JPH0847606A - 未処理液体流の処理方法及び装置 - Google Patents

未処理液体流の処理方法及び装置

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JPH0847606A
JPH0847606A JP7107615A JP10761595A JPH0847606A JP H0847606 A JPH0847606 A JP H0847606A JP 7107615 A JP7107615 A JP 7107615A JP 10761595 A JP10761595 A JP 10761595A JP H0847606 A JPH0847606 A JP H0847606A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理された流水の品質を落とすことなしに、
セパレータプレートのない沈降ユニットを含む装置を用
いて粒子及び／又はコロイドを含んだ液体流を処理する
方法及び装置を提供する。 【構成】 清澄化した流水と生成したスラッジとを分離
する沈降帯域（21）が分割されていない流動断面を有
し、且つ、粒状物質と集合したコロイド物質とからなる
スラッジを含んだ被処理流を少なくとも１５ｍ／ｈの平
均沈降速度でそこへ流入させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、凝析（coagulation)−
凝集（flocculation）−セパレータプレートなしの沈降
（sedimentation)（すなわち単一の沈降）によって固体
と液体とを分離するための（特に、もっぱらそれだけで
はないが、流水を清澄化又は精製するための）方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】本発明
は、流水を物理化学的な処理（フロックの生成を伴う）
と、これに続く沈降により処理する（略して物理化学的
沈降と呼ぶ）ための技術に属するものである。
【０００３】最初の簡単な物理化学的沈降装置は、おお
よそ１ｍ／ｈの「ミラー」速度（"mirror" rate 又は"m
irror" speed）（すなわちm2で表した沈降装置の単位表
面積当たりのm3/hで表した処理流量）での運転を可能と
し、この上限は物理化学的フロックの軽さと流水（effl
uent）中でのフロックの低い沈降速度によって課される
ものであった。
【０００４】１９６４年８月４日出願のフランス国特許
出願公開第１４１１７９２号明細書には、処理すべき流
水に、補助的な固形清澄剤（例えば、粒子寸法２０〜２
００μｍの微細な砂）、ポリマー、そして任意的に、流
水の清澄化において日常的に用いられる他の化学製品
（凝集剤）を、同時に加えることにある重要な改良が開
示されている。
【０００５】生成するフロックは砂粒子を捕捉し、密度
が増大し従って沈降速度が増大して、フロックを含んだ
流水は沈降反応器へ流入し、そこからオーバーフローす
る（その結果、底部の入口から上部の出口までが速度が
低下する領域ということになる）。この原理を使用する
装置においては、ほぼ６〜８ｍ／ｈの沈降速度が日常的
に達成される（これらの装置は、通常"CYCLOFLOC" 装置
と呼ばれる) 。砂は、例えば砂だらけのスラッジを液体
サイクロンで処理して回収され、装置の入口へ再循環さ
れる。
【０００６】１９６６年９月２８日出願のフランス国特
許出願公開第１５０１９１２号明細書及び１９６９年１
２月１６日出願のフランス国特許出願公開第２０７１０
２７号明細書には、未処理の流水と粒状物質との接触を
粒状物質（実際には砂）の流動層を通る未処理流水の上
昇流によって、上昇速度を連続的に低下させながら、且
つスラッジを分離後に再循環させるスラッジを含んだ砂
のパージの濃度を当該流動層で採取した試料により調整
しながら、行うことが記載されている。流動層より上方
での沈降を増進するために、セパレータプレートが設け
られる。
【０００７】流水の処理のために傾斜したセパレータプ
レートを用いることの利益は、米国特許第４１４２９７
０号、同第４２９０８９８号及び同第４３８８１９５号
各明細書を含めて、多くの文献で検討されている。上述
の原理を使用する"FLUORAPID" 沈降装置は、最高で８〜
１５ｍ／ｈまでのミラー速度を達成することができる。
【０００８】もう一つの沈降法が、１９８３年１０月７
日出願のフランス国特許出願公開第２５５２０８２号明
細書に記載されている。この方法は、砂を使用せず、そ
の代わりに、反応室（凝集及び／又は析出）とセパレー
タプレートを備えた沈降室との間にシックニング及び沈
降の中間室が設けられる。反応室は、上部と底部で連通
している二つの室を含み、そして軸流スクリューがこれ
らの二つの室の間に強力な流れを生じさせる。反応室は
また、中間室の底から回収されるスラッジの一部を受け
取る。
【０００９】フロックを含んだ流水は中間室の上部へオ
ーバーフローして、フロックはそこで沈降濃縮され、且
つそこではフロックの８５〜９０％が室の底に堆積す
