(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撹拌用のプロペラを備えた、プロペラ式水中撹拌機であって、
前記プロペラ部分を囲う円筒状の水流ガイドと
前記水流ガイドの下流側開口端縁に連設された円筒状の整流ガイドとを備え、
前記整流ガイドの内周面には、前記整流ガイドの半径よりも短い長さを有する複数枚の板状の羽根が周方向に間隔を置いて水流に対して平行に又は角度をつけて、整流ガイドの径方向の中心に向かって取付けられており、整流ガイドの中心部には前記羽根が存在しない空洞部が形成されている
ことを特徴とする、汚水処理槽内の汚水を撹拌するためのプロペラ式水中撹拌機。
【請求項２】
前記羽根の上流側端縁は、整流ガイドの径方向の中心に向かうにつれて羽根の幅が減少するように、切り欠き状となっているか円弧状となっていることを特徴とする請求項１に記載のプロペラ式水中撹拌機。
【請求項３】
前記水流ガイドの上流側部分は上流側から下流側に向かって縮径するテーパ形状を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロペラ式水中撹拌機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のプロペラ式水中撹拌機を旋回軸に取付けてプロペラ式水中撹拌機を旋回可能としたことを特徴とする旋回機構付プロペラ式水中撹拌機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水や工場排水の処理等に用いられるプロペラ式水中撹拌機に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物反応を利用して汚水処理を行うための処理槽には、処理槽内の汚泥の沈積を防止し、処理効率を向上させるために撹拌機が設置される場合がある（特許文献１、２参照）。
特許文献１には、図７に示すように、処理槽１本体に槽外駆動方式のプロペラ式水中撹拌機２を設置するとともにその下方に反射板３を設置した処理槽１が記載されている。この処理槽１では、プロペラ式水中撹拌機２により吐出された下向流４が反射板３によって水平流に変換され、この水平流が処理槽の底部における汚泥の堆積を防止している。
【０００３】
また、特許文献２には、固定型のプロペラ型撹拌機を備えた処理槽において、槽底部全面で汚泥沈積防止に必要な流速を確保するためには大きな容量の撹拌機を使用するか複数の撹拌機を配置する必要があるという問題があることに鑑みて、図８に示すように、撹拌プロペラ翼を備え、略垂直な軸を首振り回転軸とする首振り機能を有するプロペラ式水中撹拌機２を設置した処理槽１が記載されている。
【０００４】
このような首振り機能を有する撹拌機２を用いることにより、図８（ｂ）に示すように、流入水入口１４から流入する流入水１５が重力落下によって処理槽１内へ流入する場合、旋回流１６が処理槽内に発生し、処理槽１の底部では図８（ｂ）の紙面に向かって左から右に向かう流れが形成される。この場合、処理槽１底部の前記流れのエネルギーを撹拌機２による加速流れに利用できるように、前記の流れを強める方向に撹拌機２の撹拌プロペラ翼による加速流れの方向を設定している。これにより流入水が作る流れのエネルギーを利用して処理槽底部流速をより効果的に加速することが可能になり、また、加速流れの到達距離が長くなり、結果として、撹拌機２の撹拌プロペラ翼による加速流れが処理槽の隅々まで行き渡り、処理槽底部へ沈積しようとしている活性汚泥を効果的に水中へ巻き上げ、汚泥の沈積が効果的に防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８４４２１号公報
【特許文献２】特開２００２−３１６１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のプロペラ型撹拌機では、汚水、汚泥の混合撹拌に必要な底部流速を得るためには、大きな容量の撹拌機を使用するか複数の撹拌機を配置する必要があった。
