(57)【要約】本発明は、廃水が、担体表面上に保持される細菌に接触し、当該廃水の溶存酸素濃度が、２．０ｍｇ／ｌ以下に維持される接触工程；曝気工程であって、ガスが、当該接触工程を通り抜けた廃水を通り抜け、当該廃水が、当該曝気工程を通り抜けるにつれて、当該廃水の溶存酸素濃度が減少する曝気工程；当該曝気工程を通り抜けた廃水が、処理水および汚泥に実質的に分離する沈降工程；ならびに、当該沈降工程からの汚泥が当該接触工程に移る汚泥再循環工程、を含む廃水を処理するための方法に関する。本発明はまた、上述の方法を操作できる処理ユニットに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水を処理するための方法であって、
ａ．廃水が、担体表面上に保持される細菌に接触し、前記廃水の溶存酸素濃度が、２．０ｍｇ／ｌ以下に維持される接触工程、
ｂ．曝気工程であって、ガスが、前記接触工程を通り抜けた廃水を通り抜け、前記廃水が前記曝気工程を通り抜けるにつれて、前記廃水の溶存酸素濃度が減少する曝気工程、
ｃ．前記曝気工程を通り抜けた廃水が、処理水および汚泥に実質的に分離する沈降工程、ならびに
ｄ．前記沈降工程からの汚泥が前記接触工程に移る汚泥再循環工程、
を含む方法。
【請求項２】
前記接触工程中の廃水の溶存酸素濃度は、０．２〜１．５ｍｇ／ｌに維持される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記接触工程中の廃水の溶存酸素濃度は、０．５〜１．０ｍｇ／ｌの範囲に維持される請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記曝気工程を通り抜ける廃水の通過の開始点に向かう廃水の溶存酸素濃度は、細菌の生育および発生を促し、減少した濃度の栄養分、および前記曝気工程を通り抜ける廃水の通過の終点に向かう廃水中の制御された溶存酸素濃度は、前記細菌の芽胞形成を促す、請求項１〜３いずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記曝気工程の開始点に向かう廃水の溶存酸素濃度は、０．５〜１．０ｍｇ／ｌの範囲内である請求項１〜４いずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記曝気工程の終点に向かう廃水の溶存酸素濃度は、０〜０．３ｍｇ／ｌの範囲内である請求項１〜５いずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記廃水は、前記曝気工程を通り抜けるのに少なくとも４時間かかる請求項１〜６いずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記廃水の溶存酸素濃度は、前記廃水が前記曝気工程を通り抜けるにつれて連続的に減少する請求項１〜７いずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記廃水は、前記廃水への酸素供給の制御によって、前記溶存酸素濃度に維持される請求項１〜８いずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
酸素供給の制御は、前記廃水の溶存酸素濃度が測定され、所望の濃度と比較されるモニター工程、および、所望の、廃水の溶存酸素濃度に達するように、前記廃水への酸素供給を増加または減少させるために、前記廃水への酸素の運搬手段が制御されるフィードバック工程を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記廃水への酸素供給は、前記廃水を前記溶存酸素濃度に維持するために変化する請求項１〜１０いずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記細菌は、芽胞を形成する細菌である請求項１〜１１いずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記細菌は、バチルスおよび／またはクロストリジウム属に由来する請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記細菌は、Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ、Ｂ．ｖａｌｌｉｓｍｏｒｔｉｓ、Ｂ．ａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓ、Ｂ．ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓおよびＢ．ｍｅｇａｔｅｒｉｕｍ、またはこれらのいずれかの組み合わせである請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記細菌は、芽胞を形成でき、窒素、炭素、硫黄、塩素および／またはリンを含む分子を分解できる前記の細菌のうちいずれかの変異株または変異体である請求項１〜１４いずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記細菌は、主に、請求項９〜１２いずれか１項に記載の細菌の異種個体群である請求項１〜１５いずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記汚泥は、ブランケットを前記沈降タンク中に形成し、前記ブランケットの深さは、１ｍ以上に維持される請求項１〜１６いずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記汚泥は、ブランケットを前記沈降タンク中に形成し、前記ブランケット内に保持される汚泥は、０．３〜１．５ｍ／時間の下降速度で、前記沈降タンクから明確になる請求項１〜１７いずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記汚泥は、前記沈降タンクに１時間以上保持される請求項１〜１８いずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記担体表面は網状構造であり、前記網状構造は、その総容積の９２％超を構成する空隙を有する網状構造である請求項１〜１９いずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記担体表面は、下記の合成ポリマーのうちいずれか１つ以上を含む請求項１〜２０いずれか１項に記載の方法：ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル−ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンおよびポリフッ化ビニリデン、またはこれらのいずれかの組み合わせ。
【請求項２２】
廃水処理のためのユニットであって、前記ユニットは、
（ａ）接触タンクであって、細菌が保持され、前記接触タンク中に保持される廃水と接触するように位置する担体表面を含む接触タンク、
（ｂ）曝気タンクであって、前記曝気タンク内に保持される廃水に、ガスを通すための手段を含む曝気タンク、
（ｃ）前記接触タンクと、曝気タンクとの間に備えられる導管であって、これを通じて、廃水が、前記接触タンクから前記曝気タンクへ流れることができる導管、
（ｄ）沈降タンク、
（ｅ）前記曝気タンクと、前記沈降タンクとの間に備えられる導管であって、これを通じて、廃水が、前記曝気タンクから前記沈降タンクへ流れることができる導管、
（ｆ）前記沈降タンクと前記接触タンクとの間に備えられる導管であって、これを通じて、沈降物が、前記沈降タンクから前記接触タンクへ流れることができる導管、および
（ｇ）前記接触タンクに保持される廃水の溶存濃度を２．０ｍｇ／ｌ以下に維持でき、前記廃水が前記曝気タンクを通り抜けるにつれて、廃水の溶存酸素濃度を低下させることができる廃水の溶存酸素濃度の制御手段、
を含むユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水処理のための方法、および廃水を処理できるユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境への人類の影響は、大量の汚染された水（これを我々は廃水と呼ぶ）を生み出す結果となる。廃水は、家庭内および市販の物質から放出された液状廃棄物、工業および農業から放出された液状廃棄物、またはその混合物である可能性がある。廃水は、固形物の懸濁液を含むこともある。汚水は、糞便物質および／または尿を含む廃水の形態である。
【０００３】
