(57)【要約】基質から透過物を回収するためのシステムが提供される。この例示的なシステムは、基質を含有するよう構成された容器と、該容器から基質を受け入れ、受け入れた基質の一部を該容器に戻すよう構成された２つ以上の区画と、各区画の内部に少なくとも部分的に配置され、フィルター操作の間基質から透過物を分離するよう構成されたフィルターとを含む。該区画の少なくとも１つは、洗浄液を含有し、かつ該洗浄液がフィルター洗浄の間該容器中の基質に接触するのを実質的に防ぐよう構成される。この例示的なシステムは、該区画の少なくとも１つにおいてその位置でフィルターを洗浄し、かつその際、少なくとも１つの他の区画においてフィルターを操作するように構成される。さらに、濾過システムをその洗浄に適合させるための方法、及び濾過システムを用いて基質から透過物を回収するための方法が提供される。
2005500156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基質を含有するよう構成された容器と、
該容器から基質を受け入れ、受け入れた基質の一部を該容器に戻すよう構成された２つ以上の区画と、
各区画の内部に少なくとも部分的に配置され、フィルター操作の間基質から透過物を分離するよう構成されたフィルターとを含んで成り、
該区画の少なくとも１つが、洗浄液を含有し、かつ該洗浄液がフィルター洗浄の間該容器中の基質に接触するのを実質的に防ぐよう構成され、
該区画の少なくとも１つにおいてその位置で該フィルターを洗浄し、かつその際、少なくとも１つの他の区画において該フィルターを操作するように構成された、基質から透過物を回収するためのシステム。
【請求項２】
洗浄液を前記区画に導入しかつ該区画の前記フィルターと接触させるよう構成された洗浄液の供給源をさらに含んで成る、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記区画のそれぞれが、該区画から洗浄液又は基質を排出するための開口を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記区画の少なくとも１つが、前記容器の内部に少なくとも部分的に配置された、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記容器から送られた基質を受け入れ、受け入れた基質を前記区画に導入するために、該区画の少なくとも１つの内部に配置された拡散器をさらに含んで成る、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記フィルターがメンブレンを含んで成り、該メンブレンを通して透過物が前記システムの通常操作の間に分離される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記メンブレンが複数の中空繊維を含んで成る、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記区画の少なくとも１つが開口を画定し、受け入れた基質を該開口を通して前記容器に戻す、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記開口が前記区画の上部に配置された、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記フィルターが操作の間基質中に浸漬されるよう構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記フィルターが前記区画の少なくとも１つの完全に内部に配置された、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記フィルターによって分離された透過物を受け入れるよう接続されたタンクをさらに含んで成る、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
大気圧で透過物が前記フィルターから透過物の排出先へ流れるように、該フィルターより下の高さに配置された透過物の排出先をさらに含んで成る、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記区画の少なくとも２つが互いに隣接して配置された、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記区画が、前記容器から基質を受け入れ、受け入れた基質の一部を該容器に戻すよう構成された２つ以上の小区画に細分化される区画によって画定された、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
フィルターが各小区画の内部に少なくとも部分的に配置された、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
基質を含有するよう構成された容器と、
該容器から基質を受け入れ、受け入れた基質の一部を該容器に戻すよう構成された、該容器の内部に少なくとも部分的に配置される２つ以上の区画と、
各区画の内部に少なくとも部分的に配置され、フィルター操作の間基質から透過物を分離するよう構成されたフィルターとを含んで成り、
該区画の少なくとも１つが、洗浄液を含有し、かつ該洗浄液がフィルター洗浄の間該容器中の基質に接触するのを実質的に防ぐよう構成され、
該区画の少なくとも１つにおいてその位置で該フィルターを洗浄し、かつその際、少なくとも１つの他の区画において該フィルターを操作するように構成された、基質から透過物を回収するためのシステム。
【請求項１８】
（ａ）各区画の内部に少なくとも部分的に配置されるフィルターと接触させるために、容器から２つ以上の区画に基質を導入すること、
（ｂ）受け入れた基質の一部を該区画から該容器に戻すこと、
（ｃ）該区画の少なくとも１つと関連したフィルターをその位置で洗浄すること、及び
（ｄ）少なくとも１つの他の区画と関連したフィルターを操作し、それにより、該区画に受け入れた基質から操作フィルターを通して透過物を回収すること、
の工程を含んで成る、濾過システムを用いて基質から透過物を回収するための方法。
【請求項１９】
前記洗浄工程が、
（ａ）前記区画又はフィルターに洗浄剤を導入すること、
（ｂ）洗浄剤が前記容器中の基質に接触するのを防ぐこと、
（ｃ）該区画の少なくとも１つと関連したフィルターを洗浄すること、及び
（ｄ）もっぱらフィルターをその位置で維持する間に、フィルターを少なくとも部分的に浸漬させ、少なくとも部分的に該フィルターを洗浄すること、
の工程をさらに含んで成る、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記浸漬工程が、前記区画の完全に内部に前記フィルターを配置することを含んで成る、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記洗浄工程が、洗浄剤を前記区画から排出する工程をさらに含んで成る、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記洗浄工程と前記操作工程が実質的に並行して実施されて、前記フィルターの少なくとも１つが洗浄されている間の濾過システムの連続操作が促進される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記洗浄工程が、前記容器から前記区画への基質の流れを妨げる工程をさらに含んで成る、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記洗浄工程が、透過物、化学溶液、又は透過物と化学溶液の組み合せを前記区画又はフィルターに導入する工程をさらに含んで成る、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記戻し工程が、前記区画から受け入れた基質の大部分を前記容器に戻すことを含んで成る、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
