JP2003181208A - 排水の生物学的浄化のための三相分離装置および設備 - Google Patents

排水の生物学的浄化のための三相分離装置および設備

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単純化された構造のものであり、かつ比較的
少ない構造材料で実施することができる改良された三相
分離装置を提供すること。 【解決手段】 本発明は、少なくとも１対の、水平長手
方向（Ｌ）に延在し、それぞれがプレート部分（３、
４）を有する、２つのガス収集キャップ（１、２）を備
え、その中に入れた流体ガスおよび粒子から、分離除去
を行うための三相分離装置（３３）に関する。プレート
部分は、下方の方向に収束している。プレート部分の下
端で、粒子を含有する流体のための、長手方向に細長い
入口通路（７）、および、沈降した粒子のための、長手
方向に細長い出口通路（８）、がある。沈降室内に通じ
る、流体のための排出開口部（９）を、入口通路および
出口通路よりも高いレベルに提供している。入口通路
（７）および出口通路（８）は、長手方向から見て、お
互いの延長線内に位置する。入口通路の表面積は、出口
通路の表面積よりも大きいことが好ましい。排出開口部
は、出口通路と同じレベルに、または出口通路を越えて
設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１対
の、水平長手方向に延在し、かつ、それぞれがプレート
部分を有する、２つのガス収集キャップを備え、その中
に入れた流体ガスおよび粒子から、分離除去を行うため
の三相分離装置であって、プレート部分が下方の方向に
収束し、かつ、プレート部分の下端から、流体および粒
子のための、長手方向に細長い、少なくとも１つの通路
が出ており、その通路が、プレート部分下方の反応室
を、プレート部分下方で沈降室に接続している、また、
沈降室内に通じる、流体のための排出開口部を、前記少
なくとも１つの通路よりも高いレベルに設けている三相
分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このタイプの三相分離装置は、一般に知
られている。とりわけ、欧州特許Ａ２４４０２９号、お
よび欧州特許Ａ９４９４６３号に言及することができ
る。このタイプの三相分離装置は、水を生物学的に浄化
する即ち水の自浄作用をおこなうための設備に広く使用
されている。このような設備は、バクテリア集団層が提
供されている反応器を備えている。バクテリア集団層の
上方でバクテリア集団層内に開いている、浄化しようと
する水の供給手段は、粒子特にバクテリア集団を沈降さ
せ、且つ浄化された水を排出する。このような知られて
いる設備を作動させる原理は、排水を底部から反応器内
に供給すること、および、この水がバクテリア集団層を
通って上方に流れ、バクテリアと接触する状態になり、
分解された有機物汚濁物質が、メタンおよび二酸化炭素
に変換されることである。このようにして生成されるガ
スは乱流を生じ、その結果として、バクテリア集団が上
方へ渦を巻く。放出されたガスは、次いで排出されるた
めに、三相分離装置のガス・キャップ下方で収集され
る。次いで、最初ガスに連行されたバクテリア集団の沈
降が、ガス・キャップの上方で行われる。これらのバク
テリア集団は、次いで、反応室中に落下して戻り、浄化
された水がキャップ上に残り、その水が排出される。
【０００３】流体およびバクテリア集団が複数のガス収
集キャップの間を通過するとき、一定の流体の加速が発
生し、その結果としてバクテリア集団が、その流れに抗
して反応室中に沈降して戻るのが、不可能ではないにし
ても、困難になる。これに対抗するため、ガス・キャッ
プは通常、できる限り離した位置とし、結局大きい隙間
により、前記流体の加速が軽減される。ガス・キャップ
をできる限り離して置くことの不都合な点は、ガス・キ
ャップの間からガスの気泡もまた脱出できることであ
り、それが再び流速が上昇する原因になり、その上、結
