(57)【要約】【課題】  粉体状の高分子凝集剤を連続的に短時間で完全溶解させる凝集剤溶解システム並びに凝集剤溶解装置を提供する。【解決手段】  連続的に粉体状の高分子凝集剤を液体に溶解するシステムにおいて、高分子凝集剤を液体に撹拌分散させた一次処理液を生成する一次処理部と、一次処理液を磨り潰した二次処理液を生成する二次処理部と、二次処理液を撹拌しながら完全溶解する三次処理部を有するもので、高分子凝集剤を短時間に均等に溶解させることができる。【選択図】      図１
2014200695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に粉体状の高分子凝集剤を液体に溶解するシステムにおいて、
高分子凝集剤を液体に撹拌分散させた一次処理液を生成する一次処理部（Ｓ１）と、
一次処理液を磨り潰した二次処理液を生成する二次処理部（Ｓ２）と、
二次処理液を撹拌しながら完全溶解する三次処理部（Ｓ３）を有する
ことを特徴とする凝集剤溶解システム。
【請求項２】
連続的に粉体状の高分子凝集剤を液体に溶解する装置において、
高分子凝集剤を液体に分散撹拌させる撹拌槽（３）と、
一次処理液移送管（４）に介装して撹拌槽（３）の一次処理液を圧送する一次処理液移送ポンプ（５）と、
一次処理液移送管（４）を固定ディスク（２５）の中心部に開口した供給口（２６）に連通し、
高速回転する回転ディスク（２７）と固定ディスク（２５）を対向させ、
外周端に所定の間隙（Ｔ）を設けて構成した粉砕装置（６）と、
粉砕装置（６）をケーシング（３４）で囲繞して頂部に排出管（９）を連結した溶解室（７）を有する
ことを特徴とする凝集剤溶解装置。
【請求項３】
前記対向ディスク（２５，２７）の内部に外周部から中心に向かって円錐状の凹部（２４）を形成し、
対接表面に粗く微小な凹凸を設けた
ことを特徴とする請求項２に記載の凝集剤溶解装置。
【請求項４】
前記回転ディスク（２７）の内面に掃出板（３３）を放射状に立設し、
掃出板（３３）の端面が固定ディスク（２５）の凹部（２４）に近接するように設置した
ことを特徴とする請求項２または３に記載の凝集剤溶解装置。
【請求項５】
前記回転ディスク（２７）の内面に、
中心から外周端に向かって放射状に凸部（３１）を形成した
ことを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の凝集剤溶解装置。
【請求項６】
前記回転ディスク（２５）の内側に、
中心から外周端に向かって放射状に溝（３２）を形成した
ことを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の凝集剤溶解装置。
【請求項７】
前記排出管（９）から返流管（３７）を分岐して計測槽（３８）に接続し、
計測槽（３８）に計測器（３９）を配設して、
計測後の処理液を撹拌槽（３）に返送する
ことを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の凝集剤溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は凝集剤溶解装置に係り、連続的に粉体状の高分子凝集剤を一対のディスクですり潰すとともに、ディスクの回転力により撹拌される溶解室内で、未溶解塊を有する溶解液を短時間に完全溶解させる凝集剤溶解システム並びに凝集剤溶解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理場等から発生する汚泥は、汚泥脱水装置等によって脱水して処理されている。これらの汚泥に高分子凝集剤を添加して混合（混和）することにより、原液に懸濁している汚泥を凝集して強固なフロックを形成し、その凝集汚泥を脱水装置に供給して脱水処理している。高分子凝集剤は、コスト面から粉体状のものが多く使用されている。粉体状の高分子凝集剤は、所定の濃度に溶解した後、汚泥と混合して凝集させる。
一般的に用いられる高分子凝集剤の溶解装置は、概ね１〜２時間程度の溶解時間を要する。脱水に使用するには予め高分子凝集剤を溶解させて貯留した後で使用することが多く、大きな貯留槽が必要であった。また、予め溶解した溶解液を長時間放置すると、溶解液が変質して凝集性能が低下する傾向がある。
