JP3641008B2 - 未処理液体流の処理方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、凝析（coagulation)−凝集（flocculation）−セパレータプレートなしの沈降（sedimentation)（すなわち単一の沈降）によって固体と液体とを分離するための（特に、もっぱらそれだけではないが、流水を清澄化又は精製するための）方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
本発明は、流水を物理化学的な処理（フロックの生成を伴う）と、これに続く沈降により処理する（略して物理化学的沈降と呼ぶ）ための技術に属するものである。
【０００３】
最初の簡単な物理化学的沈降装置は、おおよそ１ｍ／ｈの「ミラー」速度（“mirror" rate 又は“mirror" speed）（すなわちm²で表した沈降装置の単位表面積当たりのm³/hで表した処理流量）での運転を可能とし、この上限は物理化学的フロックの軽さと流水（effluent）中でのフロックの低い沈降速度によって課されるものであった。
【０００４】
１９６４年８月４日出願のフランス国特許出願公開第１４１１７９２号明細書には、処理すべき流水に、補助的な固形清澄剤（例えば、粒子寸法２０〜２００μｍの微細な砂）、ポリマー、そして任意的に、流水の清澄化において日常的に用いられる他の化学製品（凝集剤）を、同時に加えることにある重要な改良が開示されている。
【０００５】
生成するフロックは砂粒子を捕捉し、密度が増大し従って沈降速度が増大して、フロックを含んだ流水は沈降反応器へ流入し、そこからオーバーフローする（その結果、底部の入口から上部の出口までが速度が低下する領域ということになる）。この原理を使用する装置においては、ほぼ６〜８ｍ／ｈの沈降速度が日常的に達成される（これらの装置は、通常“CYCLOFLOC" 装置と呼ばれる) 。
砂は、例えば砂だらけのスラッジを液体サイクロンで処理して回収され、装置の入口へ再循環される。
【０００６】
１９６６年９月２８日出願のフランス国特許出願公開第１５０１９１２号明細書及び１９６９年１２月１６日出願のフランス国特許出願公開第２０７１０２７号明細書には、未処理の流水と粒状物質との接触を粒状物質（実際には砂）の流動層を通る未処理流水の上昇流によって、上昇速度を連続的に低下させながら、且つスラッジを分離後に再循環させるスラッジを含んだ砂のパージの濃度を当該流動層で採取した試料により調整しながら、行うことが記載されている。流動層より上方での沈降を増進するために、セパレータプレートが設けられる。
【０００７】
流水の処理のために傾斜したセパレータプレートを用いることの利益は、米国特許第４１４２９７０号、同第４２９０８９８号及び同第４３８８１９５号各明細書を含めて、多くの文献で検討されている。
上述の原理を使用する“FLUORAPID" 沈降装置は、最高で８〜１５ｍ／ｈまでのミラー速度を達成することができる。
【０００８】
もう一つの沈降法が、１９８３年１０月７日出願のフランス国特許出願公開第２５５２０８２号明細書に記載されている。この方法は、砂を使用せず、その代わりに、反応室（凝集及び／又は析出）とセパレータプレートを備えた沈降室との間にシックニング及び沈降の中間室が設けられる。反応室は、上部と底部で連通している二つの室を含み、そして軸流スクリューがこれらの二つの室の間に強力な流れを生じさせる。反応室はまた、中間室の底から回収されるスラッジの一部を受け取る。
【０００９】
フロックを含んだ流水は中間室の上部へオーバーフローして、フロックはそこで沈降濃縮され、且つそこではフロックの８５〜９０％が室の底に堆積する。次に、部分的に清澄化された流水は、更に別の沈降のためにセパレータプレートを備えた沈降室に入る。このようにして、処理された流水の品質の観点から応力が適度であるなら、およそ３５ｍ／ｈ程度の速度を得ることができるように思われる。
【００１０】
もっと最近の提案は、処理された流水の品質を落とすことなく、沈降出口速度をやはり上昇させようとする処理方法であって、米国特許第４９２７５４３号明細書に記載されている。この方法は、通常“ACTIFLO" 装置と呼ばれている装置を使用して実施される。
【００１１】
