(57)【要約】  本発明は廃水中の有機化合物の量を減少させる方法であって、ＮａＣｌを少なくとも６％（ｗ／ｖ）の濃度で含む廃水を提供することと、前記過塩性廃水を好塩性微生物と接触させることと、廃水に添加され、前記好塩性微生物の増殖を可能にする少なくとも１つの基質の存在下で、前記好塩性微生物による有機化合物の量を減少させることとを含み、有機成分の量の減少がバイオリアクターにおける連続工程として実施される方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水中の有機化合物の量を減少させる方法であって、
（ａ）少なくとも６％（ｗ／ｖ）の濃度のＮａＣｌを含む廃水を提供または取得し、
（ｂ）好塩性微生物とともに前記過塩性廃水に接触し、
（ｃ）廃水に添加され且つ前記好塩性微生物の連続的な増殖を可能にする少なくとも１つの基質の存在下で、前記好塩性微生物による有機化合物の量を低減する、ことを含み、
有機成分の量の減少はバイオリアクターにおける連続工程として実施される、
方法。
【請求項２】
前記好塩性微生物は、
ハロフェラックス・メディテラネイ（Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ）などの極めて好塩性の微生物である、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記バイオリアクター中の前記バイオマス濃度が少なくとも１０ｇ／ｌであり、
特に、前記バイオリアクター中の前記バイオマス濃度が２０ｇ／ｌ〜４０ｇ／ｌである、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記バイオリアクターが好塩性微生物の細胞を連続的に分離して処理された廃水の濾液を得る細胞分離デバイスと接続され、特に、前記細胞分離デバイスが、処理された廃水の第１の部分から前記好塩性微生物の細胞を連続的に分離して処理された廃水の濾液を得ることを可能にするフィルター、特に膜フィルターを含む、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
工程（ａ）で提供または取得される過塩性廃水の総有機含有量が４００ｍｇ／ｌ未満である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記連続工程が、
次のパラメータ、（ｉ）少なくとも１つの基質の濃度、（ｉｉ）再循環速度Ｒ、および、（ｉｉｉ）希釈速度Ｄ、によって制御される、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記再循環速度Ｒが、好ましくは０．８〜０．９９、より好ましくは０．９〜０．９９、最も好ましくは０．９〜０．９５であり、および／または
前記希釈速度Ｄが、０．０５ｈ−１以上であり、特に、前記希釈速度が０．１ｈ−１以上であり、および／または、
前記連続工程が、０．００８ｈ−１より大きく、特に０．０１５ｈ−１より大きく、前記好塩性微生物の増殖速度μを可能にする条件下で実施される、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
ニトロベンゼン、ギ酸塩、フェノール、メチレンジアニリン、特に４，４’−メチレンジアニリン（ＭＤＡ）、および、アニリンからなる群から選択される少なくとも１つの有機化合物の量が低減され、および／または、
総有機炭素（ＴＯＣ）の量が低減され、特に、少なくとも１つの有機化合物または総有機炭素の量が、少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、少なくとも９０％、または、少なくとも９５％低減される、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記処理された廃水が前記廃水から前記細胞を分離した後に濃縮され、および／または、
前記連続工程が前記処理された廃水または前記濃縮された処理された廃水を塩化ナトリウム電気分解に供することをさらに含み、それによって、塩素および水酸化ナトリウムを生成し、および、任意に水素を生成し、特に、前記塩化ナトリウム電気分解が塩化ナトリウムの細胞膜電気分解、特に、酸素消費電極を使用する膜電気分解、および、塩化ナトリウムの隔膜細胞電気分解、から選択される、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記バイオリアクターが、
細胞分離器を介して、前記処理された廃水の塩化ナトリウム電気分解を可能にする装置に接続される、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
廃水中のハロフェラックス・メディテラネイ（Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ）の細胞のバイオマス濃度が少なくとも１０ｇ／ｌで過食塩水およびハロフェラックス・メディテラネイ（Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ）の細胞の増殖を可能にする少なくとも１つの基質を含む、バイオリアクター。
【請求項１２】
前記バイオリアクターが、少なくとも１０００ｌの過塩性廃水を含む、
請求項１１に記載のバイオリアクター。
【請求項１３】
前記バイオリアクター中の前記バイオマス濃度が少なくとも２０ｇ／ｌである、
請求項１１又は１２に記載のバイオリアクター。
【請求項１４】
前記バイオリアクターが、
前記廃水から前記細胞を連続的に分離して処理された廃水の濾液を得ることを可能にする細胞保持デバイスに接続されている、
請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のバイオリアクター。
【請求項１５】
過塩性廃水および少なくとも１つの好塩性微生物の細胞を含むバイオリアクターを含み、
前記バイオリアクターは前記廃水から前記細胞を連続的に分離して処理された廃水の濾液を得ることを可能にする細胞保持デバイスに接続され、
前記細胞保持デバイスは前記処理された廃水の塩化ナトリウム電気分解を可能にするデバイスに接続される、
精製システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃水中の有機化合物の量を減少させる方法であって、ＮａＣｌを少なくとも６％（ｗ／ｖ）の濃度で含む廃水を提供することと、前記過塩性廃水を好塩性微生物と接触させることと、廃水に添加され、前記好塩性微生物の制御された連続増殖を可能にする少なくとも１つの基質の存在下で、前記好塩性微生物による有機化合物の量を減少させることとを含み、有機成分の量の減少がバイオリアクター中の連続工程として実施される方法に関する。本発明はまた、高塩水廃水と、ハロフェラックス・メディテラネイ（Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ）の細胞の増殖を可能にする少なくとも１つの基質とを含むバイオリアクターに関し、ここで、廃水中のハロフェラックス・メディテラネイの細胞のバイオマス濃度は、少なくとも１０ｇ／ｌである。さらに、本発明は過食塩水および少なくとも１つの好塩性微生物の細胞を含むバイオリアクターを含み、前記バイオリアクターは処理された廃水の濾液を得るために廃水から細胞を連続的に分離することを可能にする細胞保持デバイスに接続され、前記細胞保持デバイスは塩化ナトリウム電気分解を可能にするデバイスに接続される、システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、製造される化学物質の５０％以上が塩素および水酸化ナトリウムの製造のためのＮａＣｌの電気分解に依存しており、これは、塩化ナトリウムを化学工業において最も重要な塩基性試薬の１つにしている。塩性廃水の費用とエネルギー消費廃棄の代わりに、それを工業生産チェーンに戻すことを目指すべきである。塩性廃水のリサイクルは、塩害による節約だけでなく、原材料費の削減による省資源を意味する。このように、ＮａＣｌのリサイクルは、経済的および生態学的理由で有益なアプローチである。
【０００３】
これまで、産業が電気分解プラントで塩性廃水を使用することを妨げているのは、産業用塩性廃水に含まれる有機不純物である。電気分解の最も一般的なプロセスは、汚染物質に非常に敏感な細胞膜を使用する。膜供給者は、塩性水中の有機炭素の残留量に対する厳格な要件を述べ、３〜４ｐｐｍの全有機炭素（ＴＯＣ）の閾値を主張する。工業廃水は、通常、その閾値を数桁上回る。
【０００４】
有機化合物を含有する残留水を処理するために使用される物理的および／または化学的方法は、しばしば、塩分を含む残留流中の全有機炭素含有量を必要な最大レベルまで低下させることができない。（ジフェニルメタン系列のジアミンおよびポリアミンの製造からの廃水のような）残留水は、しばしば、ギ酸塩、フェノール、アニリン、ニトロベンゼンおよび４，４’−メチレンジアニリン（ＭＤＡ）などの有機汚染物質を含み、淡水で相当希釈した後に環境中にもたらされるか、または、物理化学的方法によって処理される。従って、過塩性廃水のための代替的な治療選択肢が必要とされる。
【０００５】
好気性および嫌気性の生物学的処理による有機物の処理のための代替システムは、現在、主要な研究の焦点である。従来の非極端親和性微生物は、高塩濃度で有機汚染物質の除去を行うことができない。塩ストレスが汚染ストレスに重ね合わされる場合、高い塩濃度の存在下で、各有機汚染物質を分解または変換する好塩性細菌の能力は、非常に重要である。
【０００６】
過塩性廃水中に見られる典型的な有機汚染物質は、ギ酸塩、フェノール、アニリン、ニトロベンゼンおよび４，４’−メチレンジアニリン（ＭＤＡ）である。これらの化学中間体は、除草剤、現像剤、香料、医薬、ゴムおよび染料の製造にしばしば使用される。
【０００７】
それらが産業界で拡大して使用されているため、これらの化合物の増大する量は、生きている生物に環境上の脅威および健康上の危険をもたらす土壌および水の中に放出されている。
【０００８】
Ｏｒｅｎら（２０１４）は、ハロフェラックス・メディテラネイが代謝的に非常に用途が広く、広い塩耐性を有することを報告した。著者らによれば、ハロフェラックス・メディテラネイは他の類似の高度好塩菌よりも速く増殖し、塩耐性のための広いウィンドウを有し、単純および複雑な基質上で増殖し、ポリマー物質を分解し、異なる嫌気性増殖様式を有し、貯蔵ポリマーを蓄積し、ガス小胞を生成し、他の古細菌を死滅させることができるハロシンを排泄する古細菌である（Ｏｒｅｎ，Ａ  ｅｔ  ａｌ．．  Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｗｅｅｄｓ  ｉｎ  ｈｙｐｅｒｓａｌｉｎｅ  ｈａｂｉｔａｔｓ：ｔｈｅ  ｅｎｉｇｍａ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｗｅｅｄ−ｌｉｋｅ  Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ．ＦＥＭＳ  ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ  ｌｅｔｔｅｒｓ  ３５９．２（２０１４）：１３４−１４２）。
【０００９】
有利には、本発明の基礎をなす研究において、過食塩水中の全有機炭素および／または汚染物質を減少させるための連続工程が確立されている。連続工程は、高細胞密度培養を達成するために細胞保持のための膜モジュールに連結されたバイオリアクター中で好塩性古細菌を使用する。基質を廃水に添加することにより、プロセスを安定かつ連続的に実施することができる。プロセス定常状態は、３つのプロセスパラメータ（ｉ）共基質の濃度、（ｉｉ）再循環速度、および（ｉｉｉ）希釈速度、によって制御することができる。有利には、プロセスは、実験室規模から、パイロットおよび工業規模まで、スケールアップされる可能性があり、撹拌タンク反応器、気泡塔、および、エアリフト反応器などの異なる反応器システムに適用可能である。
【００１０】
