JP3521232B2 - スラリーの重力濃縮装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スラリーの重力
濃縮装置、より詳しくは、スラリー中の懸濁粒子群の個
数密度を高める重力濃縮装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】汚水・排水の浄化処理プロセス、土木建
設工事又は工業プロセスなどで発生するスラリーの処理
には、従来、濃縮槽にスラリーを投入して、重力により
懸濁粒子群を単に自然沈降させて濃縮を図る重力濃縮方
法が使用されている。

【０００３】この従来の重力濃縮方法は、懸濁粒子群が
自重により液体中を沈降して、濃縮されるものであり、
非常に省エネルギーな方法である。しかし、この場合、
粒子群の沈降速度は粒子群の間隙における液体の通過抵
抗に左右されるため、沈降に従って徐々に狭くなった粒
子群の間隙では液体の通過抵抗が増し、粒子群の沈降速
度が減少してしまう。従って、処理時間の経過ととも
に、濃縮の効率が悪化し、粒子群の個数密度を濃縮槽へ
の投入時より遥かに高めるには困難性を伴うという問題
点があった。このような重力濃縮方法の問題点に対処す
るため、特に難濃縮性スラリーの濃縮の場合に、機械式
の濃縮方法が多用される傾向にある。しかしながら、こ
のような機械式の濃縮方法にも多くの動力や薬品を必要
とする問題点がある。

【０００４】前記のような問題点に鑑み、本出願人の本
発明者らは、スラリー中に垂直方向の水路（みずみち）
を形成する棒（以下、水路棒とする）を介在させること
により、粒子群の間隙における液体の通過抵抗を緩和さ
せ、重力による粒子群の沈降速度を高めることができる
ことを見いだした。そして、重力濃縮槽内に水路棒を重
力が作用する方向に垂直に設置し、該水路棒を横移動し
て水路を形成することにより、有機物又は無機物からな
る粒子群の沈降速度を高め、高濃度化することを特徴と
するスラリーの重力濃縮方法を先に特願平２０００−１
４５８９４号として特許出願をした。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記方法
の発明を実施し、懸濁粒子群の濃縮効率向上に資するた
めに案出されたスラリーの重力濃縮装置を提供すること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、重力濃縮槽と、該濃縮槽内の中
央部に縦向きに設けられた回転軸と、該回転軸に複数
個、放射状となるように横向きに設けられた水路棒用固
定翼と、該固定翼上の長さ方向に所定間隔で複数個、縦
向きに設けられた水路棒とを具え、この水路棒は、固定
翼の回転軸に近い部分で密の間隔で、該部分より先端側
の部分で疎の間隔で設けられ、回転軸がゆっくり回転さ
れて横移動することにより、その移動した棒後部の直近
を負圧とし、該棒に沿って液体が通り易い垂直方向の水
路を形成するように構成されていることを特徴とする。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１において、密
の間隔で設けられた水路棒は、疎の間隔で設けられた水
路棒よりも高さが高くなっていることを特徴とする。請
求項３の発明は、請求項１又は２において、上下端が開
口して回転軸に嵌挿された筒状体と、該筒状体を回転軸
に固定するための固定アームとからなるスラリー投入部
が、回転軸の上部回りに設けられていることを特徴とす
る。

【０００８】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかにおいて、複数個のスクレーパ翼が回転軸に放射
状となるように横向きに設けられ、該スクレーパ翼の長
さ方向に水路棒が複数個、所定間隔で縦向きに設けら
れ、さらに重力濃縮槽の底壁がその外周部から回転軸の
ある中央部に向けて下向きに傾斜しており、該傾斜終端
近くの底壁に濃縮液抽出部が設けられ、かつスクレーパ
翼の下部に前記濃縮槽の底壁に沈降する懸濁粒子群を掻
き寄せて前記濃縮液抽出部へ導くスクレーパが設けられ
ていることを特徴とする。

