JP2015020134A - 凝集攪拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 凝集工程を配管内で行える装置であって、かつ、効率のよい攪拌も配管内で行える装置である凝集攪拌装置を提供する。【解決手段】 流路管本体と、排出路と、流路管本体側から見て排出口より先に設けられる凝集撹拌部とからなる混合管と、流路管本体に設けられ泥などで濁った濁水を前記凝集撹拌部にて撹拌するように取り入れる濁水取入部と、流路管本体又は／及び凝集撹拌部に凝集剤を取り入れる凝集剤取入部と、からなることを特徴とする凝集攪拌装置を開発した。【選択図】図１

Description

本発明は、攪拌と凝集を配管内で行える装置に関するものである。

一般に、凝集を行う場合、凝集のための水槽内で濁水の攪拌を行い、その攪拌の前後で凝集剤を投入する方法によることになる。

攪拌を十分に行うことにより、凝集剤が濁水に満遍なく混ざり込み、凝集が活性化される。

しかし、この方法による場合、凝集のための水槽を独立に用意することになるため、広い場所が必要になっていた。凝集工程は、例えば除染工程の一部であるなど、全体の工程の一部であるに過ぎないことを考えると、その工程に用いる設備のために広い場所が必要になるとすると全体の工程を施行できる場所が限られてしまうことから、凝集装置は、なるべくコンパクトにすることが要請されていた。

凝集装置をコンパクトにするための着眼点を提供する文献としては、特許文献１が挙げられる。

特開２０１３−１０８７５８

特許文献１では、移送途中に設けられたジェットポンプに凝集剤を添加するという着眼点が開示されている。

しかし、凝集のためには攪拌が十分になされていることが重要であるところ、特許文献１では、十分な攪拌を行うための特徴が開示されておらず、効率のよい凝集を行うためにはジェットポンプより先の配管を長くする必要があるという問題が残されていた。

そこで、本発明は、十分な凝集を配管内で行える装置であって、かつ、ジェットポンプより先の配管を長くすることなく効率のよい攪拌も配管内で行える装置である凝集攪拌装置を提供することを課題とするものである。

本発明は、前記課題を解決するために、流路管本体と、排出路と、流路管本体側から見て排出路より先に設けられる凝集撹拌部とからなる混合管と、流路管本体に設けられ泥などで濁った濁水を前記凝集撹拌部にて撹拌するように取り入れる濁水取入部と、流路管本体又は／及び凝集撹拌部に凝集剤を取り入れる凝集剤取入部と、からなることを特徴とする凝集攪拌装置を開発した。

また、本発明は、さらに前記の特徴に加えて、濁水取入部と凝集剤取入部とは一体で一体取入部をなし、かつ、大気開放であるという特徴を有する凝集撹拌装置を開発した。これにより、凝集剤の取入れを効率よく行うことができる。

また、本発明は、さらに前記の特徴に加えて、前記一体取入部は、濁水を滞留する滞留槽に対して滞留槽底面付近をわずかに残して下ろされたスカート状取入枠の上部に凝集剤を投入する大気開放された投入口と、前記スカート状取入枠内の上部濁水水面近辺に設けられた凝集剤入濁水吸込口と、からなることを特徴とする凝集攪拌装置を開発した。これにより、もともと凝集不要な大きな礫などを凝集対象から除外することができ、効率のよい凝集を行うことができる。

また、本発明は、さらに前記の特徴に加えて、濁水取入部は、滞留している濁水を駆動水にて駆動することで濁水を取り入れる濁水駆動手段を有することを特徴とする凝集撹拌装置を開発した。これにより、濁水の取入れを効率よく行うことができ、凝集攪拌の流れが連続的になることで、効率のよい凝集を行うことができる。

また、本発明は、さらに前記の特徴に加えて、前記排出路は、流路管本体内の流れの向きから戻る方向に斜めに流路を有することを特徴とする凝集撹拌装置を開発した。これにより、排出効率が向上して凝集の連続性が増し、かつ、凝集攪拌部に濁水が効率よく到達することができるようになり、効率のよい凝集を行うことができる。

