(57)【要約】【課題】液体または気体の濾過／精製のための濾過媒体、関連する濾過モジュール、デバイスおよび方法の提供。【解決手段】本発明は、第１の表面および第２の表面を有するマットを含む、液体または気体材料の精製のための濾過媒体を含む。第１の表面または第２の表面のうちの少なくとも１つは、実質的に非平面である。マットは、約１ｌｂｓ／ｆｔ３〜約３ｌｂｓ／ｆｔ３の密度および／または約３５ｌｂｓ〜約１５０ｌｂｓの圧入荷重たわみを有する発泡樹脂を含む。また、本発明には、少なくとも２つのマットを備える液体または気体材料の精製のための濾過媒体も含まれ、各マットは第１の表面および第２の表面を有し、第１の表面または第２の表面のうちの少なくとも１つは、実質的に非平面であり、かつ、実質的に非均一な畳み込み外形を有する。【選択図】図６
2015131301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
明細書に記載された発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００８年１０月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／１０６，４６７号に対して、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとに優先権を主張し、この仮特許出願の全内容が本明細書において参照により援用される。
【背景技術】
【０００２】
気体および液体材料のより規模の大きい生物学的精製／濾過には、それに相当して規模の大きい、濾過媒体を含む精製／濾過装置を必要とする。かかる装置の設計および開発は、いくつかのパラメータ、例えば、（効率を上げるための）大型の特定の表面エリアのフィルタ媒体の必要性、バイオマスおよび液体の合計荷重による、濾過媒体の崩壊または折りたたみの傾向、および装置の設置面積の最小化についての業界からの要請により、制限を受ける。水流のために離隔されたチャネルによって、「ロールケーキ」構成に巻き付けられた波型の細菌床で構成されるフィルタ媒体は、下水道の水の精製における使用のために提案されたものである。他の先行技術の装置は、リアクタ容器内の媒体材料に対して構造的な強度を提供するための外部構造、例えば、周囲にフィルタ媒体が配置されている「荷馬車の車輪」状に構成された金属付着物またはフィルタ媒体を包含するウェブ状の（ｗｅｂ  ｌｉｋｅ）の支持要素を使用する。しかしながら、外部構造のみでは媒体の崩壊を防ぐことができず、かかる構成は、余剰のバイオマスによる目詰まりを起こしやすくする可能性がある。さらに、付着物状の支持構造は、「生きた」媒体による充填が可能なリアクタ内のスペースを占有するため、システムの効率性が侵食される。
【０００３】
このため、当該技術において、物質移動の最適化（従って濾過／生物的酸化の効率性の最適化）を含む、濾過活動の性能を最適化させ、媒体の容積単位当たりのより多くの微生物の保持を実現し、濾過媒体自体の「寿命」を改善することで、従来の濾過装置と比較して、（例えば、マット材料の崩壊または過剰に増殖したバイオマスによるマットの目詰まりにより必然的に伴う）交換またはメンテナンスまでに、より長く使用することを可能にする、濾過媒体、モジュールおよび装置のニーズが依然として存在している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、第１の表面および第２の表面を有する、マットを含む、液体または気体材料の精製のための濾過媒体を含む。第１の表面または前記第２の表面のうちの少なくとも１つは、実質的に非平面である。マットは、約１ｌｂｓ／ｆｔ３〜約３ｌｂｓ／ｆｔ３の密度および／または約３５ｌｂｓ〜約１５０ｌｂｓの圧入荷重たわみを有する、発泡樹脂を含む。
【０００５】
さらに、本発明には、少なくとも２つのマットを備える液体または気体材料の精製のための濾過媒体であって、各マットは第１の表面および第２の表面を有する、濾過媒体が含まれ、第１の表面または第２の表面のうちの少なくとも１つは、実質的に非平面であり、実質的に非均一の畳み込み外形を有する。
【０００６】
１つ以上のリアクタモジュールを備える液体および／または気体の濾過のための装置が含まれる。リアクタモジュールは、側面、上部および基部を含んでもよい、濾過媒体および実質的に円筒形のチャンバおよび／または実質的に長方形のチャンバを含む。チャンバは、さらに、チャンバの内側に向かって、チャンバの側面から延在する基部を含み、濾過媒体がチャンバ内に配置される。
【０００７】
モジュールの組み立ての方法と同様に、濾過媒体を使用して気体または液体材料をフィルタするための方法も提供される。
【０００８】
上記の概要、ならびに、以下の本発明の実施形態の発明を実施するための形態は、添付の図面を参照して読まれる場合に、より良く理解することができる。しかしながら、本発明は、示されている通りの構成および手段に制限されるものではないことを理解されたい。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
