JPH07503658A - 流体中に懸濁された固体の渦流凝集法 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は懸濁した流体からの固体の分離に関する。

背景技術 水などの流体中の懸濁固体粒子は、粒子の寸法、固体と流体間の比重差および流 体の粘度の関数である成る流速で浮き沈みする。粒子が小さいほど沈澱速度が低 くなり、小さなコロイド状粒子では沈澱速度は完全に零となる。もし粒子が急速 に沈澱するのであれば、粒子を更に急速に流れから分離することが出来る。

粒子の塊状集積であるフロック（ｆｌｏｅｓ）の中に粒子を集めることによって 沈澱速度を早めることが出来、ここではフロックは複合粒子として働き、フロッ クはそれを構成する粒子の沈澱する速度よりも早く沈澱する。凝固剤または凝集 剤などの薬品を流体に加え、粒子上に帯電させることによって通常フロックの形 成が促進される。

流体が撹拌されたり、混合されたりすると粒子間の衝突によってフロックが成長 し、粒子は電気的引力による衝突によって結合を保つ。

フロックが急速に成長し、沈澱するためには、混合によって作られた速度勾配の 中で粒子が衝突するような流体の混合である必要がある。

発明の開示 本発明はフロックの成長加速を促進するために、懸濁粒子を有する流体に凝集剤 を混合する方法に関するものである。撹拌形装置を用いて凝集を促進する方法が 知られている。本発明による方法と装置によれば、コントロールされた方法で均 一な寸法のフロックを形成することが出来る。この方法は従来の撹拌装置では不 可能であった。

本発明による方法の実際の適用として水処理がある。

例えば、飲料水または商業目的に用いられる水に汚染物質が混入した貯水池から の水の処理である。他の例として、工業プロセスや下水道システムに用いられた ような汚染された水の処理などにも用いられる。

実　施　例 本発明は、円形断面を持ち導管を流れる流体の方向に断面寸法が増加するテーパ ー導管を通る渦流体として、懸濁粒子と添加凝集剤を持った流体の通過過程を含 むフロックの形成を促進する方法を構成する。

本発明は、懸濁粒子をもった流体と加圧ガスとの混合、ガス・流体の混合体の低 圧側への拡散、および円形断面を持ち、導管を流れる流体の方向に断面寸法が増 加するテーパー導管を通る渦流体として流体を通過させる過程を構成するフロッ ク形成促進の方法を提供する。

本発明は、上述の方法に加え、導管の入口に入る時または入る前に凝集剤が当該 流体と混合される追加の過程を提供する。

上述の第１及び第３の方法は、流体中の薬品の均一な分散及び流体中の粒子間の 頻繁な衝突を促進するために粒子を保持している液体と凝集を形成させる薬品を 急速に混合する方法を含む。急速な混合によってもたらされた大きなせん断力と 大きな速度勾配によって、大きなフロックの成長が阻止され、特定の速度勾配で 平衡したフロックが成長するような環境が形成される。この観点から、フロック 寸法と沈澱速度は液体中の速度勾配を増減することによって変えることが出来る 。

急速に沈澱する大きなフロックが必要な場合には、薬品を加えながら急速に拡散 するように流体を混合し、必要な沈澱速度でフロックが必要な寸法に成長するよ うに速度勾配が徐々に低減される。

本発明の装置は前述の条件を備えるべく工夫されている。粒子と凝固剤を含んだ 流体は入口と反対側に拡がる円形断面のテーパー導管の入口（低部）端に導かれ る。

通常は垂直な導管の軸の回りを回転する渦流体を発生させるように導管への流体 入口が配置される。しかしながら、装置の軸および装置を通る渦流が垂直でない 場合でも本発明の方法は有効である。薬品と流体の混合は強力であり、速度勾配 は非常に高い。流体が導管を流れるに従い導管の寸法は広がり、従って流体の速 度と速度勾配が減少し、これに応じてフロックの平衡寸法が増加する。

流体が導管を通過するときに乱流は速度勾配の均一な減少を阻害するので導管の テーパーは、流れが導管壁を離れ乱流を生じるようなものでないことが重要であ る。

導管は円錐形状であるかまたはトランペットに見られるような長手方向に直径の 変化率を変えてもよい。拡散渦流が分離しないように形状は計算される。

代表的な装置では、導管は円錐形であり、通常円錐の最上端に大きな開口を有し 、垂直におかれている。円錐の小端部または端部近くに渦流発生装置が設けられ る。

渦流発生装置は、導管の中へある圧力のもとて流体を放出する接線方向放出流体 供給パイプであってもよい。また導管に渦流を発生させるために、導管の軸に対 しである角度で、成る圧力下で供給流体が放出される下部または上部に取り付け られたヘッドから導管の中に軸方向または他角度で入るような供給パイプであっ てもよい。