また、本発明は、さらに前記の特徴に加えて、前記凝集撹拌部は流路管状であり、管内面には撹拌用凹凸が設けられていることを特徴とする凝集撹拌装置を開発した。これにより、攪拌を効率よく行うことができ、効率のよい凝集を行うことができる。

また、本発明は、さらに前記の特徴に加えて、前記凝集撹拌部の流路管内径は流路管本体の内径よりも大であることを特徴とする凝集撹拌装置を開発した。これにより、凝集の連続性が増し、効率のよい凝集を行うことができる。

以上の構成をとる本発明により、凝集工程を配管内で行える装置であって、かつ、効率のよい攪拌も配管内で行える装置である凝集攪拌装置を提供することができる。これにより、凝集攪拌装置のコンパクト化を図ることができ、延いては、例えば除染装置などの全体のコンパクト化につなげることができる。

本発明の基本的構造の一例を示す図 本発明の応用的構造（排出部）を示す図 本発明の応用的構造（凝集攪拌部）を示す図 本発明の応用的構造を示す図１ 本発明の応用的構造を示す図２ 流路管本体が延長された混合管を示す図。 凝集攪拌部が延長された混合管を示す図。 一体取入部を凝集攪拌部に向かって斜めに配置した混合管を示す図

以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。以下の説明は、実施例１は請求項１及び５から７に、実施例２は請求項２から４に、それぞれ対応する。なお、本発明の内容は、以下の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る。

本発明の対象である凝集攪拌装置は、流路管本体と、排出路と、流路管本体側から見て排出路より先に設けられる凝集撹拌部とからなる混合管と、流路管本体に設けられ泥などで濁った濁水を前記凝集撹拌部にて撹拌するように取り入れる濁水取入部と、流路管本体又は／及び凝集撹拌部に凝集剤を取り入れる凝集剤取入部と、からなる。図１は、この場合の凝集攪拌装置の一例を示す図である。図１における凝集攪拌装置は、流路管本体（０１０８）と、排出路（０１０７）と、流路管本体側から見て排出路より先に設けられる凝集撹拌部（０１０３）とからなる混合管（０１０９）と、流路管本体に設けられ泥などで濁った濁水を前記凝集撹拌部にて撹拌するように取り入れる濁水取入部（０１０５）と、流路管本体に凝集剤を取り入れる凝集剤取入部（０１０１）と、から構成されている。以下では、この図１の構造からなる凝集攪拌装置を念頭に置いて説明するが、本発明は、その範囲に限られるものではない。

流路管本体（０１０８）とは、濁水が流れる配管部分であって濁水が取り入れられてから排出路に至るまでの部分を意味する。濁水が流路管本体を流れるにあたっては、高圧エアが用いられる場合、あるいは、駆動水が用いられる場合などがある。濁水は、高圧エアや駆動水の影響により、流路管本体から排出路や凝集攪拌部が存在している方に向かって流れる。

排出路（０１０７）とは、凝集剤投入後の濁水などが攪拌後に混合管の外部に排出される部分のことを意味する。

さらに、排出路は、攪拌前の濁水については排出が少なく、攪拌後の濁水を効率よく排出する形状を有することが望ましい。流路管本体内の流れの向きから戻る方向に斜めに流路を有していれば、凝集攪拌部で攪拌前の濁水の水流の逆方向に排出路が向いているので凝集攪拌部で攪拌される前の濁水は排出されず、他方、攪拌後の濁水の水流の方向に排出路が向いているので凝集攪拌部で攪拌された後の濁水は排出される。そのため、排出路は、流路管本体内の流れの向きから戻る方向に斜めに流路を有していることが望ましい。図２は、この場合の排出路を示す図である。排出路は、流路管本体内の流れの向きから戻る方向に斜めに流路を有している（０２０１）。