第１の表面および第２の表面を有する、少なくとも１つのマットを備える、濾過媒体であって、上記第１の表面または上記第２の表面のうちの少なくとも１つは、実質的に非平面であり、かつ、実質的に非均一な畳み込み外形を有する、濾過媒体。
（項目２）
上記マットは、約１ｌｂｓ／ｆｔ３〜約３ｌｂｓ／ｆｔ３の密度および／または約３５ｌｂｓ〜約１５０ｌｂｓの圧入荷重たわみを有する、発泡樹脂を含む、項目１に記載の濾過媒体。
（項目３）
上記媒体は、上記第１の表面が上記第２の表面と接触するように、巻装軸の周囲に上記マットを巻き付けることによって、円筒形式に構成されるマットを備える、項目１に記載の濾過媒体。
（項目４）
上記マットは、少なくとも１つの非平面が、上記円筒形式の外部に存在するように、円筒形式に構成される、項目３に記載の濾過媒体。
（項目５）
上記第１の表面と上記第２の表面との間の上記接触は、実質的に連続している、項目３に記載の濾過媒体。
（項目６）
垂直スタックで構成される、２つ以上のマットを備える、項目１に記載の濾過媒体。
（項目７）
各マットは、平面的な第１の表面を有し、マットの上記第１の表面は、上記垂直スタックの第２のマットの上記第２の表面と接触している、項目６に記載の濾過媒体。
（項目８）
上記２つ以上のマットの上記表面は、水平圧縮力によって接触を維持されている、項目７に記載の濾過媒体。
（項目９）
畳み込み外形は、矩形格子外形、ジグザグ外形、長方形の外形、突出絨毛外形、複合突出絨毛外形、およびＶ字形外形から選択される、項目１に記載の濾過媒体。
（項目１０）
上記畳み込み外形は、正弦外形である、項目１に記載の濾過媒体。
（項目１１）
上記少なくとも非平面は、約０．５〜約０．７５インチの最大最小寸法を有する外形を備える、項目１に記載の濾過媒体。
（項目１２）
上記発泡樹脂の上記密度は、約１．２ｌｂｓ／ｆｔ３〜約２．５ｌｂｓ／ｆｔ３である、項目１に記載の濾過媒体。
（項目１３）
上記発泡樹脂の上記密度は、約１．８ｌｂｓ／ｆｔ３である、項目１に記載の濾過媒体。
（項目１４）
上記発泡樹脂の上記圧入荷重たわみは、約３５ｌｂｓ〜約１５０ｌｂｓである、項目１に記載の濾過媒体。
（項目１５）
上記発泡樹脂は、ポリウレタン、ナイロン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、およびそれらのコポリマーから選択される材料を含む、項目１に記載の濾過媒体。
（項目１６）
上記発泡樹脂は、疎水性材料および親水性材料から選択される、項目１に記載の濾過媒体。
（項目１７）
上記発泡樹脂は、約５ｐｐｉ〜約７０ｐｐｉの公称細孔径を有する、項目１に記載の濾過媒体。
（項目１８）
上記発泡樹脂は、約１５ｐｐｉ〜約２０ｐｐｉの公称細孔径を有する、項目１に記載の濾過媒体。
（項目１９）
上記マットは、少なくとも第１および第２の層を備え、上記第１の層は、第１の密度を有する発泡樹脂を備え、上記第２の層は、第２の密度を有する発泡樹脂を備え、上記第１の密度は、上記第２の密度よりも大きい、項目１に記載の濾過媒体。
（項目２０）
上記マットは、少なくとも第１の層および第２の層を備え、上記第１の層は、第１の圧入荷重たわみを有する発泡樹脂を備え、上記第２の層は、第２の圧入荷重たわみを有する発泡樹脂を備え、上記第１の圧入荷重たわみは、上記第２の圧入荷重たわみよりも大きい、項目１に記載の濾過媒体。
（項目２１）
上記マットは、少なくとも第１の層および第２の層を備え、上記第１の層は、第１の細孔径を有する発泡樹脂を備え、上記第２の層は、第２の細孔径を有する発泡樹脂を備え、上記第１の細孔径は、上記第２の細孔径よりも大きい、項目１に記載の濾過媒体。
（項目２２）
第１の表面および第２の表面を有する、少なくとも１つのマットを備える、濾過媒体であって、上記第１の表面または上記第２の表面のうちの少なくとも１つは、実質的に非平面であり、上記マットは、約１ｌｂｓ／ｆｔ３〜約３ｌｂｓ／ｆｔ３の密度および約３５ｌｂｓ〜約１５０ｌｂｓの圧入荷重たわみを有する、発泡樹脂を含む、濾過媒体。
（項目２３）
ａ）上記第１の表面および第２の表面を有する、少なくとも１つのマットを備える、濾過媒体であって、上記第１の表面または上記第２の表面のうちの少なくとも１つは、実質的に非平面であり、かつ、実質的に非均一の畳み込み外形を有し、上記マットは、約１ｌｂｓ／ｆｔ３〜約３ｌｂｓ／ｆｔ３の密度および／または約３５ｌｂｓ〜約１５０ｌｂｓの圧入荷重たわみを有する、発泡樹脂を備える、濾過媒体と、
ｂ）側面および基部を有する、チャンバであって、上記基部は、上記チャンバの上記側面から上記チャンバの内部に向かって延在する支持材を備え、上記濾過媒体は、上記チャンバ内に配置される、チャンバと
を備える、リアクタモジュールを備える、液体および／または気体の濾過のためのモジュール。
（項目２４）
