JP2022543505A - ガラスビーズマイクロ媒体を含む多層媒体床フィルタ - Google Patents

Abstract

フィルタが開示される。前記フィルタは、少なくとも１つの入口及び少なくとも１つの出口を有する容器と、複数の媒体層を含む媒体床であって、前記媒体床の最上媒体層は、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体を含み、前記複数の媒体層は、前記最上媒体層から最下媒体層まで密度が増加する、媒体床と、大量の空気を前記複数の媒体層に通すように構成される空気分配器と、を含む。水を処理するためのシステムも開示される。前記システムは、処理される水源と、本明細書に開示されるフィルタ容器と、フィルタ容器出口に流体接続された処理水出口と、を含む。本明細書に開示されるフィルタ容器を改良する方法も開示される。前記方法は、前記媒体床から前記最上媒体層を除去するステップと、実質的に均一且つ球形のガラスビーズマイクロ媒体を含む媒体を前記最上媒体層として前記媒体床に取り付けるステップと、を含む。水処理を容易にする方法も開示される。前記方法は、本明細書に開示されるフィルタ容器を提供するステップと、前記フィルタ容器の入口を処理される水源に接続するようにユーザに指示するステップと、を含む。【選択図】図４

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１８年１０月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／７４９，７０１号「Multilayer Media Bed Filter Comprising Glass Bead Media」の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１９（ｅ）に基づく優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本明細書で開示される態様及び実施形態は、一般に、多層媒体床フィルタの分野に関し、特に、高容量マイクロ媒体多層媒体床フィルタに関する。

一態様によれば、フィルタが提供される。前記フィルタは、少なくとも１つの入口及び少なくとも１つの出口を有する容器と、複数の媒体層を含む媒体床であって、前記媒体床の最上媒体層は、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体を含み、前記複数の媒体層は、前記最上媒体層から最下媒体層まで密度が増加する、媒体床と、前記複数の媒体層を通して大量の空気（a volume of air）を導くように構成される空気分配器と、を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、ガラスマイクロ媒体は、ガラスビーズを含む。

前記ガラスビーズは、約０．１ｍｍ～０．４ｍｍの直径、例えば約０．１ｍｍ～０．２ｍｍの直径を有してもよい。

いくつかの実施形態では、前記ガラスビーズは、滑らかな外面を含む。

前記ガラスビーズの密度は、約２．５ｇ／ｍＬであってもよい。

別の態様によれば、媒体フィルタを改良する方法が提供される。前記媒体フィルタは、水源に流体接続可能なフィルタ容器を含んでもよく、前記フィルタ容器は、複数の媒体層を含む媒体床を含み、前記複数の媒体層は、最上媒体層から最下媒体層まで密度が増加する。前記方法は、前記媒体床から前記最上媒体層を除去するステップと、実質的に均一且つ球形のガラスビーズマイクロ媒体を含む媒体を前記最上媒体層として前記媒体床に取り付けるステップと、を含んでもよい。

前記ガラスビーズは、約０．１ｍｍ～０．４ｍｍの直径、例えば約０．１ｍｍ～０．２ｍｍの直径を有してもよい。

前記ガラスビーズの密度は、約２．５ｇ／ｍＬであってもよい。

別の態様によれば、水処理を容易にする方法が提供される。前記方法は、少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口と、空気分配器と、媒体床とを提供するステップであって、前記媒体床は、複数の媒体層を含み、前記複数の媒体層は、最上媒体層から最下媒体層まで密度が増大し、前記最上媒体層は、実質的に均一且つ球形のガラスビーズマイクロ媒体を含む、ステップと、前記フィルタ容器の入口を処理される水源に接続するようにユーザに指示するステップと、を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、前記方法は、空気源を前記空気分配器に接続するように前記ユーザに指示するステップを更に含んでもよい。

いくつかの実施形態では、前記方法は、空気分配器及び前記複数の媒体層を通して大量の空気を所定の時間導くように前記ユーザに指示するステップを更に含んでもよい。

別の態様によれば、水を処理するためのシステムが提供される。前記システムは、処理される水源と、処理される前記水源に流体接続される少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口と、フィルタ容器内に配置された媒体床と、を有するフィルタ容器であって、前記媒体床は、複数の媒体層を含み、前記媒体床の最上層は、実質的に均一且つ球形のガラスビーズマイクロ媒体を含み、前記複数の媒体層は、前記最上媒体層から最下媒体層まで密度が増加する、フィルタ容器と、フィルタ容器出口に流体接続される処理水出口と、を含む。

前記ガラスビーズは、約０．１ｍｍ～０．４ｍｍの直径、例えば約０．１ｍｍ～０．２ｍｍの直径を有してもよい。

前記ガラスビーズの密度は、約２．５ｇ／ｍＬであってもよい。

いくつかの実施形態では、処理される前記水源は、無機又は有機の汚染物質を含む。

前記システムの前記フィルタ容器は、空気源に接続可能な入口を有する前記フィルタ容器内に配置される空気分配器を含む、空気逆洗システムを更に含んでもよい。

いくつかの実施形態では、大量の空気が濾過サイクル中の所定の時間、及び／又は前記フィルタ容器の性能が低下した際に、前記空気分配器から供給される。

図１Ａは、多層媒体床を含むフィルタを通る濾過のボックスチャートである。図１Ｂは、多層媒体床を含むフィルタを通る逆洗のボックスチャートである。 図２Ａは、本発明のフィルタの水平実施形態の側面図である。図２Ｂは、本発明のフィルタの水平実施形態の側面図である。図２Ｃは、本発明のフィルタの水平実施形態の上面図である。図２Ｄは、本発明のフィルタの水平実施形態の端面図である。図２Ｅは、本発明のフィルタの水平実施形態の端面図である。図２Ｆは、本発明のフィルタの水平実施形態の斜視図である。 図３Ａは、本発明のフィルタの垂直実施形態の側面図である。図３Ｂは、本発明のフィルタの垂直実施形態の上面図である。図３Ｃは、本発明のフィルタの垂直実施形態の正面図である。図３Ｄは、本発明のフィルタの垂直実施形態の背面図である。図３Ｅは、本発明のフィルタの垂直実施形態の斜視図である。 最上層から最下層まで密度及び媒体粒子直径が増加する複数の層を有する媒体床を含むフィルタ容器の実施形態である。 シリカマイクロ砂の画像であり、同じ操業条件での逆洗後に残存する残留鉄に起因する汚れを示す。シリカマイクロ砂上の鉄に起因する汚れを示す。 ガラスビーズマイクロ媒体の画像であり、同じ操業条件での逆洗後に残存する残留鉄に起因する汚れを示す。ガラスビーズマイクロ媒体上の鉄に起因する汚れを示す。

