JPH07256071A - 固液混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 原水を流すパイプに凝集剤等の各種の粉末
を直接供給して原水に能率的に、かつ均一に分散、混合
させることができ、もって据付け面積を大幅に狭くする
ことを可能にする。 【構成】 原水を供給するための原水パイプ３０ａ、３
０ｂ間にエゼクタ２０をそのノズル２１およびディフュ
ーザ２３が原水の流れ方向に並ぶように介設し、このエ
ゼクタ２０の吸込口２２ａに粉体供給のための粉体パイ
プ２４を接続してその供給側端部を上向きに開口させ、
上方に位置する粉体用ホッパ１０の下端にホッパ内の粉
体を取り出して下向きに排出することができる粉体供給
装置１５を接続し、この粉体供給装置１５の下向き排出
口１５ｂを粉体パイプ２４の上向き開口端２６ａの内側
に隙間を隔てて挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パイプを流れる液体
に直接粉末を供給して均一に分散させるための固液混合
装置に関し、塩分を含む底質ヘドロの固化、赤水の固液
分離、スラッジの固化、池のアオコの凝集分離、海水淡
水化の前処理、用水処理や産業排水処理のための凝集分
離、家庭排水や産業排水の中水化処理等を目的として原
水に凝集剤、凝集助剤および固化剤等の粉末を混合する
ために好適に使用することができる。

【０００２】

【従来の技術】赤土で汚濁した水、河川の汚濁水、河川
底のヘドロ、藻類を含む池の水等を浄化する方法とし
て、上記汚濁水等の原水を反応槽に導き、この反応槽の
原水に凝集剤や凝集助剤として石灰、フライアッシュ、
採石粉等の粉末を加え、これらを攪拌して原水中の懸濁
質をフロック化し、しかるのち凝集沈澱槽に送って上記
のフロックを沈澱させ、上部から上澄み液を取出す一
方、底部から上記のフロックを含むスラッジを取出し、
容器に入れて別の固化工程に搬送し、固化する方法が知
られている。

【０００３】また、最近になってＣＡＳ剤と呼ばれる炭
酸アルミネート系塩材料を凝集剤として使用することが
試みられるようになった。このＣＡＳ材は、焼石膏およ
び硫酸バンドを主成分とし、これにセメント、消石灰、
ソーダ灰を調合したものであり、従来の凝集剤に比して
ＰＨ依存性が低く、反応速度が大きく、強固で見掛け比
重の大きいフロックが形成される点で注目されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、反応槽に貯めた原水に凝集剤を添加し、攪拌して反
応を促進していたので、原水の供給速度に応じた大容量
の反応槽を必要とし、そのため据付け面積が大きくなる
という問題があった。

【０００５】この発明は、塩分を含む底質ヘドロの固
化、赤水の固液分離、スラッジの固化、池のアオコの凝
集分離、海水淡水化の前処理、用水処理や産業排水処理
のための凝集分離、家庭排水や産業排水の中水化処理等
のために使用し、これらの原水を流すパイプに上記のＣ
ＡＳ剤を含む各種の凝集剤、凝集助剤および固化剤等、
各種の粉末を直接供給して能率的に、かつ均一に分散、
混合させることができ、もって据付け面積を大幅に狭く
することが可能な固液混合装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の固液混合装置
は、原水を供給するための原水パイプにエゼクタをその
ノズルおよびディフューザが原水の流れ方向に並ぶよう
に介設し、このエゼクタの吸込口に粉体供給のための粉
体パイプを接続してその供給側端部を上向きに開口さ
せ、上方に位置する粉体用ホッパの下端に該ホッパ内の
粉体を取り出して下向きに排出することができる粉体供
給装置を接続し、この粉体供給装置の下向き排出口を上
記粉体パイプの上向き開口端の内側に隙間を隔てて挿入
したことを特徴とする。

