(57)【要約】  本発明は、排水処理装置（固定生物膜を用いる被洗浄嫌気性消化槽、すなわちＦＡＤシステム）に関する。ＦＡＤシステムは、嫌気性細菌の発達及び活性のために最適な環境を作り出して維持することを伴うことを特徴とする。ＦＡＤシステムは、嫌気性細菌を使用することを含む全ての処理方法に、それらの機能に関係なく使用することができる。ＦＡＤシステムはバイオガスの生成を意図する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水処理装置であって、１つ又は複数の接続部（３、４）によって上部及び／又は底部が互いに接合される少なくとも２つのタンク（１、２）を備え、前記タンクの少なくとも一方は、
ガス貯留領域（ａ）と、
細菌が付着する固定担体又は移動担体（１０）を含む排水処理領域（ｃ）と、
排水貯留領域（ｂ）と、
沈降領域（ｄ）と、
を備える、排水処理装置。
【請求項２】
前記ガス貯留領域（ａ）は該排水処理領域（ｂ）の上に位置することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記タンク（１）の該ガス貯留領域と前記タンク（２）の該ガス貯留領域との間に該接続部（４）が設けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記タンク（１）の該沈降領域と前記タンク（２）の該沈降領域との間に該接続部（３）が設けられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記タンク（１）の該沈降領域と前記タンク（２）の該沈降領域との間に設けられる該接続部（３）に隔離弁（５）が位置することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記タンク（１）の該沈降領域と前記タンク（２）の該沈降領域との間の該接続部（３）に位置することが好ましい制御弁（６）が設けられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記タンク（１、２）の底部において機能的に接続されている、スラッジを排出する導管（１１）と、前記タンク（１、２）の上部と機能的に接続されている、該装置のガスを排出する導管（１２）とを備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
該装置は、再循環ポンプ（７）及び／又は排出ポンプ（９）及び／又は少なくとも１つの熱交換機（８）を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の排水処理装置の洗浄方法であって、
該タンク（１、２）を底部で隔離することによって前記装置の該排水貯留領域（ｂ）に或る容積の排水を達成する工程と、
前記タンク（１、２）内の排水の液位差を生じさせる工程と、
前記容積の排水を数秒で解放する工程と、
に従って水力学的制約を周期的に生じさせることを含む、洗浄方法。
【請求項１０】
該タンクの隔離弁を閉じることによって前記装置の該排水貯留領域に或る容積の排水を得る工程であって、ここで、前記弁は、前記２つのタンク間の接続部を底部で閉じるために該２つのタンクを該底部で連結する接続部上に設けらており、
好ましくは再循環ポンプを作動することによって前記タンク内の排水の液位差を得る工程と、
該タンクの該隔離弁を開放することにより、前記容積の排水を好ましくは数秒で解放することによって前記タンク内の排水の平衡液位が得られるまで該排水を再循環させる工程と、
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
該排水が再循環する方向（１５）は反転させることができる、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
洗浄工程を周期的に繰り返す、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
洗浄期間中の該排水の再循環速度は０．１ｍ／秒〜１０ｍ／秒である、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記排水の再循環流量は、１時間当たり該２つのタンクの容積の半分から２倍である、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