添付の図面は、一定の縮尺で描かれることを意図していない。図面では、様々な図に示される各同一又はほぼ同一の構成要素は、同様の符号によって示される。明瞭性の観点から、全ての構成要素が全ての図面においてラベル付けされるわけではない。

本明細書に開示される実施形態は、複数の媒体層を含む媒体床を含むフィルタ、前記フィルタを使用するシステム、及びそれらの使用方法を提供する。本出願人は、多層媒体床の最上層として、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体を有し、頂部の最も微細な媒体から底部の最も粗い媒体まで媒体の密度が増加する多層媒体床フィルタが、逆洗のためのシリカ砂マイクロ媒体の利点を保持しながら、多層媒体床の最上層として、従来のシリカ砂マイクロ媒体と比較して、濾過性能が改善することを発見した。実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体は、媒体床の媒体層の層化を著しく破壊することなく、空気を使用して逆洗することができ、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体の外面仕上げは、平滑且つ光沢のある表面が従来のシリカ砂マイクロ媒体よりも汚れることが少ないので、逆洗中に改善されたクリーニングを提供する。濾過及び逆洗プロセスの一般的なスキームは、図１Ａ及び図１Ｂに示される。

この逆洗のために空気を使用することにより、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体から、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体の上方及び周囲の液面に汚染物質が除去される。空気が停止されると、空気流によって除去された、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体の上方の液体中の汚染物質は、媒体の上方に注入された液体によって、又は実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体を除去しない媒体床を通る液体流によって、洗い流される。層状化維持空気逆洗を伴う実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体から放出される汚染物質の量は、液体逆洗を単独で使用する場合よりも、液体逆洗において実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体を懸濁させるのに十分な流量が使用されるのか、或いは懸濁流量未満であるのかにかかわらず、有意に多い。

本出願人は、更に、媒体床の上面に沿って流れを生成するノズルを通る液体流を有する媒体床フィルタを使用することにより、逆洗洗浄サイクル中に媒体床の表面から汚染物質を良好な効率で除去することができることを発見した。典型的なフィルタは、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体を流れの中に送り、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体の一部を逆洗に失うリスクなく、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体の表面から原液入口ノズルを使用して汚染物質を除去することができないであろう。原料入口ノズルのこのような使用は、逆洗サイクルの開始時に有用である。代替的に又は追加的に、原料入口ノズルのこのような使用は、汚染物質を媒体床の上方の液面にもたらした空気逆洗に続いて有用である。

本発明のフィルタは、少なくとも１つの入口及び少なくとも１つの出口を有する容器と、複数の媒体層を含む媒体床と、大量の空気を複数の媒体層を通して導くように構成される空気分配器と、を含む。フィルタは、圧力供給又は高率フィルタであってもよい。濾過の間、処理されるべき水は、例えば１つ以上のポンプによってフィルタ容器に供給されてもよい。フィルタ容器の内部では、水は、容器内に複数の媒体層を有する媒体床と接触する前に、水分配ヘッドによって分配されてもよい。一般に、媒体床の媒体層は、水中に含まれる粒子状の無機又は有機種等の固体汚染物質を保持するための基材として作用する。濾過された水は、膜予備濾過、ＨＶＡＣ冷却塔濾過、プロセス水濾過、データセンタ冷却ループ、又はレクリエーションプール施設若しくは同様の大規模な応用等の市販水槽等の意図された目的のために、フィルタ容器から排出される。

本発明に有用なフィルタは、水平フィルタと垂直フィルタとの両方を含む。水平及び垂直フィルタの実施例は、図２Ａ～２Ｆ及び図３Ａ～３Ｅに示され、両方のフィルタ容器を通る流体の流れの方向が矢印で示される。水平（図２Ａ～図２Ｆ）及び垂直（図３Ａ～図３Ｅ）フィルタの構成の両方において、原水は、原水入口２０２、３０２でフィルタ２００、３００に入り、フィルタ容器２００、３００内の媒体（図示せず）を通過し、処理水は、処理水出口２０４、３０４から排出される。本発明に有用なフィルタは、フィルタのメンテナンス及び必要に応じたフィルタ媒体の交換を可能にする、ポートホール、ハッチ、又は他の同様の構造等のフィルタ容器２００、３００内の開口を含む。これらの特徴を有するフィルタは、例えば、国際公開第２０１４／０１２１６７号及び米国特許第９，３８７，４１８号において当業者に知られており、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。代表的なフィルタは、VORTISAND（登録商標）クロスフローマイクロサンドサブミクロンフィルタ(Evoqua Water Technologies LLC、Pittsburgh、PA）シリーズを含むが、これに限定されない。

ある実施形態によれば、媒体床の複数の媒体層は、最上媒体層から最下媒体層まで密度が増加する。複数の媒体層を有する媒体床を有する垂直フィルタ容器の概略図を図４に示す。図４に示すように、フィルタ容器４００は、複数の層を含み、水流の方向は、矢印で示す媒体床の層を通る。最も微細な媒体４０２、例えばガラスマイクロ媒体は、典型的には最上層を占め、フィルタ容器内に垂直に配置される種々の層を通って降下することにつれて、高密度セラミック粒子又は重合体ビーズ等の粗さが増大する１つ又は複数の中間ステージ４０４、４０６を有する。したがって、ガーネット粒子等の最も粗い媒体４０８は、典型的には最下層を占め、間仕切りによって支持されてもされなくてもよい。場合によっては、最も粗い媒体４０８は、フィルタ容器の底部に載置され、間仕切りがフィルタ容器の出口に関連付けられる。特に、媒体床の最上媒体層は、シリカマイクロ砂等の従来のフィルタ媒体と同様の密度又は直径等の物性を有する実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体、例えばガラスビーズを含んでもよい。マイクロ媒体を含む最上層を有する多層媒体床は、米国特許出願公開第２０１８／００９９２３７号に記載されており、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体等の、例えばガラスビーズ等の媒体床の様々な媒体の個々の層は、典型的には特定の境界内に配置されることも、特定の境界によって微細に画定されることによって境界をつけられることもない。したがって、フィルタ容器内の種々の粒度を有する媒体の分布は、近似的であり、典型的には、各層の上部から下部への緩やかな遷移に従う。濾過及び潜在的な他の操作によるシフト効果に加えて、粒子サイズによる媒体層の完全な層化を達成することは、いくつかの実施態様では、そうでなければ潜在的には区別可能な各層内の媒体の粒子サイズ、密度、及び粗さの範囲、変動、及び許容差のために、典型的には更に難しいことが理解されるのであろう。したがって、中間テーパ領域の形状において多い非絶対的な境界は、媒体の様々な層を分離してもよい。しかし、粒径の非理想的な配置にもかかわらず、不完全な層化であっても、濾過操作の過程であろうと他の任意の時点であろうと、マイクロ媒体が偶発的に失われないことを確実にするのに役立つ。

