(57)【要約】  廃水内の有機および／または無機汚染物質を分解するための小型廃水処理装置のバイオリアクタの充填物を開示する。充填物は、特殊な紙を使用することによって拡大された表面を含む。紙は折り曲げられており、活性炭フィルターコアの周りに同心リング状に配置されている。紙は、例えば、シリコーン層、セルロース層、アルミニウム層からなる積層構造を有する。次に、特に光合成微生物と発光微生物の微生物混合物をセルロース層に導入することにより、廃水内の有機／無機汚染物質を分解することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に小型廃水処理装置（１）のための汚染された公共または工業廃水あるいは有機または無機汚染物質で汚染された流体を処理するためのバイオリアクタ（２）の充填物（３０）であって、
好ましくは光合成微生物と発光微生物を含む汚染物質を分解するための微生物が収容され、
前記充填物（３０）は、拡大された表面を有し、
前記充填物（３０）の前記拡大された表面は、紙（３２ａ、３２ｂ）によって形成されていることを特徴とする充填物（３０）。
【請求項２】
請求項１において、
前記拡大された表面は、前記紙（３２ａ、３２ｂ）の少なくとも１つの折り曲げ部分によって形成されている充填物（３０）。
【請求項３】
前記請求項のいずれか１項において、
前記紙（３２ａ、３２ｂ）は、少なくとも２つの層（４０、４２、４３ａ、４３ｂ、４４、４５、４６、４７、４９）を有する充填物（３０）。
【請求項４】
請求項３において、
前記層の１層（４０）は、シリコーンである充填物（３０）。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、
前記層の１層（４９）は、アルミニウム、半導体材料、半導体ポリマー、ダイヤモンド材料、圧電体層のうちの少なくとも１つからなる充填物（３０）。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかにおいて、
前記層の１層（４２、４３ａ、４３ｂ、４７）は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含む充填物（３０）。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれかにおいて、
前記層は、ホットメルト接着剤フィルム（４５）、特にＥＰ接着剤で接着されている充填物（３０）。
【請求項８】
前記請求項のいずれか１項において、
少なくとも３つの層が設けられ、
前記層の少なくとも１層（４４、４６）は、繊維材料、特にセルロースおよび／またはＰＰ繊維を含む充填物（３０）。
【請求項９】
請求項８において、
前記微生物は、前記繊維材料層（４４、４６）に配置されている充填物（３０）。
【請求項１０】
前記請求項のいずれか１項において、
前記紙（３２ａ、３２ｂ）は、少なくとも１つの開口部（４８）を有する充填物（３０）。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記開口部（４８）は、前記ホットメルト接着剤フィルム（４５）に達している充填物（３０）。
【請求項１２】
前記請求項のいずれか１項において、
前記充填物（３０）は、円形の断面を有する充填物（３０）。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記充填物（３０）は、円柱状または漏斗状である充填物（３０）。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３において、
前記紙（３２ａ、３２ｂ）は、前記充填物（３０）の横断面において環状に設けられている充填物（３０）。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれかにおいて、
前記紙（３２ａ、３２ｂ）は、活性炭フィルターコア（３４）の周りに環状に設けられている充填物（３０）。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５において、
