JPH02184397A - 飲料水製造のための水精製用生物学的接触装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、懸濁し、かつ／または７８υノでいる　（部
有機の）物質を含有する水を、物理学的かつ生物学的に
ろ過して精製するための（活性炭のような）適当に選択
された４５性粉状物り′Ｉのヘノ］−から成る生物学的
接触装置を作動する方法に関するものである。これは主
として、飲料水の製造に関するものである。

〔従来の技術〕

周知のよ）に、飲料水の製造は、自然環境から、例えば
都市区域側近の水路から水を取り、物理学的、感覚器官
的、化学的かつ細菌学的な種々の条件または基準を満た
すよ）に、水を浄化し、精製するために様々な処理を行
な・う。

常にこの目的を達成するために、セーフティマージンを
設ジノるのに必要な基準よりも高い品質の水を、処理ス
テーションからのアウトレット造するのが望ましく、分
配網においては水の品質が低下する可能性があるので一
層望ましいものとなる。

自然環境から取られた水から飲料水を製造するための従
来の方法は、例えば 浄化されるべき水によって運ばれる、より粗大な不純物
を分離する、ふるい分は段階と、冷ｒ、３でいる物質を
除去するように試薬を導入し。

、その後にフＩ：１キエレーシゴンおよび沈降が続く前
処段階と、 その間にアンモニアが生物学的に硝化され、溶＋ｊでい
る不純物が除去されるザントフィルタリング段階と、 細菌およびビールスを殺すためにオゾンの注入（オゾン
処理）段階と、 有機物を除去するために粒状活性炭によりろ過する段階
と、 塩素処理段階とから成る。

この種の方法における、活性炭による既知のろ過は、表
面」二の不純物の吸着および活性炭の多孔度に対応し、
これ（才熱的または化学的手段により飽和活性炭の周期
的再生を伴なう。

Ｑ近で心、１、粒状活性炭・＼ッ］におＪｌる好気媒質
に維持された細菌によって消滅さ氾るごとにより、生分
解可能な有機物の生物学的分解をさらＱこ得られるため
に、水を精製する際に活性炭を用いるごとが提案されて
いる。これは、活性炭がイ」加的機能、すなわち生物予
約支持機能を／１′ｌｊたずという８式ｔ７ｊを表わす
。

活性炭のこの、Ｊ、うな生物学的使用Ｌ！、今なお初期
状態にあり、従来のフィルタヘノＩ−のために用いられ
た状態で（例えば砂を用いる）ｉＪ能な場合、相佃によ
ってのみ、、この種の生物学的ヘノ口ご対する動作条件
を定める傾向が一般にある。

これは特に、採用された洗浄方法に適用される給水中に
溶りている物質のサン１フイルタヘノ［による保持によ
り、フィルタへ、ドを介する水のヘンドロスを増加さ一
已ろ粒子間のずき間をふさくごとになる。それゆえに、
砂を定期的に洗い流すことが必要になる。これを行なう
ために、不純物を分離し、かつそれから、ずずいてオー
ハーフ１′：Ｊ−十でこれらの不純物を除去するように
、空気または水の上向きの流れを砕中で循環さ−Ｕる方
法が知られている。ある場合には、空気と水を同ＩＩ４
に注入することも提案されている。

空気と水の同時注入を伴う活性炭の粒子から成るベッド
に、この種の洗Ｓ手順を適用することは一般に望ましく
ないと考えられる。なぜなら粒子の摩擦（１！；ｆ　肛
）のためであり、オーバーフロー上のエン］・レインメ
ントにより活性炭粒子およびその実質的損失を急速に摩
耗させるためである。

それゆえに、活性炭かこのような混合（空気と水を加え
た）注入用を含む洗浄の役にし」立たず、生物学的活性
炭ベッド−の動作条件を最適化することにより、空気の
み、の注入および／または水の注入のために、このよう
な混合（空気と水を加えた）注入用が必ずＪＪｌ除され
ることか・般に容認されている。当業者の、この容認さ
れた知識は特に、アン　アーハー・勺イエンス（］　９
８０　）　刊行のマイク゛ル　シェイ・マンガイヤおよ
びアーウィン・エイチ・１ノフェノ１−による“水相か
らの有機物の活性炭吸着−第２巻゛に示されている。

〔発明か解決しようとする課題〕

本発明は、具体的には、以下のものによって満１ま たされなＧノればならない条イ１を定めることを必要と
する生物学的モーＩでこれらの動作条件を最適化するこ
とを目的とする。

細菌の集団の必要な成長に助力するようＱこされた゛完
全な”′生物学的支持を構成するために（通常、しかし
必ずしもそうではないが、活性炭に基づく）生物学的ベ
ッドを構成する粒状物質、生物学的ベッドが洗浄される
頻度、 自流洗浄順の段階。

この種の生物学的へ、トの機能は、ろ過することだけで
はなく、より重大には、細菌集団を、水中に含有される
有機物にすることでもあり、また同様に、この種の生物
学的ベッドの洗浄は、従来のフィルタへｙ　Ｉ・の洗浄
とは同しＬ１的をもたず、２つの洗浄動作は、異なる物
理的現実に対応する。ごのためパフィルタ”と言うより
も“生物学的接触装置゛′と言う方が適当であると思わ
れる。

細菌集団のための生物学的支持として用いるのに好適と
なり、かつ（エネルギーの見地および摩擦の見地から役
に立つ）低い空気および／または水の線速度で、望まし
くない物質および有機体を分βｉｌｌ　Ｌ、除去するよ
うに洗浄するのに好適となるために、最初は見解が矛ｒ
ｉ５すると思われる必要条件間の妥１．包を達成する活
性炭または活性炭に基づく物質のような活性粒４に物質
を見い出すことが可能こあったとい）驚くべき発見乙こ
、本発明−基つく。

