汚染流体を処理する方法、汚染流体を処理するシステム、および汚染流体を処理するのに適したバイオマスキャリアを作る方法
【課題】汚染流体を処理する方法とシステムおよび汚染流体を処理するのに適したバイオマスキャリアを製造する方法を提供する。
【解決手段】不織布、繊維束アセンブリー、バルキー繊維束アセンブリー、織布および網状ストラップからなる群より選択される繊維成分により構造を補強し、かつ最小厚さ領域を囲むゆるい領域を持つことでその上への微生物の付着を改善し、水への浸漬を促進させるバイオマスキャリアピース３２を調製し、汚染流体と混合して、汚染流体の汚染部分を除去することを含む汚染流体を処理する方法およびシステム。
【解決手段】不織布、繊維束アセンブリー、バルキー繊維束アセンブリー、織布および網状ストラップからなる群より選択される繊維成分により構造を補強し、かつ最小厚さ領域を囲むゆるい領域を持つことでその上への微生物の付着を改善し、水への浸漬を促進させるバイオマスキャリアピース３２を調製し、汚染流体と混合して、汚染流体の汚染部分を除去することを含む汚染流体を処理する方法およびシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚染流体を処理する方法、特にバイオマスキャリアピースを使用して汚染流体を処理する方法に関する。さらに、汚染流体を処理するシステム、および汚染流体を処理するのに適したバイオマスキャリアを作る方法も開示する。
【背景技術】
【０００２】
排水や排ガスといった汚染流入物を処理する従来の方法は、濾過や化学物質の添加といった化学的処理および物理的処理を含む。バイオテクノロジーの発展により、流入物中の汚染物を微生物によって分解することを含む多くの生物学的方法が提案されている。しかし、細胞の総数および微生物の生存時間を制御するのは困難なため、実際には、微生物の成育に好適な環境がこれら生物学的方法に提供される。効率よく微生物の細胞の数を制御するために、微生物の成育に好適な環境をバイオマスキャリアを用いて提供する。
【０００３】
微生物の成育および汚染物の分解に適した従来のバイオマスキャリアは、固定式のバイオマスキャリアと固定膜式のバイオマスキャリアを含む。中国実用新案明細書第ＣＮ２１３２７５０Ｙ号は固定式のバイオマスキャリアの１つの例を開示している。そのバイオマスキャリアは、布帛で作られている支持層と、その支持層の２面にそれぞれ取り付けられている２つのゲル膜と、その２つのゲル膜に固定されている微生物および酵素とを含む薄膜キャリアの形態をしている。中国特許公報第ＣＮ１２９８０１８Ａ号は固定式のバイオマスキャリアの他の例を開示している。そのバイオマスキャリアは被覆を施したコアのキャリアの形態をしている。被覆を施したコアのキャリアは、不溶性の材料からコアを作り、被覆をそのコアの表面に施し、コアの表面に施した被覆を活性化させ、コアの表面に施され活性化された被覆にバイオマテリアルを結合する、という工程で作られる。しかし、固定式バイオマスキャリアの製造の間に、まず、処理しようとする流体の汚染物の性質に基づいて微生物の種類を選択し、続いて、選択した種類の微生物を培養して増殖させ、最後に、バイオマスキャリアに固定する。それゆえに、従来の固定式バイオマスキャリアの製造は複雑であり、かつ製造コストはそれに応じて高くなる。
【０００４】
従来の固定膜式バイオマスキャリアとして、欧州特許第０４３３１３９号公報が好気的な生物学的硝化の処理に用いるバイオマス粒子の層を開示している。バイオマス粒子の層は、カーボネートをベースとする支持粒子とその支持粒子に付着する硝化微生物とを含む。しかし、そのバイオマス粒子の層を用いて流出物を廃棄するには、通気塔と、生物学的硝化反応塔と、セッター塔と、除泡塔とが必要となる。それゆえに、欧州特許第０４３３１３９号公報の好気的な生物学的硝化処理は複雑で非効率的である。
【０００５】
カナダ国特許第１２１７５８１号公報は排水の生物学的処理装置を開示している。その装置はバイオマスと、バイオマスに対して表面を安定させるために使用するポリウレタン発泡体粒子のようなキャリア材料とを含む。しかし、ポリウレタン発泡体の細孔は互いに連通していないため、このポリウレタン発泡体を最大限に利用することは困難である。さらに、カナダ国特許第１２１７５８１の装置の動作中、ポリウレタン発泡体を排水に浸漬させるのに比較的長い時間がかかり、その結果比較的乏しい生物処理効率をもたらす。
【０００６】
台湾国特許第５１３４４９号公報は、ポリビニルアルコール、キトサンおよびポリイソシアネートのコポリマーから作られるコポリマー発泡体を開示している。活性炭粉末をコポリマー発泡体の細孔にトラップさせ、微生物の成育を促進させる。コポリマーの製造コストは、キトサンとポリイソシアネートの調製が必要なために、経済的ではない。
【０００７】
台湾国特許第５９３１６８号公報は多孔質キャリア上の固定膜微生物を用いて排水を処理する方法を開示している。多孔質キャリアはポリマー発泡体と、活性炭、ケイ藻岩、およびゼオライトから選択され、ポリマー発泡体の細孔に取り込まれる吸着粒子とを含む。しかし、多孔質キャリアの製造は、ポリマー発泡体を排水に浸漬させるのに必要な時間を短縮するためにさらに親水処理を施す必要があるので、比較的複雑である。
【０００８】
従って、容易に、そして経済的に製造できるバイオマスキャリアを使用することで汚染流体を処理する方法およびシステム、ならびに水に即座に浸漬させることができ、大表面積を有するバイオマスキャリアを作る方法を提供することがこの技術において求められている。
【特許文献１】中国実用新案明細書第ＣＮ２１３２７５０Ｙ号
【特許文献２】中国特許公報第ＣＮ１２９８０１８Ａ号
【特許文献３】欧州特許第０４３３１３９号公報
【特許文献４】カナダ国特許第１２１７５８１号公報
【特許文献５】台湾国特許第５１３４４９号公報
【特許文献６】台湾国特許第５９３１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それゆえに、本発明の目的は、従来技術の少なくとも１つの上述した欠点を緩和できる汚染流体を処理する方法、汚染流体を処理するシステム、および汚染流体を処理するのに適したバイオマスキャリアを作る方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの態様によれば、汚染流体を処理する方法は、不織布、繊維束アセンブリー、バルキー繊維束アセンブリー、織布、および網状ストラップからなる群より選択される繊維成分から各々別個に作られるバイオマスキャリアピースを調製し、そのバイオマスキャリアピースを汚染流体と混合させることを含む。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、汚染流体を処理するシステムは、汚染流体を収容するタンクと、タンクに配置され、汚染流体に接触するバイオマスキャリアピースとを含む。バイオマスキャリアピースの各々は、不織布、繊維束アセンブリー、バルキー繊維束アセンブリー、織布および網状ストラップからなる群より選択される繊維成分から別個に作られる。
【００１２】
本発明のさらに他の態様によれば、汚染流体を処理するのに適したバイオマスキャリアを作る方法は：実質的に繊維からなる繊維塊を調製し；その繊維塊を開繊して、スカッチングし；開繊され、スカッチングされたその繊維塊をカーディングして、ゆるい繊維ウェブを作り；複数のゆるい繊維ウェブを所定の厚さまでラッピングし；そのゆるい繊維ウェブの繊維を一体化させて、ゆるい繊維ウェブを不織布にし；不織布の繊維を少なくとも１つの結合線に沿って、不織布の厚さがその結合線で最小となるように結合させて、その不織布を構造的に強化すること、を含む。
【００１３】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照する以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明で明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明による汚染流体を処理する方法の好ましい実施形態は、バイオマスキャリアピースを調製し、そのバイオマスキャリアピースを汚染流体と混合させることを含む。バイオマスキャリアピースの各々は不織布、繊維束アセンブリー、バルキー繊維束アセンブリー、織布、および網状ストラップから選択される繊維成分から各々別個に作られる。
