JP2017518177A - 粒状材料床における吸着および濾過によって水を処理するための方法。 - Google Patents
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Abstract
水の汚染物質含量を低減させるために、該水を粒状材料床における濾過によって処理するための方法であって、前記床の流動化を許容しないが、濾過が生じたなら、前記材料が前記床を含む反応槽の下部分に向かって移動することを可能にする速度で、前記水を上向流で前記反応槽を通して移動させるステップと、ガスが吹き込まれる配管によって、反応槽の底部において汚染した粒状材料を連続的に取り出すステップであって、前記汚染した粒状材料は、粒状材料および前記粒状材料に吸着した汚染物質から構成されている、ステップと、このように取り出された前記汚染した粒状材料の物理的な浄化を連続的または間欠的に行い、前記汚染物質が本質的に除去された浄化された粒状化材料を得るステップと、このように浄化された粒状材料を前記床の上部内に再注入するステップと、を含み、粒状材料は、吸着性粒状材料であること、および前記方法は、濾過中に反応槽の底部において取り出された汚染した粒状材料の一部を排出するための連続的または間欠的ステップと、濾過中に、排出された粒状材料の一部を補充するのに十分な量の新鮮な粒状材料を反応槽内に導くための連続的または間欠的ステップと、を含んでいることを特徴とする、方法。
Description
本発明は、水処理の分野に関する。
さらに具体的には、本発明は、水の有機物質含量および微量汚染物質含量を低減させるために水を処理する方法に関する。このような微量汚染物質は、特に、農薬、内分泌撹乱物質、薬剤の残渣、または工業製品の残渣から構成されている可能性がある。
本発明による方法は、水を処理する方法の背景の一部をなす、水が含む有機物質および微量汚染物質の保持を可能にする粒状材料の使用に関する。
本発明の目的である方法は、特に、水飲料化の分野、汚水の３次処理の分野、および自然環境への排出または再利用を目的とする工業廃水処理の分野に適用可能である。
水または廃水に含まれる有機物質、場合によっては、微量汚染物質を保持するために粒状材料を用いる先行技術による種々の水処理方法が知られている。
この内、最も基本的な技術は、単純な砂床における濾過を行なうものである。このような床が目詰まりすると、一般的に処理された水を向流で送る方法（逆洗プロセス）によって床を洗浄するために、濾過を停止させねばならない。
より複雑な装置内において砂を用いる他の技術によれば、濾過プロセスを中断することなく、フィルターが用いられている間に、砂を浄化することが可能である。
例えば、被処理水を砂床を含む反応槽を通して移動させるようになっている、水を濾過するための方法が、特許文献１から知られている。水は、以下の速度、すなわち、床の流動化を許容しないが、濾過が生じたなら、砂が前記反応槽の下部分に向かって移動することを可能にする速度で、上向流で移動するようになっている。汚染した粒状材料は、（反応槽内に設けられた）ガスが吹き込まれる配管によって、反応槽の底部において連続的に取り出されるようになっている。このように取り出された汚染された砂は、浄化された砂を得るために、連続的に浄化されることになる。このように浄化された砂は、床の上部分に再注入されるようになっている。
砂は、物理的な濾過を行なうことができるが、凝集されていない有機物質を保持することができない。
さらに高度な方法として、一種または複数種の吸着性粒状材料による濾過を行なう方法が挙げられる。この方法は、砂による濾過と組み合されることもある。これらの吸着性粒状材料の内、活性炭が好ましい材料である。何故なら、活性炭は、その吸着能力に比例する極めて大きい比表面積を有しているからである。
例えば、いくつかの方法は、粒状活性炭（ＧＡＣ）床において水を濾過するステップを含んでいる。この粒状活性炭床は、１ｍｍから３ｍｍの平均径を有する粒子からなっている。
このような材料は、濾過および吸着の特性を有している。
ＧＡＣは、以下の意味、すなわち、物理的および／または物理化学的処理をＧＡＣに施し、その吸着能力を少なくとも部分的に復元させることができるという意味において、再生することができるという利点も有している。この目的を達成するために、最も一般的に実施されている方法は、吸着された分子を熱によって破壊することを可能にする（８００℃の範囲内にある）高温下の炉内において行なわれる熱賦活からなっている。この再生プロセスを改良するために、水蒸気が用いられてもよく、これによって、粒状活性炭は、汚染物質が全くない初期構造に極めて類似する構造に回復されることになる。粒状活性炭の再生は、酸洗浄または塩基洗浄によって行なうこともできるが、これは、ＧＡＣをその初期性能に完全に回復させることができない。
