(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主要汚水ストリームを、（ｉ）フロック状の好気性バイオマスを使用して、活性汚泥プロセスを受けさせられる汚水ストリームと、（ｉｉ）前記活性汚泥プロセスと並列に動作され、好気性粒状バイオマスを使用する粒状バイオマスプロセスへ給送される汚水ストリームに分割することを備える汚水処理プロセスであって、前記粒状バイオマスプロセスから流れ出る前記バイオマスの一部分は、前記活性汚泥プロセスへ給送され、ここにおいて、前記粒状バイオマスから前記活性汚泥プロセスへ給送される前記バイオマスは、前記粒状バイオマスプロセスに残る前記粒状バイオマスプロセスのバイオマスよりも低い沈降速度を有しており、前記粒状バイオマスプロセスからの処理された汚水は、最終クラリファイヤーから流れ出る流出物に直接的に運ばれ、外部に直接放出または三次処理され、前記粒状バイオマスプロセスで使用される前記好気性粒状バイオマスが、３０分の沈降の後に１ｇの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義される汚泥容量指標が７０ｍｌ／ｇ未満、沈降速度が少なくとも３ｍ／ｈ、平均粒子サイズが少なくとも０．２ｍｍ、のうちの１つまたは複数によって特徴付けられ、前記活性汚泥へ給送される、前記粒状バイオマスプロセスから流れ出る前記バイオマスが、３０分の沈降の後に１ｇの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義される汚泥容量指標が４０ｍｌ／ｇと９０ｍｌ／ｇとの間、沈降速度が１．５ｍ／ｈと１０ｍ／ｈとの間、平均粒子サイズが０．１ｍｍと０．４ｍｍとの間、のうちの１つまたは複数によって特徴付けられる、汚水処理プロセス。
【請求項２】
前記フロック状の好気性バイオマスが、３０分の沈降の後に１ｇの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義される汚泥容量指標が７０ｍｌ／ｇを超え、沈降速度が３ｍ／ｈ未満、平均粒子サイズが０．２ｍｍ未満、のうちの１つまたは複数によって特徴付けられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記粒状バイオマスプロセスで使用される前記好気性粒状バイオマスが、５分の沈降の後に１ｇの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義される汚泥容量指標が１５０ｍｌ／ｇ未満であることによって特徴付けられる、請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記フロック状の好気性バイオマスが、５分の沈降の後に１ｇの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義される汚泥容量指標が２５０ｍｌ／ｇを超えることによって特徴付けられる、請求項１〜３までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記粒状バイオマスプロセスが、（ａ）処理された汚水を反応器から放出しながら、前記反応器の中の前記好気性粒状バイオマスに汚水を加えるステップと、（ｂ）前記反応器の中の前記汚水の酸素レベルを０．２ｍｇ／ｌと５ｍｇ／ｌとの間に維持しながら、酸素含有ガスを前記反応器へ供給するステップと、（ｃ）前記粒状バイオマスが沈降することを可能にするステップと、（ｄ）前記反応器から前記バイオマスの一部分を引き出し、それを前記活性汚泥プロセスへ給送するステップとの連続したステップによって動作させられ、ここにおいて、引き出された前記バイオマスの平均粒子サイズが、前記反応器の中に残っている前記バイオマスの平均粒子サイズよりも小さい、請求項１〜４までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記粒状バイオマスプロセスが、（ａ）反応器の中の前記好気性粒状バイオマスに汚水を加えるステップと、（ｂ）前記反応器の中の前記汚水の酸素レベルを０．２ｍｇ／ｌと５ｍｇ／ｌとの間に維持しながら、酸素含有ガスを前記反応器へ供給するステップと、（ｃ）前記粒状バイオマスが沈降することを可能にするステップと、（ｄ）前記反応器から引き出される前記バイオマスの一部分を含む処理された汚水を、前記反応器から放出し、それを前記活性汚泥プロセスへ給送するステップと、の連続したステップによって動作させられ、ここにおいて、引き出された前記バイオマスの平均粒子サイズが、前記反応器の中に残っている前記バイオマスの平均粒子サイズよりも小さい、請求項１〜５までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
粒状バイオマスプロセスが、上昇流モードで動作させられ、ここにおいて、ステップ（ａ）の中の前記汚水が、底部から供給され、前記処理された汚水を置換し、前記処理された汚水は、前記反応器の上部から同じステップの中で放出され、ステップ（ｂ）の中の前記酸素含有ガスが、前記反応器の前記底部に供給され、ステップ（ｄ）において、より小さい粒子サイズを有する前記バイオマスが、前記反応器の高さの３０％と９０％との間において引き出される、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記粒状バイオマスプロセスへ給送される前記汚水の一部分と、前記活性汚泥プロセスへ給送される前記汚水の残りの部分との比が、前記汚水供給の品質に応じて制御され得、５：９５と７５：２５との間で選択される、請求項１〜７までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記汚水が、１リットル当たりのＣＯＤとして表現したときに、１０ｍｇと８ｇとの間のレベルで有機廃棄物を含有し、および／または、１リットル当たり０．２ｍｇと１０００ｍｇとの間のレベルの合計の窒素（アンモニアおよび／または他の窒素化合物として）を含有し、および／または、１リットル当たり０．０５ｍｇと５００ｍｇとの間の合計のリン（ホスフェートおよび／または他のリン化合物として）を含有する、請求項１〜８までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記活性汚泥プロセスが、２つ以上の処理ユニットを備えることを特徴とする、請求項１〜９までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記粒状バイオマスプロセスが、１つの処理ユニットを備えることを特徴とする、請求項１〜１０までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記粒状バイオマスプロセスが、２つ以上の処理ユニットを備えることを特徴とする、請求項１〜１１までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記活性汚泥プロセスの側方ストリームであり、前記主要汚水ストリームよりも高い栄養分レベルを含有する側方ストリームが、前記粒状バイオマスプロセスに少なくとも部分的に給送されることを特徴とする、請求項１〜１２までのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１４】
