(57)【要約】【課題】  簡易な構成によって混合液中の固形分がスラリー貯槽の底部に沈澱して、堆積されことを防止できるスラリー貯槽を提供することを課題とするものである。【解決手段】  固形分と液体との混合液を貯留するための貯留槽（１）に、上記混合液を排出する排出管（２、４）及び上記混合液を循環させる戻り配管（２、３）の流入部（２）を接続した。また、上記戻り配管は、流出部を上記貯留槽内の底部に臨む位置に配設するとともに、上記流入部側から上記流出部側に向けて混合液を流通させるポンプ（２ａ）を介装させ、上記排出管からの混合液の排出時にポンプが回転駆動させるスラリー貯槽（Ａ）とした。【選択図】  図１
2007099380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形分と液体との混合液を貯留するための貯留槽に、上記混合液を排出する排出管及び上記混合液を循環させる戻り配管の流入部が接続され、かつ、
上記戻り配管は、流出部が上記貯留槽内の底部に臨む位置に配設されるとともに、上記流入部側から上記流出部側に向けて混合液を流通させるポンプが介装されており、上記ポンプは、上記排出管からの混合液の排出時に駆動されることを特徴とするスラリー貯槽。
【請求項２】
上記戻り配管の流出部には、上記貯留槽の中心部から外周部に向けて配設され、上記貯留槽の周方向に向けて上記混合液を排出する複数の孔が形成された多孔管が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスラリー貯槽。
【請求項３】
上記貯留槽に上記ポンプが介装された共通配管が接続され、この共通配管の上記ポンプの吐出側が分岐されることにより、一方の分岐管と上記共通配管とにより上記戻り管が構成され、かつ他方の分岐管と上記共通配管とにより上記排出管が構成されていることを特徴とする請求項１に記載のスラリー貯槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固形分と液体とからなる混合液を一時的に貯留するためのスラリー貯槽に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従前より、上述のスラリー貯槽は、一般的に、固形分と液体との混合液を貯留するための貯留槽と、この貯留槽内の混合液を外部に排出するための排出管とから概略構成されている。この排出管は、例えば、吸引口が貯留槽内の下部に配設され、かつ、ポンプに接続されることによって、このポンプの回転駆動により混合液を外部に排出するようになっている。
【０００３】
ところで、上記従来のスラリー貯槽においては、長時間、上記混合液の排出を行わないと、混合液中の固形分が貯留槽の底部に沈澱してしまう。このため、上記混合液の排出時にポンプを駆動すると、内部の液体は排出されるものの、底部に堆積した固形分については、排出管の周囲の一部が上記ポンプの吸引力によって排出されるのみで、他の底部に堆積した大部分の固形分については、排出することができなくなってしまうという問題があった。
【０００４】
この結果、上記従来のスラリー貯槽にあっては、一時貯留した上記混合液を、所定量の固形分が含まれた状態で別途使用する用途には、そのまま適用することが難しいという問題点があった。
また、定期的に、貯留槽の底部に残留した上記固形分を取り除くために、内部の液体を抜いて洗浄を行う必要があり、当該作業や復旧作業等に多くの手間を要するという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、固形分を液体に攪拌・混合して、液体とともに排出すべく、スラリー貯槽内に攪拌機を設けることが考えられる。