(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
小径端部に固形分排出口を有する截頭円錐部と、該截頭円錐部の大径端側に連らなり、他端に環状堰板を設けた清澄液排出口を有する円筒部とからなる回転ボウルと、該回転ボウルと同軸的に設け若干の差速を持って回転するスクリュウコンベアと、上記清澄液排出口に隣接して設けられる清澄液室と、該清澄液室に先端が浸漬して装着される清澄液汲み出し手段と、該清澄液汲み出し手段の吐出側に接続される流量調節手段とからなるスクリュウ型デカンターにおいて、上記清澄液汲み出し手段の吐出側に接続される管路に圧力計と、回転ボウル内における軽液と重液の界面の位置を制御するために、上記清澄液汲み出し手段の吐出側の圧力が予め求めた範囲になるように上記清澄液汲み出し手段の吐出側に流量調節手段を設けて、上記スクリュウコンベア中間部に設けられたスラリー分配口から截頭円錐部側の円筒部端迄の間に位置するスクリュウ羽根の少なくとも一ピッチ間に、上記回転ボウルの内壁と適宜間隔を保持して、軽液が截頭円錐部側に流れるのを抑制する円形状の板をスクリュウコンベアの軸にスクリュウ羽根を同心状に挟んで同軸的に立設し、軽液、重液及び固形分からなる混合スラリーを処理し、固形分排出口から重液と固形分、清澄液排出口から軽液を分離する構成からなることを特徴とする重液・固形分−軽液分離用スクリュウ型デカンター。
【請求項２】
小径端部に固形分排出口を有する截頭円錐部と、該截頭円錐部の大径端側に連らなり、他端に環状堰板を設けた清澄液排出口を有する円筒部からなる回転ボウルと、該回転ボウルと同軸的に設け若干の差速を持って回転するスクリュウコンベアと、上記清澄液排出口に隣接して設けられる清澄液室と、該清澄液室に先端が浸漬して装着される清澄液汲み出し手段と、該清澄液汲み出し手段の吐出側に接続される流量調節手段とからなるスクリュウ型デカンターにおいて、上記清澄液汲み出し手段の吐出側に接続される管路に圧力計と、回転ボウル内における軽液と重液の界面の位置を制御するために、上記清澄液汲み出し手段の吐出側の圧力が予め求めた範囲になるように上記清澄液汲み出し手段の吐出側に流量調節手段を設けて、上記回転ボウルの内壁と適宜間隔を保持して、軽液が清澄液室側に流れるのを抑制する円形状の板を上記スクリュウコンベア中間部に設けられたスラリー分配口から円筒部端に穿設される清澄液排出口迄の間のスクリュウコンベア軸に立設し、軽液、重液及び固形分からなる混合スラリーを処理し、固形分排出口から軽液と固形分、清澄液排出口から重液を分離する構成からなることを特徴とする軽液・固形分−重液分離用スクリュウ型デカンター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクリュウ型デカンターに関し、さらに詳しくは液・固−液分離用スクリュウ型デカンターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクリュウ型デカンター（以下、デカンターという）は、固形分あるいはスラッジ等を含むスラリーを連続的に処理して固液分離するのに適するため、化学工業、食品工業及び下廃水処理等多くの分野で使用されている。従来型のデカンターにおいては図５の縦断面図に示すように、一端に截頭円錐部が形成された回転ボウル３内にスクリュウコンベア２を同軸的に軸支し、回転ボウル３とスクリュウコンベア２を若干の差速を持ってそれぞれ同じ方向に高速回転することにより、回転ボウル３内に給液管５を通じて供給される原液（スラリー）を遠心力を利用し液分と液分を含んだ固形分あるいはスラッジ等とに分離する。すなわち液体と固体との比重差に基づいて、半径方向内側に移動分離した分離液は回転ボウル３の大径端部に設けられる分離液排出口から環状堰板４を経て外部に取り出され、また半径方向外側に移動分離した固形分あるいはスラッジは回転ボウルの傾斜部先端に設けられる固形分排出口から外部に取り出される。
【０００３】
前記デカンターにおいては、次のような問題があった。原液中の固形分が微粒子で性状が軟性であるような場合は、ビーチゾーン６におけるスクリュウコンベア２による固形分の掻き上げが滑落現象のため困難となり、固形分が円滑に排出されない問題があり、この様な場合には、環状堰板４を交換し、傾斜部の液面を上昇することにより対処していた。
