JP2022528959A - 自然水および廃水の浄化方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、天然水および廃水の処理の物理化学的方法として分類され、エネルギー工学、化学、石油化学、食品および他の産業、特にプロセス水、家庭用水、沈殿水、鉱業水、油田水、採石場水および尾鉱沈殿池の水に使用される。本発明の目的は、天然水および廃水の処理を改善し、移動床圧力フィルターの容量を増やし、また移動床の洗浄の高効率を確保することである。技術的な成果は、移動床圧力フィルターの適用範囲の拡大であり、低汚染の天然水と高汚染の廃水の両方の処理の高効率を保証する。この結果は、水処理中に化学処理の追加段階（酸化剤、解乳化剤、粉末吸着剤）を使用すること、さまざまなタイプの圧力凝集反応器を使用すること、異なる組成と密度を有するシングルおよびダブル移動床用の粒子、移動床の４段階洗浄の性能、デュアルフロー移動床圧力フィルターの使用、および加圧された液体サクロンによる重度の汚染物質の除去が続く追加の圧力凝集反応器の使用、によって獲得される。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、天然水および廃水の処理の物理化学的方法として分類され、エネルギー工学、化学、石油化学、食品および他の産業、特に、プロセス水、家庭用水、沈殿水、鉱業水、油田水、採石水および尾鉱沈殿池の水の処理、に使用することができる。

発泡スチロールの移動ベッドを備えた圧力フィルターと重力フィルターがある。圧力フィルターは、上部および下部の分配装置と、ミッドレンジ排水路と、流れの供給および排水用の遮断弁を有するパイプラインとを備えた円筒形の本体を有する。給水のろ過と給水によるベッドの洗い流しは、下降流で実行される。ベッドは洗い流し中に２０～３０％まで膨張する（水処理プラントの設計ハンドブック（Ｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｐｌａｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ Ｈａｎｄｂｏｏｋ）ＳＮｉＰ ２．０４．０２－８４、１９８９、ｐ．６５～６９を参照）。

これらフィルターは、化学薬品を使用せずに地表水を浄化するように設計されているため、給水処理の質が劣るという欠点がある。したがって、この装置は主に水処理の予備段階で使用される。さらに、水洗の流量は、処理水の量と比較して重要な部分である。

フィルター移動ベッドの再生方法とその実施のための装置があり（１９９７年２月１８日付けのロシア特許２１１２５７９を参照）、これは、移動ベッドを有するフィルター本体と、原水の供給および処理水の排水のためのパイプラインと、バルブと、排水および分配装置とを含む。給水は移動ベッドを介して上昇流でろ過され、移動ベッドの定期的な洗浄は水洗の下降流で実行される。汚染物質からの移動ベッドの洗浄の効率を高めるために、真空効果が提供される。

本発明の不利な点はまた、給水の非化学的処理の質が劣る点であり、真空効果は、移動ベッドの処理中の特定の複雑な操作においてそれほど目立った効果を生まない。
上部と下部の排水および分配装置を含むフィルター本体を備えたシングルチャンバーフィルター（１９８９年５月１２日付けの米国特許４８８５０８３を参照）があり、その中には、密度０．７～０．９ｇ／ｃｍ^３の移動ベッド粒子が配置される。給水は、化学薬品を使用せずに移動ベッドを介して上昇流で処理される。移動ベッドを洗浄するために、脈動し圧縮された空気と水洗が下降流で供給される。

給水の低質な非化学的処理もこの装置の欠点である。
１つまたは２つの移動ベッド式圧力フィルター、粒径が０．５～１ｍｍで０．０５～０．３ｇ／ｃｍ^３の低密度な球状粒子から成る、移動ベッドフィルター（２００７年９月１８日付けの米国特許７２７０７４５を参照）がある。球状粒子は、プラスチック、発泡ガラスまたはセラミックでできている。給水は、化学薬品を使用せずに移動ベッドを介して上昇流で処理される。移動ベッドの定期的な掃除は、圧力フィルターから排水し、フィルターが完全に水で満たされるまで特別なノズルから水を流すことにより、実行される。

この装置の不利な点は、給水の低質な非化学的処理、発泡ガラスまたはセラミックでできている移動ベッドの粒子の壊れやすさもまたそうである。
大規模な水処理用のダブルベッド圧力フィルターがあり（２００９年６月１日付けのロシア実用新案特許１０５１８５を参照）、そのうちの１つの本体は、異なる特性を有するフィルター材料用のチャンバーの少なくとも１つのグループと、バックフラッシング用のベッド拡張チャンバーと、給水を供給するスクリーンノズル排水システムと、濾過液および水洗排水システムとを有する。従って、異なる特性を有するフィルター材料用のチャン
バーのグループは、発泡スチロール移動ベッドを表すフィルターベッドを含む上部チャンバーと、水より重い吸着材料で作られたフィルターベッドを含む下部チャンバーとから成る。従って、バックフラッシング用のベッド拡張チャンバーは、異なる特性を有するフィルター材料用のグループの上部チャンバーと下部チャンバーとの間に配置される。

このフィルターの欠点は、フィルターの容量が小さいことである。これは、移動ベッドを介したろ過が下降流で実行されるためであり、結果、ベッドが膨張し、汚染物質が下部チャンバーに浸透し、吸着粒状ベッドを介してろ過される。吸着粒状ベッドは、汚染されるので、交換されるべきである。

最も近い同等の技術的解決策であるプロトタイプは、水処理プラントである（記事「天然水および廃水処理のための動的クラリファイアの実装の経験」（Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ
ｏｆ ｔｈｅ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｌａｒｉｆｉｅｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｗａｓｔｅ Ｗａｔｅｒ）／給水および衛生工学（Ｗａｔｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ Ｓａｎｉｔａｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）Ｎｏ．１２、２０１３、ｐ．４６～５３参照）。これには次の処理段階が含まれる：給水と凝固剤の混合と、下降流で５～１０分間の加圧タンクでの凝集と、給水と凝集剤の混合と、圧力浄化装置にて粒径が３～５ｍｍで密度が０．８～０．９ｇ／ｃｍ^３の移動ベッドを介して上昇流でのろ過と、ダブル粒状ベッドを介してろ過する場合の最終処理と、処理水を次亜塩素酸ナトリウムで消毒。

このプラントは、給水の予備化学処理により、高品質の処理水を保証する。同時に、このテクノロジーの実装の経験は、いくつかの欠点を示す。
１．３～５ｍｍサイズの粒子を含む移動ベッドは、給水の処理プロセスですぐに汚染され、汚染物質から頻繁に洗浄することとなる。移動ベッドは圧縮空気で洗浄され、次に反対方向に水で洗浄されるが、これでは移動ベッドの高度な洗浄は行われない。同時に、この洗浄により、圧力浄化装置の上部分配装置が損傷することとなる。

２．給水を１０℃未満の温度で処理する場合、加圧タンク内の下降流で５～１０分以内の凝集は、凝集の時間が弛むので効果がなく、その結果、給水処理の効果が低下する。
３．このプラントは、石油炭化水素および石油である水の密度よりも低い密度を有する軽い汚染物質を含む給水の処理にも効果的ではない。

４．欠点の１つは、プラントの容量が限られていることもまたそうである。
本発明が目的とした技術的成果は、低汚染の天然水と高度に汚染された廃水との両方の処理の高効率を保証する移動ベッド式圧力フィルターの適用範囲の拡大である。

