JP6188018B2 - Cleaning and classification system and classification device - Google Patents

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Description

この発明は、洗浄および分級システムならびに分級装置に関し、例えば、土壌の洗浄および分級に適用して好適なものである。   The present invention relates to a cleaning and classification system and a classification apparatus, and is suitable for application to, for example, soil cleaning and classification.

従来、土壌の分級は一般に篩で行われている。しかしながら、篩による分級では、篩の目詰まりが生じたり、分級の閾値(分級可能な粒径下限値)が75μmに制約されてしまうといった欠点がある。また、土壌の湿式洗浄においては、土壌の分散に土壌と洗浄液との攪拌が必要であるため、同一槽内で攪拌と分級とを行うことは難しく、攪拌槽と分級槽とが必要になることから、洗浄および分級に必要な装置を小型化することができない。   Conventionally, soil classification is generally performed with a sieve. However, classification with a sieve has drawbacks such as clogging of the sieve, and a classification threshold (lower particle size limit value that can be classified) is limited to 75 μm. In addition, in the wet cleaning of soil, it is necessary to stir and classify in the same tank because stirring of the soil and the cleaning liquid is necessary for dispersion of the soil, and a stirring tank and a classification tank are required. Therefore, the apparatus required for cleaning and classification cannot be reduced in size.

なお、粘性土を含む土壌中に含まれる粒子成分を分級する装置であって、土壌と水とを攪拌するための攪拌槽と、上記攪拌槽における分級後の粘土を含んだ混合水を受け入れる排水槽と、上記攪拌槽内に平行に設けられた複数の邪魔板と、上記複数の邪魔板に沿って上向流を発生させることで上記攪拌槽内の土壌および水を攪拌するための空気散気管とを有し、上記土壌中の微細粒子が、水中で浮遊し膨潤することにより、混合水となって上記邪魔板下部に設けられた開口を通じて隣接する上記排水槽に導かれて、上記排水槽内の上向流により上記排水槽外へ排出され、上記土壌中の砂や礫が、上向流により上記邪魔板に沿って移動し、砂や礫の比重差によって攪拌槽の底部に分級されて堆積するように構成された土壌分級装置が提案されている(特許文献1参照。)。   An apparatus for classifying particulate components contained in soil containing viscous soil, a stirring tank for stirring soil and water, and a waste water receiving mixed water containing clay after classification in the stirring tank. A water tank, a plurality of baffle plates provided in parallel in the stirring tank, and an air scatter for stirring the soil and water in the stirring tank by generating an upward flow along the plurality of baffle plates And the fine particles in the soil float and swell in the water, and become mixed water that is led to the adjacent drainage tank through the opening provided at the bottom of the baffle plate, and the drainage It is discharged to the outside of the drainage tank by the upward flow in the tank, and the sand and gravel in the soil move along the baffle plate by the upward flow, and classified to the bottom of the stirring tank by the difference in specific gravity of the sand and gravel. A soil classifier configured to be deposited is proposed That (see Patent Document 1.).

また、汚染土壌を解砕する手段、解砕した汚染土壌から粒径2mm未満の細粒土壌を分離する手段、平均粒径0.5〜10mmであって該細粒土壌より粒径が大きい浄化促進粒を細粒土壌に供給する手段、浄化促進粒を混合した細粒土壌を水洗する洗浄槽、水洗した細粒土壌から浄化促進粒および粒径74μm以下の微細土壌を分級する手段、分級した浄化促進粒を洗浄して上記供給手段に導く回収手段、分級した微細土壌を受け入れる凝集沈殿槽、浄化促進粒および微細土壌を分離した細粒土壌を脱水する手段を有することを特徴とする汚染土壌洗浄システムが提案されている(特許文献2参照。)。   Also, means for pulverizing contaminated soil, means for separating fine soil having a particle size of less than 2 mm from the crushed contaminated soil, purification having an average particle size of 0.5 to 10 mm and a particle size larger than that of the fine soil Means for supplying accelerated grains to fine-grained soil, washing tank for washing fine-grained soil mixed with purification-promoting grains, means for classifying purification-promoting grains and fine soil with a particle size of 74 μm or less from the washed fine-grained soil, classified Contaminated soil characterized by having a collection means for cleaning and promoting the purification promotion grains to the supply means, a coagulating sedimentation tank for receiving the classified fine soil, and means for dehydrating the fine grain soil from which the purification promotion grains and the fine soil have been separated A cleaning system has been proposed (see Patent Document 2).

また、分級すべき微粒子および粗粒子を含む混合粒子を湿式下で分級する水力分級機において、垂直方向に設けた筒体と、該筒体内にほぼ均一な分級用上昇液体流を生成するための分級用液体供給手段と、前記混合粒子を前記分級用上昇液体流に対向して前記筒体内にほぼ均一に供給するための混合粒子供給手段と、前記分級用上昇液体流を分級された微粒子とともに筒体からほぼ均一に抜き出すための分級用液体抜出し手段と、分級された粗粒子を前記筒体から排出するための粗粒子取出し手段と、前記分級用液体供給手段と分級用液体抜き出し手段との間に設けた傾斜板からなる整流手段とを具備したことを特徴とする水力分級機が提案されている(特許文献3参照。)。   Further, in a hydraulic classifier that classifies mixed particles including fine particles and coarse particles to be classified under wet conditions, a cylinder provided in the vertical direction and a substantially uniform ascending liquid flow for classification are generated in the cylinder. A classifying liquid supply means, a mixed particle supply means for supplying the mixed particles almost uniformly into the cylindrical body facing the ascending liquid flow for classification, and fine particles classified with the ascending liquid flow for classification A classification liquid extracting means for substantially uniformly extracting from the cylinder, a coarse particle extracting means for discharging the classified coarse particles from the cylinder, the classification liquid supply means, and a classification liquid extracting means; There has been proposed a hydraulic classifier characterized by comprising a rectifying means comprising an inclined plate provided therebetween (see Patent Document 3).

また、多段式の処理設備をほぼ1ケース内に納めたコンパクトな構造物からなり、初めの口から入った処理水はポリマー凝集剤のゲル塊とローター付きの槽で攪拌混合され、その後、処理水はアスファルトなどの大きな固形物と分離され、また小さな固形物はまとめて回収され、ここで固形物と一応分離された水は上昇過程で3段の傾斜板の間を通り、ほぼ完全に固形物、浮遊物を分離してから上方のパイプより系外に排出される多段式の浄水設備が提案されている(特許文献4参照。)。   In addition, it consists of a compact structure in which a multistage treatment facility is housed in almost one case. The treated water from the first mouth is stirred and mixed in the polymer flocculant gel mass and a tank with a rotor, and then treated. Water is separated from large solids such as asphalt, and small solids are collected together, and the water separated from the solids passes between the three inclined plates in the ascending process, almost completely solids, There has been proposed a multi-stage water purification facility that separates floating substances and is discharged out of the system through an upper pipe (see Patent Document 4).

また、様々な粒径の粉体粒子を精密分級するための装置であって、長さ方向に伸長し断面が矩形の管状部材であって、所定の間隔で設けられた少なくとも2つの分級粒子取り出し口を有し、かつ少なくともひとつの整流装置を内接する管状部材と、所定の流量で搬送水を流すべく、前記管状部材と連通するようその一端付近に連結された搬送水注入装置と、前記粉体粒子を液体中で攪拌した攪拌液を所定の流量で前記搬送水に合流させるべく、前記管状部材と連通するようその一部に連結された攪拌液注入装置とからなり、前記攪拌液は、前記搬送水とともに前記管状部材内の前記整流装置を通過することによって層流となって流れることを特徴とする装置が提案されている(特許文献5参照。)   Also, an apparatus for precisely classifying powder particles having various particle diameters, which is a tubular member extending in the length direction and having a rectangular cross section, and taking out at least two classified particles provided at predetermined intervals A tubular member having a mouth and inscribed in at least one rectifier, a carrier water injection device connected to one end of the tubular member so as to communicate with the tubular member so as to flow carrier water at a predetermined flow rate, and the powder A stirring liquid injection device connected to a part of the tubular member so as to communicate with the tubular member in order to merge the stirring liquid obtained by stirring the body particles in the liquid with the transport water at a predetermined flow rate. An apparatus has been proposed that flows in a laminar flow by passing through the rectifier in the tubular member together with the transport water (see Patent Document 5).

また、波板を管路に挿入することによって構成されたスタティックミキサーが知られている(特許文献6参照。)。   Also, a static mixer configured by inserting a corrugated plate into a pipe line is known (see Patent Document 6).

特許第3795059号明細書Japanese Patent No. 3795059 特許第4595099号明細書Japanese Patent No. 4595099 特開平6−154643号公報JP-A-6-154643 米国特許第5547569号明細書US Pat. No. 5,547,569 特開平9−206627号公報JP-A-9-206627 米国特許第5380088号明細書US Patent No. 5380088

上述のように、篩を用いて土壌を分級する従来の分級装置あるいは土壌洗浄装置では、篩の目詰まりが生じたり、分級の閾値が75μmに制約されてしまったり、装置の小型化ができないといった問題があった。   As described above, in the conventional classification device or soil cleaning device that classifies soil using a sieve, clogging of the sieve occurs, the classification threshold is limited to 75 μm, and the device cannot be downsized. There was a problem.

そこで、この発明が解決しようとする課題は、土壌、より一般的には粒径分布を有する混合粒子の攪拌および分級を一つの容器内で行うことができることによりシステムの小型化を図ることができ、しかも分級の閾値を連続的に調整することができる洗浄および分級システムならびにこの洗浄および分級システムに用いて好適な分級装置を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is that the system can be reduced in size by being able to stir and classify the soil, more generally, mixed particles having a particle size distribution in one container. In addition, a cleaning and classification system capable of continuously adjusting a classification threshold and a classification device suitable for use in the cleaning and classification system are provided.

上記課題を解決するために、この発明は、
互いに並列配置された分級装置および沈降装置を有し、
上記分級装置は、
第1の容器と、
上記第1の容器内に設けられた、粒径分布を有する混合粒子および洗浄液が供給され、上記混合粒子および上記洗浄液を攪拌して上記混合粒子および上記洗浄液が混合した固液混相流を生成するための攪拌層と、
上記攪拌層の上段に設けられた、上記攪拌層から供給される上記固液混相流を一様流にするための、波状スタティックミキサーからなる整流層と、
上記整流層の上段に設けられた、上記整流層を通過した上記固液混相流が供給され、上記混合粒子を分級するための、水平方向に対して角度Ψ(0度<Ψ<90度)傾斜した複数の管路を有する分級層とを有し、
上記沈降装置は、
第2の容器と、
上記第2の容器内に設けられた、上記分級層を通過した上記固液混相流中の粒子を沈降させて凝集させるための、水平方向に対して角度Θ(0度<Θ<90度)傾斜した複数の平板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板を有し、上記固液混相流はこの積層傾斜板の側面に供給される沈降層とを有する洗浄および分級システムである。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
Having a classifier and a settling device arranged in parallel with each other;
The classification device is
A first container;
The mixed particles having a particle size distribution and the cleaning liquid provided in the first container are supplied, and the mixed particles and the cleaning liquid are stirred to generate a solid-liquid mixed phase flow in which the mixed particles and the cleaning liquid are mixed. A stirring layer for,
A rectifying layer comprising a wavy static mixer for providing a uniform flow of the solid-liquid mixed phase flow supplied from the stirring layer, provided in the upper stage of the stirring layer,
An angle Ψ (0 degree <Ψ <90 degrees) with respect to the horizontal direction for classifying the mixed particles, which is provided in the upper stage of the rectifying layer and supplied with the solid-liquid mixed phase flow passing through the rectifying layer A classification layer having a plurality of inclined pipelines,
The settling device
A second container;
An angle Θ (0 ° <Θ <90 °) with respect to the horizontal direction for settling and agglomerating particles in the solid-liquid mixed phase flow passing through the classification layer provided in the second container The cleaning and classification system has a laminated inclined plate in which a plurality of inclined flat plates are laminated with a space therebetween, and the solid-liquid mixed phase flow has a sedimentation layer supplied to the side surface of the laminated inclined plate.

攪拌層には、洗浄および分級を行う、粒径分布を有する混合粒子および洗浄液が外部から供給され、これらの混合粒子および洗浄液の攪拌混合が行われる。攪拌層においては、攪拌用のポンプを設けて混合粒子および洗浄液を攪拌してもよいし、高圧ジェットによる水流の力で混合粒子を攪拌してもよいし、これらを併用してもよい。混合粒子の洗浄は主としてこの攪拌層における攪拌混合の過程で行われる。また、攪拌層においては、粒径分布を有する混合粒子のうちの分級により残された粒径が大きい粒子が底部に沈降して堆積するが、こうして堆積した粒子を攪拌層から第1の容器外に取り出し、回収するようにしてもよい。こうして回収した粒子は、再度洗浄を行うために、再び攪拌層に供給するようにしてもよい。   To the stirring layer, mixed particles having a particle size distribution and cleaning liquid for cleaning and classification are supplied from the outside, and the mixed particles and cleaning liquid are stirred and mixed. In the stirring layer, a stirring pump may be provided to stir the mixed particles and the cleaning liquid, or the mixed particles may be stirred by the force of water flow by a high-pressure jet, or these may be used in combination. Washing of the mixed particles is performed mainly in the process of stirring and mixing in the stirring layer. In the stirring layer, particles having a large particle size left by classification out of the mixed particles having a particle size distribution settle and deposit on the bottom, and the particles thus deposited are removed from the stirring layer to the outside of the first container. They may be taken out and collected. The particles thus recovered may be supplied again to the stirring layer for cleaning again.

攪拌層から供給される固液混相流は上昇流となって波状スタティックミキサーからなる整流層に供給され、この整流層を通過する過程で固液混相流が繰返し混合されることで整流され、一様流に変換される。ここで、波状スタティックミキサーは、波状の板により構成されたスタティックミキサーである(特許文献6参照。)。混合粒子の洗浄はこの整流層における整流の過程でも行われる。   The solid-liquid mixed phase flow supplied from the stirring layer is supplied as an upward flow to the rectifying layer composed of the wavy static mixer, and is rectified by repeatedly mixing the solid-liquid mixed phase flow in the process of passing through the rectifying layer. It is converted into a style. Here, the wavy static mixer is a static mixer constituted by a wavy plate (see Patent Document 6). Washing of the mixed particles is also performed in the process of rectification in the rectification layer.

分級層は、典型的には、水平方向に対して角度Ψ傾斜した複数の筒状の孔を有する構造体または水平方向に対して角度Ψ傾斜した複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板からなる。筒状の孔を有する構造体においては、筒状の孔が管路を構成する。筒状の孔の断面形状は、必要に応じて選ばれが、具体的には、例えば円、楕円、三角形、四角形、五角形、六角形などであり、これらの中でも、筒状の孔を最密充填配置で配列させることができる三角形、四角形または六角形が好適である。管路内の流速が小さい方が分級を容易に行うことができるため、好適には、筒状の孔と孔との間の隔壁の厚さは十分に小さくする。また、積層傾斜板においては、互いに隣接する板の間の空間が、断面形状が矩形の管路を構成する。この場合も、好適には、隔壁となる板の厚さは十分に小さくする。Ψおよびこれらの管路の長さは、分級の閾値、言い換えるとこれらの管路を通過させない粒子の粒径に応じて適宜選択される。分級層の管路の傾斜方向は特に限定されず、必要に応じて選択されるが、例えば、沈降装置側が高くなるように水平方向に対して角度Ψ傾斜したり、あるいは、沈降装置と反対側が高くなるように水平方向に対して角度Ψ傾斜したりする。   The classification layer is typically a structure having a plurality of cylindrical holes inclined at an angle Ψ with respect to the horizontal direction or a plurality of plates inclined at an angle Ψ with respect to the horizontal direction and stacked with a space between each other. It consists of a laminated inclined plate. In a structure having a cylindrical hole, the cylindrical hole constitutes a pipe line. The cross-sectional shape of the cylindrical hole is selected as necessary, and specifically, for example, a circle, an ellipse, a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, and the like. Triangles, squares or hexagons that can be arranged in a packed arrangement are preferred. Since classification can be performed more easily when the flow velocity in the pipeline is smaller, the thickness of the partition wall between the cylindrical holes is preferably sufficiently small. Further, in the laminated inclined plate, a space between adjacent plates constitutes a pipe having a rectangular cross section. Also in this case, preferably, the thickness of the plate serving as the partition wall is made sufficiently small. Ψ and the lengths of these pipes are appropriately selected according to the classification threshold, in other words, the particle size of the particles that do not pass through these pipes. The inclination direction of the classification layer pipe line is not particularly limited, and is selected as necessary. For example, the inclination line Ψ is inclined with respect to the horizontal direction so that the settling device side becomes higher, or the opposite side to the settling device is The angle ψ is inclined with respect to the horizontal direction so as to be higher.

分級層に供給される固液混相流において粒子の乱流拡散が起きると分級の効率が低下することから、これを防止して分級層による分級を効率的に行うため、洗浄および分級システムは、好適には、整流層と分級層との間に設けられた、整流層を通過した固液混相流を層流にするための層流層をさらに有する。この層流層は、典型的には、鉛直方向の複数の筒状の孔を有する構造体からなる。この構造体においては、筒状の孔が管路を構成する。また、この層流層により粒径が大きい粒子を取り除くことができるため、粒径が大きい粒子による分級層の管路の閉塞を防止することができる。   In the solid-liquid mixed phase flow supplied to the classification layer, if the turbulent diffusion of particles occurs, the efficiency of the classification is reduced.To prevent this and perform classification by the classification layer efficiently, the cleaning and classification system is Preferably, it further has a laminar flow layer provided between the rectifying layer and the classification layer for converting the solid-liquid mixed phase flow that has passed through the rectifying layer into a laminar flow. This laminar flow layer typically comprises a structure having a plurality of vertical cylindrical holes. In this structure, a cylindrical hole forms a pipe line. Further, since particles having a large particle diameter can be removed by the laminar flow layer, blockage of the classification layer pipe line by particles having a large particle diameter can be prevented.

