特表 2022-527826 低化学酸素要求量の処理流の生成における総炭素消費量を減少させるための方法およびシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-06-06

(54)【発明の名称】低化学酸素要求量の処理流の生成における総炭素消費量を減少させるための方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/28 20060101AFI20220530BHJP

   C02F 1/32 20060101ALI20220530BHJP

   C02F 1/72 20060101ALI20220530BHJP

   C02F 1/78 20060101ALI20220530BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20220530BHJP

   C02F 3/06 20060101ALI20220530BHJP

   B01J 20/20 20060101ALI20220530BHJP

   B01J 20/34 20060101ALI20220530BHJP

【ＦＩ】

C02F1/28 D

C02F1/32

C02F1/72 101

C02F1/72 Z

C02F1/78

C02F1/44 F

C02F3/06

B01J20/20 B

B01J20/34 B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021559235

(86)(22)【出願日】2020-03-26

(85)【翻訳文提出日】2021-10-27

(86)【国際出願番号】 US2020025006

(87)【国際公開番号】W WO2020205438

(87)【国際公開日】2020-10-08

(31)【優先権主張番号】62/829,948

(32)【優先日】2019-04-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】599078705

【氏名又は名称】シーメンス エナジー インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110003317

【氏名又は名称】特許業務法人山口・竹本知的財産事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075166

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 巖

(74)【代理人】

【識別番号】100133167

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100169627

【弁理士】

【氏名又は名称】竹本 美奈

(72)【発明者】

【氏名】ラーソン，サイモン

【テーマコード（参考）】

4D003

4D006

4D037

4D050

4D624

4G066

【Ｆターム（参考）】

4D003AA01

4D003BA02

4D003BA03

4D003EA01

4D003EA25

4D003FA02

4D006GA06

4D006GA07

4D006HA01

4D006HA41

4D006KA01

4D006KA31

4D006KA72

4D006KB04

4D006KB12

4D006KB25

4D006KB30

4D006KD21

4D006KD22

4D006MA01

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4D006PA01

4D006PB08

4D006PC67

4D037AA11

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4D037CA01

4D037CA03

4D037CA11

4D037CA12

4D050AA12

4D050AB07

4D050BB02

4D050BB09

4D050CA06

4D050CA07

4D624AA04

4D624AB02

4D624BA02

4D624BB01

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4D624CA01

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4D624DB04

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4D624DB23

4D624DB24

4G066AA05B

4G066BA09

4G066CA14

4G066DA08

4G066GA01

4G066GA06

(57)【要約】

本発明者らは、低ＣＯＤ処理水の生成に必要な全体的な炭素消費量を減少するためのシステムおよびプロセスを開発した。特定の局面において、本明細書に記載されるシステムおよびプロセスは、関連するシステムまたはプロセス内の総炭素消費量を減少するために、第１の活性炭段と第２の活性炭段との間に酸化段（例えば、酸化のためにオゾン、過酸化水素、紫外線、またはそれらの組合せを利用するもの）を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

廃水流からの第１の量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を減少させるとともに、第１の減少された量のＣＯＤを有する第１の処理流を生成するのに有効な少なくとも第１の量の活性炭を含有する第１の容器を含む、第１の炭素段と、
前記第１の炭素段の下流に配置された酸化ユニットであって、前記第１の処理流からの第２の量のＣＯＤを酸化させるとともに、第２の減少された量のＣＯＤを有する第２の処理流を生成するように構成された酸化ユニットと、
前記第２の処理流からの第３の量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を減少させるとともに、所定の濃度限界またはそれ未満の第３の減少された量のＣＯＤを有する第３の処理流を生成するのに有効な少なくとも第２の量の活性炭を含有する第２の容器を含む、前記酸化ユニットの下流の第２の炭素段と、
からなる水処理システム。

【請求項2】

前記第１の炭素段、前記第２の炭素段、または両方の段が、前記第１の量のＣＯＤおよび／または前記第３の量のＣＯＤを減少させるための量の生物学的材料をその中にさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記酸化ユニットが、前記第１の処理流からのＣＯＤの前記第２の量を減少させるのに有効な量のオゾン、過酸化水素、および紫外線のうちの少なくとも１つに前記第１の処理流を供するように構成された、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記第１の容器が、前記廃水流から前記第１の量のＣＯＤを除去するとともに、前記第１の処理流を含む第１の材料と前記第１の量の活性炭を含む第１の固体部分とを生成するように構成され、
前記第１の容器と流体連通する第１のセパレータであって、前記第１の処理流を前記第１の固体部分から分離するように構成された第１のセパレータを有する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記第２の容器が、前記廃水流から前記第２の量のＣＯＤを除去するとともに、前記第３の処理流と前記第２の量の活性炭を含む第２の固体部分とを含む第２の材料を生成するように構成され、
前記第２の容器と流体連通する第２のセパレータであって、前記第２の処理流を前記第２の固体部分から分離するように構成された第２のセパレータを含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記第１の容器が、第１のバイオリアクタを含み、前記第１のバイオリアクタが、前記第１の量の活性炭およびその中の第１の量のバイオマスを含み、前記第１のバイオリアクタが、前記廃水流から前記第１の量のＣＯＤを除去するとともに、前記第１の処理流を含む第１の材料と前記第１の量の活性炭およびバイオマスを含む第１の固体部分とを生成するように構成され、
前記第１のバイオリアクタと流体連通する第１のセパレータを備え、前記第１のセパレータが、前記第１の処理流を前記固体部分から分離するように構成されている、
請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記第１の量の活性炭、第１の量のバイオマス、および複数の膜を含む第１の膜バイオリアクタと、を内部に含む前記第１の容器であって、前記第１の膜バイオリアクタが、前記廃水流から前記第１の量のＣＯＤを除去し、前記第１の処理流を含む第１の材料と、前記第１の量の活性炭およびバイオマスを含む第１の固体部分と、を生成するとともに、前記第１の処理流を前記第１の固体部分から分離する、第１の容器を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記第２の容器が、第２のバイオリアクタを含み、前記第２のバイオリアクタが、前記第２の量の活性炭およびその中の第２の量のバイオマスを含み、前記第２のバイオリアクタが、前記廃水流から前記第３の量のＣＯＤを除去するとともに、前記第３の処理流を含む第２の材料と前記第２の量の活性炭およびバイオマスを含む第２の固体部分とを生成するように構成され、
前記第２のバイオリアクタと流体連通する第２のセパレータを備え、前記第２のセパレータが、前記第３の処理流および前記第２の固体部分を分離するように構成された、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記第２の容器が、第２の量の活性炭、第２の量のバイオマス、および、複数の膜を含む第２の膜バイオリアクタを内部に含み、前記第２の膜バイオリアクタが、前記第２の処理流から前記第３の量のＣＯＤを除去し、前記第２の処理流と前記第２の量の活性炭およびバイオマスを含む第２の材料とを生成するとともに、前記第３の処理流を第２の材料から分離する、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記第１の炭素段および／または前記第２の炭素段から投入された所定量の使用済み炭素を再生するように構成された湿式空気酸化ユニットと、
前記湿式空気酸化ユニットから前記第１の炭素段および／または前記第２の炭素段に再生された炭素をリサイクルするための再循環ラインと、
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記第２の処理流の前記第２の減少された量のＣＯＤが、前記酸化ユニットにおける前記第１の処理流の酸化の際に、増加した分率の生分解性ＣＯＤおよび前記第１の処理流に対する全体的なＣＯＤの減少のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項12】

