JP6965109B2 - 撹拌装置、脱水システム及び撹拌ユニット - Google Patents

Description

本発明は、撹拌装置、脱水システム及び撹拌ユニットに関する。

廃水処理において発生する汚泥は、水分を多く含有しているため、脱水した後に処分される。この汚泥の脱水を行う際には、汚泥を含んだ処理用水に凝集剤などの添加剤を添加して、撹拌装置により撹拌する場合がある。添加剤を添加した処理用水を撹拌することで、例えば添加剤により汚泥を適切に凝集させて、汚泥の脱水を適切に行うことが可能となる。

ここで、脱水性を改善するために、種類が異なる複数の添加剤を添加する場合がある。例えば特許文献１には、最初に凝集槽で処理用水に添加剤（凝集剤）を加えて撹拌することで汚泥を凝集（フロック化）させた後、凝集した汚泥を含む処理用水に汚泥減容槽で別の添加剤（繊維）を加えて撹拌することで、汚泥の含水率を軽減する旨が記載されている。

特開２０１６−１１２５４６号公報

しかし、特許文献１のように凝集剤と繊維を添加して撹拌する場合でも、凝集した汚泥を含む処理用水を凝集槽から汚泥減容槽に導く際にフロックが崩れてしまい、十分に汚泥を脱水できない場合があった。また、１種類の添加剤を添加する脱水処理を行っている場合にあっては、脱水性改善のために複数の添加剤を添加する処理に変更しようとすると、別途の水槽を設ける必要があるため、このような複数の添加剤を添加する処理に変更することが難しいとの問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、処理用水に複数種類の添加剤を添加する場合に、既設の設備を維持したまま撹拌効率を向上させる撹拌装置、脱水システム及び撹拌ユニットを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の撹拌装置は、水槽と、前記水槽内を、鉛直方向下方の空間である第１区域と前記第１区域よりも鉛直方向上方の空間である第２区域とに区分けしつつ、前記第１区域と前記第２区域とを連通する連通流路を形成する仕切り板と、前記水槽に接続され、処理用水を前記第１区域に流入させる流入部と、前記流入部内又は前記第１区域内の処理用水に第１添加剤を添加する第１添加部と、前記第１区域から前記第２区域にわたって延在する回転軸と、前記回転軸の前記第１区域内における箇所に設けられ、前記第１添加剤が添加された前記第１区域内の処理用水を撹拌する第１撹拌部と、前記連通流路から前記第２区域内に流入した処理用水に、第２添加剤を添加する第２添加部と、前記回転軸の前記第２区域内における箇所に設けられ、前記第２添加剤が添加された前記第２区域内の処理用水を撹拌する第２撹拌部と、前記第２区域内の処理用水を、前記水槽の外部に流出させる流出部と、を有する。

前記仕切り板は、前記回転軸に取付けられており、前記回転軸と一体で回転することが好ましい。

前記仕切り板の前記水槽内における位置を変えることで、前記第１区域と前記第２区域との体積比を変更する位置調整機構を更に有することが好ましい。

前記仕切り板は、外周部よりも内側に、前記連通流路としての開口部が設けられていることが好ましい。

前記第１添加部は、前記第１添加剤として凝集剤を添加し、前記第２添加部は、前記第２添加剤として繊維を添加することが好ましい。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の脱水システムは、前記撹拌装置と、前記撹拌装置から流出された処理用水中の汚泥を脱水する脱水装置と、を有する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の撹拌ユニットは、水槽に取付けられて水槽内の処理用水を撹拌する撹拌ユニットであって、回転軸と、前記回転軸に取付けられ、前記回転軸の回転に伴い回転する第１撹拌部と、前記回転軸の、前記回転軸の軸方向において前記第１撹拌部が取り付けられた位置とは異なる位置に取付けられ、前記回転軸の回転に伴い回転する第２撹拌部と、前記回転軸の、前記第１撹拌部が設けられた位置と前記第２撹拌部が設けられた位置との間に設けられて、前記回転軸の放射方向外側に延在することで、前記第１撹拌部が設けられる第１区域と、前記第２撹拌部が設けられる第２区域とを区分けしつつ、前記第１区域と前記第２区域とを連通する連通流路を形成する仕切り板と、を有する。

本発明によれば、処理用水に複数種類の添加剤を添加する場合に、既設の設備を維持したまま撹拌効率を向上させることができる。

図１は、本実施形態に係る脱水システムのブロック図である。 図２は、本実施形態に係る撹拌装置の構造を示す模式図である。 図３は、本実施形態に係る撹拌ユニットの模式図である。 図４は、本実施形態に係る撹拌装置の構造を示す模式図である。 図５は、撹拌装置による撹拌処理を説明するための図である。 図６は、汚泥の様子を示す模式図である。 図７は、仕切り板の他の例を示す図である。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る脱水システムのブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る脱水システム１は、撹拌装置１０と脱水装置１２とを有する。撹拌装置１０は、処理用水Ｗ０に第１添加剤Ｌ１を加えて撹拌することで、処理用水Ｗ１を生成する。そして、撹拌装置１０は、処理用水Ｗ１に第２添加剤Ｌ２を加えて撹拌することで、処理用水Ｗ２を生成する。撹拌装置１０の具体的な構造については後述する。

本実施形態では、処理用水Ｗ０は、汚泥を含む液体であり、下水や工場排水などの廃水である。処理用水Ｗ０中の汚泥の濃度（処理用水Ｗ０の全体重量に対する汚泥の重量）は、１％以上４％以下程度であるが、それに限られない。また、本実施形態において、第１添加剤Ｌ１は、凝集剤であり、さらに言えば高分子凝集剤である。高分子凝集剤としては、例えばカチオン性高分子凝集剤や両性高分子凝集剤等が挙げられる。また、本実施形態において、第２添加剤Ｌ２は、繊維であり、より詳しくは繊維状の固形物を含有する液体である。本実施形態における繊維は、古紙パルプであるが、繊維状の物質であれば、これに限られず、例えば古紙溶解液であってもよい。古紙溶解液とは、古紙が粘液状に溶解された液状物質である。撹拌装置１０は、処理用水Ｗ０に第１添加剤Ｌ１としての凝集剤を加えることで、処理用水Ｗ０中に分散していた汚泥を、凝集（フロック化）する。撹拌装置１０は、この凝集した汚泥を含む処理用水Ｗ０を処理用水Ｗ１として、第２添加剤Ｌ２としての繊維を添加する。これにより、凝集した汚泥に繊維を混合、付着させる。撹拌装置１０は、この繊維が混合、付着した汚泥を含む処理用水Ｗ１を、処理用水Ｗ２として、脱水装置１２に向けて排出する。

