JP2000512549A - 水処理プラント及びこれを並列結合したモジュール式装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 脱砂、脱油脂のような特定の手段、凝集、フロック形成および生物学的予備処理のような物理−化学的予備処理、同様に未処理水に含まれる固体粒子を分離するような予備処理手段を有する水処理プラントであって、固体／液体分離手段（７）が円形構造体（８）内に設けられ、未処理水供給手段に加えて少なくとも一つの予備処理手段（１０，１１，１７，１８）が、円形構造体（８）の外面に接して、頂点に分離手段（７）を有する二等辺三角形の形状をした構造体（１２）に組み込まれており、これらの側面は、前記頂点から伸びる前記円形構造体に接する２つの接線によって形成され、このベース（１３）は円形構造体と両側面を結ぶ線とが接する点で前記円形構造体に接することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】 水処理プラント及びこれを並列結合したモジュール式装置 本発明は、水処理プラント、及び該水処理プラントを複数並列に結合したモジ ュール式水処理装置に関する。 水処理（特に、飲料水用の河川水あるいは地下水、工業用水、都市排水、工業 排水等）に対する物理−化学プロセスには幾つかの相があることは知られている 。： − 凝固。これは金属塩のような無機凝固剤を添加して０．５乃至３分程度接触 させ、コロイドを中和する相を形成する； − フロック形成（flocculation）。これは未処理水中に含まれる粒子を凝集さ せる相であり、フロック形成剤もしくは高分子電解質である有機ポリマーを添加 して４乃至３０分程度接触させ、一以上のステップで行われる。 − 固体粒子の分離、機能は、必要によりラメラ構造の定着槽を用いて粒子の沈 降速度を増進させる。 このようなプラントで使用される現代の分離手段は、一般にラメラ構造の定着 槽である。このような定着槽は、一般に凝集／フロック形成に必要な容積よりも かなり大きな容量を有している。これらの定着槽は長方形ではあるが、多くは正 方形で、ラメラ構造のモジュールを集積したものであり、正方形の面積内に円形 かき取りシステムを有している。 これらの定着槽は、２つの主要次元すなわち単一装置と複数ユニットの並列結 合において、多くの相関連する問題を有している：単一装置 − 一般的な水力学的特徴 凝集反応器は、定着槽より小さいが、常に定着槽の全幅に亙って設備されてい ない（もしくは設備するように設計することができない）。これは、定着槽の中 央部分もしくは側部に集中する異質な水力学的流れに起因し、これらの非対称流 は、平穏ゾーンに乱れを生じ、定着に悪影響を与える。 − 円形かき取り機を備えた正方形定着槽 非常に広範囲に普及したこの槽には下記の欠点がある： − “パッカー（packer）”として、汚泥の流れ角よりも大きな傾斜角（すなわ ち５０°を超える角度）で、構造体の下方角部にコンクリートアクセサリーを設 ける必要があるが、これは停滞ゾーンを防止するためである。このような“パッ カー”は製造が困難であり、ときには、構造体の古典幾何学と矛盾する高さとな り、側長２０ｍを有する定着槽内で６０°のパッカーは、７ｍ以上の高さが必要 となる； − 円形かき取り機の推進管に固定された、空気または水を散布して清掃するブ ーム（boom）は、定着槽の角部に位置するラメラ構造のモジュールの清掃を不可 能とする。 − ラメラ構造を備えた円形定着槽 このタイプの定着槽は、上記欠点を有していないが、特にコンクリート構造は 困難であり、複数の定着槽め並列配置が可能な共通壁の利点を得ることができな い。ユニットの並列結合 このような並列結合は、下記の問題を解決する： − 供給速度 複数の並列ユニットへの供給は、極めて長尺のチャンネルもしくは分配管を 必要とする（１００ｍ乃至それ以上に達する長さ）。 添付図面の図１は、従来の一連の水処理装置ユニットを並列に結合したプラン トを示す概略図であり、各ユニットは、フロキュレーター（flocculator）１、 凝集機２及び定着槽３から構成されている。