(57)【要約】  本明細書に記述されているのは、膜／生物分解濾過の組合せの方法及びシステムである。１つの実施形態においては、濾過システムは、吸引状態で操作される。この配置は、その中に配置されている、より小さな濾過水容器（６）を有する給出タンク（５）を含んでいる。濾過水容器（６）によって塞がれていない給出タンク（５）の中の領域は、分解中及び分解済の固形有機性廃棄物の層で部分的に満たされ、上述したような生物分解濾過で使用されるタイプの好気性濾過層（７）を形成している。さらなるモジュール容器（８）が、濾過水容器（６）の中に取り付けられており、膜濾過モジュール（１０）を収容する膜チャンバ（９）を形成している。
2009514666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．生物学的処理構成部品と、
ｂ．前記生物学的処理構成部品へ廃水を供給するための給入手段と、
ｃ．給出側が前記生物学的処理構成部品と流体連通状態にある、１以上の中空の浸透性膜を含んだ膜濾過装置と、
ｄ．前記膜装置と連結され、前記膜の壁を越えて圧力差を生成することにより濾過操作を提供するように選択的に操作可能であり、よって、前記生物学的処理構成部品から前記膜壁の給出側への給出液の流れ、及び前記膜壁の濾過水側からの濾過液の引き抜きを生じさせるポンプ手段と、
を含んでいることを特徴とする廃水処理システム。
【請求項２】
前記生物学的処理構成部品は、好気性堆肥層であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記膜の濾過水側から引き出された濾過液を受け入れるための濾過水容器をさらに含んでいることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記膜壁に適用される圧力差を逆にするため、及び前記膜壁の濾過水側から前記膜壁の給出側へ前記濾過液を流すことによって前記膜の逆洗を引き起こすための、前記ポンプ手段と流体連通状態にあるバルブ手段を含むことを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記バルブ手段は、圧力反応バルブを含んでおり、前記圧力反応バルブは制御ポートを閉鎖するように適用される流体圧力に反応することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記圧力反応バルブの給入口は前記ポンプ手段の出口と接続されており、前記圧力反応バルブの出口は前記膜装置と連結しており、前記制御ポートは前記ポンプ手段の出口と連結していることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記バルブ手段は、第１及び第２ポート及び出口ポートを有する方向制御バルブをさらに備えており、このバルブは、前記第２ポートの流体圧力よりも高い前記第１ポートの流体圧力に反応して、前記第２ポートが閉じている間は、前記第１ポートから前記出口ポートへ流体が流れるのを可能にし、前記第１ポートの流体圧力よりも高い前記第２ポートの流体圧力に反応して前記出口ポートが閉じている間は、前記第２ポートから前記第１ポートへ流体が流れるのを可能にすることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記方向制御バルブは、前記圧力反応バルブの出口が前記第２ポートと接続された状態で、前記圧力反応バルブと前記膜装置との間に配置され、前記膜装置は、前記第１ポートと接続され、前記出口ポートは前記濾過水容器と流体連通状態にあることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記濾過水容器は閉じており、前記ポンプ手段は前記濾過水容器から濾過水を引き抜くように操作可能であり、よって、前記引き抜きが、前記膜壁を越えて前記圧力差を生成することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項１０】
前記濾過水容器は、気体停止バルブによって選択的に閉じられ、前記気体停止バルブは、気体が前記濾過水容器から排出されることを可能にするが、前記濾過水容器の中への気体の進入を防げることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ポンプ手段は、前記膜の給出側へ、圧力を受けた給出液を供給するように操作可能であり、よって、前記膜壁を越えて前記圧力差を生成することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記膜壁に適用される前記圧力差を逆にし、前記膜壁の濾過水側から前記膜壁の給出側へ濾過液を流すことによって前記膜の逆洗を引き起こすように操作可能である、さらなるポンプ手段を含むことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記好気性堆肥層が前記給出容器内に形成されており、前記膜装置は、前記給出容器の基部にある、又は基部に隣接した給入口と流体連通状態にあることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記給出容器は、流体レベル検知装置を含んでおり、前記検知装置は、前記給出容器内の液体のレベルに応じて前記ポンプ手段の操作を制御するように操作可能であることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