JPH04346803A

JPH04346803A - 懸濁液分離装置

Info

Publication number: JPH04346803A
Application number: JP14974991A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Furuno; 伸夫古野
Original assignee: FINE KUREI KK
Current assignee: FINE KUREI KK
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1992-12-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沈降処理槽を用いた懸
濁液分離装置に関し、さらに詳しくは、懸濁質を槽の底
部に堆積させることなく、特定の懸濁質が濃縮した重液
と、該特定の懸濁質が除去ないしは減少した軽液とに分
離分級および濃縮処理することが可能な懸濁液分離装置
に関する。

【０００２】本発明の懸濁液分離装置は、特に、従来装
置による濾過や遠心分離、あるいは沈降処理槽によって
は処理困難な、約２００μｍ以下の微粒子を含む希薄な
懸濁液の処理に好適である。

【０００３】

【従来の技術】懸濁液に含まれる懸濁質を分離する手段
として、遠心力を利用したものが知られている。デカン
ターと呼ばれる連続遠心分離機は、円筒容器を高速で回
転して発生させた求心力の反作用である遠心力により懸
濁質粒子を容器の側壁に沈降させ、内部に設けた掻き出
し装置で沈降した粒子を掻き出すことにより、連続的に
懸濁液を分離処理できる装置である。しかし、この連続
遠心分離機では、掻き出し装置により掻き出す際に舞い
上がる２００μｍ以下の微粒子は分離が困難である。こ
のため懸濁質粒子が小さくなるほど、滞留時間、回転数
の大きい大型の装置が必要で、運転条件の設計も困難で
あり、運転コストが嵩む。希薄懸濁液に凝集剤を投入し
、懸濁質を凝集体として沈降を促進せしめて除去させる
と、懸濁質の微粒子は凝集体でしか回収できないため、
懸濁質の再利用が困難になる。希薄懸濁液の濃縮は、限
外濾過や逆浸透濾過等で可能であるものの装置は大がか
りで、ランニングゴストが嵩む。

【０００４】また、エマルション、酵母、微生物等の場
合、濃縮粒子は大きな加速度でその形状が破壊されるた
め、適切な分離装置がないのが現状である。

【０００５】懸濁液を分離処理する一般的な方法として
、沈降槽を用いて、懸濁質を沈降、分離させる方法があ
る。民生需要、各種化学工業において、工程上必要な沈
降槽について説明する。懸濁質を分離除去した清浄液を
採取するための沈降槽について、従来の一般的フローを
図１に示す。

【０００６】原液の補給は、通常、槽の上から行ない、
懸濁質が自然沈降するに任せる。沈降物を除去する際、
作業し易いように底の形状をコーン型と称する傾斜にす
ることもある。傾斜角度が大きい程除去し易い反面、沈
降槽の背丈は高くなり、製造コストが嵩む。しかし、揺
変性の堆積物は、傾斜角度が殆ど垂直に近くなっても落
下しないから、何れにしても人手による作業を必要とす
る。したがって、作業が容易な平底のままとすることが
多い。しかし、その作業は極めて煩雑であり、頻繁に実
施しがたい。また、頻繁に実施すればその期間、装置を
停止しなければならない損失が大きい。

【０００７】懸濁質の濃縮回収や浄水の製造、下水処理
に使われる、いわゆるシックナーと呼ばれる装置は、沈
降物、堆積物を連続して掻き出す機能を備えている。掻
き出す機能は、大掛かりな機械装置を必要とし、小型の
装置に適さない。円周縁の堰構造に至る行程で沈降分離
処理が行なわれる。被処理液を沈降槽の中心に注ぐため
に、シックナーにはセンターウエルと呼ばれる注入ガイ
ドが設けられる。沈降物の排出を効果的にするために、
沈降槽の中央底にかなりの大きさの滞留槽が設けられる
。この装置においては、分級機能を高めるに、装置の大
型化と、広大な敷地を必要とし、通常屋外に設置される
。屋外では、液温度が季節や昼夜で変化するが、その調
整は殆ど不可能である。

【０００８】ところで、被処理液の注入を沈降槽の円周
方向に吐出するようにして行ない、その吐出による駆動
力で槽中の被処理液に旋回流を付与すると、懸濁質粒子
を旋回流の中心（求心力の中心）に集合させることがで
きる。微粒子を浮遊させ、砂などの粒径数ｍｍの比較的
大きな粒子を排出するために、槽の中央に設置した円筒
を回転させることにより、強力な求心力を付与する装置
が提案されている。しかしながら、このような装置では
、砂の排出に伴って微粒子も排出されるため、砂と微粒
子の分級は不満足である。また、旋回流は乱流状態とな
るため、懸濁質粒子の沈降工程が長くはならず、微粒子
の分級目的には不適当なものである。

