JP2013522012A - モバイル水濾過ユニット - Google Patents

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Abstract

ハウジング；粒子状物質の多い水の加圧供給源を受け取り、粒子状物質の質量の大部分を水から分離し、粒子状物質の少ない水を産出する、ハウジング内の受動的セパレータ；水から分離された粒子状物質を受け取り、その処理を可能にする、ハウジング内に少なくとも一部が配置された粒子状物質放出手段；ハウジング内の少なくとも１つの濾過モジュールであって、各々、粒子状物質の少ない水を同時に受け取り、重力の下で各モジュールの多孔性濾過媒体にその水を通すことによって粒子状物質の少ない水から残存する粒子状物質および不純物を濾取する、濾過モジュール；ならびに濾過モジュールから濾水を受け取り、濾水をハウジング外の流体シンクに供給する、ハウジングの壁における出口に連結した少なくとも１つの出口導管を含む、水濾過ユニット。

Description

記載される実施形態は概して、粒子状物質の多い水（または粒子状物質を多く含む水、ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ｈｅａｖｙ ｗａｔｅｒ）から粒子状物質を濾取するのに適した水濾過ユニットに関する。特に、実施形態は、粒子状物質の多い水を濾過すべき場所（または現場）への輸送を容易にするためにコンテナ化された水濾過ユニットに関する。
いくつかの建設現場および採掘現場において、現場の特定の場所から水を取り出すこと、および環境的に安全な方法で水を処理することが必要であることがある。標準的な雨水システムは、比較的大量の粒子状物質が懸濁している水が雨水排出システムを通過する際に、そのような水から沈降し得る大量の粒子状物質に対処するように設計されていないことがあるので、比較的大量の粒子状物質が懸濁している水は処理するのに問題があり得る。加えて、水は、雨水システム中で処理するのに適しない環境汚染物質を含んでいることがある。現場におけるそのような粒子状物質の多い水を貯蔵する代替手段は、実質的に更なる費用を伴うことがある。
建設現場または採掘現場等の産業用地から取り出すべき水を処理する現在の方法またはシステムの欠点または不都合な点の１つ以上に対処する又はそれらを改良すること、あるいは、そのような方法またはシステムの有用な代替物を少なくとも提供することが望ましい。
いくつかの実施形態は、水濾過ユニットであって、
ハウジング、
粒子状物質の多い水の加圧供給源を受け取り、粒子状物質の質量の大部分を水から分離し、粒子状物質の少ない水（または粒子状物質の含有量の低い水、ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ｌｅａｎ ｗａｔｅｒ）を産出する、ハウジング内の受動的（ｐａｓｓｉｖｅ）セパレータ、
水から分離された粒子状物質を受け取り、その処理を可能にする、ハウジング内に少なくとも一部が配置された粒子状物質放出手段、
ハウジング内の少なくとも１つの濾過モジュールであって、各々、粒子状物質の少ない水を同時に受け取り、重力の下で各モジュールの多孔性濾過媒体にその水を通すことによって粒子状物質の少ない水から残存する粒子状物質および不純物を濾取する、濾過モジュール、ならびに
濾過モジュールから濾水を受け取り、濾水をハウジング外の流体シンクに供給する、ハウジングの壁における出口に連結した少なくとも１つの出口導管
を含む水濾過ユニットに関する。
濾過ユニットの少なくとも１つの濾過モジュールは、複数の濾過モジュールを含んでよく、少なくとも１つのプレナム（ｐｌｅｎｕｍ）は、濾過モジュールから出る濾水を受け取ってよく、その濾水を少なくとも１つの出口導管に導いてよい。濾過ユニットは、粒子状物質の少ない水を各々の濾過モジュールに送る個別の流体導管を更に含んでよい。セパレータは渦状（またはボルテックス）セパレータであってよい。
濾過ユニットは、セパレータから粒子状物質の少ない水を受け取り、その粒子状物質の少ない水を少なくとも１つの濾過モジュールに供給するマニホールド（ｍａｎｉｆｏｌｄ）タンクを更に含んでよい。マニホールドタンクは、マニホールドタンクに入る粒子状物質の少ない水の流体負荷（ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｌｏａｄ）を拡散させるディフューザープレートを含んでよい。
濾過ユニットは、粒子状物質の少ない水をマニホールドタンクから少なくとも１つの濾過モジュールに供給し得るフィルターモジュール進入導管を更に含んでよく、その進入導管は、少なくとも１つの濾過モジュールの各々に連結することができ、それらから容易に取り外すことができる。
各々のフィルターモジュール進入導管は、ハウジングの第１および第２の側壁の１つに沿って、または隣接して延びてよく、第１または第２の側壁の各々に対して支持されてよい。各々のフィルターモジュール進入導管は、導管の端に可とう性導管部を有してよく、その可とう性導管部において、各々のフィルターモジュール進入導管は、少なくとも１つの濾過モジュールの各１つに連結してよい。
セパレータ、粒子状物質放出手段およびマニホールドタンクは、ハウジング内にユニットとして設置するために処理アセンブリ（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｓｓｅｍｂｌｙ）として形成してよい。処理アセンブリは、ハウジングに対して処理アセンブリを支持し且つ取り付ける支持フレームを含んでよい。
いくつかの実施形態は、上述のタイプの濾過ユニットを用いて水を濾過する方法に関し、その方法は、粒子状物質の多い水に凝集剤（ｆｌｏｃｃｕｌｅｎｔ）を加える工程を含む。