記流体レベル検知装置は、前記液レベルが第１の所定限度以下に下がる場合に前記ポンプ手段を無効にするように、及び前記液レベルが第２の所定限度まで上昇する場合に、前記ポンプ手段を有効にするように操作可能であることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１及び第２の所定限度は、同一であることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１の所定限度は、前記給出容器の基部にある、又は基部に隣接した前記給入口が、液の中に沈められたままにされるように選択されることを特徴とする請求項１５又は請求項１６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記給入口はフットバルブを含んでいることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
ａ）好気性堆肥層を形成し、維持するステップと、
ｂ）前記好気性堆肥層の上に廃水を給出するステップと、
ｃ）前記好気性堆肥層を通じて前記廃水を濾過するステップと、
ｄ）前記好気性堆肥層から濾過された廃水を取り除くステップと、
ｅ）膜濾過器の給出側へ、前記取り除かれた濾過された廃水を適用するステップと、
ｆ）前記膜濾過器の濾過水側から、処理された廃水を引き抜くステップと、
を含むことを特徴とする廃水処理方法。
【請求項２０】
前記処理された廃水を、濾過水側から給出側へ前記膜濾過器を通じて流し戻すことによって、前記膜濾過器を定期的に逆洗するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記逆洗ステップは、前記好気性堆肥層への逆洗廃棄物の供給を含んでいることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記膜の逆洗を引き起こすように、請求項８に記載の廃水処理システムを操作する方法であって、
ａ）濾過操作の間、前記圧力反応バルブを閉じ、前記濾過水容器の中の流体圧力が低下するように、前記方向制御バルブの前記第１ポートにおける流体圧力を、前記第２ポートにおける流体圧力を超えさせるステップと、
ｂ）前記膜装置から、前記方向制御バルブの前記第１ポート及び前記出口ポートを通じて、前記濾過水容器の中へ濾過水を流すステップと、
ｃ）前記好気性堆肥層内の供給液レベルが第1の所定のレベル以下に下がる場合に、前記ポンプ手段を無効にするステップと、
ｄ）前記ポンプ手段の無効に反応して、前記圧力反応バルブの前記制御ポートから圧力を開放し、前記圧力反応バルブを開くステップと、
ｅ）前記好気性堆肥の中の前記供給液レベルが、第２の所定のレベルより上に上昇した場合に、前記ポンプ手段を有効にするステップと、
ｆ）前記ポンプ手段の有効化に反応し、前記第１ポートにおける圧力を超えている前記方向制御バルブの前記第２ポートに流体圧力をかけ、前記出口ポートを閉鎖するとともに、濾過液を、前記方向制御バルブの前記第２及び第１ポートを通じて前記濾過水容器から前記膜装置の濾過水側へ流し戻し、よって、前記膜濾過装置の逆洗が引き起こされるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水処理、及びさらに詳しくは、生物分解濾過と膜濾過システムの組合せに関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭廃水処理システムは、下水道接続のない地域における家庭廃棄物の処理の共通方法である。これは通常、処理された、又は部分的に処理された下水の現地での処置を含む。家庭での使用を目的としたこれらのシステムから水をリサイクルすることは非常に望まれているのだが、処理された下水の変わりやすい品質、及び再利用するための安全な水を確保することの困難さによって妨げられている。
【０００３】
典型的な生物分解濾過システムは、特許文献１に記述されている。前記生物分解濾過システムは、頂部、底部、及び分解中及び分解済の固形有機性廃棄物の層の連続体を有する共通の濾過層の中で、廃水、及び固形有機性廃棄物を同時に処理する構成である。濾過層内の固形有機性廃棄物の分解の度合いは、濾過器の頂部から、層の底部において固形有機性廃棄物が完全に分解している底部へ向かって増加する。濾過層は、濾過層を空気と液体の浸透性状態に維持している生命有機体の供給を組み込んでいる。廃水及び固形有機性廃棄物は、濾過層の上層に適用され、よって、廃水は濾過層を通じて浸透する。濾過層は、好気性状態に維持され、処理された廃水は、略浄化された状態で濾過層の底部から引き込まれる。処理工程に膜を追加することは、水質を劇的に向上させることができ、病原菌除去を提供し、再利用を実行可能な選択肢にする。
【０００４】
濾過システムは、家庭の敷地、又は僻地の隔離された地区において使用されるのが適当であるため、複雑な制御器、バルブ及びタイマーを必要とせずに、小型化を実現するように処理タンクを内部に統合し、自己逆洗する膜濾過器の供給が望まれている。システムの制御操作は、水圧及び逆止めバルブ、及びポンプのような単純な構成部品によって実施されることが望まれ、必要とされる制御はポンプ操作を制御するためのフロート又はレベルスイッチのみである。さらに、家庭の敷地内で逆洗廃棄物を効果的に処分するような限られた機会が与えられ、逆洗廃棄物が、濾過層へ戻すリサイクルによってさらに処理されることが望まれている。
【特許文献１】米国特許第５６３３１６３号明細書
