不純物含有液体を処理するための装置
不純物含有液体を処理するための装置は、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、粒状媒質が不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために前記液体から不純物を除去する、不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバと、ろ液を受けるためにフィルタリングチャンバと流体連通し、ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するためにフィルタリングチャンバ中で気体を粒状媒質に送達するための気体供給システムと、粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために粒状媒質洗浄機と流体連通し、前記リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通することができる、リジェクトセクションとを備えることとができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２０１０年１月８日出願の「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＴＲＥＡＴＩＮＧ ＬＩＱＵＩＤ ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＩＭＰＵＲＩＴＩＥＳ」と題する米国仮特許出願第６１／２９３，５０９号に基づく優先権を主張し、その内容全体は参照として本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、粒状媒質洗浄機への粒状媒質の輸送のためにエアリフト機能の間欠的な動作が行われる、不純物含有液体を処理するための装置に関する。
【０００３】
多くの公共水処理システムおよび工業水処理システムに関して、水／廃水を浄化する必要がある。１つの例として、地表水から飲料水を生産する飲料水システムを挙げることができる。別の例として、産業用途、灌漑用途、または同様の用途のために廃水を排出または再利用することができるように、廃水を処理する必要がある公共廃水処理システムを挙げることができる。
【０００４】
バックウォッシュアップフローフィルタは、典型的には、液体から不純物を分離する際に役立つように粒状床と不純物含有液体との間の相互作用を促進するために、粒状床のエアリフトを使用する。典型的には、かかるフィルタには、エアリフト機能の損失を検出し、それを修正するためのデバイスがない。発生したエアリフトによるフィルタ媒質の上昇が停止すると、一定の時間期間経過後、フィルタ床は不純物でいっぱいになる。最終的には、過剰な量の不純物（たとえば、固形汚染物質、半固形汚染物質、半液体汚染物質、または液体汚染物質など）をろ液中に放出する「ブレークスルー」が生じることになり、したがって、ろ液品質が許容できなくなる。エアリフト障害の検出には、従来、操作者または管理者による物理的な観察と、その状況を修正するための手動労力とが必要である。不運なことに、エアリフト障害は、数時間にわたって気付かれず、修正されないことがしばしばあり、これは、数日間に及ぶことさえあり、エアリフトおよび／または媒質床の除去および交換、あるいは多大な労力がかかる媒質床の空気噴射のような修正アクションが必要とされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
廃水のような不純物含有液体の処理のための新規で改善された方法および装置を提供することが望まれる。たとえば、この方法および装置では、サンドフィルタのような粒状媒質フィルタにおいて廃水または他の液体から不純物および／または汚染因子を分離することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、不純物含有液体を処理するための装置は、不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、粒状媒質が不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、ろ液を受けるためにフィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、ろ液セクションが、ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するためにフィルタリングチャンバ中で気体を粒状媒質に送達するための気体供給システムと、粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、リジェクトセクションが、リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクションと、第２の流出口に設けられたバルブと、制御ユニットとを含むことができる。制御ユニットは、（ｉ）粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかを判断し、（ｉｉ）気体供給システムを制御し、（ｉｉｉ）バルブを制御するように構成することができる。
【０００７】
本発明の他の実施形態によれば、不純物含有液体を処理するための装置は、液体フィードラインから不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、粒状媒質が不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、各フィードアームに沿った１つまたは複数の開口部を介して粒状媒質に液体をフィードするための、フィルタリングチャンバの下側部分で放射状に延びる、液体フィードラインラインと流体連通する複数のフィードアームであって、各フィードアームの頂部が、１つまたは複数の切欠き縁部を提示する、複数のフィードアームと、ろ液を受けるためにフィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、ろ液セクションが、ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するためにフィルタリングチャンバ中で気体を粒状媒質に送達するための気体供給システムと、粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、リジェクトセクションが、リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクションと、第２の流出口に設けられたバルブと、制御ユニットとを備えることができる。制御ユニットは、（ｉ）少なくとも１つセンサから１つまたは複数の信号を受信し、（ｉｉ）気体供給システムを制御し、（ｉｉｉ）バルブを制御するように構成することができる。
【０００８】
本発明の他の実施形態によれば、不純物含有液体を処理するための装置は、液体フィードラインから不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、粒状媒質が不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、各フィードアームに沿った１つまたは複数の開口部を介して粒状媒質に液体をフィードするための、フィルタリングチャンバの下側部分で放射状に延びる、液体フィードラインラインと流体連通する複数のフィードアームであって、各フィードアームの頂部が、１つまたは複数の切欠き縁部を提示する、複数のフィードアームと、液体フィードラインおよび複数のフィードアームと流体連通する環状空間であって、環状空間が、複数の開口部を有する底部プレートを装備する、環状空間と、ろ液を受けるためにフィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、ろ液セクションが、ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するためにフィルタリングチャンバ中で気体を粒状媒質に送達するための気体供給システムと、粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションとを備えることができる。リジェクトセクションが、リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通することができる。
【０００９】
前述の一般的な説明と以下の詳細な説明はいずれも例示的かつ説明的なものにすぎず、特許請求の範囲に記載された発明を制限するものではないことを理解されたい。
【００１０】
本発明の特徴、態様および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および以下に簡単に説明される図面に示された例示的な実施形態から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による不純物含有液体を処理するための装置の概略図である。
【図２】図１のリジェクトセクションの概略図である。
【図３】図１のリジェクトセクションの代替実施形態の概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による装置の初期動作における不純物含有液体を処理するための制御方法を示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による不純物含有液体を処理するための制御方法を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態による不純物含有液体を処理するための制御方法を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による不純物含有液体を処理するための制御方法の代替的なプロセスを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による不純物含有液体を処理するための制御方法の代替的なプロセスを示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態による不純物含有液体を処理するための装置の概略図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の一実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図９Ｄ】本発明の一実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の他の実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の他の実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明の他の実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図１１Ａ】粒状媒質で環状空間が詰まっている、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図１１Ｂ】粒状媒質で環状空間が詰まっている、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態による不純物含有液体を処理するための装置の概略図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の様々な実施形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に、本発明の一実施形態による不純物含有液体（たとえば、任意の不要な材料）を処理するための装置１を示す。装置１は、半連続的なまたは定期的なバックウォッシュを用いたアップフロー型深床粒状媒質フィルタとすることができる。定期的な動作または半連続動作は、連続動作に関して数分の１の時間、たとえば、５％、１０％、２０％、３０％、４０％にすぎない、または連続動作に関して任意の時間間隔とすることができる。不純物含有液体（たとえば、廃水）は、流入口１０９を介して導入され、（たとえば、砂とすることができる）粒状媒質１０４の一部分より下へと注がれ、フィルタリングチャンバ１００に入る。（ろ過媒質として作用する）粒状媒質１０４の床は、フィルタリングチャンバの下側部分を満たしている。
【００１４】
不純物含有液体は、粒状媒質床を通って流れるように、フィルタリングチャンバ１００中を上向きに上昇する。液体のろ過は、矢印１１２によって示されるように粒状媒質がフィルタリングチャンバ１００中をゆっくりと下向きに移動するにつれて行われ、それによって、粒状媒質による液体からの不純物の除去が促進されて、ろ液が生成される。また、フィルタリングチャンバの底部の近くで注入点１３５において、エアリフトポンプ１３２に気体を間欠的に供給することができる。エアリフトポンプ１３２は、エアリフトハウジング１３３中でチャネリングされ、エアリフトポンプ１３２の外側表面に取り付けられたフィンにより、エアリフトポンプ１３２がエアリフトハウジング１３３の中心に置かれる。エアリフトポンプ１３２中に間欠的に気体が導入され、次いで、エアリフトポンプ１３２は、液体と空気と粒状ろ過媒質との混合物を含有することになる。液体と空気と粒状ろ過媒質との混合物の密度は、周囲の液体よりも低いので、この混合物は、エアリフト動作中にエアリフトポンプ１３２の中を上昇する。エアリフトポンプの中をこの混合物が上昇するにつれて、フィルタリングチャンバの底部の近くの粒状媒質および液体は、エアリフトポンプ１３２に流入することになり、それにより、粒状媒質の最も汚染がひどい部分は、上向きにエアリフトポンプ１３２に流入しやすい。
【００１５】
汚染された粒状媒質は、間欠的なエアリフト動作中に上向きにエアリフトポンプに流入するので、粒状媒質は、エアリフトポンプ１３２内の気泡の作用により徹底的な機械的撹拌を受け、不純物（汚れた物質、または他の不要な物質など）が粒状媒質から分離される。粒子または粒状媒質をさらに清浄するために、これらの媒質は、フィルタリングチャンバ１００の上端部の近くに配置された粒状媒質洗浄機１３４中で洗浄される。清浄された粒状媒質は、粒状媒質洗浄機１３４から粒状媒質１０４の層の頂部へ戻されるが、粒状媒質洗浄機１３４からのリジェクトは、流出口１２０を介して排出されるように、洗浄機１３４からリジェクトセクション１１６に流れる。一方、処理された液体、すなわち、ろ液は、ろ液セクション１０８に流入し、流出口１１０を介して廃液として排出される。
【００１６】
（図１のフィルタのような）アップフロー型深床粒状媒質フィルタを使用すると、バックウォッシュポンプまたは貯蔵タンクを必要としない単純な内部洗浄システムによってろ過媒質を清浄することができる。バックウォッシュポンプがないことには、エネルギー消費量が低いという利点がある。粒状媒質床により、装置は、高レベル不純物（たとえば、固形汚染物質、半固形汚染物質、半液体汚染物質、または液体汚染物質など）を処理することができるようになり、この特に重要な性能により、いくつかの適用例では、処理プロセスの予備沈殿ステップまたは浮遊ステップの必要性をなくすことができる。粒状媒質は、液体から不純物を、最大で８５％、９０％、９５％、９９％、またはそれよりも多く、あるいは、それらの間の任意の整数％など、実質的に除去することを可能にする。
【００１７】
システムを可能な限り効率的にするために、たとえば、生成されたリジェクトの総量をフィードフローの約１％〜２％以下とするために、エアリフトポンプ１３２中の上向きの汚れた粒状媒質流のエアリフトの間欠的な動作を使用することができる。エアリフト動作をコンスタントには受けない粒状媒質床には、積層の結果として、その中により多くの不純物が埋め込まれているので、このようにろ液品質がより高くなる。ある程度までは、この「より汚れた」媒質床は、より緊密な（または密度がより高い）フィルタを生成して、流入する不純物（たとえば、固形汚染物質、半固形汚染物質、半液体汚染物質、液体汚染物質など）をより良好に捉え、または捕え、したがって、より良好なろ液が生成される。この現象は、シュマッツデッケ（ｓｃｈｍｕｔｚｄｅｃｋｅ：ドイツ語で「汚染物の層」の意味）効果として知られている。したがって、粒状媒質床がコンスタントに清浄されていないときには、品質がより高いフィルタとなるので、エアリフト機能の間欠的な動作により、ろ液品質がより高くなる。
【００１８】
さらに、エアリフト機能の間欠的な動作は、ろ過プロセスの効率を改善することに加えて、他の恩恵を提供することができる。いくつかの恩恵として、低減された圧縮されたエアフロー（５０％〜９０％の節減となることが推定される）、低減された気体送達システムの摩耗および破断（５０％〜９０％の節減となることが推定される）、低減されたエアリフトポンプの摩耗および破断（耐用期間が２倍〜９倍に増大することが推定される）、低減された電気消費量／エネルギー消費量（５０％〜９０％の節減となることが推定される）、ならびに、低減された化学薬品消費量およびコスト（場合によっては、おそらく、最大で１００％）が挙げられる。化学薬品消費量およびコストの低減は、ろ過効率の上昇と相関関係がある。たとえば、以前は化学薬品を加えることによってのみ達成されたろ液品質は、今や、間欠的なエアリフト動作を使用することによって、いかなる化学薬品も加えることなく達成することができる。
【００１９】
エアリフト機能の間欠的な動作を実行するために、（１）エアリフト動作を引き起こすために気体供給システム１２２をいつ動作させるかを判断するために、システム中の損失水頭を検出すること、および／または（２）エアリフト動作を引き起こすために気体供給システム１２２を間欠的に動作させるための間欠タイマーを使用することの２つのメカニズムのうちの少なくとも１つを使用することができる。自動バルブを使用することに関しては、損失水頭が高い設定レベルに達すると、自動バルブ２７５が開き、制御ユニット２０２から空気制御がエアリフト動作を開始する。損失水頭が所与の低いセットポイントまで下がると、エアリフトへの空気供給が停止し、自動バルブ２７５が閉じる。間欠タイマーに関しては、エアリフト機能を、制御ユニット２０４によって所定の時間間隔で制御することができる。以下に、これらの両方のメカニズムをより詳細に説明する。
【００２０】
次に、図１の装置１の詳細について説明する。装置１は、不純物含有液体を受容するためのフィルタリングチャンバ１００と、ろ液セクション１０８と、リジェクトセクション１１６と、気体供給システム１２２と、制御ユニット２０２とを備えることができる。
【００２１】
フィルタリングチャンバ１００は、粒状媒質１０４が第１の流入口１０９内の液体から不純物を除去し、ろ液を生成する下側部分１０２を含む。下側部分１０２は、フィルタリングチャンバの垂直方向の下側半分に配置されているので下側と見なされる。図１のフィルタリングチャンバ１００は円筒形状であるが、円形、長方形、正方形、三角形、または他の多角形または非多角形の断面形状を有するチャンバなど、任意の好適な形状を使用してもよい。フィルタリングチャンバ１００は、流入液体または不純物含有液体の流入のための第１の流入口１０９と流体連通することができる。また、図１の下側部分１０２は円錐形状であるが、任意の好適な形状を使用してもよい。さらに、フィルタリングチャンバ１００の底部に、あるいはその近くに任意選択の排出口（図示せず）を設けることができる。
【００２２】
第１の流入口１０９は、不純物含有液体を含んでいる（リザーバのような）液体源２０８と流体連通することができる。液体１０６は、廃水または不純物を含む水である。ポンプシステム２０６を使用して、液体源２０８から第１の流入口１０９に液体を導くことができる。ポンプシステム２０６は、液体源２０８とフィルタリングチャンバ１００との間の流体フローを開始し、維持するための、ポンプ、制御バルブ、および／または好適なパイプ／配管のようなすべての必要な機器を含むことができる。第１の流入口１０９は、フィードパイプ１４６および環状パイプ１４８を含むことができる液体フィードラインとすることができ、この液体フィードラインラインは、複数の放射状のパイプまたは放射状のフィードアーム１５０と流体連通している。流入液体または不純物含有液体は、フィードパイプ１４６の頂部で導入され、環状パイプ１４８を通って（後述する）エアリフトポンプ１３２のまわりを下向きに流れる。環状パイプ１４８は上端部で封止され、フィードパイプ１４６および放射状のフィードアーム１５０と流体連通しており、それにより、液体は、開いている、あるいはフィルタリングチャンバ１００の底部と向かい合った面の長手方向の長さに沿って（つまり、図１の下向きに）１つまたは複数の個別の開口部を有している放射状のフィードアーム１５０の列を通って、粒状媒質１０４の床に導入される。
【００２３】
流入口に関する他の構成が企図される。たとえば、本発明の代替実施形態は、（１）環状パイプ１４８なしに、フィードパイプ１４６を放射状のフィードアーム１５０に直接的に接続することができる構造、（２）放射状のフィードアーム１５０が、放射状のフィードアーム１５０が（ａ）遠位端で開き得る、（ｂ）底面に沿った１つまたは複数の孔の形態で、円形表面に沿って流出口を有し得る、（ｃ）単純に、下向きの開放端部をもつＵ字型構造をし得る、（ｄ）放射状のフィードアームが、各フィードアームに沿って１つまたは複数の開口部を有し得、各フィードアームが、六角形、三角形、半円形等の形態であり、それらがすべて、下向きの底面に開口部を有し得る、構造、（３）環状パイプ１４８の代わりに、エアリフトポンプ１３２に平行に延びるパイプが使用され得る構造、ならびに／あるいは（４）フィードパイプ１４６が、頂部ではなく、フィルタリングチャンバの底部の近くに、またはその中心に向かってフィルタリングチャンバに入ることができる、構造のうちの１つまたは複数を含むことができる。
【００２４】
図９Ａ〜図９Ｄに、エアリフトポンプ１３２と、フィードパイプ１４６と、環状パイプ１４８と、複数の放射状のフィードアーム１５０と、チャネリング部材３０２との一構成を示す。チャネリング部材３０２は、円錐プレート３０４と、頂部プレート３０６と、底部プレート３０８とを備えることができる。頂部プレートと底部プレートとは、互いから所定の間隔で離隔しており、それにより、頂部プレート３０６と底部プレート３０８と円錐プレート３０４の一部分とによって区切られた環状空間３１０が形成され、環状空間３１０は、液体フィードラインラインおよび複数のフィードアーム１５０と流体連通している。頂部プレート３０６は、環状パイプ１４８にフィードすることができるアパーチャ３１２を有することができ、別個のプレートとしても、あるいは、たとえば、円錐プレートの頂部縁部を内向きに曲げることによって、円錐プレート３０４と一体に形成しもよい。底部プレート３０８は、頂部プレート３０６のアパーチャ３１２と整列しているアパーチャ３１４を有すことができ、それを介して、（環状パイプ１４８と同軸の）エアリフトポンプ１３２がフィードされる。円錐プレート３０４はアパーチャ３１６を有することができ、それを介して、放射状のフィードアーム１５０は、フィードされ、取り付けられ、それにより、放射状のフィードアーム１５０は、環状空間３１０と流体連通する。環状パイプ１４８は、不純物含有液体が環状パイプ１４８を介して環状空間３１０にフィードされ、次いで、放射状のフィードアーム１５０を介してフィルタリングチャンバ１００から流出するように、環状空間３１０の内側で終端することができる。
【００２５】
チャネリング部材３０２の代替構成を図１０Ａ〜図１０Ｃに示し、この構成は図９Ａ〜図９Ｄに示す構成と実質的に同じであるが、環状空間３１０は、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２へと開く複数の開口部３１８を有する底部プレート３０８を装備している。底部プレート３０８の複数の開口部３１８は、以下の利点を提供する。
【００２６】
図１１Ａおよび図１１Ｂを見ると分かるように、環状空間３１０には、環状空間３１０の底部と環状パイプ１４８とを満たす粒状媒質１０４が詰まっている場合があり得る。この詰まりのいくつかの原因は、粒状媒質１０４が（後述する）気体供給システム１２２によって環状空間３１０中にエアリフトされ、フィード環状空間３１０の底部が、平坦な封止されたドーナツ形状の底部プレート３０８を有すること、逆流が存在する場合に、液体が粒状媒質を浮揚させてフィード環状空間３１０中に運び得る、供給バックフロー現象が生じること、ならびに／あるいは不純物（たとえば、固形汚染物質、半固形汚染物質、半液体汚染物質、液体汚染物質など）が流入液体とともに環状空間に入り、環状空間３０８中にフィードフローを最終的に遮断する点まで堆積することになることであり得る。粒状媒質は、流入液体のフローが遮断され得る点まで、環状空間および環状パイプ中に詰まることがある。粒状媒質および蓄積した不純物は、底部プレート３０８の複数の開口部３１８を通ってチャネリング部材３０２の下方に自由に落下することができるので、開口部３１８は、粒状媒質の蓄積の速度を落とし、粒状媒質の蓄積を阻害し、あるいは粒状媒質が蓄積しないようにすることもある。したがって、流入液体のフローがまったく遮断されなくなる。
【００２７】
図１０Ａ〜図１０Ｂでは、開口部３１８の数は６つとなるように示されているが、たとえば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、７つ、またはそれ以上の任意の好適な数の開口部を使用してもよい。隣接するフィードアーム１５０間に、複数の開口部３１８の各々を配置しても、あるいは隣接するフィードアーム１５０間に、複数の開口部を配置してもよい。開口部３１８は、任意の好適なサイズまたは形状とすることができる。たとえば、開口部は、半円形の切欠部、目の形をした切欠部、円形、または任意の他の好適な形状とすることができる。
【００２８】
再び図１を参照すると、粒状媒質１０４は砂とすることができ、４０インチ高の層、または８０インチ高の層のような任意の好適なサイズの層を生成することができる。さらに、この層は、任意の好適な面積とすることができる。好適な面積は、たとえば、１平方メートル、２平方メートル、３平方メートル、４平方メートル、５平方メートル、またはそれ以上を含むことができ、さらに、１平方メートル未満を含むこともある。
【００２９】
フィルタリングチャンバ中の粒状媒質１０４は、矢印１１２によって示されるように下向き方向に下降することができ、フィルタリングチャンバ１００中の液体１０６は、上向き方向に流れることができ、それにより、粒状媒質１０４に衝突することによって液体から不純物を除去して、粒状媒質１０４の床の頂部にろ液が生成される。実際には、液体のろ過は、粒状媒質１０４が矢印１１２によって示されるようにフィルタリングチャンバ１００中を下向きにゆっくりと移動する際に行われる。気体供給システム１２２の間欠的なエアリフト動作によって、粒状媒質がエアリフトポンプ１３２中へに送られることによって、層中の粒状媒質のゆっくりとした下向きの移動が引き起こされる。
【００３０】
ろ液セクション１０８は、粒状媒質１０４を通過したろ液を受けるために、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２と流体連通することができる。ろ液セクションは、一端が開いた容器、エンクロージャ、または任意の好適な流体を含有する構造とすることができる。１つの可能な実装形態によれば、ろ液セクション１０８は、堰１０７を備える。フィルタリングチャンバ１００の頂部部分から出たろ液は、堰１０７を越えて流れ、ろ液セクション１０８に入る。ろ液セクション１０８は、廃液またはろ液を排出するための第１の流出口１１０と流体連通することができる。第１の流出口１１０は、パイプ、配管、あるいはパイプまたは配管を接続することができる接続部とすることができる。
【００３１】
リジェクトセクション１１６は、粒状媒質と不純物とを含有するリジェクト混合物１１８を受けるために、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２とエアリフトポンプ１３２の上端部１３８で流体連通することができる。リジェクトセクション１１６は、一端が開いた容器、エンクロージャ、または任意の好適な流体を含有する構造とすることができる。この流体連通は、リジェクトセクション１１６がエアリフトポンプ１３２と流体連通するように構成することができる。エアリフトポンプ１３２は、フィルタリングチャンバ１００の中心を通ってエアリフトハウジング１３３の内側を延びることができる、円筒形のパイプまたはチューブのような構造である。エアリフトポンプ１３２は、リジェクトセクション１１６中に設けられた上端部１３８で終端する。エアリフトポンプ１３２に取り付けられた円筒形または他の形状のチューブとすることができる任意選択のスプラッシュガード１３９を含んでもよい（図１および図８には示されているが、図２および図３には示されていない）。
【００３２】
