JP6925836B2 - 攪拌装置及び上水における水処理システム - Google Patents

Description

本発明は、攪拌装置及び上水における水処理システムに関する。

上水、すなわち上水道用の水は、例えば河川の水（原水）に凝集剤を添加してフロックを発生させ、そのフロックを除去することにより浄化して、各家庭などに供給される。凝集剤の添加の際は、凝集剤が原水に混合、分散するように、原水を攪拌する。その際、均一混合、分散作用を、効率的に低動力で実現する攪拌装置が求められている。

従来の攪拌装置では、この均一混合・分散作用を与える攪拌翼にタービン翼やパドル翼が用いられてきた。これらタービン翼やパドル翼は、基本的に水流に対する抵抗が大きく、混合・均一化を達成させるための消費動力が高いといった効率面での課題を抱えていた。

効率面での課題を解決し、均一混合・分散作用を効率的に低動力で実現する攪拌装置として、例えば特許文献１には、スラリーが混在する液体が貯留されている攪拌槽の底部にバッフルを配置し、攪拌槽の上部に設けられた攪拌装置で攪拌することにより、低動力でスラリーと液体とを攪拌する技術が記載されている。

特開平７−６００９３号公報

しかし、上水を攪拌する場合、攪拌槽に原水を連続で流入させながら攪拌を行う必要がある。このような場合、特許文献１の構成では、攪拌による水流が、流入する原水の流れによって乱れるおそれがあり、そのまま適応することは困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、液体を流入させながら攪拌を行う場合に、低動力で適切に混合、及び均一分散することができる攪拌装置及び上水における水処理システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の攪拌装置は、水槽と、前記水槽内に設けられ、攪拌空間と、前記攪拌空間よりも鉛直方向の下側に設けられる流入空間とに区分けする隔壁部と、前記水槽に接続され、前記流入空間に液体を流入させる流入管と、前記隔壁部に開口して、前記流入空間と前記攪拌空間とを連通する開口部と、前記攪拌空間内であって前記開口部よりも鉛直方向の上方に、鉛直方向から見て前記開口部に重畳して設けられる遮蔽部と、前記遮蔽部の鉛直方向の上側の表面に設けられ、複数の板状部材が放射方向に延在している静翼部と、前記攪拌空間内であって前記静翼部よりも鉛直方向の上方に設けられ、前記攪拌空間内の液体を攪拌する攪拌部と、を有し、前記遮蔽部は、前記遮蔽部と前記開口部との間の空間である連通空間の鉛直方向上側を遮蔽しつつ、前記連通空間の側方の周囲を開放して、前記流入空間と前記攪拌空間とを、前記連通空間の側方の周囲を介して連通させる。

前記攪拌装置は、前記攪拌部よりも鉛直方向の上方に設けられ、前記攪拌空間内の液体を外部に流出させる流出口を更に有することが好ましい。

前記遮蔽部は、鉛直方向から見て前記開口部の全域に重畳することが好ましい。

前記遮蔽部は、開放されている前記連通空間の側方の周囲の領域の面積を、前記開口部の開口面積以上の面積とすることが好ましい。

前記攪拌部は、前記攪拌空間内の液体を攪拌することで、前記静翼部から前記攪拌部に向けて螺旋状に上昇する上昇水流と、前記攪拌部の周囲から前記静翼部の周囲に向けて螺旋状に下降して前記静翼部まで流れる下降水流とを発生させ、前記開口部を介して前記流入空間から流入してきた前記液体の水流を、前記下降水流に合流させることが好ましい。

前記攪拌装置は、前記液体に凝集剤を添加する凝集剤添加部を有することが好ましい。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の水処理システムは、前記攪拌装置を有する上水における水処理システムである。

本発明によれば、液体を流入させながら攪拌を行う場合に、低動力で適切に、混合、及び均一分散することができる。

図１は、本実施形態に係る水処理システムの模式的なブロック図である。 図２は、本実施形態に係る攪拌装置の模式図である。 図３は、本実施形態に係る攪拌装置の模式図である。 図４は、本実施形態に係る攪拌装置の動作を説明する模式図である。 図５は、遮蔽部の形状の他の例を示す模式図である。 図６は、静翼部の形状の他の例を示す模式図である。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。

（水処理システムの構成）
図１は、本実施形態に係る水処理システムの模式的なブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る水処理システム１００は、着水井１２と、攪拌装置１４と、フロック成長槽１６と、沈殿槽１８と、ろ過槽２０とを有する。水処理システム１００は、着水井１２に取り込んだ原水Ｗ１に水処理を行い、上水Ｗ５として外部に供給するシステムである。すなわち、水処理システム１００は、浄水施設であり、上水（上水道用の水）Ｗ５を各家庭などに供給するための施設である。

