JP2018183736A - 攪拌羽根および攪拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】攪拌対象流体に含まれるし渣等の繊維状物質が軸部材に絡み付き難い攪拌羽根を提供する。【解決手段】軸心周りに回転自在な軸部材４２と、軸部材４２に設けられた羽根部材４３とを有し、軸部材４２は、軸本体部４５と、軸本体部４５から径方向へ突出した絡み付き防止部４６とを有し、絡み付き防止部４６は、軸本体部４５が軸心方向Ａにおいて攪拌対象流体と接触する接触領域で、軸本体部４５に設けられ、軸部材４２の軸心４１を中心とする羽根部材４３の回転半径が絡み付き防止部４６の回転半径よりも大きいものである。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば下水等の排水処理において、繊維状物質を含有する流体を攪拌する攪拌羽根および攪拌装置に関する。

従来、この種の攪拌装置としては、例えば図１０に示すように、容器１０１内に攪拌羽根１０２が備えられ、容器１０１の上方に、攪拌羽根１０２を回転させる駆動装置１０３が設けられたものがある。

攪拌羽根１０２は、軸心周りに回転自在な丸棒状の軸部材１０４と、軸部材１０４に設けられた羽根部材１０５とを有している。駆動装置１０３はモータ等からなり、軸部材１０４の上端が継手１０６を介して駆動装置１０３に接続されている。

容器１０１には入口１０７と出口１０８が設けられ、凝集剤を添加した汚泥１０９が入口１０７から容器１０１内に供給される。駆動装置１０３によって軸部材１０４を回転することにより、羽根部材１０５が一方向へ回転し、容器１０１内の汚泥１０９と凝集剤とが攪拌されて、凝集汚泥１０９が生成される。

このようにして生成された凝集汚泥１０９は、出口１０８から排出され、ベルト濃縮機１１０によって濃縮される。

尚、上記のような攪拌装置１１１は例えば下記特許文献１に記載されている。

特許第４７９７０５７号

しかしながら上記の従来形式では、図１２に示すように、汚泥１０９に含まれているし渣１１２が軸部材１０４に絡み付き易いといった問題がある。尚、このようなし渣１１２の絡み付きは、図１１に示すように、先ず、し渣１１２が、軸部材１０４の周囲を一周して、軸部材１０４の全周に回り込み、その後、図１２に示すように、し渣１１２の両端部が撚り合わされることにより、発生する。

このようにして多量のし渣１１２が軸部材１０４に絡み付くと、攪拌装置１１１の攪拌能力が低下し、凝集汚泥１０９の生成に支障を来した。

本発明は、攪拌対象流体に含まれるし渣等の繊維状物質が軸部材に絡み付き難い攪拌羽根および攪拌装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、流体を攪拌するための攪拌羽根であって、
軸心周りに回転自在な軸部材と、
軸部材に設けられた羽根部材とを有し、
軸部材は、軸本体部と、軸本体部から径方向へ突出した絡み付き防止部とを有し、
絡み付き防止部は、軸本体部が軸心方向において攪拌対象流体と接触する接触領域で、軸本体部に設けられ、
軸部材の軸心を中心とする羽根部材の回転半径が絡み付き防止部の回転半径よりも大きい
ものである。

これによると、軸部材は軸本体部と絡み付き防止部とを有しているため、軸部材の全周長さが軸本体部のみの全周長さよりも長くなる。これにより、攪拌対象流体に含まれる繊維状物質が軸部材の周囲を一周して回り込むことができず、このため、繊維状物質が軸部材に絡み付き難くなる。

また、軸本体部の直径を大きくすることなく、上記のように繊維状物質を軸部材に絡み付き難くすることができるため、攪拌羽根を容器内で使用する場合にも、容器の有効容量を大幅に減少させることがなく、且つ、コストアップおよび軸本体部の重量増加を防ぐことができる。

本第２発明における攪拌羽根は、羽根部材は軸部材の軸本体部に設けられ、
羽根部材と絡み付き防止部とは、軸部材の軸心方向から見て、回転方向において互いに離間しているものである。

