JPH0790229B2 - 水の生物的処理のための流動床リアクタ− - Google Patents

水の生物的処理のための流動床リアクタ−

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JPH0790229B2
JPH0790229B2 JP61186715A JP18671586A JPH0790229B2 JP H0790229 B2 JPH0790229 B2 JP H0790229B2 JP 61186715 A JP61186715 A JP 61186715A JP 18671586 A JP18671586 A JP 18671586A JP H0790229 B2 JPH0790229 B2 JP H0790229B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明は、好気的または嫌気的な方法で水の如き流体を生
物的に処理するに用いられる、その中で処理されるべき
流体が装置の底から頂部の方へ流れる、粒状材を内蔵し
た流動床リアクターに関するものである。
生物的流動床リアクターは、固定床上に位置した自由
な、または不動化された培養物を用いる従来技術のリア
クターに比して、多数の長所を持つことは、既によく確
認されている。これらの長所としては、処理されるべき
流体とバクテリア塊のよりよい接触、粒状材の非常に大
きな比表面積による優秀な負荷容積の保持が含まれる。
この型の多数のリアクターが既に開発されている。しか
しながら、これらのすべての先行技術のリアクターは、
粒状材床への流体の導入と一様な撒布を確保する際の難
点、並びに粒状材を流体から離脱させ分離し再循環させ
る際の難点を含んでいる。
若干のリアクターはこれらの難点を部分的に補ってい
る。例えば米国特許第4,202,774号およびヨーロッパ特
許第0,090,450号の両者は、リアクターの底に沿って、
若干の点で供給オリフィスを通して原液体を射出する複
数個の機構を使用したリアクターを記載している。しか
しながら、これらのリアクターでは、これらの供給オリ
フィスが閉塞される危険がある。加うるに、リアクター
自体の中へは何等の気体の導入もない。寧ろ処理用気体
は一般に、液体がリアクターに導入される前に、原液体
と混合される。
本出願人によるフランス特許出願第84−09235号は、粒
状材の層中に原水を高速度で導入し、それにより流動化
された粒状材の第二の層中に該原水を送る、流動床を用
いるリアクターに関するものである。この第二の層中
で、リアクターの外面に付設された装置により、粒状材
は洗われ再循環される。
しかしながら、前記の如き既知のリアクターは、原液；
酸素；酸素富化空気、および空気如き処理用気体または
メタンの如きリアクター中で形成された気体；および粒
状材を含む三相混合物に良く適合したものではない。従
って、粒状材床に流体を一様に分布させることができ、
粒状材を容易に効率的に流体から離脱させ、分離し、再
循環させうるリアクターが要求されている。
本発明の一目的は、原液体と処理用気体と粒状材より成
る三相混合物を用いるに良く適合した、生物的手段によ
り流体を処理するためのリアクターを供するにある。
本発明の他の一目的は、粒状材を内蔵し、内部で流体の
好気性または嫌気性処理が行われる、内部に流体を導入
し一様に分布させる際の難点が救われている、粒状材の
流動化、処理された流出液の分離と取出しの際の難点が
救われている、リアクターを供するにある。
これらの目的を完遂する本発明は、流体を好気的にまた
は嫌気的に処理するためのリアクターに関するものであ
る。該リアクターは、リアクター中に流体を導入する手
段と、リアクター中の粒状材床と、リアクター中で流体
に気体を加える手段とを含むものである。気体は粒状材
を同伴する。従って含気泡流体が粒状床の層を通過する
とき液体−気体−粒状材の三相混合物がつくられる。加
うるにリアクターは、粒状材の床が流動化される流動化
帯と上部とを含む。上部は、気体により同伴された粒状
材を流体から脱離させる手段と、液体−気体−粒状材の
三相混合物を脱気させる手段と、液体から粒状材を分離
して排出流体をつくる手段と、排出流体を回収して流動
化帯に再循環させそれにより粒状材の床を流動化する手
段とを含む。該分離手段は、粒状材を流動化帯中に再循
環させる手段を含む。
リアクターはさらに、流体導入手段と粒状材の床と気体
添加手段とを含む下部を持つ。
分離手段は、流体を粒状材からデカンテーションするた
めの手段を含む。加うるにリアクターはさらに、リアク
ターの底部から頂部への流体の流れを惹起こす手段と；
流体が通る少くとも１個のオリフィスより成るものの如
き流体導入手段を持つ底と；柔軟性膜を持つ実質的に水
平に延びた少くとも１個の板；を含む。この膜は弁とな
っている。
板と膜は底の上方に位置する。板と膜は、オリフィスを
通ってリアクター中に入る流体の流れの停止に応答し
て、リアクター中の流体がオリフィスに流れ込むことを
防止する弁となっている。
板は二つの縦方向の端面と底面を持つ。膜は板の縦方向
の端面の各々から延びている。前記オリフィスは、実質
的に垂直方向でまた板の底面に実質的に直角をなす方向
で、底面と対向している。それにより、オリフィスより
リアクター中に入る流体は、板に接触するまで実質的に
垂直に流れ、従って流体は板と接触した後実質的に水平
に流れる。