戻される基質：透過物の比を約５：１に維持する工程をさらに含んで成る、請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
前記容器中の基質を混合する工程をさらに含んで成る、請求項１８に記載の方法。
【請求項２８】
前記戻し工程が、前記フィルター上に膜が形成されるのを低減するために、該フィルター付近の受け入れた基質を循環させることを含んで成る、請求項１８に記載の方法。
【請求項２９】
前記フィルターを通して逆流させるために、透過物の一部を該フィルターに戻す工程をさらに含んで成る、請求項１８に記載の方法。
【請求項３０】
前記フィルターに透過物を戻す工程が周期的に実施される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記洗浄工程が、洗浄剤を前記フィルターを通して前記区画に導入することを含んで成る、請求項１８に記載の方法。
【請求項３２】
（ａ）容器から基質を受け入れ、受け入れた基質の一部を該容器に戻すように、少なくとも１つの区画を配置すること、
（ｂ）フィルター操作の間基質から透過物を分離するために、該区画の内部に少なくとも部分的に該フィルターを配置すること、及び
（ｃ）洗浄液を含有し、かつ該洗浄液が該フィルター洗浄の間容器中の基質に接触するのを実質的に防ぐよう区画を構成すること、
の工程を含んで成る、容器に含有される基質から透過物を取り出すよう構成された濾過システムをその洗浄に適合させるための方法。
【請求項３３】
前記区画を配置する工程が、前記容器の内部に少なくとも部分的に該区画を配置する工程をさらに含んで成る、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基質からフィルターを通して透過物を回収するためのシステムに関する。より具体的には、本発明は、基質からフィルターを通して透過物を回収し、その位置で該フィルターを洗浄するのに適合したシステムに関する。さらに方法が提供される。
【背景技術】
【０００２】
濾過システムは、基質からフィルターを通して透過物を取り出し、濃縮物を後方に残すことができるようバリヤーを提供する。例えば、濾過システムは、生物学的反応器の中にバイオソリッドを保持するためのバリヤーとして用いられている。このような濾過システムでは、メンブレンがバリヤーとして提案されている。このようなメンブレンは、例えば、中空繊維、中空管又は中空ロールの形態で提供できる。
【０００３】
説明を目的とするが、廃水処理用途のための浸出水処理システムは、供給原料を透過物とバイオマスに分けるためにメンブレンセパレータを使用できる。このようなシステムは、例えば、商標ＺＥＥＷＥＥＤのもと、カナダ、オンタリオ州のＺｅｎｏｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ社より入手可能である。ＺＥＥＷＥＥＤシステムは、水中で使用できるメンブレンカセットを用いてバイオ酸化を引き起こし、供給原料中の有機物を酸化する。メンブレンは、本質的に完全な酸化のためにシステム中にバクテリアを保持するのに用いられ、かつ高品質の流出物を提供するのに用いられる。
【０００４】
このようなシステムに用いられるメンブレンを“清潔に”保つことが重要であるということが知られている。というのも、ある一定期間の使用の後、汚染膜又は“バイオ膜”がメンブレン上に形成される場合があり、それによってメンブレンを通る透過物の流れが低下するためである。有機か無機かに関わらず、メンブレンの外表面、内表面上に、及び／又はメンブレンの壁を通して広がるメンブレン細孔中に発達する場合がある。それゆえ、メンブレン上でのこのような発達によって、実行可能なフィルターとしてのメンブレンの性能が低下すると認識されている。
【０００５】
Smithらに交付された米国特許第５，４０３，４７９号（“汚染されたメンブレンのためのその位置での洗浄システム”）では、バイオ濾過産業を悩ます傾向のある汚染問題の性質及び程度について十分な背景説明が与えられている。米国特許第５，４０３，４７９号明細書は、その参照により全体として本明細書に含まれる。メンブレン汚染の問題に対する１つの可能性のある解決策として、Smithらは、米国特許第５，４０３，４７９号明細書において、汚染された多孔質／半透性の精密濾過又は限外濾過用メンブレンにおける膜貫通流量を実質的に取り戻すための洗浄システムを提案しており、該メンブレンは汚染された又は“汚れた”水から浄水を回収するのに用いられる。具体的には、Smithらは、選ばれた洗浄流体を透過物に導入し、該洗浄流体を繊維のバブルポイントを超えない低圧力で中空繊維メンブレンの内腔に通して再利用することによって、モジュールから供給原料を排出せずに、メンブレンを含むモジュールを洗浄することを提案した。米国特許第５，４０３，４７９号明細書においてSmithらによって提案されたプロセスは、メンブレンの透過物側から、即ち、中空繊維の内腔を通して洗浄する。
【０００６】
Coteらに交付された米国特許第５，２４８，４２４号（“中空繊維メンブレンのフレームレス配列、及び基質を濾過して透過物を回収する間の清浄繊維表面の維持方法”）では、濾過用メンブレン、より具体的には中空繊維のフレームレス配列の性能を維持するための別のアプローチが提案された。Coteらは、米国特許第５，２４８，４２４号明細書において、繊維表面を繊維クレンジング用ガス（“スクラッビング用ガス”）、特には（“空気洗浄された”）酸素含有ガスの泡でいっぱいの状態に保って、成長微生物の発達又は無生物粒子の堆積を低減するシステムを提案した。繊維が基質中に浸されたフレームレス配列においてふわりふわりと自由に揺れ動くことができ、該基質の至る所で繊維を本質的に有害な堆積物のない状態に保つのに十分な物理的衝突力で以って泡が発生する場合には、本質的に成長微生物は発達しない。同様の解決策がMahendranらにより米国特許第５，６３９，３７３号明細書（“中空繊維メンブレンの縦型スケイン、及び基質を濾過して透過物を回収する間の清浄繊維表面の維持方法”）において、並びにHenshawらにより米国特許第５，７８３，０８３号明細書（“中空繊維メンブレンの縦型円筒形スケイン、及び清浄繊維表面の維持方法”）において提案された。
【０００７】
国際公開番号ＷＯ９８／３７９５０（“飲料水を製造するためのポータブル逆浸透装置”）において、Dalyらは、システムの中空管状メンブレンが、未透過流れを該メンブレンの内表面に送り、該未透過流れを該メンブレンに通過させることにより、周期的に未透過流れで逆洗され、それにより外表面から粒子を除去する、汚れた水から飲料水を製造するための方法及び装置を提案した。国際公開番号ＷＯ９８／３７９５０で提案された方法及び装置において、該メンブレンの化学洗浄が必要とされる場合には、洗浄液がタンクから該メンブレンにポンプで送られる。
【０００８】
（国際公開番号ＷＯ９７／１８８８７に対応する）オーストラリア特許出願第９６７６３００号において、Coteらは、浸水したメンブレンをその位置で洗浄する方法を説明し、該方法においては、メンブレンを空気にさらすために、タンクに含有される廃液が少なくとも部分的に空にされ、メンブレンの透過物側に洗浄液を送ることによって、廃液の濾過流れと反対の流路に沿って洗浄液がメンブレン細孔を通過する。遮断バルブが、処理タンクから廃液を排出するために開けられる。次いで、洗浄液が貯蔵器からメンブレンへ導入される。別の実施態様においては、４つのタンクに廃液を供給する。該タンクのうち１つのメンブレンを洗浄しようとする場合には、選択されたタンクの内容物が他のタンクに移される。洗浄液が、貯蔵器から空の選択されたタンクのメンブレンに供給される。
【０００９】
