(57)【要約】  開示された方法及び装置は、液体浄化用のシーケンシャルフィルタ群の使用を含む。シーケンシャルフィルタ群は、対応する各装置でそれぞれ処理可能な排出物をそれぞれ生成し、各装置は、それらが処理する特有な排出物に応じて微調整することができる。変形態様として、第１排出物は処理され、一方第２排出物は処理されなくてもよい。排出物（処理済または未処理）を結合して結合流とした後、シーケンシャルフィルタ群に再循環させてもよい。
2009536577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物含有液の処理方法であって、
(a) 不純物含有液を第１支流として第１フィルタへ供給し、
(b) 前記第１支流を前記第１フィルタでろ過して第１排液と第１排出物とを生成し、
(c) 前記第１排液を第２支流として第２フィルタに供給し、
(d) 前記第２支流を前記第２フィルタでろ過して第２排液と第２排出物とを生成し、
(e) 前記第１排出物に第１排出物処理を施して第１処理排出物を生成し、
(f) 前記第２排出物に第２排出物処理を施して第２処理排出物を生成し、
(g) 前記第１処理排出物と前記第２処理排出物とを結合して、結合処理排出物を提供し、そして、
(h) 前記結合処理排出物を、前記第１フィルタに供給すること
とを含んで構成される不純物含有液の処理方法。
【請求項２】
前記第１及び第２フィルタは、連続逆洗上向流粒状媒体フィルタである請求項１に記載の不純物含有液の処理方法。
【請求項３】
前記第１及び第２フィルタは、それぞれ粒状のフィルタ媒体として砂が使用される請求項１に記載の不純物含有液の処理方法。
【請求項４】
前記第１排出物処理と前記第２排出物処理とは、同一の処理を含んで構成される請求項１に記載の不純物含有液の処理方法。
【請求項５】
前記第１及び第２排出物処理は、重力分離、ろ過、２層ないし多層のろ過、浸透膜ろ過、及びこれらの組み合わせからなるグループの中から選択された処理を含んで構成される請求項１に記載の不純物含有液の処理方法。
【請求項６】
不純物含有液の処理方法であって、
(a) 不純物含有液を第１支流として第１フィルタへ供給し、
(b) 前記第１支流を前記第１フィルタでろ過して第１排液と第１排出物とを生成し、
(c) 前記第１排液を第２支流として第２フィルタに供給し、
(d) 前記第２支流を前記第２フィルタでろ過して第２排液と第２排出物とを生成し、
(e) 前記第１排出物に第１排出物処理を施して第１処理排出物を生成し、
(f) 前記第１処理排出物と第２未処理排出物とを結合して結合処理及び未処理排出物を提供し、そして、
(g) 前記結合処理及び未処理排出物を、前記第１フィルタに供給すること
とを含んで構成される不純物含有液の処理方法。
【請求項７】
前記第１及び第２フィルタは、連続逆洗上向流粒状媒体フィルタである請求項６に記載の不純物含有液の処理方法。
【請求項８】
前記第１及び第２排出物処理は、重力分離、ろ過、２層ないし多層のろ過、浸透膜ろ過、及びこれらの組み合わせからなるグループの中から選択された処理を含んで構成される請求項６に記載の不純物含有液の処理方法。
【請求項９】
不純物含有液の処理方法であって、
(a)不純物含有液を第１支流として流入させる第１フィルタ入口、第１排液を流出させる第１フィルタ出口、及び第１排出物を流出させる第２フィルタ出口を含んで構成される第１フィルタと、
(b)前記第１排液を第２支流として流入させる前記第１フィルタの第１フィルタ出口と流体連通する第２フィルタ入口、第２排液を流出させる第３フィルタ出口、及び第２排出物を流出させる第４フィルタ出口を含んで構成される第２フィルタと、
(c)前記第１フィルタの第２フィルタ出口と流体連通する処理ユニット入口及び処理排出物を流出させる処理ユニット出口を含んで構成される第１処理ユニットと、
(d)前記処理ユニットの処理ユニット出口および前記第２フィルタの第４フィルタ出口と流体連通する１以上の結合ユニット入口、及び結合排出物を流出させて前記第１フィルタに至らせる前記第１フィルタの第１フィルタ入口と流体連通する少なくとも１つの結合ユニット出口を含んで構成される結合ユニットと、
を含んで構成される不純物含有液の処理装置。
【請求項１０】
前記第２フィルタの第４フィルタ出口と流体連通する第２処理ユニット入口及び第２処理排出物を流出させる第２処理ユニット出口を含んで構成される第２処理ユニットをさらに含んで構成され、前記第２処理ユニット出口は、前記結合ユニットの少なくとも１つの結合ユニット入口と流体連通しており、少なくとも１つの結合ユニット出口は、結合処理排出物を流出させる請求項９に記載の不純物含有液の処理装置。
【請求項１１】
前記第１処理ユニットと前記第２処理ユニットは、同様のタイプである請求項１０に記載の不純物含有液の処理方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２フィルタは、連続逆洗上向流粒状媒体フィルタである請求項９に記載の不純物含有液の処理装置。
【請求項１３】
前記第１及び第２フィルタは、連続逆洗上向流粒状媒体フィルタである請求項１１に記載の不純物含有液の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００６年５月１０日に申請した米国仮出願第６０／７９９，００３号の便益を主張し、その全ての内容は参照によって本開示に含まれるものである。