水処理方法に関連する粒状活性炭の使用の主な欠点は、この材料が該材料に吸着される物質によってすぐに飽和することである。
この早い飽和によって、ユーザーは、余儀なく粒状活性炭を頻繁に再生しなければならない。これによって、実施コストが高くなる。
加えて、ＧＡＣの早い飽和は、このＧＡＣを用いる水処理の性能が経時的に安定せず、または持続されず、これによって、粒状活性炭の使用が困難になり、さらに用途によっては、その使用が禁止されることを、暗に意味している。
また、粒状活性炭が飽和したとき、吸着した有機物質の脱落が生じる可能性があることが観察されてきている。このような物質の脱落は、処理された水の最終品質に否定的な結果をもたらすことがある。この結果を生じさせないために、ＧＡＣの再生を早い間隔で行なわねばならない。
実際には、プラントの運転を停止させることなく、この再生を行なうことができない。これによって、このようなプラントの中断、特に、プラントの生産性の損失に関するあらゆる欠点が生じることになる。また、実際問題として、大量の新鮮なＧＡＣを必要に応じて、従って、不規則な間隔で投入することは、システムの過剰性能の期間を系統的に生じさせことになる。その結果、消毒系統および酸化剤（塩素）の要求が修正されることになる。
先行技術による他の形式の方法として、粒状ではなく粉末状の活性炭を用いる手法が知られている。水処理の当業者によれば、粉末活性炭（ＰＡＣ）は、微粒子を除いて、５μｍから５０μｍの間、好ましくは、１５μｍから２５μｍの間の平均径を有する粒子によって構成されている。この平均径は、粒状活性炭の平均径よりもさらに小さい。実際、ＧＡＣと比較して、ＰＡＣは、さらに大きい比表面積を有するという利点を有している。
これらの技術では、ＰＡＣを含む反応槽において、被処理水が含む（除去されることになる）物質をＰＡＣによって効率的に吸着させるために、該水を十分に長い期間にわたってＰＡＣに接触されるようになっている。この接触は、固定床または流動床において行なわれてもよいし、または反応槽内へのＰＡＣの注入によって行なわれてもよい。後者の場合、接触ステップのあと、水とＰＡＣとの混合物に対して分離ステップが施され、これによって、一方では、吸着した物質を捕捉する粉末活性炭が生じ、他方では、清澄化された水が生じることになる。この分離ステップは、種々の方法によって、主に、沈降、薄膜濾過または機械的濾過、または流動化（流体速度の変化）によって、行なうことができる。
分離ステップを促進させるために、古典的な手法として、反応槽内に凝集粒子を生成させることを可能にする凝固または凝集化学製品を水およびＰＡＣに加える方法が挙げられる。
これらのデカンタまたは薄膜の出口においてスラッジの形態で回収された（有機物質を捕捉する）ＰＡＣは、ＰＡＣから該ＰＡＣが含む有機物質を除去するために、例えば、液体サイクロン内において処理されるとよい。このように処理されたＰＡＣを反応槽内に再循環させることができる。
しかし、再循環させることが可能であっても、ＰＡＣは、徐々にその吸着能力を失い、反応槽内において用いられるＰＡＣの一部は、新鮮なＰＡＣによって定期的に取り換えられる必要がある。用いられるＰＡＣの吸着能力の損失を補充するために、ＰＡＣの再循環と並行して、ある量の新鮮なＰＡＣを反応槽内に定期的に注入しなければならない。
この種の方法は、該方法を実施するプラントを停止することなく、用いられるＰＡＣの一部を新鮮なＰＡＣと取り換えることができるが、他の欠点も有している。
すなわち、システムのパージ操作によって取り出されたＰＡＣは、ＰＡＣの吸着能力をその元の吸着能力またはその元の吸着能力に近い能力に戻すことを可能にする経済的に効率的な処理が知られていないという点において、再生することができない。その結果、プラントの外に排出されねばならないＰＡＣスラッジが生じ、このＰＡＣスラッジの処理が欠点になる。スラッジは、移送される前に脱水されねばならなく、これによって、スラッジの排出、スラッジの焼却、または噴霧のような農業用途へのスラッジ使用に関連するコストが高くなる。
ＰＡＣは、高価な材料なので、水処理におけるその使用は、経済的な観点からの必要性に行き当たっている。何故なら、ＰＡＣを用いる技術は、高運転コストを伴うという欠点を有しているからである。