廃水は、一般的に、下記のような６つの主要なカテゴリーの汚染物質を含む。
【０００４】
（１）炭素系物質（デンプン、タンパク質および脂質のような物質）は、通常、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）およびＣＯＤ（化学的酸素要求量）について測定され、かつ、脱酸素汚染源である。受水への炭素系物質の放出によって引き起こされる減少したレベルの溶存酸素は、このような水の中の好気性の生命を破壊する可能性がある。
【０００５】
（２）懸濁した固形物（ＳＳ）は、溶解していない全ての無機物質および有機物質であり、廃水からのこのような固形物を除去するための方法は、当該固形物の性質に応じた、濾過または浮選を含む。微細なまたはコロイド性の固形物は、除去可能な前に、様々な手段によって、凝固させなければならないかもしれない。（１）中の炭素系物質は、部分的には懸濁した固形物として、部分的には溶解した固形物として、廃水中に存在する可能性がある。
【０００６】
（３）アンモニウムイオン（ＮＨ４＋−Ｎ）および／またはアンモニア（ＮＨ３）として廃水中に存在する可能性があるアンモニア性窒素は、炭素系物質のような脱酸素汚染源である。アンモニアはまた、廃水がこのような廃水に放出される際に、受水中に存在する魚類にとって有毒である可能性がある。さらに、アンモニア性窒素は、植物栄養分であり、受水の富栄養化を引き起こす可能性がある。廃水中のアンモニア性窒素のほとんどは、通常、溶解している。
【０００７】
（４）全窒素（ＴＮ）は、アンモニア性窒素（ＮＨ４＋−ＮおよびＮＨ３を含む）、酸化窒素（亜硝酸性窒素（ＮＯ２−−Ｎ）および硝酸性窒素（ＮＯ３−−Ｎ）を含む）および有機窒素（すなわち、タンパク質などの有機化合物内に含まれる窒素）である、窒素の全ての非分子形態を含む。アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素および有機窒素は、脱酸素汚染源であり、全ての窒素化合物は、潜在的に植物の栄養分である。アンモニア性窒素および酸化窒素を含む、ほとんどの無機窒素化合物は溶解しており、一方、有機窒素化合物は、溶解または懸濁している。
【０００８】
（５）全リン（ＴＰ）は、１つのタイプの、または他のタイプの無機リン酸および有機リン酸を含む、リンの全ての非分子形態を含む。ＴＮ同様に、ＴＰは植物の栄養分であり、受水の富栄養化をもたらす可能性がある。リンを含む化合物は、溶解または懸濁している可能性がある。
【０００９】
（６）微生物は、ウイルス、細菌および原虫を含み、そのうちのいくつかは、特に、廃水が動物およびヒトの供給源に由来する場合に、潜在的に有害な病原体である。病原性微生物としては、腸管の腸球菌全般の特定の種、特に、大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）の特定の種が挙げられる。
【００１０】
（７）非生分解性の物質としては、砂粒、毛髪、プラスチック片および無機塩が挙げられる。この物質のほとんどは、懸濁または浮遊しており、少量が溶解している可能性がある。
【００１１】
水性環境への未処理の廃水の放出は、生態系を不安定にする可能性があり、この環境内の植物および動物の健康に悪影響を有する可能性がある。従って、廃水処理のためのいくつかの方法が開発されてきた。
【００１２】
廃水の処理は、廃水を、処理および廃棄を必要とする汚泥（または副産物）流としてまとめて生じる可能性がある汚染物質から、実質的に分離することを含む。廃水および汚泥の処理の全工程は、汚染物質の部分的な破壊、および他の物質（主に微生物）への汚染物質の部分的な変換をもたらす。このような処理の間に分離される水は、環境、主に天然水へ放出できる。処理された汚泥は、再利用してもよく（例えば、農業における植物の養分として使用される）、かつ／または（例えば、焼却炉中で）廃棄してもよい。
【００１３】
廃水のための従来の生物学的処理方法は、一般的に多段階の方法であり、各工程が、別々に行われる。例えば、大きな固形物および残骸が除去されてもよいスクリーニング工程；比較的小さいが、沈殿性の固形物（砂粒およびいくつかの有機固形物など）が除去される沈降工程；炭素系物質が二酸化炭素および水に生物学的に酸化され、窒素化合物が、おそらく、いくらかの亜硝酸塩の生成とともに、主に硝酸塩に酸化される好気的工程；硝酸塩（および亜硝酸塩）が窒素分子に（酸素の不存在下かつ炭素系物質の存在下で）還元される嫌気的工程；および、処理中に生じた微生物および他の固形物が、処理された廃水から分離される分離工程。このような分離は、一般的に、沈降または濾過による。例えば、従来の活性汚泥プラントは、曝気タンクと呼ばれる酸素を送り込んだタンク中で、廃水を、微生物の自由に流れる集団と混合することによって操作し、「混合液（ｍｉｘｅｄ  ｌｉｑｕｏｒ）」と呼ばれる酸素化した液体の懸濁液を形成する。曝気タンク中での処理後、当該混合液が、沈降タンクに移り、ここで当該混合液中に懸濁した固形物が、当該タンクの底に沈み、その結果、処理水が、上清として形成され、当該沈降タンクの頂端の堰を越える。沈んだ固形物は、汚泥として、当該タンクの底部の穴を通じて除去される。
【００１４】
特定のタイプの微生物の使用に関連する、より高度な処理方法が開発された。このような高度な処理方法は、汚染物質を廃水から除去し、他の利点（混合液中に懸濁した固形物の改善された沈下特性など）をもたらす、特定のタイプの微生物の自然の能力を利用する。
【００１５】
例えば、特許文献１には、廃水が、曝気タンクへの移行の前に、担体表面上に保持される微生物に接触する工程を含む、廃水を処理するための方法が記載されている。当該廃水は、当該接触工程および当該曝気タンクの両方を流れ、酸素化される。
【００１６】
特許文献１に記載された方法は、下記の順序の下記処理工程を含む：当該廃水中に懸濁または浮遊した比較的大きな残骸の除去；廃水が、固定された表面上に保持される微生物に接触する接触タンクを通る、廃水の通過；廃水および自由に流れる微生物を含む混合液が酸素化される、曝気タンクを通る、廃水の通過；廃水が処理水および汚泥（これは、沈降物である）に分離される、沈降タンクへの廃水の通過；処理された廃水の通過および流出。汚泥の一部は、過剰汚泥ポンプによって、廃棄またはさらなる処理ができる汚泥濃縮タンクへ汲み上げられる。当該沈降タンクからの汚泥の残りは、直接曝気タンクへ再循環される。当該曝気タンクから流れる廃水の一部は、直接接触タンクへ再循環される。
【００１７】
従来の活性汚泥プラントで稼動した方法と比較すると、特許文献１に記載された方法は、顕著に良好な質の、処理水をもたらすことが示された。しかし、本願発明者らは、このような公知の処理方法が、最高品質の処理水を最も効率的に提供するために最適化されているとは考えていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】韓国特許公報第１０−０２７６０９５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
従って、本発明の第１の態様では、廃水を処理するための方法であって、
ａ．廃水が、担体表面上に保持される細菌に接触し、当該廃水の溶存酸素濃度が、２．０ｍｇ／ｌ以下に維持される接触工程、
ｂ．曝気工程であって、ガスが、当該接触工程を通り抜けた廃水中を通り抜け、当該廃水が、曝気工程を通り抜けるにつれて、当該廃水の溶存酸素濃度が減少する曝気工程、
ｃ．当該曝気工程を通り抜けた廃水が、処理水および汚泥に実質的に分離する沈降工程、ならびに
ｄ．当該沈降工程からの少なくとも一部の汚泥が、当該接触工程に移る汚泥再循環工程、を含む方法が提供される。
【００２０】
必ずしも理論によって拘束されることを望むことなく、発明者らは、接触タンク中の溶存酸素濃度を制御でき、その結果、担体表面上に保持される細菌の集団の一部が、好気性条件下で機能し、集団の別の一部が嫌気性条件下で機能するものを提案する。このような状態は、当該接触工程の間の廃水の汚染物質の分解を最適化するために提案される。細菌の好気性処理は、特定の汚染物質を分解する可能性があり、一方、他の汚染物質、および好気性処理の生成物は、嫌気性細菌の処理によって分解される可能性があるからである。
【００２１】
さらに、しかし、理論によって拘束されることを望むことなく、発明者らは、接触工程および曝気の工程を通り抜ける廃水中に、一般的な廃水処理システムで見出される溶存酸素（ＤＯ）濃度と比較して、比較的低いＤＯ濃度を与えることによって、両方の工程を通る、自由に流れる廃水中の細菌集団の構成に影響を及ぼすことができることを提唱する。
