(57)【要約】【課題】昇降用駆動源及び昇降機構が従来に比して小型化され、低コスト化が図られる縦軸型曝気装置を提供する。【解決手段】インペラ回転用駆動源２の回転駆動力を、インペラ回転駆動力伝達装置３のインペラ回転用中空縦型伝達軸に伝達して当該インペラ回転用中空縦型伝達軸を回転し、このインペラ回転用中空縦型伝達軸に、下部にインペラを備える縦軸５を内挿して、インペラ回転用中空縦型伝達軸と共に回転可能且つインペラ回転用中空縦型伝達軸に対して上下方向に移動可能に係合し、この縦軸５を、昇降装置６の支持部６ａに回転自在に支持して、当該支持部６ａを昇降装置６の縦軸昇降用駆動源６ｂの駆動に従って昇降し、昇降装置６が、インペラを備える縦軸５のみを支持してこれを昇降させる構成とする。【選択図】  図２
2004290797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸の下部にインペラを備え、このインペラが、気液界面付近に位置する標準位置で回転駆動することで、被処理水を曝気・撹拌する縦軸型曝気装置において、
回転駆動力を生じるインペラ回転用駆動源と、
このインペラ回転用駆動源の回転駆動力が伝達されて回転するインペラ回転用中空縦型伝達軸を有するインペラ回転駆動力伝達装置と、を具備し、
前記縦軸は、前記インペラ回転用中空縦型伝達軸に内挿されて、当該インペラ回転用中空縦型伝達軸と共に回転可能且つ当該インペラ回転用中空縦型伝達軸に上下方向に移動可能に係合され、
この縦軸を回転自在に支持する支持部と、
この支持部を昇降する縦軸昇降用駆動源と、を有する昇降装置を具備して成る縦軸型曝気装置。
【請求項２】
前記インペラ回転駆動力伝達装置は、ホローシャフト型減速機であることを特徴とする請求項１記載の縦軸型曝気装置。
【請求項３】
縦軸型曝気装置により循環水路内の被処理水に循環水流を与え当該循環水路内に好気状態と嫌気状態とを別々に形成するオキシデーションディッチの運転装置であって、
請求項１又は２記載の縦軸型曝気装置と、
前記被処理水の好気／嫌気に関する情報を取得する好気／嫌気情報取得手段と、
前記情報に基づいて、前記インペラが水没又は前記標準位置に位置するように、前記昇降装置の前記縦軸昇降用駆動源を制御する制御手段と、
を具備して成る、縦軸型曝気装置を備えたオキシデーションディッチの運転装置。
【請求項４】
前記オキシデーションディッチは、前記縦軸型曝気装置により前記循環水路内全体を交互に好気状態と嫌気状態にするものであり、
前記好気／嫌気情報取得手段は、前記循環水路内全体を好気状態と嫌気状態とに切り換える時間情報を取得し、
前記制御手段は、前記時間情報に基づく嫌気状態形成時には前記インペラが水没し、前記時間情報に基づく好気状態形成時には前記インペラが前記標準位置に位置するように、前記縦軸昇降用駆動源を制御することを特徴とする請求項３記載の縦軸型曝気装置を備えたオキシデーションディッチの運転装置。
【請求項５】
前記好気／嫌気情報取得手段は、前記時間情報に加えて、前記被処理水の好気／嫌気の指標となる溶存酸素濃度情報を取得し、
前記制御手段は、前記時間情報に基づいて前記縦軸昇降用駆動源を制御すると共に、前記好気状態形成時に前記溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を越える場合には前記インペラの回転数を下げ、前記溶存酸素濃度情報が前記設定範囲又は前記設定値を下回る場合には前記インペラの回転数を上げるように、前記インペラ回転用駆動源を制御することを特徴とする請求項４記載の縦軸型曝気装置を備えたオキシデーションディッチの運転装置。
【請求項６】
前記オキシデーションディッチは、前記縦軸型曝気装置により１サイクルの循環水路内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成するものであり、
前記好気／嫌気情報取得手段は、前記被処理水の好気／嫌気の指標となる溶存酸素濃度情報を取得し、
前記制御手段は、前記溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を越える場合には前記インペラが水没し、前記溶存酸素濃度情報が前記設定範囲又は前記設定値を下回る場合には前記インペラが前記標準位置に位置するように、前記縦軸昇降用駆動源を制御することを特徴とする請求項３記載の縦軸型曝気装置を備えたオキシデーションディッチの運転装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦軸型曝気装置及びこの縦軸型曝気装置を備えたオキシデーションディッチの運転装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば汚水等の被処理水を循環水路で硝化、脱窒するオキシデーションディッチにあっては、縦軸型曝気装置が採用されている。この縦軸型曝気装置は、上下方向に延在する縦軸と、この縦軸の下端に取り付けられるインペラと、その出力軸が縦軸の上端を吊着するインペラ回転駆動力伝達装置と、を備え、インペラがインペラ回転用電動機の駆動により気液界面付近の標準位置で回転することで、被処理水を曝気、撹拌して、硝化、脱窒を行う。
【０００３】
ここで、上記縦軸型曝気装置にあっては、インペラを昇降する要求があり、これに応え昇降装置を備えた縦軸型曝気装置が提案されている。
【０００４】