加えて、ＰＡＣによる水の処理は、多くの場合、並列システム内において処理されねばならないかなりの量のスラッジを生じる化学製品、すなわち、凝固剤および/または凝集剤との併用が暗に必要とされている。これによって、コストが増大する。
とりわけ、ＰＡＣ損失を制限するために、被処理水をＰＡＣを含む反応槽内を通して高速度で移動させることができない。反応槽は、かなりの容量を有していなければならなく、これによっても、このような処理のコストが増大する。
分離ステップが超濾過膜によって行なわれるとき、大きな水損失が観察されることにも留意されたい。実際、該膜の逆洗の頻度は、それらの表面上のＰＡＣケーキの生成を制限するために、２倍または３倍にしなければならなく、これによって、濾過能力の損失が生じる。これによって、汚染した水の量、従って、水の損失が著しく増大する。
本発明の目的は、水から有機物質および微細汚染物質を除去するために水を処理するための方法であって、処理を中断させることなく、吸着性粒状材料を再生させることができる、方法を提案することにある。
本発明の１つの目的は、水の処理レベルを時間が経っても本質的に一定に維持することを可能にする、この種の方法を開示することにある。
本発明の他の目的は、実質的に等しい処理レベルに対して、先行技術の方法による処理コストよりも低い処理コストをもたらす、この種の方法を記載することにある。
従って、本発明の１つの目的は、凝固剤または凝集剤のような化学製品を併用する必要がない、この種の方法を開示することにある。
その結果として、本発明の目的は、濃化および脱水のような特定の処理ステップを行なわねばならないスラッジの生成をもたらさない、この種の方法をさらに提案することにある。
本発明のさらに他の目的は、いくつかの実施形態において、実質的に等しい処理レベルに対して、先行技術の方法において用いられる容積と比較して制限された容積を有するプラントによって実施されることが可能である、この種の方法を記載することにある。
本発明のさらに他の目的は、少なくともいくつかの実施形態において、容易に再生可能な粒状材料を用いて実施されることが可能である、この種の方法を開示することにある。
これらの目的および以下に明らかになる他の目的は、本発明によれば、水の汚染物質含量を低減させるために、該水を粒状材料床における濾過によって処理するための方法であって、
前記床の流動化を許容しないが、濾過が生じたなら、前記材料が前記床を含む反応槽の下部分に向かって移動することを可能にする速度で、前記水を上向流で前記反応槽を通して移動させるステップと、
ガスが吹き込まれる配管によって、前記反応槽の底部において汚染した粒状材料を連続的に取り出すステップであって、前記汚染した粒状材料は、粒状材料、この粒状材料に吸着した汚染物質、および前記粒状材料によって保持された粒子から構成されている、ステップと、
このように取り出された前記汚染した粒状材料の物理的な浄化を連続的または間欠的に行い、前記汚染物質および前記粒子が本質的に除去されて浄化された粒状化材料を得るステップと、
このように浄化された粒状材料を前記床内に再注入するステップと、
を含む方法によって、達成されることになる。
前記床の流動化を許容しないが、濾過が生じたなら、前記材料が前記床を含む反応槽の下部分に向かって移動することを可能にする速度で、前記水を上向流で前記反応槽を通して移動させるステップと、
ガスが吹き込まれる配管によって、前記反応槽の底部において汚染した粒状材料を連続的に取り出すステップであって、前記汚染した粒状材料は、粒状材料、この粒状材料に吸着した汚染物質、および前記粒状材料によって保持された粒子から構成されている、ステップと、
このように取り出された前記汚染した粒状材料の物理的な浄化を連続的または間欠的に行い、前記汚染物質および前記粒子が本質的に除去されて浄化された粒状化材料を得るステップと、
このように浄化された粒状材料を前記床内に再注入するステップと、
を含む方法によって、達成されることになる。
本発明によるこの方法は、前記粒状材料が吸着性粒状材料であること、および前記方法は、
濾過中に、反応槽の底部において取り出された前記汚染した粒状材料を排出するための連続的または間欠的ステップと、
濾過中に、前記排出された粒状材料の一部を補充するのに十分な量の新鮮な粒状材料を前記反応槽内に導くための連続的または間欠的ステップと、
を含んでいる、ことを特徴としている。
