(57)【要約】【課題】  汚水槽の撹拌に適し、かつエネルギー消費の少ない撹拌装置を提供する。【解決手段】  撹拌装置は、汚水槽１２に汚水１３を供給するポンプ１９に一方の端部が接続され、他方の端部が汚水槽１２内の汚水１３中に配置された吐出管２１を備える。吐出管２１の汚水槽１２内の液中に配置された端部にはディフューザ２７が取り付けられている。吐出管２１の汚水槽１２内の液面と対応する位置には、汚水槽１２中の汚水１３を吐出管２１内に吸い込むエジェクタ２５が設けられている。【選択図】図１
2006192330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽内の液体を撹拌する撹拌装置であって、
前記水槽に液体を供給するポンプに一方の端部が接続され、他方の端部が前記水槽内の液中に配置された吐出管と、
前記吐出管の前記水槽内の液中に配置された端部に設けられ、前記ポンプから吐出管を介して水槽内に吐出される液体の流れを拡散させるディフューザと
を備える撹拌装置。
【請求項２】
前記水槽は上流側水槽及び下流側水槽に接続され、前記水槽中に前記上流側水槽から前記下流側水槽に向かう液体の流れが存在する、請求項１に記載の撹拌装置。
【請求項３】
前記吐出管の前記水槽内の液面と対応する位置に設けられ、水槽中の液体を吐出管内に吸い込むエジェクタをさらに備える、請求項１又は請求項２に記載の撹拌装置。
【請求項４】
前記エジェクタは、前記ポンプ側から前記ディフューザ側に向けて吐出管を縮径させた絞り部と、
この絞り部のディフューザ側の端部で吐出管の内部と水槽内を連通させる吸込口とを備える、請求項３に記載の撹拌装置。
【請求項５】
前記エジェクタは、
前記吐出管内に配置され、前記ポンプ側から前記ディフューザ側に向かう液体の流れにより回転する水車と、
前記水車よりもディフューザ側で吐出管の内部と水槽内を連通させる吸込口と、
前記吐出管内の前記吸込口と対応する位置に配置され、前記水車と連動して回転する羽根車とを備える、請求項３に記載の撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水槽内の液体を撹拌し、液体の混合、反応等を促進させる撹拌装置に関する。本発明は、特に嫌気槽中の液体の撹拌に適した撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水槽内での液体の混合、反応等を促進するために液体を撹拌させる撹拌装置としては、撹拌羽根を備えるミキサー型、撹拌羽根による機械的な撹拌と曝気を併用したエアレータ型、及び水槽中に空気を供給する散気型が知られている。また、特許文献１には水槽内に配置した水中ポンプで水槽中の液体を循環させる循環型の撹拌装置が記載されている。
【０００３】
水槽が嫌気槽の場合、エアレータ型や散気型の撹拌装置は使用できずミキサー型を使用する必要がある。しかし、嫌気槽の一種である汚水槽には活性汚泥と呼ばれる微細なフロックが存在し、ミキサー型を使用すると回転する撹拌羽根で活性汚泥が破壊されるおそれがある。活性汚泥の破壊は、汚水槽の機能低下を招く。また、ミキサー型、エアレータ型、散気型、及び循環型のいずれも撹拌のための専用の動力源が必要であり、運転中は撹拌装置のみのエネルギー消費がある。
【０００４】
【特許文献１】登録実用新案第３０１８８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、嫌気槽、特に汚水槽の撹拌に適し、かつエネルギー消費の少ない撹拌装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、水槽内の液体を撹拌する撹拌装置であって、前記水槽に液体を供給するポンプに一方の端部が接続され、他方の端部が前記水槽内の液中に配置された吐出管と、前記吐出管の前記水槽内の液中に配置された端部に設けられ、前記ポンプから吐出管を介して水槽内に吐出される液体の流れを拡散させるディフューザとを備える撹拌装置を提供する。
【０００７】
吐出管からディフューザを介して水槽内の液中に吐出された液体の流れが水槽内全域に行き渡り、それによって水槽内の液体が撹拌される。
【０００８】
汚水槽に液体を供給するためのポンプが吐出する液体で水槽内を撹拌する。従って、撹拌装置のための専用の駆動源は必要なく、撹拌のみのためにエネルギーを消費しない。詳細には、水槽に液体を供給するためのポンプが吐出する液体の動圧を無駄にすることなく水槽中の液体の撹拌に有効利用している。
【０００９】
ディフューザは水槽内の液中に配置された吐出管の端部に設けられており、このディフューザを介してポンプから供給された液体が吐出される。従って、水槽が嫌気槽である場合でも、吐出管からの液体の吐出時に嫌気槽内の液中に空気が混入するのを防止することができる。