ところが、攪拌機を設けた場合には、別途、攪拌翼を回転させるための動力が必要となり、設備コストが嵩むとともに、操作が複雑化するという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成によって、混合液中の固形分がスラリー貯槽の底部に沈澱して、堆積されることを防止できるスラリー貯槽を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、固形分と液体との混合液を貯留するための貯留槽に、上記混合液を排出する排出管及び上記混合液を循環させる戻り配管の流入部が接続され、かつ、上記戻り配管は、流出部が上記貯留槽内の底部に臨む位置に配設されるとともに、上記流入部側から上記流出部側に向けて混合液を流通させるポンプが介装されており、上記ポンプは、上記排出管からの混合液の排出時に駆動されることを特徴とするスラリー貯槽とした。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスラリー貯槽において、上記戻り配管の流出部には、上記貯留槽の中心部から外周部に向けて配設され、上記貯留槽の周方向に向けて上記混合液を排出する複数の孔が形成された多孔管が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のスラリー貯槽において、上記貯留槽に上記ポンプが介装された共通配管が接続され、この共通配管の上記ポンプの吐出側が分岐されることにより、一方の分岐管と上記共通配管とにより上記戻り管が構成され、かつ他方の分岐管と上記共通配管とにより上記排出管が構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１ないし３に記載の発明によれば、排出管から混合液を排出する際、ポンプが駆動されると、固体と液体との混合液が戻り配管の流出部から貯留槽の底部に供給されるため、貯留槽内の液体による水流が生じている。このため、上記貯留槽の底部に沈降する上記固形分を、上記液体による水流によって液体中に浮遊させて、混合液として排出管から排出することができる。
このように、簡易な構成でありながら、攪拌効果を得ることができるため、定期的な洗浄等を不要とすることができる。
【００１１】
特に、請求項２に記載の発明によれば、多孔管が貯留槽の中心部から外周部に向けて配設されて、上記貯留槽の周方向に向けて上記混合液を排出するため、スラリー貯槽内の底部に旋回流が生じて、上記貯留槽内の底部に沈降する固形分を上記液体とともに上記排出管から効率的に排出することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、上記貯留槽に接続された共通配管は、ポンプを駆動させることにより、貯留槽内の混合液を吸引するとともに、上記ポンプの吐出側が分岐されてなる一方の分岐管と他方の分岐管とに混合液を流通させ、並行的に戻り配管と排出管とに混合液を流すことができる。その結果、簡易な構成でありながらも、混合液の排出と槽内底部の攪拌とを確実に同期させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るスラリー貯槽の一実施形態および、それを用いた重金属類含有水等の処理プラントの一実施形態について、図１ないし図３を用いて説明する。
【００１４】
まず、本実施形態におけるスラリー貯槽Ａは、図１に示すように、固形分と液体との混合液を貯留する有底円筒状の貯留槽１を有しており、この貯留槽１の側壁１ａ下部に、共通配管（流入部）２が接続されている。この共通配管２には、ポンプ２ａが介装されており、このポンプ２ａの吐出側が分岐して、一方の分岐管３が貯留槽１内に戻されるとともに、他方の分岐管４が外部へと配管されている。
【００１５】
これらの分岐管３および分岐管４は、それぞれ流量調整弁３ａが介装されており、共通配管２と分岐管３とにより貯留槽１内に混合液を再供給する戻り配管２、３が構成されるとともに、共通配管２と分岐管４とにより混合液を排出する排出管２、４が構成されている。
【００１６】
この分岐管３の流出部は、上記貯留槽１底部に臨む位置に配設されており、先端部に多孔管５が接続されている。
