JP3626898B2 - 固形物分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固形物分離装置に関し、さらに詳しくは固形物を含んだ液体から固形物と液体を分離し、その内、少なくとも固形物を回収する固形物分離装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
塗装業界において有機溶剤は、多くの工程に使用され、この有機溶剤を含む廃棄物の処理が重要な問題となっている。このため、例えば、薄膜蒸留機を用いた廃棄物処理装置が提案されている。以下、この従来の廃棄物処理装置の処理動作について説明する。
【０００３】
まず、廃棄物は、装置の上部から、真空ポンプにより減圧状態に保たれた円筒状のケーシング内部へ供給される。ここで、ケーシングの外部には、中空のジャケットが設けられ、加圧蒸気によリケーシング内部が加熱され、また、ケ―シング内部には、複数のスクレーパを取り付けたシャフトが回転している。従って、シャフトの遠心力により、廃棄物は加熱されたケ−シング内壁に薄膜状態で塗布され、ケーシング内部の減圧及び加熱により、廃棄物から溶剤が蒸発する。最後に乾燥した固形物が回転するスクレーパにより剥離され、ケーシング下部から排出される。
上記従来技術以外にも、減圧状態で加熱することにより、廃棄塗料のような固形物を含んだ液体から固形物と液体を分離して、固形物を回収する装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記固形物分離装置では、下記のような課題がある。
分離された固形物を固形物排出口から排出するときに、分離装置内は減圧状態であるから、一度、固形物排出口を大気圧状態にした後、固形物を取り出すことが必要になる。このため分離装置内を減圧状態にした後、大気圧状態にする手間がかかり、生産性が悪い。
【０００５】
分離装置内部を大気圧に戻さずに固形物を排出するには、分離手段の排出口にパイプを接続し、該パイプに間隔を開けて上下に２個の弁を設け、分離装置から排出時には下側の弁を閉じた状態で上側の弁を開いて前期上下弁間のパイプ内に固形物をいったん保持し、次いで上側の弁を閉じて下側の弁を開くことにより前記パイプ内より固形物を回収する方法があるが、前記パイプ内が減圧状態で下側の弁を開いた場合、急激に空気が吹き込み蓄積した固形物が舞い上がって容易に排出できなくなったり、下側の弁を開く際にトルクが大きくなって操作が難しく、場合によっては下側の弁のシール部分が破損することがある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、上記課題を解決できる、固形物分離装置を提供することにある。
具体的な目的の一例を示すと、以下の通りである。
(ａ)加熱かつ減圧条件下で固形物の分離を行う固形物分離装置において分離手段内の減圧状態を維持したままで、固形物を取り出すことができるようにする。
(ｂ)分離手段から連続的に固形物を取り出すことができるようにする。
(ｃ)固形物分離装置のメンテナンスにかかる労力を少なくして、長期間安定して、運転できるようにする。
なお、上記に記載した以外の発明の課題及びその解決手段は、後述する明細書内の記載において詳しく説明する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明を、例えば、本発明の実施の形態を示す図１から図５に基づいて説明すると、次のように構成したものである。
第１発明は、固形物を含む液体又はスラリーを供給口Ｔ１から供給し、該液体を減圧条件下で加熱、攪拌して液体を蒸発させて固形物と分離し、少なくとも固形物を固形物排出口Ｔ２から回収する固形物分離装置において、
