JP2000511823A

JP2000511823A - 高速濾過システム

Info

Publication number: JP2000511823A
Application number: JP10526835A
Authority: JP
Inventors: デュー，ウィリアム・フレデリック，ジュニア
Original assignee: シュライバー・コーポレイション
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 2000-09-12
Also published as: DE69711436D1; CA2274778C; AU729854C; EP0949947A1; ATE214965T1; WO1998025681A1; AU729854B2; DE69711436T2; EP0949947B1; AU5374598A; CA2274778A1

Abstract

(57)【要約】圧縮可能な繊維状塊媒体を圧縮してベッド内の媒体の多孔度とコレクタ寸法を調整し、濾過が多孔度の高い方から低い方のフィルタ・ベッドに進行するように流体の流れの反対方向に多孔度の高い方から低い方に進行するベッド内の多孔度勾配を提供する高速で上方流濾過システムを既述する。大きい粒子は多孔度の高い媒体によって除去され、続いて、フィルタ・ベッドの多孔度が低くなるに連れて小さい粒子が除去される。このシステムは、約８２０から１２３０Ｌ／ｍ²・分（２０から３０ガロン／フィート²・分）の汚水流量で、約１５から４０％のベッド圧縮比率で、フィルタを通過する全汚水量の約１から６％の逆洗量で、市の流入汚水の濁度を約８ＮＴＵから約２ＮＴＵに減少させることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】高速濾過システム関連出願へのクロス・リファレンス本出願は、その全体を引用することにより本明細書の一部をなす１９９６年１２月１０日に提出された共同所有の米国特許仮出願第６０／０３２，６４３号に関連し、米国特許法第（ｅ）条のもとで先の出願日による利益を主張する。発明の分野本発明は、濾過システムに関し、それには懸濁した固体を減少させるために汚水の三次処理と関連して用いられる濾過システムが含まれる。発明の背景市の生下水からの汚水の処理と再使用は問題である。特に水の供給が限られた地域や人口密度の高い地域での人間の健康を守るために厳密な汚水処理要件が普及している。例えば、カリフォルニア行政法のタイトル２２では、処理済みの汚水と人間が接触しそうな場合における厳密な水再使用基準が定められている。一般的には、汚水は、処理済みの汚水が内陸の地上水に排出される場合には塩素処理や紫外線照射によって消毒されることはない。このタイプの消毒は一般的には、病原性バクテリアを完全に破壊しウイルスを実質的に不活性化するが、ウイルスを完全に破壊することはない。ウイルスは二次排出水中で検出されている。カリフォルニア行政法タイトル２２は三次処理要件に対して発布されたものである。ウイルスの監視はタイトル２２には指定されていないが、その理由は、ウイルスは一般的には処理済み汚水の中では低濃度で存在するからである。ウイルスの監視は高価である。ウイルスの分析評価には特殊な専門技術が必要である。研究所での手順は常にオフラインであり時間がかかる。分析に要する経費も高い。したがって、タイトル２２では、ウイルスの濃度を測定することを義務化するのではなく、リクリエーション地域の貯水槽におけるような処理済み汚水に大衆が暴露される危険性のある場合には、科学的な凝結、堆積、濾過および消毒から成る三次処理システムを記載している。タイトル２２の条項によれば、処理済み排出水の濁度は通常は、最終的な濾過後ではＮＴＵの平均動作値である２を越えることはあり得ず、また、どの２４時間の期間でも時間の５％を越えて５濁度単位を越えることはあり得ない。このレベルの処理後で塩素処理をすると一般的には、大衆の健康の保護にとつて十分なレベルのウイルス破壊が保証される。化学的添加を伴う直接濾過は、２つの処理システムの結果が匹敵するものであり適切な基準を満足することが示されているタイトル２２に指定されている完全な処理システムの代替物として許容される。消毒速度は一般的には、汚水粒子の寸法分布とよく相関しており、個々の汚水粒子を消毒する能力は粒子の寸法の関数であることが分かっている。直接三次濾過だけでは通常は、沈殿した汚水の粒子寸法分布を修正しないかぎり消毒速度を向上させることはない。大きな寸法の粒子を除去するように作動する三次濾過システムは、長接触時間および、汚水再生プロセスで一般的に用いられる塩素用量を安全に減少させるべきである。したがって、粒子濾過媒体は汚水再生の１部分としてほとんどどこでも必要とされるものである。粒子濾過は幾分時間がかかるので、汚水処理システムにとっては制限的な要因となりかねない。マスダらによる米国特許第５、２４８、４１５号は、汚水処理システムのための三次フィルタとして有効でありかつ比較的高流量で動作すると言われる、上方流濾過装置を公開している。マスダの特許において述べられている主題の実施態様が図２４の２８に一般的形で示されており、従来技術と表示されている。マスダの特許の中で述べられている濾過媒体は、複数の縮れた繊維状塊を含む。その繊維状塊は、上方流濾過装置２８の中で第１および第２の穿孔パネル３６と３８間にそれぞれ配置される。汚水はその繊維状塊を通って上方に流れ、個々の繊維状塊によって懸濁した物質が補足される。第１穿孔パネル３６は装置内に固定して取り付けられており、第２の穿孔パネルは装置内に可動に取り付けられ、かつ第１の穿孔パネルの下方に位置する。下方の可動な第２のパネル、または底部プレートは、持ち上げられて繊維状塊を押圧し、空隙を取り除き、緊密な濾過層を形成する。汚水は可動底部プレートおよび濾過層を上方に通過し、上端の移動不能プレート３６から抜け出る。上方流中の微細な固体物質は、下方部分から上方部分へとその順序で濾過層に漸次的に付着する、と言われる。漸次的濾過につれて、濾過に対する抵抗が増大する。可動底部プレートは時々下げられ、濾過能力が低下した時に清浄化チャンバを画定すると言われ、また繊維状塊を洗浄する必要がある。