JP6821997B2 - 活性炭逆流防止装置、活性炭塔およびその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、筒状で縦型のタンクに被処理流体を上から下へと流通させながら、その内部に充填した活性炭に不純物を吸着させて除去する活性炭塔およびその運転方法に関する。さらに、この活性炭塔の頂部近傍に浮遊して滞留する油分を活性炭塔の塔頂部から油抜きをする際に生じる不具合を解消できる活性炭逆流防止装置に関する。

混濁した被処理流体を比重別に分離しながら活性炭に不純物を吸着除去することにより清浄化処理する活性炭塔が知られている。この活性炭塔は、筒状で縦置きのタンクと、そのタンクに充填した活性炭と、タンクの頂部から被処理流体をタンク内に流入させるポンプと、を備えて構成されている。

その活性炭塔は、タンクに比重の異なる液状物質の混濁液をポンプで流通させ、比重別に液状物質を分離しながら活性炭に不純物を吸着させて除去するために用いられる。例えば、不純物成分として水溶液に混入している油分が活性炭に吸着除去された水溶液を、塔底部から流出させるように連続運転される。ただし、連続運転すればタンクの頂部に比重の軽い油分が浮遊滞留するほか、活性炭が隘路等に目詰まりする流路閉塞により処理効率も低下する。

そこで、この活性炭塔は、処理効率を維持するため、連続運転を定期的に止め、浮遊滞留する油分を除去し、目詰まり等を解消するため、清掃する必要がある。そのため、タンクの頂部流路において、通常運転とは逆方向に流体を強く逆流させるという活性炭塔の運転方法がある。まず、通常運転中、タンクの頂部流路における流れの通常方向は、タンク内へ上から下向きに流入する方向である。これに対し、メンテナンス時は、タンクの頂部流路において、下から上向き、すなわち、タンク内から外向き方向へと流体を強制的に逆流させる液抜き（以下、「油抜き」ともいう）が有効である。

ここで、逆噴射による油抜きをした場合、通常運転中に対する液流方向であるため、タンクから外向き方向へと活性炭が流出する不具合も生ずる。流出する活性炭は限界寿命に未到達であるものも多い。これらの有用な活性炭まで流出した場合、回収して再利用できるとしても、清掃作業に伴う無駄が生じてしまうという問題があった。

上述のように、有用な活性炭まで流出した場合の無駄について、より詳しく説明する。活性炭塔を含む液処理設備において、水性の混濁液から分別すべき油分により、活性炭が汚濁して処理能力が劣化する。このことによる運転効率の低下を軽減するため、油分が含まれている水溶液は、あらかじめ未溶解の油分を除去してある程度まで清浄化処理された水溶液が活性炭塔へ流入される。つまり、清浄化処理後の水溶液を活性炭塔へ流入することにより、次工程の処理負担を軽減する。

しかしながら、上述の清浄化処理後の水溶液であっても油分を完全に除去できているわけではない。そのため残留した未溶解の油分は、活性炭塔におけるタンクの頂部に浮遊滞留して目詰まり等の害をなす。この溜まった油分を取り除くために、タンクの上方に突設された油分回収管からタンク内の圧力を利用して外向きに油分を逆噴射して吹き飛ばす作業を行う。ところが、この逆噴射によって、タンク内の有用な活性炭まで流出する。これは活性炭が損失するだけでなく、流出した含油活性炭から油分のみを回収して系内に戻そうとする場合、回収した油分から除去しきれず残存する活性炭が、回収油の不純物として作用するため、本来の油の用途に対する性能を劣化させてしまう。

特開２００６−１５９０３９号公報

上述したように、活性炭塔の清掃作業に伴って有用な活性炭まで流出した場合の無駄について、現状では何らの有効な対策もなされていなかった。例えば、特許文献１には、被吸着液の流れに乗った活性炭の流出を防止する機構として、活性炭充填層の頂部にフィルタ代わりに粒の大きな粒状体で「フタ」をするものが見受けられる。しかしながら、活性炭塔の頭頂部から、逆噴射による油抜きをした場合、有用な活性炭まで流出することは阻止できず、上記問題の解決策として適切ではなかった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、活性炭塔の塔頂部から油抜きをする際、活性炭の流出を防止できるほか、油抜きしたことで生じた流路の閉塞も解消できる活性炭逆流防止装置、活性炭塔およびその運転方法を提供することにある。

