JPH08510952A - 都市の排水処理のための小型浄化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水処理プラントが溶解空気浮揚形式での水浄化のためのの浄化装置（１１４及び１１６）を垂直に積層してなる少なくとも１つの積層体を有する。原排水が、浅いタンクを具備する単一ステージ型の浄化装置（１１４）に送られる。浄化装置（１１４）を出た処理水が下方の、２ステージ型の浄化装置（１１６）に送られる。浄化装置（１１６）は好ましくは、背が高く相互に隔絶されたセルを有し、各セル内のろ過媒体は傾斜状態のバッフルで覆われ、各セルが各々逆洗され得るようになっており、浄水は第１ろ液から隔絶される配列構成となっている。浮揚するスラッジは回転するスクープ（１６及び１２８）により除去される。好ましくは、単一ステージが他の浄化装置からの浄水はバイオ反応炉を介して２ステージ型の浄化装置に送られる。バイオ反応炉はその下方に嫌気性帯域を具備し、上方に好気性帯域を具備し、深織りのパイル生地からなる揺動するストリップと、織物と、関連する溶解空気浮揚形式での浄化のための浄化装置とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】 都市の排水処理のための小型浄化システム （発明の背景） 本発明は一般に、溶解空気浮揚（以下、単に“ＤＡＦ”’（ｄｉｓｓｏｌｖｅ ｄ ａｉｒ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ）とも称する）方式での水の浄化に関し、詳し くは都市排水を処理し、この都市排水中の基準汚染物質水準を環境的に安全な範 囲内のものとする、極めて小型で、容量可変の浄化装置に関する。 （従来技術の説明） 水は、その内部に懸濁する粒状の汚染物質を除去することにより浄化される。 全懸濁固形物（以下、単に“ＴＳＳ”（ｔｏｔａｌ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏ ｌｉｄｓ）とも称する）を除去するための水の浄化は、都市に於ける水処理シス テムのみならず下水処理においても不可欠である。水は、粒状物を沈殿或は浮揚 させることにより浄化され得るからである。 沈殿設備は広く使用されているが、その効率は比較的悪い。沈殿設備での理論 的なピーク容量は毎分０．５ガロン／ｆｔ²（約２１リットル／ｍ²）である。流 入する大量の原排水を取り扱うためには、沈殿タンクを使用する処理施設は大型 で且つタンクを深くしなくてはならず、建設コスト及び土地使用上明らかに不利 である。容 量を増大するために多数の、大型のコンクリート製タンクが敷地の広い面積を横 断して並設される。これらのタンクやタンク内の水は、その重量からしてそれら タンクを地中に設置する必要がある。臭気が常に大気中に拡散されるので、処理 プラントの敷地計画の困難性も増大する。 浮揚技法の場合、加圧水中に若干の体積パーセントで空気を溶解し、この空気 を、懸濁する粒状物に付着させた微細な気泡として除去する。微細な気泡は粒状 物を上昇させ、これら上昇した粒状物が浮揚スラッジを形成する。通常、粒状物 は気泡導入以前に於て、明礬や高分子物質により凝固され凝集される。浮揚技法 では論理的には浮揚面積１平方フィート（約０．０９ｍ²）当り毎分７．５ガロ ン（約２８．４リットル）の割合での浄化を達成することが出来る。この割合は 沈殿技法での理論的な最大割合の１５倍である。米国特許第４，０２２，６９６ 号、４，６７７，４８５号、４，６２５，３４５号、４，１８４，９６７号，４ ，９３１，１７５号にはこうした一般的様式で運転される初期のＤＡＦ方式での 浄化装置が記載される。 前記米国特許第４，０２２，６９６号に記載される浄化装置は商標名“ＳＰＣ ”及び“Ｓｕｐｒａｃｅｌｌ”として販売されるもので、浮揚は円形のタンク内 で生じる。原排水は中央パイプから、タンクに没入されタンクに沿って回転する 多数の出口を持つ入口パイプを介して タンク中に送られる。この、タンクへの流入流れは入口パイプの回転方向と反対 の方向に配向され、入口パイプの回転速度に関しての速度は、原排水がタンクに 入る際の正味の速度がゼロとなるようなものとされる。原排水入口流れアセンブ リーと、浮遊スラッジを除去するためのスクープとが、タンクを中心として回転 するキャリッジに取り付けられる。スクープは本件出願人の米国特許第４，１８ ４，９６７号に記載される形式のものとするのが好ましい。キャリッジの回転速 度は、浮揚する粒状物がタンク中の水の表面に一回転の内に到達するようなもの に設定される。キャリッジが回転するごとに良好な浄化が実現され得る。 米国特許第４，３７７，４８５号には後期形の、商標名“ＳＡＦ”及び“Ｓａ ｎｄｆｌｏａｔ”として販売される浄化装置が記載される。この装置では前記米 国特許第４，０２２，６９６号での基本的方策が使用されると共に、前述の正味 の速度がゼロとなる原理の下に運転されるが、浮揚タンクの底部を覆う楔形の一 組の砂床を使用する第２のろ過ステージが追加される。浮揚プロセスにより浄化 された水は下方の砂床を通して浄水収集チャンバーに入る。キャリッジに取り付 けた吸引装置が、浄水収集チャンバーを通して導入される逆洗水の流れと共にフ ィルターの各セクションを定期的に逆洗する。浄化中に凝集物が形成された場合 、加圧され通気された水が、多数の出口を持つマニホルドを介し、浄水収集チャ ンバーの開放された下端に導入される。気泡がこれら凝集した粒状物を上昇させ 、浮揚スラッジ層を形成せしめる。この浄化装置での浄化率は、前記米国特許第 ４，０２２，６９６号の装置でのそれに匹敵し得るものである。 米国特許第４，６２６，３４５号には、商標名“ＳＡＳＦ”及び“Ｓａｎｄｆ ｌｏａｔ−Ｓｅｄｉｆｌｏａｔ”として販売される浄化装置が記載される。この 装置では前述の正味の速度がゼロとなる原理は使用されないが、２つのステージ での浄化に対し砂床が使用される。この装置では原排水は中央の、液圧式凝集装 置として作用する円筒状の画室に入り、次いで隔壁を越えて周囲の円形の浮揚タ ンクに流入する。通気された水が固定マニホルドを介して追加される。回転要素 は浮揚スラッジのためのスクープリムーバと、ろ床を浄化する吸引ホッパとを含 んでいる。スクープリムーバは先に説明した米国特許第４，０２２，６９６号の 装置で使用するそれと同じ一般的形式のものである。この浄化装置は、米国特許 第４，３７７，４８５号のＳＡＦと称する浄化装置よりも小型で低コストの２ス テージ型の浄化装置を提供する。 従来の水浄化は懸濁された固形物の除去を主眼としたものであるが、都市排水 処理での除去対象となる汚染物質は、溶解したコロイド状の有機性粒状物のみな らず、ある種の無期的な化学物質、特には窒素や燐を含む化合 物、例えば亜硝酸塩、硝酸塩であり、有機性廃棄物、化学肥料、洗剤と関連する 燐酸塩である。有機性粒状物は、もし浄化処理されない場合には腐敗し、強い臭 気を発する。この臭気は生物学的な酸化により制御する。生物学的な酸化は通常 、生物学的酸素要求量（“ＢＯＤ”）と表現される。懸濁するその他の汚染物質 は化学的酸化を使用することにより中性化される。化学的酸化は通常、化学的酸 素要求量（“ＣＯＤ”）と表現される。硝酸塩や燐酸塩の過剰は中でも問題であ る。なぜなら処理済の排水を最後に受ける水中の藻類の成長を、これら過剰な硝 酸塩や燐酸塩が促進するからである。現在の米国環境基準によれば、処理済排水 中のＢＯＤは３０ｍｇ／Ｌ未満、全懸濁固形物（ＴＳＳ）は３０ｍｇ／Ｌ未満、 そしてＴＳＳ及びＢＯＤの合計濃度は原排水中での初期のそれの１５％未満であ ることが要求される。 