JP5943528B1

JP5943528B1 - 高分子凝集剤混合溶解システム及び高分子凝集剤の混合溶解方法

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Publication number: JP5943528B1
Application number: JP2015212546A
Authority: JP
Inventors: 平松　達生; 達生平松
Original assignee: Tomoe Engineering Co Ltd
Current assignee: Tomoe Engineering Co Ltd
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: JP2017080686A

Abstract

【課題】高分子凝集剤の溶解液を短時間で、且つ、高い溶解率で生成する。【解決手段】固体状の高分子凝集剤を溶媒である水と混合するための混合槽と、前記混合槽から送られてくる水溶液に含まれる未溶解の高分子凝集剤を溶解させる溶解装置を有する高分子凝集剤混合溶解システムにおいて、前記混合槽が回転軸にプロペラ羽根とタービン羽根を上下段に配置した撹拌機を備えており、該撹拌機によって槽内に滞留する高分子凝集剤と水を１０〜２０分間の範囲内で撹拌混合する構成とする。係る構成としたことにより、例えば架橋系、高分子量又は高粘度の高分子凝集剤であっても混合槽内で十分に撹拌混合して水に膨潤させることができ、結果として高分子凝集剤の溶解液を短時間で、且つ、高い溶解率で生成することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、高分子凝集剤の溶解液を短時間で、且つ、高い溶解率で生成することのできる高分子凝集剤混合溶解システム及び高分子凝集剤の混合溶解方法に関し、特に、固体状の高分子凝集剤を溶媒である水に溶かすための技術に関する。

汚泥処理の分野においては、汚泥の濃縮処理や脱水処理が行われる。その際、汚泥の濃縮効率や脱水効率を向上させるために、凝集剤を添加して汚泥を凝集させる処理が行われる。また、水処理の分野においては、懸濁物の凝集沈殿処理が行われる。その際にも、凝集沈殿効率を向上させるために、凝集剤を被処理水に添加して懸濁物を凝集させる処理が行われる。

前述の汚泥処理や水処理では、無機系凝集剤，カチオン系やアニオン系の高分子凝集剤など、種々の凝集剤が選択的に用いられる。その中で、固体状の高分子凝集剤は、架橋凝集による高い凝集効果が得られる一方で、液体に溶け難いという短所がある。そのため、固体状の高分子凝集剤を汚泥等に直接添加することはせず、予め水に溶解させて水溶液にしてから、所定の薬注率となるように汚泥等に添加する。

但し、高分子凝集剤には、水溶液にしてから長時間が経過すると劣化して凝集効果が低下する別の問題がある為、水溶液を予め多量に調製してタンク等に貯留しておくことは好ましくない。高分子凝集剤本来の凝集効果を十分に得るためには、水に溶かしてからの経過時間が出来るだけ短い、フレッシュな水溶液を添加するのが好ましい。

しかしながら、高分子凝集剤は、溶解時間が短いと未溶解のまま残存してしまう問題がある。未溶解の高分子凝集剤は、汚泥等に添加しても速やかに凝集作用を発揮しないので、従来においても混合槽で未溶解の高分子凝集剤が出来るだけ残らないようにする溶解方法や、未溶解の高分子凝集剤を溶かすための溶解装置を混合槽の後段に追加配置する検討がなされている（例えば、特許文献１−７参照）。

本発明者によって報告された特許文献１には、撹拌機を備えた混合槽で高分子凝集剤と水を混合し、続いて渦流ミキサーで構成した溶解装置で未溶解分を溶かす技術を開示している。また溶解装置の他の形態として、特許文献２には、筒形メッシュ状フィルタと、フィルタ内を回動するローラを備えた溶解装置を用いて、未溶解の高分子凝集剤を押し潰して溶解させる技術が開示されている。特許文献３，４も、未溶解の高分子凝集剤を押し潰して水に溶解させる技術である。また、特許文献５には、コロイドミルを溶解装置に用いて未溶解の高分子凝集剤を擦り潰して水に溶解させる技術が開示されている。特許文献６，７も、未溶解の高分子凝集剤を擦り潰して水に溶解させる技術である。未溶解の高分子凝集剤を擦り潰す技術としては、固定ディスクと回転ディスクを備えた溶解装置を用いることも検討されている。

