説明

スラリー貯槽

【課題】 簡易な構成によって混合液中の固形分がスラリー貯槽の底部に沈澱して、堆積されことを防止できるスラリー貯槽を提供することを課題とするものである。
【解決手段】 固形分と液体との混合液を貯留するための貯留槽(1)に、上記混合液を排出する排出管(2、4)及び上記混合液を循環させる戻り配管(2、3)の流入部(2)を接続した。また、上記戻り配管は、流出部を上記貯留槽内の底部に臨む位置に配設するとともに、上記流入部側から上記流出部側に向けて混合液を流通させるポンプ(2a)を介装させ、上記排出管からの混合液の排出時にポンプが回転駆動させるスラリー貯槽(A)とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、固形分と液体とからなる混合液を一時的に貯留するためのスラリー貯槽に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従前より、上述のスラリー貯槽は、一般的に、固形分と液体との混合液を貯留するための貯留槽と、この貯留槽内の混合液を外部に排出するための排出管とから概略構成されている。この排出管は、例えば、吸引口が貯留槽内の下部に配設され、かつ、ポンプに接続されることによって、このポンプの回転駆動により混合液を外部に排出するようになっている。
【0003】
ところで、上記従来のスラリー貯槽においては、長時間、上記混合液の排出を行わないと、混合液中の固形分が貯留槽の底部に沈澱してしまう。このため、上記混合液の排出時にポンプを駆動すると、内部の液体は排出されるものの、底部に堆積した固形分については、排出管の周囲の一部が上記ポンプの吸引力によって排出されるのみで、他の底部に堆積した大部分の固形分については、排出することができなくなってしまうという問題があった。
【0004】
この結果、上記従来のスラリー貯槽にあっては、一時貯留した上記混合液を、所定量の固形分が含まれた状態で別途使用する用途には、そのまま適用することが難しいという問題点があった。
また、定期的に、貯留槽の底部に残留した上記固形分を取り除くために、内部の液体を抜いて洗浄を行う必要があり、当該作業や復旧作業等に多くの手間を要するという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
そこで、固形分を液体に攪拌・混合して、液体とともに排出すべく、スラリー貯槽内に攪拌機を設けることが考えられる。ところが、攪拌機を設けた場合には、別途、攪拌翼を回転させるための動力が必要となり、設備コストが嵩むとともに、操作が複雑化するという問題がある。
【0006】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成によって、混合液中の固形分がスラリー貯槽の底部に沈澱して、堆積されることを防止できるスラリー貯槽を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、固形分と液体との混合液を貯留するための貯留槽に、上記混合液を排出する排出管及び上記混合液を循環させる戻り配管の流入部が接続され、かつ、上記戻り配管は、流出部が上記貯留槽内の底部に臨む位置に配設されるとともに、上記流入部側から上記流出部側に向けて混合液を流通させるポンプが介装されており、上記ポンプは、上記排出管からの混合液の排出時に駆動されることを特徴とするスラリー貯槽とした。
【0008】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のスラリー貯槽において、上記戻り配管の流出部には、上記貯留槽の中心部から外周部に向けて配設され、上記貯留槽の周方向に向けて上記混合液を排出する複数の孔が形成された多孔管が設けられていることを特徴とするものである。
【0009】
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のスラリー貯槽において、上記貯留槽に上記ポンプが介装された共通配管が接続され、この共通配管の上記ポンプの吐出側が分岐されることにより、一方の分岐管と上記共通配管とにより上記戻り管が構成され、かつ他方の分岐管と上記共通配管とにより上記排出管が構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0010】
請求項1ないし3に記載の発明によれば、排出管から混合液を排出する際、ポンプが駆動されると、固体と液体との混合液が戻り配管の流出部から貯留槽の底部に供給されるため、貯留槽内の液体による水流が生じている。このため、上記貯留槽の底部に沈降する上記固形分を、上記液体による水流によって液体中に浮遊させて、混合液として排出管から排出することができる。
このように、簡易な構成でありながら、攪拌効果を得ることができるため、定期的な洗浄等を不要とすることができる。
