(57)【要約】  本発明は、被処理水を供給するための手段（１）であって、前記水が予め凝集されている、手段（１）と；少なくとも一種のフロック形成剤を分配するための手段（５）と、少なくとも一種のバラストを分配するための手段（６）と、沈降スラッジを取り除くための手段（２０ｄ）とを備えるフロキュレーション−沈降装置（１１）と；処理された水を排出するための手段（９）と；バラスト混入スラッジに含まれる前記バラストを分離するための手段（１４）と；このように浄化されたバラストをフロキュレーション−沈降装置（１１）に再循環させるための手段（８）とを備える水処理プラントであって、前記フロキュレーション―沈降装置（１１）は、単一タンク（１２）を備え、前記単一タンクの下部分内に撹拌機構（１３）が配置されており、前記単一タンク（２）は、その上部分に薄板（１０）を備え、前記薄板は、略０．５ｍから略３ｍの間の距離「ｄ」だけ撹拌機構（１３）から分離されていることを特徴とする、水処理プラントに関するものである。本発明は、前記プラントを用いる方法にも関するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め凝集された被処理水を移送するための手段（１）と、
少なくとも一種のフロック形成剤を分配するための手段（５）と、少なくとも一種のバラストを分配するための手段（６）と、沈降スラッジを取り除くための手段（２０ｄ）と、を備えるフロキュレーション−沈降装置（１１）と、
処理された水を取り出すための手段（９）と、
バラスト混入スラッジに含まれる前記バラストを分離するための手段（１４）と、
このように浄化された前記バラストを前記フロキュレーション−沈降装置（１１）に再循環させるための手段（８）と、
を備える水処理装置であって、
前記フロキュレーション―沈降装置（１１）は、単一タンク（１２）を備え、前記単一タンクの下部分内に撹拌機（１３）が配置されており、
前記単一タンク（１２）は、その上部分に層板（１０）を備え、
前記層板は、約０．５ｍから約３ｍの間の距離「ｄ」だけ前記撹拌機（１３）から分離されていることを特徴とする、水処理装置。
【請求項２】
前記バラストは、２．３トン／ｍ３よりも大きい実密度を有し、好ましくは、砂、イルメナイト、及びガーネットから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記バラスト混入スラッジ内に含まれる前記バラストを分離するための前記手段は、ポンプ及び分離するための装置を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記バラスト混入スラッジに含まれる前記バラストを分離するための前記手段（１４）は、空気を前記バラスト混入スラッジ内に注入する手段（１５）と分離するための装置（２０）とを備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項５】
分離するための前記装置（２０）は、沈降器（２０ｂ）に付随して設けられたブレードミキサー（２０ａ）を備えていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の装置。
【請求項６】
前記撹拌機（１３）は、垂直軸（１３）に取り付けられたブレード（１６）と、前記ブレード（１６）の周りに配置された円筒状の流れガイド（１７）とを備えていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
前記撹拌機は、前記撹拌機の延長部において前記軸を略中心として配置された静止障害物（１８）を更に備え、前記静止障害物（１８）は、前記軸を貫通する面内において前記軸（１３）と平行に前記ブレード（１６）から離れるにつれて大きくなる外側横断寸法を有する外面を有し、その傾斜が前記軸に対して一定又は増大していることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記層板は、０．３ｍから１．４ｍの間の高さＨを有する層板パックとして構造化されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の装置を用いて水を処理するための方法であって、予め凝集された水を移送するステップと、バラスト混入フロキュレーションを行うステップと、  沈降を行うステップと、分離を行うステップと、バラスト混入フロキュレーションを行う前記ステップにバラストを再循環させるステップと、を含む方法において、
