JP2013081895A

JP2013081895A - 回収装置及び回収方法

Info

Publication number: JP2013081895A
Application number: JP2011223307A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshioka; 明吉岡
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2011-10-07
Publication date: 2013-05-09

Abstract

【課題】フィルタの目詰まりが少なく粒子を容易に回収できる回収装置及び回収方法を提供する。
【解決手段】
内部に液体が収容されるタンク１１と、タンク１１の内部に配置され、内部を第一の容積２１と第二の容積２２に分離するフィルタ１２と、第一の容積２１にスラリーを供給するスラリー供給部１４と、タンク１１の第一の容積２１内の底面に設けられ開閉可能な主排出口１５と、第二の容積２２内の液体の懸濁度を測定する懸濁計１７と、第二の容積２２内の液体を排出させる排出装置１８と、第二の容積２２内の液体を第一の容積２１に移動させる還流装置１９と、懸濁計１７の測定結果が入力され、測定結果から排出装置１８と還流装置１９とを動作させる制御装置３１とを有し、フィルタ１２は液体が通過可能であり、第一の容積２１に露出された面は、下方に向けられ、付着した粒子が剥落しやすくなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スラリーから懸濁粒子を回収する回収装置及び回収方法に関する。

特許文献１に記載された水中粒子の分離回収装置では、分離室にスラリーを流入させると、微小粒子は上昇流で上昇し、粗大粒子は沈降粒子として沈殿して分離される。粗大粒子は堆積室に堆積し、周辺壁のスリットからは水頭圧により、水が排出されて脱水される。

特許文献２の回収装置では、上下の二つの空間が水平に設置されたフィルタで仕切られている。スラリーを上部空間の側壁穴から供給し、下部空間の側壁の穴からは捕収剤と気泡剤とを供給すると、上部空間へ微細気泡が上昇し、ＳｉＯ₂、ＳｉＣスラリーからＳｉＣ粒子が捕収剤と微細気泡により捕収されて浮遊して、分離される。一方、捕収剤が吸着していないＳｉＯ₂粒子は沈降し、フィルタにより捕捉されて、粒子を含まない液体のみがフィルタを通過して液排出口から排出される。

特許文献２の回収装置のように、スラリー中の懸濁粒子の回収には通常フィルタを使用するが、フィルタ（ろ紙、ろ布等）の目詰まりが著しく、フィルタが目詰まりする都度に交換が必要になっていた。そのため、フィルタ交換毎に工程停止となること、およびそのコスト（フィルタ代、作業代）も掛かるという問題があった。