【００１０】
撹拌羽根のような回転部分がないので、水槽が汚水槽である場合でも活性汚泥が破壊されるおそれがない。
【００１１】
前記水槽は上流側水槽及び下流側水槽に接続され、前記水槽中に前記上流側水槽から前記下流側水槽に向かう液体の流れが存在することが好ましい。
【００１２】
前述のようにディフューザを設けた吐出管の端部は水槽中の液体中に配置されている。水槽中の上流側水槽から下流側水槽に向かう液体の流れにより、水槽内に配置された吐出管の端部のディフューザ付近が低圧となり、吐出管内の液体を水槽内に引き出すサイフォンが形成される。そのため、水槽に液体を供給するためのポンプとして低揚程のものを使用することができ、ポンプを駆動するために必要な軸駆動力を低減することができる。
【００１３】
撹拌装置は、前記吐出管の前記水槽内の液面と対応する位置に設けられ、水槽中の液体を吐出管内に吸い込むエジェクタをさらに備えることが好ましい。
【００１４】
水槽の液面付近に存在する浮遊物はエジェクタによって吐出管内に吸い込まれ、ディフューザから再び水槽内に吐出される。従って、エジェクタを設けることで液面付近に存在する浮遊物を効果的に撹拌することができる。
【００１５】
具体的には、前記エジェクタは、前記ポンプ側から前記ディフューザ側に向けて吐出管を縮径させた絞り部と、この絞り部のディフューザ側の端部で吐出管の内部と水槽内を連通させる吸込口とを備える。
【００１６】
吐出管内の液体の流れは絞り部を通過する際に減圧される。絞り部のディフューザ側の端部に設けられている吸込口は低圧となり、水槽の液面付近の液体及び浮遊物が吐出管内に吸い込まれる。
【００１７】
代案としては、前記エジェクタは、前記吐出管内に配置され、前記ポンプ側から前記ディフューザ側に向かう液体の流れにより回転する水車と、前記水車よりもディフューザ側で吐出管の内部と水槽内を連通させる吸込口と、前記吐出管内の前記吸込口と対応する位置に配置され、前記水車と連動して回転する羽根車とを備える。
【００１８】
水車は高比速度（低落差）であることが好ましい。吐出管内をポンプ側からディフューザ側に向かう液体の流れにより水車が回転し、それと連動して羽根車が回転することにより吸込口が低圧となり、水槽の液面付近の液体及び浮遊物が吐出管内に吸い込まれる。水車により羽根車を回転させることで吸込口を低圧とするので、吸込口よりもポンプ側（上流側）とディフューザ側（下流側）の圧力差が比較的小さい場合でも、水槽の液面付近の液体及び浮遊物が吸込口から吐出管内に吸い込まれる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の撹拌装置では、水槽に液体を供給するためのポンプが吐出した液体が吐出管を経て水槽内の液中に配置されたディフューザから水槽内へ吐出されて水槽内全域に行き渡り、それによって水槽内の液体が撹拌される。従って、撹拌装置のための専用の駆動源は必要なく、撹拌のみのためにエネルギーを消費しない。また、撹拌のために水槽内の液体を曝気せず、かつポンプから供給される液体は水槽内の液中に配置されたディフューザから水槽内に吐出されるので水槽内の液中に空気が混入するのを防止することができる。さらに、撹拌羽根のような回転部分を持たず、液中の活性汚泥が破壊されることがない。従って、本発明の撹拌装置は、エネルギー消費が少なく、嫌気槽、特に汚水槽の撹拌に適している。
【００２０】
エジェクタを設けることにより、水槽内の液面付近の浮遊物を吐出管内に吸い込んでディフューザから吐出させることができるので、汚水槽内の液体のように浮遊物を含む液体をより効果的に撹拌できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１及び図２に示す本発明の第１実施形態に係る撹拌装置１１は、嫌気槽の一種である汚水槽１２内の汚水１３を撹拌する。汚水槽１２は側壁１４Ａに連結された連結管１５Ａを介して上流側水槽（例えば好気槽）１６に接続されている。また、汚水槽１２は他の側壁１４Ｂに連結された連結管１５Ｂを介して下流側水槽（例えば好気槽）１７に接続されている。撹拌装置１１内の底壁１８付近には矢印Ａで示すように上流側水槽１６から下流側水槽１７に向かう汚水１３の流れが存在する。
【００２３】
撹拌装置１１は、一方の端部が連結管１５Ｃを介して汚水槽１２に汚水１３を供給するポンプ１９に接続され、他方の端部が汚水槽１２内の汚水１３中に配置された吐出管２１を備える。ポンプ１９は、吸込口１９ａが他の水槽２０Ｃに接続され、吐出口１９ｂが連結管１５Ｃに接続されている。ポンプ１９は水槽２０Ｃから汚水１３を吸い込んで、連結管１５及び吐出管２１を介して汚水槽１２内に吐出する。