局ガスの気泡の不十分な捕捉を引き起こす。これに対抗
するため、いくつかのガス・キャップ層を設置して、上
方の層にあるガス・キャップを、下方の層のガス・キャ
ップ間の隙間に部分的に重ね合わせる。種々の態様によ
って、その結果比較的多数の構成成分を内蔵する構造体
となり、また、比較的大量の空間を占めるようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、単純
化された構造のものであり、かつ比較的少ない構造材料
で実施することができる改良された三相分離装置を提供
することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的は、前提部分
に示したタイプ即ち型式の三相分離装置において、 ・前記少なくとも１つの通路が、分離除去しようとする
粒子を含有する流体のための入口通路、及び沈降室内に
沈降している粒子のための出口通路を有し、 ・入口通路および出口通路が、長手方向で見て、お互い
の延長線内にあり、かつ ・排出開口部が、長手方向で入口通路から見て、出口通
路（８）と同じレベルにある沈降室（６）に開口するよ
うに、または出口通路を越えて設けられている、タイプ
の三相分離装置により達成される。
【０００６】本発明による三相分離装置の場合、粒子を
含有する流体の流れは、２つのガス収集キャップ間を通
過し、具体的には、それらのキャップのプレート部分を
通過し、その後、水平に動くことを強制される。この水
平的な動きの理由は、その排出開口部を、入口通路に対
して水平な方向、すなわち、長手方向にずらしてあるこ
とによる。この動きの間に、流体が流れなければならな
い空間、すなわち、沈降室、がより幅広になる結果とし
て、流体の速度が低下する。より低い流速の結果とし
て、バクテリア集団が沈降し、いくらか水平に移動した
後で、出口通路を通過して、キャップの下方の位置にあ
る反応室に戻る。
【０００７】本発明によれば、入口通路の表面積が、出
口通路の表面積よりも大きい場合に有利である。入口通
路の表面積が、出口通路の表面積よりも大きくなるよう
に選択すると、上向きの流体の流れに対して、入口通路
は、出口通路よりも低い抵抗を示すであろう。その結果
として、上昇する流体の流れは、自動的に入口通路を入
口として選択するであろう。その結果、出口通路は、よ
り小さい表面積の出口通路を経由して、沈降したスラッ
ジを落下させ、反応室内に戻すことができる。
【０００８】本発明の有利な実施形態によれば、入口通
路の表面積は、出口通路の表面積よりも少なくとも３０
％、例えばおよそ７０％など、好ましくは少なくとも６
０％大きい。出願人は、表面積の大きさにおけるおよそ
２５％の差異により、三相分離装置が、最適な形で機能
しないにしても、合理的に機能すること、また、幅にお
ける差違５０％から、連行粒子に関する分離容量が良好
になること、また、詳細には、およそ７０％の幅の差異
により、極めて良好な結果を達成することができること
を見出している。
【０００９】さらに、出口通路を通る流体の流れが不適
正になる危険性を最小限とするため、本発明により、入
口通路の表面積が、出口通路の表面積の最大で５倍、好
ましくは最大で３倍、の大きさであれば好ましい。この
ような形で、出口通路が、分離された粒子の流れを通過
させるのに十分なだけ大きいことが確保され、しばし
ば、その中で粒子が依然として浮遊できるいくつかの流
体についても、同様である。
【００１０】本発明のさらに有利な実施形態によれば、
入口通路の位置で一方のプレート部分の第１の下端部に
接する第１の垂直線に対して見て、他方のプレート部分
が、前記第１の下端部の下側に、前記第１の垂直線を越
えるまで延在している。このようにして、入口通路の下
側は、プレート部分の連続する突起部により遮られ、そ
のため上昇するガスの気泡が、入口通路を通過するのを
妨げ、または少なくともガスの気泡が通過するのがより
困難になる。同一の理由で、出口通路の位置で他方のプ
レート部分の第２の下端部に接する第２の垂直線に対し
