JPH07503177A - 溶解空気浮選 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 溶解空気浮選 この発明は、溶解空気浮選に関するものであり、特に、水処理プラントの一次的 処理プロセスとして使用する浮選に関するものである。

このようなプロセスでは、溶解空気で飽和した水が予めフロキュレートされた原 水の流れに解放される。解放されると、空気が溶液から生じ、これによって数ミ クロンの直径の気泡の流れか形成される。その気泡かフロックに付着し、その浮 力か高められ、それが表面に浮上し、それを取り除くことができる。溶解空気は 普通は原水流れに解放され、滞留タンクに送られる。その後、フロックか表面に 浮上し、スクレーパシステムを使用する液圧的または機械的システムによってそ れが取り除かれる。しかしながら、このシステムは設置経費、運転経費およびス ペース（土地）の関係て高価であり、比較的大きい装備が要求され、大きい動力 および機械的コストが要求される。

したがって、この発明の目的は、これらの欠点を除去することにある。

この発明を使用すると、適宜の手段によって解放された不純物を取り除くことか できる。

この発明の第１特徴によれば、容器を設け、粒子不純物を含む液体を設け、ガス の気泡源を設け、液体に気泡のゾーンを形成し、実質上すべての流入液体を気泡 ゾーンに通し、これによって気泡を液体内の粒子不純物に付着させ、それを浮上 させることを特徴とする液体から粒子不純物を取り除く方法が提供される。

この方法は、気泡を液体の容器への入口の一定距離下方で解放する工程を含むも のであってもよい。これは液体および気泡か向流関係をもって流れる場合、すべ ての流入液体か気泡のゾーンを通ることを保証する。これは最適の粒子と粒子の 接触および気泡と粒子の接触を保証する。

気泡源はガスで過飽和された液体からなるものであってもよい。これは液体の効 果的使用法であり、液体をガスを提供し、そのキャリアとして作用するよう再循 環させることかできる。

この方法は、液体の表面に上昇するとき、上昇または浮上する粒子をフロキュレ ートする工程を含むものであってもよい。これは特に粒子不純物が互いにおよび ／または沈下する粒子物質と結合するとき、表面への不純物とそのキャリジを効 果的に分離させることができる。

気泡のゾーンは実質上容器の横断面積にわたってのびることが好ましい。これは 不純物を気泡と完全に接触させ、不純物を効果的に取り除くことができる。

気泡のゾーンを連続的に維持してもよい。したがって、常時不純物を液体がら取 り除く気泡の層またはブランケットが存在する。

ガスの気泡との接触後、液体が通るフィルタ手段を設けもよい。これは液体を効 果的に洗浄することができる。

フィルタ手段を再生する工程、特に、逆流洗浄工程を設けてもよい。

この方法は、液体の浮きかすを取り除く工程を含むものであってもよい。容器内 の液体のレベルを上昇させることによってこの工程を達成してもよい。これは比 較的簡単な作業である。

この発明の第２特徴によれば、容器と、粒子不純物を含む液体の供給源と、容器 内に気泡のゾーンを提供するに適したガスの気泡の供給源とを備え、そのゾーン に流入液体を通すようにしたことを特徴とする液体から粒子不純物を取り除く装 置か提供される。

容器内のガスの気泡の供給源か容器への液体の入口の下方にあってもよい。これ は液体と気泡を完全に接触させることができる。

ガスの気泡の供給源はガスで過飽和された液体を分散するノズル手段からなるも のであってもよい。これはガスの均一な分配を提供する。

前記ガスは空気であってもよい。これは比較的廉価な供給源である。

容器内に空気のゾーンを連続的に維持する手段があってもよい。これは装置の効 果的作用を提供する。

気泡と不純物か結合するゾーンの下流にフィルタ手段があってもよい。特に、フ ィルタ手段か容器内にあるとき、これはコンパクトな構造を提供する。

効果的に濾過する目的で、フィルタ手段は砂上の無煙炭のベットまたは砂からな るものであってもよい。

フィルタ手段を逆流洗浄する手段があってもよい。これは装置の効果的作用を提 供する。

ノズル手段は間隔を置いて配置されたノズルを有する分岐手段または単一のノズ ル手段からなるものであってもよい。いずれの実施例も実質上容器ノズルの横断 面積全体を横切る気泡ゾーンを提供する。ノズル手段の位置が調節可能であって もよい。これは望ましい運転パラメータに従って調節性を提供する。

