(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集（A）、フロック形成（B）及び沈殿（C）の連続的段階から成り、該凝集段階から流入した水に接触塊が投入され、該接触塊が該沈殿段階から得られ該フロック形成段階にリサイクルされる高密度スラッジの一部を成す、消費を目的とした流出水、特に地表水の物理化学的処理方法であって、フロック形成を確実にするための高分子電解質の少なくとも一部がスラッジ再循環回路（16）に投入されることを特徴とする方法。
【請求項２】
凝集（A）、フロック形成（B）及び沈殿（C）の連続的段階から成り、該フロック形成段階において前記スラッジを重くするという役割を持つバラストを該スラッジに投入することと、該フロック形成段階で使用される前記接触塊が前記沈殿段階から得られ処理せずに連続的にフロック形成段階にリサイクルされる高密度スラッジの一部を成すことと、フロック形成を確実にする前記高分子電解質の少なくとも一部が前記スラッジ再循環回路（16）に投入されることとを特徴とする、消費を目的とした流出水、特に地表水の物理化学的処理方法。
【請求項３】
前記再循環されたスラッジに投入される、すなわち二次的投入されるポリマーの割合が、沈殿速度の上昇または水質の向上を所望するかどうかに各々応じて、前記フロック形成段階と該再循環スラッジとに投入されるポリマーの全体量の10から100％まで変化することを特徴とする、請求項１および２の一つに記載の方法。
【請求項４】
前記再循環スラッジに投入される二次的ポリマーの割合が前記フロック形成段階と該再循環スラッジとに投入されるポリマーの全体量の20から70％まで変化することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記再循環スラッジに投入される前記二次的ポリマーが前記フロック形成反応器（B）に投入される一次的ポリマーとは異なることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
前記フロック形成反応器（B）に投入される前記ポリマーが陰イオンポリマーであって、前記再循環スラッジに投入されるポリマーが陽イオンポリマーであることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリマーの一次的投入が前記フロック形成器プロペラ（10）の付近で実行されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
前記ポリマーの一次的投入が前記凝集反応器（A）と前記フロック形成反応器（B）との間の伝送パイプ（12）で実行されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
前記ポリマーの二次的投入が、前記再循環ポンプ（18）の下流および／または下流において、リサイクルされたスラッジを前記フロック形成反応器（B）に再循環させるための前記パイプ（16）で実施されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
前記ポリマーの二次的投入が、前記リサイクルされたスラッジを再循環させるため前記パイプ（16）に挿入された再循環スラッジ／ポリマー混合反応器で実施されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
第３ポリマー投入箇所が設けられることを特徴とする、請求項１〜10のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
前記第３投入箇所が、前記一次的ポリマー投入箇所の上流において、前記凝集反応器（A）と前記フロック形成反応器（B）との間に前記流出水を伝送するための前記パイプ（12）に配置されることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記第３ポリマー投入箇所が、前記凝集反応器（A）と前記フロック形成反応器（B）との間に設けられた特定の反応器に配置されることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
【請求項１４】
前記再循環スラッジが前記フロック形成反応器（B）に直接投入されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１５】