他の実施形態は、水濾過ユニットであって、
ハウジング、
粒子状物質の多い水の加圧供給源および凝集剤を受け取り、粒子状物質の多い水と凝集剤とを混合し、水から粒子状物質の質量の大部分を分離し、粒子状物質の少ない水を産出する、ハウジング内の受動的セパレータ、
水から分離された粒子状物質を受け取り、その処理を可能にする、ハウジング内に少なくとも一部が配置された粒子状物質放出手段、
ハウジング内の少なくとも１つの濾過モジュールであって、各々、粒子状物質の少ない水をセパレータから同時に受け取り、重力の下で各モジュールの多孔性濾過媒体にその水を通すことによって粒子状物質の少ない水から残存する粒子状物質および不純物を濾取する、濾過モジュール、ならびに
濾過モジュールから濾水を受け取り、濾水をハウジング外の流体シンクに供給する、ハウジングの壁における出口に連結した少なくとも１つの出口導管
を含む、水濾過ユニットに関する。
濾過ユニットは、粒子状物質の多い水の加圧供給源に凝集剤を加える凝集剤導入手段をハウジング内に更に含んでよい。濾過ユニットは、粒子状物質の多い水の加圧供給源に処理化学物質を加えて、凝集剤を加えることに起因する水のｐＨの変化を、粒子状物質の多い水のｐＨが概して保持されるように相殺する処理化学物質導入手段をハウジング内に更に含んでよい。凝集剤導入手段および処理化学物質導入手段の少なくとも１つは、投与ポンプ（ｄｏｓｉｎｇ ｐｕｍｐ）であってよい。凝集剤は、硫酸アルミニウムであってよい。
濾過ユニットは、セパレータから粒子状物質の含有量の少ない水を受け取って、その中で凝集物（ｆｌｏｃ）を更に沈降させて、粒子状物質の含有量が少ない水を少なくとも１つの濾過モジュールに供給するための、セパレータと少なくとも１つの濾過モジュールとの間に配置されたクラリファイヤー（または清澄装置）を更に含んでよい。クラリファイヤーは層状（またはラメラ）クラリファイヤーであってよい。
濾過ユニットは、クラリファイヤーから粒子状物質の少ない水を受け取り、その粒子状物質の少ない水を少なくとも１つの濾過モジュールに供給する、堰（ｗｅｉｒ）を更に含んでよい。
濾過ユニットは、堰から粒子状物質の少ない水を受け取り、その粒子状物質の少ない水を少なくとも１つの濾過モジュールに供給する、樋（ｌａｕｎｄｅｒ）を更に含んでよい。
少なくとも１つの濾過モジュールは、複数の濾過モジュールと、濾過モジュールから来る濾水を受け取り、その濾水を少なくとも１つの出口導管に導く少なくとも１つのプレナムとを含んでよい。濾過ユニットは、粒子状物質の少ない水を各々の濾過モジュールに送る、個別の流体導管を更に含んでよい。セパレータは渦状セパレータであってよい。
セパレータ、クラリファイヤー、堰および樋は、ハウジング内にユニットとして設置するために処理アセンブリとして形成してよい。処理アセンブリは、ハウジングに対して処理アセンブリを支持し且つ取り付ける支持フレームを含んでよい。
濾過ユニットの少なくとも１つの濾過モジュールは、新しい又は再生された多孔性濾過媒体を含む別の少なくとも１つの濾過モジュールと容易に交換可能であるように構成されてよい。
ハウジングは、交換の間に少なくとも１つの濾過モジュールの挿入および取り出しが可能であるサイズの、少なくとも１つの開放可能な扉を有してよい。ハウジングは、標準的な運送用コンテナ輸送手段を用いて輸送可能なコンテナを含んでよい。
コンテナは、コンテナの長さが高さ及び幅より大きい長方形に似た形状を有してよく、床、天井、縦に延びる側壁、後壁、および少なくとも１つの開放可能な扉で規定される対向する前壁を有してよい。
濾過ユニットは、濾水を少なくとも１つの出口導管に導く、少なくとも１つの濾過モジュールおよび床の中間に配置される堤防床（ｂｕｎｄ ｆｌｏｏｒ）を更に含んでよい。堤防床は、少なくとも１つの濾過モジュールが堤防床を通過するのを容易にする一連のローラーを含んでよい。
セパレータおよび粒子状物質放出手段は、後壁に向かって又は隣接して配置してよく、少なくとも１つの濾過モジュールはセパレータと前壁との間に配置してよい。
粒子状物質の多い水の供給源は、後壁に形成された入口を通じて受け取られてよく、出口は後壁に配置してよい。
セパレータは、粒子状物質の多い水を約１０リットル／秒の速度で受け取ってよい。
粒子状物質放出手段は、分離された粒子状物質を収集し、その粒子状物質をハウジングから取り出す手段を含んでよい。
少なくとも１つの濾過モジュールの多孔性濾過媒体の全上部表面積は、約４ｍ２〜約８ｍ２であってよい。セパレータは、約１５０ミクロンより大きいサイズの粒子状物質の大部分の粒子を分離してよい。
いくつかの実施形態は、加圧された水を供給する手段、分離された粒子状物質を処理する手段および濾水のための水シンクと組み合わされた、上述の１以上の水濾過ユニットを含む水濾過システムに関する。
いくつかの実施形態は、上述の濾過ユニットを用いて水を濾過する方法であって、粒子状物質の多い水に凝集剤を加える工程を含む方法に関する。
実施形態は、例として、添付の図面を参照して以下に更に詳細に説明する。
図１は、図示するためにいくつかの壁がない状態で示される、いくつかの実施形態の水濾過ユニットの斜視図である。 図２は、図示するために屋根がない状態で示される、水濾過ユニットの平面図である。 図３は、側壁を通して見たときの、水濾過ユニットの側面図である。 図４は、水濾過ユニットの一部を形成する分離アセンブリの部分切り取り斜視図である。 図５Ａは、標準的な中間バルクコンテナ（ＩＢＣ）の斜視図である。 図５Ｂは、水濾過モジュールの一例の斜視図である。 図６は、フィルターモジュールが取り出された状態で示し、ユニットの堤防床を更に詳細に図示する、水濾過ユニットの一部の斜視図である。 図７は、図１の水濾過ユニットを採用する水濾過システムの略図である。 図８は、図示するためにいくつかの壁がない状態で示される、他の実施形態の水濾過ユニットの斜視図である。 図９は、側壁を通して見たときの、図８の水濾過ユニットの側面図である。 図１０は、端壁を通して見たときの、図８の水濾過ユニットの端面図である。 図１１は、図８の水濾過ユニットの端面図である。 図１２は、図８の水濾過ユニットのシステムダイアグラムである。 図１３は、図示するためにいくつかの壁がない状態で示される、他の実施形態の水濾過ユニットの斜視図である。 図１４は、側壁を通して見たときの、図８の水濾過ユニットの側面図である。