バラスト混入フロキュレーションを行う前記ステップ及び沈降を行う前記ステップは、前記装置のフロキュレーション−沈降装置の単一タンク内において行われることを特徴とする、方法。
【請求項１０】
前記単一タンク内において前記予め凝集された水にフロック形成剤及びバラストを添加するステップと、
前記凝集された水、前記バラスト、及び前記フロック形成剤を撹拌機を備える前記単一タンクの下部分において混合するステップと、
攪拌されない安定した区域を前記単一タンクの上部分における前記撹拌機と層板パックとの間にもたらすステップであって、前記区域は、形成されたフロックの沈降に好適である、ステップと、
処理された水を、前記層板を通過させた後、前記タンクの前記上部分に設けられた処理水を取り出す手段によって取り出すステップと、
バラスト混入スラッジを取り出すための手段によってバラスト混入スラッジを取り出すステップと、
液体遠心分離を行うことなく、前記バラスト混入スラッジからバラストを取り除くと共に前記バラストを浄化するために、空気を前記バラスト混入スラッジ内に注入するステップと、
浄化されたバラストを前記単一タンクに再循環させ、沈降スラッジを取り除くステップと、
を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記単一タンク内の水の滞留期間は、２分から３０分の間であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水の物理的−化学的処理の分野に関する。
【０００２】
更に詳細には、本発明は、汚染水、例えば、飲料用に処理されるべき水、都市廃水及び工業廃水、雨水、又は海水を処理し、このような水の懸濁物質の含量、及び該当する場合、濁り、藻類の濃度、及び有機物質の含量及びその色を低減させることを意図する技術に関する。
【０００３】
本発明は、特に、水を飲料可能とするために処理する作業環境のみならず、都市廃水又は工業廃水を浄化するために処理する作業環境に適用される。
【背景技術】
【０００４】
当業者に知られている水の物理的−化学的処理の技術の内、凝集（coagulation）を行うステップ、フロキュレーション（flocculation）を行うステップ、及びフロックの沈降（decantation）を行うステップを行う技術は、極めて広範囲に用いられている。
【０００５】
このような技術の能力を向上させるために、フロキュレーションを行うステップは、バラスト材料の添加によって促進される。具体的には、バラスト混入フロックの沈降は、フロックの密度を高めて沈降速度を加速させるために、フロキュレーションのステップ中にバラスト、例えば、微細砂を添加することから成っている。バラストは、一般的に、沈降スラッジから分離された後、再循環される。
【０００６】
凝集を行うステップと、バラスト混入フロキュレーションを行うステップと、沈降によってフロックを分離するステップとを含む水処理方法は、特許文献１からも知られている。この技術は、スラッジを液体遠心分離することによってバラストを再循環させることを含んでいる。
【０００７】
このような方法は、水に含まれる有機物質を低下させることを可能にするが、凝集反応器、フロキュレーション反応器、及び沈降器を設ける必要がある。従って、対応する装置の床スペースが大きくなるが、これらの装置は、多くの場合、流出液の近傍、すなわち、流出液から遠く離れていない箇所に配置される必要があり、都市環境では、この種の装置に利用可能なスペースが制限され、且つ費用が掛かる。
【０００８】
その結果、当業界において、これらの水処理装置の床スペースを縮小することが必要とされている。
【０００９】
更に、特許文献１に記載される形式の装置では、沈降したスラッジを取り除くために、沈降したスラッジを連続的に掻き集め、場合によっては、掻き集めたスラッジをホッパー内に押し込む必要がある。スクレーパー及び（該当する場合）ホッパーを用いることによって、このような装置の実施を複雑にし、そのコストを高騰させる。
【００１０】
