JP6725538B2 - 生活用水又は工業用水を浄化する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、結果的に生じる有機物質のスラッジを濃縮・脱水することができる生物学的反応装置を使用して、家庭用水又は工業用水を連続的に浄化する方法に関する。

本発明は、そのような方法を採用する浄化装置にも関する。

本発明は、有機物質の汚染源が水から抽出され、とりわけ、濃縮及び／又は処理からの結果的に生じるスラッジ容積の実質的な減少を可能にする、家庭用水又は工業用水を浄化する施設の分野における適用が、制限するわけではないが、特に重要であることがわかる。

生物学的反応装置により処理された水が環境へ排出されることを可能にする既知の浄化施設があり、これらの反応装置は、酸化ガス（空気、Ｏ_２、オゾンなど）をもって、ＣＯＤ（Chemical Oxigen Demand：化学的酸素要求量）を低減させつつ、液体部分が乾燥物質（ＤＭ）から分離されることを可能にする装置である

従来、このタイプの反応装置は、高いＤＭ含有量（４〜１２g/l）を持ち、ＣＯＤ＞３００mg/l及び５０mV未満又はマイナスでさえある低い酸化還元電位を伴う液体スラッジを底部分において回収する沈降装置／浄化装置タンクも包含する。

これらの種の施設は、欠点を有する。酸化還元電位の不十分な質は、施設がそのような消化装置を下流に含む場合、とりわけ、結果的に生じるスラッジの不十分な無機化及びそれ故に不十分な後続の嫌気性消化を引き起こす。

本発明の意図は、特に、消化装置が装備されているか否かにかかわらず従来の浄化施設のより良い運転を可能にすることと、生物学的反応装置での滞留時間を向上させて、結果的に生じる水の浄化を向上させることと、スラッジのより有効な無機化及び、その結果的に、より良い脱水をもたらし、それにより、糸状細菌が減少した、より濃い、より脱水された生物学的スラッジが生成されることを確実にすることと、生物学的反応装置の下流の有意により高い酸化還元電位を有し、従って、曝気のための上流の電力消費の減少を達成することを可能にする分離液（固形部との分離中に得られる液体）の生産を可能にすることとにより、これまでに公知の方法及び装置よりも実用の要求により良く対応する方法及び装置を提供することである。

本発明は、加えて、分離液の脱水及び回収後、多孔質であり、高い酸化還元電位を有するスラッジを引き起こし、それにより、さらに、その後続のより高度な脱水を容易にする。

より詳細には、相補的な静的濃縮装置が使用される場合には、減少は、発酵反応の数で得られ、スラッジに存在する油脂のより有効な分解が得られる。

動的濃縮装置（遠心分離機）が使用される場合には、浮上による分離液のより有効な遊離、スラッジ中の塩の減少及びその結果的に、ここでもまた、脱水のより良い可能性がある。

最後に、（嫌気性細菌を使用して）消化装置が使用される場合には、メタンの発生率は、増加し、同時に、消化装置での滞留時間及び、従って、消化装置の収率は、増加する。

加えて、本発明により得られる水の有機物質の含有量の減少のため、生物学的相からの油脂及び泡のより有効な捕捉により、濃縮されたスラッジの分離液のＣＯＤのその結果的にの記録される減少ならびに塩の濃縮の減少及びより良い脱水能力がある。

この目的を持って、本発明は、とりわけ、流水に酸化ガスを注入することと、有機物質のスラッジが４〜１２g/lの乾燥物質（ＤＭ）を含むように、排出される液体部分と反応装置又は隣接した分離装置／沈降装置の底部分において傾しゃ分離されるスラッジとの間の第一の分離を得ることとにより流水が生物学的反応装置での処理を受け、第一のチャンバを介して直接及び／又は第一の絞り穴を通して、第二のチャンバに流量ｑの連続的な流水として、エマルションを得るために流量Ｑ≧ｑで第二のチャンバに注入される空気により、供給するためにスラッジが使用される工程と、所定の圧力降下が第三のチャンバの供給部の第二の絞り穴によりエマルションに生まれる工程と、凝集剤が第三のチャンバに注入される工程と、エマルションが脱気される工程と、残りの分離液が１００mg/l未満の乾燥物質含有量を有し、第一のチャンバに流入するスラッジのそれに対して少なくとも１００mVの値で増加する少なくとも５０mVのプラスの酸化還元電位を有するように、エマルションの凝集・曝気されたスラッジがその次にタンクの上部分に浮上し、このように脱気されたエマルションが回収タンクに回収される工程と、その後、凝集スラッジが連続的に又は半連続的に排出され、分離液が生物学的反応装置の上流に又は生物学的反応装置に再注入される工程とを特徴とする、生活用水又は工業用水の流水を連続的に浄化する方法を提案する。

換言すると、本発明は、とりわけ、流水に酸化ガスを注入することと、有機物質のスラッジが４〜１２g/lの乾燥物質（ＤＭ）を含むように、排出される液体部分と反応装置又は隣接した分離装置／沈降装置の底部分において傾しゃ分離されるスラッジとの間の第一の分離を得ることとにより流水が生物学的反応装置での処理を受け、第一の絞り穴を介して直接又は第一のチャンバと称されるチャンバを通して、第二のチャンバと称されるチャンバに流量ｑの連続的な流水として、エマルションを得るために流量Ｑ≧ｑでの第二のチャンバへの空気の注入により、供給するためにスラッジが使用され、第二のチャンバが第一のチャンバの次のチャンバである工程と、
所定の圧力損失が第三のチャンバと称される後続のチャンバの供給部の第二の絞り穴によりエマルションに生まれる工程と、
凝集剤が第三のチャンバに注入される工程と、
エマルションが脱気される工程と、
残りの分離液が１００mg/l未満の乾燥物質含有量を有し、第一のチャンバに流入する第一のスラッジのそれに対して少なくとも１００mVの値で増加する少なくとも５０mVのプラスの酸化還元電位を有するように、エマルションの凝集・曝気されたスラッジがその次にタンクの上部分に浮上するような方法で、このように脱気されたエマルションが回収タンクに回収される工程と、
その後、凝集スラッジが連続的に又は半連続的に排出され、分離液が生物学的反応装置の上流に又は生物学的反応装置に再注入される工程とを特徴とする、生活用水又は工業用水の流水の連続的な浄化の方法を提供する。

