JP4308042B2 - 晶析槽 - Google Patents

Description

本発明は、晶析槽に関し、詳しくは、晶析槽内の液を槽上部から槽底部に循環導入する循環経路を備え、該循環経路の先端に複数の循環水吹出用ノズルを設けた晶析槽に関する。

液中に溶解している晶析対象成分を晶析材(種結晶)の表面に析出させることによって前記液中から前記晶析対象成分を除去する晶析法が広く知られている。この晶析法を行うための反応装置（晶析装置）の一つに、リンを含有する下排水からリンを除去して回収するため、珪酸カルシウム水和物を主体とした脱リン材（晶析材）が充填又は流動された反応槽（晶析槽）と、この反応槽に又はこの反応槽に供給されるリンを含む原水中にカルシウムイオン及び水酸基イオンを含む晶析用薬液を添加する添加手段とを備えたリン除去装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−３０８８８９号公報

このようなリン除去装置をはじめとする晶析装置では、晶析槽における反応を効率よく行えるようにするため、晶析槽内の液を槽上部から槽底部に循環導入する循環経路を備えており、晶析槽内に上昇流を形成することによって晶析材を液中に十分に分散させるようにしている。また、循環経路から槽内に循環水を吹き出す循環水吹出用ノズルは、ノズル内に晶析材が侵入することを防止するため、通常は吹出口を下方に向けて設置している。

このような循環経路において、１台のポンプに対して複数の循環水吹出用ノズルを設けた場合、循環ポンプの起動時に全ての循環水吹出用ノズルから循環水を吹き出させることが難しかった。すなわち、結晶が成長した晶析材を晶析槽から抜き出すために循環ポンプを停止すると、晶析材が槽底部に沈降して循環水吹出用ノズルの周辺に堆積し、循環水吹出用ノズルが晶析材中に埋もれた状態となる。したがって、ポンプ起動時には、堆積した晶析材が循環水の吹き出し抵抗となるため、堆積した晶析材を排除するようにして循環水を吹き出させる必要がある。

このとき、全ての循環水吹出用ノズルが同じように晶析材中に埋もれた状態になっている場合は、各ノズル内外の圧力差が略等しいので比較的スムーズに全ての循環水吹出用ノズルから吹き出しが開始されるが、一つでも吹き出しが遅れると、他の循環水吹出用ノズルから循環水が吹き出しているため、吹き出しが遅れた循環水吹出用ノズルにおけるノズル内外の圧力差がほとんどなくなってしまい、この循環水吹出用ノズルから循環水を吹き出すことができなくなってしまう。しかも、循環水を吹き出していない循環水吹出用ノズルの周囲に更に晶析材が堆積することになり、この循環水吹出用ノズルからの循環水の吹き出しが回復することはない。

そこで本発明は、晶析槽に設けられている循環水吹出用ノズルからの循環水の吹き出しを、循環ポンプの起動直後に確実に開始することができる晶析槽を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の晶析槽は、第１の構成として、晶析槽内の液を槽上部から槽底部に循環導入する循環経路を備え、該循環経路の先端に複数の循環水吹出用ノズルを設けた晶析槽であって、前記循環水吹出用ノズルの吹出口を晶析槽底部に向かう方向に設けるとともに、該循環水吹出用ノズルの周囲に、上部が閉塞して下部が開口した筒状の傘部材を設けたことを特徴としている。

また、第２の構成は、前記循環水吹出用ノズルの近傍に空気又は水を噴出する補助噴出ノズルを設けたことを特徴とし、第３の構成は、前記循環水吹出用ノズルの近傍から槽底部に沈降した晶析材を抜き取る晶析材抜取経路を設けたことを特徴としている。

本発明の晶析槽によれば、循環ポンプ停止後の再起動時に循環水吹出用ノズルからの循環水の吹き出しを確実に開始することができる。

図１及び図２は、本発明の晶析槽の底部構造の第１形態例を示すもので、図１は循環水吹出用ノズルが設けられた晶析槽の底部を示す縦断面図、図２は同じく横断面図である。図３は晶析装置の一例を示すもので、排水中に溶解しているリンを除去して回収するためのリン回収装置の系統図である。

まず、図３に示すように、このリン回収装置は、受水槽１１、調整槽１２、第１晶析槽１３及び第２晶析槽１４を有している。受水槽１１から調整槽１２に流入した原水は、ｐＨ調整剤添加経路１５から添加されたｐＨ調整剤、例えば水酸化ナトリウムによってｐＨ調整された後、原水導入経路１６を通って第１晶析槽１３に送られる。原水導入経路１６の原水は、第１晶析槽１３に設けられている第１循環経路１７を循環する循環水と合流して槽底部に導入される。