液体入口部、液体出口部、入口部、およびガス入口部を有する活性汚泥反応器（３）と、底部にある液体入口部（４２）、ガス入口部（４３）および出口部（４４）、上部にある処理された汚水を放出する液体出口部（４５）、並びに高さの３０％から９０％との間にある１つまたは複数の液体出口部（４６）、を有する粒状バイオマス反応器（４）と、前記粒状バイオマス反応器（４）の高さの３０％から９０％との間にある前記１つまたは複数の液体出口部（４６）を前記活性汚泥反応器（３）の前記入口部に接続する液体ラインと、前記活性汚泥反応器（３）の液体出口部に接続されており、汚泥出口部および浄化された汚水の液体出口部を有する最終クラリファイヤー（５）とを備え、前記活性汚泥反応器（３）の前記液体入口部と前記粒状バイオマス反応器（４）の前記液体入口部（４２）とへの相対的な汚水の量を調節するためのデバイスをさらに備え、ここにおいて、前記粒状バイオマス反応器（４）の液体出口部（４５）からの処理された汚水は、最終クラリファイヤー（５）の液体出口部から流れ出る流出物（浄化された汚水）に直接的に運ばれ、外部に直接放出または三次処理される、請求項１〜１３までのいずれか一項に記載のプロセスを実施するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好気性粒状バイオマス反応器を含むハイブリッドプロセスの中の活性汚泥反応器を使用した改善された汚水処理プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な慣行では、汚水処理プラント（ＷＷＴＰ）は、固形物質と、懸濁したおよび溶解性の有機物および栄養分とを含有する汚水の一部分が、（主として微生物から構成される）活性汚泥によって処理される生物学的プロセスステップを含む。このプロセスは、嫌気的または好気的のいずれかで行われ得る。汚水の好気性処理に関して最も幅広く適用されているプロセスは、「従来の活性汚泥」（ＣＡＳ：conventional activated sludge）プロセスと呼ばれている。それは、スクリーン処理され、場合によっては一次処理された下水または産業廃水と、浄化作用のあるバイオマスとの混合物（「活性汚泥」とも称される）を含有する生物学的処理反応器の中へ、空気または酸素が導入されることを必要とする。混合液浮遊物質（ＭＬＳＳ）は、バイオマスを含有するフロックへ発達し、それは、典型的に、懸濁したフワフワした（fluffy）凝集体に成長する。後続の沈降タンク（通常は、「最終クラリファイヤー」と称される）は、生物学的フロックが沈降することを可能にするために使用され、したがって、処理された水から、浄化作用のある汚泥を分離させる。沈降された汚泥は、「返送活性汚泥」（ＲＡＳ）として、生物学的プロセスに向けてリサイクルされる。バイオマス増殖の間に、処理反応器の中のバイオマスを所望のレベルに維持するために、ＲＡＳの一部分が、「廃棄活性汚泥」（ＷＡＳ）として定期的に廃棄される。
【０００３】
ＣＡＳプロセスは、様々な構成で適用され、並列のまたは連続の処理ユニットの中に１つまたは複数のタンクを備える。そのようなタンクは、例えば、プラグ流反応器として、連続撹拌タンク型反応器（ＣＳＴＲ）として、または、連続回分式反応器（ＳＢＲ）として、動作させられ得る。ＣＡＳプロセスは幅広く使用されているが、それは、不十分な沈降汚泥特性、低いＭＬＳＳ濃度に関する制限、浮上汚泥を発達させる傾向、および、規定の活性汚泥滞留時間のような、いくつかの重要な欠点を有している。これらの欠点が、以降に簡単に記載されている。
【０００４】
不十分な沈降汚泥特性
そのフロック状の構造に起因して、活性汚泥の沈降特性は、プラントが良好に動作されているときでさえも、比較的に不十分である。これは、大型の最終クラリファイヤーに対する必要性を結果として生じさせ、したがって、高い構築コストと、大きいプラント設置面積とを結果として生じさせる。したがって、過去には、多くの改善が、分離技法の改善を実現することに焦点を合わせていた。それらのうちの１つは、メンブレンバイオリアクター（ＭＢＲ）の中で処理された水から活性汚泥を分離するために、精密濾過を使用することである。別の１つは、バイオマス沈降特性を改善するために、化学薬品を加えることである。ＷＯ９６／１４９１２では、ガスを抽出することによって、および、より高いバイオマス密度を生成させることによって、活性汚泥の沈降特性を改善する方法が記載されている。不十分に沈降する汚泥を選択的に引き出す方法が、ＥＰ１６２７８５４に記載されている。
【０００５】
低いＭＬＳＳ濃度に関する制限
ＣＡＳプロセスは、比較的に低いＭＬＳＳの濃度（典型的に、３〜５ｇＭＬＳＳ／Ｌ）に制限される。より高いＭＬＳＳの濃度は、最終クラリファイヤーの中での好ましくない長期の汚泥保持につながり、特に、平均流体フローよりも高い条件の間に、潜在的な汚泥流失につながる。ＭＬＳＳのレベルを増加させる最新技術の対策は、沈降の代わりに、汚泥／水分離（メンブレンバイオリアクター）のために精密濾過を適用すること、または、例えば、ＷＯ０３／０６８６９４に記載されているように、バイオマス濃度を向上させるために、浸水したキャリアー材料を使用することに焦点を合わせている。
【０００６】
浮上汚泥
ＣＡＳプロセスは、浮上の定期的な発生と同時に起こり、または、「バルキング汚泥」（活性汚泥フロックの中のフィラメント状微生物の増殖の増加によって引き起こされる現象）を沈降させることが非常に困難である。典型的な対抗する対策は、主としてフィラメント状有機体を破壊するための化学的な酸化、または、活性汚泥の前に特殊なバイオマス選択反応器（その中で、フィラメント状微生物の増殖が低減される）を使用することを含む。
【０００７】
規定の活性汚泥滞留時間
栄養分除去のためのＣＡＳプロセスは、典型的に、５〜１５日間のシステムの中で、規定の活性汚泥滞留時間とともに設計される。この時間期間は、低い増殖速度を有する好ましい種の微生物の蓄積に対する制限を設定し、それは、処理システムの中で維持され得ない。汚泥滞留時間を拡張させるための対策は、メンブレンバイオリアクターと、付着増殖のために浸水したキャリアー材料を加えることと、バイオオーグメンテーションを使用することとを含む。これらのバイオオーグメンテーションプロセスでは、特定の微生物個体数が培養され、バイオオーグメンテーション反応器の中で固定化されることが多い。例えば、ＥＰ０５６２４６６に記載されているように、反応器は、特定の基質を給送されるか、または、汚水処理設備からの廃棄物側方ストリームを統合し、次いで、ＣＡＳシステムに投与される。そのような原位置（in-situ）バイオオーグメンテーションプロセスの別の例が、ＷＯ００／０５１７７に記載されている。ＷＯ００／０５１７７は、活性汚泥マトリックスの中の特定の有機体を増やすための外部バイオオーグメンテーション反応器を記載している。
【０００８】
