【手続補正書】
【提出日】平成16年6月14日(2004.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  粒状物質の流動化ベッドを通して液体を通過させることによって上記液体を処理する方法であって、反応体成分としてのバイオフイルムが流動化ベッドを構成するキャリヤー粒子上に担持され、それによって上記ベッドは上記液体がそれを通過することによって流動化され、上記液体は流動化ベッドを通過する前に粒状ディストリビュータ層を通過させられ又は通過できるようになされて成る液体処理方法において、ディストリビュータ層の粒子の密度と液体の流量は、ディストリビュータ層が液体によってかき混ぜられるが流動化されないように選択され、そして液体の乱れが流動化ベッドに作用する前に減らされるか又は除かれることを特徴とする処理方法。
【請求項２】  ディストリビュータ層は流動化層の密度より大きい密度をもつ粒状物質の層であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】  ディストリビュータ層は流動化ベッドの下の別個の層であり、２つの層間の重なりはキャリヤー粒子からの反応体の摩耗及び／又は除去を減らすために最少限となすことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】  ディストリビュータ層の厚さと液体流量は、流動化用媒体の通過の結果として流動化ベッド内に乱れが実質上生じないように選択されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】 流動化ベッドの粒状物質はガラス状コークスであり、反応体成分はガラス状コークス粒子の表面上で成長したバイオマスとして不動化されるバイオマスからなることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】  ガラス状コークス粒子はガラス状の又は僅かにつや出しされた表面と、 0.25 乃至 2.50 mm の範囲内の寸法をもつことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】  ガラス状コークスは 1.0 乃至 1.7 mm の粒度をもつことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】  バイオフイルムの厚さを、表面上に過剰のバイオフイルムを含む流動化ベッドのキャリヤー粒子を流動化ベッドの上部から除去しそしてそれらをディストリビュータ層内にリサイクリングすることによって制御し、過剰のバイオフイルムは、キャリヤー粒子が流動化ベッドに向かってディストリビュータ層を通って行くときにディストリビュータ層の作用によってキャリヤー粒子から取り除かれるようにされることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記の方法。
【請求項９】  リサイクルされたキャリヤー粒子を、ディストリビュータ層に導入するための液体と結合させることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】  液体は硝化されるべき媒体であり、バイオフイルムは硝化用バクテリアを含むことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】  液体の温度を摂氏 13 乃至２２度の範囲内に制御することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】  流動化ベッドは硝化域の上に上部脱窒素域を含み、上記硝化域は好気性硝化バクテリアを含み、上記上部域は、硝化域内で硝化バクテリアによって作られた亜硝酸塩/硝酸塩を分解するために脱窒素バクテリアを合体することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】  ベッドの頂部から液体を排出し、そして上記液体をばっ気させるために空気を通る薄いフイルムとして溢流させ又は滝状に流させ又は溢流できるか又は滝状に流れることができるようになすことを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載の方法。
【請求項１４】  ベッドの頂部から液体を排出しそしてそれを向流式ばっ気装置を通してリサイクリングさせることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載の方法。
【請求項１５】  上記向流式ばっ気装置のコラムを通して上向きに空気、酸素富化空気又は純酸素を泡立たせそして上記コラムを通して下向きに上記液体を通すことを含み、上記コラムは上記液体の下向き速度が気泡の自然の上昇速度より僅かに小さくなるような寸法に作られており、それによって酸素を溶液中に移転させるために気泡が最も長い期間にわたって保たれるようになすことを特徴とする請求項１４に記載方法。
【請求項１６】  流動化ベッドを通過した後に上記液体を膜ろ過によって引き続き浄化させることを特徴とする請求項１から１５の何れか１項に記載の方法。
【請求項１７】  流動化すべき粒状物質のベッドを設定する手段を含み、上記ベッドは反応体成分としてのバイオフイルムを担持するキャリヤー粒子によって構成されており、更に粒状ディストリビュータ層と、上記ディストリビュータ層を経て上記ベッドを通して処理されるべき液体の流れを噴射する噴射手段を含んで成る液体処理装置において、