請求項に係る本発明の目的は以下である。
－水処理効率の向上
－プロセスの強化の増加
－押しとどめられた汚染物質から移動ベッドを洗浄するための効果的な方法の開発
－移動ベッドの材料とその粒子の性能属性を選定し、移動ベッドの長寿命を実現
－移動ベッド式圧力フィルターの汚染物質容量の増加、つまり、移動ベッドの定期的な洗浄の間に給水内に押しとどめられる汚染物質の体積と量の増加
－移動ベッドの最適な高さの選択
－処理水の処理用の化学物質のコスト削減
上記の設定された目的は、有機汚染物質を破壊するための酸化剤と凝固剤が給水に連続して添加されるという理由によって達成される。次に、給水は凝集のための中間圧力まで圧力下で流れる。その量は、汚染物質のマイクロフロックを生成するために、２～３０分以内その中で給水を維持することを保証する必要がある。凝集反応器内の給水の保持時間
は、給水の温度と汚染に依拠する。給水の温度が１０℃未満の場合、凝集反応器に保持される時間は１０～３０分で、１０℃を超える温度では２～１０分である。圧力凝集反応器の装置には全く新しいアプローチが提供される。この装置の３つの変更が提案される。

第１および第２の場合の圧力凝集反応器は、給水の均一な流れを確保するために、上部および下部の分配装置を備えた垂直圧力容器である。給水の温度が１０℃を超える場合、凝集はこの温度で最も効果的であるので、給水が凝集反応器を介して下向きに流れることが提案される。

第２の場合、給水の温度が１０℃未満で、低濁度で濃い色の水を処理する場合、給水が上向きに流れることが提案される。低温では凝集プロセスが遅くなるため、この解決策は凝集効果を高める。上昇流の場合、凝集能力の増加の効果は、以前に生成された、浮遊するであろうマイクロフロックによってもたらされ、第１の変更と比較して凝固剤の消費を減らすことが可能になる。

第３の場合、垂直凝集反応器の途中に給水を供給することが提供される。この解決策は、石油炭化水素および石油である水の密度よりも低い密度の軽いほんの少しの汚染物質を含む給水の処理に最適である。この場合、凝集反応器は、上部、中間、および下部の分配装置を備えた垂直圧力容器である。給水は、酸化剤や凝固剤などの薬品で処理された後、中間分配装置に供給される。次に、給水は、下部分配装置に下向きで流れる。水の密度よりも低い密度の石油炭化水素などの軽い汚染物質は、分離して、中間分配装置から凝集反応器の上部に上昇する。光汚染物質が凝集反応器の上部に蓄積されるので、上部分配装置を介して連続的または定期的に光汚染物質を除去することが提供される。

給水からの軽い汚染物質の分離の効率を改善するために、凝集反応器での処理の前に給水に解乳化剤を加えることが提供される。
次に、凝集反応器で処理した後、マイクロフロックが凝集するように、凝集剤を給水に加える。石油炭化水素または他の有機物質によって給水が激しく汚染されている場合、凝集剤を給水に加える前に、粉末活性炭または他の吸着剤である粉末吸着剤の水溶液を加えることも提供される。給水は、最後の薬品を添加した後、移動ベッド式圧力フィルターに流れ、移動ベッドを介して上昇流でろ過される。凝集剤の使用による凝集効果により、汚染物質のマイクロフロックが移動ベッドの粒子に付着する。

粉末活性炭または他の吸着剤の水溶液を使用する場合、後者の微粒子も移動ベッドの粒子の表面に付着し、その結果、移動ベッドの粒子の表面に膜が形成され、給水から有機化合物と石油炭化水素を除去するための収着性能が提供される。

移動ベッドは圧力フィルター内にあり、この圧力フィルターは、フィルターからの移動ベッド粒子の除去を防ぐ既知のスロット装置を有する上部および下部分配装置を有し、給水は上向流で処理される。よって、移動ベッドはクランプアップ状態となり、その結果、ベッド粒子と汚染物質のマイクロフロックとの間の多数の細孔接触、および、移動ベッド粒子の表面上の凝集剤によるそれらの凝集により、給水の高度な処理が提供される。

トレイプレートタイプの上下分配装置、または既知の設計のスロット装置を備えたコレクターおよびラジアルタイプの上下分配装置が使用される。
給水処理の場合、移動ベッドに汚染物質が蓄積し、この汚染物質が移動ベッドを固める（目詰まり効果）ため、給水のろ過時に一定の抵抗が生じ、その結果、ろ過作用が低下する。したがって、圧力フィルター内の移動ベッドの定期的な洗浄が必要であり、それは伝統的には水の下降流によって実行されてきた。実際、このような移動ベッドの清掃は効果的ではない。また、移動ベッドはクランプアップ状態であるため、圧縮空気の上昇で移動
ベッドを清掃することができない。

押しとどめられた汚染物質から移動ベッドを洗浄するための効果的な方法の開発の目的は、移動ベッドが下がって圧力フィルターの途中に位置し、かつ、移動ベッドの下部境界と下部分配装置との間の距離が１０ｃｍを超え、同様に、移動ベッドの上部境界と上部分配装置との間の距離も１０ｃｍを超えることを意図して、圧力フィルターを部分的に空にすることによって達成される。この要件は、より短い距離での上昇流での圧縮空気の供給による移動ベッドの次の洗浄の場合に、水層内の移動ベッドの粒子のランダムな動きによる上部および下部の分配装置への損傷があり得るという事実によって提供される。そして、圧力フィルターを部分的に空にすることが完了した後、移動ベッドがクランプアップ状態でなくなったときにのみ、圧縮空気が２～１０バールの圧力で３～３０分間下部分配装置を介して供給される。その上昇流が移動ベッドの「セメンテーション」（目詰まり）を破壊すると同時に、移動ベッドの粒子が水層内をランダムに移動して互いに摩擦し合い、一方で、詰まった汚染物質から移動ベッド粒子の表面を集中的に洗浄できる。２バールの圧縮空気圧では２０～３０分必要であり、１０バールの圧力では３～１０分で十分である。

次のステップは、水の上向きまたは下向きのいずれかによって圧力フィルターを水で満たすことである。このステップの間に、移動ベッドが上昇し、圧力フィルターの上部を満たす。

圧力フィルターが水で満たされた後、水洗が下方向に供給され、移動ベッドの粒子を洗浄し、水よりも重い密度を有するすべての汚染物質を確実に除去する。そのため、下向きによる水洗いは２分から２０分程度の短時間続き、その結果、水洗いの量が減少する。水洗の線速度は１５～４０ｍ／ｈ（４～１１ｌ／ｓ^＊ｍ^２）である。水洗が１５ｍ／ｈの速度で供給される場合、１５～２０分が必要であり、４０ｍ／ｈの速度の場合は２～７分で十分である。水洗は、フィルターからの移動ベッド粒子の除去を防ぐが、水洗によって汚染物質の浸透を可能にする、既知のスロット装置を備えた下部分配装置を介して圧力フィルターから除去される。

水処理プロセスの強化、すなわち移動ベッド式フィルターの能力を高めるために、移動ベッドを介して給水を濾過するための新しい方法の開発が提供される。この方法は次のとおりである。給水が化学薬品、すなわち酸化剤、凝固剤および凝集剤による処理の段階を通った後、およびそれが圧力凝集反応器を通過した後、給水が、それぞれ上向きおよび下向きの２つの方向で移動ベッド式圧力フィルターに供給される。給水は、下降流と上昇流によって移動ベッド粒子を介してろ過される。給水は、移動ベッドの中央に配置された既知のスロット付き装置を備えた追加の中間分配装置を介して排出される。この解決策より、移動ベッド式フィルターの容量が２倍に増加する。同時に、水処理サイクルが完了し、移動ベッドが完全に汚染され（目詰まり効果）、給水のろ過が減少した場合は、移動ベッドを清掃する必要がある。