濾過中に、反応槽の底部において取り出された前記汚染した粒状材料を排出するための連続的または間欠的ステップと、
濾過中に、前記排出された粒状材料の一部を補充するのに十分な量の新鮮な粒状材料を前記反応槽内に導くための連続的または間欠的ステップと、
を含んでいる、ことを特徴としている。
従って、本発明は、時間が経てば低下する吸着能力を本質的に有する吸着性粒状材料を、濾過が行われている最中であっても、反応槽から排出し、このように排出された材料を、濾過が行なわれている最中に、新鮮な吸着性粒状材料と取り換えることを提案している。
本方法のこの特性によって、濾過を停止させることなく、すなわち、該方法が実施される反応槽を停止させることなく、吸着性材料を再生することが可能になる。
本発明による方法のこの実施は、反応槽の運転の停止を含んでおらず、その生産性は、先行技術による方法と比較して高められることになる。
それ故、本発明の方法によれば、吸着性粒状材料は、常に浄化されているのみならず、その一部が常に再生されている。従って、前記方法が実施される反応槽の運転を中断することなく、処理レベルを時間が経っても実質的に一定に維持することが可能である。
実際には、この再生は、ある量の汚染した粒状材料を間欠的に排出することによって、または反応槽の底部を通して排出された汚染した粒状材料の流れの一部を連続的に迂回させることによって、行なうことができる。
被処理水を吸着性粒状材料と接触させるためのステップ、およびそれに続く膜分離またはデカンテーション（または沈降）のステップを行なう先行技術による方法と比較して、本発明の方法は、３つの利点、すなわち、小型のプラントによって実施することができるという利点、特別の処理を必要とするスラッジの生成をもたらさないという利点、および凝固剤または凝集剤タイプの化学製品の投入を必要としないという利点を有している。従って、本発明の方法は、先行技術の方法よりも経済的である。
濾過中に前記汚染した粒状材料の一部を排出するための前記連続的または間欠的ステップを、例えば、この目的のために設けられた排出手段によって、反応槽の下部分からの直接的な取出しを実行することによって、実施することを考えることができる。
しかし、好ましくは、このステップは、汚染した粒状材料を浄化する目的で反応槽の底部において汚染した粒状材料を取り出すのに用いられるエアリフトプロセスによって、ガスが吹き込まれる配管から前記一部を引き出すことによって行なわれる。これに関して、本方法を実施するのに用いられる反応槽は、前記反応槽のまさに本体の外側に取り付けられたこの種の配管を備えている。
反応槽の外側のこのような配管からの汚染した粒状材料の取出しは、このステップの実施を容易にする。実際には、このような配管は、ある量の汚染した粒状材料を時々該配管から排出させることを可能にする排出手段を備えることができる。
他の実施形態によれば、この配管は、該配管を通って移動する材料の流れの一部の連続的な排出を可能にする手段を備えることができる。どのような排出モードが用いられても、
該手段は、用いられる粒状材料の一部を反応槽から引き出すことができ、これによって、排出されたある量の汚染した粒状材料を補充する新鮮な粒状材料の一部を反応槽内に追加することによって、反応槽内において粒状材料を徐々に再生し、その結果、本方法の処理性能を経時的に維持することが可能になる。
該手段は、用いられる粒状材料の一部を反応槽から引き出すことができ、これによって、排出されたある量の汚染した粒状材料を補充する新鮮な粒状材料の一部を反応槽内に追加することによって、反応槽内において粒状材料を徐々に再生し、その結果、本方法の処理性能を経時的に維持することが可能になる。
本発明による方法において、さまざまな種類の吸着性粒状材料の使用を考えることができる。具体的には、特に活性炭、膨張粘度、または樹脂の使用を考えることができる。しかし、用いられる材料は、好ましくは、微粒子活性炭である。
とりわけ、好ましい方法では、活性炭は、前述したような当業者による用語の定義に基づく「粉末活性炭（ＰＡＣ）」の形態または「粒状活性炭（ＧＡＣ）」の形態のいずれでもなく、活性炭粒子の凝集体の形態で用いられることになる。前記凝集体は、２００μｍから１０００μｍ、好ましくは、４００μｍから６００μｍの平均径および１０００ｍｇ／ｇを越えるヨウ素値を有している。