しかしながら、可動底部プレートを用いるマスダ等の特許において述べられている装置には、それに関連する何らかの困難が存在する。底部プレートを移動させるためのラムまたはねじ４０は、汚水、媒体、および上端の静止したプレート３６を通過する。ねじは、媒体のための空間の大きさを減少させ、媒体を通ってねじの領域への何らかの偏流を引き起こす潜在的可能性をもつ。媒体はゆるい繊維で構成され、回転するねじに巻き込まれる可能性がある。ねじが頂部プレートを通過する場所にはシールが用いられ、それが装置の動作をさらに複雑にしている。底部プレートが移動して媒体を圧縮するとき、媒体の下部層が圧縮される。濾過は上方流モードで動作するので、ベッドの下方部分におけるその圧縮された濾過媒体はそのとき、汚水に最初に接触する媒体部分である。濾過は早く詰まるが、その理由は、大きな粒子と微細粒子の両方が濾過媒体の圧縮された最初の層によって捕獲されるからである。通常、上方の濾過層が完全にロードされる前に装置全体が停止し、新たな循環が開始される前に濾過媒体が洗浄される。清浄化チャンバを画定するために底部プレートを下方移動させて媒体から離すことによって、濾過媒体を洗浄する。しかしながら、洗浄水の流量では媒体間を分離し、したがって効果的な洗浄を達成することは困難である。マスダのデバイスは、汚水の流量に等しい洗浄水の全流量というよくある基準にもとづく濾過媒体の洗浄を一般的に要求している。したがって、マスダの特許において述べられている装置の全体的な有効性は大きく低減する。マスダのデバイスに関連する諸問題のいくつかを実質的に低減または除去し、かつ粒子濾過媒体への適切な代替物としての高速濾過システムを提供した三次汚水処理に適する濾過システムを開発することが望まれる。発明の概要本発明は、コレクタの寸法および濾過媒体の有効な微細孔の寸法が流入状態に応じて調節可能であり、かつ媒体の効率的な洗浄を促進するための高速濾過システムを提供する。流体は、各層が、濾過のためのより小さな有効微細孔寸法およびコレクタ寸法を伴って次第に圧縮され、ますます小さな粒子を内部で除去する濾過媒体の連続的な層を通って進む。圧縮勾配は、濾過ベッド全体にわたる媒体のより均一な加圧を促進する。圧縮勾配は、媒体を横切る水頭損失を調節するために、また、濾過効率を許容範囲内に維持しながらも濾過時間を延長するように、濾過の間に変更することができる。下水処理に用いられる場合、約１５から４０パーセントからのベッド圧縮比において約８２０から１２３０Ｌ／ｍ²・分（２０から３０ガロン／フィート²・分）からの流量のときに、約８ＮＴＵまでの流入水濁度値のための化学的添加なしに、２ＮＴＵ以下の値の排出水濁度を達成することができる。８２０から１２３０Ｌ／ｍ²・分（２０から３０ガロン／フィート²・分）の濾過率、および２０から３０パーセントからのベッド圧縮比において必要とされる逆洗水の百分率は、約１から３パーセントの値である。流入液の質および望ましい排出液（水）の質に依存して、フィルタを横断する水頭損失が非経済的な動作を来たさない限りにおいて、本発明の濾過システムは、１２３０Ｌ／ｍ²・分（３０ガロン／フィート²・分）以上の増加した流量において動作可能であるべきである。１６４０Ｌ／ｍ²・分（４０ガロン／フィート² ・分）から２０５０Ｌ／ｍ²・分（５０ガロン／フィート²・分）またはそれ以上の流量が、望まれる結果に依存して有効である。本発明の濾過装置は、市または産業汚水における懸濁固体の低減、機械工場の作業流体の再生、および他の多数の分離を含む多種多様な流体／固体分離に適している。マスダ等の米国特許第５、４２４８、４１５号において述べられているような圧縮可能繊維状塊濾過媒体は、上方流モードでの動作のために、上部パネルすなわち頂部パネルが媒体の多孔度およびコレクタ寸法の調整するように内部で可動である上部および下部穿孔パネル間に収納される。多孔度の勾配は、濾過ベッドを横断して定められ、そこでは多孔度は頂部から底部へと増加し、流体の流れる方向とは逆である。濾過される流体は、上方流モードにおいてはより低圧縮の底部から濾過媒体に流入する。より大きな粒子は流体が入るベッドの下方部分において捕獲される。より小さな粒子は通り抜けてゆき、濾過媒体の連続層に達する。濾過媒体の最上層が、そのために濾過が行われている最小の粒子を除去する。頂部層は微細粒子のみを濾過し大きな粒子を付加的に濾過することはないので、頂部における濾過媒体の圧縮層は、濾過媒体の底部層が圧縮されている場合よりも詰まることが少ない。本発明の高速濾過システムは一般に、従来技術よりもオフストリームすることが少なく、かつ媒体の洗浄要求が少ない。濾過効率は、他のフィルタのそれに匹敵するが、しかし一般に何倍も速い濾過流量においてである。下部可動プレートを動かすために設計されるラムまたはねじのための上部可動プレートにシールを備える必要は無い。偏流の可能性は低減され、濾過ベッドはせき止められない。媒体が巻き込まれるようないかなる機械的手段も存在しない。いくつかのセルを各フィルタ内に形成することができ、それらは、１方が動作しているあいだ他方が停止して洗浄できるように、独立して制御することができる。洗浄の周期は、より少ない再利用水を用いて比較的低流量において行うことができ、そのことはその過程が効率的に行われることを意味する。本発明の前述のおよび他の目的、長所および特徴、およびそれらが成就される実施態様が、好ましくかつ例証となる実施態様を図示する添付の図面とともに行われる本発明の以下の詳細な説明を考察すれば、より容易に明らかになるであろう。