〔課題を解決するためのＬ段〕

この秤の物質を特定するとともに、本発明は、粒状物質
の望ましくない摩擦を結果的には生じない、効果的な洗
浄方法を提案する。

本発明はまた、外界、特に外周温度の変動にもかかわら
ず洗浄サイクルの賢明なるｌリガを指令するのに用いろ
ことか可能な生物学的接触装置に列し２で内因性のパラ
メータを１に案する。

このため、本発明は、粒状ヘッドを含み、かつその上部
−ζフィルタボ１−Ｊ、となるホトムと、−Ｌ方エンノ
がオーバーフローリップを形成する側壁とから成るタン
クと、タンクのに部に、処理されるべき水を供給１ろた
めの装置と、タンクのボトム■力から、処理された水を
除去するための装置と、洗浄水を注入するための装置と
、フィルタボトム下に洗浄空気を注入するための装置と
を含み、粒状へ７１’が活性炭に基づく層から成り、そ
の物質構成が、以下の条件を満たすごとを特徴とする、
飲料水を精製するための浄化生物学的接触装置を提案す
る。

０．１８ないし０．３２　ｇ　／　ｃ　ｍ″の密度６０
ないし１２０重量％のカーボンテトラクｒ−１ライ１吸
着力 ・カーボンテトラクロライド吸着マスの２５重量％未満
のカーボンテトラクロライ１保持率・メチレンプル：５
ないし３０ｍ 粒子り°イズ；均等係数が２未満の、０５ないし２１、
５　ｍ　ｍ有効サイズ タンクにはさらに、それから測定信号を受は取る１・り
が装置に関連し、かつ代表パラメータが、予め定められ
た設定点Ｕ７きい値に達すると洗浄サイクル（空気のみ
、空気と水、水のみ、）を１・りがするように水および
空気注入装置に接続された、前記層内の藻類の集団を代
表するパラメータを時間てモニタするための装置が設け
られる。

〔発明の作用］ 本発明の好ましい９、＋Ｉ徴によれば、以下のものは組
合わされてもよい。

物質・ 粒状層を構成する物質は、以Ｆの条件を満たす・０１８
ないし０．２６ｇ／ｃｍ”の密度７０％ないし１２０％
のカーポンチｌ−ラクロライｌ吸着力 ・カーホンテトラクロライド し２５重里％のカーボンテトラクロライ［保持率メチレ
ンツルー＝１８ないし３０ｍ この物質は、以下の条件を満たすのが好ましい−　０．
　１　９ないし０．２４ｇ／ｃｍ”の密度８０％ないし
１１０％のカーボンテトラクロライド ・カーボンテトラクロライド吸着マスの１５ないし２０
重量％のカーボンテトラクロライド保持率メチレンブル
ー：２０ないし３０ｍｌ 事実上、上部粒状へ７１−全体は、０．５ないし１ｍｒ
ｒｌの有効サイズを有する粒状物質の上部層から構成さ
れる。

この物質は、均一・係数が１８９未満の、０．５ないし
０．　８　ｍ　ｍの有効サイズを有する。

この物質は、均一係数が１．８未満の、０．６ないし０
、８ｍｍの有効サイズで選択される。

−］二二部状ヘノｌ−は、均一係数か１６未′／１！Ｊ
の、■ないし１．　５　ｍ　ｍの有効サイズで選択され
る活性粒状物質の上部層下の砂の層から成り、砂の有効
サイズは０．５ないし活性物質の有効サイズであり、０
、５ないしｌｒｎｍであるのが好ましい。

この物質は、均一係数が１．５未満の、１ないし１、４
ｍｍの有効→ノ゛イズを有する。

この物質は、均一係数が１．４未満の、１１ないし１．
３ｍｍの有効サイズを有する。

物質は活性炭である。

藻類集団 上記層内の藻類の集団をモニタするための装置は、に記
層の上方部分Ｑこおける２つの測定レベルに位置され、
かつ前記２つのし・＼ル間を通過する水のへノドロスを
測定するようにされた圧力セン９”をｊｉｉｉえる。

これらのセンサは、それぞれ、ほぼ水／ヘノｌ−インタ
フＬ−スて、かつ１０ないＬ　３０　ｃ　ｍの深さで置
かれる。

ボトム・ タンクのポ］・ｌ、はノスルを備え、そのベッドは０、
４　ｍ　ｍ幅の垂直スリットから成る。

本発明はまた、飲料水を精製する際に浄化するようにさ
れた活性炭に基づく層から成るネメ状へンＩ・を備える
生物学的接触装置を制御する方法を捉案する。この方法
においＣ１ わ状層を構成する物質は、以トの条件を満たすように選
Ｉｆｆされる。

０１８ないし０．３２　ｇ　／　ｃ　ｒｎ　１の密度６
０ないし１２０重量％のカーボンテトラクロライド吸着
力 カーボンテトラクロライト吸着マスの２５重！丘％未満
のカーポンチ１−ラクＩコライｌ保持率ノヂレンブルー
：５ないし３０ｍ 粒子サイズ：均一係数が２未満の、０５ないし７１、５
　ｍ　ｍ有効サイズ 処理されるべき水は、少なくとも５分の空ベッド接触時
間（水がヘンＩと接触する）を達成するように、４５　
ｍ　／　ｌ＋未満の線速度で１流に流れるようにされる
。

ヘノ］”内の藻類の集団を代表するパラメータがモニタ
される。

このパラメータが、予め定められた設定点しきい値に達
すると洗浄サイクルは１〜リガされ、このサイクルは、
処理されるべき水の供給を中断した後、以下の段階から
成る。

一口いぜい粒状へ７１の上部まで水レベルを低下させる
。

・少なくともあわが表面に現われるまで、８０Ｎｍ３／
ｈ−ｒｒ１２未満の見かけの速度で、自流構造で空気を
注入する。

水面が接触装置内のオーハーフｌ’ｌ−レベルまて」二
がるまで、１５ないし５０丁ｎ　／　ｈの見かｉＪの速
度で追加の水を注入し、空気の注入は少なくとも３０秒
間続ムノられるが、水レベルがオーバーフロレヘルに達
する前に中断される。