容器のスラッジが取り除かれる位置の反対側の湾曲したサイドせきプレート手段 があってもよい。これは取り除かれる浮きかすに対する水平方向液圧力を提供し 、それを容易に取り除くことができる。

容器の上流のフロキュレータ手段があってもよい。特に、フロキュレータ手段か 液体を連続的に流す複数のフロキュレーションタンクからなるとき、それは不純 物の分離作用を高める。

フロキュレータ手段および容器は単一のユニットであってもよい。これは大きい スペースが要求されないコンパクト構造を提供する。

この装置を現存のフロキュレーティング濾過容器に組み込むことができるのは理 解されるであろう。

いずれの場合も、ノズル手段からの空気か細かい空気泡のブランケットを提供し 、微小気泡のブランケットであることが好ましく、浮選によって不純物か除去さ れた処理される液体か同一の方向に流れるに先立ち、空気の流れに対抗してフィ ルタに流れる前、ブランケットに処理される流入液体を流し、ゾーンに浮選段階 を提供せねばならない。

処理される液体は貯槽に貯留された汚水、河川原水、藻菌類を有する水を含み、 その“洗浄”および“汚濁”水処理プロセスであることは理解されるであろうこ の装置を後付は方式で迅速重力および粗選フィルタに使用することができるだけ ではなく、フラットボトムタラリファイア（ＦＢＣ）または沈降タンクとして知 られているものに使用することもできる。後者において、この発明の空気ブラン ケットをフィルタを迅速で効果的に作用させるスラッジブランケットの作用と交 換してもよい。さらに、フィルタ手段は生物学的空気フィルタ（ＢＡＦ）からな るものであってもよい。

この発明を具体化した方法および装置か添付図面を参照して後述される。

図１はこの発明の方法を実施する装置の平面図であり、図２は図１の矢印１１の 方向の側面図であり、図３はその端面図であり、 図４は図１の装置の部分Ｘの変形例の平面図であり、図５は図４の装置の流れを 示す説明図であり、そして、図６はこの発明の方法および装置の効率を示すグラ フである。

図面を参照すると、同一部品に同一符号か付され、原水供給手段からの粒子不純 物を含む水なとの液体の流れから不純物を取り除く装置ｌが示されており、これ は水の供給源２、ガスの供給源３、適宜溶解される圧力空気、および向流関係を もってガスを水に通す手段からなり、ガスの気泡を不純物に付着させ、それを表 面に上昇させることかできる。

装５！１は単一構造のもので、単一のタンクの分室４．５．６か内部バッフルに よって分割されており、フロキュレーションを生じさせる滞留時間を得る蛇行路 を提供することかできる。６はオゾンのないガスが捕獲されるよう覆われている 。分室は交互の入ロア、８および出口を有する。分室４．５．６の頂端はスラッ ジ収集タンクの上方に配置された通路９に近接しており、収集タンクは空気源が 配置された制御ルーム１０の上方に配置されている。

この実施例では、砂上の無煙炭のフィルタベット１３の上方に配置された浮選タ ンク１２か設けられているが、砂目体なとの適当な材料をフィルタに使用しても よい。空気で過飽和した水の入口は入口マニホルドの形式のもので、実質上タン クの表面全体にわたってのびる直交列に配置された上向きのノズルのグリッドか らなる分岐構造に達する。２列の３段に配置された６つのノズルが設けられてい るか、それ以上またはそれ以下のものであってもよい。ノズルをねじによってマ ニホルドに解放可能に固定し、それをマニホルドから分離し、容易に搬送するこ とかできるようにしてもよい。１つまたはそれ以上のノズルを付加または除去す るか、または現存のノズルを“切り取る”ことによってグリッドの大きさを調節 することもてきる。

