(57)【要約】【課題】高水深の水槽においても槽内の液体中に空気を送り込む際のエネルギー消費を抑えて、高水深の槽底でも十分な水流速を得て汚泥物質の沈殿を防止しつつ、汚水の攪拌を効率的に行えるようにした曝気攪拌機を提供すること。【解決手段】モータ１により回転駆動される回転軸２を中空とするとともに、回転軸２の下部位置に攪拌羽根３と、この攪拌羽根３の周囲を覆うように、かつ下部の攪拌羽根３の上部より汚水を吸水し、下端部より吐出できるようにした外筒４を配設し、回転軸２の下端を下部の攪拌羽根３の下側まで延ばし、開口した空気吐出孔２ｂを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより回転駆動される回転軸を中空とするとともに、該回転軸の下部位置に１つの攪拌羽根と、この攪拌羽根の周囲を覆うように、かつ攪拌羽根の上部より汚水を吸水し、下端部より吐出できるようにした外筒とを配設し、回転軸の下端を攪拌羽根の下側まで延ばし、開口した空気吐出孔を形成して構成したことを特徴とする曝気攪拌機。
【請求項２】
モータにより回転駆動される回転軸を中空とするとともに、該回転軸の上下位置にそれぞれ発生水流の方向を異なるようにした２つの攪拌羽根と、これら攪拌羽根の周囲を覆うように、かつ上下部の攪拌羽根の中間位置より汚水を吸水し、上下端部より吐出できるようにした外筒とを配設し、回転軸の下端を下部の攪拌羽根の下側まで延ばし、開口した空気吐出孔を形成して構成したことを特徴とする曝気攪拌機。
【請求項３】
攪拌羽根を、これを覆う外筒の下端部内に収め、かつ回転軸下端または下部外周部に施した空気吐出孔より吐出される気泡を微細化する構造としたことを特徴とする請求項１又は２記載の曝気攪拌機。
【請求項４】
中空状とした回転軸に、水面より上方位置に開口した空気取入口を設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の曝気攪拌機。
【請求項５】
回転軸内への空気の吸入と吸入停止とを選択的に行うようにした電磁弁を配設したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の曝気攪拌機。
【請求項６】
回転軸内への空気を強制的に送り込むようにしたブロアーを接続したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の曝気攪拌機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曝気攪拌機に関し、特に、高水深の水槽において、槽内の流体中に空気を送り込む際のエネルギー消費を抑えるとともに、高水深の槽底でも十分な水流速を得て汚泥物質の沈殿を防止しつつ、汚水の攪拌を効率的に行えるようにした曝気攪拌機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理場に流入する汚水は、汚水処理槽内に導かれ、該汚水処理槽内に配設した曝気機にて汚水を攪拌して、好気性処理を行うようにしている。この曝気機として、特に限定されるものではないが、例えば、特許文献１に示すように、汚水中に浸すように配設したスクリュー（攪拌羽根）をモータにて回転駆動して汚水を混合攪拌しつつ、汚水の一部を水面上にて散水して曝気するようにしている。
【０００３】
ところで、特許文献１に示すような曝気機においては、曝気機による汚水の攪拌水流は、水面に着水後、それが汚水処理槽の外周壁面近傍から槽底に向かい、その後、汚水処理槽の中心部を上昇流となって水面に向かうようになる。すなわち表層から下向きの流れで底部にも流れを発生させる方式のため、水深６ｍ程度までの比較的浅底の小規模な町村における汚水処理槽での曝気攪拌に適している。
【０００４】