特開２０００−５１６１７号公報特開２００４−２２３３２１号公報

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、フィルタの目詰まりが少なく懸濁粒子を容易に回収できる回収装置及び回収方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、内部に液体が収容されるタンクと、前記タンクの前記内部に配置され、前記内部を第一の容積と第二の容積に分離するフィルタと、前記第一の容積にスラリーを供給するスラリー供給部と、前記タンクの前記第一の容積内の底面に設けられ開閉可能な主排出口と、前記第二の容積内の液体の懸濁度を測定する懸濁計と、前記第二の容積内の液体を排出させる排出装置と、前記第二の容積内の液体を前記第一の容積に移動させる還流装置と、前記懸濁計の測定結果が入力され、前記測定結果から前記排出装置と前記還流装置とを動作させる制御装置とを有し、前記フィルタは液体が通過可能であり、前記第一の容積に露出された面は、下方に向けられた回収装置である。
本発明は回収装置であって、前記タンクの前記第一の容積内の底面には、前記主排出口を下端として前記主排出口に向けて傾斜する斜面が設けられた回収装置である。
本発明は回収装置であって、前記制御装置は、前記懸濁計の前記測定結果を第一の基準値と比較し、前記測定結果が前記第一の基準値よりも小さいときに、前記排出装置を動作させる回収装置である。
本発明は回収装置であって、前記制御装置は、前記懸濁計の前記測定結果を第二の基準値と比較し、前記測定結果が前記第二の基準値よりも大きいときに、前記還流装置を動作させる回収装置である。
本発明は回収装置であって、前記フィルタを振動させる振動装置を有し、前記制御装置は、前記主排出口が開口するときに、前記振動装置を動作させて前記フィルタを振動させることができるように構成された回収装置である。
本発明は、内部に液体が収容されるタンクと、前記タンクの前記内部に配置され、前記内部を第一の容積と第二の容積に分離するフィルタと、前記タンクの前記第一の容積内の底面に設けられ開閉可能な主排出口と、を有し、前記フィルタは液体が通過可能であり、前記第一の容積に露出された面は、下方に向けられた回収装置を用いて、前記第一の容積内にスラリーを供給し、前記スラリーに含まれる懸濁粒子を沈降させ、前記主排出口を開口して前記懸濁粒子を回収する回収方法である。
本発明は回収方法であって、第二の基準値を決めておき、前記第一の容積内にスラリーを供給した後、前記主排出口を開口する前に、前記第二の容積内の液体の懸濁度を測定し、測定結果を前記第二の基準値と比較し、前記測定結果が前記第二の基準値よりも大きいときに、前記第二の容積内の液体を前記第一の容積に移動させる回収方法である。
本発明は回収方法であって、第一の基準値を決めておき、前記第一の容積内にスラリーを供給した後、前記主排出口を開口する前に、前記第二の容積内の液体の懸濁度を測定し、測定結果を前記第一の基準値と比較し、前記測定結果が前記第一の基準値よりも小さいときに、前記第二の容積内の液体を排出する回収方法である。
本発明は回収方法であって、前記主排出口を開口して前記懸濁粒子を回収するときに、前記フィルタを振動させて、前記フィルタに付着した前記懸濁粒子を振り落とす回収方法である。

フィルタが目詰まりしににく、フィルタハウジングタイプや砂ろ過塔等の従来の回収装置と比較して、フィルタの交換頻度が減少し、フィルタ交換のコストが掛からなくなる。

本発明の回収装置の内部構成図タンク内にスラリーが供給された状態を説明するための図フィルタの立体図フィルタの分解図（ａ）スリットスライド枠の立体図（ｂ）符号Ａで示した部分の拡大図

＜回収装置の構造＞
本発明の回収装置の構造を説明する。図１は回収装置１０の内部構成図である。
回収装置１０は、内部に液体が収容されるタンク１１と、タンク１１の内部に配置され、内部を第一の容積２１と第二の容積２２に分離するフィルタ１２と、第一の容積２１にスラリーを供給するスラリー供給部１４と、タンク１１の第一の容積内２１の底面に設けられ開閉可能な主排出口１５と、第二の容積内２２の液体の懸濁度を測定する懸濁計１７と、第二の容積２２内の液体を排出させる排出装置１８と、第二の容積２２内の液体を第一の容積２１に移動させる還流装置１９と、懸濁計１７の測定結果が入力され、測定結果から排出装置１８と還流装置１９とを動作させる制御装置３１とを有している。

図３はフィルタ１２の立体図である。フィルタ１２は、ここではシート部材１２ａと、開閉枠１２ｂとを有している。
図４はフィルタ１２の分解図である。

シート部材１２ａは、ここでは厚み方向に貫通する複数の孔が設けられたシートであり、液体を通過させ、一定の大きさ以上の懸濁粒子を通過させないようになっている。スラリーに含まれる懸濁粒子を遮断できるならば、孔の直径は懸濁粒子の直径より大きくてよい。孔の直径が懸濁粒子の直径より大きい場合には、懸濁粒子は分子間力により孔の内壁面に付着して遮断される。

開閉枠１２ｂは、ここでは一辺が蝶番により接続された一組の金網である。金網の材質は取り扱い物質（スラリー）に対して耐食性のあるものから成り、目開きはフィルター強度に依るがここでは数ｍｍである。
開閉枠１２ｂの一組の金網の間にシート部材１２ａが挟まれた状態で、開閉枠１２ｂが閉じられて、図３に示すようなフィルタ１２が構成されている。