着水井１２は、原水Ｗ１を取り込む施設である。着水井１２は、例えば河川などからの原水Ｗ１が流入され、後段の各設備で水処理を行うために原水Ｗ１の流量調整を行う水槽である。

攪拌装置１４は、着水井１２から原水Ｗ１が流入する水槽である。攪拌装置１４は、水槽の内部に原水Ｗ１が流入され、この原水Ｗ１に凝集剤Ｐを添加しつつ、原水Ｗ１を攪拌する攪拌用の水槽設備である。攪拌装置１４の詳細な構成については後述する。攪拌装置１４は、凝集剤Ｐが添加されて攪拌された原水Ｗ１を、添加水Ｗ２として、後段のフロック成長槽１６に供給する。

フロック成長槽１６は、複数の水槽１６Ａを有し、各水槽１６Ａ内に攪拌機１６Ｂが備えられている。フロック成長槽１６は、水槽１６Ａ内に添加水Ｗ２を貯留し、貯留した添加水Ｗ２を攪拌機１６Ｂで攪拌する。攪拌機１６Ｂの攪拌速度（回転速度）は、後述する攪拌装置１４が有する攪拌部４０の攪拌速度（回転速度）より低い。フロック成長槽１６は、攪拌機１６Ｂで添加水Ｗ２を攪拌することにより、添加水Ｗ２内にフロックを生成させ、そのフロックを成長させる。なお、フロック成長槽１６は、複数の水槽１６Ａを有していなくてもよく、１つの水槽１６Ａのみ有していてもよい。

沈殿槽１８は、フロック成長槽１６でフロックが成長された添加水Ｗ２である、フロック含有水Ｗ３が流入する。沈殿槽１８は、このフロック含有水Ｗ３を貯留することで、成長したフロックを沈殿させる。これにより、沈殿槽１８は、フロック含有水Ｗ３を、フロックと上澄み水Ｗ４とに分離する。すなわち、上澄み水Ｗ４は、フロック含有水Ｗ３からフロックを分離した水である。

ろ過槽２０は、沈殿槽１８から上澄み水Ｗ４が流入する。ろ過槽２０は、例えば砂ろ過を行うろ過部２２を備えている。ろ過槽２０は、上澄み水Ｗ４を、ろ過部２２によりろ過して、上澄み水Ｗ４から微小な固形成分を分離する。ろ過槽２０は、固形成分を分離した上澄み水Ｗ４を、上水Ｗ５として、外部に放出する。以下、原水Ｗ１、添加水Ｗ２、フロック含有水Ｗ３、上澄み水Ｗ４、上水Ｗ５を互いに区別しない場合は、水Ｗと記載する。水処理システム１００は、以上のような構成を有している。

（攪拌装置の構成）
以下、攪拌装置１４について詳細に説明する。図２及び図３は、本実施形態に係る攪拌装置の模式図である。図２は、攪拌装置１４の断面図であり、図３は、攪拌装置１４の上面図である。図２に示すように、攪拌装置１４は、水槽３０と、隔壁部３２と、流入管３４と、開口部３５と、遮蔽部３６と、静翼部３８と、攪拌部４０と、凝集剤添加部４２とを有する。攪拌装置１４は、水槽３０内に原水Ｗ１を取り込み、原水Ｗ１に凝集剤Ｐを添加しつつ原水Ｗを攪拌し、凝集剤Ｐが添加されて攪拌された原水Ｗ１を、添加水Ｗ２として外部（ここではフロック成長槽１６）に放出する。

図２及び図３に示すように、水槽３０は、内部に原水Ｗが流入する水槽である。水槽３０は、直方体状の水槽であるが、例えば円柱状の水槽であってもよく、その形状は任意である。水槽３０は、例えばＸ方向に沿った長さが３ｍであり、Ｙ方向に沿った長さが３ｍであり、Ｚ方向に沿った長さが４ｍである。ただし、水槽３０の各方向の長さは、一例であり、任意である。なお、Ｘ方向は、水平方向に平行な方向である。Ｙ方向は、水平方向に平行であり、かつＸ方向に直交する方向である。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向であり、すなわち鉛直方向である。また、以下、Ｚ方向に沿った一方の方向をＺ１方向とし、Ｚ方向に沿った他方の方向をＺ２方向とする。Ｚ１方向は、鉛直方向の上方に向かう方向（地表から離れる方向）であり、Ｚ２方向は、鉛直方向の下方に向かう方向（地表に向かう方向）である。

