み得る。

【0013】

濾過ユニットにより濾された濾過液を濾過する段階は、曝気ユニットを介して濾された濾過液を曝気して曝気流体を生成する段階、化学物質流入口から添加剤を計量して曝気流体に入れる段階、反応タンクに添加剤を含む曝気流体を保持して、保持流体を生成する段階、およびセラミック膜を介して保持流体を濾過して、濾過ユニット濾過液を形成する段階を含むことができる。濾過ユニットを用いて濾された濾過液を濾過する段階は、可溶化汚染物質の約７５％より多くを濾された濾過液から除去する段階を含み得る。透過液は、約３０ｐｐｍ未満の生物学的酸素要求量および約２００ｐｐｍ未満の化学的酸素要求量を有し得る。いくつかの実施形態によれば、濾過ユニット濾過液および汚染物質濃縮モジュール透過液のうちの少なくとも１つを固定膜生物学的フィルタで濾過する段階は、生物学的濾過タンクにおいて濾過ユニット濾過液および汚染物質濃縮モジュール透過液のうちの少なくとも１つを受け取る段階を含み得る。濾過する段階は、濾過ユニット濾過液および汚染物質濃縮モジュール透過液のうちの少なくとも１つを生物学的濾過タンク内の充填材料と接触させる段階、ならびに濾過ユニット濾過液および汚染物質濃縮モジュール透過液のうちの少なくとも１つを生物学的濾過膜を介して濾過して透過液を生成する段階を含み得る。

【0014】

いくつかの実施形態では、第１の保持液および第２の保持液のうちの少なくとも１つを分離する段階は、第１の保持液および第２の保持液のうちの少なくとも１つを汚染物質濃縮モジュールハウジングで受け取って、汚染物質濃縮モジュールハウジング内に含まれる多孔質膜を使用して、第１の保持液および第２の保持液のうちの少なくとも１つを第３の保持液および汚染物質濃縮モジュール透過液に分離する段階を含み得る。

【0015】

いくつかの実施形態では、嫌気性消化する段階は、嫌気性消化タンク内で第１の保持液、第２の保持液、および第３の保持液のうちの少なくとも１つを受け取ること、第１の保持液、第２の保持液、および第３の保持液のうちの少なくとも１つを嫌気性消化タンク内の微生物と組み合わせて、微生物／保持液混合物を形成する段階、および微生物／保持液混合物を微生物消化させて、消化液およびガスを生成する段階を含んでもよい。

【図面の簡単な説明】

【0016】

本開示のいくつかの実施形態は、本開示および添付の図面を部分的に参照することによって理解され得る。

【0017】

【図1】本開示の特定の例示的な実施形態による、吸入流体から汚染物質を除去するための汚染除去システムの概略図を示す図である。

【0018】

【図2】本開示の特定の例示的な実施形態による、吸入流体から汚染物質を除去するための汚染除去システムの概略図を示す図である。

【0019】

【図3】本開示の特定の例示的な実施形態による、吸入流体から汚染物質を除去するための方法の流れ図を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本開示は、既存のシステムおよび方法と比較して、環境への影響（例えば、少ないカーボンフットプリント）を減少させる方法で、汚染流体から病原体、化学物質、ガス、生物製剤、および固体物質などの汚染物質を除去するためのシステムおよび方法に関する。既存の方法では、有害な廃棄物および温室効果ガスが生成され、環境を脅かしながら、廃棄物を封じ込め、廃棄するコストが増大する。対照的に、開示された方法は、有毒廃棄物および温室効果ガスを無害な副産物（例えば、肥料、無害なガス）に変えながら、汚染物質を含む吸入流体を有利に処理することができる。開示されたシステムおよび方法で分離された固体は、メタン燃料の生成および捕獲に使用でき、硝酸塩は保存されている無害な窒素ガスに変換され、酸素要求物質が排除されることにより、生化学的および化学的酸素要求値が両方とも減少し得る。

【0021】

図１は、本開示の特定の例示的な実施形態による、汚染流体から１または複数の汚染物質（例えば、細菌）を除去するように構成された流体浄化システム１００を示す。開示されたシステム１００は、吸入流体タンク１０５、ストレーナ１１０、汚染物質濃縮モジュール（すなわち、ＣＣＭ）１１５、濾過ユニット１２０、固定膜生物学的フィルタ１２５、透過流タンク１３０、およびシステム構成要素を流体接続し、流体および固体の輸送用の経路を提供するように構成されている一連のコネクタ１０６、１１１、１１２、１２２、１２１、１１６、１２６を備える。

【0022】

流体浄化システム１００は、汚染流体の初期貯蔵ユニットとして機能する吸入流体タンク１０５を備えてもよい。吸入流体タンク１０５は、ストレーナ１１０から上流にあり、吸入流体コネクタ１０６を介してストレーナ１１０に流体接続されてもよい。流体コネクタ１０６は、吸入流体タンク１０５から濾過ユニット１２０への汚染流体の移送を容易にするように構成されてもよい。ストレーナ１１０は、例えばスクリーン（例えば、回転スクリーン）を使用して、汚染流体を第１の保持液とストレーナ濾過液とに分離するように構成されてもよい。濾された流体コネクタ１１１は、ストレーナ１１０と濾過ユニット１２０とを流体接続するように構成されてもよく、それにより、濾過ユニット１２０へのストレーナ濾過液の移送が容易になる。第１の保持液コネクタ１１２は、ストレーナ１１０と汚染物質濃縮モジュール（ＣＣＭ）１１５とを流体接続するように構成されてもよく、それにより、第１の保持液のＣＣＭ１１５への移送が容易になる。ＣＣＭ１１５は、固形廃棄物（例えば、第１の保持液、第２の保持液）を濃縮するように構成されてもよい。

【0023】

濾過ユニット１２０は、濾された流体コネクタ１１１からストレーナ濾過液を受け取るように構成された流入口、濾過媒体および１または複数の流出口を備えてもよい。ストレーナ１１０は、汚染流体からバルク成分を分離するように構成されてもよいが、濾過ユニット１２０は、ストレーナ濾過液からより細かい粒子状物質を分離して、濾過液および第２の保持液を生成するように構成されてもよい濾過媒体を含む。

【0024】

第２の保持液コネクタ１２２は、濾過ユニット１２０とＣＣＭ１１５とを流体接続するように構成されてもよく、それにより、第２の保持液のＣＣＭ１１５への流体移送が容易になる。濾過液コネクタ１２１は、濾過ユニット１２０と固定膜生物学的フィルタ１２５とを流体接続するように構成されてもよく、それによって、濾過ユニット１２０から固定膜生物学的フィルタ１２５への濾過液の移送が容易になる。

【0025】

固定膜生物学的フィルタ１２５は、濾過液コネクタ１２１から濾過液を受け取り、微視的生物学的汚染物質（例えば、細菌、ウイルス、真菌胞子、バクテリオファージ、寄生虫）を除去して透過液を生成するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、透過液は、流体の生化学的酸素要求量（ＢＯＤ）として測定することができる生物学的汚染物質を実質的に含まない可能性がある。固定膜生物学的フィルタ１２５は、濾過タンク、充填材料、固定膜生物学的濾過膜、および１または複数のフィルタ出口を備えてもよい。さらに、固定膜生物学的フィルタ１２５は、アンモニアガスを硝酸イオンに変換し得る。これらの硝酸イオンは、その後、他のシステム構成要素で無害な窒素ガスに変換される。対照的に、既存の流体浄化システムでは、一般にアンモニアガスを温室効果ガスとして大気中に放出する。

【0026】

図１に示されるように、透過液コネクタ１２６は、固定膜生物学的フィルタ１２５を透過液タンク１３０に流体接続するように構成されてもよい。透過液コネクタ１２６は、固定膜生物学的フィルタ１２５から透過液タンク１３０への透過液の移送が容易になるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、透過液タンク１３０としては、天然の容器（例えば、池、小川、湖）または製造された容器（例えば、移動式貯蔵タンク、固定タンク）を挙げることができる。

【0027】

上記のとおり、ＣＣＭ１１５は、ストレーナ１１０または濾過ユニット１２０から受け取った固体または半固体の廃棄物（例えば、第１の保持液、第２の保持液）を処理するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ＣＣＭ１１５は、固体または半固体の廃棄物（例えば、第１の保持液、第２の保持液）を第３の保持液（例えば、濃厚な湿ったスラッジ）およびＣＣＭ透過液に分離するように構成されてもよい。

【0028】

図１に示されるように、ＣＣＭ濾過液コネクタ１２６は、ＣＣＭ１１５を固定膜生物学的フィルタ１２５に流体接続するように構成されてもよい。ＣＣＭ濾過液コネクタ１２６は、ＣＣＭ１１５から固定膜生物学的フィルタ１２５へのＣＣＭ濾過液の移送が容易になるように構成されてもよい。