「分離液」は、生物学的処理及び三つのチャンバにより形成される濃縮システムの次の結果的に生じるスラッジから分離された水を意味する。

mV値は、プラチナリング電極及びＡｇ／ＡｇＣｌリファレンス電極を伴う従来のタイプの酸化還元電位計（例えば、リファレンスE31M003として販売されるHach Lange酸化還元電位計）上で読まれるものである。

酸化／還元電位又は酸化還元電位がボルト（記号Ｖ）で表され、（Ｍ）が任意の金属であるＥ^ｏ（Ｍｎ＋／Ｍ）と表記される経験的な数量であることに留意されたい。この電位は、多くの場合、標準水素電極（ＳＨＥ）により測定される差に対して表される。化学種互いとの反応性を予測する酸化還元対に適用されるこの測定は、本ケースでは、先に述べたようなHach LangeのE31M003とリファレンスされた酸化還元電位計で測定される。

慣例により、標準電位Ｅ^ｏは、ゼロ電位で、プロトン／水素対（Ｈ^＋／Ｈ_２）に対して測定されるが、本テキストで表される値に対してはあてはまらない。

記述的に、この標準定義に参照することが適切であった場合、＋１００mVは、＋３００mVになるであろう。

このように生物学的反応装置の上流に分離液を導入することにより、施設の収率（ＶＭの％又は有機物質のレベル、鉱物に換算）は、５％を超えて２０％に至るまで向上し、施設は、従って、スラッジをより簡単に無機化し、より効率的に沈降させ、より良い質の水を作る。

同様に、本発明により、糸状細菌がより少数であり、それによりスラッジの脱水がより簡単になることがわかる。

最後に、本発明により、許容範囲にある滞留時間がわかり、既存の施設においては、恒常的に起こることである、飽和した施設のオーバーフローを原因とする、環境へのスラッジの早過ぎる廃棄がない。

有利である実施態様では、さもなければ及び／又は追加的に、次の配置の一つ及び／又はもう一つが使用される：
−凝集スラッジの乾燥物質濃縮が凝集スラッジをより速い又はより遅い速度で（懸濁液中物質に換算して分離液の質を損なうことなく）排出することにより調整される。有利には、そうする際、酸化還元電位及び（非分解）分離液中に発生したＭＥＳ（懸濁液中物質）のレベルは、一定に保たれる；
−残りの水から０．０１mmを超える所定の相当直径より大きいサイズの傾しゃ分離可能な懸濁液中物質成分を物理的に分離するために、事前に、生活用水又は工業用水が生物学的反応装置の上流の一次沈降ゾーンで処理される；
−分離液が一次沈降ゾーンの浄化部分に再注入される；
−嫌気性細菌が供給され回収タンクの下流に位置する消化反応装置に凝集スラッジが輸送され処理され、消化の結果的に得られたメタン（ＣＨ_４）がエネルギー使用及び／又は貯蔵のために回収される；
−プロセスが凝集・曝気されたスラッジの追加濃縮の工程を含む；
−第一のチャンバが０．２〜６相対バールの第一の圧力にあり、流量ｑが５m³/h〜１００m³/hであり、第二のチャンバが０．１バール〜４相対バールの第二の圧力にあり、空気流量Ｑが５Sm³/h〜１０００Sm³/hであり、第三のチャンバが０．０５バール〜２相対バールの第三の圧力にある。

本テキストでは、Sm³（標準m³）は、効力のある国際標準により定義され、それが温度及び圧力の標準条件下で測定されるガスのm³であることを意味する。本ケースでは、例えば、標準DIN 1343が採用され、条件が２７３．１５°K（０℃）の温度及び１atm又は１０１３２５Paの圧力に相当することを意味する；
−第二のチャンバと第三のチャンバとの間の中間チャンバが供給される；
−空気が第一の注入の下流で二回目、第二のチャンバと第三のチャンバとの間に位置する中間チャンバに注入される；
−第一の絞り穴及び第二の絞り穴がベンチュリにより形成される；
−第二のチャンバが平均直径ｄ及び高さＨ≧１０ｄを有するカラムである；
−凝集剤が第二の絞り穴又は第三の絞り穴の出口部に直接に注入されるポリマーである。

本発明は、同じように、先に記載した方法を具現化する装置を提供する。

本発明は、従って、流水への酸化ガスの注入及び、有機物質のスラッジが４〜１２g/lの乾燥物質（ＤＭ）を含むように、排出される液体部分と反応装置又は隣接した分離装置／沈降装置の底部分において傾しゃ分離されるスラッジとの間の第一の分離の獲得による、流水処理のための生物学的反応装置を含み、装置が第一のチャンバを介して、及び／又は直接第一の絞り穴を通して、第二のチャンバに流量ｑの連続的な流水としてスラッジを供給する手段と、第一のチャンバ及び／又は第二のチャンバと、エマルションを得るために空気を第二のチャンバに流量Ｑ≧ｑで注入する手段と、第三のチャンバに供給するために第二の絞り穴を介してエマルションに所定の圧力損失を発生させるための手段と、第三のチャンバと、第三のチャンバに凝集剤を注入する手段と、エマルションを脱気する手段と、このように脱気されたエマルションの回収のためのタンクと、タンクの上側部分でエマルションから凝集・曝気されたスラッジを回収する手段と、１００mg/l未満のレベルの乾燥物質が含有された、第一のチャンバに流入するスラッジのそれに対して少なくとも１００mVで増加する５０mVより大きいプラスの酸化還元電位を有する、残りの分離液を回収する手段と、凝集スラッジを連続的に又は半連続的に排出する手段と、生物学的反応装置に又はその上流に分離液を再注入する手段とを含むことを特徴とする、生活用水又は工業用水の流水の連続的な浄化のための装置に関する。

