JP7476633B2 - 高分子凝集剤の溶解システム - Google Patents

Description

本発明は、高分子凝集剤（ポリマー凝集剤）を水に溶解させて対象系に添加するための高分子凝集剤の溶解システムに関するものである。

用水・排水処理設備における凝集剤を溶解するには、水槽状溶解槽に攪拌装置を設置して溶解するシステムが採用されている。高分子凝集剤の溶解濃度は、溶解槽に供給される水の量と、高分子凝集剤の供給量で決まる。

高分子凝集剤は水に溶解しにくいものが多い。高分子凝集剤の溶解を促進させるシステムとして、特許文献１には、混合槽内の高分子凝集剤の半溶解液を送液ポンプで送液し、該送液ポンプ下流側の渦流ポンプに通して高分子凝集剤を溶解させるシステムが記載されている。特許文献１では、渦流ポンプとして、第１渦流ポンプ及び第２渦流ポンプを２段に設置し、高分子凝集剤が溶解するのに適した圧力にまで加圧することによって、高分子凝集剤を溶解する。

特許第５７３１０８９号公報

特許文献１では、高分子凝集剤の溶解に用いる水の全量が混合槽に供給される。そのため、混合槽及び送液ポンプの容量が大きい。

本発明は、混合槽及び送液ポンプの容量を小さくすることができ、また高分子凝集剤を効率よく溶解させることが可能な高分子凝集剤の溶解システムを提供することを目的とする。

本発明の高分子凝集剤の溶解システムは、高分子凝集剤が添加された水を撹拌する撹拌機を備えた高分子凝集剤溶解槽と、該高分子凝集剤溶解槽内の液を送液する高分子凝集剤溶解液の送液ポンプ及び送液配管と、該送液ポンプの吐出側の該送液配管に設けられた渦流ポンプとを有する高分子凝集剤の溶解システムにおいて、前記送液ポンプと渦流ポンプとの間の前記送液配管に希釈水を供給する希釈水添加手段を備える。

本発明の一態様では、前記渦流ポンプの吐出側の前記送液配管に固定式乱流発生装置を備える。

本発明の一態様では、前記固定式乱流発生装置はラインミキサである。

本発明の一態様では、前記渦流ポンプの吐出側の前記送液配管と、前記渦流ポンプの吸込側の前記送液配管とを接続する循環配管を備える。

本発明の一態様では、前記渦流ポンプの吐出側の前記送液配管から前記循環配管に分流される液の分流比を調節する調節手段を備える。

本発明の高分子凝集剤の溶解システムによると、高分子凝集剤を溶解するための水の一部を希釈水として送液ポンプの下流側の送液配管に添加するので、高分子凝集剤溶解槽及び送液ポンプの容量が小さくて足りる。

本発明の高分子凝集剤の溶解システムによると、送液ポンプからの高分子凝集剤の半溶解液を渦流ポンプに通すことにより、高分子凝集剤の溶解が促進される。送液ポンプと渦流ポンプとの間に希釈水（二次希釈水）を添加することにより、高分子凝集剤が十分に溶解し、規定濃度となった高分子凝集剤溶解液（水溶液）が供給される。

本発明の一態様では、渦流ポンプの吐出側から高分子凝集剤溶解液の一部を渦流ポンプの吸込側に循環させることにより、高分子凝集剤がさらに十分に溶解した高分子凝集剤溶解液が供給される。

本発明の一態様では、渦流ポンプの吐出側に固定式乱流発生装置を設置することにより、高分子凝集剤がさらに十分に溶解した高分子凝集剤溶解液が供給される。

実施の形態に係る高分子凝集剤の溶解システムの構成図である。

以下、図１を参照して実施の形態について説明する。

高分子凝集剤溶解槽３に対し、一次希釈水が配管１を介して、また高分子凝集剤が供給手段２を介して、それぞれ供給される。一次希釈水の供給量を測定するために、配管１に流量計１ａが設けられている。

