JP2022538530A - 流体浄化装置の為の螺旋形状分離装置 - Google Patents

Abstract

流体浄化装置の為の分離装置において、少なくとも３つの同心エンクロージャであって、最も外側のエンクロージャと最も内側のエンクロージャを含み、少なくとも２つの同心キャビティを画定する、少なくとも３つの同心エンクロージャと、流体が複数の螺旋形状チャネルを通って流れることができるように、少なくとも２つの同心キャビティのそれぞれに形成された複数の螺旋形状チャネルと、少なくとも２つの同心キャビティのうち最も外側のキャビティの上区間に置かれ、流体を受ける流体入口であって、気体出口に対応する、流体入口と、流体に含まれる固体を排出するための固体出口であって、分離装置の下区間に置かれる、固体出口と、少なくとも２つの同心キャビティのうちの少なくとも１つの内部キャビティの上区間に置かれ、流体に含まれる液体を排出する液体出口と、を備える。【選択図】 図１Ａ

Description

［０００１］本発明は、流体浄化装置の為の分離装置、およびこの分離装置を用いて固体および気体から液体を分離する方法に関し、より詳細には、螺旋形状のチャネルを含む分離装置に関する。

［０００２］流体浄化装置のための分離または沈降装置は、従来技術から知られている。これらは廃水のような流体の好気性または嫌気性浄化に使用できる。廃水は、液体を含み、また、通常、固体または固体粒子の形態の溶解したおよび溶解していない有機および／または無機物質を含む。

［０００３］嫌気性廃水処理は、空気または酸素元素を使用しない廃水の生物学的処理である。多くの用途は、廃水、スラリー及びスラッジ中の有機汚染物質の除去に向けられている。有機汚染物質は嫌気性微生物によってメタンと二酸化炭素を含む気体（バイオガス）に変換される。当技術分野で公知の分離装置は、流体（廃水）を構成する液体、固体および気体（バイオガスを含む）を互いに分離することを可能にする。

［０００４］参照により組み込まれる国際公開第９６／３２１７７号に開示されている例では、キャップが水位に対してある角度でそれらの縦軸と共に設けられ、分離装置の底部で供給される液体、固体および気体を含む流体が、キャップの底部に沿って強制的に斜め上方に流れるようにする、沈降チャンバを備えた分離装置が開示されている。気泡は、キャップ内に置かれるリッジで収集される。キャップの下では、層流が実現され、流体に含まれる固体の堆積を促進する。

［０００５］別の例は、参照により援用されるＷＯ２０１０／０３６１０７Ａ１に開示されており、これは、嫌気性フィルターおよび／または嫌気性ラグーンのような異なる技術（ハイブリッドリアクタシステム）の組み合わせで使用される分離装置を示す。ＷＯ２０１０／０３６１０７Ａ１の分離装置は、流体で満たされるように構成された沈降チャンバと、沈降チャンバから液体を排出するための液体排出装置であって、液面に近接して配列された液体排出装置と、沈降チャンバに液体を供給するための流体入口と、粒子状物質分離装置と、スラッジを含む流体を排出するためのスラッジ出口と、を備える。流体入口は、流体から気体を分離する気体分離装置を更に備え、気体分離装置はチャネルを備える。

［０００６］ＷＯ９６／３２１７７またはＷＯ２０１０／０３６１０７Ａ１のような当該技術分野の沈降装置は、一定の分離効率を達成するが、いくつかの構造的課題を提示する。それらは立方体またはプリズム構造を必要とし、円形のリアクタタンクで使用される場合、流体の不均一な分布につながる可能性がある。沈降プレートまたはキャップは、分離装置が特定のサイズを有することを必要とする特定の角度を有する必要がある。加えて、大きな平坦な沈降プレートまたはキャップは、過圧または加圧に対して十分に堅牢でない場合がある。

［０００７］本発明によれば、上述の問題の少なくとも一部を解決する分離装置が提供される。

［０００８］第１の態様によれば、本発明は、流体浄化装置の為の分離装置において、最も外側のエンクロージャと最も内側のエンクロージャを含み、少なくとも２つの同心キャビティを画定する、少なくとも３つの同心エンクロージャと、流体が前記複数の螺旋形状チャネルを通って流れることができるように、少なくとも２つの同心キャビティの各々に形成された複数の螺旋形状チャネルと、少なくとも２つの同心キャビティのうち最も外側のキャビティの上区間に置かれ、流体を受ける流体入口と、流体に含まれる固体を排出するための固体出口であって、分離装置の下区間に置かれる、固体出口と、。少なくとも２つの同心キャビティのうちの少なくとも１つの内キャビティの上区間に置かれ、流体に含まれる液体を排出する液体出口と、を備える。

［０００９］有利には、本発明は、コンパクトな構造を有する分離装置を提供し、この分離装置は、複数の同心エンクロージャを備えるが、これらの同心エンクロージャは、複数のキャビティを画定し、これらのキャビティ内に、流体がそこを通過することを可能にする螺旋形状チャネルを形成する。各キャビティ内に形成された螺旋形状のチャネルは、従来技術で使用されているような矩形／正方形の傾斜した沈降プレートと比較して、より小さい投影面積を必要とし、より効果的な方法で過圧及び圧力に耐えることができる、より堅牢な構造を提供する。

［００１０］液体は、異なるキャビティの螺旋形状チャネルを通って流れ、動作時に少なくとも１つの内キャビティの上区間に置かれた流体出口を通って分離装置を流出することができ、一方、固体は、動作時に分離装置の下区間に置かれた固体出口を通って分離装置を流出することができる。ここで、キャビティの上区間は、キャビティの上半分、またはキャビティの上３分の１、さらにはキャビティの頂部開口として理解することができる。

［００１１］同心エンクロージャは、同心の構造体、本体、フレーム等とも呼ばれ、それらが同心である、すなわち共通の縦軸を有する限り、異なる形状を有してもよい。それらは、例えば、円形水平横断面によって規定される円筒形などの管状形状を有してもよく、楕円形水平横断面によって規定される楕円－円筒形形状を有してもよく、または、例えば、長方形（正方形など）、六角形、または八角形水平横断面、または任意の他の適切な形状によって規定される多角形形状を有してもよい。

［００１２］また、同心キャビティは、螺旋形チャネルが置かれる同心チャンバまたは同心空間とも呼ばれる。同心のエンクロージャおよび同心のキャビティは、説明を通して、単にエンクロージャまたはキャビティと呼ぶことができる。

［００１３］本発明による螺旋形状チャネルは、流体が流れる唯一の方法が螺旋形状チャネルを通るように、各同心エンクロージャを次の同心エンクロージャと連結することができる。

［００１４］螺旋形状のチャネルは、本明細書を通してチャネルとも呼ばれ、螺旋形状の壁は壁とも呼ばれる。

［００１５］一実施形態によれば、各同心キャビティ内の複数の螺旋形状チャネルは、互いに平行に延びて、１つの単一螺旋形成を画定する。複数の螺旋形状のチャネルは、好ましくは垂直軸の周りに延在し、各同心キャビティ内のチャネルは、好ましくは平行に互いに接触して延びることにより、キャビティ内の全空間を占有し、単一の螺旋形成を画定する。

［００１６］一実施形態によれば、分離デバイスの下区間は、少なくとも３つの同心エンクロージャの下に置かれた方向転換チャンバを備えるが、この方向転換チャンバは、流体が、最も外側のキャビティの複数の螺旋形状チャネルを通る下向きの流れから、少なくとも１つの内キャビティの複数の螺旋形状チャネルを通る上向きの流れに切り替わることを可能にするように構成される。

