JP3743725B2 - 活性炭スラリー製造装置および活性炭スラリーの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末乾燥活性炭をスラリー化する活性炭スラリーの製造装置およびその装置を用いた活性炭スラリーの製造方法に関する。特に、粉末活性炭の高濃度スラリーの製造に適した装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粉末活性炭は浄水場において上水の異臭味の除去に用いられている。浄水場に搬入される粉末活性炭には、水分２．５〜１０％程度の乾燥活性炭（ドライ炭と言う）と水分約５０％の湿潤活性炭（ウェット炭と言う）とがあり、いずれの場合も上水への注入は２．５〜１０％程度のスラリーとして使用されている。ウェット炭は発塵および粉塵爆発等を回避するために工夫されたものであり、スラリー化し易い特徴がある。しかしながら、そのままでは切り出し定量供給することはドライ炭より困難であるため、ドライ炭が多く用いられているのが現状である。一方、ドライ炭は乾燥粉末であるが故に、粉体特有の取り扱いの困難性があるとともに、ドライ炭は、濡れが悪いため、攪拌しながら貯水に投入する場合においても、ドライ炭は水中に巻き込まれ難く、水面上でドライ炭が浮遊し、スラリー化に長時間かかる。また激しく攪拌し空気を巻き込んだ場合には水面上にマット状の浮遊物が生じ、均一スラリーの生成或いは取り扱いが困難になる。
【０００３】
ドライ炭の粉体特有の取り扱いの困難さを解決し、溶解槽に定量供給するための工夫された装置として、例えば特公平６−４７０７５号公報には、ドライ炭を収納したサイロと、サイロの排出口に設けられたバイブロディスチャージャーと、サイロの排出口に接続された供給用配管と、該供給用配管に設けられた自動バタフライバルブと、スクリューコンベヤーを備えたドライ炭の定量排出装置が提案されている。
【０００４】
一方、粉粒体を瞬間的に溶解・混合させる方法として、特公昭６１−１１６５９号公報に、供給粉路途中に気体を高圧で噴射し、給粉方向に先細となる円錐状の気膜を形成させ、同気膜に粉粒体が突入する際に粉粒体を細粒体に分散させ、次に分散した粉粒体の給粉途中に、溶解液となる液体を噴射させて、給粉方向に先細となる円錐状の液膜を形成させ、同液膜において粉粒体を溶解・混合させる方法が開示されている。また、活性炭のような疎水性粉体をスラリー化する方法としては、特開平４−６３１２１号公報に、混和槽の一部をオーバーフロー堰で仕切り、活性炭粉体を水面上に供給しながら、オーバーフロー堰より僅かに高い位置で、かつ、混和槽の中心より周辺部に偏倚した位置に、下方に向けて開口する圧力水噴射ノズルを配設した粉体と水の混和槽が提案されている。
【０００５】
しかし、特公昭６１−１１６５９号公報の方法においては、気体の高圧噴射および液体の噴射装置を必要とし、また圧力水系を設ける必要があり、装置および操作を複雑にする。また、圧力水を水面上に浮遊する粉体の上側から噴射する特開平４−６３１２１号公報の装置では、製造するスラリー濃度により使用する圧力水量が決まり、高濃度スラリーを製造するのは困難である。
大量のドライ炭を速やかにスラリー化することに関する提案はなく、迅速に１０％以上の高濃度スラリーを大量に製造することは困難とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、このような現状に鑑み、ドライ炭を確実に定量供給しながら迅速に１０％以上の高濃度スラリーとすることができる活性炭スラリーの製造装置および高濃度活性炭スラリーの製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題を解決するべく鋭意研究した結果、粉末活性炭スラリー貯留部と上下で連通するスラリー形成部を設け、スラリー形成部でスラリー化するとともに粉末活性炭スラリー貯留部の液を循環させることにより、大量のドライ炭を短時間に高濃度スラリーとすることができる本発明に至った。
【０００８】
即ち、本発明は、上部に給水管、下部にスラリー取り出し管および内部に低速攪拌機を有する粉末活性炭スラリー貯留部と、上部に活性炭供給管およびエア抜き手段、内部に渦巻き流を形成する高速攪拌機を有するスラリー形成部とよりなり、スラリー形成部が、スラリー貯留部と連通する上部連通孔および該上部連通孔からスラリー形成部の径の１〜５倍の深さ位置で開口しスラリー貯留部と連通している底部連通部を有し、かつ、スラリー形成部内には、少なくとも渦巻き流を形成し活性炭粉末を巻き込む上部翼と、形成されたスラリーを下方に輸送する少なくとも１枚の下部翼とを有する攪拌機を備えている活性炭スラリーの製造装置である。さらには、この装置を用いる活性炭スラリーの製造方法に関する。
本発明装置のスラリー形成部は、上部および底部でスラリー貯留部と連通し、内部に上部連通孔からスラリー貯留部の液を吸入しながら供給されるドライ炭を巻き込みスラリー化する上部翼および生成したスラリーを貯留部に送り込む下部翼を有することにより、上部連通孔からスラリー貯留部の液を吸入しながらドライ炭を高濃度のスラリーを生成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を添付図により説明する。
図１は、本発明の活性炭スラリー製造装置の一態様を示す。図１において１は活性炭スラリー製造装置であって、粉末活性炭スラリー貯留部２およびスラリー形成部３からなり、スラリー形成部３を粉末活性炭スラリー貯留部２の外側に設けた例である。
粉末活性炭スラリー貯留部２には、上部に給水管１２、下部にスラリー取り出し管１０を、内部に低速攪拌機１１が設けられる。低速攪拌機１１は生成したスラリーを均一に保持し、均一濃度のスラリーを供給するためのものである。
