JP2000506065A

JP2000506065A - 液体の処理方法

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Publication number: JP2000506065A
Application number: JP9531289A
Authority: JP
Inventors: オーガー、リシャール; ドルーイン、ベルナール
Original assignee: テクセル・インコーポレーテッド
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 2000-05-23
Also published as: MX9701741A; BE1010471A4; EP0885172B1; DE19709235A1; EP0885172A1; FR2745727A1; CA2171279C; CA2171279A1; AU1865497A; US5980748A; AU713263B2; FR2745727B1; WO1997032819A1

Abstract

(57)【要約】液体処理反応装置（２）が開示されている。反応装置（２）は、吸収用基材（６）が充填されたチャンバ（４）を有している。入口（１０）が、予め定められた量の処理されるべき液体を一定の間隔でチャンバ内へ供給するためにチャンバの上方部に配置されている。チャンバは、前記チャンバの下方部に設けられ、処理された液体をそこから除去するための出口（１２）をさらに有している。処理されている液体を通過させるが、しかしチャンバ（４）内で少なくとも１つの毛細管現象の中断を決して起こさず、吸収用基材の連続した層を持った円柱に充填された液体の毛細管現象上昇に従って計算された予め定めた厚さを有し、吸収用基材（６）を少なくとも２つの垂直に整列された層に分割するための、少なくとも１つの分離部材（８）がチャンバ中に水平に配置されている。前記反応装置（２）は、製造費用が安く、処理時間が、分離部材（８）と同様に多孔質材料（６）の毛細管現象の作用を利用することによって簡単に制御できる。反応装置（２）の処理量はそれ故最大となる。

Description

【発明の詳細な説明】毛細管現象装置が設置された液体処理用基材発明の分野本発明は、液体処理用反応装置に関する。従来技術の説明「反応装置」とは、チャンバを有し、その中において異なった要素間で反応が生ずる装置を意味する。このように、有益な物質が生成されるか、または、有害物質が破壊されそれによってその有害な特性を失う。沢山の工業的プロセスが反応装置を利用している。例えば、反応装置は、石油化学、薬品化学および食品工業で使用される。種々のタイプの反応装置がある。しかしながら、ほとんどの反応装置は、２つの基本的な範疇に分類することができ、一方は「バッチ反応装置」と呼ばれるものであり、他方は「連続反応装置」と呼ばれるものである。反応装置の選択は、通常、処理される容積、反応運動、反応の性質、および反応条件の関数によって成される。バッチ反応装置のために重要な１つの特徴は、滞留の平均時間である。使用に際し、処理されるべき液体の与えられた量が反応装置内に導入され、一定の時間内にその中で処理される。処理中、この量は反応剤および／または触媒と反応することができる。滞留時間は、通常、処理時間、すなわち液体が反応剤および／または触媒と反応する間の時間に等しい。そのような時間は、所望の結果の関数として計算される。期待された結果が達成された場合、処理された液体は、処理されるべき他の量の液体用に余地を与えるために反応装置から除去される。バッチ反応装置において、要求された処理を達成するために異なった変数が調整される。これらの変数の中で、反応装置内で液体を処理する時間は、最も制御しやすい１つである。通常、バッチ反応装置の処理されるべき液体は、樹脂または反応剤を液体中に均一に懸濁することを可能にする攪拌、発泡またはエアレーション工程によって樹脂または反応剤と接触するように維持される。バッチ反応装置は、通常、処理後に液体を除去するために開成できる出口バルブを有している。現在出願人が知る限りでは、多孔質のパッキング内に液体を保持するための手段として毛細管現象を利用した反応装置はない。発明の目的と概要本発明の目的は、液体を処理するための反応装置を提供することである。より詳細に述べると、反応装置は、チャンバと、液体入口と、吸収用基材（ｂｅｄ）と、および少なくとも１つの分離部材とを有している。チャンバは、上方部と下方部とが設けられている。入口は、与えられた量の処理されるべき液体をチャンバ内に一定の間隔で導入するために、チャンバの上方部に配置されている。出口は、処理された液体を除去するために、チャンバの下方部に配置されている。吸収用基材は、チャンバ内の上方部と下方部との間に設けられている。この基材は、毛細管現象によって液体を吸収可能で、処理のためにチャンバ内に導入された液体を保持する多孔質のパッキングから成る。多孔質のパッキングは、反応性または非反応性にできる。分離部材は、チャンバ内で水平方向に延在していて、吸収用基材を少なくとも２つの重なり合った一定の高さの層に分割している。この高さは、吸収用基材の連続した層によって充填された円柱に液体が満たされた場合の毛細管現象の作用によって到達された処理されるべき液体の高さの関数として計算される。各分離部材は、処理されるべき液体を浸透するが、チャンバ内で毛細管現象を少なくともある中断をさせるものから選択された材料で作られる。本発明の反応装置によると、滞留および／または処理の時間は、所望なだけ長くでき、また簡単に制御可能である。