(57)【要約】  生物的に廃水を処理する、及び同時に、廃水の処理において用いられるバイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルを増大することを目的とするプロセスを含む方法。該方法は、廃水をバイオマスで生物的に処理する工程、及びバイオマスが饗宴及び１次的飢餓条件の繰り返される周期の下でバイオマスを処理することにより前記バイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルを向上する工程を含む。時々、該方法は１次的饗宴-飢餓プロセスから２次的飢餓プロセスへ逸脱することを伴う。２次的飢餓プロセスは、１次的飢餓条件の平均期間よりも実質的に長い期間、２次的飢餓条件の下でバイオマスを処理する工程を含む。
2016509532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水をバイオマスで生物的に処理する、及び前記バイオマスのポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）蓄積ポテンシャルを向上する方法であって、前記方法は、
廃水をバイオマスに混合し、且つ前記廃水から汚染を除去するために前記廃水を生物的に処理する工程、及び
ｉ．１次的饗宴‐飢餓プロセスの下で前記バイオマスを処理する工程であって、前記バイオマスが１次的饗宴及び飢餓条件の繰り返される周期の下で処理されることを特徴とする工程、及びｉｉ．前記１次的饗宴-飢餓プロセスに加えて、２次的飢餓プロセスを適用する工程により、前記バイオマスの前記ＰＨＡ蓄積ポテンシャルを向上する工程を含み、
前記２次的飢餓プロセスを適用する工程は、
１次的饗宴及び飢餓条件の繰り返される周期の下で前記バイオマスを処理する工程の後に、前記２次的飢餓プロセスの下で前記バイオマスを処理する工程であって、前記２次的飢餓プロセスにおいては、所定の時点における前記バイオマス又は前記バイオマスのフラクションが、前記１次的飢餓条件の平均期間よりも実質的に長い期間、２次的飢餓条件の下で処理されることを特徴とする工程、を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記バイオマスは６日間より短い平均期間において、２次的飢餓条件の下で処理されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、連続バッチ反応器（ＳＢＲ）において実行され、及び前記ＳＢＲにおいて前記廃水を生物的に処理する工程と前記ＳＢＲにおいて前記１次的饗宴-飢餓プロセスの下で前記バイオマスを処理する工程とを含み、
前記バイオマスが前記１次的饗宴-飢餓プロセスの１つの周期において、１次的飢餓条件の下で処理された後に、前記１次的饗宴-飢餓プロセスから逸脱し、且つ前記ＳＢＲにおいて前記２次的飢餓条件の下で前記バイオマスを処理する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ＳＢＲ及び側流反応器において実行され、及び
前記ＳＢＲにおいて前記１次的饗宴-飢餓プロセスを行う工程と、少なくとも前記バイオマスの一部分を前記ＳＢＲから前記側流反応器に移送する工程と、前記側流反応器内の前記バイオマスを前記２次的飢餓条件の下で処理する工程とを含む
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＳＢＲと前記側流反応器との間を行ったり来たりと前記バイオマスの少なくとも一部分が移送され、及び前記１次的饗宴-飢餓プロセスは前記ＳＢＲにおいて実行され、且つ前記バイオマスが前記側流反応器において前記２次的飢餓条件の下で処理される、ことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記バイオマスは前記ＳＢＲ内の混合液に含まれ、及び
前記ＳＢＲにおいて繰り返される饗宴-飢餓条件の下で前記バイオマスを処理する工程、
前記ＳＢＲから前記側流反応器に前記バイオマスの少なくとも一部分を移送することにより、前記ＳＢＲ内のバイオマスが１次的飢餓条件の下で処理される間に、前記バイオマスの２次的飢餓処理を誘発する工程、及び
前記側流反応器内の前記バイオマスを２次的飢餓条件の下で処理する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
それぞれの１次的饗宴-飢餓周期は、１次的饗宴期間と１次的飢餓期間を含み、及び
前記側流反応器において２次的飢餓条件の下で前記バイオマスが処理される前記期間を、平均の前記１次的飢餓期間より長いが６日間より短い期間に維持する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項８】
連続的フロー主流プロセスを含み、
前記１次的饗宴-飢餓プロセスは主流において実行され、及び前記２次的飢餓プロセスは側流において実行される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記主流は１次的饗宴反応器と１次的飢餓反応器を含み、
前記１次的饗宴反応器において１次的饗宴条件の下で前記バイオマスを処理する工程、及び
前記１次的飢餓反応器において１次的飢餓条件の下で前記バイオマスを処理する工程を含み、
前記側流は２次的飢餓反応器を含み、前記２次的飢餓反応器において２次的飢餓条件の下で前記バイオマスを処理する工程を含み、及び
前記１次的飢餓反応器と前記２次的飢餓反応器との間を行ったり来たりと前記バイオマスを移送する工程をさらに含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記１次的饗宴-飢餓プロセスは主流において実行する工程、
前記バイオマスが少なくとも１つの１次的饗宴-飢餓周期の下で処理された後に、前記バイオマスの少なくとも一部分を沈降させる工程、及び
２次的飢餓反応器に前記沈降したバイオマスの少なくとも一部分を移送し、且つ１次的饗宴-飢餓条件の条件にバイオマスを戻して返却する前に前記２次的飢餓反応器内のバイオマスを前記２次的飢餓条件の下で処理する工程を含む
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記２次的飢餓反応器は側流に配置されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
固体-液体分離器から前記主流に前記沈降したバイオマスの少なくとも一部分を導くための返却バイオマスラインがあり、
前記返却バイオマスラインと前記２次的飢餓反応器との間を行ったり来たりとバイオマスを移送する工程、及び
前記２次的飢餓条件の下で前記２次的飢餓反応器ないの前記バイオマスを処理する工程
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記バイオマスを主流における饗宴及び飢餓反応器の中に且つ通して導くことにより、前記１次的饗宴-飢餓プロセスの下で前記バイオマスを処理し、及びその後、前記バイオマスの少なくとも一部分を沈殿させ、且つ前記バイオマスが交互する饗宴及び飢餓条件の下で処理される前記主流における前記饗宴及び飢餓反応器に前記沈殿されたバイオマスを返却する工程、及び
前記返却するバイオマスの少なくとも一部分を前記２次的飢餓条件の下で処理する工程であって、該工程の後に前記バイオマスが前記主流に返却され且つ前記饗宴及び飢餓反応器の中に且つ通して導かれることを特徴とする工程、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記２次的飢餓反応器は、固体-液体分離器と前記主流との間で運転可能に連結されるバイオマス返却ラインと連通することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
主流における１次的饗宴反応器の中に前記バイオマスを導き、且つ前記１次的饗宴反応器において１次的饗宴条件の下で前記バイオマスを処理する工程、
前記バイオマスが１次的饗宴条件の下で処理された後に、前記主流における下流１次的飢餓反応器に前記バイオマスを導き、且つ前記１次的飢餓反応器において１次的飢餓条件の下で前記バイオマスを処理する工程、
前記バイオマスが１次的飢餓条件の下で処理された後に、固体‐液体分離器に前記バイオマスを導き且つ処理された廃水から前記バイオマスを分離する工程、
前記主流に前記分離されたバイオマスを再循環し、且つ前記１次的饗宴及び飢餓反応器を通して前記分離されたバイオマスを繰り返して導く工程、
選択された時間の間、前記１次的饗宴及び飢餓反応器に分離されたバイオマスを再循環することを続ける工程、
２次的飢餓反応器に前記分離されたバイオマスの前記少なくとも一部分を周期的又は連続的に導き、前記２次的飢餓反応器において２次的飢餓条件の下で前記バイオマスを処理する工程、及び
前記分離されたバイオマスが２次的飢餓条件の下で処理された後に、前記バイオマスの少なくとも一部分を前記主流に戻して導き、且つ前記主流において繰り返される饗宴及び飢餓条件の下で前記バイオマスを処理する工程、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記２次的飢餓反応器において処理された前記バイオマスは、前記２次的飢餓反応器に到達する前に、前記１次的饗宴反応器及びそして前記１次的飢餓反応器において処理されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記１次的饗宴及び飢餓条件は１次的饗宴及び飢餓反応器において実行され、前記２次的飢餓は２次的飢餓反応器において実行され、並びに前記１次的饗宴反応器は主流において配置され、前記１次的飢餓反応器は第１の側流において配置され、及び前記２次的飢餓反応器は第２の側流反応器において配置され、
前記１次的饗宴反応器において１次的饗宴条件の下で前記バイオマスを処理する工程、
前記１次的饗宴反応器において１次的饗宴条件の下で前記バイオマスを処理した後、固体‐液体分離器に前記バイオマスを導き、且つ混合液からバイオマスを分離する工程、
