JPS6366516B2 - - Google Patents
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- JPS6366516B2 JPS6366516B2 JP53090308A JP9030878A JPS6366516B2 JP S6366516 B2 JPS6366516 B2 JP S6366516B2 JP 53090308 A JP53090308 A JP 53090308A JP 9030878 A JP9030878 A JP 9030878A JP S6366516 B2 JPS6366516 B2 JP S6366516B2
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Description
本発明は、BOD含有液体中の炭素、燐および
窒素含有物(value)を、植物または動物の栄養
物として、または発酵工業で有効に使用できる高
エネルギバイオマス(biomass)に変換すること
に関する。更に詳しくは、本発明の生成物はN,
PおよびBOD含有混合物、例えば炭水化物の懸
濁液または溶液から製造された高栄養の実験動物
用飼料に関する。本発明はまたBOD含有廃水の
処理による高効能肥料の製造に関する。また本発
明は、発酵プロセス中において有効に使用できる
活性で濃厚なバイオマスに関する。
生物学的汚泥(生物を含んだ汚泥でスラツジと
いわれるもの)を肥料の効能化に利用する技術は
既知であり、その若干は成功裡に実用化せられて
いる。〔米国ミルウオーキで製造されたミルオー
ガナイト(milorganite)肥料はその一例〕。その
他、各所の自治体および廃水処理企業は、堆肥あ
るいは高効能肥料の製造に廃水中の汚泥を処理し
て利用することを試みた。不幸にして、従来用い
られた手を加えない汚泥は元素状燐に含有量が約
1〜2重量%とバラつく事実のために実際に利用
されたのは極めて少ないというのが実情である
「Ind.&Eng.Chem.(Anal.Ed.)」第11巻第5号第
281〜238頁参照)。
本発明によれば、動物の栄養物(例えば家禽、
魚または甲殻類の食料)として、または植物の栄
養物(肥料)として使用でき、あるいは発酵プロ
セスに適用され得る生成物が、嫌気性
(anaerobic)状態、すなわち実質的にNOx不含
の0.7ppmより少ない溶存酸素(DO)濃度を有し
ているような状態下で、BOD含有液の形態にお
いて食物源と活性化バイオマスとを混合すること
により混合液を先ず形成するとによつて製造され
る。DO量は0.5ppmより少ないことが更に望まし
く、通常は0.4ppmよりも少なくされる。全体の
帯域を通じて且つ総処理期間中嫌気性帯域内での
DO量を特定の限界以下に維持することは重要で
ある。限界以上の高いDOレベルの時に嫌気性帯
域に隔絶部分が発生することは避けるべきであ
り、同様に高DOレベルの期間が間欠的に現われ
るのも避けるべきである。非繊維状バイオマスの
形成を行うのは、この嫌気性処理の初期の操作段
階においてである。実際、非繊維状バイオマスが
形成されるということが嫌気性状態つまり低DO
状態が維持されていることの証拠である。逆に、
繊維状バイオマスの形成は嫌気性状態の維持の失
販を示している。これは特に嫌気性操作のより早
期部分に現われる。なお、ここでいう繊維状また
は非繊維状とは、微生物の繁殖後の状態を意図す
るものである。
連続流れ模式において操作するとき、嫌気性状
態でのBODの収着が可能な特定の微生物の産生
には、他の種類の微生物の場合とは違つて、それ
が生長するために初期帯域において嫌気性状態の
維持が要求されるのである。限界以上の高いDO
レベルの隔絶された帯域が出現したり、あるいは
その帯域中に高度DOの期間が間欠的に持続され
ることはこの種の微生物の生育に逆効果となる。
嫌気性状態の維持により所望の微生物が得られた
後であれば若干高いDOレベルも短期間ならば許
容できる。しかし、その高いDOレベル状態が相
当期間続く場合にはこれは有害なものとなり、所
望の微生物は流出してしまつて通常のバイオマス
に置き換えられてしまう結果となる。
食物源としてはまた、BOD濃度との関連にお
いて適当な量の窒素、燐およびカリウムを含有す
るものを含むことが必要であり、これにより生成
物中においてそれら諸元素の所期の化学量論的濃
度を付与することができる。除去されたBODの
約30〜100%がこのために生成物へ転換されるも
のと推定される。通常、燐量は(元素状態の燐と
して)乾燥生成物の少なくとも約2重量%、カリ
ウム量は(元素状のカリウムとして)同じく少な
くとも約1重量%、また窒素量は(元素状の窒素
として)同じく少なくとも約5重量%である。食
物源は勿論また(時に痕跡量に過ぎないけれど
も)生命を維持するために通常要求される他の元
素例えばイオウ、マグネシウム、亜鉛、カルシウ
ム、マンガン、銅およびその他のものを含んでい
る。これら元素は、当該技術分野では既知と考え
られ、また特に上述にしたものに加えて、炭素、
水素、鉄およびナトリウムを含んでいる(W.H.
Muller氏著「Botany−A Functional
approach」第3版参照)。通常これらの元素は地
下水の中に適当に含まれている。
この段階で用いられる活性バイオマスは本発明
のプロセスにおいて後で生成されるバイオマスと
同じものであり、それは嫌気性状態下でBODを
相当量収着し得る非繊維状微生物を効果的に選択
的に産生せしめるようなバイオマスの使用を意味
している。BOD含有物を水溶液状から細胞壁中
に活性移転させる力は、細胞内部に或は細胞壁中
に貯えられたポリフオスフエートの加水分解によ
りもたらされ、また無機のホスフエートはバイオ
マスから水性相に移動せしめられるものと理論的
に解明される。そして、この特定のバイオマスを
嫌気性状態下においてBOD含有溶液に初期に接
触させることは、ポリホスフエートを貯える力の
最も優れた種類のバイオマスの増殖に極めて好都
合になるものと考えられる。何故ならば、この種
のバイオマスは嫌気性状態下でそこに存在する食
物を収着する能力が格段に強いからである。
嫌気性処理からの混合液は、その後、少なくと
も約1ppmの溶存酸素量を維持するように選択さ
れた条件下で酸素含有ガスと接触せしめられる。
この接触は、混合液中でバイオマスによつて先に
収着されたBODを酸化するのに有効であり、そ
れによつて実質的に内部のBOD量を低下させ、
且つエネルギーを生起させる。この酸素的
(oxic)または好気性(aerobic)処理の間に、嫌
気性処理下でポリホススフエートの加水分解によ
つて消費されたエネルギーは補償され、そしてポ
リホスフエートは再生され、バイオマス内に蓄積
され、それによつて混合液の水性部分からホスフ
エート含有物(phosphate value)が取り除かれ
る。この酸化された混合液は上層液とより濃厚な
バイオマスとに分離される。この分離されたバイ
オマスの少なくとも一部はBOD含有液体との嫌
気性下における混合の初期段階で前記活性化バイ
オマスとして使用される。分離されたバイオマス
の残りの一部(通常残余の全部)は生成物として
回収される。動物または植物の栄養物が製造され
るべき場合においては、該濃厚なバイオマスは取
扱いに一層便利で且つ使用に一層安全な形態に変
えるために乾燥および/または火入れ殺菌の手順
に付することもできる。しかしながら、湿つたま
まの生きたバイオマスを土壤に添することが具合
のよい場合もあり、その時にはそれだけ乾燥に要
する費用も節約できる。他のアプローチとして
は、植える時に種と生きたバイオマスとを混合す
ることである。このプロセスで製造された生きた
バイオマスは、多量のポリホスフエートを含有す
るので普通より高い濃度をもつという特性があ
り、且つポリホスフエート中に含まれているエネ
ルギーによつて長時間生存しうる能力を有してい
る。これらの特性が、明らかに本発明に係る生成
物の発酵工業における適用を充分に有効なものと
している。
他の具体例、特に脱窒素作用が要求される廃水
の処理に適したものとしては、該混合液の一部
を、酸素的(oxic)または好気性(aerobic)処
理につずいて嫌気性処理と酸素処理との中間に介
在する無酸素(anoxic)帯域内に無酸素状態下
で再循環させることができる。その目的は、酸素
処理におけるアンモニアの酸化によつて生成され
た亜硝酸根および/または硝酸根の脱窒素を行な
うことにある。ここに使用されている「無酸素
(anoxic)」なる語は、混合液の溶存酸素量が
0.7ppmを越えないレベル(好ましくは0.5ppm以
下、さらに好ましくは0.4ppm以下)で維持され
ている状態を、そしてまた硝酸根および/または
亜硝酸根が無酸素処理の初期段階において加えら
れる状態を示している。嫌気性処理と同様に、ま
た無酸素処理においては、無酸素帯域における
DO量が全帯域を通してそして全処理期間中特別
の限定値以下に維持されることも重要である。隔
絶された高DOレベルの部分ができたり、間欠的
に高DOレベル部分が発生することも避けるべき
であるが、この場合に一番困ることは脱窒素作用
が失なわれることである。それは嫌気性帯域に過
剰のDOが存在すれば良好なスラツジの特性が失
なわれることに顕著に現われる。事実、一般的に
は嫌気性処理または無酸素処理において酸素含有
ガスをそのような処理に意図的に導入することは
ない。これとは対照的に、酸素または好気性処理
においては酸素含有ガスは意識的に導入が意図さ
れるものである。
無酸素処理に再循環される混合液中の総硝酸根
および/または亜硝酸根の濃度は、通常元素状窒
素として表わして2ppmを越える。硝酸根およ
び/または亜硝酸根は、無酸素処理において元素
状の窒素ガスに還元される。無酸素帯域に加えら
れる硝酸根および/または亜硝酸根は、無酸素処
理へ再循環することにより得られ、酸素加された
混合液は酸素または好気性処理から得られる。こ
の操作の様式は、生成物がBOD含有廃水の処理
から誘導される際に、流出液の窒素量を減少する
ための手段を提供する。
本発明の生成物が、バツチプロセスかまたは連
続流れプロセスかのいずれかによつて製造され得
ることは理解されるであろう。それ故、連続流れ
プロセスとして操作する場合、次のことは本発明
の範囲内に含まれる。つまり操作の初期段階に嫌
気性の接触帯域を置いて、そこでBOD含有流入
物が嫌気性状態下で再循環バイオマスと混合せら
れて混合液を生じ、またその水性相からBODを
収着するようにさせることである。該最初の嫌気
性帯域からの混合液は、それからあとの酸素また
は好気性帯域を通過し、そこで酸素状態下で処理
される。酸素帯域からの物質は、それから沈殿帯
域(または浄化器)を通ることとなり、その中で
より濃厚なバイオマスが上層の液から沈殿する。
バイオマスの一部が沈殿帯域から取り出され、生
成物として回収される一方、沈殿したバイオマス
の他の部分が最初の嫌気性ゾーンに再循環され
る。
中間的な無酸素処理が用いられる場合、無酸素
帯域は嫌気性帯域および酸素帯域の中間に位置せ
しめられ、そして嫌気性帯域からの流出混合液は
無酸素帯域を通過し、また該無酸素帯域からの処
理混合液は酸素帯域を通過し、そして酸素帯域か
らの酸素加混合液の一部が無酸素帯域に戻されて
再循環されるようなシステムとなるのである。
バツチプロセスとして操作する際には、BOD
含有水溶液は、先のサイクルから得られた活性化
バイオマスと混合せしめられ、それから嫌気性状
態下に最初に処理される混合液を生成する。
嫌気性処理の後で、混合液はそれから酸素状態
下で同じ容器で処理される。酸素加の後、それら
の物質は表面の浄化液と、より濃厚なバイオマス
層と、生成物として回収されたバイオマス層の少
なくとも一部とに分離される。
上述した処理のステツプにより製造される特定
の生成物は比較的高い燐含量を有している。この
ことは、例えば比較が廃水スラツジ中から得られ
る典型的な燐分と本発明による生成物のための
BOD含有流入物として廃水が用いられる場合に
典型的に得られる元素状の燐分含量とを比較した
ときに特に顕著である。すなわち前に述べたよう
に、より通例の廃水スラツジの典型的な分析値は
(燐として表示して)約1〜約2重量%の範囲の
燐含量であるが、本発明に従えば同じ基準(乾燥
状態)で約5〜10重量%の燐の分析値が得られ
る。この高い分析値は、ここで製造される生成物
のために用いられるプロセスが、すべての可溶性
ならびに加水分解可能な流入物中の燐分を除去し
て、それをここにいうバイオマスとして使用され
る生物学的に活性な種のバイオマス中に合体させ
る能力を有していることに起因するものといえ
る。特に、ここで強調しておきたいことは、これ
らの高燐分がBOD流入物からの可溶性ならびに
加水分解可能な燐がバイオマスに合体させられて
生ずることと、この合体した高燐分が生物体
(biota)の細胞壁および/またはその内部にポリ
ホスフエートの多量含有物として大部分移入させ
ることである。生物学における無機ポリホスフエ
ートの存在は広く知られているが、現象面ではほ
とんど理解されていない〔「Bacteriological
Reviews」第30巻第772〜794頁(1966)参照〕。
しかしてBOD含有溶液の処理に使用されるバイ
オマス中にポリホスフエートの高い濃度を意識的
に導入する技術は、今まで用いられなかつた。
加えるに、本発明の生成物は、一般に、有意に
より高い窒素分析値、すなわち従来技術の廃水ス
ラツジに対して一般に報告されている約5%より
少なく且つ約3%に達する窒素分析値に対照され
るように、乾燥基準で窒素元素として表示して6
〜約8重量%を有している。同様に、本発明の生