タンク１１の内側には、図５（ａ）に示すようなスリットスライド枠１３が取り付けられている。図１ではスリットスライド枠の図示を省略している。
スリットスライド枠１３はここでは「Ｕ」字形状であり、外周部分はタンク１１の内壁面に密着して固定されている。

図５（ｂ）は図５（ａ）の符号Ａで示した部分の拡大図であり、スリットスライド枠１３の内周部分には周方向に沿って溝１３ａが形成され、溝１３ａの内壁は滑り部材１３ｂで覆われている。滑り部材１３ｂには、弾力性があり滑り性のある材質が用いられ、例えばシリコーンゴム、フッ素樹脂ゴムが用いられる。

フィルタ１２は、開閉枠１２ｂの外周部分が溝１３ａに嵌め入れられた状態で、スリットスライド枠１３に挿入されて支持されている。フィルタ１２はスリットスライド枠１３の上端部分から出し入れ可能であり、フィルタ１２の交換が容易になっている。

第一の容積２１にスラリーの供給が開始されると、第一の容積２１の水深は第二の容積２２の水深より大きくなり、第一の容積２１側から第二の容積２２側に向かう水深圧が発生する。その水深圧により、スラリーに含まれる液体はフィルタ１２を通過して第二の容積２２に移動するが、スラリーに含まれる懸濁粒子はフィルタ１２で遮断されるようになっている。

タンク１１の高さは低い方が、タンク１１の底面での水圧が低くなり、フィルタ１２が目詰まりしにくくなるため好ましい。ここではタンク１１の高さは３ｍであり、水深圧は最大で０．０３ＭＰａである。そのため、従来の回収装置のように、送液ポンプを用いて０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａの圧力でスラリーをフィルタに圧入する構成に比べて、フィルタの目詰まり量が低減するようになっている。

フィルタ１２の第一の容積２１に露出された面は、下方に向けられている。そのため、フィルタ１２で遮断されてフィルタ１２に付着した懸濁粒子は重力により下方に引っ張られてフィルタ１２から剥離し易い。また、剥離した懸濁粒子は沈降してフィルタ１２に再付着することはなく、フィルタ１２の目詰まり量が低減するようになっている。

またフィルタ１２は上端と下端とを有し、第一、第二の容積２１、２２の液面が大気に露出するとき、フィルタ１２の上端は液面より上方に位置して大気に露出するようになっている（図２参照）。

タンク１１の第一の容積２１内の底面には、主排出口１５を下端として主排出口１５に向けて傾斜する斜面が設けられている。そのため、タンク１１の第一の容積２１内の底面に沈殿した懸濁粒子は、斜面を滑落して、主排出口１５を中心として集まるようになっている。

主排出口１５には開閉可能な主排出バルブ３７を介して主排出ポンプ３６が接続されている。主排出ポンプ３６を動作させ、主排出バルブ３７を開くと、主排出口１５は開口され、タンク１１の第一の容積２１内の底面に沈殿した懸濁粒子はスラリー中の液体と一緒に主排出口１５を通ってタンク１１の外側に抜き出され、回収されるようになっている。

排出装置１８は、ここでは第二の容積２２内の液体を吸入する副排出ポンプ３３ａと、一端が副排出ポンプ３３ａに接続され、他端がタンク１１の外側に配置された副排出パイプ３５ａと、副排出パイプ３５ａを開閉する副排出バルブ３４ａとを有している。
副排出ポンプ３３ａを動作させ、副排出バルブ３４ａを開くと、第二の容積２２内の液体は副排出パイプ３５ａを通ってタンク１１の外側に排出され、回収されるようになっている。

環流装置１９は、ここでは第二の容積２２内の液体を吸入する環流ポンプ３３ｂと、一端が環流ポンプ３３ｂに接続され、他端が第一の容積２１内に配置された環流パイプ３５ｂと、環流パイプ３５ｂを開閉する環流バルブ３４ｂとを有している。
環流ポンプ３３ｂを動作させ、環流バルブ３４ｂを開くと、第二の容積２２内の液体は環流パイプ３５ｂを通って第一の容積２１に移動されるようになっている。