前記１次的飢餓反応器に前記分離されたバイオマスを導き、且つ１次的飢餓条件の下で前記分離されたバイオマスを処理する工程、
前記１次的饗宴反応器、固体‐液体分離器及び前記１次的飢餓反応器を通して、並びに前記１次的饗宴反応器に戻して、選択された数の周期だけ前記バイオマスを循環する工程、
前記１次的飢餓反応器から前記２次的飢餓反応器に前記バイオマスの少なくとも一部分を移送し、且つ前記２次的飢餓反応器内の前記バイオマスを２次的飢餓条件の下で処理する工程、及び
２次的飢餓反応器内の前記バイオマスの少なくとも一部分を、１次的饗宴及び飢餓反応器を通して循環している前記バイオマスの残りに戻して返却する工程、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記固体-液体分離器は、前記１次的饗宴反応器と前記１次的飢餓反応器との間を運転可能に相互接続され、
前記バイオマスが前記主流における１次的饗宴条件の下で処理された後に、及び前記バイオマスが前記固体-液体分離器により混合液から分離された後に、前記バイオマスは１次的飢餓条件の下で処理される
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
平均的な１次的饗宴-飢餓持続時間若しくは周期時間より長い若しくは等しい期間、前記バイオマスは２次的飢餓条件の下で処理される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
主流において前記１次的飢餓プロセスの一部分を実行する工程、
前記バイオマスが１次的饗宴条件の下で処理された後に、前記バイオマスの少なくとも一部分を沈降させる工程、及び
側流反応器において１次的飢餓条件の下で前記バイオマスを処理する工程を含み、
側流において２次的飢餓の条件に前記バイオマスを暴露するために、前記バイオマスの少なくとも一部分は、前記側流反応器と２次的側流飢餓反応器との間を行ったり来たりと交換される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
主流において前記１次的飢餓プロセスの一部分を実行する工程、
前記バイオマスが前記主流において１次的饗宴条件及び１次的飢餓条件の下で処理された後に、前記バイオマスの少なくとも一部分を沈降させる工程、
側流において前記１次的飢餓プロセスの別の部分を実行する工程であって、前記バイオマスは前記側流において１次的飢餓条件の下で処理されることを特徴とする工程、
２次的側流反応器において前記２次的飢餓プロセスの下で前記バイオマスを処理する工程、及び
前記２次的飢餓側流反応器と前記１次的飢餓側流反応器との間を行ったり来たりと前記バイオマスを移送する工程、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
１次的飢餓は前記固体-液体分離器の前の部分で達成されることを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
実質的に全ての前記バイオマスが２次的飢餓条件の下で一度に処理されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記全ての処理バイオマスの一部分のみが任意の期間、２次的飢餓条件の下で繰り返し処理されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記バイオマスの統計的に全てが、前記２次的飢餓プロセスにより課された延期された飢餓条件の効果により順化されるように、２次的飢餓条件の下で前記バイオマスを繰り返して処理する工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記プロセスにおける前記バイオマスは、平均して前記プロセスにおける前記バイオマスの４つの固体持続時間（ＳＲＴ）毎に少なくとも１度、２次的飢餓条件の下で処理されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
廃水をバイオマスで生物的に処理する、及びバイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルを向上する方法であって、前記方法は、
容易に生分解可能な化学的酸素要求（ＲＢＣＯＤ）及び窒素を含む廃水ストリームを、１次的饗宴反応器に導く工程、
前記１次的饗宴反応器において無酸素条件を維持し、且つ前記廃水を脱窒する間に、前記バイオマスを１次的饗宴条件の下で処理する工程、
前記１次的饗宴反応器から下流１次的飢餓反応器に前記廃水及びバイオマスを導く工程、
前記１次的飢餓反応器において好気的条件を維持し、且つ前記廃水を硝化する間に、前記バイオマスを１次的飢餓条件の下で処理する工程、
１次的饗宴及び飢餓条件の繰り返される周期の下で前記バイオマスが処理される１次的饗宴−飢餓プロセスを生じさせるために、前記１次的飢餓反応器から前記１次的饗宴反応器に前記廃水及びバイオマスを再循環する工程、
前記バイオマスの少なくとも一部分が、前記１次的饗宴反応器及び前記１次的飢餓反応器において１次的饗宴及び飢餓条件の繰り返される周期の下で処理された後に、前記廃水及びバイオマスを前記１次的飢餓反応器から２次的飢餓反応器に導く工程、及び
前記バイオマスが前記１次的飢餓反応器内で１次的飢餓条件に暴露された平均期間よりも実質的に長い期間、前記２次的飢餓反応器内の前記バイオマスを２次的飢餓プロセスの下で処理する工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
無酸素条件下で前記２次的飢餓反応器を運転し、且つ前記２次的飢餓反応器において廃水を脱窒する工程を含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記プロセスにおける前記懸濁バイオマスの固体持続時間（ＳＲＴ）を含み、且つ
前記ＳＲＴより短い期間、前記２次的飢餓反応器において前記バイオマスを保持する工程を含むことを特徴とする、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記２次的飢餓反応器から固体-液体分離器に前記廃水及びバイオマスを導き、且つ前記廃水から前記バイオマスを分離する工程、及び
前記１次的饗宴反応器及び／又は前記１次的飢餓反応器に前記分離されたバイオマスを再循環する工程
を含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記１次的饗宴反応器及び／又は前記１次的飢餓反応器に再循環された前記分離バイオマスの前記平均の流量は、前記１次的饗宴反応器に導かれた前記廃水ストリームの前記平均の流量の０．２倍から２．０倍であることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記廃水及びバイオマスは混合液の部分を形成し、且つ
前記１次的饗宴反応器から前記１次的飢餓反応器に再循環された混合液の前記流量は、前記１次的饗宴反応器の中に導かれた前記廃水の前記平均の流量の１倍から５倍であることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を除去するための廃水の生物的処理はバイオマスを生産する。今日、無駄な余剰バイオマスは固形廃棄物処分の問題となっている。多くの関心を集める機会は、廃水を処理する活性化汚泥のような、バイオマスによる生分解可能なポリマーの生産である。この方法において、生産された活性化汚泥の少なくとも一部は、生物的廃水処理プロセスから収穫されることのできる有用な副生産物となる。収穫されたバイオマスは有意なレベルのバイオポリマーの蓄積をするようにされることができ、そしてバイオポリマーが豊富なバイオマスはもはや廃棄物処分の問題はなく、だが対照的に、バイオプラスチック／ファインケミカルに向けられる価値連鎖（ｖａｌｕｅ  ｃｈａｉｎ）における未処理の原料資源である。このような手法において、汚泥処分の問題は再生可能な資源の機会へと変化されてもよい。
【０００２】
工程水と廃水の生物的処理において生産されるバイオマスは、中間炭素及びエネルギーリザーバーとしてとして多くの天然に発生する微生物の種類により生産されるポリエステル類のグループである、ポリヒドロキシアルカノエート類（ＰＨＡ類）のクラスのバイオポリマー類を蓄積するようにされることができる。ＰＨＡ類は、バイオマスから回収されることができ、且つ実用の適用例の広い範囲に対して有用な商業的価値のある生分解可能プラスチックへと変換されることができるバイオポリマーである（例を参照。ＵＳ２０１０／０２００４９８、ＷＯ２０１１／０７０５４４Ａ２、ＷＯ２０１１／０７３７４４Ａ１、ＷＯ２０１２／０２２９９８Ａ１、ＷＯ２０１２／０２３１１４Ａ１）。
【０００３】
学術団体及び知的財産刊行物（Salehizadeh and Loosdrecht, Biotechnology Advances 22 （2004） 261 -279の例を参照）によると、いわゆる饗宴（ｆｅａｓｔ）-飢餓（ｆａｍｉｎｅ）戦略を含む廃水処理をしながら、ＰＨＡを蓄積するようにバイオマスのポテンシャルを向上する手段が知られている。饗宴-飢餓手段は、容易に生分解可能なＣＯＤ（ＲＢＣＯＤ）の形式において、利用可能な基質が存在する及び利用可能な基質がほとんど存在しない交互の環境にバイオマスが暴露されるよう実行される生物的処理である。ＲＢＣＯＤは、例えば酢酸などの揮発性脂肪酸を含む。質量１グラムの酢酸は、化学的酸素要求量若しくはＣＯＤとして１．０６７グラムの酢酸に相当する。
【０００４】
饗宴の期間において、唐突に利用可能ＲＢＣＯＤの条件になると、ＲＢＣＯＤは飢餓環境に暴露された直後のバイオマスにより取り込まれる。饗宴の期間は、少なくともいくらかのＲＢＣＯＤがＰＨＡに変換される。低いＲＢＣＯＤ利用可能性と飢餓条件下では、饗宴期間において少なくともいくらかのＰＨＡが貯蔵されるバイオマス中の微生物の集団は、この内部に貯蔵されたＰＨＡを飢餓期間の成長と生存のためのエネルギーと炭素の源として使用することができる。そして、饗宴環境と飢餓環境の交替は、ＰＨＡを貯蔵する能力を備えるバイオマス中の微生物の集団の生存を選択する傾向にある。