本発明者らは、活性炭塔の頭頂部に、複数の部材を組み合わせた活性炭逆流防止装置を備えることによって課題解決が可能であることを見出し、本発明を完成した。
本発明の一態様に係る活性炭逆流防止装置は、活性炭（２０）を充填したタンク（１０）の頂部（１１）から内部（１２）へ被処理流体（３０）を流入し、該被処理流体（３０）に含まれる不純物を吸着させて除去する活性炭塔（１００）に付設する活性炭逆流防止装置（９９）であって、
前記タンク（１０）の頂部（１１）にタンク内径（Ｔ）より小さな内径（Ｄ）の管状部材が開口して突設された連結管（１３）に一端（６５）が密に接続されて前記タンク内部（１２）へ連通する集液筒（９０）と、
該集液筒（９０）の他端（６６）に接続され前記タンク内部（１２）から前記集液筒（９０）を介して外部へ連通する油分回収管（１４）と、
前記集液筒（９０）の周壁（６７）から分岐して延在し該集液筒（９０）に清掃流体圧入手段（８１）を連通させる清掃流体圧入管（６４）と、
前記タンク（１０）の頂部（１１）に配設されて流路に介在する第１フィルタ部（６０）と、を備え、
該第１フィルタ部（６０）は前記集液筒（９０）の前記一端（６５）と前記連結管（１３）との間で密に挟持される前記集液筒（９０）の内径（Ｄ）より大きな外径（Ｃ）の第１仕切板（６９）を有し、
該第１仕切板（６９）に１つ以上の貫通孔（６１〜６３）が穿設され、
該貫通孔（６１〜６３）毎に集液ストレーナ（１）が着脱可能に取り付けられ、
前記タンク（１０）に浮遊滞留した油分（３１）を前記タンク内部（１２）の圧力（Ｐ）で前記油分回収管（１４）から排出可能であり、
前記清掃流体圧入手段（８１）から前記清掃流体圧入管（６４）を介して前記集液筒（９０）の内部へ清掃流体（８）を圧入することにより、前記第１フィルタ部（６０）の前記集液ストレーナ（１）の下側に付着した前記活性炭（２０）が、前記タンク内部（１２）へ吹き落されるものである。

本発明の一態様に係る活性炭塔は、活性炭（２０）を充填したタンク（１０）の頂部（１１）から内部（１２）へ被処理流体（３０）を流入し、該被処理流体（３０）に含まれる不純物を吸着させて除去する活性炭塔（１００）であって、
前記タンク（１０）の頂部（１１）近傍の肩部にタンク内径（Ｔ）より小さな内径（Ｊ）の管状部材が開口して突設されタンク内部（１２）に連通する流入管（１６）と、
前記タンク（１０）の頂部（１１）にタンク内径（Ｔ）より小さな内径（Ｄ）の管状部材が開口して突設されタンク内部（１２）に連通する連結管（１３）と、
前記タンク（１０）の底部（１５）近傍にタンク内径（Ｔ）より小さな内径（Ｋ）の管状部材が開口して突設されタンク内部（１２）から連通する流出管（４０）と、
前記タンク（１０）の頂部（１１）および底部（１５）にそれぞれ配設されて流路に介在する第１フィルタ部（６０）および第２フィルタ部（７０）と、を備え、
前記タンク（１０）に浮遊滞留した油分（３１）は前記内部（１２）の圧力（Ｐ）で前記連結管（１３）から排出可能であり、
前記第１フィルタ部（６０）に目詰まりした前記活性炭（２０）は前記連結管（１３）を通過するように前記内部（１２）へ圧入する清掃流体（８）により離脱可能である。

また、本発明の一態様に係る活性炭塔において、前記連結管（１３）の開口に一致する内径（Ｄ）で所定の高さ（Ｌ）の空間（Ｇ）を有する一端（６５）を液密に連通するように着脱可能な集液筒（９０）と、
該集液筒（９０）の他端（６６）に接続され前記タンク内部（１２）から前記集液筒（９０）を介して連通する油分回収管（１４）と、をさらに備え、
前記タンク（１０）は鉛直の中心軸（Ｚ）を有する円筒により周壁（９）を形成し、
該周壁（９）と前記第１フィルタ部（６０）と前記第２フィルタ部（７０）とにより前記活性炭（２０）を包囲して移動が規制され、
前記第１フィルタ部（６０）は、前記集液筒（９０）の前記一端（６５）と前記連結管（１３）との間に液密に挟持され前記集液筒（９０）の内径（Ｄ）より大きな外径（Ｃ）の第１仕切板（６９）を有し、
前記第２フィルタ部（７０）は、前記タンク（１０）の底部（１５）近傍でタンク内径（Ｔ）の全面にわたって上下を隔離可能に配設された第２仕切板（７９）を有し、
前記第１仕切板（６９）および前記第２仕切板（７９）にそれぞれ１つ以上の貫通孔（６１〜６３，７１〜７５）が穿設され、
前記貫通孔（６１〜６３，７１〜７５）毎に集液ストレーナ（１）が着脱可能に取り付けられ、
前記集液筒（９０）の周壁（６７）には前記中心軸（Ｚ）に対して直角に分岐して連通する清掃流体圧入管（６４）が延在し、
前記清掃流体圧入管（６４）の開放端（６８）から前記集液筒（９０）の内部に向けて清掃流体圧入手段（８１）により清掃流体（８）を圧入することが可能である構成が好ましい。

また、本発明の一態様に係る活性炭塔において、前記集液ストレーナ（１）は、ポリフッ化ビニリデン（PolyVinylidene DiFluoride，PVDF）、又はポリ塩化ビニル（polyvinyl chloride，PVC）を材質とし、
活性炭（２０）の通過を阻止できる目開きのスリット（６）が形成された中空の頭部（２）と、
該頭部（２）に内部空間が連通して延在する管状の首部（３）と、
該首部（３）から管状に延在して端末の開口（４）まで内部空間が連通するように形成された尾部（５）と、
前記首部（３）に形成された雄ネジと螺合可能な雌ネジを形成されたナット（７）と、を備えて構成され、
前記貫通孔（６１〜６３，７１〜７５）に前記首部（３）まで嵌入し、該首部（３）を前記ナット（７）で螺着し、
適宜交換可能であることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る活性炭塔において、前記第１フィルタ部（６０）における前記集液ストレーナ（１）の取り付け形態は、水平な前記第１仕切板（６９）の下面側に前記頭部（２）を配設し、
前記第２フィルタ部（７０）における前記集液ストレーナ（１）の取り付け形態は、水平な前記第２仕切板（７９）の上面側に前記頭部（２）を配設する形態であることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る活性炭塔において、前記集液筒（９０）の前記空間（Ｇ）で前記高さ（Ｌ）に対する所定範囲３５％〜６５％を中腹の高さ（Ｈ）に設定し、
前記集液ストレーナ（１）は尾部（５）の開口（４）を前記中腹の高さ（Ｈ）で前記空間（Ｇ）と連通し、
前記清掃流体圧入管（６４）は前記集液筒（９０）の周壁（６７）から前記中腹の高さ（Ｈ）で分岐して前記空間（Ｇ）と連通することが好ましい。

