JP7190105B2 - 固液分離設備 - Google Patents
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Description
そして、このスラリーをフィルタープレス等によって固液分離すれば、固形物であるニッケル複合水酸化物粒子を回収することができる。一方、固液分離された液体分(ろ液)は、貯留槽を経て廃液として排水処理工程に送液され廃棄される。
このように、現状では、廃液中に存在する有効成分である反応生成物が利用されないまま廃棄されているのが実情であり、廃液からこれら反応生成物を回収して有効利用することが求められている。
第2発明の固液分離設備は、第1発明において、前記上澄み液排出手段は、前記沈降分離槽内の分離液の液面を検出するレベル計を備えており、該レベル計に基づいて上澄み液の排出を停止するタイミングを制御する機能を有していることを特徴とする。
第3発明の固液分離設備は、第1または第2発明において、前記沈降分離槽は、上澄み液を排出する上部排出口と、該上部排出口よりも下方に位置し前記濃縮液を排出する下部排出口と、を備えており、該下部排出口が、前記濃縮液搬送手段に接続されており、前記上部排出口が、前記上澄み液排出手段に接続されていることを特徴とする。
第4発明の固液分離設備は、第1、第2または第3発明において、前記固液分離機および/または前記沈降分離槽を複数備えていることを特徴とする。
第5発明の固液分離設備は、第1、第2、第3または第4発明において、前記固液分離機がフィルタープレス装置であることを特徴とする。
第2発明によれば、分離液の液面を計測するレベル計に基づいて上澄み液の排出を停止するタイミングを制御するので、濃縮液の濃縮率を適切に調製することができる。
第3発明によれば、濃縮液を排出する下部排出口が上澄み液を排出する上部排出口よりも下方に位置するように設けられているので、濃縮液を適切にスラリー槽に供給することができる。
第4発明によれば、固液分離機を複数備えることによりスラリー中の固形物の回収率を高くすることができる。また、沈降分離槽を複数備えることにより沈降分離に要する時間を抑制できるので、作業効率を向上させることができる。
第5発明によれば、固形物の回収効率を向上させることができる。
また、スラリーに含まれる固形物の大きさはとくに限定されないが、後述する固液分離機としてフィルタープレス装置を使用する場合であれば、固形物の大きさが、1μm以上のもの、好ましくは5μm以上のものが好ましい。かかる大きさの固形物であれば、本実施形態の固液分離設備による固液分離後の従来は廃液として処理されていた分離液に含まれる固形物の回収効率を高くすることができる。
以下、図面に基づいて本実施形態の固液分離設備1を説明する。
図1において、符号2は、金属化合物の前処理工程等の外部から金属化合物等の粒子などからなる固形物MPを含むスラリーが供給される、本実施形態の固液分離設備1のスラリー槽を示している。このスラリー槽2は、ある程度の量のスラリーを収容することができる容積を有するものである。このスラリー槽2は、配管を介して固液分離機3に連通されている。
この沈降分離槽20は、沈降濃縮液供給機構10を介してスラリー槽2に連通されている。
沈降分離槽20の上部排出口21は、沈降濃縮液供給機構10の上澄み液排出手段11を介して排水処理施設等に連通されている。一方、上澄み液が排出された後に形成された固形物MPを含む濃縮液CLが排出される下部排出口22は、沈降濃縮液供給機構10の濃縮液搬送手段12を介してスラリー槽2に連通されている。
言い換えれば、沈降濃縮液供給機構10は、沈降分離槽20から上澄み液を排出する機能を有する上澄み液排出手段11と、上澄み液の排出が完了した後に沈降分離槽20内に形成される濃縮液CLをスラリー槽2に搬送し供給する機能を有する濃縮液搬送手段12とを備えている。
以上のごとき構成であるので、本実施形態の固液分離設備1による分離液L中の固形物MPの回収作業は、以下のように実施される。
一方、上澄み液の排出が完了した後の沈降分離槽20内には、濃縮液CLが残留する。この濃縮液CLは、分離液Lから固形物MPをほとんど含まれない状態の上澄み液が排出された後に形成される液体であるので、静置直前の分離液L中の固形物MP濃度(図2の(A)左図参照)と比べて固形物MPが高濃度に含まれた状態となる(図2の(C)参照)。言い換えれば、この濃縮液CLは、沈降分離槽20に供給された分離液Lを濃縮することによって形成されているのである。
この濃縮液CLは沈降分離槽20の下部排出口22から排出されて、この下部排出口22に接続された濃縮液搬送手段12の配管へ供給される(図2(C)参照)。