汚染のこの認識された問題を解決するのに相当な労力が費やされてきたが、メンブレンを用いるものなど、濾過システムの“洗浄”に関する改善は、メンブレンが中空繊維、中空管、中空ロール、又は他のメンブレン形状の形態で提供されることに関係なく依然として求められている。具体的には、フィルター洗浄の分野におけるこれらの相当な進歩と、フィルターとして用いられるメンブレンの処理量速度を延ばすこのような提案されたシステムの主張される能力にも関わらず、いくつかの場合においては、メンブレンは、強力化学洗浄などの徹底的な洗浄のために、プロセスから最終的に取り除かれなければならないことが知られている。当然ながら、生物学的反応器などのシステムからフィルターを取り除くことが必要であることは、時間を浪費し、費用がかかり、労働集約的であり、一般に望ましくない。さらには、フィルターが取り除かれる間、洗浄プロセス中に少なくとも部分的にシステムを停止することがしばしば必要である。
【００１０】
例えば、水中で使用できるメンブレンユニットを生物学的反応器から取り除くこと、及び水中で使用できるメンブレンユニットを洗浄のために別のタンクに移すことは望ましくない。メンブレンアッセンブリは相当に大きくかつ相当に重い場合がある。さらに、産業用の生物学的反応システムの場合には、メンブレンアッセンブリが用いられる生物学的反応器の容器は相当に高い場合があり、それにより取り除くために高価でかつ扱いにくいリギング装置を必要とする。さらには、メンブレンアッセンブリの取り出し及び取り替えをそれぞれ行うのに、このようなメンブレンアッセンブリへのさまざまな“配管”接続を取り外し、続いて再接続しなければならない。上方空間がこのようなメンブレンアッセンブリを容易に取り出すのに利用できない場合があり、このようなシステムが取り出される場合には、そのようなことを行うプロセスによって、相当な混乱が生じる場合があることも理解されるであろう。さらに、オフライン洗浄の手順のための独立した洗浄操作専用の外部タンクによって、相当なフロア又は地上スペース、及び多数の“配管”接続が必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、基質からフィルターを通して透過物を回収し、その位置で該フィルターを洗浄するための改善されたシステムが必要とされている。さらに、それに対応する方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの例示的な実施態様によれば、基質から透過物を回収するためのシステムが提供される。この例示的なシステムは、基質を含有するよう構成された容器と、該容器から基質を受け入れ、受け入れた基質の一部を該容器に戻すよう構成された２つ以上の区画と、各区画の内部に少なくとも部分的に配置され、フィルター操作の間基質から透過物を分離するよう構成されたフィルターとを含む。該区画の少なくとも１つは、洗浄液を含有し、かつ該洗浄液がフィルター洗浄の間該容器中の基質に接触するのを実質的に防ぐよう構成される。この例示的なシステムは、該区画の少なくとも１つにおいてその位置でフィルターを洗浄し、かつその際、少なくとも１つの他の区画においてフィルターを操作するように構成される。
【００１３】
本発明の別の例示的な態様によれば、濾過システムを用いて基質から透過物を回収するための方法が提供される。該方法は、各区画の内部に少なくとも部分的に配置されたフィルターと接触させるために、容器から２つ以上の区画に基質を導入することを含む。受け入れた基質の一部は該区画から該容器へ戻される。該区画の少なくとも１つと関連したフィルターがその位置で洗浄され、少なくとも１つの他の区画と関連したフィルターが操作され、それにより、該区画に受け入れた基質から操作フィルターを通して透過物を回収する。
【００１４】
本発明のさらに別の例示的な態様によれば、濾過システムをその洗浄に適合させるための方法が提供され、該方法においては、該濾過システムは、容器中に含有される基質から透過物を取り出すよう構成される。該方法は、該容器から基質を受け入れ、受け入れた基質の一部を該容器に戻すように、少なくとも１つの区画を配置することを含む。フィルターは、フィルター操作の間基質から透過物を分離するために、該区画の内部に少なくとも部分的に配置される。該区画は、洗浄液を含有し、かつ該洗浄液がフィルター洗浄の間該容器中の基質に接触するのを実質的に防ぐよう構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の特徴は、本発明の選択された実施態様を示す図を参照して説明される。本発明は、図で示される選択された実施態様に限定されないということ、及び本発明の範囲は、特許請求の範囲で別に規定されるということが理解される。さらに、図は、何ら特定の比率又は縮尺で描かれていないということ、及び図で示される実施態様は、本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく改良又は変形できるということも理解される。
【００１６】
次に、本発明の特徴は、図１に与えられるブロック線図を参照して説明される。より具体的には、図１は基質からフィルターを通して透過物を回収し、その位置で該フィルターを少なくとも部分的に洗浄するためのシステムを図示する。図示されるシステム１０は、基質を含有するよう構成された容器１２を含む。基質の組成はさまざまであることができ、一方で、それでもなお本発明の利点を達成するが、基質はほとんどの場合、液体及び固体粒子の液体又はスラリーである。
【００１７】
さらにシステム１０は、容器１２から基質を受け入れるために接続された区画１４を含み、容器１２から区画１４への基質の流れは図１のＡで示される。さらに区画１４は、システム１０の通常操作の間、受け入れた基質の一部を容器１２に戻すよう接続される。例えば、区画１４から容器１２への基質の戻り流れは図１のＢで示される。さらに区画１４は、システム１０からの排出操作も含む。より具体的には、排出の流れは図１のＣで示される。
【００１８】
フィルター１６は、区画１４の内部に少なくとも部分的に配置される。フィルター１６は、システム１０の通常操作の間、区画１４中の基質から透過物を回収するよう接続される。例えば、フィルター１６からの透過物の流れは図１のＤで示される。
【００１９】
さらにシステム１０は、洗浄液の供給源１８を含む。供給源１８は、システム１０の洗浄操作の間、洗浄液を区画１４に導入しかつフィルター１６と接触させるよう接続される。例えば、供給源１８から区画１４への洗浄液の流れは図１のＥで示される。
【００２０】
システム１０の区画１４は、システムの通常操作の間、システム１０によって基質の循環を促進させる。より具体的には、基質は、容器１２から区画１４へのＡ流と、区画１４から容器１２へのＢ流によって循環できる。さらに区画１４は、供給源１８から受け入れた洗浄液が、区画１４から容器１２に含有される基質と接触するのを実質的に防ぐ。
【００２１】
さらに図１について言えば、次に本発明に従った方法の実施態様が説明される。図１に図示されるシステム１０は、基質からフィルターを通して透過物を回収し、その位置で該フィルターを少なくとも部分的に洗浄するのに適合される。使用において、区画１４は、フィルター１６を少なくとも部分的に取り囲むよう提供される。システム１０の通常操作の間、基質は容器１２から区画１４へＡ流で導入される。透過物は、Ｄで示されるように、区画１４に受け入れた基質からフィルター１６を通して回収される。さらに通常操作の間、受け入れた基質の一部は、Ｂで示されるように区画１４から容器１２へ戻される。
【００２２】
システム１０の洗浄操作は破線を用いて図１で図示される。より具体的には、洗浄操作の間、Ａで示される容器１２から区画１４への基質の流れは妨げられる。透過物が、Ｆで示されるように区画１４及び／又はフィルター１６に戻される。洗浄液が、供給源１８から区画１４及び／又はフィルター１６にＥで導入され、フィルター１６の外表面と接触される。次いで、洗浄液が、必要であればＣで示されるように区画１４から排出できる。
【００２３】
