(57)【要約】  【課題】有害物質が付着した微細粒子状物質を含む流状体の処理に際して、微細粒子状物質から有害物質を剥離させ処理効果を向上させる。  【解決手段】有害物質が付着した微細粒子状物質を含む流状体を、ジェットノズルから噴射して衝突させることにより、衝突時の衝撃力で前記微細粒子状物質に付着した有害物質を剥離させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質が付着した微細粒子状物質を含む流状体の処理方法であって、
ジェットノズルから前記流状体を当て板に向けて噴射し、該流状体を高速且つ高圧にて当て板に衝突させることにより、衝突時の衝撃力で前記微細粒子状物質に付着した有害物質を剥離させることを特徴とする流状体の処理方法。
【請求項２】
有害物質が付着した微細粒子状物質を含む流状体の処理方法であって、
ジェットノズルから高圧水を当て板に向けて噴射し、噴射される高圧水に前記微細粒子状物質を含む流状体を導入し、該流状体が混合された液体を高速且つ高圧にて当て板に衝突させることにより、衝突時の衝撃力で前記微細粒子状物質に付着した有害物質を剥離させることを特徴とする流状体の処理方法。
【請求項３】
有害物質が付着した微細粒子状物質を含む流状体の処理方法であって、
複数のジェットノズルから前記流状体を傾斜角を設けて合流するように噴射し、該流状体を高速且つ高圧の合流にて衝突させることにより、衝突時の衝撃力で前記微細粒子状物質に付着した有害物質を剥離させることを特徴とする流状体の処理方法。
【請求項４】
有害物質が付着した微細粒子状物質を含む流状体の処理方法であって、
複数のジェットノズルから高圧水を傾斜角を設けて合流するように噴射し、噴射される高圧水に前記微細粒子状物質を含む流状体を導入し、該流状体が混合された液体を高速且つ高圧の合流にて衝突させることにより、衝突時の衝撃力で前記微細粒子状物質に付着した有害物質を剥離させることを特徴とする流状体の処理方法。
【請求項５】
衝突した流状体または流状体が混合された液体を回収し、再度、ジェットノズルによって衝突させる請求項１乃至４の何れかに記載の流状体の処理方法。
【請求項６】
前記衝突する部分は、少なくとも液体に浸漬された状態で行う請求項１乃至４の何れかに記載の流状体の処理方法。
【請求項７】
前記ジェットノズルから噴射される流状体または流状体が混合された液体の圧力は、約１００MPaから約２００MPaである請求項１乃至６の何れかに記載の流状体の処理方法。
【請求項８】
前記流状体に含まれる微細粒子状物質の粒径は、約７５μｍ以下のものを含む請求項１乃至７の何れかに記載の流状体の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流状体の処理方法に関するものであり、特に、重金属や油分等の有害物質が付着した微細粒子状物質を含む流状体の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉛、水銀、カドミウム、砒素等の有害物質や油分が付着した金属粉、ガラス粉、セラミック粉、土や砂等の微細粒子状物質を含んだスラッジ、或いは、スラリー等の流状体（泥状のものから水または溶液を加えた液状のものまでを含む）の処理方法としては、土壌洗浄処理方法、磨砕処理方法、気泡連行方法等が知られている。
【０００３】
これらの処理方法は、微細粒子状物質を水と一緒に機械的に洗浄・磨砕させることにより、微細粒子状物質の表面に付着した有害物質を剥離・洗浄させるか、或いは、微細な気泡により有害物質を水中に分離・連行させる方法である。何れの方法も、洗浄工程後に分級機によって分級作業を行う。
【０００４】
土壌洗浄方法の一例として、傾斜した流下板を有するタンクと該タンクへ泥水を導く原水管とを備えた泥水処理装置において、原水管の適所に給薬管を接続する一方タンク内の流下始端位置には衝壁を設け、該衝壁に近く原水管の先端噴口を対峙させ、薬液を混在させた泥水を衝壁に噴射させてから流下板にそって流下させるようにした噴流式泥水処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、容器（衝突槽）の中央に向けて複数のノズルを配置し、該容器の上方から有害物質を含んだスラリー（流状体）を落下させ、このスラリーに向けて夫々のノズルから水または水／界面活性剤混合物を約１４MPaから約１４０MPaまでの圧力で噴射し、スラリーの流れがノズルから噴射された水または水／界面活性剤混合物と衝突して洗浄処理されるようにした浄化装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】実開昭５５−８４１９３号公報（第１〜１２頁、第２図）。