る。次に、部分的に清澄化された流水は、更に別の沈降
のためにセパレータプレートを備えた沈降室に入る。こ
のようにして、処理された流水の品質の観点から応力が
適度であるなら、およそ３５ｍ／ｈ程度の速度を得るこ
とができるように思われる。
【００１０】もっと最近の提案は、処理された流水の品
質を落とすことなく、沈降出口速度をやはり上昇させよ
うとする処理方法であって、米国特許第４９２７５４３
号明細書に記載されている。この方法は、通常"ACTIFL
O" 装置と呼ばれている装置を使用して実施される。
【００１１】この方法では、混合してコロイドを不安定
にするため流水を攪拌室へ注入し、これには粒状物質
（実際のところは微細な砂）と試薬も供給される。次
に、形成された流水、砂、試薬及びフロックの混合物を
攪拌した中間集合室へ送り、ここでは上記の混合室で生
成し始めたフロックが沈降せずに大きくなる。次いで、
流水と集合したフロックとの混合物をセパレータプレー
ト付きの沈降室へ供給する。セパレータプレート付きの
沈降室の底から回収した砂とスラッジの混合物は、液体
サイクロンで処理して、砂を混合室に再循環する。この
方法からは、ミラー沈降速度がほぼ１００ｍ／ｈまでの
優れた品質の流水が作りだされる。
【００１２】上述の技術の結果として得られた継続的な
進歩は、所定の品質の処理された流水について言えば、
沈降速度が最初は砂混じりのフロックを使って（CYCLOF
LOC)、次はセパレータプレートを用いた沈降を利用する
のと砂の混じったフロックとを組み合わせることによっ
て（FLUORAPID)又は予め沈降したスラッジと組み合わせ
ることによって、そして最後には特別の攪拌条件をやは
りセパレータプレートを使用しての沈降と組み合わせて
使用することによってフロックの分離の特性を向上させ
ることによって（ACTIFLO)、増大していることにあるこ
とが明らかである。
【００１３】このように、ACTIFLO 法を含めて、文献に
記載されている全ての最近の方法は、ミラー沈降速度が
例えば１５ｍ／ｈを超えるのを要求される場合にはいつ
でも、沈降のためにセパレータプレートを使用すること
に基礎を置いている。これらのセパレータプレートは、
それらにつきものの費用のためにも、またその結果とし
て生じる装置と清掃の束縛のためにも、装置の経費の無
視できない要素となる。
【００１４】従って、本発明は、処理された流水の品質
を落とすことなしにセパレータプレートをなくすことに
より沈降の全体の経済を改善しようとするものである。
当業者が驚くべきことであり且つ思いも寄らぬことであ
ると認めるように、本発明の発明者らは、米国特許第４
９２７５４３号明細書で提案されたタイプの粒状の砂様
物質の周囲のフロックを注意深く物理化学的に調製する
ことから、セパレータプレートがないにもかかわらず、
従って既存の方法よりも経済的で且つ簡単な方法を使用
するにもかかわらず、高い沈降速度を得ることができる
ことを発見した。
【００１５】下記において説明するように、本発明の方
法により生成されたフロックは、数十ｍ／ｈほどのミラ
ー速度をもたらし、これは、CYCLOFLOC 法を使用して、
非常に高品質の処理された流水とともに生成されるフロ
ックにあって得られる最高でほぼ１０ｍ／ｈの速度より
もずっとはるかに大きい。
【００１６】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明は、
粒子及び／又はコロイドを含んだ液の未処理流を処理す
る方法を提案するものであり、この方法においては、 ・当該未処理流を乱流のまま第一の又は凝析帯域へ流入
させ、そしてそこで当該未処理流を凝析剤と管理された
割合でもって混合し、 ・この凝析流と、この流れに溶解せず且つそれより密度
の高い、管理された割合でもって加えられた粒状物質と
を、第二の又は中間の帯域に流入させて、そしてそこで
はこの流れのコロイド又は粒子が当該粒状物質の粒子の
周囲に集合する一方で当該粒状物質を懸濁したままにす
るため乱流を維持し、 ・この流れを、加えられた当該粒状物質及び集合した当
該コロイド又は粒子の実質的に全部とともに、第三の又
は沈降帯域に流入させて、ここで清澄化した流水を当該
粒状物質と当該集合したコロイドとからなるスラッジか
ら分離し、 ・このスラッジを集め、当該粒状物質をそれから抽出し
て再循環させ、そして当該スラッジを粒状物質なしに抜
き出し、そしてこの方法は、当該清澄化した流水と当該
スラッジとを分離する上記の沈降帯域が分割されていな
い流動断面を有し、且つ、粒状物質を含み且つ集合した
物質を含んだ上記の流れを少なくとも１５ｍ／ｈの平均
沈降速度でそこへ流入させるものである。
【００１７】上記の未処理の流れは、好ましくは処理さ
れるべき流水（effluent）である。このように、粒状物
質は遅くとも中間帯域で加えられる。それは凝析帯域へ
供給することができ、２以上の箇所（凝析帯域及び中間
帯域）で供給することができる。
【００１８】上述の平均速度（ミラー速度）の概念は、
処理されるべき流水の流量は実際問題として変動すると
いう事実から生じる。言い換えれば、沈降は、流動路に
