(57)【要約】  本発明は、流体の浄化のための装置および方法を提供し、当該装置は、−  動作において、粒状濾材を伴う濾床（２）を受け入れるための容器（１）と、−  動作の間において、濾床（２）の下のキャビティ（５）から、濾材を、濾床の上方の場所（１７）まで運搬するべく構成された運搬システム（８）と、−  浄化されることになる流体を装置内に導入するための流体取り入れ口（１４）と、−  動作において、流体取り入れ口からの流体と、混合セクションの下の容器の部分内の濾床からの粒状濾材の混合物を提供するよう適合された混合セクション（３）と、−  複数のガス・リフト噴射器（４）であって、それぞれが、動作において、流体取り入れ口（１４）からの流体と濾床（２）からの粒状濾材の混合物を、キャビティ（５）に運搬するべく構成された複数のガス・リフト噴射器（４）と、を包含する。
2018525223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の浄化のための装置であって、
動作において、粒状濾材を伴う濾床（２）を受け入れるための容器（１）と、
動作の間において、前記濾床（２）の下のキャビティ（５）から、濾材を、前記濾床の上方の場所（１７）まで運搬するべく構成された運搬システム（８）と、
浄化されることになる流体を前記装置内に導入するための流体取り入れ口（１４）と、
動作において、前記流体取り入れ口からの流体と前記濾床からの粒状濾材の混合物を提供するべく適合された混合セクション（３）と、
複数のガス・リフト噴射器（４）であって、それぞれが、動作において、前記流体取り入れ口（１４）からの流体と前記濾床（２）からの粒状濾材の前記混合物を、前記キャビティ（５）に運搬するべく構成された複数のガス・リフト噴射器（４）と、
を包含する装置。
【請求項２】
前記容器のボトムは、平らな外側表面を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
少なくとも１つのガス・リフト噴射器（４）は、分散された位置から前記キャビティ（５）の中心軸に向かって斜め上向きに走る管を包含する、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記キャビティ（５）は、下向き方向に広くなる円錐の外壁を有する、先行する請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記混合セクション（３）は、前記容器（１）の下側半分内に提供され、それにおいて、前記混合セクションは、前記濾床と流体接続している開いたトップおよび前記流体取り入れ口（１４）と流体接続している開いたボトムを有する、先行する請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
前記混合セクション（３）の前記トップ開口は、前記ボトム開口より大きい、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記混合セクション（３）は、１つまたは複数の交差部品（１３）によって複数のコンパートメントに分割される、先行する請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
前記混合セクション（３）は、動作において、流入流体と粒状材料の混合物を少なくとも１つのガス・リフト噴射器（４）の取り入れ口へ案内するべく適合される、先行する請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
少なくとも１つのガス供給が、前記ガス・リフト噴射器（４）に供給される前記ガスの量を調整するべく構成される、先行する請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
前記複数のガス供給のそれぞれは、前記ガス・リフト噴射器（４）に対して異なる量のガスを供給するべく構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの混合セクション（３）は、外壁（１０）および内側セパレータ（１１）を包含し、それにおいて前記外壁と前記内側セパレータの間の空間が、環状コンジットを形成する、先行する請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
前記浄化されることになる流体は、前記混合セクション（３）の前記外壁（１０）と前記内側セパレータ（１１）の間に形成された前記環状コンジットの内側に端部が配置される少なくとも１つの投入管（１４）を経由して前記装置に入る、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの混合セクション（３）は、前記混合セクション外壁（１０）から前記混合セクションの前記ボトムまで延びる傾斜壁（１２）を包含する、先行する請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの混合セクション（３）は、前記キャビティ（５）を取り囲み、前記キャビティの前記外壁が前記混合セクションの内壁になる、先行する請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