【００１５】
ここで使用する用語「汚染流体」は生分解性汚染物質のような汚染物質、または浮遊物質を意味し、排ガス、または工業排水および家庭用排水のような排水を含む。
【００１６】
好ましくは、バイオマスキャリアピースの汚染流体との混合中に、バイオマスキャリアピースは自由に汚染流体内で浮遊し、かつ汚染流体の流れとともに動く。その結果、汚染流体とバイオマスキャリアピースとの間の接触を促進する。あるいは、バイオマスキャリアピースを一堂に集め、続いて、それらを静止した汚染流体と接触させることができる。バイオマスキャリアピースが汚染流体と接触している間に、汚染流体中の汚染物質はバイオマスキャリアピースによって分解されるか、または取り込まれる。
【００１７】
バイオマスキャリアピースの体積は処理しようとする汚染流体の体積に基づいて変化する。バイオマスキャリアピースを作るために使用する繊維成分の第１の好ましい実施形態は不織布で作られる。不織布は好ましくは、円筒形、ならびに五角柱および六角柱といった多角柱からなる群より選択される形状を持つ。図１を参照すると、繊維成分の第１の好ましい実施形態は、バイオマスキャリアピースの各々の厚さが結合線（Ｍ）で最小なるように結合線（Ｍ）を形成して、構造的に補強されている。
【００１８】
図２を参照すると、バイオマスキャリアピースを作るために使用する繊維成分の第２の好ましい実施形態は繊維束アセンブリー２０である。繊維束アセンブリーは、複数の繊維束２０１を重ね合わせ、かつ一体化させ、その後、重なり合い、一体化したその繊維束２０１を切断して調製される。
【００１９】
図３を参照すると、バイオマスキャリアピースを作るために使用する繊維成分の第３の好ましい実施形態はバルキー繊維束アセンブリー２１である。バルキー繊維束アセンブリー２１は、複数のバルキー繊維束２１１を織り、重ね合わせ、かつ一体化させ、その後、そのバルキー繊維束アセンブリー２１１を切断して調製される。
【００２０】
図４を参照すると、バイオマスキャリアピースを作るために使用する繊維成分の第４の好ましい実施形態は織布である。織布は、製織処理および一体化処理を施し、その後、その一体化した織布を切断して調製される。
【００２１】
図５を参照すると、バイオマスキャリアピースを作るために使用する繊維成分の第５の好ましい実施形態は網状ストラップで作られる。網状ストラップは、編み工程および一体化工程を施し、その後、編まれて一体化したそのストラップを切断して調製される。
【００２２】
好ましくは、バイオマスキャリアピースは、汚染流体の体積に対して、１０％から９０％の範囲の合計の見かけ体積割合を持つ。より好ましくは、バイオマスキャリアピースは、汚染流体の体積に対して、５０％から８０％の範囲の合計の見かけ体積割合を持つ。
【００２３】
さらに、繊維成分は好ましくは、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリエチレングリコール、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレン、およびそれらの組合せからなる群より選択されるポリマーから作られる。より好ましくは、繊維成分は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、およびそれらの組合せよりなる群から選ばれるポリマーから作られる。
【００２４】
本発明による汚染流体の処理方法の好ましい実施形態は、シーディング工程、すなわち、バイオマスキャリアピースと汚染流体とを混合させる前に、バイオマスキャリアピースを活性汚泥と浄水との混合物を用いて処理することをさらに含む。バイオマスキャリアピース上での活性汚泥の順化を好気性または嫌気性環境下で４から８時間かけて、この技術で知られている活性汚泥処理で使用する方法に基づいて行うことができる。
【００２５】
あるいは、本発明による汚染流体の処理方法の好ましい実施形態は、化学試薬または光触媒といった添加剤を汚染流体に添加する工程をさらに含み、処理効率を高める。
【００２６】
図６を参照すると、本発明による汚染流体を処理するのに適したバイオマスキャリアを作る方法の第１の好ましい実施形態は：実質的に繊維からなる繊維塊を調製し；その繊維塊を開繊して、スカッチングし；開繊され、スカッチングされたその繊維塊をカーディングして、ゆるい繊維ウェブを作り；複数のゆるい繊維ウェブを所定の厚さまでラッピングし；そのゆるい繊維ウェブの繊維を一体化させて、ゆるい繊維ウェブを不織布にし；不織布の繊維を少なくとも１つの結合線に沿って、不織布の厚さがその結合線で最小となるように結合させて、その不織布を構造的に補強する工程を含む。
【００２７】
図７に示す第１の好ましい実施形態では、不織布を一体化処理後にロール１にする。不織布のロール１は補強処理後に２つの結合線が形成されている。好ましくは、結合線１１は互いに平行で、かつ不織布の長さ方向と平行である（矢印１０で示すように）。好ましくは、結合線１１は互いに０．５から５センチメートルの範囲の距離を隔てて離れている。
【００２８】
多孔質不織布をまず、結合線１１の間に位置し、かつ不織布の長さ方向と平行な切断線（Ｌ）に沿って切断し、続いて、不織布の長さ方向を横断する切断線（Ｗ）に沿って切断する。切断工程後に得られるバイオマスキャリアは図１に示す繊維成分のものと同じ形状を有する。バイオマスキャリアの各々は、結合線１１によって形成される最小の厚さの領域と、その最小の厚さの領域の周りのゆるい（loose）領域とを含む。ゆるい領域は生物学的処理に有用な微生物による付着に適している。好ましくは、バイオマスキャリアの各々は、幅が１．５ｃｍ、長さが１．５ｃｍであり、２つの端での最大の厚さが１．５ｃｍである。
【００２９】
好ましくは、ゆるい繊維ウェブの繊維の一体化を、化学結合、熱融着、ウォータージェット交絡法、およびニードルパンチングからなる群より選ばれる技術によって行う。例えば、ゆるい繊維ウェブの繊維を１３５℃の温度で約６秒間熱融着することにより一体化させることで不織布を形成することができる。
【００３０】
好ましくは、不織布の繊維の結合処理を、スティッチ溶着、熱融着、および超音波接合からなる群より選ばれる技術を用いて行う。
【００３１】
さらに、繊維塊の繊維の各々は、好ましくはポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリエチレングリコール、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレンおよびそれらの組合せからなる群より選ばれる単一成分の材料から作られる。より好ましくは、繊維塊の繊維の各々は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレンおよびそれらの組合せからなる群より選ばれる単一成分の材料から作られる。
【００３２】
あるいは、繊維塊の繊維の各々は好ましくは、第１成分と、第１成分のそれよりも１０℃高い融点を持つ第２成分とを含む、シース／コア型の２成分繊維から作られる。より好ましくは、第１成分はポリプロピレンであり、第２成分はポリエチレンである。
【００３３】
図８を参照すると、本発明の方法の第２の好ましい実施形態は、１つの結合線１１に沿って結合させて不織布を構造的に補強すること以外、第１の好ましい実施形態と同様である。
【００３４】
図９を参照すると、本発明の方法の第３の好ましい実施形態は、各々が不織布の長さ方向を横断する、複数の結合線１２に沿って結合させて不織布を構造的に補強すること、および補強された不織布を、各々が２つの隣接する結合線１２の間に位置する、複数の切断線（Ｗ）に沿って切断すること以外、第１の好ましい実施形態と同様である。
【００３５】
図１０を参照すると、本発明の方法の第４の好ましい実施形態は、補強された不織布を、各々が２つの隣接する結合線１２の間に位置する、複数の第１の切断線（Ｗ）に沿って切断すること以外、第３の好ましい実施形態と同様である。補強された不織布をさらに、不織布の長さ方向に沿って切断する。
