JPH11179187A - 分散機構付き粉体供給機並びにそれを用いた高分子水溶液の調製方法及び廃水または高含水泥土の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水溶性の粉体を水または水溶液または水を分
散媒とする懸濁液に加えて溶解させる場合、ままこの発
生を防止し、迅速に溶解が進む方法を提供する。 【解決手段】 粉体を供給する手段と振動篩とを組み合
わせ、粉体が振動篩で分散されて供給されることを特徴
とする分散機構付き粉体供給機に関する。また、この分
散機構付き粉体供給機を用いて、高分子凝集剤等の粉末
水溶性高分子物質を添加することを特徴とする高分子水
溶液の調整方法を提供する。本発明は、また、浮遊懸濁
物を含む廃水または高含水泥土に、高分子凝集剤を加え
てフロックをつくり、しかる後に機械脱水する廃水また
は高含水泥土の処理方法において、粉末凝集剤をこの分
散機構付き粉体供給機を用いて添加することを特徴とす
る廃水または高含水泥土の処理方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水または水溶液ま
たは水を分散媒とする懸濁液に、水溶性の粉体、特に、
粉末高分子物質を迅速に溶解するために使用する装置、
及び、それを用いる高分子物質、とりわけ、高分子凝集
剤水溶液の調製方法、及び、それを用いる廃水または高
含水泥土の処理方法に関する。特に、湖沼、河川、ダ
ム、港湾等の浚渫工事、土木工事、各種ボーリング工事
などの際に発生する高含水泥土の処理に有効である。

【０００２】

【従来の技術】水または水溶液または水を分散媒とする
懸濁液に水溶性の粉末高分子物質を溶解する場合、工業
的には、粉末高分子物質をスクリューフィーダー、ロー
タリーフィーダー、バイブレーティングフィーダー、ベ
ルトフィーダー、テーブルフィーダーなどの粉体供給機
で供給するか、液体を旋回させたときに中央に生じる負
圧を利用し、粉末を吸い込ませる方式が用いられてき
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、水または水
溶液または水を分散媒とする懸濁液に水溶性の粉末高分
子物質等の粉体を溶解する場合において、ままこの発生
を防ぎ、迅速に溶解が進む方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、粉体を供給す
る手段と振動篩とを組み合わせ、粉体が振動篩で分散さ
れて供給されることを特徴とする分散機構付き粉体供給
機を提供する。また、この分散機構付き粉体供給機を用
いて、高分子凝集剤等の粉末水溶性高分子物質を添加す
ることを特徴とする高分子水溶液の調製方法を提供す
る。本発明は、また、浮遊懸濁物を含む廃水または高含
水泥土に、高分子凝集剤を加えてフロックをつくり、し
かる後に自然脱水または機械脱水する廃水または高含水
泥土の処理方法において、粉末凝集剤をこの分散機構付
き粉体供給機を用いて添加することを特徴とする廃水ま
たは高含水泥土の処理方法を提供する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の発明者らは、水または水
溶液または水を分散媒とする懸濁液に水溶性の粉体を溶
解する場合において、ままこの発生を防ぎ、迅速に溶解
が進む方法について、鋭意、研究を重ねた結果、粉体を
振動篩で分散させて供給することで極めてスムースに溶
解が進むことを見出すに至った。

【０００６】本発明の対象となる水溶性の粉体について
説明する。本発明の対象となる水溶性の粉体としては、
極めて溶解性が高く、粒度が小さく、かつ、水に溶けた
ときに水の粘性を急上昇させるものが対象になる。好適
な例としては水溶性の粉末高分子物質が挙げられ、具体
的には、たとえば、ノニオン性またはアニオン性のポリ
アクリルアミド系高分子凝集剤、ポリアクリル酸ソー
ダ、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセ
ルロース、アルギン酸ソーダなどが対象となるが、これ
ら以外でもままこをつくりやすい水溶性の粉末高分子物
質であればどんなものにも適用可能である。

