JPH0349607B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 固体の粒状物質を含む液体培地の清澄化のた
めの連続的な方法において、 (a) 固体の粒状物質を含む液体培地の流れを第１
の分離手段に連続的に流過させて約３mmより大
きな公称粒度を有する固形粒子を前記流れから
除去し、 (b) 約３mmより小さな公称粒度を有する固形粒子
を含む液体培地の流れを前記第１の分離手段か
ら放出し、 (c) 前記第１の分離手段から放出された液体培地
の流れを加圧して、この加圧された液体の流れ
を第２の加圧された分離手段に流過させ、 (d) 約7.5μよりも大きな公称粒度と前記液体培地
の密度の約1.3倍よりも大きい密度を有する固
体の粒状物質を前記第２の加圧された分離手段
における液体の流れから除去し、 (e) 前記第２の分離手段の下流側の流量制御手段
により該第２の分離手段の両端における実質的
に一定の圧力差を維持しながら、該第２の分離
手段から前記液体培地の加圧された流れを放出
し、 (f) 前記第２の分離手段から放出された前記液体
培地の加圧された流れを、加圧された微細濾過
手段に供給し、そして、流量を予め定めた範囲
内に維持しながら、該液体培地に含まれる約
1μよりも大きな公称粒度を有する固形粒子を
該液体培地から分離し、 (g) 前記第２の分離手段と前記微細濾過手段との
間に設けられた、放出量を変えることができる
流量制御手段によつて、該微細濾過手段におけ
る流量を前記予め定めた範囲内に維持し、そし
て、該流量を調整するために前記液体培地の加
圧された流れの一部を、前記第１の分離手段に
対して再循環させるように、大気圧の収集手段
に対して放出し、 (h) 清澄化された液体培地の連続的な流れを前記
微細濾過手段から放出する工程からなることを
特徴とする方法。

２ 前記第２の分離手段から放出された液体培地
の流れをフロキユレーシヨン手段に対して供給
し、かつ前記液体の流れに懸濁する固形粒子を凝
集させるため前記液体培地を連続的に化学的に処
理し、然る後凝集した固形粒子を含む液体培地の
流れを前記微細濾過手段に対して供給する工程を
更に含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載
の方法。

３ 前記第１の分離手段から放出された液体の流
れが渦巻ポンプにより加圧されることを特徴とす
る請求の範囲第１項記載の方法。

４ 前記第１の分離手段が静的作用によることを
特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。

５ 前記第１の分離手段に対する液体培地の流量
が放出された液体培地の流量を超えることを特徴
とする請求の範囲第４項記載の方法。

６ 前記第１の分離手段に対する流量が前記放出
流量の1.2乃至２倍であることを特徴とする請求
の範囲第５項記載の方法。

７ 前記微細濾過手段が前記液体培地の密度より
も小さな密度を有する圧縮可能な多孔質の濾過媒
体であり、固体の粒状物質がケーキの形態で保持
されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の
方法。

８ 前記微細濾過手段が内部に保持される前記固
形粒子を回収するため逆洗されることを特徴とす
る請求の範囲第１項記載の方法。

９ 固体の粒状物質を含む液体培地の清澄化のた
めの装置において、 (a) 約３mmよりも大きな公称粒度を有する固形粒
子が前記固体固形粒子を含む液体培地の連続的
な流れから除去される第１の分離手段に対して
前記流れを供給する手段と、 (b) 前記第１の分離手段から放出された前記流れ
を加圧することが可能なポンプと、該ポンプを
前記第１の分離手段および第２の分離手段とに
対して接続する管路と、 (c) 前記加圧された液体の流れから約３mmよりも
小さくかつ約75μよりも大きな公称粒度を有す
る固形粒子を除去することが可能な第２の分離
手段と、 (d) 前記第２の分離手段から放出された液体の流
れを受取るための同一管路内の流量制御手段お
よび関連する管路を設け、該制御手段は、前記
第２の分離手段において実質的に一定な圧力お
よび流量を維持する手段を含み、 (e) 前記同一管路内の制御手段から放出された液
体を受取り、前記流量制御手段に応答して前記
第１の分離手段に対して再循環させるため前記
液体の一部を供給するための３路の弁とこれと
関連する管路とを設け、 (f) 前記３路弁から放出された前記の加圧された
液体の流れを受取るための加圧された微細濾過
手段とこれと関連する管路を設け、該微細濾過
手段は、内部を流過する連続的な加圧された液
体の流れを生じかつこれから約1μを超える公
称粒度を有する固形粒子を分離する濾過媒体を
含み、 (g) 清澄化された液体培地の流れを供給するため
前記微細濾過手段と関連する放出手段と、 (h) 前記微細濾過手段を流れる流量を予め定めた
範囲内に維持するように前記３路弁を操作する
ため前記放出手段と関連する流量計兼制御手段
とを設けることを特徴とする装置。

明細書 本発明は、水または他の液体のスラツジの処理
に関し、特に水または他の液体培地からスラツジ
を含む固体の成分を分離することにより固体の粒
状質を含む液体培地を清澄させ、これにより水そ
の他の液体の清澄化を行なう方法および装置に関
する。本発明は、処理すべき液体が連続的もしく
は貯溜容器から装置内に進入し、固体が分離され
て取出され、公営下水道もしくは隣接する河川に
放出できるように液体の流れが清澄化される如き
固体の粒状物質を含む液体の連続的な処理におい
て有効である。