セパレータプレートのような接近して間隔をあけた小分
けにする機械的手段がなしに意のままに果たされる。も
ちろん、仕切りあるいはトラフのような分配手段を、沈
降帯域の形状寸法に応じて、水力学的な制御の理由から
設けることができる。
【００１９】それらのうちのいくつかをそのほかのもの
と組み合わせてもよい、本発明の好ましい特徴によれ
ば、 ・粒状物質は細かい砂であり、 ・この砂の平均粒子寸法は約２０〜約３００μｍ、好ま
しくは８０〜２００μｍであり、 ・沈降速度は少なくとも３５ｍ／ｈであり、 ・中間帯域における速度勾配は７０〜４５０ｓ-1、好ま
しくは１５０〜２５０ｓ-1であり、 ・凝集剤は、乱流に維持された中間帯域の最初の部分又
は凝集帯域で未処理の流れに供給され、中間帯域の残り
は、粒子とコロイドの集合が完了する熟成帯域を構成
し、 ・この熟成帯域に更に凝集剤が供給され、
【００２０】・粒状物質のうちの少なくとも一部が凝集
帯域に供給され、 ・凝集帯域は約１００〜約４５０ｓ-1の速度勾配で、好
ましくは２００〜２５０ｓ-1、より好ましくはおよそ２
００ｓ-1程度の速度勾配でかき混ぜられ、 ・上記の熟成帯域における速度勾配は凝集帯域における
速度勾配よりも小さく、 ・熟成帯域における速度勾配は７０〜３００ｓ-1、好ま
しくは１５０〜２５０ｓ-1、より好ましくはおよそ１５
０〜２００ｓ-1程度であり、 ・沈降帯域では、第二の帯域からの流れを沈降帯域の垂
直対称軸の予め決められた側から供給することで旋回ま
たは渦巻きを生じさせ、 ・粒状物質は、液体サイクロン、スクリーニング又は遠
心分離により、スラッジから分離する。
【００２１】速度勾配Ｇ（ｓ-1）は、次式で表され、 Ｇ＝（Ｐ／μ・Ｖ）1/2 この式において、 Ｐ＝液に費消された動力（Ｗ） μ＝液の粘度（Pa・s ） Ｖ＝液の容積（ｍ3 ） である。
【００２２】上述の速度勾配の値について最小及び最大
のしきい値が存在することは、粒状物質は懸濁したまま
にされなくてはならず、形成される小さなフロックと粒
状物質の粒子の周りの既に形成されたフロックとの接触
は大きな相対速度で起きなくてはならず、そして剪断応
力は形成されるフロックにどのような有意の損傷も生じ
させない程度まで低下させなくてはならないという事実
によって説明される。
【００２３】本発明はまた、未処理の液体流を処理する
ための装置であり、 ・未処理流の源につながれた主入口流路と凝析剤の源に
つながれた副流路とを有する第一の又は凝析帯域、 ・この凝析帯域における攪拌手段、 ・上記の第一の帯域に通じている第二の又は中間帯域、 ・この中間帯域における第二の攪拌手段、 ・当該未処理流に溶解せず且つそれよりも密度が高い粒
状物質の源につながれていて、上記凝析帯域あるいは上
記中間帯域に通じている二次流路、 ・上記の第二の帯域に通じていて、上部に清澄化した流
水のための出口流路を有し且つ下部にスラッジ取り出し
流路を有する第三の又は沈降帯域、 ・当該スラッジ中の上記粒状物質を回収するのに適合し
ており、且つ上記の粒状物質源につながる出口流路を有
する分離帯域、を直列に含み、上記の沈降帯域が分割さ
れていない流動断面と、予め定められた入口流量値を考
慮して、そこでの平均のミラー速度が少なくとも１５ｍ
／ｈになるような寸法とを有する装置も提案する。
【００２４】凝析帯域は、実際にはタンクであるが、こ
の帯域はその代わりとして、凝析剤が注入されるパイプ
の一部分で形成することができ、凝析のために必要とさ
れる攪拌はこのパイプの曲がり部、落差（drop）、スタ
ティックミキサー、あるいは凝析剤を流れの全体と素早
く接触させるのを可能にするこのほかの任意の装置によ
り生じさせることができるということを理解しなくては
ならない。
【００２５】それらのうちのいくつかをそのほかのもの
と組み合わせてもよい、本発明の装置の好ましい特徴に
よれば、 ・沈降帯域はそこでのミラー速度が少なくとも３５ｍ／
ｈになるような寸法を有し、 ・中間帯域の攪拌手段は、この攪拌手段によって７０〜
４５０ｓ-1の速度勾配、好ましくは１５０〜２５０ｓ-1
の速度勾配を生じさせるのに適合した手段につながれ、 ・中間帯域は、凝析流の入口流路と凝析剤の源につなが
れた副流路とが通じている凝集帯域と、これに続く熟成
帯域とを含み、 ・この熟成帯域は凝集剤入口の二次流路を含み、 ・粒状物質の源につながれた二次入口流路が凝集帯域に
通じており、
【００２６】・中間帯域の第二の攪拌手段は、この第二
の攪拌手段によって凝集帯域に約１００〜約４５０ｓ-1
の速度勾配、好ましくは２００〜２５０ｓ-1の速度勾配
を生じさせ、且つ熟成帯域に約７０〜約３００ｓ-1、好
ましくは１５０〜２００ｓ-1の速度勾配を生じさせるの
に適合した手段につながれ、 ・沈降帯域は円形断面の室であり、 ・熟成帯域はこの沈降帯域の中央にある室であり、 ・この熟成帯域は、 ｉ）その入口端で下方へ延びる管に接続され、 ii）この管の出口の前方にあり且つアンダーフローが横
切るのに適合した壁を有し、そして iii)上向きに突き出した管状の壁によって取り巻かれ、
清澄化された流水のための出口流路は沈降帯域の上方帯
