(57)【要約】  懸濁粒子と少なくとも１つのイオン種とを給水流から除去して生成水流を生産するための工程であって、前記工程は、ａ）給水流の前記懸濁粒子の凝集体を形成するステップと、ｂ）凝集した粒子を含む前記給水流を粒子状の収着材層に通して、ｉ）前記イオン種を給水から収着材へと収着して、積荷した収着材を提供し、ｉｉ）粒子状の収着材層を濾過媒体として用いて前記凝集した粒子を給水から濾過し、前記層に前記凝集した粒子を積荷し、それによって生成水流を生産するようにするステップと、ｃ）濾過された粒子とイオン種とを濾過媒体から除去するステップと、ｄ）再生された収着材をステップｂ）に再利用するステップと、を含む。
2015502849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁粒子と少なくとも１つのイオン種とを給水流から除去して生成水流を生産するための工程であって、
ａ）前記給水流中の懸濁粒子の凝集体を形成するステップと、
ｂ）凝集した粒子を含む前記給水流を粒子状の収着材層に通して、
ｉ）前記イオン種を給水から収着材へと収着して、積荷した収着材を提供し、
ｉｉ）粒子状の収着材層を濾過媒体として用いて前記凝集した粒子を給水から濾過して、前記層に前記凝集した粒子を積荷し、それによって生成水流を生産するようにするステップと、
ｃ）濾過された粒子とイオン種とを濾過媒体から除去するステップと、
ｄ）再生された収着材をステップｂ）に再利用するステップと、
を含むことを特徴とする、工程。
【請求項２】
請求項１に記載の工程であって、
凝集体を形成する前記ステップが、断面又は直径が０．２ｍｍ未満の任意のサイズの粒子、好適には１０ｎｍ〜０．１ｍｍの範囲のサイズを有する粒子を凝集させることを含むことを特徴とする、工程。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の工程であって、
凝集体を形成する前記ステップが、給水流又は少なくともその一部を凝集剤で処理することを含むことを特徴とする、工程。
【請求項４】
請求項３に記載の工程であって、
前記凝集剤が、ミョウバン、塩化鉄、硫酸鉄、塩化アルミニウムのいずれか１つ又は組み合わせ、好適には塩化鉄を、給水に対して５〜２０ｍｇ／Ｌ、理想的には８〜１０ｍｇ／Ｌの量で含むことを特徴とする、工程。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の工程であって、
凝集体を形成する前記ステップが、給水又は少なくともその一部を凝析剤で処理することを含むことを特徴とする、工程。
【請求項６】
請求項５に記載の工程であって、前記凝析剤が高分子電解質であることを特徴とする、工程。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の工程であって、
前記収着材が、４．０ｍｍ以下、好適には０．１ｍｍ〜４．０ｍｍ、典型的には０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲のサイズ分布を有するイオン交換樹脂であって、ボールミル磨耗試験で測定した場合に９５％超の流体力学的強度を有することを特徴とする、工程。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の工程であって、
前記粒子状の収着材層が固定層であることを特徴とする、工程。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の工程であって、
前記粒子状の収着材層が、カラム中の連続移動層であるか、又はカラム中を周期的に、即ち段階的に移動し且つ段階的な移動の合間には静止している層であり、
前記収着材と給水流とが向流方向に流れ、無積荷の収着材が前記カラムの上部に添加され、前記生成水流が前記カラムの上部又はその近くで排出されることを特徴とする、工程。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の工程であって、
前記粒子状の収着材層が、凝集した粒子を給水から収着材間の隙間の中又は近くに捕らえる粒子状の濾過媒体として働くことを特徴とする、工程。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の工程であって、
イオン種を積荷し且つ濾過された凝集した粒子を積荷した前記層の下部を、前記カラムから周期的に排出することを特徴とする、工程。
【請求項１２】
請求項１１に記載の工程であって、
前記収着材層の下部をカラムから取り出す際に、前記給水流がカラムに入れることを停止するか、又はその代わりに、排出される前記層の下部よりも上にある前記層の一部に前記給水流を投入し得ることを特徴とする、工程。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の工程であって、前記生成水流が、濁度＜０．５ＮＴＵ、シルト密度指数＜４、という特性を有することを特徴とする、工程。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の工程であって、
前記給水流から除去されるイオン種の量が最大で９９重量％の範囲であり、好適には前記イオン種を給水流から９５〜９９重量％の範囲の量で除去することを特徴とする、工程。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の工程であって、
濾過された粒子と収着されたイオン種とを除去することが、濾過された粒子を濾過媒体から分離し、脱着剤を用いてイオン種を収着材から脱着して、再生された収着材を提供することを含むことを特徴とする、工程。
【請求項１６】
請求項１５に記載の工程であって、
前記濾過された粒子を濾過媒体から分離することが、洗浄ステージ中において洗浄水を用いて、濾過された粒子を収着材から洗浄することを含むことを特徴とする、工程。
【請求項１７】
請求項１６に記載の工程であって、
前記洗浄水が、給水流中の凝集体を形成する前記ステップよりも前に給水流から分離された給水流の分流であることを特徴とする、工程。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の工程であって、
前記収着材が、洗浄ステージの少なくとも１つの流動部において流動性であり、固体の非流動層である場合の収着材の体積の１００〜２００％の範囲の洗浄水の体積中に懸濁されることを特徴とする、工程。
【請求項１９】
請求項１５から１８のいずれか１項に記載の工程であって、
前記イオン種を収着材から脱着することが、ｉ）無機酸などの酸、ｉｉ）無機アルカリなどのアルカリ、及びｉｉｉ）無機塩などの塩のいずれか１つを含む脱着溶液を用いて行われることを特徴とする、工程。
【請求項２０】
請求項１９に記載の工程であって、
前記脱着溶液が、脱着カラム中の収着材に対して向流として移動することを特徴とする、工程。
【請求項２１】
請求項１５から２０のいずれか１項に記載の工程であって、