実際の所、これは、チャンバ内への液体の２つの連続した導入の間に要する時間に対応する。反応装置は、液体に関し吸収性の材料の毛細管現象を用いている。チャンバ内に供給された液体は、他の液体のバッチが導入されるまでそこに維持される。このように、もし液体の２つの連続した導入の時間間隔が、反応装置の充填の時間と比較して十分に長ければ、後者はバッチ反応装置として操作される。しかしながら、もし液体の２つの連続した導入の時間間隔が短がければ、その場合、反応装置は連続反応装置として操作される。反応装置をシーケンスモードで使用することもまた可能である。吸収用基材を分割する分離部があるので、反応装置は、最大限の効率で使用することができる。事実、分離部は、各基材の層の高さを吸収用基材が液体を毛細管現象によって保持するような最大限の高さに限定し、それによってチャンバ内の無駄な空間をなくす。幾つかの分離部が吸収用基材を複数の層に分割するために使用される場合、これらの層は、連続的に充填される。そのような場合、本発明の反応装置は、連続して操作される複数のバッチ反応装置として操作される。一定の処理のために反応装置の収量を最大限にするために、幾つかのタイプの多孔質のパッキングが使用される。多孔質のパッキングは、反応性または非反応性にでき、１つまたはそれ以上の分離部材によって、２つまたはそれ以上の層に分割できる。固定された段階の存在が必要な場合、反応装置は、その反応性の多孔質のパッキングのおかげで特に利点がある。反応速度が遅い場合、反応装置は、要求された処理を達成するために、滞留の時間を調整することを可能にする。最後に、開示された反応装置は、製造と使用に際して安価であり、それ故、反応装置の製造コストを最低限にしなければならない場合に特に有利である。従来技術によると、毛細管現象によって操作される反応装置の使用は、それらが低い収量なので容易ではない。この分離部材のおかげで、本発明の反応装置は、反応装置の収量を最大限まで増加することを可能にする。図面の簡単な説明本発明は、以下の限定されない好ましい実施例の記述を、添付した図面を参照して読むことによってより理解される：図１は、本発明の好ましい実施例の反応装置の概略図。図２は、高さｈ_s以上の毛細管現象によって液体を保持するパッキング基材を持った円柱の概略図。図３は、図２のものと同様の図で、毛細管の中断をもって得られた結果を示す図。図４は、連続した円柱と分割された円柱内に毛細管現象によって保持された水の質量の分配を示す曲線。図５は、従来のバッチ反応装置と比較するために使用された本発明の反応装置の概略図。簡単にするために、以下の記述と添付した図面において、同一の構成部品には同一の参照符号が使用される。本発明の好ましい実施例の説明本発明による反応装置２が図１に示されている。この反応装置２は、上部および下部と、入口１０と、出口１２と、および３つの分離部８によって４つに分けられた吸収用基材（ｂｅｄ）６とを有するチャンバ４を備えている。チャンバ４は、その上部に、処理されるべき液体の一定量を規則正しく導くための入口１０が設けられている。入口１０は、処理されるべき液体をチャンバの上部に一様に分配するための分配ノズル１４を有している。出口１２は、チャンバ４の下部に配置されている。これは、処理された液体を反応装置から除去するためのものである。３つの分離部は、好ましくは、プラスチック材料、金属または樹脂、特に塩化ポリビニル（ＰＶＣ）で形成されたグリッドを有している。各グリッドは、流体接触の中断（ｂｒｅａｋ）、従って、毛細管現象で必要な中断を生成するのに十分小さい開口を持ったメッシュ状に形成されている。分離部は、吸収用基材を同じ高さｈ_sの４つの重ね合わされた層１８に分割する。吸収用基材は、多孔質のパッキングから成っている。基材は、多孔質のパッキングが単一部品から成ることを意味する「同質の」にすることができる。または、基材は、多孔質のパッキングが複数の部品から成る場合に「異質の」にすることもまたできる。多孔質のパッキングが、異質の場合、毛細管現象は垂直軸線においてのみでなく他の全ての方向においても達成されることに言及しておく意味がある。その場合、チャンバに導かれた液体は、部品の間で滴ることなくチャンバ内においてある部品から他へ移動できる。このように、好ましくは、チャンバの上部に同様に設けられた他の入口によって空気のようなガスを導き、このガスをチャンバ内において独立した方法で多孔質のバッキングの間を循環することが可能である。反応性の多孔質のバッキングは、触媒、蛋白質、バクテリアまたは処理されるべき液体の溶液の少なくとも１つの成分と反応する反応剤のような微生物と組み合わせることができる。好ましくは、反応性の多孔質のバッキングは、ニッケルまたはプラチナ活性炭、ゼオライト、繊維に付着されたバクテリアを有する不織布、酵素または抗体を有するポリアクリルアミドまたはアルギン酸ゲル、および抗体が移植された天然または合成繊維のような触媒によって覆われた金属性の繊維から成る。非反応性多孔質のパッキングは、好ましくは、ポリウレタンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ガラス繊維、泥炭苔、火山性の石、紙、多孔性セラミック、天然または合成繊維、あるいは、不織布繊維からなる。図１に示した好ましい実施例において、反応装置２は、沈殿皿１６をまた有している。沈殿皿１６は、上述の分配ノズル１４と同様、本発明の好ましい実施例のみではあるが本質的ではないということに言及しておく意味がある。図２と３は、毛細管現象効果と毛細管現象による影響を示している。図２において、上端部２４と下端部２６とから成る直径１ｍｍのガラス管２０を有する毛細管の円柱（ｃｏｌｕｍｎ）は、水のような液体によって充填されている。