(57)【要約】【課題】高速攪拌機のハウジングと軸受室とをシールするシール装置の長寿命化を図った凝集攪拌装置を提供する。【解決手段】凝集攪拌装置は、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を高速攪拌する高速攪拌機１と、高速攪拌機１を出た高速攪拌後の原液を、凝集混和槽２１で低速攪拌する低速攪拌機２０と、を備える。高速攪拌機１は、原液を攪拌する攪拌翼５と、攪拌翼５を収容するハウジング６と、ハウジング６の壁部を貫通して攪拌翼５まで延びる回転軸４と、ハウジング６と回転軸４との間の隙間をシールするシール装置１０と、を備える。シール装置１０の凝集混和槽２１の底面からの高さは、凝集混和槽２１内の原液の液面の底面からの高さの１／２以上である。【選択図】図１
2015208696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を高速攪拌する高速攪拌機と、
前記高速攪拌機を出た高速攪拌後の原液を、凝集混和槽で低速攪拌する低速攪拌機と、を備え、
前記高速攪拌機は、
前記原液を攪拌する攪拌翼と、
前記攪拌翼を収容するハウジングと、
前記ハウジングの壁部を貫通して前記攪拌翼まで延びる回転軸と、
前記ハウジングと前記回転軸との間の隙間をシールするシール装置と、を備え、
前記シール装置の前記凝集混和槽の底面からの高さは、前記凝集混和槽内の原液の液面の前記底面からの高さの１／２以上であることを特徴とする凝集攪拌装置。
【請求項２】
前記シール装置が、前記凝集混和槽内の原液の液面以上の高さに配置されることを特徴とする請求項１に記載の凝集攪拌装置。
【請求項３】
前記高速攪拌機が前記低速攪拌機に取り付けられることで、前記高速攪拌機と前記低速攪拌機とが一体構造となることを特徴とする請求項１または２に記載の凝集攪拌装置。
【請求項４】
前記シール装置から漏洩した原液を前記凝集混和槽内に移送するドレンラインをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の凝集攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を攪拌することにより凝集フロックを形成および成長させるための凝集攪拌装置に関する。特に、本発明は、凝集剤が注入された原液を高速攪拌し、その後低速攪拌する２段階攪拌を行う凝集攪拌装置に関する。本明細書において、原液とは、処理される液体をいう。
【背景技術】
【０００２】
従来、懸濁物質を含む原液から懸濁物質を分離するために、スクリュープレス式、ベルトプレス式、遠心式、真空式、フィルタプレス式、あるいは多重円板式といった様々な方式の脱水機が用いられている。懸濁物質を含む原液の例としては、汚泥や排水などが挙げられるが、その他にも食料品原料液、化粧品原料液、製紙原料液、またはスラリーといった工業用の原料液が、懸濁物質を含む原液に含まれる。この懸濁物質を含む原液を脱水機で脱水するための前処理として、当該原液に凝集剤を注入し、凝集剤が注入された原液を攪拌することで原液内に懸濁物質の凝集フロックを形成させることが行われる。この凝集フロックを形成させるために、凝集攪拌装置が用いられる。
【０００３】
凝集攪拌装置として、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を高速攪拌し、その後低速攪拌する２段階攪拌を行う凝集攪拌装置が知られている。凝集剤が注入された原液を高速攪拌することにより、凝集剤が原液内に均一に分散させられ、懸濁物質に接触する。そして、高速攪拌後の原液を低速攪拌することで、凝集フロックが形成され、且つ成長する。このように凝集フロックを成長させることで、脱水機での脱水効率が高められる。
【０００４】
このような２段階攪拌を行う従来の凝集攪拌装置の概略側面図が図５に示される。図５に示される凝集攪拌装置は、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を高速攪拌するための高速攪拌機１０１と、高速攪拌機１０１で攪拌された原液を低速攪拌するための低速攪拌機１２０とを備える。高速攪拌機１０１は、軸受１０２に回転自在に支持された回転軸１０４と、この回転軸１０４に連結された攪拌翼１０５と、攪拌翼１０５を収容するハウジング１０６と、回転軸１０４を回転させるためのモータ１０８と、を備える。軸受１０２は、軸受室１０７内に配置される。ハウジング１０６の上壁には、回転軸１０４が貫通する貫通孔が形成されている。ハウジング１０６内を流れる原液がこの貫通孔を通じて軸受室１０７内に漏れ出さないように、回転軸１０４とハウジング１０６との隙間をシールするシール装置１１０が軸受室１０７に設けられる。シール装置１１０は、回転軸１０４の回転を許容しながら、原液のハウジング１０６からの漏洩を防止する軸封装置である。シール装置１１０として、例えば、メカニカルシールやグランドパッキンが用いられる。
【０００５】