本発明は、水／廃水の処理に関し、より詳しくは、２段階連続運転粒状媒体ろ過システムの各段階で排出される排出物を別々に処理することによって水／廃水から不純物及びは汚染物質の少なくとも一方を除去する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの都市及び産業用水処理システムに関連して、水／廃水を浄化する必要がある。一例としては、地表水から飲料水を生成する飲料水システムが挙げられる。別の例では、排出可能、又は産業用，灌漑用又は同様の目的に再利用可能とするために廃水の処理を行う都市下水処理システムが挙げられる。こうして処理された水を有用とするためには、病原菌、原生動物、リン及びその他の汚染物質を廃水から除去する必要がある。さらには、クリプトスポリジウムやジアルジア及びそれらのオーシスト又は嚢胞などの有機体も水／廃水から除去する必要がある（以下、本明細書に開示した装置及び方法で処理できる如何なる種類の不純物含有水または液体も、廃水として説明する）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ある浄化プロセスでは、廃水を沈殿又は凝集状態とすることができる。これに関しては、従来の化学的処理は、１以上の凝集槽を含み、該凝集槽の中で廃水は攪拌器やアジテータによって攪拌される。次いで、廃水は、適当な化学物質を添加された後１以上の沈殿池を通過する。かかる従来の化学的処理プロセスの欠点の１つは、前記凝集層と沈殿池のために広いスペースを必要とすることである。更なる欠点は、廃水を沈殿池と同様、凝集槽にも長時間滞留させる必要があることである。
【０００４】
前記化学的処理プロセスの場合、凝集槽と沈殿池を使用するだけでは、多くの用途に対し、概して十分な浄水力が得られていない。例えば、粒状媒体フィルタを前記化学的処理工程の後に追加して、処理水の清浄性を高めることができる。この種のフィルタでは、中の砂も洗浄する必要がある。この種のフィルタのなかには、砂が周期的に逆流洗浄によって洗浄されるものがあるが、ろ過工程の停止を避けるためには、少なくとも２個のサンドフィルタを並列に設置し、その中の一つのフィルタが使用されている間に、他のフィルタは逆流洗浄によって洗浄されるようにすることが必要であろう。
【０００５】
米国特許第４，１２６，５４６号及び米国特許第４，１９７，２０１号に開示されたタイプの連続運転式サンドフィルタを利用すれば、別々に運転される２個の異なったサンドフィルタを使用しなくて済む。この種のフィルタでは、フィルタの運転中、ろ床は洗浄され続ける。その際、最も汚れた砂が砂床から取り出されて洗浄され、再度砂床の清浄な部分に戻される。このように、このフィルタでは、逆流洗浄のために運転を停止する必要がない。同様なタイプの連続運転式サンドフィルタは、米国特許第４，２４６，１０２号にも開示されている。この特許に開示されているように、汚液はサンドフィルタで処理される前に、化学物質で処理される。
【０００６】
米国特許第４，２４６，１０２号に記載のように、化学処理を併用する連続運転式サンドフィルタを使用することにより、ろ過工程で保持される液量を従来プロセスでの必要量の約1/10に抑えることができる。その結果、ろ過工程用の必要面積が減少すると共に、ろ過工程中に通過する液量が増す。
【０００７】
処理水の浄化レベルをさらに高めるため、２つの連続運転式サンドフィルタを直列接続して運転し、ろ液が第１サンドフィルタを流出し、第２サンドフィルタの入口へ導かれるようにすることが可能である。これら直列式サンドフィルタは連続して運転され続けるが、これらフィルタからの排出物の量および該排出物中の不純物の量が増大すると、排出物の処理が困難となり、かつ、処理費が嵩んでくる。
【０００８】
サンドフィルタの別の適用例として、米国特許第５，８４３，３０８号に開示された廃水管理システムがある。このシステムは、リン、病原菌、原生動物（例えば、クリプトスポリジウムやジアルジア）を除去ないし大幅に低減するために直列接続して運転される２つの連続運転式サンドフィルタを備える。第２サンドフィルタからの排水は、第１サンドフィルタの支流に戻され、第１フィルタからの排水だけが排出されるようになっている。
【０００９】
廃水管理システムの別の例としては、２つの連続運転式粒状媒体フィルタを直列接続して同時運転するものが、米国特許第６，４２６，００５号に開示されている。この特許では、処理される廃水は、支流として第１粒状媒体フィルタに導入され、そこで処理される。この第１フィルタにおいて処理、加工された廃水ないし排液と、該第１粒状媒体フィルタの粒状媒体床から分離した不純物を含む排出物とを生成する。第１フィルタからの排液は、第２連続運転式粒状媒体フィルタ内で、さらにろ過され、最終の排液となる。第２連続運転式粒状媒体フィルタから排出された第２排出物には第２連続運転式粒状媒体フィルタの粒状媒体床から分離された不純物が含まれる。第１及び第２排出物内の汚染物質を低減するため、第１および第２の排水は、少なくとも１つの処理段階用に混合される。
【００１０】
米国特許第６，４２６，００５号の欠点の１つは、第１排出物と第２排出物との化学組成や不純物レベルが異なり、そのため異なった処理方法が要求されることである。このように、第１及び第２排出物の処理は、各排出物流の特性に応じて微調整できるように改善されることが要求されている。
【００１１】
したがって、本開示の目的は、廃水又はその他の液体を処理する新しい、そして改善された方法および装置を提供することである。
本開示の別の目的は、処理する廃水又はその他の液体から汚染物質（例えば、病原菌、原生動物、リン）を除去し、該除去した汚染物質を別々に処理する、廃水又はその他の液体を処理する新しい、そして改善された方法および装置を提供することである。