下水処理プロセスからのスラツジ生成物は公営
の水の清澄化施設において生じ、ほとんど全ての
工業的、化学的および商業的生産の副生物として
見出される。多くの連続的なプロセスおよびある
バツチ操作においては、スラツジは水その他の液
状薬品中の固体の混合としてタンク、コンクリー
ト・ビツト等の貯溜容器内に圧送される。貯溜容
器内では、約90乃至98％の水分を有するスラツジ
が溜る。

このスラツジの比較的重い成分はタンクまたは
容器の底部に徐々に沈降し、できるだけ多量の水
を除去するために浮上型ポンプを使用することが
一般的である。あるいはまた、供給管と反対側に
配置された溢流管を有する沈降容器内において邪
魔板を使用することができる。容器がその容量に
達し、最大量の水分の多いスラツジを含む媒体が
排出されると、機械的装置および手動装置の組合
せによつて残留スラツジが取出される。現在の技
術では、作業員が容器内に入つてこの装置の操作
を行なうか、あるいは清掃作業中重質の固体を実
際に掬出すことを必要とする。

この水分の多いスラツジのこれ以上の取扱いお
よび処置は重大な問題を提起し得る。開放ベツド
における乾燥法、フラツシユ／噴霧乾燥法の如き
方法は土地および（または）経費において大きな
投資を必要とし、高い温度で運転する乾燥装置は
廃熱が他の供給源から利用できなければ運転コス
トは厖大なものとなる。

蓄積したスラツジの処理に対する別の選択は、
単に、ドラム、タンカー等に詰めて第三者にこれ
を廃棄することを契約することである。このよう
なサービスは利用可能な廃棄用の土地が少なくな
つており、また処理および廃棄に関する政府の規
則が更に厳しくなつてきたためややもするとコス
ト高になる。

更に別の問題は、更に処理を施すことなく再使
用でき、もしくは下水道または近くの河に放出で
きる程清澄な状態であることはほとんどない取出
された液体に関して存在する。ほとんどの政府機
関は、公営の下水施設に放出できるか、あるいは
自然の河川に戻すことができる固体の粒状物質の
化学的成分および物理的粒度に関する規則を確立
してきた。他の場合は、この液体は安全措置を必
要とする溶剤である。

従つて、本発明の目的は、液体培地の完全な清
澄化を行なうため固体を含む流出液の処理のため
の装置および方法の提供にある。

また本発明の目的は、連続的もしくは不連続的
な流れを有する液体培地の清澄化が可能な装置お
よび方法の提供にある。

本発明の別の目的は、作業員がタンク即ち容器
内に入ることを必要としないスラツジおよび固体
の粒状物質の除去を行なうため、沈降即ちデカン
テーシヨン・タンクの清掃において使用する装置
および方法の提供にある。

本発明の重要な目的は、定常流または不連続流
において非常に微細な濾過操作により重質粒子の
分離を組合せて、水中に含まれる約1μよりも大
きな固体粒状物質の完全な除去を行ない、これに
より清澄化された水および必要に応じてほとんど
純粋な水の捕集あるいは再使用を可能にする水性
培地の処理のための一体の集積化された装置およ
び方法の提供にある。

本発明の更に別の目標は、人手を煩わすことな
くスラツジ沈降タンクの内側を清掃するための完
全に自動化された装置および方法の提供、および
清澄化された流出液および必要に応じて化学的に
中和された流出液の下水道に対する直接的な放出
を可能にする固体の粒状物質の除去ならびに微細
濾過の提供にある。

本発明の他の目的は、処理すべき液体流の連続
性もしくは不連続性について制約もなく固定もし
くは運動可能な前述の如き装置および方法の提供
にある。

また、本発明の目的は、1μ以上の直径を有す
る固体粒状物質が除去および捕集され、かつ液状
の溶剤が再使用のため清澄化され収集される有機
性の溶剤の如き固体および非水性溶剤を含む化学
的および工業的廃棄物の処理のための連続的な方
法および方法の提供にある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置および方法の１つの望ま
しい実施態様を示す概略図、第２図は以下におい
て第１の分離装置と呼ばれる要素１４の一実施例
を示す縦断面図、第３図は以下において微細濾過
装置と呼ばれる要素３５の望ましい実施態様の構
造を示す縦断面図、および第４図は第１図から放
出された液体の流れを清澄化するシステムおよび
装置を示す更に別の実施例の概略図である。

本発明の以下の要約的な記述は、主たる構成要
素、および本装置およびプロセスが前述の諸目的
の達成のため機能する方法を示す。

本文および特許請求の範囲において使用される
如き用語「固体の粒状物質」とは、約1μの公称
粒度を有する懸濁粒子、また約７cmの公称粒度を
有する瓦れき、棒材、金属のスクラツプ、コンク
リート等の如き塵芥を含んでいる。以下に述べる
従来周知のスクリーンまたは邪魔板は比較的大き
な塵芥の装置内への侵入を阻止するために使用さ
れる。

液体培地における固体粒状物質を含むスラツジ
は、これが蓄積する入口管路２を介して貯溜容器
１内に供給される。容器１は一般にラツク３およ
びスクリーン４が装備され、７cm以上の公称粒度
を有する粗い固体および塵芥の流入する流れから
の除去を行なう。邪魔板５もまた乱流を低減させ
てスラツジにおける比較的重質の成分の沈降を助
けるように設けることができる。また、取出され
た液体を除去し、あるいは容器に流入する物質量
を単に制御するため、沈降容器に溢流管路６を設
けることもできる。