前記装置内に浄化されることになる流体を導入するための複数の流体取り入れ口（１４）を包含する、先行する請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
さらに、前記運搬システム（８）に接続された少なくとも１つのガス供給を包含し、それにおいて前記少なくとも１つのガス供給は、前記運搬システム内に直接ガスを供給し、前記運搬システム内の前記材料を上向き方向に押し上げるべく構成される、先行する請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１７】
複数の、先行する請求項のいずれか１つに記載の装置のアレイであって、前記複数の装置のうちの少なくとも２つが相互接続されて、前記装置のうちの前記少なくとも２つの間に前記浄化されることになる流体を分配する、アレイ。
【請求項１８】
流体の浄化のための方法であって、
−  浄化されることになる流入流体を浄化のための装置内に導入するステップ（５１）と、
−  前記浄化のための装置内において前記流入流体と濾床（２）からの粒状濾材を混合するステップ（５２）と、
−  前記流入流体と粒状濾材の混合物を、複数のガス・リフト噴射器（４）を介して、前記濾床の下の分散された場所から前記濾床の上方まで前記濾材を運ぶための運搬システムに送り込むステップ（５３）と、
を包含する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾床を用いて産業廃水または地下水等の流体を浄化するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この分野においては、流体または液体の浄化または改質のための種々のタイプの濾床反応装置が知られている。従来的な静的濾過においては、固形物が漸進的に濾床内に蓄積されて損失水頭が増加し続け、処理の回復を可能にするために逆洗洗浄によって濾材をクリーニングしなければならなくなる。逆洗洗浄の間の時間は多様となり得るが、それらの時間が短すぎれば、システムの有効動作時間が有意に減じられる可能性がある。
【０００３】
連続床濾過反応装置においては、浄化されることになる流体が濾床に通され、運搬システムを用いて濾材が移動される。濾材の移動は、たとえば、ボトムからトップへの移動を連続的に維持できるように、濾材を濾床のボトムからトップへ移動させ、そこにそれを堆積させ、当該濾材は処理される前またはそれの後のいずれかであるが、そこで再びそれを濾床に落ちて行かせるというようにして、しばしば、濾床を通じて濾材を循環させることによってなされている。それらは、汎用自動改質システム内に組み込まれ、それにおいては、集中させた流れの中で被除去部が連続的に排出される。
【０００４】
このタイプの連続床濾過反応装置は、産業用および家庭用の廃水の改質のため、および飲料水の浄化のための使用が伸び続けている。
【０００５】
特許文献１は、代表的な先行技術の砂濾過装置を開示しており、当該装置は、傾斜した円錐ボトムを伴う円筒状の容器を包含し、それに沿って濾床の濾材が滑り落ち、その後、浄化のためのエア・リフトによって上昇させられる。清澄化されることになる水は、概して容器の上半分内において、取り入れ口に導入される。これらの装置は、それの円錐ボトムに起因して、極めて背が高くなるという欠点を有し、通常、その高さは約６乃至７メートルになる。これは、建設をより複雑に、かつ高価にする可能性がある。さらにまた、濾床がしばしば不均等に装填され、その結果、優先される流体路が作られる可能性、特に、濾過装置の直径が大きくなるに従ってその可能性がある。これら両方の理由から、このタイプの濾過装置の直径が、通常、最大で４メートルに制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第７３０８９５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、流体の浄化のための装置を提供する。装置は、
−  動作において、粒状濾材を伴う濾床を受け入れるための容器と、
−  動作の間において、濾床の下のキャビティから、濾材を、濾床の上方の場所まで運搬するべく構成された運搬システムと、
−  浄化されることになる流体を装置内に導入するための流体取り入れ口と、
−  動作において、流体取り入れ口からの流体と濾床からの粒状濾材の混合物を提供するべく適合された混合セクションと、
