(57)【要約】【課題】生物反応槽内の原水に上下方向に確実に水流を発生させ、槽内の原水の浮遊物質、汚泥および微生物の分布をより均一化することができ、生物処理の効率を大幅に向上させる。【解決手段】生物処理装置１は、処理対象の原水４を導入する生物反応槽２と、生物反応槽２の水面の上方に設けられた回転駆動機１１、回転シャフト１３および複数の回転羽根２１、２２からなる流動機５とを備え、流動機５を回転させて生物反応槽２内の原水４を流動させて生物処理を行う生物処理装置であり、流動機５の回転シャフト１３の中間部には、上方に上昇流を発生させる回転羽根２１を配設し、回転シャフト１３の下部には、下方に下降流を発生させる回転羽根２２を配設している。【選択図】図１
2008200565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を生物反応槽に導入し、
該生物反応槽の上方に設けられた回転駆動機、該回転駆動機に接続して前記生物反応槽内を垂下する回転シャフトおよび該回転シャフトに間隔を空けて設けられた複数の回転羽根からなる流動機により、
前記生物反応槽内を流動させて生物処理を行う生物処理装置において、
前記流動機の回転シャフトには、上方に上昇流を発生させる回転羽根を配設し、下方に下降流を発生させる回転羽根を配設したことを特徴とする生物処理装置。
【請求項２】
前記生物反応槽は、担体投入型であることを特徴とする請求項１記載の生物処理装置。
【請求項３】
少なくとも１つの回転羽根は、他の回転羽根に対し、回転シャフトの軸を中心に回転位相を有していることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の生物処理装置。
【請求項４】
前記回転羽根を構成する回転翼は、上り勾配を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の生物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原水を生物反応槽に導入して生物処理する生物処理装置において、特に生物反応槽内に流動機を設置し、槽内の水を流動させて生物処理を行う生物処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、廃水等を原水として微生物によって浄化処理する窒素やリンの除去が可能な生物処理装置は、硝化菌による硝化処理やリン蓄積菌によるリン取り込みの処理を行う好気槽、リン蓄積菌からリンを吐き出させる処理を行う嫌気槽、脱窒菌による脱窒処理を行う無酸素槽等の各生物反応槽を、単独処理あるいはこれらの内から複数の処理を組み合わせて構成されている。いずれの生物反応槽の場合においても、効率的に処理を行うためには、槽内の原水の分布状況（有機物濃度分布、浮遊物質濃度分布、微生物分布等）が均一な状態に近づくことが望ましく、槽内に原水を流動させる流動機が設置されているのが一般的である。
【０００３】
好気性処理を行う好気槽の場合、原水中に空気（酸素）を送って好気性状態を維持する必要があるので、槽内底部に散気管を設置し、槽外からブロワ等によって空気を送り込むことで原水中に散気するようになっている。このとき、散気管から吐出される気泡は同時に散気管直上の原水に上昇流を与えるので、槽内全体の原水を流動させることができ、散気管は流動機の役割も同時に果たしている。
【０００４】
また、嫌気槽や無酸素槽の場合、リン蓄積菌は、嫌気性状態では体内からリンを吐き出す特性があり、脱窒菌は酸素のない状態では、原水中のＮＯｘ等の結合酸素を使用して呼吸する特性があり、これらの特性を利用して浄化処理していることから、原水中に酸素が極力ない状態とする必要があり、前述の散気管による流動機は不適である。このため、嫌気槽や無酸素槽の場合には、原水に機械動力で流動を付与する機械式の流動機が用いられる。
【０００５】
一方、微生物を保持する担体が槽内に投入されている担体投入型の生物反応槽を用いた生物処理装置も広く利用されている。この担体が投入されている生物処理装置の場合においても槽内の原水分布状況の均一化ももちろん重要であるが、担体の槽内分布が均一であることが処理効率の向上に繋がるので非常に重要となる。担体は、嫌気槽や無酸素槽に対しても適用可能であるが、この場合においても前記の通常の嫌気槽や無酸素槽の場合と同様に、機械式の流動機が設置されている。
【０００６】
機械式の流動機には種々の構造のものがある。図２０に一例として、比較的優れた流動特性を有する流動機を備えた生物処理装置１の断面図を示す。この生物処理装置１は、上方が開放されており、槽側壁及び底面が地中に埋設されている上方から見て矩形の躯体水槽を生物反応槽２としている。生物処理装置１は、原水導入口３ａから原水４を導入し、生物反応槽２内で微生物による生物処理を行い、図２１に示す処理水流出口３ｂから処理水を排出するようになっており、流動機５によって生物反応槽２内の原水４を流動させるようになっている。生物処理槽２の上方の躯体床上面には断面コの字状の固定材６がアンカーボルト・ナット７によって固定されており、両固定材６に複数本の支持梁８が開放部分９を跨ぐように掛けられている。支持梁８の上面には、作業点検通路を兼ねた床板１０が取付けられ、生物処理槽２の中央部分の床板１０上に流動機５の機械動力部である回転駆動機１１が設置され、回転駆動機１１の駆動軸１２が床板１０を貫通するように設けられている。駆動軸１２には、生物反応槽２内を垂下するように配設された回転シャフト１３がその上端を駆動軸１２と連結継ぎ手１４で接続されている。そして、スリーブ状のハブ１５，１６と、そのハブ１５，１６の外周に設けられた複数の回転翼１７，１８とからなる回転羽根１９，２０が２段、回転シャフト１３にハブ１５，１６を貫通させ、間隔を設けてビス止め等で取り付けられている。
【０００７】
上方の回転羽根１９は、その回転翼１７が回転シャフト１３の回転軸と直交する仮想平面ｐ１から迎角α１だけ傾斜させて設けられている。また、下方の回転羽根２０は、その回転翼１８が、回転シャフト１３の回転軸と直交する仮想平面ｐ２から迎角α２だけ傾斜させて設けられている。上方の回転羽根１９の回転翼１７の迎角α１と下方の回転羽根２０の回転翼１８の迎角α２はほぼ等しい角度となっている。また、上方および下方の回転羽根１９，２０の回転翼１７，１８において、ハブ１５，１６との付け根の位置と先端の位置とは、回転シャフト１３の回転軸と直交する仮想平面ｐ１，ｐ２に対して概ね平行に設けられている。また、上方の回転羽根１９と下方の回転羽根２０とは、直上から見た回転翼１７，１８の位置が重なるように配置されている。なお、仮想平面ｐ１，ｐ２は互いに平行な関係にあるので、回転羽根１９と回転羽根２０とは、回転翼１７と回転翼１８とが互いに概ね平行な状態で回転シャフト１３に配置されていることはいうまでもない。また、本例では回転羽根１９，２０は、それぞれ回転翼１７，１８が４枚設けられたものを用いている。
【０００８】
図２１は、図２０に示した生物処理装置１について、流動機５を作動させたときにおける生物反応槽２内の原水４の流動状態を示す。図２１は、回転シャフト１３の回転軸上であり、かつ生物反応槽２の左右側壁面に対して上方から見て垂直方向の切断面で切られた断面図であり、流動機５の回転羽根１９，２０の位置は、回転翼１７，１８がその切断面上に位置する状態としている。このときの槽内の原水４の流動状態が矢印のベクトル線で示されている。流動機５は、図示の通り、回転シャフト１３が原水４の液面上方から見て時計回りに低速回転しており、上方および下方の各回転羽根１９，２０も時計回りに低速回転している。各回転羽根１９，２０の回転翼１７，１８は、それぞれ迎角α１およびα２だけ傾斜している（回転翼１７，１８ともに進行方向に対して前方側が高く、後方側が低くなる傾斜を有している）ため、回転羽根１９，２０が時計方向（図２０上で見ると回転翼１７，１８が右側から左側の方向に移動する。）に低速回転することで原水４に対して斜め下方向に押し出す力が働き、同時に回転羽根１９，２０の回転運動による遠心力によって回転翼１７，１８の先端から外側に向かう力も同時に働く。すなわち、生物反応槽２内では、図２１に示した切断面上においては、槽内の原水４に対して白矢印ｗ１で示した方向に力が働き、上方の回転羽根１９も下方の回転羽根２０も原水４に対して基本的に下降流を発生させることになる。
【０００９】
具体的に述べると、図２１の白矢印ｗ１で示された力によって、下方の回転羽根２０周辺では、まず、生物反応槽２の槽側壁２ｂ側の斜め下方に向かって水流ａ０が発生する。生物反応槽２の底面２ａと槽側壁２ｂとが交わる辺部に斜めにハンチ２ｃが設けられていることから、その斜め下方に向かう水流ａ０は、ハンチ２ｃにぶつかって、底面２ａに平行に向かう水流ｃ０と、槽側壁２ｂに沿って上方に向かう水流ｂ０に分かれる。このとき、水流ａ０は、ハンチ２ｃにぶつかった際、水流ｂ０側に力がより多く伝わるので、水流ｂ０の速度の方が、水流ｃ０の速度よりも流速が速くなる。
【００１０】
一方、上方の回転羽根１９周辺の原水は、まず、前記の白矢印ｗ１で示された力によって、槽側壁２ｂ側の斜め下方に向かう水流ｄ０が発生する。水流ｄ０は、前記の下方の回転羽根２０からの上昇流である水流ｆ０とぶつかり、回転シャフト１３方向の上方に向かう水流ｅ０に変化し、上方の回転羽根１９の回転翼１７に取り込まれていく。また、水流ｆ０も回転シャフト１３方向の下方に向かう水流に変化し、下方の回転羽根２０の回転翼１８に取り込まれる。一方、上方の回転羽根１９周辺では、水流ｄ０のほかに、水勢は弱いが遠心力によって槽側壁２ｂに向かう水流ｇ０が発生する。この水流ｇ０は、槽側壁２ｂにぶつかって上昇流に変化するが、重力の影響を受け次第に速度が低下していき、下降流である水流ｈ０に変化し、上方の回転羽根１９の回転翼１７に取り込まれていく。