【0029】

図２は、本開示の特定の例示的な実施形態による、汚染流体から１または複数の汚染物質（例えば、金属）を除去するように構成された流体浄化システム２００を示す。開示されたシステム２００は、吸入流体タンク１０５、ストレーナ１１０、汚染物質濃縮モジュール（すなわち、ＣＣＭ）１１５、濾過ユニット１２０、固定膜生物学的フィルタ１２５、透過流タンク１３０、およびシステム構成要素に流体接続し、上述のとおり流体および固体を輸送するための経路を提供するように構成される一連のコネクタ１０６、１１１、１１２、１２２、１２１、１１６、１２６を備える。しかし、システム２００は、嫌気性消化装置２５５、ガス収集ユニット２６０、光触媒反応器２３５、逆浸透フィルタモジュール２４５、脱窒バイオリアクタ２５０のうちの１または複数、および追加の一連のコネクタ２１７、２１８、２２７、２２８、２２９、２３０、２３１、２３２、２３３、２３４、２３６のうちの１または複数をさらに備えてもよい。開示されたシステムは、任意の数の嫌気性消化装置２５５、ガス収集ユニット２６０、光触媒反応器２３５、逆浸透フィルタモジュール２４５、脱窒バイオリアクタ２５０、および任意の接続順序を備え得る。さらに、透過液タンク１３０は、流体が透過液タンク１３０から１または複数のシステム構成要素に移送され得るように、任意のシステム構成要素への追加のコネクタを備えることができる。例えば、透過液は、透過液タンク１３０から、固定膜生物学的フィルタ１２５、光触媒反応器２３５、逆浸透フィルタモジュール２４５、および脱窒バイオリアクタ２５０のうちの１または複数に移送され得る。いくつかの実施形態では、固定膜生物学的フィルタ１２５、嫌気性消化装置２５５、光触媒反応器２３５、逆浸透フィルタモジュール２４５、および脱窒バイオリアクタ２５０のうちの少なくとも１つは、１または複数の結合デバイスを介して、固定膜生物学的フィルタ１２５、嫌気性消化装置２５５、光触媒反応器２３５、逆浸透フィルタモジュール２４５、および脱窒バイオリアクタ２５０のうちの少なくとも１つに流体接続されてもよい。結合デバイスは、コネクタ、導管、パイプ、およびバルブのうちの１または複数を備え得る。

【0030】

図１を参照して上記で論じたとおり、ＣＣＭ１１５は、固体または半固体の廃棄物（例えば、第１の保持液、第２の保持液）を第３の保持液（例えば、濃厚な湿ったスラッジ）およびＣＣＭ透過液に分離するように構成されてもよい。図２に示されるように、第３の保持液コネクタ２１７は、ＣＣＭ１１５を嫌気性消化装置２５５に流体接続するように構成されてもよい。第３の保持液コネクタ２１７はさらに、生分解のために第３の保持液の嫌気性消化装置２５５への移送が容易になるように構成されてもよい。

【0031】

嫌気性消化装置２５５は、嫌気性消化タンクと、第３の保持液の少なくとも一部分を生分解することができる１または複数の微生物を含んでもよい。生分解プロセス中に、第３の保持液は、無害な固体（例えば、窒素および／またはリンに富む肥料）および１または複数のガス（例えば、メタン）に変換され得る。いくつかの実施形態では、嫌気性消化装置２５５は、ガスユニットコネクタ２１８を介してガス収集ユニット２６０に流体接続されてもよい。ガスユニットコネクタ２１８は、嫌気性消化装置２５５からガス収集ユニット２６０への１または複数のガスの移送が容易になるように構成されてもよい。

【0032】

いくつかの実施形態によれば、図２に示されるように、いくつかのシステムは、透過液タンク１３０内に堆積される前に透過液をさらに精製するように構成された構成要素を備えてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、固定膜生物学的フィルタ１２５によって生成される透過液は、微量の１または複数の塩、化学物質、生物学的有機体（例えば、細菌、真菌胞子）、ウイルス、またはそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、システム２００は、固定膜生物学的フィルタ１２５から下流に、光触媒反応器２３５、逆浸透フィルタモジュール２４５、脱窒バイオリアクタ２５０、またはそれらの任意の組み合わせを含む、１または複数の追加の処理ユニットを備えてもよい。

【0033】

いくつかの実施形態によれば、システムは、固定膜生物学的フィルタ１２５を光触媒反応器２３５に流体接続し、透過液の光触媒反応器への移送が容易になるように構成される細流フィルタコネクタ２２７をさらに備えてもよい。光触媒反応器２３５は、反応タンク、ＵＶ光源、二酸化チタン供給流、二酸化チタン、光触媒反応器膜、および二酸化チタン供給タンクを備えてもよい。いくつかの実施形態では、透過液は、微量および残留の化学的成分および生物学的成分を含み得る。光触媒反応器２３５は、透過液を受け取って、この透過液を光触媒（例えば、二酸化チタン）と組み合わせて、光触媒混合物を生成し、この光触媒混合物をＵＶ光に曝露して、曝露光触媒混合物を生成し、この曝露光触媒混合物を光触媒反応膜に通過させて、光触媒反応透過液および再生利用光触媒を生成するように構成されてもよい。再生利用光触媒は、光触媒反応器２３５内に保持されてもよい。組み合わせた光触媒およびＵＶ光処理では、受け取った透過液中に残存している化学的成分および生物学的成分を分解する。

【0034】

光触媒反応透過液は、コネクタを介して逆浸透フィルタモジュール２４５または透過流タンク１３０のうちの１または複数に移送されてもよい。例えば、光ＲＯコネクタ２２９およびＲＯ光コネクタ２３０は、光触媒反応器２３５および逆浸透フィルタモジュール２４５を流体接続するように構成されてもよく、ＲＯ光コネクタ２３０は、光触媒反応器２３５から逆浸透フィルタモジュール２４５への透過液の移送を容易にすることができる。開示された光ＲＯコネクタ２２９は、逆浸透フィルタモジュール２４５から光触媒反応器２３５への透過液の移送を容易にすることができる。光透過液コネクタ２２８は、光触媒反応器２３５と透過液タンク１３０とを流体接続するように構成されてもよく、それにより、光触媒反応器２３５から透過液タンク１３０への透過液の移送が容易になる。

【0035】

システム２００で使用される光触媒（例えば、二酸化チタン）は、光触媒反応器２３５内に保持され得るため、光触媒が、システムから出て、環境汚染物質を作り出すことはない。また、光触媒は汚染除去プロセス中に再生し得るため、流体から汚染を除去するための再生可能な資源であり、補充する必要がなく、これにより、システム２００の環境への影響が減少する。対照的に、既存のシステムでは、限定された再生不可能な方法で化学的汚染物質および生物学的汚染物質を分解する、消費可能な化学物質により流体が処理され、これにより、全体的な環境フットプリントが増加する。

【0036】

固定膜生物学的フィルタ１２５または光触媒反応器２３５から入る一部の透過液は、残留塩組成物を含み得る。いくつかの実施形態では、システム２００は、透過液から塩を除去するように構成された逆浸透フィルタモジュール２４５を備えてもよい。逆浸透フィルタモジュール２４５は、コネクタを介して、光触媒反応器２３５、脱窒バイオリアクタ２５０、透過液タンク１３０、またはそれらの任意の組み合わせに接続され得る。例えば、光ＲＯコネクタ２２９およびＲＯ光コネクタ２３０は、光触媒反応器２３５および逆浸透フィルタモジュール２４５を流体接続するように構成されてもよく、光ＲＯコネクタ２２９は、光触媒反応器２３５から逆浸透フィルタモジュール２４５への透過液の移送を容易にすることができる。開示されたＲＯ光コネクタ２３０は、逆浸透フィルタモジュール２４５から光触媒反応器２３５への透過液の移送を容易にすることができる。ＲＯ透過液コネクタ２２９は、逆浸透フィルタモジュール２４５と透過液タンク１３０とを流体接続するように構成されてもよく、それにより、逆浸透フィルタモジュール２４５から透過液タンク１３０への透過液の移送が容易になる。ＲＯ－ＤＢコネクタ２３２は、逆浸透フィルタモジュール２４５を脱窒バイオリアクタ２５０に流体接続するように構成されてもよく、それにより、逆浸透フィルタモジュール２４５から脱窒バイオリアクタ２５０への透過液の移送が容易になる。

【0037】

逆浸透フィルタモジュールは、逆浸透フィルタハウジング、高圧ポンプ、および半透膜を備えてもよく、また１または複数の塩、イオン、分子、および粒子を、光触媒反応器２３５、脱窒バイオリアクタ２５０、および透過液タンク１３０のうちの少なくとも１つから受け取った透過液から除去するように構成されてもよい。例えば、逆浸透フィルタモジュール２４５は、光触媒反応透過液を受け取って、塩保持液および塩を実質的に含まない逆浸透透過液を生成するように構成されてもよい。塩は他の用途のために採取することができ、逆浸透透過液は、光触媒反応器２３５、脱窒バイオリアクタ２５０、および透過液タンク１３０のうちの１または複数に移送され得る。対照的に、既存の浄化システムは、海植物および動物に深刻な毒性がある汽水を生成する。