流体導入手段は、板に対し実質的に垂直方向に流体を案
内するための、垂直方向に軸方向に延びた頚口を含む入
口流路を含む。加うるに板は膜により取巻かれている。
さらに入口流路はその内に第一の開口と第二の開口を持
つ。流体導入手段は、流体の源に固定されるようになっ
ていて第一の開口を通る流体流路を含む。リアクターは
さらに、気体源に固定され前記第二の開口を通る気体流
路を持つ。一実施態様では、頚口の直径は20〜300mmの
間にある。
頚口は気体を受入れるようになっている多数の孔を持
つ。頚孔の孔の直径は、孔を通して頚口に入る気体のエ
ネルギー損失を均等分布させるような手段を頚口が持っ
ていることになるものである。孔の直径は約30と300mm
の間にある。
膜は、毎秒約１ないし５メートルの速度で、膜の側面か
ら上方リアクター中へ流体を噴出させる手段となるよう
に成形されている。
粒状材は水より大きい密度を持ち、水の密度の約１倍な
いし２倍である。加うるに粒状材の直径は約0.1と5mmの
間にある。
一実施態様では、粒状材は異った寸法異った密度を持っ
た二種類の粒状材より成る。
流動化帯の一端は離脱手段に接し、離脱手段の一端は脱
気手段に連結されている。流体は離脱手段から下方に流
れて脱気手段に入る。この実施態様では、リアクターは
さらに、粒状材上にバイオマスを含み、流体が脱気手段
を通して下方に流れるとき脱気手段中で粒状材の過剰の
バイオマスが除去されるに充分な流体と粒状材の速度を
離脱手段中で生ずる手段を含む。
一実施態様ではリアクターはさらに、流動化帯中で約２
ないし20m/hの流体の速度をつくる手段；離脱手段中で
約0.1ないし1m/秒の流体と粒状材の速度をつくる手段；
脱気手段中で1cm/秒より小さい流体の速度をつくる手
段；再循環手段中で約０ないし2m/秒の粒状材の速度を
つくる手段；を含んでいる。
なお他の一実施態様では、リアクターは、円筒形に形成
された上部と、流動化帯より上方に延びリアクターの外
に延びている管を持った離脱手段とを含んでいる。該管
の一端は、流動化帯に連結されている。管の他端は脱気
手段に連結されている。脱気手段はリアクター中の第一
の室をなし、リアクターはさらに、第一室を流動化帯か
ら隔離している第一の隔壁を含む。加うるに、脱気手段
はさらに、第一室中の流体から分離された気体を排出す
るために、第一室の頂部にある管を含む。第一室は気体
添加手段に連結されている。第一の隔壁はリアクターの
側面から下方に傾き、リアクターはさらに、第二の隔壁
とリアクターの円筒形の上部と共軸の円筒形の第二の室
とを含む。第二の隔壁は第一室を円筒形共軸第二室から
隔離している。第二室はリアクターの実質中に中心に位
置し、第二室は分離手段を含んでいる。この実施態様で
は、リアクターはさらに、漏斗形素子とリアクターの外
へ排出流体を運ぶための排出管とを含む。漏斗形素子の
管の一端となる位置は、第二のほぼ中央実質的に第二隔
壁の底の上方にある。第二室は、デカンテーション領域
から下方に延び再循環手段となっている再循環管を持つ
底部を持つデカンテーション領域を含む。
なお他の一実施態様では、流体導入手段は、板に装着さ
れた複数個の注入頚口を持つ。この実施態様では、リア
クターはさらに、板の上方に位置した複数個のマニホル
ドを持つ。複数個の気体マニホルドの各々は、気体拡散
のための複数個の孔を持つ。各気体マニホルドは注入頚
孔の一つと組合わされている。本発明はまた空気、酸
素、酸素富化空気より成る群から選択されたものである
気体と組合わされた前記リアクターに関するものであ
る。
なお他の一実施態様では、流体導入手段は、リアクター
中に流体を一様分布させる手段をなす複数個のノズルを
含む。各ノズルは、板に向けられた噴流を生ずるための
オリフィスを持つ。この実施態様では、リアクターはさ
らに板より成る底壁を持ち、膜は荷重をつけられた柔軟
性の膜であって、弁をなす。またリアクターはさらに、
複数個の空気拡散装置を持つ。各空気拡散装置は、ノズ
ルの一つと組合わされている。各空気拡散装置は、それ
と組合わされた注入ノズルの下に位置する空気ダクトを
含む。各ダクトは、リアクター中に空気を一様に分布さ
せるための手段をなす複数個のオリフィスを持つ。また
は、各ダクトはさらに、複数個の柔軟性膜を持つ。膜の
各々は、多数の孔を穿たれた材質と多孔質材質より成る
群から選ばれた材質でできている。ノズルのオリフィス
は約20と100mmの間の直径を持つ。
離脱手段は、規制可能な絞りを持った、リアクターの内
側にある少くとも１本の内部輸送管またはリアクターの
外側に延びている少くとも１本の外部輸送管のいずれか
を含む。また離脱手段は、離脱手段中で毎秒約0.1と１
メートルの間の流体の流れをつくる手段を含む。
脱気手段は、リアクターの中央に延びている少くとも１
個の領域、または少くとも１個の側方の領域のいずれか
を含む。または、脱気手段は、毎秒約0.3ないし5cmの下
向流束をつくる手段を持つ。
さらにリアクターは、その内で流体が粒状材および気体
と混合する反応帯を含む。加うるに、分離デカンテーシ
ョン手段は、脱気手段の断面積の約0.5ないし３倍の断
面積を持つ円錐台形の底部を持つ下部より成る。円錐台
形の底部は、粒状材を反応帯中に再循環させるための少
くとも１個の管を持つ。加うるに、分離デカンテーショ
ン手段はさらに、リアクターの中央を通って延びている
少くとも１個の中央の領域、または少くとも１個の側方
の領域のいずれかより成る上部を含む。
