JP5072090B2 - Concrete sludge treatment equipment - Google Patents
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本発明は、コンクリートスラッジから有用な資源である炭酸カルシウムおよび二酸化ケイ素を分離し回収するコンクリートスラッジ処理装置に関する。 The present invention relates to a concrete sludge treatment apparatus for separating and recovering calcium carbonate and silicon dioxide, which are useful resources, from concrete sludge.
従来、コンクリートスラッジから有用な資源を分離し回収するコンクリートスラッジ処理装置としては、濾床を有する本体と、前記本体内の濾床の上方に設けられたコンクリートスラッジ水の供給手段と、前記本体内の濾床の上方に設けられた炭酸水または炭酸ガスの供給手段と、前記本体内の濾床の下方に設けられ前記炭酸水または炭酸ガスの供給手段に連通する循環路とを備え、コンクリートスラッジからカルシウムを含む固体を有用な資源として分離し回収する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、上述した従来の特許文献１の装置は、コンクリートスラッジに炭酸水処理を施すことにより、前記コンクリートスラッジのカルシウムが炭酸化されて炭酸カルシウムとして固化し、濾床によって固体と液体とを分離するものであるが、前記コンクリートスラッジには、骨材に由来する二酸化ケイ素が固体として存在しており、濾床による固体と液体との分離だけでは、前記炭酸化カルシウムと二酸化ケイ素分とが混合してしまい、高純度の炭酸カルシウムを回収できない問題が考えられる。 However, the apparatus of the above-mentioned conventional patent document 1 performs the carbonated water treatment on the concrete sludge so that the calcium in the concrete sludge is carbonated and solidified as calcium carbonate, and the solid and the liquid are separated by the filter bed. However, in the concrete sludge, silicon dioxide derived from the aggregate exists as a solid, and the calcium carbonate and the silicon dioxide content are mixed only by separating the solid and the liquid by the filter bed. Therefore, there is a problem that high-purity calcium carbonate cannot be recovered.
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、コンクリートスラッジから高純度の炭酸カルシウムを分離し回収できるコンクリートスラッジ処理装置を提供する。 This invention is made | formed in view of such a point, and provides the concrete sludge processing apparatus which can isolate | separate and collect | recover highly purified calcium carbonate from concrete sludge.
請求項１に記載されたコンクリートスラッジ処理装置は、コンクリートスラッジからカルシウムを液体に溶出させる溶出反応装置と、カルシウムが溶出した液体から炭酸カルシウムを析出させる析出反応装置と、カルシウムが溶出した液体から二酸化ケイ素を分離する二酸化ケイ素分離装置と、炭酸カルシウムが析出した液体から炭酸カルシウムを分離する炭酸カルシウム分離装置と、前記溶出反応装置から前記析出反応装置へ液体を供給する第１経路と、前記炭酸カルシウム分離装置が設けられ前記炭酸カルシウム分離装置にて炭酸カルシウムを分離しながら前記析出反応装置から前記溶出反応装置へ液体を返送する第２経路と、前記溶出反応装置に設けられ前記二酸化ケイ素分離装置にて二酸化ケイ素を分離しながら液体を循環させる第３経路とを備え、前記溶出反応装置は、常圧容器にて形成された溶出反応装置本体と、この溶出反応装置本体に設けられ前記溶出反応装置本体内へ前記コンクリートスラッジを供給するスラッジ供給手段と、前記溶出反応装置本体に設けられ前記溶出反応装置本体内へ水を供給する水供給手段と、前記溶出反応装置本体に設けられ前記溶出反応装置内の内容物を分散する溶出反応用分散手段とを有し、前記析出反応装置は、常圧容器にて形成された析出反応装置本体と、この析出反応装置本体に設けられ前記析出反応装置本体内へ炭酸カルシウムの種結晶を供給する種結晶供給手段と、前記析出反応装置本体に設けられ前記析出反応装置本体内へ二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段と、前記析出反応装置本体に設けられ前記析出反応装置本体内の内容物を分散する析出反応用分散手段とを有し、前記コンクリートスラッジは、液体分の重量に対する固形分の重量の割合である固液比が０．００１〜５％に調整されたものである。 The concrete sludge treatment apparatus according to claim 1 is an elution reaction apparatus for eluting calcium from concrete sludge into a liquid, a precipitation reaction apparatus for precipitating calcium carbonate from a liquid from which calcium is eluted, and a carbon dioxide from a liquid from which calcium is eluted. A silicon dioxide separator for separating silicon, a calcium carbonate separator for separating calcium carbonate from a liquid in which calcium carbonate is deposited, a first path for supplying liquid from the elution reactor to the precipitation reactor, and the calcium carbonate A second path for returning a liquid from the precipitation reaction apparatus to the elution reaction apparatus while separating the calcium carbonate by the calcium carbonate separation apparatus, and a separation apparatus provided in the elution reaction apparatus. Circulate the liquid while separating the silicon dioxide An elution reaction device main body formed in an atmospheric pressure vessel, and a sludge supply means provided in the elution reaction device main body for supplying the concrete sludge into the elution reaction device main body. A water supply means for supplying water into the elution reaction apparatus main body provided in the elution reaction apparatus main body, and an elution reaction dispersion means for dispersing the contents in the elution reaction apparatus provided in the elution reaction apparatus main body. The precipitation reaction apparatus includes: a precipitation reaction apparatus main body formed in an atmospheric pressure vessel; and a seed crystal supply that is provided in the precipitation reaction apparatus main body and supplies a seed crystal of calcium carbonate into the precipitation reaction apparatus main body. Means, a carbon dioxide supply means for supplying carbon dioxide into the precipitation reaction apparatus main body provided in the precipitation reaction apparatus main body, and the precipitation reaction apparatus provided in the precipitation reaction apparatus main body. And a dispersion means for precipitation reaction to distribute the contents of the body, said concrete sludge, solid-liquid ratio is a ratio of the weight of solids relative to the weight of the liquid fraction is adjusted to 0.001 to 5% Is.