【００２２】
廃水は、処理のために、当該方法に対して供給される水である。この方法の様々な工程を通り抜ける水はまた、本願明細書中では廃水とも呼ばれ、とりわけ、当該方法で使用される細菌を含んでいてもよい（このような廃水は、しばしば、当該技術分野において、混合液と呼ばれる）。
【００２３】
接触工程中の微生物は、主に、担体表面上に保持されているが、当該方法は、当該担体表面上に保持される細菌、および廃水中に存在する自由に流れる細菌の両方を利用してもよい。当該接触工程中の廃水の保持時間（接触工程中の廃水の量を、当該廃水の平均流量で割ることによって定められる）は、好ましくは、当該廃水の強度に応じ、５分間〜３時間の範囲である。
【００２４】
曝気工程中の、全ての、または少なくとも大部分の微生物は、混合液中を自由に流れているが、自由に流れる微生物は、適所に固定され、または当該廃水中を自由に流れていてもよい、担体表面に付着した他の微生物によって、補われてもよい。混合液の溶存酸素（ＤＯ）濃度が、下記のレベルと一致する条件下での、曝気工程によって与えられる廃水の保持時間（曝気工程中の混合液の量を、当該廃水の平均流量で割ることによって定められる）は、当該廃水の強度に応じて、好ましくは、４時間〜１、２、３、４日間以上の範囲である。
【００２５】
接触工程中の廃水の保持時間に対する、下記の、制御されたＤＯ濃度の下での曝気工程中の廃水の保持時間の比は、好ましくは、１５〜９０の範囲である。
【００２６】
１つの実施態様では、接触工程の間の溶存酸素濃度は、２ｍｇ／ｌ以下、１．５ｍｇ／ｌ以下、または１ｍｇ／ｌ以下、任意に０．２ｍｇ／ｌ以上に維持される。従って、当該接触工程中の廃水は、好ましくは、好気性であり、嫌気性ではない。
【００２７】
曝気工程を通り抜ける開始点に向かう廃水のＤＯ濃度は、比較的低く、液体が当該工程を通り抜ける終点に向かって濃度が低くなり、またはゼロでさえもある。接触工程中の、および当該曝気工程を経由したＤＯ特性は、内生胞子形成細菌の増殖および発生を選択する。曝気工程の終点に向かう生物学的ストレス（細菌の通常の生理的機能に必要とされるものより低い、廃水中の細菌についての低下したＤＯおよび／または栄養分の濃度によって達成される）は、このような細菌の芽胞形成を促し、接触工程中の生物学的生育条件は、指数関数的に増殖できる、内生胞子の植物細胞への活性化および発芽を促す。
【００２８】
内生胞子形成細菌の生育、ならびに内生胞子の生成および発芽は、良好なレベルの機能的細菌（当該方法における全工程で、混合液中で自由に流れるもの、および接触工程の担体表面上に保持されるものの両方）の維持を促すために提案される。
【００２９】
従って、廃水が曝気工程を通り抜ける開始点、および当該曝気工程を通り抜ける終点に向かう廃水のＤＯ濃度は、内生胞子形成細菌の増殖および発生を促し、このような細菌が、その生活環を経るレベルで制御されることが好ましい。
【００３０】
任意に、曝気工程を通り抜ける廃水の通過の開始点に向かう廃水の溶存酸素濃度は、０．５〜２ｍｇ／ｌ、０．２〜１．５ｍｇ／ｌ、０．５〜１．５ｍｇ／ｌ、０．２〜１．５ｍｇ／ｌ、または０．５〜１．０ｍｇ／ｌの範囲内である。
【００３１】
任意に、曝気工程を通り抜ける廃水の通過の終点に向かう廃水の溶存酸素濃度は、０〜１．０ｍｇ／ｌ、０〜０．５ｍｇ／ｌ、０〜０．２５ｍｇ／ｌ、０〜１．０ｍｇ／ｌ、０〜０．１ｍｇ／ｌの範囲または０ｍｇ／ｌである。
【００３２】
廃水は、当該曝気工程を通り抜けるのに、好ましくは、少なくとも４、６、８または１０時間かかり、最も好ましくは、そのうち少なくとも１、２、３、４または５時間は、当該廃水の溶存酸素濃度が、当該曝気工程の終了時に上記レベルと一致する条件下で費やされなければならない。
【００３３】
廃水の溶存酸素濃度は、廃水が曝気工程を通り抜けるにつれて、好ましくは、徐々に、または連続的に減少する。従って、当該溶存酸素濃度は、当該曝気工程の開始から終了までに、段階的に減少してもよく、または徐々に減少してもよい。好ましくは、ＤＯは、時間内に循環（すなわち、意図的に上げられ、下げられ、上げられ、下げられる、など）しない。
【００３４】
上記の所望の値での溶存酸素濃度の維持は、廃水への酸素供給の制御（これは、酸素供給をしないことを含んでいてもよい）によって達成できる。これは、当該廃水の酸素要求量が時間とともに変化する可能性がある場合、特に、当該廃水の炭素濃度および／または全窒素濃度が変化する場合に、特に重要である。従って、当該廃水への酸素供給は、上記の所望の値で溶存酸素濃度を維持するために、供給量を変化させることによって（すなわち、当該廃水への酸素供給を増加または減少させることによって）制御してもよい。
【００３５】
当業者ならば、接触工程および／または曝気工程を流れる廃水への酸素供給を制御できる多くの方法を知っているだろう。例えば、当該接触工程中の構造物は（好ましくは、回転運動で）、繰り返し廃水から除去され、廃水に戻ってもよく、その結果、大気中の酸素を当該廃水に混ぜ入れる。当該接触工程中に操作される構造物は、担体表面の少なくとも一部であってもよい。あるいは、またはさらに、酸素は、例えば、穿孔されたパイプから、廃水を泡立てることができる。
【００３６】
一旦、廃水への酸素供給を制御する方法を確立すれば、その結果、廃水の溶存酸素濃度を制御することができる。基本的に、これは、当該廃水の溶存酸素濃度が測定され、所望の濃度と比較されるモニター工程、および上記で述べられた所望の溶存酸素濃度に到達するように、酸素供給を増加または減少させるために、廃水への酸素の運搬手段が制御されるフィードバック工程を含む。任意に、溶存酸素濃度のモニターに加えて、酸化還元電位がまた、酸素供給を制御するために測定されてもよい。
【００３７】
例えば、酸素供給のための手段が、廃水中に浸漬され、これを通じて酸素が泡立つ穿孔されたパイプであり、溶存酸素濃度が、所望のものよりも低く測定された場合、フィードバック工程は、廃水へのパイプからの酸素をより泡立てる効果を有するだろう。あるいは、またはさらに、酸素供給のための手段が、廃水から繰り返し除去され、戻る構造物によって行われた場合、この構造物の除去および回帰の工程の反復は、頻度が増加または減少するだろう。
【００３８】
当該方法は、接触工程中の担体表面上に保持される細菌、および本発明の工程のうちいずれか１つ以上で、廃水中に見出すことができる自由に流れる細菌の両方を利用してもよい。好ましくは、自由に流れる細菌のみが、曝気工程中で与えられる（すなわち、細菌は、接触工程のように担体表面上に保持されていない）。
【００３９】
本発明の方法における使用に適した細菌は、廃水中で見出すことができる、窒素、炭素、硫黄、塩素、リン、またはこれらのいずれかの組み合わせを含む分子を分解することができるものである。ファーミキューテス門からの（特に、バチルスおよびクロストリジウム属からの）細菌、プロテオバクテリアおよびバクテロイデスは、上述の分解について最も効果的である。
【００４０】
内生胞子形成細菌は特に好ましい。従って、本発明の好ましい実施態様では、当該細菌は、バチルスおよびクロストリジウム属由来のものである。バチルスおよびクロストリジウムの種は、好ましくは、接触工程中で活性であり、バチルスの種は、好ましくは、曝気工程中で活性である。バチルスおよびクロストリジウムの両方は、細胞の生育（増殖）、内生胞子への細胞の変換（これは、細胞が、例えば、栄養分の欠乏によってストレスを受けた場合に生じる）、内生胞子の活性化（これは、内生胞子が栄養分に再度さらされた場合に生じる）、次いで、内生胞子の発芽、および新たな植物細胞の最終的な増殖（これは、栄養分への継続的な曝露の下で生じる）を含む生活環を経る。
【００４１】
バチルス属からの細菌は、特に適していると考えられ、最も好ましい種としては、Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ、Ｂ．ｖａｌｌｉｓｍｏｒｔｉｓ、Ｂ．ａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓ、Ｂ．ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓおよびＢ．ｍｅｇａｔｅｒｉｕｍ、またはこれらのいずれかの組み合わせが挙げられる。他のバチルス種（Ｂ．ｂｒｅｖｉｓ、Ｂ．ｃｅｒｅｕｓ、Ｂ．ｆｏｒｍｉｓ、Ｂ．ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ、Ｂ．ｐｏｌｙｍｙｘａ、Ｂ．ｐｏｐｉｏｌｌｉａｅ、Ｂ．ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓおよびＢ．ｓｐｈａｅｒｉｃｕｓなど）またはこれらのいずれかの組み合わせもまた、本発明に有効に取り込めると考えられる。
