(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水を貯留する槽の内部に設置可能に構成された曝気撹拌装置において、
上部にコーン状部を有するドラフトチューブと、
前記ドラフトチューブの内部に設けられ、前記汚水中に気泡を放出可能に構成された気泡散気手段と、
前記ドラフトチューブの内部であって前記気泡散気手段の上側に、軸周りに回転可能に設けられ、前記槽の底部に向かう下降流を発生させる撹拌翼と、
前記ドラフトチューブの部分、前記ドラフトチューブの外周部に張り出して設けられたひさし状部分、および前記ひさし状部分の外周部に設けられた筒状部分から規定される空間に空気を貯留可能に構成された空気貯留手段と、
一端が前記空間に連通しているとともに他端が空気および汚水からなるエアーリフト混合物を汚水面に向けて噴射させるよう前記汚水面と離間した空間位置から前記汚水面に向かって開口する空気排出手段と、
を備えることを特徴とする曝気撹拌装置。
【請求項２】
汚水を貯留する槽の内部に設置可能に構成された曝気撹拌装置において、
上部にコーン状部を有するドラフトチューブと、
前記ドラフトチューブの内部に設けられ、前記汚水中に気泡を放出可能に構成された気泡散気手段と、
前記ドラフトチューブの内部であって前記気泡散気手段の上側に、軸周りに回転可能に設けられ、前記槽の底部に向かう下降流を発生させる撹拌翼と、
前記ドラフトチューブの部分、前記ドラフトチューブの外周部に張り出して設けられたひさし状部分、および前記ひさし状部分の外周部に設けられた筒状部分から規定される空間に空気を貯留可能に構成された空気貯留手段と、
一端が前記空間に連通しているとともに他端が空気および汚水からなるエアーリフト混合物を汚水面より上側まで浮上させ、前記汚水面から離間した水中位置から前記槽の底面側に向かって開口する空気排出手段と、
を備えることを特徴とする曝気撹拌装置。
【請求項３】
前記汚水を前記コーン状部の上側開口端に案内する導水板をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の曝気撹拌装置。
【請求項４】
前記気泡散気手段は、それぞれの長手方向が垂直方向に配設された散気筒を有しており、
前記撹拌翼の下方に、前記散気筒の長手方向に対して、面方向が略平行になるように設置された複数の平板からなる静翼が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の曝気撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥法に使用する曝気撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水を浄化するための下水処理場においては、下水中の有機物を分解したり除去したりするために、活性汚泥法と呼ばれる生物処理を行う場合がある。活性汚泥法は、好気性微生物処理であって、活性汚泥法を行う場合には、微生物を含む活性汚泥に有機物を含む汚濁物質を吸収させるために、下水中に酸素を含む空気を供給する必要がある。この空気の供給が行われる槽が曝気槽であり、一般的な曝気槽は、水槽と水槽の底部に設けられた散気管とを備える。そして、この曝気槽において槽内において空気を撹拌する曝気撹拌装置が知られている。
【０００３】
曝気撹拌装置としては、特許文献１に記載された装置が知られている。特許文献１に記載された曝気撹拌装置は、水槽と、水槽内に垂直に配設されたドラフトチューブと、このドラフトチューブ内に配設された散気筒と、散気筒の上側でドラフトチューブ内に配設された撹拌機であるインペラとを備える。そして、散気筒が複数の微細孔を有し、それらの微細孔から空気が噴出されることによって、汚水中に酸素が溶解される。
【０００４】
また、特許文献２には、処理槽内にドラフトチューブが設けられ、ドラフトチューブ内に回転する軸流インペラなどの撹拌手段と空気を供給する空気供給部とを備えた曝気撹拌装置が記載されている。特許文献２に記載された曝気撹拌装置は、ドラフトチューブの外周面に隣接する位置に上面および周面が閉塞された空間をなすカバーと、一端が空間に連結されて他端に被処理液の水面近傍に位置する開口が設けられた空気排出路とを備えた構成を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１２５６９１号公報