分級層を通過した固液混相流には、混合粒子のうちの粒径が小さい粒子が残存しているが、沈降装置においてこれらの粒子を効率的に沈降させるためには、分級層を通過した固液混相流が沈降装置に供給される前に可能な限りこれらの粒子の凝集を促進させて粒径を大きくすることが望ましい。そこで、洗浄および分級システムは、好適には、第1の容器と第2の容器とを互いに連結するように設けられた凝集促進層をさらに有する。この凝集促進層は、水平方向または第2の容器側が低くなるように水平方向に対して角度Ω(0度<Ω≦10度)傾斜した複数の管路を有する。この場合、分級層を通過した固液混相流は、この凝集促進層の一端に供給され、他方の側面から出て第2の容器に供給される。凝集促進層は、具体的には、例えば、水平方向の複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層板、第2の容器側が低くなるように水平方向に対して角度Ω(0度<Ω≦10度)傾斜した複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板、水平方向の複数の筒状の孔を有する構造体または第2の容器側が低くなるように水平方向に対して角度Ω傾斜した複数の筒状の孔を有する構造体からなる。あるいは、凝集促進層は、例えば、この凝集促進層の中心軸の方向の最頂部から両側に向かって下向きに水平方向に対して角度Φ(0度<Φ<90度)傾斜した切妻屋根状の複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板または凝集促進層の中心軸の方向の最頂部から両側に向かって下向きに水平方向に対して角度Φ(0度<Φ<90度)傾斜し、かつ第2の容器側が低くなるように水平方向に対して角度Ω(0度<Ω≦10度)傾斜した切妻屋根状の複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板からなる。必要に応じて、管路の底部の板上に、凝集促進層の中心軸と直交する方向に延在する、管路の高さの途中の高さの縦板を凝集促進層の中心軸の方向に周期的または非周期的に設けてもよく、こうすることで縦板と縦板との間の領域に粒子を捕獲することができ、粒子の沈降を促進し、ひいては凝集を促進することができる。   In the solid-liquid mixed phase flow that has passed through the classification layer, particles having a small particle size remain among the mixed particles, but in order to efficiently settle these particles in the settling device, the particles have passed through the classification layer. It is desirable to increase the particle size by promoting the agglomeration of these particles as much as possible before the solid-liquid mixed phase flow is fed to the settling device. Therefore, the cleaning and classification system preferably further includes an aggregation promoting layer provided to connect the first container and the second container to each other. This aggregation promoting layer has a plurality of pipelines inclined at an angle Ω (0 ° <Ω ≦ 10 °) with respect to the horizontal direction so that the horizontal direction or the second container side is lowered. In this case, the solid-liquid mixed phase flow that has passed through the classification layer is supplied to one end of the aggregation promoting layer, and is supplied from the other side surface to the second container. Specifically, the agglomeration promoting layer is, for example, a laminated plate in which a plurality of horizontal plates are laminated with a space between each other, and an angle Ω (0 degree <0 degrees with respect to the horizontal direction so that the second container side is lowered Ω ≦ 10 degrees) A laminated inclined plate in which a plurality of inclined plates are laminated at intervals, a structure having a plurality of horizontal cylindrical holes, or a horizontal direction so that the second container side is lowered. And a structure having a plurality of cylindrical holes inclined at an angle Ω. Alternatively, the aggregation promoting layer has, for example, a gable roof shape inclined at an angle Φ (0 ° <Φ <90 °) with respect to the horizontal direction downward from the top in the direction of the central axis of the aggregation promoting layer to both sides. An angle Φ (0 ° <Φ <90 °) with respect to the horizontal direction downward from the top in the direction of the central axis of the laminated inclined plate or the aggregation promoting layer in which a plurality of plates are laminated with a space therebetween Laminated inclined plate in which a plurality of gable roof-shaped plates that are inclined and inclined at an angle Ω (0 ° <Ω ≦ 10 °) with respect to the horizontal direction are stacked so as to be spaced apart from each other so that the second container side is lowered Consists of. If necessary, on the plate at the bottom of the duct, a vertical plate extending in the direction perpendicular to the central axis of the aggregation promoting layer and having a height in the middle of the duct is arranged on the central axis of the aggregation promoting layer. May be provided periodically or non-periodically in the direction, so that particles can be trapped in the region between the vertical plates and promote the sedimentation of the particles and thus the aggregation Can do.

分級層を通過した固液混相流は、沈降装置に供給される時点では、必ずしも一様流となっていない。そこで、洗浄および分級システムは、好適には、分級層と沈降装置との間、または、凝集促進層を設ける場合には分級層と凝集促進層との間に、波状スタティックミキサーからなる整流層をさらに有する。こうすることで、分級層から沈降装置に供給される固液混相流を一様流とすることができ、粒子の沈降を効率的に行うことができる。   The solid-liquid mixed phase flow that has passed through the classification layer is not necessarily uniform when it is supplied to the settling device. Therefore, the cleaning and classification system preferably includes a rectifying layer comprising a wave-like static mixer between the classification layer and the sedimentation device, or between the classification layer and the aggregation promotion layer when an aggregation promotion layer is provided. Also have. By carrying out like this, the solid-liquid mixed phase flow supplied to a sedimentation apparatus from a classification layer can be made into a uniform flow, and sedimentation of particle | grains can be performed efficiently.

粒径分布を有する混合粒子は、基本的にはどのようなものであってもよく、材質も問わないが、具体的には、例えば、土壌、土壌以外の各種材質の粒子からなる混合粒子、土壌と土壌以外の各種材質の粒子とからなる混合粒子などである。土壌以外の各種材質の粒子からなる混合粒子の一例を挙げると、粒径が小さいカーボン粒子とこのカーボン粒子より粒径が大きい石膏粒子とからなる混合粒子である。また、洗浄液は、典型的には水であるが、水に他の物質(各種の液体あるいはオゾンや二酸化炭素などの気体)を溶解した溶液であってもよいし、水以外の各種の溶媒、例えば、各種の有機溶剤(アルコール、アセトン、トルエンなど)などであってもよい。   The mixed particles having a particle size distribution may basically be any material, and the material is not limited, but specifically, for example, mixed particles composed of particles of various materials other than soil, Mixed particles composed of soil and particles of various materials other than soil. An example of mixed particles composed of particles of various materials other than soil is a mixed particle composed of carbon particles having a small particle diameter and gypsum particles having a particle diameter larger than the carbon particles. The cleaning liquid is typically water, but it may be a solution in which other substances (various liquids or gases such as ozone or carbon dioxide) are dissolved in water, or various solvents other than water, For example, various organic solvents (alcohol, acetone, toluene, etc.) may be used.

また、この発明は、
第1の容器と、
上記第1の容器内に設けられた、粒径分布を有する混合粒子および洗浄液が供給され、上記混合粒子および上記洗浄液を攪拌して上記混合粒子および上記洗浄液が混合した固液混相流を生成するための攪拌層と、
上記攪拌層の上段に設けられた、上記攪拌層から供給される上記固液混相流を一様流にするための、波状スタティックミキサーからなる整流層と、
上記整流層の上段に設けられた、上記整流層を通過した上記固液混相流が供給され、上記混合粒子を分級するための、水平方向に対して角度Ψ(0度<Ψ<90度)傾斜した複数の管路を有する分級層とを有する分級装置である。
In addition, this invention
A first container;
The mixed particles having a particle size distribution and the cleaning liquid provided in the first container are supplied, and the mixed particles and the cleaning liquid are stirred to generate a solid-liquid mixed phase flow in which the mixed particles and the cleaning liquid are mixed. A stirring layer for,
A rectifying layer comprising a wavy static mixer for providing a uniform flow of the solid-liquid mixed phase flow supplied from the stirring layer, provided in the upper stage of the stirring layer,
An angle Ψ (0 degree <Ψ <90 degrees) with respect to the horizontal direction for classifying the mixed particles, which is provided in the upper stage of the rectifying layer and supplied with the solid-liquid mixed phase flow passing through the rectifying layer A classification device having a classification layer having a plurality of inclined pipelines.

この分級装置の発明においては、上記の洗浄および分級システムの発明に関連して説明したことが成立する。例えば、分級層は、典型的には、水平方向に対して角度Ψ傾斜した複数の筒状の孔を有する構造体または水平方向に対して角度Ψ傾斜した複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板からなる。また、分級装置は、好適には、整流層と分級層との間に設けられた、整流層を通過した上記固液混相流を層流にするための層流層をさらに有する。   In the invention of the classifying device, what has been described in relation to the invention of the cleaning and classifying system is valid. For example, the classification layer is typically a structure having a plurality of cylindrical holes inclined at an angle Ψ with respect to the horizontal direction or a plurality of plates inclined at an angle Ψ with respect to the horizontal direction with a space between each other. It consists of the laminated inclination board made. The classifier preferably further includes a laminar flow layer provided between the rectifying layer and the classifying layer for converting the solid-liquid mixed phase flow that has passed through the rectifying layer into a laminar flow.

この発明によれば、粒径分布を有する混合粒子、例えば土壌の攪拌および分級を一つの容器内で行うことができることによりシステムの小型化を図ることができ、しかも分級層を構成する管路の高さや長さを調整することにより、分級の閾値を連続的に調整することができる。   According to the present invention, mixed particles having a particle size distribution, for example, soil agitation and classification can be performed in one container, so that the system can be miniaturized and the pipes constituting the classification layer can be reduced. By adjusting the height and length, the classification threshold can be continuously adjusted.

この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムを示す断面図である。1 is a sectional view showing a cleaning and classification system according to a first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムを示す斜視図である。1 is a perspective view showing a cleaning and classification system according to a first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの分級装置の整流層を構成する波状スタティックミキサーの構成を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the structure of the wavy static mixer which comprises the rectification | straightening layer of the classification apparatus of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの分級装置の層流層の構成を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the structure of the laminar flow layer of the classification apparatus of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの分級装置の分級層の構成を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the structure of the classification layer of the classification apparatus of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの分級装置の分級層の構成を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the structure of the classification layer of the classification apparatus of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの分級装置の分級層の原理を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the principle of the classification layer of the classification apparatus of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの分級装置の分級層の原理を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the principle of the classification layer of the classification apparatus of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの分級装置の分級層の原理を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the principle of the classification layer of the classification apparatus of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの分級装置の分級層の原理を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the principle of the classification layer of the classification apparatus of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの分級装置の分級層の原理を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the principle of the classification layer of the classification apparatus of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの分級装置の分級層の原理を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the principle of the classification layer of the classification apparatus of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの沈降装置の沈降層の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the sedimentation layer of the sedimentation apparatus of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの具体的な第1の構成例を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a specific first configuration example of a cleaning and classification system according to a first embodiment of the present invention. FIG. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの具体的な第2の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific 2nd structural example of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. 図15に示す洗浄および分級システムの攪拌層への土壌および水の供給方法を説明するための一部拡大図である。It is a partially expanded view for demonstrating the supply method of the soil and water to the stirring layer of the washing | cleaning and classification system shown in FIG. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの具体的な第3の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific 3rd structural example of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施の形態による洗浄および分級システムの分級装置の各層の機能を検証するために行った実験で用いた分級装置を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the classification apparatus used in the experiment conducted in order to verify the function of each layer of the classification apparatus of the washing | cleaning and classification system by 1st Embodiment of this invention. 図18に示す分級装置の特定位置における固液混相流の外観を示す図面代用写真である。FIG. 19 is a drawing-substituting photograph showing an appearance of a solid-liquid mixed phase flow at a specific position of the classifier shown in FIG. 図18に示す分級装置の分級層の下側を流れる細粒砂プルームを示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the fine-grained sand plume which flows under the classification layer of the classification apparatus shown in FIG. 実施例1による洗浄および分級システムを示す図面代用写真である。2 is a drawing-substituting photograph showing a cleaning and classification system according to Example 1. FIG. 実施例1による洗浄および分級システムならびに実施例1による洗浄および分級システムにおいて沈降装置を用いないものの各測点におけるSSの測定結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the measurement result of SS in each measuring point of what does not use a sedimentation apparatus in the washing | cleaning and classification system by Example 1, and the washing | cleaning and classification system by Example 1. FIG. 図21の測点1、2におけるSSの測定結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the measurement result of SS in the measurement points 1 and 2 of FIG. 実施例1による洗浄および分級システムを用いて土壌の洗浄および分級を行ったときの原土壌の粒径分布、分級装置における粒径分布および沈降装置における粒径分布の測定結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the measurement result of the particle size distribution of a raw soil when performing washing | cleaning and classification of soil using the washing | cleaning and classification system by Example 1, the particle size distribution in a classification apparatus, and the particle size distribution in a sedimentation apparatus. is there. 実施例1による洗浄および分級システムを用いて放射能汚染土壌の洗浄および分級を行う原土壌の粒径分布および分級後の土壌の粒径分布を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the particle size distribution of the raw soil which performs washing | cleaning and classification of radioactively contaminated soil using the washing | cleaning and classification system by Example 1, and the particle size distribution of the soil after classification. 実施例1による洗浄および分級システムを用いて放射能汚染土壌の洗浄および分級を行ったときの分級装置の各層における固液混相流の外観を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the external appearance of the solid-liquid mixed-phase flow in each layer of a classification apparatus when the radioactive contamination soil is wash | cleaned and classified using the washing | cleaning and classification system by Example 1. FIG. この発明の第2の実施の形態による洗浄および分級システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the washing | cleaning and classification system by 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施の形態による洗浄および分級システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the washing | cleaning and classification system by 3rd Embodiment of this invention. この発明の第4の実施の形態による洗浄および分級システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the washing | cleaning and classification system by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施の形態による洗浄および分級システムにおける凝集促進層の具体的な第1の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the specific 1st structural example of the aggregation promotion layer in the washing | cleaning and classification system by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施の形態による洗浄および分級システムにおける凝集促進層の具体的な第2の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the specific 2nd structural example of the aggregation promotion layer in the washing | cleaning and classification system by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施の形態による洗浄および分級システムにおける凝集促進層の具体的な第3の構成例を示す平面図、断面図および一部拡大図である。It is the top view, sectional drawing, and partial enlarged view which show the specific 3rd structural example of the aggregation promotion layer in the washing | cleaning and classification system by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施の形態による洗浄および分級システムの具体的な第4の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific 4th structural example of the washing | cleaning and classification system by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施の形態による洗浄および分級システムの具体的な第5の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific 5th structural example of the washing | cleaning and classification system by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施の形態による洗浄および分級システムの具体的な第6の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific 6th structural example of the washing | cleaning and classification system by 4th Embodiment of this invention. 実施例2による洗浄および分級システムの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the washing | cleaning and classification system by Example 2. FIG. 実施例2による洗浄および分級システムにおける凝集促進層の構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a configuration of an aggregation promoting layer in a cleaning and classification system according to Example 2. 実施例2による洗浄および分級システムにおける凝集促進層の他の構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing another configuration of the aggregation promoting layer in the cleaning and classification system according to Embodiment 2. FIG. 実施例2による洗浄および分級システムにより洗浄および分級を行った後の測点1、2におけるSSの測定結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the measurement result of SS in the measuring points 1 and 2 after performing washing | cleaning and classification by the washing | cleaning and classification system by Example 2. FIG. この発明の第5の実施の形態による洗浄および分級システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the washing | cleaning and classification system by 5th Embodiment of this invention.

以下、発明を実施するための形態(以下「実施の形態」という。)について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the drawings.

〈第1の実施の形態〉
[洗浄および分級システム]
図1および図2に、第1の実施の形態による洗浄および分級システムを示す。ここで、図1は断面図、図2は斜視図である。図1および図2に示すように、この洗浄および分級システムは、互いに並列配置された分級装置10および沈降装置20を有する。
<First Embodiment>
[Cleaning and classification system]
1 and 2 show a cleaning and classification system according to a first embodiment. Here, FIG. 1 is a sectional view, and FIG. 2 is a perspective view. As shown in FIGS. 1 and 2, the cleaning and classification system has a classification device 10 and a sedimentation device 20 arranged in parallel with each other.

分級装置10は、上部が開口した容器11と、容器11の底部に設けられた攪拌層12と、攪拌層12の上段に設けられた整流層13と、整流層13の上段に設けられた層流層14と、層流層14の上段に設けられた分級層15とを有する。容器11の形状は特に限定されないが、典型的にはほぼ直方体の形状を有する。これらの容器11、攪拌層12、整流層13、層流層14および分級層15の大きさは特に限定されず、必要に応じて選択される。これらの大きさの一例を挙げると、容器11、攪拌層12、整流層13、層流層14および分級層15の幅および奥行はいずれも20〜40cm、容器11の高さは60〜100cm、攪拌層12の高さは10〜20cm、整流層13の高さは20〜40cm、層流層14の高さは5〜10cm、分級層15の高さは10〜20cmである。   The classification device 10 includes a container 11 having an open top, a stirring layer 12 provided at the bottom of the container 11, a rectifying layer 13 provided in the upper stage of the stirring layer 12, and a layer provided in the upper stage of the rectifying layer 13. It has a fluidized layer 14 and a classification layer 15 provided on the upper stage of the laminar fluidized layer 14. The shape of the container 11 is not particularly limited, but typically has a substantially rectangular parallelepiped shape. The sizes of the container 11, the stirring layer 12, the rectifying layer 13, the laminar flow layer 14, and the classification layer 15 are not particularly limited, and are selected as necessary. As an example of these sizes, the width and depth of the container 11, the stirring layer 12, the rectifying layer 13, the laminar flow layer 14 and the classification layer 15 are all 20 to 40 cm, the height of the container 11 is 60 to 100 cm, The stirring layer 12 has a height of 10 to 20 cm, the rectifying layer 13 has a height of 20 to 40 cm, the laminar flow layer 14 has a height of 5 to 10 cm, and the classification layer 15 has a height of 10 to 20 cm.

攪拌層12は、洗浄および分級の対象である、粒径分布を有する混合粒子、例えば土壌と、洗浄液、例えば水とを攪拌混合し、混合粒子および洗浄液が混合した固液混相流を生成するためものである。攪拌層12には、容器11の外部から混合粒子および洗浄液を供給することができるようになっている。具体的には、例えば、この攪拌層12の周囲の部分の容器11の側壁に設けられた開口(図示せず)を通じて洗浄物導入管(図示せず)が接続され、この洗浄物導入管の一端に設けられた洗浄物投入口(図示せず)に投入される混合粒子を洗浄物導入管から攪拌層12内に供給することができるようになっている。また、例えば、攪拌層12の周囲の部分の容器11の側壁に洗浄液導入管(図示せず)が接続され、この洗浄液導入管から攪拌層12の内部に洗浄液を供給することができるようになっている。あるいは、例えば、容器11の手前で洗浄液導入管に上方から洗浄物導入管を接続し、洗浄液導入管から洗浄液の高圧ジェットを供給し、それによって洗浄物導入管から混合粒子を吸い込み、これらの混合粒子および洗浄液を攪拌層12の内部に供給するようにしてもよい。こうして攪拌層12内に供給された混合粒子および洗浄液は、例えば、この攪拌層12の内部に設けられた攪拌用ポンプ(図示せず)により攪拌混合され、混合粒子および洗浄液からなる固液混相流が生成される。容器11の手前で洗浄液導入管に上方から洗浄物導入管を接続し、洗浄液導入管から洗浄液の高圧ジェットを供給する場合は、攪拌層12の内部に攪拌用ポンプを設けても設けなくてもよく、いずれにしても混合粒子および洗浄液を攪拌層12内で攪拌混合することができる。攪拌層12の底部には分級層14による分級により残された粒子が沈降して堆積するが、こうして堆積した粒子は、この攪拌層12の底部に設けられた堆積物取り出し用の取り出し口(図示せず)から外部に取り出すことができるようになっている。   The agitation layer 12 is a target for washing and classification, in which mixed particles having a particle size distribution such as soil and a washing liquid such as water are agitated and mixed to generate a solid-liquid mixed phase flow in which the mixed particles and the washing liquid are mixed. Is. The stirring particles 12 can be supplied with mixed particles and cleaning liquid from the outside of the container 11. Specifically, for example, a cleaning material introduction pipe (not shown) is connected through an opening (not shown) provided in a side wall of the container 11 around the stirring layer 12. The mixed particles to be fed into a washing material inlet (not shown) provided at one end can be supplied into the stirring layer 12 from the washing material introduction pipe. Further, for example, a cleaning liquid introduction pipe (not shown) is connected to the side wall of the container 11 around the stirring layer 12, and the cleaning liquid can be supplied into the stirring layer 12 from the cleaning liquid introduction pipe. ing. Alternatively, for example, a cleaning material introduction pipe is connected to the cleaning liquid introduction pipe from above before the container 11 and a high-pressure jet of the cleaning liquid is supplied from the cleaning liquid introduction pipe, thereby sucking mixed particles from the cleaning material introduction pipe and mixing them. The particles and the cleaning liquid may be supplied to the inside of the stirring layer 12. The mixed particles and the cleaning liquid thus supplied into the stirring layer 12 are stirred and mixed by, for example, a stirring pump (not shown) provided in the stirring layer 12, and are a solid-liquid mixed phase flow composed of the mixed particles and the cleaning liquid. Is generated. When a cleaning material introducing tube is connected to the cleaning solution introducing tube from above before the container 11 and a high pressure jet of the cleaning solution is supplied from the cleaning solution introducing tube, a stirring pump may or may not be provided inside the stirring layer 12. In any case, the mixed particles and the cleaning liquid can be stirred and mixed in the stirring layer 12. The particles left by the classification by the classification layer 14 settle and deposit on the bottom of the stirring layer 12, and the particles thus deposited are taken out from the deposit extraction port provided in the bottom of the stirring layer 12 (see FIG. (Not shown) can be taken out to the outside.