【0011】
特に、請求項2に記載の発明によれば、多孔管が貯留槽の中心部から外周部に向けて配設されて、上記貯留槽の周方向に向けて上記混合液を排出するため、スラリー貯槽内の底部に旋回流が生じて、上記貯留槽内の底部に沈降する固形分を上記液体とともに上記排出管から効率的に排出することができる。
【0012】
請求項3に記載の発明によれば、上記貯留槽に接続された共通配管は、ポンプを駆動させることにより、貯留槽内の混合液を吸引するとともに、上記ポンプの吐出側が分岐されてなる一方の分岐管と他方の分岐管とに混合液を流通させ、並行的に戻り配管と排出管とに混合液を流すことができる。その結果、簡易な構成でありながらも、混合液の排出と槽内底部の攪拌とを確実に同期させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明に係るスラリー貯槽の一実施形態および、それを用いた重金属類含有水等の処理プラントの一実施形態について、図1ないし図3を用いて説明する。
【0014】
まず、本実施形態におけるスラリー貯槽Aは、図1に示すように、固形分と液体との混合液を貯留する有底円筒状の貯留槽1を有しており、この貯留槽1の側壁1a下部に、共通配管(流入部)2が接続されている。この共通配管2には、ポンプ2aが介装されており、このポンプ2aの吐出側が分岐して、一方の分岐管3が貯留槽1内に戻されるとともに、他方の分岐管4が外部へと配管されている。
【0015】
これらの分岐管3および分岐管4は、それぞれ流量調整弁3aが介装されており、共通配管2と分岐管3とにより貯留槽1内に混合液を再供給する戻り配管2、3が構成されるとともに、共通配管2と分岐管4とにより混合液を排出する排出管2、4が構成されている。
【0016】
この分岐管3の流出部は、上記貯留槽1底部に臨む位置に配設されており、先端部に多孔管5が接続されている。
この多孔管5は、両端が塞がれた円管状の部材であり、貯留槽1の底部に臨む位置において、一端部を貯留槽1の内壁側に位置させるとともに、他端部を貯留槽1の中心部に位置させることにより、径方向に水平に配設されている。そして、貯留槽1の内壁側に位置する多孔管5の上部に、分岐管3の先端部が接続されている。また、この多孔管5の側壁の長手方向に向けた複数箇所(図では5箇所)には、分岐管3から多孔管5内に送られてくる上記混合液を貯留槽1内に周方向に向けて水平方向に噴出する孔5aが穿設されている。
【0017】
次に、図2及び図3に基づいて、上述のようにして構成されたスラリー貯槽Aを用いた重金属類含有水等の処理プラントについて、説明する。
この処理プラントは、上述のスラリー貯槽Aを有する濾過部ユニット50と、このユニット50の上流側に接続される反応部ユニット10および固液分離部ユニット30と、このユニット50と並列的に接続される脱水部ユニット70とから概略構成されている。
【0018】
ここで、上記重金属類とは、例えば、セレン、カドミウム、六価クロム、鉛、亜鉛、銅、ニッケル、ヒ素、アンチモンなどの各種重金属元素や金属元素を包含するものである。そして、上記重金属類含有水とは、上記重金属類を含む水の総称であり、自然発生的および人為的に生じた各種の廃水や排水等を含み、例えば、工場排水や下水、海水、河川水、沼や湖池の水、地表の溜まり水、河川等の堰止域の水、地下の流水や溜まり水、暗渠の水等であって、上記重金属類を含有するものである。
【0019】
これらのユニット10、30、50、70は、各々ユニット化されて個別に搬送可能であり、上記各ユニット10〜70が例えば重金属類を含有する排水等の処理場所まで搬送されたうえで、互いの配管部分が接続されることにより、全体としての処理プラントが構成されるようになっている。
【0020】
このうち、反応部ユニット10は、上記処理場所において上記排水等を貯留したタンク11から送水ポンプ11aによって排出される上記排水等を一時貯留する貯留槽12と、上記排水等に硫酸第一鉄を添加する添加装置13と、上記排水等および硫酸第一鉄を空気流入が遮断された内部において撹拌機16によって撹拌しつつ反応させて還元性の鉄化合物沈殿を生成させる4基の反応槽10a〜10dと、この反応槽10a〜10d内のpH値を所定の範囲に保持するための水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液の供給装置14とが備えられている。
【0021】
ここで、貯留槽12は、上部に排水等の供給管21が接続されており、供給管21には流量計21bが介装されている。他方、この貯留槽12の底部には、内部の上記排水等を反応槽10aへと移送する移送管22が接続されており、この移送管22には移送ポンプ22aおよび流量計22bが介装されている。さらに、この貯留槽12には、内部の液面を検出して送水ポンプ11aおよび移送ポンプ22aの運転を制御するレベル検出器12cが設けられている。