【０００７】これらの水溶性の粉末高分子物質を水また
は水溶液または水を分散媒とする懸濁液に加えて溶解さ
せる場合、粉末が水に触れた瞬間に溶解が始まり、溶解
した部分の液粘性は急激に上昇する。このとき、粉末が
一粒一粒分散していればよいが、塊状で加えられると、
塊の表面でまず溶解が起こり、そこの粘性が急上昇する
ため、水が内部に浸入できず、または、塊を構成する粉
末が水または水溶液または水を分散媒とする懸濁液に分
散していくことができず、溶解が停止してしまう。した
がって、粉末をなんらかの方法で分散させて、一粒一粒
が分離した状態で水に加えれば、迅速な溶解が可能にな
る。

【０００８】水溶性の粉末高分子物質を水に加えるにあ
たって、粉末を分散させる方法として、デスパーザーと
呼ばれる分散器が市販されている。この分散器は、たと
えば図１に示すように、液体を旋回させたときに中央に
生じる負圧を利用し粉末を吸い込ませるもので、水にノ
ニオン性またはアニオン性のポリアクリルアミド系高分
子凝集剤を溶解する場合にもっぱら用いられているが、
分散性能が不十分なこと、デスパーザーにおくる水量に
よって粉末供給量が決まってしまい調節がきかないこ
と、粉末の定量供給が保証されないこと、粘性をもった
水溶液や濃度の高い懸濁液に使用できないこと、などの
理由で、万能とは言い難い。

【０００９】これに対し、本発明の分散機構付き粉体供
給機、すなわち粉体を供給するための手段と振動篩とを
組み合わせた粉体供給機は、従来のデスパーザーのもつ
欠点をことごとく解決した画期的な粉体供給機である。
その構造につき詳しく説明する。

【００１０】まず分散機構としての振動篩であるが、対
象とする粉体の最大粒度より若干大きい目を有するスク
リーンを装着した振動篩であれば、篩の形状、金網の編
み方、振動発生装置の種類を問わず使用できる。この篩
の上に粉体を供給する手段として、例えば、スクリュー
フィーダーなどの供給機本体を取り付け、粉体が篩に少
しづつ供給されるようにする。粉体供給機本体は、連続
溶解装置として利用する場合には定量性を有するものが
必要であるが、バッチ式の溶解装置として利用する場合
には多少の変動があってもよい。

【００１１】振動篩の目の粗さは、粗すぎると分散器と
しての役割が低下するし、逆に細かすぎると篩上に粉体
が次第に溜まってしまうから、対象とする粉体より若干
大きい網目を有する篩を装着しなければならない。同じ
く、振動の強さも、それが強すぎると分散器としての役
割が低下するし、逆に弱すぎると篩上に粉体が次第に溜
まってしまうから、可変調節ができるようにしておくこ
とが大切である。振動篩の振動が粉体供給機本体や他の
装置類に伝わらないよう、振動篩をバネで釣り下げた
り、防振ゴムを介して取り付けるなどの工夫がなされれ
ばなお良い。篩は、目詰まり時に取り外して掃除ができ
るよう、容易に着脱できるようにする。吸湿性の粉体を
扱う場合は、篩部分にドライエアーまたは、温風を送っ
て、粉体が篩に固着するのを防止できるよう配慮する。

【００１２】粉体を供給する手段としては、従来のスク
リューフィーダー、ロータリーフィーダー、バイブレー
ティングフィーダー、ベルトフィーダー、テーブルフィ
ーダーなどを使用できるが、このほかにも、粉体を定量
的または半定量的に供給できればその手段、構造を問わ
ない。粉体供給機本体には、適当な大きさのホッパーが
付属しているのが普通である。ロータリーフィーダを用
い、粉体として粉末水溶性高分子物質を用いた本発明の
分散機構付き粉体供給機の一例を図２に示す。

