(57)【要約】【課題】省エネルギー化しつつ、液体と流体とを良く混ぜることができる混合装置を提供する。【解決手段】液体に流体を混合するための混合装置１Ａであって、貯留室１０を有する処理槽２Ａを備えている。貯留室２Ａの内面には、注入路１５の注入口１５ａおよび排出路１６の排出口１６ａが開口している。貯留室１０内が仕切り板９０によって二つの分割空間１０ａ，１０ａが区画されており、注入口１５ａおよび排出口１６ａは、両分割空間１０ａ，１０ａに連通している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に流体を混合するための混合装置であって、
前記液体および前記流体の混合体が貯留される貯留室を有する処理槽を備え、
前記貯留室の内面には、
前記液体および前記流体を前記貯留室内に注入するための注入路の注入口と、
前記混合体を前記貯留室内から排出するための排出路の排出口と、が開口し、
前記貯留室内が仕切り板によって二つの分割空間が区画されており、
前記注入口および前記排出口は、前記両分割空間に連通していることを特徴とする混合装置。
【請求項２】
請求項１に記載の混合装置であって、
前記注入口は、前記貯留室の第一内面に開口しており、
前記排出口は、前記貯留室の内面において、前記第一内面に対峙する第二内面以外の面に開口していることを特徴とする混合装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の混合装置であって、
前記貯留室全体が前記仕切り板によって前記両分割空間に区画されていることを特徴とする混合装置。
【請求項４】
請求項２に記載の混合装置であって、
前記第一内面は、前記貯留室の側部の内面であり、
前記注入口および前記排出口は、前記第一内面の下部に配置され、
前記注入口は、前記排出口よりも上方に配置されており、
前記貯留室の少なくとも下部が前記仕切り板によって前記両分割空間に区画されていることを特徴とする混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に流体を混合するための混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化学工業や生物工業等の分野では、液体中にファインバブルと呼ばれる直径１００μｍ以下の気泡を生成させている場合がある。微細化された気泡は、水面に浮上して破裂することなく、水中に長期間に亘って残存する。そして、気泡が液体に効率良く混合、拡散、溶解されることで、様々な機能を液体に付加することができる。
従来、例えば、汚水処理において、活性汚泥による生物処理を行う場合には、有機物を分解する活性汚泥（微生物）に酸素を供給するために、曝気槽で被処理水（汚水）に酸素を混合している。
【０００３】
そして、各種の水処理において、被処理水に気体を混合するための混合装置を槽内に設けているものがある。このような混合装置としては、貯留室の内面に注入路が開口し、その内面に対峙する他の内面に排出路が開口しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような混合装置では、被処理水と気体とを注入路から貯留室内に注入し、貯留室で被処理水と気体とを混合した後に、貯留室内の処理水（混合体）を排出路から例えば曝気槽内に排出している。
注入路から貯留室内に被処理水および気体を注入すると、キャビテーション効果により、気体が微細気泡化する。このように、被処理水中の気体を微細気泡化することで、被処理水から大気中に気散する気体の量を少なくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−０００５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した従来の混合装置では、注入路から貯留室内に被処理水および気体を注入すると、被処理水および気体が貯留室内で渦流する。このとき、貯留室内で被処理水および気体を十分に渦流して、被処理水と気体とを接触させることで、処理水の酸素濃度を高めることが好ましい。
【０００７】
被処理水などの液体に酸素などの流体を良く混ぜるためには、貯留室内で液体および流体を大きく渦流させて、液体および流体の挙動を大きく乱すことが好ましい。