［００１７］流体は、最も外側のキャビティの上区間を通って分離装置に流入する。最も外側のキャビティでは、流体は螺旋形状のチャネルを通って下向きに流れる。流体が最も外側のキャビティの底部領域に到達するとき、すなわち、流体が少なくとも３つの同心エンクロージャの下に置かれた境界が画定された空間である方向転換チャンバに到達するとき、流体は、それ自身のエネルギによって方向を切り替え、少なくとも１つの内キャビティの螺旋形状チャネルを通って上向きに流れる。この少なくとも１つの内キャビティにおいて、固体は、それらのより高い密度のために、チャネルの壁と接触して滑り落ちることによって、流体の流れに対して下向きに落下する。したがって、チャネルの壁は、当技術分野で既知の平坦および直線の分離プレートのような分離プレートとして機能する。流体は上向きに流れるにつれてより清浄になり、清浄な液体（水）が少なくとも１つの内キャビティの上区間に到達する。

［００１８］一実施形態によると、分離装置の下区間は、少なくとも３つの同心エンクロージャの下に置かれ、方向転換チャンバを含む固体収集チャンバを備え、固体出口は、固体収集チャンバの底部に置かれる。下区間とは、同心のエンクロージャの下方に置かれる区間を指す。固体収集チャンバは、流体から分離する固体を収集し、キャビティの螺旋形状のチャネルを通って下方に摺動する。固体収集チャンバの上端部は、最も外側のエンクロージャの底部に連結または固定されてもよく、それによって、固体収集チャンバの上部分に、方向転換チャンバと呼ばれる空間を形成し、ここで、最も外側のキャビティの底部に到達する流体は、下向きの流れから上向きの流れに変わり、少なくとも１つの内キャビティの螺旋形状のチャネルを通って上向きに流れ続けることができる。

［００１９］一実施形態によれば、流体入口は気体出口に対応する。最も外側のキャビティでは、流体に含まれる液体および固体が下向きに流れるにつれて、（大部分の）気体粒子は上向きに移り、流体入口に対応する（流体入口と同じであるか、部分的に同じである）気体出口を通って分離装置から流出する。従って、最も外側のキャビティでは気体分離相が生じ、少なくとも１つの内キャビティでは固体分離相が生じ、その結果、流体が少なくとも１つの内キャビティの上区間に到達すると、流体は、清浄な水のような液体となり、今や、いかなる固体および気体粒子も存在しないか、またはほとんど存在しない。

［００２０］一実施形態によれば、最も外側のキャビティの頂部は開放することにより、最も外側の頂部開口を画定し、流体入口は、最も外側の頂部開口によって形成される領域を備える。最も外側のキャビティの頂端部は、覆われておらず、閉じていなくてもよく、分離装置は、好ましくは、リアクタの内側に置かれ、その頂部が水位にあるかまたは水位より下にあるので、リアクタ内の流体が、入口が置かれた特定の位置からだけでなく、全ての方向から分離装置に流入することができる。したがって、流体入口は、最も外側のキャビティの開放された上端によって規定される総面積として規定されてもよく、最も外側の上部開口とも呼ばれる。流体が全方向から分離装置に流入することを可能にすることは、入口が置かれる特定の位置を考慮する必要がないので、流れ分布を改善し、システム設計を簡素化するという利点を有する。

［００２１］一実施形態によれば、分離装置は、最も外側の頂部開口を、少なくとも１つの内キャビティの頂部開口とも呼ばれる、少なくとも１つの内頂部開口から分離するための境界画定構造を更に備える。この境界画定構造は、流体入口を形成し得る（また、気体出口を形成し得る）最も外側の頂部開口が、少なくとも１つの内キャビティの開口から分離されることを確実にし、それによって、流体入口を通って流入する流体と、液体出口を通って流出する清浄な液体とが互いに接触しないようにする。

［００２２］一実施形態によれば、境界画定構造は、第２の最も外側の同心のエンクロージャと接触して上方に置かれた境界画定エンクロージャを含み、少なくとも１つの内頂部開口は、境界画定エンクロージャおよび最も内側のエンクロージャによって閉じ込められ、それによって液体収集区間を形成する。液体収集区間は、清浄な水などの固体や気体を（ほとんど）含まない液体を収集するための区間である。液体収集区間は、境界画定エンクロージャおよび最も内側のエンクロージャによって境界が画定された同心エンクロージャの上方に配置されてもよく、少なくとも１つの内キャビティの螺旋形状のチャネルを通って上向きに流れる液体は、その自然な流れに従って液体収集区間に到達してもよい。

［００２３］一実施形態によれば、最も内側のエンクロージャは、その上区間に、液体収集区間内の液体が内部チャンバに流入することを可能にする少なくとも１つの収集開口を備え、分離装置は、さらに、最も内側のエンクロージャから分離装置の外側に向かって突出して、内部チャンバ内の液体を収集する少なくとも１つの液体収集管を備える。最も内側のエンクロージャは、他のエンクロージャよりも高い位置にあってもよいし、追加のエンクロージャを最も内側のエンクロージャの頂部に取り付けてもよく、その結果、最も内側のエンクロージャのうち、他の同心エンクロージャの高さを超える部分が上区間とみなされる。この上区間は液体収集区間を閉じ込めることができ、少なくとも１つの収集開口は、液体収集区間からの液体が内部チャンバに流入することができるように、この区間内に置かれることが好ましい。

［００２４］一実施形態によれば、液体収集区間は、液体収集区間を少なくとも２つの区画に分割するように、少なくとも１つの分割要素を備え、最も内側のエンクロージャは、少なくとも２つの区画の各々について少なくとも１つの収集開口を備える。分割要素は、少なくとも１つの分割壁を備えることができるが、この分割壁は、境界画定エンクロージャに向かって最も内側のエンクロージャから径方向に延びてそれに接触し、それによって液体収集区間を少なくとも２つの区画、好ましくは４つの区画に分割する各区画に対して少なくとも１つの収集開口を有することによって、水は、異なる区画を通って内部チャンバに流入することができる。

［００２５］一実施形態によれば、分離装置は、区画制御機構を備えるが、この区画制御機構は、収集開口のうちの少なくとも１つを閉じ、それによって液体が前記少なくとも１つの区画から流出するのを阻止する。この区画制御機構は、１つ以上の区画の収集開口を閉じることを可能にするので、清浄な水が分離装置から流出する速度を制御することを可能にする。

［００２６］一実施形態によれば、複数の螺旋形状チャネルは、同心構造の垂直横断面に対して内領域および外領域を有する螺旋形状壁によって画定され、螺旋形状壁は、内領域から外領域に向かって上向きに湾曲しているか、または内領域から外領域に向かって下向きに湾曲している。

［００２７］複数の螺旋形状チャネルは、エンクロージャの頂部に置かれた上端部と、エンクロージャの底部に置かれた下端部とを備え、チャネルを通って流れる流体が上端部から下端部へ、または下端部から上端部へ流れる螺旋形状壁によって画定されてよい。また、各壁は、前面および背面の２つの面を備え、前面は、固体粒子が主に接触し、それらがそれを通って滑り落ちる面である。垂直横断面に関しては（図面から明らかに分かるように）、壁の内区域が壁の内縁部に近接して延び、壁の内縁部を含む。螺旋形状の壁は、１つのエンクロージャを次の同心のエンクロージャに連結することができる。一実施形態において、各壁の水平横断面は、同心エンクロージャの中心に向かって径方向に延びる線を画定する。このような構成において、壁は、上端部から下端部に延びる平坦な表面を有してもよい。別のより好ましい構成において、壁は、各壁の水平横断面が中心に向かって径方向に延びるのではなく、前記方向に対して特定の傾斜角を有するように配列される。この構成では、上端部から下端部までの壁面は平坦ではなく、内区域から外区域に向かって下向きに湾曲してアーチ状または凹状に形成されているか、内区域から外区域に向かって上向きに湾曲してアーチ状または凸状に形成されている。