また、エアリフトポンプ１３２は、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２の円錐状の空間の中央部分を貫通することができる。フィルタリングチャンバ１００中の粒状媒質１０４が下向き方向１１２に下降し、それにより、粒状媒質１０４によって液体から不純物が除去されるにつれて、フィルタリングチャンバ１００の底部近くでは、エアリフトポンプ１３２の底端部１３６で粒状媒質をエアリフトポンプ１３２中に引き込むように、たとえば、窒素、酸素などの、少量の圧縮された気体を、気体供給システム１２２によってフィルタリングチャンバ１００の底部で間欠的に導入することができる。エアリフトポンプ１３２の内側のスコーリングは、粒状媒質に付着した任意の不純物（たとえば、固形汚染物質、半固形汚染物質、半液体汚染物質、液体汚染物質など）を取り払う。（汚れたスラリーを形成し得る）粒状媒質と取り払われた不純物とのリジェクト混合物は、エアリフトポンプ１３２の上端部１３８へと押され、リジェクトセクション１１６に入る。
【００３３】
リジェクトセクション１１６は、堰１１７によって互いに隔離された、流入口セクション１１９と、流出口セクション１２１とを含むことができる。エアリフトポンプ１３２の上端部１３８でエアリフトポンプ１３２から出たリジェクト混合物は、リジェクト混合物の一部分が堰１１７を越えて流れて、リジェクトセクションの流出口セクション１２１に入るまで、リジェクトセクション１１６の流入口セクション１１９を満たす。また、リジェクトセクション１１６の流出口セクション１２１は、堰１１７を越えて流れたリジェクト混合物１１８の一部分を排出するための第２の流出口１２０と流体連通することができる。第２の流出口１２０は、パイプ、配管、あるいはパイプまたは配管を接続することができる接続部とすることができる。第２の流出口１２０に、またはその近くに自動バルブ２７５を配置することができる。自動バルブは、制御ユニット２０２からのコマンドに基づいて開閉されるように制御することができ、制御ユニットは、リジェクト混合物の一部分を排出できるようにするためにバルブ２７５を開き、排気混合物の一部分の排出を妨げるためにバルブ２７５を閉じるように構成される。自動バルブ２７５は、当分野で知られる任意のタイプの制御可能なバルブとすることができる。
【００３４】
図１および図２を見ると分かるように、リジェクトセクション１１６の流入口セクション１１９は、また、粒状媒質洗浄機１３４と流体連通する。粒状媒質洗浄機は、粒状媒質流入口１４０と、粒状媒質流出口１４２と、同心の複数のステージ１４４とを有する。リジェクトセクション１１６から、より重い粒状媒質１０４が落ちて、粒状媒質流入口１４０を介して粒状媒質洗浄機１３４に入り、粒状媒質フローから取り払われた、より軽いリジェクト不純物は、最終的には、堰１１７を越えて流れ、自動バルブ２７５が開いているときには第２の流出口１２０から出る。粒状媒質１０４は、粒状媒質洗浄機１３４の同心のステージ１４４を通って順々に流れ落ちる（ｃａｓｃａｄｅ ｄｏｗｎ）。同心のステージ１４４は、単純に、エアリフトポンプ１３２のまわりにらせん状のフライトを備えることができる。粒状媒質は、同心のステージを順々に流れ落ちるにつれて、洗浄機１３４を通って粒状媒質流出口１４２から上向きに移動する少量のろ液に遭遇する（たとえば、送り速度は約１％〜２％）。洗浄機１３４中のこのろ液は、ろ液セクション１０８の堰１０７とリジェクションセクション１１６の堰１１７との液面の差によって進められる。より重くより粗い粒状媒質はこの少量の対向流を通って流れ、残りの不純物はリジェクトセクション１１６まで戻される。洗浄された粒状媒質はフィルタリングチャンバ１００に戻り、粒状媒質床の頂部に堆積し、流入液体清浄プロセスおよびフィルタリングチャンバ１００の底部への最終的な移動をもう一度開始する。
【００３５】
エアリフトを行うためにフィルタリングチャンバ１００中の粒状媒質１０４に気体を間欠的に送達するための気体供給システム１２２を設けることができ、それにより、フィルタリングチャンバ中の粒状媒質の一部分を（エアリフトポンプ１３２およびリジェクトセクション１１６を介して）粒状媒質洗浄機１３４に輸送することができる。気体供給システム１２２は、気体源１２４と、第１の気体バルブ１２９を有する上側気体供給ライン２３５と、第２の気体バルブ１３０および第３の気体バルブ１３１を有する下側気体供給ライン２４５とを備えることができる。上側気体供給ライン２３５と下側気体供給ライン２４５とは、気体を供給するための少なくとも２つの別個の経路を形成し、上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５は、それぞれの第１の気体バルブ、第２の気体バルブおよび第３の気体バルブを介して気体源１２４と流体連通し、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２と流体連通する。気体源１２４は、ファン、気体ポンプ、気体の加圧シリンダ、または何らかの他の好適な気体源とすることができる。気体源１２４によってフィルタリングチャンバ１００中に導入される気体は、空気、窒素、酸素、または何らかの他の好適な気体とすることができる。気体バルブ１２９、１３０および１３１を使用して、気体フローを制御する、および／または気体源１２４からフィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２に圧力をかけることができ、あるいは、気体バルブ１２９、１３０および１３１は、気体フローおよび／または圧力が気体源１２４自体で調節可能である場合には省くことができる。１つの実施形態では、気体バルブ１２９、１３０および１３１は、ソレノイドバルブとすることができる。気体バルブ１２９は、上側気体供給ライン２３５を通る気体をバーストさせるように構成することができ、気体バルブ１３０は、下側気体供給ライン２４５を通る気体をバーストさせるように構成することができ、気体バルブ１３１は、通常エアリフト動作のために、下側気体供給ライン２４５を介して連続する気体フローを提供するように構成することができる。したがって、気体供給システム１２２により、ガスバーストを含む空気フロー、気体の定常フロー、またはそれらの組合せが可能になり、制御ユニット２０２は、バルブ１２９、１３０および１３１を制御することによって、気体供給システム１２２の別個の経路としての上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５の各々を通って流れる気体を独立して開始し、維持し、終了させるように構成される。
【００３６】
図１では、上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５は、エアリフトポンプ１３２の外周壁でフィルタリングチャンバ１００へとフィードされ、それにより、上側気体供給ライン２３５の流出口２３６は、下側気体供給ライン２４５の流出口２４６よりも垂直方向に高い定位置に配置される。上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５は、同様に他の形態でフィルタリングチャンバ１００にフィードすることもできる。たとえば、気体供給ライン２３５および２４５は、フィルタリングチャンバの底部側壁を通して、フィルタリングチャンバのフロアを通して、エアリフトポンプ１３２と環状パイプ１４８との間でフィルタリングチャンバの頂部からチャネリング部材３０２を通して、あるいは、フィルタリングチャンバの頂部からではあるが、エアリフトポンプ１３２および環状パイプ１４８の外側でチャネリング部材３０２を通してフィードすることができる。いずれの様式でも、気体供給ラインは、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２で終端する気体供給システム１２２の少なくとも２つの別個の経路を形成することができ、別個の経路のうち一方は、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２中の上側位置で終端し、２つの別個の経路のうち他方は、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２の下側位置で終端し、上側位置は下側位置よりも上にある。
【００３７】
本明細書で使用される場合、用語「エアリフト」とは、使用される気体のタイプにかかわらず、気体供給システムによる気体送達によって引き起こされるリフトを包含することを意味する。換言すると、「エアリフト」は、空気の他にも、窒素、酸素、または他の適当な気体のような任意の好適な気体によるリフトを包含する。
【００３８】
リジェクトセクション１１６中のリジェクト混合物の高さを判断するためのセンサ２００を設けることができ、制御ユニット２０２は、気体供給システム１２２からの気体フローの開始、維持または終了を制御し、センサ２００から１つまたは複数の信号を受信することができる。代替的には、リジェクトセクション１１６中のリジェクト流量を判断するための流量計を設けることができ、制御ユニット２０２は、流量計から１つまたは複数の信号を受信することができる。典型的には、エアリフトがろ過媒質のリフトを停止すると、リジェクト流量が増える。エアリフトがないと、粒状媒質が、エアリフトポンプ１３２の底端部１３６でエアリフトポンプ１３２中に引き込まれなくなり、リジェクトセクション１１６に入らなくなる。エアリフトされた粒状媒質が粒状媒質洗浄機１３４の同心のステージ１４４を通って下降すると、たいてい、洗浄液の上向きのフローが制限される（洗浄液は、下降するろ過媒質から汚れおよび不純物をスコーリングする粒状媒質洗浄機１３４の同心のステージ１４４を通って上向きに移動するにつれて、リジェクト液となる粒状媒質洗浄機１３４より下の清浄なろ液となる）。リジェクトセクション１１６には、粒状媒質洗浄機１３４を通って落ちることができる粒状媒質がほとんどない、または全くない場合、粒状媒質洗浄機１３４を通る洗浄液の上昇を制限すべき下降している媒質は全くなく、したがって、リジェクトセクション中に通常の流体フローよりも多くのフローを引き起こす。その結果、リジェクト流量は、エアリフトが機能を停止したときに増加する。したがって、リジェクト混合物の量はリジェクトセクション中で、具体的には、流入口セクションにおけるリジェクトセクションの堰１１７よりも上の区域で増加する。以下の記載では、リジェクトセクション１１６の堰１１７よりも上にセンサを配置しているが、代替的には、流入口セクション１１９の堰、または流出口セクション１２１の堰のいずれの側にセンサ２００を配置してもよい。
【００３９】
センサと制御ユニットとの組合せは、液体が堰１１７を越えて流出口セクション１２１へ入るにれてリジェクトセクション１１６中に集まる液体の深さを効果的かつ継続的に判断するように構成することができる。１つの実施形態によれば、センサと制御ユニットとは、センサ２００からリジェクトセクションの堰１１７を越えて流れて流出口セクションに入る液体の上側表面までの距離２０１（図２）を効果的かつ継続的に判断する。センサは、（図２を見ると分かるように）リジェクトセクションの堰１１７の上方でリジェクトセクション１１６の壁のうちの１つに取り付けられた、あるいは（図３を見ると分かるように）堰１１７自体に取り付けられた超音波液位トランスデューサセンサとすることができる。好適なセンサの一例は、Ｐｅｐｐｅｒｌ＋Ｆｕｃｈｓの１８ｍｍ直径の円筒形のアナログ出力超音波センサ（型番ＵＢ３００−１８ＧＭ４０−Ｉ−Ｖ１）とすることができる。かかるセンサは、制御ユニット中にスケーリングすることができる４ｍＡ〜２０ｍＡ出力を提供することができる。センサ２００が、たとえば、図３のブラケット２１０によって堰１１７自体に取り付けられている場合、操作者または管理者がリジェクトセクションの堰１１７の高さを高くしたり、低くしたりしなければならない場合でも、センサ２００とリジェクトセクションの堰１１７の頂部との間の基準距離は堰１１７の高さの変化の影響を受けないという利点がある。
【００４０】
制御ユニット２０２は、気体供給システム１２２からフィルタリングチャンバ１００中に放出される気体の量を制御するために、気体源１２４および／または気体バルブ１２９、１３０および１３１と連通する、たとえば、電気接触することができる。制御ユニット２０２は、リジェクトセクション１１６中のリジェクト混合物の量を判断するために、センサから信号を受信し、受信した信号を処理するように、センサ２００と連通する、たとえば、電気接触することができる。センサは、リジェクト混合物がリジェクトセクションの堰１１７を越える際に、センサ２００とリジェクト混合物の表面との間の距離２０１を継続的に読み取るように、制御ユニット中にスケーリングすることができる。また、制御ユニットは、第２の流出口１２０を通って流れ得るリジェクトの量を制御するために自動バルブ２７５の開閉を制御するために、自動バルブ２７５と連通する、たとえば、電気接触することができる。
【００４１】
図４に、初期動作において制御ユニット２０２によって行うことができる、不純物含有液体を処理するための方法を示す。ステップＳ１において、ポンプシステム２０６を開始し、それにより、不純物含有液体がポンプで汲み上げられ、フィルタリングチャンバ１００に入る。
【００４２】
ステップＳ２において、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２における液体と粒状媒質の相互作用によって、ろ液を生成するために液体から不純物を除去する。不純物は、粒状媒質によって液体から除去され、ろ液が生成される。粒状媒質は砂とすることができ、液体は水とすることができ、気体は空気とすることができる。
【００４３】
ステップＳ３において、処理された液体（またはろ液）がフィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２からろ液セクション１０８にフィードされ、その後、第１の流出口１１０を介して排出する。システムの初期起動では気体フローは全くないが、（リジェクトセクションの堰１１７より上にあるセンサ２００と同じ様式で）堰１０７より上にあるセンサ（図示せず）が堰１０７における所定のろ液レベルを検出するまで、ろ過が行われる。所定のろ液レベルは、たとえば、約ゼロよりも大きな（つまり、ろ液が堰１０７を越えて流れ始める）任意の好適な液位とすることができる。堰１０７よりも上にあるセンサが堰１０７における所定のろ液レベルを検出すると、ステップＳ４において気体供給システム１２２を始動し、それにより、粒状媒質と液体と不純物との間の相互作用を促進するために、フィルタリングチャンバ１００中の粒状媒質１０４に下側気体供給ライン２４５を介して気体を送達してフィルタリングチャンバ１００中で粒状媒質１０４をリフトする。任意選択で、（後述の）図５ＢのステップＳ３１２０〜Ｓ３１８０で行うものと同様に、下側気体供給ライン２４５を通る気体のフローの初期起動の前に、まず、上側気体供給ライン２３５を介して気体を１回または複数回バーストさせることができる。通常の気体オペレーションの場合、フィルタリングチャンバ１００中の粒状媒質１０４を下向き方向に下降させることができ、フィルタリングチャンバ１００中の液体を上向きに流すことができ、それにより、粒状媒質によって液体から不純物を除去してろ液を生成する。
【００４４】
ステップＳ５において、粒状媒質の一部分にエアリフト機能を受けさせ、エアリフト機能を受けた粒状媒質の一部分と不純物を含む液体の一部分との混合物をリジェクトセクション１１６に収集することによって、粒状媒質と不純物とを含有しているリジェクト混合物をフィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２からエアリフトポンプ１３２を介してリジェクトセクション１１６にフィードすることができる。リジェクトセクション１１６は、リジェクトセクションの堰１１７を越えて流出口セクション１２１に入ったリジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口１２０と流体連通しており、流出口セクション中のリジェクト混合物の一部分は、液体と不純物とを実質的に含んでいる。
【００４５】
ステップＳ６において、リジェクトセクション１１６から出た粒状媒質は、粒状媒質洗浄機１３４によって洗浄され、それにより、洗浄された粒状媒質はフィルタリングチャンバ１００に戻る。
【００４６】
所定の時間期間（たとえば、２０分、３０分などであるが、好ましくは、１時間以上）の後、ステップＳ７において間欠的なエアリフト動作を開始する。上述のように、ろ過効率を高めるために、エアリフトポンプ１３２における上向きの汚れた粒状媒質フローの間欠的なエアリフト動作が使用される。粒状媒質床の中に蓄積され、埋め込まれた不純物に起因して、粒状媒質床がより高い密度のものとなることによって、このようにろ液品質がより高くなる。しかしながら、不純物が多すぎる場合には、粒状媒質床が過飽和状態であることに起因して粒状媒質床の効率は低下する。したがって、粒状媒質床のろ過効率が最適となるように、粒状媒質床がシュマッツデッケ効果の恩恵を依然として受けながら、不純物で過飽和状態にならないように、エアリフト動作を少なくとも間欠的に行うべきである。
【００４７】
間欠的なエアリフト動作の結果、エアリフト動作のための気体フローの初期始動の直後に、許容できない高い濁度スパイク（または短時間での上昇）が起こることがある。エアリフト動作の再開ごとにおこる許容できないレベルの濁度スパイクは、（１）エアリフトポンプ１３２の底部におけるブローアウト、または（２）放射状のフィードアーム１５０間の粒状媒質と不純物とのブリッジングによって引き起こされることがある。装置の頂部におけるろ過された液体の体積に依存にして、濁度スパイクの後作用には３０分以上かかることがある。
【００４８】
エアリフトポンプ１３２の底部におけるブローアウトについては、（連続するエアリフト動作がないことによって引き起こされる）エアリフトポンプ１３２内の粒状媒質１０４と不純物との圧密化は、所望される場合には、リジェクトセクション１１６においてエアリフトポンプ１３２の頂部から空気がすべて出るのではなく、エアリフトポンプ１３２の底部から空気の一部分を排出させることができる。空気がエアリフトポンプ１３２の底部から排出される場合、粒状媒質床中に放出された空気は、粒状媒質から不純物をスコーリングし、不純物を上方でろ過された液体（ろ液プール）中に排出し、したがって、ろ液品質が低下すると考えられる。
【００４９】
放射状のフィードアーム１５０間の粒状媒質と不純物とのブリッジングについては、（エアリフト動作の再開によって引き起こされる）上方に堆積された粒状媒質の重量および下側の空隙がブリッジングを圧壊するのに十分になると、（やはり、連続するエアリフト動作がないことによって引き起こされる）放射状のフィードアーム間の粒状媒質と不純物との一時的なブリッジングは圧壊することができる。そのようなブリッジ圧壊が起こると、粒状媒質は、粒状媒質床の頂部に対する「ドミノ効果」を受ける。この効果中、不純物は、圧壊が床の頂部に達すると粒状媒質床から放出され、上方でろ液プールに入り、したがって、ろ液品質を低下させる。
【００５０】
以下に、装置１が、エアリフトポンプ１３２の底部におけるブローアウトによるエアリフト動作の再開ごとに起こる許容できないレベルの濁度スパイクを防止することにどのように対処することができるかに着目して論じる。エアリフトポンプ１３２の底部におけるブローアウトに対処するための手法として、制御ユニット２０２は、上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５を通って粒状媒質床１０４に流れる気体フローを制御することができ、空気供給ライン２３５の流出口２３６は、下側気体供給ライン２４５の流出口２４６よりも垂直方向に高い位置にある。本発明の１つの実施形態によれば、上側気体供給ライン２３５の流出口２３６は、下側気体供給ライン２４５の流出口２４６よりも高さ方向に２フィート高い位置に配置される。当業者には、本発明の趣旨および範囲内であり続けながら、下側気体供給ラインと下側気体供給ラインとの間の他の高さ距離を想定し得ることが認識されよう。たとえば、流出口２３６と流出口２４６との間の垂直距離は、約６インチから３フィートの間とすることができる。
【００５１】
制御ユニット２０２は、まず、ガスバーストを上側気体供給ライン２３５に送り、次いで、異なるガスバーストを下側気体供給ライン２４５に送らせるように構成またはプログラムされる。２つの異なる気体供給ラインを介してガスバーストをゆっくりと進ませる（ｓｔａｇｇｅｒ）ことによって（気体は最初に上側気体供給ラインから出てくる）、気体供給ラインに供給される気体のすべてに対して粒状媒質によって引き起こされる抵抗が少なくなり、それにより、ガスバーストは、エアリフトポンプ１３２を通って装置１の頂部まで上昇することができるようになる。このようにすると、エアリフトポンプの底部から出る気体の破壊的なブラストは、すべての気体を供給する単一の気体供給ラインに比べて低減され、最小限に抑えられ、および／または削減される。
【００５２】
放射状のフィードアーム１５０間の粒状媒質と不純物とのブリッジングに対処するための手法として、制御ユニット２０２は、少なくとも１つまたは複数のセンサから１つまたは複数の信号を受信し、気体供給システム１２２を制御し、自動バルブ２７５の動作を制御することができる。少なくとも１つセンサは、粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかを検出するために、リジェクトセクション１１６の堰１１７のすぐ上に配置されたセンサ２００、または装置１に関する水流の損失水頭を判断するためにフィードパイプ１４６の上に設けられた圧力トランスデューサ２６５とすることができる。自動バルブ２７５をリジェクトセクション１１６の流出口１２０に設け、それにより、自動バルブ２７５は特定の時点で開閉するように構成することができる。
【００５３】
図５Ａおよび図５Ｂに、エアリフトポンプ１３２の底部におけるブローアウトを低減させ、放射状のフィードアーム１５０間の粒状媒質と不純物とのブリッジングを低減させるために上記アプローチを組み込んだ、不純物含有液体を処理するための制御方法を示す。図５Ａおよび図５Ｂは、従来の水処理ユニットに比較してリジェクト流量をより良好に（たとえば、より低く）するためにエアバーストを提供するための（たとえば、コンパクトディスクのようなコンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータプログラムを動作させるコンピュータによって実行される）制御の動作を示すフローチャートである。ステップＳ３１００において、システムセットアップを実行し、それによって、最大損失水頭に関する値（ｍａｘ＿ｈｅａｄｌｏｓｓ＿ｓｅｔ＿ｐｏｉｎｔ、２メートルタンクに関するデフォルト設定はたとえば、３０〜３６インチとすることができ、１メートルタンクに関するデフォルト設定は、たとえば、２４〜３０インチとすることができるが、設定点は、たとえば、１０インチの水から４８インチの水までの任意の好適な値とすることができる）、最大ろ過間隔（たとえば、デフォルト設定は１２時間とすることができるが、たとえば、１時間から４８時間までの値とすることができる）、バックウォッシュタイマー（たとえば、デフォルト設定は６時間とすることができるが、たとえば、３０分から１２時間までの値を設定することができる）、およびアラーム前のバースト数（たとえば、デフォルト設定は３とすることができるが、たとえば、２から１０までの値を設定することができる）を設定する。これらの値は、装置１の操作者または管理者によって設定され、コンピュータのキーボードまたはマウスを介して、あるいは他の入力メカニズムによって入力することができる。ステップＳ３１００〜Ｓ３１１０の間、図４のステップＳ１、Ｓ２およびＳ３が実行される。
【００５４】
ステップＳ３１１０において、廃液レベルが堰１０７よりも上か否かに関する判断が行われる。「いいえ」の場合、プロセスを動作させる必要はなく、プロセスフローはステップＳ３１１０にループバックする（この判断は、定期的に、たとえば１０秒ごとに行われる）。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３１２０に進んで、バックウォッシュろ過を開始する（つまり、汚れた粒状媒質がエアリフトポンプ１３２中で上向きにリジェクトセクション１１６に向かって流れるようにエアリフト動作を開始する）。ステップＳ３１２０において、自動バルブ２７５が開き、（上側バーストソレノイドとすることができる）バルブ１２９が開いてガスバーストが上側気体供給ライン２３５に流入することができるようにし、第１のタイマー２３７、第２のタイマー２４７および第３のタイマー２５０を始動する。ガスバーストは、通常の動作について必要とされるよりも高い値の、短時間の高圧のガスバーストおよび／または高流量とすることができる。１つの実施形態によれば、ガスバーストの気体圧は、約１０ｐｓｉ〜１００ｐｓｉの範囲、好ましくは、約２０ｐｓｉ〜４０ｐｓｉの範囲とすることができるが、粒状媒質の量と他の動作および設計に関する考慮事項とに基づいて、任意の好適な気体圧を使用してもよい。以下に示すように、ガスバーストの持続時間は、操作者または管理者が変更することができるが、好適な範囲は、約３秒〜６０秒であり得る。
【００５５】
第１のタイマー、第２のタイマー、および第３のタイマーは、制御ユニットに組み込むことができる。第１のタイマー２３７は、ガスバーストが上側気体供給ライン２３５を通過する時間量を追跡する上側バーストタイマーとすることができる。第１のタイマー２３７のデフォルト設定は２．５秒とすることができるが、操作者または管理者はこの設定を任意の好適な時間（たとえば、１秒〜１０秒）に変更することができることがある。第２のタイマー２４７は、ガスバーストが下側気体供給ライン２４５を通過するまで時間量を追跡する下側バースト遅延タイマーとすることができる。第２のタイマー２４７のデフォルト設定は２秒とすることができるが、操作者または管理者はこの設定を任意の好適な時間（たとえば、１秒〜１０秒）に変更することができることがある。第３のタイマー２５０は、エアリフト動作の開始中に経過する時間量を追跡するバックウォッシュタイマーとすることができる。
【００５６】
ステップＳ３１３０において、第２の（下側バースト遅延）タイマー２４７が経過したか否かについて判断が行われる。「いいえ」の場合、プロセスフローはステップＳ３１３０の初めにループバックする（この判断は、定期的に、たとえば１０ミリ秒ごとに行われる）。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３１４０に進み、ガスバーストは下側気体供給ライン２４５に流入し始める。ステップＳ３１４０において、（下側エアバーストソレノイドとすることができる）バルブ１３０を操作して、ガスバーストが下側気体供給ライン２４５に流入できるようにし、（通常動作ソレノイドとすることができる）バルブ１３１を操作して、通常のエアリフト動作中に気体が下側気体供給ライン２４５に連続して流入できるようにし、第４のタイマー２５１を始動する。ガスバーストは、通常の動作について必要とされるよりも高い値の、短時間の高圧のガスバースト、および／または高流量とすることができる。ガスバーストの気体圧は、約１０ｐｓｉ〜１００ｐｓｉの範囲、好ましくは、約２０ｐｓｉ〜４０ｐｓｉの範囲とすることができるが、粒状媒質の量と他の動作および設計に関する考慮事項とに基づいて、任意の好適な気体圧を使用してもよい。第４のタイマーは、気体が下側気体供給ライン２４５を通って流れる時間量を追跡する下側バーストタイマーとすることができる。第４のタイマー２５１のデフォルト設定は約３秒とすることができるが、操作者または管理者はこの設定を任意の好適な時間（たとえば、１秒〜１０秒）に変更することができることがある。
【００５７】
ステップＳ３１５０において、第１の（上側バースト）タイマー２３７が経過したか否かについて判断が行われる。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３１６０に進み、バルブ１２９を閉じて上側気体供給ライン２３５を通る気体フローを止める。「いいえ」の場合、プロセスフローはステップＳ３１５０の初めにループバックする（この判断は、定期的に、たとえば１０ミリ秒ごとに行われる）。
【００５８】
ステップＳ３１７０において、第４の（下側バースト）タイマー２５１が経過したか否かについて判断が行われる。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３１８０に進み、バルブ１３０を閉じてガスバーストが下側気体供給ライン２４５を通って流れるのを止め、第５のタイマー２５２を始動する。第５のタイマー２５２は、粒状媒質の一部分がエアリフトポンプ１３２を通って適切に輸送されているかどうかの判断が行われるまでの時間量を追跡する、連続バックウォッシュ通常動作遅延タイマーとすることができる。第２のタイマー２５１のデフォルト設定は２分とすることができるが、操作者または管理者はこの設定を任意の好適な時間（たとえば、１０秒〜５分）に変更することができることがある。「いいえ」の場合、ステップＳ３１７０において、プロセスフローは、ステップＳ３１７０の初めにループバックする（この判断は、定期的に、たとえば１０ミリ秒ごとに行われる）。