【００１０】
スラリー形成部３は、上部および底部５で粉末活性炭スラリー貯留部と連通してなる。上部連通孔（管）４はスラリー製造時に液面から１０ｍｍ程度下に位置するのが好ましく、底部連通部は該上部連通孔からスラリー形成部の径の１〜５倍の深さ位置で開口しスラリー貯留部と連通している。また、スラリー形成部内には、少なくとも渦巻き流を形成し活性炭粉末を巻き込む上部翼と、形成されたスラリーを下方に輸送する少なくとも１枚の下部翼とを有する高速攪拌機８を備えており、液が循環するように構成されている。運転に際しては、水を上部連通孔より上に１０ｍｍ程度まで張る。スラリー形成部３は、上部連通孔４の有効断面積がスラリー形成部の横断面積の４〜２５％の有効断面積を有し、上部連通孔からの深さ（円筒部）がその径（Ｄ）の１〜５倍、好ましくは２〜３倍あれば、その径（Ｄ）に応じた量で供給されるドライ炭を逐次スラリー化するのに十分である。スラリー形成部３の上蓋部には挿入されたドライ炭供給管６およびエア抜き手段７が設けられる。供給されたドライ炭をスラリー化するときに、ドライ炭が保持していたエアが浸水することにより脱気され、ドライ炭が流動状態になる。この流動するドライ炭がエア抜き手段の配管に入り込まないようにするためにもスラリー形成部の槽径およびドライ炭供給時に水面上に形成されるドライ炭の流動層上面からの距離が重要である。ドライ炭の流動層高は供給速度により異なってくるため、上部連通孔から上蓋部までの距離はドライ炭供給速度を考慮し、水面上に形成されるドライ炭の流動界面より少なくとも１００ｍｍ以上の空間が確保されるように構成される。
【００１１】
高速攪拌機８は、好ましくは翼９を２段に設け、上部の翼は連通孔４より下側に位置させ、スラリー貯留部より液を吸い込みながら渦巻き流を形成して供給されるドライ炭を巻き込みスラリーを形成する。下部の翼は形成されたスラリーを貯留部に送り込む機能を持つ。翼は上部、下部ともにプロペラ型またはパドル型の２〜４枚羽根の掻下げ型であることが好ましい。スラリー形成部を深くしたときは、翼は２段以上に設けてもよい。翼と翼の間隔はＤの１〜１．５倍で、翼径は１／２〜３／４Ｄとする。この攪拌機は周速２〜４ｍ／ｓで回転させる。
スラリー形成部３の上部に設けるエア抜き手段７としては、小型のデミスターまたはバグフィルターなどが使用できる。
また、連通孔４は、図１のように管状をなす場合はスラリー形成部２に吸入される液がスラリー形成部に接線方向に流入するように、すなわち貯留部から流入液流がスラリー形成部の内壁に沿った線流となるように設けるのが好ましい。
【００１２】
スラリー貯留部２は、スラリー形成部の上下の連通部で繋がり、スラリー貯留部２内部には、翼長がスラリー貯留部の径の１／２〜２／３のパドル型またはアンカー型の翼を１段以上取り付けた低速攪拌機１１が設けられる。攪拌効率を上げるためバッフルプレート２〜４枚をスラリー貯留部壁に取り付けるのが好ましい。この攪拌機は周速度０．５〜１．０ｍ／ｓの低速攪拌させることにより充分均一なスラリーが得られる。
スラリー貯留部２では、スラリー形成部底部から送り込まれたスラリーを希釈するとともに均一なスラリー濃度とし、上部連通孔４からスラリー形成部に循環させ、供給されてくるドライ炭を順次スラリー化し、１２〜２５％の高濃度のスラリーを得ることができる。スラリー化終了後は、スラリー貯留部の攪拌機はそのまま攪拌し均一濃度で貯留される。貯留されたスラリーは貯留部下部のスラリー取り出し管１０を経て必要箇所に送られる。
【００１３】
図２は、本発明装置の別の態様を示す図である。この例は粉末活性炭スラリー貯留部２の内部に無底筒体１３を設けスラリー形成部３としたものである。無底筒体１３は粉末活性炭スラリー貯留部の上蓋部から該筒体の径の１〜５倍、好ましくは２〜３倍の長さが水中にあるように設けられる。この筒体にもスラリー貯留部２に連通する連通孔４が設けられる。さらに、他の例として、図３（ａ）に示すように、装置の一部を仕切り板１９で槽内部途中まで仕切り、一方をスラリー貯留部２、他方をスラリー形成部３とすることもできる。仕切り板１９にもスラリー貯留部２とスラリー形成部３を連通する上部連通孔４が設けられる。図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。上記のスラリー製造装置を用いることにより、スラリー形成部で３〜８トン／ｍ2 ／ｈでドライ炭をスラリー化することが可能で、１０％以上の高濃度活性炭スラリーを短時間に製造することができる。
【００１４】
上記のように構成されるスラリー製造装置１を実際に運転する装置には、図４〜図７に示すようにスラリー形成部３の上部にドライ炭供給のための設備が設けられる。図４は、搬入されるドライ炭を一旦サイロ１５に受け入れ、定量供給装置としての一軸偏心ポンプ１６やテーブルフィーダーを介して少量づつ切り出してスラリー形成部３に供給してスラリーを製造することができる。定量供給装置としては一軸偏心ポンプ１６が定量性が優れていて輸送空気量も少なく好ましい。また、サイロ１５とスラリー製造装置１の設置場所が離れている場合に好ましく用いることができる。
【００１５】
このように一旦サイロに搬入したドライ炭を連続的または断続的にスラリー形成部に供給する場合の好ましい態様としては、図５に示すように、サイロ１５と一軸偏心ポンプ１６の間に流動化槽２１を設け、流動化槽２１はケーシングにエア分散板が内蔵されドライ炭を易移行性の状態にして送る。これにより一軸偏心ポンプの定量性が向上する。一軸偏心ポンプ吐出口に少量の移送空気を送り、スラリー形成部上部に設けたバグフィルターでドライ炭を空気と分離しスラリー形成部に送る。
【００１６】