【００４２】
従って、上記の好ましい細菌のいずれかの、全ての変異株または変異体（特に、内生胞子を形成でき、水素、窒素、炭素、硫黄、塩素および／またはリンを含む分子を分解できるもの）もまた、本発明における使用に適しているだろう。
【００４３】
細菌の異種個体群は、担体表面上に保持され、かつ／または、当該方法において自由に流れていてもよい。しかし、以前の段落の細菌の集団のうちの１つ、特に、内生胞子形成細菌が優勢であることが好ましい。
【００４４】
従来の活性汚泥プラントで与えられる条件下では、競合する細菌は、比較的低い濃度で存在する内生胞子形成細菌（バチルスなど）よりも増殖する。対照的に、本発明の各工程で課された条件は、内生胞子形成細菌の生活環に有利に働く。
【００４５】
必ずしも理論によって拘束されることを望むことなく、内生胞子形成細菌は、接触工程中の条件下で、発芽および生育が促進され、曝気工程中の条件下で育ったのちに、胞子形成することが提唱される。工程中の低い溶存酸素濃度が、他のタイプの細菌の、生育速度および生存率の減少を引き起こすため、このような条件は、当該方法における内生胞子形成細菌の優勢を確実にする。内生胞子は、沈降タンク中の廃水の沈下特性を改善するため、処理水が、非常に低い濃度の懸濁した固形物を含むこともまた、提唱される。さらに、内生胞子は、接触タンク中のバイオマス上（および中）にとどまる傾向を有し、そこで内生胞子が発芽し、生じた植物細胞の集団が生育することが提唱される。
【００４６】
担体表面は、固相に保持されている細菌を物理的に支持できる、いずれかの固相であってもよく、その結果、当該細菌は、接触工程を通り抜ける廃水と物理的に接触するようになる。当該担体表面は、１つ以上の固定された素地であってもよく、これは、静止していても、または可動であってもよく（例えば、回転軸上に備えられた円盤）、または、接触工程内で自由に動くことができる１つ以上の素地であってもよい（すなわち、懸濁したプラスチック粒子、浮遊ガラスまたはポリスチレン球）。本発明の特に好ましい実施態様では、当該担体表面は、軸上に備えられるいくつかの円盤を含む。当該円盤は、廃水中に部分的に浸されていてもよく、浸された円盤の割合は、出口の堰の高さに配置することによって変化してもよい。好ましくは、各円盤は、円盤の直径の約３分の１まで浸される。当該円盤の回転運動は、円盤に取り付けられた軸の回転によって引き起こされてもよく、いずれかの時点で浸される円盤の一部の位置を変化させてもよい。従って、当該円盤の各部は、空気および廃水に交互に（ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｌｙ）さらされる。回転の速度の変化は、当該円盤の任意の一部の水浸の頻度を変化させる。好ましくは、モーターが、軸を、約４ｒｅｖｓ／分（ｒｐｍ）の速度で回転させ、その結果、当該円盤の各部は、空気および廃水に交互に（ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｌｙ）さらされる。このようにして、接触タンク中に保持される細菌は、曝気され、生物学的処理のために酸素を与える。回転の速度は、必要とされる処理速度、および接触工程を通り抜ける廃水中の必要とされる溶存酸素濃度と対応させて調整できる。
【００４７】
細菌は、好ましくは、担体表面上にバイオフィルムを形成することによって、担体表面上に保持される。好ましくは、当該担体表面は、バイオフィルムの形成を促進する物質から作製される（すなわち、当該物質は、細菌が付着でき、担体表面内および担体表面の表面上に生物学的活性を有する統合されたバイオマスを形成するものである）。網状構造からなる担体表面は、特に適していることが見出された。好ましくは、当該網状構造は、当該網状構造の容積の６０、７０、８０、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７または９８％超であるが、１００％未満の空隙を有する。当該担体表面は、廃水中の生分解に対して耐性がある合成ポリマーから作製されていてもよく、バイオフィルムを支持でき、網状構造の形態で構築できる。適した合成ポリマーの例は、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル−ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンおよびポリフッ化ビニリデン、またはこれらのいずれかの組み合わせである。
【００４８】
あるいは、またはさらに、これらの細菌の生育を刺激する活性化剤の組成物が廃水に添加される、活性化剤の組成物を投与する工程を当該方法に加えることができる。当該活性化剤の組成物の投与工程は、当該方法のいずれかの他の工程の後、前または同時に行ってもよいが、好ましくは、接触工程の間である。適した活性化剤の組成物は、ケイ酸塩および／またはマグネシウム化合物および他の微量栄養素、特に、内生胞子形成細菌によって必要とされるものを含んでいてもよい。しかし、しばしば、廃水は、適切なレベルの活性化剤の組成物を自然に含んでおり（廃水の化学分析によって特定できる事実である）、この場合、活性化剤の組成物の投与工程は必要ではない。
【００４９】
曝気工程の間、ガスは、２つの理由から、廃水を通り抜ける。第１に、ガスの通過は、当該廃水を撹拌し、その結果、その成分の混合を促し、とりわけ細菌の懸濁を維持する。当該ガスの供給速度が、懸濁液中の細菌を維持するのに十分でない場合、廃水を、懸濁を維持するために機械的に混合してもよい。第２に、酸素が当該ガス中に含まれる場合、当該ガスは、当該廃水の溶存酸素濃度を制御するために使用でき、これは上記の通りである（酸素は、廃水中の汚染物質の分解および細菌の生育を促進する）。従って、当該ガスは、好ましくは、酸素を含む（例えば、空気、酸素を増強した空気、または酸素が部分的に枯渇した空気、または酸素そのもの）。
【００５０】
好ましくは、汚泥は、沈降物の再循環工程の間、沈降工程から接触工程へ直接的に再循環する。
【００５１】
必ずしも理論によって拘束されることを望むことなく、発明者らは、本発明の方法において形成される内生胞子が、再循環工程を介して、接触工程に戻ることを提唱した。再循環した内生胞子は、担体表面中またはその上で活性化され、包埋されるようになってもよく（内生胞子が活性化され、植物細胞に出芽し始めた場合）、または当該方法における工程において自由に流れていてもよい。
【００５２】
従って、汚泥再循環工程を含めることによって、接触タンクおよび／または曝気タンク中で行われる処理の有効性を増強し、その結果、当該方法全体の全体的な有効性を増強することが提案される。
【００５３】
沈降工程からの汚泥、および／または全工程からの廃水は、工程間を流れ、再循環することができる。再循環は、受動輸送によって達成されてもよく（重力が、廃水を流れさせる場合）、または、能動輸送によって達成されてもよい（ポンピングまたは吸引が、タンク間の廃水または沈降物を移動させる場合）。
【００５４】
沈降工程の間に、沈降（すなわち、固形物からの液体の分離）を促進させるため、この工程は、好ましくは、静止工程である（例えば、ガスは、この工程の間に、廃水を通り抜けず、廃水は混合されない）。
【００５５】
沈降工程の間、水よりも重い廃水の成分は、この工程が行われるタンクの底部に沈む。水および、廃水のより軽い成分は上清を形成する。このような分離は、好ましくは、重力の影響下で、受動的に行われる。しかし、分離は、さらに、または代わりに、沈降工程の間に廃水を回転することによって（その結果、遠心力が廃水に作用する）、または廃水を、実質的に水のみが通ることができるフィルターに通させることによって、行われてもよい。
【００５６】
本発明の方法は、汚泥除去工程をさらに含んでいてもよい。当該沈降工程からの汚泥は、当該工程から、例えば、貯蔵タンクへ除去され、または当該工程が行われるユニットから放出される。従って、沈降タンクからの汚泥は、汚泥再循環工程によって再循環してもよく、かつ／または、汚泥除去工程によって除去されてもよい。
【００５７】
沈降工程における沈降タンク中の水および固形物を含む汚泥の沈降（または沈下）は、当該汚泥を、「汚泥ブランケット」を沈降タンクの下部に形成させる。このブランケットは、当該沈降タンクの底の上方で静止し、当該ブランケットと、当該ブランケットの上方の上清との間に明確な接触面を自然に形成する。
【００５８】
