(57)【要約】【課題】製作上のコストアップや設置スペースの増大等を招くことなく、気液分離性と固液分離性を高めることができる晶析装置を提供すること。【解決手段】反応槽２の下部から廃水又は廃水と処理水の一部を通液するとともに空気（気体）を通気し、反応槽２内に析出核となる種晶を上向流にて流動させ、廃水中の被処理イオンに薬剤を添加して前記種晶に難溶性塩を析出させることによって廃水中からイオン類を除去し、気液分離した後の処理水を反応槽２外へ排出する晶析装置１において、前記反応槽２内の上部に上部断面積を一旦絞って下部断面積よりも小さくする傾斜板９を設置するとともに、反応槽２内の前記傾斜板９の下側に滞留する気体を排出するための排出口１５を反応槽２の壁面（又は前記傾斜板９の少なくとも一方）に形成する。【選択図】図１
2010046607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応槽の下部から廃水又は廃水と処理水の一部を通液するとともに気体を通気し、反応槽内に析出核となる種晶を上向流にて流動させ、廃水中の被処理イオンに薬剤を添加して前記種晶に難溶性塩を析出させることによって廃水中からイオン類を除去し、気液分離した後の処理水を反応槽外へ排出する晶析装置において、
前記反応槽内の上部に上部断面積を一旦絞って下部断面積よりも小さくする傾斜板を設置するとともに、反応槽内の前記傾斜板の下側に滞留する気体を排出するための排出口を反応槽壁面又は前記傾斜板の少なくとも一方に形成したことを特徴とする晶析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、晶析法によって廃水中からイオン類を除去するための晶析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃水中からイオン類を除去する方法の１つとして晶析法が知られているが、この晶析法は、処理対象であるイオンに適宜薬剤を添加して難溶性塩を生成させ、この難溶性塩を廃水中から取り出すことによってイオン類を除去する方法である。具体的には、反応槽において一定以上の粒径の粒子（好ましくは、生成させようとする難溶性塩と同種の粒子）を種晶として懸濁或いは流動させ、この種晶に新たに難溶性塩を析出させていくことによって、最終的に得られる難溶性塩を或る程度の大きさの固体粒子として廃水中から取り出す方法である。
【０００３】
この晶析法において起こる化学反応は凝集沈澱法におけるそれと基本的には同じであるが、凝集沈澱法によって得られる所謂無機汚泥に対して、晶析法によって得られる固体粒子は極めて脱水性が良いため、脱水機を必要とせず、簡単な水切りだけで固体粒子の含水率を下げることができる。
【０００４】
ところで、斯かる晶析法を実施するための晶析装置においては、粒径が数十μｍ程度の比較的小さな粒子を種晶として使用する場合には、反応槽内に粒子を懸濁させて撹拌する方式が採用される。これに対して、粒径が数百μｍ程度の比較的大きな粒子を種晶として使用する場合には、反応槽に粒子を充填して固定床にて処理する方式、或は反応槽に廃水を上向流にて通液することによって粒子を展開させて流動床にて処理する方式が採用される。
【０００５】
ここで、上記固定床式と流動床式を比較すると、固定床式では、難溶性塩を生成させるための薬剤を反応槽導入前の廃水に添加する必要があるため、廃水中の被処理イオン濃度が低い場合のみに適用が限定される。これに対して、流動床式は、流動床内部への薬剤の添加が可能となるため、固定床式に比べて幅広い濃度範囲の廃水に対して適用が可能である。
【０００６】
次に、反応槽内に小粒径の粒子を懸濁させて撹拌する方式を採用する晶析装置と流動床式を採用する晶析装置について両者を比較しながら以下に説明する。
【０００７】
晶析法の処理能力を決める要因の１つとして、反応槽内において廃水中の被処理イオンと添加された薬剤との分散速度が挙げられる。仮に廃水中の被処理イオンと添加された薬剤とが共に高濃度のまま接触すると、直ちに微細な難溶性塩のＳＳが発生し、このＳＳが種晶上に補足されることなく廃水中に流出してしまう。従って、廃水中の被処理イオンと添加された薬剤を速やかに分散させるためには、反応槽内を十分撹拌することが効果的である。
【０００８】
反応槽内を十分撹拌するためには、反応槽内の粒子を小さく懸濁させた状態とすることが有利である。即ち、反応槽内の粒子を小さく懸濁させた状態とすると、成長する粒子径は比較的小さいものの、除去不能な微細なＳＳの発生を抑制し易いという点で粒子懸濁型の反応槽を備えた晶析装置は優れている。
【０００９】
