JPH09508314A - 水処理方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水処理装置は散気装置（１４）を底に有する溜池（２）を有する。当該水処理装置の作動の際には、前記散気装置は水中の不純物を水面へ向かって運ぶように作用する様々な寸法の気泡を発生する。前記気泡はさらに前記溜池の水を第１の流れ（Ａ）として前記散気装置から外方向へ循環させるのに役立つ。さらに、前記溜池内の流れ発生装置（１６）が前記水を第２の流れ（Ｂ）として前記溜池内で周方向に循環させるように作用する。前記２つの循環流（Ａ，Ｂ）は周縁流路（Ｓ）を形成するように協働し、水面（１５）上の汚染された泡とスラリが前記周縁流路に集められそして該周縁流路（Ｓ）に沿って配置された装置（１８）によって除去される。

Description

【発明の詳細な説明】 水処理方法と装置 本発明は水を処理するための方法と装置に関する。より詳しくは本発明は欧州 特許公報第０４４８５９７号に開示される方法と装置の発展である。 前記特許公報において説明されているように、水処理は水溜池の底にある散気 装置から生成される様々な寸法の気泡に基づく浮揚と物理的吸着とによって主と して行われる。従って、浮揚プロセスは約０．０３ｍｍから約０．１２ｍｍまで の範囲にわたる寸法の気泡が粒子に付着してそれらの浮力を増大することによっ て遂行され、前記粒子はその結果として水面にスラリを形成する。吸着プロセス はコロイド状または溶解された分極物質と結合して気泡と共にかさの大きいバブ ル泡を水面に形成する寸法約０．８ｍｍの気泡の媒介で起こる。 前記特許によれば、前記散気装置は仕切壁によって溜池の残余部分から部分的 に分離されている室にして前記部分の容積より実質的に小さい容積を有する室の なかに配置されている。従って、吸着プロセスは実質的に前記室の内部で起こる 一方、浮揚プロセスは実質的に溜池自体の内部で起こり、そして水は、散気装置 のバブルに基づくポンプ作用によって、前記室を通って上昇しそしてそこから離 れて前記仕切壁の反対側において溜池のなかへと循環する。前記バブル泡はそれ が前記室の水面において生ずるにつれて連続的に除去される一方、途中で溜池内 で形成されるスラリは前記室と反対側の溜池の縁において除去される。いずれの 場所においても除去は泡とスラリがそれぞれ最上層の水と一緒に堰を越えて流れ るのを可能によることによって遂行される。 前記欧州特許による技術は従来の水処理方法に比べて実質的な改善を提供する が、それはまたある欠点と不利を免れ得ない。従って、前記室の水面におけるバ ブル泡を、使用される堰技術によって十分急速に除去するようにすることが問題 である。前記特許において言及されているように、この泡をそれが分解して不純 物を水中に落とし戻す前に除去することが重要である。別の不利は前記堰技術に よって比較的大きな水の流れが溜池から前記泡とスラリを随伴する事実である。 本発明によれば前記欧州特許に開示されたプロセスのこれら欠点と不利は特に 簡単な方法によって回避され得ることが今や見出された。 かくして、驚くべきことに、たとえ前記室を在来の溜池の残余部分から部分的 に分離する壁が除去されても、もし、散気装置のポンプ作用に基づいて溜池内に 起こる横方向に指向される水循環に加えて、縦方向に循環する流れも溜池の水に 生じさせられるならば、重要な利点が達成され得ることが見出された。その場合 には水面上のほとんど全ての泡とスラリは溜池の周縁流路内に漸次集まりそして 該流路に沿った１つまたは複数の場所から容易に除去され得る。泡は粘性であり そしてスラリは泡と互いに混合してそれに付着しかくして安定した泡スラリ混合 物を形成する。本発明の好適実施例によれば、前記泡スラリ混合物は真空源と連 通している吸引装置によって流路から効果的に除去される。 本発明による方法と装置は添付請求の範囲に限定されている。 本発明によるシステムが、前記欧州特許第０４４８５９７号に記載されている それとは反対に、水溜池に室を形成するいかなる仕切壁も有しない事実は、泡が 除去される前の短縮された泡滞留時間に帰着する。