JPH0760009A - 沈降式固液分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体成分の滞留時間を大幅に短縮することが
でき、かつ加圧状態でも使用しうる沈降式固液分離装置
ないしは固液沈降分離方法を提供する。 【構成】 ラインミキサ１５で凝集処理された原スラリ
が、スラリ供給通路２を通してスラリ吹出部材３に供給
され、この後スラリ吹出口１７から沈降分離槽１内へ半
径方向外向きに吹き出される。このため、スラリ吹出部
材３の下側での液流れがほとんど生じなくなり、固体成
分 (フロック）の沈降速度が高められる。そして、スラ
リ吹出部材３が濃縮スラリ層界面Ｌ₁に近接して配置さ
れ、固液成分の沈降距離が短くなる。このため、固体成
分の滞留時間が大幅に短縮される。また、沈降分離槽１
を密閉構造として、加圧状態で固液分離を行うことが可
能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スラリ中の固体成分の
重力による沈降現象を利用して固液分離を行い、清澄液
と濃縮スラリとを得るようにした沈降式固液分離装置に
関するものである。更に詳細には、装置小型化や高い生
産効率を可能とする迅速な沈降分離能を有する沈降式固
液分離装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体成分と固体成分とが溶け合わずに混
合されてなるスラリを、固体成分の重力による沈降現象
を利用して、実質的に固体成分を含まない清澄液と、よ
り固体成分濃度の高い濃縮スラリとに分離する沈降式固
液分離装置は従来より知られている。なお、かかる沈降
式固液分離装置は、一般に、濃縮スラリが得られる点に
注目してシックナと称され、あるいは清澄液が得られる
点に注目してクラリファイヤと称されている。また、と
くに装置内で原スラリないし原液を凝集処理するように
した沈降式固液分離装置は、一般に凝集沈降装置と称さ
れている。

【０００３】そして、一般に、かかる沈降式固液分離装
置は、いわゆる非接触式固液分離装置と接触式固液分離
装置とに大別される。ここにおいて、非接触式固液分離
装置とは、沈降分離槽内でフロック (固体成分）が順次
単調に沈降して底部に堆積される形式の沈降式固液分離
装置であって、具体的には例えば、図４に示すようない
わゆる上昇流型シックナ (クラリファイヤ）、あるいは
図５に示すような水平流型凝集沈澱装置が従来より知ら
れている。

【０００４】図４に示すように、上昇流型シックナ１０
０は、実質的に沈降分離槽１０１とフィードウェル１０
２と周辺樋１０３とで構成され、原スラリがフィードウ
ェル１０２の上部に供給されるようになっている。ここ
で、沈降分離槽１０１内には、上側から順に、清澄液か
らなる清澄層１０４と、固体成分が沈降しつつある沈降
層１０５と、固体成分が堆積された濃縮スラリ層１０６
とが形成される。そして、周辺樋１０３から清澄液が流
出する一方、沈降分離槽１０１の底部から濃縮スラリが
引き抜かれる。なお、沈降分離槽１０１には、その底部
に堆積したスラッジを底部に集める集泥装置１０７が設
けられる。

【０００５】また、図５に示すように、水平流型凝集沈
澱装置１１０では、原液ないし原スラリが、２つのフロ
ッキュレータ１１１、１１２内で凝集処理された後、沈
降分離槽１１３内で固液分離され、清澄液槽１１４を介
して清澄液が排出される一方、排泥溝１１５を介しスラ
ッジ (濃縮スラリ）が排出される。なお、沈降分離槽１
１３には、その底部に堆積したスラッジを排泥溝１１５
に集めるための集泥装置１１６が設けられる。

【０００６】他方、接触式固液分離装置とは、新たに供
給ないし生成される小径のフロックを、すでに形成され
た大径のフロックと接触ないし混和させることによっ
て、大径フロックに小径フロックを捕捉させ、フロック
を肥大化させてその沈降性を高めるようにした形式の沈
降式固液分離装置であって、具体的には例えば、図６に
示すようなスラリブランケット型凝集沈澱装置、図７に
示すようなスラリ循環型凝集沈澱装置、あるいは図８に
示すような外部循環型凝集沈澱装置 (例えば、特開昭５
８−１７４２０９号公報参照）が従来より知られてい
る。

【０００７】図６に示すように、スラリブランケット型
凝集沈澱装置１２０では、原液ないし原スラリが、急速
攪拌槽１２１内で凝集処理された後、緩速攪拌槽１２２
内に流入し、さらに緩速攪拌槽１２２内のスラリが、矢
印Ｙ₁ で示すように沈降分離槽１２４内に流入する。こ
こで、沈降分離槽１２４の上部には清澄層１２５が形成
され、下部にはスラッジ層１２６ (濃縮スラリ層）が形
成されており、沈降分離槽１２４内に流入したスラリ
は、スラッジ層１２６をくぐり抜けて清澄層１２５に至
る。その際、スラリ中の小径のフロックがスラッジ層１
２６内の大径のフロックに捕捉される。そして、清澄液
が渠１２７を介して排出され、スラッジが沈降分離槽１
２４の底部から引き抜かれる。