【特許文献２】特許第４８７５７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、従来の曝気撹拌装置の水槽においては、活性汚泥処理が行われることに起因して、水槽内の汚水面にスカムや泡など（以下、スカム等）が発生していた。そのため、駆動力を用いて駆動させる必要があるスカム除去装置を別途設置して、このスカム除去装置によって汚水面に発生したスカム等を除去する必要があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、駆動力を用いて駆動させる必要のあるスカム除去装置を別途設けることなく、水槽の汚水表面のスカム等を除去することができる曝気撹拌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る曝気撹拌装置は、汚水を貯留する槽の内部に設置可能に構成された曝気撹拌装置において、上部にコーン状部を有するドラフトチューブと、ドラフトチューブの内部に設けられ、汚水中に気泡を放出可能に構成された気泡散気手段と、ドラフトチューブの内部であって気泡散気手段の上側に、軸周りに回転可能に設けられた撹拌翼と、ドラフトチューブの部分、ドラフトチューブの外周部に張り出して設けられたひさし状部分、およびひさし状部分の外周部に設けられた筒状部分から規定される空間に空気を貯留可能に構成された空気貯留手段と、一端が空間に連通しているとともに他端が空気および汚水からなるエアーリフト混合物を汚水面に向けて噴射させるよう汚水面と離間した空間位置から汚水面に向かって開口する空気排出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る曝気撹拌装置は、汚水を貯留する槽の内部に設置可能に構成された曝気撹拌装置において、上部にコーン状部を有するドラフトチューブと、ドラフトチューブの内部に設けられ、汚水中に気泡を放出可能に構成された気泡散気手段と、ドラフトチューブの内部であって気泡散気手段の上側に、軸周りに回転可能に設けられた撹拌翼と、ドラフトチューブの部分、ドラフトチューブの外周部に張り出して設けられたひさし状部分、およびひさし状部分の外周部に設けられた筒状部分から規定される空間に空気を貯留可能に構成された空気貯留手段と、一端が空間に連通しているとともに他端が空気および汚水からなるエアーリフト混合物を汚水面より上側まで浮上させるよう汚水面から離間した水中位置から水槽の底面側に向かって開口する空気排出手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る曝気撹拌装置は、上記の発明において、汚水をコーン状部の上側開口端に案内する導水板をさらに有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る曝気撹拌装置は、上記の発明において、撹拌翼の下方に、気泡散気手段のそれぞれの散気筒の長手方向に対して、面方向が略平行になるように設置された複数の平板からなる静翼が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る曝気拡散装置によれば、駆動力を別途用いることなく汚水表面のスカム等を除去することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による曝気撹拌装置の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による曝気撹拌装置のキャッチャおよびスカム粉砕ノズルの構成を示す上面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による曝気撹拌装置の撹拌翼を示す上面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態によるドラフトチューブ内の側面図である。
【図５】図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った水平断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態の変形例による曝気拡散装置のキャッチャおよびスカム粉砕ノズルの構成を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。
【００１５】
まず、本発明の一実施形態による曝気拡散装置について説明する。図１は、この一実施形態による曝気拡散装置の構成図を示す。
【００１６】
