JP3818661B2 - 生物学的廃棄流体クリーナ - Google Patents

Description

この発明は、ＦＲ−Ｂ−２５８３４０６から既知であるような、廃棄流体から有機廃棄物を取除いて清浄化するための装置に関する。
この既知の装置はキャリヤ要素で少なくとも部分的に充填されるコンテナを含む。廃水はこれらキャリヤ要素に沿って誘導される。キャリヤ要素の上では、廃水中の有機物を処理する微生物が発達し、廃水が清浄化される。
この発明を用いると、少なくとも廃気を清浄化するために効果的に機能し、微生物により有機廃棄物から形成されたスラッジを効率よく除去し得る、このタイプの装置が得られる。
この発明に従う装置では、微生物の清浄化作用はキャリヤ要素が静止している間に生ずる。これにより、これら微生物の発達および作用のための最適条件が作り出される。形成されたスラッジは、キャリヤ循環手段を動作させることによって定期的に排出される。これらの手段により引起こされるキャリヤ要素の運動により過剰なスラッジが放出され、これは沈澱物出口を介して排出され得る。この装置は、たとえば、微生物の浄化作用が週間勤務時間を通して行なわれ得、一方スラッジの排出がキャリヤ循環手段を週末の間動作させることによって行なわれるよう寸法決めされ得る。装置の通常動作中、キャリヤ要素は散水装置によって湿らせられるだけであり、清浄化のための空気はキャリヤ要素に沿って自由に流れ得る。形成されたスラッジを排出するためにコンテナは送水手段によって水を充填され、その後ポンプがオンに切換えられてキャリヤ要素をポンプで回し、それによって形成されたスラッジを追い出しその排出が沈澱物出口を介して行なわれ得るようにし得る。
さらなる展開は請求項２に特徴付けられる。キャリヤ要素は、それらが移送される水とともに誘導面上に注がれる。移送用水はそれに吸収される放出されたスラッジとともに装置を通って誘導面において集水要素に流れ込みそこから沈澱物出口へ流れる。清浄化されたキャリヤ要素は誘導面からコンテナ中のキャリヤ要素の上に移動される。
好ましくは、請求項３のステップがここで適用される。キャリヤ要素は、それらの形状に依って、傾いた誘導面上を端縁に向かって滑るかまたは転がり、そこからコンテナ中に既にあるキャリヤ要素上に落ちる。
好ましいさらなる展開は請求項４に特徴付けられる。ポンプ出口はコンテナの底部に進出し、追い出されたスラッジは同様にコンテナの底部に放出される。この追出されたスラッジはコンテナの底部に沈澱して、即座に排出されるかまたは後で沈澱物出口を介して排出され得る。ポンプ出口から放出されたキャリヤ要素は、それらの低い比重量からもたらされる浮力のため、それらの上方向に移動する。
この発明の好適なさらなる展開は請求項５に特徴付けられる。この装置を用いると、廃水および廃気を同時に清浄化し得る。微生物の作用による廃水清浄化はコンテナの下部で行なわれ、廃気の清浄化はコンテナの上部で行なわれる。
請求項６のステップが好ましくは適用される。キャリヤは詰め込まれた層を形成するため、キャリヤは互いに対して動かず、または実質的に動かない。微生物はこれにより、妨げられずにキャリヤ要素上で発達し得、たとえばキャリヤ要素の相対的な動きによってこすり落とされることはない。
キャリヤ循環手段のポンプの好適な実施例は請求項７に特徴付けられる。
この発明は以下の記載において図示の実施例を参照して明らかにされる。
図１は、この発明に従う、動作状態中の、空気清浄化のための装置を示す。
図２は、再生中の、つまりキャリヤ循環手段の動作中の、図１の装置を示す。
図３は、再生中の、わずかに異なる実施例を示す。
図４は、この発明に従う、廃水清浄化のための装置を示す。
図５は、この発明に従う、廃水と廃気とを同時に清浄化するための装置を示す。
図６は、この発明に従う、空気を清浄化するための装置の別の実施例を示す。
図７は、図６に対応する、廃水を清浄化するための装置を示す。
図８は、図７の装置の変形を示す。
図１に示される装置１は廃気から有機廃棄物を除去して清浄化するために意図されるものである。この装置１はキャリヤ要素３で部分的に充填されるコンテナ２を含む。これらのキャリヤ要素３は、コンテナ２内に、廃気が流れて通過し得る詰め込まれた層を形成する。
廃気は給気要素４を介して供給される。空気ポンプ５はこの給気要素に配置される。給気要素４は、詰め込まれたキャリヤ要素３を通って底部から頂部へ空気が流れるよう、コンテナ２の底部に進出する。コンテナ２の頂部側に形成されるのは空気出口９であり、浄化された空気がここから装置１を出る。