【０００５】
饗宴-飢餓条件を適用することによって、バイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャル（ＰＡＰ）は、従来の生物的廃水処理システムにおいてバイオマス中に見られる典型的な最小のバックグラウンドレベルに比較して強化されることができる。活性化汚泥の典型的な最小バックグラウンドＰＨＡは、ＰＨＡを約２０％ｇ-ＰＨＡ/ｇ-ＶＳＳ未満にまで貯蔵する能力である。強化されたＰＡＰは約３０％ｇ-ＰＨＡ/ｇ-ＶＳＳ若しくはそれ以上、及び好ましくは約５０％ｇ-ＰＨＡ/ｇ-ＶＳＳの蓄積ポテンシャルであると考えられてもよい。高いＰＡＰは、蓄積プロセス及び続くＰＨＡの回収をより効率的にし、そしてそれにより、生物的処理による水質管理におけるサービスの副産物として、ＰＨＡの生産プロセス全体の経済性を改善させる。
【０００６】
水質管理のサービスに由来するＰＨＡの生産は、生物的処理ユニットプロセスを含むバイオリファイナリーのコンセプト全体の一部であることが可能であり、以下を備えるが、これらに限定されない。
１．有機物を揮発性脂肪酸（ＶＦＡｓ）のようなＲＢＣＯＤ発酵製品に変換するための、酸産生発酵のような任意的な前処理。
２．水からの有機物汚染の除去、及びＰＨＡ類の著しい蓄積ポテンシャル又は強化されたＰＡＰを備えるバイオマスの生産。
３．バイオマス生産用に用いられる供給源と同じ供給源に由来する、若しくは他の利用可能なＲＢＣＯＤの供給源を用いることに由来するＲＢＣＯＤを用いることによって、収穫されたバイオマス中のＰＨＡ類の制御された蓄積により、２に由来する余剰のバイオマスのＰＡＰを発現させること。
４．３において生産された濃縮ＰＨＡバイオマスからのＰＨＡ類の回収及び純粋化。
【０００７】
ＰＡＰの典型的な饗宴-飢餓選択は、饗宴-飢餓の周期的レジームの時間における安定的な条件を維持することに焦点を当てる。すなわち、バイオマスは、合計饗宴-飢餓周期はおよそ一定であり、そして飢餓の部分は概して当該周期時間の４分の３よりも大きくすることになっている饗宴-飢餓の繰り返される周期に暴露される。饗宴-飢餓選択はオープン混合培養において生産されるバイオマスのＰＡＰを強化することが繰り返して示されているが、結果はまた、バイオマスを含む微生物群集は饗宴-飢餓のレジームに自身を適応させることができることを示唆する。適応化のためにより、微生物群集はＰＨＡ蓄積プロセス期間において、微生物群衆のＰＡＰの最大限のポテンシャルに直接的に到達する可能性が低いであろう。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、バイオマスを伴う廃水の生物的処理、及び廃水を処理するプロセスにおいてバイオマスにより発現されるＰＨＡ蓄積ポテンシャルに関連する。様々な生物的プロセスが用いられることができる。例えばバイオマスは、ＢＯＤ、窒素、リン、及び自治体と廃水若しくは処理水ストリームの他の種類とにおいて一般に見られる広い範囲の汚染物を除去するために用いられてもよい。バイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルを向上するために、１次的饗宴-飢餓（選択）プロセスが用いられる。１次的饗宴-飢餓プロセスは、バイオマスを饗宴及び飢餓条件の繰り返された周期の下で処理する。これらの条件は１次的饗宴条件及び１次的飢餓条件と称される。饗宴及び飢餓条件の繰り返される周期の数は、変化することができる。一実施形態において、バイオマスは少なくとも２つの饗宴及び飢餓条件の交互する繰り返し周期に暴露される。
【０００９】
バイオマスが多数の交互する饗宴及び飢餓周期に暴露されることに加えて、本明細書に記載されるプロセスは制御された逸脱、若しくは周期的な１次的饗宴-飢餓レジームからの逸脱の導入を含む。逸脱のプロセスは、２次的飢餓プロセス若しくは単純に２次的攪乱と称される。２次的飢餓プロセスにおいて、バイオマス若しくはバイオマスの一部分は、平均の１次的飢餓期間よりも実質的に長い期間、飢餓条件の下で処理される。一実施形態において、２次的飢餓期間は進行する１次的飢餓期間の平均よりも長いが、プロセスにおけるバイオマスの固体滞留時間よりも短い。２次的飢餓プロセスは定期的に開始されてもよい。本明細書に使用される場合、「定期的に」は、「時々」及び「複数の１次的饗宴-飢餓周期の後」を意味する。すなわち、２次的飢餓プロセスは、固定された時間インターバルに基づいて開始される必要はない。代わりに、継続的な複数の２次的飢餓のプロセスの間の時間インターバルは変化することができる。いくつかの実施形態において、２次的攪乱は４つの汚泥持続時間（ＳＲＴ）毎に少なくとも１度生じる。
【００１０】
本開示は、バイオマスを饗宴及び飢餓条件の固定された周期的レジームの下で処理することから期待されること以上に及び超えて、バイオマスのPAPを向上するためのプロセス若しくは方法にさらに導かれる。バイオマスのPAPは２つの要因により影響されてもよい。より高いPAPは、ＲＢＣＯＤを細胞内に貯蔵されるＰＨＡへと変換する代謝能力を備えた微生物の集団のより高いフラクションで強化されたバイオマスにより実証される。より高いPAPはまた蓄積プロセス時のバイオマスの生理学的状態に起因してもよい。饗宴及び飢餓レジームはバイオマス中のＰＨＡ貯蔵微生物の集団の好ましい生存を選択する。時間及び有機物負荷に基づく饗宴及び飢餓の特定の条件はまた、饗宴の間に微生物が貯蔵することを必要とするよりも多くのＰＨＡを貯蔵しないように、ＰＨＡを貯蔵する微生物が調整されるように条件付けすることが、仮定される。典型的に生物的処理プロセスの実用的な条件においては、貯蔵されるＰＨＡのレベルは、ＰＨＡ蓄積プロセスに所望される最終的なレベルに比較して低い。そして、本発明の方法は、ＰＡＰ強化の条件とＰＨＡ蓄積のために改善された生理学的状態を備えるバイオマスを維持する傾向がある条件とを組み合わせることを目的とする。この解釈、及び他のこのような解釈の可能性にも関わらず、本発明の方法は、基本的な饗宴-飢餓戦略のプロセス条件以上に及び超えて、増強されたプロセス条件を提供し、これにより、ＰＨＡ蓄積における向上された性能が達成される。
【００１１】
本発明の他の目的及び利点が、以下の説明及びこのような発明の単なる例示である添付の図面の検討により明白及び自明になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】生物的プロセスにおいて用いられる、バイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルを向上する、半連続フロー生物的廃水処理プロセスの一実施形態の概略図。
【図２】生物学プロセスにおいて用いられる、バイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルを向上する、連続フロー生物的廃水処理プロセスの一実施形態の概略図。
【図３】生物的プロセスにおいて用いられる、バイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルを向上する、連続フロー生物的廃水処理プロセスの別の実施形態の概略図。
【図４】生物的プロセスにおいて用いられる、バイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルを向上する、連続フロー生物的廃水処理プロセスの別の実施形態の概略図。
【図５】廃水を硝化及び脱窒すると同時に、プロセスにおいて用いられるバイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルを向上するように設計された、生物的廃水処理プロセスの概略図。
【図６】課せられた２次的飢餓条件に対する様々な時間での、連続バッチ反応器プロセスにおいて生産されたバイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルを示すグラフ図。
【図７】１次的饗宴及び飢餓条件にのみ暴露されるバイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルに比較される、２次的飢餓条件に暴露されたバイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルのグラフ図。
【図８】２次的飢餓条件を用いるプロセス、及び１次的饗宴及び飢餓条件のみを用いるもう１つのプロセスである、２つのプロセスの６時間及び２４時間後のＰＨＡ蓄積ポテンシャルを示すグラフ図のペア。
【図９】２次的飢餓条件の下で処理されるバイオマスを含むプロセス、及び１次的饗宴及び飢餓条件のみの下で処理されるバイオマスを含むもう１つのプロセスである、ＰＨＡ蓄積ポテンシャルの２つの並列するプロセスを示す別のグラフ図。
【図１０】並列するプロセスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルを示すもう１つのグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書に記載される方法は、生物的水処理の期間において繰り返されるバイオマスの饗宴-飢餓の周期に２次的な攪乱（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）を課すことによって、バイオマス自身のＰＨＡ蓄積ポテンシャル（ＰＡＰ）の増強を示すように、飢餓条件に由来するバイオマスが刺激されることができる、という知見に基づいている。一実施形態においては、このような２次的な攪乱は、バイオマス若しくは少なくともバイオマスのフラクションを、定期的に適用される長時間の飢餓の期間に暴露すことにより達成されることができる。このような暴露は、時間的に一定のインターバルで発生してもよい。
【００１４】
