(57)【要約】本発明は、廃水を処理するための、そして更に具体的には廃水からＢＯＤ，ＮＨ３、栄養素及びリンを除去するための方法及びシステムであって、ａ）第一タンク用インレットＩ１及び第一タンク用アウトレットＯ１と、第一タンク用膜フィルターＦ１を有する第一廃水処理タンクＴ１；ｂ）タンクＴ１とＴｎ−１との間を廃水が流れるようにタンクＴ１と動作可能に連結した別の廃水処理タンクＴｎ−１；ｃ）タンクＴｎ−１とＴｎとの間を廃水が流れるようにタンクＴｎ−１と動作可能に連結した、Ｎｔｈタンク用インレットＩｎ及びＮｔｈタンク用アウトレットＯｎと、Ｎｔｈタンク用膜フィルターＦｎを有するＮｔｈ廃水処理タンクＴｎ；ｄ）タンクＴ１に連結したＮＨ３検出器ＡＤ１；ｅ）タンクＴｎに連結したＮＨ３検出器ＡＤｎ；ｆ）タンクＴ１に連結したＴＳＳ検出器ＴＤ１；ｇ）タンクＴｎに連結したＴＳＳ検出器ＴＤｎ；ｈ）少なくとも１つの前記タンクに連結した空気供給装置；及びｉ）空気供給インレットＩ１及びＩｎ、アウトレットＯ１及びＯｎ、ＮＨ３検出器ＡＤ１及びＡＤｎ、並びにＴＳＳ検出器ＴＤ１及びＴＤｎに連結した制御装置であって、作動サイクルＣ１とＣ２の間でシフトし、ここで、サイクルＣ１において、ＡＤ１≧Ｘ又はＴＤ１≦Ｙである間、Ｉ１及びＯｎはオンであり、Ｉｎはオフであり、ここで、Ｘ及びＹはそれぞれ、ＮＨ３及びＴＳＳの選択された濃度であり、そしてサイクルＣ２において、ＡＤｎ≧Ｘ又はＴＤｎ≦Ｙである間、Ｉｎ及びＯ１はオンであり、Ｉ１はオフである、制御装置、を含んで成る方法及びシステムに関する。
2004516923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水からＢＯＤ及びＮＨ３を除去するためのシステムであって、
ａ）第一タンク用インレットＩ１及び第一タンク用アウトレットＯ１と、第一タンク用膜フィルターＦ１を有する第一廃水処理タンクＴ１；
ｂ）タンクＴ１とＴｎ−１との間を廃水が流れるようにタンクＴ１と動作可能に連結した別の廃水処理タンクＴｎ−１；
ｃ）タンクＴｎ−１とＴｎとの間を廃水が流れるようにタンクＴｎ−１と動作可能に連結した、Ｎｔｈタンク用インレットＩｎ及びＮｔｈタンク用アウトレットＯｎと、Ｎｔｈタンク用膜フィルターＦｎを有するＮｔｈ廃水処理タンクＴｎ；
ｄ）タンクＴ１に連結したＮＨ３検出器ＡＤ１；
ｅ）タンクＴｎに連結したＮＨ３検出器ＡＤｎ；
ｆ）タンクＴ１に連結したＴＳＳ検出器ＴＤ１；
ｇ）タンクＴｎに連結したＴＳＳ検出器ＴＤｎ；
ｈ）少なくとも１つの前記タンクに連結した空気供給装置；及び
ｉ）空気供給インレットＩ１及びＩｎ、アウトレットＯ１及びＯｎ、ＮＨ３検出器ＡＤ１及びＡＤｎ、並びにＴＳＳ検出器ＴＤ１及びＴＤｎに連結した制御装置であって、作動サイクルＣ１とＣ２の間でシフトし、ここで、サイクルＣ１において、ＡＤ１≧Ｘ又はＴＤ１≦Ｙである間、Ｉ１及びＯｎはオンであり、Ｉｎはオフであり、ここで、Ｘ及びＹはそれぞれ、ＮＨ３及びＴＳＳの選択された濃度であり、そしてサイクルＣ２において、ＡＤｎ≧Ｘ又はＴＤｎ≦Ｙである間、Ｉｎ及びＯ１はオンであり、Ｉ１はオフである、制御装置、
を含んで成るシステム。
【請求項２】
フィルターＦ１がサイクルＣ１の洗浄モードにある、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
フィルターＦｎがサイクルＣ２の洗浄モードにある、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
フィルターＦ１及びＦｎが膜フィルターである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
フィルターＦ１及びＦ３が中空糸膜フィルターである、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記制御装置に連結し、且つ１又は複数の前記タンクに空気を供給するよう適合された空気供給装置を更に含んで成る、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
廃水からＮＨ３を除去するためのシステムであって、
ａ）第一タンク用インレットＩ１及び第一タンク用アウトレットＯ１と、第一タンク用膜フィルターＦ１を有する第一廃水処理タンクＴ１；
ｂ）タンクＴ１とＴｎ−１との間を廃水が流れるようにタンクＴ１と動作可能に連結した別の廃水処理タンクＴｎ−１；
ｃ）タンクＴｎ−１とＴｎとの間を廃水が流れるようにタンクＴｎ−１と動作可能に連結した、Ｎｔｈタンク用インレットＩｎ及びＮｔｈタンク用アウトレットＯｎと、Ｎｔｈタンク用膜フィルターＦｎを有するＮｔｈ廃水処理タンクＴｎ；
ｄ）タンクＴ１に連結したＮＨ３検出器ＡＤ１；
ｅ）タンクＴｎに連結したＮＨ３検出器ＡＤｎ；
ｆ）少なくとも１つの前記タンクに連結した空気供給装置；及び
ｇ）空気供給インレットＩ１及びＩｎ、アウトレットＯ１及びＯｎ、フィルターＦ１及びＦｎ、並びにＮＨ３検出器ＡＤ１及びＡＤｎに連結した制御装置であって、作動サイクルＣ１とＣ２の間でシフトし、ここで、サイクルＣ１において、ＡＤ１≧Ｘである間、Ｉ１及びＯｎはオンであり、Ｉｎはオフであり、ここで、ＸはＮＨ３の選択濃度であり、そしてＣ２において、ＡＤｎ≧Ｘである間、Ｉｎ及びＯ１はオンであり、Ｉ１はオフである、制御装置、
を含んで成るシステム。
