(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水熱反応処理装置で処理された処理液から液中に懸濁する微粒子を分離する固液分離装置であって、密閉円筒状のケーシングと、ケーシング内壁に沿って設けられたらせん管と、らせん管を囲繞してらせん管とケーシングとの間に設けられ、外側に向って斜め下向きのスリットが形成された円筒状の捕集ルーバーとからなり、上記らせん管の外側は微粒子が通過可能な多孔板になっており、らせん管の上端に処理液流入口が、下端に清澄液流出口が接続されており、上記ケーシングの下部は逆円錐状の底板を有する沈降室になっていて、沈降室下端に微粒子排出口が接続されていることを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
上記沈降室の上部に水平円板状の遮蔽板が設けられていて、該遮蔽板の外周に、旋回防止板を兼ねる支持脚が取付けられている請求項１記載の固液分離装置。
【請求項３】
水熱反応処理装置で処理された処理液から液中に懸濁する微粒子を分離する固液分離装置であって、密閉截頭逆円錐状のケーシングと、ケーシング内壁に沿って設けられたアルキメデスらせん管と、アルキメデスらせん管を囲繞してアルキメデスらせん管とケーシングとの間に設けられ、外側に向って斜め下向きのスリットが形成された截頭逆円錐状の捕集ルーバーとからなり、上記アルキメデスらせん管の外側は微粒子が通過可能な多孔板になっており、アルキメデスらせん管の上端に処理液流入口が、下端に清澄液流出口が接続されており、上記ケーシングの下部は逆円錐状の底板を有する沈降室となっていて、沈降室下端に微粒子排出口が接続されていることを特徴とする固液分離装置。
【請求項４】
上記沈降室の上部に水平円板状の遮蔽板が設けられていて、該遮蔽板の外周に旋回防止板を兼ねる支持脚が取付けられている請求項３記載の固液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水熱反応装置での処理後または処理途中で、無機懸濁物が分離堆積して詰まりを起こすのを防止するための固液分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パルプスラッジなどの有機廃棄物の減容化のための装置として水熱反応装置が開発されている。水熱反応装置は温度２００℃以上、圧力２０気圧以上の温度圧力の条件下で有機廃棄物を熱水と反応処理するもので、有機廃棄物は分解して可溶化し、無機物または無機物と有機物の混合の微粒子の残滓が残る。これらの微粒子の懸濁物は、バルブ、配管、背圧弁等に沈積して閉塞が発生するおそれがあるので、水熱反応装置での処理後または処理途中で液中から除去する必要がある。
【０００３】
固液を分離する装置として沈降式や液体サイクロン式などの分離装置があるが、処理時間、必要なスペース、分離能力などの点で液体サイクロン式の固液分離装置が適している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記液体サイクロン式の固液分離装置では、粒子径が数μｍ〜１００μｍのものには適しているが、捕集した微小粒子が分離器内で再飛散してしまうなどの問題があるため、１μｍ以下のサブミクロン粒子や比重差の少ないものに対してはかなり難しい。また、従来の液体サイクロンではサイクロン内全体の液体を旋回させているので余分なエネルギを必要とし、また、処理流量が少ない場合には、十分な流速がえられず分離性能が低下する。なお、水熱反応装置の温度および圧力条件は被処理物により異なり、処理の困難なものについては、超臨界の温度・圧力条件下で行うものがある。
【０００５】
本発明は従来技術の以上述べた問題点に鑑み案出されたもので、液体サイクロンで必要とされるむだなエネルギを節約するとともに、サブミクロン粒子を含む微粒子を処理液から分離することのできる固液分離装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載発明の固液分離装置は、水熱反応処理装置で処理された処理液から液中に懸濁する微粒子を分離する固液分離装置であって、密閉円筒状のケーシングと、ケーシング内壁に沿って設けられたらせん管と、らせん管を囲繞してらせん管とケーシングとの間に設けられ、外側に向って下向きのスリットが形成された円筒状の捕集ルーバーとからなり、上記らせん管の外側は微粒子が通過可能な多孔板になっており、らせん管の上端に処理液流入口が、下端に清澄液流出口が接続されており、上記ケーシングの下部は逆円錐状の底板を有する沈降室となっていて、沈降室下端に微粒子排出口が接続されている。