饗宴-飢餓の周期変化の一様な単調さに適応することを防ぐことにより、バイオマスは、バイオマスが単純な固定型饗宴-飢餓周期的レジームの下で処理される同様の生物的処理に比較して、より高い現存するＰＡＰに到達することにより、パフォーマンスを改善する。時間的に一定のインターバルでバイオマス又はバイオマスのフラクションを、延長された飢餓の期間（時には２次的飢餓と称される）に暴露することは、このような延長された飢餓の定期的インターバルのない饗宴-飢餓の単純な周期的レジーム（時には１次的饗宴-飢餓条件と称される）に暴露される同様のバイオマスに比較して、向上されたＰＨＡ貯蔵ポテンシャルを刺激することが見出されている。この定期的に適用される追加的な飢餓の期間は、バイオマスへの２次的攪乱と呼ばれる。バイオマスへの１次的攪乱は、饗宴-飢餓の周期的レジームである。
【００１５】
ルーチンな飢餓のレジームに加えてさらにバイオマスに課せられる追加的な定期的飢餓である２次的攪乱は、プロセスの蓄積段階に入る前にバイオマスのＰＨＡ貯蔵ポテンシャルを増大するための、バイオマスを条件付ける役割を果たす。蓄積段階において、生物的処理システムから収穫されるバイオマスに由来する最大値を抽出するために、バイオマスは、好ましくはバイオマスの最大限に発現されるポテンシャルに近いレベルまでＰＨＡを蓄積する。向上されたＰＡＰの刺激は、蓄積プロセス期間においてより大きな容量生産性を容易にし、且つ、ＰＨＡ蓄積のより大きいレベルが同様の蓄積プロセスの間にバイオマスによって発現されるために、バイオマスからＰＨＡ回収の経済性を増大する。
【００１６】
活性化汚泥処理水（廃水、処理水等）におけるＰＨＡ貯蔵応答は、饗宴条件期間中のＲＢＣＯＤの利用可能性によって引き起こされる。ある汚染水は総ＣＯＤに対してＲＢＣＯＤの高い割合を有してもよいが、例えば自治体の廃水などの他の未処理の水は、しばしば総ＣＯＤに対してＲＢＣＯＤは低い割合である。ＲＢＣＯＤの低い割合は、約５０％ｇ-ＰＨＡ/ｇ-ＶＳＳを超えるＰＡＰを伴うバイオマスを生産する能力を減少させうる。ここで、蓄積プロセス期間においてＰＡＰの最大限に可能な範囲がバイオマスによって発現されるように、プロセスを駆動する必要が増大している。したがって、本開示において記載される方法は、低い又は中程度の総ＣＯＤに対するＲＢＣＯＤの割合の廃水を使用するＰＡＰを伴うバイオマス生産のプロセスを運転する時に、ことさらそして特に興味の対象となる。
【００１７】
２次的攪乱は異なる方法で実行される。限定されることなく、プロセスに由来するバイオマス若しくはバイオマスのフラクションが、バッチ式、半連続式及び連続式において延長された飢餓の期間の下で処理されてもよいいくつかの実施形態の例示的な例が、以下に示される。２つの実施形態はバッチ式（例１）と連続式（例２）を示す。いくつかの実施形態では、飢餓の２次的攪乱は、バイオマスが少なくとも２回の饗宴-飢餓周期の下で処理された後に適用されてもよいことに留意されたい。
【００１８】
同様にバイオマスに２次的攪乱を課す他の類似するプロセスフロースキームの可能性があるにもかかわらず、本明細書に記載される２次的飢餓プロセスを１次的饗宴-飢餓選択に組み込む方法は、以下の実験結果に基づいて要約されることができる。
バイオマスが饗宴-飢餓の繰り返される周期の下で処理される方法若しくはプロセスであって、当該バイオマス若しくは処理バイオマスのフラクションは、延長された飢餓の期間の下で処理され、これにより以下の通りになる。
・バイオマス若しくは任意の時点でのバイオマスのフラクションのための延長された飢餓期間は、１固体滞留時間（ＳＲＴ）より短い若しくは等しく、
・バイオマス若しくはバイオマスのフラクションのための２次的（飢餓）攪乱の長さは、１次的饗宴-飢餓周期において平均的な飢餓期間より統計的に長く、また平均的な１次的饗宴-飢餓周期と少なくとも等しく、
・繰り返される２次的な攪乱の間の時間的に一定のインターバルは、バイオマス又は任意の時点でのバイオマスのフラクションのために変化してもよいが、少なくとも４ＳＲＴ毎に１回である。
従来の定義によると、ＳＲＴはプロセスから輸送されたバイオマスの平均質量流速により分割されたバイオマスの総質量インベントリー（ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ）であることに留意されたい。廃水においてＣＯＤを処理する活性化汚泥プロセスの典型的な運転では、２日から６日の間のＳＲＴがしばしば適用される。従って、プロセスのためのＳＲＴの定義が存在しない場合に、バイオマス又は任意の時点でのバイオマスのフラクションのための延長された飢餓の期間の長さの実際的な運転の限界は、６日より少ないか等しいかである。
【００１９】
＜プロセスの実施形態の例＞
＜２次的飢餓条件又は時間的に一定のインターバルで飢餓攪乱の下でバイオマスを処理する工程＞
一実施形態において、バッチ運転モードの下、方法は実行される。本実施形態において、饗宴-飢餓条件下で強化された処理バイオマスは、延長された飢餓のフェーズの下で全体として処理される。この延長された飢餓フェーズは、この期間において有機基質がバイオマスに供給されることを防ぐことによってもたらされることができる。このようなプロセスの例は、以下の例１に示される。
【００２０】
＜２次的飢餓条件又は時間的に一定のインターバルでの２次的攪乱の下でバイオマスのフラクションを処理する工程＞
図１は、方法のもう１つの実施形態を示す。本実施形態は、例１において記載されるバッチ運転モードよりむしろ連続的又は半連続的運転条件下で実行される。
【００２１】
この実施形態において、バイオマスに課せられる２次的攪乱は、別の反応器内で発生する。全てではないバイオマスが同時に２次的攪乱へ暴露される。しかし、平均して、バイオマス中の実質的に全ての微生物は、類似する２次的攪乱の周期性及び持続時間を経験する。
【００２２】
一実施形態において、２次的攪乱が実行される反応器は主流の水処理ラインから分離された側流ラインに配置される。図１において示されるように、攪乱反応器（Ｂ２、しばしば２次的飢餓反応器と称される）は、主流反応器、この場合ではＳＢＲ（Ｂ１）、に接続される。混合液は、主流反応器（Ｂ１）から２次的反応器（Ｂ２）に選択されたインターバルで送られる。好ましい実施形態において、反応器（Ｂ１）中のバイオマスは、Ｂ１から第２の反応器（Ｂ２）にバイオマスが送られる時において、飢餓のフェーズである。第２の反応器（Ｂ２）内のバイオマスの滞留時間は、バイオマスに２次的攪乱を引き起こすように制御される。これは、反応器（Ｂ２）の利益は伴わないが反応器（Ｂ１）の運転で設けられた同様の饗宴-飢餓のレジームを伴うバイオマスのＰＡＰに比較した場合に、バイオマスのＰＡＰの向上を刺激する。
【００２３】
＜側流２次的飢餓反応器を伴う連続バッチ反応器＞
図１に示される実施形態において、２次的攪乱反応器（Ｂ２）は、主流ＳＢＲと相互に半連続的な運転をする。ＳＢＲ周期の運転順序は以下の通りであることができる。
１．従前の周期からのバイオマスを含む混合液は（Ｂ２）から（Ｂ１）に運ばれる。
２．廃水は反応器（Ｂ１）に供給される。
３．饗宴条件は（Ｂ１）中のバイオマスに課せられる。饗宴は好気的、無酸素又は嫌気的条件で維持されてもよい。
４．混合液中のＲＢＣＯＤは使い果たされ、及びそして１次的飢餓条件は反応器（Ｂ１）中のバイオマスに課せられる。
５．１次的飢餓フェーズの間、混合液は主流反応器（Ｂ１）から２次的攪乱反応器（Ｂ２）に送られる。
６．余剰のバイオマスは、システム（Ｂ１又はＢ２から）から除去（収穫）され、及びその後ＰＨＡ生産に利用される。
７．主流反応器（Ｂ１）内の１次的飢餓の充分な持続時間の後、静止条件が設けられバイオマスが沈降する。
８．清澄された（処理された）水の上澄みは放出される。
９．ＳＢＲ周期が繰り返しされる。 
本実施形態においてプロセスは、以下によって特徴づけられる。
・１次的饗宴及び飢餓条件はＰＨＡ蓄積ポテンシャル（ＰＡＰ）を備えるバイオマスを選択し、且つ（例えばＳＢＲなどのような）主流の生物的処理反応器において実行される。
・バイオマスのフラクションは主流から側流反応器へ移動される。これらバイオマスのフラクションは側流反応器内で飢餓条件の下で処理される。
・側流反応器に配置されたバイオマスのフラクションは、側流反応器に滞在中に延長された飢餓の期間による飢餓の２次的攪乱の下で処理される。
・２次的攪乱の平均的持続時間は、主流反応器と側流反応器とを行ったり来たりするバイオマスを含む混合液の交換の容量とインターバルによって制御される。
・全体のプロセスにおけるバイオマスＳＲＴ（全ての反応器容量を含む）は、主流反応器と側流反応器とのうちの少なくとも１つからバイオマスを輸送（収穫）されることによって制御される。
・収穫されたバイオマスは蓄積プロセスへ導かれてもよい。
・側流反応器内のバイオマスの（２次的飢餓の期間を表す）平均滞留時間は、主流反応器内の平均的飢餓滞留時間より長いが、プロセス全体におけるバイオマスのＳＲＴよりは短い。
・バイオマスの２次的飢餓条件又は攪乱条件は、収穫されたバイオマスがＰＨＡを蓄積するようにされた場合に、そのＰＨＡが、反応器（Ｂ２）及び２次的攪乱のその他形態を含まない、反応器（Ｂ１）内で饗宴及び飢餓の同じレジーム下で運転するバイオマスと比較して高いように、設定される。
【００２４】
＜側流２次的飢餓反応器を伴う連続フローシステム＞
別の実施形態においては、1次的饗宴及び飢餓条件は連続フロー廃水処理プロセス設計の下で実行される。図１に開示されるように連続バッチ反応器を用いるよりもむしろ、１次的飢餓反応器（Ｂ２）が後に続く饗宴反応器（Ｂ１）内で饗宴条件が実行されるように直列の複数の反応器が、用いられる。実施形態に用いられてもよいシステムの１例は図２に示される。図２のシステムにおいて、２次的飢餓条件は、１次的飢餓反応器（Ｂ２）から、饗宴反応器（Ｂ１）と１次的飢餓反応器（Ｂ２）に対して側流に位置する２次的飢餓反応器（B３）に、バイオマスを移動することにより実行される。
【００２５】
別の実施形態が図３のプロセスにおいて例示される。この実施形態において、２次的飢餓処理は、清澄器から分離されたバイオマスを１次的飢餓の後に主流の上流に位置する１次的饗宴に戻して導く、返却活性化汚泥ラインで達成されてもよい。
【００２６】
別の実施形態が図４のプロセスにおいて例示される。この実施形態において、２次的飢餓（Ｂ３）処理に加えて１次的飢餓（Ｂ２）が側流反応器において達成されてもよい。
【００２７】