浮選タンクに送られる前、装置ｌに送られる原水がタンク４．５．６でフロキュ レーションによって前処理され、それか向流関係をもって空気泡に導かれる。

ノズルは前処理された液体のタンクまたは容器１２への入口の下方に位置し、微 小気泡のゾーンは実質上タンク１２の全表面積を横切ってのびる。空気泡は最初 は水に溶解するが、ノズルから浮上するとき、それが溶液から生じ、微小気泡が 形成され、これによってタンク全体を横切る空気のブランケットが形成され、空 気泡か前処理された水の不純物に付着し、それを表面に上昇させ、その後、それ か間欠的にせきを越え、タンクから構成される装置ｌは超音波を使用したオンラ イン流れおよび混濁度に対するデータに基づく自動制御のもので、プロセス不良 および水の品質の低下を防止することができる。

図４の変形例では、タンク１２はトランペットまたはベル状端のある上向きの入 口ノズル１３および円錐状の間隔を置いて配置されたカバー１４を含み、処理さ れた液体をタンクに導くことができる。ライザ（ｒｉｓｅｒ）径はフロキュレー トされた水の出口速度が小さく、インバイブ速度＜０．３ｍ／ｓｅｃであるよう 選定される。これによって大きく高いエネルギ、環状渦によるスラッジブランケ ットの損傷および浮選ゾーンの崩壊を防止することができる。単一の入口に対し １／４ｍ２の入口スペースのとき、入口配管の入口および出口の流速を注意深く モニタすることが要求される。高い入口速度の場合、流れエネルギを分散させる 大きい入口コーンが要求される。流れエネルギは高い出口速度および渦を生じさ せ、スラッジブランケットを損傷させるおそれかある。短い入口コーンは良好な 浮選結果を提供し、低い入口速度（＜０．３５ｍ／５ｅｅ）および低い出口速度 （＜０．０４ｍ／５ｅｃ）を得ることかできる。

人口ライザの最も下方の部分よりも下方にある単一の空気拡散ノズル１５かライ ザに近接して配置されている。この単純化された構造は配管が不要であり、流入 液体を静止流れ状態が得られるよう分布させ、安定した空気泡ゾーンを形成する ことかできる。

図５の装置】では、処理される流入液または水１６が排液せき１７で散布パイプ からの硫化鉄溶液などのプロキュレーティング剤とフラッシュ混合され、せき１ ６から７つのチャンバの液圧フロキュレータ１８（チャンバ４．５．６と同様） に流托水がバッフル１８ａの下方および上方の湾曲路に流れるとき、フロックか 形成される。せき１７の高さは調節可能である。せきは乱流ゾーンの前、水の流 れ面を砕き、フロキュレーティング剤を水に入れ、混合を促進することができる 突出フィンガを有するものであってもよい。

その後、フロキュレートされた水がノズル１３およびカバー１４を通り、タンク １２に流れる。６０ｍｍの出口直径の入口コーンの場合、ノズル１３からの水の 出口速度はおよそ０．　０４ｍ／　ｓ　ｅ　ｃ　（１０ｍ／ｈ　ｒ、浮選速度） であり、出口速度を０．０４ｍ／ｓｅｃに漸次減少させることができる。ノズル １３は水の表面のおよそ７００ｍｍ下方に配置されている。

水がノズル１５から出るとき、空気の微小気泡が溶液から生じ、タンク１２の全 表面積を横切る微小気泡のゾーン、すなわちブランケットが形成される。気泡は ノズル１３の下方のおよそ１ｍの深さのゾーンを形成する。空気が上昇し、水は 砂の層２３ｂ上の無煙炭の層２３ａからなるフィルタ３３を通り、下方に流れる （図１〜図３）。この実施例のフィルタは１ｍの高さであり、無煙炭の層は４０ ０ｍｍの厚さであり、砂の層は６００ｍｍの厚さである。

その後、清浄水かタンク１２およびフィルタ３３から流れ、清浄水保持タンク１ ９に導かれる。タンク１９からの幾らかの水が再循環し、これによって微小気泡 供給源が提供される。水はボールリング（Ｐａｉｌ　ｒｉｎｇｓ）などのプラス チック接触媒体がパックされたサチュレータ２０に導かれ、コンプレッサからの 圧縮空気と接触し、空気の流れはフロートシステムによって制御される。