この方法では、混合してコロイドを不安定にするため流水を攪拌室へ注入し、これには粒状物質（実際のところは微細な砂）と試薬も供給される。次に、形成された流水、砂、試薬及びフロックの混合物を攪拌した中間集合室へ送り、ここでは上記の混合室で生成し始めたフロックが沈降せずに大きくなる。次いで、流水と集合したフロックとの混合物をセパレータプレート付きの沈降室へ供給する。セパレータプレート付きの沈降室の底から回収した砂とスラッジの混合物は、液体サイクロンで処理して、砂を混合室に再循環する。
この方法からは、ミラー沈降速度がほぼ１００ｍ／ｈまでの優れた品質の流水が作りだされる。
【００１２】
上述の技術の結果として得られた継続的な進歩は、所定の品質の処理された流水について言えば、沈降速度が最初は砂混じりのフロックを使って（CYCLOFLOC)、次はセパレータプレートを用いた沈降を利用するのと砂の混じったフロックとを組み合わせることによって（FLUORAPID)又は予め沈降したスラッジと組み合わせることによって、そして最後には特別の攪拌条件をやはりセパレータプレートを使用しての沈降と組み合わせて使用することによってフロックの分離の特性を向上させることによって（ACTIFLO)、増大していることにあることが明らかである。
【００１３】
このように、ACTIFLO 法を含めて、文献に記載されている全ての最近の方法は、ミラー沈降速度が例えば１５ｍ／ｈを超えるのを要求される場合にはいつでも、沈降のためにセパレータプレートを使用することに基礎を置いている。
これらのセパレータプレートは、それらにつきものの費用のためにも、またその結果として生じる装置と清掃の束縛のためにも、装置の経費の無視できない要素となる。
【００１４】
従って、本発明は、処理された流水の品質を落とすことなしにセパレータプレートをなくすことにより沈降の全体の経済を改善しようとするものである。
当業者が驚くべきことであり且つ思いも寄らぬことであると認めるように、本発明の発明者らは、米国特許第４９２７５４３号明細書で提案されたタイプの粒状の砂様物質の周囲のフロックを注意深く物理化学的に調製することから、セパレータプレートがないにもかかわらず、従って既存の方法よりも経済的で且つ簡単な方法を使用するにもかかわらず、高い沈降速度を得ることができることを発見した。
【００１５】
下記において説明するように、本発明の方法により生成されたフロックは、数十ｍ／ｈほどのミラー速度をもたらし、これは、CYCLOFLOC 法を使用して、非常に高品質の処理された流水とともに生成されるフロックにあって得られる最高でほぼ１０ｍ／ｈの速度よりもずっとはるかに大きい。
【００１６】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本発明は、粒子及び／又はコロイドを含んだ液の未処理流を処理する方法を提案するものであり、この方法においては、
・当該未処理流を乱流のまま第一の又は凝析帯域へ流入させ、そしてそこで当該未処理流を凝析剤と管理された割合でもって混合し、
・この凝析流と、この流れに溶解せず且つそれより密度の高い、管理された割合でもって加えられた粒状物質とを、第二の又は中間の帯域に流入させて、そしてそこではこの流れのコロイド又は粒子が当該粒状物質の粒子の周囲に集合する一方で当該粒状物質を懸濁したままにするため乱流を維持し、
・この流れを、加えられた当該粒状物質及び集合した当該コロイド又は粒子の実質的に全部とともに、第三の又は沈降帯域に流入させて、ここで清澄化した流水を当該粒状物質と当該集合したコロイドとからなるスラッジから分離し、
・このスラッジを集め、当該粒状物質をそれから抽出して再循環させ、そして当該スラッジを粒状物質なしに抜き出し、
そしてこの方法は、当該清澄化した流水と当該スラッジとを分離する上記の沈降帯域が分割されていない流動断面を有し、且つ、粒状物質を含み且つ集合した物質を含んだ上記の流れを少なくとも１５ｍ／ｈの平均沈降速度でそこへ流入させるものである。
【００１７】
上記の未処理の流れは、好ましくは処理されるべき流水（effluent）である。
このように、粒状物質は遅くとも中間帯域で加えられる。それは凝析帯域へ供給することができ、２以上の箇所（凝析帯域及び中間帯域）で供給することができる。
【００１８】
上述の平均速度（ミラー速度）の概念は、処理されるべき流水の流量は実際問題として変動するという事実から生じる。
言い換えれば、沈降は、流動路にセパレータプレートのような接近して間隔をあけた小分けにする機械的手段がなしに意のままに果たされる。もちろん、仕切りあるいはトラフのような分配手段を、沈降帯域の形状寸法に応じて、水力学的な制御の理由から設けることができる。
【００１９】
それらのうちのいくつかをそのほかのものと組み合わせてもよい、本発明の好ましい特徴によれば、