【０００９】数百μｍ以下の微粒子の分級効果を高める
ためには、沈降工程を長くする必要がある。このために
は、被処理液を安定した層流状態で旋回させる装置、技
術が求められている。

【００１０】懸濁液から懸濁質を連続的に除去するには
、給水ポンプＰの後にフィルターＦを直列に設置する。しかも、この方法では、濾過孔のサイズ以下の微粒子を
捕捉できない。例えば１００メッシュフィルターで除去
できない２００μｍ以下の微粒子懸濁液を処理するには
、濾過孔のサイズの微細な精密濾過、限外濾過、逆浸透
濾過等が必要となり、複雑な構成になる。一方、フィル
ターＦを並列に設置し貯水を循環処理する方法では、循
環に、死角、滞留箇所が伴うため、堆積の発生が起こり
全量が処理されない。死角のない循環構成のために撹拌
すると分級できないという矛盾に至る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、２０
０μｍ以下の微粒子懸濁液から特定の懸濁質を沈降層の
底部に堆積させたり、凝集させることなく連続的に採取
できる、基本的単位操作としての分離装置を提供するこ
とにある。

【００１２】本発明者は、前記従来技術の有する問題点
を解決するために鋭意研究した結果、従来の連続遠心分
離装置は、人工的に発生させた加速度だけを利用し、自
然の重力場を直列、並列共に利用していない欠点がある
が、重力による沈降と併用できる加速度としての求心加
速度を採用することにより、前記目的が達成できること
を見出した。

【００１３】重力場における沈降を沈降槽で行ないつつ
、被処理懸濁液に旋回流を与えて求心力場を発生させる
と、被処理液が滞留する死角がなくなり、懸濁質が求心
力（向心力）の中心に集合し、一定の性質の懸濁質を凝
集させずに濃縮された重液として採取でき、槽内の特定
箇所に堆積しなくなった。また、沈降槽の上部には、一
定の性質の懸濁質が減少した軽液もしくは除去された媒
体が採取できる具体的な装置の構成を見出した。

【００１４】また、これらの求心力は、日常生活で観察
される現象であるにもかかわらず、積極的に利用された
技術が少なく、特に重力に見合う微小な求心加速度を付
与する装置がない。そこで、まず微小な求心力を安定的
に発生させる手段の開発に鋭意努力した。その結果、小
さな求心力は被処理液の移送に用いるポンプ手段の出力
の一部分を利用し、沈降槽の上部で採取した液はもとの
上部に限定してその一部を戻して吐出させ、沈降槽の下
部で採取した液はもとの下部に限定してその一部を戻し
て吐出させると、層流状態の旋回流が効果的に発生し、
重力場を損なわない程度の求心力場が得られることを見
出した。

【００１５】求心力が強くなって旋回流が発達した場合
、龍巻現象が起こり易い。龍巻現象の発生は、旋回流が
効果的に発達した証拠として安心しがちであるが、龍巻
現象は液面付近の被処理液が短絡的に底部に流れ込んで
いる証拠であり、層流状の旋回流の破壊を示す。そこで
、龍巻現象の発生しないように装置の構成を工夫した。

【００１６】また、軽液の採取において、液面の高さが
変化しても正確に液面から採取できる採取口を工夫する
ことにより、連続的な処理が可能であることを見出した
。本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至った
ものである。

【００１７】

【課題を解決する為の手段】かくして本発明によれば、
懸濁液を導入し、該懸濁液を懸濁質濃度の高い重液と懸
濁質濃度の低い軽液とに分離するための沈降処理槽にお
いて、（ａ）槽の底部位の略中心に、上方向面を閉じた
構造の採取口を配置するとともに、該採取口から導管を
経て重液を採取する手段を設置し、（ｂ）槽の上部位に
は、軽液をオーバーフローさせて採取する手段を設置し
、かつ、（ｃ）■採取した重液の少なくとも一部を槽の
底部位から円周方向に吐出する手段、■採取した軽液の
少なくとも一部を槽の上部位から円周方向に吐出する手
段、または■これら両手段を設け、分離処理中、吐出液
により槽中の懸濁液に旋回流を発生させて懸濁質粒子に
求心力を付与するようにして成ることを特徴とする懸濁
液分級装置が提供される。以下、本発明について詳述す
る。