市販されているこのような凝集体は、ＧＡＣの粒子径よりも小さく、ＰＡＣの粒子径よりも大きい粒子径を有している。加えて、凝集体は、ＰＡＣの吸着能力と同程度の吸着能力を表す比表面積を有している。また、凝集体は、排出後に実質的に乾燥形態で回収可能となる自己排出性の利点、および熱手段によって容易に再生されるという利点を有している。凝集体は、有機物質および微細汚染物質のすぐれた吸着を可能にし、これによって、すぐれた濾過能力を有している。
有利には、本発明による方法は、排出された汚染した（活性炭粒子の凝集体によって構成された）前記粒状材料を排出する追加的なステップを含んでいる。このような排出ステップは、このような材料を後で熱再生のステップを直接施す状態にもたらすことができる単純なステップである。このような変更形態によれば、汚染した粒状材料に対して、該材料を該材料が保持している有機物質から分離することを意図する処理ステップ、すなわち、スラッジの生成をもたらすステップを施す必要がない。実際、本発明による方法は、前述したように、高処理コストおよび特定プラントを必然的に伴うこのような生産上の必要性をなくすことができる。対照的に、単純な排出の後、粒状材料は、他の処理を行なうことなく、この材料の供給業者によってもたらされる熱再生ユニットに向かって移送されるために、単純にバレル内に保持されればよい。従って、本発明の方法を実施する水処理プラントは、その浄化の目的またはその再生の目的のいずれにおいても、汚染した粒状材料の処理のためのどのような特定のラインも必要とせず、これによって、先行技術と比較して、実施コストおよび保守コストの両方を低減させることができる。
一変更例によれば、汚染した粒状材料を反応槽の底部から取り出すために用いられる配管内に吹き込まれるガスは、オゾンを含んでいるかまたはオゾンによって構成されており、これによって、この方法は、このガスによって（取り出された）粒状材料に吸着した汚染物質、例えば、可溶性マンガンまたは可溶性鉄を酸化させる追加的なステップを含んでいる。従って、オゾンによって構成されたこのようなガスまたはオゾンを含むこのようなガスは、エアリフト操作を行なうのに必要な物理的機能を満たし、さらに有機物質の分解を可能にする有機物質の化学的な酸化機能をもたらすことになる。これによって、本発明による濾過および吸着の方法の性能は、さらに改良されることになる。
好ましくは、水を前記反応槽を通して移動させる前記ステップは、前記粒状材料に対する前記水の接触の時間が５分から２０分の範囲内、好ましくは、８分から１２分の範囲内にあるように、行われる。このような時間は、反応槽の容積の制限と処理の品質レベルの維持とを両立させることになる。
有利には、被処理水を前記反応槽を通して移動させる前記ステップは、５ｍ／ｈから流動速度、典型的には、５０ｍ／ｈの範囲内、好ましくは、１０ｍ／ｈから２０ｍ／ｈの範囲内の速度で行なわれるようになっている。このような速度は、床内における粒状材料と廃水との接触時間であって、有機物質および微細汚染物質の吸着および汚染および濁りを低減させる濾過を可能にするのに十分な接触時間を可能にするように、選択されるようになっている。
新鮮な材料の投入は、手動によって行なわれてもよい。しかし、一変更例では、この方法は、処理された水の品質を測定するためのステップ、および前記測定の結果に基づいて新鮮な粒状材料を反応槽内に自動的に投与するためのステップを含んでいる。
有利には、濾過中に、反応槽の底部において取り出された前記汚染した粒状材料の一部を排出するための前記連続的または間欠的なステップ、および濾過中に新鮮な粒状材料を前記反応槽内に導くための前記連続的および間欠的なステップは、被処理水の２ｇ／ｍ３から５０g／ｍ３、好ましくは、被処理水の１０g／ｍ３から２０g／ｍ３の範囲内にある前記粒状材料の再生率に応じるように、行なわれる。
このような再生率によって、大抵の場合、本発明の性能を維持することができる。
本発明による方法は、反応槽を備えるプラント内において実施されることが可能になっており、反応槽の本体は、円筒部および実質的に円錐状の底部を有しており、前記本体は、吸着性粒状材料の床を収容している。反応槽は、原水すなわち未処理水を導く手段と、原水を好ましくは越流によって取り出す手段と、反応槽の上部分に設けられた濾過された水を好ましくは越流によって取り出す手段と、反応槽の下部分に設けられた汚染した粒状材料を取り出すための手段であって、ガスが吹き込まれる配管を備えており、該配管は、汚染した粒状材料を反応槽の上部分に運ぶように設計されている、手段と、このように取り出されたこの汚染した粒状材料を浄化し、浄化された粒状材料の一部および汚染された水を得る手段と、このように浄化された粒状材料を前記床内に再注入するための手段と、汚染された水を排出するための手段と、を含んでいる。プラントは、反応槽の底部において取り出された汚染した粒状材料の一部を連続的または間欠的に排出する手段を備えている。