整流層13は、攪拌層12で攪拌混合されて鉛直方向に吐出される固液混相流を水平面内で一様にするためのものであり、波状スタティックミキサーからなる。この固液混相流は、波状スタティックミキサーを下から上に通過する間に繰り返し攪拌され、その過程で整流され、通過後には一様流に変換されるようになっている。整流層13を構成する波状スタティックミキサーの一例について説明する。図3Aは波板16の一例を示す。図3Aに示すように、この波板16から一点鎖線で示す四角形の部分を切り出す。この四角形の波板16の各辺は波の山および谷が延びる方向に対して45度傾斜している。図3Bに示すように、こうして切り出した四角形の波板16を複数、波の山および谷が延びる方向が互いに直交するように重ね合わせる。重ね合わせる波板16の大きさおよび枚数は、容器10の大きさなどに応じて適宜決められる。そして、図3Cに示すように、こうして波板16を重ね合わせた直方体状の波板積層体13a、13b、13cを並列配置して整流層13とする。ただし、整流層13を構成する波板積層体の数は1個または2個あるいは4個以上であってもよい。波板16の大きさ、全体の厚さおよび波のピッチは必要に応じて選ばれるが、一例を挙げると、大きさは20cm×20cm、全体の厚さは9mm、波のピッチは32mmである。波板16を構成する板材の厚さの一例を挙げると0.7mmである。   The rectifying layer 13 is for making the solid-liquid mixed phase flow stirred and mixed in the stirring layer 12 and discharged in the vertical direction uniform in a horizontal plane, and is composed of a wave-like static mixer. This solid-liquid mixed phase flow is repeatedly stirred while passing through the wavy static mixer from the bottom to the top, rectified in the process, and converted into a uniform flow after the passage. An example of the wavy static mixer that constitutes the rectifying layer 13 will be described. FIG. 3A shows an example of the corrugated plate 16. As shown in FIG. 3A, a rectangular portion indicated by a one-dot chain line is cut out from the corrugated plate 16. Each side of the rectangular corrugated plate 16 is inclined 45 degrees with respect to the direction in which the wave peaks and valleys extend. As shown in FIG. 3B, a plurality of rectangular corrugated plates 16 cut out in this way are overlaid so that the directions in which the wave peaks and valleys extend are orthogonal to each other. The size and the number of corrugated plates 16 to be superimposed are appropriately determined according to the size of the container 10 and the like. Then, as shown in FIG. 3C, the rectangular parallelepiped corrugated sheet laminates 13 a, 13 b, and 13 c on which the corrugated sheets 16 are overlapped in this way are arranged in parallel to form a rectifying layer 13. However, the number of corrugated laminates constituting the rectifying layer 13 may be one, two, or four or more. The size of the corrugated plate 16, the overall thickness and the wave pitch are selected as necessary. For example, the size is 20 cm × 20 cm, the overall thickness is 9 mm, and the wave pitch is 32 mm. . An example of the thickness of the plate material constituting the corrugated plate 16 is 0.7 mm.

層流層14は、整流層13から鉛直上方に吐出される一様な固液混相流を鉛直方向の層流にするためのものである。層流層14は、固液混相流が低レイノルズ数流れとなるように設計され、乱流拡散がなく粒子が拡散しないように複数の鉛直方向の筒状の孔からなる管路を有する構造体により構成される。図4Aに層流層14の断面構造の一例を示す。図4Aに示すように、層流層14は、隔壁14aで隔てられた鉛直方向の筒状の孔14bからなる管路が二次元面内に複数配置された構造体からなる。図4B、CおよびDに層流層14の平面図の例を示す。図4Bに示す例では、隔壁14aで隔てられた断面形状が正三角形の筒状の孔14bからなる管路が二次元面内に設けられている。図4Cに示す例では、隔壁14aで隔てられた断面形状が正方形の筒状の孔14bからなる管路が二次元面内に設けられている。図4Dに示す例では、隔壁14aで隔てられた断面形状が六角形の筒状の孔14bからなる管路が二次元面内に設けられている。   The laminar flow layer 14 is for converting a uniform solid-liquid mixed phase flow discharged vertically upward from the rectifying layer 13 into a laminar flow in the vertical direction. The laminar flow layer 14 is designed such that the solid-liquid mixed phase flow is a low Reynolds number flow, and has a pipe line composed of a plurality of vertical cylindrical holes so that there is no turbulent diffusion and particles do not diffuse. Consists of. FIG. 4A shows an example of a cross-sectional structure of the laminar flow layer 14. As shown in FIG. 4A, the laminar flow layer 14 is composed of a structure in which a plurality of pipe lines composed of vertical cylindrical holes 14b separated by a partition wall 14a are arranged in a two-dimensional plane. 4B, C and D show examples of plan views of the laminar flow layer 14. FIG. In the example shown in FIG. 4B, a pipe line including a cylindrical hole 14b having a regular triangular cross section separated by a partition wall 14a is provided in a two-dimensional plane. In the example shown in FIG. 4C, a pipe line formed of a cylindrical hole 14b having a square cross section separated by a partition wall 14a is provided in a two-dimensional plane. In the example shown in FIG. 4D, a pipe line formed of a cylindrical hole 14b having a hexagonal cross section separated by a partition wall 14a is provided in a two-dimensional plane.

層流層14では、具体的には、例えば、筒状の孔14b内の流れのレイノルズ数Reは円管流が層流になる条件であるRe<2300を満たすように設計される。流量をQ、容器11および孔14bの内径(等価直径)をそれぞれhA 、ha とすると、容器11内のレイノルズ数ReA および孔14b内のレイノルズ数Rea はそれぞれ
となる。ここで、孔14bの仕切りの隔壁14aの断面積は孔14bの断面積に比べて無視できるとし、hA 2 =Nha 2 (Nは孔14bの数)とした。したがって、孔14bを通過する流れのレイノルズ数Rea は、容器11を通過する流れのレイノルズ数ReA のN-1/2倍となり、層流化が可能となる。例えば、hA =1m、ha =4mmとすれば、Rea はReA の4mm/1m=0.004倍となる。また、孔14bを通過する流れのレイノルズ数Rea の下限値を2000とおくと、容器11を通過する流れのレイノルズ数ReA は2000×(1m/4mm)=500000となるから、これより処理流量の上限値が決定される。
In the laminar flow layer 14, specifically, for example, the Reynolds number Re of the flow in the cylindrical hole 14b is designed so as to satisfy Re <2300, which is a condition that the circular flow becomes a laminar flow. The flow rate Q, the internal diameter of the container 11 and the hole 14b (equivalent diameter) each h A, When h a, the Reynolds number Re a is within each Reynolds number Re A and holes 14b in the container 11
It becomes. Here, the cross-sectional area of the partition of the partition wall 14a of the hole 14b is set to be negligible in comparison to the cross-sectional area of the hole 14b, and a h A 2 = Nh a 2 ( N number of holes 14b). Therefore, the Reynolds number Re a of the flow passing through the hole 14b is N −1/2 times the Reynolds number Re A of the flow passing through the container 11, and laminar flow is possible. For example, if h A = 1 m and h a = 4 mm, Re a is 4 mm / 1 m = 0.004 times Re A. Further, when the lower limit value of the Reynolds number Re a of the flow passing through the hole 14b is set to 2000, the Reynolds number Re A of the flow passing through the container 11 becomes 2000 × (1 m / 4 mm) = 500,000. The upper limit value of the flow rate is determined.

分級層15は、層流層14から鉛直上方に吐出される一様な層流の固液混相流の混合粒子を分級するためのものであり、良く知られた以下の原理に基づいて設計される。すなわち、洗浄液の比重より比重が大きい粒子(例えば、洗浄液が水の場合は比重が1より大きい粒子)の沈降時間は沈降距離が小さいほど短くなるため、洗浄液中での粒子の沈殿は傾斜管路を設置することで促進される。したがって、洗浄液中に空間的に密に傾斜管路を設置すると効果的に沈降粒子を捕獲することができる。図5Aに分級層15の断面構造の一例を示す。図5Aに示すように、分級層15は、隔壁15aで隔てられた水平方向に対して傾斜した筒状の孔15bからなる傾斜管路が二次元面内に複数配置された構造体からなる。図5B、CおよびDに分級層15の平面図の例を示す。図5Bに示す例では、隔壁15aで隔てられた断面形状が正三角形の筒状の孔15bからなる管路が二次元面内に設けられている。図5Cに示す例では、隔壁15aで隔てられた断面形状が正方形の筒状の孔15bからなる管路が二次元面内に設けられている。図5Dに示す例では、隔壁15aで隔てられた断面形状が六角形の筒状の孔15bからなる管路が二次元面内に設けられている。また、図6Aに分級層15の断面構造の他の例を示す。図6Aに示すように、分級層16は、隔壁15aで隔てられた水平方向に対して傾斜した断面形状が長方形の筒状の孔15bからなる傾斜管路が二次元面内に複数配置された構造体からなる。図6Bにこの分級層15の平面図を示す。水平方向に対するこれらの傾斜管路の傾斜角度はΨ(0度<Ψ<90度)である。これらの傾斜管路の傾斜方向は必要に応じて選択されるが、例えば、沈降装置20側が高くなるように水平方向に対して角度Ψ傾斜させ、あるいは、沈降装置20と反対側が高くなるように水平方向に対して角度Ψ傾斜させる。   The classification layer 15 is for classifying the mixed particles of a uniform laminar solid-liquid mixed phase flow discharged vertically upward from the laminar flow layer 14 and is designed based on the well-known principle described below. The That is, the settling time of particles having a specific gravity greater than the specific gravity of the cleaning liquid (for example, particles having a specific gravity greater than 1 when the cleaning liquid is water) becomes shorter as the settling distance becomes shorter. It is promoted by installing. Therefore, the sedimentation particles can be effectively captured when the inclined pipeline is spatially densely installed in the cleaning liquid. FIG. 5A shows an example of a cross-sectional structure of the classification layer 15. As shown in FIG. 5A, the classification layer 15 is formed of a structure in which a plurality of inclined pipe lines each formed of a cylindrical hole 15b inclined with respect to the horizontal direction and separated by a partition wall 15a are arranged in a two-dimensional plane. 5B, C and D show examples of plan views of the classification layer 15. FIG. In the example shown in FIG. 5B, a pipe line formed of cylindrical holes 15b having a regular triangular cross section separated by a partition wall 15a is provided in a two-dimensional plane. In the example shown in FIG. 5C, a pipe line made of a cylindrical hole 15b having a square cross section separated by a partition wall 15a is provided in a two-dimensional plane. In the example shown in FIG. 5D, a pipe line formed of a cylindrical hole 15b having a hexagonal cross section separated by a partition wall 15a is provided in a two-dimensional plane. FIG. 6A shows another example of the sectional structure of the classification layer 15. As shown in FIG. 6A, the classification layer 16 has a plurality of inclined pipelines arranged in a two-dimensional plane composed of cylindrical holes 15b having a rectangular sectional shape inclined with respect to the horizontal direction and separated by a partition wall 15a. Consists of a structure. FIG. 6B shows a plan view of the classification layer 15. The inclination angle of these inclined pipes with respect to the horizontal direction is Ψ (0 degree <Ψ <90 degrees). The inclination direction of these inclined pipes is selected as necessary. For example, the inclination pipe is inclined by an angle Ψ with respect to the horizontal direction so that the settling apparatus 20 side becomes higher, or the opposite side to the settling apparatus 20 becomes higher. The angle ψ is inclined with respect to the horizontal direction.

分級層15による分級の原理を図7を用いて詳細に説明する。図7は、水平方向に対して傾斜した孔からなる傾斜管路内の上昇流により、洗浄液の比重より比重が大きい粒子が流れにより上方に移流する様子を示す。図7に示すように、傾斜管路の入口の下端を原点とし、時間をtで表して傾斜管路に沿う方向の座標軸X(t)、傾斜管路に垂直な方向の座標軸Z(t)を取って傾斜管路内の粒子の位置を(X(t),Z(t))と表す。傾斜管路の管路長はlである。粒子には重力mg(mは粒子の質量、gは重力加速度)が鉛直方向に働く。粒子は傾斜管路に沿って距離Lだけ遡上すると傾斜管路の底面に沈降する。沈降した粒子は傾斜管路の底面に沿って滑動し、下端の入口から排出される。粒子のレイノルズ数が1に比べて十分小さい場合には、ストークスの抵抗則にしたがって粒子軌跡を次式のように予測することができる。
ここで、γは粒子の比重、φは粒径(粒子の外径)、νは流体の動粘性係数、Um は平均流速、cは粒子の体積比である。また、f(c)は粒子濃度の増加に伴う沈降速度の低減割合であり、1個の粒子が周りの粒子の影響を受けずに沈降するときにはf(c)=1、周りの粒子の影響を受けて沈降するときはf(c)<1となる。粒子が傾斜管路の底面に沈降するまでの距離(遡上長さ)Lは式(2)を用いて求めることができる。すなわち、式(2)を解いて、Z(t)=0 のときのX(t)=Lを求めると
となる。ここで、Ψは傾斜管路の水平方向からの傾斜角(0度<Ψ<90度)、hは管路の高さ、nは二次元ポアズイユ流れでは6、円管ポアズイユ流では8となる。式(3)から、傾斜管路を通過させない粒子の最大粒径が、管路高さhおよび遡上長さLの関数として決定される。この原理にしたがえば、傾斜管路の傾斜角Ψを可変にすることで、分級する粒子の閾値、言い換えると分級可能な粒径下限値を容易にしかも連続的に調整することができる。
The principle of classification by the classification layer 15 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 7 shows a state in which particles having a specific gravity larger than the specific gravity of the cleaning liquid advect upward due to the upward flow in the inclined pipe line composed of holes inclined with respect to the horizontal direction. As shown in FIG. 7, the origin is the lower end of the inlet of the inclined pipeline, the coordinate axis X (t) in the direction along the inclined pipeline with time represented by t, and the coordinate axis Z (t) in the direction perpendicular to the inclined pipeline. And the position of the particle in the inclined pipe is represented as (X (t), Z (t)). The pipe length of the inclined pipe is l. Gravity mg (m is the mass of the particle and g is the acceleration of gravity) acts on the particles in the vertical direction. The particles settle on the bottom surface of the inclined pipe when going up a distance L along the inclined pipe. The settled particles slide along the bottom surface of the inclined pipe and are discharged from the lower end inlet. When the Reynolds number of the particle is sufficiently smaller than 1, the particle trajectory can be predicted as follows according to Stokes' resistance law.
Here, γ is the specific gravity of the particles, φ is the particle diameter (particle outer diameter), ν is the kinematic viscosity coefficient of the fluid, U m is the average flow velocity, and c is the volume ratio of the particles. Further, f (c) is a reduction rate of the settling velocity with an increase in particle concentration. When one particle settles without being influenced by surrounding particles, f (c) = 1, and the influence of surrounding particles. F (c) <1 when settling after receiving. The distance (upward run length) L until the particles settle on the bottom surface of the inclined pipe line can be obtained using Equation (2). That is, by solving equation (2) and obtaining X (t) = L when Z (t) = 0,
It becomes. Here, Ψ is the inclination angle of the inclined pipe from the horizontal direction (0 degree <Ψ <90 degrees), h is the height of the pipe, n is 6 in the two-dimensional Poiseuille flow, and 8 in the circular pipe Poiseuille flow. . From equation (3), the maximum particle size of the particles that do not pass through the inclined conduit is determined as a function of the conduit height h and the run-up length L. According to this principle, by making the inclination angle Ψ of the inclined pipe line variable, it is possible to easily and continuously adjust the threshold value of the particles to be classified, in other words, the lower limit value of the classifiable particle size.

図8、図9および図10は予測式(3)から計算した遡上長さLである。ただし、Um =0.52cm/s、γ=2.7、ν=0.01cm2 /s、c=0、f(c)=1、容器11の等価直径hA =40cmとした。図8より、例えば、管路の高さ(h)が2.54mm、長さ(L)が10cmの傾斜管路において、流量Qが50L/minの場合、粒径φが30μmの粒子を通過させないためには傾斜角Ψをおよそ80度以下、粒径φが20μmの粒子では63度以下にする必要がある。また、図9より、例えば、管路の高さ(h)が2.54mm、長さ(L)が10cmの傾斜管路において、流量Qが180L/minの場合、粒径φが50μmの粒子を通過させないためには傾斜角Ψをおよそ77度以下、粒径φが30μmの粒子では52度以下にする必要がある。また、図10より、例えば、管路の高さ(h)が3mm、長さ(L)が10cmの傾斜管路において、流量Qが180L/minの場合、粒径φが50μmの粒子を通過させないためには傾斜角Ψをおよそ72度以下にする必要がある。一方で、傾斜管路の傾斜角Ψについては、傾斜管路の底面に沈降した粒子が底面を滑動して管路入口から排出されるためには、底面と粒子との摩擦係数μがμ<tanΨを満たす必要がある。ただし、摩擦係数μに関しては、ポンプなどの機械振動により値の低下が期待できる。 8, FIG. 9 and FIG. 10 are the run-up length L calculated from the prediction formula (3). However, U m = 0.52 cm / s, γ = 2.7, ν = 0.01 cm 2 / s, c = 0, f (c) = 1, and the equivalent diameter h A of the container 11 was 40 cm. From FIG. 8, for example, in the case of an inclined pipe having a height (h) of 2.54 mm and a length (L) of 10 cm, when a flow rate Q is 50 L / min, a particle having a particle diameter φ of 30 μm is passed. In order to prevent this, the inclination angle ψ needs to be about 80 degrees or less, and for particles having a particle diameter φ of 20 μm, it needs to be 63 degrees or less. Further, from FIG. 9, for example, in an inclined pipe having a pipe height (h) of 2.54 mm and a length (L) of 10 cm, when the flow rate Q is 180 L / min, particles having a particle diameter φ of 50 μm In order to prevent the particles from passing through, the inclination angle Ψ needs to be approximately 77 degrees or less, and for particles having a particle diameter φ of 30 μm, it is necessary to be 52 degrees or less. Further, from FIG. 10, for example, in an inclined pipe having a pipe height (h) of 3 mm and a length (L) of 10 cm, when a flow rate Q is 180 L / min, a particle having a particle diameter φ of 50 μm is passed. In order to prevent this, the tilt angle Ψ needs to be about 72 degrees or less. On the other hand, with respect to the inclination angle Ψ of the inclined pipe, in order that the particles settled on the bottom surface of the inclined pipe slide on the bottom surface and are discharged from the inlet of the pipe, the friction coefficient μ between the bottom surface and the particles is μ < It is necessary to satisfy tan Ψ. However, a decrease in the value of the friction coefficient μ can be expected due to mechanical vibration of the pump or the like.

ところで、傾斜管路を通過する流れのレイノルズ数をReとすると、Re=Uh/ν=(h/hA )ReA である。図11は、臨界レイノルズ数Rec を1000としたとき、傾斜管路を通過する流れのレイノルズ数ReがRec になるときのhを流量Qに対して求めたものである。図11より、傾斜管路を通過する流れのレイノルズ数ReがRec になるときのhは流量Qが大きくなるほど小さくなることが分かる。 By the way, Re = Uh / ν = (h / h A ) Re A where Reynolds number of the flow passing through the inclined pipe is Re. 11, when the critical Reynolds number Re c is 1000, the Reynolds number Re of the flow through the angled conduit is one that sought h when becomes Re c relative to the flow rate Q. From FIG. 11, h when the Reynolds number Re of the flow through the angled conduit is Re c it is seen that the flow rate Q becomes higher increases small.