従来から、これら汚染物質の水準を低下させるべく様々な配列構成体が使用さ れて来ている。その構成の１つでは、反応炉を沈殿タンクと整列状態で追加し、 ＢＯＤを低下させている。反応炉はタンクと同様の簡単なものであり、この反応 炉にバクテリアのための空気を追加してバクテリアと有機物とを反応させる。好 適な好気性バクテリアを、通気した排水中に浸漬したキャリヤーに固定する。既 知のキャリヤーには発泡材フォーム、プラスチック、砂が含まれる。この方策の 一例はＬＩＮＰＯＲシステムである。このシステムではプラスチックフォー ム材料製の小さいキューブをキャリヤーとして使用する。キューブは通気タンク に追加されこの通気タンク内を浮揚する。排水中への浸漬を良好なものとし、排 水とキューブとを確実に相互作用させるためには、これらキューブを大量（タン ク体積の２０乃至３０％）に使用する必要がある。この方策では、処理システム を物理的に大型化することなく処理効率が増大するが、コストは極めて高くなる 。もっと一般的には、バイオ反応炉を使用する処理は遅く、費用がかかり、しか もＴＳＳ、窒素、燐を含む化合物を制御するための追加的な処理が必要となる。 ＤＡＦ方式での浄化装置はそれ単独で、ＴＳＳ除去の点でコスト効率的に優れ たものではあるが、今日に至るまで、先に言及したＢＯＤの、そしてＢＯＤ及び ＴＳＳを複合しての米国環境基準に合致し得たことは無かった。例えば、前記米 国特許第４，０２２，６９６号に記載される商標名“Ｓｕｐｒａｃｅｌｌ”と称 する浄化装置は低コストで極めて効率的にＴＳＳを除去するが、凝集用の化学物 質を使用しての原排水中のＢＯＤの除去割合は一般に４０乃至６０％に止まる。 既知の２ステージ型浄化装置を使用することも出来るが、それら浄化装置もま た、浄化効率水準を米国環境基準に合致するまでに高めることは無い。更には、 ＢＯＤの除去が化学的に助長されることにより生じるろ過物質の増大が、ろ過媒 体の負担を大きくしこれらろ過媒体を 閉塞し、結局、逆洗回数を増やす必要が生じる。加うるに、２ステージ型の浄化 装置は一般に小型であり、処理速度が遅く、設置及び運転コストが、前記米国特 許第４，０２２，６９６号に記載される商標名“Ｓｕｐｒａｃｅｌｌ”と称する 浄化装置の如き単一ステージ型のそれよりも高くなる。 多少の例外はあるものの、今日までの従来の都市排水処理に於て、ＤＡＦ方式 での排水浄化のための浄化装置の役割は、暴風雨時及びその直後に雨水渠が溢れ るといったピーク流れに対する処理の一部としてのＴＳＳ除去という限定的なも のであった。 （解決しようとする課題） ＴＳＳ及びＢＯＤを低下させる上で有効な、非常に小型のＤＡＦ方式での排水 浄化のための浄化装置を提供することであり、 相当する処理効率及び処理容量を有する従来の沈殿処理設備と比較して資本及 び運転上のコストが実質的に低いＤＡＦ方式での排水浄化のための浄化装置を提 供することであり、 米国環境基準に合致させるために、浄化と関連させての使用が可能な生物学的 処理装置及び方法を提供することであり、 暴風雨の最中或は季節的な人口増加に際してのピーク流れを取り扱うための容 量をも提供してなる前記生物学的処理装置及び方法を提供することであり、 臭気や騒音をも制御する前記生物学的処理装置及び方法を提供することであり 、 スラッジの中でも取り扱いの容易な、及び或は爾後のプロセス処理により生物 学的な且つ重金属による汚染物質を制御し得る比較的乾燥した排出スラッジをも 生成してなる前述の生物学的処理装置及び方法を提供することである。 （課題を解決するための手段） 都市排水が、ＤＡＦ方式での排水浄化のための浄化装置を垂直に積層してなる 少なくとも１つの垂直積層体にして、好ましくは一対の前記垂直積層体を並置し てなる垂直積層体内で処理される。原排水は先ず、単一ステージ型の浄化装置で ある上方の浄化装置に送られる。この上方の浄化装置は前記米国特許第４，０２ ２，６９６号に記載される商標名“Ｓｕｐｒａｃｅｌｌ”と称する浄化装置とす るのが好ましく、この浄化装置が全懸濁固形物を大きな割合に於て、またＢＯＤ その他の環境的に好ましからざる汚染物質をその実質部分に於て除去する。浮揚 タンクは浅く、斯くして上方の浄化装置は、例え原排水を充満した場合でさえも 、比較的背の高い浮揚タンクの底部位置に配設した砂その他の媒体の層が第２の ろ過ステージを提供してなる２ステージ型の下方の浄化装置の上方位置に支持す ることが出来る。この下方の浄化装置の浮揚タンクは環状であり、好ましくはこ の浮揚タンクを相互に隔絶したセルに分割する半径方向壁によっ て特徴付けられる。中央の液圧式凝集装置が、単一ステージ型の上方の浄化装置 を出る原排水をこれらセルに送り込む。各セルは好ましくは、上昇通路を提供し 、また逆洗時にろ過媒体を保持するための傾斜バッフルを含んでいる。２ステー ジ型の下方の浄化装置は同じく好ましくは、浮揚タンクの周囲に位置付けられ、 浄水収集、第１ろ液収集、そして逆洗水供給のための２重のリングにして、全て のセルに対するマニホルドとして作用する２重のリングを有する。逆洗時にはバ ルブ操作により第１のろ液が浄水から隔絶される。燐を含む化合物がこの下方の 浄化装置の、第１のろ過ステージに於て除去される。 所望される水処理基準を一定且つ確実に達成するために、上方及び下方の各浄 化装置どうしを繋ぐ流路にバイオ反応炉を接続するのが好ましい。バイオ反応炉 は背の高い円筒形の反応タンクであって、上方に好気性帯域を、下方には無酸素 帯域を有している。汚染物質を消化するために好適な既知のバクテリアから成る バイオマスが好気性帯域及び無酸素帯域の各々に位置付けられる。無酸素帯域の 上方で反応タンクに位置付けた通気装置が、多孔パイプを通し、水、バクテリア その他タンク中に溶解及び懸濁する固形物からなるバイオ溶液混合物中に空気を 導入する。空気及び好気性バクテリアからなるバイオマスが、上方の好気性帯域 内の有機物を消化する。好気性及び嫌気性の各バクテリアはバイオキャリヤ ーに保持される。現在好ましい形態に於ては、バイオキャリヤーは織物のストリ ップ、例えば使い古しの厚いパイル織りのカーペットである。管状のロッドと、 このロッドを取り巻く湾曲状のステンレス鋼製のプレートにフックを取り付けて なる揺動枠がこのカーペットのストリップを保持する。処理済のバイオ溶液混合 物中には固形物が極めて高濃度、例えば２０００乃至３０００ｐｐｍの濃度で懸 濁する混合物が含まれる。この混合物は上方に循環して専用の浄化装置に入り、 この専用の浄化装置が、脱離したバイオマスやバイオ溶液混合物中のその他懸濁 された固形物を浮揚スラッジとして除去する。この専用の浄化装置がＴＳＳの水 準を、２ステージ型の下方の浄化装置をして、バイオ処理され且つ浄化された水 に関しての運転を効率的に行わしめる程度に低減させる。前記専用の浄化装置は 、バイオ反応炉の反応タンクを覆うプラットフォームに取り付けた、単一ステー ジ型の浄化装置とするのが好ましい。 バイオ反応炉は２つの再循環回路を有する。一方の再循環回路は、浄化され且 つバイオ処理され、前記専用の浄化装置を出る排水の第１の部分をバイオ反応炉 の入口に戻す。この戻り流れの流量は代表的には、前記専用の浄化装置を出る全 排水流れの流量の４０乃至１００％の間で可変とすることが出来る。浄化され且 つバイオ処理され、前記専用の浄化装置を出る排水の第２の部分は、単一或は複 数の積層体としてなる２ステージ型の下方の 浄化装置に向う。この排水の第２の部分の流量は、積層された状態での、単一ス テージ型の上方の浄化装置からバイオ反応炉の底部に入る流量と等しい。 