【０００７】
また、請求項３記載発明の固液分離装置は、水熱反応処理装置で処理された処理液から液中に懸濁する微粒子を分離する固液分離装置であって、密閉截頭逆円錐状のケーシングと、ケーシング内壁に沿って設けられたアルキメデスらせん管と、アルキメデスらせん管を囲繞してアルキメデスらせん管とケーシングとの間に設けられ、外側に向って下向きのスリットが形成された截頭逆円錐状の捕集ルーバーとからなり、上記アルキメデスらせん管の外側は微粒子が通過可能な多孔板になっており、アルキメデスらせん管の上端に処理液流入口が、下端に清澄液流出口が接続されており、上記ケーシングの下部は逆円錐状の底板を有する沈降室となっていて、沈降室下端に微粒子排出口が接続されている。
【０００８】
上記２つの発明について、上記沈降室の上部に水平円板状の遮蔽板が設けられていて、該遮蔽板の外周に旋回防止板を兼ねる支持脚が取付けられているのが好ましい。
【０００９】
次に本発明の作用を説明する。
処理液は、上部の処理液流入口からケーシング内のらせん管内に流入し、らせん管内を流れて下部の清澄液流出口から排出される。処理液がらせん管内を流下する間に遠心力により、処理液中に懸濁した微粒子は外側に加速される。らせん管の外側は、微粒子が通過可能な多孔板になっているので、微粒子は貫通孔を通って外側に飛び出す。らせん管を囲繞して、外側に向って斜め下向きのスリットが形成された捕集ルーバーが設けられており、らせん管を飛び出した微粒子は、ルーバーに当って斜め下向きに方向を変え、ケーシング内壁に沿って下降し、下部の沈降室に入り、その中心に集って微粒子排出口から排出される。ケーシング内はらせん管内の流れにつれまわりする形でゆるやかな旋回流になっているが、沈降室の上部には水平円板状の遮蔽板が設けられており、遮蔽板を支持する支持脚は、遮蔽板の外周に放射方向に斜め下方に向って張り出して設けられた垂直板であって、旋回防止板を兼ねているので沈降室内部には旋回流は存在せず静止している。したがって、処理液から分離された微粒子は飛散することがなく、外部に排出されて清澄液中に再混入することがない。また、一般のサイクロンのようにケーシング内の液全体を旋回させて自由渦流を作るのではなく、らせん管内の処理液のみ旋回させるので管内の流速を大きくしてもエネルギの無駄が少ない。
【００１０】
請求項１の発明は、ケーシングおよびらせん管が円筒状であるのに対し、請求項３の発明はケーシングが截頭逆円錐状であり、らせん管がアルキメデスらせん管である点が異る。請求項３の発明では、らせん管がアルキメデスらせん管なので、下方に行くにしたがって遠心力が大きくなり、上部では粗粒子が、下部では微粒子がそれぞれ分離するので粒子の排出口を別に設ければ微粒子の分級が可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１（Ａ）は請求項１記載発明の固液分離装置の部分平面図であり、図１（Ｂ）は断面図である。図２は図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視拡大断面図である。これらの図において、１は密閉円筒状のケーシングである。ケーシング１は円筒部１ａと、円筒部１ａの上部を密閉する天井板１ｂと、円筒部１ａの下部を密閉する逆円錐状の底板１ｃと底板１ｃの下端に接続された微粒子排出口１ｄとからなる。逆円錐状の底板１ｃにより沈降室８を形成している。２はケーシング１の内壁に沿って設けられたらせん管であり、らせん管２の外側の半分に微粒子が通過可能な多数の孔が穿設された多孔板２ａになっている。らせん管２のピッチ円半径はｒである。らせん管２の上端には処理液流入口４が接続されており、下端には清澄液流出口５が接続されている。３は捕集ルーバーでらせん管２を囲繞してらせん管２とケーシング１との間に設けられ、外側に向って斜め下向きの多数のスリット３ａを形成するように截頭円錐状の多数の円環が上下方向に多数並んで設けられている。なお、捕集ルーバー３はらせん状に形成されていてもよい。