図面の簡単な説明図１は、本発明に従う三次処理システムを含む典型的活性スラッジプラントの略図であり、図２は、本発明に従う濾過装置の部分切取り斜視図であり、図３Ａから図３Ｃは、３つの異なる動作モードにおける図２の濾過装置を表す縦断面略図であり、図３Ａは、上方流モードを表し、図３Ｂは、濾過媒体の洗浄のための上方流洗浄モードを表し、図３Ｃは、濾過モードの初期化に先立って濾過ベッドから残留浮遊物質を除去するための上方流フラッシングモードを表し、図４は、ここで述べられる本発明に従う濾過装置用の従来技術による濾過媒体を表し、図５Ａから図５Ｄは、４つの異なる流量および濾過ベッドの４つの異なる圧縮度において動作する本発明の装置のための、流入水濁度に対する排出水濁度の図表であり、図６は、濾過ベッドの４つの異なる圧縮度において動作する、未使用の濾過ベッドから始める本発明の装置のための、濾過流量にたいする水頭損失の図表であり、図７は、低流量において動作する従来技術から取られたいくつかの例に比較して、３０％の圧縮度および２つの異なる流量において動作する本発明の装置のための、流入水濁度にたいする排出水濁度の図表であり、図８Ａから図２３Ｃは、各流量についての固定初期深度での、４つの異なる流入水流量および濾過ベッドの４つの異なる圧縮率における、本発明に従う濾過装置の性能を評価するための３つの異なるパラメータの経時的図表であるが、図Ａは流入水および排出水濁度の経時的図表であり、図Ｂは懸濁固体の除去効率の経時的図表であり、図Ｃは、濾過媒体を横断する水頭損失の経時的図表であり、図２４は、マスダ等による米国特許第５、２４８、４１５号において述べられている従来技術の高速濾過システムを表す。発明の詳細な説明図１の５０で非常に概略的な形態で一般的に表されているのは、懸濁固体の強化された除去目的で市の生下水の三次処理のために本発明の濾過装置を組み込んだ典型的活性スラッジプラントである。示されているような活性スラッジプラントの構成は、しかし活性スラッジプラントの１例であって、多くの変更例が可能であるということを理解すべきである。本発明は、活性スラッジのプロセスによって処理される市の下水のための三次処理システムのコンテキストで説明されるが、ここで述べられる本発明はそれに限定されるものではないということもまた理解すべきである。本発明は、活性スラッジプラントの特定の構成、動作モード、または活性スラッジプラントに関連した用途に限定されない。例えば、本発明の濾過装置はスラッジ熟成を受けない汚水処理に利用することができる。肥料の場合のように、養分のために汚水を利用することが求められている場合には、汚水は、本発明の装置における、かつスラッジ熟成のない濾過に先行する一次浄化の問題であるかもしれない。汚水は、本発明の装置における濾過に先立って、カップ、ぼろ、板および他のゴミを含む大きな非懸濁固体を取り除くために、ふるいにかけられ、回転分離機にかけられるかもしれない。本発明は、下水、他の市の汚水または産業汚水の処理に限定されない。逆に、ここで述べられる本発明は通常、媒体の有効な微細孔寸法にたいして適当な粒子寸法の固体が、媒体と両立しうる液体および固体を含む流体から取り除かれるような、多種多様な濾過処理に関して有効である。例えば、本発明の濾過装置は、他の場合には海水から真水を生成する過程で逆浸透膜を汚してしまう、海水から小さな固体粒子を除去するためのプレフィルタとして有効である。機械工場の作業流体、動作液、および様々な石油または食用油を、経済的および効率的に小粒子をそれらから除去するために、本発明の濾過装置によって有効に処理することができる。したがって、本発明は、活性スラッジ熟成に関連して、汚水中の懸濁固体を低減するコンテキスト上で詳述されるが、しかしその詳細な説明は、例証のためであって、限定的な目的のためではない、ということを理解すべきである。様々な修正および変更が可能であり、また、本発明は添付の請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなく多くの応用を受けることを理解すべきである。図１および、５０で示される活性スラッジプラントに戻ると、例えば市の生下水を含む汚水は、当業者に周知であると考えられている仕方で、ポンプ５４によって、収集され、汲み上げられ、コンジット５２を通って、炭素質有機化合物、硝酸塩、および燐酸塩の反応器内に含まれる生物学的スラッジによる処理のために活性スラッジ反応器５６に入る。使用済みのまたは過剰なスラッジは、廃棄のためにコンジット５８を通って回収される。活性スラッジ反応器は、１つのタンク内においてオキシック、アノキシック、および嫌気性の反応局面が連続的に発生する、１つのタンクの反応器であり得る。これらの反応はまた分離したタンク内でも起こり得る。スラッジ熟成は、時おり汚水の一次処理と呼ばれる。次に、活性化済みスラッジと処理済み汚水の混合物は一般には、時々二次処理と呼ばれる、処理済み汚水からのスラッジの重力分離のために１つ以上の清澄器６０に送られる。分離されたスラッジは通常は、起動されたスラッジ反応器に清澄器からコンジット６２を介して再循環される。清澄された排出水６４は、懸濁個体をさらに減少させるために三次処理を用いる場合は、三次処理システムに対する流入汚水となる。参照符号６６で示される本発明による高速上方流濾過システムは三次濾過システムとして有用であり、懸濁個体をさらに減少させるために、清澄器６０からの二次排出水６４を流入液として受領する。高速濾過システム６６からの濾過された排出水６７はさらに、必要に応じて塩素と紫外線で処理して、水路またはリザーバに処分して捨てる。フィルタ６６は、以下に述べるように、コンジット６４から受領された自身の流入液で時々洗浄されて、フィルタを清浄化し、フィルタに捕獲された懸濁固体を除去する。通常は、洗浄水は次にコンジット６８から流入液５２にさらに軌道済みスラッジ反応器へと再循環され、そこで混合される。ドレン７０がまた、フィルタに装備されているが、これは、戻りコンジット６８からのストリームからフィルタの水を切ることが必要な場合には常に下水管に排水する。本発明による濾過システムは、図２中の破断斜視図に一般に参照符号７２で表されている。この濾過システムは、ハウジング７４と、２つの穿孔プレート間でハウジング７４内に包含されている濾過ベッド７６と、可動式上部プレート７８および固定下部プレート８０を含んでいる。この穿孔プレートは、汚水がフィルタ・ベッドとの出入りの際に通過する複数のアパーチュア８２を包含している。このアパーチュアは、個々のフィルタ媒体コンポーネント８４がフィルタ・ベッドからずれるのを防止しながらも、フィルタ・ベッドに自由に出入りすることを可能とするような寸法となっている。この個別のフィルタ媒体コンポーネント８４は拡大斜視図中で一般に参照符号８６で示されている。上部プレート７８は縦方向に可動なプレートであり、その上下運動は、プレートの上に配置されているピストン８８によって引き起こされる。