JP6301817B2 - 高分子凝集剤水溶液の調整方法及び調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、排水の浄化後の固液分離により生じた汚泥の脱水に用いられる高分子凝集剤水溶液の調整方法及び調整装置に関する。

製紙工場等の各種工場の排水処理場、し尿処理場、下水処理場等において排水の浄化処理を行うと、浄化された処理水とともに汚泥が発生する。

図８は、排水の浄化処理により発生した汚泥の処理系を示す図である。図示のように、排水の浄化処理施設において生物処理された汚泥（活性汚泥）混合液１５０は、固液分離設備１５２によって液体画分である処理水１５４と固体画分である汚泥１５６に分離される。処理水１５４は、そのまま公共水域に放流されたり、ろ過などの高度処理に付され、処理場などで雑用水などに使用される。汚泥１５６は濃縮装置１５８で濃縮されて濃縮汚泥貯槽１６０に移送され、凝集槽１６２において凝集処理が施され、脱水機１６４により脱水されて脱水ケーキ１６６となる。尚、脱水により生じた脱水ろ液１６７は、汚泥の処理系の上流の生物処理工程へと移送される。

したがって、発生した汚泥は脱水ケーキ１６６としてセメントや埋め立て材料とされ、あるいは焼却処理されることにより処分される。いずれの方法で処分されるにしても脱水ケーキの重量及び容積を削減するため、脱水ケーキの含水率を可能な限り低下させることが求められる。また、難脱水性の汚泥もあり、かかる難脱水性の汚泥由来の脱水ケーキの含水率を低下させたいというニーズがある。

そこで、汚泥の脱水を容易にするため、汚泥中で懸濁しているコロイドや微粒子の表面電荷を中和して粒子を凝集・架橋させて強固で大きなフロックを形成させる高分子凝集剤１６８が凝集槽１６２に添加される。

高分子凝集剤１６８は、高分子凝集剤溶解装置１７０で水系溶媒に溶解され、撹拌機つきの槽１７２に貯留される。撹拌機つきの槽１７２内の高分子凝集剤水溶液は、凝集槽１６２に供給され、濃縮装置１５８で濃縮された汚泥１５６と混合される。

また、濃縮装置１５８で濃縮された汚泥１５６に短繊維（例えば、エバグロースＵ-７００シリーズ（水ｉｎｇ株式会社製））を添加することも提案されている。短繊維を添加すると、脱水機１６４による脱水処理の際、繊維の作用で汚泥１５６中の水分の排出が促進され、より低含水率の脱水ケーキ１６６を得ることができる。

この短繊維は汚泥中に分散される必要があることから、上記汚泥の処理系における短繊維の投入箇所としては、撹拌機を備える濃縮汚泥貯槽１６０や、濃縮汚泥貯槽１６０と凝集槽１６２との間に撹拌機構を備えたサービスタンクが設けられている場合には、そのサービスタンクが考えられる。

しかし、汚泥の処理系において、濃縮汚泥貯槽１６０が撹拌機を有しない場合や、濃縮汚泥貯槽１６０と凝集槽１６２との間に撹拌機構を備えたサービスタンクが設けられていない場合も当然に考えられ、その場合には投入された短繊維を分散させることができない。

そこで、短繊維を図８の破線で示す高分子凝集剤１６８の溶解系１８０に投入することが提案されている。高分子凝集剤１６８の溶解系１８０には高分子凝集剤１６８を溶解させるための撹拌機が備えられていることが一般的であり、短繊維の分散も可能だからである。

特許文献１には、図８の高分子凝集剤溶解装置１７０に相当する高分子凝集剤溶解装置１９０（図９を参照乞う）が開示されている。図９に示すように、この高分子凝集剤溶解装置１９０は、高分子凝集剤１６８を溶解させる水系溶媒が注入されるタンク１９２と、タンク１９２内の液体を撹拌する撹拌機１９４を有する。タンク１９２の上部には、高分子凝集剤１６８を定量的にタンク１９２に高分子凝集剤定量供給装置が付加されたホッパ１９６と、ホッパ１９６からタンク１９２に投入される高分子凝集剤１６８に対して水平乃至斜め下方に水を噴射するスプレーノズル１９８が設けられている。

特許文献１の高分子凝集剤溶解装置１９０によれば、ホッパ１９６から定量的に落下する高分子凝集剤１６８がスプレーノズル１９８から噴射される水に接触するので、少量ずつの落下散布で粉体相互間が良く隔離され、高分子凝集剤１６８はダマやまま粉の発生なく良好に水に溶解する。

特開２００１−０８７６０３号公報

しかし、特許文献１の装置は、粉末状の高分子凝集剤をダマやまま粉を発生させることなく効率的に水に溶解させるための装置であって、高分子凝集剤含有液に短繊維を効率的に分散させるための装置ではない。

すなわち、特許文献１によれば、高分子凝集剤水溶液の入った高分子凝集剤溶解装置のタンクに短繊維を添加する場合、高分子凝集剤水溶液は高粘度であるため、完全に分散させるためには長時間の撹拌が必要となる。また、高分子凝集剤の溶解系の撹拌機つきの槽に短繊維を添加する場合も、同様に長時間の撹拌が必要となる。

仮に撹拌時間が短く、短繊維が十分に分散していない高分子凝集剤水溶液を用いると、撹拌機つきの槽から凝集槽への送液段階で送液ポンプに閉塞が生じるおそれや、凝集槽における汚泥中での短繊維の分散が不十分となるおそれがあり、汚泥の脱水性能が低下する。

