説明

薬剤注入装置及びその運転方法

【課題】高分子凝集剤などの薬剤が膨潤して配管が閉塞することが防止される薬剤注入装置及びその運転方法を提供する
【解決手段】水は、ボールバルブ60、給水ライン61、給水ポンプ62、ライン63を介して撹拌装置1に供給される。原液は、ボールバルブ80、原液ポンプ81、ライン82、三方弁83、ライン84を介して給水ライン61に供給される。撹拌装置1で原液と水とが撹拌されて溶液とされ、この溶液がライン64,67,69を経て凝集処理設備に添加される。薬注停止時には、ポンプ62の吐出液の一部をライン85,84を介して循環させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高分子凝集剤などの薬剤を水等の液体で希釈して被処理水等に注入するための薬剤注入装置と、その運転方法に関する。
【背景技術】
【0002】
高分子凝集剤を被処理水に注入(添加)する場合、高分子凝集剤を水で希釈してから注入することが多い。高分子凝集剤は、通常数百万又はそれ以上の高分子よりなるため、水に溶解させたり希釈したりしたときに膨潤し、配管が閉塞し易い。
【0003】
特開平10−57790には、希釈水が流れる配管中に逆止弁を介して高分子薬品液を供給することが記載されている。逆止弁を設けることにより、希釈水が高分子薬品液ラインに逆流することが防止され、膨潤物が生成しないようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平10−57790
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献1の薬剤注入装置では、希釈水の流れが停止した場合、高分子薬品液の供給配管のうち逆止弁よりも希釈水配管側に残留した高分子薬品液が膨潤し、配管を閉塞させるおそれがある。
【0006】
本発明は、高分子凝集剤などの薬剤が膨潤して配管が閉塞することが防止される薬剤注入装置及びその運転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】
【0007】
本発明(請求項1)の薬剤注入装置は、希釈液が移送される第1配管と、該第1配管の末端が吸入口に連なるポンプと、該ポンプの吐出口に一端が連なる第2配管と、該第2配管の他端が液流入口に接続された撹拌混合手段と、該撹拌混合手段の流出口に連なる混合液の流出用の第3配管と、一端が該第1配管に連なる薬剤供給用の第4配管と、第1、第2及び第3のポートを有し、該第3のポートに該第4配管の他端が接続された三方弁と、該第2ポートと前記第2配管とを連通する第5配管と、該第1のポートに接続された薬剤供給用の第6配管とを備えてなるものである。
【0008】
請求項2の薬剤注入装置は、請求項1において、前記第3配管の途中と、前記第1配管のうち第4配管の接続部よりも上流側とを連通する第7配管を備えたことを特徴とするものである。
【0009】
請求項3の薬剤注入装置は、請求項1又は2において、前記第3配管からドレンラインが分岐していることを特徴とするものである。
【0010】
本発明(請求項4)の薬剤注入装置の運転方法は、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の薬剤注入装置の運転方法であって、前記三方弁の第1のポートと第3のポートとを連通させ、第2のポートと第1及び第3のポートとの連通を遮断しておき、ポンプ及び撹拌混合手段を作動させ、第1配管に希釈液を供給し、第6配管及び第4配管を介して第1配管に薬剤を添加し、第3配管から薬剤混合希釈液を流出させる薬注工程と、該三方弁の第2のポートと第3のポートとを連通させ、第1のポートと第2及び第3のポートとの連通を遮断しておき、ポンプ及び撹拌混合手段を作動させ、第6配管への薬剤の供給を停止し、第1配管に希釈液を供給し、ポンプの吐出液の一部を第2配管、第5配管、三方弁、第4配管及び第1配管の順に循環させる薬注停止工程とを実行することを特徴とするものである。
【0011】