高速攪拌機１０１のハウジング１０６の入口には、入口配管１１４が接続され、ハウジング１０６の出口には、低速攪拌機１２０の凝集混和槽１２１の下部に連通する出口配管１１５が接続される。入口配管１１４を介して高速攪拌機１０１に流入した原液は、高速回転する攪拌翼１０５の作用で、凝集剤と効率よく混合され、その結果、凝集剤が原液内に均一に分散する。高速攪拌機１０１を出た原液は、出口配管１１５を通って、低速攪拌機１２０の凝集混和槽１２１に流入する。原液は、低速攪拌機１２０の低速回転する攪拌翼１２３により、ゆっくりと攪拌されながら、凝集混和槽１２１を上昇していき、この過程で凝集フロックが形成され、且つ成長する。凝集混和槽１２１の上部には、排出口１２８が設けられており、凝集混和槽１２１内の原液をこの排出口１２８にオーバーフローさせることで、原液は、凝集攪拌装置の後段に設けられた脱水機に送られる。
【０００６】
図５に示される凝集攪拌装置では、高速攪拌機１０１は、低速攪拌機１２０の下部の近くに配置されている。このような配置では、高速攪拌機１０１のシール装置１１０には、当該シール装置１１０の位置と凝集混和槽１２１内に溜められた原液の液面との間の距離に対応する圧力水頭Ｈがかかってしまう。この圧力水頭Ｈは、例えば３ｍ程度あり、シール装置１１０がシールするべき原液の圧力は高圧なものとなっている。その結果、シール装置１１０は、比較的速く破損してしまい、シール装置１１０の交換に起因するメンテナンス頻度が上がってしまう。メンテナンス中は、凝集攪拌装置での処理を行うことができず、且つシール装置の交換コストもかかるため、シール装置１１０の長寿命化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４７６１２１６号公報
【特許文献２】特許第４６２３４３１号公報
【特許文献３】特開２００４−１３０２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、高速攪拌機のハウジングと回転軸との間の隙間をシールするシール装置の長寿命化を実現することができる凝集攪拌装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を高速攪拌する高速攪拌機と、前記高速攪拌機を出た高速攪拌後の原液を、凝集混和槽で低速攪拌する低速攪拌機と、を備え、前記高速攪拌機は、前記原液を攪拌する攪拌翼と、前記攪拌翼を収容するハウジングと、前記ハウジングの壁部を貫通して前記攪拌翼まで延びる回転軸と、前記ハウジングと前記回転軸との間の隙間をシールするシール装置と、を備え、前記シール装置の前記凝集混和槽の底面からの高さは、前記凝集混和槽内の原液の液面の前記底面からの高さの１／２以上であることを特徴とする凝集攪拌装置である。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記シール装置が、前記凝集混和槽内の原液の液面以上の高さに配置されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記高速攪拌機が前記低速攪拌機に取り付けられることで、前記高速攪拌機と前記低速攪拌機とが一体構造となることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記シール装置から漏洩した原液を前記凝集混和槽内に移送するドレンラインをさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、凝集混和槽に溜められる原液からシール装置にかかる圧力を低減することができる。その結果、シール装置の長寿命化を実現することができる。特に、シール装置が凝集混和槽に溜められる原液の液面以上の高さに配置されると、シール装置には、凝集混和槽に溜められる原液からの高い圧力がかからないため、シール装置の長寿命化がより促進される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る凝集攪拌装置の概略側面図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係る凝集攪拌装置の概略側面図である。
【図３】本発明のさらに別の実施形態に係る凝集攪拌装置の概略側面図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態に係る凝集攪拌装置の概略側面図である。
【図５】２段階攪拌を行う、従来の凝集攪拌装置の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る凝集攪拌装置の概略側面図である。図１に示される凝集攪拌装置は、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を高速攪拌する高速攪拌機１と、当該高速攪拌機１を出た原液を低速攪拌する低速攪拌機２０と、を備える。すなわち、この凝集攪拌装置は、懸濁物質を含む原液を高速攪拌し、その後原液を低速攪拌する２段階攪拌を行う凝集攪拌装置である。本明細書において、原液とは、処理される液体をいう。懸濁物質を含む原液の例としては、汚泥、排水などが挙げられるが、その他にも食料品原料液、化粧品原料液、製紙原料液、またはスラリーといった工業用の原料液が、懸濁物質を含む原液に含まれる。