【特許文献２】米国特許第６１５６２００号明細書
【特許文献３】米国特許第６５５５００５号明細書
【特許文献４】米国特許第６８４１０７０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、先行技術の不利点の少なくとも１つを克服又は改善すること、又は有用な代案を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様によると、本発明は、以下を含む廃水処理システムを提供する。
ａ）生物学的処理構成部品
ｂ）前記生物学的処理構成部品へ廃水を供給するための給入手段
ｃ）給出側が前記生物学的処理構成部品と流体連通状態にある、１以上の中空の浸透性膜を含んだ膜濾過装置
ｄ）前記膜装置と連結され、前記膜の壁を越えて圧力差を生成することにより濾過操作を提供するように選択的に操作可能であり、よって、生物学的処理構成部品から膜壁の給出側へ、給出液の流れ、及び前記膜壁の濾過水側からの濾過液の引き抜きを生じさせるポンプ手段。
【０００７】
好適には、生物学的処理構成部品は、好気性堆肥層である。
【０００８】
好適には、システムは、前記膜の濾過水側から、引き出された濾過液を受け入れるための濾過水容器をさらに含んでいる。好ましくは、システムは、前記膜壁に適用される圧力差を逆にするため、及び前記膜壁の濾過水側から前記膜壁の給出側へ前記濾過液を流すことによって、前記膜の逆洗を引き起こすための、前記ポンプ手段と流体連通状態にあるバルブ手段を含む。
【０００９】
好適には、バルブ手段は、圧力反応バルブを含んでおり、前記圧力反応バルブは、制御ポートを閉鎖するように適用される流体圧力に反応する。好ましくは、圧力反応バルブの給入口は、前記ポンプ手段の出口と接続されており、圧力反応バルブの出口は、前記膜装置と連結しており、制御ポートは、前記ポンプ手段の出口と連結している。好適には、バルブ手段は、第１及び第２ポート及び出口ポートを有する方向制御バルブをさらに備えており、このバルブは、第２ポートの流体圧力よりも高い第１ポートの流体圧力に反応して第２ポートが閉じている間は、第１ポートから出口ポートへ流体が流れるのを可能にし、第１ポートの流体圧力よりも高い第２ポートの流体圧力に反応して出口ポートが閉じている間は、第２ポートから第１ポートへ流体が流れるのを可能にする。好ましくは、前記圧力反応バルブの出口が前記第２ポートと接続された状態で、前記圧力反応バルブと前記膜装置との間に配置され、前記膜装置は、前記第１ポートと接続され、前記出口ポートは前記濾過水容器と流体連通状態にある。
【００１０】
１つの好適な態様においては、濾過水容器は閉じており、ポンプ手段は濾過水容器から濾過水を引き抜くように操作可能であり、よって、前記引き抜きが、前記膜壁を越えて圧力差を生成する。好適には、濾過水容器は、気体停止バルブによって選択的に閉じられ、この気体停止バルブは、気体が容器から排出されることを可能にするが、容器の中への気体の進入を防ぐ。
【００１１】
システムの操作の１つの方式においては、濾過操作の間、圧力反応バルブを閉じ、濾過水容器の中の流体圧力が低下するように、方向制御バルブの第１ポートにおける流体圧力を、第２ポートの流体圧力を超えさせる。これにより、濾過水は、膜装置から方向制御バルブの第１ポート及び出口ポートを通じて、濾過水容器の中へ流れる結果となる。ポンプ手段は、好気性堆肥層内の給出液レベルが所定のレベル以下に下がる場合に、無効になる。これにより、圧力反応バルブの制御ポートから圧力を開放し、バルブが開く結果となる。ポンプ手段が、再度有効になった場合、圧力反応バルブは、制御ポートにおいて十分な圧力が形成され、バルブが閉じるまで、初めは開いたままである。この初めの開放段階の間は、ポンプ手段によって方向制御バルブの第２ポートにかけられる流体圧力が第１ポートにおける圧力を超えており、出口ポートが閉じ、方向制御バルブの第２及び第１ポートを通じて濾過水が濾過水容器から膜装置に流れ戻る結果となる。これにより、膜装置の逆洗が引き起こされる。
【００１２】
別の好適な態様においては、ポンプ手段は、前記膜の給出側へ圧力を受けた給出液を供給するように操作され、よって、膜壁を越えて前記圧力差を生成する。この態様においては、前記膜壁に適用される圧力差を逆にし、膜壁の濾過水側から膜壁の給出側へ濾過液を流すことによって膜の逆洗を引き起こすように、さらなるポンプ手段を設けることができる。
【００１３】
好適には、好気性堆肥層が給出容器内に形成されており、前記膜装置は、前記給出容器の基部にある、又は基部に隣接した給入口と流体連通状態にある。好ましくは、前記給出容器は、流体レベル検知装置を含んでおり、この検知装置は、前記給出容器内の液体のレベルに応じて前記ポンプ手段の操作を制御するように操作可能である。好適には、前記流体レベル検知装置は、液レベルが第１の所定限度以下に下がる場合にポンプ手段を無効にするように、及び液レベルが第２の所定限度まで上昇する場合に、ポンプ手段を有効にするように操作可能である。第１及び第２の所定限度は、同一にすることもできる。好適には、第１の所定限度は、給出容器の基部にある、又は基部に隣接した給入口が、液の中に沈められたままにされるのを確実にするように選択される。好ましくは、給入口はフットバルブを含んでいる。
【００１４】
別の態様によると、本発明は、以下のステップを含む廃水処理方法を提供する。
ａ）好気性堆肥層を形成し、維持するステップ、
ｂ）好気性堆肥層の上に廃水を給出するステップ、