特許文献１−７に開示されている溶解装置は、タイプ別に長所と短所があるとしても、前段工程の混合槽と組み合わせることによって、短時間で高分子凝集剤の溶解液を得ることができると考える。混合槽と溶解装置の役割は、大別すると、前段の混合槽で高分子凝集剤を水に膨潤させ、後段の溶解装置で完全に溶解させることにある。しかしながら、高分子凝集剤の種類によっては混合槽の役割が十分に果たせず、結果として溶解装置の負担が大きくなり、未溶解の高分子凝集剤を残してしまう場合がある。一例として、架橋系の高分子凝集剤の中には水に膨潤し難い性質のものがあり、膨潤が不十分な多くの未溶解分が溶解装置に送られる場合がある。また、分子量の大きい高分子凝集剤の中には、膨潤し易いが高粘度のものがあり、混合槽内での撹拌混合が不十分になって未溶解分が多くなってしまう場合がある。

特許第５７３１０８９号公報特許第３１８４７９７号公報特許第５０３７００２号公報特許第５５２１２７２号公報特許第３１８４７２９号公報特開２００１−０２６６５０号公報特開平１０−１７６０６４号公報

本発明は、一例として挙げた上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、高分子凝集剤の溶解液を短時間で、且つ、高い溶解率で生成することのできる高分子凝集剤混合溶解システム及び高分子凝集剤の混合溶解方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、例えば架橋系の高分子凝集剤や、分子量の大きい高分子凝集剤に対しても、十分に水に膨潤させることが可能な混合槽を備えた高分子凝集剤混合溶解システム及び高分子凝集剤の混合溶解方法を提供することにある。

（１）本発明の高分子凝集剤混合溶解システムは、固体状の高分子凝集剤を溶媒である水と混合するための混合槽と、前記混合槽から送られてくる水溶液に含まれる未溶解の高分子凝集剤を溶解させる溶解装置と、を含む高分子凝集剤混合溶解システムにおいて、前記混合槽は、下方側に向かう旋回流を形成する向きに設定した３枚プロペラ羽根が上段に、鋸歯ディスク型のタービン羽根が下段に位置するように配置された回転軸を有する撹拌機を備えており、該撹拌機が槽内に滞留する高分子凝集剤と水を１０〜２０分間の範囲内で撹拌混合することを特徴とする。
（２）前記撹拌機は、好ましい一例として、回転軸を回動させる駆動モーターと、該駆動モーターの回転数を制御するインバータ装置をさらに備えており、前記混合槽内で高分子凝集剤が溶解するにつれて粘度が上昇する水溶液に対して、前記インバータ装置は、駆動モーターが予め決めた周波数で回転するように周波数一定制御を行う構成とすることができる。

（３）本発明の高分子凝集剤の混合溶解方法は、固体状の高分子凝集剤を溶媒である水と混合槽内で混合する工程と、前記混合工程から送られてくる水溶液に含まれる未溶解の高分子凝集剤を溶解装置で溶解させる工程と、を含む高分子凝集剤の混合溶解方法であって、前記混合工程は、下方側に向かう旋回流を形成する向きに設定した３枚プロペラ羽根が上段に、鋸歯ディスク型のタービン羽根が下段に位置するように配置された回転軸を有する撹拌機を用いて、混合槽内に滞留する高分子凝集剤と水を１０〜２０分間の範囲内で撹拌混合する工程を含むことを特徴とする。

本発明の高分子凝集剤混合溶解システムは、固体状の高分子凝集剤を溶媒である水と混合するための混合槽と、前記混合槽から送られてくる水溶液に含まれる未溶解の高分子凝集剤を溶解させる溶解装置と、さらに前記混合槽が回転軸にプロペラ羽根とタービン羽根を上下段に配置した撹拌機を備えており、該撹拌機によって槽内に滞留する高分子凝集剤と水を１０〜２０分間の範囲内で撹拌混合する構成である。係る構成としたことにより、本発明の高分子凝集剤混合溶解システムは、例えば架橋系、高分子量又は高粘度の高分子凝集剤であっても混合槽内で十分に撹拌混合して水に膨潤させることができ、結果として高分子凝集剤の溶解液を短時間で、且つ、高い溶解率で生成することができる。

