(57)【要約】【課題】  粒状物層に対して供給される液の供給口の上流側における液圧の変動に応じて、適宜供給口の開度を変更可能な給液構造を提供する。【解決手段】  供給口形成部８Ａを粒状物層３ｂに対し接当又はほぼ接当させる状態に配設して、その供給口形成部８Ａに形成した供給口８ａから粒状物層３ｂに対して液Ｗ２を供給する給液構造であって、供給口形成部８Ａを、供給口８ａの上流側における液圧の上昇に伴って供給口８ａの開度が大きくなるとともに、供給口８ａの上流側における液圧の下降復帰に伴って供給口８ａの開度が小さくなる構成にする。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給口形成部を粒状物層に対し接当又はほぼ接当させる状態に配設して、その供給口形成部に形成した供給口から粒状物層に対して液を供給する給液構造であって、
前記供給口形成部を、前記供給口の上流側における液圧の上昇に伴って供給口の開度が大きくなるとともに、前記供給口の上流側における液圧の下降復帰に伴って供給口の開度が小さくなる構成にしてある給液構造。
【請求項２】
前記供給口形成部を、弾性付勢体の復元力により供給口上流側の液圧に抗して供給口開度の減少側に付勢してある請求項１記載の給液構造。
【請求項３】
前記供給口形成部が前記弾性付勢体で形成され、その弾性付勢体にスリット孔状の前記供給口が形成されている請求項２記載の給液構造。
【請求項４】
前記供給口形成部が、筒状に形成されていて、その筒軸心方向における一端が外部に露呈する貫通状態で前記粒状物層中に配設され、その供給口形成部の外部露呈側の端部開口を開閉自在にしてある請求項１〜３のいずれか１項に記載の給液構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の給液構造を用いた分離装置であって、
前記供給口から処理対象液を充填容器中の前記粒状物層に供給して、粒状物層を通過させることにより処理対象液中の被除去物質を処理対象液から除去する構成にし、
前記供給口から前記粒状物層に供給する処理対象液の供給流量を通常運転時の流量とそれよりも大きい洗浄用流量とに切り換えるための流量変更手段を設けてある分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給口形成部を粒状物層に対し接当又はほぼ接当させる状態に配設して、その供給口形成部に形成した供給口から粒状物層に対して液を供給する給液構造、及び、それを用いた分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の給液構造は、供給口形成部として、供給口を備えた供給管を粒状物層中に配設したり、供給口形成部として多数のスリット孔を備えたウェッジワイヤースクリーンや多数の孔を備えたパンチングメタル等の多孔部材を粒状物層に対して接当又はほぼ接当させた状態に配設したりして、それら供給管や多孔部材から粒状物層に液を供給しており、この給液構造を用いた装置の一例としては、粒状物層であるろ材層に対して、被ろ過物質を含有するろ過対象液を供給して、ろ過対象液にろ過処理を施していた構成のものがある（例えば，特許文献１参照。）。
そして、それら供給管や多孔部材に形成する供給口は粒状物層の粒状物が通過できない大きさに形成されていた。
【特許文献１】特開２００３-２９９９１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の給液構造であると、供給口において目詰まりが生じた場合や液の供給流量を増大させた場合などによる供給口の上流側における液圧の上昇において、大幅な圧力損失を免れることができず、例えば、特許文献１のようなろ過装置では、粒状物層であるろ材層において捕捉された被ろ過物質により目詰まりを生じることがあり、これによって供給口における液圧が上昇した時、その目詰まりを人為的に解消しない限り、目詰まりによる大幅な圧力損失を免れることができなかった。
このため、装置全体として輸送動力が増大し、更に、供給口の上流側における液圧が上昇した状態で液の供給を継続すると、供給口形成部や液を供給するためのポンプ等の装置に大きな負担がかかっていた。
