JP4351492B2 - 粉末活性炭供給装置 - Google Patents
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乾燥した粉末活性炭をホッパーから被処理水に直接添加すると、水面上に浮遊して水と充分に接触しないため、また、場合によっては粉塵爆発の危険性があるので、加水された状態で粉末活性炭が被処理水に供給される。その際大量の水を用いて含水率を高くすると装置が大型化するので、通常50重量%程度に加水された粉末活性炭が用いられる。このような粉末活性炭の供給装置としては、特許文献1,2が知られている。
特許文献2の活性炭供給装置は、送出ロータの軸受部に泥状の粉末活性炭が侵入してロータの回転不能を防止しようとするものであり、第一のホッパー内に送出ロータが配置され、第二のホッパーを送出ロータの両端面間で下端開口が閉塞されるように第一のホッパーに臨ませると共に、送出ロータ両端部の周方向に形成された凹溝に第二のホッパーの下端が嵌入されている。
そこで、本発明の第一の目的は、上述の従来技術の問題点を解消することにあり、一対の送出ロータが回転不能に陥ることなく、送出ロータから加水された粉末活性炭を円滑に送り出すことが可能な粉末活性炭供給装置を提供することにある。更に、本発明の第二の目的は、ホッパー内に収容される加水された粉末活性炭の流動性を高めることが可能な粉末活性炭供給装置を提供することにある。
この際、送出ロータ表面に付着した粉末活性炭は、下部スクレーパによって掻き取られて被処理水に供給される。従って、各送出ロータ表面には粉末活性炭がロータ間を通る時に圧偏されたものが存在しないので、新たに一対の送出ロータの中心側に送られてくる粉末活性炭を円滑に供給することが可能であり、一対の送出ロータが回転不能に陥るようなこともない。また、下部スクレーパによって粉末活性炭をたとえ完全に掻き取ることができず、送出ロータ表面に薄層の粉末活性炭が残留していても、上部スクレーパによって完全に掻き落とすことができる。
請求項2に記載の粉末活性炭供給装置は、下方の間隔が狭くなるように下部スクレーパが傾斜して配設されている。例えば、下部スクレーパを垂直に配設する場合は、下部スクレーパが一対の送出ロータ表面に完全接触して回転不能に陥る恐れがある。しかし、下部スクレーパを上述のように配設すると、一対の送出ロータを通過した時に圧偏された粉末活性炭が送出ロータ表面に付着していても、層状の粉末活性炭を斜め方向から良好に掻き取ることができるので、粉末活性炭を送出ロータ表面に取り残す可能性が少ない。
請求項4に記載の粉末活性炭供給装置は、レーキが上下の水平板を複数の棒体で連結した櫛歯構造を有する。この請求項4に係る発明によれば、粉末活性炭がブリッジ化して固い状態にあっても、レーキが櫛歯構造からなるので、さほどの抵抗を受けることなく、粉末活性炭を解すことが可能である。
また、請求項3に係る発明によれば、下方のケーシングに投下されなかった粉末活性炭は解されながらホッパーの側壁に沿って上方に押し上げられるので、加水された粉末活性炭は押し固められることがなく、その流動性を高めることができる。
図1は各種タイプの粉末活性炭供給装置の概要を説明する図面である。そのうち、図1(A)は直接落下方式の供給装置を示す。同図において、符号1は加水された粉末活性炭が収容されるホッパーである。ホッパー1内にはレーキ2が配置され、レーキ2はモータ3の駆動により減速機3aを介して回転駆動される。ホッパー1の下方にはシュート4が取り付けられ、シュート4内の上部にモータ5の駆動により回転駆動する一対の送出ロータ6が配置されている。また、シュート4の下端開口面は着水井7に臨んでいる。この直接落下方式の供給装置においては、レーキ2で解された粉末活性炭は、ホッパー1からシュート4内の一対のロータ6の間を通って着水井7に落下し、着水井7の被処理水が浄化される。
