JPH09276674A - 微粉体の溶解方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消石灰などの微粉体を溶解槽へ移送するとき
の、とくに出口部での粉塵の発生を防止すること、消石
灰などの微粉体を液体に溶解する際の溶解率を向上する
こと、装置全体を簡略化して小型化を図るとともに、イ
ニシャルコストおよびランニングコストを低減すること
を可能にする微粉体の溶解方法を提供する。 【解決手段】 消石灰Ｓを固気比２０以上となるように
空気を導入して一軸偏心ねじポンプ５により定量移送
し、溶解槽８内の水Ｗを撹拌しながら、該水Ｗ中に挿入
した先端部を他の部分に比べて大きく開口させた広口部
７ａを有する排出管７から消石灰Ｓを水Ｗ中に送り出す
ことにより、混合させて溶解するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば浄水場や
下水場における水処理工程において、凝集補助およびｐ
Ｈ調整用アルカリ剤としての消石灰（乾燥した粉末状の
微粉体）や、脱臭・脱色用の活性炭（乾燥した粉末状の
微粉体）を溶解槽の水中に注入して溶解させるのに使用
するための、微粉体を液体中に溶解する方法とその装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば消石灰を水に溶解させる場合、従
来は図３に示すように、粉末状の消石灰Ｓをその貯留槽
３１の底部からロータリバルブ３６を介して排出させ、
ブロア３２等により多量の空気（通常、固気比は５前
後）と共に移送管３３に送り込み、空気輸送により消石
灰Ｓを溶解槽３４へ移送したのち、溶解槽３４の水面よ
りやや上方から消石灰Ｓを排出させて散布することによ
り、溶解槽３４内の水Ｗに溶解する方法が一般に用いら
れている。この方法の場合、移送管から消石灰が排出さ
れる際に、大量の空気Ａと共に空中に飛散するという問
題点がある。そこで、移送管の出口部分を水中に挿入し
た状態で、消石灰を排出させることが考えられるが、こ
の方法の場合は空気の量が多いことから、水中で多量の
気泡が発生し、この気泡が水面から空中に出るときに消
石灰が同伴されて空中に飛散されるので、効果が期待で
きない。なお、図中の符号３５は撹拌機構である。

【０００３】また実際の設備（装置）は、図４に示すよ
うにサイロ状の貯留槽４１の下端排出口からロータリー
バルブ４２を介してスクリューコンベヤ４３内に投入
し、これを計量器４４を備えたスクリューコンベヤ４５
に搬送して投入したのち、ロータリーバルブ４６を介し
て排出した計量済み消石灰Ｓをブロワ４７で大量の空気
Ａと共に空気輸送管４８によりいったんサイクロン４９
へ移送する。そして、空気Ａを消石灰Ｓから分離したの
ち、空気Ａと共に吸引される消石灰の微粉末をバグフィ
ルタ５０を経由させて分離し、空気分を誘引ブロワ５１
により吸引してプール５２などの水中に注入することに
より消石灰Ｓの空中への飛散を防止し、環境を保護して
いる。一方、空気Ａと分離した消石灰Ｓは、サイクロン
４９およびバグフィルタ５０からロータリバルブ５２を
介してチェーンコンベヤ５３上に供給し、チェーンコン
ベヤ５３によって溶解槽５４内に送り込む。そして、二
股状のダクト５５を介して溶解槽５４内の水面上に消石
灰Ｓをできるだけ均等に落下させて混合する。溶解槽５
４内には、通常、撹拌機構（図示せず）が配備されてお
り、消石灰Ｓは撹拌される水Ｗと混合撹拌され、溶解す
る。また、溶解槽５４内で飛散した消石灰Ｓは、前記誘
引ブロワ５１により吸引して、プール５２などの水中に
注入することにより消石灰Ｓの空中への飛散が防止され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の微粉体
の溶解装置（設備）には、次のような不都合があり、改
良すべき点がある。すなわち、 空気輸送用ブロワ、誘引ブロワ、サイクロン、バグ
フィルタなどの装置が必要で、溶解装置（設備）が大型
化し、広い設置スペースを要し、イニシャル（設備）コ
ストおよびランニングコストの何れもが高くつく。