【００５９】
ステップＳ３１９０において、第５の（連続バックウォッシュ通常動作遅延）タイマーが経過したか否かについて判断が行われる。「いいえ」の場合、プロセスフローは、ステップＳ３１９０の初めにループバックする（この判断は、定期的に、たとえば１０ミリ秒ごとに行われる）。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３２００に進む。
【００６０】
ステップＳ３２００において、エアリフトポンプ１３２における粒状媒質の通常のエアリフト動作中に、適切なろ過媒質の移動が検出されたか否か（たとえば、エアリフト動作により、粒状媒質の一部分がエアリフトポンプ１３２を通って適切に輸送されているかどうか、あるいは粒状媒質の一部分がエアリフトポンプ１３２を通って輸送されるように、適当なリフトが粒状媒質に提供されているかどうか）について判断が行われる。限定ではなく例として、ろ過媒質の移動は、リジェクトセクションの堰１１７のすぐ上に配置されたセンサ２００によって検出される。本発明の１つの実施形態によれば、制御ユニット２０２は、センサ２００によるセンサ読取値を所定のしきい値と比較することによって、粒状媒質がエアリフトポンプ１３２において適切にリフトされているかどうか、または適切に輸送されているかどうかを判断するように構成される。「適切なリフト」または「適切な輸送」は、過剰な量の不純物がろ液に放出されないように（つまり、ブレークスルーしないように）、気体供給システムによって粒状媒質の床に提供されたリフト量とすることができる。適切なリフトまたは適切な輸送の例として、粒状媒質の床の頂部と底部との圧力差が所定の範囲（１０インチ、１５インチ、２０インチ、３０インチ、またのそれらの間の任意の整数インチの水）内とするような気体供給システム１２２の動作を挙げることができる。
【００６１】
制御ユニットは、堰１１７を越えて流れるリジェクト混合物レベルが所定のしきい値よりも上のときには、気体供給システム１２２によって適切なリフトが提供されていない（または、粒状媒質が適切に輸送されていない）ことを判断するように構成することができる。しきい値は、センサから何らかの所定の距離とすることができる。１つの実施形態によれば、しきい値は、センサから、堰１１７の頂部を越えて流れる許容可能なレベルのリジェクト混合物などまでの垂直距離とすることができる。
【００６２】
ステップＳ３２００に対する答えが「はい」である場合、プロセスフローはステップＳ３２１０に進む。「いいえ」の場合には、プロセスフローはステップＳ３２２０に進む。ステップＳ３２２０において、バーストカウンタ値は１ずつ増え、プロセスフローはステップＳ３２３０に進む。ステップＳ３２３０において、バーストカウンタ値が設定点または所定の値に達したか否かについて確認が行われる（たとえば、デフォルト設定は６とすることができるが、値は、たとえば、３〜１０としてもよい）。「はい」の場合、エアリフト動作がエアリフトポンプ１３２によって粒状媒質を適切に輸送することができなかったことを操作者または管理者に知らせるために、ステップＳ３２４０においてアラーム２０４を動作させる。アラーム２０４は、可聴アラームおよび／または可視アラームの形態の連続バックウォッシュフィルタエアリフトアラームとすることができる。ステップＳ３２３０に対する答えが「いいえ」であった場合、プロセスフローはステップＳ３２５０に進んで、上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５を通るエアバーストを始めることによって、粒状媒質の移動を妨げないようにする修正手段において、ガスバーストシーケンスを再開する。ステップＳ３２５０において、バルブ１２９を開き、第１の（上側バースト）タイマー２３７を始動し（デフォルト設定は２．５秒とすることができるが、値は、たとえば、１秒〜１０秒としてもよい）、第２の（下側バースト遅延）タイマー２４７を始動し（デフォルト設定は２秒とすることができるが、値は、たとえば、１秒〜１０秒としてもよい）、第３の（バックウォッシュ）２５０タイマーを始動する。ステップＳ３２５０の後、プロセスフローはステップＳ３１２０に戻る。
【００６３】
バーストカウンタ値を所定のセットポイント値、たとえば、６に設定することによって、エアリフト動作がエアリフトポンプ１３２によって粒状媒質を適切に輸送するように機能するのを止めたとき（止めるべきであるとき）、上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５を介したデュアルバーストエアリフト動作が最大で５回以上反復されることになる（デフォルト設定は、たとえば、全部で６サイクルとすることができるが、３サイクル〜１０サイクルのように異なる回数に設定してもよい）。（図２または図３に示されるようにリジェクトセクション１１６のすぐ上に配置されたセンサ２００によって提供された信号に基づいて判断された際に）エアリフト動作が依然として正常に機能していない場合、（ステップＳ３２４０において）アラーム２０４が出力されて、それにより、失敗と、さらなる修正アクションが必要とされることとが操作者または管理者に知らされる。
【００６４】
ステップＳ３２１０において、第３の（バックウォッシュ）タイマー２５０が経過したか否かについて確認が行われる。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３２６０に進み、「いいえ」の場合、プロセスフローはステップＳ３２７０に進む。ステップＳ３２７０において、バーストカウンタはゼロ設定であり、次いで、プロセスフローはステップＳ３２００に進む。ステップＳ３２６０において、所定の時間量（たとえば、１分であるが、５秒〜２分のような任意の好適な時間とすることができる）よりも長く、損失水頭が最大損失水頭セットポイント値を超えたか否かについて確認が行われる。限定ではなく例として、損失水頭は、（１）流入液体パイプ１４６上に設けられた圧力トランスデューサ２６５であって、その値を流出口パイプ１４０上に設けられた第２の圧力トランスデューサ２６６によって測定された値と比較する圧力トランスデューサ２６５、（２）流入液体パイプ２６５と流出口パイプ１４０との間の圧力差を測定する圧力差トランスミッタ、（３）フィードパイプ２６５上に配置された液面トランスミッタとろ過された水の堰１０７との差を測定すること、または他の同様の測定構成によって測定することができる。
【００６５】
損失水頭が最大損失水頭設定値を超えている場合、プロセスフローはステップＳ３２６５に進み、損失水頭が最大損失水頭値を超えていることをユーザに知らせるために、アラームを出力し、次いで、プロセスフローはステップＳ３２７０に進み、バーストカウンタがゼロに設定され、次いで、プロセスフローはステップＳ３２００に戻る。損失水頭が、所定の時間量よりも長く最大損失水頭設定値を超えていない場合、プロセスフローはステップＳ３２８０に進み、バックウォッシュシーケンスを停止する。ステップＳ３２８０において、バルブ１３１を閉じ、第６のタイマー２５３を始動する。第６のタイマー２５３は、デフォルト設定が２分のリジェクト停止遅延タイマーとすることができるが、操作者または管理者この設定を（たとえば、３秒〜５分のような）任意の好適な時間に変更することができることがある。
【００６６】
ステップＳ３２８５において、第６の（リジェクト停止遅延）タイマー２５３が経過したか否かについて判断が行われる。「いいえ」の場合、プロセスフローはステップＳ３２８５の初めにループバックする（この判断は、定期的に、たとえば１０ミリ秒ごとに行われる）。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３２９０に進んで、自動バルブ２７５を閉じる。ステップＳ３１２０〜Ｓ３２８０の間、図４のステップＳ４、Ｓ５およびＳ６が実行される。ステップＳ３２８５では、図４のステップＳ７（つまり、間欠的なエアリフト動作）が実行される。
【００６７】
ステップＳ３２９０において、自動バルブ２７５を閉じ、ろ過間のマックスタイマー２５４を始動する。マックスタイマー２５４のデフォルト設定は１２時間とすることができるが、操作者または管理者この設定を（たとえば、３０分〜４８時間のように）任意の好適な時間に変更することができることがある。ステップＳ３２９５において、損失水頭が最大損失水頭セットポイント値を超えているか否かについて判断が行われる。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３１２０に戻る。「いいえ」の場合、プロセスフローはステップＳ３３００に進み、ろ過間のマックスタイマー２５４が経過したか否かについて判断が行われる。ステップＳ３３００における判断が「いいえ」である場合、プロセスフローはステップＳ３２９５に戻る。ステップＳ３３００における判断が「はい」である場合、プロセスフローはステップＳ３１２０に戻る。ステップ３１２０では、エアリフト機能を動作させるための気体フローを再開する。バルブ２７５および１２９を開き、第１の（上側バースト）タイマー２３７を始動し、第２の（下側バースト遅延）タイマー２４７を始動し、第３の（バックウォッシュ）２５０タイマーを始動する。ステップＳ３１２０の後、プロセスフローはステップＳ３１１０に進む。
【００６８】
図５Ａおよび図５Ｂのプロセから、気体フローの開始、維持または終了は、所定の時間で、粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかの判断の結果に応答して、あるいはフィルタ中の損失水頭に基づいてのいずれかで実行できることが分かる。気体フローの開始、維持または終了が、粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかの判断の結果に応答して実行される場合、その判断は、リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量に基づくことができ、リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量はステップＳ３２００におけるバルブが開いた状態で判断され、リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量は、リジェクト堰１１７を越えて流れるリジェクト混合物レベルに基づく。また、制御ユニット２０は、隣接するフィードアーム１５０にわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分な１つまたは複数の間隔で気体を粒状媒質１０４に送達するように気体供給システム１２２を制御し、１つまたは複数の間隔は、フィードラインと第１の流出口１１０との間の損失水頭を判断するセンサ２６５によって、あるいは、リジェクトセクション１１６中のリジェクト混合物の量をリジェクト堰１１７を越えて流れる液体のレベルによって、または所定の時間間隔によって判断するセンサ２００によって判断される。
【００６９】
代替実施形態によれば、図５ＢのプロセスからステップＳ３２９５またはステップＳ３３００のいずれかを除去してもよい。たとえば、図６に図５Ｂの代替プロセスを示すが、ステップＳ３２９５が除去されていることを除いて図５Ｂと同じである。このプロセスでは、マックスタイマー２５４は、放射状のフィードアーム１５０間にブリッジを形成する粒状媒質と不純物とのブリッジングの可能性を低減させる、最小限に抑える、または排除するような所定の時間サイクルに設定される。したがって、制御ユニット２０２は、隣接するフィードアーム１５０にわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分な１つまたは複数の間隔で、気体を粒状媒質に送達するように気体供給システム１２２を制御する。気体供給システム１２２の間欠的な動作は、隣接するフィードアーム１５０にわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分となるようにあらかじめ規定することができ、制御ユニット２０２は、気体供給システム１２２の間欠的な動作間の１つまたは複数の時間間隔を追跡するタイマーを含み、１つまたは複数の間隔は、隣接するフィードアームにわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分な短さである。代替的には、図７に図５Ｂの代替プロセスを示すが、ステップＳ３３００が除去されていることを除いて図５Ｂと同じである。このプロセスの結果、エアリフト動作を自動的に再開することなく、損失水頭の上昇に依拠する間欠的なエアバーストが生じる。
【００７０】
上述の変数に関するデフォルト値（たとえば、タイマー値およびカウント値）は、この実施形態の例示的な実装形態に関するものであり、それによって、当業者には、本発明の趣旨および範囲内でこれらの変数について他の値を想定し得ることが認識されよう。
【００７１】
図５Ａおよび図５Ｂのプロセスを実行する制御ユニット２０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏインターフェース）、カウンタ、ならびに１つまたは複数のタイマーを備えるマイクロコンピュータによって構成することができる。それに代えてまたはそれに加えて、制御ユニットは、複数のマイクロコンピュータによって構成することができる。制御ユニット２０２は、本明細書で開示される制御ユニットの機能を実行するために必要なハードウェアおよび／またはソフトウェアを備える。たとえば、ソフトウェアは、制御ユニット２０２がアクセス可能な、ＤＶＤまたはＣＤ−ＲＯＭのような有形のメモリデバイスに記憶することができる。
【００７２】
少なくとも１つセンサから１つまたは複数の信号を受信し、気体供給システム１２２に供給し、自動バルブ２７５の動作を制御するために制御ユニット２０２を使用する上述の手法に加えて、不純物を多く含む媒質を通る「スライス」を改善するために各放射状のフィードアーム１５０の頂部上での１つまたは複数の切欠き縁部１５２の使用を含む、放射状のフィードアーム１５０間の粒状媒質と不純物とのブリッジングに対処するための第２の手法を使用することができ、それにより、床が放射状のフィードアーム上でブリッジングする可能性が低減される。切欠き縁部１５２はそれぞれ、２つの平坦な表面を交差させることによって形成することができる。２つの平坦な表面は、約１０度〜約９０度、好ましくは、約６５〜７０度の角度範囲で交わることができる。図１に示されるように、縁部のうちのいくつかまたは各々は、三角プリズムのような角プリズムの縁部を含むことができる。本発明の他の実施形態によれば、図８に示されるように、縁部は、１つまたは複数のナイフエッジガセット１５４を含むことができる。また、鋸歯状の縁部、各放射状のフィードアームに沿った連続するブレード縁部、および／または各放射状のフィードアームに沿った互いに一列に並んだ複数の個別の縁部のような、他のタイプの切欠き縁部も企図される。
【００７３】
また、切欠き縁部１５２は他の形態をとってもよい。たとえば、切欠き縁部はそれぞれ、先端で交わる２つの円弧状の凹表面の交差によって形成することができる。他の実施形態によれば、切欠き縁部は、逆「涙」形状を形成する２つの円弧状の凹表面の交差によって形成することができる。また、他の構成も企図される。
【００７４】
図１２に、本発明の他の実施形態による、不純物含有液体を処理するための装置４０１を示す。装置４０１は、不純物含有液体を受容するためのフィルタリングチャンバ４００と、ろ液セクション４０８と、リジェクトセクション４１６と、気体供給システム（図示せず）と、制御ユニット５０２と、アラーム５０４とを備えることができる。
【００７５】
フィルタリングチャンバ４００は、ろ液を生成するために粒状媒質４０４が液体から不純物を除去する下側部分４０２を含む。図５のフィルタリングチャンバ４００の上側部分の断面形状は長方形であるが、下側部分４０２は複数の円錐形状を備える。もちろん、フィルタリングチャンバは、（円形、三角形、または他の多角形、あるいは非多角形状のような）任意の好適な形状またはサイズとすることができ、円錐形状は、（ピラミッド状のような）任意の好適な形状またはサイズとすることができる。また、円錐形状の数は、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上など、任意の好適な数とすることができる。フィルタリングチャンバ４００は、流入液体または不純物含有液体を流入させるための第１の流入口４０９と流体連通することができる。
【００７６】
第１の流入口４０９は、不純物含有液体を含んでいる（リザーバのような）液体源と流体連通することができる。この液体は、廃水または不純物を含む水であり得る。不純物は、泥土、廃棄産物、オイル、グリース、あるいは他の固形汚染物質、半固形汚染物質、半液体汚染物質、または液体汚染物質のような任意の不要な物質であり得る。ポンプシステムは、液体源から第１の流入口４０９にその液体をチャネリングし、ポンプシステムは、ポンプ、制御バルブ、ならびに／あるいはパイプまたは配管など、液体源とフィルタリングチャンバ４００との間の流体フローを開始および維持するためのすべての必要な機器を含んでいる。第１の流入口４０９は、各々が円錐状形状のフィードパイプ４４６および環状パイプ４４８と、各々が円錐形状の放射状のフィードアームまたはパイプ４５０とを有する液体フィードラインを備えることができる。流入液体または不純物含有液体は、各フィードパイプ４４６の頂部で導入され、エアリフトポンプ４３２のまわりを各環状パイプ４４８に沿って下向きに流れる。各環状パイプ４４８は頂端部で封止され、対応する放射状のフィードアーム４５０と流体連通しており、それにより、液体は、一連の放射状のフィードアーム４５０を通って各々が円錐形状の粒状媒質の床の底部に導入される。一連の放射状のフィードアーム４５０は、開いており、フィルタリングチャンバ４００の底部に面している面の長手方向の長さに沿って（つまり、図１２の下向きに）個別の開口部を有する。図１の実施形態に関連して上述したように、流入口に関する他の構成も企図される。
【００７７】
フィルタリングチャンバ４００中の粒状媒質４０４は、下向き方向に下降することができ、フィルタリングチャンバ４００中の液体は、上向き方向に流れることができ、それにより、粒状媒質と衝突することによって、液体から不純物を除去して、粒状媒質４０４の頂部にろ液が生成される。
【００７８】
ろ液セクション４０８は、粒状媒質４０４を通過したろ液を受けるために、フィルタリングチャンバ４００の下側部分４０２（つまり、各々が円錐形状）と流体連通することができる。１つの実施形態によれば、ろ液セクション４０８は、堰４０７を備える。フィルタリングチャンバ４００の頂部部分から出たろ液は、堰４０７を越えて流れ、ろ液セクション４０８に入る。ろ液セクション４０８は、廃液またはろ液を排出するための第１の流出口を流体連通することができる。第１の流出口は、パイプ、配管、あるいはパイプまたは配管を接続することができる接続とすることができる。
【００７９】
リジェクトセクション４１６は、粒状媒質と不純物とを含有するリジェクト混合物を受けるために、フィルタリングチャンバ４００の下側部分４０２（つまり、つまり、各々円錐形状）と流体連通することができる。リジェクトセクションは、円錐形状の下側部分４０２に各々について１つの複数のリジェクトセクション４１６とすることができる。流体連通は、各リジェクトセクション４１６が各円錐形状内に常駐する対応するエアリフトポンプ４３２と流体連通するように構成することができる。エアリフトポンプ４３２は、エアリフトハウジング内に設けることができる、円筒形パイプまたは配管のような構造であり、エアリフトハウジングは（さらに）対応する環状パイプ４４８の内側に設けられる。フィルタリングチャンバ４００中の粒状媒質４０４が下向き方向に下降して、それにより、粒状媒質４０４によって液体から不純物が除去されるのにつれて、各円錐形状の近くでは、気体供給システムによって、小体積の圧縮された気体（たとえば、空気、窒素、酸素など）が各円錐形状の底部で導入され、それにより、エアリフト動作によって、各エアリフトポンプ４３２の底端部で各エアリフトポンプ４３２中に粒状媒質が引き込まれる。気体の動作によって、エアリフトポンプ中のスコーリングは、粒状媒質に付着したあらゆる不純物を取り払う。（汚れたスラリーを形成する）粒状媒質と取り払われた不純物とのリジェクト混合物は、各エアリフトポンプ４３２の上端部へと押され、対応するリジェクトセクション４１６に入る。
【００８０】
各リジェクトセクション４１６は、図１に示されたものと同様に、堰によって互いから分離された、流入口セクションと流出口セクションとを備えることができる。各エアリフトポンプ４３２の上端部で各エアリフトポンプ４３２から出たリジェクト混合物は、リジェクト混合物の一部分が対応する堰を越えて流れてリジェクトセクションの流出口セクションに入るまで、各リジェクトセクション４１６の流入口セクションを満たす。また、各リジェクトセクション４１６の流出口セクションは、堰を越えて流れたリジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口４２０と流体連通することができる。第２の流出口４２０は、パイプ、配管、あるいはパイプまたは配管を接続することができる接続とすることができる。第２の流出口４２０は、図１の自動バルブ２７５と同様の様式で制御され、動作する自動バルブに接続することができる。
【００８１】
また、各リジェクトセクション４１６流入口セクションは、対応する粒状媒質洗浄機４３４と流体連通している。各粒状媒質洗浄機は、図１および図２の実施形態に示されたものと同様に、粒状媒質流入口と、粒状媒質流出口と、複数の同心のステージとを有する。各リジェクトセクション４１６から、粒状媒質が落ちて粒状媒質流入口を介して対応する粒状媒質洗浄機４３４に入り、粒状媒質フローから取り払われたより軽いリジェクト不純物は、最終的に、堰を越えて流れて、第２の流出口４２０から出る。粒状媒質は、各粒状媒質洗浄機４３４の同心のステージを通って順々に落ちる。同心のステージは、単純に、対応するエアリフトポンプ４３２のまわりにらせん状のフライトを備えることができる。粒状媒質は、同心のステージを順々に落ちるにつれて、各洗浄機４３４を通って粒状媒質流出口から上向きに移動する少量のろ液に遭遇する。洗浄機４３４中のこのろ液は、フィルタリングチャンバ４００中のろ液プールとリジェクトセクション４１６との間の液面の差によって駆動される。より重くより粗い粒状媒質はこの少量の対向流を通って流れ、残りの不純物はリジェクトセクション４１６まで戻される。洗浄された粒状媒質はフィルタリングチャンバに戻り、対応する粒状媒質床の頂部に堆積し、流入液体清浄プロセスおよびフィルタリングチャンバ４００（つまり、円錐形状）の底部への最終的な移動をもう一度開始する。
【００８２】
粒状媒質４０４の一部分をエアリフトポンプおよびリジェクトセクションを介して粒状媒質洗浄機に輸送するために、フィルタリングチャンバ４００中の粒状媒質４０４に気体を送達するための気体供給システムを設けることができる。気体供給システムは、気体源と、気体源と流体連通している気体ラインと、フィルタリングチャンバ４００の各円錐形状に取り付けられた気体流入口とを備えることができる。気体源は、ファン、気体ポンプ、気体の加圧シリンダ、または何らかの他の好適な気体源とすることができる。また、気体源は、フィルタリングチャンバのハウジング内にあってもよく、あるいは、気体源は、気体流入口に直接的に接続してもよい。気体源によってフィルタリングチャンバ４００に導入される気体は、空気、窒素、酸素、または何らかの他の好適な気体とすることができる。図１に示された構成と同様に、各円錐形状に供給される気体は、各円錐形状の下側部分で終端する２つの別個の経路で送達することができ、２つの別個の経路のうち一方は、下側部分の上側位置で終端し、２つの別個の経路のうち他方は、フィルタリングチャンバの下側部分の下側位置で終端し、上側位置は、下側位置よりも上にある。制御ユニット５０２は、図１に示された実施形態に関して記載した様式で、気体供給システムの経路の各対を通る気体フローを、独立して開始する、維持する、または終了するように構成される。
【００８３】
各リジェクトセクション４１６中のリジェクト混合物レベルを判断するためのセンサを設けることができ、気体供給システムを制御し、そのセンサから１つまたは複数の信号を受信するための制御ユニット５０２を設けることができる。センサと制御ユニットとの組合せは、センサと対応するリジェクトセクションの堰を越えて流れる液体（リジェクト混合）との距離を効果的かつ継続的に判断するように構成することができる。１つの実施形態によれば、センサおよび制御ユニットは、センサとリジェクトセクションの堰のうちの１つを越えて流れる液体の表面レベルとの距離を効果的かつ継続的に判断する。センサは、対応するリジェクトセクション堰４１７の上方でリジェクトセクション４１６のうちの１つの壁のうちの１つに取り付けられた、あるいは対応する堰４１７自体に取り付け超音波液位トランスデューサセンサとすることができる。好適なセンサの一例は、Ｐｅｐｐｅｒｌ＋Ｆｕｃｈｓの１８ｍｍ直径の円筒形のアナログ出力超音波センサ（型番ＵＢ３００−１８ＧＭ４０−Ｉ−Ｖ）とすることができる。制御ユニット５０２は、気体供給システムから放出されてフィルタリングチャンバ４００に入る気体の量を制御するために、気体源および／または気体バルブと連通する、たとえば、電気接触することができる。制御ユニット５０２は、また、対応するリジェクトセクション４１６の堰を越えて流れたリジェクト混合物の量を判断するために、センサから信号を受信し、受信した信号を処理するように、各センサと連通する、たとえば、電気接触することができる。たとえば、センサとリジェクトセクションの堰を越えて流れた液体（リジェクト混合物）との現在の距離を継続的に読み取るように、制御ユニット中にスケーリングすることができるセンサは、出力を提供することができる。次いで、制御ユニット５０２は、リジェクトセクションにおいて判断されたリジェクト混合物の量から、エアリフトポンプおよびリジェクションセクションを介して送られる粒状媒質の一部分が、各円錐形状について、気体供給システムによって粒状媒質洗浄機に適切に輸送されているかどうかを判断するように構成することができる。
【００８４】
制御ユニット５０２は、図５Ａ〜図５Ｂに示されたプロセス、図５Ａおよび図６のプロセス、あるいは図５Ａおよび図７のプロセスにしたがって動作することができる。エアリフトポンプのうちの１つまたは複数において、ろ過媒質が適切に移動していない（たとえば、粒状媒質の一部分が、エアリフト動作によってエアリフトポンプ４３２を介して適切に輸送されていない、あるいは、粒状媒質の一部分がエアリフトポンプ４３２を介して輸送されるように適切なリフトが粒状媒質に提供されていない）と判断された場合（図５Ｂ、図６または図７のステップＳ３２００）、制御ユニット５０２は、失敗したエアリフトポンプか、あるいは代替的にはすべてのエアリフトポンプのいずれかに対して、図５Ｂ、図６または図７のステップＳ３２２０、Ｓ３２３０、Ｓ３２４０およびＳ３２５０に概説したような修正手段をとることができる。
【００８５】
図５Ａおよび図５Ｂ（あるいは図５Ａおよび図６、あるいは図５Ａおよび図７）のプロセスを実行する制御ユニット５０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力インファーフェース（Ｉ／Ｏインターフェース）、カウンタ、ならびに１つまたは複数のタイマーを備えるマイクロコンピュータによって構成することができる。制御ユニットは、複数のマイクロコンピュータによって構成することができる。制御ユニット５０２は、本明細書で開示される制御ユニットの機能を実行するために必要なハードウェアおよび／またはソフトウェアを備える。たとえば、ソフトウェアは、制御ユニット５０２がアクセス可能な、ＤＶＤまたはＣＤ−ＲＯＭのような有形のメモリデバイスに記憶することができる。
【００８６】
さらに、各円錐形状は、図１または図８に示されるもののような放射状のフィードアームを有することができ、図９Ａ〜図９Ｄまたは図１０Ａ〜図１０Ｃに示されるもののようなチャネリングセクションを有することができる。
【００８７】
各図に示され、上述したそれらの実施形態に加えて、本発明の他の実施形態も企図される。たとえば、本発明の１つの実施形態の任意の単一の特徴を、本発明の任意の他の実施形態で使用することができる。たとえば、不純物含有液体を処理するための装置は、以下の特徴のうちいずれかを任意の組合せで備えることができる。
（１）不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、粒状媒質が不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバ、