本第３発明における攪拌羽根は、羽根部材は、軸部材の軸心方向において、所定間隔おきに複数設けられているものである。

これによると、軸部材と共に羽根部材が軸心周りに回転し、攪拌対象流体が羽根部材によって攪拌される。この際、羽根部材は所定間隔おきに複数設けられているため、羽根部材が通る領域内の攪拌対象流体は羽根部材に押されて移動しようとするのに対し、羽根部材が通らない領域内の攪拌対象流体は静止しようとするため、羽根部材が通る領域内の攪拌対象流体と羽根部材が通らない領域内の攪拌対象流体との間に剪断力が作用し、攪拌対象流体が十分に攪拌される。

本第４発明における攪拌羽根は、羽根部材は、基端部から先端部に向けて幅が狭くなるとともに、回転方向における後方へ後退する形状である。

これによると、攪拌対象流体に含まれる繊維状物質が羽根部材に絡み付いても、羽根部材が回転するのに伴って、繊維状物質が、羽根部材の先端部に向かって移動し、羽根部材の先端部から離脱する。これにより、繊維状物質が羽根部材に絡み付いて蓄積するのを防止することができる。

本第５発明は、上記第１発明から第４発明のいずれか１項に記載の攪拌羽根を有する攪拌装置であって、
攪拌対象流体を貯留する容器内に、攪拌羽根が備えられているものである。

これによると、軸本体部の直径を大きくすることなく、攪拌対象流体に含まれる繊維状物質を軸部材に絡み付き難くすることができるため、容器の有効容量が軸本体部によって大幅に減少するのを抑制することができる。

本第６発明における攪拌装置は、容器内で凝集汚泥を生成すること、又は、容器内で凝集汚泥を解砕するものである。

以上のように本発明によると、軸部材は軸本体部と絡み付き防止部とを有しているため、軸部材の全周長さが軸本体部のみの全周長さよりも長くなり、これにより、攪拌対象流体に含まれる繊維状物質が軸部材の周囲を一周して回り込むことができず、このため、繊維状物質が軸部材に絡み付き難くなる。

また、軸本体部の直径を大きくすることなく、上記のように繊維状物質を軸部材に絡み付き難くすることができるため、攪拌羽根を容器内で使用する場合にも、容器の有効容量を大幅に減少させることがなく、且つ、コストアップおよび軸本体部の重量増加を防ぐことができる。

本発明の第１の実施の形態における攪拌装置を備えた濃縮設備の図である。 同、濃縮設備に備えられた排出側攪拌装置の断面図である。 同、排出側攪拌装置の攪拌羽根の斜視図である。 図３におけるＸ−Ｘ矢視図である。 図３におけるＹ−Ｙ矢視図である。 同、排出側攪拌装置の攪拌羽根の羽根部材の拡大図である。 同、排出側攪拌装置の攪拌羽根の軸部材の一部拡大斜視図である。 本発明の第２の実施の形態における濃縮設備に備えられた供給側攪拌装置の断面図である。 本発明の第３の実施の形態における攪拌羽根の斜視図である。 従来の攪拌装置の図である。 同、攪拌装置の軸部材の一部拡大図であり、し渣が軸部材に絡み付く様子を示す。 同、攪拌装置の軸部材の一部拡大図であり、し渣が軸部材に絡み付いた様子を示す。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、図１に示すように、１は、下水等の排水処理施設において、汚泥を濃縮する濃縮設備である。濃縮設備１は、汚泥を搬送しながら重力脱水するベルト型濃縮装置２と、汚泥供給側に配置された攪拌装置３（以下、供給側攪拌装置３と言う）と、汚泥排出側に配置された攪拌装置４（以下、排出側攪拌装置４と言う）とを有している。

ベルト型濃縮装置２は、汚泥供給側に配置された回転自在な第１ローラ７と、汚泥排出側に配置された回転自在な第２ローラ８と、第２ローラ８を回転駆動させるモータ（図示省略）と、両ローラ７，８間に巻回された回動自在な無端ベルト１０と、無端ベルト１０を洗浄する洗浄装置１１と、第１および第２の受け皿１２，１３等を有している。