【０００７】上記の装置において、エゼクタは、軸線を
水平方向、鉛直方向または傾斜方向のいずれに設置して
もよいが、水平に向け、この水平方向のエゼクタと粉体
供給装置の下向き排出口との間に粉体パイプを上下方向
の直線状に配置することが好ましい。また、粉体用ホッ
パの下部は、粉体排出口を囲む下細のコーン状に形成
し、このコーン状の底部に内部の粉体がブリッジを形成
して粉体の流れが止まるのを防止するためのブリッジブ
レーカを設けるのが通常であるが、このブリッジブレー
カは、上記の粉体排出口を囲む底部コーンの内側に多孔
板からなる通気性の内側コーンを二重底状に固定し、底
部コーンに圧搾空気供給のためのエアパイプを接続した
ものが好ましい。

【０００８】また、粉体用ホッパ内には攪拌翼を設ける
ことが好ましく、特に粉体排出口の中心線に沿って鉛直
回転軸を設け、この鉛直回転軸に任意の攪拌翼を固定す
ることが好ましい。そして、この粉体用ホッパの下端の
粉体排出口が接続される粉体供給装置は、所定の速度で
粉体を排出できるスクリューフィーダおよびスネークポ
ンプ等が好ましく、特にスクリューフィーダは定量性や
耐久性が高く、運転調整が比較的容易である点で好まし
い。

【０００９】また、エゼクタの排出側に原水を導く管と
管内の原水を遮って乱流を生じさせる邪魔板とからなる
スタチックミキサを介設することができ、この邪魔板と
しては、管の内壁から上下左右に交互に突出するラビリ
ンス状のもの、円板その他任意形状の板を複数枚並べた
もの、およびリボン状の板をラセン状に巻いたもの等、
任意のものを使用することができる。そして、このスタ
チックミキサを介設した場合は、エゼクタとスタチック
ミキサとの間に上記粉体とは別の助剤の供給用パイプを
接続することができる。また、上記エゼクタの原水供給
側および粉体パイプには、それぞれ電磁開閉弁、特にピ
ンチ弁を設けることが好ましい。

【００１０】

【作用】原水パイプからエゼクタに原水が供給される
と、この原水はエゼクタのノズルからディフューザに向
かって勢いよく噴射され、この噴射に伴って粉体パイプ
内の粉体がエゼクタの吸込口からエゼクタ内に吸込まれ
て混合され、原水と共にディフューザに送られ、このデ
ィフューザ内の乱流で更に原水に拡散、混合される。一
方、粉体ホッパ内の粉体は、下端の粉体供給装置を介し
てその下向き排出口から排出され、この粉体が粉体パイ
プの供給側端部の上向き開口端に落下し、エゼクタに供
給される。この場合、粉体供給装置の下向き排出口と上
記粉体パイプの上向き開口端との間に隙間があるため、
粉体と共に空気が粉体パイプを介してエゼクタ内に混入
される。したがって、粉体パイプ内の粉体が大気圧で押
されて円滑にエゼクタ内に排出され、粉体パイプ下端の
粉体が原水で濡れて固化することがない。

【００１１】なお、エゼクタが軸線を水平に向けて設け
られ、粉体パイプが上下方向の直線状に配置されている
場合は、粉体パイプが短縮されると共に、粉体に加わる
重力および粉体パイプ下端に働く負圧の両作用によって
エゼクタに対し粉体が一層円滑に供給される。また、粉
体用ホッパの底部コーン内側に通気性の内側コーンを固
定し、底部コーンにエアパイプを接続した場合は、エア
パイプから圧搾空気を送り、内側コーンからホッパ内に
圧搾空気を噴射することにより、内側コーン上の粉体が
圧搾空気でほぐされ、ブリッジの形成が防止され、振動
を与えるブリッジブレーカのように粉体が固く締まるこ
とがない。

【００１２】また、粉体用ホッパ内に攪拌翼を設けるこ
とにより、粉体の供給が一層円滑に行われる。また、エ
ゼクタの排出側にスタチックミキサを介設することによ
り、エゼクタ通過後の原水の流れに激しい乱流が生じ、
原水に粉体が一層均一に分散、混合される。したがっ
て、粉体の混入量を多くしたり、エゼクタとスタチック
ミキサとの間で前記粉体以外の任意の処理剤等を添加す
ることが可能になる。そして、エゼクタの原水供給側お
よび粉体パイプに電磁開閉弁を設けることにより、原水
を遮断し、粉体供給装置への原水移動を防ぐことがで
き、特にピンチ弁を使用した場合は、その遮断が一層確
実になる。