また、図12は、粒径がφ=5μmまたは10μmであるときの予測式(3)から計算したL/hである。ただし、Um =0.52cm/s、γ=2.7、ν=0.01cm2 /s、c=0、f(c)=1、容器11の等価直径hA =40cm、流量Qが50L/minとした。図12より、例えば、φ=5μmの粒子を通過させないためには、Ψ=40度のとき、L/hを約400程度以上とする必要があることが分かる。例えば、分級で土壌から粘度成分のみを分離する場合を考えると、分級の閾値をシルトの最小径である5μm程度とする必要があるため、このような場合に有効である。 FIG. 12 shows L / h calculated from the prediction formula (3) when the particle diameter is φ = 5 μm or 10 μm. However, U m = 0.52 cm / s, γ = 2.7, ν = 0.01 cm 2 / s, c = 0, f (c) = 1, the equivalent diameter h A of the container 11 = 40 cm, and the flow rate Q is 50 L / min. From FIG. 12, for example, in order to prevent particles having φ = 5 μm from passing, it is understood that L / h needs to be about 400 or more when Ψ = 40 degrees. For example, considering the case where only the viscosity component is separated from the soil by classification, it is necessary to set the classification threshold to about 5 μm, which is the minimum diameter of silt, which is effective in such a case.

沈降装置20は、上部が開口した容器21と、容器21の内部に上下二段設けられた積層傾斜板22、23からなる沈降層とを有する。ただし、容器21の内部に設ける積層傾斜板の段数は特に限定されず、一段あるいは三段以上設けてもよい。積層傾斜板22、23を構成する傾斜板は水平方向に対して角度Θ(0度<Θ<90度)傾斜している。容器21の形状は特に限定されないが、典型的にはほぼ直方体の形状を有する。これらの容器21および積層傾斜板22、23の大きさは特に限定されず、必要に応じて選択される。これらの大きさの一例を挙げると、容器21の高さは60〜100cm、幅および奥行は20〜40cm、積層傾斜板22、23の高さは20〜40cm、幅および奥行は15〜35cmである。この場合、容器21の一側壁は分級装置10の容器11の一側壁と接しているが、これに限定されるものではない。容器11、21の互いに接する側壁には例えば長方形の開口部31が設けられている。開口部31の下辺は少なくとも分級層15以上の高さにある。積層傾斜板22、23は互いに間隔を空けて積層された複数の傾斜板からなる。積層傾斜板22、23を構成する傾斜板の傾斜方向は、分級層15から供給される分級後の固液混相流の供給方向と直交する方向であり、例えば、図1の手前側が低くなるように傾斜している。そして、分級層15から供給される分級後の固液混相流は上段の積層傾斜板23の側面からその内部に入るようになっている。図13AおよびBは容器21と積層傾斜板22、23との位置関係の一例を示す。図13Bに示すように、積層傾斜板22を構成する傾斜板22aおよび積層傾斜板23を構成する傾斜板23aは、水平方向に対して角度Θ(0度<Θ<90度)傾斜している。図13AおよびBに示すように、この例では、容器21と積層傾斜板22、23との間に隙間が設けられている。分級層15で分級後の固液混相流は、最初に、積層傾斜板23の傾斜板23aと傾斜板23aとの間の隙間23bを傾斜板23aに沿って流れ、続いて積層傾斜板22の傾斜板22aと傾斜板22aとの間の隙間22bを傾斜板22aに沿って流れ、その過程で傾斜板23a、22a上に粒子が沈降して堆積し、傾斜板23a、22aを滑り落ちて最終的に積層傾斜板22から出て行く。積層傾斜板22、23を通過した固液混相流は、容器21と積層傾斜板22、23との間に設けられた隙間を通って上昇し、積層傾斜板23を越えた時点で、図1に示すように、容器21の壁面に設けられた堰状の排出口32を越えて外部に流出する。例えば、こうして流出した固液混相流は回収システムにより回収され、洗浄液は必要に応じて再度使用され、粒子成分は回収される。必要に応じて、積層傾斜板22、23を構成する傾斜板22a、23aの少なくとも一つの少なくとも一部、例えば傾斜板22a、23aの表面を磁石で構成してもよい。このように傾斜板22a、23aの少なくとも一部を磁石で構成することにより、粒子が常磁性を示す場合、この粒子は磁石による磁界により磁化するため、粒子は磁力により傾斜板22a、23aに引き付けられる。このため、粒子は傾斜板22a、23aに沈降しやすくなる。こうして傾斜板22a、23aに沈降した粒子は凝集し、傾斜板22a、23aを滑り落ちる。この手法は、例えば、放射能汚染土壌に含まれるセシウムイオンを含む粘土は常磁性を示すことが知られており、このような粘土を除去するときに有効である。特に、最初に固液混相流が流入する上段の積層傾斜板23の傾斜板23a、取り分け上部の傾斜板23aを磁石で構成することが望ましい。   The settling device 20 includes a container 21 having an open top, and a settling layer composed of stacked inclined plates 22 and 23 provided in two upper and lower stages inside the container 21. However, the number of steps of the laminated inclined plate provided inside the container 21 is not particularly limited, and may be one or three or more. The inclined plates constituting the laminated inclined plates 22 and 23 are inclined at an angle Θ (0 ° <Θ <90 °) with respect to the horizontal direction. The shape of the container 21 is not particularly limited, but typically has a substantially rectangular parallelepiped shape. The size of the container 21 and the laminated inclined plates 22 and 23 is not particularly limited, and is selected as necessary. As an example of these sizes, the height of the container 21 is 60 to 100 cm, the width and depth are 20 to 40 cm, the height of the laminated inclined plates 22 and 23 is 20 to 40 cm, and the width and depth are 15 to 35 cm. is there. In this case, one side wall of the container 21 is in contact with one side wall of the container 11 of the classifier 10, but the present invention is not limited to this. For example, rectangular openings 31 are provided on the side walls of the containers 11 and 21 that are in contact with each other. The lower side of the opening 31 is at least as high as the classification layer 15. The laminated inclined plates 22 and 23 are composed of a plurality of inclined plates laminated at intervals. The inclination direction of the inclined plates constituting the laminated inclined plates 22 and 23 is a direction perpendicular to the supply direction of the solid-liquid mixed phase flow after classification supplied from the classification layer 15, and for example, the front side of FIG. It is inclined to. The solid-liquid mixed phase flow after classification supplied from the classification layer 15 enters the inside from the side surface of the upper laminated inclined plate 23. 13A and 13B show an example of the positional relationship between the container 21 and the laminated inclined plates 22 and 23. FIG. As shown in FIG. 13B, the inclined plate 22a constituting the laminated inclined plate 22 and the inclined plate 23a constituting the laminated inclined plate 23 are inclined at an angle Θ (0 ° <Θ <90 °) with respect to the horizontal direction. . As shown in FIGS. 13A and 13B, in this example, a gap is provided between the container 21 and the laminated inclined plates 22 and 23. The solid-liquid mixed phase flow after classification in the classification layer 15 first flows along the inclined plate 23a through the gap 23b between the inclined plate 23a and the inclined plate 23a of the laminated inclined plate 23, and then the laminated inclined plate 22 The gap 22b between the inclined plate 22a and the inclined plate 22a flows along the inclined plate 22a. In the process, particles settle and deposit on the inclined plates 23a, 22a, and slides down the inclined plates 23a, 22a to finally In particular, it goes out of the laminated inclined plate 22. The solid-liquid mixed phase flow that has passed through the laminated inclined plates 22 and 23 rises through a gap provided between the container 21 and the laminated inclined plates 22 and 23, and at the time when the laminated inclined plate 23 is exceeded, FIG. As shown in FIG. 5, the liquid flows out to the outside through a weir-shaped discharge port 32 provided on the wall surface of the container 21. For example, the solid-liquid mixed phase flow that has flowed out in this manner is recovered by a recovery system, the cleaning liquid is reused as necessary, and the particle components are recovered. If necessary, at least a part of at least one of the inclined plates 22a and 23a constituting the laminated inclined plates 22 and 23, for example, the surfaces of the inclined plates 22a and 23a may be configured with magnets. By constituting at least a part of the inclined plates 22a and 23a with magnets in this way, when the particles show paramagnetism, the particles are magnetized by a magnetic field generated by the magnets, so that the particles are attracted to the inclined plates 22a and 23a by a magnetic force. It is done. For this reason, the particles easily settle on the inclined plates 22a and 23a. Thus, the particles settled on the inclined plates 22a and 23a aggregate and slide down the inclined plates 22a and 23a. This technique is effective, for example, when clay containing cesium ions contained in radioactively contaminated soil exhibits paramagnetism and is removed. In particular, it is desirable that the inclined plate 23a of the upper layered inclined plate 23 into which the solid-liquid mixed phase flow first flows, and in particular the upper inclined plate 23a, are constituted by magnets.

[洗浄および分級システムの動作方法]
次に、上述のように構成されたこの洗浄および分級システムの動作方法について説明する。
[How the cleaning and classification system works]
Next, an operation method of the cleaning and classification system configured as described above will be described.

まず、分級装置10の容器11の外部から攪拌層12に粒径分布を有する混合粒子および洗浄液を供給し、これらの混合粒子および洗浄液を攪拌混合し、これらの混合粒子および洗浄液からなる固液混相流を生成する。この固液混相流は乱流状態となっている。混合粒子の洗浄は主としてこの攪拌層12における攪拌混合の過程で行われる。この固液混相流は洗浄液により上流に運ばれて波状スタティックミキサーからなる整流層13に供給され、この整流層13を通過する過程で一様流に変換される。混合粒子の洗浄はこの整流層13における整流の過程でも行われる。こうして一様流とされた固液混相流は層流層14に供給され、この層流層14を通過する過程で層流となり、沈降速度の大きな粒子が分級され、一般的には粒径が大きい粒子成分が取り除かれる。層流層14で層流とされた固液混相流は分級層15に供給され、この分級層15を通過する過程で所定の粒子成分を分級する。この分級層15による分級の閾値は、この分級層15の管路の高さh、言い換えると孔15bの径(等価直径)および長さlにより調整することができる。   First, mixed particles and cleaning liquid having a particle size distribution are supplied to the stirring layer 12 from the outside of the container 11 of the classifier 10, these mixed particles and cleaning liquid are stirred and mixed, and a solid-liquid mixed phase composed of these mixed particles and cleaning liquid Generate a flow. This solid-liquid mixed phase flow is in a turbulent state. Washing of the mixed particles is performed mainly in the process of stirring and mixing in the stirring layer 12. This solid-liquid mixed phase flow is carried upstream by the cleaning liquid, supplied to the rectifying layer 13 formed of a wave-like static mixer, and converted into a uniform flow in the process of passing through the rectifying layer 13. The cleaning of the mixed particles is also performed in the process of rectification in the rectifying layer 13. The solid-liquid mixed phase flow thus made uniform is supplied to the laminar flow layer 14 and becomes a laminar flow in the process of passing through the laminar flow layer 14, and particles having a large sedimentation velocity are classified. Large particle components are removed. The solid-liquid mixed phase flow converted into the laminar flow in the laminar flow layer 14 is supplied to the classification layer 15, and a predetermined particle component is classified in the process of passing through the classification layer 15. The threshold for classification by the classification layer 15 can be adjusted by the height h of the pipe line of the classification layer 15, in other words, the diameter (equivalent diameter) and the length l of the hole 15b.

分級層15で分級された固液混相流は容器11、21の側壁に設けられた開口31を通って沈降装置20の容器21内に入り、図13AおよびBに示すように、積層傾斜板23の一方の側面の傾斜板23aと傾斜板23aとの間の隙間22bに、傾斜板23aの傾斜方向と直交する方向、すなわち水平方向から供給される。このように傾斜板23aの傾斜方向と直交する方向から積層傾斜板23の側面に固液混相流が供給されることにより、積層傾斜板23が流れを阻害せず、平均流速も小さくなる。こうして積層傾斜板23の傾斜板23aと傾斜板23aとの間の隙間23aに供給された固液混相流は傾斜板23aに沿って下方に流れ、その過程で固液混相流中の粒子が傾斜板23a上に沈降堆積し、最終的に積層傾斜板23の下部から落下する。積層傾斜板23の下部から出て行く固液混相流は、下段の積層傾斜板22の傾斜板22aと傾斜板22aとの間の隙間22bに入り、傾斜板22aに沿って下方に流れ、その過程で固液混相流中の粒子が傾斜板22a上に沈降堆積し、最終的に積層傾斜板22の下部から落下する。その結果、沈降装置20の底部に粒子が沈降し、堆積する。こうして形成された堆積物は、必要に応じて、容器21の底部から外部に取り出される。一方、積層傾斜板23、22を通過した固液混相流は、これらの積層傾斜板22、23と容器21との間の隙間を通って上昇し、容器21の側壁に設けられた排出口32から外部に越流する。こうして容器21の外に越流した固液混相流の取り扱いは必要に応じて決められるが、例えば、配管を介して攪拌層12に戻され、洗浄液として使用される。   The solid-liquid mixed phase flow classified by the classification layer 15 enters the container 21 of the settling device 20 through the opening 31 provided on the side walls of the containers 11 and 21, and as shown in FIGS. The gap 22b between the inclined plate 23a and the inclined plate 23a on one side is supplied from the direction orthogonal to the inclined direction of the inclined plate 23a, that is, from the horizontal direction. Thus, by supplying the solid-liquid mixed phase flow to the side surface of the laminated inclined plate 23 from the direction orthogonal to the inclined direction of the inclined plate 23a, the laminated inclined plate 23 does not impede the flow, and the average flow velocity is also reduced. Thus, the solid-liquid mixed phase flow supplied to the gap 23a between the inclined plate 23a and the inclined plate 23a of the laminated inclined plate 23 flows downward along the inclined plate 23a, and particles in the solid-liquid mixed phase flow are inclined in the process. It settles and accumulates on the plate 23a, and finally falls from the lower part of the laminated inclined plate 23. The solid-liquid mixed phase flow exiting from the lower part of the laminated inclined plate 23 enters the gap 22b between the inclined plate 22a and the inclined plate 22a of the lower laminated inclined plate 22 and flows downward along the inclined plate 22a. In the process, particles in the solid-liquid mixed phase flow settle and deposit on the inclined plate 22 a and finally fall from the lower portion of the laminated inclined plate 22. As a result, particles settle and deposit at the bottom of the settling device 20. The deposit thus formed is taken out from the bottom of the container 21 as necessary. On the other hand, the solid-liquid mixed phase flow that has passed through the laminated inclined plates 23, 22 rises through the gap between the laminated inclined plates 22, 23 and the container 21, and the discharge port 32 provided on the side wall of the container 21. Overflow from the outside. The handling of the solid-liquid mixed phase flow that has overflowed out of the container 21 in this way is determined as necessary. For example, the solid-liquid mixed phase flow is returned to the stirring layer 12 via a pipe and used as a cleaning liquid.

[洗浄および分級システムの具体的な構成例]
次に、この洗浄および分級システムの具体的な構成例について説明する。
[Specific configuration example of cleaning and classification system]
Next, a specific configuration example of this cleaning and classification system will be described.

図14は第1の構成例を示す。図14に示すように、この第1の構成例では、容器11の底部が下に先すぼまりの四角錐状の形状を有しており、その内部に攪拌層12が設けられている。攪拌層12の側壁には洗浄物を攪拌層12に導入するための導入管41が接続されている。導入管41の上端には洗浄物を投入するための投入口42が設けられている。攪拌層12の側壁にはまた、洗浄液を攪拌層12に導入するための導入管43が接続されている。また、攪拌層12の内部には攪拌ポンプ44が設置されており、この攪拌ポンプ44により攪拌層12の内部に供給された混合粒子および洗浄液を攪拌混合することができるようになっている。導入管43は高圧ポンプ45を介して直方体状の受液槽46の底部に接続されている。受液槽46は容器21の側壁上部の排出口32の前方下部に取り付けられており、排出口32を越えて外に越流した固液混相流を受け入れることができるようになっている。   FIG. 14 shows a first configuration example. As shown in FIG. 14, in the first configuration example, the bottom of the container 11 has a quadrangular pyramid shape that is tapered downward, and the stirring layer 12 is provided therein. Connected to the side wall of the stirring layer 12 is an introduction pipe 41 for introducing the cleaning material into the stirring layer 12. An inlet 42 is provided at the upper end of the introduction pipe 41 for introducing the cleaning material. An introduction pipe 43 for introducing the cleaning liquid into the stirring layer 12 is also connected to the side wall of the stirring layer 12. In addition, a stirring pump 44 is installed inside the stirring layer 12, and the mixed particles and the cleaning liquid supplied into the stirring layer 12 can be stirred and mixed by the stirring pump 44. The introduction pipe 43 is connected to the bottom of a rectangular parallelepiped liquid receiving tank 46 through a high-pressure pump 45. The liquid receiving tank 46 is attached to the lower front portion of the discharge port 32 at the upper side of the side wall of the container 21 so as to be able to receive the solid-liquid mixed phase flow that has overflowed beyond the discharge port 32.

沈降装置20の容器21内には、二段の積層傾斜板22、23が設けられている。積層傾斜板22は、互いに間隔を空けて積層された複数の傾斜板22aからなる。同様に、積層傾斜板23は、互いに間隔を空けて積層された複数の傾斜板23aからなる。必要に応じて、容器21の底部には沈降した粒子からなる堆積物を取り出すための取り出し口が設けられる。また、容器21の底部に例えば金網とその下のろ布(フィルター)を設けて堆積物が侵入しない空間を設け、吸引(サクション)により膨潤土壌から水分を除去するようにしてもよい。   In the container 21 of the settling device 20, two-stage laminated inclined plates 22 and 23 are provided. The laminated inclined plate 22 is composed of a plurality of inclined plates 22a laminated at intervals. Similarly, the laminated inclined plate 23 is composed of a plurality of inclined plates 23a laminated at intervals. If necessary, the bottom of the container 21 is provided with a take-out port for taking out deposits made of settled particles. Further, for example, a metal net and a filter cloth (filter) under the container 21 may be provided at the bottom of the container 21 to provide a space where deposits do not enter, and moisture may be removed from the swollen soil by suction (suction).

一例として、粒径分布を有する混合粒子が土壌(土砂、細粒砂)、洗浄液が水である場合についてこの第1の構成例による洗浄および分級システムの動作を説明する。   As an example, the operation of the cleaning and classification system according to the first configuration example will be described in the case where the mixed particles having a particle size distribution are soil (earth and sand, fine sand) and the cleaning liquid is water.

まず、攪拌用ポンプ44としての攪拌用水中ポンプおよび高圧ポンプ45を稼働させた状態で投入口42に洗浄および分級しようとする土壌を投入する。投入された土壌は導入管41を通って攪拌層12に導入される。こうして攪拌層12に導入された土壌は、高圧ポンプ45により導入管43から攪拌層12に導入された高速ジェット水流により攪拌混合されるとともに、攪拌用ポンプ44でさらに攪拌混合される。こうして攪拌層12内に土壌および水からなる非一様流の固液混相流(泥水)が生成される。この固液混相流は、高速ジェット水流により上流に運ばれる。そして、まず、波状スタティックミキサーからなる整流層13を通過することにより、非一様流の固液混相流は一様流に変換される。次に、この固液混相流の一様流は層流層14を通る過程で層流とされ、沈降速度の大きな粒子が取り除かれる。層流層14で層流とされた固液混相流は分級層15に入り、この分級層15を通過する過程で粒径が数十μm以上のシルトが分級される。攪拌層12の底部に形成された堆積物は、必要に応じて、土砂取り出し口から取り出される。   First, the soil to be washed and classified is put into the inlet 42 in a state where the stirring submersible pump as the stirring pump 44 and the high-pressure pump 45 are operated. The introduced soil is introduced into the stirring layer 12 through the introduction pipe 41. The soil thus introduced into the agitation layer 12 is agitated and mixed by the high-speed pump water flow introduced into the agitation layer 12 from the introduction pipe 43 by the high-pressure pump 45 and further agitated and mixed by the agitation pump 44. Thus, a non-uniform solid-liquid mixed phase flow (muddy water) made of soil and water is generated in the stirring layer 12. This solid-liquid mixed phase flow is carried upstream by a high-speed jet water flow. First, by passing through the rectifying layer 13 made of a wave-like static mixer, the non-uniform solid-liquid mixed phase flow is converted into a uniform flow. Next, the uniform flow of this solid-liquid mixed phase flow is made into a laminar flow in the process of passing through the laminar flow layer 14, and particles having a large sedimentation velocity are removed. The solid-liquid mixed phase flow converted into the laminar flow in the laminar flow layer 14 enters the classification layer 15, and in the process of passing through the classification layer 15, silt having a particle size of several tens of μm or more is classified. The deposit formed on the bottom of the stirring layer 12 is taken out from the earth and sand take-out port as necessary.