【請求項８】
フィルターＦ１がサイクルＣ１の洗浄モードにある、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
フィルターＦｎがサイクルＣ２の洗浄モードにある、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
フィルターＦ１及びＦｎが膜フィルターである、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
フィルターＦ１及びＦ３が中空糸膜フィルターである、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記制御装置に連結し、且つ１又は複数の前記タンクに空気を供給するよう適合された空気供給装置を更に含んで成る、請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
廃水からＢＯＤを除去するためのシステムであって、
ａ）第一タンク用インレットＩ１及び第一タンク用アウトレットＯ１と、第一タンク用膜フィルターＦ１を有する第一廃水処理タンクＴ１；
ｂ）タンクＴ１とＴｎ−１との間を廃水が流れるようにタンクＴ１と動作可能に連結した別の廃水処理タンクＴｎ−１；
ｃ）タンクＴｎ−１とＴｎとの間を廃水が流れるようにタンクＴｎ−１と動作可能に連結した、Ｎｔｈタンク用インレットＩｎ及びＮｔｈタンク用アウトレットＯｎと、Ｎｔｈタンク用膜フィルターＦｎを有するＮｔｈ廃水処理タンクＴｎ；
ｄ）タンクＴ１に連結したＴＳＳ検出器ＴＤ１；
ｅ）タンクＴｎに連結したＴＳＳ検出器ＴＤ３；
ｆ）タンクＴ１に連結したＯＵＲ検出器ＯＤ１；
ｇ）タンクＴｎに連結したＯＵＲ検出器ＯＤ３；
ｈ）少なくとも１つの前記タンクに連結した空気供給装置；及び
ｉ）空気供給インレットＩ１及びＩｎ、アウトレットＯ１及びＯｎ、ＴＳＳ検出器ＴＤ１及びＴＤｎ、ＯＵＲ検出器ＯＤ１及びＯＤｎ、並びにフィルターＦ１及びＦｎに連結した制御装置であって、作動サイクルＣ１とＣ２の間でシフトし、ここで、サイクルＣ１において、ＴＤ１≦Ｙ又はＯＤ１≧Ｘである間、Ｉ１及びＯｎはオンであり、Ｉｎはオフであり、ここで、ＹはＴＳＳの選択濃度であり、そしてＸは選択されたＯＵＲであり、そしてＣ２において、ＴＤｎ≦Ｙ又はＯＤｎ≧Ｘである間、Ｉ３及びＯ１はオンであり、Ｉ１はオフである、制御装置、
を含んで成るシステム。
【請求項１４】
フィルターＦ１がサイクルＣ１の洗浄モードにある、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
フィルターＦｎがサイクルＣ２の洗浄モードにある、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
フィルターＦ１及びＦｎが膜フィルターである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
フィルターＦ１及びＦ３が中空糸膜フィルターである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記制御装置に連結し、且つ１又は複数の前記タンクに空気を供給するよう適合された空気供給装置を更に含んで成る、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
廃水から栄養素を除去するためのシステムであって、
ａ）第一タンク用インレットＩ１及び第一タンク用アウトレットＯ１と、第一タンク用膜フィルターＦ１を有する第一廃水処理タンクＴ１；
ｂ）Ｎｔｈタンク用インレットＩｎ及びＮｔｈタンク用アウトレットＯｎと、Ｎｔｈタンク用膜フィルターＦｎを有するＮｔｈ廃水処理タンクＴｎ；
ｃ）タンクＴ２とＴ３との間を廃水が流れるようにタンクＴ１と動作可能に連結し、そしてインレットＩ１及びＩｎに連結した第二タンク用インレット２を有するタンク第二廃水処理タンクＴ２；
ｄ）タンクＴ２とＴ３との間を廃水が流れるようにタンクＴ２に動作可能に連結した第三廃水処理タンクＴ３；
ｅ）タンクＴ３とＴｎ−１との間及びタンクＴｎ−１とＴｎとの間を廃水が流れるようにタンクＴ３及びＴｎに動作可能に連結し、そしてインレットＩ１及びＩｎに連結したＮ−１タンク用インレットＩｎ−１を有するＮ−１廃水処理タンクＴｎ−１；
ｆ）タンクＴ１に連結したＮＨ３検出器ＡＤ１；
ｇ）タンクＴｎに連結したＮＨ３検出器ＡＤｎ；
ｈ）タンクＴ１に連結したＴＳＳ検出器ＴＤ１；
ｉ）タンクＴｎに連結したＴＳＳ検出器ＴＤｎ；
ｊ）タンクＴ２に連結したＮＯ３検出器ＮＤ２；
ｋ）タンクＴｎ−１に連結したＮＯ３検出器ＮＤｎ−１；
ｌ）少なくとも１つの前記タンクに連結した空気供給装置；
ｍ）少なくとも１つの前記タンクに連結した混合装置；及び
ｎ）空気供給混合装置、インレットＩ１、Ｉ２、Ｉｎ−１及びＩｎ、アウトレットＯ１及びＯｎ、ＮＨ３検出器ＡＤ１及びＡＤｎ、並びにＴＳＳ検出器ＴＤ１及びＴＤｎ、ＮＯ３検出器ＮＤ２及びＮＤｎ−１、並びにフィルターＦ１及びＦｎと連結した制御装置であって、作動サイクルＣ１とＣ２の間でシフトし、ここで、サイクルＣ１において、１）ＡＤ１≧Ｘ又はＴＤ１≦Ｙあるいは２）ＮＤｎ−１＋ＡＤｎ≧Ｚの間は、Ｉ１及びＯｎはオンであり、Ｉｎはオフであり、そしてＩ２及びＩｎ−１はｊ及びｋにおいてオンであり、ここで、ｊ及びｋはＩ１の選択されたパーセンテージであり、ここで、Ｘ、Ｙ、及びＺはそれぞれ、ＮＨ３、ＴＳＳ及びＮＯ３＋ＮＨ３の選択された濃度であり、そしてサイクルＣ２において、Ｉｎ及びＯ１はオンであり、Ｉ１はオフであり、そしてＩｎ−１及びＩ２はｌ及びｍであり、ここで、ｌ及びｍはＩｎの選択されたパーセンテージであり、そして空気供給は、ＮＤ２≧ＡがサイクルＣ１にある場合にはＴ２＋１で、そしてＮＤｎ−１≧ＡがサイクルＣ２にある場合にはＴｎ−２で止まり、ここで、ＡはＮＯ３の選択された濃度である、制御装置、