汚泥再循環工程および／または汚泥除去工程による、沈降工程からの汚泥の除去は、下向きの対流をもたらし、その速度は、典型的に、沈降タンクの下部において０．４ｍ／時間〜０．８ｍ／時間の範囲である。さらに、汚泥固形物は、重力の強制下で、対流に対して自然に下向きに沈み、その速度は、典型的に、汚泥固形物の沈下特性および特定の時点での操作条件に応じて、０．１ｍ／時間〜０．５ｍ／時間の範囲である。対流および自然な沈下の両方により、汚泥固形物の総速度は、典型的に、０．５ｍ／時間〜１．３ｍ／時間の範囲である。汚泥が動かなければならない距離は、特定の時点での操作条件に応じて、典型的に、１．０ｍ〜２ｍの間で変化してもよい。従って、細菌を含む汚泥固形物は、沈降タンク中に、上記の要因に応じて、典型的に、１、２、３または４時間存在することができる。この期間の間、芽胞を形成する細菌の芽胞形成は、汚泥再循環および汚泥除去流中の内生胞子の濃度が、分離工程に入る混合液中の濃度よりも大きくなるように続く。しかし、分離工程で生じる芽胞形成の量は、汚泥固形物（これは、内生胞子および芽胞を形成する細菌を含む）の分離工程中の可変の保持時間によって可変である。
【００５９】
特定の実施態様では、沈降タンクからの汚泥の除去（汚泥再循環工程および／または汚泥除去工程を介する）は、汚泥中の細菌が、細菌の芽胞形成を最適化するのに十分な時間と一致した時間で、汚泥中に保持されるように制御される。汚泥の除去は、沈降工程からの汚泥除去速度を高速と低速との間で変化させることによって制御される。汚泥除去速度が高速である場合、沈降工程から、設定された単位時間中に一時的に除去される汚泥の量は、設定された単位時間中に、沈降工程の間、到達および沈下する汚泥の量よりも多い。逆に、汚泥除去速度が低速である場合、単位時間中に一時的に除去される汚泥の量は、設定された単位時間中に、沈降工程の間、到達および沈下する汚泥の量よりも少ない。従って、２つの汚泥除去速度の間の変化は、沈降タンク中の汚泥ブランケットの頂端のレベルの変動を引き起こす。変動するレベルは、汚泥ブランケットの深さを測定し、これを所望の深さと比較する工程、および汚泥除去速度が、所望の深さに達するために増加または減少するフィードバック工程によって制御してもよい。汚泥ブランケットの深さは、汚泥が沈降工程において費やした時間の関数であることに注意するべきである。
【００６０】
例えば、沈降タンク内の２つの異なるレベル（例えば、壁（典型的に、壁の全長は、３．０ｍ〜３．５ｍである）の基部の上方の、１．５ｍおよび１．７５ｍの高さ）に置かれた、２つの汚泥ブランケットの接触面のプローブを、ブランケットの深さをモニターするために使用してもよい。高い方のプローブが、汚泥ブランケットの接触面を検出した場合、フィードバックが、沈降タンクからの汚泥除去速度を低速から高速に変化させる。低い方のプローブが、汚泥ブランケットの接触面を検出した場合、フィードバックが、汚泥除去速度を、高速から低速に変化させる。このようにして、汚泥固形物の保持時間を、約３時間に安定化させることができ、芽胞形成の程度が最適化される。
【００６１】
汚泥の除去は、沈降工程における汚泥の下向きの対流速度が、典型的に、０．２ｍ／時間〜１．０ｍ／時間の範囲であるように制御できる。さらに、沈降工程における汚泥中の、下向きの方向の固形物の自由沈下速度は、汚泥の沈下特性および操作条件に応じて、典型的に、０．１ｍ／時間〜０．５ｍ／時間の範囲である。従って、沈降工程における汚泥ブランケット中の、汚泥固形物の総下降速度は、０．３ｍ／時間〜１．５ｍ／時間の典型的な範囲に制御できる。従って、沈降工程における汚泥ブランケット中の汚泥の保持時間は、１時間〜３時間の範囲内で制御することができ、これは、好ましい細菌の芽胞形成の程度を増加させる。
【００６２】
あるいは、汚泥は、汚泥再循環工程の間に沈降工程から除去されてもよく、別の芽胞形成工程を通り抜けてもよい。好ましくは、当該汚泥は、１時間〜３時間、芽胞形成工程に保持される。当該汚泥は、好ましくは、栓流状態の芽胞形成タンクを通り抜け、その結果、全ての汚泥は、同様の期間、保持される。栓流の水力学的条件は、水平面または垂直面のいずれかにうねった流れを与えるために、タンク中の整流装置の構築によって得てもよい。芽胞形成タンクは、曝気されてもよいが、当該タンクを通り抜ける汚泥中の溶存酸素の濃度は、必要な芽胞形成を得るために、好ましくは、０．３ｍｇ／ｌを超えるべきではない。
【００６３】
曝気工程にさらされる廃水は、接触工程を通り抜けたものであり、沈降工程にさらされる廃水は、曝気工程を通り抜けたものである。好ましくは、当該廃水は、これらの工程の間を直接的に通るが、しかし、さらなる中継工程およびさらなる工程が想定される。例えば、下記のいずれかの組み合わせである：
−  廃水が保持され、実質的に一定の流量で、接触工程へ放出される、均一化工程が、接触工程に先行していてもよい。本願明細書に記載された再循環工程のうちいずれか１つ以上はまた、汚泥または廃水を当該均一化工程に再循環させてもよい。
−  沈降工程の間に形成される上清が除去される、処理水の除去工程、
−  曝気工程からの廃水の流出物が、接触工程に再循環する、廃水の再循環工程、
−  曝気工程からの廃水の流出物が、曝気工程に再循環する、さらなる廃水の再循環工程、
−  汚泥が曝気工程に再循環する、さらなる汚泥再循環工程、
−  固形物を除去するために、廃水がふるいにかけられるスクリーニング工程（例えば、廃水は、好ましくは、接触工程の前に、ゲージ範囲が約１０ｍｍ未満であるメッシュを通り抜ける）、
−  廃水が、廃水からすぐに沈む砂粒および他の粒子を除去する沈降タンクを通り抜ける、砂の除去工程（ｄｅｇｒｉｔｔｉｎｇ  ｓｔｅｐ）、
−  沈降工程からの処理水が、１つ以上のフィルターおよび／もしくはタンクを通り抜け、処理水の質をさらに改善する精密濾過工程、ならびに／または
−  処理水が、例えば、塩素または同様の殺菌物質を投与されることによって、または紫外光の放射によって殺菌される殺菌工程。
【００６４】
全窒素および／または全リンの除去の有無に関わらず、廃水からの炭素系物質の除去が関与するほとんどの利用について、本発明によって与えられる性能が十分である場合でさえも、全体の性能を改善するための手段として、補助的な性能強化方法が、本発明に組み込まれてもよいことがさらに想定される。しかし、性能は、優れた性能が必要とされ、当業者に知られたさらなる処理工程を本発明に加えることによって、これがなされる可能性がある場合に、増強する必要があるかも知れない。
【００６５】
例えば、廃水からの、全窒素および／または還元型の窒素（主に、アンモニア性窒素および／または有機窒素）の除去は、曝気工程（前述のＤＯ濃度の制御が関連する）と分離工程との間に補助的な曝気工程を組み込み、その結果、廃水は、当該曝気工程から、補助的な曝気工程を通って、分離工程に流れることによって増加させることができる可能性がある。補助的な曝気工程の目的は、生物学的硝化（還元型の窒素を硝酸性窒素に変換する）の程度を増加させることであり、この目的のため、補助的な曝気工程における廃水中の最適ＤＯ濃度は約２ｍｇ／ｌとなるだろう。目的が、本発明によって与えられる硝化の程度をさらに増加させることである場合、廃水の再循環は、本願明細書において前述された通り、曝気工程の出口から始まる。目的が、本発明によって与えられるＴＮの除去を増加させることである場合、廃水の再循環は、補助的な曝気工程からの出口から始まってもよく、その結果、廃水中を再循環した硝酸塩を、接触工程および／または曝気工程中で、（窒素分子に）脱窒することができる。あるいは、廃水中の硝酸塩を窒素分子に還元するために、別の脱窒工程を、補助的な曝気工程の直下に配置してもよい。補助的な曝気工程および／またはいずれかの別の脱窒工程は、これらの工程の性能を増強するために、固定された、または吊るされた、細菌のための支持構造を含んでいてもよい。
【００６６】
別の例では、廃水からの全リンの除去は、要求量のリンを不溶性リン酸塩として沈殿させるために、工程に、化学薬品を投与することによって増加させてもよい。このような化学薬品としては、鉄およびアルミニウムの塩が挙げられる（通常は塩化物または硫酸塩である）。当該化学薬品は、接触工程または曝気工程中で投与できる。沈殿したリン酸塩は、汚泥除去工程で本発明である処理システムを離れ、処理され、汚泥とともに処分されてもよい。
【００６７】
本発明のさらなる態様では、廃水処理のためのユニットが提供され、当該ユニットは、
（ａ）接触タンクであって、細菌が保持され、接触タンク中に保持される廃水と接触するように位置する担体表面を含む接触タンク、