他方、比較的大きな粒子を種晶として使用して流動床を形成する晶析装置においては、粒子が大きいためにその沈降速度が速く、流動床自体が固液分離機能を有しているため、固液分離を別途行う必要がない。又、この晶析装置によって回収された粒子は脱水性が極めて良く、簡単な水切り程度で粒子の含水率を下げることができるため、脱水機が不要となる。
【００１０】
流動床式を採用する晶析装置は、粒子と処理水とを分離する固液分離性には優れている反面、上向流のみによる流動床の流動状態では、流動層内の流動性が弱く、添加される薬剤の分散性が悪いという問題がある。
【００１１】
そこで、空気或いは撹拌機等を用いた機械撹拌によって流動層内を強制的に撹拌混合する提案がなされている（例えば、特許文献１，２参照）。
【００１２】
又、特許文献３には、撹拌機によって反応塔内に設置されたドラフトチューブ内に下降流を形成する構成が提案されている。更に、特許文献４には、空気撹拌による方式として、反応塔内に内筒を設置し、この内筒内に上向流を形成する構成が提案されている。何れの提案も、粒子の流動性を高めて薬剤の分散性を高めることを目的としているが、特に特許文献４において提案された空気撹拌を用いるものが低動力であるために有効である。
【特許文献１】特開２００４−３２１９９２号公報
【特許文献２】特開２０００−２８８５５６号公報
【特許文献３】特開２００３−３０５４８１号公報
【特許文献４】特開２００６−２８９２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、反応槽内の流動層内を空気によって撹拌する方式を採用する晶析装置において、流動層の下部から通気すると粒子が空気によって流動層の上部まで巻き上げられるため、処理水を反応槽外へ排出する手前で気液分離した後、処理水と粒子とを分離する必要がある。気液固混合流の分離は、反応槽の上部において気体を上方へ排出して分離した後、固液混合流が水平方向に移動したところで固液を分離させることによってなされる。
【００１４】
従って、図３に示すように、従来は反応槽１０２の上部を下部（直胴部）１０１ａよりも外側に張り出して沈澱部１０２ｂとし、反応槽１０２内の上下に円筒体１１７，１１８をそれぞれ同心的に配し、イオン類を含む廃水を廃水注入管１０５から円筒体１１８の内部に供給するとともに、気体吹き込み管１１２から反応槽１０２の底部に空気を吹き込む晶析装置１０１が提案されている（特許文献４参照）。この晶析装置１０１によれば、気体吹き込み管１１２から反応槽１０２の底部に吹き込まれる空気によって廃水中の成分が反応を起こして結晶として不溶化し、この結晶が反応槽１０２内を流動することによって固体粒子として成長する。そして、固体粒子は廃水と共にスリット１１９を通過して反応槽１０２の上部の沈澱部１０２ｂへと流入し、そこで重力沈降して反応槽１０２の底部に接続された固体粒子払い出し管１０３から外部に排出され、空気は円筒体１１７の内部を浮上して大気中に排出される。
【００１５】
ところが、図３に示す晶析装置１０１は、反応槽１０２の上部に外側に張り出した沈澱部１０２ｂを設けているため、反応槽１０２の製作コストが高くなる上、反応槽１０２の設置に大きなスペースを要するという問題を有している。
【００１６】
そこで、図４に示すように、反応槽２０２内の上部に絞り部２０９を設けて反応槽２０２の上部断面積を一旦絞って反応槽２０２内における気体分離領域を限定し、再び開放して反応槽２０２の上部に固液分離部２１３を形成し、この固液分離部２１３で固体粒子と廃水を外側に向かって流動させて固液分離するようにした晶析装置２０１が提案されているが、この晶析装置２０１によれば、反応槽２０２の断面積が絞られた部分で気液の流速が増大するため、その後の気液分離と固液分離が難しくなるという問題がある。
【００１７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、製作上のコストアップや設置スペースの増大等を招くことなく、気液分離性と固液分離性を高めることができる晶析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明は、反応槽の下部から廃水又は廃水と処理水の一部を通液するとともに気体を通気し、反応槽内に析出核となる種晶を上向流にて流動させ、廃水中の被処理イオンに薬剤を添加して前記種晶に難溶性塩を析出させることによって廃水中からイオン類を除去し、気液分離した後の処理水を反応槽外へ排出する晶析装置において、前記反応槽内の上部に上部断面積を一旦絞って下部断面積よりも小さくする傾斜板を設置するとともに、反応槽内の前記傾斜板の下側に滞留する気体を排出するための排出口を反応槽壁面又は前記傾斜板の少なくとも一方に形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、反応槽内に廃水或いは廃水と処理水の一部が通液されるとともに、気体が通気されると、反応槽内にはこれらの上向流が形成され、種晶と廃水とは気体によって攪拌されて所望の晶析処理が効率的になされる。即ち、廃水中の被処理イオンに薬剤が添加されることによって種晶に難溶性塩が析出して或る程度の大きさの固体粒子が生成される。