【０００９】請求項５の発明は、請求項１において、水
路棒用固定翼が回転軸の上下に間隔をおいて設けられ、
該上段固定翼と下段固定翼の間に水路棒が差し渡されて
縦向きに設けられ、かつ重力濃縮槽の底部が漏斗状部に
形成され、この漏斗状部を先端開口部が臨むように濃縮
液抽出管が設けられていることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の一実施の形態を、添付
図面を参照して説明する。図１は実施の形態で示す重力
濃縮槽の概略縦断正面図、図２は同概略横断平面図であ
る。両図において１は上端開口の円筒型重力濃縮槽で、
該濃縮槽内の中央部には支柱２が縦向きに設けられてい
る。支柱２には下端が開口し、上端に内向き環状鍔部３
ａを有する中空回転軸３が、該鍔部を支柱２の上端面に
係合させて回転可能に設けられている。回転軸３は濃縮
槽１内のスラリーに浸漬するので、耐腐食性の材料で形
成することが望ましい。５は回転軸駆動用モータで、支
柱２の上端に横向きに設置した管理用桟橋６に設置さ
れ、図示しない歯車機構を介して回転軸３に回転駆動力
を伝えるようになっている。濃縮槽１の底壁は外周縁か
ら支柱２のある中央部に向けて下向きに徐々に緩く傾斜
した傾斜面１ａに形成され、かつ支柱２近くには濃縮液
抽出部７が凹設されている。

【００１１】回転軸３の下部にはトラス状に形成された
複数個（１対）のスクレーパ翼８がそれぞれの先端を濃
縮槽１の周壁近くまで位置させて横向きに設けられてい
る。各スクレーパ翼８は回転軸３に対して互いに相対向
するように設けられ、かつ平面からみて横幅が基端側で
大きく、先端側に向けて徐々に細くなるように設けられ
ている。各スクレーパ翼８の下端には濃縮槽１の底壁に
沈降する粒子群を濃縮液抽出部７に掻き寄せるためのス
クレーパ９が設けられている。また、回転軸３の下部に
は複数個（図面では６個）の水路棒用固定翼１０がスク
レーパ翼８と同様にそれぞれの先端を濃縮槽１の周壁近
くまで位置させて横向きに設けられている。固定翼１０
はスクレーパ翼８と同高位置に、平面から見てスクレー
パ翼８とともに、隣接するものどうしで４５°の角度を
形成して放射状となるように設けられている。

【００１２】スクレーパ翼８と固定翼１０の上面にはそ
の長さ方向に水路棒１１が所定間隔で複数個、縦向きに
設けられている（図２では図示省略）。水路棒１１は重
力が作用する方向、すなわち垂直向きに設置され、図３
に示すように垂直状態で矢印方向に横移動させられる
と、移動した棒後部の直近を負圧とし、スラリーに水路
棒１１に沿って液体が通り易い垂直方向の水路１２を形
成できるようになっている。１３はスラリー（懸濁粒子
群）の界面を示す。水路棒１１は回転軸３から長さ方向
中間位置までの距離Ｌ１では狭い間隔（例えば20cm）
で、中間位置から先端までの距離Ｌ２では広い間隔（例
えば25cm）で設置され、高さはアンバランスとなってい
る。