製造したスラリーはスラリー貯留部の下部から抜き出し、制御された定量ポンプで必要箇所、例えば水処理施設へ輸送される。スラリー貯留部のレベル検出により、一定のレベルまで減少するとスラリー形成部の攪拌機の始動、ドライ炭および水の供給を自動的に行わせる完全自動化して運転することもできる。例えば、連通孔より上部においてスラリー層が一定のレベルまで減少するとスラリー形成部の攪拌機が自動運転開始した後、定量給水弁と同時に一軸偏心ポンプが稼働し、所定の高レベルとなると自動停止するように、或いはスラリー貯留部のスラリーの大部分が無くなったとき、先ず定量給水弁が開き、連通孔より上まで水を張り、続いてスラリー形成部の攪拌機が自動運転開始すると同時に一軸偏心ポンプが稼働しドライ炭が供給されスラリーの製造が再開され、所定量のドライ炭の供給が終わったあと、スラリー形成部の攪拌機が自動停止するように完全自動化して運転することができる。
【００１７】
図６は、図４、図５の例と異なり、サイロを設けることなく、ジェットパック車１４とスラリー製造装置１との間にバグフィルター１７のみを介在させて、ジェットパック車１４で搬入されるドライ炭をそのままスラリー化する例である。
【００１８】
図７は、水道水の脱臭に用いる場合には、粉末活性炭スラリー貯留部に代えて着水槽２０の中に本発明のスラリー形成部（無底筒体１３）を設けて、定量供給装置から直接粉末活性炭を定量供給し、スラリー形成部で製造された活性炭スラリーをそのまま水道水の脱臭に用いるような利用も可能であり、これらの装置を複数機設置して、粉末活性炭スラリーを複数箇所に供給しても良い。
次に本発明装置を用いての活性炭スラリーの製造する実施例を挙げる。
【００１９】
【実施例１】
円筒型のスラリー形成部３（直径８０ｍｍ、直胴部５５０ｍｍ）を粉末活性炭スラリー貯留部２（直径３４０ｍｍ、高さ８００ｍｍ）の外側に設けてなる図１の符号１で示すようなスラリー製造装置を用いた。
粉末活性炭スラリー貯留部２は、内部に３４ｍｍのバッフル３枚とパドル型攪拌翼を２段に取り付けた攪拌機（翼長１７０ｍｍ）を周速度０．７ｍ／ｓで攪拌した。スラリー形成部は、内部に５０ｍｍφのプロペラ型攪拌翼を２段（翼間隔１．３Ｄ）に取り付けた攪拌機を設けてあり、液をスラリー形成部と粉末活性炭スラリー貯留部間を循環させるための連通管（２５ｍｍφ）が接線方向に取り付けられ、低速攪拌機を有するスラリー貯留部と底部で連通一体化されている。
【００２０】
この装置を、図１に示すように、粉末活性炭貯留部（サイロ）１５、定量供給装置としてのロータリーバルブ１８と組み合わせて、ドライ炭から２０％スラリーを製造した。
スラリーの製造は、上記装置に水４５リットル（連通孔（管）より上１０ｍｍまで）張り込み、サイロに貯留したドライ炭（上水道用粉末活性炭：太閤Ｗ 二村化学社製）１１．３ｋｇをスラリー形成部３にロータリーバルブ１８により供給した。スラリー形成部の攪拌はエアを巻き込まないように８００ｒｐｍ（周速２．１ｍ／ｓ）から徐々に回転数を上げ最終攪拌数は１２００ｒｐｍ（周速３．１ｍ／ｓ）とした。ドライ炭のスラリー化時には、脱気エアにより粉体面が流動状態になるが、空間部を粉体流動面より１２０ｍｍ保つことで、エア抜き手段へのドライ炭飛散は全くなかった。なお、エア抜き手段は簡単なフィルター付ファンを用いて−２〜−５ｍｍＨ2 Ｏの吸引で行った。
ドライ炭の供給はロータリーバルブ１８の回転数を制御し、２５．５分かけて供給し、２０％のスラリー５２．３ｋｇを製造した。これはスラリー形成部ｍ2 当たり５．３トン／ｈの処理量に相当する。
【００２１】
【実施例２】
粉末活性炭スラリー貯留部２（直径２０００ｍｍ、高さ２３００ｍｍ、攪拌翼長１４００ｍｍ、パドル型２段、周速度０．７ｍ／ｓの攪拌）の内部に、スラリー形成部３として２００ｍｍφの３枚プロペラ翼を２段（翼間隔１．３Ｄ）に取り付けた攪拌機を有する無底筒体１３（直径３４０ｍｍ、連通孔から下の長さ７００ｍｍ、連通孔径８０ｍｍφ）を設けてなる図２に示すようなスラリー製造装置を用いた。
図４に示すように、スラリー製造装置にはバグフィルター１７を付設した５５ｍ3 のサイロ１５および定量装置として一軸偏心ポンプ１６が取り付けられている。また、サイロ１５には、ジェットパック車１４から受け入れ貯留するドライ炭を円滑に切り出すためのパルスエア設備、振動排出機、ロータリーバルブおよびドライ炭の受け入れおよび残量管理のためのロードセルが取り付けられている。
サイロに貯留したドライ炭を一軸偏心ポンプを使い４５０ｋｇ／ｈで、４１００リットルの水を張ったスラリー製造装置のスラリー形成部に定量供給した。スラリー形成部では攪拌機を２５０ｒｐｍ（周速２．６ｍ／ｓ）で攪拌しながらロードセルの重量差で９１０ｋｇまで約２時間かけてスラリー化した。スラリー化終了後のスラリー濃度は１８．２％であった。
【００２２】
【実施例３】
粉末活性炭スラリー貯留部２（直径８５０ｍｍ、高さ１１００ｍｍ、攪拌翼長４５０ｍｍ、パドル型２段、周速度０．７ｍ／ｓの攪拌）の内部に、スラリー形成部として１２０ｍｍφの３枚プロペラ翼を３段（翼間隔１．２５Ｄ）に取り付けた高速攪拌機８を有する無底筒体１３（直径１７５ｍｍ、連通孔から下の長さ５００ｍｍ、連通孔径６０ｍｍφ）を設けてなる図２に示すようなスラリー製造装置を用いた。
図５に示すように、スラリー製造装置には実施例２に示したのと同じ５５ｍ3 のサイロおよび定量装置として一軸偏心ポンプが取り付けられ、サイロと一軸偏心ポンプの間にケーシングにエア分散板が内蔵された流動化槽２１が設けられている。