水槽３０は、流入口５０と流出口５２とを有する。流入口５０は、流入管３４を介して原水Ｗ１が流入してくる開口である。流入口５０は、水槽３０のＺ２方向側の側面に設けられた開口である。ただし、流入口５０は、後述する隔壁部３２よりもＺ２方向側に開口していれば、その開口位置は任意である。流出口５２は、添加水Ｗ２を外部（ここではフロック成長槽１６）に放出する出口である。流出口５２は、水槽３０の側面のＺ１方向側の端部に設けられた溝である。流出口５２は、後述する攪拌部４０の攪拌翼６８よりもＺ１方向側に設けられていることが好ましい。ただし、流出口５２は、後述する隔壁部３２よりもＺ１方向側に設けられていれば、その形状及び位置は任意である。

図２及び図３に示すように、隔壁部３２は、水槽３０内に設けられる壁状（板状）の部材である。隔壁部３２は、水槽３０の底面部３０ＡよりもＺ１方向側に設けられ、底面部３０Ａに対して、Ｚ方向に沿った方向から見て、重畳している。また、隔壁部３２は、流出口５２よりもＺ２方向側に設けられ、流入口５０よりもＺ１方向側に設けられている。隔壁部３２は、水槽３０の内部を、攪拌空間Ａ１と流入空間Ａ２とに区分している。攪拌空間Ａ１は、水槽３０の内部の流出口５２が設けられている側の空間であり、隔壁部３２のＺ１方向側の空間である。また、流入空間Ａ２は、攪拌空間Ａ１よりもＺ２方向側の空間であって流入口５０が設けられている側の空間であり、隔壁部３２のＺ２方向側の空間である。本実施形態においては、隔壁部３２から水槽３０のＺ１側の端部までの距離は、隔壁部３２から水槽３０の底面部３０Ａまでの距離より長い。従って、攪拌空間Ａ１は、流入空間Ａ２より容積が大きい。

また、隔壁部３２には、開口部３５が開口している。開口部３５は、隔壁部３２の攪拌空間Ａ１側（方向Ｚ１側）の表面３２Ａから、隔壁部３２の流入空間Ａ２側（方向Ｚ２側）の表面３２Ｂまで貫通している。従って、開口部３５は、攪拌空間Ａ１と流入空間Ａ２とを連通している。従って、攪拌空間Ａ１は、隔壁部３２が設けられる領域において、流入空間Ａ２と隔離されている一方、開口部３５が開口する領域において、流入空間Ａ２に連通している。

開口部３５は、本実施形態においては円形の穴であるが、形状はこれに限られず任意である。また、開口部３５は、中心が水槽３０の中心軸ＡＸに重畳している。中心軸ＡＸは、水槽３０のＺ方向に沿った中心軸である。ただし、開口部３５の中心は、中心軸ＡＸに重畳していなくてもよく、中心軸ＡＸからずれた位置にあってもよい。また、開口部３５の開口面積も、任意である。

図２に示すように、流入管３４は、水槽３０に接続される管であり、より詳しくは流入口５０に接続されている。流入管３４は、外部（ここでは着水井１２）からの原水Ｗ１を、流入口５０を介して水槽３０の内部に流入させる。流入口５０は、隔壁部３２よりもＺ２方向側、すなわち流入空間Ａ２側に開口している。従って、流入管３４は、流入空間Ａ２に原水Ｗ１を流入させる。また、流入管３４は、流量調整部３４Ａに接続されている。流量調整部３４Ａは、流入管３４から流入空間Ａ２内に流入する原水Ｗ１の流量を調整する。流量調整部３４Ａは、例えば開閉弁であり、制御部４４によって開閉制御されることにより、原水Ｗ１の流量を調整する。

図２に示すように、遮蔽部３６は、攪拌空間Ａ１内に設けられ、開口部３５よりもＺ１方向側に設けられる板状の部材である。遮蔽部３６は、支持部６０に支持されている。支持部６０は、末端部６０Ａから先端部６０ＢまでＺ１方向に向かって延在する軸状部材である。支持部６０は、末端部６０Ａが、隔壁部３２の表面３２Ａであって、開口部３５の周囲に配置されている。支持部６０は、開口部３５の周囲に沿って複数（本実施形態の例では４つ）設けられている。支持部６０同士の間には部材が設けられていない。すなわち、支持部６０同士の間は、開放されている。

遮蔽部３６は、底面３６Ｂが、支持部６０の先端部６０Ｂに取付けられている。なお、遮蔽部３６は、表面３６Ａが方向Ｚ１側の表面であり、底面３６Ｂが、方向Ｚ２側の表面である。遮蔽部３６は、開口部３５よりもＺ１方向側に位置しており、Ｚ方向に沿った方向から見て、開口部３５に重畳して設けられている。さらに詳しくは、遮蔽部３６は、図３に示すように、Ｚ方向に沿った方向から見て、開口部３５の全域に重畳している。すなわち、遮蔽部３６は、開口部３５のＺ１方向側の全域を覆っている。遮蔽部３６は、中心が水槽３０の中心軸ＡＸに重畳しており、開口部３５のＺ方向に沿った中心軸にも重畳している。ただし、開口部３５の中心は、中心軸ＡＸ及び開口部３５のＺ方向に沿った中心軸に重畳していなくてもよく、これらからずれた位置にあってもよい。