【0038】

本開示のいくつかの実施形態によれば、システム２００によって生成された硝酸塩などのガスは、脱窒バイオリアクタ２５０によって無害なガスに変換されてもよい。システム２００は、１または複数のコネクタを介して、光触媒反応器２３５、逆浸透フィルタモジュール２４５、透過流タンク１３０、またはそれらの任意の組み合わせと流体連通する脱窒バイオリアクタ２５０を備えてもよい。ＤＢ透過液コネクタ２３４は、脱窒バイオリアクタ２５０を透過液タンク１３０に流体接続するように構成されてもよく、それにより、脱窒バイオリアクタ２５０から透過液タンク１３０への透過液の移送が容易になる。ＤＢ－ＲＯコネクタ２３３は、脱窒バイオリアクタ２５０を逆浸透フィルタモジュール２４５に流体接続するように構成されてもよく、それにより、脱窒バイオリアクタ２５０から逆浸透フィルタモジュール２４５への透過液の移送が容易になる。

【0039】

脱窒バイオリアクタ２５０は、脱窒ハウジング、脱窒バイオリアクタ膜、および脱窒基質（例えば、木材チップ）を備えてもよい。微生物により促進されるプロセスを通じて、脱窒バイオリアクタ２５０は、システム２００によって生成されたガスの管理を通じて全体的なカーボンフットプリントを減少させるのを補助するように構成されてもよい。例えば、脱窒基質としては、炭素源（例えば、木材チップ、トウモロコシ穂軸、麦わら）が挙げられ、透過液内に含まれる硝酸塩を無害な窒素ガスに分解する細菌のコロニー形成基質として機能する。硝酸塩は、ヒトおよび環境にとって安全ではない。脱窒バイオリアクタ２５０は、透過液を受け取って、硝酸塩の少なくとも一部分を窒素ガスに変換するように構成されてもよい。対照的に、既存の浄化システムは、硝酸塩を含む水を環境に放出し、ヒトおよび水生生物にとってマイナスの影響となる。
吸入流体タンク

【0040】

図１および２に示されるように、汚染流体を浄化するためのシステムのいくつかの実施形態では、汚染流体は、供給源から吸入流体タンク１０５に移送され得る。吸入流体タンク１０５は、いかなる形状およびサイズであってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、吸入流体タンク１０５は、約１００ｍＬ～約１０，０００Ｌの容量を保持するように構成されてもよい。吸入流体タンク１０５は、球、円筒、直方体、円錐、六角柱、角錐、およびそれらの組み合わせなど、任意の数の形状を有するように構成されてもよい。吸入流体タンク１０５は、プラスチック、金属、およびそれらの組み合わせで作製され得る。例えば、プラスチック製吸入流体タンク１０５は、金属またはプラスチックのケージによって補強することができる。吸入流体タンク１０５はまた、プラスチック製内部ライナ（例えば、フルオロポリマー）を有し、かつ金属で作製されてもよい。

【0041】

いくつかの実施形態では、吸入流体タンク１０５は、吸入流体コネクタ１０６を介してストレーナ１１０に接続されてもよい。しかし、ストレーナ１１０は、吸入流体タンク１０５から汚染流体を受け取ることに限定されるものではなく、他の供給源から汚染流体を受け取ることができる。供給源から直接または吸入流体タンク１０５からストレーナ１１０に移送され得る汚染流体の供給源としては、これらに限定されないが、池、湖、河川などの環境源および廃棄水源などの製造源などが挙げられる。さらに、汚染流体の供給源としては、汚染流体をストレーナ１１０に供給できる輸送トラックに含まれるものなどの他のタンクを挙げることができる。いくつかの実施形態によれば、ストレーナ１１０は、一度に複数の供給源から複数の吸入流体コネクタ１０６を介して、または供給源から直接、汚染流体を受け取ってもよい。コネクタ

【0042】

吸入流体コネクタ１０６、濾された流体用コネクタ１１１、第１の保持液コネクタ１１２、第２の保持液コネクタ１２２、ＣＣＭ濾過液コネクタ１１６、透過液コネクタ１２６、細流フィルタコネクタ２２７、光透過液コネクタ２２８、光－ＲＯコネクタ２２９、ＲＯ－光コネクタ２３０、ＲＯ－ＤＢコネクタ２３２、ＤＢ－ＲＯコネクタ２３３、およびＤＢ透過液コネクタ２３４などのコネクタは、配管作業で使用されるパイプ、導管、およびバルブを備え得る。コネクタは、プラスチック、ゴム、金属、またはそれらの組み合わせなどの任意の数の材料から作製され得、システム構成要素間での流体接続を維持するのに好適である任意の形状またはサイズであり得る。コネクタとしては、構成要素間の流体連通を提供し、かつ維持するために必要なガスケット、バルブ、または他の部品を挙げることができる。コネクタは、ゴムホースなど様々な形状およびサイズに適合するエラストマーから作製され得る。開示されたコネクタは、金属またはプラスチック製導管で補強されたエラストマーなどの補強導管であり得る。ストレーナ

【0043】

ストレーナ１１０は、タイプ、サイズ、および形状が異なり得る。例えば、ストレーナ１１０として、バスケット型ストレーナ、ｙ字型ストレーナ、ｔ字型バスケットストレーナ、単一バスケット型ストレーナ、二重バスケット型ストレーナ、およびそれらの組み合わせを挙げることができる。ストレーナ１１０としては、直列または並列で使用される複数のストレーナを挙げることができる。例えば、ストレーナ１１０は、粗材料を分離するように構成された第１のストレーナと、より細かい材料を分離するように構成された第２のストレーナとを含み得る。ストレーナ１１０は、静止していても、動的であってもよい。例えば、ストレーナ１１０は、回転ドラムハウジング、回転スクリーン、および回転スクリーンガードを有する回転ドラム式ストレーナを備えてもよい。回転ドラムハウジングは、本明細書に記載の技術から逸脱することなく、約１Ｌ～約１０，０００Ｌの容積を有するものなど、様々な形状およびサイズを含むことができる。さらに、回転ドラムハウジングは、任意の数のポリマー（例えば、高密度ポリプロピレン）、金属（例えば、鋼）、およびそれらの組み合わせなど、様々な組成を有し得る。

【0044】

ストレーナ１１０は、１または複数のスクリーンを備えてもよく、スクリーンの各々は、指定されたサイズのスクリーン開口部を有する。ストレーナ１１０のスクリーン開口部の選択されたサイズにより、濾された流体中での粒子サイズを選択できるようになり、下流のシステム構成要素（例えば、濾過ユニット）の汚れを防止するかまたは減少させ得る。例えば、ストレーナ１１０は、約８ｍｍ未満、または６ｍｍ未満、または５ｍｍ未満、または４ｍｍ未満、または３ｍｍ未満、または２ｍｍ未満、または１ｍｍ未満の粒子サイズを有する濾された流体となるスクリーン開口サイズを有し得る。開示された例には、流体を直径約５ｍｍのチャネルを有する濾過ユニット１２０に移送する前に、濾された流体の固体粒子サイズを約２ｍｍ以下に減少させることによって膜面の汚れを減少させることを含む。流体が濾過ユニット１２０に移送される前の粒子サイズが約５ｍｍより大きい場合、濾過ユニット１２０の面に汚れが発生する可能性がある。

【0045】

いくつかの実施形態によれば、ストレーナ１１０は、２０ｍｍ未満、または１５ｍｍ未満、または１０ｍｍ未満、または９ｍｍ未満、または８ｍｍ未満、または７ｍｍ未満、または６ｍｍ未満、または５ｍｍ未満、または４ｍｍ未満、または３ｍｍ未満、または２ｍｍ未満、または１ｍｍ未満、または９００μｍ未満、または８００μｍ未満、または７００μｍ未満、または６００μｍ未満、または５００μｍ未満の開口部を有するスクリーンを備えてもよい。開示されたスクリーンは、ポリマー（例えば、高密度ポリプロピレン）、金属（例えば、鋼）、天然繊維、およびそれらの任意の組み合わせを含み得る。
濾過ユニット

【0046】

濾過ユニット１２０は、重力機構、加圧機構、またはそれらの組み合わせを介して、濾された流体から固体汚染物質、可溶化汚染物質、またはそれらの組み合わせを除去するように構成されてもよい。例えば、濾過ユニット１２０は、サイズ排除に基づいて粒子状物質を濾過するセラミック膜を備えてもよい。いくつかの実施形態では、濾過ユニット１２０は、粒子電荷に基づいて可溶化汚染物質を濾過するイオン交換樹脂などの親和性に基づく濾過媒体を有してもよい。濾過媒体は、セラミック（例えば、粘土）、酸化アルミニウム、二酸化チタン、ジルコニア、二酸化ケイ素、およびそれらの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、濾過媒体は、限外濾過および精密濾過の両方について、０．００１μｍ～１０μｍの孔径を有し得る。例えば、セラミック膜は、約０．００１μｍ、または約０．００５μｍ、または約０．０１μｍ、または約０．０２μｍ、または約０．０４μｍ、または約０．０６μｍ、または約０．０８μｍ、または約０．１０μｍの孔径を有し得る。ここで、約は、プラスマイナス０．００５μｍを含む。セラミック膜は、チロース、ポリプロピレン、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリプロピレンカーボネート、カルボキシメチルセルロース、デンプン、デキストリン、ワックスエマルション、リグニンスルホン酸塩、パラフィン、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、およびベントナイトなどの結合剤により作製され得る。結合剤は、セラミック膜の機械的特性を向上させると共に、様々な濾過サイズを提供できる。濾過ユニット１２０には、クロスフロー（タンジェンシャルフロー）およびデッドエンド濾過の両方を備えていてもよい。