・粒状物質は細かい砂であり、
・この砂の平均粒子寸法は約２０〜約３００μｍ、好ましくは８０〜２００μｍであり、
・沈降速度は少なくとも３５ｍ／ｈであり、
・中間帯域における速度勾配は７０〜４５０ｓ^-1、好ましくは１５０〜２５０ｓ^-1であり、
・凝集剤は、乱流に維持された中間帯域の最初の部分又は凝集帯域で未処理の流れに供給され、中間帯域の残りは、粒子とコロイドの集合が完了する熟成帯域を構成し、
・この熟成帯域に更に凝集剤が供給され、
【００２０】
・粒状物質のうちの少なくとも一部が凝集帯域に供給され、
・凝集帯域は約１００〜約４５０ｓ^-1の速度勾配で、好ましくは２００〜２５０ｓ^-1、より好ましくはおよそ２００ｓ^-1程度の速度勾配でかき混ぜられ、
・上記の熟成帯域における速度勾配は凝集帯域における速度勾配よりも小さく、
・熟成帯域における速度勾配は７０〜３００ｓ^-1、好ましくは１５０〜２５０ｓ^-1、より好ましくはおよそ１５０〜２００ｓ^-1程度であり、
・沈降帯域では、第二の帯域からの流れを沈降帯域の垂直対称軸の予め決められた側から供給することで旋回または渦巻きを生じさせ、
・粒状物質は、液体サイクロン、スクリーニング又は遠心分離により、スラッジから分離する。
【００２１】
速度勾配Ｇ（ｓ^-1）は、次式で表され、
Ｇ＝（Ｐ／μ・Ｖ）^1/2
この式において、
Ｐ＝液に費消された動力（Ｗ）
μ＝液の粘度（Pa・s ）
Ｖ＝液の容積（ｍ³ ）
である。
【００２２】
上述の速度勾配の値について最小及び最大のしきい値が存在することは、粒状物質は懸濁したままにされなくてはならず、形成される小さなフロックと粒状物質の粒子の周りの既に形成されたフロックとの接触は大きな相対速度で起きなくてはならず、そして剪断応力は形成されるフロックにどのような有意の損傷も生じさせない程度まで低下させなくてはならないという事実によって説明される。
【００２３】
本発明はまた、未処理の液体流を処理するための装置であり、
・未処理流の源につながれた主入口流路と凝析剤の源につながれた副流路とを有する第一の又は凝析帯域、
・この凝析帯域における攪拌手段、
・上記の第一の帯域に通じている第二の又は中間帯域、
・この中間帯域における第二の攪拌手段、
・当該未処理流に溶解せず且つそれよりも密度が高い粒状物質の源につながれていて、上記凝析帯域あるいは上記中間帯域に通じている二次流路、
・上記の第二の帯域に通じていて、上部に清澄化した流水のための出口流路を有し且つ下部にスラッジ取り出し流路を有する第三の又は沈降帯域、
・当該スラッジ中の上記粒状物質を回収するのに適合しており、且つ上記の粒状物質源につながる出口流路を有する分離帯域、
を直列に含み、上記の沈降帯域が分割されていない流動断面と、予め定められた入口流量値を考慮して、そこでの平均のミラー速度が少なくとも１５ｍ／ｈになるような寸法とを有する装置も提案する。
【００２４】
凝析帯域は、実際にはタンクであるが、この帯域はその代わりとして、凝析剤が注入されるパイプの一部分で形成することができ、凝析のために必要とされる攪拌はこのパイプの曲がり部、落差（drop）、スタティックミキサー、あるいは凝析剤を流れの全体と素早く接触させるのを可能にするこのほかの任意の装置により生じさせることができるということを理解しなくてはならない。
【００２５】
それらのうちのいくつかをそのほかのものと組み合わせてもよい、本発明の装置の好ましい特徴によれば、
・沈降帯域はそこでのミラー速度が少なくとも３５ｍ／ｈになるような寸法を有し、
・中間帯域の攪拌手段は、この攪拌手段によって７０〜４５０ｓ^-1の速度勾配、好ましくは１５０〜２５０ｓ^-1の速度勾配を生じさせるのに適合した手段につながれ、
・中間帯域は、凝析流の入口流路と凝析剤の源につながれた副流路とが通じている凝集帯域と、これに続く熟成帯域とを含み、
・この熟成帯域は凝集剤入口の二次流路を含み、
・粒状物質の源につながれた二次入口流路が凝集帯域に通じており、
【００２６】
・中間帯域の第二の攪拌手段は、この第二の攪拌手段によって凝集帯域に約１００〜約４５０ｓ^-1の速度勾配、好ましくは２００〜２５０ｓ^-1の速度勾配を生じさせ、且つ熟成帯域に約７０〜約３００ｓ^-1、好ましくは１５０〜２００ｓ^-1の速度勾配を生じさせるのに適合した手段につながれ、
・沈降帯域は円形断面の室であり、
・熟成帯域はこの沈降帯域の中央にある室であり、
・この熟成帯域は、
ｉ）その入口端で下方へ延びる管に接続され、
ii）この管の出口の前方にあり且つアンダーフローが横切るのに適合した壁を有し、そして