【００１３】すなわち、距離Ｌ１において狭い間隔で設
けられた水路棒１１は、後記するスラリー投入部１７を
除いて最も高さが高く、その上端が濃縮槽１の上端近く
に位置し、距離Ｌ２において広い間隔で設けられた水路
棒１１は、スクレーパ翼８部分では高さが最も高いもの
と、それより１ｍ程低いものとが交互に配置されてお
り、最先端側のそれはさらに低く、１．５ｍ程度低くな
っている。固定翼１０部分では高さが最も高いものより
１ｍ程低いものとなっており、最先端側のそれはさらに
低く、１．５ｍ程度低くなっている。このように水路棒
１１の高さをアンバランスとしたのは、狭い間隔で密に
設けられた水路棒１１の部分では粒子群を早く沈めたい
ためである。広い間隔で疎に設けられた水路棒１１の部
分では自然沈下が進み、水路棒１１を密に必要としな
い。回転軸３の上部においてその回りの水路棒１１は、
その上端が濃縮槽１の上端より２ｍ程度低くなってい
て、その低くなった空隙に上下端開口の円筒体１５が円
周方向に所定数配置した固定アーム１６により上端が濃
縮槽１の上端よりやや突出するように固定され、該部分
をスラリー投入部１７に形成している。水路棒１１はス
クレーパ翼８及び固定翼１０に過度の荷重とならず、耐
腐食性とする必要があるので、ＳＵＳ製や塩ビ性等の樹
脂製とするのが望ましい。また、水路棒１１は棒状のも
のであればその形状は問わない。

【００１４】前記のような重力濃縮装置においては常
時、駆動用モータ５により回転軸３が回転され、水路棒
１１がゆっくり、例えば０．５〜３ｍ／分程度の速度で
横移動される。一方、濃縮槽１内にはスラリー投入部１
７からスラリーが投入され、図１に示すような最適な液
面で自動濃縮運転状態となる。この状態で、スラリー中
に垂直に置かれた水路棒１１がそのまま横移動させられ
ると、その移動した水路棒の後部直近が負圧となり、図
３に示したようにそこに水路棒１１に沿って液体が通り
易い垂直方向の水路１２が形成される。これにより、粒
子群の間隙における液体の通過抵抗は局所的に大幅に緩
和される。そして、このような水路棒１１が多数同時に
作用することにより、その系における通過抵抗は相対的
に軽減され、粒子群の沈降速度が増すことになる。

【００１５】前記において水路棒１１は、その横移動速
度が早すぎると、その後部直近には大きな乱流渦が形成
され、結果としてスラリーを攪拌する棒になり、目的と
は逆に作用することになる。一方、移動速度が無いゼロ
の状態では全く水路１２が形成されない。

【００１６】水路棒１１の最適な横移動速度は、まず、
対象とするスラリーの粘性に左右され、次に、沈降過程
にある粒子群の間隙を液体が移動する容易さに支配され
る。一般に、沈降、濃縮しにくい性状の粒子群の場合は
水路棒１１が停止しないほどの緩やかな速度がよい。

【００１７】水路棒１１は、スラリーの種類や性状、濃
縮に当てられる時間的な操作目標に応じて、濃縮槽１に
おける平面的な配置間隔が決められる。一般的に、単位
面積当たりの配置数が多いと短時間の沈降、濃縮時間で
効果発現が得られる。しかし、それが多すぎると沈降過
程にあるスラリーの粘性抵抗の影響を大きく受けるよう
になり、水路棒１１と沈降過程にある粒子群が一体とな
って横移動するようになり、効果は発現しない。

【００１８】図４に示す濃縮現象説明図により、従来方
式のスラリー（懸濁粒子群）界面と本発明のスラリー
（懸濁粒子群）界面を比較して説明する。図４に示した
とおり、従来方式におけるスラリー界面は実線で示すよ
うに液面近傍に存在し、かつ濃縮槽１の中央部で高く、
それが槽の外周部に向かって徐々に低くなる傾向を示
す。ここで、重要なことは、液体やスラリーの流れは槽
の中央部から外周側に向かっていることから、中央部で
如何に早くスラリー界面を下げる、言いかえれば如何に
早く濃縮させるかにある。ここに、水路棒１１を効果的
に作用させることがポイントとなる。このために、図１
に示したとおり、水路棒１１を中央部付近では密に配置
し、また、その長さが濃縮槽１の底部近くから液面近く
まで達する長さのものを配置する。これにより、スラリ
ー界面は図４に点線で示したように、従来の場合よりも
液面より深い所に形成される。これはスラリーが短時間
で濃くなることによる。図４で矢印Ｂは濃縮に特に重要
な範囲を示す。