先行技術の装置の他の欠点は、バラストを再循環させるために設けられる液体サイクロン（hydrocyclone）の使用が著しいエネルギーを消耗するという事実にある。加えて、液体サイクロンの有効性は、分離されるべき粒子の直径と共に減少し、これによって、かなりの量のバラストの損失をもたらす可能性がある、それ故、当業界において、この種の方法においてバラストを再循環させる能力の改良が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】仏国特許第２６７７０４Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、バラスト混入フロックのフロキュレーション及び沈降によって水を処理するための装置であって、前述の先行技術の欠点の少なくともいくつかを解消する、水を処理する装置を提案することにある。
【００１３】
特に、本発明の目的は、等価の処理能力を基準とした場合に先行技術よりも小さい床スペースを有することができる、このような装置を提案することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、その使用が液体−固体分離性能の改良を伴う、このような装置を提案することにある。
【００１５】
本発明の更に他の目的は、処理されるべき水の種々の処理流量及び／又は種々の品質に適合することができる、このような装置を提案することにある。
【００１６】
本発明の更に他の目的は、バラストの再循環中に生じるバラストの逸失に対処することができる、このような装置を記載することにある。
【００１７】
本発明の更に他の目的は、このような水処理装置を用いる方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
これらの目的の全て又は一部は、
予め凝集された被処理水を移送するための手段と、
少なくとも一種のフロック形成剤を分配するための手段と、少なくとも一種のバラストを分配するための手段と、沈降スラッジを取り除くための手段と、を備えるフロキュレーション−沈降装置と、
処理された水を取り出すための手段と、
バラスト混入スラッジに含まれる前記バラストを分離するための手段と、
このように浄化された前記バラストを前記フロキュレーション−沈降装置に再循環させるための手段と、
を備える水処理装置であって、
前記フロキュレーション―沈降装置は、単一タンクを備え、前記単一タンクの下部分内に撹拌機が配置されており、
前記単一タンクは、その上部分に層板を備え、
前記層板は、約０．５ｍから約３ｍの間の距離「ｄ」だけ前記撹拌機から分離されている
ことを特徴とする、水処理装置に関する本発明によって達成される。
【００１９】
被処理水は、水供給ライン内への凝集剤の注入又は装置の上流に設けられた反応器内への凝集剤の注入によって予め凝集された水である。
【００２０】
このような装置の稼働中、水のフロキュレーション及び沈降は、それらが同一区画内、すなわち、撹拌機を備える単一タンク内において行われるという点において、統合されている。
【００２１】
それ故、フロキュレーションが１つのタンク内におぃて行われ、沈降が他のタンク内において行われる先行技術の装置に対して、本発明による装置の床スペースが小さくなる。従って、本発明によるフロキュレーション−沈降装置は、その稼働中、バラスト混入フロキュレーションのステップ及び沈降のステップを一緒にし、これによって、この稼働に必要な装置の大きさを著しく縮小することができる、
【００２２】
このような装置の使用中、撹拌機を備えるタンクの下部分において、フロキュレーションが生じる。この部分において、撹拌機は、バラスト、ポリマー、及び凝集された水と密に接触して位置し、これによって、バラストによって重量が大きくなる凝集体（フロック）の形成がもたらされることになる。
【００２３】
このフロックと水との分離は、撹拌機のブレードと層板との間の区域内において生じる。本発明によるこれらの２つの成分を分離する約０．５ｍから約３ｍの間の距離「ｄ」は、装置の稼働中に撹拌機によって水が攪拌されないか又は殆ど攪拌されない区域をもたらすように設計されている。この安定した区域は、バラスト及びスラッジによって形成された固体物質を水の残りから分離させるのに好適である。距離「ｄ」は、ここでは、層板の下縁を含む水平面と（垂直シャフト及びモーターの外側の）撹拌機の上部分を含む水平面との間の距離として理解されたい。
【００２４】