iii)上向きに突き出した管状の壁によって取り巻かれ、清澄化された流水のための出口流路は沈降帯域の上方帯域からこの管状の壁の外部まで延びており、
【００２７】
・熟成帯域は沈降帯域に、旋回又は渦巻きを生じさせるよう沈降帯域の垂直対称軸から離れて、沈降帯域に通じる管を経由して連通し、
・沈降帯域は円形であり、そこへ上記の管が接線方向に通じており、
・沈降帯域は中央部に、清澄化した流水を取り出すトラフに通じる管状の壁を有し、この管状の壁には底がなくてよく、そしてこの管状の壁はその上部で当該トラフに通じるといに接することができ、この壁はまた底を有してもよく、且つ上記の取り出しトラフに直接、例えばこの底を経由して、通じてもよい。
【００２８】
この原理に従って建造された一つの装置は、５０ｍ／ｈ程度、ことによっては１００ｍ／ｈ以上のミラー沈降速度で運転されている。
セパレータプレートを含む沈降プラントを用いることなくそのような沈降速度を得るという可能性を示唆するものは、以前にはなかった。
【００２９】
それに反して、流水中の砂（密度２．６５Ｔ／ｍ³ ）の球状粒子の沈降速度を評価するのにストークスの式を使用すれば、直径１００μｍの粒子に対して３０ｍ／ｈ程度の速度が、あるいは直径５０μｍの粒子に対して８ｍ／ｈ程度の速度が与えられる。
既に強調したように、速い沈降速度（例えば１５ｍ／ｈより速いもの）を得ることが、今まではセパレータプレートを使用することとフロックを調製する特別な方法とを組み合わせて組織的に試みられてきた。
【００３０】
それにもかかわらず、粒状物質の周りにフロックを注意深く調製することは純粋な粒状物質の固有の沈降速度と組み合わせる場合に共働作用を及ぼすということ、そして凝集の結果として直径が増大することは、フロックの密度がその調製の特定様式の結果としてフロックが圧縮するおかげで、純粋な粒状物質の密度と比べて減少するという負の作用より大きい正の効果を沈降速度に及ぼすということは明らかである。
【００３１】
本発明の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照して限定しない例により示される以下の好ましい態様の詳しい説明から明らかになろう。
【００３２】
【実施例】
図１は、流水処理装置10を模式的に表したものであって、これは次に掲げるものを直列に含んでいる。
・処理すべき流水の源に接続された主入口流路12と凝析剤の源13Ａにつながれた副流路13とを有する第一の又は凝析帯域11Ａ、
・この凝析帯域における少なくとも一つの攪拌手段16、
・第一の帯域に、ここではアンダーフローでもって連通しており（図示しない別の態様では、この連通はもちろんオーバーフローでもって行うことができよう）、そしてそれぞれの二次流路14及び15により凝集剤の源14Ａ及び流水に溶解せず且つ流水より高密度の粒状物質の源15Ａに接続された第二の又は中間の帯域、
・この中間帯域の全てのものに少なくとも約７０ｓ^-1から約４５０ｓ^-1まで程度の、好ましくは約１５０ｓ^-1から約２５０ｓ^-1まで程度の速度勾配を生じさせるのに適合した手段に接続された、中間帯域における少なくとも第二の攪拌手段、
・この第二の帯域に通じており（ここではオーバーフローによって）、そしてその上部に清澄化された流水のための出口流路22を有し、且つその下部に、ここではポンプユニット24を備えた、スラッジ取り出し流路を有する、第三の又は沈降帯域21、
・スラッジ中の粒状物質を回収するのに適合していて、スラッジ出口流路15Ｂと粒状物質出口流路15Ｃとを有する、ここでは粒状物質の源15Ａを構成している分離帯域。
分離は、再循環された砂をスラッジから分離するのに当業者にとって利用可能な、液体サイクロン、スクリーニング及び遠心分離を含めた、任意の適当な既知の手段で行うことができる。
【００３３】
この例では、沈降帯域又は室は円形の断面を有し（それは、スラッジを取り出すために底部にホッパーを備えた他の任意の形状であることができる）、そして有利には、この帯域の円錐状の底部に沿って移動し、そしてモーター26により、実際のところその周速度が約１０ｃｍ／ｓ以下になるように通常は低速度で回転されるスクレーパー25を有する。
この沈降室の上部には、清澄化した流水を回収するためのトラフ27が設けられる。
【００３４】
本発明によれば、沈降帯域は分割されていない流動断面を有し、すなわちそれは、清澄流水の出口流路に接近する途中において流れを分割するどのような機械的部材をも特徴とするものでない。このように、沈降帯域にセパレータプレートはない。もちろん、沈降帯域の形状寸法に応じて、仕切りあるいはトラフといったような分配手段を水力学的制御のために設けることができる。