しかしながら、従来の混合装置において、貯留室内の液体および流体を大きく渦流させるためには、吐出量の大きなポンプを用いる必要があるため、消費エネルギーが大きくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記した問題を解決し、省エネルギー化しつつ、液体と流体とを良く混ぜることができる混合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】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、液体に流体を混合するための混合装置であって、前記液体および前記流体の混合体が貯留される貯留室を有する処理槽を備えている。前記貯留室の内面には、前記液体および前記流体を前記貯留室内に注入するための注入路の注入口と、前記混合体を前記貯留室内から排出するための排出路の排出口と、が開口している。前記貯留室内が仕切り板によって二つの分割空間が区画されており、前記注入口および前記排出口は、前記両分割空間に連通している。
【００１０】
本発明の混合装置では、注入口から貯留室内の両分割空間に液体および流体（気体または液体）が注入され、液体および流体は分割空間内で渦流する。また、本発明の混合装置では、貯留室を仕切り板によって二つの分割空間に区画して、両分割空間を扁平な形状に近づけるとともに、分割空間の容積を調節することで、渦流を安定させることができる。これにより、本発明の混合装置では、注入する液体および流体の流量を抑えても、液体および流体の挙動を大きく乱すことができるため、液体と流体とを良く混ぜることができる。
【００１１】
前記した混合装置において、前記注入口を前記貯留室の第一内面に開口させ、前記排出口は、前記貯留室の内面において、前記第一面に対峙する第二内面以外の面に開口させることが好ましい。
この構成では、第一内面の注入口から貯留室内に流入した液体および流体は、第二内面に当接して流れが大きく変化する。そして、液体および流体は、貯留室内で大きく渦流した後に、第二内面以外の面に配置された排出口から排出される。
【００１２】
このように、本発明の混合装置では、注入口および排出口が対峙しない二面に開口している。言い換えると、注入口が開口する第一内面に対峙する第二内面以外の内面に排出口が開口しているため、貯留室に注入された液体および流体が渦流に巻き込まれることなく、排出路から排出され易いという問題を減少させることができる。これにより、液体および流体は、貯留室内で長い経路を渦流に巻き込まれながら流れることになり、液体および流体の挙動を大きく乱すことができるため、液体と流体とを良く混ぜることができる。
【００１３】
前記した混合装置では、前記貯留室全体を前記仕切り板によって前記両分割空間に区画して、貯留室全体において渦流を安定させることにより、液体と流体とを良く混ぜることが好ましい。
【００１４】
前記した混合装置において、前記第一内面が前記貯留室の側部の内面である場合には、前記注入口および前記排出口を前記第一内面の下部に配置し、前記注入口を前記排出口よりも上方に配置することが好ましい。さらに、前記貯留室の少なくとも下部を前記仕切り板によって前記両分割空間に区画することが好ましい。
【００１５】
この構成では、注入口から貯留室の下部に吐出された液体および流体は、分割空間内で安定した渦流を形成することになる。また、貯留室内には、上側の渦流と下側の渦流とが形成され、流体の浮力により、上側の渦流の勢いが強くなる。これにより、前記した構成では、液体と流体とを良く混ぜることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の混合装置では、省エネルギー化しつつ、液体と流体とを良く混ぜることができるため、液体および流体を効率良く処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る混合装置を示した斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る混合装置の内部を示した概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る混合装置を示した側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る混合装置の変形例を示した図で、貯留室の下部に仕切り板を設けた構成の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る混合装置の変形例を示した図で、注入口および排出口を上下に配置した構成の内部を示した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされるものであるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。
代表的な本実施形態では、生活排水などの被処理水（汚水）を浄化する汚水処理に用いられる混合装置について説明する。