【００３６】
図１１を参照すると、本発明による汚染流体を処理するためのシステム３の第１の好ましい実施形態は、汚染流体を収容するタンク３１と、タンク３１に配置され、汚染流体に接触するバイオマスキャリアピース３２とを含む。バイオマスキャリアピース３２の各々は、不織布、繊維束アセンブリー２０、バルキー繊維束アセンブリー２１、織布、網状ストラップから選択される繊維成分から各々別個に作られている。
【００３７】
さらに、タンク３１は、タンク３１の底部に配置された入口３１１と、タンク３１の頂部に配置され、入口３１１と対向する出口３１２と、入口３１１と出口３１２との間に配置されたセパレーターユニット３３とを含む。セパレーターユニット３３は、入口３１１の下流に位置する第１多孔質プレート３３１と、出口３１２の上流に位置する第２多孔質プレート３３２とを含む。バイオマスキャリアピース３２は、第１および第２多孔質プレート３３１、３３２およびタンク３１の周囲の壁３１３によって限定された空間３１４内の汚染流体中で自由に浮遊できる。
【００３８】
入口３１１と出口３１２の配置により、汚染流体をバイオマスキャリアピース３２に接触させることができ、タンク３１内の汚染流体に費やす時間を増加させることができる。
【００３９】
好ましくは、バイオマスキャリアピース３２は汚染流体の体積に対して１０％から９０％までの範囲の合計の見かけ体積割合を持つ。より好ましくは、バイオマスキャリアピース３２は汚染流体の体積に対して５０％から８０％までの範囲の合計の見かけ体積割合を持つ。
【００４０】
任意に、バイオマスキャリアピースの各々を活性汚泥と浄水との混合物を用いて処理する。
【００４１】
図１２を参照すると、本発明による汚染流体を処理するシステムの第２の好ましい実施形態４は、汚染流体を収容するタンク４１と、タンク４１に配置され、汚染流体と接触するバイオマスキャリアピース４２とを含む。バイオマスキャリアピースの各々は第１の好ましい実施形態でのバイオマスキャリアピース３２を作るために使用する繊維成分と同じ繊維成分から別個に作られる。
【００４２】
さらに、タンク４１は、タンク４１の底部に配置された出口４１１と、タンク４１の頂部に配置され、かつ出口４１１と対向する入口４１２と、出口４１１の上流と入口４１２の下流に配置された多孔質プレート４３と、タンク４１の周囲の壁４１３の周囲および多孔質プレート４３の上流に配置されたディフューザー４４とを含む。
【００４３】
バイオマスキャリアピース４２は、入口４１２の下にあり、かつ多孔質プレート４３およびディフューザー４４で限定される空間４１４内で自由に浮遊する。ディフューザー４４により孔４４１を通して提供されるガスは、汚染流体のバイオマスキャリアピース４２との十分な接触を確実にすることを補助する。バイオマスキャリアピースの洗浄は逆洗により行われる。
【００４４】
（実施例）
実施例１ バイオマスキャリアの調製
ポリエチレンの第１材料とポリプロピレン（商品名：SP-2650EP、Far Eastern Textile Ltd.（台湾）から入手可能）の第２材料とを含む、コア−シース型の二成分繊維をバイオマスキャリアの調製に使用した。コア−シース型二成分繊維は、６デニールの繊度および５．１ｃｍの長さを有するものであった。まず、繊維を開繊し、スカッチングし、カーディングし、ラッピングして、ゆるい繊維ウェブを形成した。ゆるい繊維ウェブをニードルパンチおよび熱風処理によって一体化し、５００ｇ／ｍ２の坪量および１．８ｍの幅を有する不織布を形成した。続いて、不織布をその長さ方向に沿って、各々０．６ｍの幅を有する、複数の不織布ストライプに切断した。不織布ストライプの各々を、その不織布ストライプの長さ方向と平行な複数の結合線に沿って不織布ストライプの厚さが結合線の各々で最小となるように結合させて構造的に補強した。結合線は互いに平行であり、互いに３ｃｍの距離を隔てて離れていた。次に、不織布ストライプの各々を、各々２本の隣接する結合線の間に位置する、複数の第１の切断線（Ｌ）に沿って切断し、かつ不織布ストライプの長さ方向を横断する複数の第２切断線（Ｗ）に沿ってさらに切断して、複数のバイオマスキャリアを形成した。それらの各々は、長さが１．５ｃｍ、幅が１．５ｃｍであり、それらの２つの端での最大の高さは１．５ｃｍであった。
【００４５】
実施例２ 汚染流体を処理するシステムでの、実施例１から得られたバイオマスキャリアの使用
次に、実施例１で得られたバイオマスキャリア４２を図１２で示した汚染流体を処理するシステムで使用した。システム４のタンク４１は、５００リットルの汚染流体を収容するのに利用した。１１８００ＮＴＵ（比濁計濁度単位）の濁度を持つ３００リットルの汚染流体をタンク４１に入口４１２を通してくみ上げた。実施例１から得られたバイオマスキャリアの各々は３．３７５ｃｍ３の見かけ体積を有する。バイオマスキャリアの合計の見かけ体積割合は汚染流体に対して８０％、つまり２４０リットルであった。
【００４６】
汚染流体の流入体積と速度を制御するための流量計（図１２では示さない）は入口４１２に装置される。システム４内に流入した汚染流体の濁度（濁度処理前）とシステム４から流出した汚染流体の濁度（濁度処理後）を測定し、汚染流体の濁度の減少率（％）を以下の式に従って算出した。結果を表１に示す。
【００４７】
濁度の減少率（％）＝［（濁度処理後−濁度処理前）／濁度処理前］×１００％
【表１】
【００４８】
実施例３ 汚染流体を処理するシステムでの、実施例１から得られたバイオマスキャリアの使用
実施例１から得られたバイオマスキャリア３２を図１１で示した汚染流体を処理するシステム３で使用した。バイオマスキャリア３２を活性汚泥と浄水との混合物を用いてタンク３１内で予め８時間処理をした。活性汚泥は洗濯（laundry）プラントの浄水回収タンクから手に入れた。汚染流体をタンク３１内で１２時間保持した。システム３に流入する汚染流体、およびそこから流出する汚染流体の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）値および浮遊物質量（ＳＳ）値を測定した。システム３によって処理した後、汚染流体のＣＯＤ値は２１０ｍｇ／Ｌから７２ｍｇ／Ｌに減少し、汚染流体のＳＳ値は１６８ｍｇ／Ｌから１５ｍｇ／Ｌに減少したことがわかった。
【００４９】
実施例の結果は、バイオマスキャリアピース３２、４２はフィルターとして働くことができ、かつ汚染流体から浮遊物を除去することに有用であり、そしてバイオマスキャリアピース３２、４２は汚染流体中の有機物質の生分解を増強することができる微生物の付着のための大きな表面積を提供できることを示す。
【００５０】
本発明を最も現実的で、かつ好ましい実施形態と考えられるものに関して記載してきたが、本発明は開示した実施形態に限定されず、最も広い解釈の意図および範囲内に含まれる様々な配置、ならびに等価な配置を含むことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による汚染流体を処理する方法の好ましい実施形態で使用する繊維成分の第１の好ましい実施形態の斜視図。
【図２】本発明による汚染流体を処理する方法の好ましい実施形態で使用する繊維成分の第２の好ましい実施形態の斜視図。
【図３】本発明による汚染流体を処理する方法の好ましい実施形態で使用する繊維成分の第３の好ましい実施形態の斜視図。
【図４】本発明による汚染流体を処理する方法の好ましい実施形態で使用する繊維成分の第４の好ましい実施形態の斜視図。
【図５】本発明による汚染流体を処理する方法の好ましい実施形態で使用する繊維成分の第５の好ましい実施形態の斜視図。
【図６】本発明による汚染流体を処理する方法に適切なバイオマスキャリアを作る方法の第１の好ましい実施形態の連続工程を説明するフロー図。
【図７】どのように不織布を不織布の長さ方向と平行な２つの結合線に沿って結合させることで構造的に補強するか、およびどのように補強した不織布を不織布の長さ方向に横断する方向で切断するかを説明する、本発明によるバイオマスキャリアを作る方法の第１の好ましい実施形態の斜視図。