域からこの管状の壁の外部まで延びており、
【００２７】・熟成帯域は沈降帯域に、旋回又は渦巻き
を生じさせるよう沈降帯域の垂直対称軸から離れて、沈
降帯域に通じる管を経由して連通し、 ・沈降帯域は円形であり、そこへ上記の管が接線方向に
通じており、 ・沈降帯域は中央部に、清澄化した流水を取り出すトラ
フに通じる管状の壁を有し、この管状の壁には底がなく
てよく、そしてこの管状の壁はその上部で当該トラフに
通じるといに接することができ、この壁はまた底を有し
てもよく、且つ上記の取り出しトラフに直接、例えばこ
の底を経由して、通じてもよい。
【００２８】この原理に従って建造された一つの装置
は、５０ｍ／ｈ程度、ことによっては１００ｍ／ｈ以上
のミラー沈降速度で運転されている。セパレータプレー
トを含む沈降プラントを用いることなくそのような沈降
速度を得るという可能性を示唆するものは、以前にはな
かった。
【００２９】それに反して、流水中の砂（密度２．６５
Ｔ／ｍ3 ）の球状粒子の沈降速度を評価するのにストー
クスの式を使用すれば、直径１００μｍの粒子に対して
３０ｍ／ｈ程度の速度が、あるいは直径５０μｍの粒子
に対して８ｍ／ｈ程度の速度が与えられる。既に強調し
たように、速い沈降速度（例えば１５ｍ／ｈより速いも
の）を得ることが、今まではセパレータプレートを使用
することとフロックを調製する特別な方法とを組み合わ
せて組織的に試みられてきた。
【００３０】それにもかかわらず、粒状物質の周りにフ
ロックを注意深く調製することは純粋な粒状物質の固有
の沈降速度と組み合わせる場合に共働作用を及ぼすとい
うこと、そして凝集の結果として直径が増大すること
は、フロックの密度がその調製の特定様式の結果として
フロックが圧縮するおかげで、純粋な粒状物質の密度と
比べて減少するという負の作用より大きい正の効果を沈
降速度に及ぼすということは明らかである。
【００３１】本発明の目的、特徴及び利点は、添付の図
面を参照して限定しない例により示される以下の好まし
い態様の詳しい説明から明らかになろう。
【００３２】
【実施例】図１は、流水処理装置10を模式的に表したも
のであって、これは次に掲げるものを直列に含んでい
る。 ・処理すべき流水の源に接続された主入口流路12と凝析
剤の源13Ａにつながれた副流路13とを有する第一の又は
凝析帯域11Ａ、 ・この凝析帯域における少なくとも一つの攪拌手段16、 ・第一の帯域に、ここではアンダーフローでもって連通
しており（図示しない別の態様では、この連通はもちろ
んオーバーフローでもって行うことができよう）、そし
てそれぞれの二次流路14及び15により凝集剤の源14Ａ及
び流水に溶解せず且つ流水より高密度の粒状物質の源15
Ａに接続された第二の又は中間の帯域、 ・この中間帯域の全てのものに少なくとも約７０ｓ-1か
ら約４５０ｓ-1まで程度の、好ましくは約１５０ｓ-1か
ら約２５０ｓ-1まで程度の速度勾配を生じさせるのに適
合した手段に接続された、中間帯域における少なくとも
第二の攪拌手段、 ・この第二の帯域に通じており（ここではオーバーフロ
ーによって）、そしてその上部に清澄化された流水のた
めの出口流路22を有し、且つその下部に、ここではポン
プユニット24を備えた、スラッジ取り出し流路を有す
る、第三の又は沈降帯域21、 ・スラッジ中の粒状物質を回収するのに適合していて、
スラッジ出口流路15Ｂと粒状物質出口流路15Ｃとを有す
る、ここでは粒状物質の源15Ａを構成している分離帯
域。分離は、再循環された砂をスラッジから分離するの
に当業者にとって利用可能な、液体サイクロン、スクリ
ーニング及び遠心分離を含めた、任意の適当な既知の手
段で行うことができる。
【００３３】この例では、沈降帯域又は室は円形の断面
を有し（それは、スラッジを取り出すために底部にホッ
パーを備えた他の任意の形状であることができる）、そ
して有利には、この帯域の円錐状の底部に沿って移動
し、そしてモーター26により、実際のところその周速度
が約１０ｃｍ／ｓ以下になるように通常は低速度で回転
されるスクレーパー25を有する。この沈降室の上部に
は、清澄化した流水を回収するためのトラフ27が設けら
れる。
【００３４】本発明によれば、沈降帯域は分割されてい
ない流動断面を有し、すなわちそれは、清澄流水の出口
流路に接近する途中において流れを分割するどのような
機械的部材をも特徴とするものでない。このように、沈
降帯域にセパレータプレートはない。もちろん、沈降帯
域の形状寸法に応じて、仕切りあるいはトラフといった
ような分配手段を水力学的制御のために設けることがで
きる。
【００３５】とは言うものの、沈降室は、処理すべき流
水の公称の流量Ｑをこの室における「ミラー速度」Ｖm
が少なくとも１５ｍ／ｈ、好ましくは少なくとも３５ｍ
／ｈになるように適合させる寸法にされる。言い換えれ
ば、沈降室は、 Ｑ／Ｓ＞１５ｍ／ｈ となるような水平断面Ｓを有する。
【００３６】凝析剤は、既知の任意の適当なタイプのも
の（例えば塩化第二鉄または硫酸アルミニウム）であ
る。
【００３７】中間帯域は、この例では、直列の二つの