記載された実施形態は概して、粒子状物質の多い水から粒子状物質を濾取するのに適した水濾過ユニットに関する。特に、実施形態は、粒子状物質の多い水を濾過すべき場所（または現場）への輸送を容易にするためにコンテナ化された水濾過ユニットに関する。
図１〜４、５Ｂおよび６に示すように、記載された実施形態は概して、以下に説明する種々の構成要素を収納する、標準化された運送用コンテナの形態であってよいハウジング１０１を含む水濾過ユニット１００に関する。水濾過ユニット１００は、セパレータ１１０、マニホールドタンク１２０、粒子状物質貯蔵プレナム１３０ならびに少なくとも１つの放出導管および／または開口部を含む粒子状物質放出手段、流体移動導管１４０、１以上の濾過モジュール１５０ならびに少なくとも１つの堤防床１６０を含み、これらの全てはハウジング１０１内に配置される。
セパレータ１１０は、セパレータ１１０の本体と、ハウジング１０１の後壁１０２に配置される入口ポート１１２との間を通る流入導管１１４を通じて、粒子状物質の多い水を受け取る。粒子状物質の多い水は、それと共に、水から分離することが望まれる油または他の浮遊不純物も含んでよく、または運んでよい。セパレータ１１０は、例えばＨｙｄｒｏ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌの製品であるＤｏｗｎｓｔｒｅａｍ Ｄｅｆｅｎｄｅｒ（商標）として知られている種類の、渦状セパレータであってよい。従って、セパレータ１１０は、圧力下で、最大で約２０リットル／秒、例えばおよそ５〜２０リットル／秒の速度で、粒子状物質の多い水を受け取り、約１５０ミクロンより大きいサイズの粒子状物質の大部分（約９０％）を、水および／または水と共に運ばれる他の液体から受動的に（ｐａｓｓｉｖｅｌｙ）分離する。得られる、粒子状物質の少ない水（場合により他の液体を含む）は、その後、セパレータ１１０の、マニホールド１２０への出口１１６に供給され、マニホールドタンク１２０の入口開口部１２２を通過する。
セパレータ１２０によって水から分離された（沈降した）粒子状物質は、その後プレナム１３０の下側開口１３２を通じて取り出す前に、重力の下で、セパレータ１２０の下側開口部から流れ出て、粒子状物質貯蔵ホッパーまたはプレナム１３０の中に流れ込む。水濾過ユニット１００が利用される特定の現場に応じて、水中の粒子状物質の種類は、異なる特徴を有することがあり、貯蔵プレナム１３０に集められる粒子状物質の排出の頻度をより多く又はより少なくすることが必要とされる。いくつかの実施形態において、開口１３２は、蓄積する粒子状物質を頻繁に除去するために、水濾過ユニット１００の下に配置される大きなホッパーまたは更なるプレナムに対して直接開口してよい。他の実施形態において、プレナム１３０から開口１３２を介して、その後、後壁１０２の下部に配置される出口ポート１３４につながっている出口導管１３３を通じて、粒子状物質を能動的に（ａｃｔｉｖｅｌｙ）取り出すのにポンプを用いてよい。
マニホールドタンク１２０は、セパレータ１１０から受け取った粒子状物質の少ない水を、濾過モジュール１５０に分配するために流体移動導管１４０へ分配し得る、プレナムの機能を提供する。マニホールドタンク１２０は、粒子状物質の少ない水を、入口開口部１２２を通じて、底がディフューザープレート１２４である入口プレナム１２３の中へと受け取る。ディフューザープレート１２４は、粒子状物質の少ない水を通過させてマニホールドタンク１２０の主たるプレナム容積の中に送ることができる一連の孔を有し、その粒子状物質の少ない水がプレナムの主たるプレナム容積の中に入る際に、流体負荷を拡散させて水の慣性を低下させる働きをする。６つの出口開口部１２６が、マニホールドタンク１２０の一の壁に形成され、各開口部は、６つの流体移動導管１４０の１つにつながっており、それにより、粒子状物質の少ない水が比較的均一な方法で６つの濾過モジュール１５０に伝えられる。他の実施形態は、６つより少ない又は多い濾過モジュールを使用してよく、流体移動導管１４０および出口開口部１２６の数の対応する１対１の減少または増加が必要であり得る。
図に示すように、６つの濾過モジュール１５０が、３つのモジュールを２列に並べて配置される。３つの濾過モジュール１５０の各列は、ハウジング１０１の一の側の壁に隣接しており、濾過モジュール１５０の他の列は、反対側の壁に隣接している。濾過モジュール１５０の各列は、各濾過ユニット１５０のハウジング１０１内への容易な挿入およびハウジング１０１からの容易な取り外しを可能にするために、ローラー１６５の組を有する別々の堤防床１６０の上に配置される。
導管１４０を濾過モジュール１５０の各々に連結する又は取り外す間の便利なアクセスを可能にするために、各導管１４０は、ハウジングの側壁１０５または１０４の一部にそって配置され、それに対して支持される。このことにより、ハウジング１０１の側壁１０４、１０５が導管１４０を支持することが可能となり、同時に、各導管１４０の出口端における可とう性連結部１４２を、各濾過モジュール１５０の入口に連結するために配置することが可能となる。図１および２に示すように、３つの導管１４０は、少なくとも一部が壁１０５に沿って又は隣接して通り、一方、他の３つの導管１４０は、少なくとも一部が壁１０４に沿って又は隣接して通り、各導管１４０は、隣接する壁１０４、１０５から内側に分岐し、その後、下方に分岐して各々の濾過モジュール１５０と連結する。別の実施形態において、導管１４０は、壁１０４、１０５よりもむしろ屋根１０７に対して固定されて（即ち、つるされて）よい。