を含んで成るシステム。
【請求項２０】
フィルターＦ１がサイクルＣ１の洗浄モードにある、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
フィルターＦｎがサイクルＣ２の洗浄モードにある、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
フィルターＦ１及びＦｎが膜フィルターである、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
フィルターＦ１及びＦｎが中空糸膜フィルターである、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
廃水からリンを除去するためのシステムであって、
ａ）第一タンク用インレットＩ１及び第一タンク用アウトレットＯ１と、第一タンク用膜フィルターＦ１を有する第一廃水処理タンクＴ１；
ｂ）Ｎｔｈタンク用インレットＩｎ及びＮｔｈタンク用アウトレットＯｎと、Ｎｔｈタンク用膜フィルターＦｎを有するＮｔｈ廃水処理タンクＴｎ；
ｃ）タンクＴ１とＴ２との間を廃水が流れるようにタンクＴ１と動作可能に連結したタンク第二廃水処理タンクＴ２；
ｄ）タンクＴ２とＴ３との間を廃水が流れるようにタンクＴ２に動作可能に連結した第三廃水処理タンクＴ３；
ｅ）タンクＴ３とＴｎ−１との間及びタンクＴｎ−１とＴｎとの間を廃水が流れるようにタンクＴ３及びＴｎに動作可能に連結したＮ−１廃水処理タンクＴｎ−１；
ｆ）タンクＴ１に連結したＰＯ４検出器ＰＤ１；
ｇ）タンクＴｎに連結したＰＯ４検出器ＰＤｎ；
ｈ）タンクＴ１に連結したＴＳＳ検出器ＴＤ１；
ｉ）タンクＴｎに連結したＴＳＳ検出器ＴＤｎ；
ｊ）少なくとも１つの前記タンクに連結した空気供給及び／又は混合装置；並びに
ｋ）空気供給混合装置、インレットＩ１及びＩｎ、アウトレットＯ１及びＯｎ、ＰＯ４検出器ＰＤ１及びＰＤｎ、ＴＳＳ検出器ＴＤ１及びＴＤｎ、並びにフィルターＦ１及びＦｎと連結した制御装置であって、作動サイクルＣ１及びＣ２の間をシフトし、ここで、サイクルＣ１において、空気はＴ１でオフであり、そしてＴｎでオンであり、１）ＰＤ１≦Ｘ又はＴＤ１≦Ｙであるか、あるいは２）ＰＤｎ≧Ｚ（Ｘ， Ｙ， 及びＺは、それぞれＰＯ４， ＴＳＳ， 及びＰＯ４の選択された濃度である）である間、Ｉ１及びＯｎはオンであり、そしてＩｎ及びＯ１はオフであり、そしてサイクルＣ２において、空気はＴｎでオフであり、そしてＴ１でオンであり、１）ＰＤｎ≦Ｘ又はＴＤｎ≦Ｙであるか、あるいは２）ＰＤ１≧Ｚ（ここで、Ｘ， Ｙ， 及びＺは、それぞれＰＯ４， ＴＳＳ， 及びＰＯ４の選択された濃度である）である間、Ｉｎ及びＯ１はオンであり、そしてＩ１及びＯｎはオフである、制御装置、
を含んで成るシステム。
【請求項２５】
フィルターＦ１がサイクルＣ１の洗浄モードにある、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
フィルターＦｎがサイクルＣ２の洗浄モードにある、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
フィルターＦ１及びＦｎが膜フィルターである、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２８】
フィルターＦ１及びＦｎが中空糸膜フィルターである、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２９】
前記制御装置に連結し、且つ１又は複数の前記タンクに空気を供給するよう適合された空気供給装置を更に含んで成る、請求項２４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明の分野
本発明は、廃水を処理するための方法及びシステム、そして更に具体的には廃水処理方法において廃水から栄養素を除去することに関する。
【０００２】
本発明の背景
従来技術は、生産工程及び排水前の都市の供給源由来の水を処理し、そして精製するために、多くの装置及びシステムを利用している。活性汚泥廃水処理プラント（ＷＷＴＰ）は、当業界で周知であり、この問題に取り組むためにもっとも頻繁に利用されている。更に、多くの工業用水及び都市の下水処理プラントは、通常の都市の処理プラントに排水する前に、それらの水を前処理するために、生物学的な系を利用している。これらの工程において、活性汚泥に使用される微生物は、所望な水の処理のために汚染物質を破壊し、又は分解する。効率的な工程の性能及び制御は、微生物の活性についての情報の迅速且つ正確な評価を必要とする。これは、典型的に処理システムに進入する多種の材料及び汚染物質の観点から困難な仕事であるとことが分かっている。また、処理される廃水の質の変化、例えば毎日の、毎週の、季節ごとの変化は、処理工程における多くの重要な因子、例えば、ｐＨ、温度、溶存酸素、栄養素等、変化が適切な廃水処理に非常に有害であると思われるものを劇的に変化させうる。不適切に処理された廃水は、深刻なヒトの健康についての危険をもたらす。
