特許 6267594 高速攪拌装置および凝集攪拌方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6267594

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】高速攪拌装置および凝集攪拌方法

(51)【国際特許分類】

   B01F 7/18 20060101AFI20180115BHJP

   B01F 3/12 20060101ALI20180115BHJP

   B01F 15/00 20060101ALI20180115BHJP

   C02F 1/52 20060101ALI20180115BHJP

   C02F 11/14 20060101ALI20180115BHJP

【ＦＩ】

   B01F7/18 BZAB

   B01F3/12

   B01F15/00 Z

   C02F1/52 Z

   C02F11/14 A

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-132447(P2014-132447)

(22)【出願日】2014年6月27日

(65)【公開番号】特開2016-10741(P2016-10741A)

(43)【公開日】2016年1月21日

【審査請求日】2017年2月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】591030651

【氏名又は名称】水ｉｎｇ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(72)【発明者】

【氏名】加藤 宏行

(72)【発明者】

【氏名】板山 倫也

(72)【発明者】

【氏名】森田 智之

【審査官】 増田 健司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２３７０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１０８３１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１４９２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第８６３０５５（ＧＢ，Ａ）

【文献】 実開昭５０−１１１３３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５９−１１００３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５４−１１８４５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６０−４２３４２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｆ ７／１８

Ｂ０１Ｆ ３／１２

Ｂ０１Ｆ １５／００

Ｃ０２Ｆ １／５２

Ｃ０２Ｆ １１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を攪拌する高速攪拌装置であって、
駆動源により回転される回転軸と、
前記回転軸に連結された攪拌羽根と、
前記回転軸と同軸上に配置され、前記攪拌羽根を収容する円筒部材と、
前記円筒部材の内周面に固定された複数のバッフルと、
前記回転軸の長手方向に沿って並び、前記攪拌羽根を挟むように配置された先端側円板および後端側円板と、を備え、
前記複数のバッフルは、前記攪拌羽根の周囲に配置されていることを特徴とする高速攪拌装置。

【請求項2】

前記複数のバッフルのそれぞれは、多角形状の横断面を有していることを特徴とする請求項１に記載の高速攪拌装置。

【請求項3】

前記懸濁物質を含む原液を前記円筒部材に導入する流入配管と、当該原液を前記円筒部材から排出する排出配管とが前記円筒部材の側面に接続され、
前記円筒部材内を通過する原液の流れ方向は、前記回転軸に対して垂直であることを特徴とする請求項１または２に記載の高速攪拌装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか一項に記載の高速攪拌装置に、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を供給し、
前記高速攪拌装置で、前記原液と前記凝集剤とを攪拌することにより、前記原液と前記凝集剤とを混合させ、
前記凝集剤が混合された原液を凝集混和槽に供給し、
前記凝集混和槽で、凝集剤を再添加して前記原液を攪拌することにより、凝集フロックを形成することを特徴とする凝集攪拌方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を高速攪拌することにより、凝集剤と当該原液とを均一に混合させる高速攪拌装置に関する。また、本発明は、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を高速攪拌装置で高速攪拌した後で、低速攪拌装置で低速攪拌する凝集攪拌方法に関する。本明細書において、原液とは、処理される液体をいう。

【背景技術】

【0002】

従来、懸濁物質を含む原液から当該懸濁物質を分離するために、スクリュープレス式、ベルトプレス式、遠心式、真空式、フィルタプレス式、あるいは多重円板式といった様々な方式の脱水機が用いられている。懸濁物質を含む原液としては、し尿汚泥、下水汚泥、または民間産業排水汚泥などが挙げられるが、その他にも浄水場の原水、食料品原料液、化粧品原料液、製紙原料液、または工業用の原料液が、懸濁物質を含む原液に含まれる。この懸濁物質を含む原液を脱水機で脱水するための前処理として、当該原液に凝集剤を注入し、凝集剤が注入された原液を攪拌することで原液内に懸濁物質の凝集フロックを形成させることが行われる。

【0003】

凝集フロックを形成させるために、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を高速攪拌装置で高速攪拌した後で、低速攪拌装置で低速攪拌する２段階攪拌を行うことが知られている。高速攪拌装置で、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を高速攪拌することにより、凝集剤が懸濁物質を含む原液と均一に混合させられる。高速攪拌後の原液を、低速攪拌装置で低速攪拌することで、凝集フロックが造粒させられる。このように凝集フロックを造粒させることで、脱水機での脱水効率が高められる。