しかし、近年、都市近傍での下水処理場の用地の確保或いは既設設備の拡張用地の確保が難しくなっているとともに、狭小な下水処理場の用地においても処理効率を向上させて処理量の向上を目指して高深度な処理槽が要求されるようになっている。
【０００５】
ところが、従来の曝気、攪拌装置では高出力のモータを用いたとしても、その構造上、汚水処理槽内の水面からせいぜい８ｍ未満までの水深しか攪拌することができず、８ｍ以上１２ｍまでの深槽といわれる高水深の汚水処理槽では槽底での十分な流速を得ることができず適用できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４４４８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は従来の曝気機の有する問題点に鑑み、高水深の水槽においても槽内の液体中に空気を送り込む際のエネルギー消費を抑えて、高水深の槽底でも十分な水流速を得て汚泥物質の沈殿を防止しつつ、汚水の攪拌を効率的に行えるようにした曝気攪拌機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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本第１発明の曝気攪拌機は、モータにより回転駆動される回転軸を中空とするとともに、該回転軸の下部位置に１つの攪拌羽根と、この攪拌羽根の周囲を覆うように、かつ攪拌羽根の上部より汚水を吸水し、下端部より吐出できるようにした外筒とを配設し、回転軸の下端を攪拌羽根の下側まで延ばし、開口した空気吐出孔を形成して構成したことを特徴とする。
【０００９】
また、同じ目的を達成するため、本第２本発明の曝気攪拌機は、モータにより回転駆動される回転軸を中空とするとともに、該回転軸の上下位置にそれぞれ発生水流の方向を異なるようにした２つの攪拌羽根と、これら攪拌羽根の周囲を覆うように、かつ上下部の攪拌羽根の中間位置より汚水を吸水し、上下端部より吐出できるようにした外筒とを配設し、回転軸の下端を下部の攪拌羽根の下側まで延ばし、開口した空気吐出孔を形成して構成したことを特徴とする。
【００１０】
この場合において、攪拌羽根を、これを覆う外筒の下端部内に収め、かつ回転軸下端または下部外周部に施した空気吐出孔より吐出される気泡を微細化する構造とすることができる。
【００１１】
また、中空状とした回転軸に、水面より上方位置に開口した空気取入口を設けることができる。
【００１２】
また、回転軸内への空気の吸入と吸入停止とを選択的に行うようにした電磁弁を配設することができる。
【００１３】
また、回転軸内への空気を強制的に送り込むようにしたブロアーを接続することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本第１発明の曝気攪拌機によれば、本発明の曝気攪拌機は、モータにより回転駆動される回転軸を中空とするとともに、該回転軸の下部位置に１つの攪拌羽根と、この攪拌羽根の周囲を覆うように、かつ攪拌羽根の上部より汚水を吸水し、下端部より吐出できるようにした外筒とを配設し、回転軸の下端を攪拌羽根の下側まで延ばし、開口した空気吐出孔を形成して構成することにより、羽根の入口側において水の流速が半径方向で均等となり、高水深の水槽においても槽内の液体中に空気を送り込む際のエネルギー消費を抑え、かつ高水深の槽底でも十分な水流速を得ることができるので汚泥物質の沈殿を防止しつつ、汚水の攪拌を効率的に行うことができる。
【００１５】
