(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液を送り出す羽根車と；
前記羽根車を収容するケーシングであって、前記羽根車から送り出された処理液を吐出する吐出口を、前記羽根車よりも鉛直方向上方に有する、ケーシングとを備え；
前記ケーシングは、前記羽根車から送り出された処理液を前記吐出口に導く、羽根車後流側に設けられた処理液通路を有し；
前記吐出口の広がりは、鉛直方向の高さを有し；
前記処理液通路には、前記処理液中に加圧空気を放出する空気放出口が設けられ、該空気放出口の鉛直方向の設置位置は、前記吐出口の鉛直方向高さの範囲内または該範囲よりも上方にあり；
前記ケーシングは、外部から供給される加圧空気を受け入れる空気導入口と、受け入れた加圧空気を前記空気導入口から前記空気放出口に導く空気通路を有し；
前記加圧空気を前記空気放出口に押し込む際の押し込み液柱は前記吐出口までの液柱で済むように、前記空気通路は、流れに沿ったいずれの箇所においても、鉛直方向にとった断面の最上部が、前記吐出口の鉛直方向高さの範囲内または該範囲よりも上方にあることを特徴とする；
撹拌曝気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中攪拌曝気装置に関し、特に羽根車後流側に空気放出口を設けた水中攪拌曝気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
曝気槽内で、たとえば汚水などの処理液を好気性微生物により処理する際には、曝気槽内に微細空気を大量に混入させる。そのための一つの方法として、従来から、図３に示すような、軸流羽根車１１３を装備した機械式水中攪拌曝気装置１００により、爆気槽内の処理液を攪拌するとともに、曝気槽外部から空気を水中攪拌曝気装置１００に導き、装置内部において処理液中に混入して曝気槽内に放出するという方法がある。
【０００３】
このような機械式水中攪拌曝気装置においては、大量の空気を微細化して処理液中に混入させることが要求される。このため、図３に示す従来の水中攪拌曝気装置１００では、曝気槽の外部に不図示のブロアあるいは送風機を設置して、ここから配管により加圧空気Ａを水中攪拌曝気装置１００の内部に導き、この空気Ａ１を処理液中に放出して、処理液と空気の混合流体Ｗ１として、吐出口１４６から曝気槽に吐出する。
【０００４】
図３に示す従来の水中攪拌曝気装置１００は、鉛直方向に配列された、水中モータ１１１と、水中モータ１１１により減速機１１２を介して駆動される軸流型の羽根車１１３とを備えている。羽根車１１３は下吸込の吸込ケーシング１４１に収容されており、羽根車１１３の後流側直後の位置、吸込ケーシング１４１とその上方に配置された吐出ケーシング１４２との間には、空気放出口１５２が設けられている。
【０００５】
曝気槽外部からの加圧空気Ａは給気管１５４を経由して、吐出ケーシング１４２の周囲で吐出口１４６の下方に形成された、空気室ケーシング１５４ａ内に導入され、空気室ケーシング１５４ａの下部に形成された空気放出口１５２から空気Ａ１を放出する。空気室ケーシング１５４ａと給気管１５４とは一体に形成されており、給気管１５４は鉛直方向上方から立ち下がり空気室ケーシング１５４ａに到る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の水中攪拌曝気装置によれば、加圧空気は羽根車の直後の、羽根車から上方に向けて形成された処理液通路の最下部近傍に放出されるので、高い圧力の加圧空気が必要とされブロワ等の動力が大きくなるという問題があった。
【０００７】
また一般に、空気を処理液に混入する最適箇所は、羽根車を通過する処理液の流速や圧力の分布により異なるが、従来の水中攪拌曝気装置の空気放出口の位置は、必ずしも曝気槽内の活性汚泥性微生物群であるフロックを解体することなく、かつ大量の空気を小さい動力で供給できる空気供給口の最適位置ではなかった。
【０００８】
そこで本発明は、大量の空気を小さい動力で供給し、かつ曝気槽内の処理液への酸素供給率の高い攪拌曝気装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の撹拌曝気装置では、ケーシング４０は、外部から供給される加圧空気Ａを受け入れる空気導入口５１と、受け入れた加圧空気Ａを空気導入口５１から空気放出口５２に導く空気通路５３を有し；前記加圧空気を前記空気放出口に押し込む際の押し込み液柱は前記吐出口までの液柱で済むように、空気通路５３は、流れに沿ったいずれの箇所においても、鉛直方向にとった断面の最上部Ｔ（図２）が、吐出口４６の鉛直方向高さＶの範囲内またはそれよりも上方にあるように構成する。
【００１２】