（２）ろ液を受けるためにフィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、ろ液セクションが、ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクション、
（３）粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するために、フィルタリングチャンバ中で気体を粒状媒質に送達するための気体供給システム、
（４）粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、リジェクトセクションが、リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクション、
（５）第２の流出口に設けられたバルブ、
（６）（ｉ）粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかを判断し、（ｉｉ）気体供給システムを制御し、（ｉｉｉ）バルブを制御するように構成された制御ユニット、
（７）リジェクト混合物の一部分の排出を可能にするためにバルブを開き、あるいはリジェクト混合物の一部分の排出を妨げるためにバルブを閉じるように構成された制御ユニット、
（８）気体供給システムからの気体フローを開始する、維持する、または終了するように構成された制御ユニットであって、気体フローの開始、維持または終了は、所定の時間に、または粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかの判断の結果に応答して、のいずれかで実行される、制御ユニット、
（９）リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量に基づく、粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかの判断であって、リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量は、バルブが開いた状態で判断され、および／またはリジェクトセクション中のリジェクト混合物の量がリジェクト堰を越えて流れるリジェクト混合物レベルに基づく、判断、
（１０）気体の定常フロー、ガスバースト、またはそれらの組合せを含むエアフローであって、エアフローは、持続時間が３秒〜６０秒の範囲であるガスバーストを含む、エアフロー、
（１１）気体を供給するための少なくとも２つの別個の経路を備える気体供給システムであって、少なくとも２つの別個の経路が、フィルタリングチャンバの下側部分で終端し、および／または少なくとも２つの別個の経路のうち一方が、フィルタリングチャンバの下側部分の上側位置で終端し、少なくとも２つの別個の経路のうち他方が、フィルタリングチャンバの下側部分の下側位置で終端し、上側位置は下側位置よりも上にある、気体供給システム、
（１２）気体供給システムの少なくとも２つの別個の経路の各々を通って流れる気体を独立して開始する、維持する、または終了するように構成された制御ユニット、
（１３）各フィードアームに沿った１つまたは複数の開口部を介して粒状媒質に液体をフィードするための、フィルタリングチャンバの下側部分で放射状に延びる、液体フィードラインと流体連通する複数のフィードアームであって、各フィードアームの頂部が、１つまたは複数の切欠き縁部を提示する、複数のフィードアーム、
（１４）（ｉ）少なくとも１つセンサから１つまたは複数の信号を受信し、（ｉｉ）気体供給システムを制御し、（ｉｉｉ）バルブを制御するように構成された制御ユニット、
（１５）各フィードアームの底部に沿って配置された１つまたは複数の開口部、
（１６）１つまたは複数の縁部を提示する各フィードアームの頂部であって、各縁部が、約１０度〜約９０度の範囲の角度で交わる２つの平坦な表面によって形成され、および／または１つまたは複数の縁部が、１つまたは複数のガセットによって提供される、頂部
（１７）１つまたは複数の縁部を提示する各フィードアームの頂部であって、各縁部が角プリズムの縁部を含み、および／または角プリズムが三角プリズムを含む、頂部
（１８）隣接するフィードアームにわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分な１つまたは複数の間隔で気体を粒状媒質に送達するように気体供給システムを制御する制御ユニットであって、１つまたは複数の間隔は、供給ラインと第１の流出口との間の損失水頭を判断するセンサによって判断される、ならびに／あるいは１つまたは複数の間隔は、リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量を判断するセンサによって判断され、リジェクションセクション中のリジェクト混合物の量は、リジェクト堰を越えて流れるレベルによって判断される、制御ユニット
（１９）液体フィードラインおよび複数のフィードアームと流体連通する環状空間であって、環状空間が複数の開口部を有する底部プレートを装備し、複数の開口部の各々は隣接するフィードアーム間に配置される、および／または複数の開口部の各々は半円形である、および／または複数の開口部の各々は目の形をした切欠部を備える、および／または複数の開口部の各々はフィルタリングチャンバの下側部分の円錐状の空間へと開く、環状空間、
（２０）粒状媒質の一部分がそれを介して輸送されるエアリフトポンプであって、エアリフトポンプが円錐状の空間の中央部分を通過する、エアリフトポンプ、
（２１）間欠的に動作される気体供給システムであって、気体供給システムの間欠的な動作が、隣接するフィードアームにわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分である、気体供給システム、ならびに
（２２）気体供給システムの間欠的な動作間の１つまたは複数の時間間隔を追跡するタイマーを含む制御ユニットであって、１つまたは複数の時間間隔が、隣接するフィードアームにわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分である、制御ユニット
【００８８】
上記で開示したシステムおよび方法は、生成されるリジェクトの量を低減する（推定１０％〜９０％という利点、圧縮された気体フローの量を低減する（５０％〜９０％の節減となることが推定される）という利点、たとえば、空気圧縮システムのような気体供給システムの摩耗および破断を低減する（５０％〜９０％の節減となることが推定される）という利点、エアリフトポンプのの摩耗および破断を低減する（耐用年数が２〜９倍に増大することが推定される）という利点、電力／エネルギー消費量を低減する（５０％〜９０％の節減となることが推定される）という利点、ろ液品質を改善するという利点、化学薬品消費量およびコストを低減する（場合によっては、おそらく、最大で１００％）という利点、初期の気体送達中に、空気がエアリフトポンプの底部からのブローアウトを防止するという利点、フィードアームにわたる不純物を負った粒状媒質のブリッジングを防止する、または最小限に抑えるという利点、必要な場合、エアリフト動作の自動確認および再開を行うという利点、エアリフト機能のルーチン検査を低減する（９０％の低減が推定される）という利点、ならびにエアリフト動作の失敗を修正する負担を低減する（９０％の低減が推定される）という利点のうちのを提供することができる。
【００８９】
上記で開示したシステムおよびコンピュータ実装方法は、連続する信頼できるエアリフト動作を維持するように、粒状媒質フィルタ中の粒状媒質床におけるエアリフト動作の失敗に対する迅速な自動的検出および修正を提供する。また、そのような迅速な自動的検出および修正は、現場の担当者によって現在必要とされている、必要な警戒および労力を大幅に低減することができる。
【００９０】
本発明の開示内容によれば、当業者は、本発明の範囲および趣旨の範囲内で他の実施形態および修正形態が存在し得ることを理解できよう。したがって、当業者が本開示内容から本発明の範囲および趣旨の範囲内で成し得るすべての修正形態は、本発明のさらなる実施形態として含まれるべきである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に記載されるように規定されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２０１０年１月８日出願の「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＴＲＥＡＴＩＮＧ ＬＩＱＵＩＤ ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＩＭＰＵＲＩＴＩＥＳ」と題する米国仮特許出願第６１／２９３，５０９号に基づく優先権を主張し、その内容全体は参照として本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、粒状媒質洗浄機への粒状媒質の輸送のためにエアリフト機能の間欠的な動作が行われる、不純物含有液体を処理するための装置に関する。
【０００３】
多くの公共水処理システムおよび工業水処理システムに関して、水／廃水を浄化する必要がある。１つの例として、地表水から飲料水を生産する飲料水システムを挙げることができる。別の例として、産業用途、灌漑用途、または同様の用途のために廃水を排出または再利用することができるように、廃水を処理する必要がある公共廃水処理システムを挙げることができる。
【０００４】
バックウォッシュアップフローフィルタは、典型的には、液体から不純物を分離する際に役立つように粒状床と不純物含有液体との間の相互作用を促進するために、粒状床のエアリフトを使用する。典型的には、かかるフィルタには、エアリフト機能の損失を検出し、それを修正するためのデバイスがない。発生したエアリフトによるフィルタ媒質の上昇が停止すると、一定の時間期間経過後、フィルタ床は不純物でいっぱいになる。最終的には、過剰な量の不純物（たとえば、固形汚染物質、半固形汚染物質、半液体汚染物質、または液体汚染物質など）をろ液中に放出する「ブレークスルー」が生じることになり、したがって、ろ液品質が許容できなくなる。エアリフト障害の検出には、従来、操作者または管理者による物理的な観察と、その状況を修正するための手動労力とが必要である。不運なことに、エアリフト障害は、数時間にわたって気付かれず、修正されないことがしばしばあり、これは、数日間に及ぶことさえあり、エアリフトおよび／または媒質床の除去および交換、あるいは多大な労力がかかる媒質床の空気噴射のような修正アクションが必要とされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
廃水のような不純物含有液体の処理のための新規で改善された方法および装置を提供することが望まれる。たとえば、この方法および装置では、サンドフィルタのような粒状媒質フィルタにおいて廃水または他の液体から不純物および／または汚染因子を分離することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、不純物含有液体を処理するための装置は、不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、粒状媒質が不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、ろ液を受けるためにフィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、ろ液セクションが、ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するためにフィルタリングチャンバ中で気体を粒状媒質に送達するための気体供給システムと、粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、リジェクトセクションが、リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクションと、第２の流出口に設けられたバルブと、制御ユニットとを含むことができる。制御ユニットは、（ｉ）粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかを判断し、（ｉｉ）気体供給システムを制御し、（ｉｉｉ）バルブを制御するように構成することができる。
【０００７】
本発明の他の実施形態によれば、不純物含有液体を処理するための装置は、液体フィードラインから不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、粒状媒質が不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、各フィードアームに沿った１つまたは複数の開口部を介して粒状媒質に液体をフィードするための、フィルタリングチャンバの下側部分で放射状に延びる、液体フィードラインラインと流体連通する複数のフィードアームであって、各フィードアームの頂部が、１つまたは複数の切欠き縁部を提示する、複数のフィードアームと、ろ液を受けるためにフィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、ろ液セクションが、ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するためにフィルタリングチャンバ中で気体を粒状媒質に送達するための気体供給システムと、粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、リジェクトセクションが、リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクションと、第２の流出口に設けられたバルブと、制御ユニットとを備えることができる。制御ユニットは、（ｉ）少なくとも１つセンサから１つまたは複数の信号を受信し、（ｉｉ）気体供給システムを制御し、（ｉｉｉ）バルブを制御するように構成することができる。
【０００８】
本発明の他の実施形態によれば、不純物含有液体を処理するための装置は、液体フィードラインから不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、粒状媒質が不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、各フィードアームに沿った１つまたは複数の開口部を介して粒状媒質に液体をフィードするための、フィルタリングチャンバの下側部分で放射状に延びる、液体フィードラインラインと流体連通する複数のフィードアームであって、各フィードアームの頂部が、１つまたは複数の切欠き縁部を提示する、複数のフィードアームと、液体フィードラインおよび複数のフィードアームと流体連通する環状空間であって、環状空間が、複数の開口部を有する底部プレートを装備する、環状空間と、ろ液を受けるためにフィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、ろ液セクションが、ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するためにフィルタリングチャンバ中で気体を粒状媒質に送達するための気体供給システムと、粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションとを備えることができる。リジェクトセクションが、リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通することができる。
【０００９】
前述の一般的な説明と以下の詳細な説明はいずれも例示的かつ説明的なものにすぎず、特許請求の範囲に記載された発明を制限するものではないことを理解されたい。
【００１０】
本発明の特徴、態様および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および以下に簡単に説明される図面に示された例示的な実施形態から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による不純物含有液体を処理するための装置の概略図である。
【図２】図１のリジェクトセクションの概略図である。
【図３】図１のリジェクトセクションの代替実施形態の概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による装置の初期動作における不純物含有液体を処理するための制御方法を示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による不純物含有液体を処理するための制御方法を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態による不純物含有液体を処理するための制御方法を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による不純物含有液体を処理するための制御方法の代替的なプロセスを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による不純物含有液体を処理するための制御方法の代替的なプロセスを示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態による不純物含有液体を処理するための装置の概略図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の一実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図９Ｄ】本発明の一実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の他の実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の他の実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明の他の実施形態による、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図１１Ａ】粒状媒質で環状空間が詰まっている、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図１１Ｂ】粒状媒質で環状空間が詰まっている、複数の放射状のフィードアームとチャネリング部材との構成を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態による不純物含有液体を処理するための装置の概略図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の様々な実施形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に、本発明の一実施形態による不純物含有液体（たとえば、任意の不要な材料）を処理するための装置１を示す。装置１は、半連続的なまたは定期的なバックウォッシュを用いたアップフロー型深床粒状媒質フィルタとすることができる。定期的な動作または半連続動作は、連続動作に関して数分の１の時間、たとえば、５％、１０％、２０％、３０％、４０％にすぎない、または連続動作に関して任意の時間間隔とすることができる。不純物含有液体（たとえば、廃水）は、流入口１０９を介して導入され、（たとえば、砂とすることができる）粒状媒質１０４の一部分より下へと注がれ、フィルタリングチャンバ１００に入る。（ろ過媒質として作用する）粒状媒質１０４の床は、フィルタリングチャンバの下側部分を満たしている。
【００１４】
不純物含有液体は、粒状媒質床を通って流れるように、フィルタリングチャンバ１００中を上向きに上昇する。液体のろ過は、矢印１１２によって示されるように粒状媒質がフィルタリングチャンバ１００中をゆっくりと下向きに移動するにつれて行われ、それによって、粒状媒質による液体からの不純物の除去が促進されて、ろ液が生成される。また、フィルタリングチャンバの底部の近くで注入点１３５において、エアリフトポンプ１３２に気体を間欠的に供給することができる。エアリフトポンプ１３２は、エアリフトハウジング１３３中でチャネリングされ、エアリフトポンプ１３２の外側表面に取り付けられたフィンにより、エアリフトポンプ１３２がエアリフトハウジング１３３の中心に置かれる。エアリフトポンプ１３２中に間欠的に気体が導入され、次いで、エアリフトポンプ１３２は、液体と空気と粒状ろ過媒質との混合物を含有することになる。液体と空気と粒状ろ過媒質との混合物の密度は、周囲の液体よりも低いので、この混合物は、エアリフト動作中にエアリフトポンプ１３２の中を上昇する。エアリフトポンプの中をこの混合物が上昇するにつれて、フィルタリングチャンバの底部の近くの粒状媒質および液体は、エアリフトポンプ１３２に流入することになり、それにより、粒状媒質の最も汚染がひどい部分は、上向きにエアリフトポンプ１３２に流入しやすい。
【００１５】
汚染された粒状媒質は、間欠的なエアリフト動作中に上向きにエアリフトポンプに流入するので、粒状媒質は、エアリフトポンプ１３２内の気泡の作用により徹底的な機械的撹拌を受け、不純物（汚れた物質、または他の不要な物質など）が粒状媒質から分離される。粒子または粒状媒質をさらに清浄するために、これらの媒質は、フィルタリングチャンバ１００の上端部の近くに配置された粒状媒質洗浄機１３４中で洗浄される。清浄された粒状媒質は、粒状媒質洗浄機１３４から粒状媒質１０４の層の頂部へ戻されるが、粒状媒質洗浄機１３４からのリジェクトは、流出口１２０を介して排出されるように、洗浄機１３４からリジェクトセクション１１６に流れる。一方、処理された液体、すなわち、ろ液は、ろ液セクション１０８に流入し、流出口１１０を介して廃液として排出される。
【００１６】
（図１のフィルタのような）アップフロー型深床粒状媒質フィルタを使用すると、バックウォッシュポンプまたは貯蔵タンクを必要としない単純な内部洗浄システムによってろ過媒質を清浄することができる。バックウォッシュポンプがないことには、エネルギー消費量が低いという利点がある。粒状媒質床により、装置は、高レベル不純物（たとえば、固形汚染物質、半固形汚染物質、半液体汚染物質、または液体汚染物質など）を処理することができるようになり、この特に重要な性能により、いくつかの適用例では、処理プロセスの予備沈殿ステップまたは浮遊ステップの必要性をなくすことができる。粒状媒質は、液体から不純物を、最大で８５％、９０％、９５％、９９％、またはそれよりも多く、あるいは、それらの間の任意の整数％など、実質的に除去することを可能にする。
【００１７】
システムを可能な限り効率的にするために、たとえば、生成されたリジェクトの総量をフィードフローの約１％〜２％以下とするために、エアリフトポンプ１３２中の上向きの汚れた粒状媒質流のエアリフトの間欠的な動作を使用することができる。エアリフト動作をコンスタントには受けない粒状媒質床には、積層の結果として、その中により多くの不純物が埋め込まれているので、このようにろ液品質がより高くなる。ある程度までは、この「より汚れた」媒質床は、より緊密な（または密度がより高い）フィルタを生成して、流入する不純物（たとえば、固形汚染物質、半固形汚染物質、半液体汚染物質、液体汚染物質など）をより良好に捉え、または捕え、したがって、より良好なろ液が生成される。この現象は、シュマッツデッケ（ｓｃｈｍｕｔｚｄｅｃｋｅ：ドイツ語で「汚染物の層」の意味）効果として知られている。したがって、粒状媒質床がコンスタントに清浄されていないときには、品質がより高いフィルタとなるので、エアリフト機能の間欠的な動作により、ろ液品質がより高くなる。
【００１８】
さらに、エアリフト機能の間欠的な動作は、ろ過プロセスの効率を改善することに加えて、他の恩恵を提供することができる。いくつかの恩恵として、低減された圧縮されたエアフロー（５０％〜９０％の節減となることが推定される）、低減された気体送達システムの摩耗および破断（５０％〜９０％の節減となることが推定される）、低減されたエアリフトポンプの摩耗および破断（耐用期間が２倍〜９倍に増大することが推定される）、低減された電気消費量／エネルギー消費量（５０％〜９０％の節減となることが推定される）、ならびに、低減された化学薬品消費量およびコスト（場合によっては、おそらく、最大で１００％）が挙げられる。化学薬品消費量およびコストの低減は、ろ過効率の上昇と相関関係がある。たとえば、以前は化学薬品を加えることによってのみ達成されたろ液品質は、今や、間欠的なエアリフト動作を使用することによって、いかなる化学薬品も加えることなく達成することができる。
【００１９】
エアリフト機能の間欠的な動作を実行するために、（１）エアリフト動作を引き起こすために気体供給システム１２２をいつ動作させるかを判断するために、システム中の損失水頭を検出すること、および／または（２）エアリフト動作を引き起こすために気体供給システム１２２を間欠的に動作させるための間欠タイマーを使用することの２つのメカニズムのうちの少なくとも１つを使用することができる。自動バルブを使用することに関しては、損失水頭が高い設定レベルに達すると、自動バルブ２７５が開き、制御ユニット２０２から空気制御がエアリフト動作を開始する。損失水頭が所与の低いセットポイントまで下がると、エアリフトへの空気供給が停止し、自動バルブ２７５が閉じる。間欠タイマーに関しては、エアリフト機能を、制御ユニット２０４によって所定の時間間隔で制御することができる。以下に、これらの両方のメカニズムをより詳細に説明する。
【００２０】
次に、図１の装置１の詳細について説明する。装置１は、不純物含有液体を受容するためのフィルタリングチャンバ１００と、ろ液セクション１０８と、リジェクトセクション１１６と、気体供給システム１２２と、制御ユニット２０２とを備えることができる。
【００２１】
フィルタリングチャンバ１００は、粒状媒質１０４が第１の流入口１０９内の液体から不純物を除去し、ろ液を生成する下側部分１０２を含む。下側部分１０２は、フィルタリングチャンバの垂直方向の下側半分に配置されているので下側と見なされる。図１のフィルタリングチャンバ１００は円筒形状であるが、円形、長方形、正方形、三角形、または他の多角形または非多角形の断面形状を有するチャンバなど、任意の好適な形状を使用してもよい。フィルタリングチャンバ１００は、流入液体または不純物含有液体の流入のための第１の流入口１０９と流体連通することができる。また、図１の下側部分１０２は円錐形状であるが、任意の好適な形状を使用してもよい。さらに、フィルタリングチャンバ１００の底部に、あるいはその近くに任意選択の排出口（図示せず）を設けることができる。
【００２２】
第１の流入口１０９は、不純物含有液体を含んでいる（リザーバのような）液体源２０８と流体連通することができる。液体１０６は、廃水または不純物を含む水である。ポンプシステム２０６を使用して、液体源２０８から第１の流入口１０９に液体を導くことができる。ポンプシステム２０６は、液体源２０８とフィルタリングチャンバ１００との間の流体フローを開始し、維持するための、ポンプ、制御バルブ、および／または好適なパイプ／配管のようなすべての必要な機器を含むことができる。第１の流入口１０９は、フィードパイプ１４６および環状パイプ１４８を含むことができる液体フィードラインとすることができ、この液体フィードラインラインは、複数の放射状のパイプまたは放射状のフィードアーム１５０と流体連通している。流入液体または不純物含有液体は、フィードパイプ１４６の頂部で導入され、環状パイプ１４８を通って（後述する）エアリフトポンプ１３２のまわりを下向きに流れる。環状パイプ１４８は上端部で封止され、フィードパイプ１４６および放射状のフィードアーム１５０と流体連通しており、それにより、液体は、開いている、あるいはフィルタリングチャンバ１００の底部と向かい合った面の長手方向の長さに沿って（つまり、図１の下向きに）１つまたは複数の個別の開口部を有している放射状のフィードアーム１５０の列を通って、粒状媒質１０４の床に導入される。
【００２３】
流入口に関する他の構成が企図される。たとえば、本発明の代替実施形態は、（１）環状パイプ１４８なしに、フィードパイプ１４６を放射状のフィードアーム１５０に直接的に接続することができる構造、（２）放射状のフィードアーム１５０が、放射状のフィードアーム１５０が（ａ）遠位端で開き得る、（ｂ）底面に沿った１つまたは複数の孔の形態で、円形表面に沿って流出口を有し得る、（ｃ）単純に、下向きの開放端部をもつＵ字型構造をし得る、（ｄ）放射状のフィードアームが、各フィードアームに沿って１つまたは複数の開口部を有し得、各フィードアームが、六角形、三角形、半円形等の形態であり、それらがすべて、下向きの底面に開口部を有し得る、構造、（３）環状パイプ１４８の代わりに、エアリフトポンプ１３２に平行に延びるパイプが使用され得る構造、ならびに／あるいは（４）フィードパイプ１４６が、頂部ではなく、フィルタリングチャンバの底部の近くに、またはその中心に向かってフィルタリングチャンバに入ることができる、構造のうちの１つまたは複数を含むことができる。
【００２４】