（ｂ）曝気タンクであって、ガスを、曝気タンク内に保持される廃水に通すための手段を含む曝気タンク、
（ｃ）当該接触タンクと、曝気タンクとの間に備えられる導管であって、これを通じて、廃水が、当該接触タンクから当該曝気タンクへ流れることができる導管、
（ｄ）沈降タンク、
（ｅ）当該曝気タンクと、当該沈降タンクとの間に備えられる導管であって、これを通じて、廃水が、当該曝気タンクから当該沈降タンクへ流れることができる導管、
（ｆ）当該沈降タンクと当該接触タンクとの間に備えられる導管であって、これを通じて、沈降物が、当該沈降タンクから当該接触タンクへ流れることができる導管、および
（ｇ）当該接触タンクに保持される廃水の溶存濃度を２．０ｍｇ／ｌ以下に維持でき、廃水が当該曝気タンクを通り抜けるにつれて、当該廃水の溶存酸素濃度を低下させることができる廃水の溶存酸素濃度の制御手段、
を含む。
【００６８】
本発明の好ましい実施態様では、第１の態様の方法は、本発明の第２の態様のユニットで行うことができる。従って、とりわけ、本発明の第１および第２の態様の細菌、ガスおよび担体表面は、好ましくは同じものである。さらに、本発明の第１の態様への参照とともに述べられた、とりわけ溶存酸素濃度、接触工程および／または曝気工程を通り抜ける廃水の移動時間、沈降工程およびその制御手段ならびにフィードバック手段を通り抜ける汚泥の通過時間の条件は、本発明の第２の態様について関連するタンクにおける条件と同じである（すなわち、接触工程の条件は、接触タンクにおける条件と同じである）。
【００６９】
担体表面は、接触タンク（好ましくは、接触タンクの内側）に取り付けられていてもよい。
【００７０】
廃水の溶存濃度制御手段は、好ましくは、溶存酸素濃度測定手段および酸素供給制御手段を含む。溶存酸素濃度の測定手段は、当該廃水の溶存酸素濃度を測定でき、これを所望のレベルと比較できる、当業者に知られたいずれかの装置であってもよい。当該測定手段は、接触タンクおよび／または曝気タンクに保持される廃水から試料採取でき、かつこれを測定できるようにするために、接触タンクおよび／または曝気タンクと関連して提供される。酸素供給の制御手段は、例えば、（好ましくは回転運動で）廃水から繰り返し除去され、それから戻る構造であってもよい。このような構造の特に好ましい例は、回転軸上に備えられた円盤への参照とともに、本願明細書において先に述べられている。あるいは、またはさらに、当該酸素供給の制御手段は、酸素が泡立っている廃水中に浸漬された、穿孔されたパイプであってもよい。当該廃水の溶存濃度の制御手段は、測定手段と供給制御手段との間に機能的な連結部をさらに含んでいてもよく、当該供給制御手段によって供給される酸素の量は、当該測定手段によって特定される必要とされる溶存酸素濃度から、当該廃水の溶存酸素濃度の変動によって特定される。酸素供給の制御はまた、曝気タンクの所定の領域に備えられる、操作する曝気装置の数を設定することによって、調整してもよい。
【００７１】
あるいは、またはさらに、酸化還元電位の測定手段は、酸素供給を制御するために、溶存酸素濃度の測定手段の代わりに、またはこれと関連して使用されてもよい。
【００７２】
ガスを廃水に通すための手段は、いくつかの方法で達成できる。例えば、曝気タンクは、パイプ内のガスが通ることができる、長さに沿ったいくつかの穴を含むパイプを含むことができ、またはガスが曝気タンクへ放出される当該曝気タンクの底の一部に、グリッドを含んでいてもよい。ガスを通すための手段はまた、酸素供給制御手段として操作してもよい。
【００７３】
本発明のユニットは、２以上の接触タンク、曝気タンク、および／または沈降タンクを含んでいてもよい。好ましい実施態様では、本発明は、２以上の曝気タンク、最も好ましくは４つの曝気タンクを含む。複数の曝気タンクが使用される場合、これらは、ユニット中で処理された廃水が全ての曝気タンクを通り抜けるように、直列に配置されていてもよい。このような配置によって、先行する曝気タンク中の酸素濃度よりも大きくならないように、いずれかの特定のタンク中の酸素濃度を制御することができる。特に好ましい実施態様では、当該廃水の溶存酸素濃度の制御手段は、列の最後の曝気タンク中よりも高い濃度で、第１の曝気タンク中の溶存酸素濃度を制御するように設定される。当該曝気タンクは、曝気されていなくてもよく、細菌の懸濁を維持するように、機械的に混合されていてもよい。
【００７４】
好ましくは、沈降タンクと接触タンクとの間に備えられる導管は、当該沈降タンクから当該接触タンクに、汚泥を直接的に通す。
【００７５】
好ましくは、導管は、曝気タンクと接触タンクとの間に備えられ、当該曝気タンクから当該接触タンクに、廃水を直接的に通す。
【００７６】
本発明の導管は、好ましくはパイプである。タンクが、ユニット中の次のタンクよりも高い位置に備えられる場合、液体は、第１のタンクから第２のタンクへ、重力の下、流れる。従って、好ましい実施態様では、２つ以上の隣接するタンクは、廃水、汚泥または処理水の流れを必要な方向に向けることができるような、互いに対する高さ位置に配置される。従って、下記が好ましい：（ｉ）接触タンクは、曝気タンクよりも高い位置に備えられる；かつ／または（ｉｉ）曝気タンクは、沈降タンクよりも高い位置に備えられる。あるいは、またはさらに、ポンピング手段は、タンク間で廃水を動かし、または引くユニット中に含まれていてもよい。
【００７７】
本発明の実施態様では、沈降タンクは、汚泥ブランケットのプローブを含んでいてもよい。少なくとも２つの汚泥ブランケットのプローブが、沈降タンク中に備えられ、当該タンクの底部から互いに対して異なる高さのタンク内で変位してもよい（例えば、１つはタンクの底部から１．５ｍであり、片方はタンクの底部から１．７５ｍである）。
【００７８】
好ましくは、高い方のプローブが、汚泥ブランケットを検出した場合、そのフィードバックは、沈降タンクからの汚泥除去速度を、低速から高速に変化させる。低い方のプローブが、上清（比較的少ない懸濁した固形物を含む）を検出した場合、そのフィードバックは、汚泥除去速度を高速から低速に変化させる。
【００７９】
沈降タンク中の沈降を促進するため、当該タンクは、好ましくは、ガスを通すためのいずれの手段も含まない。当該沈降タンクは、処理水の除去手段を含んでいてもよい。好ましくは、このような手段は、堰を含み、これを越えて、当該沈降タンク中に存在する処理水を含む上清が流れてもよい。
【００８０】
ユニットは、沈降タンク中の汚泥を、導管から除去できる汚泥除去の導管をさらに含んでいてもよい。当該汚泥除去の導管は、汚泥貯蔵タンクに結合していてもよく、または、当該ユニットからの出口を備えていてもよい。従って、沈降タンクからの汚泥は、沈降タンクと接触タンクとの間に備えられる導管を通じて再循環してもよく、かつ／または汚泥除去の導管を通じて除去されてもよい。
【００８１】
曝気タンクに移る廃水は、接触タンクを通り抜け、当該沈降タンクを通り抜けた廃水は、当該曝気タンクを通り抜ける。好ましくは、当該廃水は、これらのタンクの間を直接的に通るが、しかし、さらなる中継かつ追加のタンクおよび導管が想定される。例えば：
−  均一化タンクが、接触工程に先行していてもよく、ここに廃水が保持され、実質的に一定の流量で接触タンクに放出される。導管は、本願明細書に記載された再循環工程のうち１つ以上が、汚泥または廃水を、当該均一化タンクに再循環できるように備えられてもよい。
−  曝気タンクと接触タンクとの間に備えられる導管であって、これを通じて、当該曝気タンクから流れる廃水は、当該接触タンクに移る導管。
−  沈降タンクと曝気タンクとの間に備えられる導管であって、これを通じて、当該沈降タンク中に回収された汚泥が、当該曝気タンクに移る導管。
−  当該接触タンクの前に、廃水の流れを横切って備えられる大きなゲージのメッシュ、および／または
−  当該沈降タンクからの処理水の流れを横切って備えられる精密濾過膜。
【００８２】
本発明の好ましい実施態様では、本発明の第１の態様の方法は、第２の態様のユニット上で行われる。
【００８３】
本発明のさらなる態様では、上記の、そして図を参照して説明される方法が提供される。
【００８４】
本発明のさらなる態様では、上記の、そして図を参照して説明されるユニットが提供される。
【００８５】
本発明は、これから、添付の図への参照とともに、例として記載される。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の廃水処理プラントの流れ図を示す。
【図２】処理プラントのＢＯＤの成績を示す。
【図３】処理プラントの全窒素の成績を示す。
【図４】処理プラントの全リンの成績を示す。
【実施例】