排水を処理する方法、好ましくは嫌気性細菌を使用する処理方法、及び例えば請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置を使用して液体有機性廃棄物をガスに変える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排水処理装置に関し、詳細には、固定生物膜を用いる洗浄可能な嫌気性消化槽に関する。本発明はまた、排水処理装置を洗浄する方法に関する。本発明は、本発明による装置を用いて排水処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
嫌気性消化は、何年も前から知られている方法であり、細菌が付着する担体（固定又は移動）が幾つかのタイプの消化槽において使用されている。上昇流又は下降流によって流体を再循環させる消化槽によって、反応器に収容されている液体を均質化することが可能である。このタイプの方法を制御するために重要なパラメータは、温度、被処理液体の水力学的滞留時間、再循環速度及びｐＨである。正確なバイオガス生成の場合、温度は、中温菌では約３７℃、好熱性細菌では５５℃である。水力学的滞留時間は、１時間〜５０時間の間で様々である。ｐＨ範囲は６〜８である。再循環速度の範囲は１ｍｍ／秒〜２０ｍｍ／秒である。この低速度では生物膜分離現象が増加しない。
【０００３】
担体を用いる方法は、細菌が生物膜の形態で凝集するという性質を利用し、細菌が凝集してフレークを形成するという性質を利用する担体を用いない方法よりもロバストであるという利点を有する。担体を用いない方法はより不安定であり、環境、すなわち温度、ｐＨ、再循環速度のわずかな変化にも反応する。これらの方法は、良好な結果を達成するためには高性能の制御システムが必要である。担体を用いる方法は変化をより容易に受け入れるが、負荷容量が少なくなる。正確なバイオメタン生成の場合、担体を用いない方法は、一日で消化槽１ｍ３当たり最大１００ｋｇのＣＯＤ（化学的酸素要求量：全ての有機物を酸化するために必要な酸素の量。分解性有機物の総量を示す）の負荷を許容することができるが、担体を用いる方法は、一日で消化槽１ｍ３当たり４０ｋｇのＣＯＤに限られる。
【０００４】
担体を用いる方法は全て、生物膜の厚さの制御という同じ問題を有する。細菌は常に増殖する傾向があり、これによって生物膜の厚さが増す。この厚さが適切に制御されなければ、生物膜が最終的に大きくなり過ぎ、このことにより下層の細菌に対する基質のアクセス性が大幅に下がり、担体の閉塞につながる。
【０００５】
担体を用いる方法は、１ｍ３当たりの付着に利用可能な表面積が大きい材料を使用する。この比は、装置に応じて１００ｍ２／ｍ３〜８００ｍ２／ｍ３と様々である。しかし、ｍ２／ｍ３の数値と、細菌によるバイオガス生成又は物質の消化との対応は比例しない。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、或る特定の物質を細菌と接触させることによって変質させる装置に関する。細菌は、これらの物質を消化して他の物質を排出（reject）する。これらの細菌は生物膜の形態で担体に付着する。より詳細には、本発明は、液体状の有機性廃棄物をバイオガスに変えるために開発された。
【０００７】
本発明は、ＦＡＤシステム（「固定生物膜を用いる被洗浄嫌気性消化槽」）としても既知である固定生物膜を用いる洗浄可能な嫌気性消化槽又は排水処理装置に関する。
【０００８】
「消化槽」という用語は、本発明において使用する場合、有機物の発酵プロセスによってバイオガスを生成する装置に関するものである。「バイオガス」とは、酸素の非存在下で有機物を発酵することによって生成されるガスを指す。バイオガスは主に、（例えば５０％〜８０％の）メタン（ＣＨ４）と、（例えば２０％〜５０％の）二酸化炭素（ＣＯ２）とから成る。
【０００９】
「生物膜」という用語は微生物の群集を指し、この場合細菌は互いと表面とに接着する。
【００１０】
第１の態様では、本発明は、排水処理装置（又は固定生物膜を用いる洗浄可能な嫌気性消化槽、すなわちＦＡＤシステム）であって、１つ又は複数の接続部（接続管路）によって上部及び／又は底部が互いに接合される少なくとも２つのタンクを備え、該タンクの少なくとも１つは、