サイロに貯留したドライ炭を流動化槽で易移行性の状態にし一軸偏心ポンプを使い１００ｋｇ／ｈで４５分間、４２０リットルの水を張ったスラリー貯留内に設けたスラリー形成部に定量供給した。なお、ポンプ吐出口では４０ｋｇドライ炭／ｇ−エアを送り移送した。スラリー形成部では攪拌機を４００ｒｐｍ（周速２．５ｍ／ｓ）で攪拌しながら１時間に１５分間の間欠運転でドライ炭を２５ｋｇづつスラリー化した。スラリー貯留部の攪拌機は３４ｒｐｍ（周速度０．７ｍ／ｓ）で攪拌した。各回の運転で得られたスラリーのスラリー濃度は１４．６〜１５．６％の範囲内の略一定したスラリーが得られた。
【００２３】
【実施例４】
円筒型のスラリー形成部３（直径１６００ｍｍ、直胴部３５００ｍｍ）を粉末活性炭スラリー貯留部２（直径３７００ｍｍ、高さ５２００ｍｍ、攪拌翼長２５００ｍｍ、パドル型２段、周速度０．７ｍ／ｓの攪拌）の外側に設けてなるスラリー製造装置を用いた。スラリー形成部は、内部に１０００ｍｍφの３枚プロペラ型攪拌翼を３段（翼間隔１３００ｍｍ）に取り付けた攪拌機を設けてあり、液をスラリー形成部と粉末活性炭スラリー貯留部間を循環させるための連通管（５００ｍｍφ）が接線方向に取り付けられ、底部で粉末活性炭スラリー貯留部と一体化されている。
図６に示すように、スラリー製造装置には、バグフィルター１７が付設され、ジェットパック車１４で搬入されたドライ炭７トンを輸送量を平均化してバグフィルターに回収しながら、ただちにロータリーバルブ１８を介して３４．２トンの水を張ったスラリー製造装置のスラリー形成部３（エア抜き手段はスラリー形成部の上部からバグフィルターに配管した）に供給して、高速攪拌機８を５００ｒｐｍ（周速２．１ｍ／ｓ）で攪拌して、濃度１６．８％のスラリーを製造した。スラリーの製造は約１時間で終了した。
【００２４】
【実施例５】
無底筒体（直径１２０ｍｍ、高さ１０００ｍｍ）に４０ｍｍφの連通孔４および内部に８０ｍｍφのプロペラ型攪拌翼を１００ｍｍ間隔で３段に取り付けた攪拌機８を設けてスラリー形成部３とし、このスラリー形成部を着水槽２０に設置した。
図７に示すように、スラリー形成部３にはバグフィルター１７を付設した５５ｍ3 のサイロ１５および定量供給装置として一軸偏心ポンプが取り付けられている。また、エア抜き手段７として、着水槽の水をスプレーしてなるデミスターを取り付けた。サイロに貯留したドライ炭を一軸偏心ポンプで３８ｋｇ／ｈを３０ｍ離れた位置にある着水槽内に設置したスラリー形成部まで２０ｍｍφのホースで配管し定量供給した。スラリー形成部では連通孔から着水槽２０の水を吸入しながら定量供給されるドライ炭をスラリー化し、形成された活性炭スラリーはそのまま被処理水である着水槽の水に混合され、被処理水中の異臭味成分の吸着に使用される。
なお、ドライ炭の注入量３８ｋｇ／ｈは、活性炭３０ｐｐｍの濃度で水量３万トン／日の水を処理する量である。ドライ炭の注入量の測定はサイロに取り付けたロードセルで行った。スラリー化量は３．４トン／ｍ2 ／ｈであった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、撥水性があり濡れにくい多量のドライ炭を速やかにスラリー濃度数％から２０％以上のスラリーを製造することができる。また、活性炭の高濃度スラリー化が可能で高濃度スラリーとして貯留することができることから、設備の小型化ができ、また被処理液への定量供給が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の活性炭スラリーの製造装置の一態様を示す構成図。
【図２】本発明の活性炭スラリーの製造装置の他の態様を示す構成図。
【図３】（ａ）は、本発明の活性炭スラリーの製造装置の他の態様を示す構成図。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明の活性炭スラリーの製造装置を用いて活性炭スラリーを製造する一態様を示す構成図。
【図５】本発明の活性炭スラリーの製造装置を用いて活性炭スラリーを製造する他の態様を示す構成図。
【図６】本発明の活性炭スラリーの製造装置を用いて活性炭スラリーを製造する他の態様を示す構成図。
【図７】本発明の活性炭スラリーの製造装置を用いて活性炭スラリーを製造する他の態様を示す構成図。
【符号の説明】
１ 活性炭スラリー製造装置
２ 粉末活性炭スラリー貯留部
３ スラリー形成部
４ 上部連通孔（管）
５ 底部連通部
６ ドライ炭供給管
７ エア抜き手段
８ 高速攪拌機
９ 翼
１０ スラリー取り出し管
１１ 低速攪拌機
１２ 給水管
１３ 無底筒体
１４ ジェットパック車
１５ サイロ
１６ 一軸偏心ポンプ
１７ バグフィルター
１８ ロータリーバルブ
１９ 仕切り板
２０ 着水槽
２１ 流動化槽
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末乾燥活性炭をスラリー化する活性炭スラリーの製造装置およびその装置を用いた活性炭スラリーの製造方法に関する。特に、粉末活性炭の高濃度スラリーの製造に適した装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粉末活性炭は浄水場において上水の異臭味の除去に用いられている。浄水場に搬入される粉末活性炭には、水分２．５〜１０％程度の乾燥活性炭（ドライ炭と言う）と水分約５０％の湿潤活性炭（ウェット炭と言う）とがあり、いずれの場合も上水への注入は２．５〜１０％程度のスラリーとして使用されている。ウェット炭は発塵および粉塵爆発等を回避するために工夫されたものであり、スラリー化し易い特徴がある。しかしながら、そのままでは切り出し定量供給することはドライ炭より困難であるため、ドライ炭が多く用いられているのが現状である。一方、ドライ炭は乾燥粉末であるが故に、粉体特有の取り扱いの困難性があるとともに、ドライ炭は、濡れが悪いため、攪拌しながら貯水に投入する場合においても、ドライ炭は水中に巻き込まれ難く、水面上でドライ炭が浮遊し、スラリー化に長時間かかる。また激しく攪拌し空気を巻き込んだ場合には水面上にマット状の浮遊物が生じ、均一スラリーの生成或いは取り扱いが困難になる。