第１循環経路１７は、循環ポンプ１８の作用で第１晶析槽１３の上部から抜き出した水を槽底部に循環させるものであって、原水と混合した循環水は、第１循環経路１７の先端に設けられている複数の循環水吹出用ノズル１９から第１晶析槽１３の底面に向かって吹き出した後、反転して第１晶析槽１３内に上昇流を形成する。この上昇流によって晶析材（脱リン材）２０が流動化し、脱リン材２０の接触効率が高められる。また、第１晶析槽１３には、晶析用薬液を添加する第１薬液添加経路２１が設けられており、先端部の複数の薬液注入ノズル２２から第１晶析槽１３内の原水と晶析材との混合液全体にカルシウムイオン及び水酸基イオンを含む晶析用薬液、例えば消石灰（水酸化カルシウム）の水溶液を注入するようにしている。

原水中のリンは、所定のｐＨ範囲でカルシウムイオンと反応してヒドロキシアパタイトとなり、脱リン材２０の表面に晶析して原水中から除去される。第１晶析槽１３で処理された水は、第１処理水経路２３を通って第２晶析槽１４に供給される。この第２晶析槽１４においても、槽内の水を第２循環経路２４で循環させるとともに、薬液添加経路１９から晶析用薬液を水中に添加することにより、前記第１晶析槽１３と同様の処理が行われ、第１処理水中に残存するリンとカルシウムイオンとが反応し、脱リン材２０に晶析して水中から除去される。このようにして脱リン処理された水は、第２処理水導出経路２５から導出される。

一方、所定量のヒドロキシアパタイトが晶析した状態の脱リン材２０は、各ポンプＰを停止させて水の流れを止めることにより、第１晶析槽１３及び第２晶析槽１４の槽底部に沈降させた後、槽底部に設けたリン回収経路２６からそれぞれ槽外に引き抜かれて回収される。

図１及び図２に示すように、晶析槽１３（１４）の槽底部には、一本の循環経路１７（２４）に接続するガイド管２７に４個の循環水吹出用ノズル１９が設けられている。各循環水吹出用ノズル１９は、ノズル吹出口１９ａを槽底部に向かう方向に突出させた状態で設けられており、槽底面３１は、各循環水吹出用ノズル１９の中心とした凹面形状に形成されている。

そして、循環水吹出用ノズル１９の周囲には、上部が閉塞して下部が開口した筒状の傘部材３２が設けられている。この傘部材３２は、循環ポンプ１８を停止させて循環水吹出用ノズル１９からの循環水の吹き出しを止めたときに、槽底部に沈降する晶析材によって循環水吹出用ノズル１９が晶析材中に埋没することを防止するためのものであって、槽底部に沈降した晶析材は、上部が閉塞された傘部材３２の内部にまで上昇することができず、傘部材３２の内部には水のみが存在する状態となる。これにより、ノズル吹出口１９ａから吹き出す循環水の初期の吹き出し抵抗を従来に比べて小さくすることができるので、ノズル内外の圧力差が僅かな状態で循環水の吹き出しを開始することができる。したがって、循環ポンプ１８の起動直後に、循環水吹出用ノズル１９からの循環水の吹き出しを確実に開始することができる。

このように、晶析槽１３（１４）内の液を槽上部から槽底部に循環する循環経路１７（２４）を備え、この循環経路１７（２４）の先端に複数の循環水吹出用ノズル１９を設けた構造を有する晶析槽において、循環水吹出用ノズル１９の周囲に設けた前記傘部材３２によって形成される傘部材３２内部の晶析材(脱リン材２０)の存在しない空間の容積が前記循環水吹出用ノズル１９の内部の容積より大きくなるように傘部材３２の形状を設定することにより、循環水の吹き出しをより確実に再開することができる。

すなわち、前述のように、循環水吹出用ノズル１９の周囲に上部が閉塞して下部が開口した筒状の傘部材３２を設けることにより、傘部材３２の内側に、傘部材３２の寸法と脱リン材２０の安息角から容積が計算できる脱リン材２０の存在しない空間が形成される。循環水の循環を停止したときに、循環水吹出用ノズル１９の鉛直部分の内部全体に脱リン材２０が詰まったとしても、詰まった脱リン材２０の容積よりも、前記脱リン材２０の存在しない空間の容積が大きければ、循環ポンプ１８の起動直後に、循環水の圧力で循環水吹出用ノズル１９の内部に詰まった脱リン材２０を前記空間に逃がすことができるので、ノズル内の詰まりを効果的に解消することができる。