ガス貯留領域と、
細菌が付着する固定担体又は移動担体を含む排水処理領域と、
排水（洗浄水）貯留領域と、
沈降領域とを備える、排水処理装置に関する。
【００１１】
本発明による装置は、上記ガス貯留領域が排水処理領域の上に位置することを特徴とする。本発明による装置は、排水貯留領域が排水処理領域の上に位置することを特徴とする。本発明による装置は、上記沈降領域が処理領域の下に位置することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明による装置は、上記一方のタンクのガス貯留領域と上記他方のタンクのガス貯留領域との間に接続部が設けられることを特徴とする。本発明による装置はまた、上記一方のタンクの沈降領域と上記他方のタンクの沈降領域との間に接続部が設けられることを特徴とする。
【００１３】
本発明の別の実施の形態では、装置は、上記一方のタンクの沈降区域と上記他方のタンクの沈降区域との間に設けられる接続部に位置する隔離弁を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明による装置は、上記一方のタンクの沈降区域と上記他方のタンクの沈降区域との間に設けられる接続部に位置するのが好ましい制御弁を備えることができることを特徴とする。
【００１５】
排水処理装置はまた、排水を装置へ供給する導管又は接続部と、処理後に装置から排水を排出するための導管又は接続部とを備え、該２つの導管は上記２つのタンクと機能的に結び付いている。
【００１６】
別の実施の形態では、装置は、スラッジ（複数可）を排出（沈降）する導管又は接続部を備え、該導管は上記２つのタンクの底部と機能的に接続される。排水処理装置はまた、ガス、好ましくはバイオガスを装置から排出する導管又は接続部を備え、該導管は上記タンクの少なくとも一方と機能的に接続され、該導管は上記タンクの上部と機能的に接続されるのが好ましい。
【００１７】
本発明による装置は、再循環ポンプを備えることができることを特徴とする。本発明による装置は、排出ポンプを備えることができることを特徴とする。本発明による装置は、少なくとも１つの熱交換器を備えることができることを特徴とする。好ましくは、再循環ポンプ及び熱交換器は、上記２つのタンクと機能的に接続される導管に設けられる。別の実施の形態では、上記排出ポンプはスラッジを排出する導管に設けられる。
【００１８】
ＦＡＤシステムの特殊な点は、嫌気性細菌の発達及び活動のために最適な環境を作り出して維持することである。ＦＡＤシステムは、嫌気性細菌を使用する全ての処理方法に、それらの機能に関係なく使用可能である。ＦＡＤシステムは、バイオガスの生成のために開発された。
【００１９】
細菌の固定担体又は移動担体を使用する多くの方法が存在する。この場合、細菌は生物膜の形態で担体上に凝集する。これらの方法には共通して、生物膜の成長を制御することができないことにより、担体の閉塞及び細菌に対する基質のアクセス性に関する問題がある。ＦＡＤシステムは、生物膜の厚さを完璧に制御する可能性を提供する。
【００２０】
ＦＡＤシステムは、同様であっても又は同様でなくてもよい少なくとも２つのタンクから成る。これらのタンクは、幾つかの領域、すなわち、細菌が生成したガスの貯留領域、排水（洗浄水）貯留領域、細菌の担体を含む領域及び沈降領域から成る。本発明による装置及び方法は、所与の温度に保つ必要がある場合、ポンプ、弁及び熱交換器を使用する。
【００２１】
別の態様では、本発明は、装置内部で水力学的制約（constraints）を定期的に生じさせることを含む、本発明による排水処理装置の洗浄方法に関する。この方法は、
２つのタンクを底部で隔離することによって上記装置の排水貯留領域に或る容積の排水を達成する工程と、
上記２つのタンク内で排水の液位差を生じさせる工程と、
上記容積の排水を数秒で解放する工程と、
を含む。
【００２２】
「水力学的制約」という用語は、本願において使用する場合、或る特定の速度又は圧力が印加されたときに流体内で生じる内力を考慮することを指す。
【００２３】
２つのタンクを底部で「隔離する」という用語は、タンク「間の接続部を底部で閉じる」ことの同義語として使用される。