前記工程が収着材のリンスステップを含み、前記収着材をステップｄ）で再利用するよりも前に、脱着されたイオン種と脱着溶液とを収着材から洗浄又はリンスすることを特徴とする、工程。
【請求項２２】
請求項２１に記載の工程であって、
前記リンスステップを、生成水流の分流を用いて行うことを特徴とする、工程。
【請求項２３】
懸濁粒子と少なくとも１つのイオン種とを給水流から除去して、生成水流を生産するためのプラントであって、
給水流を収容して前記給水流の懸濁粒子が凝集する混合ベッセルと、
粒子状の収着材層を含み、凝集した粒子を含む前記給水流が通過する第１の分離ステージであって、
ｉ）前記イオン種を給水から収着材へと収着して収着材に積荷し、
ｉｉ）前記収着材の間で懸濁粒子を濾過して、積荷を濾過層に提供し、それによって生成水流を生産するようにする、第１の分離ステージと、
濾過された粒子とイオン種とを濾過媒体である前記収着材から除去する第２の分離ステージと、
再生された収着材を第２の分離ステージから第１の分離ステージへ移送するための移送装置と、
を含むことを特徴とする、プラント。
【請求項２４】
請求項２３に記載のプラントであって、
前記凝集した粒子が、断面又は直径が０．２ｍｍ未満の任意のサイズを有し、好適には１０ｎｍ〜０．１ｍｍの範囲のサイズを有することを特徴とする、プラント。
【請求項２５】
請求項２３又は２４に記載のプラントであって、
前記給水流を凝集剤で前処理して凝集した粒子を形成することを特徴とする、プラント。
【請求項２６】
請求項２３から２５のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記凝集剤が、ミョウバン、塩化鉄、硫酸鉄、塩化アルミニウムのいずれか１つ又は組み合わせ、好適には塩化鉄を、給水に対して５〜２０ｍｇ／Ｌ、理想的には８〜１０ｍｇ／Ｌの量で含むことを特徴とする、プラント。
【請求項２７】
請求項２３から２６のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記給水流を凝析剤で前処理して凝集した粒子を形成することを特徴とする、プラント。
【請求項２８】
請求項２７に記載のプラントであって、
前記凝析剤が高分子電解質であることを特徴とする、プラント。
【請求項２９】
請求項２３から２８のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記収着材が、４．０ｍｍ以下、好適には０．１ｍｍ〜４．０ｍｍ、典型的には０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲のサイズ分布を有するイオン交換樹脂であって、ボールミル磨耗試験で測定した場合に９５％超の流体力学的強度を有することを特徴とする、プラント。
【請求項３０】
請求項２３から２９のいずれか１項に記載のプラントであって、前記粒子状の収着材層が固定層であることを特徴とする、プラント。
【請求項３１】
請求項２３から２９のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記粒子状の収着材層がカラム中の連続移動層であるか、又はカラム中を周期的に、即ち段階的に移動し且つ段階的な移動の合間には静止している層であり、
前記収着材と給水流とが向流方向に流れ、無積荷の収着材がカラムの上部に添加され、生成水流がカラムの上部又はその近くで排出される、
ことを特徴とする、プラント。
【請求項３２】
請求項３１に記載のプラントであって、
イオン種を積荷し且つ濾過された粒子を積荷した前記層の下部が、カラムの底部から周期的に排出されることを特徴とする、プラント。
【請求項３３】
請求項３２に記載のプラントであって、
前記収着材層の下部をカラムから取り出す際に、前記給水流がカラムに入れることを停止するか、又はその代わりに、排出される前記層の下部よりも上にある前記層の一部に前記給水流を投入し得ることを特徴とする、プラント。
【請求項３４】
請求項２３から３３のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記生成水流が、濁度＜０．５ＮＴＵ、シルト密度指数＜４という特性を有することを特徴とする、プラント。
【請求項３５】
請求項２３から３４のいずれか１項に記載のプラントであって、
給水流から除去される前記イオン種の量が最大９９重量％までの範囲であり、
好適には前記イオン種が給水流から９５〜９９重量％の範囲の量で除去される、
ことを特徴とする、プラント。
【請求項３６】
請求項２３から３５のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記第２の分離ステージが、洗浄水を用いて前記濾過された粒子を濾過媒体から洗浄する洗浄ステージを含むことを特徴とする、プラント。
【請求項３７】
請求項３６に記載のプラントであって、
前記洗浄水が、給水流中の凝集体を形成する前記ステップよりも前に給水流から分離された給水流の分流であることを特徴とする、プラント。
【請求項３８】
請求項３６又は３７に記載のプラントであって、
前記洗浄ステージが、流動性でない場合の洗浄水の体積の１００〜２００％の範囲の洗浄水の体積中に収着材が懸濁される、少なくとも１つの流動部を含むことを特徴とする、プラント。
【請求項３９】
請求項２３から３８のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記第２の分離ステージが、前記収着材が脱着溶液に対して向流として移動する脱着カラムを含み、
前記イオン種を収着材から脱着するための脱着が、ｉ）無機酸などの酸、ｉｉ）無機アルカリなどのアルカリ、及びｉｉｉ）無機塩などの塩のいずれか１つであることを特徴とする、プラント。
【請求項４０】
請求項３９に記載のプラントであって、
脱着されたイオン種と脱着溶液とを収着材から洗浄又はリンスする収着材リンスステージを、再生された収着材を脱着カラムから分離カラムへ移送する前に含むことを特徴とする、プラント。
【請求項４１】
請求項４０に記載のプラントであって、前記リンスステップを、前記生成水流の分流を用いて行うことを特徴とする、プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸濁粒子と少なくとも１つのイオン種とを給水から除去して、生成水を生産するための工程及びプラントに関する。本発明を用いて、決して限定的ではなく、膜技術工程などによるさらなる処理（逆浸透など）に好適な生成水を生産することができる。
【背景技術】
【０００２】
地表淡水の高まりつつある不足は、できるだけ地下水、海水、リサイクル水などを地表淡水の代わりに利用することに対する需要が高まりつつあることを意味している。非淡水の浄化は、多くの様々な技術を用いて達成できる。場合によっては、給水は凝集技術及び凝析技術を用いて先ず前処理し、その後に二次処理（例えば、沈殿、清澄化、又は砂濾過）を行い得る。第３の処理ステップは、所望の水浄化を達成するための膜濾過（逆浸透など）を含み得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
