(57)【要約】【課題】水中エアレータの直上部に汚水や有機物のフロックが滞留しにくく、また水中エアレータ駆動用の電動モータの冷却も促進できる水中エアレータを提供すること。【解決手段】浄化処理すべき水で満たされた曝気槽内に設置して、下側から汚水を吸い込み空気を混入した上で、半径方向外方に向けて吐出させる構造の水中エアレータ１０である。水中エアレータ１０のケーシング１４上部に、揚水の一部を流出させる一個あるいは複数個の一部揚水流出口２１を設ける。これによって水中エアレータ１０の直上部に上向き流れが発生し、汚水や有機物のフロックの滞留が防止されると共に、水中エアレータ駆動用の電動モータ１１の冷却が促進される。【選択図】　　　図２
2004105856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄化処理すべき水で満たされた曝気槽内に設置して、下側から汚水を吸い込み空気を混入した上で、半径方向外方に向けて吐出させる構造の水中エアレータにおいて、
前記水中エアレータのケーシング上部に、揚水の一部を流出させる一個あるいは複数個の一部揚水流出口を設けたことを特徴とする水中エアレータ。
【請求項２】
前記水中エアレータのケーシングの上部には前記ケーシング内部に設置した羽根車を回転駆動する電動モータが設置されており、
前記一部揚水流出口には吐出管を接続して、この吐出管の先端を電動モータ軸方向あるいは電動モータ軸の接線方向に向け、この吐出管から吐出される揚水の流れが電動モータの外壁付近を流れるように、あるいは電動モータの外壁に沿って回転しながら上昇するように構成したことを特徴とする請求項１記載の水中エアレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中エアレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
曝気槽あるいは貯水池などにポンプを設置して、貯留している浄化処理すべき水（以下「汚水」と称す）を攪拌すると共に、同ポンプの吸込みあるいは吐出流路に外部から空気を導入して、同曝気槽内の液体中に微小な空気泡を多数混入させるポンプは、その用途から水中エアレータと呼ばれている。そしてこの水中エアレータによって汚水中に微小な空気泡を混入させることにより、その中に存在する好気性の微生物の活性化と繁殖を促し、その微生物の働きによって、液体中の有機物は微生物を介して集積され、一部はフロックを形成する状態になる。そしてこの有機物のフロックを機械的に取り除くことで、汚水の浄化が行なわれる。水中エアレータの形式としては、上吸込み下吐出しの形式と下吸込み上吐出しの形式とがある。
【０００３】
ここで図１は下吸込み上吐出し型の水中エアレータを曝気槽内に設置した場合の曝気槽内における汚水（液体）のフローパターンを概念的に示す図である。同図に示すようにこの水中エアレータ２００は、汚水を満たした曝気槽１の略中央に立設したドラフトチューブ３の上端に設置されている。ドラフトチューブ３は筒状であってその下端には吸込口３１が設けられている。そして水中エアレータ２００を運転すると、水中エアレータ２００の内部に設置した羽根車が回転駆動することでドラフトチューブ３の吸込口３１から汚水が吸い込まれて上昇し、水中エアレータ２００内に吸込まれ、水中エアレータ２００内部において別に外部から供給される空気が汚水中に微小な気泡になって混入した後、水中エアレータ２００から半径方向外方（水平方向あるいは水平より若干下方向）に向けて曝気槽１内に吐出される。そして同図に示すように、水中エアレータ２００が曝気槽１のほぼ中央に設置された場合は、水中エアレータ２００から吐出された空気泡を含む流れは水中エアレータ２００から遠ざかるにつれて水流の速度が減少し、空気泡の浮力による影響が顕著になり、その空気泡の上昇に伴って水流も上昇する。水面に達した水流は曝気槽１内において、ドラフトチューブ３の入口に向かう流れに伴って、水平方向を外側に向かって流れ、やがて水面下に移動していく。このような典型的なフローパターンによって、汚水中に混入された空気泡は曝気槽１内の全ての汚水に行き渡る。
【０００４】
しかしながら上記曝気槽１内の汚水のフローパターンのうち、水中エアレータ２００の直上部ａにおいては、汚水が周囲に向かって移動しにくい上、水中エアレータ２の上面形状が平面に近い形状のため、汚水や生成された有機物のフロックが滞留しやすい。
【０００５】