【0004】

従来の高速攪拌装置の側面図が図８に示される。従来の高速攪拌装置１０１は、Ｔ字型配管（所謂チーズ配管）１６０の第１開口端部および第２開口端部にそれぞれ接続された上流側配管１３０および下流側配管１３３と、Ｔ字型配管１６０の第３開口端部から挿入された回転軸１０３に取り付けられた攪拌羽根１０５とを備えている。回転軸１０３は、モータなどの駆動源１０２に接続されている。

【0005】

駆動源１０２により回転軸１０３を回転させると、回転軸１０３と共に攪拌羽根１０５が回転する。Ｔ字型配管１６０の第３開口端部にはフランジ１２６が設けられており、フランジ１２６には、回転軸１０３が貫通する貫通孔が設けられた蓋プレート１２５が固定される。そして、蓋プレート１２５に設けられた貫通孔には、シール装置１１６が設けられる。このシール装置１１６は、回転軸１０３の回転を許容しながら、原液の漏洩を防止する軸封装置である。シール装置１１６として、例えば、メカニカルシールやグランドパッキンが用いられる。

【0006】

このような構成で、攪拌羽根１０５を高速で回転させることにより、上流側配管１３０から流入してくる原液をＴ字型配管１６０内で高速攪拌している。凝集剤が注入された原液は、Ｔ字型配管１６０内で攪拌羽根１０５の高速回転により攪拌され、その結果、当該懸濁物質を含む原液は凝集剤と均一に混合される。

【0007】

しかしながら、Ｔ字型配管１６０の内周面と攪拌羽根１０５との間の隙間は均一ではない。すなわち、Ｔ字型配管１６０の内周面と攪拌羽根１０５との間の隙間が大きい箇所もあれば、小さい箇所も存在している。そのため、凝集剤を原液内に均一に混合させることが難しい。攪拌羽根１０５をより高速で回転させることで、原液に凝集剤を均一に混合させることは可能ではあるが、攪拌羽根１０５の高速回転に起因してシール装置１１６の寿命は短くなってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】国際公開第２０１２／１０８３１２号パンフレット

【特許文献2】特開２０１０−４３７号公報

【特許文献3】特開２００８−１４９２５６号公報

【特許文献4】特開２００８−１００１４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、凝集剤を、懸濁物質を含む原液に効率良く且つ均一に混合させることのできる高速攪拌装置を提供することを目的とする。また、本発明は、この高速攪拌装置で高速攪拌した後で、低速攪拌装置で低速攪拌する凝集攪拌方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を攪拌する高速攪拌装置であって、駆動源により回転される回転軸と、前記回転軸に連結された攪拌羽根と、前記回転軸と同軸上に配置され、前記攪拌羽根を収容する円筒部材と、前記円筒部材の内周面に固定された複数のバッフルと、前記回転軸の長手方向に沿って並び、前記攪拌羽根を挟むように配置された先端側円板および後端側円板と、を備え、前記複数のバッフルは、前記攪拌羽根の周囲に配置されていることを特徴とする。

【0011】

本発明の好ましい態様は、前記複数のバッフルのそれぞれは、多角形状の横断面を有していることを特徴とする。
本発明の一参考例は、前記複数のバッフルのそれぞれは、前記回転軸の長手方向に沿って並ぶ分割体から構成されていることを特徴とする。

【0012】

本発明の一参考例は、前記円筒部材の開口端部を閉じる蓋部材をさらに備え、前記蓋部材は、前記円筒部材に着脱自在に取り付けられることを特徴とする。これにより、高速攪拌装置の開放点検が容易となる。
本発明の一参考例は、前記円筒部材の開口端部を閉じる蓋部材をさらに備え、前記蓋部材に前記先端側円板が取り付けられていることを特徴とする。
本発明の一参考例は、前記懸濁物質を含む原液を前記円筒部材に導入する流入配管と、当該原液を前記円筒部材から排出する排出配管とが前記円筒部材の側面に接続され、前記流入配管が延びる方向に対する、前記排出配管が延びる方向の角度は、９０°以上２７０°以下であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記懸濁物質を含む原液を前記円筒部材に導入する流入配管と、当該原液を前記円筒部材から排出する排出配管とが前記円筒部材の側面に接続され、前記円筒部材内を通過する原液の流れ方向は、前記回転軸に対して垂直であることを特徴とする。