請求項２に記載されたコンクリートスラッジ処理装置は、請求項１記載のコンクリートスラッジ処理装置において、コンクリートスラッジは、コンクリートまたはコンクリート製品の製造およびその製造に使用する設備の洗浄にて排出されるコンクリートスラッジ水または脱水コンクリートスラッジである。 The concrete sludge treatment apparatus according to claim 2 is the concrete sludge treatment apparatus according to claim 1, wherein the concrete sludge is discharged in the production of concrete or concrete products and in the cleaning of equipment used for the production. Ru water or dehydration concrete sludge der.
請求項１に記載された発明によれば、コンクリートスラッジから炭酸カルシウムと二酸化ケイ素とをそれぞれ別々に分離するので、高純度の炭酸カルシウムを分離し回収できる。 According to the invention described in claim 1, since calcium carbonate and silicon dioxide are separately separated from concrete sludge, high purity calcium carbonate can be separated and recovered.
また、第１経路、第２経路および第３経路を有し、連続処理により溶出反応および析出反応を繰り返し行うことができるので、処理能力を向上できる。さらに、連続処理による処理能力の向上により、溶出反応装置本体および析出反応装置本体を常圧容器にて形成でき、簡単な構成でコンクリートスラッジ処理装置を形成できる。 Moreover, since it has a 1st path | route, a 2nd path | route, and a 3rd path | route, and elution reaction and precipitation reaction can be performed repeatedly by continuous processing, processing capacity can be improved. Furthermore, the elution reaction device main body and the precipitation reaction device main body can be formed in a normal pressure vessel by improving the processing capacity by continuous processing, and a concrete sludge treatment device can be formed with a simple configuration.
さらに、コンクリートスラッジの固液比が０．００１〜５％に調整されるので、前記コンクリートスラッジからカルシウムを効率的に溶出できる。Furthermore, since the solid-liquid ratio of concrete sludge is adjusted to 0.001 to 5%, calcium can be efficiently eluted from the concrete sludge.
請求項２に記載された発明によれば、コンクリートスラッジ水または脱水コンクリートスラッジを用いることができるので、廃棄物であるコンクリートスラッジを利用して炭酸カルシウムおよび二酸化ケイ素を安価に得ることができる。 According to the invention described in claim 2, it is possible to use a concrete sludge water or dehydration concrete sludge, it is possible to obtain a concrete sludge is a waste product calcium carbonate and silicon dioxide less expensive to use.
以下、本発明の一実施の形態の構成について図１を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
図１に示されるコンクリートスラッジ処理装置１は、コンクリートスラッジから有用な資源であるセメント由来の炭酸カルシウムと骨材由来の二酸化ケイ素とをそれぞれ別々に分離し回収する装置である。 A concrete sludge treatment apparatus 1 shown in FIG. 1 is an apparatus that separately separates and recovers cement-derived calcium carbonate and aggregate-derived silicon dioxide, which are useful resources, from concrete sludge.
このコンクリートスラッジ処理装置１は、コンクリートスラッジからカルシウムを液体に溶出させる溶出反応装置２と、この溶出反応装置２にてカルシウムが溶出された液体から炭酸カルシウムを析出させる析出反応装置３とを備えている。 The concrete sludge treatment apparatus 1 includes an elution reaction apparatus 2 that elutes calcium from concrete sludge into a liquid, and a precipitation reaction apparatus 3 that precipitates calcium carbonate from the liquid from which calcium is eluted in the elution reaction apparatus 2. Yes.