この縦軸型曝気装置の昇降装置は、インペラ回転用電動機を載置固定する架台に連結されたボールナットと、上下方向に延在しボールナットと螺合して架台を上下方向に支持するボール螺子と、その出力軸がボール螺子に連結されるボール螺子回転用電動機と、上下方向に延在し架台を上下方向に案内するガイド軸と、を備え、ボール螺子回転用電動機の駆動により、ボールナットが上下動し、これにより架台と共にインペラ回転用電動機及びインペラを備える縦軸が昇降するというものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２９０８８５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記縦軸型曝気装置の昇降装置は、架台、インペラ回転用電動機及びインペラを備える縦軸を昇降するものであるから、昇降用駆動源としてのボール螺子回転用電動機及びその昇降に必要な昇降機構の負荷が大きく、従って、昇降用駆動源及び昇降機構が大型化し高コスト化してしまう。また、縦軸型曝気装置を備える上記オキシデーションディッチにあっては、一層高度な硝化、脱窒が望まれている。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、昇降用駆動源及び昇降機構が小型化されて低コスト化が図られる縦軸型曝気装置及びこの縦軸型曝気装置を備えて一層高度な硝化、脱窒を行い得るオキシデーションディッチの運転装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による縦軸型曝気装置は、縦軸の下部にインペラを備え、このインペラが、気液界面付近に位置する標準位置で回転駆動することで、被処理水を曝気・撹拌する縦軸型曝気装置において、回転駆動力を生じるインペラ回転用駆動源と、このインペラ回転用駆動源の回転駆動力が伝達されて回転するインペラ回転用中空縦型伝達軸を有するインペラ回転駆動力伝達装置と、を具備し、縦軸は、インペラ回転用中空縦型伝達軸に内挿されて、当該インペラ回転用中空縦型伝達軸と共に回転可能且つ当該インペラ回転用中空縦型伝達軸に上下方向に移動可能に係合され、この縦軸を回転自在に支持する支持部と、この支持部を昇降する縦軸昇降用駆動源と、を有する昇降装置を具備して成る。
【０００９】
このように構成された縦軸型曝気装置によれば、インペラ回転用駆動源の回転駆動力が、インペラ回転駆動力伝達装置のインペラ回転用中空縦型伝達軸に伝達されて当該インペラ回転用中空縦型伝達軸が回転し、このインペラ回転用中空縦型伝達軸に、下部にインペラを備える縦軸が内挿されて、インペラ回転用中空縦型伝達軸と共に回転可能且つインペラ回転用中空縦型伝達軸に対して上下方向に移動可能に係合され、この縦軸が、昇降装置の支持部に回転自在に支持されて、当該支持部が昇降装置の縦軸昇降用駆動源の駆動に従って昇降される。このため、昇降装置は、インペラを備える縦軸のみを支持してこれを昇降させる。
【００１０】
ここで、インペラ回転駆動力伝達装置としては種々のものが考えられるが、ホローシャフト型減速機とすると、簡易且つ安価にして、インペラ回転用駆動源の回転駆動力を縦軸に伝達すると共に当該縦軸の上下方向の移動が可能とされる。
【００１１】
また、本発明による縦軸型曝気装置を備えたオキシデーションディッチの運転装置は、縦軸型曝気装置により循環水路内の被処理水に循環水流を与え当該循環水路内に好気状態と嫌気状態とを別々に形成するオキシデーションディッチの運転装置であって、上記発明の縦軸型曝気装置と、被処理水の好気／嫌気に関する情報を取得する好気／嫌気情報取得手段と、この情報に基づいて、インペラが水没又は標準位置に位置するように、昇降装置の縦軸昇降用駆動源を制御する制御手段と、を具備して成る。
【００１２】
このような運転装置によれば、被処理水の好気／嫌気に関する情報に基づいて、縦軸型曝気装置のインペラの昇降位置が制御されてインペラが水没又は標準位置に位置し、インペラが水没することで酸素供給が抑止される撹拌のみが行われる一方で、インペラが標準位置に位置することで曝気・撹拌が最適に行われ、脱窒に必要な撹拌、硝化に必要な曝気・撹拌が分けて行われる。
【００１３】
ここで、縦軸型曝気装置により循環水路内全体を交互に好気状態と嫌気状態にするオキシデーションディッチにあっては、好気／嫌気情報取得手段が、循環水路内全体を好気状態と嫌気状態とに切り換える時間情報を取得し、制御手段が、時間情報に基づく嫌気状態形成時にはインペラが水没し、時間情報に基づく好気状態形成時にはインペラが標準位置に位置するように、縦軸昇降用駆動源を制御すると、嫌気状態形成時には脱窒に必要な撹拌のみが行われる一方で、好気状態形成時には硝化に必要な曝気・撹拌が最適に行われる。
【００１４】
また、好気／嫌気情報取得手段が、時間情報に加えて、被処理水の好気／嫌気の指標となる溶存酸素濃度情報を取得し、制御手段が、時間情報に基づいて縦軸昇降用駆動源を制御すると共に、好気状態形成時に溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を上回る場合にはインペラの回転数を下げ、溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を下回る場合にはインペラの回転数を上げるように、インペラ回転用駆動源を制御すると、好気状態形成時には硝化に必要な曝気・撹拌が最適に行われると共にインペラ回転数が制御されて容易に溶存酸素濃度が所望の設定範囲又は設定値に維持されて硝化が一層最適に行われる。
【００１５】