【００１１】
図２０および図２１に示した従来の流動機５を備えた生物処理装置１においては、上下２段の回転羽根１９，２０によって、槽内の原水４に上昇流や下降流が発生することで、原水４の分布状況にある程度の均一化が図れ、それなりの効果を得ることはできていた。
【００１２】
また、この他にも例えば特許文献１では、特に担体投入型の（生物）反応槽に適用する低速担体浮遊機（流動機）が示されている。この担体浮遊機は、回転軸（回転シャフト）に上下２段で間隔を設けて羽根（回転羽根）を有しているが、上段羽根の回転外径が下段羽根の回転外径に比べて、小径としているところに特徴がある。これにより、低速担体浮遊機によって槽内に下向流を発生させ、それによって反応槽の底面の外周部から側壁に沿って上昇流を発生させた場合、上段羽根が下段羽根と回転外径が同じであると、それによって上昇流が阻害されて下向流に変えてしまうことを防止できるようになっている。さらに、これによって、上昇流を反応槽の液面付近まで発生させることができ、担体が反応槽底部に沈降して堆積しまうことを防止でき、液面付近に担体がなくなってしまう状態を回避することができるようになっている。
【００１３】
さらに、特許文献２では、活性汚泥法の反応槽に適用する、槽内の汚泥の沈殿を防止することができる低速撹拌機（流動機）が示されている。この低速撹拌機は、特許文献１記載の低速担体浮遊機の下段羽根の回転外径を上段羽根の回転外径と同様に小径とし、反応槽内にドラフトチューブを立設し、下段羽根部分がドラフトチューブ内に配置されるように、低速撹拌機を設けている。これにより、小径とすることで駆動部の所要動力を小さくできるメリットを有しつつ、ドラフトチューブの作用によって、槽内を満遍なく撹拌することができるようになっている。また、反応槽の深さが、１０ｍもあるような深層反応槽においても、槽内を確実に撹拌することができるようになっている。
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−２３７７８０号公報
【特許文献２】特開２００５−２９６８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、生物反応槽内を満遍なく流動させるためには、流動機で槽内の原水に下降流と上昇流を発生させる必要がある。図２０および図２１に示した従来の生物処理装置１では、流動機５の上方の回転羽根１９が下降流（水流ｄ０）を主として発生させるようになっており、上昇流（水流ｇ０）の流速が遅い。また、下方の回転羽根２０によって発生する上昇流（水流ｂ０）については、下降流（水流ｄ０）とぶつかってほとんどが下降流（水流ｆ０）に変化してしまい、上方の回転羽根１９を超えて上昇する上昇流（水流ｄ０）は非常に少ない。このため、上方の回転羽根１９の上方の原水４の上昇流（ｇ０）は、ほとんどが水面にまで到達せずに下降流（ｈ０）に変化してしまい、水面付近の原水４の流動が非常に小さい。このため、水面付近に気泡や脱窒菌が原水中のＮＯｘを使用して呼吸することで発生する窒素ガスを含んで水よりも比重が軽くなった汚泥や担体が停滞し易く、それがスカムに変化してしまうと水面下に再度沈降しなくなってしまうので大きな問題となっていた。汚泥や担体がスカムに変化してしまうと、原水を浄化処理する能力を失ってしまい、槽外に取り出して廃棄処分するしかなく、処分費用等も嵩み、問題となっていた。汚泥や担体がスカム化することによって、生物処理装置の原水浄化処理能力が低下してしまうという問題もあった。特にこの生物反応槽２で生物処理する前に、原水４を流量調整等のために貯留槽で一時貯留する場合、腐敗防止のためにばっ気されていると、原水４中の汚泥に気泡が残存し、見かけ上の比重が水よりも軽くなることがある。また、好気槽で担体が投入された原水４をばっ気して好気性処理を行った後、その原水４がこの生物反応槽２に導入された場合においても汚泥や担体に気泡が残存し、見かけ上の比重が水よりも軽くなることがある。これらのような場合、特に生物反応槽２の水面付近に汚泥や担体が滞留し易く、問題となっていた。
【００１６】
また、生物反応槽２内の上方と下方の回転羽根１９，２０の間の領域にある原水４においては、上方の回転羽根１９による下降流（水流ｄ０）は、重力によって加速されて流速が速くなっていくのに対して、下方の回転羽根２０による上昇流（水流ｂ０）は、重力によって減速されて流速が遅くなっていくので、上方の回転羽根１９による水流ｄ０，ｅ０による旋回流が大きな領域を占め、下方の回転羽根２０による水流ｂ０，ｆ０による旋回流は小さな領域内に留まってしまい、流動分布のバランスが悪く、原水４の分布状況（有機物濃度分布、浮遊物質濃度分布、微生物分布等）にばらつきが生じ、原水４の生物処理効率が低下するという問題があった。
【００１７】
さらに、下方の回転羽根２０の下側の生物反応槽２の底面２ａ付近の原水４については、下降流（水流ａ０）の一部が分岐した水流ｃ０によって流動させているが、その流速は遅く、底面２ａに汚泥や担体が滞留し易く、原水４の分布状況にばらつきが生じ、原水４の生物処理効率が低下するという問題があった。生物反応槽２の底面２ａに汚泥や担体が滞留することを防止するために、流動機５の回転駆動機１１の回転数を上げて回転羽根１９，２０の回転速度を上げることで槽内の原水４の流動速度を速めることは物理的に可能ではある。しかし、回転駆動機１１の消費電力が増加してしまうので、ランニングコストが増大する問題があった。また、回転羽根１９，２０の回転速度が速くなると、回転翼１７，１８で汚泥フロックを破壊してしまう場合があり、汚泥フロックの破壊は生物処理能力の低下を招くという問題もあった。さらに、生物反応槽２内に担体が投入されている場合においても、硬質樹脂等の硬質素材製の担体では、高速回転する回転翼１７，１８と衝突して破損してしまう恐れがあり、スポンジ状等の軟質素材製の担体では、回転翼１７、１８に衝突したり、速い流速で生物反応槽２内の槽側壁２ｂや底面２ａに接触したりして、短期間で磨耗してしまい、寿命が短くなってしまうという問題もあった。
【００１８】
特許文献１記載の低速担体浮遊機においては、反応槽内の水流を下段羽根で発生させた下降流が槽底面から側壁を沿って変化した上昇流によって、液面付近の担体を浮遊移動させることができる。しかし、羽根によって流れを与える力は、羽根の根元部分が最も小さく、逆に羽根の先端部分が最も大きい。つまり、回転軸からの距離が長いほど周囲の原水に与える力が大きくなる。上段羽根の長さを短くしたことによって、上段羽根が周囲の原水に与える力が大幅に小さくなってしまっており、それと同時に、上段羽根が下降流を発生させるために上段羽根の上方（液面付近）の原水を下方に引き込む力も小さくなってしまっている。下段羽根による上昇流も液面付近では、その流速は大幅に低下することから、液面付近での原水の流速は不十分である。気泡や窒素ガスを含んだ汚泥や担体は、水よりも見かけ上の比重が軽く、液面付近に浮遊し易く、槽内の流速の遅い下降流で引き込むことが難しく、問題となっていた。
【００１９】
特許文献２記載の低速撹拌機が有効に機能するためには、反応槽内にドラフトチューブを立設することが必須であるが、ドラフトチューブは重量が重く、また、ドラフトチューブの内外で発生する水流により様々な方向から力が掛かるので、ドラフトチューブは反応槽の底面と支持材等で確実に固定してやる必要がある。支持材にコストが掛かり、何よりもドラフトチューブを立設する作業は多大な労力が必要であり、設置コストが嵩んでしまうという問題があった。一般に躯体水槽は、コンクリートでは水分が浸透してしまうことから、周壁の内部に防水材が埋め込まれており、これによって、躯体水槽の防水が確保されている。躯体水槽にドラフトチューブを設置する場合、槽底面に支持材を固定するためのアンカーボルトを埋め込む必要がある。防水材料による防水機能を維持しつつ、アンカーボルトを埋め込む作業は多大な労力が必要であり、大きな問題となっていた。
【００２０】
また、反応槽の深さが１０ｍを超えるような深層反応槽の場合においては、これらの問題があっても、この低速撹拌機を適用する作用・効果のほうが大きく、費用対効果は大きい。しかし、通常の反応槽に対して、この低速撹拌機を適用するには、費用対効果に欠けるという問題もあった。
【００２１】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、生物反応槽の水面付近においても、流動機によって上下方向に確実に水流を発生させることにより、槽内の原水の浮遊物質、汚泥および微生物の分布をより均一化することができ、生物処理の効率が大幅に向上した生物処理装置を提供することを目的とする。また、スカム等が水面上に滞留することのない生物処理装置を提供することを目的とする。さらに、この発明は、生物反応槽の底面においても、流動機によって上下方向に確実に水流を発生させることにより、沈降汚泥や担体が槽底面に滞留することのない生物処理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】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の生物処理装置は、原水を生物反応槽に導入し、該生物反応槽の上方に設けられた回転駆動機、該回転駆動機に接続して前記生物反応槽内を垂下する回転シャフトおよび該回転シャフトに間隔を空けて設けられた複数の回転羽根からなる流動機により、前記生物反応槽内を流動させて生物処理を行う生物処理装置において、前記流動機の回転シャフトには、上方に上昇流を発生させる回転羽根を配設し、下方に下降流を発生させる回転羽根を配設したことを特徴とする生物処理装置としたものである。