ｃ）好気性堆肥層を通じて前記廃水を濾過するステップ、
ｄ）好気性堆肥層から濾過された廃水を取り除くステップ、
ｅ）膜濾過器の給出側へ、取り除かれた濾過された廃水を適用するステップ、
ｆ）前記膜濾過器の濾過水側から、処理された廃水を引き抜くステップ。
【００１５】
好適には、方法は、処理された廃水を、濾過水側から給出側へ膜濾過器を通じて、流し戻すことによって、膜濾過器を定期的に逆洗するステップをさらに含んでいる。好ましくは、逆洗ステップは、好気性堆肥層への逆洗廃棄物の給出を含んでいる。
【００１６】
記述されたバルブ制御の多くの変形形態が、所望の結果を達成するために使用できることは、当業者によって明らかになるだろう。さらに、圧力を加えたシステム及び圧力を加えられえていないシステムを含む、記述された応用に対して好適な膜濾過装置の、任意の形態を使用することができる。さらに、通気バイオ濾過器（aerated bio-filters）又は家庭廃水処理工程のような、生物学的処理工程の任意の形態を、膜濾過ステップの前に、廃水を処理するために使用することができる。記述された逆洗液は、気体洗浄及び化学洗浄工程を併せて使用することによって、さらに向上させることができる。
【００１７】
本発明の好適な実施形態は、実施例の方法によってのみ、添付の図を参照して以下に記述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図面の図１を参照すると、濾過システムが吸引下で操作されている本発明の１つの実施形態が示されている。この配置は、その中に配置されている、より小さな濾過水容器６を有する給出タンク５を含んでいる。濾過水容器６によって塞がれていない給出タンク５の中の領域は、分解中及び分解済の固形有機性廃棄物の層で部分的に満たされ、上述したような生物分解濾過で使用されるタイプの好気性濾過層７を形成している。さらなるモジュール容器８が、濾過水容器６の中に取り付けられており、膜濾過モジュール１０を収容する膜チャンバ９を形成している。
【００１９】
この実施形態においては、濾過水ポンプ１１が、濾過水容器６内で、膜濾過モジュール１０の濾過水側に設けられている。濾過水ポンプ１１の出口側は、濾過水ダイヤフラムバルブ１４及びスライドバルブ１５をそれぞれ介して、濾過モジュール１０の濾過水収集チャンバ１３と流体連通するための濾過水ライン１２と通じて連結されている。濾過水ポンプ１１の出口側は、処理された濾過水をこのシステムから出すために、逆止めバルブ１７を通じて出口ライン１６にさらに連結されている。濾過水ポンプ１１の入口側は、直接濾過水容器６に連結されている。
【００２０】
濾過水ダイヤフラムバルブ１４は、濾過水ポンプ１１と連結している入口ポート１８、及び以下に記述するようなスライドバルブのポートと連結している出口ポート１９を有している。ダイヤフラム２０は、流れ制御バルブ２２を介して濾過水ダイヤフラムバルブ１４の濾過水ポンプ側に接続されている制御ライン２１によって制御されている。
【００２１】
スライドバルブ１５は、濾過モジュール１０、及び濾過水ダイヤフラムバルブ１４の出口ポート１９にそれぞれ連結している、第１及び第２ポート２３及び２５を有している。第３ポート２４は、出口ライン３２によって、濾過水容器６に直接連結している。第一の、バルブのバイパス位置においては、流体は、バイパスライン２６を介して第１ポート２５から第２ポート２３へ給出される。第二の、開放位置においては、バイパスライン２６は閉鎖され、流体は、第１ポート２３から第３ポート２４へ給出され、ライン３２と通じた流体の流れを可能にする。
【００２２】
濾過モジュール１０の給出側は、濾過層７と流体連通するために、濾過層７の基部に配置された、又は隣接したフットバルブ２８に接続された給出ライン２７と通じて連結されている。給出ライン２７は、逆洗ライン２９とさらに連結しており、この逆洗ラインは、空気の進入を防ぐための逆止めバルブ３０を通じて濾過層７の上で開いている。
【００２３】
膜容器８は、チャンバ９の上部、及び逆止めバルブ３０を介して環境への出口を与えるための逆洗ライン２９に接続されている通気ライン３１を備えている。代替の実施形態においては、通気ライン３１には、専用の手動通気バルブ（図示せず）を介して直接環境への出口が与えられている。また、逆洗ライン２９及び逆止めバルブ３０は、逆洗流体が濾過層７上へ出されるのを可能にする作用をする。濾過水容器６には、同様に、容器の上部及び通気バルブ３４を介して環境へ接続されている通気ライン３３が設けられている。
【００２４】
レベルスイッチ３５が、濾過層７の中の液体レベルを検知するように、濾過層７内において、フットバルブ２８のレベルの上に設けられている。
【００２５】
図２に示されているように、濾過操作の間は、処理された濾過水、典型的には水、が、濾過水容器６から出口ライン１６を通じて濾過水ポンプ１１によって、くみ上げられ、濾過水容器６内の圧力を減じ、濾過水が給出ライン２７及びフットバルブ２８を介して膜モジュール１０内の膜を通じて引込まれることを生じさせる。スライドバルブ１５が、開放、非バイパス位置にあることによって、濾過水は、膜モジュール１０及び濾過水収集チャンバ１３を通じて通り、スライドバルブ１５の第３ポート２４を介して濾過水容器６の中へライン３２を介して放出される。濾過層７内のレベルスイッチ３５は、濾過水ポンプ１１の操作を制御し、膜チャンバ９の中に空気が引込まれないように、フットバルブ２８が水中に沈んだままにするのを確実にする。
【００２６】