これまでのところ、極めて好塩性の培養物に関する研究は、主に、振盪フラスコ（Ａｌｓａｆａｄｉ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｎ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．３４（２０１７）４７〜５３．、及び、Ｂｈａｔｔａｃｈａｒｙｙａ  ｅｔ  ａｌ．，  ＡＭＢ  Ｅｘｐｒｅｓｓ．２（２０１２）３４）、及び、バッチモードまたはフェッドバッチモードで操作される１〜１０Ｌの容量を有するバイオリアクター（Ｆ．ＦＨｅｚａｙｅｎ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｐｐｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．５４（２０００）３１９〜３２５、または、Ｔ．−Ｙ．  Ｈｕａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ  ＩＮＤ  ＭＩＣＲＯＢＩＯＬ  ＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬ．３３（２００６）７０１−７０６、または、Ｐ．−Ｊ．Ｒ．Ｓ．  Ｙｉ−Ｈｓｕ  Ｊｕ  ｅｔ  ａｌ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ＆  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．０７（２０１５））に限定される。より大規模な培養がＫｏｌｌｅｒによって提示され、Ｋｏｌｌｅｒは、３００Ｌバイオリアクターにおけるハロフェラックス・メディテラネイによるＰＨＡプロダクションを示した（Ｍ．Ｋｏｌｌｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ．２０１５（２０１５）ｅ３７０１６４．ｄｏｉ：１０．１１５５／２０１５／３７０１６４）。しかしながら、このプロセスはバッチモードで運転され、ロード、アンロード、クリーニングのためのダウンタイムに至った。
【００１１】
Ｌｅｅらは、極めて好塩性の古細菌Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｓａｌｉｎａｒｕｍの連続培養を示した。著者らはバクテリオロドプシンの高細胞密度プロダクションのために細胞保持システムを使用した（Ｓ．Ｙ．Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ．２０（１９９８）７６３−７６５）。細胞に新鮮な培地を連続的に供給した。しかしながら、著者らは、全細胞保持（Ｒ＝１）を有するシステムを使用した。
【００１２】
異なるが連続的なアプローチが、中等度に好塩性の細菌Ｃｈｒｏｍｏｈａｌｏｂａｃｔｅｒ  ｓａｌｅｘｉｇｅｎｓのために、Ｆａｌｌｅｔ  ｅｔ  ａｌ．によって提案された（Ｆａｌｌｅｔ  ｅｔ  ａｌ、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂｉｏｅｎｇ．１０７（２０１０）  １２４−１３３）。著者らは、直列に接続された２つのバイオリアクターのカスケードを使用した。最初の１つのバイオマスは、細胞保持を有するシステム中で連続的に増殖される。培養液（ブリードストリーム）を第２の発酵槽にポンプで送り、そこで細胞を、生成物であるエクトイン（ｅｃｔｏｉｎｅ）およびヒドロキシエクトイン（ｈｙｄｒｏｘｙｅｃｔｏｉｎｅ）の分泌のために蒸留水と混合することによって、規定の低浸透圧ショックに供する。培養は、細胞の連続増殖を可能にする定常状態条件として記載された。
【００１３】
また、Ｌｏｒａｎｔｆｙらは、好極限性細菌培養を継続的に栽培するための膜モジュールに接続したＳＴＲ反応器を用いた（Ｌｏｒａｎｔｙ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｌｉｍｉｔｓ  ａｎｄ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ｒｏｂｕｓｔ  ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｏｆ  ａｎ  ｅｘｔｒｅｍｅ  ｈａｌｏｐｈｉｌｉｃ  ａｒｃｈａｅｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｃｅｌｌ  ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ，  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｊｏｕｒｎａｌ．９０（２０１４）１４０−１４）。著者らは規定の供給と出血バランス戦略により、ハロフェラックス・メディテラネイによる定常状態条件を示した。Ｌｏｒａｎｔｆｙらは、希釈速度および保持速度を変化させることによって、バイオマス濃度の異なる設定点に到達することができた。Ｌｏｒａｎｔｆｙらは、希釈速度および保持速度を変化させることによって、バイオマス濃度の異なる設定点に到達することができた。引用文献の最大バイオマス濃度は５ｇ／Ｌであった。
【００１４】
ＷＯ２０１３／１２４３７５号公報は、高度の塩水廃棄物流中の特定の親塩性および／または好塩性好アルカリ性微生物による全有機炭素の還元を開示している。プロパン−１，２，３−トリオールなどの廃水中に存在する有機成分は、好塩菌および／または好塩性好アルカリ性細胞によって代謝されて、新しいバイオマスを形成することができる。ＷＯ２０１３／１２４３７５号公報に記載されている廃水中のＴＯＣは、比較的高かった（４００ｐｐｍを超える）。したがって、十分な量のグリセリンが塩水中に含有されているので、微生物の増殖を可能にする追加の炭素源を添加する必要はなかった。しかしながら、記載された方法は、細胞がバイオマスを形成するために利用することができない有機成分を含有する廃水、または最少量の有機成分を含有する廃水には適用できない。さらに、ＷＯ２０１３／１２４３７５号公報の例に記載されている方法は０．０１１〜０．０４４ｈ−１の比較的低い希釈速度で実施され、これにより、この方法は、より大きな工業的方法にはあまり有用でなかった。
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、廃水中の有機化合物の量を低減するための連続的な方法に関する。従来のバッチ培養またはフェッドバッチ培養と比較して、連続的な処理は、高い体積生産性、低減された装置サイズ、および低減された資本コストなどの利点を示す。連続的な処理システムの開発において、産学研究への関心が高まっている。
【００１６】
特に、本発明は廃水中の有機化合物の量を減少させる方法であって、
（ａ）ＮａＣｌを少なくとも６％（ｗ／ｖ）の濃度で含む廃水を提供または取得し、
（ｂ）好塩性微生物とともに前記過塩性廃水に接触し、
（ｃ）廃水に添加され且つ前記好塩性微生物の連続的な増殖を可能にする少なくとも１つの基質の存在下で、前記好塩性微生物による有機化合物の量を減少させること、を含み、  
有機成分の量の減少がバイオリアクターにおける連続工程として実施される方法に関する。
【００１７】
本発明の一実施形態では、好塩性微生物が極めて好塩性の微生物である。
【００１８】
本発明の一実施形態では、好塩性微生物がハロフェラックス・メディテラネイ（Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ）である。
【００１９】
本発明の一実施形態では、バイオリアクター内のバイオマス濃度が少なくとも１０ｇ／ｌである。好ましくは、バイオリアクター中のバイオマス濃度は２０ｇ／ｌ〜４０ｇ／ｌである。
【００２０】
本発明の一実施形態ではバイオリアクターが好塩性微生物の細胞を連続的に分離して処理廃水の濾液を得る細胞分離装置と接続され、細胞分離装置は処理廃水の第１の部分から好塩性微生物の細胞を連続的に分離して処理廃水の濾液を得ることを可能にするフィルター、特に膜フィルターを含むことが好ましい。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態では、工程（ａ）で提供または取得される過塩性廃水の総有機含有量（ＴＯＣ）が４００ｍｇ／ｌ未満である。他の好ましいＴＯＣ含有量は、本明細書の他の箇所に開示されている。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態において、連続工程は、以下のパラメータ（ｉ）少なくとも１つの基質の濃度、（ｉｉ）再循環速度Ｒ、および、（ｉｉｉ）希釈速度Ｄによって制御される。
【００２３】
本発明の一実施形態では、再循環速度Ｒが０．９〜０．９９、特に０．９〜０．９５である。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態では、希薄速度Ｄは０．０５ｈ−１に等しいかそれ以上である。希薄速度が０．１ｈ−１以上であることが望ましい。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態において、この方法はすなわち、０．００８ｈ−１より大きく、特に０．０１５ｈ−１より大きく、好塩性微生物の増殖速度μを可能にする条件下で実施される。
【００２６】
本発明の好ましい態様において、基質は炭水化物であり、特に、基質はグリセリン、アセテート、グルコース、スクロース、乳酸、リンゴ酸、コハク酸、およびクエン酸から選択される。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態では、廃水がジアリールカーボネートの製造、ポリカーボネートの製造、またはジフェニルメタン系列のジアミンおよびポリアミンの製造に由来する。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態ではバイオリアクターが少なくとも１００ｌの体積を有し、特に、バイオリアクターは少なくとも１０００ｌの体積を有する。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態において、連続工程は、少なくとも１週間の期間にわたって実施される。
【００３０】
本発明の方法の好ましい実施形態では、ニトロベンゼン、ギ酸塩、フェノール、メチレンジアニリン、特に４，４’−メチレンジアニリン（ＭＤＡ）、およびアニリンからなる群から選択される少なくとも１つの有機化合物の量が減少する。これに加えて、またはこれに代えて、全有機炭素（ＴＯＣ）の量を減少させる。
【００３１】
本発明の方法の好ましい実施形態では、少なくとも１つの有機化合物および／または全有機炭素の量が少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％減少する。
【００３２】
本発明の方法の好ましい実施形態では、処理された廃水が廃水から細胞を分離した後に濃縮される。
【００３３】
本発明の方法の好ましい実施形態では、本方法が処理された廃水または濃縮処理された廃水を塩化ナトリウム電気分解に供し、それによって塩素および水酸化ナトリウムを生成し、任意に水素を生成する、ステップをさらに含む。
【００３４】
本発明の方法、バイオリアクターまたはシステムの好ましい実施形態では、塩化ナトリウム電気分解が塩化ナトリウムの膜セル電気分解、特に、酸素消費電極を使用する膜電気分解および塩化ナトリウムの隔膜セル電気分解から選択される。
【００３５】
本発明の方法、バイオリアクターまたはシステムの好ましい実施形態において、バイオリアクターは、塩化ナトリウム電気分解を可能にするデバイスに接続される。
【００３６】
好ましい実施形態において、本明細書に記載されるバイオリアクターはハロフェラックス・メディテラネイの細胞の増殖を可能にする、過塩性廃水および少なくとも１つの基質を含み、ここで、廃水中のハロフェラックス・メディテラネイの細胞のバイオマス濃度は、少なくとも１０ｇ／ｌである。また、バイオマス濃度は少なくとも２０ｇ／Ｌであることが想定される。
【００３７】
好ましい実施形態において、本明細書に記載のバイオリアクターは、少なくとも１０００ｌの過塩性廃水を含む。
【００３８】
好ましい実施形態において、バイオリアクターは処理された廃水の濾液を得るために廃水から細胞を連続的に分離することを可能にする細胞保持デバイスに接続、すなわち、作動可能に連結される。あるいは、または、さらに、バイオリアクターは塩化ナトリウム電気分解を可能にするデバイスに接続される。
【００３９】