また、縦軸型曝気装置により１サイクルの循環水路内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成するオキシデーションディッチにあっては、好気／嫌気情報取得手段が、被処理水の好気／嫌気の指標となる溶存酸素濃度情報を取得し、制御手段が、溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を上回る場合にはインペラが水没し、溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を下回る場合にはインペラが標準位置に位置するように、縦軸昇降用駆動源を制御すると、酸素供給を抑止する撹拌のみと酸素供給を促進する曝気・撹拌とが分けて行われ容易に溶存酸素濃度が所望の設定範囲又は設定値に維持され、好気領域での最適な硝化、嫌気領域での最適な脱窒が行われる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る縦軸型曝気装置及びこれを備えたオキシデーションディッチの運転装置の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１７】
先ず、本発明に係る縦軸型曝気装置の好適な実施形態を説明する。図１は、本発明による縦軸型曝気装置を示す概略正面構成図、図２は、図１の側面図である。
【００１８】
図２に示すように、縦軸型曝気装置１は、インペラ回転用駆動源としてのインペラ回転用電動機２と、図１及び図２に示すように、インペラ回転用電動機２の回転駆動力を減速して伝達するインペラ回転駆動力伝達装置３と、上下方向に延在して下部にインペラ４を備え、インペラ回転駆動力伝達装置３の回転駆動力が伝達されると共に上下方向に移動可能とされる縦軸５と、この縦軸５を回転自在に支持して昇降可能とする昇降装置６と、を備えている。
【００１９】
図２に示すように、インペラ回転用電動機２は、縦型を成してインペラ回転駆動力伝達装置３上に設置され、所定の高速、低速での運転が可能とされている。
【００２０】
インペラ回転駆動力伝達装置３は、架台（不図示）上に設置され、筐体３ａ内に、図示は省略するが、複数の減速用歯車及びインペラ回転用中空縦型伝達軸を備えていて、インペラ回転用電動機２の回転駆動力を減速用歯車を介して出力軸としてのインペラ回転用中空縦型伝達軸に伝達し当該インペラ回転用中空縦型伝達軸を回転させる。
【００２１】
縦軸５は、図１及び図２に示すように、下側の第一縦軸５ａと上側の第二縦軸５ｂとを同軸に連結して成るもので、第二縦軸５ｂは、その上部がインペラ回転駆動力伝達装置３から上方へその下部がインペラ回転駆動力伝達装置３から下方へ各々延出するようにして上記インペラ回転用中空縦型伝達軸に内挿され、例えばスプライン構造又はキー構造等により、当該インペラ回転用中空縦型伝達軸と共に回転可能且つ当該インペラ回転用中空縦型伝達軸に対して上下方向に移動可能に係合されている。
【００２２】
ここで、本実施形態においては、インペラ回転用中空縦型伝達軸を備えるインペラ回転駆動力伝達装置３として、ホローシャフト型減速機が採用されている。そして、このようにホローシャフト型減速機を採用することで、簡易且つ安価にして、インペラ回転用電動機２の回転駆動力が第二縦軸５ｂに伝達されると共に当該第二縦軸５ｂの上下方向の移動が可能とされている。
【００２３】
第一縦軸５ａの下部の周囲には、図４に示すように、複数の羽根状のインペラ４（本実施形態では八枚）が放射状に取り付けられている。各インペラ４は、側面としてのインペラ対向面にコーン状板４ａを備えると共にその上部に折曲部４ｂを備え、回転時に例えば汚水等の被処理水を容易に撹拌し得る構造とされている。そして、このインペラ４にあっては、コーン状板４ａの上端部が被処理水の水位ＷＬと一致する位置が、当該インペラ４の被処理水に対する標準位置Ｓとされている。
【００２４】
図１及び図２に示すように、昇降装置６は、第二縦軸５ｂのインペラ回転駆動力伝達装置３から上方へ延出する部分の上部を回転自在に支持する支持部６ａと、この支持部６ａを昇降する縦軸昇降用駆動源としての縦軸昇降用シリンダ６ｂと、を備えている。この縦軸昇降用シリンダ６ｂとしては、電動や油圧等が適宜選ばれる。
【００２５】
支持部６ａは、図１に示すように、有底円筒体を逆さに配置して成る本体部６ｃと、この本体部６ｃの円筒内に配設される球面コロ軸受６ｄと、を備えている。この球面コロ軸受６ｄは、その内輪が第二縦軸５ｂに嵌着されると共にその外輪が本体部６ｃの円筒内周面に嵌着され、これにより、縦軸５が支持部６ａに回転自在に支持されている。
【００２６】
縦軸昇降用シリンダ６ｂは、インペラ回転駆動力伝達装置３上に設置され、その進退ロッド６ｅの先端部（図示下端部）が支持部６ａの上部に連結されて上下に延在するように配設されている。
【００２７】
なお、インペラ回転駆動力伝達装置３の上部側には、インペラ回転駆動力伝達装置３内及び球面コロ軸受６ｄへの塵等の侵入を防止すべく、その下端が、インペラ回転駆動力伝達装置３の上面におけるインペラ回転用中空縦型伝達軸の周囲に接続されると共に、その上端が、支持部６ａの本体部６ｃの下面における球面コロ軸受６ｄの周囲に接続される伸縮可能な蛇腹７が採用されていると共に、インペラ回転駆動力伝達装置３の下部側には、インペラ回転駆動力伝達装置３内への塵等の侵入を防止すべく、インペラ回転駆動力伝達装置３の下面に、第二縦軸５ｂを囲繞するように垂設される外管８ａと、第二縦軸５ｂの下端に設けられる第一縦軸５ａ連結用フランジ５ｃの上面に、第二縦軸５ｂを囲繞すると共に外管８ａに内挿されるように立設されて外管８ａに対して摺動する内管８ｂと、を備える二重管構造が採用されている。
【００２８】