【０００４】
一方、軽液、重液及び固形分の混合スラリーを処理して、それぞれの成分を分離する場合は、図４の３相分離用デカンターが使用されている。しかし、ビーチゾーン１０を有するため固形分が微粒子で性状が軟性であるような場合は、スクリュウ型デカンターと同様の問題を生じ固形分が円滑に排出されなかった。一方、処理物によっては、重液・固形分−軽液または軽液・固形分−重液に分離するだけのものが必要の場合があり、３相分離用デカンターよりも安価な液体・固形分−液体分離用のスクリュウ型デカンターが望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は以上の問題を解決するためになされたものであって、軽液、重液及び固形分からなる混合スラリーを処理して、重液・固形分−軽液または軽液・固形分−重液に分離することができる液体・固形分−液体分離用のスクリュウ型デカンターを提供することを目的し、特に固形分が微粒子で性状が軟性である場合に好適なスクリュウ型デカンターである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本願発明の要旨は、請求項１は、小径端部に固形分排出口を有する截頭円錐部と、該截頭円錐部の大径端側に連らなり、他端に環状堰板を設けた清澄液排出口を有する円筒部とからなる回転ボウルと、該回転ボウルと同軸的に設け若干の差速を持って回転するスクリュウコンベアと、上記清澄液排出口に隣接して設けられる清澄液室と、該清澄液室に先端が浸漬して装着される清澄液汲み出し手段と、該清澄液汲み出し手段の吐出側に接続される流量調節手段とからなるスクリュウ型デカンターにおいて、上記清澄液汲み出し手段の吐出側に接続される管路に圧力計と、回転ボウル内における軽液と重液の界面の位置を制御するために、上記清澄液汲み出し手段の吐出側の圧力が予め求めた範囲になるように上記清澄液汲み出し手段の吐出側に流量調節手段を設けて、上記スクリュウコンベア中間部に設けられたスラリー分配口から截頭円錐部側の円筒部端迄の間に位置するスクリュウ羽根の少なくとも一ピッチ間に、上記回転ボウルの内壁と適宜間隔を保持して、軽液が截頭円錐部側に流れるのを抑制する円形状の板をスクリュウコンベアの軸にスクリュウ羽根を同心状に挟んで同軸的に立設し、軽液、重液及び固形分からなる混合スラリーを処理し、固形分排出口から重液と固形分、清澄液排出口から軽液を分離する構成からなることを特徴とする重液・固形分−軽液分離用スクリュウ型デカンターである。
【０００７】
また、請求項２は、小径端部に固形分排出口を有する截頭円錐部と、該截頭円錐部の大径端側に連らなり、他端に環状堰板を設けた清澄液排出口を有する円筒部からなる回転ボウルと、該回転ボウルと同軸的に設け若干の差速を持って回転するスクリュウコンベアと、上記清澄液排出口に隣接して設けられる清澄液室と、該清澄液室に先端が浸漬して装着される清澄液汲み出し手段と、該清澄液汲み出し手段の吐出側に接続される流量調節手段とからなるスクリュウ型デカンターにおいて、上記清澄液汲み出し手段の吐出側に接続される管路に圧力計と、回転ボウル内における軽液と重液の界面の位置を制御するために、上記清澄液汲み出し手段の吐出側の圧力が予め求めた範囲になるように上記清澄液汲み出し手段の吐出側に流量調節手段を設けて、上記回転ボウルの内壁と適宜間隔を保持して、軽液が清澄液室側に流れるのを抑制する円形状の板を上記スクリュウコンベア中間部に設けられたスラリー分配口から円筒部端に穿設される清澄液排出口迄の間のスクリュウコンベア軸に立設し、軽液、重液及び固形分からなる混合スラリーを処理し、固形分排出口から軽液と固形分、清澄液排出口から重液を分離する構成からなることを特徴とする軽液・固形分−重液分離用スクリュウ型デカンターである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本願発明の実施の形態について図１〜図３に基づいて説明する。図１は本願発明の一実施の形態の液・固−液分離用スクリュウ型デカンターの縦断面図である。図２は本願発明の他の実施の形態の液・固−液分離用スクリュウ型デカンターの縦断面図である。図３は要部である隔壁板の一実施の形態の斜視図である。尚、共通な部材については同一番号を付した。