溶出反応装置２と析出反応装置３とは、第１経路４および第２経路５が接続されている。第１経路４は、溶出反応装置２から析出反応装置３へ液体を供給する。第２経路５は、析出反応装置３から溶出反応装置２へ液体を返送する。さらに、溶出反応装置２には、溶出反応装置２に液体を循環させる第３経路６が設けられている。 A first path 4 and a second path 5 are connected to the elution reaction apparatus 2 and the precipitation reaction apparatus 3. The first path 4 supplies a liquid from the elution reaction apparatus 2 to the precipitation reaction apparatus 3. The second path 5 returns the liquid from the precipitation reaction device 3 to the elution reaction device 2. Further, the elution reaction apparatus 2 is provided with a third path 6 for circulating a liquid through the elution reaction apparatus 2.
また、第２経路５には、析出反応装置３にて炭酸カルシウムが析出された液体から炭酸カルシウムを分離する炭酸カルシウム分離装置７が設けられている。 Further, the second path 5 is provided with a calcium carbonate separation device 7 for separating calcium carbonate from the liquid in which the calcium carbonate is precipitated in the precipitation reaction device 3.
さらに、第３経路６には、溶出反応装置２にてカルシウムが溶出された液体からコンクリートスラッジに含まれる二酸化ケイ素を分離する二酸化ケイ素分離装置８が設けられている。 Further, the third path 6 is provided with a silicon dioxide separator 8 for separating silicon dioxide contained in the concrete sludge from the liquid from which calcium is eluted in the elution reactor 2.
溶出反応装置２は、開放型の常圧容器にて形成された溶出反応装置本体11を有している。この溶出反応装置本体11には、溶出反応装置本体11内へコンクリートスラッジを供給するスラッジ供給手段12および溶出反応装置本体11内へ水を供給する水供給手段13が設けられている。これらスラッジ供給手段12および水供給手段13には、例えばバルブ等の開閉手段14，15が設けられ、開閉手段14，15にてスラッジや水の供給を操作する。 The elution reaction apparatus 2 has an elution reaction apparatus main body 11 formed of an open type atmospheric pressure container. The elution reaction device main body 11 is provided with a sludge supply means 12 for supplying concrete sludge into the elution reaction device main body 11 and a water supply means 13 for supplying water into the elution reaction device main body 11. The sludge supply means 12 and the water supply means 13 are provided with opening / closing means 14, 15 such as valves, for example, and the supply of sludge and water is operated by the opening / closing means 14, 15.
また、溶出反応装置本体11には、例えば攪拌装置や振揺装置等の溶出反応用分散手段16が設けられている。この溶出反応用分散手段16は、溶出反応装置本体11内の内容物であるコンクリートスラッジと水とを溶出反応装置本体11内に略均一に分散させ、液体にカルシウムを溶出させる。なお、液体にカルシウムを溶出させる際には、温度が０〜８０℃に管理され、好ましくは２０〜５０℃であり、より好ましくは２０〜３０℃である。 Further, the elution reaction device main body 11 is provided with elution reaction dispersion means 16 such as a stirring device or a shaking device. The elution reaction dispersion means 16 disperses the concrete sludge and water, which are the contents in the elution reaction device main body 11, in the elution reaction device main body 11 substantially uniformly, and elutes calcium into the liquid. In addition, when eluting calcium into a liquid, temperature is managed at 0-80 degreeC, Preferably it is 20-50 degreeC, More preferably, it is 20-30 degreeC.
析出反応装置３は、密閉型の常圧容器にて形成された析出反応装置本体17を有している。この析出反応装置本体17には、析出反応装置本体17内へ炭酸カルシウムの種結晶を供給する種結晶供給手段18および析出反応装置本体17内へ二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段19が設けられている。種結晶供給手段18および二酸化炭素供給手段19には、開閉手段20，21が設けられ、これら開閉手段20，21にて炭酸カルシウムの種結晶や二酸化炭素の供給を操作する。なお、二酸化炭素供給手段19からは、析出反応装置本体17内に二酸化炭素を供給できればよく、供給される二酸化炭素は、例えば気体状態の炭酸ガスや液体状態の炭酸水等にて適宜選択できる。さらに、炭酸水は他の酸と比べ比較的腐食性が小さく、二酸化炭素供給手段19および析出反応装置本体17は、安価な装置材料で構成できる。 The precipitation reaction apparatus 3 has a precipitation reaction apparatus main body 17 formed of a sealed atmospheric pressure vessel. The precipitation reaction device main body 17 is provided with seed crystal supply means 18 for supplying a seed crystal of calcium carbonate into the precipitation reaction device main body 17 and carbon dioxide supply means 19 for supplying carbon dioxide into the precipitation reaction device main body 17. ing. The seed crystal supply means 18 and the carbon dioxide supply means 19 are provided with opening and closing means 20 and 21, and the opening and closing means 20 and 21 operate supply of calcium carbonate seed crystals and carbon dioxide. Note that it is only necessary that carbon dioxide can be supplied from the carbon dioxide supply means 19 into the precipitation reaction apparatus main body 17, and the supplied carbon dioxide can be appropriately selected by using, for example, carbon dioxide in a gaseous state or carbonated water in a liquid state. Further, carbonated water is relatively less corrosive than other acids, and the carbon dioxide supply means 19 and the precipitation reaction apparatus main body 17 can be made of inexpensive apparatus materials.
