JP6188018B2 - 洗浄および分級システムならびに分級装置 - Google Patents
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- Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
Description
互いに並列配置された分級装置および沈降装置を有し、
上記分級装置は、
第1の容器と、
上記第1の容器内に設けられた、粒径分布を有する混合粒子および洗浄液が供給され、上記混合粒子および上記洗浄液を攪拌して上記混合粒子および上記洗浄液が混合した固液混相流を生成するための攪拌層と、
上記攪拌層の上段に設けられた、上記攪拌層から供給される上記固液混相流を一様流にするための、波状スタティックミキサーからなる整流層と、
上記整流層の上段に設けられた、上記整流層を通過した上記固液混相流が供給され、上記混合粒子を分級するための、水平方向に対して角度Ψ(0度<Ψ<90度)傾斜した複数の管路を有する分級層とを有し、
上記沈降装置は、
第2の容器と、
上記第2の容器内に設けられた、上記分級層を通過した上記固液混相流中の粒子を沈降させて凝集させるための、水平方向に対して角度Θ(0度<Θ<90度)傾斜した複数の平板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板を有し、上記固液混相流はこの積層傾斜板の側面に供給される沈降層とを有する洗浄および分級システムである。
第1の容器と、
上記第1の容器内に設けられた、粒径分布を有する混合粒子および洗浄液が供給され、上記混合粒子および上記洗浄液を攪拌して上記混合粒子および上記洗浄液が混合した固液混相流を生成するための攪拌層と、
上記攪拌層の上段に設けられた、上記攪拌層から供給される上記固液混相流を一様流にするための、波状スタティックミキサーからなる整流層と、
上記整流層の上段に設けられた、上記整流層を通過した上記固液混相流が供給され、上記混合粒子を分級するための、水平方向に対して角度Ψ(0度<Ψ<90度)傾斜した複数の管路を有する分級層とを有する分級装置である。
[洗浄および分級システム]
図1および図2に、第1の実施の形態による洗浄および分級システムを示す。ここで、図1は断面図、図2は斜視図である。図1および図2に示すように、この洗浄および分級システムは、互いに並列配置された分級装置10および沈降装置20を有する。
次に、上述のように構成されたこの洗浄および分級システムの動作方法について説明する。
次に、この洗浄および分級システムの具体的な構成例について説明する。
分級装置10を構成する各層の機能を検証するために実験を行った。そのために、図18に示すような分級装置を製作した。整流層13としては、一辺が20cmの正方形のポリカーボネート製の波板(全体の厚さは9mm、波のピッチは32mm、板の厚さは0.7mm)を44段重ねた高さ20cm、幅40cm、奥行40cmの大きさの直方体状のものを2段重ねて合計40cmの厚さとしたものを用いた。層流層14としては、図4Dに示すように、断面形状が六角形の直径1cmの筒状の孔14bが蜂の巣状に配列した高さ5cm、幅40cm、奥行40cmの大きさの直方体状の構造体を用いた。分級層15としては、図5Dに示すように、断面形状が六角形の直径3mmの筒状の孔15bが蜂の巣状に配列した高さ10cm、幅40cm、奥行40cmの大きさの直方体状の構造体を水平方向から27度程度傾斜させたものを用いた。この場合、孔15bの水平方向に対する傾斜角Ψは63度程度である。図18には示されていないが、整流層の下には攪拌用水中ポンプを含む攪拌層12が設けられており、この攪拌層12に外部から土壌および水が供給されるようになっている。流量Qは50L/minとした。本実験の目的は、篩を使用せずに細粒砂を分級することなので、土壌洗浄の際に発生した沈降細粒砂を原砂として使用した。D50(原砂の粒径分布において割合が50%になるときの粒径)=132μmで、原砂は粒径51μm以下の細粒分が16%程度含まれている。
次に、この洗浄および分級システムを用いて土壌洗浄実験を行った結果について説明する。
次に、図21に示す土壌洗浄および分級システムを用いて、放射能汚染土壌の洗浄(除染)および分級を行った結果について説明する。本実験の目的は、篩を使用せずに細粒砂を分級することなので、土壌洗浄の際に発生した沈降細粒砂を原砂として使用した。原砂の粒度分布を図25に示す。図25に示すように、原砂は粒径51μm以下の細粒分が38%程度含まれている。原砂に含まれる放射性物質の放射能は表1に示す通りである。
(1)原砂1.5kgを分級装置の攪拌層に投入し、分級装置の固液混相流を、沈降装置を通して15分間循環し、粘土やシルトを分級する。
(2)シュウ酸水和物1.5kg(0.08mol/Lの酸)を分級装置の攪拌層に投入し、分級装置のみで固液混相流を20分間循環し、洗浄を行う。