このように構成された縦軸型曝気装置１にあって、インペラ４を回転する場合には、インペラ回転用電動機２が駆動される。このインペラ回転用電動機２の回転駆動力は、インペラ回転駆動力伝達装置３のインペラ回転用中空縦型伝達軸に伝達されて当該インペラ回転用中空縦型伝達軸が回転し、このインペラ回転用中空縦型伝達軸に係合される縦軸５が回転することでインペラ４が回転する。
【００２９】
ここで、インペラ４の上下方向の位置を変える場合には、昇降装置６の縦軸昇降用シリンダ６ｂが駆動される。この縦軸昇降用シリンダ６ｂの駆動に従い進退ロッド６ｅが進退すると共に第二縦軸５ｂがインペラ回転用中空縦型伝達軸に対して上下方向に摺動し、縦軸５が昇降することでインペラ４が昇降する。この縦軸昇降用シリンダ６ｂの駆動により、縦軸５は、図１及び図２に実線で示す最高位置と仮想線で示す最低位置との間を移動し、シリンダ６ｂの停止に従って所望の位置で停止される。
【００３０】
このように、本実施形態の縦軸型曝気装置１においては、昇降装置６により、インペラ４を備える縦軸５のみが支持されこれが昇降される構成のため、昇降用駆動源及び昇降機構が従来に比して小型化され、低コスト化が図られている。
【００３１】
図３は、図１、図２の縦軸型曝気装置を備えるオキシデーションディッチ及びその運転装置を示す概略平面構成図であり、本実施形態のオキシデーションディッチ１１は、例えば小規模下水処理場等の水処理設備として採用されているものである。
【００３２】
図３に示すように、オキシデーションディッチ１１は、平面視長円形状を成す槽１２を備え、この槽１２の中央部に長手方向に延在する隔壁１３が配設され、この隔壁１３周囲の領域が無終端状の循環水路１４とされている。この循環水路１４には導入口１２ａを通して汚水等の被処理水が導入されていると共に、この循環水路１４からは当該循環水路１４で浄化された（詳しくは後述）浄化水が導出口１２ｂを通して導出されている。
【００３３】
槽１２の隔壁１３の一端（図示右端）付近には、図１及び図２に示した縦軸型曝気装置１が配設されている。この縦軸型曝気装置１は、槽１２上に設けられたコンクリート上にインペラ回転駆動力伝達装置３を載置・固定することで、設置されていて、縦軸５が上記コンクリートに形成されている貫通孔を挿通するように設置されている。この槽１２内の被処理水は、インペラ４が浸漬するように水量が調整され、インペラ回転用電動機２の駆動によるインペラ４の回転に従って循環水路１４を図示反時計回りに循環し、当該循環水路１４内に好気状態と嫌気状態とを別々に形成する（詳しくは後述）。
【００３４】
また、本実施形態においては、オキシデーションディッチ１１の運転を制御する運転装置３０を具備している。
【００３５】
この運転装置３０は、被処理水に浸漬するように配設され被処理水中の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計（ＤＯ計；好気／嫌気情報取得手段）１５と、時間を計測するタイマ（好気／嫌気情報取得手段）１６と、これらに接続されて、縦軸昇降用シリンダ６ｂ及びインペラ回転用電動機２に制御信号を出力する制御手段１７と、を備えている。
【００３６】
制御手段１７はＣＰＵで構成され、上記計測情報に基づいて、インペラ４が撹拌のみを行う水没位置、若しくは、インペラ４が曝気・撹拌を最適に行う標準位置Ｓに位置するように、縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御すると共に、インペラ４が硝化／脱窒に最適な回転数となるようにインペラ回転用電動機２を制御する。
【００３７】
さらに、運転装置３０は、制御手段１７に接続される記憶手段１８を備えている。記憶手段１８は、好気／嫌気状態を形成する時間、ＤＯ設定範囲、インペラ４の水没位置、標準位置Ｓ、高速運転、低速運転等に関して予め設定されている情報、比較演算式等を固定情報として記憶すると共に、制御手段１７の処理手順をプログラムの形で格納する。
【００３８】
ここで、上記縦軸型曝気装置１により循環水路１４内の被処理水に循環水流を与え当該循環水路１４内に好気状態と嫌気状態とを別々に形成するオキシデーションディッチとしては、循環水路１４内全体を交互に好気状態と嫌気状態とするオキシデーションディッチと、１サイクルの循環水路１４内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成するオキシデーションディッチとに大別される。
【００３９】
先ずは、循環水路１４内全体を交互に好気状態（好気領域）と嫌気状態（嫌気領域）とするオキシデーションディッチに適用され、予め設定される好気状態形成時間、嫌気状態形成時間に基づいて運転を行う第一処理手順について説明する。
【００４０】
この第一処理手順は記憶手段１８にプログラムの形で書き込まれ、制御手段１７はこのプログラムに従い、図５に示す第一処理手順を実行する。
【００４１】
この第一処理手順は、先ず、ステップ５０１（Ｓ５０１）において、タイマ１６による計時を開始し、ステップ５０２（Ｓ５０２）において、好気状態を形成するのか嫌気状態を形成するのかを判定する。ここで、好気／嫌気状態の何れを形成するかは予め設定され記憶されていて、好気状態を形成する場合にはステップ５０３（Ｓ５０３）へ進む。
【００４２】
ステップ５０３（Ｓ５０３）では、インペラ４が気液界面付近の標準位置Ｓに位置するように縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御し、ステップ５０４において、インペラ４が所定の高速運転となるようにインペラ回転用電動機２を制御する。
【００４３】