【００１２】
６は水平円板状の遮蔽板であり、沈降室８の上部に設けられており、その外周には放射方向に斜め下方に向って張り出した４〜８板の垂直板からなる支持脚７が設けられており、支持脚７の下端はケーシング１の底板１ｃに固着されている。上記支持脚７は、旋回防止板を兼ねている。９は微粒子排出口１ｄに設けられた弁である。
【００１３】
次に、本実施形態の作用を説明する。
処理液１０は上部の処理液流入口４からケーシング１内のらせん管２内に流入し、らせん管２内を流れて下部の清澄液流出口５から排出される。処理液１０がらせん管２内を流下する間に遠心力により、処理液１０中に懸濁した微粒子１２は外側に加速される。らせん管２の外側の半分は微粒子が通過可能な多孔板２ａになっているので、微粒子は貫通孔２ｂを通って外側に飛び出す。らせん管２を囲繞して外側に向って斜め下向きのスリット３ａが形成された捕集ルーバー３が設けられており、らせん管２を飛び出した微粒子１２は、ルーバー３に当って斜め下向きに方向を変え、ケーシング１内壁に沿って下降し下部の沈降室８に入り、その中心に集って微粒子排出口１ｄから弁９を間欠的に開くことにより排出される。ケーシング１内はらせん管２内の流れにつれまわりする形でゆるやかな旋回流になっているが、沈降室８の上部には水平円板状の遮蔽板６が設けられており、遮蔽板６を支持する支持脚７は遮蔽板６の外周に放射方向に斜め下方に向って張り出して設けられた垂直板であって、旋回防止板を兼ねているので、ゆるやかな旋回流は防止され、沈降室８内部には旋回流は存在せず静止している。したがって、処理液１０から分離された微粒子は飛散することがなく、外部に排出されて清澄液１１中に再混入することがない。なお、らせん管２内の流速をＶとすれば微粒子に作用する遠心力はＶ2 ／ｒに比例する。このように、ケーシング１内の液全体を旋回させて自由渦流を作るのではなく、らせん管２内の処理液のみ旋回させるので流速を大きくしてもエネルギの無駄が少ない。
【００１４】
図３（Ａ）は請求項３記載発明の部分平面図であり、図３（Ｂ）は断面図である。図１に示す請求項１の発明は、ケーシング１、捕集ルーバー３およびらせん管２が円筒状であるのに対し、図３に示す請求項３の発明は、ケーシング２１および捕集ルーバー２３は截頭逆円錐状であり、らせん管２２はアルキメデスらせん管である点が異る。請求項３の発明では、らせん管２２がアルキメデスらせん管（上端の半径がＲ、下端の半径がｒ）なので、下方に行くにしたがって遠心力が大きくなり、上部では粗粒子が、下部では微粒子がそれぞれ分離するので、粒子の排出口を別に設ければ粒子の分級が可能である。
【００１５】
本発明は以上述べた実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の固液分離装置は、ケーシング内に外側に多孔板を有するらせん管を設けて処理液をらせん管内で高速に流すことにより、微粒子を遠心力により管外に飛び出させて捕集しているので、一般の液体サイクロンに比べて、余分な領域へのエネルギの放出を抑えることができ、エネルギの節約になる。また、分離装置内で飛散した微粒子が清澄液中に再混入することがなく、サブミクロンの微粒子まで高い分離効率が得られるなど優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載発明の（Ａ）は部分平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視拡大断面図である。
【図３】請求項３記載発明の（Ａ）は部分平面図、（Ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
１，２１  ケーシング
２，２２  らせん管
３，２３  捕集ルーバー
４        処理液流入口
５        清澄液流出口
６        遮蔽板
７        旋回防止板
８        沈降室
１０      処理液
１１      清澄液
１２      微粒子
【図１】
0004147362.tif 000002
【図２】
0004147362.tif 000003
【図３】
0004147362.tif 000004