別の実施形態において、１次的飢餓は主流内で開始され、且つ返却活性化汚泥ラインに統合される側流反応器内で完了されてもよい。そして、１次的飢餓条件への暴露の時間を提供する１次的飢餓反応器の容量は、主流及び側流の間で分けられてもよい。２次的飢餓反応器は側流の１次的飢餓反応器のそば又は返却活性化汚泥ラインのそばに位置されることができる。
【００２８】
さらに別の実施形態において、反応器Ｂ１とＢ２は、さらに押し出しフローの水理学的条件を作成する単一若しくは複数の反応器の容量の一部として設けられてもよい。
【００２９】
一般に、１次的饗宴と１次的飢餓の回数は、処理水理学的条件とこのような水理学的条件がバイオマスの高い呼吸量（饗宴）及び比較的低い呼吸量（飢餓）の期間を提供する時間とにより定められることが言及されてもよい。同様に、処理水理学とこのような処理水理学的条件が延長された（２次的な）飢餓の間欠的な期間を提供する時間は、向上したＰＡＰに到達するための２次的攪乱の効果を確立する。
【００３０】
図２、図３及び図４に示される実施形態において、プロセスは以下によって一般に特徴づけられてもよい。
・水を含む流入ＲＢＣＯＤは、バイオマスを１次的饗宴条件に刺激するために使用される。
・下流の飢餓反応器又はゾーンは、饗宴反応器内のＲＢＣＯＤの消費により、１次的飢餓条件を確立する。
・ＰＡＰを伴うバイオマスの選択は、課せられる１次的饗宴及び飢餓条件の周期的レジームによるものである。
・任意の時点でのバイオマスのフラクションは、長時間の飢餓条件へ定期的に暴露されることにより、１次的飢餓条件から２次的飢餓条件（若しくは２次的攪乱）に移動される。
・飢餓の２次的攪乱へ配置された後のバイオマスは、周期的１次である的饗宴及び飢餓条件の条件に戻って移動されることができる。
・２次的攪乱の条件におけるバイオマスの滞留時間は、主流（及び又は側流）における飢餓の持続時間より平均的に長いが、プロセスにおける全体のバイオマスＳＲＴよりも短い。
・バイオマスの２次的攪乱の条件は、バイオマスがＰＨＡを蓄積するようにされる時に、１次的饗宴及び飢餓攪乱に曝されたのみの同じプロセスにおけるバイオマスに比較してＰＡＰが高いように、設定される。
【００３１】
＜２次的飢餓又はいわゆる２次的攪乱プロセスを含む、廃水のストリームからの生物的窒素除去及びバイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルの向上の方法＞
自治体の廃水は、流入有機物に基づく成長のためのバイオマス要求を超える窒素のレベルを典型的に含む。したがって、自治体の廃水処理用のバイオプロセス設計において、硝化及び脱窒ユニットプロセスは有機炭素除去にしばしば統合される。そして、本発明のある実施形態は、窒素除去の水質目標を満たすことに加えて、２次的攪乱を伴う饗宴及び飢餓条件の下で廃水の処理とＰＡＰを伴うバイオマスの生産を可能にする。すなわち、廃水からの窒素と有機物の除去は、向上されたＰＡＰを伴うバイオマスを収穫することの付加価値と共に達成される。
【００３２】
図５は、窒素除去プロセスと組み合わせられた、２次的飢餓若しくは攪乱を伴うＰＡＰ強化バイオマスの生産プロセスを示す。ここでは、反応器（Ｂ１）と反応器（Ｂ３）の２つの無酸素反応器がある。両方の反応器は、機械的撹拌の手段により混合される。脱窒（ＤＮ）は反応器（Ｂ１）において実行される。また、１次的饗宴及び飢餓条件である１次的攪乱は、反応器（Ｂ１）と反応器（Ｂ２）のそれぞれにおいて維持される。２次的飢餓又は攪乱（Sec.Pert.）は２次的飢餓反応器（Ｂ３）において実行される。炭素除去を重視する実施形態においては、反応器（Ｂ１）と反応器（Ｂ３）は好気性条件下で維持されてもよい。
【００３３】
図５を詳細に参照すると、好ましくは１次的処理の何らかの形式の後である流入廃水は、流入ＲＢＣＯＤと無酸素条件下（すなわち電子受容体としての硝酸塩若しくは亜硝酸塩を伴う）によりバイオマスが饗宴へと刺激される場である第１の反応器（Ｂ１）へ導かれる。その後、混合液は硝化に移行する曝気反応器（Ｂ２）へ導かれる。
【００３４】
硝化活性は、懸濁固体における硝化微生物の集団により維持されることができる。また、硝化微生物の集団は、統合バイオフィルム活性化汚泥（ＩＦＡＳ）ユニットプロセス設計の適用によって、さらにロバストに維持されてもよい。このような統合バイオフィルム活性化汚泥（ＩＦＡＳ）プロセスにおいて、バイオフィルムバイオマスは、滞留時間の差異によって、アンモニア態窒素の除去と非ＲＢＣＯＤの分解とのうちの少なくとも１つを容易にする役割を果たしてもよい。本明細書に記載される方法と共に使用されてもよいＩＦＡＳプロセスの一例は、スウェーデン国ルンド市に本部を置くＡｎｏｘＫａｌｄｎｅｓ（商標）のＨｙｂａｓ（商標）プロセスのような移動ベッドバイオフィルム反応器（ＭＢＢＲ）バイオフィルムプロセスと統合された活性化汚泥である。ＩＦＡＳプロセスの場合において、２次的攪乱を考慮する目的のためのＳＲＴは、プロセスにおいて懸濁固体によって表されたバイオマスフラクションに基づく。
【００３５】
硝化の期間において、無酸素饗宴反応器（Ｂ１）に由来する活性化汚泥バイオマス中の従属栄養微生物の集団は、ＲＢＣＯＤの不足によって、飢餓条件の下で処理されるであろう。
【００３６】
混合液の一部分は、（Ｂ１）において課せられる無酸素饗宴条件に硝酸塩を利用可能にするために、（Ｂ２）から（Ｂ１）へ再循環される。したがって、（Ｂ１）と（Ｂ２）との間の混合液の再循環は、反応器（Ｂ１）と（Ｂ２）における饗宴及び１次的飢餓条件を作る役目を果たす。
【００３７】
混合液は、（Ｂ２）から（Ｂ３）へ、別途導かれる。反応器（Ｂ３）は、バイオマス中の従属栄養微生物の定期的に延長された飢餓の２次的攪乱を提供する。飢餓の長時間の期間は、（Ｂ２）内のバイオマスにより経験されるルーチンなレジーム若しくは１次的飢餓に加えてさらに、導入される。本実施形態において２次的攪乱は、電子受容体としての硝酸塩若しくは亜硝酸塩を伴う無酸素条件下で適用される。２次的攪乱は、したがって、窒素流出水質管理のポスト脱窒ステージとして同時に役割を果たす。このステージには追加的なＲＢＣＯＤが供給されないため、ポスト脱窒は、バイオマス中の内因性呼吸により駆動されるように意図される。
【００３８】
（Ｂ３）内のポスト脱窒の後に、重力沈降によって懸濁バイオマスはプロセスに維持される。返却活性化汚泥は、反応器（Ｂ１）又は反応器（Ｂ２）のどちらかに導かれる。そして、１次的饗宴-飢餓周期の長さ及び２次的攪乱の長さと頻度は、（Ｂ１）と（Ｂ２）との間の内部再循環フローを調整することに加えて、（Ｂ１）又は（Ｂ２）に導かれる返却活性化汚泥のフラクションを選択することによって作成されてもよい。
【００３９】
図５に示される実施形態は、以下の事項により要約されてもよい。
・バイオマスが無酸素饗宴条件の下で処理される饗宴反応器（Ｂ１）に、導かれる流入廃水。
・バイオマスの従属栄養フラクションが飢餓条件に入る曝気下流飢餓反応器（Ｂ２）。
・独立栄養微生物は、曝気下流飢餓反応器（Ｂ２）内で流入廃水のアンモニア態窒素を硝酸塩又は亜硝酸塩に変換する。
・混合液は、飢餓／硝化反応器（Ｂ２）と無酸素饗宴反応器（Ｂ１）との間で再循環される。
・ＰＡＰを備えるバイオマスの選択は、反応器（Ｂ１）及び反応器（Ｂ２）の最初の２つの反応器内で達成される無酸素饗宴及び有酸素飢餓の１次的攪乱に、バイオマスの従属栄養フラクションを導くことによって達成される。
・飢餓／硝化反応器（Ｂ２）からの混合液は、２次的飢餓又は攪乱反応器（Ｂ３）に導かれ、そこでのバイオマスはＲＢＣＯＤ欠如による２次的飢餓条件の下で処理される。２次的飢餓又は攪乱は、水から窒素を除去する付加的な機能を果たす無酸素条件下で発生する。
・２次的攪乱からのバイオマスは、１次的飢餓及び／又は饗宴反応器に再循環される。
・２次的攪乱反応器内のバイオマスの平均滞留時間は、主流における飢餓の平均持続時間より長いが、システムにおける懸濁固体の全体のＳＲＴよりは短い。
・バイオマスの２次的攪乱条件は、バイオマスがＰＨＡを蓄積するようにされたとき、そのＰＨＡは、２次的攪乱の任意の形態を含まない、同じ１次的饗宴-飢餓攪乱で生産されたバイオマスに比較して向上されるように設定される。
図５に示される実施形態のおいては、好まれる実施形態は以下の通りである。
・清澄器から（Ｂ１）又は（Ｂ２）へのバイオマスの平均の流量は、プロセスへの流入廃水の平均の流量の０．２倍から２倍である。
・（Ｂ２）から（Ｂ１）への混合液の平均の流量は、プロセスへの流入廃水の平均の流量の１倍から５倍である。
【００４０】
窒素処理の要求が存在しない場合、図５に示されるフロースキームは、連続的なフローにおいて且つ炭素除去専用に２次的攪乱を達成することに適用されることができる。この場合においては、（Ｂ１）及び（Ｂ３）の両方は曝気され、且つ好気的反応器として維持される。
【００４１】
＜例１  バッチモードにおける飢餓の２次的攪乱により向上されたＰＨＡ蓄積ポテンシャルを刺激すること＞
２つの実験室規模の反応器は、バイオマスのヒストリーがよく制御された条件下において並行して運転された。１つのリアクターにおいて、２次的攪乱は全ての処理バイオマスに同時に課せられる。有意に向上されたＰＨＡを蓄積するポテンシャルが、実験対照に比較して該反応器に由来するバイオマス中に観察された。
【００４２】
＜方法及び材料＞
好ましい実施形態によるプロセスが、実験室規模のシステムにおいて実施された。自治体の廃水は活性化汚泥により処理された。ＰＨＡ貯蔵ポテンシャルを強化するために、バイオマスは従前に開示されたような（ＷＯ２０１２／０２３１１４Ａ１）、饗宴及び飢餓条件運転の下で生産された。活性化汚泥処理は、２つの４Lの連続バッチ反応器（ＳＢＲ）において、並列して運転した。ＳＢＲは溶存酸素とｐＨプローブをオンラインで測定する手段により厳密に監視された。
【００４３】
ヨーロッパのコミュニティに提供する下水道システムから直接得られる生活廃水が、ＳＢＲに供給された。下水道は、生の未処理の生活廃水１．７百万ｍ３／日を配送する。下水道から引き出される生活廃水は、ＳＢＲ内で生物的に処理される前に、懸濁個体を除去するために、（１次的処理）濾過がされた。１次的処理がされた廃水の組成は、平均して総ＣＯＤが７４８ｍｇ-ＣＯＤ／Ｌ、可溶性ＣＯＤが１９６ｍｇ-ＣＯＤ／Ｌ、総可溶性窒素が３２．２ｍｇ-Ｎ／Ｌ及び総可溶性リンが３．３１ｍｇ-Ｐ／Ｌであった。