【００１３】

【実施例】図１において、１０は粉体用ホッパであり、
上方の円筒部１０ａと下方のコーン部１０ｂとからな
り、コーン部１０ｂの下端に底部コーン１０ｃおよび小
径の円筒状排出口１０ｄが順に接続され、底部コーン１
０ｃに空気供給口１０ｅが開口し、底部コーン１０ｃの
内側に多孔板製の内側コーン１１が固定されている。そ
して、上記ホッパ１０の鉛直中心線に沿って鉛直方向の
攪拌軸１２が上から挿入され、この攪拌軸１２に螺旋状
の攪拌翼１３が固定され、上端に駆動用モータ１４（図
２参照）が接続される。

【００１４】上記粉体用ホッパ１０の下端の排出口１０
ｄ（図１参照）に、下方に位置する粉体供給装置（スク
リューフィーダ）１５の右端上部に突設されている筒状
の粉体供給口１５ａが接続され、左端下部に下向き排出
口１５ｂが先細のテーパを有する筒状に突設される。そ
して、スクリュー軸１６に駆動用スプロケット１７が固
定され、モータ駆動により所定の速度で回転する。

【００１５】図１において、上記スクリューフィーダ１
５の下方に位置するエゼクタ２０は、左側のノズル２
１、中央の吸入室２２および右側のディフューザ２３か
らなり、中央の吸入室２２の上面に吸込口２２ａが開口
している。そして、この吸込口２２ａに粉体供給のため
の粉体パイプ２４が上向きに接続され、この粉体パイプ
２４の上端にピンチ弁２５および粉体供給口２６が順に
接続されている。この粉体供給口２６は、上方で広がる
テーパを有し、その上端の上向き開口端２６ａに上記ス
クリューフィーダ１５の下向き排出口１５ｂが挿入さ
れ、両者間に若干の隙間が形成される。

【００１６】そして、上記エゼクタ２０のノズル２１側
端部に原水パイプ３０ａが接続され、ディフューザ２３
の右端排出口にスタチックミキサ３１および原水パイプ
３０ｂが順に接続される。なお、この実施例では、スタ
チックミキサ３１として原水パイプ３０ｂと等しい径の
管３１ａ内に複数枚の邪魔板３１ｂを千鳥状に突設した
ものが示されている。

【００１７】上記の構造において、ピンチ弁２５を閉じ
て粉体用ホッパ１０に凝集剤粉末を投入した後、左下の
原水パイプ３０ａから赤水等の原水をエゼクタ２０に供
給すると、この原水は、ノズル２１から吸入室２２内に
噴射される。一方、粉体用ホッパ１０内の攪拌軸１２を
回転し、底部コーン１０ｃと内側コーン１１との間に空
気供給口１０ｅから圧搾空気を吹き込むと、粉体ホッパ
１０内の粉体が攪拌翼１３の回転と、内側コーン１１の
多数の小孔から噴出する圧搾空気とによって攪拌され、
固まりがぼぐされ、粉体がブリッジを形成することなく
円滑に下方のスクリューフィーダ１５の粉体供給口１５
ａに供給される。

【００１８】このスクリューフィーダ１５のスクリュー
１６を回転すると、上記の粉体供給口１５ａに供給され
た粉体が所定の速度で順に左方に送られ、左側の下向き
排出口１５ｂからエゼクタ２０用粉体供給口２６の上向
き開口端２６ａに投入され、この粉体がピンチ弁２５を
開くことにより、粉体パイプ２４を介してエゼクタ２０
の吸入室２２に送られ、ノズル２１から噴射される原水
に混ぜられ、ディフューザ２３を経てスタチックミキサ
３１に送られる。そして、原水がスタチックミキサ３１
内の邪魔板３１ｂに衝突して激しい乱流となるため、上
記の粉体が原水に一層均一に混合されて右側の原水パイ
プ３０ｂに送られる。