符号４は、定着槽の下方の角部に上 記したように設けられた“パッカー”であり、符号５は、並列に配置された様々 な装置ユニットに供給するチャンネルである。この分配チャンネル５は、プラン トの重要な要素を形成し、次の２つの相矛盾する機能を果たす必要がある： − 移送機能、移送は汚泥や砂等の定着を防止するために、高速で行う必要があ る；問題は、脱砂を装置の上流にさかのぼって行うだけでなく、FR-A-2,679,223 で記述したように、直接、凝集機／フロキュレーターを設けて行わなければ、さ らに悪化することである。 − 分配機能：各装置には、一般に目盛りが付された堰によって供給されるが、 分配チャンネル５に沿ってのヘッドロスは、各堰に対して、分配チャンネルに沿 って位置する堰ごとに閾高を計算する必要が生じる。さらに、一つの与えられた 流速で計算された閾高は、もはや全流速が変化するようなケースでは流れをバラ ンスさせることができない。容認できる分配を保証するには、チャンネルでの移 送速度を先に述べた低堆積要件と両立するように制限するか、あるいは水位を、 堰を超えてかなり増大させる必要があるが、これはエネルギー消費の増大につな がる。 − 実施 − 平行パイプ群形式の単位構造体をつなげると、通常起こり得ない損失ゾーン を生じる。図１は、フロキュレーター１、凝集機２及びこれに隣接するゾーン６ を示す。 − 汚泥や砂、油脂を抽出する手段を中心に集め、試薬を散布するため各定着槽 を測定、監視する計器等をステーションに配置することは、困難もしくは不可能 であり、また常に高価なものとなる。 上記したこのような問題を解決し、特にコンパクトなモジュール水処理装置の バッテリー（battery）を構築するために、本発明は水処理プラント、特に物理 −化学的処理による水処理プラントを提供するものであり、脱砂、脱油脂のよう な特定の手段、凝集、フロック形成および生物学的予備処理のような物理−化学 的予備処理、同様に未処理水に含まれる固体粒子を分離するような予備処理手段 を有する水処理プラントであって、固体／液体分離手段が円形構造体内に設けら れ、未処理水供給手段に加えて少なくとも一つの予備処理手段が、円形構造体の 外面に接して、頂点に分離手段を有する二等辺三角形の形状をした構造体に組み 込まれており、これらの側面は、前記頂点から伸びる前記円形構造体に接する２ っの接線によって形成され、このベースは円形構造体と両側面を結ぶ線とが接す る点で前記円形構造体に接している。 本発明は、このように分離（特に定着槽）に必要な手段、すなわち、ほぼ水滴 もしくは花弁、あるいはヒナギク（daisy）のような形状の幾何学的輪郭を有す る予備処理手段を設けることを可能ならしめるものである。 本発明の第一の実施例によれば、凝集及びフロック形成手段が、二等辺三角形 の形状をした構造体に組み込まれている。 本発明の第二の実施例によれば、脱砂及び脱油脂手段が、二等辺三角形の形状 をした構造体に組み込まれている。 本発明の他の実施例によれば、二等辺三角形の形状をした前記構造体は生物学 的水処理手段を有している。 当然、上記したように、二等辺三角形状の構造体は、様々な予備処理の全ても しくは幾つかの手段、特には物理−化学的及び生物学的手段を備えている。 本発明によれば、分離手段は、定着槽、特にはラメラ構造形式のものが示され ているが、これらの定着槽は、ハイドロサイクロン形式の分離機、もしくはフロ ートシステムあるいは瀘過システムのもので置き換えることができる。 前記二等辺三角形に組み付けられているこのプラントの機能（脱砂、脱油脂、 凝集、フロック形成、ダブル中和（double neutralization）等）は、予備処理 、特には物理−化学的もしくは生物学的予備処理に依存し、この三角形の面積は 、本発明により、この分野の通常の知識を有する者であれば、必要な接触時間に 比例させて決めることができる。さらに、三角形状の構造体の高さ及びこれに依 存する頂角の値はこのようにして決定され、この寸法設定法は分離システム、特 に定着槽の径が与えられているときに有効である。適切な定着槽の径は、与えら れた水の流速に対して実質的に一定である。 