本発明に従った方法は、その位置に又は区画１４及び容器１２に関して同じ場所にフィルター１６を維持しながら達成される。言い換えると、フィルター１６は、システム１０の通常操作の間とシステム１０の洗浄操作の間で同じ場所に維持される。それゆえフィルター１６は、強力洗浄を達成するために区画１４から取り出す必要がない。
【００２４】
次に図２について言えば、本発明に従ったシステム及び方法の別の実施態様についての概略図が提供される。システム１０と同様に、システム１００は、基質からフィルター１１６を通して透過物を回収し、該フィルター１１６をその位置で少なくとも部分的に洗浄するのに適合される。
【００２５】
システム１００は、基質を含有するよう構成された容器１１２を含む。この実施態様においては、基質はフィードＨ’を介して容器１２に導入される。さらにシステム１００は、容器１１２から基質を受け入れるよう接続された区画１１４を含む。この実施態様においては、基質は、Ａ’で示されるように、基質を区画１１４へ送る循環ポンプ１２０を用いて容器１１２から区画１１４へ送られる。区画１１４は、システムの通常操作の間、受け入れた基質の一部を容器１１２に戻すよう接続される。
【００２６】
この実施態様においては、区画１１４は、容器１１２の内部に少なくとも部分的に配置され、Ｂ’で示されるように、区画１１４の内部から容器１１２の内部へ基質をオーバーフローさせるよう少なくとも部分的に開放した上部を有する。区画１１４中のバイオソリッドが濃縮される傾向を防ぐか又は低減するために、区画１１４に受け入れた基質のかなりの部分を、Ｂ’で示されるように容器１１２へ戻すことを意図している。好ましくは、区画１１４に受け入れた基質の大部分は容器１１２へ戻される。さらに区画１１４は、システム１００からの排出操作を含む。この実施態様においては、バルブ１２６が、Ｃ’で示されるように排出流を調節するために提供される。
【００２７】
フィルター１１６は、区画１１４の内部に少なくとも部分的に、好ましくは完全に配置される。フィルター１１６は、システムの通常操作の間、区画１１４中の基質から透過物を回収するよう接続される。この実施態様においては、透過物用ポンプ１２２は、Ｄ’で示されるように、フィルター１１６から透過物用タンク１２４へ透過物を送るためにフィルター１１６に接続される。
【００２８】
洗浄液の供給源１１８は、システム１００の洗浄操作の間、洗浄液を区画１１４に導入しかつフィルター１１６の外表面と接触させるよう接続される。この実施態様においては、洗浄液がフィルター１１６と接触するために区画１１４（及び／又はフィルター１１６）に入るよう、供給源１１８によってＥ’で示されるように洗浄液が送られる。
【００２９】
区画１１４は、システムの通常操作の間は、システム１００によって基質の循環を促進させ、洗浄操作の間は、区画１１４からの洗浄液が、容器１１２内に含有される基質と意図せず接触するのを実質的に防ぐ。
【００３０】
さらに、補足的な洗浄の特徴がシステム１００において提供できる。例えば、透過物は、フィルター１１６の周期的なバックパルスを提供してフィルター１１６の部分的な洗浄を促進するために、フィルター１１６を介して戻すことができる。さらに、フィルターを振動及び伸縮させるために、フィルター１１６付近に撹拌用空気を導入できるが、このような撹拌用空気の供給源は図２には示されていない。
【００３１】
システム１００を使用する間及び通常操作の間、基質は、Ａ’で示されるように循環ポンプを用いて容器１１２から区画１１４に導入される。透過物は、区画１１４に受け入れた基質からフィルター１１６を通して回収され、Ｄ’で示されるように透過物用ポンプ１２２を用いて透過物用タンク１２４に送られる。受け入れた基質の一部は、Ｂ’で示されるように、区画１１４から容器１１２に戻される。Ｂ’流は好ましくはＤ’流よりも多い。最も好ましくは、Ｂ’の基質流：Ｄ’の透過物流の比は、５：１に及ぶか又はそれを超えることさえある。
【００３２】
システム１００の洗浄操作は破線で示される。システム１００の洗浄操作の間、容器１１２から区画１１４への基質の流れは、（循環ポンプ１２０を停止することによって）妨げられる。透過物は、Ｆ’で示されるように、透過物用タンク１２４から区画１１４及び／又はフィルター１１６に戻される。洗浄液は、Ｅ’で示されるように供給源１１８から区画１１４（及び／又はフィルター１１６）に導入され、フィルター１１６の表面と接触される。続いて、洗浄液が、Ｃ’で流れるようにバルブ１２６を開けることで区画１１４から排出される。洗浄操作を助長するために。撹拌用空気又は他のガスを、Ｇ’で示されるようにフィルター１１６付近に導入できる。
【００３３】
図２で示される実施態様においては、バイオソリッドのスラリーは、容器１１２内の十分に混合された反応領域から区画１１４へ、透過物の回収速度の何倍かに等しい速度で循環される。過剰なバイオソリッドスラリーは区画１１４をオーバーフローして、それにより容器１１２の反応領域に戻される。区画１１４においてバイオソリッドが過度に濃縮するのを防ぐには、速い速度でオーバーフローさせるのが好ましい。新しい供給原料液は、透過物として回収される速度にほぼ等しい速度で、反応容器１１２に（Ｈ’で）加えられる。
【００３４】
周期的な化学洗浄が必要とされる場合には、区画１１４は分離され、（バルブ１２６によって）液体又はスラリーを排出される。次いで、区画１１４は、洗浄化学物質とともに（透過物用タンク１２４からの）メンブレンを通して先に処理された貯水を用いて再び満たされる。説明される通り、空気又は他の撹拌が、Ｇ’で示されるように洗浄期間の間適用できる。洗浄期間に続いて、洗浄液は必要であれば区画１１４から排出でき、区画１１４は、バイオソリッドの液体又はスラリーで再び満たすことができる。次いで、フィルター１１６を通常の操作に戻すことができる。
【００３５】
本発明のこの実施態様は、いくつかの有意な利点を与える。具体的には、洗浄用の反応容器からフィルターを取り出す必要がない。したがって、フィルターを取り出すためのリギング装置が必要なく、フィルターの配管接続を取り外し／再接続する必要がない。さらにシステム１００は、フィルターが移される外部洗浄タンクの必要を省き、それによってフロアースペース及び関連する配管を省く。したがって、洗浄に必要とされる時間が低減される。加えて、容器内のフィルターを少なくとも部分的に取り囲む区画の導入によって、多量のバイオソリッドの液体若しくはスラリーを廃棄若しくは移動させる必要がなくなり、又は多量の洗浄液を提供する必要がなくなる。
【００３６】
次に図３について言えば、本発明に従ったシステム及び方法のさらに別の実施態様についての概略図が示される。システム１０及び１００と同様に、図２に示されるシステム２００は、基質からフィルターを通して透過物を回収し、該フィルターをその位置で少なくとも部分的に洗浄するのに適合される。さらにシステム１００と同様に、システム２００は、容器２１２、区画２１４、メンブレンカートリッジ２１６の形態のフィルター、洗浄液の供給源２１８、循環ポンプ２２０、透過物用ポンプ２２２、及び透過物用タンク２２４を利用する。
【００３７】
システム２００は、供給原料源又は基質源２５４を備えている。供給原料源２５４はライン２５６に接続され、該ライン２５６を通して、供給原料又は基質が図３に示されるように容器２１２の内部に導入される。基質は、循環ポンプ２２０を用いて容器２１２から区画２１４に送られる。より具体的には、ライン２０２が容器２１２の壁から循環ポンプ２２０まで及び、ライン２０４及び２０６が、後で説明されるように循環ポンプ２２０から区画２１４内の位置まで達している。バルブ２０８が、循環ポンプ２２０とライン２０６を介した区画２１４との間の基質流を調節するために、ライン２０６の途中に配置される。
【００３８】
拡散管２１０の内部から区画２１４の内部へ基質を流すことができるように、一連の開口を有する拡散管２１０が区画２１４の内部に配置される。拡散管２１０の内部に基質を導入するために、ライン２０６が拡散管２１０の一方の端部に接続される。拡散管２１０は、区画２１４の底面に関して実質的に水平に延びる直線配管であるのが好ましい。