【0013】

本発明の他の態様は、上記高速攪拌装置に、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を供給し、前記高速攪拌装置で、前記原液と前記凝集剤とを攪拌することにより、前記原液と前記凝集剤とを混合させ、前記凝集剤が混合された原液を凝集混和槽に供給し、前記凝集混和槽で、凝集剤を再添加して前記原液を攪拌することにより、凝集フロックを形成することを特徴とする凝集攪拌方法である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、攪拌羽根が固定される回転軸と同軸上に設けられる円筒部材内に、攪拌羽根が収容される。したがって、円筒部材と攪拌羽根との間の隙間は攪拌羽根の回転方向の全周で均一になるので、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を均一に攪拌できる。結果として、凝集剤を原液と均一に混合させることが可能になる。また、円筒部材の内周面には、バッフルが設けられる。攪拌羽根によって攪拌される原液は、このバッフルに衝突することで乱流を形成し、渦を発生させることができるので、凝集剤を短時間で効率良く原液と混合させることができる。さらには、攪拌羽根を中速で回転させても凝集剤および原液を十分に攪拌できるので、結果として、電動機などの駆動源の消費動力を少なくし、軸封装置の寿命を伸ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る高速攪拌装置の側面図である。

【図2】図１のＡ−Ａ線における断面図である。

【図3】図１のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図4】本発明の別の実施形態に係る高速攪拌装置の、図２に対応する断面図である。

【図5】本発明のさらに別の実施形態に係る高速攪拌装置の、図３に対応する断面図である。

【図6】本発明のさらに別の実施形態に係る高速攪拌装置の、図２に対応する断面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る高速攪拌装置が組み込まれた凝集攪拌装置の一例を示す概略フロー図である。

【図8】従来の高速攪拌装置の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る高速攪拌装置の側面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線における断面図である。図１、図２、および図３に示す高速攪拌装置１は、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を高速で攪拌する装置である。懸濁物質を含む原液としては、し尿汚泥、下水汚泥、民間産業排水汚泥などが挙げられるが、その他にも浄水場の原水、食料品原料液、化粧品原料液、製紙原料液、または工業用の原料液が、懸濁物質を含む原液に含まれる。本明細書中における原液とは、高速攪拌装置１で処理される液体の総称である。

【0017】

高速攪拌装置１は、モータなどの駆動源２と、駆動源２に接続されて、当該駆動源２により回転する回転軸３と、回転軸３に連結された攪拌羽根５と、回転軸３と同軸上に配置された円筒部材７と、を備える。攪拌羽根５は、円筒部材７内に収容される。このように、円筒部材７が回転軸３と同軸上に配置されているので、攪拌羽根５と円筒部材７との隙間が攪拌羽根５の回転方向の全周で均一になる。その結果、この高速攪拌装置１で攪拌される原液を均一に攪拌できるので、凝集剤と、懸濁物質を含む原液とを均一に混合させることが可能になる。

【0018】

円筒部材７の上端には、フランジ２６が設けられ、このフランジ２６には、相フランジ２５が固定される。相フランジ２５には、回転軸３が貫通する貫通孔２５ａが開口している。この貫通孔２５ａから、高速攪拌装置１を流れる原液が漏洩しないように、貫通孔２５ａと回転軸３との隙間はシール装置１６によってシールされる。このシール装置１６は、回転軸３の回転を許容しながら、原液の漏洩を防止する軸封装置である。シール装置１６として、例えば、メカニカルシールやグランドパッキンが用いられる。

【0019】

図示した例の高速攪拌装置１は、インラインミキサーとして構成されている。インラインミキサーとは、配管に組み込まれた混合機のことを言う。図１および図２に示すように、円筒部材７の側面には、懸濁物質を含む原液を円筒部材７に導入する流入配管２０と、当該原液を円筒部材７から排出する排出配管２１とが接続されている。これら流入配管２０と排出配管２１とは、高速攪拌装置１の一部を構成する。流入配管２０と排出配管２１は、一直線上に配置されている。したがって、流入配管２０から流入してきた原液は、円筒部材７を通って直線的に排出配管２１に流れる。また、流入配管２０と排出配管２１は、それぞれ円筒部材７の側面に垂直に接続されるので、流入配管２０が延びる方向と、排出配管２１が延びる方向は、攪拌羽根５が連結される回転軸３に対して垂直である。したがって、円筒部材７内を通過する原液の流れ方向は、回転軸３に対して垂直になる。