液体が毛細管現象によって保持される高さｈ_sを決定するために、余分な量の液体が管の上端部２４に導入される。余分な量の液体が流下すると、一定の量の液体が管内に保持される。この液体円柱の上端部と下端部との間の距離は、毛細管の高さｈ_sである。円柱内に保持された液体の量は、以下においてＶ_rと呼ぶ。液体は、仮に管２０の高さがｈ_sよりも高い場合、毛細管を完全に満たすことはない。実際の所、図２に示したように、高さｈ_sに対応する管の部分のみが使用される。図３は、同じ高さｈ_sの３つの毛細管２０を示していて、これらは中断する方法で重ね合わされている。このようにして各管の毛細管現象の作用を利用するために、毛細管の中断は達成されなければならない。この毛細管の中断は、分割部によって得られる。本発明による反応装置において、毛細管の中断は、分離部によって達成される。吸収用基材の分離部は、毛細管の分割と同様に、分割されたので比較的低い高さの水の円柱に及ぼされる毛細管現象力が重力の力に取って代わることを可能にする。このように、円柱の全ての吸収用基材が使用されるのに対し、分離部が使用されないと円柱の比較的低い部分のみが実際に使用される。図４に示された曲線は、連続した円柱と分割された円柱であって、両円柱は他の点では類似した場合における基材の高さの関数として毛細管現象によって保持された水の量の分配を示している。この曲線において、基材の高さは、横座標で記されていて、円柱の高さの関数として計算される。図４から見ると、１０ｃｍの高さの２つの部分に分割された円柱のために、円柱に保持されている液体の量の分配は、それらの全長に亘って一定であり、それは、円柱の分割の高さが高さｈ_sを越えないので達成されることが明らかである。連続した円柱の場合、円柱の低い部分は、液体の最大量を保持するのに対し、円柱の上の部分はいわんや液体を全く保持していない。図５に示された反応装置２は、以下に示す例に記された種々の特定の寸法と容量で作られている。処理されるべき液体は、反応装置の入口１０にもたらされ、分配ノズル１４によってその中に分配される。液体は、分離部８を通って通過し、吸収用基材６として作用する多孔質のパッキングに充満し一杯にする。反応装置は、吸収用基材６を３つの層に分離する３つの無駄な空間３０を有している。実験的に使用される反応装置２のチャンバ４は、この目的のために特に装着されていず、実際には従来の反応装置の１つに対応するので、無駄な空間３０はそこに存在する。多孔質のパッキング６の各層の下側に、反応装置は処置を評価するために液体のサンプルをとるためのサンプル用バルブ４２を有している。処置が完了すると、液体は、排出用バルブ３２を設けられた出口によってチャンバから除去される。再度述べると、本発明の反応装置において、毛細管現象は処理されるべき液体を受け身の方法で保持することを可能にするので、この排出用バルブは、オプションであることに言及しておく。図５に示された反応装置は、また、オーバーフローパイプ３８を持った換気システム５０と、好ましくはタイマーに接続された電気ボーラー４０によって操作される再循環ポンプ３４と、戻し流導管４８とを有している。実際上は、図５に示された本発明の反応装置は、要求された物理的特性の複数の関数として作られる。例えば、処理されるべき液体の一定の量Ｄ、要求された処理をするのに必要な滞留時間ｔ_res、反応装置を装填するのに必要な時間ｔ_in _j 、この反応装置の表面Ｓまたは一定の種類のパッキングにおける毛細管現象の作用による液体によって到達された高さｈ_s、処理されるべき液体の密度ｄ_l、および、処理されるべき液体によって充満された吸収用基材の質量とその基材の乾燥した形態における質量との比率Ｒである。比率Ｒは、吸収用基材として用いられる多孔質のパッキングに対して特定の特性である。このような比率は、高さがｈ_sで明白な乾燥密度ｄ_appを有する吸収用基材のサンプルにおいて測定できる。先に示したように、各吸収用基材は、その独自の特性、すなわちｄ_app、Ｒおよびｈ_sを有している。これらの特性は知られていず、経験的にそれらを決定することができる。Ｒを決定するために、図２に示したものと等しい円柱において、仮想の高さｈ_s よりもかなり低い高さｈ_iを占める乾燥した基材の質量ｍ_oを決定することができる。処理されるべき液体で充填した後、その基材の質量ｍ_lが測定される。このように、比率Ｒを次の方程式に基づいて決定することができる：ここにおいて、ｍ_lとｍ_oとは上述のように規定される。密度ｄ_appは、乾燥した基材の質量と容積から、次の方程式に基づいて計算できる：ここにおいて、ｓは、実験に利用された円柱の表面であり、ｈ_i、ｍ_oおよび、ｄ_appは上述のように規定される。高さｈ_sは、次の方程式に基づいて決定できる：ここにおいて、ｈ_s、ｍ_l、ｓ、ｄ_appおよびｈ_iは上述のように規定される。Ｒ、ｄ_app、およびｈ_sの値は吸収用基材に特定のものであるので、使用される反応装置の種類から独立していることを述べておく。容積Ｄの一定の処理期間ｔ_d中の注入回数ｎ_injは、次の方程式に基づいて決定できる：ここにおいて、ｎ_inj、ｔ_d、ｔ_res、およびｔ_injは上述のように規定される。反応装置に収容された処理されるべき液体の容積Ｖ_rは、次の方程式に基づいて計算できる：ここにおいて、Ｖ_r、Ｄ、およびｎ_injは上述のように規定される。反応装置に収容されている液体の容積Ｖ_rを知っている場合、処理されるべき液体の容積Ｖ_rを吸収するのに必要な吸収用基材の容積Ｖは、次の方程式に基づいて計算できる：ここにおいて、ｄ_lは処理されるべき液体の密度であり、Ｖ、Ｖ_r、Ｒ、およびｄ_appは上述のように規定される。