【００３５】
とは言うものの、沈降室は、処理すべき流水の公称の流量Ｑをこの室における「ミラー速度」Ｖ_m が少なくとも１５ｍ／ｈ、好ましくは少なくとも３５ｍ／ｈになるように適合させる寸法にされる。
言い換えれば、沈降室は、
Ｑ／Ｓ＞１５ｍ／ｈ
となるような水平断面Ｓを有する。
【００３６】
凝析剤は、既知の任意の適当なタイプのもの（例えば塩化第二鉄または硫酸アルミニウム）である。
【００３７】
中間帯域は、この例では、直列の二つの室、すなわち凝集剤入口の二次流路14と粒状物質入口の二次流路15が通じている凝集室11Ｂ、及び熟成帯域18により構成される。
図示しない別の態様では、熟成帯域は凝集剤を更に添加するために源14Ａにつながる二次流路を含む。
凝集剤は、既知の任意の適当なタイプのもの（例えばアニオン系及び／又はカチオン系の高分子電解質タイプのもの）である。
【００３８】
図示しない別の態様においては、粒状物質入口の二次流路15は帯域11Ａへ、あるいは室18へも、又は室11Ａ、11Ｂ及び18のうちの二つ以上へも通じる。粒状物質は室11Ａ及び／又は室11Ｂへ供給するのが好ましい。
この例では、室11Ａと11Ｂは同様の大きさのものであり、一組の装置11内にある。
【００３９】
室11Ｂと18のおのおのには攪拌機があり、速度勾配は原則として凝集帯域において最大になる。室11Ｂには、１００〜４５０ｓ^-1、好ましくは２００〜２５０ｓ^-1の速度勾配を生じさせるのに適合した速度で、図示しないモーターによって駆動される攪拌機17があり、また室18には、７０〜３００ｓ^-1、好ましくは１５０〜２００ｓ^-1の速度勾配を生じさせるのに適合した速度でモーター20により駆動される攪拌機19がある。
【００４０】
粒状物質は、好ましくは、平均粒子寸法が約２０〜３００μｍ、好ましくは８０〜２００μｍの砂（低価格で入手するのが容易である）である。
【００４１】
図２と図３は、本発明の別の態様を示している。それらは、図１の構成要素と類似の構成要素が20だけ増加した同様の参照数字で示されている装置30を示している。
図１と比較して主要な違いは、先の例のように、凝析帯域と凝集帯域が帯域41の外側にあるとは言うものの、熟成帯域38は沈降帯域41の中央にあり、降下管（又はトラフ）45’を経由して凝集帯域に通じており、この管からの出口に面する仕切り46’が熟成室38の底部まで流体マス（fluid mass）の下向きの流動を生じさせるのに適合している。
【００４２】
この流体マスはオーバーフローによりこの中間室を出てゆく。
流体マスが直接出口流路42へ逃げるのをいずれも防ぐために、中間室の周囲に管状の仕切り47’が設けられていて、その上端は沈降室における流体マスの標準の液面（レベル）より高くなっている。
底部の急勾配の傾斜（典型的に55°を超える）のために、この態様では沈降室の円錐状底部にスクレーパーはない。
【００４３】
図１の構成と比較して、図２と図３の構成には、既存の装置に追加した場合によりコンパクトであり、また沈降帯域においてより良好な分配を可能にするという利点がある。
【００４４】
図４と図５は、本発明のもう一つの態様を示している。それらは、図１の構成要素と類似の構成要素が40だけ増加した同様の参照数字で示されている装置50を示している。
図１と比較して主要な違いは、熟成室58からの出口が沈降室61へ横方向から、その垂直対称軸から離れて且つそれに対して横向きに通じる管65であることである。もっと正確には、管65は有利には、室61の側壁に対し接線方向に通じるものであり、沈降を促進するのを助ける旋回又は渦巻きを生じさせる。
【００４５】
この室の中央には、底のない管状の壁66があり、その上部から清澄流水がオーバーフローして、取り出しトラフ68につながれた環状のとい67により集められる。別の態様として、管状の壁66には、この壁の内部を沈降ユニットの残りから水力学的に隔離する底があってもよく（一点鎖線70で表されているように）、清澄流水はこの壁をオーバーフローしてから、この例ではこの壁の内側から直接出てゆくトラフ62により取り出される。
【００４６】
