JPH11128706A - 液々混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】混和槽を設置することなく、簡単な装置で大量
の液体と少量の添加液体の両液体を混合することによ
り、設置スペース、建設コスト及び運転コストの低減を
図った液々混合装置を提供する 【解決手段】大径配管中に、そこを流動する大量の液体
の移送方向に直行する方向で、かつ液体の流れによって
回転する回転羽根を有する回転体と該回転体の液体流の
下流で、かつこの流れに対して向流する方向に少量の添
加液体を放出する開口を有する小径配管とを具備させて
両液体を速やかに均一に混合する。

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、混合槽を使用す
ることなく、大量の液体中に少量の添加液体を均一に混
合する装置を提供するものであり、またこの装置を採用
することにより簡便な装置で、かつ短時間で混合を行う
ことができる。例えば、最近活用されているダム工事等
で発生するシルト分を含む大量の水が排出されるので、
この排出された排水中のシルト等の懸濁物を分離するた
めに、凝集剤の希簿水溶液を混合しており、この装置は
このような混合の際に有効に使用できるものである。

【０００２】

【従来の技術】大量の液体中に少量の添加液体を均一に
混合する際の従来技術においては、図４に示す凝集沈殿
技術における凝集剤混和槽にみられるように両液体を混
合する混和槽を使用している。すなわち、図４は無機凝
集剤及び高分子凝集剤を処理対象の原水に混合する場合
を図示するものであり、この場合には、まず無機凝集剤
貯槽１に貯留されている凝集剤稀薄溶液を無機凝集剤混
和槽２中に導入し、ここにおいて攪拌機３にて原水を攪
拌しながら、両者をゆっくりと時間をかけて均一に混合
する。ついで高分子凝集剤貯槽４に貯留されている高分
子凝集剤を攪拌機６を備える高分子凝集混和槽５にて同
様に混合した後、沈降槽７に移送して、ここにおいて充
分に時間をかけ、フロックをより大きく成長させて凝集
物として沈降分離し、上部からは処理水を排出する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来技術において
は、混和槽では、処理対象の原水に凝集剤を混合してフ
ロックを形成するものであり、ここではそのために原水
を混和槽内に１０分間程度滞留させている。またこのフ
ロック形成のためには急激な攪拌を行うことができず、
この滞留は必要なものとされていた。このようなことで
従来技術においては、混和槽の設置、攪拌機の具備及び
フロック形成時間の確保ということが必要であり、それ
に伴い、スペースの確保が必要であると共に、建設コス
ト及び運転コストの上昇という問題を抱えていた。

【０００４】そこで、本発明者らはこれらの問題点を解
消すベく研究開発を行い、開発したのが本発明である。
すなわち、本発明は混和槽を設置することなく、簡単な
装置で大量の液体と少量の添加液体の両液体を混合する
ことにより、設置スペース、建設コスト及び運転コスト
の低減を図った液々混合装置を提供することを目的とす
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は下記構成の本
願発明によって解決される。 （１）一端から他端に大量の液体を流動移送させる大径
配管、大径配管中の大量の液体の流れ方向に直行する方
向で、かつ液体の流れによって回転する回転羽根を有す
る回転体及び該回転体の液体流の近傍下流で、かつこの
流れに対して向流する方向に少量の添加液体を放出する
開口を有する小径配管を備えてなる大量の液体と少量の
添加液体を均一に混合する液々混合装置。 （２）回転体と小径配管の開口の間に、大量の液体の流
れ方向に直行する方向で、液体の流れによって回転する
回転羽根を有する副回転体を備え、かつこの副回転体と
回転体の回転方向を反対方向とせしめる前記（１）項記
載の液々混合装置。 （３）大量の液体の流れ方向からみて小径配管の開口の
下流側の大径配管中に大量の液体の流れ方向に直行する
方向に回転する副回転体を備え、この副回転体と回転体
の回転方向を反対方向とせしめる前記（１）項記載の液
々混合装置。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明を図面に記載された装置に
基づいて、大径配管中を流動移送する液体、すなわち処
理対象液については、シルト等を主成分とする濁水と
し、少量の添加液体については、凝集剤の希薄水溶液と
して、この両者を混合する場合を例として具体的に説明
する。

【０００７】図１の装置においては、大径配管１１中に
回転羽根１３を備える回転体１２が配置されており、こ
の配管中をシルト等を主成分とする濁水（以下原水とい
う）が左から右に流動移送される。この回転羽根１３
は、原水の左から右への流れ方向と直行する方向で回転
するように配置されていて、その回転は原水の流動によ
って行うものであり、外部駆動源を必要としない。原水
の流れ方向からみて、この回転体の下流側には、少量の
添加液体である凝集剤希薄溶液を放出させる小径配管１
５が配置されおり、その開□１６の向きはそこから放出
する希薄溶液が原水の流れ方向に向流する方向となって
いる。この装置では、原水は回連体を通過した後に乱流
を形成し、小径配管から放出する凝集剤希薄溶液はこの
乱流状態にある原水と向流状態で遭遇して両者は強力か
つ速やかに均一に混合される。