−  複数のガス・リフト噴射器であって、それぞれが、動作において、流体取り入れ口からの流体と濾床からの粒状濾材の混合物を、キャビティに運搬するべく構成された複数のガス・リフト噴射器と、を包含する。
【０００８】
容器のボトムは、（外側から見たとき）平らであってもよく、または少なくとも、著しく平らな部分を有してもよい。上記の特徴は、先行技術の容器の傾斜した円錐ボトムを不要にし、よりシンプルな構成を可能にする。ガス・リフト噴射器は、斜めに傾けることができる。ガス・リフト噴射器は、それぞれのガス・リフト噴射器が容器の平らなボトムの一部をカバーするように分散パターンでアレンジ可能である。それによれば、容器のボトムまたはその近くにとどまる混合物が、その先の上向きの運搬のために、キャビティまで効果的に運ばれる。流体取り入れ口、混合セクション、およびガス・リフト噴射器のうちの１つまたは複数が、概して容器の下半分内に提供されることになる。この「容器の下半分」という表現は、容器のボトムに近い場所を示すため、すなわち少なくともトップよりボトムの方により近い場所であることを示すために使用される。この場所は、容器の下側三分の一または容器の下側四分の一とすることも可能である。概して言えば、流体取り入れ口および濾床の下のキャビティは、容器のボトムに近いとすることが可能である。ガス・リフト噴射器が、浄化されることになる流体および濾床から到来する粒状材料の混合物を、その先の上向きの運搬のために、キャビティに向けて運搬することから、先行技術の濾床反応装置の、下向きに狭くなる円錐形状が必要なくなる。これは、本発明に従った装置の製造を単純化し、特定の材料（たとえば、ポリマ）の使用を実際に役立つものにする。本発明はまた、伝統的な濾床反応装置より短くすることが可能な濾過装置も提供する。
【０００９】
この開示は、コンパートメントからキャビティへ、混合物を運搬するための手段としてガス・リフト噴射器を記述している。ガス・リフト噴射器は、ガスが、容器のより高い部分への運搬のための昇水管の働きも補助することから、これを達成する好都合な手段である。しかしながら、開示がガス・リフト噴射器の使用に限定されることはない。この開示がガス・リフト噴射器を参照している箇所においては、そのほかのタイプの運搬システム（たとえば、ポンプ作動運搬システム）を示すことも可能である。関係ありとすることは、ガス・リフト噴射器が混合物をキャビティへ移動させ、かつキャビティと容器のより高い部分の間の運搬システムの働きを妨げないことである。
【００１０】
本発明の実施態様によれば、装置が、容器の下半分内に混合セクションを包含し、それにおいて混合セクションの開いているトップは、濾床と流体接続し、混合セクションの開いているボトムは、流体取り入れ口と流体接続する。実施態様においては、混合セクションが１つまたは複数の交差部品によって複数のコンパートメントに分割される。実施態様においては、混合セクションが実質的に漏斗形状を有するように、混合セクションのトップ開口が、ボトム開口より大きくなっている。実施態様においては、混合セクションが、動作時に、流入流体と粒状材料の混合物を少なくとも１つのガス・リフト噴射器の取り入れ口に運ぶべく構成される。
【００１１】
本発明は、複数の、上に述べたとおりの装置のアレイを提供し、それにおいては複数の装置のうちの少なくとも２つが相互接続されて、装置のうちのそれらの少なくとも２つの間に、浄化されることになる流体を分配する。
【００１２】
さらに本発明は、流体の浄化のための方法を提供し、当該方法は、
−  浄化されることになる流入流体を浄化のための装置内に導入するステップと、
−  浄化のための装置内において流入流体と濾床からの粒状濾材を混合するステップと、
−  流入流体と粒状濾材の混合物を、複数のガス・リフト噴射器を介して、濾床の下から濾床の上方まで濾材を運ぶための運搬システムに送り込むステップと、を包含する。
【００１３】
添付図面上においては、類似の要素の参照に類似の番号を用いる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施態様に従った装置を略図的に示した断面図である。
【図２】本発明の実施態様に従った装置の下側部分を示した斜視図である。
【図３】本発明の実施態様に従った装置の下側部分を図解した正面断面図である。
【図４】本発明の実施態様に従った装置の下側部分を図解した上面図である。
【図５】本発明の実施態様に従った流体の浄化のための方法を示したフローチャートである。
【図６ａ】矩形の周囲を伴う本発明の実施態様に従った装置を図解した平面図である。
【図６ｂ】図６ｂは、その種の容器のアレイを示した平面図である。
【図７ａ】六角形の周囲を伴う本発明の実施態様に従った装置を図解した平面図である。
【図７ｂ】図７ｂは、その種の容器のアレイを示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に関して本発明を説明する。