【００８７】
（１  実験についての記載）
本発明を、エンジニアリングチームにより、屠殺場に大規模な廃水処理プラントを建設することによって、検証した。当該屠殺場は、従来の活性汚泥の方法（本願明細書の背景技術に記載された従来の生物学的処理方法を参照）に基づく、従前の廃水処理プラントを有していたが、当該プラントは過負荷となり、規格に準拠した流出物を生じることができなくなっていた。曝気タンクを含む、当該従前のプラントからの様々なタンクを、新たなプラントに組み込んだ。
【００８８】
下記に、当該新たなプラント、および調査で得られた成績を記載する。得られた成績は、非常に優れており、本願明細書に記載された処理の高い有効性を示した。
【００８９】
（１．１  設計要件）
下記の表１は、当該屠殺場のための新たな廃水処理プラントの設計において使用した、廃水の流量および汚染の負荷の値を与える。流量および負荷の値は、部位で行った測定によって特定した。表の右側のカラムに記載される濃度は、計算値であり、最大の負荷量を、１日ごとの最大平均流量で割ることによって決定した。
【００９０】
【表１】
2011502776.tif 000003
【００９１】
表１中の４つの負荷量／濃度のパラメータは、本願明細書で前述された通り、汚染の主要な記述子である。
【００９２】
屠殺場の廃水を特徴付ける手段として、表２は、当該廃水の特性を、家庭内の汚水の特性と比較する。当該比較は、当該屠殺場の廃水が、家庭内の汚水よりも数倍濃縮されているが、比例的に少ない窒素（ＴＮ）およびリン（ＴＰ）を含むことを示す。
【００９３】
【表２】
2011502776.tif 000004
【００９４】
表３は、各パラメータについて最大濃度を与える、処理された流出物についての品質規格を定義する。この表はまた、廃水（表１）および処理された流出物（表３）中の濃度から計算された様々なパラメータについての、必要とされる除去率を与える。表３中の基準は、準拠するために高いレベルの処理を必要とする、厳密な規格を示す。
【００９５】
【表３】
2011502776.tif 000005
【００９６】
（１．２  処理プラントの配置）
図１は、当該処理プラントの計画図である。当該プラントは、スクリーン（図示せず）、均一化タンク、３つの接触タンク（それぞれ、接触器を含む）を含み、曝気タンクは、３つの連続した区域に効率的に分かれ、沈降工程は、沈降タンクを含む。この処理作業によって生じた余剰の汚泥は、重力シックナー（図示せず）で濃縮され、次いで、遠心機（図示せず）を使用して、排水されてケーキになり、その後、埋立地で廃棄される。廃水のスクリーニングならびに汚泥の濃縮および排水は、当業者が精通している技術である。
【００９７】
（１．２．１  設計基準）
均一化タンクは、８７８ｍ３の容積を有し、これは、１日ごとの最大平均流量の設計値で約２４時間の保持時間に対応する。当該均一化タンクの目的は、屠殺場からの廃水の流れを緩衝させることであり、その結果、処理プラントは、１日中および（可能な限り）日々、ほぼ一定の速度で連続的に廃水を受ける。当該タンク中の廃水は混合され、当該廃水から当該タンクの底への固形物の沈降を防ぐ。
【００９８】
接触工程は、３つの回転接触器を含み、これは、本願においては、３つの別々の接触タンク中に設置した。一般的に、いくつかの接触器が、１つのタンク中に設置されてもよい。対象となる本願における各接触器は、最大３００ｋｇ  ＢＯＤ５／日を除去する容量を有する。さらに、当該接触工程は、廃水中に負荷したＢＯＤ５のうちの５０％を除去し、曝気タンクが残りの負荷量を処理するように設計した。３つの接触器の設置は、６％という小さな安全率を与えた。
【００９９】
各回転接触器は、前述のメッシュのタイプから作られた３０の円盤を支持する軸を含み、当該メッシュは、約９４％の空隙率を有する。当該円盤は、直径約２ｍ×厚さ５０ｍｍであり、中心から中心は長軸方向に１００ｍｍ離れている。各接触タンクの寸法は、平面で約４．５ｍ×２．５ｍ×高さ約２．５ｍである。
【０１００】
当初、従前の処理プラントの一部は、曝気タンクが、９９０ｍ３の総容量を有し、１日ごとの平均廃水流量の設計値では、２６．４時間の保持時間を与えた。当該曝気タンクは、似たサイズの３つの連続した区域に効率的に分かれている。全ての３つの区域は、曝気され、最後の区域は、さらに機械的に混合され、混合液中の細菌の懸濁を維持する。曝気および混合の技術は、従来のものであり、当業者であれば精通しているだろう。
【０１０１】
沈降タンクは、１１ｍの直径を有し、廃水の１時間ごとの最大平均流量の設計値で０．５７ｍ／時間の上方速度を与える。従来設計されたタンクは、３．５ｍの壁の奥行きを有し、機械的スクレイパーに適合する。
【０１０２】
図１に示される通り、当該処理プラントは、下記のように呼ばれる４つの再循環流を有する：汚泥再循環「Ａ」、汚泥再循環「Ｂ」、混合液再循環「Ａ」および混合液再循環「Ｂ」。２つの再循環汚泥流および２つの混合液再循環流の総流量は、１３００ｍ３／日であり、２６００ｍ３／日の総再循環流量を与える。２つの「Ａ」再循環流の一部、または全ては、均一化タンクまたは当該均一化タンクの直下のチャンバーに向けられていてもよい。当該均一化タンクへの再循環のうちのいくつかの方向付けは、このタンク中の廃水によって生じる匂いの解消という利点を有するが、処理の効率への有害な効果は有さない。４つの再循環の流量の操作上の評価は次項で与えられる。
【０１０３】
（１．２．２  操作上の基準）
表４は、処理プラントについての主要な操作上の基準を要約する。この特定の処理プラントは、曝気タンクおよび接触タンク中の区域のＤＯ濃度の自動制御をしていない。代わりに、当該曝気タンクの区域への給気は、ＤＯ濃度を表中で特定された範囲内に維持する目的で、時折、手動で調整する。同様に、当該接触タンク中のＤＯ濃度は、回転子の速度を調整することによって制御する。
【０１０４】
表中で与えられる、混合液に懸濁された固形物の濃度は、余剰の汚泥の流量の調整によって制御され、これは、活性汚泥プラントで従来使用された方法である。
【０１０５】
【表４】
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【０１０６】
（１．３  プラントの成績）
処理プラントの成績の調査は、２ヶ月間にわたって行い、主要な汚染記述子の除去を測定した。調査期間中を通して、当該プラントを、油圧的、かつ、有機的に、全負荷下で操作した。調査の結果は、図２〜４で与えられる。これらの図の各点は、関連する週についての平均であり、特定の週の間の異なる日に関連する、いくつかの個々の結果を平均することによって特定した。
【０１０７】
当該調査の開始の数日前に、当該プラントの操作を、接触タンクおよび曝気区域中のＤＯ濃度の値の調整（曝気制御弁の位置の調整による）、およびその手動調整の頻度の増加によって改善した。当該結果から見出すことができる通り、これは、プラントの成績が当該調査期間を通じて改善されるという傾向をもたらした。
【０１０８】
図２は、処理された流出物のＣＯＤ値（重クロム酸塩法を使用して測定した）およびＢＯＤ値を示す。ＣＯＤの測定結果は、このような強力な廃水を処理する廃水処理作業から得た値と比較して低い値であり、成績改善の増加傾向を示す。便宜のため、ＢＯＤ５の値（その分析手順は時間がかかる）を、下記の所定の式を使用して、測定されたＣＯＤ値から評価した。
ＢＯＤ５＝（ＣＯＤ−３３）／３．０
【０１０９】
これに基づき、処理された流出物のＢＯＤ５は、一般的に、１０ｍｇ／ｌ未満であり、当該調査の後半部（改善された操作が効果を生じた場面）では平均してたった７ｍｇ／ｌだった。当該廃水からのＢＯＤ５の除去は、９９％超であり、非常に高い成績を示した。
【０１１０】
図３は、当該調査の後半部の間、当該処理プラントが、廃水のＴＮ濃度を、約３００ｍｇ／ｌから１０ｍｇ／ｌ未満に減少させ、９５％超の除去を与えたことを示す。図４は、処理された流出物のＴＰ濃度が、一般的に、３ｍｇ／ｌ未満であり、８５％超の除去を与えたことを示す。
【０１１１】
当該処理プラントから得られた成績は、特に、当該調査の後半部で例外的に高く、本願明細書において記載された処理の高い有効性を示す。
【０１１２】
当業者は、従来の活性汚泥プラントが、屠殺場の廃水を同様の基準まで処理するように設計できるだろうが、（第三次の処理の補助がない）このようなプラントが、上記プラントから得られるほどに高い質を有する、処理された流出物を生じることができる見込みはない。
【０１１３】