このプレートは必要に応じて移動されて、ベッド内でのフィルタ媒体の圧縮の度合いを制御する。上部プレートを上下に運動させるメカニズムは、フィルタのハウジングの最頂部部分の実質的に上に伸張することを避け、これによって、フィルタを収納するために必要とされる縦方向の自由空間を減少させることができるように設計することが可能であることを当業者は認識すべきである。さまざまなモードでのフィルタの動作は、フィルタ・ハウジング７４の長手方向略断面図を示す図３Ａ〜３Ｃに表されている。図３Ａの濾過モードでは、フィルタ・ベッド７６は頂部可動プレート７８によって圧縮される。流入汚水は、コンジット６４を介してフィルタ・ハウジングの最低部部分から分配プレナム中に入る。プレナムによってフィルタ・ベッド上で均一に分配された汚水はハウジング内を上方に走行して、下部プレート８０のアパーチュアを通ってフィルタ・ベッドに入る。濾過された流入汚水は上部プレートのアパーチュアを通ってフィルタ・ベッドから出てコンジット６７からフィルタ・ハウジングの外に運び出される。懸濁した個体は媒体によって捕獲される。ハウジングの壁の領域内で媒体の周りに汚水がもし偏流するようなことがあれば、その偏流は、流れ分配デバイスを装置の壁に装備して汚水の流れをその壁からフィルタ・ベッド中に向けることによって軽減することが可能であることを認識すべきである。例えば、短いバッフルをハウジングの壁に、フィルタ・ベッド中に約２インチだけそして約４５度の角度で上方に伸張するように、規則正しい間隔で取り付けて、汚水の流れを壁から離れてフィルタ・ベッド中に入るように向けることが可能である。フィルタ媒体を清浄化すべき時になったら、流入液用コンジット６７は閉じられ、コンジット６８が開かれて（図３Ｂ）、流入汚水を濾過システムから起動済みスラッジ反応器５６または他の一次処理位置再循環させる。上部可動プレート７８は縦方向上側に移動されて、フィルタ・ベッドを非圧縮状態になるまで機械的に拡張させる。空気または他の気体をコンジット９２と９４（図２）からフィルタ・ベッドの下に注入して、このベッドの拡張と、捕獲された個体のフィルタ媒体からの機械的せん断の助けとする。一般的には、空気をフィルタ・ベッドの第１の一方の側部に注入され次に他方の側部に注入し、コンジット９２と９４の間で交互に空気を注入することによって機械的効果を高める。フィルタ媒体が十分に清浄化されたら、フィルタ・ベッドは適切な時間にわたって水洗いして、濾過動作を再会する前に残留固体を除去する（図３Ｃ）。フィルタ・ベッドは濾過モードの場合と同じように圧縮され、給気源がオフされる。しかしながら、水洗いモードでは、水洗い用の水はコンジット６８から起動済みスラッジ反応器に提供されて、流入液用コンジット６７から取り出されるのではなくて追加処理を受ける。濾過性能に影響を与える主要なパラメータは濾過速度、媒体の深さ、コレクタの寸法、多孔度および流入液の品質である。一般的には、流入液と排出汚水の中にある懸濁固体は、当業者には周知なように濁度と相関関係にある。当業者には理解されると信じられるように、濁度監視装置を従来の方式で用いて、流入液の濁度を測定し、流入液の濁度を排出水の濁度と比較し、これによってフィルタの性能を監視することが可能である。フィルタの多孔度とコレクタ寸法は特に、排出水品質と、フィルタ媒体上での頭損失の展開とに影響する。多孔度は一般的には、フィルタ媒体の空隙スペースすなわち隙間のフィルタ媒体の全体積に対する百分率で表した比率であると考えられている。コレクタの寸法は一般的には、粒子濾過媒体を含んでいる典型的なフィルタ内のフィルタ・ベッド中の粒子の平均直径であると考えられている。コレクタ寸法は通常、フィルタ・ベッド中の孔同士間の平均間隔であると定義される。濾過予定の流体は、三次汚水処理に関連して使用される従来の砂や無煙炭などでできているフィルタ中の濾過用媒体の周りを流れる。フィルタ媒体は、従来の濾過媒体と異なって、流体が媒体の周りを流れるのではなく媒体中を流れる本発明の実行に有用であることが分かっている。本発明の実行に有用であるフィルタ媒体はまた、従来の砂や無線端などの媒体床となって圧縮可能である。媒体のコレクタ寸法および多孔度すなわち空隙比率は、フィルタ媒体が圧縮可能であるため、流入汚水の特性に従って修正する事が可能である。媒体のベッドの空隙率とコレクタ寸法は、上部可動プレートの位置を調整することによって調整される。フィルタ媒体の多孔度とコレクタ寸法は濾過の最中に変更して、日々の流入水品質の変動が排出水品質に及ぼす影響を克服して、洗浄ステップ間の濾過媒体の有効寿命を増すことができる。フィルタ・ベッドは、頭損失が濾過効率の損失を伴うことなく展開するので、濾過の最中に機械的にいくぶん拡張する事が可能である。媒体中での頭損失は、技術上周知なように圧力感知装置を用いて監視することが可能である。フィルタ・ベッドの寸法とその多孔度は機械的に増加させることが可能なので、フィルタの逆洗は特に効果的なものとなり得る。濾過媒体の密度は低く、一般的には水の密度よりほんの少し高いだけである。フィルタ媒体の多孔度は、約８８〜９０％であると推測され、小型でないフィルタ・ベッド（図３Ｂ）の多孔度は約９２〜９４％であると推測されている。本明細書に述べる本発明の実行に有用な濾過媒体の１例が、マスダらによる米国特許第５，２４８，４２５号に説明されている。この媒体は、図４中では参照符号３０で一般に示される。繊維状の塊は、１インチあたり２〜１０縮れの割合で２０〜２００デニールの合成繊維を提供することによって形成された束ねられた縮れ繊維３２を多く有している。この束ね繊維はバインド線３４によってその芯部分のところが絞られて束ねられている。束ね縮み繊維は丸められて、１０〜５０ｍｍの直径を有する実質的な球形いう形態の繊維状の塊となる。水より比重の高い繊維、たとえば塩化ポリビニルイジン繊維は、縮み繊維を構成するための合成繊維に最適であるといわれている。この繊維はまた、塩化ポリビニル、ポリエチレン繊維または他の合成繊維からも作ることが可能である。上述のようなフィルタが評価されて、さまざまな流量でフィルタ・ベッドの圧縮の度合いを調整し、また、流入液および排出水の濁度、フィルタによる汚水からの懸濁個体の除去の除去効率ならびにフィルタ・ベッド上での頭損失の展開を考察することによって有用な動作パラメータの範囲を決定した。