【００１６】
気付かれることになろうが、以下の説明全体を通じて、本発明の実施態様は、濾材として砂が使用される形で説明されている。しかしながら、この濾材は、珪砂、グラニット砂、砂利、無煙炭、または活性炭等といった、この分野において周知の任意のこのほかの適切なタイプの濾濾材とし得ることは理解される必要がある。
【００１７】
それに加えて、本発明の実施態様は、浄化されることになる流体を水として考察しているが、本発明がそれに限定されることはなく、任意の適切な流体に適用されることは可能である。
【００１８】
添付の図１においては、１が容器またはタンクを示し、この例においては特定粒度サイズの砂とする濾材の濾床２を伴う。容器１は、円筒状セクションによって構成され、周知の砂濾過装置が有しているような円錐ボトムを必要とせず、それに代わり、濾床の下に配置され濾床と同じ直径の円筒状セクションのボトムを伴う。このボトムの円筒状セクションは、少なくとも１つのコンパートメント、好ましくは複数のコンパートメントを包含する混合セクション３を含む。コンパートメントのそれぞれは、漏斗と類似の作用が得られるように、下向きの狭小化を有することができる。本発明に従った実施態様においては、混合セクション３が、ボトムの円筒状セクションの周りに円を描く形で配置された漏斗と類似に作用するように、それぞれが下向きの狭小化を有する少なくとも３つのコンパートメントを含む。しかしながら本発明がそれに限定されることはなく、異なる数の、たとえば、２、３、４（図６ａに示すとおり）、５、６（図２−４に示すとおり）、７、８、またはそれより多くのコンパートメントが提供されることは可能である。混合セクションの中心周りのコンパートメントのこの漏斗構造を用いればより平らなボトム・セクションが提供され、砂および水の混合物を、混合セクション周りの種々の場所から運搬システム内に運び入れることが可能になる。この混合セクション３は、流体取り入れ口１４からの流入液が上向きに濾床内に流れることが可能となり、かつ濾床からの濾材が下に沈むことが可能となるように、開いたトップを有する。混合セクション３の詳細な説明は下に述べる。
【００１９】
本発明の実施態様に従った容器１の上部は開いているが、本発明に従ったほかの実施態様においては、それを閉じることも可能である。容器１の中心には、運搬システムがあり、動作時に濾床２の濾材を移動させるべく構成されている。運搬システムは、容器１の垂直軸に沿って延びるリフト・パイプ８としてアレンジされる。本発明に従った実施態様においては、第２のパイプ９がリフト・パイプ８の周囲に配置され、この第２のパイプは、アウター・パイプまたはケーシング・パイプとも呼ばれる。このアウター・パイプ９は、リフト・パイプ８が下向きにアウター・パイプ９より遠く、容器のボトムに至るまで延びるように、リフト・パイプ８より短くすることが可能である。
【００２０】
アウター・パイプ９は、上端において、リフト・パイプ８の上端から特定の距離だけ下方に位置するポイントまで延びる。このアウター・パイプは、濾過装置に水および砂が満たされている間に、濾過装置と干渉することなくリフト・パイプの取り外しおよび取り付けが可能となるように、リフト・パイプ８と濾床２の間を分離する手段として作用する。ボトム端においては、アウター・パイプ９がリフト・パイプ８の下側の端の特定の距離だけ上方に位置するポイントまで延びる。リフト・パイプ８およびアウター・パイプ９は、両方ともに、リフト・パイプ８を、それが下方に、ボトム端に至るまで取り囲むキャビティ５の円錐開口内において終端する。
【００２１】
キャビティ５は、濾床の下の装置の中心に位置する。前記キャビティ５の周りには、混合セクション３が位置し、そこから濾材（砂）が運搬システムに供給され、それを通って流入液（水）が濾床内に流れる。ガス・リフト噴射器４が、それの上側の端においてキャビティ５内に延び、このガス・リフト噴射器は、動作時に、システムの外側から吹き込まれるガスと、混合セクション３からガス・リフト噴射器４に入る水および砂の混合物を提供する。本発明に従った実施態様においては、ガスが空気であるが、本発明がそれに限定されることはない。さらにまた、本発明に従った実施態様においては、装置に少なくとも２つのガス・リフト噴射器が提供される。これらのガス・リフト噴射器は、混合セクション３のコンパートメントそれぞれに１つというように、混合セクションを取り囲む種々の位置にそれらの下側の端を有する形で配置し得る。このようにしてそれらが、水および砂の混合物を、推進ガスととともにキャビティ５の上部に、混合セクションの種々の場所から運ぶことが可能になる。
【００２２】