上記チャンバは実質的に円筒形のチャンバであり、上記濾過媒体は、第１の表面が、第２の表面と接触するように、上記マットを巻装軸の周囲に巻き付けることによって、円筒形式に構成されるマットであり、上記濾過媒体は、上記マットの仮想巻装軸が上記チャンバの上記側面に実質的に平行であるように、上記チャンバ内に配置される、項目２３に記載のモジュール。
（項目２５）
上記チャンバは、実質的に長方形のチャンバであり、上記濾過媒体は、スタックに構成される２つ以上のマットを備え、上記スタックは、水平圧縮力の下で、上記チャンバの中へ垂直に配置される、項目２３に記載のモジュール。
（項目２６）
上記液体または気体材料を上記チャンバの中へ搬送するための入口と、上記チャンバから外へ濾過物を搬送するための出口とをさらに備える、項目２４に記載のモジュール。
（項目２７）
項目２３に記載の少なくとも１つのモジュールを備える、濾過装置。
（項目２８）
上記第１の媒体とは異なる、少なくとも１つの付加的な媒体をさらに備える、項目２７に記載の濾過装置。
（項目２９）
上記少なくとも１つの付加的な媒体は、炭、炭素、木材チップ、堆肥、繊維ガラス、紙、シリカ、および粘土から選択される材料を含む、項目２８に記載の濾過装置。
（項目３０）
上記リアクタモジュールは、少なくとも１つのモジュールの上記チャンバの上記上部の少なくとも一部分上に延在する、蓋をさらに備える、項目２７に記載の装置。
（項目３１）
項目２３に記載の少なくとも１つのモジュールと、付加的な媒体を含有する少なくとも１つのモジュールとを備える、濾過装置であって、上記モジュールは隣接して位置付けられる、濾過装置。
（項目３２）
上記少なくとも１つの付加的な媒体は、炭、炭素、木材チップ、堆肥、繊維ガラス、紙、シリカ、および粘土から選択される材料を含む、項目２８に記載の濾過装置。
（項目３３）
気体または液体材料を濾過する方法であって、気体または液体材料を、項目１に記載の濾過媒体に適用するステップを備える、方法。
（項目３４）
円筒形式の媒体を形成するように、発泡幅（１フィート）毎に約１〜約４０ｌｂｓの巻装張力で、仮想巻装軸の周囲にマットを巻装するステップと、チャンバ内に上記媒体を配置するステップとを含む、液体または気体の濾過で使用するためのモジュールを製造する方法であって、上記マットは、第１の表面および第２の表面を備え、上記第１の表面または上記第２の表面のうちの少なくとも１つは、実質的に非平面であり、かつ、実質的に非均一な畳み込み外形を有する、方法。
（項目３５）
上記適用された巻装張力は、発泡幅（１フィート）毎に約１〜約４０ｌｂｓである、項目３４に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、リアクタモジュールを形成するために、内部へと濾過媒体を配置してもよい、例示的なチャンバの斜視図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、例示的なリアクタモジュールの縦方向の切り取り断面（断面Ａ−Ａ）を示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａのモジュールの斜視図を示す。
【図２】図２は、蓋およびリアクタモジュールを含む例示的な装置の斜視図を示す。
【図３】図３は、蓋およびリアクタモジュールを含む異なる例示的な装置の斜視図を示す。
【図４Ａ】図４Ａおよび４Ｂは、仮想の軸Ｘ−Ｘの周囲にマットを巻装するまたは巻き付けることを示す、概略図である。
【図４Ｂ】図４Ａおよび４Ｂは、仮想の軸Ｘ−Ｘの周囲にマットを巻装するまたは巻き付けることを示す、概略図である。
【図５】図５は、マットの非平面の表面のためのいくつかの例示的な畳み込み外形の概略図、およびマットの畳み込みの配置の平面図の例である。
【図６】図６は、垂直スタックされた構成で配置されたフィルタ媒体を有するリアクタモジュールを含む装置の斜視断面図である。
【図７Ａ】図７（図７Ａおよび７Ｂを含む）は、７秒の滞留時間での本発明の装置のＨ２Ｓ除去の性能を示すグラフである。
【図７Ｂ】図７（図７Ａおよび７Ｂを含む）は、７秒の滞留時間での本発明の装置のＨ２Ｓ除去の性能を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の気体フィルタ装置の滞留時間と比較した、臭気除去を示す表である。
【図９】図９。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、種々の液体または気体材料をフィルタするために使用可能な濾過媒体を提供する。濾過媒体は、媒体を通過する際に、気体または液体における複合物を酸化または分解する、バイオマス（最も多いのは、主に、実際に細菌または真菌（酵母）、多いのは、特定の菌株または菌株の混合物）で、植菌されてもよい。本発明の濾過媒体、モジュール、および装置は、物質移動の改善（従って濾過／酸化効率性の改善）および媒体への微生物の付着の改善（媒体の単位容量当たりの微生物の数を増加させる）、加えて、濾過媒体自体の「寿命」の改善を含む、濾過活動の性能を強調するように開発されており、そのため、従来の生物学的濾過装置および／またはモジュールと比較して、（例えば、マット材料の崩壊または過剰に増殖したバイオマスによるマットの目詰まりによって必然的に伴う）濾過媒体の交換またはメンテナンスまでに、より長く使用することが可能になる。