バイオ反応炉の他方の再循環回路は、前記専用の浄化装置からの浮揚スラッジ の少なくとも１部分と、反応タンク内のバイオ溶液混合物の少なくとも１部分と を、好気性帯域の頂部から反応タンクの底部位置の主入口へと配向する。この流 れの流量は、前記上方の浄化装置からバイオ反応炉の底部に入る流量の、代表的 には２乃至５倍である。有機性汚染物質との反応に際し、無酸素帯域中の嫌気性 バクテリアが脱窒を行う。 （図面の簡単な説明） 図１は本発明に従う都市排水処理プラントでの１つの浄化装置積層構成の斜視 図である。 図２は、図１に示す浄化装置積層構成を２つ使用してなる都市排水処理プラン ト全体の平面図であり、ここでは鋼製支持体に代えてコンクリート製支持体が使 用される。 図３は図２のプラントの正面図である。 図４は図１から３に示すプラントと関連して使用するようになっている、本発 明に従うバイオ反応炉の垂直断面図である。 図５は図４を線５−５で切断した断面図である。 図５Ａは図５に示すバイオ反応炉に於ける１つのバイオキャリヤーのストリッ プの斜視図である。 図５Ｂは図４のバイオ反応炉で使用するための別態様のバイオキャリヤーの斜 視図である。 図６は図１乃至３に示す形式の２ステージ型の上方の浄化装置の、部分破除し た斜視図である。 図７は図６に示す浮揚タンク内のセルの各々に於ける上端位置で直線状態に配 列された傾斜バッフルの１つを形成するような角度で切断してなるチャンネルの 斜視図である。 （好ましい具体例の説明） 図１から３には都市排水を極めて効率的に、しかも暴風雨或は、例えば観光シ ーズン中のリゾートタウンに見られる季節的な人工増加に伴うような流量増大を 受け入れる固有の容量を有してなる浄化システム１００が示される。この浄化シ ステムには２つの積層構成体或はトレーン１１２、１１２が含まれ、各トレーン が上方の浄化装置１１４及び下方の浄化装置１１６を有している。各トレーン１ １２は、浄化システムに流入しそして流出する原排水及びスラッジのための共通 配管１１８をその中央に配設した状態に於て並置されている。上方の浄化装置１ １４は単一ステージ型の浄化装置であって、主送り管１２０から供給される原排 水から、この原排水中に懸濁する固形物を除去する。この上方の浄化装置１１４ はその好ましい形態に於ては、Ｋｒｏｆｔａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社から商 標名ＳＰＣ或はＳｕｐｒａｃｅｌ ｌとして販売され、米国特許第４，０２２，６９６号に説明されるような浄化装 置である。下方の浄化装置１１６は２ステージ型の浄化装置であり、好ましくは Ｋｒｏｆｔａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社から商標名ＳＡＦ−ＢＰ浄化機として 販売される形式のものである。これら浄化装置の詳細を図６及び７を参照して以 下に詳しく説明する。 主送り管１２０からの原排水は枝管１２０ａ、１２０ａにより、キャリッジ１ ２４、１２４上に支持された原排水分配器に送られる。各原排水分配器は上方の 浄化装置１１４を中心としてモーター１２６により駆動回転される。キャリッジ １２４は、米国特許第４，１８４，９６７に記載される形式のマルチブレード型 のスクープ１２８をも支持する。このスクープ１２８も同じくキャリッジに取り 付けたモーター１３０により駆動される。原排水は、番号１６８の位置に貯蔵し た凝集剤を使用して処理され、次いで、従来通りの化学物質送達システム１７０ を介し空気溶解加圧水配水ラインに送入される。エアコンプレッサ１３２が圧縮 空気を各々の浄化装置１１４に送給する。再生された浄水をポンプ１３４が加圧 する。空気溶解管１３６が圧縮空気を加圧水中に溶解させる。処理済の排水はキ ャリッジ１２４の運動方向とは逆方向に放出されそれにより、凝集タンク中に導 入される水の正味の速度は実質的にゼロとなる。 キャリッジが１回転すると、溶解空気が釈放されるこ とにより生じる気泡が、化学的に凝集され排水中に懸濁する凝集状態の固形物を 浮揚させる。浮揚するこれらの凝集状態の固形物は、浮揚タンク１３８内の水面 に到達して浮揚スラッジを形成する。スクープ１２８がこれら浮揚スラッジを除 去しこれをスラッジ収集チャンバー１４０に送る。ある種の粒状物、例えば砂は このスラッジ収集チャンバー内に沈殿する。キャリッジは底部スクレーパーをも 担持し、この底部スクレーパーがこれら沈殿した固形物を浮揚タンク１３８の底 壁に沿って溜め１４４へと押送する。沈殿したスラッジは、下方の浄化装置１１ ６からのスラッジ放出管１４８に接続した管１４６を通して排出される。導管１ ５０が、上方の浄化装置１１４及び下方の浄化装置１１６の双方からの、浮揚さ れ、沈殿され、収集されたスラッジの全てをピット１５２に配向する。スラッジ はポンプ１５４とライン１５６とにより排出され、例えばベルトフィルタープレ ス機１５８を使用しての過剰の水分の除去及び或は米国特許第５，０１３，４２ ９号に記載される形式のスラッジ安定器内での酸素及び或はオゾンを使用しての 処理の如き、除去処理或は爾後のプロセス処理を受ける。スラッジ安定器は、生 物学的汚染物質や重金属汚染物質を実質的に含まない安定化されたスラッジを生 成することができる。この安定化されたスラッジは化学肥料やマルチ肥料として も使用することが出来得るものである。米国特許第５，０１３，４２９号及び第 ５，１４５，５８２号に 記載されたような爾後のプロセス処理により、この安定化されたスラッジを比較 的乾燥（乾燥固形物含有量が２０乃至４０％）させて重量を軽くすれば、これら スラッジの廃棄或はプロセス処理現場への移送は非常に楽なものとなる。 上方の浄化装置１１４は全懸濁固形物を除去する上で極めて有効である。３０ ０ｐｐｍの濃度が２０乃至５０ｐｐｍの如き値に確実に低減される。この一際優 れた浄化能力が、直径４０フィート（約１２ｍ）の浮揚タンクを含む、商標名Ｓ ＰＣと称する上方の浄化装置１１４における、浅い（１６乃至１８インチ（約４ ０乃至４６ｃｍ））浮揚タンク内で且つ例えば毎分１４ｍ³もの高いスループッ ト率に於て達成され得ることも重要である。上方の浄化装置１１４はＢＯＤをも 除去するが、その有効性はＴＳＳ除去の場合ほど高くは無く、ＢＯＤの濃度低下 は代表的には約５０％である。 下方の浄化装置１１６は２ステージ型の浄化装置であり、ＤＡＦ方式及び、代 表的には凝集タンク底部に於ける砂その他のろ床を通してのろ過により、懸濁固 形物を除去する。図６及び７には、本発明で使用するために好ましい専用の“Ｓ ＡＦ−ＢＰ”型式の２ステージ型の下方の浄化装置１１６が示される。この“Ｓ ＡＦ−ＢＰ”型式の浄化装置は米国特許第４，６２６，３４５号に記載されるＳ ＡＳＦ型式の浄化装置の改良型であり、外側タンク１２が、液圧式の凝集器とし て作用してなる内側 タンク１４を取り巻いている。外側タンク１２は浮揚タンクであり、この外側タ ンク内を上昇する気泡が凝集した固形物を浮揚させることにより原排水が浄化さ れる。この外側タンク１２上をマルチブレード型のスクープ１６が回転し、外側 タンク内に形成されたスラッジの浮揚層を除去する。スクープ１６により除去さ れたスラッジは収集コーン１８に送られ、この収集コーン１８からスラッジ出口 導管２０に送られ、スラッジ出口導管から導管１４８に送られる。モーター２２ がスクープ１６を回転させる。モーター２４が、キャリッジ２８を外側タンクに 沿って推進させるホイール２６を駆動する。ホイール２６は外側タンク１２の上 方縁部位置のフランジ３０に載置される。キャリッジ２８はスクープ１６と逆洗 フード３２とを支持し、逆洗フードアクチュエーター３４がこの逆洗フード３２ を、外側タンク周囲でのキャリッジの運動に合わせて上下させる。