本発明の実施形態に従う高分子凝集剤混合溶解システムの構成を示す図である。上記システムの混合槽に設ける撹拌羽根の構成を説明するための図である。本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す図である。本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態に従う高分子凝集剤混合溶解システムについて、添付図面を参照しながら説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。

図１は、本実施形態に従う高分子凝集剤混合溶解システム（以下、「混合溶解システム」と称す）の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、混合溶解システム１は、例えば粉状又は粒状にされた固体状の高分子凝集剤を、溶媒である水と混合するための混合槽２と、混合槽２で混合して得た高分子凝集剤の水溶液の送液手段である送液ポンプ３と、送液ポンプ３によって送られてくる水溶液に含まれる未溶解の高分子凝集剤を溶解するための溶解装置４を備えている。

混合槽２は、溶媒である水を貯留することのできる密閉系又は開放系の槽である。槽の形状は特に制限されることはなく、例えば円筒形や矩形にすることができる。高分子凝集剤は、混合槽２の上部に配置したホッパー２１を用いて、定量的に混合槽２に添加することができる。ホッパー２１は、逆円錐や逆角錐等の錐状体に形成された本体部を有し、内部に高分子凝集剤を貯留すると共に、底部から定量的に高分子凝集剤を切り出して混合槽２に添加する構成となっている。ホッパー２１は、貯留時に高分子凝集剤が吸湿しないように密閉系とし、さらに乾燥気体を吹き込むなどの防湿対策を行ってもよい。ホッパー２１の底部には、高分子凝集剤をホッパーから定量に切り出すための排出手段２２が配置されている。排出手段２２の一例として、スクリューコンベア式の定量フィーダを用いることができる。なお、ホッパー２１は、高分子凝集剤を定量的に混合槽２に添加する手段の好ましい一例であり、他の添加手段を採用してもよく、若しくは作業員が手作業で添加するようにしてもよい。一方、溶媒である水（溶解水）は、例えば槽上部に接続した配管等の流路を通じて槽内に供給することができる。

混合槽２の容積は、調製する水溶液の量に応じて適宜設計することができる。一例として、槽内での混合時間（すなわち滞留時間）を１０分〜２０分、好ましくは１０〜１５分に設定して運転するのに適した容積に設計することができる。この混合時間に設定する理由は、少なくとも後段の溶解装置４で溶解し得る程度にまで高分子凝集剤を膨潤させるのに必要な時間を確保するためである。混合時間が短過ぎると、高分子凝集剤の膨潤が不十分となり後段の溶解装置４によっても十分に溶解することができない場合がある。また反対に長過ぎると、フレッシュな水溶液を得るという目的に反することとなる。また、混合槽２が大型化してしまうという欠点もある。溶媒である水は、連続的に槽内に供給する連続供給方式とすることができる。連続供給方式とすれば混合槽２を小型化できる利点もある。但し、連続供給方式に代えて、一定量の水を槽内に張り込み、高分子凝集剤を添加した後、張り込んだ量の水（水溶液）を抜き出すバッチ方式としてもよい。

混合槽２は、高分子凝集剤が投入された槽内の水を撹拌するための撹拌機５を備えている。撹拌機５は、前述の制限した短い滞留時間（例えば１０〜２０分）の間に高分子凝集剤と水を撹拌混合して、高分子凝集剤が水で十分に膨潤した状態を形成する役割がある。撹拌混合が不十分な場合は、未溶解分を多く含んだ水溶液が溶解装置４に供給されてしまい、溶解装置４の負担が大きくなる。特に、水に膨潤し難い架橋系の高分子凝集剤の場合や、粘度が上昇して撹拌羽根の回転数を維持できなくなり易い高分子量又は高粘度の高分子凝集剤の場合に、撹拌混合が不十分になり易い。そこで、本実施形態の撹拌機５は、回転軸５１にタービン羽根５２とプロペラ羽根５３を上下２段に配置した構成を採用している。係る構成としたことによって、後述する実施例の結果からも明らかなように、架橋系、高分子量又は高粘度の高分子凝集剤であっても制限した短い滞留時間の間に十分な撹拌混合を行うことができ、最終的に高い溶解率を達成可能な混合溶解システム１を実現できる。