典型的なＣＡＳシステムの欠点は、Ｄｅｌｆｔ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＷＯ２００４／０２４６３８）によって開発されたような好気性粒状バイオマス（ＡＧＢ）プロセスおよびシステムによって、かなりの程度まで克服されている。このプロセスでは、ＣＡＳの中で増殖されるようなフロックとは非常に異なる特性を有する、０．２〜３．０ｍｍの典型的なサイズを有する粒状バイオマスが増殖される。例えば、適用されるグラニュールの沈降速度は、５．０〜５０．０ｍ／ｈの範囲にある（比較すると、ＣＡＳに関する典型は、０．５〜１．０ｍ／ｈであろう）。好気性粒状バイオマスに関する汚泥容量指標（ＳＶＩ）は、７０ｍｌ／ｇ以下であり、典型的に、５分と３０分との沈降時間の後の値で比較可能である。加えて、ＭＬＳＳ濃度は、ＣＡＳシステムの中のものよりも２〜４倍高いレベルに維持され得、おおよそ２〜４倍大きい「浄化力」を結果として生じる。そのうえ、好気性、無酸素、および嫌気性ゾーンの中のグラニュールの層状構造と、グラニュールサイズの範囲の両方は、汚泥日齢の広い分布を結果として生じさせる。これは、低い増殖速度を有する特定の好ましい微生物がＡＧＢプロセスの中で生き延びることを可能にする。
【０００９】
しかし、ＡＧＢプロセスの１つの欠点は、連続回分式反応器の中で、グラニュールが、不連続的に給送されるシステムの中で増殖される必要があるという事実である。ＡＧＢは、回分式の動作でのみ発達し、維持され得、その間に、ゆっくり増殖する微生物が、高い給送濃度で選択され、非給送条件の間の飢餓状況（ｆａｍｉｎｅ  ｒｅｇｉｍｅ）がその後に続くということが報告されてきた（ＷＯ２００４／０２４６３８を参照）。そのような条件は、当然のこととして、連続的に給送されるＣＡＳシステムの中で容易に確立され得ない。
【００１０】
したがって、その技術は、連続的に給送されるＣＡＳシステムを、ＡＧＢを増殖させることを目的とするシステムへ改造するために容易には使用され得ない。幅広く使用されている連続的なＣＡＳシステムの交換は、大きな負の資本投資を意味することとなる。連続的に給送されるＡＧＢシステムを開発するための努力が、文献で報告されてきたが、これまで、実用的な条件では実行可能でないということを証明している。連続的なシステムの中の好気性グラニュールの形成および安定性に関する研究（Ｎ．Ｍｏｒａｌｅｓら、Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第８９巻、第１９９〜２０５頁、２０１２年）に対して参照がなされる。また、膜汚染を低減させるために、連続的なＭＢＲシステムの中の活性汚泥を好気性粒状バイオマスと交換するために努力がなされてきた。連続的なＭＢＲシステムの中の活性汚泥が、培養反応器の中で増殖されるか、または、粒状バイオマス反応器の中で増殖される粒状バイオマスによって交換され得るかということが調査された。結果は、ＭＢＲシステムの中の好気性グラニュールを維持することは実行可能でなく、グラニュールは、急速に劣化した（参照文献：Ｘｉｕｆｅｎら、Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  Ａｅｒｏｂｉｃ  Ｂｉｏｇｒａｎｕｌｅｓ  ｆｒｏｍ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、２８７、第２９４〜２９９頁、２００６年）ということを示した。結果として、現在の最新技術では、好気性粒状バイオマスを使用した既存のＣＡＳシステムの向上性能は、ＣＡＳシステムを、連続回分式に動作されるＡＧＢ反応器へ改造することによってのみ可能である。
【００１１】
仮想の場合において、粒状バイオマスが、ＣＡＳの中で生き延びることが可能であるとしても、グラニュールのサイズおよび沈降特性は、多くのＣＡＳにおいて、混合強度が十分ではないようになっており、それらは、底部へ沈降することとなり、したがって、処理プロセスにとって不活性になる。
【００１２】
ＡＧＢシステムのような回分式に動作されるシステムの想定される欠点は、規格外の高い水力負荷変動に対する感度である。この理由は、すべての動作が、１つのタンクの中で起こり、１つのタンクへの給送が不連続的であるからである。これは、大型の最終クラリファイヤーを装備しているＣＡＳシステムとは異なり、クラリファイヤーは、汚泥損失を防止するためにバッファータンクとしての役割を果たすことが可能である。この欠点は、給送バッファータンクを設置することによって、または、複数のＡＧＢプロセスタンクにわたる給送パターンを調節することによって、対抗され得る。
【００１３】
特開２００９−０９０１６１は、一連の（並列配置でない）曝気タンクを備える好気性汚水処理を開示している。粒状剥離汚泥が、第１の曝気タンクの中において、キャリアー材料を備える揺動床の中で生成され、第２のタンクへ給送される。特開２００７−１３６３６８は、好気性汚水処理を開示しており、ここにおいて、汚泥は、接触タンクの中で粒状にされ、次いで、汚泥は、下流の反応器へ給送される。好気性反応器からの余剰の粒状汚泥は、接触タンクへ返送される。ＷＯ２００７／０２９５０９は、区分された曝気タンクと、第１のコンパートメントの中のキャリアーに固定化される微生物とを使用する、汚泥返送を備える好気性汚水処理プロセスを開示している。
【発明の概要】
【００１４】
驚くことには、先行技術プロセスの欠陥と欠点とは、ＡＧＢシステムをＣＡＳシステムに加えることによって、および、ＡＧＢシステムからの汚泥フローを操作することによって、克服され得るということが見出された。結果として生じるハイブリッドプロセス関係は、最新技術の汚水処理プラントの性能と柔軟性とをかなり改善する。
【００１５】
したがって、本発明は、ＣＡＳシステムの性能が改善された、汚水の生物学的処理のための新規のプロセスを備える。１つまたは複数のＡＧＢ反応器の追加は、２つの目的を果たす。すなわち、２つの目的は、１）生の汚水の一部分を処理し、そうすることによって、ハイブリッド処理プラント全体の全体処理性能に貢献すること、および、２）そうすることによって、化学薬品を加えることなく、連続回分式動作への完全なＣＡＳシステムの改造なしに、ガス抜き対策を使用するかまたは膜を使用することなく、浸水したバイオマス支持材料を使用することなく、および、外部基質によって生成された、培養された特殊なまたは固定化された微生物を伴うバイオオーグメンテーションなしに、既存のＣＡＳの性能を相乗的に向上させることである。また、水力負荷変動は、効果的な廃棄物処理を維持しながら対応され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のハイブリッド汚水処理プロセス機器を概略的に示す図。
【図２】起動段階に動作されるような、本発明のハイブリッド汚水処理プロセスの変形例を概略的に示す図。
【図３】廃棄物汚泥処理ユニットを備える本発明のハイブリッド汚水処理プロセスの別の変形例を概略的に示す図。
【図４】本発明の好気性粒状プロセスのために使用されることとなる反応器を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