【００１２】
本開示のさらに別の目的は、直列接続された連続運転式の一対のフィルタ（例えばサンドフィルタ）内の、廃水又はその他の液体から不純物及び汚染物質の少なくとも一方を分離し、そして各フィルタからの排出物を別々に処理する廃水又はその他の液体を処理する新らしい、そして改善された方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施形態は、不純物含有液の処理方法であり、以下を含んで構成される。
不純物含有液を第１支流として第１フィルタへ供給すること、前記第１支流を前記第１フィルタでろ過して第１排液と第１排出物とを生成すること、前記第１排液を第２支流として第２フィルタに供給すること、前記第２支流を前記第２フィルタでろ過して第２排液と第２排出物とを生成すること、前記第１排出物に第１排出物処理を施して第１処理排出物を生成すること、前記第２排出物に第２排出物処理を施して第２処理排出物を生成すること、前記第１処理排出物と前記第２処理排出物とを結合して、結合処理排出物を生成すること、および、前記結合処理排出物を、前記第１フィルタに供給すること（例えば、前記結合処理排出物を第１支流に混合させること）。
【００１４】
第１及び第２フィルタは、連続逆洗上向流粒状媒体フィルタ、又はその他公知のいかなるフィルタでもよい。別の実施形態で、粒状媒体フィルタを使用する場合は、第１及び第２フィルタの各々のフィルタ媒体として砂を使用すればよい。
【００１５】
第１排出物処理と第２排出物処理は、同一または異なる処理を含んで構成されてもよい。また、第１及び第２排出物処理は、重力分離、ろ過、２層ないし多層のろ過、浸透膜ろ過、及びこれらの組み合わせからなるグループの中から選択された処理を含んで構成されてもよい。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、不純物含有液処理方法は以下を含んで構成されてもよい。不純物含有液を第１支流として第１フィルタへ供給すること、前記第１支流を前記第１フィルタでろ過して第１排液と第１排出物とを生成すること、前記第１排液を第２支流として第２フィルタに供給すること、前記第２支流を前記第２フィルタでろ過して第２排液と第２排出物とを生成すること、前記第１排出物に第１排出物処理を施して第１処理排出物を生成すること、前記第１処理排出物と第２未処理排出物とを結合して処理および未処理排出物の結合排出物を生成すること、および、前記結合排出物を、前記第１フィルタに供給すること（例えば、前記処理及び未処理排出物を第１支流に混合させること）。
【００１７】
第１及び第２フィルタは、連続逆洗上向流粒状媒体フィルタ、又はいかなる公知のフィルタでもよい。また、第１排出物処理は、重力分離、ろ過、２層ないし多層のろ過、浸透膜ろ過、及びこれらの組み合わせからなるグループの中から選択された処理を含んで構成されてもよい。
【００１８】
本発明のさらに別の実施形態では、不純物含有液処理装置を、第１フィルタ、第２フィルタ、処理ユニット及び結合ユニットを含んで構成されてよい。第１フィルタは、第１支流としての不純物含有液を流入させる第１フィルタ入口、第１排液を流出させる第１フィルタ出口、及び第１排出物を流出させる第２フィルタ出口を含んで構成される。第２フィルタは、第２支流としての前記第１排液を流入させる前記第１フィルタの第１フィルタ出口と流体連通する第２フィルタ入口、第２排液を流出させる第３フィルタ出口、及び第２排出物を流出させる第４フィルタ出口を含んで構成される。前記処理ユニットは、前記第１フィルタの第２フィルタ出口と流体連通する処理ユニット入口、及び処理排出物を流出させる処理ユニット出口を含んで構成される。前記結合ユニットは、前記処理ユニットの処理ユニット出口および前記第２フィルタの第４フィルタ出口と流体連通する１以上の結合ユニット入口、及び、前記第１フィルタの第１フィルタ入口と流体連通し、結合排出物を流出して第１フィルタに流入させる少なくとも１つの結合ユニット出口を含んで構成されてもよい（例えば、前記流出した結合排出物を、第１支流に混合できる）。
【００１９】
別の実施形態では、第２処理ユニットを設け、該第２処理ユニットが前記第２フィルタの第４フィルタ出口と流体連通する第２処理ユニット入口、および第２処理排出物を流出させる第２処理ユニット出口を含んで構成されてもよい。第２処理ユニット出口は、結合ユニットの少なくとも１つの結合ユニット入口と流体連通しており、少なくとも１つの結合ユニット出口は前記結合処理排出物の流出が可能である。第１処理ユニット及び第２処理ユニットは、同様なタイプ又は異なるタイプのいずれもが可能である。
【００２０】
一実施形態として、第１及び第２フィルタを連続逆洗上向流粒状媒体フィルタとしてもよいが、公知の別タイプのフィルタを用いてもよい。
既述した概要説明および後述する詳細な説明は、代表例や説明的記述に過ぎず、特許請求の範囲に記載された本発明を制限するものではないことを理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本発明のこれら、および他の特徴、形態及び利点は、後述する詳細な説明、添付の特許請求の範囲及び以下で概説する図面に示された添付の例示上実施形態から明らかとなるであろう。
【図１】サンドフィルタの運転状態が分かるように外側ハウジングの一部を切り取った廃水処理装置の従来の連続運転式サンドフィルタの斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係る廃水処理システムの概要構成を示す図。