連続式の脱水機で使用するためには、上記の溶解装置を複数設置して交互に高分子凝集剤を溶解する、あるいは連続式の溶解装置を用いる場合があるが、連続的に汚泥に供給する必要がある。連続式の溶解装置を用いても溶解時間は同程度必要であり、溶解液の一部に表面が膨潤した未溶解塊（ママコ）が残存しやすい。ここでいう膨潤とは粉体状の高分子凝集剤の高分子鎖間に周囲の液体分子が入り込みゲル状に膨らむ現象である。そのため、短時間で連続的に完全溶解可能な溶解装置が望まれていた。
【０００３】
前段で液体に高分子からなる粉体を供給して溶解処理した処理液を筒状濾過部材内へ供給し、内周面に残留したママコを内周面に沿って回転するローラーによって押し潰し、ママコを分散及び／又は溶解させて筒状濾過部を通過させるミキシング装置が引用文献１に開示されている。
また、回転可能な支持軸に取り付けられた円板部内に放射状に蛇行水路を形成し、粒状の洗剤と水を流通させて、遠心力と撹拌力により洗剤を速やかに溶かす洗剤溶かし装置が引用文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６２６４５号公報
【特許文献２】特開２０００−１１６９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
引用文献１の発明は、ママコを押し潰しながら短時間で連続的に溶解させるものであるが、運転停止時に筒状濾過部に残留した未溶解分が所定時間後に溶解し、運転再開時に溶解濃度の変動が起こる。また、濾過面の目詰まりに応じて定期的な濾過面洗浄が必要である。
【０００６】
引用文献２の発明は、溶解する対象が粉状洗剤であり、分子鎖や粘度等が本発明の高分子凝集剤とは明らかに相違する。洗剤が溶解した処理液は粘度が低くママコ発生の恐れがない。洗剤は全て蛇行通路内で完全溶解するもので、撹拌後に排出されるインペラ室での溶解作用について明記や示唆がない。したがって、単に洗剤溶かし装置から排出された処理液を流出させるまでの一時的な貯留室であると認められる。
【０００７】
本発明は粉体状の高分子凝集剤を水中に分散させて初期膨潤させる一次処理部と、一次処理液を一対のディスクで急速に磨り潰す二次処理部と、二次処理液をディスクの回転力により撹拌される溶解室内で短時間に完全溶解させる三次処理部を有する凝集剤溶解システム並びに凝集剤溶解装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の凝集剤溶解システムは、連続的に粉体状の高分子凝集剤を液体に溶解するシステムにおいて、高分子凝集剤を液体に撹拌分散させた一次処理液を生成する一次処理部と、一次処理液を磨り潰した二次処理液を生成する二次処理部と、二次処理液を撹拌しながら完全溶解する三次処理部を有するもので、高分子凝集剤を短時間に均等に溶解させることができる。
【０００９】
本発明の凝集剤溶解装置は、連続的に粉体状の高分子凝集剤を液体に溶解する装置において、高分子凝集剤を液体に分散撹拌させる撹拌槽と、一次処理液移送管に介装して撹拌槽の一次処理液を圧送する一次処理液移送ポンプと、一次処理液移送管を固定ディスクの中心部に開口した供給口に連通し、高速回転する回転ディスクと固定ディスクを対向させ、外周端に所定の間隙を設けて構成した粉砕装置と、粉砕装置をケーシングで囲繞して頂部に排出管を連結した溶解室を有しており、均等分散した一次処理液を急速に磨り潰し、短時間で溶解させることができる。
【００１０】
対向ディスクの内部に外周部から中心に向かって円錐状の凹部を形成し、対接表面に粗く微小な凹凸を設けているので、間隙を通過する被処理液に対して摩擦効果を付与し、粉砕および溶解作用を増大させる。
【００１１】
回転ディスクの内面に掃出板を放射状に立設し、掃出板の端面が固定ディスクの凹部に近接するように設置すると、固定ディスクの内面に固着する未溶解塊を外周側に掻き出し、運転停止時に粉砕装置の内部で長時間残留する一次処理液の変質を防止できる。
【００１２】