使用中、汚染物質の堆積物、特に最も微細な媒体の粗さを超える大きさの堆積物は、媒体床の最上層の表面上又はその上方で捕捉され、それによって汚染物質が媒体床を通って更に移動することが妨げられる。このシナリオでは、媒体床の最上面に濾塊又はクラストが形成されてもよい。他の汚染物質は、最上媒体層の粒度と類似又は同等の大きさであり、濾塊又はクラストが更に固まる前に、最上層に浸透するか或いは最上層の頂部を掴み、最上層を通る特定の移動距離内で粒子としてトラップ又は捕捉されてもよい。最上層内に捕捉されない汚染物質は、連続的により粗い媒体を含む任意の後続の層内に捕捉される可能性が低いことが理解されるであろう。

いくつかの実施形態では、フィルタ容器は、媒体床の複数の媒体層を通して大量の空気を導くように構成される容器内に配置される空気分配器を含む。空気分配器は、典型的には圧縮空気タンク等の空気源に接続可能であり、逆洗等の洗浄サイクル中に複数の媒体層全体にわたって実質的に均等な空気の流れを提供する少なくとも１つの入口を含む。空気分配器を通って送り込まれる、複数の媒体層の粒子を流動化させるのに必要な空気の速度は、媒体床の複数の媒体層内の各種の粒子の物理的特性に依存する。フィルタ容器に用いられる適切な空気分配器は、当技術分野において公知である。

フィルタ容器は、一般に、水源に接続可能であり、使用時には、水源に流体接続されてもよい。いくつかの実施形態では、処理される水源は、飲用水又は潅漑等のヒト又は獣医学的用途のための水を含んでもよい。典型的には、フィルタ容器は、処理される水源の近傍に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、媒体フィルタ容器は、処理される水源から離れていてもよい。

フィルタ容器は、７０～２５００ガロン／分（ＧＰＭ）の水を処理するのに適したサイズであってもよい。例えば、媒体フィルタ容器は、約７０ＧＰＭ、約１００ＧＰＭ、約２５０ＧＰＭ、約５００ＧＰＭ、約１０００ＧＰＭ、約１５００ＧＰＭ、約２０００ＧＰＭ、又は約２５００ＧＰＭを処理するサイズであってもよい。フィルタは、直列又は並列に配置される２つ以上の容器を含んでもよい。一般に、フィルタ容器のサイズ、数、及び配置は、処理される水源のスケールによって変化してもよい。

例えばガラスビーズ等の実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体等のマイクロ媒体粒子は、多層媒体床の最上層として、より微細なフィルタ層を有利に実施するために使用されてもよく、サイズに伴ってより小さい粒子の捕捉を可能にする。本発明の文脈において、マイクロ媒体は、一般に、シリカ砂、ガラス、ポリマー、石英、砂利、金属、又はセラミックを含むがこれらに限定されない材料から作成される、０．４０ｍｍ未満、約０．２０ｍｍまで、好ましくは約０．１０ｍｍまでの直径を有する濾過媒体を意味する。したがって、マイクロ媒体を使用すると、生きている生物等、これまで濾過できなかった汚染物質の類を捕捉することができ、場合によっては、これまでは飲用にできなかった水を飲用可能にすることができる。用語「ガラスマイクロ媒体」は、当技術分野において公知であり使用されている最も微細な粒子媒体よりも優れたサイズ及び濾過特性の両方を有する任意の濾過ガラス又は粒状媒体を含むものとして理解されてもよい。特に、本出願人は、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体、例えばガラスビーズが、本発明のフィルタ及びシステムのための例示的なガラスマイクロ媒体であることを発見した。実質的に均一且つ球形のガラスビーズは、サンドブラスト等の材料除去用途に伝統的に使用されており、Manus Abrasive Systems Inc（Mississauga、ON、Canada）等の多数の供給業者から容易に入手可能である。

実質的に均一且つ球形のガラスビーズがフィルタの最上層用のマイクロ媒体で使用される場合、ガラスビーズは、約０．１ｍｍ～０．２ｍｍ、約０．１５ｍｍ～０．２５ｍｍ、約０．２ｍｍ～０．３ｍｍ、約０．２５ｍｍ～０．３５ｍｍ、又は約０．３ｍｍ～０．４ｍｍ等、約０．１ｍｍ～０．４ｍｍの直径を有してもよい。代替的に又は追加的に、実質的に均一且つ球形のガラスビーズは、ＭＩＬ-ＳＰＥＣビーズブラスト性能標準（ＭＩＬ-ＰＲＦ-９９５４Ｄ）等の公開標準に従って、整数サイズ全体（whole integer sizes）によって分類される直径を有してもよい。例えば、＃６の実質的に均一且つ球形のガラスビーズは、約０．２５ｍｍの直径を有し、＃８の実質的に均一且つ球形のガラスビーズは、約０．１５ｍｍの直径を有する。

本発明のフィルタでは、実質的に均一且つ球形のガラスビーズのサイズは、クロスフローサブミクロン濾過、シリカマイクロ砂に使用される典型的なマイクロ媒体と実質的に同等か又はそれより小さく、フィルタ容器又は他の構成要素を再構成することなく、シリカマイクロ砂と交換され得る。より小さな実質的に均一且つ球状のガラスビーズが媒体床の最上層として使用される場合、個々のガラスビーズの間の空間が小さいほど、より小さな粒子のより良好な濾過を可能にし、より清浄な処理水がフィルタから排出される。