試験単位は表１に示すような特徴を持っていた。排出水も濁度は、４つのそれそれ異なった濾過速度と４つのそれぞれ異なったフィルタ・ベッド圧縮レベルで連続して１６ランで流入液の濁度に対してプロットされた。濾過速度を２０５から１２３０Ｌ／ｍ²・分（５〜３０ガロン／フィート²・分）まで変更し、圧縮比率を０から４０まで変更して、流入液および排出水の濁度、フィルタ媒体上での頭損失ならびに、流入液および排出水の濁度に基づいた分別濁度除去を評価した。圧縮比率０％での非小型フィルタ・ベッドの深さは約３０インチ（７６０ミリメートル）であった。各ラン毎の濾過速度、圧縮レベルおよび媒体深さは以下の表２に要約されている。濾過ユニットの逆洗流量は、流入液を濾過ユニットに供給するコンジット内に置かれているバイパス・ループを用いて従来の方式で設定された。このバイパス・ループは、逆洗流量を調整するために使用されるボール・バルブを装備していた。流入液用コンジットはゲート・バルブを装備しており、その後にはバイパス・ループの反対側にある自動式ボール・バルブが続いていた。このゲート・バルブは、濾過速度を調整するために使用され、自動式ボール・バルブは流れをバイパス・ループに分流させるために使用されたが、ここで、逆洗流量は逆洗サイクルが開始するやいなや調整することが可能であった。逆洗流量は、１６ランのすべてに対して約４１０Ｌ／ｍ²・分（１０ガロン／フィート²・分）に設定された。水の終端損失値２５４０ｍｍ（１００インチ）はすべてのランに対して選択された値である。濁度は約４００ｍｌ／分ですべてのランに対してサンプリングされた。懸濁個体は、標準の技術の認められている方法に従って濁度値と相関された。１６ランの結果は図８Ａ〜２３Ｃにプロットされている。図Ａは時間に対する排出類と流入液の濁度のプロット図である。図Ｂは時間に対する懸濁個体(濁度) 除去効率のプロット図である。分別濁度除去対時間のデータは図ＡとＢで得られた流入液と排出水の濁度を次式に対して用いることによって得られた。除去効率＝１−（排出液濁度／流入液濁度）初期頭損失および、フィルタ媒体上での頭損失の展開は連続的に監視された。その結果を図８〜２３の図Ｃに示す。図８〜１１は２０５Ｌ／ｍ²・分（５ガロン／フィート²・分）という速度での汚水の濾過に関するものである。図８は圧縮比率０％でのベッドの初期深さが３０インチであることを示している。図９は圧縮比率が１５％であり、図１０は圧縮比率が３０％であり、図１１は圧縮比率が４０％である。図１２〜１５は、４つの異なったベッド圧縮比率が０％、１５％、３０％および４０％で濾過速度が４１０Ｌ／ｍ²・分（１０ガロン／フィート²・分）でのものである。図１６〜１９は、４つの異なったベッド圧縮比率が０％、１５％、３０％および４０％で濾過速度が８２０Ｌ／ｍ²・分（２０ガロン／フィート₂・分）で取られた図ある。図２０〜２３は４つの異なったベッド圧縮比率が０％、１５％、３０％および４０％で濾過速度が１２３０Ｌ／ｍ²・分（３０ガロン／フィート²・分）で取られた図である。ベッドの圧縮程度がますに連れて、全体的な濁度除去の程度が増すことをこれらの図で示されている。実際、２０５Ｌ／ｍ²・分（５ガロン／フィート²・分）という低い流量では、フィルタの熟成が観察され、濾過速度が高い場合と同様に媒体を通ってではなく媒体の主として周りで流れが発生した。除去効率は流れがフィルタ媒体の周りにある場合は減少するが、その理由は、懸濁した固体と液体は個々のフィルタの塊同士間の比較的大きい隙間を取って移動することが可能であるからである。しかしながら、素材がフィルタ・ベッド内で蓄積して濾過に関与し始めるに連れて、除去効率は増加する。熟成は濾過速度が高い領域ではあまり大したことはないが、その理由は、懸濁固体の除去が主として媒体中で発生し媒体の周りでは発生しないからである。流れが媒体中にあるとき、粒子フィルタ媒体中の粒子の寸法として定義され得るコレクタ寸法は、個々のフィルタの塊の構造物内の平均孔間隔として本発明でも用いられるようにフィルタ媒体で定義することが可能である。捕獲された粒子は媒体の媒体のコレクタ寸法を減少させる傾向があり、その結果、遮断と歪みによって粒子がさらに多く除去されることになる。流れがフィルタ媒体の周りにあるとき、コレクタ寸法は１つの繊維状の塊の公称直径と定義される。初期コレクタ寸法と濾過サイクル中の任意の時点でのコレクタ寸法との差は流れが媒体の周りに発生する場合は遙かに大きく、したがってフィルタ熟成は濾過速度が低い領域ではより重要である。多孔度、フィルタ・ベッドの深さおよびコレクタ寸法はすべて濾過サイクル中でさえも変更可能であるが、その理由は、フィルタ媒体は圧縮可能であるからである。達成可能な最大除去効率は、主としてコロイド状である濾過中の素材の特性に幾分依存する。除去効率は一般的には、ある最大レベルに達するまでフィルタが圧縮されるに連れて増加する。例えば、図８Ｂ〜１１Ｂに示すように、フィルタの平均除去効率は、流量が２０５Ｌ／ｍ²・分（５ガロン／フィート²・分）の場合には、ベッド圧縮０％での約５５％からベッド圧縮０％での約６１％へと増加した。４１０Ｌ／ｍ²・分（１０ガロン／フィート²・分）では、フィルタの除去効率はベッド圧縮０％での４８％からベッド圧縮３０％での６５％へと増加した。本発明を実行した場合の最大除去効率は、濾過速度が増すに連れて、また、フィルタへの流入液の特定が変化するに連れて異なった圧縮レベルで発生する。最大除去効率は、濾過速度が４１０Ｌ／ｍ²・分（１０ガロン／フィート²・分）でベッド圧縮が４０％のとこに発生することが観察された。しかしながら、流量が８２０から１２３０Ｌ／ｍ²・分(2０から３０ガロン／フィート²・分）では、最大除去効率はベッド圧縮３０％のところで発生した。本発明による濾過システムは、流入液の品質、所望の排出水の品質およびフィルタ上での頭損失によって１２３０Ｌ／ｍ²・分(３０ガロン／フィート²・分を越える流量で有用に動作可能であることを認識すべきである。例えば、排出水が肥料として使用される幾分かの養分品質を保持すべきである場合、フィルタ流入液は一般的には一次清澄器から取るべきである。