また、本発明は少なくとも１つの好塩性微生物の過塩性廃水および細胞を含むバイオリアクターを含む精製システムに関し、前記バイオリアクターは廃水から細胞を連続的に分離して処理された廃水の濾液を得ることを可能にする細胞保持デバイスに接続され、前記細胞保持デバイスは処理された廃水の塩化ナトリウム電気分解を可能にするデバイスに接続される。
【００４０】
本発明の詳細な概要−定義
【００４１】
従って、本発明は、以下のような廃水中の有機化合物の低減方法に関するものであって、以下の（ａ）〜（ｃ）を含み、
（ａ）少なくとも６％（ｗ／ｖ）の濃度でＮａＣｌを含む廃水を提供または取得し、
（ｂ）好塩性微生物とともに前記過塩性廃水に接触し、及び
（ｃ）前記廃水に添加され且つ前記好塩性微生物の増殖を可能にする少なくとも１つの基質の存在下で、前記好塩性微生物による有機化合物の量を減少させることを特徴とする廃水処理であって、
有機成分の量の減少がバイオリアクターにおける連続工程として実施される方法に関する。
【００４２】
本発明の方法に従って、有機化合物を含む廃水中の有機化合物の量を減少させるものとする。廃水は、過食塩水、すなわち高濃度のＮａＣｌを有する廃水とする。本明細書で言及される高濃度のＮａＣｌは、好ましくは廃水の総体積に基づいて、少なくとも６％（ｗ／ｖ）の濃度、より好ましくは少なくとも１０％、さらにより好ましくは少なくとも１２％（ｗ／ｖ）、最も好ましくは少なくとも１５％（ｗ／ｖ）の濃度である。好ましくは、高濃度のＮａＣｌが、廃水の総体積に基づいて、少なくとも１０％（ｗ／ｖ）、より好ましくは少なくとも１２％（ｗ／ｖ）、最も好ましくは少なくとも１５％（ｗ／ｖ）のＮａＣｌの濃度である。
【００４３】
廃水は、ＮａＣｌの飽和濃度までの濃度のＮａＣｌを含むことができる。従って、濃度の上限は、原則として、ＮａＣｌの飽和濃度である。従って、高濃度のＮａＣｌは例えば、廃水の総体積に基づいて１０％から２５％（ｗ／ｖ）までの濃度である。
【００４４】
本発明の方法の好ましい実施形態では、廃水が１０％〜２５％（ｗ／ｖ）の濃度のＮａＣｌを含む。別の好ましい実施形態では、廃水が１５％〜２５％（ｗ／ｖ）の濃度のＮａＣｌを含む。別の好ましい実施形態では、廃水がやはり組成物または廃水の総体積に基づいて、１７％〜２５％（ｗ／ｖ）の濃度のＮａＣｌを含む。
【００４５】
本発明によれば、廃水は、はるかに低い濃度のＮａＣｌを有する汽水または海水ではない。
【００４６】
上記のような高濃度のＮａＣｌは、種々の工業廃水中に見出すことができる。したがって、廃水は、好ましくは工業用塩水などの有機化合物を含む工業廃水である。
【００４７】
本発明の方法の好ましい実施形態において、（工業）廃水は単離されており、すなわち、メチレンジアミン生産、特にジフェニルメタン系列のジアミンおよびポリアミンの生産（ポリウレタンの前生成物として）から誘導される。
【００４８】
本発明の別の好ましい実施形態では、過塩性廃水は単離されており、すなわち、ポリカーボネートの製造に由来する。
【００４９】
本発明の別の好ましい実施形態では、過塩性廃水は単離されており、すなわち、炭酸ジフェニールなどのジアリル炭酸塩の製造に由来する。
【００５０】
したがって、本発明の方法の工程（ａ）は特に、メチレンジアミン、ポリカーボネート、またはジアリールカーボネート製造から廃水を単離する工程を含むことができる。
【００５１】
上述のように、廃水は、ジフェニルメタン系列のジアミンおよびポリアミンの製造から得ることができる。「ジフェニルメタン系列のジアミンおよびポリアミン」という用語は、以下のタイプのアミンおよびアミンの混合物を指す：
【００５２】
2021506575.tif 000003
【００５３】
ここで、ｎは２または２より大きい整数である。
【００５４】
ジフェニルメタン系のジアミンとポリアミンはポリウレタンの前製品であり、既知の方法で製造することができる。前記ジアミンおよびポリアミンのジフェニルメタン系列の好ましい製造方法は例えば、ＥＰ１８１３５９８Ａ１号公報に開示されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００５５】
一実施形態では、ジフェニルメタン系のジ−およびポリアミンの製造が酸触媒の存在下でアニリンおよびホルムアルデヒドを反応させることによって実施される。一実施形態では、酸触媒として塩酸が使用される。ジフェニルメタン系からジアミンおよびポリアミンを製造した後、酸触媒を水酸化ナトリウムの添加によって中和する。好ましくは、中和剤の添加が得られる中和混合物を、ジアミン、特にジフェニルメタン系列のポリアミン、ならびに過剰のアニリンおよび水相を含有する有機相に分離することができるように実施される。水相は、本明細書に記載の有機化合物を含有する過塩性廃水である。
【００５６】
上述したように、廃水は、ジアリールカーボネートの製造から得ることができる。ジアリールカーボネート、より具体的にはジフェニルカーボネートの製造は一般に、連続工程によって、ホスゲンの製造または導入によって、およびその後の、反応界面でのアルカリおよび窒素触媒の存在下での不活性溶媒中でのモノフェノールおよびホスゲンの反応によって行われる。ジアリールカーボネートの製造は、当業者においてよく知られている。好ましい生産方法はＵＳ２００８／０５３８３６号公報に記載されており、その内容はすべて参照により組み込まれる。
【００５７】
さらに、過塩性廃水は単離されていてもよく、すなわち、クロロプレン、ヒドラジン、または、エピクロルヒドリンの生成に由来する。
【００５８】
本発明の方法の一実施形態では、過塩性廃水が本発明の方法を実施する前に、１つ以上の精製工程に供されている。１つ以上の精製工程は、好ましくは廃水中の溶媒残留の量を減少させることを可能にする。これは、例えば、廃水を水蒸気で取り除くこと、および／または吸着剤、特に活性炭で処理することによって達成することができる。さらに、廃水は濾過されているかもしれない。さらに、過塩性廃水は、オゾン処理（オゾン処理）によって浄化されていてもよい。オゾン処理（オゾン化とも呼ばれる）は水中へのオゾンの注入に基づく化学的水処理技術である（例えば、ＷＯ２０００／０７８６８２号公報を参照）。したがって、１つ以上の精製工程は好ましくは蒸気で廃水を取り除き、吸着剤、特に活性炭で廃水を処理、すなわち精製し、廃水を濾過し、および／または廃水をオゾン処理することである。
【００５９】
さらに、廃水のＮａＣｌ濃度は、本発明の方法の工程（ａ）を実施する前に、例えば、膜蒸留プロセス、浸透蒸留、または、逆浸透によって濃縮されることが想定され、さらに、ＮａＣｌを含む組成物を濃縮するための好ましい方法が、本明細書の他の箇所に記載される。
【００６０】
本発明の方法の工程（ａ）で提供される廃水は、有機化合物を含むものとする。有機化合物の量は減少されるものとする。
【００６１】
好ましい実施形態では、全有機炭素（ＴＯＣ）の量を減少させるものとする。ＴＯＣは、サンプル中の有機分子に含まれる炭素の総濃度である。したがって、「有機化合物の量を減少させる」という表現は、好ましくは全有機炭素の量の減少を指す。ＴＯＣは、当技術分野で周知の方法によって測定することができる。一実施形態では、ＴＯＣ値が高温触媒酸化によって決定される。試料中の有機炭素は、白金触媒を使用することによって酸化される。生成された二酸化炭素ガスは、ＮＤＩＲ（Ｎｏｎｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ）検出器によって測定される。
【００６２】
さらに、この表現は、廃水に含まれる１つ以上の特定の化合物、すなわち特定の汚染物質、の量の減少を参照することができる。好ましくは、有機化合物が、ニトロベンゼン、ギ酸塩、フェノール、メチレンジアニリン、特に４，４’−メチレンジアニリン（ＭＤＡ）、およびアニリンからなる群から選択される。廃水は、１つ、２つ、３つ、４つ、または５つ、すなわち前述の化合物のすべてを含むことができる。従って、本発明の方法は、好ましくはこれらの化合物の１つ以上の量の減少を可能にする。
【００６３】
有機化合物、すなわち、廃水に含まれる１つ以上の有機化合物および／または全有機炭素の量は、本発明の方法を実施することによって低減されるものとする。用語「低減する」は、本明細書中で使用される場合、その量、特に有機化合物の総量の有意な減少を指す。好ましくは、この用語が廃水中に存在する総量の少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、特に少なくとも９０％、または少なくとも９５％の減少を意味する。したがって、廃水中の有機化合物の総量は、少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、または特に少なくとも９０％、少なくとも９５％低減されなければならない。
【００６４】
本発明の方法の工程（ａ）で提供される廃水、すなわち未処理廃水、中の化合物の濃度は、以下の通りであることが好ましい。
【００６５】
アニリン
【００６６】
好ましくは、工程（ａ）で提供される廃水が少なくとも０．５ｍｇ／ｌの量で、より好ましくは少なくとも２ｍｇ／ｌの量で、最も好ましくは少なくとも５ｍｇ／ｌの量でアニリンを含む。さらに、廃水は、少なくとも１０ｍｇ／ｌの量、特に少なくとも２０ｍｌ／ｌの量のアニリンを含むことが想定される。
【００６７】
また、好ましくは、過塩性廃水がアニリンを１〜１００ｍｇ／ｌの量で、より好ましくは２〜５０ｍｇ／ｌの量で、最も好ましくは２〜２０ｍｇ／ｌの量で含む。さらに、２〜１２ｍｇ／ｌの量のアニリンを含むことが想定される。
【００６８】
ギ酸塩：
【００６９】
好ましくは、過塩性廃水が少なくとも１０ｍｇ／ｌの量のギ酸塩を含み、より好ましくは少なくとも３０ｍｇ／ｌの量であり、最も好ましくは少なくとも１００ｍｇ／ｌの量である。
【００７０】
また、好ましくは、過塩性廃水が１０ｍｇ／ｌ〜１０ｇ／ｌの量のギ酸塩を、より好ましくは３０ｍｇ／ｌ〜１ｇ／ｌの量で、最も好ましくは５０〜５００ｍｇ／ｌの量で含む。
【００７１】
ニトロベンゼン
【００７２】
好ましくは、廃水はニトロベンゼンを少なくとも１ｍｇ／ｌの量で、より好ましくは少なくとも５ｍｇ／ｌの量で、最も好ましくは少なくとも１０ｍｇ／ｌの量で含む。
【００７３】
また、好ましくは、廃水はニトロベンゼンを１〜１００ｍｇ／ｌの量で、より好ましくは２〜５０ｍｇ／ｌの量で、最も好ましくは２〜２０ｍｇ／ｌの量で含む。
【００７４】
４，４’−メチレンジアニリン
【００７５】
好ましくは、廃水が、少なくとも０．２５ｍｇ／ｌの量で、より好ましくは少なくとも０．５ｍｇ／ｌの量で、最も好ましくは少なくとも１ｍｇ／ｌの量で、４，４’−メチレンジアニリンを含む。さらに、少なくとも３ｍｇ／ｌの量で、４，４’−メチレンジアニリンを含むことが想定される。
【００７６】
また、好ましくは、廃水が、０．２５〜３０ｍｇ／ｌの量で、より好ましくは１〜１０ｍｇ／ｌの量で、最も好ましくは２〜７ｍｇ／ｌの量で、４，４’−メチレンジアニリンを含む。さらに、４，４’−メチレンジアニリンを０．５〜２０ｍｇ／ｌの量で含むことが想定される。
【００７７】
フェノール
【００７８】
好ましくは、廃水は、少なくとも１ｍｇ／ｌの量で、より好ましくは少なくとも５ｍｇ／ｌの量で、最も好ましくは少なくとも１０ｍｇ／ｌの量で、フェノールを含む。さらに、少なくとも２０ｍｇ／ｌの量のフェノールを含むことが想定される。
【００７９】
また好ましくは、廃水は、１〜５００ｍｇ／ｌの量、より好ましくは５〜１００ｍｇ／ｌの量、最も好ましくは５〜５０ｍｇ／ｌの量で、フェノールを含む。さらに、５〜２０ｍｇ／ｌの量でフェノールを含むことが想定される。
【００８０】
ＴＯＣ含有量
【００８１】
好ましくは、廃水が、５０ｍｇ／ｌを超える、より好ましくは６０ｍｇ／ｌを超える、さらにより好ましくは６０ｍｇ／ｌを超える、最も好ましくは６５ｍｇ／ｌを超える全有機炭素（「ＴＯＣ」）含有量を有する。さらに、廃水は、７０ｍｇ／ｌを超える、特に１００ｍｇ／ｌを超えるＴＯＣ（全有機炭素）含量を有することが想定される。
【００８２】
本発明の方法によれば、処理される廃水の全有機物含有量は、あるレベルを超えないことが想定される。基質の添加は、比較的低い全有機含有量を有する廃水に対して特に有利であると言われる。好ましくは、廃水のＴＯＣは１０００ｍｇ／ｌより低く、より好ましくは６００ｍｇ／ｌより低く、さらにより好ましくは４００ｍｇ／ｌより低く、最も好ましくは２００ｍｇ／ｌより低い。
【００８３】
好ましい実施形態では、処理される廃水のＴＯＣが５０ｍｇ／ｌ〜４００ｍｇ／ｌの範囲である。別の好ましい実施形態では、処理される廃水のＴＯＣが５０ｍｇ／ｌ〜２５０ｍｇ／ｌの範囲である。別の好ましい実施形態では、処理される廃水のＴＯＣが５０ｍｇ／ｌ〜２００ｍｇ／ｌの範囲である。
