JP2011016070A - 吸着塔 - Google Patents

Abstract

【課題】活性炭等の吸着材をエアリフトによって塔体底部からスムーズに取り出すことができるよう構成された吸着塔を提供する。
【解決手段】塔体内に粒状活性炭が充填されている。活性炭層Ｃを縦通するようにエアリフト管７が設けられている。原水は供給管４から供給され、陣笠バッフル５によって活性炭層Ｃに分配供給され、次いで活性炭層Ｃを上向流にて流れて処理水トラフ１３から流出する。活性炭層Ｃの下部から活性炭を取り出す場合、エアパイプ８からエアをエアリフト管７内の下部に供給すると共に、弁２を開き、エアリフト補助水を導入口１ｂから上向きに流出させてエアリフト管７の下端付近に供給し、その付近の活性炭層をほぐす。エアリフトされた活性炭は取出管１１から取り出される。
【選択図】図２

Description

本発明は、水などの流体を吸着処理するための吸着塔に係り、特に吸着材が活性炭である場合に好適な吸着塔に関する。さらに詳しくは、吸着材を収容した塔体内に被処理流体を流通させ、塔体底部から吸着材をエアリフト等の取出手段によって取り出すよう構成した吸着塔に関する。

槽内に収容された活性炭層に被処理水を通水して処理するように構成された活性炭吸着装置では、運転を継続すると活性炭層がＳＳ成分等によって目詰りするので、活性炭層を適宜洗浄する。

特許文献１（特開２００７−１３０５８５号）には、活性炭層を縦通するようにエアリフト管を設け、このエアリフト管の下部にエアを供給し、活性炭層の下部から活性炭をエアリフト管内に取り込んで上方に移送するように構成した活性炭吸着装置が記載されている。同号では、活性炭がエアリフト管内を移動している間に水と攪拌混合され、付着分が分離される。活性炭から分離された付着分は、槽内の上部から水と共に排出される。活性炭は槽内の上部で水中に沈降する。

特開２００７−１３０５８５

上記特許文献１では、エアリフト作用のみによって活性炭をエアリフト管内に取り込むようにしている。一般に、槽の底部では、活性炭粒子同士がスライム成分などを介して固着し、活性炭がエアリフト管内にスムーズに取り込まれにくい。また、活性炭粒子層が自重によって圧密化され、活性炭粒子同士の摩擦によって動くことができず、これによっても活性炭がエアリフト管内に取り込まれにくくなる。

本発明は、このような問題点を解決し、活性炭等の吸着材をエアリフトによって塔体底部からスムーズに取り出すことができるよう構成された吸着塔を提供することを目的とする。

本発明の吸着塔は、塔体と、該塔体内に収容された粒状吸着材と、該塔体内に配置された、吸着材を移送するためのエアリフト管とを有する吸着塔において、該エアリフト管の下端付近の吸着材層をほぐす手段を備えたことを特徴とするものである。

この吸着材層をほぐす手段としては、エアリフト管の下端付近に流体を供給する流体供給手段が好ましく、この流体供給手段としては、流体をエアリフト管の下方からエアリフト管に向って供給するものが好ましい。

本発明において、吸着材としては活性炭が好適である。

本発明の吸着塔によると、エアリフト管の下端付近の吸着材をほぐす手段が設けられているので、エアリフト管下端付近の吸着材粒子をスムーズにエアリフト管内に取り込んで移送することができる。

エアリフト管下端付近の吸着材をほぐす手段としては、流体をエアリフト管下端付近に供給するものが、構成が簡易で且つ効果的である。

なお、この流体をエアリフト管の下方からエアリフト管に向けて流出させると、この流体の少なくとも一部がエアリフト管内に流れ込む。そして、この流れに伴ってエアリフト管下端付近の吸着材粒子がエアリフト管内に取り込まれるようになり、エアリフトによる移送効率が向上する。

本発明は、スライム等によって粒子同士が固着し易い活性炭を吸着材とした吸着塔に適用するのに好適である。

実施の形態に係る吸着塔の活性炭を充填していない状態の断面図である。 活性炭が充填された吸着塔の断面図である。 塔体内の下部の構成を示す斜視図である。

以下、第１図〜第３図を参照して実施の形態について説明する。なお、第１図では活性炭の図示が省略されている。

この吸着塔の塔体１は、筒軸心方向を鉛直方向とした略円筒状であり、その下部１ａは下端ほど縮径するテーパ形（逆円錐形）となっている。塔体１の下端にエアリフト補助水の導入口１ｂが設けられており、弁２を介して配管３からエアリフト補助水が塔体底部に上向きに導入可能とされている。