また、本発明の一態様に係る前記活性炭塔の運転方法は、比重の異なる物質で混濁する被処理流体（３０）を前記タンク（１０）に流通させ、該被処理流体（３０）を比重別に分離しながら活性炭（２０）に不純物を吸着させて除去する通常運転と油分回収と清掃とを交互に繰り返す前記活性炭塔（１００）の運転方法であって、
前記通常運転を継続する通常運転継続工程（Ｓ１０）と、
流出制御弁（４１）を閉弁または制限することにより前記タンク（１０）の底部（１５）に突設されて前記タンク内部（１２）から連通する前記流出管（４０）から前記被処理流体（３０）が流出することを停止又は制限する流出制限工程（Ｓ２０）と、
前記タンク（１０）の頂部に浮遊滞留した油分（３１）を前記タンク内の圧力（Ｐ）により前記タンク（１０）の上方に突設された前記油分回収管（１４）へ外向きに逆流させて回収する油分回収工程（Ｓ３０）と、
前記タンク内部に連通する前記連結管（１３）の開口に一致する内径（Ｄ）で所定の高さ（Ｌ）の空間（Ｇ）を有する一端（６５）を液密に連通するように着脱可能な前記集液筒（９０）の周壁（６７）に植設されて液密に連通する前記清掃流体圧入管（６４）から、前記集液筒（９０）へ前記清掃流体圧入手段（８１）により清掃流体（８）を圧入させて前記集液筒（９０）の前記第１仕切板（６９）に配設された前記集液ストレーナ（１）の目詰まりを除去するストレーナ目詰まり除去工程（Ｓ５０）と、を有する。

また、本発明の一態様に係る活性炭塔の運転方法において、前記油分回収工程（Ｓ３０）により前記油分回収管（１４）から回収された油分（３１）を本来の用途に戻して再利用する油分再利用工程（Ｓ４０）を有することが好ましい。

本発明によれば、活性炭塔の塔頂部から油抜きをする際、活性炭の流出を防止できるほか、油抜きしたことで生じた流路の閉塞も解消できる活性炭逆流防止装置、活性炭塔およびその運転方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る活性炭塔（以下、「本活性炭塔」ともいう）を正面から透視する縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る活性炭逆流防止装置（以下、「本装置」ともいう）を示す図であり、図２（Ａ）は本装置を拡大して正面から透視する拡大縦断面図、図２（Ｂ）は第１仕切板の平面図である。 図２（Ａ）の拡大縦断面図を用いて油分回収工程およびストレーナ目詰まり除去工程の各動作を説明する図である。 本装置で用いる集液ストレーナの外観を示す正面図である。 本活性炭塔の運転方法の手順を説明するフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

図１は、本活性炭塔を正面から透視する縦断面図である。図１に示すように、本活性炭塔１００は、縦型で円筒のタンク１０と、タンク１０に充填される活性炭２０と、タンク１０の頂部１１から内部１２へ被処理流体３０を流入させるポンプ８０と、を備えて構成されている。本活性炭塔１００は、タンク１０の活性炭２０に被処理流体３０に含まれる不純物を吸着させて除去するように通常運転を継続される。

なお、後程詳細に説明するように、タンク１０は、鉛直の中心軸Ｚを有する円筒により周壁９を形成されている円筒形のものを例示するが、このような円筒形に限定するものではない。すなわち、タンク１０は、流線形、紡錘形、あるいは球形に近い形状であっても構わないが、球形でない限り横長でなく縦長に設置される方が好ましい。

本活性炭塔１００のタンク１０は、流入管１６と、連結管１３と、流出管４０と、第１フィルタ部６０および第２フィルタ部７０と、を備えている。流入管１６は、タンク１０の頂部１１近傍の肩部にタンク内径Ｔより小さな内径Ｊの管状部材が開口して突設されタンク内部１２に連通する。連結管１３は、タンク１０の頂部１１にタンク内径Ｔより小さな内径Ｄの管状部材が開口して突設されタンク内部１２に連通する。

このタンク１０に浮遊滞留した油分３１は内部１２の圧力Ｐで連結管１３を経て排出可能である。流出管４０は、タンク１０の底部１５近傍にタンク内径Ｔより小さな内径Ｋの管状部材が開口して突設されタンク内部１２から連通する。第１フィルタ部６０および第２フィルタ部７０は、タンク１０の頂部１１および底部１５にそれぞれ配設されて流路に介在する。