【0020】

流入配管２０の円筒部材７に接続される端部とは逆側の端部には、フランジ２３が取り付けられており、同様に、排出配管２１の円筒部材７に接続される端部とは逆側の端部には、フランジ２４が取り付けられている。フランジ２３は、高速攪拌装置１の上流側に配置される上流側配管３０に設けたフランジ３１に接続され、同様に、フランジ２４は、高速攪拌装置１の下流側に配置される下流側配管３３に設けたフランジ３４に接続される。このように上流側配管３０と下流側配管３３とを、高速攪拌装置１を介して連結することで、高速攪拌装置１はインラインミキサーとして構成される。

【0021】

攪拌羽根５は、回転軸３から着脱可能な円筒状の軸部材１７と、軸部材１７の周方向に沿って等間隔で配列された複数の翼１８とを備える。本実施形態では、４枚の翼１８が軸部材１７の外周面に固定されている。図２に示されるように、攪拌羽根５を上方から眺めると、軸部材１７の外周面から翼１８が外側に放射状に延びている。翼１８は、軸部材１７の外周面から外側に放射状に延びると共に、図３に示されるように、回転軸３の長手方向と平行な方向にも延びる。なお、翼１８の枚数は、４枚に限定されない。例えば、翼１８の枚数を５枚以上にしてもよいし、３枚以下にしてもよい。

【0022】

攪拌羽根５の軸部材１７の中心部には、回転軸３が嵌入される貫通孔が形成されており、当該貫通孔には、回転軸３に設けられたキー（図示せず）が挿入されるキー溝（図示せず）が設けられている。回転軸３のキーを攪拌羽根５のキー溝に係合させると共に、回転軸３の末端に締結部材１０を装着して締結部材１０を締め付けることにより、攪拌羽根５が回転軸３に固定される。締結部材１０は、例えば、回転軸３の末端に形成されたねじ溝に螺合するナットである。駆動源２によって回転軸３を回転させると、攪拌羽根５は回転軸３と共に回転する。攪拌羽根５は約１０００〜３６００ｍｉｎ^−１の回転速度であって、翼１８の最外周の周速（羽根先端の周速）が４ｍ／ｓ以上２０ｍ／ｓ以下であるような、高速で回転させられる。最適回転速度は、原液の量や性状により異なる。

【0023】

円筒部材７の内周面には、攪拌羽根５に近接する複数のバッフル１５が設けられる。本実施形態では、４つのバッフル１５が設けられている。これらバッフル１５は、攪拌羽根５を囲むように配置されており、回転する攪拌羽根５がバッフル１５に接触しないように、攪拌羽根５とバッフル１５との間には隙間が形成されている。各バッフル１５は、回転軸３の長手方向と平行な方向に延びている。回転軸３は、高速攪拌装置１の円筒部材７に流れ込む原液の流れ方向に対して垂直な方向に延びているので、バッフル１５も原液の流れ方向に対して垂直な方向に延びる。

【0024】

図２に示されるように、本実施形態のバッフル１５は、板材から構成されており、矩形状の横断面を有している。バッフル１５は、円筒部材７の内周面に設置される。また、図２に示される実施形態では、バッフル１５は、原液の流れ方向に垂直な面であって、円筒部材７の中心を通る面から、攪拌羽根５の回転方向の上流側と下流側に３５°離間した４方向の位置に設けられている。さらに、図３に示されるように、各バッフル１５は、回転軸３の長手方向に沿って並ぶ分割体１５ａ，１５ｂから構成されている。これら分割体１５ａ，１５ｂの間には、回転軸３の長手方向に沿った隙間１５ｃが形成されている。

【0025】

バッフル１５の配置位置や枚数は、図示した例に限定されない。例えば、バッフル１５を、原液の流れ方向に垂直な面であって、円筒部材７の中心を通る面から３５°とは異なる角度で離間した４方向の位置に設けてもよい。また、一体物として構成されたバッフル（すなわち、複数の分割体から構成されていないバッフル）を用いることもできるし、あるいは、バッフルを３つ以上の分割体から構成し、当該３つ以上の分割体を、回転軸３の長手方向に沿って離間して配置してもよい。