室、すなわち凝集剤入口の二次流路14と粒状物質入口の
二次流路15が通じている凝集室11Ｂ、及び熟成帯域18に
より構成される。図示しない別の態様では、熟成帯域は
凝集剤を更に添加するために源14Ａにつながる二次流路
を含む。凝集剤は、既知の任意の適当なタイプのもの
（例えばアニオン系及び／又はカチオン系の高分子電解
質タイプのもの）である。
【００３８】図示しない別の態様においては、粒状物質
入口の二次流路15は帯域11Ａへ、あるいは室18へも、又
は室11Ａ、11Ｂ及び18のうちの二つ以上へも通じる。粒
状物質は室11Ａ及び／又は室11Ｂへ供給するのが好まし
い。この例では、室11Ａと11Ｂは同様の大きさのもので
あり、一組の装置11内にある。
【００３９】室11Ｂと18のおのおのには攪拌機があり、
速度勾配は原則として凝集帯域において最大になる。室
11Ｂには、１００〜４５０ｓ-1、好ましくは２００〜２
５０ｓ-1の速度勾配を生じさせるのに適合した速度で、
図示しないモーターによって駆動される攪拌機17があ
り、また室18には、７０〜３００ｓ-1、好ましくは１５
０〜２００ｓ-1の速度勾配を生じさせるのに適合した速
度でモーター20により駆動される攪拌機19がある。
【００４０】粒状物質は、好ましくは、平均粒子寸法が
約２０〜３００μｍ、好ましくは８０〜２００μｍの砂
（低価格で入手するのが容易である）である。
【００４１】図２と図３は、本発明の別の態様を示して
いる。それらは、図１の構成要素と類似の構成要素が20
だけ増加した同様の参照数字で示されている装置30を示
している。図１と比較して主要な違いは、先の例のよう
に、凝析帯域と凝集帯域が帯域41の外側にあるとは言う
ものの、熟成帯域38は沈降帯域41の中央にあり、降下管
（又はトラフ）45’を経由して凝集帯域に通じており、
この管からの出口に面する仕切り46’が熟成室38の底部
まで流体マス（fluid mass）の下向きの流動を生じさせ
るのに適合している。
【００４２】この流体マスはオーバーフローによりこの
中間室を出てゆく。流体マスが直接出口流路42へ逃げる
のをいずれも防ぐために、中間室の周囲に管状の仕切り
47’が設けられていて、その上端は沈降室における流体
マスの標準の液面（レベル）より高くなっている。底部
の急勾配の傾斜（典型的に55°を超える）のために、こ
の態様では沈降室の円錐状底部にスクレーパーはない。
【００４３】図１の構成と比較して、図２と図３の構成
には、既存の装置に追加した場合によりコンパクトであ
り、また沈降帯域においてより良好な分配を可能にする
という利点がある。
【００４４】図４と図５は、本発明のもう一つの態様を
示している。それらは、図１の構成要素と類似の構成要
素が40だけ増加した同様の参照数字で示されている装置
50を示している。図１と比較して主要な違いは、熟成室
58からの出口が沈降室61へ横方向から、その垂直対称軸
から離れて且つそれに対して横向きに通じる管65である
ことである。もっと正確には、管65は有利には、室61の
側壁に対し接線方向に通じるものであり、沈降を促進す
るのを助ける旋回又は渦巻きを生じさせる。
【００４５】この室の中央には、底のない管状の壁66が
あり、その上部から清澄流水がオーバーフローして、取
り出しトラフ68につながれた環状のとい67により集めら
れる。別の態様として、管状の壁66には、この壁の内部
を沈降ユニットの残りから水力学的に隔離する底があっ
てもよく（一点鎖線70で表されているように）、清澄流
水はこの壁をオーバーフローしてから、この例ではこの
壁の内側から直接出てゆくトラフ62により取り出され
る。
【００４６】図１〜５の中間帯域に二つの連続する室が
存在することは、コロイド有機物質を含んだ流水の場合
においてより良好な品質の沈降流水を得るためにフロッ
クを生成する好ましい方法は、コロイド溶液を不安定に
するための凝析剤（通常は多価金属塩あるいはカチオン
ポリマー）を調製工程の開始時に供給し、かき混ぜるか
または静的な混合により未処理流水と混合することであ
ることが分かった、という事実により説明される。この
最初の不安定化する混合の後に、凝集剤の高分子電解質
を比較的大きな速度勾配（１００〜４５０ｓ-1、好まし
くはほぼ２００ｓ-1）で攪拌された凝集帯域へ注入し
て、凝析の結果生じた微小フロックが集まりそして懸濁
液に保持された粒状物質の粒子を捕らえるのを可能にす
る。
【００４７】最後に、流水とフロックの混合物を、約７
０〜約３００ｓ-1、好ましくはおよそ１５０ｓ-1程度の
速度勾配でかき混ぜられた熟成室へ供給する。この熟成
室において、フロックは集合して、流入してくる流水の
特性に応じて、約０．５〜約２．５ｍｍの最適な大きさ
になる。それが凝析帯域にとどまる時間は非常に短くて
よく、主として、この帯域においてなされる混合の特性
に依存する（この時間は、通常は数秒から３分まで、あ
るいはもっと長い時間（最長で１０分まで）であり、好
ましくは、ピーク流量において３０秒から１．５分まで
である）。
【００４８】凝集帯域での時間は、有利には０．５〜４
分、あるいはもっと長い時間（最長で１０分まで）であ