また、本活性炭塔１００は、被処理流体３０を比重別で上下に区別して排出可能な連結管１３と、流出管４０と、タンク１０の上底部にそれぞれ第１フィルタ部６０および第２フィルタ部７０を１組ずつ配設されるように構成されている。さらに、タンク１０の内部に充填された活性炭２０は、周壁９と、第１フィルタ部６０と、第２フィルタ部７０とに囲まれるように構成されている。したがって、活性炭２０は、周壁９と第１フィルタ部６０と第２フィルタ部７０とにより包囲されて移動できないように規制されている。

図２は、本装置を示す図であり、図２（Ａ）は本装置を拡大して正面から透視する拡大縦断面図、図２（Ｂ）は第１仕切板の平面図である。図２（Ａ）に示すように、集液筒９０は、連結管１３の開口に一致する内径Ｄで所定の高さＬの空間Ｇを有する一端６５が液密に連通する。また、後述するように、集液筒９０は、その一端６５で連結管１３から分離して取り外すことができる。

＜本装置と本活性炭塔との関係＞
本装置９９は、集液筒９０を主体とし、これに付随する油分回収管１４、清掃流体圧入管６４、第１仕切板６９および集液ストレーナ１を備えて構成される。ただし、この構成から油分回収管１４を除外した物品を、活性炭逆流防止装置と定義することもある。また、本活性炭塔１００は、タンク１０に本装置９９とポンプ８０とポンプ（清掃流体圧入手段）８１とを付設して構成される。この活性炭塔１００は、活性炭２０を充填したタンク１０の頂部１１から内部１２へ被処理流体３０を流入し、被処理流体３０に含まれる不純物を吸着させて除去するものである。本装置９９は、本活性炭塔１００の頂部１１に付設することにより、その頂部１１から油抜きする際、本活性炭塔１００から活性炭２０が流出することを防止するものである。

＜本装置＞
本装置９９の構成と動作について、簡単に説明する。上述のように、ここでいう本装置９９は、活性炭塔１００に付設するものであり、集液筒９０と、油分回収管１４と、清掃流体圧入管６４と、第１仕切板６９と、集液ストレーナ１とを備えて構成される。集液筒９０は、タンク１０の頂部１１にタンク内径Ｔより小さな内径Ｄの管状部材が開口して突設された連結管１３に一端６５が密に接続されてタンク内部１２へ連通する。集液筒９０は、上方に接続される油分回収管１４と、下方に接続される連結管１３が、それぞれボルト孔１９，９５，９３，１８を有するフランジ２２，９４，９２，１７において、特に下方には第１仕切板６９も挟んで、ボルト２１により締結され、組み付けと取り外しが可能になっている。

連結管１３の上部には、タンク側フランジ１７が形成されている。このタンク側フランジ１７には、中心軸Ｚを中心とする円上に、１２個のボルト孔１８が等間隔に穿設されている。第１仕切板６９は、縁部でタンク側フランジ１７に密着できるような円盤形状に形成されている。その縁部には、タンク側フランジ１７の１２個のボルト孔１８と一致する位置に、ボルト孔８９が等間隔に穿設されている。同様に、集液筒９０の下側フランジ９２も、第１仕切板６９を介在してタンク側フランジ１７に密着できるように形成されており、１２個のボルト孔９３も穿設されている。

図２（Ａ）に示すように、集液筒９０の下側フランジ９２と、タンク側フランジ１７との間に、第１仕切板６９を挟んで密着させ、ボルト孔９３，８９，１８に上方からボルト２１が貫通し、タンク側フランジ１７の下側からナット２３により螺着される。なお、第１仕切板６９の上面は、下側フランジ９２の底面に対し、予め接着材によって貼着されている。この第１仕切板６９には、後述するように集液ストレーナ１が取り付けられており、第１フィルタ部６０を構成している。

また、集液筒９０の上方には、上側フランジ９４が下側フランジ９２と上下対称に形成されている。また、油分回収管１４にも蓋側フランジ２２が形成されている。この蓋側フランジ２２が、集液筒９０の上側フランジ９４に密着して組み合わせられる。このように、油分回収管１４に形成されている蓋側フランジ２２のボルト孔１９は、集液筒９０の上方に形成されている上側フランジ９４のボルト孔９５と一致する配列に穿設されている。

図２（Ａ）に示すように、集液筒９０の上側フランジ９４に油分回収管１４の蓋側フランジ２２を密着させて組み合わせ、ボルト孔１９，９５に上方からボルト２１が貫通し、上側フランジ９４の下側からナット２３により螺着される。

油分回収管１４は、集液筒９０の他端６６に接続されタンク内部１２から集液筒９０を介して外部へ連通する。清掃流体圧入管６４は、集液筒９０の周壁６７から分岐して延在し集液筒９０に清掃流体圧入手段８１を連通させる配管である。

第１フィルタ部６０は、タンク１０の頂部１１に配設されて流路に介在する。この第１フィルタ部６０は、集液筒９０の一端６５と連結管１３との間で密に挟持される集液筒９０の内径Ｄより大きな外径Ｃの第１仕切板６９を有している。この第１仕切板６９には１つ以上の貫通孔６１〜６３が穿設されており、貫通孔６１〜６３毎に集液ストレーナ１が着脱可能に取り付けられている。