脱水装置１２は、撹拌装置１０から流出された処理用水Ｗ２中の汚泥を脱水する。すなわち、脱水装置１２は、処理用水Ｗ２中の汚泥、すなわち繊維が混合、付着した凝集汚泥を、脱水する。脱水装置１２は、脱水した汚泥を、汚泥Ｍ０として排出する一方、脱水により生成した処理用水Ｗ２中の液体成分を、処理用水Ｗ３として排出する。処理用水Ｗ２中の汚泥には、繊維が混合、付着しているため、含水率を低減させることが可能となる。なお、本実施形態の脱水装置１２は、例えばベルトプレスやスクリュープレスなどの機械的な脱水装置であるが、処理用水Ｗ２中の汚泥を脱水可能な装置であれば、その構造は任意である。

なお、本実施形態では、処理用水Ｗ０が汚泥を含む廃水であったが、撹拌装置１０により第１添加剤Ｌ１及び第２添加剤Ｌ２が添加される液体であれば、廃水に限られない。また、第１添加剤Ｌ１及び第２添加剤Ｌ２は、凝集剤及び繊維に限られず、任意の添加剤であってもよい。すなわち、撹拌装置１０は、処理用水Ｗ０に第１添加剤Ｌ１及び第２添加剤Ｌ２を添加して撹拌する装置であれば、汚泥を凝集させる装置に限られず、汚泥を脱水する脱水システム１に搭載されていなくてもよい。

以下、撹拌装置１０について説明する。図２は、本実施形態に係る撹拌装置の構造を示す模式図である。図２に示すように、撹拌装置１０は、水槽２０と、撹拌ユニット２２と、流入部２４と、流出部２６と、第１添加部２８と、第２添加部３０と、制御部３２とを有する。なお、図２では、鉛直方向に沿った方向を、方向Ｚとし、方向Ｚのうち一方の方向を、方向Ｚ１とし、方向Ｚのうち他方の方向を、方向Ｚ２とする。図２の例では、方向Ｚ１が、鉛直方向上方（地表から離れる方向）であり、方向Ｚ２が、鉛直方向下方（地表に向かう方向）である。

水槽２０は、内部に処理用水Ｗ０が流入する水槽である。水槽２０は、円柱状の水槽であるが、例えば直方体状の水槽であってもよく、その形状は任意である。水槽２０は、例えば直径が０．５ｍであり、方向Ｚに沿った長さ（高さ）が１ｍである。ただし、水槽２０の各方向の長さは、一例であり、任意である。水槽２０は、方向Ｚ１側が、開口部２０Ａとして開口しているが、開口部２０Ａが蓋により塞がれていてもよい。

図３は、本実施形態に係る撹拌ユニットの模式図である。撹拌ユニット２２は、水槽２０を第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とに仕切りつつ、第１区域Ｓ１内の液体と第２区域Ｓ２内の液体とを別々に撹拌する装置である。図３に示すように、撹拌ユニット２２は、回転軸４０と、第１撹拌部４２と、第２撹拌部４４と、仕切り板４６とを有する。

図３に示すように、回転軸４０は、軸状の部材であり、末端部４０Ａから先端部４０Ｂまで、軸方向に延在する。すなわち、回転軸４０は、第１区域Ｓ１から第２区域Ｓ２にわたって延在する。回転軸４０は、制御部３２の制御により、延在する軸方向に沿った中心軸ＡＸを回転軸として、回転する。以下、中心軸ＡＸに対する放射方向外側の方向を、方向Ｒ１とし、放射方向内側の方向を、方向Ｒ２とする。

図３に示すように、第１撹拌部４２は、回転軸４０の先端部４０Ｂの近傍に設けられる翼状部材である。言い換えれば、第１撹拌部４２は、回転軸４０の第１区域Ｓ１内における箇所に設けられている。第１撹拌部４２は、回転軸４０と一体で回転する。第２撹拌部４４は、回転軸４０において第１撹拌部４２とは別の位置に設けられる翼状部材である。言い換えれば、第１撹拌部４２は、回転軸４０の第２区域Ｓ２内における箇所に設けられている。第２撹拌部４４は、回転軸４０と一体で回転する。第２撹拌部４４は、回転軸４０の第１撹拌部４２が設けられる箇所よりも、末端部４０Ａ側に位置している。第１撹拌部４２及び第２撹拌部４４は、図３の例では、２つの翼を有する形状となっているが、回転することにより液体を撹拌可能であれば、その形状は任意である。例えば、第２撹拌部４４は、第１撹拌部４２よりも翼の数が多くなっていてもよい。

図３に示すように、仕切り板４６は、回転軸４０に設けられ、第１撹拌部４２が設けられた箇所と第２撹拌部４４が設けられた箇所との間に設けられている。仕切り板４６は、回転軸４０から方向Ｒ１（放射方向外側）に向かって延在する板状部材である。仕切り板４６は、必ずしも開口部を有さなくてもよいが、中心付近に開口部を有する方が望ましい。また、仕切り板４６の形状は、円板状に限られず、例えば四角板状であってもよい。

より詳しくは、仕切り板４６は、位置調整機構５０と、接続部５２と、外周部５４と、とを有する。位置調整機構５０は、取付部５８と調整部５９とを有する。取付部５８は、環状の部材であり、内周５０Ａから外周５０Ｂに向けて、放射方向外側（方向Ｒ１）に向けて延在する。取付部５８は、内周５０Ａよりも内側が開口しており、回転軸４０の外周に嵌め合うように取り付けられている。仕切り板４６は、取付部５８が回転軸４０に取付けられているため、回転軸４０と一体で回転する。