新鮮な粒状材料の追加は、反応槽から流出する処理された水に対してなされた測定値に基づいて、その一部が手動によって行なわれてもよいし、または自動的に行なわれてもよい。後者の場合、本発明による方法を実施するためのプラントは、好ましくは、処理された水の品質を測定するための手段、および前記測定値の結果に基づいて新鮮な粒状材料を反応槽内に自動的に投与するための手段を備えている。
好ましくは、ガスが吹き出される配管は、反応槽の本体の外側に配置されている。すなわち、該配管は、この本体の内側に配置されておらず、従って、粒状材料の床を横切っていない。該配管は、好ましくは、反応槽の底部をその上部分に接続している。該配管は、反応槽のヘッドへの汚染した粒状材料の移送を可能にするガスを運ぶための手段を備えている。従って、汚染した粒状材料の一部の排出は、この配管によって行なうことができ、これによって、本方法の実施およびプラントの保守が容易になる。
また、好ましくは、床を構成する粒状材料は、活性炭の粒子の凝集体によって構成されている。前記凝集体は、２００μｍから１０００μｍ、好ましくは、４００μｍから６００μｍの平均径および１０００ｍｇ／ｇを越えるヨウ素価を有している。
また、好ましくは、反応槽の本体を浄化するための手段は、反応槽の本体の上部分内に設けられた螺旋状の傾斜路を備えている。この傾斜路の上部分は、（ガスが吹き込まれ、浄化される汚染された粒状材料を含む）配管の一端に接続されており、この傾斜路の下部分は、この反応槽内において上向運動を行なう濾過された水を受け入れるように、反応槽の内容物に連通している。このような手段によって、汚染した粒状材料は、傾斜路に沿って重力によって下降し、逆経路を辿る濾過された水と交差する。この交差によって、粒状材料の緩慢な浄化が促進され、粒状材料は、傾斜路から出たとき、浄化された形態で床内に再分配されることになる。
有利には、本発明による方法を実施するための装置は、反応槽の底部に向かう粒状材料の移動を助長するために反応槽の本体内に設けられたバッフルを備えている。
また、有利には、本方法は、反応槽内において原水を均一に分配させることができる等分配手段を備えるプラント内において実施されるようになっている。これらの手段は、好ましくは、半径方向に配置された複数の斜板を備えている。これらの斜板の遠位端は、有利には、それらの構造を強化する要素、例えば、フープによって互いに接続されている。
最後に、一つの有益な変更形態では、ガスを配管内に運ぶための手段は、オゾンまたは空気とオゾンとの混合物を運ぶための手段である。
本発明およびその種々の利点は、添付の図面に基づく本発明の非網羅的な実施形態の以下の詳細な説明によって、さらに明瞭に理解されるだろう。
図１および図３を参照すると、本発明の方法は、反応槽１を備えるプラント内において実施されるようになっている。反応槽１は、反応槽本体２を備えており、該反応槽本体２内に、吸着性粒状材料３の濾過床が配置されている。
この反応槽本体２は、円筒状の上部分２ａおよび反応槽床を形成する円錐状の下部分２ｂを有している。
この反応槽１は、その上部分に、被処理水を導くための手段４および処理された水を取り出すための手段５を備えている。
また、この反応槽１は、該反応槽の本体２の外側に取り付けられた配管６も備えている。この配管６の一端は、反応槽本体２の円錐状の下部分２ｂに設けられた開口に接続されている。この配管６の他端は、反応槽本体２の円筒状の上部分２ａに接合されている。この配管６は、圧縮機（図示せず）を通して供給されるガス、ここでは、空気を運ぶための手段７と協働するようになっている。
また、反応槽の内容物を排出するための排出手段９が、反応槽の下部分内に設けられている。
原水を反応槽内に導くための手段４は、原水を導く配管１４によって、濾過床３内に水を等配分するための装置１１まで延在している。
反応槽の内側に、バッフル１０も設けられている。このバッフル１０は、反応槽の中心に係留された円錐の形態にある。
最後に、反応槽１は、該反応槽の上部分内に設けられた粒状材料を浄化するための手段２０も備えている。配管１６の端は、これらの手段２０の水平面に達している。これらの浄化手段は、螺旋状の傾斜路２１を備えている。傾斜路２１の下端は、反応槽の内部に通じており、その上端は、汚染した水を排出するための配管２３に接続されたボックス２２と協働するようになっている。
