JP3368977B2 - 固液分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属水酸化物を含む懸
濁液、例えば、メッキ工場、電解研磨工場、アルマイト
工場等の金属表面処理工場より排出される廃水中に含ま
れる亜鉛、ニッケル、アルミニウム、錫等の重金属イオ
ンを除去する為に、苛性ソーダ、炭酸ソーダ、消石灰、
石灰等の中和剤を反応させて生成した金属水酸化物の懸
濁液から金属水酸化物を造粒分離する為の固液分離装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、懸濁物質を含む懸濁液から懸
濁固形物を分離処理する方法として、沈澱分離法、浮上
分離法、濾過分離法、吸着分離法等が知られている。特
に、比較的比重が大きい金属水酸化物を含み且つ排水の
量が多い場合は、例えば、昭和５４年１１月１０日技報
堂出版株式会社発行の「固液分離技術」の９５〜９８頁
に記載の沈澱法が最も安価で且つ安定した処理が期待出
来る為に、一般に良く利用されている。

【０００３】そして、亜鉛、アルミニウム、錫、鉄等の
金属イオンと苛性ソーダ或いは消石灰等のアルカリ性中
和剤との反応により生成した金属水酸化物フロックの場
合は、そのままでは沈降性が悪く固液分離が困難である
為に、有機高分子凝集剤を添加して更にフロックを大型
にして沈降を促進させる方法が採用されている。

【０００４】しかしながら、この様な方法で生成するフ
ロックは、見掛けの粒子径は大きいが粒子同士の結合が
緩く、内部に大量の水を包含している為に密度が小さ
く、見掛けの粒子径ほどには沈降速度の上昇は期待出来
ない。又、濃縮性及び脱水性も良くない。そこで、特開
平２−１７４９９２号公報には、従来の凝集沈澱フロッ
クとは根本的に性質の異なる緻密で結合力が強く高密度
なフロックを形成することにより、従来の凝集沈澱法の
沈降速度よりも沈降速度を数倍に高めると共に、従来必
要とされていた凝集沈澱の後に仕上げとして用いられて
いる濾過工程をも省略出来るほど凝集分離の処理効率及
び安定性を高め、且つ濃縮性及び脱水性の良好なスラッ
ジを同時に生成する固液分離方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この固液分離方法の実
施に用いる装置においては、槽内中央に十字及び格子状
のパドル翼を設け、これを回転させることにより、パド
ル翼とフロック或はフロック同士を衝突させ、フロック
内の水を放出させ、且つ転がり運動をさせて丸い締まっ
た粒状物を形成させている。

【０００６】しかしながら、特に処理液量が多くなる
と、槽径が大きくなり、パドル翼の先端と中心部での周
速が大幅に異なる為、密度の大きい締まった粒状物が均
一に生成しにくい。即ち、周速の大きい槽外周部では締
まった粒状物が生成しても、中央部の周速の小さいゾー
ンでは締まった粒状物が形成しにくい。従って、中央部
の軽い粒状物は上向流速により巻き上がり、処理液にキ
ャリオーバーし、水質を悪化させる懸念がある。

【０００７】従って本発明の目的は、槽径が大きい場合
においても粒状物形状の不均一なゾーンを作ることな
く、槽内全域にわたり均一に且つ密度の大きい締まった
粒状物の形成を可能にする固液分離装置を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、金属水酸化物を
含む懸濁液にアニオン系高分子凝集剤と粒状固形物とカ
チオン系高分子凝集剤とを添加した後、該懸濁液を上向
流で流入及び攪拌して懸濁物を造粒分離する金属水酸化
物を含む懸濁液の固液分離装置において、固液分離槽の
上部に造粒を行う為の十字型或は格子状のパドル翼を配
置し、該パドル翼の下部に上下の対流を生起させる為の
タービン翼を配置してなり、該タービン翼を駆動させる
駆動軸が、上記パドル翼を回転させる中空駆動軸内に収
納されていることを特徴とする金属水酸化物を含む懸濁
液の固液分離装置である。