【００１０】
本願発明のスクリュウ型デカンターの構成を図１について述べる。１２は本願発明の要部である隔壁板であり、円形状又は矩形状の板であり、スクリュウコンベア１５の軸に立設される。１３は回転ボウルであり截頭円錐部と円筒部とからなる回転体である。１４はスラリー分配口でありスクリュウコンベア１５の中空胴の中間部に半径方向外側に開口して設けられる。１５はスクリュウコンベアでありスクリュウ羽根をもち回転ボウル１３と同軸的に設けられ若干の差速をもって回転する。１６は縦通分離板でありスクリュウコンベア１５の軸の外周に微小間隔を存して等間隔で半径方向に対し傾斜角をもって突設される多数の縦長の平板よりなる。縦通分離板１６はその外端縁をスクリュウコンベアの螺旋面で囲繞巻回して、スラリー分配口１４から清澄液排出口１７のある円筒部端部迄の間に装設される。
【００１１】
１７は清澄液排出口であり回転ボウル１３円筒部の截頭円錐部側とは反対側の円筒部端部に穿設されている。１８は環状堰板であり清澄液排出口１７に設けられ、大きな環状堰板１８を使用して清澄液排出口１７の開口面積を小さくすることにより回転ボウル内の液の滞留時間を大きくできる。１９は清澄液室であり清澄液排出口１７に隣接して設けられる。２０は給液管でありフランジと円管から構成され、原液混合スラリーがスクリュウコンベア中空胴の中間部に供給できる位置にフランジ側とは反対側の円管端部が来るように設けられる。２１は清澄液汲み出し手段である求心型インペラーであり形状は円盤状で、清澄液室１９に装着され且つその先端開口部が軽液に浸漬される。２２は固形分排出口であり回転ボウルの１３の截頭円錐部の小径端部半径方向外方向に開口して設けられる。２３は圧力計であり２４は流量検出器と制御弁からなる流量調節手段である。２５は重液と軽液の界面である。以上の構成を具備したことを特徴とするスクリュウ型デカンターの作用について以下に述べる。
【００１２】
図１において、軽液、重液及び固形分の混合スラリーは、給液管２０からスラリー分配口１４を通って回転ボウル１３の円筒部の分離ゾーンに給液される。遠心力を受けたスラリーは、比重の重い成分の順に固形分、重液、軽液と３相に分離され重液と軽液の界面２５を形成する。途中、微粒子の固形分は縦通分離板１６により捕捉されて回転ボウル１３内壁付近に集まる。そして、分離された固形分はスクリュウコンベア１５の回転により、重液と一緒に固形分排出口２２側へ移動し外部に排出される。この際、回転ボウル１３内のスラリー分配口１４から截頭円錐部側端部迄のスクリュウコンベアに立設された隔壁板１２は、軽液が固形分排出口２２側に行かないように抵抗となり防壁の役目をするため好適に重液・固形分のみを排出できる。
【００１３】
一方、軽液は清澄液排出口１７を通り環状堰板１８を溢流して清澄液室１９に滞留する。さらに軽液は清澄液室１９に装着され且つその先端開口部が軽液に浸漬される求心型インペラー２１により、途中、軽液吐出側に接続される流量調節手段２４を経由して外部に排出される。
【００１４】
図２は他の実施の形態の発明であり、隔壁板２６をスラリー分配口１４から円筒部端に穿設される清澄液排出口１７迄の間のスクリュウコンベア１５軸に立設したスクリュウ型デカンターである。混合スラリーを回転ボウル１３内で分離する工程は図１の場合と同様であるが、固形分排出口２２側に軽液・固形分を、清澄液室１９側に重液を分離できる。隔壁板２６は、軽液が清澄液室１９側に行かないように抵抗となり防壁の役目をするため、好適に固形分排出口２２側に軽液・固形分を排出できる。
【００１５】
次に本願発明であるスクリュウ型デカンターの回転ボウル内における軽液と重液の界面の位置制御方法について図１の場合について述べる。本願発明のスクリュウ型デカンターでは運転に際して、予め一定の流量、遠心効果及びスクリュウコンベアの差速の基で固形分排出口２２から液が流出する時の求心型インペラー２１吐出側の最小圧力値を圧力計２３で求めておき、この圧力値を基準圧力値として運転中は基準圧力値よりも高い圧力値となるよう流量調節手段２４の制御弁を所定の調整領域で調節することにより回転ボウル１３内にビーチゾーンがない状態でデカンターを運転できる。従って、固形分が微粒子で性状が軟性のものでも、スクリュウコンベアの移送力と液面を高くしたことによる液圧との相乗効果により、難なく所定量を外部に排出できる。