更に、本発明によれば、タンクは、その上部分に多数の層板を備えている。これらの層板は、互いに平行に固定して又は回転可能に取り付けられている。好ましくは、これらの層板は、水平面に対して１５°から６０°の間の角度で傾斜している。これらの層板によって、フロック形成されなかった微細粒子に対する物理的なバリアを作ることが可能になると共に、層板パックの開口間の均等な分配によって負荷を低減させることが可能になる。好ましくは、これらの層板は、０．３ｍから１．４ｍの間の高さＨを有する層板パックとして構成されるとよい。
【００２５】
本発明による装置は、タンクの下部分にスラッジスクレーパを必要としないことに留意されたい。
【００２６】
実際面では、バラストは、２．３トン／ｍ３よりも大きい実密度を有する砂、微細砂、ガーネット、イルメナイト、及び他の粒状材料から選択される。このようなバラストの添加によって、フロックの密度を増大させることが可能になると共に、その沈降速度を加速させることが可能になる。「バラスト混入スラッジ「（ballasted sludge）」という用語は、バラストと混合された沈降スラッジを意味している。
【００２７】
本発明の装置の代替例によれば、前記バラスト混入スラッジに含まれる前記バラストを分離するための前記手段は、ポンプ及び分離するための装置を備え、前記ポンプは、前記バラスト混入スラッジを前記分離するための装置内に移送することを可能にするものである。
【００２８】
他の代替例によれば、これらの手段は、空気を前記バラスト混入スラッジ及び分離するための装置に注入するための手段を備えている。
【００２９】
空気を注入するためのこのような手段は、バラスト混入スラッジを取り出すための垂直ライン内に気泡を注入することによって、空気浮上を達成する。このような空気浮上によって、気泡によるバラストの移動を促進させることを可能にすると共に、気泡によって生じる運動によってバラストを洗浄することが可能になる。気泡は、バラストの周りに形成された凝集体の剥離をもたし、これによって、バラストをスラッジから分離させることが可能である。
【００３０】
好ましくは、スラッジとバラストとを分離するための前記装置は、小形の沈降器に付随して高速回転するブレードミキサー又は同様の部材を備えている。高速ミキサーによって、（バラスト混入スラッジを空気浮上によって分離装置に移送する間にすでに始まっている）スラッジの残りからのバラストの分離を行うことが可能になる。小型の沈降器によって、バラストを沈降器の下部分に収集し、浮遊するスラッジを沈降器の上部分に収集することができる。スラッジの浮遊は、空気のような流体の注入によって改良することができる。バラストから分離されたこのスラッジは、特定の処理部に取り出されるようになっている。
【００３１】
単一タンク内に設けられた撹拌機は、種々の形態に構成されてもよい。例えば、撹拌機は、有利には、垂直軸に回転可能に取り付けられたブレードを備えている。特に興味深い実施形態によれば、前記撹拌機は、前記ブレードの周りに配置された円筒状の流れガイドを更に備えている。
【００３２】
従って、このような撹拌機が作動されると、水は、流れガイドチューブの内側において上から下に循環し、流れガイドの外側において下から上に循環する。これによって、水とフロック形成剤及びバラストとの混合を最適化させることができる。
【００３３】
本発明の他の興味深い代替例によれば、前記撹拌機は、撹拌機の延長部において前記軸を略中心としてタンクの底に配置された静止障害物を更に備えている。前記静止障害物は、軸を貫通する面において前記軸と平行にブレードから離れるにつれて大きくなる外側横断寸法を備える外面を有している。この軸に対する傾斜は、一定であってもよいし又は大きくなってもよい。混合物は、この軸に沿って静止障害物に向かって移動する。静止障害物は、混合物に対して略Ｕ字状の軌道をもたらし、これによって、水を攪拌のない区域に上昇させることが可能になる。また、この静止障害物によって、沈降するバラスト混入フロックは、傾斜して沈殿することが可能になる。
【００３４】
本発明は、前述の装置を用いる水を処理するための方法であって、凝集を行うステップと、バラスト混入フロキュレーションを行うステップと、沈降を行うステップと、分離を行うステップと、バラスト混入フロキュレーションを行う前記ステップにバラストを再循環させるステップと、を含む方法において、バラスト混入フロキュレーションを行う前記ステップ及び沈降を行う前記ステップは、単一タンク内において行われることを特徴とする、方法にも関する。