また、上記長時間の撹拌を回避するため、高分子凝集剤が投入される前に高分子凝集剤溶解装置のタンク中に先に短繊維を投入しておくことも考えられる。しかし、短繊維が分散した水系溶媒中に高分子凝集剤が添加されると、水系溶媒に添加された膨潤開始前の高分子凝集剤の粒子が短繊維に強く付着するため、撹拌時間を長くしても撹拌強度を高めても、高分子凝集剤の溶解及び短繊維の分散が不十分となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、短繊維が分散した高分子凝集剤水溶液を効率良く調整する方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、排水の浄化処理後の固液分離により生じた汚泥からの水分除去を行うために用いられる高分子凝集剤水溶液の調整方法において、前記高分子凝集剤を水系溶媒に添加し、高分子凝集剤の粒子を膨潤させる添加・膨潤工程と、前記高分子凝集剤粒子が膨潤した状態で前記水系溶媒に短繊維を混合し、該水系溶媒中で短繊維を分散させる混合・分散工程と、該短繊維の分散液中で前記高分子凝集剤を溶解させる溶解工程と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、短繊維が水系溶媒に混合された際には高分子凝集剤粒子は膨潤して水になじんでいるので、高分子凝集剤が短繊維に付着することはなく、この付着による短繊維の分散阻害及び高分子凝集剤の溶解不足のおそれがない。また、高分子凝集剤粒子が膨潤した状態では水系溶媒の粘度は未だ低く維持されているので、例えば、撹拌等の操作により容易に短繊維を高分子凝集剤が添加された水系溶媒中に分散させることができる。

よって、短繊維が分散した高分子凝集剤水溶液を効率良く調整することができる。

請求項２に記載の発明は、高分子凝集剤水溶液の調整方法において、前記高分子凝集剤が膨潤した状態が、前記高分子凝集剤が添加された水系溶媒の粘度が１０〜３００ｍＰａ・ｓの範囲の状態であることを特徴とする。

この構成によれば、高分子凝集剤の膨潤状態を示す指標として粘度を用いることで的確に膨潤状態を把握することができ、未膨潤の高分子凝集剤粒子が添加された水系溶媒に短繊維が混合されることによる高分子凝集剤と短繊維の付着による不具合、及び溶解して高粘度となった高分子凝集剤水溶液中に短繊維が混合されることによる不具合を確実に回避することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の高分子凝集剤水溶液の調整方法において、前記混合・分散工程が、前記短繊維を分散させる分散槽で行われ、前記混合・分散工程と前記溶解工程の間に、前記短繊維の分散液を前記分散槽から前記高分子凝集剤を溶解させる溶解槽に移送する移送工程が介在することを特徴とする。

この構成によれば、高分子凝集剤が添加された水系溶媒中での短繊維の分散と短繊維の分散液中での高分子凝集剤の溶解とが異なる場（分散槽と溶解槽）で行われるので、両者を並行して実施することができる。したがって、溶解槽内の液の下流への送液後に分散槽内の液をこの溶解槽へ移送し、分散槽に水系溶媒及び高分子凝集剤を投入するというように、連続的に短繊維が分散した高分子凝集剤水溶液を調整することができ、より効率的である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の高分子凝集剤水溶液の調整方法において、前記添加・膨潤工程が、前記高分子凝集剤が添加された添加槽において該高分子凝集剤を前記水系溶媒中に分散させる分散操作を含み、該添加・膨潤工程と前記混合・分散工程の間に、前記高分子凝集剤の分散液を前記添加槽から前記分散槽に送る送り工程が介在することを特徴とする。

この構成によれば、さらに短繊維の分散の場（分散槽）と高分子凝集剤の添加・分散の場（添加槽）とが分離されているので、さらに流れ作業的に短繊維が分散した高分子凝集剤水溶液を調整することができ、より効率的である。

請求項５に記載の発明は、排水の浄化処理後の固液分離により生じた汚泥からの水分除去を行うために用いられる高分子凝集剤水溶液の調整装置において、高分子凝集剤が添加された水系溶媒に短繊維を混合・分散させるための分散槽と、前記分散槽に前記水系溶媒を注入する溶媒注入手段と、前記水系溶媒が注入された前記分散槽に前記高分子凝集剤を添加するための添加手段と、前記高分子凝集剤が添加された前記分散槽に前記短繊維を投入するための投入手段と、前記分散槽に設けられ、前記分散槽に添加された高分子凝集剤が前記水系溶媒中で膨潤した状態で前記投入された短繊維を該水系溶媒に分散させるための撹拌手段と、前記分散槽内の前記短繊維の分散液を下流に移送する移送手段と、前記分散槽の下流に設けられ、前記分散槽から移送された前記短繊維の分散液を撹拌機によって撹拌溶解するための溶解槽と、を有する。

この構成によれば、分散槽に添加された高分子凝集剤の粒子が水系溶媒中で膨潤した状態で短繊維を撹拌手段によって水系溶媒中に分散可能であるので、容易に短繊維を高分子凝集剤が添加された水系溶媒中に分散させることができる。

また、短繊維の水系溶媒中での分散の場（分散槽）と高分子凝集剤の溶解の場（溶解槽）が異なるので、両者を並行して実施することができる。したがって、溶解槽内の液の下流への送液後に分散槽内の液をこの溶解槽へ移送し、分散槽に水系溶媒及び高分子凝集剤を投入するというように、連続的に短繊維が分散した高分子凝集剤水溶液を調整することができ、より効率的である。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の高分子凝集剤水溶液の調整装置において、前記溶媒注入手段により水系溶媒が注入された前記分散槽に前記添加手段で高分子凝集剤が添加された後、前記撹拌手段で前記分散槽内の液体を撹拌させ、その後、前記投入手段に前記短繊維を投入させる制御を行う制御部を含むことを特徴とする。