ＦＢ（いし５０　ｍ　／　ｈの水速度で、５ないし２０
分間オーバーフローモー１−゛で、水ですすく。

水のオーバーフロー注入は停止され、かつ処理されるべ
き水が接触装置に再度供給される。

本発明に従ったこの方法の他の好ましい特徴によれば、
以下のものは組合わされてもよい。

事実上、ヘン１−全体は上記層によって構成され、各洗
浄サイクルの後、接触装置に残る水は、予め定められた
持続期間、排出される。

この予め定められた持続期間（ム２０分以上である。

へ、層内の藻類の集団を代表するパラメータは、上部層
の上面下の、２つの測定レベル間の粒状層の上部を少な
くとも介して測定されるヘン１０スである。

・＼ノドロスは、ほぼ粒状層１部と、１０ないし２３０
ｃｍの深さのレベルとの間で測定される。

予め定められた設定点しきい値は、前記測定レベル間の
層の１０ｃｍ深さあたり５ないし２０ｃｍのベッドロス
に対応する。

空気注入速度は、水の追加注入１１１■後で一定となる
。

見かけの空気注入速度は、１０ないし４０Ｎｍ３／１１
・ｍ２である。

この見かけの速度は、およそ２０ないし３ＯＮｍ３／ｈ
−ｍ２である。

ごの見かｉＪの注入速度は、およそ２ＯＮｍ３／ｈ−ｍ
２に等しい。

空気の注入のみ、は、１分ないし４分間続けられる。

水注入速度は、５ないし１０　ｍ　／　ｈである。

水注入速度は、およそ８ないし９　ｍ　／　ｈである空
気の注入は、水レベルが上がる持続期間の多くて９０％
の間、中断される。

発明の目的、特性および利点は、添（ｑＯＨ面を参照し
２て、非制限的例６．Ｚより与えられた以下の説明から
明らかになる。

〔実施例〕

第１し」ば、自然環境から取られた水を飲用可能にする
ために、その水に連続して適用される主たる処理段階を
、かなり概略的方法で示す。

第］の段階（２）１１、物理的分離の１つであり、それ
によって、この場合、図１から取られた水によって流入
した大きな物体を除去する。

第２の段階（３）は、種々の予備処理物質を注入するた
めのものである。実際、オゾンが（例えば０．８　（５
／　ｍ　”の速度で）住人され、ビールスを除去しなが
ら水を浄化する。凝集剤（例えばアルミニラ１、ポリク
ロライｌ”）　、凝固剤、恐らくは粉末状の炭素も、水
質汚染を滅しるために注入する水に１ぞれから、凝固　
凝集タンク４と沈降タンク５から成る物理化学的処理段
階を通過される。

沈降タンクからの水はそれから、溶けている物質を除去
するために、ザントフィルタタンク６を介して通過され
る。

これらの物質は、例えば川の砂を含み、下流の、見かけ
のろ過速度は、例えばおよそ６　ｍ　／　ｈである。、
タンクロには、（上方を流れる空気と水を用いて）向流
構造で砂を洗い落とすだめの機械装置（図示せず）が取
付けられている。

その後、ろ過された水（７）にオゾンが注入され、その
水（７）はそれから、生物学的接触装置８を介して下方
に流れる。

水は、生物学的接触装置を触れると、第２回に示された
流量調整器を都合好く通過され、かつその後、塩素処理
される（９）。これはその後、飲料水分配網（図示せず
）に給送される。

第２図から明らかなように、生物学的接触装置８は、（
プールとも呼ばれる）タンク１０を備え、そのタンク１
０は、オリフィスＩＩＡにより、ろ過水排出チャネルに
（この場合、ごれはタンク１０の下にある）と通しるボ
トム１１と壁１３とを有し、その壁■３の上部にはオー
バーフローリップ１４があり、それに沿って排出チャネ
ル１５が設りられている。実際、多くの隣接タンクは、
これらのチャネルによって分けられて設けられるタンク
１０のボトム１〕」二にはフィルタボトム１６があり、
その上方には、活性粒状物質、すなわら細菌の集団のた
めのηＳＳ物的的媒質与えるようにされた物質の層１７
である。この場合、このような層はわずか１つしかない
ので、接触装置８は“中相゛である。この層の厚さは１
ないり、　３．５ｍであり、１５ないし３．５ｍが好ま
しく、およそ２．５ｍが都合好い。

層１７上には、ろ過され、オゾン処理された水が入るサ
イフオン１８がある。この場合、サイフランは、タンク
１０の壁のリップ１４のレベル以上であり、膨張空気精
製センター１９により供給される。

ろ過水チャネルから、バイブ２２が延び、バルブ２３（
洗浄サイクル外では通常開じている）を介して洗浄水セ
ンタ２４と通し、バルブ２５および２５Ａ（通常洗浄サ
イクルの間、閉している）を介して、処理されるべき水
を処理するための取付は部の残りを介して排水パイプ２
７と通しる。

バルブ２５を介してチャネル１２を出るろ過水は、真空
システム（図示せず）に連結されたサイフオン型流量調
節器を通過し、そのヘースには、図示されていないライ
ンを介して、第１図からの塩素処理区域９と通しるろ過
Ｉ−ン不ル２９が設けられている。

第３図に詳細に示されるように、フィルタボ１−ム１６
は、注入ノズル３１を通過さ一已る単一非多孔スラブ平
面３０により形成される。注入ノズル３１は、ノズル自
体よりも断面の大きいベッド３２を備え、この実施例に
おいてそれらは円筒形であり、その側壁には、非常に狭
い縦方向（垂直）スリ９１〜３３が設けられる（本発明
に従って用いるために選択された粒状物質の場合は０．
４ｍｍ幅）。