【００１９】図２は、上記図１の装置を赤土等の懸濁質
を含む赤水の処理に応用した装置を示す。この図２にお
いて、１０は前記同様の粉体用ホッパであり、下端の底
部コーン１０ｃの内側に内側コーン１１が設けられ、鉛
直方向の攪拌軸１２の上端に駆動用モータ１４が連結さ
れ、上記攪拌軸１２には、半径方向の攪拌翼１３Ａが固
定されている。そして、底部コーン１０ｃの前記空気供
給口１０ｅ（図１参照）にエアパイプ２８の一端が接続
され、その他端がエアコンプレッサ２９に接続される。

【００２０】上記粉体用ホッパ１０の下端に前記同様に
スクリューフィーダ１５が接続され、スクリュー軸１６
の右端に駆動用モータ１８が連結される。そして、スク
リューフィーダ１５の下向き排出口１５ｂが前記同様に
粉体供給口２６上に開口し、この粉体供給口２６の下端
に電磁作動のピンチ弁２５および粉体パイプ２４を介し
てエゼクタ２０が接続される。

【００２１】この実施例では、エゼクタ２０の供給側原
水パイプ３０ａに電磁作動のピンチ弁３３および流量計
３４が介設され、端部に接続された水中ポンプ３５が左
方の原水調整槽３６に沈められる。なお、この原水調整
槽３６には、プロペラ攪拌機３７が設置され、モータ３
８で駆動される。

【００２２】一方、エゼクタ２０の排出側原水パイプ３
０ｂには、逆止弁３９および前記のスタチックミキサ３
１が順に介設され、この排出側原水パイプ３０ｂの先端
が凝集沈澱槽４０に接続される。この凝集沈澱槽４０
は、底部がコーン状に形成され、その内面にレーキ４１
を、またその上方にセンターウエル４４をそれぞれ有し
ており、レーキ４１の駆動軸４２がセンターウエル４４
の中心を通って上方に突出し、その突出端に駆動用モー
タ４３が連結される。また、センターウエル４４に半径
方向の連結パイプ４４ａを介して前記排出側原水パイプ
３０ｂの先端が接続される。そして、凝集沈澱槽４０の
上部内面に沿ってリング状にオーバーフロー用の樋４５
が設けられ、この樋４５に連通する集水口４６が凝集沈
澱槽４０の上部外面に突設される。他方、凝集沈澱槽４
０の下端にスラッジ排出口４７が設けられる。

【００２３】上記の逆止弁３９とスタチックミキサ３１
との間の原水パイプ３０ｂに凝集助剤液供給のための助
剤パイプ３０ｃの一端が開閉弁４８を介して接続され、
その他端が定量ポンプ４９を介して凝集助剤を入れた助
剤液槽５０の下端に接続され、この助剤液槽５０に攪拌
機５１が取付けられ、モータ５２で駆動される。

【００２４】上記図２の装置において、原水調整槽３６
に原水Ｗおよび調整用水を満たし、粉体用ホッパ１０に
凝集剤粉末Ｆを投入し、また助剤液槽５０に凝集助剤Ｋ
を満たし、各弁２５、３３、４８を開き、各駆動用モー
タ３８、１４、４３、５２、エアコンプレッサ２９、ポ
ンプ３５、４９をそれぞれ駆動し、運転を開始すると、
原水調整槽３６で調整された原水Ｗが原水パイプ３０ａ
を経てエゼクタ２０に送られる。また、粉体用ホッパ１
０から凝集剤粉末Ｆがスクリューフィーダ１５、粉体供
給口２６、ピンチ弁２５および粉体パイプ２４を経てエ
ゼクタ２０に送られ、ノズル２１から噴射される原水Ｗ
と混合され、原水Ｗの懸濁質が凝集剤粉末Ｆと反応して
フロック化が始まる。