【０００３】
様々な生物学的栄養塩除去（ＢＮＲ）工程は、汚染物質の分解の補助のために、廃水処理プラントにおいて現在使用されている。典型的なＢＮＲ工程において、排水中の汚染物質、例えば炭素源（生物化学的酸素要求量又はＢＯＤとして測定される）、アンモニア、硝酸塩、リン酸塩等は、活性汚泥によって、嫌気性、無酸素性及び好気性の段階において分解され、これも当業界において知られている。嫌気性段階において、廃水は、予備的な沈降過程を通過して又は通過せずに、戻り活性汚泥（ｒｅｔｕｒｎ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ， ＲＡＳ）と混合される。
【０００４】
多くの廃水処理プラントにおいて、１つの嫌気性段階がＢＮＲ工程において用意される。嫌気性段階において、ポリ−Ｐ微生物の種は短鎖の炭素性栄養素を取り込み、そして最も一般的にはポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）として、この栄養素を細胞内に保存する。微生物は、この可溶性有機物の取り込み及び細胞内保存産物の形成を達成するためにエネルギーを使わなければならない。当該エネルギーは、保存された長鎖無機性ポリリン酸の高エネルギーのリン酸結合の開裂を介して嫌気的に得られる。この過程は、嫌気性領域において細胞から溶液に放出されるオルトリン酸塩を産生する。次の酸素性の段階において、可溶性オルトリン酸の素速い吸収は、細胞内ポリリン酸塩の再合成を提供する。すでに保存されたＰＨＢは、二酸化炭素、水、及び新規細胞へと更に嫌気的に代謝される。固体が処理工程から廃棄される場合、ポリＰ微生物に吸収されたオルトリン酸塩は、嫌気性領域無しの常用の処理工程と比較して、最大４倍のリンの除去をもたらす。
【０００５】
多くの廃水処理プラントにおいて、１又は複数の無酸素段階がＢＮＲ工程において用意される。無酸素段階において、脱窒素細菌、すなわち脱窒可能な微生物種は、電子受容体として硝酸塩及び／又は亜硝酸塩を利用し、そして脱窒過程の間いくつかの利用可能な炭素源を消費する。ＮＯｘは、順次窒素ガスに還元され、そして以下のように大気中に放出される：
ＮＯ３−→ＮＯ２−→ＮＯ→Ｎ２Ｏ→Ｎ２
硝酸塩は通常、酸素段階の終わりから無酸素段階へと戻る、一定量の廃水の再循環によって供給される。
【０００６】
１又は複数の酸素性の段階は、典型的にＢＮＲ工程において適用される。酸素段階において、約２０％の酸素又は純酸素を含む空気は、所望の溶存酸素レベルが維持されるように供給される。独立栄養性生物、すなわち自身のエネルギー源としてアンモニアを用いることができる微生物種は、好気性条件下でアンモニアを亜硝酸塩及び硝酸塩に変換する。廃水中のポリＰ微生物種は水層からリン酸塩を取り込み、そして自身の細胞内ＰＨＢ及びＰＨＶ保存産物を分解してそれをエネルギー保存のための化合物であるポリリン酸塩に変換する。ポリＰ微生物種のポリリン酸塩プールは、このように補充され、そしてリンは水層から除去される。続いて、リンは汚泥の消費によって当該システムから除去され、これも当業界では周知である。好気性条件下で、水層中の残りの炭素源は更に好気性生物によって分解される。
【０００７】
汚染物質の分解が完了に近づくと、微生物及び処理水は、固体／液体の分離過程を介して誘導され、ここでは、バイオソリッドが当該液体から分離される。続いて、バイオソリッドは、再循環されて嫌気／無酸素／酸素性の処理工程へ戻るか、又は消耗したバイオソリッドとして処理工程から除去される。固体／液体分離において使用される一般的な装置は浄化装置であり、この中でバイオソリッドはポンプを再循環することによって底に沈み、そして引き出され、透明な液体が、浄化装置の表面にある放出ダムから流出する。起泡分離（ａｉｒ ｆｌｏａｔｉｏｎ）装置も固体／液体分離過程においてしばしば使用される。これらも当業界では一般的に知られている。
【０００８】
しかしながら、現在の廃水処理プラントの多くは、廃水処理プラントが利用する空間の大きさを増大させ、最初の資本コストを増やし、そして運転コスト及び維持コストを増大させる浄化装置を必要とする。また、そのようなシステムは、重要なオペレーターによる入力を利用し、これは追加コストを加え、そして上述のように、資本コスト、並びに運転コスト及び維持コストを増大させる再循環／返還システムを利用する。最終的に、全体の処理工程における水力滞留時間（ＨＲＴ）が有意に増大する。
【０００９】
本発明の要約
１つの観点において、本発明は、廃水からＢＯＤ及びＮＨ３を除去するためのシステムであって、第一タンク用インレットＩ１及び第一タンク用アウトレットＯ１と、第一タンク用膜フィルターＦ１を有する第一廃水処理タンクＴ１、タンクＴ１とＴｎ−１との間を廃水が流れるようにタンクＴ１と動作可能に連結した第二廃水処理タンクＴｎ−１、及び、タンクＴｎ−１とＴｎとの間を廃水が流れるようにタンクＴｎ−１と動作可能に連結した、Ｎｔｈタンク用インレットＩｎ及びＮｔｈタンク用アウトレットＯｎと、Ｎｔｈタンク用膜フィルターＦｎを有するＮｔｈ廃水処理タンクＴｎを含むシステム、に関する。