請求項5の薬剤注入装置の運転方法は、請求項4の薬剤注入装置の運転方法であって、前記三方弁の第1のポートと第3のポートとを連通させ、第2のポートと第1及び第3のポートとの連通を遮断しておき、ポンプ及び撹拌混合手段を作動させ、第1配管に希釈液を供給し、第6配管及び第4配管を介して第1配管に薬剤を添加し、第3配管から薬剤混合希釈液を流出させる薬注工程と、該三方弁の第2のポートと第3のポートとを連通させ、第1のポートと第2及び第3のポートとの連通を遮断しておき、ポンプ及び撹拌混合手段を作動させ、第6配管への薬剤の供給を停止し、第1配管に希釈液を供給し、ポンプの吐出液の一部を第2配管、第5配管、三方弁、第4配管及び第1配管の順に循環させると共に、ポンプ吐出液の残部を前記撹拌混合手段及び第3配管並びに前記ドレンラインを介して排出する薬注停止工程とを実行することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0012】
本発明の薬剤注入装置で薬注を行う場合、三方弁の第1のポートと第3のポートとを連通させ、第2のポートと第1及び第3のポートとの連通を遮断しておき、ポンプ及び撹拌混合手段を作動させ、第6配管から薬剤を供給し、第1配管から希釈液を供給し、第3配管から薬剤希釈液を流出させる薬注工程を行う。薬注を停止している状態では、三方弁の第2のポートと第3のポートとを連通させ、第1のポートと第2及び第3のポートとの連通を遮断しておき、ポンプ及び撹拌混合手段を作動させ、第6配管への薬剤の供給を停止し、第1配管から希釈液を供給し、ポンプ吐出液の一部を第2配管、第5配管、三方弁、第4配管及び第1配管の順に循環させる。この薬注停止工程では、液がポンプ、第2配管、第5配管、三方弁、第4配管、第1配管の順に循環するので、最も閉塞が生じ易い第4配管での液の滞留がない。そのため、装置に閉塞トラブルを生じさせることなく安定して運転を行うことができる。
【0013】
なお、請求項2のように返送ラインを設けた場合、撹拌混合した液の供給量を細かく制御することが可能である。
【0014】
請求項3のようにドレンラインを設けた場合、請求項5の通り、薬注停止工程においてポンプ吐出液の残部をドレンラインを介して系外に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】実施の形態に係る薬剤注入装置のフロー図である。
【図2】実施の形態に係る薬剤注入装置に用いられる撹拌装置の縦断面図である。
【図3】(a)図はステータの斜視図、(b)図はステータの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、第1図〜第3図を参照して実施の形態に係る薬剤注入装置及びその運転方法について説明する。まず、第2図及び第3図を参照してこの実施の形態で用いた撹拌混合手段としての撹拌装置1の構成について説明する。
【0017】
なお、この撹拌装置は、筒状のハウジングと、該ハウジング内に、ハウジングの筒軸心方向に間隔をあけて交互に配列された円板状のロータ及びステータと、該ハウジングの一端側に設けられた導入部と、該ハウジングの他端側に設けられた排出部とを備え、該ステータは、外周部がハウジングの内周面に連結され、中心部に開口を有しており、該ハウジングの軸心方向に回転軸が配置され、前記ロータは該回転軸に支持されている撹拌装置において、前記ステータが奇数個配置され、各ステータ同士の間にロータが配置されており、該ハウジングの筒軸心方向の一端側のステータの前記開口が導入部となっており、他端側のステータの前記開口が排出部となっているものである。
【0018】
この攪拌装置では、ロータを回転させることにより、液体はロータとステータとの間で攪拌される。ロータの回転に伴ってハウジング内の液体が旋回して遠心力が生じるが、導入部及び排出部がそれぞれステータの中心部に位置するので、ハウジング内の液体には導入部から排出部に向かう方向(又はそれと反対方向)の流れは生じない。ハウジング内の液体は、専ら上記のポンプの吐出圧力によって導入部から排出部に向って流れる。従って、攪拌力を制御するためにロータの回転数を変化させても、該ポンプによる送液量には変動が生じない。ただし、本発明の薬剤注入装置はこの撹拌装置以外の撹拌装置を採用してもよい。