【００１８】（定義）本発明における被処理液である懸
濁液の懸濁液媒体は水を基本とするが、液体の質を問わ
ない。懸濁液は、元から懸濁している液はもとより、反
応して懸濁する液を含む。懸濁粒子とは、酵母、微生物
を含み、有機物、無機物、あるいは天然物、合成物を問
わず、３次元に大きさを持つもので、その大きさは、媒
体の密度、粘度、温度、懸濁質の密度、粒径、形状でも
って表されるストークス径を粒度の定義とする。

【００１９】例えば、比重約２．６でストークス径２０
０μｍ以下の粒子の沈降速度は、毎秒数ｃｍ程度であり
、通常の撹拌で浮遊しても滞留部分では堆積し易い。ストークス径２μｍ以下の微粒子になると、その沈降速
度は毎時数ｃｍ以下と極めて遅く、殆ど沈降しないため
、回収が困難である。

【００２０】懸濁微粒子の界面の電気化学的性質に応じ
て、液のｐＨ値を調整すると、微粒子は相互に絡み合っ
て見掛け上粒度が大きくなり、沈降し易くなる。懸濁液
のｐＨ値の調整は、薬液の投入でも良いが、電気透析、
イオン交換処理の採用が特に好ましい。

【００２１】〔懸濁液分離装置〕本発明の懸濁液分離装
置（求心沈降分離槽）について、図面を参照しながら説
明する。図２に、最も基本的な実施態様の１例を図示し
た。

【００２２】槽は静置のままで、内容液が旋回し、懸濁
粒子が、角速度ω半径ｒの等速円運動する場合、旋回流
の中心にｒω２の加速度が発生し、質量ｍの粒子には求
心力ｍｒω２が働く。

【００２３】槽１の形状は円運動の抵抗の少ない円筒形
が好ましいが、正多角形の採用も可能である。５角形、
４角形でもそのコーナー部のみの懸濁質粒子の堆積が許
容できるならば構わない。加速度を大きくするためには
、円運動の半径が大きくなる大きな槽が好ましい。底は
、被処理液を頻繁に取り替えたい場合にはコーン型が好
ましいが、中央が少々高くても構わない。ただし、コー
ン底のドレインをそのまま採水口４と兼用してはならな
い。槽の材質は、円運動の抵抗の少ない鏡面仕上げのス
テンレス製が好ましいが、ライニングした鉄製、通常の
水にはプラスチック製、コンクリート製、木製、その他
でもかまわない。

【００２４】求心力を付与する手段の基本例として、タ
ンク１の略中位に設けた被処理液（懸濁液）の注入口２
から被処理液を吐出し、および／または、タンク１の下
部より採取した処理液を、タンク１の下部、少なくとも
高さの半分以下の位置で、円形タンク内側の円周方向に
設けた吐出口３から吐出し、分離槽内に旋回流を発生さ
せることにより求心力を付与する。被処理液の注入は、
旋回流を妨げないように、旋回流の中心に設けたガイド
５の下部側面より行なっても良い。

【００２５】かくして、槽に旋回流が発生し、上部に伝
播するにつれて層流としての旋回流が沈降槽に発生する
。層流状態の旋回流となった極めて長い行程は、着色液
を注入すると縞模様として明瞭に観察される。この長い
旋回行程の間に、より大きな懸濁粒子は重力によって下
に沈降し、かつ、求心力によって中央底部に濃縮される
。旋回行程の間に、各種反応を伴って成長する粒子も中
央底部に集まる。

【００２６】懸濁質が濃縮された液（重液）は、沈降槽
の底部の求心力場の中心近辺で、下面が開いた採取口４
から採取され、導管を通じてポンプＰから所望の位置に
移送する。出力の１部を分岐して吐出口３から円周方向
に吐出し、上記旋回流の駆動力とする。直径が数１０ｍ
の大型装置においては、割安の小型ポンプを複数個設置
し、駆動力を分散する方が好ましい。旋回の駆動を目的
とした専用ポンプの性能は、揚程より、吐出量の大きい
ことが好ましい。