図１に示すように、この一実施形態による曝気撹拌装置１は、水槽１１に設置可能に構成されている。そして、曝気撹拌装置１は、上部にコーン状部１２ａを有するドラフトチューブ１２、微細気泡散気部１３、静翼１４、インペラと称される撹拌翼１５、キャッチャ１７、導水板１８、シャフト１９、および駆動部２０を備えて構成される。この曝気撹拌装置１は、水槽１１の外部に設けられた気体供給手段としてのブロワ２４から空気が供給され、例えば好気性の活性汚泥処理に使用される。水槽１１は、例えば直方体状を有する活性汚泥処理槽などであり、溶存酸素計（ＤＯ計）（図１中図示せず）などが設けられているのが好ましい。
【００１７】
ドラフトチューブ１２は、例えば１５００ｍｍ径の円筒形状の部分とコーン状部１２ａとを有して構成されている。そして、ドラフトチューブ１２の円筒形状の部分は、水槽１１内の水平面に沿った略中央に、長手方向が水槽１１の深さ方向に沿って平行になるように設けることができる。ドラフトチューブ１２は、例えば、水槽１１の架台２１に支柱によって吊り下げ可能に構成されている。また、ドラフトチューブ１２は、必要に応じて、水面より上方の床または水槽１１の底面に固定された３本以上の支柱（いずれも図示せず）により支持することも可能である。ドラフトチューブ１２内には、微細気泡散気部１３、静翼１４、および撹拌翼１５が設けられている。気泡散気手段としての微細気泡散気部１３にはブロワ２４から配管を通じて空気が供給される。
【００１８】
コーン状部１２ａは、ドラフトチューブ１２の上部開口側に設けられ、ドラフトチューブ１２の円筒形状の部分から上端部に向けて広くなるように開口したテーパ状に構成されている。なお、コーン状部１２ａをドラフトチューブ１２の円筒形状とは別体で構成する場合には、コーン状部１２ａの下端部をドラフトチューブ１２の上端に取り付ける際にコーン状部１２ａの上端部が開口し、かつ下端部の開口周辺に隙間が生じることなく上端部に向かって拡がるように、ドラフトチューブ１２の上部に固定するのが好ましい。
【００１９】
また、コーン状部１２ａの上端部の上方に、水槽１１内の酸素を多く含有した汚水を、コーン状部１２ａ内およびドラフトチューブ１２内に案内するための導水板１８が設けられている。導水板１８によって、水槽１１内において溶解した酸素を豊富に含む汚水がドラフトチューブ１２の上部のコーン状部１２ａにおける上側開口端に案内され、コーン状部１２ａの内側に効率良く吸い込まれる。
【００２０】
さらに、コーン状部１２ａの外周部には、キャッチャ１７が設けられている。キャッチャ１７は、ドラフトチューブ１２のコーン状部１２ａの上端部の外周から張り出したひさし状部分（上面部）と、このひさし状部分の外周部に設けられた筒状部分（側面部）とを有して構成され、下端部が開口している。そのため、キャッチャ１７においては、テーパ状のコーン状部１２ａの外周面部とひさし状部分および筒状部分とから空間が規定される。空気貯留手段としてのキャッチャ１７の空間には、水槽１１内において、空気を貯留可能に構成される。
【００２１】
図２は、キャッチャ１７およびスカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂの上面図を示す。図２に示すように、キャッチャ１７の上面の水平面に沿った形状は、ドラフトチューブ１２の直径に対して、２〜３倍の幅寸法の矩形状である。具体的に、ドラフトチューブ１２の直径Ｌ1が例えば１５００ｍｍ程度である場合、キャッチャ１７の水平面に沿った寸法Ｌ0は例えば３０００〜４５００ｍｍ程度である。さらに、キャッチャ１７は、その上面が汚水面からの深さとして例えば９００ｍｍ程度の位置になるように設置されている。
【００２２】
また、キャッチャ１７のひさし状部分には、キャッチャ１７の空間に連通したスカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂが設けられている。スカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂはそれぞれ、例えばＵ字形状のノズル管から構成されている。空気排出手段としてのスカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂのそれぞれの一端部は、キャッチャ１７のひさし状部分に連通して、キャッチャ１７に捕集された空気を排出可能に構成されている。
【００２３】