【００１１】
本発明は、廃水等の液体または気体材料の精製または濾過、あるいは水、気体または他の排気における臭気性複合物の低減および排除のための濾過媒体を含む。濾過媒体は、第１の表面および第２の表面を有するマットを含み、任意のサイズまたは形式にしてもよい。概して、マットは、実質的な長方形プリズム形式を有することが望ましい場合があるが、しかしながら、内部に装着されるモジュールまたは装置の最終用途および詳細に応じて、サイズ、形状、および形式は変わってもよい。一実施形態において、マットは、約１／４インチ〜約４インチの厚さ（つまり、マットのＺ軸の長さ）を有し、あるいは、約３／４インチ〜約３インチ、または約１インチ〜約２インチの厚さを有する。ほとんどの応用において、マットは、１インチの厚さまたはそれ以上の厚さにしてもよい。
【００１２】
上記で説明するように、マットの長さおよび幅は変化してもよいが、ほとんどの状況において、マットの長さ寸法は、幅寸法よりも大きいことが好ましい場合がある。例えば、マットの長さ寸法は、幅寸法よりも約２〜約３５倍大きい、または幅寸法よりも約４００〜約７５０倍大きくてもよい。いくつかの実施形態において、マットは、平面の多角形（不定形または定形）、円、長方形（正方形を含む）、卵形、楕円形、または三角形を含む、任意の形状にしてもよい。マットの形式は、選択されるリアクタチャンバの形式に応じて変化する。
【００１３】
使用されるマットは、単一であってもよい、または所望の形状を形成するために、マットの２つ以上のセクションで形成されてもよい。セクションは、例えば、糊、ホッチキス等の任意の方法で互いに付着させてもよく、熱融合または熱縫合によって、互いに縫い合わせるまたは結合させてもよい。
【００１４】
一実施形態において、マットは第１の表面および第２の表面を有し、そのうちの少なくとも１つは、全体に、または部分的に非平面である。非平面では、表面は、（つまり外形として）側面から見た場合に平面ではないが、複雑な構造になるように意図されており、空間内の少なくとも２つの異なる面（「最高」および「最低」点）で終端する表面を示しているため、細菌（バイオマス）付着のために使用可能なマットの表面エリアが拡大する。非平面の特性を提供する構造は、以下に記述するように、それらの「畳み込み外形」によって表される。
【００１５】
いくつかの実施形態において、マットは、非平面な表面を有する各側面を有してもよい。マットは、複数の層で構成されてもよく、例えば、２〜９５の層を有してもよい。一例として、マットは、３つ以上の層で構成されてもよく、外部層の一方または両方は、非平面な表面を有する（つまり、上記のように畳み込み外形を支える（ｂｅａｒ））。
【００１６】
マットの表面のうちの少なくとも１つは、非連続の畳み込み外形を有し、つまり、断面で見る場合に、表面は、実質的に非平面であり、マットの連続する断面を見る場合に、第１の断面の「最高」および「最低」が、以降の断面の「最高」および「最低」とは異なる位置にあるマットに沿って配置されるように、配置されている畳み込みによって、表面に対し、かかる特性が提供される。この畳み込みの非均一的な配置は、フィルタを通過する材料に乱流を提供する。これは、かかるマットの連続する断面が示される場合に、これらが、畳み込みの「最高」および「最低」の相対的な配置において実質的に同一であるような外形である、均一のひだを有する発泡マットとは異なる。
【００１７】
表面畳み込みは、ランダムな畳み込み、規則的またはパターン化された畳み込みまたはこれらの任意の組み合わせの形態を取ってもよい。例えば、図５を参照すると、表面の畳み込み外形は、長方形格子外形、正弦波外形（例えば、短い正弦波外形等）、長方形外形、ジグザグ長方形外形、山形外形、突出絨毛（指状の突起）外形、複合絨毛外形、管または車輪外形、またはＶ字形外形にしてもよい。一実施形態において、マットの第１のおよび第２の表面はそれぞれ非平面であり、同じまたは異なる畳み込み外形を有してもよい。いくつかの実施形態において、選択された外形は、約０．１インチ〜約２インチまたは約０．５インチ〜約１．５インチの最大から最小の寸法を有することが好ましい場合がある。
【００１８】
表面畳み込みは、上記の外形を作成するための任意の方法で、マット（５１）の表面に配置または間隔を空けて配置してもよい。例えば、図５に示すように、ジグザグまたは波状のパターンを、マット表面上に、均等に間隔を空けて縦方向に配置してもよい。あるいは、（平面図に示すように）畳み込みの配置は、ランダムにしてもよいまたは規則的にしてもよい。非制限的な例として、図５を参照されたい。一実施形態において、作成される非均一なチャネルが、気体または液体の流れのパスに向かうように方向付けられるように、複雑な形状の表面を構成することが好適である場合があるが、他の構成を使用してもよい。