この多孔管５は、両端が塞がれた円管状の部材であり、貯留槽１の底部に臨む位置において、一端部を貯留槽１の内壁側に位置させるとともに、他端部を貯留槽１の中心部に位置させることにより、径方向に水平に配設されている。そして、貯留槽１の内壁側に位置する多孔管５の上部に、分岐管３の先端部が接続されている。また、この多孔管５の側壁の長手方向に向けた複数箇所（図では５箇所）には、分岐管３から多孔管５内に送られてくる上記混合液を貯留槽１内に周方向に向けて水平方向に噴出する孔５ａが穿設されている。
【００１７】
次に、図２及び図３に基づいて、上述のようにして構成されたスラリー貯槽Ａを用いた重金属類含有水等の処理プラントについて、説明する。
この処理プラントは、上述のスラリー貯槽Ａを有する濾過部ユニット５０と、このユニット５０の上流側に接続される反応部ユニット１０および固液分離部ユニット３０と、このユニット５０と並列的に接続される脱水部ユニット７０とから概略構成されている。
【００１８】
ここで、上記重金属類とは、例えば、セレン、カドミウム、六価クロム、鉛、亜鉛、銅、ニッケル、ヒ素、アンチモンなどの各種重金属元素や金属元素を包含するものである。そして、上記重金属類含有水とは、上記重金属類を含む水の総称であり、自然発生的および人為的に生じた各種の廃水や排水等を含み、例えば、工場排水や下水、海水、河川水、沼や湖池の水、地表の溜まり水、河川等の堰止域の水、地下の流水や溜まり水、暗渠の水等であって、上記重金属類を含有するものである。
【００１９】
これらのユニット１０、３０、５０、７０は、各々ユニット化されて個別に搬送可能であり、上記各ユニット１０〜７０が例えば重金属類を含有する排水等の処理場所まで搬送されたうえで、互いの配管部分が接続されることにより、全体としての処理プラントが構成されるようになっている。
【００２０】
このうち、反応部ユニット１０は、上記処理場所において上記排水等を貯留したタンク１１から送水ポンプ１１ａによって排出される上記排水等を一時貯留する貯留槽１２と、上記排水等に硫酸第一鉄を添加する添加装置１３と、上記排水等および硫酸第一鉄を空気流入が遮断された内部において撹拌機１６によって撹拌しつつ反応させて還元性の鉄化合物沈殿を生成させる４基の反応槽１０ａ〜１０ｄと、この反応槽１０ａ〜１０ｄ内のｐＨ値を所定の範囲に保持するための水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液の供給装置１４とが備えられている。
【００２１】
ここで、貯留槽１２は、上部に排水等の供給管２１が接続されており、供給管２１には流量計２１ｂが介装されている。他方、この貯留槽１２の底部には、内部の上記排水等を反応槽１０ａへと移送する移送管２２が接続されており、この移送管２２には移送ポンプ２２ａおよび流量計２２ｂが介装されている。さらに、この貯留槽１２には、内部の液面を検出して送水ポンプ１１ａおよび移送ポンプ２２ａの運転を制御するレベル検出器１２ｃが設けられている。
【００２２】
また、添加装置１３は、硫酸第一鉄を蓄えるタンク１３ｄと、このタンク１３ｄ内の硫酸第一鉄を所定の流量で供給する送液ポンプ１３ａと、この送液ポンプ１３ａの吐出管２３とから構成されたもので、吐出管２３が移送管２２の流量計２２ｂの下流側に接続されている。そして、この移送管２２から硫酸第一鉄が添加された上記排水等が送られる反応槽１０ａの後段に、順次反応槽１０ｂ〜１０ｄが配置されている。
【００２３】
すなわち、４基の反応槽１０ａ〜１０ｄは、移送管２４ａ〜２４ｄによって直列的に設けられており、各移送管２４ａ〜２４ｄの流入側が前段に位置する各反応槽１０ａ〜１０ｃの底部に接続されるとともに、排出側が後段に位置する各反応槽１０ｂ〜１０ｄの上部に接続されている。そして、最終段の反応槽１０ｄの底部に接続された移送管２４ｄの他端部が、上記固液分離部ユニット３０へと接続されている。