図９Ａ〜図９Ｄに、エアリフトポンプ１３２と、フィードパイプ１４６と、環状パイプ１４８と、複数の放射状のフィードアーム１５０と、チャネリング部材３０２との一構成を示す。チャネリング部材３０２は、円錐プレート３０４と、頂部プレート３０６と、底部プレート３０８とを備えることができる。頂部プレートと底部プレートとは、互いから所定の間隔で離隔しており、それにより、頂部プレート３０６と底部プレート３０８と円錐プレート３０４の一部分とによって区切られた環状空間３１０が形成され、環状空間３１０は、液体フィードラインラインおよび複数のフィードアーム１５０と流体連通している。頂部プレート３０６は、環状パイプ１４８にフィードすることができるアパーチャ３１２を有することができ、別個のプレートとしても、あるいは、たとえば、円錐プレートの頂部縁部を内向きに曲げることによって、円錐プレート３０４と一体に形成しもよい。底部プレート３０８は、頂部プレート３０６のアパーチャ３１２と整列しているアパーチャ３１４を有すことができ、それを介して、（環状パイプ１４８と同軸の）エアリフトポンプ１３２がフィードされる。円錐プレート３０４はアパーチャ３１６を有することができ、それを介して、放射状のフィードアーム１５０は、フィードされ、取り付けられ、それにより、放射状のフィードアーム１５０は、環状空間３１０と流体連通する。環状パイプ１４８は、不純物含有液体が環状パイプ１４８を介して環状空間３１０にフィードされ、次いで、放射状のフィードアーム１５０を介してフィルタリングチャンバ１００から流出するように、環状空間３１０の内側で終端することができる。
【００２５】
チャネリング部材３０２の代替構成を図１０Ａ〜図１０Ｃに示し、この構成は図９Ａ〜図９Ｄに示す構成と実質的に同じであるが、環状空間３１０は、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２へと開く複数の開口部３１８を有する底部プレート３０８を装備している。底部プレート３０８の複数の開口部３１８は、以下の利点を提供する。
【００２６】
図１１Ａおよび図１１Ｂを見ると分かるように、環状空間３１０には、環状空間３１０の底部と環状パイプ１４８とを満たす粒状媒質１０４が詰まっている場合があり得る。この詰まりのいくつかの原因は、粒状媒質１０４が（後述する）気体供給システム１２２によって環状空間３１０中にエアリフトされ、フィード環状空間３１０の底部が、平坦な封止されたドーナツ形状の底部プレート３０８を有すること、逆流が存在する場合に、液体が粒状媒質を浮揚させてフィード環状空間３１０中に運び得る、供給バックフロー現象が生じること、ならびに／あるいは不純物（たとえば、固形汚染物質、半固形汚染物質、半液体汚染物質、液体汚染物質など）が流入液体とともに環状空間に入り、環状空間３０８中にフィードフローを最終的に遮断する点まで堆積することになることであり得る。粒状媒質は、流入液体のフローが遮断され得る点まで、環状空間および環状パイプ中に詰まることがある。粒状媒質および蓄積した不純物は、底部プレート３０８の複数の開口部３１８を通ってチャネリング部材３０２の下方に自由に落下することができるので、開口部３１８は、粒状媒質の蓄積の速度を落とし、粒状媒質の蓄積を阻害し、あるいは粒状媒質が蓄積しないようにすることもある。したがって、流入液体のフローがまったく遮断されなくなる。
【００２７】
図１０Ａ〜図１０Ｂでは、開口部３１８の数は６つとなるように示されているが、たとえば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、７つ、またはそれ以上の任意の好適な数の開口部を使用してもよい。隣接するフィードアーム１５０間に、複数の開口部３１８の各々を配置しても、あるいは隣接するフィードアーム１５０間に、複数の開口部を配置してもよい。開口部３１８は、任意の好適なサイズまたは形状とすることができる。たとえば、開口部は、半円形の切欠部、目の形をした切欠部、円形、または任意の他の好適な形状とすることができる。
【００２８】
再び図１を参照すると、粒状媒質１０４は砂とすることができ、４０インチ高の層、または８０インチ高の層のような任意の好適なサイズの層を生成することができる。さらに、この層は、任意の好適な面積とすることができる。好適な面積は、たとえば、１平方メートル、２平方メートル、３平方メートル、４平方メートル、５平方メートル、またはそれ以上を含むことができ、さらに、１平方メートル未満を含むこともある。
【００２９】
フィルタリングチャンバ中の粒状媒質１０４は、矢印１１２によって示されるように下向き方向に下降することができ、フィルタリングチャンバ１００中の液体１０６は、上向き方向に流れることができ、それにより、粒状媒質１０４に衝突することによって液体から不純物を除去して、粒状媒質１０４の床の頂部にろ液が生成される。実際には、液体のろ過は、粒状媒質１０４が矢印１１２によって示されるようにフィルタリングチャンバ１００中を下向きにゆっくりと移動する際に行われる。気体供給システム１２２の間欠的なエアリフト動作によって、粒状媒質がエアリフトポンプ１３２中へに送られることによって、層中の粒状媒質のゆっくりとした下向きの移動が引き起こされる。
【００３０】
ろ液セクション１０８は、粒状媒質１０４を通過したろ液を受けるために、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２と流体連通することができる。ろ液セクションは、一端が開いた容器、エンクロージャ、または任意の好適な流体を含有する構造とすることができる。１つの可能な実装形態によれば、ろ液セクション１０８は、堰１０７を備える。フィルタリングチャンバ１００の頂部部分から出たろ液は、堰１０７を越えて流れ、ろ液セクション１０８に入る。ろ液セクション１０８は、廃液またはろ液を排出するための第１の流出口１１０と流体連通することができる。第１の流出口１１０は、パイプ、配管、あるいはパイプまたは配管を接続することができる接続部とすることができる。
【００３１】
リジェクトセクション１１６は、粒状媒質と不純物とを含有するリジェクト混合物１１８を受けるために、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２とエアリフトポンプ１３２の上端部１３８で流体連通することができる。リジェクトセクション１１６は、一端が開いた容器、エンクロージャ、または任意の好適な流体を含有する構造とすることができる。この流体連通は、リジェクトセクション１１６がエアリフトポンプ１３２と流体連通するように構成することができる。エアリフトポンプ１３２は、フィルタリングチャンバ１００の中心を通ってエアリフトハウジング１３３の内側を延びることができる、円筒形のパイプまたはチューブのような構造である。エアリフトポンプ１３２は、リジェクトセクション１１６中に設けられた上端部１３８で終端する。エアリフトポンプ１３２に取り付けられた円筒形または他の形状のチューブとすることができる任意選択のスプラッシュガード１３９を含んでもよい（図１および図８には示されているが、図２および図３には示されていない）。
【００３２】
また、エアリフトポンプ１３２は、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２の円錐状の空間の中央部分を貫通することができる。フィルタリングチャンバ１００中の粒状媒質１０４が下向き方向１１２に下降し、それにより、粒状媒質１０４によって液体から不純物が除去されるにつれて、フィルタリングチャンバ１００の底部近くでは、エアリフトポンプ１３２の底端部１３６で粒状媒質をエアリフトポンプ１３２中に引き込むように、たとえば、窒素、酸素などの、少量の圧縮された気体を、気体供給システム１２２によってフィルタリングチャンバ１００の底部で間欠的に導入することができる。エアリフトポンプ１３２の内側のスコーリングは、粒状媒質に付着した任意の不純物（たとえば、固形汚染物質、半固形汚染物質、半液体汚染物質、液体汚染物質など）を取り払う。（汚れたスラリーを形成し得る）粒状媒質と取り払われた不純物とのリジェクト混合物は、エアリフトポンプ１３２の上端部１３８へと押され、リジェクトセクション１１６に入る。
【００３３】
リジェクトセクション１１６は、堰１１７によって互いに隔離された、流入口セクション１１９と、流出口セクション１２１とを含むことができる。エアリフトポンプ１３２の上端部１３８でエアリフトポンプ１３２から出たリジェクト混合物は、リジェクト混合物の一部分が堰１１７を越えて流れて、リジェクトセクションの流出口セクション１２１に入るまで、リジェクトセクション１１６の流入口セクション１１９を満たす。また、リジェクトセクション１１６の流出口セクション１２１は、堰１１７を越えて流れたリジェクト混合物１１８の一部分を排出するための第２の流出口１２０と流体連通することができる。第２の流出口１２０は、パイプ、配管、あるいはパイプまたは配管を接続することができる接続部とすることができる。第２の流出口１２０に、またはその近くに自動バルブ２７５を配置することができる。自動バルブは、制御ユニット２０２からのコマンドに基づいて開閉されるように制御することができ、制御ユニットは、リジェクト混合物の一部分を排出できるようにするためにバルブ２７５を開き、排気混合物の一部分の排出を妨げるためにバルブ２７５を閉じるように構成される。自動バルブ２７５は、当分野で知られる任意のタイプの制御可能なバルブとすることができる。
【００３４】
図１および図２を見ると分かるように、リジェクトセクション１１６の流入口セクション１１９は、また、粒状媒質洗浄機１３４と流体連通する。粒状媒質洗浄機は、粒状媒質流入口１４０と、粒状媒質流出口１４２と、同心の複数のステージ１４４とを有する。リジェクトセクション１１６から、より重い粒状媒質１０４が落ちて、粒状媒質流入口１４０を介して粒状媒質洗浄機１３４に入り、粒状媒質フローから取り払われた、より軽いリジェクト不純物は、最終的には、堰１１７を越えて流れ、自動バルブ２７５が開いているときには第２の流出口１２０から出る。粒状媒質１０４は、粒状媒質洗浄機１３４の同心のステージ１４４を通って順々に流れ落ちる（ｃａｓｃａｄｅ ｄｏｗｎ）。同心のステージ１４４は、単純に、エアリフトポンプ１３２のまわりにらせん状のフライトを備えることができる。粒状媒質は、同心のステージを順々に流れ落ちるにつれて、洗浄機１３４を通って粒状媒質流出口１４２から上向きに移動する少量のろ液に遭遇する（たとえば、送り速度は約１％〜２％）。洗浄機１３４中のこのろ液は、ろ液セクション１０８の堰１０７とリジェクションセクション１１６の堰１１７との液面の差によって進められる。より重くより粗い粒状媒質はこの少量の対向流を通って流れ、残りの不純物はリジェクトセクション１１６まで戻される。洗浄された粒状媒質はフィルタリングチャンバ１００に戻り、粒状媒質床の頂部に堆積し、流入液体清浄プロセスおよびフィルタリングチャンバ１００の底部への最終的な移動をもう一度開始する。
【００３５】
エアリフトを行うためにフィルタリングチャンバ１００中の粒状媒質１０４に気体を間欠的に送達するための気体供給システム１２２を設けることができ、それにより、フィルタリングチャンバ中の粒状媒質の一部分を（エアリフトポンプ１３２およびリジェクトセクション１１６を介して）粒状媒質洗浄機１３４に輸送することができる。気体供給システム１２２は、気体源１２４と、第１の気体バルブ１２９を有する上側気体供給ライン２３５と、第２の気体バルブ１３０および第３の気体バルブ１３１を有する下側気体供給ライン２４５とを備えることができる。上側気体供給ライン２３５と下側気体供給ライン２４５とは、気体を供給するための少なくとも２つの別個の経路を形成し、上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５は、それぞれの第１の気体バルブ、第２の気体バルブおよび第３の気体バルブを介して気体源１２４と流体連通し、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２と流体連通する。気体源１２４は、ファン、気体ポンプ、気体の加圧シリンダ、または何らかの他の好適な気体源とすることができる。気体源１２４によってフィルタリングチャンバ１００中に導入される気体は、空気、窒素、酸素、または何らかの他の好適な気体とすることができる。気体バルブ１２９、１３０および１３１を使用して、気体フローを制御する、および／または気体源１２４からフィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２に圧力をかけることができ、あるいは、気体バルブ１２９、１３０および１３１は、気体フローおよび／または圧力が気体源１２４自体で調節可能である場合には省くことができる。１つの実施形態では、気体バルブ１２９、１３０および１３１は、ソレノイドバルブとすることができる。気体バルブ１２９は、上側気体供給ライン２３５を通る気体をバーストさせるように構成することができ、気体バルブ１３０は、下側気体供給ライン２４５を通る気体をバーストさせるように構成することができ、気体バルブ１３１は、通常エアリフト動作のために、下側気体供給ライン２４５を介して連続する気体フローを提供するように構成することができる。したがって、気体供給システム１２２により、ガスバーストを含む空気フロー、気体の定常フロー、またはそれらの組合せが可能になり、制御ユニット２０２は、バルブ１２９、１３０および１３１を制御することによって、気体供給システム１２２の別個の経路としての上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５の各々を通って流れる気体を独立して開始し、維持し、終了させるように構成される。
【００３６】
図１では、上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５は、エアリフトポンプ１３２の外周壁でフィルタリングチャンバ１００へとフィードされ、それにより、上側気体供給ライン２３５の流出口２３６は、下側気体供給ライン２４５の流出口２４６よりも垂直方向に高い定位置に配置される。上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５は、同様に他の形態でフィルタリングチャンバ１００にフィードすることもできる。たとえば、気体供給ライン２３５および２４５は、フィルタリングチャンバの底部側壁を通して、フィルタリングチャンバのフロアを通して、エアリフトポンプ１３２と環状パイプ１４８との間でフィルタリングチャンバの頂部からチャネリング部材３０２を通して、あるいは、フィルタリングチャンバの頂部からではあるが、エアリフトポンプ１３２および環状パイプ１４８の外側でチャネリング部材３０２を通してフィードすることができる。いずれの様式でも、気体供給ラインは、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２で終端する気体供給システム１２２の少なくとも２つの別個の経路を形成することができ、別個の経路のうち一方は、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２中の上側位置で終端し、２つの別個の経路のうち他方は、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２の下側位置で終端し、上側位置は下側位置よりも上にある。
【００３７】
本明細書で使用される場合、用語「エアリフト」とは、使用される気体のタイプにかかわらず、気体供給システムによる気体送達によって引き起こされるリフトを包含することを意味する。換言すると、「エアリフト」は、空気の他にも、窒素、酸素、または他の適当な気体のような任意の好適な気体によるリフトを包含する。
【００３８】
リジェクトセクション１１６中のリジェクト混合物の高さを判断するためのセンサ２００を設けることができ、制御ユニット２０２は、気体供給システム１２２からの気体フローの開始、維持または終了を制御し、センサ２００から１つまたは複数の信号を受信することができる。代替的には、リジェクトセクション１１６中のリジェクト流量を判断するための流量計を設けることができ、制御ユニット２０２は、流量計から１つまたは複数の信号を受信することができる。典型的には、エアリフトがろ過媒質のリフトを停止すると、リジェクト流量が増える。エアリフトがないと、粒状媒質が、エアリフトポンプ１３２の底端部１３６でエアリフトポンプ１３２中に引き込まれなくなり、リジェクトセクション１１６に入らなくなる。エアリフトされた粒状媒質が粒状媒質洗浄機１３４の同心のステージ１４４を通って下降すると、たいてい、洗浄液の上向きのフローが制限される（洗浄液は、下降するろ過媒質から汚れおよび不純物をスコーリングする粒状媒質洗浄機１３４の同心のステージ１４４を通って上向きに移動するにつれて、リジェクト液となる粒状媒質洗浄機１３４より下の清浄なろ液となる）。リジェクトセクション１１６には、粒状媒質洗浄機１３４を通って落ちることができる粒状媒質がほとんどない、または全くない場合、粒状媒質洗浄機１３４を通る洗浄液の上昇を制限すべき下降している媒質は全くなく、したがって、リジェクトセクション中に通常の流体フローよりも多くのフローを引き起こす。その結果、リジェクト流量は、エアリフトが機能を停止したときに増加する。したがって、リジェクト混合物の量はリジェクトセクション中で、具体的には、流入口セクションにおけるリジェクトセクションの堰１１７よりも上の区域で増加する。以下の記載では、リジェクトセクション１１６の堰１１７よりも上にセンサを配置しているが、代替的には、流入口セクション１１９の堰、または流出口セクション１２１の堰のいずれの側にセンサ２００を配置してもよい。
【００３９】
センサと制御ユニットとの組合せは、液体が堰１１７を越えて流出口セクション１２１へ入るにれてリジェクトセクション１１６中に集まる液体の深さを効果的かつ継続的に判断するように構成することができる。１つの実施形態によれば、センサと制御ユニットとは、センサ２００からリジェクトセクションの堰１１７を越えて流れて流出口セクションに入る液体の上側表面までの距離２０１（図２）を効果的かつ継続的に判断する。センサは、（図２を見ると分かるように）リジェクトセクションの堰１１７の上方でリジェクトセクション１１６の壁のうちの１つに取り付けられた、あるいは（図３を見ると分かるように）堰１１７自体に取り付けられた超音波液位トランスデューサセンサとすることができる。好適なセンサの一例は、Ｐｅｐｐｅｒｌ＋Ｆｕｃｈｓの１８ｍｍ直径の円筒形のアナログ出力超音波センサ（型番ＵＢ３００−１８ＧＭ４０−Ｉ−Ｖ１）とすることができる。かかるセンサは、制御ユニット中にスケーリングすることができる４ｍＡ〜２０ｍＡ出力を提供することができる。センサ２００が、たとえば、図３のブラケット２１０によって堰１１７自体に取り付けられている場合、操作者または管理者がリジェクトセクションの堰１１７の高さを高くしたり、低くしたりしなければならない場合でも、センサ２００とリジェクトセクションの堰１１７の頂部との間の基準距離は堰１１７の高さの変化の影響を受けないという利点がある。
【００４０】
制御ユニット２０２は、気体供給システム１２２からフィルタリングチャンバ１００中に放出される気体の量を制御するために、気体源１２４および／または気体バルブ１２９、１３０および１３１と連通する、たとえば、電気接触することができる。制御ユニット２０２は、リジェクトセクション１１６中のリジェクト混合物の量を判断するために、センサから信号を受信し、受信した信号を処理するように、センサ２００と連通する、たとえば、電気接触することができる。センサは、リジェクト混合物がリジェクトセクションの堰１１７を越える際に、センサ２００とリジェクト混合物の表面との間の距離２０１を継続的に読み取るように、制御ユニット中にスケーリングすることができる。また、制御ユニットは、第２の流出口１２０を通って流れ得るリジェクトの量を制御するために自動バルブ２７５の開閉を制御するために、自動バルブ２７５と連通する、たとえば、電気接触することができる。
【００４１】
図４に、初期動作において制御ユニット２０２によって行うことができる、不純物含有液体を処理するための方法を示す。ステップＳ１において、ポンプシステム２０６を開始し、それにより、不純物含有液体がポンプで汲み上げられ、フィルタリングチャンバ１００に入る。
【００４２】
ステップＳ２において、フィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２における液体と粒状媒質の相互作用によって、ろ液を生成するために液体から不純物を除去する。不純物は、粒状媒質によって液体から除去され、ろ液が生成される。粒状媒質は砂とすることができ、液体は水とすることができ、気体は空気とすることができる。
【００４３】
ステップＳ３において、処理された液体（またはろ液）がフィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２からろ液セクション１０８にフィードされ、その後、第１の流出口１１０を介して排出する。システムの初期起動では気体フローは全くないが、（リジェクトセクションの堰１１７より上にあるセンサ２００と同じ様式で）堰１０７より上にあるセンサ（図示せず）が堰１０７における所定のろ液レベルを検出するまで、ろ過が行われる。所定のろ液レベルは、たとえば、約ゼロよりも大きな（つまり、ろ液が堰１０７を越えて流れ始める）任意の好適な液位とすることができる。堰１０７よりも上にあるセンサが堰１０７における所定のろ液レベルを検出すると、ステップＳ４において気体供給システム１２２を始動し、それにより、粒状媒質と液体と不純物との間の相互作用を促進するために、フィルタリングチャンバ１００中の粒状媒質１０４に下側気体供給ライン２４５を介して気体を送達してフィルタリングチャンバ１００中で粒状媒質１０４をリフトする。任意選択で、（後述の）図５ＢのステップＳ３１２０〜Ｓ３１８０で行うものと同様に、下側気体供給ライン２４５を通る気体のフローの初期起動の前に、まず、上側気体供給ライン２３５を介して気体を１回または複数回バーストさせることができる。通常の気体オペレーションの場合、フィルタリングチャンバ１００中の粒状媒質１０４を下向き方向に下降させることができ、フィルタリングチャンバ１００中の液体を上向きに流すことができ、それにより、粒状媒質によって液体から不純物を除去してろ液を生成する。
【００４４】
ステップＳ５において、粒状媒質の一部分にエアリフト機能を受けさせ、エアリフト機能を受けた粒状媒質の一部分と不純物を含む液体の一部分との混合物をリジェクトセクション１１６に収集することによって、粒状媒質と不純物とを含有しているリジェクト混合物をフィルタリングチャンバ１００の下側部分１０２からエアリフトポンプ１３２を介してリジェクトセクション１１６にフィードすることができる。リジェクトセクション１１６は、リジェクトセクションの堰１１７を越えて流出口セクション１２１に入ったリジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口１２０と流体連通しており、流出口セクション中のリジェクト混合物の一部分は、液体と不純物とを実質的に含んでいる。
【００４５】
ステップＳ６において、リジェクトセクション１１６から出た粒状媒質は、粒状媒質洗浄機１３４によって洗浄され、それにより、洗浄された粒状媒質はフィルタリングチャンバ１００に戻る。
【００４６】
所定の時間期間（たとえば、２０分、３０分などであるが、好ましくは、１時間以上）の後、ステップＳ７において間欠的なエアリフト動作を開始する。上述のように、ろ過効率を高めるために、エアリフトポンプ１３２における上向きの汚れた粒状媒質フローの間欠的なエアリフト動作が使用される。粒状媒質床の中に蓄積され、埋め込まれた不純物に起因して、粒状媒質床がより高い密度のものとなることによって、このようにろ液品質がより高くなる。しかしながら、不純物が多すぎる場合には、粒状媒質床が過飽和状態であることに起因して粒状媒質床の効率は低下する。したがって、粒状媒質床のろ過効率が最適となるように、粒状媒質床がシュマッツデッケ効果の恩恵を依然として受けながら、不純物で過飽和状態にならないように、エアリフト動作を少なくとも間欠的に行うべきである。
【００４７】
間欠的なエアリフト動作の結果、エアリフト動作のための気体フローの初期始動の直後に、許容できない高い濁度スパイク（または短時間での上昇）が起こることがある。エアリフト動作の再開ごとにおこる許容できないレベルの濁度スパイクは、（１）エアリフトポンプ１３２の底部におけるブローアウト、または（２）放射状のフィードアーム１５０間の粒状媒質と不純物とのブリッジングによって引き起こされることがある。装置の頂部におけるろ過された液体の体積に依存にして、濁度スパイクの後作用には３０分以上かかることがある。
【００４８】
エアリフトポンプ１３２の底部におけるブローアウトについては、（連続するエアリフト動作がないことによって引き起こされる）エアリフトポンプ１３２内の粒状媒質１０４と不純物との圧密化は、所望される場合には、リジェクトセクション１１６においてエアリフトポンプ１３２の頂部から空気がすべて出るのではなく、エアリフトポンプ１３２の底部から空気の一部分を排出させることができる。空気がエアリフトポンプ１３２の底部から排出される場合、粒状媒質床中に放出された空気は、粒状媒質から不純物をスコーリングし、不純物を上方でろ過された液体（ろ液プール）中に排出し、したがって、ろ液品質が低下すると考えられる。
【００４９】
放射状のフィードアーム１５０間の粒状媒質と不純物とのブリッジングについては、（エアリフト動作の再開によって引き起こされる）上方に堆積された粒状媒質の重量および下側の空隙がブリッジングを圧壊するのに十分になると、（やはり、連続するエアリフト動作がないことによって引き起こされる）放射状のフィードアーム間の粒状媒質と不純物との一時的なブリッジングは圧壊することができる。そのようなブリッジ圧壊が起こると、粒状媒質は、粒状媒質床の頂部に対する「ドミノ効果」を受ける。この効果中、不純物は、圧壊が床の頂部に達すると粒状媒質床から放出され、上方でろ液プールに入り、したがって、ろ液品質を低下させる。
【００５０】
以下に、装置１が、エアリフトポンプ１３２の底部におけるブローアウトによるエアリフト動作の再開ごとに起こる許容できないレベルの濁度スパイクを防止することにどのように対処することができるかに着目して論じる。エアリフトポンプ１３２の底部におけるブローアウトに対処するための手法として、制御ユニット２０２は、上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５を通って粒状媒質床１０４に流れる気体フローを制御することができ、空気供給ライン２３５の流出口２３６は、下側気体供給ライン２４５の流出口２４６よりも垂直方向に高い位置にある。本発明の１つの実施形態によれば、上側気体供給ライン２３５の流出口２３６は、下側気体供給ライン２４５の流出口２４６よりも高さ方向に２フィート高い位置に配置される。当業者には、本発明の趣旨および範囲内であり続けながら、下側気体供給ラインと下側気体供給ラインとの間の他の高さ距離を想定し得ることが認識されよう。たとえば、流出口２３６と流出口２４６との間の垂直距離は、約６インチから３フィートの間とすることができる。
【００５１】
制御ユニット２０２は、まず、ガスバーストを上側気体供給ライン２３５に送り、次いで、異なるガスバーストを下側気体供給ライン２４５に送らせるように構成またはプログラムされる。２つの異なる気体供給ラインを介してガスバーストをゆっくりと進ませる（ｓｔａｇｇｅｒ）ことによって（気体は最初に上側気体供給ラインから出てくる）、気体供給ラインに供給される気体のすべてに対して粒状媒質によって引き起こされる抵抗が少なくなり、それにより、ガスバーストは、エアリフトポンプ１３２を通って装置１の頂部まで上昇することができるようになる。このようにすると、エアリフトポンプの底部から出る気体の破壊的なブラストは、すべての気体を供給する単一の気体供給ラインに比べて低減され、最小限に抑えられ、および／または削減される。
【００５２】
放射状のフィードアーム１５０間の粒状媒質と不純物とのブリッジングに対処するための手法として、制御ユニット２０２は、少なくとも１つまたは複数のセンサから１つまたは複数の信号を受信し、気体供給システム１２２を制御し、自動バルブ２７５の動作を制御することができる。少なくとも１つセンサは、粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかを検出するために、リジェクトセクション１１６の堰１１７のすぐ上に配置されたセンサ２００、または装置１に関する水流の損失水頭を判断するためにフィードパイプ１４６の上に設けられた圧力トランスデューサ２６５とすることができる。自動バルブ２７５をリジェクトセクション１１６の流出口１２０に設け、それにより、自動バルブ２７５は特定の時点で開閉するように構成することができる。
【００５３】