空気か溶解し、水は空気で過飽和された状態になり、空気で過飽和された水がタ ンク１２に戻される。再循環する水の流速とサチュレータの圧力によって容器１ ２に供給される空気の量か決定される。適当な循環流速はプロセス流れのｌθ％ の容積効率である。したかって、液体自体か空気形成微小気泡のキャリアの提供 に使用される。タンク１９からの幾らかの水もフィルタベッド３３の逆流洗浄の 提供に使用される。

水はポンプ２１によってフィルタを通り、底端から送られる。逆流洗浄水は洗浄 せき２２から送られ、これは水が流れるリップ２３を有し、フィルタ媒体かリッ プ２３から落下し、フィルタベッド１３に戻る。

浮きかすがタンク１２の液体の表面に集めら托バルブ操作によってタンク１２の 水のレベルを上昇させることにより、浮きかすか周期的に取り除かれ、幾つかの バルブが図５のＦＣＶで示されてお頃矢印“Ｓ”で示されているように、浮きか すはせき２４を越え、チャンネル２５内に注がね、取り除かれる。スキージャン プせきとして知られている湾曲リップのあるせきが設けられ、これがタンク１２ を横切る表面の液体の水平流れを提供する。適当なバルブ操作により、流入液１ ６かスキージャンプせきに流れ、せきを越え、浮きかすを横方向にチャンネル２ ５に押し込む。

向流浮選の特徴は、高い藻菌類濃度であっても、フィルタベッド３３を長期間に わたって作用させることができ、頻繁に逆流洗浄する必要がないということであ る。したがって、装置１をビークーロラビング（ｔｏｐｐｉｎｇ）モードで運転 することができ、原水入口品質が良好であるとき、タンク１２の浮選を中止し、 連続運転のコストを削減することができる。浮選および濾過プロセスを停止せず 、浮きかす除去作業をなすことができる。

実用的実施例において、図６を参照すると、グラフのプロットによって向流のな い浮選装置に対する図１〜図３の装置の結果が示されている。２つの装置が同一 のプロセスパラメータおよび同一のプロセス水で運転された。この発明の装置（ プロット２）（入口）は発明ではないもの（プロット１）（入口）よりも良好で あり、出口（プロット３、発明、プロット４、非発明）もそうであることが分か る。

入口と対称的に上昇し、最初の出口品質への回復に時間がかかるプロット４のピ ークのある出口と異なり、出口混濁度、プロット３はフラットであり、全く変化 しない。したがって、この発明では、ヒステリシスが除去され、これは効果的除 去および制御に繋がる。

ここに使用されている用語“フロキュレート“は“前処理”を意味することは理 解されるであろう。

ここに記載されている向流浮選／濾過方法および装置は効果的であることは理解 されるであろう。したがって、溶解した空気を原水の入口の下方のある深さで解 放することにより、全原水が通る細かい微小気泡のブランケットまたはゾーンを 生じさせることができる。したがって、粒子と粒子の接触および粒子と気泡の接 触を生じさせることかできる。これはフロキュレーションおよび浮選作用を高め 、フロキュレータとフロータのｌ対ｌの比率の必要性を除去することができる。

空気をフロキュレートされた水の下方で解放することにより、高いエネルギの空 気解放ゾーンか高いフロック集中ゾーンから分離され、したがって、プロセス流 れ内のフロックの損傷が生じるおそれはない。空気の供給かプロセス容器の横断 面積にわたって均一であり、連続的に供給されるとき、スラッジ内の空気の欠乏 によるユニットのサイズの制限はない。さらに、浮選／濾過により、必要かある ときだけ浮選システムが作用し、原水品質が良好であるとき、それを切り、これ によって浮選の運転コストを削減することができる。プラントは良好な原水品質 条件では作用せず、処理に要求されるフロキュレータの量を減少させ、別個の浮 選容器の必要性を除去することができるため、この方法および装置はプラントの 投下資本を減少させることができる。