本実施形態の混合装置は、活性汚泥による生物処理において、有機物を分解する活性汚泥（微生物）に酸素を供給するために、被処理水（特許請求の範囲における「液体」）に酸素（特許請求の範囲における「流体」）を混合するものである。
【００１９】
本実施形態の混合装置１Ａは、図１に示すように、貯留室１０を有する処理槽２Ａと、処理槽２Ａに設けられた注入路１５および排出路１６と、を備えている。
混合装置１Ａでは、注入路１５から貯留室１０に被処理水および酸素を注入し、貯留室１０内で被処理水に酸素を混合した後に、被処理水および酸素を混合した処理水（特許請求の範囲における「混合体」）を貯留室１０内から排出路１６を通じて曝気槽や調整槽（排水槽）などの外槽（図示せず）に排出する。
【００２０】
処理槽２Ａは、中空な直方体であり、内部に貯留室１０が形成されている。処理槽２Ａは、上下一対の頂板２０および底板３０と、左右一対の左側壁４０および右側壁５０と、前後一対の前壁６０および後壁７０と、を備えている。
【００２１】
頂板２０および底板３０は、水平に配置された長方形の平板である。頂板２０は底板３０の直上に配置されている。頂板２０と底板３０とは同じ形状であり、前後方向よりも左右方向が長く形成されている。
頂板２０は、貯留室１０の頂部を構成するものであり、底板３０は、貯留室１０の底部を構成するものである。つまり、頂板２０の内面２１は、貯留室１０の頂部の内面であり、底板３０の内面３１は、貯留室１０の底部の内面である。頂板２０の内面２１と底板３０の内面３１とは、上下方向に対峙している。
【００２２】
底板３０の左右の縁部には、左側壁４０および右側壁５０がそれぞれ立ち上げられている。左側壁４０および右側壁５０は、底板３０に対して上方に向けて垂直に延びている。左側壁４０と右側壁５０とは同じ形状であり、前後方向よりも上下方向が長く形成されている。
【００２３】
底板３０の前後の縁部には、前壁６０および後壁７０がそれぞれ立ち上げられている。前壁６０および後壁７０は、底板３０に対して上方に向けて垂直に延びている。前壁６０と後壁７０とは同じ形状であり、左右方向よりも上下方向が長く形成されている。
【００２４】
左側壁４０、右側壁５０、前壁６０および後壁７０によって角筒状の胴部８０が形成されている。胴部８０の下面は底板３０によって塞がれており、胴部８０の上面は頂板２０によって塞がれている。
【００２５】
貯留室１０は、胴部８０によって外周が囲まれるとともに、頂板２０および底板３０によって上面および下面が塞がれた直方体の空間である。
貯留室１０の内面には、上下一対の内面２１，３１と、左右一対の内面４１，５１と、前後一対の内面６１，７１とが形成されている。
【００２６】
左側壁４０の内面４１（特許請求の範囲における「第一内面」）と、右側壁５０の内面５１（特許請求の範囲における「第二内面」）とは、貯留室１０の側部の内面であり、底板３０の内面３１に対して立ち上げられている。左側壁４０の内面４１と、右側壁５０の内面５１とは、左右方向に対峙している。
前壁６０の内面６１と、後壁７０の内面７１とは、貯留室１０の側部の内面であり、底板３０の内面３１に対して立ち上げられている。前壁６０の内面６１と、後壁７０の内面７１とは、前後方向に対峙している。
【００２７】
左右に対峙する一対の内面４１，５１と、前後に対峙する一対の内面６１，７１とは角筒状に配置されている。
本実施形態の混合装置１Ａでは、左側壁４０の内面４１と右側壁５０の内面５１との間の距離は、前壁６０の内面６１と後壁７０の内面７１との間の距離よりも長く形成されている。
このように、本実施形態の貯留室１０では、左右方向の幅が前後方向の幅（奥行き）よりも大きく形成されている。これにより、貯留室１０内の空間は、左右方向に幅広で前後方向に狭い扁平な直方体に形成されている。
【００２８】
本実施形態の処理槽２Ａには、図２に示すように、被処理水および酸素を貯留室１０内に注入するための注入路１５と、被処理水および酸素の混合体を貯留室１０内から排出するための排出路１６と、が設けられている。
【００２９】
注入路１５は、左側壁４０の内面４１に開口した注入口１５ａと、注入口１５ａに連通する注入穴１５ｂと、左側壁４０の外面に設けられた注入管１５ｃと、によって構成されている。
【００３０】
注入口１５ａは、左側壁４０の内面４１に開口している。注入口１５ａは、円形の開口部である（図１参照）。注入口１５ａは、左側壁４０の内面４１の下部に配置されている。また、注入口１５ａは、左側壁４０の内面４１の前後方向の中央部に配置されている（図１参照）。
注入穴１５ｂは、注入口１５ａに連通する円形の穴であり、左側壁４０を左右方向に貫通している。
【００３１】