気体添加手段による気体添加は、反応帯中と脱気手段中
に気体−リフト効果を惹起こす。また分離デカンテーシ
ョン手段の下部の管は、反応帯および脱気手段中の気体
−リフト効果に応答して、粒状材を流動化するために排
出流体の少くとも一部を輸送する手段をなす。排出流体
のこの部分は再循環排出液をなす。この実施態様でのリ
アクターはさらに、再循環排出液を制御する手段を含
む。この制御手段は、再循環排出液の連続的な流れを許
す手段と再循環排出液の継起的な間欠的な流れを許す手
段とより成る。
分離デカンテーション手段は、内で流体の粒状材のデカ
ンテーションが起こるデカンテーション帯より成る。デ
カンテーション帯は開口を持った管を含む。リアクター
はさらに、回転速度が規制できるようになっている回転
具を含んでいる。この回転具は、管の開口中が管の内部
かいずれか一つの場所に位置する。その結果、回転具
は、離脱手段中の粒状材の離脱を強制し、デカンテーシ
ョン帯の底において再循環排出液の液れと粒状材の反応
帯への再循環を制御する、手段となる。
管中に位置する回転具は大体円筒の形を持つ。これに代
わるものとして、管中に位置する回転具はねじ山が末端
まで延びている実質的にねじの形を持つ。この実施態様
では、リアクターはさらに、管中にあり回転具と係合す
るせん断格子を含む。なお他の実施態様では、管の開口
中に位置する回転具は、少くとも１個または複数個のら
せん溝を表面に持つ実質的に円錐形の車である。加うる
に、リアクターは回転具を約10ないし200回転／分で回
転させる手段を含むことができる。また、回転具は約10
0ないし400mmの直径を持つ。
以下に、本発明を制限するものではない実施例により添
付図面を参照しつつ本発明を説明して、本発明を詳細に
記載する。記載の詳細な点は、本発明の範囲を逸脱する
ことなく変えることができる。本発明は、処理されるべ
き流体と処理用気体と粒状体の三成分混合物を用いて、
流体を生物的に処理するリアクターを提供するに良く適
合するものである。処理用気体は、乱流を惹起して粒状
材粒子を軽くし、リアクター中に“気体−リフト”効果
を創生するために供給され、これにより処理および流体
と粒状材の再循環の助けになる。
本発明は、粒状材の流動床を持つリアクターを含む。好
気性または非好気性手段により処理されるべき液体は、
粒状材床を通してリアクターの底部から頂部へ流れる。
リアクターはさらに、底とリアクターの底へ流体を導入
する手段とを含む。この手段は少くとも１個の導入オリ
フィスを含み、このオリフィスを通して流体の噴流の形
で流体が導入される。この手段はまた、柔軟性膜が付け
られた少くとも１個の水平板を含む。膜は板と共に、流
体の噴流をリアクター中に放っための弁を形成してい
る。リアクターはまた、粒状材をリアクターの上部に持
上げる処理用気体をリアクター中に導入する手段を含
む。加うるに、リアクターの上部は、粒状材の液体から
の離脱を行わせる手段を含む。または、三相混合物およ
び液体を脱気させる手段、デカンテーションされた粒状
材をリアクターの流動化帯に再循環させる手段、排出液
体を流動化帯に再循環させる手段が備えられ、それによ
り処理済み液体の流動化が確保され処理済み液体の回収
が確保されている。
一実施態様では、リアクターの底へ流体を導入する手段
は、軸方向に延び垂直に配置された頚口の少くとも１個
の流入口と柔軟性膜に取巻かれた水平の反らせ板とより
成る。板と膜と共に、後にさらに詳細に記載されるよう
に弁を形成している。頚口は液体の流れを板に向けて案
内し、従って流体は実質的に垂直な方向から実質的に水
平な方向に流れ、膜を越えて通るに至り、次いで上方へ
リアクターの頂部に流れる。好適には、頚口は、処理用
気体が導入される複数個の孔を含む。
この実施態様は液体の非好気的処理に好適に用いられ
る。この実施態様では、リアクターは底部が上限直径３
〜4mmの円錐台形である大体円筒形を持ち、流体の注入
のための唯１個の開口を含む。それに代わって、リアク
ターがリアクター中に流体を注入するための複数個の開
口を持った平らな底を持つこともできる。
それに代わる実施態様として、平らな底を持った、特に
好気性処理のリアクターでは、流入または注入開口は、
水平な反らせ板の上に装着された注入頚口の形をとる。
液体噴流が板の回りに行くように、板は液体噴流をその
垂直径路から実質的に水平な径路に反らせる。板は柔軟
性膜を備えてえいる。加うるに、リアクターはさらに、
複数個の気体マニホルドを含み、各マニホルド、空気、
酸素または酸素富化空気を拡散させるに適したオリフィ
スを持つ。これらのマニホルドは、液体の噴流径路の偏
向を起こすために、水平板の上方に位置する。この構造
の結果、含気泡液体は注入開口に帰らず、それにより注
入開口の如何なる炭酸塩皮膜形成も防止される。さら
に、板の上方のマニホルドから放出された気体によって
つくられたエアリフトは液体の流束の一様な安定化を確
保し、それにより、リアクター中への液体の導入に使用
される点を少くない数にすることができる。なお他の一
実施態様では、リアクターの底に流体を導入する手段は
リアクター中に原液体を平等に分布させる複数個のノズ
ルを含む。各ノズルは１個のオリフィスを持つ。ノズル
液体を水平な板に垂直に向ける。オリフィスは、流体の
流れが中断された場合に気密になり、それにより流体ま
たは粒状材の逆流が防止される弁として働くように、リ