無端ベルト１０は透水性を有している。第１の受け皿１２は無端ベルト１０を透過したろ液１５を受けるものである。また、第２の受け皿１３は第１の受け皿１２から排出されたろ液１５を受けて排水経路１６に排水するものである。

供給側攪拌装置３は、汚泥供給管路１９から供給される汚泥２０（攪拌対象流体の一例）と凝集剤注入管路２１から注入される凝集剤２２（高分子凝集剤等）とを攪拌して凝集汚泥２３を生成するものである。尚、凝集汚泥２３は供給側攪拌装置３から供給経路２５を通って無端ベルト１０の供給側の端部に供給される。
ベルト型濃縮装置２の汚泥排出側には、脱水により濃縮された凝集汚泥２３（すなわち濃縮汚泥）を排出する排出経路２６が設けられている。排出経路２６を通って排出された凝集汚泥２３は貯留槽２７に貯留される。
排出経路２６には、無端ベルト１０上から排出された凝集汚泥２３の一部を取り出して排出側攪拌装置４に供給する取出経路２９と、排出側攪拌装置４で攪拌された凝集汚泥２３を排出経路２６に戻す戻し経路３０とが接続されている。
図２に示すように、排出側攪拌装置４は、無端ベルト１０から排出された凝集汚泥２３を貯留する容器３３と、容器３３内に備えられた攪拌羽根３４と、攪拌羽根３４を回転させる回転駆動装置３５とを有しており、容器３３内で凝集汚泥２３を解砕するものである。
容器３３は、上部が開口した容器本体３８と、容器本体３８の上部を閉じる着脱自在な蓋３９とを有している。取出経路２９と戻し経路３０とが容器本体３８に接続されている。また、回転駆動装置３５は、モータや減速機等からなり、蓋３９の上部に設置されている。

図２，図３に示すように、攪拌羽根３４は、上下方向の軸心４１の周りに回転自在な軸部材４２と、軸部材４２に設けられた複数の羽根部材４３とを有している。軸部材４２は、丸棒状の軸本体部４５と、軸本体部４５から径方向へ突出した複数の絡み付き防止部４６とを有している。尚、軸本体部４５の上端部は、蓋３９を貫通し、継手４７を介して、回転駆動装置３５の出力軸４８に接続されている。また、蓋３９と軸本体部４５との間はパッキン等のシール部材４０によってシールされている。

羽根部材４３は軸本体部４５に設けられ、図４に示すように、羽根部材４３と絡み付き防止部４６とは、軸部材４２の軸心方向Ａから見て、回転方向Ｂにおいて所定角度Ｃ（例えば図４では９０°）おきに互いに離間している。また、図５に示すように、羽根部材４３は、軸部材４２の軸心方向Ａにおいて、所定間隔Ｄおきに複数（例えば図５では３枚ずつ）設けられている。

羽根部材４３は、図３，図５に示すように、基端部から先端部に向けて幅Ｅが次第に狭くなるとともに、図４に示すように、回転方向Ｂにおける後方へ屈曲して後退する形状である。

図３，図４に示すように、絡み付き防止部４６は、軸部材４２の軸心方向Ａから見てＬ形状の板材である。軸部材４２の軸心４１を中心とする羽根部材４３の回転半径Ｒ１が絡み付き防止部４６の回転半径Ｒ２よりも大きい。

また、図２に示すように、軸本体部４５が軸心方向Ａにおいて容器３３内の凝集汚泥２３（攪拌対象流体の一例）と接触する領域を接触領域Ｇとすると、絡み付き防止部４６は、軸心方向Ａにおいて、上記接触領域Ｇの全長にわたり軸本体部４５に設けられている。この場合、図２では、絡み付き防止部４６の上端部は容器３３内の凝集汚泥２３の液面５０から上方へ僅かに露出しているが、絡み付き防止部４６の上端部が液面５０と同レベルであってもよく、或いは、絡み付き防止部４６の上端部が液面５０から僅かに没していてもよい。