図２を参照すると、濾過床内において処理される原水のための等分配装置１１は、穿孔を有する複数の半径方向斜板の形態にある。半径方向斜板１２は、穿孔を有する円形配管１３によって、互いに接続されている。
螺旋状の傾斜路の傾斜は、この傾斜路内を上昇する濾過された水に対して向流となる傾斜路に沿ったこの粒状材料の重力による下降を可能にするように設計されている。従って、濾過された水は、有機物質を徐々に捕捉して粒状材料を浄化する洗浄水を構成することになる。汚染された水は、浄化手段２０の上部分内に設けられたボックス２２内に回収され、配管２３によって排出されるようになっている。
金属円錐体によって構成されたバッフル１０は、反応槽の下部分内に設けられている。このバッフル１０は、処理された水が濾過床３内において優先的な移動経路を取ることを防ぐものである。
本発明による方法の実施によれば、濾過床は、活性炭粒子の凝集体によって構成されている。
該凝集体は、３９６μｍの平均直径を有している。この材料の均一性係数は、１．４である。その見かけ密度は、５１０ｇ／Lである。
図１を参照すると、本方法を実施するためのプラントの運転は、以下の通りである。
試験中、濾過速度は、反応槽内における水の１５分間の全滞留時間に対応する粒状材料内における水の９分間の滞留時間に対して、３．７ｍ／ｈであった。その一部に対するエアリフトの流量は、０．１ｍ３／ｈに固定されている。
被処理水が配管１４の近くに達し、配管１４によって等分配手段１１まで運ばれる。実験の必要性から、この供給は、１ｍ３／ｈの流量で行なわれている。しかし、工業化段階では、約１０ｍ３／hから１５ｍ３／ｈまたはそれ以上のより高い送給流量が、用いられてもよい。
水は、吸着性粒状材料の濾過床３内を移動する。この移動によって、水が含む有機物質および微細汚染物質の該粒状材料による濾過および吸着の両方が可能になる。この移動は、陰影のない矢印、すなわち、白矢印１５によって示されているように、上向流である。このように濾過された水は、処理された水を取り出すための手段５によって排出される。手段５は、越流要素１７および排出配管１８を備えている。
反応槽内において、吸着性粒状材料は、有機物質を捕捉したなら、反応槽の本体２の円錐部分２ｂによって仕切られた反応槽の上部分に向かって移動する。この移動は、黒矢印１６によって示されている。この汚染した粒状材料は、最終的に、配管６内への手段７による空気の流入によって引き起こされるエアリフトによって捕捉され、反応槽の本体２の上部分内の浄化装置２０内に戻される。
図１を参照すると、配管２４を含む排出手段２５が配管６に設けられている。これらの排出手段２４は、濾過中、すなわち、反応槽の運転中、反応槽の底部において取り出されて浄化手段２０に向かって運ばれている汚染した粒状材料の一部の排出を可能にするものである。実際には、行われた試験中、排出された物質の流量は、０．０８ｍ／ｈまたは処理流量の８％に設定されている。
連続的または間欠的に行なうことができるこの汚染した粒状材料の排出を補充するために、新鮮な粒状材料が、矢印２６によって示されているように、装置内に導かれる。
エアリフトによって、汚染した粒状材料は、配管６を通って洗浄手段２０に到達する。螺旋状の傾斜路２１における汚染した粒状材料の進路において、汚染した粒状材料は、このまさに同一の傾斜路によって上昇する濾過された水と交差し、これによって、汚染した粒状材料を洗浄することが可能になる。このような螺旋状の傾斜路の使用の利点は、汚染した材料と（濾過された水によって構成された）洗浄水との接触が増大することにある。実際、先行技術におけるこの種の反応槽のための洗浄手段によれば、汚染した粒状材料の一部しか洗浄水と交差せず、これによって、この水の不完全な浄化が生じることになる。
ダムから流入し、清澄ステップを経た（飲料化される水によって構成された）水は、２０１４年１月１５日から２月１７日にわたって本発明による方法によって処理された。清澄化前、その期間にもよるが、該水は、１１℃から１３℃の間で変動する比較的安定した温度および４ｍｇ／Ｌから５．５ｍｇ／Ｌの有機物含量（ＣＯＤ）を有していた。
清澄化プロセスの出口において、原水は、その期間にもよるが、３ｍｇ／Ｌから４ｍｇ／ＬのＣＯＤ含量を有していた。
この清澄化された水は、図１〜図３を参照して説明した装置の方に運ばれた。
図４を参照すると、本発明の方法によって、このＣＯＤ値を概略的に３ｍｇ／Ｌ〜４ｍｇ／Ｌから１．７〜２．４ｍｇ／Ｌにすることができた。