注入管１５ｃの先端部は、左側壁４０の外面に取り付けられており、注入管１５ｃは注入穴１５ｂに連通している。注入管１５ｃの基端部は、供給装置（図示せず）に連結されており、供給装置から注入管１５ｃに処理水と高濃度の酸素が一緒に供給される。そして、処理水および酸素は、注入管１５ｃから注入穴１５ｂを通じて、注入口１５ａから貯留室１０内に注入される。
【００３２】
排出路１６は、左側壁４０の内面４１に開口した排出口１６ａと、排出口１６ａに連通する排出穴１６ｂと、左側壁４０の外面に設けられた排出管１６ｃと、によって構成されている。
【００３３】
排出口１６ａは、左側壁４０の内面４１に開口している。排出口１６ａは、円形の開口部である（図１参照）。排出口１６ａは、左側壁４０の内面４１の下部に配置されている。また、排出口１６ａは、左側壁４０の内面４１の前後方向の中央部に配置されている（図１参照）。
排出穴１６ｂは、排出口１６ａに連通する円形の穴であり、左側壁４０を左右方向に貫通している。
【００３４】
排出管１６ｃの先端部は、左側壁４０の外面に取り付けられており、排出管１６ｃは排出穴１６ｂに連通している。排出管１６ｃの基端部は、次の工程（例えば、曝気槽や調整槽などの外槽）への配管に連結されている。そして、貯留室１０内の混合体は、排出口１６ａから排出穴１６ｂおよび排出管１６ｃを通じて、次の工程に送られる。
【００３５】
本実施形態の注入口１５ａおよび排出口１６ａは、左側壁４０の内面４１の上下方向の中央部（境界線Ｌ１）よりも下方に配置されている。また、注入口１５ａおよび排出口１６ａは、左側壁４０の内面４１の下半分の上下方向の中央部（境界線Ｌ２）を挟んで配置されている。注入口１５ａは、排出口１６ａの上方に配置されている。
【００３６】
本実施形態の混合装置１Ａでは、図１に示すように、貯留室１０内に仕切り板９０が配置されている。
仕切り板９０は、前壁６０の内面６１および後壁７０の内面７１と同じ大きさの長方形の平板である。仕切り板９０の両面は、図３に示すように、前壁６０の内面６１および後壁７０の内面７１に平行している。
仕切り板９０の前面は、前壁６０の内面６１に間隔を空けて対峙し、仕切り板９０の後面は、後壁７０の内面７１に間隔を空けて対峙している。
【００３７】
仕切り板９０の外周縁部は、図１に示すように、貯留室１０の上下左右の内面２１，３１，４１，５１に接している。これにより、貯留室１０全体が仕切り板９０によって前後二つの分割空間１０ａ，１０ａに区画されている。
仕切り板９０は、図３に示すように、貯留室１０の前後方向の中間部に配置されている。したがって、二つの分割空間１０ａ，１０ａは、同じ大きさの直方体の空間である。つまり、貯留室１０が仕切り板９０によって二等分されている。
【００３８】
本実施形態の分割空間１０ａは、前後方向の幅よりも上下方向および左右方向の幅が広く形成されている。このように、分割空間１０ａを扁平な形状に形成することで、分割空間１０ａ内に渦流を安定して形成することができる。
また、分割空間１０ａの大きさは限定されるものではないが、分割空間１０ａ内で被処理水と酸素とが十分に接触するように、被処理水および酸素の滞留時間を考慮して、分割空間１０ａの容積が設定されている。
【００３９】
注入口１５ａおよび排出口１６ａは、仕切り板９０の縁部によって前後の領域に二等分されている。
注入口１５ａおよび排出口１６ａの前側の半分は、仕切り板９０よりも前側に露出しており、前側の分割空間１０ａに連通している。
注入口１５ａおよび排出口１６ａの後側の半分は、仕切り板９０よりも後側に露出しており、後側の分割空間１０ａに連通している。
【００４０】
次に、本実施形態の混合装置１Ａを用いて、被処理水と酸素とを混合する処理について説明する。
まず、図２に示すように、供給装置（図示せず）から注入管１５ｃに被処理水および高濃度の酸素を供給し、その被処理水および酸素を注入口１５ａから貯留室１０内に注入する。
【００４１】
注入口１５ａから貯留室１０内に被処理水および酸素を注入すると、図３に示すように、被処理水および酸素は、仕切り板９０によって前後の分割空間１０ａ，１０ａに向けて分流され、被処理水および酸素は前後の分割空間１０ａ，１０ａに均等に注入される。
被処理水および酸素は、図２に示すように、分割空間１０ａ内において、右側壁５０の内面５１に当接して流れが大きく変化する。そして、処理水および酸素は、貯留室１０内で縦方向に渦流した後に、処理水および酸素の混合体が左側壁４０の内面４１の排出口１６ａから排出される。
【００４２】
このとき、分割空間１０ａ内には、処理水および酸素によって上側の渦流Ｓ１と下側の渦流Ｓ２とが形成される。
そして、貯留室１０内の被処理水および酸素は、上側の渦流Ｓ１から下側の渦流Ｓ２に流れて、排出口１６ａから排出穴１６ｂに排出される。そして、処理水は、排出路１６を通じて、次の工程に送られる。