【0047】

いくつかの実施形態では、濾過ユニット１２０は、２０１３年１１月１日に出願された、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１４／０７０，２６３号（米国特許第１０，００５，６８６号）、名称「Ｆｌｕｉｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ」に記載されているとおり、セラミック濾過ユニットを備えてもよい。

【0048】

濾過ユニット１２０は、ストレーナ１１０から受け取った汚染流体から汚染物質を処理し、除去するための追加の構成要素を備えてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、濾過ユニット１２０は、曝気ユニット、反応器、濾過膜、および動的衝撃発生器を備えてもよい。いくつかの実施形態では、濾過ユニット１２０は、他の方法で濾過によって分離不可能である可溶化汚染物質を沈殿させるように構成された凝固剤（例えば、塩化第二鉄）と濾された濾過液を組み合わせてもよい。

【0049】

いくつかの実施形態によれば、曝気ユニットは、直径１ミクロン未満の細孔を有する基質を有する溶存酸素添加デバイスに接続された圧縮ガス入口を備えてもよい。曝気ユニットは、濾された流体を入口から受け取り、ある加圧ガス速度で圧縮ガス入口から圧縮ガスが放出されることにより、ある流速で曝気流体が生成され、これにより、加圧ガスが基質を通って移動するようになり、それにより濾された流体が曝気されるように、濾された流体内で気泡が生じ得る。化学物質流入口は、曝気ユニットの下流に配置することができ、凝固剤および沈殿剤などの添加剤を曝気流体に移送するように構成されてもよい。添加剤を含有する曝気流体は、化学物質流入口から下流に配置された反応タンクによって受け取られ得る。流体は、約３０秒から約５分の期間保持された後、濾過膜（例えば、セラミック膜）を通して濾過され、反応タンクの下流に配置されかつ反応タンクと流体連通して、処理済み流体を生成する。濾過液は、図２に示されるように、濾過液コネクタ１２１を介して固定膜生物学的フィルタ１２５に移送されてもよい。

【0050】

沈殿剤としては、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、およびそれらの組み合わせを挙げることができる。凝固剤としては、ミョウバン（硫酸アルミニウム）、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、アルミノクロロ－３０水和物（ＡＣＨ）、ベントナイト粘土、塩化アルミニウム、硫酸第一鉄を挙げることができる。開示された凝固剤および沈殿剤は、溶解したまたは部分的に溶解した汚染物質の金属酸化、還元、化学沈殿、および化学凝集を促進して、濾された流体コネクタ１１１から受け取った濾された流体からの汚染物質の除去を助けることができる。

【0051】

濾過ユニット１２０はまた、濾過ユニットのセラミック膜に動的衝撃を与えてセラミック膜の汚れを除去（ｄｅｆｏｕｌ）するように構成された動的衝撃発生器を備えてもよい。動的衝撃発生器から受け取った動的衝撃は、流体または膜自体を通って移動して、多孔質膜から汚染物を分離することができる。

【0052】

流体浄化は、濾過ユニット１２０により流体流（例えば、スクリーニングされた流体流）を濾過する段階を含み得る。濾過ユニット１２０は、実質的にすべての可溶化汚染物質を除去するように有利に構成され得る。いくつかの実施形態では、濾過ユニット１２０は、可溶化汚染物質の部分的な部分を除去するように有利に構成され得る。濾過ユニット１２０からの流体出力流には、最初の流体吸入流と比較して実質的に可溶化性の低い汚染物質を含み得る。いくつかの実施形態では、少量の凝固剤を利用することにより、可溶化汚染物質の除去が容易になり得る。例えば、開示された濾過ユニット１２０では、受け取った濾過液から、可溶化汚染物質の約５０％より多く、または可溶化汚染物質の約５５％より多く、または可溶化汚染物質の約６０％より多く、または可溶化汚染物質の約６５％より多く、または可溶化汚染物質の約７０％より多く、または可溶化汚染物質の約７５％より多く、または可溶化汚染物質の約８０％より多く、または可溶化汚染物質の約８５％より多く、または可溶化汚染物質の約９０％より多く、または可溶化汚染物質の約９５％より多く、または可溶化汚染物質の約９９％より多くを除去し得る。ここで、約は、プラスまたはマイナス５％を含む。固定膜生物学的フィルタ

【0053】

固定膜生物学的フィルタ１２５は、汚染流体（例えば、濾過液）からの生物学的汚染物質を減少させるように構成されてもよい。図１および２に示すとおり、濾過液コネクタ１２１は、濾過ユニット１２０と固定膜生物学的フィルタ１２５とを流体接続するように構成されてもよく、それによって、濾過ユニット１２０から固定膜生物学的フィルタ１２５への濾過液の移送が容易になる。ＣＣＭ濾過液コネクタ１１６は、ＣＣＭ１１５を濾過ユニット１２０に流体接続するように構成されてもよく、それによって、ＣＣＭ１１５から濾過ユニット１２０への濾過液の移送が容易になる。

【0054】

固定膜生物学的フィルタ１２５は、生物学的濾過タンク、１または複数の充填材料、生物学的濾過膜、および１または複数の出口を備え得る。生物学的濾過タンクは、受け取った濾過液が内部に含まれ、充填材料に接触し、生物学的濾過膜を通過し、細流フィルタコネクタ２２７または透過液コネクタ１２６に接続している出口から生物学的濾過タンクを出ることができるように構成されてもよい。生物学的濾過膜は、クロスフローまたはデッドエンドフロー濾過構成で設定されてもよい。いくつかの実施形態では、生物学的濾過膜は、生物学的濾過タンク内に充填材料を保持するように構成されてもよく、これにより、生物学的濾過タンクから充填材料を除去することなく濾過液が生物学的濾過タンクを通過し得る。

【0055】

いくつかの実施形態では、充填材料としては、岩、砂利、溶岩、コーク、ポリウレタンフォーム、スファグナムピートモス、セラミック、ポリマー、軽石、砂、およびそれらの組み合わせを挙げることができる。充填材料を選択して、流体保持時間および生物学的汚染物質の減少を最適化してもよい。固定膜生物学的濾過膜は、任意の数のポリマー、セラミック、または金属材料から作製され得る。例えば、固定膜生物学的濾過膜としては、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ビニルポリマー、ポリウレタン、およびそれらのコポリマーから選択されるポリマーを挙げることができる。いくつかの実施形態では、固定膜生物学的濾過膜としては、炭化ケイ素、炭化タングステン、アルミナ、シリカ、およびそれらの組み合わせから選択されるセラミックを挙げることができる。いくつかの実施形態によれば、固定膜生物学的濾過膜としては、アルミニウム、真鍮、銅、およびステンレス鋼から選択される金属を挙げることができる。

【0056】

固定膜生物学的フィルタ１２５は、細流フィルタ、生物学的活性炭（ＢＡＣ）フィルタ、またはそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、固定膜生物学的フィルタ１２５は、アンモニアを硝酸イオンに酸化するように構成されてもよい。アンモニアは、濾過ユニット１２０、ＣＣＭ１１５、またはそれらの組み合わせで生成され、濾過液コネクタ１２１またはＣＣＭ濾過液コネクタ１１６を介して固定膜生物学的フィルタ１２５に移送されてもよい。

【0057】

いくつかの実施形態では、固定膜生物学的フィルタ１２５によって処理された流体は、濾過ユニット１２０によって濾過されているため、浮遊固形物をほとんど有さないか、まったく有さない場合がある。結果として、固定膜生物学的フィルタ１２５は、目詰まりが原因で汚染される可能性は低い。いくつかの実施形態では、固定膜生物学的フィルタ１２５は、コロイド状有機材料を除去するかまたは消費する必要がない場合がある。いくつかの実施形態では、固定膜生物学的フィルタ１２５は、溶解した有機物、アンモニア、またはそれらの組み合わせを除去するかまたは消費することができる。