［００２８］一実施形態によれば、最も外側のキャビティの複数の螺旋形状の壁は、内区域から外区域に向かって下向きに湾曲しており、少なくとも１つの内キャビティの複数の螺旋形状壁は、内区域から外区域に向かって上向きに湾曲している。この構成は、壁に接触する固体が最も外側のキャビティ内の外区域に接近して下向きにスライドすることを可能にし、また、固体が少なくとも１つの内キャビティ内の内区域に接近して下向きに移動することを可能にするという利点を提供する。

［００２９］一実施形態によれば、各同心エンクロージャと次のエンクロージャとの間の距離は、２５ｍｍから８００ｍｍ、好ましくは５０ｍｍから８００ｍｍ、より好ましくは５０ｍｍから５００ｍｍ、より好ましくは５０ｍｍから２００ｍｍである。より小さい分離装置の場合には、２５ｍｍから２００ｍｍの間、好ましくは２５ｍｍから１００ｍｍの間の距離も好ましい。

［００３０］一実施形態によると、少なくとも３つの同心エンクロージャは、少なくとも３つの同心管に対応し、少なくとも２つの同心キャビティは、少なくとも２つの同心リングに対応する。本発明の好ましい実施形態において、エンクロージャは、円形の水平横断面によって画定される円筒形などの管状形状を有する。この好ましい実施形態では、それによって画定されるキャビティは、リング形状を有する。これにより、分離装置を円形リアクタタンクに適合させることができ、長方形の水平横断面を有する分離装置では達成できない均一な流体分布を提供することができる。さらに、螺旋形状のチャネルと組み合わされた円筒形の形状は、分離装置の遙かに剛性の高い構造を提供し、チャネルを形成する壁が最早長くまっすぐではないので、壁の厚さを減少させることを可能にする。

［００３１］一実施形態によれば、分離装置は、少なくとも３つの同心キャビティを画定する少なくとも４つの同心エンクロージャを含む。この構造は、流体が下向きに流れることができる１つの最も外側のキャビティと、流体が上向きに流れるための少なくとも２つの内キャビティとを提供する。同心構造において、最も外側のエンクロージャは、より大きな直径を有し、従って、内キャビティよりも多くのチャネルを備えることができ、それによって、より多くの流体を運ぶことができる。少なくとも２つの内キャビティを有することによって、内キャビティのチャネルは、より適切な寸法を有することができ、システムは、より良好な性能を提供することができる。

［００３２］一実施形態によれば、固体収集チャンバは、中空の逆円錐形状を有する。同心のエンクロージャが円筒形の形状を有する場合、固体収集チャンバは、円錐の基部が開放され、周縁部が最も外側の円筒に連結されるように、円錐形の形状を有してもよい。

［００３３］一実施形態によると、分離装置は、固体収集チャンバの下半分の外側部に置かれ、分離装置の下から気体（バイオガスまたは空気）を供給する通期装置を更に備える。これにより、分離装置が置かれたリアクタ内で発生される気体の体積を制御して、分離装置の外側の液体、固体および気体と、分離装置の内側の液体および固体との間の密度差を制御することができ、それによって、分離装置の内側の液体および固体の所望の流れを達成することができる。

［００３４］一実施形態によれば、複数の螺旋形状チャネルは、不規則な表面を有する螺旋形状の壁によって画定される。壁面は、それが前面であるか背面であるかに拘わらず、滑らかであってもよく、皺があってはならない。しかしながら、壁面はまた、不規則であってもよく、不均一であってもよく、または波形であってもよい。これにより、気体分離を改善することができる。

［００３５］第２の態様によれば、本発明は、分離装置によって実施される、液体、気体および固体を含有する流体を分離する方法を提供するが、分離装置は、最も外側のエンクロージャおよび最も内側のエンクロージャを含む少なくとも３つの同心のエンクロージャであって、少なくとも２つの同心のキャビティを画定する、少なくとも３つの同心のエンクロージャと、少なくとも２つの同心チャネルの各々に形成された複数の螺旋形状のチャネルとを備え、この方法は、少なくとも２つの同心キャビティのうち最も外側のキャビティの上区間を介して流体を受けるステップと、流体が、最も外側のキャビティの複数の螺旋形状のチャネルを通って下向きに流れるようにするステップと、流体が、最も外側のキャビティの下に置かれた方向転換チャンバに到達したとき、流体が、最も外側のキャビティの複数の螺旋形状チャネルを通る下向きの流れから、少なくとも１つの内キャビティの複数の螺旋形状チャネルを通る上向きの流れに切り替えることを可能にし、液体に変換された少なくとも１つの内キャビティの上区間に到達したとき、液体が分離装置を流出することを可能にするステップと、固体が、最も外側のキャビティの複数の螺旋形状チャネルを通って、および少なくとも１つの内キャビティの複数の螺旋形状チャネルを通って下向きに移動し、分離装置の下区間を通って分離装置から流出することを可能にするステップと、を含む。

［００３６］さらに、一実施形態によれば、この方法は、流体が最も外側のキャビティの複数の螺旋形状チャネルを通って下向きに流れる間に、気体が上向きに移動し、最も外側のキャビティの上区間を通って分離装置から流出することを可能にするステップを更に含む。

［００３７］一実施形態によれば、最も外側のキャビティの上区間を通して流体を受けるステップは、最も外側の上部開口の全領域を通して流体を受ける工程を含む。

［００３８］一実施形態によれば、液体が上区間を通って分離装置から流出することを可能にするステップは、液体が、少なくとも３つの同心エンクロージャの上方に置かれる液体収集区間に到達することを可能にする工程を含む。

［００３９］一実施形態によれば、この方法は、液体収集区間内の液体が、少なくとも１つの収集開口を通って最も内側のキャビティ内の内部チャンバに流入することを可能にするステップと、最も内側のエンクロージャに連結された少なくとも１つの液体収集管を通って分離装置から流出することを可能にするステップと、を更に含む。

［００４０］一実施形態によれば、固体が分離装置の下区間を通って分離装置から流出することを可能にするステップは、固体が、少なくとも３つの同心エンクロージャの下に置かれた固体収集チャンバに向かって下向きに移動することを可能にする工程を含む。

［００４１］一実施形態によれば、この方法は、固体収集チャンバの下半分の外側部に置かれた通気装置を通して、分離装置の下から気体を供給することを更に含む。

［００４２］一実施形態によれば、複数の螺旋形状チャネルは、複数の螺旋形状壁によってそれぞれ画定され、各螺旋形状壁は、内区域および外区域を含み、この方法は、さらに、最も外側のキャビティにおいて、螺旋形状壁の外区域に向かって下向きに流れる流体に含まれる固体を方向付けし、少なくとも１つの内キャビティにおいて、螺旋形状壁の内区域に向かって上向きに流れる流体に含まれる固体を方向付けすることを含む。

［００４３］一実施形態によれば、液体収集区間は、少なくとも２つの区画に分割され、この方法は、液体収集区間を制御して、少なくとも１つの区画を閉じることを可能にし、それによって、液体が前記区画から流出することを阻止するステップを更に含む。