撹拌羽根の好ましい一例について、図２を参照しながら詳しく説明する。先ず、下段に配置されるタービン羽根５２には、鋸歯ディスク型のタービン羽根を採用する。鋸歯ディスク型のタービン羽根とは、円盤状のディスク５２ａの外周に複数の鋸歯５２ｂを形成した撹拌羽根である。図に示す１２枚の鋸歯５２ｂは、ディスクの上面側と下面側に交互に起立しており、この鋸歯５２ｂによって強力な剪断効果を発揮する。なお、図に示す鋸歯ディスク型のタービン羽根は、“乳化タービン”とも称され、剪断効果に優れる一方で撹拌流の形成に劣り、これまで高分子凝集剤の撹拌に用いることはなかった。強力な剪断効果が高分子凝集剤の化学構造に悪影響を及ぼすと考えられてきたためである。しかしながら、本発明者らの鋭意研究の末、プロペラ羽根５３と組み合わせた２段の撹拌羽根とし、且つ、撹拌時間の調整を行うことによって、良好な膨潤状態を形成できることを見出したのである。但し、これは後段に溶解装置４を配する混合溶解システム１だからこそ実現し得るのである。

タービン羽根５２の直径φ（すなわち、回転軸中心から外周縁までの距離）は特に制限されないが、一例として２００〜４００ｍｍ、好ましくは２５０〜３００ｍｍに設定することができる。また、図２には好ましい一例として鋸歯５２ｂを１２枚形成した構成を示したが、例えば４〜２４枚の範囲内で適宜設定することも可能である。さらに、鋸歯５２ｂの高さも特に制限されることはなく、例えば直径φに対して最大高さを０．１２倍に設定することができる。すなわち、直径φ２００〜４００ｍｍの場合、鋸歯５２ｂの各々の最大高さは１２〜２４ｍｍ、鋸歯５２ｂは交互に上下に折り返しているのでタービン羽根５２の幅としては２４〜４８ｍｍとなる。すなわち、鋸歯ディスク型のタービン羽根であればよく、直径φ、鋸歯の数と高さは、混合槽２の容積等に基づいて適宜変更することが可能である。

タービン羽根５２の上方に配置する上段のプロペラ羽根５３には、３枚のプロペラ羽根を採用する。この場合、特に下方側に向かう旋回流が形成されるようにプロペラの向きを設定するのが好ましい。下段のタービン羽根５２の剪断作用と相まって十分な撹拌混合を行えるからである。タービン羽根５２とプロペラ羽根５３との間隔は特に制限されないが、一例として２００〜４００ｍｍの間隔に設定することができる。また、プロペラ羽根５３の直径φも特に制限されず、一例として２００〜４００ｍｍ、好ましくは２５０〜３００ｍｍに設定することができる。タービン羽根５２及びプロペラ羽根５３の直径φは同じであってもよく、互いに異なってもよい。さらに、好ましい一例としてプロペラを３枚にした構成を示したが、３枚以上に変更することも可能である。なお、旋回流を発生させることのできる撹拌羽根としては、プロペラ羽根以外にもパドル羽根が知られている。しかしながら、実際に試験を行ったところ、パドル羽根の場合は撹拌混合が不十分になる場合があった。パドル羽根の場合、放射流が形成されるのが一因と推察する。これに対し、プロペラ羽根５３は、軸流を形成するため、下段のタービン羽根５２の剪断作用と相まって十分な撹拌混合を行える。

なお、本実施形態の撹拌機は、少なくともタービン羽根５２とプロペラ羽根５３が上下段に配置された一組の構成を備えていればよく、タービン羽根５２及び／又はプロペラ羽根５３の設置数を増やすことも可能である。また、タービン羽根５２の変形例として、フラットタービン羽根やピッチドタービン羽根を用いることもできるが、有効なのは図２に示した鋸歯ディスク型のタービン羽根である。さらには、タービン羽根及びプロペラ羽根以外の撹拌羽根を、追加で配置することも可能である。一例として、フラットパドル羽根、ピッチドパドル羽根、アンカー翼、リボン翼、門形翼などを挙げることができる。

