(57)【要約】  本発明は水処理方法に関する。この方法は、凝結処理された水をフロキュレーション区域に導入させてバラストの存在下においてそのバラストの周囲に微小フロックを凝集させるステップと、混合物をデカンテーション区域に導入させるステップと、処理された水をオーバフロー側に分離してスラッジとバラストの混合物をアンダーフロー側に分離するステップと、混合物の少なくとも一部をスラッジ／バラスと分離システムに移送するステップと、分離システムに導入されたバラストとスラッジの一部をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流させるステップを備えている。この方法はさらに、混合物をスラッジ／バラスト分離システムに移送するステップと、混合物を所定のバラスト濃度になるように調整するステップと、分離システムからスラッジを含まずにバラストを抽出するステップを含み、スラッジ／バラスト分離システムに流入する流量の２０％よりも多い部分をスラッジ／バラスト分離システムの少なくとも一部を通過させた後にフロキュレーション区域内またはその上流側に還流させ、バラストは６０μｍよりも大きい有効径を有し、処理システムから抽出されるスラッジは５ｇ／Ｌよりも高い濃度を有していることを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスの上流側において予め凝結されたコロイド状の溶解または懸濁不純物を含む水を、該予凝結処理された水にバラストを混入させてフロキュレーション−デカンテーション処理を施すことによって浄化する方法であって、
予凝結された水をフロキュレーション区域に導入し、予凝結処理された水および少なくとも１つの反応性フロック生成剤よりも重い少なくとも１つの不溶性粒状物からなるバラストの存在下において該バラストの周囲に微細フロックを凝集させるステップと、
水とフロックとの混合物をデカンテーション区域に導入し、該デカンテーション区域のアンダーフローから抽出されるフロックの沈降物であるスラッジとバラストの混合物のオーバフロー側に浄化水を分離するステップと、
デカンテーション区域のアンダーフロー側にスラッジ／バラスト混合物を抽出するステップと、
該混合物の少なくとも一部をスラッジ／バラスト分離システムに送給し、バラストから分離されたスラッジを抽出すると共に分離システム内に導入されたバラストとスラッジの一部をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流させるステップと
を備える方法において、前記方法はさらに
沈降によって得られたスラッジ／バラスト混合物を全てスラッジ／バラスト分離システムに送給するステップと、
スラッジ／バラスト混合物をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流される流れにおける少なくともバラストの濃度が所定の値になるように調整するステップと、
スラッジ／バラスト分離システムから抽出されるスラッジを含まずにバラストを抽出するステップと
を含み、
スラッジ／バラスト分離システムに流入する流量の２０％よりも多い部分をスラッジ／バラスト分離システムの少なくとも一部を通過させた後にフロキュレーション区域内またはその上流側に還流させ、バラストは４０μｍよりも大きい有効径を有し、浄化システムから抽出されるスラッジは５ｇ／Ｌよりも高い濃度を有している
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
用いられるバラストは、８０から２００μｍの範囲の有効径を有し、抽出されるスラッジは少なくとも１０ｇ／Ｌに等しい濃度を有していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
用いられるバラストは、２よりも大きい実密度の物質からなり、好ましくは砂であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
用いられるバラストは、砂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
用いられるスラッジ／バラスト分離システムは、デカンタのアンダーフローにおけるバラストと１０％よりも多いスラッジを取込む１つのサイクロンまたは平行に配置された多数のサイクロンからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
サイクロンは、流入したスラッジの４０％よりも多いスラッジ部分と流入したバラストの９９．５％よりも多いバラスト部分をアンダーフロー側に還流させることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
サイクロンの全オーバフローの少なくとも一部は、フロキュレーション区域内またはその上流側に環流されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
サイクロンの全オーバフローの少なくとも５０％は、フロキュレーション区域内またはその上流側に還流されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記スラッジ／バラスト分離は、縦一列に配置された第１手段と第２手段とを含む少なくとも２つの分離手段からなるスラッジ／バラスト分離システムによって実施され、第１手段は、該第１手段に流入するスラッジの少なくとも１０体積％分とバラストの少なくとも６０重量％分をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流されるアンダーフローに分離し、第２手段は第１手段のオーバフローから受ける流れに含まれるバラストとスラッジの一部をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流されるアンダーフローに分離することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
第１手段は、該第１手段に流入するスラッジの約５０体積％よりも多いスラッジ分とバラストの８０重量％よりも多いバラスト分をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流されるアンダーフローに分離し、第２手段は、第1手段のオーバフローから受ける流れに含まれる実際に測定可能なバラストの全てとスラッジの２０％をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流されるアンダーフローに分離することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
用いられる第1スラッジ／バラスト分離手段は、加圧単純重力式デカンタであり、第２手段は、第1手段のオーバフローを受ける液体サイクロンであることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
用いられる第１スラッジ／バラスト分離手段は、非加圧単純重力式デカンタであり、第２スラッジ／バラスト分離手段は、圧力付与ポンプを介して第1手段のオーバフローを受ける液体サイクロンであることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１３】
用いられる第１スラッジ／バラスト分離手段は、加圧液体サイクロンであり、第２手段は、中間ポンプを介在させずに第1手段のオーバフローを受ける液体サイクロンであることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１４】
用いられる第１スラッジ／バラスト分離手段は、第２手段内のスラッジからバラストを効率的に分離するのに必要な圧力よりも低い圧力が付加される低圧液体サイクロンであり、第２スラッジ／バラスト分離手段は、圧力付与ポンプを介して第1手段のオーバフローを受ける液体サイクロンであることを特徴とする請求項請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１５】
スラッジ／バラスト分離手段の少なくとも１つの流量を該分離手段のアンダーフローの流量を設定する装置を用いて設定するステップを含むことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記設定ステップは、供給弁によって実施されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
設定装置は、通常の操作時に半開位置にあり、周期的に手動または自動によって全開し、再循環時に設定装置を備える分離手段のアンダーフローを閉塞する可能性のある嵩張った物質を排除する装置であることを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
プロセスの上流側において予め凝結されたコロイド状の溶解または懸濁不純物を含む水を該予凝結処理された水にバラストを混入させてフロキュレーション−デカンテーション処理を施すことによって浄化する方法であって、
予凝結された水をフロキュレーション区域に導入し、予凝結処理された水および少なくとも１つの反応性フロック生成剤よりも重い少なくとも１つの不溶性粒状物からなるバラストの存在下において該バラストの周囲に微細フロックを凝集させるステップと、
水とフロックの混合物をデカンテーション区域に導入し、該デカンテーション区域のアンダーフローから抽出されるフロックの沈降物であるスラッジとバラストの混合物のオーバフロー側に浄化水を分離するステップと、