接続部５２は、一方の端部５２Ａから他方の端部５２Ｂまで、方向Ｒ１に向けて延在する板状（又は軸状）の部材である。接続部５２は、一方の端部５２Ａが取付部５８の外周５０Ｂに接続され、他方の端部５２Ｂが外周部５４の内周５４Ａに接続されている。接続部５２は、取付部５８の周方向に沿って、複数（本実施形態では４つ）設けられている。周方向に沿って隣り合う接続部５２同士は、離間している。言い換えれば、周方向に沿って隣り合う接続部５２同士の間には、開口部５６が開口している。

外周部５４は、中心軸ＡＸの周方向の全周にわたって設けられる環状の部材である。外周部５４は、内周５４Ａが接続部５２の他方の端部５２Ｂに接続されている。外周部５４は、内周５４Ａから外周５４Ｂまで、方向Ｒ１に向けて延在している。すなわち、外周部５４は、接続部５２の他方の端部５２Ｂから方向Ｒ１（放射方向側）に広がる環状の部材である。

このように、仕切り板４６は、外周５０Ｂから内周５４Ａまでにおいて、接続部５２が設けられている領域以外の領域が、開口部５６として開口している。一方、仕切り板４６は、開口部５６よりも方向Ｒ１側（径方向外側）の領域が、外周部５４として、板部材で占められている。すなわち、仕切り板４６は、外周部５４よりも方向Ｒ２側（径方向内側）が、開口部５６として開口しているといえる。

仕切り板４６は、以上説明したような形状となっており、言い換えれば、リボンスクリューにおいて、スクリューが螺旋状でなく輪状となっている形状であるといえる。ただし、仕切り板４６の形状は、以上説明したものに限られず、外周部５４よりも方向Ｒ２側（径方向内側）が、開口部５６として開口しているものであればよい。

また、調整部５９は、取付部５８に取付けられる。調整部５９は、回転軸４０に対して、取付部５８を固定し、さらにその固定を解除可能となっている。調整部５９が取付部５８の固定を解除した状態において、取付部５８は、回転軸４０の軸方向（水槽２０に取付けられた場合は方向Ｚ）に沿って移動可能となる。そして、取付部５８を移動させた状態で、調整部５９で取付部５８を再度固定する。すなわち、位置調整機構５０（取付部５８及び調整部５９）は、仕切り板４６を、回転軸４０の軸方向に沿った位置が移動した状態で固定する。位置調整機構５０は、このようにして、仕切り板４６を、回転軸４０の軸方向（水槽２０に取付けられた場合は方向Ｚ）に沿って移動させることができる。すなわち、仕切り板４６は、回転軸４０に沿って位置が可変となっている。また、第１撹拌部４２及び第２撹拌部４４も、同様の機能の位置調整機構を有して、回転軸４０に沿って位置が可変となっていてもよい。なお、仕切り板４６は、例えばユーザによって、位置調整機構５０による固定が解除され、回転軸４０の軸方向に沿った位置を移動させる。ただし、位置調整機構５０は、制御部３２の制御により、自動で、仕切り板４６の位置を移動させてもよい。

このように、撹拌ユニット２２は、回転軸４０に、第１撹拌部４２と、第２撹拌部４４と、仕切り板４６とが取り付けられている。従って、第１撹拌部４２と第２撹拌部４４と仕切り板４６とは、回転軸４０と一体で、同期して回転する。ただし、仕切り板４６は、必ずしも回転軸４０に取付けられていなくてもよく、回転しなくてもよい。

この撹拌ユニット２２は、水槽２０に着脱可能に取り付けられる。図２に示すように、撹拌ユニット２２は、回転軸４０の先端部４０Ｂが、水槽２０の底面２０Ｂ（水槽２０の方向Ｚ２側の面）側に配置されるように、水槽２０に取付けられる。すなわち、撹拌ユニット２２は、回転軸４０が、先端部４０Ｂに向かう軸方向において方向Ｚ２（鉛直方向下方）に沿うように、水槽２０に取付けられる。また、回転軸４０は、中心軸ＡＸが、水槽２０の方向Ｚに沿った中心軸と一致するように、水槽２０に取付けられる。すなわち、撹拌ユニット２２は、水槽２０に取付けられた場合、第１撹拌部４２が、方向Ｚ２側に位置し、仕切り板４６が、第１撹拌部４２よりも方向Ｚ１側に位置し、第２撹拌部４４が、仕切り板４６よりも方向Ｚ１側に位置するように、配置される。また、回転軸４０の軸方向は、方向Ｚに沿った方向となる。そして、方向Ｒ１は、方向Ｚを軸方向とした場合の放射方向外側の方向ともいえ、方向Ｒ２は、方向Ｚを軸方向とした場合の放射方向外側の方向であるともいえる。

図２に示すように、撹拌ユニット２２を水槽２０に取付けた場合、仕切り板４６は、水槽２０内を、第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とに区分けする。第１区域Ｓ１は、水槽２０内の仕切り板４６を隔てた一方の空間であり、第２区域Ｓ２は、水槽２０内の仕切り板４６を隔てた他方の空間である。より詳しくは、第１区域Ｓ１は、水槽２０内の仕切り板４６より方向Ｚ２側（鉛直方向下方側）の空間であり、第２区域Ｓ２は、水槽２０内の仕切り板４６より方向Ｚ１側（鉛直方向上方側）の空間である。なお、上述のように、仕切り板４６は、調整部５９により、回転軸４０の軸方向（方向Ｚ）に沿って位置を変えられる。仕切り板４６は、このように水槽２０内での位置を変えることで、第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２との体積比を変化させることができる。