【特許文献２】特開２０００−１２９５２７号公報（第１〜１４頁、図４）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の発明は、原水管内の泥水に薬液を混在させて衝壁に噴射させるが、単に衝壁に衝突させるだけであるので、微細粒子状物質に付着した有害物質はそれほど剥離しないため、洗浄効果が良好ではない。
【０００７】
特許文献２記載の発明は、複数のノズルから噴射される水または水／界面活性剤混合物の交点に、有害物質を含んだスラリーを通過させて有害物質を洗浄するが、水平に配置した複数のノズルから水または水／界面活性剤混合物を噴射して交差させることは極めて困難であり、その交点は非常に小さな領域であるのでスラリーを通過させることは難しい。また、界面活性剤等の薬剤が必要であり、工程の増加及びコスト高となる。
【０００８】
そこで、有害物質が付着した微細粒子状物質を含む流状体の処理に際して、微細粒子状物質から有害物質を剥離させ処理効果を向上させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、有害物質が付着した微細粒子状物質を含む流状体の処理方法であって、ジェットノズルから前記流状体を当て板に向けて噴射し、該流状体を高速且つ高圧にて当て板に衝突させることにより、衝突時の衝撃力で前記微細粒子状物質に付着した有害物質を剥離させる流状体の処理方法を提供する。
【００１０】
ジェットノズルから噴射された流状体が高速且つ高圧で当て板に衝突すると、その衝撃で微細粒子状物質の表面から有害物質が剥離する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、有害物質が付着した微細粒子状物質を含む流状体の処理方法であって、ジェットノズルから高圧水を当て板に向けて噴射し、噴射される高圧水に前記微細粒子状物質を含む流状体を導入し、該流状体が混合された液体を高速且つ高圧にて当て板に衝突させることにより、衝突時の衝撃力で前記微細粒子状物質に付着した有害物質を剥離させる流状体の処理方法を提供する。
【００１２】
ジェットノズルから噴射された高圧水に流状体を導入すれば、高圧水と流状体が混合した液体となり、該液体が高速且つ高圧で当て板に衝突すると、その衝撃で微細粒子状物質の表面から有害物質が剥離する。
【００１３】
請求項３記載の発明は、有害物質が付着した微細粒子状物質を含む流状体の処理方法であって、複数のジェットノズルから前記流状体を傾斜角を設けて合流するように噴射し、該流状体を高速且つ高圧の合流にて衝突させることにより、衝突時の衝撃力で前記微細粒子状物質に付着した有害物質を剥離させる流状体の処理方法を提供する。
【００１４】
複数のジェットノズルから流状体が傾斜角を設けて噴射されると、該流状体がジェットノズルよりも下方の一点に集中して高速且つ高圧で衝突し、一つのジェットノズルから流状体を噴射した場合と比較して、その衝撃が増加されて有害物質の剥離性が向上する。
【００１５】
請求項４記載の発明は、有害物質が付着した微細粒子状物質を含む流状体の処理方法であって、複数のジェットノズルから高圧水を傾斜角を設けて合流するように噴射し、噴射される高圧水に前記微細粒子状物質を含む流状体を導入し、該流状体が混合された液体を高速且つ高圧の合流にて衝突させることにより、衝突時の衝撃力で前記微細粒子状物質に付着した有害物質を剥離させる流状体の処理方法を提供する。
【００１６】
複数のジェットノズルから傾斜角を設けて噴射された高圧水に流状体を導入すれば、高圧水と流状体が混合した液体となり、該液体がジェットノズルよりも下方の一点に集中して高速且つ高圧で衝突し、一つのジェットノズルから高圧水を噴射した場合と比較して、その衝撃が増加されて有害物質の剥離性が向上する。
【００１７】
請求項５記載の発明は、衝突した流状体または流状体が混合された液体を回収し、再度、ジェットノズルによって衝突させる請求項１乃至４の何れかに記載の流状体の処理方法を提供する。
【００１８】
衝突した流状体または流状体が混合された液体は、微細粒子状物質の表面から有害物質が剥離しているが、それを回収して再度ジェットノズルによって衝突させれば、更に、微細粒子状物質に残留する有害物質が剥離する。