デカンテーション区域のアンダーフロー側にスラッジ／バラスト混合物を抽出するステップと、
混合物の少なくとも一部をスラッジ／バラスト分離システムに送給し、バラストから分離されたスラッジを抽出すると共に分離システム内に導入されたバラストとスラッジの一部をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流させるステップと
を備える方法において、前記方法はさらに
中間混合区域をデカンテーション区域の底におけるスラッジ／バラスト混合物の抽出点とスラッジ／バラスト分離システムの前方との間に配置するステップであって、この区域はデカンテーション区域から抽出されたスラッジ／バラスト混合物を受けると共にスラッジ／バラスト分離ステップにおいてバラストが分離された後のスラッジの再循環される部分を受け、この再循環されるスラッジの流量は分離システムから抽出されるスラッジの濃度が５ｇ／Ｌよりも大きくなるように調整されるようなステップと、
中間混合区域の内容物を前記スラッジ／バラスト分離ステップに供給するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１〜１７のいずれかに記載の方法を組合せることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記フロキュレーション処理を補助するポリマーの少なくとも一部をスラッジ／バラスト分離手段を用いてスラッジまたはバラストを環流する回路の少なくとも１つに注入するステップを含むことを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
分離手段のアンダーフローからフロキュレーション区域の上流側に環流されるスラッジとバラストを、浄化される水がフロキュレーション区域に導入される箇所よりも上流側の予備フロキュレーション区域において反応性フロック生成剤によって予備凝集するステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
新たな粉体活性炭をフロキュレーション区域に注入するステップを含むことを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
デカンタの底から抽出されるスラッジ／バラスト混合物の一部を直接的に再循環させる直接再循環ループをフロキュレーション区域内またはその上流側に加えるステップを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
新たな粉体活性炭はフロキュレーション区域の上流側に注入されることを特徴とする請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
分離手段または直接再循環手段によって環流される流れの全てまたは一部は再循環粉体活性炭を含み、フロキュレーション区域の上流側に送られることを特徴とする請求項２２、２３、または２４に記載の方法。
【請求項２６】
分離手段または直接再循環手段によって環流される全てまたは一部は再循環粉体活性炭を含み、新たな粉体活性炭の注入される箇所の上流側の活性炭接触区域に送られることを特徴とする請求項２２〜２４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は浄化の分野に関する。さらに詳細には、本発明は特に浄化の分野においてフロキュレーション処理とデカンテーション処理によって固液分離を行なう方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料用の地表水や汚濁の除去を必要とする都市廃水または工業廃水の処理、特に浄化は、多くの場合、浄化される水を代表的には三価の金属塩からなる反応性凝結剤(coagulant)によって凝結処理し(coagulate)、凝結処理した水を通常有機ポリマーからなる反応性フロック生成剤(flocculant)によってフロキュレーション処理（凝集処理）し(flocculate)、生成したフロック（綿毛状の凝集塊）をデカンタ内においてデカンテーション処理（沈降処理）し、スラッジ（汚泥）をデカンタの底から抽出し、浄化水をデカンタからオーバフローさせて抽出する方法によって行なう。
【０００３】
本発明は特にフロックにバラストを混入させる形式のフロキュレーション−デカンテーション法として知られる技術に関する。この技術は微細砂のような高密度の微粒材からなるバラストをフロキュレーション区域内またはその上流側に注入し、バラストを凝集の開始剤として作用させることによってフロックの生成速度を高め、またフロキュレーション工程中に生成されたフロックの沈降速度を密度の増大によって高め、その結果として、装置の大きさを縮小させることができる。
【０００４】
入手可能性およびコストの点から、約２０μｍから３００μｍの範囲内、さらに一般的には、８０μｍから２００μｍの範囲内の平均直径を有する微細砂がバラストとして最も広く用いられている。
【０００５】
バラストは経済的な理由から再利用する必要があり、通常、デカンテーション装置から抽出されるスラッジから分離させ、次いで、プロセスに再循環させる。
【０００６】
バラストの損失は一般的に浄化される水への混入による損失と装置から抽出されるスラッジへの混入による損失に分かれる。
【０００７】
バラストの損失を補うための新たなバラストの注入はバラストが通過する回路のどの点であってもよい。
【０００８】
抽出されるスラッジの品質を劣化させないように新たなバラストの注入量を極力少なくするという観点から、スラッジと共に運ばれるバラストの損失を制御することが重要である。
【０００９】
バラストの損失を極力抑えながら、抽出したスラッジからバラストを分離し、そのバラストをプロセス内に再循環させるのに用いられる手段として、通常、静的な重力分離（例えば、デカンテーション分離）または動的な重力分離（例えば、遠心分離またはサイクロン分離）のいずれかの技術が選択され、代表的には、スラッジ／バラスト混合物の液体サイクロン分離技術が用いられる。
【００１０】
抽出したスラッジからバラストを分離するのに最も広く用いられる手段である液体サイクロンのオーバフローにおけるバラストの損失は、液体サイクロンの幾何学的形状と操作条件が一定である場合、通常、その液体サイクロンに流入する混合物におけるバラストの濃度にほぼ比例する。
【００１１】
従って、バラストを含む所定の流量のスラッジが所定の液体サイクロン内において処理される場合、他の全ての操作パラメータが一定の条件下においてスラッジに含まれるバラストの濃度が２倍になれば、液体サイクロンのオーバフロー内のバラストの損失は２倍になる。
【００１２】
スラッジに含まれる懸濁物は著しく微細であり、一般的に用いられる液体サイクロンでは実際には分離されない。すなわち、非常に小形の液体サイクロンは懸濁物がオーバフローへの流通を遮る可能性が著しく高いので、この用途には実際には用いられない。従って、この用途に用いられる液体サイクロンにおいて、スラッジに含まれる懸濁物はスラッジの流量のアンダーフローとオーバフローへの分配率と略同一の比率でアンダーフローとオーバフローに分配される。
【００１３】
例えば、３０００ｋｇ／ｈのバラストと４００ｋｇ／ｈのＳＭ（懸濁物:suspended matter）を含む４０ｍ3／ｈの流量のスラッジを、スラッジの流量を２０％オーバフロー／８０％アンダーフローの比率で分配しかつバラストを９９．９％以上分離可能な出力を有する液体サイクロン内に流入させた場合、約３ｋｇ／ｈのバラストの損失がオーバフロー内において生じ、スラッジは概略的に約８０ｋｇ／ｈのＳＭを含む部分がアンダーフローに分配され、約３２０ｋｇ／ｈのＳＰを含む部分がオーバフローに分配される。
【００１４】
もし、（アンダーフロー部とオーバフロー部の直径の比率を異ならせることによって）スラッジの流量を約４０％アンダーフロー／約６０％オーバフローの比率で分配するように構成された液体サイクロン内に上記と同じ流量のスラッジが流入させた場合、約１６０ｋｇ／ｈのＳＰを含むスラッジ部分がオーバフローに分配される。従って、上記の第１の構成を有する液体サイクロンを用いた場合と比較して、再循環スラッジの品質はより向上する。
【００１５】
従って、さらに他の液体サイクロンとして、再循環されるスラッジの流量を増大させるような構成が望ましいが、この場合、通常、液体サイクロンへの流入圧を高めて、（従って、エネルギー消耗を高めて）、バラストの損失を許容レベルに維持するように構成する必要がある。
【００１６】
液体サイクロンの分配曲線はその直径に依存してアンダーフローに流れる粒子の確率を表している。本発明者らは、固体の濃度（主にバラストの濃度、あるいはスラッジの濃度）とその固体の送給粘度が低いとき、この分配曲線が優勢に支配する、すなわち、所定の直径に対してアンダーフローに流れる粒子の確率が高くなることを見出している。
【００１７】
アンダーフロー内の固体濃度が所定値（約４０体積％の固体濃度）に達すると、液体サイクロンの機能不良の可能性が急速に高まる。
【００１８】
最終的に、液体サイクロンのアンダーフローが詰まってバラストがオーバフローに流出するときに、バラストの損失が最も大きくなる。
【００１９】
バラスト混入フロキュレーション−デカンテーション技術は特に以下の特許に開示されている。１９８９年９月１日に公告されたフランス特許第２６２７７０４号と、１９９５年１１月３日に公告されたフランス特許第２７１９２３４号である。
【００２０】
図１ａおよび図１ｂはこの種のバラスト混入フロキュレーション−デカンテーション技術の詳細を示す図である。