【0019】
第2図の通り、この撹拌装置1は円筒状のハウジング10と、該ハウジング10内に配置されたステータ20及びロータ30と、ハウジングの軸心位置に配置された回転軸40と、該回転軸40に連なるモータ50等を備えている。
【0020】
ハウジング10は、筒部11と、下側エンドプレート12と、上側エンドプレート13とを備えている。なお、この実施の形態のように、ハウジング10は円筒の軸心を鉛直方向とすることが好ましいが、軸心方向は水平でも斜めでもよい。下側のエンドプレート12と最下段のステータ20(20a)との間に流入室15が形成され、上側のエンドプレート13と最上段のステータ20(20c)との間に流出室16が形成されている。ハウジングの筒部11に、流入室15に連通する流入口14と、流出室16に連通する流出口17とが設けられている。
【0021】
ハウジング10内に奇数個(第2図では3個)のステータ20(20a,20b,20c)が配置されている。各ステータ20は、中心部に開口21を有した円板形であり、外周縁がハウジング10の内周面に対し溶接等により固着されている。この実施の形態では、各ステータ20の開口21の直径は同一である。最下段のステータ20aの開口21(21a)が導入部であり、最上段のステータ20cの開口21(21c)が排出部である。
【0022】
最下段のステータ20aの上面、最上段のステータ20cの下面、中位段のステータ20bの上下両面にはそれぞれピン22,23又は24が立設されている。第3図に示されるように、ステータ20a,20bの上面のピン22は、各々ハウジング10の軸心から等半径位に位置し、開口21の周縁に沿って周方向に一定間隔で配列されている。また、ピン23は、ハウジング10の軸心から等半径位に位置し、各々ステータ20a,20bの上面の外周縁近くを周方向に一定間隔で配列されている。ステータ20b,20cの下面のピン24は、ハウジング10の軸心から等半径位に位置し、各々開口21の周縁と各ステータ20b,20cの外周縁との略中間において周方向に一定間隔で配列されている。
【0023】
ステータ20b,20cの開口21に回転軸40が挿通され、該回転軸40にロータ30(30a,30b)が取り付けられている。回転軸40は、軸受41を介してハウジング10に回転可能に支持されている。回転軸40は、上側エンドプレート13を通ってハウジング10外に延出している。
【0024】
ロータ30aはステータ20a,20b間に位置し、ロータ30bはステータ20b,20c間に位置している。各ロータ30の直径はハウジング11の内径よりも小さく、ロータ30の外周とハウジング11の内周面との間に流体が通過する間隙があいている。各ロータ30の板面と各ステータ20との間にも所定の間隙があいている。ロータ30の上側及び下側の該間隙の高さは実質的に等しい。
【0025】
ロータ30の上面には複数のピン31,32が立設され、下面には複数のピン33が立設されている。各ピン31は、回転軸40から等半径位に位置し、周方向に一定間隔をおいて配設されている。各ピン32も、回転軸40から等半径位に位置し、周方向に一定間隔をおいて配設されている。各ピン33も回転軸40から等半径位に位置し、周方向に一定間隔をおいて配設されている。
【0026】
この実施の形態では、ピン31と前記ピン22とは、ハウジング10の軸心から等半径位に位置する。ピン32と前記ピン23とは、ハウジング10の軸心から等半径位に位置する。ピン33と前記ピン24とは、ハウジング10の軸心から等半径位に位置する。回転軸40が回転した場合、ピン33はピン22の周方向の列とピン23の周方向の列との間を周回し、ピン31はピン24の周方向の列の内周側を周回し、ピン32はピン24の周方向の列の外周側を周回する。
【0027】
この撹拌装置1を用いて複数の種類の液体を混合する場合には、これらの液体をポンプ62及び流入ライン63を介して流入口14から流入室15内に供給すると共に、各ロータ30をモータ50で回転させる。この液体は、流入室15から、ステータ20aの開口21、ステータ20aとロータ30aとの間、ロータ30aの外周とハウジング10の内周面との間、ロータ30aとステータ20bとの間、ステータ20bの開口21、ステータ20bとロータ30bとの間、ロータ30bとハウジング10の内周面との間、ロータ30bとステータ20cとの間、ステータ20cの開口21、流出室16及び流出口17の順に流れ、取出ライン64に送り出される。