また、本第２発明の曝気攪拌機によれば、モータにより回転駆動される回転軸を中空とするとともに、該回転軸の上下位置にそれぞれ発生水流の方向を異なるようにした２つの攪拌羽根と、これら攪拌羽根の周囲を覆うように、かつ上下部の攪拌羽根の中間位置より汚水を吸水し、上下端部より吐出できるようにした外筒とを配設し、回転軸の下端を下部の攪拌羽根の下側まで延ばし、開口した空気吐出孔を形成して構成することにより、回転軸の上方向にも水流を吹き出すので、該上向きの水流の効果で、下部より吹き出した気泡がより長時間滞留するため、吹き込む空気中の酸素のうちほとんどが水に溶けるので、空気を送り込む量を削減でき、エネルギー消費を抑えることができるとともに、高水深の槽底でも十分な水流速を得ることができるので汚泥物質の沈殿を防止しつつ、汚水の攪拌を効率的に行うことができる。
【００１６】
また、攪拌羽根を、これを覆う外筒の下端部内に収め、かつ回転軸下端または下部外周部に施した空気吐出孔より吐出される気泡を微細化する構造とすることにより、回転軸下端の空気吐出孔より吐出される気泡が周囲の乱れた水流により気泡をより微細化することができ、さらには回転する軸側面から水の中へ放出される気泡も微細化されるので、簡易に微細気泡を混入した水を槽底部に向けて吹き出すことができ、酸素の溶存率を向上させることができる。
【００１７】
また、中空状とした回転軸に、水面より上方位置に開口した空気取入口を設けることにより、汚水中への空気の供給が確実に、簡易に行うことができる。
【００１８】
また、回転軸内への空気の吸入と吸入停止とを選択的に行うための電磁弁を配設することにより、電磁弁の開閉弁操作だけで確実に好気運転と嫌気運転とを切り替えることができる。
【００１９】
また、回転軸内への空気を強制的に送り込むためのブロアーを接続することにより、ブロアーの運転、停止の切り替え操作だけで確実に好気運転と嫌気運転とを切り替えることができ、かつより効率的に空気の供給が行えるので、好気運転が効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の曝気攪拌機の第１実施例を示す正面縦断面図である。
【図２】本発明の曝気攪拌機の第２実施例を示す正面縦断面図である。
【図３】本発明の曝気攪拌機の第３実施例を示す正面縦断面図である。
【図４】本発明の曝気攪拌機の第４実施例を示す正面縦断面図である。
【図５】本発明の第３実施例に第２実施例を組み合わせた構成の実施例を示す正面縦断面図である。
【図６】本発明の第４実施例に第２実施例を組み合わせた構成の実施例を示す正面縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の曝気攪拌機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１に、本発明の曝気攪拌機の第１実施例を示す。
本発明の曝気攪拌機Ａは、下水処理場等に設置された汚水処理槽Ｔ内の所定位置に垂設するが、これは曝気攪拌機Ａを槽内に自立させるように配設するか、或いは架台にて支持して配設するかを任意に選択することができる。
【００２３】
また、この曝気攪拌機Ａは、図１に示すように、下降流を派生させる下部の攪拌羽根３と空気が流通できるよう中空状とした回転軸２の下部位置に取り付けるとともに、攪拌羽根３の上部に整流マウンド６を取り付け、該回転軸２を水面上に配置するモータ１にて駆動されるように軸継手１Ｃを介して支持し、かつ該回転軸２及び下部の攪拌羽根３との間に予め定めた距離をあけて、その外周を覆うようにして外筒４を外側に配置して構成する。
この中空状とした回転軸２に、水面より上方位置に開口した空気取入口２ａを形成することができる。
【００２４】
また、外筒４は、図１に示すように、ラッパ状に上端が開拡した形状に形成したもので、その内部中心位置に円錐形状をした整流マウンド６を配置する。そして、整流マウンド６の外周に放射線状に伸びるように突設形成した整流板６１を位置するようにし、外筒４の上端と所要の間隔をあけて、外周面を開口するようにして汚水の吸い込みを行う吸水口４１とする。外筒４は、その下端側開□部をストレートの下排出口４２とする。