分級装置10を通過した固液混相流中の主としてシルトあるいはシルトおよび粘土は、沈降装置20の上段の積層傾斜板23の側面の傾斜板23aと傾斜板23aとの間の隙間に入り、傾斜板23aに沿って沈降し、さらに下段の積層傾斜板22の傾斜板22aと傾斜板22aとの間の隙間に入り、傾斜板22aに沿って沈降し、最終的に容器21の底部に沈降し、堆積する。沈降装置20の容器21の排出口32から越流した固液混相流は受液槽46の中に入り、導入管43から高圧ポンプ45により攪拌層12に戻される。分級装置10を通過した固液混相流中の粘土は積層傾斜板22、23によってほとんど沈降せず、したがって容器21の底部に沈降しない。この場合、沈降装置20からの最終的な廃水には粘土が含まれるが、粘土の重量分率は原土壌に比べて無視することができる値であるので、この廃水は土壌洗浄液として再び攪拌層12に戻すことができる。   Mainly silt or silt and clay in the solid-liquid mixed phase flow that has passed through the classification device 10 enters the gap between the inclined plate 23a and the inclined plate 23a on the side surface of the upper layered inclined plate 23 of the settling device 20, and the inclined plate. 23a, and further enters the gap between the inclined plate 22a and the inclined plate 22a of the lower layered inclined plate 22, settles along the inclined plate 22a, and finally settles to the bottom of the container 21, accumulate. The solid-liquid mixed phase flow that has overflowed from the discharge port 32 of the container 21 of the settling device 20 enters the liquid receiving tank 46 and is returned to the stirring layer 12 from the introduction pipe 43 by the high-pressure pump 45. The clay in the solid-liquid mixed phase flow that has passed through the classifier 10 hardly sinks by the laminated inclined plates 22 and 23, and therefore does not settle at the bottom of the container 21. In this case, although the final wastewater from the settling device 20 contains clay, the weight fraction of clay is a value that can be ignored as compared with the raw soil. 12 can be restored.

図14に、固液混相流(泥水)の流れを細い破線の矢印で、砂・シルト・粘土の流れを太い破線の矢印で模式的に示す。   FIG. 14 schematically shows the flow of the solid-liquid mixed phase flow (muddy water) with thin broken arrows and the flow of sand, silt, and clay with thick broken arrows.

図15は第2の構成例を示す。図15に示すように、この第2の構成例では、容器11の底部が下に先すぼまりの四角錐状の形状を有しており、その内部に攪拌層12が設けられている。導入管41は上方から導入管43と接続されている。この場合、攪拌層12の内部には攪拌ポンプ44が設置されていない。この第2の構成例のその他の構成は第1の構成例と同様である。   FIG. 15 shows a second configuration example. As shown in FIG. 15, in the second configuration example, the bottom portion of the container 11 has a quadrangular pyramid shape that is tapered downward, and the stirring layer 12 is provided therein. The introduction pipe 41 is connected to the introduction pipe 43 from above. In this case, the stirring pump 44 is not installed in the stirring layer 12. Other configurations of the second configuration example are the same as those of the first configuration example.

一例として、粒径分布を有する混合粒子が土壌、洗浄液が水である場合についてこの第2の構成例による洗浄および分級システムの動作を説明する。   As an example, the operation of the cleaning and classification system according to the second configuration example will be described in the case where the mixed particles having a particle size distribution are soil and the cleaning liquid is water.

まず、高圧ポンプ45を稼働させた状態で投入口42に洗浄および分級しようとする土壌を投入する。図16に示すように、投入された土壌は導入管41を通って導入管41と導入管43との合流部に到達し、導入管43から供給される高速ジェット水流により導入管43内に吸い込まれる。こうして土壌および水が攪拌層12に導入され、高速ジェット水流により攪拌混合される。こうして攪拌層12内に土壌および水からなる固液混相流(泥水)が生成される。この後の動作は第1の構成例と同様である。   First, the soil to be washed and classified is put into the inlet 42 with the high-pressure pump 45 in operation. As shown in FIG. 16, the introduced soil reaches the junction of the introduction pipe 41 and the introduction pipe 43 through the introduction pipe 41 and is sucked into the introduction pipe 43 by the high-speed jet water flow supplied from the introduction pipe 43. It is. In this way, soil and water are introduced into the stirring layer 12 and mixed by stirring with a high-speed jet water stream. Thus, a solid-liquid mixed phase flow (muddy water) composed of soil and water is generated in the stirring layer 12. The subsequent operation is the same as in the first configuration example.

図15に、固液混相流(泥水)の流れを細い破線の矢印で、砂・シルト・粘土の流れを太い破線の矢印で模式的に示す。   FIG. 15 schematically shows the flow of the solid-liquid mixed phase flow (muddy water) with thin broken arrows and the flow of sand, silt and clay with thick broken arrows.

図17は第3の構成例を示す。図17に示すように、この第3の構成例では、容器11の底部が下に先すぼまりの四角錐状の形状を有しており、その内部に攪拌層12が設けられている。第2の構成例と同様に、導入管41は上方から導入管43と接続され、攪拌層12の内部には攪拌ポンプ44が設置されていない。攪拌層12の底部には攪拌層12の底に沈降した堆積物を外部に取り出すための排出管47が接続されている。この排出管47の途中にはサンドポンプ48が接続され、排出管47から回収された土砂をこのサンドポンプ48で上方に移送し、回収口49から洗浄土砂回収装置50に回収するようになっている。回収口49の側壁には導入管51が接続されており、この導入管51から泥水が投入口42に供給されるようになっている。この第3の構成例のその他の構成は第1の構成例と同様である。   FIG. 17 shows a third configuration example. As shown in FIG. 17, in the third configuration example, the bottom of the container 11 has a quadrangular pyramid shape that is tapered downward, and the stirring layer 12 is provided therein. Similarly to the second configuration example, the introduction pipe 41 is connected to the introduction pipe 43 from above, and the stirring pump 44 is not installed in the stirring layer 12. Connected to the bottom of the stirring layer 12 is a discharge pipe 47 for taking out the sediment that has settled on the bottom of the stirring layer 12 to the outside. A sand pump 48 is connected in the middle of the discharge pipe 47, and the earth and sand collected from the discharge pipe 47 is transferred upward by the sand pump 48 and is collected from the collection port 49 to the washing earth and sand collection device 50. Yes. An inlet pipe 51 is connected to the side wall of the recovery port 49, and muddy water is supplied from the inlet pipe 51 to the inlet 42. Other configurations of the third configuration example are the same as those of the first configuration example.

一方、沈降装置20の容器21の底部は下に先すぼまりの四角錐状の形状を有しており、その下端に沈降装置20の底部に堆積した堆積物を外部に取り出すための取り出し口52が設けられている。   On the other hand, the bottom of the container 21 of the settling device 20 has a quadrangular pyramid shape that is tapered downward, and the lower end of the container 21 takes out the deposit deposited on the bottom of the settling device 20 to the outside. 52 is provided.

一例として、粒径分布を有する混合粒子が土壌、洗浄液が水である場合についてこの第3の構成例による洗浄および分級システムの動作を説明する。   As an example, the operation of the cleaning and classification system according to this third configuration example will be described in the case where the mixed particles having a particle size distribution are soil and the cleaning liquid is water.

まず、高圧ポンプ45およびサンドポンプ48を稼働させた状態で投入口42に洗浄および分級しようとする土壌を投入する。投入された土壌は導入管41を通って導入管41と導入管43との合流部に到達し、導入管43から供給される高速ジェット水流により導入管43内に吸い込まれる。こうして土壌および水が攪拌層12に導入され、高速ジェット水流により攪拌混合され、土壌および水からなる固液混相流(泥水)が生成される。この後の動作は第1の構成例と同様である。一方、攪拌層12の底部から水を含んだ土砂が導入管47内に取り出され、サンドポンプ48により回収口49に戻される。回収口49に戻った水を含んだ土砂から土砂成分が洗浄土砂回収装置50に回収されるとともに、泥水が投入口42に投入される。   First, the soil to be washed and classified is introduced into the inlet 42 with the high-pressure pump 45 and the sand pump 48 in operation. The introduced soil reaches the joining portion of the introduction pipe 41 and the introduction pipe 43 through the introduction pipe 41 and is sucked into the introduction pipe 43 by the high-speed jet water flow supplied from the introduction pipe 43. In this way, the soil and water are introduced into the stirring layer 12, and are stirred and mixed by the high-speed jet water flow to generate a solid-liquid mixed phase flow (muddy water) composed of soil and water. The subsequent operation is the same as in the first configuration example. On the other hand, earth and sand containing water is taken out from the bottom of the stirring layer 12 into the introduction pipe 47 and returned to the recovery port 49 by the sand pump 48. Sediment components are collected in the washing earth and sand collecting device 50 from the earth and sand containing the water returned to the collection port 49, and muddy water is introduced into the loading port 42.

一方、沈降装置20においては、容器21の底部に溜まった堆積物が取り出し口52から外部に取り出された後、例えばフィルタープレスなどで脱水ケーキ状にされ、減容される。   On the other hand, in the sedimentation device 20, the deposit accumulated at the bottom of the container 21 is taken out from the take-out port 52 and then made into a dehydrated cake with a filter press or the like, and the volume is reduced.

図17に、固液混相流(泥水)の流れを細い破線の矢印で、砂・シルト・粘土の流れを太い破線の矢印で模式的に示す。   FIG. 17 schematically shows the flow of solid-liquid mixed phase flow (muddy water) with thin broken arrows and the flow of sand, silt and clay with thick broken arrows.

[分級装置10を構成する各層の機能の検証実験]
分級装置10を構成する各層の機能を検証するために実験を行った。そのために、図18に示すような分級装置を製作した。整流層13としては、一辺が20cmの正方形のポリカーボネート製の波板(全体の厚さは9mm、波のピッチは32mm、板の厚さは0.7mm)を44段重ねた高さ20cm、幅40cm、奥行40cmの大きさの直方体状のものを2段重ねて合計40cmの厚さとしたものを用いた。層流層14としては、図4Dに示すように、断面形状が六角形の直径1cmの筒状の孔14bが蜂の巣状に配列した高さ5cm、幅40cm、奥行40cmの大きさの直方体状の構造体を用いた。分級層15としては、図5Dに示すように、断面形状が六角形の直径3mmの筒状の孔15bが蜂の巣状に配列した高さ10cm、幅40cm、奥行40cmの大きさの直方体状の構造体を水平方向から27度程度傾斜させたものを用いた。この場合、孔15bの水平方向に対する傾斜角Ψは63度程度である。図18には示されていないが、整流層の下には攪拌用水中ポンプを含む攪拌層12が設けられており、この攪拌層12に外部から土壌および水が供給されるようになっている。流量Qは50L/minとした。本実験の目的は、篩を使用せずに細粒砂を分級することなので、土壌洗浄の際に発生した沈降細粒砂を原砂として使用した。D50(原砂の粒径分布において割合が50%になるときの粒径)=132μmで、原砂は粒径51μm以下の細粒分が16%程度含まれている。
[Verification experiment of function of each layer constituting classifier 10]
An experiment was conducted to verify the function of each layer constituting the classifier 10. For this purpose, a classification device as shown in FIG. 18 was produced. As the rectifying layer 13, a square polycarbonate corrugated plate having a side of 20 cm (total thickness is 9 mm, wave pitch is 32 mm, and plate thickness is 0.7 mm) is 44 cm high and 20 cm high. A rectangular parallelepiped having a size of 40 cm and a depth of 40 cm was used by stacking two steps so as to have a total thickness of 40 cm. As shown in FIG. 4D, the laminar flow layer 14 has a rectangular parallelepiped shape having a height of 5 cm, a width of 40 cm, and a depth of 40 cm in which cylindrical holes 14b having a hexagonal cross section of 1 cm in diameter are arranged in a honeycomb shape. A structure was used. As shown in FIG. 5D, the classification layer 15 is a rectangular parallelepiped structure having a height of 10 cm, a width of 40 cm, and a depth of 40 cm in which cylindrical holes 15b having a hexagonal cross section of 3 mm in diameter are arranged in a honeycomb shape. The body was tilted about 27 degrees from the horizontal direction. In this case, the inclination angle Ψ of the hole 15b with respect to the horizontal direction is about 63 degrees. Although not shown in FIG. 18, a stirring layer 12 including an underwater pump for stirring is provided under the rectifying layer, and soil and water are supplied to the stirring layer 12 from the outside. . The flow rate Q was 50 L / min. Since the purpose of this experiment was to classify fine sand without using a sieve, the settled fine sand generated during soil washing was used as raw sand. D 50 (particle size when the ratio is 50% in the particle size distribution of the raw sand) = 132 μm, and the raw sand contains about 16% of fine particles having a particle size of 51 μm or less.

図18に示すように、整流層の下の攪拌層では強い乱流状態となっている。整流層は、攪拌層で生じた大規模渦を分断し平均流が鉛直上向きに一様になるように設計されている。さらに層流層では、乱流拡散で分散しているシルトや砂が重力と流体抗力の作用で沈降もしくは上昇する。この層流層を通過する土粒子の最大径は筒状の孔の径(管路)の孔経にほぼ依らず、流量のみに依存すると考えられる。最後に、分級層の筒状の孔(管路)を通過できなかった土粒子は、分級層の下部からプルームとなって沈降する。また、本実験における分級層の筒状の孔(管路)の傾斜角Ψは上述のように63度程度であり、筒状の孔(管路)を通過する粒子の最大粒径は式(3)によれば20μmとなる。   As shown in FIG. 18, a strong turbulent state is present in the stirring layer below the rectifying layer. The rectifying layer is designed so that the large-scale vortex generated in the stirring layer is divided so that the average flow becomes uniform vertically upward. Furthermore, in a laminar layer, silt and sand dispersed by turbulent diffusion settle or rise due to the action of gravity and fluid drag. It is considered that the maximum diameter of the soil particles passing through the laminar bed is almost independent of the diameter of the cylindrical hole (pipe) and depends only on the flow rate. Finally, the soil particles that could not pass through the cylindrical hole (pipe) of the classification layer settle as a plume from the lower part of the classification layer. In addition, the inclination angle Ψ of the cylindrical hole (pipe) of the classification layer in this experiment is about 63 degrees as described above, and the maximum particle size of particles passing through the cylindrical hole (pipe) is expressed by the formula ( According to 3), it is 20 μm.

図19は分級時の各層通過後の流体を容器の側壁に取り付けたバルブから採取した試料をカメラで撮影した写真である。層流層通過後の試料と分級層通過後の試料とを比較すると、固液混相流(泥水)の濁度に明瞭に差が表れており、層流層通過後の試料に比べて分級層通過後の試料の濁度は大幅に低下している。分級層通過後、さらに孔径1〜2μmのろ布(フィルター膜)を通過させた後の試料の濁度はさらに低下している。   FIG. 19 is a photograph of a sample taken with a camera, taken from a valve in which the fluid after passing through each layer during classification is attached to the side wall of the container. Comparing the sample after passing through the laminar flow layer with the sample after passing through the classification layer, the turbidity of the solid-liquid mixed phase flow (muddy water) clearly shows a difference. The turbidity of the sample after passing is greatly reduced. After passing through the classification layer, the turbidity of the sample after passing through a filter cloth (filter membrane) having a pore diameter of 1 to 2 μm is further lowered.

図20は分級層下部の写真である。図20に示すように、分級層の傾斜した筒状の孔(管路)を通過できない土粒子が筒状の孔の底面に沿って排出され、分級層の底部に沿って細粒砂プルームとして落下する様子が観察された。   FIG. 20 is a photograph of the lower part of the classification layer. As shown in FIG. 20, soil particles that cannot pass through the inclined cylindrical hole (pipe) of the classification layer are discharged along the bottom surface of the cylindrical hole, and as a fine sand plume along the bottom of the classification layer A fall was observed.

[洗浄および分級システムによる土壌洗浄実験]
次に、この洗浄および分級システムを用いて土壌洗浄実験を行った結果について説明する。
[Soil washing experiment with washing and classification system]
Next, the results of soil washing experiments using this washing and classification system will be described.

洗浄および分級システムの分級装置10および沈降装置20における各層の効果を検証するために、図21に示す土壌洗浄および分級システム(実施例1による洗浄および分級システム)を製作し、土壌の洗浄および分級の実験を行った。実験流量Q=91L/min、分級装置10および沈降装置20の槽内の全水量は315Lであり、濁水は大凡3〜4分で1回循環する。図21中の各測点で試料を採取し、懸濁物質(浮遊物質)(SS(suspended solid)) を計測した。測点1は攪拌層にありSS量が最大となる。測点2は層流層通過直後、測点3は分級層通過直後、測点4は排出口であり、ここを通過した水が再び攪拌槽(測点1)に戻る。測点5は沈降装置20の沈降層を構成する上段の積層傾斜板通過直後、測点6は沈降装置20の底部である。   In order to verify the effect of each layer in the classification device 10 and the settling device 20 of the cleaning and classification system, the soil cleaning and classification system (cleaning and classification system according to Example 1) shown in FIG. The experiment was conducted. The experimental flow rate Q = 91 L / min, the total amount of water in the tanks of the classifier 10 and the settling device 20 is 315 L, and turbid water circulates once in approximately 3 to 4 minutes. A sample was collected at each measurement point in FIG. 21, and suspended solid (SS) was measured. Station 1 is in the stirring layer and the amount of SS is maximized. Station 2 is immediately after passing through the laminar flow layer, station 3 is immediately after passing through the classification layer, and station 4 is the discharge port, and the water that has passed there returns to the agitation tank (station 1) again. The measuring point 5 is immediately after passing through the upper laminated inclined plate constituting the settling layer of the settling device 20, and the measuring point 6 is the bottom of the settling device 20.

図22Aは、沈降装置が設置された図21に示す構成の土壌洗浄および分級システムにおけるSS量の測定結果を示す。図22Aより、分級層通過後(測点3)にSS量が大幅に低下し、沈降層(測点4)ではさらに低下していることが分かる。測点6では、沈殿した粒子によりSS量が大きくなっている。一方、図22Bは、図21に示す構成の土壌洗浄および分級システムにおいて沈降装置を設置しなかった場合のSS量の測定結果を示す。図22Bを図22Aと比較すると、沈降装置がない場合は、時間経過後もSS量の低下が少ないことから、濁水が沈降することなく土壌洗浄および分級システム内を循環していると考えられる。   FIG. 22A shows a measurement result of the SS amount in the soil washing and classification system having the configuration shown in FIG. 21 in which the settling device is installed. From FIG. 22A, it can be seen that after passing through the classification layer (station 3), the SS amount is significantly reduced, and further decreased in the sedimentation layer (station 4). At station 6, the amount of SS is increased due to the precipitated particles. On the other hand, FIG. 22B shows the measurement result of the SS amount when no settling device is installed in the soil washing and classification system having the configuration shown in FIG. Comparing FIG. 22B with FIG. 22A, when there is no settling device, it is considered that the amount of SS is small even after the lapse of time, and therefore, muddy water is circulating in the soil washing and classification system without settling.