換言すると、本発明は、
排出される液体部分と有機物質のスラッジとの間の第一の分離を実施するために配置された、流水への酸化ガスの注入による流水処理のための生物学的反応装置と、
反応装置又は隣接した分離装置／沈降装置の底部分においてスラッジを傾しゃ分離する手段とを含み、スラッジが４〜１２g/lの乾燥物質（ＤＭ）を含むように手段が配置され、
装置がさらに、第一の絞り穴を介して直接又は第一のチャンバと称されるチャンバと直列で、第一のチャンバの次の第二のチャンバと称されるチャンバに流量ｑの連続的な流水としてスラッジを供給する手段と、
第一のチャンバ及び／又は第二のチャンバと、
エマルションを得るために空気を第二のチャンバに流量Ｑ≧ｑで注入する手段と、
第三のチャンバと称される次のチャンバに供給するためにエマルションに所定の圧力損失を発生させるように配置された第二の絞り穴と、
第三のチャンバと、
第三のチャンバに凝集剤を注入する手段と、
エマルションを脱気する手段と、
このように脱気されたエマルションの回収のためのタンクと、
タンクの上側部分でエマルションから凝集・曝気されたスラッジを回収する手段と、
１００mg/l未満のレベルの乾燥物質が含有された、チャンバに流入するスラッジのそれに対して少なくとも１００mVの値で増加する少なくとも５０mVのプラスの酸化還元電位を有する分離液を得るように配置された、残りの分離液を回収する手段と、
凝集スラッジを連続的に又は半連続的に排出する手段と、
分離液を生物学的反応装置に及び／又はその上流に再注入する手段とを含むことを特徴とする、生活用水又は工業用水の流水の連続的な浄化のための装置にも関する。

流水への酸化ガスの注入は、有利には、排出される液体部分をオーバーフローのままに、有機物質の懸濁液又はスラッジが４〜１２g/lを含むように、懸濁液又はスラッジが反応装置又は隣接した分離装置−傾しゃ分離装置の底部分において傾しゃ分離されるままにしておくことにより、本質的に細菌の残渣からなる、４〜１２g/lの乾燥物質（ＤＭ）の濃縮された懸濁液の沈殿の前に行われる。

同じように、有利には、装置は、さらに、第二のチャンバと第三のチャンバとの間の中間チャンバと、第一の注入の下流で中間チャンバに空気を注入する手段とを含む。

一つの有利である実施態様では、第一の絞り穴及び第二の絞り穴は、ベンチュリにより形成される。

同じように、有利には、第二のチャンバは、平均直径ｄ及び高さＨ≧１０ｄを伴うカラムである。

本発明のより良い理解は、以下に非限定的な例として与えられる実施態様に従う記載を読むことにより得られる。記載は、それに添えられる図を参照するものである。

図１は、本発明による方法を具現化する装置の第一の実施態様のオペレーション図である。 図２は、本発明により使用することができる濃縮システムの実施態様を図で示すものである。 図３は、本発明により使用することができる濃縮システムの実施態様を図で示すものである。 図４は、本発明により使用することができる濃縮システムの実施態様を図で示すものである。 図５は、本発明を伴う又は伴わない生物学的反応装置の分離装置／沈降装置からパージされたスラッジの流量を示すグラフである。

図１は、廃水３の一次沈降装置２（例えば、ラグーン）と、それ自体が公知であり、沈降装置２からポンプ６を介して供給される生物学的セクション５及び分離グリル８が装備された沈降装置／浄化装置セクション７が装備された生物学的反応装置４とを含む、浄化装置１を示す。結果的に生じる水は、９で（例えば、河川へ）排出され、傾しゃ分離されたスラッジ１０は、図２を参照しながらより詳細にも記載される濃縮システム１２に向かって１１においてポンプでくみ上げられる。

システム１２は、第一の絞り穴１３と、エマルション１５を形成するために空気が供給される第二のチャンバ１４と、第二の絞り穴１６と、例えば、凝集剤を注入するための手段１８が装備されたチューブの形態の第三のチャンバ１７とを含む。

このように凝集・曝気されたエマルション１９は、分離液２２が１００mg/l未満のレベルの乾燥物質が含有されており、１００mVより大きい酸化還元電位を有するように、回収タンク２１の上部分２０で回収される。

この種の結果は、少なくとも二つの絞り穴、少なくとも一つの空気供給及び適切な部位における凝集剤の適切な注入の連続、同時に、有利には、例えば、以下に、図２を参照しながらも非限定的に詳述もされる流量比の観察を通して得られる。

処理される水、チャンバの寸法、注入される空気及び凝集剤の量と関連しているパラメータを考慮に入れて、そのような結果を得るために単純な調節が当業者の範囲内で採用されることにも留意されたい。

次に、２３において、凝集スラッジは、それ自体が公知であり嫌気性細菌が供給される反応装置／消化装置２４に連続的に又は半連続的に（２０に蓄積されたスラッジを剥離する又は恒常的に空にすることにより）排出される。２５における回収手段（例えば、吸引ポンプ）は、提供され、メタンガスＣＨ_４は、それ自体は、公知であるように、プラント２６で電力を提供するために、再利用されることができる。

このように消化されたスラッジは、灌漑及び／又は任意の他の使用のために、２７で回収される。それは、システム１２と同じタイプの濃縮システム１２’により、ここでも又処理され、分離液が２８で回収されることもできる。

同じように、消化装置２４なしであることもでき、そのケースでは、凝集スラッジは、２９において、もう一つの使用（矢印３０）のために又はシステム１２及び１２’と同じタイプのシステム１２”へのいずれかに排出され、分離液が３１で回収される。