前記固形物排出口Ｔ２に固形物回収通路７を接続し、その固形物回収通路７に、固形物排出口Ｔ２側から順に第１保護弁９、第１気密弁１０、第１蓄積部１５、第２保護弁１２、第２気密弁１３を設け、前記第１蓄積部１５には、気体供給口１８が設けられるとともに減圧装置２０が接続されて減圧状態と大気圧状態とを選択できるように構成したことを特徴とする。
【０００８】
第２発明は、固形物排出口Ｔ２より下流側で第１気密弁１０より上流側に第２蓄積部１６を設け、少なくとも第１蓄積部１５に蓄積された固形物を排出する時間中、固形物排出口Ｔ２から排出される固形物を第２蓄積部１６に蓄積するように構成したことを特徴とする。
【０００９】
第３発明は、第１保護弁９と第１気密弁１０の組、第２保護弁１２と第２気密弁１３の組において、保護弁９・１２上に蓄積された固形物を開弁により下流側へ移動させる場合は、気密弁、保護弁の順に開弁動作を行い、固形物回収通路７内を固形物が移動しているときに閉弁する場合は、保護弁、気密弁の順に閉弁動作を行うことを特徴とする。
【００１０】
第４発明は、前記第１蓄積部１５の容積を第２蓄積部１６の容積よりも大きく構成したことを特徴とする。
【００１１】
さらに、上記発明の構成について説明する。
前記固形物を含んだ液体としては、スラリー物や、液体を含んだ廃棄物などが例示できる。液体を含んだ廃棄物としては、廃棄塗料、活性汚泥などが例示できる。
分離手段としては、後述する図５で示されるスクリュー羽根２４・２５を供えたものや、公知の分離機構が採用できる。
なお、固形物回収通路７内の固形物の移動は重力によって行うことが好ましく、さらに、固形物回収通路７を鉛直に設け、固形物排出口Ｔ２から排出された固形物が自然落下して固形物回収通路７の出口から排出できる構成が好ましい。重力によって固形物の移動を行うことにより、搬送手段等を不要とすることも可能であり、これにより安価に構成することができる。
【００１２】
第２発明の形態としては、固形物排出口Ｔ２から排出される固形物を最初に第１蓄積部１５に蓄積し、少なくとも第１蓄積部１５に蓄積された固形物を排出する時間中、固形物排出口Ｔ２から排出される固形物を第２蓄積部１６に蓄積する形態が好ましい。
但し、固形物排出口Ｔ２から排出される固形物を最初に第２蓄積部１６に蓄積した後、第１気密弁１０を開いて、第２蓄積部１６に蓄積された固形物を減圧状態の第１蓄積部１５へ移動させ、その後、第１気密弁１０を閉じて第１蓄積部１５を大気圧状態にした後、第２気密弁１３を開けて固形物を排出する構成も適宜採用できる。
【００１３】
また、上記第１蓄積部１５に蓄積された固形物を排出する時間中に加えて、第１蓄積部１５を大気圧状態から減圧状態に移行する時間中（例えば、図４（Ｅ）参照）も、固形物排出口Ｔ２から排出される固形物を第２蓄積部１６に蓄積するように構成することで、分離手段２から常時、連続して固形物を排出することができる。
第４発明において、第１蓄積部１５の容積は第２蓄積部１６の容積の２倍程度に設定することが好ましい。
【００１４】
【作用及び効果】
第１発明において、前記固形物排出口Ｔ２から固形物を排出回収する場合、第２気密弁１３を閉じた状態で第１気密弁１０を開けると減圧状態の第１蓄積部１５に固形物が落下蓄積する。固形物が所定量たまると、第１気密弁１０を閉じ固形物が存在する第１蓄積部１５内に気体供給口１８から気体を供給して大気圧状態にする。
次いで、第１気密弁１０を閉じた状態で第２気密弁１３を開けると第１蓄積部１５内に固形物は大気圧下の外部に排出される。
このように、固形物の排出を、第１蓄積部１５内を減圧状態から大気圧状態にすることにより、固形物は舞い上がることなく容易に排出される。
固形物が排出されると、第１気密弁１０を閉じた状態で第２気密弁１３を閉じて第１蓄積部１５内を減圧装置２０により減圧状態に戻す。以後この操作を繰り返す。