セル逆洗時に はこの逆洗フード３２が下降してセルを覆い、逆洗水及び汚染物質を内側タンク １４に配向させる。回転する接触器３６がモーター及びアクチュエーターに電力 を供給する。 浮揚タンクであるところの外側タンク１２は外壁３８と、内壁４０と、これら 外壁３８及び内壁４０を連結する環状の底壁４２とにより画定される。内壁４０ は底壁４２に連続的に結合され且つこの底壁４２位置で終端し、一方、外壁３８ は下方部分３８ａを越えて下方に連続的に伸延し、下方の浄化装置の、円形で全 体的に平坦 な底壁４４に達する。これらの底壁４２及び４４と、内壁４０及び外壁の下方部 分３８ａとが内側タンク１４を画定する。この内側タンク１４は初期のＳＡＳＦ 型式の浄化装置の液圧式の凝集器と比較して容積が増大されている。ＳＡＳＦ型 の浄化装置では底壁４２の下方の領域は浄水を収集するためのクリヤーウエルと して使用される。このクリヤーウエルとしての空間は本発明では不要であること から、本発明ではこれを凝集器としての内側タンク容量を増大させるために利用 することが出来る。例示目的であってこれに限定するものではないが、直径５フ ィート（約１．５ｍ）の外側タンク１２に対し、本発明の内側タンク１４の保持 容量は、相当するＳＡＳＦ型の浄化装置のそれが５３０リッター（１４０ガロン ）であるのに対し、１９３６リッター（５１２ガロン）である。同一流量、例え ば毎分１４０リッター（３２ｇｐｍ）での滞留時間は、前記直径のＳＡＦ−ＢＰ 型式の前記下方の浄化装置１１６では１３．８分であるが、相当するＳＡＳＦ型 の浄化装置での滞留時間は３．８分である。毎分２２７リットル（６０ｇｐｍ） の流量ではＳＡＦ−ＢＰ型式の、前記直径の外側タンクを有する下方の浄化装置 １１６の提供する滞留時事間は８．５分となるが、これでも尚、相当するＳＡＳ Ｆ型式の浄化装置のそれの２倍以上となっている。 凝集器としての内側タンク１４の容量がこのように増大されたことにより、マ ルチノズル型の原排水分与リン グ４６を使用出来るようになる。この原排水分与リング４６が、主入口４８から の被処理用の原排水を受ける。図１から３に示すように、原排水分与リング４６ に受容された原排水は重力下に、下方の浄化装置１１６の浄水出口に送られる。 明礬の如き凝集剤を、導管５０を介して原排水に添加する。入口ライン中の弁４ ８ａが流入量を制御する。原排水分与リング４６に各々接続された一組の原排水 射出ノズル４６ａが、外壁３８の下方部分３８ａを貫いて伸延し、角度の付いた 先すぼみの先端部分４６ｂに於て終端される。原排水射出ノズル４６ａは等角度 間隔で離間され、直径５フィート（約１．５ｍ）の外側タンク１２に対してその 数は８つとするのが好ましい。前記先端部分４６ｂは水平であり且つ同一方向に 角度付けされることにより、内側タンク１４内に旋回流れ５２を発生させる。こ の旋回流れが、凝集する化学物質と原排水との混合を助長しそれにより、原排水 が上縁部１４ａを越えて外側タンク１２へと溢れ出る以前に於ける、内側タンク 内での凝集の形成を容易化する。図示の如く、原料排水分与リング４６は浄化装 置の底壁４４の真上の外壁３８を取り巻くのが好ましい。 半径方向に配向された１組の垂直隔壁５３を外側タンクに固定し、この外側タ ンクの最上部を除く全ての部分を、図では１１区画が示されてなる適宜の多数の セル５４に分割する。各隔壁は中実であり、底壁４２から内側タンクの上縁部１ ４ａ付近の位置へと垂直に伸延する。 この配列構成により、通気され、凝集された原排水は外側タンクの上方部分内に 一様に分散されるようになる。しかしながら、各セル内での浮揚による浄化はそ の他セルでの浄化プロセスとは無関係に行われる。 各セル５４は、その底部位置にろ過媒体のろ床５６を収受するに十分な高さを 有し、また、逆洗時のろ床の、少なくとも代表的には２０乃至３０％もの膨張を 収受するに十分な距離上方に伸延される。例示目的であるが、直径５フィート（ 約１．５ｍ）、ろ過床深さ約６１ｃｍの外側タンクに対し、セル高さは約１３２ ｃｍ（５２インチ）である。この高さはまた、各セルの上端位置に各々取り付け た一組のバッフル５８をも収受し得る高さである。 図示された好ましい形態に於て、バッフル５８は垂直位置から傾斜した多数の チャンネル５８ａで構成される。各チャンネルはろ過媒体の直接的な上昇を阻止 する一方で、逆洗水を通過させ、この逆洗水と共に、ろ過媒体からのスラッジや 堆積した粒状物を内側タンク１４に送りそこでの再処理が出来るようにする。チ ャンネル５８ａはまた、米国特許第４，９３１，１７５号に記載されるように、 上昇する凝集物を、直接的に垂直上昇する場合よりも長い通路を強制的に移動せ しめることにより凝集プロセスを遅延させる。水平から計測しての傾斜角度が小 さいほどこの通路長さは長くなる。この効果は、空間的な制約により制限され、 また前記傾斜角度が小さ 過ぎたり或はチャンネルが細過ぎたると凝集プロセスを妨害することになる。寸 法形状及び傾斜角度は用途及び関連する運転パラメーターにより変化する。チャ ンネル５８ａは、図７に示すようなユニットとしての直線配列体５８ｂとしてプ ラスチックで押出成形するのが好ましい。各直線配列体は半径方向を横断する方 向でセル５４を横断して伸延する。直線配列体を同様の単数或は複数の直線配列 体と端部どうし結着することによりセルを横断して伸延させる。同様に、これら 直線配列体における半径方向に隣り合う側壁を互いに結合しても良い。図７に点 線で示す傾斜線５８ｄ、５８ｄを逆向きとすることにより、反対方向に傾斜する 直線配列体を形成し、半径方向に隣り合う直線配列体５８ｂを交互に反対方向に 傾斜させる。好ましい形態に於ては、内側隔壁５８ｆを相互に隔設し、断面が全 体的に四角形状の各チャンネルを創出すると共に全体的に等しい流量断面積を画 定する。例示目的であってこれに限定するものではないが、各チャンネルは断面 積が１平方インチ（約６．５ｃｍ²）であり、水平からの傾斜角度は６０度であ る。バッフル５８の垂直高さは代表的には６乃至８インチ（約１５．２ｃｍ乃至 ２０．３ｃｍ）であり、バッフル５８はセル全体を横断して伸延する。 下方の浄化装置１１６は砂或は同等の微細なフィルター材料から成る層５６ａ をもっと目の粗い材料、好ましくは無煙炭から成る層５６ｂで覆った２重の媒体 フィルターを使用するのが好ましい。好ましい形態に於て、砂の平均粒径は０． ３５ｍｍであり、無煙炭のそれは０．８乃至１．０ｍｍである。各層の深さは約 ３０ｃｍとするのが好ましい。バッフルを使用する場合、そして逆洗時にこのバ ッフルを膨張或は流動化させる場合、１ｆｔ²当り毎分２０乃至２５ガロン（約 ８４０乃至１０５０リットル／分／ｍ²）もの大きさでの流量及びこの流量時に 圧縮空気による短時間の、激しい撹拌が伴う状況に於てさえも、媒体の損失量は 無視し得るほどである。 ２重リング分岐型の収集導管システム６０が浄水と、第１ろ液とを収集し、選 択された単数或は複数のセルに逆洗水を送り、その一方で浄水と第１のろ液とを 隔絶状態に維持する。浄水導管６２が外側タンク１２を、その底壁４２の付近で 取り巻く。第１ろ液導管６４もまた外側タンク１２を、好ましくは浄水導管６２ と平行且つこの浄水導管６２から図示の如く接近状態で離間して取り巻く。浄水 導管６２と第１ろ液導管６４は各々閉ループであって、全てのセル５４からのま たこれら全てのセルへの共通流路を提供する。浄水導管６２中に溜った浄水は制 御弁６６ａを介し主浄水出口６６に流動する。図６に示すように、浄水は上方の 浄化装置の下方に位置付けたタンク６７に入り、大きな損失水頭を発生する。タ ン ク６７は浮揚タンクの下方１０フィート（約３メートル）の位置にセットするの が好ましい。