図５Ｂに濾過モジュール１５０を更に詳細に示すが、例示を目的とするのみである。各濾過モジュール１５０は、標準的な中間バルクコンテナ（ＩＢＣ）と構造的に且つ容積の点で大体類似したサイズであってよい。濾過モジュール１５０は、１，０００ミリメートル×１，２００ミリメートルの底面寸法を有してよく、ＩＢＣをまねるように設計された濾過モジュールの実施形態に関しては、１，１２０ミリメートルの高さを有する。標準的なＩＢＣを比較のため図５Ａに示す。
各濾過モジュール１５０は、濾過の要求に応じて、約４００ミリメートル〜約８００ミリメートルの範囲であってよい深さＸを有する多孔性濾過媒体１５８を含む。多孔性濾過媒体１５８は、ハウジング１５９の上面の中心に配置される入口ハウジング１５３を有するモジュールハウジング１５９内に完全に包含される。導管１４０から入ってくる水の流れを拡散させるために底壁に一連の孔を有する有孔ディフューザーバケット１５４が、入口開口部１５３の内部に受け入れられる。各導管１４０の出口端における可とう性管継ぎ手１４２は、例えば、ディフューザーバケット１５４の頂部に適合するねじ式キャップ１５６に設けられるクリップファスナー継ぎ手を含む適切な連結手段を用いて、各濾過モジュール１５０に連結させることができる。このクリップファスナー継ぎ手は、各濾過モジュール１５０が新しい又は再生された多孔性濾過媒体１５８を有するモジュールに交換可能であるために、容易に取り外し可能であるように設計される。
各濾過モジュール１５０は底部１５２を有し、それを通って、多孔性濾過媒体１５８を通過する水は堤防床１６０に排水される。底部１５２は、ハウジング１０１からフィルターモジュールを引き出す又は挿入する間に、フォークリフトの２つの持ち上げ歯（ｌｉｆｔｉｎｇ ｔｉｎｅ）を受け入れることができるように、好ましくは両側に２つの開口を有する。そのため、フィルターモジュールの底部１５２は、フィルターハウジング１５９および多孔性濾過媒体１５８の重量を支えるため、ならびにフォークリフトによるフィルターモジュール１５０の取り扱いを可能にするために、十分な構造的剛性を必要とする。加えて、底部１５２の底板またはシート１５１は孔が開けられており、あるいは少なくとも一部がメッシュとして形成してよい。いくつかの実施形態において、底部１５２は、主に強固な構造用成形プラスチックから形成してよい。他の実施形態において、底部１５２は、構造用金属または金属およびプラスチック支持構造の組み合わせから作製してよい。いずれの場合においても、底部１５２は、モジュール１５０の重量を、それが最も重いとき（即ち、水で満たされているとき）に支えるために、十分な構造的一体性を有する必要がある。
各々が約１．２ｍ２の（多孔性濾過媒体１５８の）上部表面積を有する６つの濾過モジュール１５０に関して、全上部表面積は約７．２ｍ２であるが、異なる構成は、約４ｍ２〜約８ｍ２の間で変化してよい。
多孔性濾過媒体１５８は、大部分の沈泥および懸濁した固体を濾過して取り除き、また、油、他の非水液体および溶解した汚染物質（栄養物および／または重金属等）の、濾水を更に使用する又は雨水排水管に廃棄するために環境に安全なものにするのに十分な量を除去する種類のものである。濾過モジュール１５０において使用可能な多孔性濾過媒体１５８の例は、豪州特許仮出願第２００９９０３７９６号、発明の名称「Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ」に記載されており、この全開示事項は引用することにより本明細書に組み込まれる。
ここで、図６を参照して、堤防床１６０を更に詳細に示す。図６は、２列の濾過モジュール１５０を支持するために並んで配置される、２つの別々に形成された堤防床１６０を示しているが、１つの堤防床または２つより多い堤防床を代わりに形成することができる。各堤防床１６０は、二次的な沈殿物トラップとして機能し得る。
図６に示すように、各堤防床１６０は、濾過モジュール１５０から濾水を集めて、堤防床１６０の後壁１６３の下部に形成された出口開口部１６４に向かって導くために、傾斜し且つ内側に曲がっている面１６１を有する。傾斜面１６１は、堤防床１６０の前壁１６２付近から後壁１６３に向かって徐々に下向きに傾斜している。出口開口部１５４は、濾水の出口導管１６６（図３）に流体的に連結し、その出口導管１６６は、後壁１０２に配置される濾水の出口ポート１６８と流体的につながっている。
各濾過モジュール１５０が堤防床１６０上を容易に滑る又は堤防床１６０から容易に外れることを可能にするために、ローラー１６５もまた、各堤防床１６０の各々の長手方向に沿って設けられる。ローラー１６５は、傾斜面１６１を介した水の収集を阻む又は妨害することがないように、各濾過モジュール１５０の底部１５２の対向する側端を支持するように構成される。
各堤防床１６０は、ハウジング１０１の輸送の間に各濾過モジュール１５０を所定の場所に固定する固定手段を有してよい。この固定手段は、各堤防床１６０の各々の長手方向の側に、隆起したサイドフランジ（ｒａｉｓｅｄ ｓｉｄｅ ｆｌａｎｇｅ）を有してよく、それと一緒に、間隔を置いた固定ポイント１６７がサイドフランジに沿って配置される。
堤防床１６０は、ハウジング１０１の床１０６に直接置いてよく、またはいくつかの中間材料によって衝撃が緩和されてよい。堤防床１６０は、好ましくは、ハウジングの床１０６および壁１０４、１０５に対して適切な位置に、しっかりと（しかし取り外し可能であるように）固定される。各堤防床１６０の前端１６２は、ハウジング１０１の前壁１０３に隣接して配置され、その前壁１０３は、濾過モジュール１５０の各堤防床１６０への便利な積載または取り出しのための少なくとも１つの開き戸として開く。