本発明の一体の装置は、第１図の略図において
要素１０として示され、次に記述する各要素から
なつている。水性スラツジ中に変更可能な深さに
突出しているのはスラツジ除去用管路１１であ
り、これは主ポンプ１２の入口側即ち吸入側に取
付けられている。ポンプ１２は、粒度が５乃至７
cmまでの比較的大きな固体粒子を取扱うことがで
きる寸法および容量を有する。空圧作動のダイヤ
フラム・ポンプおよび遠心ポンプも本装置におい
て使用することができるが、渦巻ポンプまたはタ
ービン・ポンプの使用が望ましい。適当なポンプ
の選定は当業者にとつては明らかであり、本文に
参考のためその内容が引用される Perry著
Chemical Engineers′ Handbook（第５版）、６
−５乃至６−14頁において記述された装置により
例示されている。

管路１３は、液体の流れをポンプ１２の吐出側
から主な分離作用が生じる第１の分離装置１４に
対して供給する。装置１４は材料から大きな粒子
を除去する。第１の分離装置１４は開被でき、圧
力を掛けず、流過する流れから約３mmよりも大き
な公称粒度を有する粒子を排除する金網その他の
濾過装置を含むのが一般的である。流れは分離装
置１４内を重力により供給される。分離された固
体は分離装置１４の底部に落下し、管路１７と弁
１７ａを介して廃棄物捕集装置16内に周期的に放
出される。

分離装置１４からの部分的に処理された流出液
は管路１５を経て放出される。分離装置１４を流
れる物質の流量は本装置において処置される物質
の特定の性質に従つて変化するため、ポンプ１２
の容量は分離装置１４が常に充填されることを保
証するに充分なものである。分離装置１４の頂部
に配置された管路１８は、過剰の供給量即ち溢流
を貯溜容器１に対して戻す。固体物質を含む液体
培地の流量は、ポンプ１２からの放出流量の1.2
乃至２倍であることが望ましい。

管路１５はポンプ１９の流入側に対して流れを
供給し、このポンプはプロセスの残る工程におけ
る処理のため部分的に処理された液体の流れを加
圧する。第２の分離装置２２は約３mm乃至約75μ
の公称粒度の範囲の粒子を除去するように構成さ
れている。液相から排除される粒子は管路２３を
介して廃棄物捕集装置１６内に放出される。管路
２４を介して装置２２から出る流出液は約75乃至
100μより小さな最大粒度を有する懸濁粒子を含
んでいる。最適の運転条件においては、前記装置
２２は少なくとも75μの公称粒度および液体培地
の密度の1.3乃至1.5培の密度を有する粒子を捕集
することができる。典型的な性能試験は、公称粒
度が80μである粒子の98％の回収率を示してい
る。

第１図に示されるように、管路２０および２４
にはそれぞれ番号21および25で示される圧力計２
５が設けられている。これらの圧力計は、分離装
置の効率を確保するため分離装置２２における圧
力差即ち圧力降下の監視のため使用される。

分離装置２２の下流側では、管路２４が流量計
２６に取付けられ、この流量計は分離装置２２の
両端における圧力の適正な差異を維持するため３
路弁２８と関連して使用される。圧力計２１およ
び２５、および流量計２６からの信号における変
化に対して直接応答して流量が弁２８により調整
されるように、自動化された電気機械的な装置を
設けることができる。

流出液は、管路２９および３０の管の流れを制
御する弁２８と結合された流量計２６と管路２７
を介して流れる。管路２９は貯溜兼沈降容器１に
対する還流路である。管路３０は２度処理された
液体の流れをフロキユレーシヨン装置３１に対し
て送る。

処理すべき物質の性質および装置の目的に従つ
て、第２の分離装置２２の後方における第１図に
示された如く装置３１内、もしくは他の処理が行
なわれる前の液体と固体の混合物を含む容器１内
においてフロキユレーシヨンを形成することがで
きる。このフロキユレーシヨン装置は下記の構成
要素からなつている。即ち、 装置から流出する際必要な流量および必要な水
の性質に従つて一般には３乃至６分間滞留する充
分な容量を有する接触タンクと、 第１の分離装置のものと類似しかつ管路５７を
介して還流管路４６と同様に結合された溢流系
と、 供給ポンプを備えた処理タンクと、前記接触タ
ンク内への凝集剤の噴射が使用量に基づきかつ必
要な水質に従つて容量が変更可能である固定容量
の区画を有する供給ポンプを備えた貯溜タンク内
に保有された処理薬品からなる。

当業者には明らかなように、もし分離装置２２
からの流出液中の固体粒状物質が最終工程におい
て液体の清澄化を行なうことが可能であるなら
ば、フロキユレーシヨン工程を省くことができ
る。

本装置における次の装置は、装置３１から弁３
３およびＴ字継手３４と共に嵌合された管路３２
を経て液体の流れを受止める微細濾過装置３５で
ある。濾過装置３５は、以下において更に詳細に
説明するように、本装置の他の要素と組合される
時充分な利点を発揮する。