このステップ５０３（Ｓ５０３）、ステップ５０４（Ｓ５０４）により、インペラ４が標準位置Ｓに位置して高速回転し、曝気・撹拌が最適に行われる。
【００４４】
具体的には、被処理水が撹拌されて図３に示す反時計回りの循環螺旋流が形成されると共に上下撹拌され、この撹拌に従って活性汚泥の沈降が抑制される一方で、上下撹拌による気液界面の増大で気液接触が促されて、被処理水への大量の酸素供給が促進される曝気が成され、循環水路１４全体の被処理水が最適に硝化処理される。
【００４５】
ステップ５０５（Ｓ５０５）では、タイマ１６による計時（時間情報）が、予め設定され記憶されている好気状態形成時間に達し嫌気状態に切り換えるか否かを判定し、好気状態形成時間に達していない場合には、ステップ５０６（Ｓ５０６）へ進み、ステップ５０６（Ｓ５０６）において、例えば外部スイッチ等の入力で運転を終了するか否かを判定し、運転継続の場合には、ステップ５０５（Ｓ５０５）へ戻り、好気状態形成時間に達するのを待ち、運転終了の場合には、この第一処理を終了する。
【００４６】
一方、ステップ５０５（Ｓ５０５）において、タイマ１６による計時が好気状態形成時間に達したと判定した場合には、ステップ５０７（Ｓ５０７）で、運転終了か否かを判定し、運転終了の場合には、この第一処理を終了し、運転継続の場合には、ステップ５０８（Ｓ５０８）へ進む。また、ステップ５０２（Ｓ５０２）において、嫌気状態を形成すると判定した場合も、ステップ５０８（Ｓ５０８）へ進む。
【００４７】
ステップ５０８（Ｓ５０８）では、循環水路１４内全体を嫌気状態とすべく、インペラ４が水没するように縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御し、ステップ５０９（Ｓ５０９）において、インペラ４が所定の低速運転となるようにインペラ回転用電動機２を制御する。
【００４８】
このステップ５０８（Ｓ５０８）、ステップ５０９（Ｓ５０９）により、インペラ４が水没して低速回転し、撹拌のみが行われる。
【００４９】
具体的には、インペラ４を、水没高さＬ＝１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度迄水没させる（図４参照）。これにより、被処理水に対しては酸素供給が抑止された状態での撹拌のみが成され、循環水路１４全体の被処理水は最適に脱窒処理される。
【００５０】
ステップ５１０（Ｓ５１０）では、タイマ１６による計時が、予め設定され記憶されている嫌気状態形成時間に達し好気状態に切り換えるか否かを判定し、嫌気状態形成時間に達していない場合には、ステップ５１１（Ｓ５１１）へ進み、ステップ５１１（Ｓ５１１）において、運転終了か否かを判定し、運転継続の場合には、ステップ５１０（Ｓ５１０）へ戻り、嫌気状態形成時間に達するのを待ち、運転終了の場合には、この第一処理を終了する。
【００５１】
一方、ステップ５１０（Ｓ５１０）において、タイマ１６による計時が嫌気状態形成時間に達したと判定した場合には、ステップ５１２（Ｓ５１２）で、運転終了か否かを判定し、運転終了の場合には、この第一処理を終了し、運転継続の場合には、ステップ５０３（Ｓ５０３）の好気状態形成時のインペラ４の制御へ戻り、同様な処理を繰り返す。
【００５２】
このように、第一処理手順を実行する運転装置３０によれば、縦軸型曝気装置１により循環水路１４内全体を交互に好気状態と嫌気状態にするオキシデーションディッチにおいて、タイマ１６により循環水路１４内全体を好気状態と嫌気状態とに切り換える時間情報を取得し、時間情報に基づく嫌気状態形成時にはインペラ４が水没し、時間情報に基づく好気状態形成時にはインペラ４が標準位置Ｓに位置するように、縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御しているため、嫌気状態形成時には脱窒に必要な撹拌のみが行われる一方で、好気状態形成時には硝化に必要な曝気・撹拌が最適に行われる。従って、上記縦軸型曝気装置１の作用・効果に加えて、縦軸型曝気装置１により循環水路１４内全体を交互に好気状態と嫌気状態にするオキシデーションディッチの硝化、脱窒を一層高度に行うことが可能である。
【００５３】
なお、第一処理手順では、硝化、脱窒に効果的であるとして、インペラ４を好気状態形成時には高速で、嫌気状態形成時には低速で運転するようにしているが、常時定速であっても良い。
【００５４】
次に、循環水路１４内全体を交互に好気状態と嫌気状態とするオキシデーションディッチに適用され、予め設定される好気状態形成時間、嫌気状態形成時間に加えて、計測される溶存酸素濃度値（溶存酸素濃度情報）に基づいて運転を行う第二処理手順について説明する。
【００５５】
この第二処理手順は、上記第一処理手順に代えて記憶手段１８にプログラムの形で書き込まれ、制御手段１７はこのプログラムに従い、図６示す第二処理手順を実行する。
【００５６】
この第二処理手順が、第一処理手順と違う点は、ステップ５０４（Ｓ５０４）〜ステップ５０５（Ｓ５０５）の間に、ステップ６０１（Ｓ６０１）〜ステップ６０４（Ｓ６０４）を設けた点である。
【００５７】
すなわち、オキシデーションディッチは、好気状態形成時にあってインペラ４が標準位置Ｓに位置して高速回転し、曝気・撹拌が成されている状態にあり、この状態で、ステップ６０１（Ｓ６０１）において、溶存酸素濃度計１５により計測される溶存酸素濃度値が、予め設定され記憶されている溶存酸素濃度値設定範囲を越えている（上限値を超えている）か否かを判定する。この溶存酸素濃度値は、被処理水に溶け込んでいる酸素濃度を示し、被処理水の好気／嫌気の指標値である。