水を浄化するための効率的で費用効果がある代替技術を、工業又は商業規模で提供する必要性がある。興味を引く一例は、リサイクル水又は工業廃水を処理して、必ずしも飲料水を必要としない用途の水源として利用できるようにすることを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、懸濁粒子と少なくとも１つのイオン種とを給水流から除去して生成水流を生産するための工程に関する。前記工程は、
ａ）給水流中の懸濁粒子の凝集体を形成するステップと、
ｂ）凝集した粒子を含む前記給水流を粒子状の収着材層に通して、
ｉ）前記イオン種を給水から収着材へと収着して、積荷した（ｌｏａｄｅｄ）収着材を提供し、
ｉｉ）前記粒子状の収着材層を濾過媒体として用いて前記凝集した粒子を前記給水から濾過して、前記層に凝集した粒子を積荷し、それによって生成水流を生産するようにするステップと、
ｃ）濾過された粒子とイオン種とを前記濾過媒体から除去するステップと、
ｄ）再生された収着材をステップｂ）に再利用するステップと、を含む。
【０００５】
当然のことながら、上記の複数のステップは同時に行うことができる。例えば、ステップｂ）又はｃ）を含む任意の２つのステップは、１つのカラムで又は１つのカラムの連通した別々の部分で同時に行うことができる。上記の複数のステップを、連続的又は非連続的に同一のカラム又は別々のカラムで行うことも可能である。
【０００６】
本明細書において、「カラム」、「ベッセル」又は「パイプ」という用語は交換可能に用いられており、液体、気体、又は粒子状の物質などの物質を収容するための任意の種類のチャンバを包含する。
【０００７】
濾過された粒子とイオン種とを濾過媒体から除去するステップは、濾過された粒子を濾過媒体から分離し、脱着剤を用いてイオン種を収着材から脱着し、再生された収着材を提供することを含み得る。濾過された粒子を濾過媒体から分離することとイオン種を脱着することとは、同時に行うことも別々に（例えば別々のステージで）行うこともできる。好適には、イオン種を収着材から脱着するよりも前に、濾過された粒子を収着材から分離する。換言すれば、濾過された粒子を収着材から分離した（例えば洗浄した）後にイオン種を脱着する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の好ましい実施形態の工程及びプラントを例示する図解である。
【図２】試験を実施するために用いた試験装置の模式図である。
【図３ａ】図２に示すカラムによるイオン収着及び粒子濾過の前の、凝集剤と凝析剤とを用いた処理後の給水サンプルの写真である。
【図３ｂ】図２のカラムの頂部から排出された、処理された水サンプルの写真である。
【図３ｃ】図２のカラムの底から排出された、樹脂から洗浄された固体サンプルの写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜凝集体の形成＞
懸濁粒子の凝集体を形成するステップは、懸濁粒子が共に引き寄せられてより大きい粒子を形成する、任意の化学反応又は物理反応を含み得る。凝集体を形成するステップは、断面又は直径が０．２ｍｍ未満の任意のサイズの粒子を凝集させることを含み得る。理想的には、凝集体は、１０ｎｍ〜０．１ｍｍの範囲のサイズを有する複数粒子を結合することによって形成され得る。このサイズ範囲の粒子はコロイド及び生物学的物質（ウィルス、細菌、藻類、原生動物など）を含むが、決してこれらに限定されない。凝集体を形成する目的は、給水流中のコロイドサイズの粒子の部分を減らすためである。
【００１０】
理想的には、凝集体を形成するステップは、給水の給水分流を凝集剤で処理することを含む。凝集剤は、懸濁粒子の電荷を変化（例えば、懸濁粒子の負電荷又は正電荷の量を増大又は減少）させられる任意の添加剤であり得る。理想的には、凝集剤はカチオンを含み、カチオンは懸濁粒子と反応する。凝集剤は、それによって溶液中の懸濁粒子の表面にある正味の負電荷を減少させる。
【００１１】
給水を処理するのに用いられる凝集剤の種類は、給水中の懸濁粒子の種類（コロイド粒子など）に基づいてもよい。凝集剤は、無機系又は有機系の凝集剤であり得る。
【００１２】
好適な無機系凝集剤は、ミョウバン、塩化鉄、硫酸鉄、塩化アルミニウム、またはそれらの組み合わせを含む。給水を処理することは、例えば、塩化鉄を５〜２０ｍｇ／Ｌ、理想的には８〜１０ｍｇ／Ｌの量で給水に添加することを含み得る。
【００１３】
有機系凝集剤の例は、カチオン性第四級アンモニウムモノマーを含む。
【００１４】
凝集剤は、給水中の懸濁粒子を少なくとも部分的に凝集させ得る。
【００１５】
凝集体を形成するステップは、給水を凝析剤で処理することを含み得る。凝集体を形成するステップは、給水を凝集剤及び凝析剤の何れか１つ又は組み合わせで処理することも含み得る。凝集剤及び凝析剤を両方用いて給水を処理する状況においては、好適には、第１のステージにおいて凝集剤を給水に添加して、少なくとも部分的に凝集体を形成するようにする。その後、第２のステージにおいて凝析剤を給水に添加して、給水中の凝集体の形成を完成させる。給水は、第１のステージ及び第２のステージにおいて所望の速度で必要な期間に渡って撹拌し得る。さらに、給水の最終的な成分及び凝集した懸濁粒子の濃度は、給水の様々な要因に依存する。
【００１６】
凝析剤はポリマー材料（典型的には高分子電解質）であってもよく、別々の粒子の間に「架橋」を形成し得る。架橋は、１つのポリマー鎖の複数部分が別々の粒子に吸着する場合に起こり、粒子が凝集するのを助ける。凝析剤は、粒子の電荷を相殺する電荷を有する活性基を含む。凝析剤は粒子に吸着して、架橋又は電荷中和によって不安定化を引き起こす。一部の好適な凝析剤の例は、次のものを含む。
ａ）コロイド状物質であり、次のものを含む鉱物系凝析剤。
・活性シリカ。
・一部のコロイド性粘土（ベントナイトなど）。
・ポリマー構造を有する一部の金属水酸化物（ミョウバン、水酸化鉄）。
ｂ）水溶性のアニオン性、カチオン性、又は非イオン性のポリマーである、天然の凝析剤。非イオン系のポリマーは懸濁粒子に吸着する。天然の凝析剤の例は次を含む。
・α化、従って水溶性であり得、コーンスターチ又は馬鈴薯澱粉であり得る澱粉誘導体。それらは天然の澱粉、アニオン性酸化澱粉、又はアミンで処理したカチオン性澱粉であり得る。澱粉誘導体は、製紙用途の水処理に特に適している。
・グアーガムであり得、主として酸性媒体中で用いられる多糖。
・アニオン性であり得るアルギン酸塩。
非イオン性ポリマーであるポリアクリルアミド系のポリマーを含む、合成系の凝析剤。各懸濁液ごとに、一定程度のアニオン性、カチオン性、又は非イオン性の特徴が有利である。他の合成系の凝析剤の例は次のものを含む。
・ポリエチレンイミン。
・ポリアミドアミン。
・ポリアミン。
・ポリエチレンオキシド。
・スルホン酸化合物。
【００１７】
＜収着材及びイオン種＞