この手順は次のように実行される。第一に、移動ベッド式圧力フィルターを部分的に空にすることは、移動ベッドが下降し、下部分配装置と追加の中間分配装置との間の途中に位置するように、下部分配装置を通して水を排出することによって実行される。下部移動ベッドと下部分配装置との間の距離は１０ｃｍを超える必要があり、上部移動ベッドと追加の中間分配装置との間の距離も１０ｃｍを超える必要がある。この要件は、より短い距離での上向きの流れによる圧縮空気の供給による移動ベッドの次の洗浄の場合に、水層内での移動ベッド粒子のランダムな動きによる下部および中間分配装置への損傷という事実によって、提供される。

次に、部分的に空にすることが停止され、２～１０ｂａｒの圧力下の圧縮空気が、移動ベッド式圧力フィルターの下部分配装置に３～３０分間供給され、その上昇流が、移動ベッドの「セメンテーション」（目詰まり）を破壊し、水層内の移動ベッド粒子のランダムな動きを保証する。結果、粒子の摩擦の効果がもたらされ、その結果、移動ベッド粒子の表面に付着した汚染物質の集中的な洗浄が実現される。

次のステップは、水の上昇流または下降流のいずれかによって圧力フィルターを水で満たすことである。このステップの間に、移動ベッドが上昇し、圧力フィルターの上部を満たす。

圧力フィルターが水で満たされた後、水洗が下方向に供給され、詰まっていない汚染物質を移動ベッド粒子の表面から洗い流し、圧力フィルターからそれらを確実に除去する。汚染物質の密度は水よりも重いため、このような汚染物質の除去に必要な水フラッシュは少なく、水で洗い流す時間は２～２０分と短くなる。水洗の線速度は１５～４０ｍ／ｈ（４～１１ｌ／ｓ^＊ｍ^２）である。したがって、処理水の量と比較して、少量の水洗が提供される。水洗は、フィルターからの移動ベッド粒子の除去を防ぐが、水洗による汚染物質の浸透を可能にする、既知のスロット装置を備えた下部分配装置を介して圧力フィルターから除去される。

圧縮空気で移動ベッドを洗浄する提案された方法は、一方では、汚染物質から移動ベッド粒子の表面を非常に効果的に洗浄することを保証するが、他方では、移動ベッド粒子の破壊の原因である。

圧力フィルター内の移動ベッドの長寿命を実現する移動ベッド粒子用の材料を選択するという設定された目的は、粒子密度が水の密度より小さい０．３～０．９８ｇ／ｃｍ^３のポリマー材料という事実によって達成される。０．３ｇ／ｃｍ^３未満の密度の粒子を使用することは、多孔性が高く、その結果、圧縮性が不可逆的で強度が低く、耐久性が保証されないため、推奨できない。０．９８ｇ／ｃｍ^３を超える密度の粒子を使用することは、圧力フィルターの底に重力がかかるリスクがあり、その結果、給水の処理効率が低下するため、推奨できない。

発泡スチロールとロールや、粒子密度が０．３ｇ／ｃｍ^３未満の同等の材料をベースにした移動ベッドとして、それら材料を使用する経験は、これらの材料が、凝固剤と凝集剤を有する水を前処理しない場合のみ水処理に有効であるという事実を示す。化学処理（凝固剤、凝集剤）の場合、これらの材料は、汚染物質の粒子が表面に付着するので、圧力フィルター内の上昇流で給水をろ過する過程で不可逆的に圧縮および破壊され、寿命が急激に短くなる。

移動ベッド粒子の必要な密度を提供するために、高圧および低圧のポリエチレン、ポリプロピレン、様々な複合材料、およびそれらの膨張の程度を含むそれらの同等物からなるベースが基本材料として提案される。

表面に細孔がある、または、大きな含有物を有する移動ベッド粒子を使用すると、給水の濾過プロセスおよびベッドの加重中にこれらの細孔が汚染物質で満たされ、その結果、移動ベッドが重いベッドに変わる。つまり圧力フィルターの底への粒子の引力と給水処理の効率の低下となる。この点で、移動ベッド粒子の形状の選択の問題は非常に現実的である。したがって、滑らかな表面または小さな含有物を有する粒子を使用することが提供され、この小さい含有物の総体積は、粒子体積の最後の１０％以下である。粒子の形状は、球形、半球形、円筒形など、さまざまである。

圧力フィルターの移動ベッドの汚染物質容量の増加、すなわち移動ベッドの定期的な洗浄の間に押しとどめられた給水の汚染物質の体積と量の増加の問題は、以下のように解決される。

シングルベッドを使用する場合、つまり同じ密度の粒子を使用する場合は、サイズ範囲が３～１０mmの粒子を使用するとする。この場合、３～５ｍｍのサイズの粒子を使用する場合よりも、移動ベッドの粒子間の細孔サイズが大きいため、給水の汚染物質の量がより多く押しとどめられる。

移動ベッドの汚染物質容量を増やし、同時に給水の高品位処理を確実にするための２番目の解決策は、圧力フィルター内でダブル移動ベッドを使用することである。
０．３～０．８ｇ／ｃｍ^３の範囲の低密度で１～５ｍｍのより小さなサイズ範囲の粒子を上部移動ベッドとして使用することが提供される。０．８～０．９８ ｇ／ｃｍ^３の範囲のより重い密度を持ち、３～２０ｍｍのより大きな粒子サイズを有する粒子は、底部移動ベッドとして使用するために提案される。

給水のろ過の上昇流の場合、ダブル移動ベッドを使用すると、下部の大粒移動ベッド内により多くの汚染物質を押しとどめることが可能となり、上部の小粒ベッドにより、給水の全ての汚染物質を押しとどめることが確実となる。
請求項に係る本方法による移動ベッドの処理の場合、ダブルベッドは、圧縮空気でのその洗浄中に混ぜられ洗浄される。移動ベッドを水の下降流で洗い流す場合、上部と下部の移動ベッドの粒子密度が異なるため、ベッドが連続することが提供される。

移動ベッドの高さは、給水の汚染の程度、圧力フィルターの直径、および移動ベッドを介する給水の濾過速度に依存する。したがって、ベッドの高さは、粒径が３～１０ｍｍのシングル移動ベッドを備えたフィルターの場合、０．５～２．３メートルになる。ベッドの全高は、ダブル移動ベッドを備えた圧力フィルターの場合、１．０～２．５メートルであり、そのうちの上部ベッドの高さは０．３～１．５メートル、下部ベッドの高さは０．５～１．５メートルである。ダブルフロー移動ベッド式圧力フィルターの全高は１．０～３．５メートルで、中間分配装置はこの高さの中間に配置される。

圧力凝集反応器を通過した後で粉末吸着剤と凝集剤の水溶液を給水に加えた後に、給水を処理するための化学薬品のコストを削減するために、給水は第２段階の凝集反応器に流れ、次に移動ベッド圧力フィルターに流れる。

第２段階の圧力凝集反応器は３つの変更で使用される。
第１および第２の場合の圧力凝集反応器は、給水の均一な流れを確保するために、上部および下部の分配装置を備えた垂直圧力容器である。給水の温度が１０℃を超える場合、凝集はこの温度で最も効果的であるので、給水は凝集反応器を介して下向きに流れることが提案される。
２番目のケースでは、給水の温度が１０℃未満で、低濁度で濃い色の水を処理する場合、給水は上向きに流れることが提案される。低温では凝集プロセスが遅くなるため、この解決策は凝集効果を高める。上昇流の場合、凝集能力の増加の効果は、以前に生成されて浮遊するであろうマイクロフロックによってもたらされ、最初の変更と比較して凝固剤の消費を減らすことが可能となる。

３番目の場合、垂直凝集反応器の途中に給水を供給することが提供される。この解決策は、石油炭化水素および石油である水の密度よりも低い密度の軽いほんの少しの分汚染物質を含む給水の処理に最適である。この場合、凝集反応器は、上部、中間、および下部の分配装置を備えた垂直圧力容器である。