したがって、本発明は、フロック状の好気性バイオマスを使用して、汚水供給の一部分に活性汚泥プロセスを受けさせることと、好気性粒状バイオマスを使用する粒状バイオマスプロセスへ汚水の一部分を給送することとを備える汚水処理プロセスを提供し、ここにおいて、粒状バイオマスプロセスから流れ出るバイオマスの一部分（すなわち、廃棄バイオマスおよび浮遊物質）は、活性汚泥プロセスへ給送される。
【００１８】
活性汚泥プロセス（ＣＡＳシステム）と粒状バイオマスプロセス（ＡＧＢ反応器）とは、並列に稼働し、それは、主要な汚水ストリームが、ＣＡＳシステムの対象となるストリームと、ＡＧＢ反応器の対象となるストリームとに分割されるということを意味し、同伴するバイオマスが、少量だけ、ＡＧＢシステムからＣＡＳシステムへ移動する以外は、分割されたストリームは、処理プロセスの間に実質的に混合されない。並列セットアップは、本明細書で以下により詳細に記載されている。活性汚泥プロセスへ給送される、粒状バイオマスプロセスからのバイオマスの一部分（すなわち、浮遊物質）は、特に、バイオマスの軽い部分であり、すなわち、ＣＡＳシステムへ給送されない（すなわち、ＡＧＢ反応器の中に残っている）部分よりも小さい粒子サイズおよび／または低い沈降速度（とりわけ低い沈降速度）を有する部分である。ＡＧＢ反応器からの余剰の粒状バイオマスは、好ましくは、ＣＡＳシステムへ給送されないが、プロセスの外側で処置されるか、再使用されることとなる。ＣＡＳシステムからの余剰の汚泥は、好ましくは、粒状バイオマスプロセスへ給送されない。
【００１９】
本明細書で使用されている場合、粒状バイオマスプロセスの中で使用されることとなる好気性粒状バイオマス（ＡＧＢ）と、従来の活性汚泥プロセス（ＣＡＳ）の中で使用されることとなるフロック状の好気性バイオマスとは、１つまたは複数の特性によって区別される。
【００２０】
（１）汚泥容量指標（ＳＶＩ30）。それは、３０分の沈降の後に１ｇの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義される。好気性粒状バイオマスは、７０ｍｌ／ｇ未満、好ましくは６０ｍｌ／ｇ未満、より好ましくは５０ｍｌ／ｇ未満、最も好ましくは４０ｍｌ／ｇ未満であるＳＶＩ30を有する。一方、フロック状の好気性バイオマスは、典型的に、７０ｍｌ／ｇを超える、具体的には８０ｍｌ／ｇを超える、より具体的には９０ｍｌ／ｇと１５０ｍｌ／ｇとの間のＳＶＩ30を有する。したがって、本明細書で使用されているような汚泥バイオマスは、ＳＶＩ30が７０ｍｌ／ｇ未満である場合には、粒状であると称され、ＳＶＩ30が７０ｍｌ／ｇを超える場合には、フロック状であると称され得る。加えて、好気性粒状バイオマスに関する５分の沈降の後の対応するＳＶＩ（ＳＶＩ5と称される）は、１５０ｍｌ／ｇ未満、好ましくは１００ｍｌ／ｇ未満、より好ましくは７０ｍｌ／ｇ未満、最も好ましくは６０ｍｌ／ｇ未満である。一方、フロック状の好気性バイオマスは、１５０ｍｌ／ｇを超える、典型的に２５０ｍｌ／ｇを超えるＳＶＩ5を有する。したがって、本明細書で使用されているような汚泥バイオマスは、代替的にまたは追加的に、ＳＶＩ5が１５０ｍｌ／ｇ未満である場合には、粒状であると称され、ＳＶＩ5が２５０ｍｌ／ｇを超える場合には、フロック状であると称され得る。
【００２１】
（２）沈降速度。それは、１時間当たりの汚泥沈降の高さとして定義される。好気性粒状バイオマスは、少なくとも３ｍ／ｈ、好ましくは少なくとも４ｍ／ｈ、より好ましくは１０ｍ／ｈと５０ｍ／ｈの間の沈降速度を有し、一方、フロック状の好気性バイオマスは、３ｍ／ｈ未満、具体的には２ｍ／ｈ未満、より具体的には０．５ｍ／ｈと１．５ｍ／ｈとの間の沈降速度を有する。したがって、本明細書で使用されているような汚泥バイオマスは、沈降速度が３ｍ／ｈを超える場合には、粒状であると称され、沈降速度が３ｍ／ｈ未満である場合には、フロック状であると称され得る。
【００２２】
（３）平均粒子サイズ。好気性粒状バイオマスは、研究室の中における穏やかな水洗浄の下での機械的なふるい分けの後に、少なくとも０．２ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍと３ｍｍとの間の平均粒子サイズを有する離散粒子を備え、一方、フロック状の好気性バイオマス凝集体は、研究室における穏やかな水洗浄の下での機械的なふるい分けの間に、０．２ｍｍ未満、とりわけ０．１ｍｍ未満の平均粒子サイズを示す。したがって、本明細書で使用されているような汚泥バイオマスは、汚泥の平均粒子サイズが０．２ｍｍを超える場合には、粒状であると称され、汚泥の平均粒子サイズが０．２ｍｍ未満である場合には、フロック状であると称され得る。
【００２３】
活性汚泥プロセスへ給送される、粒状バイオマスプロセスから流れ出るバイオマスの一部分は、典型的に、上記に規定されているように、好気性粒状バイオマスの特性とフロック状の好気性バイオマスの特性との間の特性を有する。したがって、ＡＧＢ反応器からＣＡＳシステムへ移動させられたバイオマスの一部分は、上記に規定されているように、４０ｍｌ／ｇと９０ｍｌ／ｇとの間の、特に５０ｍｌ／ｇと９０ｍｌ／ｇとの間の汚泥容量指標（ＳＶＩ30）を有することとなり、７０ｍｌ／ｇと２５０ｍｌ／ｇとの間の、特に１５０ｍｌ／ｇと２５０ｍｌ／ｇとの間のＳＶＩ5を有することとなる。同様に、ＡＧＢ反応器からＣＡＳシステムへ移動させられたバイオマスの一部分は、１．５ｍ／ｈと１０ｍ／ｈとの間の、特に３ｍ／ｈと１０ｍ／ｈとの間の沈降速度を有することとなる。加えてまたは代替的に、ＡＧＢ反応器からＣＡＳシステムへ移動させられたバイオマスの一部分は、０．１ｍｍと０．４ｍｍとの間の平均粒子サイズを有することとなる。
【００２４】
有利な実施形態では、本発明のハイブリッドプロセスの活性汚泥プロセスは、従来の連続的なモードで動作させられ、ここにおいて、活性汚泥反応器からの流出物は、クラリファイヤーへ連続的に給送され、クラリファイヤーにおいて、流出物は、浄化された液体と汚泥画分とに分離される。浄化された液体は、好ましくは、粒状バイオマスプロセスから流れ出る処理された水と組み合わせられ、望まれる場合には、さらなる後処理と組み合わせられる。クラリファイヤーから分離された不溶性材料（すなわち、汚泥画分）の一部分は、活性汚泥プロセスへ返送され、一部分は、以下に記載されているように、放出されるか、または、さらに処理され得る。また、代替的な実施形態（例えば、最終クラリファイヤーなしで、連続回分式反応器を使用するものなど）も、本発明の一部分である。
【００２５】
本発明のハイブリッドプロセスの粒状バイオマスプロセスは、有利には、回分式に動作させられる。粒状プロセスは、ＷＯ２００４／０２４６３８にも記載されているような、以下の代替のステップ、すなわち、（ａ）処理された水を反応器から放出しながら、反応器の中の好気性粒状バイオマスを汚水に加えるステップと、（ｂ）反応器の中の汚水の酸素レベルを、０．２ｍｇ／ｌと５ｍｇ／ｌとの間に、好ましくは０．４ｍｇ／ｌと４ｍｇ／ｌとの間に、より好ましくは１ｍｇ／ｌと３ｍｇ／ｌとの間に維持しながら、酸素含有ガス、とりわけ空気を、反応器の中の加えられた汚水に供給するステップと、（ｃ）粒状バイオマスが沈降することを可能にするステップと、（ｄ）反応器からバイオマス（浮遊物質：ＭＬＳＳ）の一部分を放出するステップと、次いで、ステップ（ａ）に戻るステップとを行うことによって、動作され得る。この放出されたバイオマスの少なくとも一部分は、活性汚泥プロセスへ給送される。プロセスのステップ（ｄ）（すなわち、浮遊物質の一部分の放出）は、活性汚泥プロセスおよび粒状プロセスの相対的な汚泥要件に応じて、プロセスのそれぞれのおよびすべてのサイクルの中に含まれる必要はない。例えば、ステップ（ｄ）は、２回または３回などに１回のサイクルの中に含まれ得る。