【００１９】
マットは、発泡樹脂を含んでもよい。樹脂は、少なくとも最小レベルの細菌付着を可能にする当該技術において、公知である、または開発される可能性がある。熱可塑性樹脂が好適である場合がある。いくつかの実施形態において、樹脂は、例えば、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン、ナイロン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテル、ポリエステルおよび／またはかかるポリマーのコポリマーおよび誘導体にしてもよい。発泡樹脂は、網状または開放気泡発泡樹脂にしてもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態において、発泡樹脂は、ポリウレタン、エステルポリウレタン、またはエーテルポリウレタンであることが好適である場合がある。かかる発泡樹脂は、当該技術において公知の任意の手段によって生成されてもよい。一例として、選択された発泡樹脂がポリウレタン発泡体である場合、例えば、まず、発泡形成複合物を共に混合させることによって、少なくともいくつかの菌株（ｓｔｒａｎｄｓ）および少なくともいくつかのセルウィンドウのネットワークを有する細胞ポリウレタン発泡を発泡させることにより、生成してもよい。
【００２１】
当業者には公知であるように、ポリウレタン発泡のための製法は、ポリオール１００重量部を単位として表される。このため、例えば、ポリエーテルポリオール１００重量部毎に、本発明に従う発泡形成は、約２０．０〜約６０．０重量部のイソシアネート、水等の約１．５〜約５．０部の発泡剤、約０．２０〜約４．０部の発泡触媒、約０．０〜約１．０部のゲル触媒、および、シリコン界面活性剤等の約１．０〜約３．０部の安定化界面活性剤を含む。染料、顔料、着色料、架橋結合添加剤等の他の添加物も、発泡形成に組み込まれてもよい。発泡形成コンポーネントを混合した後、発泡は、好適には、大気温度および圧力において、上昇および硬化することが可能である。生成される発泡は、好適にはリニアインチ当たり約８〜約５０細孔の範囲である細孔径を有する。発泡は、さらに、任意のセルウィンドウを除去するように、網状になっている。このプロセスは、流量に対する最小抵抗を有する発泡を、提供する（ｒｅｎｄｅｒｓ）。細網化は、ポリマーの融点より上でセルウィンドウまたは壁を加熱するために、例えば、高温の火炎前面による、ウィンドウの溶融によって実行される。このため、このプロセスが実行される条件を慎重に規定することにより、基幹菌株（ｓｋｅｌｅｔａｌ  ｓｔｒａｎｄ）に悪影響を与えるまたは溶融することなく、セルウィンドウを溶融することができる。生成される発泡は、一分あたり約１０〜約５０立方フィートの範囲で、２インチ×２インチ×１インチの発泡サンプルによって測定する場合の、発泡を通る空気の流れを可能にする。
【００２２】
選択された発泡樹脂の種類に関わらず、必要な、または所望の、マットの特定の最終応用および細菌付着の所望のレベルに応じて、選択された材料は、実質的に疎水性または実質的に親水性にしてもよい。特定の望ましい細菌株の成長を促進し、および／または媒体の最終応用に応じて、その他のそれほど望ましくない微生物の成長を阻止するように、その固有の容量について、材料を選択してもよい。いくつかの実施形態において、実際に、少なくとも９０％、少なくとも８０％、少なくとも７０％、または少なくとも６０％のフィルタ媒体の容積が、バイオマスを支持することができるように、選択された材料は、微生物集団の維持に適しており、そのため、単位体積当たり（ｐｅｒ  ｕｎｉｔ  ｖｏｌｕｍｅ）の微生物の数が増え、システムの単位容積当たりの効率性も上がることが望ましい。
【００２３】
フィルタされた材料は気体であるいくつかの実施形態において、選択された材料は、微生物集団に対する気相の透過を促進するために、少なくとも約９９％、少なくとも約９５％、少なくとも約９０％、または少なくとも約８５％の多孔率を有することが好ましい場合がある。
【００２４】
さらに、マットは、細菌付着を強化する（および／または特定の微生物の成長を選択的に促進または阻止する）材料でコーティングしてもよく、および／または、かかる添加剤を、硬化の前に発泡樹脂材料に混合してもよい。例えば、発泡樹脂は、抗かびまたは異なった形で選択的な抗菌作用のある複合物を含んでもよい。発泡樹脂は、望ましい性質を変更または強化するために、任意の材料でコーティングしてもよい。適切なコーティングは、アクリルポリマーおよび／またはアクリルコポリマーおよびラテックス乳剤を含んでもよい。
【００２５】