本実施形態では、副排出ポンプ３３ａと環流ポンプ３３ｂとは同一のポンプであり、副排出パイプ３５ａと環流パイプ３５ｂとは互いに一部を共有し、副排出バルブ３４ａと環流バルブ３４ｂとは同一の三方弁で構成されているが、それぞれ互いに異なるポンプと配管とバルブとで構成されていてもよい。

制御装置３１は、ここでは懸濁計１７と副排出バルブ３４ａ、環流バルブ３４ｂとにそれぞれ接続されており、懸濁計１７の測定結果が入力され、測定結果から副排出バルブ３４ａ、環流バルブ３４ｂの開閉を制御して、排出装置１８と環流装置１９とを動作させるようになっている。

制御装置３１には、第一、第二の基準値が記憶されるようになっている。第一、第二の基準値は互いに同じ値でもよいし、第一の基準値が第二の基準値より小さくてもよい。
制御装置３１は、懸濁計１７の測定結果を第一の基準値と比較し、測定結果が第一の基準値よりも小さいときに、排出装置１８を動作させ、第二の容積２２内の液体を排出するように構成されている。

また、制御装置３１は、懸濁計１７の測定結果を第二の基準値と比較し、測定結果が第二の基準値よりも大きいときに、還流装置１９を動作させ、第二の容積２２内の液体を第一の容積２１内に移動させるように構成されている。

第一、第二の基準値は、処理時間、微粒子評価額、コスト、環境保全等から経済的な設定値を選べばよい。例えば、廃水処理において、スラリーに含まれる懸濁粒子が規制化学物質ではなく、ＳＳ（浮遊物質量）濃度規制のみであれば、規制値が６０ｍｇ／ｌの場合には、第一の基準値は３０ｍｇ／ｌにする。微粒子製造方法のように懸濁粒子回収を目的とする場合には、第一の基準値をより小さくすればよい。

本発明の回収装置１０は、フィルタ１２を振動させる振動装置３２を有している。フィルタ１２の第一の容積２１に露出する面は下方を向いており、フィルタ１２を振動させると、フィルタ１２に付着した懸濁粒子が振り落とされるようになっている。

振動装置３２には、ここでは振動周波数（Ｈｚ）と振幅（ｍｍ：片振幅）との積である振動速度（ｍｍ／ｓ）で２０ｍｍ／ｓ〜１００ｍｍ／ｓのものを用いるが、振動によりフィルタ１２の付着粒子を振り落とすことができるならば、この振動速度に特に限定されるものではない。

制御装置３１は、振動装置３２と主排出バルブ３７とにそれぞれ接続されており、主排出バルブ３７を開状態にして、主排出口１５を開口させるときに、振動装置３２を動作させてフィルタ１２を振動させるように構成されている。

＜回収方法＞
本発明の回収装置１０を用いた回収方法を、アルミニウムの電解加工廃液処理を一例に説明する。ここで、アルミニウムの電解加工廃液処理とは、電解加工により電解液中に発生した水酸化アルミニウムをろ過して、電解液は電解加工に再利用するために戻す工程のことである。
制御装置３１は以下の各工程を行うように構成されている。

（準備工程）
第一、第二の基準値を予め決めておく。ここでは第一、第二の基準値を５ｍｇ／ｌに決める。なお、ここでは第一の基準値と第二の基準値とを同じ値にしたが、第一の基準値を第二の基準値より小さくしてもよい。
また、スラリーに含まれる懸濁粒子を沈降させる沈降時間を予め決めておく。
また、スラリーを主排出口１５から排出するときの第一の容積２１内のスラリーの濃度である排出設定値と排出量とを予め決めておく。ここでは排出設定値を１０ｇ／ｌに決め、排出量を第一の容積２１の１／２に決める。