て見て、一方のプレート部分が、前記第２の下端部の下
側に、前記第２の垂直線を越えるまで延在しる場合に有
利である。出口部分の下側に連続しているプレート部分
の一部によって出口通路を遮ることは、入口部分の下側
に連続している他方のプレート部分の一部によって、下
側から入口通路を遮ることと組み合わされて、入口通路
および出口通路を異なった方向に開口させ（垂直線に関
して）、かつ、それにより、出口通路を経由して反応室
中に流れて戻る粒子が、直ちに、入口通路を通って沈降
室に戻るように再連行されるのをより困難にするとい
う、同時に達成される利点を有している。
【００１１】本発明のさらに有利な実施形態によれば、
沈降室に、上方から沈降室を封鎖し、かつ、その両側に
おける長手方向の端部で、それぞれのキャップに接合し
ている天井を提供しており、また、天井内に排出開口部
を提供しており、また、好ましくは、排出開口部の頂部
を、水平方向に開口している流出開口部を有する排出キ
ャップで覆っている。この実施形態は、好気性反応器を
嫌気性反応器の頂部に置き、次いで、これらの好気性反
応器および嫌気性反応器のお互いから、本三相分離装置
によって、分離を行う場合に、特に有利である。
【００１２】他の態様によれば、本発明は、本発明によ
る三相分離装置を備えた、排水の生物学的な浄化のため
の設備であって、スラッジまたはグラニュールなどの、
バクテリア集団の形態にある粒子の層が、反応室の底部
に存在しており、かつ浄化しようとする排水の供給部
が、前記層中に、または前記層の下方に開口している設
備に関する。本発明による設備については、排出開口部
が、特に生物学的反応器の反応室に連通している場合、
特に有利である。
【００１３】本発明は、図面に示す例示的実施形態を参
照して、下記において、より詳細に説明されるであろ
う。
【００１４】
【発明の実施の形態】図は、三相分離装置３３を示して
おり、さらに図５は複式三相分離装置３３を示す。本発
明による三相分離装置は、１対の、それぞれがプレート
部分３および４を有する、それぞれ２つのガス収集キャ
ップ１および２から構成される。これらのプレート部分
３および４は、下方の方向に収束し、かつ、それらの下
端から、２つの細長い通路７、８があり、一方の細長い
通路が入口通路７であり、他方の通路が出口通路８であ
る。入口通路７および出口通路８は、長手方向Ｌから見
ると、お互いの延長部分内に位置している。長手方向Ｌ
を横切る方向から見ると、入口通路７の幅Ｉは、出口通
路８の幅Ｅよりも大きい。入口通路７の幅Ｉは、例え
ば、９０ｍｍであるが、出口通路８の幅Ｅは７０ｍｍで
ある。より明確には、この２つの通路の、幅の範囲は、
４０と１２０ｍｍの間であってよい。
【００１５】反応室５は、キャップ１および２の下方の
位置にあり、沈降室６は、キャップ１および２の上方、
または少なくともキャップ１と２の間、の位置にある。
排出開口部９は、長手方向Ｌから見ると、出口通路８と
同じ高さの沈降室６に開口しており、沈降室６の排出開
口部９は、この例では、天井／ふた１０内に作られ、天
井／ふた１０の２つの長手方向側は、入口通路、出口通
路および排出開口部を除いて、端部隔壁３６とともに沈
降室６を周囲全体から封鎖するように、両側で、キャッ
プ１および２に接合している。排出開口部９の頂部を、
水平方向に開口する流出開口部１２を有する、キャップ
１１で覆っている。
【００１６】特に図３を参照して、第１の垂直線１８に
関して見ると、プレート部分４は、垂直方向に見て入口
通路７と完全に重なるように、プレート部分３の下端１
７の下側に、下端１７を越えるまで延在している。
【００１７】特に図４を参照すると、プレート部分４の
下端１９に接触する、第２の垂直線２０に関して、プレ
ート部分３は、垂直方向に見て出口通路８と完全に重な
るように、前記プレート部分４の前記下端１９の下側
に、かつその下端１９を越えて、延在している。
【００１８】長手方向Ｌから見ると、図示した例におい
て、入口通路７の長さは、例えば、８５０ｍｍであり、
出口通路８の長さは、例えば、６５０ｍｍである。
