(57)【要約】【課題】処理効率の向上による省エネルギー化、省スペース化、低価格化、メンテナンスフリー及び運転管理の容易化を図り、送風機を不要とする曝気放散処理装置を提供する。【解決手段】曝気処理装置５は実質的に垂直に配置された静止型混合器２が配置されている。この静止型混合器２の上部から液体を噴射供給し、その液体の流動エネルギーで気体を引き込みながら静止型混合器２内を並流で下方に通流させて、液体と気体の混合、攪拌、接触を行ない、曝気又は放散処理を行なう。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を実質的に垂直にして配置された静止型混合器と、前記静止型混合器の上端側から液体を前記静止型混合器内に噴射供給し下端側から排出する液体の供給手段と、前記静止型混合器の上方側から気体を前記静止型混合器内に導入し、前記液体及び気体は前記静止型混合器内を並流で下降し、両者は前記静止型混合器の内部で気液接触し下端側から排出されることを特徴とする曝気放散処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業排水、上下水及び湖沼、河川、地下水等の水処理及び浄化に利用される曝気放散処理装置に関する。詳しくは、気体と液体とを接触させる操作であり、空気中の酸素を水中に溶解したり、水中に溶存しているアンモニア、トリクロロエタン、塩化メチレン等の揮発性物質を放散するのに利用される曝気放散処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の曝気処理装置は、大別すると、散気式（気泡式）、機械攪拌式（表面攪拌）である。特に、散気式は、図６に示すように、曝気槽２８の底部に散気板２９、散気筒等を多数配置して、これらに送風機３０及び送気ライン３１を介して加圧空気を供給して曝気処理を行っている。又、液体中に溶存しているアンモニア等の窒素化合物を放散して浄化する場合は、図７に示すように、充填塔や棚段塔等が多く利用されている。充填塔方式の場合、充填塔３２上部から液体が供給され、塔下部より気体が供給される。塔内に配置されている充填物３３を向流で気液接触しながら、液体中のアンモニア（ＮＨ４＋）、有機溶媒等の揮発性物質は気体側に放散されて、液体の浄化処理が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の曝気処理装置は、酸素の溶存効率が低いので多大な面積を必要としている。又、曝気槽内の混合攪拌の為に、必要酸素量以上の空気を散気板等に加圧供給している。その為に、多大の電力を消費している。更に又、酸素の溶存効率を高める為に、曝気槽の水深は４〜６メートル程度が必要とされている。この為に、送風機の吐出圧力が高くなり消費電力が大きくなる。又、従来の充填塔、棚段塔等の放散処理装置は、充填物や棚段に液体中のカルシウム化合物や微生物等が付着成長して目詰まりを起こし、定期的な保守管理を必要としている。そこで、本発明の課題は、曝気及び放散処理を極めて効果的に省エネルギー、省スペース、低コスト、メンテナンスフリーで排水等を浄化する曝気放散処理装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明の曝気放散処理装置は、長手方向に実質的に垂直に配置された静止型混合器において、その静止型混合器の上端側に液体噴射手段を配置し、その液体噴射手段の上方に気体導入部を配置した曝気放散処理装置を採用したのである。その曝気放散処理装置は、混合攪拌動力を必要としない液体の流動エネルギーを利用して流体の混合攪拌を行なう静止型混合器を配置し、その上方に液体噴射手段を配置し、その噴射エネルギーにより気体をその噴射手段の上方から吸引供給される。液体と気体は静止型混合器の上端から下端に並流で通流して接触混合して、曝気又は放散処理が行なわれる。
【０００５】
なお、本発明で利用される静止型混合器は、特公昭４４−８２９０号、特開平７−２８４６４２号、米国特許第４４０８８９３号等に記載されている静止型混合器を使用目的に応じて適宜選択使用できる。
【０００６】
本発明の曝気放散処理装置によれば、加圧空気を供給する送風機が不要となり、消費電力が大幅に削減できる。又、気液接触効率の向上により処理時間は短縮される。更に又、曝気放散処理装置は垂直方向に配置されるので、水平方向の設置面積が小さくなって、省スペースとなり、建築土木費、設備費も安価になる。又、空気供給用配管等の工事費も不要となる。更に又、保守管理費も安価になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明に係る第１実施例の模式図、図２は同様に第２実施例の模式図、図３は本発明の第１実施例に係る曝気放散処理装置を水処理に適用した装置を示す模式図、図４は本発明の第１実施例に係る曝気放散処理装置を水処理に適用した装置を示す模式図、図５は同様に第２実施例に係る曝気放散処理装置を水処理に適用した装置を示す模式図である。本実施例に使用される静止型混合器は、種々の流体通路構造体の静止型混合器を選択使用可能であるが、通路管に螺旋状の羽根体を有し、その羽根体が多孔体又は多孔質体で形成されているミキシングエレメント（特開平７−２８４６４２号）方式の採用が望ましい。