また水中エアレータ２００の直上部には水中エアレータ駆動用の電動モータ２０１が設置されているが、前記滞留した汚水あるいはフロックの温度が上昇して、電動モータ２０１の冷却が促進されない恐れもあった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２３２３９２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、水中エアレータの直上部に汚水や有機物のフロックが滞留しにくく、また水中エアレータ駆動用の電動モータの冷却も促進できる水中エアレータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本願の請求項１に記載の発明は、浄化処理すべき水で満たされた曝気槽内に設置して、下側から汚水を吸い込み空気を混入した上で、半径方向外方に向けて吐出させる構造の水中エアレータにおいて、前記水中エアレータのケーシング上部に、揚水の一部を流出させる一個あるいは複数個の一部揚水流出口を設けたことを特徴とする水中エアレータにある。これによって水中エアレータの直上部に上向き流れが発生し、汚水や有機物のフロックの滞留が防止されると共に、水中エアレータ駆動用の電動モータ外壁の冷却が促進されるようになる。
【０００９】
また本願の請求項２に記載の発明は、前記水中エアレータのケーシングの上部には前記ケーシング内部に設置した羽根車を回転駆動する電動モータが設置されており、前記一部揚水流出口には吐出管を接続して、この吐出管の先端を電動モータ軸方向あるいは電動モータ軸の接線方向に向け、この吐出管から吐出される揚水の流れが電動モータの外壁付近を流れるように、あるいは電動モータの外壁に沿って回転しながら上昇するように構成したことを特徴とする請求項１記載の水中エアレータにある。このように構成すれば、水中エアレータ駆動用の電動モータ外壁の冷却がより効果的に促進される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図２は本発明の第一実施形態にかかる水中エアレータ１０の概略断面図である。同図に示すようにこの水中エアレータ１０は下吸込み上吐出しの形式であり、前記図１に示すドラフトチューブ３の上端に設置され、内部に羽根車１２を収納すると共に上部にケーシング１４を取り付け、ケーシング１４の上部中央に水中エアレータ駆動用の電動モータ１１を設置し、電動モータ１１の駆動軸を前記羽根車１２に連結して構成されている。
【００１１】
ケーシング１４には半径方向外側に向かって吐出口１４ａが突出するように設けられており、下側の吸込みベル１３から導入された汚水が半径方向（羽根車１２の回転軸の半径方向）外側に向かって吐出されるように構成されている。またケーシング１４の外周側壁には空気室１７が設けられ、この空気室１７には別途設置した空気配管１５に接続した空気導入管１６が連結されている。空気室１７はケーシング１４の下部に設けた隙間１４ｂを介してケーシング１４内部と連通している。そして本実施形態においては、ケーシング１４上部の一部、具体的にはケーシング１４の上部壁面の電動モータ１１を設置した部分の外方近傍位置に、外部に通じる小穴からなる一部揚水流出口２１を設けている。この一部揚水流出口２１はケーシング１４の上部壁面の電動モータ１１の周囲に一個あるいは複数個設けられている。
【００１２】
次にこの水中エアレータ１０の動作を説明すると、まず電動モータ１１の起動により羽根車１２が回転すると、その羽根車作用により汚水はドラフトチューブ３を上昇し（矢印Ａ）、吸込みベル１３を通って羽根車１２へ吸込まれる。羽根車１２から上方へ吐出された汚水はケーシング１４内部を通ってその吐出口１４ａから半径方向外側に向かって吐出される（矢印Ｂ）。ケーシング１４内には空気配管１５の空気吸込み口１５ａから吸込まれた空気が空気導入管１６から空気室１７を介して（矢印Ｃ，Ｄ）、ケーシング１４下部の隙間１４ｂを通って汚水中に放出され（矢印Ｅ）、気泡となって汚水中に混合される。従って気泡を混合した汚水（揚水）が前記吐出口１４ａから半径方向外向きであって水平方向からやや下向きに向かって放出されることとなるが、本実施形態においては同時に前記ケーシング１４に設けた一部揚水流出口２１からも気泡を混合した汚水が噴出し、これによって上向きの水流（矢印Ｆ）が発生する。これによって水中エアレータ１０のケーシング１４の直上部分に汚水や有機物のフロックなどが滞留することを防止できる。同時に滞留した汚水あるいはフロックの温度上昇による電動モータ１１の排熱の低下を防止できて電動モータ１１の冷却が促進される。
