JPH08500773A - 懸濁液分離 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 液体集合体から懸濁固体粒子および／または流体のしずくを分離するためのセパレータが記述されており、ここにおいて流体は、複数の円錐状螺旋プレートの軸方向で向かい合っている面の間に画定された少なくともひとつの螺旋状流路を介して流れるようにされている。好ましくは、円形の断面の実質的に垂直のフローチャネル（１）は、フローチャネルと実質的に等しい直径を有する少なくともひとつの円錐状螺旋プレート（１０）が配されている。単数もしくは複数の円錐状螺旋プレートは、フローチャネルに同軸状に配列され、単数もしくは複数の軸方向に向かい合っている面間にフローチャネルと同軸の少なくともひとつの螺旋状流路を画定する。単数もしくは複数のプレートは、フローチャネルの軸を中心に回転できるようにすることが好ましく、また、流体の流量と一致するような、または、流体の流量よりも多くまたは少なくなるような速度で駆動されてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 懸濁液分離 本発明は、流体から懸濁物もしくは非混和性液を分離することに関し、特に、 家庭下水の排水からの懸濁スラッジ粒子およびオイルのしずくの分離に関する。 ずらりと並んだ傾斜したプレートを分離されるべき懸濁液が通過するように構 成された傾斜プレートセパレータは、液体からの懸濁固形物の分離において良く 知られた機構である。英国特許出願第２，０４６，６０９号は、垂直に対し傾い たずらりと並んだ平たいプレートが液体集合体から懸濁固形物を分離するのに用 いられている液体処理装置を開示している。 傾斜プレートセパレータの主要な欠点は、液体が流れる一連の平たいプレート には、効力を有するために大きな水平の場所が必要であり、プレートの配置の奥 行が増加するにつれプレートの隣に大きな使用されない容積が必要となることで ある。本発明の目的は、設計上減少した規模の傾斜プレートセパレータを提供す ることである。この傾斜プレートセパレータの利点は、コンパクトな設計の分離 装置に用いられることであろう。 本発明の第１態様によれば、液体集合体から懸濁固体粒子および／または流体 のしずくを分離するためのセパレータは、垂直に延在する螺旋軸を持つ少なくと もひとつの円錐状螺旋プレートを有し、単数もしくは複数の円錐状螺旋プレート は、その単数もしくは複数のプレートの軸方向に向かい合っている面同士の間に 少なくともひとつの螺旋状流路を画定する。 好ましくは、複数、たとえば６つ、の同軸の螺旋プレートが設けられ、さらに 好ましくは、絡み合った多重の螺旋形状に形成されて、複数の螺旋状の流路を画 定する。螺旋のピッチは、螺旋の直径と等しいか、または、より大きくてもよい が、好ましくは、その直径と比較したとき小さく、よって各螺旋プレートは、螺 旋軸を中心に数多くひねりが形成されている。 単数もしくは複数のプレートは、半径方向に外向き方向に上向きかもしくは下 向きのどちらかに傾斜してもよいが、好ましい実施例では、単数もしくは複数の プレートは、半径方向に外向きの方向に下方に傾斜されている。 １つもしくはそれ以上のセパレータがタンク内の処理されるべき液体の集合体 内に配列されてもよく、セパレータは、螺旋状の流路に沿った液体の軸方向の流 れを誘発するように回転される。軸方向の流れの方向は、液体の集合体の頂部で 、または、底部で液体がタンクに加えられたかに依存する。底部で液体がタンク に加えられ、密な固形または液状不純物を取り除くために液体が頂部で回収され る場合、単数もしくは複数のセパレータがセパレータを通過する上向きの流れを 誘発するように回転される。逆に、頂部で液体がタンクに加えられ、軽い固形ま たは液状不純物を取り除くために液体が底部で回収される場合、単数もしくは複 数のセパレータがセパレータを通過する下向きの流れを誘発するように回転され る。 好ましくは、セパレータは、円形断面の実質的に垂直なフローチャネル内に配 置され、フローチャネルと同軸の単数もしくは複数のプレートの螺旋軸を有する 。セパレータは、フローチャネルとほぼ等しい直径を有する。軸方向に間隔のあ いた位置でチャネル内に入口および出口手段を配置することにより、チャネルに 沿った、従って螺旋流路に沿った、液体の軸方向の流れが誘発される。