また、従来の供給構造では、目詰まりを人為的に解消するためのメンテナンスの負担も大きくなっていた。
これらの実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な改良をもって上記問題を効果的に解消する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１特徴構成は、給液構造に係り、その特徴は、
供給口形成部を粒状物層に対し接当又はほぼ接当させる状態に配設して、その供給口形成部に形成した供給口から粒状物層に対して液を供給する給液構造において、
前記供給口形成部を、前記供給口の上流側における液圧の上昇に伴って供給口の開度が大きくなるとともに、前記供給口の上流側における液圧の下降復帰に伴って供給口の開度が小さくなる構成にしてある点にある。
【０００５】
この構成であれば、例えば、供給口に目詰まりが生じることや粒状物層に供給する液の供給流量を変更することによって、供給口の上流側における液圧が上昇しても、液圧上昇に伴って供給口の開度が自動的に大きくなるので、供給口の上流側における圧力損失を抑制することができる。
また、供給口に目詰まりが生じることによる液圧上昇に伴って、供給口の開度が自動的に大きくなることで、供給口の目詰まりを効果的に解消することができ、この目詰まり解消による液圧の下降復帰に伴って、供給口の開度が自動的に小さくなるので、粒状物層を形成する粒状物が供給口の上流側に漏出することも確実に防止することができる。
【０００６】
つまり、この構成であれば、供給口の上流側における液圧の上昇又は下降復帰に伴って供給口の開度が大きく又は小さくなるので、粒状物層の粒状物が供給口の上流側に漏出することを防止しながら、供給された液の圧力損失を効果的に抑制することができるとともに、供給口の目詰まりも自動的に解消することができ、これによって、本発明の供給構造を採用した設備においては、設備全体としての輸送動力の増大を抑制することができ、また、設備における各装置に対する負担も減少させることができる。更に、目詰まり解消のためのメンテナンスの負担も大幅に低減することができる。
【０００７】
本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成の実施において好適な構成であり、その特徴は、
前記供給口形成部を、弾性付勢体の復元力により供給口上流側の液圧に抗して供給口開度の減少側に付勢してある点にある。
【０００８】
つまり、この構成であれば、弾性付勢体の弾性変形性を利用して、供給口の上流側における液圧の上昇に伴って供給口の開度が大きくなり、供給口の上流側における液圧の下降復帰に伴って供給口の開度が小さくなるので、供給口の開度の調整を機械的に行う場合と比べると、供給口上流側の液圧を検出する圧力センサや供給口の開度を調整する機械的作動装置等の設備を必要とせず、安価なゴムやバネ等の弾性付勢体を用いて、設備コスト及び設備の運転コストを大幅に削減することできる。
【０００９】
また、供給口の開度の調整を機械的に行うのに比べて、液圧の上昇により供給口の開度を大きくするタイミングにおいてタイムラグが生じたりすることもないので、粒状物層の粒状物が供給口の上流側に漏出することを確実に防止することができる。
【００１０】
本発明の第３特徴構成は、第２特徴構成の実施において好適な構成であり、その特徴は、
前記供給口形成部が前記弾性付勢体で形成され、その弾性付勢体にスリット孔状の前記供給口が形成されている点にある。
【００１１】
つまり、この構成であれば、供給口形成部（少なくとも供給口形成部における供給口の形成箇所）を弾性付勢体で形成し、その弾性付勢体にスリット孔状の供給口を形成するので、弾性付勢体の弾性変形性により、供給口の上流側における液圧が上昇したとき、スリット孔状の供給口が大きく開いて液の圧力損失が抑制され、また、液圧が下降復帰したとき、スリット孔状の供給口が小さくなって、粒状物層の粒状物の供給口の上流側への漏出が防止される。
【００１２】