廃水流を第１の量の活性炭と接触させることによって、第１の減少された量のＣＯＤを有する第１の処理流を生成する工程と、
前記第１の処理流を酸化プロセスに供することによって、第２の減少された量のＣＯＤを有する第２の処理流を生成する工程と、
前記第２の処理流を少なくとも第２の量の活性炭と接触させることによって、所定の濃度限界以下の第３の減少された量のＣＯＤを有する第３の処理流を生成する工程と、
を含み、
ここで、前記酸化ステップを有しないプロセスと比較して、前記酸化プロセスが、前記ＣＯＤを所定の濃度限界以下にするのに必要な総炭素消費量を減少させる、
水処理プロセス。

【請求項13】

前記酸化プロセスが、前記第１の処理流を、前記第２の処理流を生成するのに有効な量のオゾン、過酸化水素、および紫外線のうちの少なくとも１つと接触させることを含む、請求項１２に記載のプロセス。

【請求項14】

前記第１の処理流を生成する前記工程が、
前記第１の処理流を含む第１の材料を生成するのに有効な第１の量の活性炭と前記第１の量の活性炭を含む第１の固体部分とを含む第１の容器中での廃水流を処理する工程と、
前記第１の材料を前記第１の処理流および前記第１の固体部分に分離する工程と、
を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記第１の処理流を生成する前記工程が、
前記第１の処理流を生成するように、前記廃水流を第１の量のバイオマスと接触させる工程であって、前記第１の固体部分が前記第１の量のバイオマスを含む、工程をさらに含む、
請求項１３に記載のプロセス。

【請求項16】

前記第１の固体部分が、第１の量の使用済み炭素を含み、前記第１の固体部分を湿式空気酸化プロセスに供する工程であって、前記第１の量の使用済み炭素を再生するとともに、第１の量の再生された炭素を提供する、工程をさらに含む、請求項１２に記載のプロセス。

【請求項17】

前記第２の処理流を生成する前記工程は、
前記第３の処理流を含む第２の材料を生成するのに有効な第２の量の活性炭と前記第２の量の活性炭を含む第２の固体部分とを含む第２の容器中の前記廃水流の処理する工程と、
前記第２の材料を前記第３の処理流および前記第２の固体部分に分離する工程と、
を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項18】

前記第２の処理流を生成する前記工程が、
前記第２の処理流を生成するように、前記廃水流を第２の量のバイオマスと接触させる工程であって、前記第２の固体部分が、第２の量のバイオマスをさらに含む、
請求項１７に記載のプロセス。

【請求項19】

前記第２の固体部分が、一定量の使用済み炭素を含み、
前記第２の量の再生された炭素材料を提供するように、前記第２の固体部分を湿式空気酸化プロセスに供する工程と、
前記第１の処理流または前記第３の処理流を生成するように、前記第２の量の再生された炭素を利用する工程と、
をさらに含む、請求項１７に記載のプロセス。

【請求項20】

前記所定の濃度が５０ｍｇ／Ｌ以下である、請求項１２に記載の方法。

【請求項21】

前記第２の処理流のＣＯＤの前記第２の減少された量が、前記第１の処理流を酸化プロセスに供する際に、生分解性ＣＯＤの増加された比率および前記第１の処理流に対するＣＯＤの全体的な減少のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項22】

第１の量の活性炭および第１の量のバイオマスを含む第１のバイオリアクタであって、それに導入された廃水流から第１の量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を除去するとともに、第１の量の活性炭およびバイオマスを含む第１の固体部分とともに第１の減少された量のＣＯＤを含む第１の処理流を生成するように構成された、第１のバイオリアクタと、
前記第１のバイオリアクタと流体連通する第１のセパレータであって、前記第１の処理流を前記第１の固体部分から分離するように構成された第１のセパレータと、
前記第１のセパレータと流体連通する酸化ユニットであって、前記第１の処理流中のＣＯＤを酸化させるとともに、第２の減少された量のＣＯＤを含む第２の処理流を生成するように構成された酸化ユニットと、
第２の量の活性炭と、前記酸化ユニットと流体連通する第２の量のバイオマスとを含む第２のバイオリアクタであって、前記第２の処理流から第３の量のＣＯＤを除去して、前記第２の量の活性炭およびバイオマスを含む第２の固体部分とともに減少された量のＣＯＤを含む第３の処理流を生成するように構成された第２のバイオリアクタと、
前記第２のバイオリアクタと流体連通する第２のセパレータであって、前記第３の処理流を前記第２の固体部分から分離するように構成された第２のセパレータと、
を備えた水処理システム。

【請求項23】

前記第２のセパレータと前記第１のバイオリアクタとの間に、前記第２の量の活性炭およびバイオマスの一部を前記第２のセパレータから前記第１のバイオリアクタに移動させる、導管をさらに備え、それによって前記第１のバイオリアクタにおける活性炭消費量を増加させるとともに、前記システムにおける活性炭の総量を減少させる、請求項２２に記載のシステム。

【請求項24】

前記第１および／または第２のセパレータから前記第１の固体部分および前記第２の固体部分の一部を除去および／または貯蔵するように構成された、活性炭およびバイオマス固体の浄化および貯蔵システムと、
一定量の使用済み活性炭を再生するとともに、前記第１および／または第２の固体部分からバイオマスを破壊するように構成され、前記活性炭およびバイオマスの浄化および貯蔵システムと流体連通する湿式空気再生ユニットと、
をさらに含む、請求項２２に記載のシステムと、

【請求項25】

前記湿式空気再生ユニットが、前記第１の固体の比率中の一定量の使用済み炭素を再生するために前記第１のセパレータと流体連通しており、
前記湿式空気再生ユニットから前記第２のバイオリアクタへの再生された活性炭の移送のために、前記湿式空気再生ユニットから前記第２のバイオリアクタへの第１の再循環ラインをさらに含む、請求項２２に記載のシステム。

【請求項26】

前記第２のセパレータから前記第１のバイオリアクタに前記第２の固体の比率の少なくとも一部を移送するために、前記第２のセパレータと前記第１のバイオリアクタとの間の第２の再循環ラインをさらに含む、請求項２２に記載のシステム。

【請求項27】

前記酸化ユニットが、オゾン、過酸化水素、および紫外線のうちの少なくとも１つを使用して、前記第１の処理流中の一定量の前記ＣＯＤを酸化させるとともに、第２の減少された量のＣＯＤおよび生分解性ＣＯＤの増加のうちの少なくとも１つを含む第２の処理流を生成するように構成された酸化ユニットを含む、請求項２２に記載のシステム。

【請求項28】

前記第２の処理流の前記第２の減少された量のＣＯＤが、前記第１の処理流を酸化プロセスに供する際に、前記第１の処理流に対して増加された比率の生分解性ＣＯＤを含む、請求項２２に記載のシステム。