【０００８】図７に示すように、スラリ循環型凝集沈澱
装置１３０では、原液が、１次攪拌室１３１内で凝集処
理された後、２次攪拌室１３２内に流入し、さらに２次
攪拌室１３２内のスラリの一部は、矢印Ｙ₂ で示すよう
に循環室１３４を通して１次攪拌室１３１に戻される。
ここで、１次攪拌室１３１内では、新たに生成された小
径のフロックと、循環された大径のフロックとが混和さ
れ、小径のフロックが大径のフロックに捕捉され、フロ
ックが肥大化され、フロックの沈降性が高められる。そ
して、２次攪拌室１３２内のスラリの一部は、矢印Ｙ₃
で示すように沈降分離室１３３に流入して固液分離さ
れ、清澄液が渠１３５を介して排出され、スラッジが沈
降分離室１３３の底部から引き抜かれる。

【０００９】また、図８に示すように、外部循環型凝集
沈澱装置１４０では、原液が、フィード供給管１４１内
で攪拌機１４２を用いて凝集処理された後、沈降分離槽
１４３内に流入する。そして、沈降分離槽１４３内に
は、上側から順に、清澄層１４４と凝集フロック層１４
５と濃縮スラッジ層１４６ (濃縮スラリ層）とが形成さ
れ、清澄液が溢流部１４７を介して排出され、濃縮スラ
ッジが沈降分離槽１４３の底部から引き抜かれる。ここ
で、濃縮スラッジの一部は、返送ポンプ１４８を用いて
フィード供給管１４１に返送され、フィード供給管１４
１内で、新たに生成された小径のフロックと、返送され
た大径のフロックとが混和され、小径のフロックが大径
のフロックに捕捉され、フロックが肥大化され、フロッ
クの沈降性が高められる。

【００１０】かかる従来の沈降式固液分離装置はいずれ
も、他種の固液分離装置、例えばフィルタプレス等に比
較して、建設費および運転費が低廉であり、その保守管
理が容易であるといった利点を有する。このため、沈降
式固液分離装置は、従来より、各種工業分野の製造プロ
セスにおいて、固液分離を必要とする工程で多用されて
いる。具体的には、例えば、バイヤー法によるボーキサ
イトを原料とするアルミナ製造に於けるアルミン酸ソー
ダ溶液中よりの不溶解残渣の分離やアルミン酸ソーダ溶
液中よりの析出水酸化アルミニウムの分離工程等で用い
られる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来公知の沈降式固液
分離装置、例えば図４に示すような上昇流型シックナ１
００では、フィードウェル１０２内の固体成分が、沈降
層１０５内を沈降して濃縮スラリ層１０６に達するのに
長時間を要し、これによって固体成分の滞留時間が長く
なる。さすれば、フィードウェル１０２をもっと低い位
置に配置して原スラリの供給位置を下げ、固体成分の沈
降に要する時間を短縮するといった方法が一見可能なよ
うにもみえるが、このようにするとフィードウェル１０
２から下向きに吹き出すスラリの流れによって濃縮スラ
リ層１０６が乱され、濃縮スラリ層１０６中のフロック
が舞い上がるといった不具合が生じてしまう。

【００１２】図５に示すような水平流型凝集沈澱装置１
１０でも、沈降分離層１１３内での固体成分の沈降に長
時間を要し、かつ沈降分離層１１３の底部に堆積される
濃縮スラリ層の圧縮ないし濃縮が不十分であるといった
問題がある。また、複雑な構造の集泥装置１１６を設け
なければならない。

【００１３】図６に示すようなスラリブランケット型凝
集沈澱装置１２０では、小径フロックを捕捉するために
スラッジ層１２６に大量の固体成分を保持する必要があ
り、このため固体成分の滞留時間が長くなる。また、図
７に示すようなスラリ循環型凝集沈澱装置１３０、ある
いは図８に示すような外部循環型凝集沈澱装置１４０で
は、固体成分が循環ないし返送されるので、必然的に固
体成分の滞留時間が長くなる。

【００１４】このように従来の沈降式固液分離装置で
は、新規凝集剤が開発され大径のフロックの形成が可能
となり、かなり改良されてはいるものの、いずれも液体
成分と固体成分の分離時間が比較的長くなり、装置の小
型化や高い生産効率が望めず、設備投資額の増大や操業
コストを増大する等の問題を有する。本発明は、上記知
見ないし考察に鑑み、上記従来の問題点を解決するため
になされたものであって、短時間の固液分離を可能なら
しめ、かつ優れた分離効率を有し、装置の小型化と高い
生産効率を有する沈降式固液分離装置を提供することを
目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、第１の発明は、スラリ中の液体成分に上向きの全体
流れを生じさせる一方スラリ中の固体成分を重力で沈降
させる沈降分離槽と、スラリ供給通路を通して供給され
る原スラリを上記沈降分離槽内において略水平方向に吹
き出させるスラリ吹出部材と、沈降分離槽上部から清澄
液を排出する清澄液排出手段と、沈降分離槽下部から濃
縮スラリを排出する濃縮スラリ排出手段とが設けられて
いることを特徴とする沈降式固液分離装置を提供する。