粒子状の収着材はイオン交換樹脂を含む任意の材料であり得、典型的にはそれらの官能性、粒子サイズ分布、及び流体力学的強度に基づいて選択される。好適には、収着材は顆粒状であり、４．０ｍｍ未満、好適には０．１ｍｍ〜４．０ｍｍ、典型的には０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲のサイズ分布を有する。本発明者は、このサイズ範囲が良好な濾過特性を提供することを見いだした。樹脂はこれらの範囲内で多分散系であり得る。ただし、この範囲外の粒子サイズ分布を有する樹脂及び単分散系樹脂も用い得る。
【００１８】
収着材の官能性は、典型的には収着（吸着など）すべき標的種に基づき、強酸性カチオン樹脂、弱酸性カチオン樹脂、強塩基性アニオン樹脂、弱塩基性アニオン樹脂、キレート樹脂、又は両性交換樹脂を含み得る。
【００１９】
理想的には、樹脂は、ボールミル磨耗試験で測定した場合に９５％超の流体力学的強度を有する。この強度は、樹脂がカラム間を移動する際の操作に耐えることを保証すると考えられる。
【００２０】
好適な収着材の例は、ピュロライトＣ−１５０、ピュロライトＣ−１０５、ピュロライトＡ５００−Ｐ、ダウエックスＭＷＣ−１、レバチットＣＮＰ−８０ＷＳの商標で市販されているイオン交換樹脂を含み得る。
【００２１】
収着材が水中から収着又は吸着できるイオン種は、任意のアニオン種又はカチオン種であり得る。好適には、収着されるイオン種は、二価カチオン含有種及び三価カチオン含有種を含む。二価カチオン含有種の例は、カルシウム含有種、バリウム含有種、ストロンチウム含有種、及び鉄含有種の１つ以上を含む。
【００２２】
収着材は、一価カチオン含有種も収着（吸着など）し得る。
【００２３】
収着材は、有機イオン種（例えばタンニン酸種、フミン酸種、及びフルボ酸種）も収着（吸着など）し得る。
【００２４】
樹脂の濾過特性は固体の収着材のサイズ分布によって決まると考えられ、好適には４．０ｍｍ以上である。さらに、収着材の形状も、凝集した粒子を給水から捕らえる収着材間の隙間のサイズに関与すると考えられる。換言すれば、収着材は好適には粒子状の濾過媒体として働く。
【００２５】
収着材層は固定層であることも可能だが、移動層であることが好ましい。前記層は連続移動層であり得、又は好適には周期的（即ち、段階的）に移動し且つ段階的な移動の合間には静止している層であり得る。換言すれば、粒子状の収着材層は間欠的に移動し得る。
【００２６】
一例においては、収着材及び給水流は向流方向に流れ得る。生成水流はカラム中を上向きに移動し、収着材層はカラム中を下向きに移動し得る。理想的には、無積荷の収着材はカラムの上部（理想的にはカラムの頂部）に添加し、生成水流はカラムの上部若しくは頂部又はその近くから排出される。
【００２７】
前記層全体又はその一部、典型的には前記層の下部をカラムから回収し得る。
【００２８】
理想的には、イオン種を積荷し且つ濾過された粒子を積荷した前記層の下部は、カラムの底部から周期的に排出される。収着材層の下部がカラムから取り出されている間は、給水流がカラムに入るのを停止し得る。又はその代わりに、給水流を、排出される前記層の下部よりも上にある前記層の一部に投入し得る。
【００２９】
前記層の下部がカラムから排出されていない時には、カラムの底部に給水流を投入し得る。
【００３０】
収着材は、カラム中に最大１０時間、好適には２〜１０時間滞留し得る。
【００３１】
カラムの頂部から排出される生成水流は次の特性を有し得る。
・濁度＜０．５ＮＴＵ。
・シルト密度指数＜４。
【００３２】
給水流から除去されるイオン種の量は、最大９９％の範囲、好適には９５〜９９％の除去の範囲であり得る。
【００３３】
生成水流は、次にその所期の用途に消費でき、又はその代わりに、より洗練された粒子技術及び脱イオン技術（電気濾過と薄膜との技術、例えば逆浸透など）を用いてさらに処理できる。
【００３４】
＜濾過された粒子の分離＞
濾過された粒子を濾過媒体から分離することは、任意の種類の分離技術、例えば逆洗、漉網式洗浄（ｔｒａｍｍｅｌ  ｗａｓｈｉｎｇ）、サイクロン分離、及びオンライン式の連続的な濾過及び洗浄などを含み得る。オンライン式の連続的な濾過及び洗浄は、給水中の粒子状物質を濾過するためのベッセルの上部に収着濾過媒体を提供し、濾過媒体は下向きにベッセル中を移動し、給水流は上向きにベッセルの下部から上部へと移動する工程であり得る。エアリフトが、下部の収着濾過媒体の一部を、濾過された給水の一部を収容するチャンバまで上向きに移動させ、濾過された粒子を収着濾過媒体から洗浄するようにする。
【００３５】
好適には、濾過された粒子は、洗浄水によって濾過媒体の収着材粒子から分離される。カラムから排出された収着材は、例えばエアリフトによって、濾過された粒子が収着材から洗浄される洗浄ステージまで移動し得る。濾過された粒子を洗浄することは、任意の洗浄水、例えば水道水、河川水、ダム水、流出雨水などを用いて行い得る。一例においては、洗浄水は、給水流中の凝集体を形成するステップよりも前に給水流から分離された、給水流の分流であり得る。
【００３６】
洗浄ステージはカラムの形態であってもよく、収着材はカラムの頂部から入り、断続的にカラムを下って移動する。洗浄水は、カラムの底から、収着材の流れに対して向流として入り得る。カラム中の収着材はカラムの少なくとも１つの流動部において流動性であって、収着材からの粒子の洗浄を改善する。
【００３７】
収着材は流動部において流動性とすることで、固体の非流動層である場合の収着材の体積の１００〜２００％の範囲で収着材層が広がるようにし得る。流動部においては、洗浄水は、少なくとも１０ｍ／時間、好適には１０〜３０ｍ／時間、理想的には１５〜２０ｍ／時間の速度で流れ得る。速度は、収着材粒子の比重、サイズ、及び流体力学に応じて異なり得る。
【００３８】
洗浄水の速度を調整して、濾過された粒子が流動性となって広がった樹脂から分離することを洗浄水の速度が可能であるようにし得る。この効果は、洗浄ステージの適当な断面積を選択すること及び／又は洗浄水流の空塔速度を管理することによって、達成し得る。粒子は水と一緒に流れ、オーバーフローとして取り出される。樹脂は、適当な洗浄期間の後、当該カラムからの樹脂の移載前に沈殿させておく。
【００３９】
洗浄水は、カラムに種々の位置から注入してもよく、及び／又は洗浄水の複数の流れを種々の流速で注入して、洗浄水がカラムの頂部寄りではより大きい流速を有してカラムの底寄りではより小さい流速を有するようにしてもよい。
【００４０】
この洗浄ステージからの粒子を含むオーバーフローの洗浄水は、全体的又は部分的に給水池、沈殿池、清澄器、蒸発池などの１つ又は組み合わせまで返送することができる。清澄器又は沈殿池からのオーバーフローは、給水流まで返送できる。
【００４１】
間欠的に、洗浄された収着材のバッチを、例えばエアリフトによって脱着ステージに移載できる。
【００４２】
＜脱着＞
イオン種を収着材から脱着することは、任意の脱着溶液を用いて行い得る。例えば、脱着溶液は、ｉ）無機酸などの酸、ｉｉ）無機アルカリなどのアルカリ、及びｉｉｉ）無機塩などの塩のいずれか１つであり得る。
【００４３】
イオン種を脱着することは、収着材を脱着カラム中の脱着溶液に対して向流として移動させることを含み得る。
【００４４】
収着材を脱着溶液の流れに対して向流として移動させることによって、反応の推進力が最大化され、それによってバッチ操作原理と比較してより効率的な脱着が得られる。カラムの頂部からは十分に積荷された樹脂が入り、最大濃度の標的種を含む溶液が排出される。