この構成によれば、一般に高分子凝集剤の粒子の水系溶媒中での分散は分散槽中での１０〜３０分間の撹拌手段による撹拌によって達成されることから、水系溶媒が分散槽に注入された後、例えば、制御部が攪拌手段に分散槽内の液体を１０〜３０分間撹拌させることで高分子凝集剤の粒子の水系溶媒中での分散を実現させることができ、その後投入手段に短繊維を投入させることで、より単純な制御で高分子凝集剤粒子が膨潤した水系溶媒中に短繊維を投入することが可能となる。

本発明によれば、短繊維の投入タイミングを最適化することで、短繊維が分散した高分子凝集剤水溶液を効率良く調整することができる。したがって、従来よりも迅速に短繊維が分散した高分子凝集剤水溶液を供給することができる。また、短繊維の投入タイミングを最適化するのみで良いので、新たな機器の導入を要せず、既存の高分子凝集剤の溶解系に適用することができる。

本発明の第１実施の形態に係る短繊維が分散した高分子凝集剤水溶液の調整方法が行われる調整装置を示す模式図である。 本実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整方法のフローチャートである。 本発明の第２実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整装置を示す模式図である。 本実施の形態に係る分散槽における制御を説明するフローチャートである。 本実施の形態に係る溶解槽における制御を説明するフローチャートである。 本発明の第３実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整装置を示す模式図である。 本実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整方法のフローチャートである。 従来の、排水の浄化処理により排出される汚泥の処理系を示すブロック図である。 従来の、高分子凝集剤溶解装置を示す模式図である。

次に、本発明の実施の形態について図に基づいて詳細に説明する。

（第１実施の形態）
本発明の第１実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整方法を、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整方法が行われる調整装置を示す模式図であり、図２は本実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整方法のフローチャートである。

図１に示すように、本実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整方法が行われる調整装置１０は、高分子凝集剤１２が溶解され、且つ短繊維１４が分散される溶解・分散槽１６と、溶解・分散槽１６内の液体を撹拌する撹拌手段１８と、を有する。溶解・分散槽１６の上部には、水系溶媒２０を溶解・分散槽１６に注入するための溶媒注入手段２２、高分子凝集剤１２を溶解・分散槽１６に添加可能な添加手段２４、及び短繊維１４を溶解・分散槽１６に投入可能な投入手段２６が設けられている。

溶解・分散槽１６の下部は汚泥処理系の凝集槽２００（図８の凝集槽１６２に相当）に接続する管路２７が取り付けられており、管路２７の途中には送液手段２８（送液ポンプ）が設けられている。すなわち、溶解・分散槽１６で調整された高分子凝集剤水溶液は、送液手段２８によって管路２７を介して凝集槽２００へと移送される。

撹拌手段１８は、溶解・分散槽１６内の液体を撹拌可能なものであれば、どのようなものであっても良いが、本実施の形態においては、モータによって回転される撹拌軸にインペラ（撹拌翼）を取り付けたものが用いられる。

水系溶媒２０は、例えば、水道水、工業用水、井水、浄化された処理水のろ過水等が用いられる。

溶媒注入手段２２は、慣用されるバルブ付きの水系溶媒２０供給配管である。

添加手段２４は、定量的に高分子凝集剤１２を溶解・分散槽１６に添加可能であるものが用いられ、例えば、ホッパと定量供給装置を組み合わせた市販品が適用できる。

短繊維１４の投入手段２６は、例えば、本願の出願人の特許（特許第４８５９８９７号）に係る供給装置を用いることができる。

高分子凝集剤１２は、浄化処理後の汚泥を凝集させるために慣用されるものを用いることができる。例えば、カチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤及び両性高分子凝集剤の何れを用いても良く、粉末品が用いられる。

カチオン系高分子凝集剤としては、例えば、エバグロースＣ１０４Ｇ、エバグロースＣＳ−４９４（ともに、水ｉｎｇ株式会社製）が用いられる。また、両性高分子凝集剤としては、例えば、エバグロースＢ−１６８、エバグロースＢ−０９４（ともに、水ｉｎｇ株式会社製）が用いられる。

水系溶媒２０中に添加される高分子凝集剤１２の濃度は、汚泥の凝集という目的を達成できる濃度であればどのような濃度であっても良いが、好ましくは、０．１〜０．４ｗｔ／ｖｏｌ％である。０．４ｗｔ／ｖｏｌ％を超えると、溶解時間が長くなると共に、調整後の高分子凝集剤水溶液の粘度が高くなり、送液が困難になる。

短繊維１４とは、本実施の形態においては繊維の長さが２０ｍｍ以下のものをいう。繊維の長さが２０ｍｍを超えると、短繊維１４が高分子凝集剤水溶液中に分散できなくなる。上記繊維長を有する短繊維１４であればどのようなものであってもよいが、特に、親水性の短繊維を用いることが好ましい。親水性の短繊維とは、一般に繊維構成分子が親水基を有することにより、水に混ざりやすい短繊維をいい、親水基とは、例えば、水酸基やカルボキシ基が挙げられる。かかる親水性の短繊維としては、エバグロースＵ−７００、エバグロースＵ−７１０（ともに、水ｉｎｇ株式会社製）を用いることが好ましいが、古紙や繊維くずを用いることも可能である。

また、短繊維１４として、ピートモス等の市販の短繊維や廃棄物も使用可能である。

水系溶媒２０中に分散される短繊維１４の濃度は、脱水ケーキ１６６（図８参照）の脱水性能を向上させる濃度であればどのような濃度であっても良いが、好ましくは、０．１〜２．０ｗｔ／ｖｏｌ％である。

一般には、脱水機１６４（図８参照乞う）に供給される汚泥の固形物濃度である全蒸発残留物（以降、ＴＳと記す）に対して、高分子凝集剤１２の添加率は０．５〜２．０ｗｔ／ｖｏｌ％であり、短繊維１４の添加率は１．０〜５．０ｗｔ／ｗｔ％である。