【００２７】懸濁質が減少された軽液は、円形の沈降分
離槽の上部の溢水樋６からオーバーフローさせて採取さ
れる。ポンプ手段Ｐを持つ場合あるいはタンク１が高い
架台上にある場合は、下面を閉じて側面を開いた構造の
液面に浮遊するフロートで形成された軽液採取口７が好
適である。採取した軽液の一部は、槽１の上部位に設け
た吐出口（図示せず）から円周方向に吐出させて、旋回
流の駆動力とすることができる。

【００２８】求心力を付与する手段としては、図３に示
す如く、円形の容器の中心軸に回転体８を設ける手段、
中心軸に電磁場９を設ける手段、反対に円形の容器の外
側に電磁場１０を設ける手段が、必要により併用される
。

【００２９】旋回流が発達し過ぎると、龍巻状態になっ
て液面から強い渦巻きになって吸引される現象がおこる
。この龍巻現象が起こると液面と底が短絡した乱流状態
になる。このときの行程は、槽の高さでしかない。した
がって、層流状態の旋回流を安定して確保するためには
、龍巻現象を防止しなくてはならない。

【００３０】タンク１より重液を採取するための採取口
４は、旋回流を妨げないように、採取口の大きさ、形状
、位置を定める。この採取口を上方向に向けて懸濁液を
吸い込むと、龍巻現象が生じて、液面からの短絡的な吸
引が起こるため、上面を閉じて側面および下面のうちの
少なくとも１面を開いた構造の採取口とする。また、導
管の口径を大きくして、吸引圧を小さく調整する。

【００３１】（作　　用）本発明におては、採取口の工
夫によって、重力沈降場を損なうことなく求心加速度を
連続的に重ねることに成功し、懸濁質微粒子を底中央部
に効果的に捕捉できる懸濁液分離装置（求心沈降分離装
置）を完成した。なお、油のように懸濁質が懸濁媒体の
水よりも軽い場合も、本発明の装置により、懸濁質粒子
を液面にて効果的に捕捉することができる。

【００３２】

【実施例】以下に実施例および比較例を挙げ、本発明に
ついてさらに具体的に説明する。

【００３３】〔実施例１〕　　赤錆を防止した給水槽（
求心沈降式分離槽）本発明の求心沈降分離装置を都市上水の給水槽に応用し
た。図４に、基本的な実施態様の１例を示した。槽１に
は、直径１．３ｍ、背丈１．６ｍ、２，０００リットル
の容量を持つ円筒形プラスチックタンクを使用した。

【００３４】原水の吐出口２をタンク１の中程に設けて
原水を吐出し、分離槽内に旋回流を発生させて求心力を
付与した。ゴミがタンクの底中心に集合し、懸濁質が求
心沈降する様子が観察された。懸濁質は液面にまで浮遊
せず、清浄水が上方に形成された。給水を停止すると底
に堆積した。

【００３５】タンク１より採取した処理液を、吐出量毎
時８００リットル、揚程５ｍ、消費電力４５Ｗの小型ポ
ンプＰ、流量調整バルブを経て、タンク１の下部、少な
くとも半分以下の位置で、円形タンク内側の円周方向に
設けて処理液を吐出口３から吐出し、分離槽内に旋回流
を発生させて求心力を付与した。給水を停止しても懸濁
質は堆積しなくなった。

【００３６】採取口４はこの旋回流の範囲内の求心力場
内で、旋回流を妨げないように採取口の大きさ、形状、
位置に注意した。上方向からの吸い込むと、液面から龍
巻現象となって短絡的に吸引が起こる。これが起こらな
いように上方向からの吸い込みを防止する形にして、龍
巻発生が防止できた。側面から求心力場の中心までの配
管は、旋回流の妨げが無視できる範囲で口径の大きな配
管を選び、吸引圧を調整し、龍巻発生を防止できた。

【００３７】採取口４は求心力場の中心近辺に設置され
ているので、懸濁質が濃縮された液（重液）が採取でき
、ポンプＰの出力で求心力場を付与させる回路途中にフ
ィルターＦを設置すると懸濁質が効果的に除去された。都市上水として供給される水でも、配管サビ等の懸濁質
が僅かに含まれているが、８０メッシュ以上の安価な簡
易フィルターでも効果的に捕捉され、フィルターを適時
更新してタンク１の内部を清浄とすることにより、原水
が少々悪くても快適な飲料水が確保できた。粒子が旋回
流の中で成長し、求心力場と重力沈降場で中央底に濃縮
され、フィルターを繰り返し通過して除去された成果で
ある。タンクの改造費用、運転ポンプの電力代、更新フ
ィルターの経費に比べ、煩雑な清掃作業が不要になり、
給水が停止する不都合が無くなった利益は大きい。