成物のカリウム分析値は、廃水処理植物例えばミ
ルオーガナイトから製造された肥料に対して報告
されている約1%かまたはそれより少ない値と対
照して比較的高い、すなわちK2Oとして表示して
約1%より高い範囲となり得る。
本発明に従つて製造される生成物の特に高い燐
分は、BOD含有流入物からバイオマス中に燐分
が実質的に完全に移行させられるからである。こ
れにに関連して、バイオマス中の燐含量がそのシ
ステムに利用され得る燐の量および生成されるバ
イオマスの量との函数であることは注目される。
あとの実施例で見られるように、P重量%として
表示された燐は、約5重量%より以上の範囲にあ
り、そして考えられるところで、例えば流入食料
源においてホスフエート対BOD割合が高い場合
には約20重量%あるいはそれ以上に高め得るので
ある。
本発明の湿つた(wet)バイオマス生成物は特
異であると信じられる。これは特に、廃水から肥
料を製造する時にそうであり、本発明のバイオマ
スまたはスラツジが乾燥プロセスの間に好ましく
ない臭気をもつ傾向がほとんであるいは全然なく
なつているのである。これに拘束される訳ではな
いが、バイオマスの高いポリホスフエート含量か
ら放出されるエネルギーが低温殺菌(パスツーリ
ゼーシヨン)の最後の行為までバイオマス内で生
命を維持させる原因となつていると考えられる。
それ故、死んだバイオマスの腐敗または腐朽は大
いに避けられるのである。この理論は燐が細胞壁
内に大きな含有物として貯蔵されていることを示
すバイオマスの顕微鏡検査によつて支持されてい
る。
本発明のバイオマス生成物が肥料として使用さ
れる時に、バイオマス中の燐が、固定窒素と同じ
ように植物生命に利用される。窒素が蛋白質とし
て大部分結合され且つ燐がポリフスフエーとして
大部分結合される事実によつて、その成分が遅延
放出性を有することが期待されるところから、本
発明の肥料生成物は特別の価値を有すること理解
されよう。
動物または魚飼料に使用する場合には、流入物
のBOD内容物はグルコース、蔗糖、殿粉のよう
な炭水化物またはパルプおよび製紙業からの廃液
である。そのBOD含有食物は、勿論前に述べた
ような無機物質も含んでいる。
更に、本発明の生きているバイオマス生成物
は、その高密度(分離の容易さのため)およびエ
ネルギー量によつて発酵工業において有用性をも
つものである。
以下図面に基づき本発明を更に詳細に説明す
る。
第1図には、活性汚泥廃水処理施設が示されて
いる。処理のために流入する廃水は、第1の沈殿
タンクからの沈殿した下水かまたは別のもののど
ちらかで、入口ライン10を経て嫌気性帯域に定
めたタンク12内へ導入される。第1図に示され
ているように、タンク12内に置かれている仕切
り14が、タンク12で境界を限定する帯域を通
つて段階的な流れ(staged flow)を行うように
設計された相互に連通した液圧ステージ
(hydraulic stage)16,18および20が直列
となるように、該帯域を分割している。各各の液
圧ステージには、撹拌手段22が設けられてい
る。第1図はタンク12における撹拌手段を各々
有する3ステージへの分割を示しているが、それ
よりも多いまたは少ない数のステージが用いられ
得ることは理解されよう。
嫌気性状態下にタンク12によつて規制された
帯域を維持するために種々の技術、例えばタンク
をカバーするとかそして/または二酸化炭素、窒
素または他の不活性気体の層(blanket)を設け
るとかの技術が使用され得るが、第1図に示した
特定の技術は混合液内に通じられ且つそこでバブ
リングされる窒素パージガスを使用している。特
徴的に示されているように、ライン24がタンク
12の底を通つて各ステージ16,18および2
0に窒素を導入している。この技術を通して、
0.7ppm以下のDO量を含む嫌気性状態が維持され
る。NOx量が、他の手段によつて0.3ppm以下、
好ましくは0.2ppm以下に維持されている。
嫌気性処理混合液は、ライン26を通つて、混
合液が酸素状態下で処理されるタンク28内へ導
入される。この図で示されているように、3つの
仕切り30が、タンク28によつて規制された帯
域を4つの相互に連通した直列の液圧ステージ3
2,34,36および38に分離するのに用いら
れている。タンク28内の液体エアレーシヨン
は、スパージヤー40によるタンク28の各液圧
ステージの底部に空気を噴出させることによつて
達成される。この帯域の操作においては、溶存酸
素量はBODの物質代謝のための充分な酸素の存
在を確保し且つバイオマスによるホスフエート取
り込みのためのエネルギーを供給するために約
1ppm以上に維持される。あるいはまた、酸素ま
たは酸素富化空気が、スパージヤー40を経て導
入される。酸素、酸素富化空気または所望純度の
酸素含有ガスを用いる場合、好気性または酸素帯
域の全部または一部分をカババーする適当な手段
が考えられ得る。もし望むなら、スパージヤーに
代えるかもしくはそれに加えて、該酸素加帯域に
は機械的なエアレータを設けることができる。
第1図に示されるように、タンク28は4つの
液圧ステージに仕切られているが、もし望むなら
更に多いかまたは少ない数のステージも用いるこ
とができる。しかしながら、バイオマスによるホ
スフエートの取り込みが溶解し得るホスフエート
濃度に関して一次反応であると認められるゆえ
に、数個のステージが用いられることが好まし
い。従つて、液体流出物における低いホスフエー
ト分およびバイオマス中の高いホスフエート分は
経済的に段階的な流れ(staged。flow)の形態
によつて最も経済的に得られる。
タンク28内の酸素処理に次いで、その処理混
合液はライン41を通つて浄化器42内へ入り、
そこで上層の透明な液44とより濃厚なバイオマ
ス46とに分離される。該上層の液44はライン
48によつて浄化器42から回収され、系から除
去される。
より濃厚なバイオマス46は、ライン50によ
り浄化器42の底から取り出され、そしてライン
50の流れはライン52およびライン54の流れ
に分割される。第1図に示されるように、ライン
52の流れは、ポンプ56およびライン58によ
つて再循環され、そして嫌気性状態下にBOD含
有流入物を処理するためにタンク12の最初のス
テージ16へ戻される。
さて第2図を参照すると、そこにはライン54
の流れに含まれるバイオマスの更なる処理が示さ
れている。第1図の浄化器42からのバイオマス
のこの部分は、第2の上層の液相62と第2のよ
り濃厚なバイオマス相64への更なる分離を行な
うシツクナー60に導かれる。第2の上層の液相
62はライン66によつてシツクナー60から取
り出され、ポンプ68、ライン70およびライン
72を経て第1図のタンク12内へ再循環され
る。
第2のより濃厚なバイオマス相64は、ライン
74によつてシツクナー60から取り出され、そ
して液体と固体との間の更なる分離を行うために
フイルター76内に導かれる。液体および固体を
分離するための遠心分離器、フイルタープレスま
たは他の既知の装置がフイルター76に代えて使
用され得る。もし望むならライン78によつて
過助剤をフイルター76に加えることもできる。
フイルター76で分離された液体はライン80、
ポンプ82を経て取り出され、ライン84によつ
てライン72内に通じられ、そこでライン70の
第2の上層液と一緒になつて第1図に示す嫌気性
タンク12に戻される。フイルター76において
分離された固体は、ライン90によつて示される
ように乾燥システム88に通される。
第2図に示されるように、空気および燃料は炉
92中へそれぞれライン94および96によつて
導入される。炉92からの熱ガスはライン98に
よつて乾燥システム88内に通され、そこでその
熱ガスが固体バイオマス生成物の最終的な乾燥お
よび殺菌を行なうのに用いられる。
乾燥システム88からのガスは、そこからライ
ン100によつて取り出され、それからの熱量を
回収するために熱交換器102を通す。冷却され
たガス状の流れは、それから、ライン104によ
つて熱交換器102からサイクロン分離器106
に通され、そこですべての固体細粒がガス状流れ
から回収され、ライン108によつてサイクロン
106から搬出される。実質的に固体を含まない
ガスはサイクロン分離器106およびライン11
0によつて系から排出される。
分離された固体バイオマス生成物は、ライン1
12によつて乾燥システム88から取り出され、
生成物貯蔵施設114に通される。第2図に示さ
れているように、分離器106中のガス状流れか
ら取り出された固体細粒はライン108によつて
ライン112中へ導かれる。
第3図は、無酸素帯域が第1図で示した図面の
嫌気性帯域(タンク12)と酸素帯域(タンク2
8)との間に入つている連続流れプロセスの概略
図を示している。従つて、第1図および第3図の
両方の同じ部分には同じ番号をつけることとす
る。それ故、第3図には廃水の流入が嫌気性帯域
を規制するタンク12への入口ライン10を経て
導かれるように示されている。同様に、処理廃水
は浄化器42中で第1の上層の液相44とより濃
厚なバイオマス相46とに分離される。該バイオ
マス相46はライン50によつて浄化器42から
取り出されライン52および54の流れに分割さ
れる。第2図に示したように、ライン54の流れ
はシツクナー60に導かれ、シツクナー60およ
びフイルター76で分離された液体はライン72
を経てタンク12へ戻される(第1図および第3
図参照)。
第3図中に示した流れ概略図において、その嫌
気性処理廃水はタンク12からライン26によつ
て取り出され、そして無酸素処理帯域を規制する
タンク120へ導かれる。第3図に図示したよう
に、タンク120は2つの仕切り128によつて
3つの連続した相互連通の液圧ステージ122,
124および126に仕切られている。
無酸素状態下にタンク120によつて規制され
た帯域を維持するための種々の技法、例えばタン
クをカバーすることおよび二酸化炭素、窒素また
は他の不活性気体の層(ブランケツト)を設ける
ことなどを採用できるが、第3図に示した特別の
技法は、混合液内に通され且つその中でバブリン
グせしめられる窒素ガスを使用するものである。
特別に、タンク120の底を通じて各ステージ1
22,124および126内へ窒素を導くライン
25(ライン24の延長)が示されている。この
技法によつてタンク120中の混合液のDO量が
0.7ppm以下に維持されている。各ステージ12
2,124および126には、またタンク120
内の物質の充分な混合を確実にするために撹拌手
坪130が設けられている。
また第3図に示したように、内部再循環回路は
ライン132、ポンプ134およびライン136
を含んでいる。この図に示したように、酸素加さ
れた混合液はタンク28の最後の液圧ステージ3
8からライン132によつて取り出され、そして
ポンプ134およびライン136を通じてタンク
120の無酸素帯域の最初の液圧ステージ122
へ再循環される。亜硝酸根および/または硝酸根
の形態でのNOx含有物質が無酸素帯域中へ導入
されるのは、まさにこの手段による。
他のすべての点において、第3図の廃水処理シ
ステムは第1図に示した廃水処理システムに対応
する。しかしながら、そこでは減少された窒素量
を有するライン48によつて浄化器42から取り
出された上層液44が生じることとなる。
第4図は、本発明によるバイオマス生成物の製
造のためのバツチ(batch)プロセス操作を示し
ている。この図において、入口ホツパー210に
は、計測された量のBOD含有食料源が反応タン
ク214に入るのを許容するバルブ212が設け
てある。タンク214内には、該タンク214内
の内容物の充分な混合を行なうために撹拌手段2
16が設けられている。タンク214の底近く
に、ガススパージヤー218が配置され、順次外
部入口ガスマニホールド220に接続されてい
る。またこの図に示されているように、弁操作の
窒素入口ライン222および弁操作の酸素入口ラ
イン224が該ガスマニホールド220に接続し
ている。
タンク214の底部には、バルブ操作のバイオ
マス取出ライン226が設けられている。またタ
ンク214内の物質の溶存酸素量の検知および表
示ができる容存酸素プローブ228がタンク21
4に設けられている。最後に、タンク214に
は、タンク214の底部上方であらかじめ決めら
れた距離に位置せしめられた入口端およびポンプ
232が接続せしめられた他端を有する管230
からなる液体取出または出口システムが設けられ
ている。
操作にあたつて、あらかじめ決められた量の
BOD含有食料源がバルブ212の操作を通じて
ホツパ210からタンク214へ導入される。撹
拌手段216が、混合液を調製するために、
BOD含有流入物とタンク214内で前もつて調
整された活性化バイオマスとの充分な混合を行な
うように作動せしめられる。溶存酸素プローブ2
28は、、その適当な制御が維持され得るために
混合液中でDOレベルを検知する。それ故、最初
の嫌気性処理段階の間に、弁操作の窒素入口ライ
ン222がガススパージヤー218に順次接続さ
れているガスマニホールド220中に窒素を導入
し、それによつて窒素ガスはタンク214内の混
合液中を通じて上方へバブリングされる。これが
溶存酸素量を望ましいレベル以下に維持するのに
効果的である。もしDOレベルがあまりに高い
と、DOプローブ228によつて検知され、そし
て窒素導入速度が増大せしめられ得る。
嫌気性処理段階が終了したとき、窒素入口ライ
ン222を通じての窒素の導入が停止され、そし
て酸素(純粋酸素、空気または酸素富化空気の形
態のいずれか)が弁操作の酸素入口ライン224
を経てガスマニホールド220を通つてスパージ