第１区域Ｓ１は、連通流路Ｐを介して、第２区域Ｓ２と連通している。連通流路Ｐは、水槽２０の方向Ｒ２側（径方向内側）の領域に設けられている。本実施形態における連通流路Ｐは、仕切り板４６の開口部５６である。すなわち、第１区域Ｓ１は、開口部５６を介して第２区域Ｓ２に連通している。連通流路Ｐは、仕切り板４６の外周部５４より方向Ｒ２側に開口しているといえる。なお、図２の例では、仕切り板４６の外周部５４と水槽２０の内周側の側面２０Ｃとは、離間している。従って、仕切り板４６の外周部５４と水槽２０の側面２０Ｃとの間の領域においても、第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とが連通している。ただし、仕切り板４６の外周部５４と水槽２０の側面２０Ｃとの間の領域は、例えば開口部５６で形成される連通流路Ｐよりも小さくなっている。外周部５４と水槽２０の側面２０Ｃとの間の領域を小さくするために、図２に示すように、水槽２０の内周側の側面２０Ｃに、仕切り板４６側（放射方向内側）に突出する突出板２０Ｄを設けてもよい。これにより、仕切り板４６の外周部５４と水槽２０の側面２０Ｃ（突出板２０Ｄ）との間の領域を、より小さくすることができる。また、水槽２０が円筒でなく四角形などの多角形の筒状である場合、それぞれの頂点部に突出板２０Ｄを設けることが好ましい。

なお、仕切り板４６が開口部５６を有さない場合は、仕切り板４６の外周部５４と水槽２０の側面２０Ｃとの間の領域、又は、仕切り板４６の外周部５４と水槽２０の突出板２０Ｄとの間の領域が、連通流路Ｐとなる。すなわち、仕切り板４６は、開口部５６によって連通流路Ｐを形成してもよいし、水槽２０の側面２０Ｃとの間に、連通流路Ｐを形成してもよい。

ここで、第１撹拌部４２は、仕切り板４６より方向Ｚ２側に位置しているため、第１区域Ｓ１内に配置されることとなる。また、第２撹拌部４４は、仕切り板４６より方向Ｚ１側に位置しているため、第２区域Ｓ２内に配置されることとなる。従って、第１撹拌部４２は、回転軸４０の回転により、第１区域Ｓ１内の液体（処理用水Ｗ０）を撹拌する。そして、第２撹拌部４４は、回転軸４０の回転により、第２区域Ｓ２内の液体（処理用水Ｗ１）を撹拌する。

以下、各部の大きさの関係について説明する。まず、図２に示すように、第１撹拌部４２の直径（放射方向に沿った長さ）を、長さＤ１とする。また、第２撹拌部４４の直径（放射方向に沿った長さ）を、長さＤ２とする。そして、仕切り板４６の直径（放射方向に沿った長さ）を、長さＤ３とする。この場合、長さＤ３は、長さＤ１及び長さＤ２より長い。また、長さＤ１と長さＤ２とは、同じ長さである。ただし、長さＤ１、Ｄ２、Ｄ３の大小関係は、上記に限られず任意であってもよい。なお、長さＤ３は、外周部５４の外周５４Ｂの直径（放射方向に沿った長さ）であるともいえる。

図４は、本実施形態に係る撹拌装置の構造を示す模式図である。図４は、撹拌装置１０を方向Ｚから見た模式的な断面図である。図４に示すように、水槽２０の内径（水槽２０の内部空間の放射方向に沿った長さ）を、長さＤ０とする。そして、仕切り板４６の外周部５４の内径、すなわち、内周５４Ａの直径（放射方向に沿った長さ）を、長さＤ４とする。この場合、長さＤ３（仕切り板４６の直径）は、長さＤ０に対し、９０％以上９５％以下の長さであることが好ましい。また、長さＤ４は、長さＤ０に対し、３０％以上７０％以下の長さであることが好ましい。また、方向Ｚから見た場合の仕切り板４６の外周部５４の面積（図示なし）は、方向Ｚから見た場合の水槽２０の内部空間の面積に対し、５％以上１０％以下であることが好ましい。そして、方向Ｚから見た場合の開口部５６（連通流路Ｐ）の開口面積は、方向Ｚから見た場合の水槽２０の内部空間の面積に対し、３０％以上５０％以下であることが好ましい。なお、ここでの開口部５６の開口面積は、開口部５６が複数ある場合において、全ての開口部５６の合計の面積である。また、開口部５６が複数ある場合、１つ１つの開口部５６の面積は、小さすぎず、例えば凝集した汚泥より大きいことが好ましい。例えば、１つの開口部５６の開口面積は、全ての開口部５６の合計の面積に対し、３０％以上７０％以下であることが好ましい。

撹拌ユニット２２は、以上説明したような構造となっている。

図２に戻り、流入部２４は、水槽２０に接続されて、水槽２０に処理用水Ｗ０を流入させる。さらに言えば、流入部２４は、水槽２０の第１区域Ｓ１に接続されており、第１区域Ｓ１に処理用水Ｗ０を流入させる。本実施形態では、流入部２４は、水槽２０に接続される管であり、内部に処理用水Ｗ０が流れている。流入部２４は、流れている処理用水Ｗ０を、水槽２０の第１区域Ｓ１に流入させる。流入部２４は、水槽２０の方向Ｚ２側に接続されており、図２の例では、水槽２０の方向Ｚ２側の側面に接続されている。ただし、流入部２４は、第１区域Ｓ１に接続されていれば（本実施形態では流出部２６よりも方向Ｚ２側に設けられていれば）、水槽２０に接続されている位置は任意である。

また、流入部２４には、流量調整部２４Ａが設けられている。流量調整部２４Ａは、例えば開閉弁であり、制御部３２によって開閉制御されることにより、処理用水Ｗ０の流量を調整する。

図２に示すように、流出部２６は、処理用水Ｗ２を水槽２０から流出させる出口である。流出部２６は、水槽２０の第２区域Ｓ２に接続されており、第２区域Ｓ２内の処理用水Ｗ２を外部に排出する。本実施形態では、流出部２６は、水槽２０の側面の方向Ｚ１側の端面に設けられた溝であり、水槽２０に溜まった処理用水Ｗ２を、排出する。流出部２６６は、処理用水Ｗ２を排出するものであれば、溝状でなくてもよく、例えば管であってもよい。また、流出部２６は、第２区域Ｓ２に設けられていれば（本実施形態では流入部２４よりも方向Ｚ１側に設けられていれば）、水槽２０に接続されている位置は任意である。