【図３】本発明の別の実施形態に係る廃水処理システムの概要構成を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係る機械的処理装置を追加した廃水処理システムの概要構成を示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係る機械的処理装置及び生物学的処理装置を追加した廃水処理システムの概要構成を示す図。
【図６】本発明の一実施形態に係る機械的処理装置、生物学的処理装置及び化学的処理装置を追加した水／廃水処理システムの概要構成を示す図。
【図７】本発明の別の実施形態に係る機械的処理装置を追加した廃水処理システムの概要構成を示す図。
【図８】本発明の別の実施形態に係る機械的処理装置及び生物学的処理装置を追加した廃水処理システムの概要構成を示す図。
【図９】本発明の別の実施形態に係る機械的処理装置、生物学的処理装置及び化学的処理装置を追加した水／廃水処理システムの概要構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の各種実施形態を、添付図を参照して説明する。
図１は、廃水処理に使用される連続運転式サンドフィルタ３０の従来技術を示す。この種のサンドフィルタ３０は、米国特許第４，１２６，５４６号、同第４，１９７，２０１号、同第４，２４６，１０２号及び同第６，４２６，００５号に開示された一般的なタイプであり、これらの開示は、参照により本明細書に含まれる。後述するように、この種の２つのサンドフィルタ３０を、例えば図２に示すように、各フィルタ用の別個の処理装置と共に、直列接続して運転することができる。
【００２３】
サンドフィルタ３０は、頂端部３６から漏斗形状の底部３８まで延びる略円筒状の外壁３４を有した外側ハウジングないしタンク３２を含む。該タンク３２は、図面の図１に示すように、外壁３４から下方に延び、かつ、漏斗形状の底部３８の周囲にあるスタンドアッセンブリ４０に対して垂直に配置されるように、該スタンドアッセンブリ４０によって支持される。サンドフィルタ３０は、入口ポート４２と、出口ポート４４，４６を含む。矢印４８で示すように、未処理の廃水が、入口４２を介してサンドフィルタ３０のタンク３２に導入される。矢印５０は、処理廃水の出口ポート４４からの排出のされ方を示し、一方、矢印５２は、サンドフィルタ３０の出口ポート４６からの排出物の排出のされ方を示す。
【００２４】
処理される廃水（支流）は、入口ポート４２まで導かれ、矢印４８の方向に入口ポート４２に流入する。支流は、入口ポート４２から、対角方向に指向するダクト部５６と中心の垂直向ライザー６０の周りに同心上に延びる垂直向ダクト部５８とを含む注入用ないし供給用ダクト５４を流通する。該支流は、さらに、供給用ダクト部５４を通って分配フード６２に至る（図１に示すサンドフィルタ３０では分配フード６２が６本だけ示されているが、サンドフィルタ３０は、代表的には、この種の８本の分配フード６２をライザー６０の周囲に等間隔に分配したものを含む）。該分配フード６２は、前記外壁３４の下部付近６４で、漏斗状フード６６上部の直上ないし該上部にてライザー６０から放射状に延びる。支流は、矢印６８に示されるように分配フード６２の下部からタンク３２内に流出する。砂床７０は、底部の漏斗形状部３８から参照番号７２で示される略高さまでをおおよそ満たしているフィルタ媒体を含む。該分配フード６２下方からの支流の排出により、前記フィルタ媒体と該分配フード６２の出口との直接接触を防止しやすくなる。このように配置すれば、前記出口付近のフィルタ媒体によって分配フード６２の出口が詰まる危険性を低減できる。さらに矢印６８で示されるように、支流はタンク３２内を上昇し、砂床７０内を通過する。
【００２５】
分配フード６２から放出された支流が砂床７０を通って上昇すると、矢印７４で示されるように、フィルタ媒体がタンク３２内をゆっくりと下方に移動しながら支流のろ過が行われる。フィルタ床７０の下部に分配フード６２を配置することは、支流中に浮遊する殆どの固体が、分配フード６２が配置されている高さ付近までろ過されるという利点がある。その結果、フィルタ媒体の汚れた部分の大部分は下方に移動しつづけ、洗浄されるまでは、ろ過工程に供されることはない。
【００２６】
前記砂床７０内のフィルタ媒体のゆっくりとした動きは、ライザー６０内に延びるエア−リフトポンプ７６によって生じる。圧縮空気が、ライザー６０を通って下方に延びる（図示しない）エア供給ラインを介して、ライザー６０の底部近傍のエア−リフトポンプ７６の７６Ａに位置するエアリフト室に供給される。該圧縮空気は、前記７６Ａに位置するエアリフト室から、エア−リフトポンプ７６へと導かれる。エア−リフトポンプ７６は、その運転中に液体、空気、及び粒状フィルタ媒体の混合物を含む。前記液体、空気、及び粒状フィルタ媒体の混合物は周辺の液体より低密度であるので、該混合物はエア−リフトポンプ７６内を上昇する。該混合物がエア−リフトポンプ７６内を上昇すると同時に、タンク３２の漏斗状の底部にある砂床７０付近のフィルタ媒体および液は、ライザー６０下部の外側に延びるエア−リフトポンプ７６の入口８０を通って、矢印７８で示されるように流れる。タンク３２の底部付近に入口８０を有することにより、最も汚れたフィルタ媒体が、エア−リフトポンプ７６内に流入し、かつ、上方に流れやすくなる。
【００２７】
