(57)【要約】  液体の曝気のための方法及び装置において、移動液体中に気泡を引き込んで空気液体混合物を形成するべく、処理されるべき液体を鉛直パイプの下方へ所定の速度で流し、空気を溶解させるべく、気泡を、次第に増加する静水圧の下で最短期間、液体に接触した状態で維持し、曝気された液体をリアクタに戻す。ここで、鉛直パイプの入口の上方又は近傍にて、液体の表面の近くで気泡を発生させる。
2010535627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の曝気に適した方法であって、
移動液体中に気泡を引き込んで空気液体混合物を形成するべく、処理されるべき液体を鉛直パイプの下方へ所定の速度で流すことと、
空気を溶解させるべく、気泡を、次第に増加する静水圧の下で最短期間、液体に接触した状態で維持することと、
曝気された液体をリアクタに戻すこと
とを有し、前記鉛直パイプの入口の上方又は近傍にて、液体の表面の近くで気泡を発生させる方法。
【請求項２】
液体速度が５ｃｍ／ｓから１００ｃｍ／ｓの範囲内であることが望ましい請求項１に記載の方法。
【請求項３】
流体速度が、望ましくは２０ｃｍ／ｓから７５ｃｍ／ｓの範囲内である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
接触時間が、望ましくは５秒から５００秒の範囲内である請求項１、２又は３に記載の方法。
【請求項５】
接触時間が、望ましくは１０秒から３００秒の範囲内である前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項６】
気泡のサイズ範囲が、望ましくは直径で０．２−５．０ｍｍである前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項７】
気泡を、望ましくは液体表面の５０ｃｍ内側で発生させる前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項８】
気泡を、望ましくは液体表面の５ｃｍ内側で発生させる前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項９】
静水圧は、鉛直パイプ内での下降流液体速度と空気液体接触時間との積によって規定される前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項１０】
気泡には酸素富化空気が含まれている前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項１１】
空気−水混合物には、望ましくは標準大気条件下の容積で３−３０％の空気が含まれている前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項１２】
空気−水混合物には、望ましくは標準大気条件下の容積で５−２５％の空気が含まれている前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項１３】
リアクタ内での液体の曝気に使用することに適した装置であって、
前記リアクタと液体連通したパイプであって、該パイプ内に表面液体が引き込まれる様に配置され、次第に増加する静水圧下で最短空気液体接触時間を提供するのに十分な長さがある鉛直パイプと、
前記鉛直パイプの入口の上方又は近傍にて、液体の表面の近くで気泡を発生させるための手段
とを具え、更に、
曝気された液体をリアクタ内へ戻すための手段と、
液体を前記パイプの下方へ流すための手段
とを具える装置。
【請求項１４】
鉛直パイプの長さは、望ましくは１メートルから１００メートルの範囲内である請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
鉛直パイプの長さは、望ましくは２メートルから９０メートルの範囲内である請求項１３又は請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
鉛直パイプの長さは、望ましくは１０メートルから９０メートルの範囲内である請求項１３又は請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