【0028】
各ロータ30とステータ20にピン31〜33、22〜24が設けられているので、ロータ30の回転に伴って液体に剪断応力が加えられ、液体が十分に撹拌される。
【0029】
このロータ30の回転に伴って、ハウジング10内の液体が旋回するので、ハウジング内の液体に遠心力が加えられるが、導入部としての開口21a及び排出部としての開口21cがハウジング10の軸心部に位置するので、ハウジング10内の液体には導入部としての開口21aから排出部としての開口21bに向かう方向(又はそれと反対方向)の流れは生じない。ハウジング10内の液体は、専らポンプ62の吐出圧力によって流入口14から流出口17に向って流れる。従って、攪拌力を制御するためにロータ30の回転数を変動させても、ポンプ62による送液量(ハウジング10を通過する液量)には全く又は殆ど変動が生じない。
【0030】
また、各ピン22〜24、31〜33は円柱形であるので、ロータ30を高速で回転させてもピン22〜24、31〜33がポリマー成分の高分子鎖に与える剪断力は小さく、ポリマーの高分子鎖が分断することが防止ないし抑制される。そのため、例えば、ポリマー凝集剤の特性低下が防止される。
【0031】
この実施の形態では、ステータ20aの下側に流入室15を設け、ステータ20cの上側に流出室16を設け、これらの側周面に流入口14、流出口17を設けているので、ロータ30とステータ20との間に生じる旋回流の影響が流入口14及び流出口17に及びにくく、液が安定して流れる。
【0032】
このように構成された撹拌装置1を用いて液状のポリマー(高分子)凝集剤(以下、原液ということがある。)を水に溶解させる薬剤注入装置の実施の形態について第1図を参照して説明する。
【0033】
この薬剤注入装置は、希釈液として給水を供給するための第1配管として給水ライン61が設けられ、このライン61の末端がポンプ62の吸込口に接続されている。このライン61の上流部分にボールバルブ60が設けられている。ポンプ62の吐出口が第2配管としてのライン63を介して撹拌装置1の流入口14(第3図)に接続されている。
【0034】
撹拌装置1の流出口17にライン64が接続されている。ライン64には流量計65、流量調節バルブ66が設けられている。この流量調節バルブ66の流出側は、撹拌混合水流出用のライン67、電動弁68、ライン69、弁70を介して凝集処理設備に薬注可能に接続されている。ライン64,67,69によって第3配管が構成されている。
【0035】
ライン67からはドレンライン73が分岐しており、該ドレンライン73に電動弁74と弁75とが設けられている。
【0036】
前記給水ライン61の途中に第4配管としてのライン84の一端が接続され、ライン84の他端が三方弁83の第3ポートに接続されている。三方弁83の第1ポートに第6配管としてのライン82が接続され、このライン82にボールバルブ80と薬剤(原液)供給用のポンプ81とが設けられている。
【0037】
三方弁83の第2ポートとライン63の途中とが第5配管としてのライン85によって連通されている。
【0038】
撹拌装置1の流出口近傍(流量計65よりも上流側)に第7配管としての返送ライン71の一端が接続されている。返送ライン71に弁72が設けられている。返送ライン71の他端は、給水ライン61のうち、ライン84との接続部よりも上流側かつボールバルブ60よりも下流側に接続されている。
【0039】
なお、流量計65の検出信号は制御盤90に入力される。また、制御盤90からの信号がポンプ62、81のインバータ制御器62a、81aに与えられ、ポンプ62,81の回転数が制御される。三方弁83、流量調節バルブ66、電動バルブ68,74も制御盤90からの信号によって開閉制御又は開度制御される。
【0040】