回転ディスクの内面に、中心から外周端に向かって放射状に凸部を形成、あるいは中心から外周端に向かって放射状に溝を形成すると、対向ディスクの内部に供給された高粘度の一次処理液をプレートあるいは溝により回転方向に誘導しながら摩擦効果を向上させることができる。
【００１３】
排出管から返流管を分岐して計測槽に接続し、計測槽に計測器を配設して、計測後の処理液を撹拌槽に返送するので、凝集装置に供給する前段にて適正に溶解されているかを確認できる。
【発明の効果】
【００１４】
従来の粉体状の高分子凝集剤の溶解は、溶解槽に水と高分子凝集剤を分散供給して、１〜２時間の撹拌をして完全溶解させることで使用可能な状態となっていた。本発明では溶解装置内の滞留時間（溶解時間）は１／１０程度となり、コンパクトとなるため、設置面積の低減に大きく寄与する。また、使用する量だけを順次溶解することになるため、長時間貯留による溶解後の劣化が抑制され、凝集効果の向上が期待できる。
【００１５】
具体的には、一次処理部にて粉体状の高分子凝集剤を分散膨潤させるので、二次処理部にて容易に磨り潰すことが可能である。二次処理部は粗面で構成した微小間隙を有する一対の回転ディスクにより、剪断力や衝撃力を付与して一次処理液に含まれる未溶解塊を急速に粉砕する。二次処理部および三次処理部が常時没水しているので、処理液に空気の混入がなく、脱泡処理の必要がない。二次処理部から排出された二次処理液は三次処理部で撹拌されながら完全溶解できる。二次処理部と三次処理部が一体でコンパクトであり、連続的に処理できる。供給量に応じて二次処理部の回転数を調整することで、過粉砕による高分子凝集剤の粘度低下が起こらず、適正な溶解状態が得られる。一次処理部から二次処理部を経て三次処理部で完全溶解するまでの時間が短い。掃出板により回転ディスク間の未溶解塊を完全に排出でき、運転停止時の残留溶液による濃度変動がない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る溶解システムのフロー図である。
【図２】同じく、一次処理部のフロー図である。
【図３】同じく、二次処理部および三次処理部の縦断面図である。
【図４】同じく、回転ディスクの正面図である。
【図５】同じく、処理液の移送フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明に係る溶解システムのフロー図である。給粉装置１に貯留された粉体状の高分子凝集剤は、給液源２から給液される液体と一次処理部Ｓ１の撹拌槽３にて混合される。撹拌槽３にて撹拌されながら分散膨潤した高分子凝集剤は、一次処理液移送管４に介装した一次処理液移送ポンプ５にて二次処理部Ｓ２へ移送される。二次処理部Ｓ２は粉砕装置６であり、高粘度の一次処理液を磨り潰しながら粉砕溶解する。その後、三次処理部Ｓ３の溶解室７で未溶解分を完全溶解した後、溶解液は溶解装置８から排出管９を経て凝集装置１０へ移送される。
【００１８】
汚泥は汚泥貯留槽１１に貯留しており、汚泥供給管１２から汚泥供給ポンプ１４を経て凝集装置１０に供給する。凝集装置１０では溶解装置８から移送された溶解液を汚泥に添加混合させて、強固な凝集フロックを形成する。凝集装置１０で形成された凝集フロックは凝集汚泥供給管１３を経て脱水機５０に供給して固液分離を行い、低含水率の脱水汚泥を生成する。
【００１９】
図２は一次処理部のフロー図である。粉体状の高分子凝集剤は給粉装置１に貯留している。給粉装置１の底部は漏斗状に形成しており、貯留されている高分子凝集剤は下方に連設したエゼクター１５を介して順次移送される。エゼクター１５の上流側に圧縮空気供給管１６、下流側に給粉管１７を連設しており、圧縮空気供給管１６に接続した圧縮空気源１８から供給される圧縮空気により、所定の分量の高分子凝集剤を連続的に移送する。高分子凝集剤の移送量はエゼクター１５の上流側に介装したバルブＶ１の開度調節により調整する。給粉装置１の内部には粉体状の高分子凝集剤のブリッジを防止するために、槽内を緩速に撹拌する撹拌装置１９を適宜設ける。給粉装置１への高分子凝集剤の供給は、貯留量を連続的に計測し、自動的に給粉装置１に供給する周知の技術を用いる。
【００２０】