また、第１気密弁の上流側に第１保護弁、第２気密弁の上流側に第２保護弁をそれぞれ配置してあることから、この第１保護弁、第２保護弁の存在により第１気密弁、第２気密弁の気密作用が低下することを抑制できるので、第１気密弁、第２気密弁の気密性を維持するためのメンテナンスにかかる労力を少なくすることができ、長期間安定して、運転できる。
【００１５】
第２発明であれば、少なくとも第１蓄積部に蓄積された固形物を排出する時間中、固形物排出口から排出される固形物を第２蓄積部で蓄積するように構成したので、第１蓄積部に蓄積された固形物を排出する時間中においても分離手段２の固形物排出口から固形物を排出し続けることができる。
【００１６】
第３発明であれば、上記のように開弁動作及び閉弁動作を行うことにより気密弁に固形物が付着する可能性を低減することができる。
第４発明であれば、前記第１蓄積部の容積を第２蓄積部の容積よりも大きく構成してあるので、第２蓄積部に蓄積された固形物を第１蓄積部に移動させる場合に、気密弁、保護弁において移動に伴う衝撃等の負担を小さくできる。
【００１７】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の第１実施形態を示す図である。この第１実施形態では、固形物分離装置を含む装置の一例として、廃棄物処理装置が示してある。
この廃棄物処理装置は、塗料生産設備から排出される液体状又はスラリー状の廃棄物、例えば、廃棄塗料、廃棄溶剤、濃縮廃棄溶剤、廃棄ワニス等を処理する場合に使用される。
【００１８】
図１に示すように、廃棄物処理装置は、調整槽１、分離機構を駆動するモータＭを備える分離手段２、コンデンサ３、溶剤回収槽４、固形物回収槽５、原料供給ポンプＰ１、真空ポンプＰ２、溶液回収ポンプＰ３、固形物回収通路７から構成してある。
分離手段２はケーシング内に分離機構を配設し、そのケーシングに供給口Ｔ１と、分離された固形物を排出する固形物排出口Ｔ２と、液体成分を含んだ気体を排出する通気口Ｔ３を備えている。
【００１９】
分離手段２の供給口Ｔ１には原料供給ポンプＰ１を介して調整槽１が接続してある。分離手段２の通気口Ｔ３はコンデンサ３に接続してある。コンデンサ３は真空ポンプＰ２に接続されるとともに、溶剤回収ポンプＰ３を介して溶液回収槽４に接続される。
分離手段２の固形物排出口Ｔ２は、固形物回収通路７を介して固形物回収槽５に接続してある。なお、図１中の実線の矢印は、所定の配管を示している。
【００２０】
まず、上記のように構成された廃棄物処理装置の、全体的な作用について説明する。
調整槽１は液体状又はスリラー状の廃棄物を所定の固形分濃度、例えば、固形分濃度３０〜５０％に調整する。原料供給ポンプＰ１は、所定の固形分濃度に調整された廃棄物を調整槽１から分離手段２へ送る。真空ポンプＰ２は、コンデンサ３を介して分離手段２の内部を高真空状態、例えば６.７〜１３.３ｋＰａに保持する。分離手段２は供給口Ｔ１から調整槽１で固形分濃度が調整された廃棄物を供給され、後述する分離機構により、真空状態で加熱及び攪拌しながら、廃棄物から溶剤を揮発化させるとともに供給口Ｔ１から固形物排出口Ｔ２まで廃棄物を搬送し、固形物と揮発化された溶剤に分離する。
コンンデンサ３には通気口Ｔ３を介して分離手段２内で揮発化した溶剤が供給され、揮発化した溶剤を液化させる。溶剤回収ポンプＰ３は液化された溶剤を溶剤回収槽４に送り、溶剤が回収される。
【００２１】
次に、固形物回収通路７の構成について説明する。
図１及び図２に示すように、固形物回収通路７は、固形物排出口Ｔ２に接続された第１排出パイプ８と、第１排出パイプ８の下端部に設けられた第１保護弁９と、第１保護弁９の下流に設けられた第１気密弁１０と、その第１気密弁１０の下流側に接続された第２排出パイプ１１と、第２排出パイプ１１の下端部に設けられた第２保護弁１２と、第２保護弁１２の下流に設けられた第２気密弁１３とを含んで構成してある。
【００２２】