【００２３】
また、本発明の請求項２の生物処理装置は、前記生物反応槽を担体投入型としたことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項３の生物処理装置は、少なくとも１つの回転羽根は、他の回転羽根に対し、回転シャフトの軸を中心に回転位相を有していることを特徴とする。
【００２５】
さらに、本発明の請求項４の生物処理装置は、前記回転羽根を構成する回転翼は、上り勾配を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
この発明の請求項１に係る生物処理装置は、生物反応槽内の原水を流動させる流動機の構成を回転シャフトに間隔を空けて上下に複数の回転羽根を設置し、上方の回転羽根は上昇流を発生させるように配設し、下方の回転羽根は下降流を発生させるように配設した構成としたので、上方の回転羽根から強力な上昇流が発生することにより、水面付近にも上昇流が到達し、水面付近では回転シャフトに向かう流れに変わり、さらに回転シャフト付近では下降流に変化するという旋回流が上方の回転羽根の上側と生物反応槽の水面との間の領域で発生させることができる。これにより、気泡や腐敗ガスを含んで水よりも見かけ上の比重が軽い汚泥や担体が水面上に滞留することを防止でき、汚泥や担体がスカム化してしまうことを防止できる大きな効果がある。
【００２７】
この発明の請求項２に係る生物処理装置は、前記生物反応槽を担体投入型に構成したので、以下に示す効果がある。すなわち、従来の生物処理装置において、流動機の回転羽根の回転速度を速くして前記の汚泥や担体の滞留防止を図ろうとした場合、槽内に投入されている担体が硬質素材製の場合では担体自体や回転翼が損傷する恐れがあり、担体が軟質素材製の場合では速い流速で接触することで担体が短期間で磨耗して寿命を迎えてしまう恐れがあった。また、回転羽根の回転速度を上げるには、回転駆動機の回転数を上げてやる必要があり、消費電力が増大するという問題があった。しかし、この発明の請求項２に係る生物処理装置の場合では、流動機の回転羽根の回転数を従来の低速回転で作動させても、生物反応槽内の原水の分布状況を良好な状態に保つことができるという効果がある。
【００２８】
この発明の請求項３に係る生物処理装置は、少なくとも１つの回転羽根を他の回転羽根との間で回転軸を中心に回転位相を有するように配置した構成としたので、以下に示す効果がある。すなわち、全ての回転羽根が上方から見て、回転翼が重なる位置（これを同位相とする。）とした場合、上下で隣り合う各回転羽根の回転翼によって生じる水流が直接干渉し合い、その隣り合う上下の回転羽根間の領域の原水の分布状況に多少のばらつきが発生していた。しかし、この発明の請求項３に係る生物処理装置の場合、上下で隣り合う各回転羽根の回転翼から水流が発生する時期にタイムラグができるので、各水流による直接干渉を弱めることができ、原水の分布状況の一層の均一化が図れ、生物処理能力が大幅に向上するという大きな効果がある。
【００２９】
この発明の請求項４に係る生物処理装置は、前記回転羽根を構成する回転翼が上り勾配を有している構成としたので、特に下方の下降流を発生させる回転羽根においては、この回転羽根によって発生する下降流が生物反応槽の底部やハンチでぶつかって変化した上昇流が回転翼に当たって流速が減速してしまうことを防止することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１にかかる生物処理装置１であって、図２に示すＡ−Ａ線に沿って切断した断面図であり、本発明の主要部である流動機５の全体が図示されているものである。図２は実施の形態１の生物処理装置１を上方から見た全体の平面的構成を示す平面図、図３は回転シャフト１３に配置される複数個の回転羽根２１，２２の状態を示す平面図であり、図１のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。図４は図１、図２に示される回転羽根２１，２２の斜視図、図５は実施の形態１の槽内での原水４の流動状態を示す説明図であり、図２のＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図である。
【００３１】
図１から図５に示される実施の形態１の生物処理装置１においては、流動機５の回転羽根２１，２２の迎角（ハブ１５，１６に設けられている回転翼１７，１８の仮想平面ｐ１，ｐ２からの傾斜角度）が図２０、図２１に示した従来の生物処理装置１と根本的に異なっており、回転羽根２１，２２以外の構成は、図２０、図２１の生物処理装置１と概ね同様であるので、その符号と説明を援用する。実施の形態１の生物処理装置１を概略説明すると、生物処理装置１は、図２に示すように、平面的に矩形の躯体水槽が生物反応槽２として配置されている。
【００３２】
生物反応槽２は、底面２ａと長手方向の各槽側壁２ｂとの頂点部分に斜めにハンチ２ｃがそれぞれ設けられており、天井側と槽側壁２ｂとの頂点部分にも同様に斜めにハンチ２ｄが設けられて内側に切れ込んでいるが、ハンチ２ｄより上方は槽側壁２ｅが開放部分９まで続いており、開放状態となっている。短手方向の槽側壁２ｆには、それぞれ原水導入口３ａおよび処理水流出口３ｂが設けられている。図２の上流側の原水導入口３ａから原水４が導入され、槽内で微生物による生物処理が行われ、図２の下流側の処理水流出口３ｂから処理水が排出される。生物反応槽２内の原水４は流動機５によって強制的に流動させられる。生物反応槽２の躯体上部には、固定材６がアンカーボルト・ナット７によって固定され、固定材６に複数本の支持梁８が掛けられている。
【００３３】
なお、この実施の形態１を含む本発明では、生物反応槽２を槽内水中のリン蓄積菌からリンを吐き出させる処理を行う嫌気槽や、脱窒菌による脱窒処理を行う無酸素槽として使用している場合において、特に効果が得られるが、硝化処理やリン取り込み処理を行う好気槽等、他の処理方式の水槽に対しても適用は可能である。また、この実施の形態１では生物反応槽２としてコンクリートで形成され、上方が全面的に開放されている開放型の躯体水槽を適用しているが、天井面を有する躯体水槽であってもよく、その場合には天井面に天井の外側に回転駆動機１１を設置した際に駆動軸１２が天井面を挿通できるように開口穴を設けるとよい。さらに、生物反応槽２は、ＦＲＰ樹脂等の樹脂、耐食性を有するステンレス鋼板、接液面を樹脂等でコーティングした炭素鋼板で製作しても本発明による作用・効果に相違はない。天井面を有する水槽に流動機５を設置する場合においては、その天井面だけで流動機の重量を支持することが可能であれば、支持梁８や床板１０は必ずしも必要とはされない。
【００３４】
図１に示すように、支持梁８上の床板１０の中央部分には流動機５が固定され、流動機５は、電動モーター等の駆動力発生源から発生する回転駆動力を内蔵する減速機で回転数を減速させ、駆動軸１２から低速の回転駆動力を出力する構成である回転駆動機１１と、回転シャフト１３と、回転シャフト１３に取り付けられた回転羽根２１，２２からなる。回転駆動機１１は床板１０に取り付けられ、回転シャフト１３は回転駆動機１１の駆動軸１２に連結継ぎ手１４を介して接続されている。回転シャフト１３は生物反応槽２内を鉛直方向に垂下するように配設されている。回転シャフト１３には、スリーブ状のハブ１５，１６と、そのハブ１５，１６の外周に設けられた複数の回転翼２３，２４とからなる回転羽根２１，２２が２段、回転シャフト１３にハブ１５，１６を貫通させ、間隔を設けてビス止め等で取り付けられている。
【００３５】
なお、回転駆動機１１は、回転羽根２１，２２を所定の回転速度で回転させることが可能な駆動力を回転シャフト１３に伝達できるのであれば、どのような構成のものでもよく、電動モーターに限らず、例えばガソリン、軽油、メタノール等の液体燃料、あるいは天然ガス等を使用するエンジン機関のようなものであってもよい。回転シャフトは、処理対象の原水の腐食性が高く、また回転羽根に駆動力を伝達する必要があり、高い剛性が必要であるので、ステンレスやチタン等の耐食性を有する金属材で形成することが望ましい。回転羽根についても同様の理由から耐食性を有する金属材で形成するとよい。特に回転羽根の場合には、回転翼が金属材剥き出しであると、槽内の汚泥フロックを切断してしまったり、担体が槽内に存在するとそれを傷つけてしまう恐れがあるので、炭素鋼等の剛性の高い金属で形成し、外面を樹脂等でコーティングするか、あるいはＦＲＰ樹脂等の外力に強い樹脂材で形成するとより好ましい。
【００３６】
図１は図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図であり、回転羽根２１の回転翼２３にあっては、図３に示されているようにハブ１５に十字状に４枚設けられており、回転羽根２２の回転翼２４も同様に４枚設けられているが、角度の関係で、回転翼２３，２４のうちそれぞれ２枚が前面に表示され、それらに隠れて残りの２枚があり、一部のみ表示されている。また、図２の下流側の流動機５では、回転羽根２１，２２の十字型に設けられた回転翼２３，２４のうち一対しか表示されていないが、これは、床板１０の下方に一対の回転翼が隠れた状態となっているからである。なお、１つの回転羽根２１あるいは２２に設けられる回転翼２３あるいは２４の枚数は、この実施の形態１のように十字型（９０度間隔）の４枚配置が最も望ましいが、１２０度間隔の３枚配置や１８０度間隔の２枚配置であってもよく、逆に５枚配置以上であってもよい。