【００４４】
ＳＢＲの１つは、ブリュッセルノースの廃水処理プラント実設備からの活性化汚泥が接種され、そして以下に記載される条件に従って運転された。該ＳＢＲ（ＳＢＲ-Ａ）の運転の１４０日後、生産されたバイオマスをＳＢＲ-Ａから第２の同一のＳＢＲ（ＳＢＲ-Ｂ）へとシードすることにより、ＳＢＲは複製された。このシードは、４日間の過程にわたって生産されたＳＢＲ-Ａ内の過剰活性化汚泥を１日に２回継続的に収集することと、バイオマスを４℃で貯蔵することにより行われた。これらの４日の収集の後、ＳＢＲ-Ａからのバイオマスは冷蔵庫内に保存されたバイオマスとよく混合され、そしてその後、ＳＢＲ-Ａ及びＳＢＲ-Ｂを用いる計画された実験用にバイオマスヒストリーの同一の初期条件を確保する手段として、２つのＳＢＲ（ＳＢＲ-Ａ及びＳＢＲ-Ｂ）の間に均等に分配された。ＳＢＲ-Ａは実験対照であった。
【００４５】
ＳＢＲ-Ａ及びＳＢＲ-Ｂの運転条件は、４日の間の長時間の飢餓が持続する形態である２次的攪乱の下でＳＢＲ-Ｂの全バイオマスが処理される時である１つの期間を除いて同一であった。この延長された飢餓の２次的攪乱の間、バイオマスは混合及び曝気のみで維持された。
【００４６】
ＳＢＲ-Ｂのバイオマスのために延長された飢餓の攪乱にもかかわらず、ＳＢＲは、１次的（饗宴及び飢餓）攪乱の繰り返された周期を適用しながら、１次的流出を２０℃で処理した。饗宴-飢餓周期のそれぞれの運転は、饗宴刺激（１０分間にわたって）のために１次的処理がされた生活廃水３ＬをＳＢＲに急速に供給すること、及びその後飢餓の条件に到達するために４０分間曝気することを含む。曝気反応フェーズの終了時には、５０ｍｌの混合液が１分の間に除去された（廃棄物活性化汚泥の生産）。続いて、活性化汚泥は２６分間、置かれた（混合又は曝気なし）。流出の上清はその後３分間にわたって急速に排出され、１日当たり１８饗宴-飢餓ＳＢＲ周期のレジームにおける次を開始する前に、混合液１Ｌが残った。
【００４７】
これら運転条件を伴って合計水理学的滞留時間（ＨＲＴ）は、好気的条件に対するＨＲＴが０．９ｈであったことにより、１．８ｈであった。同様に、汚泥滞留時間（ＳＲＴ）は、好気的ＳＲＴが０．９ｄａｙｓであった一方で、１．８ｄａｙｓであった。ＳＲＴは廃棄物汚泥生産及び流出排出における懸濁固体損失を考慮に入れる。
【００４８】
活性化汚泥バイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャル（ＰＡＰ）は、標準方法によって評価された。バイオマスのグラブサンプルは、沈降ステージの前である飢餓の終了時にＳＢＲから収穫され、バッチ反応器に移送され、及び水道水で名目上０．５ｇ-ＶＳＳ／Ｌに希釈された。２つのよく混合された１０Ｌ供給バッチ反応器は、４Ｌの混合液容量を伴い２０℃で２４時間の間好気的に並列して運転された。標準化された供給は、全てのバッチ実験に使用された。ＰＨＡ蓄積のための供給は、濃酢酸ナトリウム溶液の２つのパルス添加により達成され、それぞれは反応器内の酢酸塩濃度を１ｇ-ＣＯＤ／Ｌ増大することを提供した。添加される酢酸塩のアリコートは、それぞれの蓄積実験の開始の時（０ｈ）と６時間後（６ｈ）に提供された。蓄積反応器の混合液に存在する栄養素はＳＢＲのグラブサンプルから引き継がれたものだけであるように、補足的栄養素は添加されなかった。それぞれの蓄積は、約２４ｈの間実行された。ｐＨは自動的に制御されなかったが、８．５より低いｐＨに維持するための基質添加に伴うＨ２ＳＯ４の添加によって、ｐＨ調整が必要に応じて適用された。
【００４９】
蓄積傾向は、２４時間にわたって選択された時刻での供給バッチ反応器をサンプリングすることによって監視された。可溶性ＣＯＤ測定のために、サンプルは遠心分離され（４０００ｒｐｍで１０分間）、その後濾過（０．４５ｕｍ孔径）された。残りのバイオマスペレットは１０５℃で一晩乾燥され、バイオマスＰＨＡ含有量をＧＣＭＳ（Werker A, Lind P, Bengtsson S, Nordstrom F, 2008. Chlorinated-solvent-free gas chromatographic analysis of biomass containing polyhydroxyalkanoates. Water Research 42:2517-2526参照）により評価するために分解された。
【００５０】
時間と共のＰＨＡ蓄積傾向は、最小二乗回帰分析により、以下の形式の実験的関数に適合した。
ＰＡＰｔ＝Ａ０＋Ａｅ（１-ｅｘｐ（-ｋｔ））  （式１）
ＰＡＰｔ＝蓄積の時間ｔを基準にするＰＨＰ蓄積ポテンシャル
Ａ０＝初期ＰＨＡ含有量の推定実験的定数又はＰＡＰ０
Ａｅ＝外挿されたＰＨＡ蓄積容量の実験的定数
ｋ＝ＰＨＡ蓄積の速度を推定する速度定数（ｈ-１）
【００５１】
＜結果及び考察＞
ＳＢＲ運転のわずか数日後、安定した饗宴及び飢餓のバイオマス応答に対する典型的な溶存酸素（ＤＯ）傾向に基づく呼吸のパターンが観察された。饗宴条件は廃水供給時に発生し、及び饗宴条件は対応して低下したＤＯ濃度により証明される上昇呼吸率と関連した。流入廃水に伴い供給されたＲＢＣＯＤが一度消費されると、活性化汚泥は、ＤＯ濃度の突然の増大による饗宴からの遷移としてマークされる低下した呼吸率に関連する飢餓条件に、暴露されるようになった。合計好気的時間に対する饗宴の持続時間の比率は、ＰＡＰの強化に向かう選択圧を反映することが知られている。低い比率は一般に強い選択圧を示す。ＳＢＲ-Ａに対しては、総好気的時間に対する饗宴の比率は、第１の饗宴運転の２１日間の過程にわたって０．２５に減少する。約９０ｄａｙｓの運転の後、及び反応器の曝気を改善する調整に続いて、合計好気的時間に対する饗宴比は０．１７の低い値に落ち着いた。
【００５２】
流入ＣＯＤの除去は、運転期間を通して平均７０％であった。流入の可溶性ＣＯＤ（ＳＣＯＤ）の約８８％は、饗宴期間中に消費された。好気的時間（饗宴-飢餓）に対する低い饗宴比率及び饗宴中に消費されるＳＣＯＤの高いフラクションの組み合わせは、良好で、安定する（１次的）饗宴-飢餓選択圧且つＳＢＲバイオマスの応答の指標であった。
【００５３】
標準評価方法により決定されるＳＢＲ-Ａ内の活性化汚泥のＰＨＡ蓄積ポテンシャルは、反応器運転の過程にわたって実質的に増大した。反応器に接種するために使用された元の活性化汚泥は約９％（ｇ-ＰＨＡ／ｇ-ＶＳＳ）のＰＡＰ２４を示した。ＳＢＲ-Ａ内での１６ｄａｙｓの強化後、バイオマスＰＡＰ６及びＰＡＰ２４はそれぞれ約２０％及び４７％  ｇ-ＰＨＡ／ｇ-ＶＳＳであった。ＰＡＰのこの範囲は、１４０日間の運転にわたって５回の反復評価において、ＰＡＰ６は１３〜２６％及びＰＡＰ２４は３１〜４７％  ｇ-ＰＨＡ／ｇ-ＶＳＳで持続された。
【００５４】
１４０日間のＳＢＲ-Ａ運転の後、システムにおいて過剰な生産されたバイオマスは、前述の第２のＳＢＲ（ＳＢＲ-Ｂ）を接種するために使用された。ＳＢＲ-Ａ（４Ｌ）内のバイオマスを貯蔵された過剰バイオマス（４Ｌ）に混合し、且つこれら混合液８Ｌを分割することにより両方のＳＢＲを接種した後、ＳＢＲ-Ａは以前と同じ条件下で連続的に運転された。
【００５５】
２つのＳＢＲの再接種の２日後、ＳＢＲ-Ｂは４日間の飢餓攪乱の下で処理された。この攪乱の後、通常のＳＢＲ運転条件は再開された。ＳＢＲ-Ａは以前と同様に１次的饗宴-飢餓攪乱を伴い連続的に操作され、ＳＢＲ-Ａは実験対照とされた。ＰＡＰに対する課せられた飢餓期間の影響は、標準ＰＡＰ評価方法により同様に評価された。これらのテストは、ＳＢＲの再接種後１日（ｄａｙ１）、飢餓期間の後（ｄａｙ７）、飢餓後４日（ｄａｙ１０）、飢餓後１１日（ｄａｙ１７）及び飢餓後１８日（ｄａｙ２４）に実行された。
【００５６】
並列するＳＢＲ-Ａ及びＳＢＲ-Ｂが１４０ｄａｙｓのＳＢＲ-Ａ運転の後に再度開始する方法のために、貯蔵された接種バイオマスのフラクションはまた冷蔵保存ではあるが飢餓条件の下で処理されたことに留意されるべきである。いくらかのバイオマスが収集の４日間において貯蔵されたため、２つのＳＢＲに分割された開始バイオマス培養のフラクションは、ＳＢＲ-Ａ内でバイオマスを生産するために確立された初期の定常状態である１次的攪乱条件からは乱された。それにもかかわらず、ＳＢＲ-Ｂのバイオマスは、４日間２０℃で曝気される飢餓のより厳格な攪乱に暴露された。
【００５７】
２次的攪乱が課せられたＳＢＲ-Ｂバイオマスは、対照ＳＢＲ-Ａに対するバイオマスＰＡＰの向上を刺激する（図６）。飢餓期間の直後に測定されたＰＡＰは６時間の長時間の誘導フェーズ（ｌａｇ  ｐｈａｓｅ）であったが、続くＰＨＡ蓄積は高い速度で開始し、そして２４ｈで５７％ｇ-ＰＨＡ／ｇ-ＶＳＳに到達した。飢餓期間後（ｄａｙ１０）に１つのＳＲＴの期間に実行された蓄積は、６ｈ（３２％ｇ-ＰＨＡ／ｇ-ＶＳＳ）及び２４ｈ（５６％ｇ-ＰＨＡ／ｇ-ＶＳＳ）の両方の蓄積において対照反応器比較してＰＡＰの顕著な増大を示した。
【００５８】
運転期間にわたっての対照（ＳＢＲ-Ａ）の平均ＰＡＰと比較して、この場合のＳＢＲ-ＢのＰＡＰは、６ｈ及び２４ｈにおいてそれぞれ４１％及び４７％高かった。２次的攪乱は、対照実験であるＳＢＲ-Ａ用に統計学的に定義した性能の範囲外の反応を刺激した（図７）。２つの反応器のＰＡＰが図８に示される。期間中の対照反応器（ＳＢＲ-Ａ）における測定されたＰＡＰは、初期の１４０ｄａｙｓの間に従前に観察されたＰＡＰと一致した。だが、ＳＢＲ-ＡのＰＡＰのわずかな増大が留意されるが、前述のような再接種の以前にバイオマスの回収及び冷蔵貯蔵の一環として課せられたバイオマスの飢餓のヒストリーに起因した。
【００５９】
結論として、定期的に適用される延長された飢餓の形式で課せられる制御された２次的攪乱が、饗宴-飢餓選択の１次的攪乱における飢餓の周期時間より長く、且つバイオマスのＳＲＴよりも短いことは、１次的（饗宴及び飢餓）攪乱のみの繰り返し周期である定常状態レジームに比較してＰＨＡ蓄積性能を向上することに有意に貢献したことを、我々は発見した。
【００６０】
＜例２  連続バッチ運転における２次的飢餓条件の下でバイオマスを処理することによりバイオマスの向上されたＰＨＡ蓄積ポテンシャルを刺激すること＞