【００１６】第２の発明は、前記した第１の発明にかか
る沈降式固液分離装置において、沈降分離槽に直胴部と
該直胴部の下側に隣接する上広がりのテーパ部とが形成
され、スラリ吹出部材が、固液分離槽内に形成される濃
縮スラリ層の界面近傍に配設されていることを特徴とす
る沈降式固液分離装置を提供する。

【００１７】第３の発明は、前記した第１の発明にかか
る沈降式固液分離装置において、沈降分離槽に直胴部と
該直胴部の下側に隣接する上広がりのテーパ部とが形成
され、スラリ吹出部材が、固液分離槽内に形成される濃
縮スラリ層の界面近傍に配設され、かつ水平方向につい
ては沈降分離槽中心部まわりである位置に配置され、さ
らに該スラリ吹出部材のスラリ吹出口が沈降分離槽の径
方向外向きに開口されていることを特徴とする沈降式固
液分離装置を提供する。

【００１８】第４の発明は、前記した第１の発明にかか
る沈降式固液分離装置において、沈降分離槽に直胴部と
該直胴部の下側に隣接する上広がりのテーパ部とが形成
され、スラリ吹出部材が、固液分離槽内に形成される濃
縮スラリ層の界面近傍に配設され、かつ水平方向につい
ては沈降分離槽内壁近傍である位置に配置され、さらに
該スラリの吹出部材のスラリ吹出口が沈降分離槽の内向
きに開口されていることを特徴とする沈降式固液分離装
置を提供する。

【００１９】第５の発明は、前記した第１〜第４の発明
のいずれか１つにかかる沈降式固液分離装置において、
凝集剤を添加して原スラリを凝集させる凝集処理手段が
スラリ供給通路以前の工程に介設されていることを特徴
とする沈降式固液分離装置を提供する。

【００２０】第６の発明は、前記した第１〜第４の発明
のいずれか１つにかかる沈降式固液分離装置において、
凝集剤を添加して原スラリを凝集させる凝集処理手段が
スラリ供給通路以前の工程に介設され、かつ沈降分離槽
内下部に形成された濃縮スラリ層を緩速攪拌する緩速攪
拌手段が沈降分離槽内に設けられていることを特徴とす
る沈降式固液分離装置を提供する。

【００２１】以下、本発明の装置を図を用いて説明する
が、以下の例は本発明装置の一実施態様であり、本発明
の装置を限定するものではない。まず、図１を参照しつ
つ、常圧仕様の沈降式固液分離装置 (以下シックナと称
する）について説明する。図１に示すように、常圧仕様
のシックナＴ１は、沈降分離槽１内で、スラリ供給通路
２とスラリ吹出部材３とを介して供給されるスラリを、
スラリ中の非溶解性固体成分 (以下、単に固体成分とい
う）の重力沈降現象を利用して清澄液と濃縮スラリとに
分離し、清澄液を溢流樋４と清澄液排出通路５とを介し
て外部に排出する一方、濃縮スラリを濃縮スラリ排出通
路６を通して外部に排出するといった基本構造となって
いる。なお、シックナＴ１は、前記した 「沈降式固液分
離装置」に該当する。また、溢流樋４と清澄液排出通路
５とからなる組立体は前記した 「清澄液排出手段」に該
当し、濃縮スラリ排出通路６は前記した 「濃縮スラリ排
出手段」に該当する。

【００２２】沈降分離槽１の本体部は、円筒形の直胴部
１ａと、該直胴部の下側に隣接する上広がりの中空円錐
形のテーパ部１ｂとで構成されている。なお。ここでは
直胴部１ａの下側に隣接する上広がりのテーパ部１ｂは
中空円錐形のものを示したが、その形状はかかる円錐形
に制限されるものではなく、例えば底部が丸みを帯びた
形状、すなわち鏡板形状のものであってもよい。ここ
で、直胴部１ａの上端は大気に開放され、他方テーパ部
１ｂの下端部は大気に対しては閉じられ濃縮スラリ排出
通路６に接続されている。そして、直胴部１ａの上端近
傍においてその外周面には、沈降分離槽１から溢流する
清澄液を受ける溢流樋４が取り付けられている。さら
に、直胴部１ａの上端部には、清澄液の溢流を行わせる
ための、ノッチ８ (Ｖ字形切れ目）が設けられている。
なお、沈降分離槽１ (直胴部１ａ）の上をその直径方向
にまたぐ架橋部材９が設けられ、この架橋部材９の端部
は溢流樋４の外周部に固定されている。