鉛直パイプの長さは、望ましくは２５メートルから７５メートルの範囲内である請求項１３又は請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
鉛直パイプの長さは、望ましくは１メートルから１０メートルの範囲内である請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
鉛直パイプの長さは、望ましくは２メートルから６メートルの範囲内である請求項１３又は１８に記載の装置。
【請求項２０】
鉛直パイプは、その全体がリアクタ内に沈められている請求項１３乃至１９の何れかに記載の装置。
【請求項２１】
鉛直パイプは、その全体がリアクタの外側に配置されている請求項１３乃至１９の何れかに記載の装置。
【請求項２２】
鉛直パイプの底部がリアクタの下に配置されている請求項１３乃至請求項１９の何れかに記載の装置。
【請求項２３】
気泡を発生させるための手段は、越流堰、回転インペラ、メンブレンディフューザ、コースディフューザ、及び送風機又は圧縮機に連結したノズルを含む群から選択される１又は複数の手段を具えている請求項１３乃至２２の何れかに記載の装置。
【請求項２４】
液体を前記パイプの下方へ流すための手段は液体移動装置を具えている請求項１３乃至２３の何れかに記載の装置。
【請求項２５】
液体を前記パイプの下方へ流すための手段はマリンインペラ又は螺旋スクリューである請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
添付図面を参照して上述した様に実質的に液体を曝気する方法。
【請求項２７】
添付図面を参照して上述した様に実質的に液体を曝気するための装置。
【請求項２８】
１又は複数の生物学的プロセスによる排水処理のための、リアクタでの請求項１乃至１２の何れかに記載の方法の使用。
【請求項２９】
１又は複数の生物学的プロセスによる排水処理のための、リアクタとの組み合わせでの請求項１３乃至請求項２５の何れかに記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を曝気又は酸素処理するための方法及び装置に関する。特に、本発明は、例えば排水であるがこれに限定されない液体を曝気又は酸素処理するための方法及び装置、とりわけ生物学的プロセスによる排水の処理のための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物学的プロセスは、しばしば、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）並びにアンモニア及びリン酸塩等の他の栄養素を排水から除去するために使用されている。その様なプロセスの効率は、通常、排水中に存在している微生物へ酸素が移動することが出来る速度によって制限される。
【０００３】
例えば、所謂活性スラッジプロセスによる汚水の処理において、曝気によって酸素を供給するために使用されるエネルギーは、処理プラントで消費されるエネルギーの半分以上を占めている。
【０００４】
最も一般的に使用されている２つの曝気の方法は、
（ｉ）表面エアレータ、及び
（ｉｉ）メンブレンディフューザ
を使用したものである。
【０００５】
表面エアレータは、低コストであるが、活性スラッジ施用において１．０−１．５ｋｇＯ２／ｋＷｈの曝気効率でしか動作しない。一方、メンブレンディフューザは、より高価ではあるが、１．５−２．０ｋｇＯ２／ｋＷｈの値のより良い効率を有している。しかしながら、エネルギー使用量に関して、その様な値は、今なお１５％より低いエネルギー効率を示すに過ぎない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
出来るだけエネルギーを使用せずに排水への高い酸素移動速度を得ることが望ましい。
【０００７】
曝気プロセスの効率を改善するために多くの試みがなされている。例えば、ハインズ等（米国特許第４２５３９４９号）は、溶解空気を含む汚水を、下降管と上昇管とを具えたシステム内で循環させる汚水処理装置を開示している。上昇管内の混合物の一部は、混合物が上方へ流れるに従って静水圧が次第に低下するフロート室に導入され、その結果、微生物を混合物の上端に運ぶ気泡の溶解から解放される。
【０００８】
ハインズ等によって考えられた発明の装置は、エアリフトリアクタとして一般に知られており、それらは主にＩＣＩＴＭ単細胞タンパク質の製造等の発酵プロセスのために使用されている。