散水装置６はコンテナ２の上部に配置される。散水装置６はキャリヤ要素３上に散水する。この水はキャリヤ要素３の層を通って徐々に下方向に流れ、キャリヤ要素３が上に載る格子１３を介してコンテナ２の底部に流れ込む。コンテナ２の底部に集められた水１０は、ポンプ８が配置されるパイプ７を介してスプリンクラ６に再び送り戻され得る。考えられ得る過度の量の水１０は排水路１１を介して出水口１２に排出される。
キャリヤ要素３が置かれる条件下で、つまり湿気があり通気が行なわれる環境で、微生物はキャリヤ要素上で発達し、通して供給される空気からの有機廃棄物を食べる。微生物および反応生成物からなるいわゆるスラッジはここでキャリヤ要素上に形成される。
９で装置を出る空気はこうして、それがもともと含んだ有機廃棄物から浄化される。
ある時間期間の後、スラッジは、層を通る流れがより困難なようになるほど大きくなるだろう。それが生ずる前に、過剰なスラッジは除去されなければならない。これが行なわれる態様は図２を参照してさらに明らかにされる。
給気要素４と排水路１１を介する排出とは、まず、関連のパイプにおいて適合された遮断バルブによって閉じられる。コンテナ２内の水のレベルが頂部まで上昇するほどの水が次いでパイプ２０を介して供給される。自由水表面のレベルは、ここでは、排出パイプ１２に接続されるバイパス導管に配置されるレベルコントローラ１９によって決定される。ここに図示される、この発明に従う装置の実施例では、水より低い比質量を有するキャリヤ要素３が用いられる。これらキャリヤ要素はしたがって水の上に浮く。依然として水中に沈んでいるキャリヤ要素３に水がかける上方向の力により、キャリヤ要素３の一部は自由水表面より上に押上げられる。
装置１はポンプ１４を組込むキャリヤ循環手段１５をさらに含む。このポンプ１４は垂直ダクト１６に接続される。コンテナの頂部に配されるポンプ入口１７には漏斗が設けられる。
ポンプ１４をオンに切換えた後、水は押上げられたキャリヤ要素３とともに下方向へダクト１６を介してポンプ１４に運ばれる。キャリヤ要素を伴う水の流れは、ポンプ１４を通過し、コンテナ２の底部にあるポンプ入口１８で再び排出される。好適なタイプのポンプ１４、つまり水流に取込まれるキャリヤ要素が通過し得るタイプが当然のことながら選択される。ポンプ１４は、好ましくは、引っ込められるインペラを有する遠心ポンプである。
ポンプ１４は、それがオンに切換えられると、垂直ダクト１６内の流速が、静止している水においてキャリヤ要素３が上昇する速度よりも大きくあるような容量を有する。キャリヤ要素はこれにより下方向に沿ってある態様でポンプ１４に運ばれる。このキャリヤ要素３の移送中に、キャリヤ要素３に付着しているスラッジは追い出される。特に、ポンプ１４を通過する間に、あたかもキャリヤ要素３を洗浄するかのような激しい渦巻き運動がそこで生じる。
洗浄されたキャリヤおよび洗い落とされたスラッジは１８のところでポンプ出口を出る。注記したように水より軽いキャリヤ要素は上方向に浮かび、一方スラッジは水とともにバイパス導管を通って出口１２に排出され、コンテナ２の底部に沈澱する。
循環手段１５が、経験的に決定されるように、十分な時間の間オンに切換えられた後、それは再びオフに切換えられる。パイプ２０を通過する水の供給は閉じられ、排水路パイプ１１が再び開かれる。これにより、水のレベルは図１に示されるレベルに落ちて戻り、沈澱されたスラッジは排水路１１を介して出口１２に押し流される。図１に示されるレベルに再び到達するとすぐにスプリンクラ装置および給気要素は再びオンに切換えられて、廃気を再び所定期間洗浄化し得る。
装置１は、清浄化のための廃気が放出される期間に対応する期間の間中断されることなく空気を清浄化し得るよう寸法決めされることが好適である。週末に中断されるのみである連続生産プロセスでは、装置の容量はしたがって好ましくは週間勤務時間の間中断されることなく空気を清浄化し得るようなものである。循環手段５をオンに切換えることによるキャリヤ要素３の再生は次いで週末中に行なわれ得る。
図３に示される装置２５は大きくは図１および図２の装置１に対応する。その違いは、装置２５のコンテナ２６に、水よりも高い比質量を有ししたがって浮かばないキャリヤ要素２７が配されるという点である。循環手段２８は次いで装置２５において、そのポンプ３１がコンテナ２６の底部に位置される入口２９とコンテナ２６の頂部に位置される出口３０とを有するように実施される。