【００２４】
「排水」という用語は、消化槽において処理することができる生分解性有機物が充填された液体（例えば水）を記載するために使用される。バイオメタン生成の場合、排水は主に揮発性脂肪酸に関与する。バイオガスを形成するために細菌が消化するのが揮発性脂肪酸である。排水中に存在する揮発性脂肪酸が消費される場合、排水が浄化されると言える。
【００２５】
本方法は、水力学的制約の周期的な発生が、タンクの上記隔離弁及び／又は上記制御弁、及び／又は再循環ポンプの動作を調整することによって設定されることを特徴とする。
【００２６】
より詳細には、本発明によると、一実施の形態では、水力学的制約は、
好ましくは２つのタンクを底部で連結する接続部に設けられる、タンクの隔離弁を操作すること、及び／又は
好ましくは２つのタンクを底部で連結する接続部に設けられる制御弁を操作すること、及び／又は
好ましくは２つのタンクを上部で連結する接続部に設けられる再循環ポンプを操作すること、によって周期的に形成される。
【００２７】
したがって、本発明は、本発明による排水処理装置の洗浄方法であって、
タンクの隔離弁を閉じることによって上記装置の排水貯留領域に或る容積の排水を得る工程であって、上記弁は、上記２つのタンク間の接続部を底部で閉じるために２つのタンクを底部で連結する接続部に設けられる、或る容積の排水を得る工程と、
好ましくは再循環ポンプを作動することによって上記タンク内の排水の液位差を得る工程と、
タンクの隔離弁を開放することにより、上記容積の排水を好ましくは数秒で解放することによって上記タンク内の排水の平衡液位が得られるまで排水を再循環させる工程と、
を含む、方法に関する。
【００２８】
本方法は、排水が再循環する方向を反転させることができることを特徴とする。「再循環」又は「移動」という用語は、排水が２つのタンク間のループを流れることを意味し、その回転方向は反転させることができる。
【００２９】
本方法はまた、該洗浄方法が周期的に繰り返されることを特徴とする。この文脈の「周期的な」という用語は、方法を、一日又は一週間又は一月に一回数分間、例えば複数回、例えば１回から数十回にわたって繰り返すことを指す。
【００３０】
例えば図４に示されるように、排水貯留領域内の排水位は、最大（Ｈｍａｘ）液位及び最小（Ｈｍｉｎ）液位間で様々であることができ、ΔＨはＨｍｉｎ及びＨｍａｘ間の差に相当し、この方法において得ることができる最大の排水位差である。タンク内の排水の速度は、Ｈｍａｘ及びＨｍｉｎ間の液位差と、隔離弁の通過断面と、この弁の開放速度とによって決まる。
【００３１】
一実施の形態では、装置のこの動作モードは、強力な水力学的制約、及び洗浄期間に例えば最大０．２５ｍ／秒、１ｍ／秒、５ｍ／秒又はさらには１０ｍ／秒の高流体（排水）速度を周期的に形成することができる。したがって、別の実施の形態では、本発明は、洗浄期間中の排水の再循環速度が０．１ｍ／秒〜１０ｍ／秒、例えば０．２５ｍ／秒〜１０ｍ／秒、例えば０．５ｍ／秒〜７ｍ／秒、又は２．５ｍ／秒〜５ｍ／秒である方法に関する。例えば、強力な水力学的制約は、方法が貯留領域において最大の排水位の変化（差）（ΔＨ）を得ることができるとき、に得られる。洗浄期間中の速度は通常、１秒当たり数ミリメートルである。
【００３２】
本発明による方法は、洗浄期間外に、１時間当たり２つのタンクの容積の半分から２倍である排水の再循環流を提供する。
【００３３】
別の実施の形態では、洗浄方法を用いて、生物膜の活性を高めることができる。この場合、排水位の変化（ΔＨ）は好ましくは最大ではない。最大の差（ΔＨ）よりも小さい液位の変化は、この文脈では、例えば隔離弁の開放に起因する液位の変化を示し、十分な水力学的制約を引き起こして生物膜の下層の細菌に対する基質（排水）のアクセス性を高めるが、生物膜を分離するほど十分ではない。この動作モードも周期的に適用することができる。この文脈において「周期的な」という用語は、方法を例えばｘ分毎に繰り返すことを指し、ｘは０．１分〜６０分、例えば１分〜３０分又は５分〜４５分である。
【００３４】
本発明はまた、本発明による装置の担体上で生物膜を洗浄するために排水貯留領域をリザーバとして使用することに関する。
【００３５】