【００１９】図３を参照し、かつ図１、２、および４を
も参照して、本発明による三相分離装置３３の作動方式
は、下記のように記述することができる：
【００２０】反応室５は、下部反応器３２の一部を形成
する。この下部反応器３２は、詳細には、アップフロー
嫌気性スラッジ・ブランケット（ＵＡＳＢ）反応器であ
る。このような反応器では、その底部にバクテリア集団
の層２１があり、バクテリア集団はスラッジの形態か、
または粒状の形態とすることができる。浄化しようとす
る排水を、水供給部２２を経由して、反応器の、この層
２１中に供給する。この水は、層２１を通って、上向き
の流れとして供給され、分解された有機物汚濁物質が、
バクテリアと接触する状態となり、メタンおよび二酸化
炭素に変換される。このようにして生成されるガスが乱
流を生じ、その結果、層２１からの粒子、明確にはバク
テリア集団が、上方へ渦を巻く。ガスの気泡２４は、ガ
ス・キャップ１および２の頂部で捕捉され、そこでガス
室２５を形成し、そこから、ガス排出部２６を経由して
ガスを排出する。依然として粒子を含有し、上昇する体
積流れは、粒子が沈降室６内で沈降できるように、プレ
ート部分３と４の間の沈降室６に入るであろう。その後
に、いわゆる清浄化された水が残り、その水を、通路９
を通って排出する。
【００２１】三相分離装置３３における流体および粒子
の流れの全体を、曲線状の矢印４０で示している。この
矢印４０を、部分４１、部分４２、および分枝４３に小
区分する。具体的には、図３を参照されたい。より詳細
に考察すると、連行粒子を含有する流体の流れは、入口
通路７を経由して沈降室６に入り易い。図３の矢印部分
４１を参照されたい。上昇する体積流れは、入口通路７
の幅Ｉが出口通路８の幅Ｅよりも広い結果として、出口
通路８よりも入口通路７を選ぶ。長手方向Ｌから見る
と、排出通路が入口通路７よりも、いくらかの距離だけ
離れているので、沈降室６に入った体積流れは水平に動
くことを強制されるが、同時に、矢の方向に矢印４１に
従うと、沈降室６がより幅広になり、その結果、特にプ
レート部分３の上に、またプレート部分４の上にも、粒
子が沈降し始め、それにより、分枝の矢印４３で示すよ
うに、出口通路８を経由して、反応室５に落下して戻る
ことができる。次いで、清浄化された流体の体積流れ
は、図４における矢印部分４２で示すように、出口通路
９を経由して沈降室６から出るであろう。上記のことか
ら明らかになるであろうように、この体積流れは、沈降
室６において、一種の水平に広がるらせん状の動きを示
している。
【００２２】頂部を覆う天井プレート１０からの沈降室
６は、本質的には必要ではない。図２において、例え
ば、オーバフロー通路またはオーバフロー端の形態にお
ける、１つまたは複数の出口通路を、入口通路からいく
らか離れた位置にある、後方の端部隔壁３６に設け、そ
れらのオーバフロー通路またはオーバフロー端を経由し
て、完全に、または部分的に清浄化した流体を、沈降室
６から出すことができるであろうとも考えられる。しか
し、上方から沈降室６を封鎖する、キャップ１１で覆っ
た、天井プレート１０内の通路には、三相分離装置３３
の頂部の上に、さらに、さらなる反応器を置くことがで
きるという利点がある。このさらなる反応器は、例え
ば、下部反応器３２と全く同様に、嫌気性反応器とする
ことができるが、下部反応器３２が嫌気性反応器であっ
て、この上部反応器３１を好気性反応器とすることもで
きる。この利点があることについての理由は、天井プレ
ート１０、ならびに、キャップ１１で上方から覆った通
路９が、上部の好気性反応器３１から、三相分離装置３
３を経由して、下部嫌気性反応器３２までの、望ましく
ない流体の連絡を排除する点である。
【００２３】しかし、下部反応器３２を極めて良好に好
気性反応器とすることができ、そうするとこの場合、空
気または酸素を、三相分離装置３３内で、流体から分離
除去することもまた、明らかであろう。
【００２４】図５は、本発明による複式三相分離装置３
３を示している。この複式三相分離装置３３は、それぞ