いくつかの実施形態において、セパレータ１１０、マニホールドタンク１２０および貯蔵プレナム１３０を含む粒子状物質放出手段は、単一のユニットとしてハウジング１０１内に設置するために、フレーム１３８によって支持される単一のアセンブリとして形成してよい。
ハウジング１０１は、ハウジング１０１の内部を照らすために、壁１０４、１０５または屋根１０７に配置される照明手段１８０を更に含んでよい。そのような照明手段１８０は、局部電池または他の電源によって電力供給される照明を含んでよく、あるいは、別法として、照明手段１８０は、ハウジング１０１の中または上に設けられる電源出力と連結した外部電源によって供給される電気回路によって電力供給されてよい。
水濾過ユニット１００は概して、受動的方法で作動するように設計されている（即ち、水濾過ユニット１００の作動を可能にするために電力の供給を必要としない）が、いくつかの実施形態は、照明ならびに／または、例えば分離された粒子状物質および／もしくは濾水を放出するための１以上のポンプ等の、いくつかの電力要素を利用してよい。さもなければ、実施形態は概して、圧力下でセパレータ１１０に供給される水の重力および運動エネルギーに依存している。従って、照明手段１８０に使用される付随的電気エネルギーは別として、内部ポンプを利用しない実施形態は、入ってくる粒子状物質の多い水の運動エネルギーを、濾過システム全体に対するエネルギー入力の唯一の形態として受け取ってよい。従って、いくつかの実施形態の水濾過ユニット１００は、電力を供給する必要がないので、受動的であると適切に特徴付けられる。一方、水濾過ユニット１００は確かに、外部ポンプによって又は重力下の十分な水頭に起因して加圧された水供給源に依存している。
水濾過ユニット１００のいくつかの実施形態に関してハウジング１０１として運送用コンテナを使用することにより、好都合なことに、運送用コンテナを輸送するように通常は構成されている輸送手段を用いた水濾過ユニット１００の輸送が容易になる。いくつかの実施形態において、ハウジング１０１は、適切な入口／出口開口部アクセス扉、電気供給回路（照明手段１８０および／またはポンプが用いられる場合）、および輸送のために種々の構成要素を適切な位置に固定するための他の手段を有するように、現存の運送用コンテナを変更することによって形成してよい。改造した又は新たに組み立てた（変更した）運送用コンテナを使用する場合、得られるハウジング１０１は標準的な側壁、床、屋根、後壁および前壁を有し、前壁は扉としても機能するであろう。
他の実施形態において、ハウジング１０１は、標準的な運送用コンテナの寸法および取扱適性を有するように形成してよいが、少なくともいくつかの、より軽い及び／又は非金属のハウジング材料から形成してよい。例えば、いくつかの実施形態は、壁、床および屋根の１以上が成形プラスチックおよび／もしくはアルミニウムの支持体またはフレーム要素等のより軽い材料で形成されているスチールフレーム構造を採用してよい。
図示していないが、ハウジング１０１は、側壁１０４、１０５、後壁１０２、屋根１０７または床１０６に形成された１以上のアクセス扉を有してよい。
入口ポート１１２および出口ポート１３４、１６８は、例えば、標準的な大容量ポンプ接続を含んでよい。
ここで、図７を参照して、現場７１２における水濾過のためのシステム７００を示す。水濾過ユニット１００は、粒子状物質の多い水を、ポンプ７１５を用いて導管７１８に沿ってポンプで送って、粒子状物質の多い水を約１０リットル毎秒の速度で入口１１２および導管１１４を介してセパレータ１１０の中に供給することによって、現場７１２に存在する水７１０の大部分を濾過するのに用いてよい。一旦水が濾過されると、分離された粒子状物質は、更に処理するために、ホッパー７２０の中に移動してよく、出口１６８からの濾水は、貯蔵部７３１、雨水もしくは下水排水溝７３２等の目的地（水シンク）へ濾水を運ぶため、またはさもなければ信頼できる方法で水を処理するために、外部導管７３０に供給してよい。
システム７００のいくつかの実施形態は、並列に作動し、かつ単一の供給源または複数の別々の供給源から粒子状物質の多い水を受け取る、複数の水濾過ユニット１００を含んでよい。
システム７００は、並列に作動し、かつ並んで又は重なり合って配置される複数の水濾過モジュール１００を含んでよい。
図８〜１１に示すように、他の記載された実施形態は概して、ハウジング２０１を含む水濾過ユニット２００に関し、その水濾過ユニット２００は、以下に説明する種々の構成要素を収納するために、標準化された運送用コンテナの形態であってよい。水濾過ユニット２００は、セパレータ２１０、粒子状物質貯蔵プレナム２３０ならびに少なくとも１つの放出導管および／または開口部を含む粒子状物質放出手段、流体移動導管２４０、ならびに１以上の濾過モジュール２５０を含み、これらの全てはハウジング２０１内に配置される。
セパレータ２１０は、セパレータ２１０の本体と、ハウジング２０１の後壁２０２に配置される入口ポート２１２との間を通る流入導管２１４を通じて、粒子状物質の多い水を受け取る。粒子状物質の多い水は、それと共に、水から分離することが望まれる油または他の浮遊不純物も含んでよく、または運んでよい。セパレータ２１０は、例えばＨｙｄｒｏ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌの製品であるＤｏｗｎｓｔｒｅａｍ Ｄｅｆｅｎｄｅｒ（商標）として知られている種類の、渦状セパレータであってよい。従って、セパレータ２１０は、圧力下で、最大で約２０リットル／秒、例えばおよそ５〜２０リットル／秒の速度で、粒子状物質の多い水を受け取り、約１５０ミクロンより大きいサイズの粒子状物質の大部分（約９０％）を、水および／または水と共に運ばれる他の液体から受動的に分離する。セパレータは、粒子状物質の多い水から、石および砂等の粗い沈殿物およびより大きい粒子を除去する。得られる、粒子状物質の少ない水（場合により他の液体を含む）は、その後、クラリファイヤー２１３に供給され、このクラリファイヤーは、示される実施形態においては、層状クラリファイヤーである。