空気を浄化する際の装置２５の動作は図１を参照して記載された装置１のそれと同一であり、したがって、ここではこれ以上詳らかにはしない。
キャリヤ要素２７の再生において、循環手段２８のポンプ３１は、水がキャリヤ要素とともにコンテナ２６の頂部で放出されるよう、中央ダクト３２において水に取込まれるキャリヤ要素２７の流れを生じさせる。キャリヤ要素２７は次いで、下にあるキャリヤ要素の層の上側に堆積される。
この装置と比較して、装置１は追い出されるスラッジがコンテナの底部で放出されるという利点を有し、一方装置２５ではスラッジがコンテナの頂部で放出され、キャリヤ要素２７とともに下へ沈まなければならず、その後コンテナ２６の底部に集まることができる。キャリヤ要素のブリッジ形成の危険性は装置１における方が装置２５におけるよりもさらに小さい。
図４に示される装置３５は廃水を浄化するために実施される。キャリヤ要素の再生が定期的に行なわれる装置１および２５とは対照的に、装置３５での再生は継続的に行なわれる。
装置３５のコンテナ３６に配されるキャリヤ要素３７は水よりも低い比質量を有ししたがって浮かぶ。廃水送り要素３８を介して、有機物質により汚染された水がコンテナ３６の頂部に送り込まれる。この水は排水路部材３９を介してキャリヤ要素３７上に運ばれる。コンテナ３７の出口側には、レベルコントローラ４５を組込んだ、上方向に走るバイパス導管が配置される。この後者により、水の自由面が垂直ダクト４４の入口４３のちょうど上に確実に保たれる。過剰な水は出口導管４６を介して排出される。
供給される水３９は、コンテナ３６とともに詰め込まれたキャリヤ要素３７の層を通って徐々に下方向に流れる。水中の有機廃棄物質は、キャリヤ要素３７上に形成されている微生物によってここでは吸収される。清浄化された水は、前記バイパス導管を介して、コンテナ３６の下側で装置を出る。
循環手段４０は、記載したように、少なくとも実質上連続的に動作する。ポンプ４１は、コンテナ３６の底部に出口４２を有し、かつ、コンテナの上部の、ダクト４４の上方端部に入口４３を有する。４２で放出されたキャリヤ要素は、水によってもたらされる上向きの力によって、上向きに移動し、これらの要素は、キャリヤ要素の詰め込まれた層に当たってその下面に横たわる。水中に位置するキャリヤ要素３７の上向きの力の総計が非常に大きいために、ある量のキャリヤ要素が自由水表面の上に持ち上げられる。これらのキャリヤ要素は、ポンプ４１によって生み出される流れ内に、入口４３を介して引込まれる。これらの要素は詰め込まれた層内に最も長く存在したので、最も大量のスラッジを搬送する。キャリヤ要素上に集められたスラッジは、ダクト４４およびポンプ４１を通って移動することにより、それから離れる。その取除かれたスラッジは、４２でポンプ出口から出て、コンテナの底部に沈下し得る。この沈下したスラッジ４７は出口導管４６を介して排出される。
装置３５には、エアレーション４８がさらに備えられる。導管４９を介して供給された空気は、キャリヤ要素の層の下に吹き込まれて、微生物が確実に適正に機能するようにする。
図５の実施例は、廃水および廃気が同時に清浄にされ得るように実現される。装置５５のコンテナ５６内に配置されたキャリヤ要素５７の再生は、やはり定期的に行なわれる。
清浄にするための廃水は、給水要素６０を介して供給され、コンテナ５６の上部の流出部材６１を介してキャリヤ要素５７の層上に流れる。装置５５にはレベル制御手段５８が備えられ、これはコンテナ５６内の水の自由表面５９を中間レベルに維持する。
廃気は、自由表面５９より上の部分であるコンテナ５６の上方部分６３の中に、廃気供給要素６４を介して供給されて送り込まれる。廃気供給要素６４は、コンテナ６５内に、中間レベルの水面５９の近くに進出する。
廃気はしたがって、この上方部分６３内で、キャリヤ要素５７上に位置する微生物の作用によって清浄にされる。清浄にされた空気は、コンテナの上部の空気出口６５からコンテナ５６を出る。
パイプ６０を介して供給されて流出開口部６１でコンテナ内に流れ出す廃水は、上方部分６３内で有機廃棄物が徐々に取除かれるが、その大部分は、水面５９よりも下の下方部分６２内で取除かれる。