そこで、本発明は、省エネルギーであり、かつ処理槽内の全域に直接撹拌力を与えることができ、軽量で維持管理が容易なプロペラ式水中撹拌機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】
本発明者は、上記課題を解決するべく検討を進めた結果、プロペラを覆うように円筒状の水流ガイドを設け、該水流ガイドの下流側に円筒状の整流ガイドを設けたプロペラ式水中撹拌機を使用することにより前記課題を解決することができることを見いだして本発明を完成した。
【０００８】
本発明は以下に記載する通りのプロペラ式水中撹拌機である。
（１）撹拌用のプロペラを備えたプロペラ式水中撹拌機であって、
前記プロペラ部分を囲う円筒状の水流ガイドと
前記水流ガイドの下流側開口端縁に連設された円筒状の整流ガイドとを備え、
前記整流ガイドの内周面には、前記整流ガイドの半径よりも短い長さを有する複数枚の板状の羽根が周方向に間隔を置いて水流に対して平行に又は角度をつけて、整流ガイドの径方向の中心に向かって取付けられており、整流ガイドの中心部には前記羽根が存在しない空洞部が形成されている
ことを特徴とする汚水処理槽内の汚水を撹拌するためのプロペラ式水中撹拌機。
（２）前記羽根の上流側端縁は、整流ガイドの径方向の中心に向かうにつれて羽根の幅が減少するように、切り欠き状となっているか円弧状となっていることを特徴とする上記（１）に記載のプロペラ式水中撹拌機。
（３）前記水流ガイドの上流側部分は上流側から下流側に向かって縮径するテーパ形状を有していることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のプロペラ式水中撹拌機。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のプロペラ式水中撹拌機を旋回軸に取付けてプロペラ式水中撹拌機を旋回可能としたことを特徴とする旋回機構付プロペラ式水中撹拌機。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のプロペラ式水中撹拌機は省エネルギーかつ軽量で維持管理が容易であり、処理槽内の混合撹拌に用いることにより十分な底部流速を得ることができ、反応タンク内の全域に直接撹拌力を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のプロペラ式水中撹拌機の概略構成を示す図である。
【図２−１】本発明のプロペラ式水中撹拌機における水流ガイド及び整流ガイドの構造を示す図である。
【図２−２】本発明の整流ガイドにおける羽根の取付け構造を示す図である。
【図３】整流ガイドの羽根の構造の詳細を示す図である。
【図４】本発明のプロペラ式水中撹拌機を旋回装置に取付けた状態を示す図である。
【図５】本発明のプロペラ式水中撹拌機を適用した汚水処理装置を示す図である。
【図６】処理槽内に旋回機構付プロペラ式水中撹拌機を設置した状態を示す図である。
【図７】従来のプロペラ式水中撹拌機を設置した処理槽を示す図である。
【図８】従来の旋回機構付プロペラ式水中撹拌機を設置した処理槽を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のプロペラ式水中撹拌機の実施形態を図１、２に基づいて詳細に説明する。
本実施形態のプロペラ式水中撹拌機４０は、図１（ａ）に示すプロペラ１１を備えた撹拌機本体１と、図１（ｂ）に示す水流ガイド２と、図１（ｃ）に示す整流ガイド３とを図１（ｄ）に示すように組み立てることによって形成されている。
【００１２】
図２−１（ａ）及び図２−１（ｂ）に水流ガイド２及び整流ガイド３のそれぞれの斜視図を示した。
水流ガイド２は円筒状の形状を有しており、撹拌機本体１のプロペラ１１の外周部を覆うように配置される。また、整流ガイド３は水流ガイド２と略同径の円筒状の部材であり、水流ガイド２の下流側開口端縁に連設される。
水流ガイドの筒状部の上流側部分は上流側から下流側に向かって縮径するテーパ形状を有していることが好ましい。