【００８４】
好ましくは、上記ＴＯＣ値が供給流中の値である。
【００８５】
有機汚染物の量は、本発明の方法によって低減されるべきである。用語「減少させる」は、本明細書中で使用される場合、過塩性廃水の少なくとも有機化合物の量、特に総量の有意な減少を指す。好ましくは、この用語が廃水、すなわち未処理廃水中に存在する少なくとも１つの有機化合物の総量の少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、または特に少なくとも９０％、または少なくとも９５％の減少を意味する。したがって、本明細書で言及される少なくとも１つの有機化合物の総量は、少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、または特に少なくとも９０％、または少なくとも９５％減少されるものとする。一実施形態では、減少が処理された廃水中の有機化合物の量を、未処理の廃水中の量と比較することによって計算される。処理された廃水は、好ましくは連続工程から除去される廃水、すなわち廃液（収穫とも呼ばれる）である。
【００８６】
有機化合物の量は、その存在によって、したがって、（本明細書において以下により詳細に記載される）好塩性微生物の活性によって減少される。従って、前記量は、前記細胞による化合物の分解によって減少される。廃水の希釈による有機化合物の量の減少は、前記有機化合物の量の減少とは見なされない。
【００８７】
本発明の方法の工程（ｂ）において、廃水は、好塩性微生物、すなわち好塩性微生物の細胞と接触するものとする。本発明の方法に従って本明細書中で言及される好塩性微生物は、好ましくはその増殖のために、塩、特に塩化ナトリウムの存在を必要とする細菌または古細菌である。本発明の方法の実施形態において、好塩性微生物は中程度の好塩性微生物である。本発明の方法の別の実施形態では、好塩性微生物が極めて好塩性の微生物である。適度に好塩性の微生物は、好ましくは増殖のために少なくとも５％  ｗ／ｖのＮａＣｌを必要とする。極めて好塩性の微生物は、好ましくは増殖のために少なくとも１０％  ｗ／ｖのＮａＣｌを必要とする。
【００８８】
好塩性微生物は、好ましくは好塩性細菌または好塩性古細菌（古細菌）である。
【００８９】
本発明の方法の好ましい実施形態において、好塩性微生物は、ハロバクテリア科の科に属する。ハロバクテリウム（Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅ）は古細菌ドメインのハロバクテリウム（Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉａｌｅｓ）の科である。ハロバクテリウム（Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅ）は、塩で飽和またはほぼ飽和された水中に見出される。
【００９０】
本発明の方法のより好ましい実施形態において、好塩性微生物は、Ｈａｌｏｆｅｒａｘ属に属する。
【００９１】
さらに好ましい実施形態では、好塩性微生物は、Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｓａｌｉｎａｒｕｍ、Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｖｏｌｃａｎｉｉ、Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ａｌｅｘａｎｄｒｉｎｅｓ、Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｃｈｕｄｉｎｏｖｉｉ、Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ、Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｅｌｏｎｇａｎｓ、Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｇｉｂｂｏｎｓｉｉ、Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｌａｒｓｅｎｉｉ、Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｌｕｃｅｎｔｅｎｓｅ、Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ、Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｕｃｏｓｕｍ、Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｐｒａｈｏｖｅｎｓｅおよびＨａｌｏｆｅｒａｘ  ｓｕｌｆｕｒｉｆｏｎｔｉｓから選択される。
【００９２】
最も好ましい実施形態では、好塩性微生物がＨａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉである。従って、本発明に従って使用される細胞は、好ましくはＨａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ細胞である。好ましくは、前記細胞がＤＳＭ番号１４１１でＤＳＭ（Ｄｅｕｔｓｃｈｅ  Ｓａｍｍｌｕｎｇ  ｖｏｎ  Ｍｉｋｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｅｎ  ｕｎｄ  Ｚｅｌｌｋｕｌｔｕｒｅｎ、Ｂｒａｕｎｓｃｈｗｅｉｇ、Ｇｅｒｍａｎｙ）に寄託されたＨａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ株由来の細胞である。従って、Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ  ＤＳＭ  １４１１株由来の細胞が使用されることが意図される（本明細書中ではＨＦＸと略される）。この株は、Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ−Ｖａｌｅｒａ、Ｆ．、Ｊｕｅｚ、Ｇ．、Ｋｕｓｈｎｅｒ、ＤＪ（１９８３）Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ  ｓｐ．ｎｏｖ．，ａ  ｎｅｗ  ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ−ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ｅｘｔｒｅｍｅ  ｈａｌｏｐｈｉｌｅ．Ｓｙｓｔ．Ａｐｐｌ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．４：３６９−３８１．本資料はその全体が参照により組み込まれる。この株を培養する方法は、当該文献で周知である。例えば、適切な培養条件は例えば、この株についてのＤＳＭＺデータベースから評価され得る。この株のための適切な培地組成物は、実施例セクションの例１に記載される。
【００９３】
本発明の方法の別の実施形態では、好塩性微生物はＨａｌｏｍｏｎａｓ属に属する（例えば、Ｌｅ  Ｂｏｒｇｎｅ、Ｄ．Ｐａｎｉａｇｕａ、ＲＶａｚｑｕｅｚ−Ｄｕｈａｌｔ、Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ  ｂｙ  Ｈａｌｏｐｈｉｌｉｃ  Ｂａｃｔｅｒｉａ  ａｎｄ  Ａｒｃｈａｅａ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）。好ましくは、ハロモナス（Ｈａｌｏｍｏｎａｓ）属に属する好塩性微生物は、Ｈａｌｏｍｏｎａｓ  ｏｒｇａｎｉｖｏｒａｎｓ、または、Ｈａｌｏｍｏｎａｓ  ｈａｌｏｐｈｉｌａである。
【００９４】
本発明の方法によれば、好塩性微生物、すなわち好塩性微生物の細胞は、バイオリアクター中に存在するものとする。したがって、廃水は、好ましくは好塩性微生物、すなわち好塩性微生物の細胞を含むバイオリアクターに、工程（ａ）で提供された廃水を連続的に導入することによって、好塩性微生物と接触される。廃水は、好ましくは、入口を介してバイオリアクターに添加される。したがって、バイオリアクターは、廃水のための少なくとも１つの入口を含むものとする。
【００９５】
本発明の方法の工程（ｃ）において、廃水に含まれる有機化合物の量は前記好塩性微生物の増殖を可能にする少なくとも１つの基質の存在下で、好塩性微生物（すなわち、好塩性微生物の細胞）によって減少される。
【００９６】
前記基質は廃水に添加されている。したがって、基質は、本発明の方法の工程（ａ）で提供される廃水中に存在しないか、または本質的に存在しないことが想定される。結果的に、工程（ｂ）は、廃水を少なくとも１つの基質および好塩性微生物と接触させる工程を含むことができる。廃水中に存在する特定の汚染物質は、微生物によって基質として使用され得ることが理解されるべきである。したがって、添加される基質は、追加の基質であってもよい。
【００９７】
廃水の連続的なバイオプロセシングは、バッチ式のプロセシングと比較して、特定の利点を有する。これは、発酵槽を空にし、洗浄し、再充填するための休止時間がないので、コストを低減する。さらに、廃水が直ちに処理されるので、貯蔵タンクの必要がない。
【００９８】
さらに、連続的な生物学的プロセスは、バッチまたはフェッドバッチモードの動的変化と比較して、制御が比較的容易である。一旦定常状態になると、プロセスパラメータは一定のままである。その平衡の位置は、生物学的パラメータおよびプロセスパラメータに依存する。ここで提示されるプロセスにおいて、残留ＴＯＣの定常状態は、バイオマス濃度および発酵槽中の廃水の滞留時間に依存する。これらのパラメータは、以下の３つのプロセスパラメータ：基質の濃度、再循環速度、および、希釈速度によって直接影響される。実施例のセクションに示されるように、親塩性細胞の増殖速度およびバイオマス濃度ｘは、パラメータを変更することによって独立して制御され得る。したがって、これらのパラメータを変更することによって、プロセス全体を制御することができる。特に、本発明の方法は希釈速度および保持速度によるバイオマス濃度の制御可能性を使用し、原料への基質の規定された添加によるアプローチを拡張する。バイオマス濃度および希釈速度の制御は、処理された廃水の品質および量の両方に影響を及ぼす。従って、汚染の程度に依存して、パラメータ（ｉ）共基質の濃度、（ｉｉ）再循環速度および（ｉｉｉ）希釈速度は、最大生産性で高品質水を達成するために変化される。本発明は、廃水中の有機化合物の量を減少させるための安定で制御可能な連続工程を可能にする。
【００９９】
本発明の方法の一実施形態では、基材が、廃水をバイオリアクターに導入する前に、廃水に添加（すなわち、接触）されており、それによって、廃水および基材を含む組成物を生成する。その後、生成した組成物をバイオリアクターに導入する。したがって、基質および廃水は、同じ入口を介してバイオリアクターに導入される。
【０１００】
本発明の方法の代替の実施形態では、基材が、廃水をバイオリアクターに導入した後に、廃水に添加されている。したがって、基質および廃水は、別個の注入口を介してバイオリアクターに導入される。この実施形態では、バイオリアクターが廃水のための少なくとも１つの入口と、基質のための少なくとも１つの入口とを含む。
【０１０１】
用語「基質」は本明細書中で使用される場合、好ましくは好塩性微生物の増殖を可能にする任意の化合物を指す。従って、基質は、好塩性微生物の増殖を可能にする炭素源である。基質が微生物の増殖を可能にするかどうかは、さらなる努力なしに当業者によって決定され得る。好ましくは前記基質が炭水化物であり、より好ましくは前記基質がグリセリン、有機酸、または糖（ヘキソース、ペントース、マルトース、グルコース、フルクトース、スクロース、単糖、二糖、またはオリゴ糖など）であり、より好ましくは、基質がグリセリン、アセテート、グルコース、スクロース、乳酸塩、リンゴ酸塩、コハク酸塩、およびクエン酸塩から選択される。特に好ましい実施形態では、基質はグリセリンである。
【０１０２】
さらに、基質は、デンプンまたはキチンなどの多糖類であってもよい。
【０１０３】