【0058】

固定膜生物学的フィルタ１２５は、固定膜生物学的フィルタ吸入流体の少なくとも一部分を、固定膜生物学的フィルタにより回収された粒子と透過液とに分離するように構成されてもよい。透過液は、生物学的汚染物質を実質的に含まない可能性がある。好気性の生物学的汚染物質の濃度は、流体の生化学的酸素要求量（ＢＯＤ）を測定することで測定され得る。したがって、固定膜生物学的フィルタ１２５は、入ってくる濾過液またはＣＣＭ濾過液のＢＯＤ値と比較して、実質的に減少したＢＯＤ値を有する透過液を生成し得る。例えば、透過液は、約０ｐｐｍのＢＯＤを有し得る。いくつかの実施形態では、透過液は、約１００ｐｐｍ未満、または約７５ｐｐｍ未満、または約５０ｐｐｍ未満、または約４０ｐｐｍ未満、または約３０ｐｐｍ未満、または約２０ｐｐｍ未満、または約１０ｐｐｍ未満、または約５ｐｐｍ未満、または約１ｐｐｍ未満のＢＯＤを有し得る。ここで、約は、プラスまたはマイナス１ｐｐｍを含む。約０のＢＯＤを有する透過液には、有利には好気性生物学的有機体を実質的に含まなくてもよい。

【0059】

固定膜生物学的フィルタ１２５は、流体からの化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を減少させ得る。ＣＯＤは、有機物の分解および無機化学物質（例えば、アンモニア、亜硝酸塩）の酸化中に、酸素を消費する水の能力の尺度である。いくつかの実施形態では、透過液は、ＣＯＤを実質的に含まなくてもよい。例えば、透過液は、約１０００ｐｐｍ未満、約７５０ｐｐｍ未満、約５００ｐｐｍ未満、約４００ｐｐｍ未満、約３００ｐｐｍ未満、約２００ｐｐｍ未満、約１００ｐｐｍ未満、約５０ｐｐｍ未満、または約１０ｐｐｍ未満のＣＯＤを含み得る。ここで、「約」はプラスまたはマイナス１０ｐｐｍである。

【0060】

いくつかの実施形態では、透過液は、約５ｐｐｍ未満のＢＯＤおよび約１ｐｐｍ未満のＣＯＤを含み得る。ＣＯＤおよびＢＯＤが低下した透過液は、透過液コネクタ１２６を介して透過流タンク１３０に移送することができる。いくつかの実施形態では、ＣＯＤおよびＢＯＤが低下した透過液は、細流フィルタコネクタ２２７を介して光触媒反応器２３５に移送することができる。汚染物質濃縮モジュール（ＣＣＭ）

【0061】

汚染物質濃縮モジュール１１５は、ストレーナ１１０および濾過ユニット１２０から受け取った第１の保持液の脱水を行い、第２の保持液（すなわち、湿ったスラッジ）およびＣＣＭ透過液を形成するように構成されている。汚染物質濃縮モジュール（ＣＣＭ）１１５は、ハウジングタンク、多孔質膜、および透過液収集手段を備える。ハウジングタンクには、多孔質膜および透過液収集手段を含む。ストレーナ１１０および濾過ユニット１２０から受け取った保持液は、ハウジングタンクに入り、多孔質膜に接触する。これにより、第３の保持液が多孔質膜上に収集され、第３の保持液を形成し得る。透過液収集手段は、収集された第３の保持液を多孔質膜から回収して、ハウジングタンクから除去することができる。例えば、第３の保持液が多孔質膜に十分に収集されると、多孔質膜を一時的にハウジングタンクから取り外して、これにより第３の保持液が多孔質膜から外れてコンベヤーベルト上に収集されるか、または第３の保持液コネクタ２１７を通過できるようになる。第３の保持液が多孔質膜から外れると、多孔質膜は、より多くの保持液を収集するためにハウジングタンクに戻されてもよい。多孔質膜は、ハウジングタンク内に垂直または水平に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、多孔質膜は、クロスフロー濾過またはデッドエンド濾過用に構成される。

【0062】

ハウジングは、任意の形状またはサイズであり得、多孔質膜を支持することができる任意の適切な材料（例えば、金属、プラスチック）から構成され得る。多孔質膜は、０．００４μｍ～１０μｍの孔径を有する１または複数のセラミック膜を含み得る。いくつかの実施形態では、セラミック膜は、１または複数の炭化物（例えば、炭化ケイ素）、酸化物（例えば、酸化アルミニウム）、窒化物（例えば、窒化ケイ素）、またはそれらの組み合わせから構成されるセラミックを含み得る。ＣＣＭ多孔質膜の製造中、結合剤を使用して機械的親和性および汚染物質親和性を改善することができる。いくつかの実施形態では、結合剤としては、チロース、ポリプロピレン、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリプロピレンカーボネート、カルボキシメチルセルロース、デンプン、デキストリン、ワックスエマルション、リグニンスルホン酸塩、パラフィン、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、およびベントナイトなどを挙げることができる。いくつかの実施形態によれば、ＣＣＭ多孔質膜は、クロスフローおよびデッドエンド濾過の両方を含み得る。さらに、ＣＣＭ多孔質膜の汚れを防止するために、ＣＣＭ１１５は、膜の汚れを除去するために動的衝撃によりＣＣＭ多孔質膜にパルスを送るように構成された動的衝撃発生器を備えてもよい。

【0063】

いくつかの実施形態では、ＣＣＭ保持液は、ＣＣＭ透過液から分離されてもよく、この保持液は、ＣＣＭ多孔質膜の下に位置付けられた汚染物質トラップに入り、汚染物質トラップスラグを形成してもよい。汚染物質トラップスラグは、廃棄またはさらなる処理（嫌気性消化など）のために、手動でまたは機械的にＣＣＭ１１５から取り外すことができる。さらに、図２に示すように、汚染物質トラップスラグを嫌気性消化装置２５５に移動させて、生分解して肥料にすることができる。いくつかの実施形態では、図２に示すとおり、第３の保持液は嫌気性消化装置２５５に移送されて、肥料に生分解され得る。嫌気性消化装置

【0064】

図２に示すように、第３の保持液は、第３の保持液コネクタ２１７を介してＣＣＭ１１５から嫌気性消化装置２５５に移送されてもよい。嫌気性消化装置２５５は、濾過ユニット１２０から直接第２の保持液を受け取り、ストレーナ１１０から直接第１の保持液を受け取ることができる。嫌気性消化装置２５５は、第１の保持液、第２の保持液、および第３の保持液のうちの少なくとも１つを生分解して、消化液およびガスを生成することができる。嫌気性消化装置２５５内での生分解は、酸素の不在下で汚染物質を生分解する微生物（例えば、細菌）によって行われる。生分解プロセス中に、１または複数のガスが生成され、ガス収集ユニット２６０によって収集されてもよい。１または複数のガスとしては、メタン、二酸化炭素、窒素、水素、硫化水素、酸素、およびそれらの任意の組み合わせを挙げることができる。嫌気性消化装置２５５を利用することにより、他の方法では環境に放出されたであろう１または複数の温室効果ガス（例えば、メタン、二酸化炭素）を収集し、貯蔵することにより、除染システムの全体的なカーボンフットプリントを有利に減少させ得る。さらに、消化液は肥料として使用でき、それによって有益な使用法で固形副産物を生成できる。

【0065】

嫌気性消化装置２５５内で、細菌（例えば、ホモアセトゲン）は、炭水化物およびタンパク質などの有機ポリマーを二酸化炭素、水素、窒素アンモニア、および有機酸に変換することにより、有機材料（例えば、汚染物質）を消化させることができる。存在する他の細菌は、生成されたアンモニアおよび有機酸をさらに分解し得る。例えば、メタン生成菌などの他の細菌（メタン生成細菌など）は、アンモニアおよび有機酸を、ガスタンク内収集できるメタン、窒素、および二酸化炭素に変換することができる。

【0066】

嫌気性消化装置２５５は、ガスを生成することに加えて、ＣＣＭ１１５から受け取った保持液（例えば、第１の保持液、第２の保持液、第３の保持液）を、肥料として使用できる消化液に変換することができる。例えば、酸生成細菌は、ミネラルを含み得るリグニンおよびセルロースなどの繊維状物質などの酸生成消化液を生成し得る。メタノ生成細菌などの細菌は、アンモニウムおよびリン酸塩などの栄養素を含むメタン生成消化液を生成し得る。

【0067】

開示された嫌気性消化装置２５５は、微生物と共に、第１の保持液、第２の保持液、および第３の保持液のうちの１または複数を含むように構成された嫌気性消化タンクを備えてもよい。嫌気性消化タンクは密封された密閉タンクであり、第３の保持液などの嫌気性消化タンクの内容物全体に微生物を均一に分散させるためのミキサーを含んでもよい。ミキサーは、嫌気性消化タンクの任意の表面から延在し、嫌気性消化タンクの内容物中に延在し得るプロペラを備える。

【0068】

嫌気性消化タンクに含まれる微生物により生成された消化液は、嫌気性消化タンクから固体または液体の消化生成物収集タンクに移送することができる。例えば、嫌気性消化タンクによって、または嫌気性消化タンク内で生成された消化液（例えば、家畜用寝具、堆肥、肥料、栄養素）は、消化生成物収集タンクに移送され得る。嫌気性消化タンク内で生成されたガスは、ガスユニットコネクタ２１８を介してガス収集ユニット２６０に移送されてもよい。