一方、それぞれのスカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂのダクト開放端である他端部は、水槽１１の水面より例えば１００〜１０００ｍｍ上方、または水面より例えば１００〜１０００ｍｍ下方のいずれかに位置に設けられる。ここで、それぞれのスカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂの他端部は、これらの他端部からの水および空気の混合物（エアーリフト混合物）の噴射方向が、水面の下方に向かうように構成されている。そして、スカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂのダクト開放端である他端部は、このエアーリフト混合物を水面より上側まで浮上させるように、水面から離間した水中位置から水槽１１の底面側に向かって開口するように構成されている。
【００２４】
また、スカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂはそれぞれ、キャッチャ１７のひさし部分に連通した一端部を中心として、水平面内に略平行に回転可能に構成されている。これにより、それぞれのスカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂの他端部は可動に構成され、スカム等の種類や量といったスカム性状に応じて、水平円周状に沿って種々の位置に移動可能に構成されている。なお、これらのスカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂの他端部の水平面に沿った位置としては、上方から俯瞰してコーン状部１２ａのテーパ管筒断面の内側、好適にはドラフトチューブ１２の円筒断面の内側に位置させるのが好ましい。これにより、水面上に発生するスカム等を水面内に効率良く沈降させることができ、スカム等を粉砕させて除去可能な量を増加できる。
【００２５】
また、図１に示すように、撹拌翼１５は、ドラフトチューブ１２の円筒内側で、微細気泡散気部１３の直上に配設されている。汚水中において撹拌翼１５を軸周りに回転させることによって、ドラフトチューブ１２内の特に微細気泡散気部１３の周辺において強力な流速が発生し、微細気泡を水槽１１の底部まで輸送できる下降流が発生する。なお、撹拌翼１５は、空気をせん断することによって微細気泡を形成するものではないことから低速回転する構成で良く、具体的な回転数は、従来２３０〜２５０ｒｐｍであるのに対し、１００ｒｐｍ程度で良い。また、撹拌翼１５の下端と微細気泡散気部１３の上端との間隔は、例えば１００ｍｍ以下が好ましい。撹拌翼１５と微細気泡散気部１３との間隔を上述の間隔にすることによって、撹拌翼１５の撹拌エネルギーが高い状態で、微細気泡散気部１３から発せられた気泡を直ちに下方に供給できる。そのため、微細気泡どうしの会合を低減させて、多くの微細気泡を下方に供給して水槽１１全体に拡散させることができるので、水中への酸素供給効率を向上することができる。なお、ドラフトチューブ１２、撹拌翼１５、および微細気泡散気部１３は、互いに分割した構造になっている。
【００２６】
図３は、撹拌翼１５を上方から俯瞰した平面図である。図１および図３に示すように、撹拌翼１５は、ドラフトチューブ１２の円筒内において、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる複数の主翼１５ａおよび複数の補助翼１５ｂを有する二重翼として構成される。この一実施形態において撹拌翼１５は、回転半径が大きい例えば４枚羽根の主翼１５ａと、主翼１５ａに比して回転半径が小さい例えば４枚羽根の補助翼１５ｂとを有した二重翼として構成される。補助翼１５ｂの回転半径が主翼１５ａの回転半径より小さく、かつ補助翼１５ｂが主翼１５ａの下部に設けられた二重翼の作用により、主翼１５ａのみの回転では下降流が生じにくい領域において、弱い下降流を強化して、下降流を強く発生できる。
【００２７】
シャフト１９は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなり、その長手方向に対して直角の面内において自転するように回転可能に構成される。このシャフト１９は、撹拌翼１５の回転軸をなして、撹拌翼１５の主翼１５ａおよび補助翼１５ｂを、一端である下端において吊り下げ状態で支持している。さらに、シャフト１９の他端である上端は、撹拌翼１５を回転駆動させる駆動源としての駆動部２０に連結されている。
【００２８】
駆動部２０は、モータ２０ａと減速機２０ｂとを有して構成される。駆動部２０は、水槽１１の上部の架台２１に撹拌機フランジ２２を介して設けられる。この駆動部２０は、モータ２０ａに電力が供給されて得られた回転駆動のエネルギーを、減速機２０ｂによって減速してシャフト１９に伝達し、シャフト１９を自転させることによって、撹拌翼１５を回転可能に構成されている。