【００２４】
吐出管２１は、一端が連結管１５Ｃに接続されて水平方向から鉛直方向に湾曲するエルボ２３を備える。エルボ２３には空気抜き用の常閉弁２４が取り付けられている。このエルボ２３の他端にはエジェクタ２５、直管２６、及びディフューザ２７がこの順に連結されている。エジェクタ２５、直管２６、及びディフューザ２７は鉛直方向に延びている。
【００２５】
図１及び図２を参照すると、エジェクタ２５は図において上端がエルボ２３に連結され、下端が直管２６に連結されている。また、エジェクタ２５は上端側（ポンプ１９側）から下端側（ディフューザ２７側）に向けて縮径する絞り部３１を備える。さらに、エジェクタ２５は絞り部３１の下端側の端部に吸込口３２を備える。吸込口３２は径方向外向きに延びる上壁３３及び下壁３４と、上壁３３と下壁３４を連結する支持壁３５を備える。上壁３３と下壁３４の間の隙間が周方向に開口して吐出管２１の内部と汚水槽１２内を連通させている。吸込口３２は汚水１３の水面と対応する位置に設けられている。具体的には、吸込口３２は前述の上壁３３と下壁３４の間の隙間の上端が水面より僅かに下側に位置するように設けることが好ましい。
【００２６】
直管２６は、図において上端がエジェクタ２５に連結され、下端がディフューザ２７に連結されている。直管２６の下端は汚水槽１２の底壁１８付近に配置されている。
【００２７】
ディフューザ２７は、上端が直管２６に連結され、下端が汚水槽１２の底壁１８と間隔を開けて対向している。ディフューザ２７は上端側から下端側に向けて拡径している。ディフューザ２７の吐出端２７ａは汚水槽１２の底壁１８付近に位置している。汚水槽１２の底壁１８にはコーン３７が配置されている。コーン３７及び底壁１８とディフューザ２７の吐出端２７ａの内側は複数の支持板３８で連結されている。
【００２８】
次に、撹拌装置１１の動作を説明する。ポンプ１９が水槽２０Ｃから吸い込んだ汚水１３は連結管１５Ｃから撹拌装置１１の吐出管２１に流入する。吐出管２１に流入した汚水１３はエジェクタ２５及び直管２６を経てディフューザ２７の吐出端２７ａから吐出される。ディフューザ２７から吐出される際に汚水１３の流れが拡散されるので、吐出された汚水１３の流れは符号Ｂで示すように、汚水槽１２内の全域に行き渡り、それによって汚水槽１２内の汚水が撹拌される。詳細には、この汚水１３の流れＢは底壁１８に沿って側壁１４Ａ，１４Ｂに向かって水平方向に流れ、側壁１４Ａ，１４Ｂに沿って汚水１３の水面に向かって上昇する。このように、汚水槽１２に汚水１３を供給するためのポンプ１９が吐出する汚水１３で汚水槽１２内を撹拌するので、撹拌装置１１のための専用の駆動源は必要なく、撹拌のみのためにエネルギーを消費しない。
【００２９】
仮にポンプ１９からの汚水１３を汚水槽１２に吐出する吐出管２１の下端が汚水槽１２の水面よりも上方に位置しているとすると、吐出管２１から吐出される汚水１３が有する動圧は全く利用されず廃棄される。これに対して本実施形態では吐出管２１の下端を汚水槽１２内の汚水１３中に配置することで、吐出管２１のディフューザ２７から吐出される汚水１３の動圧（吐出管動圧）を汚水槽１２内の汚水１３の撹拌に利用している。換言すれば、本実施形態の撹拌装置１１は、水槽２０Ｃから汚水槽１２に汚水１３を送液するためのポンプ１９の全揚程のうち吐出管動圧を無駄にすることなく汚水槽１２中の汚水１３の撹拌に有効利用している。
【００３０】
本実施形態の撹拌装置１１は、エアレータ型や散気型の撹拌装置とは異なり、撹拌のために汚水槽１２内に汚水１３を曝気しない。また、ポンプ１９から汚水槽１２に供給される汚水１３は、汚水槽１２内の底壁１８付近に配置されて汚水１３に水没しているディフューザ２７から吐出される。従って、吐出管２１からの汚水の吐出時に汚水槽１２内に空気が混入しない。これら理由より本実施形態の撹拌装置１１は、汚水槽１２内の汚水１３への空気の混入を確実に防止できる。
【００３１】
さらに、本実施形態の撹拌装置１１は、ミキサー型の撹拌装置が備える撹拌羽根のような回転部分を備えていない、従って、汚水槽１２中の汚水１３に含まれる活性汚泥が破壊されるおそれがない。
【００３２】
前述のように吐出管２１の下端に設けられたディフューザ２７は汚水槽１２の底壁１８付近に配置されている。また、撹拌装置１１内の底壁１８付近には、上流側水槽１６から下流側水槽１７に向かう汚水１３の流れＡが存在する。そのため、ディフューザ２７付近が低圧となり、吐出管２１内の汚水１３を汚水槽１２内に引き出すサイフォンが形成される。このサイフォン効果により汚水槽１２に汚水１３を供給するためのポンプ１９として低揚程のものを使用することができ、ポンプ１９を駆動するために必要な軸駆動力を低減することができる。