【請求項29】

第１の量の活性炭およびその中の第１の量のバイオマスを含む第１のバイオリアクタの中に一定量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を含む廃水流を処理する工程と、
前記第１のバイオリアクタからの第１の減少されたＣＯＤ濃度を有する第１の処理流を生成する工程と、
第２の減少されたＣＯＤ濃度を有する第２の処理流を生成するために、前記第１の処理流を酸化する工程と、
第２の量の活性炭およびその中の第２の量のバイオマスを含む第２のバイオリアクタ内で第２の処理流を処理させる工程と、
前記第２のバイオリアクタから第３の減少されたＣＯＤ濃度を含む第３の処理流を生成する工程と、
を含むことを特徴とする水処理プロセス。

【請求項30】

前記廃水流および前記第２の処理流を処理する工程が、一定量の使用済み炭素を生成し、
一定量の再生された炭素を生成するための湿式空気再生プロセスによって前記使用済み炭素を再生する工程と、
そして前記再生された活性炭を前記第１または第２のバイオリアクタの少なくとも１つに再循環する工程と、
をさらに含み、
そしてここで、酸化を含まないプロセスに対して、前記第１の処理流を酸化する工程が、第３の減少されたＣＯＤ濃度を所定の濃度限界未満に減少させるのに必要な総炭素消費量を減少させる、
請求項２９に記載のプロセス。

【請求項31】

前記湿式空気再生プロセスが、バイオマスを二酸化炭素、灰、および低分子の有機酸に変換し、
前記湿式空気再生プロセスが、前記使用済み炭素に吸着された非生分解性ＣＯＤを二酸化炭素および容易に生分解性ＣＯＤに変換する、請求項３０に記載のプロセス。

【請求項32】

前記酸化する工程が、前記第１の処理流を、前記第２の処理流を生成するのに有効なオゾン過酸化水素および紫外線のうちの少なくとも１方の一定量に供することによって行われる、請求項２９に記載のプロセス。

【請求項33】

前記第１の処理流を生成する工程が、前記第１の処理流を含む第１の材料を、前記第１の量の活性炭およびバイオマスを含む第１の固体部分から分離する工程を含む、請求項２９に記載のプロセス。

【請求項34】

前記第１の材料を分離する工程が、清澄器、膜ユニット、または溶解ガスユニットのうちの少なくとも１つを含むセパレータを介して行われる、請求項３３に記載のプロセス。

【請求項35】

前記第３の処理流を生成する工程が、第２の量の活性炭およびバイオマスを含む第２の固体部分から、前記第３の処理流を含む第２の材料を分離する工程を含む、請求項２９に記載のプロセス。

【請求項36】

前記第２の材料を分離する工程が、清澄器、膜ユニット、または溶解ガスユニットのうちの少なくとも１つを含むセパレータを介して行われる、請求項３５に記載のプロセス。

【請求項37】

前記第３の減少されたＣＯＤ濃度が５０ｍｇ／Ｌ以下である、請求項２９に記載のプロセス。

【請求項38】

前記第２の処理流の前記第２の減少された量のＣＯＤが、前記第１の処理流の前記酸化の際に、増加した比率の生分解性ＣＯＤおよび前記第１の処理流に対する全体的なＣＯＤの減少のうちの少なくとも１つを含む、請求項２９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、処理プロセスおよびシステムに関し、特に、低化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の処理流を生成するために利用される総活性炭消費量を減少させるプロセスおよびシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

廃水流は、一般に、有機物、固体、および任意の他の望ましくない汚染物質をそこから除去するために、多種多様なプロセスによって処理される。例えば、一定量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）をそこから除去するのに有効な時間、廃水流を活性炭と接触させることができる。場合によっては、活性炭はさらに生物学的物質と組み合わされ、後者は廃水流から容易に生分解性有機物を除去するのに適している。世界的に、廃水流は、ＣＯＤなどの汚染物質のより低い最大許容レベルを必要とする。これらのより低いレベル（例えば、＜５０ｍｇ／Ｌ ＣＯＤ）に到達するために、多くの例において、所望のより低いＣＯＤ濃度を達成するために、２つの活性炭段（２つ以上の別々の容器中の活性炭）が連続して提供され得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、２つの活性炭段を有することは、関連するシステムおよびプロセスにおいてかなりの全体的または全体的なかなりの炭素消費を必要とし、これは、材料のかなりのコスト、貯蔵、および移送を必要とする。全炭素消費量を減少させるために、段からの使用済み活性炭を、高温、高圧、および酸素含有ガスの存在下での湿式空気酸化（ＷＡＯ）によって再生することができる。この炭素のリサイクルは、必要とされる新たな炭素の量を低下させる。しかしながら、ＣＯＤレベルを大部分の商業用途の最大許容限界以下に減少させるための２段システムで必要とされる総炭素消費量は、通常、単一のＷＡＯユニットにとってはあまりにも大きい。大規模な工業団地廃水コンビナートまたは総合製油所施設の普及と廃水限界の減少により、ＷＡＯユニットは過剰に大きくなったか、または２ユニットを必要とした。有意な新たな活性炭の繰り返しの追加および／または第２のＷＡＯユニットの追加は、関連するシステムまたはプロセスの費用を大幅に増加させる可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明者らは、低ＣＯＤ処理水の生成に必要な総炭素消費量を減少させるためのシステムおよびプロセスを開発した。特定の局面において、本明細書に記載されるシステムおよびプロセスは、関連するシステムまたはプロセス内の総炭素消費量を減少させるために、第１の活性炭段と第２の活性炭段との間の酸化段（例えば、オゾン、過酸化水素、紫外線、または任意の他の適切な酸化剤／酸化剤またはそれらの組合せを酸化のために利用するもの）を含む。理論に束縛されることを望まないが、２つの活性炭段の間の酸化は、低ＣＯＤ（＜５０ｍｇ／Ｌ）処理廃水を達成するのに必要な全活性炭を有意に減少させ得ると考えられる。特定の実施形態では、酸化段の存在は、総炭素消費量を２５質量％以上減少させる。

【0005】

別の態様に従って、本明細書に記載されるシステムおよびプロセスは、２つ以上の炭素段を利用し、各々は、廃水流中の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を減少させるために、活性炭およびバイオマスの組合せを含む。第１の炭素段からの処理流を酸化させる（付加的にバイオマスを含む）酸化段の存在の結果は、第１の処理流と比較して、生分解性ＣＯＤの増加した比率および／またはＣＯＤの全体的な減少である。これにより、ＣＯＤ濃度を、その中のバイオマスによって第２の炭素段においてより容易に減少させることができ、それによって、第２の段で必要とされる炭素およびシステムの全炭素消費を減少させることができる。

【0006】

本発明の態様によれば、
（ｉ）廃水流からの第１の量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を減少させるとともに、第１の減少された量のＣＯＤを有する第１の処理流を生成するのに有効な少なくとも第１の量の活性炭を含有する第１の容器を含む、第１の炭素段と、
（ｉｉ）第１の炭素段の下流に配置された酸化ユニットであって、第１の処理流から第２の量のＣＯＤを酸化させるとともに、第２の減少された量のＣＯＤを有する第２の処理流を生成するように構成された酸化ユニットと、
（ｉｉｉ）第２の処理流からの第３の量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を減少させるとともに、所定の濃度限界またはそれ未満の第３の減少された量のＣＯＤを有する第３の処理流を生成するのに有効な少なくとも第２の量の活性炭を含有する第２の容器を含む、酸化ユニットの下流の第２の炭素段と、
を含む、水処理システムが提供される。

