(57)【要約】【課題】過大な動力を必要とせず、水槽の底壁全域に渡って確実に所望の吐出流速を付与する。【解決手段】水槽１０Ｂに液体を供給するポンプ１９に第１の端部２０ａが接続され、水槽１０Ｂ内の液中に第２の端部２０ｂが配置された吐出管２０と、吐出管２０の第２の端部２０ｂに接続されるとともに、水槽１０Ｂの底壁１１の隅部近傍に配設され、内部に略Ｌ字形状に屈曲する流路２３を有し、その先端の吐出口２４が水槽１０Ｂの隣接する側壁１２Ａ，１２Ｄ間にかけて延びるように形成されるとともに、流路２３の屈曲部分の内周部に流速の増大を防止する湾曲状部２３ａを設けたディフューザ２２とを備えた構成としている。【選択図】図１
2007075765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状をなす底壁の外周縁に４つの側壁が順番に立設された直方体形状をなす水槽内の液体を撹拌する撹拌装置であって、
前記水槽に液体を供給するポンプに第１の端部が接続され、前記水槽内の液中に第２の端部が配置された吐出管と、
前記吐出管の第２の端部に接続されるとともに、前記水槽の底壁の隅部近傍に配設され、内部に略Ｌ字形状に屈曲する流路を有し、その先端の吐出口が前記水槽の隣接する側壁間にかけて延びるように形成されるとともに、前記流路の屈曲部分の内周部に流速の増大を防止する湾曲状部を設けたディフューザと
を備えたことを特徴とする撹拌装置。
【請求項２】
前記ディフューザの吐出口を、縦横比が大きい横長形状としたことを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。
【請求項３】
前記吐出口を先端に形成した前記ディフューザの吐出部は平面視略三角形状をなし、その内部の流路は、前記吐出口にかけて広がる拡開角度を９０度以上としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水槽内の液体を撹拌し、液体の混合や反応等を促進させる撹拌装置に関し、特に、汚泥処理設備の処理槽に好適に適用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１に示すように、汚水を浄化する汚泥処理設備は、流量調整槽１と、生物処理槽２と、沈殿槽３と、濃縮槽４と、貯留槽５と、汚泥可溶化装置６とを備えている。そして、処理される有機性の汚水は、流量調整槽１により流量が調整されて生物処理槽２に供給され、この生物処理槽２で生物学的処理がなされる。この生物学的処理により生じた汚泥を含む汚水は沈殿槽３に導入され、処理済みの上澄み水と沈降する汚泥とに分離される。そして、上澄み水は管路７ａから設備外に排出される一方、沈降した汚泥は、一部が生物処理槽２に戻され、残部は濃縮槽４で濃縮された後、貯留槽５に貯留される。この貯留槽５内の汚泥の一部は、該貯留槽５から引き抜かれ、焼却等の処理がなされる。また、貯留槽５内の汚泥の残部は、管路７ｂを介して汚泥可溶化装置６に供給され、該汚泥可溶化装置６で分解され、可溶化された後、管路７ｃおよび流量調整槽１を介して生物処理槽２に戻され、再び生物学的処理がなされる。
【０００３】
ここで、前記生物学的な処理は、分子状酸素を利用するか否かで、好気性処理方法と嫌気性処理方法とに分類されている。好気性処理方法は、生物処理槽２内に好気性の微生物が投入され、図示のように、この生物処理槽２内に曝気装置８などによって酸素を供給しながら撹拌することにより分解（反応）を促進させるものである。一方、嫌気性処理方法は、生物処理槽２内に嫌気性の微生物が投入され、この生物処理槽２内に図示の曝気装置８で酸素を供給することなく撹拌することにより、分解を促進させるものである。
【０００４】
前記生物処理槽２内で液体を撹拌させる撹拌装置としては、撹拌羽根を備えるミキサー型、撹拌羽根による機械的な撹拌と曝気を併用したエアレータ型、および、水槽中に空気を供給する散気型が知られている。また、特許文献１には水槽内に配置した水中ポンプで水槽中の液体を循環させる循環型の撹拌装置が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】登録実用新案第３０１８８７７号公報
【０００６】