れの、独自のプレート部分４を有し、プレート部分４が
下部に向かって収束する分離装置に対し、いわば共通の
ガス・キャップ２を有している。このタイプの、複式の
実施形態の場合には、選択肢は、長手方向Ｌに対し横方
向に見て、換言すれば、図５における図面の平面に対し
横方向に見て、入口通路か、または出口通路かいずれか
を、お互いに向かって開口させることになろう。図５に
示す例において、選択される選択肢は、出口通路８をお
互いに向かって開口させる、換言すれば、その両方を共
通キャップ２の下に開口させることである。さらに、一
方の三相分離装置の入口通路７が、他方の三相分離装置
の出口通路８に完全に重なること、ならびに、入口通路
７の長さ（図５における図面の平面に対し直角に見て）
が、いつも出口通路８の長さよりも大きいことが好まし
いので、一方の三相分離装置の入口通路７もまた、他方
の三相分離装置の入口通路７に部分的に重なることが明
らかであろう。
【００２５】図６は、図１の変形形態として、本発明に
よるさらなる三相分離装置を示している。図１および６
で差異がない限り、同一の参照番号を使用してきてい
る。図１と６の間には、２つの差異がある。第１の差異
は、図６における排出キャップ５１が、図１における排
出キャップ１１と、異なった方向性を有することであ
る。流出開口部５３は、らせん様の動き４０、明確に
は、その部分４２、の方向において、より回転してきて
いる。言いかえると、長手方向Ｌに対して、軸線５２
は、およそ４５°など、９０°未満の角度にある。第２
の差異は、第１の差異とは別個に見るべきであるが、キ
ャップ５１の形状にある。流出キャップ５２の上面が、
流出の方向へと狭くなる、詳細にはテーパがある、よう
に組み立てられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】分解図としての、または少なくとも分解図とし
て示す、本発明による三相分離装置を示す透視図であ
る。
【図２】図１において分解図として示した、本発明によ
る三相分離装置を示す透視図である。
【図３】図１における矢印ＩＩＩに沿った断面を示す図
であり、その上方に上部反応器を有し、かつその下方に
下部反応器を有し、これらの反応器をも図解的に示して
いる。
【図４】図１における矢印ＩＶに沿った断面を示す図で
ある。
【図５】本発明による複式三相分離装置の断面図を、図
解的に示す図である。
【図６】本発明によるさらなる三相分離装置の一例を、
図１の変形形態として示す図である。
【符号の説明】
１、２ ガス収集キャップ ３、４ プレート部分 ５ 反応室 ６ 沈降室 ７ 入口通路 ８ 出口通路 ９ 排出開口部 １０ 天井プレート １１、５１ 排出キャップ １２、５３ 流出開口部 １７ プレート部分３の下端 １８ 第１の垂直線 １９ プレート部分４の下端 ２０ 第２の垂直線 ２１ バクテリア集団 ２２ 水供給部 ２４ ガスの気泡 ２５ ガス室 ２６ ガス排出部 ３１ 上部反応器 ３２ 下部反応器 ３３ 三相分離装置 ３６ 端部隔壁 ４０、４１、４２ 矢印 ４３ 分枝の矢印 ５２ 軸線 Ｌ 長手方向 Ｉ 入口通路７の幅 Ｅ 出口通路８の幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 3/08 Ｃ０２Ｆ 3/08 Ｂ 3/28 3/28 Ａ 3/30 3/30 Ａ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 三相分離装置（３３）であって、少なく
    とも１対の、水平の長手方向（Ｌ）に延在し、かつ、そ
    れぞれがプレート部分（３、４）を有する、２つのガス
    収集キャップ（１、２）を備え、該三相分離装置内に含
    まれている流体ガスおよび粒子を分離除去するための三
    相分離装置（３３）であり、 プレート部分（３、４）は下方の方向に収束し、かつ、
    プレート部分（３、４）の下端から、流体および粒子の
    ための、長手方向に細長い、少なくとも１つの通路