前記再循環スラッジが、前記凝集反応器（A）を前記フロック形成反応器（B）に接続するための前記パイプ（12）に投入されることを特徴とする、請求項１から13のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１６】
前記バラストが、50から500μm、望ましくは100から300μmの粒子寸法を持つ物質から成ることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
前記バラストが高密度（実際の粒子密度は２から８g/ml）無機物質、特に砂、ざくろ石、磁鉄鋼であることを特徴とする，請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
沈殿と濃厚化の後にフロック形成段階へと連続的に再循環される、前記接触塊から成る高密度スラッジの体積が、処理される排水の体積の0.5から４％であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１９】
前記フロック形成段階にリサイクルされずに前記沈殿段階で抽出される過剰な高密度スラッジの部分が、処理される水の体積の約0.1から１％のパージ体積を占めることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２０】
リサイクルされない前記過剰な高密度スラッジが処理なしで排出されることを特徴とする、請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
リサイクルされない前記過剰な高密度スラッジが前記バラスト回収のために処理され、該処理が該スラッジから分離された該バラストの完全洗浄を含まないことを特徴とする、請求項19に記載の方法。
【請求項２２】
前記バラストが前記沈殿タンクの内部と外部のいずれかにおいて重力沈殿により回収され、回収された該バラストが次に前記フロック形成段階にリサイクルされることを特徴とする、請求項21に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、消費を目的とした流出水、特に地表水の処理に関するものである。
様々な種類の水に適用される処理の多くでは物理化学的処理を使用するのが一般的であり、これらの処理は基本的に、
-消費用または工業用に地表水を浄化すること、
-都市下水、雨水下水、産業排水を浄化すること、
-脱炭酸、
-リン酸塩の除去、
-その他、
から成る。
このような種類の物理化学的処理は常に、以下の連続的段階から成る。
-凝集：マイクロフロックを生成するため、金属塩、一般的に三価鉄またはアルミニウム化合物を用いてコロイドを中和する段階。この凝集段階は一以上の段階で実施される。
-フロック形成：マイクロフロックを集合および成長させる段階。この集合段階は、凝集段階の下流において高分子電解質（すなわちポリマー）を加えることにより実施される。
-沈殿：原水からフロックを分離して、一方ではスラッジ、他方では浄水を生成する段階。
過去30年余の間、この物理化学的処理に関する技術は、以下のような二種類の技術開発により、かなり進歩した。
-接触塊を用いたフロック形成。これによりフロックの質が向上し、反応器の容量が減少し、浄化が向上した。これは、反応媒体に高密度の粒子が含まれているため、凝集により生成されたマイクロフロックが集合および成長しやすくなるからである。フロック生成の速度は懸濁液中の自由粒子の数に比例する。
-沈殿タンク内に傾斜板または管を挿入することにより実施される層状沈殿。この技術により沈殿タンクの寸法を50から70％縮小できた。
現在の技術傾向として、処理水の品質を決定し高い沈殿速度を達成する鍵となる、フロック形成状態の向上が注目されている。
現時点で、最新型沈殿タンクではフロック形成反応器に２種類の接触塊を使用している。
1．沈殿後に再循環されたスラッジ：この技術の例はFR-A-2,553,082に記載されている。
2．マイクロサンドなどの微小なバラスト：この技術を使用した例は、FR-P-1,411,792とFR-A-2,627,704に記載されている。
本発明は、沈殿後に再循環されたスラッジを使用した装置の改良に関し、このような装置がその仕様と長所を維持しながら、より高い沈殿速度で作動するように改良が加えられる。
上記改良について説明する前に、スラッジ接触塊を使用したこの周知の技術の長所と短所について説明する。
添付図面の図１は、この技術を使用した物理化学的処理プラントの概略図である。この図には、Ａに凝集反応器、Ｂにフロック形成器、Ｃに沈殿タンクの概略が示されている。このようなプラントは当該技術の熟練者には周知であるため、これを条件として、説明はしない。