【００１０】
また、タンクＴ１に連結したＮＨ４検出器ＡＤ１、タンクＴｎに連結したＮＨ４検出器ＡＤｎ、タンクＴ１に連結したＴＳＳ検出器ＴＤ１、並びにタンクＴｎに連結したＴＳＳ検出器ＴＤｎ及び少なくとも１つの前記タンクに連結した空気供給装置も存在する。
【００１１】
制御装置は、空気供給装置、インレットＩ１及びＩｎ、アウトレットＯ１及びＯｎ、ＮＨ３検出器ＡＤ１及びＡＤｎ、並びにＴＳＳ検出器ＴＤ１及びＴＤｎに連結している。制御装置は、作動サイクルＣ１とＣ２との間をシフトし、ここで、サイクルＣ１において、Ｉ１及びＯｎはオンであり、Ｉｎはオフであり、そしてＦ１は、ＡＤ１≧Ｘ又はＴＤ１≦Ｙ（ここで、Ｘ及びＹはそれぞれ、ＮＨ３及びＴＳＳの選択された濃度である）である間洗浄モードにあり、そしてサイクルＣ２において、Ｉｎ及びＯ１はオンであり、Ｉ１はオフであり、そしてＦｎは、ＡＤｎ≧Ｘ又はＴＤｎ≦Ｙである間洗浄モードにある。
【００１２】
別の観点において、本発明は、廃水から栄養素を除去するためのシステムであって、第一タンク用インレットＩ１及び第一タンク用アウトレットＯ１と、第一タンク用膜フィルターＦ１を有する第一廃水処理タンクＴ１、Ｎｔｈタンク用インレットＩｎ及びＮｔｈタンク用アウトレットＯｎと、Ｎｔｈタンク用膜フィルターＦｎを有するＮｔｈ廃水処理タンクＴｎ、タンクＴ１とＴ２との間を廃水が流れるようにタンクＴ１と動作可能に連結したタンク第二廃水処理タンクＴ２、タンクＴ２とＴ３との間を廃水が流れるようにタンクＴ２に動作可能に連結した第三廃水処理タンクＴ３、及びタンクＴ３とＴｎ−１との間及びタンクＴｎ−１とＴｎとの間を廃水が流れるようにタンクＴ３及びＴｎに動作可能に連結し、そしてインレットＩ１及びＩｎに連結したＮ−１タンク用インレットＩｎ−１を有するＮ−１廃水処理タンクＴｎ−１を含むシステムに関する。
【００１３】
当該システムは更に、タンクＴ１に連結したＮＨ３検出器ＡＤ１、タンクＴｎに連結したＮＨ３検出器ＡＤｎ、タンクＴ１に連結したＴＳＳ検出器ＴＤ１、タンクＴｎに連結したＴＳＳ検出器ＴＤｎ、タンクＴ２に連結したＮＯ３検出器ＮＤ２、タンクＴｎ−１に連結したＮＯ３検出器ＮＤｎ−１、及び少なくとも１つの前記タンクに連結した空気供給装置及び／又は混合装置を含む。
【００１４】
制御装置は、空気供給混合装置、インレットＩ１、Ｉ２、Ｉｎ−１及びＩｎ、アウトレットＯ１及びＯｎ、ＮＨ３検出器ＡＤ１及びＡＤｎ、並びにＴＳＳ検出器ＴＤ１及びＴＤｎ、ＮＯ３検出器ＮＤ２及びＮＤｎ−１、並びにフィルターＦ１及びＦｎと連結している。制御装置は、作動サイクルＣ１とＣ２との間をシフトし、ここで、サイクルＣ１において、Ｉ１及びＯｎはオンであり、Ｉｎはオフであり、そしてＦ１は洗浄モードにあり、そしてＩ２及びＩｎ−１はｊ及びｋにおいてオンであり［ここで、ｊ及びｋは、１）ＡＤ１≧Ｘ又はＴＤ１≦Ｙあるいは２）ＮＤｎ−１＋ＡＤｎ≧Ｚの間は、Ｉ１の選択されたパーセンテージであり（ここで、Ｘ、Ｙ、及びＺはそれぞれ、ＮＨ３、ＴＳＳ及びＮＯ３＋ＮＨ３の選択された濃度である）］、そしてサイクルＣ２において、Ｉｎ及びＯ１はオンであり、Ｉ１はオフであり、そしてＦｎは洗浄モードにあり、そしてＩｎ−１及びＩ２はｌ及びｍであり、ここで、ｌ及びｍはＩｎの選択されたパーセンテージであり、そして空気供給は、ＮＤ２≧ＡがサイクルＣ１にｓある場合にはＴ２＋１で、そしてＮＤｎ−１≧ＡがサイクルＣ２にある場合にはＴｎ−２で止まり、ここで、ＡはＮＯ３の選択された濃度である。
【００１５】
更に別の観点において、本発明は、廃水からリンを除去するためのシステムであって、第一タンク用インレットＩ１及び第一タンク用アウトレットＯ１と、第一タンク用膜フィルターＦ１を有する第一廃水処理タンクＴ１、Ｎｔｈタンク用インレットＩｎ及びＮｔｈタンク用アウトレットＯｎと、Ｎｔｈタンク用膜フィルターＦｎを有するＮｔｈ廃水処理タンクＴｎ、タンクＴ１とＴ２との間を廃水が流れるようにタンクＴ１と動作可能に連結した第二廃水処理タンクＴ２、タンクＴ２とＴ３との間を廃水が流れるようにタンクＴ２に動作可能に連結した第三廃水処理タンクＴ３、タンクＴ３とＴｎ−１との間及びタンクＴｎ−１とＴｎとの間を廃水が流れるようにタンクＴ３及びＴｎに動作可能に連結したＮ−１廃水処理タンクＴｎ−１、タンクＴ１に連結したＰＯ４検出器ＰＤ１、タンクＴｎに連結したＰＯ４検出器ＰＤｎ、タンクＴ１に連結したＴＳＳ検出器ＴＤ１、タンクＴｎに連結したＴＳＳ検出器ＴＤｎ、少なくとも１つの前記タンクに連結した空気供給及び／又は混合装置、当該空気供給混合装置、インレットＩ１及びＩｎ、アウトレットＯ１及びＯｎ、ＰＯ４検出器ＰＤ１及びＰＤｎ、ＴＳＳ検出器ＴＤ１及びＴＤｎ、並びにフィルターＦ１及びＦｎに連結した制御装置であって、作動サイクルＣ１及びＣ２との間でシフトする制御装置（ここで、サイクルＣ１において、空気はＴ１でオフであり、そしてＴｎでオンであり、１）ＰＤ１≦Ｘ又はＴＤ１≦Ｙであるか、あるいは２）ＰＤｎ≧Ｚ（ここで、Ｘ， Ｙ， 及びＺは、それぞれＰＯ４， ＴＳＳ， 及びＰＯ４の選択された濃度である）である間、Ｉ１及びＯｎはオンであり、そしてＩｎ及びＯ１はオフであり、そしてサイクルＣ２において、空気はＴｎでオフであり、そしてＴ１でオンであり、１）ＰＤｎ≦Ｘ又はＴＤｎ≦Ｙであるか、あるいは２）ＰＤ１≧Ｚ（ここで、Ｘ， Ｙ， 及びＺは、それぞれＰＯ４， ＴＳＳ， 及びＰＯ４の選択された濃度である）である間、Ｉｎ及びＯ１はオンであり、そしてＩ１及びＯｎはオフである）を含むシステムに関する。