【００１９】実験の結果、濃縮効果については、従来方
式による濃縮で２w/v-％だったものが、本発明では３．
５〜４w/v-％に向上したことが確認された。併せて、省
エネ効果については、機械式濃縮技術に比較して、本発
明では動力が1/10から1/100と省エネが図られることを
確認した。

【００２０】図５，６は別の実施の形態を示す。前記実
施の形態が大・中規模の設備に適するのに対して、この
実施の形態は規模の比較的小さい設備に適する点、濃縮
槽が上端開口の角筒型になっている点、スクレーパが設
けられていない点で前記実施の形態と基本的に相違す
る。

【００２１】濃縮槽３１の底壁中央部には回転軸３３が
下端部を下部軸受３４で支持されて回転可能に立設され
ている。回転軸３３の上端部はフランジカップリング３
５を介してモータベース３６上に設置された回転軸駆動
用モータ３７の軸と連結されており、該モータから回転
駆動を受けるようになっている。モータベース３６は濃
縮槽３１の上端開口を略半部覆うように設置された載置
板３８上に載置されている。回転軸３３の下部には複数
個（図面では８個）の水路棒用固定翼４０がそれぞれの
先端を濃縮槽３１の周壁近くまで位置させて横向きに設
けられている。固定翼４０は平面から見て隣接するもの
どうしで４５°の角度を形成して放射状となるように設
けられている。この固定翼４０より上方の回転軸３３に
は同じように水路棒用固定翼４１が設けられている。こ
れら下段の固定翼４０と上段の固定翼４１の間には複数
個の水路棒４３が所定間隔で差し渡され、垂直向きにさ
れたうえ、Ｕボルトで垂直に取り付けられている。水路
棒４３の高さは図示のとおりアンバランスとなってい
る。

【００２２】この実施の形態の場合も前記実施の形態の
ように回転軸３３の上部においてその回りの水路棒４３
は、その上端が最も高いものより低くなっていて、その
低くなった部分が空隙に形成され、該空隙にスラリー供
給管４５が、その先端開口部を下向きにして設置されて
いる。４６は濃縮液抽出管で、先端開口部を濃縮槽３１
の底壁中央部を臨むように位置させている。濃縮槽３１
の底部は外周縁から回転軸３３のある中央部に向けて下
向きに徐々に緩く傾斜した傾斜面４７に形成され、これ
ら傾斜面で角形の漏斗状部４８が形成されている。

【００２３】この実施の形態の場合も、駆動用モータ３
７により回転軸３３が回転されると、上下段の固定翼４
０，４１で固定支持されてスラリー中に垂直に置かれた
水路棒４３がゆっくりそのまま横移動させられ、その結
果、移動した水路棒の後部直近が負圧となり、そこに水
路棒４３に沿って液体が通り易い垂直方向の水路が形成
され、これにより粒子群の間隙における液体の通過抵抗
は局所的に大幅に緩和される。沈降した粒子群は漏斗状
部４８により濃縮槽３１の底面中央部に集められ、濃縮
液抽出管４６の先端開口部から抽出される。このように
前記実施の形態とほぼ同様の作用効果が期待できる。

【００２４】尚、この実施の形態では水路棒１１，４３
を図１，５のように高さをアンバランスに配置したが、
これは好ましい一例にすぎず、実施に際しては種々のバ
リエーションに設定することが可能である。そのほか回
転軸部の構成やその駆動部の構成など各実施の形態にお
ける細部の構成は実施に際して種々に変更、修正できる
ことは勿論である。