複数の紙リング（３２ａ、３２ｂ）が設けられている充填物（３０）。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記複数の紙リング（３２ａ、３２ｂ）の間に活性炭フィルター（３６）が設けられている充填物（３０）。
【請求項１８】
請求項１５または請求項１７において、
前記活性炭フィルター（３４、３６）は、前記紙（３２ａ、３２ｂ）に面する表面においてコーティングされている充填物（３０）。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記紙（３２ａ、３２ｂ）に面する前記活性炭フィルター（３４、３６）の表面は、光接触層、特に二酸化チタンまたは酸化インジウムスズでコーティングされている充填物（３０）。
【請求項２０】
前記請求項のいずれか１項において、
前記充填物（３０）は、少なくとも１つの支持リング（５０）を有する充填物（３０）。
【請求項２１】
特に小型廃水処理装置（１）のための汚染された公共または工業廃水あるいは有機または無機汚染物質で汚染された流体を処理するためのバイオリアクタ（２）であって、
汚染物質を分解するために好ましくは光合成微生物と発光微生物を含む微生物が収容され、処理対象の前記廃水の流路となる少なくとも１つのポート（２６）を有する容器（２２）を含み、
前記容器（２２）の内部に、請求項１〜２０のいずれかに記載の充填物（３０）が設けられていることを特徴とするバイオリアクタ（２）。
【請求項２２】
請求項２１において、
前記容器の壁は、光触媒層、特に二酸化チタンおよび／または酸化インジウムスズを有するバイオリアクタ（２）。
【請求項２３】
請求項２２において、
前記光触媒層は、前記容器（２２）の内周面のほぼ全体に塗布され、かつ、前記容器（２２）の外周面の一部に、特に細片状に（好ましくは長手方向に）塗布されているバイオリアクタ（２）。
【請求項２４】
請求項２１〜２３のいずれかにおいて、
前記容器（２２）の前記少なくとも１つのポート（２６）は、打抜バリが内部に突出するように打ち抜かれ、
前記光触媒層は、打ち抜き後に塗布されているバイオリアクタ（２）。
【請求項２５】
請求項２１〜２４のいずれかにおいて、
前記容器（２２）および／または前記充填物（３０）は、軸を中心に回転可能に形成されているバイオリアクタ（２）。
【請求項２６】
請求項２１〜２５のいずれかにおいて、
前記微生物混合物は、前記微生物に加えてナノ粒子、特に圧電活性ナノ複合材料を含むバイオリアクタ（２）。
【請求項２７】
請求項２１〜２６のいずれかに記載のバイオリアクタ（２）を含む小型廃水処理装置（１）。
【請求項２８】
請求項２７において、
少なくとも１つの別のバイオリアクタ（３）が設けられている小型廃水処理装置（１）。
【請求項２９】
請求項１〜２６のいずれかに記載のバイオリアクタ（２）の充填物（３０）の紙（３２ａ、３２ｂ）であって、
積層構造を有し、
前記積層構造は、
シリコーン層（４０）と、
高密度ポリエチレンの１つ以上の層（４２、４３ａ、４３ｂ、４７）と、
繊維材料、特にセルロースおよび／またはＰＰ繊維の１つ以上の層（４４、４６）と、
ホットメルト接着剤フィルム（４５）、特にＥＰ接着剤と、
アルミニウム、半導体材料、半導性ポリマー、ダイヤモンド材料、圧電体のうちの少なくとも１つで形成される層（４９）と、
を含むことを特徴とする紙（３２ａ、３２ｂ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に係るバイオリアクタの充填物、請求項２１に係るこの種の充填物を含むバイオリアクタ、請求項２７に係るこの種のバイオリアクタを含む廃水処理装置、請求項２９に係るこの種の充填物のための紙に関する。
【背景技術】
【０００２】