遮蔽部３６は、表面（底面３６Ｂ及び表面３６Ａ）の面積が、開口部３５の開口面積よりも広い。遮蔽部３６の表面の面積は、開口部３５の開口面積に対し、１００％以上１５０％以下であることが望ましいが、５０％（程度）以上であってもよい。また、遮蔽部３６の表面の面積は、開口部３５の開口面積に対し、８０％以上であることが好ましく、ス水槽３０の径（本実施形態では水槽３０の一辺）に対し、９５％以下であることが好ましい。また、遮蔽部３６は、図３では円形となっているが、本発明において、その形状は任意である。

以上のような構成の遮蔽部３６は、開口部３５との間に、連通空間Ａ３を形成する。連通空間Ａ３は、図２に示すように、攪拌空間Ａ１の一部の空間であり、Ｚ１方向側の端面Ａ３ａが遮蔽部３６に遮蔽されており、Ｚ２方向側の端面Ａ３ｂが開口部３５に対向している。また、連通空間Ａ３は、側方の周囲の領域である領域Ａ３ｃが、開口部３５の外周と遮蔽部３６の外周とをＺ方向に沿って結んだ領域となっている。領域Ａ３ｃは、一部の領域が、支持部６０により遮蔽されているが、支持部６０同士の間の領域が、開放されている。すなわち、連通空間Ａ３は、遮蔽部３６により、端面Ａ３ａが、遮蔽部３６よりもＺ１方向側の攪拌空間Ａ１から遮蔽されている。また、連通空間Ａ３は、端面Ａ３ｂにおいて、開口部３５により流入空間Ａ２と連通している。また、連通空間Ａ３は、領域Ａ３ｃにおいて、中心軸ＡＸから見て放射方向の外側の攪拌空間Ａ１に連通している。従って、連通空間Ａ３は、流入空間Ａ２と攪拌空間Ａ１とを、端面Ａ３ａで遮蔽しつつ、流入空間Ａ２と攪拌空間Ａ１とを、端面Ａ３ｂと領域Ａ３ｃとで連通している。

言い換えれば、遮蔽部３６は、連通空間Ａ３のＺ１方向側を遮蔽しつつ、連通空間Ａ３の側方の周囲（領域Ａ３ｃ）を開口することで、流入空間Ａ２と攪拌空間Ａ１とを、連通空間Ａ３の側方の周囲（領域Ａ３ｃ）を介して連通させている。また、遮蔽部３６は、開放されている領域Ａ３ｃ（支持部６０により遮蔽されている領域を除いた領域Ａ３ｃ）の面積が、開口部３５の開口面積以上となるように、配置されているが、本発明においては、これに限られない。

図２及び図３に示すように、静翼部３８は、遮蔽部３６の表面３６Ａに設けられている。静翼部３８は、複数の板状部材である板部６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄが、遮蔽部３６の中心の周囲に沿って並んで設けられている。板部６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄは、放射方向に延在している。すなわち、板部６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄは、遮蔽部３６のＺ方向に沿った中心軸に対して、放射方向外側に向かって延在している。具体的には、静翼部３８は、図３に示すように、板部６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄを有する。ここで、Ｘ方向に沿った方向のうち、一方の方向をＸ１方向とし、Ｘ１方向と反対方向を、方向Ｘ２とする。また、Ｙ方向に沿った方向のうち、一方の方向をＹ１方向とし、Ｙ１方向と反対方向を、Ｙ２方向とする。板部６４Ａは、中心軸ＡＸよりもＸ１方向側であってＹ１方向側に位置しており、Ｙ方向に沿って延在している。板部６４Ｂは、中心軸ＡＸよりもＸ１方向側であってＹ２方向側に位置しており、方向Ｘに沿って延在している。板部６４Ｃは、中心軸ＡＸよりもＸ２方向側であってＹ２方向側に位置しており、Ｙ方向に沿って延在している。板部６４Ｄは、中心軸ＡＸよりもＸ２方向側であってＹ１方向側に位置しており、方向Ｘに沿って延在している。板部６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄは、遮蔽部３６の表面３６Ａにこのような状態で固定されていて回転せず、静翼部３８を構成している。以下、板部６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄを互いに区別しない場合、板部６４と記載する。板部６４は、本実施形態では４つであったが、数はこれに限られない。