図２に示すように、第１添加部２８は、水槽２０の第１区域Ｓ１に接続されており、水槽２０の第１区域Ｓ１内の処理用水Ｗ０に、第１添加剤Ｌ１を添加する。第１添加部２８は、制御部３２の制御により、第１添加剤Ｌ１を添加する。第１添加部２８により第１添加剤Ｌ１が添加された処理用水Ｗ０は、第１区域Ｓ１において第１撹拌部４２に撹拌されることで、処理用水Ｗ１となる。処理用水Ｗ１は、連通流路Ｐを通って、第２区域Ｓ２に流入する。なお、処理用水Ｗ１は、本実施形態においては、第１添加剤Ｌ１（凝集剤）の添加と撹拌により凝集した汚泥を含む処理用水である。また、第１添加部２８は、水槽２０でなく流入部２４に接続され、流入部２４内に第１添加剤Ｌ１を添加してもよい。すなわち、第１添加部２８は、第１区域Ｓ１内の処理用水Ｗ０、又は、流入部２４内の処理用水Ｗ０に、第１添加剤Ｌ１を添加すればよい。

図２に示すように、第２添加部３０は、水槽２０の第２区域Ｓ２内の処理用水Ｗ１に、第２添加剤Ｌ２を添加する。本実施形態では、第２添加部３０は、水槽２０の方向Ｚ１側に設けられ、水槽２０の開口部２０Ａから、第２区域Ｓ２内に第２添加剤Ｌ２を添加する。ただし、第２添加部３０は、第２区域Ｓ２内の処理用水Ｗ１に、第２添加剤Ｌ２を添加するものであれば、配置は任意である。第２添加部３０は、制御部３２の制御により、第２添加剤Ｌ２を添加する。第２添加部３０により第２添加剤Ｌ２が添加された処理用水Ｗ１は、第２区域Ｓ２において第２撹拌部４４に撹拌されることで、処理用水Ｗ２となる。この処理用水Ｗ２は、流出部２６により外部に排出される。なお、処理用水Ｗ２は、本実施形態においては、第２添加剤Ｌ２（繊維）の添加と撹拌により、繊維が混合、付着した凝集汚泥を含む処理用水である。本実施形態において、第２添加剤Ｌ２が含む固形成分の繊維の濃度（第２添加剤Ｌ２の全体重量に対する繊維の重量）は、４％以上６％以下程度であるが、それに限られない。また、第２添加剤Ｌ２は、含有する繊維の重量が、処理用水Ｗ０が含有する汚泥の重量に対し、例えば１０％以下程度となるように添加されることが好ましい。

制御部３２は、撹拌装置１０の動作を制御する制御装置（例えばコンピュータ）である。制御部３２は、流量調整部２４Ａを制御して水槽２０に流入する処理用水Ｗ０の流量を制御する。また、制御部３２は、第１添加部２８を制御して第１添加剤Ｌ１の添加量を制御し、第２添加部３０を制御して第２添加剤Ｌ２の添加量を制御する。そして、制御部３２は、回転軸４０を回転させて、撹拌ユニット２２、すなわち、第１撹拌部４２、第２撹拌部４４、仕切り板４６を回転させる。本実施形態において、制御部３２は、処理用水Ｗ０を連続して水槽２０内に流入させる連続運転を実施する。この場合、制御部３２は、処理用水Ｗ０を連続して水槽２０内に流入させつつ、第１添加剤Ｌ１及び第２添加剤Ｌ２を連続して添加させ続け、撹拌ユニット２２を回転させ続ける。すなわち、制御部３２は、処理用水Ｗ０の流入と、第１添加剤Ｌ１の添加と、第２添加剤Ｌ２の添加と、撹拌ユニット２２の回転（撹拌）とを、同時に実行し、かつ連続して実行する。制御部３２は、例えば、水槽２０内での滞留時間が、１分以上２分以下程度となるように、処理用水Ｗ０を連続して流入させる。ただし、この滞留時間は一例である。制御部３２は、処理用水Ｗ０の流入量、第１添加剤Ｌ１の添加量、第２添加剤Ｌ２の添加量、及び撹拌ユニット２２の回転速度を、一定にしてもよいし、変化させてもよい。

撹拌装置１０は、以上のような構造となっている。以下、撹拌装置１０による撹拌処理について説明する。図５は、撹拌装置による撹拌処理を説明するための図である。処理用水Ｗ０は、流入部２４から第１区域Ｓ１内に流入する。第１区域Ｓ１内の処理用水Ｗ０には、第１添加部２８により、第１添加剤Ｌ１が添加される。第１添加剤Ｌ１が添加された処理用水Ｗ０は、第１区域Ｓ１内において、第１撹拌部４２により撹拌される。この撹拌により、第１添加剤Ｌ１は、処理用水Ｗ０中に適切に分散して、処理用水Ｗ０中の汚泥を凝集させる。なお、第１添加剤Ｌ１を流入部２４に添加した場合は、第１添加剤Ｌ１が添加された処理用水Ｗ０が、流入部２４から第１区域Ｓ１に流入し、同様に、第１区域Ｓ１内において、第１撹拌部４２により撹拌される。すなわち、第１撹拌部４２は、第１添加剤Ｌ１が添加された第１区域Ｓ１内の処理用水Ｗ０を、撹拌する。

さらに言えば、第１撹拌部４２は、撹拌により、第１区域Ｓ１内に、水流Ｂ１を発生させる。水流Ｂ１は、第１撹拌部４２の方向Ｚ２側の位置から、方向Ｒ１（放射方向外側）に流れ、水槽２０の側面付近に向かう。そして、水流Ｂ１は、水槽２０の側面付近から方向Ｚ１側に上昇する。ここで、第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とは、仕切り板４６の外周部５４で遮蔽されており、外周部５４は、水槽２０内の方向Ｒ１側に設けられている。従って、水流Ｂ１によって水槽２０の側面付近から上昇する処理用水Ｗ０は、外周部５４に阻まれ、第２区域Ｓ２への流入が抑制される。そのため、水槽２０の側面付近から上昇した処理用水Ｗ０は、方向Ｒ２（放射方向内側）に向かいつつ、方向Ｚ２に下降して、第１撹拌部４２に向かう流れとなる。第１添加剤Ｌ１が添加された処理用水Ｗ０は、このような流れの水流Ｂ１に沿って流れることで撹拌され、第１添加剤Ｌ１が適切に分散され、処理用水Ｗ０中の汚泥が凝集させる。