そして、例えば、供給口形成部として合成樹脂製のゴムホースを用いると、そのゴムホースに供給口としてスリット孔を形成するだけで、本発明の給液構造を構成することができることから、設備コストの面で非常に有利なものにすることできる。
【００１３】
本発明の第４特徴構成は、第１〜第３特徴構成のいずれか１つの特徴構成の実施において好適な構成であり、その特徴は、
前記供給口形成部が、筒状に形成されていて、その筒軸心方向における一端が外部に露呈する貫通状態で前記粒状物層中に配設され、その供給口形成部の外部露呈側の端部開口を開閉自在にしてある点にある。
【００１４】
つまり、この構成であれば、筒状の供給口形成部が、粒状物層を貫通し、その筒軸心方向における一端が外部に露呈する状態で配設されていて、その外部露呈側の端部開口を開閉自在にしてあるので、この筒状の供給口形成部内に種々の物質が蓄積して汚垢しても、供給口形成部を覆う粒状物層を取り除いたり、供給口形成部を粒状物層から取り出したりすることなく、その外部露呈側の開口から容易に内部を洗浄することができる。
【００１５】
本発明の第５特徴構成は、分離装置に係り、その特徴は、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の給液構造を用いた分離装置において、
前記供給口から処理対象液を充填容器中の前記粒状物層に供給して、粒状物層を通過させることにより処理対象液中の被除去物質を処理対象液から除去する構成にし、
前記供給口から前記粒状物層に供給する処理対象液の供給流量を通常運転時の流量とそれよりも大きい洗浄用流量とに切り換えるための流量変更手段を設けてある点にある。
【００１６】
つまり、この構成では、処理対象液を粒状物層に通過させて処理対象液中の被除去物質を除去する分離処理において、粒状物層の充填容器中に種々の蓄積物質が蓄積することに対し、粒状物層への処理対象液の供給流量を流量変更手段によって、洗浄用流量に切り換えることにより、その大流量の処理対象液をもって洗い流す形態で、蓄積物質を充填容器中から排除することができる。
【００１７】
そして、粒状物層に供給する液の供給流量を通常運転時の流量からそれよりも大きい洗浄用流量に切り換えたとき、その流量変更による供給口上流側の液圧上昇に伴って供給口の開度が自動的に大きくなり、液の圧力損失が効果的に抑制されるので、装置全体において圧力損失による輸送動力の増大を抑制することができ、また、洗浄用流量から通常運転時流量に切り換えたときに、その流量変更による供給口上流側の液圧下降に伴って供給口の開度が小さくなるので、粒状物層を形成する粒状物が供給口の上流側に漏出することを確実に防止することができる。
なお、分離処理とは、ろ過分離処理、晶析分離処理、分解分離処理など様々の分離処理を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１〜図６は、本発明の実施形態である半導体、電気、化学、医薬、電力などの工場から排出されるフッ素を含有した処理対象液である廃液Ｗから被除去物質であるフッ素を除去するためのフッ素除去設備を示し、その液供給経路Ｒにおいて、廃液Ｗにカルシウム化合物Ｃを添加して、廃液Ｗ中のフッ素と反応させてフッ化カルシウムＳ１を生成し、そのフッ化カルシウムＳ１を沈殿させて廃液Ｗから除去する前処理部である第１処理部１と、その第１処理済みの廃液Ｗ１に反応剤Ａを添加して混合液Ｗ２を生成する第２処理部２と、その混合液Ｗ２を多数の粒状物である晶析用固形剤Ｂの粒子に接触させることで、混合液Ｗ２中に残存するフッ素を取り込んで晶析用固形剤Ｂの粒子の表面に、フッ素含有難溶解性物質の結晶を晶析させて混合液Ｗ２中からフッ素を分離して除去する分離装置である第３処理部３とから構成され、それら３つの処理部１，２，３からなる処理行程を経て、廃液Ｗ中のフッ素を除去する。
【００１９】
第１処理部１は、廃液貯留槽４から送出されたフッ素を含有する廃液Ｗにカルシウム化合物Ｃを添加してフッ化カルシウムＳ１を生成する第１混合槽１Ａと、その第１混合槽１Ａから送出されたフッ化カルシウムＳ１を含有する廃液Ｗに凝集剤Ｌを添加してフッ化カルシウムＳ１を凝集させる第１凝集槽１Ｂと、凝集されたフッ化カルシウムＳ１を回収除去するために沈殿させる第１沈殿槽１Ｃとから構成されていて、この第１処理部１において、廃液Ｗ中の多くのフッ素がフッ化カルシウムＳ１となって除去される。