地方自治体が下水施設への接続を不動産所有者に供給することができない場合であって、廃水処理義務を負う場合、不動産所有者は、通常、小型廃水処理装置を設置しなければならない。完全に生物的な段階を含むこの種の小型廃水処理装置は、排水が行われる土地内に設置され、通常は家庭廃水を処理するために使用される。小型廃水処理装置で処理された廃水は、（地面が廃水を十分に吸収することができる場合には）地面にしみ込ませるか、最も近い開放水域に送られる。
【０００３】
廃水を機械的に浄化する場合には、底部に沈殿させたり、表面に浮き上がらせることによって溶解しない物質を廃水から除去する多室沈殿タンクを使用する場合が多い。多室沈殿タンクは、例えば、２室または３室タンクとして構成することができ、処理室は共通の容器内に形成され、沈降または浮上した溶解しない物質を除いて水が処理室内を通過するように互いに接続されている。
【０００４】
このような多室沈殿タンクは特に古い家や土地に設置されるが、その浄化性能は法律の規定を満たしていない場合が多い。機械的および生物的分離段階を含む新たな小型廃水処理装置を設置するためには多額の投資が必要であるため、既存の多室処理装置に生物的処理段階を設けて改造することが好ましい場合が多い。
【０００５】
廃水や廃気、過去の洪水時に漏出した暖房油の残留油が蓄積された多孔体内の汚染構造材料などの固体物質に含まれる有機汚染物質を確実に分解することは、現代の廃棄物処理装置に対する必須要件である。
【０００６】
ドイツ特許出願公開第１００  ６２  ８１２  Ａ１号およびドイツ特許出願公開第１０１  ４９  ４４７  Ａ１号は、光合成微生物と発光微生物を含む微生物混合物によって流体や固体に含まれる望ましくない有機成分を分解することを提案している。このような培養混合物は、地方自治体や工場からの廃水の浄化と残留油によって汚染された構造材料の浄化において良好に使用されている。
【０００７】
ドイツ特許出願公開第１０２  ５３  ３３４号では、分解プロセスにおいて光増感剤を有機汚染物質内に導入し、光増感剤を励起して有機成分の分解を促進する１重項酸素やその他のラジカルを生成することによって培養微生物混合物をさらに改良している。
【０００８】
ドイツ特許出願公開第１０３  ３０  ９５９．４号は、触媒活性表面を有する充填物を容器に設けたバイオリアクタを開示している。管状容器には複数の開口部が設けられ、光触媒活性層が細片状に設けられている。このバイオリアクタはオプトリアクタ（ｏｐｔｏｒｅａｃｔｏｒ）とも呼ばれ、特に効率的な廃水処理を可能とする。
【０００９】
ドイツ特許出願公開第１０  ２００４  ０４６６９３．９号は、光触媒層間で容器の壁に塗布されたダイヤモンドコーティングによって有機汚染物質の分解を向上させたバイオリアクタを開示している。
【００１０】
しかし、従来のバイオリアクタの欠点は、例えば、薬品で汚染された廃水を浄化することができないことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、汚染廃水をさらに良好に浄化することできるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、請求項１に係るバイオリアクタの充填物、請求項２１に係るバイオリアクタ、請求項２７に係る廃水処理装置、請求項２９に係る紙によって達成される。
【００１３】
本発明によれば、汚染物質を分解するための微生物が導入されたバイオリアクタの充填物を提案する。微生物はバイオフィルムとして充填物の表面に沈殿し、発光細菌と光合成微生物との相互作用を利用して廃水内に存在する汚染物質を分解する。特に効率的な浄化を行うために、充填物の表面および活性バイオフィルムの表面を拡大することが有利である。これは、既に提案されているように、例えば、発泡材料を使用することにより充填物の空隙容量を増加させることによって達成することができる。本発明によれば、紙を使用することによって大きな表面と微生物のさらに良好な沈殿が達成され、本発明に係る紙の構造は、バイオフィルムのより良好な形成と汚染物質の分解向上に貢献し、廃水に存在する薬品残渣であっても除去することができる。
【００１４】
特に、紙を折り曲げて表面を拡大できることが有利である。
【００１５】