【０００９】

【作用】本発明においては、パドル翼の下部にタービン
翼を設けて槽内に上下の対流を起こすことにより、槽内
において均一な粒状物形成ゾーンを作り、槽内全域にわ
たり安定的に密度の大きい締まった粒状物を形成し、固
液分離効率を向上させることが出来、槽径が大きい場合
においてより適性の高いものとなる。

【００１０】又、上記装置においてタービン翼を駆動さ
せる駆動軸を、パドル翼を回転させる中空駆動軸内に収
納することによって、タービン翼を回転させるモーター
及び減速機を水面より上部に設置することが出来、その
結果タービン翼の駆動部分の水封装置が不要となり、タ
ービン翼の保守が容易となる。

【００１１】

【実施例】次に図面に示す実施例により本発明を更に詳
しく説明する。図１及びその一部拡大図である図２は、
本発明の装置の概要を説明する図であり、固液分離槽１
の上部に、パドル翼攪拌用モーター２とその減速機３に
接続した中空のパドル攪拌軸４が設けられ、該攪拌軸４
の下方には複数組の十字型或は格子状のパドル翼５が設
けられている。更に固液分離槽１の上部にはタービン翼
攪拌用モーター６とその減速機７が設けられ、このモー
ター６には、上記の中空パドル撹拌軸４中に挿通された
タービン翼撹拌軸８が設けられ、該軸８にはディスク１
２を介してタービン翼９が固定されている。

【００１２】被処理液である懸濁液は、その中の金属水
酸化物が正に荷電している為、アニオン系高分子凝集剤
の添加により荷電中和と吸着架橋の作用が働き、フロッ
クを形成している。即ち、アニオン系高分子凝集剤の添
加と同時に造粒固形物、例えば、高炉水砕微粉を添加し
て数分間急速攪拌し、粗大フロックを形成する前にカチ
オン系高分子凝集剤を添加する。こうすると、粒状固形
物はアニオン系高分子凝集剤の作用により形成されつつ
あるフロック中に取り込まれ、多数の核を作る。又、カ
チオン系高分子凝集剤の作用により、カチオン系高分子
凝集剤と金属水酸化物及び粒状固形物は吸着架橋化し、
同時にアニオン系高分子凝集剤と複雑な網目構造を作
る。カチオン系高分子凝集剤は、分子鎖中に多くの吸着
活性点を有する為に、緩やかな攪拌により分子鎖が絡ま
りあい、緻密で結合力の強い高密度なフロックを形成す
る。

【００１３】この様なフロック群からなる被処理液は、
上記固液分離槽１の槽底に設けられた流入口１０から分
離槽１内に導入され、タービン翼９によって攪拌される
と共に上向流となる。固液分離槽１内では十字型或は格
子状のパドル翼５がゆっくりと回転しており、ここでパ
ドル翼５とフロック或はフロック同士が衝突し合い、フ
ロック内の水が放出されると共に、転がり運動により丸
い締まった粒状物を形成していく。

【００１４】この様にして出来た粒状物は、径が１〜１
０mmの非常に良く締まった緻密な粒状物である為に密度
が高く、従来の凝集沈澱法フロックに比べ沈降速度を高
めることが可能になる。又、固液分離槽１内で形成され
た粒状物は、スラリーとしてこの固液分離槽１のスラリ
ー排泥口１１から間欠的或は連続的に流出される。流出
されたスラリーについては濃縮性及び脱水性が従来法に
比べかなり良くなっている。一方、粒状物が造粒除去さ
れた清澄水は分離槽１の上部に設けられた排水口１３か
ら分離放水される。

【００１５】上記処理で使用する粒状固形物としては、
フロックの核になるものであれば基本的にはいずれのも
のも使用可能であるが、鉄鋼業においては高炉から副産
物として発生する水砕スラグを粉砕分級した水砕微粉が
適度の比重を有し、低コストで容易に得られることから
適性が高く、特に平均粒径が約５０μｍ程度の高炉水砕
微粉を粒状固形物として用いると、この水砕微粉は容易
に金属水酸化物中に取り込まれてフロックの核となる。
この水砕は比重が２．９と重く、形成フロックの沈降速
度を高めるのにも効果的で、且つ濃縮性及び脱水性も良
好である。