【００３８】清浄な水を採水口７から採取し、液面が低
下すれば電磁弁が作動して、所定の液面が維持される。給水にポンプ手段を使う場合は、少量の戻り回路を設け
ると配管で発生した錆も捕捉できる。設置当初はフィル
ターの更新が頻繁であったが、数か月後は更新が全く要
らなくなった。これは新たなサビ発生が無くなったこと
を示すが、溶解酸素に富んだ水が配管を常時循環し、配
管材料の不動態化が起こり錆発生そのものも抑止された
効果による。従来は赤錆水で悩まされ、配管の劣化を補
修する膨大な経費がかかっていたがこれを解消できた。消毒に用いた塩素が局所に滞留して起こる不快臭も解消
でき、快適な飲料水が提供された。これは大気開放系で
常に循環するため、酸素の溶解が大気組成と平衡になっ
て、余分な塩素が追い出される結果による。

【００３９】水垢や藻類の発生が全くみられない。これ
は給水された水がタンクに滞留することなく順次更新さ
れ、常に循環する構造を採用したためである。原水とし
て、雨水を採用すると、むしろ水道水より快適な水が常
に確保できた。都市、工場、家庭における各種の空間に
貯水槽を設置すると、非常用水、もしくは水資源の確保
に好都合である。

【００４０】装置は大型にするほど、求心力場を安定し
て付与できる。水道水製造の大型浄化装置、下水道の最
終大型処理に採用することも好ましい。循環途中で発生
した錆も常にフィルターで捕捉さたことから見て、本発
明装置はつぎのような用途への応用にも好適である。

【００４１】市販されている微粒状の化学工業製品の大
部分の製造方法は、原料の原鉱石を化学薬品で一度均一
に溶解し、次いで塩酸や仮性ソーダ等を用いてｐＨ調整
し、析出する微粒子を採取する。その微粒子の性質をき
める撹拌条件が大切である。従来の化学反応装置には乱
流条件しかなく、本発明装置の如く層流条件で撹拌でき
て、連続して生成微粒子を採取できる有利な特徴は、化
学反応装置としても好適である。

【００４２】水垢や藻類の発生は、微生物が関与する。醗酵、培養の反応装置に使い、生成物を、破壊されるこ
となく連続して採取できる優れた装置としても好適であ
る。

【００４３】〔実施例２〕求心沈降式湿式分級（水簸）
装置陶器、磁器用の粘土、カオリン、クレー、セリサイト（
絹雲母）等の粘土鉱物の微粒子は、いわゆる水簸工場で
製造される。鉱石原土を粉砕して、水に懸濁させ、長い
水路を通る間に、単純形状の粒子、大きな粒子を沈殿さ
せ、浮遊しやすい粒子のみが浮遊した懸濁液を得る。これを沈殿池にて静置し、上澄みを抜き出し、沈降泥を
汲み出してフィルタープレスで脱水、乾燥する。水路の
沈殿除去は人力で行なうかドラグ分級機で機械的に掻き
出す。何れにしても舞い上がったものが紛れ込むので分
級精度が損なわれる。

【００４４】図５に示すように、大きさの異なる求心沈
降分離装置を直列に連結した装置を製作した。陶磁器用
粘土の懸濁液をタンク５１（直径１ｍ）に注入し、重液
を連続的に取り出して、残渣をロータリーフィルターで
脱水し、そのケーキを破棄する。次のタンク５２（直径
２ｍ）で採取される沈降泥を脱水、乾燥し白色顔料製品
とする。アスペクト比の発達した１０μｍクラスの粒子
が得られた。

【００４５】次に、タンク５３（直径５ｍ）で採取され
る沈降泥を脱水、乾燥し製品とする。アスペクト比の発
達した２μｍクラスの微粒子が得られた。最初の投入量
と各箇所の採取量の比率を一定にして、各製品の粒度は
安定した。かくして従来の懸濁液をさらに精密に分級で
きた。