図1(B)は混合槽懸濁方式の供給装置を示す。同図において、図1(A)に図示されたホッパー1の下方に活性炭供給用ケーシング(ハウジング)8が取り付けられ、ケーシング8内に一対の送出ロータ6が配置されている。また、ケーシング8と着水井7の間には、電磁弁9を介して給水される混合槽10が介在する。この混合槽懸濁方式の供給装置では、一対の送出ロータ6から混合槽10に供給される粉末活性炭は、混合槽10内でモータ11の駆動により回転する攪拌機12によって攪拌された後、活性炭懸濁液として着水井7に流入して被処理水が浄化される。
図1(D)はエジェクター方式の供給装置を示す。同図において、図1(C)に図示された分散器13に開閉弁14及び絞り弁15が配管接続されている。また、開閉弁14と絞り弁15の間と分散器13の下部に連通するエジェクター弁16とが配管接続している。このエジェクター方式の供給装置では、開閉弁14を全開してポンプ17を駆動すると、開閉弁14及び絞り弁15を介して分散器13内に給水される。同時に、開閉弁14と絞り弁15の間から給水される弁16のエジェクター作用により、分散器13の下部から活性炭分散液が吸引され、エジェクター弁16から浄化すべき被処理水に流出される。
図2〜4において、符号21は四隅に支脚21aを有するホッパー用架台であり、架台21上に円筒状のホッパー1が支持される。ホッパー1の上面には、加水された活性炭をホッパー1内部に投入する環状の投入口が開口している。投入口はヒンジ部22を中心として回動する蓋23で開閉される。ホッパー1は最下部を全周にわたって内方に向けて縮径した絞り部1aを有する。架台21の四隅には三角形状の支持板21bが固設され、支持板21bに取り付けられた補強部材24が90°の間隔でもって絞り部1aに当接している。
ここで、活性炭としては、平均粒子径100〜300メッシュ、含水率30〜60重量%、嵩比重0.3〜0.4の微粉末が使用される。活性炭の含水率が30重量%未満であると、活性炭が分散器13内で充分に分散されず、一部が塊状となって排出されることがある。一方、含水率が60重量%を超えると、分散器13の下流側配管に介装されるポンプ(図示せず)の摩耗が著しくなる。
加水されてブリッジ化した粉末活性炭を解すレーキ2が、ホッパー1内部の底面に近接して回転自在に配置されている。レーキ2の翼はホッパー1の内壁近くまで延びている。また、レーキ2の駆動系を構成する減速機3aを備えたモータ3及びスラスト軸25の軸受部25aを支持する架台26,27が、ホッパー用架台21の下方に隣接して取り付けられている。モータの出力軸3b及びスラスト軸25にはプーリ3c,25bが固着され、プーリ3c,25b間にベルト28が掛け渡されている。スラスト軸25は架台21を貫通してレーキ2の中心に連結される。
ケーシング8の下方には、互いに連通する投下シュート4を介して、図1(C)に図示された前記分散器13が取り付けられている。なお、ケーシング8及びシュート4から本発明におけるハウジングが構成される。
更に、ホッパー1の正面には、その内部に収容される粉末活性炭の有無を検知する空量検知器32が取り付けられている。また、モータ5に対向する側のホッパー1には、その内部を保守点検するための開口を有する点検口33が開設されている。
櫛歯構造を有するレーキ2は、従来のレーキのように、その回転により粉末活性炭を掻き集めて、これを押すことによりブリッジを壊そうとするものではなく、ブリッジ化した粉末活性炭を解してこれをブリッジ化した空間に落とし込むものである。このため、レーキ2の回転は0.01〜1rpmの非常に低速であり、回転数が0.1〜0.5rpmの範囲にあることが好ましい。因みに、加水した粉末活性炭を掻き寄せると粉体が非常に固くなり、レーキが回転しなくなることさえある。また、レーキの回転を速くすると、例えば塊状の粉末活性炭の安息角が90°であっても、下方の前記ケーシング8に粉末活性炭が投下されないことがある。