上述の撹拌羽根が設けられた回転軸５１の上端には、例えば減速機５４を介して駆動モーター５５が連結されている。さらに、駆動モーター５５は、インバータ装置５６によって回転数を調整可能なように構成されている。好ましい一例として、インバータ装置５６は、予め決めた周波数（例えば６０Ｈｚ）を維持するように周波数一定制御を行う。高分子凝集剤が溶解するに伴い水溶液の粘度が急激に上昇するため、回転数一定制御では駆動モーター５５が過負荷に陥る場合があるからである。そこで、周波数一定制御とすることにより、駆動モーター５５の過負荷を防ぐ一方で、前述の制限した短い滞留時間内における粘度が低い間に高速回転による撹拌混合を行うことが可能となる。このような制御は、とりわけ高分子量又は高粘度の高分子凝集剤を溶解する場合に有効である。

説明を図１に戻すと、混合槽２には、例えば矩形或いは半円筒形等の仕切り空間を槽内に形成するサクション部５７が配置されている。サクション部５７には、送液ポンプ３の吸入路（例えば吸入管）３１が連結されており、サクション部５７の壁面に形成された吸入口５８を介して水溶液を槽外に抜き出すように構成されている。サクション部５７は、槽内に投入した高分子凝集剤がショートパスして槽外に抜き出されるのを防ぐためのものであり、撹拌羽根付近の高さに吸入口５８を設定することにより、効果的にショートパスを防ぐようにしている。

送液ポンプ３は、槽内の水溶液を連続的に抜き出して後段の溶解装置４に送液する。混合槽２から抜き出される水溶液は、既に溶解した高分子凝集剤と、膨潤した未溶解の高分子凝集剤を含んでいる。更には、高分子凝集剤の継粉（ままこ）を含む場合もある。水溶液は、高分子凝集剤が溶解した分において粘度が高くなっているので、送液ポンプ３を用いて溶解装置４に送り込む構成にしている。送液ポンプ３の一例としては、粘度の高い液体を定量で送液するのに適した一軸ねじポンプを用いることができる。勿論、他の形式の定量ポンプであってもよく、流量調節バルブとポンプの組み合わせによって定量に送液する構成としてもよい。さらにはポンプ以外の送液手段を採用してもよい。

送液ポンプ３の吐出側に接続された配管等の流路には、溶解装置４が接続されている。本実施形態では上述の混合槽２にて十分な撹拌混合が実現されるので、溶解装置４の構成は特に制限されることはなく、例えば既述の特許文献１−７に開示されているような公知の溶解装置を採用することができる。その中で好ましいのは、特許文献１に開示されているように、渦流ミキサーを溶解装置に用い、高分子凝集剤の溶解が促進されるように圧力調節バルブで渦流ミキサーの吐出圧を調節する構成である。また、特許文献２に開示されているように、筒形メッシュ状フィルタと、フィルタ内を回動するローラを備えた溶解装置を用いてもよく、特許文献５に開示されているように、コロイドミルを溶解装置に用いてもよい。さらには、固定ディスクと回転ディスクを備えた溶解装置を用いてもよい。

溶解装置４で未溶解分が溶解された水溶液（すなわち、高分子凝集剤溶解液）は、そのまま汚泥処理工程の汚泥に添加してもよく、バッファー槽等を一旦経由してから汚泥に添加するようにしてもよい。水処理工程においても同様に被処理水に添加することができる。汚泥処理工程においては、所定の薬注率となるように高分子凝集剤溶解液を添加した汚泥を、例えばデカンタタイプの遠心濃縮機や遠心脱水機に供給して、濃縮や脱水の固液分離をする。水処理工程においても同様に、所定の薬注率となるように高分子凝集剤溶解液を添加した被処理水を、沈降槽や濾過機等に供給して固液分離をする。但し、本実施形態の混合溶解システム１で調製した高分子凝集剤溶解液は、固液分離装置の種類に制限されることはなく、公知の固液分離装置に使用可能である。