【００４６】従来技術では、原液のｐＨ調整手段として
、水ガラス、ポリ燐酸ソーダを用い、アルカリにすると
解膠が促進し、廃棄残さが減少する。

【００４７】ｐＨ調整手段として硫酸、燐酸を用いて酸
性にしたり、苦汁を添加すると製品の回収率が向上する
。しかし得られた微粒子は凝集している。なによりも膨
大な清浄水が必要でしかも多量の排水を発生するため、
水簸工場の立地は著しく制約されている。ｐＨ調整する
手段をイオン交換処理で行なえば、電解質が混入せず、
非凝集粒子が得られる点で好ましい。イオン交換樹脂の
粒径は約数ミリであり、樹脂の隙間を２０μｍ、好まし
くは２μｍ以下の懸濁液は容易に通過する。イオン交換
樹脂層に直接通じても良いが、イオン交換処理した液で
展開し、本発明装置で分離回収液をイオン交換処理する
方法が可能になった。水の循環利用が進み、排出、使用
水が著しく減少できた。水簸工場はどこででも立地でき
る。

【００４８】〔比較例１〕実施例２の装置において、旋
回流を与える回路を閉じ、求心力の付与を停止すると、
流路はガイド管の下から溢水堰の、水平が不完全な箇所
で短絡した。短絡が起これば、短絡流路から遠い所で堆
積が起こり、その清掃作業に手間取った。重液採取口を
タンク側面から単純に行うと、液面に向けて龍巻発生が
起こり、流路が短絡した。短絡が起これば、採水口から
遠い所で堆積が起こり、その清掃作業に手間取った。

【００４９】〔実施例３〕求心沈降式脱イオン湿式分級
装置各種顔料、例えば、アルミナ、炭酸カルシウム、珪砂、
クレー、タルク、有機顔料、無機顔料、酸化チタン、磁
性粒子、化粧品用微粒子、セラミック用微粒子を初め、
各種粒子の製造工程には必ず水洗工程がある。水洗の原
理は、原料を淡水に懸濁させ、脱水する操作に基づく。希釈倍率が高い程洗浄効果は高いが約３重量％以下に希
釈すると、脱水できなくなるので、通常１０重量％程度
で行なわれる。この水洗による製品の水可溶分として０
．１重量％以下とする規格にしか適用できない。近年、
１００ｐｐｍ以下または１０ｐｐｍ以下の高度の洗浄が
要求されている。洗浄用水の純度が重要で、清浄な淡水
が多量に必要であるが、近年その確保が困難である。し
かも洗浄排水の処理を含めて考えねばならなくなってい
る。

【００５０】図５に示すタンク５３の上水を脱イオン処
理してタンク５１に回収し、毎時１，０００リットルで
循環させる。タンク内水の総量約８，０００リットルを
約１０時間でその導電率が５μＳ／ｃｍ以下に処理でき
た。大きな貯液槽であっても、滞留することなく順次正
確に流れることによる。タンク５１に原料粒子の懸濁液
を、固形分当たり毎時３０ｋｇで投入（希釈倍率３３）
し、各箇所で一定の比率で採取した。各箇所で粒度が異
なって、かつ脱イオン精製された粒子が得られた。原液
投入量を毎時２０ｋｇ（希釈倍率：５０倍）、毎時１０
ｋｇ（希釈倍率：１００倍）と少なくするほど、高度に
脱イオン生成できた。本発明の求心沈降分離槽で、各箇
所の沈降泥が確実に回収できることによる。本発明の沈
降槽の大きさは、場所を確保すればいくらでも大きく取
れるし、大きい程分級効果が高まった。

【００５１】〔実施例４〕磁性粒子の精製針状の磁性酸
化鉄微粒子の水分散スラリーにイオン交換樹脂を存在さ
せて、当該酸化鉄に含まれている水可溶性物質を除去す
れば、磁性粒子の分散性が改善されて、優れた磁気テー
プが作成できる（特公昭６４−１１５７４号、特公昭６
４−１１５７６）。ただし、これらの公報記載の実施例
のごとく、イオン交換樹脂の分離に用いた８０メッシュ
の篩では、約３００μｍ以上の粒子が除かれるに過ぎな
いので、約３００μｍ以下の不要な粒子やイオン交換樹
脂の破砕微粒子の混入が避けられない。新しい大きなイ
オン交換樹脂を使用する実験室規模の場合には、破砕微
粒子の混入はないが、工業的大規模での実施は困難であ
る。針状の磁性酸化鉄微粒子が濾過回収できたのは、懸
濁液の濃度が１０重量％で、解膠していないからであり
、ｐＨ調節したり、３重量％以下に希釈すれば１００重
量％の濾過回収ができなくなる。再度ｐＨを薬品添加に
より調整すれば、回収し易くなるが、水可溶性物質が増
加し、洗浄の意味を失う。