それに加えて、供給ガスの量をコントロールすることによって水および砂の混合物の運搬される量をコントロールすることが可能である。キャビティ５周りに１より多くのガス・リフト噴射器が適用される場合においては、各ガス・リフト噴射器のための供給ガスの量を違えることが可能である。このようにして、混合セクション３の各コンパートメントのために運搬される水および砂の混合物の量を違えることが可能であり、したがって、濾床内の砂の不均一な分布を補償すること、または濾床内における下向きの砂の速度の不均一な分布を補償することが可能である。
【００２３】
実施態様においては、混合セクション３のコンパートメント毎に１つのガス・リフト噴射器４がある。各ガス・リフト噴射器４は、したがって、それぞれのコンパートメント内に提供された水および粒状材料の混合物をキャビティ５に移動させるべく適合されている。コンパートメント毎に複数のガス・リフト噴射器を有することも可能である。混合セクション３内のコンパートメントの数は、当業者によって選択されることが可能であり、概して、容器の周囲の形状に依存することになる。
【００２４】
清澄化されることになる水は、混合セクション３の下方の空間内に延びる投入管１４を介し、混合セクション３を通って下向きに移動する濾材が投入管１４からの流入液と混合するように、システムに入る。混合セクション３のトップは開いており、したがって、流入液内の水は、混合セクションを通って上向きに濾床２内へも移動することが可能である。水は、上向きの方向に濾床を通って流れるときに浄化され、かつ清浄され、水に含まれていた不純物は、濾床２によって保持される。
【００２５】
ガス・リフト噴射器４を介してキャビティ５に入った水、砂、および空気の混合物は、そこからリフト・パイプ８内に入る。混合物が空気とともにリフト・パイプ内に入ると、リフト・パイプ８内の流体の比重が減少し、つまり流体の比重が減少し、その結果、リフト・パイプに沿ってそれが上向きに押し上げられる。
【００２６】
さらにまた、１つの空気供給源をリフト・パイプ８に接続してシステムを動作させることが可能であり、ガスは、リフト・パイプ８を介して濾過装置に入る。パイプ内の流体の比重が減少し、それが上向きに押し上げられる。この流れは、キャビティ５内に圧力低下をもたらし、それが水と粒状材料の混合物を混合セクション３からガス・リフト噴射器を通ってキャビティ５に移動させる。
【００２７】
濾床２のボトムにある、水からの不純物を保持して汚染された砂は、混合セクション３のボトムに沈下し、汚れた砂と水の混合物を混合セクション３のボトムから、ガス・リフト噴射器４を通り、キャビティ５を介し、リフト・パイプ８を通じて上向きに濾床の上方まで押し上げるエア・リフト原理に基づいて砂が循環する。
【００２８】
濾床の円錐ボトムに代わるこの運搬システムおよび混合セクション３の使用は、周知の類似の濾過装置において生じているような濾床内に不均一に分布されることを憂慮せずに砂を上向きに押し上げるために、リフト・パイプ８の下側の端に砂を持って行くことを可能にし、しかも、容器の高さを周知の類似の濾過装置より低くすることができるという意味において好都合である。
【００２９】
リフト・パイプ８を通して上向きに送られる砂は、水およびシルトおよびそのほかの固形物等の不純物と混合される。砂とそのほかの不純物の間の比重における差異が、それらがリフト・パイプ８を通って上昇するときの移動に差を持たせることを促進し、したがって、それらが分離される。砂は、通常、より高い比重を有し、したがって、それがリフト・パイプの上側の端に到達すると、先に濾床の上に滑り落ちて再び使用されることになる。
【００３０】
リフト・パイプ８およびアウター・パイプ９両方の上側の端は、濾床２の上方まで延びている。リフト・パイプ８およびアウター・パイプ９の、濾床２の上方に位置するこの部位の周囲には、ジャケット１５が配置されている。ジャケット１５の内側およびアウター・パイプ９の外側には、交互パターンでリブが提供され、それらの上側は下向きに傾斜する表面を伴う。これらのリブは、リフト・パイプ８を通って上に送られた砂が、ジャケット１５とアウター・パイプ９の間の空間１６を介して沈下することを可能にする一方、同じ空間を通って濾床２から清澄な水が上向きに流れることを可能にする。
【００３１】
リフト・パイプ８を通じて砂を上に送り、その後再び濾床２上に沈下させることによって、濾床のトップ部分に位置する砂がもっとも清澄な砂になり、濾床のボトムに位置する砂がもっとも高い不純物濃度を有することになる。濾床のボトムからの砂は、改質された後に、再び濾床のトップに堆積されることが可能である。このようにして、清澄な砂が連続的に提供され、この砂の連続清浄は、最適な連続水改質プロセスを可能にする。
【００３２】
リフト・パイプ８は、いわゆる「ウォッシャ・ボックス」と呼ばれる二次容器１７内において終端する。リフト・パイプを通じて持ち上げられ、比重の差に起因してすでに清澄な砂から分離された、水に混合されたシルトおよびそのほかの不純物は、二次容器１７に接続された排出パイプ１８を介して容器１の外に排出される。
【００３３】