このテーパ形の塔体下部１ａを貫通して上下方向に延在する原水管４が設けられている。この原水管４は、この実施の形態では、塔体１の軸心に対して周方向に等間隔に４本設けられているが、原水管４の本数はこれに限定されない。各原水管４の上端は同一高さとなっている。

各原水管４の上端に上方から対峙するように原水バッフル５が設けられている。この原水バッフル５は内周側環状傾斜面５ａと外周側環状傾斜面５ｂ（第３図）とを有した環状部材であり、塔体１と同軸状に配置されている。内周側環状傾斜面５ａと外周側環状傾斜面５ｂとは、それらの上端で連なっているので、バッフル５は下向きＶ字形の断面形状となっている。内周側環状傾斜面５ａと外周側環状傾斜面５ｂとの間の逆Ｖ字形スペースは下方に向って開放している。各原水管４の上端は、この逆Ｖ字形スペース内に入り込んでいるが、内周側環状傾斜面５ａ及び外周側環状傾斜面５ｂからは若干離隔している。従って、原水管４から上方に流出した原水は、原水バッフル５に沿って周方向に流れながら内周側環状傾斜面５ａ及び外周側環状傾斜面５ｂの下端を回り込んで塔体１内に分配供給される。

原水バッフル４の内側に陣笠形バッフル（以下、陣笠バッフルという。）６が塔体１と同軸状に設けられている。この陣笠バッフル６は、上方ほど小径となる円錐形状である。陣笠バッフル６の下端６ａ（第３図）は、塔体下部１ａからは離隔している。塔体１内を下方移動してきた粒状活性炭は、この陣笠バッフル６の下端６ａと塔体下部１ａとの間を通って陣笠バッフル６の下側へ移動可能となっている。

この陣笠バッフル６の中央を貫いて鉛直方向にエアリフト管７が延設されている。エアリフト管７は塔体１の軸心位置に配置されている。このエアリフト管７の下端は、塔体下端のエアリフト補助水導入口１ｂよりも若干上位に位置している。エアリフト管７の上端は、塔体１の水面位ＷＬよりも上方に位置している。

このエアリフト管７に上方からエアパイプ８が差し込まれている。エアパイプ８の下端はエアリフト管７の下端よりも上位に位置している。エアパイプ８にはエアポンプ（図示略）からエア（空気）が送り込まれ、下端部の開口からエアリフト管７内にエアが流出する。エアパイプ８の下端部の開口は、エアパイプ８の下端近傍の側周面に設けられるのが好ましい。

エアリフト管７の上部には、廃炭取出管１１が接続されている。この廃炭取出管１１は、エアリフト管７から約４５°程度の下り勾配にて塔体１外にまで延設されている。

塔体１の上部には、新品又は再生された活性炭（新炭）の供給口１０と、処理水トラフ１２及び処理水流出口１３とが設けられている。

この吸着塔のより好ましい具体的な形態について次に説明する。

塔体下部１ａの形状は逆円錐形が最も好ましく、その母線と水平面とのなす角度は、好ましくは３０°〜８０°より望ましくは５０°〜７０°とする。これは、活性炭粒子が下降するときに塔の下の隅に滞留域ができにくくするためである。

エアリフト補助水導入口１ｂの水平位置は
（ア）エアリフト管７の水平断面と補助水導入口１ｂの水平断面の一部又は全部が、上方から見て重なり合うこと
（イ）エアリフト管７の水平断面と補助水導入口１ｂの水平断面のどちらか一方の中央が、上方から見てもう一方の水平断面上にあることがより好ましく、
（ウ）補助水導入口１ｂの中心とエアリフト管７の軸心とが上方から見て一致することが特に好ましい。

補助水導入口１ｂからの水吐出方向は上向き（鉛直方向に対して角度４５°以内、より好ましくは角度３０°以内、さらに好ましくは鉛直上向き方向）とし、エアリフト補助水の流入方向の延長線上にエアリフト管７の下端面があることが好ましい。

エアリフト補助水の流入方向の延長線上にエアリフト管７の下端面の中心があることがより好ましい。これは、補助水の流入時の慣性力がエアリフトの駆動に対してプラスの作用効果となるからである。

エアパイプ８の下端は、エアがエアリフト管７外に漏れないようにするために、エアリフト管７の下端よりも所定距離上方に位置することが好ましい。エアパイプ８の下端とエアリフト管７の下端との高低差（距離）は、エアリフト管７の全長の１〜５０％特に２〜３０％程度、もしくは３０〜１０００ｍｍ特に８０〜５００ｍｍ程度が好ましい。

エアリフト揚炭高さ又は活性炭吸着塔水位の１／３以上（より効果的には１／２以上）に粒状活性炭が充填されているときに、エアリフト補助水を入れることの効果が高い。

このように構成された吸着塔の塔体１内に供給口１０から活性炭が供給され、活性炭層Ｃが形成される。活性炭としては、粒径が５〜６５メッシュ（目開き４〜０．２１ｍｍ）、より好ましくは１０〜３２メッシュ（目開き１．６８〜０．５ｍｍ）程度の粒状活性炭が好適である。