化学薬品、すなわち酸化剤と凝固剤で処理された後の給水は、中間分配装置に供給される。次に、給水は下部分配装置に下向きで流れる。水の密度よりも低い密度を有する石油炭化水素などの軽い汚染物質は、分離して、中間分配装置から凝集反応器の上部に上昇する。光汚染物質は凝集反応器の上部に蓄積されるので、上部分配装置を介して連続的または定期的にこの光汚染物質を除去することが提供される。給水からの軽い汚染物質の分離の効率を改善するために、凝集反応器での処理の前に給水に解乳化剤を加えることが提供される。

第二段階の凝集反応器の違いは、この第二段階の反応器での給水の保持時間が短いことであり、給水の汚染度合いとその温度に応じて、１～１０分である。給水の温度が１０℃未満の場合、第２段階の凝集反応器での保持時間は５～１０分であり、１０℃を超える温度では１～５分である。

第２段階の凝集反応器を使用すると、凝集剤の事前追加と、この反応器に給水を１～１０分間保持する追加時間により、給水中で汚染物質の大きなサイズのフロックを高効率で形成できる。結果、化学物質（凝固剤、凝集剤）の消費量が減る。

さらに、給水中に高濃度の重い汚染物質が含まれている場合、移動ベッド式圧力フィルターがすぐに汚染され、移動ベッドの頻繁な洗浄が必要になり、その結果、洗浄廃水の量が急激に増加することに注意することが価値がある。したがって、集中的な汚染物質（分散の異なる浮遊物質、粘土、砂、炭塵など）を含む給水を確実に処理するために、給水が第２段階の圧力凝集反応器を通過した後、汚染物質の大きなフロックを含む給水は、最初に既知の設計の加圧液体サイクロンに流れ、次に移動ベッド式圧力フィルターに流れる。この解決策は、既知のタイプの加圧液体サイクロンの下部円錐形装置を介して重い汚染物質を凝固させることを含み、結果、移動ベッド式圧力フィルターを透過する汚染物質の量を急激に減少させ、重い汚染物質を除去することを可能にする。その結果、移動ベッドを洗浄する間の時間が延長される。

ダブルフロー移動ベッド式圧力フィルターを含む圧力フィルターを使用して給水を洗浄するオプションを示す（オプション１）。 圧力凝集反応器（オプション１）。 圧力凝集反応器（オプション２）。 圧力凝集反応器（オプション３）。 移動ベッド式圧力フィルター。 圧力フィルターの移動ベッドの洗浄方法。 ダブルフロー移動ベッド式圧力フィルター。 ダブルフロー圧力フィルターの移動ベッドの洗浄方法。 ダブルフロー移動ベッド式圧力フィルターを含む圧力フィルターを使用した給水の処理オプション（オプション２）。 ダブルフロー移動ベッド式圧力フィルターを含む、フィルターを使用した給水の処理オプション（オプション３）

図１は、移動ベッド式フィルターを使用した給水の処理オプションを示す。オプション１。
圧力２～１６バールの給水は、ポンプ１からパイプ２を介して圧力凝集反応器３に供給される。凝固剤溶液は、凝固剤ポンプ４からの圧力下で、それぞれのタンク５からパイプライン２に前もって追加される。このプラントの違いは、パイプ２には酸化性溶液が追加
されることであり、酸化性溶液はそれぞれのタンク７からポンプ６によって追加される。凝固剤を追加する前に酸化性溶液を追加すると、給水中の複雑な有機汚染物質の酸化と破壊が可能になり、凝集効果が高まる。既知の混合装置８は、給水と酸化剤および凝固剤の形状の化学物質とをよりよく混ぜるためにパイプライン２に設置される。

圧力凝集反応器のさまざまなオプションを図２、図３、および図４に示す。
原則として、圧力凝集反応器は、給水が酸化剤および凝固剤と混ざった後に流れ入る容器であり、その中に保持する場合、汚染物質のマイクロフロックが給水中に生成される。

圧力凝集反応器の容積は、給水を一定時間保持する必要がある。時間は２分から３０分で、給水の温度と汚染によって異なる。
図２は、従来の（既知の）圧力凝集反応器３（オプション１）を示す。これは、円筒形の垂直本体１５と、それぞれ上部１６および下部１７の球形ヘッドとで構成される。上部球１６には上部分配装置１８があり、圧力凝集反応器に給水を供給するパイプライン２に接続されている。

下部球１７には下部分配装置１９があり、圧力凝集反応器から給水を移すパイプ９に接続されている。
上部１８および下部１９の分配装置は、給水の均一な下降流を保証し、この反応容器の内部容積は、凝集した汚染物質のマイクロフロックを給水内で形成するために、圧力凝集反応器内で給水を保持する時間を確保する。

同時に、圧力凝集反応器のこの設計にはいくつかの欠点がある。
特に１０℃未満の温度で給水を洗浄する場合、凝集プロセスが損なわれ、水の密度よりも高い密度を有する未形成の汚染物質のマイクロフロックを伴う給水の下降流が圧力凝集反応器を通過する。その結果、圧力フィルターの移動ベッドを介しての濾過の次の段階で給水の洗浄効率の損失が発生する。

したがって、給水の流れ方向を下向きから上向きに変えることが提供される。図３は、図２に示したものと同じ装置を備えた圧力凝集反応器（オプション２）を示すが、１つ違いがある。給水の流れは、パイプ２を介して圧力凝集反応器３の下部分配装置１９に供給され、上部分配装置１８を介して移され、次いで、水は、パイプ９を介して移動ベッド式フィルターに流れる。

この解決策により、以前に形成されたマイクロフロックによる凝集効果の増加が可能となる。マイクロフロックは浮遊しており、凝集プロセスの触媒として働く。
図４は、圧力凝集反応器（オプション３）を示す。これは、水の密度よりも低い密度を有する軽い汚染物質、特に石油炭化水素と油を含む汚染物質を伴う給水を処理するのに使用することが推奨される。

この装置は、給水が、酸化剤および凝固剤である化学物質と混合した後、パイプライン２を介して追加の中間分配装置２０を介して圧力凝集反応器３に供給されるという点で、図２および図３に示される装置と異なる。

この装置２０は、水の密度よりも低い密度を有する石油炭化水素および油などの軽い汚染物質を給水から分離することを可能にし、これらの汚染物質は、これらの密度のために分配装置２０から上昇する傾向がある。

軽い汚染物質は、圧力凝集反応器３の本体の上部に蓄積される限り、外側パイプライン２１に接続された上部分配装置１８を介してバルブ２２の定期的な開放時に除去される。
給水は、中間分配装置２０を通過した後、下部分配装置１９に下向きで流れ、次に、外側パイプライン９を通って次の処理段階である移動ベッド圧力フィルターに移動する。

給水は圧力凝集反応器３（図１）を通過した後、パイプライン９を通って移動ベッド式圧力フィルター１４に流れる。
凝集剤溶液１１は、凝集剤溶液タンク１１からポンプ１０によって混合装置８を介してパイプライン９に前もって追加される。

鉱油や他の有機物質によって給水が深刻に汚染されている場合、粉末活性炭や他の吸着剤の水溶液を、吸着剤溶液タンク１３からポンプ１２によって混合装置８を介してパイプライン９に添加することが提供される。これは、凝集剤溶液を加える前に行われる。

図５は、垂直円筒形本体２３と、それぞれ上部２４および下部２５球形ヘッドとからなる、移動ベッド２９を備えた圧力フィルター１４を示す。下部球体２５には下部分配装置２６があり、この装置は、圧力凝集反応器３を通過した後の給水を供給するためのパイプライン９に接続されている（図１）。