図２に示すように、攪拌部４０は、回転軸部６６と攪拌翼６８とを有する。回転軸部６６は、軸状の部材であり、制御部４４により回転される。攪拌翼６８は、回転軸部６６の先端に取付けられる複数の板状部材から構成され、回転軸部６６の回転により回転する。攪拌部４０は、回転軸部６６の回転によって攪拌翼６８を回転させることで、原水Ｗ１を攪拌する。ただし、攪拌部４０は、原水Ｗ１を攪拌することが可能であれば、形状は任意である。すなわち、攪拌翼６８は、回転することで原水Ｗ１に水流を発生させる構造であれば、形状は任意である。

攪拌部４０は、攪拌翼６８が水槽３０の攪拌空間Ａ１内に配置されている。攪拌部４０は、攪拌翼６８が静翼部３８よりもＺ１方向側であって、流出口５２よりもＺ２方向側に位置している。攪拌部４０（攪拌翼６８）は、Ｚ方向に沿った方向から見て、静翼部３８に重畳した位置に設けられている。また、攪拌部４０は、回転軸（回転軸部６６の中心軸）が、中心軸ＡＸと一致していることが好ましいが、一致していなくてもよい。

図２に示すように、凝集剤添加部４２は、水槽３０の攪拌空間Ａ１内に凝集剤Ｐを添加する装置である。凝集剤添加部４２は、制御部４４の制御により攪拌空間Ａ１内に凝集剤Ｐを添加することで、攪拌空間Ａ１内の原水Ｗ１に凝集剤Ｐを添加する。凝集剤Ｐは、原水Ｗ１中に含まれる微細な固形粒子を凝集させる薬品であり、例えばＰＡＣ（Polyaluminiumchloride ポリ塩化アルミニウム）であるが、これに限られない。また、凝集剤添加部４２は、攪拌空間Ａ１内の原水Ｗ１に凝集剤Ｐを添加するが、これに限られず流入空間Ａ２や連通空間Ａ３内の原水Ｗ１に凝集剤Ｐを添加してもよいし、流入管３４内の原水Ｗ１に凝集剤Ｐを添加してもよい。

（攪拌装置の動作）
次に、攪拌装置１４の動作、すなわち原水Ｗ１に凝集剤Ｐを添加して攪拌する動作について説明する。図４は、本実施形態に係る攪拌装置の動作を説明する模式図である。図４に示すように、攪拌装置１４は、制御部４４が流量調整部３４Ａを制御することにより、流入管３４を介して水槽３０の流入空間Ａ２に原水Ｗ１を流入させる。制御部４４は、連続して流入空間Ａ２に原水Ｗ１を流入させ続ける（連続運転）が、例えば原水Ｗ１の流入と流入停止とを切り替えてもよい（簡潔運転）。制御部４４は、原水Ｗ１の水槽３０内での滞留時間、すなわち原水Ｗ１が水槽３０に留まる時間が、所定の時間（例えば１分以上５分以下）となるように、原水Ｗ１の流入量を調整する。原水Ｗ１は、流入管３４から水槽３０内に流入し、流出口５２から外部に流出するため、水槽３０と原水Ｗ１の流入量とに基づき、滞留時間を設定可能である。

なお、本実施形態において、攪拌装置１４による攪拌などの動作は、水槽３０内に十分の原水Ｗ１が溜まってから開始される。この攪拌動作を行っている最中も、原水Ｗ１の流入は連続して行われているため、原水Ｗ１の流入と流出とは、続いている。すなわち、攪拌装置１４は、原水Ｗ１を流入空間Ａ２内に流入させつつ添加水Ｗ２を攪拌空間Ａ１から流出させている状態で、攪拌部４０で攪拌しつつ、凝集剤添加部４２で凝集剤Ｐを添加している。

流入空間Ａ２に流入した原水Ｗ１は、図４の水流Ｆ１に示すように、開口部３５を通って連通空間Ａ３内に進入する。そして、連通空間Ａ３内に進入した原水Ｗ１は、水流Ｆ１に示すように、Ｚ１方向への流路が遮蔽部３６に遮断され、中心軸ＡＸに対する放射方向外側に流れ、領域Ａ３ｃを通って攪拌空間Ａ１内に進入する。