アクターの底に固定された変形可能な柔軟性膜によっ
て、保護されている。液体導入ノズルが空気拡散装置と
組合わされている。この装置は入射ノズルの底の上に位
置する空気のダクトを含む。該ダクトは等間隔の複数個
のオリフィスと、液体がリアクター中に注入される点に
ある空気の拡散が非常に微細な気泡の径で行われること
を確保している多数の孔を穿たれたまたは多孔質の柔軟
性膜と、を含む。
他の一実施態様では、気体と、三相混合物を脱気させる
手段と、処理されるべき液体を粒状材からデカンテーシ
ョンにより分離する手段とによって惹起こされる、液体
から粒状材を離脱させる手段は、リアクターの上部に位
置し、その中で流体の速度が規制され制御される。寸法
がよく定められた三つの相次ぐ領域より成る。
離脱手段をなすそのような第一の領域は、調節可能な絞
りまたは展延効果を生ずる絞りを持った少くとも１個の
輸送管を含む。この管は、リアクターの内部または外部
に位置することができる。気泡の合体およびまたは粒状
材上の過剰なバイオマスの除去を容易にする、乱流を輸
送管内に誘導する“デプリモジェナス”（deprimogenou
s）装置を備えることができる。この管は、気体−リフ
トとして作用する該管又はこれらの輸送管中の流体の速
度が好適には0.1と1m/秒の間にあるように、つくられて
いる。
三相混合物を脱気させる手段をなすそのような第二の領
域は、リアクターの上部の周縁の中心に位置する。この
領域中での流体の流れは、減少流束を持つ。加うるに、
この領域は第一の領域より広い断面積を持つ。第二の領
域は、この領域の頂部から底部に至る水又は液体の流れ
が5cm/秒より小さく、好適には0.3と1cm/秒の間にある
ように、つくられている。脱気領域の上部から逃げる気
体は、回収回復手段により回復され、または回収され、
しばしば一部がリアクターの底に再循環される。
デカンテーションにより粒状材を液体から分離する手段
をなすそのような第三の領域は、リアクターの上部の中
央に位置する、あるいは脱気領域の両側に位置する。こ
の第三の領域の断面積は、液体に施すべき処理の型が好
気的であるか非好気的であるかに従って、また処理すべ
き液体の組成に従って、脱気領域の断面積の0.5ないし
３倍である。この第三の領域の下部は、円錐台形の底部
を含み、ここにデカンテーションで生じた粒状材が濃縮
され、該材の迅速な排出が許される。第三の領域の下部
は、三相混合物が存在する反応帯に連結されている。第
三の領域の下部は、粒状材の流動化帯への再循環を保証
し、流体の必要な排出を保証する、少なくとも１本の再
循環によって、前記反応帯に連結されている。
本発明の装置は、反応帯中の三相の媒体と、脱気の後に
生じた輸送管中の二層の媒体との間の密度の差によって
つくられた“気体−リフト”効果で誘起させる自然再循
環を用いることにより、液体の処理に用いうる粒状材の
量を、従来技術のリアクターに比べて、20％〜200％増
加させることを許すものである。
第１図に示された実施態様は、本発明に依るリアクター
１を示す。リアクター１は大体円筒形の上部と大体円錐
形の下部を持つ。リアクター１は粒状材の流動床を含
む。この流動床を通して、リアクター中の処理されるべ
き流体すなわち流体が底部から頂部へ循環するように強
制される。加うるにリアクター内の処理中に発生した気
体もこの床を通してリアクターの底部から頂部へ移動す
る。この粒状材の流動化した床は、リアクター１の底部
の流動化帯２の中にある。
リアクターは水その他の液体を処理するに適する。処理
されるべき流体（原流体）はリアクターの底において流
路３により装置中に導入される。排出流体と呼ばれる処
理済みの流体は流路４を通してリアクターから外へ出さ
れる。
水のごとき流体および気体を導入する手段５がリアクタ
ーの底に置かれている。原流体に気体が添加され、この
含気体流体が流動床を通過する場合には、原流体（水の
如き）と気体と粒状材を含む三相混合物が形成される。
粒状材の各粒は、水より大きい密度を持ち、水の密度の
１倍と２倍の間であることが好適である。加うるに、粒
状材の各粒は、約0.1mmと5mmの間の実効寸法を持つ。あ
る特定の実施態様では特定の型の粒状材が使われる。し
かしながら、異った寸法とそれぞれ適当な密度を持った
二種類の粒状材を使用することも本発明の範囲内にあ
る。これらの異種の粒状材は、混合物として流動化する
こともでき、二層を形成させて気体の上昇に伴う床を安
定にする困難を回避することもできる。リアクターは、
流動化帯２の中の流体と粒状材の上昇速度を約２と20m/
hの間にする手段を含むように構成されている。前記上
昇速度は、処理済み流体または水と装置中に噴射された
放出気体の組成の関数である。
流動床の上部の三相混合物は、一個又は複数個の輸送管
６により、リアクターの上部に送られる。輸送管６は、
粒状材が原水から離脱するための領域を含む。管６中の
水と気体の累加された速度は約0.1ないし1m/秒である。
この速度は、リアクターの上部に位置する脱気領域７よ
り成る脱気手段中で下向流束により、粒状材に付着せる
過剰のバイオマスを確実に除去するに充分である。
脱気領域又は室７は、流動化帯２の分離デカンテーショ
ン部又は領域又は室８の間に位置する。複数個の隔壁が
領域７を帯２および室８から隔てている。室７は非常に
大きな幅を持ちリアクターの他のいかなる部分の幅より
大きい幅を持つ。領域７の上部における、室７を帯２お