【００２０】
従って、反応槽内には固体粒子と廃水（或いは廃水と処理水）及び気体が混合流となって上向きに流動し、その一部は傾斜板の下面に沿って流れ、これに含まれる気体は反応槽内の傾斜板よりも下方の空間の最頂部（狭窄部）へと集まり、反応槽の壁面又は傾斜板に形成された排気口から反応槽外へと排出される。従って、反応槽内の傾斜版の開口部を通過する気体の流量が減少し、その分だけ開口部を通過する混合流の流速が低く抑えられ、開口部を通過した後の固液分離と気液分離が良好になされる。
【００２１】
又、本発明に係る晶析装置によれば、反応槽の内部に傾斜板を設け、その上方の部分を固液分離部とすることができるため、反応槽の上部に外側に張り出した沈澱部を設ける必要がなく、製作コストを低く抑えることができるとともに、設置スペースを小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る晶析装置の縦断面図であり、図示の晶析装置１は、上方が開口した円筒状の反応槽２を備えており、該反応槽２の下部には下方に向かって絞られた逆円錐状（漏斗状）の円錐部２ａが形成されている。そして、反応槽２の底部には固体粒子排出管３が接続されており、この固体粒子排出管３にはバルブ４が設けられている。又、固体粒子排出管３には廃水供給管５と処理水供給管６が接続されている。
【００２４】
上記反応槽２の上端外周には流出トラフ７が全周に亘って設けられており、この流出トラフ７からは処理水排出管８が導出している。そして、この処理水排出管８の途中からは前記処理水供給管６が分岐しており、この処理水供給管６は前述のように前記廃水供給管５に接続されている。
【００２５】
又、反応槽２内の上端内周には、該反応槽２の上部断面積を一旦絞って下部断面積よりも小さくするための傾斜板９が取り付けられており、この傾斜板９は、下方に向かって絞られた漏斗状を成し、その中央部には円形の開口部９ａが形成されている。そして、反応槽２の内部中央の傾斜板９の下方には、縦断面ひし形のコーン１０が傾斜板９の開口部９ａに下方から臨むように設置されている。更に、反応槽２内の下部中央には散気装置１１が設置されており、この散気装置１１には空気供給管１２が接続されている。
【００２６】
ところで、反応槽２内の傾斜板９よりも上方の領域は固液分離部１３を構成しており、この固液分離部１３の中央部分には、その上端部が水面より上方へ突出する円筒状の集気筒１４が配置されており、該集気筒１４の下端には前記傾斜板９の開口部９ａを上方から覆うように下方に向かって広がるテーパ部１４ａが形成されている。
【００２７】
而して、本実施の形態に係る晶析装置１においては、反応槽２内の傾斜板９の下側に滞留する空気を排出するための排気口１５が反応槽２の壁面の傾斜板９が取り付けられた箇所（より詳細には、反応槽２内の傾斜板９よりも下方の空間の最頂部（狭窄部））に形成されており、この排気口１５には排気管１６の一端が接続され、該排気管１６の他端は大気中に開口している。
【００２８】
次に、以上のように構成された晶析装置１の作用について説明する。
【００２９】
反応槽２内には析出核となる種晶が所定高さ位置まで収容されており、廃水供給管５からは廃水が反応槽２の下部から通液される。或いは、後述のように固液分離されて処理水排出管８から反応槽２の外部へと排出される処理水の一部が処理水供給管６から廃水供給管５を流れる廃水に加えられ、これらの廃水と処理水の一部が反応槽２の下部から通液される。又、同時に空気供給管１２から散気装置１１へと供給される空気が反応槽２内に通気されるとともに、反応槽２内に供給された廃水中の被処理イオンに薬剤が添加される。尚、このとき、固体粒子排出管３に設けられたバルブ４は閉じられている。
【００３０】
而して、上述のように反応槽２内に廃水或いは廃水と処理水の一部が通液されるとともに、空気が通気されると、反応槽２内にはこれらの上向流が形成され、種晶と廃水とは空気によって攪拌されて所望の晶析処理が効率的になされる。即ち、廃水中の被処理イオンに薬剤が添加されることによって種晶に難溶性塩が析出して或る程度の大きさの固体粒子が生成される。