一実施形態において、濾過媒体のマットは、円筒形式に構成される（３３）。図４Ａおよび４Ｂを参照すると、第１の表面（２５）が接触点（３７）において第２の表面と接するように、仮想の巻装軸Ｘ−Ｘ（２９）の周囲にマット（３５）を巻き取りまたは巻装することで、これを行ってもよい。表面の間のかかる接触は、連続または非連続の接触にしてもよい。好適である場合がある一実施形態において、少なくとも第１の表面（２５）は非平面であり、突出する畳み込みを支持し、また、マット（３５）は、第１の表面（２５）の突出する畳み込みが、巻装によって生じる同心円層の外部（または所望の場合は内側）に存在するように、仮想の軸Ｘ−Ｘ（２９）の周囲に巻装される。
【００２６】
適用された巻装張力は、使用される材料、畳み込みの種類、最終応用および他の因子によって変化する。しかしながら、一実施形態において、発泡幅（ｆｔ）毎に約１〜約４０ｌｂｓの巻装張力または発泡幅（ｆｔ）毎に約２〜約２０ｌｂｓを有することが望ましい場合がある。一実施形態において、巻装張力は、約４ｌｂｓ／ｆｔであってもよい。巻装張力の修正は、媒体によって生成され、媒体を通過する際にフィルタされた材料が受ける、乱流における調整を可能にする。
【００２７】
一実施形態において、マットは、第２の表面に対する第１の表面（２５）の少なくとも一部分の接触が行われるように、十分な巻装張力で巻かれる。巻かれた円筒形式（３３）の層の間に大きすぎるスペースが許容されている場合、液体または気体材料は、速すぎる速度で媒体を通過するため、最適な効率での物質移動が不可能になる可能性がある。空気から特定の臭気複合物を除去するために濾過媒体を使用する一実施形態において、マットの第１の表面および第２の表面は、マットが円筒形式で巻かれる場合に実質的に連続して接触させることが望ましい場合がある。好適には、マットは、実質的に任意の直線またはフィルタ媒体を通る直接のチャンネルの形成を避けるように巻装される。
【００２８】
代替の構成において、使用されるマットは、多角形形状（長方形等）形式にしてもよい。実質的に類似している寸法の２つ以上のマットは、例えば図６に示すように、垂直スタックに共に構成されてもよい。この構成において、各マットの各表面は、隣接するマットの表面と物理的に接触する。マット表面の接触の度合いは、マットに適用された水平圧縮力、つまり、スタックの垂直軸に対して実質的に水平である軸の方向に適用された圧縮力の追加または減少によって、調整してもよい。この力は、例えば、チャンバへの挿入前に、垂直スタックの配線（ｗｉｒｉｎｇ）または結合を行うことによって、適用してもよい、または、個々の固定されていないマットが、リアクタを形成するために、チャンバ内で製造されると、側壁によって適用されてもよい。マット表面の間の接触の度合いを調整することにより、媒体を通る気体または液体の量および／または流速を、マット厚さ、畳み込みのサイズおよび形状、リアクタのサイズ等の任意の他の要因に関わらず、各リアクタで最適化できる。
【００２９】
マットのために使用される選択された発泡樹脂は、バイオマスおよび流体重量で積載されると、濾過プロセスにおいて、マットの構造的な支持材を提供する１つ以上の機械的特性を有してもよい。一実施形態において、発泡樹脂は、約１ｌｂｓ／ｆｔ３〜約３ｌｂｓ／ｆｔ３、あるいは、約１．２ｌｂｓ／ｆｔ３〜約２．５ｌｂｓ／ｆｔ３、または約１．８ｌｂｓ／ｆｔ３の密度から選択される少なくとも１つの機械的特性を有する。
【００３０】
さらに、または代替的に、マットが中程度から高程度の堅さで作成される発泡樹脂が好ましい場合がある。所与の材料の圧入荷重たわみの決定を含む、当該技術のいくつかの方法／プロトコルによって堅さを定量化してもよい。圧入荷重たわみ（ＩＬＤ）は、ポンド（ｌｂｓ）での、発泡を２５％（体積）たわませるために必要な力（ポンド（ｌｂｓ））である。ＩＬＤは、公知の分析方法であり、例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ３５７４−９５に指示されているように実行されてもよく、その内容は参照により、本明細書に組み込まれる。
【００３１】
本発明の一実施形態において、発泡樹脂の機械的特性のうちの１つは、約３５ｌｂｓ〜約１５０ｌｂｓ、約７５ｌｂｓ〜約１２０ｌｂｓ、または約８５ｌｂｓ〜約１０５ｌｂｓの圧入荷重たわみである。発泡樹脂は、より高い密度およびより大きい堅さ（つまり上記のパラメータ内）の両方を示すことが適している場合があるが、マットが、バイオマスの荷重および／または中に配置される特定の応用における追加された液体を保持するために十分な機械的強度を有する場合に、これらの機械的特性のうちの１つのみが存在してもよい。
【００３２】
密度および／またはＩＬＤの機械的特性は、マットの発泡樹脂全体で均一にしてもよい、または、機械的特性がマットのエリア毎に変化するように、樹脂を形成または製造してもよい。例えば、マットが実質的に長方形プリズムの形である場合、発泡樹脂の機械的特性は、プリズムのＸ軸、つまり、第１の表面上の一点で開始し、第２の表面上の一点で終端する仮想の形状軸に沿って、勾配を増減させるものとして存在することが望ましい場合がある。（便宜上、この形状軸は、マット自体の軸であり、従って、上記の巻装軸とは異なることに留意）。一例として、発泡樹脂のＩＬＤは、第１の表面において約１００ｌｂｓにしてもよく、次に、形状Ｘ軸に沿って減少し、第２の表面において、約２５ｌｂｓにしてもよく、または、発泡樹脂の細孔径は、第１の表面において、約４〜約８ｐｐｉにしてもよく、第２の表面において約２５〜約３５ｐｐｉになるように、形状Ｘ軸に沿って、減少する。代替的に、マットは、それぞれ、選択された機械的特性の異なる大きさを示す、２つ以上の発泡樹脂の個別の層を含んでもよい。かかる構成において、円筒形式の最も外側（または最も内側）の領域を形成する層またはマットの一部は、より大きいＩＬＤおよび／または密度を有する層または部分であることが好適である。
