JPS6229082B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、液体から固体を分離するための装
置に関する。

固体物質が懸濁された液体から固体物質を分離
するための有益な装置について、これまでにも長
い間、関心が示されてきた。このような装置は、
商業的および公共的廃棄物処理、甜釆糖製造、石
炭およびウラニウム採鉱、燐灰岩処理その他のよ
うな、種々の分野への応用をもつている。

米国特許明細書第3523889号は、懸濁する固体
物質を液体から急速におよび連続的に分離するた
めのこのような装置の一つを説明している。説明
されているその装置は、従来技術から著しく脱却
しており、新規に凝集（agglomerating）した固
体を含む注入供給液を、分離タンクまたは装置の
底近く、かつ予め凝集された固体の水準よりも下
方の位置で、導入することを含んでいる。この装
置によつて、ダイナミツク・スラツジ・ベツドが
初めて作られ、そこにおいて、粒子は、外側に半
径方向に分散された後、他の凝集された粒子に衝
突してさらに一層の凝集と沈澱とを生じさせる。
これは、回収されるべき固体物質の生産高におけ
る実質的な改善をもたらした。

米国特許明細書第3523889号の装置によつて得
られた改善された結果にも拘らず、そこには、固
体の生産高および回収についての与えられたユニ
ツトまたは装置に関する理論的な限界がある。生
産高をさらに増大させるために、さらに大規模な
ユニツトが建造された。大規模ユニツトの建設と
操業は、期待される生産高の増加を実現するに際
し、いくつかの問題を生じさせた。多くの努力
が、タンク内で一箇所以上において液供給を導入
するためになされた。これらの努力は、オースト
ラリア特許明細書第421865号に説明されているよ
うな、環状フイードウエル（供給井戸）を含む
種々のフイードウエル構造の先行となつた。

この特許は、環状フイードウエルを有する沈澱
装置を説明しており、この環状フイードウエルを
通して、懸濁された固体を含む供給液が、予め沈
澱された固体の水準よりも上方のタンク上部に対
し送られる。フイードウエルを出るに際し、供給
液が、下方に角度をつけられた反らせ板に衝突し
てタンク内に分散される。

本発明において明らかになつたことは、供給液
を沈澱タンクの底近くの位置へ搬送する環状フイ
ードウエルを使用することによつて、供給液は、
その位置で実質的に水平な同心的な環状じやま板
によつて半径方向の外方および内方に反らされ、
大きな直径の沈澱タンク内に実質的に一様なダイ
ナミツク・スラツジ・ベツドを維持することが可
能となり、沈澱タンクの単位面積当りの固体の高
い生産高を達成することが可能となることであ
る。また、環状フイードウエルを平面状の水平じ
やま板に関連して使用することによつて、供給の
より均一な分配およびタンク全体に沈澱されるべ
き固体を生じさせることができることも明らかに
なつた。

本発明は、懸濁された固体を、予め決定され、
制御された割合をもつて、急速にかつ連続的に液
体から分離するための有益な沈澱装置を指向して
いる。

本発明の装置は、タンク構造を含んでおり、こ
れは典型的な円柱タンクで、浄化された液体の除
去のための頂部排出手段および沈澱された固体を
回収できるようにするための底部排出手段を備え
ている。懸濁された固体を含む注入供給液は、環
状フイードウエルに接続されるパイプのような適
当な注入手段によつてタンク内に導入される。フ
イードウエルは、タンク内で頂部よりも底部に実
質的に近い位置に垂直に下方に延びている。

供給パイプ中を注入供給液が通過している間、
凝集作用剤、例えばポリアクリルアミドのような
アニオニツク・ポリエレクトロライトが、注入供
給液に加えられる。凝集作用剤を加えることの正
味の効果は、注入供給液が環状フイードウエルに
入れる前に、供給液内の固体が新規な凝集の形成
を始めることである。しかしながら、望む場合に
は、凝集作用剤を環状フイードウエル内の注入液
に加えることができる。