撹拌槽３に給粉装置１を載置して一体化してもよい。また、複数の高分子凝集剤を貯留する給粉装置１をそれぞれ設置し、原液の性状に応じて供給する高分子凝集剤を切り替えてもよい。
【００２１】
給粉装置１の後段には撹拌槽３を設置しており、撹拌槽３にて粉体状の高分子凝集剤を液体中に分散膨潤させる一次処理を行う。
【００２２】
一次処理部Ｓ１の撹拌槽３には上方から液体の給液および粉体状の高分子凝集剤の供給がなされる。下方には一次処理液移送管４を連結しており、撹拌槽３内の高分子凝集剤は均一分散されて液体とともに一次処理液移送ポンプ５を介して圧送される。
【００２３】
液体は給液源２から給液管２０を介して撹拌槽３に供給する。液体の供給量は給液管２０に介装したバルブＶ２の開度調節により制御する。供給時には給液管２０の端部から撹拌槽３に向かって放流する。給粉管１７の端部には給粉ノズル２２を連設しており、圧縮空気で移送された高分子凝集剤を給粉ノズル２２から放射状に散布する。撹拌槽３に供給する放流液が給粉ノズル２２の前面を通るように給液管２０を配設し、放流水に高分子凝集剤が混合した状態で撹拌槽３に供給される。撹拌槽３に供給された高分子凝集剤は、放流水の着水時の乱流作用により撹拌槽３内に分散される。
【００２４】
撹拌槽３には撹拌装置２３を内設しており、撹拌槽３内の高分子凝集剤を液体中に撹拌させる。撹拌装置２３はパドル翼、プロペラ翼等の周知の撹拌機器を用いる。高分子凝集剤は撹拌槽３内で撹拌されつつ均一に分散し、時間の経過とともに徐々に膨潤してくる。
【００２５】
本実施例では、貯留槽３の液位を維持するために貯留槽３に液位計２１を配設し、液位に応じて給粉・給液のＯＮ／ＯＦＦ運転を行っている。具体的には、一次処理液移送ポンプ５の移送量に応じて撹拌槽３の液面が変動するが、予め定めた基準値より液位が低下すると給粉装置１及び給液源２から給粉・給液を行い、基準値より液位が上昇すると、給粉・給液を停止する。
【００２６】
図３は二次処理部および三次処理部の縦断面図であって、撹拌槽３から一次処理液を移送する一次処理液移送管４の他端は二次処理部Ｓ２に連結している。二次処理部Ｓ２の粉砕装置６は外周部から中心に向かって内部に円錐状の凹部２４を形成した円盤状のディスクを回転可能に対向している。一方のディスクは固定ディスク２５であり、中心部に有した供給口２６から内部へ一次処理液が供給される。一次処理液移送管４は固定ディスク２５の供給口２６に接続している。他方のディスクは回転ディスク２７であり、他端に電動機２８を有する回転軸２９と連結している。回転軸２９の中間部は適宜軸受３０で回転自在に軸支する。
【００２７】
対向するディスク２５，２７の中心部の容積は広く、外周に向かうほど容積が狭くなっている。外周端は所定の間隙Ｔを設けており、中心部に供給された一次処理液は一次処理液移送ポンプ５による圧入圧力と回転ディスク２７の遠心作用により外周側に移送されながらディスク２５，２７の内面で粉砕・溶解される。外周端近傍は平坦面で構成してもよい。外周端の間隙Ｔは１ｍｍ以下に設定する。
【００２８】
ディスク２５，２７の材質は金属、樹脂、セラミックス等、高分子溶解液中で変性しないものであれば限定しない。固定ディスク２５および回転ディスク２７の対接表面は粗く微小な凹凸を設けることで、間隙Ｔを通過する被処理液に対して摩擦効果を付与し、粉砕および溶解作用を増大させる。
【００２９】
図４に示すように、回転ディスク２７の内側には中心から外周端に向かって放射状に複数の凸部３１を形成しており、凸部３１は固定ディスク２５と近接するほど高さが低くなっている。凸部は図４（ａ）のように直線状でも図４（ｂ）のように曲線状でもよい。対向するディスク２５，２７の内部に供給された一次処理液はプレート３１により回転方向に誘導されながら遠心作用を増大させていく。外周端に近づくほど間隙Ｔが狭くなり、ディスク２５，２７表面の摩擦作用により細かく粉砕されながら溶解する。
【００３０】
凸部３１は回転ディスク２７に薄板状のプレートを着脱可能に重設してもよい。また、凸部３１の代わりに溝３２の加工を施して凹部を形成してもよい。
【００３１】