図１から分かるようにフロック形成反応器Ｂ内の接触塊は、Ｃで沈殿されたスラッジの一部が再循環されたものから成り、このスラッジのリサイクル部分はパイプ16と再循環ポンプ18とを介してフロック形成器Ｂに流入する。再循環スラッジの体積は、処理された体積の0.5から４％を示している。再循環スラッジと原水と高分子電解質とは強乱流区画で相互に接触する。この図１に見られるように、ポリマーは一般的にフロック形成器Ｂのプロペラ10の付近に投入される。過剰な濃縮スラッジは抽出後に除去される。
沈殿後に再循環されたスラッジを接触塊として使用したこのフロック形成技術の長所は、以下の通りである。
１-この方法では接触塊が生成されるため、方法の諸条件に沿って、量的制限を受けずに利用できる。
２-フロック形成反応器Ｂにおいて、再循環によるスラッジの質量は、原水によって流入された懸濁物質と比較して非常に高い。その結果この方法は、原水中の懸濁物質量の大きな増減に左右されない。
３-接触塊は、膨張構造と低い相対密度のために比表面積すなわち空間占有率が非常に高い。一例を挙げると、１リットル中のフロック形成スラッジ１グラム（反応器の平均濃度）は約５分間の沈殿の後、100ml相当の体積を占める。このように比表面積すなわち空間占有率が非常に高いことから、フロックと、非常に微細な粒子と、凝集コロイドと、微生物との間における接触の可能性、ひいてはこの懸濁物質を非常に効率的に「捕捉」する可能性がかなり高くなる。
４-繰り返し再フロック形成されるスラッジを連続的に再循環するため、スラッジの密度が高くなる。こうして抽出されたスラッジは高密度（大半の装置におけるスラッジの２から10倍の高密度）である。
５-この技術により比較的高い処理速度が達成できる。そのため河川水を浄化する場合には、沈殿タンクの層状分子を通過する公表速度は10から25m3/ｍ2.hで、これは沈殿速度UD(沈殿タンクの流速／ラフト面積の比）では６から15m/hに相当する。この速度は実際には、沈殿タンクのラフト１m2と１時間あたりに流入する懸濁物質をkgで表したもの（kg/m2/h）で示されるフロック形成懸濁液の限界質量フラックス（Fml）による制限を受ける。
質量フラックスは、理論的な限界沈殿値Udlを決定する制限要素である。この値はまた、kg/m3で表される反応器B内のスラッジの濃度CRに関連している。
Fml＝CR×Udl
すなわち  Udl＝Fml/CR
沈殿タンクCに適用される沈殿速度UDがUdlに等しいかこれより大きい場合には、詰まりが生じる。層状沈殿タンクは仕上げ装置としては効果的だが、スラッジ吸着床を保持する能力はない。
したがって、沈殿タンクに適用される質量フラックスがFmlより少ないかどうかと、沈殿タンクに適用される沈殿速度UDがUdlより低いかどうかについてチェックする必要がある。
たとえば河川水を浄化する場合には、限界質量フラックスは一般的に約20kg/m3.hか、これより低い値となる。良好なフロック形成に必要な濃度CRはおよそ１kg/m3であり、限界沈殿速度Udlは20-m/hとなるため、安全上、沈殿タンクに適用される速度UDは15m/hより低い。
６-このような装置の後にはろ過システムが設けられることが多い。これは河川水浄化の場合である。ろ過は、ろ過水の品質とろ過サイクル時間（フィルタの最大ケーキングが達成された後にフィルタを洗浄する必要のある作動時間）とによって特徴付けられる。スラッジが再循環される沈殿タンクの場合には、ろ過サイクル時間は一般的に24時間より長い。
正確なろ過時間を用いて浄化される水がろ過される能力を判断するため、浄水ろ過能力の代表的な試験を実施する。使用可能な検査の一つは、８×104Paの真空状態において５μｍの膜で250cm3の浄水をろ過する際の所要時間を測定するというものである。この時間が短いほど水は容易にろ過されるということである。15m/hに等しい沈殿速度UDで作動する沈殿タンクの場合には、ろ過能力はおよそ30秒である。
７-沈殿速度UDを上昇させることは可能だが、高分子電解質の用量も増加するという犠牲を伴う。しかし高分子電解質が過剰だと浄水のろ過能力が低下（検査時間が増大）するため、フィルタでは表面の詰まりが発生し、ろ過サイクル時間が減少してしまう。
本発明は、浄水のろ過能力に影響を与えずに沈殿速度を高めるため、上述の技術を向上させることを目的としている。