以下、添付の図面を参照して、より詳細に本発明を説明する。
図１Ａは、本発明の一実施形態による分離装置の垂直横断面を図示する。 図１Ｂは、本発明の一実施形態による分離装置の水平横断面を図示する。 図２は、本発明の一実施形態による分離装置がリアクタタンクの内側に置かれたときの垂直横断面を示す。 図３は、本発明の一実施形態に係る分離装置の一部の斜視図を示す。 図４は、本発明の一実施形態による分離装置の一部の別の斜視図を示す。 図５は、本発明の一実施形態による分離装置の一部の別の斜視図を示す。 図６Ａは、本発明の一実施形態による分離装置の垂横直断面を図示する。 図６Ｂは、本発明の一実施形態による分離装置の水平横断面を図示する。 図７は、本発明の一実施形態による分離装置の一部の拡大図を示す。 図８は、本発明の一実施形態による分離装置の一部の別の斜視図を示す。 これらの図は、例示のみを目的としたものであり、特許請求の範囲によって規定される範囲又は保護の制限として機能するものではない。

実施形態の説明

［００５６］本発明による分離装置を用いた浄化プロセスの適用は、リアクタタンクを備える。実施例としては、好気性、嫌気性、または無酸素リアクタがある。嫌気性粒状汚泥床技術とは、廃水を嫌気性処理するためのリアクタ概念または浄化装置を指す。

［００５７］好ましくは、本発明の分離装置の頂部、好ましくは頂縁、または頂面は、通気されたリアクタタンク内の水位に置かれ、分離装置の残りの部分が水位より下に置かれるようにする。なぜならば、このようなタンク内では、分離装置の（通気された）外側と分離装置の（通気されていない）内側との間の密度差が、分離装置を通る流体流を生じ、この流体流は、分離装置からの沈降した固体または固体粒子を、流体分離装置内の同じまたは別のリアクタタンクに戻すからである。しかしながら、別の実施形態において、分離装置は、水位よりも完全に下に、またはリアクタの底部にさえ置くことができる。

［００５８］本発明による、アップフロー嫌気性スラッジブランケット（ＵＡＳＢ）または膨張粒状スラッジ床（ＥＧＳＢ）などのリアクタ、または好気性リアクタは、発酵チャンバを有するタンクを備える。廃水は、一実施形態では、適切な間隔の入口でタンクに分配される。廃水は（ｎ－嫌気性）汚泥床を上方に通過し、汚泥中の微生物が廃水基質と接触する。一実施形態において、発酵チャンバ内で得られる嫌気性分解プロセスは、気体（例えば、ＣＨ_４およびＣＯ_２を含むバイオガス）の生成に関与する。放出された気泡の上方への運動は、機械的部品を有することなく、リアクタの混合を提供する水力学上の乱流を引き起こす。流体は、流体を通って上方に向かって液体レベルに向かう気体流のために、発酵チャンバ内で連続的に運動している。

［００５９］好ましくは、リアクタの頂部において、水相は、本発明の目的である３相分離器（気体－液体－固体分離器としても知られる）、沈降装置または分離装置中でスラッジ固体および気体から分離される。

［００６０］ここでは、一般に流体を用いて説明するが、廃水に適用することが好ましく、他の適当な流体を用いてもよいことは当業者にとって明らかである。

［００６１］図面の詳細な説明を行う前に、本出願全体を通して、上方、下方、上区間／下区間、上部／下部などの用語が使用されることに留意されたい。特に示されていないが、これらの定義は、分離装置が動作中であるか、または動作中である準備ができている位置を指す。

［００６２］また、本明細書を通して、垂直横断面および水平横断面などの用語が使用される。垂直横断面は、（少なくとも一部の図においてＸで表される）縦軸を含む縦面に沿って作られた横断面として理解されるべきであり、水平横断面は、（少なくとも一部の図においてＹで表される）横断軸を含む横断面に沿って作られた横断面として理解されるべきである。図を通して、同様の番号は同じ特徴を示す。

［００６３］図１Ａは、本発明の一実施形態による分離装置の垂直横断面を図示する。図１Ｂは、本発明の一実施形態による分離装置の水平横断面を図示する。両方の図は、相補的な情報を提供し、一部の特徴は、一方の図または他方の図において、よりよく理解され得るので、同時に説明される。

［００６４］図１Ａ及び図１Ｂによる分離装置１は、少なくとも３つの同心エンクロージャを含む同心構造を備え、そのうちの最も外側のエンクロージャ１０及び最も内側のエンクロージャ１２がある。少なくとも３つの同心エンクロージャは、最も外側のキャビティ１１及び一つ又は複数の内キャビティ１３を含む少なくとも２つの同心キャビティを画定する。図１Ａおよび図１Ｂの実施形態において、同心エンクロージャは、円形の水平横断面を有する同心の管、より具体的には同心の円筒に対応し、キャビティはリングに対応する。しかしながら、これは、１つの可能性、１つの好ましい実施形態であるが、同心のエンクロージャは、例えば、矩形（偶数正方形）の水平横断面、六角形、八角形の水平横断面、または他の適切な形状によって画定される多角形の形状を有することができることに留意されたい。

［００６５］さらに、図１Ａおよび図１Ｂの実施形態は、３つの同心キャビティを画定する４つの同心エンクロージャを示す。これは好ましい実施形態であり、最も外側のキャビティ１１は、脱気相が起こり得る脱気区間に対応し、２つの内キャビティ１３は、固体分離が起こり得る沈降区間に対応する。したがって、この沈降区間は、２つのキャビティに分割される。螺旋形状チャネル１４を画定する円形セクタの長さＡは、内キャビティ１３の場合、１つの内キャビティのみが使用されるなら、そうでなければ小さすぎる可能性があるので、この構成は有利である。少なくとも２つの内キャビティ１３を使用することによって、Ａに対して十分な長さを維持しながら、各内キャビティの螺旋形状チャネル１４の数を減らすことができる。さらに、螺旋形状チャネル１４の垂直面に対する角度は、最も外側のキャビティで最も小さく、内キャビティに向かって増加する。１つの内キャビティのみを使用したなら、この角度は内キャビティでは急過ぎる。少なくとも２つの内キャビティを使用することによって、内キャビティ１３内のチャネル１４の角度（すなわち、螺旋形状チャネルのピッチ）を小さくすることができる。

［００６６］距離Ｂは、チャネル１４の幅と同じかまたは実質的に同じである同心キャビティの幅を表す。距離Ｂは、２５ｍｍから８００ｍｍ、好ましくは５０ｍｍから８００ｍｍ、より好ましくは５０ｍｍから５００ｍｍ、さらにより好ましくは５０ｍｍから２００ｍｍの値を有することができる。より小さい分離装置の場合、２５ｍｍから２００ｍｍの間、好ましくは２５ｍｍから１００ｍｍの間の距離も好ましい。図１Ｂに見られるように、距離Ｂは、最も外側のキャビティ１１の方が、最も内側のキャビティの距離Ｂよりも同時に小さい第２の最も外側のキャビティ又は中間のキャビティよりも小さい。しかしながら、これは一実施例であり、Ｂの他の長さを使用することができる。最も外側のキャビティ１１内のチャネルについてのＡおよびＢの値は、それらの比率およびチャネルのサイズが、装置を気体が上昇および流出することを可能にするように決定される。一方、内キャビティ１３のＡおよびＢの値は、それらの比率およびチャネルのサイズが、液体流に対して下方に固体が移動することを可能にするように決定されるので、流体特性に依存する。

