(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液を流入管の吐出口から吐出させ、被処理液が飛散する間に、空気と接触させて、被処理液中に酸素を溶解させる曝気装置において、皿状容器と、この皿状容器内に設けられ、該皿状容器の縁よりも高い位置まで伸び、しかも、その上端に衝突面を有する突起部と、前記衝突面に対して吐出口を正対させて、被処理液が前記衝突面の上に落下するように、前記流入管を支持する支持手段と、前記突起部を囲むようにして皿状容器内に設けられ、前記吐出口から前記衝突面に落下することによって周囲に飛散する被処理液が衝突して、前記皿状容器内に落下するようにした反射部材とを備えることを特徴とする曝気装置。
【請求項２】
突起部の上端の衝突面が、球面状の窪みである請求項１記載の曝気装置。
【請求項３】
突起部の上端の衝突面が、平らな面である請求項１記載の曝気装置。
【請求項４】
支持手段が、衝突面に対して吐出口の高さを調節できるように流入管を支持するものである請求項１〜３のいずれかに記載の曝気装置。
【請求項５】
反射部材を、高さ調節可能として皿状容器に設けた請求項１〜４のいずれかに記載の曝気装置。
【請求項６】
反射部材の内面に、被処理液分散用の突起を設けた請求項１〜５のいずれかに記載の曝気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染された被処理液を溶在酸素を使用して浄化するに当たり、被処理液中に酸素を溶解させるための簡易な曝気装置に関する。
【０００２】
本発明の曝気装置は、液体と空気とを接触させて、液体中に酸素を溶解させるための装置である。
【０００３】
下水、工場廃水、又は錦鯉、金魚の養殖池の廃水等の汚染液体を、例えば、活性汚泥法で処理する場合、下水又は廃水に含有される有機物の微生物（活性汚泥）による酸化分解及び微生物の呼吸に必要な酸素は、曝気によって供給されているが、この目的に使用されるのが曝気装置である。また、曝気装置は、曝気槽において、下水や廃水を撹拌混合して、下水等に含有される有機物と微生物との接触効率を向上させることも目的の１つとしている。
【０００４】
代表的な曝気方法としては、散気式と機械撹拌式とがある。
【０００５】
散気式の曝気装置は、活性汚泥等の固形物を含有する被処理液中に浸漬した多孔性のディフューザを介して、送風機から空気を液体中に送り、空気を液体中で発泡させることにより、撹拌するとともに、空気が含有する酸素を液体中に溶解させるものである。
【０００６】
機械撹拌式の曝気装置は、ドラフトチューブを通して被処理液を吸い上げ、これを曝気槽表面から上方に向かって吐出して、飛散させる際、又は曝気槽表面の上方から曝気槽表面に向かって吐出し、落下させる際に生ずるスプレーや表面の撹拌によって、空気を巻き込むようにした装置である。また、撹拌式の曝気装置としては、曝気槽表面付近に水車型の攪拌機を設置し、曝気槽表面付近の被処理液を激しく撹拌、混合して、空気を巻き込むようにしたものもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の機械撹拌式曝気装置では、被処理液を空気と接触させるに当たり、ドラフトチューブを介して液体を単に放出するのみでは、必ずしも空気の巻き込みは十分ではない。
【０００８】
また、例えば、水車型等の攪拌機を使用するものでは、被処理液中に含有される固形物（例えば、活性汚泥）のため、攪拌機の故障が生ずる等の問題点がある。
【０００９】
さらに、上水用のろ過装置に供給する原水等の被処理液用の曝気装置には、被処理液に含まれている微粒子の凝集塊を、微粒子の単体の粒径レベルまで破砕して、細分化することが望まれている。
これは、ろ過材として用いられる砂等の細粒化には限界があり、被処理液に含まれている、例えば１．０μｍ以下の微粒子をろ過により捕捉することは困難であり、そのため、これらの微粒子を、その自己凝集力により互いに凝集させて、凝集塊として、ろ別することが考えられており、大きな凝集塊を形成するためには、すなわち、微粒子相互間の凝集力を高めるためには、被処理液に含まれる微粒子の粒径を、すでに凝集塊化しているものも一旦破砕して、均等にすることが効果的であるからである。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑み、機械的攪拌機等を使用することなく、吐出された被処理液が、できる限り大きな空気との接触表面積をもって、空気中を落下、飛散するようにするとともに、被処理液に含まれている微粒子の凝集塊を破砕して、細分化しうるようにした簡易な曝気装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