【０００９】
それにも拘らず、「ディープシャフト」リアクタとして知られる多くのシステムは、その様なプロセスを排水処理のために使用している。「ディープシャフト」プロセスの曝気効率は、５−８ｋｇＯ２／ｋＷｈ程度である。
【００１０】
ディープシャフトリアクタ技術の新たな進歩を経て、排水処理のために、ロング鉛直シャフトリアクタシステムの他の改良が成された。例えば、米国特許第４４６６９２８（コス）には、液体中に気体を溶解させるための装置を含むシステムが開示されている。
【００１１】
その装置は、液体を該装置へ導入する入口と、気体−液体混合物を生成するべく気体を該装置へ吹き込む手段と、該混合物を高圧で維持するための接触室と、下流方向に延びた複数のノズルを有する接触室の上端にて上部気体トラップを形成するフロー分配器とを具え、接触室は、その断面が本質的に均一であり、その結果、室内では気体−液体混合物の速度が一定に維持されることになる。上記装置は更に、接触室の下端にて下部気体トラップを形成する気体解放室と、液体での更なる溶解のために差圧によって下部気体トラップ中の気体を前記上部気体トラップへ吹き込むための、下部気体トラップの外側のリサイクル導管と、処理された液体を解放室から排出させる出口とを具えている。コスのシステムは、純酸素での使用においてより適しており、ハインズ等の発明で使用される空気での使用には適していない。
【００１２】
それらの実質的に改良された酸素移動効率にも拘わらず、その様な大きなリアクタ、更には実質的に地下深部にあるその様な大きなリアクタを構築することの固有の問題により、コス及びハインズ等のプロセスは、適切な商業上の成功を成し遂げていない。これらのプロセスの動作は又、非常に深くで気体の吹き込みを行うことを可能するべく、高圧ガス圧縮機を必要とし、その結果、設置と高いランニングコストの関連問題が生じる。
【００１３】
曝気方法論におけるより最近の改良は、ダイソン（米国特許第７１２１５３４号）によって開示されている。ダイソンの方法は、液体を通過させることにより、空気の存在下において表面の下で曝気させ、静置液体中へ導くことを含んでいる。その表面は、少なくとも１つの勾配の変化を有し、気体を液体中へ引き込むのに不可欠な乱流を発生させるための表面を規定している。
【００１４】
ダイソンによれば、流動液体の一方の側面は、静置液体中へ延びたカラムの内壁によって境されるべきであり、該液体の他方の側面は、気体が静置液体中へ引き込まれる様にカラムの残りの部分を占める気体との界面によって境されている。カラムの表面上での液体の動作により、静置液体への下降流の少なくとも一部のために、勾配が次第に増加する平面に沿って通過する液体に乱流が生じることになる。ダイソンの方法は、単純であって且つ簡潔である。それは、可動部を殆ど持たず、構築するのにとても経済的である。しかし、主張されている曝気効率が１．５−２．０ｋｇＯ２／ｋＷｈでしかないため、それが、排水処理において、それより従来の曝気方法に取って代わることには成功していない。ダイソンの方法でのエネルギー効率の低さは、気泡の発生に必要な流れと乱流を得るべく、液体を静置液体から約０．５ｍ上方に持ち上げなければならない事実に起因している。
【００１５】
そこで本発明の目的は、液体を曝気するために改良された、上述した現在の方法の欠点を解決する方法を提供することである。
【００１６】
本発明の更なる目的は、液体を曝気するために改良された装置を提供することであり、それは、上述した現在利用可能な装置よりも、効率が高く、且つ構築するのに経済的である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１形態によれば、液体の曝気に適した方法が提供され、該方法は、
移動液体中に気泡を引き込んで空気液体混合物を形成するべく、処理されるべき液体を鉛直パイプの下方へ所定の速度で流すことと、
空気を溶解させるべく、気泡を、次第に増加する静水圧の下で最短期間、液体に接触した状態で維持することと、
曝気された液体をリアクタに戻すこと
とを有し、前記鉛直パイプの入口の上方又は近傍にて、液体の表面の近くで気泡を発生させる。
【００１８】
本発明の第２形態によれば、リアクタ内での液体の曝気に使用することに適した装置が提供され、該装置は、
前記リアクタと液体連通したパイプであって、該パイプ内に表面液体が引き込まれる様に配置され、次第に増加する静水圧下で最短空気液体接触時間を提供するのに十分な長さがある鉛直パイプと、