【０００５】 消石灰の量が少ないときには比較的支
障なく溶解させられるが、消石灰の溶解率が低いため
に、消石灰の量が増えると、水中に溶解されず、粉塵と
なって外部（プールなどの水中）へ排出される消石灰の
割合が増えて不経済である。

【０００６】この発明は上述の点に鑑みなされたもの
で、消石灰などの微粉体を溶解槽へ移送するときの、と
くに出口部での粉塵の発生を防止すること、消石灰など
の微粉体を液体に溶解する際の溶解率を向上すること、
装置全体を簡略化して小型化を図るとともに、イニシャ
ルコストおよびランニングコストを低減することを主に
実現できる、微粉体の溶解方法とその装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明にかかる微粉体の溶解方法は、消石灰など
の微粉体を、固気比２０以上となるように空気を導入し
て一軸偏心ねじポンプにより定量移送し、溶解槽内の液
体を撹拌しながら、該液体中に挿入した先端部を他の部
分に比べて大きく開口させた広口部を有する排出管から
前記微粉体を液体中に送り出すことにより、混合させて
溶解するものである。

【０００８】この発明の溶解方法によれば、一軸偏心ね
じポンプによる微粉体の移送であるがゆえに、移送され
る微粉体の量が定量化されると同時に、移送に必要な空
気の量が少なくて済み、固気比２０以上の少量の空気量
での微粉体の移送が可能になる。なお、固気比２０以上
にしているのは、一軸偏心ねじポンプの高濃度輸送用ポ
ンプとしての特質による。この結果、従来のように微粉
体と空気を分離する必要がなくなり、液体中に微粉体を
排出して混合するときに空気も直接液体中に注入するこ
とが可能になる。つまり、空気の量が少いから液体中に
吹き出させても、液面から外部へ微粉体が飛散するおそ
れがない。とくに開口を大きくした広口部を有する排出
管から微粉体と空気を液体中に吹き出させるとともに、
溶解槽内の液体を撹拌するので、微粉体および空気が液
体中に均等にかつ広範囲に拡散され、微粉体と液体との
接触が瞬時にかつ効率よく行われ、微粉体の溶解率が大
幅に向上し、多量の微粉体を粉塵を発生させることなく
短時間で溶解させることができる。

【０００９】請求項２記載のように、前記排出管からの
微粉体の平均流速（吹き出し速度）が、溶解槽内で液体
を撹拌する撹拌翼周速の０．１〜１０％になるように前
記広口部の開口断面積を設定するのが望ましい。

【００１０】前記排出管からの微粉体の平均流速が撹拌
翼周速の０．１％未満になると、微粉体の液体への吹き
出し量が少なくなって微粉体が閉塞するおそれがあると
同時に液体との接触が悪くなって溶解率が低下する一
方、微粉体の平均流速が撹拌翼周速の１０％を超えると
微粉体の液体に対する溶け込みが悪くなって溶解率が同
様に低下することを実験で確認している。

【００１１】請求項３記載のように、前記微粉体が消石
灰で前記液体が水の場合に、前記排出管の水中下の挿入
深さを５０ｍｍ以上にするのがよい。

【００１２】排出管の水中下の挿入深さを５０ｍｍより
浅くすると、粉末状の消石灰の一部が水中から空気中に
飛散することを実験で確認している。

【００１３】上記の目的を達成するためにこの発明にか
かる微粉体の溶解装置は、乾燥した粉末状の消石灰や活
性炭などの微粉体の貯留槽と、該貯留槽の下端排出口に
接続され、少量の空気を導入して微粉体を定量移送する
一軸偏心ねじポンプと、該ポンプの吐出口に微粉体供給
管を介して基端が接続され、先端がラッパ状に開口する
排出管と、液体を貯留し、一定速度で回転する撹拌翼を
配備した溶解槽とを備えている。