【0022】
また、添加装置13は、硫酸第一鉄を蓄えるタンク13dと、このタンク13d内の硫酸第一鉄を所定の流量で供給する送液ポンプ13aと、この送液ポンプ13aの吐出管23とから構成されたもので、吐出管23が移送管22の流量計22bの下流側に接続されている。そして、この移送管22から硫酸第一鉄が添加された上記排水等が送られる反応槽10aの後段に、順次反応槽10b〜10dが配置されている。
【0023】
すなわち、4基の反応槽10a〜10dは、移送管24a〜24dによって直列的に設けられており、各移送管24a〜24dの流入側が前段に位置する各反応槽10a〜10cの底部に接続されるとともに、排出側が後段に位置する各反応槽10b〜10dの上部に接続されている。そして、最終段の反応槽10dの底部に接続された移送管24dの他端部が、上記固液分離部ユニット30へと接続されている。
【0024】
この固液分離部ユニット30には、シックナー31が設けられている。このシックナー31は、反応槽10dから排出された鉄化合物沈殿を含むスラリーを比重によって固液分離する装置であり、中心部にはモータ32aと、このモータ32aによって回転駆動されるシャフト32bと、このシャフト32bの下端部に接続されてシックナー31の底部に臨む傾斜円板状のレーキ32cとからなる掻き寄せ機が設けられている。そして、このシックナー31の上部に、シャフト32bを囲繞するようにして円筒状のフィードウエル33が設けられ、このフィードウエル33の側面に、排水等の界面の下方位置において、上記移送管24dの供給側端部が接続されている。
【0025】
また、このシックナー31の底部に設けられた固形分の排出口34には、二股配管となる返送ライン25と排出ライン26とが接続されており、返送ライン25は反応部ユニット10内に設けられた返泥ポンプ25aの吸入側に接続されている。そして、この返泥ポンプ25aの吐出側に返送ライン27の一端部が接続され、この返送ライン27の他端部が初段の反応槽10aの上部に接続されている。ここで、返送ライン27には、流量計27bと条件槽15とが介装されるとともに、流量計27bの上流側に返送ライン27内に水を供給する水供給ライン28が開閉弁28aを介して枝配管されている。また、返送ライン27には、条件槽15の上流側に上記水酸化ナトリウム水溶液の供給装置14における供給管29が接続されている。
【0026】
この供給装置14は、水酸化ナトリウム水溶液を蓄える貯留タンク14dと、この貯留タンク14d内の水酸化ナトリウム水溶液を、上記供給管29を通じて送液するポンプ14aと、このポンプ14aを駆動制御するpH計18とを備えたもので、このpH計18は、2段目の反応槽10bとの間の移送管24aに介装されている。
【0027】
他方、シックナー31の底部排出口34に接続された排出ライン26は、濾過部ユニット50に設けられた送泥ポンプ35によって、開閉弁36aおよび流量計36bが介装された送泥ライン36から汚泥貯槽37に送られるようになっている。そして、この汚泥貯槽37の排出管38が、脱水部ユニット70内に設置された脱水ポンプ39の吸引側に接続されるとともに、脱水ポンプ39の吐出側が脱水機71に接続されている。
【0028】
なお、汚泥貯槽37には、内部の汚泥を撹拌する撹拌機41と、当該汚泥の量を検出して送泥ポンプ35の運転制御および開閉弁36aの開閉制御を行う超音波レベル計42とが設けられている。
【0029】
これに対して、シックナー31の上部に設けられた水分のオーバーフロー部31aには、排水ライン43の一端部が接続されており、当該排水ライン43の他端部は、濾過部ユニット50に設置された2基の砂濾過槽44に導入されている。また、これら砂濾過槽44からの排水は、排水ライン45から順次用水槽46、pH調整槽47および処理水槽48へと送られ、処理水槽48から処理水が排水されるようになっている。
【0030】
ここで、用水槽46には、内部の液面を検出するレベル計49と、このレベル計からの検出信号によって、内部の排水を、移送ライン51を通じて用水として汲み出す移送ポンプ46aとが設けられている。そして、移送ライン51は、送水された用水を砂濾過槽44の逆洗浄水として供給する逆洗浄ライン52と、同様に送水された用水を、上述した水供給ライン28や他の洗浄水あるいは薬品溶解水として供給する用水供給ライン53とに枝配管されている。
【0031】
また、pH調整槽47には、内部のpH値を検出するpH計54と、このpH計54の検出信号に基づいて、pH調整槽47内の排水を中和すべく中和剤タンク55内の硫酸をポンプ55aによって添加する中和装置57が設けられている。なお、図中符号58は、pH調整槽47および処理水槽48に設けられた撹拌機である。