或はまた、図１から３に示すように、浄水出口ラインに設けたポン プ１６７を使用することにより、そうした垂直方向での配置におけると同等の圧 力降下を創出しても良い。前記損失水頭及びポンプの使用が逆洗のための圧力を 発生させ、下方の浄化装置１１６のためのスループット率を比較的高いものとす る。弁４８ａ及び６６ａを組み合わせ状態、即ちそれらの流量を、一方を固定し 他方を可変とした状態で使用することにより、従来からの水位センサーに応答し て浮揚タンク１４内の水位を制御する。 浄水流れから第１ろ液を隔絶する場合、濁った第１ろ液は第１ろ液導管６４内 を通り、導管７０を経て外側タンク１２の外部の第１ろ液貯蔵タンク６８に入る 。ポンプ７４を取り付けて成る導管７２が、この第１ろ液貯蔵タンク６８から逆 洗で使用するためのろ液を抜出す。逆洗されたセルから第１ろ液貯蔵タンク６８ に分岐される濁った第１ろ液の量は、別のセル５４を逆洗するに十分なものであ る。加うるに、タンク６７からの浄水を、ライン６９及びポンプ６９ａを介して 第１ろ液貯蔵タンク６８に送り、この第１ろ液貯蔵タンク６８にの水位を逆洗の ための十分な、予め決定した値に維持することが出来る。 浄水導管６２及び第１ろ液導管６４が共に、空気作動型で自動作動式の弁７６ のネットワークを介し、底壁４ ２に隣り合う層５６ａ内の各セル５４の底部位置に位置付けた、１組の、分岐形 状の、長孔を形成してなる導管７８に接続される。図示された現在好ましい形態 に於て、各導管７８は主導管７８ａと、前記セルを画定する垂直隔壁５３に向け て水平方向に短く伸延しこの主導管７８ａと直交する分岐導管７８ｂ、７８ｃ、 ７８ｄとを有する。これら導管の下側には、層５６ｂは通過するが層５６ａは通 過しない浄水を受けるための細長穴７８ｅを設ける。細長穴７８ｅは導管壁を貫 いて形成され、層５６ａの砂の寸法形状に基き、代表的には長さ２乃至６インチ （約５乃至１５ｃｍ）幅０．２乃至１ｍｍである。主導管７８ａの各々は外壁３ ８の下方部分３８ａを貫いて形成され、浄水導管６２及び第１ろ液導管６４の両 方に対する短いＴ型コネクタに接続する。弁７６の各１つを主導管７８ａの各側 でこのＴ型コネクタの各分岐部に固定し、これら一対の弁７６の一方を開放し、 同時に他方を閉鎖することにより主導管７８からの水の流れを浄水導管６２及び 第１ろ液導管６４の何れかに送り、その一方で、これら浄水導管６２と第１ろ液 導管６４との間に有意の交差流れが生じないようにする。 セルの逆洗を行わない通常運転時には、上方に位置し第１ろ液導管６４に隣り 合う全ての弁７６を閉じ、下方の弁７６を全て開放させることにより、各導管７ ８内に収集された浄水を浄水導管６２に、次いで出口６６へと流動させる。セル の逆洗時に於てはそのセルに関連する 上方の弁７６を開放させ、浄水導管６２に関連する下方の弁７６を閉じる。その 他の上方の弁７６は閉じたままとし、その他の下方の弁７６は開放状態に維持す る。ポンプ７４と逆洗フードアクチュエーター３４とを同時に作動させることに より、第１ろ液貯蔵タンク６８から被逆洗セルへの流れが創出される。ろ過媒体 のろ床５６の底部位置の分岐導管がろ床５６全体を効果的に流動化する。直径５ フィート（約１．５ｍ）の外側タンクのための逆洗流量は１ｆｔ²当り毎分２０ 乃至２５ガロン（約８４０乃至１０５０リットル／分／ｍ²）とするのが好まし い。逆洗完了後、各弁は同一状態に維持される。これにより、セルからの、逆洗 に使用された第１ろ液は第１ろ液貯蔵タンク６８に送られ、一方、浄水導管６２ を介してのその他のセルからの浄水の収集は継続される。２重リング、即ち、浄 水導管６２及び第１ろ液導管６４と、各分岐導管と連通する自動作動式の弁７６ のネットワークと、浮揚タンクと、セル内のろ過媒体のろ床とを運転上かなりの 程度に於て隔絶したことにより、浄水から第１ろ液が隔絶される。浄水から第１ ろ液を隔絶することは飲料水の処理に於ては最も重要なものであり、また排水処 理に於ても適用し得るものである。排水処理に於ては、最終処理液の排出流れ中 における汚染物質の受容し得る水準に基き、第１ろ液の隔絶を省略することも出 来る。 浄水の一部分が、導管８４を介して空気溶解管（ＡＤ Ｔ）に送られ、ポンプ８６で圧縮される。エアコンプレッサ８８がこの圧縮空気 をＡＤＴに供給し、この圧縮空気を加圧水内に溶解させる。部材８２、８６、８ ８は、上方の浄化装置１１４に関連する部材１３６、１３４、１３２と同一形式 のものであり得る。導管９０が、この加圧水とＡＤＴに於て創生された溶解空気 とを共に、下方の浄化装置１１６中に送達する。詳しく説明すると、加圧水が凝 集タンク１４の上端位置で、１組の減圧弁９４への供給を行う分与リング９２を 使用してこの凝集タンク１４に添加される。これら減圧弁を凝集タンクの頂部付 近に位置決めすることにより、処理水が直接通気されるので、処理水中の微細な 気泡が合体する機会が低下する。減圧弁９４は、マサチューセッツ州レノックス のＫｒｏｆｔａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社の製造するＫ−Ｄ型式のものである のが好ましい。 説明した型式での下方の浄化装置１１６は、相当する寸法の従来のＳＡＳＦ型 式の浄化装置よりも大きな流量を取り扱うのみならず、より効率的である。浄化 装置１０に入る、４００ｐｐｍの濃度のＴＳＳ汚染物質に対し、この浄化装置を 出る浄水におけるＴＳＳ汚染物質濃度は１１．２ｐｐｍであった。 再度図１から３を参照するに、本発明の現在好ましい形態に於ては、２つの積 層体１１２を使用し、全ての運転が、例えば中央の高い位置に設けたオフィス１ ６２から容易に監視出来るような寸法形状のビル１６０内に格 納した状態で行われる。直径４０フィート（約１２．２メートル）の上方の浄化 装置１１４と、直径３６フィート（約１１．０メートル）の下方の浄化装置１１ ６とから形成した積層体は、これら２つの積層体と関連する設備及び導管とを含 め、長さ約３８メートル、幅約１８メートル、高さ約９．５メートルのビルに格 納し得る。積層状態での各浄化装置が密接にパッケージングされていることから 、４つの浄化装置の全てを、納得出来るコストで建造することの出来る単独の小 型ビルディングに完全に格納することが出来ることを銘記されたい。ビルが小さ いことで、設備の定期的な物理的検査や水流れのサンプリングを含む運転コスト も軽減される。図２及び３に示す２段積み重ね型としたプラントでの浄化装置の 容量は、もし従来の沈殿タンクを使用して実施した場合には約１４倍の表面積を 要するようなものである。全ての浄化装置を格納することにより、臭気や騒音の 放出を制御することが可能であり、またそれによりプラントの敷地計画を著しく 容易化し、水処理プロセスにおける審美的及び環境的影響を減少させることも出 来る。積層体１１２が、横方向に伸延するピット１６４及びクロスピット１６５ を除き、地上に設けたコンクリート床上で支持されることも銘記されたい。これ ら各ピットは主たる原排水導管と、浄水導管と、スラッジ導管とを保持するもの であり、原料排水入口、浄水出口、そしてスラッジ収集ピット１５２の位置にウ エル１６４ａ、１６４ｂ、１ ６５ｃを含んでいる。 上方の浄化装置１１４は鋼（図１）或はコンクリート（図２及び３）製のカラ ム１６６、１６６ａ上に支持される。図１に示すように、カラム１６６は、上方 の浄化装置１１４の底壁の下側にあってこの底壁を支持してなる鋼梁１１５の配 列体を支持する。図２及び３に於て、これら支持体１１５ａはコンクリートで補 強されている。こうした、上昇させた状態での支持配列構成は、浮揚タンク１３ ８内に保持した水の深さが極めて浅いことのみによって可能とされるものである 。