始動の際、及び定期的に逆洗する間は、膜チャンバ９内にある空気は、通気ライン３１及び逆止めバルブ３０を通じて排出されており、膜モジュール１０が常に給出液の中に沈められていることを確実にする。
【００２７】
一旦、給出側の液レベルが、スイッチポイントより低いレベルに落ちると、濾過水ポンプ１１は停止され、給出流体レベルが再び上がり、高レベルスイッチを作動させるまで、再始動しない。濾過水ポンプ１１が停止している間は、濾過水容器６内の液レベルは、濾過水容器６内の濾過水と濾過層７内の給出液との間の水圧レベル差によって、スライドバルブ１５の第３ポート２４及びスライドバルブ出口ライン３２を介して、ゆっくりと再び満たされる。これが発生しているとき、濾過水容器６内の空気は、濾過水容器６の頂部にある通気バルブ３３を介して移動させられ、液レベルは再び通常の操作レベルまで上昇する。
【００２８】
図３に示されているように、濾過層７内のレベルが再び上昇し、濾過水ポンプ１１が始動した場合は、濾過水ダイヤフラムバルブ１４（濾過水ポンプが停止していたことによって圧力がバルブから解放されたので、この時点で開いている）は、バイパス位置に移動したスライドバルブ１５を介して、膜モジュール１０に、濾過水を流し戻すことを可能にする。濾過水の逆流は、膜モジュール１０の表面及び膜の間から汚物を洗い流し、逆洗ライン２９及び逆止めバルブ３０を介して、濾過層７の上に濾過水を放出して戻す。濾過水ポンプ１１が動くにつれて、少量流れ制御バルブ２２が、濾過水ダイヤフラムバルブ１４をゆっくりと再加圧し、バルブを閉じ、濾過水の流れを出口ライン１６へと方向を変更させ、スライドバルブ１５を再び開放させる。この方法においては、濾過水ポンプ１１が始動するときは常に、膜モジュール１０の自動逆洗が達成され、自動逆洗の持続時間は、流れ制御バルブ２２内の抜取り流れ（bleed flow）によって制御される。これは、洗浄ドリップバルブ（irrigation dripper valve）又は小口径ライン（small bore line）と同じくらい簡単にすることができ、典型的には、濾過水ダイヤフラムバルブ１４が閉じる前に、約１分の流れを有するように選択される。
【００２９】
本発明のさらなる実施形態は、図４から６に示されている要求方式配置である。図４を参照すると、この実施形態においては、濾過水容器６及び給出タンク５は、給出タンク５と並んで設けられており、給出タンク５はやはり、分解中及び分解済の固形有機性廃棄物の層で部分的に満たされ、上述したような生物分解濾過で使用されるタイプの好気性濾過層７を形成している。
【００３０】
この実施形態においては、モジュール容器８が、給出容器５及び濾過層７の中に取り付けられており、膜濾過モジュール１０を収容する膜チャンバ９を形成している。給出ライン２７が、逆止めバルブ３７を介して給出ポンプ３６に連結されている。給出ポンプ３６は、濾過層７の基部に隣接して配置されている給入口３８を有している。給出ライン２７は逆洗ダイヤフラムバルブ３９を通じて、逆洗ライン２９とさらに接続されている。
【００３１】
濾過水ポンプ１１が、やはり、濾過水容器６内の膜濾過モジュール１０の濾過水側に設けられている。濾過水ポンプ１１の出口側は、濾過モジュール１０の濾過水収集チャンバ１３と流体連通するために、濾過ダイヤフラムバルブ１４、逆止めバルブ４０及びスライドバルブ１５をそれぞれ介して、濾過水ライン１２を通じて連結されている。濾過水ポンプ１１の出口側は、処理された濾過水をこのシステムから出すために、逆止めバルブ１７を通じて出口ライン１６とさらに連結されている。濾過水ポンプ１１の入口側は、直接濾過水容器６に連結されている。
【００３２】
逆洗ダイヤフラムバルブ３９は、入口ポート４１及び出口ポート４２を有している。ダイヤフラム４３は、濾過水ダイヤフラムバルブ１４と逆止めバルブ４０との間の濾過水ライン１２と接続されている制御ライン４４によって制御されている。
【００３３】
少量空気抜取りライン４５が、モジュール容器８の頂部と逆洗ライン３０との間に設けられている。
【００３４】
濾過水レベルスイッチ４６及び給出レベルスイッチ３５が、濾過水容器６及び給出タンク５内にそれぞれ設けられており、その中の液体レベルを制御している。
【００３５】
吸引方式配置とは異なる、この実施形態の要求方式においては、膜モジュール１０は、膜モジュール１０の上流の給出ポンプ３６による正圧力下で操作される。この場合は、濾過中は、給出ポンプ３６は作動しており、濾過モジュール１０の中の膜を通じて、そしてスライドバルブ１５を介して濾過水容器６の中に給出物を押し出している。膜容器８の頂部にある抜取りライン４５は、膜チャンバ９の中のすべての空気を、濾過層７の上に戻されるのを確実にする。膜チャンバ９の中にこれ以上の空気がない場合に、システムを通じての濾過水の正味の前方への流れを確実にするために、この抜取りライン４５を通じた流れは、前方への濾過流れとの関連で小さくなっている。濾過水が必要なときは、濾過水ポンプ１１が始動し、使用のために濾過水容器６から濾過水を引き抜くだろう。
【００３６】
第１実施形態と同様に、濾過水ポンプ１１を始動させたとき、濾過水は、濾過水ダイヤフラムバルブ１４（抜取り制御バルブに出口が与えられているので、この時点で開いている）を介して、膜モジュール１０へ流れ戻り、スライドバルブ１５及び膜モジュール１０を通じて、この時開いている逆洗ダイヤフラムバルブ３９を介して放出され、濾過層７の上に戻る。やはり、逆洗の持続時間は、濾過水ダイヤフラムバルブ１４に戻る流れ制御バルブの選択によって決定される。好適な時間（通常約６０秒）の後、濾過水ダイヤフラムバルブ１４は閉じ、よって、逆洗ダイヤフラムバルブ３９は減圧されて逆洗ダイヤフラムバルブが閉じるのを可能にし、濾過水は、再び濾過水出口ライン１６を介して供給される。