したがって本発明の主題は、消費を目的とした流出水、特に地表水の物理化学的処理方法に関するもので、凝集、フロック形成及び沈殿という連続的段階から成り、凝集段階から流入した水に接触塊が投入されるため、フロック形成段階ではこの接触塊が、沈殿段階で得られフロック形成段階でリサイクルされる高密度スラッジの一部を成す。この方法は、確実にフロック形成させるための高分子電解質がスラッジ再循環回路に投入されることを特徴とする。
本発明の権利者は、この方法で作動すると、限界質量フラックス、沈殿速度、原水のろ過能力、抽出スラッジの濃度が向上するという予期しなかった好都合な効果が得られることを発見した。
本発明の主題を成す上述の方法は、バラストを接触塊として使用したフロック形成段階において実行される。
この技術によれば、新品バラストまたは洗浄後のリサイクルバラストをフロック形成器の上流に加えることにより接触塊が得られることは周知である。フロック形成器でリサイクルされるバラストを分離および再生させられる手段は、当該技術の熟練者には周知の方法であるため、これを条件として、この手段について説明はしない。
この技術を実行する際に、バラストは一般的に砂から成り、連続的に抽出される物質は沈殿タンクによる処理を受ける水の体積の約５パーセントになる。マイクロサンドを被覆するスラッジに重量負荷されたこれら抽出物質は、砂を再生するための処理を受けなければならない。洗浄された砂は続いて、プラント前方のフロック形成器の上流に再投入される。この砂-バラスト洗浄作業で生成された残留物には、過剰なスラッジが見られる。
特にFR-P-1,411,792とFR-A-2,627,704の文献に記載された既存のバラストタイプの装置には、ランニングコストを明白な理由とするバラストリサイクル段階が含まれている。さらにこの技術について記載されたすべての文献には、バラストは常に「洗浄される」すなわち再生されると、明記されている。これは、ポリマーで「被覆された」バラストは、凝集時に化学的に生成された沈殿フロックが接着する面積が最大でなければならないからである。したがって有効結合面積を最大とするには、効果的な物理的洗浄が不可欠となる。
バラストはたいてい、通常マイクロサンドと呼ばれる一般的に直径が50μmから150μmの砂である。
さらに、Journal Water SRT−AQUA, Vol.41, No.1（1992年）という出版物の18から27ページには、バラスト粒子の直径に対する生成水の濁度に関する曲線が記されており、これは、砂粒子が150μmを越えない場合にこの方法が有効で、50から100μm程度の値ならばより良好な結果が得られることを示している。
微小バラストから成る接触塊を用いたこのフロック形成技術の長所として、沈殿後に再循環されたスラッジから成る接触塊を使用したフロック形成方法で得られる速度の20％から200％高い沈殿速度にあることを指摘すべきである。このように河川水の浄化の場合には、層状モジュールを通した公表速度は25から50m3/m2.hであるのに対して、接触塊としてスラッジを使用したフロック形成方法を実行する装置では、約15から30m3/m2.hの速度に制限される。
この技術の本質的欠点は主に、バラストが二つの異なる機能を有しているという事実から生じるものである。
-比表面積（すなわち空間占有率）の高い接触塊を使用することによるフロック形成の加速、
-バラストをフロックに追加することによる沈殿速度の上昇。
これらの制約すなわち欠点は、以下の特徴に起因する。
-均等な（重量の）接触塊について、バラストはスラッジよりはるかに低い接触面積すなわち空間占有率を有する。たとえば、
-「スラッジによるフロック形成」の場合には、反応器内の濃度は約１g/lで、５分間の沈殿後にスラッジが占める体積は最初の体積の約10％である。
-「バラスト（たとえば砂）によるフロック形成」の場合には、反応器内の濃度は少なくとも５g/lで、５分間の沈殿の後にスラッジが占める体積は最初の体積の約１％に過ぎない。
-高接触塊を得る（高い沈殿速度を得るのではなく）のに望ましいバラストの量を増大することにより、抽出スラッジ処理システムに再循環されるスラッジの体積が増大し、この処理は砂を再生するために砂からスラッジを分離することから成る。この作業は一般的に、高圧で供給されるハイドロサイクロンにより実施されるため、この作業はエネルギー消費の点で非常に高価となる。実際、ランニングコストを制限するため、再循環スラッジの体積は、処理される体積の５から10パーセントに意図的に制限され、反応器内のバラスト濃度は５から10g/lを越えない。この選択がフロック形成を最適化する可能性と矛盾することはきわめて明らかである。
-以下に記載する様々な技術は、上述した作業条件から生じる接触塊の不利な条件を補うことを目的とする。