流入液品質と所望の排出水品質によつて、フィルタは、フィルタ上での頭損失の率の増加によって動作が経済的となる限り、１２３０Ｌ／ｍ²・分（３０ガロン／フィート²・分）を越える増加した流量で動作可能であるべきである。約１６４０Ｌ／ｍ²・分（４０ガロン／フィート²・分）から２０５０Ｌ／ｍ²・分（５０ガロン／フィート²・分）の流量はこの点で有用であるべきである。図８Ｂから２３Ｂに示すように、除去効率は濾過速度にあまり影響されない。その代わり、除去効率はフィルタ媒体の圧縮によってより大きく影響される。除去効率は流入液の濁度が１．５から３ＮＴＵの範囲にある場合は低くなる用であることに注意すべきである。流入液の濁度が低い場合、流入固体の粒子寸法は、流入液濁度が３ＮＴＵより高い場合に観察される典型的な粒子寸法分布より小さいコロイド寸法に向かって移行する。一般的な活性化済みスラッジ汚水処理工場からの二次排出水の濁度は３から８ＮＴＵの範囲である。したがって、濁度が１．５から約３ＮＴＵｚ末満の範囲にある場合、フィルタの性能は除去効率データにだけ基づいて評価することはできない。排出水濁度対流入液濁度を分析して、薬品を使用することなく、また、カリフオルニア行政法のタイトル２２による現行の要件である２ＮＴＵという排出水濁度を越えることなく、本発明によるフィルタで濾過することが可能であるさまざまな流入液濁度値が決定された。この分析の結果を、２０５から１２３０Ｌ／ｍ２・分（５から３０ガロン／フィート２・分）の４つの異なった濾過速度で図５Ａから５Ｄにプロットする。図５Ａから５Ｄに示すように、必要とされる排出水濁度値は、評価されるすべての濾過速度でフィルタ・ベッドの圧縮がますに連れて流入液濁度を増加させることによって達成することが可能である。評価されたように、排出水濁度は一般的には、流量が約４１０から１２３０Ｌ／ｍ²・分（１０から３０ガロン／フィート²・分）である場合の約８ＮＴＵという流入液濁度値に対して２ＮＴＵ以下であることが分かった。流入濁度が約７から１０ＮＴＵの場合、化学的添加が通常は、２ＮＴＵ以下という平均濁度を持つ排出水を生産するために必要とされる。流入液と排出水の濁度値という点に関するこの性能は、図７に反映されているように、従来のフィルタの動作性能に匹敵すべきものであることは注目すべきである。主たるタイプの従来の濾過技術には、１）従来の１媒体、２媒体、多数媒体の下方流フィルタと、２）深ベッド式下方流および／または上方流の１媒体フィルタと、３）後方ベッド式１媒体下方流フィルタと、４）浅ベッド式１媒体と２媒体の下方流走行ブリッジ・フィルタと、５）連続逆洗上方流非層化１媒体式深ベッド・フィルタと、がある。それでも、本書に記述するようなフィルタは、従来のフィルタの６倍から１５倍変化する濾過速度でこれらの性能レベルを達成する。このように、本発明の実施によって達成される全体的な濾過効率は従来のフィルタより何倍も大きい。清浄フィルタ頭損失、濾過中での頭損失の展開および固体の蓄積に伴う頭損失の展開は、濾過速度とベッドの圧縮によって達成される。４つの異なったベッド圧縮比率で評価された４つの濾過速度に対する清浄フィルタ頭損失対濾過速度のプロット図を図６に示す。図６に示すように、２０５Ｌ／ｍ²・分（５ガロン／フィート²・分）という流量、０％というベッド圧縮での初期頭損失は水での６３ｍｍ（２．５インチ）である。この初期値は、流量４１０Ｌ／ｍ²・分（１０ガロン／フィート²・分）、圧縮０％では１２７ｍｍ（５インチ）という値まで線形に増加する。この頭損失の線形的な増加は、フィルタ内の流動様式が層を成していることを示す傾向がある。ベッドの圧縮の影響は図６にプロットされている曲線によく顕れている。しかしながら、任意の濾過速度における頭損失の増加は圧縮程度の線形的関数ではない。ベッド圧縮程度を増加させると、フィルタ媒体上で発生する除去効率と頭損失双方が増加する。このように、フィルタ媒体上で発生する頭損失を許容されるレベルに維持しながらも、所望の排出水品質が達成される圧縮レベルを識別することが重要である。さまざまな濾過速度とベッド圧縮値に対して時間と共に頭損失が発展する様子を図８Ｃから２３Ｃに示す。これらの図に示すように、濾過速度によって、懸濁固体がフィルタ内に蓄積するに連れて頭損失が時間の経過と共に徐々に増加する。ある臨界点に達すると、頭損失は曲線を描いて増加し始めるが、これは歪みによる除去の特徴である。フィルタ媒体上での頭損失の展開と媒体中への懸濁固体の蓄積との関係を以下のように評価した。フィルタ媒体中への懸濁固体の蓄積は、図８Ａから２３Ａに示す流入液／排出水濁度対時間のデータおよび次の数式を用いて計算された。懸濁固体（ｇ／Ｌ）＝０．００２３×ｘ濁度（ＮＴＵ）任意の時間における媒体中への懸濁固体の蓄積は次の質量平衡式で計算される。ここで、ＳＳａｃｃ＝時間ｔにおける懸濁固体蓄積量（ｇ／ｍ³）Ｑ＝濾過速度（Ｌ／分）Ｖ＝フィルタ媒体の体積（ｍ³） Δｔ＝データ収集頻度（分）ＴＵｒｂ_inf＝流入液濁度（ＮＴＵ）ＴＵｒｂ_eff＝排出水濁度（ＮＴＵ）ｉ＝収集されたデータの時間指標時間と共に頭損失が展開する様子を図８Ｂから２３Ｂに示す。フィルタ内に保持される懸濁固体の量に依存する頭損失の対応する展開を図８Ｃから２３Ｃに示す。また、フィルタの効率を判断するために処理された水の量に対して用いられた逆洗の量を評価することも重要である。逆洗、水使用量および水生産を含む上記のフィルタの動作に関する要約データを表３に提示する。汚水の三次処理の場合にフィルタへの流入液として使用される二次排出水は逆洗として使用することが可能である。４１０Ｌ／ｍ²・分（１０ガロン／フィート³・分）という逆洗速度は、媒体を洗浄化するに十分な量であることが観察された。フィルタ媒体の洗浄動作は約３０分かかったが、もっと短い逆洗サイクル時間が達成可能であるべきである。表３に要約されているように、フィルタの逆洗に用いられる全水量の百分率は次式を用いて計算された。逆洗水（％）＝（Ｗ_B）／（Ｗ_F＋Ｗ_B）ｘ１００ここで、Ｗ_B＝フィルタの逆洗に使用された水Ｗ_F＝濾過された全水量逆洗水の量を減少させる機能は、汚水処理プロセスのサイジングを基準にすればかなり経費がかかるものである。たいていの従来型の排出水フィルタの典型的な逆洗百分率は６〜１５％であり、このため、本書に記述する本発明を実行することによってかなりの経済性が得られる。