(3)分級装置の固液混相流を、沈降装置を通して10分間循環し、粘土やシルトを分級する。この際、各層通過後の固液混相流を採取する。
(4)分級装置の攪拌層の攪拌用水中ポンプを停止し、撹拌層の底部に沈降している細粒土を採取し、粒径分布および放射線量の計測を行う。
[洗浄および分級システム]
図27に、第2の実施の形態による洗浄および分級システムを示す。図27に示すように、この洗浄および分級システムにおいては、分級装置10と沈降装置20との間に波状スタティックミキサーからなる整流層61が設けられている。より詳細には、分級装置10の容器11および沈降装置20の容器21の側壁に設けられた開口部31に整流層61が設けられている。この場合、分級装置10による分級後の固液混相流は整流層61に水平方向から入り、整流されて一様流となった後に沈降装置20の積層傾斜板23の側面に供給される。
[洗浄および分級システム]
図28に、第3の実施の形態による洗浄および分級システムを示す。図28に示すように、この洗浄および分級システムにおいては、第1の実施の形態による洗浄および分級システムを土壌の洗浄および分級に使用する場合に、分級装置10による分級後の、粘土およびシルトを含む固液混相流を沈降装置20(図28においては図示せず)に供給し、凝集沈澱させ、水は再使用し、沈澱した土壌は分級装置10の攪拌層12に戻すようにする。そして、分級装置10の攪拌層12の底部に溜まった土砂成分(砂および細粒分)を取り出し、分級装置10と直列に接続された、分級装置10と同様な構成を有する分級装置65の攪拌層に供給し、分級装置65において薬品洗浄および分級を行う。こうして薬品洗浄および分級を行った固液混相流(低濃度のシルトと薬品とを含む)を分級装置65から取り出し、フィルター膜でろ過を行う。ろ過されたシルトはフィルター膜に残され、フィルター膜を透過した薬品は再使用することができる。
[洗浄および分級システム]
図29に、第4の実施の形態による洗浄および分級システムを示す。図29に示すように、この洗浄および分級システムにおいては、分級装置10と沈降装置20との間に凝集促進層71が設けられている。より詳細には、分級装置10の容器11と沈降装置20の容器21とが開口部31に設けられた凝集促進層71を介して連結されている。凝集促進層71は、分級装置10の分級層15による分級後の固液混相流から可能な限り粒子を沈降堆積させて粒径を大きくすることにより、沈降装置20の積層傾斜板22、23による粒子の沈降の効率の向上を図るためのものである。凝集促進層71の大きさは特に限定されず、必要に応じて選ばれが、例えば、凝集促進層71の中心軸の方向の長さは10〜20cm、幅は20〜40cm、高さは20〜30cmである。
次に、洗浄および分級システムの具体的な構成例について説明する。
図33は第4の構成例を示す。図33に示すように、この第4の構成例では、図14に示す第1の構成例において、分級装置10と沈降装置20との間に凝集促進層71が設けられている。その他のことは第1の構成例と同様である。
[洗浄および分級システム]
図40に、第5の実施の形態による洗浄および分級システムを示す。図40に示すように、この洗浄および分級システムにおいては、分級装置10と沈降装置20との間に、分級装置10から沈降装置20に向かって順に波状スタティックミキサーからなる整流層61および凝集促進層71が設けられている。その他のことは第1の実施の形態と同様である。
Claims (13)
- 互いに並列配置された分級装置および沈降装置を有し、
上記分級装置は、
第1の容器と、
上記第1の容器内に設けられた、粒径分布を有する混合粒子および洗浄液が供給され、上記混合粒子および上記洗浄液を攪拌して上記混合粒子および上記洗浄液が混合した固液混相流を生成するための攪拌層と、
上記攪拌層の上段に設けられた、上記攪拌層から供給される上記固液混相流を一様流にするための、波状スタティックミキサーからなる整流層と、
上記整流層の上段に設けられた、上記整流層を通過した上記固液混相流を層流にするための層流層と、
上記層流層の上段に設けられた、上記層流層を通過した上記固液混相流が供給され、上記混合粒子を分級するための、水平方向に対して角度Ψ(0度<Ψ<90度)傾斜した複数の管路を有する分級層とを有し、
上記沈降装置は、
第2の容器と、
上記第2の容器内に設けられた、上記分級層を通過した上記固液混相流中の粒子を沈降させて凝集させるための、水平方向に対して角度Θ(0度<Θ<90度)傾斜した複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板を有し、上記固液混相流はこの積層傾斜板の側面に供給される沈降層とを有する洗浄および分級システム。 - 上記分級層は、水平方向に対して角度Ψ傾斜した複数の筒状の孔を有する構造体または水平方向に対して角度Ψ傾斜した複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板からなる請求項1記載の洗浄および分級システム。