【００４５】
未使用の脱着溶液は脱着カラムの底から、積荷された樹脂の流れに対して向流として入る。脱着溶液がカラムを上へ流れるに連れて、標的種は樹脂から脱離する。濃縮したブライン（ｂｒａｉｎ）がカラムの頂部から排出される。例えば、カラムの頂部は燭台型の（ｃａｎｄｌｅ  ｓｔｉｃｋ）排水口（４００μｍスクリーンを備える）を有することができ、濃縮したブラインはブラインタンクに流れる。
【００４６】
脱着カラムの設計に応じて、脱着溶液体積の樹脂層体積に対する比は１〜２である。例えばシステム中の樹脂の流速が１ｍ３／時間である場合には、１〜２ｍ３／時間の脱着溶液が必要とされ得る。
【００４７】
脱着カラム中における収着材及び脱着溶液の合計の樹脂滞留時間は、最大１０時間、典型的には５〜１０時間であり得る。
【００４８】
間欠的に、再生された収着材のバッチを脱着ステージから排出して、例えばエアリフトによって収着材リンスステージに移載できる。
【００４９】
＜収着材のリンス＞
本発明の工程は収着材のリンスステップを含み得、脱着されたイオン種と脱着溶液とを収着材から洗浄又はリンスする。リンスした後には収着材をリサイクルして、収着材を用いて、処理された給水流からイオン種を吸着又は収着し、且つ濾過媒体として粒子（例えば凝集した粒子）を濾過し、ステップｂ）に再利用することができる。
【００５０】
リンスステップは、リンス水（水道水、貯水槽水、地下水など）を用いて行い得る。好適には、リンス水は生成水流の分流である。
【００５１】
好適には、リンスステップはリンスステージ、例えばリンスカラムにおいて行われ、水はカラムの底から入って、カラムの上方へ、収着材の移動方向に対して向流の方向に移動する。
【００５２】
低濃度の脱着溶液を含む粗水流がリンスカラムの頂部から排出される。例えば、粗水流は、燭台型の排水口（４００μｍスクリーンを備える）から排出され得、重力によって脱着溶液タンクまで流れる。この水を濃縮された脱着剤（例えば酸、アルカリ、又は塩）と混合して、脱着ステップで使用するため脱着溶液を作る。
【００５３】
間欠的に、洗浄された脱着剤のバッチを、脱着カラムの底からエアリフトによってステップｂ）に移載する。
【００５４】
上記の情報に加えて、種々のステップ間の収着材の流れは半連続的であり得る。即ち、収着材の一定量が１つのステップから次のステップまで所定の時間間隔で、好適には一定の時間間隔で移動する。
【００５５】
さらに、１つのステージから次のステージへの収着材の移載は、連続的に又は非連続的に起こる。１つのステージから次のステージへの収着材の移載は、同時には起こらない。カラムの何れか１つからの収着材の移載中には、カラムに投入される溶液を止めておき、収着材を各カラムから回収する。
【００５６】
収着材を１つのカラムから次のカラムへ移載することは、任意の期間を要し得るが、典型的には１〜３分の範囲である。
【００５７】
本発明では、懸濁粒子と少なくとも１つのイオン種とを給水流から除去して生成水流を生産するためのプラントも提供する。前記のプラントは、
給水流を収容して前記給水流の懸濁粒子が凝集する混合ベッセル又は混合パイプと、
粒子状の収着材層を含み、凝集した粒子を含む前記給水流が通過する第１の分離ステージであって、
ｉ）前記イオン種を給水から収着材へと収着して収着材に積荷し、
ｉｉ）粒子状の収着材層を濾過媒体として用いて前記凝集した粒子を給水から濾過し、それによって生成水流を生産するようにする、第１の分離ステージと、
濾過された粒子とイオン種とを濾過媒体の収着材から除去する第２の分離ステージと、
再生された収着材を第２の分離ステージから第１の分離ステージへ移送するための移送装置と、
を含む。
【００５８】
第２の分離ステージは、ｉ）収着材層とｉｉ）濾過された粒子を積荷した層から洗浄するための洗浄水とが投入される洗浄カラムを含み得る。
【００５９】
第２の分離ステージは、脱着剤がイオン種を収着材から脱離させて再生された収着材を生ずる、脱着カラムも含み得る。好適には、濾過された粒子を収着材から除去（例えば、洗浄）した後にイオン種を収着材から脱離させる。
【００６０】
プラントは、本明細書に記載される工程の特徴のうち任意のものも含むことができる。
以下では附属の図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
【００６１】
＜図の説明＞
図１においては、本発明の好ましい形態の工程及びプラントは、４つのカラム、即ち吸着カラム１１、洗浄カラム１２、脱着カラム１３、及びリンスカラム１４を含む。ボールミル磨耗試験で測定した場合の９５％超の流体力学的強度と４．０ｍｍ以下のサイズ分布とを有するイオン交換樹脂の形態の収着材が、各カラムを下方向に移送（点線矢印で示す）され、１つのカラムの底からその右にある次のカラムの頂部までライン１〜３を経由して移送される。再生された樹脂は、リンスカラム１４から吸着カラム１１までライン４を経由して再利用される。
【００６２】
溶解したイオン種と少なくとも１０ｎｍ、好適には１０ｎｍ〜０．１ｍｍの範囲のサイズを有する懸濁粒子とを含む給水流５を、給水タンク６に投入する。生成水流１０は、懸濁粒子の凝集体を形成することによって給水流から生産する。理想的には、凝集体を形成することは２つのステージで行うが、当然のことながら任意の個数のステージを用い得る。２つのステージは、好適には最初の凝集ステージを含み、塩化鉄などの凝集剤を、混合ベッセル７又は混合パイプ中において給水流に給水流５に対して約８〜１０ｍｇ／Ｌの濃度で添加する。凝集ステップは多数の粒子の表面を中和する効果を有すると考えられ、粒子を少なくとも部分的に凝集させる。凝集体を形成するステージは、好適には、ベッセル８において凝集させられた給水流に凝析剤を添加して、形成された凝集体を前処理された給水流９を生ずることも含む。脱着カラム１１の底に水流９を投入して上向き（実線矢印の方向で示す）に移送し、樹脂の流れの方向に対しては向流となる。水流９が上向きにカラム１１を流れると、イオン種は樹脂に収着される。さらに、樹脂のサイズ分布（即ち４．０ｍｍ以上）は、凝集した粒子がカラム１１において樹脂粒子間の隙間に捕らえられて、給水流９が懸濁粒子と凝集体とを濾過されるように選択される。
【００６３】
収着されたイオン種に比較的乏しく且つ１０ｎｍ〜０．１ｍｍのサイズ範囲の懸濁粒子が減少した生成水流１０が、カラム１１の頂部から排出される。これは、凝集体形成ステップとそれに組み合わせた収着材樹脂の吸着特性及び濾過特性との結果である。当然のことながら、０．１ｍｍよりも大きい粒子も給水中に存在すれば収着材樹脂によって濾過されると考えられる。好ましい実施形態の工程及びプラントの利点の１つは、給水流からのイオン性物質の吸着よりも前の、本質的でないステップ（例えば砂濾過）を避けられることである。好ましい実施形態においては、生成水流１０は好適には０．５ＮＴＵ未満の濁度及び４未満のシルト密度指数を有する。
【００６４】