凝集攪拌部（０１０３）とは、流路管本体から見て排出路より先にある部分であって、かつ、配管内で凝集攪拌を行う部分のことを意味する。

配管内で凝集攪拌を行うための構造としては、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において多様なものが考えられるが、例えば、凝集攪拌部の配管の端部に蓋（０１０４）をすることによって、蓋に衝突して跳ね返る力、及び、流路管本体から流れてくる濁水との衝突の際に生じる力を利用する方法が考えられる。

凝集攪拌部の端部に蓋をする場合であっても、蓋や配管の内壁面は、可能な限り攪拌に適した形状であることが望ましい。蓋や配管の内壁面に細かい凹凸があれば、濁水が凝集攪拌部を流れる際にも凹凸との接触により攪拌が促進される。そのため、蓋や配管の内壁面には、攪拌用の細かい凹凸が設けられていることが望ましい。図３は、この場合の凝集攪拌部を示す図である。凝集攪拌部（０３０１）には攪拌用の細かい凹凸が設けられている（０３０２）。

配管内における濁水の流れの向きを逆行させる方法で攪拌を行う場合、凝集攪拌部を流れる濁水の量は、流路管本体を流れる濁水の量よりも多くなる。そのため、効率よく攪拌を行って排出路から外部に排出されるためには、凝集攪拌部の内径は、流路管本体の内径よりも大きいことが望ましい。

流路管本体から見て排出部よりも先にある凝集攪拌部の配管の軸線方向における長さは、凝集のための攪拌が十分に行われ、かつ、装置全体がコンパクトに収まる範囲であることが望ましい。配管の内径が１５ｃｍから３０ｃｍの範囲内であって濁水の流量又は高圧エアと濁水の合計量が毎分２００リットルから５００リットルの範囲内である場合でいえば、凝集攪拌部の配管の軸線方向における長さが、２０ｃｍ未満であると凝集のための攪拌が不十分であり、他方、８０ｃｍを超えると装置が大きくなりすぎることに加えてポンプの圧力を大きくする必要が生じる。これらに対して、凝集攪拌部の配管の軸線方向における長さが２０ｃｍから８０ｃｍの範囲内であれば、凝集のための攪拌が十分に行われ、かつ、装置全体がコンパクトに収まる。そのため、配管の内径が１５ｃｍから３０ｃｍの範囲内であって流量が毎分２００リットルから５００リットルの範囲内である場合でいえば、凝集攪拌部の配管の軸線方向における長さは、２０ｃｍから８０ｃｍの範囲内であること、さらには、３５ｃｍから６５ｃｍの範囲内であることが望ましい。

濁水取入部（０１０５）とは、流路管本体に設けられ、泥などで濁った濁水を前記凝集撹拌部にて撹拌するように取り入れる部分のことを意味する。流路管本体からみた場合、凝集攪拌部は、排出路よりも先にある。そのため、取り入れた濁水などを凝集攪拌部まで到達させるためには、濁水等が一定の勢いを伴っていることが望ましい。具体的には、高圧エアなどを用いることにより濁水取入部が濁水を取り入れる圧力を高圧にする、あるいは、駆動水を高圧で取り入れることで濁水の勢いをよくする、などの工夫をすることが望ましい。

配管内における濁水の流れの向きを逆行させる方法で攪拌を行う場合、凝集攪拌部を流れる濁水の量は、流路管本体を流れる濁水の量よりも多くなる。そして、濁水が多くなり、凝集攪拌部が濁水のみで飽和状態となると、流路管本体から流れてくる濁水の凝集攪拌部への侵入が妨げられる。そのため、凝集攪拌部が濁水のみで飽和状態とならないための工夫をすることが望ましい。濁水等に一定の勢いをつけるために駆動水を用いれば、駆動水も水分として濁水の一部となるので、凝集攪拌部が濁水のみで飽和状態となることを防げない。他方、濁水等に一定の勢いをつけるために高圧エアを用いれば、濁水の中に空気が入り込むので、凝集攪拌部の濁水にも空気が含まれることになり、凝集攪拌部が濁水のみで飽和状態となることを防げる。そのため、濁水等に一定の勢いをつけるための工夫としては、高圧エアを用いる方法が望ましい。もっとも、大気開放状態のもとにある駆動水を用いることによっても、濁水に空気が含まれることになるので問題ない。