反応装置の適切な操作に必要な吸収用基材の質量Ｍは、次の方程式に基づいて計算できる：ここにおいて、Ｍ、Ｖ、およびｄ_appは上述のように規定される。反応装置の表面Ｓまたは高さｈ_tのいずれかが分かっているか否かによって、これらのパラメータの残りの１つは次の方程式に基づいて計算できる：またはここにおいて、Ｓ、Ｖ、およびｈ_tは上述のように規定される。最後に、反応装置内で必要な分離部の数ｎ_sは、次の方程式に基づいて計算できる：ここにおいて、ｎ_s、ｈ_t、およびｈ_sは上述のように規定され、ｎ_sは上の数字に丸められる。例図５に示された反応装置は、区域内の汚水を処理するために構築された。この反応装置は、次のような特徴を有している： −処理されるべき汚水の容積Ｄ：０．６２７ｍ³； −滞留時間ｔ_res：２８分； −液体を反応装置内に導入するために必要な時間ｔ_inj：０分（無視可能）； −吸収用基材の高さｈ_t：０．３メートル； −容積Ｄの処理時間ｔ_d：１４４０分（２４時間）； −汚水の密度ｄ_l：１０００ｋｇ／ｍ³； −多孔質のパッキング：２．５Ｘ２．５Ｘ６ｍｍの不織ポリエステル繊維で、アクリル樹脂が充填されている； −毛細管現象の作用により汚水が到達する高さｈｓ：０．１１２メートル； −比率Ｒ（乾燥基材の質量に対する飽和基材の質量）：４．５２； −乾燥基材の密度ｄ_app：１５０ｋｇ／ｍ³；上述の方程式４から８および１０を以て、上述の数値を使用することによって、次のものが得られる：従って、製造された反応装置は、０．０１２ｍ³の汚水を保持し、０．０７７ｍ²の表面を可能にするような０．０２３ｍ³の容量に等しい吸収用基材を有していた。これは、全体の高さが約０．３メートルの吸収用基材を各０．１メートルの３つの層に分割した２つの分離部を有しているが、分離部の高さは無視可能であることを意識すべきである。区域内の汚水は反応装置内において２８分で処理された。このように、１日２４時間の連続運転をするために、反応装置は、１日５２回充填される（反応装置の装着時間が無視可能、すなわち、ｔ_inj＝０分であると考えて）。次の表は、汚水の純度に直接関係した異なった変数の相対的な投与の結果を示している。比較のために、本発明による反応装置のものよりも３倍大きい容積の包装体を持った従来の反応装置が使用された。両方の反応装置の表面は等しい（比較のために従来の濾過式反応装置と、本発明による反応装置を使用した）。上述したように、本発明の反応装置は、３つの層（すなわち、レベル）に分割された吸収用基材を有している。測定は各層の下側で行われ、レベル３は反応装置の出口である。本発明による反応装置の濾過効率は何れのレベルにおいても、かすの量が実質的に減少しているという証拠があるということは注目に値する。従来の濾過式反応装置から得られた結果と、本発明の反応装置の出口で得られた結果との間に、２番目に重要な混合物（ＮＴＫ）を含有する幾つかの窒化物を除いて、実質的な差がないということもまた注目に値する。いずれのケースにおいても、汚水処理の質はすばらしい。測定は、本発明の反応装置の効率をよりよく評価するために、同様に、汚水浄化槽の汚水にもなされた。このことからも分かるように、本発明の反応装置は、従来の汚水浄化槽よりももっと効率的であったことが分かる。本発明の反応装置の優秀さは、特に、反応装置が１日当たりに処理できる汚水の量と、一定の処理を達成するために必要な吸収用基材の量とにある。上述の実験で使用された従来の濾過式反応装置は、吸収用基材の容量が０．０７ｍ³あって、１日につき濾過表面の１平方メートル当たり２００リッター処理できた。図５に示した本発明の反応装置は、吸収用基材の容量が０．０２３ｍ³であって、１日につき濾過表面の１平方メートル当たり１８００リッター処理できた。従って、本発明の反応装置は、３倍の容積を有する従来の反応装置よりも９倍以上の汚水の処理ができることが明らかである。換言すれば、本発明の反応装置は、従来の反応装置よりも約２７倍もより効率的である。濾過式反応装置において同様の流出物を達成するためには、そのような反応装置は、もっと大型なものとなり、もっと高価なものになる。請求項で規定したのと同じ範囲から逸脱することなく、沢山の変形が本発明にできることが言える。独占的な所有権すなわち特許が請求された本発明の実施例は、以下に示す請求の範囲によって規定される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９８年１月１９日（１９９８．１．１９）【補正内容】明細書液体の処理方法発明の分野本発明は、反応装置の液体処理方法に関する。従来技術の説明「反応装置」とは、チャンバを有し、その中において異なった要素間で反応が生ずる装置を意味する。このように、有益な物質が生成されるか、または、有害物質が破壊され、それによってその有害な特性を失う。沢山の工業的プロセスが反応装置を利用している。例えば、反応装置は、石油化学、薬品化学および食品工業で使用される。種々のタイプの反応装置がある。しかしながら、ほとんどの反応装置は、２つの基本的な範疇に分類することができ、一方は「バッチ反応装置」と呼ばれるものであり、他方は「連続反応装置」と呼ばれるものである。反応装置の選択は、通常処理される容積の関数、反応運動、反応の性質、および反応条件によって成される。バッチ反応装置のために重要な１つの特徴は、滞留の平均時間である。使用に際し、処理されるべき液体の与えられた量が反応装置内に導入され、一定の時間内でその中で処理される。処理中、この量は反応剤および／または触媒と反応することができる。滞留時間は、通常、処理時間、すなわち液体が反応剤および／または触媒と反応する間の時間に等しい。