本発明により、システム１２、１２’及び／又は１２”の下流で回収される分離液は、生物学的反応装置４の上流のポンプ３２を介して、有利には、３３において、一次沈降装置２の浄化ゾーン３４に再注入される。ひいては、この再注入が浄化プロセスの性能を有意に向上させることがわかる。

性能の向上は、処理される同一の水に対して、反応装置での滞留時間の増加、酸化電位（酸化還元電位）の増加及び改善された無機化を意味する。

図２は、より細部にわたり、本発明の一つの実施態様により、例えば、高い有機物質の含有量を伴うスラッジを貯蔵するセクション７からポンプ１１によりポンプでくみ上げられる液体スラッジ１０を濃縮するシステム１２を示す。

システム１２は、供給回路３６（例えば、可撓チューブ）内の圧力損失のせいで、例えば、スラッジが供給ポンプ１１から排出する圧力Ｐ_０よりもわずかにより低い第一の所定の圧力Ｐ_１で、例えば、液体スラッジを受け取るために、例えば、１０ｌの容積を伴う、円筒形又は立法体の、小さい容積を伴う第一のチャンバ３５を含む。ポンプの搬送ｑは、例えば、５m³/h〜５０m³/h、例えば、１０m³/hであり、第一の所定の圧力Ｐ_１は、２バール（絶対値）であり、Ｐ_０が、例えば、２．２バール（絶対値）である。

その出口部において、チャンバ３５は、例えば、２００ｌのより大きい容積を伴う第二のチャンバ４０からの分離を提供する中間壁３９において、例えば、２cmの直径を伴う円形である、例えば、オリフィス又はノズル３８により形成される絞り穴３７を含む。

第二のチャンバ４０は、例えば、円筒形であり、第二の圧力Ｐ_２（例えば、１．８バール（絶対値））にあり、例えば、底部分において非常に高い流量Ｑ＝５００Sm³/h及び数バール、例えば、５バールの圧力で空気４１が供給されて、チャンバで形成される区画４２に、絞り穴３７と同様の又は同一の第二の絞り穴４５をもって排出されるスラッジ小滴４４のエマルション４３を生成する。

区画へのスラッジの導入直後のエマルションへの空気の注入は、ノズル後の加速セクションで行われる混合を容易にする（空気エジェクタ効果）。

第二の絞り穴４５は、その内部が、例えば、１．６バール（絶対値）の第三の圧力Ｐ_３にあるシリンダ４９により形成される、例えば、より大きい容積、例えば、５００ｌを伴う中間チャンバ４８に開口する。

この中間チャンバの底部分における空気５０の第二の注入は、さらに、空気中のスラッジの分割又は水増しを増加させ、注入が、例えば、２００Sm³/hの流量Ｑ’で行われ、ここで、例えば、５０Sm³/h＜Ｑ’≦Ｑである。

ここに記載された実施態様では、第三の絞り穴又はノズル５１を介して、中間チャンバ４８それ自身は、同じように、円筒形で、例えば、３ｍの高さを伴う第三のチャンバ５２に、５３におけるチャンバ入口部の１．２バールから上部分において大気圧まで低下する第四の圧力Ｐ_４で供給する。

第四のチャンバは、例えば、スラッジのタイプ及び流量に依存し、有効な凝集を得るために、それ自体が公知である要領で当業者により評価されることができる、流量ｑ’での凝集剤５４（例えば、公知のポリマー）の供給を含む。

スラッジは、それ以降、通気式管５５を介してフィルタバッグ５６への排出、例えば、重力排出を経て；浄化された水５７は、底に向かって排出され、濃縮されたスラッジは、濃縮されたブロック５９を形成するために、例えば、ペレット成形することにより、それ自身回収され、濃縮は、例えば、入口における液体スラッジ２に対して２０倍にされる（フィルタバッグに流れ込む前に、ＤＭのτに１０を乗じる）。

本発明により、浄化された水又は分離液５７は、生物学的反応装置の上流で、例えば、浄化ゾーン３４での処理の開始に戻される。

図３は、軸６４を中心に延長され、所定の高さＨ、例えば、１ｍを有する容器６３の終端部６２において導入される、液体スラッジ６１を濃縮する装置６０のもう一つの実施態様を示す。

容器は、例えば、２バール（絶対値）の平均圧力Ｐ’に維持され、例えば、１５０mmの直径ｄを伴うシリンダにより形成される。

スラッジは、終端部６２に位置し、容器の終端でかつスラッジ導入の上流で、空気入口部６６により、例えば、圧力Ｐ”＞Ｐ’、例えば、２バール（絶対値）で供給される、例えば、１０ｌの減少されたゾーン６５に供給する。

空気は、１００Sm³/hの非常に高い流量Ｑ’で供給され、例えば、スラッジそれ自身が、例えば、１０m³/hの流量Ｑで導入される。

スラッジ６１は、６５における容器のスラッジの入口と容器の下流のスラッジエマルションの出口６７との間にわずかな負圧ΔＰがあるため、高い圧力の空気中で砕ける。

容器６３の出口部には、ベンチュリ６８及び／又は、例えば、０．４バールの圧力損失を発生させる制御弁があり；ここでのスラッジエマルションは、直径ｄ’（例えば、ｄ’＝ｄ）を伴う第一の円筒形部分７０を含み、ここでは、例えば、１．６バール（採用された例では）の圧力Ｐ’_１＜Ｐ’である管状チャンバ６９に排出され、７１における試薬及び／又はここでもまた空気（接続部７２）は、ベンチュリの下流で、（有効なかく拌を可能にするために、例えば、１０cmの距離で）ベンチュリに近接する部分７０に注入することができる。

この実施態様では、管状チャンバは、第二のベンチュリ７４により第一の部分７０から分離される第二の円筒形部分７３も含み、第二の部分が、直径ｄ”を有し、ここで、例えば、ｄ’＝ｄ”＝ｄである。