屠殺場の廃水から炭素物質および栄養分（ＴＮおよびＴＰ）を除去するような、活性汚泥プラントの設計は、一連の生物学的リアクターおよび沈降タンクを必要とするだろう。当該生物学的リアクターは、嫌気性リアクター（ａｎａｅｒｏｂｉｃ  ｒｅａｃｔｏｒ）（曝気なしで作動する）、嫌気性リアクター（ａｎｏｘｉｃ  ｒｅａｃｔｏｒ）（曝気なしで、または少しの曝気で作動する）および好気性リアクター（一般的に、２ｍｇ／ｌ以上のＤＯ濃度で作動する）を含むだろう。当業者ならば、活性汚泥プラント中の３つのタイプのリアクターの、必要とされる全体量は、上記処理プラントで使用される曝気タンクの量よりも、少なくとも３倍多いことを特定するだろう。
【０１１４】
従って、従来の活性汚泥プラントと比較して、上記処理プラントは、優れた成績を与える可能性がある一方で、ずっと小さなリアクターしか必要としない。全体処理の高い有効性は、本願明細書において記載された接触工程および曝気工程の、内生胞子および内生胞子形成細菌の生育、生存および再循環を促進する操作条件と組み合わせた、接触工程の存在による。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年7月14日(2010.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水を処理するための方法であって、
ａ．廃水が、担体表面上に保持される細菌に接触し、前記廃水の溶存酸素濃度が、１．０ｍｇ／ｌ以下に維持される接触工程、
ｂ．曝気工程であって、ガスが、前記接触工程を通り抜けた廃水を通り抜け、前記廃水が前記曝気工程を通り抜けるにつれて、前記廃水の溶存酸素濃度が減少する曝気工程、
ｃ．前記曝気工程を通り抜けた廃水が、処理水および汚泥に実質的に分離する沈降工程、ならびに
ｄ．前記沈降工程からの汚泥が前記接触工程に連続的に移る汚泥再循環工程、
を含む方法。
【請求項２】
前記接触工程中の廃水の溶存酸素濃度は、０．２〜１．０ｍｇ／ｌに維持される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記接触工程中の廃水の溶存酸素濃度は、０．５〜１．０ｍｇ／ｌの範囲に維持される請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記曝気工程を通り抜ける廃水の通過の開始点に向かう廃水の溶存酸素濃度は、細菌の生育および発生を促し、減少した濃度の栄養分、および前記曝気工程を通り抜ける廃水の通過の終点に向かう廃水の制御された溶存酸素濃度は、前記細菌の芽胞形成を促す、請求項１〜３いずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記曝気工程の開始点に向かう廃水の溶存酸素濃度は、０．５〜１．０ｍｇ／ｌの範囲内である請求項１〜４いずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記曝気工程の終点に向かう廃水の溶存酸素濃度は、０〜０．３ｍｇ／ｌの範囲内である請求項１〜５いずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記廃水は、前記曝気工程を通り抜けるのに少なくとも４時間かかる請求項１〜６いずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記廃水の溶存酸素濃度は、前記廃水が前記曝気工程を通り抜けるにつれて連続的に減少する請求項１〜７いずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記廃水は、前記廃水への酸素供給の制御によって、前記溶存酸素濃度に維持される請求項１〜８いずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
酸素供給の制御は、前記廃水の溶存酸素濃度が測定され、所望の濃度と比較されるモニター工程、および、所望の、廃水の溶存酸素濃度に達するように、前記廃水への酸素供給を増加または減少させるために、前記廃水への酸素の運搬手段が制御されるフィードバック工程を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記廃水への酸素供給は、前記廃水を前記溶存酸素濃度に維持するために変化する請求項１〜１０いずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記細菌は、芽胞を形成する細菌である請求項１〜１１いずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記細菌は、バチルスおよび／またはクロストリジウム属に由来する請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記細菌は、Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ、Ｂ．ｖａｌｌｉｓｍｏｒｔｉｓ、Ｂ．ａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓ、Ｂ．ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓおよびＢ．ｍｅｇａｔｅｒｉｕｍ、またはこれらのいずれかの組み合わせである請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記細菌は、芽胞を形成でき、窒素、炭素、硫黄、塩素および／またはリンを含む分子を分解できる前記の細菌のうちいずれかの変異株または変異体である請求項１〜１４いずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記細菌は、主に、請求項９〜１２いずれか１項に記載の細菌の異種個体群である請求項１〜１５いずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記汚泥は、ブランケットを前記沈降タンク中に形成し、前記ブランケットの深さは、１ｍ以上に維持される請求項１〜１６いずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記汚泥は、ブランケットを前記沈降タンク中に形成し、前記ブランケット内に保持される汚泥は、０．３〜１．５ｍ／時間の下降速度で、前記沈降タンクから明確になる請求項１〜１７いずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記汚泥は、前記沈降タンクに１時間以上保持される請求項１〜１８いずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記担体表面は網状表面であり、前記網状表面は、その総容積の９５％超を構成する空隙を有する網状構造である請求項１〜１９いずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記担体表面は、下記の合成ポリマーのうちいずれか１つ以上を含む請求項１〜２０いずれか１項に記載の方法：ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル−ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンおよびポリフッ化ビニリデン、またはこれらのいずれかの組み合わせ。
【請求項２２】
廃水処理のためのユニットであって、前記ユニットは、
（ａ）接触タンクであって、細菌が保持され、前記接触タンク中に保持される廃水と接触するように位置する担体表面を含む接触タンク、
（ｂ）曝気タンクであって、前記曝気タンク内に保持される廃水に、ガスを通すための手段を含む曝気タンク、
（ｃ）前記接触タンクと、曝気タンクとの間に備えられる導管であって、これを通じて、廃水が、前記接触タンクから前記曝気タンクへ流れることができる導管、
（ｄ）沈降タンク、
（ｅ）前記曝気タンクと、前記沈降タンクとの間に備えられる導管であって、これを通じて、廃水が、前記曝気タンクから前記沈降タンクへ流れることができる導管、
（ｆ）前記沈降タンクと前記接触タンクとの間に備えられる導管であって、これを通じて、沈降物が、前記沈降タンクから前記接触タンクへ連続的に流れることができる導管、および
（ｇ）前記接触タンクに保持される廃水の溶存濃度を１．０ｍｇ／ｌ以下に維持でき、前記廃水が前記曝気タンクを通り抜けるにつれて、廃水の溶存酸素濃度を低下させることができる廃水の溶存酸素濃度の制御手段、
を含むユニット。
【国際調査報告】
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