例えば、ノズルベッドは、外径５０ｍｍ、高さ２５ｍｍ
でありスリットは長さ１９ｍｍである。

ノズルは、水がそれらを上げるようにボトム（３４）で
開き、その壁面ば、第２図からの孔のあいたパイプ２０
により注入された空気を通過さ一ロる少なくとも１個の
ラジアル空気分配ボア３５を備える。第３図の構成にお
いて、空気と水はそれゆえに、同時に注入される。

中層接触装置８の−・ノ１−１７を構成する活性粒状物
質（粒状活性炭が好まし７い）が、以Ｆの必要条件を満
たずために選択される。

・密度：０８ないし０．３２ｇ／ｃｍ”　　（１９７６
年２月）基準Ｓｔ、ｒｌ−１マタはＡＳＴＭ　　Ｄ２８
６６の通り）　、０．１．８ないし０．２６　ｇ　／　
ｃ　ｍ　”が好ましいが、または０．１９ないし０．２
４　ｇ／　０ｍ３が都合好い。

カーボンテトラクロライド　（Ｃ（１，）吸着カニ６０
ないし１２０重里％（１９７６年５月の基ｌ５Ｉ−ＩＸ
また４：Ｊ：ＡＳＴＭ　　Ｄ２４６７のｊｆｌｌ’１）
、７０ないし１２０％か好ましいが、または８０ないし
１１０％が都合好い。

カーポンチ１〜ラクロライト保持率 ＣＣ１，吸着マスの２５重里％未満（１９７６４「５月
の規格５ＬＩＸまたはＡＳＴＭ　　Ｄ３４６７の通り）
１５ないし２５％が好ましいが、または１５ないし２０
％が都合好い。

メチレンブルー＝１５ないし３０ｍｌ　　（規格ＤＡＢ
　■■の通り）、１８ないし３０ｍｌが好まＵ７いが、
または２０ないＬ−３０ｍ　ｌが都合好い。

・粒子のサイズ（１９７６年２月の規格Ｓ　Ｌ　ｌ１１
１、またはＡＳＴＭ　　Ｄ２８６２）の通り：有効サイ
ズ（ＡＦＮＯＲ規格）の０．５ないし１ｍｍ、０．５な
いし０．８　ｍ　ｍが好ましいが、または０６ないし０
．８　ｍ　ｍが都合好い。

均一係数（Ａ　Ｆ　Ｎ　ＯＲ規格）、２未満、１．９未
満が好ましいが、または１．８未満が都合好い。

の物質は例えば、基準ＰＩＣＡＢＩＯＬ　　Ｇ３８−１
の名でＩ）ＩＣＡ社により販売される粒状活性炭である
。

特に粒状活性炭の場合、上記条件を満たず活性粒状物質
は、摩耗することなく洗浄可能な特性を有するごとに注
目されたい（それらの意味する重要なかくはんリーイク
ルにかかわらず、洗浄勺イクルは、フィルタおよびその
フィルタボトムを汚し、かつ／またはふさぎ、ろ過水と
ともに流入する可能性のある微細な粒子を比較的わずか
に残して、粒子サイズをわずかに生成するのみである）
：ごれは、面１久性に助力し、　（有効寿命を長くする
）。

上記条件は、以下のように分析されてもよい６活性粒状
物質の密度は、最小限のエネルギーを用いて向流配置で
の有効炎上を可能にするために十分低くなりればならな
い。

ＣＣＩ、吸着力は、物質の多孔性全体を表し、ＣＣ１，
保持率は、より細かい孔の留分を表す（保持率１００％
の炭素はそれゆえに、ミクロ細孔のみを有する）２５％
未満の保持率を特定する事実は、かなりの割合の細孔が
、ミクロ細孔よりも大きいことを特定することになり、
その点で、細菌の定着にあまり、または全く貢献しない
ことが考えられる。

メチレンブルーは、比較的大きい寸法を有する分子を定
着させるための、炭素の能力の特性であり、１５ないし
２０ｍｌの選択は、高い値に対応する　（飲料水の従来
の処理に慣例的に使用される活性炭の保持率はおよそ１
０である）。

有効サイズは、最も細かい粒子の１０（重量）％の＼Ｊ
法を与える。

均一係数は、それが４０％拒絶サイズ対９０％拒絶→ノ
イズの比である時、粒子サイズ分配曲線の形を示す（率
ｌは、全く同し寸法の粒子に対応する） 第４八図ないし第４Ｅ図は、単層接触装置１８に適用さ
れる洗浄順を示し、これは、ザイフォン１８を介する給
水が終わった後、以下の段階から成る： 水面（第４Ａ図）を、活性粒状物質へｙ　Ｆ’　］　７
の上部と最小限近似のレベルまで下げる。

パイプ１９を介する空気の注入による−に向きの通気（
より正確なあわ立ち（第４Ｂ図）、この空気はコンプレ
ッサ２１からやって来て、バルブ１９Ａを開く 上向き混合（空気と水）注入相（第４Ｃ図）、バルブ１
９Δおよび２３を開き、バルブ２５および２　〔ｉを閉
しる。

水位をオーバーフロー点まで上げる（第４Ｄ図）、バル
ブ１９Ａ、２５および２６を閉しるオーバーフローをＩ
ＩＩＩ　４４する水を用いる追加のすずき相。

かなりのエネルギー混合を生しる、空気と水の同時注入
の回避を教示−づる容認された知識にもかかわらず、空
気または水のみの注入と比較して、混合（空気と水）注
入相は、フィルタにより分離された、処理されるべき水
に？８りでいる物質の分画を改良し、かつ最終的品質全
体（塩素の消耗）を明らかに改良することがわかった。