実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体は、１．２５未満の均一性係数を有してもよい。本明細書で使用される場合、「均一性係数」は、媒体粒子の６０重量％が通過する開口部を有する篩のサイズを、媒体粒子の１０重量％が通過する開口部を有する篩のサイズで割った比である。いくつかの実施形態では、実質的に均一且つ球形のガラスビーズは、１．２５未満、１．０未満、０．７５未満、０．５未満、又は０．２５未満の均一性係数を有してもよい。

実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体、例えばガラスビーズは、その物理的特性のために多層媒体床における最上層等の層として使用するのに有利である。本出願人は、多層媒体床の最上層として、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体を使用することにより、多層媒体床における最上層として、シリカマイクロ砂を有する従来のフィルタと比較して、より清浄な処理水と、媒体を清浄にするための改善された逆洗等のフィルタ性能が改善されることを発見した。

第一に、本発明に有用な実質的に均一且つ球形のガラスビーズは、逆洗目的で現在入手可能なフィルタで使用されるシリカマイクロ砂とほぼ同じ密度を有する。本発明のフィルタ容器に有用な実質的に均一且つ球形のガラスビーズは、２．７ｇ／ｍＬの密度を有するシリカマイクロ砂と比較して、約２．５ｇ／ｍＬの密度を有する。両方のマイクロ媒体が同等の密度を有することにより、フィルタ容器又は他の構成要素を再構成することなく、媒体の互換性が確保される。例えば、実質的に均一且つ球状のガラスビーズとシリカマイクロ砂とが同等の密度を有するために、逆洗中に生じる媒体の膨張は、両方の媒体について同様であり、フィルタ容器の媒体床における媒体の互換性が強調される。

第二に、実質的に均一且つ球形のガラスビーズは、典型的な逆洗水速度での逆洗中により大きな媒体床の膨張を有する。逆洗中、媒体床内の媒体は、空気又は水等の逆洗流体によって、それらの静止床位置から変位する。媒体粒子上を通過する流体によるこの機械的作用は、捕捉された汚染物質を除去し、逆洗の効率及び有効性は、実質的に均一且つ球形のガラスビーズの真球度、真円度、及び表面仕上げ、並びにフィルタの逆洗に使用される水の温度依存性粘度に依存する。本発明の媒体床内の実質的に均一且つ球状のガラスビーズの場合、逆洗中に実質的に均一且つ球状のガラスビーズ内に捕捉される汚染物質を除去するには、１インチの媒体床の膨張は典型的には十分ではない。改良された逆洗は、３インチ、４インチ、５インチ、又は６インチ等、約２インチ～６インチの媒体の膨張、実質的に均一且つ球形のガラスビーズの膨張によって達成され得る。実質的に均一且つ球形のガラスビーズの膨張が高すぎて約６インチを超えるような場合、汚れた逆洗水がフィルタ容器から洗い流される際、実質的に均一且つ球形のガラスビーズの一部が失われるであろう。加えて、実質的に均一且つ球形のガラスビーズは、逆洗プロセス中にフィルタ容器の壁との壁面摩擦等の壁面効果を減少させる。実質的に均一且つ球形のガラスビーズの真球度及び外面は、媒体床が逆洗中に流動化される際に、不規則な形状のシリカマイクロ砂粒子と比較して、ビーズと容器の壁との間の摩擦を減少させ、それにより媒体床が膨張している間の逆洗の効率を増加させる。

第三に、実質的に均一且つ球形のガラスビーズの硬度は、洗浄プロセス中の摩滅による損失を減少させる。例えば、濾過システムで現在使用されているガラス媒体は、典型的には脆いリサイクル又は粉砕ガラスである。逆洗浄プロセス中、粉砕ガラス媒体は、破壊され、そのサイズを減少させ、逆洗液体がシステムから洗い流される際に、より小さい片が失われる確率を増加させ得る。本発明に有用なガラスビーズは、シリカマイクロ砂と実質的に同等の硬度を有し、したがって、実質的に均一且つ球形のガラスビーズは、逆洗中に互いに接触する場合であっても破壊されにくい。

最後に、本発明に有用な実質的に均一且つ球形のガラスビーズは、滑らかで光沢のある外面仕上げを有する。この表面仕上げは、ガラスビーズの表面に吸着する水中の汚染物質を減少させ、したがって、媒体の汚れを減少させ、フィルタ媒体の寿命を延ばす。例えば、酸化鉄、脂肪、及びグリース等の汚染物質をシリカマイクロ砂で濾過する場合、マイクロ砂粒子の表面に残留する傾向があり、最終的にマイクロ砂を汚染する。これに対して、フィルタの媒体床が逆洗される際に起こる媒体の膨張中、実質的に均一且つ球形のガラスビーズの外面仕上げは、従来のシリカマイクロ砂よりも、個々のガラスビーズの間に捕捉される汚染物質をより良好に落とすことができる。これは、より効率的且つより徹底的な逆洗をもたらし、フィルタのダウンタイムを減少させ、媒体の交換頻度を減少させる。

別の態様によれば、水を処理するためのシステムが提供される。このシステムは、処理される水源と、処理される水源に流体接続される少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口と、フィルタ容器内に配置される媒体床と、を有するフィルタ容器と、フィルタ容器出口に流体接続される処理水出口と、を含む。いくつかの実施形態では、媒体床は、複数の媒体層を含み、媒体床の最上層は、実質的に均一且つ球形のガラスビーズマイクロ媒体を含み、複数の媒体層は、最上媒体層から最下媒体層まで密度が増加する。

このシステムのフィルタは、処理される水源から有機又は無機の汚染物質を除去するのに適している。処理される水源中の有機の汚染物質には、脂肪、油、グリース、及び藻類等の生物学的種が含まれるが、これらに限定されない。処理される水源中の無機の汚染物質には、沈泥、粘土、砂、及び鉄等の微粒子重金属が含まれるが、これらに限定されない。本発明のシステムにおいて本発明のフィルタを使用して除去することができる他の有機及び無機の汚染物質は、当技術分野で知られている。