図１〜５の中間帯域に二つの連続する室が存在することは、コロイド有機物質を含んだ流水の場合においてより良好な品質の沈降流水を得るためにフロックを生成する好ましい方法は、コロイド溶液を不安定にするための凝析剤（通常は多価金属塩あるいはカチオンポリマー）を調製工程の開始時に供給し、かき混ぜるかまたは静的な混合により未処理流水と混合することであることが分かった、という事実により説明される。この最初の不安定化する混合の後に、凝集剤の高分子電解質を比較的大きな速度勾配（１００〜４５０ｓ^-1、好ましくはほぼ２００ｓ^-1）で攪拌された凝集帯域へ注入して、凝析の結果生じた微小フロックが集まりそして懸濁液に保持された粒状物質の粒子を捕らえるのを可能にする。
【００４７】
最後に、流水とフロックの混合物を、約７０〜約３００ｓ^-1、好ましくはおよそ１５０ｓ^-1程度の速度勾配でかき混ぜられた熟成室へ供給する。この熟成室において、フロックは集合して、流入してくる流水の特性に応じて、約０．５〜約２．５ｍｍの最適な大きさになる。それが凝析帯域にとどまる時間は非常に短くてよく、主として、この帯域においてなされる混合の特性に依存する（この時間は、通常は数秒から３分まで、あるいはもっと長い時間（最長で１０分まで）であり、好ましくは、ピーク流量において３０秒から１．５分までである）。
【００４８】
凝集帯域での時間は、有利には０．５〜４分、あるいはもっと長い時間（最長で１０分まで）であり、好ましくは、ピーク流量において１．５〜２分であり、熟成帯域で消費される時間は２〜８分、あるいはもっと長く、最長で１８分まで（好ましくは、処理されるべきピーク流量において３〜６分）である。
【００４９】
沈降帯域のセパレータプレートを不要にすることは、セパレータプレートにつきものの装置上の束縛をなくすことが理解されよう。例えば、沈降室のために丸い形状を選ぶことができる。
【００５０】
本発明は、長方形あるいは円筒形のタンクの、一連の少なくとも二つの室（凝集室と熟成室、この場合には凝析が前もってインラインで行われている）での、好ましくは三つの室（上記の例におけるように凝析室、凝集室、熟成室）での調製と、長方形あるいは円筒形のタンクでの単一の沈降とを、装置又は土木工学の束縛に応じて組み合わせる。
【００５１】
図４と５のセパレータプレートなしの態様は、上述の砂混じりのフロックの物理化学的な調製を旋回（サイクロン）又は渦巻きタイプの沈降ユニットと組み合わせる。
このタイプの沈降ユニットを自然沈降でもって試験した。このタイプの沈降ユニットは、達成することができるミラー速度を、セパレータプレートを用いずに上昇させ、上述のように密度の高い砂混じりのフロックの注意深い物理化学的調製と組み合わせてそれを使用することは、単純な沈降と比較して沈降の性能を向上させる。
【００５２】
下記のパラメーターを有するパイロット装置を製作した。
・凝集タンク： ４ｍ³ 、勢いよく攪拌され（≒５０Ｗ／ｍ³ 、すなわちほぼ２２０ｓ^-1の速度勾配）、塩化第二鉄が供給される。
・注入タンク： ４ｍ³ 、やはり強力に攪拌され（≒５０Ｗ／ｍ³ 、すなわちほぼ２２０ｓ^-1の速度勾配）、アニオンポリマーと、再循環する砂から抽出されたスラッジを分離する液体サイクロンのアンダーフローからの１３０μｍの粒径の砂とが供給される。
・熟成タンク： １５ｍ³ 、もっとゆっくり攪拌される（≒３５Ｗ／ｍ³ 、すなわちほぼ１９０ｓ^-1の速度勾配）。
・沈降タンク： 長方形断面１．９４ｍ×１．１ｍ＝２．１ｍ² （ミラー面）、高さ１．５ｍ、垂直に供給され、そして底部に、押し出されるスラッジと砂を取り出すピラミッド状ホッパーを備える。
・処理された流水は幅０．５ｍの中央のトラフから回収される。
【００５３】
下記の表は、二つの試験の結果を要約して示している。
【００５４】
【表１】

【００５５】
試験１と比較して、試験２は、「大きい」流量と懸濁物質（materials in suspension(MIS)）の「低」濃度のものに相当している。
この表は、速いミラー速度（４５ｍ／ｈ及び９０ｍ／ｈ）で懸濁物質を減少させる効率が秀でていることを示している。
【００５６】
前述の説明は限定しない例としてのみ提示したものであること、そして本発明の範囲から逸脱することなしに当業者が様々な変形を提案することができることは、言うまでもない。例えば、本発明は粒子又はコロイドを含んだ任意の他の液体、例を挙げれば鉄鋼産業での金属の表面処理のための浴、の処理に一般化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の流水処理装置の概要立面図である。
【図２】本発明の第二の流水処理装置の概要立面図である。
【図３】第二の装置の一部分の概要平面図である。
【図４】本発明の第三の流水処理装置の概要立面図である。
【図５】第三の装置の概要平面図である。