【００３７】
図４〜６に示されている要求方式配置においては、給出タンク５及び濾過水チャンバ６は、互いに隣接して設けられている。図７は、代替の配置を示しており、給出タンク５は、濾過水チャンバ６から遠隔している。図８は、さらなる配置を示しており、給出タンク５及び濾過水チャンバ６は互いに遠隔している。しかし、この配置においては、モジュール容器８は、濾過水チャンバ６の中に設置されている。図９に示されている、なおさらなる配置においては、給出タンク５、濾過水チャンバ６及びモジュール容器８は、すべて、互いに遠隔して設けられている。特定の据付けに適した配置は、利用可能な空間及び保守要求に関連した制約に基づいて選択することができる。図７〜１０に示されている配置は、図４〜６に示されている配置と関連して記述された方法と類似した方法で操作される。
【００３８】
図１０は、別の実施形態を示しており、膜モジュールは、給出タンク内に設置されており、濾過水チャンバから遠隔されている。この配置においては、ベンチュリ（venturi）又はエダクター（eductor）４９が、給出ポンプの放出部に合わせて設けられている。膜モジュール１０への給出給入口４７は、モジュール容器８の底部へ移動しており、気体洗浄に好適な開口を備えた膜モジュール１０が、合わせて設けられている。例えば、特許文献２〜４に記述されているようなモジュールを使用することができる。エダクター４９に供給される気体ライン５０は、濾過水及び逆洗ダイヤフラムバルブと同一の抜取りライン４４の配置を使用する気体供給ダイヤフラムバルブ５５を介して作動し、よって、気体ラインは逆洗工程の間のみ開く。このことは、気体、一般的に空気のフラッシュを可能にし、よって、液体の逆洗と同時に、改善された逆洗及び固体除去ステップを結果として生じさせる。
【００３９】
さらに別の実施形態においては、塩素タブレットを収容した小容器４８が、図１の濾過水ダイヤフラムバルブ１４とスライドバルブ１５との間で、逆洗ライン内に挿入されている。この容器は、塩素が塩素容器内で液体の中に、ゆっくりと溶解するのを可能にする。濾過水ポンプ１１が始動し、逆洗が発生した場合に、膜を通じて押し戻される濾過水は、塩素を含むだろう。このことは、逆洗工程における助けとなり、膜を清潔及び消毒された状態に保つことを容易にする。同様に、塩素チャンバを、膜モジュール１０を出る濾過水ラインに据え付けることによって、同一の配置で、吸引方式（図１）又は要求方式（図４）において、膜モジュール１０を出る濾過水に塩素処理を適用することができる。この後者の配置においては、全ての濾過水が、濾過水チャンバ６に入る前に、膜モジュールを出る際に塩素処理される。
【００４０】
図１１は、第１の重力給出配置を示しており、処理される水は、上述したような好気性濾過層７を形成する分解中及び分解済の固形有機性廃棄物の層を有する給出タンク５へ給出される。給出ポンプ５１が、給出タンクの基部付近から、モジュール容器８を収容する濾過水チャンバ６のレベルの上に設けられているヘッダータンク（header tank）５２へ水をくみ上げる。例えば、濾過水チャンバを地下にして、ヘッダータンク５２は地面上に設置することができる。より高いヘッダーの間隔を得るために、ヘッダータンク５２は、建物５３の壁上に配置することもできる。水は、モジュール容器８の中に配置された膜モジュール１０に、そしてそこから濾過水チャンバ６の中へ給出される。濾過チャンバから、処理された水が、建物５３の中又は庭内で再利用するためにくみ上げられる。余剰水は、雨水管へ送ることができる。
【００４１】
図１２は、さらなる重力給出配置を示しており、濾過層７を備えた給出タンク５が、建物５３のレベルの下に設置されている。水は、給出タンク５の基部付近から、給出タンク５のレベルの下に配置された濾過チャンバ５４へ給出される。濾過チャンバ５４は、炭素濾過器又は別の濾過器、例えば、水中の減色用の濾過器（for reduction of colour）を含む。水は、上述したように、濾過チャンバ５４の基部付近から、膜モジュール１０を収納したモジュール容器８を介して濾過水チャンバ６へさらに給出される。濾過水チャンバから、処理された水を、再利用又は雨水管へ通すために引き出すことができる。
【００４２】
上の実施形態は、好気性堆肥層を参照することにより詳しく記述されているが、別の実施形態においては、好気性堆肥層の代わりに代替の生物学的処理構成部品が使用されている。交互の生物学的処理構成部品の実施例は、合成工程、通気固定膜（aerated fixed film）工程、及び／又は、後沈殿（post settling）を伴う混合液タイプ工程のような処理段階後に使用される典型的な工程を含む。
【００４３】
本発明のさらなる実施形態及び例示が、記述された本発明の精神又は範囲から逸脱することなく可能であることは明らかであろう。特に、記述された様々な実施形態の特徴は、さらなる様々な組合せで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】吸引状態での操作のための本発明の１つの実施形態による濾過システムの概略断面図である。
【図２】濾過方式における図１の濾過システムの概略断面図である。
【図３】逆洗方式における図１の濾過システムの概略断面図である。