それゆえに、これＬｌ明らかに運動の役側を果たす。

この混合性入相において、８０Ｎｍ３／ｈ　ｍ２未７１
！Ｊの上向きの流れの空気注入速度は実際、１０ないし
４０　Ｎｍ”　／　ｌ＋　　ｍ”間で選１ノぐされる。

これは、およそ２０ないし３ＯＮｍ３／ｈ・ｍ２である
のが都合好い。より低い速度（］、ＯＮｍ：ｌ　／ｈ　
ｍ２は、ベッド１７の適当な除去をｆｌ′１１実にする
のに必ずしも十分とにＩ言えず、より高い速度（４０な
いし５ＯＮｍ’　／ｈ−ｍ２）はある場合には、ベッド
の粒状物質の摩耗、洗浄後のろ過再開時のかなりの濁り
度、および接触装置の機能の長期継続劣化をもたらす可
能性がある。およそ２　ＯＮｍ３／ｈ　−ｍ２の値は、
ろ過水による塩素消費が最少となるので、大抵の場合、
最適であるように思える。

空気と同時に水を注入する速度は、５ないし１０　ｍ　
／　ｈ間で選択されるのが好ましく、８ないし９　ｍ　
／　ｈが都合好く、実際にはおよそ８　ｍ　／　ｔ＋で
ある。

このような混合注入の持続期間に関して、溶りている物
質の星がＩ　０分以内では、それに正比例することが見
出される。この持続期間は、３０秒以トで選択される。

実際に実質的部分は、水位がオーバーフロー】４に」二
がる時間の９０％未満で選択される。空気の注入はそれ
ゆえに、水面がこれらのオーバーフローリップに到達す
る前に中断され、ごれは、あわ立らを中断し、粒子の流
入の危険を城しる。特にエネルギー消費のために、４分
以内の時間が好ましい。実際には、９０秒ないし３分間
で選択され、３ＯＮｍ″／ｈ−ｍ２の空気注入［１：に
対してシ、Ｉ、およそ９０秒ないし３３分が好ましい。

少なくとも、あわが表面に現れるのに十分な持続期間、
空気のみを先に注入することにより、粒子物質の損失を
増大さゼることなくベッドにより分１印された、溶り′
ζいる物質の除去が改良される。実際的理由のため、こ
の注入は、後の混合性入札の間通用されるのと同し速度
、ずなわら２０ないし３０　Ｎｒｎ’　／　ｈ　　ｍ”
で行なわれるのが都合好い。その全持続期間は、実際に
、コンブレノ′す２１が電力に達するのにかかる時間に
よる。−・定の最大条件での持続期間は、混合性入相よ
りも短いことが好ましく、実際には３０ないし９０秒で
あり、およそ４５ないし６０秒であるのが好ましい 実際的理由のため、水位がオーバーフロー状態才で」−
がる残りの相は、混合注入のために用いられるのと同し
水速度で行なわれ、その持続期間は、空気注入が停止さ
れた後、オーバーフローリップ１４のレベルまで水位が
」二からなければならない距離による。

オーバーフロー状態での後のすすぎは、実際には８ない
し５０　ｍ　／　ｈ、好ましくは１５ないし７２５ｍ／
ｈ（かつ１６ｍ／ｈであるのが都合好い）で選択された
、混合性入相の速度よりも高い速度で行なわれるのが好
ましい。より低い速度は、ヘン１゛１７を構成する粒状
物質から分離された、溶けている物質すべてを除去する
のに不十分な時もあり、かつより高い速度は、粒状物質
の不必要な損失を生じることもある。

ずずぎ時間は、１０ないし２０分であるのが都合好く、
１０ないし１２分であるのが好ましい。

この値は、ある場合には、溶けている物質を除去するの
に十分であるように思えるが、２０分以上の持続期間が
、洗浄の目的のために消費される、前もってろ過された
水の星を不必要に増加することになる。

例として、深さ１．５ｍで表面区域］、］７ｍ２の（最
も制限された好ましい条件を満たず）上記型式のＰＩＣ
Ａ１３１ＯＬ活性炭ヘンＩ付きＵｓｉｎｅ　　Ｐ、ｄｍ
ｏｎｄ　　ＰＥＰＩＮ（Ｃｈｏｉｓｙｅ　　Ｒｏｉ）フ
ィルタ５５を用いると、　（ろ過されるべき水が通常、
９ないし１０ｍ／ｈの速度で通過する）洗６１条件が以
下のように定められるコンブＩ／ノ」ノが＋：ｒ　−ｌ
：’　ｌこ達するまで２分３０秒３ＯＮｍ′／ｈ−ｍ２
の空気のみ、、６０秒（これは、それゆえに、３分３０
秒の全空気注入持続１υ１間に対応する） ３ＯＮｍ３／ｈ−、ｍ２の空気と８　ｍ　／　ｈの水に
関して１分３０秒ないし２分 ・２４ｍ　／　ｈの速度で２０分間オーバーフローモト
でずすく。

各洗Δ１１ノイクルは、？８りている物質の星、塩素要
求および微生物の漏れの量により、ろ過が再開される変
心こ精製されろ水を一時的に悪化させる。

これＧ：ｊ、ずずぎの最後で、ろ過が再開すると、ろ過
水より多くなる洗浄水の量がフィルタのタンクに残る。

この不利な点を緩和するために、洗浄の終わりに、タン
ク内でトランピングされたままのこのチャージを下向き
に流入させるのを避けるのが賢明である。このため、ろ
過状態に戻った後、最初の３０分または最初の一時間（
実際には通常２時間以内）、ヘンＩ・１７を離れる水を
（バルブ２５および２６のみ、を開くことにより直接排
出するこが提案される（第４Ｄ図）。これの代わりとし
て、活性粒状物質の下に横たわるｌ１ｔｌかい粒状層に
よりチャージが戻される。この水もまた、再循環可能で
あるが、あまり経済的ではない。

ザンＩ−フィルタを用いて行なわれ青るように、固定し
た間隔で洗浄サイクルを開始するよりもむしろ、処理さ
れるべき水の流量および外界（特に水温）の変動にもか
かわらず、早ずぎず、遅ずぎず洗浄サイクルを指令する
ように生物学的接触装置の内因性パラメータをモニタす
ることを本発明は提案する。