【0026】

攪拌羽根５によって攪拌された原液は、円筒部材７の内周面に設けたバッフル１５に衝突することで乱流を形成し、円筒部材７内に渦を発生させる。その結果、懸濁物質を含む原液と凝集剤とを、短時間で効率良く混合させることができる。特に、各バッフル１５は、回転軸３に沿って並ぶ複数の（図示した例では２つの）分割体１５ａ，１５ｂから構成されているので、これら分割体１５ａ，１５ｂの間の隙間１５ｃを流れる原液の流速と、バッフル１５に衝突して流れを阻害された原液の流速との間に速度差が生じる。そして、この速度差に起因して円筒部材７内に渦が発生するので、凝集剤が注入された原液をより効率良く攪拌することができる。

【0027】

本実施形態の高速攪拌装置１によれば、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を効率良く攪拌することができるので、従来の高速攪拌装置に比べて攪拌羽根５の回転速度を低くすることができる。攪拌羽根５の回転速度を低くすることができれば、高速攪拌装置１からの原液の漏洩を防止するシール装置１６にかかる負荷を低減することができる。その結果、高速攪拌装置１のメンテナンス頻度を低減することができる。

【0028】

円筒部材７の開口端部には蓋部材２８が着脱自在に取り付けられている。蓋部材２８は、例えば、円筒部材７の外周端部に固定されたフランジ２９に接続される閉止フランジである。蓋部材２８は、円筒部材７内に配置された円柱状のプラグ３９を備えている。蓋部材２８の外周部には、複数の貫通孔が設けられており、フランジ２９にも、この貫通孔に対応する位置に貫通孔が設けられる。蓋部材２８の貫通孔とフランジ２９の貫通孔とを位置合わせして、この両方の貫通孔にボルト３５を挿入し、当該ボルト３５をナット３６で締結することで、蓋部材２８がフランジ２９に固定される。ボルト３５からナット３６を外せば、蓋部材２８をフランジ２９から取り外すことができる。高速攪拌装置１のメンテナンス時に、蓋部材２８を円筒部材７から取り外すだけで、作業者は、容易に攪拌羽根５をメンテナンスすることができる。

【0029】

図３に示されるように、先端側円板３０および後端側円板３１が、攪拌羽根５を挟むように回転軸３の長手方向に沿って並んでいる。これら先端側円板３０および後端側円板３１は、攪拌羽根５に近接して配置されている。先端側円板３０と後端側円板３１は、回転軸３の長手方向に対して垂直な円板で構成されており、先端側円板３０および後端側円板３１の中心は回転軸３の中心に一致している。また、先端側円板３０と後端側円板３１は、円筒部材７の内径よりも小さく、攪拌羽根５の直径よりも大きな直径を有している。

【0030】

後端側円板３１は、回転軸３に固定されており、回転軸３と共に回転する。先端側円板３０は、蓋部材２８のプラグ３９に固定されており、攪拌羽根５が回転しても、先端側円板３０は回転しない。先端側円板３０と攪拌羽根５との間、および後端側円板３１と攪拌羽根５との間には、均一な狭い隙間が形成されている。図３に示すように、円板３０，３１と攪拌羽根５との隙間は、バッフル１５と攪拌羽根５との隙間とほぼ同じ大きさである。このように攪拌羽根５の全体には均一な隙間が形成されているので、攪拌羽根５は、原液を効率良く攪拌することができる。その結果、凝集剤と、懸濁物質を含む原液とを効率良く混合することができる。

【0031】

図４は、本発明の別の実施形態に係る高速攪拌装置の、図２に対応する断面図である。図４に示すように、この実施形態のバッフル１５は、三角形状の横断面を有している。すなわち、バッフル１５の長手方向と垂直な断面は三角形状である。攪拌羽根５によって攪拌される原液は、このバッフル１５に衝突することで乱流を形成し、円筒部材７内に渦を発生させることができる。その結果、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液が効率良く攪拌され、凝集剤と原液とを短時間で効率良く混合させることができる。さらに、このような断面三角形状を有するバッフル１５を用いると、攪拌羽根５が回転したときに、原液内に含まれるし渣等の混入塵がバッフル１５に絡みつくことが防止される。したがって、効率の良い原液の攪拌を維持しながら、高速攪拌装置１のメンテナンス頻度を低減することができる。なお、バッフル１５の横断面の形状は、三角形状に限定されない。例えば、バッフル１５が、四角形、五角形などの多角形状の横断面を有していてもよい。さらに、バッフル１５は、円弧または円形状の横断面を有していてもよい。