最も好ま しくは、そのようなセパレータは、セパレータがフローチャネル内にとどめられ る場合、螺旋軸を中心に回転することも可能である。 単数もしくは複数の螺旋プレートの回転は、螺旋流路に沿った液体の流れによ り誘発されてもよく、または、駆動モータもしくはその他の駆動手段によりプレ ートに付与してもよい。プレートまたはプレートアッセンブリの回転速度は、フ ローチャネルに沿った流体の軸方向の速度が螺旋ピッチと回転速度との積と等し くなるように構成されてもよく、また代わりに、プレートまたはプレートアッセ ンブリの回転速度は、そのような速度より低くまたは高くなるように設定されて もよい。 本発明の第２態様によれば、流体処理装置は、少なくともひとつの螺旋状流路 を画定するそれぞれが１つもしくはそれ以上の円錐状螺旋プレートからなる複数 のセパレータを配置したタンクからなり、入口手段が分離されていない流体をタ ンクの第１の部分に供給するために設けられ、出口手段が第２の部分においてタ ンクから処理された流体を回収するために設けられおり、入口手段と出口手段と の間で流体がセパレータの螺旋流路を軸方向に流れるように配されている。 好ましくは、タンクは、セパレータを密接して囲む円形円筒状タンクであり、 流体の軸方向の流れは、入口および出口手段の軸方向のスペースにより引き起こ される。 あるいは、複数のセパレータは、非円形タンクに配されてもよく、流体の軸方 向の流れは、セパレータの回転により引き起こされる。 好ましくは、セパレータの軸を囲う管状壁を介して下方に流れることにより分 離されていない流体がタンクの下方部に供給され、セパレータの単数もしくは複 数のプレートは、管状壁から半径方向に外に向かって延在する。 本発明の実施例は、次の添付の図面を参照して詳細に説明される。 第１図は、液体から懸濁固形物を分離するための第１の処理装置の略縦断面図 である。 第２図は、第１図に示された処理装置の傾斜したプレートセパレータ部の斜視 側面図である。 第３図は、液体から懸濁固形物を分離するための第２の処理装置の略平面図で ある。 図面を参照すると、第１図に示されるように、最大直径Ｄを有する円筒状タン ク１と中央スラッジ出口３で終わる円柱状下方部２とからなる水処理装置がある 。 タンク１の円筒状壁の上部端は、せき（ウェアー）４のように形成されており 、せき４の周囲は、清澄液を収集するための環状流出みぞ５となっている。入ロ パイプ６は、下方部２においてタンクに入り、タンクの軸に向かって内側に延在 する。入口パイプ６は、処理されるべき液をタンク１の円筒部の上部で排出する 縦に垂直上昇部７を含む。 上昇部７のそこから離れた周囲は、液体表面９の位置より上からタンクの円筒 状部１のおおよそ中間まで延在する直径ｄの円筒状管状壁８となっている。好ま しくは、直径ｄは、タンクの直径Ｄのおおよそ３分の１である。 管状壁８の外部表面は、管状壁８から下方にかつ外向きで、かつ、より合わさ れた螺旋状形状で管状壁８の周辺に延在する一連の円柱状螺旋プレートを支持し ている。プレート１０は、タンク１の円筒状壁に隣接するところで集結するよう に放射状に延在する。プレートの傾斜、すなわち、プレートの表面上の放射線と 螺旋の軸との間の測定された鋭角は、図示された実施例では約４０゜であるが、 約１０゜から８０゜までの異なる角度が、液体集合体から固体および非混和性液 を分離するのに有用であることが分かることが予測される。６０゜の角度が有利 であることが分かった。 プレート１０と環状壁８は、タンクの軸を中心に回転でき、流れている液体の 作用によって自由に回転してもよく、または、所定の速度で回転するよう外部駆 動手段により駆動されてもよい。環状壁８およびプレート１０は、タンクの頂部 を横切って延在するブリッジから吊されてもよく、液体内に沈められたフロート により支持されてもよい。また更に選択可能なものとして、環状壁８およびプレ ート１０は、タンク内に位置するベアリング上に下から支持されてもよい。 操作上、汚濁した液体は、入口パイプ６から上昇部７へ流れ、環状壁８内にそ の水面においてもしくは水面付近で排出される。環状壁８内の水面９ａは、せき ４により調整されるタンクの残留水の水面９よりわずかに異なってもよいことが 理解される。 汚濁した液体は、その後、環状壁８の下端部に到達するまで環状壁８内を軸方 向に下方向に流れる。流れの方向は、ここで反転し、液体は、螺旋プレート１０ の配列を通過して上方向に流れる。 