また、少なくとも２層からなり、１層に微生物の沈殿を特に促進する紙を使用していることが有利である。片面にシリコーンコーティングを有し、他方の面にアルミニウム、半導体材料／半導体ポリマーまたはダイヤモンド材料のコーティングを有するシリコーン紙の使用が特に適していることが分かっている。
【００１６】
高密度ポリエチレンを使用することが特に有利である。高密度ポリエチレンは紙の安定性を増加させ、逆流速度が高い場合でも紙の折り曲げ部分を維持することができる。
【００１７】
別の有利な実施形態では、ホットメルト接着フィルム、特にエポキシ（ＥＰ）接着剤によって層を接合する。この場合には、微生物の成長を損なうことなく層を特に良好に接合することができる。
【００１８】
本発明に係る充填物では、紙がセルロースまたは繊維マット層を含むことが特に有利である。セルロースまたは繊維材料層では、バイオフィルムを特に効率的に形成することができ、バイオリアクタの効率をさらに向上させることができる。
【００１９】
本発明によれば、別の特に好ましい充填物は、別の有利な実施形態ではホットメルト接着剤フィルム層に到達する少なくとも１つの凹部を有する。この場合、微生物の接触がさらに向上し、微生物によって汚染物質を分解することができるように廃水が紙を通過することができる。
【００２０】
別の有利な実施形態では、充填物は特に円柱状または漏斗状であるため、充填物は円形の断面を有する。この場合、浄化対象の水はバイオリアクタ内を特に良好に通過する。
【００２１】
紙が環状に配置された本発明に係る充填物を使用することにより、特に効率的な浄化を行うことができる。また、活性炭フィルターの周りに紙を配置することが有利である。活性炭フィルターはバイオフィルムの触媒として作用し、廃水をさらに良好に浄化することができる。
【００２２】
充填物の別の有利な実施形態として、活性炭フィルターが間に設けられた複数の紙リングを設けることができる。これにより、バイオフィルムが沈殿する表面が拡大され、充填物を含むバイオリアクタの効率が向上する。
【００２３】
別の好ましい実施形態では、活性炭フィルターは光触媒層、特に二酸化チタンおよび／または酸化インジウムスズでコーティングされている。光触媒層は光合成微生物と発光細菌の相互作用を促進し、廃水をさらに良好に浄化することができる。
【００２４】
本発明によれば、活性炭フィルターの紙に面する表面にコーティングが施されていれば、触媒効果が特に大きくなり、特に良好な結果が得られる。
【００２５】
別の有利な実施形態では、活性炭フィルターと紙リングを支持するために支持リングが設けられている。これにより、充填物は高い対流速度であっても安定し、形状を維持することができる。
【００２６】
充填物を小型廃水処理装置のバイオリアクタに採用する実施形態が特に好ましく、充填物は処理対象の廃水が流れ込む少なくとも１つのポートを有する容器に収容される。
【００２７】
光触媒層、例えば、二酸化チタンまたは酸化インジウムスズを容器の内周面および／または外周面に塗布することが廃水の浄化に特に有利である。この場合、光触媒層が外周面に細片状に塗布され、細片がバイオリアクタの長手方向に延びている（すなわち、円柱状のバイオリアクタの場合には、細片が長手軸に平行に延びている）ことが特に好ましい。
【００２８】
容器の凹部は好ましくは打ち抜きによって形成され、打抜バリがバイオリアクタの内部に向かって延びている。比較的鋭い打抜バリにより、好ましくはバイオフィルムが運転時に形成されるコーティングの欠陥部が形成される。
【００２９】
容器は、端面が下方から開口した円柱形状または漏斗形状であってもよい。漏斗形状の場合には、下に向かって細くなる容器の側壁に廃水のための凹部を設け、下端面は閉じられる。すなわち、漏斗形状の場合には対流はほぼ放射方向に発生し、円柱形状の場合には対流は底部から上部に向かって軸方向に発生する。
【００３０】
本発明によれば、汚染物質を分解するために微生物を充填物に導入する。好ましい解決手段では、微生物をキトサンまたはバイオポリマー内に付着させ、充填物を混合物に含浸させる。微生物混合物は、発光微生物および光合成微生物に加えて、表面に光触媒活性層が設けられた圧電体コアを好ましくは有するナノ複合材料を含んでもよい。好ましい実施形態では、ナノ複合材料は２０〜１００ｎｍの長さと２〜１０ｎｍの直径を有する繊維構造を有する。