このように構成すると、空気通路は、流れに沿ったいずれの箇所においても、鉛直方向にとった断面の最上部が、吐出口の鉛直方向高さの範囲内またはそれよりも上方にあるので、例えば本発明の攪拌曝気装置の起動時に、加圧空気を空気放出口に押し込む際の押し込み水柱は、この攪拌曝気装置を運転するのに必要な最小限の圧力、即ち吐出口までの水柱で済む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
発明者は、機械式水中攪拌曝気装置の空気供給口、即ち加圧空気を処理液である水に放出する空気放出口の位置を種々変更して曝気槽のなかで運転し、曝気槽内に溶け込む酸素量を実験的に求めた。その結果、空気供給口の位置を水中攪拌曝気装置の処理液通路である吐出流路の途中にある上部カバーの一部に設けた場合が曝気槽内の処理液への酸素供給率が最も高いことを発見した。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明による水中攪拌曝気装置１０の側面断面図である。図中駆動軸端（不図示）を鉛直方向下方に向けて水中モータ１１が設けられ、その直下には遊星歯車機構を有する減速機１２がその入力軸を水中攪拌曝気装置モータ１１の軸に連結されて設けられ、減速機１２の下方に向いた出力軸には、軸流型の羽根車１３が下吸込、上吐出になるように搭載されている。
【００１６】
水中モータ１１、減速機１２、羽根車１３は、ケーシング４０に搭載あるいは収納されている。ケーシング４０は、吸込ケーシング４１と吐出ケーシング４２とを含んで構成されいる。羽根車１３は、吸込ケーシング４１に収容されており、羽根車１３の先端部は、吸込ケーシング４１の内面に対して僅かな隙間をもって組み立てられている。吸込ケーシング４１と吐出ケーシング４２は、羽根車１３の後流側で、その僅かに上方に設けられた水平フランジで互いに接続されている。
【００１７】
吸込ケーシング４１は下吸込型であり、吸い込まれた水は羽根車１３により上方の吐出ケーシング４２に流される。吐出ケーシング４２は、羽根車１３からの軸流方向即ち鉛直方向の水流を滑らかなカーブで水平方向の流れに変える処理液通路４４を内部に形成している。処理液通路４４は、吐出ケーシング４２の外壁と内側に設けられた空気室ケーシング４５とにより形成されている。なお、図１の実施の形態では、空気室ケーシング４５は吐出ケーシング４２とは別体の鋼板構造で作られたものとして示されているが、吐出ケーシング４２と一体で、例えば鋳造して形成してもよい。
【００１８】
空気室ケーシング４５は、じょうご形状をしており、その下部は減速機１２のケーシングを取り囲むように、その上部は、吐出ケーシング４２の鉛直方向上部に、ほぼ水平方向に広がる円環状の平板形状として形成された、吐出ケーシング上カバー４２ａに連続している。このような構成により、空気室ケーシング４５と吐出ケーシング上カバー４２ａとが、吐出ケーシング外壁との間に処理液通路４４を形成している。処理液通路４４の終端部は、吐出口４６が吐出方向をほぼ水平方向に向けて形成されている。
【００１９】
また、空気室ケーシング４５と吐出ケーシング上カバー４２ａとの間には、空気放出口５２が、円環状に、且つ放出方向をほぼ水平方向に向けて、形成されている。吐出口４６は、本発明の鉛直方向高さ（ここでいう高さとは高さ位置ではなく高さ幅、即ち吐出口の上端と下端との間の範囲）Ｖをもって形成されており、空気放出口５２の鉛直方向の位置は、鉛直方向高さＶの存在する範囲内にある。なお、この場合は、吐出口４６が水平方向に向いているので、鉛直方向高さＶはあるが、水平方向幅Ｈはゼロである。なお、鉛直方向の高さＶと水平方向の幅Ｈについては、後で図２を参照して詳しく説明する。
【００２０】
水中攪拌曝気装置１０は、吸込ケーシング４１の鉛直方向下方に設けられた、複数の脚を有する架台６１の上に設置され、その複数の脚の間を通して処理液が、吸込ケーシング４１の吸込口に吸い込まれる。また、水中攪拌曝気装置１０は、吐出ケーシング４２の上方、電動機サポート４３に取り付けられた吊り下げ具６２により、曝気槽内に設置したり、曝気槽から吊り上げられるように構成されている。
【００２１】
図２を参照して、鉛直方向高さについてさらに説明する。図２（ａ）には、処理液通路４４ａが側面断面図において鉛直方向下方から上方に向けて山なりにカーブして、再び僅かに下方に偏向し、吐出口４６ａを斜め下方に向けて構成された場合を示している。この場合は、吐出口４６ａが斜め下方に向いているので、この吐出口４６ａは、鉛直方向高さＶ１と水平方向幅（水平方向かつ半径方向の幅）Ｈ１とを有していることになる。本発明の実施の形態では、空気放出口５２ａは、鉛直方向の高さ位置が鉛直方向高さＶ１の範囲内にある。
【００２２】
図２（ｂ）には、側面断面図において、処理液通路４４ｂが空気放出口５２ｂの位置から鉛直方向下方に向けてカーブしつつ斜めに形成され、吐出口４６ｂを斜め下方に向けて構成された場合を示している。この場合は、吐出口４６ｂが斜め下方に向いているので、この吐出口４６ｂは、鉛直方向高さＶ２と水平方向幅Ｈ２とを有していることになる。この実施の形態では、空気放出口５２ｂは、鉛直方向の高さ位置が鉛直方向高さＶ２の範囲よりも上方にある。