一対の送出ロータ6は、同径であって、両端が閉塞したポリプロピレン製の中空円筒体からなり、その内部の駆動軸6a及び従動軸6cに取り付けられた複数本のスポーク35によって支持される。ロータ6の素材として、ポリプロピレンに代えて、ポリエチレン等、特に超高分子量ポリエチレンを用いることができる。各ロータ6の両端部の周方向には凹溝36が形成され、凹溝36間の外周面に数条の浅い溝37が刻設されていて、各送出ロータ6の表面を粗面としている。また、一対の送出ロータ6間には、粉末活性炭が通り抜けるように、1〜10mm、好ましくは2〜6mmのクリアランスが設けられている。
上部ケーシング34は、幅が一対のロータの駆動軸6aと従動軸6c間の間隔よりやや広く、長さが凹溝36間の距離にほぼ等しい水平断面形状が四角形の筒体からなり、ロータ6の軸方向の下端縁が各ロータ6の上面近傍に位置する。上部ケーシング34の短手方向の両側板は、下方に向かって幅狭の下部が各ロータ6の凹溝36内に跨って垂下している。
上部ケーシング34の長手方向の両側板内面には、取付部材を介して一対の送出ロータ6表面に接触するポリプロピレン製の上部スクレーパ40が、ロータ6の軸方向に垂直に配設されている。この上部スクレーパ40は、一対の送出ロータ6間のクリアランスに向けて粉末活性炭を送り込むためのシュートを兼ねている。また、ケーシング8の両側壁内側には、ブラケット41を介して一対の送出ロータ6表面に接触するポリプロピレン製の下部スクレーパ42が、ロータ6の軸方向に傾斜して配設されている。下部スクレーパ42の傾斜は、水平方向の間隔が下方に向かって狭くなっている。
投入口からホッパー1に加水された粉末活性炭を投入してレーキ2を回転させる。櫛歯構造を有するレーキ2は、粉末活性炭が固くブリッジ化していても回転抵抗が少なく、粉末活性炭を解すことができる。また、ホッパー1の下部が内方に向けて絞られ、かつレーキ2がホッパー1の底面に近接して配置されているので、活性炭供給用ケーシング8に投下されなかった粉末活性炭は、レーキ2の回転により解されながらホッパー1の側壁に沿って上方に押し上げられる。即ち、レーキ2は、従来のレーキと異なって、回転が非常に低速であり、ブリッジ化した粉末活性炭を解してブリッジが生じている空間に粉末活性炭を移動させるものである。このようなレーキ2の回転により、加水された粉末活性炭の流動性を高めることができる。
解された粉末活性炭は、ホッパー1底面の投下口29から上部ケーシング34に投下される。上部ケーシング34は、ロータ6の軸方向の下端縁が各ロータ6の上面近傍に位置すると共に、その短手方向の両側板が各ロータ6の凹溝36内に跨って垂下しているため、上部ケーシング34と各ロータ6との隙間から加水された粉末活性炭が流出することがなく、粉末活性炭を一対の送出ロータ6上に滞留する二次ホッパーの機能を有する。
上部ケーシング34内の粉末活性炭は、一対の送出ロータ6の回転により、ロータ6間のクリアランスを通って、板状ないしスリット状の形態で、シュート4に続く下方の分散器13に供給される。その際、各ロータ6上に付着した粉末活性炭は、下部スクレーパ42によって掻き取られる。下部スクレーパ42は下方が狭くなるように傾斜して活性炭供給用ケーシング8内に配設されているので、ロータ6表面に付着した粉末活性炭を取り残す可能性が少い。分散器13では、供給されてきた粉末活性炭が給水管13aに設けられた図1(C)に示す給水電磁弁9を介して流入する水に分散し、その下部に接続する排出管13bから活性炭分散液としてポンプにより浄化すべき被処理水に流出される。