次に、上記調整装置１０を用いた高分子凝集剤水溶液の調整方法について、図２に基づいて説明する。

［添加・膨潤工程］
まず、高分子凝集剤１２の添加・膨潤工程Ｓ１０１（図２を参照乞う）について説明する。溶解・分散槽１６には、すでに溶媒注入手段２２を介して水系溶媒２０が注入されている。この溶解・分散槽１６に、高分子凝集剤１２を添加する。高分子凝集剤１２は一度に多量に添加するとまま粉が発生しやすいため、少量ずつ、撹拌機１８による撹拌とともに添加することが好ましい。

高分子凝集剤１２の粒子は、水系溶媒２０に添加すると膨潤を開始する。本明細書において、膨潤とは、高分子凝集剤１２の粒子が水系溶媒２０をその網目構造内に吸収し、体積が増大することをいう。この膨潤の過程を経て、さらに時間が経過すると高分子凝集剤１２の膨潤粒子が消失し水系溶媒２０に溶解する。

高分子凝集剤１２の添加後、水系溶媒２０を常温下、約１０〜５０ｒｐｍの回転数で約１０〜３０分間撹拌する。これにより、高分子凝集剤１２が膨潤した状態が達成される。膨潤した状態とは、本発明においては、ＪＩＳ Ｋ７１１７−１に基づき、Ｂ型粘度計（回転数３０ｒｐｍ、スピンドルとしてローターＮｏ，２使用）を用いて常温で測定した粘度が１０〜３００ｍＰａ・ｓの範囲にある場合に、高分子凝集剤１２が水系溶媒２０中で膨潤した状態であると定める。

一般に、上記撹拌条件により、上記粘度１０〜３００ｍＰａ・ｓで規定される高分子凝集剤１２が膨潤した状態を達成することができる。

［混合・分散工程］
高分子凝集剤１２の粒子が水系溶媒２０中で膨潤した状態で、短繊維１４を投膨潤入手段２６によって溶解・分散槽１６に投入する。短繊維１４の投入後、水系溶媒２０を撹拌機１８によって常温下、約１０〜５０ｒｐｍの回転数で約１０分間撹拌する。これにより、短繊維１４を、高分子凝集剤１２が分散した水系溶媒２０中に分散させることができる（以上、混合・分散工程Ｓ１０２）。

［溶解工程］
短繊維１４が水系溶媒２０中に分散した後、さらに水系溶媒２０を撹拌手段１８によって常温下、約１０〜５０ｒｐｍの回転数で約３０〜１２０分間継続して撹拌する。これにより、高分子凝集剤１２は水系溶媒２０中に溶解し、短繊維１４が分散した高分子凝集剤水溶液となる（以上、溶解工程Ｓ１０３）。

従って、本実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整方法によれば、短繊維１４が水系溶媒２０に混合された際には高分子凝集剤１２の粒子は膨潤しているので、高分子凝集剤１２が短繊維１４に付着することはなく、この付着による短繊維１４の分散阻害及び高分子凝集剤１２の溶解不足のおそれがない。また、高分子凝集剤１２の粒子が膨潤した状態では水系溶媒２０の粘度は未だ低く維持されているので、撹拌により容易に短繊維１４を高分子凝集剤１２が添加された水系溶媒２０中に分散させることができる。

よって、短繊維１４が分散した高分子凝集剤水溶液を効率良く調整することができる。

また、高分子凝集剤１２の膨潤状態を示す指標としてＪＩＳ Ｋ７１１７−１に基づいて測定した粘度を用いることで的確に膨潤状態を把握することができ、粒子が未膨潤の高分子凝集剤１２が添加された水系溶媒２０に短繊維１４が混合されることによる高分子凝集剤１２と短繊維１４の付着による不具合、及び溶解して高粘度となった高分子凝集剤水溶液中に短繊維１４が混合されることによる不具合を確実に回避することができる。

（第２実施の形態）
本発明の第２実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整方法及び調整装置を、図３〜図５を参照して説明する。また、本実施の形態において第１実施の形態と同様の要素には、同一の符号を付しその説明を省略する。図３は本実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整装置３０を示す模式図、図４は本実施の形態に係る分散槽における制御を説明するフローチャート、及び図５は本実施の形態に係る溶解槽における制御を説明するフローチャートである。

図３に示すように、高分子凝集剤水溶液の調整装置３０は、高分子凝集剤１２が添加された水系溶媒２０に短繊維１４を混合・分散させるための分散槽３２及び分散槽３２の下流に設けられた溶解槽５０を有する。

さらに、調整装置３０は、分散槽３２の上部に、分散槽３２に水系溶媒２０を注入するための溶媒注入手段３４、分散槽３２に高分子凝集剤１２を添加するための添加手段３６及び分散槽３２に短繊維１４を投入するための投入手段３８を有する。

分散槽３２の内部には、分散槽３２内部の液体を撹拌する撹拌手段４０及び粘度検知手段４２が設けられている。

溶媒注入手段３４、添加手段３６、投入手段３８、撹拌手段４０は、第１実施の形態と同様のものを使用可能である。なお、本実施の形態においては、これらは後述する制御部６０（分散槽制御部６０ａ）により制御される。

粘度検知手段４２は、ＪＩＳ Ｋ７１１７−１に記載されたＢ型粘度計を採用する粘度検知手段である。図示しないサンプリング機構によって分散槽３２内の液体は定期的にサンプリングされ、粘度検知手段４２によってその液体の周囲温度での粘度が検知される。粘度検知手段４２は、検知した粘度の情報を後述する制御部６０に出力する。