なお、図１、図２−１ではプロペラ式水中撹拌機４０の内部構造が分かり易いように水流ガイド２及び整流ガイド３の筒状壁を透明にして示している。
【００１３】
整流ガイド３における羽根３１の取り付け構造を図２−２に示す。
図２−２（ａ）及び図２−２（ｂ）の上の図は整流ガイド３の正面図であり、下の図は整流ガイド３を図の矢印の方向からみた側面図である。
図２−２（ａ）に示したものにおいては、整流ガイド３の内周面に複数枚の板状の羽根３１が水流に対して平行になるように間隔を置いて整流ガイド３の径方向の中心に向かうように立設されている。また、図２−２（ｂ）に示したものにおいては、整流ガイド３の内周面に複数枚の板状の羽根３１が水流に対して角度を有するように間隔を置いて整流ガイド３の径方向の中心に向かうように立設されている。
【００１４】
羽根３１はその根本部が２枚の補強板３２によって表裏両面側から挟み込まれることによって補強され整流ガイド３に固定されている。この羽根３１を設けることによりプロペラ１１から発生する水流の直進性が向上し、水流の到達距離が長くなる。また、羽根３１の整流ガイド３の軸方向の長さが長いほど、整流効果が向上する。
以下では、羽根３１の整流ガイド３の軸方向の長さを羽根の幅Ｄといい、整流ガイド３の軸方向に垂直な方向の長さを羽根の長さＬという。
【００１５】
図３に整流ガイド３の羽根３１の構造の詳細を示す。
図３（ａ）はプロペラ式水中撹拌機４０の断面を示す図であり、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は図３（ａ）のＸ部分を拡大して示した図である。
羽根３１の上流側端縁３５、３５’は図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、整流ガイド３の径方向の中心に向かうにつれて羽根の幅Ｄが減少するように切り欠き状（図３（ｂ）参照）となっているか円弧状（図３(ｃ)参照）となっている。
切り欠き状部分３５及び円弧状部分３５’は羽根３１の上流側端縁の全長にわたって設けても良いが、整流ガイド３の中心側の一部のみに設けても良い。
【００１６】
また、羽根３１の長さＬを整流ガイド３の半径よりも短くして、整流ガイド３の中心部分に羽根３１がない空間（空洞部）３４を形成する。このような構成とすることにより、図３（ｂ）に示すように、羽根３１に絡みついた繊維状のゴミ等の滓渣３６が矢印Ｆで示すように羽根３１の端縁３５、３５’の傾斜に沿って中心方向へ移動し空洞部３４を通って排出される。
【００１７】
羽根３１の枚数は、多過ぎると水流に対する抵抗が大きくなり、また、少なすぎると整流効果が小さくなる。上記の観点から、羽根３１の枚数は６枚〜８枚とすることが好ましい。
【００１８】
本発明のプロペラ式水中撹拌機は略垂直な旋回軸を有する旋回軸に取付けて首振り機能を有する撹拌機として使用してもよい。
図４は本発明のプロペラ式水中撹拌機４０を旋回装置５０に取付けた状態を示す図である。プロペラ式水中撹拌機４０は旋回駆動装置５２によって旋回駆動される旋回軸である旋回支柱５１に取付けられており、旋回支柱５１が旋回することによりプロペラ式水中撹拌機４０は首振り運動をする。プロペラ式水中撹拌機４０は点検時には旋回支柱５１をスライドして点検位置５３にまで引き上げられて点検される。
このようにプロペラ式水中撹拌機４０が首振りを行いながら処理槽内の汚水を撹拌することにより、プロペラ１１による加速流れが間歇的にではあるが処理槽底面のほぼ全体に及ぶため、汚泥沈積の防止効果を向上させることができる。
【００１９】
本発明のプロペラ式水中撹拌機を適用することができる汚水処理装置の例について説明する。
図５は嫌気−無酸素−好気法によってリン及び窒素を除去するための汚水処理装置６０を示す図である。
原水Ｗ１は最初沈殿池６１において下水の中に浮遊している小さな砂やごみを沈殿させ、次いで自動除塵機６２により固形物をスクリーンで捕捉し、掻きとって除去する。
自動除塵機６２から排出された被処理水は嫌気槽６３において空気を送らない状態で撹拌機４０ａでかき混ぜて脱リンされる。