【００２４】
この固液分離部ユニット３０には、シックナー３１が設けられている。このシックナー３１は、反応槽１０ｄから排出された鉄化合物沈殿を含むスラリーを比重によって固液分離する装置であり、中心部にはモータ３２ａと、このモータ３２ａによって回転駆動されるシャフト３２ｂと、このシャフト３２ｂの下端部に接続されてシックナー３１の底部に臨む傾斜円板状のレーキ３２ｃとからなる掻き寄せ機が設けられている。そして、このシックナー３１の上部に、シャフト３２ｂを囲繞するようにして円筒状のフィードウエル３３が設けられ、このフィードウエル３３の側面に、排水等の界面の下方位置において、上記移送管２４ｄの供給側端部が接続されている。
【００２５】
また、このシックナー３１の底部に設けられた固形分の排出口３４には、二股配管となる返送ライン２５と排出ライン２６とが接続されており、返送ライン２５は反応部ユニット１０内に設けられた返泥ポンプ２５ａの吸入側に接続されている。そして、この返泥ポンプ２５ａの吐出側に返送ライン２７の一端部が接続され、この返送ライン２７の他端部が初段の反応槽１０ａの上部に接続されている。ここで、返送ライン２７には、流量計２７ｂと条件槽１５とが介装されるとともに、流量計２７ｂの上流側に返送ライン２７内に水を供給する水供給ライン２８が開閉弁２８ａを介して枝配管されている。また、返送ライン２７には、条件槽１５の上流側に上記水酸化ナトリウム水溶液の供給装置１４における供給管２９が接続されている。
【００２６】
この供給装置１４は、水酸化ナトリウム水溶液を蓄える貯留タンク１４ｄと、この貯留タンク１４ｄ内の水酸化ナトリウム水溶液を、上記供給管２９を通じて送液するポンプ１４ａと、このポンプ１４ａを駆動制御するｐＨ計１８とを備えたもので、このｐＨ計１８は、２段目の反応槽１０ｂとの間の移送管２４ａに介装されている。
【００２７】
他方、シックナー３１の底部排出口３４に接続された排出ライン２６は、濾過部ユニット５０に設けられた送泥ポンプ３５によって、開閉弁３６ａおよび流量計３６ｂが介装された送泥ライン３６から汚泥貯槽３７に送られるようになっている。そして、この汚泥貯槽３７の排出管３８が、脱水部ユニット７０内に設置された脱水ポンプ３９の吸引側に接続されるとともに、脱水ポンプ３９の吐出側が脱水機７１に接続されている。
【００２８】
なお、汚泥貯槽３７には、内部の汚泥を撹拌する撹拌機４１と、当該汚泥の量を検出して送泥ポンプ３５の運転制御および開閉弁３６ａの開閉制御を行う超音波レベル計４２とが設けられている。
【００２９】
これに対して、シックナー３１の上部に設けられた水分のオーバーフロー部３１ａには、排水ライン４３の一端部が接続されており、当該排水ライン４３の他端部は、濾過部ユニット５０に設置された２基の砂濾過槽４４に導入されている。また、これら砂濾過槽４４からの排水は、排水ライン４５から順次用水槽４６、ｐＨ調整槽４７および処理水槽４８へと送られ、処理水槽４８から処理水が排水されるようになっている。
【００３０】
ここで、用水槽４６には、内部の液面を検出するレベル計４９と、このレベル計からの検出信号によって、内部の排水を、移送ライン５1を通じて用水として汲み出す移送ポンプ４６ａとが設けられている。そして、移送ライン５1は、送水された用水を砂濾過槽４４の逆洗浄水として供給する逆洗浄ライン５２と、同様に送水された用水を、上述した水供給ライン２８や他の洗浄水あるいは薬品溶解水として供給する用水供給ライン５３とに枝配管されている。
【００３１】
また、ｐＨ調整槽４７には、内部のｐＨ値を検出するｐＨ計５４と、このｐＨ計５４の検出信号に基づいて、ｐＨ調整槽４７内の排水を中和すべく中和剤タンク５５内の硫酸をポンプ５５ａによって添加する中和装置５７が設けられている。なお、図中符号５８は、ｐＨ調整槽４７および処理水槽４８に設けられた撹拌機である。
【００３２】