粒子状物質の多い水がセパレータ２１０に達する前に、凝集剤が、その粒子状物質の多い水に加えられる。凝集剤は、凝集剤導入手段（図示せず）を用いて加えられ、その凝集剤導入手段は、例えば、投与ポンプを有してよい。セパレータ２１０は、凝集剤と、粒子状物質の多い水との急速な混合をもたらし、凝集物の形成が改良される。
セパレータ２１０によって水から分離された（沈降した）粒子状物質は、後続の取り出しの前に、重力の下で、セパレータ２１０の下側開口部から流れ出て、粒子状物質貯蔵ホッパーまたはプレナム２３０の中に流れ込む。水濾過ユニット２００が利用される特定の現場に応じて、水中の粒子状物質の種類は、異なる特徴を有することがあり、粒子状物質の排出の頻度をより多く又はより少なくすることが必要とされる。いくつかの実施形態において、貯蔵ホッパーまたはプレナム２３０は、蓄積する粒子状物質を頻繁に除去するために、水濾過ユニット２００の下に配置される大きなホッパーまたは更なるプレナムに対して直接開口してよい。他の実施形態において、プレナム２３０から、後壁２０２の下部に配置される出口ポート２３４につながっている出口導管２３３を通じて、粒子状物質を能動的に（ａｃｔｉｖｅｌｙ）取り出すのにポンプを用いてよい。
粒子状物質の少ない水は、セパレータ２１０からクラリファイヤー２１３に供給される。クラリファイヤーは、複数の平板または同様の構成要素が４０〜７０°の角度でタンク内に置かれた大きいタンクを有する。これにより、有効沈降面積が増加し、沈殿性能が向上する。クラリファイヤー２１３内の沈殿物は下方タンク２１５の内部に集まり、導管２１７を介して出口導管２３３に向かう。タンクは、円滑な低速の流れ条件を提供し、それにより、凝集物が形成されて水柱の中から沈むことが可能になる。粒子状物質の少ない水は、堰２１９および樋２２１を介してクラリファイヤーを出、樋２２１は、濾過モジュール内に分配するための水を集める。濾過モジュールは、沈まなかった残存する凝集物、ならびに栄養物および重金属等の溶解した汚染物質を除去し、水のｐＨを調節する。クラリファイヤー２１３、堰２１９および樋２２１を使用することにより、セパレータのサイズを小さくすることができる。
流体移動導管２４０は、粒子状物質の少ない水を、比較的均一な方法で、６つの濾過モジュール２５０に伝える。他の実施形態は、６つより少ない又は多い濾過モジュールを使用してよい。
図に示すように、６つの濾過モジュール２５０が、３つのモジュールを２列に並べて配置される。３つの濾過モジュール２５０の各列は、ハウジング２０１の一の側の壁に隣接しており、濾過モジュール２５０の他の列は、反対側の壁に隣接している。濾過モジュール２５０の各列は、各濾過ユニット２５０のハウジング２０１内への容易な挿入およびハウジング２０１からの容易な取り外しを可能にするために、ローラー上に配置してよい。
導管２４０を濾過モジュール２５０の各々に連結する又は取り外す間の便利なアクセスを可能にするために、各導管２４０は、ハウジングの側壁２０５または２０４の一部にそって配置され、それに対して支持される。このことにより、ハウジング２０１の側壁２０４、２０５が導管２４０を支持することが可能となり、同時に、各導管２４０の出口端における可とう性連結部２４２を、各濾過モジュール２５０の入口に連結するために配置することが可能となる。図８に示すように、３つの導管２４０は、少なくとも一部が壁２０５に沿って又は隣接して通り、一方、他の３つの導管２４０は、少なくとも一部が壁２０４に沿って又は隣接して通り、各導管２４０は、隣接する壁２０４、２０５から内側に分岐し、その後、下方に分岐して各々の濾過モジュール２５０と連結する。別の実施形態において、導管２４０は、壁２０４、２０５よりもむしろ屋根２０７に対して固定されて（即ち、つるされて）よい。
濾過モジュール２５０は、図５Ｂに示すものと同じであってよく、濾過モジュール１５０を参照して上で説明される。各濾過モジュール２５０は、出口導管２６６によって、後壁２０２に配置される濾水出口ポート２６８と流体的につながっている。
いくつかの実施形態において、セパレータ２１０、貯蔵プレナム２３０を含む粒子状物質放出手段およびクラリファイヤー２１３は、単一のユニットとしてハウジング２０１内に設置するために、フレーム２３８によって支持される単一のアセンブリとして形成してよい。
ハウジング２０１は、ハウジング２０１の内部を照らすために、壁２０４、２０５または屋根２０７に配置される照明手段（図示せず）を更に含んでよい。そのような照明手段は、局部電池または他の電源によって電力供給される照明を含んでよく、あるいは、別法として、照明手段は、ハウジング２０１の中または上に設けられる電源出力と連結した外部電源によって供給される電気回路によって電力供給されてよい。