【００１６】槽内で攪拌流動させる方法としては、パド
ル翼をゆっくりと回転させ、パドル翼とフロック及びフ
ロック同士を衝突させてフロック中の水を追い出し、且
つ転がり運動を生起させて丸い粒状物を形成させ、脱水
を助長させてゆく処理方式が適性が高い。ここで用いる
パドル翼は、例えば、４枚の平板を十字状に組み合わせ
たもの、或は平板を断面が格子状になる様に組み合わせ
たもの等である。

【００１７】この処理方式においては、更にスラッジブ
ランケットゾーン内において、攪拌流動部つまり乱流と
転がり運動を生起させる部分の上部に圧密濾過部分を設
けることで大きな効果を持たせることが出来る。つま
り、攪拌流動部でフロック同士の衝突やフロックと羽根
の衝突を繰り返し、又、転がり運動により形成された緻
密で結合力の強い径１〜１０mmのペレット状の粒状物は
上向流により上部に押し出されるが、この粒状物を更に
攪拌運動のない部分に固定すると固液分離が起こり、界
面を形成する。界面より上は清澄な水で、処理済液とし
て放流される。

【００１８】ところで、この様な固液分離装置も処理液
量が多くなると槽径が大きくなり、攪拌パドル翼の先端
と中心部での周速が大幅に異なる為、密度の大きい締ま
った粒状物が均一に生成しにくい。即ち、周速の大きい
槽外周部では締まった粒状物が形成されても、中央部の
周速の小さいゾーンでは締まった粒状物が出来にくい。
従って、中央部の軽い粒状物は上向流速により巻き上
げ、処理液にキャリオーバーし水質を悪化させる。

【００１９】この様な問題は、分離槽１内に上下の対流
を起こす為のタービン翼９をパドル翼５の下部に設ける
ことにより解決される。このタービン翼９は槽中心部の
フロック群を下部タービン翼９に引き込み、槽外周部に
吐き出す流れを生起する。従って、槽中央のゾーンに存
在する造粒されない未形成のフロック及び造粒中途の軽
いフロックは下部に引き込まれる流れによって巻き上が
りを抑えられ、且つ、槽の外周ゾーンに吐き出されてい
く為に外周ゾーンで未形成フロックも再度密度の大きい
締まった粒状物に造粒される。この様に下部タービン翼
９による上下対流の働きで槽内において均一な締まった
粒状物を形成することになる。

【００２０】又、このタービン翼９は、槽底から上向流
で供給される被処理液（懸濁液）を槽内に均一に分散さ
せる役目も有する。即ち、処理液量が多くなるに従って
槽径が大きくなると、底部から供給される被処理液も槽
内全域に均一に供給されにくい。しかしながら、下部に
タービン翼９を設置することにより、底部から供給され
る被処理液が一度このタービン翼９のディスク板１２に
当たり、タービン翼９の回転により槽周辺部に均一にさ
れることになる。分散された被処理液は槽内に均一な上
向流として上昇し、上下の対流を起こす。

【００２１】尚、タービン翼９の回転数はゾーン内のＳ
Ｓ性状及びＳＳ濃度により異なるが、上下の対流を起こ
す為には１〜５０rpm の範囲で回転させる必要がある。
一方、造粒を行う為のパドル翼の回転数は、被処理液水
質、ゾーン内のＳＳ性状及びＳＳ濃度により異なるが、
０．１〜５rpm の範囲とする。従って、２つのタイプの
異なる回転翼が夫々異なる回転数で回転することが出来
る様に、タービン翼９を駆動させる駆動軸８が、上記パ
ドル翼９を回転させる中空駆動軸４内に収納されてい
る。