【００２５】
回転軸２の下端に取り付ける攪拌羽根３は、これを覆うように配設した外筒４の下端部内に収まるようにするとともに、回転軸下端の開□した空気吐出孔２ｂより吐出される気泡を微細化できるような構造とする。
この場合、空気吐出孔２ｂは、回転軸２の下端を下部の攪拌羽根３の下側まで延ばし、この攪拌羽根３より下方に延ばした回転軸２の下端を開放することより構成したり、下端部の側面（外周面）に複数の小孔を形成することより構成したり、さらには、図１に示すように、その両方を備えるように構成することもできる。
【００２６】
次に、本発明の曝気攪拌機の作用について説明する。
汚水処理槽Ｔ内に汚水中の攪拌羽根３が水没した状態で配設された曝気攪拌機Ａをモータ１により回転軸２を回転駆動すると、回転軸２に取り付けられた攪拌羽根３は外筒４内で回転し吸水口４１より水面近傍の汚水を該外筒４内に吸い込み、下降流を発生させて外筒４の下端の下排出口４２より槽底方向に向かって放出される。このとき攪拌羽根３の周囲水域には負圧が発生するため、該負圧にて回転軸２内の空気が乱れた水流内に吐出される。このとき攪拌羽根３の構造が気砲を細分化するようになっているため、乱れた水流内に吐出される気砲はさらに細分化され、汚水への酸素溶存性が向上するものとなる。
また、この槽底に向かう下降流は、曝気攪拌機Ａが駆動されると常に発生しており、槽底に達すると槽内での流速は確保されているので、汚泥などの固形物の沈殿堆積を未然に防止できるとともに、槽内全体の汚水は攪拌されつつ曝気されるものとなる。
【実施例２】
【００２７】
また、この曝気攪拌機Ａは、図２に示すように、下降流を発生させる下部の攪拌羽根３と上昇流を発生させる上部の攪拌羽根５の２つの攪拌羽根を、空気が流通できるよう中空状とした回転軸２の上下の２位置に取り付けるとともに、この２つの攪拌羽根３、５の中間点に算盤玉形をした整流マウンド６ａを取り付け、該回転軸２を水面上に配置するモータ１にて駆動されるように軸継手１Ｃを介して支持し、かつ該回転軸２及び下部の攪拌羽根３、上部の攪拌羽根５を含めて、また上下部の攪拌羽根３、５との間に予め定めた距離をあけて、その外周を覆うようにして外筒４を外嵌し、さらにこの外筒４及び上部の攪拌羽根５の上方位置となる位置にガイド７を配設して構成する。  
この中空状とした回転軸２に、水面より上方位置に開口した空気取入口２ａを形成することができる。
【００２８】
なお、１本の回転軸２の上下位置に取り付ける２つの攪拌羽根、すなわち、下部の攪拌羽根３と上部の攪拌羽根５との間には、予め定めた距離をあけるようにするとともに、回転方向を同じとするも、その発生水流はそれぞれ異なる方向となるよう、すなわち、下部の攪拌羽根３では下降水流が、上部の攪拌羽根５では上昇水流が発生するよう羽根の捻れ方向を異なるように形成する。
【００２９】
また、外筒４は、図２に示すように、上部の外筒４Ａと、下部の外筒４Ｂとを上下に重ねるようにする。この上部の外筒４Ａ、下部の外筒４Ｂは共にラッパ状に一端が開拡した形状に形成したもので、それぞれその内部に下部の攪拌羽根３及び上部の攪拌羽根５を収めるようにしてその開拡側を互いに対向するように上下に、しかもその間に双円錐形状（算盤玉形状）をした整流マウンド６ａを挟むようにして重ねる。そして、この上部の外筒４Ａ、下部の外筒４Ｂの重ね部の外周面を開口するようにして汚水の吸い込みを行う吸水口４１とする。