【００２１】
凝結区域（ここでは、反応性凝結剤の入口とフロキュレーション区域３との間に位置する水導管の部分）において、浄化される原水１が手段２から導入される反応性凝結剤によって凝結処理される。凝結処理された水はフロキュレーション区域３に導かれ、反応性フロック生成剤によって、凝結物はフロキュレーション区域内またはその上流側に投入された水に不溶のバラスト（通常、微細砂）の粒子の回りに凝集する。この凝集処理された水はデカンテーション区域４内に導かれる。デカンテーション区域４はデカンテーション促進ブレードまたは他の同様の役割を果たすデカンテーション促進装置を備えていてもよいし（図１ａ）または備えていなくてもよい（図１ｂ）。このデカンテーション区域４において、バラストが混入されたフロック（綿毛状の凝集塊）は迅速に沈降し、フロックから分離された水はデカンタのオーバフロー側に抽出される。
【００２２】
バラスト混入スラッジは汲み上げ手段６１（通常はポンプであり、または同等の汲み上げ機能を果たす空気揚水ポンプ）によって汲み上げられ、バラストと生成スラッジ９を分離する手段７に送られる。手段７によって分離されたバラストはフロキュレーション区域内またはその上流側にアンダーフロー８１を介して再循環される。この手段７は、通常、（バラストをアンダーフロー側に抽出することによって）オーバフロー側に抽出されるスラッジからバラストを効率的に除去する液体サイクロンからなる。この液体サイクロンにおいて、流入するスラッジはアンダーフローの直径とオーバフローの直径との間の比率に相当する比率でアンダーフローとオーバフローに分配される。
【００２３】
これら２つの特許に記載の方法は、各実施例の具体的な浄化処理において許容される所定のバラスト損失と関連させてバラストとスラッジの分離を詳細に述べていない。すなわち、各実施例の具体的な浄化処理においてなされるバラストとスラッジの分離は、
（１）電気の消費を極力低減させるために、アンダーフロー側へのスラッジの抽出を極力小さくするように構成した単純な分離フィルタ式液体サイクロンを用いて、液体サイクロンに流入する懸濁物（ＳＰ）の約１０ないし２０％のスラッジをアンダーフロー側に抽出させるように行なうのか（この場合、約１ないし３ｇ／ｍ3（浄化水）のバラスト損失が見込まれる）、または
（２）アンダーフロー側へのスラッジの抽出を大きくなるように構成した単純な分離フィルタ式液体サイクロンを用いて、スラッジを再循環させて、装置内のスラッジの濃度（従って、抽出されるスラッジの濃度）を高め、あるいは装置内のスラッジの滞留時間を高めるように行なうのか、その詳細が記載されていない。なお、スラッジの滞留時間を高める操作はバラスト混入フロックのフロキュレーション−デカンテーション装置の上流側における液滴、臭気、または種々の有機物を除去するために多量の粉体活性炭（ＰＡＣ:powdered activated carbon）を必要とする場合に特に有用である。
【００２４】
単純な構造の分離フィルタ式液体サイクロンを用いてスラッジとバラストの分離を行なう場合、本発明者らによれば、アンダーフローに少なくとも４０％のスラッジを再循環することができる。ただし、この場合、この液体サイクロンの操作条件下における分離の不十分な性能を補うためにエネルギー消費は大きくなる。
【００２５】
単純な構造の分離フィルタ式液体サイクロンをスラッジ／バラスト分離システムとして用いる場合、エネルギー消費、バラスト消費、およびスラッジ濃度パラメータのいずれを重要視するかの選択が必要であり、この選択は上記の特許の各方法の主目的によって異なる。
【００２６】
図２に示す１９９８年７月３１日に公告されたフランス特許第２７５８８１２号は上記の特許に記載の装置の一変更例を示している。すなわち、沈降したバラストとスラッジの混合物の一部を上記の特許に記載のバラスト／スラッジ分離機構を通過させずに直接的にフロキュレーション区域に再循環させる直接再循環ループ２０を付加的に設けている。
【００２７】
抽出される所定量の懸濁物を生成するために設けられたこの付加的な再循環ループによれば、図示するように、デカンタの底から汲み上げられるバラスト／スラッジの流量（体積）の５０％をフロキュレーション区域に直接再循環させ、バラスト／スラッジの残りの５０％のみを分離処理し、スラッジをシステム外に抽出する前にスラッジからバラストを除去する。この方法によれば、抽出されるスラッジの濃度を略２倍にすることができる。
【００２８】
従って、この装置は、必要に応じて、直接再循環されるバラスト／スラッジの流量の一部と最終的にシステム外に抽出されるスラッジからバラストを分離する前のバラスト／スラッジ／水の混合物の流量の一部との間の変更可能な比率に応じてシステムから抽出されるスラッジの濃度を高めることができる。
【００２９】
この特許はスラッジとバラストの混合物の一部を直接再循環することによって電気の消費を低減させることができると主張している。すなわち、直接再循環させることによって、デカンタの底から流出される全てのスラッジとバラストに対してバラスト／スラッジ分離を行なうのに必要なエネルギーよりも少ないエネルギーしか必要としないと主張している。
【００３０】
しかし、この特許に開示された方法は種々の不都合さを有している。
【００３１】
この方法は２つのバラストの濃度の高い再循環システム（ポンプおよびパイプとタップ）を設ける必要がある。１つのシステムは低圧でフロキュレーション区域に連通するバラスト／スラッジ直接再循環システムであり、他のシステムはバラスト／スラッジ再循環、バラスト／スラッジ分離、および浄化によって生じたスラッジの抽出を行なうシステムである。従って、この方法は付加的な設備費を必要とする。
【００３２】
直接再循環ループを用いる場合に分離手段に向かう再循環ラインに送られるバラスト／スラッジ内のバラストの濃度は直接再循環ループを用いずに再循環ラインに送られるバラスト／スラッジ内のバラストの濃度と同じである。この点は重要である。直接再循環ループを用いる場合、分離されるスラッジ／バラストの流量がより少なくなると、バラストの濃度は変わらずにスラッジの濃度がより高くなる。従って、この場合、直接再循環ループのない浄化システムと比較して、バラストの損失を改善するのは困難である。
【００３３】
この特許において推奨されるデカンテーションを介するバラスト／スラッジ分離システムはいくらかは有効なシステムではあるが、バラストの有効レベルを維持するのに必要なバラストの最小寸法が２００μｍに設定されている点に問題がある。すなわち、この最小寸法は、装置の始動時において、例えば、雨の降り始めにおいてその雨水を浄化する場合に浄化の品質において問題を生じる。何故なら、このような場合、装置内にスラッジが溜まっていないから、そのスラッジを再循環によって凝集化に寄与させることができないからである。この特許は多量のバラストを用いる必要のある場合は不利であるが、そのような場合を除けば、大きな寸法のバラストはスラッジの機能とは異なる機能を十分に果たすと述べている。なお、バラストの直径が大きいと、このバラストを懸濁物内に維持するためにフロキュレーションにおいて攪拌エネルギーを高める必要があり、コストも高くなる。
【発明の開示】
【００３４】
本発明の目的の１つは以下を可能とする配置構造、および同時にその理想的な例を提案することにある。
すなわち、そのような配置構造は、浄化システムから高濃度スラッジを抽出することができる。ここでの高濃度は５ｇ／Ｌよりも高い、好ましくは、１０ｇ／Ｌよりも高い濃度を意味し、さらにどのような場合においても液体サイクロンまたは同様のバラスト／スラッジ分離システムのアンダーフローからスラッジを再循環させずにスラッジ／バラストを単純なサイクロン処理によって分離することによって得られる濃度よりも高い濃度を意味する。
また、そのような配置構造は、前述の特許に記載されたシステムと比較して、システムから抽出されるスラッジ内のバラストの損失を極力少なくすることができる。
さらに、そのような配置構造は、設備費を極力抑え、特にフランス特許第２７５８８１２号に開示されているようなスラッジ／バラスト混合物の直接再循環ループを付加的に設けることによる付加的な設備費（この特許に開示されているバラスト／スラッジ回収システムのコストにさらに付加される設備費）をなくすことができる。
また、そのような配置構造は、上記の特許に開示されている技術によって得られるバラスト／スラッジ再循環および分離に必要な合理的なレベルのエネルギー消費をフランス特許第２７５８８１２号に開示された方法において必要とされる２００μｍよりも大きい直径のバラストを用いずに維持することができる。２００μｍよりも大きい径のバラストを用いると、フロキュレーション区域内において懸濁物にバラストを捕捉させるためのエネルギー消費が大きくなり、また十分に均質なスラッジとして流出させるのが困難なため、浄化品質の点で問題を生じる。
【００３５】
本発明の他の目的は、上記の目的を達成するための配置構造または他の配置構造を用い、粉体活性炭（ＰＡＣ）または他の活性粒状品の使用上の改善を達成することにある。粉体活性炭または他の活性粒状品は、１つまたはいくつかの汚染パラメータ、例えば、液滴、臭気、農薬のような汚染物、または他の活性炭に吸収可能な望ましくない有機物などを除くために、システムに注入される。
【００３６】
これらの目的の全てまたは一部は以下の手段を個別にまたは組合せて実施することによって達成される。
【００３７】