【００１６】
さらに、流量調節手段２４の制御弁を絞って求心インペラー２１吐出側の圧力をあげていくと、固形分排出口２２側に軽液が漏れ出てくる。この時の求心型インペラー２１吐出側の最大圧力値を圧力計２３で求めておき、最大圧力値以下となるように流量調節手段２４の制御弁を所定の調整領域で調節することにより軽液の固形分排出口２２への漏れを防止できる。以上の様に流量調節手段２４の制御弁を所定の調整領域で調節して、求心型インペラー２１吐出側の運転中の圧力値を上記最小圧力値と上記最大圧力値の間となるようにすれば軽液と重液の界面２５を好適な位置に維持できる。
【００１７】
次に図２の場合の軽液と重液の界面２７の位置制御方法について述べる。最小圧力値の求め方は図１の場合と同様である。又、最大圧力値は、図１と同様に流量調節手段２４の制御弁を絞って求心型インペラー２１吐出側の圧力をあげていくと固形分排出口２２側に重液が漏れ出てくるので、この時の求心型インペラー２１吐出側の圧力計２３の指示値から求めることができる。ここで、前記と同様に流量調節手段２４の制御弁を所定の調整領域で調節して、求心インペラー２１吐出側の運転中の圧力値を上記最小圧力値と最大圧力値の間となるようにすれば、軽液と重液の界面２７を好適な位置に維持できる。
【００１８】
図３は本願発明で使用した隔壁板（２点鎖線）の実施例である。イ）は円形状の板であり、またロ）は矩形状の板である。イ）はスクリュウ羽根の螺旋面を挟んでスクリュウコンベアの軸と同心状に同軸的に立設され、ロ）はスクリュウ羽根間に立設される。  又、矩形状の板を使用する場合、回転ボウル内壁と隔壁板の間隔をフリーに調整できるように２枚の板（半径方向内側は固定、半径方向外側はフリー）を馬鹿穴を介して上下にスライドできるようにすることもできる。
【００１９】
尚、図１及び図２の発明の実施の形態は縦通分離板が回転ボウル内に配設された例で説明をしたが、固形分が微粒子でない場合は縦通分離板がなくても良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上の本願発明のスクリュウ型デカンターを使用して、軽液、重液及び固形分の混合スラリーを処理すれば、
イ）回転ボウル内円筒部におけるスクリュウコンベア軸への隔壁板の左右設定位置を変えるだけで、簡単に重液・固形分−軽液または軽液・固形分−重液に分離できる。
ロ）軽液と重液の界面でスキミング排出をしないので、界面のエマルジョン中の固形分の分離時間が大きく取れるため３相分離用デカンターよりも軽液と重液の界面にあるエマルジョン中の固形分回収率が高くなる。
ハ）３相分離デカンターの場合は、一度分離した液と固形分を混合する設備が必要となるが、本体のみで所望の分離ができるので、設備コストが安価となる。
ニ）清澄液汲みだし手段吐出側の流量調節手段を使って回転ボウル内の液面を高くし、ビーチゾーンのない状態で運転するので、スクリュウコンベアの固形分移送力と液圧との相乗効果により微粒子で性状が軟性の固形分でも難なく所定量排出できる。
ホ）縦通分離板を設けた場合には微粒子で性状が軟性の固形分を含む混合スラリーでも良く分離排出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施の形態のスクリュウ型デカンターの縦断面図
【図２】他の実施の形態のスクリュウ型デカンターの縦断面図
【図３】要部隔壁板（２点鎖線）部の一実施の形態の斜視図
【図４】３相分離用スクリュウ型デカンターの縦断面図
【図５】従来のスクリュウ型デカンターの縦断面図
【符号の説明】
１２    隔壁板
１３    回転ボウル
１４    スラリー分配口
１５    スクリュウコンベア
１６    縦通分離板
１７    清澄液排出口
１８    環状堰板
１９    清澄液室
２０    給液管
２１    求心型インペラー（清澄液汲み出し手段）
２２    固形分排出口
２３    圧力計
２４    流量調節手段
２５    軽液と重液の界面
２６    隔壁板
２７    軽液と重液の界面
【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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