【００２３】沈降分離槽１内にはレーキ１０が配設さ
れ、このレーキ１０は、直胴部１ａの径方向に伸長する
横枠部１０ａと、該横枠部１０ａの両端部から下方に延
設された縦枠部１０ｂと、該縦枠部１０ｂの下端部から
テーパ部１ｂの内周面にほぼ沿うように延設された斜枠
部１０ｃと該斜枠部１０ｃに取り付けられた複数のブレ
ード１１より構成されている。レーキ１０は前記した
「緩速攪拌手段」に該当する。本発明に於いて、該緩速
攪拌手段は主としてブレード１１による集泥効果の他
に、斜枠部１０ｃ等により濃縮スラリよりの脱液を行
い、濃縮スラリ層のスラリの濃縮を促進する。なお、よ
り効果的に濃縮スラリの脱液を促進させるために、上記
斜枠部１０ｃ以外に濃縮スラリ層を縦あるいは横に剪断
する部材、例えば横枠部１０ａの中央部と両端部の間部
から下方に縦枠部１０ｄを延設し、濃縮スラリを緩速攪
拌し濃縮スラリー中に脱液通路を形成させてもよい。ス
ラリ吹出部材３ないしスラリ供給通路２との干渉を避け
るために、横枠部１０ａはスラリ吹出部材３より高い位
置に配置され、縦枠部１０ｂはスラリ吹出部材３の外周
より周縁側に配置されている。そして、レーキ１０は、
回転軸１２と連結部材１３とを介してモータ１４に連結
され、モータ１４によって緩やかに回転駆動されるよう
になっている。ここで、レーキ１０が回転駆動される
と、沈降分離槽１の底部に形成された濃縮スラリ層１８
が緩やかに攪拌され、これによって固液分離層底部への
集泥効果と伴に濃縮スラリ層１８の脱液度が促進され濃
縮度が高められるようになっている。

【００２４】スラリ供給通路２は、水平方向に伸長しつ
つテーパ部１ｂの壁面を径方向に貫通して沈降分離槽１
内に入った後、上方に湾曲して沈降分離槽１の軸心部近
傍を上向きに伸長し、その上端部でスラリ吹出部材３に
接続されている。そして、沈降分離槽１の外部におい
て、スラリ供給通路２には、所定の凝集剤を供給する凝
集剤供給管１６が接続されている。スラリ供給通路２へ
凝集剤を供給する凝集剤供給管１６は、スラリ中に凝集
剤が均一に混合され、かつスラリ吹出部材３に至るまで
の過程で、粒径の大きいフロックを形成しうる構成であ
ればよい。図１においては、スラリ供給通路２にライン
ミキサ１５ (スタティックミキサ）が介設され、このラ
インミキサ１５に凝集剤供給管１６が接続されている。
このように、凝集処理すなわちフロックの形成が、シッ
クナＴ１外で行われるので、シックナＴ１がコンパクト
な構造となる。なお、スラリ供給通路２と凝集剤供給管
１６とからなる組立体は、前記した 「凝集処理手段」に
該当する。

【００２５】スラリ吹出部材３は、通常、沈降分離槽１
の軸心部付近で、かつ直胴部中心より下部〜中空円錐テ
ーパ中央部の間に配設される。清澄性に優れた清澄液を
得ることを目的とする場合には、スラリ吹出部材３は固
液分離槽１の下部、即ち、中空円錐テーパ中央部に近い
位置に配設し、清澄層での液の滞留時間が長くなるよう
に設定される。他方、濃縮性に優れた濃縮スラリを得る
ことを目的とする場合には、スラリ吹出部材３は固液分
離槽１の上部、即ち、直胴部中心近傍に配設し、濃縮ス
ラリ層での濃縮スラリの滞留時間が長くなるように設定
される。固液分離槽１の設計に於いてはスラリ吹出部材
３の設置位置を可変構造と成しえない限り、即ち設置場
所を固定する場合には、所望とする目的によりスラリ吹
出部材３の位置を決定すればよい。固液分離槽の適用に
於いては濃縮スラリ槽１８の界面Ｌ₁ はスラリ吹出部材
３の下方で、かつ比較的スラリ吹出部材３に近接した位
置で操業することを必須とする。換言すれば、本発明に
於いては、スラリ吹出部材３は、濃縮スラリ層１８の界
面Ｌ₁ のやや上方で、該界面Ｌ₁ に比較的近接した位置
に配置されている。界面Ｌ₁ の位置制御は、図示してい
ないレベルセンサによって検出される界面位置の目標値
に対する偏差に応じて濃縮スラリの排出速度を増減し、
界面Ｌ₁ を所定の位置 (目標値）に保持する手法で行わ
れる。