（スラリー供給工程）
スラリー供給部１４からタンク１１の第一の容積２１にスラリーを供給する。ここではスラリーは、固体粒子状の水酸化アルミニウムが約１ｇ／ｌ含まれる電解液である。スラリーを供給した後、予め決めておいた沈降時間待つ。

（沈降工程）
図２は、タンク１１内にスラリーが供給された状態を示している。第一、第二の容積２１、２２の液面は大気に露出し、フィルタ１２の一部は液面から大気に露出している。
第一の容積２１では、スラリーに含まれる懸濁粒子は沈降して、タンク１１の第一の容積２１の底面に堆積する。

一方、第一の容積２１側から第二の容積２２側に向かう水深圧により、スラリーに含まれる液体と懸濁粒子の一部は、フィルタ１２を通って第二の容積２２に移動する。このとき、スラリーに含まれる懸濁粒子の一部はフィルタ１２で遮断され、第二の容積２２内の液体の懸濁度は第一の容積２１内のスラリーの懸濁度より小さくなる。

（計測工程）
懸濁計１７により第二の容積２２内の液体の懸濁度を計測して、計測結果を制御装置３１に入力する。
制御装置３１は懸濁計１７の計測結果を第一、第二の基準値と比較する。

（環流工程）
計測工程後、計測結果が第二の基準値より大きかったら、環流装置１９を動作させて、第二の容積２２内の液体を第一の容積２１内に移動させる。第一の容積２１の底面に堆積した懸濁粒子である沈降物を巻き上げないように静かに送液するのが好ましい。
次いで、上述の沈降工程と計測工程とを順に繰り返す。液体が循環すると、第二の容積２２内の液体の懸濁は次第に小さくなる。

（液体排出工程）
計測工程後、計測結果が第一の基準値より小さかったら、排出装置１８を動作させて、第二の容積２２内の液体をタンク１１の外側に排出して回収する。回収された液体を、従来の廃水処理装置に送って電解加工に再利用する。
上述のスラリー供給工程〜液体排出工程を順に繰り返す。

（粒子排出工程）
第一の容積２１内のスラリーの濃度を、スラリー供給部１４から供給したスラリーの供給量と濃度と、排出装置１８により第二の容積２２内から排出した液体の排出量とから求める。
なお、懸濁計１７とは別の補助懸濁計を用いて、第一の容積２１内のスラリーの濁度、粘性、透過度等を測定し、スラリーの濃度を求めても良い。

第一の容積２１内のスラリーの濃度が予め決めておいた排出設定値より大きくなったら、主排出ポンプ３６を動作させ、主排出口１５を開いて、第一の容積２１内のスラリーを排出し、回収する。
第一の容積２１内のスラリーの排出を開始すると、第一の容積２１の水深は第二の容積２２の水深より小さくなり、第二の容積２２側から第一の容積２１側に向かう水深圧が発生し、その水深圧によりフィルタ１２の内部に入り込んだ懸濁粒子（濾滓）が第一の容積２１内に押し出される。フィルタ１２の第一の容積２１に露出する面は下方を向いており、押し出された懸濁粒子は剥落して、フィルタ１２に再付着することはない。そのため、フィルタ１２の目詰まりが低減される。

主排出口１５を開いたときに、振動装置３２を動作させて、フィルタ１２を振動させ、フィルタ１２に付着した懸濁粒子を振り落としてもよい。フィルタ１２の第一の容積２１に露出された面は下方を向けられており、振り落とされた懸濁粒子は沈降してフィルタ１２に再び付着することはなく、フィルタ１２の目詰まりが更に低減される。

第一の容積２１内のスラリーを予め決めておいた排出量だけ排出して回収した後、主排出口１５を閉じる。回収したスラリーを従来の固液分離装置（ここでは遠心分離器）へ導入して脱水し、固液分離する。分離された液体は電解加工へ戻し、分離された固体である水酸化アルミニウムはアルミニウムリサイクル業者へ引き渡す。