そのような時間は、所望の結果の関数として計算される。期待された結果が達成された場合、処理された液体は、処理されるべき他の量の液体用に余地を与えるために反応装置から除去される。バッチ反応装置において、要求された処理を達成するために異なった変数が調整される。これらの変数の中で、反応装置内で液体を処理する時間は、最も制御しやすい１つである。通常、バッチ反応装置の処理されるべき液体は、樹脂または反応剤を液体中に均一に懸濁することを可能にする攪拌、発泡またはエアレーション工程によって樹脂または反応剤と接触するように維持される。バッチ反応装置は、通常、処理後に液体を除去するために開成できる出口バルブを有している。現在出願人が知る限りでは、多孔質のパッキング内に液体を保持するための手段として毛細管現象を使用した反応装置はない。発明の目的と概要本発明の目的は、一定の構造の反応装置における液体の処理方法を提供することである。より詳細に述べると、反応装置は、チャンバと、液体入口と、吸収用基材と、および少なくとも１つの分離部材とを有している。チャンバは、上方部と下方部とが設けられている。入口は、与えられた量の処理されるべき液体をチャンバ内に一定の間隔で導入するために、チャンバの上方部に配置されている。出口は、処理された液体を除去するために、チャンバの下方部に配置されている。吸収用基材は、チャンバ内の上方部と下方部との間に設けられている。この基材は、毛細管現象によって液体を吸収可能で、処理のためにチャンバ内に導入された液体を保持する多孔質のパッキングから成る。多孔質のパッキングは、反応性または非反応性にできる。１つまたは複数の分離部材は、チャンバ内で水平方向に延在していて、吸収用基材を少なくとも２つの重なり合った一定の高さの層に分割している。この高さは、吸収用基材の連続した層によって充填された円柱に液体が満たされた場合の毛細管現象の作用によって到達された処理されるべき液体の高さの関数として計算される。各分離部材は、処理されるべき液体を浸透するが、チャンバ内で毛細管現象の少なくともある中断となるものから選択された材料で作られる。このように、本発明は、液体処理のための方法により一層関連するものであり、前記反応装置は： −上方部と下方部とが設けられたチャンバと； −与えられた量の処理されるべき液体をチャンバ内に一定の間隔で導入するために、チャンバの上方部に配置された入口と； −処理された液体を除去するために、チャンバの下方部に配置された出口と；および −チャンバ内の上方部と下方部との間に設けられた基材とを有し、前記基材は処理のためにチャンバ内に導入された液体を毛細管現象によって吸収可能な多孔質のパッキングから成っていて、さらに： −吸収用基材を少なくとも２つの重なり合った一定の高さの層に分割するためにチャンバ内で水平方向に延在している分離部材を有していて、この高さは、吸収用基材の連続した層によって充填された円柱に液体が満たされた場合の毛細管現象の作用によって到達された処理されるべき液体の高さの関数として計算される。各分離部材は、処理されるべき液体を浸透するが、チャンバ内で毛細管現象の少なくともある中断となるものから選択された材料で作られる。本発明によると、滞留および／または処理の時間は、所望なだけ長くでき、また簡単に制御可能である。実際の所、これは、チャンバ内への液体の２つの連続した導入の間に要する時間に対応する。使用される反応装置は、液体に関し吸収性の材料の毛細管を用いている。このように、チャンバ内に供給された液体は、液体の他のバッチが導入されるまでそこに維持される。このように、もし液体の２つの連続した導入の時間間隔が、反応装置の充填の時間と比較して十分に長ければ、後者はバッチ反応装置として操作される。しかしながら、もし液体の２つの連続した導入の時間間隔が短かければ、その場合、反応装置は、連続反応装置として操作される。反応装置をシーケンスモードで使用することもまた可能である。吸収用基材を分割する分離部のおかげで、反応装置は、最大限の効率で使用することができる。事実、分離部は、各基材の層の高さを、吸収用基材が液体を毛細管現象によって保持するような最大限の高さに限定し、それによってチャンバ内の無駄な空間をなくす。幾つかの分離部が吸収用基材を複数の層に分割するために使用される場合、これらの層は、連続的に充填される。そのような場合、本発明の反応装置は、連続して操作される複数のバッチ反応装置として操作される。一定の処理のために反応装置の収量を最大限にするために、幾つかのタイプの多孔質のパッキングが使用される。多孔質のパッキングは、反応性または非反応性にでき、１つまたはそれ以上の分離部材によって、２つまたはそれ以上の層に分割できる。固定された段階の存在が必要な場合、反応装置は、その反応性の多孔質のパッキングにより特に利点がある。反応速度が遅い場合、反応装置は、要求された処理を達成するために、滞留の時間を調整することを可能にする。最後に、開示された反応装置は、製造と使用に際して安価であり、それ故、反応装置の製造コストを最低限にしなければならない場合に特に有利である。従来技術によると、毛細管現象によって操作される反応装置の使用は、それらが低い収量なので容易ではない。その分離部材のおかげで、本発明の反応装置は、反応装置の収量を最大限まで増加することを可能にする。図面の簡単な説明本発明は、以下の限定されない好ましい実施例の記述を、添付した図面を参照して読むことによってより理解される：図１は、本発明の好ましい実施例の反応装置の概略図。図２は、高さｈ_s以上の毛細管現象によって液体を保持するパッキング基材を持った円柱の概略図。図３は、図２のものと同様の図で、毛細管の中断をもって得られた結果を示す図。