また、析出反応装置本体17には、析出反応用分散手段22が設けられている。この析出反応用分散手段22は、析出反応装置本体17内の内容物であるカルシウムが溶出された液体と炭酸カルシウムの種結晶と二酸化炭素とを析出反応装置本体17内に略均一に分散させ、液体に溶出したカルシウムと二酸化炭素とを反応させて炭酸カルシウムを発生させる。さらに、炭酸カルシウムの種結晶にて炭酸カルシウムの結晶化を促し、炭酸カルシウムの固体を析出させる。 The precipitation reaction apparatus main body 17 is provided with a precipitation reaction dispersion means 22. The dispersion means 22 for precipitation reaction disperses the liquid, calcium carbonate seed crystals, and carbon dioxide, which are the contents in the precipitation reaction apparatus main body 17, in the precipitation reaction apparatus main body 17 in a substantially uniform manner. Calcium carbonate is generated by reacting calcium and carbon dioxide eluted in the liquid. Further, the calcium carbonate seed crystal promotes the crystallization of calcium carbonate to precipitate a calcium carbonate solid.
また、析出反応装置本体17には、開閉手段23が設けられており、この開閉手段23には、析出反応装置本体17内にて未反応の二酸化炭素を回収するための図示しない二酸化炭素回収手段が設けられている。 The precipitation reaction apparatus main body 17 is provided with an opening / closing means 23, and the opening / closing means 23 includes a carbon dioxide recovery means (not shown) for recovering unreacted carbon dioxide in the precipitation reaction apparatus main body 17. Is provided.
このように、開閉手段23および図示しない二酸化炭素回収手段を設けて未反応の二酸化炭素を回収する構成とすることにより、二酸化炭素の大気中への放出を防止でき、さらに、未反応の二酸化炭素を回収後、回収した二酸化炭素を二酸化炭素供給手段19にて析出反応装置本体17内に供給し、再度カルシウムを反応させられるので好ましいが、このような構成には限定されず、析出反応装置本体17を開放型の常圧容器にて形成し、開閉手段23および二酸化炭素回収手段を設けない構成としてもよい。 In this way, by providing the opening / closing means 23 and the carbon dioxide collecting means (not shown) to collect unreacted carbon dioxide, it is possible to prevent the release of carbon dioxide into the atmosphere. It is preferable that the recovered carbon dioxide is fed into the precipitation reaction apparatus main body 17 by the carbon dioxide supply means 19 and calcium is reacted again, but it is not limited to such a configuration, and the precipitation reaction apparatus main body 17 may be formed of an open-type normal pressure vessel, and the opening / closing means 23 and the carbon dioxide recovery means may not be provided.
なお、炭酸カルシウムを析出させる際には、温度が０〜８０℃に管理され、好ましくは２０〜８０℃であり、より好ましくは５０〜８０℃である。 In addition, when precipitating calcium carbonate, temperature is managed at 0-80 degreeC, Preferably it is 20-80 degreeC, More preferably, it is 50-80 degreeC.
また、炭酸カルシウムの種結晶は、純度が９８ｗｔ％以上のものであり、好ましくは９９．５ｗｔ％以上のもので、より好ましくは９９．９ｗｔ％以上のものである。粒径は、０．１〜５,０００μｍのもので、好ましくは０．１〜１００μｍのものであり、より好ましくは０．１〜５μｍのものである。比表面積は、６００〜３×１０１２ｍ２／ｍ３のもので、好ましくは３０，０００〜３×１０１２ｍ２／ｍ３のものであり、より好ましくは６００，０００〜３×１０１２ｍ２／ｍ３のものである。供給する炭酸カルシウム種結晶の量は、カルシウムが溶出した液体１００ｍＬに対して０．５ｇ以上で、好ましくは２ｇ以上であり、より好ましくは５ｇ以上である。 The seed crystal of calcium carbonate has a purity of 98 wt% or more, preferably 99.5 wt% or more, more preferably 99.9 wt% or more. The particle size is 0.1 to 5,000 μm, preferably 0.1 to 100 μm, more preferably 0.1 to 5 μm. The specific surface area is from 600 to 3 × 10 12 m 2 / m 3 , preferably from 30,000 to 3 × 10 12 m 2 / m 3 , and more preferably from 600,000 to 3 × 10 12. m 2 / m 3 . The amount of calcium carbonate seed crystals to be supplied is 0.5 g or more, preferably 2 g or more, more preferably 5 g or more with respect to 100 mL of the liquid from which calcium is eluted.
第１経路４、第２経路５および第３経路６は、カルシウムが溶出した液体および炭酸カルシウムが析出した液体が流動可能に配管された経路である。 The 1st path | route 4, the 2nd path | route 5, and the 3rd path | route 6 are the paths where the liquid from which calcium eluted and the liquid from which calcium carbonate precipitated were flowed were piped.