【００１２】
（１）曝気装置を、皿状容器と、この皿状容器内に設けられ、該皿状容器の縁よりも高い位置まで伸び、しかも、その上端に衝突面を有する突起部と、前記衝突面に対して吐出口を正対させて、被処理液が前記衝突面の上に落下するように、前記流入管を支持する支持手段と、前記突起部を囲むようにして皿状容器内に設けられ、前記吐出口から前記衝突面に落下することによって周囲に飛散する被処理液が衝突して、前記皿状容器内に落下するようにした反射部材とを備えたものとする。
【００１３】
（２）上記（１）項において、突起部の上端の衝突面を、球面状の窪みとする。
【００１４】
（３）上記（１）項において、突起部の上端の衝突面を、平らな面とする。
【００１５】
（４）上記（１）〜（３）項のいずれかにおいて、支持手段を、衝突面に対して吐出口の高さを調節できるように流入管を支持するものとする。
【００１６】
（５）上記（１）〜（４）項のいずれかにおいて、反射部材を、高さ調節可能として皿状容器に設ける。
【００１７】
（６）上記（１）〜（５）項のいずれかにおいて、反射部材の内面に、被処理液分散用の突起を設ける。
【００１８】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明の曝気装置を詳細に説明する。
【００１９】
図１〜図３は、本発明の曝気装置の一実施形態を示す。
【００２０】
本発明の曝気装置（１）は、皿状容器（２）を有し、この皿状容器（２）の縁部（３）は、円形の底部（４）の周縁より上方に曲げられ、かつ上縁が波形をなし、曝気後の液体のオーバーフロー壁を構成している。
【００２１】
皿状容器（２）の底部（４）の中心位置には、縁部（３）の波形の上縁の最低部よりも高い位置まで上方に伸びる突起部（５）が設けられている。この突起部（５）の上端部には、球面状の窪みからなる衝突面（６）が形成されている。
【００２２】
この皿状容器（２）には、上記突起部（５）の衝突面（６）に向けて被処理液を真下に落下させることができるように、被処理液用の流入管（７）の吐出口（８）が前記衝突面（６）に正対するよう流入管（７）を支持、固定する支持手段（９）が設けられている。
【００２３】
この支持手段（９）は、中央に、流入管（７）が貫通し、かつ流入管（７）を保持するための開口（１０）を有する流入管保持プレート（１１）と、突起部（５）を中心とする同一円周上に等間隔をもって皿状容器（２）の底部（４）上面に立設され、かつ流入管保持プレート（１１）を貫通する少なくとも２本、この例では３本としたねじ棒（１２）と、各ねじ棒（１２）に螺合し、流入管保持プレート（１１）を上下から挟む上下１対ずつのナット（１３）（１３）とを備えている。
【００２４】
各ねじ棒（１２）に螺合するナット（１３）（１３）の高さを調節することにより、流入管保持プレート（１１）、及びそれによって支持された流入管（７）の吐出口（８）の高さを調節することができ、もって、被処理液の衝突面（６）に対する衝突の強さを変化させて、被処理液の飛散状況を変化させることができる。
【００２５】
吐出口（８）から放出された液は、突起部（５）の衝突面（６）の上に落下するが、この例では、衝突面（６）が球面状の窪みとなっているので、衝突した被処理液は、放射状の膜をなして周囲に飛散する。
【００２６】
本発明の曝気装置（１）では、このように、突起部（５）の衝突面（６）から膜状をなして飛散してくる液を集めて、皿状容器（２）内に落下させるための反射部材（１４）が設けられている。
【００２７】
この反射部材（１４）は、突起部（５）と同心的に位置する上下方向に所要の幅を持つ環状プレート（１５）からなり、上記のナット（１３）（１３）より下方の位置において、各ねじ棒（１２）に螺合する上下１対ずつのナット（１６）（１６）により挟まれて各ねじ棒（１２）に支持された支持リング（１７）より、突起部（５）を中心とする放射方向に延出する３本の腕杆（１８）の先端部に支持されている。
【００２８】
各ねじ棒（１２）に螺合するナット（１６）（１６）の高さを調節することによって、環状プレート（１５）の高さを調節でき、もって、吐出口（８）の高さの変化等によって生ずる被処理液の膜状飛散の到達位置の変化に対処することができる。
【００２９】
この環状プレート（１５）における、衝突面（６）から飛散してくる膜状の液が衝突する内面には、多数の被処理液分散用の針状の突起（１９）が設けられている。この突起（１９）により、膜状をなして放射方向に飛散してきた被処理液はさらに分散され、気泡を含んで皿状容器（２）に落下するため、空気との接触面積が増大し、曝気効果が増大する。
【００３０】