カラム１１中の樹脂は、半連続的又は段階的にカラム１２の頂部まで従来のエアリフト（ライン１で示す）によって移送される。具体的には、一定品質の樹脂を、カラム１１からカラム１２まで断続的に一定の時間間隔で、給水流９の状態に応じて移送する。樹脂がカラム１１の底から取り出されている間は、カラム１１の底への給水流９の供給を停止する。カラム１１中の樹脂は本質的に固体の非流動層であって、増分だけ移動し、樹脂がカラム１１から取り出されない期間には静止している。
【００６５】
樹脂は洗浄カラム１２の頂部に投入され、その中を下向き（点線矢印の方向）に移動する。典型的には、給水流５の分流１５をタンク６から分離し、洗浄カラム１２の底に投入して洗浄水として用いる。分流１５は凝集体を形成する前の給水流５から分離する。樹脂は、洗浄カラム１２中において十分に広がっているか又は流動性である。例えば、樹脂は、樹脂が流動性でない場合の洗浄水の体積の１００〜２００％中に懸濁されることによって流動性を有し、凝集した粒子を樹脂から効率的に洗浄する。懸濁粒子の大部分を含むオーバーフロー洗浄水流１６は、次に清澄器１７中においてさらに処理することができ、固体と液体とを分離して、液体は給水までタンク６を経由して返送され、固体は沈殿池又は蒸発池１８に導かれる。あるいは、オーバーフローは給水池１８に導かれ得る。
【００６６】
洗浄カラム１２で洗浄された樹脂はカラム１２の底から排出されて、エアリフトによって脱着カラム１３の頂部までライン２を経由して移載される。樹脂は、カラム１３において下向き（点線の方向）に、脱着溶液流２４の移動方向（実線矢印で示す）に対して向流として移動する。脱着溶液流２４は、好適には作用剤２１（例えば酸、アルカリ、又は塩）を添加された洗浄水１４を含む。脱着溶液流２４は上向きにカラム１３を流れ、その間に樹脂表面のイオン種が脱着溶液の酸、アルカリ、又は塩に優先して脱着され、ブライン溶液２２がカラム１３の頂部から排出される。
【００６７】
収着されたイオン種が脱離した樹脂は、次にカラム１３の底から排出され、エアリフトによってライン３をリンスカラム１４の頂部まで移送される。樹脂はカラム１４中において下向きに、リンス水流２３、好適には生成水流１０の分流に対する向流として移動する。リンス水流２３のオーバーフローは脱着剤２１と組み合わされて脱着溶液流２４となり得る。
【００６８】
カラム１４の底から排出されるリンスされた樹脂は、吸着カラム１１の頂部までライン４を経由してエアリフトによって移送できる。
【００６９】
樹脂がカラム１１、１２、１３、及び１４の底から取り出されている間には、カラムの底への流れ９、１５、２４、及び２３のそれぞれの供給を停止する。当然ながら、樹脂はカラム１１、１２、１３、及び１４の間を同時に移送されても異時に移送されてもよい。
【００７０】
＜パイロット試験＞
パイロット試験を実施して、ｉ）給水流中の懸濁粒子の凝集体を凝集及び凝析によって形成することと、ｉｉ）懸濁粒子を濾過すると同時にイオン種を給水流から収着するため、給水流を収着材粒子層に通すこととの併用を検証した。試験の結果は、原水中のコロイド粒子の濃度が費用効果の高い方法で大いに低下し得、生成水流がそれ以降の処理ステップ（逆浸透など）に適宜供されることを可能にするかどうかについて、深い見識を提供した。
【００７１】
水を処理して、塩、コロイド粒子、及び１０ｎｍ〜０．１ｍｍのサイズ範囲のその他の粒子を除去するようにできる必要がある。パイロット試験の目的は、凝集技術と凝析技術とを用いて先ず粒子を凝集させてより大きい粒子を形成することによって、このサイズ範囲の粒子を除去することであった。以下は、実施したパイロット試験の詳細な説明である。
【００７２】
＜試験装置＞
図２は、試験を行うために用いた試験装置の模式図である。試験装置は、２７００ｍＬの総容積を有する収着カラムを含むものであった。２０００ｍＬの弱酸性カチオン（ＷＡＣ）交換樹脂をカラムに充填した。試験装置は、濾過スクリーン６と排出バルブ７と排水タンク８、注入水タンク２と注入ポンプ３と注入バルブ４、及び樹脂をカラム１から排出するための樹脂輸送バルブ５も含むものであった。
【００７３】
樹脂は、注入口４と排出口６との間に位置した。樹脂の追加量を排出口６よりも上の樹脂の頂部に置いて、下にある使用中の樹脂をカラム１に密に充填し、樹脂が高い液体空塔速度で展開しないようにした。
【００７４】
＜方法＞
汚濁した池水を、１０００ＬのＩＢＣに入れて試験装置用の給水源として供給した。塩化鉄の形態の凝集剤（Ｆｅ３＋として１０ｐｐｍと計算された）を給水に添加し、１００〜１２０ｒｐｍの速度（高速）でオーバーヘッドスターラーを用いて混合した。３〜４分後に、混合速度を４５〜５５ｒｐｍ（低速）まで下げて、凝析剤をアニオン性ポリマーＵｌｔｒｉｏｎ７１７５（０．２ｐｐｍと計算された）の形態で添加し、さらに１５分間混合した。２つの試験を行い、これらの試験の両方に用いた給水は９．５ＮＴＵの濁度を有した。
【００７５】
前処理された給水溶液（低速で絶えず混合された）を、図２の樹脂が充填されたカラムの底にポンプで注入した。
【００７６】
周期的に、樹脂の２００ｍＬの部分をカラムの底から回収し、積荷された樹脂用の容器に入れた。無積荷の樹脂の２００ｍＬの同量サンプルを、カラムの頂部に添加した。
【００７７】
樹脂をこのように移動させることは、水の対樹脂比を調節することを可能にし、実寸プラントの向流運転を模倣している。カラムの樹脂比（即ち、水の流速に対するカラムを通る樹脂の流速）を変化させることは、樹脂カラムの底に到達して除去される濾過された粒子の量を変化させると考えられる。
【００７８】
２つの樹脂比（水の流速／樹脂の流速として計算したもの）を用いて、樹脂カラムが水を十分なレベルまで濾過する能力に対して樹脂比が影響を及ぼすかどうかを検討した。
下記の表１は樹脂比を要約している。
【表１】
2015502849.tif 000003
【００７９】
２つの試験期間、各樹脂比につき１つを２日間行い、毎日７時間運転を行った。
【００８０】
運転中には、樹脂移載のサイクルタイム中にサンプルを周期的に採取してＮＴＵを分析した。
【００８１】
濁度測定用のサンプルは次のように採取した。
・樹脂移載の５分前
・樹脂移載の１分後
・樹脂移載の２０分後
【００８２】
試験中には、処理された水を回収して、混合物サンプルを採取してシルト密度指数（ＳＤＩ）を分析した。
【００８３】
この分析は、１：５０比及び１：７５比の性能に非常に僅かな差しかないことを示した。このことは、カラムから回収される樹脂の体積が、何れの場合にも、樹脂層中に蓄積した全ての濾過された粒子を除去するのに十分であったことを示唆している。樹脂層の性能は経時的に劣化するようには見えない。
【００８４】
水の混合物サンプルを何れの樹脂比についても外部検査機関に送付して、ＳＤＩを分析した。下記の表２は、濁度（ＮＴＵ）及びシルト密度指数（ＳＤＩ）を２つの樹脂比について提供する。
【表２】
2015502849.tif 000004
【００８５】