ベンチュリ７４の下流で、それと近接して（１〜１０cmで）、凝集剤供給部７５は、それ自体が公知である手段（定量ポンプなど）及び大気への曝露のための通気口７６及び／又は大気に開口しているスラッジ出口部７７とともに提供され、この第二の部分における圧力Ｐ’_２が、従って、出口部７７で急速に１バール＝１気圧に移動する前に、非常に急速に、ベンチュリの出口部で、例えば、１．３バールから大気圧になるようにされ；凝集剤の添加の次に、エマルションは、終端において重力下で流れる、スラッジ断片中の空気のエマルションになる。

チャンバの全長Ｌ_２≒ｌ_１＋ｌ_２は、例えば、１０ｍであり、ここで、ｌ_１＝３ｍ及びｌ_２＝７ｍであるが、他の値が可能であり、ｌ_１とｌ_２との間の比率は、一般的に、だが非限定的に、ｌ_１＜ｌ_２である。

装置７０は、さらに、生物学的反応装置の上流のゾーン３４に向けて又は生物学的反応装置に底部分にある浄化された水７９を排出し、上部分にある脱水されたスラッジ８０を排出するために、フィルタ７８及び／又は沈降タンクを含む。

図４は、本発明によるシステム８１の第三の実施態様を示す。

システム８１は、底部分にある接続部８３を介して液体スラッジを、この接続部８３の下で、第二の接続部８４を介して高い流量で圧縮空気を供給される容器８２を含む。

より具体的には、容器は、空気とスラッジを非常に激しく混合／かく拌するための貯蔵装置８６を形成する第一の部分を含む垂直カラム８５により形成され、この部分が小さい寸法を有し、例えば、高さｈ_１＝５０cm及び３０cmの直径ｄ _１ を伴う円筒形であり、３５ｌの量の容積を与え、破砕されたスラッジの小滴８８の第一のエマルション８７を得ることを可能にする。

加圧空気の強い上向き流の中のこの液滴のエマルションは、次に、貯蔵装置８６に延伸し、より小さい直径ｄ_２＜ｄ_１、例えば、１０cmの直径を有し、例えば、１ｍの高さｈ _２ にわたり延伸する（Ｌ_１＝ｈ_１＋ｈ_２である）円筒形パイプ８９に流入する。

この空気カラムで、気流は、存在する及び／又はスラッジからの結果的に生じるガス、特に、アンモニアＮＨ_３の除去を実施して、意外な、実施条件及び処理される有機物質のスラッジに依存する方法で、スラッジに閉じ込められた望ましくないガスの事実上完全な除去（＜数ppm）を生成する。

長さｌ_２は、有利には、これが当業者により成し遂げられるような比率がとられる。

チャンバの上部９０において、管状チャンバ９２への排出のために、制御弁９１及び／又は非制御弁が提供される。

エマルション８７の圧力は、最初の貯蔵装置８６でのＰ_１”（例えば、３バール）から、わずかにＰ_１未満の、弁９１のレベルにおける容器のカラム８９の上部分でのＰ_２”（２．８９０バール）に変化し、ΔＰ”＝Ｐ_２”−Ｐ_１”＝数ミリバールであり、その次に、（弁の圧力降下のせいで）弁の出口部でのＰ_３”＝２バールに変化する。

より具体的には、チャンバ９２は、第一のセクションの終端９５において、圧力Ｐ_３”’＜Ｐ_３”を、通気口９７が装備されて花崗岩的な濃度勾配であるチャンバの第二のセクション９６における圧力Ｐ_４”に変化させるベンチュリ９４で終端する、例えば、５ｍの長さｌ_３を伴う第一のセクション９３を含み、セクション９６が、例えば、１ｍの長さのｌ_４を有し、ここで、Ｌ_２＝ｌ_３＋ｌ_４である。

セクション９６は、液体部分１００から懸濁液中物質９９を分離するフィルタ９８に接続されて、ゾーン３４への再注入のために、１０１において連続的に空にされる。

チャンバは、かく拌及び混合により調製するための貯蔵装置１０４から凝集剤１０３を供給する手段１０２を含む。定量ポンプ１０５は、弁９１の出口部において、又は弁９１により発生した圧力降下の結果的にかなりかく乱されたゾーン１０６内の直近の近傍（すなわち、数cm）において、容器８２から出てくるスラッジエマルションに凝集剤を導入する。ここで、例えば、Ｐ_３”は、Ｐ_２”≒２バールから、Ｐ_３”＝１．４バールに変化し、通気口９７の結果的に、Ｐ_４”がそれ自身大気圧又は実質的に大気圧である。

この実施態様では、例えば、接続部１０８を介して凝集剤とともに又は平行して注入される追加的な空気１０７の投入も提供された。

凝集剤による処理の出口におけるエマルション１０９は、濃縮された凝集スラッジ中で空気のエマルションになる。

二つのセクション９３及び９６は、例えば、

である、例えば、容器の平均直径と等しい同じ直径ｄ_３を伴う、例えば、円筒形である。

１０m³/hの液体スラッジに対して、注入のモードに関わりなく、最小６０Sm³/hの空気流により、５ｍ、１０ｍ、３０ｍ又はそれ以上の高さのための２００mmの横断面を有する容器により、非常に強い除去効果が観察され（閉じ込められたガスの除去）、空気が密接にスラッジと混合される。

凝集剤に関しては、好ましいものは、ポリマー、例えば、カチオン性ポリマーを使用することである。

例えば、７g/lのＤＭを含有するスラッジに対して、５０ｇの粗ポリマーが使用され、例えば、５g/lに、すなわち、スラッジm³当たり、１０ｌの溶液の注入に調製される。注入は、容器のカラムからの直近の出口上で実施される。

変形態様としては、スラッジ粒子間の衝突を改善する試薬を加えることが可能である。それは、例えば、前に見てとれるように、スラッジのＤＭ含有量の１０％、５％又は１％のレベルで使用されることができる。