【図８】どのように不織布を不織布の長さ方向と平行な１つの結合線に沿って結合させることで構造的に補強するか、およびどのように補強した不織布を不織布の長さ方向に横断する方向で切断するかを説明する、本発明によるバイオマスキャリアを作る方法の第２の好ましい実施形態の斜視図。
【図９】どのように不織布を不織布の長さ方向に対して横断する複数の結合線に沿って結合させることで構造的に補強するか、およびどのように補強した不織布を不織布の長さ方向に横断する方向で切断するかを説明する、本発明によるバイオマスキャリアを作る方法の第３の好ましい実施形態の斜視図。
【図１０】どのように不織布を不織布の長さ方向に対して横断する複数の１つの結合線に沿って結合させることで構造的に補強するか、およびどのように補強した不織布を不織布の長さ方向に平行および横断する方向で切断するかを説明する、本発明によるバイオマスキャリアを作る方法の第４の好ましい実施形態の斜視図。
【図１１】本発明による汚染流体を処理するためのシステムの第１の好ましい実施形態を説明する概略図。
【図１２】本発明による汚染流体を処理するためのシステムの第２の好ましい実施形態を説明する概略図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚染流体を処理する方法、特にバイオマスキャリアピースを使用して汚染流体を処理する方法に関する。さらに、汚染流体を処理するシステム、および汚染流体を処理するのに適したバイオマスキャリアを作る方法も開示する。
【背景技術】
【０００２】
排水や排ガスといった汚染流入物を処理する従来の方法は、濾過や化学物質の添加といった化学的処理および物理的処理を含む。バイオテクノロジーの発展により、流入物中の汚染物を微生物によって分解することを含む多くの生物学的方法が提案されている。しかし、細胞の総数および微生物の生存時間を制御するのは困難なため、実際には、微生物の成育に好適な環境がこれら生物学的方法に提供される。効率よく微生物の細胞の数を制御するために、微生物の成育に好適な環境をバイオマスキャリアを用いて提供する。
【０００３】
微生物の成育および汚染物の分解に適した従来のバイオマスキャリアは、固定式のバイオマスキャリアと固定膜式のバイオマスキャリアを含む。中国実用新案明細書第ＣＮ２１３２７５０Ｙ号は固定式のバイオマスキャリアの１つの例を開示している。そのバイオマスキャリアは、布帛で作られている支持層と、その支持層の２面にそれぞれ取り付けられている２つのゲル膜と、その２つのゲル膜に固定されている微生物および酵素とを含む薄膜キャリアの形態をしている。中国特許公報第ＣＮ１２９８０１８Ａ号は固定式のバイオマスキャリアの他の例を開示している。そのバイオマスキャリアは被覆を施したコアのキャリアの形態をしている。被覆を施したコアのキャリアは、不溶性の材料からコアを作り、被覆をそのコアの表面に施し、コアの表面に施した被覆を活性化させ、コアの表面に施され活性化された被覆にバイオマテリアルを結合する、という工程で作られる。しかし、固定式バイオマスキャリアの製造の間に、まず、処理しようとする流体の汚染物の性質に基づいて微生物の種類を選択し、続いて、選択した種類の微生物を培養して増殖させ、最後に、バイオマスキャリアに固定する。それゆえに、従来の固定式バイオマスキャリアの製造は複雑であり、かつ製造コストはそれに応じて高くなる。
【０００４】
従来の固定膜式バイオマスキャリアとして、欧州特許第０４３３１３９号公報が好気的な生物学的硝化の処理に用いるバイオマス粒子の層を開示している。バイオマス粒子の層は、カーボネートをベースとする支持粒子とその支持粒子に付着する硝化微生物とを含む。しかし、そのバイオマス粒子の層を用いて流出物を廃棄するには、通気塔と、生物学的硝化反応塔と、セッター塔と、除泡塔とが必要となる。それゆえに、欧州特許第０４３３１３９号公報の好気的な生物学的硝化処理は複雑で非効率的である。
【０００５】
カナダ国特許第１２１７５８１号公報は排水の生物学的処理装置を開示している。その装置はバイオマスと、バイオマスに対して表面を安定させるために使用するポリウレタン発泡体粒子のようなキャリア材料とを含む。しかし、ポリウレタン発泡体の細孔は互いに連通していないため、このポリウレタン発泡体を最大限に利用することは困難である。さらに、カナダ国特許第１２１７５８１の装置の動作中、ポリウレタン発泡体を排水に浸漬させるのに比較的長い時間がかかり、その結果比較的乏しい生物処理効率をもたらす。
【０００６】
台湾国特許第５１３４４９号公報は、ポリビニルアルコール、キトサンおよびポリイソシアネートのコポリマーから作られるコポリマー発泡体を開示している。活性炭粉末をコポリマー発泡体の細孔にトラップさせ、微生物の成育を促進させる。コポリマーの製造コストは、キトサンとポリイソシアネートの調製が必要なために、経済的ではない。
【０００７】
台湾国特許第５９３１６８号公報は多孔質キャリア上の固定膜微生物を用いて排水を処理する方法を開示している。多孔質キャリアはポリマー発泡体と、活性炭、ケイ藻岩、およびゼオライトから選択され、ポリマー発泡体の細孔に取り込まれる吸着粒子とを含む。しかし、多孔質キャリアの製造は、ポリマー発泡体を排水に浸漬させるのに必要な時間を短縮するためにさらに親水処理を施す必要があるので、比較的複雑である。
【０００８】
従って、容易に、そして経済的に製造できるバイオマスキャリアを使用することで汚染流体を処理する方法およびシステム、ならびに水に即座に浸漬させることができ、大表面積を有するバイオマスキャリアを作る方法を提供することがこの技術において求められている。
【特許文献１】中国実用新案明細書第ＣＮ２１３２７５０Ｙ号
【特許文献２】中国特許公報第ＣＮ１２９８０１８Ａ号
【特許文献３】欧州特許第０４３３１３９号公報
【特許文献４】カナダ国特許第１２１７５８１号公報
【特許文献５】台湾国特許第５１３４４９号公報
【特許文献６】台湾国特許第５９３１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それゆえに、本発明の目的は、従来技術の少なくとも１つの上述した欠点を緩和できる汚染流体を処理する方法、汚染流体を処理するシステム、および汚染流体を処理するのに適したバイオマスキャリアを作る方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの態様によれば、汚染流体を処理する方法は、不織布、繊維束アセンブリー、バルキー繊維束アセンブリー、織布、および網状ストラップからなる群より選択される繊維成分から各々別個に作られるバイオマスキャリアピースを調製し、そのバイオマスキャリアピースを汚染流体と混合させることを含む。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、汚染流体を処理するシステムは、汚染流体を収容するタンクと、タンクに配置され、汚染流体に接触するバイオマスキャリアピースとを含む。バイオマスキャリアピースの各々は、不織布、繊維束アセンブリー、バルキー繊維束アセンブリー、織布および網状ストラップからなる群より選択される繊維成分から別個に作られる。
【００１２】
本発明のさらに他の態様によれば、汚染流体を処理するのに適したバイオマスキャリアを作る方法は：実質的に繊維からなる繊維塊を調製し；その繊維塊を開繊して、スカッチングし；開繊され、スカッチングされたその繊維塊をカーディングして、ゆるい繊維ウェブを作り；複数のゆるい繊維ウェブを所定の厚さまでラッピングし；そのゆるい繊維ウェブの繊維を一体化させて、ゆるい繊維ウェブを不織布にし；不織布の繊維を少なくとも１つの結合線に沿って、不織布の厚さがその結合線で最小となるように結合させて、その不織布を構造的に強化すること、を含む。
【００１３】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照する以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明で明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明による汚染流体を処理する方法の好ましい実施形態は、バイオマスキャリアピースを調製し、そのバイオマスキャリアピースを汚染流体と混合させることを含む。バイオマスキャリアピースの各々は不織布、繊維束アセンブリー、バルキー繊維束アセンブリー、織布、および網状ストラップから選択される繊維成分から各々別個に作られる。