また、制御部４４は、原水Ｗ１を流入させつつ、攪拌部４０を作動させ、攪拌部４０を回転させる。静翼部３８が配置されている状態で攪拌部４０を回転させることにより、攪拌空間Ａ１内には、上昇水流Ｆ２と下降水流Ｆ３とが発生する。上昇水流Ｆ２は、攪拌空間Ａ１内の放射方向内側に発生する原水Ｗ１の水流である。上昇水流Ｆ２は、静翼部３８から攪拌部４０（攪拌翼６８）に向かって螺旋状にＺ１方向に向かう水流である。そして、下降水流Ｆ３は、攪拌空間Ａ１内の上昇水流Ｆ２よりも放射方向外側に発生する原水Ｗ１の水流である。下降水流Ｆ３は、攪拌部４０（攪拌翼６８）の周囲、すなわち攪拌翼６８の放射方向外側から、静翼部３８の周囲、すなわち静翼部３８の放射方向外側までを、螺旋状にＺ２方向に向かう水流である。より詳しくは、下降水流Ｆ３は、攪拌部４０（攪拌翼６８）から放射方向外側（水槽３０の側方の内壁）に向かい、そこからＺ２方向に向かって、水槽３０の側方の内壁に沿って螺旋状に流れる。そして、下降水流Ｆ３は、隔壁部３２付近で放射方向内側に向かって静翼部３８まで到達する。

上昇水流Ｆ２により攪拌部４０（攪拌翼６８）に到達した原水Ｗ１は、下降水流Ｆ３によって静翼部３８の周囲まで下降することで、循環する。また、制御部４４は、凝集剤添加部４２に凝集剤Ｐを添加させている。従って、凝集剤Ｐは、下降水流Ｆ３に巻き込まれることで、原水Ｗ１内に分散する。攪拌装置１４は、このように上昇水流Ｆ２と下降水流Ｆ３とを発生させることにより、水槽３０全体に水流を発生させ、攪拌部４０の攪拌速度やトルクなどを小さくしても、適切に攪拌を行うことができる。すなわち、この攪拌装置１４は、低動力で適切に攪拌を行うことができる。また、攪拌部４０から放射方向外側に向かう水流は、一部が水流Ｆ４となる。水流Ｆ４は、攪拌部４０よりも方向Ｚ１側に向かう。この水流Ｆ４により、凝集剤Ｐはより効果的に原水Ｗ１内に分散する。攪拌空間Ａ１内で攪拌されて凝集剤Ｐが分散した原水Ｗ１は、添加水Ｗ２として、流出口５２から外部（フロック成長槽１６）に流出する。

また、流入空間Ａ２に流入した原水Ｗ１は、攪拌空間Ａ１内への進入の際に、水流が遮蔽部３６に遮断され、直接静翼部３８に向かって流れない。従って、この攪拌装置１４は、流入空間Ａ２に流入した原水Ｗ１の水流Ｆ１が、上昇水流Ｆ２や下降水流Ｆ３の流れを阻害することを抑制することができる。また、水流Ｆ１は、領域Ａ３ｃから攪拌空間Ａ１内に進入することにより、下降水流Ｆ３と合流する。つまり、水流Ｆ１は、隔壁部３２付近まで下降してきた下降水流Ｆ３と合流し、静翼部３８に向かう。すなわち、流入空間Ａ２に流入してまだ凝集剤Ｐが分散していない原水Ｗ１は、水流Ｆ１に沿って流れ、下降水流Ｆ３と合流することにより、凝集剤Ｐが分散される。すなわち、流入空間Ａ２に流入してきた原水Ｗ１は、上昇水流Ｆ２や下降水流Ｆ３の流れを阻害することを抑制しつつ、凝集剤Ｐが分散する前に流出口５２から流出することが抑制される。

なお、以上の説明では、攪拌装置１４は、流入してきた原水Ｗ１に凝集剤Ｐを添加して攪拌を行うものであった。ただし、攪拌装置１４は、原水Ｗ１に限られず、任意の液体に凝集剤Ｐを添加して攪拌を行う装置であってもよく、任意の液体に凝集剤Ｐを添加することなく攪拌を行う装置であってもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る攪拌装置１４は、水槽３０と、隔壁部３２と、流入管３４と、開口部３５と、遮蔽部３６と、静翼部３８と、攪拌部４０とを有する。隔壁部３２は、水槽３０内に設けられ、水槽３０の内部を、攪拌空間Ａ１と流入空間Ａ２とに区分けする。流入空間Ａ２は、攪拌空間Ａ１よりも鉛直方向の下側（Ｚ２方向側）に設けられる。流入管３４は、水槽３０に接続され、流入空間Ａ２に原水Ｗ１（液体）を流入させる。開口部３５は、隔壁部３２に開口して、流入空間Ａ２と攪拌空間Ａ１とを連通する。遮蔽部３６は、攪拌空間Ａ１内であって開口部３５よりも鉛直方向の上方（Ｚ１方向側）に、鉛直方向（方向Ｚ）から見て、開口部３５に重畳して設けられる。静翼部３８は、遮蔽部３６の鉛直方向の上側の表面３６Ａに設けられ、複数の板状部材（板部６４）が放射方向に延在している。攪拌部４０は、攪拌空間Ａ１内であって静翼部３８よりも鉛直方向の上方（Ｚ１方向側）に設けられ、攪拌空間Ａ１内の原水Ｗ１（液体）を攪拌する。また、遮蔽部３６は、遮蔽部３６と開口部３５との間の連通空間Ａ３の鉛直方向上側（端面Ａ３ａ）を遮蔽しつつ、連通空間Ａ３の側方の周囲（領域Ａ３ｃ）を開放して、流入空間Ａ２と攪拌空間Ａ１とを、連通空間Ａ３の側方の周囲（領域Ａ３ｃ）を介して連通させる。