水濾過ユニット２００は概して、受動的方法で作動するように設計されている（即ち、水濾過ユニット２００の作動を可能にするために電力の供給を必要としない）が、いくつかの実施形態は、照明ならびに／または、例えば分離された粒子状物質および／もしくは濾水を放出するための１以上のポンプ等の、いくつかの電力要素を利用してよい。さもなければ、実施形態は概して、圧力下でセパレータ２１０に供給される水の重力および運動エネルギーに依存している。従って、照明手段に使用される付随的電気エネルギーは別として、内部ポンプを利用しない実施形態は、入ってくる粒子状物質の多い水の運動エネルギーを、濾過システム全体に対するエネルギー入力の唯一の形態として受け取ってよい。従って、いくつかの実施形態の水濾過ユニット２００は、電力を供給する必要がないので、受動的であると適切に特徴付けられる。一方、水濾過ユニット２００は確かに、外部ポンプによって又は重力下の十分な水頭に起因して加圧された水供給源に依存している。
水濾過ユニット２００のいくつかの実施形態に関してハウジング２０１として運送用コンテナを使用することにより、好都合なことに、運送用コンテナを輸送するように通常は構成されている輸送手段を用いた水濾過ユニット２００の輸送が容易になる。いくつかの実施形態において、ハウジング２０１は、適切な入口／出口開口部アクセス扉、電気供給回路（照明手段および／またはポンプが用いられる場合）、および輸送のために種々の構成要素を適切な位置に固定するための他の手段を有するように、現存の運送用コンテナを変更することによって形成してよい。改造した又は新たに組み立てた（変更した）運送用コンテナを使用する場合、得られるハウジング２０１は標準的な側壁、床、屋根、後壁および前壁を有し、前壁は扉としても機能するであろう。
他の実施形態において、ハウジング２０１は、標準的な運送用コンテナの寸法および取扱適性を有するように形成してよいが、少なくともいくつかの、より軽い及び／又は非金属のハウジング材料から形成してよい。例えば、いくつかの実施形態は、壁、床および屋根の１以上が成形プラスチックおよび／もしくはアルミニウムの支持体またはフレーム要素等のより軽い材料で形成されているスチールフレーム構造を採用してよい。
図示していないが、ハウジング２０１は、側壁２０４、２０５、後壁２０２、屋根２０７または床２０６に形成された１以上のアクセス扉を有してよい。
入口ポート２１２および出口ポート２３４、２６８は、例えば、標準的な大容量ポンプ接続を含んでよい。
ここで、図１２を参照して、現場３１２における水濾過のためのシステム３０１を示す。水濾過ユニット３００は、粒子状物質の多い水を、ポンプ３１５を用いて導管に沿ってポンプで送って、粒子状物質の多い水（凝集剤３１９が加えられる）を約２０リットル毎秒の速度でセパレータ３１０の中に供給することによって、現場３１２に存在する水３１１の大部分を濾過するのに用いてよい。
一旦水がセパレータ３１０を通過すると、その水は、粒子状物質３１７を更に除去するためにクラリファイヤー３１３の中に入る。分離された粒子状物質３１７は、処理のために移動させてポンプで送ってよい。その後、水は、更なる濾過のために濾過モジュール３５０に移動し、次いで、貯蔵部３３１もしくは水路３３２等の目的地（水シンク）へ濾水を運ぶため、またはさもなければ信頼できる方法で水を処理するために、ポンプ３２１を介して外部導管に供給される。
システム３０１のいくつかの実施形態は、並列に作動し、かつ単一の供給源または複数の別々の供給源から粒子状物質の多い水を受け取る、複数の水濾過ユニット３００を含んでよい。システム３０１は、並列に作動し、かつ並んで又は重なり合って配置される複数の水濾過モジュール３５０を含んでよい。
図１３および１４に示すように、他の記載された実施形態は概して、処理化学物質導入手段４８０を更に含むが水濾過システム２００に概して従う水濾過ユニット４００に関する。水濾過ユニット４００と水濾過ユニット２００との間で共通する特徴は、類似した番号を用いて番号付けした。
処理化学物質導入手段４８０は、凝集剤の追加に起因する水のｐＨの変化を、粒子状物質の多い水のｐＨが概して保持されるように相殺するために、処理化学物質を供給するように構成される投与ポンプである。記載された例において、硫酸アルミニウムが凝集剤として加えられ、それにより、粒子状物質の多い水のｐＨの変化がもたらされる。処理化学物質導入手段４８０は、消石灰および水の溶液を、粒子状物質の多い水に加え、それにより、概して中性のｐＨレベルが保持される。石灰の代替物として、苛性ソーダを用いてよい。
処理化学物質導入手段４８０は、凝集剤導入手段４８２に隣接して配置される。処理化学物質導入手段４８０および凝集剤導入手段４８２の各々は、１２５〜２００リットルの容量を有する化学物質タンク、ソレノイド定量ポンプ、制御ボックスおよび導入ポートからなる。両方のシステムは、処理化学物質または凝集剤をセパレータ４１０の中に導入して、処理化学物質または凝集剤の混合に役立てる。化学物質タンクはハウジング４０１の端に位置し、アクセス扉（図示せず）が、タンクに容易にアクセスし得るように設けられる。水濾過ユニット２１０と比較して、水濾過ユニット４１０のクラリファイヤー４１３は、処理化学物質導入手段４８０および凝集剤導入手段４８２の取り付けを可能にするように再配置される。
ソレノイド定量ポンプは、電子機器であり、配電線の電力によって充電可能な、またはソーラーシステムに接続可能な電池からの１２ボルト供給によって電力が供給される。ＰＬＣで制御されたモニタリングシステムは、濁度、ｐＨおよび他のパラメータを記録するのに使用してよい。ＰＬＣ制御システムは、処理化学物質導入手段４８０および凝集剤導入手段４８２を制御するのに使用してもよい。
この明細書および後に続く特許請求の範囲を通じて、文脈上他の意味に解すべき場合を除いて、語「含む」および「含み」および「含んで」等の変形は、記載された整数もしくは工程または整数もしくは工程の群を包含することを意味するが、他のいずれの整数もしくは工程または整数もしくは工程の群も排除しないことを意味することが理解されるであろう。