いくつかの実施形態では、システムは、空気逆洗を使用して媒体の洗浄を容易にするための空気逆洗システムを含む。空気逆洗システムは、典型的には、圧縮空気タンク等の空気源に接続可能な少なくとも１つの入口を含む、容器内に配置される空気分配器を含む。空気分配器を通って送り込まれる、複数の媒体層の粒子を流動化させるのに必要な空気の速度は、媒体床の複数の媒体層内の各種粒子の物理的特性に依存する。フィルタ容器用の適切な空気分配器は、当技術分野において公知である。

定期的に、フィルタの媒体層は、クリーニングを必要とする。汚れ及び破片等の汚染物質がフィルタの媒体層内に蓄積するにつれて、フィルタ容器の入口及び出口を横切る圧力差が典型的には増加する。したがって、フィルタは、一般に、フィルタ容器の性能低下によって示されるように、差圧が所定の閾値レベルに達すると清浄化される。いくつかの実施形態では、システムは、フィルタ容器を横切る水の差圧を測定するように構成される圧力センサを含んでもよい。例えば、圧力センサは、媒体フィルタ容器の液体入口と液体出口との間の差圧を測定するように構成されてもよい。したがって、圧力センサは、差圧センサであってもよい。圧力センサは、電子式であってもよい。圧力センサは、デジタル又はアナログであってもよい。いくつかの実施形態では、媒体フィルタ容器は、差圧が５ｐｓｉに達すると洗浄されてもよい。例えば、媒体フィルタ容器は、差圧が少なくとも７ｐｓｉ、１０ｐｓｉ、１２ｐｓｉ、又は１５ｐｓｉになると洗浄されてもよい。場合によっては、濾過又は光学技術を使用して処理水出口から排出される処理水の濁度を測定する等によって、排出水の特性を測定することによって、フィルタの性能が監視されてもよい。

上記のように、本発明のシステムにおけるフィルタの洗浄は、典型的には逆洗を用いて行われる。逆洗は、一般に、フィルタ床の媒体層を通る水又は空気等の他の媒体の流れを逆にし、汚れた水をフィルタ容器の逆洗出口等の出口から排出することを含む。逆洗プロセスは、排出水が実質的に透明になるまで、差圧が所定のレベルに達するまで、又はフィルタのサイズ及び濾過サイクル中の水の流量に基づいて所定の時間にわたって、連続的に又は断続的に（例えば、サイクルで）実行されてもよい。逆洗は、１日１回、１日に複数回、又は必要に応じて行われてもよい。逆洗は、容器から汚染物質を排出するために、又は差圧を作動範囲まで低下させるために、必要とされる時間行われてもよい。

いくつかの実施形態では、フィルタの媒体床の複数の媒体層を逆洗するために空気が使用される。空気逆洗は、液体逆洗よりも洗浄においてより効果的であり得る。この場合、媒体床の上方の液面を下げることができ、空気を媒体の下方に導入して、媒体床を通って液体及び空気を強制的に送り、媒体を混合し、媒体床の上方の液体中に推進させることができる。次いで、空気は、フィルタリザーバの頂部から逃げ、一方、媒体床の上方の液体は、汚染物質と媒体との混合物で満たされる。次いで、懸濁液中の媒体は、再層化されて、通常の媒体床に戻る。これは、懸濁された媒体を通って上昇する制御された液体流によって達成され、粒子サイズによってソートされる媒体の堆積を引き起こすことができる。媒体床の上方の液体中の汚染物質は、洗い流され得る。最上層としてマイクロ媒体を有する多層媒体床を組み込んだフィルタ用の液体及び空気ベースの逆洗は、米国特許出願公開第２０１８／００９９２３７号に記載されており、すべての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明において、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体がフィルタ容器の媒体床の最上層を含む場合、逆洗中に使用される流速の制御は、逆洗水が排出される際に、媒体床の層の成層破壊を減少させ、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体の損失を減少させるために重要である。通常のフィルタ床媒体層化に使用される液体の流量は、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体には高すぎる。本出願人は、成層化を助けるように媒体の密度が粒径と共に増加し、空気流が混合を生じないように制御される限り、媒体の層は、空気逆洗中に成層化したままであり得ることを見出した。この空気逆洗中、媒体の下層は乱されず、マイクロ媒体は下層の上方の懸濁液中に留まることができる。液体流が実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体をフィルタ容器から洗い流さない限り、低レベルの液体逆洗流が組み合わされ得る。より高い密度は、また、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体を層化中により大きな粒径の媒体から分離した状態に保つのに役立ち、したがって、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体が媒体の残りの部分に捕捉されるのを防止する。空気及び液体の逆洗を停止させると、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体は、残りの成層媒体の頂部に存在する。

媒体層を逆洗するために使用される大量の空気は、媒体床の複数の層内で移動する気泡を生成し、これらの気泡は、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体を水層と混合させる（その液面は媒体床の頂部の上方の比較的有意な高さに達する）。実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体は、媒体床内の他の媒体から分離されたままである。気泡がフィルタ容器内で水層内の上方に押し上げられると、従来の空気逆洗で見られるような強力な貫通流を生成することなく、水の対向流が下方に流れる。したがって、この動作は、汚染物質が媒体床から徐々に上方に流れ、したがって、液面と媒体床の頂部との間の水層に収集される、全体的な流れ交換を動作させる。バブリング作用は、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体粒子に付着している、又はそれらの間に捕捉された汚染物質を水層中に持ち上げる。この流れ交換の結果として、水層に集められた汚染物質は、空気が停止された際に、媒体床の実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体層に再び捕捉されることはない。その代わりに、媒体床の含有物が清浄であると決定されると、水層内で混合された汚れた含有物がゆっくりフラッシングされる。この流量は、実際には知覚できないものではないが、このフラッシングが起こる流量は、媒体床の最上部の実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体層を掻き乱さないよう、また、その際に、フィルタによって必要とされる全体的な層状化を掻き乱さないよう、十分穏やかであることを確実にすることが重要である。代替的に、再層化後に水層に収集された汚染物質は、媒体の頂部からのみ、すなわち、入口を通して清浄な水を注入し、出口を通して汚染された水を洗い流すことによって、行われ得る。