【００２６】
ステップ（ａ）において処理された水を放出する代わりに、すなわち、生の汚水を反応器へ給送すると同時に、処理された水は、ステップ（ｄ）における反応器からのバイオマスの一部分の放出とともに、すなわち、ステップ（ｄ）に続く給送ステップ（ａ）の前に、放出され得る。この場合には、処理された水およびバイオマスは、活性汚泥プロセスへ給送され得る。これは、システムを起動するときに、とりわけ有用である。
【００２７】
本プロセスの重要な特徴は、好気性粒状プロセスから除去され、活性汚泥プロセスへ給送され得るバイオマス（浮遊物質）の平均粒子サイズおよび／または沈降速度が、好気性粒状反応器の中に残っている好気性粒状バイオマスの平均粒子サイズおよび／または沈降速度よりも小さいということである。しかし、移動させられたバイオマスは、上記に説明されているように、活性汚泥プロセスの中の汚泥の平均粒子サイズおよび／または沈降速度よりも大きい粒子サイズ、および／または、大きい沈降速度を有することとなり、活性汚泥プロセスの性能を改善する。
【００２８】
粒状バイオマスプロセスは、上昇流モードで動作させられ、ここにおいて、ステップ（ａ）の中の汚水は、底部から供給され、反応器の上部部分において、処理された水を上向きに置換する。酸素含有ガスは、ステップ（ｂ）において、新たな汚水の供給の後よりも早くはならないときに、反応器の底部に供給される。ステップ（ｃ）において、粒状バイオマス前駆体と、より小さい粒状バイオマスと、より低い沈降速度を有するバイオ凝集体とを部分的に備える懸濁物質は、底部から上部へ測定される反応器の高さの３０％と９０％との間において放出され、一方、より大きい余剰の粒状バイオマスは、反応器の底部部分から、プロセスから定期的に除去され得る。さらなる詳細は、以下に記載されている図４に見られ得る。したがって、２つのタイプのバイオマスが、好気性粒状プロセスから放出され得る。すなわち、第１に、浮遊物質（すなわち、粒状バイオマスの比較的に軽く、小さいサイズで、ゆっくりと沈降する部分）（それは、底部から反応器の高さの少なくとも３０％において頻繁に廃棄される）、および、第２に、重い粒状バイオマス（それは、反応器の底部から低い頻度で廃棄され得る）である。
【００２９】
図１に示されている好適なプロセス構成では、ＣＡＳ反応器と並列に、ＡＧＢ反応器が、入ってくる生の汚水または事前処理された汚水（１）の一部分（２）を給送され、一方で、好気性粒状バイオマス反応器（１０）から廃棄された懸濁材料が、ＣＡＳシステム（３＋５）に頻繁に給送され、ＣＡＳプロセスの容量および浄化能力の改善を結果として徐々に生じるように、ＡＧＢ反応器（４）が構築され、既存のＣＡＳ反応器（３）につなげられている。図１では、（５）は、最終クラリファイヤーを示しており、最終クラリファイヤーは、ＣＡＳ反応器からのオーバーフローによって連続的に給送され（６）、一方、（７）は、汚泥返送フローを示しており、ＲＡＳ（８）およびＷＡＳ（９）へ分割されている。ＡＧＢ流出物（１２）は、直接放出または三次処理のために、最終クラリファイヤーから直接的に流出物（１３）へ運ばれる。より大きく十分に増殖した余剰のグラニュールは、ＡＧＢ反応器（１１）から定期的に廃棄される。新しいＡＧＢ反応器は、新しいタンクを追加することによって、または、既存のＣＡＳ反応器もしくはそのコンパートメントの一部を改造することによって、または、既存のタンクもしくはクラリファイヤーを改造することによって、構築され得る。
【００３０】
粒状バイオマスプロセスへ給送される汚水の一部と活性汚泥プロセスへ給送される汚水の一部との比は、汚水の品質に応じて制御され得る。より典型的には、ＡＧＢフローとＣＡＳフローとの比は、５：９５と７５：２５との間、とりわけ、１０：９０と５０：５０との間で選択される。このように、本発明のプロセス構成は、回分式に給送されるＡＧＢの欠点のうちの１つを低減させるために使用され得、合流式下水道システムを用いる領域で起こるような洪水流量と乾燥気象流量との間のより大きい比を伴う、水力負荷の大きい変動を扱う難題である。例えば、洪水流量条件の間に、汚水が豊富にあり、比較的に希釈されている場合に、水力負荷の大部分は、連続的に給送されるＣＡＳシステムへ給送され、最終クラリファイヤーの助けによって処理され得、一方、ＡＧＢシステムへの水力負荷は、わずかに増加させられるだけである。他方では、比較的に高い比率の汚水は、乾燥気象条件の下で起こり得るような、比較的に濃縮された汚水の体積がより低い場合に、粒状バイオマスプロセスへ給送され得る。特定の状況では、汚水は、活性汚泥プロセスまたは粒状プロセスへ排他的に給送され得る。このプロセス構成は、ＡＧＢタンク容積または洪水バッファータンク容積を著しく低減させ、全体的な構築コストを節約することが可能である。
【００３１】
原理的には、使用されるバイオマスに過度に有毒でない任意の汚水が、本発明のプロセスによって処理され得る。例えば、汚水は、ＣＯＤとして表現される１リットル当たり１０ｍｇと８ｇとの間のレベルで、とりわけ、１リットル当たり５０ｍｇと２ｇＣＯＤとの間のレベルで、有機廃棄物を含有する可能性がある。代替的にまたは加えて、汚水は、（窒素として）１リットル当たり０．２と１０００との間のレベルで、とりわけ、１ｍｇと７５ｍｇのレベルで、合計窒素（アンモニアおよび／または他の窒素化合物として）を含有する可能性があり、それは、以下に説明されているように、窒素の少なくとも部分的な除去を結果として生じることとなる。また、汚水は、（リンとして）１リットル当たり０．０５と５００との間で、とりわけ、１ｍｇと１５ｍｇとの間で、合計リン（ホスフェートおよび／または他のリン化合物として）を含有する可能性がある。
【００３２】
上述されているプロセス構成は、好ましくは、ＣＡＳシステムとともに動作するＷＷＴＰの全体的な容量を増加させるように適用され得る。このプロセス構成では、１つまたは複数の新しいＡＧＢ反応器が、並列の処理ユニットの中で、既存のＣＡＳシステムの隣に構築される。既存のＣＡＳシステムは、生の汚水または事前処理された汚水の大部分を給送されるが、残りの部分は、ＡＧＢシステムによって処理される。そうすることによって、既存のＣＡＳシステムの容量および性能が相乗的に増加させられるので、計画される拡張のためのＡＧＢ処理ユニットのサイズおよび容量は、より小さくされ得る。一方、ＡＧＢシステムの小さい設置面積は、ＡＧＢシステムが、同じ施設の既存のＣＡＳシステムの隣にプラント容量拡張として建てられることを可能にすることが多く、それは、プラント拡大のための設置面積が制限されるか、またはコストがかかるときに重要である。