そして、外周部５４に阻まれて方向Ｒ２側に流れる処理用水Ｗ０の一部は、中心付近の開口部５６（連通流路Ｐ）を通って、第２区域Ｓ２に流入する。第２区域Ｓ２に流入する処理用水Ｗ０は、外周部５４に阻まれて第１区域Ｓ１内を流れてきているので、十分に撹拌され、第１添加剤Ｌ１により汚泥が凝集した処理用水Ｗ１となっている。

開口部５６（連通流路Ｐ）から第２区域Ｓ２に流入した処理用水Ｗ１には、第２添加部３０により、第２添加剤Ｌ２が添加される。第２添加剤Ｌ２が添加された処理用水Ｗ１は、第２区域Ｓ２内において、第２撹拌部４４により撹拌される。この撹拌により、第２添加剤Ｌ２は、処理用水Ｗ１中に適切に分散して、処理用水Ｗ０中の汚泥に繊維を混合、付着させる。

さらに言えば、第２撹拌部４４は、撹拌により、第２区域Ｓ２内に、水流Ｂ２を発生させる。水流Ｂ２は、第２撹拌部４４の方向Ｚ２側の位置から、方向Ｚ２に下降する。下降した水流Ｂ２は、仕切り板４６や、開口部５６から流入する処理用水Ｗ１の流れ（処理用水Ｗ０の連続流入による上昇流も含む）に阻まれ、仕切り板４６に沿って方向Ｒ１に流れ、水槽２０の側面付近に向かう。開口部５６から流入する処理用水Ｗ１も、この水流Ｂ２に合流する。そして、水流Ｂ２は、水槽２０の側面付近から方向Ｚ１側に上昇し、方向Ｒ２に流れ、第２撹拌部４４に向かう流れとなる。第２添加剤Ｌ２が添加された処理用水Ｗ１は、このような流れの水流Ｂ２に沿って流れることで、第２添加剤Ｌ２が適切に分散され、凝集した汚泥に繊維を適切に混合、付着させる。繊維が混合、付着した汚泥を含む処理用水Ｗ１は、処理用水Ｗ２として、流出部２６から外部に排出され、脱水装置１２に流入する。

図６は、汚泥の様子を示す模式図である。図６の左側の図は、処理用水Ｗ１中の凝集した汚泥Ｍの形態を示し、右側の図は、処理用水Ｗ２中の汚泥Ｍ１を示している。図６の右側の図に示すように、処理用水Ｗ２中の汚泥Ｍ１は、凝集した汚泥Ｍの周囲に、繊維Ｆが覆われた形状となっている。また、図６の右側の図に示すように、汚泥Ｍの周囲に付着せず、処理用水Ｗ２に混合されて分散する繊維Ｆもある。

このように、本実施形態に係る撹拌装置１０は、仕切り板４６により第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とを仕切ることで、撹拌が不十分な処理用水Ｗ０（第１添加剤Ｌ１が十分に分散していない処理用水Ｗ０）が、第２区域に流入することを抑制する。そして、撹拌装置１０は、径方向内側に設けられた開口部５６（連通流路Ｐ）を介して、撹拌された処理用水Ｗ１（第１添加剤Ｌ１が分散した処理用水Ｗ１）を、第２区域Ｓ２に流入させる。撹拌装置１０は、第２区域Ｓ２において、処理用水Ｗ１に第２添加剤Ｌ２を添加、撹拌することができる。従って、本実施形態に係る撹拌装置１０は、処理用水Ｗ０に複数種類の添加剤を添加する際に、処理用水Ｗ０を適切に撹拌させ、それぞれの添加剤を好適に分散させることができる。そのため、本実施形態に係る撹拌装置１０は、汚泥の撹拌効率を向上させることができる。また、汚泥の撹拌効率を向上させることで、汚泥の脱水効率も向上させることができる。なお、撹拌装置１０は、処理用水Ｗ０を流入させ続けたり、仕切り板４６で仕切ったりすることで、第２区域Ｓ２内の処理用水Ｗ２が第１区域Ｓ１に流入することも抑制できる。

さらに、撹拌装置１０は、撹拌ユニット２２を取り付けることで、１つの水槽２０を第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とに区切っている。従って、例えば既存の水槽２０に撹拌ユニット２２を取り付けるだけで、複数種類の添加剤を添加してそれぞれ撹拌する機能を実現することができるとともに、１つの水槽２０内で第１区域Ｓ１から第２区域Ｓ２に処理用水Ｗ１が流入されるため、この際に凝集した汚泥が壊れる、すなわちフロックが崩壊して小さくなってしまうことを抑制することができる。

また、１つの水槽で複数の凝集剤を加える方法として、本実施形態のように水槽内を複数の空間に区分せず、例えば、時間毎に添加する添加剤を切り替えることも考えられる。この場合、連続運転ができなくなる。しかし、本実施形態のように、１つの水槽２０を第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とに区切ることで、連続運転が可能となる。

また、本実施形態においては、仕切り板４６も回転する。従って、第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とにおける撹拌をさらに促進することができるとともに、汚泥や繊維が仕切り板４６に堆積することが抑制され、メンテナンスなどが容易となる。