【００３１】
本発明によれば、本発明に係る充填物を含む本発明に係るバイオリアクタを含む廃水処理装置、特に小型廃水処理装置が特に有利であり、廃水を効率的に浄化することができ、既存の廃水処理装置を容易に改造することができる。
【００３２】
別の好ましい実施形態では、本発明に係るバイオリアクタを通常のバイオリアクタの下流に配置する。これにより、汚染された廃水を特に効率的に浄化することができる。
【００３３】
さらなる好ましい実施形態とその他の有利な改良は従属請求項に定義されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を概略図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
図１は、多室沈殿タンク４によって形成された機械的処理段階を含む小型廃水処理装置１の断面を示す。この種の多室沈殿タンクは、特に農村地域の多くで現在も使用されている。基本的に、多室沈殿タンクは隔壁８によって３以上の部分処理室に細分された容器６であり、図１には第１の処理室１０と２つの処理室１２、１３が示されている。浄化対象の廃水は流入口１４を介して多室沈殿タンクに流れ込み、最初の処理室（図示せず）に入り、壁８内に設けられた流路１６を介して部分処理室１３に流れ込み、部分処理室１３から部分処理室１２、１０に流れることができる。各処理室１０、１２では、沈殿性物質は沈降によって沈殿し、浮揚性物質は液体の表面１８に浮かび上がる。流出口２０は、沈殿物と浮揚物質が処理室１０、１２内に残り、浄化された廃水がそれらの不純物を含むことなく放出されるように選択される。
【００３６】
生物的処理のために、生物的処理段階を示すバイオリアクタ２が改造用キットとして処理室１０内に設けられている。また、図１に示すように、本発明に係るバイオリアクタ２の上流に配置されたバイオリアクタ３を処理室１２に設けることができる。そのような従来のバイオリアクタ３は、本願出願人による国際特許出願第ＰＣＴ／ＤＥ２００４／００１４９１号およびドイツ特許出願公開第１０  ２００４  ０４６６９３．９号に詳細に記載されている。
【００３７】
本発明に係るバイオリアクタ２の主要部分は、図示する実施形態では浮揚体（すなわち、生物的に処理される廃水内で浮揚する浮力を有する）である容器（濾過器）２２である。濾過器２２を適切な位置に配置するために、垂直ガイド２４が処理室１０内に配置されており、垂直ガイド２４は、例えば、隔壁８および／または三室沈殿タンク６の側壁によって支持することができる（図１の破線を参照）。濾過器２２は図１のＸ方向で垂直ガイド２４に沿って移動可能に配置され、液面１８に応じて処理室１０内で浮遊体として上下に移動することができる。
【００３８】
濾過器２２には、所定の微生物混合物がバイオフィルムを形成する触媒活性表面が導入されている。図示する実施形態では、微生物混合物は光合成微生物と発光微生物からなる。光合成微生物と発光細菌との相互作用によって、光合成微生物は放出された光によって励起され、光合成を行う。微生物は抽出物としての硫化水素および水によって光合成を行い、硫黄および／または酸素を放出する。また、微生物は窒素およびリン酸塩と結合し、有機および無機物質を分解することができる。微生物混合物の具体的な組成に関しては、説明を簡略化するために、本願出願人によるドイツ特許出願公開第１００  ６２  ８１２  Ａ１号およびドイツ特許出願公開第１０１  ４９  ４４７  Ａ１号を参照するものとする。上記出願を参照して、実施形態について説明した後に、光動的分解の実質的な工程のみを例示する。
【００３９】
微生物混合物と濾過器２２の触媒表面の相互作用によって、有機物質の光動的分解が発生する。物質の光動的分解については、例えば、本願出願人によるドイツ特許出願公開第１０２  ５３  ３３４号に記載されている。
【００４０】