消化する方法において本発明に従って予期される水力学的制約の重要性は、水力学的制約によって被処理排水がより均質になり、且つ細菌に対する基質（排水）のアクセス性を改善することができるため非常に大きい。担体を用いる装置が使用される場合、水力学的制約によって生物膜の厚さを制御することも可能である。
【００３６】
別の態様では、本発明は、排水を処理する方法、好ましくは嫌気性細菌を使用して処理する方法、及び例えば本発明による装置を使用して液体有機性廃棄物をガス、好ましくはバイオガスに変える方法（したがってバイオガスを生成する方法）に関する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１−３】様々な可能な構成の包括的な図である（これは網羅的ではない）。一般的な原理は、隔離弁５を開放する（これは液位を均一にする）ときに激しい水力学的制約を引き起こす液位差が漸進的に生じる、２つ以上の相互接続されているタンク１、２の使用によって、生物膜を洗浄する、すなわち生物膜の望ましくない部分を分離する低エネルギー手段である。
【図４】バイオメタン生成に使用される特定の場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の主題は、細菌が付着する担体を用いる装置である。この装置は、細菌の成長及び制御された発達に最適な環境を維持するのに役立つ。この装置は、細菌が消化する物質を含有する（液体）排水を処理する閉環境を構成する。この装置を使用することによって、バイオメタン生成の場合、排水を浄化しバイオガスを生成するために、腐敗し易い有機材料が充填されている排水を処理することが可能となる。この装置の出口において、バイオガス、浄化された排水及び細菌スラッジが得られる。
【００３９】
この消化槽は、同様であるか又は同様ではない少なくとも２つのタンク、ポンプ、弁、（必要であれば）熱交換器、及び様々な測定システムから成る。これらのタンクは、上部及び底部が互いに接合される。弁がタンクの底部の接続部を開閉する。タンクの少なくとも一方は図面に示される４つの領域から構成される。
【００４０】
動作の原理は、始動期間を除いて、隔離弁５によってタンク１、２を底部から周期的に隔離し、再循環ポンプ７によって液位差を生じさせ、次いで液位（liquid levels）の平衡が得られるまで弁５を開放することである。この原理により、強力な水力学的制約、及び洗浄中に例えば０．２５ｍ／秒、１ｍ／秒、５ｍ／秒又はさらには最高１０ｍ／秒の高速の排水が周期的に生じる。このシステムは、生物膜を洗浄するリザーバとして洗浄排水貯留領域ｂを使用する、複数の区画を有する幾つかのタンク又は１つのタンクを用いる他の方法とは異なる。
【００４１】
タンクは、タンク１、２の高さに基づいて４つの区域に分けられる。すなわち、バイオメタン生成の場合に有用な、生成されたガスの貯留領域ａ、洗浄排水貯留領域ｂ、排水の処理領域ｃ、すなわち細菌の担体が位置する領域、及びスラッジ沈降領域ｄである。既知の全ての方法は、これらの領域の少なくとも２つ、すなわちガス貯留領域及び排水処理領域を必要とする。たいていの方法はスラッジ沈降領域も有する。本発明の特殊な点は、処理領域の上にある排水貯留領域を使用することである。
【００４２】
４つの領域の説明：
ａ）貯留領域：
この領域は、生成されたガスを、導管１２を通して必要であればガス浄化システムへ送り、次いでさらに実質的な貯留部（storage）へ送るか、又はガスを燃料とするエンジン若しくはボイラー若しくは他の装置に動力を供給するために直接使用する前に、貯留するのに使用される。これはバイオメタン生成の場合に該当する。様々なタンク１、２の貯留領域ａ間は、圧力の均等化を確実にするために導管４を接続することによって相互接続されている。
【００４３】
ｂ）洗浄排水貯留領域：
この領域は、１つ又は複数のタンク内に、１つ又は複数の他のタンクを徐々に空にすることによって被処理排水を徐々に貯留するのに使用される。この目的のために、タンク底部の隔離弁５は閉位置にある。したがって隔離弁５は、異なるタンク１、２間で液位差を生じさせる。この液位差により、底部の隔離弁５の開放時に激しい水力学的制約がもたらされ、これによってタンク１、２間の液位が均等になる傾向にある。この新たな特徴のおかげで、本装置は、再循環速度を０．１ｍ／秒〜１０ｍ／秒、例えば１ｍ／秒〜７ｍ／秒又は２．５ｍ／秒〜５ｍ／秒の間で調節し、且つ再循環の頻度を連続的に１回のみにするのではなくバッチにすることもでき、又は２つのモードを組み合わせて、例えばｘ分間連続した後にバッチにしてから再び連続的にし、好ましくはバイオメタン生成の場合には１分〜５分おきにすることができる。