さらに泡はそれが分解しがち である散気装置上方の乱流帯域から迅速に除去される。このことは不純物のより 低い再懸濁に帰着し、増大された浄化効果に通じる。さらに、前記室仕切壁の除 去は、吸着プロセスからの泡がそれと相互に作用する浮揚プロセスからの浮遊ス ラリと一緒に安定した混合物を形成しそれが真空技術により効果的に除去され得 る中央区域へ流れによって向けられることを可能にする。さらにまた、真空技術 は前記泡を分解しそしてさらにそれを前記スラリと混合して均質のスラッジを形 成し、該スラッジは懸濁物質が、効果的な方法ですなわち簡単な沈降によってス ラッジの水含有量がほぼ２オーダー減少されるように、水相から分離されること を可能にする。このことは先の特許において処理プラントの総費用の相当な部分 を占めていたスラッジ処理における大きな費用削減に帰着する。 以下本発明は図面を参照してより詳細に説明され、該図面において： 第１図は本発明による方法と装置に基づくプラントの平面図であり、 第２図は第１図の線ＩＩ−ＩＩ上で取られた拡大横断面図であり、 第３図は線ＩＩＩ−ＩＩＩ上で取られた横断面図であり、 第４図は第２図に示される横断面の様々な深さにおける相対流量を示すベクト ル線図であり、 第５図は第１図の線ＩＶ−ＩＶ上で取られた別の拡大横断面図であり、 第６図は本発明による装置を備えた溜池の他の実施例の平面図である。 図面に示されるプラントは主として、しかし非排他的に、魚の肥育のために建 造される。それは第１図に示される例においては側壁４と端壁６を含む縦長の長 方形周壁を備えた水溜池２を有する。この溜池は、例えば、約１０ｍ×５０ｍの 溜池表面を有しそして約３ｍの標準水深用に建造され得る。 側壁４間の中央に設けられて、第１図に示される実施例の溜池は溜池２内に周 囲水路１０を形成するのに役立つ縦内壁８を有する。好ましくは、この内壁は溜 池の大部分に沿って延在しそして、水が過度の圧力降下なしに通過できるように 、その一方の端壁６から少し離れて終わっている。他方の端部には、のちに説明 される理由から、流れ発生装置１６が存在する。流れ発生装置１６は、例えば、 第３図に示されるように内壁８内のそれぞれの開口１３に取付けられた１つまた は複数のプロペラ１２の形態であり得る。 溜池の底には、内壁８に隣接してかつ溜池の縦軸線と並行して該内壁の両側に 、欧州特許第０４４８５９７号に開示されるタイプの、すなわち約０．０３ｍｍ から約１ｍｍの範囲の気泡を発生することができる多数の小孔が穿たれた縦管状 散気装置１４であって、前記欧州特許公報第０４４８５９７号に詳細に記述され ているようにより大きい泡が物理的吸着によって該散気装置１４の事実上真上の 水面上に汚染泡を形成しそして微粒子と共に作用する残りのより小さい泡が溜池 の水面１５に微小不純物を含有する浮揚スラリを形成するように作用するものが 存在する。 第１図に示すような最も近い溜池コーナーにおけるが如く、流れ発生装置１６ の上流にかつそれに隣接して、のちにいっそう十分に記明および記述される泡お よびスラリ除去装置１８が存在する。 上記欧州特許によるプラントにおける如く、上に記述されたプラントの作動の 際には、縦散気装置１４は該散気装置１４の縦軸線に対して横方向に、すなわち 溜池の横方向に、該溜池の水の循環を生じさせる流れ発生装置としても作用する 。 水は第２図の断面図の左部分に矢印Ａで表されているように上昇気泡によって引 張られて、内壁８に沿って上昇し水面１５において側壁４へ向かって外方へ流れ 該側壁に沿って降下しそして底１９に沿って戻る流れを生じる。また、流れ発生 装置を兼ねる散気装置１４によって生じさせられる溜池内の流れ状態をよりよく 可視化するために第２図の右部分には、溜池の縦方向と横方向の様々な水層にお けるそれぞれの相対流速を示す２つのベクトルＶ_zとＶ_xの線図が描かれている。 ここでは以下の記述においても同様に、それはｘ、ｙ、ｚ座標系について言及さ れ、該座標系においてｚとｘはそれぞれ溜池の深さ方向と横方向すなわち横断方 向とを示し、そしてｙはその縦方向すなわち第２図の紙面に対し垂直な方向を示 している。