(57)【要約】下水汚泥処理方法は、生汚泥が中温性温度範囲内の温度で予め決められた培養期間の間、培養される病原体減少ステージを備えている。この汚泥は、培養される生汚泥を受け入れる上流側容器（１ａ）と培養された汚泥を排出する下流側容器（１ｃ）とを備えた複数の順次的容器（１ａ，１ｂ，１ｃ）において培養される。この汚泥は、上流側容器（１ａ）からいずれかの中間容器（１ｂ）を介して下流側容器（１ｃ）に供給され、続いて各容器内で予め決められた滞留時間を経た後、排出され、この全滞留時間が上記予め決められた培養期間である。
2005507779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生汚泥が中温性温度範囲内の温度で予め決められた培養期間に培養される病原体減少ステージを備え、上記汚泥が培養される生汚泥を受け入れる上流側容器と、培養された汚泥を排出する下流側容器とを備えた複数のシーケンス容器内で培養され、汚泥が、上流側容器から中間容器を介して下流側容器に供給され、続いて各容器内で予め決められた滞留時間費やした後、排出され、全滞留時間が上記予め決められた培養期間である下水汚泥処理方法。
【請求項２】
上記上流側容器が、そしてこの上流側容器のみが中温性温度範囲内の温度まで生汚泥の温度を上昇させるように加熱される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記上流側容器の下流側の上記或いは各容器が中温性温度範囲内の温度に汚泥を維持するように断熱されている請求項２に記載の方法。
【請求項４】
上記上流側及び下流側容器、及び少なくとも一つの中間容器を含み、少なくとも三つの順次的な容器がある請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
汚泥が上記容器の各々における滞留時間の少なくとも一部の間攪拌される請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
上記汚泥が、適宜ガス混合ノズル、或いはこの種の他のものを介して上記各容器への圧縮ガスの供給により攪拌される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
上記圧縮ガスが、汚泥処理プロセスにより生成されるバイオガスである請求項６に記載の方法。
【請求項８】
上記汚泥が、圧縮ガスを動力源とするガスリフトポンプを用いて、一容器から次の容器に移送され、上記下流側容器から排出される請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
上記圧縮ガスが、汚泥処理プロセスにより生成されるバイオガスである請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
各容器が、さらなる汚泥で満たされる前の各滞留時間の間、その容器内に保持されてきた汚泥を少なくとも部分的に空にされる請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
各容器が、さらなる汚泥で満たされる前の各滞留時間の間、その容器内に保持されてきた汚泥を完全に空にされる請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
汚泥が、連続的かつ順にいずれかの中間容器を介して上記上流側容器から上記下流側容器に移送される請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
上記容器が、嫌気性状態下に維持される請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
上記病原体減少ステージの下流側の消化ステージをさらに備え、上記下流側容器から排出された培養汚泥が上記消化ステージに直接供給される請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
上記消化ステージが、適宜リアクター容器における中温性嫌気性消化を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
バイオガスが、上記培養容器から流出させられ、中温性嫌気性消化器、或いは別個のガス保持容器に供給される請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