【００３３】
発泡樹脂は、他の機械的または化学的特性を示してもよい。発泡樹脂の公称細孔径は、変化してもよく、特定の最終応用または所望の利用によって決定されてもよい。一実施形態において、発泡樹脂は、ライナーインチ（ｐｐｉ）当たり約５〜約７０ｐｐｉ、約７〜約３５ｐｐｉまたは約１０〜約２５ｐｐｉの孔の公称細孔径を有する。
【００３４】
発泡樹脂内の孔の公称分散は、様々であってもよい。しかしながら、孔分散は約５〜約７０、あるいは、約１０〜約４０であることが好ましい場合がある。
【００３５】
マットの発泡樹脂は、滑らかな樹脂で作成されてもよい。代替的には、性能、耐久性、脱水性（ｗａｔｅｒ  ｓｈｅｄｄａｂｉｌｉｔｙ）、処理および他の特性を向上または修正するために、樹脂内に種々の添加物を含むことが好ましい場合がある。例えば、粘土、ＵＶ吸収材または保護材、抗真菌剤、抗菌成分（例えば、特定の種類の望ましくない細菌に対して選択する場合）、着色剤、脱臭剤、香料、人工的に生成されたポリオールおよびその組み合わせを含むことが望ましい場合がある。
【００３６】
本発明は、さらに、液体または気体材料の濾過のための装置を含む。装置は、１つ以上のリアクタモジュールを含んでもよい。リアクタモジュールは、（上記のように）濾過媒体を含む。一実施形態において、リアクタモジュールは、少なくとも１つのチャンバを含む。これは、断面が正方形、多角形または長方形あるいは円形等の任意の構成にしてもよい。
【００３７】
本発明の所定の装置は、上記の濾過媒体、および、オプションとして、蓋またはカバーを含む１つ以上のリアクタモジュールを含んでもよい。装置内において、各リアクタモジュールは、同一であってもよい（同じ種類および構造の発泡および／またはバイオマスである）。代替的には、各リアクタモジュールは、特定の汚染物質を除去または酸化させることを目的としてもよく、従って、構造的に異なるマットを含む、および／または、目的の汚染物質を低減させるために公知である特定の種類の微生物で植菌されているマットを含む。装置は、装置を通る気体または液体の均一な分布を促進するためのバッフル、媒体の加湿および／または媒体への他の材料の送達を可能にするために配置されているスプレーノズル、および／または収集または除去システム等のプロセスの効率性を援助する他の特徴を含んでもよい。
【００３８】
図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２および３を参照すると、本発明は、さらに、液体および／または気体材料の濾過のための装置（２３）を含む。装置（２３）は、１つ以上のリアクタモジュール（１３）および蓋（３９）を含んでもよい。一実施形態において、リアクタモジュール（１３）は、上記のように任意の変形における、濾過媒体（１１）およびチャンバ（１）を含む。チャンバ（１）は、（つまり、Ｙ−Ｚ面で見る場合に、実質的に円形の断面の）実質的な円筒形にしてもよい。チャンバは、１つ以上の側面（７）、上部（５）および基部（３）を含む。チャンバ（１）は、チャンバ（１）の中心に向かって、チャンバ（１）の内側（７）から半径方向に延在する基部（９）を含む。基部（９）は、金属、高密度のポリエチレン、ポリプロピレンまたは他のポリマー、ポリマー、ガラス繊維強化ポリマー（ポリエステル、ナイロン、イソポリエステル、ポリエチレン、イソフタル酸樹脂、オルトフタル酸（ｏｒｔｈｏｔｈａｌｉｃ）樹脂、ビニールエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびポリプロピレン等）でコーティングまたは包含される金属、および／またはテキスタイルを含む、任意の適した材料または材料の組み合わせで作成してもよく、また、チャンバ（３）の直径に対して実質的に相当するサイズにしてもよい、または、サイズの一部分（ｆｒａｃｔｉｏｎ）にしてもよい、例えば、「ドーナツ型の」構成、カットアウトを有する基部、一連の突起物またはバー等にしてもよい。リアクタチャンバ（３）および／または蓋（３９）は、さらに、リアクタモジュールへ、およびリアクタモジュールから液体または気体材料を運搬するための１つ以上のポート（１５、１９、２１）を含んでもよい。フィルタされる（気体または液体）材料の相に応じて、ポートは、異なる目的に役立つ。気体材料がフィルタされる場合、入口ポートは、チャンバの基部における濾過媒体の下に配置してもよく、出力ポートは、チャンバまたは蓋の上部内の濾過媒体の少なくとも一部分の上に配置してもよい。廃水等の液体材料がフィルタされる場合には、逆の構成を利用してもよい。