カラムから回収された樹脂は、流動的な手法を用いて洗浄し、固体を分離して回収した。図３ａ〜３ｃは種々のサンプルの写真である。即ち、３ａは凝集剤と凝析剤とを用いて凝集体を形成した後の給水サンプルであり、３ｂはカラム頂部から排出された処理された水であり、３ｃは樹脂から洗浄された固体のサンプルである。見て取れるように、図３ａの水は半透明（又は部分的にのみ透明）であり、水の着色からは懸濁された物質の存在が分かる。図３ｂの水は透明であり、水が懸濁粒子に比較的乏しいことを示している。対照的に、図３ｃに示す水は、樹脂から洗浄された固体又はイオンを含む洗浄溶液のサンプルである。見て取れるように、水は粒子で濁っていて不透明である。
【００８６】
＜結果＞
半連続的な充填式で移動型のイオン交換工程を樹脂比１：５０及び１：７５で用いる水の処理以前の、凝集及び凝析の使用は、濁度０．１５ＮＴＵとシルト密度指数３．９とを有する水を生産した。
【００８７】
この水は、更なる固体の濾過なしに逆浸透による処理に好適である。上記の処理は、マルチメディアフィルター、精密濾過、及び限外濾過を用いてかかる水を高度に濾過する必要性を除去し、又は未だ必要な場合には濾過装置のサイズを大いに小さくする。
【００８８】
さらに、樹脂層によって捕集された固体は、液体洗浄技術によって樹脂ビーズから容易に分離される。固体は、次に、傾斜板式分離装置又は類似の装置を用いて濃化して、水の回収効率をさらに増大させ得る。
【図１】
2015502849.tif 000005
【図２】
2015502849.tif 000006
【図３ａ−３ｃ】
2015502849.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月30日(2013.9.30)
【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】
懸濁粒子と少なくとも１つのイオン種とを給水流から除去して生成水流を生産するための工程であって、
ａ）前記給水流中の懸濁粒子の凝集体を形成するステップと、
ｂ）凝集した粒子を含む前記給水流を粒子状の収着材層に通して、
ｉ）前記イオン種を給水から収着材へと収着して、積荷した収着材を提供し、
ｉｉ）粒子状の収着材層を濾過媒体として用いて前記凝集した粒子を給水から濾過して、前記層に前記凝集した粒子を積荷し、それによって生成水流を生産するようにするステップと、
ｃ）濾過された粒子とイオン種とを濾過媒体から除去するステップであって、
濾過された粒子を収着材から洗浄し、
脱着溶液を用いてイオン種を収着材から脱着して、再生された収着材を提供することによる、ステップと、
ｄ）再生された収着材をステップｂ）に再利用するステップと、
を含むことを特徴とする、工程。
【請求項２】
請求項１に記載の工程であって、
凝集体を形成する前記ステップが、断面又は直径が０．２ｍｍ未満の任意のサイズの粒子、好適には１０ｎｍ〜０．１ｍｍの範囲のサイズを有する粒子を凝集させることを含むことを特徴とする、工程。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の工程であって、
凝集体を形成する前記ステップが、給水流又は少なくともその一部を凝集剤で処理することを含むことを特徴とする、工程。
【請求項４】
請求項３に記載の工程であって、
前記凝集剤が、ミョウバン、塩化鉄、硫酸鉄、塩化アルミニウムのいずれか１つ又は組み合わせ、好適には塩化鉄を、給水に対して５〜２０ｍｇ／Ｌ、理想的には８〜１０ｍｇ／Ｌの量で含むことを特徴とする、工程。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の工程であって、
凝集体を形成する前記ステップが、給水又は少なくともその一部を凝析剤で処理することを含むことを特徴とする、工程。
【請求項６】
請求項５に記載の工程であって、
前記凝析剤が高分子電解質であることを特徴とする、工程。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の工程であって、
前記収着材が、４．０ｍｍ以下、好適には０．１ｍｍ〜４．０ｍｍ、典型的には０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲のサイズ分布を有するイオン交換樹脂であって、ボールミル磨耗試験で測定した場合に９５％超の流体力学的強度を有することを特徴とする、工程。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の工程であって、
前記粒子状の収着材層が固定層であることを特徴とする、工程。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の工程であって、
前記粒子状の収着材層が、カラム中の連続移動層であるか、又はカラム中を周期的に、即ち段階的に移動し且つ段階的な移動の合間には静止している層であり、
前記収着材と給水流とが向流方向に流れ、無積荷の収着材が前記カラムの上部に添加され、前記生成水流が前記カラムの上部又はその近くで排出されることを特徴とする、工程。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の工程であって、
前記粒子状の収着材層が、凝集した粒子を給水から収着材間の隙間の中又は近くに捕らえる粒子状の濾過媒体として働くことを特徴とする、工程。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の工程であって、
イオン種を積荷し且つ濾過された凝集した粒子を積荷した前記層の下部を、前記カラムから周期的に排出することを特徴とする、工程。
【請求項１２】
請求項１１に記載の工程であって、
前記収着材層の下部をカラムから取り出す際に、前記給水流がカラムに入れることを停止するか、又はその代わりに、排出される前記層の下部よりも上にある前記層の一部に前記給水流を投入し得ることを特徴とする、工程。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の工程であって、
前記生成水流が、濁度＜０．５ＮＴＵ、シルト密度指数＜４、という特性を有することを特徴とする、工程。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の工程であって、
前記給水流から除去されるイオン種の量が最大で９９重量％の範囲であり、好適には前記イオン種を給水流から９５〜９９重量％の範囲の量で除去することを特徴とする、工程。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の工程であって、
濾過された粒子を濾過媒体から洗浄するために用いる洗浄水が、給水流中の凝集体を形成する前記ステップよりも前に給水流から分離された給水流の分流であることを特徴とする、工程。
【請求項１６】
請求項１５に記載の工程であって、
前記収着材が、洗浄ステージの少なくとも１つの流動部において流動性であり、固体の非流動層である場合の収着材の体積の１００〜２００％の範囲の洗浄水の体積中に懸濁されることを特徴とする、工程。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の工程であって、