【００２２】図３は本発明の別の実施例を説明する図で
あり、図１に示すタービン翼９の鋭角部を丸めた例であ
る。図３（ａ）はディスク型タービン翼９の拡大図であ
り、図３（ｂ）〜（ｄ）にはディスク１２に固定された
タービン翼９の鋭角な角部が丸められた状態１５を示し
ている。この様にタービン翼９の鋭角部を丸めることに
よって、造粒時において一旦生成した粒状物をタービン
翼９の鋭角部が破壊する機会が少なくなる。

【００２３】図４は本発明の別の実施例を説明する図で
あり、図１に示すパドル翼５の先端部に被処理液が通過
し得る空胴部分１６を設けた例である。この例において
もパドル翼５の鋭角部を丸めることが出来る。この様に
パドル翼５の先端部分に空胴部分１６を設けたり、パド
ル翼５の鋭角部を丸めたりすることによって、造粒物の
パドル翼への付着量を軽減することが出来、又、造粒時
において一旦生成した粒状物をパドル翼５の鋭角部が破
壊する機会が一層少なくなる。

【００２４】図５は本発明の別の実施例を説明する図で
あり、図１に示すパドル回転軸４とパドル翼５との連結
状態を示している。パドル軸４にはフランジ付きカップ
リング１７が設けられ、該カップリング１７のフランジ
に、パドル翼５の端部に設けられたフランジが慣用の連
結手段（ボルトナット等）で着脱自在となっており、
又、フランジ付きカップリング１７はパドル回転軸４と
同軸で、上下にスライド可能となっている。この様な構
成とすることにより、パドル翼の交換、パドル翼同士の
間隔の変更及びパドル翼の保守等が容易になり、被処理
液の性状の変化に適正に対応することが出来る。

【００２５】図６は本発明の別の実施例を説明する図で
あり、図１に示す固液分離槽１に設けられた排泥口１１
の改良に関する。図示の様に固液分離槽１内において粒
状物濃度が高くなっているパドル翼外周部に複数の排泥
口１１を、好ましくは等間隔で複数個設けることによ
り、粒状物の排泥が効率化され、更に複数の排泥口１１
の周囲に排泥集合管１８を連結させることにより、排泥
されたスラリーを一カ所に集めて系外に排出することが
出来る。

【００２６】図７は本発明の別の実施例を説明する図で
あり、図１に示す排泥機構の改良に関する。図示の様に
固液分離槽１内のタービン翼９の下方に粒状物濃縮領域
１９を設け、被処理液流入口１０の先端をタービン翼９
の直下に開き、パドル回転軸４の下方に連結して回転す
る集泥レーキ２０を設けている。この様にすることによ
り、固液分離槽１内において造粒された粒状物は粒状物
濃縮領域１９の底部に沈降し、集泥レーキ２０によって
槽底中央部に集められ、高濃度のスラリーとして排出さ
れる。

【００２７】次に本発明の装置の使用例を説明する。図
１に示す様に、電気亜鉛メッキ工場から発生する亜鉛イ
オン３００mg／リットル、鉄イオン９０mg／リットルを
含む廃液を消石灰でpHを１１に上げ、中和して形成され
た金属水酸化物を含む懸濁液にポリアクリルアミド系の
アニオン系高分子凝集剤を４mg／リットル、平均粒径５
０μｍの高炉水砕スラグを３００mg／リットル加えて５
分間急速攪拌し、その後ポリアクリルアミド系のカチオ
ン系高分子凝集剤４を２mg／リットル加え、固液分離槽
１に上向流で流入させた。

【００２８】固液分離槽１には、十字状のパドル翼５を
上部に設置し、１rpm で回転させ、下部にタービン翼９
を設置して５rpm で回転させた。尚、固液分離槽１は、
直径が２，０００mmで高さ３，５００mmの鋼板製円筒水
槽を用いた。