上部球体２４には上部分配装置２７があり、この装置は給水排水管２８に接続されている。圧力フィルター１４内に移動ベッド２９がある。
パイプライン９には、給水の供給用バルブ３０、水洗の排出と一部排水用バルブ３１、および圧縮空気の供給用バルブ３がそれぞれある。

パイプライン２８には、給水の除去用バルブ３３と水洗の供給用バルブ３４がそれぞれある。上部球２４には、バルブ３５である排気口装置がある。
移動ベッド２９を備えた圧力フィルター１４の動作の場合、給水は、開いたバルブ３０を介して下部分配装置２６に供給され、圧力フィルター１４のセクションに沿って給水の均一な上昇流が実現する。次に、酸化剤、凝固剤、凝集剤、粉末吸着剤の溶液（図１）であるさまざまな化学物質で処理されている給水が、汚染物質が圧縮凝集反応器３にて前に形成されたマイクロフロックの形状で押しとどめられる（図１）粒子の表面上で、ろ過される。

給水は、上部分配装置２７を通り、そして開いたバルブ３３を備えたパイプライン２８を通して移動ベッド２９から除去される。
移動ベッド２９が汚染されている限り、給水の濾過プロセスに対する抵抗があり、その結果、圧力フィルター１４の容量が低下する。バルブ３３の後ろでアウトレットパイプライン２８に位置する流量計３６により圧力フィルター１４の操作性の制御が実行される。流量計３６のこの位置は、その運転寿命を延ばすために提供される。流量計３９をアウトレットパイプライン９に設置してはいけない。それは、後者は、給水がマイクロフロックで汚染されていることに起因して故障するからである。

圧力センサの信号に従って、特に入口９と出口２８のパイプライン間の圧力降下に従って移動ベッド２９を洗浄するために、圧力フィルター１４をオフにすることがさらに提供される。

図６は、本発明による４つのステップ内で実行される、移動ベッドの洗浄方法を表す。
移動ベッド２９を備えた圧力フィルター１４を部分的に空にすることが、第１の段階で実施される（図６ａ）。バルブ３１および３５が開かれると、圧力フィルター１４からの排水により、移動ベッド２９が下降する。

フィルター１４を部分的に空にすることは、下部ベッド２９が下部分配装置２６から１
０ｃｍを超える距離にあり、かつ上部移動ベッドが上部分配装置２７から１０ｃｍを超える距離にある場合に完了する。その後、バルブ３１は閉じられる。

圧力フィルター１４からの水の部分的排出の段階を制御するために、のぞき穴３７が使用される。部分的排出の場合、のぞき穴３７の下の１つは下部移動ベッド２９を示し、上部ののぞき穴は上部移動ベッド２９を示す。中央ののぞき穴は、給水のろ過中（図５）および水洗によって移動ベッド２９を洗い流している間（図６ｄ）、下部移動ベッド２９を示す。

プロセスの自動化の場合、レベルパラメータ３８を設置することが提供される。これは、移動ベッド２９を備えた圧力フィルター１４を部分的に空にすることが完了したことに関する情報を提供する。

圧力２～１０バールの圧縮空気は、第２段階で、バルブ３２が開いて下部分配装置２６に供給され（図６ｂ）、その後、圧縮空気の上昇により、移動ベッド２９の「セメント化」（目詰まり）が破壊され、水層内でその粒子のランダムな動きが実現される。これにより、粒子の摩擦がもたらされ、その結果、移動ベッド２９の粒子の表面に付着した汚染物質の集中的な除去が実現する。圧縮空気は、開いたバルブ３５を通して大気に放出される。

圧縮されたものは３～３０分以内に供給され、その後、バルブ３２が閉じられる。
移動ベッド２９を備えた圧力フィルター１４は、第３段階で水で満たされ（図６ｃ）、そのために、給水を供給するためのバルブ３０が開かれる。圧力フィルター１４が充填される場合、移動ベッド２９が上昇し、上部球２４から空気を置換し、空気はバルブ３５を介して大気中に移される。圧力フィルター１４が完全に充填されると、移動ベッド２９は圧力フィルター１４の上部球２４と円筒形本体２３の部分をふさぐ。次に、バルブ３０および３５が閉じられる。

水洗は第４段階（図６ｄ）で提供され、開いたバルブ３４、パイプライン２８、上部分配装置２７を介して圧力下で供給される。次に、水洗の下降流により、汚染物質が水洗される。この汚染物質は、移動ベッド２９の粒子の表面に付着することなく、その自重と下部分配装置２６を通ってバルブ３２が開いたパイプライン９を通る圧力フィルター１４からの水洗の流れにより取り除かれる。この操作は２～２０分間続く。その後、バルブ３４と３１が閉じられる。

移動ベッド２９の処理の上記段階を過ぎると、移動ベッド２９を備えた圧力フィルター１４が作動するか、または待機状態になる。
水処理プロセスを強化するために、特に、移動ベッド式フィルターの容量を増やすために、図７に示すダブルフロー移動粒状ベッド式圧力フィルターである新しい装置が提供される。

実際、このフィルター３９は、移動ベッド２９を備えた圧力フィルター１４（図５）に類似しており、垂直円筒形本体２３、したがって、上部２４および下部２５の球形ヘッドからなる。下部球体２５には下部分配装置２６があり、この装置は、圧力凝集反応器３を通過した給水を供給するために下部パイプライン９に接続されている（図１）。

上部球体２４には上部分配装置２７があり、この装置は、圧力凝集反応器３を通過した給水を供給する上部パイプライン９に接続されている（図１）。
ダブルフロー圧力フィルター３９の本体の内側に移動ベッド２９がある。

下部パイプライン９には、給水を供給するバルブ３０、水洗および部分排水の排出バルブ３１、および圧縮空気供給用バルブ３２がそれぞれ存在する。
上部パイプライン９には、給水供給バルブ３０ａおよび水洗供給バルブ３４がそれぞれある。上部球２４にはバルブ３５である通気装置がある。

処理水は、移動ベッド２９の途中に位置する中間分配装置４０から除去される。中間分配装置４０は、パイプライン２８および処理水排出バルブ３３に接続されている。パイプライン２８には、バルブ３３の後ろに流量計３６もある。
移動ベッド２９を備えたダブルフロー圧力フィルター３９の操作の場合、給水は、開いたバルブ３０および３０ａを備えた上部および下部パイプライン９を介して上部２７および下部２６分配装置に供給される。

次に、酸化剤、凝固剤、凝集剤、粉末吸着剤溶液などのさまざまな化学物質で前処理された給水（図１）は、移動ベッド２９を介して上昇流と下降流でろ過され、移動ベッドの表面には、粒子が、圧力凝集反応器３で以前に生成されたマイクロフロックの形で（図１）押しとどめられる。

処理された水は、中間分配装置４０とバルブ３３が開いた状態のパイプライン２８を介して、移動ベッド２９から移される。
移動ベッド２９が汚染されている限り、給水を濾過するプロセスに対する抵抗があり、その結果、移動ベッド２９を備えたダブルフロー圧力フィルター３９の容量が減少する。バルブ３３の後ろの出口パイプライン２８に配置された流量計３６によって、圧力フィルター３９の操作性の制御が実施される。流量計３６のこの位置は、その運転寿命を延ばすために提供される。アウトレット上部および下部パイプライン９に流量計３９を設置しないでほしい。後者は、給水のマイクロフロックにより汚染されるために故障するであろうからである。

圧力センサの信号に従って、特に、入口９と出口２８のパイプライン間の圧力降下に従って、移動ベッド２９を洗浄するのにダブルフロー圧力フィルター１４をオフにすることがさらに提供される。