【0007】

別の態様によれば、
（ｉ）廃水流を第１の量の活性炭と接触させることによって、第１の減少された量のＣＯＤを有する第１の処理流を生成する工程と、
（ｉｉ）第１の処理流を酸化プロセスに供することによって、第２の減少された量のＣＯＤを有する第２の処理流を生成する工程と、
（ｉｉｉ）第２の処理流を少なくとも第２の量の活性炭と接触させることによって、所定の濃度限界以下の第３の減少された量のＣＯＤを有する第３の処理流を生成する工程と、
を含み、
ここで、酸化ステップを有しないプロセスと比較して、酸化プロセスが、ＣＯＤを所定の濃度限界以下にするのに必要な総炭素消費量を減少させる、
水処理システムが提供される。

【0008】

別の態様によれば、
（ｉ）第１の量の活性炭および第１の量のバイオマスを含む第１のバイオリアクタであって、それに導入された廃水流から第１の量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を除去し、第１の量の活性炭およびバイオマスを含む第１の固体部分と共に第１の減少された量のＣＯＤを含む第１の処理流を生成するように構成された、第１のバイオリアクタと、
（ｉｉ）第１のバイオリアクタと流体連通する第１のセパレータであって、第１の処理流を第１の固体部分から分離するように構成された第１のセパレータと、
（ｉｉｉ）第１のセパレータと流体連通する酸化ユニットであって、第１の処理流中のＣＯＤを酸化させるとともに、第２の減少された量のＣＯＤを含む第２の処理流を生成するように構成された酸化ユニットと、
（ｉｖ）第２の量の活性炭と、酸化ユニットと流体連通する第２の量のバイオマスとを含む第２のバイオリアクタであって、第２の処理流から第３の量のＣＯＤを除去するとともに、第２の量の活性炭およびバイオマスを含む第２の固体部分と共に減少された量のＣＯＤを含む第３の処理流を生成するように構成された第２のバイオリアクタと、
（ｖ）第２のバイオリアクタと流体連通する第２のセパレータであって、第３の処理流を第２の固体部分から分離するように構成された第２のセパレータと、
を含む、水処理システムが提供される。

【0009】

別の態様によれば、
（ｉ）第１の量の活性炭およびその中の第１の量のバイオマスを含む第１のバイオリアクタの中に一定量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を含む廃水流を処理する工程と、
（ｉｉ）第１のバイオリアクタからの第１の減少されたＣＯＤ濃度を有する第１の処理流を生成する工程と、
（ｉｉｉ）第２の減少されたＣＯＤ濃度を有する第２の処理流を生成するために、第１の処理流を酸化する工程と、
（ｉｖ）第２の量の活性炭およびその中の第２の量のバイオマスを含む第２のバイオリアクタ内で第２の処理流を処理させる工程と、
（ｖ）第２のバイオリアクタから第３の減少されたＣＯＤ濃度を含む第３の処理流を生成する工程と、
を含む、水処理プロセスが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の態様による、廃水の処理における総炭素消費量を低化学的酸素要求量（ＣＯＤ）濃度に減少させるための廃水処理システムを示す。

【図2】図２は、本発明の態様によるシステムにおける第１の炭素段の実施形態を示す。

【図3】図３は、本発明の態様によるシステムにおける膜バイオリアクタの第１の炭素段の実施形態を示す。

【図4】図４は、本発明の態様によるシステムにおけるシステム炭素段の実施形態を示す。

【図5】図５は、本発明の別の態様による、廃水処理における全炭素消費量を低化学的酸素要求量（ＣＯＤ）濃度に減少させるための廃水処理システムを示す。

【図6】図６は、本発明の態様による廃水処理システムを通過する材料の移動を示す。

【図7】図７は、本発明の態様による湿式空気酸化ユニットをさらに含む廃水処理システムを示す図である。

【図8】図８は、本発明の別の態様による湿式空気酸化ユニットをさらに含む廃水処理システムを示す図である。

【図9】図９は、本発明の別の態様による浄化および貯蔵システムをさらに含む廃水処理システムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、図を参照すると、図１は、その中に一定量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を含む廃水流１２を処理するための、本発明の態様による水処理システム１０の実施形態を示し、これはまた、システムのための全体的な炭素要求量を減少させる。示されるように、廃水流１２は、最大許容限界（例えば、＜５０ｍｇ／Ｌ、および特定の実施形態では＜３０ｍｇ／Ｌ）未満のＣＯＤ量を有する処理流２０を提供するために、第１の炭素段１４、酸化ユニット１６、および第２の炭素段１８を通って（直列流で）流れる。廃水流１２は、その中の一定量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を含む付加的な流体を指すことができる。特定の実施形態では、廃水流１２は、工業的、農業的、または自治体の供給源からのものを含むことができる。特定の実施形態では、ＣＯＤは、一定量の有機および無機汚染物質を含む。さらに、特定の実施形態では、廃水流１２は、生分解性汚染物質、例えば、生分解性有機物、ならびに難分解性有機物を含むものであり、これらは、生分解することが困難であり、活性炭によって流れ１２から最もよく除去され、および／または酸化によって補助される。特定の実施形態では、廃水流１２は、石油化学製品生産または石油精製処理などの精製処理からの廃棄物流を含むことができる。

【0012】

第１の炭素段１４は、廃水流１２からの第１の量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を減少し、ＣＯＤの第１の減少された量を有する第１の処理流２２を生成するのに有効な量の活性炭を少なくとも利用する構成の付加的に適切な構成要素を含むことができる。一実施形態では、図２に示されるように、第１の処理流２２に到達するために、第１の炭素段１４は、第１のセパレータ２８と流体連通する第１の量の活性炭２６を内部に含む第１の容器２４を含む。本明細書中で使用される場合、容器（例えば、２４）は、開放上部を有することなどによって、閉鎖または開放されてもよい。第１の量の活性炭２６は、粉末活性炭（ＰＡＣ）、粒状活性炭（ＧＡＣ）、またはそれらの組み合わせを含むことができる。さらに、第１の量の活性炭２６は、廃水流１２から第１の量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を除去し、第１の材料３０を生成するのに有効である。第１の材料３０は、第１の処理流２２と、少なくとも第１の量の活性炭２６を含む第１の固体部分３２との混合物を含む。

【0013】

特定の実施形態では、および図２に示すように、第１の量のバイオマス３４もまた、任意に、第１の容器２４内の活性炭２６と組み合わされるか、または一体化されて、廃水流１２内の一定量の生分解性ＣＯＤを減少させる。第１の容器２４がその中に第１の量のバイオマス３４を含む場合、第１の容器２４は、当技術分野で公知のバイオリアクタと呼ぶことができ、固体部分３２は、したがって、（使用されたまたは使用済みの）活性炭およびバイオマスを含む。このような場合、第１の量のバイオマス３４は、容易に生分解性ＣＯＤを分解し、一方、第１の量の活性炭２６は、第１の炭素段１４に移送される廃水流１２中の一定量の難分解性有機物を除去するのに有効である。本明細書中で使用される場合、難分解性有機物は、例えば、ＢＯＤ_５などを決定するための標準方法またはＥＰＡ方法によって定義されるように、廃水流１２中の有機物のバルクと比較して、生分解することが遅いかまたは困難であり得る有機物のクラスを定義する。