【００２６】スラリ吹出部材３は、基本的には沈降分離
槽１の径方向に対し、略水平方向にスラリを吹出させる
構造であればよくまた沈降分離槽１内に於けるスラリ供
給通路も沈降分離槽１の上部或いは下部のいずれかより
導入されスラリ吹出部材３と連通し得る構成であればよ
いが、図１に於いてはスラリ吹出部材３は内部が空洞で
ある閉じられた円柱体であって、その軸線が上下方向を
向くようにして、すなわち周面が直胴部１ａの内周面と
対向するようにして配設されている。そして、スラリ吹
出部材３はその下端面でスラリ供給通路２と連通してい
る。また、スラリ吹出部材３の周面には、スラリ吹出口
１７が複数設けられ、これらのスラリ吹出口１７は、各
々、沈降分離槽１の半径方向外方に向かって開口してい
る。かかる構成によれば、スラリ吹出部材３内のスラリ
が、沈降分離槽１の半径方向外向きに、すなわち放射状
で水平方向に吹き出される。

【００２７】上記構成においては、スラリ供給通路２内
に凝集剤供給管１６から供給された凝集剤により凝集処
理されたスラリ (原スラリ）が、スラリ供給通路２を通
してスラリ吹出部材３に供給され、この後スラリ吹出口
１７から沈降分離槽１内に吹き出される。ここに於い
て、スラリ吹出口１７内のスラリは、沈降分離槽１内に
於いて、放射状で水平方向に吹き出されるので、スラリ
吹出部材３より下側ではほとんど液流れが生じない。こ
のため、スラリ吹出部材３から沈降分離槽１内に流入し
たスラリ中の固体成分は、干渉沈降領域が実質的にな
く、自由沈降に近い状態で沈降し、したがって固体成分
の沈降速度が非常に速くなる。かつ、前記したとおり、
スラリ吹出部材３と濃縮スラリ層１８の界面Ｌ₁ とが近
接しているので、上記固体成分は極めて短時間で濃縮ス
ラリ層１８の界面Ｌ₁ に到達する。したがって、固体成
分の沈降分離槽１内における滞留時間が非常に短くな
る。また、スラリ吹出部材３の下側に液流れが殆ど生じ
ないので、スラリ吹出部材３が濃縮スラリ層１８の界面
Ｌ₁ に近接した位置に配置されているにもかかわらず、
濃縮スラリ層１８が乱されないとの特徴を有するもので
ある。

【００２８】本発明装置と従来の沈降式固液分離装置、
例えば図４に示すようなフィードウェルを有する上昇流
型シックナとの最も大きい技術的相違点は、沈降分離槽
１内へのスラリの吹出し方法並びに吹出し位置にある。
該図４に示すような従来装置に於いては、フィードウェ
ル内に供給されたスラリは多少の工夫はあるものの、本
質的に下方に向けて吹出される。吹出されたスラリ中の
フロック (固体成分）は当初は重力で下方に沈降し、次
いで後述するように広がる。他方液はフロックとの混相
流で一端下方流となるものの水平流→上昇流と方向を転
じ、槽上部より排出される。それ故、連続してスラリが
供給される場合には、沈降するフロックは水平流→上昇
流となる液と合流、干渉し、横広がりの流れを形成す
る。そして供給されたスラリ密度は液相よりも大きく、
濃縮スラリ層よりも小さいので、スラリは槽内の濃縮ス
ラリ層上面全面に広がり、干渉沈降しながら分離され
る。これに対し、本発明装置による水平吹出しの場合に
は、フロックは重力で下方へ沈降するのに対し、液は水
平流から上昇流に転じる為、フロックは液の上昇流に遭
遇することはなく、すなわち干渉帯域を経ることなく自
由沈降速度で落下、沈降する為、分離速度は極めて速く
なる。加えて、吹出しを略水平方向にする事により濃縮
スラリ層近傍にスラリ供給口を配設しても、吹出しによ
る濃縮スラリの巻き上げが生起する事も少ないので、濃
縮スラリ層１８とスラリの吹出部材３の位置を近接し得
るので、結果としてフロックの落下距離を短くでき、分
離時間を更に短縮することが可能である。

【００２９】ここで、図１に示す濃縮スラリ層１８は所
定のテーパ角θをもつテーパ部１ｂ内に形成されるの
で、濃縮スラリ層１８は、その容積の割には厚み (深
さ）が大きくなり、自重でよく圧縮されて濃縮度ないし
脱液度が高くなる。かつ、レーキ１０によって緩やかに
攪拌されるので、濃縮スラリ層１８の濃縮度は非常に高
くなる。また、沈降分離槽１の上部には清澄層が形成さ
れるが、前記したとおり、固体成分の沈降速度が大き
く、したがって沈降性が良好となるので、清澄液中の固
体成分含有率は極めて小さくなる。すなわち、濃縮度の
高い濃縮スラリが得られるとともに、固体成分含有率が
極めて小さい清澄液が得られるので、シックナＴ１の固
液分離率が極めて高くなる。図１に示す例では、吹出方
向が水平でかつ半径方向外向きであるスラリ吹出部材３
を設けているが、このようにはせずに例えば図９に示す
ように、濃縮スラリ層１８の界面Ｌ₁ のやや上方で該界
面Ｌ₁ に比較的近接した位置に、吹出方向が水平でかつ
半径方向内向きである例えばリング状のスラリ吹出部材
を設けてもよい。本発明のスラリ吹出部材３よりのスラ
リ吹出し角度の略水平方向なる表現は、沈降する固体成
分が実質的に干渉沈降帯域を形成せず、自然沈降する範
囲を示すものである。本発明者の実験結果によれば界面
Ｌ₁ に対して完全な水平方向から上方向、或いは下方向
に約３０°以内、好ましくは約１５°以内、より好まし
くは約１０°以内の範囲であれば、より高度に上記目的
を満足し得る。