【０００８】
図１は本発明の第１実施例を示す模式図である。筒状の通路管１内において、１個の静止型混合器２が配置され、その上方にスプレーノズル等の液体噴射手段３が配置されて、更にその上方に空気取入れ口４が配置されている。このように構成された曝気放散処理装置５においては、液体（ＦＬ）は静止型混合器の上端に噴射、供給され、スプレーノズルの噴射エネルギーにより、空気取入口４から通路管１内に吸引供給された気体（ＦＧ）と静止型混合器２内で混合、攪拌、接触して処理される。これにより、液体と気体とが十分に接触し、曝気又は放散が進行する。
【０００９】
本実施例においては、静止型混合器２の上方から液体を噴射、供給することで、吸引した気体を巻き込みながら静止型混合器２内を通流させることで混合、攪拌、接触して曝気又は放散処理が行なわれる。この為に、無動力で混合、攪拌、接触操作が高効率で行なわれる。それ故に、気体を加圧供給する送風機、コンプレッサー等が不要となり、省エネルギーとなる。
【００１０】
図２は、前記同様に、本発明の第２実施例である。曝気放散処理装置５は静止型混合器２ａと下方の静止型混合器２ｂとの間に空間部６を配置して構成されている。その空間部６は、その空間部６の通路管１の厚み方向に１又は複数個の貫通孔７を有している。このように構成された曝気放散処理装置５は前記同様に、液体と気体が静止型混合器２ａで混合、攪拌、接触して、処理される。この混合流体は静止型混合器２ｂにおいても、空間部６内に孔７を介して更に供給される気体と混合、攪拌、接触が行なわれ、高効率で処理される。
【００１１】
本実施例においても、気体と液体との接触処理は無動力で行なわれ、その接触効率が極めて高い。なお、孔７は適当な長さのパイプ８を空間部６内に突き出た形で通路間壁に配置されている。
【００１２】
図３は、本発明の第１実施例に係る曝気放散処理装置を水処理に適用した装置を示す模式図である。静止型混合器２の下方に液体を貯留する水槽９が配置されている。その水槽９からポンプ１０、配管１１及び液体噴射手段１２を介して曝気放散処理装置５の上部から液体を噴射供給する循環ラインが設けられている。
【００１３】
このように構成された曝気放散処理装置５においては、原水は静止型混合器２内にスプレーノズル等の液体噴射手段１２を介して噴射供給され、空気取入口４から吸引供給される空気と静止型混合器２内で混合、攪拌、接触して、空気中の酸素が原水中に溶解し、曝気処理される。
【００１４】
曝気処理装置５の下部から排出される混合流体は水槽９内に落下し、気体は気泡を形成して水面に浮上排出される。処理又は浄化された処理水は配管１３を介して外部に排出される。本実施例においても、前記同様に攪拌動力及び送風機等を必要とせずに、液体の噴射供給による流動エネルギーのみで液体と気体とが高効率で混合、攪拌、接触して、処理される。
【００１５】
次に、曝気処理に適用した場合について述べる。溶存酸素３．５ｍｇ／ｌ、水温２０℃の原水を１０００ｌ保有している水槽９から、ポンプ１０、配管１１、及びスプレーノズル１２を介して、内径１３３ｍｍ、長さ１０００ｍｍの曝気放散処理装置５に、原水を１５ｍ３／Ｈｒで循環供給し、又空気取入口４から、空気２２ｍ３／Ｈｒを吸引供給し、水温２０℃での飽和酸素濃度に到達する迄の所要時間を測定した。その結果は、３．５分であった。なお、曝気放散処理装置を通流する液体の通水速度は、４０〜３２０ｍ３／（ｍ２・時間）の範囲が好ましいが、より好ましくは１２０〜２５０ｍ３／（ｍ２・時）の範囲である。
【００１６】
図４は本発明の第１実施例に係る曝気放散処理装置を水処理に適用した装置を示す模式図である。本発明に係る曝気放散処理装置は本発明の第３実施例と同様であるが、水槽１４内に、浮体１５及び網１６が内設されている。その網１６の内側には好気性の細菌又は微生物を担持した担体１７が浮遊している。又、水槽１４内には、水面から外部へ短絡して流出するのを防止する仕切板１８が内設されている。この仕切板１８の下部から処理水は配管１９を介して処理水として外部に排出される。このような担体１７を利用することで、水槽１４の容積当たりのＢＯＤ（生物化学的酸素要求量），ＣＯＤ（化学的酸素要求量）に対する処理能力は大幅に向上する。
【００１７】
