JPH11128707A - 大量の液体に少量の液体を混合する装置 - 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
大量の液体に少量の液体を混合する装置を提供する。 【解決手段】大径配管中に、そこを流動する大量の液体
の流れに対して向流する方向に少量の液体を放出する開
口を有する小径配管と、この開口の下流で、かつ大量の
液体の流れ方向に直行する方向に大径配管の中心から放
射状に延びる複数の固定羽根からなる乱流形成装置とを
具備させ、乱流形成装置通過後に旋回する乱流を形成し
て両液体を速やかに混合する。

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、ダム工事から発生する濁水中のシル
ト分等の懸濁物を分離するために凝集剤の希薄水溶液を
混合する際において、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合槽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
消すべく研究開発を行い、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
減を図った大量の液体に少量の液体を混合する装置を提
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
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、この液体流れに対して向流する方向に少量の液体
を放出する開口を有する小径配管及びこの開口の下流
で、かつ大量の液体の流れ方向に直行する方向に大径配
管の中心から放射状に延びる複数の固定羽根からなる乱
流形成装置を具備する大量の液体と少量の液体を均一に
混合する大量の液体に少量の液体を混合する装置。 （２）乱流形成装置の下流側に大量の液体の流れ方向に
直行する方向で大径配管の中心から放射状に延びる複数
の固定羽根からなる副乱流形成装置をさらに配置し、両
乱流形成装置の通過後の液の旋回方向を逆方向となるよ
うに両乱流形成装置の固定羽根を配置した前記（１）項
記載の大量の液体に少量の液体を混合する装置。 （３）小径配管の開口の上流側に大量の液体の流れ方向
に直行する方向で大径配管の中心から放射状に延びる複
数の固定羽根からなる副乱流張成装置をさらに配置し、
両乱流形成装置の通過後の液の旋回方向を逆方向となる
ように両乱流形成装置の固定羽根を配置した前記（１）
項記載の大量の液体に少量の液体を混合する装置。

【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、シルト等を含んだ濁水とし、少量
の液体については、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
少量の液体である凝集剤希薄溶液を放出させる小径配管
１５の開口１６と固定羽根１３を備える乱流形成装置１
２とが配置されており、この配管中を土砂を合んだベン
トナイト等を主成分とする泥水（以下原水という）が左
から右に流動移送される。開口１６は、原水の流れ方向
からみて上流側に配置され、かっそこから放出する凝集
剤の希薄溶液が原水の流れ方向に向流する方向に向いて
いる。

【０００８】この開口の下流側には固定羽根１３を備え
る乱流形成装置１２が配置されている。この混合装置に
おいて、左から右に流動移送される原水は、開口１３か
ら放出する凝集剤希薄溶液と向流方向で出会うことか
ら、そこにおいて混合が積極的に開始され、この状態で
両液は、乱流形成装置の固定羽根を通過する。その結果
両液は旋回流を形成し、通過後は乱流状態となり、両液
の混合がより促進され、両液は速やかに均一に混合され
る。

【０００９】図２は、図１に示す乱流形成装置１２のほ
かにもう一つ乱流形成装置を備える別の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、乱流形成装置１２の下流側に、大量の液体の
流れ方向に直行する方向で大径配管の中心から放射状に
延びる複数の固定羽根からなる乱流形成装置、すなわ乱
流形成装置をさらに配置している。そして乱流形成装置
と副乱流形成装置の固定羽根の傾斜方向は反対向きにな
っており、その結果両乱流装置通過後の液体の旋回方向
は逆方向となる。

【００１０】図３も、図２と同様に、図１に示す乱流形
成装置１２のほかにもう一つ乱流形成装置を備える更に
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１５の開口１６の
上流側に、大量の液体の流れ方向に直行する方向で大径
配管の中心から放射状に延びる複数の固定羽根からなる
乱流形成装置、すなわち副乱流形成装置をさらに配置し
ている。そして乱流形成装置と副乱流形成装置の固定羽
根の傾斜方向は反対向きになっており、その結果両乱流
装置通過後の液体の旋回方向は逆方向となる。

【００１１】大径配管中を流動する処理液は、乱流形成
装置を通過することによって、旋回する乱流を発生さ
せ、この乱流により凝集剤等の少量の液体（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／ｓｅｃ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は重要なことである。