第２経路５には、開閉手段25，26が設けられ、これら開閉手段25，26の間に炭酸カルシウム分離装置７が設けられている。 The second path 5 is provided with opening / closing means 25, 26, and a calcium carbonate separator 7 is provided between the opening / closing means 25, 26.
第３経路６には、開閉手段27，28が設けられ、これら開閉手段27，28の間に二酸化ケイ素分離装置８が設けられている。また、開閉手段29が設けられた排水口30を有し、炭酸カルシウムおよび二酸化ケイ素が分離された液体は排水口30から排出される。
In the third path 6, opening / closing means 27 and 28 are provided, and a silicon dioxide separation device 8 is provided between the opening /
炭酸カルシウム分離装置７および二酸化ケイ素分離装置８は、例えば沈降分離や遠心分離等のように、固体である炭酸カルシウムや二酸化ケイ素を液体から分離できる方法を用いたものであればよい。 The calcium carbonate separation device 7 and the silicon dioxide separation device 8 may be any device that uses a method capable of separating solid calcium carbonate or silicon dioxide from a liquid, such as sedimentation separation or centrifugation.
コンクリートスラッジは、溶出反応用分散手段16による分散にて、コンクリートに含まれるカルシウムを水に溶出できるようにコンクリートが微細化されたものであればよい。例えば生コンクリート等のコンクリートの製造、ポールやパイルといった遠心力コンクリート製品等のコンクリート製品の製造、コンクリートやコンクリート製品工場でのコンクリートミキサの洗浄、生コンクリート輸送車両の洗浄等にて排出されるコンクリートスラッジ水や脱水コンクリートスラッジを用いると、廃棄物であるコンクリートスラッジをそのまま利用してリサイクルできるので好ましい。 The concrete sludge is not particularly limited as long as the concrete is refined so that the calcium contained in the concrete can be eluted into the water by the dispersion by the elution reaction dispersing means 16. For example, concrete sludge discharged in the manufacture of concrete such as ready-mixed concrete, manufacture of concrete products such as centrifugal concrete products such as poles and piles, cleaning of concrete mixers in concrete and concrete product factories, cleaning of ready-mixed concrete transport vehicles, etc. It is preferable to use water or dewatered concrete sludge because it can be recycled using the concrete sludge as waste as it is.
また、コンクリートスラッジは、液体分の重量に対する固形分の割合である固液比が０．００１〜５％に調整されたもので、好ましくは０．０１〜２％に調整されたものであり、より好ましくは固液比が０．０１〜０．２％に調整されたものである。 In addition, the concrete sludge is a solid-liquid ratio that is a ratio of the solid content to the weight of the liquid content is adjusted to 0.001 to 5%, preferably adjusted to 0.01 to 2%, more preferably Ru der those solid-liquid ratio is adjusted to 0.01 to 0.2%.
次に上記一実施の形態の作用および効果を説明する。 Next, the operation and effect of the one embodiment will be described .
コンクリートスラッジ処理装置１による炭酸カルシウムおよび二酸化ケイ素の分離、回収に際しては、まず、スラッジ供給手段12および水供給手段13の開閉手段14，15を開放し、溶出反応装置本体11内にコンクリートスラッジおよび水を供給する。 When separating and recovering calcium carbonate and silicon dioxide by the concrete sludge treatment apparatus 1, first, the open / close means 14 and 15 of the sludge supply means 12 and the water supply means 13 are opened, and the concrete sludge and water in the elution reactor main body 11 are opened. Supply.
所定量のコンクリートスラッジおよび水が溶出反応装置本体11内に供給された後、溶出反応用分散手段16にて、コンクリートスラッジと水とを溶出反応装置本体11内で分散させ、コンクリートスラッジのカルシウムを水に溶出させる。なお、コンクリートスラッジに含まれていた骨材由来の二酸化ケイ素は、水とコンクリートスラッジとを分散させても液体には溶出せず、固体として存在する。この二酸化ケイ素は、第３経路６の開閉手段27を開放して二酸化ケイ素分離装置８にて液体から分離され、回収される。 After a predetermined amount of concrete sludge and water are supplied into the elution reactor main body 11, the elution reaction dispersing means 16 disperses the concrete sludge and water in the elution reaction main body 11, and the calcium in the concrete sludge is reduced. Elute in water. Note that the aggregate-derived silicon dioxide contained in the concrete sludge does not elute into the liquid even when water and concrete sludge are dispersed, and exists as a solid. The silicon dioxide is separated from the liquid by the silicon dioxide separator 8 by opening the opening / closing means 27 of the third path 6 and recovered.
溶出反応装置２にて液体にカルシウムが溶出したら、溶出反応装置本体11内の上澄み液であるカルシウムが溶出した液体を第１経路４にて溶出反応装置２から析出反応装置３へ供給する。 When calcium is eluted in the liquid in the elution reaction apparatus 2, the liquid from which calcium, which is the supernatant liquid in the elution reaction apparatus main body 11, is supplied from the elution reaction apparatus 2 to the precipitation reaction apparatus 3 through the first path 4.