媒体床の最上層に低密度のマイクロ媒体を使用することにより、続く層についての密度の増加に伴って、空気逆洗操作が終了した際に、これらの層の脱成層を防止することが理解されるのであろう。気泡、及び気泡が生成する流れは、媒体床の層を掻き乱したり、或いは層を剥離したりする働きをしない。したがって、空気逆洗洗浄プロセスは、最も粗い下部支持媒体層にほとんど動きを引き起こさないが、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体及び実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体を支持するより粗い媒体を乱し均質化を引き起こす可能性がある。実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体の著しい攪乱を回避するために、空気逆洗に続いて、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体は、隣のより粗い媒体から分離し、その頂部に沈降する。これは、主として、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体よりも粗い支持媒体についてより高い密度を選択することによって達成される。空気逆洗の終わりに液体の低レベルの逆流を加えることは、沈降プロセスの間、より粗い支持媒体からマイクロ媒体を分離するのにも役立ち得る。この逆流によっても、フィルタ容器の頂部を通る実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体が損失するリスクはない。逆洗における空気流は、より粗い媒体が沈降することができるように減少させることができ、一方、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体を上方に懸濁させることができる。次いで、空気流が停止されると、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体と隣の最も粗い媒体との間の混合は起こらない。したがって、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体を失うことなく再層化が回避される。

媒体床の媒体層を逆洗するために使用される大量の空気は、容器内に、典型的には媒体層の下に配置される空気逆洗システムの空気分配器によって媒体床に供給されてもよい。媒体床を逆洗するのに必要な大量の空気は、濾過サイクル中の所定の時間供給されてもよい。代替的に又は追加的に、媒体床を逆洗するのに必要な大量の空気は、圧力センサによって測定されるようなフィルタ容器を横切る水の差圧変化又は濾過若しくは光学技術によって測定されるような濁度等の排出水の特性の測定等、フィルタ容器性能測定基準の１又は複数の監視値に基づいて供給されてもよい。

いくつかの実施形態では、システムは、圧力センサに動作可能に接続される制御部を更に含んでもよい。制御部は、コンピュータ又はモバイルデバイスであってもよい。制御部は、タッチパッド又は他の動作インタフェースを含んでもよい。例えば、制御部は、キーボード及び／又はマウスを介して操作されてもよい。制御部は、当業者に知られているオペレーティングシステム上でソフトウェアを実行するように構成されてもよい。制御部は、電源に電気的に接続されてもよい。制御部は、圧力センサにデジタル的に接続されてもよい。制御部は、無線接続を介して圧力センサに接続されてもよい。制御部は、更に、例えば、制御部が必要に応じて洗浄プロセスを開始又は終了できるようにするために、システム内の任意のポンプ又は弁に動作可能に接続されてもよい。

制御部は、圧力センサによって測定された差圧に応答してフィルタ容器の洗浄プロセスを開始するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、制御部は、閾値差圧で洗浄処理を開始するように構成されてもよい。閾値差圧は、媒体フィルタ容器の劣化した操作に関連してもよい。例えば、閾値差圧は、５ｐｓｉ、７ｐｓｉ、１０ｐｓｉ、１２ｐｓｉ、又は１５ｐｓｉであってもよい。制御部は、洗浄プロセスの完了時にフィルタ容器の洗浄操作を開始するように更に構成されてもよい。制御部は、第２の閾値差圧で動作を開始するように構成されてもよい。第２の閾値差圧は、媒体フィルタ容器の洗浄操作に関連付けられてもよい。例えば、第２の閾値差圧は、１２ｐｓｉ、１０ｐｓｉ、７ｐｓｉ、５ｐｓｉ、３ｐｓｉ、１ｐｓｉ、又は１ｐｓｉ未満であってもよい。代替的に又は追加的に、制御部は、シルト密度指数（ＳＤＩ）試験等の濾過技術又は光学技術によって測定されるような、処理水出口からの排出水の濁度の増大に応答して、フィルタ容器の洗浄プロセスを開始するように構成されてもよい。フィルタ性能を測定し、逆洗を用いて洗浄を開始するのに有用な他の測定基準は、当技術分野で知られている。

別の態様によれば、本明細書に記載されるように、フィルタ容器を含む媒体フィルタを流体的に改良する方法が提供される。この方法は、媒体床から最上媒体層を除去するステップと、実質的に均一且つ球形のガラスビーズマイクロ媒体を含む媒体を最上媒体層として媒体床に取り付けるステップと、を含んでもよい。ガラスビーズマイクロ媒体は、本明細書に記載されるようなガラスビーズ、例えば、約０．１ｍｍ～０．４ｍｍの直径、約２．５ｇ／ｍＬの密度、及び滑らか且つ光沢のある外面を有するガラスビーズであってもよい。

別の態様によれば、フィルタ容器による水処理を容易にする方法が提供される。この方法は、本明細書に記載されるように、少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口と、空気分配器と、媒体床と、を含むフィルタ容器を提供するステップを含んでもよい。この方法は、フィルタ容器の入口を処理される水源に接続するようにユーザに指示するステップを更に含んでもよい。

いくつかの実施形態では、水処理を容易にする方法は、圧縮空気槽等の空気源を空気分配器の入口に接続するようにユーザに指示するステップを更に含んでもよい。水処理を容易にする方法は、空気分配器及び複数の媒体層を通る大量の空気を所定の時間にわたって導くようにユーザに指示するステップを更に含んでもよい。

これら及び他の実施形態の機能及び利点は、以下の実施例からより理解することができる。これらの実施例は、本質的に例示的であることが意図され、本発明の範囲を限定するとは考えられない。

実施例１：鉄除去用途における媒体汚れの低減
以下の実施例を用いて、鉄除去プロセスにおける媒体汚れを調べた。シリカ砂（Ｄ１０≒０．１５ｍｍ－Ｄ５０≒０．２３ｍｍ）を含むマイクロ媒体が鉄除去用途において急速に汚れることが観察された。この問題に対する潜在的な解決策として、典型的にはサンドブラストに使用されるガラスビーズ（＃８、Ｄ５０≒０．１８ｍｍ）が、シリカ砂をガラスビーズに交換することによってフィルタに使用された。