【図４】要求対応方式における操作のための本発明の１つの実施形態による濾過システムの概略断面図である。
【図５】濾過方式における図４の濾過システムの概略断面図である。
【図６】逆洗方式における図４の濾過システムの概略断面図である。
【図７】要求対応方式における操作のための代替の配置を示す図である。
【図８】要求対応方式における操作のためのさらなる代替の配置を示す図である。
【図９】要求対応方式における操作のための、なおさらなる代替の配置を示す図である。
【図１０】膜モジュールの気体洗浄のための気体供給を含んでいるさらなる配置の概略断面図である。
【図１１】第１の重力給出配置の概略図である。
【図１２】第２の重力給出配置の概略図である。
【符号の説明】
【００４５】
５    給出タンク
６    濾過水容器
８    膜容器
７    好気性濾過層
９    膜チャンバ
１０    膜濾過モジュール
１１    濾過水ポンプ
１２    濾過水ライン
１３    濾過水収集チャンバ
１４    濾過水ダイヤフラムバルブ
１５    スライドバルブ
１６    出口ライン
１７    逆止めバルブ
１８    給入ポート
１９    出口ポート
２０    ダイヤフラム
２１    制御ライン
２２    流れ制御バルブ
２３    第１ポート
２４    第３ポート
２５    第２ポート
２６    バイパスライン
２７    給出ライン
２８    フットバルブ
２９    逆洗ライン
３０    逆止めバルブ
３１    通気ライン
３２    出口ライン
３３    通気ライン
３４    通気バルブ
３５    レベルスイッチ
３６    給出ポンプ
３７    逆止めバルブ
３８    給入口
３９    逆洗ダイヤフラムバルブ
４０    逆止めバルブ
４１    給入ポート
４２    出口ポート
４３    ダイヤフラム
４４    制御ライン
４５    空気抜取りライン
４６    濾過水レベルスイッチ
４７    給出給入口
４８    小容器
４９    ベンチュリ
５０    気体ライン
５１    給出ポンプ
５２    ヘッダータンク
５３    建物
５４    濾過チャンバ
５５    気体供給ダイヤフラムバルブ
【図１】
2009514666.tif 000003
【図２】
2009514666.tif 000004
【図３】
2009514666.tif 000005
【図４】
2009514666.tif 000006
【図５】
2009514666.tif 000007
【図６】
2009514666.tif 000008
【図７】
2009514666.tif 000009
【図８】
2009514666.tif 000010
【図９】
2009514666.tif 000011
【図１０】
2009514666.tif 000012
【図１１】
2009514666.tif 000013
【図１２】
2009514666.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月13日(2007.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．好気性堆肥層と、
ｂ．前記好気性堆肥層へ廃水を供給するための給入手段と、
ｃ．給出側が前記好気性堆肥層と流体連通状態にある、１以上の中空の浸透性膜を含んだ膜濾過装置と、
ｄ．前記膜装置と連結され、前記膜の壁を越えて圧力差を生成することにより濾過操作を提供するように選択的に操作可能であり、よって、前記好気性堆肥層から前記膜壁の給出側への給出液の流れ、及び前記膜壁の濾過水側からの濾過液の引き抜きを生じさせるポンプ手段と、
を含んでいることを特徴とする廃水処理システム。
【請求項２】
前記膜の濾過水側から引き出された濾過液を受け入れるための濾過水容器をさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記膜壁に適用される圧力差を逆にするため、及び前記膜壁の濾過水側から前記膜壁の給出側へ前記濾過液を流すことによって前記膜の逆洗を引き起こすための、前記ポンプ手段と流体連通状態にあるバルブ手段を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項４】
前記バルブ手段は、圧力反応バルブを含んでおり、前記圧力反応バルブは制御ポートを閉鎖するように適用される流体圧力に反応することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記圧力反応バルブの給入口は前記ポンプ手段の出口と接続されており、前記圧力反応バルブの出口は前記膜装置と連結しており、前記制御ポートは前記ポンプ手段の出口と連結していることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記バルブ手段は、第１及び第２ポート及び出口ポートを有する方向制御バルブをさらに備えており、このバルブは、前記第２ポートの流体圧力よりも高い前記第１ポートの流体圧力に反応して、前記第２ポートが閉じている間は、前記第１ポートから前記出口ポートへ流体が流れるのを可能にし、前記第１ポートの流体圧力よりも高い前記第２ポートの流体圧力に反応して前記出口ポートが閉じている間は、前記第２ポートから前記第１ポートへ流体が流れるのを可能にすることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記方向制御バルブは、前記圧力反応バルブの出口が前記第２ポートと接続された状態で、前記圧力反応バルブと前記膜装置との間に配置され、前記膜装置は、前記第１ポートと接続され、前記出口ポートは前記濾過水容器と流体連通状態にあることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記濾過水容器は閉じており、前記ポンプ手段は前記濾過水容器から濾過水を引き抜くように操作可能であり、よって、前記引き抜きが、前記膜壁を越えて前記圧力差を生成することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