タンク１０に浮遊滞留した油分３１は、タンク内部１２の圧力Ｐで逆噴射するように油分回収管１４から排出することが可能である。この逆噴射に伴って、タンク内部１２の活性炭２０が、舞い上がって第１フィルタ部６０の集液ストレーナ１の下側に付着する。そこで、清掃流体圧入手段８１から清掃流体圧入管６４を介して集液筒９０の内部へ清掃流体８を圧入することにより、集液ストレーナ１の下側に付着した活性炭２０は、タンク内部１２へ吹き落される。

＜活性炭塔＞
以下、本活性炭塔１００について、詳しい構成を説明する。第１フィルタ部６０は、集液筒９０の一端６５と連結管１３との間に液密に挟持され集液筒９０の内径Ｄより大きな外径Ｃの第１仕切板６９を有している。第２フィルタ部７０は、タンク１０の底部１５近傍でタンク内径Ｔの全面にわたって上下を隔離可能に配設された第２仕切板７９を有している。第１仕切板６９および第２仕切板７９には、それぞれ１つ以上の貫通孔６１〜６３，７１〜７５が穿設されている。これら貫通孔６１〜６３，７１〜７５毎に集液ストレーナ１が着脱可能に取り付けられている。

図４を用いて後述するように、集液ストレーナ１は濾過体を形成する頭部２から延在する首部３および尾部５を有する形状である。この集液ストレーナ１の取り付け形態は、第１フィルタ部６０と第２フィルタ部７０で似ているが、上下の向きを逆にしている。第１フィルタ部６０における集液ストレーナ１の取り付け形態は、水平な第１仕切板６９の下面側に頭部２が現れるように配設されている。

その逆に、第２フィルタ部７０における集液ストレーナ１の取り付け形態は、水平な第２仕切板７９の上面側に頭部２が現れるように配設されている。この構成により、タンク１０の内部に充填された活性炭２０は、第１フィルタ部６０、および第２フィルタ部７０それぞれに付設された集液ストレーナ１の頭部２に対面している。このように、活性炭２０は、濾過体を構成する集液ストレーナ１の頭部２に対して外側から直面し、濾過体であるスリット６を超えて頭部２の内側へ侵入することはない。つまり、集液ストレーナ１を越境することはできず、周壁９にも囲まれているので、これらの範囲外へ移動することはできない。

油分回収管１４は、集液筒９０の他端６６に接続され、集液筒９０を介してタンク内部１２に連通する。なお、図１〜図３では省略されているが、実働中の本活性炭塔１００において、油分回収管１４、流入管１６、流出管４０および清掃流体圧入管６４には専用の配管が接続されている。本活性炭塔１００は、それより上位のシステムに組み込まれており、そのシステムで求められる機能を発揮するように、不図示の配管を経由して流体の交換を行っている。

清掃流体圧入管６４は、集液筒９０の周壁６７で分岐して空間Ｇに連通して延在する。この清掃流体圧入管６４は、集液筒９０の中心部で鉛直な中心軸Ｚに対して直角方向に分岐している。清掃流体圧入管６４は、その開放端６８から集液筒９０の内部に向けて清掃流体圧入手段８１により清掃流体８を圧入するように構成されている。清掃流体８には空気を用いて清掃対象である集液ストレーナ１をエアブロウすることが好ましい。しかし、空気は一例に過ぎず、より適切な他の気体又は液体を用いても構わない。

＜中腹の高さＨ＞
また、清掃流体圧入管６４を集液筒９０の側面に配設する位置は、特に限定されないが、図２に明示するとともに、以下の所定範囲に規定する中腹の高さＨの位置に配設されることが好ましい。すなわち、集液筒９０が形成する空間Ｇの高さＬに対し、その高さＬの所定範囲３５％〜６５％を中腹の高さＨと規定する。すなわち、高さＬ×３５％＝高さＨ１とし、高さＬ×６５％＝高さＨ２とする。ここで、清掃流体圧入管６４は、集液筒９０の周壁６７から中腹の高さＨ位で分岐して空間Ｇと連通するように設けられている。また、中腹の高さＨに、集液ストレーナ１の尾部５の開口４が揃うように、集液ストレーナ１の取り付け高さが規定されている。このような構成によれば、集液ストレーナ１をエアブロウ等により清掃する際の清掃流体８の流れが遠回りせずスムーズ（図３参照）で効率良く清掃できる。なお、中腹の高さＨは厳格である必要はない。

図２（Ｂ）に示すように、第１仕切板６９は、集液筒９０の内径Ｄの範囲内に、概ね均等な離間距離を開けて集液ストレーナ１を取り付けるための貫通孔６１〜６３が３つ穿設されている。また、集液筒９０の内径Ｄの範囲外には、集液筒９０のフランジ部にボルトナットで着脱自在に固定するため、１２個のボルト孔が等間隔に穿設されている。集液ストレーナ１は消耗品なので、寿命に応じた交換を要する。集液ストレーナ１を交換する際、１２本のボルトを外すことにより、集液筒９０をその一端６５で連結管１３から分離できる。

＜動作＞
図３は図２（Ａ）に示した本装置の拡大縦断面図を用いて油分回収工程およびストレーナ目詰まり除去工程の各動作を説明する図である。図３に示すように、このタンク１０に浮遊滞留した油分３１は、内部１２の圧力Ｐで連結管１３、集液筒９０、油分回収管１４を経由して外部へ排出可能であるとともに、再生利用することも可能である。油分３１は、タンク１０の内部１２の圧力Ｐにより油分回収管１４へと逆噴射されるように説明したが、油分回収管１４から負圧で吸引しても構わない。その場合は、タンク１０の下方に位置する流出管４０の流出制御弁４１を少しだけ開弁操作することも考えられる。その場合であっても、流入管１６および清掃流体圧入管６４を閉じる操作が必要であることに変わりない。