ヤー218に導入され、そこで酸素が、タンク2
14内の混合液を通つて上方へバブリングされ
る。酸素または好気性処理段階が終ると、入口ラ
イン224を通しての酸素含有ガスの導入が停止
される。
酸素の導入が停止された後、タンク214内の
混合液は、より濃厚なバイオマス相からの上層液
相の分離を好ましくするために静置される。その
ような沈殿が起つた後に、ポンプ232がタンク
214から出口管230によつて上層の液を取り
出すために作動する。それから弁操作のバイオマ
ス出口ライン226が、タンク214の底部から
より濃厚なバイオマス相の一部を取り出すために
開かれる。バイオマス相の残りの部分は、流入
BOD含有食料源の次のバツチでの混合のために
タンク214内に保持される。
弁操作の出口ライン226を経て取り出された
バイオマス相の一部は、第2の上層の液相236
およびより濃厚なバイオマス相238へのさらに
完全な第2の分離を行うためにシツクナー234
内に導入される。バイオマス相が実質的にすべて
の水が除去される乾燥帯域244に管242によ
つて通される一方、上層液相は管240によつて
系から取り出される。最後の乾燥バイオマス生成
物はゾーン244からライン246によつて生成
物貯蔵庫248に運ばれる。
本発明を更に詳細に説明するために、以下に実
施例を挙げる。
実施例 1
本実施例において、肥料としての使用に適した
本発明に係る栄養材料を製造するために用いた手
順は、あとに酸素または好気性処理が続く最初の
嫌気性処理を含んでいる。使用された装置は第1
図に示されたタイプと同様なものであつて、各々
が1.2の容量をもつ5つの液圧ステージに仕切
られた嫌気性帯域を含んでおり、そしてその各々
が撹拌手段を有している。最初の帯域は窒素の噴
出により嫌気性状態下に維持されていて、それに
よつて操作の間中の測定DO量は常に0.15ppm以
下に維持された。酸素または好気性帯域もまた、
各々3の容量をもつ5つの等しい液圧ステージ
に仕切られた。これら酸素ステージの各々は空気
の噴出により酸素状態下に維持されていて、すべ
てのステージのDO量はこの操作の間中1.8ppm以
上に止まつた。浄化器または沈殿タンクが酸素帯
域からの流出物を受けとるために設けられた。浄
化器内で、上層の透明液とより濃厚な活性化バイ
オマス(スラツジ)との間の分離が行なわれる。
上層の液が傾瀉されそして系から取り出される一
方、バイオマスは浄化器の底から取り出され、二
つの部分に分離された。分離されたスラツジの一
方が嫌気性帯域の最初のステージにポンプ作用で
戻される一方、他方が系から取り出され、そして
生成物として回収された。
この実施例に用いられたBOD含有食料源は、
高燐含量の都市廃水であつた。流入物のための検
査データは以下の第1表に示されている。流入物
は3.66時間の流入物滞時間(IDT)となるような
速度で系に供給された。そして最初の嫌気性帯域
に戻された分離されたスラツジの一部分が、流入
物流れ速度を基礎として約18容量%の割合で再循
環された。これは嫌気性帯域において各ステージ
につき0.176時間、および酸素帯域において各ス
テージにつき0.442時間の見掛け滞留時間
(NRT)を得るのに効果的であつた。
最初の嫌気性帯域に再循環されないスラツジま
たは活性化バイオマスの一部は上層液から分離さ
れ、過され、そして105℃で24時間乾燥された。
本発明のこの乾燥生成物の検査データもまた、分
離された上層液の検査データと一緒に第1表に示
されている。
The present invention relates to converting carbon, phosphorus and nitrogen values in BOD-containing liquids into high energy biomass that can be usefully used as plant or animal nutrition or in the fermentation industry. More specifically, the products of the invention contain N,
The present invention relates to highly nutritious laboratory animal feeds prepared from P and BOD containing mixtures, such as suspensions or solutions of carbohydrates. The present invention also relates to the production of high efficacy fertilizers by treatment of BOD-containing wastewater. The present invention also relates to active and dense biomass that can be used effectively during fermentation processes. Techniques for using biological sludge (sludge that contains living organisms and is called sludge) to improve the effectiveness of fertilizers are known, and some of them have been successfully put into practical use. [An example is milorganite fertilizer manufactured in Milwaukee, USA]. In addition, local governments and wastewater treatment companies have attempted to treat and use sludge in wastewater to produce compost or high-efficiency fertilizers. Unfortunately, the fact that the untreated sludge used in the past is actually used is extremely rare due to the fact that the content of elemental phosphorus varies from about 1 to 2% by weight. Ind. & Eng. Chem. (Anal. Ed.) Volume 11 No. 5
(See pages 281-238). According to the invention, animal nutrition (e.g. poultry,
The product, which can be used as fish or crustacean food) or as plant nutrition (fertilizer) or applied to fermentation processes, is kept under anaerobic conditions, i.e. virtually NOx - free at 0.7 ppm. It is produced by first forming a mixture by mixing a food source and activated biomass in the form of a BOD-containing liquid under conditions that have a lower dissolved oxygen (DO) concentration. It is further desirable that the amount of DO be less than 0.5 ppm, and usually less than 0.4 ppm. throughout the entire zone and within the anaerobic zone during the total treatment period.
It is important to maintain the amount of DO below certain limits. Sequestrations in the anaerobic zone at times of above-critical DO levels should be avoided, as should intermittent periods of high DO levels. It is during this initial operational step of the anaerobic process that the formation of non-fibrous biomass takes place. In fact, non-fibrous biomass is formed under anaerobic conditions, i.e. low DO
This is proof that the condition is maintained. vice versa,
The formation of fibrous biomass indicates failure to maintain anaerobic conditions. This appears especially in the earlier parts of anaerobic operation. Note that fibrous or non-fibrous herein refers to the state after microorganisms have propagated. When operated in a continuous flow regime, the production of certain microorganisms capable of sorption of BOD in anaerobic conditions requires an anaerobic initial zone for their growth, unlike for other types of microorganisms. Maintaining a sexual state is required. High DO beyond the limit
The appearance of isolated zones of high DO levels, or intermittent periods of high DO within these zones, is counterproductive to the growth of this type of microorganism.
Slightly higher DO levels can be tolerated for short periods of time once the desired microorganisms have been obtained by maintaining anaerobic conditions. However, if the high DO levels persist for a significant period of time, they can become harmful, resulting in the desired microorganisms being lost and replaced by normal biomass. The food source also needs to contain appropriate amounts of nitrogen, phosphorus and potassium in relation to the BOD concentration, so that the desired stoichiometry of these elements in the product is maintained. Concentration can be imparted. It is estimated that approximately 30-100% of the removed BOD is converted to products for this purpose. Typically, the amount of phosphorus (as elemental phosphorus) is at least about 2% by weight of the dry product, the amount of potassium (as elemental potassium) is also at least about 1%, and the amount of nitrogen is (as elemental nitrogen). It is also at least about 5% by weight. Food sources, of course, also contain (although sometimes only in trace amounts) other elements normally required to sustain life, such as sulfur, magnesium, zinc, calcium, manganese, copper, and others. These elements are considered known in the art and include, in addition to those specifically mentioned above, carbon,