り、好ましくは、ピーク流量において１．５〜２分であ
り、熟成帯域で消費される時間は２〜８分、あるいはも
っと長く、最長で１８分まで（好ましくは、処理される
べきピーク流量において３〜６分）である。
【００４９】沈降帯域のセパレータプレートを不要にす
ることは、セパレータプレートにつきものの装置上の束
縛をなくすことが理解されよう。例えば、沈降室のため
に丸い形状を選ぶことができる。
【００５０】本発明は、長方形あるいは円筒形のタンク
の、一連の少なくとも二つの室（凝集室と熟成室、この
場合には凝析が前もってインラインで行われている）で
の、好ましくは三つの室（上記の例におけるように凝析
室、凝集室、熟成室）での調製と、長方形あるいは円筒
形のタンクでの単一の沈降とを、装置又は土木工学の束
縛に応じて組み合わせる。
【００５１】図４と５のセパレータプレートなしの態様
は、上述の砂混じりのフロックの物理化学的な調製を旋
回（サイクロン）又は渦巻きタイプの沈降ユニットと組
み合わせる。このタイプの沈降ユニットを自然沈降でも
って試験した。このタイプの沈降ユニットは、達成する
ことができるミラー速度を、セパレータプレートを用い
ずに上昇させ、上述のように密度の高い砂混じりのフロ
ックの注意深い物理化学的調製と組み合わせてそれを使
用することは、単純な沈降と比較して沈降の性能を向上
させる。
【００５２】下記のパラメーターを有するパイロット装
置を製作した。 ・凝集タンク： ４ｍ3 、勢いよく攪拌され（≒５０Ｗ
／ｍ3 、すなわちほぼ２２０ｓ-1の速度勾配）、塩化第
二鉄が供給される。 ・注入タンク： ４ｍ3 、やはり強力に攪拌され（≒５
０Ｗ／ｍ3 、すなわちほぼ２２０ｓ-1の速度勾配）、ア
ニオンポリマーと、再循環する砂から抽出されたスラッ
ジを分離する液体サイクロンのアンダーフローからの１
３０μｍの粒径の砂とが供給される。 ・熟成タンク： １５ｍ3 、もっとゆっくり攪拌される
（≒３５Ｗ／ｍ3 、すなわちほぼ１９０ｓ-1の速度勾
配）。 ・沈降タンク： 長方形断面１．９４ｍ×１．１ｍ＝
２．１ｍ2 （ミラー面）、高さ１．５ｍ、垂直に供給さ
れ、そして底部に、押し出されるスラッジと砂を取り出
すピラミッド状ホッパーを備える。 ・処理された流水は幅０．５ｍの中央のトラフから回収
される。
【００５３】下記の表は、二つの試験の結果を要約して
示している。
【００５４】
【表１】
【００５５】試験１と比較して、試験２は、「大きい」
流量と懸濁物質（materials in suspension(MIS)）の
「低」濃度のものに相当している。この表は、速いミラ
ー速度（４５ｍ／ｈ及び９０ｍ／ｈ）で懸濁物質を減少
させる効率が秀でていることを示している。
【００５６】前述の説明は限定しない例としてのみ提示
したものであること、そして本発明の範囲から逸脱する
ことなしに当業者が様々な変形を提案することができる
ことは、言うまでもない。例えば、本発明は粒子又はコ
ロイドを含んだ任意の他の液体、例を挙げれば鉄鋼産業
での金属の表面処理のための浴、の処理に一般化するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の流水処理装置の概要立面図であ
る。
【図２】本発明の第二の流水処理装置の概要立面図であ
る。
【図３】第二の装置の一部分の概要平面図である。
【図４】本発明の第三の流水処理装置の概要立面図であ
る。
【図５】第三の装置の概要平面図である。
【符号の説明】 １１Ａ、３１Ａ、５１Ａ…凝析帯域 １１Ｂ、３１Ｂ、５１Ｂ…凝集帯域 １５Ａ、３５Ａ、５５Ａ…分離帯域 １６、３６、５６…攪拌手段 １８、３８、５８…熟成帯域 ２１、４１、６１…沈降帯域 ２２、４２、６２…出口流路 ４５’、６５…管 ４６’…仕切り ４７’…管状の壁 ６６…管状の壁 ６７…とい ６８…トラフ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パトリック ビノ フランス国，77600 ブッシー サン ジ ョルジュ，レンティリー，リュ ドゥ シ ャンパーニュ，18

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 粒子及び／又はコロイドを含んだ液の未
    処理流を処理する方法であり、この方法においては、 ・当該未処理流を乱流のまま第一の又は凝析帯域（11
    Ａ、31Ａ、51Ａ）へ流入させ、そしてそこで当該未処理
    流を凝析剤と管理された割合でもって混合し、 ・この凝析流と、この流れに溶解せず且つそれより密度
    の高い、管理された割合でもって加えられた粒状物質と
    を、第二の又は中間の帯域（11Ｂ、18、31Ｂ、38、51
    Ｂ、58）に流入させて、そしてそこではこの流れのコロ
    イド又は粒子が当該粒状物質の粒子の周囲に集合する一
    方で当該粒状物質を懸濁したままにするため乱流を維持
    し、 ・この流れを、加えられた当該粒状物質及び集合した当
    該コロイド又は粒子の実質的に全部とともに、第三の又