【００３３】
ポンプ１９で吐出された汚水１３はエジェクタ２５の絞り部３１を通過する際に、減圧される。そのため、エジェクタ２５の吸込口３２は低圧となり、汚水槽１２の水面付近の汚水１３が吸込口３２からエジェクタ２５の内部に吸い込まれる。また、水面付近の汚水１３と共に、水面付近の浮遊物（スカム）が吸込口３２からエジェクタ２５の内部に吸い込まれる。エジェクタ２５に吸い込まれた汚水１３及び浮遊物は直管２６を経てディフューザ２７に流入し、汚水槽１２の底壁付近で再び汚水槽１２内に吐出される。このようにエジェクタ２５を設けることで水面付近の浮遊物を効果的に撹拌することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
図３から図５に示す本発明の第２実施形態の撹拌装置１１は、エジェクタ２５の構造が第１実施形態と異なる。
【００３５】
エジェクタ２５は、吐出管２１内に配置された高比速度（低落差）の水車４５を備える。エジェクタ２５の内部の上端付近と下端付近には軸受４６Ａ，４６Ｂが配置されている。この軸受４６Ａ，４６Ｂにより鉛直方向に延びる回転軸４７が回転自在に支持されている。回転軸４７の上端及び下端には抜け止め４８Ａ，４８Ｂが取り付けられている。水車４５はこの回転軸４７の上端側に固定されている。また、エジェクタ２５は水車４５よりも下端側（ディフューザ２７側）に吸込口４９を備える。吸込口４９は径方向外向きに延びる上壁５０及び下壁５１と、上壁５０と下壁５１を連結する支持壁５２を備える。上壁５０と下壁５１の間の隙間が周方向に開口して吐出管２１の内部と汚水槽１２内を連通させている。吸込口４９は汚水１３の水面と対応する位置に設けられている。さらに、エジェクタ２５内の吸込口４９と対応する位置には、羽根車５３が配置されている。羽根車５３はロッド５４によって回転軸４７に固定された羽根５５を備えている。羽根車５３が配置されている部分のエジェクタ２５は拡径しており、羽根車５３の下端側からエジェクタ２５の下端に向けて縮径している。
【００３６】
吐出管２１内をポンプ１９側からディフューザ２７側に向かう汚水１３の流れにより水車４５が回転し、それと連動して羽根車５３が回転することにより吸込口４９が低圧となり、水槽の液面付近の液体及び浮遊物が吐出管内に吸い込まれる。水車により羽根車を回転させることで吸込口４９を低圧とするので、吸込口４９よりもポンプ１９側（上流側）とディフューザ２７側（下流側）の圧力差が比較的小さい場合でも、汚水槽１２の水面付近の液体及び浮遊物が吸込口４９から確実にディフューザ２７に吸い込まれる。ディフューザ２７に吸い込まれたエジェクタ２５に吸い込まれた汚水１３及び浮遊物は底壁１８付近で再び汚水槽１２内に吐出される。
【００３７】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
汚水槽を例に本発明を説明したが、本発明は汚水槽以外の他の嫌気槽や好気槽にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撹拌装置を示す模式的な縦断面図。
【図２】図１のII−II線での断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る撹拌装置を示す模式的な断面図。
【図４】図３のIX−IX線での断面図。
【図５】図３のX−X線での断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１１  撹拌装置
１２  汚水槽
１３  汚水
１４Ａ，１４Ｂ  側壁
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ  連結管
１６  上流側水槽
１７  下流側水槽
１８  底壁
１９  ポンプ
２０  水槽
２１  吐出管
２３  エルボ
２４  常閉弁
２５  エジェクタ
２６  直管
２７  ディフューザ
３１  絞り部
３２  吸込口
３３  上壁
３４  下壁
３５  支持壁
３７  コーン
３８  支持板
４５  水車
４６Ａ，４６Ｂ  軸受
４７  回転軸
４８  抜け止め
４９  吸込口
５０  上壁
５１  下壁
５２  支持壁
５３  羽根車
５４  ロッド
５５  羽根
【図１】
2006192330.tif 000003
【図２】
2006192330.tif 000004
【図３】
2006192330.tif 000005
【図４】
2006192330.tif 000006
【図５】
2006192330.tif 000007