濾床２を通って上向きに上昇し、不純物が濾床内に保持されて浄化された水は、溢れエッジ１９を超えて容器１から、容器１の内壁の特定の高さに位置する放出口２０内に流れる。
【００３４】
図２は、本発明の実施態様に従った濾過装置の下側部分を示した斜視図である。混合セクションには、外壁１０および、外壁の上側の端から始まって、前記上側の端から下方の特定の距離のポイントまで、すなわち概略で垂直方向の中点まで、下向きに曲げられた形状で延びる内側セパレータ１１が備わる。外壁１０と内側セパレータ１１の間の空間は、混合セクション３周りの環状のコンジットまたはリング・ラインを形成する。
【００３５】
混合セクション３には、交差部品１３の放射パターンが備わり、それが垂直に、混合セクションの上側の端から概略の中点まで、すなわち内側セパレータ１１の端と一致する高さまで延び、これらの交差部品は、自転車のスポークと同様に、内側セパレータ１１を混合セクションの中心、つまりキャビティ５の外壁として作用する内壁６に接続する。これらの交差部品の下側は、流入水が環状のコンジット・リングを介してだけでなく、交差部品１３を介しても分配されるように、外壁１０と内側セパレータ１１の間の環状のコンジット・リングに接続される。交差部品１３は、混合セクション３を、混合セクションの中心周りにパイ形状のパターンでコンパートメントが作られるように分割する。本発明に従った実施態様においては、少なくとも３つの交差部品があり、それらが混合セクションを少なくとも３つのコンパートメントに分割するが、当業者であれば明らかなとおり、交差部品を任意のそのほかの数とすることも可能である。環状のコンジット・リングおよび交差部品を通じて流入水が、これらのコンパートメントに分配される。
【００３６】
混合セクション３には、内側セパレータ１１の端のわずかに上から始まって、混合セクションのボトムまで延びる傾斜壁１２も備えられる。混合セクションのこの構造は、かなりの大きさの直径およびかなりの高さを伴う円錐構造を必要とすることなく、砂が混合セクションのボトムの中心に向かって沈下することを可能にする。言い換えると、内側セパレータ１１、交差部品１３、キャビティ５の外壁、および傾斜壁１２は、協働して複数のコンパートメントを包含する漏斗構造を形成する。交差部品１３により作られる複数の漏斗形状のコンパートメントによって提供される漏斗構造は、流入液と混合された濾床粒子を、容器のボトム近くの空間、すなわち濾床粒子および流入液がガス・リフト噴射器４内に吸引されることが可能になる空間に向かって案内するべく適合されている。水、砂、および推進ガスの混合物を、コンパートメントのボトムの種々の場所からキャビティ５の上部に向けるガス・リフト噴射器の傾斜された姿勢は、好都合である。この分配は、ボトム・セクションの中央からではなく、ボトム・セクションの周りの異なる場所から運搬システム内に材料を運ぶことを可能にし、より短いボトム・セクションを有すること、したがってより短い装置とすることを可能にすると同時に、より迅速かつ効率的な分散濾過プロセスを提供することを可能にする。
【００３７】
水は、少なくとも１つの投入管１４を介して外壁を通り、混合セクション３に入ることによってシステム内に入る。濾過装置の異なる側を通って水がシステムに入ることを可能にし、流体路の偏重が回避可能となるように、外壁周囲に複数の投入管を備えることもできる。複数の投入管は、たとえば、交差部品１３によって形成される異なるコンパートメントのそれぞれの１つを回ってシステム内に水が入り込むように、外壁の特定の位置に配置することができる。混合セクションの外壁に少なくとも１つの投入管が入り込むポイントは、傾斜壁１２の開始ポイントより上方の高さであり、かつ外壁１０および内側セパレータ１１によって形成される環状のコンジットの内側に配置される。この態様においては、投入管が分離されて保護され、混合セクション内にある物質が投入管に入って汚れを導入することが可能でない。
【００３８】
濾床２から降りてきた砂は、混合セクション３に入り、投入管１４を通って入った水と混合される。混合セクション３のボトムには、ガス・リフト噴射器４が配置され、それを介して水および砂がキャビティ５に入る。ガス・リフト噴射器４は、斜めに走り、それらは、コンパートメントのボトムの特定の分散された場所に下側の一方の端を有し、斜めに傾いてキャビティ５の上側の端が位置する装置の中心に向かっている。これらのガス・リフト噴射器は、それらの開いた下側の端において混合セクション３内の砂と水の混合物を中に取り込み、注入されるガスとともにそれを、それらの開いた上側の端、すなわち混合セクションの外側の、キャビティ５の上部に配置される端まで推進させる。ガス・リフト噴射器４は、混合セクション３のボトムに配置されて、水および砂が入るそれらの下側の端を除いて混合セクションの内壁６によって覆われている。
【００３９】