効率よく凝集・攪拌を行うため、濁水取入部から取り入れられる濁水の量は、一定量で安定していることが望ましい。そのため、調整槽などを用いることによって、取り入れるための濁水を貯留しておくことが望ましい。

この調整槽は、例えば鋼製水槽や組立式角型水槽などが考えられるが、運搬や設置撤去のコスト削減を考えると、組立式角型水槽であることが望ましい。

凝集剤取入部（０１０１）は、濁水に凝集剤を取り入れる部分のことを意味する。

この凝集剤取入部から如何なる方法で凝集剤を取り入れるかについては、本発明の要旨を逸脱しない範囲で特に限定されるものではなく、機械を用いて圧縮空気を調整するなどして自動的に取り入れても良く、あるいは、手動で取り入れても良い。

配管相互は、それぞれフランジ（０１０２）により結合されており、分解が可能である。例えば、図１の流路管本体は、濁水と凝集剤が合流する濁水凝集剤合流部（０１１０）と追加配管部（０１０６）がフランジにより結合されている状態であり、分解することも可能である。

図１は本発明に係る凝集攪拌装置の一例であるが、この一部を変更しても良い。例えば、図６のように、追加配管部を１つ追加して（０６０１）フランジで結合することで、路管本体の部分を長くしても良い（０６０２）。また、図７のように、フランジにより追加配管部（０７０２）を結合して凝集攪拌部を延長することで、凝集攪拌部の部分を長くしても良い（０７０１）。さらに、流路管本体で一定の攪拌をしたいというのであれば、濁水凝集剤合流部よりも内径が狭い追加配管部を用いれば良い。このように、配管相互をフランジにより結合して分解可能にすることにより、濁水の濁り具合いや投入する凝集剤に応じて様々な工夫をすることができる。

本発明の対象である凝集攪拌装置は、前記の構成に加え、さらに濁水取入部と凝集剤取入部が一体である一体取入部をなしており、かつ、大気開放であっても良い。図４及び５は、この場合の一例を示す図である。図４は、混合管（０４０７）と、駆動水取入部又は高圧エア送出部（０４０４）と、一体取入部（０４０６）と、凝集剤（０４０１）と調整槽（０４０５）にある濁水を投入するために大気開放状態（０４０３）となっているホッパー（０４０２）と、からなる凝集装置を示している。また、図５は、混合管（０５１０）と、駆動水取入部又は高圧エア送出部（０５０１）と、一体取入部（０５０９）と、吸引管（０５０２）と、凝集剤（０５０８）を投入するために大気開放状態（０５０４）となっている滞留槽（０５０６）と、凝集剤入濁水吸込口（０５０５）と、スカート状取入枠（０５０７）と、からなる凝集装置を示している。以下、順に説明する。

〈図４の説明〉
一体取入部（０４０６）とは、濁水と凝集剤が一体となって取り入れられる部分のことを意味する。

また、取り入れる方法としては、凝集を効率よく行うためには、間断なく取り入れられることが望ましい。例えば、ホッパー（０４０２）を設置して、そのホッパー内に常に一定量の濁水が存在するようにすれば、そのホッパー内の濁水が重力に従って流路管本体に間断なく取り入れられる。そのため、取り入れる方法として望ましい１つの例として、ホッパーを設置して、そのホッパー内に常に一定量の濁水が存在するようすることが挙げられる。

ホッパーの形状は、凝集剤と濁水を容易に投入することができる形状であることが望ましい。ホッパーの上部の全部又は一部が大気開放状態であれば、凝集剤を機械的又は人為的に投入すること、及び、濁水を投入することが容易である。そのため、ホッパーの形状は、上部の全部又は一部が大気開放状態であることが望ましい。