液体が螺旋プレート１０の間を上方向に通過するので、微粒子状物質は、分離 され、プレート１０の上側表面に堆積される。この粒子状物質は、合体し、プレ ートの上側表面に沿って下方にかつ半径方向に外に向かって移動し、タンクの円 筒状壁１の近傍で排出される。合体した粒子状物質は、その後、タンクの円錐状 部へ沈んでゆき、スラッジ出口３へ向かう。 螺旋プレート１０の間を通過する液体の上方向の流れは、好ましくは、螺旋プ レート１０の回転に伴い、回転速度および螺旋プレートのピッチは、好ましくは 、液体の垂直の流速（非渦巻き速度(no swirl speed)）に対応して調整される。 この「非渦巻き速度」において、流体は、実質的に垂直な方向でタンクを通過し て流れる。しかしながら、上方の流速よりわずかに進んだ回転速度もしくはわず かに遅れた回転速度で螺旋プレートの列を駆動するとプレートの列を介して上昇 する液体集合体に小さな周速度を与えることができて効果的である。プレート１ ０が「非渦巻き速度」をわずかに超えた速度で回転した場合には、流体が制限さ れた超過回転によりプレートアセンブリーを介して上昇されるので、プレートの 半径方向に外側の端部において流体の下向き環状カーテン（descending annular curtain）を発生させる放射状の外向きの流れを導く循環がタンク１に誘導され る。この結果は、タンクの最も外周側の範囲において合体した粒子状物質の下向 きの流れを増進し、一部の流体にセパレータプレート１０をバイパスさせること ができるこの範囲での上向きの流れの形成を妨げる。最も効果のある結果は、プ レートアッセンブリーが「非渦巻き速度」の約１００％から約１２０％で回転さ れた場合であるが、「非渦巻き速度」の約６０％から約１４０％の速度でも十分 な結果が得られ、３００％に及ぶ速度では効果はない。 たとえば、断面１０m²のタンクが１時間に２００m³の流体を処理する場合、流 休の上向きの流速は、時速２０メートルとしなければならず、「非渦巻き速度」 を達成するためには３メートルピッチの螺旋プレートの列が１時間あたり６．３ ３回転で回転しなければならない。したがって、最も好ましい回転速度は、１時 間あたり６．３３から７．６回転となる。時速６から１２メートルの軸方向の流 体速度により十分な結果が達成されたが、時速６から６０メートルの軸方向速度 でも予知される。 効果的実施例では、プレート１０の列および管状壁８は、タンク内に配置され 、液体につかったフロートにより支持され、管状壁８およびプレート１０は、螺 旋プレート間を通過する上向きに流れる液体の影響で回転する。 図示されたプレートの形状に代わるものとして、プレートの傾斜方向は、第１ 図に示された下向きにかつ外向きに延在する代わりに、プレートが管状壁８から 上向きにかつ外向きに延在するように配置されてもよい。このような構成におい ては、合体された粒子をプレートを介して落ちるようにプレートの半径方向に内 側の端部に開口が形成されなければならない。しかしながら、このような構成で は、螺旋プレートの列に到達するために合体された粒子が落ちる範囲を処理され ていない液体の流れが通過しなければならないことが困難である。このような困 難は、タンクの中心ではなくその外周付近に入口手段を設けることにより解決で きる。 第１図に示したようにセパレータのプレート１０の半径方向に内側の端部に開 口を設けた場合、浮揚性の流体の合体された液滴をプレートの底面に沿って半径 方向に内側にかつ上向きに移動させ、螺旋プレートの列の上方端部において管状 壁８の付近に排出される。環状の収集装置（図示せず）は、分離排出のため、分 離された浮遊性流体もしくは粒子を収集するために管状壁８の外側表面に設置さ れてもよい。開口は、水噴射ツールのようなクリーニング装置にアクセス可能で もよく、また、軸方向に配列されてもよい。 装置は、主に汚濁した水の処理を目的とし、汚濁した水から下水スラッジのよ うな粒状の物質や油のような懸濁浮揚性の流体を取り除く。しかしながら、固定 されまたは回転する螺旋プレートの列は、他の液体からより密なもしくはより軽 い浮遊固体または非混和性液滴を分離するために用いられてもよい。 管状壁８およびプレート（単数もしくは複数）１０は、金属、好ましくは、耐 食性金属から形成されてもよく、または、プラスチック材料から形成され、グラ スや炭素繊維などの補強材を伴っても伴わなくてもよい。