この上下部の外筒４Ａ、４Ｂの重ね部に形成する吸水口４１には、双円錐形状をした整流マウンド６ａの外周に放射線状に伸びるように突設形成した整流板６１を位置するようにし、これにより吸水口４１を上下に分かれるようにし、またこの上部の外筒４Ａの上方には、外筒４Ａの上端と所要の間隔をあけて対向するよう、水面下或いは水面上にガイド７を配設する。これにより、上部の外筒４Ａの上排出口４３から吐出される汚水がガイド７にてガイドされるとき、その汚水が曝気攪拌機Ａの周囲の放射方向に導かれる役目をする。
また、ガイド７が水面上に配設される場合は、上排出口４３から吐出される汚水はガイド７にて飛散されるとき、その飛散水が上記と同様に放射方向に導かれる。
なお、下部の外筒４Ｂは、その下端側開口部をストレートの下排出口４２とする。
【００３０】
回転軸２の下端に取り付ける下部の攪拌羽根３は、これを覆うように配設した下部の外筒４Ａの下端部内に収まるようにするとともに、回転軸下端の開口した空気吐出孔２ｂより吐出される気泡を微細化できるような構造とする。
また、回転軸２の下端を下部の攪拌羽根３の下側まで延ばし、開口するかもしくは回転軸２の下部側面に複数の孔を穿設して空気吐出孔２ｂとすることができる。
【００３１】
次に、本発明第２実施例の曝気攪拌機の作用について説明する。
汚水処理槽Ｔ内の汚水中に２つの攪拌羽根３、５が共に水没した状態で配設された曝気攪拌機Ａを、モータ１により回転軸２を回転駆動すると、回転軸２に取り付けられた２つの上下部の攪拌羽根３、５は、それぞれ上部の外筒４Ａ、下部の外筒４Ｂ内で回転し、吸水口４１より水面近傍の汚水を該外筒４内に吸い込み、上部の外筒４Ａ内では上部の攪拌羽根５により上昇流が発生して上部の外筒４Ａの上端部に形成した上排出口４３より吐出される。
このとき、上排出口４３より吐出した汚水は、回転軸２に取り付けられたガイド７にて導かれるようにして曝気攪拌機Ａ周囲の表層を流れるとともに、該水流が蓋のような作用をして上昇してくる気泡を汚水中に押さえ込むようになり、汚水中における気泡の滞留時間を延長させるようになって気泡中の酸素をより効果的に汚水に溶存させるようになる。
【００３２】
一方、下部の外筒４Ｂ内では下部の攪拌羽根３の回転により下降流が発生して下部の外筒４Ｂ下端の下排出口４２より槽底方向に向かって放出される。このとき、下部の攪拌羽根３の周囲水域には負圧が発生するため、該負圧にて回転軸２内の空気が汚水内に吸引されるようになり、気泡となって汚水中に吐出されるが、該下部の攪拌羽根３の構造が気泡を微細化するようになっており、乱れた水流内に吐出されることから気泡は微細化され、汚水への酸素溶存性が向上するものとなる。
また、この槽底に向かう下降流は、曝気攪拌機Ａが駆動されると常に発生しており、槽底に達すると槽内周壁側にその流れを変え、その後槽内壁面に添って上昇する。この場合、槽底部での水流速は確保されているので、汚泥などの固形物の沈殿堆積を未然に防止できるとともに、槽内全体の汚水は攪拌されつつ曝気されるものとなる。
【００３３】
また、汚水を嫌気攪拌する場合は、中空状とした回転軸に開口した空気取入口２ａを閉じて運転する。これにより、上部の攪拌羽根５が上部の外筒４Ａ内で回転することで上昇流が発生して上排出口４３より吐出されるとともに、下部の攪拌羽根３も下部の外筒４Ｂ内で共に回転し、吸水口４１より水面近傍の汚水を下部の外筒４Ｂ内に吸い込み、これにより下部の外筒４Ｂ内に下降流が発生し、その下端の下排出口４２より槽底方向に向かって放出される。この槽底に向かう下降流は、曝気運転時と同じように、槽底に達すると槽内周壁側にその流れを変え、その後槽内壁面に添って上昇する。しかし、この下降流には空気取入口２ａを閉じられているので空気を吸引されることがなく、攪拌されるだけとなって槽内全体の汚水は曝気されることなく攪拌されるものとなる。
【実施例３】
【００３４】
図３に、本発明の曝気攪拌機の第３実施例を示す。
この第３実施例においては、曝気攪拌機Ａの主たる構成を第１実施例と同じとするが、図２に示す第２実施例の構成に変更して実施することもできる。