［００６７］２つの内キャビティ内の水流速度が等しいことを保証するために、両方の内キャビティ１３内の圧力降下は等しくなければならない。圧力損失は、流体搬送ネットワークの２点間の全圧の差として定義され、圧力損失は、流体が管を通って流れるときに、流体に対して流れに対する抵抗によって生じる摩擦力が作用するときに生じる。圧力降下は、摩擦係数、水の密度、螺旋形状チャネル１４の頂端から底端までの長さ、すなわち流体がチャネル１４内を通過しなければならない経路の長さ、チャネル１４の水力学上の直径、および流体の速度に依存する。

［００６８］これを考慮して、チャネルの数、螺旋形状チャネルのピッチ、および区間の直径は、両区間における速度が等しくなるように選択することができる。

［００６９］３つの同心キャビティを画定する２つの同心エンクロージャを備える実施形態も可能であり、また、３以上の同心キャビティを画定する４以上の同心エンクロージャを備える実施形態も可能である。

［００７０］分離装置１は、最も外側のキャビティ１１の上区間に置かれる流体入口１５を更に備える。前記上区間は、好ましくは、上半分または上３分の１であり、より好ましくは、流体入口１５は、最も外側の頂部開口を規定するように好ましくは覆われていない最も外側のキャビティ１１の頂部に形成され、流体入口１５は、最も外側の頂部開口によって形成される領域を含む。このような構成では、分離装置が置かれるリアクタタンク内の流体は、入口が配置される特定の場所からだけでなく、あらゆる方向から分離装置に流入することができる。

［００７１］流体入口１５は、気体出口としても作用し得る。すなわち、流体が最も外側のキャビティ１１の螺旋形状チャネル１４を通って下向きに流れるとき、気体粒子は、流体から分離して上向きに移動し、気体出口（流体入口）を通って分離装置から流出する。管を含む気体収集システムを使用して気体を収集することができ、あるいは、気体は単に分離装置１を上昇して流出することができる。

［００７２］動作時には、同心構造体の下方において、固体収集チャンバ２０が最も外側のエンクロージャ１０の底端部に置かれ、連結され、または加えられて、方向転換チャンバと呼ばれるチャンバを画定し、流体は、最も外側のキャビティ１１の螺旋形状チャネル１４の底部に到達した後に、流体自身のエネルギを使用して、下向きの流れから上向きの流れに向きを変えることができる。次いで、流体は、この実施形態において２つの内キャビティである少なくとも１つの内キャビティ１３の螺旋形状チャネル１４を通って、上向きに流れることができる。流体が最も外側のキャビティ１４のチャネル１４を通って下方に流れ、内キャビティ１３のチャネル１４を通って上方に流れる間、固体粒子は、その高密度のため、およびチャネル１１の面との摩擦のために、液体から分離し、落下し、固体収集チャンバ２０の底部に沈降し、次いで、好ましくは固体収集チャンバの底部に置かれた固体出口２２を通って固体収集チャンバ２０から流出する。

［００７３］固体収集チャンバ２０は、いくつかの形状を有することができる。しかしながら、図１Ａ及び図１Ｂの実施形態では、同心構造との取り付けを改善するための円錐形状を有するが、これは、最も外側のエンクロージャ１０の底部に円錐形基部の周縁を取り付け又は係合させることによって達成することができる。しかしながら、固体収集チャンバ２０が固体を収集し、分離装置１から除去することを可能にし、流体が最も外側のキャビティ１１のチャネル１４を出て、少なくとも１つの内キャビティ１３のチャネル１４に流入することを可能にする空間がある限り、他の形状も可能であることに留意されたい。

［００７４］また、図１Ａおよび図１Ｂは、液体収集区間３０および少なくとも１つの液体収集管３６を備えた液体出口を示す。液体収集区間３０は、最も内側のエンクロージャ１２と、最も外側のキャビティ１１の頂部開口を内キャビティ１３の頂部開口から分離する境界画定構造とによって囲まれ、または境界画定されてもよい。この境界画定構造は、好ましくは、他の同心のエンクロージャと同様の形状を有し、一端が第２の最も外側のエンクロージャの頂部に取り付けられて配置される境界画定エンクロージャ３１である。この境界画定エンクロージャは、以下により詳細に説明する図４でも明確に見ることができる。

［００７５］最も内側のエンクロージャ１２は中実であってもよいし、（部分的に）中空であってもよい。（部分的に）中空であれば、液体（清浄な水）の収集に寄与することができる内部チャンバ３５を画定することができる。最も内側のエンクロージャ１２は、他の同心のエンクロージャの高さＨよりも高い高さＨ１を有することができ、あるいは、代わりに、追加のエンクロージャを、上区間を画定するより高い高さを提供する最も内側のエンクロージャの上区間に取り付けることができ、その結果、（高さＨ２の）上区間は、液体収集セクション３０の境界を画定する壁として作用することができる。最も内側のエンクロージャ１２の上区間には、液体収集区間３０内の液体が内部チャンバ３５に流入し、内部チャンバ内に貯蔵されるように、（図４で見える）少なくとも１つの収集開口３４が存在してもよい。次いで、液体は、少なくとも１つの液体収集管３６によって排出されてもよいが、この液体収集管３６は、最も内側のエンクロージャ１２に連結され、内部に貯蔵された液体を収集する。図４を参照して分かるように、液体収集区間は、区画に分割することができる。

［００７６］螺旋形状のチャネルは、図１Ａおよび図１Ｂの場合のように、各エンクロージャを次のエンクロージャと連結する螺旋形状の壁によって画定することができる。螺旋形状のチャネルは、螺旋形状の中空部材または矩形（正方形）などの多角形の水平横断面を有する中空アーム、または他の種類の多角形、円形または楕円形の水平横断面を有する中空アームによって画定することもでき、中空アームは、キャビティに適合し、互いに、およびキャビティを画定するエンクロージャに取り付けられる。好ましい実施形態において、螺旋形状のチャネルは、各エンクロージャを次のエンクロージャに連結する壁によって画定される。別の好ましい実施形態において、螺旋形状チャネルは、正方形または長方形の水平横断面を有する中空アームによって画定される。これらの実施形態において、空間のより良い利用を可能にし、従って、より高い流体体積を可能にするため、好ましい。

［００７７］図１Ａおよび図１Ｂの実施形態において、複数の螺旋形状のチャネル１４は、螺旋形状の壁１９によって画定され、この壁は、上端部および下端部を有し、１つのエンクロージャを次の同心のエンクロージャに連結する。これらの螺旋形状の壁１９は、流体が流れる前面（または頂面）、すなわち固体がほとんど接触する面、および背面（または底面）を有する。螺旋形状の壁はまた、垂直横断面に関して、壁の全長に沿って内縁部に近接してかつ該内縁部を含むように延びる内区域１７と、同様に外縁部に近接してかつ該外縁部を含むように延びる外区域１８とを有する。

［００７８］図１Ａおよび図１Ｂの実施形態において、各壁１９の水平横断面は、同心エンクロージャの中心に向かって径方向に延びる線を画定し、この線は、それが置かれる同心キャビティの幅（距離Ｂ）と実質的に同じ長さを有する。このような構成において、壁は、上端部から下端部まで延びる平坦面を有する。

［００７９］図２は、本発明の一実施形態による分離装置がリアクタタンクの内側に置かれたときの垂直横断面を示す。図２において、分離装置１は、好気性または嫌気性リアクタであり得るリアクタタンクの内側に置かれる。