【００１５】
ここで使用する用語「汚染流体」は生分解性汚染物質のような汚染物質、または浮遊物質を意味し、排ガス、または工業排水および家庭用排水のような排水を含む。
【００１６】
好ましくは、バイオマスキャリアピースの汚染流体との混合中に、バイオマスキャリアピースは自由に汚染流体内で浮遊し、かつ汚染流体の流れとともに動く。その結果、汚染流体とバイオマスキャリアピースとの間の接触を促進する。あるいは、バイオマスキャリアピースを一堂に集め、続いて、それらを静止した汚染流体と接触させることができる。バイオマスキャリアピースが汚染流体と接触している間に、汚染流体中の汚染物質はバイオマスキャリアピースによって分解されるか、または取り込まれる。
【００１７】
バイオマスキャリアピースの体積は処理しようとする汚染流体の体積に基づいて変化する。バイオマスキャリアピースを作るために使用する繊維成分の第１の好ましい実施形態は不織布で作られる。不織布は好ましくは、円筒形、ならびに五角柱および六角柱といった多角柱からなる群より選択される形状を持つ。図１を参照すると、繊維成分の第１の好ましい実施形態は、バイオマスキャリアピースの各々の厚さが結合線（Ｍ）で最小なるように結合線（Ｍ）を形成して、構造的に補強されている。
【００１８】
図２を参照すると、バイオマスキャリアピースを作るために使用する繊維成分の第２の好ましい実施形態は繊維束アセンブリー２０である。繊維束アセンブリーは、複数の繊維束２０１を重ね合わせ、かつ一体化させ、その後、重なり合い、一体化したその繊維束２０１を切断して調製される。
【００１９】
図３を参照すると、バイオマスキャリアピースを作るために使用する繊維成分の第３の好ましい実施形態はバルキー繊維束アセンブリー２１である。バルキー繊維束アセンブリー２１は、複数のバルキー繊維束２１１を織り、重ね合わせ、かつ一体化させ、その後、そのバルキー繊維束アセンブリー２１１を切断して調製される。
【００２０】
図４を参照すると、バイオマスキャリアピースを作るために使用する繊維成分の第４の好ましい実施形態は織布である。織布は、製織処理および一体化処理を施し、その後、その一体化した織布を切断して調製される。
【００２１】
図５を参照すると、バイオマスキャリアピースを作るために使用する繊維成分の第５の好ましい実施形態は網状ストラップで作られる。網状ストラップは、編み工程および一体化工程を施し、その後、編まれて一体化したそのストラップを切断して調製される。
【００２２】
好ましくは、バイオマスキャリアピースは、汚染流体の体積に対して、１０％から９０％の範囲の合計の見かけ体積割合を持つ。より好ましくは、バイオマスキャリアピースは、汚染流体の体積に対して、５０％から８０％の範囲の合計の見かけ体積割合を持つ。
【００２３】
さらに、繊維成分は好ましくは、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリエチレングリコール、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレン、およびそれらの組合せからなる群より選択されるポリマーから作られる。より好ましくは、繊維成分は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、およびそれらの組合せよりなる群から選ばれるポリマーから作られる。
【００２４】
本発明による汚染流体の処理方法の好ましい実施形態は、シーディング工程、すなわち、バイオマスキャリアピースと汚染流体とを混合させる前に、バイオマスキャリアピースを活性汚泥と浄水との混合物を用いて処理することをさらに含む。バイオマスキャリアピース上での活性汚泥の順化を好気性または嫌気性環境下で４から８時間かけて、この技術で知られている活性汚泥処理で使用する方法に基づいて行うことができる。
【００２５】
あるいは、本発明による汚染流体の処理方法の好ましい実施形態は、化学試薬または光触媒といった添加剤を汚染流体に添加する工程をさらに含み、処理効率を高める。
【００２６】
図６を参照すると、本発明による汚染流体を処理するのに適したバイオマスキャリアを作る方法の第１の好ましい実施形態は：実質的に繊維からなる繊維塊を調製し；その繊維塊を開繊して、スカッチングし；開繊され、スカッチングされたその繊維塊をカーディングして、ゆるい繊維ウェブを作り；複数のゆるい繊維ウェブを所定の厚さまでラッピングし；そのゆるい繊維ウェブの繊維を一体化させて、ゆるい繊維ウェブを不織布にし；不織布の繊維を少なくとも１つの結合線に沿って、不織布の厚さがその結合線で最小となるように結合させて、その不織布を構造的に補強する工程を含む。
【００２７】
図７に示す第１の好ましい実施形態では、不織布を一体化処理後にロール１にする。不織布のロール１は補強処理後に２つの結合線が形成されている。好ましくは、結合線１１は互いに平行で、かつ不織布の長さ方向と平行である（矢印１０で示すように）。好ましくは、結合線１１は互いに０．５から５センチメートルの範囲の距離を隔てて離れている。
【００２８】
多孔質不織布をまず、結合線１１の間に位置し、かつ不織布の長さ方向と平行な切断線（Ｌ）に沿って切断し、続いて、不織布の長さ方向を横断する切断線（Ｗ）に沿って切断する。切断工程後に得られるバイオマスキャリアは図１に示す繊維成分のものと同じ形状を有する。バイオマスキャリアの各々は、結合線１１によって形成される最小の厚さの領域と、その最小の厚さの領域の周りのゆるい（loose）領域とを含む。ゆるい領域は生物学的処理に有用な微生物による付着に適している。好ましくは、バイオマスキャリアの各々は、幅が１．５ｃｍ、長さが１．５ｃｍであり、２つの端での最大の厚さが１．５ｃｍである。
【００２９】
好ましくは、ゆるい繊維ウェブの繊維の一体化を、化学結合、熱融着、ウォータージェット交絡法、およびニードルパンチングからなる群より選ばれる技術によって行う。例えば、ゆるい繊維ウェブの繊維を１３５℃の温度で約６秒間熱融着することにより一体化させることで不織布を形成することができる。
【００３０】
好ましくは、不織布の繊維の結合処理を、スティッチ溶着、熱融着、および超音波接合からなる群より選ばれる技術を用いて行う。
【００３１】
さらに、繊維塊の繊維の各々は、好ましくはポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリエチレングリコール、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレンおよびそれらの組合せからなる群より選ばれる単一成分の材料から作られる。より好ましくは、繊維塊の繊維の各々は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレンおよびそれらの組合せからなる群より選ばれる単一成分の材料から作られる。
【００３２】
あるいは、繊維塊の繊維の各々は好ましくは、第１成分と、第１成分のそれよりも１０℃高い融点を持つ第２成分とを含む、シース／コア型の２成分繊維から作られる。より好ましくは、第１成分はポリプロピレンであり、第２成分はポリエチレンである。
【００３３】
図８を参照すると、本発明の方法の第２の好ましい実施形態は、１つの結合線１１に沿って結合させて不織布を構造的に補強すること以外、第１の好ましい実施形態と同様である。
【００３４】
図９を参照すると、本発明の方法の第３の好ましい実施形態は、各々が不織布の長さ方向を横断する、複数の結合線１２に沿って結合させて不織布を構造的に補強すること、および補強された不織布を、各々が２つの隣接する結合線１２の間に位置する、複数の切断線（Ｗ）に沿って切断すること以外、第１の好ましい実施形態と同様である。
【００３５】
図１０を参照すると、本発明の方法の第４の好ましい実施形態は、補強された不織布を、各々が２つの隣接する結合線１２の間に位置する、複数の第１の切断線（Ｗ）に沿って切断すること以外、第３の好ましい実施形態と同様である。補強された不織布をさらに、不織布の長さ方向に沿って切断する。