よび室８から隔てている２枚の隔離板の間の領域７の幅
は、全リアクターの幅に等しい。脱気領域７中での水の
如き流体の速度は、0.3と5cm/秒の間であってもよい
が、一般には1cm/秒、より小さい。1cm/秒より小さい速
度では、水／粒状材混合物が分離デカンテーション領域
８に達することができる。デカンテーション領域８はリ
アクターと共心の円筒形部分8aを含む。脱気領域７は更
に、流体に添加された気体をリアクターの外へ運ぶため
に領域７の頂部に位置した流路９を含む。場合によって
は、流路９を流れる気体は付属流路９によってリアクタ
ーの底にある流路10に再循環される。気体が流路10を経
てリアクター中の流体に添加される。一好適実施態様に
おいては、デカンテーション領域８から回収された粒状
材は、抽出され外部にあるポンプ系により反応帯に再循
環されて、そこで粒状材は泡立った流体と混合し三相混
合物を形成する。デカンテーション領域８は領域８の円
錐部8bから下方へ延び粒状材を反応帯の方へ案内する自
然再循環管11を備えている。管11は、管11を通って反応
帯へ再循環される排出流体の流れを制御する制御手段を
備えている。排出流体の再循環は反応帯中および輸送管
６中の“気体−リフト”効果による。管11中の流体およ
び粒状材の速度は０ないし2m/秒の間により制限され
る。
第２図に示されているように、流体をリアクター中に導
入する手段５は、入口室12を含んでいる。入口室12は二
つの開口を持つ。一つの開口は、原水のごとき流体が流
れる流路13を受入れている。他の開口は、気体源に連結
された流路14を受入れている。室12は軸方向に実質的に
垂直に延びている注入管15を備えている。注入管15は、
例えば約20ないし300mmの直径を持つ。注入管15には、
流体中に気体を注入するために正確に仕上げられた複数
個の孔（図示せず）が穿たれている。注入管15より放出
された液体の噴流は実質的に水平に置かれた板16に打ち
当り、板16は注入管15を出て実質的に垂直な径路から流
体を反らす。板16はまた、該板の全側から延び板を取り
巻いている柔軟膜17を持つ。
柔軟膜は系の液密生を確保するための弁となっている。
柔軟膜は、水平板を囲み、縁で荷重をつけられて流体混
合物の噴流が希望の速度約１ないし5m/秒を保つように
なっている。室12への流体の流れが中断されたとき、膜
17は弁の役をなし、リアクターの底の上に液密に止ま
る、それによりリアクター中のいかなる粒状材または、
液体の系および室12中への突入も防止される。
水平板が注入管15の上への移動距離は、所望の排出量の
関数として調節することができる。
注入管15の気体導入孔は、気体が管15中に入るときに気
体のエネルギー損失が流体に均等に分布されるように、
大きさと位置を与えられている。注入管の孔の直径は好
適には30ないし300mmである。
第３図の実施態様では、処理されるべき例えば水のごと
き流体が、軸方向に延びた補助の注入管20を持つた複数
個の導入室19中に導入される。注入管20から送出された
噴流は、実質的に水平に延び柔軟膜22で囲まれた板21に
打ち当る。この実施態様の機能は、第２図に関して記載
されたものと同じである。
各導入室19（原水のごとき原流体をリアクターに導入す
る）は、三層混合物の形成のために空気または気体マニ
ホルド23と組合わされている。各空気または気体マニホ
ルドは、既知のごとく、変形可能な膜と孔を持ち、それ
を通して気体は拡散することができる。各空気マニホル
ドは１個の室19の上に位置する。この配置により、空気
を含む流体または水が室19へ戻ることが避けられ、それ
により炭酸塩被膜の形成が避けられる。その上に、水平
板の上方のマニホルド23によってつくられた“エアーリ
フト”効果は、流束の一様な安定性を確保し、その結果
リアクター中に流体を導入するに限られた数の流路を使
用すればよいことになる。
第４図に示された実施態様では、原水または原液体を導
入する手段は、リアクター中に流体を均等に分布させる
ためのノズル24を備えた複数個のマニホルドを含む。各
ノズルは、好適には約20と100mmの間の直径を持つオリ
フィス25を持つ。オリフィス25は、水平板に向けられた
流体の噴流をつくる。この水平板はリアクターの底26で
あってもよい。オリフィス25は、弁をなす柔軟膜27で被
われている。原流体または原水をリアクター中に導入す
る手段は、注入ノズル24の下に位置する１個または若干
個のダクト28と組合わされている。各ダクト28は、流体
中に空気を平等に分布させるために正確に仕上げられた
オリフイス29を持つ。各オリフィス29は、好適には約３
と20mmと間の直径を持つ。
各オリフィス29は、よく知られているように多孔質また
は孔をあけられた弾性膜30を備えている。
第５、６図に示された実施態様では、リアクターの上部
は次の３個の領域または手段を含む；外部輸送管31また
は内部輸送管32を含む、流体から粒状材を離脱させる領
域または手段；中央の領域34または側方の領域33より成
る流体を脱気させるための第二の領域または手段；中央
の領域35または側方の領域36の一方を含むデカンテーシ
ョン領域又は手段。デカンテーション手段の底部は、自
然再循環管38を持つ円錐台形の底37を含む。自然再循環
管38は、該管を通って反応帯に再循環される排出流体お
よび又は粒状材を規制するための規制手段39を備えてい
る。規制手段39は、流体と粒状材の連続的な流れを許