【００１２】添加液を移送する小径配管については、開
口は、そこから放出する添加液が処理液流れに対して向
流する方向に配置され、両液が開口付近で混合を開始
し、その後この状態で両液は、乱流形成装置の固定羽根
を通過し、旋回流を形成し、通過後は乱流状態となるも
のであるから、開口と乱流形成装置間の距離は、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
液の向流による初期の混合が効率的な混合をもたらすも
のであり、順流とした場合には混合が不均一、不十分な
ものとなり、不適切である。

【００１３】この小径配管の開口については、大径配管
の中心から放射状に延びる方向における位置は、特に限
定されるものではないが、下流側に位置する乱流形成装
置において、適切な旋回流を形成して、両液を速やかに
均一に混合するためには、中心付近に開口を配置するの
がよい。

【００１４】乱流形成装置については、その構造は特に
限定させるものではなく、大径配管の中心から管内壁に
向かって放射状に延びる羽根を配置する構造のものな
ら、各種のものが採用できる。またその羽根の構造も中
心から外方に向かうと共に左から右に流れる旋回流を形
成できるものなら、適宜の構造が採用できる。固定羽根
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、の点からして２〜８枚が好ましい。

【００１５】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、いずれも乱流形成装置のほかにもう一
つの乱流形成装置、すなわち副乱流形成装置を設置して
いる。その場合の第１変形態様においては、副乱流形成
装置は、乱流形成装置、すなわち主乱流形成装置の下流
側に配置されており、第２変形態様においては、小径配
管の開口の上流側に配置されている。両乱流形成装置間
の距離については、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５０
〜５００ｍｍ程度の範囲が好ましい。

【００１６】第２変形態様においては、副乱流形成装置
はそこを通過したことにより形成された旋回する乱流の
処理液が、その状態を維持している範囲内に小径配管の
開口を配置するのが好ましい。したがって、小径配管の
開口と副乱流形成装置間の距離ついては、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５０〜５００ｍｍ程度の範囲が好まし
い。副乱流形成装置の構造及び機能は主乱流形成装置と
同一のものでよい。大径配管中に２つの乱流形成装置を
設置する場合には、完全に同一構造で固定羽根の傾斜方
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、

【００１７】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、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−Ｎ
ａ、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、無機凝集剤では１０〜１００％、高分子凝集剤で
は粘性から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液体を混合する
各種の液々混合に対応できる。

【００１８】

【実施例】この実施例では、直径２５ｍｍの大径配管中
に 固定羽根４枚を備える乱流形成装置と直径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
管の開口は乱流形成装置の上流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。

【００１９】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。

【００２０】

【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旋回する乱流を形成すると
ころの固定羽根を備える乱流形成装置を設置するだけで
あるから、そのためのスペースを確保する必要もなく、
また回転する機構及び構造も存在しないから、設置スペ
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、また構造もより簡単であ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、混合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 乱流形成装置 １３ 固定羽根 １５ 小径配管 １６ 小径配管の開口 ２２ 副乱流形成装置 ３２ 副乱流形成装置

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、この液体流れに対して向流する方向に少量
   の液体を放出する開口を有する小径配管及びこの開口の
   下流で、かつ大量の液体の流れ方向に直行する方向に大
   径配管の中心から放射状に延びる複数の固定羽根からな
   る乱流形成装置を具備する大量の液体と少量の液体を均
   一に混合する大量の液体に少量の液体を混合する装置。
2. 【請求項２】乱流形成装置の下流側に大量の液体の流れ
   方向に直行する方向で大径配管の中心から放射状に延び
   る複数の固定羽根からなる副乱流形成装置をさらに配置
   し、両乱流形成装置の通過後の液の旋回方向を逆方向と
   なるように両乱流形成装置の固定羽根を配置した請求項
   １記載の大量の液体に少量の液体を混合する装置。
3. 【請求項３】小径配管の開口の上流側に大量の液体の流
   れ方向に直行する方向で大径配管の中心から放射状に延
   びる複数の固定羽根からなる副乱流張成装置をさらに配
   置し、両乱流形成装置の通過後の液の旋回方向を逆方向
   となるように両乱流形成装置の固定羽根を配置した請求
   項１記載の大量の液体に少量の液体を混合する装置。