【００２０】
第１沈殿槽１Ｃで沈殿させたフッ化カルシウムＳ１は、吸引ポンプＰ１により第１沈殿槽１Ｃから引き抜かれて搾液部５に収容され、搾液部５により搾り出た排液Ｗ′は廃液貯留槽４に戻る構成になっている。
【００２１】
第２処理部２は、第１処理部１を通過した第１処理済みの廃液Ｗ１（つまり、第１処理部１の第１沈殿槽１Ｃにおける上澄みの廃液Ｗ）に反応剤Ａを添加して混合液Ｗ２を生成する第２混合槽２Ａから構成されており、この第２処理部２において生成された混合液Ｗ２中には、第１処理済みの廃液Ｗ１中の成分と反応剤Ａ中の成分とにより生成された懸濁物質Ｓ２が含有されている。
【００２２】
第１処理部１の第１混合槽１Ａ、第１凝集槽１Ｂ、第２処理部２の第２混合槽２Ａのそれぞれには、各槽内の廃液Ｗ，Ｗ１又は混合液Ｗ２を攪拌するための回転攪拌装置６ａ，６ｂ，６ｃが設けられており、第１混合槽１Ａにおいては廃液Ｗ中のフッ素とカルシウム、第１凝集槽１Ｂにおいては廃液Ｗ中のフッ化カルシウムＳ１と凝集剤Ｌ、第２混合槽２Ａにおいては第１処理済みの廃液Ｗ１中のカルシウムと反応剤Ａを、回転攪拌装置６ａ，６ｂにより攪拌することで積極的に混合させて反応又は凝集作用を促進している。
【００２３】
また、第１混合槽１Ａと第２混合槽２Ａのそれぞれには、槽内の廃液Ｗ，Ｗ１又は混合液Ｗ２のｐＨ値を測定するペーハー計（図示せず）が設けられていて、カルシウム化合物Ｃが添加される第１混合槽１ＡにおけるｐＨ値を８以上のアルカリ性となるように調整し、反応剤Ａが添加される第２混合槽２ＡにおけるｐＨ値を６〜７程度に低下させるように調整する。
このようにｐＨ調整することにより、第２混合槽２Ａにおいて、廃液Ｗ１と反応剤Ａとによる他の難溶解性物質の生成を極力抑制し、フッ素含有難溶解性物質の生成量が増加させることができる。
【００２４】
第３処理部３は、第２処理部２を通過した廃液Ｗ１と反応剤Ａとからなる混合液Ｗ２を流入させて貯留する中間貯留槽３Ａと、フッ素含有難溶解性物質を表面に晶析させる晶析用固形剤Ｂを充填層状態で収容した充填容器である充填塔３Ｂと、中間貯留槽３Ａから充填塔３Ｂへ混合液Ｗ２を供給する充填塔３Ｂの下端に連通接続された送入路３Ｃと、送入路３Ｃ上に設けられた供給ポンプＰ２と、充填塔３Ｂを通過した粒状物層通過液Ｗ３を送出する充填塔３Ｂの上端に連通接続された送出路３Ｄと、送出路３Ｄを通じて充填塔３Ｂから送出された粒状物層通過液Ｗ３に対して再び沈殿処理を施すための後処理沈殿槽である第３沈殿槽３Ｅと、第３沈殿槽３Ｅ内の槽底に設けられた流路切換手段Ｘである還流ポンプＰ３と、還流ポンプＰ３により粒状物層通過液Ｗ３を充填塔３Ｂよりも上流側の液供給経路Ｒに戻す還流路３Ｆと、第３沈殿槽３Ｅから粒状物層通過液Ｗ３を系外に排出する排出路３Ｇから構成されており、第３処理部３は、充填塔３Ｂに対する混合液Ｗ２の供給流量を、流量変更手段Ｙによって通常運転時流量とそれよりも流量の大きい洗浄用流量とに変更可能で、流量変更手段Ｙで充填塔３Ｂに対する混合液Ｗ２の供給流量を通常運転時流量から洗浄用流量に変更することで、充填塔３Ｂ内を洗浄することができ、これによって、第２処理部２において生成された後、充填塔３Ｂに供給され充填塔３Ｂ内に蓄積物質として蓄積した懸濁物質Ｓ２を洗い流すことができ、洗浄運転時に充填塔３Ｂから送出された多量の懸濁物質Ｓ２を含有している粒状物層通過液Ｗ３は、還流ポンプＰ３により粒状物層通過液Ｗ３の流路を切り換えて、粒状物層通過液Ｗ３を還流路３Ｆを通じて充填塔３Ｂの上流側の液供給経路Ｒに戻すようにしている。
【００２５】
中間貯留槽３Ａは、第２処理部２の第２混合槽２Ａから供給された混合液Ｗ２を一時的に貯留するので、この中間貯留槽３Ａにおいて、廃液Ｗ１と反応剤Ａとからなる混合液Ｗ２の反応時間を長く取ることができる。
【００２６】
充填塔３Ｂには、洗浄運転時に晶析用固形剤Ｂの粒状物層３ｂを攪拌する回転攪拌装置６ｄが設けられており、この回転攪拌装置６ｄによって粒状物層３ｂを攪拌することで、晶析用固形剤Ｂの表面に晶析したフッ素含有難溶解性物質による粒状物層３ｂ内における晶析用固形剤Ｂどうしの付着連結を粉砕して、混合液Ｗ２が粒状物層３ｂを通過しやすい状態にするとともに、洗浄運転時における充填塔３Ｂ内の洗浄をより一層効果的なものにしている。
