JP5878118B2 - 液体処理化学反応器 - Google Patents

Description

本発明は一般的に液体処理化学反応器に関するもので、特に結晶沈殿化学反応器の使用により成分を沈殿あるいは排除するものである。

沈殿過程は液体の化学的環境を変化させるものとして知られており、例えば様々な化学種を含む水や汚水からこれらを一部あるいは全てを取り除く、あるいは化学種を回収することなどを含む。化学環境の変化は可溶汚染物質を不可溶にし、透明化、濾過あるいは固体/液体分離装置などによる汚染物質や製造物の除去を容易にする。得られた懸濁液は、従来よく知られたフィルタープレス、ベルトプレス、遠心分離やその他の機械的装置により脱水される。また、得られた懸濁液は乾燥機などの熱装置により完全脱水することも出来る。

本発明の装置は耐久性および永続性のある構造であり、かつ、稼動している間を通じて使用者によるメンテナンスを全くあるいはほとんど必要としないものとすべきである。本発明の装置の市場での魅力を高めるため、本発明の装置は、それによって市場拡大が進むよう、低コストの構造を有するべきでもある。つまり、前述全ての利点はいかなる不利点なしに実施されるべきである。

従来の技術が持つ不備や制約が本発明により解決される。

結晶沈殿化学反応器には媒体が投入され、化学反応器内には容器が設置されている。この容器は頂部と底部を持つ。固体排出ポートは容器内の頂部と底部との間にある。「きれいな」媒体を充填あるいは追加する為の投入ポートは容器内の頂部と底部との間にあり、効果的な処理が出来るようになっている。廃液排出ポートは容器内頂部に近接して備えられている。流入液投入ポートは容器の底部に設置されている。またこの流入液投入ポートは媒体との流体連通となっている。容器はまた、底部に備えられたリサイクル廃液ポートを持つ。リサイクル廃液ポートもまた、媒体との流体連通となっている。

更に液体処理システムも発明された。液体処理システムは結晶沈殿化学反応器を持つ。化学反応器はその内部に媒体を持つ。化学反応器はまた容器を備えている。容器は頂部と底部を持つ。固体排出ポートは容器の頂部と底部との間にある。媒体投入ポートは容器内に設置されている。廃液排出ポートは容器内の頂部付近に設置されている。流入液投入ポートは容器の底部に設置されている。流入液投入ポートは媒体と流体連通となっている。化学反応器もまた、容器底部に設置されたリサイクル廃液ポートを持つ。リサイクル廃液ポートはまた媒体との流体連通となっている。液体処理システムは容器に接続され媒体と流体連通となっている薬剤源を持つ。薬剤源はリサイクル廃液ポートと選択的に接続されている。液体処理システムはまた任意の溶解固体ポリッシング装置を持ち、廃液排出ポートと流入液投入ポートとに流体連通となっている。

また結晶沈殿化学反応器による液体処理方法も発明された。この化学反応器には、媒体を含み、頂部と底部を規定する容器が備えられている。その方法とは流入液を最初の管から化学反応器内の容器の底部付近に注入するものである。またその方法とは化学反応器の頂部付近から廃液を外付けの溶解固体ポリッシング装置に押し出すものである。更にリサイクル廃液を溶解固体ポリッシング装置から第二の管を通して化学反応器の底部近辺に注入する。

本発明の装置は耐久性および永続性のある構造であり、かつ、稼動している間を通じて使用者によるメンテナンスを全くあるいはほとんど必要としないものとすることができる。本発明の装置は、市場での魅力を高めて市場拡大を進める為、低コストの構造を意図されている。つまり、前述全ての利点はいかなる不利点なしに実施されるべきである。

本発明の利点は以下の図面を参照して詳しく説明する。
図１は、液体処理化学反応器の実施例の流れを示す。 図２Ａは同心インプットポートを使った液体処理化学反応器の実施例の流れを示す。 図２Ｂは同心インプットポートを使った液体処理化学反応器の第二の実施例の流れを示す。

ここに発明の液体処理システム10がある。液体処理システム10は結晶沈殿化学反応器20を利用して汚染物質を液体から沈殿あるいは除去する。液体処理システム10はまた液体から化学種を沈殿させ、それを回収するためにも使用される。本発明にある「汚染物」とは液体内のこれら２種類のいずれかを指す。