【0032】

図５は、本発明のさらに別の実施形態に係る高速攪拌装置の、図３に対応する断面図である。図５に示す高速攪拌装置１では、先端側円板３０の攪拌羽根５に対向する表面には、複数のバッフル４０が固定されている。これらバッフル４０は、先端側円板３０から垂直に立設している。各バッフル４０は、先端側円板３０の半径方向に延び、攪拌羽根５に近接して配置される。複数のバッフル４０は、先端側円板３０の周方向に沿って等間隔で配置される。例えば、バッフル４０が２枚設けられる場合は、バッフル４０は１８０°間隔で配置される。同様に、バッフル４０が３枚設けられる場合は、バッフル４０は１２０°間隔で配置され、バッフル４０が４枚設けられる場合は、バッフル４０は９０°間隔で配置される。なお、バッフル４０の枚数は４枚に限定されない。バッフル４０の枚数を、５枚以上にしてもよいし、３枚以下にしてもよい。例えば、バッフル４０を１枚だけ設けることも可能である。

【0033】

このように、円筒部材７の内周面に取り付けられたバッフル（第１のバッフル）１５に加えて、さらに別のバッフル（第２のバッフル）４０を設けると、攪拌羽根５によって攪拌される原液により多くの渦が発生するので、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液をより効率良く攪拌することができる。

【0034】

図６は、本発明のさらに別の実施形態に係る高速攪拌装置の、図２に対応する断面図である。図６に示す高速攪拌装置１は、円筒部材７の側面には、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液が流入する流入配管２０と、当該原液が排出される排出配管２１とが接続されている点で図２に示す実施形態と同じであるが、排出配管２１が延びる方向は、流入配管２０の延びる方向に対して垂直である点で異なっている。すなわち、流入配管２０から流入してきた原液は、円筒部材７を通って、９０°に流れ方向を変えて排出配管２１に流れるようになっている。この場合、円筒部材７の内周面に設けられるバッフル１５が、流入配管２０と排出配管２１とに干渉しないように、バッフル１５は、円筒部材７の周方向に沿って９０°の間隔で配置される。

【0035】

図６に示すバッフル１５は、三角形状の横断面を有しているが、バッフル１５の横断面の形状は、上記したように三角形状に限定されない。例えば、バッフル１５が、四角形、五角形などの多角形状の横断面を有していてもよい。さらに、バッフル１５は、円弧または円形状の横断面を有していてもよい。流入配管２０が延びる方向に対する、排出配管２１が延びる方向の角度をθとすると、角度θは、直角以外の角度であってもよい。角度θの範囲は、好ましくは、９０°以上２７０°以下であり、例えば、角度θを１２０°とすることができる。角度θが１８０°である場合が、図２に示される、流入配管２０と排出配管２１とが一直線上に配置される場合である。

【0036】

図７は、本発明の実施形態に係る高速攪拌装置が組み込まれた凝集攪拌装置の一例を示す概略フロー図である。図７に示される凝集攪拌装置は、上述の高速攪拌装置１と、この高速攪拌装置１の下流側に配置される低速攪拌装置７０とを備える。すなわち、この凝集攪拌装置は、懸濁物質を含む原液を、高速攪拌した後で低速攪拌する２段階攪拌を行う凝集攪拌装置である。

【0037】

低速攪拌装置７０は、モータなどの駆動源７２と、駆動源７２により回転させられる回転軸７３と、回転軸７３に連結される攪拌羽根７５と、攪拌羽根７５を内部に収容する凝集混和槽７１と、を備える。攪拌羽根７５は、回転軸７３に固定されており、駆動源７２によって回転軸７３を回転させると、攪拌羽根７５も回転軸７３と共に回転する。攪拌羽根７５は、高速攪拌装置１の攪拌羽根５よりも低速で回転させられる。低速攪拌装置７０の攪拌羽根７５は、例えば、約３０〜３００ｍｉｎ^−１の回転速度であって、攪拌羽根７５の最外周の周速が１ｍ／ｓ以上４ｍ／ｓ未満であるような、低速で回転させられる。

【0038】

上述したように、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を、高速攪拌装置１で高速攪拌することにより、凝集剤と、懸濁物質を含む原液とを均一に混合させることができる。凝集剤は、高速攪拌装置１に流入する直前の原液に注入される。高速攪拌装置１内で凝集剤を原液に注入してもよい。