【００４３】
本実施形態の混合装置１Ａでは、貯留室１０内の被処理水および酸素の挙動が大きく乱れるため、被処理水と酸素とを良く混ぜることができる。また、分割空間１０ａは、渦流が安定するように、扁平な形状であるとともに、容積が調節されている。
これにより、本実施形態の混合装置１Ａでは、注入する被処理水および酸素の流量を抑えても、被処理水および酸素の挙動を大きく乱すことができるため、被処理水と酸素とを良く混ぜることができる。
本実施形態の混合装置１Ａでは、処理水の酸素濃度が高くなるため、活性汚泥による有機物の分解能力を高めることができる。
【００４４】
以上のような本実施形態の混合装置１Ａでは、貯留室１０内に注入する被処理水および酸素の流量を抑えても、貯留室１０内において被処理水および酸素の挙動が大きく乱れる。そのため、本実施形態の混合装置１Ａでは、被処理水と酸素とを良く混ぜることができ、汚水処理を省エネルギー化することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
本実施形態では、図１に示すように、汚水処理に用いた混合装置１Ａについて説明したが、本発明の混合装置を用いて混合可能な液体および流体の種類は限定されるものではない。例えば、液体に他の液体を混合してもよい。
【００４６】
本実施形態の混合装置１Ａにおいて、貯留室１０の形状や大きさは限定されるものではなく、要求される処理能力に応じて適宜に設定される。また、注入路１５および排出路１６の断面形状や大きさも限定されるものではなく、例えば、軸断面が四角形や楕円形に形成されていてもよい。
【００４７】
本実施形態の混合装置１Ａでは、貯留室１０全体を仕切り板９０によって二つの分割空間１０ａ，１０ａに区画しているが、貯留室１０の一部のみを仕切り板によって二つの分割空間１０ａ，１０ａに区画してもよい。
例えば、図４に示す混合装置１Ｂのように、貯留室１０の高さ方向の中間位置よりも下部のみに仕切り板９１を配置してもよい。この構成では、貯留室１０の下部のみが二つの分割空間１０ａ，１０ａに区画され、貯留室１０の上部は両分割空間１０ａ，１０ａに連通している一つの空間となっている。
【００４８】
本実施形態の混合装置１Ａでは、図１に示すように、注入口１５ａおよび排出口１６ａを左側壁４０の内面４１に配置しているが、注入口１５ａおよび排出口１６ａの位置は限定されるものではない。例えば、注入口１５ａおよび排出口１６ａを右側壁５０の内面５１、前壁６０の内面６１または後壁７０の内面７１に配置してもよい。また、注入口１５ａおよび排出口１６ａを頂板２０の内面２１に配置してもよい。
【００４９】
また、本実施形態の混合装置１Ａでは、注入口１５ａおよび排出口１６ａを同じ内面４１に配置しているが、注入口１５ａと排出口１６ａとを異なる内面に配置してもよい。
例えば、図５に示す混合装置１Ｃのように、頂板２０の内面２１に注入口１５ａを配置するとともに、底板３０の内面７１に排出口１６ａを配置し、貯留室１０全体を仕切り板９０によって二つの分割空間１０ａ，１０ａに区画してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の混合装置によれば、例えば、ビルの地下に設けられたビルピット、マンホールや工場などの排水（用水）施設に設置することが可能である。また、微細気泡化を活用する分野では、例えば水産物・農畜産物の成長促進や鮮度保持、食品の風味・食感の改質、精密機械・電子部品の洗浄や剥離、医療・医薬品、化粧品などの各種用途において好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１Ａ    混合装置
１Ｂ    混合装置
１Ｃ    混合装置
２Ａ    処理槽
１０    貯留室
１０ａ  分割空間
１５    注入路
１５ａ  注入口
１５ｂ  注入穴
１５ｃ  注入管
１６    排出路
１６ａ  排出口
１６ｂ  排出穴
１６ｃ  排出管
２０    頂板
２１    頂板の内面
３０    底板
３１    底板の内面
４０    左側壁
４１    左側壁の内面
５０    右側壁
５１    右側壁の内面
６０    前壁
６１    前壁の内面
７０    後壁
７１    後壁の内面
８０    胴部
９０    仕切り板
９１    仕切り板
【図１】
2019107584.tif 000003
【図２】
2019107584.tif 000004
【図３】
2019107584.tif 000005
【図４】
2019107584.tif 000006
【図５】
2019107584.tif 000007