【0014】

第１の量のバイオマス３４は、生分解性材料を消化するのに有効な任意の細菌微生物の適切な集団を含むことができ、これには、固体生成物量を減少させるものが含まれる。固体生成物量を減少させた例示的な廃水処理は、米国特許第６，６６０,１６３号明細書、同第６，６６０,１６３号明細書、同第５，８２４，２２２号明細書、同第５，６５８，４５８号明細書および同第５，６３６，７５５号明細書に記載されている。（これらの各々は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる）。細菌は、無酸素および／または好気的条件下で増殖するのに適した任意の細菌または細菌の組合せを含み得る。代表的な好気性属には、細菌Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｚｏｏｇｌｏｅａ、Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｎｏｒｃａｒｄｉａ、Ｂｄｅｌｌｏｖｉｂｒｉｏ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｓｈｐａｅｒｏｔｉｌｕｓ、Ｂａｇｇｉａｔｏａ、Ｔｈｉｏｔｈｒｉｘ、Ｌｅｃｉｃｏｔｈｒｉｘ、Ｇｅｏｔｒｉｃｈｕｍ、硝化細菌Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、およびＮｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、ならびに原生動物Ｃｉｌｉａｔａ、Ｖｏｒｔｉｃｅｌｌａ、Ｏｐｅｒｃｕｌａｒｉａ、およびＥｐｉｓ代表的な無酸素属には、脱窒菌であるＡｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ、Ａｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｐｒｏｔｅｕｓ、Ｐｓｅｒｕｄｏｍｏｎａｓ、およびＳｐｉｒｉｌｌｕｍが含まれる。

【0015】

再び図２を参照すると、第１のセパレータ２８は、第１の容器２４と流体連通しており、その中の１つ以上の入口に第１の材料３０を受け入れ、次いで、少なくとも第１の量の活性炭２６を含む第１の固体部分３２から第１の処理流２２（廃水流１２からの第１の減少された量のＣＯＤを含む）を分離するように構成されている。第１のセパレータ２８は、第１の処理流２２を固体部分３２から分離するのに有効なプロセスを使用する任意の適切な構造を含むことができる。一実施形態では、第１のセパレータ２８は、１つまたは複数の清澄器、膜ユニット、それらの組み合わせなどを含む。第１のセパレータ２８は、さらに、分離された第１の処理流２２をそこから出て、酸化段１６に移送するための少なくとも出口を含む。

【0016】

特定の実施形態では、第１のセパレータ２８は、当技術分野で周知の清澄器を含む。他の実施形態では、第１のセパレータ２８は、溶解ガスユニット、ハイドロサイクロン、または、例えば、１つ以上の多孔質または半透膜を含むことができる膜ユニットを含む。一実施形態では、膜ユニットは、当技術分野で公知の精密濾過膜または限外濾過膜を含む。さらに、膜ユニットの膜は、シートまたは中空繊維またはモノリシックなど、その意図される用途に適した付加的な構成を有してもよい。

【0017】

さらに、膜は、それらの意図された用途のために、付加的に適切な多孔性および／または透過性を有し得る。さらに、膜は、例えば、正方形、長方形、または円筒形などの付加的に適切な形状および断面積を有してもよい。

【0018】

一実施形態では、膜は長方形の形状を有する。さらに、１つ以上の膜は、廃水流１２によって完全に沈められるような方法で、例えば、膜ユニットの処理ゾーン内に垂直に配置されてもよい。特定の実施形態では、第１の容器２４および第１のセパレータ２８は、別個の個々の構成要素を含む。しかしながら、本発明は、そのように限定されないことが理解される。

【0019】

他の実施形態において、および図３に示されるように、（活性炭２６および付加液にバイオマス３４を含む）第１の容器２４は、第１のセパレータ２８と一体化させることができ、当技術分野で公知のように、単一成分、例えば、膜バイオリアクタ３６を含み得る。この場合、第１の炭素段１４の膜バイオリアクタ３６は、廃水流１２を受け入れ、第１の量の活性炭２６およびバイオマス３４（存在する場合）との接触を介して廃水流１２中のＣＯＤの量を減少させ、得られた第１の処理流２２を、膜バイオリアクタ３６内に収容された本明細書に記載されるような１つ以上の膜を介して、活性炭（および付加的にバイオマス）を含む第１の材料３２から分離するように構成される。第１の処理流２２は、同様に、膜バイオリアクタ３６の出口から出て、酸化段１６に向けられ得る（図１）。

【0020】

再び図１を参照すると、酸化段１６において、酸化段１６は、各々が、必要に応じて、第１の処理流２２を有し、第１の処理流２２中の一定量のＣＯＤを酸化するように構成された、１つまたは複数の酸化ユニット３８を含み得、それによって、第２の減少された量のＣＯＤを含む第２の処理流４０を生成する。第２の減少された量のＣＯＤは、第１の処理流２２に対してＣＯＤの減少された量であり、したがって、廃水流１２に対して第２の減少された量である。さらに、酸化ユニット３８は、オゾン、紫外線、過酸化水素を使用するための任意の適切な容器および構造を、過酸化水素の作用を増強するために紫外線を使用することなどによる、別々にまたは任意の組合せで、または廃水流１２中のＣＯＤに寄与する汚染物質を酸化するための任意の他の適切な技術を使用することによる、いずれかの適切な容器および構造を含む。このように、実施形態において、導出された流れ（例えば、第１の処理流２２）をオゾンの有効量、過酸化水素、適切な波長での超過光、または第１の処理流２２からのＣＯＤ量を減少させるのに有効な他の付加的に適切な酸化／酸化剤またはその組合せに従うことによって、酸化段１６での酸化プロセスが行われ、第１の処理流２２からのＣＯＤ量を減少し、第２の減少された量からなる第２の処理流４０を生成する。

【0021】

上記のように、酸化段１６の存在は、システム１０において必要とされる総炭素消費量を実質的に減少させて、ＣＯＤ濃度が所定量未満、例えば厳しいＣＯＤ要件未満を有する最終処理流２０を生成する。一実施形態では、本明細書に記載されるようなシステムまたはプロセスからの（最終）処理流２０は、５０ｍｇ／Ｌ以下、および特定の実施形態では３０ｍｇ／Ｌ以下のＣＯＤ濃度を含む。特定の実施形態では、第２の処理流４０の第２の減少された量のＣＯＤは、第１の処理流２２を酸化プロセスに供する際に、第１の処理流２２と比較して増加した比率の生分解性ＣＯＤを含む。増加した生分解性の比率は、ＣＯＤを第２の炭素段１８でより容易に減少する。

【0022】

第２の炭素段１８は、例えば、図４の実施形態に示されるように、第１の炭素段１４について本明細書に記載されるような付加的に適切な構成を含むことができる。簡潔にするために、第２の炭素段１８の各実施形態については後述しないが、第１の炭素段１４のいかなる説明も同様に第２の炭素段１８に利用することができることが理解される。第１の炭素段１４と第２の炭素段１８との差異は、第１の炭素段１４が酸化段１６（酸化工程）の上流に配置され、第２の炭素段１８が処理中の廃水１２の流れ方向の下流にあるという事実にある。