【００４４】
最大限に可能な再循環速度の重要性は、本発明と、担体及び再循環を用いる他の消化槽方法とを根本的に差別化するものである。この動作モードは、調節工程の程度を大きくすることを可能にし、また、始動、その公称値までの生物膜の成長、通常の動作という消化槽の異なる運転（life）段階に適合することができる。
【００４５】
再循環ポンプ７の流れ、隔離弁５及び流量制御弁６の開放頻度は、全てのタイプの細菌、したがって微生物による全ての消化方法に適合することができる。バイオメタン生成においては、再循環速度は、１時間当たり２つのタンクの容積の半分から２倍であるのが好ましい。例えば、それぞれ５ｍ３の容積を有する２つの同一のタンクの場合、再循環速度は５ｍ３／時〜２０ｍ３／時である。
【００４６】
弁は、異なるタンク間のサイクルを反転させることができ、これによって排水の再循環方向が反転する。この反転が生物膜の分離現象を助け、したがって生物膜の厚さの制御を促す。
【００４７】
ｃ）処理領域：
この領域は、細菌が付着する担体１０を含むため、消化によって排水が処理されるのは主にこの領域においてである。担体は固定担体又は移動担体であり得る。
【００４８】
いずれの場合も、担体の主な特徴は、１ｍ３当たりで付着に利用可能な最大限の表面を提供することである。
【００４９】
移動担体は、サイズが数ミリメートルから数センチメートルに及ぶプラスチック（ＰＶＣ若しくは他のもの）又は無機鉱物であり得る。概して、移動担体は、利用可能な大きい表面を与える最大数のフィンを有する中空のボールの形態で提供される。
【００５０】
固定担体は方向付けられているか又は方向付けられてなくてもよい。固定担体はプラスチック（ＰＶＣ若しくは他のもの）又は無機鉱物又は木材から作製され得る。システムは、垂直方向に方向付けられるプラスチックの担体を使用するのが好ましい。
【００５１】
ｄ）沈降領域：
この領域は、スラッジの状態の付着していない細菌を沈降させることを可能にし、該細菌はその後、排出導管１１を通してタンクへ排出されてそこで処理される。この領域はポンプ９によって周期的に空にされる。
【００５２】
他の方法に勝る本方法の幾つかの利点は、以下を含む。
強力な水力学的制約が細菌に対する基質（排水）のアクセス性を改善し、したがって消化槽の処理能力を高める。本発明の好ましい実施形態では、この装置及び方法は、消化槽の処理能力を、従来技術の消化槽と比べて２０％以上、好ましくは３０％以上、４０％以上、最高で５０％以上高めることができる。
これらの制約によって、生物膜の厚さを制御することが可能である。好ましくは、バイオメタン生成の場合、生物膜の厚さは０．５ｍｍ〜２ｍｍの間で様々である。
これらの制約は脱気を促す。
これらの制約が周期的であり、したがって再循環速度を不連続にするという事実は、沈降現象を促し、且つスラッジのより良好な管理を可能にする。
【００５３】
これらの利点は、閉塞を生じないというだけではなく脱気及び細菌に対する基質のアクセス性という解決策をもたらす主題に関して、以前の発明と比べて本発明に重要な利点をもたらす。
【実施例】
【００５４】
図面の説明（図４）
図１〜図４において使用される符号は以下の要素に対応する：
ａ  ガス貯留領域
ｂ  排水貯留領域
ｃ  処理領域
ｄ  沈降領域
１  （第１の）タンク
２  （第２の）タンク
３  タンクと底部との接続部又は連結導管
４  タンクと上部との接続部又は連結導管
５  タンクの隔離弁
６  流量制御弁
７  再循環ポンプ
８  交換器
９  スラッジ排出ポンプ
１０  細菌が付着する担体
１１  スラッジ排出のための導管又は連結部
１２  バイオガス排出のための導管又は連結部
１３  排水排出のための導管又は連結部。この導管はタンクのオーバーフローであり、清浄後の排水はこの導管を通ってタンクから出る。
１４  排水の導管又は連結部。この導管はタンクに新たな（fresh）排水（まだ清浄されていない）を給送する導管である。この排水はタンクにおいて清浄されてから導管１３を通って出る。
