JPH0275304A

JPH0275304A - 循環流動層装置

Info

Publication number: JPH0275304A
Application number: JP22743888A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Sugano; 菅野　昌義; Yoshiro Ito; 義郎伊藤; Masataka Shirakashi; 白樫　正高; Susumu Nakamura; 奨中村; Hideji Yoshimuta; 吉牟田　秀治
Original assignee: Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1988-09-13
Filing date: 1988-09-13
Publication date: 1990-03-15
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: JPH0675649B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、原液と媒体粒子を接触させ、原液中の溶存物
質あるいは有用物質、有害物質等を粒子に吸着あるいは
付着して分離除去する新規な循環流動層装置に関し、下
記分野に利用できる。

（１）下水、し尿及び産業廃水中の汚濁成分（ＢＯＤ、
ＣＯＤ、色度、その他成分）の除去。

（２１水道原水、飲料水中の有害成分（鉄、マンガン、
トリハロメタン、有機物等）の除去。

（３）海水中の有価物（ウラン等）の回収１４）　　化
学工業、食品工業等における液体の精製、液体中の有価
物の回収。

〔従来の技術〕

液中の溶存物質、有用物質、有害物質等を粒子媒体で吸
着、付着によって分離する方法には、固定層方式、流動
層方式、循環流動層方式の三つの方式が知られている。

このうち、固定層方式には、目結夛の発生や圧力損失が
大きいという問題が６９、また、流動層方式では、粒子
が流失するという問題が６９、さらにこれら両方式では
、使用できる線流速が小さく、広大な床面積が必要であ
るという欠点があった。特に、液中の被処理物質の濃度
が低い場合には、大量の液体と吸着剤との有効な接触が
必要であり、線流速の向上が大きな課題となってきた。

その欠点を解決しようとして、つい最近になって、粒子
循環型の流動層（略して循環流動層方式と呼ぶ）が提案
された。この方式は、理論上は線流速が粒子の沈降速度
以上で運転できる画期的なものであるが、実際には、槽
内部に粒子の沈積、堆積を生じ、粒子が全体的に均一循
環しないという問題、あるいは一部粒子の飛出しが生じ
るという問題があシ、また、液体が一部はぐるぐるまわ
りを生じ、一部は短絡するという種々の問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上に述べたように、公知の技術ではどの方式を採るにし
ても種々の問題があり、粒子媒体を用いて分離する技術
としては満足すべきものではなかった。

本発明は、循環流動層方式における上記の問題点を解決
し、粒子の沈降速度以上の線流速で安定して運転するこ
とができる循環流動層装置を開発することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討の
結果、循環流動層装置ｒｃおいて、槽内を上昇流部と下
降流部に区画し、下端が槽底と離隔し九仕切壁を設け、
原液流入口を槽下部で上昇流部に連ねて設けることによ
り、粒子の沈降速度以上の線流速で安定して運転できる
ことを見い出し本発明を完成した。

すなわち、本発明は、液中の溶存物質、有用物質、有害
物質等を粒子媒体で吸着、付着によって分離する循環流
動層装置において、槽内を、上端が液面下でかつ下端が
槽底と離隔した仕切壁にて粒子媒体の上昇流部と下降流
部とに区画形成すると共に、上昇流部の上方に案内板を
下降流部の上方には分離部を形成し、該下降流部側の槽
下部側壁を、下降流部に粒子媒体の移動層を形成せしめ
るように前記仕切壁下端側に傾斜させ、前記槽下部側壁
と仕切壁下端とで粒子媒体を前記上昇流部に導出する導
出口を形成させ、該導出口より下方に前記上昇流部に連
なる原液流入口を、槽上部に処理液流出口をそれぞれ開
口してなる循環流動層装置に存する。

次に本発明を更に詳しく説明する。

上記装置において、循環流動槽の上昇流部と下降流部を
仕切る仕切壁は、任意の形状のものが使用できる。例え
ば、単なる板だけでもよいが、この場合、原液流入口か
らの原液の流入が円滑に行き逆流を防止する九めに仕切
壁の下端部に舌状部を設けるのがよい。また、仕切壁の
形状としては、原液の流入が円滑に行くように下端部に
流入口側を下端とし九傾斜を設けるとか、仕切壁の上部
を下降流部側に傾斜して粒子の下降を促進するとかの形
状とすることができる。

上昇流部の上方に設ける案内板は、上昇流の循環を促進
するものならどのような形状、大きさのものでも使用で
きる。また、分離部と下降流部の上部境界付近には粒子
の分離を促進するために粒子分離板を設けるのがよく、
この分離板の形状は、仕切壁を越えた混合液が分離板と
衝突して粒子を捕捉するように設けるのがよい。