生汚泥を受け入れるための上流側容器、及び培養された汚泥を排出するための下流側容器を含み、予め決められた期間、中温性温度範囲内の温度で生汚泥を培養する複数の汚泥培養容器と、培養容器内に滞留中、汚泥を加熱し、それを上記範囲内の温度に維持する手段と、続いて汚泥を中間容器を介して上記上流側容器から上記下流側容器に移動させるための手段とを備え、各容器内での汚泥各部の滞留時間の合計が上記予め決められた期間である下水汚泥処理装置。
【請求項１８】
上記上流側容器内だけに汚泥を加熱する加熱手段を備え、上記下流側、及びいずれかの中間容器が、汚泥を、それが上記上流側容器から上記下流側容器に通過する際、上記温度範囲内に維持するために断熱されている請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
上記上流側及び下流側容器、及び少なくとも一つの中間容器を含み、少なくとも三つの順次的な培養容器を備えた請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
各容器に、上記各容器内に汚泥が滞留している時間の少なくとも一部の間、汚泥を攪拌する手段が設けられた請求項１７から１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
上記攪拌手段が、各容器内の汚泥に圧縮ガスを吹き込む圧縮ガス流入口を備えた請求項１０に記載の装置。
【請求項２２】
上記圧縮ガス流入口が、汚泥処理プロセスにより生成されたバイオガスを受け入れる請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
汚泥を移送する上記手段が、圧縮ガスを駆動源とするガスリフトポンプを含む請求項１７から２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
上記圧縮ガスが、汚泥処理プロセスにより生成されるバイオガスである請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
汚泥を移送するための上記手段が、上記各容器がさらなる汚泥で満たされるのに先立って各容器の汚泥を少なくとも部分的に空にする請求項１７から２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
汚泥を移送するための上記手段が、上記各容器がさらなる汚泥で満たされるのに先立って各容器の汚泥を完全に空にする請求項１７から２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
汚泥を移送するための上記手段が、汚泥を連続的かつ順にいずれかの中間容器を介して上記上流側容器から上記下流側容器に移送する請求項１７から２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２８】
上記下流側容器から上記培養された汚泥を受け入れる消化リアクターをさらに備えた請求項１７から２７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２９】
上記消化器が、中温性嫌気性消化器である請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
上記培養容器の各々からバイオガスを流出させ、それを上記下流側消化器に送り出す手段を備えた請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
添付図面を参照して十分以下に記述される下水汚泥処理方法。
【請求項３２】
添付図面を参照して十分以下に記述される下水汚泥処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水汚泥の処理のための方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水汚泥は、肥料及び土壌改良剤のもととして農業において広く使用されている。生下水汚泥をそのような用途に適するようにするためには、汚泥を安定させるように有機体含有量を減少させることと、病原体含有量も減少させることの双方のためにまず処理されなければならない。
【０００３】