第１保護弁９は、第１気密弁１０の気密シール面に固形物が付着することを抑制して第１気密弁１０を保護するために設けられ、第２保護弁１２は、第２気密弁１３の気密シール面に固形物が付着することを抑制して第２気密弁１３を保護するために設けられている。
第１気密弁１０は、第２排出パイプ１１内を大気圧状態にする場合に、第１気密弁１０より上流側を減圧状態に維持するための弁である。第２気密弁１３は第１気密弁１０より下流側で第２気密弁１３より上流側の空間、この実施形態の場合では第２排出パイプ１１内を減圧状態に維持するための弁である。また、この第２気密弁１３は第１気密弁１０を開弁して第１排出パイプ８内の空間と第２排出パイプ１１内の空間とが連通した状態において、第１排出パイプ内の空間と第２排出パイプ内１１の空間とを減圧状態に維持するための弁である。
【００２３】
また、この実施形態では、第１排出パイプ８内の空間が前述の第２蓄積部１６を構成し、第２排出パイプ１１内の空間が前述の第１蓄積部１５を構成する。
第１排出パイプ８の所定位置には、レベルセンサーＳ１を設置してある。このレベルセンサーＳ１は、第１保護弁９と第１気密弁１０が開いて、第１排出パイプ８内の固形物が落下すべきものが、第１排出パイプ８内に残留した場合に、この残留状態を検出するためのものである。第１保護弁９と第１気密弁１０が開いて一定時間が経過した後も第１排出パイプ８内に固形物を検出した場合は、所定の警報装置（警報サイレン、警報ランプ等）により警報を発するように構成してある。
第２排出パイプ１１にも同様のレベルセンサーＳ２を設置してある。
【００２４】
第２排出パイプ１１には、空気や窒素を供給する気体供給口１８に接続された気体供給装置１９と、第２排出パイプ１１内を減圧する真空ポンプ等の減圧装置２０が接続してあり、第２排出パイプ１１内を減圧状態と大気圧状態に選択できるようにしてある。この実施形態では第２排出パイプ１１に気体排出口を設けて減圧装置２０を接続したが、気体供給口１８に接続されている気体配管に三方弁等の切換え弁を接続し、切換え弁の一方ポートを気体供給装置１９に、他方ポートを減圧装置２０にそれぞれ連通接続するようにしてもよい。
【００２５】
第１・第２保護弁９・１２と第１・第２気密弁１０・１３は、排出パイプの通路面積を保護弁や気密弁で小さくしないため弁体の口径を排出パイプ口径と等しいもので構成してある。また、通路部分に弁体の回動軸及び開弁姿勢にある弁体が突出しないような構成にしてある。
なお、実機においては、保護弁として大阪機器製造株式会社のカットオフバルブを使用し、気密弁には同社製の無摺動式ボールフラップ弁を使用したが、前記形式に限定されない。
【００２６】
図３及び図４を参照しつつ、固形物の回収処理を弁の開閉動作を中心にして説明する。なお、図３及び図４では、弁が閉じている状態は×印で示してある。
まず、図３（Ａ）に示すように、第２気密弁１３より上流側を減圧状態にした状態から、第１保護弁９、第１気密弁１０を開け、かつ第２保護弁１２、第２気密弁１３を閉じた状態で、分離手段２の固形物排出口Ｔ２（図２参照）からほぼ単位時間当たり一定量で排出される固形物を、第２排出バルブ１１中の第２保護弁１２上に蓄積させる。
【００２７】
次に、図３（Ｂ）に示すように、一定時間経過後、ほぼ定量の固形物が第２保護弁１２上に蓄積されたときに、第１保護弁９、第１気密弁１０を閉じた状態にする。このとき、第１気密弁１０の気密シート面上に上流から落下する固形物を付着させないために、第１保護弁９、第１気密弁１０の順で閉弁動作を行う。第２保護弁１２上に蓄積される固形物の量は、自重により固形物が固まったり、橋形になって排出パイプの通過を妨げることを生じさせない量とする。
第１保護弁９、第１気密弁１０を閉じた状態にした時から、分離手段２から連続的に排出される固形物は、閉じられた第１保護弁９上に蓄積される。
【００２８】
次に、図３（Ｂ）に示した状態では、第２排出パイプ１１内は減圧状態であるから、図３（Ｃ）に示すように、気体供給口１８から空気、窒素ガス等を供給し、第２排出パイプ１１内を大気圧状態とする。