水および砂を、混合セクション３のボトムからキャビティ５内へ持ち上げるために、ガス流入管７を通じてガス・リフト噴射器４内にガスが注入される。水、砂、および空気の混合物が、ガス・リフト噴射器４を介してキャビティ５に入り、そこから運搬システムのリフト・パイプ８に入る。
【００４０】
図３は、本発明の実施態様に従った濾過装置の下側部分を図解した正面断面図である。図３から、下向きに曲げられた内側セパレータ１１が、外壁１０とともに、どのように環状のコンジットを形成するかを理解することができる。また、内側セパレータ１１が終端するポイントの上方の高さにおいて傾斜壁１２が開始することも理解できる。この態様においては、混合セクション３に入る水が通る投入管１４が分離されて保護され、混合セクションの内側にある物質が、投入管に入ることは可能でない。それに加えて、流入液が投入管１４周りに集中されることなく、均等に分散されるように、環状コンジットによって流入液が拡散される。
【００４１】
図４は、本発明の実施態様に従った濾過装置の下側部分を図解した上面図である。
【００４２】
図４から、交差部品１３がどのようにして内側セパレータ１１と混合セクション３の内壁６を接続しているか、またそれらが自転車のスポークと類似した形で、どのように混合セクションを、混合セクションの中心周りに漏斗構造を形成する複数のコンパートメントに分割し、分配しているかを明確に理解することができる。図４の実施態様においては、交差部品１３が混合セクション３を、トップおよびボトムの開口で相互接続される６つのコンパートメントに分割している。理解されることになろうが、コンパートメントの数が６である必要はない。当業者は、これとは異なる数のコンパートメントを用いて、本発明に従ったシステムを設計してもよい。
【００４３】
また図４から、内側セパレータ１１がどのようにして混合セクションの外壁の内部の周りに環状コンジットを作り出しているかについても認識できる。さらにまた、傾斜壁１２が混合セクション３のボトムまでどのように延びているかも理解することができる。混合セクションの内壁６は、装置の中央からボトムに至る部分に配置される濾床２の下のキャビティ５の外壁として作用し、下向きの方向に広くなる円錐形状を有する。
【００４４】
図５は、本発明の実施態様に従った流体の浄化のための方法を示したフローチャートである。ステップ５１においては、流体、この場合は水であるが、それが投入管１４を経由して濾過装置に入る。この投入管は、それの１つの端が混合セクション３の外壁１０および内側セパレータ１１によって形成される環状のコンジットの内側において当該外壁に配置されている。内側セパレータが下に向かって曲げられた形状を有することから、それが、投入管を介した水の入口をカバーし、かつ混合セクションの内側にある流体から投入管１４を保護する。
【００４５】
ステップ５２においては、混合セクション３を通り、流入液からの水が、この場合は特定の粒サイズの砂とする濾床２内にある粒状濾材と混合される。したがって、濾床を横切って水が通ることによって、上向きに水が進む間に不純物が置き去られて清浄される。
【００４６】
混合セクション３のボトムに堆積された砂は、水から保持した不純物の量をもっとも多く有する砂である。この砂もまた、連続清浄プロセスのために再使用が可能となるように清浄される。そのため、ステップ５３において、ガス注入を介して砂が運搬され、言い換えると、砂が不純物および水とともに、混合セクション３のボトムから少なくとも１つのガス・リフト噴射器４を介して運搬システムまで運ばれる。砂および水の混合物は、混合セクションのボトムからガス・リフト噴射器４に入り、濾床２の下にある、混合セクションによって囲まれたキャビティ５まで運ばれる。砂および水が、ガス・リフトを通って上昇することを可能にするために、ガス流入管７を通じてガス・リフト噴射器４内にガスが注入され、この場合はそれが空気であり、この空気が砂および水をキャビティ５内に推進させる。
【００４７】
ステップ５４においては、砂および水が、濾床２の下に配置されたキャビティ５からリフト・パイプ８を介して濾床の上方まで運ばれる。空気が、リフト・パイプ８内の砂および水の混合物の比重を減少させ、つまり混合物の比重が減少し、その結果、それがリフト・パイプに沿って上向きに濾床の上方まで押し上げられる。
【００４８】
リフト・パイプの上側の端に配置された容器１７に到達した不純物は、排出パイプ１８を介して濾過装置から出ることができる。清澄化された砂は、水の連続浄化のために再使用が可能となるように、再び濾床に対して沈降することができる。最後に、濾床２を完全に横切って容器１の上部まで到達した水は、浄化されており、溢れエッジ１９を通って容器から、容器１の内壁の特定の高さに位置する放出口２０内に出ることができる。
【００４９】