１５  タンク内の液体が流れるか又は再循環する方向。
【００５５】
図４は基本的な設備を示すが、２つのタンクを底部で隔離し、再循環ポンプによって該タンク内に不平衡な液位を生成してから１つ又は複数の隔離弁を開放することによって洗浄するという同じ原理を保つなら他の構成も可能である。
第１のタンク１は、ＦＡＤの４つの特定の領域を含む。温度を一定値に維持する必要がある場合、第１のタンク１は断熱される。第１のタンク１の総容積は被処理排水の量及び所望される清浄の割合に応じて変わる。
第２のタンク２は、第１のタンク１と同様であっても又は同様でなくてもよく、他のタンクが第１のタンク及び／又は第２のタンクと接続されてもよい。
タンクと底部との接続導管３は、隔離弁の開放時に最適な再循環速度を可能にするのに十分な直径を有する。例えばバイオメタン生成の場合、再循環速度は１００ｍｍ／秒〜１ｍ／秒であるのが好ましい。
タンクと上部との接続導管４は、タンク１、２の液位が変わるときにガス圧の最適な平衡を可能にするのに十分な直径を有し、一方のタンクから別のタンクへのオーバーフローとしても働く。
隔離弁５は、不平衡な液位を得るためにタンク同士を隔離することを可能にする。開放することによって水力学的制約を生じさせるのはこの隔離弁５である。隔離弁５はオン／オフ弁又は比例弁である。
流量制御弁６は、流量、したがって再循環速度を調整することを可能にする。
再循環ポンプ７は、液体が一方のタンクから別のタンクへ再循環することを可能にし、タンク１、２間で液位の不均衡も生じさせる。
交換器８は、液体を所与の温度に維持することを可能にする。
スラッジの排出ポンプ９は、タンク１、２を周期的に空にすることを可能にし、沈降したスラッジを排出導管１１を通して排出する。
細菌が付着する担体１０は固定担体又は移動担体であり得る。固定担体である場合、方向付けられていても又は方向付けられていなくてもよく、プラスチック又は木材から作製される。移動担体である場合、プラスチック又は砂又は他のタイプの粒子から作製される、ＢｉｏＢａｌｌタイプ又はボール若しくはマイクロボールタイプであり得る。担体は、最大付着表面（ｍ２／ｍ３）を呈しなければならない。２００ｍ２／ｍ３の比又はそれ以上の比を有する、ＰＶＣプラスチック製の方向付けられた固定担体が、バイオメタン生成の場合のＦＡＤシステムに特に適している。
【００５６】
図４に示すように、排水貯留領域における排水位は、最大（Ｈｍａｘ）液位及び最小（Ｈｍｉｎ）液位間で様々であることができる。最大（Ｈｍａｘ）液位及び最小（Ｈｍｉｎ）液位間には平均液位（ａｖｅｒａｇｅＨ）が位置する。この平均液位（ａｖｅｒａｇｅＨ）は、隔離弁５が開放され、システムの液位が平衡に達したときの液位である。最大液位（Ｈｍａｘ）は、隔離弁５を閉じたときに排水が達し得る最大液位であり、再循環ポンプ７がタンク１、２間に水力学的不均衡を生じさせる。最小液位（Ｈｍｉｎ）は、隔離弁５を閉じたときに排水が達し得る最小液位であり、再循環ポンプ７がタンク１、２間に水力学的不均衡を生じさせる。タンク１、２が同一である場合、Ｈｍａｘ及びａｖｅｒａｇｅＨ間の液位は、ａｖｅｒａｇｅＨ及びＨｍｉｎ間の液位差と同一である。
【図４】
2010540245.tif 000002
【図１−３】
2010540245.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月7日(2010.6.7)
【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】
排水処理装置であって、１つ又は複数の接続部（３、４）によって上部及び／又は底部が互いに接合される少なくとも２つのタンク（１、２）を備え、該接続部（４）は、前記タンク（１）のガス貯留領域と前記タンク（２）のガス貯留領域との間に設けられ、前記タンクの少なくとも一方は、
ガス貯留領域（ａ）と、
細菌が付着する固定担体又は移動担体（１０）を含む排水処理領域（ｃ）と、
排水貯留領域（ｂ）と、
沈降領域（ｄ）とを備え、
該装置は、
前記タンク（１）の該沈降領域と前記タンク（２）の該沈降領域との間に該接続部（３）が設けられ、前記接続部には隔離弁（５）及び調節弁（６）が設けられること、及び