前記鉛直パイプの入口の上方又は近傍にて、液体の表面の近くで気泡を発生させるための手段
とを具え、更に、
曝気された液体をリアクタ内へ戻すための手段と、
液体を前記パイプの下方へ流すための手段
とを具えている。
【００１９】
本発明の第１形態に係る方法において、液体速度が、望ましくは５ｃｍ／ｓから１００ｃｍ／ｓの範囲内であり、より望ましくは２０ｃｍ／ｓから７５ｃｍ／ｓの範囲内である。
【００２０】
又、接触時間が、望ましくは５秒から５００秒の範囲内であり、より望ましくは１０秒から３００秒の範囲内であることが好ましい。
【００２１】
前記方法に鑑み、気泡のサイズ範囲が、望ましくは直径で０．２−５．０ｍｍである。
【００２２】
気泡を、望ましくは液体表面の５０ｃｍ内側で発生させる。より好ましくは、気泡を、望ましくは液体表面の５ｃｍ内側で発生させる。
【００２３】
本発明によれば、静水圧は、望ましくは鉛直パイプ内での下降流液体速度と空気液体接触時間との積によって規定される。
【００２４】
即ち、
ＨＭ＝（下降流液体速度）×（空気液体接触時間）
であり、ここで、
ＨＭは、静水圧（水位ｍ）であり、
下降流液体速度は、鉛直パイプ内での液体速度（メートル／秒）であり、
空気液体接触時間は、表面液体が鉛直パイプの底に到達するのにかかる時間（秒）の長さである。
【００２５】
気泡と液体との実際の接触時間は、分布を有するであろう気泡のサイズに依存するので、定量でないことに注目すべきである。
【００２６】
本発明において発生させる気泡には、望ましくは酸素富化空気が含まれている。
【００２７】
前記方法の空気−水混合物には、望ましくは標準大気条件下の容積で３−３０％の空気が含まれている。より望ましくは、空気−水混合物には、標準大気条件下の容積で５−２５％の空気が含まれている。
【００２８】
高圧装置での使用に適しているがこれに限定されない本発明の第２形態の第１実施形態において、鉛直パイプの長さは、望ましくは１メートルから１００メートルの範囲内であり、より望ましくは２メートルから９０メートルの範囲内である。更に好ましくは、鉛直パイプの長さは、望ましくは１０メートルから９０メートルの範囲内であり、より望ましくは、鉛直パイプの長さは２５メートルから７５メートルの範囲内である。
【００２９】
例えば低圧装置での使用に適しているがこれに限定されない本発明の第２形態の別の実施形態において、鉛直パイプの長さは、望ましくは１メートルから１０メートルの範囲内である。より好ましくは、鉛直パイプの長さは、望ましくは２メートルから６メートルの範囲内である。
【００３０】
本発明の第２形態に従って、鉛直パイプの位置を変更してもよい。例えば、鉛直パイプは、その全体がリアクタ内に沈められてもよい。或いは、鉛直パイプは、その全体がリアクタの外側に配置されてもよい。
【００３１】
鉛直パイプの底部をリアクタの下に配置することも可能である。
【００３２】
本発明の第１形態に係る方法、及び本発明の第２形態に係る装置において発生させる気泡は、望ましくは、越流堰、回転インペラ、メンブレンディフューザ、コースディフューザ、及び送風機又は圧縮機に連結したノズルを含む群から選択される手段によって発生させる。
【００３３】
液体を前記パイプの下方へ流すための手段は、望ましくは、例えば１又は複数のマリンインペラ又は螺旋スクリュー等であるがこれに限定されない液体移動装置を具えている。
【００３４】
液体という用語は、生物学的に処理されるべき排水、スラッジ、又は発酵培地を指すことを理解すべきである。空気又は気体という用語は、酸素を含んだ気体媒質、又は完全な酸素を指す。
【００３５】
空気は、約２０％の酸素を含み、標準大気条件下で１．３ｋｇ／ｍ３の密度を有している。又、標準大気条件下で水は、１０ｇＯ２／ｍ３水の濃度で飽和状態に到達することが出来る。これは、３８．５リットル（Ｌ）の空気に、標準大気条件下で単位立方メートル当たりの水に飽和させるのに十分な酸素が含まれるであろうことを意味している。よって、酸素飽和点での空気／水の容積での比率は３．７％であり、水に対してより多くの気泡を導入することによって過剰空気が浪費エネルギーとなるだろう。ヘンリーの法則によれば、水中での気体の溶解度は、気体の圧力に比例する。よって、空気水接触圧を増加させることにより飽和濃度を高めることが可能となるはずである。