この第３実施例では、中空状とした回転軸２に接続するモータ軸１Ｓも中空状とし、かつこのモータ軸１Ｓの反出力側端に、必要に応じてスイベル（図示省略）を介して送気管９を接続し、この送気管９の端部にブロアー８を接続して構成する。
なお、この場合は、回転軸２には空気取入口２ａを設けない。
【００３５】
したがって、曝気攪拌機Ａを好気運転を行う場合は、曝気攪拌機Ａのモータ１を駆動するとともに、ブロアー８も駆動する。これにより、ブロアー８より送気管９を経て強制的に中空状のモータ軸１Ｓ内に供給され、該モータ軸１Ｓ内、回転軸２を経て回転軸下端の空気吐出孔２ｂより気泡が吐出される。この吐出気泡は下部の攪拌羽根３の回転により微細化され、発生下降流に乗って槽底まで運ばれ、微細気泡中の酸素が汚水に溶解されて、所要の曝気が行われる。
また、嫌気運転を行う場合は、ブロアー８を停止して曝気攪拌機Ａのみを運転する。このように曝気攪拌機Ａのみを運転することにより、上部の攪拌羽根５、下部の攪拌羽根３は回転してもブロアー８は停止しているので回転軸内に空気は供給されることがないので、汚水のみ嫌気攪拌される。
このように曝気攪拌機Ａの好気運転或いは嫌気運転の切り替えは、ブロアー８の運転か停止かにより簡易に選択、設定することができる。
なお、第３実施例において、ブロアー８の運転停止操作、電磁弁１０の開閉弁操作を除いて曝気攪拌機Ａの運転時の作用は、第１実施例と同じのため、その詳細説明を省略する。
【実施例４】
【００３６】
図４に、本発明の曝気攪拌機の第４実施例を示す。
この第４実施例においては、曝気攪拌機Ａの主たる構成を第１実施例と同じとするが、図２に示す第２実施例の構成に変更して実施することもできる。
この第４実施例では、中空状とした回転軸２に接続するモータ軸１Ｓも中空状とし、かつこのモータ軸１Ｓの反出力側端に弁或いは電磁弁１０を取り付け、該弁の開閉切り替え操作にて曝気攪拌機Ａの好気運転或いは嫌気運転を選択的に行うようにする。
曝気攪拌機Ａの好気運転或いは嫌気運転の切り替えは、電磁弁１０の開閉により行うもので、開弁時は好気運転となり、閉弁時には嫌気運転となる。
なお、第３実施例において、ブロアー８の運転停止操作、電磁弁１０の開閉弁操作を除いて曝気攪拌機Ａの運転時の作用は、第１実施例と同じのため、その詳細説明を省略する。
【００３７】
なお、図５には本発明の第３実施例に第２実施例を組み合わせた構成を示す実施例を、また、図６には本発明の第４実施例に第２実施例を組み合わせた構成を示す実施例をそれぞれ示す。
【００３８】
以上、本発明の曝気攪拌機について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の曝気攪拌機は、槽内の液体中に空気を送り込む際のエネルギー消費を抑えて、高水深の槽底でも十分な水流速を得て汚泥物質の沈殿を防止しつつ、汚水の攪拌を効率的に行えるという特性を有していることから、下水処理槽の用途に好適に用いることができるほか、例えば、食品の混練の用途にも用いることができる。
【符号の説明】
【００４０】
Ａ    曝気攪拌機
Ｔ    汚水処理槽
１    モータ
２    回転軸
２ｂ  空気吐出孔
３    下部の攪拌羽根
４    外筒
４Ａ  上部の外筒
４Ｂ  下部の外筒
４１  吸込口
４２  下排出口
４３  上排出口
５    上部の攪拌羽根
６    整流マウンド
６ａ  整流マウンド
６１  整流板
７    ガイド
８    ブロアー
９    送気管
１０  電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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