【００２９】
図４は、ドラフトチューブ１２内における静翼１４、撹拌翼１５、および微細気泡散気部１３を示す側面図であり、図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図４および図５に示すように、微細気泡散気部１３は、例えば散気筒１３−１，１３−２，…，１３−ｉ，…，１３−ｎ（ｉ＝１〜ｎの自然数、ｎ≧５）から構成される。それぞれの散気筒１３−ｉは、径が例えば８０ｍｍの円柱形状を有するとともに気孔径が例えば約２００μｍのセラミック多孔質体またはメンブレン材質体からなる。また、１本の散気筒１３−ｉの微細気泡の放出量は、例えば２０〜８４Ｌ／ｍｉｎである。また、ｎ本の散気筒１３−１〜１３−ｎにおける総気泡発泡表面積は、ドラフトチューブ１２の水平面に沿った円筒断面積の２倍以上６倍以下の範囲に調整される。
【００３０】
そして、各散気筒１３−ｉは、ドラフトチューブ１２内において、それらの長手方向が垂直方向になるように、いわゆる縦置きに配設されている。この散気筒１３−ｉは、複数段の散気領域が構成され、それぞれの段の散気領域からそれぞれ空気を放出可能に構成されている。また、微細気泡散気部１３を構成するそれぞれの散気筒１３−１〜１３−ｎは、図１に示す送気源としてのブロワ２４に接続されている。これらの散気筒１３−１〜１３−ｎは、水槽１１に水が貯留された状態で、その周面の散気面から水中に向けて微細気泡を放出可能に構成されている。なお、図４において、矢印は気泡（空気）の放出状態を示す。
【００３１】
また、撹拌翼１５は、主翼１５ａおよび補助翼１５ｂから構成された二重翼からなる。さらに、ドラフトチューブ１２の内径と撹拌翼１５の主翼１５ａの外半径Ｒ0との差ｄ0は、例えば１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、好適には５０ｍｍ以下であって、主翼１５ａとドラフトチューブ１２との間隙は極めて小さい。これにより、ドラフトチューブ１２内の全体において、撹拌翼１５によって強い下降流を形成できる。そして、撹拌翼１５の直下に配設されたそれぞれの散気筒１３−１〜１３−ｎから放出される微細気泡の逆流および上昇を抑制して、微細気泡を水槽１１の底付近に輸送可能になる。
【００３２】
また、静翼１４は、例えば複数の平板から構成され、静翼１４を構成する平板の面方向が略垂直方向になるように、ドラフトチューブ１２内に配置される。この一実施形態において静翼１４は、例えば４枚の平板から構成され、それぞれの平板の面がドラフトチューブ１２の長手方向に沿って平行に配置され、４枚の平板の面が互いに９０°の角度をなして、水平面に沿った断面形状が十字状になるように配置されている。これにより、撹拌翼１５の回転時において、静翼１４の各平板と撹拌翼１５の各羽根とがそれぞれ、４箇所で同時に一致する瞬間が得られるため、撹拌翼１５の回転を安定させることができる。
【００３３】
また、微細気泡散気部１３を構成するそれぞれの散気筒１３−１〜１３−ｎ（ｎは５以上の整数）は、互いに離間して水平面に沿って円周状かつ間欠的に配置されているとともに、水深が１〜５ｍの領域に設置される。さらに、上述したように、それぞれの散気筒１３−１〜１３−ｎを、その長手方向がドラフトチューブ１２の長手方向に平行である。これにより、微細気泡散気部１３の上方の撹拌翼１５の回転によって形成される水流（下降流）の抵抗になるのは、各散気筒１３−１〜１３−ｎの上側断面のみになるため、撹拌翼１５によって形成される水流の抵抗を最小限にできる。具体的には、ドラフトチューブ１２の上方開口面積に対して、各散気筒１３−１〜１３−ｎの水平面に沿った断面積（投影面積）は１５％以下であり、ドラフトチューブ１２内の空隙率が８５％以上である。これにより、撹拌翼１５により形成される水流を阻害することなく、汚濁物の生物処理に必要な大量の酸素量を効率良く水槽１１内に供給できる。
【００３４】
また、図５に示すように、散気筒１３−１〜１３−ｎの円周状の配置における中心である軸芯Ｏからの半径ｒ0は、上述した撹拌翼１５の外半径Ｒ0に対して、好適には４９％を超えて５０％以上かつ９４％未満である９０％以下、より好適には８０％以下、さらに好適には５５％以上７５％以下とするのが好ましい。また、撹拌翼１５の外半径Ｒ0については、以下の（１）式が成立し、ドラフトチューブ１２の半径は（ｒ0＋ｒ1＋ｄ0）である。
Ｒ0＝ｒ0＋ｒ1  ……（１）