す、および又は流体と粒状材の継起的な流れ又は間欠的
は流れを許すようなものである。
輸送管中における流水圧による展延効果に帰する粒状材
の離脱は、ある場合には不充分であることが見出され
た。その結果として、第７〜第９図に示されたような、
離脱手段を作用を補強するためデカンテーション手段中
で粒状材を離脱させる回転具が本発明により提供され
る。該回転具は、管38中に置かれ、あるいは円錐台形底
37の管38が始まる開口中に置かれる。
加うるに、回転具の回転速度を規制するための手段が備
えられる。
第７図に示された実施態様では、前記規制手段39とは異
なる回転具44はは管38中に位置する。回転具44は、変速
電動機系41により一般に毎分10ないし200回転の速度で
回転させられている軸40に固定されている。加うるに、
回転具44は約100と400mmの間の直径のものであってよ
い。回転具44は若干の異った形をとることができる。第
９図に示された例では、回転具44aはその末端まで延び
ている一個又は数個のねじ山を持ったねじの形にある。
この実施態様では、管38は固定されたせん断格子42を備
えている。回転具44aは、その回転によって材料を固定
せん断格子42の上にまで押しやる。
第８図に示された実施態様では、回転具は管38の始まる
開口に位置する。回転具は円錐形の車44bを含み、その
上にらせん形の溝43がつけられている。
回転具44のとる形が如何なるものであろうと、その機械
的作用が粒状材の受ける流水圧による展延効果に加わっ
て、粒状材の効果的な離脱が行なわれる。その結果回転
具は、粒状材の離脱を制御し、それによりリアクターか
ら流体を排出させ粒状材を装置の反応帯に輸送するに主
役を演ずる。
以上本発明を、特定の手段、方法、実施態様に関連させ
て記載してきたが、本発明はこれらのみに制限されるも
のではなく、特許請求の範囲記載の範囲内のあらゆる均
等物に及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
添付図面の第１図は、本発明の一実施態様の透視図であ
る。第２図は、第１図に示されたリアクターの底部を拡
大した略図で示す透視図である。第３図は、本発明の他
の一実施態様の略図である。第４図は、リアクター中へ
流体を導入する手段を示す、本発明の他の一実施態様の
断面図である。第５図と第６図は、本発明のリアクター
の上部の二つの実施態様の断面略図である。第７図は、
リアクターの上部の更に他の実施態様を示す部分断面略
図である。第８図は、本発明のリアクターの下部の更に
他の実施態様の略図である。第９図は、デカンテーショ
ン帯を示す、本発明のリアクターの下部の実施態様の部
分断面略図である。 １……リアクター ２……流動化帯（Fluidizationzone） 3,4……流路（channel） ５……流体と空気の導入手段 ６……輸送管（transport tube） ７……脱気領域 ８……分離デカンテーション領域 9,19……流路 11……自然再循環管、12……入口室 13,14……流路、15……注入管 16……板、17……柔軟膜 18……流路、19……導入室 20……補助注入管、21……板 22……柔軟膜 23……気体マニホルド、24……ノズル 25……オリフィス、26……底 27……柔軟膜、28……空気ダクト 29……オリフィス、30……弾性膜 31……外部輸送管、32……内部輸送管 33……側方の領域、34……中央の領域 35……中央の領域、36……側方の領域 37……底、38……自然再循環管 39……規制手段、40……軸 41……変速電動機系、42……せん断格子 43……らせん形溝

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】好気的又は嫌気的に流体を処理するリアク
    ターであって、該リアクターが、 （ａ）該流体をリアクターに導入する手段、及び前記リ
    アクター中の前記流体に気体を加え、それによって該流
    体を気体含有流体に変える気体添加手段を含有し、前記
    流体導入手段が、前記流体を通す少なくとも１つのオリ
    フィス、及び柔軟性膜と共に弁を構成する柔軟性膜を含
    有する少なくとも１枚の実質的に水平に延びている板を
    含有する基部； （ｂ）前記リアクターの底部から頂部に前記流体を流動
    させる手段； （ｃ）粒状材の床を少なくとも一部に含有し、その粒状
    材の床が流動して、それにより前記気体含有流体がその
    粒状材の床を通過するとき、液体−気体−粒状材の三相
    が形成される流動化帯； （ｄ）（ｉ）前記気体により同伴される粒状材を前記三
    相混合物から離脱させる手段； （ii）前記液体−気体−粒状材三相混合物を脱気させる
    手段； （iii）前記流体から粒状材を分離して排出流体を生じ
    させ、該粒状材を流動化帯中に再循環させる手段と、前
    記流体を前記粒状材からデカンテーションスする分離手
    段；及び （iv）排出流体の一部を前記流動化帯に再循環して復帰
    させる手段 から成る上部： を含有して成る前記リアクター。
  2. 【請求項２】リアクターが、更に前記流体導入手段，前
    記粒状材の床および前記添加手段を含む下部を持つ特許
    請求の範囲第１項記載のリアクター。
  3. 【請求項３】前記板及び前記膜が、前記基部の上方に位
    置し、該膜と板が、前記オリフィスを通って前記リアク