なお、本実施形態の混合溶解システム１に適用される高分子凝集剤の種類は、特に制限されることはなく、被処理汚泥や被処理水等の種類や組成等に応じて適宜選択することができる。汚泥処理においては、カチオン系の高分子凝集剤が主流であるが、その他にもアニオン系や両性の高分子凝集剤を用いる場合もある。カチオン系の高分子凝集剤の一例としては、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステルを用いることができる。より具体的には、メタクリル酸ジメチルアミノエチルやアクリル酸ジメチルアミノエチルを用いることができる。カチオン系の高分子凝集剤の他の例としては、架橋系やアミジン系の高分子凝集剤を用いることもできる。これら高分子凝集剤の分子量は、１５０〜１６００万であり、一般的に分子量が大きい程、その水溶液の粘度は高い。

（作用）
続いて、上述の混合溶解システム１を用いて、高分子凝集剤の溶解液を得る方法について説明する。混合溶解システム１が起動されると、まず、溶媒である水を混合槽２に所定の流量で供給すると共に、所定の濃度の水溶液となるように高分子凝集剤を所定の流量で添加する。濃度の一例としては、０．１〜０．３質量％、好ましくは０．２質量％に設定することができる。併せて、撹拌装置５の駆動モーター５５を起動し、撹拌羽根を所定の方向に回転させることによって高分子凝集剤と水を撹拌混合する。撹拌羽根の回転数制御は、インバータ装置５６による駆動モーター５５の周波数一定制御によって行う。好ましくは、初期状態において撹拌羽根の回転数が例えば３００ｍｉｎ^−１で回転する周波数（例えば６０Ｈｚや４０Ｈｚなど）で周波数一定制御を行う。また、槽内の滞留時間は、送液ポンプ３の流量によって調整する。

水と混合された高分子凝集剤は、混合槽２内で水に溶解していくが、滞留時間を短く制限しているので一部は未溶解で残存するのが殆どである。但し、図２に一例を示した撹拌羽根を用い、且つ、混合槽２において水との混合時間を１０分程度確保していることで、後段の溶解装置４で溶解可能にまで十分に水に膨潤した状態になっている。更に、一部の高分子凝集剤が溶解することで粘度が増した水溶液は、送液ポンプ３によって未溶解の高分子凝集剤を含んだ状態で溶解装置４に供給し、溶解装置４で未溶解分を溶解する。

上述の実施形態によれば、高分子凝集剤と水を混合する混合槽２と、混合槽２から送られてくる水溶液に含まれる未溶解の高分子凝集剤を溶解させる溶解装置４を備えた混合溶解システム１において、回転軸５１にプロペラ羽根５２とタービン羽根５３を上下段に配置した撹拌機５を用いて、槽内に滞留する高分子凝集剤と水を１０〜２０分間の範囲内で撹拌混合する構成としたことにより、制限した短い滞留時間内に高分子凝集剤を水に十分に膨潤させることができる。その結果、高分子凝集剤の溶解液を短時間で、且つ、高い溶解率で生成することができる。実際に試験を行ったところ、９５％以上の高い溶解率を達成できることを確認している。

（試験例１）
続いて、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
図３に示すグラフは、混合槽内に高分子凝集剤と水を投入し、上述の実施形態に示した撹拌羽根（上段；３枚プロペラ羽根、下段；鋸歯ディスク型のタービン羽根）で高分子凝集剤を撹拌したときの粘度と溶解率の経時変化を確認した試験の結果である。実際の装置では滞留時間を設定しているが本試験では１２０分間撹拌を継続し、経時変化を確認した。試験では、直径φ３００ｍｍの３枚プロペラ羽根、直径φ２５０ｍｍのタービン羽根を用い、回転数は３００ｍｉｎ^−１に設定した。なお、グラフに示す溶解率は、混合槽２内の水溶液をサンプリングして算出したものである。すなわち溶解装置４に供給する前の溶解率である。

また、高分子凝集剤は、（１）標準的なカチオン系高分子凝集剤（KP1205E（商品名）；アクリル酸ジメチルアミノエチル（DAA系）（MW300万））、（２）架橋系高分子凝集剤（CP585（商品名）；アクリル酸ジメチルアミノエチル架橋系（DAA系）（MW1000万））、（３）高分子量で高粘度のカチオン系高分子凝集剤（KP204BS（商品名）；アクリル酸ジメチルアミノエチル（DAA 系）（MW1300万））の３種類を用いた。