溶解槽５０は、分散槽３２の下流である下方位置に在り、撹拌機５２を備える溶解部５０ａと貯留部５０ｂとがサイフォン管部５０ｃによって接続された構成を有する。溶解槽５０の溶解部５０ａには、溶解槽５０の水位を検知する水位検知手段５４が設けられている。しかしながら、サイフォン管部５０ｃ以外に、溶解部５０ａ及び貯留部５０ｂが上部開放であって、溶解部５０ａの上方から溶解部５０ａ内の液体が越流して貯留部５０ｂに流入する構成を有していてもよい。

水位検知手段５４は、水晶式、水圧式、超音波式、電波式等、種々の水位計を用いることができる。水位検知手段５４は、検知した溶解槽５０の溶解部５０ａの水位の情報を制御部６０に出力する。

貯留部５０ｂの下部には、凝集槽２００に接続する管路２７が取り付けられており、管路の途中には下流の凝集槽２００に貯留部５０ｂ内の液体を送液する送液手段２８（送液ポンプ）が設けられている。

分散槽３２と溶解槽５０は、管路５６によって接続されており、管路５６中には移送手段５８（バルブ）が設けられている。移送手段５８は、開状態のときに分散槽３２内の液体をその自重により下流の溶解槽５０（溶解部５０ａ）に移送する移送手段を構成する。なお、移送手段はバルブに限られず、管路５６に設けられて分散槽３２から溶解槽５０へと液体を能動的に移送するポンプであってもよい。

分散槽３２の容量は、汚泥処理系の脱水機（図８の脱水機１６４に相当）における単位時間当たりの高分子凝集剤水溶液の消費量によって適宜に決定することができる。

例えば、脱水機において６時間の脱水処理が施され、当該脱水処理の間に１ｍ^３／時間の割合で高分子凝集剤水溶液が消費され、且つ１時間に１回分散槽３２におけるバッチ処理が可能という条件であれば、分散槽３２の容量は１ｍ^３であれば良い。

また、溶解槽５０の貯留部５０ｂの容量は、高分子凝集剤水溶液の凝集槽２００への送液量の時間変動に耐えられる容量であればよい。

一般に、溶解槽５０の溶解部５０ａでの液滞留時間は２〜６時間であり、貯留部５０ｂでの液滞留時間は１〜２時間である。

高分子凝集剤水溶液の調整装置３０による高分子凝集剤水溶液の調整は、制御部６０によって制御される。

制御部６０は、分散槽３２における溶媒注入手段３４、添加手段３６、投入手段３８及び撹拌手段４０の作動を制御する分散槽制御部６０ａと、溶解槽５０において撹拌機５２の作動を制御する溶解槽制御部６０ｂと、を有する。

分散槽制御部６０ａ及び溶解槽制御部６０ｂは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えたコンピュータである。分散槽制御部６０ａ及び溶解槽制御部６０ｂは、それぞれ、ＲＯＭに記憶させたプログラムをＲＡＭ上に展開して対応する処理をＣＰＵに実行させる。

なお、上記プログラムはＲＯＭに記憶されている場合に限らず、ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ−Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶されていればよい。

以下、高分子凝集剤水溶液を調整する調整装置３０の制御を、分散槽制御部６０ａと溶解槽制御部６０ｂに分けて順に説明する。まず、分散槽制御部６０ａにより実行される分散槽３２における制御を、図４に基づいて説明する。

高分子凝集剤水溶液の調整装置３０の起動により、分散槽制御部６０ａはＲＯＭに記録されたプログラムを読み出し、ステップＳ１１１において水位検知手段５４は検知した溶解部５０ａの水位の情報を分散槽制御部６０ａに出力する。

ステップＳ１１２では、分散槽制御部６０ａは水位検知手段５４から出力された水位の情報を読み取り、溶解部５０ａの水位が所定の水位未満であるか否かを判定する。溶解部５０ａが所定の水位未満であると判定する場合（ＹＥＳ判定）、ステップＳ１１３に移行する。溶解部５０ａの水位が所定の水位以上であると判定する場合（ＮＯ判定）、ステップＳ１１２にリターンする。

ステップＳ１１３では、分散槽制御部６０ａは溶媒注入手段３４に信号を送り、溶媒注入手段３４を作動させる。この信号により、溶媒注入手段３４は、予め設定された量の水系溶媒２０を分散槽３２中に注入する。

［添加・膨潤工程］
ステップＳ１１４では、分散槽制御部６０ａは添加手段３６に信号を送り、添加手段３６を作動させる。この信号により、添加手段３６は予め設定された量の高分子凝集剤１２を分散槽３２に添加する。

ステップＳ１１５（分散操作）では、分散槽制御部６０ａは撹拌手段４０に信号を送り、撹拌手段４０はこの信号により、例えば、約１０〜５０ｒｐｍの回転数で約１０分間、分散槽３２内の液体を撹拌する。

ステップＳ１１６では、粘度検知手段４２が、検知した分散槽３２内の液体の粘度の情報を分散槽制御部６０ａに出力する。

ステップＳ１１７では、分散槽制御部６０ａは粘度検知手段４２から出力された粘度の情報を読み取り、分散槽３２内の液体の粘度が１０ｍＰａ・ｓを超えているか否かを判定する。液体の粘度が１０ｍＰａ・ｓを超えていると判定する場合（ＹＥＳ判定）、ステップＳ１１８に移行する。液体の粘度が１０Ｐａ・ｓ未満であると判定する場合（ＮＯ判定）、ステップＳ１１５にリターンする（以上、添加・膨潤工程）。

［混合・分散工程］
ステップＳ１１８では、分散槽制御部６０ａは投入手段３８に信号を送り、投入手段３８を作動させる。この信号により、投入手段３８は予め設定された量の短繊維１４を分散槽３２に投入する。