図８は、ダブルフロー圧力フィルターの移動ベッドを洗浄する方法を表しており、これは、本発明による４つのステップ内で実行される。
移動ベッド２９を備えたダブルフロー圧力フィルター３９を部分的に空にすることは、バルブ３１および３５の開放により第１段階（図８ａ）で実行され、移動ベッド２９は排水のために下降する。

フィルターを部分的に空にすることは、下部ベッド２９が下部分配装置２６から１０ｃｍを超えた距離にあり、かつ上部移動ベッド２９が、分配装置２６と４０との間の途中にある中間分配装置４０から１０ｃｍを超える距離にあるときに、完了する。バルブ３１はその後に閉じられる。

水の部分的排出の段階を制御するために、のぞき穴３７が使用される。部分的排出の場合、そのうちの下側の１つは下部移動ベッド２９を示し、上側ののぞき穴は上部移動ベッド２９を示す。中央ののぞき穴は、給水のろ過中（図５）および水洗によって移動ベッド２９を洗い流す間（図８ｄ）下部移動ベッド２９を示す。

プロセスの自動化の場合、レベルパラメータ３８を設置することが提供される。これは、移動ベッド４０を備えたダブルフロー圧力フィルター３９を部分的に空にすることが完了したことに関する情報を提供する。

圧力２～１０バールの圧縮空気は、第２段階で、バルブ３２が開いて下部分配装置２６に供給され（図８ｂ）、その後、圧縮空気の上昇により、移動ベッド２９の「セメント化」（目詰まり）が破壊され、水層内でその粒子のランダムな動きが実現する。これにより、粒子の摩擦がもたらされ、その結果、移動ベッド２９の粒子の表面に付着した汚染物質の集中的な除去が実現する。圧縮空気は、開放されたバルブ３５を通して大気中に放出される。

圧縮されたものは３～３０分以内に供給され、その後、バルブ３２が閉じられる。
移動ベッド２９を備えたダブルフロー圧力フィルター３９は、第３段階で水で満たされ（図８ｄ）、そのために、下パイプ９と下部分配装置２６を介して給水を供給するために、バルブ３０が開かれる。上昇流による給水の供給の場合、移動ベッド２９が上昇し、垂直円筒体２３の上部と上部球２４から空気が置換され、空気はバルブ３５を介して大気中に移される。

ダブルフロー圧力フィルター３９が完全に水で満たされると、移動ベッド２９が上部球体２４および円筒形本体２３の上部を塞ぎ、次いでバルブ３０および３５が閉じられる。
移動ベッド２９は、第４段階（図８ｄ）で、開いたバルブ３４を介して圧力下で供給される水洗により、次に上部分配装置２７を通して、洗浄される。次に、水洗の下降流は、汚染物質を洗い流す。汚染物質は、移動ベッド２９の粒子の表面から剥がれ、自重および下部分配装置２６、パイプライン９、および開いたバルブ３１を通る水洗の流れの下で除去される。この操作は、２～２０分の間続く。その後、バルブ３４および３１が閉じられる。移動ベッド２９の処理の上記段階が過ぎると、移動ベッド２９を備えたダブルフロー圧力フィルター３９が作動するか、または待機状態になる。

図９は、ダブルフロー移動ベッド式圧力フィルターを含む圧力フィルターを使用して給水を処理するオプションを示す。オプション２。
このオプションは、第２段階の圧力凝集反応器４１が、圧力フィルター１４の前の圧力凝集反応器３の後ろ、またはダブルフロー移動ベッド式圧力フィルター３９の前に設置されるという点で、オプション１（図１）とは異なる。

この解決策は、給水中の汚染物質のマイクロフロックの非常に効果的な生成を保証し、また給水処理用の化学物質の消費の削減も保証し、その結果、運用コストが削減する。
第２段階の圧力凝集反応器は、図２、３、４に示す３つの変更で設計に関して表される。

第二段階の圧力凝集反応器の違いは、この第二段階の反応器での給水の保持時間の短縮であり、給水の汚染の程度とその温度に応じて１～１０分である。
給水は、第２段階圧力凝集反応器４１を通過した後、移動ベッド式圧力フィルター１４またはダブルフロー圧力フィルター３９に流れる。ダブルフロー移動ベッド式圧力フィルターを含む圧力フィルターの変更および移動ベッドの洗浄方法は、上記の図５、図６、図７、図８に示される。

図１０は、ダブルフロー移動ベッド式圧力フィルターを含む圧力フィルターを使用して給水を処理するオプションを示す。オプション３。
このオプションは、既知の設計の圧力液体サイクロン４２が、圧力フィルター１４の前またはダブルフロー移動ベッド式圧力フィルター３９の前で第２段階圧力凝集反応器４１の後ろに設置されるという事実により、図９に示すオプション２とは異なる。この解決策は、圧力液体サイクロン４２の下部円錐形装置を介して重い不純物を凝集させることを含み給水中の最も深刻な汚染の除去を可能にし、その結果、圧力フィルターまたはダブルフ
ロー移動ベッド式圧力フィルター３９を透過する汚染物質の量が減少し、結果、移動ベッドの掃除の間の時間が延びる。

図１、図９、および図１０に示す、水処理プラントのさまざまな変更に関する圧力凝集反応器、圧力液体サイクロン、および移動ベッド式圧力フィルターの数は、プラントの容量、機器の寸法および容量、作動する、水洗される、またはスタンバイ状態となる機器の数に応じて選択される。

本発明は、以下の例によって説明される。
例１
リザーバの水を処理して８０ｍ^３／ｈの量で飲料水を生成する場合、処理プラントでの水処理の次の連続した段階が採用される。

－給水の圧力パイプに凝固剤溶液（硫酸アルミニウム）を加える。
－直径２．０メートル、高さ３．０メートルの垂直圧力凝集反応器（ＰＦＲ）に下降流で凝集水を供給し、その中に水を７分間保持する。

－ＰＦＲの後ろのパイプラインに凝集剤溶液（Ｓｅｕｒｖｅｙ）を加える。
－直径２．６メートルの移動ベッド式圧力フィルター（ＭＢＰＦ）に化学物質で処理された給水を上昇流で供給する。この場合、２つのＭＢＰＦフィルターがあり、そのうちの１つは動作中で、もう１つは移動ベッドのクリーニング状態にあるかスタンバイ状態である。

－それに次亜塩素酸ナトリウムを添加して処理水を消毒し、その後、家庭用の処理水を飲料水として供給する。
移動ベッドはＭＢＰＦの運転中に汚染されるので、圧縮空気の上昇流の予備供給とその後の１５分間の流量１５０ｍ^３／ｈの水洗の下降流により、１日１回洗浄された。
水処理プラントの容量は、プラントの１か月の稼働で８０ｍ^３／ｈから３０ｍ^３／ｈに減少しました。移動ベッドを検査したところ、その体積の３０％が「セメントで固められていた」（詰まり）ことがわかった。移動ベッドの繰り返しのクリーニングは、プラント能力を高めなかった。

４つの段階で移動ベッドを洗浄すること、つまり、移動ベッドを部分的に空にし、次に圧縮空気の上昇流を供給し、圧力フィルターを水で満たし、次に下降流の水で洗い流すこと、が提案された（図６）。これらの段階を通過した結果、移動ベッドは完全に洗浄され、プラントは８０ｍ^３／ｈの定格容量を実現した。

表１に示すように、冬とリザーバが盛んな夏の間に、ＳａｎＰｉＮ「飲料水」の標準目標パラメータを満たすことにも問題があった。

凝集プロセスを改善するために、ＰＦＲの下向きを上向きに変更した。これにより、ＰＦＲ内で浮遊し、かつそれらの拡大の触媒である、以前に生成されたマイクロフロックにより、低温（３～５℃）の給水で凝集プロセスを改善することができた。