【００１６】
本発明の詳細な説明
以下の記述は、図面で例示した本発明の特定の態様を言及することを意図しており、特許請求の範囲以外においては、本発明を定義し、又は限定することを意図していない。また、本発明の図面はノンスケールであり、且つ種々の寸法及び比率が考慮される。
【００１７】
図１に関しては、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）及び／又はＮＨ３／ＮＨ４＋を除去するためのシステムが示されている。当該システムは、タンクＴｎに隣接するタンクＴｎ−１と隣接したタンク１を含む。タンクは互いに直接隣接したものが示されているが、それらは、それらが動作可能に連結している限り、接触している必要はなく、そして廃水が一方においてタンクＴ１とＴｎ−１との間を流れ、そして他方でタンクＴｎ−１とタンクＴｎの間を流れる必要はない。また、全てのタンクは、好ましくは廃水に空気を導入するための手段、例えば空気拡散装置等を含むべきである。
【００１８】
タンクＴ１は流入ラインＩ１と連結しており、そしてＴｎは流入ラインＩｎに連結している。タンクＴ１はアウトレットラインＯ１に連結しており、そしてタンクＴｎは更にアウトレットラインＯｎに連結している。アウトレットラインＯ１及びＯｎのいずれも、好ましくは膜型フィルターであるフィルターユニット、Ｆ１及びＦｎとそれぞれ連結している。また、フィルターＦ１及びＦｎはそれぞれ、（長い間に）粒子状物質が付着する可能性があり、そして／あるいは付着する当該フィルターを浄化するための手段を有する。当該フィルターの浄化の概要の特有の詳細、構造及び動作は、浄化能がある限り重要ではない。
【００１９】
フィルターＦ１及びＦｎは膜型フィルターであり、これはタンクＴ１及びＴｎの中に描かれているが、タンクＴ１及びＴｎ内に配置されている必要はなく、タンクＴ１及びＴｎそれぞれと動作可能に連結している限り、タンクの外側に配置されていてもよい。
【００２０】
タンクＴ１は、ＮＨ３／ＮＨ４＋検出器ＡＤ１及びＴＳＳ検出器ＴＤ１を伴う。同様に、タンクＴｎもＮＨ３／ＮＨ４＋検出器ＡＤｎ及びＴＳＳ検出器ＴＤｎを伴う。好ましい検出器ＡＤは、Ｍｙｒａｔｅｋ， Ｉｎｃ．製であり、そして好ましい検出器ＴＤは、例えばＲｏｙｃｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｃｏｒｐ．製である。また、図１に示すように、検出器ＡＤ１及びＡＤｎを備え付け、又はＯＵＲ（酸素摂取速度）検出器ＯＤ１及びＯＤｎをそれらの代わりとすることもできる。
【００２１】
本システムはまた、典型的に、オンラインコンピューターシステムを適切にプログラムされたソフトウェアと一緒に含んで成る制御装置であって、本システムの作動をモニタリングし、そして制御する種々の構成要素Ｉ１， Ｉｎ Ｏ１， Ｏｎ， ＡＤ１， ＡＤｎ， ＴＤ１及びＴＤｎと連結する制御装置を伴う。当該制御装置は、本システム内で検出された条件に依存して変化するサイクルＣ１及びＣ２で作動する。例えば、サイクルＣ１において、インレットＩ１及びアウトレットＯｎは、廃水がタンクＴ１において本システムに流入し、そしてタンクＴｎで本システムから流出するように開いており、そしてインレットＩｎは、アウトレットＯ１と同様に閉じている。フィルターＦ１は、最も好ましくは、各サイクルの間、洗浄モードに進むための原因であるが、それは、必要性又は本システムのセットアップに依存する任意な所定のサイクルで洗浄モードに進みえない。
【００２２】
本システムは、検出器ＡＤ１又はＴＤ１が、それぞれ選択濃度Ｘ及びＹ以上のＮＨ３／ＮＨ４＋又はＴＳＳの濃度をそれぞれ検出するまでサイクルＣ１で作動する。濃度Ｘの代表的な値は、例えば、約１ｐｐｍ〜約１０ｐｐｍを含み、そして濃度Ｙは約３０００ｐｐｍ〜約２０，０００ｐｐｍを含むが、これらの範囲外の濃度も条件次第で可能であると思われる。それらの濃度を超える場合、制御装置はサイクルＣ１からＣ２に切り替わる。サイクルＣ２は、インレットＩｎ及びアウトレットＯ１が、タンクＴｎ−１を介してＴｎへ、及びＴ１へ廃水が流入し、そして最終的にはアウトレットＯ１を介して流出するように開いている。インレットＩ１は、アウトレットＯｎと同様に閉じている。フィルターＦｎは、最も好ましくは洗浄モードに置かれているが、それは必要性又はシステムのセットアップに依存する任意な所定のサイクルで洗浄モードに進み得ない。
【００２３】
本システムは、検出器ＡＤ１又はＴＤ１が、それぞれ、本システムがサイクルＣ２からサイクルＣ１に戻る選択濃度Ｘ及びＹ以上の、ＮＨ３／ＮＨ４＋又はＴＳＳの濃度をそれぞれ検出するまでサイクルＣ２において作動する。典型的に、濃度Ｘ及びＹは上文で言及した範囲で変化するが、様々な状況に応じて、それらの範囲外であってもよい。これまでの説明は、検出器及びサイクルＣ１とＣ２の間を行き交う制御装置の使用を考慮するが、サイクルＣ１とＣ２の間での変化をタイマー制御によって開始させることも全く問題はない。
【００２４】