図５Ａおよび図５Ｂに、エアリフトポンプ１３２の底部におけるブローアウトを低減させ、放射状のフィードアーム１５０間の粒状媒質と不純物とのブリッジングを低減させるために上記アプローチを組み込んだ、不純物含有液体を処理するための制御方法を示す。図５Ａおよび図５Ｂは、従来の水処理ユニットに比較してリジェクト流量をより良好に（たとえば、より低く）するためにエアバーストを提供するための（たとえば、コンパクトディスクのようなコンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータプログラムを動作させるコンピュータによって実行される）制御の動作を示すフローチャートである。ステップＳ３１００において、システムセットアップを実行し、それによって、最大損失水頭に関する値（ｍａｘ＿ｈｅａｄｌｏｓｓ＿ｓｅｔ＿ｐｏｉｎｔ、２メートルタンクに関するデフォルト設定はたとえば、３０〜３６インチとすることができ、１メートルタンクに関するデフォルト設定は、たとえば、２４〜３０インチとすることができるが、設定点は、たとえば、１０インチの水から４８インチの水までの任意の好適な値とすることができる）、最大ろ過間隔（たとえば、デフォルト設定は１２時間とすることができるが、たとえば、１時間から４８時間までの値とすることができる）、バックウォッシュタイマー（たとえば、デフォルト設定は６時間とすることができるが、たとえば、３０分から１２時間までの値を設定することができる）、およびアラーム前のバースト数（たとえば、デフォルト設定は３とすることができるが、たとえば、２から１０までの値を設定することができる）を設定する。これらの値は、装置１の操作者または管理者によって設定され、コンピュータのキーボードまたはマウスを介して、あるいは他の入力メカニズムによって入力することができる。ステップＳ３１００〜Ｓ３１１０の間、図４のステップＳ１、Ｓ２およびＳ３が実行される。
【００５４】
ステップＳ３１１０において、廃液レベルが堰１０７よりも上か否かに関する判断が行われる。「いいえ」の場合、プロセスを動作させる必要はなく、プロセスフローはステップＳ３１１０にループバックする（この判断は、定期的に、たとえば１０秒ごとに行われる）。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３１２０に進んで、バックウォッシュろ過を開始する（つまり、汚れた粒状媒質がエアリフトポンプ１３２中で上向きにリジェクトセクション１１６に向かって流れるようにエアリフト動作を開始する）。ステップＳ３１２０において、自動バルブ２７５が開き、（上側バーストソレノイドとすることができる）バルブ１２９が開いてガスバーストが上側気体供給ライン２３５に流入することができるようにし、第１のタイマー２３７、第２のタイマー２４７および第３のタイマー２５０を始動する。ガスバーストは、通常の動作について必要とされるよりも高い値の、短時間の高圧のガスバーストおよび／または高流量とすることができる。１つの実施形態によれば、ガスバーストの気体圧は、約１０ｐｓｉ〜１００ｐｓｉの範囲、好ましくは、約２０ｐｓｉ〜４０ｐｓｉの範囲とすることができるが、粒状媒質の量と他の動作および設計に関する考慮事項とに基づいて、任意の好適な気体圧を使用してもよい。以下に示すように、ガスバーストの持続時間は、操作者または管理者が変更することができるが、好適な範囲は、約３秒〜６０秒であり得る。
【００５５】
第１のタイマー、第２のタイマー、および第３のタイマーは、制御ユニットに組み込むことができる。第１のタイマー２３７は、ガスバーストが上側気体供給ライン２３５を通過する時間量を追跡する上側バーストタイマーとすることができる。第１のタイマー２３７のデフォルト設定は２．５秒とすることができるが、操作者または管理者はこの設定を任意の好適な時間（たとえば、１秒〜１０秒）に変更することができることがある。第２のタイマー２４７は、ガスバーストが下側気体供給ライン２４５を通過するまで時間量を追跡する下側バースト遅延タイマーとすることができる。第２のタイマー２４７のデフォルト設定は２秒とすることができるが、操作者または管理者はこの設定を任意の好適な時間（たとえば、１秒〜１０秒）に変更することができることがある。第３のタイマー２５０は、エアリフト動作の開始中に経過する時間量を追跡するバックウォッシュタイマーとすることができる。
【００５６】
ステップＳ３１３０において、第２の（下側バースト遅延）タイマー２４７が経過したか否かについて判断が行われる。「いいえ」の場合、プロセスフローはステップＳ３１３０の初めにループバックする（この判断は、定期的に、たとえば１０ミリ秒ごとに行われる）。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３１４０に進み、ガスバーストは下側気体供給ライン２４５に流入し始める。ステップＳ３１４０において、（下側エアバーストソレノイドとすることができる）バルブ１３０を操作して、ガスバーストが下側気体供給ライン２４５に流入できるようにし、（通常動作ソレノイドとすることができる）バルブ１３１を操作して、通常のエアリフト動作中に気体が下側気体供給ライン２４５に連続して流入できるようにし、第４のタイマー２５１を始動する。ガスバーストは、通常の動作について必要とされるよりも高い値の、短時間の高圧のガスバースト、および／または高流量とすることができる。ガスバーストの気体圧は、約１０ｐｓｉ〜１００ｐｓｉの範囲、好ましくは、約２０ｐｓｉ〜４０ｐｓｉの範囲とすることができるが、粒状媒質の量と他の動作および設計に関する考慮事項とに基づいて、任意の好適な気体圧を使用してもよい。第４のタイマーは、気体が下側気体供給ライン２４５を通って流れる時間量を追跡する下側バーストタイマーとすることができる。第４のタイマー２５１のデフォルト設定は約３秒とすることができるが、操作者または管理者はこの設定を任意の好適な時間（たとえば、１秒〜１０秒）に変更することができることがある。
【００５７】
ステップＳ３１５０において、第１の（上側バースト）タイマー２３７が経過したか否かについて判断が行われる。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３１６０に進み、バルブ１２９を閉じて上側気体供給ライン２３５を通る気体フローを止める。「いいえ」の場合、プロセスフローはステップＳ３１５０の初めにループバックする（この判断は、定期的に、たとえば１０ミリ秒ごとに行われる）。
【００５８】
ステップＳ３１７０において、第４の（下側バースト）タイマー２５１が経過したか否かについて判断が行われる。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３１８０に進み、バルブ１３０を閉じてガスバーストが下側気体供給ライン２４５を通って流れるのを止め、第５のタイマー２５２を始動する。第５のタイマー２５２は、粒状媒質の一部分がエアリフトポンプ１３２を通って適切に輸送されているかどうかの判断が行われるまでの時間量を追跡する、連続バックウォッシュ通常動作遅延タイマーとすることができる。第２のタイマー２５１のデフォルト設定は２分とすることができるが、操作者または管理者はこの設定を任意の好適な時間（たとえば、１０秒〜５分）に変更することができることがある。「いいえ」の場合、ステップＳ３１７０において、プロセスフローは、ステップＳ３１７０の初めにループバックする（この判断は、定期的に、たとえば１０ミリ秒ごとに行われる）。
【００５９】
ステップＳ３１９０において、第５の（連続バックウォッシュ通常動作遅延）タイマーが経過したか否かについて判断が行われる。「いいえ」の場合、プロセスフローは、ステップＳ３１９０の初めにループバックする（この判断は、定期的に、たとえば１０ミリ秒ごとに行われる）。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３２００に進む。
【００６０】
ステップＳ３２００において、エアリフトポンプ１３２における粒状媒質の通常のエアリフト動作中に、適切なろ過媒質の移動が検出されたか否か（たとえば、エアリフト動作により、粒状媒質の一部分がエアリフトポンプ１３２を通って適切に輸送されているかどうか、あるいは粒状媒質の一部分がエアリフトポンプ１３２を通って輸送されるように、適当なリフトが粒状媒質に提供されているかどうか）について判断が行われる。限定ではなく例として、ろ過媒質の移動は、リジェクトセクションの堰１１７のすぐ上に配置されたセンサ２００によって検出される。本発明の１つの実施形態によれば、制御ユニット２０２は、センサ２００によるセンサ読取値を所定のしきい値と比較することによって、粒状媒質がエアリフトポンプ１３２において適切にリフトされているかどうか、または適切に輸送されているかどうかを判断するように構成される。「適切なリフト」または「適切な輸送」は、過剰な量の不純物がろ液に放出されないように（つまり、ブレークスルーしないように）、気体供給システムによって粒状媒質の床に提供されたリフト量とすることができる。適切なリフトまたは適切な輸送の例として、粒状媒質の床の頂部と底部との圧力差が所定の範囲（１０インチ、１５インチ、２０インチ、３０インチ、またのそれらの間の任意の整数インチの水）内とするような気体供給システム１２２の動作を挙げることができる。
【００６１】
制御ユニットは、堰１１７を越えて流れるリジェクト混合物レベルが所定のしきい値よりも上のときには、気体供給システム１２２によって適切なリフトが提供されていない（または、粒状媒質が適切に輸送されていない）ことを判断するように構成することができる。しきい値は、センサから何らかの所定の距離とすることができる。１つの実施形態によれば、しきい値は、センサから、堰１１７の頂部を越えて流れる許容可能なレベルのリジェクト混合物などまでの垂直距離とすることができる。
【００６２】
ステップＳ３２００に対する答えが「はい」である場合、プロセスフローはステップＳ３２１０に進む。「いいえ」の場合には、プロセスフローはステップＳ３２２０に進む。ステップＳ３２２０において、バーストカウンタ値は１ずつ増え、プロセスフローはステップＳ３２３０に進む。ステップＳ３２３０において、バーストカウンタ値が設定点または所定の値に達したか否かについて確認が行われる（たとえば、デフォルト設定は６とすることができるが、値は、たとえば、３〜１０としてもよい）。「はい」の場合、エアリフト動作がエアリフトポンプ１３２によって粒状媒質を適切に輸送することができなかったことを操作者または管理者に知らせるために、ステップＳ３２４０においてアラーム２０４を動作させる。アラーム２０４は、可聴アラームおよび／または可視アラームの形態の連続バックウォッシュフィルタエアリフトアラームとすることができる。ステップＳ３２３０に対する答えが「いいえ」であった場合、プロセスフローはステップＳ３２５０に進んで、上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５を通るエアバーストを始めることによって、粒状媒質の移動を妨げないようにする修正手段において、ガスバーストシーケンスを再開する。ステップＳ３２５０において、バルブ１２９を開き、第１の（上側バースト）タイマー２３７を始動し（デフォルト設定は２．５秒とすることができるが、値は、たとえば、１秒〜１０秒としてもよい）、第２の（下側バースト遅延）タイマー２４７を始動し（デフォルト設定は２秒とすることができるが、値は、たとえば、１秒〜１０秒としてもよい）、第３の（バックウォッシュ）２５０タイマーを始動する。ステップＳ３２５０の後、プロセスフローはステップＳ３１２０に戻る。
【００６３】
バーストカウンタ値を所定のセットポイント値、たとえば、６に設定することによって、エアリフト動作がエアリフトポンプ１３２によって粒状媒質を適切に輸送するように機能するのを止めたとき（止めるべきであるとき）、上側気体供給ライン２３５および下側気体供給ライン２４５を介したデュアルバーストエアリフト動作が最大で５回以上反復されることになる（デフォルト設定は、たとえば、全部で６サイクルとすることができるが、３サイクル〜１０サイクルのように異なる回数に設定してもよい）。（図２または図３に示されるようにリジェクトセクション１１６のすぐ上に配置されたセンサ２００によって提供された信号に基づいて判断された際に）エアリフト動作が依然として正常に機能していない場合、（ステップＳ３２４０において）アラーム２０４が出力されて、それにより、失敗と、さらなる修正アクションが必要とされることとが操作者または管理者に知らされる。
【００６４】
ステップＳ３２１０において、第３の（バックウォッシュ）タイマー２５０が経過したか否かについて確認が行われる。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３２６０に進み、「いいえ」の場合、プロセスフローはステップＳ３２７０に進む。ステップＳ３２７０において、バーストカウンタはゼロ設定であり、次いで、プロセスフローはステップＳ３２００に進む。ステップＳ３２６０において、所定の時間量（たとえば、１分であるが、５秒〜２分のような任意の好適な時間とすることができる）よりも長く、損失水頭が最大損失水頭セットポイント値を超えたか否かについて確認が行われる。限定ではなく例として、損失水頭は、（１）流入液体パイプ１４６上に設けられた圧力トランスデューサ２６５であって、その値を流出口パイプ１４０上に設けられた第２の圧力トランスデューサ２６６によって測定された値と比較する圧力トランスデューサ２６５、（２）流入液体パイプ２６５と流出口パイプ１４０との間の圧力差を測定する圧力差トランスミッタ、（３）フィードパイプ２６５上に配置された液面トランスミッタとろ過された水の堰１０７との差を測定すること、または他の同様の測定構成によって測定することができる。
【００６５】
損失水頭が最大損失水頭設定値を超えている場合、プロセスフローはステップＳ３２６５に進み、損失水頭が最大損失水頭値を超えていることをユーザに知らせるために、アラームを出力し、次いで、プロセスフローはステップＳ３２７０に進み、バーストカウンタがゼロに設定され、次いで、プロセスフローはステップＳ３２００に戻る。損失水頭が、所定の時間量よりも長く最大損失水頭設定値を超えていない場合、プロセスフローはステップＳ３２８０に進み、バックウォッシュシーケンスを停止する。ステップＳ３２８０において、バルブ１３１を閉じ、第６のタイマー２５３を始動する。第６のタイマー２５３は、デフォルト設定が２分のリジェクト停止遅延タイマーとすることができるが、操作者または管理者この設定を（たとえば、３秒〜５分のような）任意の好適な時間に変更することができることがある。
【００６６】
ステップＳ３２８５において、第６の（リジェクト停止遅延）タイマー２５３が経過したか否かについて判断が行われる。「いいえ」の場合、プロセスフローはステップＳ３２８５の初めにループバックする（この判断は、定期的に、たとえば１０ミリ秒ごとに行われる）。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３２９０に進んで、自動バルブ２７５を閉じる。ステップＳ３１２０〜Ｓ３２８０の間、図４のステップＳ４、Ｓ５およびＳ６が実行される。ステップＳ３２８５では、図４のステップＳ７（つまり、間欠的なエアリフト動作）が実行される。
【００６７】
ステップＳ３２９０において、自動バルブ２７５を閉じ、ろ過間のマックスタイマー２５４を始動する。マックスタイマー２５４のデフォルト設定は１２時間とすることができるが、操作者または管理者この設定を（たとえば、３０分〜４８時間のように）任意の好適な時間に変更することができることがある。ステップＳ３２９５において、損失水頭が最大損失水頭セットポイント値を超えているか否かについて判断が行われる。「はい」の場合、プロセスフローはステップＳ３１２０に戻る。「いいえ」の場合、プロセスフローはステップＳ３３００に進み、ろ過間のマックスタイマー２５４が経過したか否かについて判断が行われる。ステップＳ３３００における判断が「いいえ」である場合、プロセスフローはステップＳ３２９５に戻る。ステップＳ３３００における判断が「はい」である場合、プロセスフローはステップＳ３１２０に戻る。ステップ３１２０では、エアリフト機能を動作させるための気体フローを再開する。バルブ２７５および１２９を開き、第１の（上側バースト）タイマー２３７を始動し、第２の（下側バースト遅延）タイマー２４７を始動し、第３の（バックウォッシュ）２５０タイマーを始動する。ステップＳ３１２０の後、プロセスフローはステップＳ３１１０に進む。
【００６８】
図５Ａおよび図５Ｂのプロセから、気体フローの開始、維持または終了は、所定の時間で、粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかの判断の結果に応答して、あるいはフィルタ中の損失水頭に基づいてのいずれかで実行できることが分かる。気体フローの開始、維持または終了が、粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかの判断の結果に応答して実行される場合、その判断は、リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量に基づくことができ、リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量はステップＳ３２００におけるバルブが開いた状態で判断され、リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量は、リジェクト堰１１７を越えて流れるリジェクト混合物レベルに基づく。また、制御ユニット２０は、隣接するフィードアーム１５０にわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分な１つまたは複数の間隔で気体を粒状媒質１０４に送達するように気体供給システム１２２を制御し、１つまたは複数の間隔は、フィードラインと第１の流出口１１０との間の損失水頭を判断するセンサ２６５によって、あるいは、リジェクトセクション１１６中のリジェクト混合物の量をリジェクト堰１１７を越えて流れる液体のレベルによって、または所定の時間間隔によって判断するセンサ２００によって判断される。
【００６９】
代替実施形態によれば、図５ＢのプロセスからステップＳ３２９５またはステップＳ３３００のいずれかを除去してもよい。たとえば、図６に図５Ｂの代替プロセスを示すが、ステップＳ３２９５が除去されていることを除いて図５Ｂと同じである。このプロセスでは、マックスタイマー２５４は、放射状のフィードアーム１５０間にブリッジを形成する粒状媒質と不純物とのブリッジングの可能性を低減させる、最小限に抑える、または排除するような所定の時間サイクルに設定される。したがって、制御ユニット２０２は、隣接するフィードアーム１５０にわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分な１つまたは複数の間隔で、気体を粒状媒質に送達するように気体供給システム１２２を制御する。気体供給システム１２２の間欠的な動作は、隣接するフィードアーム１５０にわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分となるようにあらかじめ規定することができ、制御ユニット２０２は、気体供給システム１２２の間欠的な動作間の１つまたは複数の時間間隔を追跡するタイマーを含み、１つまたは複数の間隔は、隣接するフィードアームにわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分な短さである。代替的には、図７に図５Ｂの代替プロセスを示すが、ステップＳ３３００が除去されていることを除いて図５Ｂと同じである。このプロセスの結果、エアリフト動作を自動的に再開することなく、損失水頭の上昇に依拠する間欠的なエアバーストが生じる。
【００７０】
上述の変数に関するデフォルト値（たとえば、タイマー値およびカウント値）は、この実施形態の例示的な実装形態に関するものであり、それによって、当業者には、本発明の趣旨および範囲内でこれらの変数について他の値を想定し得ることが認識されよう。
【００７１】
図５Ａおよび図５Ｂのプロセスを実行する制御ユニット２０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏインターフェース）、カウンタ、ならびに１つまたは複数のタイマーを備えるマイクロコンピュータによって構成することができる。それに代えてまたはそれに加えて、制御ユニットは、複数のマイクロコンピュータによって構成することができる。制御ユニット２０２は、本明細書で開示される制御ユニットの機能を実行するために必要なハードウェアおよび／またはソフトウェアを備える。たとえば、ソフトウェアは、制御ユニット２０２がアクセス可能な、ＤＶＤまたはＣＤ−ＲＯＭのような有形のメモリデバイスに記憶することができる。
【００７２】
少なくとも１つセンサから１つまたは複数の信号を受信し、気体供給システム１２２に供給し、自動バルブ２７５の動作を制御するために制御ユニット２０２を使用する上述の手法に加えて、不純物を多く含む媒質を通る「スライス」を改善するために各放射状のフィードアーム１５０の頂部上での１つまたは複数の切欠き縁部１５２の使用を含む、放射状のフィードアーム１５０間の粒状媒質と不純物とのブリッジングに対処するための第２の手法を使用することができ、それにより、床が放射状のフィードアーム上でブリッジングする可能性が低減される。切欠き縁部１５２はそれぞれ、２つの平坦な表面を交差させることによって形成することができる。２つの平坦な表面は、約１０度〜約９０度、好ましくは、約６５〜７０度の角度範囲で交わることができる。図１に示されるように、縁部のうちのいくつかまたは各々は、三角プリズムのような角プリズムの縁部を含むことができる。本発明の他の実施形態によれば、図８に示されるように、縁部は、１つまたは複数のナイフエッジガセット１５４を含むことができる。また、鋸歯状の縁部、各放射状のフィードアームに沿った連続するブレード縁部、および／または各放射状のフィードアームに沿った互いに一列に並んだ複数の個別の縁部のような、他のタイプの切欠き縁部も企図される。
【００７３】
また、切欠き縁部１５２は他の形態をとってもよい。たとえば、切欠き縁部はそれぞれ、先端で交わる２つの円弧状の凹表面の交差によって形成することができる。他の実施形態によれば、切欠き縁部は、逆「涙」形状を形成する２つの円弧状の凹表面の交差によって形成することができる。また、他の構成も企図される。
【００７４】
図１２に、本発明の他の実施形態による、不純物含有液体を処理するための装置４０１を示す。装置４０１は、不純物含有液体を受容するためのフィルタリングチャンバ４００と、ろ液セクション４０８と、リジェクトセクション４１６と、気体供給システム（図示せず）と、制御ユニット５０２と、アラーム５０４とを備えることができる。
【００７５】
フィルタリングチャンバ４００は、ろ液を生成するために粒状媒質４０４が液体から不純物を除去する下側部分４０２を含む。図５のフィルタリングチャンバ４００の上側部分の断面形状は長方形であるが、下側部分４０２は複数の円錐形状を備える。もちろん、フィルタリングチャンバは、（円形、三角形、または他の多角形、あるいは非多角形状のような）任意の好適な形状またはサイズとすることができ、円錐形状は、（ピラミッド状のような）任意の好適な形状またはサイズとすることができる。また、円錐形状の数は、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上など、任意の好適な数とすることができる。フィルタリングチャンバ４００は、流入液体または不純物含有液体を流入させるための第１の流入口４０９と流体連通することができる。
【００７６】
第１の流入口４０９は、不純物含有液体を含んでいる（リザーバのような）液体源と流体連通することができる。この液体は、廃水または不純物を含む水であり得る。不純物は、泥土、廃棄産物、オイル、グリース、あるいは他の固形汚染物質、半固形汚染物質、半液体汚染物質、または液体汚染物質のような任意の不要な物質であり得る。ポンプシステムは、液体源から第１の流入口４０９にその液体をチャネリングし、ポンプシステムは、ポンプ、制御バルブ、ならびに／あるいはパイプまたは配管など、液体源とフィルタリングチャンバ４００との間の流体フローを開始および維持するためのすべての必要な機器を含んでいる。第１の流入口４０９は、各々が円錐状形状のフィードパイプ４４６および環状パイプ４４８と、各々が円錐形状の放射状のフィードアームまたはパイプ４５０とを有する液体フィードラインを備えることができる。流入液体または不純物含有液体は、各フィードパイプ４４６の頂部で導入され、エアリフトポンプ４３２のまわりを各環状パイプ４４８に沿って下向きに流れる。各環状パイプ４４８は頂端部で封止され、対応する放射状のフィードアーム４５０と流体連通しており、それにより、液体は、一連の放射状のフィードアーム４５０を通って各々が円錐形状の粒状媒質の床の底部に導入される。一連の放射状のフィードアーム４５０は、開いており、フィルタリングチャンバ４００の底部に面している面の長手方向の長さに沿って（つまり、図１２の下向きに）個別の開口部を有する。図１の実施形態に関連して上述したように、流入口に関する他の構成も企図される。
【００７７】
フィルタリングチャンバ４００中の粒状媒質４０４は、下向き方向に下降することができ、フィルタリングチャンバ４００中の液体は、上向き方向に流れることができ、それにより、粒状媒質と衝突することによって、液体から不純物を除去して、粒状媒質４０４の頂部にろ液が生成される。
【００７８】
ろ液セクション４０８は、粒状媒質４０４を通過したろ液を受けるために、フィルタリングチャンバ４００の下側部分４０２（つまり、各々が円錐形状）と流体連通することができる。１つの実施形態によれば、ろ液セクション４０８は、堰４０７を備える。フィルタリングチャンバ４００の頂部部分から出たろ液は、堰４０７を越えて流れ、ろ液セクション４０８に入る。ろ液セクション４０８は、廃液またはろ液を排出するための第１の流出口を流体連通することができる。第１の流出口は、パイプ、配管、あるいはパイプまたは配管を接続することができる接続とすることができる。
【００７９】
リジェクトセクション４１６は、粒状媒質と不純物とを含有するリジェクト混合物を受けるために、フィルタリングチャンバ４００の下側部分４０２（つまり、つまり、各々円錐形状）と流体連通することができる。リジェクトセクションは、円錐形状の下側部分４０２に各々について１つの複数のリジェクトセクション４１６とすることができる。流体連通は、各リジェクトセクション４１６が各円錐形状内に常駐する対応するエアリフトポンプ４３２と流体連通するように構成することができる。エアリフトポンプ４３２は、エアリフトハウジング内に設けることができる、円筒形パイプまたは配管のような構造であり、エアリフトハウジングは（さらに）対応する環状パイプ４４８の内側に設けられる。フィルタリングチャンバ４００中の粒状媒質４０４が下向き方向に下降して、それにより、粒状媒質４０４によって液体から不純物が除去されるのにつれて、各円錐形状の近くでは、気体供給システムによって、小体積の圧縮された気体（たとえば、空気、窒素、酸素など）が各円錐形状の底部で導入され、それにより、エアリフト動作によって、各エアリフトポンプ４３２の底端部で各エアリフトポンプ４３２中に粒状媒質が引き込まれる。気体の動作によって、エアリフトポンプ中のスコーリングは、粒状媒質に付着したあらゆる不純物を取り払う。（汚れたスラリーを形成する）粒状媒質と取り払われた不純物とのリジェクト混合物は、各エアリフトポンプ４３２の上端部へと押され、対応するリジェクトセクション４１６に入る。
【００８０】
各リジェクトセクション４１６は、図１に示されたものと同様に、堰によって互いから分離された、流入口セクションと流出口セクションとを備えることができる。各エアリフトポンプ４３２の上端部で各エアリフトポンプ４３２から出たリジェクト混合物は、リジェクト混合物の一部分が対応する堰を越えて流れてリジェクトセクションの流出口セクションに入るまで、各リジェクトセクション４１６の流入口セクションを満たす。また、各リジェクトセクション４１６の流出口セクションは、堰を越えて流れたリジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口４２０と流体連通することができる。第２の流出口４２０は、パイプ、配管、あるいはパイプまたは配管を接続することができる接続とすることができる。第２の流出口４２０は、図１の自動バルブ２７５と同様の様式で制御され、動作する自動バルブに接続することができる。
【００８１】