【0069】

開示された嫌気性消化装置は、汚染物質の約５０％より多く、または汚染物質の約５５％より多く、または汚染物質の約６０％より多く、または汚染物質の約６５％より多く、または汚染物質の約７０％より多く、または汚染物質の約７５％より多く、または汚染物質の約８０％より多く、または汚染物質の約８５％より多く、または汚染物質の約９０％より多く、または汚染物質の約９５％より多く、または汚染物質の約９９％より多くを生分解し得る。ここで、約は、プラスまたはマイナス約５％を含む。

【0070】

図２に示されるとおり、嫌気性消化装置２５５は、ガスユニットコネクタ２１８を介してガス収集ユニット２６０に接続されてもよい。嫌気性消化装置２５５内の第３の保持液からの汚染物質の分解による副産物は、微生物によって生成される１または複数のガス（例えば、メタン）である。ガスは、嫌気性消化装置２５５からガス収集ユニット２６０内のガス収集タンクに、ガスユニットコネクタ２１８を介して移送することができる。ガス収集ユニットは、ガスタンクおよびコンプレッサを備える。ガスが嫌気性消化装置２５５によって生成されると、ガスはパイプまたは導管などのガスユニットコネクタ２１８を通ってガス収集ユニット２６０に移動し、コンプレッサはガスを加圧してガスタンクに収集させるように構成される。嫌気性消化装置によって生成された１または複数のガスを収集することにより、ガス（例えば、温室効果ガス）の大気への放出が制限され、これにより、除染システムの環境への影響が減少する。貯蔵されたガスは、追加の生成物を作るために使用することができる。光触媒反応器

【0071】

流体浄化システム２００は、図２に示されるとおり、透過液、逆浸透透過液、還元窒素透過液、またはそれらの任意の組み合わせの残留化学成分および／または生物学的成分を分解するように構成された光触媒反応器２３５を備え得る。光触媒反応器２３５は、光触媒反応タンク、ＵＶ光源、二酸化チタン供給流、二酸化チタン、光触媒反応器膜、および二酸化チタン供給タンクを備え得る。いくつかの実施形態では、光触媒反応タンクは、ＵＶ光源、二酸化チタン、および光触媒反応膜を収容するか、支持するか、または包み込むように構成されてもよい。光触媒反応タンクは、二酸化チタンを光触媒反応タンクに供給するように構成された二酸化チタン供給タンクに接続されてもよい。いくつかの実施形態では、二酸化チタン供給タンクは、光触媒反応タンクの外部に収容されてもよい。例えば、二酸化チタン供給タンクは、光触媒反応器タンクの外側に配向されてもよく、二酸化チタン供給タンクは、二酸化チタンを光触媒反応タンクに供給してもよい。光触媒反応タンクの内部または外部に収容され得るＵＶ光源は、一定のまたは様々な波長の電磁放射流を任意の時間提供することができる。例えば、ＵＶ光源は、約１０ｎｍ～約４００ｎｍの波長で電磁放射を提供することができる。二酸化チタンの他に、光触媒反応器には、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、およびＺｒＯ_２などの追加の光触媒を含めることができる。

【0072】

いくつかの実施形態では、光触媒反応器２３５は、固定膜生物学的フィルタ１２５または逆浸透フィルタモジュール２４５または脱窒バイオリアクタ２５０から受け取った透過液の一部分にＵＶ光を適用してもよく、ＵＶ光は化学的または生物学的成分を分解し得る。例えば、生物学的成分は不活性にされ得、化学的成分は分解、酸化、還元、または凝集が行われ得る。

【0073】

図２に示されるように、光触媒反応器２３５は、固定膜生物学的フィルタ１２５、逆浸透フィルタモジュール２４５、脱窒バイオリアクタ２５０、および透過流タンク１３０と流体連通していてもよい。例えば、光触媒反応器の入口では、透過液の少なくとも一部分が受け取られ、透過液をＵＶ光および二酸化チタンに曝露して、光触媒反応透過液および再生利用光触媒を形成することができる。光触媒反応器は、光に曝露された流体の少なくとも一部分を二酸化チタン再生利用流と、光触媒（例えば、二酸化チタン）を実質的に含まない光触媒反応透過液とに分離するように構成されてもよい。例えば、光触媒反応透過液には、約１０％未満の光触媒ＭＢ、または約９％未満の光触媒ＭＢ、または約８％未満の光触媒ＭＢ、または約７％未満の光触媒ＭＢ、または約６％未満の光触媒ＭＢ、または約５％未満の光触媒ＭＢ、または約４％未満の光触媒ＭＢ、または約３％未満の光触媒ＭＢ、または約２％未満の光触媒ＭＢ、または約１％未満の光触媒ＭＢを含み得、ここで、約は、プラスまたはマイナス０．５％を含む。逆浸透フィルタ

【0074】

いくつかの実施形態では、流体浄化システム２００は、図２に示されるように逆浸透フィルタモジュール２４５を備えてもよい。逆浸透フィルタモジュール２４５は、流体から塩、細菌、分子、および粒子を除去することができる。逆浸透フィルタモジュール２４５によって除去できる塩としては、ナトリウム、リチウム、カルシウム、マグネシウム、およびカリウムを含むカチオンを有するもの、ならびに塩化物、硫酸塩、重炭酸塩、炭酸塩、および硝酸塩を含むアニオンを有するものが挙げられる。逆浸透フィルタモジュールは、逆浸透フィルタハウジング、高圧ポンプ、ならびに流体から、イオン、分子、およびより大きい粒子を除去するための半透膜を備えている。逆浸透フィルタモジュール２４５は、逆浸透タンクおよび逆浸透膜を備え、逆浸透タンクは、逆浸透膜を支持するか、含むか、または包む込むように構成されてもよい。半透膜は、０．１～５ｎｍの範囲の孔径を有し得る。

【0075】

逆浸透フィルタモジュール２４５は、光触媒反応器２３５などからの透過液の少なくとも一部分を受け取り、その透過液を逆浸透濃縮物と逆浸透透過液とに分離するように構成されてもよい。例えば、逆浸透フィルタモジュール２４５は、固定膜生物学的フィルタ１２５、光触媒反応器２３５、脱窒バイオリアクタ２５０、および透過流タンク１３０から透過液を受け取り、それらと流体連通するように構成されてもよい。さらに、固定膜生物学的フィルタ１２５は、光触媒反応器２３５、逆浸透フィルタモジュール２４５、脱窒バイオリアクタ２５０、および透過流タンク１３０と流体連通していてもよい。

【0076】

逆浸透フィルタモジュール２４５は、透過液の少なくとも一部分を受け取り、約５０％未満の塩分ＭＢ、または約４５％未満の塩分ＭＢ、または約４０％未満の塩分ＭＢ、または約３５％未満の塩分ＭＢ、または約３０％未満の塩分ＭＢ、または約２５％未満の塩分ＭＢ、または約２０％未満の塩分ＭＢ、または約１５％未満の塩分ＭＢ、または約１０％未満の塩分ＭＢ、または約５％未満の塩分ＭＢ、または約１％未満の塩分ＭＢを含む逆浸透透過液を生成するように構成されてもよい。ここで、約は、プラスまたはマイナス０．５％を含む。

【0077】

開示された逆浸透フィルタモジュール２４５は、透過液を受け取り、少なくとも約５０％の塩、または少なくとも約５５％の塩、または少なくとも約６０％の塩、または少なくとも約６５％の塩、または少なくとも約７０％の塩、または少なくとも約７５％の塩、または少なくとも約８０％の塩、または少なくとも約８５％の塩、または少なくとも約９０％の塩、または少なくとも約９５％の塩、または少なくとも約９９％の塩を透過液から除去することができる。ここで、約は、プラスマイナス５％を含む。脱窒バイオリアクタ

【0078】

いくつかの実施形態では、図２および３に示されるように、流体浄化システム２００は、脱窒バイオリアクタ２５０を備えてもよい。上記のとおり、脱窒には、硝酸塩を無害な分子窒素に還元するために、流体内に含まれる硝酸塩の微生物により促進されプロセスを含む。例えば、脱窒バイオリアクタ２５０では、流体の実質的にすべての硝酸塩が窒素ガスに変換されてもよい。脱窒バイオリアクタ２５０によって生成された窒素ガスは、大気中に放出され得るか、またはガスタンクに収集され得る。これにより、硝酸塩、亜硝酸塩、アンモニア、アンモニウム、一酸化窒素、亜酸化窒素、およびそれらの組み合わせなどを備えるオゾン層破壊の可能性のある物質および温室効果ガスを減少させることによって、システム２００の全体的なカーボンフットプリントが減少する。