この試薬は、例えば、砂、炭酸カルシウム又は消石灰などである。それは、カラムの上流に、例えば、液体スラッジとの混合のための大タンク（図示せず）内に導入される。

酸化試薬が提供されることもできる。

ある適用では、例えば、スラッジが大量の有機的な脂肪酸を含有するとき、又はこれらのスラッジがバイオガスプラントからの結果的に生じるスラッジであるとき、まさに、優れた結果が観察される。

例えば、４０g/lのＤＭを含有するスラッジのm³当たり、１ｌのＨ_２Ｏ_２又は１ｌのＳ_２Ｏ_８の比率である。

追加的な有機物の凝固を助ける試薬を提供することも可能である。

例えば、１１g/lのＤＭ及び８％のＶＭ（揮発性物質、すなわち、有機物質／乾燥物質）（おおよそ有機物質／乾燥物質（？））を伴うスラッジに対して、そして５００mlのスラッジに対して、カラムへの液体の導入とともに、又は（カラム後）凝集剤の導入前、のいずれかにより、１mlのＦｅＣｌ_３（１０％溶液）が提供される。
例えば、２６〜３０g/lのＤＭ含有量を伴うスラッジから開始する、ベルトフィルタによる生物学的スラッジに対する試験が、以下により、実施された：
Ｑ’＝５０〜８０Sm³/h
Ｐ＝１．７バールの容器／反応装置の圧力
Ｑ＝３〜１５m³/h
プロセスからの排出時、多孔質外観を有し、加速された乾燥及び２５％〜３５％の乾燥度により乾燥したスラッジが得られる。

それゆえに観察されたように、意外にも、単純な傾しゃ分離により、水は、その非結合水が重力で直接排出され、酸化還元電位＞１００mVを伴うことを可能にする。

スラッジは、その次に、徐々に乾燥し、１時間後に１００g/lのＤＭから、２時間後に１３０g/l、５時間後に１６０g/l、１か月後に３５０g/lへと進む。（ビッグバッグ）。

採用される方法による処理の他の例は、スラッジビン又はフィルタバッグ（ビッグバッグとも称される）上での回収により、以下を与える：
スラッジビン；Ｅｘ．２：２０時間後に１３０g/l及び８日後に１８０g/l。
スラッジビン；Ｅｘ．３：５時間後に１００g/l及び７日後に１３０g/l。
ビッグバッグ；Ｅｘ．４：２４時間後に１００g/l、７日後に１１５g/l及び１か月後に２２１g/l。
ビッグバッグ；Ｅｘ．５：２４時間後に１４４g/l、７日後に１５４g/l及び１か月後に４５９g/l。
ビッグバッグ；Ｅｘ．４：２４時間（その間、一晩中雨が降った）後に１２０g/l及び１か月後に４０２g/l。

本発明により処理されるスラッジが生物学的反応装置の下流で開始し、反応装置を通過後、４〜１２g/lのＤＭ濃縮を呈するように配置される液体であることに留意されたい。

１２g/lに至るまで、水増しは、先験的要件ではない。スラッジが非常に濃密である、例えば、４０g/lを上回る場合、水増しは、スラッジのポンプくみ上げの有効な運転を可能にするために、反応装置の上流で、入口部において実施されることができ、スラッジが有機物質のスラッジ、換言すると、ＤＭ（懸濁液中物質）含有量の比率的にＯＭ（有機物質）含有量が６５％〜８５％であるスラッジであることを忘れてはならない。有機物質は、本質的に、リン脂質、多糖類、タンパク質、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び／又は金属などを意味すると理解される。

もう一つの実施例は、今回は、（第一のチャンバ部が省略された）簡略化された図３を参照しながら、以下のように与えられる。

容器６３は、（例えば、地方自治体の浄化プラントの生物学的反応装置の浄化装置から得られた）６g/lのＤＭを含む有機物質のスラッジが流量Ｑ＝１０m³/hで導入され、１．９バールの空気の５０Sm³/hの圧縮空気がブロワ―という手段により導入される、２０cmの直径及び５０cmの長さを伴うパイプの形態の第一の区画を形成する。
５cm²のオリフィスは、この区画を１０cmの長さにわたり閉じる。
このオリフィスの直の下流で、例えば、１０g/lの比率がとられる凝集剤は、チャンバ６３に導入される。

オリフィス後圧力は、徐々に下がり、数メートル後、大気圧に達する。
例えば：オリフィス後区画を形成するチャンバ６３も３ｍの長さ及び２０cmの直径を伴うパイプである。

チャンバの終端では、全流は、例えば、５００μmのカットオフ閾値を持ち、直接に１０％（又は１００g/l）の乾燥度を引き起こすフィルタポケット（フィルタ８０）及び５０mgのリットル当たり酸素（Ｏ_２）（ＣＯＤ）を伴う７９のクリアろ過につながる。

試薬は、定量ポンプを介して、液体形態で導入される。従来、スラッジがより濃縮されるほど、試薬は、ますますより多くの水増しを調製されなければならない。
装置からの排出は、大気圧で行われる。しかし、本発明の一つの実施態様では、大気への追従は、下流の分離器具の圧力が回復されるように、場合により調整されることができる。

出口部では、スラッジは、当然ながら、堆肥化を伴い又は伴わずに、単独で又は植物性もしくは他の廃棄物とともに、土壌の灌漑に使用されることができる。
スラッジは、単純な又は太陽光乾燥床上で乾燥されることもできる。
分離液それ自身は、本発明において先述したように上部で戻される。