新規な凝集固体物質を含む注入供給液は、注入
パイプを通じて環状フイードウエル内に導入さ
れ、フイードウエルを通つてタンク構造内の入口
または排出口位置に達する。環状フイードウエル
の底部排出口または開口に近接して、環状フイー
ドウエルと同心的な実質的に水平な平面環状じや
ま板が位置している。じやま板は、実質的に適合
するようにまたは環状フイードウエルの底部排出
開口と同じ形および大きさをもつように寸法が決
められる。邪摩板は、固体を含む注入供給液の流
れに抵抗し、これを反らせる。この結果、供給液
は、環状フイードウエルの底およびこれに対抗す
るじやま板によつて制限される開口を通つて、タ
ンク内で半径方向の内方および外方に向けられ
る。

この発明の浄化装置または濃縮装置もまた、注
入液が入る位置の上方の予め沈澱された固体の水
準を設定し維持するために、底部排出手段を通し
た固体物質の排出の割合を制御するための手段を
含んでいる。同様に、この装置は、頂部排出手段
を通して浄化液体を取り出すための手段を備えて
いる。

この発明の一具体例に従つて、注入供給手段
は、装置の頂部近傍に位置し、環状フイードウエ
ルは、円柱状沈澱タンク内に同心的に垂直下方に
延びている。

他の具体例に従つて、装置は、直角アングルま
たはフランジのような垂直に滑動調整可能なスリ
ーブを備えており、これは、環状フイードウエル
の底部に取付けられ、その位置で注入供給液はタ
ンクに入る。これらの調整可能なスリーブは、供
給液の速度を変えたり、タンク内で追加の凝集が
発生する見込みを改善したりするために、開口を
制限する働きをし、この開口を通つて、供給液
が、分散させる前に半径方向の内方および外方に
向けてタンク内へ流出する。このようにして、固
体の生産高および回収の増加が可能となる。

この装置は、凝集され、沈澱された固体を集
め、その沈澱された固体を、排出および回収のた
めの底部排出手段へ導びくための回転可能なレー
キまたはアームを備えている。好ましくは、環状
じやま板は、回転レーキまたは掻き集め手段の頂
部に取付けられるかまたは固着される。

したがつて、本発明の目的は、大口径の沈澱タ
ンクのための高い生産高を可能とた、懸濁された
た固体の液体からの沈澱および除去のための改良
された装置を提供することにある。

この発明は、添付した図面を参照してなされ
た、次の詳細な説明からより良く理解されるであ
ろう。

図面を参照すると、第１図は、この発明に従つ
た沈澱装置１０の平面図である。装置１０は、図
中に円柱状として示された容器またはタンク構造
１２を含んでいる。タンク構造の壁１４は、処理
を受ける液体および懸濁された固体を収容するた
めに役立つ。懸濁された固体、例えば石炭、ウラ
ニウム鉱または他の有機およびまたは無機の懸濁
された固体を含む注入供給液は、装置１０の頂部
またはその近傍に位置して図示された、パイプ１
６のような適当な注入手段を通して装置１０内に
導入される。パイプ内を通過する間、凝集作用
剤、例えばポリアクリルアミドのようなアニオニ
ツク・ポリエレクトロライトが、注入供給液に、
注入供給パイプ１６に連通して配置されたフイー
ドライン１８のような適当な手段によつて、望ま
しくは加えられる。凝集作用剤の添加の目的は、
固体の凝集形成を供給液内で開始することであ
る。固体物質の新規な凝集を含んだ注入供給液
は、垂直な環状フイードウエル内へ、供給パイプ
１６を通じて導びかれる。図示された具体例にお
いて、注入パイプ１６は、Ｙ分岐され、二つの排
出口２０ａおよび２０ｂを有し、環状フイードウ
エル２２は、タンク１２内において垂直下方に延
びている。選択的なものとして、凝集作用剤の添
加は、注入供給液が注入パイプ内を通過する以前
におよびまたは注入液がフイードウエル２２入つ
た後に行なうことができる。