すると、分離液L中から回収された固形物MPは、スラリー槽2内のスラリーとともに再度、固液分離機3に供給されるので、他の固形物MPとともに固液分離機3で液体から分離されて塊の個体として回収される可能性が高くなる(図1参照)。
したがって、従来であれば固形物が含まれているにも関わらず廃棄されていた分離液から適切に固形物を回収することができるので、固形物の回収効率を高くすることができる。しかも、従来廃棄されていた固形物を回収して利用することができるので、固形物を原料とする製品等の製造コストを抑えることも可能となる。
スラリー槽2は、反応によって固形物MPを生成する反応槽をそのまま使用してもよいし、反応槽とは別に設けてもよい。つまり、反応槽で形成されたスラリーを一旦貯留する槽を設けてスラリー槽2としてもよい。
反応槽と別にスラリー槽2を設ければ、固液分離機3に供給するスラリーはその前工程(例えば反応槽)などから直接供給されないので、固液分離機3に供給する前にスラリーを所定の状態となるように調製することもできる。すると、固液分離機3における固液分離を安定した状態で実施することができる。
固液分離機3は、スラリー等を固形物と液体(分離液L)に分離できるものであればよく、とくに限定されない。例えば、フィルタープレス装置や真空ろ過機やベルトプレス等を使用することができる。また、固液分離機3は、フィルタープレス装置のように間欠的に固液分離処理を実施するもの(バッチ処理するもの)や真空ろ過機やベルトプレス等のように連続的に固液分離処理を実施するもののいずれも採用することができる。
しかしながら、本実施形態の固液分離設備1が沈降分離槽20と沈降濃縮液供給機構10とを備えているので、固液分離機3としてフィルタープレス装置を採用した場合であっても、フィルタープレス装置で回収しきれなかった固形物MPを適切に回収することができる。具体的には、本実施形態の固液分離設備1のように固液分離機3であるフィルタープレス装置の下流側には沈降分離槽20が設けられており、フィルタープレス装置で分離された分離液Lが沈降分離槽20へ供給されるようになっている。このため、上述したような漏れが発生しても漏れた固形物MPは分離液Lとともに沈降分離槽20へ供給することができる。
固液分離機3で分離された分離液Lは、固液分離機3の下流側に位置する沈降分離槽20に配管を通して供給される。
沈降分離槽20は、固液分離機3で分離された分離液Lを収容することができる収容空間を有するものであれば、とくに限定されない。例えば、図2に示すような、内部に中空な空間を有する有底筒状の構造を有するものを使用することができる。
この静置時間を所定の時間行うことにより、固形物MPの沈降分離は進行して沈降分離槽20の内底面付近に固形物MPの濃度が高くなる層(濃縮液CL層)を形成することができる。
固形物MPを沈降分離するのに要する静置時間は、様々な方法(例えば、粒度測定法、超遠心法など)で求めることができる。静置時間をストークスの法則を用いる場合には、以下のストークスの式(1)によって求めることができる。
v:粒子の沈降速度〔cm/s]
ρs:粒子の密度〔g/cm3]
ρ:水の密度〔g/cm3]
d:粒子の直径〔cm」
g:重力加速度〔cm/s2]
μ:水の粘度〔g/cm・s]
である。
また、例えば、上部排出口21を、上澄み液を排出手段11の配管の先端に接続した状態で沈降分離槽20内において、可動自在となるように形成してもよい。この場合、濃縮液CLの液面LSの高さに応じて上部排出口21を移動できるようなるので、上澄み液の排出の自由度を向上させることができる。
しかし、沈降分離槽20における沈降分離時間は固液分離機3の可動時間よりも長い場合を要することが多い。この場合、沈降分離槽20に分離液Lを供給できない状態となるので、固液分離機3を可動させることができない時間が発生する。かかる場合、予備タンク等を設けてかかるタンクに分離液Lを一時的に保管するようにしてもよいが設備が大型化したり煩雑化したりする可能性がある。
そこで、複数の沈降分離槽20を有する構成とすれば、上記問題を解消することができるようになる。具体的には、固液分離機3がバッチ毎に可動した際に発生する分離液Lをそれぞれ沈降分離槽20に供給できるような構成とする。
この場合、沈降分離時間に要する時間を待つことなく固液分離機3を連続的に稼働させることができるようになる。つまり、沈降分離槽20における沈降分離時間に要する時間によって生じる生産性の低下を抑制することができるようになる。
沈降濃縮液供給機構10は、上述したように沈降分離槽20で形成される上澄み液の排出を制御する上澄み液排出手段11と、この上澄み液排出手段11により上澄み液の排出が完了した後において、沈降分離槽20内に残留する濃縮液CLをスラリー槽2に搬送する機能を有する濃縮液搬送手段12とを備えている。
