(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内で上下方向にのびる回転軸に取り付けられた状態で前記槽内の被撹拌物を撹拌するための撹拌翼において、
前記回転軸の周囲に取り付けられ、前記回転軸の槽内の上部と、中部と、下部との少なくとも３か所に備えられた複数の支軸と、
前記複数の支軸の先端にそれぞれ取り付けられた複数の羽根とを備え、
前記羽根が平面視帯状の円弧形であり、前記羽根の外周側の側縁と内周側の側縁には下方に垂れ下がる下垂部を備え、前記羽根の径方向に沿った縦断面形状が下方に開いた断面コ字状であり、
前記羽根の外周側の側縁および内周側の側縁は、それぞれ平面視で前記支軸を中心とした円弧形に形成され、
前記羽根の回転方向に対して前側が後側よりも高くなるように傾斜角が１５度以上４５度以下の傾斜した状態で前記羽根が前記回転軸に取り付けられている、攪拌翼。
【請求項２】
前記被撹拌物が汚泥であり、
前記支軸は、前記回転軸の槽内の上部と、中部と、下部との３か所に備えられ、前記３か所のそれぞれに各４本であり、
前記羽根は、前記支軸の先端にそれぞれ１枚ずつ取り付けられ、
前記回転軸の回転により、前記槽内の被撹拌物が前記羽根から前方斜め下向きの圧力を受けて前記被撹拌物を前記羽根で押さえつけた状態で径方向に逃がすことなく前方斜め下向きに押し出して移動させる、請求項１に記載の攪拌翼。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の撹拌翼を槽内に備える汚泥処理用撹拌装置であって、
前記槽は、上下方向に内径が変化しない有底の筒状体と、前記筒状体の上端開口部を覆う蓋と、前記蓋の表面に取り付けられ前記回転軸を回転させるためのモータと、前記筒状体の下部に設けられた取出口と、を含み、
前記回転軸は前記蓋を貫通して上下方向にのび、軸回りに回転自在となるように前記モータに連結される、汚泥処理用撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は攪拌翼及び撹拌装置に関し、特に被撹拌物を槽内で対流させることで効率的且つ充分に撹拌することができる攪拌翼及び撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギーによる社会インフラ維持を目的とした環境負荷低減技術の開発が進められており、例えば下水処理場では下水汚泥をメタン発酵させて生じるメタンガス(CH4)を用いた発電等が行われている。
メタン発酵は、外部から酸素の流入を遮断した嫌気性槽内において、メタン発酵微生物の代謝作用を利用して下水汚泥中の有機物からメタンガスを得るものである。
【０００３】
しかし、小規模の下水処理施設では大規模の施設と比較してメタン発酵によるメタンガスの利用が進んでいない。
その理由として小規模の下水処理施設では(1)下水汚泥の取扱量が少なく、メタン発酵装置を導入しても採算が合わない、(2)水処理方式としてオキシデーションディッチ法（OD法）を採用していることが多く、OD法はHRT(Hydraulic Retention Time)が24〜36時間と長いため、発生する汚泥の生物分解性が低いことが挙げられる。
小規模の下水処理施設では汚泥の含水率を低下させて高濃度化して処理効率を高めるのが望ましいが、高濃度化した汚泥は粘度が高くなり、槽内での撹拌が困難になるという問題がある。
そこで、例えば特許文献1には、嫌気性槽内の回転軸に複数の平板状の撹拌翼を取り付け、各撹拌翼の取り付け角度に関し、汚泥投入位置側の撹拌翼よりも汚泥抜き出し位置側の撹拌翼の方を大きくし、更に、汚泥抜き出し位置付近にスクリュー翼を取り付けたメタン発酵装置が開示されている。
この装置によれば、高濃度化により粘度が高くなった汚泥を汚泥抜き出し位置方向に移送しながら撹拌することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2003-24998号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献1に開示された技術では以下のような問題がある。
すなわち、各攪拌翼の取り付け角度を、汚泥抜き出し位置側の攪拌翼の方が大きくなるように変化させていき、取り付け角度の増加にしたがって徐々に汚泥の移送速度を増加させる仕組みになっている（特許文献1の［0019］参照）。つまり、汚泥は撹拌されながら一方向（例えば下方向）に移送されるだけであり、嫌気性槽内で対流が生じないため、撹拌が不充分になる可能性がある。また、攪拌翼を平板状にすると汚泥は軸回りに回転する攪拌翼の表面を径方向外側又は内側に逃げてしまうため、下方向への汚泥の移送量が減少してしまうという問題がある。
また、槽内で半液状体の被撹拌物を対流させて効率的かつ充分に撹拌する技術は、下水汚泥以外に例えばメタン発酵処理後の消化汚泥の処理にも求められており、更には建設材料や飲食料品等、種々の分野で求められている。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑み、被撹拌物を槽内で対流させることで効率的且つ充分に撹拌することができる攪拌翼及び撹拌装置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】
【０００７】
本発明の攪拌翼は、槽内で上下方向にのびる回転軸に取り付けられた状態で前記槽内の被撹拌物を撹拌するための撹拌翼において、前記回転軸の周囲に取り付けられる複数の支軸と、当該支軸の先端に取り付けられる複数の羽根とを備えており、前記羽根が平面視帯状の円弧形であり、その外周側の側縁と内周側の側縁には下方に垂れ下がる下垂部を備えており、回転方向に対して前側が後側よりも高くなるように傾斜した状態で前記回転軸に取り付けられることを特徴とする。
また、前記攪拌翼を前記回転軸の上下方向に複数備えることを特徴とする。