Claims (10)
- 水の汚染物質含量を低減させるために、該水を粒状材料床における濾過によって処理するための方法であって、
−前記床の流動化を許容しないが、濾過が生じたなら、前記材料が前記床を含む反応槽の下部分に向かって移動することを可能にする速度で、前記水を上向流で前記反応槽を通して移動させるステップと、
−ガスが吹き込まれる配管によって、前記反応槽の底部において汚染した粒状材料を連続的に取り出すステップであって、前記汚染した粒状材料は、粒状材料、前記粒状材料に吸着した汚染物質、および前記粒状材料によって保持された粒子から構成されている、ステップと、
−このように取り出された前記汚染した粒状材料の物理的な浄化を連続的または間欠的に行い、前記汚染物質が本質的に除去されて浄化された粒状化材料を得るステップと、
−このように浄化された前記粒状材料を前記床内に再注入するステップと、
を含み、
前記粒状材料は、吸着性粒状材料であること、および前記方法は、
前記濾過中に、前記反応槽の前記底部において取り出された前記汚染した粒状材料の一部を排出するための連続的または間欠的ステップと、
前記濾過中に、前記排出された粒状材料の一部を補充するのに十分な量の新鮮な粒状材料を前記反応槽内に導くための連続的または間欠的ステップと、
を含んでいることを特徴とする、方法。 - 前記濾過中に、前記反応槽の前記底部において取り出された前記汚染された粒状材料の一部を排出するための前記連続的または間欠的ステップは、前記一部を前記配管から引き出すことによって行なわれるようになっており、前記配管は、前記反応槽の本体の外側に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記粒状材料は、活性炭粒子の凝集体によって構成されており、前記凝集体は、２００μｍから１０００μｍの平均サイズ、および１０００ｍｇ／ｇを越えるヨウ素価を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 前記排出された汚染した粒状材料を放出するための付加的ステップを含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
- 前記放出された汚染した粒状材料をバレル内に貯蔵し、これによって、どのような他の処理を行なうことなく、前記排出された汚染した粒状材料を再生ユニットに向かって運ぶことができるステップを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
- 前記ガスは、オゾンを含んでいるか、またはオゾンによって構成されており、前記方法は、前記ガスによって、前記反応槽の前記底部において取り出された前記粒状材料に吸着された前記汚染物質を酸化するステップを含んでいることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
- 前記被処理水を前記反応槽内を通して移動させる前記ステップは、前記粒状材料に対する前記水の接触の時間が５分から２０分の間、好ましくは、８分から１２分の間にあるように行われるようになっていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
- 前記被処理水を前記反応槽内を通して移動させる前記ステップは、５ｍ／ｈから５０ｍ／ｈの速度で行なわれるようになっていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
- 前記処理された水の品質を測定するためのステップ、および前記測定値の結果に基づいて新鮮な粒状材料を前記反応槽内に自動的に投与するためのステップを含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
- 前記濾過中に、前記反応槽の前記底部において取り出された前記汚染した粒状材料の一部を排出するための前記連続的または間欠的ステップ、および濾過中に、新鮮な粒状材料を前記反応槽内に導くための前記連続的または間欠的ステップは、２ｇ／ｍ３から５０ｇ／ｍ３の範囲内にある前記粒状材料の再生率に応じるように、行なわれるようになっていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
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