フランス特許第２６２７７０４号およびフランス特許第２７１９２３４号に開示された浄化システムは、システムから抽出されるスラッジからバラストを分離するのに液体サイクロンを代表的に用いてかつシステム内におけるスラッジの濃度を限定しない場合、通常、以下のように操作される。すなわち、取込み流量の約３〜１２％を液体サイクロンに循環し、バラストの約９９．９％を液体サイクロンのアンダーフロー側に再循環し、（液体サイクロンの種類と使用するオーバフローおよびアンダーフローノズルによるが）、スラッジをオーバフローとアンダーフローに９０％／１０％から８０％／２０％の範囲内の比率で分配する。
【００３８】
ここで、フランス特許第２６２７７０４号およびフランス特許第２７１９２３４号または当業者に知られている他の同様の技術に開示されている公知のバラスト混入式フロキュレーション−デカンテーション技術のいずれか１つによる構成（以後、システム（Ｓ）と呼ぶ）に基づき、上記の目的を達成することができるように改善された種々の手段について説明する。これらの手段の共通点は、フランス特許第２７５８８１２号におけるような付加的に設けられる直接再循環ループを有さず、またシステム内においてスラッジを良好に抽出するために２００μｍよりも大きい直径を有するバラストを用いる必要がなく、デカンテーション区域の上流側に（液体サイクロン、デカンタ、遠心分離機、または他の同等の分離手段からなる）スラッジ／バラスト分離装置のオーバフローまたはアンダーフローからのスラッジの一部を再循環する点にある。用いるバラストは典型的には４０μｍから３００μｍの範囲内、好ましくは、８０μｍから２００μｍの範囲内の有効径を有している。
【００３９】
以下の全ての例において、ＰＡＣ（粉体活性炭）の滞留時間を増すという観点から、スラッジの抽出に続いてＰＡＣを注入するとよい。システムに滞留しているＰＡＣに新たに注入された所定のＰＡＣが加わることにより、ＰＡＣの濃度を増加させる。このＰＡＣの濃度の増加は、本出願人の経験によれば、スラッジの濃度の増加よりもわずかに大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
システム（Ｓ）の出発条件は以下の通りである。図１ａの構成を参照して、浄化される原水の流量は１０００ｍ3／ｈであり、その原水に含まれる懸濁物の濃度は３００ｍｇ／Ｌであり、流入される原水１ｍ3につき再循環される砂の量は３ｋｇである。５０ｍ3／ｈのスラッジ／バラスト混合物がデカンタの底から抽出され、液体サイクロンに向かって汲み上げられる。液体サイクロンは８．４ｇ／Ｌの濃度を有する４０ｍ3／ｈの流量（液体サイクロンに入る流量の８０％に相当）のスラッジをオーバフローに抽出し、３００ｋｇ／ｍ3の濃度の砂と８．４ｇ／Ｌの濃度のスラッジからなる１０ｍ3／Ｌの混合物をアンダーフローからフロキュレーション区域に再循環する。
【００４１】
上記の出発条件において、抽出スラッジの濃度を約１７ｇ／Ｌにまで高めることを意図し、実際、デカンタの底から２５ｍ3／ｈのスラッジ／バラスト混合物を抽出することのみによって、抽出スラッジの濃度を１６．８ｇ／Ｌにまで高めることができる。しかし、この場合、液体サイクロンのアンダーフローにおける砂の濃度は６００ｋｇ／ｍ3になる。この砂の濃度は、この試験に用いた液体サイクロンにおいて、分離の品質を維持する上での限界値である。
【００４２】
液体サイクロンのアンダーフロー内のバラスト濃度を少なくとも６００ｋｇ／ｍ3に維持しながら抽出したスラッジの濃度を約１７ｇ／Ｌまで高めることによって上記の目的を達成するために、本発明によって提案される第１手段（Ａ）はバラスト／スラッジ分離の品質を維持し、オーバフローのスラッジ内のバラスト損失を抑制しながらアンダーフローの再循環スラッジの品質を極力高めることができるバラスト／スラッジ分離手段（液体サイクロンまたはデカンテーションタンクまたは他の同様の手段）を選択的に用いる点に特徴がある。
【００４３】
本出願人はこの手段として、スラッジのオーバフローとアンダーフローへの分配率を６０％／４０％に設定し、上記の例において、抽出されるスラッジの濃度を８．４ｇ／Ｌ（スラッジのオーバフローとアンダーフローへの分配比が８０％／２０％で、デカンタの底からの抽出量が５０ｍ3／ｈで、液体サイクロンに送られるアンダーフローにおけるバラストの濃度が３００ｋｇ／ｈの場合）から１７ｇ／Ｌ（スラッジのオーバフローとアンダーフローへの分配比が６０％／４０％で、デカンタの底からの抽出量が３３．３ｍ3／ｈで、液体サイクロンに送られるアンダーフローにおけるバラストの濃度が２２７ｋｇ／ｈの場合）に高めることができる液体サイクロンを用いる。
【００４４】
この手段は直接再循環ループを付加的に設けることなくシステムから抽出されるスラッジの濃度を高め、アンダーフローにおけるバラストの濃度を基準システム（Ｓ）における場合と比較して低減し、液体サイクロンの分布を改善し、バラストの損失を相対的に減少させることができるという利点がある。
【００４５】
この手段は、基準システム（Ｓ）の場合と比較して抽出スラッジの濃度を２倍以上高めながら、再循環ポンプの流量を基準システム（Ｓ）の場合の約６６％に抑制することができる。
【００４６】
図１は分離手段として液体サイクロンを有する手段（Ａ）の実施を概略的に示す図である。この手段Ａは液体サイクロンのオーバフロー部の直径に対するアンダーフロー部の直径の比率をアンダーフローからスラッジを還流させる所定のレベルまで増加させ、またポンプの特性を仕様に合致するバラスト回収効率を維持するのに必要な負荷に適応させるように構成される。
【００４７】
本発明によって提案される第２手段（Ｂ）は分離手段（液体サイクロンまたはデカンテーションタンクまたは他の同様の手段）のオーバフローの一部をフロキュレーションの上流方向に還流するように構成される。
【００４８】
オーバフローの５０％をフロキュレーションの上流方向に還流した場合、この手段は分離手段のアンダーフローにおいてバラストの濃度を３００ｋｇ／ｍ3に維持しながら抽出スラッジの濃度をシステム（Ｓ）における場合の８．４ｇ／Ｌから１６．９ｇ／Ｌに高めることができる。
【００４９】
また、この手段は直接還流ループ（ポンプ）のような設備を付加的に設けることなくシステムから抽出されるスラッジの濃度を高めることができるという利点がある。ただし、分離手段のアンダーフローのバラストの濃度の上限を合理的な値（例えば、ここに述べる試験に用いられる液体サイクロンの型式の場合、６００ｋｇ／ｍ3）に制限する必要がある。
【００５０】
この手段は図３に示されている。図示するように、図１ａおよび図１ｂの構成に対して手段７のオーバフローからスラッジを還流させるライン８３が追加されている。
【００５１】
勿論、図３は第２手段（Ｂ）を単に図式的に示しているにすぎず、オーバフローのスラッジを抽出ライン９と還流ライン８３との間で分配させる当業者にとって公知のあらゆる手段を設けることができる。オーバフローの分配は、例えば、並列に配置された多数の液体サイクロンを用いて、いくつかの液体サイクロンのオーバフローをシステムの外に抽出させ、残りの液体サイクロンのオーバフローを全て還流させることによって達成することができる。
【００５２】
ライン８３によって還流したスラッジは、液体サイクロンにおいてスラッジから分離されたバラストに伴われてアンダーフロー８１に還流されたスラッジに加えられる。
【００５３】
本発明によって提案される第３手段（Ｃ）は前述の手段（Ａ）と（Ｂ）を組合せて、分離手段のアンダーフローにおけるバラストの許容される濃度を制限値以内に抑制してバラストの損失を選択された制限レベルに維持しながら抽出スラッジの濃度を著しく高めるように構成されている。
【００５４】
図３はこの手段（Ｃ）を理解するのに役立つ図でもある。図３を参照して、この手段（Ｃ）はアンダーフロー８１のスラッジに含まれるＳＭの量を多くするために手段７のオーバフローの直径に対するアンダーフローの直径の比率を大きくするように構成されている。
【００５５】
本発明によって提案される第４手段（Ｄ）はスラッジ／バラスト分離手段７を少なくとも２つのフィルタに分割し、スラッジをシステムの外に抽出する処理を行なう前にバラストを回収し、そのバラストを環流するように構成されている。
【００５６】
この第４手段（Ｄ）は、図４を参照して、以下のように構成されている。
【００５７】
まず、デカンタから抽出されたスラッジ／バラスト混合物を第１バラスト／スラッジ分離手段７１内に循環させる。第１分離手段７１は静的重力デカンタ、液体サイクロン、または遠心分離器、好ましくは、単純な構造の低圧液体サイクロンまたは静的重力デカンタであるとよい。この第１分離手段７１は、低い分離エネルギーで、１０％よりも多い、好ましくは、３０％から７０％の範囲内、さらに好ましくは約５０％のスラッジを第１分離手段７１のアンダーフロー８１側に分離する。一方、第１分離手段７１は、オーバフローのバラストに対するアンダーフローのバラストの重量比がオーバフローのスラッジに対するアンダーフローのスラッジの体積比よりも大きくなるように、好ましくは、６０％よりも大きくなるように、さらに好ましくは、９０％よりも大きくなるように、バラストをアンダーフロー８１側に分離する。
【００５８】
この第１分離手段は、バラストをこの手段のアンダーフローに容易かつ好ましく流出させるために、スラッジに含まれるバラストと結び付いたフロックを破断させる装置（図示せず）を備えているとよい。このような装置はポンプおよび再循環回路内を通過するフロックを破断する機能のみを有し、第１分離手段の上流側の再循環回路内または第１分離手段内に配置される格子板または篩板であるとよい。
【００５９】
次いで、好ましくは単純な構造の第１分離手段のオーバフロー７１１がさらに効率的な第２スラッジ／バラスト分離手段７２に送られる。第２分離手段７２は液体サイクロンまたは遠心分離器からなり、システムから抽出されるスラッジが含まれるオーバフロー７２１における残留バラストを効率的に除去する。