さらに、微細気泡散気部１３に上述した静翼１４を設けていることにより、微細気泡を下方に供給する輸送力をより一層向上させることができ、静翼１４を設けない場合に比して微細気泡をより効率良く水槽１１の下部に輸送可能となる。
【００３５】
また、図１に示すように、水槽１１の底部には、山状の水流案内部２３が設けられている。この水流案内部２３により、撹拌翼１５により発生された下降流、および微細気泡散気部１３から放出された微細気泡が、水槽１１の底部で効率良く反転されて水槽１１の上部に循環される。
【００３６】
本発明者は、以上のように構成された曝気撹拌装置１と、従来の曝気撹拌装置とにおいて、酸素移動効率を測定した。その結果、従来の曝気撹拌装置においては酸素移動効率が２０〜４０％であったのに対し、曝気撹拌装置１においては酸素移動効率が４０％を超えて７２％まで向上することが確認された。また、撹拌翼１５の回転に要する撹拌動力に関して、従来技術によれば３０Ｗ／ｍ3以上必要であるのに対し、この一実施形態による曝気撹拌装置１を用いることで、１０Ｗ／ｍ3となって、１／３程度に低減することが確認された。さらに、この一実施形態による曝気撹拌装置１によれば、従来の曝気撹拌装置に比して、騒音が低く環境に与える影響も極めて低くすることができ、維持管理工数を削減できる。
【００３７】
以上のように構成された曝気撹拌装置１を運転する際には、次のように行う。すなわち、図１に示すように、曝気撹拌装置１において、まず水槽１１に汚水を貯めた後、駆動部２０によって撹拌翼１５を回転させる。続いて、ドラフトチューブ１２内の水流（下降流）が安定した状態で、ブロワ２４から微細気泡散気部１３に空気を供給する。これにより、微細気泡散気部１３から気泡が放出される。さらに、水槽１１に設けられたＤＯ計（図示せず）の測定結果に基づいて、散気筒１３−１〜１３−ｎへの空気の送気量を制御したり、撹拌翼１５の回転数を制御したりすることも可能である。なお、散気筒１３−１〜１３−ｎへの空気の送気量は、例えば、ブロワ２４に接続された配管に制御弁を設け、ＤＯ計の測定結果に基づいて制御弁の開度を調節することで制御可能である。また、撹拌翼１５の回転数は、例えば、駆動部２０に電気制御回路を設けて、ＤＯ計の測定結果に基づいた可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）制御などを行うことが可能である。
【００３８】
そして、微細気泡散気部１３から放出された微細気泡が会合したりすることによって、微細気泡に比して比較的大きな気泡、具体的には、径が４ｍｍ程度以上の大きい粗大気泡が形成される場合がある。そして、これらの粗大気泡は、図１中矢印Ｃに示すように、それ自体の浮力によってドラフトチューブ１２の外周近傍周辺において、自然に上昇してキャッチャ１７に供給される。そして、粗大気泡が継続して捕集されることにより、キャッチャ１７における空間内にかかる水圧および空気圧に起因した、いわゆるエアーリフト効果（エアーリフトポンプの原理）が生じる。これによって、図１中矢印Ａに示すように、空気と水とが混合状態となってスカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂのそれぞれの他端部から、例えば、撹拌翼１５のシャフト１９側に向かって激しく噴射される。そのため、シャフト１９の軸芯Ｏに向かう表面流に輸送されてドラフトチューブ１２のコーン状部１２ａの吸い込み部分に集積したスカムが消泡され、吸い込み水流によって除去される。すなわち、水槽１１の水面下に向かう強い水流が形成されて、水面上のスカムを粉砕させたり沈降させたりして泡を消泡できる。
【００３９】
また、スカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂのそれぞれの他端部を、水面より上方の空間位置に配置させて、水面と離間した空間位置から水面に向かって開口するように構成しても良い。この場合にも、それぞれの他端部からエアーリフト混合物を水面下に向かう方向に噴射させることにより、スカム等を粉砕させて、上述と同様のスカム等の除去効果が得られる。
【００４０】
一方、微細気泡散気部１３から放出された微細気泡、具体的に５００μｍ以上４ｍｍ以下程度の微細気泡は、撹拌翼１５の回転により形成される下降流によって、ドラフトチューブ１２の下部開口から水槽１１の底部に向けて、矢印Ｂに示すように輸送される。この水流は、コーン状部１２ａの上部の開口からドラフトチューブ１２内に向かって形成され、微細気泡はドラフトチューブ１２の下部開口から水槽１１の底付近に輸送される。そして、これらの循環が繰り返し行われることによって、微細気泡中の例えば酸素（Ｏ2）が水中に溶解する。また、ドラフトチューブ１２の上部開口側においては、上側に拡がったテーパ管からなるコーン状部１２ａが気液分離機能を発現して、キャッチャ１７の外側の領域における汚水中の微細気泡の多くが、そのまま水面から大気中に放出される。