【符号の説明】
１１Ａ、３１Ａ、５１Ａ…凝析帯域
１１Ｂ、３１Ｂ、５１Ｂ…凝集帯域
１５Ａ、３５Ａ、５５Ａ…分離帯域
１６、３６、５６…攪拌手段
１８、３８、５８…熟成帯域
２１、４１、６１…沈降帯域
２２、４２、６２…出口流路
４５’、６５…管
４６’…仕切り
４７’…管状の壁
６６…管状の壁
６７…とい
６８…トラフ

Claims (30)

1. 粒子及び／又はコロイドを含んだ液の未処理流を処理する方法であり、この方法においては、
   ・当該未処理流を乱流のまま第一の又は凝析帯域（11Ａ、31Ａ、51Ａ）へ流入させ、そしてそこで当該未処理流を凝析剤と管理された割合でもって混合し、
   ・この凝析流と、この流れに溶解せず且つそれより密度の高い、管理された割合でもって加えられた粒状物質とを、第二の又は中間の帯域（11Ｂ、18、31Ｂ、38、51Ｂ、58）に流入させて、そしてそこではこの流れのコロイド又は粒子が当該粒状物質の粒子の周囲に集合する一方で当該粒状物質を懸濁したままにするため乱流を維持し、
   ・この流れを、加えられた当該粒状物質及び集合した当該コロイド又は粒子の実質的に全部とともに、第三の又は沈降帯域（21、41、61）に流入させて、ここで清澄化した流水を当該粒状物質と当該集合したコロイドからなるスラッジから分離し、
   ・このスラッジを集め、当該粒状物質をそれから抽出して再循環させ、そして当該スラッジを粒状物質なしに抜き出す方法であって、
   当該清澄化した流水と当該スラッジとを分離する上記の沈降帯域（21、41、61）が分割されていない流動断面を有し、且つ、粒状物質を含み且つ集合した物質を含んだ上記の流れを少なくとも１５ｍ／ｈの平均沈降速度でそこへ流入させることを特徴とする未処理液体流の処理方法。
2. 前記未処理流が流水（effluent）であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 前記粒状物質が細かい砂であることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記砂の平均粒子寸法が約２０〜約３００μｍであり、好ましくは１００〜２００μｍであることを特徴とする、請求項３記載の方法。
5. 前記沈降速度が少なくとも３５ｍ／ｈであることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
6. 前記中間帯域における速度勾配が７０〜４５０ｓ^-1、好ましくは１５０〜２５０ｓ^-1であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
7. 前記凝集剤を乱流に保持された前記中間帯域の最初の部分又は凝集帯域（11Ｂ、31Ｂ、51Ｂ）で当該未処理流に供給し、当該中間帯域の残りが前記粒子及びコロイドの集合が完了する熟成帯域を構成していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
8. 前記熟成帯域へ更に凝集剤を供給することを特徴とする、請求項７記載の方法。
9. 前記粒状物質のうちの少なくとも一部を前記凝集帯域へ供給することを特徴とする、請求項７記載の方法。
10. 前記凝集帯域を約１００〜約４５０ｓ^-1の速度勾配で、好ましくは２００〜２５０ｓ^-1の速度勾配で攪拌することを特徴とする、請求項７から９までのいずれか一つに記載の方法。
11. 前記熟成帯域（18、38、58）における速度勾配が前記凝集帯域における速度勾配より小さいことを特徴とする、請求項１０記載の方法。
12. 前記熟成帯域における速度勾配が７０〜３００ｓ^-1であり、好ましくは１５０〜２００ｓ^-1であることを特徴とする、請求項７から１１までのいずれか一つに記載の方法。
13. 前記第二の帯域からの流れを前記沈降帯域の垂直対称軸の予め定められた側から供給することにより前記沈降帯域（61）に旋回又は渦巻き運動を生じさせることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載の方法。
14. 前記粒状物質を液体サイクロン、スクリーニング又は遠心分離により前記スラッジから分離することを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一つに記載の方法。
15. 未処理の液体流を処理するための装置であり、
    ・未処理流の源につながれた主入口流路と凝析剤の源につながれた副流路とを有する第一の又は凝析帯域（11Ａ、31Ａ、51Ａ）、