周知の従来の下水汚泥処理プロセスは、下水汚泥の有機体含有量を微生物の作用を通じてメタンへの転化（conversion）により減少させる中温性嫌気性消化（ＭＡＤ）である。実際のプロセスでは、少量の生汚泥がこのプロセスにおける同様な少量の消化された汚泥を置換することにより大量の消化された汚泥を含むリアクター容器（この内部に必要なエコロジー（ecology）が確立され、維持されている。）に供給される。これは連続的プロセスであってもバッチ式プロセスであってもよいが、いずれの方法が行われても、リアクターに導入される生汚泥の量は、進行中の消化のための必要な条件が維持されることを保証するためにリアクターの量に比して相対的に少なくなければならない。リアクターに導入される生下水汚泥は完全に混合され、リアクター内でいずれかの個々の量の汚泥が費やす平均時間は滞留時間として言及されている。
【０００４】
従来のＭＡＤプロセスにおいて生じるプロセスは十分に文書で証明されている。基本的に、消化プロセスは、加水分解を起こす酵素による固体の可溶化の第１ステップ；細菌による脂肪酸合成（酸生成菌による酸生成）の第２ステップ；及び最後のメタン細菌によるガス化の第３ステップ（メタン生成菌によるメタン生成）の三つのステップを含むと考えられている。30℃−35℃の温度が、少なくとも12日、そして典型的には18−20日の典型的な滞留時間でベストの転化速度及び安定性をもたらす。
【０００５】
十分な汚泥の安定化と病原体の減少は、約35℃の温度で、少なくとも12日の滞留期間、攪拌されたリアクターにて行われる最初の消化ステージを含み、これに、少なくとも14日のさらなる期間、攪拌されないタンクにおける第２の消化が続く、ＭＡＤプロセスにおいて汚泥を処理することにより達成され得るとこれまで考えられてきた。しかしながら、より最近において、特にＢＳＥやイー・コライ（E.coli）のような下水媒介病（sewage-borne diseases）に関する十分公表された問題に対する増大する懸念の結果として、ＭＡＤプロセスだけにおいて達成され得る病原体減少のレベルがもはや健康要件に合わせるのに十分であるとは考えられていない。
【０００６】
ますます厳格になる要件に合わせるのに十分な病原体減少のレベルを作り出すことができる商業的消毒プロセスは公知である。一般に、そのようなプロセスは汚泥を低温殺菌するために高温に頼っており、それにより病原体の非活性化をもたらしている。典型的なプロセスは、少なくとも24時間、約55℃の最低温度で維持することを要求している。さらに通常、商業的プロセスは、要求される時間を減ずるためにより高温で働いている。例えば、1時間、65℃で、或いは30分間、72℃で働く商業的システムがある。上述したように、有効な病原体減少のために必要と考えられている蛋白質及びＤＮＡの変性に要求される最低温度は55℃である。
【０００７】
上記の結果、汚泥処理のために現在採用されている従来の方法は、病原体含有量を減少させるための第１の低温殺菌ステージと、有機体含有量を減少させるための第２の安定化ステージの二つのステージからなっている。長年働いてきた下水汚泥処理の最も広く使用されてきた方法は、上記第１のステージが好熱性好気性消化（ＴＡＤ）からなり、第２のステージがＭＡＤプロセスからなっているデュアルステージプロセスのようなものである。初めのＴＡＤステージは、病原体減少の要求レベルを作り出すのに必要な温度を確立するために好熱性好気性消化と温水（hot water）との組み合わせに頼っている。このタイプのシステムの詳細、及び生じている反応の性質は周知であり、十分に文書で証明されている。
【０００８】
第１の加熱消毒ステージを要求する２ステージ汚泥処理プロセスは、必然的にリアクター容器における実質的な封鎖、混合／曝気装置及び熱送出システムを必要とする。それ故に、そのようなプロセスを確立することは比較的高価であり、必要な動力及びそれらの働きを維持するための熱を提供することもまた高価である。
【０００９】
上述したように、従来のＭＡＤプロセスだけでは、非常に不十分な消毒をもたらす。病原体減少の度合は、通常、logスケールで測定され、log１の減少は10倍減で、log２の減少は100倍減等である。従来のＭＡＤリアクターで消化された汚泥は、典型的には、1.5のオーダーの対数減少を示している。ＭＡＤプロセスが働く比較的低温（即ち、加熱消毒に対して必要と一般に考えられている55℃の最低温度よりも十分低い25から45℃までの中温性温度範囲）を考えると、僅かながら病原体の減少が生じることが自然の死に絶えてゆくプロセスの結果であると見なされている。従来のＭＡＤにおける病原体の減少の度合いが完全に可変で、０対数減少と３対数減少との間で変わるのが典型的であることにもまた注目される。この変化は、ＭＡＤリアクター、さらに直接リアクター入口からリアクター出口に至る生下水汚泥のバイパスにおいて行われる混合操作の有効性の変化の結果であると見なされている。