【0079】

脱窒ハウジングは、開放容器および閉鎖容器を含むことができる。脱窒ハウジングは、脱窒バイオリアクタ膜および木材チップを部分的または実質的に取り囲むか、支持するか、または含むことができる。開示された脱窒ハウジングは、金属、ポリマーおよび泥から作製され得る。例えば、脱窒ハウジングは、土または泥ベースの溝であってもよい。脱窒ハウジングは、金属製容器であってもよい。脱窒バイオリアクタは、木材チップを支持するかまたは包み込む脱窒バイオリアクタ膜で裏打ちされていてもよい。例えば、脱窒バイオリアクタは、脱窒バイオリアクタ膜を支持する土または泥の溝を備えてもよく、脱窒バイオリアクタ膜は、木材チップを支持しており、木材チップから土または泥への接触を部分的にまたは実質的に防止する。脱窒ハウジングによって受け取られた濾過液は木材チップに導入されるが、濾過液は脱窒バイオリアクタ膜によって脱窒ハウジングを離れて分離される。本開示のいくつかの実施形態では、有機リンの無機リンへの効果的な変換がもたらされ得る。例えば、開示された脱窒バイオリアクタ２５０は、約５０％より多く、または約６０％より多く、または約７０％より多く、または約８０％より多く、または約９０％より多く、または約９５％より多くの有機リンから無機リンへ変換し得る。ここでは、約は、プラスマイナス５％を含む。脱窒バイオリアクタ２５０は、流体の硝酸塩濃度を約５０％質量基準（ＭＢ）未満、または約４０％ＭＢ未満、または約３０％ＭＢ未満、または約２０％ＭＢ未満、または約１０％ＭＢ未満、または約５％ＭＢ未満、または約４％ＭＢ未満、または約３％ＭＢ未満、または約２％ＭＢ未満または約１％ＭＢ未満に低下させることができる。ここで、約は、プラスまたはマイナス０．５％ＭＢを含む。

【0080】

脱窒バイオリアクタ２５０は、流体の有機リン濃度を約５０％質量基準（ＭＢ）未満、または約４０％ＭＢ未満、または約３０％ＭＢ未満、または約２０％ＭＢ未満、または約１０％ＭＢ未満、または約５％ＭＢ未満、または約４％ＭＢ未満、または約３％ＭＢ未満、または約２％ＭＢ未満または約１％ＭＢ未満に低下させることができる。ここで、約は、プラスまたはマイナス０．５％ＭＢを含む。

【0081】

さらに、硝酸塩の研磨を望む場合、基本的な木材チップは硝酸塩を脱窒し得る。脱窒バイオリアクタ２５０は、流体の少なくとも一部分を様々なシステム２００の構成要素から受け取り、実質的にすべての硝酸塩を窒素ガスに変換するように構成されてもよい。例えば、脱窒バイオリアクタ２５０は、コネクタを介して固定膜生物学的フィルタ１２５、光触媒反応器２３５、および逆浸透フィルタモジュール２４５に接続され、これらの構成要素のうちのいずれか１つから流体を受け取り、かつ、硝酸塩濃度を約１％ＭＢ未満まで低下させることにより、実質的にすべての硝酸塩を窒素に変換することができる。方法

【0082】

図３は、汚染物質を有する吸入流体を処理し、本方法の全体的な環境フットプリントを最小限に抑えるための方法３００を示す。開示された方法３００は、上記に記載され、かつ図１および図２で参照されているシステム構成要素を組み込む。いくつかの実施形態では、方法３００は、吸入流体タンク内で吸入流体を受け取り３０５、ストレーナ１１０で吸入流体を濾し、第１の保持液および濾された濾過液を形成させる３１０段階を含み得る。方法３００は、濾された濾過液を濾過ユニット１２０で濾過して、第２の保持液および濾過ユニット濾過液を形成する段階３２０を含み得る。開示された方法は、固定膜生物学的フィルタで濾過ユニット濾過液を濾過して、透過液を形成する段階３２５を含み得、透過液は、生物学的酸素要求量が減少している。方法３００は、光触媒反応器２３５において透過液をＵＶ光で処理する段階３３５を含み得る。透過液は、固定膜生物学的フィルタ１２５、透過液タンク１３０、逆浸透フィルタモジュール２４５、および脱窒バイオリアクタ２５０のうちの１または複数から受け取ることができる。いくつかの実施形態では、方法３００は、逆浸透フィルタモジュール２４５により透過液３４５から塩を除去する段階を含む。いくつかの実施形態では、方法は、固定膜生物学的フィルタ１２５、透過液タンク１３０、光触媒反応器２３５、および脱窒バイオリアクタ２５０のうちの１または複数から受け取った透過液から塩を除去する段階３４５を含み得る。

【0083】

吸入流体を処理するための方法３００は、脱窒バイオリアクタ２５０により透過液を脱窒する段階３５０を含み得る。透過液を脱窒する段階３５０は、固定膜生物学的フィルタ１２５、透過液タンク１３０、光触媒反応器２３５、および逆浸透フィルタモジュール２４５のうちの１または複数から受け取った透過液に対して行うことができる。いくつかの実施形態では、透過液を脱窒する段階３５０によって生成された窒素は、ガスタンク内で窒素を収集する段階３６０を介して収集されてもよい。

【0084】

開示された方法３００には、第１の保持液および第２の保持液のうちの１または複数を第３の保持液とＣＣＭ１１５透過液とに分離し得る汚染物質濃縮モジュールにより分別する段階３１５を含む。方法３００は、保持液（例えば、第１の保持液、第２の保持液、第３の保持液、またはそれらの任意の組み合わせ）を嫌気性消化させて、消化液およびガス（例えば、窒素）を生成する段階３５５を含んでもよい。いくつかの実施形態では、方法３００は、嫌気性消化装置２５５によって形成されたガスをガス収集ユニット２６０に収集する段階３６０を含んでもよい。いくつかの実施形態によれば、方法３００は、汚染物質を実質的に含まない透過液３３０を収集する段階を含み得る。透過液を収集する段階３３０は、透過液タンク１３０に透過液を収集する段階を含み得る。汚染水および脱汚染水

【0085】

本開示は、いくつかの実施形態では、吸入流体（例えば、汚染水）から汚染物質を除去するシステムおよび方法に関する。汚染物質としては、病原体、化学物質、ガス、生物製剤、および固形材料を挙げることができる。例えば、病原体は、ウイルス（例えば、ノロウイルス）、細菌（例えば、バークホルデリア・シュードマレイおよびサルモネラ）、寄生虫（例えば、鉤虫および鞭虫属）、原生動物（例えば、ランブル鞭毛虫）、ならびにそれらの組み合わせを含み得る。化学物質としては、重金属（例えば、クロム、カドミウム、ヒ素、水銀、および鉛）、ハロゲン化溶媒、塩（例えば、硝酸塩）、農薬、除草剤、石油、過塩素酸塩、薬物汚染、洗剤、揮発性有機化合物、およびそれらの組み合わせを挙げることができる。固形材料としては、泥、ポリマー、マクロ固形物（例えば、生理用ナプキンおよびおむつ）、食品、下水、およびそれらの組み合わせを挙げることができる。ガスとしては、硫化水素、二酸化炭素、メタン、酸素、およびそれらの組み合わせを挙げることができる。吸入流体から汚染物質を除去する現在開示されているシステムおよび方法では、汚染流体から透過液を生成し得る。

【0086】

透過液（例えば、飲料であってもよい）。開示された透過液は、半導体産業および製薬産業などの産業用途に使用されてもよい。透過液は、病原体、化学物質、ガス、生物製剤、および固形材料を実質的に含まなくてもよい。例えば、透過液は、約１１μＳ／ｃｍ以下の導電率および約１０ｍｇ／Ｌ未満の総溶解固形物を有し得る。透過液は、約５ｍＳ／ｍ～約５０ｍＳ／ｍの導電率を有してもよい。透過液は、２５℃で約１８Ｍｏｈｍ●ｃｍの抵抗率を有し得る。透過液では、カチオン（例えば、ナトリウム、カルシウム、鉄、銅）およびアニオン（塩化物、硝酸塩、硫酸塩）など、ほとんどすべてのミネラルイオンが除去されている可能性がある。透過液は、約５．０～約７．５、または約４．０～約８．０、または約３．０～約９．０のｐＨを有してもよく、ここで、約は、プラスまたはマイナス１．０を含む。