【００３９】
さらにシステム２００は、固体廃棄物などの材料を区画２１４から送出するか、又は区画２１４を空にするための手段を含む。より具体的には、ライン２２６が、固体廃棄物及び後で説明される洗浄液を区画２１４から流出させるために、拡散管２１０の端部（ライン２０６に接続されたのと反対側の端部）から延長される。ライン２２６はライン２２８に接続され、該ライン２２８が固体廃棄物の受け器２３０に接続される。ライン２２８の途中に配置されるバルブ２３２は、区画２１４及び拡散管２１０からライン２２８を介した固体廃棄物の受け器２３０への材料の流れを調節する。
【００４０】
さらにライン２３４がライン２２６に接続され、その結果、該ライン２２６が区画ドレーン２３６に接続される。ライン２３４の途中に配置されるバルブ２３８は、区画２１４及び拡散管２１０からライン２３４を介した区画ドレーン２３６への材料の流れを調節する。
【００４１】
容器２１２は、容器２１２中の基質を循環させる混合ポンプを備えているので“十分に混合されたタンク”とみなされる。その目的は、システム２００の操作の間、バイオソリッドが基質中に懸濁した状態を保つことである。より具体的には、ライン２４０が、容器２１２から混合ポンプ２４２へ基質を送るために容器２１２の壁から延びている。混合ポンプ２４２は、基質が混合エダクター２４８などの混合器に入るように、ライン２４０からライン２４４に沿って基質を送る。混合エダクター２４８は、図３に示される実施態様のような半径方向に配向されたノズルを有するさやなどのモジュールの形態で提供できる。あるいはまた、混合エダクター２４８は、一連の出口開口を備えた、容器２１２の直径を少なくとも部分的に横切って延びる直線配管のような配管の形態で提供できる。さやとは対照的に直線配管の使用は、大きな直径を有することのあるより大きなタンクについて好ましい場合がある。エダクター２４８などの挿入物の他の形態は、その技術分野で公知であり、図３に図示される形態に置き換えることができる。空気又は他のガスの使用の有無に関わらず、混合の他の形態もまたその技術分野で公知である。
【００４２】
さらにシステム２００は、ライン２５２に沿って進み、混合エダクター２４８に入り、容器２１２の内部に導入される混合用空気又は他のガスの供給源２５０を含む。基質と混合するために混合エダクター２４８へ混合用空気を導入して撹拌し、容器２１２内の基質の混合及びバイオソリッドの懸濁を促進する。さらに空気の導入は、空気が使用される場合には、容器２１２内に生じる生物活性を維持するための酸素源を提供する。
【００４３】
さらにシステム２００はメンブレンカートリッジ２１６を含み、該メンブレンカートリッジ２１６は、区画２１４の内部に少なくとも部分的に、好ましくは完全に広がっている。この実施態様のメンブレンカートリッジは、マニホールド間に広がる一連の中空繊維メンブレンを有する水中使用可能なメンブレンフィルターである。中空繊維メンブレンの壁を通して透過させること、メンブレンを通った透過物を接続されたマニホールドに送ること、及び低圧の配管システムを介して透過物を取り出すことによって、透過物がメンブレンカートリッジ２１６を通して抽出される。より具体的には、システム２００のメンブレンカートリッジ２１６は、底部マニホールド２６４、上部マニホールド２６６、及び底部マニホールド２６４と上部マニホールド２６６の間に実質的に垂直に延びる中空繊維メンブレンなどの一連のメンブレンを有する。繊維２６８は、基質から透過物を抽出するために、システム２００の通常操作の間、透過物が引き抜かれるバリヤーを提供する。
【００４４】
理解される通り、繊維２６８の内部で真空引きされる場合には、透過物は、中空繊維２６８の壁を通して中空繊維２６８の内部に引き抜かれるので、透過物は、システム２００から抽出するのに下部及び上部マニホールド２６４及び２６６を介して抽出できる。言い換えると、繊維２６８の外部圧力を繊維２６８の内部圧力よりも高くして、中空繊維２６８の壁の厚さにまたがって異なる圧力をかけることによって、システム２００から抽出するのに、透過物を中空繊維２６８の壁の細孔を通して中空繊維２６８の内部へ流れさせる。バイオマスなどのバイオソリッドは繊維２６８によってブロックされ区画中に残る。
【００４５】
さらにシステム２００は、メンブレンカートリッジ２１６に隣接して又はその内部に少なくとも部分的に配置される空気マニホールド２６２へ空気又は他のガスを送ることができるように、ライン２６０に空気又は他のガスを導入するメンブレン用の空気又は他のガスの供給源２５８を含む。空気マニホールド２６２は、メンブレンカートリッジ２１６のメンブレン２６８付近に気泡を流すことのできる空気出口又はノズル（示されない）を含む。このような気泡は、バイオマスの膜がメンブレン２６８の外表面上に形成される速度を低減するのに役立つことができる。メンブレン用空気供給源２５８からの空気はまた、区画２１４内の基質（及び後で説明される洗浄液）の混合を促進させるのにも役立つ。
【００４６】
さらに図３について言えば、１対のライン２７０、２７２は、メンブレンカートリッジ２１６から上方へ延び、ライン２７０は底部マニホールド２６４から上方へ透過物を流すように接続され、ライン２７２は上部マニホールド２６６から上方へ透過物を流すように接続される。ライン２７０及び２７２はライン２７４に接続され、バルブ２７６が、ライン２７４を通る透過物の流れを調節するためにライン２７４の途中に与えられる。
【００４７】
ライン２７８がライン２７４に接続され、メンブレン用空気供給源２５８などの外部供給源から透過物に導入された未溶解の空気を透過物からベントするために空気ベント２８０へ接続される。さらに、上方に延びているライン２８２がライン２７４に接続され、透過物用ポンプ２２２が、ライン２８２を通る透過物の流れを促すためにライン２８２の途中に接続される。
【００４８】
透過物用ポンプ２２２の使用に代わるものとして、重力流動が、メンブレンカートリッジ２１６から透過物用タンク２２４（又は直接排出先）へ透過物を送るのに使用できることが見出された。より具体的には、メンブレンカートリッジ２１６の高さが透過物用タンク２２４中の透過物の高さよりも高く維持される場合、その時には、透過物は、大気圧及びサイフォン効果の作用でメンブレンカートリッジ２１６から透過物用タンク２２４へ流れる。それゆえ、透過物用タンク２２４の少なくとも一部がフィルターより低く再配置される場合には、図３に図示される実施態様の区画２１４とメンブレンカートリッジ２１６の構成によって、透過物用ポンプ２２２と、ポンプを動かすのに必要とされるエネルギーとを省くことが可能となる。
【００４９】
（後で説明される）“パルス洗浄”が実施される場合、透過物用タンク２２４がフィルターよりも低い高さに配置されるのであれば、透過物用タンク２２４からメンブレンカートリッジ２１６へ透過物を戻すのにポンプが必要とされる場合があるということが理解される。このようなポンプは、洗浄操作の間、実質的に連続運転の透過物用ポンプ２２２に比べて、（後で説明される）“パルス洗浄”操作の好ましい断続的性質のために、透過物用ポンプ２２２ほどは運転されない。
【００５０】
ライン２８４がライン２８２に接続され、そのライン２８４上に、バルブ２８６がライン２８４を通る流れを調節するために与えられる。次に、ライン２８４が透過物用タンク２２４に接続され、該タンクは、容器２１２中の基質から抽出された透過物を含有又は収集するのに適合している。透過物用タンク２２４内の透過物はバッフル２２５にオーバーフローして、該バッフル２２５からの透過物又は廃液が、使用又は更なる処理のためにシステム２００から取り出される。
【００５１】