【００１３】本発明の分散機構付き粉体供給機の用途と
しては、一般の水処理において高分子凝集剤の水溶液を
調製する場合、泥水の増粘用に泥水にカルボキシメチル
セルロースを添加する場合、石油掘削において仕上げ流
体としてヒドロキシエチルセルロースの高粘性流体をつ
くる場合などに使用できるが、これら以外でも、ままこ
をつくりやすい水溶性の粉末高分子物質を水または水溶
液または水を分散媒とする懸濁液に添加する場合であれ
ば、いかなる場合でも使用可能である。一般の水処理に
おいて高分子凝集剤の水溶液を調製する場合、前述のデ
スパーザーを用いても、30分から90分の溶解時間を要
し、しかもバッチ式の溶解方法のため装置が大型になっ
ている。しかし、本発明の分散機構付き粉体供給機を連
続攪拌槽に取り付けて用いれば連続的に高分子凝集剤を
溶解することが可能になり、省力化、省スペース化につ
ながる。

【００１４】本発明の分散機構付き粉体供給機は、浮遊
懸濁物を含む廃水の処理、例えば、砕石洗浄廃水、一般
土木工事やダム工事、トンネル工事などから発生する濁
水、鉱山廃水、ガラス、レンズ、その他の研磨工程から
発生する濁水等の処理において効果的に使用できる。ま
た、本発明の分散機構付き粉体供給機は、湖沼、河川、
ダム、港湾等の浚渫工事、土木工事、各種ボーリング工
事などの際に発生する高含水泥土に高分子凝集剤を加え
てフロックをつくり、しかるのち自然脱水または機械脱
水する高含水泥土の処理方法において効果的に使用でき
る。以下、これについて詳細に説明する。

【００１５】高含水泥土の凝集脱水処理において用いる
市販のアクリルアミド系高分子凝集剤は、それを水に溶
解して０．１〜０．２％の希薄水溶液で加えるのが一般
的であるが、土木工事、浚渫工事、各種ボーリング工事
などの際に発生する高含水泥土の処理に要するアクリル
アミド系高分子凝集剤の添加量は、１００〜２０００ｍ
ｇ／リットルと非常に多いため、溶解作業に多大の労力を必
要とすること、高分子凝集剤の希釈水が大量に加わるこ
とで被処理物の濃度低下がおき、それが、凝集フロック
の強度低下を招くこと、全体の容量が増え、処理装置が
大型化することなどの欠点がある。

【００１６】この欠点を解決する方法として、アクリル
アミド系高分子凝集剤を、１００メッシュ以下５０重量
％以上で、かつ、６０メッシュ以上が１０重量％以下の
粒度に調整し、粉末のまま直接、あるいは、粉末希釈剤
で希釈して泥土に添加する方法が考えられている（特願
平第９−２４０５８４号）。ここで用いるアクリルアミ
ド系高分子凝集剤とは、純粋なポリアクリルアミドのほ
か、ポリアクリルアミドを部分的に加水分解したり、あ
るいは、アクリルアミドとアクリル酸ソーダを共重合し
たものをいう。これらの一般に製造されているアクリル
アミド系高分子凝集剤は、粒の大きさが、０．１５〜
０．５０ｍｍのものが殆どであり、これをこのまま汚泥
に添加すると、反応に時間がかかり、処理能力を上げる
ことができないが、アクリルアミド系高分子凝集剤の粒
度を１００メッシュ（０．１４０ｍｍ）以下が５０重量
％以上で、かつ、６０メッシュ（０．５ｍｍ）以上が１
０重量％以下とすることにより、アクリルアミド系高分
子凝集剤の凝集反応時間の短縮が可能である。