図４は、連続した円柱と分割された円柱内に毛細管現象によって保持された水の質量の分配を示す曲線。図５は、従来のバッチ反応装置と比較するために使用された本発明の反応装置の概略図。簡単にするために、以下の記述と添付した図面において、同一の構成部品には同一の参照符号が使用される。本発明の好ましい実施例の説明本発明による方法をもたらすために使用可能な反応装置２が、図１に示されている。この反応装置２は、上部および下部と、入口１０と、出口１２と、および３つの分離部８によって４つの分けられた吸収用基材６とを有するチャンバ４を備えている。チャンバ４は、その上部に、処理されるべき液体の一定量を規則正しく導くための入口１０が設けられている。入口１０は、処理されるべき液体をチャンバの上部に一様に分配するための分配ノズル１４を有している。出口１２は、チャンバ４の下部に配置されている。これは、処理された液体を反応装置から除去するためのものである。３つの分離部は、好ましくは、プラスチック材料、金属または樹脂、特に塩化ポリビニル（ＰＶＣ）で形成されたグリッドを有している。各グリッドは、流体接触の中断（ｂｒｅａｋ）、従って、毛細管現象で必要な中断を生成するのに＋分小さい開口を持ったメッシュ状に形成されている。分離部は、吸収用基材を同じ高さｈ_sの４つの重ね合わされた層１８に分割する。吸収用基材は、多孔質のパッキングから成っている。基材は、多孔質のパッキングが単一部品から成ることを意味する「同質の」にすることができる。または、基材は、多孔質のパッキングが複数の部品から成る場合に「異質の」にすることもまたできる。多孔質のパッキングが、異質の場合、毛細管現象は垂直軸線においてのみでなく他の全ての方向においても達成されることに言及しておく意味がある。その場合、チャンバに導かれた液体は、部品の間で滴ることなくチャンバ内においてある部品から他へ移動できる。このように、好ましくは、チャンバの上部に同様に設けられた他の入口によって空気のようなガスを導き、このガスをチャンバ内において独立した方法で多孔質のパッキングの間を循環することが可能である。反応性の多孔質のパッキングは、触媒、蛋白質、バクテリアまたは処理される請求の範囲１．上方部と、下方部と、これらの間に設けられその中で液体が処理される吸収用基材（１２）とを有する反応装置（２）内において液体を処理する方法であって、前記方法は： −一定の量の処理されるべき液体をチャンバ（４）内に上方部のレベル（１０）まで規則正しく注入する工程と；および −処理された液体を下方部のレベルにおいてチャンバから除去する工程とから成り； −処理のためにチャンバ（４）内に注入された液体を毛細管現象によって吸収できる多孔質のパッキングの吸収用基材（６）としての使用がなされ、前記パッキングは、処理されるべき液体が、前記多孔質のパッキングの連続した層によって充填された円柱に供給された場合、毛細管現象の作用によって達する高さである一定の毛細管高さｈ_sを有していて； −少なくとも１つの水平に延在した分離部材（８）が、吸収用基材を毛細管高さに等しいかそれよりも低い一定の高さに重ね合わされた少なくとも２つの層（１８）に分割するようにチャンバ（４）内に設けられていて、前記少なくとも１つの分離部材（８）が、処理される液体を浸透し、チャンバ（４）での毛細管現象の少なくともある中断を起こさせるように選択されることを特徴とする液体を処理する方法。２．吸収用基材（１２）として使用される多孔質のパッキングが、非反応タイプのものであり、ポリウレタンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ガラス繊維、泥炭苔、火山性の石、紙、多孔性セラミック、天然または合成繊維、あるいは、不織布繊維からなるグループから選択されたものからなることを特徴とする請求項１記載の液体を処理する方法。３．吸収用基材（１２）として使用されるパッキングが反応タイプのものであり、ニッケルまたはプラチナ活性炭、ゼオライト、繊維に付着されたバクテリアを有する不織布、酵素または抗体を有するポリアクリルアミドまたはアルギン酸ゲル、および抗体が移植された天然または合成繊維のような触媒によって覆われた金属性の繊維からなるグループから選択されたものであることを特徴とする請求項１記載の液体を処理する方法。４．少なくとも１つの分離部材が、液圧的接触の中断、従って毛細管現象に要求される中断を生成するのに十分に小さいサイズのメッシュ開口を有するグリッドから成ることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の液体を処理する方法。５．複数回ｎ_injの注入が逐行され、吸収用基材が容積Ｖと質量Ｍとを有し、反応装置が表面Ｓを有して複数ｎ_sの分離部材で作られ、そして、前記ｎ_inj、Ｖ_r 、Ｖ、Ｍ、Ｓ、および、ｎ_sは、処理期間ｔ_d中の処理されるべき液体の容積Ｄと、要求された処理を行うのに必要な滞留時間ｔ_resと、反応装置の装着の時間ｔ_injと、円柱の毛細管現象の作用による液体によって到達された高さｈ_sと、反応装置の吸収用基材の高さｈ_tと、および、処理されるべき液体で充填された吸収用基材の質量と明白な密度ｄ_appを有する乾燥した形態における基材の質量との比率Ｒの関数として、次の方程式：ここにおいて、ｎ_inj、ｔ_d、ｔ_res、およびｔ_injは上述のように規定される；ここにおいて、Ｖ_r、Ｄ、およびｎ_injは上述のように規定される；ここにおいて、ｄ_lは処理されるべき液体の密度であり、Ｖ、Ｖ_r、Ｒ、およびｄ_appは上述のように規定される；ここにおいて、Ｍ、Ｖ、およびｄ_appは上述のように規定される；ここにおいて、Ｓ、Ｖ、およびｈ_tは上述のように規定される；そしてここにおいて、ｎ_s、ｈ_t、およびｈ_sは上述のように規定され、ｎ_sは上の数字に丸められる；の関数として選択されることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の液体を処理する方法。