これに加えて、夏期に凝固剤を加える前に酸化剤（次亜塩素酸ナトリウム）を給水に加えたので、リザーバが盛んな間に有機鉄錯体が確実に酸化され、凝集プロセスが改善された。

これらの対策を講じた後の給水と処理水の水質を表２に示す。

例２
２０～５０ｍｇ／ｄｍ^３の石油炭化水素を含み容量が２００ｍ^３／ｈである工業廃水を処理する場合、次の連続する水処理段階を採用して、石油精製所の循環している水循環に給水を供給する。

－凝固剤溶液（ポリオキシクロライドアルミニウム）を圧力パイプラインと廃水パイプラインに追加する。
－２個の垂直圧力凝集反応器（ＰＦＲ）に下降流で凝集水を供給する。この反応器はそれぞれ、直径３．０メートル、高さ３．０メートルであり、それらの中に水を保持する時間は１３分。

－ＰＦＲの後ろのパイプラインに凝集剤溶液（Ｓｅｕｒｖｅｙ）を追加する。
－３個の移動ベッド式圧力フィルター（ＭＢＰＦ）に上昇流で処理済みの排水を供給する。このフィルターはそれぞれ、直径３．０メートル、高さ３メートルである。この場合、２つのＭＢＰＦはクリーニングの状態にあり、３つ目のＭＢＰＦは移動ベッドのクリーニング中またはスタンバイの状態にある。

－次亜塩素酸ナトリウムをそれに添加して処理水を消毒し、その後、処理水は、循環する水循環に送るように供給される。
ＭＢＰＦの動作中に、石油炭化水素が残っているために処理水の水質が低下するという問題に直面した。

廃水と処理水の水質、および循環する水循環の補給水の要件を表３に示す。

廃水処理の過程で石油炭化水素の除去を改善するために、追加の中間分配装置がＰＦＲに提供され、これは、ＰＦＲの中間に位置する。また、凝固剤を添加した後、界面活性剤に基づく解乳化剤がＰＦＲを通過する前に添加された。

その結果、廃水は凝固剤と解乳化剤で処理された後、ＰＦＲの中間分配装置に流され、通過後、石油炭化水素はＰＦＲの上部に上昇し、上部分配装置を介してＰＦＲから除去される（図４）。石油炭化水素の含有量が少ない（８～１５ｍｇ／ｄｍ^３）メインフローは、下部分配装置を介してＰＦＲから下向きに進む。

凝集剤は、ＰＦＲを通過した後、処理された廃水に追加され、その後ＭＢＰＦに流れる。
この解決策の結果、ＭＢＰＦで廃水処理が行われ、処理水中の石油炭化水素の含有量が５ｍｇ／ｄｍ^３未満となった。

例３
主に炭塵から成る浮遊物質（５００～１５００ ｍｇ／ｄｍ^３）を多く含む鉱業廃水を処理する場合、表面貯水量の基準を満たすのに１０００ｍ^３／ｈの容量で廃水を処理するのに、以下の段階が採用される。

－凝固剤溶液（ポリオキシクロライドアルミニウム）を廃水圧力パイプラインに追加する。
－５個の垂直圧力凝集反応器（ＰＦＲ）に下向きで凝集水を供給する。この反応器はそれぞれ、直径３．４メートル、高さ４．５メートルであり、それらの中に水を保持する時間は１２分である。

－ＰＦＲの後ろの圧力パイプラインに凝集剤溶液（Ｓｅｕｒｖｅｙ）を追加する。
－８個の移動ベッド式圧力フィルター（ＭＢＰＦ）に上昇流で処理済み廃水を供給する。このフィルターはそれぞれ、直径３．４メートル、高さ３．０メートルである。この場合、７つのＭＢＰＦフィルターはクリーニング状態にあり、８個目のＭＢＰＦは移動ベッドのクリーニング状態にあるか、スタンバイ状態である。粒子組成が５～８ｍｍ、密度が０．９ｇ／ｃｍ^３のポリマー粒子を移動ベッドとして使用し、移動ベッドの高さは２．０メートルである。

－次亜塩素酸ナトリウムをそれに添加して処理水を消毒した後、表面貯水（川）に続く。
採掘水を処理するためのこのプラントの運転中、処理水の高品質はすべての標準パラメータの通りに確認された。

唯一の問題は、移動ベッドの洗浄の間（２時間未満）各ＭＢＰＦでの水処理のサイクルが（フィルターサイクル）短いことであり、排水フラッシュの量はプラント容量の最大３０％だった。

鉱業廃水と処理水の水質、および処理水の排出要件を表４に示す。

上記の問題を解決するために、それぞれ直径３．４メートル、高さ４．５メートルの垂直第２段階圧力凝集反応器（第２段階ＰＦＲ）を２個設置し、ＰＦＲ通過後に凝集剤で処理した水をそこに供給した。これは、浮遊物質の凝集したフロックを拡大するためである。

水は、第２段階のＰＦＲを通過後、それぞれ直径０．８メートルの新しく設置された２つの圧力液体サイクロンに供給され、その下部円錐形装置を介して凝集汚染物質（浮遊物質）が除去される。

浮遊物質の残留含有量が１０～３０ ｍｇ／ｄｍ^３の部分的に浄化された水は、液体サイクロンを通過した後に既存のＭＢＰＦ（８個）に上向きに流れる。通過後は、処理水は表面貯水要件に準拠する。この場合、移動ベッドの洗浄間の各ＭＢＰＦの水処理（フィルターサイクル）の時間は１．５～２時間から２３～２８時間に増加した。また、廃水フラッシュの量はプラント容量の３０％から２～３％に減少した。これにより、鉱業廃水処理プラントの高い効果的な操作が保証される。

例４
移動ベッドの汚染物質容量（移動ベッドの特定の体積によって押しとどめられる水質汚染物質の量）を増加させ、処理を改善するために、シングルベッドとダブルベッドの比較実験室試験を実施した。

実験室規模のプラントでの給水の処理の次の連続した段階を試験に採用した。
－給水の圧力パイプラインへの凝固剤の追加。
－直径０．２メートル、高さ２．０メートルの垂直圧力凝集反応器（ＰＦＲ）に下降流で凝集水を供給。ＰＦＲに水を保持する時間は１３分である。

－凝集剤は、ＰＦＲの通過後に給水に追加され、その後、直径０．２メートルおよび高さ２．５メートルの移動ベッド式圧力フィルター（ＭＢＰＦ）に流れる。
－給水は上部分配装置を介してＭＢＰＦから移される。

実験室規模のプラントを通る流量は、３００～４００ｌ／ｈの範囲内に保たれた。
２つの一連の試験が実行された。第１の一連の試験では、粒子組成が３～５ｍｍ、密度が０．９ｇ／ｃｍ^３のポリマー粒子を移動ベッドとして使用した。移動ベッドの高さは１．８メートルであった。

第２の一連の試験では、ダブル移動ベッドを使用した。上部のベッドはサイズが２～３ｍｍ、密度が０．７ ｇ／ｃｍ^３のポリマー粒子で構成され、下部のベッドはサイズが５～７ｍｍ、密度が０．９ｇ／ｃｍ^３のポリマー粒子で構成された。ダブルベッドの全高も１．８メートルで、そのうち、０．９メートルが上部のベッド、０．９メートルが下部のベッドであった。

一連の実施された試験による、給水と処理水の水質、および移動ベッドの洗浄（フィルターサイクル）間の処理水の量を表５に示す。
化学物質（凝固剤、凝集剤）を追加するための同様の条件を公平に評価するために、各試験シリーズで５つのフィルターサイクルを完了した。ＭＢＰＦは、上流／下流の圧力差である１バールを超える圧力降下で掃除するのに、オフに切り替えられた。