【００１９】
請求項６記載の発明は、前記衝突する部分は、少なくとも液体に浸漬された状態で行う請求項１乃至４の何れかに記載の流状体の処理方法を提供する。
【００２０】
流状体または流状体が混合された液体は、少なくとも液体に浸漬された状態で衝突するので、流状体または流状体が混合された液体が飛散することがなく、前記浸漬された液体中で循環しながら回収されて、再度、ジェットノズルによって衝突する。
【００２１】
請求項７記載の発明は、前記ジェットノズルから噴射される流状体または流状体が混合された液体の圧力は、約１００MPaから約２００MPaである請求項１乃至６の何れかに記載の流状体の処理方法を提供する。
【００２２】
ジェットノズルから噴射される流状体または流状体が混合された液体の圧力を、約１００MPaから約２００MPaまでの高圧にすることにより、衝突時の衝撃力が増加されて有害物質の剥離性が向上する。
【００２３】
請求項８記載の発明は、前記流状体に含まれる微細粒子状物質の粒径は、約７５μｍ以下のものを含むウォータージェットを利用した流状体の処理方法を提供する。
【００２４】
約７５μｍ以下の粒径の微細粒子状物質は従来は洗浄が極めて困難であるが、ジェットノズルから噴射された流状体または流状体が混合された液体が、高速且つ高圧で当て板に衝突すると、その衝撃で約７５μｍ以下の粒径の微細粒子状物質から有害物質が剥離する。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１記載の発明は、ジェットノズルから流状体を当て板に向けて噴射し、該流状体を高速且つ高圧にて当て板に衝突させることにより、その衝撃で微細粒子状物質の表面から有害物質が剥離するので、有害物質の分離・洗浄力を向上できる。
【００２６】
請求項２記載の発明は、ジェットノズルから高圧水を噴射して微細粒子状物質を含む流状体を導入し、該流状体が混合された液体を高速且つ高圧にて当て板に衝突させることにより、ジェットノズルを通過するのは水だけとなり、ジェットノズルの磨耗を防止できるとともに、ジェットノズルが流状体で詰まる虞がない。従って、部品の消耗を低減してコストダウンが図られるとともに、噴射流量を十分に確保でき、当て板に衝突して微細粒子状物質の表面から剥離する有害物質の除去量が増大し、有害物質の分離・洗浄力がより一層向上する。
【００２７】
請求項３記載の発明は、複数のジェットノズルから傾斜角を設けて流状体を噴射するので、流状体がジェットノズルよりも下方の比較的に広い領域での一点に集中して衝突し易い。従って、一つのジェットノズルから流状体を噴射した場合と比較して、所定の時間内に流状体の処理量を増加できる。
【００２８】
請求項４記載の発明は、複数のジェットノズルから傾斜角を設けて噴射された高圧水に流状体を導入するので、高圧水と流状体が混合した液体がジェットノズルよりも下方の比較的に広い領域での一点に集中して衝突し易い。従って、一つのジェットノズルから高圧水を噴射した場合と比較して、所定の時間内に流状体の処理量を増加できる。
【００２９】
請求項５記載の発明は、回収した流状体または流状体が混合された液体を、再度、ジェットノズルによって衝突させるので、更に、微細粒子状物質に残留する有害物質が剥離して、有害物質の除去量を増大できる。
【００３０】
請求項６記載の発明は、流状体または流状体が混合された液体は、少なくとも液体に浸漬された状態で衝突するので、流状体または流状体が混合された液体が飛散することがなく、前記浸漬された液体中で循環しながら回収されて、再度、ジェットノズルによって衝突させるので、更に、微細粒子状物質に残留する有害物質が剥離して、有害物質の除去量を増大できる。
【００３１】
請求項７記載の発明は、ジェットノズルから噴射される流状体または流状体が混合された液体の圧力は、約１００MPaから約２００MPaであるので、衝突時の衝撃力が増加されて有害物質の剥離性が向上する。
【００３２】
請求項８記載の発明は、流状体に含まれる微細粒子状物質の粒径は、約７５μｍ以下のものを含むものであるが、ジェットノズルから噴射された流状体または流状体が混合された液体が、高速且つ高圧で衝突すると、その衝撃力で従来は洗浄が極めて困難であった約７５μｍ以下の粒径の微細粒子状物質から有害物質が剥離して、有害物質の分離・洗浄処理量がより一層向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の一実施の形態を、本願出願人が行った実験に基づいて詳述する。実験では、金属製品製造時に発生した油分が付着した鉄粉を含有する流状体を使用し、ウォータージェットを利用して流状体を処理した。表１は実験に使用した流状体の粒度組成を示し、図１は流状体の粒度分布を示すグラフである。