本明細書における先行刊行物（またはそれに由来する情報）または公知の事項の援用は、先行刊行物（またはそれに由来する情報）もしくは公知の事項が本明細書に関連する試みの分野における共通の一般知識の一部を形成することに対する同意もしくは承認または何らかの形態の示唆であると解釈されず、また、解釈されるべきでない。

Claims (20)

  1. ハウジング、
    粒子状物質の多い水の加圧供給源を受け取り、粒子状物質の質量の大部分を水から分離し、粒子状物質の少ない水を産出する、ハウジング内の受動的セパレータ、
    水から分離された粒子状物質を受け取り、その処理を可能にする、ハウジング内に少なくとも一部が配置された粒子状物質放出手段、
    ハウジング内の少なくとも１つの濾過モジュールであって、各々、粒子状物質の少ない水を同時に受け取り、重力の下で各モジュールの多孔性濾過媒体にその水を通すことによって粒子状物質の少ない水から残存する粒子状物質および不純物を濾取する、濾過モジュール、ならびに
    濾過モジュールから濾水を受け取り、濾水をハウジング外の流体シンクに供給する、ハウジングの壁における出口に連結した少なくとも１つの出口導管
    を含む、水濾過ユニット。
  2. セパレータから粒子状物質の少ない水を受け取り、その粒子状物質の少ない水を少なくとも１つの濾過モジュールに供給するマニホールドタンクを更に含む濾過ユニットであって、前記マニホールドタンクは、マニホールドタンクに入る粒子状物質の少ない水の流体負荷を拡散させるディフューザープレートを含む、請求項１に記載の濾過ユニット。
  3. 粒子状物質の少ない水をマニホールドタンクから少なくとも１つの濾過モジュールに供給するフィルターモジュール進入導管を更に含む濾過ユニットであって、前記進入導管は、少なくとも１つの濾過モジュールの各々に連結し、それから容易に取り外すことができる、請求項２に記載の濾過ユニット。
  4. 粒子状物質の多い水の加圧供給源に凝集剤を加える凝集剤導入手段をハウジング内に更に含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の濾過ユニット。
  5. 粒子状物質の多い水の加圧供給源に処理化学物質を加えて、凝集剤を加えることに起因する水のｐＨの変化を、粒子状物質の多い水のｐＨが概して保持されるように相殺する処理化学物質導入手段をハウジング内に更に含む、請求項４に記載の濾過ユニット。
  6. 凝集剤導入手段および処理化学物質導入手段の少なくとも１つが投与ポンプである、請求項５に記載の濾過ユニット。
  7. セパレータから粒子状物質の含有量の少ない水を受け取って、その中で凝集物を更に沈降させて、粒子状物質の含有量が少ない水を少なくとも１つの濾過モジュールに供給するために、セパレータと少なくとも１つの濾過モジュールとの間に配置されたクラリファイヤーを更に含む、請求項４〜６のいずれか１項に記載の濾過ユニット。
  8. クラリファイヤーが層状クラリファイヤーである、請求項７に記載の濾過ユニット。
  9. クラリファイヤーから粒子状物質の少ない水を受け取り、その粒子状物質の少ない水を少なくとも１つの濾過モジュールに供給する堰を更に含む、請求項７または８に記載の濾過ユニット。
  10. 堰から粒子状物質の少ない水を受け取り、その粒子状物質の少ない水を少なくとも１つの濾過モジュールに供給する樋を更に含む、請求項９に記載の濾過ユニット。
  11. 少なくとも１つの濾過モジュールが、複数の濾過モジュールを含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の濾過ユニット。
  12. セパレータが渦状セパレータである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の濾過ユニット。
  13. セパレータ、クラリファイヤー、堰および樋が、ハウジング内にユニットとして設置するために処理アセンブリとして形成される、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の濾過ユニット。
  14. 少なくとも１つの濾過モジュールが、新しい又は再生された多孔性濾過媒体を含む別の少なくとも１つの濾過モジュールと容易に交換可能であるように構成される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の濾過ユニット。
  15. ハウジングが、標準的な運送用コンテナ輸送手段を用いて輸送可能なコンテナを含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の濾過ユニット。
  16. 濾水を少なくとも１つの出口導管に導く、少なくとも１つの濾過モジュールおよびハウジングの床の中間に配置される堤防床を更に含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の濾過ユニット。
  17. 堤防床が、少なくとも１つの濾過モジュールが堤防床を通過するのを容易にする一連のローラーを含む、請求項１６に記載の濾過ユニット。
  18. セパレータが、約１５０ミクロンより大きいサイズの粒子状物質の大部分の粒子を分離する、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の濾過ユニット。
  19. 請求項１〜１８のいずれか１項に記載の濾過ユニットを１以上含み、粒子状物質の多い水の加圧供給源を１以上の水濾過ユニットに供給するポンプを更に含む、水濾過システム。
  20. 請求項１〜１８のいずれか１項に記載の濾過ユニットを用いて水を濾過する方法であって、粒子状物質の多い水に凝集剤を加える工程を含む、方法。
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