さらに、この濾過部ユニット５０には、砂濾過槽４４に隣接して、上述のスラリー貯槽Ａが設けられている。そして、このスラリー貯槽Ａには、砂濾過槽４４を逆洗浄した際の洗浄水と脱水機７１からの脱水とが、それぞれ排水ライン６１、脱水ライン６２を介して導入されるようになっている。
【００３３】
次に、上記構成からなる重金属類含有水等の処理プラントを用いて、重金属類を含有する排水を処理する場合の作用を説明する。
上記構成からなる重金属類含有水の処理プラントにおいては、各々のユニット１０〜７０を上記処理場所まで搬送して相互間の配管を連結することにより当該処理プラントを組み立てた後に、上記処理場所のタンク１１内に貯留されている重金属類を含む排水等を、送水ポンプ１１ａによって貯留槽１２へと送る。そして、この貯留槽１２内の上記排水等を、移送ポンプ２２ａによって移送管２２から初段の反応槽１０ａへと供給する。この際に、還元性鉄化合物の添加装置１３により、タンク１３ｄ内の硫酸第一鉄を、吐出管２３から移送管２２へと送ることにより、上記排水等の供給量に対応した所定量の硫酸第一鉄を添加する。
【００３４】
そして、硫酸第一鉄が添加された上記排水等を、１０℃〜３０℃の常温において撹拌機１６で撹拌しつつ、順次移送管２４ａ〜２４ｄを介して後段の反応槽１０ｂ〜１０ｄへと送る。これと並行して、後述するシックナー３１において固液分離された還元性の鉄化合物沈殿の一部を、返送ライン２５、２７から反応槽１０ａに戻すとともに、ｐＨ計１８からの検出信号に基づいて供給装置１４から供給される水酸化ナトリウム水溶液と上記沈澱とを条件槽１５で混合することによって、反応槽１０ａ〜１０ｄ内のｐＨ値を、８．５〜１１、好ましくは９．０〜１０の範囲に保持する。
【００３５】
すると、空気流入が遮断された上記反応槽１０ａ〜１０ｄにおいて酸化還元反応が生じ、グリーンラストと鉄フェライトとの混合物からなる還元性の鉄化合物沈殿が生成され、上記排水等に含まれる重金属イオンが上記グリーンラストの層間に取り込まれることにより、上記重金属を含んだ状態で上記鉄フェライト化する。具体的には、上記排水等に添加された硫酸第一鉄が、グリーンラスト（示性式の一例、［Ｆｅ（ＩＩ）4Ｆｅ（ＩＩＩ）2（ＯＨ）12］2+［ＳＯ4ｎＨ2Ｏ］2-）になる。このグリーンラストは、第一鉄と第二鉄の水酸化物が層状をなす青緑色の物質であり、層間に重金属のアニオンを取り込んだ構造を有している。そして、当該グリーンラストが緩慢に酸化されて磁性物質である鉄フェライト（Ｆｅ3Ｏ4）になる。
【００３６】
例えば、上記排水等に含まれる６価セレン（ＳｅＯ42-）は、第一鉄化合物によって還元されて４価セレン（ＳｅＯ32-）および元素セレン（Ｓｅ）になって、上記グリーンラストの層間に取り込まれた状態で沈殿化する。このようにして、硫酸第一鉄および返送された還元性の鉄化合物沈殿が添加された上記排水等は、順次反応槽１０ａ〜１０ｄに送られるにしたがって、当該排水中に含まれるセレン、カドミウム、六価クロム、鉛、亜鉛、銅、ニッケル、ヒ素、アンチモンなどの汚染物質となる重金属類が効果的に除去される。
【００３７】
次いで、上記還元性の鉄化合物沈殿を含む重金属類が除去された上記排水等は、移送管２４ｄからシックナー３１に送られて固液分離され、主として上記鉄化合物沈殿を含むスラリーの一部が、返送ライン２５、２７から再び初段の反応槽１０ａへと戻される。この際に、条件槽１５において、上述した供給装置１４により水酸化ナトリウム水溶液が添加され、反応槽１０ａへと送られる。
【００３８】
他方、上記スラリーの他部は、超音波レベル計４２からの検出信号により駆動される送泥ポンプ３５により、排出ライン２６から送泥ライン３６を通じて、一時汚泥貯槽３７に蓄えられる。そして、汚泥貯槽３７の上記スラリーは、脱水ポンプ３９によって脱水機７１に送られ、脱水処理されて脱水ケーキ７２として排出される。また、この際に分離された排水分は、脱水ライン６２からスラリー貯槽Ａの貯留槽１へと送られる。
【００３９】