［００８０］図２の実施形態の分離装置１は、リアクタ２の上部、例えば上半分に置かれ、その頂部は流体レベル３または流体レベル３の下にある。しかしながら、分離装置１をリアクタ内部の他の場所に配置することもでき、作動原理は同じである。たとえば、分離装置１は、リアクタの底部の近く又は底部に置くことができる。流体中の液体、固体および気体の分離法を図２との関連で説明する。

［００８１］ステップ１）において、液体、固体および気体を含む廃水のような流体は、最も外側のキャビティ１１の上区間に置かれた流体入口１５を介して分離装置１によって受け取られ、この場合は、最も外側の空洞１１の上部開口全体に対応する。次いで、ステップ２において、流体は、螺旋形状のチャネル１４を通って下方に流れることができ、流体に含まれる（大部分の）気体は、部分的には、流体と、チャネルを画定する壁の表面との摩擦のために、流体から分離し、これは、平滑であっても不規則であってもよく、気体は、上向きに移動し、流体入口１５に対応する気体出口を通って分離装置から流出する。ステップ３）において、流体は、最も外側のキャビティ１１の底部領域に到達した後、方向転換チャンバに到達するが、この方向転換チャンバは、固体収集チャンバ２０の一部であり、流体が下方流から上方流に切り替えられ、少なくとも１つの内部キャビティ１３の複数の螺旋状チャネル１４を通って上方に流れることが可能な境界空間である。液体に変換された少なくとも１つの内キャビティ１３の上区間に到達するとき、液体は分離装置から流出することができる。ステップ４）は、固体を分離装置の下区間を通って、好ましくは固体収集チャンバ２０の底部に置かれる固体出口２２を通って、分離装置から流出することを可能にするステップに対応するが、固体は、最も外側のキャビティ１１の複数の螺旋形状のチャネル１４を通って下向きに移動し、かつ少なくとも１つの内キャビティ１３の複数の螺旋形状のチャネル１４を通って下向きに移動される。ステップ５）において、上区間に到達した液体（清浄な水）は、液体収集区間３０に流入し、そこから、液体は、たとえば、少なくとも１つの収集開口３４を介して最も内側のエンクロージャ１２の内部チャンバ３５にアクセスすることができる。液体収集管３６又は他の任意の液体排出要素を最も内側のエンクロージャ１２に連結し、ステップ６）において、内部に貯留された液体を除去することができる。内部チャンバ３５が存在しない場合、液体収集区間３０内の液体は、少なくとも１つの管によって直接連結することができる。

［００８２］図３は、本発明の一実施形態に係る分離装置の一部を示す斜視図である。図３では、異なる同心キャビティ内の螺旋形状チャネル１４の上部が見られる。また、螺旋形状のチャネル１４を画定する螺旋形状の壁１９の水平横断面を見ることができ、これは同心のエンクロージャの中心に向かって径方向に延びている。距離Ｂは、同心円状のキャビティの幅を表し、このキャビティに形成された螺旋形状のチャネル１４の幅と同じか又は実質的に同じである。図１Ａ及び図１Ｂに関して上述したように、距離Ｂは、異なる値を有することができる。

［００８３］図４は、本発明の一実施形態による分離装置の一部の別の斜視図を示す。図４は、同心エンクロージャの上方に位置する液体収集区間３０に焦点を合わせる。なお、図４に示す構成は一実施例であり、他の構成も可能であるので、この液体収集区間３０は、図４に示す構成とは異なる要素を有していてもよい。図４の実施形態は境界画定エンクロージャ３１を示すが、この境界画定エンクロージャ３１は、第２の最も外側のエンクロージャの頂部に加えられ、最も内側のエンクロージャ１２の追加の高さＨ２（図１Ａ参照）と実質的に同じでもよい高さを有する。また、境界画定エンクロージャ３１の高さは、高さＨ２よりも大きくてもよく、これにより、液体収集区間３０内または内部チャンバ３５の内側の液体が、分離装置から溢れ出たり流出しないようにする。

［００８４］図４の実施形態に見られるように、最も内側のエンクロージャ１２は、液体収集区間３０内の液体が内部チャンバ３５に流入することを可能にするために、その上区間（最も内側のエンクロージャの一部であっても、最も内側のエンクロージャの上部に取り付けられた追加のエンクロージャであってもよい、他の同心エンクロージャの高さを超えて延びる高さＨ２の区間）に少なくとも１つの収集開口３４を備える。内部チャンバ３５から液体を収集するために、少なくとも１つの液体収集管３６又は他の液体排出手段が、最も内側のエンクロージャ１２から分離装置１の外側に向かって突出してもよい。

［００８５］図４は、液体収集区間３０を４つの区画３３に分割する４つの境界画定要素３２を示す。しかしながら、これは好ましい実施形態であるが、異なる量の境界画定要素および区画でもよいことに留意されたい。図４の実施形態の境界画定要素３２は、最も内側のエンクロージャ１２から境界画定エンクロージャ３１内の位置まで径方向に延びる分割壁を備え、それによって、液体収集区間３０を複数の区画３３に分割する。

［００８６］複数の区画を有することの利点は、これらの区画の１つ以上を閉じることができることである。この機構により、分離装置内の流体の速度を制御することができる。最も内側のエンクロージャ１２は、複数の収集開口３４を備えることができ、その結果、少なくとも１つの収集開口３４が、各区画を内部チャンバ３５に接続する。分離装置は、分離装置内の液体の所望の速度に基づいて、収集開口３４のうちの少なくとも１つを閉鎖または開放する区画制御機構を備えることができる。区画制御機構は、収集開口３４のうちの少なくとも１つを閉じるカバーまたは密封構造を備えることができる。制御機構は、手動で制御することもできるし、センサシステムによって自動的に制御することもできる。

［００８７］図４の実施形態において、境界画定要素３２は、（図１Ｂで明確に分かるように）螺旋形状の壁の径方向分布に従って径方向に延びている。しかしながら、境界画定要素３２は、螺旋形状の壁の分布に適合した異なる形状を有することができる。図６から図８に関して分かるように、螺旋形状の壁が径方向に延びていない場合、境界画定要素３２は、液体収集区間３０の区画を効果的に画定するように、壁の水平横断面に適合する形状を有する。

［００８８］図５は、本発明の一実施形態による分離装置の一部の別の斜視図を示す。特に、図５は、固体収集チャンバ２０の拡大図を示し、この固体収集チャンバ２０は、底面が開放され、底面の縁部区域が最も外側のエンクロージャ１０の下端部に接触する逆円錐形状を有する実施例である。固体出口２２は、固体収集チャンバ２０の底部に置かれる。さらに、固体収集チャンバ２０は、ストッパ２４を含むことができるが、このストッパ２４は、固体排出口２２の下方に置かれ、固体排出口２２を通して固体を流出させながら、空気が固体収集チャンバ２０に流入するのを防止するように構成されている。なお、ストッパ２４は円錐形状であることが好ましいが、これに限定されるものではない。