【００３３】
したがって、活性汚泥プロセス（すなわち、ＣＡＳシステム）は、並列に稼働する２つ、３つ、４つ、またはそれ以上の処理ユニットを備えることが可能である。コンバインドＣＡＳ反応器のＣＡＳ流出物は、単一のクラリファイヤーへ給送され得るか、または、代替的に、それぞれのＣＡＳ反応器に、それ自身のクラリファイヤーが設けられ得る。好ましくは、バイオマス給送は、それぞれの活性汚泥反応器と同一であるか、または連続的である必要はないが、並列に稼働する複数のＣＡＳ反応器のうちのそれぞれの１つが、好気性粒状プロセスからのバイオマスとともに給送される。複数のＣＡＳ反応器が使用されるときに、粒状バイオマスプロセスは、１つの処理ユニット、または代替的に複数の粒状処理ユニットを備えることが可能である。また、プロセスが、単一のＣＡＳシステムと、２つ、３つ、またはそれ以上の好気性粒状ユニットとを備えるということが考えられる。
【００３４】
ＡＧＢおよびＣＡＳの並列なハイブリッド構成は、低減された機器容量による連続的な汚泥濃縮および脱水を可能にするために、追加的なバッファーリングタンクが、ＡＧＢ反応器からの不連続的な廃棄物フローをバランスさせる必要があることが多いという点で、追加的な利点を有している。この発明の新規のプロセス構成を適用することによって、ＡＧＢ反応器からのすべての廃棄されたバイオマスおよび他の懸濁材料は、並列のＣＡＳシステムの中へ不連続的に給送され得、ＣＡＳ汚泥処理設備の中の活性汚泥によってさらに連続的に処置され得る。
【００３５】
本発明の予想外の利点が、テストされ、実証された。ＡＧＢ反応器は、既存のＣＡＳシステムと置換するために、および、要求される既存のＷＷＴＰの容量および浄化性能の増加に対応するために構築された。ＡＧＢシステムは、図２に示されているように、ＣＡＳシステムと並列に動作させられた。ＡＧＢシステム（１２）のきれいな流出物は、ＣＡＳシステムの最終クラリファイヤーに一時的に方向付けされた。また、粒状バイオマス前駆体と、より小さい粒状バイオマスと、バイオ凝集体とを部分的に備える懸濁物質を含有する、ＡＧＢシステム（１０）からの廃棄物は、ＡＧＢと並列に動作している既存のＣＡＳシステムへ一時的に廃棄された。ＡＧＢシステム（４）からの廃棄材料は、（１１−６−５−７−８）を介してＣＡＳシステム（３＋５）へ徐々に移動させられた。これは、起動中のＡＧＢシステムの栄養分除去効率の低減を補償するために、一時的な手段として行われた。次いで、驚くことには、ＣＡＳシステムの性能およびプロセス安定性が、このＡＧＢシステムとの相互作用の結果として、徐々にではあるが著しく改善したということが見出された。図１に示されているように、廃棄材料の放出が、もはや（１１）を通って進まないが、ＣＡＳシステム（３）へ直接的に進み、流出物が、最終クラリファイヤー（５）の後において（１２）へ直接的に放出されたときに、この改善はさらに発展した。
【００３６】
上記に記載されているように、粒状バイオマスプロセスからの廃棄汚泥（浮遊物質）材料は、活性汚泥プロセスへ方向付けされる。また、粒状バイオマスプロセスからの液体流出物は、不連続的に活性汚泥プロセスへ方向付けされ得る。
【００３７】
新しいＡＧＢ反応器の起動の前に、ＣＡＳシステムの中の汚泥容量指標（ＤＳＶＩ30）は、１２５〜１７５ｍＬ／ｇであり、これは、ＣＡＳシステムの中で生じる任意の変化なしに、７５〜１００ｍＬ／ｇへ著しく降下した。結果として、ＣＡＳシステムの中のバイオマス濃度は、その流出物の中の浮遊物質のレベルに影響を及ぼすことなく、３〜４ｇＭＬＳＳ／Ｌから４〜５ｇＭＬＳＳ／Ｌへ増加させられ得る。明らかに、ＡＧＢシステムからの廃棄バイオマスは、それにとって有利となるように、ＣＡＳシステムの中で大部分が捕えられた。そのうえ、ＣＡＳシステムからの合計廃棄バイオマス濃度は、汚泥処理設備に向かう低減された流体フローの中で、８ｇＭＬＳＳ／Ｌから１２ｇＭＬＳＳ／Ｌへ増加した。
【００３８】
驚くことには、ＣＡＳシステムの中の微生物個体数は、より多様になり、また、以前よりも特殊化され、ゆっくりと増殖する微生物を著しく特徴付けたということが見出された。ＣＡＳシステムのバイオマスは、そのフロック状の構造を依然として維持したが、小さい廃棄粒状バイオマスを含有してより濃厚になり、改善された浄化能力および沈降能力を結果として生じさせる。またＣＡＳシステムのバイオマスの中のバイオポリマーおよび細胞外ポリマー物質の濃度が著しく増加したということが測定された。これらの発見に加えて、既存の高負荷の十分に曝気されたＣＡＳシステムは、脱窒に関して強力に改善された能力を示した。システムの中の一般的な好気性条件および汚泥日齢に基づくそのような高速の脱窒は不可能であったので、注目すべき発見であった。テストは、８〜１０ｇＮＯ3-Ｎ／Ｌから３〜４ｇＮＯ3-Ｎ／Ｌへ減少するＮＯ3-Ｎ流出物濃度を示した。
【００３９】
ＡＧＢシステムの廃棄流出物の中の粒子状物質は、ＣＡＳシステムの中の活性汚泥の一部を置換することとなる。このＡＧＢ廃棄材料（浮遊物質）は、より大きい（および、より古い）グラニュールの細分化から生じるわずかな極小の好気性グラニュールの画分と、グラニュール前駆体と、バイオ凝集体と、グラニュール画分とを含有する。述べられているように、ＡＧＢとそのパーツとは、極めて多様な微生物個体数を含有し、特殊化された好ましいゆっくり増殖する微生物を含む。驚くことには、この微粒子のＡＧＢ廃棄材料の物理的特性は、ＣＡＳシステムの中で劣化せず、また、材料は、より大きいグラニュールに関して典型的であるように、その脱窒能力を失わないということが見出された。
【００４０】
別のプロセス構成では、ＣＡＳシステムとのハイブリッド構成の中でＡＧＢシステムを動作させる相乗効果は、有利には、汚水から窒素成分を効率的に除去するために使用され得る。それは、高いレベルの窒素化合物を汚水から除去するために、ＡＧＢシステムの強化された能力を利用する。このプロセス構成では、図３に示されているように、ＡＧＢシステム（４）は、（例えば、廃棄物汚泥処理ユニット（１４）に由来する）高いレベルの窒素化合物を含有するＣＡＳシステム（３＋５）の側方ストリーム（１６）によって（部分的に）給送される。ほとんどの場合、そのような側方ストリームは、流入物（１）と比較して体積が小さいが、栄養分濃度（窒素、リン化合物）が高く、それは、ＡＧＢによって処理され得る。そのような側方ストリームの例は、脱水デバイスからの拒絶水（reject water）、消化槽からのデカンティング水（decanting water）、無酸素選択タンクからの水、および、流入物とそのようなストリームとの混合物である。ＡＧＢシステムの流出物（１２）は、その廃棄懸濁材料および／またはバイオマス（１０）とともに、ＣＡＳシステムへ方向付けされる。このハイブリッドＡＧＢ／ＣＡＳシステムプロセス構成は、ＷＷＴＰの全体的な性能に関して、ＣＡＳシステムにＡＧＢシステムを追加することのプラスの効果の別の例を証明する。
【００４１】