実験室規模の連続バッチ反応器（ＳＢＲｓ）が並列して運転された。ＳＢＲの１つは、飢餓がシステムの運転周期の部分としてバイオマスの少なくとも一部分に課せられる、２次的飢餓反応器（しばしば２次的飢餓反応器は２次的攪乱反応器と称される）に接続された。この方法では、有意に向上されたＰＨＡを蓄積するポテンシャルが、同じ１次的（饗宴-飢餓）攪乱で操作されるが２次的攪乱は伴わない対照反応器に比較して生成された。
【００６１】
＜方法及び材料＞
好ましい実施形態によるプロセスは、実験室規模の活性化汚泥システムにおいて実行された。２つのＳＢＲは、バイオマスのＰＨＰ蓄積ポテンシャル（ＰＡＰ）を強化するために、１次的（饗宴及び飢餓）攪乱の運転条件下で並列して運転された。条件は例１において使用された条件と同様であり、且つ自治体廃水の同じ供給源が用いられた。
【００６２】
ＳＢＲの１つ（ＳＢＲ-Ａ）は、６Ｌの作業容量を備える実験対照反応器の役割を果たす。ほかのＳＢＲ（ＳＢＲ-（Ｂ１））は、前述に概説し且つ図１に示した原理により、側流２次的攪乱反応器（Ｂ２）と並行して操作されたことを除いて、同一の運転条件であった。２次的攪乱反応器は１．８Ｌの作業容量を備えた。ＳＢＲ-Ａ及びＳＢＲ-（Ｂ１）は、溶存酸素及びｐＨプローブのオンライン測定の手段により、詳しく監視された。
【００６３】
（Ｂ２）を伴うＳＢＲ-（Ｂ１）のそれぞれの運転周期は以下のステージを含む。
１．流入廃水（４．５Ｌ）の供給    ７分間
２．饗宴及び飢餓条件を含む曝気反応フェーズ    ４０分間
３．（Ｂ２）からの廃棄活性化汚泥（ＷＡＳ）の排出  （１００ｍＬ）    １分間
４．（Ｂ１）から（Ｂ２）へ混合液の移送  （１５０ｍＬ）    ２分間
５．（Ｂ２）から（Ｂ１）へ混合液の移送  （５０ｍＬ）    ２分間
６．（Ｂ１）における混合液の沈降    ２５分間
７．（Ｂ１）からの処理された廃水のデカンテーション  （４．４Ｌ）    ３分間
【００６４】
ＳＢＲ-（Ｂ１）におけるバイオマスは、沈降及びデカンテーションを除き全てのステージで曝気され及び撹拌された。反応器（Ｂ２）は全てのステージで曝気され及び撹拌された。処理廃水のデカンテーション後、１日当たり１８周期の次の周期の開始前に、１．５Ｌの混合液がＳＢＲ-（Ｂ１）内に残された。これらの運転条件は反応器（Ｂ２）において１６ｈのＨＲＴをもたらした。
【００６５】
実験対照ＳＢＲ（ＳＢＲ-Ａ）は、２次的攪乱反応器は伴わないが、ＳＢＲ-（Ｂ１）と同一の周期において運転された。そして、ステージ４及び５はＳＢＲ-Ａにおいては省略された。さらに、各周期での飢餓の後にはＳＢＲ-Ａから７７ｍＬのＷＡＳが収穫された。従って、ＳＢＲ-ＡはＳＢＲ-（Ｂ１）と同じ容量の有機物負荷率の下で運転された。（Ｂ２）を伴うＳＢＲ-（Ｂ１）内のバイオマスと、ＷＡＳ排出に基づく同じ固体滞留時間（４．３-４．８ｄａｙ）が、ＳＢＲ-Ａ内のバイオマスのための目標とされた。
【００６６】
反応器は、ブリュッセルノースの廃水処理プラント実設備からの活性化汚泥と、従前の室内実験に由来する活性化汚泥との混合物（５０：５０  ｖｏｌ-％）により接種された。室内実験に由来する活性化汚泥は、生活廃水と湿式酸化液との混合物を饗宴及び飢餓条件下で運転させたＳＢＲに供給するために従前に使用されたものである。
【００６７】
活性化汚泥バイオマスにおけるＰＨＡ蓄積ポテンシャル（ＰＡＰ）は、基質のフィードオンデマンド供給に基づく標準方法に従って評価された。バイオマスのグラブサンプルは、沈降ステージの前である飢餓の終了時にＳＢＲから収穫され、並列するバッチ反応器に移送され、及び水道水で名目上０．５ｇ-ＶＳＳ／Ｌに希釈された。２つのよく混合された１０Ｌ供給バッチ反応器は、４Ｌの混合液容量を伴い２０℃で２４-２９時間の間好気的に並列して運転された。フィードオンデマンド戦略は、バイオマスの呼吸応答に基づいて名目上２００ｍｇ-ＣＯＤ／Ｌのパルスを与えるように使用された（ＷＯ２０１１／０７０５４４Ａ２）。いくつかの実験においては、さらに以下に述べられるようにわずかに調整された評価方法が使用された。ＰＨＡ蓄積の基準基質は、１００：１：０．０５のＣＯＤ：Ｎ：Ｐ比率（質量基準）を提供するために限られたレベルの添加されたＮとＰを含む酢酸ナトリウム（１００ｇ／Ｌ）であった。
【００６８】
蓄積傾向は、例１に同じ方法で時間と共に供給バッチ反応器をサンプリングすることにより監視された。時間と共のＰＨＡ蓄積傾向は、最小二乗回帰分析により式１に適合され、評価された機能パラメータは蓄積動態（ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ  ｋｉｎｅｔｉｃｓ）及びバイオマスＰＡＰを比較するために使用された。
【００６９】
＜結果及び考察＞
ＳＢＲの始動後、溶存酸素傾向に基づくバイオマスの饗宴及び飢餓呼吸の典型的なパターンが、両方のＳＢＲで同様に観察された。１次的饗宴の合計好気性１次的饗宴-飢餓周期時間に対する持続時間の比率は、初期順化フェーズの後に、対照ＳＢＲ-Ａ及びＳＢＲ-（Ｂ１）の両方に対し０．１５  ｈ／ｈ辺りまで減少した。このような値は、ＰＡＰの強化に向かう強い選択圧を示すことが知られている。
【００７０】
バイオマスの濃度は、ＳＢＲ-Ａ及びＳＢＲ-（Ｂ１）において、それぞれ平均２．９及び２．６ｇ-ＶＳＳ／Ｌであった。流入のＣＯＤの除去は、ＳＢＲ-Ａ及びＳＢＲ-（Ｂ１）において、総ＣＯＤに対してはそれぞれ平均５１％及び４７％、及び水溶性ＣＯＤに対してはそれぞれ５８％及び５３％であった。バイオマスの収量（１ｇ-ＳＣＯＤ毎０．４ｇ-ＶＳＳ除去）は、比較的短いＳＲＴにおいて運転される活性化汚泥プロセスに典型的に観察されうる値の範囲内であった。
【００７１】
全体的な運転性能及びＳＢＲ-Ａ及びＳＢＲ-（Ｂ１）の饗宴及び飢餓応答は、互いに類似し、及び例１の対照反応器で観察された応答にまた類似した。
【００７２】
対照ＳＢＲ（ＳＢＲ-Ａ）に由来するバイオマスと、２次的攪乱反応器（ＳＢＲ-（Ｂ１））を伴って運転されたＳＢＲに由来するバイオマスとのＰＡＰは、合成基質の溶液のフィードオンデマンド供給に基づく標準評価方法を使用してそれぞれ２度評価された。ＳＢＲ-（Ｂ１）由来のバイオマスは運転の１０日目と５３日目で評価された一方、対照ＳＢＲ（ＳＢＲ-Ａ）由来のバイオマスは運転の４日目と２５日目で評価された。
【００７３】
図９において示されるように、２次的攪乱（ＳＢＲ-（Ｂ１））を伴うＳＢＲにおいて強化されたバイオマスは、対照ＳＢＲ（ＳＢＲ-Ａ）と比較して向上したＰＡＰ蓄積の容量を示したことが明らかだった。対照ＳＢＲ-Ａにおいて強化されたバイオマスが２４-２９ｈ後に３７％ｇ-ＰＨＡ／ｇ-ＶＳＳのＰＡＰに到達する一方で、ＳＢＲ-（Ｂ１）由来のバイオマスは同じ時間内で４９-５７％ｇ-ＰＨＡ／ｇ-ＶＳＳのＰＡＰを示した。
【００７４】
ＰＨＡ生産の最大（初期）特定速度は、運転の同じ時間において、ＳＢＲ-Ａ及びＳＢＲ-（Ｂ１）の間で類似した。しかし、これらの速度は、ＳＢＲ運転時間の１０日目の前で０．０８-０．０９ｇ-ＰＨＡ／ｇ-Ｘ/ｈから、２５日目の後で０．０３-０．０４ｇ-ＰＨＡ／ｇ-Ｘ/ｈに、徐々に減少した。同様の時間傾向がまた基質上でのＰＨＡの収量に観察され、ＳＢＲ運転の過程にわたって０．４から０．２ｇ-ＰＨＡ／ｇ-酢酸塩に減少した。これらの時間における傾向はおそらくは、比較的高いレベルのＲＢＣＯＤを含む湿式酸化プロセス由来の更に好ましい基質を用いる部分的に既によく強化されたバイオマスにＳＢＲが接種された事実によるものであった。そのため、蓄積の動態の動向は類似し、並びにバイオマスのヒストリー及び自治体の廃水を用いる特定のＳＢＲの１次的攪乱条件へのバイオマス適合によるものであると理解された。これらの類似するバイオマス順化傾向は並列するＳＢＲ-Ａ及びＳＢＲ-（Ｂ１）において時間と共に発生したにもかかわらず、ＳＢＲ-（Ｂ１）から収穫されたバイオマスは、２次的攪乱を何も経験しなかった対照ＳＢＲ-Ａから収穫されたバイオマスよりも、非常に高い２４時間後の蓄積ＰＡＰを一貫して示す。
【００７５】
実験の別のセットにおいて、ＳＢＲ-Ａ、ＳＢＲ-（Ｂ１）及び（Ｂ２）から収穫されたバイオマスは並列してＰＡＰの評価がされた。これら実験のバイオマスサンプルは、強化の日数によるそれぞれのバイオマスＰＡＰ性能の間の観察される差異における考えられる影響が制御されるように、同じ日に採取された。これらの実験には、蓄積実験の開始時（蓄積反応器内に１ｇ-酢酸塩／Ｌ）と、５時間後（０．５ｇ-酢酸塩／Ｌ）と、続いて８時間から２４時間まで２００ｍＬの基質溶液の継続的な供給がされる、わずかに異なる評価方法が、濃縮溶液（ＣＯＤ：Ｎ：Ｐ比率１００：１：０．０５である１００ｇ-酢酸塩／ＬとＮ及びＰ）からの基質の標準追加に基づいて採用された。
【００７６】
２次的攪乱を伴うプロセス由来のＰＡＰへの正の効果は、これらの蓄積実験において同様に観察された（図１０）。対照ＳＢＲ由来のバイオマスが２３％ｇ-ＰＨＡ／ｇ-ＶＳＳのＰＡＰを発現した一方で、ＳＢＲ-（Ｂ１）及び（Ｂ２）に由来するバイオマスのＰＡＰは、それぞれ３２％及び３１％ｇ-ＰＨＡ/ｇ-ＶＳＳであった。ＰＡＰのレベルは、この特定の実験セットにおいては概して低く、及びこの減少は最適な条件未満であること及びこの独特の評価のために適用されたＰＨＡ蓄積の採用された方法によるものであると考えられた。比較的高いバックグラウンド基質濃度が蓄積の全体を通して、及び特にバイオマスに抑制的であるオーバーナイト期間の間に観察された。このような抑制的基質レベルは、基質供給のフィードオンデマンド戦略が適用された評価において避けられた。そして人は、ＰＡＰはバイオマスのヒストリーに関連するだけではなく、適用された蓄積の方法にもまた敏感であると、考えるであろう。
【００７７】
結論として、２次的攪乱は、２次的飢餓の持続時間が饗宴-飢餓選択における１次的飢餓の周期時間より長く、且つバイオマスのＳＲＴより少ないように、飢餓条件が適用された別の側流反応器において実行され、２次的攪乱を伴わない同じ１次的（饗宴-飢餓）攪乱で適用されるプロセスに比較して観察されたＰＨＡ蓄積ポテンシャルに有意に貢献した。
【００７８】