【００５２】ｐＨの調整をイオン交換処理で行なえばよ
いが、従来の既存のカラム方式のイオン交換処理装置で
は、懸濁粒子がカラムに捕捉されて閉塞し易く、連続操
業ができない。

【００５３】図５に示す洗浄装置で、脱イオン純水を供
給し、タンク５１に針状の磁性酸化鉄微粒子の懸濁液を
注入する。凝集したままのものは、残渣として回収し、
再分散処理してタンク５１に戻す。タンク５１の背丈、
流量を調節して、好ましく分散した微粒子がタンク５２
に流れ、比較的大きな針状構造の発達した粒子がタンク
５２の底から採取できる。さらに、タンク５２で沈降し
ない針状構造が不足した微粒子がタンク５３で回収でき
た。その上液は、放流せずに回収し、脱イオン処理して
再利用した。磁性粒子がイオン交換樹脂に接触しないか
ら、製品にイオン交換樹脂が混入しない。脱イオン交換
処理は、既存の設備がそのまま使える。

【００５４】さらに本発明装置には、次のような特徴を
付加し、磁性粒子を非磁性粒子から選択的採取が可能に
なった。タンク５１に、磁性の懸濁質が円形の沈降分離
槽の外に向かう電磁力場（図３に示す１０）を与える。磁性微粒子が非磁性粒子より浮遊し易くなり、磁性粒子
が流出し易くなり、円形の沈降分離槽の上部溢水の取り
出し装置からの磁性の微粒子の採取比率が高まった。つ
いで、タンク５２に磁性の懸濁質が円形の沈降分離槽の
中心に向かう電磁力場を持たせ、磁性微粒子が非磁性粒
子より円形の沈降分離槽の中央に集合し易い場（図３に
示す９）を与え、円形の沈降分離槽の中央底からの取り
出し装置から磁性の微粒子の採取比率を高めることがで
きた。ポンプは、マグネット式を避けることはいうまで
もない。この装置は、他の白色顔料の製造における、着
色粒子の鉄系粒子の除去装置として応用できる。

【００５５】〔実施例５〕希薄懸濁液の濃縮大量の希釈
懸濁液の効果的濃縮への応用について述べる。ストーク
ス径が２μｍ以下のカオリン懸濁液は、アルカリ側では
その沈降速度は約１ｃｍ／時間と極めて遅いが酸性側で
は約３０ｃｍ／時間と早くなる。従来は沈降池と呼ぶ大
型タンクに静置し、沈降上澄を上手に排出した後、沈降
泥をくみ出し、フィルタープレス等で脱水処理した。静
置が長すぎると沈降泥の取扱困難となり、短いと濃縮不
足でプレス操作の効率が悪いので、一定の濃縮が連続し
て実施されることが望まれている。

【００５６】ｐＨ４．５に調節した２μｍ以下のカオリ
ン懸濁液（５重量％）を図５のタンク５１に１０００リ
ットル／時間の速度で注入し、タンク５１のポンプから
７００リットル／時間で重液をタンク５２に導くと、タ
ンク５１の溢水樋から３００リットル／時間の速度で清
水が回収できた。タンク５２のポンプから４００リット
ル／時間の速度で重液をタンク５３に導くとタンク５２
の溢水樋から３００リットル／時間の速度で清水が回収
できた。

【００５７】タンク５３のポンプから３００リットル／
時間の速度で１７％の濃縮液が採取でき、これを遠心分
離機で脱水し、５０％のクリームが連続して得られた。タンク５３の溢水樋から１００リットル／時間の速度で
清水を回収できた。

【００５８】各タンクともに清水と懸濁液の境界は明瞭
で溢水樋よりかなり下にあった。より多量に濃縮液を採
取できることは明らかである。遠心分離機の能力に合わ
せるならばタンク５２、タンク５３をより小さくしても
良い。カオリンに限らず、懸濁液処理に適していること
も明白である。

【００５９】〔比較例２〕タンク５１、５２、５３にお
ける重液の１部を戻して旋回流を付与する回路を閉じた
。タンク５１に注入した原液は溢水樋に短絡的に流れて
、白濁した水になり、清水が回収出来なかった。重液と
して取り出した懸濁液の濃度も低く、濃縮作用が不足で
あった。タンクの底が平底の場合、周辺部に沈降泥が堆
積し、その取出し、除去に苦労した。タンク底をコニン
型にして堆積しないように工夫したが、堆積を防げなか
った。