【００１０】
しかしながら、本願発明者は、従来のＭＡＤプロセスにおいて達成されたレベルよりもかなり高い病原体減少の非常に良好なレベルが、従来のＭＡＤリアクターにおいて維持される部分的に消化された汚泥よりもむしろ培養している生汚泥により中温性温度で達成され得るということを以前に立証している。これに基づき、本願発明者は、従来の消化に先立ち、汚泥を消毒するために使用され、log３よりもかなり大きい病原体含有量での対数減少を達成した微生物培養プロセスを以前に提案した。
【００１１】
培養期間は変えられ、例えば病原体減少の要求レベルに依存している。非常に良好な病原体減少レベルは、約12時間までの培養期間で達成されている。しかしながら、典型的な培養期間は、1から4日の間で、良好な病原体減少を達成するために7日よりも長く培養する必要はないであろう。
【００１２】
明らかに、温度だけでは、同じ温度が従来のＭＡＤリアクター内で用いられ、加熱消毒に対して必要な受け入れられる最低の55℃よりも十分に低い故に、病原体の非活性化を直接的に招かない。さらに、そのプロセスの可能な一作動温度である37℃が、E.coliのような病原体に対し、理想的な成長温度である。
【００１３】
中温性温度で汚泥に生じる消化プロセスのさらなる考察は、病原体の非活性化が、汚泥内に自然に存在し、下水汚泥における有機固体の初期の可溶化に寄与する別名加水分解菌として知られている腐敗菌により分泌される酵素の作用の直接の結果であるとの信念に導いた。一般的に、加水分解菌の個体群はおよそ数時間で２倍になる。他方、成長のためには加水分解生成物に頼っている酸生成菌は数日でその個体群が２倍になる。同様に、成長のために酸生成物に依存するメタン生成菌は、なお一層より遅い倍加率を有している。加水分解菌の非常に速い成長率のため、培養プロセスにより病原体の破壊を達成する完全な加水分解を達成することは全く現実的である。それに比べて、酸生成（Ghosh,米国特許4022665）及びメタン生成は、現実的である妥当な期間に良好な転化を達成するために確立されたエコロジーに依存しなければならない。異なる食品グループを分解するための加水分解菌により分泌される多数の酵素の中にE.coliのような病原体を破壊する酵素があると考えられている。この証拠は、一般的に病原体数の90％よりも多くが培養プロセスの最初の24時間の間に破壊されるという観察結果である。このプロセスの詳細は、未だ十分に理解されておらず、本願発明者は、それ故に、既述のそしてさらに後述される現在の理解に束縛されることを望んでいない。それにも拘わらず、これは、病原体の良好な減少が本発明のＭＩＰプロセスにおいて生じ、従来のＭＡＤプロセスにおいて病原体の顕著な減少が生じない理由に関する説明を提供している。
【００１４】
特に、このプロセスは、加水分解菌の高密度を確立するための条件を最適化するように設計された。このことに寄与する顕著なファクターは、加水分解菌が主として培われる有機物の効能である。本発明では、生汚泥の培養は、加水分解菌の成長を促進する高有機含有量と、その結果として病原体の減少を保証している。しかしながら、従来のＭＡＤプロセスでは、リアクターは（良好なメタン生成のために要求されるエコロジーを維持するのに必要な）高比率の消化された汚泥を含み、リアクターの全体的な有機含有量は低い。加水分解菌のための有用な食物源のこの減少は、加水分解菌の成長を制限し、それ故にそれは病原体含有量に顕著な効果を有していない。従来のＭＡＤリアクターは生汚泥（即ち、高有機含有量の汚泥）で養われるが、このことはバッチ式或いは連続式において、（リアクターの規模に比して）比較的少量で生じ、生汚泥に存する食物源は混合され、それ故に消化された汚泥にて希釈される。従って、従来のＭＡＤリアクターに対するこれまでの培養状況（feed regime）は、病原体減少の貧弱な能力に大いに寄与していると現在考えられている。
【００１５】
微生物培養プロセスの効果的な病原体減少に寄与すると考えられているもう一つのファクターは生汚泥が当初は約ｐＨ５からｐＨ６までの比較的低いｐＨにあるということである。加水分解菌はこれらのｐＨ範囲で特に活動的である。従来のＭＡＤリアクターでは、このｐＨはアンモニア生成の結果として（ｐＨ７からｐＨ８までのオーダーの）より低い値になるであろう。本発明に従って処理された生汚泥のｐＨは、培養プロセスの結果増大するが、それでもなお病原体減少の高いレベルは達成できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