【0023】

第２の炭素段１８は、同様に、少なくとも第２の量の活性炭を利用して、その中の流れ（第２の処理流４０）と接触させて、（廃水流１２に対して）第３の量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を減少させるとともに、第３の減少された量のＣＯＤを有する最終処理流２０を生成する構成の付加的に適切な構造を含むことができる。特定の実施形態では、第３の減少された量のＣＯＤは、ＣＯＤの最大許容限界（例えば、＜５０ｍｇ／Ｌ）以下である。第１の炭素段１４と同様に、特定の実施形態（図４に示す）では、第２の炭素段１８は、第２の量の活性炭４４をその中に含む第２の容器４２と、第２のセパレータ４６とを同様に含んでもよい。第２の量の活性炭４４は、粉末活性炭（ＰＡＣ）、粒状活性炭（ＧＡＣ）、またはそれらの組み合わせを含むことができる。

【0024】

さらに、第２の量の活性炭４４は、（現在、第２の処理流４０の形態である）廃水流１２からさらなる量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を除去し、第２の材料４８を生成するのに有効である。第１の材料３０と同様に、第２の材料４８は、第３（最終）処理流２０と、少なくとも第２の量の活性炭４４を含む第２の固体部分５０との混合物を含む。同様に、第２の炭素段１８は、処理流２０を第２の固体部分５０から分離するための第２のセパレータ４６を含むことができる。第１の炭素段１４と同様に、第２の容器４２は、廃水流１２内の生分解性汚染物質を容易に処理するための第２の量のバイオマス５２をさらに含むことができる。さらに、一実施形態では、第２の炭素段１８は、上記のように複数の膜が内部に収容され、活性炭４４および付加的にバイオマス５２を含む、膜バイオリアクタを含むことができる。

【0025】

上記に鑑みて、図５に示されるように、システム１０は、第１の材料３０を生成するための第１の量の活性炭および第１の量のバイオマスをその中に含む第１のバイオリアクタ２５と、第１の材料３０を第１の処理流２２および第１の固体部分３２に分離するための第１のセパレータ２８と、第１の処理流の成分を酸化して第２の処理流４０を生成するための酸化段１６と、第２の量の活性炭および第２の材料４８を生成するための第２の量のバイオマスをその中に含む第２のバイオリアクタ３５と、第２の４８を第３の（最終）処理流２０および第２の固体部分５０に分離するための第２のセパレータ４６と、を（直列的に）含むことができる。

【0026】

別の態様によれば、活性炭（および存在する場合にはバイオマス）は、システムを循環して、新たな炭素の追加の必要性を制限することができ、これは、全体的な炭素消費量を増加させる。図６を参照すると、システム１０は、第２のセパレータ４６から第１の容器２４への活性炭（および付加的にバイオマス）を含む第２の固体部分５０の少なくとも一部の移送のために、第２のセパレータ４６と第１の容器２４との間に流体連通する導管６２をさらに含むことができる。さらに、特定の実施形態では、システム１０は、活性炭（および付加的にバイオマス）を含む第１の固体部分３２の少なくとも一部を第１のセパレータ２８から第１の容器２４に移送するために、第１のセパレータ２８と第１の容器２４との間に流体連通する導管６４を代わりにまたはさらに含んでもよい。さらに、特定の実施形態では、システム１０は、第２のセパレータ４６から第２の容器４２への活性炭（および付加的にバイオマス）を含む第２の固体部分５０の少なくとも一部の移送のために、第２のセパレータ４６と第２の容器４２との間に流体連通する導管６６を代わりに、または追加で含んでもよい。導管６２、６４、および／または６６のいずれかと共に、活性炭（および付加的にバイオマス）は、したがって、システム１０内で再使用され得る。

【0027】

ある時点で、第１の段１４または第２の段１８における活性炭は「使用済み」になり、これは、廃水流１２から化学的酸素要求量を吸着または他の方法で除去するその能力が損なわれることを意味することが理解される。本発明の別の態様によれば、システム１０の総炭素消費量は、さらに、第１の炭素段１４および／または第２の炭素段１８から使用済み炭素を再生し、再生された炭素を第１の炭素段１４および／または第２の炭素段１８に再循環することができるＷＡＯ５４の追加によって最小化することができる。

【0028】

次に、図７を参照すると、廃水流の流れの方向において、第１の炭素段１４、酸化段１６、および第２の炭素段１８を含む、本明細書に先に記載したようなシステム１０がある。所定の閾値未満のＣＯＤ濃度を有する処理流２０は、第２の炭素段１８を出る。特定の実施形態では、処理流２０は、５０ｍｇ／Ｌ以下、特定の実施形態では、３０ｍｇ／Ｌ以下のＣＯＤ濃度を含む。

【0029】

本発明の態様によれば、第１の炭素段１４および／または第２の炭素段１８における活性炭が一定量の使用済み炭素を含む場合、システム１０は、使用済み炭素を再生するためのＷＡＯユニット５４（図７にも示される）をさらに含むことができ、それによって、システム１０における追加炭素の必要性がさらに低減される。矢印５６、５８によって示されるように、段１４、１８における分離に続いて、第１の固体部分３２は、ＷＡＯユニット５４に向けられる。バイオマスが第１の炭素段１４および／または第２の炭素段１８にも存在する場合、ＷＡＯユニット５４は、ＷＡＯユニット５４に移送される第１の固体部分３２および／または第２の固体部分５０から生物学的固体を破壊する働きもすることができる。ＷＡＯユニット５４は、使用済み炭素材料のＷＡＯ（および存在する場合にはバイオマスの破壊）が、（大気条件に対して）高温および高圧で、および酸素の存在下で起こる、１つ以上の専用の反応容器を含む。

【0030】

一実施形態では、ＷＡＯプロセスは、１，０００，０００～２２，０００，０００Ｐａ（１０～２２０バール：１５０～３２００ｐｓｉ）の圧力で１５０℃～３２０℃（２７５°Ｆ～６０８°Ｆ）の温度で実施される。さらに、一実施形態では、ＷＡＯユニット５４に導入される材料は、酸化剤、例えば、圧縮機によって供給される加圧酸素含有ガスと混合されてもよい。酸化剤は、熱交換器（図示せず）を通る材料（固体部分３２および／または５０）の流れの前および／または後に、材料に追加されてもよい。ＷＡＯユニット５４内において、その中の材料は、活性炭に吸着された汚染物質を酸化するのに有効な条件に付され、それによって活性炭材料を再生し、（存在する場合）生物学的材料を破壊する。酸素含有量を有する気体部分（オフガス）を生成することもできる。両矢印５６、５８によって示されるように、再生された炭素材料６０は、第１の炭素段１４および／または第２の炭素段１８に再循環して戻すことができ、同様に、そこから材料を受け取ることができる。システム１０を通る再生された炭素材料６０の移動を容易にするために、システムは、システム１０の構成要素間の適切な流体接続をさらに含むことができる。