【００１７】上記粒度を有する細かなアクリルアミド系
高分子凝集剤は粒の粗いものを粉砕することによって得
られる。また、一般流通品を製造する際に分級工程から
出る規格外品のうち、上記粒度に該当するものを選んで
使用してもよい。粒の大きい粗いものの粉砕方法として
は、冷凍粉砕法、ジェット気流粉砕法などがある。

【００１８】本発明で用いる凝集反応装置としては、回
転式の攪拌機、攪拌ポンプなどを備えた反応槽、リボン
型、パドル型などの連続または回分式混合機、ラインミ
キサー、スタテックミキサーなどの管内混合機のいずれ
でもよいし、汎用の建設機械、バックホウのバスケット
内に攪拌羽根のついた特殊な建設機械などを用いて、現
地混合してもよい。反応時間は、混合手段、混合装置の
構造と大きさに依存するが、細かなアクリルアミド高分
子物質を用いた場合には、粗いアクリルアミド高分子物
資を用いた場合と比較して１／３〜２／３程度まで反応
時間の短縮が可能である。

【００１９】粉末アクリルアミド系高分子凝集剤は、攪
拌力が弱かったり、攪拌時間が短かったりすると、まま
こを生じることが多い。この場合の対策として、粉末ア
クリルアミド系高分子凝集剤を粉末希釈剤で希釈してや
るのも有効であるが、添加する際で塊で液体と接触させ
ないように本発明の分散機構付き粉体供給機を介して添
加すると、ままこの発生を抑制することができる。

【００２０】本発明の分散機構付き粉体供給機は、高含
水泥土の処理にとどまらず、浮遊懸濁物を含む一般廃水
において、高分子凝集剤粉末を廃水に直接添加して処理
する場合にも使用できる。高分子凝集剤の水溶液をつく
る作業がなくなるから、経済的なメリットが大きい。

【００２１】

【実施例】本発明を実施例により説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。 実施例１ １５リットルのホッパー付きのスクリューフィーダー
（口径２５ｍｍ）の下に振動モーターで振動する振動盤
を取り付け、その振動盤には、直径１０ｃｍの穴をあ
け、同径の円形篩を着脱できるように取り付けた。篩の
目の開きは８０メッシュとした。この分散機構付き粉体
供給機を、それぞれに竪型攪拌機のついた４槽溢流式連
続溶解槽（各１５０リットル）の第１槽に取り付け、ホ
ッパーには１００メッシュ全通のポリアクリルアミド系
高分子凝集剤を充填した。連続溶解槽には水を毎分１０
０リットルの速度で送り込み、また、粉体供給機よりポ
リアクリルアミド系高分子凝集剤を毎分２０００グラム
の速度で添加して第４槽から流れ出た高分子凝集剤溶液
の状態を確認をした。これによれば、まったくままこを
発生させることなく、ポリアクリルアミド系高分子凝集
剤を水に溶解させることができた。

【００２２】実施例２ ２０リットルのホッパー付きのロータリーフィーダー
（口径５０ｍｍ）の下に振動モーターで振動する振動盤
を取り付け、その振動盤には、直径１８．５ｃｍの穴を
あけ、同径の円形篩を着脱できるように取り付けた。篩
の目の開きは８０メッシュとした。この分散機構付き粉
体供給機を２連の連続式パドルミキサー（パドル径２５
ｃｍ、長さ３ｍ）入り口上部に取り付け、ホッパーには
１００メッシュ全通のポリアクリルアミド系高分子凝集
剤を充填した。ミキサーには、含水比７００％の浚渫底
泥を毎時６００リットルの速度で送り込み、また、粉体
供給機よりポリアクリルアミド系高分子凝集剤を毎時７
２０グラムの速度で添加して、パドルミキサー出口での
ままこの発生の様子を観察した。なお、含水比とは、固
形分の重量に対する水の重量の比に１００をかけた値を
いい、JIS A 1203「土の含水量試験方法」に従って測定
した。これによれば、まったくままこを発生させること
なく、ポリアクリルアミド系高分子凝集剤を浚渫底泥に
溶解させることができた。これに対し、分散機構を設け
ずにロータリーフィーダーから直接、連続式パドルミキ
サーに投入した場合は、５〜３０ｍｍのままこがパドル
ミキサー出口で多数観察され、溶解が不十分であること
が確認された。