次に、第２排出パイプ１１内が大気圧状態になったことを確認した後、図４（Ｄ）に示すように、第２気密弁１３、第２保護弁１２を開いた状態にする。このとき、第２気密弁１３の気密シート面上に上流から落下する固形物を付着させないために、第２気密弁１３、第２保護弁１２の順で開弁動作を行う。
第２気密弁１３、第２保護弁１２を開いた状態にすることにより、第２排出パイプ１１内の固形物は重力により所定の固形物回収槽５（図２参照）に回収される。
【００２９】
次いで、固形物の排出処理が終了した後、図４（Ｅ）に示すように、第２保護弁１２、第２気密弁１３の順で弁を閉じる。このとき、第２排出パイプ１１内は大気圧状態のため、減圧装置２０（図２参照）を駆動して、第２排出パイプ１１内を分離手段２の減圧状態と同じ程度に減圧する。
【００３０】
次いで、第２排出パイプ１１内の真空度が分離手段内の真空度と同じになったことを確認して、第１気密弁１０、第１保護弁９の順で弁を開く。すると、第１保護弁９、第１気密弁１０を閉じた状態（前のステップにおける図３（Ｂ）の状態）から開くまでの間に、図４（Ｅ）に示すように固形物が第１保護弁９上に蓄積されているので、第１気密弁１０、第１保護弁９を開くことにより、その蓄積された固形物を第２保護弁１２上に落下させる。同時に、分離手段から排出されている固形物も第２保護弁１２上に落下し、蓄積される。
その後は、第１保護弁９、第１気密弁１０を閉じれば、図３（Ｂ）の状態になるので、以下、同様の処理を続ければ良い。
上記のような弁の開閉動作及び第２排出パイプ１１内の圧力の調整動作によって、分離手段の固形物排出口から、常時、連続して固形物を排出することができる。
【００３１】
なお、第２排出パイプ１１内の圧力の調整処理に要する時間を考慮して上記図３及び図４の処理が良好に行えるように、固形物排出口からの単位時間当たりの排出量、第１排出パイプ８の容量、第２排出パイプ１１の容量を適宜設定することは、言うまでもない。
【００３２】
図５は図１に示す分離手段内部の構成を示す概略図であり、以下、図５を参照しつつ分離手段の具体的構成について説明する。
図５に示すように、分離手段は、中空構造を有するケーシング２１と、一対の中空シャフト２２・２３、一対の中空スクリュー羽根２４・２５を備える。中空シャフト２２・２３はケーシング２１の内部に回転可能にかつ平行に水平設置され、互いに反対方向に回転する。中空スクリュー羽根２４・２５は、互いに噛み合うように対応する中空シャフト２２・２３に配設され、その内部が中空シャフト２２・２３の内部に連通している。
【００３３】
ケーシング２１の内部は、上記のように高真空状態に維持され、中空シャフト２２・２３及び中空スクリュー羽根２４・２５の内部並びにケーシング２１の中空部には、加熱媒体、例えば、１５０〜２００℃の熱媒オイルが図示しない熱媒装置から供給される。分離手段２内に供給された廃棄物は、中空スクリュー羽根２４・２５の回転により上流側から下流側へ、即ちその位相進行方向（図５中左側から右側の方向）へ送られながら攪拌される。このとき、廃棄物は高真空の状態で、中空シャフト２２・２３及び中空スクリュー羽根２４・２５の内部並びにケーシング２１の中空部を流れる加熱媒体により加熱され、廃棄物から溶剤が揮発する。この結果、高真空かつ高温で効率良く溶剤を揮発化させるとができるとともに、溶剤が揮発化して固形分濃度が高くなっても一対の中空スクリュー羽根２４・２５により十分に攪拌しながら、最終的に乾燥した固形物とすることができ、固形分濃度が高い廃棄物でも十分に固形物と溶剤とに分離して処理することができる。
【００３４】