【0031】

例として、図８は、ＷＡＯユニット５４をさらに含むシステム１０の別の実施形態を示し、特に、システムを通る使用済み炭素および再生された炭素を含む構成要素の流れを示す。この実施形態では、システム１０は、
第１の材料３０を第１のセパレータ２８に移送するための、第１の容器２４と第１のセパレータ２８との間の導管８０、
活性炭（および付加的にバイオマス）をそれらの間で再循環させるための、第１のセパレータ２８と第１の容器２４との間の導管６４、
第１の処理流２２を酸化段へ移送するための、第１のセパレータ２８と酸化段１６との間の導管６８、
酸化段１６と第２の容器４２との間の導管７０、
新たな活性炭を第２の容器４２へ導入するための導管７２、
第２のセパレータ４６への第２の材料４８を移送のための、第２の容器４２と第２のセパレータ４６との間の導管６６、
第２の固体部分５０を第２のセパレータ４６に移送するための、第２のセパレータ４６とＷＡＯユニット５４との間の導管７４、
再生された材料６０を第２の容器へ再循環／移送するための、ＷＡＯユニット５４と第１の容器２４との間の導管７６、
再生された材料６０を第２の容器へ再循環させるための、ＷＡＯユニット５４と第２の容器４２との間の導管７８、
および／または
活性炭（および付加的にバイオマス）を含む第２の固体部分５０の少なくとも一部を第２のセパレータ４６から第１の容器２４に移送するための、第２のセパレータ４６と第１の容器２４との間に流体連通する導管６２、
を含むことができる。

【0032】

用語「再循環ライン」は、導管がシステムを通る材料の繰り返しの移動および再使用を可能にするように、本明細書に記載される導管のいずれかと共に利用され得ることが理解される。

【0033】

本発明の態様によれば、本明細書に記載されるようなシステム１０の実施形態のいずれかは、そこを流れる材料のいずれかを取り出し、保存する（少なくとも一時的に）ために、導管６０～８０のいずれか１つの流路内の適切な構成要素をさらに含んでもよい。一実施形態では、例えば、図９に示されるように、システム１０は、第１のセパレータ２８および／または第２のセパレータ４６から活性炭および付加的にバイオマスを含む第１の固体部分３２および／または第２の固体部分５０の一部を除去および貯蔵するために、浄化および貯蔵システム８２をさらに含んでもよい。さらに、存在する場合、ＷＡＯユニット５４は、使用済み活性炭の量を再生し、浄化および貯蔵システム８２からＷＡＯシステム５４に移送されるバイオマスを破壊するために、活性炭およびバイオマス浄化および貯蔵システム８２と流体連通してもよい。浄化および貯蔵システム８２は、所望の材料の貯蔵および移送のために陽圧および／または陰圧を移送する付加的に適切な数の容器およびポンプを含むことができる。例えば、使用済み活性炭および／またはバイオマスは、第１の容器２４に再循環されてもよい（５１）。次いで、ＷＡＯ５４から、再生された炭素６０は、第１の容器２４および／または第２の容器４２に戻されてもよい。特定の局面において、本明細書に記載されるようなシステム１０の任意の実施形態では、システム１０は、さらなるＣＯＤおよび／または懸濁固体をそこから除去するために、（ここで示される）第２の炭素段の下流に研磨ユニットをさらに含むことができる。研磨ユニットは、膜ユニット、逆浸透ユニット、イオン交換などの付加的な適切な構成要素を含むことができる。

【0034】

反復するために、低ＣＯＤ処理水の生成に必要な全体的な炭素消費を減少するためのシステムおよびプロセス。特定の局面において、本明細書に記載されるシステムおよびプロセスは、関連するシステムまたはプロセス内の総炭素消費量を減少するために、第１の活性炭段と第２の活性炭段との間の酸化段を含む。特定の局面において、総炭素消費量は、酸化プロセス（例えば、オゾン処理）の結果としての増加した生分解性ＣＯＤ部分に起因して減少する。その結果、第２の段で必要とされる炭素量が少なくなる（例えば、より多くのバイオマスを利用することができる）。このようにして、システムのための総炭素消費量も減少させることができる。

【0035】

本明細書では、本発明の様々な実施形態を示し、説明してきたが、そのような実施形態は、例としてのみ提供されることは明らかである。本明細書の発明から逸脱することなく、多数の変形、変更、および置換を行うことができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神および範囲によってのみ限定されることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2021-11-30

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

廃水流からの第１の量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を減少させるとともに、第１の減少された量のＣＯＤを有する第１の処理流を生成するのに有効な少なくとも第１の量の活性炭を含有する第１の容器を含む、第１の炭素段と、
前記第１の炭素段の下流に配置された酸化ユニットであって、前記第１の処理流からの第２の量のＣＯＤを酸化させるとともに、第２の減少された量のＣＯＤを有する第２の処理流を生成するように構成された酸化ユニットと、
前記第２の処理流からの第３の量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を減少させるとともに、所定の濃度限界またはそれ未満の第３の減少された量のＣＯＤを有する第３の処理流を生成するのに有効な少なくとも第２の量の活性炭を含有する第２の容器を含む、前記酸化ユニットの下流の第２の炭素段と、
からなる水処理システム。

【請求項2】

前記第１の炭素段、前記第２の炭素段、または両方の段が、前記第１の量のＣＯＤおよび／または前記第３の量のＣＯＤを減少させるための量の生物学的材料をその中にさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記酸化ユニットが、前記第１の処理流からのＣＯＤの前記第２の量を減少させるのに有効な量のオゾン、過酸化水素、および紫外線のうちの少なくとも１つに前記第１の処理流を供するように構成された、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記第１の容器が、前記廃水流から前記第１の量のＣＯＤを除去するとともに、前記第１の処理流を含む第１の材料と前記第１の量の活性炭を含む第１の固体部分とを生成するように構成され、
前記第１の容器と流体連通する第１のセパレータであって、前記第１の処理流を前記第１の固体部分から分離するように構成された第１のセパレータを有する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記第２の容器が、前記廃水流から前記第２の量のＣＯＤを除去するとともに、前記第３の処理流と前記第２の量の活性炭を含む第２の固体部分とを含む第２の材料を生成するように構成され、
前記第２の容器と流体連通する第２のセパレータであって、前記第２の処理流を前記第２の固体部分から分離するように構成された第２のセパレータを含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記第１の容器が、第１のバイオリアクタを含み、前記第１のバイオリアクタが、前記第１の量の活性炭およびその中の第１の量のバイオマスを含み、前記第１のバイオリアクタが、前記廃水流から前記第１の量のＣＯＤを除去するとともに、前記第１の処理流を含む第１の材料と前記第１の量の活性炭およびバイオマスを含む第１の固体部分とを生成するように構成され、
前記第１のバイオリアクタと流体連通する第１のセパレータを備え、前記第１のセパレータが、前記第１の処理流を前記第１の固体部分から分離するように構成されている、
請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記第１の量の活性炭、第１の量のバイオマス、および複数の膜を含む第１の膜バイオリアクタと、を内部に含む前記第１の容器であって、前記第１の膜バイオリアクタが、前記廃水流から前記第１の量のＣＯＤを除去し、前記第１の処理流を含む第１の材料と、前記第１の量の活性炭およびバイオマスを含む第１の固体部分と、を生成するとともに、前記第１の処理流を前記第１の固体部分から分離する、第１の容器を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記第２の容器が、第２のバイオリアクタを含み、前記第２のバイオリアクタが、前記第２の量の活性炭およびその中の第２の量のバイオマスを含み、前記第２のバイオリアクタが、前記廃水流から前記第３の量のＣＯＤを除去するとともに、前記第３の処理流を含む第２の材料と前記第２の量の活性炭およびバイオマスを含む第２の固体部分とを生成するように構成され、
前記第２のバイオリアクタと流体連通する第２のセパレータを備え、前記第２のセパレータが、前記第３の処理流および前記第２の固体部分を分離するように構成された、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記第２の容器が、第２の量の活性炭、第２の量のバイオマス、および、複数の膜を含む第２の膜バイオリアクタを内部に含み、前記第２の膜バイオリアクタが、前記第２の処理流から前記第３の量のＣＯＤを除去し、前記第２の処理流と前記第２の量の活性炭およびバイオマスを含む第２の材料とを生成するとともに、前記第３の処理流を第２の材料から分離する、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記第１の炭素段および／または前記第２の炭素段から投入された所定量の使用済み炭素を再生するように構成された湿式空気酸化ユニットと、
前記湿式空気酸化ユニットから前記第１の炭素段および／または前記第２の炭素段に再生された炭素をリサイクルするための再循環ラインと、
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記第２の処理流の前記第２の減少された量のＣＯＤが、前記酸化ユニットにおける前記第１の処理流の酸化の際に、増加した分率の生分解性ＣＯＤおよび前記第１の処理流に対する全体的なＣＯＤの減少のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項12】