【００５８】
そして、この第二処理手順では、溶存酸素濃度値設定範囲が、１．０〜３．０ｍｇ／Ｌの範囲に設定され、ステップ６０１（Ｓ６０１）で、溶存酸素濃度値がこの溶存酸素濃度値設定範囲を越えていると判定した場合には、ステップ６０２（Ｓ６０２）において、インペラ４の回転数を下げるようにインペラ回転用電動機２を制御する。これにより、インペラ４が標準位置Ｓに位置し曝気・撹拌を実行している状態で当該インペラ４の回転数が下げられ、被処理水への酸素供給が低減される。そして、この状態でステップ６０１（Ｓ６０１）へ戻り、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲に入るのを待つ。
【００５９】
一方、ステップ６０１（Ｓ６０１）において、溶存酸素濃度計１５による溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を越えていないと判定した場合には、ステップ６０３（Ｓ６０３）において、溶存酸素濃度計１５による溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を下回る（下限値を下回る）か否かを判定し、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を下回ると判定した場合には、ステップ６０４（Ｓ６０４）において、インペラ４の回転数を上げるようにインペラ回転用電動機２を制御する。
【００６０】
これにより、インペラ４が標準位置Ｓに位置し曝気・撹拌を実行している状態で当該インペラ４の回転数が上げられ、被処理水への酸素供給が促進される。そして、この状態でステップ６０３（Ｓ６０３）へ戻り、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲に入るのを待つ。
【００６１】
一方、ステップ６０１（Ｓ６０１）において、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を越えていないと判定し、ステップ６０３（Ｓ６０３）において、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を下回らないと判定した場合、すなわち、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲の値を維持している場合には、前述したステップ５０５（Ｓ５０５）へ進み、ステップ５０５（Ｓ５０５）において、前述したように、タイマ１６による計時（時間情報）が、予め設定され記憶されている好気状態形成時間に達し嫌気状態に切り換えるか否かの判定を行い、以降は第一処理手順と同様な処理を行う。
【００６２】
なお、上記ステップ６０１（Ｓ６０１）〜ステップ６０４（Ｓ６０４）の処理手順の追加に伴って、ステップ５０６（Ｓ５０６）において運転継続と判定した場合の処理が、ステップ５０５（Ｓ５０５）では無くステップ６０１（Ｓ６０１）へ戻る処理に変更されている。
【００６３】
このように、第二処理手順を実行する運転装置３０によれば、縦軸型曝気装置１により循環水路１４内全体を交互に好気状態と嫌気状態にするオキシデーションディッチにおいて、上記第一処理手順に加えて、溶存酸素濃度計１５により被処理水の好気／嫌気の指標となる溶存酸素濃度値を取得し、好気状態形成時に溶存酸素濃度値が設定範囲を上回る場合にはインペラの回転数を下げ、溶存酸素濃度情報が設定範囲を下回る場合にはインペラの回転数を上げるように、インペラ回転用電動機２を制御しているため、好気状態形成時に容易に溶存酸素濃度値が所望の設定範囲に維持され、硝化が一層最適に行われる。従って、上記第一処理手順による運転装置の作用・効果に加えて、縦軸型曝気装置１により循環水路１４内全体を交互に好気状態と嫌気状態にするオキシデーションディッチの硝化、脱窒を一層高度に行うことが可能である。なお、この好気状態形成時において、上述の回転数制御に代えて、溶存酸素濃度値を１．０〜３．０ｍｇ／Ｌの所定値としたＰＩＤ制御を行っても良い。
【００６４】
次に、１サイクルの循環水路１４内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成するオキシデーションディッチに適用され、計測される溶存酸素濃度値に基づいて運転を行う第三処理手順について説明する。
【００６５】
この第三処理手順は、上記第一、第二処理手順に代えて記憶手段１８にプログラムの形で書き込まれ、制御手段１７はこのプログラムに従い、図７に示す第三処理手順を実行する。
【００６６】
この第三処理手順は、先ず、ステップ７０１（Ｓ７０１）において、インペラ４が標準位置Ｓに位置するように縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御すると共に、インペラ４が所定の回転数での運転となるようにインペラ回転用電動機２を制御する。
【００６７】
これにより、インペラ４が標準位置Ｓに位置して回転し、曝気・撹拌が行われ、このインペラ４から下流側の所定範囲の領域迄が好気領域とされ、この領域から下流側のインペラ４迄の領域が嫌気領域とされて、１サイクルの循環水路１４内で硝化、脱窒が行われる。
【００６８】
この状態で、ステップ７０２（Ｓ７０２）において、溶存酸素濃度計１５により計測される溶存酸素濃度値が、予め設定され記憶されている溶存酸素濃度値設定範囲を越えているか否かを判定する。
【００６９】