    は沈降帯域（21、41、61）に流入させて、ここで清澄化
    した流水を当該粒状物質と当該集合したコロイドからな
    るスラッジから分離し、 ・このスラッジを集め、当該粒状物質をそれから抽出し
    て再循環させ、そして当該スラッジを粒状物質なしに抜
    き出す方法であって、当該清澄化した流水と当該スラッ
    ジとを分離する上記の沈降帯域（21、41、61）が分割さ
    れていない流動断面を有し、且つ、粒状物質を含み且つ
    集合した物質を含んだ上記の流れを少なくとも１５ｍ／
    ｈの平均沈降速度でそこへ流入させることを特徴とする
    未処理液体流の処理方法。
  2. 【請求項２】 前記未処理流が流水（effluent）である
    ことを特徴とする、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記粒状物質が細かい砂であることを特
    徴とする、請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記砂の平均粒子寸法が約２０〜約３０
    ０μｍであり、好ましくは１００〜２００μｍであるこ
    とを特徴とする、請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記沈降速度が少なくとも３５ｍ／ｈで
    あることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか
    一つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記中間帯域における速度勾配が７０〜
    ４５０ｓ-1、好ましくは１５０〜２５０ｓ-1であること
    を特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記
    載の方法。
  7. 【請求項７】 前記凝集剤を乱流に保持された前記中間
    帯域の最初の部分又は凝集帯域（11Ｂ、31Ｂ、51Ｂ）で
    当該未処理流に供給し、当該中間帯域の残りが前記粒子
    及びコロイドの集合が完了する熟成帯域を構成している
    ことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つ
    に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記熟成帯域へ更に凝集剤を供給するこ
    とを特徴とする、請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記粒状物質のうちの少なくとも一部を
    前記凝集帯域へ供給することを特徴とする、請求項７記
    載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記凝集帯域を約１００〜約４５０ｓ
    -1の速度勾配で、好ましくは２００〜２５０ｓ-1の速度
    勾配で攪拌することを特徴とする、請求項７から９まで
    のいずれか一つに記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記熟成帯域（18、38、58）における
    速度勾配が前記凝集帯域における速度勾配より小さいこ
    とを特徴とする、請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記熟成帯域における速度勾配が７０
    〜３００ｓ-1であり、好ましくは１５０〜２００ｓ-1で
    あることを特徴とする、請求項７から１１までのいずれ
    か一つに記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記第二の帯域からの流れを前記沈降
    帯域の垂直対称軸の予め定められた側から供給すること
    により前記沈降帯域（61）に旋回又は渦巻き運動を生じ
    させることを特徴とする、請求項１から１２までのいず
    れか一つに記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記粒状物質を液体サイクロン、スク
    リーニング又は遠心分離により前記スラッジから分離す
    ることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか
    一つに記載の方法。
  15. 【請求項１５】 未処理の液体流を処理するための装置
    であり、 ・未処理流の源につながれた主入口流路と凝析剤の源に
    つながれた副流路とを有する第一の又は凝析帯域（11
    Ａ、31Ａ、51Ａ）、 ・この凝析帯域における攪拌手段（16、36、56）、 ・上記の第一の帯域に通じている第二の又は中間帯域
    （18、11Ｂ、38、31Ｂ、58、51Ｂ）、 ・この中間帯域における第二の攪拌手段（20、40、6
    0）、 ・当該未処理流に溶解せず且つそれよりも密度が高い粒
    状物質の源につながれていて、上記凝析帯域あるいは上