廃水流を第１の量の活性炭と接触させることによって、第１の減少された量のＣＯＤを有する第１の処理流を生成する工程と、
前記第１の処理流を酸化プロセスに供することによって、第２の減少された量のＣＯＤを有する第２の処理流を生成する工程と、
前記第２の処理流を少なくとも第２の量の活性炭と接触させることによって、所定の濃度限界以下の第３の減少された量のＣＯＤを有する第３の処理流を生成する工程と、
を含み、
ここで、前記酸化プロセスを有しないプロセスと比較して、前記酸化プロセスが、前記ＣＯＤを所定の濃度限界以下にするのに必要な総炭素消費量を減少させる、
水処理プロセス。

【請求項13】

前記酸化プロセスが、前記第１の処理流を、前記第２の処理流を生成するのに有効な量のオゾン、過酸化水素、および紫外線のうちの少なくとも１つと接触させることを含む、請求項１２に記載のプロセス。

【請求項14】

前記第１の処理流を生成する前記工程が、
前記第１の処理流を含む第１の材料を生成するのに有効な第１の量の活性炭と前記第１の量の活性炭を含む第１の固体部分とを含む第１の容器中での廃水流を処理する工程と、
前記第１の材料を前記第１の処理流および前記第１の固体部分に分離する工程と、
を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記第１の処理流を生成する前記工程が、
前記第１の処理流を生成するように、前記廃水流を第１の量のバイオマスと接触させる工程であって、前記第１の固体部分が前記第１の量のバイオマスを含む、工程をさらに含む、
請求項１４に記載のプロセス。

【請求項16】

前記第１の固体部分が、第１の量の使用済み炭素を含み、前記第１の固体部分を湿式空気酸化プロセスに供する工程であって、前記第１の量の使用済み炭素を再生するとともに、第１の量の再生された炭素を提供する、工程をさらに含む、請求項１４に記載のプロセス。

【請求項17】

前記第２の処理流を生成する前記工程は、
前記第３の処理流を含む第２の材料を生成するのに有効な第２の量の活性炭と前記第２の量の活性炭を含む第２の固体部分とを含む第２の容器中の前記廃水流の処理する工程と、
前記第２の材料を前記第３の処理流および前記第２の固体部分に分離する工程と、
を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項18】

前記第２の処理流を生成する前記工程が、
前記第２の処理流を生成するように、前記廃水流を第２の量のバイオマスと接触させる工程であって、前記第２の固体部分が、第２の量のバイオマスをさらに含む、
請求項１７に記載のプロセス。

【請求項19】

前記第２の固体部分が、一定量の使用済み炭素を含み、
前記第２の量の再生された炭素材料を提供するように、前記第２の固体部分を湿式空気酸化プロセスに供する工程と、
前記第１の処理流または前記第３の処理流を生成するように、前記第２の量の再生された炭素を利用する工程と、
をさらに含む、請求項１７に記載のプロセス。

【請求項20】

前記所定の濃度が５０ｍｇ／Ｌ以下である、請求項１２に記載の方法。

【請求項21】

前記第２の処理流のＣＯＤの前記第２の減少された量が、前記第１の処理流を酸化プロセスに供する際に、生分解性ＣＯＤの増加された比率および前記第１の処理流に対するＣＯＤの全体的な減少のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項22】

第１の量の活性炭および第１の量のバイオマスを含む第１のバイオリアクタであって、それに導入された廃水流から第１の量の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を除去するとともに、前記第１の量の活性炭およびバイオマスを含む第１の固体部分とともに第１の減少された量のＣＯＤを含む第１の処理流を生成するように構成された、第１のバイオリアクタと、
前記第１のバイオリアクタと流体連通する第１のセパレータであって、前記第１の処理流を前記第１の固体部分から分離するように構成された第１のセパレータと、
前記第１のセパレータと流体連通する酸化ユニットであって、前記第１の処理流中のＣＯＤを酸化させるとともに、第２の減少された量のＣＯＤを含む第２の処理流を生成するように構成された酸化ユニットと、
第２の量の活性炭と、前記酸化ユニットと流体連通する第２の量のバイオマスとを含む第２のバイオリアクタであって、前記第２の処理流から第３の量のＣＯＤを除去して、前記第２の量の活性炭およびバイオマスを含む第２の固体部分とともに減少された量のＣＯＤを含む第３の処理流を生成するように構成された第２のバイオリアクタと、
前記第２のバイオリアクタと流体連通する第２のセパレータであって、前記第３の処理流を前記第２の固体部分から分離するように構成された第２のセパレータと、
を備えた水処理システム。

【請求項23】

前記第１および／または第２のセパレータから前記第１の固体部分および前記第２の固体部分の一部を除去および／または貯蔵するように構成された、活性炭およびバイオマス固体の浄化および貯蔵システムと、
一定量の使用済み活性炭を再生するとともに、前記第１および／または第２の固体部分からバイオマスを破壊するように構成され、前記活性炭およびバイオマス固体の浄化および貯蔵システムと流体連通する湿式空気再生ユニットと、
をさらに含む、請求項２２に記載のシステムと、

【請求項24】

前記湿式空気再生ユニットが、前記第１の固体部分の一定量の使用済み炭素を再生するために前記第１のセパレータと流体連通しており、
前記湿式空気再生ユニットから前記第２のバイオリアクタへの再生された活性炭の移送のために、前記湿式空気再生ユニットから前記第２のバイオリアクタへの第１の再循環ラインをさらに含む、請求項２３に記載のシステム。

【請求項25】

前記酸化ユニットが、オゾン、過酸化水素、および紫外線のうちの少なくとも１つを使用して、前記第１の処理流中の一定量の前記ＣＯＤを酸化させるとともに、第２の減少された量のＣＯＤおよび生分解性ＣＯＤの増加のうちの少なくとも１つを含む第２の処理流を生成するように構成された酸化ユニットを含む、請求項２２に記載のシステム。

【国際調査報告】