第1図(a)は、流量調節バルブ66の開度を大とし、薬注量を多くしたときのフローであり、水は、ボールバルブ60、給水ライン61、給水ポンプ62、ライン63を介して撹拌装置1の流入口14に供給される。原液は、ボールバルブ80、原液ポンプ81、ライン82、三方弁83、ライン84を介して給水ライン61(即ちポンプ62の吸込側)に添加される。撹拌装置1で原液と水とが撹拌されて原液混合希釈水とされ、この原液混合希釈水が取出ライン64を介して取り出され、流量計(FS)65にて流量測定され、流量調節バルブ(FCV)66、ライン67、電動バルブ68、ライン69、バルブ70を経て凝集処理設備に添加される。
【0041】
第1図(b)は、流量調節バルブ66の開度を絞って薬注量を少なくした場合のフローであり、撹拌装置1からの原液混合希釈水の一部は、ライン64から分岐した返送ライン71及びバルブ72を介して給水ライン61に返送される。
【0042】
第1図(a),(b)では、三方弁83はライン82,84を連通しており、ライン85はライン82,84と遮断されている。また、バルブ74は閉とされている。第1図(a),(b)の状態でモータ50の回転数を変化(増減)させても、攪拌装置1を通過する液量には変動は生じないので、送液量に影響を与えることなく攪拌の強さを調節することができる。
【0043】
このように、制御盤90からの信号によって、ポンプ62の回転数及び電動バルブ68の開度を制御することにより、ポンプ62の最大容量を上限として、こまかく流量の制御を行うことが可能となる。
【0044】
薬注を停止した第1図(c)のフローでは、三方弁83がライン84,85を連通し、ライン82をライン84,85と遮断する。これにより、原液を給水に添加せず、水のみを給水ライン61に供給し、ポンプ62の吐出液の一部をライン63,85,84,61、ポンプ62よりなるループを循環させる。これは、原液が水と十分に溶解しない状態でライン84,61,63及びポンプ62に滞留することによる固化を防止するためである。なお、一般に、ポリマーを希釈水で希釈する場合、希釈後の薬注中のポリマー濃度が過度に高いと、ポリマーのゲル状物質が生成し、このゲル状物質がミキサや配管内に堆積して円滑な送液を妨げ、著しい場合には配管を閉塞する。この実施の形態によるとこのような事態が防止される。
【0045】
この実施の形態では、薬注停止時にも給水を行うと共に、電動バルブ68を閉、電動バルブ74及びバルブ75を開とすることにより、ポンプ62の吐出液の残部をドレンライン73を介して系外に排出する。これにより、薬剤を含まない液が凝集処理設備に添加されないものとなる。
【0046】
この実施の形態の攪拌装置によると、上記以外にも下記のような種々の効果を得ることが可能である。
【0047】
溶解タンクが不要或いは小型となり、設置スペースの縮小が可能である。
【0048】
モータの動力がすべて撹拌に用いられる。撹拌力が強力なため、高分子凝集剤の分散が良好となる。
【0049】
ポンプ効果が無いため、既設の配管途中に設置可能である。
【0050】
ポンプ効果が無いため、必要に応じて複数台の攪拌装置を多段に設置することが可能である。
【0051】
流量制御を行うポンプ部と撹拌力を制御する撹拌部を独立させて制御することが可能となり、原液の性状と注入条件に合わせて最適な条件での注入制御が可能である。
【0052】
高圧条件の下での溶解も可能となり、溶解時間の短縮が可能である。
【0053】
エマルションポリマーのみならず、食品分野や化学分野のインライン型溶解装置として、幅広く使用可能である。水に分散させにくい粉体、例えば珪藻土、粉末活性炭などの混合、分散装置としての利用も可能である。
【0054】
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の構成とされてもよい。例えば、撹拌装置1のロータとステータの数は図示以外であってもよい。また、ピンは円柱形に限定されるものではなく、楕円柱形やそれらに類似した形状であってもよい。ロータの外周縁やステータの内周縁を面取りした形状としてもよい。ピンの列の数も図示のものに限定されない。撹拌装置としては、第2,3図に示したもの以外の、各種スタティックミキサーや、撹拌翼型撹拌装置なども用いることができる。
【0055】