溶出反応装置２から析出反応装置３へ液体を供給しながら、種結晶供給手段18および二酸化炭素供給手段19の開閉手段20，21を開放し、析出反応装置本体17内へ炭酸カルシウムの種結晶および二酸化炭素を供給する。 While supplying the liquid from the elution reactor 2 to the precipitation reactor 3, the opening and closing means 20 and 21 of the seed crystal supply means 18 and the carbon dioxide supply means 19 are opened, and the calcium carbonate seed crystals and Supply carbon dioxide.
所定量の炭酸カルシウムの種結晶および二酸化炭素が析出反応装置本体17内に供給されたら、カルシウムが溶出した液体と炭酸カルシウムの種結晶と二酸化炭素とを析出反応用分散手段22にて分散する。ここで、カルシウムが溶出した液体は、二酸化炭素と反応して炭酸化する。さらに、この炭酸化したカルシウムは炭酸カルシウムの種結晶にて結晶化が促され、炭酸カルシウムが固体として析出する。なお、コンクリートスラッジのカルシウムが溶出した液体は、高塩基性であるが、析出反応装置３で二酸化炭素と反応させることにより中和される。また、析出反応装置本体17内の未反応の二酸化炭素は、開閉手段23を解放して図示しない二酸化炭素回収手段にて回収する。 When a predetermined amount of calcium carbonate seed crystals and carbon dioxide are supplied into the precipitation reactor main body 17, the calcium-eluting liquid, calcium carbonate seed crystals, and carbon dioxide are dispersed by the precipitation reaction dispersing means 22. Here, the liquid from which calcium is eluted reacts with carbon dioxide and is carbonated. Further, the carbonated calcium is promoted to be crystallized by a calcium carbonate seed crystal, and calcium carbonate is precipitated as a solid. In addition, the liquid from which calcium in concrete sludge is eluted is highly basic, but is neutralized by reacting with carbon dioxide in the precipitation reactor 3. Further, unreacted carbon dioxide in the precipitation reaction apparatus main body 17 is recovered by a carbon dioxide recovery means (not shown) by opening the opening / closing means 23.
析出反応装置３にて液体に炭酸カルシウムが十分に析出したら、第２経路５の開閉手段25を開放し、第２経路５に設けられた炭酸カルシウム分離装置７にて炭酸カルシウムを液体から分離して回収する。 When calcium carbonate is sufficiently precipitated in the liquid in the precipitation reactor 3, the opening / closing means 25 of the second path 5 is opened, and the calcium carbonate is separated from the liquid in the calcium carbonate separator 7 provided in the second path 5. And collect.
さらに、第２経路５の開閉手段26を開放し、析出反応装置３にて中和されかつ炭酸カルシウム分離装置７にて炭酸カルシウムが分離された液体を溶出反応装置２へ返送する。 Further, the opening / closing means 26 of the second path 5 is opened, and the liquid neutralized by the precipitation reaction device 3 and separated by the calcium carbonate separation device 7 is returned to the elution reaction device 2.
ここで、溶出反応装置２は常圧容器にて形成されており、常圧水でのカルシウムの溶出反応では、カルシウムの抽出率が１０％以下に留まってしまう。そこで、炭酸カルシウム分離後の液体を溶出反応装置２へ返送し、連続処理により溶出反応および析出反応を繰り返す。また、二酸化ケイ素分離後の液体も溶出反応装置２へ循環させて、連続処理により溶出反応および析出反応を繰り返す。 Here, the elution reaction apparatus 2 is formed in a normal pressure vessel, and in the elution reaction of calcium with normal pressure water, the extraction rate of calcium remains at 10% or less. Therefore, the liquid after separation of calcium carbonate is returned to the elution reaction apparatus 2, and the elution reaction and the precipitation reaction are repeated by continuous treatment. Further, the liquid after separation of silicon dioxide is also circulated to the elution reaction apparatus 2, and the elution reaction and the precipitation reaction are repeated by continuous treatment.
なお、二酸化ケイ素の分離に際しては、連続処理中に開閉手段27，28を開放して二酸化ケイ素分離装置８により分離しても、溶出反応および析出反応を十分に繰り返した後、開閉手段27，28を開放して二酸化ケイ素分離装置８にて分離してもどちらでもよい。 When separating silicon dioxide, even if the opening / closing means 27, 28 are opened during the continuous treatment and separated by the silicon dioxide separator 8, the elution reaction and the precipitation reaction are sufficiently repeated, and then the opening / closing means 27, 28 are performed. Either may be opened and separated by the silicon dioxide separator 8.