【００６０】
この第２分離器における分離は、第１分離器７１がオーバフロー７１１を介して第２分離器７２に流入する混合物のバラストの濃度をすでに著しく減少させているので、特に効率的である。すなわち、本発明者らによれば、液体サイクロンはアンダーフローの固形物の濃度が高い場合には分離効率が特に低下する傾向を有している。
【００６１】
さらに、第２分離手段７２のアンダーフロー８２を高エネルギーで通過するバラストが比較的低濃度なので、第２分離手段７２の磨耗、特にアンダーフロー８２側の磨耗を著しく軽減させることができる。
【００６２】
処理の優先順位に応じてシステムを最適化するために、第２分離手段７２の構成と操作パラメータを以下のように調整するとよい。
【００６３】
スラッジの抽出に必要な出力を極力小さくするためにバラストの回収を極力大きくすることが必要な場合、分離手段７１および７２間にポンプ７１２（図７を参照）を挿入するか、またはポンプ６１の動力を大きくすることによって、高エネルギー分離システムを構成し、分離手段７２の入口に十分な圧力を付加し、砂の損失を所定値に制限させるとよい。
【００６４】
エネルギー消費を極力低減させることが必要な場合、第２分離システム７２内に流入するバラストの濃度を低くし、基準システム（Ｓ）におけるのと同等の効率でかつより低いエネルギー消費でバラストを分離させると有利である。この場合、通常、分離手段７１および７２間に付加的なポンプを設ける必要はなく、ポンプ６１も通常の負荷に適応できる特性を有していればよい。
【００６５】
抽出されるスラッジの濃度をさらに増すことが必要な場合、２つの分離手段のいずれかのアンダーフローへのスラッジの流量を増すか、あるいは第２手段または第１手段のオーバフローの一部を環流するかまたはこれらの２つのオーバフローの各々の一部を環流するとよい。
【００６６】
これら２つの連続する分離手段を組合せることによって、バラストの損失を著しく小さくすることができる。
【００６７】
また、第１循環手段７１のアンダーフロー８１にスラッジのかなりの部分が流れるので、スラッジに含まれる大きな物質をそのアンダーフロー８１の回路に通過させる場合、回路の直径を大きくすることによって、回路が閉塞する危険性を実質的に抑制するとよい。
【００６８】
さらに、可変断面を有するオリフィス（図６に示す堰または図５に示すフラップゲート）のような簡単な装置をアンダーフロー８１に設けることによって、このアンダーフロー８１の閉塞物を簡単に除くことができる。このオリフィスは通常の操作中は部分的に開いているが、周期的に短時間（数秒または数十秒）だけ全開し、嵩張った物質を除去するように構成されている。この装置は分離手段７２にも設けることができる。
【００６９】
万一、第２分離手段７２の入口側オリフィスまたは出口側オリフィスのいずれか閉塞した場合、わずかな量（３０％または１０％未満）のバラストしか再循環回路６には送達することができない。最悪の場合、このわずかな量のバラストは再循環回路６に達する前に失われることがあり、例えば、第２分離手段７２のオーバフロー７２１とアンダーフロー８２を含む回路のいずれか１つにおいてスラッジの流量が検出されない場合がある。
【００７０】
本発明によって提案される第５手段（Ｅ）は前述の手段のいずれか１つと組合せることができ、システム内のスラッジの濃度を高め（特に、システム内における粉体活性炭の滞留時間を延ばすことによって粉体活性炭の注入能力を改善し）、または抽出スラッジの濃度を高めるように構成される。
【００７１】
この手段は、図８に示すように、タンク６２をシステム内に設けることによって構成されている。好ましくは、タンク６２はそのタンク６２内のスラッジとバラストの濃度を均質に維持するために１つまたは複数の均質化手段、例えば、攪拌器６３を備えているとよい。デカンテーション区域４から抽出されたスラッジ／バラスト混合物が重力またはポンプ６１によってタンク６２に注入されると共に、分離手段７のオーバフローの一部（バラストから分離されたスラッジ）がタンク６２に再循環され、タンク６２内のバラストの濃度を低減させる。
【００７２】
ポンプ６４はタンク６２からスラッジ／バラスト混合物を抽出する。この混合物の流量は分離手段７のオーバフローから再循環されたスラッジ６６の流量とデカンテーション区域から抽出されたバラストとスラッジの流量の和に等しい。次いで、抽出された混合物をスラッジ／バラスト分離手段７に送る。
【００７３】
この手段（Ｅ）は、分離器７に至る混合物内のバラストの濃度を高めることなくデカンテーション区域４の底におけるスラッジ／バラスト混合物の抽出率を低減させることによって、スラッジを増すことができる。
【００７４】
手段（Ｅ）は処理されたスラッジの一部を還流させてバラストを希釈することによって分離手段７のアンダーフロー側（および入口側）のバラストの濃度を低減させ、分離手段７の操作性を向上させることができる。このような手段（Ｅ）は分離器７０内のバラストの濃度を増加させることなく抽出スラッジの濃度を望ましく増大させ、バラストの損失を許容できるレベルに維持するのに有用な手段である。
【００７５】
この手段（Ｅ）は抽出スラッジの濃度とバラストの許容可能な損失に対する要件に応じて、他の手段（Ａ）ないし（Ｄ）と完全に組み合わせることができる。
【００７６】
特に、手段（Ｄ）と（Ｅ）を組合せて、本発明による分離手段７２（液体サイクロンまたは遠心分離器）において浄化される流量とこの分離手段７２における砂の濃度の両方を極力小さくすることができる。
【００７７】
具体的には、図９に示すように、手段７１（重力デカンタまたは渦流式低圧サイクロン）内においてバラストの７０％超（代表的には９０％）を分離する第１の基本的分離処理と、（バラストから分離された）スラッジ６６の再循環を組合せ、著しく希釈されたバラストと濃縮されたスラッジからなる混合物をポンプ６４によって加圧分離手段７２に導入し、（再循環スラッジの一部のみを受ける加圧手段のみを設置した場合の）還流の移送コストの低減と、（低濃度のバラストを含む混合物のみを受ける最も損傷しやすい手段である）分離手段７２の磨耗と亀裂の防止と、（入口におけるバラストの低濃度による）分離手段７２の効率の改善を同時に達成することができる。
【００７８】
本発明によって提案された手段をデカンタの底から抽出されたスラッジ／バラスト混合物の一部をフロキュレーション区域への直接再循環させる手段と組合せることもできる。
【００７９】
システム内に粉体活性炭（ＰＡＣ）を注入する場合、手段（Ｄ）は特にＰＡＣの再循環に効率的である。すなわち、手段（Ｄ）は第１分離手段のアンダーフロー内に（そのアンダーフローに再循環させるスラッジの量に比例する）ＰＡＣの一部を再循環させると共に第１分離手段のオーバフローに連なる高エネルギー浄化手段（通常、小形の液体サイクロン）においてもＰＡＣの一部を再循環させることができる。本出願人によれば、ＰＡＣの還流率はスラッジの還流率よりも高い。
【００８０】
システムにＰＡＣを注入する場合、好ましくは、ＰＡＣをすでに一部含んでいるオーバフローのスラッジをシステム内に新たなＰＡＣを注入する箇所よりも上流側における種々の有機物を最大限に捕獲し得る箇所に還流し、飲料可能に水を浄化する場合、農薬のような汚染物を捕獲するために、新たなＰＡＣを上記の還流箇所よりも下流側に、好ましくはポリマーを注入する前、さらに好ましくは、ポリマーの注入の１０分前に注入するとよい。
【００８１】
バラスト混入フロックをフロキュレーション−デカンテーションによって処理するのに、有機ポリマーからなる高分子電解質を用いる。高分子電解質は凝結された微細フロックを付着させてバラストと結合する大きな寸法のフロックに集合させる。
【００８２】
ポンプ汲み上げによって送達されるスラッジまたは前述の機構（７、７１、７２）のようなスラッジ／バラスト分離機構によって分離されたスラッジを還流させる場合、その還流されるスラッジの少なくとも一部を浄化される原水によって希釈される前に予備的に凝結するとよい。スラッジをこのように予備的に凝結して得られたフロックをフロキュレーション区域に導入するとよい。好ましくは、フロキュレーションポリマーの一部を分離装置のアンダーフローに注入するとよい。さらに好ましくは、図１０に示すように、分離手段７、７１、７２のアンダーフロー８、８１、８２から還流されるスラッジとバラストの混合物に対して予備フロキュレーション区域５０を設け、フロキュレーションポリマーの一部を手段５２を介して（好ましくは低速攪拌器５１を備える）予備フロキュレーション区域５０に注入し、次いで、再フロキュレーション処理されたスラッジを浄化される水と接触させるとよい。
【００８３】
図５は手段（Ｄ）の実施例の詳細図である。図示するように、分離器７１は液体サイクロン７２を操作するために分離器７１を介して付加される圧力に耐えるように設計されるかまたはそのような圧力が分離器７１を介して付加されることがない条件下で設計された単純なデカンタであり、圧力が分離器７１を介して液体サイクロン７２に付加されない場合、ポンプ７１２が液体サイクロン７２において所定の分離処理を行なうのに必要な操作圧力を得るために液体サイクロン７２のフィーダ内に挿入される。
【００８４】
デカンタ７１を圧力が付加しない状態で操作する第１の例において、デカンタ７１のアンダーフロー８１とオーバフロー７１１への流量の分配は後述する装置７１３の位置の設定によって定まり、システムにおけるスラッジの抽出される流量は、例えば、ポンプ７１２の速度を調整することによって定まる。ポンプ７１２の流量とオーバフロー７１１を介して取り出される流量との差がオーバフロー７１４側に流出される。