望ましいある実施態様においては、濾過装置３
５内の濾過媒体は処理される液体の比重よりも小
さな密度を有し、粒度が1μよりも大きな粒子お
よび濾過媒体の下流側の表面における固塊の蓄積
の除去により液体の略々完全な清澄化を可能にす
る増加する圧力における上方への圧力により作動
する。圧縮空気の噴射を使用することによる水の
流入を伴うかあるいは伴わずに迅速な再生（１分
間）が可能である。

当技術において公知の他の形式のフイルタを本
発明の装置において使用することは容易であり、
また適正な装置の選定は、一部は再使用もしくは
処分のため最終的に放出される際液体培地におい
て要求される清澄度に基づくことになる。このよ
うに、政府の規則が25μより大きな固体の粒状物
質を下水道もしくは河川に放出しないことを規定
する場合は、濾過装置３５および濾過媒体の種類
は、少なくとも美的な理由から、粒度が約0.5乃
至1.5μの範囲を越えてはならない飲料水を必要と
する場合とは異なるものとなる。適当な濾過装置
および濾過媒体は、本文に参考のためのその内容
が引用されるPerry著Chemical
Engineers′ Handbook（第５版）、19−61乃至19
−98頁において記述されている。

濾過装置３５の排出操作は、他の装置について
前に述べた方法において自動弁もしくは手動弁に
より廃液収集管路４７を介して行なわれる。

出口管路３６は、清澄化された液体を最後の濾
過装置３５から流量計３７を経て、またここから
管路３８に送り、ここで管路４２を介して環境汚
染措置において受入れられる方法において他のプ
ロセスに対して送り、あるいは処置することがで
き、あるいは管路４１を介して貯溜容器１に対し
て再循環させることができる。流量計３７は、濾
過装置３５から要求される水量に従つて定まる１
時間当りの流量を調整してこれを維持するため非
常に小さな流量を測定することができる。流量計
３７は直接３路の調整弁４０に対して作動し、圧
力計の差圧で示される閉塞制限内で向流フイルタ
からの負荷の増大の故の流量を直接調整すること
を可能にする。

更に、望ましい実施態様においては、出口側の
流量計３７は電気機械式あるいは電子式の手段に
より微細フイルタの入口側の圧力計４８と出口側
の圧力計４９に対して接続され、また分離装置２
２の出口側にある３路弁２８に結合されている。
フイルタ３５の両端における圧力の予め予定され
た変化および流量計３７における流量に応答し
て、流量の変更が流量計３７により制御される如
く３路弁２８によつて行なわれる。

フイルタの入口側のＴ字継手３４の他の側に
は、弁３９と、濾過装置３５を清澄化貯蔵タンク
４４に接続する管路４３が存在する。濾過装置３
５からの蓄積された固体は、管路５１および弁５
２を経て圧縮空気その他のガスを最初に装入し、
次いで濾過媒体からスラツジを剥してこれをデカ
ンテーシヨン・タンク４４に送るため管路５３お
よび弁５４を経て水で洗浄することにより逆洗さ
れる。溢流管路４６はタンク４４からタンク１に
対して過剰液体を還流させる。沈降した固体はタ
ンク４４から管路５０を介して廃棄物捕集装置４
５内に落下させられる。

あるいはまた、濾過媒体から蓄積された固体を
含む逆洗液体は、ポンプ１９の入口側に供給する
ため図示しない管路および関連する弁によつて直
接処理するため分離装置２２に対して送られる。

本装置は、特に、下記の環境において使用する
上で適当である。即ち、 (a) 沼、池もしくは流水の如き泥または砂の多い
場所から清澄化された飲料水を提供するため、
ポンプに対する適当な動力発生手段を設けたト
レーラ即ちトラツク上に搭載することができる
可搬型屋外装置として、 (b) 例えば、小規模な化学プラント、石油処理装
置もしくは屠殺場の如き施設からの貯溜された
廃棄物を処置するため現場に持込みが可能な可
搬型装置として、 (c) 工業的もしくは商業的プロセスにおいて生成
されるスラツジ、化学的廃棄物、塵芥等の除去
のため、およびプラントにおいて再使用できあ
るいは公共の下水道もしくは隣接する河川に廃
棄することができる清澄化水流の提供のための
恒久的な設備として、および (d) 鑿井作業と関連して使用される塩水から砂利
を除去するため海中油田の鑿井作業と関連して
使用するための可搬型もしくは恒久的な設備と
して。

本方法および装置は、化学的廃棄物の処理と関
連して、有害な廃棄物を含む化学的廃棄物の脱水
における基本的な工程としても使用することがで
きる。米国における差迫つた政府の政令は、ドラ
ム容器に積めた液体の陸上の処理を阻止すること
と考えられる。固体の分離および収集、およびキ
ヤリア液体の清澄化はこのような廃棄物の経済的
かつ完全な処理の実施のために必要となろう。

更なる利点として、本発明の方法および装置
は、再使用のため、あるいは燃料として燃焼する
ため、実質的に清澄化された形態即ち固体を含ま
ない形態において高価な溶剤の回収を行なうため
使用することができる。ある場合には、本装置か
ら回収された固体はそれ自体、商業的価値を有す
る製品の回収のため更に処理することもできる。
ほとんど全ての場合、回収された固体の量は元の
液体と固体の混合物の僅かに一部に過ぎず、当技
術においてこれまで利用可能であつたよりも経済
的な方法で取扱いかつ処理することができる。