上澄み液の排出を開始するタイミングは、固形物MPの沈降分離の状況に基づいて決定することができる。例えば、固形物MPの沈降分離に要する時間を上記のストークスの式(1)によって求める場合には、かかる式によって求められる時間に基づいて決定することができる。
また、上澄み液の排出を停止するタイミングをレベル計15に基づいて行う場合、上澄み液の排出を開始するときの分離液Lの液面LSと排出中の液面LSとの距離の差に基づいて排出を停止するタイミングを決定するように設定してもよい。この場合、沈降分離槽20内に供給される分離液Lの量の関わらず、上澄み液の排出後に形成される濃縮液CL中の固形物MP濃度を相対的にほぼ同じ濃度となるように形成することができるという利点が得らえる。
この場合、上澄み液排出手段11は、解析手段から送信された信号に基づいて上澄み液の排出の開始および上澄み液の排出の停止を行うように作動させればよい。また、濃縮液搬送手段12は、上澄み液排出手段11が上澄み液の排出を停止した信号を受信して、かかる信号に基づいて濃縮液CLをスラリー槽2に供給するように作動させればよい。
図1、図2(B)および図2(C)に示すように、沈降分離槽20の上部排出口21には沈降濃縮液供給機構10の上澄み液排出手段11の配管が接続されており、沈降分離槽20の下部排出口22には沈降濃縮液供給機構10の濃縮液搬送手段12の配管が接続されている。この上澄み液排出手段11の配管は、濃縮液搬送手段12の配管の途中で接続されている。
この上澄み液排出手段11の配管には、上部排出口21の接続部と濃縮液搬送手段12の配管との接続部との間には開閉バルブB1が設けられている。
また、濃縮液搬送手段12の配管には、下部排出口22の接続部と上澄み液排出手段11の配管との接続部との間には開閉バルブB2が設けられている。この濃縮液搬送手段12の配管は途中で分岐しており、一の配管がスラリー槽2に連通しており、他の配管が排水処理施設等に向かって延設されている。
さらに、濃縮液搬送手段12の配管には、分岐点の下流側に開閉バルブB3が設けられており、分岐点からスラリー槽2側に延設されている配管に開閉バルブ4が設けられている。また、この分岐点と上澄み液排出手段11の配管との接続部との間にはポンプが設けられている。
図3に示すように、沈降分離槽20への分離液Lの供給が完了した後、所定の時間、沈降分離が行われる。なお、このとき上澄み液排出手段11および濃縮液搬送手段12の各配管に設けられたバルブB1~B4は全て閉じられている。
2 スラリー槽
3 固液分離機
10 沈降濃縮液供給機構
11 上澄み液排出手段
12 濃縮液搬送手段
15 レベル計
20 沈降分離槽
21 上部排出口
22 下部排出口
B 開閉バルブ
CL 濃縮液
L 分離液
LS 分離液の液面
Claims (5)
- スラリー中の固形物を回収する設備であって、
スラリーを収容するスラリー槽と、
該スラリー槽から供給されるスラリーを固液分離する固液分離機と、
該固液分離機で分離された分離液を収容し、該分離液に含まれる固形物を沈降分離する沈降分離槽と、
該沈降分離槽で分離された固形物を含む濃縮液を前記スラリー槽に供給する沈降濃縮液供給機構と、を備えており、
前記濃縮液が、
前記沈降分離槽から上澄み液を排出して形成されるものであり、
前記沈降濃縮液供給機構は、
記沈降分離槽に設けられた上部排出口からの前記上澄み液の排出を制御する上澄み液排出手段と、
該上澄み液排出手段により前記上澄み液の排出が完了した後、前記スラリー槽に前記濃縮液を搬送する機能を有する濃縮液搬送手段と、を備えており、
前記上澄み液排出手段は、
上澄み液の排出を開始するタイミングを制御する機能を有している
ことを特徴とする固液分離設備。 - 前記上澄み液排出手段は、
前記沈降分離槽内の分離液の液面を検出するレベル計を備えており、
該レベル計に基づいて上澄み液の排出を停止するタイミングを制御する機能を有している
ことを特徴とする請求項1記載の固液分離設備。 - 前記沈降分離槽は、
上澄み液を排出する上部排出口と、該上部排出口よりも下方に位置し前記濃縮液を排出する下部排出口と、を備えており、
該下部排出口が、前記濃縮液搬送手段に接続されており、
前記上部排出口が、前記上澄み液排出手段に接続されている
ことを特徴とする請求項1または2記載の固液分離設備。 - 前記固液分離機および/または前記沈降分離槽を複数備えている
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の固液分離設備。 - 前記固液分離機がフィルタープレス装置である
ことを特徴とする請求項1、2、3または4記載の固液分離設備。
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