【００３７】
基本的に流動機５が生物反応槽２内の原水４に対して、効果的な流動を付与するには、回転翼２３，２４の先端と槽側壁２ｄ，２ｆとの間の距離が、回転羽根２１，２２の羽根径（回転羽根２１，２２の回転翼２３，２４が回転することで描かれる軌跡の直径）の０．１５倍から０．５倍までの間の範囲にあることが望ましい。槽側壁２ｄ，２ｆが回転翼２３，２４の先端から回転羽根２１，２２の羽根径の０．１５倍より近い位置にあると、回転翼２３，２４の先端付近から外側に向かって発生する水流がすぐに槽側壁２ｄ，２ｆに衝突してしまい、回転翼２３，２４に直接跳ね返ってしまい、互いの水流で流れが阻害されてしまうので好ましくない。逆に、槽側壁２ｄ，２ｆが回転翼２３，２４の先端から回転羽根２１，２２の羽根径の０．５倍より遠い位置にあると、回転翼２３，２４の先端付近から外側に向かって発生する水流の流速が槽側壁２ｄ，２ｆに到達したときには大幅に低下してしまっており、そこから方向転換して発生する上昇流や下降流では流速が遅く、生物反応槽２内の上下方向で水流が非常に弱くなってしまうので好ましくない。生物反応槽２の平面上での形状が前記の範囲を超える場合には、２台以上の流動機５を配置して対応することになる。
【００３８】
図２、図３に示されるように、この発明の実施の形態１においては、生物反応槽２の形状は長手方向が短手方向に比べて１．５倍以上長く、前記の設置方法にしたがって、生物反応槽２の内部には２台の流動機５が設置されている。生物反応槽２内に２台以上の流動機５を設置する場合には、生物反応槽２全体でバランスよく水流を発生させるために各流動機５の上方の回転羽根２１同士、下方の回転羽根２２同士は、同一の羽根径としている。さらに、各流動機５から発生する水流同士の干渉をできるだけ低減させるため、各流動機５の回転翼２３，２４の先端同士の距離は、羽根径の０．２５倍から０．７５倍の距離を確保するように配置し、かつ、その上方の回転羽根２１の回転翼２３同士、および下方の回転羽根２２の回転翼２４同士が、平面上から見て常に４５度程度ずれた状態（２台の流動機の回転翼２３同士が常に接近しない状態）となるように４５度程度の回転位相が設けられており、各流動機５の回転速度も概ね同一速度としている。
【００３９】
上方の回転羽根２１の回転翼２３の仰角α１と下方の回転羽根２２の回転翼２４の仰角α２は、回転シャフト１３の回転軸に直交する仮想平面ｐ１，ｐ２（回転羽根２１，２２が回転する面であり、仮想平面ｐ１，ｐ２は互いに平行の関係にある。）から見てほぼ逆向きの傾斜角度とされている。すなわち、上方の回転羽根２１は、回転翼２３が前記仮想平面ｐ１に対して迎角α１だけ傾斜している。この実施の形態１では、流動機５は駆動軸１２および回転シャフト１３を通じて回転羽根２１，２２を上方（図２および図３）から見て時計回り（図１で見て回転翼２３，２４が右から左へ向かう方向に）に低速回転させるが、迎角α１は回転翼２３が回転するときの進行方向に対して長手方向の前方側が低い位置となり、後方側が高い位置に位置するように設定され、原水４に下から上に上昇させる上昇流を発生させる。
【００４０】
下方の回転羽根２２は、その回転翼２４が、回転シャフト１３の回転軸と直交する仮想平面ｐ２に対して迎角α２だけ傾斜している。迎角α２は回転翼２４が回転する際の進行方向に対して長手方向の前方側が高い位置に位置し、後方側が低い位置に位置するように設定され、原水４に上から下に下降させる下降流を発生させる。上方の回転羽根２１の回転翼２３の迎角α１と下段の回転羽根２２の回転翼２４の迎角α２は、正負方向は逆ではあるがほぼ等しい角度となっている（例えば図１の場合、仮想平面ｐ１，ｐ２と平行な状態の仰角を０°とし、右肩上がりの仰角を正の角度数値、左肩上がりの仰角を負の角度数値として、仰角α１＝４５°としたとき、仰角α２＝−４５°とする状態をいう。）。回転翼２４の迎角α１は約１５°から７５°の範囲、回転翼２５の仰角α２は約−１５°から−７５°の範囲の範囲で概ね機能を発揮できるが、迎角α１＝４５°，α２＝−４５°のときが最も効率がよく上昇流および下降流を発生させることができ、最適である。
【００４１】
上方および下方の回転羽根２１，２２の回転翼２３，２４は、ハブ１５，１６との付け根の位置と先端の位置とは、回転シャフト１３の回転中心軸線と直交する仮想平面ｐ１，ｐ２に対して概ね平行に設けられている。回転羽根２１，２２の回転シャフト１３への取り付け位置は、生物反応槽２の水深と密接に関係しており、槽水面から底面２ａまでの水深に対して、槽水面から２／５の深さの位置に上方の回転羽根２１を設置し、上方の回転羽根２１の取り付け位置からさら２／５の深さに下方の回転羽根２２を設置し、下方の回転羽根２２から底面２ａまで１／５の深さと概ねなるようにすることが最も望ましい。この実施の形態１では、上方の回転羽根２１と下方の回転羽根２２とは、上方から見た回転翼２３，２４の平面的な位置が重なるように配置（これを同位相の状態、あるいは回転位相がない状態という。）されている。なお、この実施の形態１における流動機５の回転羽根２１，２２の回転数は、５ｒｐｍから１２ｒｐｍ（１分間に５回転から１２回転）の間の低速回転であることが望ましく、６ｒｐｍ（１分間に６回転）程度が最適である。また、回転翼２３，２４の先端部分における回転速度（周速）が２ｍ／ｓｅｃ以下となることが望ましい。
【００４２】
図５は、生物処理装置１について、流動機５を作動させたときの生物反応槽２内部の原水４の流動状態を示している。図５は回転シャフト１３の回転軸上であり、上方から見て生物反応槽２の左右の槽側壁２ｂに対して直交方向である図２に示すＣ−Ｃ線で示す切断面で得た断面図である。図５において、流動機５の回転羽根２１，２２の位置は、回転翼２３，２４が図２でＣ−Ｃ線で示された切断面上に位置する状態である。このときの槽内における原水４の流動状態が矢印のベクトル線で示されている。
【００４３】
流動機５の回転シャフト１３は、上方及び下方の各回転羽根２１，２２が原水４の水面上方から見て時計回りに回転するように回転している。上方の回転羽根２１の回転翼２３は、上述のように前記仮想平面ｐ１に対して回転進行方向であり翼長手方向前方側が下向きの仰角α１をもって傾斜している。このため、図５において回転羽根２１が時計方向に回転することによって原水４を斜め上方向に押し出す力が作用し、同時に回転羽根２１の遠心力によって回転翼２３の長手方向の先端から外側に向かう力も同時に発生する。すなわち、生物反応槽２内部では、槽内の原水４に対して、図５中の白矢印ｗ２で示した方向に力が働き、上方の回転羽根２１は原水４に対して基本的に上昇流を発生させる。
【００４４】
下方の回転羽根２２の回転翼２４は、上述のように前記仮想平面ｐ２に対して回転進行方向であり翼長手方向前方側が上向きの仰角α２をもって傾斜している。このため、図５において回転羽根２２が原水４の水面上方から見て時計方向に回転すると、原水４を回転羽根２２の斜め下方向に押し出す力が発生すると共に、回転羽根２２の遠心力によって回転翼２４の長手方向の先端から外側に向かう力も同時に発生する。すなわち、生物反応槽２内部では、槽内の原水４に対して、図５中の白矢印ｗ１で示した方向に力が働き、下方の回転羽根２２は原水４に対して基本的に下降流を発生させる。図５において水流を示す曲線の太さは水流の強さを示している。
【００４５】
図５によって、槽内の流れをより詳しく説明すると、下方の回転羽根２２周辺では、白矢印ｗ１で示された力によって、まず、生物反応槽２の側壁部２ｂの斜め下方に向かって水流ａ１が発生する。生物反応槽２の底面２ａと側壁部２ｂとが交わる部分に斜めのハンチ２ｃが設けられているので、斜め下方に向かう水流ａ１はハンチ２ｃに当たって、槽２の底面２ａに平行に向かう水流ｃ１と、槽２の側壁部２ｂに沿って上方に向かう水流ｂ１に分かれる。このとき、水流ａ１は、ハンチ２ｃに当たった際に、水流ｂ１側に力がより多く伝わるので、水流ｂ１の速度の方が水流ｃ１の速度よりも流速が速くなる。
【００４６】
一方、上方の回転羽根２１周辺の原水は、まず、前記の白矢印ｗ２で示された力によって、槽の側壁部２ｂ側の斜め上方に向かう水流ｇ１と水平方向に向かう流れｄ１が発生する。水流ｇ１は白矢印ｗ２の力を受けているので、流速が早く、生物反応槽２の水面付近にまで到達し、水面付近で下降流ｈ１に転じ、上方の回転羽根２１に取り込まれる。この上下方向の旋回流によって、上方の回転羽根２１の上方の原水４の分布状況が均一化できる。また、槽の側壁部２ｂに当たって下方に流れる水流ｄ１の流速は遅く、前記の下方の回転羽根２２からの上昇流である流速の早い水流ｂ１は、下降流ｄ１とぶつかり、水平に回転シャフト１３の回転面方向へ向かう水流ｆ１に変化し、さらに重力の影響によって、下降流ｊ１に変化して下方の回転羽根２２の回転翼２４に取り込まれてゆく。一方、水流ｄ１も水流ｆ１とぶつかったときに水平に回転シャフト１３に向かう方向に変化し、さらに上方の回転羽根２１の回転翼２３の周囲の水を掻き込む力の影響を強く受け、水流ｅ１に変化して取り込まれてゆく。
【００４７】
このように、上方の回転羽根２１では上昇流を形成するために、生物反応槽２の液面付近に中間部の原水４が上昇してくるため、原水４の水面付近に滞留部分が生ずることが防止される。また、下方の回転羽根２１では槽の底面２ａに向かって下降流が形成されるために、底面２ａに汚泥等が堆積することが防止され、原水４の均一化が促進され、生物反応槽２において滞留物が生じることなく原水の浄化処理ができる。
【００４８】