当業者には明らかなように、固体を含む液体の
処理のため本装置および本方法を連続的に運転す
ること、あるいは清澄化水の連続的な提供を行な
うことが必要な場合は、本装置に対して明らかな
修正を行なうことができる。第１および第２の分
離装置１４，２２、および微細フイルタ装置３５
はそれぞれ貯溜された固形物質を除去するため周
期的に運転停止しなければならないため、流れを
一方の装置から他方の装置に切換えるため適当な
管路および弁を用いて同じ装置を設置することが
できる。

本装置全体は、装置内の物質の流れを調整しか
つこれを送るため適当なプログラムを与えたコン
ピユータに関して関連する回路を有する入手可能
なモニターおよびセンサの使用により自動化が可
能である。ある装置の洗浄の周期は同じ廃棄物の
流れの処理においてシステムを操作する経験に基
づいて任意にプログラムするか、あるいは前記装
置がその容量に近づいた時信号を発する分離装置
即ち濾過装置と関連させたモニターによりトリガ
ーすることができる。

本システムの容量および使用における変更、例
えば清澄処理を行なう水の処理量の増加、比較的
多きな固体の比率を有するスラリーの処理、バク
テリアの汚染のため水を化学的に処理する自動化
装置の提供、および有害な化学的汚染物質の中和
を行なうため、配管、ポンプその他の要素に対す
る明らかな修正を実施することができる。例え
ば、第１図に示すように、タンク１′は、第１の
分離装置１４に対する取入れ管路即ち供給管路の
高さより上方に持上げることができ、管路１３′
を介して固体を含む液体の重力による供給を可能
にする。本実施例においては、タンク１′は撹拌
装置１０１その他の従来周知のアジテータ装置を
取付けて沈降状態を乱し、物質の流れ許容するこ
とが望ましい。別の水または液体を添加すること
を必要としよう。充分な流量を仮定すれば、この
別の実施形態は一次ポンプ１２の必要を省くこと
になる。このような修正は本発明の目的から逸脱
するものではなく、この目的とは、実質的に連続
する流量において固体粒状物質を含む水の如き液
体培地の非常に微細な濾過作用に重質の粒子およ
び塵芥の分離作用を組合せて液体培地に含まれる
スラツジおよび粒子の完全な除去および清澄化さ
れた液体、また必要に応じて純粋の液体の回収を
実施する一体の連続するプロセスおよび装置の提
供である。液体培地の清澄化のためのこのプロセ
スは下記の工程により達成される。即ち、 (a) 第１の分離装置を介して固体の粒状物質を含
む液体培地の流れを連続的に流過させてこの流
れから約３mmより大きい公称粒度を有する固形
物質を除去し、 (b) 約３mmより小さな公称粒度を有する固体の粒
状物質を含む液体培地の流れを第１の分離装置
から放出し、 (c) 第１の分離装置から放出された液体培地の前
記の液体の流れを加圧して第２の分離装置内に
前記の加圧された液体の流れを流過させ、 (d) 約75μよりも大きい公称粒度と前記液体培地
の密度の約1.3培よりも大きい密度を有する固
体の粒状質を前記の第２の分離装置内の液体の
流れから除去し、 (e) 略々一通の圧力および流量で第２の分離装置
から前記液体培地の加圧された流れを放出し、 (f) 第２の分離装置から微細な濾過装置に対して
放出された液体培地の加圧された流れを供給
し、かつ前記液体培地から分離し、約1μより
も大きい公称粒度を有する固体粒子を保持し、 (g) 微細な濾過装置から清澄化された液体培地の
連続的な流れを放出させる。

以下、修正および応用もまた、本発明の斬新な
プロセスおよびシステムの範囲内に含まれるもの
と考えられる。

もしタンク１の内容物が機械的な分離および濾
過操作によつては除去することができない有害な
重金属塩の如き分解した化学的物質を含むことが
発見されるならば、予備的な化学的処理を用いる
ことができる。可溶性を与えられた物質は、環境
保全において受入れることができる成分を装入す
る化学的処理によつて中和することができ、ある
いは直接または凝集剤の助けにより沈澱する固体
に変換することもできる。酸化性もしくは塩基性
の諸条件もまたタンク１内で中和することができ
る。物質の性質に従つて、液体の予備的な化学的
処理がフロキユレーシヨン装置３１の使用の必要
性を無くすことができ。このような場合には、バ
イパス管路６０を介して、また濾過装置３５に対
して直接液体の流れを指向させるため、それぞれ
装置３１の上流側および下流側において３路弁５
８と５９に対して明らかな調整がなされる。

もし池、沼、流水あるいは更に海の如き自然の
供給源からの水を処理する場合にはタンク１は必
要でないことは理解されよう。このような場合に
は、好都合にも可撓性を有する取入れ用ホースを
管路１１の代りに使用することができる。取入れ
部には約５乃至７cmよりも大きな砂利や塵芥を排
除するスクリーンを設けるべきである。ほとんど
の状況において、新鮮な自然の水の供給源は有害
な化学的汚染がなく、清澄化した水を純粋にする
即ち飲料化するためバクテリアの汚染のみが処理
を必要とすることになろう。従来の水の清浄化薬
品が共用できかつ凝集剤の作用に干渉しなけれ
ば、この薬品を凝集装置に添加することもでき
る。液体培地における固体の粒状物質の粒度およ
び密度、および受入れられる清澄度または濁り度
に従つて凝集操作は不必要となり、装置３１は流
過する液体の流れの清浄化の操作に使用すること
ができる。