【００８５】
デカンタ７１を圧力が付加される状態で操作する第２の例において、全体的な再循環流量はポンプ６１の速度によって設定され、出口９におけるスラッジ抽出の流量は、例えば、ポンプ６１の速度と装置７１３の位置を相対的に調整することによって設定される。
【００８６】
装置７１３の最も単純な形態は図６に示すような多量の砂を含む混合物を通過させるように構成された単純な調整弁からなる。この調整弁は通常の操作において部分的に開いてアンダーフロー側に所定の流量を流し、周期的に全開して嵩張った物質を排除する。
【００８７】
装置７１３はまた、図５に示すように、例えば、デカンタ７１の底に大きな出口８１を設け、その出口の断面を変位させることによって上記と同様の機能を果たすように構成することもできる。すなわち、出口８１のオリフィス部に対して押圧可能な円錐体または球形体を同軸方向に十分に押し込んで出口を閉じ、一方出口８１のオリフィス部から円錐体または球形体を周期的に同軸方向に引き上げて出口を完全に開いて嵩張った物質を除去する。
【００８８】
分離手段、例えば、スクリーンを必要に応じて出口８１の下流側に設け、還流されるバラストに含まれる大きい粒子を分離させるように構成してもよい。
【００８９】
図７も同様に手段（Ｄ）の好ましい一実施例を示している。図を参照して、分離手段７１は低圧液体サイクロンによって構成されている。この液体サイクロンはそこに入る流量の約５０％のスラッジをアンダーフロー８１に送る大量の再循環を行い、一方バラストのほぼ９０％をアンダーフロー８１を介してフロキュレーション区域に還流するように構成されている。
【００９０】
前述の装置７１３と同様のアンダーフロー８１に流出する流量を設定するシステムを設けてもよい。
【００９１】
分離器７１のオーバフロー７１１は、ポンプまたはブースタ７１２が設けられる場合または設けられない場合のいずれにおいても、第２液体サイクロン７２と連通し、ライン６を介して還流されるスラッジの流量の５０％と砂バラストの１０％（重量）がこの第２液体サイクロン７２に流入する。
【００９２】
従って、この液体サイクロンは比較的高い濃度のスラッジから低濃度のバラストを（アンダーフローにおける乾物濃度の制限値以内に抑えて）分離するのに最適である。
【実施例】
【００９３】
以下、従来技術（例１および３）および本発明（例２、４、および５）の種々の形態による例について説明する。
【００９４】
３００ｍｇ／Ｌの懸濁物（ＳＭ）を含む１０００ｍ3／ｈの凝結された排水（または凝結された地表水）を浄化し、３０ｍｇ／ＬのＳＰを含む浄化水を得る。ここで、反応剤として、抽出ＳＰと比較してスラッジの乾燥重量の２５％を大きくする塩と水酸化物の沈殿物を用いる。
【００９５】
フロキュレーションタンク内に注入される砂（還流された砂と損失を補うための新たな砂の和）はフロキュレーションタンク内に入る凝結水１ｍ3につき３ｋｇの微細砂（直径：１５０μｍ）である。
【００９６】
約１７ｇ／Ｌのスラッジを抽出することを目的とし、液体サイクロンのアンダーフロー内の砂の制限値を６００ｋｇ／ｍ3に設定する。なお、６００ｋｇ／ｍ3という値はここで用いられる液体サイクロンにおける制限値である。
【００９７】
得られた結果の要点を第１表に示す。
【００９８】
例１：フランス特許第２６２７７０４号またはフランス特許第２７１９２３４号によって提案された型式の構成を用いた例である。この例において、デカンタの底から取込み流量の５％を抽出し、液体サイクロン７に入る流量を８０％／２０％の比率でオーバフローとアンダーフローに分配する。
【００９９】
抽出されるスラッジの濃度は８．４ｇ／Ｌであり、デカンタの底からの流量の抽出率を５％の代わりに２．５％に設定すると、抽出されるスラッジの濃度は１６．８ｇ／Ｌである。一方、液体サイクロンのアンダーフローにおける砂の濃度は許容される制限値である６０００ｇｋ／ｍ3に近い値である。
【０１００】
この例は図１ａおよび１ｂに示されている。
【０１０１】
例２：例１と同様の例であり、オーバフロー／アンダーフローの分配比が６０％／４０％である。
【０１０２】
この例も図１ａおよび図１ｂに示されている。
【０１０３】
例３：デカンタ４の底から抽出された砂／スラッジ混合物の５０％を直接再循環し、液体サイクロン７１はスラッジ抽出ループの砂を回収し、オーバフロー／アンダーフローの分配比（体積比）は８０％／２０％である。
【０１０４】
この例は図２に示されている。
【０１０５】
例４：例１と同様の例であり、液体サイクロン７１の５０％を還流させる。
【０１０６】
この例は図４に示されている。
【０１０７】
例５：例１と同様の例であり、第１予備的浄化サイクロン７１と第２サイクロン７２を有する２重分離システムが設けられている。第１サイクロン７１はスラッジの流量（体積）のオーバフロー／アンダーフローへの分配比を５０％／５０％にし、砂の流量（質量）のオーバフロー／アンダーフローへの分配比を１０％／９０％に設定している。第２サイクロン７２は流量（体積）のオーバフロ−／アンダーフローへの分配比を８０％／２０％にし、オーバフローに砂を実質的に含ませないように設定している。
【０１０８】
この例は図４に示されている。
【０１０９】
例６：前述の構成（Ｅ）による例であり、取込み水の流量の３％（３０ｍ3／ｈ）をデカンタの底から抽出し、液体サイクロンに汲み上げる前に液体サイクロンのオーバフローから引き出された分（２０ｍ3／ｈ）と混合させる。
【０１１０】
この例は図８に示されている。
【０１１１】
例７：例５に示したのと同様の２重分離システムを例６と組合せた例であり、取込み水の流量の６％（６０ｍ3／ｈ）をデカンタの底から抽出し、その抽出した流量（６６．６ｍ3／ｈ）を液体サイクロンに汲み上げる前に液体サイクロンのオーバフローから引き出された分（６．６ｍ3／ｈ）と混合させる。
【０１１２】
この例は図９に示されている。
【０１１３】
表１は、抽出スラッジを約１７ｇ／Ｌに濃縮するように操作パラメータを設定した場合における装置の種々の点における流量、砂の濃度、およびスラッジの濃度を比較している。
【０１１４】
アンダーフローにおける砂の濃度の制限値を６００ｋｇ／ｍ3に設定した場合、以下のデータが得られる。
【０１１５】
例１の場合、液体サイクロンのアンダーフローにおける砂の濃度が制限値の６００ｋｇ／Ｌのとき、抽出されるスラッジの濃度は１７ｇ／Ｌになる。
【０１１６】
（フランス特許第２７５８８１２号に対応する）例３の場合、液体サイクロンのアンダーフローにおいて上記と同じ抽出スラッジの濃度を得るには、例４（液体サイクロンのオーバフローの５０％を単純に還流する例）および例６におけるのと同様に、液体サイクロンのアンダーフローにおける砂の濃度は３００ｇｋ／ｍ3に等しい。
【０１１７】
例２（液体サイクロンのオーバフローとアンダーフローへの分配率が６０％／４０％）の場合、最も単純な構造によって、液体サイクロンのアンダーフローにおける砂の濃度を低い値（２３０ｋｇ／ｍ3）に抑えて、抽出されるスラッジの濃度を望ましい値（１７ｇ／Ｌ）に高めることができる。ただし、この場合、エネルギーの消費によるコストが高くなる。
【０１１８】
並列に配置された２つの分離手段を用いる例５と例７の場合、第２分離手段のアンダーフローにおける砂の濃度を著しく抑制しながら抽出されるスラッジの濃度を１７ｇ／Ｌに高めることができる。ここで、砂の損失を制限することが重要であり、アンダーフローにおける砂の濃度は例５の場合は６０ｋｇ／ｍ3で、例７の場合は４５ｋｇ／ｍ3である。
【０１１９】
好ましくは、必要とする目的に応じて上記の例を以下のように用いるとよい。
【０１２０】
エネルギーを節約し、フロキュレータにおけるスラッジの濃度を平均的な値またはそれ以上の値まで高めたい場合は例５と例７が好ましい。
【０１２１】
設備費を節約し、フロキュレータにおけるスラッジの濃度を低下させたい場合は例１、例２および例６が好ましい。
【０１２２】
設備費を節約し、フロキュレータにおけるスラッジの濃度を平均的な値に維持したい場合は例４が好ましい。
【０１２３】
【表１】
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【０１２４】
従って、要約すれば、本発明はプロセスの上流側において予め凝結されたコロイド状の溶解または懸濁不純物を含む水をその予凝結処理された水にバラストを混入させてフロキュレーション−デカンテーション処理を施すことによって浄化させる方法を提供する。この方法は、予凝結された水をフロキュレーション区域に導入し、予凝結処理された水と少なくとも反応性フロック生成剤よりも重い少なくとも不溶性粒状物からなるバラストの存在下においてそのバラストの周囲に微細フロックを凝集させるステップと、水とフロックの混合物をデカンテーション区域に導入し、そのデカンテーション区域のアンダーフローから抽出されるフロックの沈降物であるスラッジとバラストの混合物のオーバフロー側に浄化水を分離するステップと、デカンテーション区域のアンダーフロー側にスラッジ／バラスト混合物を抽出するステップと、混合物の少なくとも一部をスラッジ／バラスト分離システムに向けて送給し、バラストから分離されたスラッジを抽出すると共に分離システム内に導入されたバラストとスラッジの一部をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流させるステップとを備える方法であって、さらに、沈降によって得られたスラッジ／バラスト混合物を全てスラッジ／バラスト分離システムに送給するステップと、スラッジ／バラスト混合物をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流される流れにおける少なくともバラストの濃度が所定の値になるように調整するステップと、スラッジ／バラスト分離システムから抽出されるスラッジを含まずにバラストを抽出するステップを含み、スラッジ／バラスト分離システムに流入する流量の２０％よりも多い部分をスラッジ／バラスト分離システムの少なくとも一部を通過させた後にフロキュレーション区域内またはその上流側に還流させ、バラストは４０μｍよりも大きい有効径を有し、浄化システムから抽出されるスラッジは５ｇ／Ｌよりも高い濃度を有していることを特徴とする。好ましくは、用いられるバラストは８０から２００μｍの範囲の有効径を有し、抽出されるスラッジは少なくとも１０ｇ／Ｌに等しい濃度を有しているとよい。