微生物培養システムの二つの現実的な実現は本願発明者により以前に提案されている。各々の場合において、この培養は従来のＭＡＤ消化器の上流のリアクター容器（培養器）において行われた。一つの実現においては、生汚泥群は培養され、総じてＭＡＤ消化器に送り出される。この場合、消化器への汚泥の供給頻度が要求される培養期間よりも大きく、好ましい消化器供給状況が維持され得るように、時差をつけられた間隔でいくつかのリアクター供給消化器を設けることが提案されている。このアプローチの欠点は、各リアクター容器への別個の生汚泥供給路、及び各容器内に生汚泥を中温性温度まで加熱する手段を設ける必要があることである。従って、本願発明者により以前に提案された第２の好ましい案では、生汚泥は“プラグフロー”リアクター内で培養される。プラグフローリアクター内では、リアクター内で何等混合が生じることなくリアクターへの或いはリアクターからの連続的な入力／出力がある。その目的はリアクターを通過する全ての物質に対してリアクター内で同じ滞留時間を有することである。従って、原則として、プラグフローリアクターは、単一のリアクター容器から下流の消化器に連続的供給をもたらし、各々が下流の消化器に供給する複数のバッチ式リアクターの使用に関連する問題を回避している。実際上、この理想は、理想流体として振る舞わず、むしろ不均一な流動パターンを生じさせるリアクター容器の表面にくっつく傾向がある粘性特質の故、達成困難であることが判明している。従って、要求される最小汚泥滞留時間を保証するために理想的な設計よりも数倍大きいプラグフローリアクターを設けることなく両立する病原体減少性能をプラグフローリアクター内の培養にもたらすことは困難であることが判明している。
【００１７】
本発明の目的は上述した不都合を回避し、或いは軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の態様によれば、生汚泥が中温性温度範囲内の温度で予め決められた培養期間に培養される病原体減少ステージを備え、上記汚泥が培養される生汚泥を受け入れる上流側容器と、培養された汚泥を排出する下流側容器とを備えた複数のシーケンス容器内で培養され、汚泥が、上流側容器から中間容器を介して下流側容器に供給され、続いて各容器内で予め決められた滞留時間費やした後、排出され、全滞留時間が上記予め決められた培養期間である下水汚泥処理方法が提供される。
【００１９】
本発明の第２の態様によれば、生汚泥を受け入れるための上流側容器、及び培養された汚泥を排出するための下流側容器を含み、予め決められた期間、中温性温度範囲内の温度で生汚泥を培養する複数の汚泥培養容器と、培養容器内に滞留中、汚泥を加熱し、それを上記範囲内の温度に維持する手段と、続いて汚泥を中間容器を介して上記上流側容器から上記下流側容器に移動させるための手段とを備え、各容器内での汚泥各部の滞留時間の合計が上記予め決められた期間である下水汚泥処理装置が提供される。
【００２０】
上記中温性範囲は約25℃から約46℃であると理解される。さらに後述するように、温度は病原体減少の直接の原因であると信じられていないが、病原体減少の速度に影響を有する可能性があり、本発明においては、好ましい運転温度（operating temperature）範囲は32℃と42℃との間である。
【００２１】
用語“生”下水汚泥は、通常、汚泥処理プロセスの結果、直接生じる汚泥流を指して用いられるが、本発明は農場内のスラリー、畜殺場の廃棄物、及び他の産業プロセスからの廃棄物のような有害な病原体を含む何等かの汚泥流を処理するために使用され得る。さらに、用語“生”は比較的高い有機含有量を有する汚泥を指して用いられ、ある程度の汚泥の前処理がある可能性を排除しない。
【００２２】
上記上流側容器は、そして上記上流容器のみが、生汚泥の温度を中温性温度範囲内の温度まで上昇させるように加熱されるのが好ましい。上流側容器の下流の上記或いは各容器は、もしも必要ならば、汚泥を中温性範囲内における温度に維持するように断熱されてもよい。従って、各培養容器を加熱する必要はない。
【００２３】
上流側、及び下流側容器、及び少なくとも一つの中間容器を含む少なくとも三つのシーケンシャル容器があるのが好ましい。より多くのより小さい容器を利用することは汚泥を一容器から次の容器への移送に必要なポンプサイズを縮小し、そしてポンピング回数及び全培養器全体の容積を縮小するであろう。