本発明の撹拌装置は、上記攪拌翼を槽内に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、攪拌翼を構成する羽根の前側が高くなるように傾斜させている。羽根を回転させると被撹拌物は羽根から前方斜め下向きの圧力を受けて同方向（図2(c)に矢印Bで示す方向）に移動するが、この際に被撹拌物は内周側と外周側の2つの下垂部によって挟まれる形になり、内周側及び外周側への移動が制限される。したがって、羽根の下面側にある被撹拌物を2つの下垂部で押さえつけた状態で円周方向に逃がすことなく効率的に前方斜め下向きに押し出すことができる。
また、攪拌翼を上下方向に複数（例えば上・中・下段の3つ）備えることにすれば、上段の攪拌翼によって前方斜め下向きに押し出されて移動した被撹拌物は中段・下段の攪拌翼によっても同様に押し出されて移動し、槽内の底部に至る。そして被撹拌物は槽の底部からその内周面近傍を上方に移動していき、上段の攪拌翼に至って再び前方斜め下向きに押し出される。このように上下方向に複数配置した攪拌翼で被撹拌物を連続的に前方斜め下向きに押し出して移動させることで槽内に対流を生じさせ、効率的且つ充分に撹拌することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】メタン発酵装置の内部構造を示す図
【図２】攪拌翼、支軸及び回転軸の平面図(a)、A-A線断面図及び斜視図(c)
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の攪拌翼及び撹拌装置の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態では撹拌装置の一例としてメタン発酵装置を用いて説明する。
図1及び図2に示すように、メタン発酵装置10は嫌気性槽20、回転軸30、攪拌翼40を備える。
嫌気性槽20の形状は特に限定されるものではなく、図1のような上下方向に内径が変化しない有底の筒状であったり、或いは底部が円錐状に縮径する形状であってもよい。嫌気性槽20の上部は蓋21で覆われており、蓋21の表面に回転軸30を回転させるためのモータ22が取り付けられている。また、嫌気性槽20の下部にはメタン発酵処理後の高濃度汚泥を取り出すための取出口23を備えている。
なお、嫌気性槽20内に高濃度汚泥（被撹拌物）を導入するための導入口及び発生したメタンガスの取出口の図示を省略している。また、高濃度汚泥は事前にその水分量等が調節された状態で嫌気性槽20内に導入されるが、調整方法は周知の技術であるため説明を省略する。
【００１１】
回転軸30は嫌気性槽20内を上下方向にのびており、その上端が軸回り(回転方向R)に回転自在となるように支持されると共に蓋21を貫通してモータ22と連結している。
【００１２】
攪拌翼40は高濃度汚泥を撹拌するために用いるものであり、複数の支軸41と羽根42で構成される。
本実施の形態では図2(a)に示すように回転軸30に対して4本の支軸41を回転方向Rに90°の等角度間隔で配置している。そして、各支軸41の先端に羽根42を取り付けることで1つの攪拌翼40を構成している。1つの攪拌翼40を構成する支軸41及び羽根42の数は特に制限されるものではないが等角度間隔で配置するのが好ましい。
また、本実施の形態では攪拌翼40を回転軸30の上下方向に3つ配置しているが、攪拌翼40の数は特に制限されるものではなく、嫌気性槽20のサイズ及び形状に応じて適宜調節すればよい。
【００１３】
羽根42は平面視帯状の円弧形である。羽根42の外周側の側縁と内周側の側縁には下方に垂れ下がる下垂部42aを備えており、図2(b)に示すように羽根42の径方向に沿った縦断面形状が下方に開いたコ字状になっている。なお、羽根42及び支軸41のサイズは適宜変更可能である。
羽根42はその回転方向Rに対して前側42bが後側42cよりも高くなるように傾斜した状態で回転軸30に取り付けられている。
羽根42の2箇所に下垂部42aを設けると共に羽根42の前側42bが高くなるように傾斜させることで、上述のとおり高濃度汚泥を円周方向に逃がすことなく、図2(c)の矢印Bで示す前方斜め下向きに効率的に押し出して対流を生じさせることができる。
【００１４】
なお、水平面に対する羽根42の傾斜角α（図1参照）は嫌気性槽20のサイズ、形状、あるいは高濃度汚泥の性状等に応じて0°＜α＜90°の範囲で任意に調節すればよいが、一般的には15°≦α≦45°程度が好ましい。傾斜角αが15°よりも小さい場合、高濃度汚泥の大半は回転する羽根42の下面側を相対的に後方に摺動していき、高濃度汚泥の移動量が少ない（撹拌効果が生じ難い）という問題が生じる。
一方、傾斜角αが45°よりも大きい場合には、高濃度汚泥が羽根42から主として水平方向に押し出されることになり、高濃度汚泥の移動量は多いものの、その大半が水平面内で移動することになるので対流が生じ難く、死領域が生じるという問題がある。更に、羽根42が高濃度汚泥から反作用として受ける抵抗が大きくなり過ぎてモータ22等に過大な負荷が掛かるという問題もある。
傾斜角αを15°≦α≦45°程度にすることで、モータ22等に過度の負荷を掛けることなく、大量の高濃度汚泥を効率的に前方斜め下向きに移動させて対流を生じさせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は、被撹拌物を槽内で対流させることで効率的且つ充分に撹拌することができる攪拌翼及び撹拌装置に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００１６】
B 高濃度汚泥の移動方向
R 回転方向
10 メタン発酵装置
20 嫌気性槽
21 蓋
22 モータ
23 取出口
30 回転軸
40 攪拌翼
41 支軸
42 羽根
42a 下垂部
42b 前側
42c後側
【図１】
0006519923.tif 000002
【図２】
0006519923.tif 000003