    ・この凝析帯域における攪拌手段（16、36、56）、
    ・上記の第一の帯域に通じている第二の又は中間帯域（18、11Ｂ、38、31Ｂ、58、51Ｂ）、
    ・この中間帯域における第二の攪拌手段（20、40、60）、
    ・当該未処理流に溶解せず且つそれよりも密度が高い粒状物質の源につながれていて、上記凝析帯域あるいは上記中間帯域に通じている二次流路、
    ・上記の第二の帯域に通じていて、上部に清澄化した流水のための出口流路を有し且つ下部にスラッジ取り出し流路を有する第三の又は沈降帯域（21、41、61）、
    ・当該スラッジ中の上記粒状物質を回収するのに適合しており、且つ上記の粒状物質源につながる出口流路を有する分離帯域（15Ａ、35Ａ、55Ａ）、
    を直列に含んでいる装置であって、上記の沈降帯域が分割されていない流動断面と、予め定められた入口流量値を考慮して、そこでの平均のミラー速度が少なくとも１５ｍ／ｈになるような寸法とを有することを特徴とする未処理液体流の処理装置。
16. 前記沈降帯域がそこでのミラー速度が少なくとも３５ｍ／ｈになるような寸法を有することを特徴とする、請求項１５記載の処理装置。
17. 前記中間帯域の攪拌手段が、当該攪拌手段により７０〜４５０ｓ^-1の速度勾配、好ましくは１５０〜２５０ｓ^-1の速度勾配を生じさせるのに適合した手段に接続されていることを特徴とする、請求項１５又は１６記載の処理装置。
18. 前記中間帯域が、凝析流入口流路と凝集剤の源につながる二次入口流路とが通じている凝集帯域（11Ｂ、31Ｂ、51Ｂ）と、この後に続く熟成帯域（18、38、58）を含むことを特徴とする、請求項１５から１７までのいずれか一つに記載の処理装置。
19. 前記熟成帯域が凝集剤入口の二次流路を含むことを特徴とする、請求項１８記載の処理装置。
20. 前記粒状物質の源につながれた前記二次入口流路が前記凝集帯域に通じていることを特徴とする、請求項１８又は１９記載の処理装置。
21. 前記中間帯域における前記第二の攪拌手段が、当該第二の攪拌手段により、前記凝集帯域においては約１００〜約４５０ｓ^-1の速度勾配、好ましくは２００〜２５０ｓ^-1の速度勾配を生じさせ、そして前記熟成帯域においては約７０〜約３００ｓ^-1の速度勾配、好ましくは１５０〜２００ｓ^-1の速度勾配を生じさせるのに適合した手段につながれていることを特徴とする、請求項１８から２０までのいずれか一つに記載の処理装置。
22. 前記沈降帯域（21、41、61）が円形断面の室であることを特徴とする、請求項１５から２１までのいずれか一つに記載の処理装置。
23. 前記熟成帯域（38）が前記沈降帯域の中央にある室であることを特徴とする、請求項１５から２２までのいずれか一つに記載の処理装置。
24. 前記熟成帯域が、入口端において降下管（45’）につながれており、この管の出口の前方にありそしてアンダーフローが横切るのに適合した壁（46’）を含み、且つ上向きに突き出している管状の壁（47’）で取り囲まれていて、清澄流水のための出口流路（42）が前記沈降帯域の上方の帯域から上記管状の壁の外部まで達していることを特徴とする、請求項２３記載の処理装置。
25. 前記熟成帯域が、旋回又は渦巻きを生じさせるように、前記沈降帯域の垂直対称軸から離れて当該沈降帯域に通じる管（65）により当該沈降帯域に連通していることを特徴とする、請求項１５から２２までのいずれか一つに記載の処理装置。
26. 前記沈降帯域（61）が円形であり、且つ、前記管（65）がそこへ接線方向に通じていることを特徴とする、請求項２５記載の処理装置。
27. 前記沈降帯域（61）の中央の位置に、清澄流水取り出しトラフ（68）に通じる管状の壁（66）があることを特徴とする、請求項２５又は２６記載の処理装置。
28. 前記管状の壁に底がなく、且つこの管状の壁がその上部で前記トラフ（68）に通じるとい（67）に接していることを特徴とする、請求項27記載の処理装置。
29. 前記管状の壁が、当該管状の壁の内部を当該沈降ユニットの残りから水力学的に隔離する底（70）を有し、且つ前記取り出しトラフに通じていることを特徴とする、請求項２７記載の処理装置。
30. 前記分離帯域が、少なくとも一つの液体サイクロン、スクリーン、遠心分離機又は同等の砂／スラッジ分離手段を含むことを特徴とする、請求項１５から２９までのいずれか一つに記載の処理装置。

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