以上説明したように、実施の形態１の生物処理装置１は、処理対象の原水４を導入する生物反応槽２と、生物反応槽２の水面の上方に設けられた回転駆動機１１、回転シャフト１３および複数の回転羽根２１，２２からなる流動機５とを備え、流動機５を回転させて生物反応槽２内の原水４を流動させて生物処理を行う生物処理装置であり、流動機５の回転シャフト１３の中間部には、上方に上昇流を発生させる回転羽根２１を配設し、回転シャフト１３の下部には、下方に下降流を発生させる回転羽根２２を配設した構成を有している。
【００４９】
以上のように、この実施の形態１の生物処理装置１によれば、上方の回転羽根２１から強力な上昇流が発生することにより、水面付近にも上昇流が到達し、水面付近では回転シャフト１３に向かう流れに変わり、さらに回転シャフト１３付近では下降流に変化するという旋回流が上方の回転羽根２１の上側と生物反応槽２の水面との間の領域において発生させることができる。これにより、気泡や腐敗ガスを含んで水よりも見かけ上の比重が軽い汚泥や担体が水面上に滞留することを防止でき、汚泥や担体がスカム化してしまうことを防止できる大きな効果がある。また、回転シャフト１３の下部では、回転羽根２２が回転羽根２１，２２の間の原水４を底面２ａ側に下降させる下降流を発生させるので、槽の底面２ａに汚泥等が堆積することを防止でき、原水４の濃度を均一にして処理水流出口３ｂから原水４を排出できる。
【００５０】
従来の生物処理装置の流動機５は、上方の回転羽根１９による流速の速い下降流の水流ｄ０が影響して、下方の回転羽根２０によって発生する上昇流の水流ｂ０の上昇力が抑制されてしまい、流速が遅くかつ水量も少ない下降流の水流ｆ０に変化し、少ない水量しか下方の回転羽根２０が掻き込むことができなかった。そして、上方の回転羽根１９は、上昇流の水流ｂ０とぶつかった後、流速が速くかつ水量も多い上昇流の水流ｅ０に変化し、多くの水量を上方の回転羽根１９に掻き込むことができていた。このため、上方の回転羽根１９と下方の回転羽根２０との間の原水４の流動が上方側に偏ったアンバランスな状態となってしまい、しかも下方の回転羽根２０の下方の水流ｃ０の流速および水量も少なくなってしまい問題となっていた。
【００５１】
この実施の形態１における生物処理装置１の流動機５では、上方の回転羽根２１によって発生する下降流の水流ｄ１は、従来の下降流の水流ｄ０に比べて、大幅に流速が遅くなり、下方の回転羽根２２によって発生する上昇流ｂ１の上昇力を抑制する力が少なくなる。このため、速い流速でかつ水量の多い水流ｆ１になり、多くの水量が水流ｊ１によって下方の回転羽根２２に掻き込むことができ、上方の回転羽根２１と下方の回転羽根２２との間の原水４の流動バランスが大幅に改善され、原水４の分布状況がより均一化されるという効果がある。さらに、下方の回転羽根２２が掻き込む水量が増加することから、水流ａ１の水量も増加し、その結果、底面２ａを流れる水流ｃ１の流速や水量が増加するので、底面２ａに汚泥等が堆積することを防止することができる効果もある。
【００５２】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２にかかる生物処理装置１であって、図２に示すＡ−Ａ線に沿って切断された断面図であり、本発明の主要部である流動機５の全体が図示されているものである。生物処理装置１を上方から見た全体の平面的構成を示す平面図については図２と概ね同様であり、回転シャフト１３に形成される複数個の回転羽根２１，２２の配置状態を示す平面図については図３と概ね同様であり、回転羽根２１，２２の斜視図については図４と概ね同様である。また、槽内での原水４の流動状態を示す説明図についても、槽内に担体２５が存在する以外は概ね同様である。この実施の形態２の生物処理装置１は、実施の形態１の生物反応槽２に担体２５を投入した担体投入型としたものであり、その他の構成は実施の形態１の生物処理装置１と同様であるので、その説明を用いる。
【００５３】
従来、特に担体２５を投入して原水を浄化処理する担体投入型の生物反応槽２を用いる生物処理装置においては、流動機５の回転数を上げて原水４の流動速度を速くすることで、槽内の原水４の分布状況の改善や槽内水面付近に担体２５等が滞留する状況を改善することは、塩化ビニル樹脂等の硬質素材の担体では、高速回転する回転翼１７，１８で破損してしまう恐れがあり、またスポンジ状等の軟質素材の担体では磨耗し易く寿命が短くなってしまう問題があり、デメリットの方が大きく問題となっていた。実施の形態２に係る生物処理装置１によれば、実施の形態１に示した流動機５の構成を用いることで、流動機５の回転数を上げることなく、生物反応槽２内の原水４の流動状態のバランスを改善できるので、槽内を浮遊している担体２５に関しても同様に流動状態のバランスを改善できる。
【００５４】
この実施の形態２における本発明は、生物反応槽２を槽内水中のリン蓄積菌からリンを吐き出させる処理を行う嫌気槽や、脱窒菌による脱窒処理を行う無酸素槽において、担体２５が投入されている場合に特に効果が得られるが、硝化処理やリン取り込み処理を行う好気槽に担体２５が投入されている場合等、他の処理方式の水槽に対しても適用は可能である。また、原水を無酸素槽によって脱窒処理を行い、さらに担体２５が投入されている好気槽による硝化処理やリン取り込み処理を行う生物処理システムであり、好気槽内の硝化処理水と担体２５を返送手段によって無酸素槽に返送する生物処理システムにおいて、その無酸素槽に本発明の生物処理装置を適用すると、特に優れた効果が得られる。さらに、原水を嫌気槽でリン蓄積菌からリンを吐き出させる処理を行い、その処理水を前記の生物処理システムで生物処理を行う生物処理システムにおいて、嫌気槽に実施の形態１の生物処理装置を適用し、無酸素槽に実施の形態２の生物処理装置をそれぞれ適用すると、特に優れた効果が得られる。
【００５５】
以上のように、この実施の形態２に係る生物処理装置１によれば、担体２５が投入されている担体投入型の生物反応槽２においても、流動機５の回転数を上げることなく、生物反応槽２内の原水４および流動している担体２５の流動状態のバランスを改善できることから、担体２５が微生物を保持する機能を有することによる生物反応槽２における原水４の浄化処理能力が大幅に上昇する効果に加えて、生物反応槽２内の流動状態のバランスを改善できる等の実施の形態１に示した各効果を実現可能としながらも硬質素材の担体２５が破損されるのを防止し、スポンジ状の軟質素材の担体２５における担体の磨耗を抑制することができるという大きな効果がある。
【００５６】
なお、実施の形態２の生物処理装置１の担体投入型の生物反応槽２は後述する実施の形態３から実施の形態６に示す生物処理装置１、および実施の形態８から実施の形態１０に示す生物処理装置１と組み合わせて用いることができる。
【００５７】
実施の形態３．
図７は実施の形態３にかかる生物処理装置１の上方および下方の各回転羽根２６，２７を示したものである。この実施の形態３の生物処理装置１では実施の形態１の生物処理装置１とは、回転羽根２６，２７の構成が異なっている。その他の構成は実施の形態１の生物処理装置１と同様に構成されているので、回転羽根２６，２７以外の同一部分または相当部分の説明は上記実施の形態１のものを用いる。また、回転羽根２６，２７以外の構成については、生物処理装置１を上方から見た全体の平面的構成を示す平面図については図２と概ね同様であり、生物処理装置１を図２に示すＡ−Ａ線に沿って切断された断面図については、図１と概ね同様であり、生物処理装置１を図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断された平面図については図３と概ね同様であり、また、槽内での原水４の流動状態を示す説明図については図５と概ね同様であるのでそれらを援用する。
【００５８】
生物処理槽内２では、微生物を多く含んでいる汚泥が底面２ａに沈降して滞留する等、槽内に片寄って存在することは、処理能力の低下を招く。しかし、汚泥は、他の水槽（沈殿池等）での最終処理段階で処理水と汚泥に分離する必要があるので、分離時のことを考慮すると、汚泥は、微粒子状態で水中に浮遊するよりもある程度の大きさの集合体（汚泥フロック）として浮遊していることが望ましい。しかし、実施の形態１および２に示した流動機５の場合、回転羽根２１，２２の回転翼２３，２４の頂点部が鋭角になっているが、その部分が水中に最も大きな力を付与する。その部分に汚泥フロックが接触すると、少ない接触点で大きな力が汚泥フロックに掛かってしまい、汚泥フロックの解体を招いてしまう問題があった。特に、生物処理槽２内に担体２５が投入されている場合においては、回転翼２３，２４の頂点部に担体２５が接触することで、硬質素材で形成されている場合では損傷させてしまう恐れがあり、スポンジ状等の軟質素材で形成されている場合では、損傷の恐れの他に、磨耗を促進されてしまう恐れもあった。
【００５９】
この実施の形態３の回転羽根２６，２７では、回転翼２８，２９の回転半径方向の先端部２８ａ，２９ａは面取りされて丸く形成されている。これにより、汚泥フロックが回転翼２８，２９の先端部２８ａ，２９ａに接触しても、力が面で汚泥フロックに掛かるので汚泥フロックの解体度合いが軽減される。同様に、担体２５を投入した場合でも、回転翼２８，２９からの力が面で担体２５に掛かるので担体２５の損傷を防止できる。スポンジ状の担体の場合においては、磨耗を遅らせることができる。
【００６０】