驚くことには、また、本発明は、化学的なＰ除去を装備している既存のＣＡＳシステムのリン（Ｐ）の生物学的除去の容量を改善するために、コスト効率の良い解決策を提供するということが見出された。ＣＡＳシステムの中の従来の生物学的Ｐ除去に関して、増加したＰの取り込みが、続いて起こる無酸素／好気性条件の下でＣＡＳシステムの中で発生し得る前に、最初に、活性汚泥の嫌気性の事前調整がＰを解放させるために必要とされる。ＷＯ２００４／０２４６３８から知られているように、ＡＧＢシステムは、好気性／無酸素の層状のグラニュールの中のホスフェート蓄積細菌（ＰＡＯｓ：Phosphate Accumulating Organisms）の増殖に関連して、増加した生物学的Ｐ除去能力を有している。また、グラニュールの中のｐＨプロファイルに起因して、生体触媒作用を受けたホスフェート沈殿が起こり得、さらに、ＡＧＢシステムのＰ除去容量を改善するということが知られている。
【００４２】
本発明は、生物学的ホスフェート除去容量を既存のＷＷＴＰシステムに加えるために、および、それを、先に説明されているように、改善されたＣＡＳバイオマス沈降特性と組み合わせるために、使用され得る。しかし、ハイブリッドＡＧＢ／ＣＡＳシステムの全体的な生物学的Ｐ除去容量は、２つのコンバインドプロセスの合計に基づいて計算され得るものよりも大幅に大きいということが見出された。ＣＡＳの中のＰ沈殿のための化学薬品注入要件の大幅な減少が観察され、好ましい非常に少ない化学的な汚泥生成を結果として生じた。ＣＡＳシステムに向けて方向付けされたＡＧＢ廃棄物は、ＡＧＢシステムからの小さい粒状バイオマスとのＣＡＳバイオマスフロックの交換または結合を結果として生じさせたということが再度示された。この粒子状物質は、依然として、ＣＡＳシステムの中の好気性条件の下で、良好な生物学的Ｐ除去能力を特徴付ける。本発明は、ＣＡＳシステムの中に別々の無酸素および嫌気性コンパートメントを精巧に構築することなく、および、ＣＡＳシステムの中の化学的なＰ除去が、あまり重要でなくなるか、または不必要にもなる状態で、追加的な生物学的Ｐ除去容量が、ＣＡＳシステムの中に導入されることを可能にする。
【００４３】
また、本発明は、低分子量有機物を含む汚水混合物を処理するＣＡＳシステムの性能を最適化するために使用され得る。そのような化合物は、フィラメント状微生物によってバルキング汚泥を結果として生じさせることが多く、それは、沈降することが困難である。生物学的処理プロセスの中の第１のステップとして、セレクタータンクが、この問題を最小化するために使用されることが多い。そのようなセレクタータンクでは、これらのコンポーネントが、選択的に部分的に生物分解される。そのような汚水、または、汚水の一部が、ＣＡＳシステムに並列に動作するＡＧＢシステムの中で処理されるときに、低重量有機物の一部が、グラニュールの嫌気性ゾーンの中のＡＧＢによって生物分解されたということが見出された。これは、曝気およびバイオガス（それは、捕えられて利用され得る）の生成のために、より低いエネルギー消費を結果として生じさせる。特に、メタノールおよびエタノールなどのような低級アルコール化合物の嫌気性分解が測定されたということは、従来の嫌気性反応器の中のそのような化合物はほとんど変換されないので、非常に注目すべきであった。さらに、この注目すべき嫌気性処理能力は、ハイブリッドＣＡＳ／ＡＧＢセットアップの中で、ＡＧＢからＣＡＳシステムへ移動させられたということに気付かされた。結論として、本発明の別の構成は、全体的なＷＷＴＰにおいて必要とされる曝気容量を同時に低減させながら、汚泥沈降特性を改善させるために、ＣＡＳシステムと並列にＡＧＢシステムを動作させる。
【００４４】
好気性粒状プロセスの動作は、好気性粒状反応器４を示している図４に概略的に図示されている。反応器は、上昇流モードで動作され、より大きい粒状バイオマスを含有する下側ベッド４０と、粒状バイオマス前駆体、より小さい粒状バイオマス、およびバイオ凝集体を部分的に備える懸濁物質を含有する上側部分４１とを備える。汚水２と、随意的に側方ストリーム１６とが、入口手段４２を通して底部に導入される。空気が、分配手段（図示せず）によって、底部にある入口部４３を通して導入され、使用済み空気は、反応器の上部から離れる。きれいになった流出物１２は、オーバーフローおよび出口４５を通して反応器を離れる。余剰の材料１０（それは、反応器の中の粒状バイオマスの平均粒子サイズよりも小さい平均粒子サイズを有している）は、出口４６を通して放出され得、出口４６は、反応器の（液体）高さの３０と９０との間のどこかに位置付けされている。より大きい余剰の粒状バイオマス１１は、出口部４４を通して除去され得る。入口部４２および４３と、出口部４４、４５、および４６とには、好ましくは、様々なストリームの流入と流出とを制御するための弁が設けられている。とりわけ、空気供給および分配手段４３には、反応器の内容物の中の酸素濃度を、最適な粒状バイオマス特性を生じさせるための必要制限値内（すなわち、０．２〜５ｍｇ／ｌ）に維持するように、反応器内容物の中の酸素レベルによって制御される流量調整器が設けられている。
【００４５】
さらに有利なプロセスでは、ＣＡＳシステムとＡＧＢシステムとのハイブリッド構成は、汚水処理よりもむしろ、ＡＧＢの中の目標造粒に適用される。増殖したグラニュールの生成余剰物は、貴重な廃棄バイオマスとして収穫され、新しいＡＧＢシステムのための種子材料として売られ得る。
【００４６】
本発明は、記載されているようにＡＧＢシステムとＣＡＳシステムとを備えるハイブリッドプロセス構成を実装するための機器をさらに備える。そのような機器は、有利には、液体入口部、液体出口部、およびガス入口部を備える活性汚泥反応器（３）と、反応器の底部に液体入口部（４２）を備え、反応器の上部に液体出口部（４５）を備え、反応器（４）の高さの少なくとも３分の１に出口部（４６）を備え、反応器の底部にガス入口部（４３）を備える、粒状バイオマス反応器（４）と、粒状バイオマス反応器（４）の出口部を活性汚泥反応器（３）の入口部に接続する液体ラインと、好ましくは、活性汚泥反応器（３）の液体出口部に接続されているセパレーター（５）とを備え、セパレーターは、汚泥出口部と、浄化された液体出口部とを有しており、機器は、活性汚泥反応器（３）の液体入口部と粒状バイオマス反応器（４）の液体入口部とへの相対的な液体フローを調節するための制御弁をさらに備える。機器は、並列に配置されている複数の活性汚泥反応器（３）および／または複数の粒状バイオマス反応器（４）を備えることが可能である。
なお、以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］フロック状の好気性バイオマスを使用して、汚水に活性汚泥プロセスを受けさせることを備える汚水処理プロセスであって、前記汚水の一部分は、前記活性汚泥プロセスと並列に動作され、好気性粒状バイオマスを使用する粒状バイオマスプロセスへ給送され、前記粒状バイオマスプロセスから流れ出る前記バイオマスの一部分は、前記活性汚泥プロセスへ給送され、ここにおいて、前記活性汚泥プロセスへ給送される前記バイオマスの前記一部分は、前記活性汚泥プロセスへ給送されない前記粒状バイオマスプロセスの前記バイオマスの前記一部分よりも低い沈降速度を有していることを特徴とする、汚水処理プロセス。