汚れたフィルタ媒体（砂）は、エア−リフトポンプ７６内を上方に流れるとき、該砂がエア−リフトポンプ７６内の気泡の作用によって貫通機械的攪拌が行われ、汚染物質が砂粒群から分離される。前記エア−リフトポンプ７６内の気泡の作用による貫通機械的攪拌ないし乱流は非常に激しく生じるので、この作用によって幾種かの微生物は死滅する。砂粒子をさらに洗浄するため、砂はライザー６０の頂端付近でエア−リフトポンプ７６内の周囲に同心上に配置された洗浄機８２により洗浄される。洗浄機８２から流出する洗浄された砂は、砂床７０の頂部に戻され、一方、洗浄機８２からの排出物は、該洗浄機８２から排出ダクト８４を介して流出した後、矢印５２で示されるように出口ポート４６から排出される。一方、処理水、すなわちろ過水は、タンク３２の頂部付近でオーバーフロー流として流れ、矢印５０で示されるように出口ポート４４から排水となって排出される。
【００２８】
図１に示されたサンドフィルタ３０のタイプのサンドフィルタは、１つのサンドフィルタ３０で得られる以上の浄化／ろ過度が望まれる場合には、直列接続して使用されてきた。しかし、前記サンドフィルタ３０のタイプのサンドフィルタを、図２に概要を示す廃水処理システム１００に使用すれば、より高い浄化／ろ過度を得ることができる。該廃水処理システム１００は、図１に示したサンドフィルタ３０と実質的に同一な第１サンドフィルタ３０Ａと第２サンドフィルタ３０Ｂおよび、２つの分離処理装置１０２Ａ及び１０２Ｂを含む。
【００２９】
図２に示した特別の廃水処理システム１００では、２つのサンドフィルタ３０Ａ，３０Ｂが示されているが、本発明に関していえば、サンドフィルタ３０Ａ，３０Ｂの一方または両方を、適切ないかなるタイプのフィルタ、例えば、輸送ブリッジフィルタないしその他の高速吸引フィルタに置き換えてもよいと理解すべきである。実際、第１及び第２サンドフィルタ３０Ａ，３０Ｂを同タイプのフィルタ、例えば両方を連続逆洗上向流粒状媒体フィルタとしてもよく、あるいは、別のタイプのフィルタとしてもよい。粒状媒体フィルタを使用する場合は、該フィルタは、砂、粉砕した花崗岩、あるいは水等のろ過に適した他の材料を用いた床を利用できる。
【００３０】
廃水処理システム１００では、直列接続されて連続運転される２つのフィルタ３０Ａ，３０Ｂを備える。サンドフィルタ３０Ａ，３０Ｂは、前記サンドフィルタ３０と同様に設計されている。処理される廃水は、矢印１３０に概略的に示すように入口ダクトを通って流れる。廃水流は、前記入口ダクトから第１サンドフィルタ３０Ａの入口ポートに導入される（矢印１３０）。支流は、第１サンドフィルタ３０Ａ内で、図１のサンドフィルタ３０で処理されるのと同様の方法で処理される。その結果、第１の処理廃水ないし排液と、第１サンドフィルタ３０Ａ内の砂床から分離された不純物を含む第１排出物とが生成される。
この第１排液は、矢印１３２に概略的に示されるように、出口ポートを通って連結ダクトに流入する。該連結ダクトは、第１フィルタ３０Ａの出口を第２フィルタ３０Ｂの入口に連結する。その結果、サンドフィルタ３０Ａから排出される第１排液は、第２サンドフィルタ３０Ｂ用の第２支流として、連結ダクトを通って第２フィルタ３０Ｂの入口ポートに流入する。一方、第１サンドフィルタ３０Ａからの第１排出物は、矢印１３６に示されるように、出口ポートから第１排出物ダクトへ排出される。第１排出物ダクトは、第１分離処理装置１０２Ａの入口ダクトと流体連通して、第１排出物がフィルタ３０Ａから第１分離処理装置１０２Ａへ流れるようになっている。
【００３１】
矢印１３２で示されるように第２サンドフィルタ３０Ｂの入口ポートに流入する第２支流は、廃水が図１のサンドフィルタ３０で処理されるのと同様の方法で第２サンドフィルタ３０Ｂ内で処理される。その結果、第２の処理廃水ないし排液と、第２サンドフィルタ３０Ｂ内の砂床から分離された不純物を含む第２排出物とが生成される。第２排液は、矢印１３４に示されるように、第２フィルタの出口ポートを介して出口ダクトに排出され、これにより、該出口ダクトから排出される浄化液を、第１支流が地表水から出たものである場合は飲料水として利用でき、第１支流が都市下水処理設備から出たものである場合は、産業用、灌漑用、または他の同様の目的で利用できる。一方、第２サンドフィルタ３０Ｂからの第２排出物は、矢印１３８に示されるように、出口ポートを介して第２排出物ダクトに排出される。該第２排出物ダクトは、第２分離処理装置１０２Ｂの入口ダクトと流体連通する。
【００３２】
第１及び第２サンドフィルタ３０Ａ，３０Ｂは、それぞれ、スタンドアッセンブリ４０で支持される自立型ユニットとすることができる。代替としては、フィルタ３０Ａ，３０Ｂを、複合フィルタモジュールを内蔵したコンクリートタンクなど、フィルタに複合モジュールを内蔵させることも可能である。さらに、フィルタ３０Ａ及び３０Ｂを異なる高さにし、フィルタ３０Ｂを若干低くすることにより、フィルタ３０Ａからの排液が第１フィルタの出口ポートから排出されるとき、前記ダクト内を第２フィルタ３０Ｂの入口ポートに向けて流れるようにすることも可能である（矢印１３２）。この第１フィルタの出口ポートと第２フィルタの入口ポートの高さを変えることにより、ダクト内の排液を第１フィルタの出口ポートと第２フィルタの入口ポート間（矢印１３２に沿う）で、ポンプで送り出す必要が無くなる。一方、フィルタ３０Ａと３０Ｂは、大きさは同一ではあるが、第１フィルタ３０Ａは、フィルタ３０Ｂより高位置に配置することも可能である。代替としては、ポンプを使用し、液体を導管を介して第１フィルタの出口ポートから第２フィルタの入口ポートに送り出すようにしてもよい。
【００３３】