他方、シックナー３１において固液分離された排水は、オーバーフロー部３１ａから排水ライン４３を通じて砂濾過槽４４へと送られ、この砂濾過槽４４において、当該排水中に残留していた還元性の鉄化合物沈殿が除去されて無害化された後に、排水ライン４５から順次用水槽４６、ｐＨ調整槽４７へと送られる。そして、このｐＨ調整槽４７において、中和装置５７から供給される硫酸によって中和され、処理水槽４８から外部に排水されて行く。
【００４０】
また、経時的な目詰まりによって砂濾過槽４４における差圧が上昇した場合には、移送ポンプ４６ａによって用水槽４６内の排水が、逆洗浄ライン５２から砂濾過槽４４に供給されて逆洗浄が行われる。この結果、砂濾過槽４４に捕集された上記鉄化合物沈殿は、排水ライン６１からスラリー貯槽Ａの貯留槽１に送られる。
【００４１】
このようにして、スラリー貯槽Ａの貯留槽１に供給された上記鉄化合物沈澱（固形分）及び排水分（液体）は、ポンプ２ａを回転駆動させ、流量調整弁３ａ、４ａを開口することにより、共通配管２内に吸引される。すると、この共通配管２内に供給された上記鉄化合物沈澱及び排水分の一部が多孔管５の孔５ａから同一周方向に向けて排出され、貯留槽１内の排水に旋回流が生じ、貯留槽１内の底部に堆積した鉄化合物沈澱が排水分中に浮遊する。他方、共通配管２内に供給された上記鉄化合物沈澱及び排水分の残部が、分岐管４から貯留槽１２へ排出される。
【００４２】
すなわち、分岐管４からの上記鉄化合物沈澱及び排水分の排出時に、ポンプ２ａを回転駆動させると、鉄化合物及び排水分が貯留槽１内に再供給されることにより、貯留槽１内に旋回流が生じるため、鉄化合物沈澱が浮遊して排水分とともに、貯留槽１２へ排出される。
【００４３】
この際、分岐管３の流出部が貯留槽１の底部に臨む位置に配設されているため、鉄化合物沈澱及び排水分は、分岐管３から再供給される時に、鉄化合物沈澱が大気中の酸素により酸化されることなく、戻り配管２、３を循環するようになっている。このため、スラリー貯槽Ａにおいて酸化されることなく、貯留槽１２へ排出され、次いで、反応槽１０ａ〜１０ｄに戻されることにより、上記反応によって再び還元性鉄化合物沈殿の生成を繰り返す。
【００４４】
また、流量調整弁３ａ、４ａの開口程度をそれぞれ調整することにより、分岐管３により貯留槽１内に循環供給される割合と、分岐管４により貯留槽１２内に排出される割合とが調整可能である。
【００４５】
以上のようにして、スラリー貯槽Ａによれば、簡易な構成でありながら、鉄化合物沈澱が貯留槽１の底部に堆積されていくことを防止することができる。さらには、鉄化合物沈澱が酸化されることなく、貯留槽１２へ排出されるため、還元性の鉄化合物沈澱の生成を繰り返すことができ、沈殿物の濃度を格段に高めることができる。
【００４６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られず、例えば、固形分として、鉄化合物沈澱を例示したが、他の還元性物質の沈殿物や、その他の固形分を用いてもよい。なお、固形分として、還元性物質を用いた場合には、貯留槽１内において酸化が防止されるため、再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係るスラリー貯槽Ａの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】上記スラリー貯槽Ａを用いた重金属類含有水の処理プラントの一実施形態の一部を示す概略構成図である。
【図３】上記処理プラントの他部を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  貯留槽
２  共通配管（流入部）
２ａ  ポンプ
３  分岐管（戻り配管の一部）
４  分岐管（排出管の一部）
【図１】
2007099380.tif 000003
【図２】
2007099380.tif 000004
【図３】
2007099380.tif 000005