図7において、符号51はレーキ駆動装置及びホッパー1を支持するための4本の枠体であり、その上端部は副枠体51aで互いに連結されている。枠体51には、中間部にレーキ駆動モータ用架台52及び下部にホッパー用架台21がそれぞれ横設されている。ホッパー1内部の底面に近接して配置されるレーキ2のスラスト軸25が架台52の中心部から突出していて、カップリング53を介してその軸受及び減速機3aを備えたモータ3がスラスト軸25に接続している。レーキ2の軸受部25aは架台52上に設けられた軸受用架台54に支持され、架台54はカップリング53を囲繞する。モータ用架台52上の一側寄りには、架台54に隣接して活性炭投入口55が配置されている。
副枠体51aには、電動ホイスト56を案内するガイドレール57が、一側端から他側端を超えて外側にまで横架されている。電動ホイスト56は、加水された粉末活性炭を封入したコンテナバッグを昇降自在に吊持するもので、ガイドレール57上を走行して投入口55上方に位置させた後、バッグの紐を解くことにより粉末活性炭がホッパー1内に投入される。
前面側の一対の枠体51間の中央に面して、活性炭混合槽10が4本の枠体51の立設面の内側に設置されている。混合槽10とホッパー1との間には、前述の上部ケーシング34の一部が没入する活性炭供給用ケーシング8が介在する。ケーシング8の背後には、ロータ駆動用モータ5及び減速機5aを支持する架台30が横架されている。ケーシング8内に配置される一対の送出ロータ6、その駆動系及びスクレーパ40,42は前述したものと同様である。
活性炭混合槽10には、その上面壁にケーシング8と連通する開口を形成していて、一対の送出ロータ6から粉末活性炭が供給される。また、混合槽10の後部には、送出ロータ6から供給される粉末活性炭を混合槽10内の水と共に攪拌する攪拌機12が取り付けられている。更に、活性炭混合槽10には、その前面壁上部に給水口58、一側面下部の前後に活性炭懸濁液の排出口59及びドレン口60、一側面上部にオーバフロー口61がそれぞれ設けられている。
枠体51下部の一側面には操作盤62が設置されている。操作盤62は、各種モータ及び攪拌機12のオン・オフとその回転数、給水用電磁弁9等の開閉などを制御し、これらに関する数値データや、空量検知器32からの検知信号によるホッパー1内の粉末活性炭の有無、混合槽10内の水位(即ち水量)、懸濁液中の活性炭濃度など、粉末活性炭の処理状況が操作盤62に表示されるようになっている。
図8に示す粉末活性炭供給装置は、図7に示すホッパー内の加水された粉末活性炭層に加圧空気を吹き込む空気注入部(空気注入口)をホッパーの下部に設けたものである。
図8,9において、ホッパー最下部の絞り部1aの外周部には、環状のエアヘッダー71が取り付けられ、コンプレッサ72から加圧空気が供給される。また、ホッパーの絞り部1aには4つの空気注入口73が等間隔でホッパー1の底面から30〜200mmほど上方に開口していて、エアヘッダー71に設けられたエアノズル74の先端部が各空気注入口73を介してホッパー1の内方に上向きに貫入している。エアノズル74からは、0.1〜0.9MPa・Gの範囲にある加圧空気が加水された粉末活性炭の堆積層に吹き込まれる。
粉末活性炭層への加圧空気の注入に伴って、活性炭層が上方に押し上げられ、レーキ2の回転駆動と協同して粉末活性炭の流動性がより一層向上する。しかも、活性炭層のほぼ全体にわたって空気層が分布して活性炭の嵩比重が低下するので、レーキ2にかかる負荷トルクを減少させることができる。ここで、加圧空気の圧力が0.1MPa・G未満であると、上述の作用がさほど発揮されない。一方、加圧空気の圧力が0.9MPa・Gより高くなると、加圧空気が活性炭層中を突き抜けるようになり、上述の作用を効果的に発揮することができない。