また、排出側攪拌装置４には、容器３３内の凝集汚泥２３の濃度を測定する汚泥濃度計５１が備えられている。

以下、上記構成における作用を説明する。

図１に示すように、汚泥供給管路１９から供給される汚泥２０と凝集剤注入管路２１から注入される凝集剤２２とが供給側攪拌装置３において攪拌され、凝集汚泥２３が生成される。凝集汚泥２３は、供給側攪拌装置３から供給経路２５を通って、回動している無端ベルト１０の供給側の端部に供給され、排出側へ搬送されながら重力脱水される。

脱水により濃縮された無端ベルト１０上の凝集汚泥２３は、濃縮汚泥として、無端ベルト１０の排出側端部から排出経路２６に排出され、貯留槽２７に貯留される。このようにして排出経路２６に排出された凝集汚泥２３の一部は、取出経路２９から排出側攪拌装置４に供給され、図２に示すように、回転する攪拌羽根３４により攪拌されて解砕され、その後、排出側攪拌装置４から戻し経路３０を経て排出経路２６に戻される。この際、排出側攪拌装置４で解砕された凝集汚泥２３の濃度が汚泥濃度計５１で測定される。このようにして測定された凝集汚泥２３の濃度に基づいて、凝集剤２２の注入量が調節される。

排出側攪拌装置４においては、図３に示すように、軸部材４２と共に羽根部材４３が軸心４１の周りに回転し、凝集汚泥２３が羽根部材４３によって攪拌される。この際、図５に示すように、羽根部材４３は所定間隔Ｄおきに複数設けられているため、羽根部材４３が通る通過領域５３内の凝集汚泥２３は羽根部材４３に押されて移動しようとするのに対し、羽根部材４３が通らない非通過領域５４内（すなわち羽根部材４３の上下間のスペース内）の凝集汚泥２３は静止しようとするため、上記通過領域５３内の凝集汚泥２３と上記非通過領域５４内の凝集汚泥２３との間に剪断力が作用し、凝集汚泥２３が十分に攪拌される。尚、絡み付き防止部４６は軸心方向Ａにおいて上記通過領域５３と非通過領域５４とにわたり設けられている。

図３〜図５に示すように、羽根部材４３は、基端部から先端部に向けて幅Ｅが次第に狭くなるとともに、回転方向Ｂにおける後方へ後退する形状であるため、図６に示すように、凝集汚泥２３に含まれるし渣５６（繊維状物質の一例）が羽根部材４３に絡み付いても、羽根部材４３が回転するのに伴って、し渣５６が、羽根部材４３の先端部に向かって移動し、羽根部材４３の先端部から離脱する。これにより、し渣５６が羽根部材４３に絡み付いて蓄積するのを防止することができる。

また、図３〜図５に示すように、軸部材４２は軸本体部４５と絡み付き防止部４６とを有しているため、図７に示すように、軸部材４２の全周長さが軸本体部４５のみの全周長さよりも長くなる。これにより、凝集汚泥２３に含まれるし渣５６が軸部材４２の周囲を一周して回り込むことができず、このため、し渣５６が軸部材４２に絡み付き難くなる。

また、軸本体部４５の直径を大きくすることなく、上記のようにし渣５６を軸部材４２に絡み付き難くすることができるため、コストアップおよび軸本体部４５の重量増加を防ぐことができる。

さらに、容器３３の有効容量が軸本体部４５によって大幅に減少するのを抑制することができる。

（第２の実施の形態）
以下に、第２の実施の形態を図８に基づいて説明する。尚、先述した第１の実施の形態と同じ部材については、同一の符号を付記して、詳細な説明を省略する。

供給側攪拌装置３は、上記第１の実施の形態において説明した排出側攪拌装置４（図２参照）を横置きにした構成であり、汚泥供給管路１９から供給される汚泥２０および凝集剤注入管路２１から注入される凝集剤２２を貯留する容器３３と、容器３３内に備えられた攪拌羽根３４と、攪拌羽根３４を回転させる回転駆動装置３５とを有しており、容器３３内で凝集汚泥２３を生成するものである。