-追加フロック形成エネルギーの使用（従来のフロック形成エネルギーの100倍に上る数字が挙げられている。）
-さらに微小なバラスト粒子（たとえば10から50μmの直径を持つ粒子）を使用して比表面積を増大させることは、一方ではエネルギーコストの点から、他方では沈殿と砂-フロックの分離が困難な点から、考えられない。
すなわち、バラストによるフロック形成の性能特性は、三つの要因によって制限される。
-このシステムは、バラストの結合部位に利用可能な箇所が見られないために生じる突然の汚濁に影響される。（接触塊は最大5-10g/lに制限される）
-このシステムは、いわゆる「処理時に何らかの反応を起こしやすい」汚染物質（寄生虫の卵、微生物、微粒子、微量の複合有機化合物、殺虫剤など）に対する性能が低いこと。
-バラストをできるだけ完全に洗浄する必要から、抽出スラッジの濃度が低いこと。この濃度は、スラッジ接触塊を使用した装置で測定されたものより少なくとも10倍低く、抽出スラッジを濃厚化するため、沈殿タンクの下流に補助装置を設置することがしばしばある。
本発明者は、上述の方法をバラストタイプのフロック形成と組み合わせるとともに、上述した従来方法の持つ欠点と制限を回避しようと考えた。この方法では高速の沈殿が達成できる。
結果的に、第二実施例によれば本発明は消費を目的とした流出水、特に地表水の物理化学的処理に関するもので、凝集とフロック形成と沈殿という連続的段階から成り、フロック形成段階で、スラッジを重くする役割を持つバラストをスラッジに投入することと、このフロック形成段階で使用される接触塊が、沈殿段階で得られ洗浄せずにフロック形成段階で連続的にリサイクルされる高密度スラッジの一部を成すことと、フロック形成を確実に行なうための高分子電解質の少なくとも一部がスラッジ再循環回路に投入されることとを特徴とする。
したがって本発明によれば、バラストが用いられるが、上述したいわゆる「バラストによるフロック形成」方法の場合とは使用法が異なる。本発明によれば、バラストは重量負荷というたった一つの役割しかなく、接触塊のフロック形成作用は再循環スラッジのみによって実施される。バラストは粒子に提供される接着面とはならず、フロック形成反応器に再循環されて接触塊を構成するスラッジに組み込まれる重量負荷塊を構成するだけである。
本発明の一特徴によれば、バラストは粒子寸法が50から500μm、望ましくは100から300μmの物質から成る。
本発明の好適な実施例によれば、バラストは高密度無機物質（実際の粒子密度が２から３g/ml）、特に砂、ざくろ石、磁鉄鋼である。
本発明によれば、リサイクルされない過剰な高密度スラッジは、処理されずに排出されるか、またはバラストを回収するための処理を受けるが、この処理にはスラッジから分離されたバラストの完全清浄は含まれない。処理せずに排出する場合には、高密度スラッジは優れた沈殿能力を持つ。
本発明によれば、バラストは沈殿タンクの内部または外部で重力沈殿により回収されることが望ましく、回収されたバラストは次にフロック形成段階でリサイクルされる。
本発明の他の特徴と長所は、本発明の一実行方法を図示した添付図面に関連し、いかなる限定の性質も持たない以下の説明から明らかになるだろう。図面において、
図１は、フロック形成段階で使用される接触塊が沈殿後に再循環されたスラッジから成る、上述した周知の物理化学的処理方法の原理を示す概略図である。
図２は、高分子電解質の二段階投入が行なわれる、本発明の主題を成す方法の原理を示す、図１と同様の図である。
図３は、高分子電解質の二段階投入とバラストの追加を組合せた、本発明の第二実施例を示している。
図２から分かるように、図１に示した周知の方法のように、フロック形成器B内の接触塊は、沈殿タンクCにおける沈殿と濃厚化を経た高密度スラッジの一部が連続的に再循環されたものである。こうしてリサイクルされたスラッジの一部は、14においてフロック形成器に開口する再循環パイプ16とポンプ18とにより、フロック形成器Bに再循環される。好適な実施方法によれば、再循環される体積は処理される体積の0.5％から４％である。
本発明によれば、フロック形成に必要な高分子電解質の少なくとも一部（ポリマー２）がスラッジ再循環回路16に投入される。高分子電解質の残りの部分（ポリマー1）はフロック形成反応器Bに投入される。図２に見られるように、高分子電解質の少なくとも一部の再循環スラッジへの投入は、再循環ポンプ18の上流または下流において実施すればよい。リサイクルされたスラッジ／高分子電解質の混合物がポンプでかき混ぜられるよう、この投入はポンプ18の上流で行なわれるのが一般的である。