該装置は再循環ポンプ（７）を備え、前記ポンプは、前記タンク（１、２）を機能的に接続する導管に設けられていることを特徴とする、排水処理装置。
【請求項２】
該排水が再循環する方向を反転させることを可能にする弁を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
該ガス貯留領域（ａ）は該排水処理領域（ｃ）の上に位置することを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記タンク（１、２）の底部と機能的に連結されている、スラッジを排出する導管（１１）と、前記タンク（１、２）の上部と機能的に連結されている、該装置のガスを排出する導管（１２）とを備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
排出ポンプ（９）及び／又は少なくとも１つの熱交換機（８）を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の排水処理装置の洗浄方法であって、
該タンク（１、２）を該底部で連結する該接続部（３）に設けられている該タンクの隔離弁（５）を閉じることによって該タンク（１、２）の該接続部を該底部で閉じることにより、前記装置の該排水貯留領域（ｂ）に或る容積の排水を得る工程と、
前記タンク（１、２）を機能的に連結する導管に設けられる該再循環ポンプ（７）を作動することによって前記タンク（１、２）内の排水の液位差を生じさせる工程と、
前記タンク（１、２）内の排水位が平衡に達するまで、該タンクの該隔離弁（５）を開放することによって前記容積の排水を数秒で解放する工程と、
に従って水力学的制約を定期的に生じさせることを含む、洗浄方法。
【請求項７】
前記タンク（１、２）間の接続部を底部で閉じるために、該タンク（１、２）を該底部で連結する該接続部（３）に設けられる該タンクの該隔離弁（５）を閉じることによって、前記装置の該タンクの一方の該排水貯留領域において最大排水容積（Ｈｍａｘ）と、前記装置の該タンクの他方の該排水貯留領域において最小排水容積（Ｈｍｉｎ）とを得る工程と、
該再循環ポンプ（７）を作動することによって前記タンク（１、２）内で最大排水位差（ΔＨ）を得る工程と、
該タンク（１、２）の該隔離弁（５）を開放することによって、前記タンク（１、２）内で排水位の平衡（ａｖｅｒａｇｅＨ）が得られるまで該排水を再循環させる工程と、
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
該排水が再循環する方向（１５）は反転させることができる、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
洗浄工程を周期的に繰り返す、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
該隔離弁（５）の通過断面及び前記隔離弁の開放速度によって、前記液位差による該タンク内の排水速度を決定することを含む、請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
洗浄期間中の該排水の再循環速度は０．１ｍ／秒〜１０ｍ／秒の範囲である、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記排水の再循環流量は、１時間当たり該２つのタンクの容積の半分から２倍の範囲である、請求項６〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記隔離弁（５）を好ましくは定期的に開放することによって、該最大排水位差（ΔＨ）よりも少ない排水位の変化を生じさせる工程を含む、請求項６〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
排水を処理する方法、好ましくは嫌気性細菌を使用する処理方法、及び例えば請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置を使用して液体有機性廃棄物をガスに変える方法。
【国際調査報告】
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