ガラスビーズは、VORTISAND（登録商標) クロスフローマイクロサンドフィルタ（Evoqua Water Technologies LLC、Pittsburgh、PA）等のフィルタの逆洗サイクル中の媒体の改良された洗浄を容易にする表面特性を有する。特に、ガラスビーズの滑らか且つ光沢のある外面は、標準的なVORTISAND（登録商標）フィルタユニットにおいて使用されるシリカ砂マイクロ媒体と比較して、濾過された鉄のより良好な除去を可能にする。ガラスビーズの滑らか且つ光沢のある外面は、ガラスビーズの滑らか且つ光沢のある表面がシリカ砂マイクロ媒体と比較して汚れを減少させるので、ガラスビーズの寿命を延ばし、濾過性能を維持する。図５Ａ～５Ｂに示されるように、本明細書に記載される逆洗サイクルを含む同じ操作条件下で、マイクロ砂媒体（図５Ａ）は、逆洗サイクル中に効果的に除去されない鉄により汚れ始める。これに対して、ガラスビーズマイクロ媒体（単一のガラスビーズの画像を拡大して図５Ｂに示す）は、ガラスビーズの外面上の鉄含有量の減少を示し、これは、逆洗中の最上媒体層全体にわたる鉄のより完全な除去を示す。

実施例２：逆浸透（ＲＯ）前の水の濁度減少
以下の実施例を使用して、濾過システムの頂部層としてガラスビーズ（＃８、≒０．１５ｍｍ）を使用して、水中の濁度の低下を調べた。本実施例の目的は、ＲＯの化学洗浄と濾過サイクル範囲の低下とを余儀なくさせるＲＯ膜の汚れを最小限にするために、ＳＤＩ試験によって測定される水の濁度を低下させることである。これは、ＲＯ膜が化学的に洗浄される頻度がより少なくなるので、ＲＯ膜の寿命を増加させるという利点を有する。

ガラスビーズは、VORTISAND（登録商標) クロスフローマイクロサンドフィルタ（Evoqua Water Technologies LLC、Pittsburgh、PA）等のフィルタの逆洗サイクル中の媒体の改良された洗浄を容易にする表面特性を有する。特に、ガラスビーズの滑らか且つ光沢のある外面は、標準的なVORTISAND（登録商標）フィルタユニットにおいて使用されるシリカ砂マイクロ媒体と比較して濁度の低下を可能にする。ガラスビーズの滑らか且つ光沢のある外面は、ガラスビーズの滑らか且つ光沢のある表面がシリカ砂マイクロ媒体と比較して汚れを減少させるので、ガラスビーズの寿命を延ばし、濾過性能を維持する。加えて、ガラスビーズは、シリカ砂マイクロ媒体（０．１５ｍｍ）よりも小さく、より多くの残留粒子を水から除去することができ、特に、水中で濁りを生成する最小の粒子を除去することができる。

表１及び２は、処理された都市水源に由来するプロセス水についての濁度（比濁計濁度単位（ＮＴＵ）で測定される）（表１）及びシルト密度指数（ＳＤＩ）（表２）の低減に関する比較データを示す。ＳＤＩは、ＡＳＴＭ Ｄ４１８９-０７実施要綱に従って、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｓｉｍｐｌｅ ＳＤＩ試験装置を用いて計算した。表１及び２において、出口Ａ及びＢは、フィルタからのフィルタ容器出口を指し、最上媒体層は０．１８ｍｍのガラスビーズマイクロ媒体であり、出口Ｃ及びＤは、フィルタからのフィルタ容器出口を指し、最上媒体層は、０．２５ｍｍのシリカマイクロ砂媒体である。表１及び２に示されるデータは、分配マニホールドを介して４つの個々のフィルタ容器の入口に供給する単一の入口マニホールドを用いて収集され、各容器は２１５～２８０ｇｐｍの濾過容量で直径３６インチであった。入口について示されたデータは、分配マニホールドの上流のサンプリングポイントで収集された。４つのフィルタ容器の各々は、処理された水が試験のために引き出され得る出口を有し、個々の出口は、また、単一の出口を有する下流の出口マニホールドに供給する。

２０１８年９月１７日付けの表１のデータは、４つのフィルタ容器Ａ～Ｄの集団出口から収集され、その後、容器Ａ及びＢ内のシリカマイクロ砂最上媒体層をガラスビーズマイクロ媒体と交換した。元のシリカマイクロ砂媒体層を使用して、容器Ａ～Ｄの全濾過システムは出口マニホールドで測定され、供給水からの濁度が６９％減少した。２０１８年９月１９日に、容器Ｂ中の最上媒体層をガラスビーズマイクロ媒体に交換した。ガラスビーズマイクロ媒体を用いた容器Ｂを通した濾過は、供給水の濁度を低下させなかったシリカマイクロ砂を含む容器Ｃ＋Ｄの濁度と比較して、濁度が７１％低下した。２０１８年９月１９日の実験では、供給水の濁度は低く、これは非常に小さい浮遊粒子のためであった。ガラスビーズマイクロ媒体の充填が有効であるほど、またガラスビーズマイクロ媒体の間隙が小さいほど、より小さい微粒子のより有効な捕捉とそれに付随する濁度の削減を可能にする一方で、シリカマイクロ砂は、最小の微粒子を捕捉することができない。

†ＧＢは、０．１８ｍｍガラスビーズマイクロ媒体を示す
‡ＳＤＩ－Ｘ（ＹＹＹ）－ Ｘは分単位の時間であり、ＹはｍＬ単位の濾過容量である

ＡＳＴＭ Ｄ４１８９-０７データ収集方法は、標準体積が５００ｍＬの水を使用して、５分、１０分、及び１５分等の５分間隔でのＳＤＩデータの収集を可能にする。ＡＳＴＭ Ｄ４１８９-０７データ収集方法は、感圧性であり、フィルタの目詰まりに起因して、圧力が特定の閾値を超える場合、１００ｍＬ等のより少ない体積の水の使用を可能にする。