なお、図１〜図３における集液筒９０の水平断面（通液方向、すなわち中心軸Ｚに対して垂直な断面）形状は、特に限定されないが、円形であることが好ましい。つまり、そこの形状が円形であれば、一般的な活性炭塔の排出口、および連結管の形状に整合する。このように一般的な形状に整合すれば、設置や交換において不要な継手等を増結するような手間が省けて都合が良い。

また、第１フィルタ部６０を目詰まりさせた活性炭２０は、連結管１３から内部１２へ圧入する清掃流体８により離脱可能である。上述のように、清掃流体圧入管６４は、図１〜図３において開放された一端が描かれて、そこを開放端６８と称しているが、これは管状部材の部分的な形状を明示して説明する便宜上のことである。この開放端６８は、実働中の本活性炭塔１００において、開放されておらず、清掃流体圧入手段８１が密封を保持して接続されている。この清掃流体圧入手段８１は、集液筒９０の内部に向けて清掃流体８を適宜に圧入することが可能である。

＜集液ストレーナ＞
図４は、本装置で用いる集液ストレーナの外観を示す正面図である。図４に示すように、集液ストレーナ１は、濾過体を形成する頭部２から延在する首部３および尾部５を有する形状である。頭部２は、活性炭２０の通過を阻止できる目開きのスリット６が形成された中空の濾過体を構成している。首部３は、頭部２の内部空間に連通して延在する管状の部材である。首部３には外周に取り付け用の雄ネジが形成されている。ナット７は、首部３に形成された雄ネジと螺合可能な雌ネジを形成されている。尾部５は、首部３から管状に延在して端末の開口４まで内部空間が連通するように形成されている。尾部５に雄ネジは無くて良い。

ここで、集液ストレーナ１を取り付ける相手は、第１仕切板６９や第２仕切板７９である。これらの貫通孔６１〜６３，７１〜７５に尾部５から挿入して首部３まで嵌入し、首部３をナット７で螺着する。第１仕切板６９や第２仕切板７９の板厚に基づいて、雄ネジを形成された首部３の長さが規定される。あるいは、首部３の長さがあらかじめ規定されたものであれば、第１仕切板６９や第２仕切板７９の板厚の方を適切に調整して取り付け可能に対応する。

また、この集液ストレーナ１の材質は、一例として、ポリフッ化ビニリデン（PolyVinylidene DiFluoride，PVDF）、又はポリ塩化ビニル（polyvinyl chloride，PVC）である。これら、PVDF又はPVCにより、集液ストレーナ１は、頭部２、首部３および尾部５を一体成型されている。また、ナット７のみが別部品である。このように集液ストレーナ１は、単一の材料により概ね一体成型されている。

＜活性炭塔の運転（メンテナンス）方法＞
図５は、本活性炭塔の運転方法（以下、「本方法」ともいう）の手順を説明するフローチャートである。図５に示すように、本方法は、通常運転継続工程（Ｓ１０）と、流出制限工程（Ｓ２０）と、油分回収工程（Ｓ３０）と、油分再利用工程（Ｓ４０）と、ストレーナ目詰まり除去工程（Ｓ５０）と、を有している。

通常運転継続工程（Ｓ１０）では、通常運転を継続する。流出制限工程（Ｓ２０）では、流出制御弁４１を閉弁または制限することによりタンク１０の底部１５に突設されてタンク内部１２から連通する流出管４０から被処理流体３０が流出することを停止又は制限する。油分回収工程（Ｓ３０）では、タンク１０の頂部に浮遊滞留した油分３１をタンク内の圧力Ｐによりタンク１０の上方に突設された油分回収管１４へ外向きに逆流させて回収する。

油分再利用工程（Ｓ４０）では、油分回収工程（Ｓ３０）により油分回収管１４から回収された油分３１を本来の用途に戻して再利用する。例えば、高純度の硫酸ニッケル水溶液の製造工程において、油分３１の主成分は、官能基が２−エチルヘキシルホスホン酸モノ−２エチルヘキシルエステルからなる抽出剤（「商品名：ＰＣ８８Ａ」、大八化学工業株式会社製）である。なお、本来の用途とは粗硫酸ニッケル水溶液から溶媒抽出法により不純物を除去することである。

また、ストレーナ目詰まり除去工程（Ｓ５０）では、集液筒９０の周壁６７に植設されて液密に連通する清掃流体圧入管６４から、集液筒９０へ清掃流体圧入手段８１により清掃流体８を圧入させて集液筒９０の第１仕切板６９に配設された集液ストレーナ１の目詰まりを除去する。この集液筒９０は、タンク内部に連通する連結管１３の開口に一致する内径Ｄで所定の高さＬの空間Ｇを有する一端６５を液密に連通するように着脱可能に構成されている。

本方法は、上述の通常運転継続工程（Ｓ１０）からストレーナ目詰まり除去工程（Ｓ５０）までを順次実行するものである。本方法によれば、タンク１０に比重の異なる物質で混濁する被処理流体３０をタンク１０に流通させることにより、被処理流体３０を比重別に分離しながら活性炭２０に不純物を吸着させて除去する通常運転を行うことができる。さらに、この通常運転とメンテナンスとを交互に繰り返すことができる。