【００１４】この発明の溶解装置によれば、上記した溶
解方法を確実に実施でき、しかも装置全体が従来のそれ
に比べてかなり簡略化され、小型化される。これによ
り、設備費がコストダウンされるとともに、ブロワや誘
引ブロワによる大量の空気の送給や吸引が不要になるな
ど、ランニングコストも大幅に削減される。また、駆動
部は一軸偏心ねじポンプだけであり、ブロワ等に比べて
騒音が低減され、作業環境も改善される。

【００１５】請求項５記載のように、前記排出管のラッ
パ状の開口を複数の小口径孔から構成するのが好まし
い。

【００１６】請求項５の記載にかかる溶解装置によれ
ば、液体中に吹き出る微粉体および空気がほぼ均等に分
散され、満遍なく液体と混合撹拌されるので、溶解作業
がより一層促進される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の微粉体の溶解方
法と溶解装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施例では、凝集補助およびｐＨ調整用アルカ
リ剤としての乾燥した粉末状の消石灰の場合を微粉体の
一例として水に溶解する装置を説明する。

【００１８】図１は消石灰の溶解装置の基本構造を示す
正面図である。同図に示すように、溶解装置１は、大き
く分けて、消石灰Ｓを貯留するホッパー２と、一軸偏心
ねじポンプ５と、消石灰Ｓの移送管６と、排出管７と、
溶解槽８および撹拌機構９からなる。ホッパー２は上端
を開口した容器で、下方へ向け漸次内口径を縮小し、あ
る程度口径を縮小した位置から口径を一定にして円筒状
に下方へ延設し、下端部でさらに口径を絞った構造から
なる。そして下端の排出口２ａに、一軸偏心ねじポンプ
５の吸込口が取り外し可能に連設されている。

【００１９】一軸偏心ねじポンプ５は縦置き型で、周知
のように円筒状のステータケーシング５ａ内には、ロー
タ５ｃの２倍のピッチからなる横断面長円形の内孔面を
もつ雌ねじ形ステータ５ｂが装着され、このステータ５
ｂ内に横断面円形の雄ねじ形ロータ５ｃが回動自在に嵌
挿されている。ステータケーシング５ａの下端に吐出口
を構成するエンドスタッド５ｄが連結されている。ホッ
パー２の上方に駆動モータ３がブラケット３ｂを介して
下向きに装着され、モータ３の駆動軸３ａとロータ５ｃ
の上端とがフレキシブルロッド４により接続されてい
る。このフレキシブルロッド４の下部には、螺旋状に連
続する羽根４ａが一体回転可能に取り付けられている。
この一軸偏心ねじポンプ５には、消石灰を流動化して閉
塞を防止するためのエアレーション用加圧空気の導入部
を設けている。本例では、ホッパー２下端の排出口２ａ
近傍およびエンドスタッド５ｄにそれぞれ加圧空気の導
入部Ａを設け、加圧空気源と各導入部Ａとをそれぞれホ
ースで接続している。

【００２０】排出管７は基端側開口が移送管６と同一口
径で、排出管７の先端側が漸次口径を拡大してラッパ状
に開口した広口部７ａからなる。排出管７の基端に移送
管６の一端が接続され、移送管６の他端がエンドスタッ
ド５ｄに接続されている。排出管７はその広口部７ａを
溶解槽８内の水面下に挿入し、わずかに傾斜させた状態
で溶解槽８に固定されている。溶解槽８内の中央部に
は、駆動モータ（図示せず）により定速回転する駆動軸
９ａに、円周方向に間隔をあけて複数枚の撹拌翼９ｂを
上下二段に取り付けた構造の撹拌機構９が配備され、溶
解槽８内に注入された水Ｗを回転する撹拌翼９ｂで撹拌
するように構成されている。