上記の例においては、円筒状の容器が示されてきた。しかしながら、容器の周囲が円形である必要性はない。そのほかの、方形、矩形、および六角形といった形状もまた使用可能である。図６ａは、容器６１が矩形の周囲を有する本発明の実施態様に従った装置を図解し、図６ｂは、その種の容器６１のアレイを示している。アレイ６２内の各モジュール６１は、容器６１、昇水管またはリフト・パイプ８、およびコンジットを形成するための外壁１０（内側セパレータ１１を伴う）を包含する。この例においては、容器６１が４つのコンパートメントを伴う混合セクション３を有する。しかしながら、前述同様に、任意数のコンパートメントをアレンジすることが本質的に可能である。エア・リフト噴射器４もまた、図１−４のより詳細な例において示されたこのほかの要素のいずれかも存在し得るように、存在する（図示せず）。アレイ６２内の容器６１は、相互接続された一連のコンジット（壁１０およびセパレータ１１によって形成される）および交差部品１３を通じてすべての容器６１に流入水が供給されるように、相互接続することが可能である。したがって、１つの容器６１の投入管１４が、別の容器の投入管１４に接続される。充分な外側投入管１４が廃水投入部に接続されていれば、アレイ全体を通じた廃水の良好な分配が確保できる。
【００５０】
図７ａは、容器７１が六角形の周囲を有する本発明の実施態様に従った装置を図解し、図７ｂは、その種の容器７１のアレイ７２を示している。この場合においても、図１−４の例において開示されているとおりのすべての詳細を、この実施態様に適用することが可能である。アレイ７２内の容器７１は、図６ｂを参照して述べたとおりに相互接続される。図６ｂおよび図７ｂにおいては、矩形および六角形の周囲を伴う容器のアレイが示されているが、円形の周囲を含めて任意タイプの周囲を伴う容器を使用してアレイを構成することが可能である。しかしながら、いくつかの場合においては、円形の周囲の場合等のように、結果としてアレイの容器の間に空いた空間がもたらされることになる。アレイ内に稠密に詰めることが可能であることは、容器６１および７１の利点である。
【００５１】
本発明は、周知の濾過装置のものより有意に短いボトム・セクションを伴い、円錐ボトム・セクションを含まず、代わりに平坦なボトム・セクションを含む容器を伴った濾過装置を提供する。これは、装置のボトム・セクションの中心周りに配置された漏斗形状の構造のコンパートメントによって作り出され、それらが、複数のガス噴射器によって提供されるガス注入システムとともに、改善され、かつ濾床の表面にわたる均斉の取れた濾材の分布を可能にする。
【００５２】
本発明の濾過装置は、個別の円筒形のタンクの形式で提供されること、または濾過装置が四辺形の容器として導入され、かつ複数の容器が濾過セルを構成するコンクリート貯水施設等の貯水施設内に提供されることができる。大量の濾過装置を利用しなければならないときには、大量の別々の濾過装置に代えて、複数の容器からなる濾過セルを提供することによって後者の構成を具体化する方がより容易である。
【００５３】
以上の図面の説明においては、本発明を、それの具体的な実施態様を参照して説明してきた。しかしながら、それに対する多様な修正および変更が、付随する特許請求の範囲内に要約されるとおりの本発明の範囲から逸脱することなく行い得ることは明白であろう。
【００５４】
特に、本発明の多様な態様の特定の特徴を組み合わせ可能である。本発明の態様は、本発明の別の態様に関係して述べられた特徴を追加することによってさらに有利に強化可能である。
【００５５】
理解されるものとするが、本発明は、付随する特許請求の範囲およびそれの技術的な均等によってのみ限定される。この書類およびそれの特許請求の範囲において、動詞「包含する」およびそれの活用形は、それが掛かるアイテムが含まれるという非限定的な意味において使用され、具体的に述べられていないアイテムを排除する意味ではない。それに加えて、具体的に数が示されていない要素の参照は、文脈からその要素が１つだけ存在することが明確に要求されていない限り、その要素が１つより多く存在する可能性を排除しない。したがって、具体的に数が示されていないことは、通常「少なくとも１つ」を意味する。
【符号の説明】
【００５６】
１  容器
２  濾床
３  混合セクション
４  ガス・リフト噴射器
５  キャビティ
６  内壁
７  ガス流入管
８  リフト・パイプ
９  アウター・パイプ
１０  外壁
１１  内側セパレータ
１２  傾斜壁
１３  交差部品
１４  流体取り入れ口、投入管
１５  ジャケット
１６  空間
１７  二次容器
１８  排出パイプ
１９  溢れエッジ
２０  放出口
６１  容器、モジュール
６２  アレイ
７１  容器
７２  アレイ
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【国際調査報告】
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