液体を循環させ、溶出反応および析出反応を十分に繰り返し、炭酸カルシウムおよび二酸化ケイ素を分離した後、第３経路６の開閉手段28を閉じ、開閉手段29を開放して、液体を排水口30から排出する。なお、この排出する液体は、析出反応装置３にて中和されるので、そのまま廃棄できる。
After circulating the liquid and repeating the elution reaction and the precipitation reaction sufficiently to separate calcium carbonate and silicon dioxide, the opening / closing means 28 of the third path 6 is closed, the opening / closing means 29 is opened, and the liquid is discharged from the
そして、コンクリートスラッジ処理装置１によれば、コンクリートスラッジから炭酸カルシウムと二酸化ケイ素とをそれぞれ別々に分離するので、高純度の炭酸カルシウムおよび二酸化ケイ素を分離し回収でき、付加価値の高い有用な資源として再生できる。 According to the concrete sludge treatment apparatus 1, since calcium carbonate and silicon dioxide are separately separated from the concrete sludge, high-purity calcium carbonate and silicon dioxide can be separated and recovered, which is a useful resource with high added value. Can play.
また、第１経路４、第２経路５および第３経路６を有し、溶出反応装置２および析出反応装置３にて連続処理により溶出反応および析出反応を繰り返し行うことができるので、コンクリートスラッジ処理装置１の処理能力を向上できる。さらに、連続処理による処理能力を向上により、溶出反応装置本体11および析出反応装置本体17を常圧容器にて形成しても、コンクリートスラッジから十分に炭酸カルシウムおよび二酸化ケイ素を分離でき、簡単な構成でコンクリートスラッジ処理装置１を形成できる。 Moreover, since it has the 1st path | route 4, the 2nd path | route 5, and the 3rd path | route 6, and the elution reaction and precipitation reaction can be repeatedly performed by the continuous process in the elution reaction apparatus 2 and the precipitation reaction apparatus 3, concrete sludge processing The processing capability of the apparatus 1 can be improved. In addition, by improving the processing capacity by continuous processing, even if the elution reactor main body 11 and the precipitation reactor main body 17 are formed in a normal pressure vessel, calcium carbonate and silicon dioxide can be sufficiently separated from the concrete sludge, and a simple configuration Thus, the concrete sludge treatment apparatus 1 can be formed.
例えば生コンクリート等のコンクリートや遠心力コンクリート製品等のコンクリート製品の製造およびその製造に使用される設備の洗浄にて排出されるコンクリートスラッジ水または脱水コンクリートスラッジをコンクリートスラッジとして用いることにより、廃棄物であるコンクリートスラッジをそのまま利用して、有用な資源である炭酸カルシウムおよび二酸化ケイ素を安価に得ることができる。また、コンクリートを微細化してコンクリートスラッジを形成する工程を省略できる。 For example, by using concrete sludge water or dewatered concrete sludge discharged from the production of concrete products such as ready-mixed concrete and concrete products such as centrifugal concrete products and cleaning of equipment used for the production, By using a certain concrete sludge as it is, calcium carbonate and silicon dioxide, which are useful resources, can be obtained at low cost. Moreover, the process of refining concrete to form concrete sludge can be omitted.
コンクリートスラッジの固液比が０．００１〜５％に調整されることにより、コンクリートスラッジからカルシウムを溶出させ易いので、効率的に炭酸カルシウムを分離できる。 By adjusting the solid-liquid ratio of the concrete sludge to 0.001 to 5%, calcium can be easily eluted from the concrete sludge, so that calcium carbonate can be efficiently separated.
なお、コンクリートスラッジ処理装置１にて生成された炭酸カルシウムは、例えば、セメント材料や脱硫材等として使用可能であり、二酸化ケイ素は、細骨材等の建築用材料として使用可能である。 In addition, the calcium carbonate produced | generated with the concrete sludge processing apparatus 1 can be used as a cement material, a desulfurization material etc., for example, and silicon dioxide can be used as construction materials, such as a fine aggregate.
また、析出反応装置本体17に使用する二酸化炭素として火力発電等の排ガスから回収したものを用いることが可能であり、温暖化対策としても有効である。 Further, carbon dioxide recovered from exhaust gas such as thermal power generation can be used as the carbon dioxide used in the precipitation reaction apparatus main body 17, which is also effective as a countermeasure against global warming.
さらに、このコンクリートスラッジ処理装置１のコンクリートスラッジ処理は、湿式で行うことができ、例えば脱水乾燥等の高エネルギーを消費する前処理工程が不要である。 Furthermore, the concrete sludge treatment of the concrete sludge treatment apparatus 1 can be performed in a wet manner, and a pretreatment step that consumes high energy such as dehydration drying is unnecessary.
また、コンクリートスラッジを含む液体は高塩基性であるが、析出反応により二酸化炭素によって中和されるので、中和処理を施さずにそのまま廃水できる。 Moreover, although the liquid containing concrete sludge is highly basic, since it is neutralized with carbon dioxide by precipitation reaction, it can be discharged as it is without being neutralized.