［００８９］一実施形態によると、分離装置は、通気装置を更に備えるが、この通気装置は、固体収集チャンバの下半分の外側部に置かれ、分離装置の下から気体（バイオガスまたは空気）を供給する。分離装置を通る液体と固体の流れは、分離装置の外側の液体、固体、気体の密度差によって駆動され、分離装置内の液体と固体のみが駆動される。この密度差は、分離装置が置かれている通気リアクタに酸素を供給するために必要な気体（例えば、バイオガス）生成手段または通気手段のいずれかに依存する。しかしながら、生成された気体体積は、必ずしも分離装置上の効率的な水及びスラッジ流のための正しい気体体積ではない。これは、分離器の下から空気またはバイオガスのいずれかを供給するための専用の通気装置を有することによって回避することができる。好ましくは、通気装置は、固体収集チャンバ２０の下半分、固体収集チャンバ２０の外側、固体収集チャンバ２０の外側面に近接して、または接触して、固体出口２２の上方に置かれる。通気装置は、少なくとも１つの開口、好ましくは複数の開口を含む少なくとも１つの管を有する管システムを備えてもよく、これにより、気体を開口を通してリアクタに供給することができ、それによって生成される気体の量を制御し、分離装置の外側と分離装置の内側との間の密度差を制御し、分離装置を通して液体および固体の効率的な流れを得ることができる。

［００９０］図６Ａは、本発明の一実施形態による分離装置の垂直横断面を図示する。図６Ｂは、本発明の一実施形態による分離装置の水平横断面を図示する。図６Ａおよび図６Ｂの実施形態は、図１Ａおよび図１Ｂの実施形態と同様であり、同様の特徴については説明を省略する。

［００９１］しかしながら、図１Ａおよび図６Ｂの実施形態の螺旋形状のチャネル１４は、図６Ａおよび図１Ｂのものとは異なる形状を有する。図６Ａおよび図６Ｂの複数の螺旋形状のチャネル１４は、螺旋形状の壁１９によって画定されるが、螺旋形状の壁１９は、平坦ではなく、その水平横断面が同心構造の中心に向かって径方向に延びない。その代わりに、後で詳細に説明する図６Ｂに示すように、螺旋形状の壁１９は、各壁１９の水平横断面が前記方向に対して傾斜して特定の角度αを形成するように配列される。

［００９２］その形状のために、螺旋形状の壁１９は平坦ではなく、図６Ｂに見られるような垂直横断面に対して、内区域１７が外区域１８に向かって下方に湾曲して凹形状を形成するか、または内区域１７が外区域に向かって上方に湾曲して凸形状を形成するかのいずれかを有する。この実施態様において、流体に含まれる固体は、流体が下向きまたは上向きに流れる間に壁１９の一方の区域または他方の区域に向かって移動する傾向があり、それによって固体を分離装置内の所望の場所に向けるという利点を有する。好ましい実施形態において、最も外側のキャビティ１１の複数の螺旋形状の壁１９は、外区域１８に向かって下向きに湾曲した内区域１７を有し、固体が外縁、すなわち最も外側の同心エンクロージャ１０に近づくにつれて下向きに移動できるようになっている。これにより、固体は、円錐壁により近い固体分離チャンバ２０に到達することが可能となり、したがって、固体分離チャンバ２０の底部で、より迅速にスライドし、沈降することができる。好ましい実施形態において、少なくとも１つの内キャビティ１３の複数の螺旋形状の壁１９は、内区域１７が外区域１８に向かって上向きに湾曲し、固体が内縁部、すなわち最も内側の同心エンクロージャ１２に近づくにつれて下向きに移動できるようにする。液体が螺旋形状のチャネル１４を通って上向きに移動している内キャビティ１３において、チャネル１４を画定する壁１９の形状は、固体が内縁部に向かって中心に向かって移動する傾向があり、それによって最短経路を通る固体収集チャンバ２０の底部にほぼ直接落下するようなものである。

［００９３］角度αの値は、螺旋形状の壁１９が内区域１７から外区域１８まで画定する曲線の半径を決定する。角度αが大きいほど、上述したような深い凹凸形状を意味する。αが小さいほど、壁の横断面は同心エンクロージャの半径に近くなり、壁の表面は平坦になる。さらに、（図６Ｂの内キャビティのように）αが正の値を有する場合、（図６Ａの内キャビティに見られるように）内区域１７が外区域１８に向かって上向きに硬化することが決定され、（図６Ｂの最も外側キャビティのように）αが負の値を有する場合、（図６Ａの最も外側キャビティに見られるように）内区域が外区域に向かって下向きに湾曲することが決定される。

［００９４］図７は、本発明の一実施形態による分離装置の一部、具体的には、図の右端の同心エンクロージャの中心を示す部分垂直横断面の図６Ａ）においてＶＩＩとして示される拡大図を示す。図７では、一実施形態において、最も外側のキャビティ１１の複数の螺旋形状の壁１９が、垂直横断面に関して、外区域１８に向かって下向きに湾曲した内区域１７を有し、図中に黒丸で示された固体は、最も外側の同心エンクロージャに近づくにつれて下向きに移動する傾向があり、一方、図中に白丸で示された気体は、反対方向に上向きに移動する傾向があることがより明確に分かる。また、少なくとも１つの内キャビティ１３（この実施形態では、２つの内側キャビティ１３）の複数の螺旋形状の壁１９が、内区域を外区域に向かって上向きに湾曲させ、固体が最も内側の同心エンクロージャに近づくように下向きに移動できるようにすることも理解できる。

［００９５］図８は、本発明の一実施形態による分離装置の一部の別の斜視図を示す。図８の表示は、図３の表示と非常に類似しているが、図８から、螺旋形状のチャネル１４を画定する壁１９の水平横断面は、径方向に対して角度αを画定し、したがって、図３の実施形態のように径方向に従わないことが分かる。

［００９６］これらの図は、例示のみを目的としたものであり、特許請求の範囲によって規定される範囲又は保護の制限として機能するものではない。

［００９７］本発明を例示的な実施形態を参照して説明してきたが、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、等価物をその要素の代わりに用いることができることが理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれる全ての実施形態を含むことが意図される。

［００９８］特に、本発明の様々な態様の特定の特徴の組合せを行うことができる。本発明の一態様は、本発明の別の態様に関連して記載された特徴を追加することによってさらに有利に強化することができる。

［００９９］本発明は、添付の特許請求の範囲およびその技術的同等物のみによって限定されることを理解されたい。本明細書及びその特許請求の範囲において、「備える」という動詞及びその活用は、具体的に言及されていない項目を除外することなく、単語に続く項目が含まれることを意味する非限定的意味で使用される。さらに、不明確な冠詞「ａ」または「ａｎ」による要素への言及は、文脈が要素の１つのみが存在することを明確に要求しない限り、要素の２つ以上が存在する可能性を排除しない。したがって、不明確な冠詞「ａ」または「ａｎ」は、通常、「少なくとも１つ」を意味する。

符合の説明

同様の要素を示すために説明において使用された同様の参照番号（ただし、１００においてのみ異なる）は、以下のリストから省略されているが、暗黙的に含まれていると考えるべきである。
１…分離装置、
２…リアクタタンク、
３…流体レベル、
１０…最も外側のエンクロージャ、
１１…最も外側のキャビティ
１２…最も内側のエンクロージャ、
１３…内キャビティ
１４…螺旋形状チャネル、
１５…流体入口＝気体出口、
１７…垂直横断面に対する螺旋形状壁の内区域、
１８…垂直横断面に対する螺旋形状壁の外区域、
１９…螺旋形状壁、
２０…固体収集チャンバ、
２２…固体出口、
２４…ストッパ、
３０…液体収集区間、
３１…境界画定エンクロージャ、
３２…分割要素、
３３…区画、
３４…収集開口、
３５…内部チャンバ、
３６…液体収集管。

Claims (18)