以上説明したように、本実施形態に係る撹拌装置１０は、水槽２０と、仕切り板４６と、流入部２４と、第１添加部２８と、回転軸４０と、第１撹拌部４２と、第２添加部３０と、第２撹拌部４４と、流出部２６とを有する。仕切り板４６は、水槽２０内に設けられ、水槽２０内を第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とに区分けしつつ、第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とを連通する連通流路Ｐを形成する。第１区域Ｓ１は、水槽２０内の鉛直方向下方の空間である。第２区域Ｓ２は、水槽２０内の鉛直方向上方の空間である。また、流入部２４は、水槽２０に接続され、処理用水Ｗ０を第１区域Ｓ１に流入させる。第１添加部２８は、流入部２４内又は第１区域Ｓ１内の処理用水Ｗ０に第１添加剤Ｌ１を添加する。回転軸４０は、第１区域Ｓ１から第２区域Ｓ２にわたって延在する。第１撹拌部４２は、回転軸４０の第１区域Ｓ１内における箇所に設けられ、第１添加剤Ｌ１が添加された第１区域Ｓ１内の処理用水Ｗ０を、撹拌する。第２添加部３０は、第１撹拌部４２によって撹拌されて、連通流路Ｐから第２区域Ｓ２内に流入した処理用水Ｗ１に、第２添加剤Ｌ２を添加する。第２撹拌部４４は、回転軸４０の第２区域Ｓ２内における箇所に設けられ、第２添加剤Ｌ２が添加された第２区域Ｓ２内の処理用水Ｗ１を撹拌する。流出部２６は、第２撹拌部４４によって撹拌された第２区域Ｓ２内の処理用水Ｗ２を、水槽２０の外部に流出させる。

この撹拌装置１０は、仕切り板４６により、水槽２０内を第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とを仕切ることで、撹拌が不十分な処理用水Ｗ０が第２区域Ｓ２に流入することを抑制しつつ、撹拌された処理用水Ｗ１を連通流路Ｐから第２区域Ｓ２に流入させることができる。そして、撹拌装置１０は、第２区域Ｓ２において、処理用水Ｗ１に第２添加剤Ｌ２を添加、撹拌することができる。従って、本実施形態に係る撹拌装置１０は、処理用水Ｗ０に複数種類の添加剤を添加する際に、処理用水Ｗ０を適切に撹拌させ、それぞれの添加剤を好適に分散させることができる。また、撹拌装置１０は、１つの水槽２０を第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とに区切っているため、凝集した汚泥の崩壊を抑制し、また、既存の水槽２０に容易に設けることができる。すなわち、この撹拌装置１０は、既設の設備を維持したまま撹拌効率を向上させ、また、脱水効率も向上させることができる。

また、仕切り板４６は、回転軸４０に取付けられている。仕切り板４６は、回転軸４０と一体で回転する。この撹拌装置１０は、仕切り板４６自身も回転させることで、撹拌をさらに促進することができる。

また、第１撹拌部４２及び第２撹拌部４４は、回転軸４０に接続されている。この撹拌装置１０は、第１撹拌部４２と第２撹拌部４４とを同軸で回転させるため、撹拌による水流を適切なものにすることができ、また、撹拌ユニット２２の構造をシンプルにすることができる。

また、撹拌装置１０は、位置調整機構５０を有する。位置調整機構５０は、仕切り板４６の水槽２０内における位置を変えることで、第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２との体積比を変更する。この位置調整機構５０は、例えば、負荷に応じて第１添加剤Ｌ１や第２添加剤Ｌ２の添加比率を変えた場合に、仕切り板４６の位置を動かすことが可能となり、第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とにおける滞留時間を調整することができる。例えば、第１添加剤Ｌ１の添加量に対して第２添加剤Ｌ２の添加量を多くした場合に、仕切り板４６を第１区域Ｓ１側に動かして、第２区域Ｓ２の体積を大きくして、第２区域Ｓ２における滞留時間を長くすることができる。また逆に、第２添加剤Ｌ２の添加量に対して第１添加剤Ｌ１の添加量を多くした場合に、仕切り板４６を第２区域Ｓ２側に動かして、第１区域Ｓ１の体積を大きくして、第１区域Ｓ１における滞留時間を長くすることができる。

また、仕切り板４６は、外周部５４よりも内側に、連通流路Ｐとしての開口部５６が設けられている。この撹拌装置１０は、連通流路Ｐを径方向内側に設けているため、撹拌が不十分な処理用水Ｗ０が第２区域Ｓ２に流入することを、より好適に抑制する。

また、仕切り板４６は、第１区域Ｓ１を水槽２０の方向Ｚ２側（鉛直方向下方）の空間とし、第２区域Ｓ２を、第１区域Ｓ１よりも方向Ｚ１側（鉛直方向上方）の空間とする。この撹拌装置１０は、先に処理用水Ｗ０が流入する第１区域Ｓ１を鉛直方向下方とすることで、第１区域Ｓ１及び第２区域Ｓ２における撹拌をより効果的にすることができる。

また、第１添加部２８は、第１添加剤Ｌ１として凝集剤を添加し、第２添加部３０は、第２添加剤Ｌ２として繊維を添加する。この撹拌装置１０は、凝集剤を先に添加するので、凝集剤が第２添加剤Ｌ２の繊維によって消費されることを抑制して、脱水効率の低下を抑制することができる。

ただし、上述のように、第１添加剤Ｌ１と第２添加剤Ｌ２とは、それぞれ凝集剤と繊維とに限られない。第１添加剤Ｌ１と第２添加剤Ｌ２とは、互いに種類の異なる添加剤であればよい。例えば、第１添加剤Ｌ１がカチオン性高分子凝集剤であり、第２添加剤Ｌ２がアニオン性高分子凝集剤であってもよい。

また、本実施形態に係る撹拌ユニット２２は、水槽２０に取付けられて水槽２０内の処理用水を撹拌する。撹拌ユニット２２は、仕切り板４６と、回転軸４０と、第１撹拌部４２と、第２撹拌部４４とを有する。仕切り板４６は、水槽２０内に設けられ、水槽２０内を第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とに区分けしつつ、第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とを連通する連通流路Ｐを形成する。第１区域Ｓ１は、水槽２０内の鉛直方向下方の空間である。第２区域Ｓ２は、水槽２０内の鉛直方向上方の空間である。回転軸４０は、仕切り板４６に取付けられ、第１区域Ｓ１から第２区域Ｓ２にわたって延在する。第１撹拌部４２は、回転軸４０の第１区域Ｓ１内における箇所に設けられ、第１区域Ｓ１内の処理用水Ｗ０を、撹拌する。第２撹拌部４４は、回転軸４０の第２区域Ｓ２内における箇所に設けられ、第２区域Ｓ２内の処理用水Ｗ１を撹拌する。この撹拌ユニット２２は、１つの水槽２０を第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とに区切り、それぞれの区域を撹拌することができる。従って、この撹拌ユニット２２によると、既設の設備を維持したまま撹拌効率を向上させ、また、脱水効率も向上させることができる。