意外にも、結果的に生じるスラッジが「無臭」であり、かつ時間とともに発酵（嫌気性発酵）しないことがわかる。

実際に、空気による有効な水増しは、気泡の存在のおかげで、スラッジに高い脱水力を与える。

本発明により得られる最適化されたスラッジ濃縮により、この濃縮は、非常に好都合に脱水機能を最大化し、先に記載した方法により抵抗力の高い非結合水を生成し、それにより上流で再注入されるときに得られるより良い収率を可能にする。
先に述べたように、記載された装置及び方法は、脱水がより簡単な、例えば、所定の濃縮のための３０g/lのＤＭ又は脱水器具により、より濃縮されたスラッジを生成することにより、浄化施設の収率の改善ができるようにする。
本発明により、まさに、以下のことがわかる：
低い再循環ＤＭ含有量及び酸化還元又はスラッジから抽出された水の酸素飽和の増加を原因として得られた酸化に対する補助により、生物学的処理ラグーンの平均含有量に低下がある。

これは、ひいては、設定されたＤＭ濃縮に対するこれらのラグーン内での存在時間を増加させることと、その結果的に、スラッジの無機化のプロセスを、従って、沈降させる又は脱水されるそれらの能力を向上させることを可能にする（高度に水和したフロック内に水を閉じ込めるのは、有機物質のコロイドである）。

ひいては、浄化装置ラグーンのオーバーフロー水中のスラッジの漏れの現象を防ぐことが可能である。
同様に、プラスの酸化還元の提供は、１００mVより大きい。

浄化設備から出てきた従来のスラッジが一般的に約５０mVの酸化還元を有することに留意されたい。

本発明により、従って、１００mVを超える又は１５０mVでさえ超える差が観察される。

加えて、施設の浄化ゾーンにおけるこのタイプの酸化還元を伴う分離液の提供が糸状細菌の増殖の予防及び／又は相当な阻害をできるようにすることに留意する。

浄化ラグーンのみならず、脱水又は消化前に、多くの場合、スラッジを濃縮するために使用される沈降ラグーンへのスラッジの有効な傾しゃ分離にも悪影響をもたらすのは、これらの細菌である。

加えて、生物学的スラッジが消化工程を介して通過するとき、その次に、脱水の増加が観察され、より乾燥したスラッジが消化装置に流入すること、従って、より低い水力流量及び、その結果的に、増加した滞留時間につながる。

その結果的に、バイオガス（ＣＨ_４）のより大きい生成及びスラッジの増加した無機化があり、ここでもまた良い条件下での水の抽出、それ故に、上部での戻りの際のより良い分離液（ＭＥＳ）及びここでもまたスラッジの処理と関連する実施費用を直接低減させる向上した乾燥度を容易にする。
最後に、本発明により得られるスラッジの高い多孔性は、消化装置での優れた混合、従って、消化装置内の混合と関連している温度均一性及び電気の消費の低下を確実にする、非常に低い粘度をそれらに与える。これらの要素は、このように、処理ユニットアセンブリの収率が増加することを可能にする。
水中の上昇速さが２５m/hより大きい又は等しくなるように、スラッジの多孔性を観察することも可能であった。
さらに、３０g/lの乾燥度の増加は、下流の消化装置の１５％の滞留時間に対する影響力を有し、このように、生成する有機物質からＣＨ_４を生成しそれらを無機化するためのより多い時間を与える。

非限定的な例をもって、本発明による方法により得られる結果は、下に再現される（表１）。

この表は、図１及び図２を参照しながら記載されたように、先端に戻りを伴う処理設備の直近の効果を例示する。出口部における分離液の酸化還元電位が常に５０mVより大きく、入口と出口部との間の差が常に＋１００mVより大きいことが見てとれる。

図５は、生活用水のための既存の、従来の浄化プラントにおける生物学的反応装置のラグーン含有量（分離装置／沈降装置）に対する本発明の影響を例示する。

丸は、ラグーンのスラッジ含有量もしくはスラッジ濃縮（ＤＭの重さ／容積）又は値（g/lで）がグラフの左手部分の縦座標上に与えられ、日が横座標上に与えられる、ＭＥＳを表現する。
菱形は、値がグラフの右手部分の縦座標上にm³/dで与えられる、日次スラッジ排出（除去）の流量を表現する。

このグラフは、二つのゾーンに分けられる。

本発明を具現化したものを伴わない第一のゾーン２００は、本発明を具現化したものを伴う第二のゾーン２０２から分離される（垂直線２０１）（図１及び図２を参照しながら記載したタイプのプラント）。

本発明により、パージングが概して１１００m³/d未満の恒常的な流量で行われる間、４g/l未満の含有量が維持されることに留意する（ゾーン２０２を参照されたい）。

逆に、含有量は、一見しておよそ５g/lのピークを持ち恒常的に４g/l超であり、従って、環境へのスラッジ排出のリスクを持ち、パージ又は排出流量は、いわば、系統的に１２００m³/d超であり、平均で本質的に１４００m³/d超又は１６００m³/dでさえある（ゾーン２００を参照されたい）。

このグラフは、従って、本発明により、ラグーンにおける含有量の有意な降下、従って、オペレータによるスラッジパージの必要性の実質的な降下が観察されることを例示する。

オペレータは、まさに、高すぎるスラッジカーテン及び施設から出る水にスラッジが脱出するリスクを有しないよう、パージングの実施を必要とする。

表２に注意を向けると、（施設がそのような消化装置を包含する場合には）本発明により消化収率の有意な増加が例示される。

表では、まさに、より多くの慣性があり、とりわけ、１か月にわたり生成されるスラッジの１００％が消化装置に進んだことに留意する。
加えて、ＶＦＡ（揮発性脂肪酸）の有意な減少があり、それにより同じように、施設の改善された収率を明示する。これらの酸は、まさに、反応中間体であり、それらのレベルの降下は、消化がより完全であることを示す。
それらは、消化のプロセスの中間及びブロック部分を酸性化する酸でもある。

それらの減少されたレベルは、従って、本発明により得られる改善の有意な指標である。

自明であり、先に言及したことの結果でもあるように、本発明は、より詳細に記載された実施態様に限定されない。反対に、それは、その変形態様のすべて及び殊のほか、チャンバセクション及び／又は部分の数が異なる、例えば、三つより大きいもの又は容器が単一のセクションを伴う横型のその他のものを網羅する。

Claims (16)