本発明はその広義の概念において、固体の粒状
物質を含む液体培地の清澄化のための装置を提供
するものであり、その構成は、 (a) 固体の粒状物質を含む液体培地の連続する流
れを約３mmより大きな公称粒度を有する固形粒
子が流れから除去される第１の分離装置に対し
て供給する装置と、 (b) 第１の分離装置およびポンプを前記第１の分
離装置と第２の分離装置に対して接続する管路
から放出される流れを加圧することができるポ
ンプと、 (c) 約３mmより小さく約75μよりは大きな公称粒
度を有する固体物質を加圧された液体の流れか
ら除去することができる第２の分離装置と、 (d) 任意の凝集装置と、前記の第２の分離装置か
ら放出された液体の流れを受取る関連する管路
とからなり、前記の凝集装置は液体の流れがこ
れに懸濁した固体の粒状物質を凝集させるため
通過する時この液体の流れを化学的に処置する
ための装置を含み、 (d) 前記凝集装置から放出される加圧された液体
の流れを受取る微細な濾過装置および関連する
管路からなり、この微細な濾過装置は流過する
連続的な加圧された液体の流れに従いかつこれ
から分離する濾過媒体を含み、固形粒子は約
1μを超える公称粒度を有し、 (f) 清澄化された液体培地の連続する加圧された
流れを供給するため前記の微細な濾過装置と関
連する放出装置からなつている。

下記の事例は、本発明の望ましい一実施態様と
して本システムおよびプロセスの段階的な機能を
示すものとして示される。個々の構成要素は図面
に関して照合される。製造業者およびモデル番号
により識別される装置の特定の部品は市販され、
本発明の実施のため正に適合するものである。当
業者には明らかなように、当技術において周知の
機能的に相当する他の形式の装置も本システムに
おける使用のため容易に適合できるものである。

貯溜容器１に保有される水性の化学的スラツジ
７は約7.2のPH値であり、従来の試験および化学
的処理の結果として分解した有害な化合物は含ん
でいない。ポンプ１２を始動し、固体の粒状物質
を含む水性の液体培地を含む液体の流れを75mm
（３インチ）の丈夫なPVCパイプである管路１１
を介して吸上げる。ポンプ１２は、３乃至７cmの
公称粒度の固体の塵芥を通過させ得る形式の空圧
作動により操作される二重のダイヤフラムであ
る。適当なポンプ１２は仏国パリ市のUNITEC
社から入手でき、Sandpiper(R)モデルとして周知
である。ポンプ１２は、これもまた75mm（３イン
チ）のPVCパイプである管路１３を介して第１
の分離装置１４に対して毎時203m³供給する。分
離装置１４は高さが約0.7ｍ、直径が0.5ｍで、清
掃弁１７ａで終るテーパ状の固体捕集部分を有す
る外側容器１４ａを含む。第２図に示されるよう
に、円筒状のバスケツト１４ｂが容器１４ａ内に
同心状に配置され、カラー１４ｃ上に静置してい
る。バスケツト１４ｂは約0.3ｍの直径を有し、
３mm×３mmの開口を有するステンレス鋼の金網か
ら形成される。液体の流れは管路１３によりバス
ケツト１４ｂの内側に対して送られ、分離された
固体の粒状物質が容器１４ａのテーパ状の下部分
に集まり、液体の流れの一部は金網を経て半径方
向外側に流過して容器１４ａとバスケツト１４ｂ
間の円筒状の空間と連通する管路１５内に放出さ
れる。当業者には明らかなように、振動するスク
リーン等の他の形式の分離装置を使用して本プロ
セスにおけるこの工程において固体を除去するこ
とができる。以下に述べる理由のため、分離装置
１４に対して供給される液体の流量は放出量を超
えてはならず、溢流分は還流路１８により容器１
に戻される。砂利、木片、コンクリート、金属の
スクラツプ等の如き貯溜された固体は、管路１７
を介して廃棄物捕集装置１６内に排出するため空
集作動のブツシング弁１７ａを開くことにより周
期的に除去される。弁１７ａは、空圧作用また手
動操作によるピンチ形式の可撓性を有するダイヤ
フラム弁でよい。適当な弁および管路（図示せ
ず）は、本システムが保守のため運転停止される
時、分離装置１４の排液のために設けることがで
きる。

管路１５および本例において記述されるシステ
ムにおける他の全ての管路は約50mm（２インチ）
計であり、ステンレス鋼または他の化学的な抵抗
力を有する合金から形成されることが望ましい。
明らかに、全ての管路、および全ての濾過装置、
計器メータ類および他の装置部品の内面は本シス
テム内で作用される特定の液体および固体に対し
て抵抗力を持たなければならない。