なお、上述の説明では、アルミニウムの電解加工廃液処理を一例に説明したが、本発明の回収方法はこれに限定されず、メッキ液廃水からの澱物回収、電解加工からのスラッジ回収、ブラスト廃液からのＳｉＣ、ＳｉＯ₂粒子の回収、湿式プロセスによる微粒子製造方法等に用いることもできる。微粒子製造方法は、例えばＩＴＯ（酸化インジウム・酸化スズ複合体）粉末の製造方法である。
なお、本発明で回収される懸濁粒子は、不溶性微粒子であれば、水酸化物、酸化物、硫化物、不溶性塩類、不溶性錯塩、有機化合物も含まれる。

１０……回収装置
１１……タンク
１２……フィルタ
１４……スラリー供給部
１５……主排出口
１７……懸濁計
１８……排出装置
１９……環流装置
２１……第一の容積
２２……第二の容積
３１……制御装置
３２……振動装置

Claims

内部に液体が収容されるタンクと、
前記タンクの前記内部に配置され、前記内部を第一の容積と第二の容積に分離するフィルタと、
前記第一の容積にスラリーを供給するスラリー供給部と、
前記タンクの前記第一の容積内の底面に設けられ開閉可能な主排出口と、
前記第二の容積内の液体の懸濁度を測定する懸濁計と、
前記第二の容積内の液体を排出させる排出装置と、
前記第二の容積内の液体を前記第一の容積に移動させる還流装置と、
前記懸濁計の測定結果が入力され、前記測定結果から前記排出装置と前記還流装置とを動作させる制御装置とを有し、
前記フィルタは液体が通過可能であり、前記第一の容積に露出された面は、下方に向けられた回収装置。
前記タンクの前記第一の容積内の底面には、前記主排出口を下端として前記主排出口に向けて傾斜する斜面が設けられた請求項１記載の回収装置。
前記制御装置は、前記懸濁計の前記測定結果を第一の基準値と比較し、前記測定結果が前記第一の基準値よりも小さいときに、前記排出装置を動作させる請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の回収装置。
前記制御装置は、前記懸濁計の前記測定結果を第二の基準値と比較し、前記測定結果が前記第二の基準値よりも大きいときに、前記還流装置を動作させる請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の回収装置。
前記フィルタを振動させる振動装置を有し、
前記制御装置は、前記主排出口が開口するときに、前記振動装置を動作させて前記フィルタを振動させることができるように構成された請求項１記載の回収装置。
内部に液体が収容されるタンクと、
前記タンクの前記内部に配置され、前記内部を第一の容積と第二の容積に分離するフィルタと、
前記タンクの前記第一の容積内の底面に設けられ開閉可能な主排出口と、
を有し、
前記フィルタは液体が通過可能であり、前記第一の容積に露出された面は、下方に向けられた回収装置を用いて、
前記第一の容積内にスラリーを供給し、前記スラリーに含まれる懸濁粒子を沈降させ、前記主排出口を開口して前記懸濁粒子を回収する回収方法。
第二の基準値を決めておき、
前記第一の容積内にスラリーを供給した後、前記主排出口を開口する前に、前記第二の容積内の液体の懸濁度を測定し、測定結果を前記第二の基準値と比較し、前記測定結果が前記第二の基準値よりも大きいときに、前記第二の容積内の液体を前記第一の容積に移動させる請求項６記載の回収方法。
第一の基準値を決めておき、
前記第一の容積内にスラリーを供給した後、前記主排出口を開口する前に、前記第二の容積内の液体の懸濁度を測定し、測定結果を前記第一の基準値と比較し、前記測定結果が前記第一の基準値よりも小さいときに、前記第二の容積内の液体を排出する請求項６又は請求項７のいずれか１項記載の回収方法。
前記主排出口を開口して前記懸濁粒子を回収するときに、前記フィルタを振動させて、前記フィルタに付着した前記懸濁粒子を振り落とす請求項６乃至請求項８のいずれか１項記載の回収方法。