６．複数回ｎ_injの注入が逐行され、チャンバに収容された液体が容積Ｖ_rを有し、吸収用基材が容積Ｖと質量Ｍとを有し、反応装置の吸収用基材が高さｈ_tを有して複数ｎ_sの分離部材で作られ、そして、前記、ｎ_inj、Ｖ_r、Ｖ、Ｍ、Ｓ、および、ｎ_sは、処理期間ｔ_d中の処理されるべき液体の容積Ｄと、要求された処理を行うのに必要な滞留時間ｔ_resと、反応装置の装着の時間ｔ_injと、円柱の毛細管現象の作用による液体によって到達された高さｈ_sと、反応装置の表面Ｓと、および、処理されるべき液体で充填された吸収用基材の質量と明白な密度ｄ_ap _p を有する乾燥した形態における基材の質量との比率Ｒの関数として、次の方程式：ここにおいて、ｎ_inj、ｔ_d、ｔ_res、およびｔ_injは上述のように規定される；ここにおいて、Ｖ_r、Ｄ、およびｎ_injは上述のように規定される；ここにおいて、ｄ_lは処理されるべき液体の密度であり、Ｖ、Ｖ_r、Ｒ、およびｄ_appは上述のように規定される；ここにおいて、Ｍ、Ｖ、およびｄ_appは上述のように規定される；ここにおいて、Ｓ、Ｖ、およびｈ_tは上述のように規定される；そしてここにおいて、ｎ_s、ｈ_t、およびｈ_sは上述のように規定され、ｎ_sは上の数字に丸められる；の関数として選択されることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の液体を処理する方法。７．前記反応装置（２）は、さらに、チャンバの上方部に設けられガスをその中へ導入するための少なくとも１つの他の入口（５０）を有していることを特徴とする請求項１ないし６いずれが１項記載の液体を処理する方法。８．ガスが、空気であることを特徴とする請求項７記載の液体を処理する方法。９．処理されるべき液体は、汚水がらなることを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項記載の液体を処理する方法。

Claims

【特許請求の範囲】１． −上方部と下方部を有するチャンバと； −処理されるべき液体の一定量を規則正しく前記チャンバ内に導くためにチャンバの上方部に設けられた入口と； −処理された液体をチャンバから除去するためにチャンバの下方部に設けられた出口と；および −上方部と下方部との間でチャンバ内に設けられた吸収用基材であって、前記基材が、チャンバ内に導かれた液体を毛細管現象によって吸収可能な多孔質のパッキングから成り、さらに： −少なくとも２つの重ね合わされた一定の高さの層に分割するために、チャンバ内で水平に延在した少なくとも１つの分離部材を有し、前記高さは、同様の吸収用基材の連続した層が満たされている円柱に供給された場合、処理されるべき液体が、毛細管現象の作用によって到達する高さの関数として計算され、前記少なくとも１つの分離部材が、処理されるべき液体に対して浸透可能なように、しかし、チャンバ内において毛細管現象の少なくともある中断となるように選択されていることを特徴とする液体を処理するための反応装置。２．吸収用基材が、ポリウレタンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ガラス繊維、泥炭苔、火山性の石、紙、多孔性セラミック、天然または合成繊維、あるいは、不織布繊維からなるグループから選択された非反応タイプの多孔質のパッキングからなることを特徴とする請求項１記載の液体を処理するための反応装置。３．吸収用基材が、ニッケルまたはプラチナ活性炭、ゼオライト、繊維に付着されたバクテリアを有する不織布、酵素または抗体を有するポリアクリルアミドまたはアルギン酸ゲル、および抗体が移植された天然または合成繊維のような触媒によって覆われた金属性の繊維からなるグループから選択された反応タイプの多孔質のパッキングからなることを特徴とする請求項１記載の液体を処理するための反応装置。４．少なくとも１つの分離部材が、液圧的接触中断、従って毛細管現象に要求される中断を生成するのに十分に小さいサイズのメッシュ開口を有するグリッドから成ることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の液体を処理するための反応装置。５．チャンバ内の液体の注入回数ｎ_injと、反応装置内に保持されている液体の容積Ｖ_rと、吸収用基材の容積Ｖと、吸収用基材の質量Ｍと、反応装置の表面Ｓ、および分離部材の数ｎ_sとは、処理期間ｔ_d中の処理されるべき液体の容積Ｄと、要求された処理を行うのに必要な滞留時間ｔ_resと、反応装置の装着の時間ｔ_injと、円柱の毛細管現象の作用による液体によって到達された高さｈ_sと、反応装置の吸収用基材の高さｈ_tと、および、処理されるべき液体で充填された吸収用基材の質量と明白な密度ｄ_appを有する乾燥した形態における基材の質量との比率Ｒの関数として、次の方程式：ここにおいて、ｎ_inj、ｔ_d、ｔ_res、およびｔ_injは上述のように規定される；ここにおいて、Ｖ_r、Ｄ、およびｎ_injは上述のように規定される；ここにおいて、ｄ_lは処理されるべき液体の密度であり、Ｖ、Ｖ_r、Ｒ、およびｄ_appは上述のように規定される；ここにおいて、Ｍ、Ｖ、およびｄ_appは上述のように規定される；ここにおいて、Ｓ、Ｖ、およびｈ_tは上述のように規定される；そしてここにおいて、ｎ_s、ｈ_t、およびｈ_sは上述のように規定され、ｎ_sは上の数字に丸められる；の関数として選択されることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の液体を処理するための反応装置。