図23は層流層通過前後(測点1、2)の粒径分布を示し、図の曲線の下の面積がSS量を表す。層流層通過後の固液混相流中の粒子は粒径100μm以下の粒子がほとんどを占めている。理論上は、流量が91L/minのときは、層流層(孔径3/16インチ)では粒径約140μm以上の粒子は通過することができないということと合致する。また、沈降装置を設置することで、層流層下流のSS量が低下していることが分かる。   FIG. 23 shows the particle size distribution before and after passing through the laminar laminar (stations 1 and 2), and the area under the curve in the figure represents the SS amount. Most of the particles in the solid-liquid mixed phase flow after passing through the laminar flow layer are particles having a particle size of 100 μm or less. Theoretically, when the flow rate is 91 L / min, it is in agreement with the fact that particles having a particle size of about 140 μm or more cannot pass through in a laminar flow layer (pore size 3/16 inch). Moreover, it turns out that the SS amount of laminar bed downstream is falling by installing a sedimentation apparatus.

図24は、攪拌層に設けられた攪拌用水中ポンプを30分間稼動し、土壌の撹拌、分級および沈殿を行った後の分級装置および沈降装置に堆積した土砂の粒径分布(確率分布関数(probability distribution function))を示す。篩による計測のため51μm以下の粒径分布は測定することができなかった。分級層(孔径1/8インチ)では理論上は粒径25μm以上の粒子が通過することができないが、粒径50μm程度の粒子も通過している。原因として考えられるのは、分級層の傾斜した筒状の孔(管路)底部に沈降した粒子により管路断面積が小さくなり流速が増大したこと、固液混相流の固体成分の濃度増加による沈降速度の減少、乱流拡散などが考えられる。   FIG. 24 shows the particle size distribution (probability distribution function (the probability distribution function)) of the sedimentation device and the sedimentation device after the agitation submersible pump provided in the agitation layer is operated for 30 minutes and the soil is agitated, classified and settled. probability distribution function)). A particle size distribution of 51 μm or less could not be measured due to the measurement with a sieve. In the classification layer (pore size 1/8 inch), particles having a particle size of 25 μm or more cannot theoretically pass, but particles having a particle size of about 50 μm also pass. Possible causes are that the particle cross-sectional area is reduced by the particles settled at the bottom of the inclined cylindrical hole (pipe) in the classification layer, the flow velocity is increased, and the concentration of solid components in the solid-liquid mixed phase flow is increased. A decrease in sedimentation velocity, turbulent diffusion, etc. can be considered.

この土壌洗浄および分級システムは分級の閾値を制御することができ、分級層の筒状の孔(管路)の孔径の凡そ百分の一以上の粒子を分級することができる。また、本実験で用いた傾斜した筒状の孔(管路)はL/h=50程度であり、分級の閾値が数十μmと大きいため、シルトもこの傾斜した筒状の孔(管路)を通過した。ただ、本沈降装置においては、準備の都合上、両端に傾斜板のない大きな空間が存在したが、沈降装置のSS量を半減させる程の効果があった。排出口に向かう流れの流速をできる限り一様とし、流速を小さくすることが重要なため、傾斜板を排出口に向かって平行に配置した。   This soil washing and classification system can control the classification threshold, and can classify particles that are approximately one-hundred or more of the pore diameter of the cylindrical hole (pipe) of the classification layer. In addition, since the inclined cylindrical hole (pipe) used in this experiment is about L / h = 50 and the threshold for classification is as large as several tens of μm, the silt also has the inclined cylindrical hole (pipe). ) Passed. However, in the present settling device, there was a large space without inclined plates at both ends for the convenience of preparation, but there was an effect that the amount of SS in the settling device was halved. Since it is important to make the flow velocity of the flow toward the discharge port as uniform as possible and to reduce the flow velocity, the inclined plate is arranged in parallel toward the discharge port.

例えば、分級で土壌から粘土成分のみを分離することにより除染効果が上がるとすれば、分級の閾値をシルトの再小径である5μm程度とする必要がある。この場合には、分級層の筒状の孔(管路)の傾斜角Ψが40度のとき、筒状の孔(管路)の孔経の400倍の長さが必要となる(図12参照)。   For example, if the decontamination effect is improved by separating only the clay component from the soil by classification, the classification threshold needs to be about 5 μm, which is the re-small diameter of silt. In this case, when the inclination angle Ψ of the cylindrical hole (pipe) in the classification layer is 40 degrees, the length of the hole of the cylindrical hole (pipe) is 400 times longer (FIG. 12). reference).

[洗浄および分級システムによる放射能汚染土壌の洗浄実験]
次に、図21に示す土壌洗浄および分級システムを用いて、放射能汚染土壌の洗浄(除染)および分級を行った結果について説明する。本実験の目的は、篩を使用せずに細粒砂を分級することなので、土壌洗浄の際に発生した沈降細粒砂を原砂として使用した。原砂の粒度分布を図25に示す。図25に示すように、原砂は粒径51μm以下の細粒分が38%程度含まれている。原砂に含まれる放射性物質の放射能は表1に示す通りである。
[Cleaning experiment of radioactively contaminated soil by cleaning and classification system]
Next, the results of cleaning (decontamination) and classification of radioactively contaminated soil using the soil cleaning and classification system shown in FIG. 21 will be described. Since the purpose of this experiment was to classify fine sand without using a sieve, the settled fine sand generated during soil washing was used as raw sand. The particle size distribution of the raw sand is shown in FIG. As shown in FIG. 25, the raw sand contains about 38% of fine particles having a particle size of 51 μm or less. The radioactivity of the radioactive material contained in the raw sand is as shown in Table 1.

放射能汚染土壌中に含まれる粘土の層状構造を酸により破壊すれば、粘土内部に取り込まれているセシウムイオンを粘土から脱離させることができることが知られている。酸としては、原子力発電所の配管洗浄で用いられているシュウ酸が利用されている。シュウ酸はステンレス鋼表面に酸化皮膜を生成し、ステンレス鋼の腐食を防止する機能があり、ポンプを腐食しないこと、および、後処理が容易なことが利点として挙げられている。そこで、除染にはシュウ酸を用いた。   It is known that the cesium ions taken into the clay can be desorbed from the clay by destroying the layer structure of the clay contained in the radioactively contaminated soil with an acid. As the acid, oxalic acid used in pipe cleaning of nuclear power plants is used. Oxalic acid produces an oxide film on the surface of stainless steel, has a function of preventing the corrosion of stainless steel, and does not corrode the pump, and it is cited as an advantage that post-treatment is easy. Therefore, oxalic acid was used for decontamination.

実験手順は以下の通りである。
(1)原砂1.5kgを分級装置の攪拌層に投入し、分級装置の固液混相流を、沈降装置を通して15分間循環し、粘土やシルトを分級する。
(2)シュウ酸水和物1.5kg(0.08mol/Lの酸)を分級装置の攪拌層に投入し、分級装置のみで固液混相流を20分間循環し、洗浄を行う。
(3)分級装置の固液混相流を、沈降装置を通して10分間循環し、粘土やシルトを分級する。この際、各層通過後の固液混相流を採取する。
(4)分級装置の攪拌層の攪拌用水中ポンプを停止し、撹拌層の底部に沈降している細粒土を採取し、粒径分布および放射線量の計測を行う。
The experimental procedure is as follows.
(1) Put 1.5 kg of raw sand into the stirring layer of the classifier, and circulate the solid-liquid mixed phase flow of the classifier through the settling device for 15 minutes to classify clay and silt.
(2) Oxalic acid hydrate 1.5 kg (0.08 mol / L acid) is put into the stirring layer of the classifier, and a solid-liquid mixed phase flow is circulated for 20 minutes only with the classifier to perform washing.
(3) The solid-liquid mixed phase flow of the classifier is circulated for 10 minutes through the settling device to classify clay and silt. At this time, a solid-liquid mixed phase flow after passing through each layer is collected.
(4) Stop the submersible pump for stirring of the stirring layer of the classifier, collect the fine-grained soil that has settled at the bottom of the stirring layer, and measure the particle size distribution and radiation dose.

実験結果は以下の通りである。図26は各層通過後の流体を容器の側壁に取り付けたバルブから採取した試料をカメラで撮影した写真である。層流層通過後の試料と分級層通過後の試料とを比較すると、濁度に明瞭に差が表れている。ここで、ろ布通過後の試料は、孔径1〜2μmのろ布を通過した試料である。   The experimental results are as follows. FIG. 26 is a photograph of a sample taken with a camera, taken from a valve in which the fluid after passing through each layer is attached to the side wall of the container. When the sample after passing through the laminar flow layer and the sample after passing through the classification layer are compared, a clear difference in turbidity appears. Here, the sample after passing through the filter cloth is a sample that has passed through a filter cloth having a pore diameter of 1 to 2 μm.

実験手順(4)のシュウ酸洗浄および分級終了後の細粒土について、粒径分布および放射線量を計測した。粒径分布を図25に示す。図25に示すように、原砂に比べて、粒径51μm以下のものが減少し、粒径51〜106μmのものの割合が増加している。表1に原砂およびシュウ酸洗浄砂の放射線量の計測値を示す。洗浄後の放射線密度(Bq/kg)の低減は、51μm以下の表面積が大きい土粒子成分の減少とシュウ酸によるセシウムの土粒子からの脱離とにより、本実験では両者を判別することはできない。これらを明確にするには、粒度分布のより精密な計測およびシュウ酸の効果を別途検証する必要がある。   The particle size distribution and the radiation dose were measured for the fine-grained soil after the oxalic acid washing and classification in the experimental procedure (4). The particle size distribution is shown in FIG. As shown in FIG. 25, those having a particle size of 51 μm or less are reduced and the proportion of particles having a particle size of 51 to 106 μm is increased as compared with raw sand. Table 1 shows measured values of radiation dose of raw sand and oxalic acid washed sand. The reduction in radiation density (Bq / kg) after cleaning cannot be distinguished in this experiment due to the decrease in the soil particle component having a large surface area of 51 μm or less and the detachment of cesium from the soil particles by oxalic acid. . In order to clarify these, it is necessary to further verify the precise measurement of the particle size distribution and the effect of oxalic acid.

以上のように、放射能汚染土壌のシュウ酸による洗浄効果および傾斜管路による分級効果を実験的に調べた。シュウ酸による洗浄では、除染率を少なくとも50%以上にするためには、高濃度の酸(1mol/L以上)を使用せざるを得ないことが判明した。また、分級装置は分級の閾値を制御することができ、傾斜管路の孔径の凡そ百分の一以上の粒径の粒子を分級することができる。ただ、本実験で用いた分級層の傾斜管路はL/h=50程度であり、分級の閾値が数十μmと大きいため、粘土粒子以外のシルトも分級層を通過した。   As described above, the cleaning effect of oxalic acid on soil contaminated with radioactive rays and the classification effect of inclined pipes were experimentally investigated. In the washing with oxalic acid, it has been found that a high concentration of acid (1 mol / L or more) must be used in order to make the decontamination rate at least 50% or more. In addition, the classification device can control the classification threshold value, and can classify particles having a particle size of approximately one-hundred or more of the pore diameter of the inclined pipe line. However, since the gradient pipe of the classification layer used in this experiment is about L / h = 50 and the threshold for classification is as large as several tens of μm, silt other than the clay particles also passed through the classification layer.

例えば、分級で放射能汚染土壌から粘土成分のみを分離することにより除染効率が上がるとすれば、分級の閾値をシルトの最小径である5μm程度とする必要がある。既に述べたように、この場合には、傾斜管路の傾斜角Ψが40度のとき、傾斜管路の長さとしてその孔径の400倍の長さが必要となる(図12参照)。   For example, if the decontamination efficiency is increased by separating only clay components from radioactively contaminated soil by classification, the classification threshold needs to be about 5 μm, which is the minimum silt diameter. As already described, in this case, when the inclination angle Ψ of the inclined pipe is 40 degrees, the length of the inclined pipe is required to be 400 times the hole diameter (see FIG. 12).

さて、上記の湿式分級によって粘土のみの泥水を取り出した後に水分を除去して減容化する必要がある。通常は泥水に凝集剤を添加し、粘土粒子を含有するフロックを生成することで沈降速度を増加させて沈殿物を回収し、さらにデカンターなどの遠心分離脱水機またはフィルタープレスにより沈殿物(膨潤した粘土)から脱水する。しかし、フロックは水分を多量に含み、見かけの比重が1に近くなるため沈降速度は比較的小さく、フロック強度も小さいため、僅かな乱流により破壊され分散する。除染の場合の泥水処理の目的は、水を綺麗にすることではなく、粘土を取り出すことである。したがって、高濃度の泥水中の粘土粒子を数十μm程度の大きさに凝集し、それを効率的に回収する装置の開発が望まれる。   Now, it is necessary to reduce the volume by removing the water after removing the clay-only muddy water by the above-described wet classification. Usually, a flocculant is added to the muddy water to generate a floc containing clay particles, thereby increasing the sedimentation rate and collecting the precipitate. Further, the precipitate (swelled) is collected by a centrifugal dehydrator such as a decanter or a filter press. Dehydrated from clay. However, flocs contain a large amount of moisture and the apparent specific gravity is close to 1, so that the sedimentation speed is relatively small and the floc strength is small, so that they are broken and dispersed by slight turbulence. The purpose of muddy water treatment in the case of decontamination is not to clean the water but to take out the clay. Therefore, it is desired to develop an apparatus that agglomerates clay particles in high-concentration mud water to a size of several tens of μm and efficiently recovers them.

以上のように、第1の実施の形態によれば、粒径分布を有する混合粒子、例えば土壌の攪拌(分散)および分級を分級装置10の容器11内で行うことができることにより、分級装置10および沈降装置20により洗浄および分級システムを構築することができるため、洗浄および分級システムの小型化を図ることができる。また、この洗浄および分級システムは、分級装置10の分級層15の傾斜管路の管路の高さおよび長さを調整することにより、分級の閾値を連続的に調整することができる。さらに、この洗浄および分級システムを土壌の洗浄および分級に用いる場合、最終的な廃水を環境中に排出するときは別途凝集剤などを用いてSS量を低下させる必要があるが、最終的な廃水に含まれるシルトや粘土の量を大幅に減少させることができるため、凝集剤の使用量や処理時間の大幅な低減を図ることができる。   As described above, according to the first embodiment, mixing (dispersing) and classification of mixed particles having a particle size distribution, for example, soil, can be performed in the container 11 of the classification device 10, whereby the classification device 10. In addition, since the cleaning and classification system can be constructed by the settling device 20, the size of the cleaning and classification system can be reduced. In addition, this cleaning and classification system can continuously adjust the classification threshold by adjusting the height and length of the inclined pipelines of the classification layer 15 of the classification device 10. Furthermore, when this washing and classification system is used for soil washing and classification, when the final wastewater is discharged into the environment, it is necessary to reduce the amount of SS separately using a coagulant or the like. Since the amount of silt and clay contained in can be significantly reduced, the amount of the flocculant used and the processing time can be greatly reduced.

〈第2の実施の形態〉
[洗浄および分級システム]
図27に、第2の実施の形態による洗浄および分級システムを示す。図27に示すように、この洗浄および分級システムにおいては、分級装置10と沈降装置20との間に波状スタティックミキサーからなる整流層61が設けられている。より詳細には、分級装置10の容器11および沈降装置20の容器21の側壁に設けられた開口部31に整流層61が設けられている。この場合、分級装置10による分級後の固液混相流は整流層61に水平方向から入り、整流されて一様流となった後に沈降装置20の積層傾斜板23の側面に供給される。
<Second Embodiment>
[Cleaning and classification system]
FIG. 27 shows a cleaning and classification system according to the second embodiment. As shown in FIG. 27, in this cleaning and classification system, a rectifying layer 61 composed of a wave-like static mixer is provided between the classification device 10 and the settling device 20. More specifically, the rectifying layer 61 is provided in the opening 31 provided on the side wall of the container 11 of the classifying device 10 and the container 21 of the settling device 20. In this case, the solid-liquid mixed phase flow after classification by the classifying device 10 enters the rectifying layer 61 from the horizontal direction, is rectified to become a uniform flow, and is then supplied to the side surface of the laminated inclined plate 23 of the settling device 20.

この洗浄および分級システムの上記以外のことは第1の実施の形態と同様である。また、この洗浄および分級システムの動作は、分級装置10による分級後の固液混相流が整流層61により整流されて一様流となった後に沈降装置20の積層傾斜板23の側面に供給されることを除いて、第1の実施の形態と同様である。   The rest of the cleaning and classification system is the same as that of the first embodiment. The operation of this cleaning and classification system is supplied to the side surface of the laminated inclined plate 23 of the settling device 20 after the solid-liquid mixed phase flow after classification by the classification device 10 is rectified by the rectification layer 61 to become a uniform flow. Except for this, it is the same as the first embodiment.

この第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様な利点に加えて、整流層61により整流されて一様流となった固液混相流を沈降装置20の積層傾斜板23の側面に供給することができるので、積層傾斜板23による粒子の沈降をより効率的に行うことができるという利点を得ることができる。   According to the second embodiment, in addition to the same advantages as those of the first embodiment, the solid-liquid mixed phase flow rectified by the rectifying layer 61 and converted into a uniform flow is subjected to the laminated inclined plate of the settling device 20. Since it can supply to the side surface of 23, the advantage that the sedimentation of the particle | grains by the lamination | stacking inclination board 23 can be performed more efficiently can be acquired.

〈第3の実施の形態〉
[洗浄および分級システム]
図28に、第3の実施の形態による洗浄および分級システムを示す。図28に示すように、この洗浄および分級システムにおいては、第1の実施の形態による洗浄および分級システムを土壌の洗浄および分級に使用する場合に、分級装置10による分級後の、粘土およびシルトを含む固液混相流を沈降装置20(図28においては図示せず)に供給し、凝集沈澱させ、水は再使用し、沈澱した土壌は分級装置10の攪拌層12に戻すようにする。そして、分級装置10の攪拌層12の底部に溜まった土砂成分(砂および細粒分)を取り出し、分級装置10と直列に接続された、分級装置10と同様な構成を有する分級装置65の攪拌層に供給し、分級装置65において薬品洗浄および分級を行う。こうして薬品洗浄および分級を行った固液混相流(低濃度のシルトと薬品とを含む)を分級装置65から取り出し、フィルター膜でろ過を行う。ろ過されたシルトはフィルター膜に残され、フィルター膜を透過した薬品は再使用することができる。
<Third Embodiment>
[Cleaning and classification system]
FIG. 28 shows a cleaning and classification system according to the third embodiment. As shown in FIG. 28, in this cleaning and classification system, when the cleaning and classification system according to the first embodiment is used for soil cleaning and classification, clay and silt after classification by the classification device 10 are removed. The solid-liquid mixed phase flow is supplied to a sedimentation device 20 (not shown in FIG. 28), and coagulated and settled, water is reused, and the settled soil is returned to the stirring layer 12 of the classifier 10. Then, the earth and sand components (sand and fine particles) accumulated at the bottom of the stirring layer 12 of the classifier 10 are taken out, and the classifier 65 connected in series with the classifier 10 has the same configuration as the classifier 10. It supplies to a layer and performs chemical cleaning and classification in a classifier 65. The solid-liquid mixed phase flow (including low-concentration silt and chemical) subjected to chemical cleaning and classification in this manner is taken out from the classification device 65 and filtered through a filter membrane. The filtered silt is left on the filter membrane, and the chemical that has permeated the filter membrane can be reused.