前記濾過水容器は、気体停止バルブによって選択的に閉じられ、前記気体停止バルブは、気体が前記濾過水容器から排出されることを可能にするが、前記濾過水容器の中への気体の進入を防げることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ポンプ手段は、前記膜の給出側へ、圧力を受けた給出液を供給するように操作可能であり、よって、前記膜壁を越えて前記圧力差を生成することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記膜壁に適用される前記圧力差を逆にし、前記膜壁の濾過水側から前記膜壁の給出側へ濾過液を流すことによって前記膜の逆洗を引き起こすように操作可能である、さらなるポンプ手段を含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記好気性堆肥層が前記給出容器内に形成されており、前記膜装置は、前記給出容器の基部にある、又は基部に隣接した給入口と流体連通状態にあることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記給出容器は、流体レベル検知装置を含んでおり、前記検知装置は、前記給出容器内の液体のレベルに応じて前記ポンプ手段の操作を制御するように操作可能であることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記流体レベル検知装置は、前記液レベルが第１の所定限度以下に下がる場合に前記ポンプ手段を無効にするように、及び前記液レベルが第２の所定限度まで上昇する場合に、前記ポンプ手段を有効にするように操作可能であることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１及び第２の所定限度は、同一であることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１の所定限度は、前記給出容器の基部にある、又は基部に隣接した前記給入口が、液の中に沈められたままにされるように選択されることを特徴とする請求項１４又は請求項１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記給入口はフットバルブを含んでいることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
ａ）好気性堆肥層を形成し、維持するステップと、
ｂ）前記好気性堆肥層の上に廃水を給出するステップと、
ｃ）前記好気性堆肥層を通じて前記廃水を濾過するステップと、
ｄ）前記好気性堆肥層から濾過された廃水を取り除くステップと、
ｅ）膜濾過器の給出側へ、前記取り除かれた濾過された廃水を適用するステップと、
ｆ）前記膜濾過器の濾過水側から、処理された廃水を引き抜くステップと、
を含むことを特徴とする廃水処理方法。
【請求項１９】
前記処理された廃水を、濾過水側から給出側へ前記膜濾過器を通じて流し戻すことによって、前記膜濾過器を定期的に逆洗するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記逆洗ステップは、前記好気性堆肥層への逆洗廃棄物の供給を含んでいることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記膜の逆洗を引き起こすように、請求項７に記載の廃水処理システムを操作する方法であって、
ａ）濾過操作の間、前記圧力反応バルブを閉じ、前記濾過水容器の中の流体圧力が低下するように、前記方向制御バルブの前記第１ポートにおける流体圧力を、前記第２ポートにおける流体圧力を超えさせるステップと、
ｂ）前記膜装置から、前記方向制御バルブの前記第１ポート及び前記出口ポートを通じて、前記濾過水容器の中へ濾過水を流すステップと、
ｃ）前記好気性堆肥層内の供給液レベルが第1の所定のレベル以下に下がる場合に、前記ポンプ手段を無効にするステップと、
ｄ）前記ポンプ手段の無効に反応して、前記圧力反応バルブの前記制御ポートから圧力を開放し、前記圧力反応バルブを開くステップと、
ｅ）前記好気性堆肥の中の前記供給液レベルが、第２の所定のレベルより上に上昇した場合に、前記ポンプ手段を有効にするステップと、
ｆ）前記ポンプ手段の有効化に反応し、前記第１ポートにおける圧力を超えている前記方向制御バルブの前記第２ポートに流体圧力をかけ、前記出口ポートを閉鎖するとともに、濾過液を、前記方向制御バルブの前記第２及び第１ポートを通じて前記濾過水容器から前記膜装置の濾過水側へ流し戻し、よって、前記膜濾過装置の逆洗が引き起こされるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2009514666.tif 000015
2009514666.tif 000016