【００２９】固液分離槽１に流入したフロックは、固液
分離槽内で脱水現象及び転がり運動が生起され、１〜１
０mmのペレット状の緻密な粒状物となった。更にパドル
翼上部ではスラッジブランケットゾーンを作った。この
スラッジブランケットゾーンでは、１３m/HrのＯＦＲを
とる事が可能であった。固液分離された清澄水は上部か
ら排出され、ＳＳ３mg／リットル、亜鉛イオン０．１mg
／リットルの非常に良好な処理済液となった。又、この
時固液分離槽内には、タービン翼の働きで槽内で均一に
締まった粒状物が形成されていた。

【００３０】

【発明の効果】以上の如き本発明によれば、パドル翼の
下部にタービン翼を設けて槽内に上下の対流を起こすこ
とにより、槽内において均一な粒状物形成ゾーンを作
り、槽内全域にわたり安定的に密度の大きい締まった粒
状物を形成し、固液分離効率を向上させることが出来、
槽径が大きい場合においてより適性の高いものとなる。

【００３１】又、上記装置においてタービン翼を駆動さ
せる駆動軸を、パドル翼を回転させる中空駆動軸内に収
納することによって、タービン翼を回転させるモーター
及び減速機を水面より上部に設置することが出来、その
結果タービン翼の駆動部分の水封装置が不要となり、タ
ービン翼の保守が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の概要を説明する図。

【図２】図１の一部拡大図。

【図３】本発明の装置の別の実施例を示す図。

【図４】本発明の装置の別の実施例を示す図。

【図５】本発明の装置の別の実施例を示す図。

【図６】本発明の装置の別の実施例を示す図。

【図７】本発明の装置の別の実施例を示す図。

【符号の説明】

１ 固液分離槽 ２ モーター ３ 減速機 ４ パドル翼回転軸 ５ パドル翼 ６ モーター ７ 減速機 ８ タービン翼回転軸 ９ タービン翼 １０ 流入口 １１ 排泥口 １２ ディスク １３ 排水口 １４ カップリング １５ 角面削除部１６ 空胴部分 １７ フランジ付きカップリング １８ 排泥集合管 １９ 造粒物集積領域 ２０ レーキ

フロントページの続き (72)発明者 福永 和久 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (72)発明者 伊藤 彰 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株 式会社 君津製鐵所内 (72)発明者 下岡 敏雄 東京都千代田区東神田２−５−12 環境 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 柏原 寛之 東京都千代田区東神田２−５−12 環境 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 八町 尚史 東京都千代田区東神田２−５−12 環境 エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−55004（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−315700（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−332510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−85259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−82073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−44860（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−144045（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−107726（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−8770（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭56−500737（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 21/00 - 21/34

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属水酸化物を含む懸濁液にアニオン系
   高分子凝集剤と粒状固形物とカチオン系高分子凝集剤と
   を添加した後、該懸濁液を上向流で流入及び攪拌して懸
   濁物を造粒分離する金属水酸化物を含む懸濁液の固液分
   離装置において、固液分離槽の上部に造粒を行う為の十
   字型或は格子状のパドル翼を配置し、該パドル翼の下部
   に上下の対流を生起させる為のタービン翼を配置してな
   り、該タービン翼を駆動させる駆動軸が、上記パドル翼
   を回転させる中空駆動軸内に収納されていることを特徴
   とする金属水酸化物を含む懸濁液の固液分離装置。
2. 【請求項２】 パドル翼及び／又はタービン翼の鋭角部
   が丸められている請求項１に記載の固液分離装置。
3. 【請求項３】 パドル翼に空胴部が設けられている請求
   項１又は２に記載の固液分離装置。
4. 【請求項４】 パドル翼が、パドル軸に設けられたフラ
   ンジ付きカップリングによって着脱自在に連結されてい
   る請求項１，２又は３に記載の固液分離装置。
5. 【請求項５】 粒状物の排泥口が、固液分離装置の壁面
   円周方向に複数個設けられている請求項１，２，３又は
   ４に記載の固液分離装置。
6. 【請求項６】 パドル軸に集泥レーキが設けられている
   請求項１，２，３，４又は５に記載の固液分離装置。