図１を参照すると、液体処理システム10には結晶沈殿化学反応器20があることがわかる。結晶沈殿化学反応器20内に媒体21が入っている。媒体21は、砂や播種剤、例えば、沈殿させる成分のより純粋な／適正化された形態などが挙げられる。その他の媒体も考えられる。使用される播種剤は液体化し結晶を作る核化作用を起こすもので沈殿物を吸収するものであれば何でもよい。

結晶沈殿化学反応器20には媒体21を入れた容器22があり、これには液体や他の物質が出入りし媒体21と流体連結する様々なポートがある。容器22には頂部24と底部26がある。容器22は流れが底部26付近に入り容器22の媒体21を通って頂部24方向に上るように設計されている。

その技術が広く知られる通り、薬剤が加えられ、媒体21を通る液体の化学環境が変えられて、可溶化学汚染物が不可溶物となる。容器22内に蓄積した固体物は時々排出する必要がある。その為、容器22には選択的に開閉できる固体排出ポート28が、容器22の底部26付近で、化学反応器20の頂部24及び底部26の間に設置されている。固体排出ポート28は容器22に堆積した固体物やその他の物質を排出するために使用される。容器22はまた、選択的に操作可能な媒体投入ポート29を有することで、「きれいな」媒体の充填、追加が出来、十分な媒体により効果的な処理が維持される。

流入液は流入液源46から供給される。流入液は第一のパイプ42から容器22へと移動する。容器22は、容器22の底部26にあり、流入液を容器22に入れる、流入液投入ポート32を規定する。流入液投入ポート32は媒体21との液体連通となっている。流入液は容器22を遡って頂部24に移動し、容器22の頂部付近の廃液排出ポート30から出る。本装置は容器22内の媒体を保持するように意図／設計されている。

容器22から排出される廃液は、任意の懸濁固体ポリッシング装置50に入り、そこで廃液は、沈殿した固体あるいは他の懸濁した固体が更に減少する。廃液はその後、懸濁固体ポリッシング装置50から出て、排出されるか、またはリサイクル廃液となる。

リサイクル廃液はリサイクル廃液源48から第一のパイプ42と流体連通となっていない第二のパイプ44を通って容器22の底部26のリサイクル廃液ポート34から結晶沈殿化学反応器20に戻る。

リサイクル廃液は再び容器22に入り、制限された沈殿反応率を上昇させ、底床の流動化を容易にし、結晶沈殿化学反応器20に一定の水圧を与え、流入液の様々な流れを容易にする。

流入液とリサイクル廃液の流れは容器22に入る前に流体連通となっておらず、つまり第一のパイプ42と第二のパイプ44それぞれ別々に通過する。その為、プロセスの利点を極端に減少させるアモルファス沈殿固体形成を回避するために、従来の技術で知られるpH調整や炭酸塩排除を行うなどのリサイクル液の処理の必要がない。それゆえ液体処理システム10は、構造、管理、操作が単純であり、液体処理の為の単純な化学薬品注入システムを可能とする。

化学薬剤は、結晶沈殿化学反応器20内での沈殿を引き起こすために、容器22に添加される。それゆえ薬剤源38が準備されている。薬剤源38から出る薬剤は二つの流路から供給される。第一の流路は容器22と流体連通となっている薬剤ノズル38に繋がっている。第一の流路は開閉可能な第一のバルブ40により管理される。第二の流路は開閉可能な第二のバルブ41により管理される。第二のバルブ41が開いている時、薬剤源38はリサイクル廃液を含んだ第二のパイプ44と流体連通となる。

図2Aは第一のパイプ42と第二のパイプ44の他の設定を表示する。本実施例では流入液を流す第一のパイプ42がリサイクル廃液を流す第二のパイプ44の径より小さく第二のパイプ44内に同心円状に設置されている。それゆえ、流入液とリサイクル廃液が容器22の同じ位置で容器22に放出されるまで、流入液とリサイクル廃液は流体連通とはならず、その間、リサイクル廃液のpH調整や炭酸塩削除の必要は排除される。

図2Bは第一のパイプ42と第二のパイプ44の他の設定を表示する。本実施例ではリサイクル廃液を流す第二のパイプ44は流入液を流す第一のパイプ42の半径より小さく第一のパイプ42の同心円上に置かれている。従って、流入液とリサイクル廃液は容器22の同じ位置で容器22に放出されるまで、流入液とリサイクル廃液は流体連通とならず、その間、リサイクル廃液のpH調整や炭酸塩削除の必要は排除される。