【０００３】
ドライ炭の粉体特有の取り扱いの困難さを解決し、溶解槽に定量供給するための工夫された装置として、例えば特公平６−４７０７５号公報には、ドライ炭を収納したサイロと、サイロの排出口に設けられたバイブロディスチャージャーと、サイロの排出口に接続された供給用配管と、該供給用配管に設けられた自動バタフライバルブと、スクリューコンベヤーを備えたドライ炭の定量排出装置が提案されている。
【０００４】
一方、粉粒体を瞬間的に溶解・混合させる方法として、特公昭６１−１１６５９号公報に、供給粉路途中に気体を高圧で噴射し、給粉方向に先細となる円錐状の気膜を形成させ、同気膜に粉粒体が突入する際に粉粒体を細粒体に分散させ、次に分散した粉粒体の給粉途中に、溶解液となる液体を噴射させて、給粉方向に先細となる円錐状の液膜を形成させ、同液膜において粉粒体を溶解・混合させる方法が開示されている。また、活性炭のような疎水性粉体をスラリー化する方法としては、特開平４−６３１２１号公報に、混和槽の一部をオーバーフロー堰で仕切り、活性炭粉体を水面上に供給しながら、オーバーフロー堰より僅かに高い位置で、かつ、混和槽の中心より周辺部に偏倚した位置に、下方に向けて開口する圧力水噴射ノズルを配設した粉体と水の混和槽が提案されている。
【０００５】
しかし、特公昭６１−１１６５９号公報の方法においては、気体の高圧噴射および液体の噴射装置を必要とし、また圧力水系を設ける必要があり、装置および操作を複雑にする。また、圧力水を水面上に浮遊する粉体の上側から噴射する特開平４−６３１２１号公報の装置では、製造するスラリー濃度により使用する圧力水量が決まり、高濃度スラリーを製造するのは困難である。
大量のドライ炭を速やかにスラリー化することに関する提案はなく、迅速に１０％以上の高濃度スラリーを大量に製造することは困難とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、このような現状に鑑み、ドライ炭を確実に定量供給しながら迅速に１０％以上の高濃度スラリーとすることができる活性炭スラリーの製造装置および高濃度活性炭スラリーの製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題を解決するべく鋭意研究した結果、粉末活性炭スラリー貯留部と上下で連通するスラリー形成部を設け、スラリー形成部でスラリー化するとともに粉末活性炭スラリー貯留部の液を循環させることにより、大量のドライ炭を短時間に高濃度スラリーとすることができる本発明に至った。
【０００８】
即ち、本発明は、上部に給水管、下部にスラリー取り出し管および内部に低速攪拌機を有する粉末活性炭スラリー貯留部と、上部に活性炭供給管およびエア抜き手段、内部に渦巻き流を形成する高速攪拌機を有するスラリー形成部とよりなり、スラリー形成部が、スラリー貯留部と連通する上部連通孔および該上部連通孔からスラリー形成部の径の１〜５倍の深さ位置で開口しスラリー貯留部と連通している底部連通部を有し、かつ、スラリー形成部内には、少なくとも渦巻き流を形成し活性炭粉末を巻き込む上部翼と、形成されたスラリーを下方に輸送する少なくとも１枚の下部翼とを有する攪拌機を備えている活性炭スラリーの製造装置である。さらには、この装置を用いる活性炭スラリーの製造方法に関する。
本発明装置のスラリー形成部は、上部および底部でスラリー貯留部と連通し、内部に上部連通孔からスラリー貯留部の液を吸入しながら供給されるドライ炭を巻き込みスラリー化する上部翼および生成したスラリーを貯留部に送り込む下部翼を有することにより、上部連通孔からスラリー貯留部の液を吸入しながらドライ炭を高濃度のスラリーを生成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を添付図により説明する。
図１は、本発明の活性炭スラリー製造装置の一態様を示す。図１において１は活性炭スラリー製造装置であって、粉末活性炭スラリー貯留部２およびスラリー形成部３からなり、スラリー形成部３を粉末活性炭スラリー貯留部２の外側に設けた例である。
粉末活性炭スラリー貯留部２には、上部に給水管１２、下部にスラリー取り出し管１０を、内部に低速攪拌機１１が設けられる。低速攪拌機１１は生成したスラリーを均一に保持し、均一濃度のスラリーを供給するためのものである。
【００１０】
スラリー形成部３は、上部および底部５で粉末活性炭スラリー貯留部と連通してなる。上部連通孔（管）４はスラリー製造時に液面から１０ｍｍ程度下に位置するのが好ましく、底部連通部は該上部連通孔からスラリー形成部の径の１〜５倍の深さ位置で開口しスラリー貯留部と連通している。また、スラリー形成部内には、少なくとも渦巻き流を形成し活性炭粉末を巻き込む上部翼と、形成されたスラリーを下方に輸送する少なくとも１枚の下部翼とを有する高速攪拌機８を備えており、液が循環するように構成されている。運転に際しては、水を上部連通孔より上に１０ｍｍ程度まで張る。スラリー形成部３は、上部連通孔４の有効断面積がスラリー形成部の横断面積の４〜２５％の有効断面積を有し、上部連通孔からの深さ（円筒部）がその径（Ｄ）の１〜５倍、好ましくは２〜３倍あれば、その径（Ｄ）に応じた量で供給されるドライ炭を逐次スラリー化するのに十分である。スラリー形成部３の上蓋部には挿入されたドライ炭供給管６およびエア抜き手段７が設けられる。供給されたドライ炭をスラリー化するときに、ドライ炭が保持していたエアが浸水することにより脱気され、ドライ炭が流動状態になる。この流動するドライ炭がエア抜き手段の配管に入り込まないようにするためにもスラリー形成部の槽径およびドライ炭供給時に水面上に形成されるドライ炭の流動層上面からの距離が重要である。ドライ炭の流動層高は供給速度により異なってくるため、上部連通孔から上蓋部までの距離はドライ炭供給速度を考慮し、水面上に形成されるドライ炭の流動界面より少なくとも１００ｍｍ以上の空間が確保されるように構成される。