【００３６】
標準大気条件下で容積で約２０−３０％の空気水混合物の生成が可能であることが分かっている。より高い比率の空気を含んだ混合物は、気泡が急速に合体するので不安定である。２５％の空気水混合物には、８６ｇＯ２／ｍ３水の飽和濃度を作り出すのに十分な酸素が含まれているだろう。しかし、その様な飽和レベルには、ヘンリーの法則に従って、８．６気圧の空気水接触圧が必要とされるだろう。先行技術、例えばハインズ等は、空気を８．６気圧で液柱内に８６ｍの深さで吹き込むことにより、８．６気圧の接触圧を成し遂げることが出来ることを示唆している。しかし、既に述べた様に、その様な深さへの空気の吹き込みには、非常に高いエネルギーレベルが必要とされる。
【００３７】
気泡を、周知の手段により発生させてもよい。例えば、堰を越えて液体を通過させること、メンブレンディフューザを通して空気を送風すること、又はインペラの様な機械装置で液体の表面を攪拌することにより、気泡を発生させてもよい。これらの表面気泡はその殆どが、空気水システムに適した直径０．２−５ｍｍの範囲内のサイズであり、驚いたことにそれらは発生のためのエネルギーを殆ど必要としない。
【００３８】
液体中の気泡は上昇する傾向があり、終端速度として知られる定常状態速度まで加速されるだろう。気泡終端速度に打ち勝って上述の表面気泡を引き込むために、液体を誘導して最低５ｃｍ／ｓの速度で流さなければならないことが分かっている。より適した速度は、１０−１００ｃｍ／ｓの範囲内であろう。望ましくは、液体速度は、２０ｃｍ／ｓから７５ｃｍ／ｓの範囲内である。空気水接触時間は、液体速度と鉛直パイプの長さにより決定される。例えば、もし、パイプの長さが１００ｍであって、液体速度が５０ｃｍ／ｓであれば、接触時間は２００秒になるだろう。その様な深さにおいて、２００秒の接触時間は、酸素飽和を達成するのに適当である。
【００３９】
液体がパイプの下方へ鉛直に流れたとき、該液体により上述した表面気泡を引き込むことが出来、驚いたことに気泡がより深くに搬送されたとき、より多くの酸素が、次第に増加する静水圧によって溶解することが発見されている。重要なことに、８６ｇＯ２／ｍ３水と同程度の高レベルの溶解酸素を、高圧での空気又は酸素の吹き込みなしに達成することが出来ることが分かっている。
【００４０】
本発明の更なる理解と、それがどの様に実行されるのかを更に示すために、本発明が、添付の実施例と図面とを単なる例として参照して、更に詳細に説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る装置の略図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態に係る装置の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
添付図面の図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る液体を曝気するための装置が図示されている。該装置は、処理されるべき液体を貯蔵するためのリアクタ１と、リアクタ１内に懸架された鉛直パイプ２と、気泡発生手段３としてのベルマウス状の堰と、曝気された液体をリアクタ１に戻すための手段５としても機能する流れ誘導手段４とを具えている。
【００４３】
液体が鉛直パイプの下方へ流れるにつれて、その液体は、堰となるベルマウス内の空間から離れる一方、より多くの水がその縁から落ちることにより、該空間が満たされ、これによりベルマウス内に高密度の表面気泡が生成される。十分に小さな気泡は、引き込まれて液体の流れによって搬送され、静水圧が最も大きくなるパイプの底に向かってそれらが移動するときに、液体中に溶解する。大きなバブルは上昇して、落ちてくる水の力によりそれらがより小さなサイズに崩壊されることとなる液体表面に戻る。
【００４４】
本発明の第１実施形態は、最大６ｍの静水頭の圧力での空気液体接触に適している。又、もし必要であれば、添付図面の図２に図示されている様に、最大１００ｍの静水頭の空気液体接触圧が実現されてもよい。接触圧が高い程、溶解酸素レベルが非常に高くなり、又、エネルギー効率が高くなる。
【００４５】
添付図面の図２を参照すると、本発明の第２実施形態に係る液体を曝気するための装置が図示されている。
【００４６】