ポンプ１９もまた1.5乃至2.5バール（1bar＝
14.5psi）の圧力において毎時約10m³の容量を有
する渦巻型、遠心型もしくはタービン型のポンプ
である。適当な遠心型ポンプは、約10978／分
（2900gpm）の運転が可能なサイズ表示「３×16」
の下にPompe Guinard社により製造されている。
加圧された液体の流れは約1.5バール（150psi）
の圧力および毎時10m³の流量で管路２０を介して
第２の分離装置２２に対して送られる。流れの固
体成分は水の約40gm／である。分離装置２２
として使用される適当な装置は、Lokos(R)型分離
装置の表示の下に米国カルフオルニア州フレスノ
ーのClaude Laval社により市販されている。こ
の装置は、液体培地の密度の1.3乃至1.5倍の密度
を有する粒子において下端部で98％の効率を有す
る６mm乃至約75μの範囲の粒子を除去することが
できる。前記のLakos型分離装置は、これもまた
静的なシステムであり動力を必要としないという
別の利点を提供する。しかし、この回転デイスク
型の如き当技術において周知の別の遠心型分離装
置を本プロセスの前記工程において使用すること
もできる。

第２の分離装置２２から管路２４を介して放出
される液体の流れは、水１当り約30mgの固体を
含んでいる管路２４は流量計兼制御装置２６に取
付けられ、この装置は取水圧力計２１および放出
圧力計２５と関連して分離装置２２の有効な作動
を確保するよう流量を調整する。前述のLakos型
分離装置および遠心デイスク型の分離装置は特定
の圧力降下即ち圧力差において最適の作動を行な
うように設計されている。圧力計２１と２５は、
従来周知の回路を介して流量計兼制御装置２６に
対して接続されるマノメータ形式のものでよい。
本例においては、分離装置２２の両端における最
適の圧力差は0.5乃至0.7バールであり、もしこの
圧力差がこのレベル以下に下降するならば、制御
弁２６は僅かに閉鎖し、反対にもしこの圧力差が
所望の最大値を超える場合は弁２６は開口する。
金属粒子に感応する（即ち、磁石型）流量計は、
固体の粒状物質中の鉄成分により影響を受けるた
め使用してはならない。

管路３０は液体の流れをフロキユレーシヨン装
置３１に対して供給し、ここで流れは微細フロキ
ユレーシヨン操作を行なうため、硫化アルミニウ
ム、塩化アルミニウム、硫化第二鉄、塩化第二鉄
の如き適当な凝集剤で処理される。適当なフロキ
ユレーシヨン装置は仏国のPontSaint Pierre 76
のDosapro社により製造されている。本装置は安
定した条件において３乃至６分以内で微細な凝集
作用が可能である。噴射ポンプは接触タンクに対
して規定量の凝集剤を供給する。他の市販される
装置は流量要件および水の所要量に従つて使用す
ることができる。処理された液体の流れは装置３
１から管路３２を経て、遮断弁３３を介してＴ字
継手３４を介して微細な濾過装置に流入する。ラ
ツク３の反応側に配置された逆洗用放出弁３９は
閉鎖される。微細な濾過装置３５は、液体培地が
安定した条件で流過する時、約1μの公称粒度よ
り大きな固体の粒状物質を同伴することができる
濾過媒体を含んでいる。清澄化された液体培地は
濾過装置３５から管路３６を経て放出され、約
1μより大きな粒子は実質的に含まない。

微細な濾過装置３５の効率およびその最も効率
的な運転を確保するため、下記の如く機能する別
の要素が設けられている。

圧力計４８および４９が装置３５の供給管路お
よび放出管路に設けられ、適当な回路により警報
装置と接続されて、貯溜されたケーキの除去のた
め逆洗を行なうことにより濾過媒体を交換もしく
は再生できるように予め定めた最高圧力差に達し
た時これをオペレータに対して警告する。

望ましい一実施態様においては、前述の微細な
濾過装置は向流形式のもので、処理される前記比
重の液体培地の密度よりも小さな密度を有する共
用可能な濾過媒体からなる。この形式の濾過内帯
の構成は第３図において示されている。

フイルタ胴部７０は、本システムのいて形成す
ることができる約2.0バールまでの最大圧力に安
全に耐えるように構成された頑丈な構造を有す
る。胴部７０は、前に述べた要素３４と３６に対
して接続される供給ポート７５と放出ポート７６
が取付けられている。供給ポート７５には、液体
の流れの方向を横切つて胴部７０内に取付けられ
た装入側の液体拡散装置７１が隣接し、その表面
の60乃至80％にわたつてその寸法が1.5乃至5.0cm²
の範囲の均等な間隔の開口を有する。放出ポート
７６に隣接して、これもまた液体の流れの方向を
横切つて濾過媒体保持装置７３が胴部７０内に確
実に嵌合されている。保持装置７３は、液体の流
れに不当に衝突することなく濾過媒体が流過する
ことを阻止する金網、ロツドまたは穿孔板の如き
材料から構成することができる。第３図に示すよ
うに、フイルタのケーキ７４は濾過媒体７２の供
給側即ち加圧された側に接して蓄積されている。
当業者には明らかなように、繊維質もしくは多孔
質の重合体の濾過媒体を使用する時、ケーキを形
成してこれにより約75μより小さな粒子の除去を
促進するため、フイルタを予めコーテイングを施
すことが必要となる場合もある。

望ましい一実施態様においては、拡散装置７１
と保持装置７３間のフイルタ胴部７０の空間は不
規則な形状を有し最大寸法に沿つて約1.5乃至５
cmの寸法範囲にある破砕された可撓性を有する発
泡ポリウレタンの小片で緩く充填されている。こ
の材料は、水およびほとんど全ての有機性溶剤の
密度よりも小さな密度、即ち約30乃至40gm／
の密度を有し、容易に圧縮可能である。これは約
0.2乃至0.6mmの粒度を有する開放性の多孔質発泡
体である。濾過装置が運転中は、ポリウレタンの
濾過媒体は液体培地の加圧された流れによつてそ
の元の容積の約三分の一まで圧縮され、安定状態
の条件下では約1μ以上の公称粒度を有する固形
粒子を除去することができる。