他方、ホッパー1の上部は集塵機75と配管接続され、ホッパー1内の活性炭層上方に浮遊する微粉状活性炭が集塵機75に集められる。集塵機75は、粉末活性炭供給装置に並設したり、例えばホッパー用架台21上に配置するなど、活性炭供給装置の運転に支障をきたさない場所であれば、任意の場所に設置することができる。なお、図中の符号75aは集塵機の吸込口であり、75bは排気口である。
空気注入口73は、その数が限定されるものではないが、一般に上記絞り部1aに1〜8箇所設けられ、中でも2〜4箇所設けることが好ましい。また、ホッパー1の底面に空気注入口73を開口することもできる。その場合、エアヘッダー71がホッパー1の下面またはその下方近傍に例えば直線状、環状または十字状等の放射状に取り付けられる。場合によっては、レーキ2及びその駆動軸25と接触しないように、ホッパー1内の底面上にエアノズル74を備えた上記形状のエアヘッダー71を配置することができる。
1つまたは複数のエアノズル74から活性炭層中に注入される加圧空気量は、粉末活性炭の含水率や活性炭の処理量に応じて異なるので一義的に定めるのは困難であるが、例えば容量1〜50m3のホッパー1では通常50〜500L/minの範囲にある。
図7に示す装置以外の本発明に包含される粉末活性炭供給装置に、図8,9に示すような加圧空気の注入手段を付設することができる。また、図2〜4や図7に示す粉末活性炭供給装置には集塵機が図示されていないが、図8に示すような集塵機75が通常付設される。勿論、必ずしも集塵機を付設する必要はない。
本発明における活性炭供給用ハウジングは、一対の送出ロータ6を内部に配置するものであり、粉末活性炭の導入口及び排出口を有する壁体構造のものであれば、特に限定されるものではない。従って、上部ケーシング34を含むケーシング8及びシュート4から構成されるものだけでなく、例えば図1に示すシュート4やケーシング8単独も上記ハウジングに包含される。
本発明の粉末活性炭供給装置において、一対の送出ロータ6同士の伝動機構やモータ3,5からレーキ2及び送出ロータ6への伝動機構は、特に限定されるものではない。例えば、レーキ駆動用モータ3の配設位置によっては、その出力軸3bにウォームを固設し、レーキ軸(25)にウォームギアを固設する伝動機構であってもよい。
レーキ2は、必ずしも櫛歯構造に限定されるものではなく、例えば上下水平板2a,2bをハの字状の板材で連結した構造のものでもよい。
上部スクレーパ40及び下部スクレーパ42の材質としては、例えばポリウレタン等の柔軟性と耐摩耗性を有する剛性のポリマー材料であれば、特にポリプロピレンに限られるものではない。
Claims (4)
- 加水された粉末活性炭が収容されるホッパーと、ホッパー内に配置され、粉末活性炭の固化を防止する回転自在のレーキと、ホッパーの下方に設けられた活性炭供給用ハウジングと、僅かなクリアランスを設けてハウジング内に配置され、表面を粗面とした回転自在の一対の送出ロータとを備え、ホッパー内の加水された粉末活性炭が送出ロータ間を通って浄化すべき被処理水に供給される粉末活性炭供給装置において、一対の送出ロータ表面に接触する上部スクレーパ及び下部スクレーパをハウジング内に配設すると共に、上部スクレーパは一対の送出ロータの中心側に粉末活性炭を送り込むためのシュートを兼ねていることを特徴とする粉末活性炭供給装置。
- 前記下部スクレーパは、その水平方向の間隔が下方に向かって狭くなるように傾斜して配設されていることを特徴とする請求項1記載の供給装置。
- ホッパーはその最下部全周にわたって内方に向けて絞られていて、この絞り部内に前記レーキが配置されることを特徴とする請求項1又は2記載の供給装置。
- 前記レーキは、上下の水平板を複数の棒体で連結した櫛歯構造を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の供給装置。
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