導管から放出する際に、円形で装置を囲む沈澱槽にフロックとしての懸濁固体が 急速に沈澱するように流体が準備される。

上述の方法の変化として、溶解空気浮遊法が追加される。溶解空気浮遊法は、あ る圧力の下で空気またはガスで流体を飽和し、それから低い圧力に混合体を拡散 させることによって空気またはガスがより低い圧力で過飽和状態となり、核とし ての役割を持つ固体粒子の周辺の流体中に微小気泡を形成させる方法を含む。よ り多くの空気が溶液から出てくるに従い、微小気泡の寸法が大きくなり、固体粒 子に取り付いた気泡は流体の表面に浮き、浮遊層を形成する。浮遊層はその後、 流体の表面から掻き取られる。上述の方法は凝固剤または凝集剤を加えることに よって、更にその効果を発揮することが出来る。

上述のごと（処理された流体は、前述のごとく、円錐形導管の入口端に導入され る。渦流中に働く遠心力はより軽い物質を渦流の中心に向は同時に上方に向けて 浮かび上がらせる傾向を持つ。この方法により、浮上するフロックは円錐壁から 遠ざかり、上方に進み、後には導管壁近辺に十分に清浄な流体が残される。

円錐中の流れが速くなるほどこの傾向は強まり、これによって円錐容器の上表面 において浮遊フロックが中心に向かって集中し、フロック集積の周辺に清浄な流 体が残される。

フロックの回収のための配置室では、導管の出口端周辺に回収／沈澱タンクを配 置し、これによって出口端縁から溢れでる水がこのタンク内に流れ込むことが出 来る。

導管の出口端周辺でタンク内部に導管の出口端上部に上部縁、導管の出口端上部 に下部縁を持つ保持用邪魔板をおくこともある。導管からタンクへの水流は邪魔 板の下部を通過し、浮遊しているフロックは邪魔板の中に保持されるだろう。フ ロックの浮遊層は、集積された場合には吸引か機械的手段によって除去される。

他の配置では、フロックを含んだ導管からの水は沈澱タンクに放出され、ここで 水の比重、フロックと粒子、液に空気を通しているがどうかによってフロックが 浮遊するか沈澱する。従来の方法と同様に、タンクの水面からまたはタンクの低 部からフロックが回収される。

国際調査報告　１−廟訃、イーＮ０ Ｆｅ＋ｍＫゴＩＳＡ’２１０１ｅｅ＋ｖ＋ｎｕｍｅｎ　ｏｆ　ｆｉ＋ｎ　ｏｈｍ 　Ｉ’ｌｌ　＋Ｉｕｌｙ　１州１　ｃｅｐ１ｗ国際調査報告　１−ｍ＋ｗｌａｐ ｐｌｉｃｓｌｉｅ＊Ｎ。

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Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．導管が円形断面を持ち、導管内を通る流体の方向に断面寸法が拡大するテー パー導管を通る渦流として懸濁粒子と添加凝集剤をもった流体の通過過程を含む フロックの形成促進を特徴とする流体に懸濁した固体の渦流凝集法。
2. ２．導管へ流体を導入する前に流体へ凝集剤を添加する請求項１記載の流体に懸 濁した固体の渦流凝集法。
3. ３．圧力下でガスを含んだ懸濁粒子を有する液体を混合する工程と、ガス／流体 の混合体を低圧側へ拡散する工程と、及び断面が円形であり、導管を通る流体の 流れ方向にその断面寸法が拡がるテーパー導管を通る渦流として混合体を通過さ せる工程よりなるフロック形成促進の方法。
4. ４．該流体と凝集剤を混合する追加工程を含む請求項３記載のフロック形成促進 の方法。
5. ５．出口端を備えた導管の第１端部に流体に対する取入口を持ち、且つ円形断面 であって第一端から該出口端にむかって直径が増大する導管と、該導管を通過す る流体に該流体入口において渦流を生じさせる手段とを備えた請求項１乃至４の いずれか１項記載の方法を実施するための流体に懸濁した固体の渦流凝集装置。
6. ６．導管が第一端部と出口端間で一定角度のテーパーをもった請求項５記載の流 体に懸濁した固体の渦流凝集装置。
7. ７．導管のテーパー角度が一定でない請求項５記載の流体に懸濁した固体の渦流 凝集装置。
8. ８．前記導管の第１端部に隣接した導管の壁を通る接線方向入口を通して導管に 流体を導入することによって渦流が形成される請求項５乃至７のいずれか１項記 載の流体に懸渇した固体の渦流凝集装置。
9. ９．該導管の第１端部に隣接し、導管内に配置した放出ヘッドから流体を接線方 向に放出することによって渦流が形成される請求項５乃至７のいずれか１項記載 の流体に懸濁した固体の渦流凝集装置。