本発明は、当然ながら、本発明の範囲及び本質的な特徴から逸脱することなく、明細書に記載された以外の特定の方法で実施されることができる。本発明の実施形態は従って、全ての面において制限的なものではなく例示的であると解釈され、及び添付の特許請求の範囲の意味及び均等の範囲内で生じる全ての変更は、本明細書に含まれることが意図される。
【図１】
2016509532.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年9月7日(2015.9.7)
【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】
廃水をバイオマスで生物的に処理する、及び前記バイオマスのポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）蓄積ポテンシャルを向上する方法であって、前記方法は、
廃水をバイオマスに混合し、且つ前記廃水から汚染を除去するために前記廃水を生物的に処理する工程、及び
ｉ．１次的饗宴‐飢餓プロセスの下で前記バイオマスを処理する工程であって、前記バイオマスが１次的饗宴及び飢餓条件の繰り返される周期の下で処理されることを特徴とする工程、
ｉｉ．前記１次的饗宴-飢餓プロセスに加えて、２次的飢餓プロセスを適用する工程、及び前記２次的飢餓条件の下で前記バイオマスを処理する工程の後に、工程ｉ及び工程ｉｉを連続的に繰り返す工程により、前記バイオマスの前記ＰＨＡ蓄積ポテンシャルを向上する工程を含み、
前記２次的飢餓プロセスを適用する工程は、
１次的饗宴及び飢餓条件の繰り返される周期の下で前記バイオマスを処理する工程の後に、前記２次的飢餓プロセスの下で前記バイオマスを処理する工程であって、前記２次的飢餓プロセスにおいては、所定の時点における前記バイオマス又は前記バイオマスのフラクションが、前記１次的飢餓条件の平均期間よりも実質的に長い期間、２次的飢餓条件の下で処理されることを特徴とする工程、を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記方法は、連続バッチ反応器（ＳＢＲ）において実行され、及び前記ＳＢＲにおいて前記廃水を生物的に処理する工程と前記ＳＢＲにおいて前記１次的饗宴-飢餓プロセスの下で前記バイオマスを処理する工程と含み、
前記バイオマスが、前記１次的饗宴-飢餓プロセスの１つの周期において、１次的飢餓条件の下で処理された後に、前記１次的饗宴-飢餓プロセスから逸脱し、且つ前記ＳＢＲにおいて前記２次的飢餓条件の下で前記バイオマスを処理する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＳＢＲ及び側流反応器において実行され、及び
前記ＳＢＲにおいて前記１次的饗宴-飢餓プロセスを行う工程と、少なくとも前記バイオマスの一部分を前記ＳＢＲから前記側流反応器に移送する工程と、前記側流反応器内の前記バイオマスを前記２次的飢餓条件の下で処理する工程とを含む
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
主流において前記１次的饗宴-飢餓プロセスを実行する工程、
前記バイオマスが少なくとも１つの１次的饗宴-飢餓周期の下で処理された後に、前記バイオマスの少なくとも一部分を沈降させる工程、及び
２次的飢餓反応器に前記沈降したバイオマスの少なくとも一部分を移送し、且つ１次的饗宴-飢餓条件の条件にバイオマスを戻して返却する前に前記２次的飢餓反応器内のバイオマスを前記２次的飢餓条件の下で処理する工程を含む
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記バイオマスを主流における饗宴及び飢餓反応器の中に且つ通して導くことにより、前記１次的饗宴-飢餓プロセスの下で前記バイオマスを処理し、及びその後、前記バイオマスの少なくとも一部分を沈殿させ、且つ前記バイオマスが交互する饗宴及び飢餓条件の下で処理される前記主流における前記饗宴及び飢餓反応器に前記沈殿されたバイオマスを返却する工程、及び
前記返却するバイオマスの少なくとも一部分を前記２次的飢餓条件の下で処理する工程であって、該工程の後に前記バイオマスが前記主流に返却され且つ前記饗宴及び飢餓反応器の中に且つ通して導かれることを特徴とする工程、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
主流における１次的饗宴反応器の中に前記バイオマスを導き、且つ前記１次的饗宴反応器において１次的饗宴条件の下で前記バイオマスを処理する工程、
前記バイオマスが１次的饗宴条件の下で処理された後に、前記主流における下流１次的飢餓反応器に前記バイオマスを導き、且つ前記１次的飢餓反応器において１次的飢餓条件の下で前記バイオマスを処理する工程、
前記バイオマスが１次的飢餓条件の下で処理された後に、固体‐液体分離器に前記バイオマスを導き且つ処理された廃水から前記バイオマスを分離する工程、
前記主流に前記分離されたバイオマスを再循環し、且つ前記１次的饗宴及び飢餓反応器を通して前記分離されたバイオマスを繰り返して導く工程、
選択された時間の間、前記１次的饗宴及び飢餓反応器に分離されたバイオマスを再循環することを続ける工程、
２次的飢餓反応器に前記分離されたバイオマスの前記少なくとも一部分を周期的又は連続的に導き、前記２次的飢餓反応器において２次的飢餓条件の下で前記バイオマスを処理する工程、及び
前記分離されたバイオマスが２次的飢餓条件の下で処理された後に、前記バイオマスの少なくとも一部分を前記主流に戻して導き、且つ前記主流において繰り返される饗宴及び飢餓条件の下で前記バイオマスを処理する工程、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記１次的饗宴及び飢餓条件は１次的饗宴及び飢餓反応器において実行され、前記２次的飢餓は２次的飢餓反応器において実行され、並びに前記１次的饗宴反応器は主流において配置され、前記１次的飢餓反応器は第１の側流において配置され、及び前記２次的飢餓反応器は第２の側流反応器において配置され、
前記１次的饗宴反応器において１次的饗宴条件の下で前記バイオマスを処理する工程、
前記１次的饗宴反応器において１次的饗宴条件の下で前記バイオマスを処理した後、固体‐液体分離器に前記バイオマスを導き、且つ混合液からバイオマスを分離する工程、
前記１次的飢餓反応器に前記分離されたバイオマスを導き、且つ１次的飢餓条件の下で前記分離されたバイオマスを処理する工程、
前記１次的饗宴反応器、固体‐液体分離器及び前記１次的飢餓反応器を通して、並びに前記１次的饗宴反応器に戻して、選択された数の周期だけ前記バイオマスを循環する工程、
前記１次的飢餓反応器から前記２次的飢餓反応器に前記バイオマスの少なくとも一部分を移送し、且つ前記２次的飢餓反応器内の前記バイオマスを２次的飢餓条件の下で処理する工程、及び
２次的飢餓反応器内の前記バイオマスの少なくとも一部分を、１次的饗宴及び飢餓反応器を通して循環している前記バイオマスの残りに戻して返却する工程、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
主流において前記１次的飢餓プロセスの一部分を実行する工程、
前記バイオマスが前記主流において１次的饗宴条件及び１次的飢餓条件の下で処理された後に、前記バイオマスの少なくとも一部分を沈降させる工程、
側流において前記１次的飢餓プロセスの別の部分を実行する工程であって、前記バイオマスは前記側流において１次的飢餓条件の下で処理されることを特徴とする工程、
２次的側流反応器において前記２次的飢餓プロセスの下で前記バイオマスを処理する工程、及び
前記２次的飢餓側流反応器と前記１次的飢餓側流反応器との間を行ったり来たりと前記バイオマスを移送する工程、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
廃水をバイオマスで生物的に処理する、及びバイオマスのＰＨＡ蓄積ポテンシャルを向上する方法であって、前記方法は、
容易に生分解可能な化学的酸素要求（ＲＢＣＯＤ）及び窒素を含む廃水ストリームを、１次的饗宴反応器に導く工程、
前記１次的饗宴反応器において無酸素条件を維持し、且つ前記廃水を脱窒する間に、前記バイオマスを１次的饗宴条件の下で処理する工程、
前記１次的饗宴反応器から下流１次的飢餓反応器に前記廃水及びバイオマスを導く工程、
前記１次的飢餓反応器において好気的条件を維持し、且つ前記廃水を硝化する間に、前記バイオマスを１次的飢餓条件の下で処理する工程、
１次的饗宴及び飢餓条件の繰り返される周期の下で前記バイオマスが処理される１次的饗宴−飢餓プロセスを生じさせるために、前記１次的飢餓反応器から前記１次的饗宴反応器に前記廃水及びバイオマスを再循環する工程、
前記バイオマスの少なくとも一部分が、前記１次的饗宴反応器及び前記１次的飢餓反応器において１次的饗宴及び飢餓条件の繰り返される周期の下で処理された後に、前記廃水及びバイオマスを前記１次的飢餓反応器から２次的飢餓反応器に導く工程、及び
前記バイオマスが前記１次的飢餓反応器内で１次的飢餓条件に暴露された平均期間よりも実質的に長い期間、前記２次的飢餓反応器内の前記バイオマスを２次的飢餓プロセスの下で処理する工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
無酸素条件下で前記２次的飢餓反応器を運転し、且つ前記２次的飢餓反応器において廃水を脱窒する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2016509532.tif 000013
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2016509532.tif 000014
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2016509532.tif 000015
【国際調査報告】
2016509532.tif 000016
2016509532.tif 000017
2016509532.tif 000018