【００６０】

【発明の効果】１．被処理液が滞留したり、懸濁質が槽
の底に堆積することがなく、懸濁質の濃縮液が連続的に
採取できる。

【００６１】２．連続遠心分離機で扱い難い希薄な微粒
子懸濁液の分離操作を可能ならしめ、比較的濃い懸濁液
を処理できる連続遠心分離機、濾過装置と補完関係にな
る。３．求心力場の付与に伴う旋回流で、重力沈降の行程が
飛躍的に長くなり、分級効率が向上し、２００μｍ以下
の粒子、特に２０μｍ以下の微粒子の分級が可能になっ
た。

【００６２】４．分級不要の単純濃縮および清水採取の
場合は、処理量を大きくでき、槽および装置全体の大き
さを相対的に小さくできる。

【００６３】５．懸濁液の分級は、重力による沈降が基
本であるから、沈降槽の平断面積と処理量で決まる沈降
速度で、ストークス径を決め、分級する粒子の粒度を容
易に設計できる。

【００６４】６．懸濁粒子に、大きな加速度、剪断力が
かからないので、粒子の形状を傷めない。したがって、
造粒反応、化学反応、醗酵反応、培養反応にとって本発
明の装置は好都合である。

【００６５】７．本発明装置は、既設のタンクおよび安
価なポンプを用いて、本発明の改良された採取口を設置
して完成し、保全も容易で、コスト負担は少ない。

【００６６】８．ポンプの出力は小さく、かつ、定常運
転に要する消費エネルギーは小さいので運転コストも小
さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の沈降槽を示す略図。

【図２】本発明の懸濁液分離装置の具体例を示す略図。

【図３】本発明の懸濁液分離装置において、求心加速度
以外に付与する加速度の例を示す略図。

【図４】本発明の懸濁液分離装置の具体例を示す略図。

【図５】本発明の懸濁液分級装置の具体例を示す略図。

【符合の説明】

１　　処理槽２　　懸濁液（被処理液）の注入口３　　重液吐出口４　　重液採取口５　　注入ガイド管６　　溢水樋式軽液採取口７　　フロート式軽液採取口８　　回転体９　　電磁場発生装置１０　　電磁場発生装置５１　　処理槽５２　　処理槽５３　　処理槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　懸濁液を導入し、該懸濁液を懸濁質濃
度の高い重液と懸濁質濃度の低い軽液とに分離するため
の沈降処理槽において、（ａ）槽の底部位の略中心に、
上方向面を閉じた構造の採取口を配置するとともに、該
採取口から導管を経て重液を採取する手段を設置し、（
ｂ）槽の上部位には、軽液をオーバーフローさせて採取
する手段を設置し、かつ、（ｃ）■採取した重液の少な
くとも一部を槽の底部位から円周方向に吐出する手段、
■採取した軽液の少なくとも一部を槽の上部位から円周
方向に吐出する手段、または■これら両手段を設け、分
離処理中、吐出液により槽中の懸濁液に旋回流を発生さ
せて懸濁質粒子に求心力を付与するようにして成ること
を特徴とする懸濁液分離装置。
【請求項２】　　軽液採取手段が、下方向面を閉じた構
造の採取口を有するフロートから導管を通じてオーバー
フロー液を採取するようにした構造のものである請求項
１記載の懸濁液分離装置。
【請求項３】　　槽中の懸濁液の旋回流の中心と同じ中
心軸方向の電磁場を発生するための装置を付設した請求
項１または２記載の懸濁液分離装置。
【請求項４】　　重液採取手段により採取された重液か
ら懸濁質を除去する別途手段を設け、特定の懸濁質が除
かれた液を軽液採取手段により回収するようにした請求
項１ないし３のいずれか１項に記載の懸濁液分離装置。
【請求項５】　　前記構造の処理槽を複数個直列に接続
し、先の処理槽の軽液採取手段により採取した軽液を被
処理懸濁液として次の処理槽に順次送り込むように構成
し、各処理槽の重液採取手段から分級された懸濁質を含
む重液を採取するようにした請求項１記載の懸濁液分離
装置。
【請求項６】　　懸濁液が、イオン交換反応、粒子を析
出する化学反応、造粒反応、醗酵反応、培養反応などの
相が不均一な化学反応により生成する粒子を含有する懸
濁液である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の懸
濁液分離装置。