以上のように、この実施の形態３の生物処理装置１では、実施の形態１、２の生物処理装置１のように回転シャフト１３が時計方向に回転するときに、上方の回転羽根２１によって原水４の上昇流が形成され、下方の回転羽根２２によって原水４の下降流が形成されるので、原水４の撹拌効果が向上し、液面近傍に気泡等を含んで浮かんだ汚泥や担体が滞留することが防止されると共に、底面２ａ近傍で汚泥が滞留することも防止できるのみならず、汚泥フロックの解体度合いを軽減することができる効果がある。また、担体２５を損傷させないという効果や、特にスポンジ状の担体においては、磨耗を遅らせることができ、寿命を延ばす効果を得ることができる。なお、回転翼２８，２９の長手方向の長辺部についても面取りすると、汚泥フロックの解体の抑制、担体の損傷防止・長寿命化の効果をさらに向上させることができる。また、実施の形態３の生物処理装置１の構成は、実施の形態１、２及び後述する実施の形態４から実施の形態１０と組み合わせて用いることができる。
【００６１】
実施の形態４．
図８は、実施の形態４にかかる生物処理装置１であって、図２に示すＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。この実施の形態４の生物処理装置１においては、流動機５の回転シャフト１３の回転方向が上方から見て反時計方向に回転するように設定されている。回転シャフト１３の中間部に設けられた回転羽根３０においてハブ３２１に設けられた回転翼３２の仰角α１と回転シャフト１３の下段に設けられた回転羽根３１においてハブ３３１に設けられた回転翼３３の仰角α２は、実施の形態１から実施の形態３の生物処理装置１の回転羽根２１，２２における回転翼２３，２４の仰角α１，α２とは逆の角度に設定されている（例えば、実施の形態１の回転翼２３の迎角α１＝４５°、回転翼２４の迎角α２＝−４５°であれば、この実施の形態４の回転翼３２の迎角α１＝−４５°、回転翼３３の迎角α２＝４５°。）が、上方の回転羽根３０が原水４の上昇流を作り、下方の回転羽根３１が原水４の下降流を作る点において実施の形態１から実施の形態３の生物処理装置１と同じである。
【００６２】
即ち、実施の形態４の生物処理装置１では、流動機５の駆動軸１２の回転方向が実施の形態１乃至実施の形態３の流動機５の回転方向と逆に設定されているが、回転羽根３０，３１の仰角α１，α２もそれに併せて逆に設定されている。従って、上方の回転羽根３０の回転翼３２は、回転する進行方向の翼長手方向前方側の位置が後方側の位置より低く、下方の回転羽根３１の回転翼３３は、回転する進行方向の翼長手方向前方側の位置が後方側の位置より高く設定されている。これによって、上方の回転羽根３０が主として上昇流を作り、下方の回転羽根３１が主として下降流を作ることができる。
【００６３】
実施の形態４の生物処理装置１によれば、実施の形態１から実施の形態３までの生物処理装置１と同様に、上の回転羽根３０で原水４の上昇流を主に発生させ、下の回転羽根３１で原水４の下降流を主に発生させるので、原水４の液面付近や底面２ａに汚泥や担体等の滞留が生じることを防止でき、槽内の原水の分布状況を均一化することで効率的に生物処理を行うことができる。流動機５の回転方向及び回転羽根３０，３１の仰角が実施の形態１から実施の形態３のものと異なる他は同様な構成であるので、その説明を用いる。また、説明図についても図２から図５を援用する。
【００６４】
実施の形態５．
図９は実施の形態５にかかる生物処理装置１であって、図２に示すＡ−Ａ線に沿って切断された断面図を示す。この実施の形態５の生物処理装置１では、生物反応槽２が実施の形態１から４の生物反応槽２より水深の深いタイプのものとされており、このため、回転シャフト３４も回転シャフト１３より長いものとされている。さらに、回転シャフト３４には、ハブ３８１，３９１，４０１に十字型に回転翼３８，３９，４０が設けられた３個（上方、中央、下方）の回転羽根３５，３６，３７が取り付けられている。回転羽根３５，３６，３７は平面的な位置が重なるよう（回転位相がない状態）に回転シャフト３４に取り付けられている。回転シャフト３４は、実施の形態１から実施の形態３の場合と同様、上方から見て時計回りに回転するように設定されている。回転翼３８，３９は回転時に原水４の上昇流を主に発生させるように、仮想平面ｐ１，ｐ３（仮想平面ｐ３は、仮想平面ｐ１，ｐ３と平行）に対して仰角α１，α３をもってハブ３８１，３９１に設けられている。回転翼４０は回転時に原水の下降流を主に発生させるように、仮想平面ｐ２に対して仰角α２をもってハブ４０１に設けられている。即ち、上方および中央の回転羽根３５，３６の回転翼３８，３９は、回転する進行方向の翼長手方向前方側が翼長手方向後方側より低く、下方の回転羽根３７の回転翼４０は、回転する進行方向の翼長手方向前方側が翼長手方向後方側より高く設定されている。これによって、上方および中央の回転羽根３５，３６が主として上昇流を作り、下方の回転羽根３７が主として下降流を作ることができる。
【００６５】
以上のように、実施の形態５の生物処理装置１によれば、上方および中央の回転羽根３５，３６が原水４の上昇流を形成するので、生物反応槽２が水深の深いタイプのものであっても、原水濃度の分布を均一にすることができる。実施の形態１から３で示したような２個の回転羽根の流動機５を適用する場合、この実施の形態５のような水深が深い生物反応槽２では、槽内の底面２ａでの汚泥や担体２５の滞留防止や、水面付近の汚泥や担体２５の滞留防止を考慮すると、例えば、回転シャフト３４に上方と下方の回転羽根３５，３７のみを取り付けた構成とする必要がある。しかし、この場合、上方の回転羽根３５と下方の回転羽根３７だけでは間が空くため、その間の原水４に水流がほとんど発生しない部分が発生してしまい、原水４の分布状況が不均一になってしまう。回転シャフト３４の中央に回転羽根３６を取り付けることにより、回転羽根３６から強い上昇流が発生し、上方の回転羽根３５から発生する下降流とぶつかって下降流に変化して回転羽根３６に取り込まれる旋回流が発生し、また回転羽根３６から弱い下降流が発生し、下方の回転羽根３７から発生する上昇流とぶつかって上昇流に変化して回転羽根３６に取り込まれる旋回流も同時に発生して、上方の回転羽根３５と下方の回転羽根３７との間の原水の均一化を図ることができる。
【００６６】
なお、実施の形態１から３で示した水深の生物反応槽２に実施の形態５の回転シャフト３４及び回転羽根３５，３６，３７を適用すると、原水４に流動を付与する力が加わるポイントが増えるので、さらに低速回転して汚泥フロックや担体２５の損傷防止や運転コストを低減化することも可能である。実施の形態５の生物処理装置１のその他の構成は、実施の形態１のものと同様であるのでその説明を用いる。また、説明図についても図２から図５を援用する。さらに、この実施の形態５の上方、中央および下方の回転羽根３５，３６，３７の構成及び上方および中央の回転羽根３５，３６を上昇流形成用の羽根構造とすることは、実施の形態２から後述する実施の形態１０までの生物処理装置１と組み合わせることが可能である。
【００６７】
実施の形態６．
図１０から図１５は実施の形態６の生物処理装置１を示したものであり、図１０は実施の形態６の生物処理装置１を図１１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した断面図、図１１は実施の形態６の生物処理装置１を上方から見た全体の平面的構成を示す平面図、図１２は回転シャフト１３に配置される各回転羽根の回転位相の違いを示す平面図であり、図１０のＢ―Ｂ線に沿って切断した断面図、図１３は実施の形態６の回転羽根の斜視図である。また、図１４は図１１のＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図であり、下方の回転羽根４２の回転翼４４の位置が切断面にある状態での槽内における原水４の流動状態を示す説明図、図１５は図１１のＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図であり、上方の回転羽根４１の回転翼４３の位置が切断面にある状態での槽内における原水４の流動状態を示す説明図である。
【００６８】
この実施の形態６の生物処理装置１では、図１１、図１２、図１３に示すように、回転シャフト１３に取り付けた回転羽根４１，４２の上方から見た回転翼４３，４４の位置が異なっている状態、換言すると回転羽根４１，４２間で回転位相を有する構成となっており、図１３に示すように、回転翼４３と回転翼４４との間には回転シャフト１３の回転軸を中心に位相角θの回転位相が生じるように構成されている。これによって、図１４、図１５に示すように、生物反応槽２の回転羽根４１，４２に挟まれた領域内の決められた位置において、原水４の上昇流と下降流とが交互に発生し、原水４が撹拌される。回転シャフト１３に取り付けられる回転羽根４１の仮想平面ｐ１対する仰角α１及び回転羽根４２の仮想平面ｐ２に対する仰角α２は実施の形態１の生物処理装置１の回転羽根２１，２２と同様である。また、生物処理装置１の生物反応槽２や流動機５の構成も実施の形態１と同様であるのでその説明を用いる。
【００６９】
この実施の形態６の生物処理装置１では、図１１、図１２の平面図及び図１３の斜視図に示すように、回転羽根４１の回転翼４３と回転羽根４２の回転翼４４の平面上の取付位置は４５°離れている。すなわち、回転翼４３，４４の間には、位相角θ＝４５°が設定されている。このため、この実施の形態６に示す生物処理装置１では、流動機５の回転シャフトが時計回りに４５°回転する度に、槽内の原水４が図１４に示す流動状態と図１５に示す流動状態に交互に変化するようになっている。
【００７０】