【００３０】図２は加圧仕様のシックナについて例示し
たものである。本発明装置は常圧でも加圧でも同等の効
果を発揮する。説明の重複を避けるため、図１に示す常
圧仕様のシックナＴ１と共通の部材には同一番号を付し
てその説明を省略し、常圧仕様のシックナＴ１とは異な
る点についてのみ説明する。図２に示すように、加圧仕
様のシックナＴ２では、沈降分離槽１の上部が蓋部１ｃ
によって閉じられ、密閉構造とされている。そして、溢
流樋４’は、沈降分離槽１の内部において直胴部１ａの
内周面に取り付けられている。このため、シックナＴ２
は、沈降分離槽１内を加圧状態に保持しつつ固液分離を
行うことができる

【００３１】また、かかる加圧仕様のシックナＴ２で
は、沈降分離槽１が密閉構造とされているので、溢流樋
４'及び清澄液排出通路５に代えて仮想線で示すよう
に、リング状の清澄液排出通路１９を沈降分離槽１の上
部に配設し、清澄液を分離することもできる。

【００３２】以下、本発明にかかるシックナＴ１、Ｔ２
を用いる場合において、本発明者の実験ないし解析によ
り得られた、一設計基準を例示する。尚、基本設計にか
かる諸元は図３に示すように、槽径Ｄ、直胴部高さＨ、
テーパ角θ、原スラリ濃度Ｃs、濃縮スラリ濃度Ｃx(ア
ンダースラリ濃度Ｃx）、槽内液の上昇流速u₁、スラリ
吹出部材３からのスラリ吹出線速u₂、スラリ吹出部材３
と濃縮スラリ層界面Ｌ₁の離間距離h、固体成分の滞留時
間t等である。尚、以下に示す具体的な数値は、対象と
するスラリ種類、スラリ濃度、使用凝集剤、排出スラリ
濃度、分離効率等により変わるものであって、一義的な
ものではない。したがって、設計に際しては簡単な予備
実験等により最適値を確認することを推奨する。

【００３３】槽径Ｄが１m、直胴部高さＨが０.２Ｄ〜
１.０Ｄ、テーパ角θが６０°〜１２０°の沈降分離槽
１に於いて、原スラリ濃度Ｃsが３０g／l〜１００g／l
(４０g／l〜６０g／l)で粒子沈降速度(前記原スラリ濃
度のスラリに凝集剤を添加、撹拌し形成され得られた界
面沈降速度)が１５〜１００m／hr(４０m／hr〜８０m／h
r)の原スラリを、スラリ吹出部材３と濃縮スラリ層界面
Ｌ₁の離間距離hを５cm〜５０cm、好ましくは１０cm〜３
０cm、スラリ吹出部材３からのスラリ吹出線速u₂を５０
cm／秒以下(普通には１０cm／秒〜５０cm／秒)、槽内液
の上昇流速u₁を１０m／hr〜３０m／hr、好ましくは１５
m／hr〜２５m／hr、とし設定することにより、スラリ吹
出部材３より排出されたスラリの沈降分離槽１内での滞
留時間を１０分以内、好ましくは５分以内で濃縮スラリ
排出通路６より濃縮スラリ濃度Ｃxを３５０g／l以上(普
通には４００g／l〜６００g／l)で、しかも分離効率９
８％以上で分離することができる。また、上記沈降分離
槽１に於いて、原スラリ濃度Ｃsが１００g／l〜３００g
／l(１００g／l〜１５０g／l)、粒子沈降速度が０.５m
／hr〜１５m／hr(３m／hr〜１５m／hr)の原スラリを、
スラリ吹出部材３と濃縮スラリ層界面Ｌ₁の離間距離hを
５cm〜５０cm、好ましくは１０cm〜３０cm、スラリ吹出
部材３からのスラリ吹出線速u₂を５０cm／秒以下(普通
には１０cm／秒〜５０cm／秒)、槽内液の上昇流速u₁を
３m／hr〜１５m／hr、好ましくは４m／hr〜１２m／hrと
し設定することにより、スラリ吹出部材３より排出され
たスラリの沈降分離槽１内での滞留時間を１０分以内で
濃縮スラリ排出通路６よりの濃縮スラリ濃度Ｃxを３５
０g／l以上(普通には４００g／l〜６００g／l)で、しか
も分離効率９８％以上で分離可能である。スラリ供給通
路に添加される凝集剤の添加条件としては、該スラリが
スラリ吹出口から吹出される迄に、該スラリ中に於いて
スラリ中の固体成分と凝集剤が混合し、生成するフロッ
クが十分成長する為に必要な滞留時間が得られる添加位
置と、スラリ中で生成したフロックが破壊されないよう
な流動強度を選択することが好ましい。該条件は固液分
離する対象スラリ(固体物性、液物性、スラリ濃度、温
度)、凝集剤の種類、添加量等により一義的ではない
が、例えば対象がバイヤー法による水酸化アルミニウム
の製造プロセスに於ける赤泥と溶液の固液分離では、ポ
リアクリル酸ソーダ系の凝集剤をスラリ中の固体重量に
対し０.００５重量％〜０.１重量％添加し、スラリ供給
通路の流速約１m／秒〜約４m／秒の条件で、凝集剤添加
からスラリ吹出口までの凝集剤の滞留時間が約３秒以
上、普通には約５秒〜約６０秒の範囲に設定することに
より、スラリ温度が１２０℃〜１４０℃で、スラリ濃度
が３０g／l〜１００g／l未満の場合にはスラリ吹出口よ
り吹出されたフロック(固体粒子)の沈降速度が、１５m
／hr〜１００m／hr、スラリ温度が７０℃〜１００℃
で、スラリ濃度が１００g／l〜３００g／lの場合は０.
５m／hr〜１５m／hr程度の極めて速い固液分離を達成し
得る。以上、本発明装置によれば、非常に高い固体分離
率を確保しつつ、固体成分の滞留時間を大幅に短縮し装
置の小型化ができる。