【００３４】
【表１】
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このように、流状体に含まれる微細粒子状物質の粒径は、約７５μｍ以下のものを６０％以上含んでいる。尚、前記流状体の油分濃度は約２０，０００〜３０，０００mg/kg、含水率は３０〜５０％、鉄含有量は約４０％である。
【００３５】
図２は、実験に使用した流状体の処理装置を示し、実験に先立ち、含水状態で塊状になっている流状体を篩にかけ、小石等の除去並びに凝集した塊を微粒状に粉砕する。微粒状になった流状体をペール缶１１にて所定量の水と混合・撹拌し、均一な流状体の状態にする。調整した流状体を供給用タンク１２に投入する。
【００３６】
流状体が混合された液体は、ホッパー１３の内部に設けられた流状体供給口１４へ供給される。前記流状体供給口１４の底部には開口孔１５が開穿され、ホッパー１３内部の該開口孔１５の下方位置に当て板１６を略水平に設置する。
【００３７】
一方、アクアジェットポンプ１７とロータリジェットガン１８とにより高圧水を生成し、前記流状体供給口１４の内部に設けたジェットノズル１９から高圧水を下向きに噴射する。該ジェットノズル１９は流状体が混合された液体に浸漬しているため、前記流状体供給口１４の内部に供給された液体は、ジェットノズル１９から噴射する高圧水に導かれて、流状体供給口１４の開口孔１５から高圧水とともに下方へ噴出し、高速且つ高圧にて前記当て板１６に衝突する。
【００３８】
前記ホッパー１３の下方には回収用タンク２０を設置してあり、前記当て板１６に衝突した高圧水と流状体が混合された液体を回収タンク２０に収容する。前記供給用タンク１２から流状体供給口１４へ適宜量の流状体が混合された液体を供給し、供給された液体を全量分当て板１６へ衝突させた後は、回収タンク２０に収容された液体を回収する。回収した液体は回収量を測定し、分析用試料を採取する。そして、回収した液体から２回目に供給する試料を抽出し、前記供給用タンク１２へ投入する。
【００３９】
以下、前述した手順と同様にして上記操作を繰り返し、流状体が混合された液体を高圧水とともに当て板１６に衝突させる。本実験では、同一条件で液体を当て板１６へ３回衝突させ、夫々の分析試料を採取する。尚、前記供給用タンク１２内の流状体が混合された液体を、直接ジェットノズル１９から当て板１６に向けて噴射するように構成すれば、有害物質の剥離性が向上して、より一層高い除去率を得ることができる。
【００４０】
表２は実験条件を示し、ジェットノズル１９のノズル径は０．２mm、ジェットノズル１９から当て板１６までの距離は３５mmとした。また、当て板１６の材質はＳＳ４００を使用したが、ジェットノズルから噴射される水または流状体が高速且つ高圧にて当て板１６に衝突するため、該当て板１６にはセラミックス等の高硬度の材質を使用するのが好ましい。
【００４１】
尚、図示は省略するが、ジェットノズルを複数並列に設けることにより、当て板や各種タンク等の設備を増設することなく、少ない設備投資で安価に、より多くの流状体を処理することができる。
【００４２】
【表２】
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実験（１）は、ジェットノズル１９から噴射する水の圧力を１００MPaとし、高圧水を０．６５L/minの流量で噴射する。１回目は、流状体が混合された液体を１１．７L供給し、回収タンク２０に２０．４５kgを回収した。２回目は回収タンク２０に回収した液体のうち１０Lだけを試料として供給用タンク１２から供給し、回収タンク２０に１５．６kgを回収した。３回目も回収タンク２０に回収した液体のうち１０Lだけを試料として供給用タンク１２から供給し、回収タンク２０に１４．８kgを回収した。
【００４３】