【００２０】
脱リンされた被処理水は無酸素槽６４に流入して、後段の好気槽６５から返送された硝化液７１を混合されて空気を送らない状態でかき混ぜられ、微生物の作用によって下水中の硝酸が窒素に変換され大気に放出される。
【００２１】
無酸素槽６４から排出された被処理水は好気槽６５に流入し、ブロワ６５２から送られる空気が散気装置６５１によって被処理水中に供給される。この好気槽６５でリンが微生物に取り込まれると共に有機物が分解され、また、アンモニウムイオンが硝酸イオンに変換される。
次いで被処理水は、微生物を担体に担持させて用いている場合には担体分離装置６５３で担体を分離されて好気槽６５から流出する。
【００２２】
好気槽６５から流出した被処理水は一部が硝化液７１として無酸素槽６４に返送され、残部が最終沈殿池６７に流入する。
最終沈殿池６７で沈殿した汚泥は汚泥ポンプ６６によって抜き出され、一部が返送汚泥７２として嫌気槽６３に返送され、残部は余剰汚泥７３として系外に排出される。
本発明のプロペラ式水中撹拌機は嫌気槽６３における撹拌機４０ａ及び無酸素槽６４における撹拌機４０ｂとして好適に使用することができる。
【実施例】
【００２３】
以下に実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記実施例に何ら限定されるものではない。
【００２４】
（実施例１）
本発明のプロペラ式水中撹拌機における整流ガイドの効果を確認するために以下の試験を行った。
＜試験方法＞
・３６０°旋回タイプ（１旋回サイクル＝１８４０秒）設置の処理槽を用いた。
・図６に示すように撹拌機から最も離れた槽開口部（撹拌機から１１．７ｍの地点）の底部から１００ｍｍの位置に流速計を固定し、運転１サイクルにおける底部流速の経時変化を測定した。
・整流ガイドあり・なしいずれの場合も運転動力は同じとした。
＜試験結果＞
試験結果を下記表１に示す。
【表１】
0006436008.tif 000002
※流速は、１旋回（1840秒）中に観測された瞬間最大値及び瞬間最小値を示す。
最大値は通常、プロペラが測定点に真っ直ぐ対向したときに観測される。
【００２５】
上記の通り、整流ガイドを装着することにより流速が１８％向上した。
流速が向上することから、以下のメリットが得られる。
・今まで１台で対応できなかった処理槽にも１台で対応できる可能性がある。
・流速に余裕があるため、運転動力を下げて運転できる可能性があり、省エネ効果が期待できる。
【符号の説明】
【００２６】
（図１〜６について）
１  撹拌機本体
２  水流ガイド
３  整流ガイド
１１  プロペラ
１２  固定具
２１  固定具
３１  羽根
３２  補強板
３３  固定具
３４  空洞部
３５、３５’上流側端縁
３６  滓渣
４０  プロペラ式水中撹拌機
５０  旋回装置
５１  旋回支柱（回転軸）
５２  旋回駆動装置
５３  点検位置
６０  汚水処理装置
６１  最初沈殿池
６２  自動除じん機
６３  嫌気槽
６４  無酸素槽
６５  好気槽
６５１  散気装置
６５２  ブロワ
６５３  担体分離装置
６６  返送汚泥ポンプ
６７  最終沈殿池
７１  硝化液
７２  返送汚泥
７３  余剰汚泥
Ｄ  羽根の幅
Ｌ  羽根の長さ
Ｆ  滓渣の動き
Ｗ、Ｗ１  原水
Ｗ２  処理水
（図７、８について）
１  処理槽
２  プロペラ式水中撹拌機
３  反射板
４  下向流
１４  流入水入口
１５  流入水
１６  旋回流
【図１】
0006436008.tif 000003
【図２−１】
0006436008.tif 000004
【図２−２】
0006436008.tif 000005
【図３】
0006436008.tif 000006
【図４】
0006436008.tif 000007
【図５】
0006436008.tif 000008
【図６】
0006436008.tif 000009
【図７】
0006436008.tif 000010
【図８】
0006436008.tif 000011