【００３４】

【発明の作用・効果】以上、詳述した本発明装置によれ
ば、スラリが、スラリ吹出部材から沈降分離槽内へ略水
平方向に吹き出されるので、スラリ吹出部材の下側では
ほとんど液流れが生じない。このため、スラリ中の固体
成分が自由沈降に近い状態で沈降し、沈降に要する時間
が短縮される。したがって、固体成分の滞留時間が大幅
に短縮され装置の小型化ができる。加えてスラリ吹出部
材が濃縮スラリ層界面に近接して配置される場合には、
固体成分の沈降に要する時間が一層短縮される。したが
って、固体成分の滞留時間が確実に短縮され、装置の小
型化ができる。

【００３５】更に上記に加え凝集剤を添加して原スラリ
を凝集させる凝集処理手段を有し、かつ凝集処理手段が
スラリ供給通路以前の工程に介設されている場合には、
凝集処理手段が固液分離装置の外部に設けられるので、
固液分離装置がコンパクト化される。

【００３６】また、上記に加え沈降分離槽内下部に形成
された濃縮スラリ層を緩速撹拌する緩速撹拌手段が沈降
分離槽内に設けられている場合には、凝集処理手段が固
液分離装置の外部に設けられるので、固液分離装置がコ
ンパクト化されると共に、濃縮スラリ層の脱液効果があ
がり、よりいっそう固液分離装置がコンパクト化される
との利点を有する。

【００３７】

【実施例】以下本発明を更に実施例により詳細に説明す
る。 実施例１ 図１に示す構造の沈降分離槽(槽径Ｄ；１００cm、直胴
部高さＨ；７０cm、テーパ角θ；６０°、スラリ吹出部
材３と濃縮スラリ層界面Ｌ₁の離間距離h；２５cm、レー
キ回転数；３.６r.p.m.)を用い、該シックナにバイヤー
工程の溶解工程より導出した温度８０℃、スラリ濃度５
０g／lのスラリにポリアクリル酸ソーダ系高分子凝集剤
を０.０１５g／l添加したスラリ１８.４m³／hrを、スラ
リ吹出線速２３cm／秒でスラリ吹出部材３から水平方向
(濃縮スラリ層界面Ｌ₁と平行）に沈降分離槽内に吹出
し、濃縮スラリ排出通路６よりスラリ濃度３６６g／lの
濃縮スラリを抜出し、溢流樋より固形分濃度０.１４g／
lの清澄液を排出した。この実験に於けるスラリ吹出部
材３より排出されたスラリの沈降分離槽１内での滞留時
間は３分で、槽内液の上昇流速、及び粒子沈降速度は２
０m／hrであり固液分離効率は９９.８％であった。

【００３８】比較例１ 図１に示す構造のシックナを用い、吹出方向を水平より
上方４５°とし、実施例１で用いたのと同様のスラリを
同量供給した。このとき濃縮スラリ排出通路より排出さ
れたスラリの濃度は３００g／lであり、溢流樋より排出
された清澄液の固形分濃度は８g／lであり、分離効率は
８６％であった。また、図１に示す構造のシックナを用
い、吹き出し方向を水平より下方４５°とし、実施例１
で用いたのと同様のスラリを同量供給した。このとき濃
縮スラリ排出通路より排出されたスラリの濃度は３２０
g／lであり、溢流樋より排出された清澄液の固形分濃度
は５g／lであり、分離効率は９１％であった。