また、第1図に示した薬剤注入装置は、凝集剤の溶解装置だけでなく、各種薬品の溶解や粉体やスラリーなどの混合、分散装置としても利用可能である。
【符号の説明】
【0056】
1 撹拌装置
10 ハウジング
11 筒体
12,13 エンドプレート
14 流入口
15 流入室
16 流出室
17 流出口
20(20a,20b,20c) ステータ
21(21a) 開口(導入部)
21(21b) 開口
21(21c) 開口(排出部)
22〜24 ピン
30(30a,30b) ロータ
31〜33 ピン
40 回転軸
50 モータ
62,81 ポンプ
61 給水ライン(第1配管)
63 ライン(第2配管)
63,67,69 ライン(第3配管)
71 返送ライン(第7配管)
73 ドレンライン
82 ライン(第6配管)
84 ライン(第4配管)
85 ライン(第5配管)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
希釈液が移送される第1配管と、
該第1配管の末端が吸入口に連なるポンプと、
該ポンプの吐出口に一端が連なる第2配管と、
該第2配管の他端が液流入口に接続された撹拌混合手段と、
該撹拌混合手段の流出口に連なる混合液の流出用の第3配管と、
一端が該第1配管に連なる薬剤供給用の第4配管と、
第1、第2及び第3のポートを有し、該第3のポートに該第4配管の他端が接続された三方弁と、
該第2ポートと前記第2配管とを連通する第5配管と、
該第1のポートに接続された薬剤供給用の第6配管と
を備えてなる薬剤注入装置。
【請求項2】
請求項1において、前記第3配管の途中と、前記第1配管のうち第4配管の接続部よりも上流側とを連通する第7配管を備えたことを特徴とする薬剤注入装置。
【請求項3】
請求項1又は2において、前記第3配管からドレンラインが分岐していることを特徴とする薬剤注入装置。
【請求項4】
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の薬剤注入装置の運転方法であって、
前記三方弁の第1のポートと第3のポートとを連通させ、第2のポートと第1及び第3のポートとの連通を遮断しておき、ポンプ及び撹拌混合手段を作動させ、第1配管に希釈液を供給し、第6配管及び第4配管を介して第1配管に薬剤を添加し、第3配管から薬剤混合希釈液を流出させる薬注工程と、
該三方弁の第2のポートと第3のポートとを連通させ、第1のポートと第2及び第3のポートとの連通を遮断しておき、ポンプ及び撹拌混合手段を作動させ、第6配管への薬剤の供給を停止し、第1配管に希釈液を供給し、ポンプの吐出液の一部を第2配管、第5配管、三方弁、第4配管及び第1配管の順に循環させる薬注停止工程と
を実行することを特徴とする薬剤注入装置の運転方法。
【請求項5】
請求項4の薬剤注入装置の運転方法であって、
前記三方弁の第1のポートと第3のポートとを連通させ、第2のポートと第1及び第3のポートとの連通を遮断しておき、ポンプ及び撹拌混合手段を作動させ、第1配管に希釈液を供給し、第6配管及び第4配管を介して第1配管に薬剤を添加し、第3配管から薬剤混合希釈液を流出させる薬注工程と、
該三方弁の第2のポートと第3のポートとを連通させ、第1のポートと第2及び第3のポートとの連通を遮断しておき、ポンプ及び撹拌混合手段を作動させ、第6配管への薬剤の供給を停止し、第1配管に希釈液を供給し、ポンプの吐出液の一部を第2配管、第5配管、三方弁、第4配管及び第1配管の順に循環させると共に、ポンプ吐出液の残部を前記撹拌混合手段及び第3配管並びに前記ドレンラインを介して排出する薬注停止工程と
を実行することを特徴とする薬剤注入装置の運転方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−183314(P2011−183314A)
【公開日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−51984(P2010−51984)
【出願日】平成22年3月9日(2010.3.9)
【出願人】(000001063)栗田工業株式会社 (1,536)
【Fターム(参考)】