【００１１】
高速攪拌機８は、好ましくは翼９を２段に設け、上部の翼は連通孔４より下側に位置させ、スラリー貯留部より液を吸い込みながら渦巻き流を形成して供給されるドライ炭を巻き込みスラリーを形成する。下部の翼は形成されたスラリーを貯留部に送り込む機能を持つ。翼は上部、下部ともにプロペラ型またはパドル型の２〜４枚羽根の掻下げ型であることが好ましい。スラリー形成部を深くしたときは、翼は２段以上に設けてもよい。翼と翼の間隔はＤの１〜１．５倍で、翼径は１／２〜３／４Ｄとする。この攪拌機は周速２〜４ｍ／ｓで回転させる。
スラリー形成部３の上部に設けるエア抜き手段７としては、小型のデミスターまたはバグフィルターなどが使用できる。
また、連通孔４は、図１のように管状をなす場合はスラリー形成部２に吸入される液がスラリー形成部に接線方向に流入するように、すなわち貯留部から流入液流がスラリー形成部の内壁に沿った線流となるように設けるのが好ましい。
【００１２】
スラリー貯留部２は、スラリー形成部の上下の連通部で繋がり、スラリー貯留部２内部には、翼長がスラリー貯留部の径の１／２〜２／３のパドル型またはアンカー型の翼を１段以上取り付けた低速攪拌機１１が設けられる。攪拌効率を上げるためバッフルプレート２〜４枚をスラリー貯留部壁に取り付けるのが好ましい。この攪拌機は周速度０．５〜１．０ｍ／ｓの低速攪拌させることにより充分均一なスラリーが得られる。
スラリー貯留部２では、スラリー形成部底部から送り込まれたスラリーを希釈するとともに均一なスラリー濃度とし、上部連通孔４からスラリー形成部に循環させ、供給されてくるドライ炭を順次スラリー化し、１２〜２５％の高濃度のスラリーを得ることができる。スラリー化終了後は、スラリー貯留部の攪拌機はそのまま攪拌し均一濃度で貯留される。貯留されたスラリーは貯留部下部のスラリー取り出し管１０を経て必要箇所に送られる。
【００１３】
図２は、本発明装置の別の態様を示す図である。この例は粉末活性炭スラリー貯留部２の内部に無底筒体１３を設けスラリー形成部３としたものである。無底筒体１３は粉末活性炭スラリー貯留部の上蓋部から該筒体の径の１〜５倍、好ましくは２〜３倍の長さが水中にあるように設けられる。この筒体にもスラリー貯留部２に連通する連通孔４が設けられる。さらに、他の例として、図３（ａ）に示すように、装置の一部を仕切り板１９で槽内部途中まで仕切り、一方をスラリー貯留部２、他方をスラリー形成部３とすることもできる。仕切り板１９にもスラリー貯留部２とスラリー形成部３を連通する上部連通孔４が設けられる。図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。上記のスラリー製造装置を用いることにより、スラリー形成部で３〜８トン／ｍ2 ／ｈでドライ炭をスラリー化することが可能で、１０％以上の高濃度活性炭スラリーを短時間に製造することができる。
【００１４】
上記のように構成されるスラリー製造装置１を実際に運転する装置には、図４〜図７に示すようにスラリー形成部３の上部にドライ炭供給のための設備が設けられる。図４は、搬入されるドライ炭を一旦サイロ１５に受け入れ、定量供給装置としての一軸偏心ポンプ１６やテーブルフィーダーを介して少量づつ切り出してスラリー形成部３に供給してスラリーを製造することができる。定量供給装置としては一軸偏心ポンプ１６が定量性が優れていて輸送空気量も少なく好ましい。また、サイロ１５とスラリー製造装置１の設置場所が離れている場合に好ましく用いることができる。
【００１５】
このように一旦サイロに搬入したドライ炭を連続的または断続的にスラリー形成部に供給する場合の好ましい態様としては、図５に示すように、サイロ１５と一軸偏心ポンプ１６の間に流動化槽２１を設け、流動化槽２１はケーシングにエア分散板が内蔵されドライ炭を易移行性の状態にして送る。これにより一軸偏心ポンプの定量性が向上する。一軸偏心ポンプ吐出口に少量の移送空気を送り、スラリー形成部上部に設けたバグフィルターでドライ炭を空気と分離しスラリー形成部に送る。
【００１６】
製造したスラリーはスラリー貯留部の下部から抜き出し、制御された定量ポンプで必要箇所、例えば水処理施設へ輸送される。スラリー貯留部のレベル検出により、一定のレベルまで減少するとスラリー形成部の攪拌機の始動、ドライ炭および水の供給を自動的に行わせる完全自動化して運転することもできる。例えば、連通孔より上部においてスラリー層が一定のレベルまで減少するとスラリー形成部の攪拌機が自動運転開始した後、定量給水弁と同時に一軸偏心ポンプが稼働し、所定の高レベルとなると自動停止するように、或いはスラリー貯留部のスラリーの大部分が無くなったとき、先ず定量給水弁が開き、連通孔より上まで水を張り、続いてスラリー形成部の攪拌機が自動運転開始すると同時に一軸偏心ポンプが稼働しドライ炭が供給されスラリーの製造が再開され、所定量のドライ炭の供給が終わったあと、スラリー形成部の攪拌機が自動停止するように完全自動化して運転することができる。
【００１７】
図６は、図４、図５の例と異なり、サイロを設けることなく、ジェットパック車１４とスラリー製造装置１との間にバグフィルター１７のみを介在させて、ジェットパック車１４で搬入されるドライ炭をそのままスラリー化する例である。
【００１８】