また、マスダらによる米国特許第５，２４８，４１５号に述べられている濾過装置は一般的には、汚水の流量に等しい全流量で頻繁にフィルタ媒体を洗浄する必要があったことは注目すべきである。本書に記述する濾過システムは１日当たり生産された水の量に対して評価された。逆洗に使用された水を考慮した、さまざまな濾過速度とベッド圧縮比率に対する水生産速度が表３の最後の２つの欄に報告されている。表に示すように、濾過速度１２３０Ｌ／ｍ²・分（３０ガロン／フィート²・分）で、ベッド圧縮１５％で１，６７２，８００Ｌ／ｍ²日（４１，０００ガロン／フィート²日）を生産することが可能である。フィルタ媒体を圧縮する機能は既述したように本発明のフィルタの動作では重要な要因である。ベッドの多孔度を修正して、流入液の特性を満足するようにすることが可能である。濾過効率にあまり影響を与えることなくベッドの多孔度を変更して、フィルタ媒体上での許容されない頭損失の開始を遅らし、これによって、逆洗サイクル間のフィルタの有効寿命をさらに伸張することが可能である。ベッドは非常の多孔性であるため、８０から４１０Ｌ／ｍ²・分（２から１０ガロン／フィート²・分）の速度で濾過する従来の粒子媒体フィルタと比較してかなり高い濾過速度を用いることが可能である。これと対照的に、８２０から１２３０Ｌ／ｍ²・分（２０から３０ガロン／フィート²・分）という濾過速度が本発明を実施すれば達成される。最適の濾過速度は、ベッド圧縮が約１５から３０％で８２０から１２３０Ｌ／ｍ²・分（２０から３０ガロン／フィート²・分）であるように思われる。２ＮＴＵ以下という排出水濁度は、ベッド圧縮比率が約１５から４０％で流量が８２０から１２３０Ｌ／ｍ²・分（２０から３０ガロン／フィート²・分）のときに流入濁度が最大で約８ＮＴＵの場合には化学的添加をすることなく達成することが可能である。二次排出水は逆洗水として用いることが可能である。４１０Ｌ／ｍ²・分（１０ガロン／フィート²・分）という流量は、フィルタ媒体を清浄化するに十分であることが観察された。８２０と１２３０Ｌ／ｍ²・分（２０から３０ガロン／フィート²・分）という濾過速度と２０から３０％というベッド圧縮値で必要とされる逆洗水の百分率は約１．１から３．１％まで変化したが、これは従来の技術と比較すればきわめて効果的な値である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】１．流体入り口および流体出口を有するフィルタ・ハウジングと、前記流体入り口および前記流体出口の間で前記フィルタ・ハウジング内にあるフィルタ・ベッド中に配置された調節可能な多孔度とコレクタ寸法を持つ濾過媒体と、前記濾過媒体の前記多孔度と前記コレクタ寸法を調節する手段であり、前記手段が、濾過が多孔度の高いフィルタから低いフィルタの方向に進行するように、流体の流れと反対側の方向に、圧縮比率の高い方から低い方へと進行する圧縮勾配で前記濾過媒体を圧縮することを含む手段と、を含むことを特徴とする濾過装置。２．前記濾過媒体を圧縮する前記手段が：前記装置内に非可動式に取り付けられた第１の穿孔パネルと、前記装置内に可動式に取り付けられ前記第１の穿孔パネルの上で離間された第２の穿孔パネルと、前記可動式に取り付けられた第２の穿孔パネルを前記第１の穿孔パネルに近づけたり遠ざけたりするように選択的に移動させる手段であり、前記手段が前記第２の穿孔パネルの上に置かれている手段と、を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。３．前記フィルタ媒体を洗浄化するために非圧縮状態で前記フィルタ媒体を攪拌する手段をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の装置。４．前記流体入り口が前記流体出口の下に配置されており、前記フィルタが上方流モードで動作することを特徴とする請求項１記載の装置。５．前記濾過媒体の前記多孔度とコレクタ寸法を調整する前記手段が濾過の最中で調整可能であることを特徴とする請求項１記載の装置。６．前記濾過媒体が圧縮可能な繊維状塊の濾過媒体であることを特徴とする請求項１記載の装置。７．前記フィルタ・ベッドの多孔度が圧縮前は約９２から９４％であり、圧縮後は約８７から９０％であることを特徴とする請求項１記載の装置。８．前記フィルタ・ベッドの深さが圧縮前は少なくとも約３０インチ（７６０ｍｍ）であることを特徴とする請求項１記載の装置。９．前記装置が、約２０５から１２３０Ｌ／ｍ２・分（５から３０ガロン／フィート２・分）の流量と約０から４０％のベッド圧縮比率と、前記フィルタを通過する全流量に対して約１から６％の逆洗比率で濾過動作が可能であることを特徴とする請求項１記載の装置。１０．前記流体の流量は約４１０から１２３０Ｌ／ｍ²・分（１０から３０ガロン／フィート²・分）であることを特徴とする請求項９記載の装置。１１．前記流体の流量が約８２０から１２３０Ｌ／ｍ²・分（２０から３０ガロン／フィート²・分）であることを特徴とする請求項９記載の装置。１２．流体入り口と流体出口を有するフィルタ・ハウジングであり、前記流体入り口が前記流体出口の下に配置されており、前記フィルタが上方流モードで動作されるフィルタ・ハウジングと、前記流体入り口と前記流体出口間で前記フィルタ・ハウジング内にあるフィルタ・ベッド中に配置されている、調整可能な多孔度とコレクタ寸法を持った濾過媒体と、前記装置内に非可動式に取り付けられた第１の穿孔パネルと、前記装置内に可動式に取り付けられ前記第１の穿孔パネルの上に離間されている第２の穿孔パネルと、前記可動式に取り付けられた第２の穿孔パネルを前記第１の穿孔パネルに近づいたり遠ざかったりするようにように選択的に移動させる手段であり、前記手段が前記第２の穿孔パネルの上に置かれており、これによって、前記フィルタ・ベッドの多孔度が前記媒体を圧縮することによって調整することが可能である手段と、を含むことを特徴とする濾過装置。１３．前記フィルタ・ベッドの多孔度が圧縮前の約９２から９４％の範囲から圧縮後の約８７から９０％の範囲へと調整可能であることを特徴とする請求項１２記載の装置。１４．