JP4223528B2

JP4223528B2 - フロキュレータ

Info

Publication number: JP4223528B2
Application number: JP2006246194A
Authority: JP
Inventors: 達生平松
Original assignee: Tomoe Engineering Co Ltd
Current assignee: Tomoe Engineering Co Ltd
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2026-09-12
Also published as: CN101443091B; WO2008032422A1; KR101130605B1; CN101443091A; KR20090010165A; JP2008068153A

Description

本発明は、汚泥等の脱水システムにおいて、脱水機に供給される汚泥等を予め調質するために用いられるフロキュレータに関する。

汚泥等の処理原液を脱水しようとする場合、脱水処理をなるべく効率よく行えるように、予め処理原液に高分子凝集剤を添加して、処理原液中に凝集フロックを形成するという工程（調質）が実施されている。

処理原液の調質には、従来より、図６に示すようなフロキュレータ（凝集槽）３１が広く用いられている。一般的な脱水システムにおいては、フロキュレータ３１は脱水機の上流側に配置され、フロキュレータ３１において調質された処理原液が、順次脱水機へ流下していくような構成となっている。

フロキュレータ３１には、通常、モータ３６、シャフト３７、攪拌羽根３８等によって構成される攪拌装置３５が取り付けられている。図６の例では、モータ３６の回転駆動力がシャフト３７を介して攪拌羽根３８に伝達され、攪拌羽根３８がシャフト３７周りに所望の速度で回転するようになっている。

図６のフロキュレータ３１を用いて処理原液の調質を行う場合、まず、処理原液の流出口３３に接続される管路上のバルブ（図示せず）を閉じた状態で、処理原液を流入口３２から供給し、槽内に貯留する。このとき、処理原液の流入量に対して適正な割合の高分子凝集剤を注入口３４から添加する。流入した処理原液が槽内において所定のレベルにまで達したら、攪拌装置３５によって（攪拌羽根３８を回転させて）、処理原液と高分子凝集剤を混合する。そうすると、処理原液中に浮遊、分散している固形物粒子が次第に凝集し、フロックが形成されていく。高分子凝集剤が充分に反応し、フロックが十分に形成されたら、フロックを含む処理原液を流出口３３から排出し、脱水機等へ供給する。

尚、効率よくフロックを形成するためには、攪拌装置３５を一定の速度で単純に駆動させるのではなく、段階に応じて攪拌速度を適宜加減することが好ましい。例えば、最初は攪拌羽根３８を激しく回転させて（急速攪拌）、処理原液中の固形物粒子と高分子凝集剤とを衝突させ、それらが充分に混合されたら攪拌速度を緩め（緩速攪拌）、フロックの形成を促すようにすれば、効率よくフロックを形成できる。

しかしながら、図６のフロキュレータ３１による調質の際に、上記のような攪拌速度の加減を行う場合、処理原液の貯留、急速攪拌、緩速攪拌、処理原液の排出、というように工程数が増えてしまい、調質作業を連続して円滑に行うことができないという問題がある。

そこで、二つの貯留槽（第１槽及び第２槽）を直列に配置し、第１槽を急速攪拌用、第２槽を緩速攪拌用とし、処理原液が順次流下していくように構成したもの（２槽式フロキュレータ）なども存在するが、２槽式フロキュレータは、図６のような１槽式のものと比べて、より広い設置スペースを必要とするため、スペースが充分でない場合には設置が難しいという問題がある。また、従来の２槽式フロキュレータは、第１槽から第２槽への処理原液の供給をオーバーフローによって行っていた（つまり、第１槽からオーバーフローさせた処理原液が第２槽へ流下していくような構成となっていた）ため、フロキュレータを閉鎖管路に組み込み、処理原液をポンプによって圧送することができないという問題があった。

本発明は、上記のような従来技術の問題を解決すべくなされたものであって、１槽式でありながら、調質作業を連続して円滑に行うことができ、短時間で効率よくフロックを形成することができるフロキュレータを提供することを目的とする。