また、各リジェクトセクション４１６流入口セクションは、対応する粒状媒質洗浄機４３４と流体連通している。各粒状媒質洗浄機は、図１および図２の実施形態に示されたものと同様に、粒状媒質流入口と、粒状媒質流出口と、複数の同心のステージとを有する。各リジェクトセクション４１６から、粒状媒質が落ちて粒状媒質流入口を介して対応する粒状媒質洗浄機４３４に入り、粒状媒質フローから取り払われたより軽いリジェクト不純物は、最終的に、堰を越えて流れて、第２の流出口４２０から出る。粒状媒質は、各粒状媒質洗浄機４３４の同心のステージを通って順々に落ちる。同心のステージは、単純に、対応するエアリフトポンプ４３２のまわりにらせん状のフライトを備えることができる。粒状媒質は、同心のステージを順々に落ちるにつれて、各洗浄機４３４を通って粒状媒質流出口から上向きに移動する少量のろ液に遭遇する。洗浄機４３４中のこのろ液は、フィルタリングチャンバ４００中のろ液プールとリジェクトセクション４１６との間の液面の差によって駆動される。より重くより粗い粒状媒質はこの少量の対向流を通って流れ、残りの不純物はリジェクトセクション４１６まで戻される。洗浄された粒状媒質はフィルタリングチャンバに戻り、対応する粒状媒質床の頂部に堆積し、流入液体清浄プロセスおよびフィルタリングチャンバ４００（つまり、円錐形状）の底部への最終的な移動をもう一度開始する。
【００８２】
粒状媒質４０４の一部分をエアリフトポンプおよびリジェクトセクションを介して粒状媒質洗浄機に輸送するために、フィルタリングチャンバ４００中の粒状媒質４０４に気体を送達するための気体供給システムを設けることができる。気体供給システムは、気体源と、気体源と流体連通している気体ラインと、フィルタリングチャンバ４００の各円錐形状に取り付けられた気体流入口とを備えることができる。気体源は、ファン、気体ポンプ、気体の加圧シリンダ、または何らかの他の好適な気体源とすることができる。また、気体源は、フィルタリングチャンバのハウジング内にあってもよく、あるいは、気体源は、気体流入口に直接的に接続してもよい。気体源によってフィルタリングチャンバ４００に導入される気体は、空気、窒素、酸素、または何らかの他の好適な気体とすることができる。図１に示された構成と同様に、各円錐形状に供給される気体は、各円錐形状の下側部分で終端する２つの別個の経路で送達することができ、２つの別個の経路のうち一方は、下側部分の上側位置で終端し、２つの別個の経路のうち他方は、フィルタリングチャンバの下側部分の下側位置で終端し、上側位置は、下側位置よりも上にある。制御ユニット５０２は、図１に示された実施形態に関して記載した様式で、気体供給システムの経路の各対を通る気体フローを、独立して開始する、維持する、または終了するように構成される。
【００８３】
各リジェクトセクション４１６中のリジェクト混合物レベルを判断するためのセンサを設けることができ、気体供給システムを制御し、そのセンサから１つまたは複数の信号を受信するための制御ユニット５０２を設けることができる。センサと制御ユニットとの組合せは、センサと対応するリジェクトセクションの堰を越えて流れる液体（リジェクト混合）との距離を効果的かつ継続的に判断するように構成することができる。１つの実施形態によれば、センサおよび制御ユニットは、センサとリジェクトセクションの堰のうちの１つを越えて流れる液体の表面レベルとの距離を効果的かつ継続的に判断する。センサは、対応するリジェクトセクション堰４１７の上方でリジェクトセクション４１６のうちの１つの壁のうちの１つに取り付けられた、あるいは対応する堰４１７自体に取り付け超音波液位トランスデューサセンサとすることができる。好適なセンサの一例は、Ｐｅｐｐｅｒｌ＋Ｆｕｃｈｓの１８ｍｍ直径の円筒形のアナログ出力超音波センサ（型番ＵＢ３００−１８ＧＭ４０−Ｉ−Ｖ）とすることができる。制御ユニット５０２は、気体供給システムから放出されてフィルタリングチャンバ４００に入る気体の量を制御するために、気体源および／または気体バルブと連通する、たとえば、電気接触することができる。制御ユニット５０２は、また、対応するリジェクトセクション４１６の堰を越えて流れたリジェクト混合物の量を判断するために、センサから信号を受信し、受信した信号を処理するように、各センサと連通する、たとえば、電気接触することができる。たとえば、センサとリジェクトセクションの堰を越えて流れた液体（リジェクト混合物）との現在の距離を継続的に読み取るように、制御ユニット中にスケーリングすることができるセンサは、出力を提供することができる。次いで、制御ユニット５０２は、リジェクトセクションにおいて判断されたリジェクト混合物の量から、エアリフトポンプおよびリジェクションセクションを介して送られる粒状媒質の一部分が、各円錐形状について、気体供給システムによって粒状媒質洗浄機に適切に輸送されているかどうかを判断するように構成することができる。
【００８４】
制御ユニット５０２は、図５Ａ〜図５Ｂに示されたプロセス、図５Ａおよび図６のプロセス、あるいは図５Ａおよび図７のプロセスにしたがって動作することができる。エアリフトポンプのうちの１つまたは複数において、ろ過媒質が適切に移動していない（たとえば、粒状媒質の一部分が、エアリフト動作によってエアリフトポンプ４３２を介して適切に輸送されていない、あるいは、粒状媒質の一部分がエアリフトポンプ４３２を介して輸送されるように適切なリフトが粒状媒質に提供されていない）と判断された場合（図５Ｂ、図６または図７のステップＳ３２００）、制御ユニット５０２は、失敗したエアリフトポンプか、あるいは代替的にはすべてのエアリフトポンプのいずれかに対して、図５Ｂ、図６または図７のステップＳ３２２０、Ｓ３２３０、Ｓ３２４０およびＳ３２５０に概説したような修正手段をとることができる。
【００８５】
図５Ａおよび図５Ｂ（あるいは図５Ａおよび図６、あるいは図５Ａおよび図７）のプロセスを実行する制御ユニット５０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力インファーフェース（Ｉ／Ｏインターフェース）、カウンタ、ならびに１つまたは複数のタイマーを備えるマイクロコンピュータによって構成することができる。制御ユニットは、複数のマイクロコンピュータによって構成することができる。制御ユニット５０２は、本明細書で開示される制御ユニットの機能を実行するために必要なハードウェアおよび／またはソフトウェアを備える。たとえば、ソフトウェアは、制御ユニット５０２がアクセス可能な、ＤＶＤまたはＣＤ−ＲＯＭのような有形のメモリデバイスに記憶することができる。
【００８６】
さらに、各円錐形状は、図１または図８に示されるもののような放射状のフィードアームを有することができ、図９Ａ〜図９Ｄまたは図１０Ａ〜図１０Ｃに示されるもののようなチャネリングセクションを有することができる。
【００８７】
各図に示され、上述したそれらの実施形態に加えて、本発明の他の実施形態も企図される。たとえば、本発明の１つの実施形態の任意の単一の特徴を、本発明の任意の他の実施形態で使用することができる。たとえば、不純物含有液体を処理するための装置は、以下の特徴のうちいずれかを任意の組合せで備えることができる。
（１）不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、粒状媒質が不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバ、
（２）ろ液を受けるためにフィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、ろ液セクションが、ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクション、
（３）粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するために、フィルタリングチャンバ中で気体を粒状媒質に送達するための気体供給システム、
（４）粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、リジェクトセクションが、リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクション、
（５）第２の流出口に設けられたバルブ、
（６）（ｉ）粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかを判断し、（ｉｉ）気体供給システムを制御し、（ｉｉｉ）バルブを制御するように構成された制御ユニット、
（７）リジェクト混合物の一部分の排出を可能にするためにバルブを開き、あるいはリジェクト混合物の一部分の排出を妨げるためにバルブを閉じるように構成された制御ユニット、
（８）気体供給システムからの気体フローを開始する、維持する、または終了するように構成された制御ユニットであって、気体フローの開始、維持または終了は、所定の時間に、または粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかの判断の結果に応答して、のいずれかで実行される、制御ユニット、
（９）リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量に基づく、粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかの判断であって、リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量は、バルブが開いた状態で判断され、および／またはリジェクトセクション中のリジェクト混合物の量がリジェクト堰を越えて流れるリジェクト混合物レベルに基づく、判断、
（１０）気体の定常フロー、ガスバースト、またはそれらの組合せを含むエアフローであって、エアフローは、持続時間が３秒〜６０秒の範囲であるガスバーストを含む、エアフロー、
（１１）気体を供給するための少なくとも２つの別個の経路を備える気体供給システムであって、少なくとも２つの別個の経路が、フィルタリングチャンバの下側部分で終端し、および／または少なくとも２つの別個の経路のうち一方が、フィルタリングチャンバの下側部分の上側位置で終端し、少なくとも２つの別個の経路のうち他方が、フィルタリングチャンバの下側部分の下側位置で終端し、上側位置は下側位置よりも上にある、気体供給システム、
（１２）気体供給システムの少なくとも２つの別個の経路の各々を通って流れる気体を独立して開始する、維持する、または終了するように構成された制御ユニット、
（１３）各フィードアームに沿った１つまたは複数の開口部を介して粒状媒質に液体をフィードするための、フィルタリングチャンバの下側部分で放射状に延びる、液体フィードラインと流体連通する複数のフィードアームであって、各フィードアームの頂部が、１つまたは複数の切欠き縁部を提示する、複数のフィードアーム、
（１４）（ｉ）少なくとも１つセンサから１つまたは複数の信号を受信し、（ｉｉ）気体供給システムを制御し、（ｉｉｉ）バルブを制御するように構成された制御ユニット、
（１５）各フィードアームの底部に沿って配置された１つまたは複数の開口部、
（１６）１つまたは複数の縁部を提示する各フィードアームの頂部であって、各縁部が、約１０度〜約９０度の範囲の角度で交わる２つの平坦な表面によって形成され、および／または１つまたは複数の縁部が、１つまたは複数のガセットによって提供される、頂部
（１７）１つまたは複数の縁部を提示する各フィードアームの頂部であって、各縁部が角プリズムの縁部を含み、および／または角プリズムが三角プリズムを含む、頂部
（１８）隣接するフィードアームにわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分な１つまたは複数の間隔で気体を粒状媒質に送達するように気体供給システムを制御する制御ユニットであって、１つまたは複数の間隔は、供給ラインと第１の流出口との間の損失水頭を判断するセンサによって判断される、ならびに／あるいは１つまたは複数の間隔は、リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量を判断するセンサによって判断され、リジェクションセクション中のリジェクト混合物の量は、リジェクト堰を越えて流れるレベルによって判断される、制御ユニット
（１９）液体フィードラインおよび複数のフィードアームと流体連通する環状空間であって、環状空間が複数の開口部を有する底部プレートを装備し、複数の開口部の各々は隣接するフィードアーム間に配置される、および／または複数の開口部の各々は半円形である、および／または複数の開口部の各々は目の形をした切欠部を備える、および／または複数の開口部の各々はフィルタリングチャンバの下側部分の円錐状の空間へと開く、環状空間、
（２０）粒状媒質の一部分がそれを介して輸送されるエアリフトポンプであって、エアリフトポンプが円錐状の空間の中央部分を通過する、エアリフトポンプ、
（２１）間欠的に動作される気体供給システムであって、気体供給システムの間欠的な動作が、隣接するフィードアームにわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分である、気体供給システム、ならびに
（２２）気体供給システムの間欠的な動作間の１つまたは複数の時間間隔を追跡するタイマーを含む制御ユニットであって、１つまたは複数の時間間隔が、隣接するフィードアームにわたる粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分である、制御ユニット
【００８８】
上記で開示したシステムおよび方法は、生成されるリジェクトの量を低減する（推定１０％〜９０％という利点、圧縮された気体フローの量を低減する（５０％〜９０％の節減となることが推定される）という利点、たとえば、空気圧縮システムのような気体供給システムの摩耗および破断を低減する（５０％〜９０％の節減となることが推定される）という利点、エアリフトポンプのの摩耗および破断を低減する（耐用年数が２〜９倍に増大することが推定される）という利点、電力／エネルギー消費量を低減する（５０％〜９０％の節減となることが推定される）という利点、ろ液品質を改善するという利点、化学薬品消費量およびコストを低減する（場合によっては、おそらく、最大で１００％）という利点、初期の気体送達中に、空気がエアリフトポンプの底部からのブローアウトを防止するという利点、フィードアームにわたる不純物を負った粒状媒質のブリッジングを防止する、または最小限に抑えるという利点、必要な場合、エアリフト動作の自動確認および再開を行うという利点、エアリフト機能のルーチン検査を低減する（９０％の低減が推定される）という利点、ならびにエアリフト動作の失敗を修正する負担を低減する（９０％の低減が推定される）という利点のうちのを提供することができる。
【００８９】
上記で開示したシステムおよびコンピュータ実装方法は、連続する信頼できるエアリフト動作を維持するように、粒状媒質フィルタ中の粒状媒質床におけるエアリフト動作の失敗に対する迅速な自動的検出および修正を提供する。また、そのような迅速な自動的検出および修正は、現場の担当者によって現在必要とされている、必要な警戒および労力を大幅に低減することができる。
【００９０】
本発明の開示内容によれば、当業者は、本発明の範囲および趣旨の範囲内で他の実施形態および修正形態が存在し得ることを理解できよう。したがって、当業者が本開示内容から本発明の範囲および趣旨の範囲内で成し得るすべての修正形態は、本発明のさらなる実施形態として含まれるべきである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に記載されるように規定されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物含有液体を処理するための装置において、
不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、前記フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、前記粒状媒質が前記不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために前記液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、
前記ろ液を受けるために前記フィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、前記ろ液セクションが、前記ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、
前記粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するために前記フィルタリングチャンバ中で気体を前記粒状媒質に送達するための気体供給システムと、
前記粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために前記粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、前記リジェクトセクションが、前記リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクションと、
前記第２の流出口に設けられたバルブと、
制御ユニットであって、
（ｉ）前記粒状媒質の前記一部分が適切に輸送されているかどうかを判断し、
（ｉｉ）前記気体供給システムを制御し、
（ｉｉｉ）前記バルブを制御する
ように構成された制御ユニットと
を備える、装置。
【請求項２】
前記制御ユニットが、前記リジェクト混合物の一部分の排出を可能にするために前記バルブを開き、あるいは前記リジェクト混合物の一部分の排出を妨げるために前記バルブを閉じるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御ユニットが、前記気体供給システムからの気体フローを開始する、維持する、または終了するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
気体フローの前記開始、維持または終了が、所定の時間に、または前記粒状媒質の前記一部分が適切に輸送されているかどうかの判断の結果に応答して、のいずれかで実行される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記粒状媒質の前記一部分が適切に輸送されているかどうかの前記判断が、前記リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量に基づく、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記リジェクトセクション中の前記リジェクト混合物の前記量が、前記バルブが開いた状態で判断される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記リジェクトセクション中の前記リジェクト混合物の前記量が、リジェクト堰を越えて流れるリジェクト混合物レベルに基づく、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記エアフローが、気体の定常フロー、ガスバースト、またはそれらの組合せを含むを、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記エアフローは、持続時間が３秒〜６０秒の範囲であるガスバーストを含む、請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
前記気体供給システムが、気体を供給するための少なくとも２つの別個の経路を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの別個の経路が、前記フィルタリングチャンバの前記下側部分で終端する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの別個の経路のうちの一方は、前記フィルタリングチャンバの前記下側部分の上側位置で終端し、前記少なくとも２つの別個の経路の他方は、前記フィルタリングチャンバの前記下側部分の下側位置で終端し、前記上側位置は前記下側位置よりも上にある、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記制御ユニットが、前記気体供給システムの前記少なくとも２つの別個の経路の各々を通って流れる気体を独立して開始する、維持する、または終了するように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
不純物含有液体を処理するための装置において、
液体フィードラインから不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、前記フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、前記粒状媒質が前記不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために前記液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、
各フィードアームに沿った１つまたは複数の開口部を介して前記粒状媒質に液体をフィードするための、前記フィルタリングチャンバの前記下側部分で放射状に延びる、前記液体フィードラインラインと流体連通する複数のフィードアームであって、各フィードアームの頂部が、１つまたは複数の切欠き縁部を提示する、複数のフィードアームと、
前記ろ液を受けるために前記フィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、前記ろ液セクションが、前記ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、
前記粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するために前記フィルタリングチャンバ中で気体を前記粒状媒質に送達するための気体供給システムと、
前記粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために前記粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、前記リジェクトセクションが、前記リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクションと、
前記第２の流出口に設けられたバルブと、
制御ユニットであって、
（ｉ）少なくとも１つセンサから１つまたは複数の信号を受信し、
（ｉｉ）前記気体供給システムを制御し、
（ｉｉｉ）前記バルブを制御する
ように構成された制御ユニットと
を備える、装置。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の開口部が、各フィードアームの底部に沿って配置される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
各縁部が、１０度〜９０度の範囲の角度で交わる２つの平坦な表面によって形成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記１つまたは複数の縁部が、１つまたは複数のガセットによって提供される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
各縁部が、角プリズムの縁部を含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記角プリズムが、三角プリズムを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記制御ユニットが、隣接するフィードアームにわたる前記粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分な１つまたは複数の間隔で気体を前記粒状媒質に送達するように前記気体供給システムを制御する、請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
前記１つまたは複数の間隔が、前記液体フィードラインと前記第１の流出口との間の損失水頭を判断するセンサによって判断される、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記１つまたは複数の間隔が、前記リジェクションセクション中のリジェクト混合物の前記量を判断するセンサによって判断される、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記リジェクションセクション中の前記リジェクト混合物の量は、リジェクト堰を越えて流れるレベルによって判断される、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
不純物含有液体を処理するための装置において、
液体フィードラインから不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、前記フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、前記粒状媒質が前記不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、
各フィードアームに沿った１つまたは複数の開口部を介して前記粒状媒質に液体をフィードするための、前記フィルタリングチャンバの前記下側部分で放射状に延びる、前記液体フィードラインラインと流体連通する複数のフィードアームであって、各フィードアームの頂部が、１つまたは複数の切欠き縁部を提示する、複数のフィードアームと、
前記液体フィードラインおよび前記複数のフィードアームと流体連通する環状空間であって、前記環状空間が、複数の開口部を有する底部プレートを装備する、環状空間と、
前記ろ液を受けるために前記フィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、前記ろ液セクションが、前記ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、
前記粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するために前記フィルタリングチャンバ中で気体を前記粒状媒質に送達するための気体供給システムと、
前記粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために前記粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、前記リジェクトセクションが、前記リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクションと
を備える、装置。
【請求項２５】
前記粒状媒質の前記一部分がそれを介して輸送されるエアリフトポンプをさらに備える、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記第２の流出口に設けられたバルブをさらに備える、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
（ｉ）少なくとも１つセンサから１つまたは複数の信号を受信し、
（ｉｉ）前記気体供給システムを制御し、
（ｉｉｉ）前記バルブを制御する
ように構成された制御ユニットとさらに備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記複数の開口部の各々が、隣接するフィードアーム間に配置される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２９】
前記複数の開口部の各々が、半円形である、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記複数の開口部の各々が、目の形をした切欠部を備える、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記気体供給システムが、間欠的に動作される、請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記気体供給システムの前記間欠的な動作が、隣接するフィードアームにわたる前記粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分である、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記制御ユニットが、前記気体供給システムの前記間欠的な動作間の１つまたは複数の時間間隔を追跡するタイマーを含む、請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
前記１つまたは複数の時間間隔が、隣接するフィードアームにわたる前記粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分なほど短い、請求項３１に記載の装置。
【請求項３５】
前記複数の開口部が、前記フィルタリングチャンバの下側部分の円錐状の空間へと開く、請求項２４に記載の装置。
【請求項３６】
前記エアリフトポンプが前記円錐状の空間の中央部分を貫通する、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
不純物含有液体を処理するための装置において、