ステップＳ１１９では、分散槽制御部６０ａは撹拌手段４０に信号を送り、撹拌手段４０はこの信号により、例えば、約１０〜５０ｒｐｍの回転数で約１０〜３０分間、分散槽３２内の液体を撹拌する（以上、混合・分散工程）。

［移送工程］
ステップＳ１２０では、分散槽制御部６０ａは移送手段５８（バルブ）に信号を送り、移送手段５８を作動させる。移送手段５８はこの信号により所定時間開動作する。これにより、分散槽３２内にある高分子凝集剤１２を含む短繊維１４の分散液が管路５６を通って下方に位置する溶解槽５０の溶解部５０ａに移送される。その後、ステップＳ１１１にリターンする（以上、移送工程）。

引き続き、分散槽制御部６０ｂにより実行される溶解槽５０の溶解部５０ａにおける制御を、図５に基づいて説明する。

上述した高分子凝集剤水溶液の調整装置３０の起動により、溶解槽制御部６０ｂはＲＯＭに記録されたプログラムを読み出し、ステップＳ１２１において水位検知手段５４は検知した溶解部５０ａの水位の情報を溶解槽制御部６０ｂに出力する。

ステップＳ１２２では、溶解槽制御部６０ｂは水位検知手段５４から出力された水位の情報を読み取り、水が溶解部５０ａ内に有るか否かを判定する。水が溶解部５０ａに有ると判定する場合（ＹＥＳ判定）、ステップＳ１２３に移行する。水が溶解部５０ａに無いと判定する場合（ＮＯ判定）、ステップＳ１２１にリターンする。

［溶解工程］
ステップＳ１２３では、溶解槽制御部６０ｂは撹拌機５２に信号を送り、撹拌機６２はこの信号により、例えば、約１０〜５０ｒｐｍの回転数で約３０〜１２０分間、溶解部５０ａ内の液体を撹拌する。その後、ステップＳ１２１にリターンする（以上、溶解工程）。

従って、本実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整装置３０及び調整方法によれば、分散槽３２に添加された高分子凝集剤１２が水系溶媒２０中で膨潤した状態で短繊維１４を撹拌手段４０によって水系溶媒２０中に分散可能であるので、容易に短繊維１４を高分子凝集剤１２が添加された水系溶媒２０中に分散させることができる。

また、短繊維１４の水系溶媒２０中での分散の場（分散槽３２）と高分子凝集剤１２の溶解の場（溶解槽５０の溶解部５０ａ）が異なるので、両者を並行して実施することができる。したがって、溶解部５０ａ内の液の下流への送液後に分散槽３２から分散槽３２内の液を溶解部５０ａへ移送し、分散槽３２に水系溶媒２０及び高分子凝集剤１２を投入するというように、連続的に短繊維１４が分散した高分子凝集剤水溶液を調整することができ、より効率的である。

また、分散槽制御部６０ａは、粘度検知手段４２によって検知された分散槽３２内の液体の周囲温度での粘度が１０ｍＰａ・ｓを超えていると判定するときに投入手段３８に短繊維１４の投入を行わせるので、自動且つ確実に高分子凝集剤１２の膨潤状態において短繊維１４を分散させることが可能となる。

さらに、制御部６０（分散槽制御部６０ａ及び溶解槽制御部６０ｂ）が、投入手段３８以外にも溶媒注入手段３４、添加手段３６、撹拌手段４０、移送手段５８、粘度検知手段４２、水位検知手段５４及び撹拌機５２を制御しているので、上記短繊維が分散した高分子凝集剤水溶液の効率的な調整を自動化することができ、さらに効率的である。

そのうえ、制御部６０（分散槽制御部６０ａ）は、溶解部５０ａの水位が所定の閾値を越えているときには分散槽３２への水系溶媒２０注入の操作を行わない制御を行う。したがって、溶解部５０ａ内の液が下流に供給されて減少し、あるいは分散槽３２からの液の供給により増加した溶解部５０ａ内の液の水位によって、短繊維１４が分散した高分子凝集剤水溶液の調整を継続するか否かが自動的に制御可能となり、より効率的である。

（第３実施の形態）
本発明の第３実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整方法及び調整装置を、図６及び図７を参照して説明する。また、本実施の形態において第１実施の形態と同様の要素には、同一の符号を付しその説明を省略する。図６は本実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整装置を示す模式図、及び図７は本実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整方法のフローチャートである。

図６に示すように、本実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整装置７０は、高分子凝集剤１２が添加される添加槽７１、添加槽７１の下流に位置して短繊維１４が投入され、分散される場となる分散槽７６、及び分散槽７６の下流に位置して高分子凝集剤１２が溶解される場となる溶解槽８２を有する。

添加槽７１の上部には、水系溶媒２０を添加槽７１に注入するための溶媒注入手段７２、高分子凝集剤１２を添加槽７１に添加するための添加手段７４が設けられている。

分散槽７６は、その上部位置で管路８０によって添加槽７１に接続されており、添加槽７１内からの越流が管路８０を介して分散槽７６に流入可能となっている。分散槽７６の上部には、短繊維１４を分散槽７６に投入するための投入手段８１が設けられている。

添加槽７１及び分散槽７６には、それぞれ撹拌手段７５，７９が設けられている。

溶媒注入手段７２、添加手段７４、投入手段８１、及び撹拌手段７５，７９は、それぞれ上記第１実施の形態において用いたものと同様のものを用いることができる。

溶解槽８２は、撹拌機８４を備える溶解部８２ａと貯留部８２ｂとがサイフォン管部８２ｃによって接続された構成を有する。溶解部８２ａはその上部位置で管路８６（移送手段）によって分散槽７６に接続されており、分散槽７６内からの越流が管路８６を介して溶解部８２ａに流入可能となっている。