従来設計での回転ドラム一次フィルター１７２が、原排水から非浮揚性の堆積 物を、それら堆積物が浄化装置に流入する以前に除去する。より目の粗いスクリ ーン及び目の細かいスクリーンを使用し、目の粗いスクリーンが約２５ｍｍの垂 直長孔を具備し、目の細かいスクリーンが３乃至６ｍｍの開口を具備しスクリー ン洗浄及びゴミ排出能力を有しているのが好ましい。これらのスクリーンはドラ ム型式か或は移動スロット型式のもので良い。収集はホッパー型式で行うのが有 益である。浄化装置に於て溶解空気浮揚技法を使用することにより、沈殿型式の 浄化装置を使用する場合には通常必要とされるところの、オイル、グリスや浮揚 ゴミを分別するための追加のデバイスを設ける必要がないことが重要である。仮 に、原排水に対し砂高さを高くすることが予測される場合には、従来のサイクロ ン型分離機を一次側の浄化装置の送りライン中に組 み込んで使用し、砂を分離することも好ましい。従来のサイクロン型分離機は自 動化された砂収集機を具備し、この砂収集機が、収集した砂をホッパに排出する 。原排水全体に含まれる砂の量が少ない或は中程度である場合、上方の浄化装置 １１４は、この上方の浄化装置の底部スクレーパ及び溜めを介し、沈殿する粒状 物に対処することが出来る。溜めは自動排出ユニットを具備し、また、溜めの底 部に組み込んだスクリュー型式の大型の砂押出機ユニットであって、市販入手し 得るＳＰＣ型式の浄化機として知られるような大型の砂押出機ユニットをも含ん でいる。 浄化装置を積層しての配列構成では、ピット１６４、１６５における浄水排出 パイプや浄水排出ライン中のポンプ１６７が地表面下に位置付けられることから 、下方の浄化装置１１６での媒体からの２重のろ液流れを大流量に於て駆動させ るために十分な損失水頭が発生することも銘記されたい。 図４及び５には上方の浄化装置１１４及び下方の浄化装置１１６と共に使用す るようになっているバイオ反応炉２００が例示される。詳しく説明すると、単一 ステージ型の上方の浄化装置１１４を出る浄水は、この上方の浄化装置１１４の 浄水出口からライン２０２を通して流れ、溜め２０４及び入口ライン２０６を経 て、全体的に円筒形状の、ステンレス鋼製の反応タンク２０８に入る。反応タン ク２０８の下方部分の無酸素帯域２１０ が、入口２０６ａを介し、この無酸素帯域２１０の下方部分位置に流入する流れ を受ける。この無酸素帯域２１０は反応タンク下方の１／３を全体的に覆って伸 延するのが好ましい。好気性帯域２１２が、反応タンクの上方の２／３を覆って 伸延する。これら２つの帯域間では１組の多孔管２１４が、反応タンク内部を通 して上方に流動する処理水（バイオリカー）中に、ブロワー２１６からの圧縮空 気を放出する。プラットホーム２１８が反応タンク上面上を伸延し、小型の、好 ましくはＳｕｐｒａｃｅｌｌ型であるＤＡＦ方式の専用の浄化装置２２０を支持 する。 流入する浄水は先ず、無酸素帯域２１０を通して上昇し、次いでエアレーター ２１４からの気泡と共に上昇して好気性帯域２１２に入る。バイオリカーはプラ ットホーム２１８を貫いて上方へと流動することによって反応タンク２０８を出 、浄化装置２２０に達した後、中央の円筒形状の壁２２０ａを越え、矢印２２１ で示す如き方向で浮揚タンク２２０ｂに入る。好気性帯域２１２から流出するバ イオリカーの一部分は、再循環用出口２２４ａ及び導管２２４を介し、入口導管 ２０６へと配向される。浄化装置２２０からの浮揚スラッジは、矢印２２５で示 す方向で、排出導管２２６を介して導管２２４に送られる。分岐導管２２８が、 過剰の浮揚スラッジのための弁出口を提供する。 浄化装置２２０を出る浄化されたバイオ処理水は、導 管２３２を介して外部の水位制御体２３０を出、浄化されたバイオ処理水のため の出口２３４に達する。出口２３４を出た浄化されたバイオ処理水は２ステージ 型の下方の浄化装置１１６に入る。導管２３２は分岐導管２２８から続いており 、浄化されたバイオ処理水を反応タンク２０８への入口導管２０６に送り込む。 導管２２４を通し再循環される浮揚スラッジとバイオリカーとの流れの流量は代 表的には、ライン２０６から反応タンクに入る合計流量の約２倍、好ましくは約 ５倍である。前記再循環流れ中を搬送されるバクテリア塊を破壊しにくいという 点から、蠕動ポンプが使用される。従来からの遠心ポンプ２４０を導管２３２内 に位置付けし、浄化されたバイオ処理水の合計流量の約４０乃至１００％が再循 環され続ける様にする。 本発明の主要な特徴は、バイオ反応炉で使用するバクテリアが、無酸素帯域２ １０及び好気性帯域２１２の各々を貫いて垂直に吊下させたバイオキャリヤー上 に支持或いは結合されることである。現在好ましい形態に於ては、このバイオキ ャリヤーは織物、特には深織りの織り物、例えばカーペットに使用する織り物を 枠２４０から吊下してなるストリップ２４８、２４８ａを含む。この枠２４０は 、反応タンク２０８の中心軸線に沿って垂直に伸延する中央の管状部材２４２を 含み、この管状部材２４２は好ましい形態ではその直径は５乃至６インチ（約１ ２．７乃至１５．４ｃｍ）である。管状部材２４ ２は垂直方向に離間された２組の半径方向アーム２４４を支持する。この２組の 半径方向アーム２４４は、管状部材２４２から全体的に半径方向に伸延し、無酸 素帯域２１０及び好気性帯域２１２を、約６０度の円弧を各々有する６つのセク ションに分画してなる直径２インチ（約５ｃｍ）の管状のロッドであるのが好ま しい。のこれら半径方向アームの１組は無酸素帯域２１０及び好気性帯域２１２ の各々の頂部位置に位置付ける。前記６つのセクションは交互にストリップ２４ ８、２４８ａを含んでいる。無酸素帯域２１０及び好気性帯域２１２の垂直方向 高さの差を反映して、好気性帯域２１２に於けるストリップ２４８は無酸素帯域 ２１０に於ける２４８ａよりも長くなっている。各ストリップが一連の開口或い は補強されたアイレット２４８ｂを含むのが好ましい。この補強されたアイレッ ト２４８ｂは、隣り合う前記半径方向アーム２４４間を伸延して相互離間状態に 取り付けた湾曲形状のステンレス鋼製の１組のプレート２５１上に担持させたフ ック２４９に係合する。各プレート２５１は、全体的に円周方向に湾曲し、約２ インチ（約５ｃｍ）垂直方向に伸延する。こうした、簡単な“吊下”による取り 付けシステムであることによって、バイオキャリヤーの好都合な取り付け及び取 り替えが可能とされる。この取り付けシステムによれば、フォーム製の、小さい 浮揚キューブを使用する場合におけるコスト及び負荷上の問題が回避される。湿 った、吊下されたストリッ プ２４８、２４８ａの重量がバイオリカー内部で垂直方向に保持されるからであ る。 使用可能な別の吊下げ式のバイオキャリヤーは、商業的な細流フィルターで使 用する標準型のプラスチック部品２７０の列を１組固定することにより形成され る（細流フィルターでは原排水が、塊状とされ各々がバクテリアを保持してなる 前記標準型式でのプラスチック部品を保持するタンクを通して細流れろ過される ）。前記標準型式でのプラスチック部品のストリング或いはラインが、アイレッ ト２７３その他の標準型式での吊下用具をその上端位置に設けてなるロッド２７ ２上で支持される。各アイレット２７３はフック２４９の１つに釈放自在に固定 される。プレート２５１の１校に吊下された多数のそうしたストリングが相互に 、湾曲した玉簾に類似するバイオキャリヤーの一部分を構成する。 枠２４０は反応タンクの上端壁と下端壁とに液漏れのない状態で固着した回転 支承体２５０に取り付けられる。