濾過器２２の構造について以下に説明する。図示する実施形態では、濾過器２２は側面図においてほぼ円柱形状を有する。図示する実施形態では、濾過器２２の側壁はステンレスからなり、少なくとも部分的に光触媒コーティングを設けることができる。コーティングは、濾過器２２の内周壁および／または外周壁に形成することができる。図示する実施形態では、濾過器２２はＶ４Ａステンレスからなり、二酸化チタンコーティングが設けられている。二酸化チタンの代わりに、酸化インジウムスズ等を使用することもできる。
【００４１】
濾過器２２の外周壁には複数の開口部２６が設けられ、生物的に安定化される廃水は処理室１０から濾過器２２の内部に流入することができる。濾過器の下部端面２８は閉じており、濾過器２２への流入は実質的に放射方向で発生する。また、上部端面も閉じていてもよい。なお、上面が液面の上方に位置している場合には、上面を閉じる必要はない。濾過器２２の内部には、円形の断面を有する交換可能な充填物３０が収容されている。
【００４２】
図２に示すように、充填物３０は折り曲げた紙３３からなる２つの同心リング３２ａ、３２ｂを含む。リングは、活性炭フィルターコア３４の周りに同心に配置されている。また、リング３２ａ、３２ｂの間には、活性炭フィルター材料からなるリング３６が設けられている。紙３２ａ、３２ｂには紙上または紙内にバイオフィルムを形成する微生物混合物が塗布されており、充填物３０内でも汚染物質の光動的分解が生じる。
【００４３】
図示する実施形態では、紙が折り曲げられていることが特に有利である。これにより、バイオフィルムを形成するための表面が拡大され、バイオリアクタの効率が向上する。
【００４４】
また、紙に面する活性炭フィルター３４、３６の表面を光触媒層でコーティングすると、光触媒層が微生物の相互作用を増進するために効率をさらに向上させることができる。このため、活性炭フィルター３４、３６は、紙リングに面する表面に液状ＥＰと酸化チタン粉末を有する。
【００４５】
図２に示す有利な実施形態では、外側の紙リング３２ａは約６６．６°の折り曲げ角度と約１８８ｍｍの直径を有するように選択されている。内側のリング３２ｂは、約６１．５°の折り曲げ角度と約１１７ｍｍの直径を有する。すなわち、内側リング３２ｂは約２０個の折り曲げ部分からなり、外側リング３２ａは約３０個の折り曲げ部分からなる。充填物３０の長さが約３００ｍｍの場合には、内側リング３２ｂには約６８０ｍｍ×２９０ｍｍのエッジ長さを有する紙が必要であり、外側リング３２ａには約１０７５ｍｍ×２９０ｍｍのエッジ長さを有する紙が必要である。
【００４６】
一方、折り曲げた紙を有していない構造の場合には、例えば、外側リング３２ａには約５９０ｍｍ×２９０ｍｍのエッジ長さを有する紙で十分である。その結果、紙を折り曲げることにより、微生物を塗布することができる表面はほぼ倍増する。
【００４７】
活性炭フィルターリング３６は約１１７ｍｍの直径を有し、約４３５ｍｍ×２９０ｍｍの活性炭が必要である。活性炭フィルターリング３４は約６４ｍｍの直径を有し、約３００ｍｍ×２９０ｍｍの活性炭が必要である。
【００４８】
図３に示すように、本発明に係るシリコーン紙３３は複数の層を有する。ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）層４２がシリコーン層４０の下に配置されている。ＨＤＰＥ層４２の下には、微生物を支持するためにセルロース層が設けられている。本発明において使用する紙では、ホットメルト接着フィルム、特にＥＰ接着剤４５で接着されたＨＤＰＥ二重層４３ａ、４３ｂの中間層がセルロース層４４の下に設けられている。次の層４６は、微生物が導入されるＰＰ繊維マットからなる。最後に、内側ＨＤＰＥ４７と外側アルミニウム４９からなる二重層が設けられている。シリコーン／ＨＤＰＥ層４０、４２とアルミニウム／ＨＤＰＥ層４９、４７は開口部４８を有する。また、開口部４８はホットメルト接着剤層に達していてもよい。
【００４９】
微生物はセルロース層４４とＰＰ繊維マット４６内に沈殿するため、本実施形態では微生物のための特に大きな表面を設けることができる。沈殿する微生物の数が多いため、バイオリアクタの効率はさらに向上する。