本発明のフロキュレータは、一つの槽内に、異なる速度にて回転させることができる複数の攪拌羽根が備えられており、一つの槽内で急速攪拌と緩速攪拌を同時に行えるように構成されていることを特徴としている。尚、前記複数の攪拌羽根は、それぞれ個別に接続された複数のモータにより回転駆動力が供給されるように構成してもよいし、一つのモータに対して、適当な動力分配手段（ギヤ或いはプーリなど）を介して複数の攪拌羽根を接続し、それらの攪拌羽根がそれぞれ異なる速度で回転するように構成してもよい。

また、容量を変更できるように構成することが好ましく、フロキュレータの壁の一部或いは底部等が所定の方向へ移動可能なように構成することによって、容量可変とすることが好ましい。

本発明のフロキュレータによれば、一つの槽内で急速攪拌と緩速攪拌を同時に行えるため、１槽式でありながら、調質作業を連続して円滑に行うことができ、短時間で効率よくフロックを形成することができる。また、従来は適用が困難であった「２液法」を適用することができる。

更に、槽内の容量を自在に変更できるように構成した場合には、処理原液の供給量が変化した場合や、処理原液の性状が変化した場合等において適切に対処することができ、その結果、調質及びその後の脱水処理等を最適化することができる。

以下、添付図面に沿って、本発明に係るフロキュレータを実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るフロキュレータ１の構成図である。この図において２は処理原液の流入口、３は流出口、４は高分子凝集剤の注入口、５（５ａ，５ｂ）は攪拌装置である。

図示されているように、本実施形態においては、攪拌装置５が上下に２基取り付けられている。これらの攪拌装置５ａ，５ｂは、モータ６ａ，６ｂ、シャフト７ａ，７ｂ、攪拌羽根８ａ，８ｂによってそれぞれ構成されており、下側の攪拌装置５ｂは、上側の攪拌装置５ａよりも低速で駆動するように構成されている。

本実施形態のフロキュレータ１は、これらの２基の攪拌装置５ａ，５ｂを同時に駆動させることにより、急速攪拌と緩速攪拌を同時に行うことができ、１槽式でありながら、調質作業を円滑に行うことができる。

より具体的には、まず、処理原液の流出口３に接続される管路上のバルブ（図示せず）を閉じた状態で、処理原液を流入口２から流入させるとともに、処理原液の流入量に対して適正な割合の高分子凝集剤を注入口４から添加する。流入した処理原液が槽内において所定のレベルにまで達したら、攪拌装置５ａ，５ｂを駆動させる。

このとき、上側の攪拌装置５ａは高速で駆動し、下側の攪拌装置５ｂは低速で駆動するため、フロキュレータ１の上半部においては、急速攪拌によって処理原液中の固形物粒子と高分子凝集剤とを衝突させ、速やかに混合することができる。そして、高分子凝集剤と充分に混合された処理原液は次第に下半部へ下降し、下半部における緩速攪拌により、フロックの形成が促されるため、凝集効果の向上、調質作業の円滑化を実現できる。

尚、調質方法の一つとして、「２液法」と呼ばれる方法（鉄系、或いは、アルミニウム系の無機凝集剤と、高分子凝集剤（両性）とを併用する調質方法）がある。この方法は、主として２槽式のフロキュレータにおいて実施されており、従来の１槽式のフロキュレータにおいては適用が困難であったが、本実施形態のフロキュレータ１は、１槽式でありながら、この２液法を適用することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係るフロキュレータ１の構成図である。図示されているように、このフロキュレータ１においては、４基の攪拌装置５ａ〜５ｄが上下方向に並列して配置されている。