キャリヤー粒子を流動化するように流動化ベッドを通る上記液体の流量を制御する制御手段を備え、ディストリビュータ層の粒子の密度と液体の流量は、ディストリビュータ層は液体によってかき混ぜられるが流動化しないように選択され、そして上記液体の乱れは液体が上記流動化ベッドを通過するときに実質上減らされることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１８】  バイオフイルムの厚さ制御を行うためにディストリビュータ層と上記キャリヤー粒子によって担持されたバイオフイルム間に十分な相互作用ができるようにする手段を備えたことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】  ディストリビュータ層は流動化ベッドの密度より大きい密度をもつことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の装置。
【請求項２０】  ディストリビュータ層は流動化ベッドの層の下にある別個の層であることを特徴とする請求項１７から１９の何れか１項に記載の装置。
【請求項２１】  流動化ベッドの上部から過剰のバイオフイルムを含むキャリヤー粒子を除去する手段と、ディストリビュータ層に並置した二次噴射手段とを備え、上記二次噴射手段は上記流動化ベッドの上部から除去した上記キャリヤー粒子をディストリビュータ層を経て流動化ベッド内に導入するよう配置されており、それによってキャリヤー粒子が流動化ベッドに向かって上方へ行くときに過剰のバイオフイルムがディストリビュータ層の粒子の作用によってキャリヤー粒子から取り除かれることを特徴とする請求項１７から２０の何れか１項に記載の装置。
【請求項２２】  流動化されるべき粒状物質のベッドを設定する手段は基底部をもつ垂直タワー又はリアクターを含み、上記噴射手段は流動化ベッドを通して上方へ行くよう基底部に液体を噴射するよう配置されていることを特徴とする請求項１７から２１の何れか１項に記載の装置。
【請求項２３】  タワー又はリアクターはリアクター又はタワーの基底部へ下方へ向かって上記液体を供給するための中心導管と、上記基底部にある反射器素子とを備え、ディストリビュータ層と流動化ベッドを通して上方へ向け直すために、液体が上記反射器素子に対して噴射されるよう配置されていることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】  上記流動化ベッドは硝化用バクテリアを含むバイオマスの層を担持する不活性キャリヤー粒子を含み、上記不活性キャリヤー粒子は、ガラス状の又は僅かにつや出しされた表面と、 0.25 乃至 2.50 mm の範囲内の寸法をもち、かつその表面上に上記硝化用バクテリアのバイオフイルムを担持するコークス粒子の実質的割合を含んでいることを特徴とする請求項１７から２３の何れか１項に記載の装置。
【請求項２５】  流動化ベッドの頂部から排出された液体をばっ気するための手段を更に含むことを特徴とする請求項１７から２４の何れか１項に記載の装置。
【請求項２６】  上記ばっ気手段は向流式ばっ気装置を含むことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】  上記向流式ばっ気装置はコラムと、上記排出された液体を上記コラムを通して下向きに差し向ける手段と、空気、酸素富化空気又は純酸素を上記コラムを通して上向きに泡立たせる手段を含み、上記コラムは上記液体の下向き速度が気泡の自然の上昇速度より僅かに小さくなるような寸法に作られており、それによって酸素を溶液中に移転させるために気泡が最も長い期間にわたって保たれるようになすことを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項２８】  上記ばっ気手段は粒度ベッドの頂部から排出された液体を薄いフイルムとして溢流又は滝状落下させるか又はすることができるようになすための手段を含んいて、そのばっ気を迅速に行わせることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２９】  上記制御手段は流動化ベッドに入る前に又は入る間に液体の酸素濃度をサンプリングする手段と、流動化ベッドを出る時又は出た後に液体の酸素濃度をサンプリングする手段と、流動化ベッドを通る液体の流量及び／又は他のパラメータを調節する手段を含み、流動化ベッドを出る時の酸素濃度が、酸素濃度が硝化プロセスの速度制御をする濃度の直ぐ上になるようになすことを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項３０】  流動化ベッドから抜け落ちたバイオマスを分離する手段を更に含むことを特徴とする請求項１７から２９の何れか１項に記載の装置。
【請求項３１】  ヘッダータンク手段と、上記ヘッダータンクに上記液体をポンプ送りするポンプ手段と、上記ヘッダータンクから噴射手段へ供給する手段とを更に含み、ヘッダータンクがディストリビュータ層を維持しかつベッドの流動化をなすのに十分な静水圧を噴射手段に提供するよう配置したことを特徴とする請求項１７から３０の何れか１項に記載の装置。
【請求項３２】  噴射手段がそのための供給導管を含み、上記供給導管は静水頭を変えることによってそれを通る流れに或る程度の制御を可能とするのに十分な摩擦損失をもつような寸法に作られることを特徴とする請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】  ディストリビュータ層はシリカ砂とすることを特徴とする請求項１７から３２の何れか１項に記載の装置。
【請求項３４】  流動化ベッドを通過した後に液体を引き続き浄化する膜ろ過手段を備えたことを特徴とする請求項１７から３３の何れか１項に記載の装置。
【請求項３５】  請求項１０から１２の何れか１項に記載の硝化方法を含む下水処理プロセス。
【請求項３６】  請求項１０から１２の何れか１項に記載の硝化方法を含む浄水プロセス。
【請求項３７】  上記液体をして粒状物質の流動化ベッドを通過させることによって液体を処理する方法であって、反応体成分としてのバイオフイルムが基底部をもつバイオリアクター内の流動化ベッドを構成するキャリヤー粒子上に担持され、それによって上記ベッドがそれを通る上記液体の上向き通過によって流体化されて成る方法において、表面上に過剰のバイオフイルムをもつキャリヤー粒子を流動化ベッドの上部から除去し、そしてそれをバイオリアクターの上記基底部でベッド内にリサイクリングしかつ噴射することを特徴とする方法。