    ター中への流体の流入の停止に応答して、前記リアクタ
    ー内の流体の前記オリフィス中への流入を防止する弁を
    構成する特許請求の範囲第２項に記載のリアクター。
  4. 【請求項４】前記板が２個の縦方向の両端面と底面を持
    ち、前記膜はその板の各端面から延び、前記オリフィス
    は前記板の底面に関して実質的に直角で且つ実質的に垂
    直方向に対面し、それによりオリフィスから流入した流
    体がリアクター中を実質的に垂直に流れる特許請求の範
    囲第３項に記載のリアクター。
  5. 【請求項５】粒体導入手段が、膜に取り巻かれた板に対
    し実質的に垂直に粒体を案内する垂直に軸方向に延びた
    噴流ノズルを含む流入流路を含有する特許請求の範囲第
    ３項に記載のリアクター。
  6. 【請求項６】前記流入流路が、その中に、更に第一と第
    二の開口を持ち、前記流体導入手段が更に、流体の源に
    連設されるようになっていて、該第一の開口を通る流体
    流路を含み、リアクターが更に気体の源に連設されるよ
    うになっていて、該第二の開口を通る気体流路を含む特
    許請求の範囲第５項に記載のリアクター。
  7. 【請求項７】噴流ノズルの直径が、20〜300mmである特
    許請求の範囲第５項に記載のリアクター。
  8. 【請求項８】噴流ノズルが、気体を受け入れる用になっ
    ている複数個の孔を持ち、該噴流ノズルの孔の直径が、
    孔を通るときの気体のエネルギー損失が平等に分配され
    る手段に構成される特許請求の範囲第５項に記載のリア
    クター。
  9. 【請求項９】孔の直径が、20mm〜300mmである特許請求
    の範囲第８項に記載のリアクター。
  10. 【請求項１０】膜が、流体を膜の上方及び側方で、前記
    リアクターに１〜5m/秒の速度で噴出させる手段を含有
    するように形成される特許請求の範囲第５項に記載のリ
    アクター。
  11. 【請求項１１】粒状材が、水より大きい密度を有する特
    許請求の範囲第２項に記載のリアクター。
  12. 【請求項１２】粒状材が、水の密度の約１〜２倍の密度
    を有する特許請求の範囲第11項に記載のリアクター。
  13. 【請求項１３】粒状材料の直径が、約0.1mm〜5mmである
    特許請求の範囲第12項に記載のリアクター。
  14. 【請求項１４】粒状材料が、異なった直径と密度を有す
    る二種の異なる粒状材料を含有する特許請求の範囲第２
    項に記載のリアクター。
  15. 【請求項１５】流動化帯の一端が離脱手段に隣接し、そ
    の離脱手段の一端が前記脱気手段に連結され、前記流体
    が離脱手段から脱気手段へ下方に流入し、前記リアクタ
    ーが更に、粒状材料上のバイオマス；及び流体が脱気手
    段中を通過するとき、脱気手段における粒状材料上の過
    剰のバイオマスを除去するする十分な速度を前記離脱手
    段中の流体と粒状材に生ぜしめる手段を含有する特許請
    求の範囲第２項に記載のリアクター。
  16. 【請求項１６】リアクターが、更に流動化帯中で流体の
    約２〜20m/hの速度を生ぜしめる手段；離脱手段中で約
    0.1〜1m/秒の流体と粒状材の速度を生ぜしめる手段；脱
    気手段中で1cm/秒より小さい流体の速度を生ぜしめる手
    段；及び再循環手段中で約０〜2m/秒の粒状材の速度を
    生ぜしめる手段を含む特許請求の範囲第２項に記載のリ
    アクター。
  17. 【請求項１７】リアクターが円筒形上部を持ち、離脱手
    段が流動化帯から上に延びリアクターの外に延びた管を
    含み、その管の一端が流動化帯に連結され、他端が脱気
    手段に連結され、その脱気手段がリアクターの第一の室
    であり、リアクターが更に該第一室中を流動化帯から隔
    離する第一の各壁を含み、第一室がその第一室内の流体
    の水準より高く、脱気手段が更に第一室中の流体から分
    離された気体を運び出すために第一室の頂部にある管を
    含み、該第一の室の管が気体添加手段に連結され、第一
    の隔壁がリアクターの位置側から下方に傾き、リアクタ
    ーが更に第一の隔壁とリアクターの円筒形上部と共軸で
    ある円筒形の第二の室とを含み、第二の隔壁が共軸円筒
    形の第二室から第一室を隔離し、第二室が実質的にリア
    クターの中心に位置し、第二室が分離手段をなし、リア
    クターが更に漏斗形素子と排出流体をリアクターの外に
    運び出すための排出管とを含み、該漏斗形素子が第二室
    のほゞ中央、実質的に第二隔壁の底の上方で排出管の一
    端に位置し、第二室が底部を含むデカンテーション領域
    を含み、該底部はデカンテーション領域から下方に延び
    前記再循環手段となる再循環管を含む特許請求の範囲第
    ２項に記載のリアクター。
  18. 【請求項１８】流体導入手段が、前記板上に装着された
    複数個の注入管を含み、該注入管を通ってリアクター内
    に流体が注入され、リアクターが更に前記板の上方に位
    置した複数個の気体マニホルドを含み、複数個の気体マ
    ニホルドの各々が気体拡散のための複数個の孔を持ち、
    各気体マニホルドは注入管の一つと組合わされている特