【００２７】
還流路３Ｆは、その途中部分で、還流路３Ｆを通過する粒状物層通過液Ｗ３を第１処理部１の第１混合槽１Ａに戻す長還流路１１と、第２処理部２を通過した混合液Ｗ２を第３処理部３の中間貯留槽３Ａから充填塔３Ｂに供給するための送入路３Ｃに戻す短還流路１２とに分岐して設けられているとともに、長還流路１１と短還流路１２とのそれぞれには、それら流路１１，１２を開閉自在な開閉弁１３，１４が設けられている。
【００２８】
流量変更手段Ｙは、第３処理部３における供給ポンプＰ２と、還流ポンプＰ３と、両還流路１１，１２上に設けられた開閉弁１３，１４と、これら供給ポンプＰ２、還流ポンプＰ３、両開閉弁１３，１４及び充填塔３Ｂの回転攪拌装置６ｄを作動制御するための制御装置１５とから構成されていて、図２に示すように、通常運転時においては、中間貯留槽３Ａから供給ポンプＰ２によって送入路３Ｃを通じて充填塔３Ｂに送出された混合液Ｗ２は、粒状物層３ｂにおいて下端から順に通過させて、充填塔３Ｂの上端から粒状物層通過液Ｗ３として送出路３Ｄを通じて第３沈殿槽３Ｅに送出され、その第３沈殿槽３Ｅにおける上澄みの粒状物層通過液Ｗ３を晶析処理済み（フッ素除去済み）の粒状物層通過液Ｗ３として、排出路３Ｇから系外に排出する。
【００２９】
そして、図３に示すように、洗浄運転時においては、制御装置１５により供給ポンプＰ２が停止されるとともに、長還流路１１に設けられた開閉弁１３を閉じて、短還流路１２に設けられた開閉弁１４を開き、第３沈殿槽３Ｅ内の還流ポンプＰ３を作動させることで、粒状物層通過液Ｗ３の流路を排出路３Ｄから還流路３Ｆに切り換え、第３沈殿槽３Ｅ内の粒状物層通過液Ｗ３を短還流路１２を通じて中間貯留槽３Ａと充填塔３Ｂとに亘る送入路３Ｃにおける供給ポンプＰ２よりも下流側に戻し、その粒状物層通過液Ｗ３を混合液Ｗ２として再び充填塔３Ｂを通過させる。
【００３０】
また、送入路３Ｃ上において、送入路３Ｃに対する短還流路１２の合流箇所よりも下流側の位置に、洗浄運転時の粒状物層通過液Ｗ３が中間貯留槽３Ａの側に逆流することを防止する逆止弁１６が設けられており、つまり、洗浄運転時においては、粒状物層通過液Ｗ３は中間貯留槽３Ａに流入することなく、還流ポンプＰ３によって充填塔３Ｂ、送出路３Ｄ、第３沈殿槽３Ｅ、短還流路１２及び送入路３Ｃの間で循環される構成になっている。
【００３１】
この時の充填塔３Ｂに対する混合液Ｗ２の供給流量は、通常運転時における供給ポンプＰ２による充填塔３Ｂに対する混合液Ｗ２の供給流量よりも大きくなるように、還流ポンプＰ３の出力を調整して設定するとともに、粒状物層通過液Ｗ３を長還流路１１よりも流路抵抗の小さい短還流路１２に通過させることにより、大きな流量を送出する洗浄運転時における還流ポンプＰ３の負担を小さくすることができ、これによって、洗浄運転時における運転コストを低廉化することができる。
【００３２】
また、洗浄運転時は還流ポンプＰ３によって充填塔３Ｂ、送出路３Ｄ、第３沈殿槽３Ｅ、短還流路１２及び送入路３Ｃの間で、粒状物層通過液Ｗ３を循環させているので、充填塔３Ｂに供給する混合液Ｗ２を貯留してある中間貯留槽３Ａからは混合液Ｗ２が送出されていない状態にあり、中間貯留槽３Ａの混合液貯留量は洗浄運転時に増大するようになっている。
【００３３】
つまり、通常運転時において、第２処理部２から中間貯留槽３Ａに流入する混合液Ｗ２の流入量が、充填塔３Ｂに供給される供給流量よりも小さくなるように設定されており、これによって、通常運転中は中間貯留槽３Ａの混合液貯留量を減少させることができ、混合液Ｗ２の中間貯留槽３Ａからの溢水を防止し、中間貯留槽３Ａからの送出が停止している洗浄運転中に中間貯留槽３Ａにおける混合液貯留量を増大させて、洗浄運転に必要な大量の混合液Ｗ２を十分に確保することができる。
【００３４】
所定時間の洗浄運転後、洗浄運転から通常運転に切り換えるとき、図４に示すように、まず長還流路開閉弁１３の開くとともに、短還流路開閉弁１４を閉じて、還流ポンプＰ３により送出される粒状物層通過液Ｗ３を長還流路１１を通じて第１処理部１の第１混合槽１Ａに戻すようにし、供給ポンプＰ２を作動させて、混合液Ｗ２を貯留している中間貯留槽３Ａから充填塔３Ｂに対して洗浄用流量で供給する。