その装置は、処理されるべき液体を貯蔵するためのリアクタ１と、リアクタ１内に懸架されると共にリアクタ１の底部を貫通して地下深くに下方へ延びた鉛直パイプ２と、気泡発生手段３としての表面攪拌機と、流れ誘導手段４と、曝気された液体をリアクタ１に戻すための手段としての、鉛直パイプ２を包囲する同心パイプ５とを具えている。
【００４７】
本発明の第２実施形態の場合、液体の流れは、液体戻り配管上に引き込まれた吸引圧力によって誘導される。
【００４８】
当業者であれば、本発明の動作において使用される殆どのエネルギーが、液体の流れを誘導することに費やされることが分かるだろう。液体の流れを誘導するために様々なタイプの周知の装置が使用されているが、この用途に相応しい最もエネルギー効率の良い装置を選択することが重要である。本発明に最も適したタイプのインデューサーが、船やボートの推進に一般に使用されるタイプのマリンインペラであることが分かっている。
【００４９】
又、螺旋スクリュー型の装置も適している。リアクタの内容物を効率的に混合することにおいて液体の流れが別の重要な機能をも果たしていることに気付くべきである。多くの場合、本発明の装置から戻る流れにより、必要な混合と、リアクタを通じて曝気された液体の分配とが、更なるエネルギーの投入なしにもたらされる。
【００５０】
ここで概要が述べられた基本的な処理システムに対して多くの改良と強化が行われてもよいが分かるだろう。例えば、液体を送り込み、又、液体を攪拌する方法を変えてもよい。エアレータのサイズに対するリアクタの相対的なサイズを変えることが可能となるように、リアクタの総数を変えることにより、特定の用途に適合させることが出来る。曝気された液体は、例えば固液分離のための気泡浮上分離法であるがこれに限定されない生物学的処理以外の用途に使用されてもよい。
【００５１】
他の可能な改良又は応用は、適切な当業者には明らかであるだろう。
【００５２】
実施例
実施例１
従来の活性スラッジプロセスが実行される汚水処理プラントには、添付図面の図１に図示されるエアレータを具えた。リアクタ容積を８５ｍ３とし、鉛直パイプは、直径を０．６メートル、長さを５メートルとした。ベルマウス状の堰は直径を１．２メートルとし、水中電気モータによって駆動されるマリンインペラを、活性スラッジを鉛直パイプの下方へ流すと共に曝気されたスラッジをリアクタに戻すために使用した。液体速度を、鉛直パイプ内において２５ｃｍ／ｓとした。該プラントにより、２７９ｍ３／ｄの流量の沈殿汚水を２１５ｍｇ／Ｌ  ＢＯＤで処理した。リアクタでのスラッジ齢を約７日に維持した。リアクタにより、活性スラッジプロセスを溶解酸素レベル約１ｍｇ／Ｌで維持することが出来た。浮遊物質の沈殿後、流出物には、ちょうど５ｍｇ／Ｌ  ＢＯＤが含まれていることが分かった。実際のエアレータの効率は２．８ｋｇＯ２／ｋＷｈであることが分かった。
【００５３】
実施例２
実施例１において、エアレータを添付図面の図２に図示されているエアレータに置き換えた。鉛直パイプは、直径を０．１５メートル、長さを８５メートルとした。フラットブレードラジアルタービンインペラを、気泡発生のための表面攪拌機として使用し、水中電気モータによって駆動される２つのマリンインペラを、活性スラッジを鉛直パイプの下方へ流すと共に曝気されたスラッジをリアクタに戻すために使用した。液体速度を、鉛直パイプ内において５０ｃｍ／ｓとした。活性スラッジの動作は、エアレータの変更による影響を殆ど受けなかった。エアレータの効率は７．５ｋｇＯ２／ｋＷｈであることが分かった。
【図１】
2010535627.tif 000003
【図２】
2010535627.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月15日(2009.6.15)
【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】
液体の曝気の効率を改善する方法であって、
（ｉ）移動液体中に気泡を引き込んで空気液体混合物を形成するべく、処理されるべき液体を、鉛直パイプの下方へ、５ｃｍ／ｓから１００ｃｍ／ｓの範囲内の所定の速度で流し、鉛直パイプは、少なくとも１０メートルの長さを有すると共にリアクタの下に配置されている工程と、
（ｉｉ）空気を溶解させるべく、気泡を、次第に増加する静水圧の下で、５秒と５００秒との間の最短期間、液体に接触した状態で維持する工程と、
（ｉｉｉ）曝気された液体をリアクタに戻す工程