下方部分６２内でも微生物にとって良好な条件を作り出すために、キャリヤ要素５７の層の下にエアレーション６７が配置され、ここから、空気ライン６８を介して供給された空気が吹き込まれる。空気ライン６８を介して供給される空気は廃気であり得る。
廃水はコンテナを通って徐々に下方に流れ、底部でコンテナ５６を出て、集められたスラッジとともに、水出口６６を介して排出される。
キャリヤ要素５７の再生のために、給気要素６４および空気ライン６８が閉じられる。レベルコントローラ５８は、閉鎖されるかまたは代わりに、より高いレベルに調節される。大量の水がコンテナ５６内に入れられるために、水のレベルは、垂直ダクト６９の上方端部にあるポンプ入口よりも上にくるようになる。その後、再生が、図４を参照して説明されたように、さらに行なわれる。
図６に示される装置７０は、廃気を清浄にするように実現される。コンテナの底部には、空気および水を透過できる円錐形の底部が配置されている。廃気は空気ポンプ８５を使用してコンテナの底部に送り込まれ、コンテナ内に積み上げられたキャリヤ要素の間を徐々に上向きに流れる。ポンプ７５は導管７６を介して水を上向きに、噴霧アーム７７に送り込み、そこでこの水はキャリヤ要素の詰め込まれた層にわたって均一に噴霧される。この水は、コンテナの底部で今一度集められて、再び上向きに移送されて、キャリヤ要素にわたって散水されてもよい。
ある時間期間の後、大量のスラッジがキャリヤ要素上に集まるので、これらは取除かれて清浄にされなくてはならない。この目的のために、シリンダ７４の動作が開始され、これが円錐７１の底部の遮断バルブ要素７３を上向きに動かす。円錐７１の下方端部から、その下に接続されたパイプ７２への通路が、これにより開けられる。このパイプ７２はポンプ７５の入口に接続される。したがって、好適な態様によりバルブを逆にすることによって、キャリヤ要素は移送水とともに上向きに、ポンプ７５を介してパイプ７８を通ってコンテナの上部へと移送され得る。ポンプ出口７９は、この実施例においては、この場合スロットの形をした開口部を備える、誘導面８０の上に配置される。キャリヤ要素は誘導面８０の上に落ちるが、これは端縁に向かって傾斜する形状を有し、そのため、キャリヤ要素は誘導面に沿って下向きにスライドまたは回転し、表面８０の端縁から落ちてコンテナ内の既に存在するキャリヤ要素の上に落ちる。元来キャリヤ要素に付着しているスラッジの主要部分を含むキャリヤ要素とともに上向きに移送された水もまた同様に、誘導面８０上に流れるが、これはしかし、その中の開口部を通って、水を受取る要素８１内に流れ込む。この水を受取る要素は接続部８２を介してパイプ８３に接続され、パイプ８３は沈殿物出口へと延びる。取除かれたスラッジは、コンテナの底部に沈下し、沈殿物出口８４を介して定期的に排出され得る。リザーバの底部の沈澱槽の代わりに、別個の沈澱槽もまたもちろん使用が可能である。好適な排水路構造を使用して、水は示されたレベル８６に保たれる。
図７の装置は、大体図６の装置と同一である。したがって対応する構成要素には同じ参照番号が付されている。最も重要な相違点は、図７の実施例における排水路構造８８が、水のレベル８９がコンテナ内で維持されるように実現されていることである。さらに、コンテナの底部の水は、ポンプ７５を使用して同様の態様により引出されて、パイプ７６を介して再びコンテナの上部内に、噴霧アーム７７によって送り返される。コンテナの上部から廃水が下向きに緩やかに流れる間、そこで微生物による清浄作用が行なわれる。ある時間期間の後に水が十分に浄化されると、それは排出されてもよく、またはその水の一部分が定期的に排出されて汚れた水が補われてもよい。
微生物は好ましくは好気性作用を有し、その微生物の良好な動作のために、空気がコンテナの底部に供給されて、これはコンテナの上部で放出される。
キャリヤ要素からのスラッジの除去は、図６を参照して説明された方法と同じ方法で行なわれる。
図６の装置に入れられるキャリヤ要素の比重は、決定的に重要なことではない。水よりも軽いキャリヤ要素および、水よりも重いキャリヤ要素が使用され得る。
図７の装置においては、水よりも重いキャリヤ要素が使用されなくてはならない。