好ましくは、基質は、基質を含む溶液の形態で廃水に添加される。基質を廃水に添加した後、廃水は、基質の所定の濃度を含むものとする。基質の適切な濃度は、当業者によって決定され得る。実施例４に記載されるように、基質の濃度は、所望の希釈速度および／または所望の再循環速度に依存する。好ましくは、基質の濃度が実施例のセクションで与えられる式１〜３を適用することによって計算される。
【０１０４】
好ましくは、バイオリアクターに導入される廃水の毎リットル当たり一定量の基質がバイオリアクターに添加される。好ましくは一定量が基質（グリセリンなど）の少なくとも０．１グラムの量であり、より好ましくは基質（グリセリンなど）の０．１グラム〜５グラム、特に０．１グラム〜３グラムの範囲の量である。もちろん、基質はバイオリアクターに含まれる細胞によって代謝されるので、バイオリアクター中の基質の濃度は、導入された廃水中の濃度と比較して低い。したがって、基質は、新しいバイオマスの形成に必要とされる。好ましくは、基質が好塩性微生物によって完全に使用される。従って、連続的なプロセスは、好ましくは炭素を制限する条件下で実施される。
【０１０５】
好塩性微生物の増殖に必要とされるさらなる栄養素および微量元素が、（廃水をバイオリアクターに導入する前または後のいずれかに）廃水に添加されることが想定される。好ましくは、少なくとも１つのリン源、少なくとも１つの窒素源、少なくとも１つの硫黄源、少なくとも１つのカリウム源および少なくとも１つのマグネシウム源が栄養素として廃水に添加される。栄養素は、細菌に利用可能な形態で廃水に添加されることが理解されるべきである。たとえば、ＮＨ４Ｃｌ、ＫＨ２ＰＯ４、Ｎａ２ＳＯ４、ＭｇＣｌ２（例：ＭｇＣｌ２＊６Ｈ２  Ｏ）、ＦｅＣｌ３、ＭｇＳＯ４、ＣａＣｌ２（例：ＣａＣｌ２＊２Ｈ２Ｏ）、ＫＢｒ、及び、ＫＣｌとして、物質を追加することができる。また、廃水には、鉄、銅、亜鉛、マンガン、コバルト等の微量元素を添加することが好ましい。
【０１０６】
適切な栄養素および微量元素の選択は、当業者によって実施することができる。栄養素及び微量元素の適切な濃度については、文献に記載されている（例えば、Ｌｏｒａｎｔｆｙ  ｅｔらを参照）。例えば、以下の濃度範囲および濃度が適切であると考えられる。
【０１０７】
廃水中濃度は、
・ＮＨ４Ｃｌ：０．５〜３ｇ／ｌ、例えば１．５ｇ／ｌ  
・ＫＨ２ＰＯ４：０．０５〜０．５ｇ／ｌ、例えば０．１５ｇ／ｌ
・ＭｇＣｌ２＊６Ｈ２Ｏ：０．５〜３ｇ／ｌ、例えば１．３ｇ／ｌ
・ＣａＣｌ２＊２Ｈ２Ｏ：０．１〜２ｇ／ｌ、例えば０．５５ｇ／ｌ
・ＫＣｌ：０．５〜３ｇ／ｌ、例えば１．６６ｇ／ｌ
・ＭｇＳＯ４．７Ｈ２Ｏ：０．５〜３ｇ／ｌ、例えば１．１５ｇ／ｌ
・ＦｅＣｌ３：０．００１〜０．１ｇ／ｌ、例えば０．００５ｇ／ｌ
・ＫＢｒ：０．１〜２ｇ／ｌ、例えば０．５ｇ／ｌ
・ＭｎＣｌ２．４Ｈ２Ｏ：０．００１〜０．１ｇ／ｌ、例えば０．００３ｇ／ｌ
【０１０８】
栄養素のさらなる好ましい濃度は、実施例のセクションの表１に明記されている。
【０１０９】
本発明の方法の工程（ｃ）における有機化合物の還元は、バイオリアクターにおける連続工程として実施される。用語「バイオリアクター」は当技術分野で周知であり、好ましくは、本明細書で言及される少なくとも１つの汚染物質の含有量の減少を可能にするように条件が厳密に制御されるシステムを指す。一実施形態では、前記バイオリアクターは撹拌タンクリアクターである。さらなる実施形態では、バイオリアクターはエアリフトリアクターである。さらに別の実施形態では、バイオリアクターは気泡塔反応器である。
【０１１０】
好ましくは、バイオリアクターは、ステンレス鋼、ホウケイ酸ガラス、またはプラスチック（例えば、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ））などの非腐食性材料から作製される。バイオリアクターは廃水のインキュベーションに有用である限り、任意のサイズであり得る。好ましくは、バイオリアクターが有機化合物の量の大規模な減少を可能にする。したがって、バイオリアクターは、少なくとも１、１０、１００、５００、１０００、２５００、または５０００ｌの体積、または任意の中間体積を有することが想定される。また、工業規模での縮小も想定される。従って、バイオリアクターは、少なくとも１００００ｌ、または特に少なくとも１０００００ｌの体積を有し得る。
【０１１１】
しかし、本発明の方法を、５〜１００ｍｌ、または５ｍｌ〜１ｌの体積などの低スケールで実施することも想定される。
【０１１２】
廃水に含まれる有機成分の量の減少は、連続工程として実施される。好ましくは、連続工程が少なくとも１週間の期間にわたって、より好ましくは少なくとも１ヶ月の期間にわたって、さらにより好ましくは少なくとも３ヶ月の期間にわたって、最も好ましくは少なくとも６ヶ月の期間にわたって実施される。
【０１１３】
「連続培養」とも呼ばれる「連続工程」という用語は、供給物（廃水、基質およびさらなる栄養素）の連続流入および流出物（処理された廃水）の連続流出の両方を特徴とする。好ましくは、流入が流出と本質的に同じ体積を有する。
【０１１４】
従って、バイオリアクターは、好ましくはケモスタットである。本発明によるケモスタットは、本発明の方法の工程（ａ）で提供される廃水を連続的に導入し、一方、処理された廃水を同じ速度で連続的に除去して培養体積を一定に保つバイオリアクターである。したがって、流入（供給、すなわち廃水）は、流出（流出、すなわち処理された廃水）と同じ体積を有する。基質をバイオリアクターに添加する速度を変えることにより、微生物の比増殖速度を制御することができる。
【０１１５】
処理された廃水は、連続工程から連続的に除去されるものとする。好ましくは、バイオリアクターが、流出のための、すなわち処理された廃水のための少なくとも１つの出口を有する。好ましくは、流出が好塩性微生物の細胞を含まないか、または実質的に含まない。従って、流出は、バイオリアクターにおけるよりも低い細胞濃度、特に実質的に低い細胞濃度を有する。これは、連続工程から除去される廃水の少なくとも一部から、好塩性微生物の細胞を分離することによって達成される。
【０１１６】
好ましい実施形態において、本発明の方法は、したがって、好塩性微生物の細胞を廃水から分離し、それによって処理された廃水、すなわち流出物を与える、工程を含む。
【０１１７】
廃水からの細胞の分離は、当技術分野で周知の方法によって達成することができる。一実施形態では、細胞が遠心分離によって廃水から分離される。さらなる態様において、細胞は、デカンティング（ｄｅｃａｎｔｉｎｇ）によって廃水から分離される。さらにさらなる態様において、細胞は、沈降によって廃水から分離される。
【０１１８】
特に好ましい実施形態では、細胞が濾過によって処理された廃水から分離される。「濾過」という用語は、フィルターを使用して、好塩性微生物の細胞を廃水から分離することを指す。好ましくは、濾過は膜濾過である。
【０１１９】
より好ましくは、濾過は中空繊維膜濾過である。中空繊維膜は、中空繊維の形態の半透過性障壁を含有する人工膜のクラスである。中空繊維膜は、ポリスルホン（ＰＳＵ）中空繊維膜であることが好ましい。
【０１２０】
濾過に使用される膜、特に中空糸膜の孔径は、好ましくは処理された廃水から細胞を分離することを可能にするものとする。一実施形態では、細孔サイズは約０．２μｍである。
【０１２１】
本発明の一実施形態では、濾過に使用される膜がフィルタカセットの形態で提供される。
【０１２２】
したがって、本発明の方法に従って使用されるバイオリアクターは細胞分離デバイス、すなわち、廃水からの細胞の分離を可能にするデバイスに接続される。特に、前記デバイスは処理された廃水の濾液、すなわち透明な濾液を得るために、好塩性微生物の細胞を連続的に分離されるものとする。濾液は、本明細書の他の箇所に記載されるように、濃縮工程および／または電気分解工程にさらに供されてもよい。
【０１２３】
一実施形態では、細胞分離デバイスが遠心分離デバイス（遠心分離機）、デカンティングデバイス（デカンター）、沈降デバイス、または濾過デバイス、すなわち、フィルター、好ましくは上記のような膜フィルターなどである。一実施形態では、濾過装置がバイオリアクターに接続された容器（特にタンク）によって構成される。
【０１２４】
本発明の方法の好ましい実施形態では、分離された細胞の少なくとも一部、すなわち、廃水から分離された細胞（本明細書では処理された廃水の第１の部分とも呼ばれる）がバイオリアクターにフィードバックされる。したがって、分離された細胞はバイオリアクターに再導入される（したがって、システム内に保持される）。したがって、細胞分離装置は、好ましくはシステム内の収集流に含まれる細胞の少なくとも一部を保持することを可能にする。再導入される（すなわち、保持される）細胞の部分は、しばしば再循環速度とも呼ばれる再導入の速度（再導入速度）によって特定することができる。再導入速度または再循環速度は、供給流に対する収穫流の比として定義される（実施例のセクションの式２を参照）。
【０１２５】
従って、再循環速度は、以下のように計算することができる：
【０１２６】
2021506575.tif 000004
【０１２７】
一部の再導入は、好ましくは細胞保持デバイスによって達成される。したがって、本発明のシステムは、好ましくはバイオリアクターによって接続される細胞保持デバイスを含む。好ましくは、細胞保持デバイスが本明細書中の他の箇所に記載されるようなフィルターを含む。前記装置は処理された廃水から微生物の細胞を分離することを可能にし、それによって無細胞収穫流を生成し、分離された細胞を反応器に再導入する。これにより、バイオリアクター内で高密度の好塩性微生物の細胞が得られる。
【０１２８】
好ましい実施形態では、本明細書で言及される連続工程が一定の再循環速度で実施される。前記一定の再循環速度は、好ましくは所定の再循環速度である。本明細書の他の箇所に記載されるように、再循環速度は、基質の濃度および希釈速度に依存する。再循環速度は１より低いことが理解されるべきである。好ましくは、再循環速度が少なくとも０．８、より好ましくは少なくとも０．９、より好ましくは０．８〜０．９９の範囲、さらにより好ましくは０．９〜０．９９の範囲、最も好ましくは０．９〜０．９５の範囲である。したがって、本発明の方法の工程（ｃ）における連続工程は、好ましくは前述の再循環速度の１つで実施される。
【０１２９】
本発明の方法に従って、連続工程から除去される処理された廃水の全ての細胞がバイオリアクターに再導入されるわけではない。むしろ、処理された廃水の第２の部分の細胞は、連続工程（ブリードフロー）から除去されることが想定される。廃水の第２の部分は、廃水から細胞を分離することなくプロセスから除去することができる。希釈速度、再循環速度、および基質の濃度を適合させることによって、除去された細胞が、新たに増殖した細胞によって連続的に置換されることが保証される。ブリードストリームは、新たに形成されたバイオマスの除去に必要である。好ましくは、基質の量が有機化合物の量の減少と同時に好塩性微生物によって減少される。したがって、処理された廃水のＴＯＣ含有量は基質の添加によって増加しないが、プロセスはＣ制限（Ｃ−ｌｉｍｉｔｅｄ）される。
【０１３０】
分離された細胞をバイオリアクターに再導入することによって、すなわち細胞保持によって、高細胞密度培養が達成される。これは、廃水中の有機化合物の量の改善された減少を可能にするので有利である（実施例を参照）。したがって、廃水、すなわちバイオリアクター中の培養物は、高濃度のバイオマスを有するものとする。
【０１３１】
本明細書で言及される高濃度のバイオマスは、好ましくは少なくとも５ｇ／ｌ、より好ましくは少なくとも１０ｇ／ｌ、さらにより好ましくは少なくとも２０ｇ／ｌ、最も好ましくは少なくとも３０ｇ／ｌの濃度である。さらに、バイオマスは少なくとも５０ｇ／ｌであることが想定される。本明細書で使用される「バイオマス」という語は、ドライバイオマスを手段する。したがって、この用語は、細胞、特に好塩性微生物の細胞のドライマスを指す。本明細書で与えられるバイオマス濃度は、バイオリアクターの作業体積に基づくことを理解されたい。液体体積のみが考慮される。
【０１３２】
本発明の方法の好ましい実施形態において、バイオマス濃度は、１０ｇ／ｌ〜５０ｇ／ｌである。別の好ましい実施形態では、バイオマス濃度は２０ｇ／ｌ〜４０ｇ／ｌである。
【０１３３】
本発明に従って使用されるバイオリアクターは、好ましくはループポンプをさらに含む。前記ループポンプは、細胞を含む配合物を細胞分離手段（例えば、上記のフィルターを含む容器）に移すこと、および分離された細胞、すなわち細胞の第一部分、をバイオリアクターに再導入することを可能にする。