【００３５】
好ましくは、この方法は、
単一タンク内において予め凝集された水にフロック形成剤及びバラストを添加するステップと、
凝集された水、バラスト、及びフロック形成剤を撹拌機を備える単一タンクの下部分において混合するステップと、
攪拌されない安定した区域を単一タンクの上部分における撹拌機と層板パックとの間にもたらすステップであって、該区域は、形成されたフロックの沈降に好適である、ステップと、
処理された水を、前記層板を通過させた後、前記タンクの上部分に設けられた処理水を取り出す手段によって取り出すステップと、
バラスト混入スラッジを取り出すための手段によってバラスト混入スラッジを取り出すステップと、
液体遠心分離を行うことなく、前記バラスト混入スラッジからバラストを取り除くと共にバラストを浄化するために、空気を前記バラスト混入スラッジ内に注入するステップと、
浄化されたバラストを単一タンクに再循環させ、沈降スラッジを取り除くステップと、
含んでいる。
【００３６】
それ故、本発明による方法は、液体遠心分離のステップを含んでいない。これによって、分離に必要なエネルギー消費を節減することを可能にすると共に、バラストに関する材料の逸損を低減することが可能である。
【００３７】
好ましくは、前記内部タンク内の水の滞留時間は、２分から３０分の間である。この滞留時間は、被処理水の性質に依存するのみならず、用いられるバラストの性質にも依存する。
【００３８】
本発明の他の特性および特徴は、簡単な非制限的例示にすぎない好ましい実施形態の以下の説明を添付の図面と併せて読むことによって、更に明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による装置の実施形態を図式的に示す図である。
【図２】図１による装置の撹拌機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１を参照すると、本発明による装置は、凝集剤の添加によって予め凝集された被処理水を移送する手段１を備えている。水の凝集は、凝集剤を分配するための手段及び垂直軸を中心として回転可能に取り付けられた攪拌ブレードから構成された攪拌手段を備える凝集反応器内において行われてもよい。この凝集は、被処理原水の供給ラインに凝集剤を注入することによって行われてもよい。
【００４１】
具体的には、凝集剤は、有機物であってもよいし、無機物であってもよい。凝集剤は、有利には、硫化アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、ポリアミン（エピクロルヒドリン又はPolydadmac（登録商標））、メラミン−ホルマリン樹脂、ポリエチレンイミン、及びいくつかの陽イオン性植物ポリマーから選択される。
【００４２】
装置は、撹拌機１３が設けられた単一タンク１２を備えるフロキュレーション−沈降装置１１を更に備えている。このタンク１２は、その中心部分にチューブ２を備えている。チューブ２は、（手段１によって移送された）凝集された水をタンク２の下部分の撹拌機１３の上方に送るために、該水を収集するものである。
【００４３】
この撹拌機１３は、垂直軸１９を中心として回転可能に取り付けられたブレード１６を備えている。また、図２を参照すると、撹拌機１３は、チューブの一部から形成された円筒状の流れガイド１７と、軸１９を中心とする静止障害物１８とを備えている。この障害物１８は、略ピラミッド形状を有している。流れガイドチューブは、４つの垂直仕切り３によってブレードの周りの適所に保持されている。４つの垂直仕切り３の内の２つが図１に示されている。これらの仕切り３は、流れガイドチューブをタンク１２の側壁に固定し、流体流れを改良するのに用いられる。
【００４４】
装置は、タンク１２のチューブ２内にフロック形成剤を分配するための手段５を更に備えている。一例では、フロック形成剤は、植物又は動物に由来する水溶性高分子及び高分子量及び種々のイオン性を有する水溶性高分子電解質から選択される。
【００４５】
装置は、タンク１２のチューブ２内にバラストを分配するための手段６を更に備えている。本発明によれば、このバラストは、２．３トン／ｍ３よりも大きい実密度を有する粉状材料又は粒状材料から構成されている。これは、好ましくは、砂、ガーネット粉末、又はイルメナイト粉末である。
【００４６】