循環流動槽の下降流部側の下部側壁は、下降流部に粒子
媒体の移動層を形成させるように仕切壁下端に向って傾
斜させておく必要があり、また、上昇流部側の下部側壁
は原液流入口からの原液の流入が円滑に行き、デッドス
ペースを生じないように設けるのがよい。

また、本発明における装置め設計において、上昇流部中
罠乱流状態を形成するために紘、原液流入口の巾は上昇
流部巾の１１５〜１／２ｏの間がよく、上昇流部の巾は
、食中のＶ５〜１１５好ましくは１／２〜１／４の間が
よい。

本発明において使用できる粒子媒体としては、各種の吸
着剤とか付着剤が広く使用できる。例えば、活性炭、シ
リカ粒子、活性アルミナ、骨炭、ガラスビーズ、イオン
交換樹脂、砂、ＰＡＮ系造粒含水酸化チタンなどが用い
られる。

また、本発明では、上昇流部内への粒子の堆積を抑制す
るために１上昇流部における上昇流部粒子体積濃度は約
ｃＬ１〜α３の範囲で操作するのがよく、そして、上昇
流部の流速は粒子群沈降速度の約１．５〜２０倍の範囲
で操作するのがよい。

本発明で使用する粒子媒体は、一部抜き出して再生して
循環使用できるし、さらに、本発明の装置は多段に連結
して一段処理では十分に処理できない原液を処理できる
し、一連の処理工程の一つとして組み込むこともできる
。

〔作　用〕

本発明における循環流動層装置においては、原液流入口
が槽の最下部に位置しており、狭い流入口中より粒子上
昇流部に向って原液がはき出されるので、その上部の粒
子導出口より粒子がまき込まれて、渦を形成しながら上
昇流部を上昇し、その間で乱流状態で均一かつ十分な混
合及び固液接触が行なわれ、原液が処理される。

このため、粒子表面の境膜抵抗が小さく、吸着速度が大
きくかつ均一な吸着が行なわれ、粒子の吸着効率がよい
。また、原液のリークがなく高い処理効果が得られる。

上昇した粒子懸濁液は、仕切板の上部で反対側の分離部
を経て下降流部へ密度流となって流下する。流下した密
度流は、下降流部の堆積粒子にぶつかり、密度流中の粒
子群が捕捉される。

一方処理液は、ζこで反転し粒子と分離され、再び上昇
し、流出口より排出される。粒子群は密度流で流下し、
分離されるので高速で効率良く分離される。

分離され九粒子は下降流部をゆっくり下降し、粒子導出
口で再び原液と接触する。粒子は循環するため粒子の流
出を心配する必要がなく吸着能力をフルに活用する仁と
ができる。また、粒子群は流動状態にあ夛、強い混合場
にあるため、８８粒子の付着、目詰９がない。

［実施例］以下に本発明を図面を用いて具体的に説明するが、これ
らの図面は本発明の実施態様を例示したものにすぎない
。

実施例１第１図は、本発明の基本となる循環流動層装置を示す概
略図である。第１図において、処理されるべき原液は原
液流入口１より流入し、その時下降流部４の下端の粒子
導出ロアからの粒子を混合し、まき込みながら上昇流部
３へと移動する。こむで原液は粒子と渦を形成しながら
接触し、液中の対象物質が物理吸着、化学反応等の作用
により除去される。原液は粒子との接触が非常によいた
め、吸着などの反応が極めて短時間に均一に進み、処理
され、リークがない。

上昇流部の上端に到達した処理液と粒子は仕切壁５と案
内板８の作用により゛、その１１上方へ上昇することな
く、仕切壁の上端を越へて下降流部４へと密度流となっ
て流下する。

一方処理液は下降流部に堆積している粒子の壁にぶつか
シ、反転し、再び上昇流となって分離部６を経て処理液
流出口２へと導かれる。粒子群は密度流となって衝突捕
捉されるので、分離速度が大きく、分離効率が良い。従
来の流動層では、干渉沈降の影響を受け、単一粒子の沈
降速度より遅い線流速を分離速度としなければならない
が、本発明によれば干渉沈降の影響がなく、粒子の沈降
速度以上の線流速で運転する仁とができる。