【０１３４】
廃水および基質（そして本明細書中の別の箇所に記載されるようなさらなる栄養素および微量元素）をバイオリアクターに導入した後、得られた組成物をインキュベートして、好塩性微生物の細胞による有機化合物の還元を可能にする。
【０１３５】
本明細書で言及される連続工程は、可変希釈速度で実施される。前記一定の再循環速度は、好ましくは所定の希釈速度である。「希釈速度」とは、バイオリアクター中の培養物の体積（単位：ｈ−１）に対する１時間あたりにバイオリアクター中に導入される廃水の体積（すなわち、供給物の体積）の比率をいう。また、希釈速度は、廃水がバイオリアクター内に残る時間の平均長さである水力保持時間（ＨＲＴ）の逆数である。
【０１３６】
本発明による連続的方法は比較的高い希釈速度で実施することができ、その方法は、より大きな工業的方法に対してより有用なものにする。
【０１３７】
本発明の連続工程は好ましくは以下のパラメータ（ｉ）少なくとも１つの基質の濃度（すなわち、廃水に添加される基質の量）、（ｉｉ）再循環速度Ｒ、および（ｉｉｉ）希釈速度Ｄによって制御される。
【０１３８】
好ましくは、本明細書で言及される継続的な方法が０．０５ｈ−１以上の希釈速度Ｄで行われる。したがって、廃水がバイオリアクター内に残る平均時間は２０時間以下である。
【０１３９】
特に、継続的な方法は、０．１ｈ−１以上の希釈速度で行われる。したがって、廃水がバイオリアクター内に残る平均時間は１０時間以下である。
【０１４０】
さらに、継続的な方法は、０．０５〜０．４ｈ−１の範囲、特に０．１〜０．４ｈ−１の範囲の希釈速度で実施されることが想定される。したがって、廃水がバイオリアクター中に残る平均時間は、２．５〜２０時間、または２．５〜１０時間である。
【０１４１】
さらに、継続的な方法は０．００８ｈ−１より大きい、特に０．０１５ｈ−１より大きい、好塩性微生物の増殖速度μで実施されることが想定される。「増殖速度」という用語は、比増殖速度を指す。これは、単位時間当たりの細胞質量増加の定量的尺度である。比増殖速度の次元は、通常、時間の逆数、すなわちｈ−１として表される時間の逆数である。増殖速度μは、実施例のセクションで提供される式５に従って計算される。
【０１４２】
本発明の実施形態では、増殖速度は０．０１５ｈ−１より大きく、０．０３ｈ−１より低く、特に０．０１５ｈ−１より大きく、０．０２５ｈ−１より低い。
【０１４３】
好ましくは、連続工程が還元を可能にする条件下で実施される。基質、さらなる栄養素および微量元素の好ましい濃度は、当業者によって決定され得る。さらに、この方法は、適切な温度および適切なｐＨ値で実施されるものとする：
【０１４４】
好ましくは、連続工程、したがって有機成分の還元は６．０〜８．２の範囲、より好ましくは６．２〜７．６の範囲、最も好ましくは６．８〜７．４の範囲のｐＨ値で実施される。最適ｐＨ値は７．０である。
【０１４５】
さらに、連続工程、したがって有機成分の還元は、１８℃〜５５℃の温度で、より好ましくは２５℃〜４５℃の温度で、さらにより好ましくは３０℃〜４０℃の温度で、最も好ましくは３５℃〜４０℃の温度で実施されることが想定される。最適温度は３７℃である。
【０１４６】
好ましい実施形態において、バイオリアクターに含まれる組成物のｐＨ値および／または温度は、連続工程の間にモニターされる。したがって、バイオリアクターは、ｐＨ値を測定するためのデバイス（ｐＨメーターなど）、バイオリアクターに含まれる組成物の温度を測定するためのデバイス（温度計など）、溶解酸素センサー、および／またはオンラインＴＯＣ分析器をさらに含む。組成物のｐＨ値は、連続工程の間、一定に保たれることが想定される。これは、例えば、ＨＣｌまたはＮａＯＨを添加することによって達成することができる。さらに、組成物の温度は、連続工程の間、一定に保たれることが想定される。
【０１４７】
好ましくは、温度およびｐＨ値が比例積分微分コントローラ（ＰＩＤコントローラ）によって制御される。ＰＩＤコントローラは、産業用制御システムで一般的に使用されている制御ループフィードバック機構（コントローラ）である。ＰＩＤコントローラは所望の設定値と測定されたプロセス変数との間の差をエラー値として連続的に計算し、比例項、積分項、微分項に基づいて補正を適用する。従って、使用されるバイオリアクターは、温度のための１つのＰＩＤコントローラーおよびｐＨ値のための１つのＰＩＤコントローラーをさらに含む。
【０１４８】
本発明の方法の好ましい実施形態では、廃水によって構成される組成物が連続工程中に撹拌され（ａｇｉｔａｔｅｄ）、特にかき回される（ｓｔｉｒｒｅｄ）。
【０１４９】
連続工程は、好気性条件下で実施される。好ましくは、好気性条件が空気または精製酸素をバイオリアクター、すなわちバイオリアクターに含まれる組成物に連続的に導入することによって維持される。したがって、バイオリアクターは、空気または精製酸素のための入口をさらに含む。
【０１５０】
上記のように、処理廃水中の有機化合物（例えば、ギ酸塩、アニリン、ニトロベンゼン、４，４’−メチレンジアニリン、または本明細書の他の箇所で特定されるフェノール）の量または全有機炭素の量は、未処理廃水中の量と比較して低減されるものとする。好ましくは量は少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、または特に少なくとも９０％、少なくとも９５％減少する。
【０１５１】
処理された廃水は、好ましくは５ｍｇ／ｌ未満の量のアニリンを含む。より好ましくは、それは１ｍｇ／ｌ未満、最も好ましくは０．２ｍｇ／ｌ未満の量のアニリンを含む。
【０１５２】
好ましくは、処理された廃水が本発明の方法が実施された後に、１５ｍｇ／ｌ未満、より好ましくは１０ｍｇ／ｌ未満、最も好ましくは５ｍｇ／ｌ未満の量のギ酸塩を含む。
【０１５３】
好ましくは、処理された廃水が本発明の方法が実施された後、１５ｍｇ／ｌ未満、より好ましくは１０ｍｇ／ｌ未満、最も好ましくは５ｍｇ／ｌ未満の量のニトロベンゼンを含む。
【０１５４】
また、好ましくは、処理された廃水が本発明の方法が実施された後、１５ｍｇ／ｌ未満、より好ましくは１０ｍｇ／ｌ未満、最も好ましくは５ｍｇ／ｌ未満の量の４，４’−メチレンジアニリンを含む。
【０１５５】
好ましくは、処理された廃水が本発明の方法が実施された後に、１５ｍｇ／ｌ未満、より好ましくは１０ｍｇ／ｌ未満、最も好ましくは５ｍｇ／ｌ未満の量のフェノールを含む。
【０１５６】
好ましくは、処理された廃水が４０ｍｇ／ｌ未満、より好ましくは３０ｍｇ／ｌ未満、最も好ましくは２０ｍｇ／ｌ未満のＴＯＣ含量を有する。
【０１５７】
処理された廃水、すなわちアウトフローは、さらなる工程（特に細胞の分離後）に供されてもよい。本発明の好ましい実施形態において、前記方法は、前記処理済廃水を濃縮する工程をさらに含む。このステップは処理された廃水のＮａＣｌ濃度を増加させる、すなわち、ＮａＣｌは、処理された廃水中でアップ濃縮（ｕｐ−ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ）される。
【０１５８】
好ましくは、濃縮処理廃水が廃水の総体積に基づいて２０．０％（ｗ／ｖ）を超える濃度、特に２２％（ｗ／ｖ）を超える濃度のＮａＣｌを含む。これらのＮａＣｌ濃度はクロルアルカリプロセスの供給流中で使用される場合に理想的な濃度である（本発明の方法を実施することによって得られる処理された廃水または濃縮された処理された廃水で好ましくは実施されるが、以下を参照されたい）。
【０１５９】
本発明によれば、処理された廃水中のＮａＣｌの濃度上昇は、適切と考えられる任意の方法によって達成することができる。好ましい方法は、逆浸透、限外濾過およびナノ濾過である。これらの方法では、濾過膜の片側に陽性の浸透圧をかける。さらに、濃縮は、蒸発によって達成することができる。上述のように、廃水は、２０％（ｗ／ｖ）を超える濃度のＮａＣｌを含むことができる。これらの濃度が使用される場合、原則として、処理された廃水を塩素アルカリプロセスに供する場合（本明細書中以下に記載されるように）、濃縮工程は省略され得る。
【０１６０】
さらに、処理された廃水および／または濃縮された処理された廃水は、さらなる精製工程に供され得る。本発明の方法の実施形態において、前記方法は、前記組成物からの無機成分の除去をさらに含む。前記無機成分は、媒体成分の微量元素および／または塩であることが好ましい。さらなる精製工程は処理された廃水および／または濃縮された処理された廃水を塩化ナトリウム電気分解にかける前に、実施されるべきである。
【０１６１】
上記のように、好ましくは、本発明の方法が処理された廃水を塩化ナトリウム電気分解に供し、それによって塩素および水酸化ナトリウムおよび任意に水素を生成することをさらに含む。本発明によれば、塩素及び水酸化ナトリウム、並びに、場合により水素を製造する方法も想定される。
【０１６２】
塩化ナトリウムの電気分解は、当技術分野で周知の方法によって実施することができる。膜電気分解プロセスは通常、例えば、塩化ナトリウムを含有する溶液の電気分解のために使用される（この主題については、Ｐｅｔｅｒ  Ｓｃｈｍｉｔｔｉｎｇｅｒ，ＣＨＬＯＲＩＮＥ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ，２０００を参照のこと）。ここでは２つに分割され、陽極を有する陽極空間と、陰極を有する陰極空間とを備える電気分解セルが使用され、陽極空間と陰極空間とはイオン交換膜によって分離される。塩化ナトリウムを含有し、通常３００ｇ／ｌを超える塩化ナトリウム濃度を有する溶液を陽極空間に導入する。陽極では塩化物イオンは塩素に酸化され、これは枯渇した塩化ナトリウム溶液（約２００ｇ／ｌ）と共にセルから排出される。ナトリウムイオンは、電界の作用下でイオン交換膜を通って陰極空間に移動する。この移動の間、ナトリウムの各モルは、膜に応じて、３．５〜４．５モルの水を一緒に運ぶ。これは、陽極液が水中で枯渇することにつながる。陽極液とは対照的に、水は、水の電気分解によって陰極側で消費され、水酸化物イオンおよび水素を形成する。ナトリウムイオンと共に陰極液中に運ばれる水は、３０％の入口濃度および４ｋＡ／ｍ２の電流濃度で、３１〜３２質量％の水酸化ナトリウム濃度を産出物中に維持するのに充分である。陰極空間において、水は電気化学的に還元されて水酸化物イオンおよび水素を形成する。
【０１６３】
また、陰極として、酸素と電子とが反応して水酸化物イオンを形成し、水素が形成されないガス拡散電極を用いることもできる。水酸化物イオンは、イオン交換膜を介して陰極空間に移動したナトリウムイオンと一緒になって水酸化ナトリウムを形成する。通常、３０重量％の濃度を有する水酸化ナトリウム溶液が陰極室に供給され、３１〜３２重量％の濃度を有する水酸化ナトリウム溶液が排出される。その目的は、水酸化ナトリウムが通常５０％濃度の溶液として貯蔵または輸送されるので、非常に高濃度の水酸化ナトリウムを達成することである。しかしながら、市販の膜は現在、３２重量％を超える濃度を有するアルカリ溶液に対して耐性がないので、水酸化ナトリウム溶液は熱蒸発によって濃縮されなければならない。
【０１６４】
塩化ナトリウムの電気分解の場合、追加の水が塩化ナトリウムを含むこの溶液を介して陽極液に導入されるが、水は膜を介して陰極液に排出されるだけである。塩化ナトリウムを含有する溶液を介して、陰極液に輸送することができるよりも多くの水を導入すると、陽極液は塩化ナトリウムが枯渇し、電気分解を連続的に操作することができなくなる。非常に低い塩化ナトリウム濃度の場合には、酸素形成の二次反応が起こるであろう。
【０１６５】
本発明の方法の好ましい実施形態では、塩化ナトリウム電気分解が塩化ナトリウムの膜セル電気分解、特に、酸素消費電極を使用する膜電気分解、および塩化ナトリウムの隔膜セル電気分解から選択される。
【０１６６】
好ましくは、本明細書に記載されるバイオリアクターが塩化ナトリウム電気分解デバイス、すなわち、塩化ナトリウム電気分解を実施することを可能にするデバイス、例えば、膜セル電気分解に接続される、すなわち、作動可能に連結される。好ましくは、バイオリアクターが細胞保持デバイス（これは処理された廃水の濾液、すなわち透明な濾液を得るために、廃水から細胞を連続的に分離することを可能にする）を介して塩化ナトリウム電気分解デバイスに接続される。
【０１６７】