少なくともその深さ部分を介する活性粒状へ。

トの上方表面下に記録されたベッドロスに基づいて洗浄
（）゛イクルを指令することが可能であることがわかっ
た。

生物学的接触装置は、フィルタベッドに関するねらいの
ように、フィルタの物理的妨害を生しることになる、フ
ィルタにより分離される、溶けている物質を除去するこ
とが目的でみＪなく、へ／１・１７内の細菌の寿命の制
御を目的とし、肉眼で見える、より高い寿命形態の集団
の出現を回避する必要があることに注目すべきである。

この点で、生物学的接触装置の洗浄は、従来のフィルタ
ヘンＩ、例えばリントフィルタベッドの洗浄と同種類の
動作ではない。

ごの種の生物学的接触装置における生物学的寿命の詳細
な分析は、寿命形態の変化が、生物学的ヘン１１７の配
置や一時的妨害の原因となる藻類の出現により先立たれ
ることを示している。それゆえに、いつ洗浄サイクルを
開始するかを賢明にＧ 判断するために、　（関連の増大したヘンドロスで）こ
の増大した妨害の出現をモニタするのが１−分である。

上記分析は、サンドフィルタリングされ、オゾン処理さ
れた水中に、主として藻類から成るフロラが存在し得る
が、可変的割合および量で、−年中存在する、例えばワ
ムシ鋼（微生物）や環形動物（微生物）から成る活性粒
状物質の表面に発生する傾向があることを示している。

藻類は、上部微生物のための１つの食糧となる。

これらの藻類（例えばシネトラ）は、ベッド上部に生成
され、水の通過を妨げる長いフィラメントの形をしてい
る。

それゆえに、いずれかの適当な手段により藻類集団をモ
ニタし、かつこの集団が、予め定められたしきい値を横
切る時、洗浄を指令することが有利となる。ごの集団を
モニタするのに好ましい態様は、関連のヘンドロスを測
定することである。

この発見の利点は、洗浄を正当化する２つの考えられる
原因（物理的妨害と、より高い寿命形態の出現の予想）
を表す栄−のパラメータを定めるのを弓能にすることで
ある。

ベッド−ロスは、この場合、藻類集団をモニタするため
のソステムをもとに構成する２つの圧カセンリ３６およ
び３７を用いて、　（０，５ないし２０％の間の）フィ
ルタヘントの深さの少なくとも部を介し７て活性粒状物
質の自由表面下で測定されるのが都合好い。これらは、
手段２１および２４（例えば適当な形式のマイクし１コ
ンピユータ）に、適当な順で指令を送るよ・５＋こされ
たＩ・リガンステム３８に測定信号を送信する。

活性粒状物質から必要とされる特性では、洗浄をトリガ
するための−＼ノ１川コスしきい値が、１０ｃｍの深さ
につき５ないし２０ｃｍ間で選択されるのか都合好い。

例として、・＼７　Ｉ　ｔ：＋スは、０ないし１０ｃｍ
の深さが測定され、セン→ノ３７は、ベッドの真上の水
中に置かれる。

第８回は、安定状態条件で、しかも藻類の不在下で（き
れいな物質）予備的に洗浄した後の最小ベッドしきい値
へＰを示す。この図は、種々の動作温度に対して、ｍ　
／　ｈで表された・［均ろ過速度■の関数としての上部
１．　Ｏｃ、　ｒｎ層のヘンドロス値ΔＰを与える。こ
れらの値は、物質の有効サイズが０．９　ｍ　ｍであり
、多孔度が０．５であるヘッドＱこ対応し、それらは、
水のセンチメートルコラ１、で表される。これらの値υ
Ｊ常に５ｃｍ未満であり、上記の任意のしきい値５ｃｍ
を正当化する。藻類による妨害が開始するのは、５ｃｍ
を越えてからである。

第５図は、第１図の装置の代わりの実施例を示し、そこ
では他のすべてのものは等しいが、ザントフィルタが除
去され、沈降タンクからのかつオゾンが注入された水が
、第１図ないし第３図の生物学的接触装置８と同し形式
の生物学的接触装置４０に直接注入される。

洗浄順は、第４八図ないし第４Ｅ図と同しものであり、
数値の範囲が同しである。洗浄サイクルは、上記と同し
方法でトリガされる。

第６図は、第１図の装置のさらなる実施例を示Ｕ７、そ
ご−（は他のすへてのものＬＪ等しいが、粒状物質層１
７゛下のフィルタホｌ−Ｊ、、　１６　Ｊ−にフィルタ
層５１が加えられることを除いては第１図ないし第３図
の生物学的接触装置８と同し混合（または２層）生物学
的接触装置５０と、、タンクロおよび８の組合わせか取
換えられている。これは例えば、生物学的接触装置に変
換されている現在のフィルタに対応する。

２層生物学的接触装置の場合、ヘッド１７゛のために選
択された活性粒状物質（好ましくは粒状活性炭）が、そ
の粒状サイズに関して上記のものとは異なる： 有効サイズ：１ないし１．５　ｍ　ｍ、１ないし１４ｍ
ｍが好ましいが、または１１ないし］、３ｍｍが都合好
い。

均一係数：１６未満、１．５未満が好ましいが、また４
：Ｊ：　１．４未満が都合好い。

ごの物質は例えば、基準ＰＩＣＡＢＩＯＬ　　Ｇ３８−
２という各でＰＩＣＡ礼により販売される粒状活性炭で
ある。

この活性粒状物質下の粒状層みよ、層１７゛の物質およ
びフィルタのジオメＩ−リに名うようにｉｆｆ択される
。これは、０５ないし２ｍｍの粒子サイズを有するのが
好ましい（例えば、有効→）゛イズ０．７ｍｍおよび均
一・係数１．３）。