効果的には、螺旋プレ ート（単数もしくは複数）は、螺旋プレートを形成するようにその半径方向に延 在するエッジで結合される羽根状扇形に形成される。ダウエルピンとソケット、 もしくはトングとグルーブの設備などの、かみ合い構成が、羽根セクタ間のアラ インメントを確実なものとするために用いられてもよい。かみ合いモジュールか ら形成された螺旋プレートの端部は、固体が引っかかるのを防ぐように、端部セ クタを形作るか、露出した放射状エッジに適切な輪郭のへり目板を取り付けるか のどちらかにより、半径方向に延在するエッジを滑らかしてもよい。 好ましい実施例では、タンクの円筒状壁１および円錐状下方部２は、地表面に もしくは地表面下におかれ、アッセンブリ全体が地表面より上に設置されてもよ く、また、支持構造上に設置されるように地表面上に持ち上げられてもよいこと がさらに予知される。タンク１の高さは、平たい板の列で可能なものよりもかな り深くなるように高くされてもよいが、その直径の約１．５から２倍が効果的で ある。 タンクは、第１図に示されたように下方部分で先細る代わりにその高さを通し て一定の径であってもよい。このような一定の経のタンクの底部は、沈降したス ラッジを半径方向に外に向かわせるように円錐状であってもよく、また、スラッ ジを収集し、排出用開口に向かって移動させるように回転スラッジスクレーパー 手段を有してもよい。最も効果的には、回転スラッジスクレーパー装置は、螺旋 プレートと同じ速度で回転し、それらは共通の駆動手段を持つ。 第３図には、別の処理設備の略断面図が示されている。同図では、せき２１お よび清澄液の排出用出口２３へ導くための収集溝２２がタンク２０の上方外周部 のまわりに設けられている。タンク２０は、たとえば、矩形、多角形、三角形な どの、どの適切な平面図形にもすることができる。タンク２０内には、そこから 半径方向に外向きにかつ下向きに延在する螺旋プレート２６を伴う中央管状壁２ ５からなる複数のセパレータ２４が配列されている。セパレータ２４は、タンク ２０内に支持手段（図示せず）により支持され、駆動モーターおよびトランスミ ッションによりその垂直軸を中心とした回転に駆動される。入口手段２７は、処 理されるべき液体を管状壁２５の上端部に供給し、そこから液体は、タンク２０ の下方部に下降する。 セパレータ２４は、駆動手段により回転され、螺旋プレート２６を介して液体 の上向きの流れを誘導する。セパレータの回転速度およびタンクを流れる液体の 流量は、セパレータにより生成される上向きの流れがタンクを流れる液体の総流 量をわずかに超えるように調整し、セパレータ間の部分にわずかな下向きの流れ を作ることが好ましい。この下向きの流れは、処理されていない液体がセパレー タをバイパスしないようにする働きをする。 清澄液は、せき２１を介して溝２２を通り、そこから出口２３へ汲み出される 。 図４は、３つのセパレータ２４とセパレータの壁２５内の中央スペースへ液体 を供給する入口ダクト２７を設けた三角形のタンク２０の平面図を示している。 しかしながら、タンク２０は、平面視していかなる所望の形状としてもよく、ま た、セパレータ２４間にタンク内に少なくとも部分的に容積を占めるように内部 フィルターブロックを含んでもよいことは、理解されるべきことである。 清澄液は、図３の符号２１、２２および２３で示されるようにせきを介して溝 ２２を通り、そこから出口２３へ汲み出される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．液体集合体から懸濁固体粒子および／または流体のしずくを分離するため のセパレータにおいて、少なくともひとつの円錐状螺旋プレートを有し、単数も しくは複数の円錐状螺旋プレートは、その単数もしくは複数のプレートの軸方向 に向かい合っている面同士の間に少なくともひとつの螺旋状流路を画定すること を特徴とするセパレータ。 ２．ひとつの円錐状螺旋プレートは、その上部および下部の面の相互に向かい 合う部分間にひとつの螺旋流路を画定することを特徴とする請求項１によるセパ レータ。 ３．複数の同軸上で絡み合った円錐状螺旋プレートは、それらの面の軸方向に 対向して向い合っている部分間に同様の数の螺旋流路を画定することを特徴とす る請求項１によるセパレータ。 ４．管状壁は、螺旋軸をそこから離れて囲い、単数もしくは複数のプレートは 、管状壁から半径方向に外に向かって延在することを特徴とする先行するいずれ かの請求項によるセパレータ。 ５．