【００３９】比較例２ 固液分離槽として図４に示す形状の槽径Ｄ;１００cm、
直胴部高さＨ;７０cm、テーパ角θ;６０°の槽内に、直
径２０cmφ、高さ３０cmの円筒のフィードウェルを有す
る構造のシックナ(撹拌条件は実施例１と同じ)を用い
て、実施例１で用いたのと同様のスラリに同様の凝集剤
を添加し、同量供給した。この時槽内の乱れが大きく、
濃縮スラリ層界面は確認できず、濃縮スラリ排出通路よ
り排出されたスラリ濃度は２８０g／lであり、溢流樋よ
り排出された清澄液の固形分濃度は１９g／lであり分離
効率は７１.６％であった。

【００４０】比較例３ 比較例２に示したフィードウェルの高さを５０cmとし、
実施例１で用いたのと同様のスラリを同量供給した。こ
のとき濃縮スラリ排出通路より排出されたスラリの濃度
は３３０g／lであり、溢流樋より排出された清澄液の固
形分濃度は３g／lであり、分離効率は９５％であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる常圧仕様のシックナの一部断
面立面説明図である。

【図２】 本発明にかかる加圧仕様のシックナの一部断
面立面説明図である。

【図３】 本発明にかかるシックナの基本設計事項の諸
元を示す模式図である。

【図４】 従来の上昇流型シックナの模式図である。

【図５】 従来の水平型凝集沈澱装置の模式図である。

【図６】 従来のスラリブランケット型凝集沈澱装置の
模式図である。

【図７】 従来のスラリ循環型凝集沈澱装置の模式図で
ある。

【図８】 従来の外部循環型凝集沈澱装置の模式図であ
る。

【図９】 本発明にかかるもう１つの常圧使用のシック
ナの一部断面立面説明図である。

【符号の説明】

Ｔ１…常圧仕様のシックナ Ｔ２…加圧仕様のシックナ １…沈降分離槽 １ａ…直胴部 １ｂ…テーパ部 １ｃ…蓋部 ２…スラリ供給通路 ３,３’…スラリ吹出部材 ４,４’…溢流樋 ５…清澄液排出通路 ６…濃縮スラリ排出通路 １０…レーキ １１…ブレード １５…ラインミキサ １６…凝集剤供給管 １７,１７’…スラリ吹出口 １８…濃縮スラリ層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スラリ中の液体成分に上向きの全体流れ
   を生じさせる一方スラリ中の固体成分を重力で沈降させ
   る沈降分離槽と、スラリ供給通路を通して供給される原
   スラリを上記沈降分離槽内において略水平方向に吹き出
   させるスラリ吹出部材と、沈降分離槽上部から清澄液を
   排出する清澄液排出手段と、沈降分離槽下部から濃縮ス
   ラリを排出する濃縮スラリ排出手段とが設けられている
   ことを特徴とする沈降式固液分離装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された沈降式固液分離装
   置において、沈降分離槽に直胴部と該直胴部の下側に隣
   接する上広がりのテーパ部とが形成され、スラリ吹出部
   材が、固液分離槽内に形成される濃縮スラリ層の界面近
   傍に配設されていることを特徴とする沈降式固液分離装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載された沈降式固液分離装
   置において、沈降分離槽に直胴部と該直胴部の下側に隣
   接する上広がりのテーパ部とが形成され、スラリ吹出部
   材が、固液分離槽内に形成される濃縮スラリ層の界面近
   傍に配設され、かつ水平方向については沈降分離槽中心
   部まわりである位置に配置され、さらに該スラリの吹出
   部材のスラリ吹出口が沈降分離槽の径方向外向き (中心
   より外向き）に開口されていることを特徴とする沈降式
   固液分離装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載された沈降式固液分離装
   置において、沈降分離槽に直胴部と該直胴部の下側に隣
   接する上広がりのテーパ部とが形成され、スラリ吹出部
   材が、固液分離槽内に形成される濃縮スラリ層の界面近
   傍に配設され、かつ水平方向については沈降分離槽内壁
   近傍である位置に配置され、さらに該スラリの吹出部材
   のスラリ吹出口が沈降分離槽の内向き (中心方向）に開
   口されていることを特徴とする沈降式固液分離装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記
   載された沈降式固液分離装置において、凝集剤を添加し
   て原スラリを凝集させる凝集処理手段を有し、かつ凝集
   処理手段がスラリ供給通路以前の工程に介設されている
   ことを特徴とする沈降式固液分離装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記
   載された沈降式固液分離装置において、凝集剤を添加し
   て原スラリを凝集させる凝集処理手段を有し、該凝集処
   理手段がスラリ供給通路以前の工程に介設され、かつ沈
   降分離槽内下部に形成された濃縮スラリ層を緩速攪拌す
   る緩速攪拌手段が沈降分離槽内に設けられていることを
   特徴とする沈降式固液分離装置。