タンク１２の上部分は、傾斜した多数の層板から構成された層板パック１０を更に備えている。この層板パックは、有利には、０．３ｍから１．４ｍの高さＨを有することができる。このパックの下部分は、撹拌機から距離「ｄ」を隔てて配置されており、距離「ｄ」は、この実施形態によれば、使用例に応じて０．５ｍから３ｍの間で変更可能である。この距離「ｄ」は、（軸１９の外側における）撹拌機の上部分、ここでは、円筒状の流れガイド１７の上部分を含む水平面と、薄板パック１０のそれぞれの層板の下端を含む水平面との間の距離である。
【００４７】
処理された水を取り出すための手段９であって、樋を備える手段９が、タンク１２の上部分に設けられている。
【００４８】
装置は、スラッジを取り出すための垂直ライン１４を更に備えている。前記垂直ライン１４は、タンク１２の内側に設けられている。
【００４９】
装置は、前記バラスト混入スラッジに含まれる前記バラストを分離するための手段と、この手段に続く前記洗浄されたバラストを前記フロキュレーションー沈降装置に再循環させる手段８を更に備えている。
【００５０】
例を挙げると、前記分離するための手段は、気泡の形態にある空気をライン１４内に注入し、空気浮上をもたらすことを可能にする手段１５と、この空気浮上によって運ばれたスラッジ内に含まれるバラストを分離するための装置２０とを備えている。分離するための装置２０内にパイプ１４が達するようになっている。この分離するための装置２０は、高速回転するブレードミキサー２０ａと、これに続く小型の沈降器２０ｂとを備えている。沈降器２０ｂは、空気注入バー２０ｃと、浮遊するスラッジを取り除くための樋２０ｄとを備えている。
【００５１】
空気浮上を用いることによって、スラッジを分離するための装置に移送することが可能になるのみならず、スラッジが含むバラストの分離を助長し、これによって、分離によって生じるバラストの逸損を軽減させることが可能になる。
【００５２】
本発明によれば、分離するための手段は、液体サイクロンを備えていない。
【００５３】
以下、このような装置の稼働について説明する。
【００５４】
凝固された水が、手段１によって、チューブ１２を通すことによってタンク１２の下部分に移送される。フロック形成剤及びバラストが、それぞれ、手段５、６によってチューブ２を介してタンク１２の下部分に送られる。この下部分において、ブレード１６の回転によって、凝固された水、バラスト、及びフロック形成剤を密に混合させることが可能になる。この混合及びフロキュレーションは、円筒状の流れガイド１７及び静止障害物１８によって最適化される。この混合物は、図１の矢印によって示されるように、流れガイド１７の内側における上から下への運動、次いで、流れガイド１７の外側における下から上への運動を受ける。
【００５５】
撹拌機１３のブレード１６の速度は、撹拌機と層板パックとの間において、水、バラスト、及びポリマーの混合物が、タンクの底へのフロックの沈降に好適な攪拌されない区域を呈するように、設計されている。このフロックの沈降は、フロックに含まれるバラストの存在によって加速される。
【００５６】
次いで、フロックから分離された水は、層板パック１０を通過し、これによって、水に含まれるフロック形成されなかった微細粒子を保持することが可能になる。次いで、処理された水は、タンク１２の上部分における樋を備える手段９によって取り出される。
【００５７】
スラッジは、ライン１４によってタンク１２から引き出される。このライン１４の足部に空気が手段１５によって供給される。生じた空気浮上によって気泡が分離するための装置２０に運ばれ、これによって、バラストをスラッジの残りから分離するのを助長することが可能になる。この分離は、装置２０内において完了される。浄化されたバラストは、ライン８によって装置１１のタンク１２内に再導入され、スラッジは、樋２０ｄによって、特別の処理部に取り出されることになる。
【図１】
2020525274.tif 000003
【図２】
2020525274.tif 000004
【国際調査報告】
2020525274.tif 000005
2020525274.tif 000006
2020525274.tif 000007
2020525274.tif 000008
2020525274.tif 000009
2020525274.tif 000010
2020525274.tif 000011
2020525274.tif 000012