【００２１】上記のようにして本実施例にかかる溶解装
置１が構成されるが、この溶解装置１により消石灰Ｓが
以下のようにして水Ｗに溶解する。すなわち、ホッパー
２内の消石灰Ｓが導入部より導入される少量（固気比が
２０以上となる程度）の加圧空気Ａと共に流動化され、
一軸偏心ねじポンプ５により移送管６内を通って定量送
りされる。消石灰Ｓは排出管７の広口部７ａから溶解槽
８内の水Ｗ中に吹き出され、撹拌機構９により撹拌され
る水Ｗに溶解する。排出管７からは消石灰Ｓと共に少量
の空気が水中に吹き出すが、消石灰Ｓは水中に定量的に
供給され、速やかに水と接触して溶解し、空気が水面か
ら気泡となって排出される際に消石灰Ｓは含まれておら
ず、また空気の量は極めて少なく、したがって溶解槽８
の上端を開放していても、粉塵が発生することはない。

【００２２】ところで、実験した結果、排出管７の広口
部７ａ側を水面から下方へ５０ｍｍ以上（通常５０ｍｍ
〜６０ｍｍ程度）沈めた状態で消石灰Ｓを吹き出させ、
また吹き出す消石灰Ｓの平均速度が、撹拌翼９ｂの周速
の０．１〜１０％となるように広口部７ａの開口断面積
を設定したときが溶解率が高くなった。具体的には、広
口部７ａの最大径を５０ｍｍにした。このときの撹拌翼
９ｂの回転速度が９０ｒｐｍ、撹拌翼９ｂの最大径が３
５０ｍｍで、その周速が１．６ｍ／ｓとなる。一方、吹
き出す消石灰Ｓの平均速度（流速）が０．００２ｍ／ｓ
〜０．１６ｍ／ｓのときに溶解率が極めて高くなった。

【００２３】図示は省略するが、排出管７の広口部７ａ
を多数の小口径孔で構成することにより、消石灰Ｓがさ
らに溶解し易くなって溶解率が向上した。なお、その孔
の口径は、消石灰Ｓが閉塞しない程度の大きさにしてお
けばよい。

【００２４】次に、図２(ａ)は浄水場における水処理工
程で使用する場合の、消石灰や活性炭の溶解装置（溶解
設備）を概略的に示す正面図、図２(ｂ)は図２(ａ)中の
一軸偏心ねじポンプ部を拡大して示す断面図である。

【００２５】図２(ｂ)に示すように、一軸偏心ねじポン
プ１５は横置き型で、ポンプケーシング１６の一端にス
テータケーシング１７が連結され、ステータケーシング
１７の一端に吐出口を構成するエンドスタッド１８が連
結されている。ポンプケーシング１７の他端には、駆動
モータＭの駆動軸１９のケーシング２０が連結されてい
る。ポンプケーシング１６の上面の中央部に、吸込口を
構成する円筒状で上端に外向きのフランジを備えた開口
部２１が上向きに突設され、上端から下端にかけて口径
を漸次縮小したホッパー２２の下端排出口が開口部２１
に連接されている。ステータケーシング１７内には、ロ
ータ２３の２倍のピッチからなる横断面長円形の内孔面
をもつ雌ねじ形ステータ２４が装着され、このステータ
２４内に横断面円形の雄ねじ形ロータ２３が回動自在に
嵌挿されている。そして、ロータ２３と駆動軸１９と
が、螺旋状の羽根２９を備えたフレキシブルロッドとし
てのスクリューシャフト２８により接続されている。な
お、符号Ａはエアレーション用加圧空気の導入部を示し
ている。

【００２６】図２(ａ)に示すように、溶解設備１０は、
サイロ状の貯留槽１１の下端排出口からロータリーバル
ブ１２を介してスクリューコンベヤ１３内に投入し、こ
れを計量器１４ａを備えたスクリューコンベヤ１４に搬
送して投入したのち、仕切りバルブ１４ｂを介して排出
した計量済み微粉体（消石灰や活性炭）Ｓをホッパー２
２に投入し、一軸偏心ねじポンプ１５により移送管（ビ
ニールホース）２５で溶解槽２７へ移送するように構成
されている。移送管２５の先端には、排出管７と同一構
造の排出管２６が接続され、溶解槽２７内の水Ｗ中に挿
入されている。大量の微粉体Ｓを取り扱う関係上、発塵
を防ぐためにホッパー２２および溶解槽２７は密閉式に
している。なお、図示は省略しているが、溶解槽２７に
は撹拌機構が配備されている。