Contains hydrogen, iron and sodium (WH
“Botany-A Functional” by Mr. Muller
3rd edition). These elements are normally contained in adequate amounts in groundwater. The active biomass used in this step is the same biomass produced later in the process of the invention, which is effectively selective for non-fibrous microorganisms that can sorb significant amounts of BOD under anaerobic conditions. This refers to the use of biomass to produce biomass. The force for active transfer of BOD-containing substances from the aqueous solution into the cell wall is provided by the hydrolysis of polyphosphates stored inside the cell or in the cell wall, and inorganic phosphates are transferred from the biomass to the aqueous phase. It is theoretically clarified that it is forced. It is believed that the initial contact of this particular biomass with a BOD-containing solution under anaerobic conditions will be extremely favorable to the growth of the type of biomass that has the best ability to store polyphosphate. This is because this type of biomass has a much stronger ability to sorb the food present therein under anaerobic conditions. The mixture from the anaerobic treatment is then contacted with an oxygen-containing gas under conditions selected to maintain a dissolved oxygen level of at least about 1 ppm.
This contact is effective in oxidizing the BOD previously sorbed by the biomass in the mixture, thereby substantially lowering the internal BOD content;
And generates energy. During this oxic or aerobic treatment, the energy consumed by hydrolysis of polyphosphate under anaerobic treatment is compensated and the polyphosphate is regenerated and accumulated within the biomass. is removed, thereby removing phosphate values from the aqueous portion of the mixture. This oxidized mixture is separated into an upper liquid and a more concentrated biomass. At least a portion of this separated biomass is used as the activated biomass in the initial stage of anaerobic mixing with the BOD-containing liquid. A remaining portion (usually all of the residue) of the separated biomass is recovered as a product. In cases where animal or plant nutrition is to be produced, the concentrated biomass may also be subjected to drying and/or pasteurization procedures to convert it into a form that is more convenient to handle and safer for use. . However, in some cases it may be advantageous to add live biomass to the soil while it is still moist, thereby reducing the cost of drying. Another approach is to mix seeds and live biomass at the time of planting. The living biomass produced by this process has the characteristic of having a higher concentration than normal because it contains a large amount of polyphosphate, and has the ability to survive for a long time due to the energy contained in the polyphosphate. ing. These properties clearly make the product according to the invention sufficiently useful for application in fermentation industry. In another embodiment, particularly suitable for the treatment of wastewater where denitrification is required, a portion of the mixture may be subjected to anaerobic treatment followed by oxic or aerobic treatment. It can be recirculated under anoxic conditions into an anoxic zone intervening between the treatment and the oxygen treatment. The purpose is to denitrify the nitrite and/or nitrate radicals produced by the oxidation of ammonia during oxygen treatment. The term "anoxic" as used here refers to the amount of dissolved oxygen in the mixture.
conditions where the nitrates and/or nitrites are maintained at a level not exceeding 0.7ppm (preferably below 0.5ppm, more preferably below 0.4ppm), and where nitrates and/or nitrites are added in the initial stages of anoxic treatment. It shows. Similar to anaerobic treatment, and in anoxic treatment,
It is also important that the DO amount is maintained below a particular limit throughout the entire band and during the entire treatment period. The creation of isolated areas with high DO levels or the intermittent occurrence of areas with high DO levels should also be avoided, but the biggest problem in this case is that the denitrification effect is lost. This is clearly manifested in the loss of good sludge properties if excessive DO exists in the anaerobic zone. In fact, oxygen-containing gases are generally not intentionally introduced into anaerobic or anoxic processes. In contrast, in oxygen or aerobic treatments, oxygen-containing gases are intentionally introduced. The concentration of total nitrates and/or nitrites in the mixture recycled to the anoxic process is usually greater than 2 ppm expressed as elemental nitrogen. Nitrate and/or nitrite radicals are reduced to elemental nitrogen gas in anoxic treatment. The nitrate and/or nitrite added to the anoxic zone is obtained by recycling to the anoxic treatment, and the oxygenated mixture is obtained from the oxygen or aerobic treatment. This mode of operation provides a means to reduce the nitrogen content of the effluent when the product is derived from the treatment of BOD-containing wastewater. It will be appreciated that the products of the present invention may be made by either a batch process or a continuous flow process. Therefore, when operated as a continuous flow process, the following is included within the scope of the invention. This means placing an anaerobic contacting zone in the early stages of the operation where the BOD-containing influent is mixed with the recirculated biomass under anaerobic conditions to form a mixed liquor and also to sorb BOD from its aqueous phase. It is to make it happen. The mixture from the first anaerobic zone then passes through a subsequent oxygen or aerobic zone where it is treated under oxygen conditions. The material from the oxygen zone then passes through a settling zone (or clarifier) in which the richer biomass is precipitated from the upper liquid.