【００３６】
図１１を参照すると、本発明による汚染流体を処理するためのシステム３の第１の好ましい実施形態は、汚染流体を収容するタンク３１と、タンク３１に配置され、汚染流体に接触するバイオマスキャリアピース３２とを含む。バイオマスキャリアピース３２の各々は、不織布、繊維束アセンブリー２０、バルキー繊維束アセンブリー２１、織布、網状ストラップから選択される繊維成分から各々別個に作られている。
【００３７】
さらに、タンク３１は、タンク３１の底部に配置された入口３１１と、タンク３１の頂部に配置され、入口３１１と対向する出口３１２と、入口３１１と出口３１２との間に配置されたセパレーターユニット３３とを含む。セパレーターユニット３３は、入口３１１の下流に位置する第１多孔質プレート３３１と、出口３１２の上流に位置する第２多孔質プレート３３２とを含む。バイオマスキャリアピース３２は、第１および第２多孔質プレート３３１、３３２およびタンク３１の周囲の壁３１３によって限定された空間３１４内の汚染流体中で自由に浮遊できる。
【００３８】
入口３１１と出口３１２の配置により、汚染流体をバイオマスキャリアピース３２に接触させることができ、タンク３１内の汚染流体に費やす時間を増加させることができる。
【００３９】
好ましくは、バイオマスキャリアピース３２は汚染流体の体積に対して１０％から９０％までの範囲の合計の見かけ体積割合を持つ。より好ましくは、バイオマスキャリアピース３２は汚染流体の体積に対して５０％から８０％までの範囲の合計の見かけ体積割合を持つ。
【００４０】
任意に、バイオマスキャリアピースの各々を活性汚泥と浄水との混合物を用いて処理する。
【００４１】
図１２を参照すると、本発明による汚染流体を処理するシステムの第２の好ましい実施形態４は、汚染流体を収容するタンク４１と、タンク４１に配置され、汚染流体と接触するバイオマスキャリアピース４２とを含む。バイオマスキャリアピースの各々は第１の好ましい実施形態でのバイオマスキャリアピース３２を作るために使用する繊維成分と同じ繊維成分から別個に作られる。
【００４２】
さらに、タンク４１は、タンク４１の底部に配置された出口４１１と、タンク４１の頂部に配置され、かつ出口４１１と対向する入口４１２と、出口４１１の上流と入口４１２の下流に配置された多孔質プレート４３と、タンク４１の周囲の壁４１３の周囲および多孔質プレート４３の上流に配置されたディフューザー４４とを含む。
【００４３】
バイオマスキャリアピース４２は、入口４１２の下にあり、かつ多孔質プレート４３およびディフューザー４４で限定される空間４１４内で自由に浮遊する。ディフューザー４４により孔４４１を通して提供されるガスは、汚染流体のバイオマスキャリアピース４２との十分な接触を確実にすることを補助する。バイオマスキャリアピースの洗浄は逆洗により行われる。
【００４４】
（実施例）
実施例１ バイオマスキャリアの調製
ポリエチレンの第１材料とポリプロピレン（商品名：SP-2650EP、Far Eastern Textile Ltd.（台湾）から入手可能）の第２材料とを含む、コア−シース型の二成分繊維をバイオマスキャリアの調製に使用した。コア−シース型二成分繊維は、６デニールの繊度および５．１ｃｍの長さを有するものであった。まず、繊維を開繊し、スカッチングし、カーディングし、ラッピングして、ゆるい繊維ウェブを形成した。ゆるい繊維ウェブをニードルパンチおよび熱風処理によって一体化し、５００ｇ／ｍ２の坪量および１．８ｍの幅を有する不織布を形成した。続いて、不織布をその長さ方向に沿って、各々０．６ｍの幅を有する、複数の不織布ストライプに切断した。不織布ストライプの各々を、その不織布ストライプの長さ方向と平行な複数の結合線に沿って不織布ストライプの厚さが結合線の各々で最小となるように結合させて構造的に補強した。結合線は互いに平行であり、互いに３ｃｍの距離を隔てて離れていた。次に、不織布ストライプの各々を、各々２本の隣接する結合線の間に位置する、複数の第１の切断線（Ｌ）に沿って切断し、かつ不織布ストライプの長さ方向を横断する複数の第２切断線（Ｗ）に沿ってさらに切断して、複数のバイオマスキャリアを形成した。それらの各々は、長さが１．５ｃｍ、幅が１．５ｃｍであり、それらの２つの端での最大の高さは１．５ｃｍであった。
【００４５】
実施例２ 汚染流体を処理するシステムでの、実施例１から得られたバイオマスキャリアの使用
次に、実施例１で得られたバイオマスキャリア４２を図１２で示した汚染流体を処理するシステムで使用した。システム４のタンク４１は、５００リットルの汚染流体を収容するのに利用した。１１８００ＮＴＵ（比濁計濁度単位）の濁度を持つ３００リットルの汚染流体をタンク４１に入口４１２を通してくみ上げた。実施例１から得られたバイオマスキャリアの各々は３．３７５ｃｍ３の見かけ体積を有する。バイオマスキャリアの合計の見かけ体積割合は汚染流体に対して８０％、つまり２４０リットルであった。
【００４６】
汚染流体の流入体積と速度を制御するための流量計（図１２では示さない）は入口４１２に装置される。システム４内に流入した汚染流体の濁度（濁度処理前）とシステム４から流出した汚染流体の濁度（濁度処理後）を測定し、汚染流体の濁度の減少率（％）を以下の式に従って算出した。結果を表１に示す。
【００４７】
濁度の減少率（％）＝［（濁度処理後−濁度処理前）／濁度処理前］×１００％
【表１】
【００４８】
実施例３ 汚染流体を処理するシステムでの、実施例１から得られたバイオマスキャリアの使用
実施例１から得られたバイオマスキャリア３２を図１１で示した汚染流体を処理するシステム３で使用した。バイオマスキャリア３２を活性汚泥と浄水との混合物を用いてタンク３１内で予め８時間処理をした。活性汚泥は洗濯（laundry）プラントの浄水回収タンクから手に入れた。汚染流体をタンク３１内で１２時間保持した。システム３に流入する汚染流体、およびそこから流出する汚染流体の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）値および浮遊物質量（ＳＳ）値を測定した。システム３によって処理した後、汚染流体のＣＯＤ値は２１０ｍｇ／Ｌから７２ｍｇ／Ｌに減少し、汚染流体のＳＳ値は１６８ｍｇ／Ｌから１５ｍｇ／Ｌに減少したことがわかった。
【００４９】
実施例の結果は、バイオマスキャリアピース３２、４２はフィルターとして働くことができ、かつ汚染流体から浮遊物を除去することに有用であり、そしてバイオマスキャリアピース３２、４２は汚染流体中の有機物質の生分解を増強することができる微生物の付着のための大きな表面積を提供できることを示す。
【００５０】
本発明を最も現実的で、かつ好ましい実施形態と考えられるものに関して記載してきたが、本発明は開示した実施形態に限定されず、最も広い解釈の意図および範囲内に含まれる様々な配置、ならびに等価な配置を含むことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による汚染流体を処理する方法の好ましい実施形態で使用する繊維成分の第１の好ましい実施形態の斜視図。
【図２】本発明による汚染流体を処理する方法の好ましい実施形態で使用する繊維成分の第２の好ましい実施形態の斜視図。
【図３】本発明による汚染流体を処理する方法の好ましい実施形態で使用する繊維成分の第３の好ましい実施形態の斜視図。
【図４】本発明による汚染流体を処理する方法の好ましい実施形態で使用する繊維成分の第４の好ましい実施形態の斜視図。
【図５】本発明による汚染流体を処理する方法の好ましい実施形態で使用する繊維成分の第５の好ましい実施形態の斜視図。
【図６】本発明による汚染流体を処理する方法に適切なバイオマスキャリアを作る方法の第１の好ましい実施形態の連続工程を説明するフロー図。
【図７】どのように不織布を不織布の長さ方向と平行な２つの結合線に沿って結合させることで構造的に補強するか、およびどのように補強した不織布を不織布の長さ方向に横断する方向で切断するかを説明する、本発明によるバイオマスキャリアを作る方法の第１の好ましい実施形態の斜視図。