１ コンクリートスラッジ処理装置
２ 溶出反応装置
３ 析出反応装置
４ 第１経路
５ 第２経路
６ 第３経路
７ 炭酸カルシウム分離装置
８ 二酸化ケイ素分離装置
11 溶出反応装置本体
12 スラッジ供給手段
13 水供給手段
16 溶出反応用分散手段
17 析出反応装置本体
18 種結晶供給手段
19 二酸化炭素供給手段
22 析出反応用分散手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Concrete sludge processing apparatus 2 Elution reaction apparatus 3 Precipitation reaction apparatus 4 1st path | route 5 2nd path | route 6 3rd path | route 7 Calcium carbonate separator 8 Silicon dioxide separator
11 Elution reactor body
12 Sludge supply means
13 Water supply means
16 Dispersion means for elution reaction
17 Precipitation reactor body
18 Seed crystal supply means
19 Carbon dioxide supply means
22 Dispersion means for precipitation reaction
Claims (2)
カルシウムが溶出した液体から炭酸カルシウムを析出させる析出反応装置と、
カルシウムが溶出した液体から二酸化ケイ素を分離する二酸化ケイ素分離装置と、
炭酸カルシウムが析出した液体から炭酸カルシウムを分離する炭酸カルシウム分離装置と、
前記溶出反応装置から前記析出反応装置へ液体を供給する第１経路と、
前記炭酸カルシウム分離装置が設けられ前記炭酸カルシウム分離装置にて炭酸カルシウムを分離しながら前記析出反応装置から前記溶出反応装置へ液体を返送する第２経路と、
前記溶出反応装置に設けられ前記二酸化ケイ素分離装置にて二酸化ケイ素を分離しながら液体を循環させる第３経路とを備え、
前記溶出反応装置は、常圧容器にて形成された溶出反応装置本体と、この溶出反応装置本体に設けられ前記溶出反応装置本体内へ前記コンクリートスラッジを供給するスラッジ供給手段と、前記溶出反応装置本体に設けられ前記溶出反応装置本体内へ水を供給する水供給手段と、前記溶出反応装置本体に設けられ前記溶出反応装置内の内容物を分散する溶出反応用分散手段とを有し、
前記析出反応装置は、常圧容器にて形成された析出反応装置本体と、この析出反応装置本体に設けられ前記析出反応装置本体内へ炭酸カルシウムの種結晶を供給する種結晶供給手段と、前記析出反応装置本体に設けられ前記析出反応装置本体内へ二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段と、前記析出反応装置本体に設けられ前記析出反応装置本体内の内容物を分散する析出反応用分散手段とを有し、
前記コンクリートスラッジは、液体分の重量に対する固形分の重量の割合である固液比が０．００１〜５％に調整された
ことを特徴とするコンクリートスラッジ処理装置。 An elution reactor that elutes calcium from concrete sludge into a liquid;
A precipitation reaction apparatus for precipitating calcium carbonate from a liquid from which calcium is eluted;
A silicon dioxide separator for separating silicon dioxide from the liquid from which calcium is eluted;
A calcium carbonate separator for separating calcium carbonate from a liquid in which calcium carbonate is deposited;
A first path for supplying liquid from the elution reactor to the precipitation reactor;
A second path that is provided with the calcium carbonate separator and returns the liquid from the precipitation reactor to the elution reactor while separating the calcium carbonate by the calcium carbonate separator;
A third path that is provided in the elution reaction device and circulates a liquid while separating silicon dioxide in the silicon dioxide separation device,
The elution reaction apparatus includes an elution reaction apparatus main body formed in a normal pressure vessel, a sludge supply means provided in the elution reaction apparatus main body for supplying the concrete sludge into the elution reaction apparatus main body, and the elution reaction apparatus. A water supply means for supplying water into the elution reaction device main body provided in the main body, and an elution reaction dispersion means for dispersing the contents in the elution reaction device provided in the elution reaction main body,
The precipitation reaction apparatus includes a precipitation reaction apparatus main body formed in an atmospheric pressure vessel, a seed crystal supply means that is provided in the precipitation reaction apparatus main body and supplies a seed crystal of calcium carbonate into the precipitation reaction apparatus main body, Carbon dioxide supply means for supplying carbon dioxide into the precipitation reaction apparatus main body provided in the precipitation reaction apparatus main body, and precipitation reaction dispersion means for dispersing the contents in the precipitation reaction apparatus main body provided in the precipitation reaction apparatus main body It has a door,
The concrete sludge treatment apparatus according to claim 1 , wherein a solid-liquid ratio, which is a ratio of the weight of solid to the weight of liquid, is adjusted to 0.001 to 5% .
ことを特徴とした請求項１記載のコンクリートスラッジ処理装置。 2. The concrete sludge treatment apparatus according to claim 1, wherein the concrete sludge is concrete sludge water or dehydrated concrete sludge discharged in the production of concrete or concrete products and the washing of equipment used for the production.
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