A portion of the biomass is removed from the settling zone and recovered as product, while another portion of the settled biomass is recycled to the initial anaerobic zone. If intermediate anoxic treatment is used, the anoxic zone is located midway between the anaerobic zone and the oxic zone, and the effluent mixture from the anaerobic zone passes through the anoxic zone and The process mixture is passed through an oxygen zone and a portion of the oxygenated mixture from the oxygen zone is recycled back to the anoxic zone. When operating as a batch process, the BOD
The containing aqueous solution is mixed with the activated biomass obtained from the previous cycle to produce a mixture that is then initially treated under anaerobic conditions. After anaerobic treatment, the mixed liquor is then treated in the same container under oxygen conditions. After oxygenation, the materials are separated into a surface cleaning liquid, a more concentrated biomass layer, and at least a portion of the biomass layer recovered as product. The particular products produced by the process steps described above have relatively high phosphorus contents. This means that, for example, a comparison can be made between the typical phosphorus content obtained in wastewater sludge and the product according to the invention.
This is especially true when compared to the elemental phosphorus content typically obtained when wastewater is used as the BOD-containing influent. That is, as previously mentioned, typical analyzes of more conventional wastewater sludges have phosphorus contents (expressed as phosphorus) in the range of about 1 to about 2% by weight, but according to the present invention, the same standard An analysis of approximately 5-10% by weight of phosphorus (in the dry state) is obtained. This high analytical value is due to the fact that the process used for the product produced here removes all soluble as well as hydrolyzable phosphorus in the influent, which is then used as biomass. This can be attributed to its ability to incorporate biologically active species into biomass. In particular, it is important to emphasize that these high phosphorous contents result from the incorporation of soluble and hydrolyzable phosphorus from the BOD influent into the biomass, and that (biota) cell wall and/or its interior as a large content of polyphosphate. Although the existence of inorganic polyphosphates in biology is widely known, their phenomena are poorly understood [“Bacteriological
30, pp. 772-794 (1966)].
However, no technique has hitherto been used to intentionally introduce high concentrations of polyphosphate into the biomass used for the treatment of BOD-containing solutions. In addition, the products of the present invention are generally compared to significantly higher nitrogen assays, i.e., nitrogen assays that are less than about 5% and amount to about 3% commonly reported for prior art wastewater sludges. 6 expressed as elemental nitrogen on a dry basis.
~8% by weight. Similarly, the potassium assay values of the products of the present invention are relatively high compared to values of about 1% or less reported for fertilizers made from wastewater treatment plants such as milorganite. That is, it can range higher than about 1% expressed as K 2 O. The particularly high phosphorus content of the product produced according to the invention is due to the virtually complete transfer of phosphorus from the BOD-containing influent into the biomass. In this connection, it is noted that the phosphorus content in the biomass is a function of the amount of phosphorus available to the system and the amount of biomass produced.
As seen in later examples, the phosphorus expressed as P wt% ranges from about 5 wt% or more, and is contemplated, e.g., when the phosphate to BOD ratio is high in the influent food source. It can be increased to about 20% by weight or more. The wet biomass products of the present invention are believed to be unique. This is particularly the case when producing fertilizers from wastewater, where the biomass or sludge of the present invention has little or no tendency to acquire unpleasant odors during the drying process. Without being bound to this, it is believed that the energy released from the high polyphosphate content of the biomass is responsible for sustaining life within the biomass until the final act of pasteurization.
Decay or decay of dead biomass is therefore largely avoided. This theory is supported by microscopic examination of biomass showing that phosphorus is stored as large inclusions within the cell walls. When the biomass products of the present invention are used as fertilizers, the phosphorus in the biomass is available to plant life in the same way as fixed nitrogen. The fact that the nitrogen is mostly bound as proteins and the phosphorus is mostly bound as polyphosphatides makes the fertilizer products of the invention of particular value since their components are expected to have delayed release properties. It will be understood that having. When used in animal or fish feed, the BOD content of the influent is carbohydrates such as glucose, sucrose, starch or effluents from the pulp and paper industry. The BOD-containing food, of course, also contains the inorganic substances mentioned above. Additionally, the living biomass products of the present invention have utility in the fermentation industry due to their high density (for ease of separation) and energy content. The present invention will be explained in more detail below based on the drawings. FIG. 1 shows an activated sludge wastewater treatment facility. The incoming wastewater for treatment, either settled sewage from the first settling tank or otherwise, is introduced via an inlet line 10 into a tank 12 defined in the anaerobic zone. As shown in FIG. 1, a partition 14 located within the tank 12 is provided with a reciprocal structure designed to provide staged flow through the zone bounded by the tank 12. The zone is divided into series hydraulic stages 16, 18 and 20 that communicate with each other. Each hydraulic stage is provided with stirring means 22. Although FIG. 1 shows a division of the tank 12 into three stages, each with an agitation means, it will be appreciated that more or fewer stages may be used. Various techniques can be used to maintain the zone regulated by tank 12 under anaerobic conditions, such as covering the tank and/or providing a blanket of carbon dioxide, nitrogen or other inert gas. techniques may be used, but the particular technique shown in FIG. 1 uses a nitrogen purge gas that is passed into and bubbled into the mixture. As characteristically shown, a line 24 passes through the bottom of tank 12 to each stage 16, 18 and 2.
Nitrogen is introduced at 0. Through this technology,
Anaerobic conditions are maintained with DO levels below 0.7 ppm. NO x amount is 0.3ppm or less by other means,
Preferably it is maintained at 0.2 ppm or less. The anaerobic treatment mixture is introduced through line 26 into tank 28 where the mixture is treated under oxygen conditions. As shown in this figure, three partitions 30 form four interconnected series hydraulic stages 3 with zones regulated by tanks 28.
2, 34, 36 and 38. Liquid aeration within tank 28 is accomplished by squirting air into the bottom of each hydraulic stage of tank 28 by means of a sparger 40. In operation in this zone, the amount of dissolved oxygen is approximately
Maintained above 1ppm. Alternatively, oxygen or oxygen-enriched air is introduced via spargeer 40. When using oxygen, oxygen-enriched air or oxygen-containing gases of the desired purity, suitable means of covering all or part of the aerobic or oxygen zone can be envisaged. If desired, instead of or in addition to the sparger, the oxygenation zone can be provided with a mechanical aerator. As shown in FIG. 1, tank 28 is partitioned into four hydraulic stages, although more or fewer stages may be used if desired. However, since the uptake of phosphate by the biomass is recognized to be a first-order reaction with respect to the soluble phosphate concentration, it is preferred that several stages are used. Therefore, low phosphate contents in the liquid effluent and high phosphate contents in the biomass are most economically obtained by economically staged flow regimes. Following oxygen treatment in tank 28, the treated mixture enters clarifier 42 through line 41;
There, it is separated into an upper layer of clear liquid 44 and a more concentrated biomass 46. The upper liquid 44 is withdrawn from the clarifier 42 by line 48 and removed from the system. The richer biomass 46 is removed from the bottom of the clarifier 42 by line 50 and the flow in line 50 is split into flows in line 52 and line 54. As shown in FIG. 1, the flow in line 52 is recycled by pump 56 and line 58 and to the first stage 16 of tank 12 for treating the BOD-containing influent under anaerobic conditions. be returned. Now, if you refer to Figure 2, there is line 54.
Further processing of the biomass contained in the stream is indicated. This portion of the biomass from the clarifier 42 of FIG. 1 is directed to a thickener 60 which provides further separation into a second upper liquid phase 62 and a second, more concentrated biomass phase 64. A second upper liquid phase 62 is removed from the thickener 60 by line 66 and recycled into tank 12 of FIG. 1 via pump 68, line 70 and line 72. A second, more concentrated biomass phase 64 is removed from the thickener 60 by line 74 and directed into a filter 76 for further separation between liquids and solids. A centrifuge, filter press or other known device for separating liquids and solids may be used in place of filter 76. Superaid can also be added to filter 76 via line 78 if desired.
The liquid separated by the filter 76 is transferred to a line 80,
It is removed via pump 82 and passed by line 84 into line 72 where it is returned to the anaerobic tank 12 shown in FIG. 1 along with the second upper liquid in line 70. The solids separated at filter 76 are passed to a drying system 88 as shown by line 90. As shown in FIG. 2, air and fuel are introduced into furnace 92 by lines 94 and 96, respectively. Hot gas from furnace 92 is passed by line 98 into drying system 88 where it is used to provide final drying and sterilization of the solid biomass product. Gas from drying system 88 is removed therefrom by line 100 and passed through heat exchanger 102 to recover heat therefrom. The cooled gaseous stream is then transferred by line 104 from heat exchanger 102 to cyclone separator 106
, where any solid fines are recovered from the gaseous stream and removed from cyclone 106 by line 108 . The substantially solids-free gas is transferred to cyclone separator 106 and line 11.
is ejected from the system by 0. The separated solid biomass product is transferred to line 1
12 from the drying system 88;
Passed to product storage facility 114. As shown in FIG. 2, solid fines removed from the gaseous stream in separator 106 are directed by line 108 into line 112. Figure 3 shows that the anoxic zone is the anaerobic zone (tank 12) and oxygen zone (tank 2) of the diagram shown in Figure 1.
8) shows a schematic diagram of a continuous flow process between Therefore, the same parts in both FIG. 1 and FIG. 3 will be given the same number. Therefore, in FIG. 3, the inflow of wastewater is shown to be conducted via an inlet line 10 to a tank 12 which regulates the anaerobic zone. Similarly, the treated wastewater is separated in the clarifier 42 into a first upper liquid phase 44 and a more concentrated biomass phase 46 . The biomass phase 46 is removed from the clarifier 42 by line 50 and split into streams 52 and 54. As shown in FIG. 2, the flow in line 54 is directed to a thickener 60 and the liquid separated by the thickener 60 and filter 76 is transferred to
(see Figures 1 and 3).