【０００８】図２は、図１に示す回転体１２のほかにも
う一つ回転体を備える別の１態様（以下第１変形態様と
いう）を開示するものである。この装置においては、回
転体１２と小径配管１５の開口１６の間に、配管１１中
の原水の移送方向に直行する方向に回転する２個目の回
転体、すなわち副回転体２２を備え、かつ副回転体と回
転体の回転方向は反対方向となっている。図３も、図２
と同様に、図１に示す回転体１２のほかにもう一つ回転
体を備える更に別の１態様（以下第２変形態様という）
を開示するものである。この装置においては、大径配管
１１中を流動する原水の流れ方向からみて、小径配管１
５の開口１６の下流側の大径配管中に原水の流れ方向に
直行する方向に回転する２個目の回転体、すなわち副回
転体３２を備え、かつ副回転体と回転体の回転方向は反
対方向となっている。

【０００９】大径配管中を流動する処理液は、その流動
エネルギーによって回転体の回転羽根を回転すると共に
回転体通過後には乱流を発生させ、この乱流により凝集
剤等の少量の添加液体（以下添加液という）との混合を
効率的に行うものであるから、その流速は０．５ｍ／s
ｅc以上であることが必要であり、これより低いと充分
な混合を行うことができないので、先の範囲に流速を維
持することが好ましい。

【００１０】添加液を移送する小径配管は、その開口が
回転体の下流側に配置され、そこから放出する添加液が
回転体の下流側に形成される処理液の乱流領域中に流入
されるようにするものであるから、回転体と開口問の距
離は、大径配管の直径及び処理液の流速等によって多少
違いはあるが、５０〜５００ｍｍの範囲が好ましい。ま
た、添加液の放出方向は、処理液の流れに対して向流と
することが必要であり、この向流が効率的な混含をもた
らすものであり、順流とした場合には混合が不十分なも
のとなる。

【００１１】この小径配管の開口が回転体に対面する位
置については、特に限定されるものではないが、対面す
る回転体からみて、その中心付近に対向するように開口
を配置するのがよいが、中心にある回転軸に対面する位
置に配置することは、両液の混合効率からみて避けるの
がよい。

【００１２】回転体については、その構造は特に限定さ
せるものではなく、中心に回転軸を有する各種の既知の
ものが採用でき、例えば一軸のスクリュー方式あるいは
ペアリング方式等のものが使用できる。駆動源を有する
点では異なるものの、身近にあるもので類似したものと
しては、扇風機あるいは換気扇等が例示できる、回転羽
根の数については、複数枚であればよく、特に制限させ
るものではないが、コストの点からして２〜８枚が好ま
しい。回転羽根の構造についても、それは前記するよう
に配管中を移動する処理液のエネルギーによって回転す
るものであるから、かかる機能を有するものであるなら
何等制限されることなく採用できる。

【００１３】回転羽根外端部と大径配管の内壁との間隙
については、狭い方が好ましいが、ここを通過後乱流が
効率的に形成される範囲にあれぱよく、特段限定される
ことはないが、具体的には３〜１０ｍｍ程度の範囲が好
ましい。本発明においては、回転体の回転は、モーター
等の外部駆動源を使用するものではなく、配管中を流動
する処理液のエネルギーを利用するものであり、その結
果稼働エネルギーが不要という得点もある。

【００１４】本発明においては、前記したように２つの
変形態様があり、いずれも回転体のほかにもう一つの回
転体、すなわち副回転体を設置している。その場合の第
１変形態様においては、副回転体は、回転体、すなわち
主回転体と小径配管の開口の間に配置されており、第２
変形態様においては、小径配管の開口の下流側に配置さ
れている、そして両回転体の回転羽根の回転方向は反対
方向とすることが必要である。第１変形態様において
は、副回転体は処理液の流れが乱流の状態の範囲にある
地域に設置するのが好ましい。

【００１５】第２変形態様においては、副回転体は処理
液の流れが乱流状態の範囲にある地域に設置するのが好
ましい。処理液の流速あるいは大径配管の管径等によっ
て、多少違いはあるものの、具体的には小径配管の開口
と副回転体問の距離は５０〜５００ｍｍ程度の範囲が好
ましい。副回転体の構造及び機能は主回転体と同一のも
のでよい、大径配管中に２つの回転体を設置する場合に
は、完全に同一構造で回転方向のみが異なるものを採用
するのが好ましいが、前記した構造及び機能を有する限
り、完全に一致してなくともよい。