適切なポンプ、バルブ、センサー及びコントローラーが容器22に接続され液体処理システム10を操作するパイプや配管と連動していることが重要である。

容器22、ポート28、29、30、32、34、とパイプ42、44は金属、プラスチック、合成材あるいはこれらの組み合わせによるものであり得るが、扱う液体やその他の考慮により取り扱い者や製造者により適切な判断をされるのが良い。

本発明にある液体処理化学反応器により処理される「液体」「流入液」「リサイクル廃液」は水、廃液、混濁液、懸濁液、コロイド、溶液とその他水性及び水性ではない液体を含む。これは全てを網羅するわけではなく本発明の液体処理化学反応器が扱う流入液、リサイクル廃液の例を挙げたのみである。その他の液体、流入液、リサイクル廃液も考えられる。

本開示に関して、用語「連結」は二つの部品（電気的あるいは機械的）を直接あるいは間接的につなげる意味を持つ。そうした連結は本質上固定のあるいは移動性の場合がある。そうした連結は二つの部品（電気的あるいは機械的）とその他の付加媒体部材が総合して一つの本体になることで得られるかもしれないし、二つの部品が付加部材に付着されることで得られる場合もある。そうした連結は本質上永久的あるいは移動、取り外しの出来るものであるかも知れない。

液体処理化学反応器は耐久性および永続性のある構造であり、かつ、稼動している間を通じて使用者によるメンテナンスを全くあるいはほとんど必要としないべきである。本発明の装置は、市場での魅力を高めて市場拡大を進める為、低コストの構造を意図されている。つまり、前述全ての利点はいかなる不利点なしに実施されるべきである。

前述した液体処理化学反応器の詳細とその方法は、ある実施例とその応用を参照して行われたが、その図解や説明は本発明を全て網羅するあるいは制限するものではない。ここに説明される発明に対する数々の変更、修正、変形は従来の技術に対して行われることは明らかであるが、連続フローバイパスの多岐性と手法はその範囲から逸脱していない。特定の実施形態と応用は液体処理化学反応器の原則とその実用化の最善の図解のために選択され、その応用は様々な実施形態と様々な修正が液体処理化学反応器を利用する従来の技術に特定の使用法に合わせて行われる。そうした全ての変更、修正、改良、変形は公平で法的権利に基づいて判断される時、液体処理化学反応器と追加請求に指定された方法の範囲内において認められるべきである。

Claims (2)

1. 媒体を入れた結晶沈殿化学反応器であって、
   頂部と底部を含む容器と、
   前記頂部と前記底部の間において前記容器に設けられた、選択的に開閉できる固体排出ポートと、
   前記頂部と前記底部との間において前記容器に設けられた、きれいな媒体を充填あるいは追加するための選択的に操作可能な投入ポートと、
   前記容器の前記頂部付近において前記容器に設けられた廃液排出ポートと、
   前記容器の底部に設けられ、前記媒体と流体連通となっている流入液投入ポートと、
   前記容器の前記底部に設けられ、前記媒体と流体連通となっているリサイクル廃液ポートと、を備える結晶沈殿化学反応器と、
   前記容器に連結され、前記媒体と流体連通となっており、選択的に前記リサイクル廃液ポートと連結されたパイプと流体連通となっている、薬剤源と、
   前記廃液排出ポート及び前記リサイクル廃液ポートと流体連通となっており、懸濁した固体を減少させる懸濁固体ポリッシング装置と、を備える流体処理システム。
2. 頂部及び底部が設けられ、媒体を入れた容器を含む結晶沈殿化学反応器により液体を処理する方法であって、
   流入液を第一の管から前記化学反応器内の前記容器の前記底部にある流入液投入ポートから注入し、
   廃液を前記化学反応器内の前記容器の前記頂部付近から、懸濁した固体を減少させる懸濁固体ポリッシング装置に排出し、
   リサイクル廃液を前記懸濁固体ポリッシング装置から第二の管を通して前記化学反応器内の前記容器の前記底部にあるリサイクル廃液ポートから注入し、
   前記容器に堆積した固体物を、前記頂部と前記底部との間において前記容器に設けられた、選択的に開閉できる固体排出ポートから排出し、
   きれいな媒体を、前記頂部と前記底部との間において前記容器に設けられた、選択的に操作可能な投入ポートから充填あるいは追加することを含む方法。
   

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