【００２４】
汚泥は、例えば、圧縮ガス（例、バイオガス）を適宜ガス混合ノズル、或いはこれに類するものを介して各容器へ供給することにより各容器内での滞留時間の少なくとも一部の間、攪拌されるのが好ましい。
【００２５】
一実施形態においては、各容器は、さらなる汚泥で満たされる前に各滞留時間の間、その容器内に保持されていた汚泥が少なくとも部分的に空にされる。もう一つの実施形態においては、汚泥は連続的に上記上流側容器から中間容器を介して上記下流側容器に順に移送される。
【００２６】
培養容器は嫌気性の状態下に保たれるのが好ましい。
【００２７】
汚泥処理プロセスは、病原体減少ステージの上流側或いは下流側にさらなる処理ステージを備えてもよい。例えば、そのプロセスは、病原体減少ステージの下流側の消化ステージ（例、中温性嫌気性消化）を含み、上記下流側容器から排出された培養汚泥が上記消化ステージに直接供給されてもよい。従って、本発明によるプロセスは、有機含有量を安定させるための従来のＭＡＤプロセスにより続いて処理される汚泥の病原体含有量を減少させるために使用される。この場合、主なＭＡＤステージのみが必要とされ、上述した第２の消化が回避される。加水分解菌は、特に高ｐＨ状態で、そしてＭＡＤリアクター内の食料不足で自然に死に絶えるので、それ自身問題にならないであろう。
【００２８】
従って、用語“生”は、高有機含有量を有する下水汚泥を指すと広く解すべきである。基本的には、これは約10,000mg/lよりも大きい化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の全体を有する汚泥になるであろうが、実際の適用では、関心のある汚泥は、30,000から500,000mg/lまでの範囲のＣＯＤと、8,000から250,000mg/lまでのＢＯＤ（５日）とを有するかもしれない（このＢＯＤは汚泥の生分解性（biodegradability）を示している。）
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の具体的な実施形態は、添付の図面を参照して、単なる例によって記述され、それは本発明に係る汚泥処理システムの概略図である。
【００３０】
図を参照すれば、概略的に示された装置は、下流側中温性嫌気性消化器２に汚泥を供給する１ａ，１ｂ及び１ｃが付されたシーケンシャル培養器（この場合、三基）の汚泥処理システムを備えている。生汚泥供給ライン３が上流側培養器１ａに生汚泥を送り出すために設けられている。適宜加熱手段４が培養容器１ａ内の汚泥を中温性温度範囲内の温度まで加熱するために設けられている。汚泥移送ライン５及び６が培養器１ａ，１ｂ及び１ｃのそれぞれの間に設けられている。容器１ａ〜１ｃの内部での培養により生成されたバイオガスが流出させられ、ガスライン７を介して下流側嫌気性消化器２の上部空間に供給される。ガスリフトポンプ（図示せず）が汚泥を培養器間で移送し、かつバイオガスを使って消化器投入ライン８を介して培養器から消化器に移送するために用いられ、このバイオガスはライン９を介して消化器から流出させられ、圧縮機１０により圧縮される。各培養容器１ａ〜１ｃはガス混合ノズル１１を備え、このガス混合ノズル１１は圧縮機１０からの圧縮されたバイオガスを受け入れ、これを各培養器の内部の汚泥内に吹き込んで攪拌し、それにより培養容器内の汚泥を十分に混合する。
【００３１】
使用中、汚泥は培養器により連続的、或いはバッチ式に消化器に移送される。例えばバッチモードでは、下流側リアクター１ｃからの培養された汚泥が周期的間隔で消化器２に流入し、それに続いて部分的に培養された汚泥が中間培養器１ｂから下流側培養器１ｃに、かつ上流側培養器１ａから中間培養器１ｂにそれぞれ移送される。そして、生汚泥が上流側培養器１ａに供給される。適宜サイズの容器及びポンピング手段でもって、実際的には、下流側容器１ｃを空にすることが、各容器の滞留時間に比して比較的短いポンピング時間を考慮して、上流側容器１ａの再充填と同時に起こると考え得るように個々の培養容器は比較的素速く空にされ、再充填される。各培養容器１ａ〜１ｃの内部での全汚泥滞留時間が全培養期間で、それは0.5日と5日の間であるのが典型的であることが理解されるであろう。
【００３２】
連続的に作動させられるとき、培養器を通る汚泥流の速度は、要求される全培養期間をもたらすように、そしてまた各培養器内で汚泥の効果的な混合を許容するようにコントロールされ、生汚泥が一培養容器から次の培養容器へ移送される機会は殆どない。全体的にみて、順次各容器内で起こる混合がなされるならば、生汚泥が消化器８に移送される可能性はほぼない。