なお、本方法では流出制限工程（Ｓ２０）、油分回収工程（Ｓ３０）、油分再利用工程（Ｓ４０）およびストレーナ目詰まり除去工程（Ｓ５０）を、通常運転から区別してメンテナンスと称している。したがって、このメンテナンスは、本方法でいう通常運転継続工程（Ｓ１０）に含めていない。しかし、ここでいうメンテナンスが極めて頻回であり、定型業務のような扱いとして実行されるものならば、このメンテナンスも含めて通常運転中又は稼働中と称する場合もあるかも知れないが、それは単に工程管理の表現上の相違に過ぎない。

例えば、不純物成分として水溶液に混入している油分が活性炭に吸着除去された水溶液を、塔底部から流出させる活性炭塔に好適である。また、その活性炭塔の定期的メンテナンス等において、この活性炭塔の頂部に浮遊して滞留する油分をタンク内から上向きの逆噴射に伴って油抜きする方法にも好適である。このとき、活性炭塔のタンク内に充填された活性炭をタンク外へ流出させないための流出防止対策としても効果的である。

さらに、上述した逆噴射に伴う油抜きの実行後、第１フィルタ部６０では、集液ストレーナ１の頭部２のスリット６が活性炭２０によって目詰まりする。その目詰まりを清掃流体圧入管６４から圧入する清掃流体８により、タンク１０の内部１２へ吹き飛ばすことにより、運転効率の低下を防ぐことが可能である。

本発明に係る活性炭塔は、タンクに比重の異なる液状物質の混濁液をポンプで流通させ、比重別に液状物質を分離しながら活性炭に不純物を吸着させて除去する活性炭塔に採用される可能性がある。また、本発明に係る活性炭塔の運転方法は、その活性炭塔のメンテナンス方法として採用される可能性がある。さらに、本発明に係る活性炭逆流防止装置は、従来の活性炭塔に付設して機能を向上するために採用される可能性がある。

なお、上述のように本発明の各実施形態及び各実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、活性炭塔の構成、動作およびその運転方法も本発明の各実施形態及び各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１ 集液ストレーナ、２ 頭部、３ 首部、４ 開口、５ 尾部、６ スリット、７ ナット、８ 清掃流体、９ （タンク１０の）周壁、１０ タンク、１１ （タンク１０の）頂部、１２ （タンク１０の）内部、１３ （タンクの頂部１１の）連結管、１４ 油分回収管、１５ （タンク１０）の底部、１６ 流入管、１７ タンク側フランジ、１８，１９，８９，９３，９５ ボルト孔、２０ 活性炭、２１ ボルト、２２ 蓋側フランジ、３０ 被処理流体、３１ 油分、 ４０ （タンク内部１２から下方への）流出管、４１ 流出制御弁、６０ 第１フィルタ部、６１〜６３ （第１仕切板６９の）貫通孔、６４ 清掃流体圧入管、６５ （集液筒９０の）一端、６６ （集液筒９０の）他端、６７ （集液筒９０の）周壁、６８ （清掃流体圧入管６４の）開放端、６９ 第１仕切板、７０ 第２フィルタ部、７１〜７３ （第２仕切板７９の）貫通孔、７９ 第２仕切板、８０ ポンプ、８１ ポンプ（清掃流体圧入手段）、９０ 集液筒、９１ 清掃流体圧入管、９２ 下側フランジ、９４ 上側フランジ、９９ 活性炭逆流防止装置（本装置）、１００ 活性炭塔、Ｃ （第１仕切板６９の）外径、Ｄ （集液筒９０の）内径、Ｅ，Ｋ，Ｍ 矢印、Ｌ （集液筒９０の）所定長さ、Ｇ （集液筒９０の）空間、Ｊ （流入管１６の）内径、Ｋ （流出管４０の）内径、 （流出管４０の）内径、Ｐ （タンク内部１２の）圧力、Ｓ１０ 通常運転継続工程と、Ｓ２０ 流出制限工程と、Ｓ３０ 油分回収工程、Ｓ４０ 油分再利用工程、Ｓ５０除去工程、Ｔ タンク内径、Ｚ 中心軸

Claims (8)