取り入れられた濁水は、凝集攪拌部に向かって勢いよく流れることが望ましい。凝集攪拌部に向かって勢いよく流れるためには、高圧エアが用いられる場合、あるいは、駆動水が用いられる場合などがある。濁水は、高圧エア送出部から送出された高圧エアや駆動水取入部から取り入れられた駆動水の影響により、流路管本体から排出路や凝集攪拌部が存在している方向に向かって流れる。そのため、高圧エア送出部又は駆動水取入部を設けることが望ましい。

配管内における濁水の流れの向きを逆行させる方法で攪拌を行う場合、凝集攪拌部を流れる濁水の量は、流路管本体を流れる濁水の量よりも多くなる。そして、濁水が多くなり、凝集攪拌部が濁水のみで飽和状態となると、流路管本体から流れてくる濁水の凝集攪拌部への侵入が妨げられる。そのため、凝集攪拌部が濁水のみで飽和状態とならないための工夫をすることが望ましい。濁水等に一定の勢いをつけるための工夫としては、前記のとおり、高圧エア送出部を設けることが望ましい。もっとも、大気開放状態のもとにある駆動水を用いることによっても、濁水に空気が含まれることになるので問題ない。

このように高圧エア送出部又は駆動水取入部を設ける場合、一体取入部は、効率的な濁水等の取り入れを実現できるように配置されていることが望ましい。一体取入部が流路管本体の壁面に対して垂直、又は、高圧エア送出部若しくは駆動水取入部に向かって斜めに配置されていると、一体取入部内の水面が上がってしまう可能性がある。そうすると、効率的な濁水等の取り入れを実現できない。他方、一体取入部が凝集攪拌部に向かって斜めに配置されていると、高圧エアや駆動水によって流路管本体への取入れが促進される関係になり、効率的な濁水等の取り入れを実現できる。そのため、一体取入部は、凝集攪拌部に向かって斜めに配置されていることが望ましい。図８は、一体取入部を凝集攪拌部に向かって斜めに配置した場合の図である。一体取入部（０８０１）は、凝集攪拌部（０８０２）に向かって斜めに配置されている。

〈図５の説明〉
一体取入部（０５０９）とは、濁水と凝集剤が一体となって取り入れられる部分のことを意味する。

取り入れる方法としては、凝集を効率よく行うためには、間断なく取り入れられることが望ましい。例えば、流路管本体から滞留槽（０５０６）に対して下りている吸引管（０５０２）を設置し、滞留槽内に常に一定量の濁水が存在するようにすれば、吸引することによって、濁水を間断なく取り入れられることができる。そのため、取り入れる方法として望ましい１つの例として、流路管本体から滞留槽に対して下りている吸引管を設置し、滞留槽内に常に一定量の濁水が存在するようすることが挙げられる。

取り入れられた濁水は、凝集攪拌部に向かって勢いよく流れることが望ましい。凝集攪拌部に向かって勢いよく流れるためには、高圧エアが用いられる場合、あるいは、駆動水が用いられる場合などがある。濁水は、高圧エア送出部から送出された高圧エアや駆動水取入部から取り入れられた駆動水の影響により、流路管本体から排出路や凝集攪拌部が存在している方向に向かって流れる。そのため、高圧エア送出部又は駆動水取入部を設けることが望ましい。

配管内における濁水の流れの向きを逆行させる方法で攪拌を行う場合、凝集攪拌部を流れる濁水の量は、流路管本体を流れる濁水の量よりも多くなる。そして、濁水が多くなり、凝集攪拌部が濁水のみで飽和状態となると、流路管本体から流れてくる濁水の凝集攪拌部への侵入が妨げられる。そのため、凝集攪拌部が濁水のみで飽和状態とならないための工夫をすることが望ましい。濁水等に一定の勢いをつけるための工夫としては、前記のとおり、高圧エア送出部を設けることが望ましい。もっとも、大気開放状態のもとにある駆動水を用いることによっても、濁水に空気が含まれることになるので問題ない。

滞留槽の形状は、凝集剤と濁水を容易に投入することができる形状であることが望ましい。滞留槽の上部の全部又は一部が大気開放状態であれば、凝集剤を機械的又は人為的に投入すること、及び、濁水を投入することが容易である。そのため、滞留槽の形状は、上部の全部又は一部が大気開放状態であることが望ましい。