    記中間帯域に通じている二次流路、 ・上記の第二の帯域に通じていて、上部に清澄化した流
    水のための出口流路を有し且つ下部にスラッジ取り出し
    流路を有する第三の又は沈降帯域（21、41、61）、 ・当該スラッジ中の上記粒状物質を回収するのに適合し
    ており、且つ上記の粒状物質源につながる出口流路を有
    する分離帯域（15Ａ、35Ａ、55Ａ）、を直列に含んでい
    る装置であって、上記の沈降帯域が分割されていない流
    動断面と、予め定められた入口流量値を考慮して、そこ
    での平均のミラー速度が少なくとも１５ｍ／ｈになるよ
    うな寸法とを有することを特徴とする未処理液体流の処
    理装置。
  16. 【請求項１６】 前記沈降帯域がそこでのミラー速度が
    少なくとも３５ｍ／ｈになるような寸法を有することを
    特徴とする、請求項１５記載の処理装置。
  17. 【請求項１７】 前記中間帯域の攪拌手段が、当該攪拌
    手段により７０〜４５０ｓ-1の速度勾配、好ましくは１
    ５０〜２５０ｓ-1の速度勾配を生じさせるのに適合した
    手段に接続されていることを特徴とする、請求項１５又
    は１６記載の処理装置。
  18. 【請求項１８】 前記中間帯域が、凝析流入口流路と凝
    集剤の源につながる二次入口流路とが通じている凝集帯
    域（11Ｂ、31Ｂ、51Ｂ）と、この後に続く熟成帯域（1
    8、38、58）を含むことを特徴とする、請求項１５から
    １７までのいずれか一つに記載の処理装置。
  19. 【請求項１９】 前記熟成帯域が凝集剤入口の二次流路
    を含むことを特徴とする、請求項１８記載の処理装置。
  20. 【請求項２０】 前記粒状物質の源につながれた前記二
    次入口流路が前記凝集帯域に通じていることを特徴とす
    る、請求項１８又は１９記載の処理装置。
  21. 【請求項２１】 前記中間帯域における前記第二の攪拌
    手段が、当該第二の攪拌手段により、前記凝集帯域にお
    いては約１００〜約４５０ｓ-1の速度勾配、好ましくは
    ２００〜２５０ｓ-1の速度勾配を生じさせ、そして前記
    熟成帯域においては約７０〜約３００ｓ-1の速度勾配、
    好ましくは１５０〜２００ｓ-1の速度勾配を生じさせる
    のに適合した手段につながれていることを特徴とする、
    請求項１８から２０までのいずれか一つに記載の処理装
    置。
  22. 【請求項２２】 前記沈降帯域（21、41、61）が円形断
    面の室であることを特徴とする、請求項１５から２１ま
    でのいずれか一つに記載の処理装置。
  23. 【請求項２３】 前記熟成帯域（38）が前記沈降帯域の
    中央にある室であることを特徴とする、請求項１５から
    ２２までのいずれか一つに記載の処理装置。
  24. 【請求項２４】 前記熟成帯域が、入口端において降下
    管（45’）につながれており、この管の出口の前方にあ
    りそしてアンダーフローが横切るのに適合した壁（4
    6’）を含み、且つ上向きに突き出している管状の壁（4
    7’）で取り囲まれていて、清澄流水のための出口流路
    （42）が前記沈降帯域の上方の帯域から上記管状の壁の
    外部まで達していることを特徴とする、請求項２３記載
    の処理装置。
  25. 【請求項２５】 前記熟成帯域が、旋回又は渦巻きを生
    じさせるように、前記沈降帯域の垂直対称軸から離れて
    当該沈降帯域に通じる管（65）により当該沈降帯域に連
    通していることを特徴とする、請求項１５から２２まで
    のいずれか一つに記載の処理装置。
  26. 【請求項２６】 前記沈降帯域（61）が円形であり、且
    つ、前記管（65）がそこへ接線方向に通じていることを
    特徴とする、請求項２５記載の処理装置。
  27. 【請求項２７】 前記沈降帯域（61）の中央の位置に、
    清澄流水取り出しトラフ（68）に通じる管状の壁（66）
    があることを特徴とする、請求項２５又は２６記載の処
    理装置。
  28. 【請求項２８】 前記管状の壁に底がなく、且つこの管
    状の壁がその上部で前記トラフ（68）に通じるとい（6
    7）に接していることを特徴とする、請求項27記載の処
    理装置。
  29. 【請求項２９】 前記管状の壁が、当該管状の壁の内部
    を当該沈降ユニットの残りから水力学的に隔離する底
    （70）を有し、且つ前記取り出しトラフに通じているこ
    とを特徴とする、請求項２７記載の処理装置。
  30. 【請求項３０】 前記分離帯域が、少なくとも一つの液
    体サイクロン、スクリーン、遠心分離機又は同等の砂／
    スラッジ分離手段を含むことを特徴とする、請求項１５
    から２９までのいずれか一つに記載の処理装置。
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