【図８】どのように不織布を不織布の長さ方向と平行な１つの結合線に沿って結合させることで構造的に補強するか、およびどのように補強した不織布を不織布の長さ方向に横断する方向で切断するかを説明する、本発明によるバイオマスキャリアを作る方法の第２の好ましい実施形態の斜視図。
【図９】どのように不織布を不織布の長さ方向に対して横断する複数の結合線に沿って結合させることで構造的に補強するか、およびどのように補強した不織布を不織布の長さ方向に横断する方向で切断するかを説明する、本発明によるバイオマスキャリアを作る方法の第３の好ましい実施形態の斜視図。
【図１０】どのように不織布を不織布の長さ方向に対して横断する複数の１つの結合線に沿って結合させることで構造的に補強するか、およびどのように補強した不織布を不織布の長さ方向に平行および横断する方向で切断するかを説明する、本発明によるバイオマスキャリアを作る方法の第４の好ましい実施形態の斜視図。
【図１１】本発明による汚染流体を処理するためのシステムの第１の好ましい実施形態を説明する概略図。
【図１２】本発明による汚染流体を処理するためのシステムの第２の好ましい実施形態を説明する概略図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不織布、繊維束アセンブリー（２０）、バルキー繊維束アセンブリー（２１）、織布、および網状ストラップからなる群より選択される繊維成分から各々別個に作られるバイオマスキャリアピース（３２、４２）を調製し、
前記バイオマスキャリア（３２、４２）を汚染流体と混合させる
ことを含む汚染流体を処理する方法。
【請求項２】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）が前記汚染流体に自由に浮遊している請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）の各々は円筒形および多角柱からなる群より選択される請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記バイオマスキャリア（３２、４２）の各々の厚さが結合線（Ｍ、１１、１２）で最小となるように結合線（Ｍ、１１、１２）を形成して、前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）の各々を構造的に補強する請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）は、前記汚染流体の体積に対して、１０％から９０％の範囲の合計の見かけ体積割合を持つ請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）は、前記汚染流体の体積に対して、５０％から８０％の範囲の合計の見かけ体積割合を持つ請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記繊維成分はポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリエチレングリコール、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレン、およびそれらの組合せからなる群より選択されるポリマーから作られる請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記繊維成分はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、およびそれらの組合せよりなる群から選ばれるポリマーから作られる請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）と前記汚染流体とを混合する前に、前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）を活性汚泥と浄水との混合物を用いて処理するシーディング工程をさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
汚染流体を収容するタンク（３１、４１）と
前記タンク（３１、４１）に配置され、汚染流体に接触するバイオマスキャリアピースと
を含み、
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）の各々は、不織布、繊維束アセンブリー（２０）、バルキー繊維束アセンブリー（２１）、織布、および網状ストラップからなる群より選択される繊維成分から各々別個に作られている、汚染流体を処理するシステム（３、４）。
【請求項１１】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）が、前記汚染流体の体積に対して、１０％から９０％の範囲の合計の見かけ体積割合を持つ請求項１０記載のシステム（３、４）。
【請求項１２】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）が、前記汚染流体の体積に対して、５０％から８０％の範囲の合計の見かけ体積割合を持つ請求項１１記載のシステム（３、４）。
【請求項１３】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）の各々が活性汚泥と浄水との混合物で処理される請求項１０記載のシステム（３、４）。
【請求項１４】
実質的に繊維からなる繊維塊を調製し、
前記繊維塊を開繊して、スカッチングし、
開繊され、スカッチングされた前記繊維塊をカーディングして、ゆるい繊維ウェブを作り、
複数の前記ゆるい繊維ウェブを所定の厚さまでラッピングし、
前記ゆるい繊維ウェブの繊維を一体化させて、前記ゆるい繊維ウェブを不織布にし、
前記不織布の繊維を少なくとも１つの結合線（１１、１２）に沿って、前記不織布の厚さが前記結合線（１１、１２）で最小となるように結合させて、前記不織布を構造的に補強すること
を含む汚染流体を処理するのに適したバイオマスキャリアを作る方法。
【請求項１５】
前記不織布は補強を施した後に２つの結合線（１１）が形成されていて、前記結合線（１１）は互いに平行で、かつ互いに０．５から５センチメートルの範囲の距離を隔てて離れている請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記不織布はロール（１）の形態であり、前記結合線（１１）は伸展状態の前記不織布の長さ方向（１０）と平行である請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記結合線（１２）は伸展状態の前記不織布の長さ方向（１０）を横断する請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
前記繊維塊の前記繊維の各々は、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリエチレングリコール、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレンおよびそれらの組合せからなる群より選ばれる単一成分の材料から作られる請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
前記繊維塊の前記繊維の各々は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレンおよびそれらの組合せからなる群より選ばれる単一成分の材料から作られる請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
前記繊維塊の前記繊維の各々は好ましくは、第１成分と、前記第１成分のそれよりも１０℃高い融点を持つ第２成分とを含む、シース／コア型の２成分繊維から作られる請求項１４記載の方法。
【請求項２１】
前記第１成分はポリプロピレンであり、前記第２成分はポリエチレンである請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記一体化操作を、化学結合、熱融着、ウォータージェット交絡法、およびニードルパンチングからなる群より選ばれる技術によって行う請求項１４記載の方法。
【請求項２３】