［２］前記好気性粒状バイオマスが、３０分の沈降の後に１ｇの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義され、７０ｍｌ／ｇ未満、好ましくは５０ｍｌ／ｇ未満である汚泥容量指標と、少なくとも３ｍ／ｈの、好ましくは、１０ｍ／ｈと５０ｍ／ｈとの間の沈降速度と、少なくとも０．２ｍｍの、好ましくは、０．４ｍｍと３ｍｍとの間の平均粒子サイズとのうちの１つまたは複数によって特徴付けられる、［１］に記載のプロセス。
［３］前記フロック状の好気性バイオマスが、３０分の沈降の後に１ｇの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義され、７０ｍｌ／ｇを超え、より具体的には、９０ｍｌ／ｇと１５０ｍｌ／ｇとの間の汚泥容量指標と、３ｍ／ｈ未満の、より具体的には、０．５ｍ／ｈと１．５ｍ／ｈとの間の沈降速度と、０．２ｍｍ未満の、とりわけ未満０．１ｍｍの平均粒子サイズとのうちの１つまたは複数によって特徴付けられる、［１］または［２］に記載のプロセス。
［４］前記活性汚泥へ給送される、前記粒状バイオマスプロセスから流れ出る前記バイオマスの前記一部分が、３０分の沈降の後に１ｇの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義され、４０ｍｌ／ｇと９０ｍｌ／ｇとの間の、好ましくは、５０ｍｌ／ｇと９０ｍｌ／ｇとの間の汚泥容量指標と、１．５ｍ／ｈと１０ｍ／ｈとの間の、好ましくは、３ｍ／ｈと１０ｍ／ｈとの間の沈降速度と、０．１ｍｍと０．４ｍｍとの間の平均粒子サイズとのうちの１つまたは複数によって特徴付けられる、［１］〜［３］までのいずれか一項に記載のプロセス。
［５］前記好気性粒状バイオマスが、５分の沈降の後に１ｇの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義され、１５０ｍｌ／ｇ未満、好ましくは、１００ｍｌ／ｇ未満である汚泥容量指標によって特徴付けられる、［１］〜［４］までのいずれか一項に記載のプロセス。
［６］前記フロック状の好気性バイオマスが、５分の沈降の後に１ｇの懸濁によって占有されるミリリットルの体積として定義され、２５０ｍｌ／ｇを超える汚泥容量指標によって特徴付けられる、［１］〜［５］までのいずれか一項に記載のプロセス。
［７］前記粒状バイオマスプロセスが、（ａ）処理された水を反応器から放出しながら、前記反応器の中の前記好気性粒状バイオマスに汚水を加えるステップと、（ｂ）前記反応器の中の前記汚水の酸素レベルを０．２ｍｇ／ｌと５ｍｇ／ｌとの間に維持しながら、酸素含有ガス、とりわけ、空気を前記反応器へ供給するステップと、（ｃ）前記粒状バイオマスが沈降することを可能にするステップと、（ｄ）前記反応器から前記バイオマスの一部分を引き出し、それを前記活性汚泥プロセスへ少なくとも部分的に給送するステップとの連続したステップによって動作させられ、ここにおいて、引き出された前記バイオマスの平均粒子サイズが、前記反応器の中に残っている前記バイオマスの平均粒子サイズよりも小さい、請求項１〜６までのいずれか一項に記載のプロセス。
［８］前記粒状バイオマスプロセスが、（ａ）反応器の中の前記好気性粒状バイオマスに汚水を加えるステップと、（ｂ）前記反応器の中の前記汚水の前記酸素レベルを０．２ｍｇ／ｌと５ｍｇ／ｌとの間に維持しながら、酸素含有ガス、とりわけ空気を前記反応器へ供給するステップと、（ｃ）前記粒状バイオマスが沈降することを可能にするステップと、（ｄ）前記反応器からの前記バイオマスの引き出し部分を含む、処理された水を前記反応器から放出し、それを前記活性汚泥プロセスへ少なくとも部分的に給送するステップとの連続したステップによって動作させられ、ここにおいて、引き出された前記バイオマスの平均粒子サイズが、前記反応器の中に残っている前記バイオマスの平均粒子サイズよりも小さい、請求項１〜７までのいずれか一項に記載のプロセス。
［９］粒状バイオマスプロセスが、上昇流モードで動作させられ、ここにおいて、ステップ（ａ）の中の前記汚水が、底部から供給され、前記処理された水を置換し、前記処理された水は、前記反応器の上部から同じステップの中で放出され、ステップ（ｂ）の中の前記酸素含有ガスが、前記反応器の前記底部に供給され、ステップ（ｄ）において、より小さい粒子サイズを有する前記バイオマスが、底部から上部へ、前記反応器の高さの３０％と９０％との間において引き出される、［７］に記載のプロセス。
［１０］前記粒状バイオマスプロセスへ給送される前記汚水の前記一部分と、前記活性汚泥プロセスへ給送される前記汚水の前記一部分との比が、前記汚水供給の品質に応じて制御され得、５：９５と７５：２５との間で、とりわけ、１０：９０と５０：５０との間で選択される、［１］〜［９］までのいずれか一項に記載のプロセス。
［１１］前記汚水が、１リットル当たりのＣＯＤとして表現したときに、１０ｍｇと８ｇとの間のレベルで有機廃棄物を含有し、および／または、１リットル当たり０．２ｍｇと１０００ｍｇとの間の、とりわけ、１リットル当たり１ｍｇと７５ｍｇとの間のレベルの合計の窒素（アンモニアおよび／または他の窒素化合物として）を含有し、および／または、１リットル当たり０．０５ｍｇと５００ｍｇとの間の、とりわけ、１リットル当たり１ｍｇと１５ｍｇとの間の合計のリン（ホスフェートおよび／または他のリン化合物として）を含有する、［１］〜［１０］までのいずれか一項に記載のプロセス。
［１２］前記活性汚泥プロセスが、２つ以上の処理トレインを備えることを特徴とする、［１］〜［１１］までのいずれか一項に記載のプロセス。
［１３］前記粒状バイオマスプロセスが、１つの処理トレインを備えることを特徴とする、［１］〜［１２］までのいずれか一項に記載のプロセス。
［１４］前記粒状バイオマスプロセスが、２つ以上の処理トレインを備えることを特徴とする、請求項１〜１３までのいずれか一項に記載のプロセス。
［１５］前記活性汚泥プロセスから導き出され、初期の汚水よりも高い栄養分レベルを含有する側方ストリームプロセスの少なくとも一部分が、前記粒状バイオマスプロセスへ返送されることを特徴とする、請求項１〜１４までのいずれか一項に記載のプロセス。
［１６］液体入口部、液体出口部、およびガス入口部を備える活性汚泥反応器（３）と、前記反応器の前記底部に液体入口部を備え、前記反応器（４）の高さの少なくとも３分の１に１つまたは複数の液体出口部を備え、前記反応器の前記底部にガス入口部を備える粒状バイオマス反応器（４）と、前記粒状バイオマス反応器（４）の出口部を前記活性汚泥反応器（３）の入口部に接続する液体ラインと、汚泥出口部および浄化された液体出口部を有する、前記活性汚泥反応器（３）の液体出口部に接続されているセパレーター（５）とを備え、前記活性汚泥反応器（３）の前記液体入口部と前記粒状バイオマス反応器（４）の前記液体入口部とへの前記相対的な液体フローを調節するためのデバイスをさらに備える、［１］〜［１５］までのいずれか一項に記載のプロセスを実施するための装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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