ライン２８８が、ライン２８２へ透過物を送るために透過物用タンク２２４の底部に接続される。バルブ２９０が、透過物用タンク２２４からライン２８２への透過物の流れを調節するためにライン２８８の途中に与えられる。さらにライン２９２が、ライン２８２からライン２９４及び２９６へ透過物を流すためにライン２８２に接続される。ライン２９４は、それを通る透過物の流れを調節するためにバルブ２９５を備えており、ライン２９６は、それを通る透過物の流れを調節するためにバルブ２９７を備えている。ライン２９４は、ライン２９２とライン２７４の間に接続される。対照的に、ライン２９６は、流れを区画２１４へ送るためにライン２９２と区画２１４の間に接続される。
【００５２】
洗浄液の供給源２１８は、供給源２１８からシステム２００の残りの部分へ洗浄液を流すために、供給源２１８とライン２９２の間に延びるライン２９８によってライン２９２に接続される。他の公知洗浄液の中では、塩素溶液が好ましい。
【００５３】
次に、システム２００の好ましい操作が図３を参照して説明される。３つの一般的なシステムの操作は、その間に透過物が基質から抽出されるシステム２００の“通常操作”、好ましくは通常操作の間に周期的に行われるシステム２００の“パルス洗浄”、及び好ましくは通常操作を中断している間に行われるシステム２００の“強力洗浄”という表現で記載される。
【００５４】
一般には、基質は容器２１２に供給され、区画２１４へ循環され、透過物がシステム２００の通常操作の間にメンブレンカートリッジ２１６を通して取り出される。透過物は透過物用タンク２２４、又はその代わりに直接排出先へ送られる。
【００５５】
好ましくはシステム２００の通常操作の間に周期的に行われるパルス洗浄の間、メンブレンカートリッジ２１６の繊維２６８表面上での、バイオソリッド又は他の有機若しくは無機汚染物の蓄積の低減を助長するために、透過物が（ポンプ又は大気圧によるのと）逆の流れ方向にメンブレンカートリッジ２１６へパルス的に戻される。このようなパルス洗浄操作は短い時間間隔で実施できる。例えば、説明のみを目的として、パルス洗浄は１時間当たり２回、毎度約１分の所定期間で実施できる。当然ながら、他の間隔（頻度の多い又は少ない）及び期間（長い又は短い）が考えられる。
【００５６】
強力洗浄の間、区画２１４に含有される基質は、メンブレンカートリッジ２１６の繊維２６８を化学洗浄するために排出され、所定の期間洗浄液で置換される。その後、洗浄液を排出でき、必要であればシステム２００を通常操作に戻すために、容器２１２からの基質で置換できる。
【００５７】
通常操作、パルス洗浄操作、及び強力洗浄操作のそれぞれは、以降により詳細に説明される。通常操作に関しては、基質を区画２１４の内部に導入するため容器２１２から拡散管２１０へ送ることができるよう、循環ポンプ２２０を起動してバルブ２０８を開ける。ライン２２８上のバルブ２３２は、さもなければ区画２１４内に蓄積することのあるバイオソリッドのいくらかを抽出するために、通常操作の間に周期的に開けることができる。通常操作の間、ライン２３４上のバルブ２３８は、区画２１４から区画ドレーン２３６へ基質が流れるのを防ぐために閉められている。
【００５８】
容器２１２から区画２１４への基質流量が、システム２００から取り出すためのメンブレンカートリッジ２１６からの透過物流量を上回るように、システム２００は設計される。したがって、拡散管２１０を通る基質の区画２１４への流量は、区画２１４からの透過物流量よりも大きい。それゆえ、区画２１４の上部の縁又はへりを越えて基質が容器２１２へオーバーフローする。本発明の１つの好ましい実施態様の説明を目的として、メンブレンカートリッジ２１６からの透過物流量が“Ｘ”であり、容器２１２から区画２１４への基質流量が“６Ｘ”である場合、その時には、区画２１４から容器２１２へ戻る基質のオーバーフロー量はおよそ“５Ｘ”（６Ｘ−Ｘ＝５Ｘ）になる。材料のいくらかの付加的な流出が、システムの通常操作の間にバルブ２３２を通って固体廃棄物の受け器２３０へ生じることに注意すべきである。したがって、与えられた例において、区画２１４から容器２１２へ戻る基質のオーバーフローは、実際には５Ｘよりもわずかに小さくなると予想される。
【００５９】
区画から容器へ過剰な基質をオーバーフローさせることによって、いくつかの利点が与えられることが見出された。主として、このようなオーバーフローによって、システム２００へ付加的な循環が与えられ、それにより基質中のバイオマスのより均一な懸濁が維持される。オーバーフローさせることはまた、メンブレンカートリッジが完全に水中に沈んだままであるように、区画の基質内にメンブレンカートリッジを維持するのにも役立つ。さらにオーバーフローによって、区画中及びメンブレン表面上でのバイオマスの蓄積を低減するように、メンブレンカートリッジ付近のフローパターンが作り出される。
【００６０】
さらに通常操作の間、透過物用タンク２２４内部への送出のために、繊維２６８によって与えられる境界を通って、底部及び上部マニホールド２６４及び２６６へ、ライン２７０及び２７２を通ってライン２７４へ、ライン２８２及びライン２８４を通って、透過物を抜き出すよう、透過物用ポンプ２２２を起動して、バルブ２７６及び２８６を開ける。あるいはまた、先に説明した通り、繊維２６８と透過物用タンク２２４の高さが、大気圧下で透過物が繊維からタンクへ流れるよう調整される場合には、透過物用ポンプ２２２を使用する必要はない。
【００６１】
次いで、透過物は、使用又は更なる処理のために整流領域２２５を介して透過物用タンク２２４から流出される。あるいはまた、透過物用タンクが満たされた後、透過物を直接排出先に送ることができるか、又は排出は透過物用タンクを完全にバイパスすることができる。このような通常操作の間、バルブ２９０、２９５及び２９７は、（以下に説明される通り、パルス洗浄の間は除いて）透過物がメンブレンカートリッジ２１６へ戻るのを防ぐために閉められている。
【００６２】
さらにシステム２００の通常操作の間、基質の供給原料が、供給原料源２５４からライン２５６を通って容器２１２へ導入される。導入された基質を十分に混合された状態に維持するために、容器２１２からライン２４０及び２４４を通して混合エダクター２４８へ基質を送るよう、混合ポンプ２４２が周期的又は連続的の何れかで起動される。同時に、混合用空気が、混合用空気又は他のガスの供給源２５０からライン２５２を通って混合エダクター２４８へ導入され、基質と混合される。十分に混合されたタンクを維持するために、混合エダクター２４８のノズルによって、基質と混合用空気の混合物が混合エダクター２４８から容器２１２へ送り戻される。
【００６３】
さらにメンブレン用空気が、メンブレン用空気供給源２５８からライン２６０を通り、空気マニホールド２６２を通って、メンブレンカートリッジ２１６の繊維２６８付近の区画２１４へ導入される。そうしてメンブレン用空気は、繊維の表面上に膜の形態で沈降するバイオマスの傾向を低減するために、繊維付近の基質を撹拌するのに役立つ。さらにシステム２００の通常操作の間、空気は、システムから未溶解の空気を排出するために、ライン２７４からライン２７８を通って空気ベント２８０にベントされる。
【００６４】
上述されるように、パルス洗浄は、システム２００の通常操作を通して、所定の間隔で所定の期間実施されるのが好ましい。より具体的には、透過物を繊維２６８へ流すために、透過物用ポンプ２２２（又は上述される大気圧）によって、透過物をタンク２２４からライン２８８、２８２、２９２、２９４、２７０及び２７２を通して、マニホールド２６４及び２６６へ送ることができるよう、指定の間隔で指定の期間、バルブ２９０及び２９５を開け、バルブ２７６及び２８６を閉める。この逆流によって、透過物は、繊維の外壁上にバイオマスが発達するのを低減するように、繊維の壁を通して通常操作と反対の方向に流れる。透過物がライン２９２に沿って導入されると、透過物は、好ましくは供給源２１８からライン２９８に沿って導入される洗浄液と混合される。
【００６５】