図８の装置は、図７の装置の変形であって、水よりも軽いキャリヤ要素のために使用される。この装置９２においては、キャリヤ要素を集める円錐９３はコンテナの上部に配置される。キャリヤ要素はじょうご９３内に、その下に位置するキャリヤ要素の押す力によって、上向きに押される。シリンダ９５を使用して遮断バルブ９６が開かれるやいなや、キャリヤ要素はパイプ９４の中へと移動する。ポンプ９８が同時にオンに切換えられると、パイプ９４には水が下向きに流れ、その中でキャリヤ要素が一緒に運ばれる。この水はポンプ出口からコンテナの底部内へと、キャリヤ要素とともに排出される。このキャリヤ要素は上向きに浮上してコンテナ内に既に存在するキャリヤ要素の下面に当たり、取除かれたスラッジは、コンテナの底部内に沈下し得る。
この実施例において、水のレベルは、好適な排水路構造によって９７で示されるレベルに保持される。
記載された装置の排水部は、いずれの場合も、その中に清浄にされた水から排出されたスラッジが沈下し得る、付加的な沈澱槽に接続が可能である。
もし非常に低い比重を有するキャリヤ要素が使用され得る場合には、連続的に動作する、組合された水／空気清浄装置を有することもまた、原則といて可能である。ここで、空気はキャリヤ要素を通じて誘導され、キャリヤ要素は上向きの力によって自由水表面の上に押し上げられる。組合された水／空気清浄装置を適用できるかどうかは、もちろん、清浄にすべき廃水および空気のそれぞれの量による。
上記より、この発明がさまざまな異なる方法で適用が可能であることは明らかであろう。この発明は、示された実施例に限定されるものではなく、多くの変形が可能である。したがって、当業者には、この発明に従った装置が、空気および水を交互に清浄にするのに使用されるように実現され得ることが明らかであろう。このような装置は、たとえば、日中は空気清浄器として動作し、一方日中に放出された廃水を夜中に集めて清浄にすることが可能である。
これらの代替はすべて、添付の請求の範囲の保護の範囲内に含まれるものとみなされる。

Claims (7)

1. 少なくとも部分的にキャリヤ要素で満たされたコンテナと、コンテナ内の垂直の下端部の近くに進出する廃棄流体供給要素と、コンテナの対向する垂直の上端部の近くに接続された流体出口と、ポンプの入口および出口がそれぞれコンテナの対向する両垂直端部の近くに備えられて、キャリヤ要素を取囲む水をポンプで送り出して回すためのポンプを含むキャリヤ循環手段と、コンテナの底部の沈澱物排出部と、キャリヤ循環手段を定期的にオンに切換えるための制御手段とを含む、廃棄流体から有機廃棄物を取除いて清浄にするための装置であって、前記廃棄流体は空気を含み、キャリヤ要素上に散水するための散水装置がコンテナの上部に配置され、かつ、前記キャリヤ循環手段がコンテナを水で満たしかつ空にするための送水手段を含む、装置。
2. 前記ポンプ出口は、コンテナ内の上部の、開口部を備える誘導面より上に進出し、誘導面の下に、沈澱物排出部に接続される、水を集める要素が配置される、請求項１に記載の装置。
3. 前記誘導面は、端縁に向かって傾斜する形状をなす、請求項２に記載の装置。
4. 前記キャリヤ要素は水よりも小さい比重を有し、かつ、前記ポンプ入口はコンテナの上部にかつ前記ポンプ出口はコンテナの底部に進出する、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. 少なくとも部分的にキャリヤ要素で満たされたコンテナと、コンテナの上部内に進出する廃水供給要素と、コンテナの底部に接続された水の出口と、コンテナ内の中間レベルを規定しかつ自由水表面を前記中間レベルに維持するためのレベル制御手段と、コンテナ内の中間レベルの近くに進出する廃気供給要素と、コンテナの上部内の空気出口と、ポンプの入口および出口がそれぞれコンテナの上部および底部に備えられて、キャリヤ要素を取囲む水をポンプで送り出して回すためのポンプを含むキャリヤ循環手段と、前記キャリヤ循環手段を定期的にオンに切換えるための制御手段とを含む、廃気および廃水から有機廃棄物を取除いて清浄にするための装置。
6. キャリヤ要素がコンテナ内に詰め込まれた層を形成するように、キャリヤ要素があるサイズを有し、かつ、コンテナがある量のキャリヤ要素を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
7. 前記ポンプは遠心ポンプである、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。

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