貯留部８２ｂの下部には、凝集槽２００（図８参照乞う）に接続する管路２７が取り付けられており、管路２７の途中には下流の凝集槽２００に貯留部８２ｂ内の液を送液する送液手段２８（送液ポンプ）が設けられている。尚、送液手段は送液ポンプに限られるものではない。例えば、貯留部８２ｂの上部に設けられて貯留部８２ｂ内の液体の越流を下流の凝集槽２００に送液可能な管路とする構成であってもよい。

次に、上記調整装置７０を用いた高分子凝集剤水溶液の調整方法について図７に基づいて説明する。

［添加・膨潤工程］
まず、高分子凝集剤１２の添加・膨潤工程Ｓ１３１について説明する。添加槽７１には、水系溶媒２０の添加槽７１における滞留時間が約１０〜３０分となるように、溶媒注入手段７２からの水系溶媒２０の注入を連続的に行う。この水系溶媒２０が連続的に注入される添加槽７１に、高分子凝集剤１２を上記水系溶媒２０の注入に合わせて添加手段７４から連続的に添加する。添加量は、上記水系溶媒の滞留時間に合わせた適切な量となるようにする。

次に、添加・膨潤工程において行われる高分子凝集剤１２の添加槽７１内における分散（分散操作）について説明する。水系溶媒２０の注入が開始されると同時に、撹拌手段７５は約１０〜５０ｒｐｍの回転数で添加槽７１内の液体を連続的に撹拌し、添加された高分子凝集剤１２を分散させる。

そして、添加槽７１に水系溶媒２０の注入及び高分子凝集剤１２の添加が開始されてから当該添加槽７１内の液体が管路８０に越流し始めるまでの時間（すなわち、滞留時間）が約１０〜３０分間であるから、添加槽７１内の液体は約１０〜３０分間撹拌されることとなり、これにより粘度１０ｍＰａ・ｓ〜３００ｍＰａ・ｓで規定される高分子凝集剤１２の粒子が膨潤した状態を達成することができる（以上、添加・膨潤工程Ｓ１３１）。

［送り工程］
添加槽７１内において約１０〜３０分撹拌された高分子凝集剤１２の分散液は添加槽７１から管路８０に越流し、分散槽７６へと送られる（以上、送り工程Ｓ１３２）。

［混合・分散工程］
分散槽７６に送られ、粒子が膨潤した状態の高分子凝集剤１２の分散液に、投入手段８１から短繊維１４を連続的に投入する。分散槽７６は、上記分散槽７６に送られる粒子が膨潤した状態の高分子凝集剤１２の分散液が約１０〜３０分間滞留する容量を有する。したがって、短繊維１４の分散槽７６への投入量は、上記高分子凝集剤１２の分散液の滞留時間に合わせた適切な量となるようにする。

粒子膨潤状態の高分子凝集剤１２の分散液の分散槽７６への流入開始と同時に、撹拌手段７９が約１０〜５０ｒｐｍの回転数で分散槽７６内の液体を連続的に撹拌し、投入された短繊維１４を分散させる。

そして、分散槽７６内での液体の滞留時間は約１０〜３０分であるから、分散槽７６内の液は約１０〜３０分撹拌されることとなり、十分な短繊維１４の分散が達成される（以上、混合・分散工程Ｓ１３３）。

［移送工程］
分散槽７６内において約１０〜３０分撹拌された短繊維１４の分散液は分散槽７６から管路８６に越流し、溶解槽８２の溶解部８２ａへと送られる（以上、移送工程Ｓ１３４）。

［溶解工程］
短繊維１４の分散液が溶解槽８２の溶解部８２ａに移送されると、撹拌機８４は約１０〜５０ｒｐｍの回転数で溶解部８２ａ内の液体を連続的に撹拌し、液体中の高分子凝集剤１２を溶解させる。

溶解部８２ａは、溶解部８２ａ内に約３０〜１２０分間滞留可能な容量を有する。これにより、高分子凝集剤１２を確実に溶解させることができる。尚、上記溶解部８２ａ内における液体の滞留時間は、送液手段２８（送液ポンプ）による貯留部８２ｂ内の液の下流の凝集槽２００（図８参照乞う）への流出速度と添加槽７１への水系溶媒２０の流入速度が同じ条件である場合における滞留時間である。

調整された短繊維１４が分散した高分子凝集剤水溶液は、溶解部８２ａからサイフォン部８２ｃを介して貯留部８２ｂに送られ、送液手段２８によって汚泥処理系の凝集槽２００に送液される。

従って、本実施の形態に係る高分子凝集剤水溶液の調整装置７０及び調整方法によれば、上記第１及び第２実施の形態同様、高分子凝集剤１２が水系溶媒２０中で膨潤した状態の低粘度の液中に短繊維１４が投入されるので、容易に短繊維１４を分散させることができ、効率的に短繊維１４が分散した高分子凝集剤水溶液を調整することができる。

また、高分子凝集剤１２の添加・分散の場（添加槽７１）、短繊維１４の分散の場（分散槽７６）及び高分子凝集剤１２の溶解の場（溶解槽８２の溶解部８２ａ）が分離され、各槽における液の滞留時間を最上流の溶媒注入手段７２の注入速度及び最下流の送液手段２８（送液ポンプ）による貯留部８２ｂからの流出速度によって制御可能であるので、流れ作業的に連続して短繊維１４が分散した高分子凝集剤水溶液を調整することができ、さらに効率的である。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、第２実施の形態のみ制御部の制御により自動化された高分子凝集剤水溶液の調整装置を構成しているが、第１、第３実施の形態についても同様に制御部による制御により自動化された高分子凝集剤水溶液の調整装置としてもよい。また、第２実施の形態を、制御部による制御を行わず、自動化しない高分子凝集剤水溶液の調整装置としてもよい。