【０１２５】
有利には、用いられるバラストは２よりも大きい実密度の物質からなり、好ましくは砂であるとよい。
【０１２６】
本発明の一変更例によれば、用いられるスラッジ／バラスト分離システムはデカンタのアンダーフローにバラストと１０％よりも多いスラッジを取込む１つのサイクロンまたは平行に配置された多数のサイクロンからなるとよい。この場合、サイクロンは、流入したスラッジの４０％よりも多いスラッジ部分と流入したバラストの９９．５％よりも多いバラスト部分をアンダーフロー側に還流させるとよい。
【０１２７】
有利には、サイクロンの全オーバフローの少なくとも一部はフロキュレーション区域内またはその上流側に環流されるとよい。この場合、サイクロンの全オーバフローの少なくとも５０％はフロキュレーション区域内またはその上流側に還流されるとよい。
【０１２８】
本発明の他の変更例によれば、スラッジ／バラスト分離は縦一列に配置された第１手段と第２手段を含む少なくとも２つの分離手段からなるスラッジ／バラスト分離システムによって実施され、第１手段はその第１手段に流入するスラッジの少なくとも１０体積％分とバラストの少なくとも６０重量％分をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流されるアンダーフローに分離し、第２手段は第１手段のオーバフローから受ける流れに含まれるバラストとスラッジの一部をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流されるアンダーフローに分離するとよい。
【０１２９】
有利には、第１手段はその第１手段に流入するスラッジの約５０体積％よりも多いスラッジ分とバラストの８０重量％よりも多いバラスト分をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流されるアンダーフローに分離し、第２手段は第1手段のオーバフローから受ける流れに含まれる実際に測定可能なバラストの全てとスラッジの２０％をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流されるアンダーフローに分離するとよい。
【０１３０】
一変更例によれば、用いられる第1スラッジ／バラスト分離手段は加圧単純重力式デカンタであり、第２手段は第1手段のオーバフローを受ける液体サイクロンであるとよい。
【０１３１】
他の変更例によれば、用いられる第１スラッジ／バラスト分離手段は非加圧単純重力式デカンタであり、第２スラッジ／バラスト分離手段は圧力付与ポンプを介して第1手段のオーバフローを受ける液体サイクロンであるとよい。
【０１３２】
さらに他の変更例によれば、用いられる第１スラッジ／バラスト分離手段は加圧液体サイクロンであり、第２手段は中間ポンプを介在させずに第1手段のオーバフローを受ける液体サイクロンであるとよい。
【０１３３】
さらに他の変更例によれば、用いられる第１スラッジ／バラスト分離手段は第２手段内のスラッジからバラストを効率的に分離するのに必要な圧力よりも低い圧力が付加される低圧液体サイクロンであり、第２スラッジ／バラスト分離手段は圧力付与ポンプを介して第1手段のオーバフローを受ける液体サイクロンであるとよい。
【０１３４】
好ましくは、本方法はスラッジ／バラスト分離手段の少なくとも１つの流量をその分離手段のアンダーフローの流量を設定する装置を用いて設定するステップを含むとよい。
【０１３５】
有利には、設定ステップは供給弁によって実施されるとよい。
【０１３６】
好ましくは、設定装置は通常の操作時に半開位置にあり、周期的に手動または自動によって全開し、再循環時に設定装置を備える分離手段のアンダーフローを閉塞する可能性のある嵩張った物質を排除する装置であるとよい。
【０１３７】
本発明はまたプロセスの上流側において予め凝結されたコロイド状の溶解または懸濁不純物を含む水をその予凝結処理された水にバラストを混入させてフロキュレーション−デカンテーション処理を施すことによって浄化させる各方法に関し、この方法は予凝結された水をフロキュレーション区域に導入し、予凝結処理された水と少なくとも反応性フロック生成剤よりも重い少なくとも不溶性粒状物からなるバラストの存在下においてそのバラストの周囲に微細フロックを凝集させるステップと、水とフロックの混合物をデカンテーション区域に導入し、そのデカンテーション区域のアンダーフローから抽出されるフロックの沈降物であるスラッジとバラストの混合物のオーバフロー側に浄化水を分離するステップと、デカンテーション区域のアンダーフロー側にスラッジ／バラスト混合物を抽出するステップと、混合物の少なくとも一部をスラッジ／バラスト分離システムに向けて送給し、バラストから分離されたスラッジを抽出すると共に分離システム内に導入されたバラストとスラッジの一部をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流させるステップとを備える方法において、さらに中間混合区域をデカンテーション区域の底におけるスラッジ／バラスト混合物の抽出点とスラッジ／バラスト分離システムの前方との間に配置するステップであって、この区域はデカンテーション区域から抽出されたスラッジ／バラスト混合物を受けると共にスラッジ／バラスト分離ステップにおいてバラストが分離された後のスラッジの再循環される部分を受け、この再循環されるスラッジの流量は分離システムから抽出されるスラッジの濃度が５ｇ／Ｌよりも大きくなるように調整されるようなステップと、中間混合区域の内容物をスラッジ／バラスト分離ステップに供給するステップを備えることを特徴とする。
【０１３８】
一変更例によれば、この方法前述の方法と組合せることができる。
【０１３９】
一変更例によれば、この方法はフロキュレーション処理を補助するポリマーの少なくとも一部をスラッジ／バラスト分離手段を用いてスラッジまたはバラストを環流する回路の少なくとも１つに注入するステップを含むとよい。
【０１４０】
有利には、分離手段のアンダーフローからフロキュレーション区域の上流側に環流されるスラッジとバラストを浄化される水がフロキュレーション区域に導入される箇所よりも上流側の予備フロキュレーション区域において反応性フロック生成剤によって予備凝集するステップを含むとよい。
【０１４１】
有利には、この方法は新たな粉体活性炭をフロキュレーション区域に注入するステップを含むとよい。
【０１４２】
この場合、一変更例によれば、この方法はデカンタの底から抽出されるスラッジ／バラスト混合物の一部を直接的に再循環させる直接再循環ループをフロキュレーション区域内またはその上流側に加えるステップを含むとよい。
【０１４３】
本発明の一態様によれば、新たな粉体活性炭はフロキュレーション区域の上流側に注入されるとよい。
【０１４４】
分離手段または直接再循環手段によって環流される流れの全てまたは一部は再循環粉体活性炭を含み、フロキュレーション区域の上流側に送られるとよい。
【０１４５】
分離手段または直接再循環手段によって環流される全てまたは一部は再循環粉体活性炭を含み、新たな粉体活性炭の注入される箇所の上流側の活性炭接触区域に送られるとよい。
【図１ａ】
2005512795.tif 000003
【図１ｂ】
2005512795.tif 000004
【図２】
2005512795.tif 000005
【図３】
2005512795.tif 000006
【図４】
2005512795.tif 000007
【図５】
2005512795.tif 000008
【図６】
2005512795.tif 000009
【図７】
2005512795.tif 000010
【図８】
2005512795.tif 000011
【図９】
2005512795.tif 000012
【図１０】
2005512795.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月24日(2004.8.24)
【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】
プロセスの上流側において予め凝結されたコロイド状の溶解または懸濁不純物を含む水を、該予凝結処理された水にバラストを混入させてフロキュレーション−デカンテーション処理を施すことによって浄化する方法であって、
予凝結された水をフロキュレーション区域に導入し、予凝結処理された水および少なくとも１つの反応性フロック生成剤よりも重い少なくとも１つの不溶性粒状物からなるバラストの存在下において該バラストの周囲に微細フロックを凝集させるステップと、
水とフロックとの混合物をデカンテーション区域に導入し、該デカンテーション区域のアンダーフローから抽出されるフロックの沈降物であるスラッジとバラストの混合物のオーバフローから浄化水を分離するステップと、