これらの回転支承体が、枠と、この枠に吊下し たストリップ２４８、２４８ａとの、任意の好適な、従来からの機械的配列構成 により駆動されての往復運動を創出するための揺動運動を可能としている。現在 好ましい前記機械的配列構成を図７に示す。図７の機械的配列構成では１対のリ ニア電気モーター２６０、２６０を使用している。これら１対のリニア電気モー ターは縦列状態で作動され、前記半径方向アーム２４４の１つに各々接続 したワイヤー２６２を介して枠２４０を揺動状態で廻動させる。シール２６４が ワイヤーの、タンク中にバイオリカーを保持する一方での直線運動を可能とする 。各リニア電気モーター２６０が、遅延回路２６０ｂを介して接続してなるリミ ットスイッチ２６０ａを有し、このリミットスイッチ２６０ａが、前記枠２４０ の揺動の振れ毎に若干の停止を創出するのが好ましい。 ストリップ２４８は好気性帯域２１２内で標準型式での好気性バクテリアを担 持し、ストリップ２４８ａは無酸素帯域２１０内で標準型式での嫌気性バクテリ アを保持する。これら各バクテリアは、活性スラッジプラントに於て、溶解され た有機性汚染物質を消化し、これら溶解された有機性材料を生物学的作用を介し 、ＣＯ₂と水とに変換するために使用される型式のものである。バクテリアが消 化し得る溶解有機物量が大量であることから、バクテリアはバイオマス中で実質 的に成長する。ストリップ２４８、２４８ａが揺動運動することが、バイオリカ ーとバクテリアとの間での良好な相互作用を保証する。また前記揺動運動はバイ オキャリヤーから余分のバイオマスを脱離させる。脱離したバイオマスはバイオ リカーにより搬送されて、１）浄化装置２２０に入り、この浄化装置２２０内で 浮揚スラッジとなり、次で釈放或いは再循環され、或いは、２）再循環ライン２ ２４に入る。 運転上、浄化装置の大きさやこれら浄化装置に入る流 れの流量は、排水処理システムの分担する人口数によって決定する。例えば、人 口が約２万人である場合、雨季における一日の最大流量は約９．５ｍ²／分であ り、積相体１１２当り必要とされる浮揚表面は約３４．３ｍ²であり、ＳＡＦ− ＢＰユニットの直径は２２フィート（６．７ｍ）であり得る。人口が６万人であ る場合は、雨季における一日の最大流量は２８．７ｍ³／分に増大し、積相体１ １２当り必要な浮揚表面積も１０２．５ｍ²となり、上方の浄化装置１１４及び 下方の浄化装置１１６の直径は夫々、４０フィート（１２．２ｍ）及び３６フィ ート（１１．０ｍ）となる。人口が２０万人となると、一日の最大流量は９５． ６ｍ³／分、積相体１１２当り必要な浮揚表面積は３４１．１ｍ²、上方の浄化装 置１１４及び下方の浄化装置１１６の直径は夫々、７０フィート（２１．３ｍ） 及び６２フィート（１８．９ｍ）にもなる。正規相対１１２を並列させたことに より冗長性が提供される。通常、両積層体は雨天時にのみ運転される。従って、 一方の積層体は晴天時の最大流量を浄化することが出来る大きさとされる。図１ から３にはＳＡＦ３６−ＢＰ型浄化装置上にＳＰＣ４０型浄化装置を取り付けて なる、２つの平行な積層体が示される。先に銘記した如く、この形態に於ては１ ８×３６ｍ四方、高さ９．５メートルのビルが必要となる。雨天時には、６万人 を対称としたシステムによれば一日当り１０．９百万Ｕ．Ｓ．ガロン（約４１． ２百万リットル）を処理 することが出来る。２万人を対称としたシステムでのそれは３．６百万Ｕ．Ｓ． ガロン（約１３．６百万リットル）であり、２０万人用のシステムでは３６．２ 百万Ｕ．Ｓ．ガロン（約４９．８百万リットル）である。表１には、本発明の排 水処理システムを使用して達成し得る代表的な浄水準を示す。 相Ｃ．１には、上方の浄化装置１１４及び下方の浄化装置１１６から成る物理 的−化学的浄化が含まれる。この浄化には、燐の除去、詳しくは下方の浄化装置 １１６に於けるろ過ステージでの燐の除去が含まれるが、Ｓｕｐｒａｃｅｌｌ型 であるところの上方の浄化装置１１４の、バイオ反応炉２００への流れにより提 供されるような生物学的処理は含まれない。相Ｃ．２には、上方の浄化装置１１ ４と下方の浄化装置１１６との間に直列的に追加したバイオ反応炉２００による 生物学的な処理により爾後の浄化が得られることが示される。詳しく説明すると 、バイオ反応炉無しで作動する上方の浄化装置１１４と下方の浄化装置１１６と は、各々ＢＯＤを約５０％減少させることが可能であり、全体では約７５％減少 させ得るが、バイオ反応炉はＢＯＤを３０ｐｐｍ、即ち原排水中のＢＯＤ濃度の １０％未満に減少させることが出来る。相Ｃ．３は、無酸素帯域２１０での脱窒 と、ライン２２４を介してのスラッジとバイオリカーとの再循環とを組合わせた 場合である。前記脱窒を追加することによってバイオリカーの窒素含有量が劇的 に減少することを銘記されたい。アンモニアとＴＫＮ（有機性窒素合軽量）とは 係数でほぼ１０減少する。例示した数での無酸素帯域を使用することで、ＢＯＤ 水準もまた、最終的な値であるところの３０ＰＰｐｐｍから１０ｐｐｍへと減少 する。懸濁固形物（ｓｓ）量は相Ｃ．１でのプロセス処理のみによって有効に排 除された。 表２から５には、上方の浄化装置１１４としてＳｕｐｒａｃｅｌｌ型の浄化装 置を使用し、下方の浄化装置１１６としてＳＡＳＦ型の浄化装置を使用し、生物 学的処理は使用しない、Ｃ．１水準で運転してなる本発明のシステムにおける何 回かの試験運転での浄化効率が示される。 これらの表によれば、中でも、積層体としての浄化装置を使用して、ＣＯＤ、 ＢＯＤ、燐及び窒素の水準を、生物学的処理その他の特別な反応炉を使用するこ となく米国環境基準に対し合致し或いはほぼ合致する水準とする浄化が達成され 得ることが実証されている。これは、小型の、従って維持の容易な、図１から３ に示す型式の処理プラントを建設することによって、生物学的処理のための追加 コストを要することなく実質的な水処理能力が提供され得るということを実証す るものである。従って、自治体は例えば、人口増加に容易に対処し得るようにな る。本発明の浄化システムを主たる処理システムとして化学的及び生物学的汚染 物質を実質的に減少させ、既存の従来からの処理システム側で増分を取り扱う様 にしても良い。 相Ｃ．１での実質的に物理的−化学的浄化プロセスは、通常運転で使用される 凝集用化学物質のコストから見た場合にコスト効率的でもある。特定型式、即ち 化学物質の混合物、例えば硫酸第二鉄、ＰＡＣ、陰性ポリマー、陽性ポリマーな どの化学物質の混合物によっては、年間一人当たりの化学物質の合計費用は２． ９２乃至７．３０米国ドルの範囲となる。 極めて小型の処理システムを含む都市排水処理設備であって、従ってこれを完 全に包納することにより、騒音や臭気による汚染を低減するのみならず、運転自 体を好都合且つ有効に監視することの出来る処理システムを含 む都市排水処理設備が説明された。本処理システムは設置コストが比較的安価で あり、運転コストも、これに匹敵する従来からの沈殿ユニットと比較して低コス トである。本発明によればＴＳＳは劇的に減少し、ＣＯＤやＢＯＤ、窒素そして 燐を含む汚染物質が、生物学的処理を使用することなく著しく減少されれる。本 発明のバイオ反応炉を使用することにより、こうした汚染物質全てに対する米国 環境基準に容易に且つ確実に合致させることが可能となる。 本発明は例えば乾季と雨季との間や季節的な人口変動によって生じる広範な流 量を容易に収受することが出来る。更には、本発明によれば、従来技術と比較し て空間的条件が比較的小さく且つバイオキャリヤーコスト的に極めて大きな節減 となる生物学的処理能力が提供される。加えて、本発明は、乾燥固形物含有量が 代表的には２乃至６％である比較的乾燥したスラッジを排出物として生成する。 