変形例として、リサイクルされたスラッジに投入される高分子電解質の一部を、再循環パイプ16に載置された特定の撹拌反応器でスラッジと混合してもよい。
本発明によれば、高分子電解質の一次的投入は（ポリマー１）は、図２のようにフロック形成反応器Bのプロペラ10付近において該反応器内で行なわれるが、再循環されたスラッジがパイプ16を介して流入する箇所14の上流または下流において、フロック形成器（撹拌範囲）に処理される水を導入するためのパイプ12でも、高分子電解質の投入を実施してもよい。
本発明によれば、フロック形成反応器Bに投入される高分子電解質の量（一次的投入）とスラッジ再循環回路16に投入される量（二次的投入）の間の比を変化させ、最適なものとすることができる。スラッジ再循環〔回路〕に投入されるポリマーの比率は、ポリマーの全フラックスの10％から100％まで変化させられるが、質量フラックスを大幅に増加させる（10％より高くする）のに必要なポリマーの用量は10％である。本発明によれば、ポリマーの100％をスラッジ再循環回路に投入することが可能である。この場合、質量フラックスはさらに高くなる（100から200kg/m3.h）が、水質が若干劣る。その理由はこの場合、高密度な再循環スラッジと、原水の凝集によって生成されたマイクロフロックとの結合を達成するのに十分な自由ポリマーがもはや存在しないからである。
実際問題としては、必要とする目的が、高い沈積速度UD（工場の小型化）であるのか処理水の質であるのかにより、フロック形成段階で投入されるポリマーの全体量に対するスラッジ再循環回路に投入されるポリマーの比率は、10％から100％まで変化し、一般的には20％と70％の間が最適である。
本発明によれば、フロック形成反応器Bに投入されるものとは異なるポリマーを、再循環されたスラッジに投入してもよい。こうして、たとえば、フロック形成反応器Bには陰イオンポリマーを、再循環スラッジには陽イオンポリマーを投入することが可能となる。
本発明によれば、再循環されたスラッジは図２のようにフロック形成器Bに直接投入されるか、または凝集器Aとフロック形成器Bを連結するパイプ12に投入される。
本発明の主題を構成する方法は、いかなる種類の水処理、消費用または工業用の水の浄化、産業排水または都市排水（一次的、三次的など）の処理にも適用できる。
凝集器Aとフロック形成器Bと沈殿面積SDが２m2に等しい沈殿タンクCとを備えた同一の試験用実験工場で、試験が実施され、スラッジ再循環回路16には適当な出力を持つ再循環ポンプ18が設けられた。この試験用実験工場の処理能力は、約100m3/hであった。
こうして地表水について二種類の連続的試験が実施された。高分子電解質の用量は、両方のケースで同一（0.8g/m3）だったが、沈殿速度UDを上げる実験のため通常使用される場合より若干多くした。第１の連続的試験では、高分子電解質の100％がプロペラ10の付近でフロック形成反応器Bに投入されたが、第２の連続的試験では高分子電解質のうち50％のみがフロック形成器のプロペラ10付近に投入され、50％はスラッジ再循環回路16に投入された。さらに、実験工場は他の試験条件がすべて同一となるように、設定および調整された。
最も重要な結果を下の表にまとめる。
0003945541.tif 000002
この表に記された結果を調べれば分かるように、本発明の主題を成す方法では、当該技術の従来状態に比較して以下の長所が得られる。
1）同一用量のポリマーについて、質量フラックスは２倍高くなるため、沈殿タンク内の沈殿速度UDまたは層状モジュールのULを２倍高くして検査でき、実際上同じ品質の処理水について見ると、この長所は装置寸法の縮小化につながる。
2）浄水は優れた透過能力を備えている。透過能力検査時間（30秒）は半減し、通常の用量のポリマー（約0.4g/m3）と低い処理速度（UD＝50m/hでなく15m/h）で得られるもののに等しい。このようにろ過サイクル時間が長くなるためフィルタの洗浄を実行する回数が減少する。
3）抽出されたスラッジの濃度は約50％向上し、その結果、スラッジ処理システムの寸法を減少させることができた。
場合によっては、凝集マイクロフロックの高密度再循環スラッジへの接着が不充分ならば、本発明では第３ポリマー投入箇所を設けられることを強調すべきである。この場合、この第３投入箇所は、凝集器Aをフロック形成器Bと連結する伝送パイプ12か、凝集器とフロック形成器との間に設置された特定の反応器に設けられることが望ましい。
図３に示された実施例では、フロック形成器Bにバラストが追加される。