1. 流体浄化装置の分離装置（１）において、前記分離装置は、
   少なくとも３つの同心エンクロージャであって、最も外側のエンクロージャ（１０）と最も内側のエンクロージャ（１２）を含み、少なくとも２つの同心キャビティを画定する、少なくとも３つの同心エンクロージャと、
   流体が複数の螺旋形状チャネルを通って流れることができるように、前記少なくとも２つの同心キャビティのそれぞれに形成された複数の螺旋形状チャネル（１４）と、
   前記少なくとも２つの同心キャビティのうち最も外側のキャビティの上区間に置かれ、流体を受ける流体入口（１５）であって、気体出口に対応する、流体入口（１５）と、
   前記流体に含まれる固体を排出するための固体出口（２２）であって、前記分離装置の下区間に置かれる、固体出口（２２）と、
   前記少なくとも２つの同心キャビティのうちの少なくとも１つの内部キャビティ（１３）の上区間に置かれ、前記流体に含まれる液体を排出する液体出口と、
   を備え、
   前記分離装置の下区間は、前記少なくとも３つの同心エンクロージャの下方に置かれた方向転換チャンバを備え、前記方向転換チャンバは、前記流体が、前記最も外側のキャビティ（１１）の前記複数の螺旋形状チャネル（１４）を通る下向き流れから、前記少なくとも１つの内部キャビティ（１３）の前記複数の螺旋形状チャネル（１４）を通る上向きの流れに切り替わることを可能にするように構成される、分離装置（１）。
2. 各同心キャビティ内の前記複数の螺旋形状チャネル（１４）は、互いに平行に延びて、１つの単一の螺旋形状を画定する、請求項１に記載の分離装置（１）。
3. 前記分離装置の下区間は、前記少なくとも３つの同心のエンクロージャの下方に置かれ、前記方向転換チャンバを含む固体収集チャンバ（２０）を備え、前記固体出口（２２）は、前記固体収集チャンバの底部に置かれる、請求項２に記載の分離装置（１）。
4. 前記最も外側のキャビティの頂部が開口して最も外側の頂部開口を画定し、前記流体入口（１５）は、前記最も外側の頂部開口によって形成される領域を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の分離装置（１）。
5. 前記最も外側の頂部開口を少なくとも１つの内頂部開口から分離するための境界画定構造を更に備える、請求項４に記載の分離装置（１）。
6. 前記境界画定構造は、第２の最も外側の同心エンクロージャの上方で、前記第２の最も外側の同心エンクロージャに接触して置かれた境界画定エンクロージャ（３１）を備え、前記少なくとも１つの内頂部開口は、前記境界画定エンクロージャと前記最も内側のエンクロージャ（１２）とによって閉じ込められ、それによって液体収集区間（３０）を形成する、請求項５に記載の分離装置（１）。
7. 最も内側のエンクロージャ（１２）の上区間には、前記液体収集区間（３０）内の液体を内部チャンバ（３５）に流入させるための少なくとも１つの収集開口（３４）が設けられており、前記最も内側のエンクロージャ（１２）から前記分離装置の外側に向かって突出する少なくとも１つの液体収集管（３６）を更に備え、前記内部チャンバ（３５）内の液体を収集する、請求項６に記載の分離装置（１）。
8. 前記液体収集区間（３０）は、少なくとも１つの分割要素（３２）を備え、前記液体収集区間を少なくとも２つの区画（３３）に分割し、前記最も内側のエンクロージャ（１２）は、前記少なくとも２つの区画（３３）の各々に対して少なくとも１つの収集開口（３４）を備える、請求項６又は７に記載の分離装置（１）。
9. 前記分離装置は、前記少なくとも１つの収集開口（３４）を閉じることにより、対応する区画（３３）から液体が流出することを阻止する区画制御機構を備える、請求項８に記載の分離装置（１）。
10. 前記複数の螺旋形状チャネル（１４）は、垂直横断面に対して内区域（１７）と外区域（１８）とを有する螺旋形状壁（１９）によって画定され、前記螺旋形状壁は、前記内区域から前記外区域に向かって上向きに湾曲しているか、または前記内区域から前記外区域に向かって下向きに湾曲している、請求項１～９のいずれか一項に記載の分離装置（１）。
11. 前記最も外側のキャビティ（１１）の前記複数の螺旋形状壁（１９）は、前記内区域（１７）から前記外区域（１８）に向かって下向きに湾曲し、少なくとも１つの内キャビティ（１３）の前記複数の螺旋形状壁（１９）は、前記内区域（１７）から前記外区域（１８）に向かって上向きに湾曲している、請求項１０に記載の分離装置（１）。
12. 各同心エンクロージャと次のエンクロージャとの間の距離（Ｂ）は、５０ｍｍ～８００ｍｍ、好ましくは５０ｍｍ～５００ｍｍ、より好ましくは５０ｍｍ～２００ｍｍである、請求項１～１１のいずれか一項に記載の分離装置（１）。
13. 前記少なくとも３つの同心エンクロージャは、円筒形状を有する少なくとも３つの同心管に対応し、前記少なくとも２つの同心キャビティは、少なくとも２つの同心リングに対応する、請求項１～１２のいずれか一項に記載の分離装置（１）。
14. 少なくとも３つの同心キャビティを画定する少なくとも４つの同心エンクロージャを備える、請求項１～１３のいずれか一項に記載の分離装置（１）。
15. 前記固体収集チャンバ（２０）が中空逆円錐形状を有する、請求項３または請求項３に従属する場合の請求項４～１４のいずれか一項に記載の分離装置（１）。
16. 請求項３または請求項３に従属する場合の請求項４～１５のいずれか一項に記載の分離装置（１）であって、
    前記固体収集チャンバ（２０）の下半分の外側部に置かれた、前記分離装置の下から気体を供給するための曝気装置を更に備える、分離装置（１）。
17. 前記複数の螺旋形状チャネル（１４）は、面が波形の螺旋形状壁（１９）によって画定される、請求項１～１６のいずれか一項に記載の分離装置（１）。
18. 液体、気体および固体を含む流体を分離する方法において、
    最も外側のエンクロージャ（１０）および最も内側のエンクロージャ体（１２）を含み、少なくとも２つの同心キャビティを画定する少なくとも３つの同心エンクロージャと、前記少なくとも２つの同心チャネルの各々に形成された複数の螺旋形状チャネル（１４）と、を備えた分離装置（１）によって実施される方法であって、
    前記少なくとも２つの同心キャビティのうちの最も外側のキャビティ（１１）の上区間を通して流体を受けるステップと、
    前記流体が、前記最も外側のキャビティ（１１）の前記複数の螺旋形状チャネル（１４）を下方に流れるようにし、前記流体に含まれる気体が、前記最も外側のキャビティ（１１）の前記複数の螺旋形状チャネル（１４）を上方に移動し、前記最も外側のキャビティ（１１）の上区間を通って前記分離装置から流出するようにするステップと、
    流体が前記最も外側のキャビティ（１１）の下方に置かれる方向転換チャンバに到達するとき、前記流体は、前記最も外側のキャビティ（１１）の前記複数の螺旋形状チャネル（１４）を通る下向きの流れから、少なくとも１つの内キャビティ（１３）の前記複数の螺旋形状チャネル（１４）を通る上向きの流れに切り替わり、液体に変換された前記少なくとも１つの内キャビティの上区間に到達するとき、前記液体が前記分離装置から流出する、ステップと、
    固体が、前記最も外側のキャビティ（１１）の前記複数の螺旋形状チャネル（１４）および前記少なくとも１つの内キャビティ（１３）の前記複数の螺旋形状チャネル（１４）を通って下向きに移動し、前記分離装置の下区間を通って前記分離装置から流出することを可能にする、ステップと、
    を含む、方法。

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