次に、システム２００の強力洗浄操作が、再び図３に図示されるシステム２００を参照して説明される。最初、システム２００の通常操作を終了するために、容器２１２から区画２１４への基質の送出が、循環ポンプ２２０を停止すること、及びバルブ２０８を閉めることによって中断される。次いで、区画２１４内の基質が、バルブ２３２を閉めること、及びバルブ２３８を開けることによって排出され、その結果、区画２１４の基質は、ライン２２６及び２３４に沿って区画ドレーン２３６へ排出される。この排出手順は、拡散管２１０の内部から接続ライン２２６へ流すために、拡散管２１０の開口を通して基質を流すことによって促進される。
【００６６】
透過物用タンク２２４からライン２８８、２８２、２９２及び２９６を介して、区画２１４へ透過物を送るために、バルブ２７６、２８６及び２９５が閉められ、透過物用ポンプ２２２が起動される。同時に、洗浄液が供給源２１８からライン２９８に沿って送られ、ライン２９２において導入された透過物と混合される。区画２１４は、（メンブレンカートリッジが透過物／洗浄液の混合液中に完全に浸されるように）好ましくは透過物と洗浄液の混合液がメンブレンカートリッジ２１６の上部マニホールド２６６より上の、しかし（透過物／洗浄液の混合液が、容器２１２内に依然としてある基質と混合するために、容器２１２内へ区画の縁を越えて流れないように）区画２１４の上部へりより下の高さに達するまで該混合物で満たされる。したがって、容器２１２内の基質は、相当量の洗浄液と接触することがなく、それゆえ、洗浄液が、基質中のバイオマスを攻撃するのを妨げる。さもなければ基質を処理するバイオマスの能力を弱める場合がある。
【００６７】
次いで、メンブレンカートリッジ２１６は、該メンブレンカートリッジ２１６の繊維２６８の表面上に蓄積したバイオマスの量を排除又は低減するために、所定の期間洗浄液に“浸漬される”。さまざまな期間が、基質及びバイオマスの特定成分、並びに他のファクターに応じて選択できるが、洗浄操作の期間は、数時間、好ましくは４時間以上であるのが好ましい。このような“強力洗浄”は、有利には１ヶ月の通常操作当たり１回で、又はシステムの必要及びバイオ膜が繊維上に生成する速度に応じて多少頻繁に実施できる。メンブレンカートリッジ２１６を洗浄液中に所定の期間浸漬することに関連して、付加的な撹拌を与えて繊維２６８の表面からバイオマスを除去するために、メンブレン用空気を、メンブレン用空気供給源２５８からライン２６０に沿って空気マニホールド２６２へ随意に加えることができる。
【００６８】
メンブレン用空気（又はメンブレン用空気に代わるもの）の添加に加えて、（洗浄液の有無に関わらず）透過物を繊維２６８の内部へ導入して、メンブレンカートリッジ２１６へ逆流させるために、先に説明されたパルス洗浄操作を該洗浄操作の間に実施することができる。パルス洗浄と強力洗浄のこのような組み合せは、繊維表面からのバイオマスの排除を加速させるのに有利な場合がある。
【００６９】
洗浄サイクルの選択された期間が経過した後、洗浄液を区画ドレーン２３６へ送り出すのに、区画２１４から拡散管２１０、ライン２２６及び２３４を通して排出できるよう、バルブ２３８を開けることができる。洗浄液が区画２１４から排出された後、（上述される）システム２００の通常操作が、容器２１２から区画２１４へ再び基質を導入することによって再開できる。
【００７０】
あるいはまた、洗浄液が洗浄操作期間の間に中和されるか、又は消費されてしまった場合、その時には、区画２１４を排出しないでシステム２００の通常操作に直接進むことができる。言い換えると、洗浄液の毒性が、バイオマスの活性を過度に抑制することのないよう洗浄操作の間に十分低下している場合、その時には、基質は区画２１４に単純に導入して洗浄液と接触し、システム２００の通常操作を行うことができる。そうして、区画２１４と容器２１２中の混合液について、使い終わった洗浄液は基質で希釈される。洗浄液が上述のように区画２１４から排出される排出工程を削除できるかは、用いられる洗浄液の性質、区画２１４に含有される洗浄液の容積、バイオマスの成分、洗浄操作の期間、及び他のファクターに依存している。
【００７１】
次に、本発明の別の例示的な実施態様が、図４、５Ａ及び５Ｂを一般に参照して説明される。これらの図において説明される通り、システム３００は、基質から透過物を回収するために提供される。例示的なシステム３００は、基質を含有するよう構成された容器３１２、容器３１２から基質を受け入れ、受け入れた基質の一部を容器３１２へ戻すよう構成された２つ以上の区画３１４、及び各区画３１４の内部に少なくとも部分的に配置され、フィルター３１６の操作の間基質から透過物を分離するよう構成されたフィルター３１６を含む。区画３１４の少なくとも１つは、洗浄液を含有し、かつ該洗浄液がフィルター３１６の洗浄の間に容器３１２中の基質と接触するのを実質的に防ぐよう構成される。例示的なシステムは、区画３１４の少なくとも１つにおいてフィルター３１６をその位置で洗浄し、かつその際、区画３１４の少なくとも他の１つにおいてフィルター３１６を操作するように構成される。
【００７２】
システム３００の濾過システム３１６を用いた基質から透過物を回収するための使用においては、基質は、各区画３１４の内部に少なくとも部分的に配置されるフィルター３１６と接触させるために、容器３１２から２つ以上の区画３１４へ導入される。受け入れた基質の一部は、区画３１４から容器３１２へ戻される。区画３１４の少なくとも１つに関連したフィルター３１６がその位置で洗浄され、区画３１４の少なくとも他の１つに関連したフィルター３１６が操作され、それにより、区画３１４に受け入れた基質から操作フィルター３１６を通して透過物を回収する。
【００７３】
濾過システム３１６を本発明のこの例示的な実施態様に従った濾過システム３１６の洗浄に適合させるために、濾過システム３１６は、容器３１２中に含有される基質から透過物を取り出すよう構成される。少なくとも１つの区画３１４は、容器３１２から基質を受け入れ、受け入れた基質の一部を容器３１２へ戻すよう配置される。フィルター３１６は、フィルター３１６の操作の間基質から透過物を分離するために、区画３１４の内部に少なくとも部分的に配置される。区画３１４は、洗浄液を含有し、かつ該洗浄液がフィルター３１６の洗浄の間に容器３１２中の基質と接触するのを実質的に防ぐよう構成される。
【００７４】
図４は例示的なシステム３００の概略図である。システム１０、１００及び２００と同様に、システム３００は、基質からフィルターを通して透過物を回収し、該フィルターをその位置で少なくとも部分的に洗浄するのに適合される。システム３００は、１つ又は複数のフィルターの洗浄に提供されるのに特に十分適しており、一方で、システム３００の連続操作を維持する。一般には、少なくとも１つの区画３１４は操作状態に維持することができ、一方で、１つ又は複数の他の区画３１４が洗浄されている。
【００７５】
システム３００は流量分割器３０２を備えており、入ってくる流量をシステム３００の選択された区画へ分割及び導くよう作用する。例示的な実施態様においては、図４に示されるように、流量分割器３０２は円柱形状であることができ、システム３００の独立した構成部分であることができる。流量分割器３０２は、流量分割器３０２の基底又は側面に取り付けられた１組の脚３０４を用いて容器３１２より上に配置できる。流量分割器３０２から突き出た出口配管３０６の数は、システム３００における区画３１４の数に一致する。さらに流量分割器３０２は、好ましくは中心に位置した入口配管３０８を含んで成る。
【００７６】
図５Ａは、入口配管３０８から円柱３１０への基質の流れを表す例示的な流量分割器３０２の上面図であり、図５Ｂは、該流量分割器３０２の側面図である。入口配管３０８によって、流量分割器３０２内に取り付けられた中央チャンバー３１３へ基質が導かれる。サポート３１１によって適切に保持されたディスク３０９により、上方へ基質が流れることができ、一方でその流速が調整される。基質は、中央チャンバー３１３から溝穴３０７を通って、中央チャンバー３１３と円柱３１０の間の環状スペースに流れることができる。環状スペースは、中央チャンバー３１３の外表面から円柱３１０の内表面に及ぶ半径方向に延びた羽根３１５によって４つの四分円（quadrant）に分割されている。そうして、各円柱３１０及び各四分円から出口配管３０６へ流れが進む。さらには、図４で図示されるように、ラインＫが流量分割器３０２の出口配管３０６に接続されており、それによって各区画３１４に基質の流路を与える。バルブ３５０が、流量分割器３０２と各区画３１４の間の基質の流れを調節するために各ラインＫの途中に配置される。