とを有し、前記鉛直パイプの入口の上方又は近傍にて、液体の表面の近くで気泡を発生させ、
気泡のサイズ範囲が直径で０．２−５．００ｍｍであり、静水圧は、高圧で酸素を吹き込む必要なしに、鉛直パイプ内での下降流液体速度と空気接触時間との積によって規定される方法。
【請求項２】
流体速度は２０ｃｍ／ｓから７５ｃｍ／ｓの範囲内である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
接触時間は１０秒から３００秒の範囲内である前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項４】
気泡を液体表面の５０ｃｍ内側で発生させる前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項５】
気泡を液体表面の５ｃｍ内側で発生させる前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項６】
気泡には酸素富化空気が含まれている前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項７】
空気−水混合物には、標準大気条件下の容積で３−３０％の空気が含まれている前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項８】
空気−水混合物には、標準大気条件下の容積で５−２５％の空気が含まれている前記請求項の何れかに記載の方法。
【請求項９】
リアクタ内での液体の曝気の効率の改善のための装置であって、
（ｉ）前記リアクタと液体連通したパイプであって、該パイプ内に５ｃｍ／ｓから１００ｃｍ／ｓの間の速度で表面液体が引き込まれる様に配置され、該パイプの長さが、少なくとも１０メートルであってリアクタの下に配置され、次第に増加する静水圧下で最短空気液体接触時間を提供するのに十分な長さがある鉛直パイプと、
（ｉｉ）前記鉛直パイプの入口の上方又は近傍にて、液体の表面の近くで気泡を発生させるための手段であって、気泡のサイズ範囲が直径で０．２−５．００ｍｍである手段
とを具え、更に、
曝気された液体をリアクタ内へ戻すための手段と、
液体を前記パイプの下方へ流すための手段
とを具える装置。
【請求項１０】
鉛直パイプの長さは１０−９０メートルの範囲内である請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
鉛直パイプの長さは２５メートルから７５メートルの範囲内である請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
鉛直パイプは、その全体がリアクタ内に沈められている請求項９乃至１１の何れかに記載の装置。
【請求項１３】
鉛直パイプは、その全体がリアクタの外側に配置されている請求項９乃至１１の何れかに記載の装置。
【請求項１４】
鉛直パイプの底部がリアクタの下に配置されている請求項９乃至請求項１１の何れかに記載の装置。
【請求項１５】
気泡を発生させるための手段は、越流堰、回転インペラ、メンブレンディフューザ、コースディフューザ、及び送風機又は圧縮機に連結したノズルを含む群から選択される１又は複数の手段を具えている請求項９乃至１４の何れかに記載の装置。
【請求項１６】
液体を前記パイプの下方へ流すための手段は液体移動装置を具えている請求項９乃至１５の何れかに記載の装置。
【請求項１７】
液体を前記パイプの下方へ流すための手段はマリンインペラ又は螺旋スクリューである請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
添付図面を参照して上述した様に実質的に液体を曝気する方法。
【請求項１９】
添付図面を参照して上述した様に実質的に液体を曝気するための装置。
【請求項２０】
１又は複数の生物学的プロセスによる排水処理のための、リアクタでの請求項１乃至８の何れかに記載の方法の使用。
【請求項２１】
１又は複数の生物学的プロセスによる排水処理のための、リアクタとの組み合わせでの請求項９乃至請求項１７の何れかに記載の装置の使用。
【国際調査報告】
2010535627.tif 000005
2010535627.tif 000006
2010535627.tif 000007
2010535627.tif 000008
2010535627.tif 000009