回転ディスク２７の内面に少なくとも１つの掃出板３３を放射状に立設し、掃出板３３の端面が固定ディスク２５の凹部２４に近接するように設置する。掃出板３３が回転ディスク２７とともに回転することにより、固定ディスク２５の内面に残留しようとする未溶解塊を外周側に掻き出すため、運転停止時に未溶解塊の残留はほとんどなく、再運転時の濃度変動が発生しない。
【００３２】
一対のディスク２５，２７を囲繞するようにケーシング３４を構成している。固定ディスク２５はケーシング３４の内壁面に固定している。ディスク２５，２７外周面とケーシング３４内周面との間は所定の間隔を有する三次処理部Ｓ３の溶解室７を形成している。三次処理部Ｓ３の頂部に排出管９、底部にドレン管３５を連結する。一次処理液移送管４はケーシング３４を貫通して固定ディスク２５内部に連通している。回転軸２９は周知の技術で水封する。
【００３３】
本実施例はケーシング３４と電動機２８を共通の架台３６に載置しているが、電動機２８をケーシング３４に固定した一体型としてもよい。また、横軸の回転軸２９に連結された回転ディスク２７が垂直方向に回転するように構成しているが、回転軸２９を立軸として水平方向に回転ディスク２７が回転してもよい。
【００３４】
三次処理部Ｓ３は一対のディスク２５，２７の外周面とケーシング３４との所定の間隔を有する円筒状の溶解室７で形成しており、二次処理部Ｓ２のディスク２５，２７で磨り潰された二次処理液は溶解室７に排出される。溶解室７の外壁はディスクに沿って囲繞するケーシング３４で構成している。溶解室７に連結する排出管９はケーシングの頂部に接続されるので、一対のディスク２５，２７は常時水没状態で回転する。二次処理部Ｓ２は完全没水しているため、二次処理部Ｓ２から排出する二次処理液が三次処理部Ｓ３の内壁に衝突して生じる泡の発生がない。そのため、後段の脱泡処理の手間が省けるとともに三次処理液の排出量を正確に測定することができる。
【００３５】
回転ディスク２７の回転力により溶解室７の処理液がケーシング３４に沿って水流撹拌し、僅かに残留している未溶解分を完全溶解させる。回転ディスク２７の裏面に裏羽根を設けて撹拌作用を増大させてもよい。
【００３６】
図５は処理液の移送フロー図であって、三次処理部Ｓ３から完全溶解した三次処理液を排出する排出管９は、原液と高分子凝集剤を混合させる凝集装置１０に連結している。排出管９から返流管３７を分岐し、三次処理液の一部を計測槽３８に貯留する。計測槽３８では計測器３９で粘度等を計測する。本実施例では、計測結果に応じて回転ディスク２７の回転数等を調整している。計測後の三次処理液は、再度一次処理液を撹拌する撹拌槽３に返送する。
【００３７】
脱水機５０に供給される汚泥は、季節や時間により刻一刻と性状が変動する。その際に変動が大きい場合は、脱水機５０に供給する凝集フロックの形成不良により脱水性能が悪化する。特に、連続的に凝集汚泥を脱水する脱水機５０では、汚泥性状に応じて高分子凝集剤の添加量や溶解粘度等を調整することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の凝集剤溶解装置は、短時間で連続的に粉体状の高分子凝集剤を溶解できるものである。したがって、緊急に溶解が必要な場合に有効となる。また、連続式脱水機で汚泥処理する汚泥の凝集システムとして有効であり、逐次必要量のみを溶解して使用することで強固な凝集フロックを得ることができる。適正な高分子凝集剤の使用量となるので、ロスを防止でき環境配慮型の凝集剤溶解装置となる。
【符号の説明】
【００３９】
３  撹拌槽
４  一次処理液移送管
５  一次処理液移送ポンプ
６  粉砕装置
７  溶解室
９  排出管
２４  凹部
２５  固定ディスク
２６  供給口
２７  回転ディスク
３１  凸部
３２  溝
３３  掃出板
３４  ケーシング
３７  返流管
３８  計測槽
３９  計測器
Ｔ  間隙
Ｓ１  一次処理部
Ｓ２  二次処理部
Ｓ３  三次処理部
【図１】
2014200695.tif 000003
【図２】
2014200695.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014200695.tif 000007