この第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様な利点に加えて、洗浄に用いる水、薬品および土壌の有効利用を図ることができるという利点を得ることができる。   According to the third embodiment, in addition to the same advantages as the first embodiment, it is possible to obtain the advantage that the water, chemicals and soil used for cleaning can be effectively used.

〈第4の実施の形態〉
[洗浄および分級システム]
図29に、第4の実施の形態による洗浄および分級システムを示す。図29に示すように、この洗浄および分級システムにおいては、分級装置10と沈降装置20との間に凝集促進層71が設けられている。より詳細には、分級装置10の容器11と沈降装置20の容器21とが開口部31に設けられた凝集促進層71を介して連結されている。凝集促進層71は、分級装置10の分級層15による分級後の固液混相流から可能な限り粒子を沈降堆積させて粒径を大きくすることにより、沈降装置20の積層傾斜板22、23による粒子の沈降の効率の向上を図るためのものである。凝集促進層71の大きさは特に限定されず、必要に応じて選ばれが、例えば、凝集促進層71の中心軸の方向の長さは10〜20cm、幅は20〜40cm、高さは20〜30cmである。
<Fourth embodiment>
[Cleaning and classification system]
FIG. 29 shows a cleaning and classification system according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 29, in this cleaning and classification system, an aggregation promoting layer 71 is provided between the classification device 10 and the sedimentation device 20. More specifically, the container 11 of the classification device 10 and the container 21 of the settling device 20 are connected via an aggregation promoting layer 71 provided in the opening 31. The aggregation promoting layer 71 is formed by the laminated inclined plates 22 and 23 of the settling device 20 by increasing the particle size by precipitating and depositing particles as much as possible from the solid-liquid mixed phase flow after classification by the classification layer 15 of the classifying device 10. This is to improve the efficiency of sedimentation of particles. The size of the aggregation promoting layer 71 is not particularly limited and may be selected as necessary. For example, the length of the aggregation promoting layer 71 in the direction of the central axis is 10 to 20 cm, the width is 20 to 40 cm, and the height is 20 ~ 30 cm.

図30は凝集促進層71の具体的な構成例を示す。図30に示すように、この例では、凝集促進層71は、鉛直方向に互いに間隔を空けて積層された水平面に平行な複数の隔壁71aを有し、隔壁71aと隔壁71aとの間に断面形状が細長い長方形の孔71b(管路)が形成されている。隔壁71aの厚さは、隔壁71aと隔壁71aとの間の距離、言い換えると各管路の高さに比べて十分に小さくするのが好ましい。この凝集促進層71においては、隔壁71aと隔壁71aとの間の管路の高さを利用して粒子の沈降距離を小さくする。すなわち、図30に示すように、分級装置10から入ってくる固液混相流中の粒子は、一定の距離移動した後に管路の底部の隔壁71a上に沈降し、堆積することで凝集する。管路の底部の隔壁71a上に凝集した粒子は流れのせん断力により沈降装置20にフラッシュされ、積層傾斜板23の側面に入る。また、管路の底部の隔壁71a上に沈降堆積した粒子により管路が閉塞されると流速が大きくなるため、隔壁71a上に沈降堆積した粒子はフラッシュされやすくなる。   FIG. 30 shows a specific configuration example of the aggregation promoting layer 71. As shown in FIG. 30, in this example, the aggregation promoting layer 71 has a plurality of partition walls 71a parallel to the horizontal plane and stacked in the vertical direction at intervals, and a cross section between the partition walls 71a and 71a. A long and narrow rectangular hole 71b (pipe) is formed. It is preferable that the thickness of the partition wall 71a be sufficiently smaller than the distance between the partition wall 71a and the partition wall 71a, in other words, the height of each pipeline. In the aggregation promoting layer 71, the sedimentation distance of the particles is reduced by utilizing the height of the pipe line between the partition walls 71a. That is, as shown in FIG. 30, the particles in the solid-liquid mixed phase flow coming from the classifier 10 settle on the partition wall 71a at the bottom of the pipe after being moved by a certain distance, and are aggregated by being deposited. The particles aggregated on the partition wall 71 a at the bottom of the pipe line are flushed to the settling device 20 by the shearing force of the flow and enter the side surface of the laminated inclined plate 23. Further, when the pipe is blocked by particles deposited and deposited on the partition wall 71a at the bottom of the pipeline, the flow velocity increases, so that the particles deposited and deposited on the partition wall 71a are easily flushed.

図31は凝集促進層71の他の構成例を示す。図31に示すように、この例では、凝集促進層71は、沈降装置20側が分級装置10側に比べて低くなるように水平方向に対して角度Ω傾斜している。Ωは例えば0度<Ω≦10度、好適には0度<Ω≦5度である。この例では、凝集促進層71が、沈降装置20側が分級装置10側に比べて低くなるように水平方向に対して角度Ω傾斜しているので、管路の底部の隔壁71a上に沈降し、凝集した粒子を凝集促進層71の外部に排出しやすくなる。   FIG. 31 shows another configuration example of the aggregation promoting layer 71. As shown in FIG. 31, in this example, the aggregation promoting layer 71 is inclined at an angle Ω with respect to the horizontal direction so that the settling device 20 side is lower than the classification device 10 side. Ω is, for example, 0 degree <Ω ≦ 10 degrees, preferably 0 degree <Ω ≦ 5 degrees. In this example, since the aggregation promoting layer 71 is inclined at an angle Ω with respect to the horizontal direction so that the settling device 20 side is lower than the classification device 10 side, it settles on the partition wall 71a at the bottom of the pipeline, Aggregated particles can be easily discharged out of the aggregation promoting layer 71.

図32A〜Dは凝集促進層71のさらに他の構成例を示す。ここで、図32Aは平面図、図32Bは凝集促進層71の中心軸を含む鉛直断面図、図32Cは図32Aの縦板71cと縦板71cとの間の部分の隔壁71aに平行な方向の断面図、図32Dは図32Bの縦板71cと縦板71cとの間の領域(一点鎖線で囲んだ領域)に粒子が捕獲される様子を示す拡大断面図である。図32A〜Dに示すように、この凝集促進層71は、鉛直方向に互いに間隔を空けて積層された水平面に平行な複数の隔壁71aを有し、隔壁71aと隔壁71aとの間に断面形状が細長い長方形の孔71b(管路)が形成されている。隔壁71aの厚さは隔壁71aと隔壁71aとの間の距離、言い換えると各流路の高さに比べて十分に小さくするのが好ましい。各管路の底部の隔壁71aには、分級装置10と沈降装置20とを結ぶ方向、言い換えると凝集促進層71の中心軸と直交する方向に延在する縦板71cが凝集促進層71の中心軸の方向に等間隔で設けられている。各管路内の流れを妨げないように、縦板71cの高さは各管路の高さより小さく、縦板71cと管路の天井部の隔壁71aとの間の間隔が十分に大きくなるようにする。この場合、図32Dに示すように、各管路においては、縦板71cと縦板71cとの間の矩形の領域内の流速は非常に小さくなるため、この矩形の領域内に捕獲された粒子は容易に沈降集積する。また、図32Cに示すように、隔壁71aは切妻屋根の形状を有し、管路に直交する方向の最頂部から両側に向かって二つの傾斜面が本を伏せたような山形の形状を有するため、縦板71cと縦板71cとの間の矩形の領域内に捕獲された粒子は両側に向かって排出されやすくなっている。ただし、隔壁71aは切妻屋根の形状ではなく、水平に形成してもよい。   32A to 32D show still another configuration example of the aggregation promoting layer 71. 32A is a plan view, FIG. 32B is a vertical cross-sectional view including the central axis of the aggregation promoting layer 71, and FIG. 32C is a direction parallel to the partition wall 71a in the portion between the vertical plate 71c and the vertical plate 71c in FIG. FIG. 32D is an enlarged cross-sectional view showing a state where particles are captured in a region (region surrounded by an alternate long and short dash line) between the vertical plate 71c and the vertical plate 71c in FIG. 32B. As shown in FIGS. 32A to 32D, the aggregation promoting layer 71 has a plurality of partition walls 71a parallel to the horizontal plane and stacked in the vertical direction with a space therebetween, and a cross-sectional shape between the partition walls 71a and 71a. A long and narrow rectangular hole 71b (pipe) is formed. The thickness of the partition wall 71a is preferably sufficiently smaller than the distance between the partition wall 71a and the partition wall 71a, in other words, the height of each flow path. In the partition wall 71 a at the bottom of each pipe line, a vertical plate 71 c extending in the direction connecting the classification device 10 and the sedimentation device 20, in other words, in the direction orthogonal to the central axis of the aggregation promoting layer 71 is the center of the aggregation promoting layer 71. It is provided at equal intervals in the direction of the shaft. The height of the vertical plate 71c is smaller than the height of each pipeline so that the flow in each pipeline is not hindered, and the interval between the vertical plate 71c and the partition wall 71a at the ceiling of the pipeline is sufficiently large. To. In this case, as shown in FIG. 32D, in each pipe line, the flow velocity in the rectangular region between the vertical plates 71c and 71c is very small, so the particles trapped in this rectangular region Is easily sedimented. Further, as shown in FIG. 32C, the partition wall 71a has a gable roof shape, and has a mountain shape in which two inclined surfaces face down the book from the top in the direction orthogonal to the pipe line to both sides. Therefore, the particles captured in the rectangular region between the vertical plate 71c and the vertical plate 71c are easily discharged toward both sides. However, the partition wall 71a may be formed horizontally instead of the gable roof shape.

[洗浄および分級システムの具体的な構成例]
次に、洗浄および分級システムの具体的な構成例について説明する。
図33は第4の構成例を示す。図33に示すように、この第4の構成例では、図14に示す第1の構成例において、分級装置10と沈降装置20との間に凝集促進層71が設けられている。その他のことは第1の構成例と同様である。
[Specific configuration example of cleaning and classification system]
Next, a specific configuration example of the cleaning and classification system will be described.
FIG. 33 shows a fourth configuration example. As shown in FIG. 33, in the fourth configuration example, an aggregation promoting layer 71 is provided between the classifying device 10 and the sedimentation device 20 in the first configuration example shown in FIG. Others are the same as in the first configuration example.

一例として、粒径分布を有する混合粒子が土壌、洗浄液が水である場合についてこの第4の構成例による洗浄および分級システムの動作を説明する。   As an example, the operation of the cleaning and classification system according to the fourth configuration example will be described in the case where the mixed particles having a particle size distribution are soil and the cleaning liquid is water.

まず、攪拌用ポンプ44としての攪拌用水中ポンプおよび高圧ポンプ45を稼働させた状態で投入口42に洗浄および分級しようとする土壌を投入する。投入された土壌は導入管41を通って攪拌層12に導入される。こうして攪拌層12に導入された土壌は、高圧ポンプ45により導入管43から攪拌層12に導入された高速ジェット水流により攪拌混合されるとともに、攪拌用ポンプ44でさらに攪拌混合される。こうして攪拌層12内に土壌と水とからなる固液混相流(泥水)が生成される。この固液混相流は、高速ジェット水流により上流に運ばれる。そして、まず、波状スタティックミキサーからなる整流層13を通過することにより固液混相流は一様流に変換される。次に、この固液混相流の一様流は層流層14を通る過程で層流とされ、沈降速度の大きな粒子が分級される。層流層14で層流とされた固液混相流は分級層15に入り、この分級層15を通る過程で粒径が数十μm以上のシルトが分級される。   First, the soil to be washed and classified is put into the inlet 42 in a state where the stirring submersible pump as the stirring pump 44 and the high-pressure pump 45 are operated. The introduced soil is introduced into the stirring layer 12 through the introduction pipe 41. The soil thus introduced into the agitation layer 12 is agitated and mixed by the high-speed pump water flow introduced into the agitation layer 12 from the introduction pipe 43 by the high-pressure pump 45 and further agitated and mixed by the agitation pump 44. Thus, a solid-liquid mixed phase flow (muddy water) composed of soil and water is generated in the stirring layer 12. This solid-liquid mixed phase flow is carried upstream by a high-speed jet water flow. First, the solid-liquid mixed phase flow is converted into a uniform flow by passing through the rectifying layer 13 made of a wave-like static mixer. Next, the uniform flow of the solid-liquid mixed phase flow is converted into a laminar flow in the process of passing through the laminar flow layer 14, and particles having a large sedimentation velocity are classified. The solid-liquid mixed phase flow converted into the laminar flow in the laminar flow layer 14 enters the classification layer 15, and in the process of passing through the classification layer 15, silt having a particle size of several tens of μm or more is classified.

分級装置10を通過した土壌成分(シルトおよび粘土)は、凝集促進層71に入り、シルトが可能な限り凝集され、せん断流によりフラッシュされて沈降装置20に入る。こうして沈降装置20に入った固液混相流は沈降装置20の上段の積層傾斜板23の側面の傾斜板23aと傾斜板23aとの間の隙間に入り、傾斜板23aに沿って沈降し、さらに下段の積層傾斜板22の傾斜板22aと傾斜板22aとの間の隙間に入り、傾斜板22aに沿って沈降し、最終的に容器21の底部に沈降し堆積する。分級装置10の容器21の排出口32から越流した固液混相流は受液槽46の中に入り、導入管43から高圧ポンプ45により攪拌層12に戻され、洗浄水として用いられる。   Soil components (silt and clay) that have passed through the classification device 10 enter the aggregation promoting layer 71, and the silt is aggregated as much as possible, is flushed by the shear flow, and enters the sedimentation device 20. Thus, the solid-liquid mixed phase flow that has entered the settling device 20 enters the gap between the inclined plate 23a and the inclined plate 23a on the side surface of the upper layered inclined plate 23 of the settling device 20, settles along the inclined plate 23a, and further It enters into the gap between the inclined plate 22 a and the inclined plate 22 a of the lower layered inclined plate 22, settles along the inclined plate 22 a, and finally settles and accumulates at the bottom of the container 21. The solid-liquid mixed phase flow that has overflowed from the discharge port 32 of the container 21 of the classifier 10 enters the liquid receiving tank 46, is returned to the stirring layer 12 by the high-pressure pump 45 from the introduction pipe 43, and is used as washing water.

図33に、固液混相流(泥水)の流れを細い破線の矢印で、砂・シルト・粘土の流れを太い破線の矢印で模式的に示す。   FIG. 33 schematically shows the flow of the solid-liquid mixed phase flow (muddy water) with thin broken arrows and the flow of sand, silt, and clay with thick broken arrows.

図34は第5の構成例を示す。図34に示すように、この第5の構成例では、図15に示す第2の構成例において、分級装置10と沈降装置20との間に凝集促進層71が設けられている。その他のことは第2の構成例と同様である。   FIG. 34 shows a fifth configuration example. As shown in FIG. 34, in the fifth configuration example, an aggregation promoting layer 71 is provided between the classifying device 10 and the settling device 20 in the second configuration example shown in FIG. Others are the same as in the second configuration example.

一例として、粒径分布を有する混合粒子が土壌、洗浄液が水である場合についてこの第5の構成例による洗浄および分級システムの動作を説明する。   As an example, the operation of the cleaning and classification system according to the fifth configuration example will be described in the case where the mixed particles having a particle size distribution are soil and the cleaning liquid is water.

まず、高圧ポンプ45を稼働させた状態で投入口42に洗浄および分級しようとする土壌を投入する。図34に示すように、投入された土壌は導入管41を通って導入管41と導入管43との合流部に到達し、導入管43から供給される高速ジェット水流により導入管43内に吸い込まれる。こうして土壌および水が攪拌層12に導入され、高速ジェット水流により攪拌混合される。こうして攪拌層12内に土壌と水とからなる固液混相流(泥水)が生成される。この後の動作は第4の構成例と同様である。   First, the soil to be washed and classified is put into the inlet 42 with the high-pressure pump 45 in operation. As shown in FIG. 34, the introduced soil reaches the junction of the introduction pipe 41 and the introduction pipe 43 through the introduction pipe 41 and is sucked into the introduction pipe 43 by the high-speed jet water flow supplied from the introduction pipe 43. It is. In this way, soil and water are introduced into the stirring layer 12 and mixed by stirring with a high-speed jet water stream. Thus, a solid-liquid mixed phase flow (muddy water) composed of soil and water is generated in the stirring layer 12. The subsequent operation is the same as in the fourth configuration example.

図34に、固液混相流(泥水)の流れを細い破線の矢印で、砂・シルト・粘土の流れを太い破線の矢印で模式的に示す。   FIG. 34 schematically shows the flow of the solid-liquid mixed phase flow (muddy water) with thin broken arrows and the flow of sand, silt, and clay with thick broken arrows.

図35は第6の構成例を示す。図35に示すように、この第6の構成例では、図17に示す第3の構成例において、分級装置10と沈降装置20との間に凝集促進層71が設けられている。その他のことは第3の構成例と同様である。   FIG. 35 shows a sixth configuration example. As shown in FIG. 35, in the sixth configuration example, an aggregation promoting layer 71 is provided between the classifying device 10 and the settling device 20 in the third configuration example shown in FIG. Others are the same as in the third configuration example.

一例として、粒径分布を有する混合粒子が土壌、洗浄液が水である場合についてこの第6の構成例による洗浄および分級システムの動作を説明する。   As an example, the operation of the cleaning and classification system according to the sixth configuration example will be described in the case where the mixed particles having a particle size distribution are soil and the cleaning liquid is water.

まず、高圧ポンプ45およびサンドポンプ48を稼働させた状態で投入口42に洗浄および分級しようとする土壌を投入する。投入された土壌は導入管41を通って導入管41と導入管43との合流部に到達し、導入管43から供給される高速ジェット水流により導入管43内に吸い込まれる。こうして土壌および水が攪拌層12に導入され、高速ジェット水流により攪拌混合される。こうして攪拌層12内に土壌と水とからなる固液混相流(泥水)が生成される。この後の動作は第4の構成例と同様である。一方、攪拌層12の底部から水を含んだ土砂が導入管47内に取り出され、サンドポンプ48により回収口49に戻される。回収口49に戻った水を含んだ土砂から土砂成分が洗浄土砂回収装置50に回収されるとともに、泥水が投入口42に投入される。   First, the soil to be washed and classified is introduced into the inlet 42 with the high-pressure pump 45 and the sand pump 48 in operation. The introduced soil reaches the joining portion of the introduction pipe 41 and the introduction pipe 43 through the introduction pipe 41 and is sucked into the introduction pipe 43 by the high-speed jet water flow supplied from the introduction pipe 43. In this way, soil and water are introduced into the stirring layer 12 and mixed by stirring with a high-speed jet water stream. Thus, a solid-liquid mixed phase flow (muddy water) composed of soil and water is generated in the stirring layer 12. The subsequent operation is the same as in the fourth configuration example. On the other hand, earth and sand containing water is taken out from the bottom of the stirring layer 12 into the introduction pipe 47 and returned to the recovery port 49 by the sand pump 48. Sediment components are collected in the washing earth and sand collecting device 50 from the earth and sand containing the water returned to the collection port 49, and muddy water is introduced into the loading port 42.

一方、沈降装置20においては、容器21の底部に溜まった堆積物が取り出し口52から外部に取り出された後、例えばフィルタープレスなどで脱水ケーキ状にされ、減容される。   On the other hand, in the sedimentation device 20, the deposit accumulated at the bottom of the container 21 is taken out from the take-out port 52 and then made into a dehydrated cake with a filter press or the like, and the volume is reduced.

図35に、固液混相流(泥水)の流れを細い破線の矢印で、砂・シルト・粘土の流れを太い破線の矢印で模式的に示す。   FIG. 35 schematically shows the flow of the solid-liquid mixed phase flow (muddy water) with thin broken arrows and the flow of sand, silt and clay with thick broken arrows.