前記線図から明らかなように、水路１０内の相対流速は、ｚ方向とｘ 方向の双方において、それぞれ対向する壁４，８および底１９と水面１５の近く での最大から該水路の中心軸線に沿っての概ね零まで減少している。 同時に水路１０内の流れ発生装置１６は、第１図に矢印Ｂで示されるように、 溜池内の水を溜池の周方向に水路１０をめぐって循環させる。第１図にはさらな るベクトルＶ_yの線図が描かれていて、流れ発生装置１６によって発生される水 路１０の縦方向における流速が少なくとも水面１５に隣接する水層においては水 路横断面を横切って実質的に一定であることを表している。 かくて、散気装置１４とプロペラ１２とによってそれぞれ発生される２つの前 述せる循環流Ａ，Ｂは、第４図のベクトル線図に示される様々な深さ（第２図に おいて“レベル”ａ−ｆで表されている）におけるｘ−ｙ方向の流れ成分を生じ させる。第４図には各流れ成分の合成流ｒ_a−ｒ_fも示されている。 散気装置に基づく浮揚プロセスと物理的吸着プロセスとによって溜池２内の水 の表面１５に形成される汚染された泡とスラリは、それらが上に説明された横お よび縦流れ成分ｘ、ｙの合成流ｒ_aに従ってそれぞれ表面の水流に追従するにつ れて相互作用して泡スラリと呼ばれる安定した混合物を形成する。第１図におい てこのことは散気装置１４の上方の水面に汚染粒子が現われる点Ｐからの、泡ス ラリによって同伴される汚染粒子の径路を示すことによって可視化されている。 概略的に示されているように、汚染粒子はｒ_aに従って溜池の側壁４に向かって 斜めに浮上しそして次ぎに溜池をめぐる周縁または周囲流路Ｓに追従する。同じ ことが水面上の泡スラリ内の実際上いかなる汚染粒子についても起こり、それら の全ては溜池の縁に沿う周縁流路Ｓ内に比較的急速に集まってきて、泡スラリ除 去装置１８によって溜池から容易に除去され得る。 本発明によるプラントの好適実施例において、泡スラリ除去装置１８は例えば マウスピース２０の形態をした真空装置を有する。第５図に詳細に示されている ように、マウスピース２０の吸引口２２は水面１５のレベルにおいて配置されて おりそして泡スラリを吸引口２２に向けて案内するように作用するスクリーンま たはスキマ２４によって包囲されることが有利である。マウスピース２０は管路 ２６および真空室２８（第１図）介してファンの如き真空源３０と連通している 。真空室２８と真空源３０は前記吸引マウスピースに近い隣室３２内に適当に配 置される。作動の際には、泡スラリと表面水の比較的極少部分とがマウスピース を通じて管路内に引き入れられてそこで分解して薄いスラッジになって真空室２ ８に入りそこから隣接脱水容器３４へ送らされそのなかでスラッジは任意の便利 な方法によって脱水され得る。水部分は第１図に概略的に示されている堰３６を 介して、矢印Ｃで示されるように転送されて溜池２へ戻され得るか、またはそれ は放水管路へ転送され得る。 溜池への水の補充は堰３６から水が入る区域で有利に行われる。このことはプ ラントが、廃水、下水または他の汚水の処理の如き、魚などの肥育以外の目的の ために使用される場合にも当てはまり、その場合には処理された水はマウスピー ス２０と流れ発生装置１６間の区域内の水柱の中心において流入汚水の量と等し い量で出される。もし、浮揚および物理的吸着プロセスに加えて、ノールウェー 特許第１７２４８７号に言及されているものの如き生物フィルタを通して溜池の 水を濾過させることが望ましいまたは必要ならば、このことは生物フィルタが組 込まれている外部循環回路（図示せず）を通って溜池の水が流れるのを可能にす ることによって在来方法で有利に行われる得る。 第１図に示す如き本発明による水処理装置を備えた水溜池の長方形縦長形状は 特に魚の肥育プラントとしての用途に関して最も便利なものであることが見出さ れているが、意図された用途に対して便利である円形または楕円形の如き任意の 他の形状を溜池に与えることは本発明の範囲内にある。 そのような円形の溜池２′の例が第６図に示されている。