表２のデータから分かるように、ガラスビーズマイクロ媒体の全体的な濾過性能は、水が濾過される時間の長さと共に増加する。例えば、容器Ａ中のガラスビーズマイクロ媒体については、ＳＤＩが濾過の３０分後に供給水から７％減少し、濾過の１時間後に５０％減少し、濾過の２時間後に７３％減少した。これに対して、マイクロ砂媒体フィルタ（容器Ｃ及びＤ）の性能は、濾過時間にわたって一定であり、濾過の最初の３０～６０分以内に最大の変化があり、濾過が進行するにつれて、性能に感知できるほどの増加はなかった。ガラスビーズマイクロ媒体は、シリカマイクロ砂媒体と比較して、改良されたＳＤＩ除去性能を示した。

本明細書で使用される語法および用語は説明の目的のためのものであり、限定的であるとみなされるべきではない。本明細書で使用されるように、用語「plurality」は、２つ以上の項目又は構成要素を指す。用語「comprising」、「including」、「carrying」、「having」、「containing」、及び「involving」は、明細書又はクレーム等において「含むがこれに限定されない」ことを意味するオープンエンドの用語であり、したがって、そのような用語の使用は、その後に列挙される項目及びその均等物並びに追加の項目を包含することを意味する。クレームに関して、それぞれ、用語「consisting of」及び「consisting essentially of」のみが、クローズ又はセミクローズの用語である。クレームの要素を修正するために、クレーム中の「第１」、「第２」、及び「第３」等の順序を示す用語を使用すること自体は、１つのクレーム要素の別のクレーム要素に対する優先順位、前後、若しくは順序、又は方法の行為が行われる時間的順序を意味するものではなく、ある名称を有する１つのクレーム要素を（順序を示す用語がなければ）同一の名称を有する別の要素と区別するための単なる表示として使用される。このように、少なくとも１つの実施形態のいくつかの態様を説明したが、当業者であれば、様々な変更、修正、及び改良を容易に想到することを理解されたい。任意の実施形態に記載される任意の特徴は、任意の他の実施形態の任意の特徴に含まれてもよく、又は取り替えられてもよい。そのような変更、修正、及び改良は、本開示の一部であることが意図され、本発明の範囲内であることが意図される。したがって、上述の記載及び図面は例示の目的のみである。

当業者であれば、本明細書に記載されたパラメータ及び構成が例示的であり、実際のパラメータ及び／又は構成が、本開示の方法及び材料が使用される特定の用途に依存することを理解する。また、当業者であれば、慣例的な実験のみによって、本開示の特定の実施形態と同等の物を認識し、或いは確認することができる。

Claims (20)

1. 少なくとも１つの入口及び少なくとも１つの出口を有する容器と、
   複数の媒体層を含む媒体床であって、前記媒体床の最上媒体層は、実質的に均一且つ球形のガラスマイクロ媒体を含み、前記複数の媒体層は、前記最上媒体層から最下媒体層まで密度が増加する、媒体床と、
   前記複数の媒体層を通して大量の空気を導くように構成される空気分配器と、
   を含む、フィルタ。
2. 前記ガラスマイクロ媒体は、ガラスビーズを含む、請求項１に記載のフィルタ。
3. 前記ガラスビーズは、約０．１ｍｍ～０．４ｍｍの直径を有する、請求項２に記載のフィルタ。
4. 前記ガラスビーズは、約０．１ｍｍ～０．２ｍｍの直径を有する、請求項３に記載のフィルタ。
5. 前記ガラスビーズは、滑らかな外面を含む、請求項２に記載のフィルタ。
6. 前記ガラスビーズは、約２．５ｇ／ｍＬの密度を有する、請求項２乃至５の何れか一項に記載のフィルタ。
7. 水源に流体接続可能なフィルタ容器を含む媒体フィルタを改良する方法であって、前記フィルタ容器は複数の媒体層を含む媒体床を含み、前記複数の媒体層は最上媒体層から最下媒体層まで密度が増加し、
   前記方法は、
   前記媒体床から前記最上媒体層を除去するステップと、
   実質的に均一且つ球形のガラスビーズマイクロ媒体を含む媒体を前記最上媒体層として前記媒体床に取り付けるステップと、
   を含む、方法。
8. 前記ガラスビーズは、約０．１ｍｍ～０．４ｍｍの直径を有する、請求項７に記載の方法。
9. 前記ガラスビーズは、約０．１ｍｍ～０．２ｍｍの直径を有する、請求項８に記載の方法。
10. 前記ガラスビーズは、約２．５ｇ／ｍＬの密度を有する、請求項７に記載の方法。
11. 水処理を容易にする方法であって、
    前記方法は、
    少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口と、空気分配器と、媒体床であって、前記媒体床は複数の媒体層を含み、前記複数の媒体層は最上媒体層から最下媒体層まで密度が増大する、媒体床と、を含むフィルタ容器を提供するステップであって、前記最上媒体層は、実質的に均一且つ球形のガラスビーズマイクロ媒体を含む、ステップと、
    前記フィルタ容器の入口を処理される水源に接続するようにユーザに指示するステップと、
    を含む、方法。
12. 前記空気分配器に空気源を接続するように前記ユーザに指示するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記空気分配器及び前記複数の媒体層を通して大量の空気を所定の時間導くように前記ユーザに指示するステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. 水処理のためのシステムであって、
    処理される水源と、
    処理される前記水源に流体接続される少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口と、フィルタ容器内に配置される媒体床と、を有するフィルタ容器であって、前記媒体床は複数の媒体層を含み、前記媒体床の最上層は実質的に均一且つ球形のガラスビーズマイクロ媒体を含み、前記複数の媒体層は前記最上媒体層から最下媒体層まで密度が増加する、フィルタ容器と、
    フィルタ容器出口に流体接続される処理水出口と、
    を含む、システム。
15. 前記ガラスビーズは、約０．１ｍｍ～０．４ｍｍの直径を有する、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記ガラスビーズは、約０．１ｍｍ～０．２ｍｍの直径を有する、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記ガラスビーズは、約２．５ｇ／ｍＬの密度を有する、請求項１４乃至１６の何れか一項に記載のシステム。
18. 処理される前記水源は、無機又は有機の汚染物質を含む、請求項１４に記載のシステム。
19. 空気源に接続可能な入口を有する前記フィルタ容器内に配置される空気分配器を含む、空気逆流システムを更に含む、請求項１４に記載のシステム。
20. 濾過サイクル中及び／又はフィルタ容器の性能が低下した際に、前記空気分配器から大量の空気が所定の時間供給される、請求項１９に記載のシステム。

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