第１図の２−２線に沿つて切断した部分断面図
である第２図において示すように、環状フイード
ウエル２２入つた後、注入液は、フイードウエル
２２の底すなわちフイードウエル２２の開口底を
通過し、その位置からタンクに入る。フイードウ
エルから注入液が入るこの位置は、タンク１２の
頂部よりも底部に実質的により近い。フイードウ
エルの開口底は、環状フイードウエル２２に同心
的な環状じやま板２４が近接して配置されてい
る。じやま板２４は、平面状で、フイードウエル
２２の開口底と大きさ的に釣り合つて、これから
離れて実質的に水平に平行に配置されている。じ
やま板２４は、固体を含んだ注入供給液の流れに
抵抗し、これを反らせる役目をし、注入液が、タ
ンク１４の底または下部付近で凝集された固体の
動的塊りを著しく撹拌することなしに、タンク１
２内で半径方向の内方および外方に向けられるよ
うにする。固体粒子または凝集物が、半径方向に
おける内方および外方に反らされると、これら
は、凝集された固体の塊りの中の他の粒子または
凝集物に衝突し、これによつて一層の凝集作用が
促進される。粒子の半径方向の運動は、内方およ
び外方の両方なので、沈澱タンクのより高い効率
的な使用が達成され、凝集されたおよびまたは沈
澱された固体のより均一な分配が結果する。

ところで、第２図を参照すると、この装置は、
第４図に特に示されているように、スリーチヤン
ネルパイプのような底部排出手段２８を通じて分
離集積される固体物質の排出量を制御するために
バルブ２５および排出ポンプ２６のような固体排
出手段を備えている。

この発明の装置の運転中、重要なことは、第３
図に示すように、浄化された液体と凝集された固
体の比較的密度の高い動的な相との間の、予め沈
澱された固体の水準すなわち界面５０が、注入液
が環状フイードウエル２２からタンク１０に入る
位置の、上方に維持されていることである。予め
沈澱された固体すなわち凝集された固体の密度の
高い注入塊りの望ましい水準を設定し、維持する
ために、装置１０は、第２図に示すように、機械
的センサーまたは光電的センサーのような検知手
段３０を備えており、これによつて沈澱された密
度の高い固体相の水準を決定し、適当な電気回路
（図示されず）を通じてバルブ２５および排出ポ
ンプ２６を作動させる。沈澱した凝集固体は、一
定の割合で除去されるが、その割合は、予め沈澱
された固体の一番上の水準すなわち界面が、凝集
作用剤を含んだ注入液が凝集、沈澱および除去の
ためのフイードウエル２２を通じてタンク１２に
入る位置の、上方に維持されているような割合で
ある。

この発明による浄化装置または濃縮装置１０
は、沈澱した固体と浄化された液体との間の界面
水準を視覚的に検査できるように、監視窓３２を
備えている。監視窓３２は、上記したように、バ
ルブ２５および排出ポンプ２６を作動させるため
のシステムを作るために、外部光源（図示され
ず）および光電センサーに結合しても使用されう
る。

同様に、第２図に示すように、環状フイードウ
エル２２は、注入パイプ１６により近接する上部
部分２２ａが、その断面においてより大きく、そ
してフイードウエル２２の底および固体を含む注
入液がタンク１２に入る地点により近接する下部
部分２２ｂが、その断面においてより小さい。注
入液が環状フイードウエル２２からタンク１２へ
入る位置において、環状フイードウエル２２に
は、その内側および外側の両方の縁端に、上方ま
たは下方に滑動調整可能なスリーブ、アングルま
たはフランジ３４ａおよび３４ｂが取付けられ
る。これは、じやま板２４と組んで、じやま板２
４とフイードウエル２２の底との間の開口または
空間を制限し、その一層の増加または減少のため
に働き、注入液がフイードウエル２２の底からタ
ンク内で半径方向の内方および外方に排出される
ときに、注入液のタンク１２内への流れおよび速
度を調整または変化させる。タンク１２内の固体
凝集の制御は、このようにして行なわれ、生産高
の増大が達成される。