【００３５】
このように、その中間貯留槽３Ａからの混合液Ｗ２を充填塔３Ｂに供給することで、洗浄用流量で充填塔３Ｂ、送出路３Ｄ、第３沈殿槽３Ｅ、短還流路１２及び送入路３Ｃの間を循環させていた多量の懸濁物質Ｓ２を含有する粒状物層通過液Ｗ３を押し流して充填塔３Ｂ内を清浄化することができ、そして、多量の懸濁物質Ｓ２を含有する粒状物層通過液Ｗ３は長還流路１１を通じて第１混合槽１Ａに戻すことで、第１処理部１の第１凝集槽１Ｂ及び第１沈殿槽において、フッ化カルシウムＳ１と共に凝集・沈殿処理を施すことができ、よって、懸濁物質Ｓ２が排出路３Ｇから晶析処理済みの粒状物層通過液Ｗ３と共に系外に排出されることを効果的に抑制することができる。
【００３６】
なお、通常運転時に第３沈殿槽３Ｅにおいて沈殿させた懸濁物質Ｓ２も、還流ポンプＰ３により洗浄運転時における粒状物層通過液Ｗ３と共に還流路３Ｆを通じて、充填塔３Ｂよりも上流側の液供給経路Ｒに戻され、最終的には第１処理部１の第１混合槽１Ｃにおいてフッ化カルシウムＳ１と共に沈殿処理される。
【００３７】
そして、所定時間、供給ポンプＰ２と還流ポンプＰ３を同時に作動させた後、還流ポンプＰ３を停止させて、粒状物層通過液Ｗ３の流路を還流路３Ｆから排出路３Ｇに切り換えると共に供給ポンプＰ２による充填塔３Ｂに対する混合液Ｗ２の供給流量を通常運転時流量に戻して、洗浄運転から通常運転への切り換えを終了する。
【００３８】
多数の晶析用固形剤Ｂからなる粒状物層３ｂを収容した充填塔３Ｂにおいて、図５に示すように、充填塔３Ｂに混合液Ｗ２を供給するために充填塔３Ｂの下端に連通接続された送入路３Ｃの供給部８は、水平配置された復元力を有する弾性付勢体である筒状のゴム管８Ａとそれと接続される金属管８Ｂとから形成されていて、粒状物層３ｂ内に埋設した形態で配設されているとともに、そのゴム管８Ａの下方側に、ゴム管８Ａの管軸心方向に長い単数又は複数のスリット孔８ａが、充填塔３Ｂに対する混合液Ｗ２の供給口として形成されている。
【００３９】
図６に示すように、ゴム管８Ａはそれの弾性変形性とスリット孔８ａを閉塞する方向に付勢する復元力とによって、スリット孔８ａは充填塔３Ｂに供給される混合液Ｗ２の供給流量の変化に伴って、その開度が自動的に変更するようになっている。
つまり、流量変更手段Ｙにより、充填塔３Ｂに供給される混合液Ｗ２（粒状物層通過液Ｗ３）の供給流量を通常運転時流量から洗浄用流量に切り換えたとき、充填塔３Ｂに対する混合液Ｗ２の供給流量の増大に伴って、ゴム管８Ａのスリット孔８ａの上流側の液圧が上昇するため、スリット孔８ａの開度は自動的に大きくなり、反対に、洗浄用流量から通常運転時流量に切り換わるときは、充填塔３Ｂに対する混合液Ｗ２の供給流量の減少に伴って、ゴム管８Ａのスリット孔８ａの上流側の液圧が下降復帰するため、スリット孔８ａの開度は自動的に小さくなって、スリット孔８ａから粒状物層３ｂを形成する晶析用固形剤Ｂがスリット孔８ａの上流側に漏出することを防止する。
【００４０】
また、通常運転時流量において、ゴム管８Ａのスリット孔８ａの一部が懸濁物質Ｓ２の付着により塞がった時でも、そのスリット孔８ａの閉塞に伴い混合液Ｗ２のスリット孔８ａの上流側の液圧が上昇するため、よって、スリット孔８ａの開度は自動的に大きくなり、付着した懸濁物質Ｓ２によるスリット孔８ａの付着を自動的に解除することができる。
【００４１】
ゴム管８Ａにおいて、送入路３Ｃの金属管８Ｂと接続される側の端部と反対側の端部には、ゴム管洗浄用開口８ｂを備えた耐腐食性の金属管８Ｂが充填塔３Ｂのケーシングを連通する状態で設けられているとともに、そのゴム管洗浄用開口８ｂには、その開口８ｂを開閉自在の金属蓋９が設けられており、ゴム管８Ａ内における懸濁物質Ｓ２の付着や蓄積が著しいときに、その開口８ｂを開けて、ゴム管８Ａの内部を洗浄することできる。
【００４２】
廃液Ｗ中のフッ素を除去するための第１処理部１におけるカルシウム化合物Ｃ、第２処理部２における反応剤Ａ及び第３処理部３における晶析用固形剤Ｂについて説明する。