図７は、水道水の脱臭に用いる場合には、粉末活性炭スラリー貯留部に代えて着水槽２０の中に本発明のスラリー形成部（無底筒体１３）を設けて、定量供給装置から直接粉末活性炭を定量供給し、スラリー形成部で製造された活性炭スラリーをそのまま水道水の脱臭に用いるような利用も可能であり、これらの装置を複数機設置して、粉末活性炭スラリーを複数箇所に供給しても良い。
次に本発明装置を用いての活性炭スラリーの製造する実施例を挙げる。
【００１９】
【実施例１】
円筒型のスラリー形成部３（直径８０ｍｍ、直胴部５５０ｍｍ）を粉末活性炭スラリー貯留部２（直径３４０ｍｍ、高さ８００ｍｍ）の外側に設けてなる図１の符号１で示すようなスラリー製造装置を用いた。
粉末活性炭スラリー貯留部２は、内部に３４ｍｍのバッフル３枚とパドル型攪拌翼を２段に取り付けた攪拌機（翼長１７０ｍｍ）を周速度０．７ｍ／ｓで攪拌した。スラリー形成部は、内部に５０ｍｍφのプロペラ型攪拌翼を２段（翼間隔１．３Ｄ）に取り付けた攪拌機を設けてあり、液をスラリー形成部と粉末活性炭スラリー貯留部間を循環させるための連通管（２５ｍｍφ）が接線方向に取り付けられ、低速攪拌機を有するスラリー貯留部と底部で連通一体化されている。
【００２０】
この装置を、図１に示すように、粉末活性炭貯留部（サイロ）１５、定量供給装置としてのロータリーバルブ１８と組み合わせて、ドライ炭から２０％スラリーを製造した。
スラリーの製造は、上記装置に水４５リットル（連通孔（管）より上１０ｍｍまで）張り込み、サイロに貯留したドライ炭（上水道用粉末活性炭：太閤Ｗ 二村化学社製）１１．３ｋｇをスラリー形成部３にロータリーバルブ１８により供給した。スラリー形成部の攪拌はエアを巻き込まないように８００ｒｐｍ（周速２．１ｍ／ｓ）から徐々に回転数を上げ最終攪拌数は１２００ｒｐｍ（周速３．１ｍ／ｓ）とした。ドライ炭のスラリー化時には、脱気エアにより粉体面が流動状態になるが、空間部を粉体流動面より１２０ｍｍ保つことで、エア抜き手段へのドライ炭飛散は全くなかった。なお、エア抜き手段は簡単なフィルター付ファンを用いて−２〜−５ｍｍＨ2 Ｏの吸引で行った。
ドライ炭の供給はロータリーバルブ１８の回転数を制御し、２５．５分かけて供給し、２０％のスラリー５２．３ｋｇを製造した。これはスラリー形成部ｍ2 当たり５．３トン／ｈの処理量に相当する。
【００２１】
【実施例２】
粉末活性炭スラリー貯留部２（直径２０００ｍｍ、高さ２３００ｍｍ、攪拌翼長１４００ｍｍ、パドル型２段、周速度０．７ｍ／ｓの攪拌）の内部に、スラリー形成部３として２００ｍｍφの３枚プロペラ翼を２段（翼間隔１．３Ｄ）に取り付けた攪拌機を有する無底筒体１３（直径３４０ｍｍ、連通孔から下の長さ７００ｍｍ、連通孔径８０ｍｍφ）を設けてなる図２に示すようなスラリー製造装置を用いた。
図４に示すように、スラリー製造装置にはバグフィルター１７を付設した５５ｍ3 のサイロ１５および定量装置として一軸偏心ポンプ１６が取り付けられている。また、サイロ１５には、ジェットパック車１４から受け入れ貯留するドライ炭を円滑に切り出すためのパルスエア設備、振動排出機、ロータリーバルブおよびドライ炭の受け入れおよび残量管理のためのロードセルが取り付けられている。
サイロに貯留したドライ炭を一軸偏心ポンプを使い４５０ｋｇ／ｈで、４１００リットルの水を張ったスラリー製造装置のスラリー形成部に定量供給した。スラリー形成部では攪拌機を２５０ｒｐｍ（周速２．６ｍ／ｓ）で攪拌しながらロードセルの重量差で９１０ｋｇまで約２時間かけてスラリー化した。スラリー化終了後のスラリー濃度は１８．２％であった。
【００２２】
【実施例３】
粉末活性炭スラリー貯留部２（直径８５０ｍｍ、高さ１１００ｍｍ、攪拌翼長４５０ｍｍ、パドル型２段、周速度０．７ｍ／ｓの攪拌）の内部に、スラリー形成部として１２０ｍｍφの３枚プロペラ翼を３段（翼間隔１．２５Ｄ）に取り付けた高速攪拌機８を有する無底筒体１３（直径１７５ｍｍ、連通孔から下の長さ５００ｍｍ、連通孔径６０ｍｍφ）を設けてなる図２に示すようなスラリー製造装置を用いた。
図５に示すように、スラリー製造装置には実施例２に示したのと同じ５５ｍ3 のサイロおよび定量装置として一軸偏心ポンプが取り付けられ、サイロと一軸偏心ポンプの間にケーシングにエア分散板が内蔵された流動化槽２１が設けられている。
サイロに貯留したドライ炭を流動化槽で易移行性の状態にし一軸偏心ポンプを使い１００ｋｇ／ｈで４５分間、４２０リットルの水を張ったスラリー貯留内に設けたスラリー形成部に定量供給した。なお、ポンプ吐出口では４０ｋｇドライ炭／ｇ−エアを送り移送した。スラリー形成部では攪拌機を４００ｒｐｍ（周速２．５ｍ／ｓ）で攪拌しながら１時間に１５分間の間欠運転でドライ炭を２５ｋｇづつスラリー化した。スラリー貯留部の攪拌機は３４ｒｐｍ（周速度０．７ｍ／ｓ）で攪拌した。各回の運転で得られたスラリーのスラリー濃度は１４．６〜１５．６％の範囲内の略一定したスラリーが得られた。
【００２３】
【実施例４】
円筒型のスラリー形成部３（直径１６００ｍｍ、直胴部３５００ｍｍ）を粉末活性炭スラリー貯留部２（直径３７００ｍｍ、高さ５２００ｍｍ、攪拌翼長２５００ｍｍ、パドル型２段、周速度０．７ｍ／ｓの攪拌）の外側に設けてなるスラリー製造装置を用いた。スラリー形成部は、内部に１０００ｍｍφの３枚プロペラ型攪拌翼を３段（翼間隔１３００ｍｍ）に取り付けた攪拌機を設けてあり、液をスラリー形成部と粉末活性炭スラリー貯留部間を循環させるための連通管（５００ｍｍφ）が接線方向に取り付けられ、底部で粉末活性炭スラリー貯留部と一体化されている。
図６に示すように、スラリー製造装置には、バグフィルター１７が付設され、ジェットパック車１４で搬入されたドライ炭７トンを輸送量を平均化してバグフィルターに回収しながら、ただちにロータリーバルブ１８を介して３４．２トンの水を張ったスラリー製造装置のスラリー形成部３（エア抜き手段はスラリー形成部の上部からバグフィルターに配管した）に供給して、高速攪拌機８を５００ｒｐｍ（周速２．１ｍ／ｓ）で攪拌して、濃度１６．８％のスラリーを製造した。スラリーの製造は約１時間で終了した。