デカンテーション区域のアンダーフロー側にスラッジ／バラスト混合物を抽出するステップと
を備える方法において、前記方法はさらに
該混合物のすべてをスラッジ／バラスト分離システムに送給し、バラストから分離されたスラッジを抽出すると共に分離システム内に導入されたバラストとスラッジの一部をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流させるステップと、
スラッジ／バラスト混合物をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流される流れにおける少なくともバラストの濃度が所定の値になるように調整するステップと、
スラッジ／バラスト分離システムから抽出されるスラッジを含まずにバラストを抽出するステップと
を含み、
スラッジ／バラスト分離システムに流入する流量の２０％よりも多い部分をスラッジ／バラスト分離システムの少なくとも一部を通過させた後にフロキュレーション区域内またはその上流側に還流させ、バラストは４０μｍよりも大きい有効径を有し、浄化システムから抽出されるスラッジは５ｇ／Ｌよりも高い濃度を有している
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
用いられるバラストは、８０から２００μｍの範囲の有効径を有し、抽出されるスラッジは、少なくとも１０ｇ／Ｌに等しい濃度を有していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
用いられるバラストは、２よりも大きい実密度の物質からなり、好ましくは砂であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
用いられるバラストは、砂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
用いられるスラッジ／バラスト分離システムは、デカンタのアンダーフローからバラストと１０％よりも多いスラッジを取り出す１つのサイクロンまたは平行に配置された多数のサイクロンからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
サイクロンは、流入したスラッジの４０％よりも多いスラッジ部分と流入したバラストの９９．５％よりも多いバラスト部分をアンダーフローから還流させることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
サイクロンの全オーバフローの少なくとも一部はフロキュレーション区域内またはその上流側に環流されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
サイクロンの全オーバフローの少なくとも５０％は、フロキュレーション区域内またはその上流側に還流されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記スラッジ／バラスト分離は、縦一列に配置された第１手段と第２手段を含む少なくとも２つの分離手段からなるスラッジ／バラスト分離システムによって実施され、第１手段は該第１手段に流入するスラッジの少なくとも１０体積％分とバラストの少なくとも６０重量％分をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流されるアンダーフローから分離し、第２手段は第１手段のオーバフローから受ける流れに含まれるバラストとスラッジの一部をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流されるアンダーフローから分離することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
第１手段は、該第１手段に流入するスラッジの約５０体積％よりも多いスラッジ分とバラストの８０重量％よりも多いバラスト分をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流されるアンダーフローから分離し、第２手段は第1手段のオーバフローから受ける流れに含まれる実際に測定可能なバラストの全てとスラッジの２０％をフロキュレーション区域内またはその上流側に還流されるアンダーフローから分離することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
用いられる第1スラッジ／バラスト分離手段は、加圧単純重力式デカンタであり、第２手段は、第1手段のオーバフローを受ける液体サイクロンであることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
用いられる第１スラッジ／バラスト分離手段は、非加圧単純重力式デカンタであり、第２スラッジ／バラスト分離手段は、圧力付与ポンプを介して第1手段のオーバフローを受ける液体サイクロンであることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１３】
用いられる第１スラッジ／バラスト分離手段は、加圧液体サイクロンであり、第２手段は、中間ポンプを介在させずに第1手段のオーバフローを受ける液体サイクロンであることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１４】
用いられる第１スラッジ／バラスト分離手段は、第２手段内のスラッジからバラストを効率的に分離するのに必要な圧力よりも低い圧力が付加される低圧液体サイクロンであり、第２スラッジ／バラスト分離手段は、圧力付与ポンプを介して第1手段のオーバフローを受ける液体サイクロンであることを特徴とする請求項請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１５】
スラッジ／バラスト分離手段の少なくとも１つの流量を該分離手段のアンダーフローの流量を設定する装置を用いて設定するステップを含むことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記設定ステップは、供給弁によって実施されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
設定装置は、通常の操作時に半開位置にあり、周期的に手動または自動によって全開し、再循環時に設定装置を備える分離手段のアンダーフローを閉塞する可能性のある嵩張った物質を排除する装置であることを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記方法はさらに
中間混合区域をデカンテーション区域の底におけるスラッジ／バラスト分離混合物の抽出点とスラッジ／バラスト分離システムの前方との間に配置するステップであって、この区域はデカンテーション区域から抽出されたスラッジ／バラスト混合物を受けると共にスラッジ／バラスト分離ステップにおいてバラストが分離された後のスラッジの再循環される部分を受け、この再循環されるスラッジの流量は分離システムから抽出されるスラッジの濃度が５ｇ／Ｌよりも大きくなるように調整されるようなステップと、
中間混合区域の内容物を前記スラッジ／バラスト分離ステップに供給するステップと
を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１〜１７のいずれかに記載の方法を組合せることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記フロキュレーション処理を補助するポリマーの少なくとも一部をスラッジ／バラスト分離手段を用いてスラッジまたはバラストを環流する回路の少なくとも１つに注入するステップを含むことを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
分離手段のアンダーフローからフロキュレーション区域の上流側に環流されるスラッジとバラストを、浄化される水がフロキュレーション区域に導入される箇所よりも上流側の予備フロキュレーション区域において反応性フロック生成剤によって予備凝集するステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
新たな粉体活性炭をフロキュレーション区域に注入するステップを含むことを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
デカンタの底から抽出されるスラッジ／バラスト混合物の一部を直接的に再循環させる直接再循環ループをフロキュレーション区域内またはその上流側に加えるステップを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
新たな粉体活性炭はフロキュレーション区域の上流側に注入されることを特徴とする請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
分離手段または直接再循環手段によって環流される流れの全てまたは一部は再循環粉体活性炭を含み、フロキュレーション区域の上流側に送られることを特徴とする請求項２２、２３、または２４に記載の方法。
【請求項２６】
分離手段または直接再循環手段によって環流される全てまたは一部は再循環粉体活性炭を含み、新たな粉体活性炭の注入される箇所の上流側の活性炭接触区域に送られることを特徴とする請求項２２〜２４のいずれかに記載の方法。
【国際調査報告】
2005512795.tif 000014
2005512795.tif 000015
2005512795.tif 000016
2005512795.tif 000017