【００２３】実施例３ １５リットルのホッパー付きのスクリューフィーダー
（口径２５ｍｍ）の下に振動モーターで振動する振動盤
を取り付け、その振動盤には、直径１０ｃｍの穴をあ
け、同径の円形篩を着脱できるように取り付けた。篩の
目の開きは８０メッシュとした。この分散機構付き粉体
供給機を、それぞれに竪型攪拌機のついた４槽溢流式連
続溶解槽（各１５０リットル）の第３槽に取り付け、ホ
ッパーには１００メッシュ全通のポリアクリルアミド系
高分子凝集剤（９重量倍の炭酸カルシウム粉末との混合
物）を充填した。連続溶解槽には浮遊懸濁物濃度が２３
００ｍｇ／リットルのガラス研磨廃水を毎分２００リッ
トルの速度で送り込み、第１槽には、ポリ塩化アルミニ
ウム液（Ａｌ₂ Ｏ₃ １０％）を毎分２０ミリリットルの
速度で、また第３槽には、粉体供給機よりポリアクリル
アミド系高分子凝集剤（炭酸カルシウム粉末との混合
物）を毎分２００グラムの速度で添加して第４槽から流
れ出た反応物の状態を確認した。これによれば、まった
くままこを発生させることなく、ガラス研磨廃水を凝集
させることができた。

【００２４】

【発明の効果】粉末水溶性高分子物質等の水溶性の粉体
を水または水溶液または水を分散媒とする懸濁液に加え
て溶解させる場合、粉末を振動篩で分散させて供給する
ことでままこの発生を防止でき、きわめてスムースに溶
解作業を進めることができる。定量供給機と振動篩を組
み合わせ連続攪拌槽に取り付ければ高分子物質の連続溶
解装置としてでき、市販のデスパーザーの欠点をことご
とくカバーできる。溶解液が粘性のある水溶液でも高濃
度の懸濁液でも制約を受けないから、高含水泥土の処理
はもちろん一般の廃水処理にも応用でき、本発明の効果
はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】市販のデスパーザーの構造例を示す。

【図２】本発明の分散機構付き粉体供給機の例を示す。

【符号の説明】 １ ホッパー ２ 水の入り口 ３ 排出口 １１ ホッパー １２ 粉末水溶性高分子物質 １３ ロータリーフィーダー １４ フレーム １５ 振動発生機 １６ 篩 １７ 振動盤 １８ ばね（または防振ゴム）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体を供給する手段と振動篩とを組合
   せ、粉体が振動篩で分散されて供給されることを特徴と
   する分散機構付き粉体供給機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の分散機構付き粉体供給
   機を用いて、粉末水溶性高分子物質を添加することを特
   徴とする高分子水溶液の調製方法。
3. 【請求項３】 上記粉末水溶性高分子物質が高分子凝集
   剤であることを特徴とする請求項２に記載の高分子水溶
   液の調製方法。
4. 【請求項４】 浮遊懸濁物を含む廃水に高分子凝集剤を
   加えてフロックをつくり、しかる後に機械脱水する廃水
   の処理方法において、粉末高分子凝集剤を請求項１に記
   載の分散機構付き粉体供給機を用いて添加することを特
   徴とする廃水の処理方法。
5. 【請求項５】 高含水泥土に高分子凝集剤を加えてフロ
   ックをつくり、しかる後に自然脱水または機械脱水する
   高含水泥土の処理方法において、粉末高分子凝集剤を請
   求項１に記載の分散機構付き粉体供給機を用いて添加す
   ることを特徴とする高含水泥土の処理方法。