図１のフロキュレータ１においては、攪拌装置５ａ，５ｂのシャフト７ａ，７ｂは垂直方向へ延在し、攪拌羽根８ａ，８ｂは垂直軸線周りに回転するように構成されていたが、本実施形態のフロキュレータ１においては、シャフト７ａ〜７ｄは水平方向へ延在し、攪拌羽根８ａ〜８ｄは水平軸線周りに回転するように構成されている。

これらの攪拌装置５ａ〜５ｄのうち、２段目の攪拌装置５ｂは最上段の攪拌装置５ａよりも若干遅く、３段目の攪拌装置５ｃは２段目の攪拌装置５ｂよりも若干遅く、最下段の攪拌装置５ｄは３段目の攪拌装置５ｃよりも若干遅く駆動するように構成されている。つまり、上段から下段にかけて、攪拌羽根８の回転速度が次第に低くなっていくように構成されている。

本実施形態のフロキュレータ１は、これらの４基の攪拌装置５ａ〜５ｄを同時に駆動させることにより、より理想的な形で、高分子凝集剤との混合、及び、フロック形成の促進を図ることができる。具体的には、フロキュレータ１の最上部において、急速攪拌によって処理原液中の固形物粒子と高分子凝集剤とを衝突させて速やかに混合し、そこから処理原液が下降していくに従って、次第に攪拌速度が低くなっていくので、混合に適した状態からフロック形成に適した状態へと滑らかに遷移させることができ、凝集効果の更なる向上、調質作業の円滑化を実現することができる。

尚、図２のフロキュレータ１においては、４基の攪拌装置５ａ〜５ｄに対し、４台のモータ６ａ〜６ｄが使用され、シャフト７乃至は攪拌羽根８と、モータ６とが１対１の対応関係となっているが、図３に示すように、１台のモータ６ａ（６ｃ）に対し、２本のシャフト７ａ，７ｂ（７ｃ，７ｄ）を接続するような構成とすることもでき、更に、図４に示すように、１台のモータ６に対し、３本のシャフト７ａ〜７ｃを接続するような構成とすることもできる。

これらの場合、動力を伝達するためのプーリ９ａ〜９ｄ（動力分配手段）の大きさを適宜調整することにより、例えば、図３（或いは図４）のフロキュレータ１において、最上段のプーリ９ａよりも、その下段のプーリ９ｂを大きくし、最下段のプーリ９ｄ（９ｃ）よりも、その上段のプーリ９ｃ（９ｂ’）を小さくすること等により、上段から下段にかけて、攪拌羽根８の回転速度が次第に低くなっていくように構成することが好ましい。このような構成とした場合、モータ６のイニシャルコスト、及び、ランニングコストを縮減することができる。尚、動力分配手段は、図３、図４に示したようなプーリ９には限定されず、ギヤ機構等を用いることもできる。

続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係るフロキュレータ１の構成図である。図示されているように、このフロキュレータ１においては、図１のフロキュレータ１と同様に、上下に２基の攪拌装置５ａ，５ｂが上下方向に並列して配置されており、急速攪拌と緩速攪拌を同時に行えるようになっている。

図５のフロキュレータ１においては、底部１１が上下方向へ摺動可能なように構成されており、これによりフロキュレータ１の容量を自在に変更できるようになっている。より具体的には、底部１１は、図５において実線で示されている位置から破線で示されている位置の範囲内で、図示しない駆動装置（電動、油圧、空気圧、或いは、蒸気圧等を利用して駆動力を供給する装置）により上下方向へ移動可能なようになっており、接触部分（フロキュレータ１の内周面に接する底部１１の外周面）には、槽内の処理原液が外部へ漏出しないような措置が施され、槽内の水密性が保持される構成となっている。