高分子凝集剤は、アニオン系、カチオン系、ノニオン系などのいずれのポリマー凝集剤であってもよい。高分子凝集剤は液状であってもよく、粉末状であってもよい。高分子凝集剤の供給手段としては、定量給粉フィーダー、定量軸ネジポンプ、定量ダイヤフラムポンプなどのいずれでもよく、特に限定されない。

溶解槽３には撹拌機３ａが設けられている。溶解槽３内において、高分子凝集剤と一次希釈水とが撹拌されることにより、高分子凝集剤の少なくとも一部が水に溶解し、高分子凝集剤の半溶解液となる。この半溶解液は、バルブ４を有する配管５、送液ポンプ６、流量計７ａを有する配管７、渦流ポンプ８、バルブ９を有する配管１０、固定式乱流発生装置としてのラインミキサ１１、配管１２の順に流れる。配管１２はバルブ１３を介して薬注配管１４に接続されている。なお、ラインミキサ以外の固定式乱流発生装置を用いてもよい。

この実施の形態では、配管７のうち、流量計７ａの設置箇所よりも下流側に二次希釈水が配管２０を介して添加される。この配管２０には、流量計２０ａとバルブ２１が設置されている。

また、この実施の形態では、配管１２と、配管７とを接続するように循環配管２３が設けられている。配管２３には流量計２３ａとバルブ２４が設けられている。配管２３は、配管７のうち、二次希釈水用配管２０の接続ポイントよりも渦流ポンプ８側に接続されている。

渦流ポンプ８は、特許文献１にも記載の通り、水の吸入口及び吐出口を有するケーシング内に円板状羽根車が配置され、該円板状羽根車の外周縁の全周にわたって、多数の溝が放射状に形成されたものである。この羽根車は回転シャフトを介してモータによって回転駆動される。モータの回転数はインバータ等によって制御される。羽根車が回転することによって細かい渦流が形成され、高分子凝集剤の水への溶解が促進される。

このように構成された実施の形態に係る高分子凝集剤の溶解システムにおいては、高分子凝集剤の少なくとも一部は溶解槽３内で一次希釈水に溶解し、半溶解液が送液ポンプ６によって配管７に送液される。この配管７の途中において配管２０から二次希釈水が添加されると共に、循環配管２３を介して配管１２から高分子凝集剤溶解液の一部が添加される。これらの混合液は、渦流ポンプ８にてさらに撹拌され、高分子凝集剤の溶解が促進されて高分子凝集剤溶解液となる。この実施の形態では、この高分子凝集剤溶解液がラインミキサ１１を通ることによって高分子凝集剤の溶解がさらに促進される。

ラインミキサ１１を通過した高分子凝集剤溶解液の一部は、配管２３を介して配管７の高分子凝集剤溶解液に混合され、再度渦流ポンプ８に導入されて高分子凝集剤の溶解が促進される。なお、バルブ１３，２４の開度調整により、配管２３への分流量（分流比）を調節することができる。

このようにして高分子凝集剤が十分に溶解した高分子凝集剤溶解液が配管１４を介して薬注対象水系に添加される。高分子凝集剤の供給量と、一次希釈水及び二次希釈水の供給量を規定量となるように制御することにより、規定濃度の高分子凝集剤溶解液が生成し、薬注される。

この高分子凝集剤の溶解システムでは、希釈水の一部を二次希釈水として添加するので、高分子凝集剤溶解槽３及び送液ポンプ６の容量が小さくなる。そのため、難溶解性高分子凝集剤の溶解装置を新規設置する場合に比べて著しく（例えば３０％以上）コストを低減できる。また、設備エリアを小型化できる。

また、難溶解性高分子凝集剤の溶解装置の大型化が不要となり、溶解設備を大型化する場合よりも大幅に（例えば５０％以上）コストを低減できる。

高分子凝集剤を難溶解性のものに変更したときに、本システムを採用することで、溶解槽を変更せずに使用継続できる。本システムを追加採用することにより、既存の溶解設備での溶解液量を簡単に増やすことができる。本システムを採用することにより、溶解液使用量が増加しても、高濃度で一次溶解するため送液ポンプの容量は小さいままで使用でき、大型ポンプに変更する必要がなくなる。本システムを採用することにより、溶解槽で未溶解分が発生しても、渦流ポンプ等の機器で溶解できるため、高分子凝集剤を無駄なく活用でき、無駄な高分子凝集剤の使用を防止できる。