【請求項３８】  流動化ベッドを通過する前に液体をしてディストリビュータ層を通過させ、表面上に過剰のバイオフイルムをもつ上記キャリヤー粒子をディストリビュータ層内にリサイクリングさせ、それによって過剰のバイオ物質がキャリヤー粒子から取り除かれることを特徴とする請求項３７記載の方法。
【請求項３９】  基底部をもちかつ流動化されるべき粒状物質のベッドを設定する手段を含むバイオリアクターを含み、上記ベッドは反応体成分としてバイオフイルムを担持するキャリヤー粒子によって構成されており、更に処理される液体の流れを上記バイオリアクター内に噴射する噴射手段を含み、上記液体が上記ベッドを上向きに通過しそれによって上記ベッドを流動化するようになしている液体を処理する装置において、
上記流動化ベッドの上部から表面上に過剰のバイオフイルムをもつキャリヤー粒子を除去しそして過剰のバイオフイルムもつキャリヤー粒子をバイオリアクターの上記基底部で又は基底部に向かってベッドにリサイクリングさせかつ噴射するための手段を備えたことを特徴とする装置。
【請求項４０】  表面上に過剰のバイオフイルムをもつ上記キャリヤー粒子を除去しかつリサイクリングさせる上記手段が流動化ベッドの高さが制御されるべき上記バイオリアクター内の位置に溢流装置を含み、表面上に過剰のバイオフイルムをもつ上記キャリヤー粒子が上記溢流装置内へ溢流し、バイオリアクターの基底部で又は基底部に向かってベッドに噴射するために上記溢流装置内に溢流するように配置されていることを特徴とする請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】  除去しかつリサイクリングさせる上記手段は表面上に過剰のバイオフイルムをもつキャリヤー粒子を流動化ベッドに噴射する手段を含むことを特徴とする請求項３９又は４０に記載の装置。
【請求項４２】  除去しかつリサイクリングさせる上記手段は表面上に過剰のバイオフイルムをもつキャリヤー粒子を上記溢流装置から流動化ベッドへポンプ送りしてバイオリアクター内へ戻すためのポンプを含むことを特徴とする請求項３９又は４０に記載の装置。
【請求項４３】  上記噴射装置は処理すべき上記液体のためのバイオリアクターへ通じる入口を含み、除去しかつリサイクリングさせる上記手段は表面上に過剰のバイオフイルムをもつ上記リサイクリングされたキャリヤー粒子をベッドへ通じる入口の直ぐ上流側で上記液体に供給するよう配置されていることを特徴とする請求項３９から４２の何れか１項に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
バイオフイルムのよりコンパクトな性質の証拠は、ベッド膨張の程度は（117.5 から 98.0 cm へ）減少するが、静止ベッド高さは実質上同じ( 52.9 乃至 53.3 cm )に留まり；またベッドは一旦膨張状態から安定すると、この効果が生じる期間中、より迅速にコンパクトになり始めるということの観察から得られる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
空気循環ベッドのもう１つの重大性は酸素濃度を容器内の液体量全体を通じて平衡させることである。殆どの好気性生物学的プロセスは低レベルの溶解酸素のみを要求するけれども、それらは 2 mg dm-3 の最小濃度で制御される傾向があり、その濃度は空気に関してほヾ 20 乃至 30 ％飽和に近い。これは酸素移転のための推進力を減らすばかりでなく、それはまた、異なった酸素濃度の区域は得られないことを意味する。自然の生物学的システムでは、酸素を含む栄養分濃度のグラディエントは各々が色々な生物学的プロセスに適した微生物の色々な個体数を設定するのに重要である。例えば、 0.3 mg/l より大きい溶解酸素濃度は 1 mg/l より小さい残留アンモニア濃度を得るのに必要である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
幾つかの比較実験が、バイオフイルムの取り除きを手伝う際のディストリビュータ層の効率をテストするために行われた。線図が作られ、その１つは本発明による膨張ベッドと移動するベッドのディストリビュータについてのもので、他の１つはディストリビュータ物質なしのものについてのものであった。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
【図１】流れの分配を助けるために移動するシリカ砂ベッドを追加する前又は後の静止ベッドの高さの変化を示す図表である。
【図２】移動するシリカ砂ディストリビュータのある場合とない場合の、ガラス状コークスの流動化ベッドの摩耗速度を示す図表である。
【図３】本発明装置に固定した静水頭を使用する１実施例を示す図である。
【図４】本発明装置に固定した静水頭を使用する他の実施例を示す図である。
【図５】本発明装置に固定した静水頭を使用する他の実施例を示す図である。
【図６】本発明装置に固定した静水頭を使用する他の実施例を示す図である。
【図７】本発明装置に固定した静水頭を使用する他の実施例を示す図である。
【図８】本発明装置に固定した静水頭を使用する他の実施例を示す図である。
【図９】本発明装置に固定した静水頭を使用する他の実施例を示す図である。
【図１０】本発明のバイオマス厚さ制御の技術を示す概略図である。
【図１１】図１０に示す実施例の代案としてのポンプ送りする型式の概略図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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