【００７７】
次に、図４に図示されるシステム３００は、区画が３１４Ａで示される使用中の区画３１４に関して説明される。システム３００の使用又は操作の間、基質は、供給原料源又は基質供給源３５４から供給原料ラインＭによって容器３１２に導入される。基質を十分に混合された状態に維持するために、混合エダクター３４８が起動される。混合液は、循環ポンプ３２０によってラインＰを通り流量分割器３０２へ移される。混合液の一部は、ラインＫによって示されかつ上述されるように、流量分割器３０２から出口パイプ３０６の１つを介して区画３１４Ａに導入される。メンブレン用空気が、メンブレン用空気源３５８からラインＲを通って区画３１４Ａに導入される。該メンブレン用空気は、メンブレンフィルター３１６の表面上にバイオマス膜が形成するのを防ぐのに役立つ。区画３１４Ａに受け入れた基質からメンブレンフィルター３１６を通して透過物が回収され、該透過物は、配管ラインＴによって示されるように、透過物用タンク３２４へ導かれる。区画３１４Ａからの過剰な基質は、反応容器３１２へオーバーフローし、ラインＰを介して循環ポンプ３２０により流量分割器３０２へ再び循環される。バルブ３５０（再循環流）、バルブ３５５（メンブレン用空気）及びバルブ３６０（透過物）は、区画３１４Ａが使用中である場合には開いており、バルブ３６５（ドレーン）及びバルブ３７０（洗浄液）は閉まっている。
【００７８】
次に、図４に図示されるシステムは、図４に図示される区画３１４Ｂなどの区画３１４が洗浄されている場合に関して説明される。区画３１４Ｂの洗浄を開始するために、流量分割器３０２から下流に位置した再循環流バルブ３５０が遮断され、該分割器３０２から区画３１４Ｂへの基質の循環を妨げる。再循環流によって、区画３１４Ｂと関連した流量分割器３０２の円柱３１０の四分円が満たされ、それにより基質が円柱３１０の該四分円にさらに流れるのを防ぎ、それにより入口配管３０８から円柱３１０の他の四分円へ基質の流れを切り替える。言い換えると、（バルブ３５０などの）バルブを閉めて基質が（区画３１４Ｂなどの）１つ又は複数の区画へ流れるのを防ぐことによって、該基質流は、選択された区画へ流れるのを妨げられ、その代わりに該分割器３０２を介して他の区画へ切り替えられる。基質流のこの方向付け及び再方向付けによって、（１つ又は複数の区画への基質流が停止された後）このような区画のフィルター洗浄が容易となり、一方で、１つ又は複数の他の区画のフィルターは、（このような区画への継続された基質流で以って）操作し続けられる。
【００７９】
次に、バルブ３５０を閉めることで基質の流れが妨げられている区画３１４Ｂは、洗浄の準備ができている。区画３１４Ｂへ基質が流れるのを避けるか又は低減することによって、区画３１４Ｂの内容物が、容器３１２へオーバーフローするのを防ぐ。さらに、バルブ３５５を閉めることで、メンブレン用空気が区画３１４Ｂに入るのを防ぐことができる。ドレーンバルブ３６５が、区画３１４Ｂの内部から基質を排出するために開けられる。洗浄液が、バルブ３７０を開けることによってラインＶに沿って供給源３１８から区画３１４Ｂへ導入される。区画３１４Ｂは、洗浄液がメンブレンフィルター３１６の上部マニホールド（示されない）より上の高さに達するが、容器３１２にオーバーフローしない程度まで満たされるのが好ましい。
【００８０】
メンブレンフィルター３１６の洗浄が完了した後、次いで、混合液（主として、洗浄液及び／又は透過物）が、バルブ３６５を開けることでラインＸに沿ってドレーン３３６へ排出される。そうして、区画３１４Ｂは（区画３１４Ａに関連して上述されたように）通常操作の準備ができ、一方で、別の区画３１４のメンブレンフィルター３１６は、もっぱらシステム３００が操作中の間に洗浄することができる。
【００８１】
さらに別の実施態様においては、システム４００は、１つ又は複数の小区画４１４Ａ−４１４Ｄ内に配置されたフィルター４１６が、１つ又は複数の他の小区画４１４Ａ−４１４Ｄのフィルター４１６が洗浄されている間に操作できるように、より大きな区画４１４の内部に多数の小区画４１４Ａ−４１４Ｄを含むことができる。示されていないが、システム４００は、バルブ、配管、及びシステム３００のような流量を分割する構成機器を含むことができる。
【００８２】
次に図６について言えば、一連の区画４１４Ａ−４１４Ｄは、それぞれがフィルター４１６を含み、容器４１２の内部に示される。これらの区画４１４Ａ−４１４Ｄは、図７に示される仕切り壁によって区画４１４から細分化できる。小区画４１４Ａ−４１４Ｄ又は小区画４１４Ａ−４１４Ｄの群は、洗浄のために隔てることができる。さらには、これらの小区画４１４Ａ−４１４Ｄは、まとめられて基質から各フィルター４１６を通して透過物を回収することができ、一方で、別の小区画４１４Ａ−４１４Ｄの１つ又は複数のフィルター４１６が洗浄されている。
【００８３】
図８は、操作中に区画４１４の壁を越えて容器に戻る基質流を図示している。隣り合った小区画４１４Ａ−４１４Ｄを隔てる仕切り壁４０１により、システムが操作中の間、区画間に基質が流れるのを防ぐ。したがって、１つの操作区画の基質が、洗浄を行っている区画へ流れないよう、仕切り壁４０１は区画４１４の外壁よりも高いのが好ましい。逆に言えば、仕切り壁４０１は、洗浄を行っている区画から操作中の区画へ洗浄液が流れるのを防ぐことが好ましい。
【００８４】
本発明は、図面の説明のために選択された特定の例示的な実施態様を参照して説明された。しかしながら、説明のために選択された実施態様の多数の変更及び改良は、本発明の範囲内でなされることができると理解される。図２、３及び４に概略的に図示される容器及び区画の構造は、同様の機能を維持する一方で広く変更することができる。区画が容器の内部又は容器の外部に完全に又は部分的に位置するかどうかという、容器に関する１つ又は複数の区画の相対的な位置は本発明にとって重要ではないが、図２、３及び４で概略的に表される構成が好ましい。さらに、図３及び４に図示される配管及びバルブの配列は、特定の使用又は特定のシステムに適合するよう改良できる。透過物を回収するのに用いられるフィルターの種類は、たとえ本発明の好ましい実施態様が、中空繊維メンブレンなどの水中で使用できるフィルターに関して説明されているとしても変更することができる。
【００８５】
付加的な改良及び変更は、本発明の趣旨又は範囲を逸脱することなく行うことができる。本発明は特許請求の範囲において別に規定される。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に従ったシステム及び方法の実施態様のブロック線図である。
【図２】本発明に従ったシステム及び方法の別の実施態様についての概略図である。
【図３】本発明に従ったシステム及び方法のさらに別の実施態様についての概略図である。
【図４】本発明に従ったシステム及び方法のさらに別の実施態様についての概略図である。
【図５Ａ】図４に図示されるシステムでの使用に適合した構成機器の実施態様についての上面図である。
【図５Ｂ】図５Ａで図示される構成機器の側面図である。
【図６】本発明に従ったシステムのさらに別の実施態様についての平面図である。
【図７】図６に示されるシステムの側断面図である。
【図８】図６に示されるシステムの端部断面図である。
【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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