【００１４】
高速攪拌機１は、軸受２に回転自在に支持された第１回転軸４と、この第１回転軸４に連結された第１攪拌翼５と、第１攪拌翼５を収容するハウジング６と、第１回転軸４を回転させるための第１モータ８と、を備える。第１攪拌翼５は、第１回転軸４に固定されており、第１モータ８によって第１回転軸４を回転させると、第１攪拌翼５も第１回転軸４と共に回転する。第１攪拌翼５は、高速で回転させられる。例えば、第１攪拌翼５の回転速度は、５００〜３０００ｍｉｎ-1であり、好ましくは、１０００〜３０００ｍｉｎ-1である。このように、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を高速攪拌機１で高速攪拌することにより、凝集剤が原液内に均一に分散させられ、当該凝集剤を懸濁物質に均一に接触させることができる。
【００１５】
高速攪拌機１のハウジング６の入口には、入口配管１４が接続され、ハウジング６の出口には、低速攪拌機２０における凝集混和槽２１の下部に連通する出口配管１５が接続される。ハウジング６は、入口配管１４が接続される入口と、出口配管１５が接続される出口と、回転軸２が貫通する貫通孔以外は密封されている。入口配管１４を介して高速攪拌機１に導入された、懸濁物質を含む原液は、高速回転する第１攪拌翼５の作用で、凝集剤と効率よく混合され、凝集剤が原液内に均一に分散させられる。凝集剤は、高速攪拌機１に流入する直前の原液に注入される。高速攪拌機１内で凝集剤を原液に注入してもよい。
【００１６】
軸受２は、軸受室７内に配置される。第１回転軸４は、ハウジング６の壁部を貫通して第１攪拌翼５まで延びている。すなわち、ハウジング６の壁部（本実施形態では上壁）には、第１回転軸４が貫通する貫通孔が形成されている。ハウジング６内を流れる原液がこの貫通孔を通じて軸受室７内に漏れ出さないように、第１回転軸４とハウジング６との隙間をシールするシール装置１０が軸受室７に設けられる。シール装置１０は、第１回転軸４の回転を許容しながら、原液のハウジング６からの漏洩を防止する軸封装置である。シール装置１０として、例えば、メカニカルシールやグランドパッキンが用いられる。
【００１７】
高速攪拌機１としては、インラインミキサーを採用することができる。インラインミキサーとは、配管に組み込まれた混合機のことを言う。高速攪拌機１としてインラインミキサーを採用すると、高速攪拌機１に原液を送り込むポンプ（図示せず）と、原液に凝集剤を注入するポンプ（図示せず）の２つのポンプを用意するだけで、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を高速攪拌機１から低速攪拌機２０に送ることができる。
【００１８】
高速攪拌機１によって高速攪拌された原液は、出口配管１５を通って、低速攪拌機２０の凝集混和槽２１の底部に流入する。この低速攪拌装置２０は、図示しない軸受に回転自在に支持された第２回転軸２２と、この第２回転軸２２に連結された第２攪拌翼２３と、第２攪拌翼２３を内部に収容する凝集混和槽２１と、第２回転軸２２を回転させるための第２モータ２５と、を備える。第２攪拌翼２３は、第２回転軸２２に固定されており、第２モータ２５によって第２回転軸２２を回転させると、第２攪拌翼２３も第２回転軸２２と共に回転する。第２攪拌翼２３は、第１攪拌翼５よりも低速で回転させられる。例えば、第２攪拌翼２３の回転速度は、１０〜５００ｍｉｎ-1である。
【００１９】
凝集混和槽２１に流入した原液は、低速で回転する第２攪拌翼２３により、ゆっくりと攪拌されながら、凝集混和槽２１を上昇していき、この過程で凝集フロックが形成され、且つ成長する。凝集混和槽２１の上部には排出口２８が設けられており、凝集混和槽２１内の原液をこの排出口２８にオーバーフローさせることで、凝集フロックを含む原液は、凝集攪拌装置の後段に設けられた脱水機に送られる。なお、凝集剤を凝集混和槽２１に更に注入してもよい。この凝集剤は、高速攪拌機１に流入する前に、または高速攪拌機１内で原液に注入される凝集剤と同じもの、または異なるものを使用することができる。
【００２０】
出口配管１５には、空気抜きライン１６が設けられる。高速攪拌機１の第１攪拌翼５は、高速で回転させられるため、高速攪拌機１のハウジング６を通過する原液の流速は高くなる。この場合、ハウジング６を通過する原液によるエゼクター効果により、軸受室７内の空気がシール装置１０から吸い込まれてしまうことがある。空気抜きライン１６は、この吸い込まれた空気を出口配管１５から抜くために設けられる。したがって、空気抜きライン１６は、出口配管１５に連通するとともに、出口配管１５の上面に接続される。