前記結合操作を、スティッチ溶着、熱融着、および超音波接合からなる群より選ばれる技術によって行う請求項１４記載の方法。
【請求項１】
不織布、繊維束アセンブリー（２０）、バルキー繊維束アセンブリー（２１）、織布、および網状ストラップからなる群より選択される繊維成分から各々別個に作られるバイオマスキャリアピース（３２、４２）を調製し、
前記バイオマスキャリア（３２、４２）を汚染流体と混合させる
ことを含む汚染流体を処理する方法。
【請求項２】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）が前記汚染流体に自由に浮遊している請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）の各々は円筒形および多角柱からなる群より選択される請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記バイオマスキャリア（３２、４２）の各々の厚さが結合線（Ｍ、１１、１２）で最小となるように結合線（Ｍ、１１、１２）を形成して、前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）の各々を構造的に補強する請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）は、前記汚染流体の体積に対して、１０％から９０％の範囲の合計の見かけ体積割合を持つ請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）は、前記汚染流体の体積に対して、５０％から８０％の範囲の合計の見かけ体積割合を持つ請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記繊維成分はポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリエチレングリコール、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレン、およびそれらの組合せからなる群より選択されるポリマーから作られる請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記繊維成分はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、およびそれらの組合せよりなる群から選ばれるポリマーから作られる請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）と前記汚染流体とを混合する前に、前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）を活性汚泥と浄水との混合物を用いて処理するシーディング工程をさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
汚染流体を収容するタンク（３１、４１）と
前記タンク（３１、４１）に配置され、汚染流体に接触するバイオマスキャリアピースと
を含み、
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）の各々は、不織布、繊維束アセンブリー（２０）、バルキー繊維束アセンブリー（２１）、織布、および網状ストラップからなる群より選択される繊維成分から各々別個に作られている、汚染流体を処理するシステム（３、４）。
【請求項１１】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）が、前記汚染流体の体積に対して、１０％から９０％の範囲の合計の見かけ体積割合を持つ請求項１０記載のシステム（３、４）。
【請求項１２】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）が、前記汚染流体の体積に対して、５０％から８０％の範囲の合計の見かけ体積割合を持つ請求項１１記載のシステム（３、４）。
【請求項１３】
前記バイオマスキャリアピース（３２、４２）の各々が活性汚泥と浄水との混合物で処理される請求項１０記載のシステム（３、４）。
【請求項１４】
実質的に繊維からなる繊維塊を調製し、
前記繊維塊を開繊して、スカッチングし、
開繊され、スカッチングされた前記繊維塊をカーディングして、ゆるい繊維ウェブを作り、
複数の前記ゆるい繊維ウェブを所定の厚さまでラッピングし、
前記ゆるい繊維ウェブの繊維を一体化させて、前記ゆるい繊維ウェブを不織布にし、
前記不織布の繊維を少なくとも１つの結合線（１１、１２）に沿って、前記不織布の厚さが前記結合線（１１、１２）で最小となるように結合させて、前記不織布を構造的に補強すること
を含む汚染流体を処理するのに適したバイオマスキャリアを作る方法。
【請求項１５】
前記不織布は補強を施した後に２つの結合線（１１）が形成されていて、前記結合線（１１）は互いに平行で、かつ互いに０．５から５センチメートルの範囲の距離を隔てて離れている請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記不織布はロール（１）の形態であり、前記結合線（１１）は伸展状態の前記不織布の長さ方向（１０）と平行である請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記結合線（１２）は伸展状態の前記不織布の長さ方向（１０）を横断する請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
前記繊維塊の前記繊維の各々は、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリエチレングリコール、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレンおよびそれらの組合せからなる群より選ばれる単一成分の材料から作られる請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
前記繊維塊の前記繊維の各々は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレンおよびそれらの組合せからなる群より選ばれる単一成分の材料から作られる請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
前記繊維塊の前記繊維の各々は好ましくは、第１成分と、前記第１成分のそれよりも１０℃高い融点を持つ第２成分とを含む、シース／コア型の２成分繊維から作られる請求項１４記載の方法。
【請求項２１】
前記第１成分はポリプロピレンであり、前記第２成分はポリエチレンである請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記一体化操作を、化学結合、熱融着、ウォータージェット交絡法、およびニードルパンチングからなる群より選ばれる技術によって行う請求項１４記載の方法。
【請求項２３】
前記結合操作を、スティッチ溶着、熱融着、および超音波接合からなる群より選ばれる技術によって行う請求項１４記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１９２４２９（Ｐ２００６−１９２４２９Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００５−３６９４０１（Ｐ２００５−３６９４０１）
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（５９３０２６１１１）康那香企業股▲ふん▼有限公司 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６９４０１（Ｐ２００５−３６９４０１）
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（５９３０２６１１１）康那香企業股▲ふん▼有限公司 (8)
【Ｆターム（参考）】
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