【００４１】
以上説明した本発明の一実施形態によれば、特許文献２に記載された従来の曝気撹拌装置においては、汚水内から浮上した気泡が、被処理液の水面近傍に位置する空気排出路の一端の開口から排出されるのみであったのに対し、浮上してきた気泡を捕集して、エアーリフト効果によって水面上のスカム等を粉砕除去できるので、気泡の発生および輸送に用いたエネルギーを有効利用することでき、駆動力を要するスカム除去装置を別途設けることなく、水槽内のスカム等を除去できるので、スカム等を除去するための電力等のエネルギーの消費を必要最小限にすることができる。
【００４２】
（変形例）
次に、上述した本発明の一実施形態の変形例について説明する。図６は、この一実施形態の変形例によるキャッチャ３１およびスカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂを示す上面図である。図６に示すように、変形例によるキャッチャ３１においては、その水平面に平行な形状が円形状である。また、その円形状のキャッチャの寸法Ｌ0（径）は、ドラフトチューブ１２の上側開口の円筒断面の径Ｌ1に対して、例えば２〜３倍である。その他の構成は、上述した一実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００４３】
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いても良い。
【００４４】
上述の一実施形態においては、静翼１４を４枚の平板から構成しているが、必ずしも４枚に限定されるものではなく、４枚以外の２枚、３枚、または５枚以上の複数枚の平板から構成することも可能である。また、静翼１４を例えばセラミック多孔質体またはメンブレン材質から構成することで、微細気泡を放出する散気体としても良く、静翼１４を微細気泡散気部１３の少なくとも一部としても良い。
【００４５】
また、上述の一実施形態においては、撹拌翼１５の主翼１５ａおよび補助翼１５ｂを、４枚の羽根から構成しているが、必ずしも４枚に限定されるものではなく、４枚以外の２枚、３枚、または５枚以上の複数枚の羽根から構成することが可能である。
【００４６】
また、上述の一実施形態において、ドラフトチューブ１２は、円筒形状を有しているが、水槽１１の下方側に向かってテーパ状に縮径させることも可能である。
【００４７】
また、上述の一実施形態においては、２本のスカム粉砕ノズル２５ａ，２５ｂが２箇所に設けられた構成としているが、必ずしも２本に限定されるものではなく、スカムの性状によって本数や吐出位置を決定することができる。すなわち、スカム粉砕ノズルとしては、１本のスカム粉砕ノズルを１箇所に設けることも可能であり、３本以上のスカム粉砕ノズルを３箇所以上に設けることも可能である。また、スカム粉砕ノズルの一端を複数に分割させてキャッチャ１７のひさし状部分の複数箇所に連通させ、水面に向かって噴射するように設けられたスカム粉砕ノズルの他端部を１つとして、複数箇所から供給された水と空気の混合状態を１箇所から噴射させるようにしても良く、その逆の構成にしても良い。
【００４８】
また、上述の一実施形態においては、キャッチャ１７の上面の形状を矩形状または円形状としているが、その他の形状であっても良い。
【００４９】
また、上述の一実施形態においては、撹拌翼１５を、所定の中心軸を回転軸とした軸周りに回転させているが、この撹拌翼１５の回転軸を偏芯させても良い。
【符号の説明】
【００５０】
１  曝気撹拌装置
１１  水槽
１２  ドラフトチューブ
１２ａ  コーン状部
１３  微細気泡散気部
１３−１，…，１３−ｉ，…，１３−ｎ  散気筒
１４  静翼
１５  撹拌翼
１５ａ  主翼
１５ｂ  補助翼
１７，３１キャッチャ
１８  導水板
１９  シャフト
２０  駆動部
２０ａ  モータ
２０ｂ  減速機
２１  架台
２２  撹拌機フランジ
２３  水流案内部
２４  ブロワ
２５ａ，２５ｂ  スカム粉砕ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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