第１及び第２フィルタ３０Ａ，３０Ｂの砂床は異なる深さとしてもよく、また、異なるタイプないし大きさのフィルタ媒体を有するようにしてもよい。実際、第１及び第２両フィルタ３０Ａ，３０Ｂのフィルタ媒体は、それぞれ別個に選択できる。例えば、砂床を使用する場合、砂床のフィルタ媒体としてシリカ砂を用いればよい。各砂床は、同一または異なる粒径の砂（例えば、第１サンドフィルタ３０Ａのフィルタ媒体は、第２サンドフィルタ３０Ｂのフィルタ媒体より粒径を大きくする）を含み、また、同一または異なる密度としてもよい（例えば、第１サンドフィルタ３０Ａのフィルタ媒体は、第２サンドフィルタ３０Ｂのフィルタ媒体より低密度とする）。一方、第１サンドフィルタ３０Ａのフィルタ媒体をシリカ砂とし、第２サンドフィルタ３０Ｂのフィルタ媒体をガーネットとしてもよい。さらに後述するように、第１サンドフィルタ３０Ａの入口ポートに導入する前に第１支流を事前に、機械的処理、凝固／沈殿用の科学的処理及び生物学的処理の少なくとも１つで処理してもよい。
【００３４】
上述したように、第１サンドフィルタ３０Ａからの第１排出物は、入口ダクト（矢印１３６）を介して第１分離処理装置１０２Ａに導入され、一方、第２サンドフィルタ３０Ｂからの第２排出物は、別の入口ダクト（矢印１３８）を介して第２分離処理装置１０２Ｂに導入される。第１及び第２排出物は、これらの分離処理装置内で処理されて、これにより直列接続された第１及び第２フィルタ３０Ａ及び３０Ｂで処理された廃水から分離された汚染物質の再生処理及び分離処理の少なくとも一方が確実に実行される。しかし、第１及び第２処理装置１０２Ａ及び１０２Ｂから出た処理水は、水質基準を満たす清浄水としてシステムから排出するには適していない可能性がある。そこで、第１処理装置１０２Ａからの排液、つまり第１処理排出物を、結合ユニット１１５に連結された導管（矢印１３５）へと排出する。さらに、第２処理装置１０２Ｂからの排液、つまり第２処理排出物を、結合ユニット１１５に連結された導管（矢印１３７）へと排出する。一方で、第１及び第２処理装置１０２Ａ及び１０２Ｂは、それぞれ矢印１４１及び１４３で示したようにスラッジ（汚泥）を導管へと排出するようにしてもよい。これらのスラッジは、最適な衛生手段（例えば滅菌）によって脱水又は加工できる。
【００３５】
第１及び第２分離処理装置１０２Ａ及び１０２Ｂについては、これら異なったユニットとして使い分けることにより、各排出物流に対して、よりきめ細かく微調整された処理が可能となる。例えば、第１排出物は第２排出物より多くの不純物を含んでいると思われる。そこで、例えば、第１排出物にはその処理工程として浄化処理を施し、一方、第２排出物にはろ過処理だけを行うようにすることが可能である。図２に示す実施例では、第１処理装置において、第１分離処理装置１０２Ａで生成された第１処理排出物が出口ダクト（矢印１３５）へ排出され、一方、スラッジが排出ダクト（矢印１４１）へ排出される。第２処理装置においては、第２分離処理装置１０２Ｂで生成された第２処理排出物が出口ダクト（矢印１３７）へと排出され、一方、スラッジが排出ダクト（矢印１４３）へと排出される。代替として、第１及び第２分離処理装置１０２Ａ及び１０２Ｂでの第１及び第２処理工程の一方または両方が前記スラッジ流を排出させないようにしてもよい。スラッジの排出がなければ、処理装置１０２Ａ，１０２Ｂに連結される導管は設置されず（したがって、図２に記載された矢印１４１及び１４３は無くなる）、処理排出物用の導管（矢印１３５及び１３７）のみとなる。
【００３６】
第１及び第２排出物水用の２つの分離処理装置１０２Ａ及び１０２Ｂにおける処理は、重力分離、浸透膜ろ過、２層ないし多層のろ過、浸透膜ろ過あるいはこれらの任意の組み合わせにより構成できる。処理装置毎に選択される特定の処理は、第１及び第２フィルタの全性能を大きく損なうことなく第１サンドフィルタ３０Ａに至る支流の一部として本システムに再導入するのに適した望ましい特性を持つ処理排出物の生成が可能かどうかが重要となってくる。第１分離処理装置１０２Ａ用に選択された処理は、第２分離処理装置１０２Ｂ用に選択された処理と同一としてよく、例えば、両方とも浸透膜ろ過とすることができる。一方、第１処理を第２処理と異ならせることも可能である。例えば、第１処理装置は重力分離タイプとし、これに対し第２処理装置は浸透膜ろ過タイプとしてもよい。
【００３７】
さらに、第１及び第２処理装置を１つのハウジングまたは２分割されたハウジング内に配置してもよい。例えば、２つの排出物に同一の処理を使用する場合、２つの排出物流に分離する中央壁を有したコンクリート容器を使用できる。別の実施形態では、１個の装置より寧ろ容量が半分の装置を２個備えるようにしてもよい。
【００３８】
第１及び第２排出物がそれぞれの処理装置で処理された後、２つの処理排出物流は結合ユニット１１５で合流（結合）する。結合ユニット１１５は、室、配管あるいは２つの流れを単一の流れにまとめることができる任意の構造ないし該構造の組み合わせとすればよい。処理排出物の結合後、この結合した処理排出物流は、結合ユニット１１５を流出し、第１フィルタ（矢印１３０）に通じる入口ダクトに連結された矢印１３９で示される流れとなって出口ダクトに流入する。結合した処理排出物流は、第１フィルタに通じる入口ダクト（矢印１３０）に導入され、これにより第１フィルタへ流入する前に第１支流に合流する。必要に応じてポンプ（図示しない）を使用し、結合した処理排出物流を第１フィルタに通じる入口ダクト（矢印１３０）に送り込むようにしてもよい。
【００３９】