この第三処理手順では、溶存酸素濃度値設定範囲が、０．５〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲に設定され、ステップ７０２（Ｓ７０２）で、溶存酸素濃度値がこの溶存酸素濃度値設定範囲を越えていると判定した場合には、ステップ７０３（Ｓ７０３）において、インペラ４が水没するように縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御する。
【００７０】
このステップ７０３（Ｓ７０３）により、インペラ４が水没し、撹拌のみが行われる。
【００７１】
具体的には、インペラ４を、水没高さＬ＝１００ｍｍ程度迄水没させる（図４参照）。これにより、被処理水に対しては酸素供給が抑止された状態での撹拌のみが成され、溶存酸素濃度値が低減していく。
【００７２】
そして、ステップ７０４（Ｓ７０４）において、運転終了か否かを判定し、運転継続の場合には、ステップ７０２（Ｓ７０２）へ戻り、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲に入るのを待ち、運転終了の場合には、この第三処理を終了する。
【００７３】
一方、ステップ７０２（Ｓ７０２）において、溶存酸素濃度計１５による溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を越えていないと判定した場合には、ステップ７０５（Ｓ７０５）において、溶存酸素濃度計１５による溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を下回るか否かを判定し、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃設定範囲を下回ると判定した場合には、ステップ７０６（Ｓ７０６）において、インペラ４が標準位置Ｓに位置するように縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御する。
【００７４】
このステップ７０６（Ｓ７０６）により、インペラ４が標準位置Ｓに位置して回転し、曝気・撹拌が行われ、酸素供給が促進されて溶存酸素濃度値が上昇していく。
【００７５】
そして、ステップ７０７（Ｓ７０７）において、運転終了か否かを判定し、運転継続の場合には、ステップ７０２（Ｓ７０２）へ戻り、同様な判定を繰り返し、運転終了の場合には、この第三処理を終了する。
【００７６】
一方、ステップ７０２（Ｓ７０２）において、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度設定範囲を越えていないと判定し、ステップ７０５（Ｓ７０５）において、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を下回らないと判定した場合には、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲の値を維持し、好気領域では最適に硝化処理が行われていると共に嫌気領域では最適に脱窒処理が行われているから、ステップ７０８（Ｓ７０８）において、運転終了か否かを判定し、運転終了の場合には、この第三処理を終了し、一方、運転継続の場合には、ステップ７０２（Ｓ７０２）に戻り、以降は同様な処理を繰り返す。
【００７７】
このように、第三処理手順を実行する運転装置３０によれば、縦軸型曝気装置１により１サイクルの循環水路１４内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成するオキシデーションディッチにおいて、溶存酸素濃度計１５により溶存酸素濃度値を取得し、溶存酸素濃度値が設定範囲を上回る場合にはインペラ４が水没し、溶存酸素濃度値が設定範囲を下回る場合にはインペラ４が標準位置に位置するように、縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御しているため、酸素供給を抑止する撹拌のみと酸素供給を促進する曝気・撹拌とが分けて行われ容易に溶存酸素濃度値が所望の設定範囲に維持され、好気領域での最適な硝化、嫌気領域での最適な脱窒が行われる。従って、縦軸型曝気装置１により１サイクルの循環水路１４内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成するオキシデーションディッチの硝化、脱窒を一層高度に行うことが可能である。
【００７８】
なお、制御手段１７は、上記第二、第三処理手順中に用いられる溶存酸素濃度値設定範囲を、設定値として制御することも可能である。
【００７９】
図８は、図１、図２の縦軸型曝気装置を備える他のオキシデーションディッチ及びその運転装置を示す概略平面構成図である。なお、図において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８０】
図８に示すように、このオキシデーションディッチ２１は、平面視馬蹄形状を成す槽２２を備え、この槽２２の外形に沿い平面視Ｕ字状を成す隔壁２３が槽２２内に配設され、この隔壁２３周囲の領域が無終端状の循環水路２４とされている。
【００８１】
このオキシデーションディッチ２１にあっては、槽２２に上記縦軸型曝気装置が二台設置されている。この二台の縦軸型曝気装置は同一構成であり、一方の縦軸型曝気装置を１Ａとし、他方の縦軸型曝気装置を１Ｂとする。
【００８２】