例えば、川の砂であってもよい。

第７Ａ図および第７Ｅ図に示された対応する洗浄順は、
第４八図ないし第４Ｅ図の洗浄順と同してあり、第７　
Ｄ図および第７Ｅ図は、第４Ｄ図に示された段階の２つ
の連続相、すなわち水位が上げられる段階（第７Ｄ図）
とオーバーフロー段階（第７Ｅ図）を示す。第４Ｅ図に
示された洗浄→ノ゛イクル自体の後、最初のろ過水を摺
出する粗は、この場合もはや必要ない。なぜなら、下に
横たわる層５１は、沈降タンクからのオゾン処理された
水をさらに給送する前に洗浄が停止されると、ヘン１１
７′内に残るずずぎ水に溶りている不純物のチャージを
保持するのに１分となり得るからである。

〔発明の効果〕

上記説明番よ、非制限的例とＵ７てのみ、与えられかつ
そ拍Ｃご関する様々ム変更が、発明の範囲を逸脱するこ
となく当業者により行なわねでもよいことが明らかであ
る。

物質を選択したと仮定すると、処理されるべき水がその
後、接続装置を通過する速度か実際４５ｍ　／　ｈ未満
であり、好まり、　＜は４ないし４５ｍ／ｊ１、例えば
］、５ないし２０　ｍ　／　ｈである。