また、底部１１が可動式であることに対応して、このフロキュレータ１においては、３つの処理原液の流出口３ａ〜３ｃが上下方向へ並列して設けられており、底部１１の位置に応じて適宜選択された一つの流出口３から、処理原液が排出されるようになっている。より具体的には、底部１１を図５の実線の位置にセットして調質を行う場合には、最下段の流出口３ａを開いて処理原液を排出し、底部１１を図５の破線の位置にセットして調質を行う場合には、最上段の流出口３ｃを開いて排出する。また、底部１１を中間位置にセットして調質を行う場合には、中段の流出口３ｂを開いて処理原液を排出する。

本実施形態のフロキュレータ１においては、上述の通り、底部１１が可動式となっており、容量を自在に変更できるように構成されているため、処理原液の供給量が変化した場合や、処理原液の性状が変化した場合等において適切に対処することができ、その結果、調質及びその後の脱水処理等を最適化することができる。

例えば、本実施形態のフロキュレータ１乃至はこれを含む脱水システムを汚泥処理に使用する場合であって、フロキュレータ１の下流側に複数チャンネルの脱水機（ロータリプレスフィルタ等）を接続して使用する際に、チャンネル数を変更して汚泥供給量を変化させる必要がある場合、フロキュレータ１の容量を変更することによって、脱水機へ供給する汚泥の量を適切にコントロールすることができる。

また、汚泥の含水率等の性状が変化した場合において、供給量が一定であると、脱水機から排出される汚泥ケーキ（脱水ケーキ）の含水率等が均一でなくなる可能性があるが、連続処理される汚泥の含水率等をセンサーによって常時モニタリングしておいて、性状変化に応じた適切な供給量を計算し、フロキュレータ１の容量を変更する、といった対応が可能になる。

尚、図５のフロキュレータ１においては、下側の攪拌装置５ｂのシャフト７ｂが底部１１を貫通しており、底部１１が上下方向へ移動する際には、モータ６ｂ、シャフト７ｂ、攪拌羽根８ｂもこれと一緒に移動するように構成されているが、必ずしもかかる構成に限定されるものではなく、例えば、図２に示したようなフロキュレータ１において、図５に示した可動式の底部１１を適用する場合には、底部１１が、図２に示すシャフト７（特に、７ｄ，７ｃ）や攪拌羽根８（特に、８ｄ，８ｃ）等と干渉しない位置で移動するように構成することもできるし、底部１１を移動させる際に、干渉する位置にあるシャフト７や攪拌羽根８が、干渉しない位置に退避するように、或いは、適宜取り外すことができるように構成することもできる。

また、底部１１ではなく、壁面の一部を可動式とすることにより、槽内の容量を変更できるように構成してもよい。

本発明の第１の実施形態に係るフロキュレータ１の構成図。本発明の第２の実施形態に係るフロキュレータ１の構成図。本発明の第２の実施形態に係るフロキュレータ１の他の構成例を示す図。本発明の第２の実施形態に係るフロキュレータ１の他の構成例を示す図。本発明の第３の実施形態に係るフロキュレータ１の構成図。従来のフロキュレータ３１の構成図。

符号の説明

１，３１：フロキュレータ、
２，３２：処理原液の流入口、
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３３：処理原液の流出口、
４，３４：高分子凝集剤の注入口、
５，５ａ〜５ｄ，３５：攪拌装置、
６，６ａ〜６ｄ，３６：モータ、
７，７ａ〜７ｄ，３７：シャフト、
８，８ａ〜８ｄ，３８：攪拌羽根、
９，９ａ〜９ｄ：プーリ、
１０ａ，１０ｂ：ベルト、
１１：底部

Claims

一つの槽内に、異なる速度にて回転させることができる複数の攪拌羽根を備え、一つの槽内で急速攪拌と緩速攪拌を同時に行えるように構成し、
底部が上下方向へ移動可能なように構成することによって、容量を変更できるように構成したことを特徴とするフロキュレータ。
複数の処理原液の流出口が上下方向に並列して設けられ、前記底部の位置に応じて適宜選択された一つの流出口から処理原液が排出されるように構成したことを特徴とする、請求項１に記載のフロキュレータ。