濾過の有効度は本装置を流過する液体の流量に
依存するため、流量計兼制御装置３７は同計器３
７の下流側で放出側管路３６に対して取付けられ
ている。

流量計兼制御装置３７は、適当な回路を介して
流量計２６の下流側に配置された３路の分散弁２
８を制御する従来周知の電気機械的手段と接続さ
れている。適当な装置は仏国モンザンバロールの
D.Guermonprez S.A.からモデルDA超音波流量
計として入手できる。

もし濾過装置３５を流れる流量が予め定めた制
限を超えるならば、分散弁２８は管路３０（供給
濾過装置３５）から容器１に戻す管路２９への流
れの一部を放出するように付勢される。このよう
な制御装置を用いて、定速ポンプ１９の吐出量は
第２の分離装置２２および濾過装置３５の両端に
おける流量および圧力を変更するように調整する
ことができる。明らかに、いくつかの圧力計およ
び流量計の視覚的な観察は、弁の手動操作と共
に、１人以上の訓練された人員によつて可能であ
る。しかし、この望ましい実施態様においては、
以下に記述する逆洗操作を含む全操作は本装置か
ら遠くに配置された当技術において今日入手可能
な形式の適当なプログラムされたコンピユータに
よつ制御することができるのである。

フイルタ・ケーキがある密度即ち厚さに達する
と、濾過装置３５の両端における圧力差が圧力計
４８と４９により示される如くある予め定めた最
高レベルを超えることになる。この状態が生じる
と、本システムはポンプ１２または１９を停止す
ることにより、または弁２８を経て管路２９に対
して液体の流れの全量を反らせることのいずれか
によつて運転停止させられる。もし後者の操作が
行なわれると、分離装置１４と２２は容器１６内
に収集するように固形粒子を除去し続けることに
なる。

濾過装置３５は弁４７ａの開放により戻り管路
４７に対して排液され、弁４７ａは次に閉鎖され
る。次に弁３９がデカンテーシヨン・タンク４４
に至る管路５５に対して開口される。第１図に示
されゆように、タンク４４は層流形式のものであ
る。放出管路３８における弁４０もまた閉鎖され
る。外部の供給源（図示せず）からの圧縮空気、
管路５１に対する弁５２を開放することにより濾
過媒体の下流側に流入させられる。約５秒の後、
弁５２が閉鎖され、弁５４は５乃至60秒の期間
秒、1.0バールの圧力で逆洗用水を同様に流入さ
せるため開放される。弁５４が閉鎖され、同じ手
順が再び反復される。この時フイルタ・ケーキが
本システムかの追出され、沈降させるため容器４
４に対して送られる。このケーキは、廃棄物収集
装置４５において収集するため、沈降の後に弁５
０ａを管路５０に対して開放することにより除去
される。濾過媒体を再生状態にすると、弁３９は
閉鎖され、弁３３と２８が開放されて濾過装置３
５に対する液体の流れを再開させるため開放され
る。濁り度測定装置６１が本システムから出てく
る水の清澄度の判定のため放出管路３８に対して
取付けられている。本システムが安定状態の運転
条件に達するまでは清澄度の要件が満たされない
ため、戻り管路４１を経て容器１に対して放出水
を戻すことができるように３路弁４０が設けられ
ている。この要件が満たされると、以後の再使用
もしくは異なる処理のため管路４２を介して清澄
化された水を放出するように弁４０が調整され
る。

必要に応じて、飲料水を調製するためには、前
に述べた一体のシステム内において最終的な清浄
化工程を直接組込むことができる。第４図におい
て略示するように、管路４２は清澄化された流れ
を液体の上下レベル・センサ装置８２を備えた処
理タンク８０に対して送る。センサ装置８２は、
このセンサ８２により生成された信号に応答して
タンク８０に対する水流を制御する供給弁８１を
電気機械的に操作するように配線されている。塩
素化装置８３は、バクテリアおよびビールスを殺
すため固体または液体状の塩素の供給源を処理タ
ンク８０に対して周期的に供給する装置を含んで
いる。適当な装置が商標Land−Ｏ−maticの下に
米国ウイスコンシン州ミルウオーキーのLand
Products社により市販され、予めプログラムさ
れた電気機械的装置を介して高濃度の乾燥した塩
素ペレツトを供給する。塩素化装置８３はまた、
塩素の添加量がタンク８０を流れる水の流量に比
例するようにセンサ装置８２に対して接続するこ
ともできる。放出管路８４はタンク８０からポン
プ８５に対して塩素化された水を供給し、加圧さ
れた流れが管路８６を介して容器８７に対して送
られ、この容器は残留塩素の除去のための活性炭
床を含み、これにより管路８８を介して放出され
る水の匂いを改善する。容器８７の活性炭に清浄
化水を流通させることは、分解された塩素を水か
ら逸脱させるため充分な下記の処理が行なわれる
ならば不必要となる任意の処理工程である。以上
述べた特定の実施態様は、頭書の特許請求の範囲
によつて規定されるべき本発明の主旨および範囲
から逸脱することなく変更可能な本発明の方法お
よびシステムを例示的に示すものである。