表５の結果から、ダブル移動ベッドは給水のより効果的な処理を実現し、シングル移動ベッドと比較して処理水の量をほぼ２倍に増やすことができる、という結論が得られる。
ダブルベッドの下部ベッドは大きな粒子（５～７ｍｍ）により高い汚染物質容量を実現し、上部ベッドは小さな粒子（２～３ｍｍ）により高品質の処理水を保証するという事実によって説明できる。上部ベッドの粒径は３～５ｍｍである。

例５
移動ベッド式圧力フィルターによる濾過を強化するために、すなわち、実施例４に示される実験室プラントでのその容量を増加させるために、２つの一連の実験室試験も実施された。

第１の一連の試験は、例４の第１の一連の試験と同じ方法で実行された。
第２の一連の試験の違いは、直径０．２メートルのＭＢＰＦが使用されたが、その高さが２．５メートルではなく３．５メートルに増加したことである。ＭＢＰＦの上部分配装置から０．９メートルの高さに追加の中間分配装置が設置された。第１および第２の一連の試験では、サイズが３～５ｍｍ、密度が０．９ ｇ／ｃｍ^３のポリマー粒子を移動ベッドとして使用し、移動ベッドの高さは１．８メートルであった。

偏りのない評価のために、一連の試験ごとに５つのフィルターサイクルを完了した。 上流/下流の圧力差である１．０バールを超える圧力差で移動ベッドを洗浄するのに、ＭＢＰＦをオフした。

２つの一連の実験室試験の結果を表６に示す。これは、給水と処理水の水質、ＭＢＰＦの移動ベッドの掃除の間のフィルターサイクル、およびＭＢＰＦの公称容量と最大容量である。

実験室試験の比較結果により、シングルフローＭＢＰＦに対するダブルフローＭＢＰＦの利点について次の結論が得られる。

－処理水の水質は同じ。
－容量が２倍になった。
－処理水の量（フィルターサイクル）が２倍に増加した。

－移動ベッドのクリーニング中の水洗の量は同じだが、処理水の量に関しては２分の１に減少した。

Claims (9)

1. 自然水および廃水の処理方法であって、該処理方法は、給水と凝固剤との混合、加圧接触タンクでの凝集、給水と凝集剤との混合、圧力浄化フィルター内の移動粒状ベッドを介したろ過およびそれに続くフラッシング、ダブル移動粒状ベッドを介した微細な精製、および次亜塩素酸ナトリウムによる前記給水の消毒、の処理段階を含み、
   
   酸化剤が、前記凝固剤との混合前に前記給水に追加され、
   前記凝集は、加圧反応器であって、垂直容器の形態で作られ、または、上部および下部分配装置、もしくは上部、下部、中間分配装置を備えて作られた加圧反応器で２分から最大３０分間実行され、これにより、
   １０℃を超える温度の前記給水が前記凝集反応器を通って下向きに流れ、または、
   １０℃未満の温度の前記給水、および低濁度で濃い色の水が前記凝集反応器を通って上向きに流れ、または、
   前記酸化剤および前記凝固剤での処理後、水の密度よりも低い密度を有する軽い汚染物質を含む給水の流れに解乳化剤が追加され、その後、該水は、前記垂直凝集反応器の前記中間分配装置に向かって、かつ前記下部分配装置に下向きで流れ、軽い汚染物質は前記上部分配装置を介して除去され、
   前記凝集剤は、前記凝集反応器での処理後に前記給水に追加され、この水は、移動ベッド圧力まで上向きに流れ、これにより、
   前記移動ベッドの粒子として、サイズが３～１０ｍｍ、粒子密度が０．３～０．９８ｇ／ｍ^３の範囲のポリマー粒子が使用され、前記移動ベッドの高さが０．５～２．３ｍであり、または、
   前記移動ベッドはダブルであり、密度が０．３～０．８ ｇ／ｃｍ^３の範囲の低密度で粒子サイズが１～５ｍｍのポリマー粒子が上部ベッドとして使用され、密度が０．８～０．９８ ｇ／ｃｍ^３で粒子サイズが３～２０ｍｍのポリマー粒子が下部移動ベッドとして使用されるので、前記ダブル移動ベッドの全高は１．０～２．５ｍであり、よって、前記上部ベッドの高さは０．３～１．５ｍで、前記下部ベッドの高さは０、５～１．５ｍであり、
   押しとどめられた前記汚染物質から前記圧力フィルター移動ベッドを洗い流すことは、前記圧力フィルターを部分的に空にすることによって実行され、前記移動ベッドは下降し、前記圧力フィルターの途中に配置され、前記移動ベッドの下側境界と前記下部分配装置との間の距離が１０ｃｍを超え、前記移動ベッドの上側境界と前記上部分配装置との間の距離も１０ｃｍを超え、次に、２～１０バールの圧力の圧縮空気が前記下部分配装置を介して３～３０分間供給され、次に前記圧力フィルターが上向き流または下降流で前記水で満たされ、前記圧力フィルターが前記水で満たされた後、水洗が２～２０分間下向きに供給され、前記水洗は、前記圧力フィルターの前記下部分配装置から排出される、処理方法。
2. 前記凝集剤の添加後、前記給水は、前記移動ベッドの粒子を介する下降流および上昇流によるろ過のために、前記ダブルフロー移動粒状ベッド圧力フィルターに上向きおよび下向きの２方向で流れ、前記給水は前記移動ベッドの途中に位置する前記中間分配装置を介して排出され、前記移動ベッドの高さは１．０～３．５ｍであり、
   これにより、
   粒子サイズが３～１０ｍｍの範囲で粒子密度が０．３～０．９８ｇ／ｍ^３の範囲のポリマー粒子が前記移動ベッドの粒子として使用され、前記押しとどめられた汚染物質からの前記圧力フィルター移動ベッドの洗い流しは、前記圧力フィルターを部分的に空にすることによって行われ、前記移動ベッドは下げられ、前記移動ベッドの下側境界と前記下部分配装置との間の距離が１０ｃｍを超え、前記移動ベッド上側境界と前記中間分配装置との間の距離も１０ｃｍを超え、次に、２～１０バールの圧力の圧縮空気が下部分配装置を介して３～３０分間供給され、次に前記圧力フィルターが上向き流または下降流で前記水で
   満たされ、前記圧力フィルターが前記水で満たされた後、水洗が２～２０分間下向きに供給され、前記水洗は、前記圧力フィルターの前記下部分配装置から排出される、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記凝集剤を添加する前に、粉末吸着剤溶液である追加の吸着剤を添加する、
   請求項１に記載の方法。
4. 高圧または低圧のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはそれらの類似体に基づく複合材料が、前記移動ベッドの材料として使用される、
   請求項１および請求項２のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記粒子が前記移動ベッドとして使用され、該粒子は、表面が滑らかで、その総体積が前記粒子の体積の１０％以下である小さな含有物を有し、球、半球、円柱、立方体の形状を有する、
   請求項１および請求項２のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記圧力フィルターは、上部、下部、および中間ののぞき穴と、前記移動ベッドのフラッシングを監視するためのレベルインジケーターとが装備されている、
   請求項１および請求項２のいずれか１項に記載の方法。
7. 第２段階凝集反応器が、前記移動ベッド式圧力フィルターの前で前記圧力凝集反応器の後ろに設置される、
   請求項１および請求項２のいずれか１項に記載の方法。
8. 加圧液体サイクロンが、前記移動ベッド式圧力フィルターの前で前記第２段階凝集反応器の後ろに設置される、
   請求項７に記載の方法。
9. 流量計が、前記移動ベッド式圧力フィルターの後ろで前記給水の流れの中に設置される、
   請求項１および請求項２のいずれか１項に記載の方法。

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