図２に関しては、別の好ましい栄養素除去システムを示している。図２は、５つの別々のタンクＴ１， Ｔ２， Ｔ３， Ｔｎ−１及びＴｎを有するシステムを表す。その特定のシステムは５つのタンクを有するが、追加のタンクも状況に応じて考慮される。基本的に、図２のシステムは、より多くのタンクを有し、そして更にはタンクＴ２及びＴｎ−１に関する追加の能力を有することを除き、図１のシステムと同様に作動する。また、全てのタンクは、最も好ましくは、空気を廃水に導入するための手段及びタンクの中身をエアレーション無しに混合するための手段を含む。
【００２５】
上文に指摘したのと同様に、一連の隣接したタンクＴ１〜Ｔｎが存在しており、これは互いに動作可能に連結している。前述のように、それらは、文字通り互いに隣接している必要はないが、便宜上且つ本システムの足跡及び構築材料を最小化する好ましい形態としてそのようなものが示されている。従って、廃水は個々の隣接タンク間を自由に流れるが、最終的にはタンクＴ１からタンクＴｎへ、そしてその逆方向にも流れることが出来る。タンクＴ１及びＴｎは、前述のシステムのように、インレットＩ１及びＩｎ並びにアウトレットＯ１及びＯｎを有している。アウトレットは、図１に示したものと同様に、フィルターユニットと連結している。
【００２６】
タンクＴ２は、タンクＴｎ−１（ＮＤｎ−１）と同様に、ＮＯ３検出器ＮＤ２を伴う。好ましいＮＯ３検出器は、例えばＭｙｒａｔｅｋ， Ｉｎｃ．から購入することができる。更に、タンクＴ２及びＴｎ−１は、Ｉ１及びＩｎが廃水の供給源のいずれかから廃水を受け取ることができるように、それらと連結して供される。ＮＯ３検出器ＮＤ２及びＮＤｎ−１、並びにインレットＩ２及びＩｎ−１は、インレットＩ１及びＩｎ、アウトレットＯ１及びＯｎ， ＮＨ３／ＮＨ４＋検出器ＡＤ１及びＡＤｎ並びにＴＳＳ検出器ＴＤ１及びＴＤｎに加え、制御装置と連結している。
【００２７】
図２に示したシステムはまた、２サイクルモードで作動し、ここで、サイクルＣ１においては、インレットＩ１及びアウトレットＯｎは、廃水をタンクＴ１に受け入れ、そしてアウトレットＯｎから処理廃水を廃棄するための位置に据えられる。インレットＩｎは、アウトレットＯ１と同様に閉じている。好ましくは、フィルターＦ１は洗浄モードに置かれている。しかしながら、インレットＩ１を介してタンクＴ１に流れる廃水量のｊ及びｋパーセントが、それぞれタンクＴ２及びＴｎ−１に導入される。
【００２８】
サイクルＣ１は、検出器ＡＤ１が、サイクルＣ１がサイクルＣ２に切り替わるＸ以下のＮＨ３／ＮＨ４＋の濃度を検出し、又は検出器ＴＤ１が、Ｙ以下のＴＳＳの濃度を検出するまで作動し続ける。前述のように、Ｘ及びＹは、それぞれＮＨ３／ＮＨ４＋及びＴＳＳの濃度を表す。また、サイクルＣ１は、検出器ＮＤｎ−１＋ＡＤｎによって検出される追加の濃度が、タンクＴｎ−１で検出されたＮＯ３＋ＮＨ３の濃度であるＺを超え、又はそれと等しい場合に、サイクルＣ２に切り替わる。
【００２９】
更に、制御装置は空気供給システムと連結し、そして、タンクＴ２内のＮＯ３の濃度Ａが選択レベルを超す場合には、空気供給はタンクＴ２＋１内で停止する。空気はサイクルＣ１のタンクＴ２及びＴｎ−１においてはオフである。
【００３０】
サイクルＣ２は、廃水がタンクＴｎに入り、そして本システムを介してタンクＴ１方向に流れ、そしてそれらの外側に流れるように、開いたインレットＩｎ及びアウトレットＯｎを含む。好ましくは、フィルターＦｎは洗浄モードに置かれる。また、インレットＩｎを介してタンクＴｎ内に流れる廃水の量のｌ及びｍパーセントは、それぞれインレットＩ２及びＩｎ−１を介してタンクＴ２及びＴｎ−１に導入され、ここで、ｌ及びｍはインレットＩｎを通過して流れる廃水の全量の選択されたパーセンテージである。空気は、サイクルＣ２のタンクＴ２及びＴｎ−１においてはオフである。
【００３１】
本システムは、検出器ＡＤｎ又はＴＤｎが、それぞれ、サイクルＣ２がＣ１に切り替わるＸ以下又はＹ以下の、ＮＨ３／ＮＨ４＋又はＴＳＳの濃度を検出するまでサイクルＣ２で作動し続ける。同様に、本システムは、検出器ＮＤ２及びＡＤ１によって検出されたタンクＴ２のＮＯ３濃度＋タンクＴ１のＮＨ３／ＮＨ４＋の濃度が、選択濃度のＺを超え、又はそれと等しい場合に、サイクルＣ１に切り替わる。
【００３２】
最後に、空気は、検出器ＮＤｎ−１によって検出されるＮＯ３の濃度が、空気が停止する濃度Ａ以上となるまで、タンクＴｎ−２に供給される。
【００３３】
図３に関しては、別の好ましい栄養素除去システムが、リンを除去するために用意される。図３は、５つの別々のタンクＴ１， Ｔ２， Ｔ３， Ｔｎ−１及びＴｎを有するシステムを表す。表示したシステムはが５つのタンクを有する場合、任意の数の追加のタンクが、状況に応じて考慮される。基本的に、図３のシステムは、より多くのタンク数を有し、更にはタンクＴ１及びＴｎに関する追加の能力を有することを除き、図１のシステムと同様に作動する。また、全てのタンクが、最も好ましくは空気を廃水に導入する手段及びエアレーション無しにタンクを混合する手段を含む。
【００３４】
上文で指摘したのと同様に、一連の隣接したタンクＴ１〜Ｔｎが存在しており、これらは互いに動作可能に連結している。前述のように、それらは、文字通り互いに隣接している必要はないが、便宜上且つ本システムの足跡及び構築材料を最小化する好ましい形態としてそのようなものが示されている。従って、廃水は個々の隣接タンク間を自由に流れるが、最終的にはタンクＴ１からタンクＴｎへ、そしてその逆方向にも流れることが出来る。タンクＴ１及びＴｎは、前述のシステムのように、インレットＩ１及びＩｎ並びにアウトレットＯ１及びＯｎを有している。アウトレットは、図１に示したものと同様に、フィルターユニットと連結している。