環状フイードウエル２２は、中央垂直回転コラ
ム３８を支持するブリツジ構造３６にうまく取付
けられており、コラム３８は、モーターおよびギ
ヤ４０のような適当な駆動手段によつて回転させ
られる。垂直回転コラム３８の下部部分に取付け
られているのは、レーキのような回転可能な掻き
集めまたは掻き混ぜ手段４２である。手段４２の
底には、ブレード４２ａが固着され、タンク１４
の底４４に近接して配置されている。レーキブレ
ード４２ａは、沈澱した固体を集め、沈澱した固
体をタンク１２の底４４に沿つて排出手段２８へ
導びく。タンクの底４４は、例えばスチールのよ
うな金属またはコンクリートまたはアスフアルト
のような適当な材料によつて作られる。沈澱した
固体は、比較的密度の高い沈澱された動的固体相
の水準が、注入液がタンクに入る位置よりも上方
に維持されているような割合で除去される。図に
示すように、沈澱した固体は、まず集められ、そ
してタンク１２の底４４に沿つて、レーキ４２お
よびレーキブレード４２ａによつて、円錘状の液
溜めのような集液器または液溜め４６に導びかれ
る。液溜め４６の中では、沈澱した固体は、回転
垂直コラム３８の最下位部分に取付けられた掻き
取リブレード４８によつて、下方に排出手段２８
へ向けられる第４図に特徴的に示されているよう
に、排出手段２８は、液溜４６から通じるスリー
チヤンネルパイプからなつている。環状じやま板
２４は、レーキ４２の頂部に都合良く取付けられ
ている。

この発明の装置１０中における懸濁固体を含む
供給液の方向および運動は、第３図に示されてい
る。供給液はパイプ１６を通じて装置１０に入
り、排出口２０ａおよび２０ｂに向けられる。供
給液は、次いで、環状フイードウエル２２に入
り、比較的密度の高い沈澱固体相の上位水準５０
の下方のタンク内の入口位置へ垂直に流下する。
供給液の流れは、これが環状フイードウエル２２
の底に入つたとき、同心的環状じやま板２４の手
段によつて半径方向の内側および外側方向に向け
られる。固定されたじやま板２４と組んで、上下
に滑動調整可能な環状スリーブ３４ａおよび３４
ｂは、固定されたじやま板２４とともに、供給液
をタンク内で半径方向の外側および内側方向に流
すまたは移動させることのできるフイードウエル
２２の底における開口を制限する。

供給液中の固体物質が、凝集し、凝集固体の動
的塊りを形成するためにタンクの底に沈澱する
と、固体含有量の減少した、好ましくは実質的に
固体の存在しない浄化された流動液体は、タンク
内への供給液の入口地点からタンク内の沈澱固体
の塊りの中をタンク１２中において上昇して沈澱
固体の水準５０の上方に移動し、タンク内の中央
部に位置する堰５１かまたはタンク１２の内側の
上位部分に取付けられた環状堰５３を越えて進
み、タンクの頂部から溢れでる。流出液体は堰５
１および５３を越えて進み、内側環状溢流ランダ
ーまたはチヤンネル５２または堰５１および５３
の外側環状溢流ランダーまたはチヤンネル５４
に、それぞれ入る。チヤンネル５２および５４
は、接続パイプ５６によて相互に接続されてい
る。浄化液体は、次いで、導管５８のような、浄
化液体を受ける適当な排出手段によつて装置から
除去される。

第５図は、この発明の装置の作用概略図で、注
入パイプ１６に入る供給液を表わし、供給液がパ
イプ１６内を移動するときに、凝集作用剤が添加
される。凝集固体を含む供給液は、パイプ１６の
排出口２０ａおよび２０ｂに向けられ、タンクの
下位部分に放出するためにフイードウエル２２に
導びかれる。タンク内において、新規な固体物質
凝集を含む供給液は、同心的環状じやま板２４に
よつて半径方向の外側および内側方向に反らさ
れ、タンク内に予め凝集沈澱された固体と混合さ
れる。固体は、排出手段２８を通じて除去され、
浄化された液体は、排出手段５８を通じて除去さ
れる。タンクの底から除去された沈澱固体は、望
む場合には、固体凝集を補助するために注入パイ
プ１６の中に、次いで固体の一層の凝集および沈
澱を促進させるためにタンク内の固体凝集沈澱域
へ、再び導入することができる。