原水は、原水供給管４からこの活性炭層Ｃ内に供給される。原水供給管４から流出した原水は、原水バッフル５によって塔体周方向に均等に分配され、該原水バッフル５の内周側環状傾斜面５ａ及び外周側環状傾斜面５ｂの下端を回り込んで活性炭層Ｃに流入する。そして、活性炭層Ｃを通り抜ける間に活性炭によって吸着処理されて処理水となり、処理水トラフ１２を越流し、処理水流出口１３から取り出される。

このように原水を原水供給管４から塔体１内に導入して原水の処理を行っている間、新炭供給口１０から活性炭の供給（補充）を行うと共に、エアパイプ８からエアを供給し、さらに、エアリフト補助水をエアリフト補助水導入口１ｂから吐出させ、エアリフト管７によって塔底から活性炭を取り出す。

新炭の供給量と塔底からの活性炭の取出量とはバランスさせ、塔体１内には常に所定量の活性炭層Ｃを形成する。エアリフト管７内を上昇した活性炭は、廃炭取出管１１を介して取り出され、再生処理されて新炭として再利用されるか、又は廃棄処理される。

このように、エアリフト時にエアリフト補助水をエアリフト補助水導入口１ｂから供給することにより、エアリフト管７の下端付近の活性炭がほぐされ、スムーズにエアリフトによって搬出されるようになる。

なお、エアリフト用のエアの流量は、エアリフト管７内の線速として１〜３０ｍ／ｍｉｎ特に５〜２０ｍ／ｍｉｎ程度が好適であり、エアリフト補助水流量は、エアリフト管７内の線速として１〜３０ｍ／ｍｉｎ特に５〜２０ｍ／ｍｉｎ程度が好適である。エアリフトのエア流量とエアリフト補助水の流量との比は、２／１〜１／２程度が好適である。

なお、エアリフト補助水の供給量（ｍ^３／ｍｉｎ）を塔体１の水平断面積（ｍ^２）で除した値は０．０１〜０．３ｍ／ｍｉｎ程度が好適である。

上記の説明では、新炭の供給及び塔底からの廃炭取り出しを原水の通水運転中に継続して行うものとしたが、新炭供給及び廃炭取り出しは間欠的に行われてもよい。この場合、エアリフト補助水は、エアリフト管７のエアリフト動作時にのみ供給される。

上記実施の形態では、吸着材は活性炭であるが、アルミナ等のセラミック粒子や、アンスラサイト、砂等の天然鉱物質粒子、合成樹脂粒子などであってもよい。ただし、活性炭は、表面がざらざらであり表面にスライムやゴミが付着しやすいために、エアリフトポンプで移送するための流動化が起こりにくい。そのため、本発明は吸着材が活性炭である場合に適用するのに好適である。

本発明では、エアリフト補助水導入口１ｂに連なる配管３をドレイン配管と共用としても良い。この場合、ドレイン配管と補助水導入配管３の分岐箇所は、塔体１の下端（補助水導入口１ｂ）にできるだけ近い位置とすることが望ましい。

上記実施の形態では、活性炭層をほぐす手段が水の吐出手段であるが、気体又は気液混相流の吐出手段であってもよい。ただし、気体を吹き込んだ場合、気体が活性炭層Ｃをかき乱すおそれがあるので、液体を吐出させることが好ましい。活性炭層Ｃをほぐす手段は、吸着材粒子を緩く攪拌する回転翼などの機械的攪拌手段であってもよいが、吸着材が破砕されてしまうおそれがあるため、流体を吐出させてほぐすのが好ましい。

１ 塔体
１ａ 塔体下部
１ｂ エアリフト補助水導入口
２ 弁
３ 配管
４ 原水供給管
５ 原水バッフル
６ 陣笠バッフル
７ エアリフト管
８ エアパイプ
１１ 廃炭取出管
１２ 処理水トラフ

Claims (4)

1. 塔体と、該塔体内に収容された粒状吸着材と、該塔体内に配置された、吸着材を移送するためのエアリフト管とを有する吸着塔において、
   該エアリフト管の下端付近の吸着材層をほぐす手段を備えたことを特徴とする吸着塔。
2. 請求項１において、前記吸着材層をほぐす手段は、エアリフト管の下端付近に流体を供給する流体供給手段であることを特徴とする吸着塔。
3. 請求項２において、前記流体供給手段は、流体をエアリフト管の下方からエアリフト管に向って供給するものであることを特徴とする吸着塔。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記吸着材は活性炭であることを特徴とする吸着塔。

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