【００３３】
作動のバッチモードの変形として、各培養容器の容積の一部のみがいずれかの排出／再充填作動において置換されてもよい。
【００３４】
一例として、基本的には図１に示されているが、３基よりもむしろ６基の培養容器を備えた汚泥培養システムが生下水汚泥の処理に用いられていた。各培養容器は83ｍ３の作業容積（working volume）を有し、下流側消化器は3000ｍ３の作業容積を有していた。各培養容器からの汚泥の移送はバッチシーケンスで作動させられ、１２時間毎に各培養器は上述したシーケンスで空にされ、汚泥を再充填されていた。生汚泥は上流側培養容器で45℃の温度まで加熱され、中間及び下流側培養容器は中温性範囲における温度を維持するために断熱されていた（この温度は消化器への導入前に約42℃に降下させられる）。
【００３５】
病原体レベルの測定は、平均して、消化器に移送された汚泥におけるE.coli含有量は上流側培養容器に送り出された生汚泥に存在するものの1,200分の１であることを示した。従って、平均して、この処理プロセスは、病原体レベルをlogスケールで全般に3.08だけ減少させた。
【００３６】
この例における培養容器の全容積は、消化器容積の16.6％に過ぎないことにもまた注目すべきである。
【００３７】
第２の例では、第１の例のために使用された汚泥培養システムが、６時間汚泥移送シーケンスで作動させられ、各培養容器の容積の半分だけが各移送の間に置換された。このことは病原体含有量の減少において第１の例よりも効果が少ないことであると分かったが、それにも拘わらず、病原体レベルにおける900倍減を与える良い結果がもたらされ、平均して、このプロセスは、病原体レベルをlogスケールで全般に2.95だけ減少させた。
【００３８】
比較として、汚泥処理実験は、生汚泥の直接的な供給を各々受け、培養器汚泥を下流側消化器に直接送り出す３基の消化器を使用して行われた。各培養容器は容積100ｍ３を有するとともに、消化器の容積は600ｍ３であった。このシステムは３日のサイクルで作動させられ、いずれのサイクルの間もリアクターの一つは一日当たり33.3ｍ３の速度で生汚泥を受け入れ、もう一つは42℃で培養し、そして３番目は培養器汚泥を一日当たり33.3ｍ３の速度で消化器に供給した。平均して、病原体レベルは、E.coli含有量で1250分の1に減少し、logスケールで全般に3.10の平均病原体減少レベルになることが判明した。このことは、本発明の利点が病原体を減少させる能力の如何なる実損もなく達成されることを立証している。さらにこの先行技術の不都合は全培養器容積が消化器容積の50％であるということである。
【００３９】
多くの変形及び充実が図１で概ね要点が述べられた基本的な処理システムになされ得ることは理解されるであろう。例えば、一容器から次の容器への汚泥をポンピングする方法、及び各容器内で汚泥を攪拌する方法は変えられる。培養容器の総数は、いずれか特定の適用に合うように変えられ、下流側消化器のサイズに対する培養容器の相対的サイズを変えることができる。下流側消化器は、必ずしも中温性嫌気性消化器である必要はないが、いずれか適当な消化器、或いはさらなる処理ステージであってもよい。各培養容器から流出させられるバイオガスは消化器に供給されるのが都合よいが、別個の保持タンクに供給されてもよい。もしも、下流側容器が断熱されているならば、特に上流側培養容器を加熱すれば足りるが、それでもなお全ての培養容器をある程度加熱することは好ましいであろう。
【００４０】
他の可能な変形は適切な当業者であれば容易であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る汚泥処理システムの概略を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ａ  上流側培養器
１ｂ  中間培養器
１ｃ  下流側培養器
２  消化器
３  生汚泥供給ライン
４  加熱手段
５，６  汚泥移送ライン
７  ガスライン
８  消化器投入ライン
９  ライン
１０  圧縮機
１１  ガス混合ノズル
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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