【0032】
さらに、この濾過部ユニット50には、砂濾過槽44に隣接して、上述のスラリー貯槽Aが設けられている。そして、このスラリー貯槽Aには、砂濾過槽44を逆洗浄した際の洗浄水と脱水機71からの脱水とが、それぞれ排水ライン61、脱水ライン62を介して導入されるようになっている。
【0033】
次に、上記構成からなる重金属類含有水等の処理プラントを用いて、重金属類を含有する排水を処理する場合の作用を説明する。
上記構成からなる重金属類含有水の処理プラントにおいては、各々のユニット10〜70を上記処理場所まで搬送して相互間の配管を連結することにより当該処理プラントを組み立てた後に、上記処理場所のタンク11内に貯留されている重金属類を含む排水等を、送水ポンプ11aによって貯留槽12へと送る。そして、この貯留槽12内の上記排水等を、移送ポンプ22aによって移送管22から初段の反応槽10aへと供給する。この際に、還元性鉄化合物の添加装置13により、タンク13d内の硫酸第一鉄を、吐出管23から移送管22へと送ることにより、上記排水等の供給量に対応した所定量の硫酸第一鉄を添加する。
【0034】
そして、硫酸第一鉄が添加された上記排水等を、10℃〜30℃の常温において撹拌機16で撹拌しつつ、順次移送管24a〜24dを介して後段の反応槽10b〜10dへと送る。これと並行して、後述するシックナー31において固液分離された還元性の鉄化合物沈殿の一部を、返送ライン25、27から反応槽10aに戻すとともに、pH計18からの検出信号に基づいて供給装置14から供給される水酸化ナトリウム水溶液と上記沈澱とを条件槽15で混合することによって、反応槽10a〜10d内のpH値を、8.5〜11、好ましくは9.0〜10の範囲に保持する。
【0035】
すると、空気流入が遮断された上記反応槽10a〜10dにおいて酸化還元反応が生じ、グリーンラストと鉄フェライトとの混合物からなる還元性の鉄化合物沈殿が生成され、上記排水等に含まれる重金属イオンが上記グリーンラストの層間に取り込まれることにより、上記重金属を含んだ状態で上記鉄フェライト化する。具体的には、上記排水等に添加された硫酸第一鉄が、グリーンラスト(示性式の一例、[Fe(II)4Fe(III)2(OH)122+[SO4nH2O]2-)になる。このグリーンラストは、第一鉄と第二鉄の水酸化物が層状をなす青緑色の物質であり、層間に重金属のアニオンを取り込んだ構造を有している。そして、当該グリーンラストが緩慢に酸化されて磁性物質である鉄フェライト(Fe34)になる。
【0036】
例えば、上記排水等に含まれる6価セレン(SeO42-)は、第一鉄化合物によって還元されて4価セレン(SeO32-)および元素セレン(Se)になって、上記グリーンラストの層間に取り込まれた状態で沈殿化する。このようにして、硫酸第一鉄および返送された還元性の鉄化合物沈殿が添加された上記排水等は、順次反応槽10a〜10dに送られるにしたがって、当該排水中に含まれるセレン、カドミウム、六価クロム、鉛、亜鉛、銅、ニッケル、ヒ素、アンチモンなどの汚染物質となる重金属類が効果的に除去される。
【0037】
次いで、上記還元性の鉄化合物沈殿を含む重金属類が除去された上記排水等は、移送管24dからシックナー31に送られて固液分離され、主として上記鉄化合物沈殿を含むスラリーの一部が、返送ライン25、27から再び初段の反応槽10aへと戻される。この際に、条件槽15において、上述した供給装置14により水酸化ナトリウム水溶液が添加され、反応槽10aへと送られる。
【0038】
他方、上記スラリーの他部は、超音波レベル計42からの検出信号により駆動される送泥ポンプ35により、排出ライン26から送泥ライン36を通じて、一時汚泥貯槽37に蓄えられる。そして、汚泥貯槽37の上記スラリーは、脱水ポンプ39によって脱水機71に送られ、脱水処理されて脱水ケーキ72として排出される。また、この際に分離された排水分は、脱水ライン62からスラリー貯槽Aの貯留槽1へと送られる。
【0039】
他方、シックナー31において固液分離された排水は、オーバーフロー部31aから排水ライン43を通じて砂濾過槽44へと送られ、この砂濾過槽44において、当該排水中に残留していた還元性の鉄化合物沈殿が除去されて無害化された後に、排水ライン45から順次用水槽46、pH調整槽47へと送られる。そして、このpH調整槽47において、中和装置57から供給される硫酸によって中和され、処理水槽48から外部に排水されて行く。
【0040】
また、経時的な目詰まりによって砂濾過槽44における差圧が上昇した場合には、移送ポンプ46aによって用水槽46内の排水が、逆洗浄ライン52から砂濾過槽44に供給されて逆洗浄が行われる。この結果、砂濾過槽44に捕集された上記鉄化合物沈殿は、排水ライン61からスラリー貯槽Aの貯留槽1に送られる。
【0041】