【００３５】
タンクＴ１は更に、タンクＴｎ（ＰＤｎ）と同様に、ＰＯ４検出器ＰＤ１を伴う。好ましいＰＯ４検出器は、例えばＣｈｅｒｎｓｃａｎ， Ｉｎｃ．のものである。タンクＴ１及びＴｎはまた、ＴＳＳ検出器を備えている。ＰＯ４検出器、ＰＤ１及びＰＤｎ並びにインレットＩ１及びＩｎ、アウトレットＯ１及びＯｎ、並びにＴＳＳ検出器ＴＤ１及びＴＤｎが、本システムの制御装置と連結している。
【００３６】
図３に示したシステムはまた、２サイクルモードで作動し、ここで、サイクルＣ１においては、インレットＩ１及びアウトレットＯｎは、廃水をタンクＴ１に受け入れ、そしてアウトレットＯｎから廃液を棄てるために、「オン」の位置に据えられる。インレットＩｎは、アウトレットＯ１と同様に閉じられる。好ましくは、フィルターＦ１は、洗浄モードに置かれる。
【００３７】
サイクルＣ１は、検出器ＰＤ１がＸ以下のリンの濃度を検出し、あるいは検出器ＴＤ１がＹ以下のＴｓｓの濃度を検出し、あるいは検出器ＰＤｎがＺ以上の濃度を検出するまで作動し続け、上記濃度でサイクルＣ１はサイクルＣ２に切り替わる。Ｘ及びＺはともにリンのある濃度を表し、そしてＹはＴＳＳの濃度を表す。
【００３８】
更に、制御装置は、サイクルＣ１において、空気が停止し、そして嫌気性条件がＴ１に存在し、そしてＩ１及びＯｎがオンであるように、空気供給装置及び流入制御システムに連結している。また、空気はその次のタンクＴ２〜Ｔｎにおいてオンである。同様に、サイクルＣ２において、空気はオフであり、そして嫌気性条件がＴｎにおいて存在し、そしてＩｎ及びＯ１はオンである。また、空気はその次のタンクＴｎ−１〜Ｔ１においてオンである。
【００３９】
サイクルＣ２は、廃水がタンクＴｎに入り、そして本システムを介してタンクＴ１方向に流れ、そしてそれから外に流れるように、開いているインレットＩｎ及びＯ１を含む。インレットＩ１は、アウトレットＯｎと同様にオフである。好ましくは、フィルターＦｎは洗浄モードに置かれる。空気は、サイクルＣ２のタンクＴｎ内及びその次のタンク内でオフである。
【００４０】
本システムは、検出器ＰＤｎがＸ以下の濃度を検出し、あるいは検出器ＴＤｎがＹ以下の濃度を検出し、あるいは検出器ＰＤ１がＺ以上の濃度を検出するまで作動し続け、上記の点でサイクルＣ２はサイクルＣ１に切り替わる。
【００４１】
図１，２及び３に示した本システム、並びに、本明細書の図面で示さなかったもの以外の、本明細書で考慮したシステムのための上記２サイクルの動作は、従来のシステムを超える重大な利点を提供する。上述のシステムは、「ほぼ」飲用に適し、そして、例えば逆浸透膜を介した水の通過によって簡単に飲用に適するようにされうる程度に処理される廃水を提供する。更に、上記システムは、従来技術の廃水処理システムにおいて一般に使用される浄化装置の利用を必要としない。これは、より小さな足跡、より大きな信頼性、低下した設備投資並びに運転コスト及び維持コストを有する全体的なシステムという利点を提供する。
【００４２】
また、上述のシステムは高度に自動化されることもあり、これは必要とされる人間のオペレーターの注意の度合いを減らし、それによって運転コストを減らし、そして更に運転時の不確実性を減らす。
【００４３】
初期の設備投資及び運転コストの減少における、より更なる利点は、従来のシステムにおいて利用される伝統的なリサイクル／リターンシステムの排除である。また、そのようなリサイクル／リターンシステムの排除は、従来のシステムと比較して、ＨＲＴの増大をもたらす。
【００４４】
また、種々の検出器レベルを前もって選択し、又は設定することによって、処理される水は、未解決の特定の施設のための許可を伴う順守を事実上保証されうる。最後に、本システムは、従来技術のシステムの多くにおいて欠いている栄養素除去の能力を提供し、そしてより高いＭＬＳＳ濃度、すなわち常用のシステムの２〜３倍のものを達成し、そして維持するための能力を提供し、それによって単位体積当たりの処理能力の増大をもたらす。
【００４５】
本発明は、装置及び方法の特定の形態に関して記載されているが、当業者にとって、特許請求の範囲において限定した本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、全てのものが様々な同等のもので置き換えられ、段階の順序が変更され、そしてある段階が他のものと独立して使用されうることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、有機性材料及びアンモニアを除去することができる廃水処理システムの図である。
【図２】
図２は、本発明の追加の観点に従う好ましい栄養素除去システムの図である。
【図３】
図３は、好ましいリン除去システムの図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004516923.tif 000038
【国際調査報告】
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2004516923.tif 000040
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