図３は、廃水処理システムの別の実施形態を示す。図２と同様、第１支流は、入口ポートを介して第１フィルタ３０Ａに流入する（矢印１３０）。第１フィルタの出口ポートは第１排液を排出し、該第１排液は第２支流として入口ポートを介して第２フィルタに流入する（矢印１３２）。第１フィルタ３０Ａはまた、出口ポート（矢印１３６）を流出して処理装置１０２Ａに流入する第１排出物を有する。一方、第２支流は、第２フィルタ３０Ｂに流入して処理水を生成し、該処理水は出口ポートから排出される（矢印１３４）。また、第２フィルタ３０Ｂも、第２排出物ダクト（矢印１３８）に流入する第２排出物流を生成する。
【００４０】
第１排出物は、装置１０２Ａ内において、図２の実施形態で説明したような重力分離、浸透膜ろ過、２層ないし多層のろ過、あるいはこれらの組み合わせ等、当該技術分野において知られる任意の手段によって処理される。第１排出物の処理により第１処理排出物を生じ、該第１処理排出物は出口ダクトに排出される（矢印１３５）。反対に、第２排出物は、処理されず、そのまま第２排出物導管（矢印１３８）へと排出される。処理装置からの出口ダクト（矢印１３５）及び第２排出物導管（矢印１３８）は、結合ユニット１１５に連結され、該結合ユニット１１５の内部で第１処理排出物と未処理の第２排出物とが結合して単一流となる。結合ユニット１１５は、室、配管、あるいは２つの流れを単一の流れに合体することができる任意の構造ないし該構造の組み合わせとすればよい。処理排出物及び未処理排出物の結合後、該結合した処理排出物流は、結合ユニット１１５を流出して出口ダクト（矢印１３９）に流入する。該出口ダクトは、第１フィルタ（矢印１３０）に通じる入口ダクトに連結されている。結合した排出物流は、第１フィルタ用の第１支流と合流するように第１フィルタに通じる入口ダクトに導入される。図２の実施形態で説明したように、必要に応じて、ポンプ（図示しない）を使用し、結合した処理排出物流を第１フィルタに通じる入口ダクトに送り込むようにしてもよい。
【００４１】
図４〜６は、前記廃水処理システム１００に連結して使用できる付加プロセスの概要を示す。図４の場合、第１支流は矢印１３０で示すように、第１フィルタ３０Ａへの流入の前に、機械的処理が施される。第１支流は、第１フィルタ３０Ａへの流入の前に、矢印１４８で示すように、機械的処理装置１４６に流入する。機械的処理装置１４６の代替として、サンドトラップ又はあるタイプの篩及び沈殿装置の少なくとも一方としてもよい。
【００４２】
機械的処理装置１４６と第１フィルタ３０Ａとの間で、第１支流に生物学的処理を施すこともできる。図５に示すように、第１支流は、機械的処理装置１４６で機械的処理を施された後、第１フィルタ３０Ａに導入される前に、矢印１５２で示すように生物学的処理装置１５０に流入する。矢印１３９で示されるように、結合ユニット１１５から排出された結合済排出物流は、機械的処理装置１４６又は生物学的処理装置１５０のいずれかの上流に導入される。
【００４３】
なお、矢印１７６は、結合済排出物流が矢印１４８で示されるように機械的処理装置１４６に流入するときに前記支流と結合されることを示し、矢印１７４は、結合済排出物流が矢印１５２で示されるように生物学的処理装置１５０に流入するときに、前記支流と結合されることを示す。
【００４４】
さらに、第１支流が、第１フィルタ３０Ａへ流入する前に化学的に処理することもできる。これに関して、図６は、第１支流が矢印１５６で示すように生物学的処理装置１５０から流出した後、第１フィルタ３０Ａへ流入する前に、該支流を化学的処理装置１５４が受け入れることが可能なことを概略的に示している。矢印１３９で示されるように結合ユニット１１５から排出された結合済排出物流は、機械的処理装置１４６、生物学的処理装置１５０、または化学的処理装置１５０のいずれかの上流に導入される。
【００４５】
なお、矢印１７６は、結合済排出物流が矢印１４８で示されるように機械的処理装置１４６に流入するときに、前記支流と結合されることを、また、矢印１７４は、結合済排出物流が矢印１５２で示されるように生物学的処理装置１５０に流入するときに前記支流と結合されることを、そして、矢印１７７は、結合済排出物流が矢印１５６で示されるように化学的処理装置１５４に流入するときに前記支流と結合されることを示す。
【００４６】
さらに、前記廃水処理システム１００の第１及び第２フィルタ３０Ａ，３０Ｂによる廃水処理に加え、第１及び第２フィルタ３０Ａ，３０Ｂと第１及び第２分離処理装置１０２Ａ，１０２Ｂとに流入および流出する液体に、殺菌用化学物質を添加することができる。該殺菌は、図２に示されたＤ１、Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６又はＤ７のどの位置ででも行える。殺菌は、Ｄ１、Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６又はＤ７のどの位置でも単独に、または１以上の別の位置での殺菌との組み合わせで（任意の殺菌位置の組み合わせが可能）実行できる。追加する機械的、生物学的又は化学的処理装置を廃水処理システム１００の上流側に配設する場合、殺菌は、例えば図４ではＤ８位置、図５ではＤ８及びＤ９位置、そして図６ではＤ８，Ｄ９及びＤ１０位置で実行できる。実際、殺菌は、１以上の上述した位置で行えばよい。殺菌は、どのようなタイプの殺菌でも達成できるが、塩素ないし任意の塩素含有化合物、オゾンないし任意の酸素含有殺菌剤または化合物、あるいは紫外線光などが使用可能である。
【００４７】