【００１３】
なお一部揚水流出口２１から噴出する上向きの水流の流量は、羽根車１２を通過する流量の０．５％〜３％程度の流量で十分であり、あまり多く流すと図１に示す曝気槽１内の典型的なフローパターンの発生に支障をきたすことになる。一部揚水流出口２１の直径は水中エアレータ１０の直径の１／３０〜１／１００で、その個数は１〜８個程度とするのが適当である。
【００１４】
図３は本発明の第二実施形態にかかる水中エアレータ１０−２の概略断面図である。同図において前記図２に示す水中エアレータ１０と同一部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。この水中エアレータ１０−２において前記図１に示す水中エアレータ１０と相違する点は、前記一部揚水流出口２１を構成する小穴の部分にケーシング１４から外部（上部）に向けて筒状の吐出管２２を取り付けた点のみである。吐出管２２の内径は前記第一実施形態の一部揚水流出口２１の内径と同じ寸法とし、また吐出管２２の先端（上端）２２ａは電動モータ１１の外壁に向かうように斜め上方に向けて折り曲げられている。吐出管２２は一本あるいは複数本ケーシング１４の上部に設置する。
【００１５】
このように接続した吐出管２２の先端２２ａを電動モータ１１の方向、具体的に言えば吐出管２２の先端２２ａの延長線を電動モータ１１の電動モータ軸に交叉する方向、あるいは吐出管２２の先端２２ａの延長線を電動モータ軸の接線方向（電動モータ軸を中心にした円筒の接線方向）に向け、これによってこの吐出管２２から吐出される気泡を混合した汚水（揚水）の流れを電動モータ１１の方向に向け、図３の矢印Ｇに示すように電動モータ１１の外壁付近を流れて上昇していく流れにする。このとき前述のように吐出管２２の先端２２ａの延長線を電動モータ軸の接線方向を向くようにしておけば、気泡を混合した汚水（揚水）の流れは電動モータ軸を中心にして電動モータ１１の外壁に沿って回転しながら上昇する流れとなる。なお吐出管２２の先端２２ａが向く方向は、種々の変更が可能であり、例えばこの先端２２ａを電動モータ軸心に向かうように水平方向に向けても良いし、また真上を向けても良い等、場合に応じて種々の変更が可能である。
【００１６】
以上のようにこの実施形態においても、ケーシング１４の直上部の汚水に上向き流れを形成できるので、ケーシング１４の直上部分に汚水や有機物のフロックなどが滞留することを防止でき、同時に滞留した汚水あるいはフロックの温度上昇による電動モータ１１の排熱の低下を防止できて電動モータ１１の冷却が促進される。
【００１７】
なおケーシング１４の上部外壁から吐出管２２の先端２２ａまでの間の部分だけ、汚水やフロックが流動しない滞留部分となるので、この滞留を防止するため、前記複数個の一部揚水流出口２１の全てに吐出管２２を取り付けるのではなく、一部揚水流出口２１全体の個数の１／２〜１／３には、吐出管２２を取り付けないか、あるいは極く短い直管を取り付けるようにしても良い。これらを装備するか否かは、汚水内の有機物の濃度に応じて生成するフロックの量に合わせて変更する。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、水中エアレータの直上部に、汚水や有機物のフロックが滞留することがなくなると同時に、水中エアレータ駆動用の電動モータの冷却も促進できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】下吸込み上吐出し型の水中エアレータを曝気槽内に設置した場合の曝気槽内における汚水（液体）のフローパターンを概念的に示す図である。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる水中エアレータ１０の概略断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態にかかる水中エアレータ１０−２の概略断面図である。
【符号の説明】
１　曝気槽
３　ドラフトチューブ
１０　水中エアレータ
１１　電動モータ
１２　羽根車
１３　吸込みベル
１４　ケーシング
１４ａ　吐出口
１４ｂ　隙間
１５　空気配管
１６　空気導入管
１７　空気室
２１　一部揚水流出口
１０−２　水中エアレータ
２２　吐出管
２２ａ　先端
【図１】
2004105856.tif 000003
【図２】
2004105856.tif 000004
【図３】
2004105856.tif 000005