実験（２）は、ジェットノズル１９から噴射する水の圧力を２００MPaとし、高圧水を０．９１L/minの流量で噴射する。１回目は、流状体が混合された液体を１１．７L供給し、回収タンク２０に２２．４５kgを回収した。２回目は回収タンク２０に回収した液体のうち１０Lだけを試料として供給用タンク１２から供給し、回収タンク２０に１８．３kgを回収した。３回目も回収タンク２０に回収した液体のうち１０Lだけを試料として供給用タンク１２から供給し、回収タンク２０に２０kgを回収した。
【００４４】
表３は、上記実験にて回収した液体中の油分濃度の分析結果を示す。
【００４５】
【表３】
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噴射圧力が１００MPaの実験（１）では、２回目の噴射以降は急激に油分の剥離による除去が進み、処理目標とする５，０００mg/kgを２回目の噴射で略達成し（５，３４０mg/kg）、３回目の噴射では４，０００mg/kg以下（３，７７０mg/kg）までの処理が確認された。
【００４６】
噴射圧力が高い２００MPaの実験（２）では、実験（１）と同様に、２回目以降の噴射で急激な油分の剥離による除去が確認されたが、除去率は実験（１）よりも低下し、３回目の噴射でも６，６４０mg/kgと目標値を達成できなかった。両者の差異は、実験時の試料回収並びに分析用試料採取時の誤差が大きいものと推測される。
【００４７】
また、実験結果から、噴射回数の増加、即ち、流状体が混合された液体を高圧水に導入して当て板１６へ衝突させる回数の増大が、油分除去効果に大きく影響していることが判明した。
【００４８】
尚、上記実施の形態では、鉄粉に付着した油分の剥離について説明したが、アルミニウムや銅等の他の金属粉や、ガラス粉、セラミック粉、土や砂等に付着した鉛、水銀、カドミウム、砒素等の有害物質や油分の剥離に於いても適用できることは言うまでもない。
【００４９】
図３は、他の実施の形態を示し、有害物質が付着した微細粒子状物質を含む流状体を予め水と混合して液体の状態にし、該液体を底部が湾曲したボウル状の容器３０に収容する。そして、該容器３０の底部近くの中央位置にジェットノズル１９を液体に浸漬させて設置する。そして、前記ジェットノズル１９から高圧水を噴射すれば、ジェットノズル１９から噴射する高圧水に導かれて、流状体が混合された液体が容器３０の底面に衝突する。衝突した液体は容器３０の内壁に沿って上方へ流れ、前記ジェットノズル１９から噴射する高圧水に導かれて、再び容器３０の底面に衝突する。
【００５０】
このように、ジェットノズル１９から噴射する高圧水によって、流状体が混合された液体が容器３０の底面に多数回衝突するため、衝突時の衝撃力により流状体の微細粒子状物質に付着した有害物質が剥離する。尚、前記ジェットノズル１９から直接液体を噴射するように構成すれば、有害物質の剥離性が向上して、より一層高い除去率を得ることができる。
【００５１】
図４は、容器４０の上部にホッパー４１を設け、該ホッパー４１の内側に複数個のジェットノズル１９を斜め下方に傾斜角を設けて設置する。そして、該ホッパー４１の中央部の上方から、流状体が混合された液体を滴下させ、この液体に向けて夫々のジェットノズル１９から斜め下方に噴射された高圧水を一点に合流させて衝突させる。
【００５２】
高圧水と流状体が混合された液体がホッパー４１の中央部で合流して衝突することにより、この衝撃力によって流状体の微細粒子状物質に付着した有害物質が剥離する。斯かる構成の場合は、当て板が不要となり部品点数の低減によるコストダウンが図られる。更に、水平方向に高圧水を交差させる従来の方法と比べて、斜め下方に高圧水を集束するように合流させることにより、高圧水が広い領域での一点に集中して衝突し易くなる。また、衝突後の高圧水の飛散を抑制できるので、流状体が混合された液体の回収が効率よく行える。
【００５３】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
図は本発明の一実施の形態を示すものである。
【図１】流状体の粒度分布を示すグラフ。
【図２】流状体の処理装置の一例を示す解説図。
【図３】流状体の処理装置の他の一例を示す解説図。
【図４】流状体の処理装置の更に他の一例を示す解説図。
【符号の説明】
【００５５】
１２  供給用タンク
１４  流状体供給口
１６  当て板
１９  ジェットノズル
２０  回収用タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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