【0087】

いくつかの実施形態では、透過液は、実質的に硝酸塩を含まなくてもよい。例えば、透過液は、約１００ｐｐｍ未満、または約７５ｐｐｍ未満、または約５０ｐｐｍ未満、または約２５ｐｐｍ未満、または約１０ｐｐｍ未満、または約５ｐｐｍ未満、または約１ｐｐｍ未満の硝酸塩濃度を含み得る。ここで、約は、プラスマイナス０．５ｐｐｍを含む。透過液は、約０ｐｐｍの生化学的酸素要求量（ＢＯＤ）を有してもよい。例えば、透過液は、約１００ｐｐｍ未満、または約７５ｐｐｍ未満、または約５０ｐｐｍ未満、または約４０ｐｐｍ未満、または約３０ｐｐｍ未満、または約２０ｐｐｍ未満、または約１０ｐｐｍ未満、または約５ｐｐｍ未満、または約１ｐｐｍ未満のＢＯＤを有し得る。ここで、約は、プラスマイナス０．５ｐｐｍを含む。いくつかの実施形態では、ＢＯＤを実質的に含まない透過液は、好都合には好気性生物学的有機体を実質的に有さなくてもよい。透過液は、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を実質的に含まなくてもよい。例えば、透過液は、約１０００ｐｐｍ未満、または約７５０ｐｐｍ未満、または約５００ｐｐｍ未満、または約４００ｐｐｍ未満、または約３００ｐｐｍ未満、または約２００ｐｐｍ未満、または約１００ｐｐｍ未満、または約５０ｐｐｍ未満、または約１０ｐｐｍ未満のＣＯＤを含み得る。ここで、約は、プラスマイナス５ｐｐｍを含む。いくつかの実施形態では、透過液は、実質的にアンモニアを含まなくてもよい。例えば、透過液は、約１００ｐｐｍ未満、または約７５ｐｐｍ未満、または約５０ｐｐｍ未満、または約４０ｐｐｍ未満、または約３０ｐｐｍ未満、または約２０ｐｐｍ未満、または約１０ｐｐｍ未満、または約５ｐｐｍ未満、または約１ｐｐｍ未満のアンモニア濃度を含むことができる。ここで、約は、プラスマイナス０．５ｐｐｍを含む。

【0088】

ＣＯＤを実質的に有さないことにより、開示されたシステムによって生成された透過液は、金属、小さい有機化合物、および溶媒などの化学物質を実質的に含まない。例えば、透過液は、約４．０ｐｐｍ未満のクロラミン、約４．０ｐｐｍ未満の塩素、約０．８ｐｐｍ未満の二酸化塩素、約０．００６ｐｐｍ未満のアンチモン、約０．０１ｐｐｍ未満のヒ素、約２ｐｐｍ未満のバリウム、約０．００５ｐｐｍ未満のカドミウム、約０．２ｐｐｍ未満のシアン化物、約４ｐｐｍ未満のフッ化物、約０．０１５ｐｐｍ未満の鉛、約０．００２ｐｐｍ未満の水銀、約１０ｐｐｍ未満の硝酸塩、約１ｐｐｍ未満の亜硝酸塩、約０．０５ｐｐｍ未満のセレン、約０．００２ｐｐｍ未満のタリウム、約６．５～約８．５のｐＨ、約０．００５ｐｐｍ未満のベンゼン、約０．００５ｐｐｍ未満の四塩化炭素、約０．００５ｐｐｍ未満のハロゲン化有機化合物、および約１ｐｐｍ未満のトルエンのうちの少なくとも１つを含み得る。透過液は、約０．２ｐｐｍ未満のアルミニウム、約２５０ｐｐｍ未満の塩化物、約１．０ｐｐｍ未満の銅、約０．５ｐｐｍ未満の発泡剤、約０．３ｐｐｍ未満の鉄、約２５０ｐｐｍ未満の硫酸塩、約５００ｐｐｍ未満の全溶解固形分、約６．５～約８．５のｐＨ、および約５ｐｐｍ未満の亜鉛のうちの少なくとも１つを含み得る。

【0089】

本開示はまた、生化学的酸化およびその後の清澄化、生物固形物の除去、および／またはスラッジの取り扱いを必要とせずに、透過液を提供することができる。例えば、地方自治体での使用に好適である水は、生化学的酸化およびスラッジの取り扱いなく、実現することができる。別の例として、生化学的酸化およびスラッジの取り扱いなく、飲料水を実現することができる。生化学的酸化およびスラッジの取り扱いを必要とすることなく、こうした透過液を生成することは、有利にもカーボンフットプリントを減少させることができ、かつ全体的な環境への影響を低減することができる。さらに、開示されたシステムおよび方法はまた、生化学的酸化のために高い溶存酸素レベルを維持する必要性が低減するか、またはその必要性がなくなり得る。高い溶存酸素レベルを維持するための対応するコストも削減するか、またはこのコストを除去することも可能である。

【0090】

本開示の利益を有する当業者によって理解されるように、吸入流体から汚染物質を除去するための他の同等または代替のデバイス、方法、およびシステムは、本明細書に含まれる説明から逸脱することなく想定され得る。したがって、示され、記載されているように、本開示を実行する方法は、例示のみとして解釈されるべきである。

【0091】

当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、部品の形状、サイズ、数、および／または配置に様々な変更を加えることができる。例えば、入口、開口部、フィルタ、ガスケット、バルブ、ポンプ、センサ、および／または出口の位置および数は、変化し得る。いくつかの実施形態では、フィルタ、シールガスケット、および／または濾過アセンブリは交換可能であり得る。交換可能性により、汚染物質のサイズおよび／または種類をカスタム調整可能であり得る（例えば、使用する孔径および／またはフィルタの種類を変更するかまたは選択することにより）。さらに、デバイスおよび／またはシステムのサイズは、専門家のニーズおよび／または所望に適合するように、拡大するか（例えば、高スループットの商用および自治体の流体濾過用途に使用するために）、または縮小（例えば、低スループットの家庭用途および研究用途で使用するために）してもよい。いくつかの実施形態によれば、各開示された方法および各方法段階は、他の任意の開示された方法または方法段階と関連して、任意の順序で実行されてもよい。動詞「ｍａｙ（してもよい）」で示す場合、それは任意の条件および／または許容条件を伝えることを目的としているが、その使用は、特に指示がない限り、いかなる操作性もないことを示唆することを意図するものではない。当業者は、本開示の組成物、デバイス、および／またはシステムを調製するおよび使用する方法に様々な変更を加えることができる。例えば、組成物、デバイス、および／またはシステムは、動物および／またはヒトに適切であるように（例えば、衛生、感染性、安全性、毒性、生体認証、および他の考慮事項に関して）、調製および／または使用され得る。列挙されていない要素、構成成分、デバイス、システム、方法、および方法段階は、所望のとおり、または必要に応じて、含めたり除外したりすることができる。

【0092】

また、範囲が提供されている場合、開示されたエンドポイントは、特定の実施形態によって望まれるまたは要求される正確であり、かつ／または近似として扱われ得る。エンドポイントが近似値である場合、柔軟性の程度は、範囲の大きさに比例して変化し得る。例えば、一方では、約５～約５０の範囲の文脈における約５０の範囲のエンドポイントは、５０．５を含み得るが、５２．５または５５を含まなくてもよく、他方では、約０．５～約５０の範囲の文脈における約５０の範囲のエンドポイントは、５５を含み得るが、６０または７５を含まなくてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、範囲のエンドポイントを混合して一致させることが望ましい場合がある。また、いくつかの実施形態では、（例えば、１または複数の例、表、および／または図面において）開示された各図は、範囲（例えば、描かれた値＋／－約１０％、描かれた値＋／－約５０％、描かれた値＋／－約１００％）の基礎、ならびに／または範囲のエンドポイントを形成し得る。前者に関して、例、表、および／または図面に描かれている５０の値は、例えば、約４５～約５５、約２５～約１００、および／または約０～約１００の範囲の基礎を形成し得る。開示されているパーセンテージは、特に明記されていない限り、重量パーセントである。

【0093】

吸入流体から汚染物質を除去するためのデバイスおよび／またはシステムの全部または一部は、使い捨て可能、保守可能、交換可能、および／または交換可能であるように構成され、配置され得る。これらの同等物および代替物は、明らかな変更および修正とともに、本開示の範囲内に含まれることが意図されている。したがって、前述の開示は、添付の特許請求の範囲によって示されるような開示の範囲を例示することを意図しており、限定することを意図するものではない。

【0094】

名称、要約、背景、および見出しは、規制に準拠して、かつ／または読者の便宜のために提供される。それらは、先行技術の範囲および内容に関する承認を含まず、またすべての開示された実施形態に適用可能な制限を含まない。実施例

【0095】

本開示のいくつかの特定の例示的な実施形態は、本明細書で提供される１または複数の例によって示され得る。実施例１：下水処理に関するベンチテストデータ

【0096】

汚水処理プラント（Ｌｏｎｄｏｎ，Ｏｎｔａｒｉｏ）から５ガロンの生下水サンプルを回収し、同日に処理し、テストを行った。処理前に、アリコートを採取して分析し、流入物として表１および２で参照されている未処理の対照データを提供した。次に、２つの異なる方法を使用して生下水のアリコートを処理した。第１の方法には、第１のアリコートを、反応タンク、セラミック膜、および動的衝撃発生器を有する濾過ユニットで処理する段階を含んだ。第２の方法は、ＦｅＣｌ_３を反応タンクに添加し、３分間反応させることで、第１の方法からの濾過ユニットで第２のアリコートを処理することを含んだ。次に、処理されたアリコートをＴＳＳ、ＢＯＤ、リン、リン酸塩、アンモニア、およびＵＶ透過率（ＵＶＴ）について分析した。結果の例を以下の表１および２に示す。
表１：ベンチテストA

【表1】

表２：ベンチテストB

【表2】

【図1】

【図2】

【図3】