1. 生活用水又は工業用水の流水を連続的に浄化する方法であって、：
   前記流水が、生物学的反応装置で、前記流水に酸化ガスを注入することと、有機物質のスラッジが４〜１２g/lの乾燥物質（ＤＭ）を含むように、排出される液体部分と反応装置又は隣接した分離装置／沈降装置の底部分において傾しゃ分離される前記スラッジとの間の第一の分離を得ること、により処理を受け、
   前記スラッジが、第一の絞り穴を介して、第一のチャンバと称されるチャンバを通して、第二のチャンバと称されるチャンバに、流量ｑの連続的な流水として、供給するように使用され、
   前記第二のチャンバが、次のチャンバであって、エマルションを与えるために、流量Ｑ≧ｑで前記第二のチャンバに空気を注入し、
   前記エマルション内に、第三のチャンバと称される後続のチャンバに供給する第二の絞り穴により、所定の圧力降下を発生させ、
   凝集剤が前記第三のチャンバに注入され、
   前記エマルションが、脱気され、
   そのように脱気された前記エマルションが回収タンクに回収される方法であり、
   その方法では、前記エマルションの凝集・曝気されたスラッジを、後で、タンクの上部分に浮上させ、
   残りの分離液が、１００mg/l未満の乾燥物質の含有量を有し、前記第一のチャンバに流入する前記第一のスラッジの値に対して、少なくとも１００mVの値で増加する、少なくとも５０mVのプラスの酸化還元電位を有し、
   その後、前記凝集スラッジが、連続的に又は半連続的に排出され、及び、
   前記分離液が、生物学的反応装置の上流に又は生物学的反応装置に再注入される、
   ことを特徴とする、
   方法。
2. 前記凝集スラッジの乾燥物質の濃縮が、前記凝集スラッジを排出することによって、より速い又はより遅い速度に調整されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記生活用水又は工業用水が、前記残りの液体から０．０１mmを超える所定の相当直径より大きいサイズの懸濁液中物質の成分を物理的に分離するために、事前に、前記生物学的反応装置の上流の一次沈降ゾーンで処理される、ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記分離液が、一次沈降ゾーンの浄化部分に再注入される、ことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
5. 前記凝集スラッジが、嫌気性細菌が供給され回収タンクの下流に位置する消化反応装置に輸送されそこで処理され、前記消化の結果的に得られたメタンガスが、エネルギー使用及び／又は貯蔵のために回収される、ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記凝集・曝気されたスラッジが、追加濃縮される工程を含む、ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記第一のチャンバが、０．２〜６相対バールの第一の圧力であり、前記流量ｑが、５m³/h〜５０m³/hであり、前記第二のチャンバが、０．１バール〜４相対バールの第二の圧力であり、前記空気の流量Ｑが、５０Sm³/h〜１０００Sm³/hであり、前記第三のチャンバが、０．０５バール〜２相対バールの第三の圧力である、ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記第二のチャンバと前記第三のチャンバとの間に中間チャンバが供給される、ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 空気が、第一回目の注入の下流で、前記第二のチャンバと前記第三のチャンバとの間に位置する中間チャンバに、第二回目で注入される、ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記第一の絞り穴及び前記第二の絞り穴が、ベンチュリにより形成される、ことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記第二のチャンバが、平均直径ｄ及び高さＨ≧１０ｄを伴うカラムである、ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の方法。
12. 前記凝集剤が、前記第二の絞り穴又は前記第三の絞り穴の出口部に、直接に注入されるポリマーである、ことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 生活用水又は工業用水の流水の連続的な浄化のための装置であって、
    流水処理のための生物学的反応装置であって、前記流水へ酸化ガスを注入し、排出される液体部分と有機物質のスラッジとの間に第一の分離を実施するために配置された、生物学的反応装置と、
    前記スラッジを傾しゃ分離する手段であって、前記反応装置又は隣接した分離装置／沈降装置の底部分において、前記スラッジに４〜１２g/lの乾燥物質（ＤＭ）を含ませるように配置される前記手段、
    を含み、
    前記装置が、
    前記スラッジを、第一の絞り穴を介して、第一のチャンバと称されるチャンバと直列で、第二のチャンバと称されるチャンバに、流量ｑで、連続的な流水として供給し、前記第二のチャンバが前記第一のチャンバに後続する手段と、
    前記第一のチャンバ及び前記第二のチャンバと、
    前記第二のチャンバに、エマルションを得るために、流量Ｑ≧ｑで、空気を注入する手段と、
    第三のチャンバと称される次のチャンバに供給するために、前記エマルションに所定の圧力損失を発生させるように配置された第二の絞り穴と、
    前記第三のチャンバと、
    前記第三のチャンバに凝集剤を注入する手段と、
    前記エマルションを脱気する手段と、
    そのように脱気されたエマルションを回収するためのタンクと、
    前記タンクの上側部分で、前記エマルションから前記凝集・曝気されたスラッジを回収する手段と、
    残りの分離液を回収する手段であって、前記分離液に、１００mg/l未満のレベルの乾燥物質が含有され、前記第一のチャンバに流入する前記スラッジの値に対して、少なくとも１００mVの値で増加する、少なくとも５０mVのプラスの酸化還元電位を有する、分離液を得るように配置された、手段と；
    前記凝集スラッジを、連続的に又は半連続的に排出する手段と；
    前記分離液を、前記生物学的反応装置に及び／又はその上流に再注入する手段と、
    をさらに含む、ことを特徴とする、
    装置。
14. 前記装置が、前記第二のチャンバと前記第三のチャンバとの間の中間チャンバと、前記中間チャンバに、空気を、前記第一回目の注入の下流で注入する手段と、をさらに含む、ことを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
15. 前記第一の絞り穴及び前記第二の絞り穴が、ベンチュリにより形成される、ことを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の装置。
16. 前記第二のチャンバが、平均直径ｄ及び高さＨ≧１０ｄを伴うカラムである、ことを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の装置。