上記したように、本発明は、複数のモジュールを並列につなげて得られるモジ ュール水処理装置がバッテリーの形成を可能にするものであり、各モジュールは 上記形式のプラントからなり、前記バッテリーは各花弁が一つのモジュールから 構成された花の輪郭を有し、各モジュールに対して共通の供給手段が花の中心位 置に設けられている。 本発明によれば、バッテリーを構成する複数のモジュールが、分離手段を有す る前記モジュールの円形構造体に接する二等辺三角形状で、各モジュールの構造 体の壁もしくは複数の壁に共通に配列されつなぎあわされており、並列に接続さ れるモジュールの最大数は３６０／Δであり、Δは前記二等辺三角形の頂角であ る。このようにバッテリーの輪郭はヒナギクの形状を有している。 本発明の他の特徴及び利点は、以下の記述から添付された図を参照して明らか となるであろう。また、本発明は、これらの実施例になんら限定されるものでは ない。 図において： − 図１は、従来のモジュール水処理装置ユニットを並列配置した上述の先行技 術を説明する概略平面図である。 − 図２は、本発明のプラントの実施例を示す概略平面図である。 − 図３は、概略的に示した図２のプラントをさらに詳細に示す概略平面図であ る。 − 図４は、図３の最外径部をとおる断面図である。 − 図５は、本発明のプラントの図２に類似した他の例を示す概略平面図である 。 図２において、本発明のプラントの各モジュールＭには、定着槽７の形式で設 けられた分離手段が円形構造体８内に設けられ、供給９、凝集１０及びフロック 形成１１の各構造体が円形構造体８の外面に接する符号１２で示された二等辺三 角形内に設けられているのが認められる。図２に見られるように、この二等辺三 角形１２の両側面は、円形構造体８の外面に接して伸びる２接面で形成され、こ の二等辺三角形のベース１３は、この円８と両側面を結ぶ線とが接する点で、円 形構造体８に接している。 図３は、本発明のプラントを形成する他のモジュールＭを概略的に示している 。各モジュールは、水滴あるいは花、特にヒナギクの花弁の形状を有している。 本発明によると、以下に述べるように、Ｍタイプのモジュールの好ましい数は並 列配置可能な数である。 この多細胞タイプの装置は、２乃至それ以上の定着槽を並列に配置するとき、 特に有利な供給及び分配システムの配置を可能とする。これらの供給及び分配シ ステムは、円筒形状槽１４（図３）の形式で設けられ、この軸にもしくはこれに 接して供給され（供給チャンネル１５）、各モジュールＭに水分配手段１６が取 り付けられている。 本発明による、各モジュールが幾何学的に配置された水処理ユニットＭは、上 記に加えて図２、図３を調べると、以下のことが容易に理解される： − 本発明により、８のような各円形定着槽に接する壁に共通して配置すること によりモジュールすなわちユニットＭをつなげることができる（ごの配置は図２ 、図３に示されたものである）。頂角がΔに等しければ、並列取り付け可能なモ ジュールすなわち処理ユニットＭの最大数は３６０／Δになる。この配置による 輪郭は、上記したようにヒナギクに似ている。 − 供給９（図２）あるいは１４（図３）は、全ての定着槽８に共有される中央 に位置している。すなわち、ヒナギクの中心位置にあり、これにより図１を用い て説明した上記先行技術のプラントにおいて、長尺の分配チャンネル５を不用に する大きな利点が得られる。 − 直線状配置によるヘッド損失がないため、直線状分配チャンネルから脱する ことができ、あらゆる分配手段が同一水平面にセットされ、これらの分配手段に より、各定着槽の取り入れ口での水のヘッドが一定に保証される；直線状チャン ネルによって供給される場合、流速が変化すると生じる分配の不均一は、以下に よっても克服される。 − “移送機能”に関して上記した堆積の可能性は殆ど除去され、コンパクトな 分配構造と円形状の観点から、いかなるケースにおいても制御が容易である（タ ッピングやかき取りが可能）。 − 中央供給ゾーン９（図２）あるいは１４（図３）（ヒナギクの中心部）は、 並列にかつこれらの間に組みつけられたユニットもしくはモジュールに共通する 装置ユニットの積層を可能とする： − 分配システム − 汚泥もしくはサンドポンプ（下方レベルに位置）の付随物； − 試薬計量ステーション； − 監視、制御及び構造体の管理等のシステム。 周辺装置の稼動と利用は、これらの機能が総て中央部に集められているため極 めて単純である。 本発明によれば、上記したように、定着槽は必須のものであり、正方形、長方 形もしくは円形形状を有し、これらは円８内に設けられ、及び／又は上記二等辺 三角形１２のベースに取り付けられている。これらの定着槽の形状は、ラメラモ ジュールの有無に関わらず任意である。これらはハイドロサイクロン形式の分離 機で、もしくはフロートシステムあるいは瀘過手段の分離機で置き換えることが できる。 勿論、本発明は、同様の装置（例えば、FR-A-2,679,223）で脱砂、脱油脂及び ラメラ定着による都市排水及び／又は工業排水の物理−化学的処理を行うプロセ スを採用しているプラントに適附することができる。本発明はまた、都市排水及 び／又は工業排水の脱砂、脱油脂及びラメラ定着（試薬の添加を除いて）を行う 装置に適用可能である。このような本発明の変形例が図５に示されている。この 変形例において、勿論なんらの制約を含まないこの例において、分離手段は、各 モジュールＭ’の円形状の構造体８内に設けられている定着槽７によって形成さ れ、上記と同様に、中央分配手段９が果たす供給手段１６が、脱砂手段１７及び 脱油脂手段１８と同様に、上記二等辺三角形の形状をなす構造体１２に設けられ ている。 水処理Ｍ，Ｍ’のユニットもしくはモジュールを並列につなげる上記システム に、好ましくは以下が適用される： − 汚泥のリサイクル、重量化物質の注入（例えば、FR-A-2,720,736、FR-A-2,7 19,235）及び浄化、沈殿、中和、選択的沈殿等による浄化、脱炭酸塩のようなあ らゆるタイプの水処理プロセスを問わず、一乃至それ以上の物理−化学的もしく は生物学的プロセスを行うあらゆるタイプのラメラ定着もしくは従来の定着槽に 対して適用可能である； − 個別分離、フロート、瀘過、サイクロン等の適切なプロセスによる固体／液 体分離を有するか否かに関わらず、様々な他の物理−化学的もしくは生物学的プ ロセスに対して適用可能である； − 上記三角形内に含まれる、前記物理−化学的もしくは生物学的プロセスを実 施する手段の下流に位置する固体／液体分離手段の有無に関わらず、一乃至それ 以上の反応器を採用する全ての物理−化学的もしくは生物学的プロセスに対して 適用可能である。 本発明によって得られる利点の中には、特には、下記に述べるモジュールの長 所によって可能となる外観を有するプラントが得られる： − 固体／液体分離手段（特に上記定着槽）を収容する円形状の構造体であり、 以下を可能とする： − 正方形もしくは矩形断面を有する従来の定着槽と比較して、四つの角に設け られる“パッカー”の２つを減らすことができる： − 残る２つの“パッカー”の容積を大きく減少させる； − 空気もしくは水の注入に必須のブームを備え、固定し供給するためのかき取 り用の駆動管を有するラメラモジュールの清掃装置の実現、 − 予備処理、特に物理−化学的及び／又は生物学的な処理手段が取り付けられ た構造体１２の三角形幾何学体、例えば凝集機１０及びフロキュレーター１１（ もしくはその他の予備処理機能）は、固体／液体分離システム、特に定着槽への 水力学的供給による分配手段を大きく改善する。これは、供給ゾーン９もしくは １４と定着槽７との間の移動が、水力学的断面においていかなる急な変化もない ため、構造体の幅の１００％に亙って、全表面に規則正しく広がる水力学的流れ が保証され、流れの同時性はさらに様々な物理−化学的処理機能を最大限に生か した利用を可能とする。 本発明は、上記実施例になんら限定されるものではなく、あらゆる変形を包含 するものであることは明白に理解される。