好ましくは、塩化ナトリウム電気分解装置が本発明の方法によって得られた処理廃水または濃縮処理廃水に供給され、それによって、塩素および水酸化ナトリウム、そして任意に水素、の連続的な製造が可能になる。
【０１６８】
本発明の方法に関連して本明細書において上記で与えられた定義および説明は、本発明のバイオリアクターおよびシステムに準用される。
【０１６９】
本発明は、また、過塩性廃水と、ハロフェラックス・メディテラネイの細胞の増殖を可能にする少なくとも１つの基質とを含むバイオリアクターに関し、ここで、廃水中のハロフェラックス・メディテラネイの細胞のバイオマス濃度は、少なくとも１０ｇ／ｌである。
【０１７０】
さらに、本発明は過塩性廃水および少なくとも１つの好塩性微生物の細胞を含むバイオリアクターを含むシステムに関し、前記バイオリアクターは、廃水から細胞を連続的に分離して処理された廃水の濾液を得ることを可能にする細胞保持デバイスに接続され、前記細胞保持デバイスは塩化ナトリウム電気分解（すなわち、処理された廃水の濾液の塩化ナトリウム電気分解のための）を可能にするデバイスに接続される。好ましくは、好塩性微生物はハロフェラックス・メディテラネイである。
【０１７１】
本発明（または本発明のシステム）のバイオリアクターは、上記のように設定された任意の体積を有し得る。好ましくは、バイオリアクターが少なくとも１、１０、１００、５００、１０００、２５００、または５０００ｌの過塩性廃水を含む。一実施形態ではバイオリアクターが少なくとも１０００ｌの過塩性廃水を含み、特に、バイオリアクターは工業規模で有機化合物の量を減少させることを可能にすることが想定される。したがって、バイオリアクターは、少なくとも１００００ｌ、または特に少なくとも１０００００ｌの過塩性廃水を含むことができる。
【０１７２】
本発明（または本発明のシステム）のバイオリアクターの過塩性廃水は基質を含むものとする。基質は、上記で定義されている。好ましくは、基質は、本発明の方法に関連して本明細書中で上述したように、過塩性廃水に添加されている。
【０１７３】
バイオリアクターによって構成される廃水中のハロフェラックス・メディテラネイの細胞のバイオマス濃度は少なくとも１０ｇ／ｌ（すなわち、１ｌの過塩性廃水／培養当たり１０ｇのバイオマス）であり、より好ましくは廃水中のバイオマス濃度が少なくとも２０ｇ／ｌであり、さらにより好ましくはバイオマス濃度が１０ｇ／ｌ〜５０ｇ／ｌであり、最も好ましくはバイオマス濃度が２０ｇ／ｌ〜４０ｇ／ｌである。好ましくは、同じことが、本発明のシステムに含まれるバイオリアクターに適用される。
【０１７４】
本発明のバイオリアクターの実施形態では、バイオリアクターが細胞を廃水から連続的に分離して処理された廃水の濾液を得ることを可能にする細胞保持デバイスに作動可能に連結される。さらに、バイオリアクターは、塩化ナトリウム電気分解を可能にするデバイスに接続されることが想定される（本明細書の他の箇所に記載されるように）。好ましくは、バイオリアクターが処理された廃水の塩化ナトリウム電気分解が少なくとも塩素および水酸化ナトリウムを生成することを可能にする装置に接続される。この新しいシステムは過塩性廃水の連続的な生物学的精製、ならびに塩素およびＮａＯＨの生成を可能にし、これらの生成物は上記に詳細に記載されるように、一般的に公知の化学プロセスのために使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】プロセススキーム。塩性廃水（１）に培地成分を補充する。連続工程の安定性を保証するために、第２の基質を添加する（２）。定常状態で一定のバイオマス濃度を確保するために、一定のブリードストリーム（３）がとられる。処理された無細胞収穫物（４）は、元の供給と比較して低い残留ＴＯＣ濃度を示す。耐食性バイオリアクター（６）は一定のループ流（５）を確実にするポンプを備え、その結果、採取物は膜モジュール（７）を使用して連続的に分離され得る。
【図２】収穫物の品質に関して希釈速度およびバイオマス濃度が及ぼす影響。両方の要因は、残留ＴＯＣに線形の影響を及ぼす。
【図３】連続工程における極端な好塩性細胞によるＴＯＣ減少（％）。供給は、塩性廃水を表す。収穫１〜４は、同時供給なし（フェーズ１および３）および同時供給での処理後の生物学的に処理されたサンプルを表す。
【図４】プロセスの制御概念。バイオマス濃度および比増殖速度μは、供給Ｓｉｎ中の、パラメータ希釈速度Ｄ、再循環速度Ｒ、および、基質を変更することによって変化させることができる。
【０１７６】
本明細書において引用される全ての文献は、それらの開示内容全体および本明細書において具体的に言及される開示内容に関して、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１７７】
本発明は、以下の実施例によって単に説明される。前記実施例は、いかなるものであっても、本発明の範囲を限定するように解釈されるべきではない。
【発明の詳細な説明】
【０１７８】
例示的な実施形態
【０１７９】
実施例１：生産性の高い連続加工
培養は非常に少量の有機炭素を含有する塩水中のＴＯＣ還元の実現可能性を示すために、バイオリアクター中で確立された。収穫物の品質にプロセスパラメータがどのように影響するかを調査すべきである。開発されたプロセスは、連続培養プロセスおよび細胞保持を使用する。ＨＦＸ細胞を、１５％  ｗ／ｖ  ＮａＣｌを含有する塩水中で培養した。プロセスパラメータｐＨ、撹拌速度、希釈速度および反応器温度を制御した。この方法は、ポリスルホン（ＰＳＵ）中空繊維膜を有する細胞保持システムを用いて連続的に実施される。それは、４２０ｃｍ２の面積及び０．２μｍの孔径を有する。
【０１８０】
特殊な非腐食性Ｌａｂｆｏｒｓ  ＰＥＥＫ（Ｉｎｆｏｒｓ，ＡＧ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）反応器を以下の仕様で使用した：
【０１８１】
冷却／加熱ジャケットを有する１ｌのホウケイ酸ガラス培養容器
ホウケイ酸ガラス排ガス冷却
特殊耐食性ポリマー（ＰＥＥＫ）バイオリアクター上蓋
特殊耐食性ポリマー（ＰＥＥＫ）温度計ホルダー
ホウケイ酸ガラス採取管及びガス導入管
特殊耐食撹拌機
細胞懸濁液を容器から循環させて容器に戻すループポンプ
ループに取り付けられている中空繊維膜モジュール
ループに取り付けられている抽気ポンプ
膜モジュールに取り付けられている収穫ポンプ
供給ポンプ
【０１８２】
オンライン分析：
排出ガスＣＯ２
排出ガスＯ２
ガラスｐＨプローブ
ｐＯ２プローブ、および  
流入空気用サーマルマス流れコントローラ
【０１８３】
以下の媒体成分を塩水に追加した：ＫＣｌ  １．６６ｇ／ｌ、ＮＨ４Ｃｌ  １．５ｇ／ｌ、ＫＨ２ＰＯ４  ０．１５ｇ／ｌ、ＭｇＣｌ２．６Ｈ２Ｏ  １．３ｇ／ｌ、ＭｇＳＯ４．７Ｈ２Ｏ  １．１ｇ／ｌ、ＦｅＣｌ３  ０．００５ｇ／ｌ、ＣａＣｌ２．２Ｈ２Ｏ  ０．５５ｇ／ｌ、ＫＢｒ  ０．５ｇ／ｌ、Ｍｎストック３ｍｌ、微量元素１ｍｌであった。Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎを含む微量元素、共基質としてのグリセリン量を、得られた増殖速度が希釈速度とは無関係に、すべての実験で一定となるように計算した。
温度：３７℃
ｐＨ：７．０（０．５Ｍ  ＨＣｌおよび０．５Ｍ  ＮａＯＨを使用して制御）
【０１８４】
実験の多変量設計を用いて、プロセスパラメータの希釈速度およびバイオマス濃度が収穫品質にどのような影響を及ぼすかを示した。希釈速度は０．１〜０．６ｈ−１の範囲で変化させ、バイオマス濃度は２〜５ｇ／Ｌの範囲で変化させた。
【０１８５】
その結果、廃水中のＴＯＣ濃度は８４ｐｐｍから１１〜３５ｐｐｍの範囲まで低下した。希釈速度およびバイオマス濃度の両方は、収穫品質に強い線形影響を有する。発酵槽中のバイオマスが高ければ高いほど、収穫物中の残留ＴＯＣは低くなる。一方、希釈速度がＴＯＣおよび収穫品質に及ぼす影響は負である。高いバイオマス濃度および低い希釈速度を用いて、最も低い残留ＴＯＣが達成された。結果はまた、高い希釈速度がより高いバイオマス濃度によって補償され得ることを示している。
【０１８６】
その実験で得られたデータを用いて、バイオマス濃度および希釈速度を入力として線形回帰モデルを計算した。モデルデータは、ＭＯＤＤＥソフトウェアを用いて分析した。このモデルは非常に良好な相関（Ｒ２  ０．９７、Ｑ２  ０．８２、妥当性  ０．３５、再現性  ０．９９）を示した。収穫の所定の品質およびプロセスの要求される希釈速度に応じて、バイオマス濃度をモデルから読み取ることができる。プロセスは、共基質の規定された添加、再循環速度、および、希釈速度によって制御することができる。
【０１８７】
実施例２：共基質の安定化効果
安定なプロセスは、もしあったとしてもほとんど変化を示さない状態によって特徴付けられる。実験は、共基質を使用せずに安定な連続培養が可能であるかどうかを示すはずである。
【０１８８】
実施例１に記載したバイオリアクターシステムをこれらの実験に使用した。以下の媒体成分を塩水に追加した：ＫＣｌ  １．６６ｇ／ｌ、ＮＨ４Ｃｌ  １．５ｇ／ｌ、ＫＨ２ＰＯ４  ０．１５ｇ／ｌ、ＭｇＣｌ２．６Ｈ２Ｏ  １．３ｇ／ｌ、ＭｇＳＯ４．７Ｈ２Ｏ  １．１ｇ／ｌ、ＦｅＣｌ３  ０．００５ｇ／ｌ、ＣａＣｌ２．２Ｈ２Ｏ  ０．５５ｇ／ｌ、ＫＢｒ  ０．５ｇ／ｌ、Ｍｎストック３ｍｌ、微量元素１ｍｌであった。Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎを含む微量元素。「同時供給」の場合、培地に０．６９ｇ／Ｌグリセリンを補充した。
【０１８９】
温度：３７℃
ｐＨ：７．０（０．５Ｍ  ＨＣｌおよび０．５Ｍ  ＮａＯＨを使用して制御）
【０１９０】
実験は、１．７ｇ／Ｌ  ハロフェラックス・メディテラネイのバイオマス濃度で行った。培養は１００ｍＬ／ｈの一定供給を用いて連続様式で行い、希釈速度Ｄ＝０．１ｈ−１を得た。バイオリアクターは全細胞残留量に設定し、その手段、ブリードを０ｍＬ／ｈに設定した。
【０１９１】
収穫物のサンプルを採取して、ＴＯＣおよび残留ギ酸塩濃度を調べた。グリセリンおよび有機酸の濃度を、ＨＰＬＣを用いて決定した。
【０１９２】
実験は、３つのフェーズ（段階）：１）同時供給なし（１００時間）、２）同時供給あり（４０時間）、３）同時供給なし（１００時間）で行った。
【０１９３】
結果は、この実験におけるギ酸塩濃度が元の濃度の７０〜８８％減少し、ＴＯＣ含量が極度の好塩性ハロフェラックス・メディテラネイでの処理により６５〜７９％低下したことを示した。同時供給は、処理された塩水の品質に高い影響を及ぼした。
【０１９４】
ＴＯＣおよび残留ギ酸塩濃度の両方は、第２の基質が供給されなかった場合、経時的に増加した（収穫１は５０時間後に採取され、収穫２は１００時間後に採取された）。これは、このプロセスが同時供給なしでは安定ではなく、細胞の活性が低下し、採取品質が絶えず低下していることを示す。細胞は、バイオマスの形成のために塩水中の有機成分を利用することができなかった。
【０１９５】
細胞にグリセリンを同時供給した場合、収穫の質は増加した（収穫３）。細胞は、新鮮なバイオマスおよび代謝された共基質および有機不純物を同時に形成した。共基質の供給を停止すると、収穫の質は再び低下した（収穫４：同時供給を停止した７０時間後に採取した）。
【０１９６】
実施例３：プロセス制御およびスタートアップ戦略
実施例１から、バイオマス濃度がギ酸塩分解に高い影響を及ぼすことが分かった。その結果、発酵槽中のバイオマスの量は、プロセスの生産性に比例する。従って、分解過程を制御する手段にバイオマス濃縮を制御する。
【０１９７】
このプロセスのために開発された同時供給戦略は、この高スループット劣化を制御する独特の可能性を与える。定義された濃度の追加の基質（ここではグリセリン）を添加することによって、定常状態条件におけるバイオマスの量が定義される。
【０１９８】
このプロセスの自動化された制御戦略は、２つのフェーズから構成される。フェーズＩ（スタートアップフェーズ）では、目標が細胞を目標バイオマス濃度に拡大することである。フェーズＩＩ（定常状態相）は、生物学的処理のフェーズである。
【０１９９】
スタートアップフェーズはバッチとして計画され、ここで基質濃度は目標バイオマス濃度に従って決定される。バイオマス濃度は次のように推定できる：
【０２００】
2021506575.tif 000005