1. 活性炭を充填したタンクの頂部から内部へ被処理流体を流入し、該被処理流体に含まれる不純物を吸着させて除去する活性炭塔に付設する活性炭逆流防止装置であって、
   前記タンクの頂部にタンク内径より小さな内径の管状部材が開口して突設された連結管に一端が密に接続されて前記タンク内部へ連通する集液筒と、
   該集液筒の他端に接続され前記タンク内部から前記集液筒を介して外部へ連通する油分回収管と、
   前記集液筒の周壁から分岐して延在し該集液筒に清掃流体圧入手段を連通させる清掃流体圧入管と、
   前記タンクの頂部に配設されて流路に介在する第１フィルタ部と、を備え、
   該第１フィルタ部は前記集液筒の前記一端と前記連結管との間で密に挟持される前記集液筒の内径より大きな外径の第１仕切板を有し、
   該第１仕切板に１つ以上の貫通孔が穿設され、
   該貫通孔毎に集液ストレーナが着脱可能に取り付けられ、
   前記タンクに浮遊滞留した油分を前記タンク内部の圧力で前記油分回収管から排出可能であり、
   前記清掃流体圧入手段から前記清掃流体圧入管を介して前記集液筒の内部へ清掃流体を圧入することにより、前記第１フィルタ部の前記集液ストレーナの下側に付着した前記活性炭が、前記タンク内部へ吹き落される活性炭逆流防止装置。
2. 活性炭を充填したタンクの頂部から内部へ被処理流体を流入し、該被処理流体に含まれる不純物を吸着させて除去する活性炭塔であって、
   前記タンクの頂部近傍の肩部にタンク内径より小さな内径の管状部材が開口して突設されタンク内部に連通する流入管と、
   前記タンクの頂部にタンク内径より小さな内径の管状部材が開口して突設されタンク内部に連通する連結管と、
   前記タンクの底部近傍にタンク内径より小さな内径の管状部材が開口して突設されタンク内部から連通する流出管と、
   前記タンクの頂部および底部にそれぞれ配設されて流路に介在する第１フィルタ部および第２フィルタ部と、を備え、
   前記タンクに浮遊滞留した油分は前記内部の圧力で前記連結管から排出可能であり、
   前記第１フィルタ部に目詰まりした前記活性炭は前記連結管を通過するように前記内部へ圧入する清掃流体により離脱可能である活性炭塔。
3. 前記連結管の開口に一致する内径で所定の高さの空間を有する一端を液密に連通するように着脱可能な集液筒と、
   該集液筒の他端に接続され前記タンク内部から前記集液筒を介して連通する油分回収管と、をさらに備え、
   前記タンクは鉛直の中心軸を有する円筒により周壁を形成し、
   該周壁と前記第１フィルタ部と前記第２フィルタ部とにより前記活性炭を包囲して移動が規制され、
   前記第１フィルタ部は、前記集液筒の前記一端と前記連結管との間に液密に挟持され前記集液筒の内径より大きな外径の第１仕切板を有し、
   前記第２フィルタ部は、前記タンクの底部近傍でタンク内径の全面にわたって上下を隔離可能に配設された第２仕切板を有し、
   前記第１仕切板および前記第２仕切板にそれぞれ１つ以上の貫通孔が穿設され、
   前記貫通孔毎に集液ストレーナが着脱可能に取り付けられ、
   前記集液筒の周壁には前記中心軸に対して直角に分岐して連通する清掃流体圧入管が延在し、
   前記清掃流体圧入管の開放端から前記集液筒の内部に向けて清掃流体圧入手段により清掃流体を圧入する
   ことが可能である請求項２に記載された活性炭塔。
4. 前記集液ストレーナは、
   ポリフッ化ビニリデン（PolyVinylidene DiFluoride，PVDF）、又はポリ塩化ビニル（polyvinyl chloride，PVC）を材質とし、
   活性炭の通過を阻止できる目開きのスリットが形成された中空の頭部と、
   該頭部に内部空間が連通して延在する管状の首部と、
   該首部から管状に延在して端末の開口まで内部空間が連通するように形成された尾部と、
   前記首部に形成された雄ネジと螺合可能な雌ネジを形成されたナットと、を備えて構成され、
   前記貫通孔に前記首部まで嵌入し、該首部を前記ナットで螺着し、
   適宜交換可能である請求項３に記載された活性炭塔。
5. 前記第１フィルタ部における前記集液ストレーナの取り付け形態は、水平な前記第１仕切板の下面側に前記頭部を配設し、
   前記第２フィルタ部における前記集液ストレーナの取り付け形態は、水平な前記第２仕切板の上面側に前記頭部を配設する形態である請求項３又は４に記載された活性炭塔。
6. 前記集液筒の前記空間で前記高さに対する所定範囲３５％〜６５％を中腹の高さに設定し、
   前記集液ストレーナは尾部の開口を前記中腹の高さで前記空間と連通し、
   前記清掃流体圧入管は前記集液筒の周壁から前記中腹の高さで分岐して前記空間と連通する請求項４又は５に記載された活性炭塔。
7. 比重の異なる物質で混濁する被処理流体を前記タンクに流通させ、該被処理流体を比重別に分離しながら活性炭に不純物を吸着させて除去する通常運転と油分回収と清掃とを交互に繰り返す前記活性炭塔の運転方法であって、
   前記通常運転を継続する通常運転継続工程と、
   流出制御弁を閉弁または制限することにより前記タンクの底部に突設されて前記タンク内部から連通する前記流出管から前記被処理流体が流出することを停止又は制限する流出制限工程と、
   前記タンクの頂部に浮遊滞留した油分を前記タンク内の圧力により前記タンクの上方に突設された前記油分回収管へ外向きに逆流させて回収する油分回収工程と、
   前記タンク内部に連通する前記連結管の開口に一致する内径で所定の高さの空間を有する一端を液密に連通するように着脱可能な前記集液筒の周壁に植設されて液密に連通する前記清掃流体圧入管から、前記集液筒へ前記清掃流体圧入手段により清掃流体を圧入させて前記集液筒の前記第１仕切板に配設された前記集液ストレーナの目詰まりを除去するストレーナ目詰まり除去工程と、
   を有する請求項３に記載された活性炭塔を用いた活性炭塔の運転方法。
8. 前記油分回収工程により前記油分回収管から回収された油分を本来の用途に戻して再利用する油分再利用工程を有する請求項７に記載された活性炭塔の運転方法。