【００２５】この凝集剤と混合されてフロック化が始ま
った原水Ｗは、エゼクタ２０のディフューザ２３から原
水パイプ３０ｂを経て逆止弁３９に送られ、直後の原水
パイプ３０ｂ内において助剤液槽５０から助剤パイプ３
０ｃを経て供給される凝集助剤Ｋが添加、混合されて上
記のフロック化反応が加速され、更にスタチックミキサ
３１を通る間に上記の反応が一層加速されてフロックが
生長し、この多量のフロックを含有するフロック含有水
が凝集沈澱槽４０のセンターウエル４４に流入する。

【００２６】このフロック含有水がセンターウエル４４
を下向きに流れることにより、フロックの沈澱が加速さ
れ、この沈澱によりフロック含有量の減少した処理水Ｗ
ｓがセンターウエル４４の外側をゆっくり上昇し、液面
が樋４５の高さに達したとき、樋４５内に溢流して集水
口４６から取出される。一方、凝集沈澱槽４０の底に沈
澱したフロックは、スラッジ化され、レーキ４１の回転
で掻き落され、スラッジ排出口４７から取出される。

【００２７】上記図２の装置を使用し、赤水を処理し
た。すなわち、濃度５％の赤水を原水Ｗに使用して原水
調整槽３６に入れ、水道水で濃度３％に薄め、この調整
された原水Ｗを１ｍ³ ／分の速度でエゼクタ２０に送る
一方、粉体ホッパ１０内の炭酸アルミネート系塩材料か
らなる凝集剤粉末Ｆ（三星化学合資会社製、商品名「Ｐ
ＯＫ−Ｓ」）をスクリューフィーダ１５により０．３kg
／分の速度で上記エゼクタ２０に供給し、これらを混合
しながらＴ字パイプ３２ｃに送り、ここで助剤液槽５０
内の凝集助剤Ｋ（三星化学合資会社製、商品名「Ｋ
液」）を２kg／分の速度で添加し、スタチックミキサ３
１を経て凝集沈澱槽４０に送り、スラッジ（水分率６５
％）を５kg／分の速度で生産した。

【００２８】この場合、上記エゼクタ２０の据付け面積
は０．７ｍ² であり、またエゼクタ２０からスタチック
ミキサ３１に到る合計据付け面積は１．０ｍ² であっ
た。これに対して従来の攪拌機を備えた第１反応槽で凝
集剤粉末Ｆを混合し、同じく攪拌機を備えた第２反応槽
で凝集助剤Ｋを添加して上記同様の原水を処理した場合
は、処理速度１ｍ³ ／分において、第１反応槽（容量３
ｍ³ ）に３ｍ² の据付け面積を、また第１反応槽および
第２反応槽（容量１．５ｍ³ ）に合計４．５ｍ²の据付
け面積をそれぞれ必要とし、しかもスラッジの生産速度
が４．３kg／分であった。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に記載された固液混合装置は、
原水パイプにエゼクタを介設し、このエゼクタの吸込口
に粉体パイプを接続し、粉体用ホッパの下端に粉体供給
装置を接続し、この粉体供給装置の下向き排出口を上記
粉体パイプの上向き開口端の内側に隙間を隔てて挿入し
たものであるから、原水がエゼクタのノズルから噴射さ
れるのに伴って粉体がエゼクタの吸込口からエゼクタ内
に吸込まれて原水に混合される。そして、粉体は、粉体
ホッパから粉体供給装置および粉体パイプを介して上記
のエゼクタに供給されるが、粉体が粉体供給装置の下向
き排出口から粉体パイプの上向き開口端に供給される際
に空気が混入されるため、粉体パイプ内の粉体が大気圧
で押されて円滑にエゼクタ内に排出される。したがっ
て、原水と粉末の混合がエゼクタ内で連続的に、かつ能
率的に進行し、そのため従来の攪拌機を備えた反応槽を
使用した場合に比して据付け面積を大幅に狭くすること
が可能になる。

【００３０】請求項２に記載された発明は、上記の請求
項１に記載された発明において、そのエゼクタが軸線を
水平に向けて設けられ、このエゼクタと粉体供給装置の
下向き排出口との間に粉体パイプが上下方向の直線状に
配置されたものであるから、粉体パイプが短縮され、か
つエゼクタに対する粉体の供給が一層円滑になる。