本発明のこの第二実施例では、P2で除去される高密度スラッジのパージレベルとバラストのコストに基づいて、過剰なスラッジが純粋かつ単純に排出されるか、バラストの回収のため処理される。しかし砂を回収するためのスラッジ処理は、バラスト誘導フロック形成処理（FR-P-1,411,792とFR-A-2,627,704）とは異なることに気づくだろう。これは、本発明によれば洗浄せずにすなわち再生せずに砂が回収されるからで、分離段階で砂を完全に洗浄する必要がないため高密度スラッジに対して処理が行なわれる。
図３のEに概略が図示されているのは、バラスト回収のため本発明にしたがって設けられる手段である。処理水の体積の0.1％から１％という少量のスラッジが抽出される（すなわちバラストによるフロック形成の場合より５から50倍少ない）ため、より高度でより高性能な分離技術を任意で用いられることに気づくだろう。そのうち特に以下について言及しておく。
・ハイドロサイクロンによる分離、
・送風による分離、
・水簸による分離、
・遠心力による分離、
・超音波による分離、
またはこの分離装置のエネルギーコストを下げることが可能である。
バラストが単に重量負荷の役割を持つだけで接触塊として作用しないとすると、この重量負荷バラスト粒子の寸法は、バラスト誘導フロック形成の場合とは対照的に、より大きな直径を選択でき、都合がよい。このように直径が50から500μm、望ましくは150から300μmの増量粒子を使用できるのに対して、バラストから成る接触塊を使用したフロック形成の場合にはバラストの粒子寸法は150μmより小さくなければならず、50から100が望ましい。
本発明の主題を成す方法において、このバラストの直径は、以下の目的にとって重要な特徴となる。
-沈殿速度を上昇させること（d＝100μmの場合、バラスト沈殿速度＝30m/hであるのに対して、d＝250μmの場合、バラスト沈殿速度＝115m/hとなる。）。
-過剰なスラッジからバラストを回収すること。
場合によっては、バラストの直径が充分に大きいと、バラストを回収してリサイクルするために、沈殿タンクの内外における単純な重力分離が考えられる。
再循環高密度スラッジから成る接触塊を使用してフロック形成を行なう本発明による方法は、特に以下の長所を備えている。
1．結合物質の空間占有率が非常に高いため、非常に効果的な処理が可能である．
-原水の流入量が著しく増大しても、精製性能特性が安定している、
-いわゆる「処理時に何らかの反応を起こしやすい」汚染物質（微粒子、微生物、微量な複合有機化合物、殺虫剤、寄生虫の卵など）を完全に除去できる。
2．バラストは単に重量負荷の役割を持つだけである。したがってバラストの平均的粒子寸法はバラスト誘導フロック形成で必要なものより大きい（たとえば100μmに対して250μm）。これには二つの長所がある。
-沈殿速度はかなり上昇し、堆積物質の直径が大きくなるにつれて上昇する。
-バラストの回収は直径が大きくなるにつれて一層容易となる。
場合によっては、直径が充分に大きいと、沈殿タンクの内外で単純な重力分離を実施できる。
3．回収したバラストは、凝集／フロック形成のための「きれいな」部位を再生しなくてもよいので、洗浄の必要がない。その結果、高濃度のスラッジからバラストを回収することが可能で好適である。これは以下の長所を伴う。
-抽出されたスラッジが概ね10倍の高濃度なので、沈殿タンクの下流に設置された濃厚化／貯蔵装置の体積はこれに比例して小さくなる。
-砂回収システムは、同じ比率でより小さい体積で作動し（たとえば10倍小型）、やはり装置の寸法とエネルギー消費が減少する。
4．フロック形成スラッジ-塊／バラストの役割を分離することにより、バラストを追加または再循環しなくても低い処理量（場合に応じてQmaxの20％から80％以下）で作動させることが可能となるため、ランニングコストをさらに低くできる。
5．二段階ポリマー投入とバラスト追加の組合せにより達成されるスラッジの高密度化により、周知のプラントに対してめざましい長所を備えた高速沈殿装置を製造できる。
フロック形成を確実にするため高分子電解質の少なくとも一部をスラッジ再循環回路に投入することとバラストをフロック形成器に追加することの組合せから成る本発明による変形例は、主としてポリマーのみでは高密度化が困難なフロックを生成する場合、とりわけプラントの処理量が過剰な場合に使用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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