【００１６】この液々混合装置を凝集剤希薄溶液の混合
に使用する場合には、使用する凝集剤は何等限定される
ことなく、各種の凝集剤が使用できる。使用できる凝集
剤としては、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸ア
ルミニウム、アルミン酸ナトリウム、硫酸第１鉄、硫酸
第２鉄及びポリ硫酸鉄等の無機塩あるいはアルギン酸ナ
トリウム、ＣＭＣ−Ｎａ、水溶性尿素樹脂、ポリアクリ
ル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解塩及
びポリアクリルアミド等の高分子凝集剤が例示できる。
また、その際の希薄溶液の濃度は、使用する凝集剤によ
って、多少の違いはあるが、無機凝集剤は１０〜１００
％、有機高分子凝集剤の場合はその粘性から０．０５〜
０．２ｗｔ％が好ましい。さらに、この液々混合装置が
処理対象とする混合操作は、処理液への凝集剤溶液の混
合だけでなく、酸あるいはアルカリ添加による中和、生
物処理のための処理液への栄養塩類溶液の混合等の大量
の液体に少量の添加液体を混合する各種の液々混合に対
応できる。

【００１７】

【実施例】この実施例では、直径２５ｍｍの大径配管中
に 回転羽根を４枚備える回転体と直径１０ｍｍの小径
配管を具備する液々混合装置を使用した。小径配管の開
口は回転体の下流５０ｍｍに位置させ、大径配管に流速
１．０ｍ／ｓｅｃで原水を流通させると同時に小径配管
にはＰＡＣからなる凝集剤の１０ｗｔ％希薄溶液を流通
させた。このようにすることで原水と稀薄溶液は即座に
混合し、その混合時間は混和槽を使用する場合に比し、
極端に短縮することができた。

【００１８】そして混合後沈降槽にて、形成された凝集
物を沈降分離したが、混和槽を使用した場合と同等の時
間で、良好に分離できた。以上のとおりであるから、本
発明の装置を使用して凝集剤希薄溶液を添加混合して
も、混和槽を使用して混合した場合と比し、沈降槽にお
いて、遜色なく凝集物を沈降させることができる。すな
わち凝集剤の混合に要する時間が極端に短縮されたにも
かかわらず、沈降時間が長くなることもなく、凝集物を
沈降槽にて効率的に沈降させることができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明では、従来技術におけるように攪
拌機を具備する混和槽を使用することもなく、処理液が
流動移送されている配管中に処理液の流動によって回転
する羽根を備える回転体を設置するだけであるから、そ
のためのスペースを確保する必要もなく、また回転羽根
を駆動するためのエネルギーも不要であり、その結果、
設置スぺース、建設コスト及び運転コストの低減を図る
ことができるというメリットがある。さらに、この装置
を凝集剤希薄溶液の混合に使用した場合には、混和槽を
使用した場合のようにフロックを形成するための１０分
間程度の滞留時間を必要とすることもなく、それにもか
かわらず、混和槽を使用した場合と比較して、遜色なく
凝集物を沈降分離することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液々混合装置の断面説明図。

【図２】本発明の第１変形態様の液々混合装置の断面説
明図。

【図３】本発明の第２変形態様の液々混合装置の断面説
明図。

【図４】従来装置の説明図。

【符号の説明】

１１ 大径配管 １２ 回転体 １３ 回転羽根 １５ 小径配管 １６ 小径配管の開口 ２２ 副回転体 ３２ 副回転体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 一端から他端に大量の液体を流動移送さ
   せる大径配管、大径配管中の大量の液体の流れ方向に直
   行する方向で、かつ液体の流れによって回転する回転羽
   根を有する回転体及び該回転体の液体流の近傍下流で、
   かつこの流れに対して向流する方向に少量の添加液体を
   放出する開口を有する小径配管を備えてなる大量の液体
   と少量の添加液体を均一に混合する液々混合装置。
2. 【請求項２】 回転体と小径配管の開口の間に、大量の
   液体の流れ方向に直行する方向で、液体の流れによって
   回転する回転羽根を有する副回転体を備え、かつこの副
   回転体と回転体の回転方向を反対方向とせしめる請求項
   １記載の液々混合装置。
3. 【請求項３】 大量の液体の流れ方向からみて小径配管
   の開口の下流側の大径配管中に大量の液体の流れ方向に
   直行する方向に回転する副回転体を備え、この副回転体
   と回転体の回転方向を反対方向とせしめる請求項１記載
   の液々混合装置。