【００４３】
第１処理部１において、廃液Ｗに添加されるカルシウム化合物Ｃは、廃液Ｗ中のフッ素と反応してフッ化カルシウムＳ１を生成し、第２処理部２及び第３処理部３においてフッ素含有難溶解性物質を生成するものであり、好ましくは第１処理部１の第１混合槽１ＡにおけるｐＨ値を８以上のアルカリ性にするものがよい。
【００４４】
本発明で使用されるカルシウム化合物Ｃとしては、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、過酸化カルシウム、次亜リン酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、リン酸カルシウム等が挙げられる。
【００４５】
第２処理部２において、第１処理済みの廃液Ｗ１に添加される反応剤Ａは、廃液Ｗ中のフッ素及び第１処理部１で添加されたカルシウムと共にフッ素含有難溶解性物質を第２処理部２及び第３処理部３において生成させるリン酸類及び／又はリン酸化合物（以下、『リン酸類物質』と称する）であり、好ましくは、第２混合槽２ＡのｐＨ値を６〜７に低下させるものがよい。
【００４６】
本発明で使用されるリン酸類物質の反応剤Ａとしては、正リン酸（オルトリン酸）、次亜リン酸、亜リン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、トリメタリン酸、ウルトラリン酸、テトラメタリン酸、イソテトラポリリン酸、ヘキサメタリン酸等のリン酸類や、リン酸アンモニウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、トリメタリン酸ナトリウム、トリメタリン酸カリウム、ウルトラリン酸ナトリウム、ウルトラリン酸カリウム、テトラメタリン酸ナトリウム、テトラメタリン酸カリウム、イソテトラポリリン酸ナトリウム、イソテトラポリリン酸カリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸カリウム、次亜リン酸カルシウム等のリン酸化合物が挙げられる。
【００４７】
第３処理部３において、第２処理部２から送出された混合液Ｗ２を接触させる晶析用固形剤Ｂは、廃液Ｗ中のフッ素、第１処理部１で添加されたカルシウム及び第２処理部２で添加されたリン酸からなるフッ素含有難溶解性物質をその表面に晶析生成させるカルシウムとリンを含有する化合物であり、混合液Ｗ２中で溶解しないものであればよい。
【００４８】
本発明で使用されるカルシウム・リン含有化合物である晶析用固形剤Ｂとしては、トリカルシウムフォスフェート、ダイカルシウムフォスフェート、オクタカルシウムフォスフェート、テトラカルシウムフォスフェート等のリン酸カルシウムやハイドロキシアパタイト、フルオロアパタイト等のアパタイト構造のものが挙げられる。
【００４９】
各処理部１，２，３における作用を説明する。
【００５０】
第１処理部１では、廃液Ｗにカルシウム化合物Ｃの一例である水酸化カルシウム［Ｃａ（ＯＨ）2］を添加して、廃液Ｗ中のフッ素［Ｆ2］と反応させてフッ化カルシウムＳ１［ＣａＦ2］を生成し、第１沈殿槽１Ｃにおいて除去される。
つまり、第１処理部１では、廃液Ｗに、フッ素、カルシウム及びリン酸からなるフッ素含有難溶解性物質を生成するために必要なカルシウムを添加しながら、フッ素［Ｆ2］をフッ化カルシウムＳ１［ＣａＦ2］として除去することができる。
【００５１】
第２処理部２では、第１処理部１では除去できなかったフッ素及びカルシウムを含有する第１処理済みの廃液Ｗ１に先述した反応剤Ａの一例である正リン酸［Ｈ3ＰＯ4］を添加することで、リン酸カルシウム［Ｃａ3（ＰＯ4）2］及びフッ素含有難溶解性物質の一例であるフルオロアパタイト［Ｃａ5（ＰＯ4）3Ｆ］が懸濁物質Ｓ２となって生成される。
つまり、第２処理部２では、第１処理済みの廃液Ｗ１に、フッ素、カルシウム及びリン酸からなるフッ素含有難溶解性物質を生成するために必要なリン酸を添加する。
【００５２】