【００２７】本実施例の場合の溶解方法は、上記第１実
施例（図１）のそれと基本的に共通しているので、説明
を省略する。

【００２８】なお、上記に微粉体の一例として消石灰と
活性炭を挙げたが、液体に溶解し易い微粉体であれば、
それらに限定されるものではない。例えば、トナーや生
石灰、炭酸カルシウムなどについても同様に適用でき
る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
この発明の微粉体の溶解方法とその装置には、次のよう
な優れた効果がある。

【００３０】(1) 消石灰などの微粉体を溶解槽へ移送す
るときに、移送途中はもちろんのこと排出口部での粉塵
の発生を防止できる。また、消石灰などの微粉体を液体
に溶解する際の溶解率が大幅に向上する。

【００３１】(2) 装置全体が簡略化されて小型化が図ら
れるとともに、イニシャルコストおよびランニングコス
トを低減できる。また、ブロワ等を用いた従来の装置に
比べて騒音が低減され、作業環境も一層改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる消石灰の溶解装置の基
本構造を示す正面図である。

【図２】図２(ａ)は浄水場における水処理工程で使用す
る場合の、本発明の実施例にかかる消石灰や活性炭の溶
解装置（溶解設備）を概略的に示す正面図、図２(ｂ)は
一軸偏心ねじポンプ部を拡大して示す断面図である。

【図３】従来の一般的な消石灰の溶解装置の基本構造を
示す正面図である。

【図４】浄水場における水処理工程で使用される従来の
一般的な消石灰の溶解装置（溶解設備）を概略的に示す
正面図である。

【符号の説明】

１・１０ 溶解装置 ２・２２ ホッパー ５・１５ 一軸偏心ねじポンプ ６・２５ 移送管 ７・２６ 排出管 ７ａ 広口部 ８・２７ 溶解槽 ９ 撹拌機構 ９ｂ 撹拌翼

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥した粉末状の消石灰や活性炭などの
   微粉体を水などの液体に溶解する方法において、 前記微粉体を、固気比２０以上となるように空気を導入
   して一軸偏心ねじポンプにより定量移送し、 溶解槽内の液体を撹拌しながら、該液体中に挿入した先
   端部を他の部分に比べて大きく開口させた広口部を有す
   る排出管から前記微粉体を液体中に送り出すことによ
   り、混合させて溶解することを特徴とする微粉体の溶解
   方法。
2. 【請求項２】 前記排出管からの微粉体の平均流速が、
   溶解槽内で液体を撹拌する撹拌翼周速の０．１〜１０％
   になるように前記広口部の開口断面積を設定した請求項
   １記載の微粉体の溶解方法。
3. 【請求項３】 前記微粉体が消石灰で前記液体が水の場
   合に、前記排出管の水中下の挿入深さを５０ｍｍ以上に
   した請求項１または２記載の微粉体の溶解方法。
4. 【請求項４】 乾燥した粉末状の消石灰や活性炭などの
   微粉体の貯留槽と、 該貯留槽の下端排出口に接続され、少量の空気を導入し
   て微粉体を定量移送する一軸偏心ねじポンプと、 該ポンプの吐出口に微粉体供給管を介して基端が接続さ
   れ、先端がラッパ状に開口する排出管と、 液体を貯留し、一定速度で回転する撹拌翼を配備した溶
   解槽とを備えたことを特徴とする微粉体の溶解装置。
5. 【請求項５】 前記排出管のラッパ状の開口を複数の小
   口径孔から構成した請求項４記載の微粉体の溶解装置。