前記装置が、約８２０から１２３０Ｌ／ｍ²・分（２０から３０ガロン／フィート²・分）の流量と、約１５から４０％のベッド圧縮比率と、前記フィルタを通過する全流量に対して約１から６％の逆洗比率で濾過動作可能であることを特徴とする請求項１記載の装置。１５．汚水を後出の装置中に導入して前記装置中を上方に流すための入り口と、前記装置から濾過済みの汚水を排出するための出口と、前記装置内に非可動式に取り付けられた第１の穿孔パネルと、前記装置内に可動式の取り付けられ、前記第１の穿孔パネルの上に離間されている第２の穿孔パネルと、前記装置内に可動式に取り付けられ、前記第１の穿孔パネルに近づいたり遠ざかったりするように選択的に移動させる手段であり、前記手段が前記第２の穿孔パネルの上に置かれている手段と、前記第１と前記第２の穿孔パネル間に配置され、フィルタ・ベッドを画定する圧縮可能な繊維状塊の濾過媒体であり、前記圧縮可能媒体が、濾過が多孔度の高い方から低い方に進行するように流体の流れとは反対側に圧縮比率の高い方から低い方に進行する勾配で濾過するために圧縮され、前記フィルタ・ベッドが清浄化のために拡張される濾過媒体と、前記フィルタ・ベッドが清浄化のために拡張されるときに、気体を前記汚水中に導入する手段と、を含むことを特徴とする汚水処理用の濾過装置。１６．前記入り口が、汚水を前記第１の穿孔パネルに均一に分配するプレナムをさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の装置。１７．前記装置が濾過動作して、約８２０から１２３０Ｌ／ｍ²・分（２０から３０ガロン／フィート²・分）の汚水流量で、約１５から４０％のベッド圧縮比率で、フィルタを通過する全汚水量に対して約１から６％の逆洗量で流入汚水の濁度を約８ＮＴＵから約２ＮＴＵに減少させることが可能であることを特徴とする請求項１６記載の装置。１８．前記逆洗流量が前記フィルタを通過する全汚水量に対して約１から３％であることを特徴とする請求項１７記載の装置。１９．ａ）圧縮可能な濾過媒体を含む都下ベッドの中に流体を通過させるステップと、ｂ）前記濾過媒体を圧縮して、濾過が多孔度の高い方から低い方に進行するように、流体の流れとは反対方向に多孔度が高い方から低い方に進行する前記フィルタ・ベッド中での多孔度の勾配を定めるステップと、ｃ）前記濾過媒体を清浄化するために前記フィルタ・ベッドに流体を通過させ続けながらも前記フィルタ・ベッドを周期的に拡張するステップと、を含むことを特徴とする流体を濾過する方法。２０．前記流体が液体であり、気体が、前記媒体をさらに清浄化するために前記フィルタ・ベッドに入る前に前記液体に注入されることを特徴とする請求項１９記載の方法。２１．濾過が多孔度の高い媒体から低い媒体に進行するに連れて小さい粒子を前記液体から除去するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。２２．入力される流体の状況に反応して濾過の最中に前記媒体の圧縮比率を変更するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。２３．前記フィルタ・ベッド上での頭損失を監視し、濾過の最中に前記媒体の圧縮比率を変更することによって、頭損失を減少させ、周期的洗浄間の時間を増加させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。２４．ａ）圧縮可能洗浄塊濾過媒体を含む濾過ベッドの中に液体を通過させるステップと、ｂ）前記濾過媒体を圧縮して、濾過が多孔度の高い方から低い方のフィルタ・ベッドに進行するように、液体の流れの反対方向に多孔度の高い方から低い方に進行する前記フィルタ・ベッド中の多孔度勾配を定めるステップと、ｃ）濾過が多孔度の高い方から低い方の媒体に進行するに連れて液体から小さい粒子を進行的に除去するステップと、ｄ）前記フィルタ・ベッド上での頭損失を監視するステップと、ｅ）前記濾過媒体を清浄化するために前記フィルタ・ベッド中に液体を通過させ続けている間に最大頭損失に達したときに前記フィルタ・ベッドを周期的に拡張するステップと、を含むことを特徴とする液体を濾過して粒子を除去する方法。２５．前記フィルタ・ベッドを流れる全液体流量の約１から６％の流量で液体が前記拡張されたフィルタ・ベッド中を通過させられることを特徴とする請求項２４記載の方法。２６．前記フィルタ・ベッドが約０から４０％の最大圧縮比率に圧縮されて、液体が約２０５から１２３０Ｌ／ｍ²・分（５から３０ガロン／フィート²・分）の流量で前記圧縮済みフィルタ・ベッド中を通過させられ、逆洗液体が、前記フィルタを通過する全流量に対して約１から６％の逆洗量で前記フィルタを通過させられることを特徴とする請求項１記載の方法。２７．前記フィルタ・ベッドが約９２から９４％の多孔度の範囲から約８７から９０％の最小多孔度の範囲にまで圧縮されることを特徴とする請求項２４記載の方法。２８．最大除去効率が、液体の流量が８２０Ｌ／ｍ²・分（２０ガロン／フィート²・分）のときにベッド圧縮が４０％で、流量が１２３０Ｌ／ｍ²・分のときにベッド圧縮が３０％で達成されることを特徴とする請求項２４記載の方法。２９．ａ）起動されたスラッジ反応器内で汚水を処理して、一次排出水とするステップと、ｂ）清澄器内で前記一次排出水を処理して二次排出水とするステップと、ｃ）請求項１５の濾過装置に前記二次排出水を提供し、前記二次排出水を濾過して三次排出水とするステップと、を含むことを特徴とする三次汚水処理の方法。３０．前記濾過装置が濾過動作して、約８２０から１２３０Ｌ／ｍ²・分（２０から３０ガロン／フィート²・分）の汚水流量で、約１５から４０％のベッド圧縮比率で、前記フィルタを通過する全汚水量に対して約１から６％の逆洗量で、流入汚水の濁度を約８ＮＴＵから約２ＮＴＵに減少させることが可能であることを特徴とする請求項２９記載の方法。３１．前記逆洗流量が、前記フィルタを通過する全汚水量の約１から３％であることを特徴とする請求項３０記載の方法。３２．少なくとも３０インチの非圧縮深さおよび最大で８ＮＴＵという流入液品質に対して２ＮＴＵという排出水品質を持つフィルタの水発生量が１，０００，０００ｌ／ｍ²・日（２８，０００ガロン／フィート²・日）を越えることを特徴とする請求項記載の方法。