(see figure). In the flow diagram shown in FIG. 3, the anaerobically treated wastewater is removed from tank 12 by line 26 and directed to tank 120 which regulates the anaerobic treatment zone. As illustrated in FIG. 3, the tank 120 includes three successive interconnected hydraulic stages 122,
It is divided into 124 and 126. Various techniques can be used to maintain the zone regulated by tank 120 under anoxic conditions, such as covering the tank and providing a blanket of carbon dioxide, nitrogen or other inert gas. The particular technique shown in Figure 3, which can be employed, is the use of nitrogen gas that is passed through and bubbled through the mixture.
Specifically, each stage 1 through the bottom of the tank 120
Line 25 (an extension of line 24) is shown leading nitrogen into 22, 124 and 126. By this technique, the DO amount of the mixed liquid in tank 120 is
Maintained below 0.7ppm. Each stage 12
2, 124 and 126 also have a tank 120
A stirring handle 130 is provided to ensure sufficient mixing of the materials within. Also shown in FIG. 3, the internal recirculation circuit includes lines 132, pump 134 and lines 136.
Contains. As shown in this figure, the oxygenated mixture is transferred to the last hydraulic stage 3 of tank 28.
8 by line 132 and through pump 134 and line 136 to the first hydraulic stage 122 of the anoxic zone of tank 120.
recycled to It is by this very means that NO x -containing substances in the form of nitrite and/or nitrate radicals are introduced into the anoxic zone. In all other respects, the wastewater treatment system of FIG. 3 corresponds to the wastewater treatment system shown in FIG. However, there will be an upper liquid 44 removed from the clarifier 42 by line 48 with a reduced amount of nitrogen. FIG. 4 illustrates a batch process operation for the production of biomass products according to the present invention. In this figure, inlet hopper 210 is provided with a valve 212 that allows a metered amount of BOD-containing food source to enter reaction tank 214. A stirring means 2 is provided in the tank 214 to ensure sufficient mixing of the contents within the tank 214.
16 are provided. A gas sparger 218 is located near the bottom of tank 214 and is in turn connected to an external inlet gas manifold 220 . Also shown in this figure are a valved nitrogen inlet line 222 and a valved oxygen inlet line 224 connected to the gas manifold 220. A valve-operated biomass extraction line 226 is provided at the bottom of the tank 214. In addition, a stored oxygen probe 228 that can detect and display the amount of dissolved oxygen in the substance in the tank 214 is connected to the tank 214.
4. Finally, the tank 214 includes a tube 230 having an inlet end located a predetermined distance above the bottom of the tank 214 and an opposite end to which a pump 232 is connected.
A liquid extraction or outlet system is provided consisting of: During operation, a predetermined amount of
BOD-containing food source is introduced from hopper 210 into tank 214 through operation of valve 212 . Stirring means 216, in order to prepare a mixed liquid,
It is activated to provide thorough mixing of the BOD-containing influent and the previously conditioned activated biomass in tank 214. Dissolved oxygen probe 2
28 senses the DO level in the mixture so that proper control thereof can be maintained. Therefore, during the initial anaerobic treatment stage, a valve-operated nitrogen inlet line 222 introduces nitrogen into a gas manifold 220 which is in turn connected to a gas sparger 218 so that the nitrogen gas is mixed in the tank 214. Bubbles upward through the liquid. This is effective in maintaining dissolved oxygen levels below the desired level. If the DO level is too high, it will be detected by the DO probe 228 and the nitrogen introduction rate may be increased. When the anaerobic treatment phase is completed, the introduction of nitrogen through the nitrogen inlet line 222 is stopped and oxygen (either in the form of pure oxygen, air or oxygen-enriched air) is introduced into the valve-operated oxygen inlet line 224.
through gas manifold 220 to sparger 218 where oxygen is introduced into tank 2
The mixture is bubbled upward through the mixture in 14. Once the oxygen or aerobic treatment phase is complete, the introduction of oxygen-containing gas through inlet line 224 is stopped. After the introduction of oxygen is stopped, the mixture in tank 214 is allowed to stand still to facilitate separation of the upper liquid phase from the more concentrated biomass phase. After such precipitation has occurred, pump 232 is activated to remove the upper liquid from tank 214 via outlet tube 230. A valve operated biomass outlet line 226 is then opened to remove a portion of the richer biomass phase from the bottom of tank 214. The remainder of the biomass phase flows into the inflow
It is retained in tank 214 for mixing in the next batch of BOD-containing food source. A portion of the biomass phase withdrawn via the valve-operated outlet line 226 is transferred to a second upper liquid phase 236.
and a thickener 234 for a more complete second separation into a more concentrated biomass phase 238.
be introduced within. The biomass phase is passed by tube 242 to a drying zone 244 where substantially all water is removed, while the upper liquid phase is removed from the system by tube 240. The final dried biomass product is conveyed from zone 244 by line 246 to product storage 248. Examples are given below to explain the present invention in more detail. Example 1 In this example, the procedure used to produce a nutritional material according to the invention suitable for use as a fertilizer includes an initial anaerobic treatment followed by an oxygen or aerobic treatment. The device used was the first
It is similar to the type shown in the figure and contains an anaerobic zone partitioned into five hydraulic stages, each with a capacity of 1.2, each having stirring means. The first zone was maintained under anaerobic conditions by nitrogen flushing, which kept the measured DO levels below 0.15 ppm throughout the operation. The oxygen or aerobic zone is also
It was partitioned into five equal hydraulic stages with a capacity of three each. Each of these oxygen stages was maintained under oxygen conditions by a jet of air, and the DO levels in all stages remained above 1.8 ppm throughout the operation. A clarifier or settling tank was provided to receive the effluent from the oxygen zone. In the clarifier, a separation takes place between the upper clear liquid and the more concentrated activated biomass (sludge).
The biomass was removed from the bottom of the clarifier and separated into two parts, while the upper liquid was decanted and removed from the system. One of the separated sludges was pumped back to the first stage of the anaerobic zone, while the other was removed from the system and recovered as product. The BOD-containing food sources used in this example were:
It was urban wastewater with high phosphorus content. Test data for the influent is shown in Table 1 below. Influent was fed into the system at a rate such that the influent residence time (IDT) was 3.66 hours. A portion of the separated sludge returned to the initial anaerobic zone was then recycled at a rate of approximately 18% by volume based on the influent flow rate. This was effective in obtaining a nominal residence time (NRT) of 0.176 hours for each stage in the anaerobic zone and 0.442 hours for each stage in the oxic zone. The portion of the sludge or activated biomass that was not recycled to the first anaerobic zone was separated from the supernatant, filtered, and dried at 105° C. for 24 hours.
The test data for this dry product of the invention are also shown in Table 1 along with the test data for the separated supernatant liquid.