縦軸型曝気装置１Ａは、槽２２の隔壁２３の一端（図示上右端）付近に、縦軸型曝気装置１Ｂは、槽２２の隔壁２３の他端（図示下右端）付近に各々配設されている。そして、槽２２内の被処理水は、縦軸型曝気装置１Ａ，１Ｂの駆動に従って、循環水路２４の外周側が図示反時計回りに流れるように当該循環水路２４を循環し、当該循環水路２４内に好気状態と嫌気状態とを別々に形成する。
【００８３】
このようなオキシデーションディッチ２１に対しても、上記運転装置３０の適用が可能であり、この場合には、制御手段１７が、縦軸型曝気装置１Ａ及び縦軸型曝気装置１Ｂを、前述した第一処理手順又は第二処理手順で運転する。また、第三処理手順で運転する場合には、縦軸型曝気装置１Ａを第三処理手順で運転し、縦軸型曝気装置１Ｂは、常時水没した状態で運転する。なお、この第三手順においては、１サイクルの循環水路２４内にあって流れ方向の縦軸型曝気装置１Ａ〜縦軸型曝気装置１Ｂ迄の領域が好気領域とされ、流れ方向の縦軸型曝気装置１Ｂ〜縦軸型曝気装置１Ａ迄の領域が嫌気領域とされる。
【００８４】
このような馬蹄形状の槽２２を有するオキシデーションディッチ２１にあっても、適用される運転装置３０による運転によって、前述した長円形状の槽１２を有するオキシデーションディッチ１１に対する場合と同様な効果を得ることができるというのはいうまでもない。
【００８５】
なお、上記オキシデーションディッチ１１，２１にあっては、被処理水の水位を計測する水位計を設置し、この水位計からの水位情報を基づいて、インペラ４が常時水位の変動に追従し標準位置Ｓに位置して最適に曝気・撹拌を行うように、制御手段１７により縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御することも可能である。
【００８６】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、縦軸昇降用駆動源をシリンダとし、インペラ回転用駆動源を電動機としているが、他のアクチュエータ等であっても良い。
【００８７】
また、上記実施形態においては、槽の形状を、長円形状や馬蹄形状としているが、これらに限定されるものではなく、他の形状であっても良い。
【００８８】
また、上記実施形態においては、特に有効であるとして、縦軸型曝気装置１をオキシデーションディッチに適用しているが、被処理水を曝気・撹拌する他の水処理設備に対しても適用可能である。
【００８９】
【発明の効果】
本発明による縦軸型曝気装置は、インペラ回転用駆動源の回転駆動力を、インペラ回転駆動力伝達装置のインペラ回転用中空縦型伝達軸に伝達して当該インペラ回転用中空縦型伝達軸を回転し、このインペラ回転用中空縦型伝達軸に、下部にインペラを備える縦軸を内挿して、インペラ回転用中空縦型伝達軸と共に回転可能且つインペラ回転用中空縦型伝達軸に対して上下方向に移動可能に係合し、この縦軸を、昇降装置の支持部に回転自在に支持して、当該支持部を昇降装置の縦軸昇降用駆動源の駆動に従って昇降し、昇降装置が、インペラを備える縦軸のみを支持してこれを昇降させる構成としたものであるから、昇降用駆動源及び昇降機構が従来に比して小型化され、低コスト化を図ることが可能となる。
【００９０】
また、上記縦軸型曝気装置を備えたオキシデーションディッチの運転装置は、被処理水の好気／嫌気に関する情報に基づいて、縦軸型曝気装置のインペラの昇降位置を制御してインペラを水没又は標準位置に位置させ、インペラを水没させることで酸素供給を抑止する撹拌のみを行う一方で、インペラを標準位置に位置させることで曝気・撹拌を最適に行い、脱窒に必要な撹拌、硝化に必要な曝気・撹拌を分けて行い得るように構成したものであるから、上記縦軸型曝気装置の作用・効果に加えて、縦軸型曝気装置により循環水路内に好気状態と嫌気状態とを別々に形成するオキシデーションディッチの硝化、脱窒を一層高度に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による縦軸型曝気装置を示す概略正面構成図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１、図２の縦軸型曝気装置を備えるオキシデーションディッチ及びその運転装置を示す概略平面構成図である。
【図４】図３中の縦軸型曝気装置のインペラの形状及びインペラの水位に対する昇降位置を示す説明図である。
【図５】図３中の制御手段に適用される第一処理手順を示すフロー図である。
【図６】図３中の制御手段に適用される第二処理手順を示すフロー図である。
【図７】図３中の制御手段に適用される第三処理手順を示すフロー図である。
【図８】図１、図２の縦軸型曝気装置を備える他のオキシデーションディッチ及びその運転装置を示す概略平面構成図である。
【符号の説明】
１…縦軸型曝気装置、２…インペラ回転用電動機（インペラ回転用駆動源）、３…インペラ回転駆動力伝達装置（ホローシャフト型減速機）、４……インペラ、５，５ａ，５ｂ…縦軸、６…昇降装置、６ａ…支持部、６ｂ…縦軸昇降用シリンダ（縦軸昇降用駆動源）、１１，２１…オキシデーションディッチ、１４，２４…循環水路、１５…溶存酸素濃度計（好気／嫌気情報取得手段）、１６…タイマ（好気／嫌気情報取得手段）、１７…制御手段、３０…運転装置、Ｓ…標準位置、ＷＬ…気液界面。
【図１】
2004290797.tif 000003
【図２】
2004290797.tif 000004
【図３】
2004290797.tif 000005
【図４】
2004290797.tif 000006
【図５】
2004290797.tif 000007
【図６】
2004290797.tif 000008
【図７】
2004290797.tif 000009
【図８】
2004290797.tif 000010