【００３９】
いくつかの実施形態において、モジュールは、１つ以上の媒体（例えば、チャンバ内の層）を含んでもよい。かかる媒体は、同じであってもよい、または異なってもよい。例えば、少なくとも１つの媒体は、本発明の媒体にしてもよく、もう一方は、例えば、炭、炭素、木材チップ、堆肥、ガラス繊維、紙、シリカ、および／または粘土等の別の種類の媒体にしてもよい。同様に、装置は、１つ以上のモジュールを含んでもよく、各モジュールは異なる媒体または媒体セットを有する。
【００４０】
一実施形態において、基部（９）は、格子、支持ビーム、柱、ワイヤーシェルフまたはその組み合わせの形態である。選択された濾過媒体（１１）は、マット（３５）の巻装軸（２９）が、チャンバ（３）の側面に対して実質的に平行であり、濾過媒体が、基部（９）上のチャンバ（３）内に配置されるように、チャンバ（３）内に配置される。オプションとして、スペーサを、基部（９）および濾過媒体（１１）の間、および／または任意の隣接してスタックされる媒体の間に配置してもよい。かかるスペーサは、媒体を通る濾過が行われる材料の均一な分布を促進し、および／または、材料内の乱流を作成するように、適合されてもよい。
【００４１】
本発明の範囲内に、気体または液体材料のフィルタの方法も含まれる。かかる方法は、好適には、かかる媒体が上記の装置内に配置される場合に、上記の濾過媒体に気体または液体材料を適用することを含む。
【００４２】
例えば、フィルタされる材料が気体である場合、濾過媒体（１１）の断面を通って実質的に等しい上向き流速度で流れる前に、ポート（１５）を通り、チャンバ（１）の基部に、汚れた空気が流入し、その後でチャンバ（１）の基部で均等化される。空気が濾過媒体（１１）を通過する間、空気中の臭気複合物および他の複合物は、無臭複合物に対して、複合物を酸化させる微生物に移送される。濾過媒体は、濾過媒体の間の均一化層を含むように、分離されてもよい。濾過媒体（１１）を通って空気が流れている間、飲用に適したまたは実質的に清浄な廃水流出物は、均一な流れ分布で、濾過媒体（１１）の上部に噴霧される。微生物の酸化生産物、死んだ微生物を除去し、空気から水および微生物への複合物の物質移動を増大させ、最適な成長を行うために、微生物の湿り気を保持するために、水を使用する。水流は、断続的または連続していてもよい。チャンバ（１）はルーフ（３９）に装着され、フィルタされた空気は、ポート（２１）を通って、ルーフ（３９）から排出される。
【００４３】
図６を参照すると、垂直スタック（４１）に構成された少なくとも２つのマットを有し、４つの壁（４５、４７、４７’、４９）および基部（図示せず）を有する長方形チャンバ（４３）内に配置される、一実施形態が示される。いくつかの実施形態において、チャンバ（４３）は、その間のスペーサによって分離される複数の垂直スタック（４１）を含んでもよい。図６は、基部が、垂直スタック（４１）を支持するが、濾過物（気体）が通過することを可能にする構造を有する、一実施形態を示す。例えば、基部は、グリッド構造にしてもよい。図６のモジュールは、気体がプレナムチャンバ（５５）へと通過し、その後で、垂直スタックを通過する、気体入口（５３）を含む。図６の特定の装置において、気体は、次いで、共通の活性炭、炭素、活性アルミナ、木材チップ、堆肥またはその組み合わせで構成される濾過媒体を含有する追加のリアクタモジュール（５７）を通過する。
【００４４】
図６の垂直スタック内の個々のマットは、それぞれ、約０．２５インチ〜約０．７５インチの最大から最小の寸法を有する、最高から最低の畳み込みを支える（ｂｅａｒ）。チャンバの側壁４７および４７’は、垂直スタックにおいて約３ｌｂ／ｆｔ〜約５ｌｂ／ｆｔの圧縮力を適用する。
【００４５】
図７（７Ａおよび７Ｂ）および６を参照すると、本発明の効率性およびｄｐｒ除去機能を示すデータが提供される。図７ＡおよびＢにおいて、示されるデータは、６７５ｃｆｍ（１分当たりの立法フィート）で、リアクタを通って吹く空気の結果であり、これは、７秒の空床滞留時間をもたらす。リアクタ装置に流入する空気の硫化水素（Ｈ２Ｓ）濃度および廃棄スタックを通ってリアクタを流出する空気の同じ濃度は、１０秒毎において、ＯｄａＬｏｇｓで測定される。図７ＡおよびＢは、時間に対する入り口および出口のＨ２Ｓ濃度、さらに、７秒の空床滞留時間における同じデータでの時間に対する除去効率性を示す。
【００４６】
その幅広い発明的概念から逸脱せずに、上記の実施形態に変更を行えることが、当業者に理解されよう。従って、本発明は開示される特定の実施形態に制限されず、添付の特許請求の範囲に記載されているように、本発明の精神および範囲内において、修正を含むことを意図されていることを理解されたい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2015131301000001.pdf