この攪拌装置１４は、攪拌空間Ａ１と流入空間Ａ２とを区分けする。そして、攪拌装置１４は、攪拌空間Ａ１内に静翼部３８と攪拌部４０とを設けることにより、上昇水流Ｆ２と下降水流Ｆ３とを発生させることができる。さらに、この攪拌装置１４は、流入空間Ａ２に原水Ｗ１（液体）が流入する構成としている。流入空間Ａ２は、開口部３５を介して攪拌空間Ａ１に連通しているが、遮蔽部３６により、流入空間Ａ２からＺ２方向に沿って攪拌空間Ａ１に向かう流路が遮断されている。この遮蔽部３６は、開口部３５よりもＺ２方向側に位置している。そのため、流入空間Ａ２から攪拌空間Ａ１へ連通する流路は、遮蔽部３６と開口部３５との間の連通空間Ａ３となり、連通空間Ａ３の領域Ａ３ｃを通って、攪拌空間Ａ１内に導入される。従って、この攪拌装置１４は、流入空間Ａ２からの原水Ｗ１が攪拌空間Ａ１に流れ込む際に、連通空間Ａ３を経由することにより、直接静翼部３８に向かうことを抑制することが可能となるため、攪拌空間Ａ１内での上昇水流Ｆ２と下降水流Ｆ３との流れを阻害することを抑制している。そのため、この攪拌装置１４は、上昇水流Ｆ２と下降水流Ｆ３とにより攪拌を促進させることができ、低動力で適切に攪拌することが可能となる。このように、この攪拌装置１４は、液体(原水Ｗ１)を流入させながら攪拌を行う場合に、低動力で適切に混合、及び均一分散することができる。

また、原水Ｗ１を浄化して上水Ｗ５とする場合、凝集剤Ｐを添加する水槽３０に対し、原水Ｗ１を底部から流入させ、原水Ｗ１を流入させ続けている状態で、凝集剤Ｐを添加しつつ攪拌を行うという構造とする場合がある。このように上水Ｗ５に用いる場合に、この攪拌装置１４を用いると、攪拌空間Ａ１内に静翼部３８と攪拌部４０とを設けて低動力で適切に攪拌することが可能となるため、上水Ｗ５の浄化を特に適切に行うことができる。また、低動力とすることで、電力削減や、攪拌部４０のサイズを低下させることも可能となる。

また、この攪拌装置１４は、流出口５２を有する。流出口５２は、攪拌部４０（攪拌翼６８）よりも鉛直方向の上方（Ｚ１方向側）に設けられ、攪拌空間Ａ１内の液体を外部に流出させる。この流出口５２は、攪拌部４０よりもＺ１方向側に設けられているため、流入空間Ａ２から流入してきた原水Ｗ１が、攪拌部４０と静翼部３８との間で発生する水流に巻き込まれる前に流出口５２から流出することを抑制する。従って、この攪拌装置１４は、流入空間Ａ２から流入してきた原水Ｗ１が十分に攪拌される前に流出することを抑制する。

また、遮蔽部３６は、鉛直方向（Ｚ方向）から見て、開口部３５の全域に重畳する。この遮蔽部３６は、Ｚ方向に沿って開口部３５を完全に覆うため、流入空間Ａ２から流入してきた原水Ｗ１が上昇水流Ｆ２と下降水流Ｆ３との流れを阻害することを、より適切に抑制することができる。

また、遮蔽部３６は、開放されている連通空間Ａ３の側方の周囲（領域Ａ３ｃ）の領域の面積を、開口部３５の開口面積以上の面積とする。この遮蔽部３６は、攪拌空間Ａ１との流通経路である領域Ａ３ｃの面積を、開口部３５の開口面積以上とすることで、流入空間Ａ２からの原水Ｗ１が攪拌空間Ａ１に流入する際に流速の変動を抑制し、水流をスムーズにすることができる。