このように構成された曝気放散処理装置においては、原水は曝気放散処理装置５、水槽１４、ポンプ２０及び配管２１及び液体噴射手段２２を介して繰り返し混合、攪拌、接触されて、高効率で処理される。水槽１４に好気性の細菌又は微生物を担持した担体１７等を浮遊させることで、水槽１４の容積を小さくすることが可能となり、省スペースとなる。又、短時間で処理が可能となり、省エネルギーとなる。更に、従来の曝気槽２８内に、担体１７を使用した場合と比較して担体１７の槽外への流出や配管上での詰まりの問題が解消し、又、担体１７の取替時の作業が容易になる。なお、担体の形状は、球体、立方体、直方体等が使用されるが、これら形状に限定されることなく、大きな気液接触面積を有する形状の接触材が使用目的に応じて適宜利用可能である。
【００１８】
図５は、本発明の第２実施例に係る曝気放散処理装置を水処理に適用した装置を示す模式図である。静止型混合器２ａの下方に空間部６が実質的に垂直に配置されている。又、静止型混合器２ｂの下方に液体を貯留する水槽２３が配置さている。その水槽２３からポンプ２４、配管２５及び液体噴射手段２６を介して、曝気放散処理装置５の上部から液体を噴射供給する循環ラインが設けられている。更に、その液体噴射手段２６の上方に空気取入口４が設けられている。
【００１９】
このように構成された曝気放散処理装置５においては、原水は静止型混合器２ａ内にスプレーノズル等の液体噴射手段２６を介して噴射供給され、同時に空気取入口４から吸引された空気と静止型混合器２ａ，２ｂ及び空間部６内で混合、攪拌、接触して空気中の酸素が原水中に溶解し、曝気処理される。又は、原水中に溶解しているアンモニア（ＮＨ４＋）や揮発性物質等がほぼ気液平衡濃度まで空気中に物質移動して放散処理される。なお、空間部６においては、流体の流動エネルギーにより新鮮な空気が外部から孔７を介して装置５内に取り入れられる。
【００２０】
曝気処理装置５の下部から排出される混合流体は水槽２３内に落下し、気体は気泡を形成して水面に浮上排出される。処理又は浄化された処理水は配管２７を介して外部に排出される。本実施例においても、前記同様に攪拌動力及び送風機等を必要とせずに、原水の流動エネルギーのみで液体と気体とが高効率で混合、攪拌、接触して、処理される。なお、孔７は適当な長さのパイプ８を下向きに空間部６内に挿入してもよい。
【００２１】
次に、放散処理に適用した場合について詳細に述べる。溶存アンモニア５０ｍｇ／ｌ、水温３０℃の原水１０００ｌ保有している水槽２３からポンプ２４、配管２５及び液体噴射手段２６を介して、内径１３３ｍｍ、長さ１０００ｍｍの曝気放散処理装置５に、原水を１７ｍ３／Ｈｒで供給し、又空気取入口４から、空気２４ｍ３／Ｈｒを吸引供給し、溶存アンモニア濃度が１ｍｇ／ｌに到達するまでの所要時間を測定した。その結果は１５分であった。なお、スプレーノズルでの液体の吐出圧力は０．０２〜１．０ＭＰａＧの範囲が好ましいが、より好ましい範囲は、０．０５〜０．５ＭＰａＧである。
【００２２】
本発明に係る曝気放散処理装置は、前記実施例に限定されることなく種々応用可能である。例えば、河川の堰の下流側に配置することで溶存酸素の富化が可能となる。又、養魚槽の酸素富化による水質改善と溶存アンモニアの除去、雨水の貯水槽や遊水池の悪臭発生防止等に応用可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明の曝気放散処理装置は、混合、攪拌のための動力を必要とせずに、液体の流動エネルギーで気体を引き込みながら静止型混合器内を並流で通流させることで、流体は混合、攪拌、接触して、高効率で曝気又は放散処理される。上記効果を曝気放散処理装置に適用することにより、省エネルギー、省スペース、低価格及び保守管理に優れた曝気放散処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る曝気放散処理装置を水処理に適用した装置を示す模式図。
【図４】本発明の第１実施例に係る曝気放散処理装置を水処理に適用した装置を示す模式図。
【図５】本発明の第２実施例に係る曝気放散処理装置を水処理に適用した装置を示す模式図。
【図６】従来の曝気処理装置を示す模式図である。
【図７】従来の放散処理装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１　：　通路管
２，２ａ，２ｂ：　静止型混合器
３　：　液体噴射手段
４　：　空気取入口
５　：　曝気放散処理装置
【図１】
2004058037.tif 000003
【図２】
2004058037.tif 000004
【図３】
2004058037.tif 000005
【図４】
2004058037.tif 000006
【図５】
2004058037.tif 000007
【図６】
2004058037.tif 000008
【図７】
2004058037.tif 000009