廃水処理システム１００のろ過処理を促進するため、廃水処理システム１００で処理される廃水に、凝固及び／又はろ過用の化学物質を添加することもできる。再度、図面の図２に触れるが、位置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５及びＣ６は上記のような凝固及び／又はろ過用の化学物質が添加される箇所である。このような化学物質の添加は、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５及びＣ６のどの位置においても単独に、または１以上の別の位置での化学物質添加と組み合わせて行える。実際、化学物質添加位置の任意の組み合わせが可能である。追加する機械的、生物学的又は化学的な処理装置を廃水処理システム１００の上流側に配設する場合は、凝固又はろ過用の化学物質を添加することもできる。これに関しては、図４では位置Ｃ７、図５では位置Ｃ７及びＣ８、また、図６では位置Ｃ７，Ｃ８及びＣ９を、廃水処理システム１００で処理される廃水に化学物質を添加できる追加の位置として示してある。実際、かかる化学物質の添加は、上記で示した１以上の位置で実行すればよい。さらに、凝固又はろ過用の化学物質添加の前に、その追加される１以上の添加位置の選択とは無関係に、前記の液体にｐＨ調整化学物質を添加してもよい。
【００４８】
図３及び７〜９は、第１排出物を処理装置１０２Ａで処理する一方、第２排出物の処理は行わない廃水処理システムの他の実施形態を示す。第１フィルタ３０Ａにおいて、処理廃水（すなわち前記第１排液）が矢印１３２に示すように第２支流として第２フィルタ３０Ｂに流入する一方、第１排出物は矢印１３６に示すように処理装置１０２Ａに流入する。第２フィルタ３０Ｂは第２支流を受け入れ矢印１３４で示されるような処理廃水（すなわち前記第２排液）と第２排出物とを生成し、第２排出物は矢印１３８に示すように排出される。処理の流れと未処理の流れとは、結合ユニット１１５で結合（合流）する。次いで、結合した流れは、矢印１３９で示すように結合ユニット１１５を流出し、第１フィルタ３０Ａの支流に流入する。図３及び７〜９には図示しないが、第１処理装置１０２Ａは、第１処理装置から出るスラッジ流を有するようにしてもよく、該スラッジ流は、最適な衛生手段（例えば滅菌）によって脱水又は加工することができる。
【００４９】
図７に示すものでは、システム処理には、支流が通過し、第１フィルタ３０Ａへの導入前に処理される機械的処理装置１４６を含む。矢印１３９で示す結合済排出物流は、矢印１４８で示すように、支流が機械的処理装置１４６に導入される位置の上流側で合流する。
【００５０】
図８に示すものでは、支流は、第１フィルタ３０Ａへの導入前に、機械的処理装置１４６及び生物学的処理装置１５０を通過し、そして処理される。図５の場合と同様、矢印１３９で示されるように結合ユニット１１５から流出した結合排出物流は、機械的処理装置１４６、あるいは生物学的処理装置１５０の上流に導入される。
【００５１】
なお、矢印１７６は、結合済排出物流が矢印１４８で示されるように機械的処理装置１４６に流入するときに前記支流と結合されることを示し、矢印１７４は、結合排出物流が矢印１５２で示されるように生物学的処理装置１５０に流入しつつ支流と結合されることを示す。
【００５２】
図９で示されるシステムの場合、支流は、第１フィルタ３０Ａへの導入前に、機械的処理装置１４６、生物学的処理装置１５０及び化学的処理装置１５４を通過し、そして処理される。図６の場合と同様、矢印１３９で示すように、結合ユニット１１５から流出した結合排出物流は、機械的処理装置１４６、生物学的処理装置１５０、あるいは化学的処理装置１５０の上流に導入される。
【００５３】
なお、矢印１７６は、結合済排出物流が矢印１４８で示されるように機械的処理装置１４６に流入するときに前記支流と結合されることを、又、矢印１７４は、結合済排出物流が矢印１５２で示されるように生物学的処理装置１５０に流入するときに前記支流と結合されることを、そして、矢印１７７は、結合済排出物流が矢印１５６で示されるように化学的処理装置１５４に流入するときに前記支流と結合されることを示す。
【００５４】
さらに、図３及び図７〜９に記載されたシステムの場合、図２及び図４〜６で記載されたシステムに関連して既述したのと同様に、化学物質の添加及び殺菌処理の少なくとも一方を、種々の位置及び種々の組み合わせで行うことができる。
【００５５】
本発明の種々の実施形態では、あるフィルタの排出物を処理する性能は別のフィルタの排出物を処理する性能とは相違している。この利点により、微粒子排出物用の処理工程の微調整が可能となり、その結果、浄水の生成に関して高い効率を得られる。また、ある排気物について、他の排出物の処理工程が依然として高価であるのに対し、より安価な形での処理工程が可能となるため、製造費も安価となるであろう。
【００５６】
本発明の開示が与えられたなら、当業者は、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で他の実施形態及び変形態様であってもよいことを理解するであろう。したがって、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で当業者により本発明の開示から達成された全ての変形態様は、本発明のさらなる実施形態として含まれるものである。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載のとおりに定義されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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