また、攪拌部４０は、攪拌空間Ａ１内の液体(原水Ｗ１)を攪拌することで、上昇水流Ｆ２と、下降水流Ｆ３とを発生させる。上昇水流Ｆ２は、静翼部３８から攪拌部４０に向けて螺旋状に上昇する水流である。下降水流Ｆ３は、攪拌部４０の周囲から静翼部３８の周囲に向けて螺旋状に下降して静翼部３８まで流れる水流である。攪拌装置１４は、開口部３５を介して流入空間Ａ２から流入してきた原水Ｗ１の水流Ｆ１を、下降水流Ｆ３に合流させる。この攪拌装置１４は、流入空間Ａ２から流入してきた原水Ｗ１を、下降水流Ｆ３に合流させることで、原水Ｗ１が十分に攪拌されることなく流出することを抑制することができる。

また、攪拌装置１４は、液体（原水Ｗ１）に凝集剤Ｐを添加する凝集剤添加部４２を有する。この攪拌装置１４は、凝集剤添加部４２により凝集剤Ｐを加えつつ液体を攪拌することで、液体中に凝集剤Ｐを適切に分散させることが可能となる。

また、本実施形態に係る水処理システム１００は、攪拌装置１４を有する、上水における水処理システムである。この水処理システム１００は、攪拌装置１４を有するため、上水の水処理を行う際に、低動力で適切に、混合、及び均一分散することができる。

なお、以上説明した攪拌装置１４は、例えば図５、図６のような形状とすることも可能である。図５は、遮蔽部の形状の他の例を示す模式図である。図６は、静翼部の形状の他の例を示す模式図である。図５に示すように、遮蔽部３６Ａは、上述で示した遮蔽部３６と異なり、矩形の板状部材である。このように、遮蔽部は、鉛直方向に沿って開口部３５に重畳する（開口部３５を覆う）ものであれば、円形であってもよく、矩形であってもよく、他の形状であってもよい。また、図６に示すように、静翼部３８Ａは、板部６４ａの形状が、上述の板部６４とは異なっていてもよい。板部６４ａは、板部６４と同様に、一方の端部６４ａ１から他方の端部６４ａ２に向かって、放射方向に延在している。ただし、板部６４Ａａは、一方の端部６４ａ１から他方の端部６４ａ２までにおいて湾曲している。このように、静翼部３８は、板部６４が放射方向に延在していれば、板部６４の形状は任意である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これら実施形態等の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１４ 攪拌装置
１６ フロック成長槽
３０ 水槽
３２ 隔壁部
３４ 流入管
３５ 開口部
３６ 遮蔽部
３８ 静翼部
４０ 攪拌部
４２ 凝集剤添加部
４４ 制御部
５０ 流入口
５２ 流出口
Ａ１ 攪拌空間
Ａ２ 流入空間
Ａ３ 連通空間
Ｗ１ 原水
Ｗ２ 添加水

Claims (7)

1. 水槽と、
   前記水槽内に設けられ、攪拌空間と、前記攪拌空間よりも鉛直方向の下側に設けられる流入空間とに区分けする隔壁部と、
   前記水槽に接続され、前記流入空間に液体を流入させる流入管と、
   前記隔壁部に開口して、前記流入空間と前記攪拌空間とを連通する開口部と、
   前記攪拌空間内であって前記開口部よりも鉛直方向の上方に、鉛直方向から見て前記開口部に重畳して設けられる遮蔽部と、
   前記遮蔽部の鉛直方向の上側の表面に設けられ、複数の板状部材が放射方向に延在している静翼部と、
   前記攪拌空間内であって前記静翼部よりも鉛直方向の上方に設けられ、前記攪拌空間内の液体を攪拌する攪拌部と、
   を有し、
   前記遮蔽部は、前記遮蔽部と前記開口部との間の空間である連通空間の鉛直方向上側を遮蔽しつつ、前記連通空間の側方の周囲を開放して、前記流入空間と前記攪拌空間とを、前記連通空間の側方の周囲を介して連通させる、
   攪拌装置。
2. 前記攪拌部よりも鉛直方向の上方に設けられ、前記攪拌空間内の液体を外部に流出させる流出口を更に有する、請求項１に記載の攪拌装置。
3. 前記遮蔽部は、鉛直方向から見て前記開口部の全域に重畳する、請求項１又は請求項２に記載の攪拌装置。
4. 前記遮蔽部は、開放されている前記連通空間の側方の周囲の領域の面積を、前記開口部の開口面積以上の面積とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の攪拌装置。
5. 前記攪拌部は、前記攪拌空間内の液体を攪拌することで、前記静翼部から前記攪拌部に向けて螺旋状に上昇する上昇水流と、前記攪拌部の周囲から前記静翼部の周囲に向けて螺旋状に下降して前記静翼部まで流れる下降水流とを発生させ、前記開口部を介して前記流入空間から流入してきた前記液体の水流を、前記下降水流に合流させる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の攪拌装置。
6. 前記液体に凝集剤を添加する凝集剤添加部を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の攪拌装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の攪拌装置を有する、上水における水処理システム。

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