    （７、８）が延在し、 該通路は、プレート部分（３、４）下方で反応室（５）
    を、プレート部分（３、４）上方の沈降室（６）に接続
    し、 沈降室（６）内に開口している流体のための排出開口部
    （９）は、前記少なくとも１つの通路（７、８）よりも
    高い位置に設けられている三相分離装置において、 前記少なくとも１つの通路は、分離除去しようとする粒
    子を含む流体のための入口通路（７）、ならびに、沈降
    室内に沈降する粒子のための出口通路（８）を有するこ
    と、 入口通路（７）および出口通路（８）が、長手方向
    （Ｌ）から見て、お互いの延長線内にあること、ならび
    に排出開口部（９）は、長手方向（Ｌ）で入口通路
    （７）から見て、出口通路（８）と同じレベルにある沈
    降室（６）に開口するように、または出口通路（８）を
    越えて設けられていることを特徴とする三相分離装置
    （３３）。
  2. 【請求項２】 入口通路（７）の表面積が、出口通路
    （８）の表面積よりも大きいことを特徴とする請求項１
    に記載の三相分離装置（３３）。
  3. 【請求項３】 入口通路（７）の表面積が、出口通路
    （８）の表面積よりも少なくとも３０％、好ましくは少
    なくとも６０％、大きいことを特徴とする請求項１また
    は請求項２に記載の三相分離装置（３３）。
  4. 【請求項４】 入口通路（７）の表面積が、出口通路
    （８）の表面積の最大で５倍、好ましくは最大で３倍、
    の大きさであることを特徴とする請求項１から請求項３
    までのいずれか一項に記載の三相分離装置（３３）。
  5. 【請求項５】 入口通路（７）の位置で、一方のプレー
    ト部分（３）の第１の下端部（１７）に接する第１の垂
    直線（１８）に対して見て、他方のプレート部分（４）
    が、前記第１の下端部（１７）の下側に、前記第１の垂
    直線（１８）を越えるまで延在していることを特徴とす
    る請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の三
    相分離装置（３３）。
  6. 【請求項６】 出口通路（８）の位置で他方のプレート
    部分（４）の第２の下端部（１９）に接する第２の垂直
    線（２０）に対して見て、一方のプレート部分（３）
    が、前記第２の下端部（１９）の下側に、前記第２の垂
    直線（２０）を越えるまで延在していることを特徴とす
    る請求項１から請求項５までのいずれか一項、詳細には
    請求項５、に記載の三相分離装置（３３）。
  7. 【請求項７】 沈降室に、上方からこの沈降室を封鎖
    し、かつ、その両側における長手方向の端部で、それぞ
    れのキャップ（３、４）に接合する天井（１０）が設け
    られ、天井（１０）内に排出開口部（９）が設けられ、
    好ましくは、排出開口部（９）の頂部は、水平方向に開
    口する流出開口部（１２）を有する排出キャップ（１
    １）で覆われていることを特徴とする請求項１から請求
    項６までのいずれか一項に記載の三相分離装置（３
    ３）。
  8. 【請求項８】 請求項１から請求項７までのいずれか一
    項に記載の三相分離装置（３３）を備えた、排水の生物
    学的浄化のための設備であって、バクテリア集団（２
    ３）の形態にある粒子の層（２１）が、反応室（５）の
    底部に存在しており、また、浄化しようとする排水の供
    給部（２２）が、前記層（２１）中に、または前記層
    （２１）の下方に、開口している設備。
  9. 【請求項９】 排出開口部（９）が、詳細には、生物学
    的反応器からなる、さらなる反応室（２５）に連絡され
    ている請求項８に記載の、好ましくは少なくとも請求項
    ７と組み合せた設備。
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