この洗浄および分級システムの実施例について説明する。図36は実施例2による洗浄および分級システムを示す。図36に示すように、この洗浄および分級システムにおいては、容器11の底部が下に先すぼまりの四角錐状の形状を有しており、その内部に攪拌層12が設けられている。攪拌層12の側壁には洗浄液を攪拌層12に導入するための導入管43が接続されている。導入管43は高圧ポンプ45を介して直方体状の受液槽46の底部に接続されている。受液槽46は容器21の側壁上部の排出口32の前方下部に取り付けられており、排出口32を越えて外に越流した固液混相流を受け入れることができるようになっている。   An example of this cleaning and classification system will be described. FIG. 36 shows a cleaning and classification system according to Example 2. As shown in FIG. 36, in this cleaning and classification system, the bottom of the container 11 has a quadrangular pyramid shape that is tapered downward, and the stirring layer 12 is provided therein. An introduction pipe 43 for introducing the cleaning liquid into the stirring layer 12 is connected to the side wall of the stirring layer 12. The introduction pipe 43 is connected to the bottom of a rectangular parallelepiped liquid receiving tank 46 through a high-pressure pump 45. The liquid receiving tank 46 is attached to the lower front portion of the discharge port 32 at the upper side of the side wall of the container 21 so as to be able to receive the solid-liquid mixed phase flow that has overflowed beyond the discharge port 32.

沈降装置20の容器21内には、二段の積層傾斜板22、23が設けられている。積層傾斜板22は、互いに間隔を空けて積層された複数の傾斜板22aからなる。同様に、積層傾斜板23は、互いに間隔を空けて積層された複数の傾斜板23aからなる。   In the container 21 of the settling device 20, two-stage laminated inclined plates 22 and 23 are provided. The laminated inclined plate 22 is composed of a plurality of inclined plates 22a laminated at intervals. Similarly, the laminated inclined plate 23 is composed of a plurality of inclined plates 23a laminated at intervals.

分級装置10と沈降装置20との間に凝集促進層71が設けられている。   An aggregation promoting layer 71 is provided between the classification device 10 and the sedimentation device 20.

凝集促進層71としては、図37または図38に示すものを用いた。図37に示す凝集促進層71は、隔壁71aが切妻屋根の形状ではなく、水平であることを除いて、図32A〜Dに示すものと同様である。図37に示すように、凝集促進層71の全長は150mm、隔壁71aと隔壁71aとの間の間隔(管路の高さ)は24mm、縦板71cの間隔は10mmである。また、図38に示す凝集促進層71は、図30に示すものと同様である。図38に示すように、凝集促進層71の全長は100mm、隔壁71aと隔壁71aとの間の間隔(管路の高さ)は5mmである。   As the aggregation promoting layer 71, the one shown in FIG. 37 or FIG. 38 was used. The aggregation promoting layer 71 shown in FIG. 37 is the same as that shown in FIGS. 32A to 32D except that the partition wall 71a is not a gable roof shape but is horizontal. As shown in FIG. 37, the total length of the aggregation promoting layer 71 is 150 mm, the distance between the partition walls 71a and the partition walls 71a (the height of the pipeline) is 24 mm, and the distance between the vertical plates 71c is 10 mm. Further, the aggregation promoting layer 71 shown in FIG. 38 is the same as that shown in FIG. As shown in FIG. 38, the total length of the aggregation promoting layer 71 is 100 mm, and the distance between the partition walls 71a and the partition walls 71a (the height of the pipeline) is 5 mm.

分級装置10と沈降装置20との全体に水を循環させながら、カオリン100gを受液槽46に投入し、凝集促進層71の入口(測点1)と出口(測点2)とで7分間の積算濃度(SS)を測定した。図39に測定結果を示す。図39に示すように、いずれも、カオリンの沈降効果があり、凝集促進層71の入口に入ってくる流れの流速(u)(図37および図38参照)の増加に伴って沈降効果は低減すること、および、測点1と測点2とのSS量は大差がないことが分かった。   While circulating water throughout the classifier 10 and the settling device 20, 100 g of kaolin is introduced into the liquid receiving tank 46, and 7 minutes at the inlet (station 1) and outlet (station 2) of the aggregation promoting layer 71. The integrated concentration (SS) of was measured. FIG. 39 shows the measurement results. As shown in FIG. 39, both have a sedimentation effect of kaolin, and the sedimentation effect decreases as the flow velocity (u) of the flow entering the inlet of the aggregation promoting layer 71 (see FIG. 37 and FIG. 38) increases. It was found that there was no significant difference in the SS amount between the station 1 and the station 2.

この第4の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様な利点に加えて、分級装置10と沈降装置20との間に凝集促進層71が設けられていることにより、分級装置10からの固液混相流に含まれる粒径の小さい粒子をこの凝集促進層71で可能な限り凝集させて粒径を大きくすることができ、それによって沈降装置20の積層傾斜板22、23による粒子の沈降を効率的に行うことができるという利点を得ることができる。   According to the fourth embodiment, in addition to the same advantages as those of the first embodiment, the aggregation promoting layer 71 is provided between the classifying device 10 and the settling device 20, whereby the classifying device. The particles having a small particle size included in the solid-liquid mixed phase flow from 10 can be aggregated as much as possible by the aggregation promoting layer 71 to increase the particle size, and thereby, by the laminated inclined plates 22 and 23 of the settling device 20. The advantage that the particles can be efficiently settled can be obtained.

〈第5の実施の形態〉
[洗浄および分級システム]
図40に、第5の実施の形態による洗浄および分級システムを示す。図40に示すように、この洗浄および分級システムにおいては、分級装置10と沈降装置20との間に、分級装置10から沈降装置20に向かって順に波状スタティックミキサーからなる整流層61および凝集促進層71が設けられている。その他のことは第1の実施の形態と同様である。
<Fifth embodiment>
[Cleaning and classification system]
FIG. 40 shows a cleaning and classification system according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 40, in this cleaning and classification system, a rectifying layer 61 and a coagulation accelerating layer comprising a wave-like static mixer are disposed between the classification device 10 and the sedimentation device 20 in this order from the classification device 10 toward the sedimentation device 20. 71 is provided. Others are the same as in the first embodiment.

この第5の実施の形態によれば、第2および第4の実施の形態と同様な利点を得ることができる。   According to the fifth embodiment, the same advantages as those of the second and fourth embodiments can be obtained.

以上、この発明の実施の形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。   Although the embodiments and examples of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications based on the technical idea of the present invention. Is possible.

例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、形状、構造、配置などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、形状、構造、配置などを用いてもよい。   For example, the numerical values, shapes, structures, arrangements, and the like given in the above embodiments and examples are merely examples, and different numerical values, shapes, structures, arrangements, and the like may be used as necessary.

10、65…分級装置、11…容器、12…攪拌層、13、61…整流層、13a、13b、13c…波板積層体、14…層流層、14a…隔壁、14b…孔、15…分級層、15a…隔壁、15b…孔、16…波板、20…沈降装置、21…容器、22、23…積層傾斜板、22a、23a…傾斜板、22b、23b…隙間、31…開口部、32…排出口、41、43、47、51…導入管、44…攪拌用ポンプ、45…高圧ポンプ、46…受液槽、48…サンドポンプ、49…回収口、50…洗浄土砂回収装置、71…凝集促進層、71a…隔壁、71b…隙間、71c…縦板   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 65 ... Classification apparatus, 11 ... Container, 12 ... Stirring layer, 13, 61 ... Rectification layer, 13a, 13b, 13c ... Corrugated sheet laminated body, 14 ... Laminar flow layer, 14a ... Septum, 14b ... Hole, 15 ... Classification layer, 15a ... partition wall, 15b ... hole, 16 ... corrugated plate, 20 ... sedimentation device, 21 ... container, 22, 23 ... laminated inclined plate, 22a, 23a ... inclined plate, 22b, 23b ... gap, 31 ... opening , 32 ... discharge port, 41, 43, 47, 51 ... introduction pipe, 44 ... stirring pump, 45 ... high pressure pump, 46 ... liquid receiving tank, 48 ... sand pump, 49 ... recovery port, 50 ... washing soil collection device 71 ... Aggregation promoting layer, 71a ... partition wall, 71b ... gap, 71c ... vertical plate

Claims (13)

互いに並列配置された分級装置および沈降装置を有し、
上記分級装置は、
第1の容器と、
上記第1の容器内に設けられた、粒径分布を有する混合粒子および洗浄液が供給され、上記混合粒子および上記洗浄液を攪拌して上記混合粒子および上記洗浄液が混合した固液混相流を生成するための攪拌層と、
上記攪拌層の上段に設けられた、上記攪拌層から供給される上記固液混相流を一様流にするための、波状スタティックミキサーからなる整流層と、
上記整流層の上段に設けられた、上記整流層を通過した上記固液混相流を層流にするための層流層と、
上記層流層の上段に設けられた、上記層流層を通過した上記固液混相流が供給され、上記混合粒子を分級するための、水平方向に対して角度Ψ(0度<Ψ<90度)傾斜した複数の管路を有する分級層とを有し、
上記沈降装置は、
第2の容器と、
上記第2の容器内に設けられた、上記分級層を通過した上記固液混相流中の粒子を沈降させて凝集させるための、水平方向に対して角度Θ(0度<Θ<90度)傾斜した複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板を有し、上記固液混相流はこの積層傾斜板の側面に供給される沈降層とを有する洗浄および分級システム。
Having a classifier and a settling device arranged in parallel with each other;
The classification device is
A first container;
The mixed particles having a particle size distribution and the cleaning liquid provided in the first container are supplied, and the mixed particles and the cleaning liquid are stirred to generate a solid-liquid mixed phase flow in which the mixed particles and the cleaning liquid are mixed. A stirring layer for,
A rectifying layer comprising a wavy static mixer for providing a uniform flow of the solid-liquid mixed phase flow supplied from the stirring layer, provided in the upper stage of the stirring layer,
A laminar flow layer provided in the upper stage of the rectifying layer for laminating the solid-liquid mixed phase flow that has passed through the rectifying layer;
Provided in the upper part of the laminar flow layer, the solid-liquid mixed phase stream passing through the laminar flow layer is supplied, for classifying the mixed particles, angle [psi (0 degrees to the horizontal <[psi <90 And a classification layer having a plurality of inclined pipelines,
The settling device
A second container;
An angle Θ (0 ° <Θ <90 °) with respect to the horizontal direction for settling and agglomerating particles in the solid-liquid mixed phase flow passing through the classification layer provided in the second container A cleaning and classification system having a laminated inclined plate in which a plurality of inclined plates are laminated with a space between each other, and the solid-liquid mixed phase flow is provided with a sedimentation layer supplied to a side surface of the laminated inclined plate.
上記分級層は、水平方向に対して角度Ψ傾斜した複数の筒状の孔を有する構造体または水平方向に対して角度Ψ傾斜した複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板からなる請求項1記載の洗浄および分級システム。   The classification layer includes a structure having a plurality of cylindrical holes inclined at an angle Ψ with respect to the horizontal direction, or a laminated inclined board in which a plurality of plates inclined at an angle Ψ with respect to the horizontal direction are laminated at intervals. The cleaning and classification system according to claim 1. 上記層流層は、鉛直方向の複数の筒状の孔を有する構造体からなる請求項1または2記載の洗浄および分級システム。The cleaning and classification system according to claim 1 or 2, wherein the laminar flow layer is formed of a structure having a plurality of vertical cylindrical holes. 互いに並列配置された分級装置および沈降装置を有し、Having a classifier and a settling device arranged in parallel with each other;
上記分級装置は、The classification device is
第1の容器と、A first container;
上記第1の容器内に設けられた、粒径分布を有する混合粒子および洗浄液が供給され、上記混合粒子および上記洗浄液を攪拌して上記混合粒子および上記洗浄液が混合した固液混相流を生成するための攪拌層と、The mixed particles having a particle size distribution and the cleaning liquid provided in the first container are supplied, and the mixed particles and the cleaning liquid are stirred to generate a solid-liquid mixed phase flow in which the mixed particles and the cleaning liquid are mixed. A stirring layer for,
上記攪拌層の上段に設けられた、上記攪拌層から供給される上記固液混相流を一様流にするための、波状スタティックミキサーからなる整流層と、A rectifying layer comprising a wavy static mixer for providing a uniform flow of the solid-liquid mixed phase flow supplied from the stirring layer, provided in the upper stage of the stirring layer,
上記整流層の上段に設けられた、上記整流層を通過した上記固液混相流が供給され、上記混合粒子を分級するための、水平方向に対して角度Ψ(0度<Ψ<90度)傾斜した複数の管路を有する分級層とを有し、An angle Ψ (0 degree <Ψ <90 degrees) with respect to the horizontal direction for classifying the mixed particles, which is provided in the upper stage of the rectifying layer and supplied with the solid-liquid mixed phase flow passing through the rectifying layer A classification layer having a plurality of inclined pipelines,
上記沈降装置は、The settling device
第2の容器と、A second container;
上記第2の容器内に設けられた、上記分級層を通過した上記固液混相流中の粒子を沈降させて凝集させるための、水平方向に対して角度Θ(0度<Θ<90度)傾斜した複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板を有し、上記固液混相流はこの積層傾斜板の側面に供給される沈降層とを有し、An angle Θ (0 ° <Θ <90 °) with respect to the horizontal direction for settling and agglomerating particles in the solid-liquid mixed phase flow passing through the classification layer provided in the second container A plurality of inclined plates have a laminated inclined plate laminated with a space therebetween, and the solid-liquid mixed phase flow has a sedimentation layer supplied to the side surface of the laminated inclined plate,
上記第1の容器と上記第2の容器とを互いに連結するように設けられた、水平方向または上記第2の容器側が低くなるように水平方向に対して角度Ω(0度<Ω≦10度)傾斜した複数の管路を有する凝集促進層をさらに有し、An angle Ω (0 degrees <Ω ≦ 10 degrees) with respect to the horizontal direction so that the first container and the second container are connected to each other so that the horizontal direction or the second container side is lowered. A) an agglomeration promoting layer having a plurality of inclined pipe lines;
上記分級層を通過した上記固液混相流は上記凝集促進層の一端に供給され、他端から出て上記第2の容器に供給される洗浄および分級システム。The washing and classification system in which the solid-liquid mixed phase flow that has passed through the classification layer is supplied to one end of the aggregation promoting layer, and is supplied from the other end to the second container.
上記凝集促進層は、水平方向の複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層板、上記第2の容器側が低くなるように水平方向に対して角度Ω(0度<Ω≦10度)傾斜した複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板、水平方向の複数の筒状の孔を有する構造体または上記第2の容器側が低くなるように水平方向に対して角度Ω傾斜した複数の筒状の孔を有する構造体からなる請求項4記載の洗浄および分級システム。The agglomeration promoting layer is a laminated plate in which a plurality of horizontal plates are laminated at an interval, and an angle Ω (0 degrees <Ω ≦ 10 degrees) with respect to the horizontal direction so that the second container side is lowered. Inclined angle Ω with respect to the horizontal direction so that a plurality of inclined plates are stacked with a space between them, a structure having a plurality of horizontal cylindrical holes, or the second container side is lowered. The cleaning and classification system according to claim 4, comprising a structure having a plurality of cylindrical holes. 上記凝集促進層は、上記凝集促進層の中心軸の方向の最頂部から両側に向かって下向きに水平方向に対して角度Φ(0度<Φ<90度)傾斜した切妻屋根状の複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板または上記凝集促進層の中心軸の方向の最頂部から両側に向かって下向きに水平方向に対して角度Φ(0度<Φ<90度)傾斜し、かつ上記第2の容器側が低くなるように水平方向に対して角度Ω(0度<Ω≦10度)傾斜した切妻屋根状の複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板からなる請求項4記載の洗浄および分級システム。The aggregation promoting layer includes a plurality of gable roof-like plates inclined at an angle Φ (0 ° <Φ <90 °) with respect to the horizontal direction downward from the top in the direction of the central axis of the aggregation promoting layer toward both sides. Are inclined at an angle Φ (0 ° <Φ <90 °) with respect to the horizontal direction downward from the top in the direction of the central axis of the laminated inclined plate or the coagulation promoting layer, which are laminated with a space between each other. And a laminated inclined plate in which a plurality of gable roof-shaped plates inclined at an angle Ω (0 degree <Ω ≦ 10 degrees) with respect to the horizontal direction so as to lower the second container side are laminated at intervals. The cleaning and classification system according to claim 4. 上記凝集促進層の上記管路の底部の上記板上に、上記凝集促進層の中心軸と直交する方向に延在する、上記管路の高さの途中の高さの縦板が上記凝集促進層の中心軸の方向に周期的または非周期的に設けられている請求項5または6記載の洗浄および分級システム。On the plate at the bottom of the pipe line of the aggregation promoting layer, a vertical plate extending in the direction perpendicular to the central axis of the aggregation promoting layer is in the middle of the height of the pipe line. The cleaning and classification system according to claim 5 or 6, wherein the cleaning and classification system is provided periodically or aperiodically in the direction of the central axis of the layer. 上記分級層と上記沈降装置との間に、波状スタティックミキサーからなる整流層をさらに有する請求項1〜7のいずれか一項記載の洗浄および分級システム。The cleaning and classification system according to any one of claims 1 to 7, further comprising a rectifying layer made of a wavy static mixer between the classification layer and the settling device. 上記分級層と上記凝集促進層との間に、波状スタティックミキサーからなる整流層をさらに有する請求項4〜7のいずれか一項記載の洗浄および分級システム。 The cleaning and classification system according to any one of claims 4 to 7 , further comprising a rectifying layer made of a wavy static mixer between the classification layer and the aggregation promoting layer . 上記混合粒子は土壌である請求項1〜9のいずれか一項記載の洗浄および分級システム。   The washing and classification system according to any one of claims 1 to 9, wherein the mixed particles are soil. 上記洗浄液は水である請求項1〜10のいずれか一項記載の洗浄および分級システム。   The cleaning and classification system according to any one of claims 1 to 10, wherein the cleaning liquid is water. 第1の容器と、
上記第1の容器内に設けられた、粒径分布を有する混合粒子および洗浄液が供給され、上記混合粒子および上記洗浄液を攪拌して上記混合粒子および上記洗浄液が混合した固液混相流を生成するための攪拌層と、
上記攪拌層の上段に設けられた、上記攪拌層から供給される上記固液混相流を一様流にするための、波状スタティックミキサーからなる整流層と、
上記整流層の上段に設けられた、上記整流層を通過した上記固液混相流を層流にするための層流層と、
上記層流層の上段に設けられた、上記層流層を通過した上記固液混相流が供給され、上記混合粒子を分級するための、水平方向に対して角度Ψ(0度<Ψ<90度)傾斜した複数の管路を有する分級層とを有する分級装置。
A first container;
The mixed particles having a particle size distribution and the cleaning liquid provided in the first container are supplied, and the mixed particles and the cleaning liquid are stirred to generate a solid-liquid mixed phase flow in which the mixed particles and the cleaning liquid are mixed. A stirring layer for,
A rectifying layer comprising a wavy static mixer for providing a uniform flow of the solid-liquid mixed phase flow supplied from the stirring layer, provided in the upper stage of the stirring layer,
A laminar flow layer provided in the upper stage of the rectifying layer for laminating the solid-liquid mixed phase flow that has passed through the rectifying layer;
Provided in the upper part of the laminar flow layer, the solid-liquid mixed phase stream passing through the laminar flow layer is supplied, for classifying the mixed particles, angle [psi (0 degrees to the horizontal <[psi <90 And a classification layer having a plurality of inclined pipelines.
上記分級層は、水平方向に対して角度Ψ傾斜した複数の筒状の孔を有する構造体または水平方向に対して角度Ψ傾斜した複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板からなる請求項12記載の分級装置。   The classification layer includes a structure having a plurality of cylindrical holes inclined at an angle Ψ with respect to the horizontal direction, or a laminated inclined board in which a plurality of plates inclined at an angle Ψ with respect to the horizontal direction are laminated at intervals. The classification device according to claim 12.
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