【表】
第1表に示されたデータから、本発明の生成物
を製造するために用いた特定のプロセスが比較的
に高い窒素および燐含量を有する栄養源を提供す
るのに効果的であることがわかる。流入物のアン
モニア含量の実質的量をより許容される亜硝酸根
および/または硝酸根形態に変換する間にこのよ
うな生成物が製造されること、そしてそのプロセ
スは実質的に流入物からのホスフエートの全部の
取出しを行なうこともわかるであろう。そのホス
フエート分は乾燥した固体の生成物の状態で回収
される。
実施例 2
本実施例においては、製造された生成物は動物
飼料として用いるに適した栄養源であつた。この
ような生成物を得るために使用された手順は最初
に嫌気性処理を含んでおり、それに続いて無酸素
処理、そして最後に酸素または好気性処理を含ん
でいる。使用された特別の装置は、第3図に示さ
れるように、3個の液圧ステージに仕切られた嫌
気性帯域を含んでいて、各ステージは1.2の容
量をもち、各々に撹拌手段が設けられている。こ
の最初の嫌気性帯域は窒素の噴出により嫌気性状
態に維持され、それによつて測定DO量がその操
作を通して0.1ppm以下に維持された。無酸素帯
域もまた各々が1.2の容量を持つ3つの等しい
液圧ステージに仕切られた。これらのステージの
各々は、窒素パージにより無酸素状態下に維持さ
れ、すべての無酸素ステージにおけるDO量はそ
の操作を通して0.1ppm以下にとどめられた。酸
素または好気性帯域は各2の容量をもつ4個の
等しい液圧ステージに仕切られた。酸素ステージ
の各々は、噴出ガス中に約18%の酸素量を有する
ような窒素と空気の混合物を噴出することによつ
て酸素状態下に維持された。すべてのこれらステ
ージにおけるDO量は、操作を通して1.75ppm以
上に保持されている。
実施例1の装置におけるように、浄化器または
沈殿タンクが酸素帯域からの放出物を受け入れる
ために設けられた。再度、浄化器において上層の
浄化液とより濃厚な活性化バイオマスとの分離が
行なわれた。上層液を傾瀉しそして系からそれを
取り去るための手段が設けられる一方、浄化器の
底からバイオマスを取り出す他の手段が設けられ
た。このバイオマスは2つの部分に分離された。
バイオマスの他の部分が、ポンプで嫌気性帯域の
最初のステージに戻される間に、一方の部分は系
から取り出された生成物として回収された。
本実施例に使用された装置はまた管およびポン
ポからなる内部再循環回路を含み、そして酸素帯
域の最後のステージから混合液体が取り出され且
つそれを無酸素帯域の最初のステージに再循環す
るように操作される。
本実施例に使用したBOD含有食料源はグルコ
ース溶液であつた。流入物の検査データは以下の
第2表に示されている。流入物は全3帯域システ
ムに流入物滞留時間(IDT)が3.16時間であるよ
うな速度だ嫌気性帯域に導入された。そして最初
の嫌気性帯域に戻された分離されたスラツジの一
部分が流入物流れを速度を基礎として30容量%の
割合で再循環された。酸素帯域の最後のステージ
で形成された混合液の一部は流入物流れ速度を基
にして239容量%の再循環速度で無酸素帯域の最
初のステージに戻された。これは嫌気性帯域にお
いてステージあたり0.192時間、無酸素帯域にお
いてステージあたり0.074時間および酸素帯域に
おいてステージあたり0.123時間の見掛け滞留時
間(NRT)を得るのに有効であつた。
最初の嫌気性帯域に再循環されない活性化バイ
オマスの一部は上層液から分離され、過されそ
して105℃で24時間乾燥された。この発明の乾燥
生成物の検査データは分離された表層の液の他の
検査データと一緒にまた第2表に示されている。Table 1 The data presented in Table 1 indicate that the particular process used to produce the products of the present invention is effective in providing a nutrient source with relatively high nitrogen and phosphorus content. I understand that. that such products are produced during the conversion of a substantial amount of the ammonia content of the influent to the more acceptable nitrite and/or nitrate radical forms, and that the process substantially converts the ammonia content of the influent into It will also be appreciated that total removal of phosphate takes place. The phosphate portion is recovered in the form of a dry solid product. Example 2 In this example, the product produced was a nutrient source suitable for use as animal feed. The procedure used to obtain such products first involves anaerobic treatment, followed by anoxic treatment, and finally oxygen or aerobic treatment. The particular apparatus used, as shown in Figure 3, contained an anaerobic zone divided into three hydraulic stages, each stage having a capacity of 1.2, each equipped with stirring means. It is being This initial anaerobic zone was maintained in an anaerobic state by a nitrogen flush, which maintained the measured DO levels below 0.1 ppm throughout the operation. The anoxic zone was also partitioned into three equal hydraulic stages, each with a capacity of 1.2. Each of these stages was maintained under anoxic conditions with a nitrogen purge, and the DO content in all anoxic stages remained below 0.1 ppm throughout the operation. The oxygen or aerobic zone was partitioned into four equal hydraulic stages with a capacity of two each. Each of the oxygen stages was maintained under oxygen conditions by injecting a mixture of nitrogen and air such that the amount of oxygen in the outflow gas was approximately 18%. The DO levels in all these stages are kept above 1.75 ppm throughout the operation. As in the apparatus of Example 1, a clarifier or settling tank was provided to receive the effluent from the oxygen zone. Once again, the upper layer of purified liquid and the more concentrated activated biomass were separated in the clarifier. Means were provided for decanting the upper liquid and removing it from the system, while other means were provided for removing the biomass from the bottom of the clarifier. This biomass was separated into two parts.
One portion of the biomass was recovered as product removed from the system while the other portion was pumped back to the first stage of the anaerobic zone. The equipment used in this example also includes an internal recirculation circuit consisting of tubing and pumps, so that the mixed liquid is removed from the last stage of the oxygen zone and recirculated to the first stage of the anoxic zone. be operated on. The BOD-containing food source used in this example was a glucose solution. Influent testing data is shown in Table 2 below. Influent was introduced into the anaerobic zone at such a rate that the influent residence time (IDT) for the entire three-zone system was 3.16 hours. A portion of the separated sludge returned to the first anaerobic zone was then recycled at a rate of 30% by volume based on the rate of influent flow. A portion of the mixture formed in the last stage of the oxygen zone was returned to the first stage of the anoxic zone at a recirculation rate of 239% by volume based on the influent flow rate. This was effective in obtaining a nominal residence time (NRT) of 0.192 hours per stage in the anaerobic zone, 0.074 hours per stage in the anoxic zone, and 0.123 hours per stage in the oxic zone. The part of the activated biomass not recycled to the first anaerobic zone was separated from the supernatant, filtered and dried at 105°C for 24 hours. Test data for the dry product of this invention are also shown in Table 2 along with other test data for the separated surface liquid.
【表】
上記第2表中に示されたデータは純粋な炭水化
物供給原料から製造された動物飼料として使用す
るために適した食物の製造を証明している。その
生成物は高い窒素、燐およびカリウム分析値を有
しており、そして加うるに有意量のマグネシウム
(生命のために必須の他の元素)を含んでいる。
更にこれら必須の価値物は高い炭素および水素量
に従つて存在し、したがつて通常は動物生命の滋
養物として適する型になつている。
実施例 3
本実施例で製造された生成物質は発酵操作にお
ける活性化バイオマスとして有用である。使用さ
れた特定の手順は実施例1および2において示さ
れた連続流れ操作とは別のバツチプロセスであつ
た。使用された特別の装置は第4図に記述したの
と同様なものであつた。
本実施例においてはN―、P―、およびBOD
含有食料源の計測された分量が反応タンクに導入
された。最初の処理段階の間、タンクの底部に置
かれたスパージヤーを通して窒素を導入すること
により嫌気性状態がタンク内で維持された。この
嫌気性段階を通して測定されDO量は実質的に0
に維持された。次いで窒素の放出が停止され、そ
して第2の好気性または酸素処理段階において処
理が続けられた。酸素状態は酸素の放出によつて
維持された。酸素段階の間に維持されたDO量は
5.0であつた。
本実施例に使用されたBOD含有食料源は都市
廃水であつた。流入物の検査データは以下の第3
表に示されている。流入物は嫌気段階の間は0.5
時間、酸素段階の間は1.0時間の見掛け滞留時間
(NRT)と共に、1.5時間の総流入物滞留時間
(IDT)を与えるように系において保持された。
次のバツチの最初の嫌気段階の間に使用するため
にこの実施例から保持され且つ先のバツチからこ
のバツチの最初の嫌気段階において使用するため
に保持された分離スラツジの一部は、供給された
全流入物を基礎として50容量%であつた。
あとのバツチ操作の最初の嫌気段階における使
用のために保持されないスラツジまたは活性化バ
イオマス部分はタンクから取り出され、過さ
れ、そして24時間105℃で乾燥された。この乾燥
生成物の検査データが分離された上層液の検査デ
ータと一緒に第3表に示されている。TABLE The data presented in Table 2 above demonstrate the production of food suitable for use as animal feed produced from pure carbohydrate feedstock. The product has high nitrogen, phosphorus and potassium assays, and in addition contains significant amounts of magnesium (another element essential for life).
Moreover, these essential values are present in accordance with their high carbon and hydrogen contents and are therefore usually in a form suitable as nourishment for animal life. Example 3 The product produced in this example is useful as activated biomass in fermentation operations. The specific procedure used was a batch process separate from the continuous flow operation shown in Examples 1 and 2. The specific equipment used was similar to that described in FIG. In this example, N-, P-, and BOD
A measured amount of the included food source was introduced into the reaction tank. During the first treatment stage, anaerobic conditions were maintained in the tank by introducing nitrogen through a sparger placed at the bottom of the tank. Throughout this anaerobic phase, the amount of DO measured is essentially 0.
was maintained. Nitrogen release was then stopped and treatment continued in a second aerobic or oxygen treatment stage. Oxygen conditions were maintained by oxygen release. The amount of DO maintained during the oxygen phase is
It was 5.0. The BOD-containing food source used in this example was municipal wastewater. The test data for the inflow is in the third section below.
shown in the table. The influent is 0.5 during the anaerobic phase.
The oxygen phase was maintained in the system to give a total influent residence time (IDT) of 1.5 hours, with a nominal residence time (NRT) of 1.0 hours.
A portion of the separated sludge retained from this example for use during the first anaerobic stage of the next batch and retained from the previous batch for use in the first anaerobic stage of this batch is supplied. 50% by volume based on the total influent. The sludge or activated biomass portion not retained for later use in the first anaerobic stage of the batch operation was removed from the tank, filtered, and dried at 105° C. for 24 hours. The test data for this dried product is shown in Table 3 along with the test data for the separated upper liquid.
【表】
上記データはバツチ操作プロセスを採用した高
窒素および燐含有生成物を示している。流入物中
の関連する窒素および燐分は相対的に低いけれど
もその生成物は比較的に高いNおよびP分析値を
もつていることはまた注目に値する。TABLE The above data represent high nitrogen and phosphorus containing products employing a batch operation process. It is also noteworthy that the product has relatively high N and P assay values, although the associated nitrogen and phosphorus content in the influent is relatively low.
第1図は嫌気性および酸素帯域を用いる本発明
に従う連続流れプロセスの概略図である。第2図
は連続流れプロセスから得られたバイオマスの処
理を示す概略図である。第3図は嫌気性、無酸素
および酸素帯域を用いる連続流れプロセスを示す
概略図である。第4図は本発明のバツチプロセス
操作を示す概略図である。
10…入口ライン、12,28…タンク、1
4,30…仕切り、22…撹拌手段、16,1
8,20,32,34,36,38…水圧ステー
ジ、24,26,41,48,50,52,5
4,58…ライン、40…スパージヤー、56,
68…ポンプ、42…浄化器、44…上層液、4
6…濃厚なバイオマス、60…シツクナー、76
…フイルター、88…乾操システム、102…熱
交換器、106…分離器、210…入口ホツパ、
228…DOプローブ。
FIG. 1 is a schematic diagram of a continuous flow process according to the present invention using anaerobic and oxygen zones. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the processing of biomass obtained from a continuous flow process. FIG. 3 is a schematic diagram showing a continuous flow process using anaerobic, anoxic and oxygen zones. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the batch process operation of the present invention. 10... Inlet line, 12, 28... Tank, 1
4,30...Partition, 22...Stirring means, 16,1
8, 20, 32, 34, 36, 38...Hydraulic stage, 24, 26, 41, 48, 50, 52, 5
4,58...line, 40...spargeer, 56,
68... Pump, 42... Purifier, 44... Upper layer liquid, 4
6...Dense biomass, 60...Shickner, 76
... Filter, 88 ... Dry operation system, 102 ... Heat exchanger, 106 ... Separator, 210 ... Inlet hopper,
228...DO probe.