６．チャンバ内の液体の注入回数ｎ_injと、反応装置内に保持されている液体の容積Ｖ_rと、吸収用基材の容積Ｖと、吸収用基材の質量Ｍと、反応装置の表面Ｓ、および分離部材の数ｎ_sとは、処理期間ｔ_d中の処理されるべき液体の容積Ｄと、要求された処理を行うのに必要な滞留時間ｔ_resと、反応装置の装着の時間ｔ_injと、円柱の毛細管現象の作用による液体によって到達された高さｈ_sと、反応装置の吸収用基材の高さｈ_tと、および、処理されるべき液体で充填された吸収用基材の質量と明白な密度ｄ_appを有する乾燥した形態における基材の質量との比率Ｒの関数として、次の方程式：ここにおいて、ｎ_inj、ｔ_d、ｔ_res、およびｔ_injは上述のように規定される；ここにおいて、Ｖ_r、Ｄ、およびｎ_injは上述のように規定される；ここにおいて、ｄ_lは処理されるべき液体の密度であり、Ｖ、Ｖ_r、Ｒ、およびｄ_appは上述のように規定される；ここにおいて、Ｍ、Ｖ、およびｄ_appは上述のように規定される；ここにおいて、Ｓ、Ｖ、およびｈ_tは上述のように規定される；そしてここにおいて、ｎ_s、ｈ_t、およびｈ_sは上述のように規定され、ｎ_sは上の数字に丸められる；の関数として選択されることを特徴とする請求項４記載の液体を処理するための反応装置。７．チャンバ内の液体の注入回数ｎ_injと、反応装置内に保持されている液体の容積Ｖ_rと、吸収用基材の容積Ｖと、吸収用基材の質量Ｍと、反応装置の吸収用基材の高さｈ_tと、および分離部材の数ｎ_sとは、処理期間ｔ_d中の処理されるべき液体の容積Ｄと、要求された処理を行うのに必要な滞留時間ｔ_resと、反応装置の装着の時間ｔ_injと、円柱の毛細管現象の作用による液体によって到達された高さｈ_sと、反応装置の表面Ｓ、および、処理されるべき液体で充填された吸収用基材の質量と明白な密度ｄ_appを有する乾燥した形態における基材の質量との比率Ｒの関数として、次の方程式：ここにおいて、ｎ_inj、ｔ_d、ｔ_res、およびｔ_injは上述のように規定される；ここにおいて、Ｖ_r、Ｄ、およびｎ_injは上述のように規定される；ここにおいて、ｄ_lは処理されるべき液体の密度であり、Ｖ、Ｖ_r、Ｒ、およびｄ_appは上述のように規定される；ここにおいて、Ｍ、Ｖ、およびｄ_appは上述のように規定される；ここにおいて、Ｓ、Ｖ、およびｈ_tは上述のように規定される；そしてここにおいて、ｎ_s、ｈ_t、およびｈ_sは上述のように規定され、ｎ_sは上の数字に丸められる；の関数として選択されることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の液体を処理するための反応装置。８．チャンバ内の液体の注入回数ｎ_injと、反応装置内に保持されている液体の容積Ｖ_rと、吸収用基材の容積Ｖと、吸収用基材の質量Ｍと、反応装置の吸収用基材の高さｈ_tと、および分離部材の数ｎ_sとは、処理期間ｔ_d中の処理されるべき液体の容積Ｄと、要求された処理を行うのに必要な滞留時間ｔ_resと、反応装置の装着の時間ｔ_injと、円柱の毛細管現象の作用による液体によって到達された高さｈ_sと、反応装置の表面Ｓ、および、処理されるべき液体で充填された吸収用基材の質量と明白な密度ｄ_appを有する乾燥した形態における基材の質量との比率Ｒの関数として、次の方程式：ここにおいて、ｎ_inj、ｔ_d、ｔ_res、およびｔ_injは上述のように規定される；ここにおいて、Ｖ_r、Ｄ、およびｎ_injは上述のように規定される；ここにおいて、ｄ_lは処理されるべき液体の密度であり、Ｖ、Ｖ_r、Ｒ、およびｄ_appは上述のように規定される；ここにおいて、Ｍ、Ｖ、およびｄ_appは上述のように規定される；ここにおいて、Ｓ、Ｖ、およびｈ_tは上述のように規定される；そしてここにおいて、ｎ_s、ｈ_t、およびｈ_sは上述のように規定され、ｎ_sは上の数字に丸められる；の関数として選択されることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の液体を処理するための反応装置。ことを特徴とする請求項４記載の液体を処理するための反応装置。９．前記反応装置は、さらに、チャンバの上方部に設けられガスをその中へ導入するための少なくとも１つの他の入口を有していることを特徴とする請求項１、２、３、６、８いずれか１項記載の液体を処理するための反応装置。１０．前記反応装置は、さらに、チャンバの上方部に設けられガスをその中へ導入するための少なくとも１つの他の入口を有していることを特徴とする請求項４記載の液体を処理するための反応装置。１１．前記反応装置は、さらに、チャンバの上方部に設けられガスをその中へ導入するための少なくとも１つの他の入口を有していることを特徴とする請求項５記載の液体を処理するための反応装置。１２．前記反応装置は、さらに、チャンバの上方部に設けられガスをその中へ導入するための少なくとも１つの他の入口を有していることを特徴とする請求項７記載の液体を処理するための反応装置。１３．ガスが、空気であることを特徴とする請求項９記載の液体を処理するための反応装置。１４．ガスが、空気であることを特徴とする請求項１０ないし１２いずれか１項記載の液体を処理するための反応装置。１５．汚水を処理するための、請求項１ないし３、６、８および１０ないし１３いずれか１項記載の反応装置の使用方法。