第３処理部３では、フッ素、カルシウム、リン酸を含有する第２処理部２から供給される混合液Ｗ２を、充填塔３Ｂに収容された晶析用固形剤Ｂの一例であるリン酸カルシウム［Ｃａ3（ＰＯ4）2］の粒子に接触させると、そのリン酸カルシウム［Ｃａ3（ＰＯ4）2］粒子の表面が一旦溶解して、混合液Ｗ２中のカルシウムとリン酸とをそのリン酸カルシウム［Ｃａ3（ＰＯ4）2］粒子の表面において再結晶化させる際に混合液Ｗ２中のフッ素も取り込んで、リン酸カルシウム［Ｃａ3（ＰＯ4）2］粒子の表面に、溶解度の極めて低いフッ素含有難溶解性物質であるフルオロアパタイト［Ｃａ5（ＰＯ4）3Ｆ］が晶析生成される。
【００５３】
このように第１処理部１、第２処理部２及び第３処理部３における処理行程により、カルシウム化合物Ｃを添加するだけでは、十分に除去できなかった廃液Ｗ中のフッ素を効果的に除去することができ、廃液Ｗ中に含有されていたフッ素濃度を排出基準濃度又は環境基準濃度を下回るものにすることができる。
【００５４】
以上、上述のように混合液Ｗ２の供給部８を構成することで、粒状物層３ｂに蓄積した懸濁物質Ｓ２を粒状物層３ｂから排出するための流量変更手段Ｘによって、粒状物層３ｂに供給する混合液Ｗ２の供給流量を通常運転時の流量からそれよりも大きい洗浄用流量に切り換えたとき、その流量変更による混合液Ｗ２の供給口であるスリット孔８ａの上流側の液圧上昇に伴って、ゴム管８Ａの弾性変形性によりスリット孔８ａの開度が自動的に大きくなって、混合液Ｗ２のスリット孔８ａへの供給圧力の損失が効果的に抑制されるので、全体において圧力損失による運転コストの高騰化を抑制することができ、また、洗浄用流量から通常運転時流量に切り換えたとき、その流量変更による混合液Ｗ２のスリット孔８ａの上流側の液圧下降に伴って、ゴム管８Ａの復元力によりスリット孔８ａの開度が小さくなるので、粒状物層３ｂを形成する晶析用固形剤Ｂがスリット孔８ａの上流側に漏出することを確実に防止する。
【００５５】
〔別実施形態〕
次の別実施形態を列記する。
【００５６】
上述の実施形態では、供給部８が供給口形成部を構成する筒状のゴム管８Ａとそのゴム管８Ａと接続される金属管８Ｂとから形成され、ゴム管８Ａにそれの筒軸心方向に沿ってスリット孔８ａを形成して供給口としていたが、供給部８の供給口形成部及び供給口の構成はこれに限るものではなく、供給部８が、供給口上流側の液圧上昇に伴って供給口の開度が大きくなり、供給口上流側の液圧下降に伴って供給口の開度が小さくなる構成であれば、種々の構成を採用することができる。
【００５７】
また、上述の実施形態では、筒状の供給部８が粒状物層３ｂを貫通し、その管軸心方向（筒軸心方向）における少なくとも一端が外部に露呈する状態で配設されているとともに、その供給部８の筒軸心方向における外部露呈側の端部開口８ｂに、端部開口８ｂを開閉自在にするために金属蓋９が設けられていたが、供給部８の一端が外部に露呈していなくてもよく、その場合、金属蓋９が開閉できなく構成、又は、供給部８に一端側の端部開口８ｂが存在しない構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、フッ素除去設備においてフッ素を分離除去するための分離装置に用いられるほか、被除去物質を濾過処理するための分離装置や砂中や土中の散水管等その他種々の装置・用途に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明のフッ素除去設備の実施形態を示す構造図
【図２】通常運転時を示す図
【図３】洗浄運転時を示す図
【図４】洗浄運転から通常運転への切り換え時を示す図
【図５】充填塔の拡大断面図
【図６】（イ）通常運転時における供給部の平面視拡大断面図            （ロ）洗浄運転時における供給部の平面視拡大断面図
【符号の説明】
【００６０】
３Ｂ      充填容器
３ｂ      粒状物層
８Ａ      供給口形成部（弾性付勢体）
８ａ      供給口（スリット孔）
８ｂ      端部開口
Ｗ２      液（処理対象液）
Ｘ        流量変更手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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