また、言い換えれば、撹拌ユニット２２は、回転軸４０と、第１撹拌部４２と、第２撹拌部４４と、仕切り板４６とを有する。第１撹拌部４２は、回転軸４０に取付けられ、回転軸４０の回転に伴い回転する。第２撹拌部４４は、回転軸４０の、軸方向において第１撹拌部４２が取り付けられた位置とは異なる位置に取付けられる。第２撹拌部４４は、回転軸４０の回転に伴い回転する。また、仕切り板４６は、回転軸４０の、第１撹拌部４２が設けられた位置と第２撹拌部４４が設けられた位置との間に設けられて、回転軸４０の放射方向外側に延在する。仕切り板４６は、第１撹拌部４２が設けられる第１区域Ｓ１と、第２撹拌部４４が設けられる第２区域Ｓ２とを区分けしつつ、第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とを連通する連通流路を形成する。この撹拌ユニット２２は、１つの水槽２０を第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とに区切り、それぞれの区域を撹拌することができる。従って、この撹拌ユニット２２によると、既設の設備を維持したまま撹拌効率を向上させ、また、脱水効率も向上させることができる。

なお、本実施形態の説明では、仕切り板４６は、回転軸４０の軸方向に直交する面に沿って、水平方向に延在している。ただし、仕切り板４６は、連通流路Ｐを設けつつ第１区域Ｓ１と第２区域Ｓ２とに区分けする形状であれば、これに限られない。図７は、仕切り板の他の例を示す図である。図７に示すように、撹拌装置１０Ａは、仕切り板４６Ａの形状が異なる撹拌ユニット２２Ａを有していてもよい。仕切り板４６Ａは、方向Ｒ１（径方向外側）に向かうに従って、第１撹拌部４２側、すなわち方向Ｚ２側に傾斜していてもよい。仕切り板４６Ａがこのように傾斜することにより、仕切り板４６Ａによる撹拌をより効果的に行うことができる。ただし、図７のような仕切り板４６Ａの形状は、一例である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これら実施形態等の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１ 脱水システム
１０ 撹拌装置
１２ 脱水装置
２０ 水槽
２２ 撹拌ユニット
２４ 流入部
２６ 流出部
２８ 第１添加部
３０ 第２添加部
３２ 制御部
４０ 回転軸
４２ 第１撹拌部
４４ 第２撹拌部
４６ 仕切り板
５０ 位置調整機構
５２ 接続部
５４ 外周部
５６ 開口部
Ｌ１ 第１添加剤
Ｌ２ 第２添加剤
Ｐ 連通流路
Ｓ１ 第１区域
Ｓ２ 第２区域

Claims (7)

1. 水槽と、
   前記水槽内を、鉛直方向下方の空間である第１区域と前記第１区域よりも鉛直方向上方の空間である第２区域とに区分けしつつ、前記第１区域と前記第２区域とを連通する連通流路を形成する仕切り板と、
   前記水槽に接続され、処理用水を前記第１区域に流入させる流入部と、
   前記流入部内又は前記第１区域内の処理用水に第１添加剤を添加する第１添加部と、
   前記第１区域から前記第２区域にわたって延在する回転軸と、
   前記回転軸の前記第１区域内における箇所に設けられ、前記第１添加剤が添加された前記第１区域内の処理用水を撹拌する第１撹拌部と、
   前記連通流路から前記第２区域内に流入した処理用水に、第２添加剤を添加する第２添加部と、
   前記回転軸の前記第２区域内における箇所に設けられ、前記第２添加剤が添加された前記第２区域内の処理用水を撹拌する第２撹拌部と、
   前記第２区域内の処理用水を、前記水槽の外部に流出させる流出部と、
   を有し、
   前記仕切り板は、径方向外側に向かうに従って、鉛直方向下方側に傾斜する、撹拌装置。
2. 前記仕切り板は、前記回転軸に取付けられており、前記回転軸と一体で回転する、請求項１に記載の撹拌装置。
3. 前記仕切り板の前記水槽内における位置を変えることで、前記第１区域と前記第２区域との体積比を変更する位置調整機構を更に有する、請求項１又は請求項２に記載の撹拌装置。
4. 前記仕切り板は、外周部よりも内側に、前記連通流路としての開口部が設けられている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撹拌装置。
5. 前記第１添加部は、前記第１添加剤として凝集剤を添加し、前記第２添加部は、前記第２添加剤として繊維を添加する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撹拌装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の前記撹拌装置と、
   前記撹拌装置から流出された処理用水中の汚泥を脱水する脱水装置と、
   を有する、脱水システム。
7. 水槽に取付けられて水槽内の処理用水を撹拌する撹拌ユニットであって、
   回転軸と、
   前記回転軸に取付けられ、前記回転軸の回転に伴い回転する第１撹拌部と、
   前記回転軸の、前記回転軸の軸方向において前記第１撹拌部が取り付けられた位置とは異なる位置に取付けられ、前記回転軸の回転に伴い回転する第２撹拌部と、
   前記回転軸の、前記第１撹拌部が設けられた位置と前記第２撹拌部が設けられた位置との間に設けられて、前記回転軸の放射方向外側に延在することで、前記第１撹拌部が設けられる第１区域と、前記第２撹拌部が設けられる第２区域とを区分けしつつ、前記第１区域と前記第２区域とを連通する連通流路を形成する仕切り板と、
   を有し、
   前記仕切り板は、径方向外側に向かうに従って、鉛直方向下方側に傾斜する、撹拌ユニット。

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