このようにして、スラリー貯槽Aの貯留槽1に供給された上記鉄化合物沈澱(固形分)及び排水分(液体)は、ポンプ2aを回転駆動させ、流量調整弁3a、4aを開口することにより、共通配管2内に吸引される。すると、この共通配管2内に供給された上記鉄化合物沈澱及び排水分の一部が多孔管5の孔5aから同一周方向に向けて排出され、貯留槽1内の排水に旋回流が生じ、貯留槽1内の底部に堆積した鉄化合物沈澱が排水分中に浮遊する。他方、共通配管2内に供給された上記鉄化合物沈澱及び排水分の残部が、分岐管4から貯留槽12へ排出される。
【0042】
すなわち、分岐管4からの上記鉄化合物沈澱及び排水分の排出時に、ポンプ2aを回転駆動させると、鉄化合物及び排水分が貯留槽1内に再供給されることにより、貯留槽1内に旋回流が生じるため、鉄化合物沈澱が浮遊して排水分とともに、貯留槽12へ排出される。
【0043】
この際、分岐管3の流出部が貯留槽1の底部に臨む位置に配設されているため、鉄化合物沈澱及び排水分は、分岐管3から再供給される時に、鉄化合物沈澱が大気中の酸素により酸化されることなく、戻り配管2、3を循環するようになっている。このため、スラリー貯槽Aにおいて酸化されることなく、貯留槽12へ排出され、次いで、反応槽10a〜10dに戻されることにより、上記反応によって再び還元性鉄化合物沈殿の生成を繰り返す。
【0044】
また、流量調整弁3a、4aの開口程度をそれぞれ調整することにより、分岐管3により貯留槽1内に循環供給される割合と、分岐管4により貯留槽12内に排出される割合とが調整可能である。
【0045】
以上のようにして、スラリー貯槽Aによれば、簡易な構成でありながら、鉄化合物沈澱が貯留槽1の底部に堆積されていくことを防止することができる。さらには、鉄化合物沈澱が酸化されることなく、貯留槽12へ排出されるため、還元性の鉄化合物沈澱の生成を繰り返すことができ、沈殿物の濃度を格段に高めることができる。
【0046】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られず、例えば、固形分として、鉄化合物沈澱を例示したが、他の還元性物質の沈殿物や、その他の固形分を用いてもよい。なお、固形分として、還元性物質を用いた場合には、貯留槽1内において酸化が防止されるため、再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明に係るスラリー貯槽Aの一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】上記スラリー貯槽Aを用いた重金属類含有水の処理プラントの一実施形態の一部を示す概略構成図である。
【図3】上記処理プラントの他部を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【0048】
1 貯留槽
2 共通配管(流入部)
2a ポンプ
3 分岐管(戻り配管の一部)
4 分岐管(排出管の一部)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
固形分と液体との混合液を貯留するための貯留槽に、上記混合液を排出する排出管及び上記混合液を循環させる戻り配管の流入部が接続され、かつ、
上記戻り配管は、流出部が上記貯留槽内の底部に臨む位置に配設されるとともに、上記流入部側から上記流出部側に向けて混合液を流通させるポンプが介装されており、上記ポンプは、上記排出管からの混合液の排出時に駆動されることを特徴とするスラリー貯槽。
【請求項2】
上記戻り配管の流出部には、上記貯留槽の中心部から外周部に向けて配設され、上記貯留槽の周方向に向けて上記混合液を排出する複数の孔が形成された多孔管が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のスラリー貯槽。
【請求項3】
上記貯留槽に上記ポンプが介装された共通配管が接続され、この共通配管の上記ポンプの吐出側が分岐されることにより、一方の分岐管と上記共通配管とにより上記戻り管が構成され、かつ他方の分岐管と上記共通配管とにより上記排出管が構成されていることを特徴とする請求項1に記載のスラリー貯槽。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2007−99380(P2007−99380A)
【公開日】平成19年4月19日(2007.4.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−295096(P2005−295096)
【出願日】平成17年10月7日(2005.10.7)
【出願人】(000006264)三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Fターム(参考)】