【００３１】請求項３に記載された発明は、請求項１ま
たは２に記載された発明において、粉体用ホッパの下端
に粉体排出口を囲む底部コーンが設けられ、この底部コ
ーンの内側に多孔板からなる通気性の内側コーンが二重
底状に固定され、底部コーンに圧搾空気供給のためのエ
アパイプが接続されたものであるから、底部コーンおよ
び内側コーン間の隙間に圧搾空気を送ることにより、ホ
ッパの底部付近における粉体のブリッジ形成を防いでホ
ッパから粉体供給装置への粉体供給を円滑にすることが
でき、ホッパに振動を与えるブリッジブレーカのように
粉体を締付け固化することがない。

【００３２】請求項４に記載された発明は、請求項１、
２または３に記載された発明において、エゼクタの排出
側に原水を導く管と管内の原水を遮って乱流を生じさせ
る邪魔板とからなるスタチックミキサが介設されたもの
であるから、エゼクタのノズルによる原水の噴射エネル
ギを利用して原水に乱流を生じさせ、原水と粉体の混合
時間を延長することができ、そのためエゼクタにおける
粉体を供給量を増やしたり、エゼクタとスタチックミキ
サとの間で他の助剤を添加したりすることができる。

【００３３】請求項５に記載された発明は、請求項１な
いし４に記載された発明において、エゼクタの原水供給
側および粉体パイプにそれぞれ電磁開閉弁を設けたもの
であるから、これらの弁を閉じることにより、原水パイ
プと粉体供給装置との間を完全に遮断することができ、
そのため粉体供給装置側へ原水が移動して粉体パイプよ
りも上の粉体を濡らすのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の工程説明図である。

【図２】他の実施例の工程説明図である。

【符号の説明】

Ｗ：原水、Ｗｓ：処理水、Ｆ：凝集剤粉末、Ｋ：凝集助
剤、１０：粉体用ホッパ、１０ｃ：底部コーン、１０
ｅ：空気供給口、１１：多孔板製の内側コーン、１５：
粉体供給装置（スクリューフィーダ）、２０：エゼク
タ、２１：ノズル、２２：吸入室、２２ａ：吸込口、２
３：ディフューザ、２４：粉体パイプ、２５、３３：ピ
ンチ弁２６：粉体供給口、２６ａ：上向き開口端、３０
ａ、３０ｂ：原水パイプ、３０ｃ：助剤パイプ、３１：
スタチックミキサ、３６：原水調整槽、４０：凝集沈澱
槽、５０：助剤液槽。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水を供給するための原水パイプにエゼ
   クタをそのノズルおよびディフューザが原水の流れ方向
   に並ぶように介設し、このエゼクタの吸込口に粉体供給
   のための粉体パイプを接続してその供給側端部を上向き
   に開口させ、上方に位置する粉体用ホッパの下端に該ホ
   ッパ内の粉体を取り出して下向きに排出することができ
   る粉体供給装置を接続し、この粉体供給装置の下向き排
   出口を上記粉体パイプの上向き開口端の内側に隙間を隔
   てて挿入したことを特徴とする固液混合装置。
2. 【請求項２】 エゼクタが軸線を水平に向けて設けら
   れ、このエゼクタと粉体供給装置の下向き排出口との間
   に粉体パイプが上下方向の直線状に配置された請求項１
   に記載の固液混合装置。
3. 【請求項３】 粉体用ホッパの下端に粉体排出口を囲む
   底部コーンが設けられ、この底部コーンの内側に多孔板
   からなる通気性の内側コーンが二重底状に固定され、底
   部コーンに圧搾空気供給のためのエアパイプが接続され
   た請求項１または２に記載の固液混合装置。
4. 【請求項４】 エゼクタの排出側に原水を導く管と管内
   の原水を遮って乱流を生じさせる邪魔板とからなるスタ
   チックミキサが介設された請求項１ないし３のいずれか
   に記載の固液混合装置。
5. 【請求項５】 エゼクタの原水供給側および粉体パイプ
   にそれぞれ電磁開閉弁が設けられた請求項１ないし４の
   いずれかに記載の固液混合装置。