【００５０】
ＨＤＰＥを含む構造は必要とされる安定性を紙に与えるため、逆流速度が高い場合でも折り曲げ部分は安定して維持される。
【００５１】
アルミニウムの代わりに、半導体材料またはダイヤモンドコーティングを選択することもできる。この場合には、汚染物質の分解を促進する交流電界を上昇させることができる。交流電界の上昇およびその効果に関しては、本願出願人によるドイツ特許出願公開第１０  ２００４  ０４６６９３．９号を参照するものとする。
【００５２】
図４は、充填物３０の側面図を示す。折り曲げた紙リング３２ａ、３２ｂ、活性炭フィルターリング３６、活性炭フィルターコア３４は支持リング５０によって接続されている。支持リング５０によって充填物３０の安定性を確保することができる。支持リング５０は、同心リング５２、５４、５６と、最も内側のリング５６に配置され、最も外側のリング５２に延びる支持十字部５８からなる。リング５２、５４、５６および支持十字部５８は厚みが５ｍｍの耐食性金属シートで製造されており、紙リング３２ａ、３２ｂおよび／または活性炭コア／リング３４、３６がエポキシフォームまたはウレタンフォームによって接着されている。
【００５３】
最初に述べた微生物は、供給ホース（ｄｏｓｉｎｇ  ｈｏｓｅ）によって充填物３０の紙に中心から塗布してもよく、充填物３０の製造時にナノ複合材料と共に紙に塗布することもできる。微生物とナノ複合材料をキトサンに溶解し、ナノ複合材料を含む混合物を例えば、含浸によって充填物３０に導入すれば、微生物を連続して供給する必要はなく、充填物３０を一定の間隔を置いて交換すればよくなる。
【００５４】
濾過器２２は、軸受３４によって垂直ガイド２４に枢支されている。原則として、充填物３０のみを枢支し、濾過器２２（または濾過器２２のシェル）を充填物３０がシェルに対して回転することができるように垂直ガイド２４に固定的に取り付けることもできる。
【００５５】
上述した生物分解プロセス時の温度上昇およびガス生成と特に交流電界の発生によって、濾過器２２または充填物３０が回転し、濾過器２２内で処理対象の廃水が混合されると共に濾過器２２を介した対流が改善される。
【００５６】
上述した交流電界は光動的プロセスにおいて形成され、濾過器２２と充填物３０の光触媒活性コーティングおよびナノ構造の導入により促進され、その動作は本願出願人による国際特許出願第ＰＣＴ／ＤＥ２００４／００１４９１号に詳細に記載されている。
【００５７】
生物分解プロセスによって導入されるエネルギーが充填物３０または濾過器２２を回転させるために十分ではない場合には、充填物３０または濾過器２２を回転させるトルクを印加するための駆動機構を接続することもできる。
【００５８】
有機成分の光動的分解は、濾過器２２と充填物３０の光接触コーティングによって促進される。そのため、濾過器２２の内周面および外周面および充填物３０の活性炭フィルター３４、３６の紙に面する表面を光触媒活性層（例えば、二酸化チタン）でコーティングする。光触媒層は濾過器２２の内周面（充填物３０に面する表面）全体に塗布されており、外周面には二酸化チタンが細片状に塗布され、細片間の領域にはダイヤモンドコーティングを設けることができる。ダイヤモンドコーティングは、メタンおよび水素と、例えば、ニオブ、シリコンまたはセラミックなどの適当な担体物質を真空処理室内で約２０００℃以下の温度に加熱することによって合成することができる。この操作により、ダイヤモンド格子が担体物質上に形成される反応が生じる。次に、触媒活性層とダイヤモンド層が設けられた領域が隣接するようにコーティングを濾過器２２の外周面に塗布する。これらの領域は濾過器２２の長手方向に延びている。
【００５９】
濾過器２２の触媒コーティングと充填物３０のコーティングの相互作用により、比較的強い電磁場が形成される。生じた電位差がダイヤモンドコーティングが設けられた領域に印加され、ダイヤモンドコーティングはダイヤモンド電極として機能する。
【００６０】