【００２４】
【実施例５】
無底筒体（直径１２０ｍｍ、高さ１０００ｍｍ）に４０ｍｍφの連通孔４および内部に８０ｍｍφのプロペラ型攪拌翼を１００ｍｍ間隔で３段に取り付けた攪拌機８を設けてスラリー形成部３とし、このスラリー形成部を着水槽２０に設置した。
図７に示すように、スラリー形成部３にはバグフィルター１７を付設した５５ｍ3 のサイロ１５および定量供給装置として一軸偏心ポンプが取り付けられている。また、エア抜き手段７として、着水槽の水をスプレーしてなるデミスターを取り付けた。サイロに貯留したドライ炭を一軸偏心ポンプで３８ｋｇ／ｈを３０ｍ離れた位置にある着水槽内に設置したスラリー形成部まで２０ｍｍφのホースで配管し定量供給した。スラリー形成部では連通孔から着水槽２０の水を吸入しながら定量供給されるドライ炭をスラリー化し、形成された活性炭スラリーはそのまま被処理水である着水槽の水に混合され、被処理水中の異臭味成分の吸着に使用される。
なお、ドライ炭の注入量３８ｋｇ／ｈは、活性炭３０ｐｐｍの濃度で水量３万トン／日の水を処理する量である。ドライ炭の注入量の測定はサイロに取り付けたロードセルで行った。スラリー化量は３．４トン／ｍ2 ／ｈであった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、撥水性があり濡れにくい多量のドライ炭を速やかにスラリー濃度数％から２０％以上のスラリーを製造することができる。また、活性炭の高濃度スラリー化が可能で高濃度スラリーとして貯留することができることから、設備の小型化ができ、また被処理液への定量供給が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の活性炭スラリーの製造装置の一態様を示す構成図。
【図２】本発明の活性炭スラリーの製造装置の他の態様を示す構成図。
【図３】（ａ）は、本発明の活性炭スラリーの製造装置の他の態様を示す構成図。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明の活性炭スラリーの製造装置を用いて活性炭スラリーを製造する一態様を示す構成図。
【図５】本発明の活性炭スラリーの製造装置を用いて活性炭スラリーを製造する他の態様を示す構成図。
【図６】本発明の活性炭スラリーの製造装置を用いて活性炭スラリーを製造する他の態様を示す構成図。
【図７】本発明の活性炭スラリーの製造装置を用いて活性炭スラリーを製造する他の態様を示す構成図。
【符号の説明】
１ 活性炭スラリー製造装置
２ 粉末活性炭スラリー貯留部
３ スラリー形成部
４ 上部連通孔（管）
５ 底部連通部
６ ドライ炭供給管
７ エア抜き手段
８ 高速攪拌機
９ 翼
１０ スラリー取り出し管
１１ 低速攪拌機
１２ 給水管
１３ 無底筒体
１４ ジェットパック車
１５ サイロ
１６ 一軸偏心ポンプ
１７ バグフィルター
１８ ロータリーバルブ
１９ 仕切り板
２０ 着水槽
２１ 流動化槽
Claims (5)
- 上部に給水管、下部にスラリー取り出し管および内部に低速攪拌機を有する粉末活性炭スラリー貯留部と、上部に活性炭供給管およびエア抜き手段、内部に渦巻き流を形成する高速攪拌機を有するスラリー形成部とよりなり、スラリー形成部が、スラリー貯留部と連通する上部連通孔および該上部連通孔からスラリー形成部の径の１〜５倍の深さ位置で開口しスラリー貯留部と連通している底部連通部を有し、かつ、スラリー形成部内には、少なくとも渦巻き流を形成し活性炭粉末を巻き込む上部翼と、形成されたスラリーを下方に輸送する少なくとも１枚の下部翼とを有する攪拌機を備えている活性炭スラリーの製造装置。
- スラリー形成部が、粉末活性炭スラリー貯留部の外部に設けられている請求項１の活性炭スラリーの製造装置。
- スラリー形成部が、粉末活性炭スラリー貯留部の内部を水面下上方位置に連通孔を有する無底筒体または仕切り板で仕切られ設けられている請求項１の活性炭スラリーの製造装置。
- 上部に給水管、下部にスラリー取り出し管および内部に低速攪拌機を有する粉末活性炭スラリー貯留部と、上部にサイロ、一軸偏心ポンプに連結した活性炭供給管およびエア抜き手段、内部に渦巻き流を形成する高速攪拌機を有するスラリー形成部とよりなり、スラリー貯留部と連通する上部連通孔および該上部連通孔からスラリー形成部の径の１〜５倍の深さ位置で開口しスラリー貯留部と連通している底部連通部を有し、かつ、スラリー形成部内には、少なくとも渦巻き流を形成し活性炭粉末を巻き込む上部翼と、形成されたスラリーを下方に輸送する少なくとも１枚の下部翼とを有する攪拌機を備えている活性炭スラリーの製造装置を用い、該連通孔より上方１０ｍｍ程度まで水を張り、サイロよりドライ炭をスラリー形成部断面ｍ2 当たり３〜８トン／ｈになる量を定量切り出しながら、スラリー形成部の攪拌機を周速２〜４ｍ／ｓで回転させ、かつ、粉末活性炭スラリー貯留部内の攪拌機はスラリー貯留部の径の１／２〜２／３の翼長のアンカー型またはパドル型攪拌翼を１段以上取り付け周速度０．５〜１．０ｍ／ｓで回転させることを特徴とする活性炭スラリーの製造方法。
- 被処理液槽内を、内部に攪拌翼を多段に取り付けた攪拌機を有する無底筒体で仕切りスラリー形成部とし、該無底筒体側面の前記攪拌翼より上側の位置に、被処理液槽と連通する孔を設け、該スラリー形成部の上部に活性炭供給管およびエア抜き手段を設けることを特徴とする活性炭スラリーの製造装置。
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