ここで、ｘ０はスタート時間ｔ０におけるバイオマス濃度であり、μｍａｘは最大特定増殖速度であり、ｘは、時間ｔにおけるバイオマス濃度である。グリセリン最大特定増殖速度のＨＦＸの増殖に対して、μｍａｘ＝０．０６７ｈ−１を決定した。基質消費量は、以下の相関に従う
【０２０１】
2021506575.tif 000006
【０２０２】
生産高Ｙｘ／ｓは、一定量のバイオマスを形成するために必要な基質の量を定義する。グリセリン上でのＨＦＸの増殖については、バッチ条件下でＹｘ／ｓ＝０．７５ｍｏｌ／ｍｏｌと決定された。
【０２０３】
目標バイオマス濃度に達すると、プロセスはフェーズＩＩ（定常状態段階）に切り替えられる。最終バイオマス濃度に達すると、プロセスは定常状態条件に達する。この段階では、一定の供給物が添加され、細胞を含まない採取物及び細胞を含む採血物が反応器から絶えず除去される。定常状態は、式３、式４、式５に従って、工程パラメータＤ（希釈速度［ｈ−１］）、Ｒ（再循環速度［］）、およびｓｉｎ（供給中の基質濃度［ｇ／Ｌ］）によって定義される。フェーズＩにおけるバイオマス濃度が目標濃度に近ければ近いほど、この適応フェーズは短くなる。
【０２０４】
2021506575.tif 000007
【０２０５】
Ｙｘ／Ｇｌｙ及びＹｘ／Ｆｏｒは、どれくらいのバイオマスｘが、グリセリンまたはギ酸塩毎に形成されるのかを記述する収率である。我々は、Ｙｘ／Ｇｌｙ＝０．６３Ｃｍｏｌ／ＣｍｏｌとＹｘ／Ｆｏｒ＝０．４４Ｃｍｏｌ／Ｃｍｏｌを決定できた。式（３）は、文献で入手可能な式、及び我々の研究の結果として得られた知見から導出された。
【０２０６】
実施例１に記載したバイオリアクター設定をこの実験に使用した。以下の成分を用いて合成培地を調製した：  ＮａＣｌ  １５０ｇ／ｌ、ＫＣｌ  １．６６ｇ／ｌ、ＮＨ４Ｃｌ  １．５ｇ／ｌ、ＫＨ２ＰＯ４  ０．１５ｇ／ｌ、ＭｇＣｌ２．６Ｈ２  Ｏ  １．３ｇ／ｌ、ＭｇＳＯ４．７Ｈ２Ｏ  １．１ｇ／ｌ、ＦｅＣｌ３  ０．００５ｇ／ｌ、ＣａＣｌ２．２Ｈ２Ｏ  ０．５５ｇ／ｌ、ＫＢｒ  ０．５ｇ／ｌ、Ｍｎストック３ｍｌ、微量元素１ｍｌであった。Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎを含む微量元素。  
【０２０７】
バイオマスはソフトセンサーを用いて推定した。詳細な説明は、文献に見出すことができる。
【０２０８】
種々のＲおよびｓｉｎの組合せは、明確なバイオマス濃度および増殖速度を達成するために使用された。希釈速度Ｄは、全工程について０．１ｈ−１で一定に保った。図４はバイオマス濃度を異なるレベルで制御することができ、定常状態条件に達することができることを示す。比増殖速度μおよびバイオマス濃度ｘは、パラメータＤ、Ｒおよびｓｉｎを変更することによって独立して制御することができる。
【０２０９】
制御概念は、処理された廃水の量および品質の制御のために、（ｉ）共基質の濃度、（ｉｉ）再循環速度、および、（ｉｉｉ）希釈速度、パラメータを使用する。しかしながら、パラメータ間の相互依存性のために（式４〜式５を参照）、最適化されたプロセスのために設定された要件のいくつかは矛盾している（表１を参照）。操作コストを低減するために、供給原料に添加される基質の量を低減することが望ましい。これは、保持速度Ｒが高くない限り、低いバイオマス濃度につながる。しかしながら、高い保持速度は、低い比増殖速度μ、従ってギ酸塩の低い分解速度をもたらす。他方、生成され、廃棄のための追加コストを引き起こす細胞廃棄物の少量のために、高い保持速度が望まれる。
【０２１０】
表２は、例示的なプロセスに対する制御概念の適用を示す。基本的なプロセス（ケース１）は、希釈速度Ｄ＝０．１ｈ−１、保持速度Ｒ＝０．９０、グリセリン濃度２ｇ／Ｌおよびギ酸塩濃度０．２３ｇ／Ｌでシミュレートされる。操作コストを下げるために基質濃度を下げると（ケース２）、バイオマス濃度が低くなる。実施例１は、低いバイオマス濃度がギ酸塩分解能を低下させることを示した。バイオマス濃度を増加させるために、細胞保持速度を増加させることができる（ケース３）。より高い保持速度の結果として、比増殖速度は、式（５）に従って減少する。ケース４は、基本的なプロセスと比較して増加した希釈速度を有するプロセスを示す。より高い希釈速度の結果として、増殖速度も増加する。しかしながら、実施例１は、高い希釈速度が処理された廃水の品質に悪影響を及ぼすことを示した。
【０２１１】
表２の例は、プロセスの最適化が一方では処理された廃水の品質と、他方では量およびプロセスコストとの間のバランスであることを示している。このプロセスに最適な設定点は、供給物中の基質濃度が低いこと、細胞廃棄物の量が少ないこと、およびギ酸塩分解速度が高いことである。
【０２１２】
表１：。プロセスの要件とその結果。
【０２１３】
2021506575.tif 000008
【０２１４】
表２．制御概念の例。バイオマス濃度Ｘおよび比増殖速度μは、希釈速度Ｄ、保持速度Ｒ、基質濃度ｓｉｎを用いて制御する。パラメータの相互依存性を示すために、基本プロセス（１）は異なるアクション（２−４）によって変更される（表１参照）。ＹＧｌｙ／ｓ＝０．５４ｇ／ｇとＹＦｏｒ／ｓ＝０．２５ｇ／ｇが計算に想定される。
【０２１５】
2021506575.tif 000009
【０２１６】
実施例４：細胞保持システムを用いた連続バイオプロセシングにおける実際の残留水中のギ酸塩、ＭＤＡ（４，４’−メチレンジアニリン）、ニトロベンゼン、アニリンおよびフェノールの分解。
【０２１７】
細胞保持を有するバイオリアクターセットアップ
【０２１８】
実際の塩水中のギ酸塩、ＭＤＡ、ニトロベンゼン、アニリンおよびフェノールの連続分解を、細胞保持システムを用いて行った。工業用塩水に、表１に示す培地成分および共基質としてグリセリンを補充した。培地中のグリセリンの量は、０．０２６ｈ−１の比増殖速度を達成するように調節した。振盪フラスコ実験について記載したように、バイオリアクター中で培養を確立した。バイオリアクター内での発酵は、４５０ｒｐｍの撹拌および３７℃で行った。細胞保持系は、面積４２０ｃｍ２、孔径０．２μｍのポリスルホン（ＰＳＵ）中空糸精密濾過膜カートリッジを用いてバイオリアクターにセットした。１３０〜６１０ｇ／ｈの供給流は、０．１〜０．６ｈ−１の希釈速度をもたらした。ブリードフローを含む細胞および無細胞採取に関して供給フローを調節することによって、発酵槽中の一定のバイオマスを達成することができた。
【０２１９】
細胞密度の指標としての濁度および残留ギ酸塩、酢酸塩およびグリセリンのＨＰＬＣ分析を、全プロセスの間に測定した。残留ＭＤＡ、ニトロベンゼン、アニリンおよびフェノールもＨＰＬＣによって測定した。ギ酸塩、ＭＤＡ、ニトロベンゼン、アニリンおよびフェノールの量が減少したことが示された。
【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】令和2年8月18日(2020.8.18)
【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】
廃水中の有機化合物の量を減少させる方法であって、
（ａ）少なくとも６％（ｗ／ｖ）の濃度のＮａＣｌを含む廃水を提供または取得し、
（ｂ）好塩性微生物とともに前記過塩性廃水に接触し、
（ｃ）廃水に添加され且つ前記好塩性微生物の連続的な増殖を可能にする少なくとも１つの基質の存在下で、前記好塩性微生物による有機化合物の量を低減する、ことを含み、
有機成分の量の減少はバイオリアクターにおける連続工程として実施される、
方法。
【請求項２】
前記バイオリアクター中の前記バイオマス濃度が少なくとも１０ｇ／ｌであり、
特に、前記バイオリアクター中の前記バイオマス濃度が２０ｇ／ｌ〜４０ｇ／ｌである、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記バイオリアクターが好塩性微生物の細胞を連続的に分離して処理された廃水の濾液を得る細胞分離デバイスと接続され、特に、前記細胞分離デバイスが、処理された廃水の第１の部分から前記好塩性微生物の細胞を連続的に分離して処理された廃水の濾液を得ることを可能にするフィルター、特に膜フィルターを含む、
請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
工程（ａ）で提供または取得される過塩性廃水の総有機含有量が４００ｍｇ／ｌ未満である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記連続工程が、
次のパラメータ、（ｉ）少なくとも１つの基質の濃度、（ｉｉ）再循環速度Ｒ、および、（ｉｉｉ）希釈速度Ｄ、によって制御される、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記再循環速度Ｒが、好ましくは０．８〜０．９９、より好ましくは０．９〜０．９９、最も好ましくは０．９〜０．９５であり、および／または
前記希釈速度Ｄが、０．０５ｈ−１以上であり、特に、前記希釈速度が０．１ｈ−１以上であり、および／または、
前記連続工程が、０．００８ｈ−１より大きく、特に０．０１５ｈ−１より大きく、前記好塩性微生物の増殖速度μを可能にする条件下で実施される、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ニトロベンゼン、ギ酸塩、フェノール、メチレンジアニリン、特に４，４’−メチレンジアニリン（ＭＤＡ）、および、アニリンからなる群から選択される少なくとも１つの有機化合物の量が低減され、および／または、
総有機炭素（ＴＯＣ）の量が低減され、特に、少なくとも１つの有機化合物または総有機炭素の量が、少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、少なくとも９０％、または、少なくとも９５％低減される、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記処理された廃水が前記廃水から前記細胞を分離した後に濃縮され、および／または、
前記連続工程が前記処理された廃水または前記濃縮された処理された廃水を塩化ナトリウム電気分解に供することをさらに含み、それによって、塩素および水酸化ナトリウムを生成し、および、任意に水素を生成し、特に、前記塩化ナトリウム電気分解が塩化ナトリウムの細胞膜電気分解、特に、酸素消費電極を使用する膜電気分解、および、塩化ナトリウムの隔膜細胞電気分解、から選択される、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記バイオリアクターが、
細胞分離器を介して、前記処理された廃水の塩化ナトリウム電気分解を可能にする装置に接続される、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
廃水中のハロフェラックス・メディテラネイ（Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ）の細胞のバイオマス濃度が少なくとも１０ｇ／ｌで過食塩水およびハロフェラックス・メディテラネイ（Ｈａｌｏｆｅｒａｘ  ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ）の細胞の増殖を可能にする少なくとも１つの基質を含む、バイオリアクター。
【請求項１１】
前記バイオリアクターが、少なくとも１０００ｌの過塩性廃水を含む、
請求項１０に記載のバイオリアクター。
【請求項１２】
前記バイオリアクター中の前記バイオマス濃度が少なくとも２０ｇ／ｌである、
請求項１０又は１１に記載のバイオリアクター。
【請求項１３】
前記バイオリアクターが、
前記廃水から前記細胞を連続的に分離して処理された廃水の濾液を得ることを可能にする細胞保持デバイスに接続されている、
請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のバイオリアクター。
【請求項１４】
過塩性廃水および少なくとも１つの好塩性微生物の細胞を含むバイオリアクターを含み、
前記バイオリアクターは前記廃水から前記細胞を連続的に分離して処理された廃水の濾液を得ることを可能にする細胞保持デバイスに接続され、
前記細胞保持デバイスは前記処理された廃水の塩化ナトリウム電気分解を可能にするデバイスに接続される、
精製システム。
【国際調査報告】
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