【００２３】
図２（ｃ）には、処理液通路４４ｃが側面断面図において鉛直方向下方から上方に向けて形成され、吐出口４６ｃを斜め上方に向けている場合を示している。この場合は、吐出口４６ｃが斜め上方に向いているので、この吐出口４６ｃは、鉛直方向高さＶ３と水平方向幅Ｈ３とを有していることになる。本発明の実施の形態では、空気放出口５２ｃは、鉛直方向の高さ位置が鉛直方向高さＶ３の範囲内にある。
【００２４】
図１に戻って、外部から加圧空気を供給する給気管の取付について説明する。図中、円環状の平板状に形成された吐出ケーシング上カバー４２ａの円環の内側には、円環状の電動機サポート４３が取り付けられている。円環状の電動機サポート４３の内側には、減速機１２がはめ込まれ支持されている。結局減速機１２の上部に搭載された水中モータ１１は、サポート４３に支持されていることになる。
【００２５】
電動機サポート４３には、空気導入口５１が設けられ、ここに鉛直方向上方から給気管５４が接続されている。空気導入口５１から空気放出口５２までは、減速機１２の外壁、電動機サポート４３、空気室ケーシング４５により、空気通路５３が形成されている。
【００２６】
以上図２（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して説明したように、空気放出口が上部カバーの一部に設けられ、即ち、空気放出口の鉛直方向の設置位置が、吐出口の鉛直方向高さの範囲内または該範囲よりも上方にあるように構成すると、曝気槽内の処理液への酸素供給率が高くなる。
【００２７】
図２（ｄ）を参照して、空気通路５３の形態を説明する。図２（ｄ）は、本発明の実施の形態である水中攪拌曝気装置の処理液通路の断面の模式図である。図中、空気導入口５１から空気放出口５２までの空気通路について、鉛直方向の通路高さを空気の流れ方向に沿って展開して模式的に図示してある。この通路５３の鉛直方向にとった断面の最上部Ｔは、流れにそったいずれの箇所においても吐出口４６の鉛直方向高さＶの範囲内またはそれよりも上方にある。
【００２８】
水中攪拌曝気装置は水没して使用されるので、一般に起動前は空気通路５３も水で満たされている。起動すると、給気管５４から供給される加圧空気で水は押し出される。図１に示される本発明の実施の形態では、図３に示されるような、吐出口１５２あるいは給気管１５４が、吐出口１４６よりも鉛直方向で下方にある従来の水中攪拌曝気装置と違って、空気通路の立ち下がり部と吐出口との水柱差分だけ、起動時に必要とされる加圧空気の圧力も低くなり、ブロワ等の設備動力も小さくできる。
【００２９】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、曝気槽内の処理液中に没水させて運転する下吸込・上吐出型の構造を有する機械式水中攪拌曝気装置において、曝気槽外に設置したブロアあるいは送風機から空気を導き、同水中攪拌曝気装置の羽根車後流において処理液中に放出させて処理液と空気とを混合し、曝気槽内に処理液とともに吐き出し、曝気槽内の処理液を攪拌すると同時に、微細空気を処理液中に混入させる。このような機械式水中攪拌曝気装置において、空気放出口をエアレータの吐出流路を形成する上部カバーの１部に設置した。このような構成により、大量の空気を供給するのに要する動力を低減し、かつ曝気槽内の処理液への空気混入率を増大させることができた。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、処理液中に加圧空気を放出する空気放出口の鉛直方向の設置位置は、吐出口の鉛直方向高さの範囲内またはその範囲よりも上方にあるので、曝気槽内の処理液への酸素供給率が高くなり、また、空気通路が、流れに沿ったいずれの箇所においても、鉛直方向にとった断面の最上部が、前記吐出口の鉛直方向高さの範囲内またはそれよりも上方にあるように構成するときは、空気の押し出し圧力が小さくなり、加圧空気を発生するための設備動力を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である水中攪拌曝気装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態である水中攪拌曝気装置の処理液通路の断面の模式図である。
【図３】従来の水中攪拌曝気装置の断面図である。
【符号の説明】
１１  水中モータ
１２  減速機
１３  羽根車
４０  ケーシング
４１  吸込ケーシング
４２  吐出ケーシング
４２ａ  吐出ケーシング上カバー
４３  電動機サポート
４４  処理液通路
４５  空気室ケーシング
４６  吐出口
５１  空気導入口
５２  空気放出口
５３  空気通路
５４  給気管
６１  架台
６２  吊り下げ具
【図１】
0003645423.tif 000002
【図２】
0003645423.tif 000003
【図３】
0003645423.tif 000004