下降した粒子は、下降流部にすでに堆積している粒子と
衝突し、捕捉され、堆積粒子群の一部となル、循環再使
用される。導出口付近は粒子がデッドスペースに堆積し
て原液との混合や流れを疎外しやすいと同時に下降流部
へ逆流が生じやすいので、ここの部分の形状社重要であ
る。仕切壁５の下端には逆流防止を目的とした舌状部９
が設けられている。

なお、第１図において、装置の具体的な形状を示せば、
原液流入口中Ｌ１と上昇流部中Ｌａの関係はＬｉ／Ｌｃ
　＝　１１５〜１　／　２０がよく、上昇流部巾Ｌｃと
食中り、の関係はＬＱ／Ｌ、　＝　２．／３〜１１５好
ましくは１／２〜１／４がよく、また、仕切の高さすな
わち充填粒子高さとｇ面との関係はＨＭ≦Ｈ０＜ＨＴで
ある。第２図は実際の操業にあたっての液の流れ状態図
を示すものである。

実施例２〜７第３図〜第７図及び第１０図框、本発明の他の実施例を
示す、循環流動層装置の概略図である。

第５図に実施例２を示す。

本実施例は上昇流部立上り部の傾斜面が直線状でなく曲
線状に形成され、原液の水平流れが抵抗なく、なめらか
に上昇流となる効果を有している。

第４図に実施例３を示す。

本実施例は、仕切壁５の形状が異なるもので、仕切壁上
部が下降流部側に傾斜し、下部が上昇流部に傾斜してい
る。仕切壁上部では粒子の下降促進、下部では上昇の促
進効果が得られる。

第５図に実施例４を示す。本実施例は、流動層の分離部
を広く取シ、粒子の分離をより向上させたものである。

第６図、第７図に実施例５と６を示す。本実施例は、下
降流部と分離部の境界付近に粒子分離板１０を設けたも
のである。この粒子分離板を設けることにより、衝突し
た粒子が反発力で飛出していくことが防止されるととも
に、処理液の上昇流が整流され、粒子の分離が向上する
。

第８．９図に粒子分離板１０の具体例を部分拡大概略図
として示す。

第１０図に実施例７を示す。本実施例は、原液流入口の
断面形状が先端にいくほど減少するノズル状のものであ
シ、液流が強められるため、粒子の均一混合と上昇がは
かられる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の循環流動層装置を用いること
により、次のような効果が得られる。

＋１１　　上昇流部の線流速を、粒子の沈降速度以上と
することができる構造であるため、粒子と液の混合がよ
く吸着反応速度が大きい。

（２）原液流入速度が上昇流速より大きくできる構造で
あるため、粒子の巻込効果により、粒子の沈積、堆積が
ない。

（３）　　粒子の下降流部は貯留部を兼用しているため
流入液の逆流がない。

（４）　　上昇した粒子を含む混合液は、全量が一体化
して１８０度転回し、上昇時の線流速と同一流速で下降
し、高速分離される。このような現象の理論は十分解明
されていないが、□適当な流速範囲では本発明の如き構
造とすると、粒子を含む混合液は、一体行動を取り、上
部の抵抗と混合液の自重により折シ曲けられ、密度流に
似た現象を示す。この時、混合液のまわりは負圧を生ず
る。そのため、粒子の飛び出しが抑制され、また、粒子
は充填部に衝突して慣性効果により、充填部に効果的に
捕捉される。

（５）　　大量処理、連続処理、高速処理が可能で、装
置をコンパクト化でき、施設面積を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

層第１図は、本発明の基本となる循環流動層置八を示す概略図、第２図は、液の流れ状態図、第５図〜第
７図は本発明の他の実施例を示す概略図、第８図と第９
図は、本発明に用いられる粒子分離板の部分拡大概略図
、第１０図は本発明の別の実施例を示す概略図である。

Claims

【特許請求の範囲】１、液中の溶存物質、有用物質、有害物質等を粒子媒体
で吸着、付着によつて分離する循環流動層装置において
、槽内を、上端が液面下でかつ下端が槽底と離隔した仕
切壁にて、粒子媒体の上昇流部と下降流部とに区画形成
すると共に、上昇流部の上方に案内板を下降流部の上方
には分離部を形成し、該下降流部側の槽下部側壁を、下
降流部に粒子媒体の移動層を形成せしめるように前記仕
切壁下端側に傾斜させ、前記槽下部側壁と仕切壁下端と
で粒子媒体を前記上昇流部に導出する導出口を形成させ
、該導出口より下方に前記上昇流部に連なる原液流入口
を、槽上部に処理液流出口をそれぞれ開口してなる循環
流動層装置。２、前記下降流部に粒子分離板を配設してなる請求項１
記載の循環流動層装置。