- 上記層流層は、鉛直方向の複数の筒状の孔を有する構造体からなる請求項1または2記載の洗浄および分級システム。
- 互いに並列配置された分級装置および沈降装置を有し、
上記分級装置は、
第1の容器と、
上記第1の容器内に設けられた、粒径分布を有する混合粒子および洗浄液が供給され、上記混合粒子および上記洗浄液を攪拌して上記混合粒子および上記洗浄液が混合した固液混相流を生成するための攪拌層と、
上記攪拌層の上段に設けられた、上記攪拌層から供給される上記固液混相流を一様流にするための、波状スタティックミキサーからなる整流層と、
上記整流層の上段に設けられた、上記整流層を通過した上記固液混相流が供給され、上記混合粒子を分級するための、水平方向に対して角度Ψ(0度<Ψ<90度)傾斜した複数の管路を有する分級層とを有し、
上記沈降装置は、
第2の容器と、
上記第2の容器内に設けられた、上記分級層を通過した上記固液混相流中の粒子を沈降させて凝集させるための、水平方向に対して角度Θ(0度<Θ<90度)傾斜した複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板を有し、上記固液混相流はこの積層傾斜板の側面に供給される沈降層とを有し、
上記第1の容器と上記第2の容器とを互いに連結するように設けられた、水平方向または上記第2の容器側が低くなるように水平方向に対して角度Ω(0度<Ω≦10度)傾斜した複数の管路を有する凝集促進層をさらに有し、
上記分級層を通過した上記固液混相流は上記凝集促進層の一端に供給され、他端から出て上記第2の容器に供給される洗浄および分級システム。 - 上記凝集促進層は、水平方向の複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層板、上記第2の容器側が低くなるように水平方向に対して角度Ω(0度<Ω≦10度)傾斜した複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板、水平方向の複数の筒状の孔を有する構造体または上記第2の容器側が低くなるように水平方向に対して角度Ω傾斜した複数の筒状の孔を有する構造体からなる請求項4記載の洗浄および分級システム。
- 上記凝集促進層は、上記凝集促進層の中心軸の方向の最頂部から両側に向かって下向きに水平方向に対して角度Φ(0度<Φ<90度)傾斜した切妻屋根状の複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板または上記凝集促進層の中心軸の方向の最頂部から両側に向かって下向きに水平方向に対して角度Φ(0度<Φ<90度)傾斜し、かつ上記第2の容器側が低くなるように水平方向に対して角度Ω(0度<Ω≦10度)傾斜した切妻屋根状の複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板からなる請求項4記載の洗浄および分級システム。
- 上記凝集促進層の上記管路の底部の上記板上に、上記凝集促進層の中心軸と直交する方向に延在する、上記管路の高さの途中の高さの縦板が上記凝集促進層の中心軸の方向に周期的または非周期的に設けられている請求項5または6記載の洗浄および分級システム。
- 上記分級層と上記沈降装置との間に、波状スタティックミキサーからなる整流層をさらに有する請求項1〜7のいずれか一項記載の洗浄および分級システム。
- 上記分級層と上記凝集促進層との間に、波状スタティックミキサーからなる整流層をさらに有する請求項4〜7のいずれか一項記載の洗浄および分級システム。
- 上記混合粒子は土壌である請求項1〜9のいずれか一項記載の洗浄および分級システム。
- 上記洗浄液は水である請求項1〜10のいずれか一項記載の洗浄および分級システム。
- 第1の容器と、
上記第1の容器内に設けられた、粒径分布を有する混合粒子および洗浄液が供給され、上記混合粒子および上記洗浄液を攪拌して上記混合粒子および上記洗浄液が混合した固液混相流を生成するための攪拌層と、
上記攪拌層の上段に設けられた、上記攪拌層から供給される上記固液混相流を一様流にするための、波状スタティックミキサーからなる整流層と、
上記整流層の上段に設けられた、上記整流層を通過した上記固液混相流を層流にするための層流層と、
上記層流層の上段に設けられた、上記層流層を通過した上記固液混相流が供給され、上記混合粒子を分級するための、水平方向に対して角度Ψ(0度<Ψ<90度)傾斜した複数の管路を有する分級層とを有する分級装置。 - 上記分級層は、水平方向に対して角度Ψ傾斜した複数の筒状の孔を有する構造体または水平方向に対して角度Ψ傾斜した複数の板が互いに間隔を空けて積層された積層傾斜板からなる請求項12記載の分級装置。
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