発生する電磁場の詳細はドイツ特許出願公開第１０３  ３０  ９５９．４号およびドイツ特許出願公開第１０  ２００４  ０４  ６６９３．９号に開示されており、さらなる説明は省略する。
【００６１】
バイオリアクタ２の別の特徴として、濾過器２２の円形開口部２６は好ましくは打ち抜きによって形成され、打抜バリがバイオリアクタ２の内部に（すなわち、充填物３０に向かって）延びている。本実施形態では、二酸化チタンの光触媒活性コーティングは開口部２６を打ち抜いた後に塗布する。コーティングはエッジが非常に鋭い打抜バリの領域では密着せず、バリはコーティングされずに残る。バイオリアクタ２の運転時には、バイオフィルムがコーティングされていない打抜バリに好ましくは付着し（すなわち、コーティングされていない領域がバイオリアクタの内周面上のバイオフィルムの形成の発芽ゾーンとして機能する）、有機成分の転化がさらに向上する。
【００６２】
本発明に係る生物的処理段階により、処理対象物質の分解と酸素およびエネルギーの放出のために濾過器（バイオリアクタ）内の乾燥物質（ＴＳ）の有機分を乾燥物質の１０％未満に減少させることができる。酸素のエネルギー活性化によって放出された反応性一重項酸素は、例えば、ホルモン残渣と抗生物質を非常に効果的に酸化させる。数秒後には、有機物質は崩壊によって転化され、無害となる。一方、充填物の折り曲げた紙上のバイオフィルムは廃水に溶解した物質を分解する。
【００６３】
図１に示すように、廃水浄化が別のバイオリアクタ３によって先行して行われる場合には、バイオリアクタは特に効率的である。バイオリアクタ３は、本願出願人による国際特許出願第ＰＣＴ／ＤＥ２００４／００１４９１号およびドイツ特許出願公開第１０  ２００４  ０４６６９３．９号に開示されたバイオリアクタの特性を有することが有利である。ただし、その他の市販のバイオリアクタも採用することができる。
【００６４】
廃水内の有機および／または無機汚染物質を分解するための小型廃水処理装置のバイオリアクタの充填物を開示する。充填物は、特殊な紙を使用することによって拡大された表面を含む。紙は折り曲げられており、活性炭フィルターコアの周りに同心リング状に配置されている。紙は、例えば、シリコーン層、セルロース層、アルミニウム層からなる積層構造を有する。次に、特に光合成微生物と発光微生物の微生物混合物をセルロース層に導入することにより、廃水内の有機／無機汚染物質を分解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】下流に設けられた生物的処理段階を有する多室廃水処理装置の概略図である。
【図２】本発明に係る充填物の概略断面図である。
【図３】本発明に係るシリコーン紙の拡大図である。
【図４】図２に係る本発明に係る充填物の概略側面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  小型廃水処理装置
２  バイオリアクタ（本発明）
３  バイオリアクタ（従来技術）
４  多室沈殿タンク
６  容器
８  隔壁
１０  第１の処理室
１２  処理室
１３  処理室
１４  流入口
１６  壁８内の流路
１８  液面
２０  排水
２２  濾過器
２４  垂直ガイド
２６  濾過器２２内の開口部
２８  下端面
３０  充填物
３２ａ  紙リング（外側、内側）
３２ｂ  紙リング（外側、内側）
３３  紙
３４  活性炭フィルターコア
３６  活性炭フィルターリング
４０  シリコーン層
４２  ＨＤＰＥ層
４３ａ  ＨＤＰＥ層
４３ｂ  ＨＤＰＥ層
４４  セルロース層
４６  ＰＰ繊維マット
４７  ＨＤＰＥ層
４８  開口部
４９  アルミニウム層
５０  支持リング
５２  同心リング（外側、中央、内側）
５４  同心リング（外側、中央、内側）
５６  同心リング（外側、中央、内側）
５８  支持十字体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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