なお、送液ポンプ６と渦流ポンプ８との間の配管７が高圧にも負圧にもならないように、渦流ポンプの羽根車回転数、吐出量、循環液量を調整することが好ましい。

本実施の形態では、渦流ポンプの「（回転数×羽根枚数）／吐出量」で、溶解液１Ｌあたりが羽根に接する回数が計算できる。この回数が多いほど、溶解性が向上される。圧力を上昇させることにより溶解性が向上するが、それよりも羽根への接触回数を増やすことが有効である。

［実験例１］
＜実験条件＞
１ｍ^３の溶解槽に０．２ｋＷ攪拌機を設置した。一次希釈水４００Ｌに対し難溶解性高分子凝集剤（栗田工業株式会社製ＤＰ）を０．４重量％添加し、３０分３００ｒｐｍで撹拌して一次溶解したのち、二次希釈水４００Ｌを入れて高分子凝集剤濃度を０．２重量％とした。次いで、溶解槽内の液を渦流ポンプ（吐出量３０Ｌ／ｍｉｎ）で送液し、二次溶解を行った。

＜結果・考察＞
高分子凝集剤を一次希釈水と高濃度（０．４％）にて溶解槽で３０分撹拌することにより、半溶解状態となった。この液を二次希釈した後、渦流ポンプを通過させることにより、完全溶解した。これは、渦流ポンプの吐出量を調整することにより、単位液量あたりの羽根に接する回数が増え半溶解状態のゲルの外膜の破壊が促進されるためである。

なお、渦流ポンプの吐出側より送液の一部（約５０～２００％：配管１４での送液量に対して）を吸込み側に循環させることにより、溶解槽での溶解時間を短くすることができた。渦流ポンプの吐出液を吸込み側に循環することにより、循環液は複数回羽根に接触することになり、羽根に接する回数が増え半溶解状態のゲルの外膜の破壊が促進されるためである。

溶解槽での溶解濃度を高濃度（２倍）にすることにより、溶解槽の溶解時間を長く（例えば２倍に）することができる。

［比較実験例１］
＜実験条件＞
実験例１で用いたものと同じ１ｍ^３の溶解槽に０．２ｋＷ攪拌機を設置した。希釈水８００Ｌに対し、上記難溶解性高分子凝集剤を０．２重量％添加し、３００ｒｐｍで撹拌して溶解させようとした。

＜結果・考察＞
攪拌機を１２０分運転してもゲル状物質が残り、完全な溶解ができなかった。

３ 高分子凝集剤溶解槽
６ 送液ポンプ
８ 渦流ポンプ
１１ ラインミキサ
２３ 循環配管

Claims (4)

1. 高分子凝集剤が添加された水を撹拌する撹拌機を備えた高分子凝集剤溶解槽と、
   該高分子凝集剤溶解槽内の液を送液する高分子凝集剤溶解液の送液ポンプ及び送液配管と、
   該送液ポンプの吐出側の該送液配管に設けられた渦流ポンプと、
   を有する高分子凝集剤の溶解システムにおいて、
   前記送液ポンプと渦流ポンプとの間の前記送液配管に希釈水を供給する希釈水添加手段を備えた高分子凝集剤の溶解システムであって、
   前記渦流ポンプの吐出側の前記送液配管と、前記渦流ポンプの吸込側の前記送液配管とを接続する循環配管を備えたことを特徴とする高分子凝集剤の溶解システム。
2. 前記渦流ポンプの吐出側の前記送液配管から前記循環配管に分流される液の分流比を調節する調節手段を備えたことを特徴とする請求項１の高分子凝集剤の溶解システム。
3. 前記渦流ポンプの吐出側の前記送液配管に固定式乱流発生装置を備えたことを特徴とする請求項１又は２の高分子凝集剤の溶解システム。
4. 前記固定式乱流発生装置はラインミキサであることを特徴とする請求項３の高分子凝集剤の溶解システム。

Images