図３に示す結果から分かるように、高分子凝集剤の種類によって粘度及び溶解率の推移は相違する。特に、高分子量で高粘度のカチオン系高分子凝集剤（KP204BS（商品名））の場合、５分間の撹拌では溶解率が４０％程度である。少なくとも１０分撹拌しないと溶解率が５０％を上回らず、２０分撹拌してようやく８０％程度になる。勿論、撹拌時間を延ばせば溶解率を高められるが、フレッシュな水溶液を得ることができなくなる別の問題が発生する。さらには、鋸歯ディスク型のタービン羽根の強力な剪断効果が、高分子凝集剤の化学構造に悪影響を及ぼす確率が高くなってしまう。

（試験例２）
次に図４に示すグラフは、混合溶解システムで実際に混合溶解試験を行った結果である。すなわち、混合槽２の滞留時間を１５分に設定し、溶解装置４から排出された水溶液で溶解率を測定した結果である。かかる試験を通じて、混合槽２内での膨潤の程度を評価することができる。なお、本試験では、水に膨潤し難い架橋系高分子凝集剤（CP585（商品名））と、高分子量で高粘度のカチオン系高分子凝集剤（KP204BS（商品名））の２種類で試験を行った。試験の評価は、溶解率が９５％を超えたか否かだけでなく、粘度及び目視による残留粒の状態も考慮して総合的に判定した。

図４に示す実施例１〜５の試験結果から明らかなように、上述の実施形態に示した撹拌羽根（上段；３枚プロペラ羽根、下段；鋸歯ディスク型のタービン羽根）を用いれば、羽根の大きさや回転数を変えても、判定結果は全て「合格」となった。これに対し、比較例１〜３の試験結果から明らかなように、３枚プロペラ羽根と鋸歯ディスク型のタービン羽根の組み合わせでなければ、判定結果は全て「不合格」であった。

総じて、上述の試験結果からは、制限した短い滞留時間内で撹拌混合しなければならない混合溶解システムにあって、最終的に良好な溶解率を達成できる合格ラインの撹拌混合（特に、膨潤）を実現できるのは、上述の実施形態に示した撹拌羽根（上段；３枚プロペラ羽根、下段；鋸歯ディスク型のタービン羽根）だけであることが確認された。

１高分子凝集剤混合溶解システム
２混合槽
３送液ポンプ
４溶解装置
５撹拌機
５１回転軸
５２タービン羽根
５３プロペラ羽根
５５駆動モーター

Claims

固体状の高分子凝集剤を溶媒である水と混合するための混合槽と、前記混合槽から送られてくる水溶液に含まれる未溶解の高分子凝集剤を溶解させる溶解装置と、を含む高分子凝集剤混合溶解システムにおいて、
前記混合槽は、下方側に向かう旋回流を形成する向きに設定した３枚プロペラ羽根が上段に、鋸歯ディスク型のタービン羽根が下段に位置するように配置された回転軸を有する撹拌機を備えており、該撹拌機が槽内に滞留する高分子凝集剤と水を１０〜２０分間の範囲内で撹拌混合することを特徴とする高分子凝集剤混合溶解システム。
前記撹拌機は、回転軸を回動させる駆動モーターと、該駆動モーターの回転数を制御するインバータ装置をさらに備えており、
前記混合槽内で高分子凝集剤が溶解するにつれて粘度が上昇する水溶液に対して、前記インバータ装置は、駆動モーターが予め決めた周波数で回転するように周波数一定制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の高分子凝集剤混合溶解システム。
固体状の高分子凝集剤を溶媒である水と混合槽内で混合する工程と、前記混合工程から送られてくる水溶液に含まれる未溶解の高分子凝集剤を溶解装置で溶解させる工程と、を含む高分子凝集剤の混合溶解方法において、
前記混合工程は、下方側に向かう旋回流を形成する向きに設定した３枚プロペラ羽根が上段に、鋸歯ディスク型のタービン羽根が下段に位置するように配置された回転軸を有する撹拌機を用いて、混合槽内に滞留する高分子凝集剤と水を１０〜２０分間の範囲内で撹拌混合する工程を含むことを特徴とする高分子凝集剤の混合溶解方法。