【００３１】
従って、反応槽２内には固体粒子と廃水（或いは廃水と処理水）及び空気が混合流となって上向きに流動し、これらはコーン１０に衝突して二分された後、その一部は傾斜板９の下面に沿って流れ、これに含まれる空気は反応槽２内の傾斜板９よりも下方の空間の最頂部（狭窄部）へと集まり、そこに開口する排気口１５から排気管１６を経て反応槽２外へと排出される。従って、反応槽２内の傾斜版９の開口部９ａを通過する空気の流量が減少し、その分だけ開口部９ａを通過する混合流の流速が低く抑えられ、開口部９ａを通過した後の固液分離部１３での固液分離と気液分離が良好になされる。そして、廃水から分離された空気は集気筒１４を通って大気中へと排出され、イオン類が固定粒子として除去された後の廃水は清澄化されて処理水として反応槽２の上端縁から流出トラフ７へと越流し、流出トラフ７から処理水排出管８へと排出され、必要に応じてその一部は処理水供給管６から反応槽２へと戻されて循環する。又、廃水中から除去された固定粒子は、適当な時間が経過した後にバルブ４が開けられると、固体粒子排出管３から反応槽２外へと排出される。
【００３２】
又、本実施の形態に係る晶析装置１においては、反応槽２の内部に傾斜板９を設け、その上方の部分を固液分離部１３とすることができるため、反応槽２の上部に外側に張り出した沈澱部を設ける必要がなく、製作コストを低く抑えることができるとともに、設置スペースを小さく抑えることができる。
【００３３】
ところで、本実施の形態では、反応槽２内の傾斜板９の下側に滞留する空気を排出するための排気口１５を反応槽２の壁面に形成したが、図２に示すように排気口１５を傾斜板９に形成し、この排気口１５に排気管１６を接続しても同様の効果が得られる。或いは、排気口１５を反応槽２の壁面と傾斜板９の双方に形成し、これらに排気管１６をそれぞれ接続しても良い
尚、以上は特に本発明を円筒型の晶析装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、それ以外の形式の晶析装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００３５】
本実施例では、図１に示す晶析装置１を用いて、被処理イオンとしてリン酸イオンを含む廃水の晶析処理を薬剤としてＣａ塩を添加することによって行った。晶析装置１の仕様と処理条件は以下の通りである。
【００３６】
反応槽寸法        ：１００ｍｍφ（直径）×２ｍＨ（高さ）
廃水リン濃度      ：１００ｍｇＰ／Ｌ
廃水流量          ：１２０Ｌ／ｈ
空気量            ：１２０ＮＬ／ｈ
種晶              ：リン鉱石（粒径０．２ｍｍφ）
種晶充填高さ      ：１ｍ
種晶展開高さ      ：１．６ｍ
使用薬剤          ：消石灰
操作ｐＨ          ：９
処理水循環水量    ：０
＜比較例＞
比較例として図４に示す従来の晶析装置２０１を用いて実施例と同条件で晶析処理を行った。
【００３７】
以上の結果、本発明に係る晶析装置１（図１参照）を用いて晶析処理を行った実施例での流出粒子（処理水と共に反応槽２外へと流出する固体粒子）の量は０ｍｇ／Ｌであるのに対して、図４に示す従来の晶析装置２０１を用いて晶析処理を行った比較例での流出粒子の量は３０ｍｇ／Ｌであった。これによって、本発明に係る晶析装置１によれば前記効果が得られることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る晶析装置の縦断面図である。
【図２】本発明に係る晶析装置の別形態を示す縦断面図である。
【図３】従来の晶析装置の縦断面図である。
【図４】従来の晶析装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１        晶析装置
２        反応槽
３        固体粒子排出管
４        バルブ
５        廃水供給管
６        処理水供給管
７        流出トラフ
８        処理水排出管
９        傾斜板
９ａ      傾斜板の開口部
１０      コーン
１１      散気装置
１２      空気供給管
１３      固液分離部
１４      集気筒
１４ａ    集気筒のテーパ部
１５      排気口
１６      排気管
【図１】
2010046607.tif 000003
【図２】
2010046607.tif 000004
【図３】
2010046607.tif 000005
【図４】
2010046607.tif 000006