凝集剤を投入するための投入口の位置は、凝集の必要がある濁水に多く行き渡る場所であることが望ましい。そして、スカート状取入枠（０５０７）が滞留槽底面付近をわずかに残して下ろされた状態で存在することにより、滞留槽内に取り入れられた濁水が吸引口に辿り着くためには一度滞留槽底面付近を通過する必要があることになり、凝集の必要のない大きな礫などが滞留槽底面付近まで沈む。そのため、スカート状取入枠内の濁水は、凝集が不要な大きな礫などが比較的少なくなっている。そうすると、凝集剤を投入するための投入口の位置は、スカート状取入枠内上部の大気開放状態（０５０４）の部分であることが望ましい。

凝集剤入濁水吸込口の位置は、大きな礫などを吸い込みにくい位置であることが望ましい。スカート状取入枠外の濁水には、沈む前の大きな礫などが含まれている。スカート状取入枠内の濁水には、大きな礫などが比較的少なくなっている。他方、スカート状取入枠内であっても、滞留槽底部付近には、一度滞留槽底面付近まで沈んだ凝集の必要のない大きな礫などが存在する。そのため、凝集剤入濁水吸込口の位置は、スカート状取入枠内の上部濁水水面近辺に設けられていることが望ましい。

もっとも、上部濁水水面近辺とはいっても、一度滞留槽底面付近まで沈んだ凝集の必要のない大きな礫などを大量に吸い込まない程度に水面に近い部分であれば良く、濁水を間断なく吸い込むため、滞留槽の半分より下部にまで至っていたとしても問題ない。

０１０１：凝集剤取入部
０１０２：フランジ
０１０３、０３０１、０７０１、０８０２：凝集攪拌部
０１０４：蓋
０１０５：濁水取入部
０１０６、０６０１０７０２：追加配管部
０１０７、０２０１：排出路
０１０８、０６０２：流路管本体
０１０９、０４０７、０５０１：混合管
０１１０：濁水凝集剤合流部
０４０４：高圧エア送出部、
０４０６、０５０９、０８０１：一体取入部
０４０１、０５０８：凝集剤
０４０５：調整槽
０４０３、０５０４：大気開放状態
０４０２：ホッパー
０５０２：吸引管
０５０６：滞留槽
０５０５：凝集剤入濁水吸引口
０５０７：スカート状取入枠

Claims (7)

1. 流路管本体と、排出路と、流路管本体側から見て排出路より先に設けられる凝集撹拌部とからなる混合管と、
   流路管本体に設けられ泥などで濁った濁水を前記凝集撹拌部にて撹拌するように取り入れる濁水取入部と
   流路管本体又は／及び凝集撹拌部に凝集剤を取り入れる凝集剤取入部と、
   とからなる凝集撹拌装置。
2. 濁水取入部と凝集剤取入部とは一体で一体取入部をなし、かつ、大気開放である請求項１に記載の凝集撹拌装置。
3. 前記一体取入部は、
   濁水を滞留する滞留槽に対して滞留槽底面付近をわずかに残して下ろされたスカート状取入枠の上部に凝集剤を投入する大気開放された投入口と、前記スカート状取入枠内の上部濁水水面近辺に設けられた凝集剤入濁水吸込口と、からなる請求項２に記載の凝集撹拌装置。
4. 濁水取入部は、滞留している濁水を駆動水にて駆動することで濁水を取り入れる濁水駆動手段を有する請求項１から３のいずれか一に記載の凝集撹拌装置。
5. 前記排出路は、流路管本体内の流れの向きから戻る方向に斜めに流路を有する請求項１から４のいずれか一に記載の凝集撹拌装置。
6. 前記凝集撹拌部は流路管状であり、管内面には撹拌用凹凸が設けられている請求項１から５のいずれか一に記載の凝集撹拌装置。
7. 前記凝集撹拌部の流路管内径は流路管本体の内径よりも大である１から６のいずれか一に記載の凝集撹拌装置。
   

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