───────────────────────────────────────────────────── 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，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 脱砂、脱油脂のような特定の手段、凝集、フロック形成および生物学的予 備処理のような物理−化学的予備処理、同様に未処理水に含まれる固体粒子を分 離するような予備処理手段を有する水処理プラントであって、固体／液体分離手 段（７）が円形構造体（８）内に設けられ、未処理水供給手段に加えて少なくと も一つの予備処理手段（１０，１１，１７，１８）が、円形構造体（８）の外面 に接して、頂点に分離手段（７）を有する二等辺三角形の形状をした構造体（１ ２）に組み込まれており、これらの側面は、前記頂点から伸びる前記円形構造体 に接する２つの接線によって形成され、このベース（１３）は円形構造体と両側 面を結ぶ線とが接する点で前記円形構造体に接することを特徴とする水処理プラ ント。 ２． 請求項１に記載の水処理プラントにおいて、未処理水供給手段（９，１４ ）、凝集手段（１０）及びフロック形成手段（１１）が、二等辺三角形の形状を なす構造体（１２）に組み込まれていることを特徴とする。 ３． 請求項１に記載の水処理プラントにおいて、未処理水供給手段（１６）、 脱砂手段及び脱油脂手段が、二等辺三角形の形状をした構造体（１２）に組み込 まれていることを特徴とする。 ４． 請求項１に記載の水処理プラントにおいて、二等辺三角形の形状をした前 記構造体が生物学的予備処理手段を有することを特徴とする。 ５． 請求項１乃至４のいずれかに記載の水処理プラントにおいて、分離手段（ ７）が定着槽に設けられていることを特徴とする。 ６． 請求項５に記載の水処理プラントにおいて、前記定着槽がラメラ構造形式 のものであることを特徴とする。 ７． 請求項１乃至４のいずれかに記載の水処理プラントにおいて、分離手段（ ７）がハイドロサイクロンであることを特徴とする。 ８． 請求項１乃至４のいずれかに記載の水処理プラントにおいて、前記分離手 段がフロートシステムによって形成されていることを特徴とする。 ９． 請求項１乃至４のいずれかに記載の水処理プラントにおいて、前記分離手 段が瀘過手段によって形成されていることを特徴とする。 １０． 請求項１乃至９のいずれかに記載の水処理プラントにおいて、前記二等 辺三角形（１２）の面積が、前記三角形内に含まれる様々な手段、特に凝集、フ ロック形成手段による処理に必要な接触時間との関数として定義されることを特 徴とする。 １１． 請求項５又は６に記載の水処理プラントにおいて、前記定着槽が正方形 、長方形もしくは円形状を有することを特徴とする。 １２． 先行する請求項のいずれか一つに記載のプラントからなるモジュールで 構成されるバッテリーであって、並列に結合された複数のモジュール（Ｍ，Ｍ’ ）からなり、各モジュール（Ｍ，Ｍ’）を花弁とし、各モジュールに共通の供給 手段（９，１４）が花の中心に位置する花状の輪郭を有することを特徴とするモ ジュール水処理装置バッテリー。 １３． 請求項１２に記載のモジュール水処理装置バッテリーにおいて、様々な モジュール（Ｍ，Ｍ’）が、分離手段（７）を備えた円形構造体（８）に接する 二等辺三角形の形状を有する構造体（１２）の一つもしくは複数の壁に、同様に 配置して接続され、並列に接続されるモジュールの最大数は３６０／Δであり、 Δは前記二等辺三角形（１２）の頂角であり、バッテリーの輪郭がヒナギクの輪 郭を有していることを特徴とする。 １４． 請求項１２又は１３に記載のモジュール水処理装置バッテリーにおいて 、中央供給手段（９，１４）が、様々なモジュール（Ｍ，Ｍ’）に共通の装置ユ ニット、特には、分配システム、汚泥もしくはサンドポンプの付随物、試薬計量 ステーション、及びモジュールの監視や制御、管理のための様々なシステムを収 容していることを特徴とする。 １５． 請求項１２乃至１４のいずれかに記載のモジュール水処理装置バッテリ ーにおいて、様々なモジュール（Ｍ，Ｍ’）に供給するための供給手段（９，１ ４）が円筒形状槽形式で構成され、該円筒形状槽には、チャンネル（１５）によ ってこの軸にもしくは接して供給される各モジュール（Ｍ，Ｍ’）への水流分配 手段が設けられていることを特徴とする。