なお、中空スクリュー羽根２４・２５の外周縁の所定角度毎に接線方向の弦月状の切欠部を設けてもよい。この場合、中空スクリュー羽根２４・２５の上部の廃棄物は、一方の中空スクリュー羽根の切欠部が他方の中空スクリュー羽根の谷部と対向するとき、この切欠部から中空スクリュー羽根２４・２５の下部に流れ込み、廃棄物の搬送が一時的に停止される。停止された廃棄物は、搬送されることなく、一方の中空スクリュー羽根が一回転した後、切欠部のない部分より後方から搬送される廃棄物により押し出され、さらに前方に搬送される。この結果、廃棄物の分離手段内の滞留時間を十分に取ることができ、廃棄物を十分に固形物と溶剤に分離することができる。
【００３５】
また、上記の切欠部の回転方向後方の中空スクリュー羽根２４・２５の外周面上にスクレーパ用の突起を設けてもよい。この場合、ケーシング１の内周面に押し付けられる廃棄物は、この突起により掻き取られ、中空スクリュー羽根２４・２５の外周面に対する廃棄物の摩擦は、突起のない場合に比較して低減され、装置の信頼性及び寿命を向上させることができる。
【００３６】
さらに、第１排出パイプ８及び第２排出パイプ１１に配置するレベルセンサーＳ１、Ｓ２としては、静電容量型レベルセンサー、振動型レベルセンサー、放射線型レベルセンサー、音叉型レベルセンサー等のレベルセンサーを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す図であり、廃棄物処理装置のブロック図である。
【図２】図２は固形物分離装置に係る固形物回収通路の一部切欠正面図である。
【図３】図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ固形物を回収通路を介して排出する過程を示す図である。
【図４】図４（Ｄ）（Ｅ）はそれぞれ固形物を回収通路を介して排出する過程を示す図である。
【図５】図５は本実施形態に係る分離手段の横断面図である。
【符号の説明】
Ｔ１…供給口、Ｔ２…固形物排出口、２…分離手段、７…固形物回収通路、９…第１保護弁、１０…第１気密弁、１２…第２保護弁、１３…第２気密弁、１５…第１蓄積部、１６…第２蓄積部、１８…気体供給口、２０…減圧装置。

Claims (4)

1. 固形物を含む液体又はスラリーを供給口(Ｔ１)から供給し、該液体を減圧条件下で加熱、攪拌して液体を蒸発させて固形物と分離し、少なくとも固形物を固形物排出口(Ｔ２)から回収する固形物分離装置において、
   前記固形物排出口(Ｔ２)に固形物回収通路(７)を接続し、その固形物回収通路(７)に、固形物排出口(Ｔ２)側から順に第１保護弁 ( ９ ) 、第１気密弁(１０)、第１蓄積部(１５)、第２保護弁 ( １２ ) 、第２気密弁(１３)を設け、前記第１蓄積部(１５)には、気体供給口(１８)が設けられるとともに減圧装置(２０)が接続されて減圧状態と大気圧状態とを選択できるように構成したことを特徴とする固形物分離装置。
2. 前記請求項１に記載の固形物分離装置において、固形物排出口(Ｔ２)より下流側で第１気密弁(１０)より上流側に第２蓄積部(１６)を設け、少なくとも第１蓄積部(１５)に蓄積された固形物を排出する時間中、固形物排出口(Ｔ２)から排出される固形物を第２蓄積部(１６)に蓄積するように構成した固形物分離装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の固形物分離装置において、第１保護弁 ( ９ ) と第１気密弁 ( １０ ) の組、第２保護弁 ( １２ ) と第２気密弁 ( １３ ) の組において、保護弁上に蓄積された固形物を開弁により下流側へ移動させる場合は、気密弁、保護弁の順に開弁動作を行い、固形物回収通路 ( ７ ) 内を固形物が移動しているときに閉弁する場合は、保護弁、気密弁の順に閉弁動作を行う、固形物分離装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の固形物分離装置において、前記第１蓄積部 ( １５ ) の容積を第２蓄積部 ( １６ ) の容積よりも大きく構成した固形物分離装置。

Images