攪拌羽根３４は、横方向の軸心４１の周りに回転自在な軸部材４２と、軸部材４２に設けられた複数の羽根部材４３とを有している。

これによると、供給側攪拌装置３においては、軸部材４２と共に羽根部材４３が軸心４１の周りに回転し、汚泥２０と凝集剤２２とが羽根部材４３によって攪拌混合されて、凝集汚泥２３が生成される。

この際、先述した第１の実施の形態と同様の作用および効果が得られる。

（第３の実施の形態）
先述した第１の実施の形態では、図３に示すように、絡み付き防止部４６には、軸部材４２の軸心方向Ａから見てＬ形状の板材を用いているが、Ｌ形状に限定されるものではなく、例えば、Ｃ形状やＳ形状等でもよい。或いは、第３の実施の形態として図９に示すように、絡み付き防止部４６に、平坦な平板を用いてもよい。この場合においても、先述した第１の実施の形態と同様の作用および効果が得られる。

上記各実施の形態では、攪拌対象流体の一例として、し渣５６を含んだ汚泥２０，２３を挙げているが、このような汚泥２０，２３に限定されるものではなく、し渣５６以外の他の繊維状物質を含有する流体であってもよい。

上記各実施の形態では、図４に示すように、羽根部材４３と絡み付き防止部４６とを、軸部材４２の軸心方向Ａから見て、所定角度Ｃおきに互いに２枚ずつ設けているが、３枚以上の複数枚ずつ又は単数枚ずつ設けてもよい。

上記各実施の形態では、図５に示すように、羽根部材４３を、軸部材４２の軸心方向Ａにおいて、所定間隔Ｄおきに３枚ずつ設けているが、３枚以外の複数枚ずつ又は単数枚ずつ設けてもよい。

上記各実施の形態では、図４，図９に示すように、羽根部材４３と絡み付き防止部４６とが、軸心方向Ａから見て、回転方向Ｂにおいて互いに離間した状態で、軸本体部４５に設けられている。しかしながら、このような構成に限定されるものではなく、例えば、絡み付き防止部４６が軸本体部４５に設けられ、複数の羽根部材４３が、軸心方向Ａにおいて所定間隔Ｄおきに、絡み付き防止部４６に一体的に取り付けられているものでもよい。

３ 供給側攪拌装置
４ 排出側攪拌装置
２０ 汚泥（攪拌対象流体）
２３ 凝集汚泥（攪拌対象流体）
３３ 容器
３４ 攪拌羽根
４１ 軸心
４２ 軸部材
４３ 羽根部材
４５ 軸本体部
４６ 絡み付き防止部
Ａ 軸心方向
Ｂ 回転方向
Ｄ 所定間隔
Ｅ 幅
Ｇ 接触領域
Ｒ１ 羽根部材の回転半径
Ｒ２ 絡み付き防止部の回転半径

Claims (6)

1. 流体を攪拌するための攪拌羽根であって、
   軸心周りに回転自在な軸部材と、
   軸部材に設けられた羽根部材とを有し、
   軸部材は、軸本体部と、軸本体部から径方向へ突出した絡み付き防止部とを有し、
   絡み付き防止部は、軸本体部が軸心方向において攪拌対象流体と接触する接触領域で、軸本体部に設けられ、
   軸部材の軸心を中心とする羽根部材の回転半径が絡み付き防止部の回転半径よりも大きいことを特徴とする攪拌羽根。
2. 羽根部材は軸部材の軸本体部に設けられ、
   羽根部材と絡み付き防止部とは、軸部材の軸心方向から見て、回転方向において互いに離間していることを特徴とする請求項１記載の攪拌羽根。
3. 羽根部材は、軸部材の軸心方向において、所定間隔おきに複数設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の攪拌羽根。
4. 羽根部材は、基端部から先端部に向けて幅が狭くなるとともに、回転方向における後方へ後退する形状であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の攪拌羽根。
5. 上記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の攪拌羽根を有する攪拌装置であって、
   攪拌対象流体を貯留する容器内に、攪拌羽根が備えられていることを特徴とする攪拌装置。
6. 容器内で凝集汚泥を生成すること、又は、容器内で凝集汚泥を解砕することを特徴とする請求項５記載の攪拌装置。

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