図４は、本発明の第２形態例を示す槽底部の要部縦断面図である。本形態例は、前記同様に形成された複数の循環水吹出用ノズル１９の近傍に、空気又は水を噴出する補助噴出ノズル３３をそれぞれ設けるとともに、各循環水吹出用ノズル１９の近傍から槽底部に沈降堆積した晶析材を抜き取る晶析材抜取経路３４をそれぞれ設けたものである。

補助噴出ノズル３３は、前記循環経路とは別系統の独立した経路３５から供給される空気又は水を弁３６を介して各循環水吹出用ノズル１９の近傍に噴出するものであって、弁３６を開閉することにより、複数の循環水吹出用ノズル１９の中の任意の一つの近傍に空気又は水を噴出できるように形成されている。したがって、循環ポンプ１８の起動時に、各補助噴出ノズル３３に付随する弁３６を順番に開閉し、各循環水吹出用ノズル１９の部分に順次空気又は水を噴出することにより、循環水吹出用ノズル１９の周囲に沈降堆積した晶析材を撹拌して流動状態にすることができる。これにより、ノズル吹出口１９ａから吹き出す循環水の初期の吹き出し抵抗を小さくすることができるので、循環水吹出用ノズル１９からの循環水の吹き出しを確実に開始することができる。

また、前記晶析材抜取経路３４は、各循環水吹出用ノズル１９の周囲あるいは内部の晶析材を外部に抜き取ることによって循環水吹出用ノズル１９の周囲に沈降堆積した晶析材を流動化させるものであり、この晶析材抜取経路３４も弁３７を順番に開閉することによって各循環水吹出用ノズル１９部分の晶析材を順次流動化させることができる。したがって、循環ポンプ１８の起動時に各循環水吹出用ノズル１９部分の晶析材を順次抜き取ることにより、各循環水吹出用ノズル１９からの循環水の吹き出しを確実に開始することができる。

なお、前記傘部材３２、補助噴出ノズル３３及び晶析材抜取経路３４は、これらを単独で設けてもよく、二つ以上を組み合わせて設けるようにしてもよい。また、傘部材３２の形状は、円錐形に限らず、上部が閉塞して下部が開口していれば、円筒形状、角筒形状等に形成することができる。さらに、傘部材３２の下縁の位置は適当に設定することができるが、ノズル吹出口１９ａと同位置程度にしておけばよく、下縁開口径は、ノズル吹出口１９ａの直径の数倍程度としておけばよい。

本発明は、槽内の液を槽上部から槽底部に循環導入する経路を備えたリン除去装置等の晶析装置に利用できる。

本発明の晶析槽の底部構造の第１形態例を示すもので、循環水吹出用ノズルが設けられた晶析槽の底部を示す縦断面図である。 同じく横断面図である。 晶析装置の一例を示す系統図である。 本発明の晶析槽の底部構造の第２形態例を示す要部の縦断面図である。

符号の説明

１１…受水槽、１２…調整槽、１３…第１晶析槽、１４…第２晶析槽、１５…ｐＨ調整剤添加経路、１６…原水導入経路、１７…第１循環経路、１８…循環ポンプ、１９…循環水吹出用ノズル、１９ａ…ノズル吹出口、２０…晶析材（脱リン材）、２１…第１薬液添加経路、２２…薬液注入ノズル、２３…第１処理水経路、２４…第２循環経路、２５…第２処理水導出経路、２６…リン回収経路、２７…ガイド管、３１…槽底面、３２…傘部材、３３…補助噴出ノズル、３４…晶析材抜取経路、３５…経路、３６，３７…弁

Claims (3)

1. 晶析槽内の液を槽上部から槽底部に循環導入する循環経路を備え、該循環経路の先端に複数の循環水吹出用ノズルを設けた晶析槽であって、前記循環水吹出用ノズルの吹出口を晶析槽底部に向かう方向に設けるとともに、該循環水吹出用ノズルの周囲に、上部が閉塞して下部が開口した筒状の傘部材を設けたことを特徴とする晶析槽。
2. 晶析槽内の液を槽上部から槽底部に循環導入する循環経路を備え、該循環経路の先端に複数の循環水吹出用ノズルを設けた晶析槽であって、前記循環水吹出用ノズルの吹出口を晶析槽底部に向かう方向に設けるとともに、該循環水吹出用ノズルの近傍に、空気又は水を噴出する補助噴出ノズルを設けたことを特徴とする晶析槽。
3. 晶析槽内の液を槽上部から槽底部に循環導入する循環経路を備え、該循環経路の先端に複数の循環水吹出用ノズルを設けた晶析槽であって、前記循環水吹出用ノズルの吹出口を晶析槽底部に向かう方向に設けるとともに、該循環水吹出用ノズルの近傍から槽底部に沈降した晶析材を抜き取る晶析材抜取経路を設けたことを特徴とする晶析槽。

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