【００２５】

【発明の効果】請求項１ないし５の発明は前記のようで
あって、重力濃縮槽内に縦向きに設けた回転軸の回転に
よって、同様に固定翼を介して縦向きに設けた水路棒を
ゆっくり横移動することにより、その移動した棒後部の
直近を負圧とし、該棒に沿って槽内の液体が通り易い垂
直方向の水路を形成するようにしたので、懸濁粒子群の
濃縮効率を向上させることができる。しかも、機械式の
濃縮方法に比較して非常に少ない動力で、機械式の濃縮
方法とほぼ同じ濃縮効率のスラリーの濃縮を行うことが
できる。したがって、本出願人の先願の特許出願を効果
的に実施できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示す、重力濃縮槽の
概略縦断正面図である。

【図２】同上の概略横断平面図である。

【図３】水路棒の作用を説明するもので、（Ａ）はその
横断面図、（Ｂ）は縦断面図である。

【図４】濃縮現象を説明する図面である。

【図５】別の実施の形態を示す、重力濃縮槽の概略縦断
正面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う横断平面図である。

【符号の説明】

１ 円筒型重力濃縮槽 ２ 支柱 ３ 回転軸 ５ 駆動用モー
タ ７ 濃縮液抽出部 ８ スクレーパ
翼 ９ スクレーパ １０ 水路棒用
固定翼 １１ 水路棒 １２ 水路 １５ 円筒体 １６ 固定アー
ム １７ スラリー投入部 ３１ 角筒型濃
縮槽 ３３ 回転軸 ３７ 駆動用モ
ータ ４０，４１ 水路棒用固定翼 ４３ 水路棒 ４５ スラリー供給管 ４６ 濃縮液抽
出管 ４７ 傾斜面 ４８ 漏斗状部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重力濃縮槽と、該濃縮槽内の中央部に縦
   向きに設けられた回転軸と、該回転軸に複数個、放射状
   となるように横向きに設けられた水路棒用固定翼と、該
   固定翼上の長さ方向に所定間隔で複数個、縦向きに設け
   られた水路棒とを具え、この水路棒は、固定翼の回転軸
   に近い部分で密の間隔で、該部分より先端側の部分で疎
   の間隔で設けられ、前記回転軸がゆっくり回転されて横
   移動することにより、その移動した棒後部の直近を負圧
   とし、該棒に沿って液体が通り易い垂直方向の水路を形
   成するように構成されていることを特徴とするスラリー
   の重力濃縮装置。
2. 【請求項２】 密の間隔で設けられた水路棒は、疎の間
   隔で設けられた水路棒よりも高さが高くなっている請求
   項１記載のスラリーの重力濃縮装置。
3. 【請求項３】 上下端が開口して回転軸に嵌挿された筒
   状体と、該筒状体を回転軸に固定するための固定アーム
   とからなるスラリー投入部が、回転軸の上部回りに設け
   られている請求項１又は２記載のスラリーの重力濃縮装
   置。
4. 【請求項４】 複数個のスクレーパ翼が回転軸に放射状
   となるように横向きに設けられ、該スクレーパ翼の長さ
   方向に水路棒が複数個、所定間隔で縦向きに設けられ、
   さらに重力濃縮槽の底壁がその外周部から回転軸のある
   中央部に向けて下向きに傾斜しており、該傾斜終端近く
   の底壁に濃縮液抽出部が設けられ、かつスクレーパ翼の
   下部に前記濃縮槽の底壁に沈降する懸濁粒子群を掻き寄
   せて前記濃縮液抽出部へ導くスクレーパが設けられてい
   る請求項１ないし３のいずれかに記載のスラリーの重力
   濃縮装置。
5. 【請求項５】 水路棒用固定翼が回転軸の上下に間隔を
   おいて設けられ、該上段固定翼と下段固定翼の間に水路
   棒が差し渡されて縦向きに設けられ、かつ重力濃縮槽の
   底部が漏斗状部に形成され、この漏斗状部を先端開口部
   が臨むように濃縮液抽出管が設けられている請求項１記
   載のスラリーの重力濃縮装置。