第６図は、環状フイードウエル２２およびこれ
に接続されるＹ分岐された注入パイプ１６の斜視
図で、供給液が排出口２０ａおよび２０ｂにおい
てフイードウエルに入る時の素子を明らかにして
いる。同様に、関連する同心的環状じやま板２４
および垂直に滑動調整可能な同心的直角環状外側
スリーブ３４ａが示されている。

上述の開示に照らして、この技術における熟練
者には明らかなように、多くの修正、変更および
代替が、この発明の精神または範囲から逸脱する
ことなしに、この発明の実施に際して可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による濃縮装置または浄化
装置の平面図、第２図は、第１図の２−２線に沿
う部分断面図、第３図は、第１図の３−３線に沿
う部分断面図、第４図は、第２図の４−４線に沿
う断面図、第５図は、装置の概略図、第６図は、
同心的環状じやま板および注入パイプに連携され
た環状フイードウエルの斜視図である。 １０……分離装置、１２……タンク、１６……
注入パイプ、２２……環状フイードウエル、２４
……環状じやま板、２８……底部排出手段、３０
……センサー、３４……スリーブ、３６……ブリ
ツジ、３８……回転コラム、４２……レーキ、４
６……液溜め、５０……界面、５２，５４……チ
ヤンネル、５８……導管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 懸濁された固体を含む供給液体から固体を分
   離するための有用な浄化装置または濃縮装置であ
   つて、前記供給液体を受けるための、頂部液体排
   出手段および底部固体排出手段を備えたタンク
   と、前記タンクの底部よりも頂部に近づけて配置
   された前記供給液体を供給するための注入供給導
   管手段と、この注入供給導管手段に流通してそこ
   から前記供給液体を受けるための環状フイードウ
   エル手段であつて、この環状フイードウエル手段
   の底部が前記タンクの頂部よりも底部に近づくよ
   うに前記タンク内に垂直に配置され、前記注入供
   給導管手段を通してこの環状フイードウエル手段
   に供給される前記供給液体の前記タンク内への放
   出のためにその底部が開口しているところの環状
   フイードウエル手段と、前記環状フイードウエル
   手段に関して実質的に同心的に配置されかつ前記
   フイードウエル手段の底部開口の断面積に釣合う
   実質的に水平な反らせ手段であつて、前記環状フ
   イードウエル手段の底部から出る前記供給液体が
   前記タンク内で前記環状フイードウエル手段に関
   して半径方向における内方および外方に移動する
   ように、前記環状フイードウエル手段の底部から
   出る供給液体の流れに抵抗してこれを反らせるた
   めに前記環状フイードウエル手段の底部開口に関
   して離間しかつ直接的に向き合うように固着配置
   された反らせ手段と、前記環状フイードウエル手
   段の底部からの前記供給液体の放出を制御すべく
   前記環状フイードウエル手段の底部と前記反らせ
   手段との間の間隙または距離を制御するための調
   整手段とを含む液体から固体を分離するための装
   置。 ２ 前記フイードウエル手段の底部から前記供給
   液体の放出を制御するための前記手段が、前記フ
   イードウエル手段の底部に取付けられた少なくと
   も一つの垂直滑動調整可能なスリーブを含む特許
   請求の範囲第１項記載の液体から固体を分離する
   ための装置。 ３ 前記タンク内の前記環状フイードウエル手段
   の底部と前記タンクの底部との間に配置され、沈
   澱した固体を集めて前記タンクの底部から前記底
   部排出手段へ導びくための回転レーキ手段を含む
   特許請求の範囲第１項記載の液体から固体を分離
   するための装置。 ４ 前記反らせ手段が、前記回転レーキ手段に取
   付けられている特許請求の範囲第３項記載の液体
   から固体を分離するための装置。 ５ 前記タンクの内部を観察するために観測手段
   または舷窓手段が、タンクの側部に備えられてい