単数および複数のプレートは、螺旋軸から半径方向に外向にかつ下向きに 延在することを特徴とする先行するいずれかの請求項によるセパレータ。 ６．先行するいずれかの請求項によるセパレータを配置したタンクからなる流 体処理装置において、入口手段が分離されていない液体をタンクの下方部に供給 するために設けられ、出口手段がその上方部においてタンクから処理された流体 を回収するために設けられ、入口手段と出口手段との間で流体がセパレータの複 数の螺旋流路を軸方向に流れる配置とされたことを特徴とする流体処理装置。 ７．タンクは、円形断面の実質的に垂直のフローチャネルを画定する円形円筒 状タンクであり、セパレータは、その中に同軸的に配され、セパレータの螺旋流 路を軸方向に流れる流体を誘導するように、セパレータの直径はフローチャネル のそれと実質的に同一であることを特徴とする請求項６による流体処理装置。 ８．タンク内の流体は、自由表面を有し、管状壁は、該自由表面より上に延在 し、入口手段は、管状壁内であるタンクの一部分へ分離されていない流体を供給 するように設けられ、出口手段は、タンク上部の外周にタンクから処理された流 体を回収するように設けられたことを特徴とする請求項７による流体処理装置。 ９．セパレータは、フローチャネルの軸を中心に回転可能であることを特徴と する請求項７による流体処理装置。 １０．セパレータは、流路を介して流れる流体の作用により回転されることを 特徴とする請求項９による流体処理装置。 １１．セパレータは、駆動手段により回転されることを特徴とする請求項９に よる流体処理装置。 １２．セパレータの回転速度は、選択的に制御可能であることを特徴とする請 求項１１による流体処理装置。 １３．少なくともひとつのセパレータが非円形タンクに配され、そのセパレー タは、流体がセパレータの螺旋流路を介して軸方向に流れるよう誘導するように 回転されることを特徴とする請求項６による流体処理装置。 １４．タンク内の流体は、自由表面を有し、管状壁は、該自由表面より上に延 在し、入口手段は、管状壁内であるタンクの一部分へ分離されていない流体を供 給するように設けられ、出口手段は、タンク上部の外周にタンクから処理された 流体を汲み出すように設けられたことを特徴とする請求項１３による流体処理装 置。 １５．タンクは、平面視して多角形であることを特徴とする請求項１３による 流体処理装置。 １６．流体は、所定の量でタンクに入出し、セパレータの回転は、所定の量よ りも多いセパレータのプレートを流れる流体の総流量を生じさせることを特徴と する請求項１３による流体処理装置。 １７．複数の円錐状螺旋プレートの軸方向に向かい合っている面間で画定され た少なくともひとつの螺旋流路を介して流体が流れるようにする工程からなるこ とを特徴とする流体から固形もしくは液状粒子を分離する方法。 １８．流体は、フローチャネルと実質的に等しい直径を有する少なくともひと つの円錐状螺旋プレートが配された円形断面の垂直フローチャネルを介して所定 の量で流れるよう抑制され、単数もしくは複数の円錐状螺旋プレートは、フロー チャネル内に同軸状に配され、単数もしくは複数のプレートの軸方向に対向して 向い合っている面間のフローチャネルと同軸の少なくともひとつの円錐状流路を 画定することを特徴とする請求項１７による方法。 １９．円錐状の螺旋プレートがその軸を中心に回転する工程をさらに含むこと を特徴とする請求項１８による方法。 ２０．螺旋プレートの回転速度およびピッチは、流体の軸方向の流速がセパレ ータのねじれピッチと回転速度の積の６０％から１４０％となるように調整され ていることを特徴とする請求項１９による方法。 ２１．流体の軸方向の流速は、セパレータのねじれピッチと回転速度の積の１ ００％から１２０％であるることを特徴とする請求項２０による流体から固形も しくは液状粒子を分離する方法。 ２２．流体は、処理されるべき液体集合体内の単数もしくは複数の螺旋プレー トを回転することにより螺旋流路を介して流れるようにされていることを特徴と する請求項１７による方法。２３．添付図面の第１図、第２図、第３図もしくは 第４図を参照して実質的にここで記述されたような液体集合体から懸濁固形粒子 および／もしくは流体のしずくを分離するためのセパレータ。 ２３．添付図面の第１図、第２図、第３図もしくは第４図を参照して実質的に ここで記述されたような流体処理装置。 ２４．実質的にここで記述されたような流体から固体もしくは液体の粒子を分 離する方法。