ここでは散気装置１ ４′は溜池の底の中心にいかなる内壁もなしに配置されている。プロペラなどの 形態をした流れ発生装置１６′は溜池の壁４′の近くに配置されそして泡スラリ 除去装置１８′は前記流れ発生装置に比較的近接してその上流に配置されている 。その他の点では吸引システム２０，２４，２６，２８，３０などは先の例の場 合と同じである。ここでは、散気装置１４′は水面において半径方向外方に指向 された流れ成分を生じさせ、その結果として汚染粒子は散気装置の上方区域内の 点Ｐ′から溜池周壁４′へ向かって曲線状に浮揚しそしてそこから、泡スラリ除 去装置１８′内に引き込まれるまで、溜池２′をめぐる周縁流路Ｓ′に追従する 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．処理されるべき水が溜池（２）内に導入されそして水面（１５）に向かっ て水不純物を運ぶように作用する様々な寸法の気泡を発生させると共に散気装置 （１４）から外方へ向けられる第１の流れ（Ａ）として前記溜池内の水を循環さ せるべく該溜池の底に配置された散気装置（１４）によって通気され、そして前 記散気装置の気泡の作用によって前記水面に形成される汚染された泡とスラリが 該水面から除去される水処理方法であって、水を前記溜池（２）内で周方向に第 ２の流れ（Ｂ）として循環させ、前記２つの循環流（Ａ，Ｂ）が前記水面に形成 された前記泡とスラリを周縁流路（Ｓ）に集めるように協働し、該周縁流路にお いて前記泡とスラリが泡スラリと呼ばれる安定した混合物を形成するように互い に作用し、そして前記周縁流路に沿った１つまたは複数の場所で前記溜池から前 記泡とスラリを除去することを特徴とする水処理方法。 ２．請求項１に記載の方法であって、前記泡スラリを前記周縁流路から吸引に よって除去することを特徴とする方法。 ３．前記泡スラリが管路で運搬される際に分解され次いで脱される薄いスラッ ジを形成する請求項１または２に記載の方法であって、前記水を隣接脱水容器か ら堰を介して前記主溜池へ戻すことを特徴とする方法。 ４．処理されるべき水のための溜池（２）と、該溜池の底に接近して配置され た散気装置（１４）にして水面に向かって水不純物を運ぶように作用する様々な 寸法の気泡を発生させると共に該散気装置からの外方向の第１の流れ（Ａ）とし て前記溜池内の水を循環させるべく設計されている散気装置と、該散気装置の気 泡の効果によって水面（１５）に形成される汚染された泡とスラリを除去する装 置（１８）とを有する水処理装置であって、前記溜池（２）内に配置されており かつそのなかの水を第２の流れ（Ｂ）として該溜池内で周方向に循環させるよう にされている流れ発生装置を（１６）有し、前記２つの循環流（Ａ，Ｂ）が水面 （１５）上の前記泡とスラリが集まる周縁流路（Ｓ）を形成するように協働し、 そして前記泡とスラリを除去する前記装置（１８）が前記周縁流路（Ｓ）に沿っ た１つまたは複数の場所に配置されていることを特徴とする水処理装置。 ５．前記溜池が側壁（４）と端壁（６）を有する長方形のものである請求項４ に記載の装置であって、内壁（８）が前記溜池の側壁（４）間の中心において該 溜池内に周囲水路（１０）を形成するように作用し、前記流れ発生装置が前記端 壁（６）に近い前記内壁内の開口（１３）に配置され、そして前記散気装置（１ ４）が前記内壁（８）に沿って配置されていることを特徴とする装置。 ６．前記溜池（２′）が円形の周壁（４′）を有する請求項４に記載の装置で あって、前記散気装置（１４′）が前記溜池の底において中心に配置されている 一方、前記流れ発生装置（１６′）が前記溜池の前記周壁に配置されていること を特徴とする装置。 ７．請求項４から６の何れか１つに記載の装置であって、前記泡スラリ除去装 置（１８）が真空源（３０）と連通している吸引装置（２０）の形態をしている ことを特徴とする装置。 ８．請求項５または６に記載の装置であって、前記吸引装置（２０）が前記泡 スラリを前記吸引装置へ向かって案内するようにされたスキマ（２４）によって 包囲されていることを特徴とする装置。