   る特許請求の範囲第１項記載の液体から固体を分
   離するための装置。 ６ 前記タンク内の液体物質の水準を観察するた
   めに、観測ガラス手段が、前記タンクの外側に関
   連して備えられている特許請求の範囲第１項記載
   の液体から固体を分離するための装置。 ７ 前記反らせ手段が、前記環状フイードウエル
   手段の底部へ向けてまたはそれから離れて調整可
   能な特許請求の範囲第１項記載の液体から固体を
   分離するための装置。 ８ 前記注入供給導管手段内の前記供給液体に試
   剤を供給するために、試剤供給手段が、前記注入
   供給導管手段に連通して備えられている特許請求
   の範囲第１項記載の液体から固体を分離するため
   の装置。 ９ 前記環状フイードウエル手段内の前記供給液
   体に試剤を供給するために、試剤供給手段が、前
   記環状フイードウエル手段に連通して備えられて
   いる特許請求の範囲第１項記載の液体から固体を
   分離するための装置。 １０ 前記タンク内の比較的密度の高い流動固体
   相と浄化液体相との間の界面を検知するための手
   段が、前記タンク内に関連して備えられている特
   許請求の範囲第１項記載の液体から固体を分離す
   るための装置。 １１ 前記界面検知手段が、前記底部固体排出手
   段を通した前記タンクからの固体の排出を制御す
   るために働くところの手段に関連している特許請
   求の範囲第１０項記載の液体から固体を分離する
   ための装置。 １２ 懸濁された固体を含む、注入供給液体から
   懸濁された固体物質を分離するための装置であつ
   て、頂部および底部排出手段と、液体注入供給手
   段と、この液体注入供給手段に連通するフイード
   ウエルであつて、前記液体注入供給手段を通して
   このフイードウエルへ供給された前記注入供給液
   体の流れをこのフイードウエルの底部から前記装
   置へ導入するために前記装置内に垂直に延びてい
   るところのフイードウエルと、前記注入供給液体
   が前記装置内で半径方向における外方および内方
   へ向けられるように前記装置の頂部よりも底部に
   接近する前記フイードウエルの底部から前記注入
   供給液体の流れを反らせるために前記フイードウ
   エルの底部に接近して配置された実質的に水平な
   じやま板と、前記フイードウエルの底部の上方で
   前記装置内の沈澱固体の流動塊の望ましい水準を
   設定維持するために前記底部排出手段を通した前
   記装置からの固体物質の排出の割合を制御するた
   めの手段と、前記頂部排出手段を通して前記装置
   から浄化液体を回収するための手段と、前記フイ
   ードウエルの底部を出る注入供給液体の半径方向
   における外方および内方への放出のための前記フ
   イードウエルの底部と前記じやま板との間の利用
   空間を調整するための手段とを有する液体から固
   体を分離するための装置。 １３ 前記液体注入供給手段が前記装置の頂部近
   くに配置され、前記環状フイードウエルが前記装
   置内で前記装置に関して同心的に垂直下方に延び
   ている特許請求の範囲第１２項記載の液体から固
   体を分離するための装置。 １４ 前記フイードウエルの底部と前記じやま板
   との間の利用空間を調整するための手段が、前記
   フイードウエルの底部に取付けられた垂直に滑動
   可能なスリーブを含んでいる特許請求の範囲第１
   ２項記載の液体から固体を分離するための装置。 １５ 注入供給液体の流れのための前記フイード
   ウエルの底部と前記じやま板との利用空間を調整
   するための手段が前記じやま板に備えられている
   特許請求の範囲第１２項記載の液体から固体を分
   離するための装置。 １６ 前記装置内の沈澱固体を集め、この沈澱固
   体を前記底部排出手段へ導びくための回転レーキ
   手段が備えられている特許請求の範囲第１２項記
   載の液体から固体を分離するための装置。 １７ 前記環状じやま板が前記回転レーキ手段に
   取付けられている特許請求の範囲第１６項記載の
   液体から固体を分離するための装置。