大量の藻菌類状態下での三日間にわたる標準的二重媒体フィルタとこの発明の方 法および装置の比較において、この発明は、逆流洗浄の容積効率の１．　５％お よび二重フィルタ媒体１５％を使用し、要求される洗浄水の量を大幅に節減した 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．容器を設け、粒子不純物を含む液体を設け、ガスの気泡源を設け、前記液体 内に気泡のゾーンを形成し、実質上すべての流入液体を前記気泡ゾーンに通し、 これによって気泡を前記液体内の粒子不純物に付着させ、その浮選を生じさせる ことを特徴とする液体から粒子不純物を取り除く方法。
2. ２．前記気泡を前記液体の前記容器への入口の一定距離下方で解放することを特 徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．前記液体および気泡を向流関係をもって流すことを特徴とする請求項１また は請求項２に記載の方法。
4. ４．前記気泡源はガスで過飽和された液体からなることを特徴とする請求項１〜 請求項３のいずれかに記載の方法。
5. ５．液面に上昇するとき、上昇または浮上する粒子がフロキュレートされること を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の方法。
6. ６．前記位子不純物が互いにおよび／または沈下する粒子物質と結合されること を特徴とする請求項２に記載の方法。
7. ７．前記ゾーンが実質上前記容器の断面積にわたってのびることを特徴とする請 求項１〜請求項６のいずれかに記載の方法。
8. ８．前記気泡ゾーンが連続的に維持されることを特徴とする請求項７に記載の方 法。
9. ９．前記ガス気泡と接触後、液体が通るフィルタ手段を設けることを特徴とする 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の方法。
10. １０．前記フィルタ手段を再生させる工程を含むことを特徴とする請求項９に記 載の方法。
11. １１．前記再生工程は逆洗浄工程であることを特徴とする請求項１０に記載の方 法。
12. １２．前記液体の浮きかすを取り除く工程を含むことを特徴とする請求項１〜請 求項１１のいずれかに記載の方法。
13. １３．前記容器内の液体のレベルを上昇させ、浮きかすを取り除く工程を含むこ とを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. １４．容器と、粒子不純物を含む液体の供給源と、前記容器内に気泡ゾーンを提 供するに適したガスの気泡源とを備え、前記ゾーンに流入液体を通すようにした ことを特徴とする液体から粒子不純物を取り除く装置。
15. １５．前記容器内のガスの気泡源が前記容器への液体の入口の下方にあることを 特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. １６．前記ガスの気泡源がガスで過飽和された液体を分散させるノズル手段から なることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. １７．前記ガスは空気であることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. １８．空気のゾーンを前記容器内に連続的に維持する手段を有することを特徴と する請求項１７に記載の装置。
19. １９．前記気泡と不純物を結合させるゾーンの下流のフィルタ手段を有すること を特徴とする請求項１４〜請求項１８のいずれかに記載の装置。
20. ２０．前記フィルタ手段が前記容器内にあることを特徴とする請求項１９に記載 の装置。
21. ２１．前記フィルタ手段は砂上の無煙炭のベッドからなることを特徴とする請求 項２０に記載の装置。
22. ２２．前記フィルタ手段は砂からなることを特徴とする請求項２０に記載の装置 。
23. ２３．前記フィルタ手段を逆流洗浄する手段を有することを特徴とする請求項１ ９〜請求項２２のいずれかに記載の装置。
24. ２４．前記ノズル手段は間隔を置いて配置されたノズルを有する分岐手段からな ることを特徴とする請求項１６〜請求項１９のいずれかに記載の装置。
25. ２５．前記ノズル手段は単一のノズル手段からなることを特徴とする請求項１６ 〜請求項２４のいずれかに記載の装置。
26. ２６．前記ノズル手段の位置が調節可能であることを特徴とする請求項２４また は請求項２５に記載の装置。
27. ２７．前記容器のスラッジが取り除かれる位置の反対側の湾曲したサイドせきプ レート手段を有することを特徴とする請求項１４〜請求項２６のいずれかに記載 の装置。
28. ２８．前記容器の上流のフロキュレータ手段を有することを特徴とする請求項１ 〜請求項２７のいずれかに記載の装置。
29. ２９．前記フロキュレータ手段は前記液体が連続的に流れる複数のフロキュレー ションタンクからなることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
30. ３０．前記フロキュレータ手段および容器が単一のユニットに組み合わされてい ることを特徴とする請求項２９に記載の装置。