【００２１】
本実施形態では、図１に示されるように、シール装置１０は、凝集混和槽２１に溜められた原液の液面の当該凝集混和槽２１の底面からの高さＬの１／２以上の高さに配置される。すなわち、凝集混和槽２１の底面からの原液の液面の高さをＬとしたときに、凝集混和槽２１の底面からのシール装置１０の高さは、１／２Ｌ以上である。なお、高さＬを決定する際の凝集混和槽２１の液面は、第２攪拌翼２３が停止しているときの凝集混和槽２１の液面である。すなわち、第２攪拌翼２３が回転することにより、すり鉢状になった凝集混和槽２１の液面は、高さＬを決定する際の凝集混和槽２１の液面として用いない。
【００２２】
このように、シール装置１０を、凝集混和槽２１に溜められる原液の液面の、当該凝集混和槽２１の底面からの高さＬの１／２以上の高さに配置すると、凝集混和槽２１内の原液からシール装置１０にかかる圧力を低減することができる。その結果、シール装置１０にかかる負荷を軽減することができ、シール装置１０の長寿命化を実現することができる。
【００２３】
シール装置１０を、図５に示される従来の配置位置よりも高い位置に配置する理由は、凝集混和槽２１内の原液からシール装置１０にかかる圧力を低減するためである。したがって、シール装置１０の配置位置が高ければ高いほど、シール装置１０にかかる圧力が低減する。したがって、シール部材１０は、好ましくは、凝集混和槽２１の底面から１／２Ｌ以上の高さに配置され、より好ましくは、凝集混和槽２１の底面から２／３Ｌ以上の高さに配置され、最も好ましくは、凝集混和槽２１に溜められる原液の液面以上の高さに配置される。
【００２４】
図２は、本発明の別の実施形態に係る凝集攪拌装置の概略側面図である。図２に示される実施形態では、シール装置１０は、凝集混和槽２１に溜められる原液の液面以上の高さに配置されている。それ以外の構成は、図１に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
【００２５】
図２に示すように、シール装置１０を、凝集混和槽２１に溜められる原液の液面以上の高さに配置すれば、凝集混和槽２１内の原液の圧力がシール装置１０にかからない。その結果、シール装置１０の長寿命化を実現することができる。
【００２６】
図３は、本発明のさらに別の実施形態に係る凝集攪拌装置の概略側面図である。図３に示される実施形態では、高速攪拌機１が低速攪拌機２０に取り付けられることで、高速攪拌機１と低速攪拌機２０とが一体構造となっている。それ以外の構成は、図２に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
図３に示される凝集攪拌装置では、高速攪拌機１は、低速攪拌機２０の凝集混和槽２１の外壁に取り付けられている。凝集混和槽２１の外壁の一部を内側に凹ませた段差部を設け、当該段差部に高速攪拌機１を収容してもよい。このように高速攪拌機１と低速攪拌機２０とを一体構造とすると、コンパクトな凝集攪拌装置を提供することができる。本実施形態では、空気抜きライン１６は、ハウジング６の上面から凝集混和槽２１の上方位置まで延びている。このように空気抜きライン１６の末端を凝集混和槽２１の上方位置で開口させると、空気抜きライン１６から原液が漏洩しても他の設備に悪影響が及ばない。
【００２８】
図４は、本発明のさらに別の実施形態に係る凝集攪拌装置の概略側面図である。図４に示される実施形態では、高速攪拌機１の軸受室７にドレンライン１７が取り付けられる。それ以外の構成は、図２に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
【００２９】
ドレンライン１７の一端は、軸受室７の側面から当該軸受室７内に連通し、ドレンライン１７の他端は、凝集混和槽２１の上方位置で開口している。軸受室７に連通するドレンライン１７を設けておけば、ハウジング６内の原液がシール装置１０を漏洩して軸受室７に流れ込んだとしても、当該流れ込んだ原液を凝集混和槽２１に移送することができるので、他の設備に悪影響が及ばない。
【００３０】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１    高速攪拌機
２    軸受
４    第１回転軸
５    第１攪拌翼
６    ハウジング
７    軸受室
８    第１モータ
１０    シール装置
１４    入口配管
１５    出口配管
１６    空気抜きライン
１７    ドレンライン
２０    低速攪拌機
２１    凝集混和槽
２２    第２回転軸
２３    第２攪拌翼
２５    第２モータ
２８    排出口
【図１】
2015208696.tif 000003
【図２】
2015208696.tif 000004
【図３】
2015208696.tif 000005
【図４】
2015208696.tif 000006
【図５】
2015208696.tif 000007