この乾燥したスラッジは廃棄或いは、米国特許第５，０１３，４２９号及び第５ ，１４５，５８２号に記載されるような酸化プロセス或いはオゾンプロセスとい った爾後のプロセス処理のための移動を容易化する。前記各米国特許には、組み 込み式のミキサーを具備する処理タンクを含み、この処理タンクが酸素及び或い はオゾンと、比較的厚みのあるスラッジとを活発に混合し、スラッジを生物学的 に安全なものとする。爾後のプロセス処理により、乾燥固形物含有量はリンゴの それと ほぼ同等の２０乃至４０％へと減少される。 以上本発明を具体例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得 ることを銘記されたい。例えば、本発明を、中間浄水を特定形態のバイオ処理体 に送ることの出来る、浄化装置を積層してなる形態のものとして説明したが、そ れら２つの浄化装置間に従来通りのバイオ処理体を使用して良く、好気性帯域の みを具備するバイオ反応炉を使用することも出来る。更に、本発明を、積層した ２つの浄化装置を２つ連続してなるプラントに関連してその好ましい形態に於て 説明したが、本発明の配列構成を、並列状態で運転されてなる３つ或いはそれ以 上積層することも出来る。斯くして、浄化装置の積層体１１２を追加することに より、図示された２つの浄化装置からなる積層体と共に三角形或いは直線配列と することが出来る。更に、本発明を溶解空気不要式の浄化装置のある型式のもの として説明したが、ＤＡＦ方式の他の浄化装置が知られており、これを使用する ことが出来る。例えば、ＳＡＦ−ＢＰ型の２ステージ浄化装置をＳＡＦ型式の浄 化装置と交換しても良いが、そうしたＳＡＦ型式の浄化装置はずっと大型でコス ト高であり、ＳＡＳＦ型或いはＳＡＦ−ＢＰ型の浄化装置よりも損失水頭が大き くなるので、本発明の、例えば比較的資本コストが小さいといった幾つかの利益 が損なわれる。また、先に言及した様に、ＳＡＦ及びＳＡＳＦ型の浄化装置はＳ ＡＦ−ＢＰ型の浄化装置と比較しての運転上の欠 陥がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＺ，Ｖ Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．溶解され且つコロイド状の固形汚染物質にして、酸素を使用しての処理を 必要とする有機固形物を含む固形汚染物質を除去することにより排水を浄化して なる流入原水処理のためのシステムであって、 前記流入原水を受ける浅いタンクと、溶解空気浮揚方式での浄化を該タンクに 於て実施することにより第１の浄水を生成するための手段とを具備してなる第１ の浄化装置と、 第２の浄化装置にして、前記第１の浄水を受け、該第１の浄水を、（ｉ）前記 タンク内で溶解空気浮揚方式での浄化を実施するための手段と、（ｉｉ）前記タ ンクの底部の半径方向に分割された帯域位置におけるろ過媒体と、（ｉｉｉ）予 め選択した、前記半径方向に分割された帯域での前記ろ過媒体を逆洗するための 逆洗手段と、（ｉｖ）浄化され、ろ過された水を、前記タンクから抜き出すため の手段とを含んで成る第２の浄化装置と、 前記第１の浄化装置を前記第２の浄化装置の上方に積み重ね関係に於て取り付 けるための取付け手段と を含んで成るシステム。 ２．第１の浄化装置及び第２の浄化装置から成る第２の一対の浄化装置と、該 第２の一対の浄化装置における前記第１の浄化装置を前記第２の浄化装置の上方 に積み重ね関係に於て取付けるための取付け手段とを含み、該第２の一対の浄化 装置に於ける第１の浄化装置及び第２ の浄化装置と取付け手段とが、第１の一対の浄化装置に於ける第１の浄化装置及 び第２の浄化装置と取付け手段と並置状態で配列されてなる請求の範囲１のシス テム。 ３．第１の浄化装置及び第２の浄化装置を包囲することにより臭気及び騒音を 制御するための手段を含んでなる請求の範囲１のシステム。 ４．第２の浄化装置が垂直壁を含み、該垂直壁がタンクを相互に隔絶された半 径方向帯域に分割し、各半径方向帯域におけるろ過媒体を覆う傾斜バッフル手段 を設けてなる請求の範囲１のシステム。 ５．第２の浄化装置が、タンク内に生成された浄水と第１ろ液とを隔絶するた めの手段を含んでなる請求の範囲４のシステム。 ６．第１の浄化装置及び第２の浄化装置との間を流体連通する状態で接続され てなるバイオ反応炉を含んでなる請求の範囲１のシステム。 ７．バイオ反応炉が、 好気性帯域を具備する反応タンクにして、該反応タンクの底端部に位置付けら れた排水入口と、前記反応タンクの上端部に位置付けらたバイオ処理水出口と、 前記反応タンクの上端部に位置付けられた、前記好気性帯域からの再循環出口と を具備してなる反応タンクと、 バイオ反応炉内部で揺動するべく該バイオ反応炉内部で支持されてなるバイオ キャリヤーと、 前記バイオ処理水出口からのバイオ処理水を受け、浄 化されたバイオ処理水と浮揚スラッジとを生成する溶解空気浮揚方式での専用の 浄化装置と、 該溶解空気浮揚方式での専用の浄化装置からの浮揚スラッジ及び前記再循環出 口からのバイオ処理水の少なくとも１部分を反応タンクの排水入口に循環させる ための浮揚スラッジ及びバイオ処理水再循環手段と、 前記溶解空気浮揚方式での専用の浄化装置からの浄化されたバイオ処理水の少 なくとも１部分を反応タンクの排水入口に循環させるためのバイオ処理水再循環 手段と、 前記好気性帯域内の原排水を通気するための通気手段と から構成される請求の範囲６のシステム。 ８．バイオキャリヤーが織物のシートを含んでなる請求の範囲７のシステム。 ９．バイオキャリヤーがじゅうたん生地を含んでなる請求の範囲８のシステム 。 １０．バイオ反応炉が嫌気性帯域を含み、反応タンクが通気手段の下方に位置 付けられ、前記嫌気性帯域がその下端位置に排水入口を具備し、バイオキャリヤ ー手段が前記嫌気性帯域内で揺動し且つバイオー有機体を支持してなる請求の範 囲７のシステム。 １１．ＢＯＤ及びＣＯＤでの汚染物質を含み得る汚染物質と反応するバイオー 有機体にして、排水中に溶解或は懸濁して汚染物質を中性化するバイオー有機体 を使用 するバイオ反応炉であって、 好気性帯域と、排水入口と、反応水出口と、前記好気性帯域からの再循環出口 とを具備してなる反応タンクと、 該反応タンク内部の前記好気性帯域内に、前記反応タンク内を揺動運動するべ く支持されたバイオキャリヤー手段にして、前記バイオー有機体を支持してなる バイオキャリヤー手段と、 溶解空気浮揚方式での浄化装置にして、前記反応水出口からのバイオ処理水を 受け、浄化されたバイオ処理水と、浮揚スラッジとを生成するための溶解空気浮 揚方式での浄化装置と、 該溶解空気浮揚方式での浄化装置からの浮揚スラッジと、前記再循環出口から のバイオ処理水との少なくとも１部分を排水入口へと再循環させるための浮揚ス ラッジ及びバイオ処理水再循環手段と、 前記溶解空気浮揚方式での浄化装置からの浄化されたバイオ処理水の少なくと も１部分を排水入口に再循環させるためのバイオ処理水再循環手段と、 好気性帯域中の水を通気するための通気手段と により構成されてなるバイオ反応炉。 １２．バイオキャリヤーが織物のシートを含んでなる請求の範囲１１のバイオ 反応炉。 １３．バイオキャリヤーがじゅうたん生地を含んでなる請求の範囲１２のバイ オ反応炉。 １４．バイオ反応炉が嫌気性帯域を含み、反応タンクが通気手段の下方に位置 付けられ、前記嫌気性帯域がその下端位置に排水入口を具備し、バイオキャリヤ ー手段が前記嫌気性帯域内で揺動し且つバイオー有機体を支持してなる請求の範 囲１１のバイオ反応炉。 １５．浮揚スラッジ及びバイオ処理水再循環手段が蠕動ポンプを含んでなる請 求の範囲１１のバイオ反応炉。