【0039】

高速攪拌装置１を出た、凝集剤が混合された原液は、低速攪拌装置７０の凝集混和槽７１の下部に流入する。凝集混和槽７１の下部から流入した原液は、低速攪拌装置７０の低速回転する攪拌羽根７５により、ゆっくりと攪拌されながら、凝集混和槽７１を上昇していき、この過程で凝集フロックが造粒され、且つ成長する。凝集混和槽７１の上部には、排出口が設けられている。凝集混和槽７１内の原液はオーバーフローしてこの排出口に流入し、さらに低速攪拌装置７０の下流側に設けられた脱水機に送られる。脱水機では、原液が凝集フロックの集合体である脱水ケーキと脱水ろ液とに分離され、その結果、凝集フロックを脱水ケーキとして回収することができる。

【0040】

なお、凝集剤を凝集混和槽７１に更に注入してもよい。この凝集剤は、高速攪拌装置１に流入する前に、または高速攪拌装置１内で原液に注入される凝集剤と同じもの、または異なるものを使用することができる。

【0041】

従来の高速攪拌装置と本発明の一実施形態にかかる高速攪拌装置とにおける、凝集剤の混合状態を比較するための実験を行った。実験では、高分子凝集剤の溶液を汚泥に注入し、さらに高速攪拌装置により汚泥の攪拌を実施して、汚泥を凝集させ、得られた凝集フロックの粒径を比較した。実験には、図４に示した高速攪拌装置１を使用した。また、比較例として、図８に示される従来型の高速攪拌装置１０１を使用した。

【0042】

実験には排水処理施設から採取した嫌気性消化汚泥を使用した。汚泥のＴＳ（Total Solids）は、２２．５ｇ／Ｌである。ＴＳとは、蒸発残留物のことであり、汚泥を１０５〜１１０℃で蒸発乾固したときに残留する物質の濃度である。測定方法は下水試験方法に準拠した。高分子凝集剤には、カチオン性高分子凝集剤を使用した。高分子凝集剤の溶液は、高分子凝集剤を水に溶解して得た水溶液であり、２．５ｇ／Ｌの濃度に調製した。高分子凝集剤の濃度とは、水溶液中の高分子凝集剤の濃度の意味である。

【0043】

実験手順は以下の通りである。
まず、所定流量の汚泥に所定流量の高分子凝集剤の溶液を注入する。次に、高分子凝集剤の溶液が注入された汚泥を高速攪拌装置に供給する。高速攪拌装置では、回転速度を１０００ｍｉｎ^−１（周速約４．２ｍ／ｓ）に設定した高速攪拌で、汚泥と高分子凝集剤の溶液とを混合する。汚泥と高分子凝集剤の溶液とを高速攪拌装置で混合すると、汚泥が凝集させられ、フロックが形成される。次に、この形成されたフロックを採取し、フロックの粒径を測定した。実験結果を表１に示す。

【0044】

【表1】

【0045】

汚泥流量が１．０ｍ^３／ｈについて、本発明の一実施形態にかかる高速攪拌装置の方が従来型の高速攪拌装置に比べてフロック粒径を小さくすることができた。汚泥流量が２．０ｍ^３／ｈについても、本発明の一実施形態にかかる高速攪拌装置の方がフロック粒径を小さくすることができた。これらのことから、本発明の一実施形態にかかる高速攪拌装置１は攪拌効率が高いことが分かった。

【0046】

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

【符号の説明】

【0047】

１ 高速攪拌装置
２ 駆動源
３ 回転軸
５ 攪拌羽根
７ 円筒部材
１０ 締結部材
１５ バッフル
１５ａ，１５ｂ 分割体
１５ｃ 隙間
１６ シール装置
１７ 軸部材
１８ 翼
２０ 流入配管
２１ 排出配管
２３ フランジ
２４ フランジ
２５ フランジ
２６ フランジ
２８ 蓋部材
２９ フランジ
３０ 上流側配管
３１ フランジ
３３ 下流側配管
３４ フランジ
３５ ボルト
３６ ナット
３９ プラグ
４０ バッフル
７０ 低速攪拌装置
７１ 凝集混和槽
７２ 駆動源
７３ 回転軸
７５ 攪拌羽根

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】