この物質は、活１牛炭でニフーティングされたｊ内当な
物質の小さなポールと取替えられてもよい。

他のパラメータが、藻類集団の成長をモニタするのに選
ＩＲされてもよい。りｌｉｔ　Ｌ：ｌフィル△の濃度も
しくはフェオピグメントの濃度の測定、または藻類細胞
の直接カウンティング（マイクロスコープ、カウンタ他
）もしく　Ｌｊ間接カウンティング（色、濁り度なと）
を考慮し７てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ザントフィルタの放出測子に生物学的接触装
置を備える、飲料水を精製するための装置のブロック図
である。 第２図は、第１図の装置からの生物学的接触装置の組直
横方向断面図である。 第３図は、生物学的接触装置のフィルタボｌ−１、を示
ず縦方向断面のその部分図である。 第４八図ないし第４Ｅ図は、第２同からのη−物物的的
接触装置ための洗浄サイクルの５一つの連続相に対応す
る略図である。 第５Ｍは、シンＩ−フィルタと置換する生物学的接触装
置を備える飲料水を精製するための装置のブロック図で
ある。 第６図は、ザンＩフィルタベッドを含む生物学的接触装
置を備える飲１１水を精製するためのされなる装置のフ
ィルタタブソステｌ、のフＩコック図である。 第７八図ないし第７１ｉ図は、第〔３図からの生物学的
接触装置のための洗浄サイクルの５つの連続相に対応す
る略図である。 第８図は、ろ過速度に対する、第２図からの・＼ントの
１一方部分の１．　Ｏｃ　ｍ層を介するベッド０スの、
種々の温変心こ対する図である。 Ｆ＋（３ ４Ａ ＩＧ　４Ｂ ＩＧ４Ｃ Ｉ６４Ｄ Ｉ３４Ｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粒状ベッド（１７、１７’）を含み、その上部がフ
   ィルタボトム（１６）であるボトムと、上方エッジ（１
   ４）がオーバーフローリップを形成する側壁（１３）と
   から成るタンク（１０）と、タンクの上方部分に、処理
   されるべき水を供給するための装置（１８）と、タンク
   のボトム下から処理された水を除去するための装置（１
   ２、２２、２５）と、洗浄水（２４）を注入するための
   装置と、フィルタボトム下に洗浄空気（２１）を注入す
   るための装置とを含む、飲料水を精製するための浄化生
   物学的接触装置（８、４０、５０）であり、粒状ベッド
   が、活性炭に基づく層から成り、それを構成する物質が
   以下の条件を満たすことを特徴とし、 ・０．１８ないし０．３２ｇ／ｃｍ＾３の密度・６０な
   いし１２０重量％のカーボンテトラクロライド吸着力 ・カーボンテトラクロライド吸着マスの２５重量％未満
   のカーボンテトラクロライド保持率 ・メチレンブルー：５ないし３０ｍｌ ・粒子サイズ：均一係数が２未満の、０．５ないし１．
   ５ｍｍ有効サイズ タンクにはさらに、それから測定信号を受け取るトリガ
   装置（３８）に関連し、かつ代表パラメータが、予め定
   められた設定点しきい値に達すると洗浄サイクル（空気
   のみ、空気と水、水のみ）をトリがするように水および
   空気注入装置に接続された、前記層内の藻類の集団を代
   表するパラメータを時間でモニタするための装置（３６
   、３７）が設けられている。飲料水を精製するための浄
   化生物学的接触装置。 ２、粒状層を構成する物質が、以下の条件、すなわち ・０．１８ないし０．２６ｇ／ｃｍ＾３の密度 ・７０ないし１２０重量％のカーボンテトラックロライ
   ド吸着力 ・カーボンテトラクロライド吸着マスの１５ないし２５
   重量％のカーボンテトラクロライド保持率 ・メチレンブルー：１８ないし３０ｍｌを満たすことを
   特徴とする、請求項１記載の接触装置 ３、粒状層を構成する物質（１７、１７’）が以下の条
   件、すなわち ・０．１９ないし０．２４ｇ／ｃｍ＾３の密度 ・８０ないし１１０％のカーボンテトラクロライド吸着
   力 ・カーボンテトラクロライド吸着マスの１５ないし２５
   重量％のカーボンテトラクロライド保持率 ・メチレンブルー：２０ないし３０ｍｌを満たすことを
   特徴とする、請求項２記載の接触装置。 ４、前記粒状ベッドが０．５ないし１ｍｍの有効サイズ
   を有する粒状物質の前記層（１７）から事実上完全に構
   成されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれ
   かに記載の接触設置。 ５、物質が、均一係数が１．９未満である０．５ないし
   ０．８ｍｍの有効サイズを有することを特徴とする、請
   求項４記載の接触設置。 ６、物質が、均一係数が１．８未満である０．６ないし
   ０．８ｍｍの有効サイズで選択されることを特徴とする
   、請求項５記載の接触装置。 ７、前記粒状ベッドは、活性粒状物質（１７’）の前記
   層の下に砂の層（５１）から成り、この物質は、均一係
   数が１．６未満の１ないし１．５ｍｍの有効サイズで選
   択され、かつ砂の有効サイズは、０．５ｍｍと活性粒状
   物質に対して選択された有効サイズの間であることを特
   徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の接触装
   置。 ８、粒状物質が、均一係数が１．５未満の１ないし１．
   ４ｍｍの有効サイズを有することを特徴とする、請求項
   ７記載の接触装置。 ９、粒状物質が、均一係数が１．４未満の１ないし１．
   ３ｍｍの有効サイズを有することを特徴とする、請求項
   ８記載の接触装置。 １０、前記層が活性炭から形成されることを特徴とする
   、請求項１ないし９のいずれかに記載の接触装置。 １１、前記層内の藻類の集団をモニタするための装置が
   、前記２つのレベル間を通過する水のヘッドロスを測定
   するようにされた層の自由上面下の２つの測定レベルに
   おかれた圧力センサ（３６、３７）を備えることを特徴
   とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載の接触装
   置。 １２、前記センサが、ほぼベッドの上面で、かつ１０な
   いし３０ｃｍの深さでそれぞれ置かれることを特徴とす
   る、請求項１１記載の接触装置。 １３、タンクのボトムが、ノズル（３１）を備え、その
   ヘッド（３２）が０．４ｍｍ幅の垂直スリットから成る
   ことを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれかに記
   載の接触装置。 １４、飲料水精製において浄化するようにされた活性炭
   に基づく層を含む粒状ベッド（１７、１７’）を備える
   生物学的接触装置（８、４０、５０）を制御する方法で
   あって、この方法において、−粒状層を構成する物質が
   、以下の条件を満たすように選択され、 ・０．１８ないし０．３２ｇ／ｃｍ＾３の密度 ・６０ないし１２０重量％のカーボンテトラクロライド
   吸着力 ・カーボンテトラクロライド吸着マスの２５重量％未満
   のカーボンテトラクロライド保持率 ・メチリンブルー：５ないし３０ｍｌ ・粒子サイズ：均一係数が２未満０．０５ないし１．５
   ｍｍ有効サイズ −処理されるべき水は、少なくとも５分の空ベッド接触
   時間（水がベッドと接触する）を達成するように、４５
   ｍ／ｈ未満の線速度で下向きに流れるようにされ、 −ベッド内の藻類の集団を表すパラメータがモニタされ
   （３６、３７） −このパラメータが、予め定められた設定点しきい値に
   達するとトリガされ（３８）、そのサイクルは、処理さ
   れるべき水の供給の中断後、以下の段階から成る、すな
   わち ・せいぜい粒状ベッドの上部まで水位を下げる段階と ・せめて表面にあわが現れるまで、８０Ｎｍ＾３／ｈ・
   ｍ＾２未満の見かけの速度で向流構造で空気を注入する
   段階と、 ・水面が接触器内のオーバーフローレベルまで上がるま
   で、１５ないし５０ｍ／ｈの見掛けの速度で追加の水を
   注入する段階とから成り、空気の注入は、少なくとも３
   ０秒間続けられるが、水位がオーバーフローレベルに達
   する前に中断され、さらに ・８ないし５０ｍ／ｈの水速度で、５ないし２０分間、
   オーバーフローモードで、水ですすぐ段階とから成り、 −水の向流注入が停止され、処理されるべき水が接触装
   置に再度供給される方法。 １５、事実上ベッド全体は前記層（１７）から成り、各
   洗浄サイクル後、接触装置される水が、予め定められた
   持続期間排出される（２２、２５、２６、２７）ことを
   特徴とする、請求項１４記載の方法。 １６、前記予め定められた持続期間が２０分以上である
   ことを特徴とする、請求項１５記載の方法 １７、ベッド内の藻類の集団を表すパラメータが、前記
   層の自由上面下の２つの測定レベル間の粒状層の上方部
   分を少なくとも介して測定された（３６、３７）ヘッド
   ロスであることを特徴とする、請求項１４ないし１６の
   いずれかに記載の方法。 １８、ヘッドロスが、粒状層のほぼ上部と１０ないし３
   ０ｃｍ間の深さのレベルとの間で測定されることを特徴
   とする、請求項１７に記載の方法。 １９、予め定めれれた設定点しきい値が、前記測定レベ
   ル間の層の１０ｃｍの深さあたり、５ないし２０ｃｍの
   ヘッドロスに対応することを特徴とする、請求項１７ま
   たは１８記載の方法。 ２０、空気注入速度が、追加の水注入の前後で一定であ
   ることを特徴とする、請求項１４ないし１９のいずれか
   に記載の方法。 ２１、見かけの空気注入速度が１０ないし４０Ｎｍ＾３
   ／ｈ・ｍ＾２であることを特徴とする、請求項１４ない
   し２０のいずれかに記載の方法。 ２２、前記見かけの速度が、ほぼ２０ないし３０Ｎｍ＾
   ３／ｈ・ｍ＾２であることを特徴とする、請求項２１記
   載の方法。 ２３、前記見かけの注入速度が、ほぼ２０Ｎｍ＾３／ｈ
   ・ｍ＾２であることを特徴とする、請求項２２記載の方
   法。 ２４、空気のみの注入が、１ないし４分間続けられるこ
   とを特徴とする、請求項２１ないし２３のいずれかに記
   載の方法。 ２５、水注入速度が５ないし１０ｍ／ｈであることを特
   徴とする、請求項１４ないし２４のいずれかに記載の方
   法。 ２６、水注入速度が、ほぼ８ないし９ｍ／ｈであること
   を特徴とする、請求項２５記載の方法。 ２７、空気の注入が、水位を上げる持続期間の、多くて
   ９０％の間、中断されることを特徴とする、請求項１４
   ないし２５のいずれかに記載の方法