    許請求の範囲第２項に記載のリアクター。
  19. 【請求項１９】前記気体との組合せにおいて、その気体
    が、空気，酸素，及び富酸素空気より成る群から選択さ
    れる材料を含有する特許請求の範囲第18項に記載のリア
    クター。
  20. 【請求項２０】流体導入手段が、流体をリアクター中に
    平等に分布させる手段である複数個のノズルを含み、各
    ノズルは前記板に向けられた液体の噴流を生ぜしめるた
    めのオリフィスを持ち、リアクターは更に前記板をなす
    底壁を含み、前記膜が加重をかけられた柔軟性の膜であ
    って便を構成し、リアクターが、更に複数個の空気拡散
    装置を含み、該装置の各々はノズルの一個と組合わさ
    れ、各空気拡散装置が前記組合わされた注入ノズルの下
    に位置する空気ダクトを含み、各ダクトがリアクター中
    に空気を平等に分布する手段となる複数個のオリフィス
    を含み、各ダクトが更に更に複数個の柔軟性膜を含み、
    該膜の各々は多数の孔を穿たれた材質及び多孔質体より
    成る群から選ばれた特許請求の範囲第２項に記載のリア
    クター。
  21. 【請求項２１】ノズルのオリフィスが、約20〜100mmの
    直径を有する特許請求の範囲第20項に記載のリアクタ
    ー。
  22. 【請求項２２】離脱手段が、調製し得る膜；及び下記、
    すなわち、リアクターの内部にある少なくとも１本の内
    部輸送管；と、そのリアクター外側に延びる少なくとも
    １本の外部輸送管のいずれかを含み、該離脱手段がその
    離脱手段中に約0.1〜1m/秒の液体の流れを生ぜしめる手
    段を含有する特許請求の範囲第２項に記載のリアクタ
    ー。
  23. 【請求項２３】脱気手段が、リアクターの中央を通して
    延びている少なくとも一つの中央の領域と少なくとも一
    つの側方の領域とのうちのいずれかを含み、脱気手段が
    約0.3〜5cm/秒の降下する水流速を生ぜしめる手段を含
    有する特許請求の範囲第２項に記載のリアクター。
  24. 【請求項２４】リアクターが、更に、液体と粒状材料及
    び気体と混合する反応帯を含み、分離とデカンテーショ
    ン手段が、前記脱気手段の断面積の約0.5〜３倍の断面
    積を有し、粒状材を反応帯中に再循環させるための少な
    くとも１本の管を有する截頭底部から成る底部；及び前
    記リアクターの中央部を通って延びている少なくとも一
    つの領域と、少なくとも一つの側方領域のいずれかから
    成る上部を含有する特許請求の範囲第２項に記載のリア
    クター。
  25. 【請求項２５】気体導入手段によって加えられる気体
    が、反応帯中及び脱気手段中におけるガス−上昇効果を
    生じさせ、分離，デカンテーション手段の底部の管が、
    反応帯中及び脱気手段中におけるガス−上昇効果に応答
    して粒状材料を流動させるために排出流体の少なくとも
    一部を運ぶ手段を更に含有し、その排出流体の少なくと
    も一部が排出再循環流を含み、リアクターが更に排出再
    循環流をコントロールする手段を含み、そのコントロー
    ル手段が、排出再循環流の連続的流れ及び、排出再循環
    流の永続する間欠流れを可能にする手段を含有する特許
    請求の範囲第24項に記載のリアクター。
  26. 【請求項２６】分離，デカンテーション手段が、粒状材
    と流体のデカンテーションが起こるデカンテーション帯
    を含み、前記管が開口を持ち、リアクターは回転速度が
    調整されるように適用される回転し得る回転具を更に含
    有し、その回転具は、前記管の開口；及びその管のいず
    れかの箇所に配置し、それにより、該回転具は、離脱手
    段における粒状材料の離脱を強め、デカンテーション帯
    の底部での排出再循環及び反応帯中の粒状材料の再循環
    の流れをコントロールするための手段を含有する特許請
    求の範囲第25項に記載のリアクター。
  27. 【請求項２７】管内に位置する上記回転具が、大体、円
    筒形を有する特許請求の範囲第26項に記載のリアクタ
    ー。
  28. 【請求項２８】前記管中の快天狗が、実質的にねじの形
    を持ち、該ねじが、ねじの末端まで延びているねじ山を
    持ち、リアクターが更に前記管中に位置し、回転具と係
    合するようになっている剪断格子を含む特許請求の範囲
    第26項に記載のリアクター。
  29. 【請求項２９】前記管の開口中に位置する回転具が、少
    なくとも１本のらせん形溝を持つ実質的に円錐形の車輪
    状物を包含する特許請求の範囲第26項に記載のリアクタ
    ー。
  30. 【請求項３０】前記車輪状物が、その上に複数のらせん
    形溝を含む特許請求の範囲第26項に記載のリアクター。
  31. 【請求項３１】更に前記回転具を約10〜200回転／分で
    回転させる手段を含む特許請求の範囲第26項に記載のリ
    アクター。
  32. 【請求項３２】前記回転具が、約100〜400mmの直径を有
    する特許請求の範囲第26項に記載のリアクター。
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