次に、本発明による曝気装置の作用について説明する。
【００３１】
支持手段（９）により、所望の高さに支持された流入管（７）の吐出口（８）から、流入管（７）を通ってきた被処理液が吐出される。吐出された液は、突起部（５）の上端に形成されている衝突面（６）に落下、衝突して、膜状となって周囲に飛散する。飛散した液体は、反射部材（１４）の環状プレート（１５）の内面と衝突し、その飛散方向が変えられるとともに、突起（１９）と当接することにより分散され、多くの気泡を含む形で、皿状容器（２）内に落下する。
【００３２】
流入管（７）の吐出口（８）から放出された被処理液は、突起部（５）の衝突面（６）までの落下の間、衝突面（６）に衝突することによって膜状をなして周囲に飛散して、環状プレート（１５）に衝突するまでの間、環状プレート（１５）から皿状容器（２）に落下するまでの間に、空気と接触する多数の機会を持つことになり、十分な曝気効果が得られる。
【００３３】
また、被処理液が衝突面（６）や環状プレート（１５）に衝突する際に、被処理液中に含まれている微粒子は、それまで凝集塊として凝集していたものも、一旦個々の微粒子レベルまで分散され、細分化される。このように分散された微粒子は、再凝集性を有している。
【００３４】
曝気後の液体は皿状容器（２）内に一時的に滞留されるため、液体中の固形物を沈降させることができ、その後、固形物が除去された液体が容器（２）の縁部（３）からオーバーフローして、続く処理槽に流入する。
【００３５】
なお、図４に示すように、突起部（５）の上端に形成される衝突面（２０）を、平らな面としてもよい。この場合、吐出口（８）から放出された被処理液は、衝突面（２０）の上に落下、衝突するが、球面状の窪みで構成されている場合と異なり、膜を形成することなく、周囲に液滴としてランダムに飛散し、それによっても、ある程度の曝気効果が得られる。
【００３６】
また、流入管（７）を、例えば、ろ過装置の側壁等に固定した場合は、この流入管（７）の先端部に、皿状容器（２）を、上記の支持手段（９）をもって吊支するようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、機械的攪拌機等を使用することなく、吐出された被処理液が、できる限り大きな空気との接触表面積をもって、空気中を落下するようにした簡易な曝気装置を提供できる。
また、十分な曝気効果が得られるだけでなく、被処理液が衝突面や環状プレートに衝突する際に、被処理液中に含まれている微粒子の凝集塊を、個々の微粒子レベルまで破砕し、細分化することができ、もって微粒子の自己凝集力を高めることができる。
【００３８】
請求項２記載の発明によると、球面状の窪みとした衝突面に衝突した被処理液は、膜状をなして周囲に飛散し、均一にかつ効果的に曝気することができる。
【００３９】
請求項３の発明によると、平らな面として衝突面に衝突した被処理液は、放射状にランダムに飛散し、曝気することができる。
【００４０】
請求項４記載の発明によると、被処理液の吐出圧に応じて、衝突面に対する吐出口の高さを調節することにより、被処理液の飛散状況を常に最適な状態に保つことができる。
【００４１】
請求項５記載の発明によると、吐出口から衝突面に落下、衝突することにより周囲に飛散する液体の到達位置に応じて、反射部材の高さを調節できるため、常に効果的な曝気状態を維持することができる。
【００４２】
請求項６記載の発明によると、反射部材に向かって飛散してくる被処理液が、反射部材に衝突する前に突起に衝突し、分散された後に反射部材に当接して落下するため、落下する被処理液中に気泡が形成されやすく、曝気効果が増大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の曝気装置の一実施形態の正面図である。
【図２】同じく、平面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う縦断面図である。
【図４】本発明の曝気装置における突起部の衝突面の変形例を示す図３と同様の縦断面図である。
【符号の説明】
（１）曝気装置
（２）皿状容器
（３）縁部
（４）底部
（５）突起部
（６）衝突面
（７）流入管
（８）吐出口
（９）支持手段
（１０）開口
（１１）流入管保持プレート
（１２）ねじ棒
（１３）ナット
（１４）反射部材
（１５）環状プレート
（１６）ナット
（１７）支持リング
（１８）腕杆
（１９）突起
（２０）衝突面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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