Claims (1)
ない溶存酸素量をもつような嫌気性状態下で、
窒素、燐およびBOD含有流入物と活性化バイ
オマスとの混合により混合液を形成し、これに
よつて嫌気性状態下でBODを収着し得る非繊
維状微生物の選択的な生産を行ない、 (b) 少なくとも1ppmの溶存酸素量に維持される
ように選択された状態下に酸素含有ガスとの接
触によつてBODの除去が惹起されるように該
混合液中のBODを酸化し、 (c) 前記酸化混合液を沈殿させて上層液をより濃
厚なバイオマスから分離し、 (d) BOD含有流入物との最初の混合において活
性化バイオマスとして前記の分離されたバイオ
マスの一部分を使用し、そして (e) 沈殿し且つ分離されたバイオマスの他の部分
を生成物として回収する、 ことにより生成された、改良された高い窒素およ
び燐含量のバイオマス。 2 前記の嫌気性状態が約0.5ppmよりも少ない
溶存酸素濃度となるように選択される特許請求の
範囲第1項記載のバイオマス生成物。 3 前記の嫌気性状態が前記混合液と窒素ガスと
の接触により維持される特許請求の範囲第1項記
載のバイオマス生成物。 4 前記生成物が植物または動物の栄養物として
使用されるものであり、且つ前記BOD含有流入
物が廃水である特許請求の範囲第1項記載のバイ
オマス生成物。 5 前記流入物がまたアンモニア含有物を含み、
前記混合液が嫌気性処理のあとで且つ酸化処理の
前に0.7ppmを越えない溶存酸素量を含む無酸素
状態下で処理され、そして元素状窒素として約
2ppmを越える濃度の硝酸根および/または亜硝
酸根を有する前記酸化混合液が無酸素処理の間に
混合される特許請求の範囲第4項記載のバイオマ
ス生成物。 6 前記無酸素処理に加えられる前記酸化混合液
が最初の無酸素処理において使用された新しい流
入物の100から約400容量%に相当する量で加えら
れる特許請求の範囲第5項記載のバイオマス生成
物。 7 嫌気性処理に供給される活性化バイオマスが
流入物の約10から約50容量%に相当する量で該流
入物と混合される特許請求の範囲第5項記載のバ
イオマス生成物。 8 嫌気性状態下および酸化状態下での前記総処
理時間が約3時間を越えない特許請求の範囲第4
項のバイオマス生成物。 9 嫌気性状態、無酸素状態および酸化状態下で
の総処理時間が約3時間を越えない特許請求の範
囲第5項記載のバイオマス生成物。 10 前記生成物が発酵において生きた微生物と
して使用され、且つ前記(a)から(e)の工程をバツチ
タイプのプロセスによつて行なう特許請求の範囲
第1項記載のバイオマス生成物。 11 前記のプロセス工程が分離された帯域内で
の連続流れプロセスにおいて行なわれ、且つ活性
化バイオマスとして用いられた分離されたバイオ
マスの一部分が最初の嫌気性帯域に再循環される
特許請求の範囲第1項記載のバイオマス生成物。 12 前記プロセス工程が分離された帯域内での
連続流れプロセス中で行なわれ、活性化バイオマ
スとして用いられた分離されたバイオマスの一部
分が最初の嫌気性帯域に再循環され、そして酸素
帯域からの酸化混合液が無酸素帯域に再循環され
る特許請求の範囲第5項記載のバイオマス生成
物。 13 前記酸素帯域が連続した液体流れ連絡にお
いて一連の少なくとも2つの液圧的に異なつた区
画からなる特許請求の範囲第11項または第12
項記載のバイオマス生成物。 14 前記BOD含有流入物が炭水化物溶液また
は懸濁液である特許請求の範囲第1項記載のバイ
オマス生成物。 15 前記嫌気性帯域が、連続した流れ連結にお
いて一連の少なくとも2つの液圧的に異なつた区
画からなる特許請求の範囲第11項または第12
項記載のバイオマス生成物。[Scope of Claims] 1 (a) Under anaerobic conditions substantially free of NO - x and having a dissolved oxygen content of less than 0.7 ppm,
The mixing of the nitrogen-, phosphorus- and BOD-containing influent with the activated biomass to form a mixture, which results in the selective production of non-fibrous microorganisms capable of sorbing BOD under anaerobic conditions; b) oxidizing the BOD in the mixture such that its removal is induced by contact with an oxygen-containing gas under conditions selected to maintain a dissolved oxygen content of at least 1 ppm; ) settling the oxidized mixture to separate the upper liquid from the more concentrated biomass; (d) using a portion of the separated biomass as activated biomass in an initial mix with a BOD-containing influent; and (e) recovering the other portion of the precipitated and separated biomass as a product; an improved high nitrogen and phosphorus content biomass produced by; 2. The biomass product of claim 1, wherein said anaerobic conditions are selected to result in a dissolved oxygen concentration of less than about 0.5 ppm. 3. The biomass product according to claim 1, wherein the anaerobic state is maintained by contacting the mixed liquid with nitrogen gas. 4. The biomass product of claim 1, wherein the product is used as plant or animal nutrition and the BOD-containing influent is wastewater. 5 said influent also contains an ammonia-containing material;
The mixture is treated under anoxic conditions after the anaerobic treatment and before the oxidation treatment with an amount of dissolved oxygen not exceeding 0.7 ppm and containing about
5. A biomass product according to claim 4, wherein the oxidizing mixture having a concentration of more than 2 ppm of nitrate and/or nitrite radicals is mixed during anoxic treatment. 6. The biomass production of claim 5, wherein the oxidizing mixture added to the anoxic treatment is added in an amount corresponding to from 100 to about 400% by volume of the fresh influent used in the initial anoxic treatment. thing. 7. The biomass product of claim 5, wherein the activated biomass fed to the anaerobic process is mixed with the influent in an amount corresponding to about 10 to about 50% by volume of the influent. 8. The total treatment time under anaerobic and oxidizing conditions does not exceed about 3 hours.
Section biomass products. 9. The biomass product of claim 5, wherein the total processing time under anaerobic, anoxic and oxidizing conditions does not exceed about 3 hours. 10. A biomass product according to claim 1, wherein said product is used as a living microorganism in the fermentation and said steps (a) to (e) are carried out by a batch type process. 11 The process steps described above are carried out in a continuous flow process in a separated zone, and a portion of the separated biomass used as activated biomass is recycled to the initial anaerobic zone. The biomass product according to item 1. 12 The process steps are carried out in a continuous flow process in a separated zone, and a portion of the separated biomass used as activated biomass is recycled to the first anaerobic zone and the oxidation from the oxygen zone is 6. A biomass product according to claim 5, wherein the mixed liquor is recycled to the anoxic zone. 13. Claims 11 or 12, wherein the oxygen zone comprises a series of at least two hydraulically different compartments in continuous liquid flow communication.
Biomass products as described in Section. 14. The biomass product of claim 1, wherein the BOD-containing influent is a carbohydrate solution or suspension. 15. Claim 11 or 12, wherein the anaerobic zone comprises a series of at least two hydraulically different compartments in continuous flow connection.
Biomass products as described in Section.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/818,786 US4162153A (en) | 1976-04-12 | 1977-07-25 | High nitrogen and phosphorous content biomass produced by treatment of a BOD-containing material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5424774A JPS5424774A (en) | 1979-02-24 |
| JPS6366516B2 true JPS6366516B2 (en) | 1988-12-21 |
Family
ID=25226408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9030878A Granted JPS5424774A (en) | 1977-07-25 | 1978-07-24 | Biomass with high nitrogen and phosphrous content produced by treating bod containing material |
Country Status (4)
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|---|---|
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| DE (1) | DE2827474C2 (en) |
| FR (1) | FR2398700A1 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2961148D1 (en) * | 1978-10-13 | 1981-12-10 | Bayer Ag | Process for treating biomasses; modified biomasses and their application |
| CH636330A5 (en) * | 1979-03-14 | 1983-05-31 | Saf Soc Agricole Fonciere | MANURE TREATMENT PROCESS. |
| JPS5839599B2 (en) * | 1981-04-13 | 1983-08-31 | 荏原インフイルコ株式会社 | Phosphorus removal method from organic waste liquid |
| JPS63126599A (en) * | 1986-11-17 | 1988-05-30 | Nippon Steel Corp | Biochemical treatment of waste water |
| JPS63134588A (en) * | 1986-11-26 | 1988-06-07 | 株式会社荏原製作所 | Manufacture of fertilizer |
| US6697740B2 (en) | 2002-02-19 | 2004-02-24 | William G. Smith | Method and system for real-time control of sampling instruments in a batch operation |
| JP4995215B2 (en) * | 2009-03-23 | 2012-08-08 | 前澤工業株式会社 | Sewage treatment equipment |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE1584959A1 (en) * | 1966-02-12 | 1970-02-05 | Heinrich Onnen | Process for the production of nutrient concentrates from waste water |
| JPS5212762A (en) * | 1975-07-18 | 1977-01-31 | Shimizu Constr Co Ltd | Method of treating waste water |
| JPS5212761A (en) * | 1975-07-18 | 1977-01-31 | Shimizu Constr Co Ltd | Method of treating waste water |
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1978
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Also Published As
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