図１４は、下方の回転羽根４２の回転翼４４がＣ−Ｃ線の断面上にあり、付近の原水４に対して流動する力を付与しているときにおける槽内の原水４の流動状態を示すものである。図１４の状態でのＣ−Ｃ線の断面上では、上方の回転羽根４１による回転翼４３の下方から水を掻き込む力はなく、下方の回転羽根４２による回転翼４４の上方からの水を掻き込む力のみになる。このため、回転翼４２の直上では実施の形態１における水流ｊ１よりも速い水流ｋ２が発生する。そして、回転翼４４による白矢印ｗ１で示された力と遠心力によって、斜め下方の水流ａ２が発生するが、これも実施の形態１における水流ａ１よりも速い流速になる。水流ａ２は、ハンチ２ｃに当たって速い上昇流ｂ２と底面２ａに沿った速い水流ｃ２に分かれる。水流ｃ２は水流ａ２から分岐した水流であるので、当然実施の形態１の水流ｃ１よりも速い流れになり、より底面２ａに汚泥が滞留しにくくなる。また、上昇流ｂ２は、回転翼４４の水を掻き込む力によって引っ張られ、さほど上昇せずに水流ｆ２から水流ｊ２に変化し、水流ｋ２となり、回転翼４４に掻き込まれていく旋回流を形成する。
【００７１】
一方、回転シャフト１３の回転位相が４５°前のときに上方の回転羽根４１の回転翼４３が発生させた水流（上方の回転羽根４１の回転翼４３がＣ−Ｃ線の断面上にあったときに付近の原水４に発生させた水流）の余韻が水流ｅ２，ｄ２,ｍ２,ｎ２からなる旋回流として残っているが、上昇流ｂ２や水流ｊ２が回転翼４４の水を掻き込む力によって引っ張られる影響から、水流ｍ２，ｎ２も実施の形態１の場合の水流ｄ１に比べ下の水位まで下がっている。その結果、回転羽根４１周辺から回転羽根４１と回転羽根４２の中間水位よりも下方の水位までの広い範囲で旋回流が発生する。また、回転羽根４１の上方では、回転シャフト１３の回転位相が４５°前のときに回転翼４３が発生させた水流の余韻が、水流ｇ２，ｐ２，ｈ２，ｑ２からなる旋回流として残っており、回転羽根４１の上方の原水４の分布状況の均一化を促進している。
【００７２】
図１５は、上方の回転羽根４１の回転翼４３がＣ−Ｃ線の断面上にあり、付近の原水４に対して流動する力を付与しているときにおける槽内の原水４の流動状態を示すものである。図１５の状態でのＣ−Ｃ線の断面上では、下方の回転羽根４２による回転翼４４の上方から水を掻き込む力はなく、上方の回転羽根４１による回転翼４３の下方からの水の掻き込む力のみになる。このため、回転翼４３の直下では実施の形態１における水流ｅ１よりも速い水流ｔ３が発生する。そして、回転翼４３による白矢印ｗ２で示された力によって、上昇流ｇ３および水流ｄ３が発生するが、これも実施の形態１における上昇流ｇ１および水流ｄ１よりも速い流速になる。強い上昇流ｇ３は、生物反応槽２の槽側壁２ｂに沿って上昇した後、水面付近を回転シャフト１３の方へ水平に流れ、重力等の影響によって下降流ｈ３に変化する旋回流を形成するが、この旋回流の全体の流速が実施の形態１の場合よりも速い流れであるので、回転羽根４１の上方の原水４の分布状況の均一化がより促進される。また、水流ｂ３は、回転翼４３の水を掻き込む力によって引っ張られ、さほど下降せずに水平方向の水流ｅ３に変化し、水流ｔ３となり、回転翼４４に掻き込まれていく旋回流を形成する。
【００７３】
一方、回転シャフトの回転位相が４５°前のときに下方の回転羽根４２の回転翼４４が発生させた水流（上方の回転羽根４２の回転翼４４がＣ−Ｃ線の断面上にあったときに付近の原水４に発生させた水流）の余韻が水流ｂ３，ｆ３,ｊ３,ｋ３からなる旋回流として残っているが、水流ｄ３や水流ｅ３が回転翼４４の水を掻き込む力によって上方に引っ張られる影響から、水流ｆ３，ｊ３も実施の形態１の場合の水流ｆ１，ｊ１に比べ上の水位まで上がっている。その結果、回転羽根４２周辺から回転羽根４１と回転羽根４２の中間水位よりも上方の水位までの広い範囲で旋回流が発生する。また、回転羽根４２の下方では、回転シャフトの回転位相が４５°前のときに回転翼４４が発生させた水流の余韻が、水流ａ３，ｃ３，ｒ３，ｓ３からなる旋回流として残っており、回転羽根４２の下方の原水４の分布状況の均一化を促進している。
【００７４】
以上のように、実施の形態６の生物処理装置１によれば、上方の回転羽根４１と下方の回転羽根４２の間に位相角４５°の回転位相を設けたことによって、回転シャフト１３が４５°回転する度に図１４に示した槽内の流動状態と図１５に示した槽内の流動状態が交互に繰り返される。図１４の槽内流動状態で実施の形態１の水流ｃ１よりも流速の速い水流ｃ２が発生することにより、より底面２ａに汚泥が滞留しにくくすることができる効果がある。また、図１５の槽内流動状態で実施の形態１おける上昇流ｇ１および下降流ｈ１により形成される旋回流よりも流速の速い上昇流ｇ３および下降流ｈ３により形成される旋回流が発生することにより、水面付近に汚泥や担体がより滞留しにくくすることができる効果や、回転羽根４１の上方の原水４の分布状況の均一化をより促進できる効果がある。さらに、図１４の槽内流動状態では、上方の回転羽根４１の水位から上方の回転羽根４１と下方の回転羽根４２との中間水位よりも低い水位までの間で水流ｅ２，ｄ２,ｍ２,ｎ２からなる旋回流が発生し、図１５の槽内流動状態では、下方の回転羽根４２の水位から前記の中間位置よりも高い水位までの間で水流ｂ３，ｆ３,ｊ３,ｋ３からなる旋回流が発生し、この２つの旋回流が交互に発生するので、上方の回転羽根４１と下方の回転羽根４２の間の領域の原水４の分布状況の均一化がより促進されるという効果がある。
【００７５】
なお、この実施の形態６では、回転位相の位相角θを４５°とし、図１４の槽内流動状態と図１５の槽内流動状態が同じ時間ずつ交互に発生する通常最大の効果が期待できる構成としたが、これに限定されるわけではない。生物反応槽２の形状、流動機５の平面上の設置位置、処理対象の原水４の種類等、状況に応じて、位相角θを変えて、図１４と図１５の槽内流動状態の発生時間の比率を変えてもよい。実施の形態６の生物処理装置１の構成は、他の実施の形態２から実施の形態５あるいは実施の形態７から実施の形態１０のものと組み合わせることが可能である。
【００７６】
実施の形態７．
図１６は実施の形態７にかかる生物処理装置１であって、図１１に示すＡ−Ａ線に沿って切断された断面図を示している。実施の形態７の生物処理装置１は、実施の形態６の生物処理装置１の生物反応槽２に担体２５を投入するタイプのものとしたものである。その他の構成は実施の形態６のものと同様であるので、その説明を用いる。また、説明図についても図１１から図１５を援用する。実施の形態７の生物処理装置１によれば、実施の形態６の生物処理装置１と同様に上下の回転羽根４１，４２に取付位置の位相が設けられているので、実施の形態１に比べて原水の分布状況のさらなる均一化が図れるが、実施の形態２に比べて生物反応槽２内の担体２５の分布状況のさらなる均一化も同時に図ることができる。これにより、生物処理装置１の原水４を浄化する処理能力が向上する。実施の形態７の生物処理装置１の担体投入型の生物反応槽２は実施の形態３から実施の形態５および後述する実施の形態８から実施の形態１０の生物処理装置１と組み合わせることが可能である。
【００７７】
実施の形態８．
図１７は実施の形態８の生物処理装置１であって、図２に示すＡ−Ａ線に沿って切断された断面図を示したものである。この実施の形態８の生物処理装置１では、回転シャフト１３の下方に設けられた回転羽根４５の構成が、実施の形態１の生物処理装置１と異なっており、その他の構成は実施の形態１の生物処理装置１と同様である。説明図についても図２から図５と概ね同様であるのでこれを援用する。すなわち、回転シャフト１３の下方に取り付けられて固定されたハブ４６の外周側面には、回転羽根４５の回転翼４７が４枚突出して設けられている。回転翼４７は、回転シャフト１３の軸方向に対して直交方向に延びる仮想平面ｐ２に対し、角度β２の勾配を持つ仮想平面ｐ２２に概ね平行に設けられており、ハブ４６との付け根位置から先端に向かって上り勾配になっている。また、同時に回転翼４７は、仮想平面ｐ２２から仰角α２だけ傾斜している。すなわち、回転翼４７は、回転の進行方向であり長手方向の前方側が後方側よりも高い位置となるように、仮想平面ｐ２２に対してα２の仰角をもって設けられている。なお、上方の回転羽根２１については、実施の形態１の場合と同様に回転翼２３がハブ１５に仮想平面ｐ１から仰角α１の傾斜角度で設けられている。
【００７８】
回転シャフト１３が上方から見て時計回りに回転すると、上方の回転羽根２１は、原水４に上昇流を発生させ、下方の回転羽根４９は、原水４に下降流を発生させる。しかし、下方の回転羽根４５は、回転翼４７が付け根から先端までβ２の上り勾配が設けられているので、回転翼４７の先端から発生する下降流は、実施の形態１の下降流ａ１に比べて、水平方向側に近い傾斜角で下降流が発生し、概ね４５°の斜面のハンチ２ｃに対してより斜めの方向から当たる。このため、実施の形態１の場合よりも、下降流がハンチ２ｃで反射して回転翼４７に戻ってきてしまうことで水流量が低減され、下降流ａ１を阻害して速度を低下させてしまう要因を低減できる。
【００７９】
以上のように、実施の形態８の生物処理装置１によれば、下方の回転羽根４５の回転翼４９が仰角α２の他に付け根側から先端側に向かって上り勾配β２を有していることにより、回転シャフト１３が時計回りに回転して回転翼４９から下降流を発生させ、その下降流がハンチ２ｃに当たって複数の方向の水流に向きを変える際、下降流ａ１側に跳ね返ってくる水流量を低減させることができ、下降流ａ１の速度をより速くすることができる効果がある。これにより、下降流ａ１がハンチ２ｃに当たって分かれてできる上昇流ｂ１や底面２ａに沿って流れる水流ｃ１の速度も上昇させる効果もある。
【００８０】
実施の形態８の生物処理装置１のように、下方の回転羽根４５が仰角α２の他に勾配β２を与える構成は、実施の形態２から実施の形態７の生物処理装置１の構成と組み合わせることができる。
【００８１】
実施の形態９.