不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、前記フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、前記粒状媒質が前記不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために前記液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、
前記ろ液を受けるために前記フィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、前記ろ液セクションが、前記ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、
前記粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するために前記フィルタリングチャンバ中の気体を前記粒状媒質に送達するための気体供給システムと、
前記粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために前記粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、前記リジェクトセクションが、前記リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクションと、
前記リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量に基づいて、前記粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかを判断するように構成された制御ユニットと
を備える、装置。
【請求項３８】
前記制御ユニットが、前記リジェクトセクション中の前記リジェクト混合物の前記量を判断するために、センサからセンサ読取値を受信し、前記リジェクトセクション中の前記リジェクト混合物の前記量が、前記リジェクトセクションの流入口セクションから流出口セクションに流れるリジェクト混合物のレベルに基づいて判断される、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記センサが超音波液位トランスデューサを含み、前記制御ユニットが、前記センサからの前記センサ読取値を所定のしきい値と比較するように構成される、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記流入口が堰によって前記流出口セクションから区切られ、前記制御ユニットは、前記堰を越えて流れる前記リジェクト混合物の前記レベルが所定のしきい値を上回るかどうかを判断するように構成され、前記制御ユニットが前記堰を越えて流れる前記リジェクト混合物の前記レベルが前記所定のしきい値を上回っていると判断した場合には、前記制御ユニットは、ガスバーストを提供するために前記気体供給システムを動作させるように構成される、請求項３８に記載の装置。
【請求項４１】
前記制御ユニットが、所定の複数の時間期間にわたってガスバーストを提供するために前記気体供給システムを動作させるように構成され、前記制御ユニットは、前記気体供給システムが前記所定の複数の期間にわたって前記ガスバーストを提供するように動作した後に、前記粒状媒質の前記一部分が適切に輸送されていると前記制御ユニットが判断できなかったとき、アラームを動作させるように構成される、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
不純物含有液体を処理するための方法において、
粒状媒質を含んでいるフィルタリングチャンバに不純物含有液体をフィードするステップと、
前記フィルタリングチャンバの下側部分において、粒状媒質と液体と不純物とが相互作用することができるようにすることによって、ろ液を生成するために前記液体から不純物を除去するステップと、
第１の流出口を介して後で排出するために、ろ液がろ液セクションに流れることができるようにするステップと、
前記粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するために前記フィルタリングチャンバ中で気体を粒状媒質に送達するステップと、
液体と不純物とを含むリジェクト混合物が、前記粒状媒質洗浄機からリジェクトセクションに流れることができるようにするステップであって、前記リジェクトセクションが、前記リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、ステップと、
前記リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量に基づいて、前記粒状媒質の前記一部分が適切に輸送されているかどうかを判断するステップと
を含む、方法。
【請求項４３】
前記リジェクトセクション中の前記リジェクト混合物の前記量が、前記リジェクトセクションの流入口セクションにおけるリジェクト混合物のレベルに基づく、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
流入口セクションから前記リジェクトセクションの流出口セクションに流れる前記リジェクト混合物のレベルが所定のしきい値を上回るかどうかを判断するステップと、前記流入口セクションから前記リジェクトセクションの前記流出口セクションに流れる前記リジェクト混合物の前記レベルが前記所定のしきい値を上回っている場合、前記フィルタリングチャンバ中でガスバーストを粒状媒質に提供するステップと、所定の複数の時間期間にわたって前記フィルタリングチャンバ中で粒状媒質にガスバーストを提供するステップとをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
粒状媒質フィルタ中のエアリフト動作の誤動作の可能性を検出する方法であって、リジェクトセクションと流体連通する粒状媒質洗浄機に粒状媒質を輸送するためにエアリフト動作を含むように構成された粒状媒質フィルタ中で、前記リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量を判断するステップを含む、方法。
【請求項４６】
前記リジェクトセクション中の前記リジェクト混合物の前記量が、前記リジェクトセクションにおいて堰を越えて流れるリジェクト混合物のレベルに基づく、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記リジェクトセクションおいて前記堰を越えて流れる前記リジェクト混合物の前記レベルが所定のしきい値と比較され、前記方法が、前記リジェクトセクションおいて前記堰を越えて流れる前記リジェクト混合物の前記レベルが前記所定のしきい値を上回っている場合、前記エアリフト動作における誤動作の可能性を示すステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記リジェクトセクションおいて前記堰を越えて流れる前記リジェクト混合物の前記レベルがセンサを使用して測定され、前記センサが超音波液位トランスデューサを含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項１】
不純物含有液体を処理するための装置において、
不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、前記フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、前記粒状媒質が前記不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために前記液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、
前記ろ液を受けるために前記フィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、前記ろ液セクションが、前記ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、
前記粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するために前記フィルタリングチャンバ中で気体を前記粒状媒質に送達するための気体供給システムと、
前記粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために前記粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、前記リジェクトセクションが、前記リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクションと、
前記第２の流出口に設けられたバルブと、
制御ユニットであって、
（ｉ）前記粒状媒質の前記一部分が適切に輸送されているかどうかを判断し、
（ｉｉ）前記気体供給システムを制御し、
（ｉｉｉ）前記バルブを制御する
ように構成された制御ユニットと
を備える、装置。
【請求項２】
前記制御ユニットが、前記リジェクト混合物の一部分の排出を可能にするために前記バルブを開き、あるいは前記リジェクト混合物の一部分の排出を妨げるために前記バルブを閉じるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御ユニットが、前記気体供給システムからの気体フローを開始する、維持する、または終了するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
気体フローの前記開始、維持または終了が、所定の時間に、または前記粒状媒質の前記一部分が適切に輸送されているかどうかの判断の結果に応答して、のいずれかで実行される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記粒状媒質の前記一部分が適切に輸送されているかどうかの前記判断が、前記リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量に基づく、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記リジェクトセクション中の前記リジェクト混合物の前記量が、前記バルブが開いた状態で判断される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記リジェクトセクション中の前記リジェクト混合物の前記量が、リジェクト堰を越えて流れるリジェクト混合物レベルに基づく、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記エアフローが、気体の定常フロー、ガスバースト、またはそれらの組合せを含むを、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記エアフローは、持続時間が３秒〜６０秒の範囲であるガスバーストを含む、請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
前記気体供給システムが、気体を供給するための少なくとも２つの別個の経路を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの別個の経路が、前記フィルタリングチャンバの前記下側部分で終端する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの別個の経路のうちの一方は、前記フィルタリングチャンバの前記下側部分の上側位置で終端し、前記少なくとも２つの別個の経路の他方は、前記フィルタリングチャンバの前記下側部分の下側位置で終端し、前記上側位置は前記下側位置よりも上にある、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記制御ユニットが、前記気体供給システムの前記少なくとも２つの別個の経路の各々を通って流れる気体を独立して開始する、維持する、または終了するように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
不純物含有液体を処理するための装置において、
液体フィードラインから不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、前記フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、前記粒状媒質が前記不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために前記液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、
各フィードアームに沿った１つまたは複数の開口部を介して前記粒状媒質に液体をフィードするための、前記フィルタリングチャンバの前記下側部分で放射状に延びる、前記液体フィードラインラインと流体連通する複数のフィードアームであって、各フィードアームの頂部が、１つまたは複数の切欠き縁部を提示する、複数のフィードアームと、
前記ろ液を受けるために前記フィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、前記ろ液セクションが、前記ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、
前記粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するために前記フィルタリングチャンバ中で気体を前記粒状媒質に送達するための気体供給システムと、
前記粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために前記粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、前記リジェクトセクションが、前記リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクションと、
前記第２の流出口に設けられたバルブと、
制御ユニットであって、
（ｉ）少なくとも１つセンサから１つまたは複数の信号を受信し、
（ｉｉ）前記気体供給システムを制御し、
（ｉｉｉ）前記バルブを制御する
ように構成された制御ユニットと
を備える、装置。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の開口部が、各フィードアームの底部に沿って配置される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
各縁部が、１０度〜９０度の範囲の角度で交わる２つの平坦な表面によって形成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記１つまたは複数の縁部が、１つまたは複数のガセットによって提供される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
各縁部が、角プリズムの縁部を含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記角プリズムが、三角プリズムを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記制御ユニットが、隣接するフィードアームにわたる前記粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分な１つまたは複数の間隔で気体を前記粒状媒質に送達するように前記気体供給システムを制御する、請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
前記１つまたは複数の間隔が、前記液体フィードラインと前記第１の流出口との間の損失水頭を判断するセンサによって判断される、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記１つまたは複数の間隔が、前記リジェクションセクション中のリジェクト混合物の前記量を判断するセンサによって判断される、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記リジェクションセクション中の前記リジェクト混合物の量は、リジェクト堰を越えて流れるレベルによって判断される、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
不純物含有液体を処理するための装置において、
液体フィードラインから不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、前記フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、前記粒状媒質が前記不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、
各フィードアームに沿った１つまたは複数の開口部を介して前記粒状媒質に液体をフィードするための、前記フィルタリングチャンバの前記下側部分で放射状に延びる、前記液体フィードラインラインと流体連通する複数のフィードアームであって、各フィードアームの頂部が、１つまたは複数の切欠き縁部を提示する、複数のフィードアームと、
前記液体フィードラインおよび前記複数のフィードアームと流体連通する環状空間であって、前記環状空間が、複数の開口部を有する底部プレートを装備する、環状空間と、
前記ろ液を受けるために前記フィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、前記ろ液セクションが、前記ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、
前記粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するために前記フィルタリングチャンバ中で気体を前記粒状媒質に送達するための気体供給システムと、
前記粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために前記粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、前記リジェクトセクションが、前記リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクションと
を備える、装置。
【請求項２５】
前記粒状媒質の前記一部分がそれを介して輸送されるエアリフトポンプをさらに備える、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記第２の流出口に設けられたバルブをさらに備える、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
（ｉ）少なくとも１つセンサから１つまたは複数の信号を受信し、
（ｉｉ）前記気体供給システムを制御し、
（ｉｉｉ）前記バルブを制御する
ように構成された制御ユニットとさらに備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記複数の開口部の各々が、隣接するフィードアーム間に配置される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２９】
前記複数の開口部の各々が、半円形である、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記複数の開口部の各々が、目の形をした切欠部を備える、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記気体供給システムが、間欠的に動作される、請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記気体供給システムの前記間欠的な動作が、隣接するフィードアームにわたる前記粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分である、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記制御ユニットが、前記気体供給システムの前記間欠的な動作間の１つまたは複数の時間間隔を追跡するタイマーを含む、請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
前記１つまたは複数の時間間隔が、隣接するフィードアームにわたる前記粒状媒質のブリッジングを阻害または防止するのに十分なほど短い、請求項３１に記載の装置。
【請求項３５】
前記複数の開口部が、前記フィルタリングチャンバの下側部分の円錐状の空間へと開く、請求項２４に記載の装置。
【請求項３６】
前記エアリフトポンプが前記円錐状の空間の中央部分を貫通する、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
不純物含有液体を処理するための装置において、
不純物含有液体を受けるためのフィルタリングチャンバであって、前記フィルタリングチャンバが、粒状媒質を含んでいる下側部分を含み、前記粒状媒質が前記不純物含有液体と相互作用できるように構成され、それにより、ろ液を生成するために前記液体から不純物を除去する、フィルタリングチャンバと、
前記ろ液を受けるために前記フィルタリングチャンバと流体連通するろ液セクションであって、前記ろ液セクションが、前記ろ液を排出するための第１の流出口と流体連通する、ろ液セクションと、
前記粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するために前記フィルタリングチャンバ中の気体を前記粒状媒質に送達するための気体供給システムと、
前記粒状媒質洗浄機から液体と不純物とを含むリジェクト混合物を受けるために前記粒状媒質洗浄機と流体連通するリジェクトセクションであって、前記リジェクトセクションが、前記リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、リジェクトセクションと、
前記リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量に基づいて、前記粒状媒質の一部分が適切に輸送されているかどうかを判断するように構成された制御ユニットと
を備える、装置。
【請求項３８】
前記制御ユニットが、前記リジェクトセクション中の前記リジェクト混合物の前記量を判断するために、センサからセンサ読取値を受信し、前記リジェクトセクション中の前記リジェクト混合物の前記量が、前記リジェクトセクションの流入口セクションから流出口セクションに流れるリジェクト混合物のレベルに基づいて判断される、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記センサが超音波液位トランスデューサを含み、前記制御ユニットが、前記センサからの前記センサ読取値を所定のしきい値と比較するように構成される、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記流入口が堰によって前記流出口セクションから区切られ、前記制御ユニットは、前記堰を越えて流れる前記リジェクト混合物の前記レベルが所定のしきい値を上回るかどうかを判断するように構成され、前記制御ユニットが前記堰を越えて流れる前記リジェクト混合物の前記レベルが前記所定のしきい値を上回っていると判断した場合には、前記制御ユニットは、ガスバーストを提供するために前記気体供給システムを動作させるように構成される、請求項３８に記載の装置。
【請求項４１】
前記制御ユニットが、所定の複数の時間期間にわたってガスバーストを提供するために前記気体供給システムを動作させるように構成され、前記制御ユニットは、前記気体供給システムが前記所定の複数の期間にわたって前記ガスバーストを提供するように動作した後に、前記粒状媒質の前記一部分が適切に輸送されていると前記制御ユニットが判断できなかったとき、アラームを動作させるように構成される、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
不純物含有液体を処理するための方法において、
粒状媒質を含んでいるフィルタリングチャンバに不純物含有液体をフィードするステップと、
前記フィルタリングチャンバの下側部分において、粒状媒質と液体と不純物とが相互作用することができるようにすることによって、ろ液を生成するために前記液体から不純物を除去するステップと、
第１の流出口を介して後で排出するために、ろ液がろ液セクションに流れることができるようにするステップと、
前記粒状媒質の一部分を粒状媒質洗浄機に輸送するために前記フィルタリングチャンバ中で気体を粒状媒質に送達するステップと、
液体と不純物とを含むリジェクト混合物が、前記粒状媒質洗浄機からリジェクトセクションに流れることができるようにするステップであって、前記リジェクトセクションが、前記リジェクト混合物の一部分を排出するための第２の流出口と流体連通する、ステップと、
前記リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量に基づいて、前記粒状媒質の前記一部分が適切に輸送されているかどうかを判断するステップと
を含む、方法。
【請求項４３】
前記リジェクトセクション中の前記リジェクト混合物の前記量が、前記リジェクトセクションの流入口セクションにおけるリジェクト混合物のレベルに基づく、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
流入口セクションから前記リジェクトセクションの流出口セクションに流れる前記リジェクト混合物のレベルが所定のしきい値を上回るかどうかを判断するステップと、前記流入口セクションから前記リジェクトセクションの前記流出口セクションに流れる前記リジェクト混合物の前記レベルが前記所定のしきい値を上回っている場合、前記フィルタリングチャンバ中でガスバーストを粒状媒質に提供するステップと、所定の複数の時間期間にわたって前記フィルタリングチャンバ中で粒状媒質にガスバーストを提供するステップとをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
粒状媒質フィルタ中のエアリフト動作の誤動作の可能性を検出する方法であって、リジェクトセクションと流体連通する粒状媒質洗浄機に粒状媒質を輸送するためにエアリフト動作を含むように構成された粒状媒質フィルタ中で、前記リジェクトセクション中のリジェクト混合物の量を判断するステップを含む、方法。
【請求項４６】
前記リジェクトセクション中の前記リジェクト混合物の前記量が、前記リジェクトセクションにおいて堰を越えて流れるリジェクト混合物のレベルに基づく、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記リジェクトセクションおいて前記堰を越えて流れる前記リジェクト混合物の前記レベルが所定のしきい値と比較され、前記方法が、前記リジェクトセクションおいて前記堰を越えて流れる前記リジェクト混合物の前記レベルが前記所定のしきい値を上回っている場合、前記エアリフト動作における誤動作の可能性を示すステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記リジェクトセクションおいて前記堰を越えて流れる前記リジェクト混合物の前記レベルがセンサを使用して測定され、前記センサが超音波液位トランスデューサを含む、請求項４６に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【公表番号】特表２０１３−５１６３１６（Ｐ２０１３−５１６３１６Ａ）
【公表日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４７９９２（Ｐ２０１２−５４７９９２）
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４４１０３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８４１７２
【国際公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（５０２４２７８９５）パークソン コーポレーション (8)
【公表日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４４１０３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８４１７２
【国際公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（５０２４２７８９５）パークソン コーポレーション (8)
[ Back to top ]