さらに、第２実施の形態の短繊維１４の投入のタイミングに関し、液体の粘度により制御するのではなく高分子凝集剤１２の添加からの時間で制御してもよい。

具体的には、図４に示すように、第２実施の形態においては、ステップＳ１１４での高分子凝集剤１２の添加後、ステップＳ１１５で約１０分間分散槽３２内の液体を撹拌し、ステップＳ１１６で粘度検知手段４２が検知した分散槽３２内の液体の粘度の情報を分散槽制御部６０ａに出力し、ステップＳ１１７ではこの粘度情報に基づいてステップＳ１１８（短繊維１４の投入）に移行するか否かを判定しているが、以下のような制御を行うことも可能である。

すなわち、分散槽制御部６０ａ（制御部６０）は、ステップＳ１１４での高分子凝集剤の添加後、ステップＳ１１５に代えて約１０〜３０分間分散槽３２内の液体を撹拌するステップに移行させ、その後ステップＳ１１６〜Ｓ１１７を行わずにステップＳ１１８に移行して投入手段３８に短繊維１４を分散槽３２に投入させる制御を行うこととしてもよい。

この制御によれば、一般に高分子凝集剤１２の粒子の水系溶媒２０中での膨潤状態は分散槽内での１０〜３０分間の撹拌手段４０による撹拌によって達成されることから、粘度検知手段４２及び粘度検知手段４２によるフィードバック制御が不要となり、より単純な構成・制御で高分子凝集剤粒子１２の粒子が膨潤した水系溶媒中に短繊維１４を投入することが可能となる。

また、高分子凝集剤を分散・溶解させるため、及び短繊維を分散させるために撹拌手段を用いているが、撹拌手段だけでなく、槽内外で液を循環させる循環手段を用いることも可能である。

１０、３０、７０ 高分子凝集剤水溶液の調整装置
１２ 高分子凝集剤
１４ 短繊維
１６ 溶解・分散槽（溶解槽、分散槽）
１８、４０、７５、７９ 撹拌手段
２０ 水系溶媒
２２、３４、７２ 溶媒注入手段
２４、３６、７４ 添加手段
２６、３８、８１ 投入手段
２８ 送液手段
３２、７６ 分散槽
４２ 粘度検知手段
５０、８２ 溶解槽
５０ａ、８２ａ 溶解部（溶解槽）
５０ｂ、８２ｂ 貯留部（溶解槽）
５２、８４ 撹拌機
５４ 水位検知手段
５８ 移送手段（バルブ）
６０ 制御部
６０ａ 分散槽制御部（制御部）
６０ｂ 溶解槽制御部（制御部）
７１ 添加槽
８６ 管路（移送手段）
９０ 添加・分散槽（添加槽、分散槽）

Claims (6)

1. 排水の浄化処理後の固液分離により生じた汚泥からの水分除去を行うために用いられる高分子凝集剤水溶液の調整方法において、
   前記高分子凝集剤を水系溶媒に添加し、該高分子凝集剤の粒子を膨潤させる添加・膨潤工程と、
   前記高分子凝集剤粒子が膨潤した状態で前記水系溶媒に短繊維を混合し、該水系溶媒中で分散させる混合・分散工程と、
   該短繊維の分散液中で前記高分子凝集剤を溶解させる溶解工程と、
   を有することを特徴とする高分子凝集剤水溶液の調整方法。
2. 前記高分子凝集剤が膨潤した状態が、前記高分子凝集剤が添加された水系溶媒の粘度が１０〜３００ｍＰａ・ｓの範囲の状態であることを特徴とする請求項１に記載の調整方法。
3. 前記混合・分散工程が、前記短繊維を分散させる分散槽で行われ、
   前記混合・分散工程と前記溶解工程の間に、前記短繊維の分散液を前記分散槽から前記高分子凝集剤を溶解させる溶解槽に移送する移送工程が介在することを特徴とする請求項１又は２に記載の調整方法。
4. 前記添加・膨潤工程が、前記高分子凝集剤が添加された添加槽において該高分子凝集剤を前記水系溶媒中に分散させる分散操作を含み、
   該添加・膨潤工程と前記混合・分散工程の間に、前記高分子凝集剤の分散液を前記添加槽から前記分散槽に送る送り工程が介在することを特徴とする請求項３に記載の調整方法。
5. 排水の浄化処理後の固液分離により生じた汚泥からの水分除去を行うために用いられる高分子凝集剤水溶液の調整装置において、
   高分子凝集剤が添加された水系溶媒に短繊維を混合・分散させるための分散槽と、
   前記分散槽に前記水系溶媒を注入する溶媒注入手段と、
   前記水系溶媒が注入された前記分散槽に前記高分子凝集剤を添加するための添加手段と、
   前記高分子凝集剤が添加された前記分散槽に前記短繊維を投入するための投入手段と、
   前記分散槽に設けられ、前記分散槽に添加された高分子凝集剤が前記水系溶媒中で膨潤した状態で前記投入された短繊維を該水系溶媒に分散させるための撹拌手段と、
   前記分散槽内の前記短繊維の分散液を下流に移送する移送手段と、
   前記分散槽の下流に設けられ、前記分散槽から移送された前記短繊維の分散液を撹拌機によって撹拌溶解するための溶解槽と、
   を有することを特徴とする高分子凝集剤水溶液の調整装置。
6. 前記溶媒注入手段により水系溶媒が注入された前記分散槽に前記添加手段で高分子凝集剤が添加された後、前記撹拌手段で前記分散槽内の液体を撹拌させ、その後、前記投入手段に前記短繊維を投入させる制御を行う制御部を含むことを特徴とする請求項５に記載の高分子凝集剤水溶液の調整装置。

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