図１８は実施の形態９にかかる生物処理装置１であって、図２に示すＡ−Ａ線に沿って切断された断面図を示している。この生物処理装置１では、回転シャフト１３の中間部に取り付けられる上方の回転羽根４８の回転翼４９にハブ４９１との付け根から先端に向かって下向きの勾配β１が設けられている点において、実施の形態７の生物処理装置１と異なっており、その他の構成は、実施の形態７の生物処理装置１と同様である。説明図についても図２から図５と概ね同様であるのでこれを援用する。上方の回転羽根４８には、回転翼４９が４枚設けられている。回転翼４９は、回転シャフト１３の軸方向に対して直交する仮想平面ｐ１に対し、角度β１の勾配を持つ仮想平面ｐ１２に概ね平行に設けられており、ハブ４９１との付け根位置から先端に向かって下り勾配となっている。また、同時に回転翼４９は、仮想平面ｐ１２から迎角α１だけ傾斜している。すなわち、回転翼４９は、回転の進行方向であり長手方向の前方側が後方側よりも低い位置となるように、仮想平面ｐ１２に対してα１の迎角をもって設けられている。
【００８２】
以上のように、実施の形態９の生物処理装置１によれば、上方の回転羽根４８の回転翼４９が仰角α１の他に付け根側から先端側に向かって下り勾配β１を有していることにより、回転シャフト１３が時計回りに回転して回転翼４８から上昇流を発生させた際には、下り勾配を有さない回転翼２１等の場合と比べて、槽側壁２ｂよりの水流ｇ１となる。これにより、実施の形態１の場合よりも水流ｇ１が槽側壁２ｂに沿った流れとなり、上方の回転羽根４８の上方の原水４の分布状況がより改善できる効果がある。なお、実施の形態９の生物処理装置１の構成は、他の実施の形態２から実施の形態６の生物処理装置１の構成と組み合わせることができる。
【００８３】
実施の形態１０．
図１９は、実施の形態１０の生物処理装置１であって、図２に示すＡ−Ａ線に沿って切断された断面図を示したものである。この生物処理装置１は、回転シャフト１３の下端部に取り付けられる回転羽根５０の構成が、図１７のものと異なっており、その他の構成は、実施の形態７の生物処理装置１と同様であるので、その説明を用いて詳細な説明を省略する。説明図についても図２から図５と概ね同様であるのでこれを援用する。実施の形態１０の回転シャフト１３の下端部に取り付けられて固定されたハブ５１の外周側面には、回転羽根５０の回転翼５２が４枚突出している。回転翼５２のハブ５１の付け根から中間部までは、回転シャフト１３の直交方向に延びる仮想平面ｐ２に沿って概ね平行に延びており、回転翼５２の中間部から先端にかける部分は、中間部から角度β２１の勾配を持つ仮想平面ｐ２３に沿った、上方に向かって反り上がるような形状となっている。また同時に、回転翼５２は、ハブ５１との付け根部分において仮想平面ｐ２から仰角α２の傾斜角度を有するように設けられている。
【００８４】
以上のように、実施の形態１０の生物処理装置１によれば、回転翼５２の付け根から中間部までの部位は勾配なく回転シャフト１３の直交方向に延びており、回転翼５２の中間部から先端部までの部位は、勾配β２が設けられているので、以下の効果がある。通常、回転運動する回転羽根の回転翼が槽内の原水４に与える力は、回転翼の先端部が最も大きく、回転シャフトに近づくにつれて徐々に小さくなっていく。本来、下降流を発生させるための力を回転翼の下方の原水４に最も効率よく力を与えるには、実施の形態１の回転羽根２２のような回転羽根２２の回転運動の中心である回転シャフトに直交する仮想平面ｐ２に対して平行に設けられるのが最適である。しかし、実施の形態８において記載した通り、回転羽根２２の先端部分付近は、ハンチ２ｃで跳ね返った水流の影響を受け易いので、先端部分は、上り勾配β２を設ける方がよい。この実施の形態１０の生物処理装置の回転翼５２は、ハンチ２ｃによる影響を受けにくいハブ５１との付け根から中間部までは仮想平面ｐ２と平行に設けることで、最も効率よく下方の原水に下降流の基となる力を付与でき、ハンチ２ｃの影響を受け易い回転翼５２中間部から先端部までを角度β２の上り勾配とすることにより影響を軽減して、下降流の流速をより速い状態に維持することができる効果がある。
なお、実施の形態１０のように、回転羽根５０の中間部から先端部の部位にかけて、仰角α２の他に勾配β２を与えられる構成は、実施の形態２から実施の形態６までの他の実施の形態の生物処理装置１の構成と組み合わせることができる。
【００８５】
上記の実施の形態１０の生物処理装置１において、途中から「く」の字型に反る回転羽根５０を下方に設けたが、これを上下逆（回転翼５２の中間部から先端までを角度β２の上り勾配とする。）にして上方の回転羽根２１に代えて設置しても良い。
【００８６】
以上、実施の形態１から実施の形態１０の生物処理装置１について説明したが、この発明の生物処理装置１は、上方に配設される回転羽根が上昇流を形成するものであり、下方に配設される回転羽根が下降流を形成する構成を有するものであれば、上述の生物処理装置１に限定されるものではなく、回転シャフト１３に設けられる回転羽根の形状、段数、枚数等についても様々な変形例を考慮することが可能である。実施の形態８から１０の回転羽根の勾配についても、適宜選択可能であり、回転翼が根元から先端に向かってカーブするものでも良い。
【実施例】
【００８７】
実施の形態１（図１〜図５参照）および実施の形態６（図１０〜図１５参照）に示した生物処理装置１の構成を用いて、実際に原水４を浄化処理したときの槽内流動状態について、以下の実施条件で従来の生物処理装置（図２０，図２１参照）と比較を行った。その結果を表１に示す。
〔共通の実施条件〕
（１）生物反応槽
・幅２０００ｍｍ×奥行き２０００ｍｍ×高さ３０００ｍｍ
・ハンチ２ｃは、３００ｍｍで面取り
・ハンチ２ａは、槽頂部から１０００ｍｍ下の位置で３００ｍｍ面取り
・生物反応槽内の水位は、２０００ｍｍ
（２）流動機
・生物反応槽２の平面上で中央に配置
・回転駆動機１１：電動モーター  ０．２ｋＷ
・回転方向：上方から見て時計回り
・回転数：１０ｒｐｍ（１分間に１０回転）
・回転翼形状：直方体：幅１２０ｍｍ×長さ７００ｍｍ×厚さ１０ｍｍ
・下方回転羽根の高さ位置：底面２ａから４００ｍｍ上方
・上方回転羽根の高さ位置：底面２ａから１２００ｍｍ上方
【００８８】
【表１】
2008200565.tif 000003
【００８９】
槽内平均流速Ｖａは、生物反応槽２内の各地点の流速の平均値であり、これが速いほど、槽内全体の原水４の流動が活発であるといえる。底部平均流速Ｖｂは、底面２ａ付近一面の平均流速であり、これが速いほど槽底部の原水４の流動が活発であるといえる。水面平均流速Ｖｕは、原水４の水面付近一面の平均流速であり、これが速いほど水面付近の原水４の流動が活発であるといえる。表１の各流速値を比較すると明らかであるが、実施の形態６の水処理装置１が槽内平均流速Ｖａ、底部平均流速Ｖｂ、水面平均流速Ｖｕのいずれも最も速い流速となっており、最も原水４の分布状況を均一化するのに適した構成といえる。この実施の形態６には及ばないが、実施の形態１の水処理装置１についても、従来の水処理装置１と比較すると、いずれの流速も大幅に優れた数値であり、原水４の分布状況は大幅に改善することができることが実証できた。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は本発明の実施の形態１にかかる生物処理装置の主要部である回転羽根の全体が示されている断面図であり、図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図２】図２は実施の形態１の生物処理装置を上方から見た全体の平面的構成を示す平面図である。
【図３】図３は実施の形態１の回転シャフトに形成される複数個の回転羽根の配置状態を示す平面図であり、図１のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【図４】図４は図１、図２に示される回転羽根の斜視図である。
【図５】図５は実施の形態１の槽内での原水の流動状態を示す説明図であり、図２のＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図である。
【図６】図６は実施の形態２の生物処理装置における図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図７】図７は実施の形態３の生物処理装置における回転羽根部分の斜視図である。
【図８】図８は実施の形態４の生物処理装置における図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図９】図９は実施の形態５の生物処理装置における図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図１０】図１０は実施の形態６の生物処理装置における図１１のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図１１】図１１は実施の形態６の生物処理装置を上方から見た全体の平面的構成を示す平面図である。
【図１２】図１２は図１０の生物処理装置をＢ―Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【図１３】図１３は実施の形態６の生物処理装置の回転羽根部分の斜視図である。
【図１４】図１４は実施の形態６の生物処理装置にかかる図１１のＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図であり、下方の回転羽根４２の回転翼４４の位置が切断面にある状態での槽内流動状態の説明図である。
【図１５】図１５は実施の形態６の生物処理装置にかかる図１１のＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図であり、上方の回転羽根４１の回転翼４３の位置が切断面にある状態での槽内流動状態の説明図である。
【図１６】図１６は実施の形態７にかかる生物処理装置の図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図１７】図１７は実施の形態８にかかる生物処理装置の図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図１８】図１８は実施の形態９にかかる生物処理装置の図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図１９】図１９は実施の形態１０にかかる生物処理装置の図２のＡ−Ａ線に沿って切断した線断面図である。
【図２０】従来の生物処理装置の構成を示す断面図である。
【図２１】従来の生物処理装置の回転羽根により生じる原水の流動状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  生物処理装置
２  生物反応槽
２ａ  底面
２ｂ，２ｅ，２ｆ  槽側壁
２ｃ，２ｄ  ハンチ
３ａ  原水導入口
３ｂ  処理水流出口
４  原水
５  流動機
１１  回転駆動機
１２  駆動軸
１３  回転シャフト
１４  連結継ぎ手
１５，３２１  ハブ
１６，３３１  ハブ
２１，２６，３０  上昇流を形成する上方の回転羽根
２２，２７，３１  下降流を形成する下方の回転羽根
２３，２８，３２  上方の回転翼
２４，２９，３３  下方の回転翼
２５  担体
３５  上昇流を形成する上方の回転羽根
３６  上昇流を形成する中央の回転羽根
３７  下降流を形成する下方の回転羽根
３８  上方の回転翼
３９  中央の回転翼
４０  下方の回転翼
３８１，３９１，４０１  ハブ
４１  上昇流を形成する上方の回転羽根
４２  下降流を形成する下方の回転羽根
４３  上方の回転翼
４４  下方の回転翼
４３１，４４１  ハブ
４５  下降流を形成する下方の回転羽根
４６  ハブ
４７  下方の回転翼
４８  上昇流を形成する上方の回転羽根
４９  上方の回転翼
４９１  ハブ
５０  下降流を形成する下方の回転羽根
５１  ハブ
５２  下方の回転翼
ｐ１  仮想平面
ｐ２  仮想平面
ｐ１２  仮想平面
α１  上方の回転翼の仰角
α２  下方の回転翼の仰角
α３  中央の回転翼の仰角
β１  上方の回転翼の勾配
β２，β２１  下方の回転翼の勾配
θ  回転位相の位相角
【図１】
2008200565.tif 000004
【図２】
2008200565.tif 000005
【図３】
2008200565.tif 000006
【図４】
2008200565.tif 000007
【図５】
2008200565.tif 000008
【図６】
2008200565.tif 000009
【図７】
2008200565.tif 000010
【図８】
2008200565.tif 000011
【図９】
2008200565.tif 000012
【図１０】
2008200565.tif 000013
【図１１】
2008200565.tif 000014
【図１２】
2008200565.tif 000015
【図１３】
2008200565.tif 000016
【図１４】
2008200565.tif 000017
【図１５】
2008200565.tif 000018
【図１６】
2008200565.tif 000019
【図１７】
2008200565.tif 000020
【図１８】
2008200565.tif 000021
【図１９】
2008200565.tif 000022
【図２０】
2008200565.tif 000023
【図２１】
2008200565.tif 000024