前記脱着溶液が、ｉ）無機酸などの酸、ｉｉ）無機アルカリなどのアルカリ、及びｉｉｉ）無機塩などの塩のいずれか１つを含むことを特徴とする、工程。
【請求項１８】
請求項１７に記載の工程であって、
前記脱着溶液が、脱着カラム中の収着材に対して向流として移動することを特徴とする、工程。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか１項に記載の工程であって、
前記工程が収着材のリンスステップを含み、前記収着材をステップｄ）で再利用するよりも前に、脱着されたイオン種と脱着溶液とを収着材から洗浄又はリンスすることを特徴とする、工程。
【請求項２０】
請求項１９に記載の工程であって、
前記リンスステップを、生成水流の分流を用いて行うことを特徴とする、工程。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか１項に記載の工程であって、
ステップａ）で形成した凝集した粒子を含む前記給水流を、粒子状の収着材層に直接供給し、凝集した粒子を除去するための介在する分離ステップが無いことを特徴とする、工程。
【請求項２２】
懸濁粒子と少なくとも１つのイオン種とを給水流から除去して、生成水流を生産するためのプラントであって、
給水流を収容して前記給水流の懸濁粒子が凝集する混合ベッセルと、
粒子状の収着材層を含み、凝集した粒子を含む前記給水流が通過する第１の分離ステージであって、
ｉ）前記イオン種を給水から収着材へと収着して収着材に積荷し、
ｉｉ）前記収着材の間で懸濁粒子を濾過して、積荷を濾過層に提供し、それによって生成水流を生産するようにする、第１の分離ステージと、
濾過された粒子とイオン種とを濾過媒体である前記収着材から除去する第２の分離ステージであって、
濾過された粒子が濾過媒体から洗浄される洗浄ステージと、イオン種を収着材から脱着する脱着溶液に対して収着材が向流として移動して、再生された収着材を形成する脱着ステージと、を含む第２の分離ステージと、
再生された収着材を第２の分離ステージから第１の分離ステージへ移送するための移送装置と、
を含むことを特徴とする、プラント。
【請求項２３】
請求項２２に記載のプラントであって、
前記凝集した粒子が、断面又は直径が０．２ｍｍ未満の任意のサイズを有し、好適には１０ｎｍ〜０．１ｍｍの範囲のサイズを有することを特徴とする、プラント。
【請求項２４】
請求項２２又は２３に記載のプラントであって、
前記給水流を凝集剤で前処理して凝集した粒子を形成することを特徴とする、プラント。
【請求項２５】
請求項２２から２４のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記凝集剤が、ミョウバン、塩化鉄、硫酸鉄、塩化アルミニウムのいずれか１つ又は組み合わせ、好適には塩化鉄を、給水に対して５〜２０ｍｇ／Ｌ、理想的には８〜１０ｍｇ／Ｌの量で含むことを特徴とする、プラント。
【請求項２６】
請求項２２から２５のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記給水流を凝析剤で前処理して凝集した粒子を形成することを特徴とする、プラント。
【請求項２７】
請求項２６に記載のプラントであって、
前記凝析剤が高分子電解質であることを特徴とする、プラント。
【請求項２８】
請求項２２から２７のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記収着材が、４．０ｍｍ以下、好適には０．１ｍｍ〜４．０ｍｍ、典型的には０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲のサイズ分布を有するイオン交換樹脂であって、ボールミル磨耗試験で測定した場合に９５％超の流体力学的強度を有することを特徴とする、プラント。
【請求項２９】
請求項２２から２８のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記粒子状の収着材層が固定層であることを特徴とする、プラント。
【請求項３０】
請求項２２から２８のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記粒子状の収着材層がカラム中の連続移動層であるか、又はカラム中を周期的に、即ち段階的に移動し且つ段階的な移動の合間には静止している層であり、
前記収着材と給水流とが向流方向に流れ、無積荷の収着材がカラムの上部に添加され、生成水流がカラムの上部又はその近くで排出される、
ことを特徴とする、プラント。
【請求項３１】
請求項３０に記載のプラントであって、
イオン種を積荷し且つ濾過された粒子を積荷した前記層の下部が、カラムの底部から周期的に排出されることを特徴とする、プラント。
【請求項３２】
請求項３１に記載のプラントであって、
前記収着材層の下部をカラムから取り出す際に、前記給水流がカラムに入れることを停止するか、又はその代わりに、排出される前記層の下部よりも上にある前記層の一部に前記給水流を投入し得ることを特徴とする、プラント。
【請求項３３】
請求項２２から３２のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記生成水流が、濁度＜０．５ＮＴＵ、シルト密度指数＜４という特性を有することを特徴とする、プラント。
【請求項３４】
請求項２２から３３のいずれか１項に記載のプラントであって、
給水流から除去されるイオン種の量が最大９９重量％までの範囲であり、
好適には前記イオン種が給水流から９５〜９９重量％の範囲の量で除去される、
ことを特徴とする、プラント。
【請求項３５】
請求項２２から３４のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記洗浄水が、給水流中の凝集体を形成する前記ステップよりも前に給水流から分離された給水流の分流であることを特徴とする、プラント。
【請求項３６】
請求項２２から３５のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記洗浄ステージが、流動性でない場合の洗浄水の体積の１００〜２００％の範囲の洗浄水の体積中に収着材が懸濁される、少なくとも１つの流動部を含むことを特徴とする、プラント。
【請求項３７】
請求項２２から３６のいずれか１項に記載のプラントであって、
前記イオン種を収着材から脱着するための脱着が、ｉ）無機酸などの酸、ｉｉ）無機アルカリなどのアルカリ、及びｉｉｉ）無機塩などの塩のいずれか１つであることを特徴とする、プラント。
【請求項３８】
請求項２２から３７のいずれか１項に記載のプラントであって、
脱着されたイオン種と脱着溶液とを収着材から洗浄又はリンスする収着材リンスステージを、再生された収着材を脱着カラムから分離カラムへ移送するよりも前に含むことを特徴とする、プラント。
【請求項３９】
請求項３８に記載のプラントであって、
前記リンスステージを、前記生成水流の分流を用いて行うことを特徴とする、プラント。
【国際調査報告】
2015502849.tif 000008
2015502849.tif 000009
2015502849.tif 000010