しかしながら、ミキサー型やエアレータ型の撹拌装置は、微生物が生息した活性汚泥を撹拌羽根で破壊し、汚水処理の効率低下を招くという問題がある。これに対して水槽中の液体を循環させる循環型の撹拌装置は、活性汚泥の破壊は防止できるが、下方から吸引した水槽内の液体を上方から吐出する構成であるため、直方体形状をなす水槽の底壁全体に渡って、活性汚泥の沈降を防止できるだけの流速を付与するのが非常に困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来の問題に鑑みてなされたもので、過大な動力を必要とせず、水槽の底壁全域に渡って確実に所望の吐出流速を付与可能な撹拌装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明の撹拌装置は、矩形状をなす底壁の外周縁に４つの側壁が順番に立設された直方体形状をなす水槽内の液体を撹拌する撹拌装置であって、前記水槽に液体を供給するポンプに第１の端部が接続され、前記水槽内の液中に第２の端部が配置された吐出管と、前記吐出管の第２の端部に接続されるとともに、前記水槽の底壁の隅部近傍に配設され、内部に略Ｌ字形状に屈曲する流路を有し、その先端の吐出口が前記水槽の隣接する側壁間にかけて延びるように形成されるとともに、前記流路の屈曲部分の内周部に流速の増大を防止する湾曲状部を設けたディフューザとを備えた構成としている。
【０００９】
まず、この種の撹拌装置において、ポンプの動力による水槽内の撹拌能力は、吐出水量と、吐出流速と、重力加速度とに大きな関係があり、撹拌動力が大きければ、水槽内での撹拌作用が大きくなり、十分な効果を得ることができる。しかし、ポンプの吐出流速より吐出口からの吐出流速が大きくなると、ポンプの軸動力が増大し、過大な動力を有する高価なポンプを使用する必要がある。また、本発明のように、水流を９０度方向転換させるベンド構造のものにおいて、損失水頭は、前記屈曲部分での流速増大によるものである。
【００１０】
そこで、本発明では、ベンド構造のディフューザにおいて、流路の屈曲部分の内周部に湾曲状部を形成し、その内周部分での流速の増大を防止できるように構成している。しかも、隣接する側壁にかけて延びるように吐出口を設けている。そのため、本発明では、水槽の底壁の全面に沿って行き渡るように吐出口から液体を吐出することができ、活性汚泥の沈降を防止できる流速を確実に付与することができる。勿論、撹拌羽根のような回転部分はないため、水槽内の活性汚泥が破壊されるも防止できる。
【００１１】
前記撹拌装置では、前記ディフューザの吐出口を、縦横比が大きい横長形状とすることが好ましい。このようにすれば、底壁上に確実に所望の水流を付与することができる。
【００１２】
また、前記吐出口を先端に形成した前記ディフューザの吐出部は平面視略三角形状をなし、その内部の流路は、前記吐出口にかけて広がる拡開角度を９０度以上とすることが好ましい。このようにすれば、隣接する側壁と底壁との境界部分まで確実に水流を付与することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の撹拌装置では、ベンド構造のディフューザにおいて、流路の屈曲部分の内周部に湾曲状部を形成し、その内周部分での流速の増大を防止できるように構成している。しかも、隣接する側壁にかけて延びるように吐出口を設けている。そのため、水槽の底壁の全面に沿って行き渡るように吐出口から液体を吐出することができ、活性汚泥の沈降を防止できる流速を確実に付与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１５】
図１から図４は、本発明の第１実施形態に係る撹拌装置２１を適用した汚泥処理設備の生物処理槽２を示す。まず、この汚泥処理設備は、図１１に示す従来と同様に、流量調整槽１と、生物処理槽２と、沈殿槽３と、濃縮槽４と、貯留槽５と、汚泥可溶化装置６とを備え、これらを管路７ａ〜７ｃにより接続したものである。
【００１６】
本実施形態の生物処理槽２は、図１に示すように、直方体形状をなす３つの水槽１０Ａ〜１０Ｃが直列に接続されたものである。例えば、上流側に位置する水槽１０Ａは嫌気槽であり、中央に位置する水槽１０Ｂは嫌気槽の一種である無酸素槽であり、下流側に位置する水槽１０Ｃは曝気装置８（図１１参照）などによって酸素を供給する好気槽である。これら水槽１０Ａ〜１０Ｃは、正方形状をなす底壁１１を備え、その底壁１１の各外周縁からそれぞれ第１から第４側壁１２Ａ〜１２Ｄが順番に立設されている。これら側壁１２Ａ〜１２Ｄは、平面視で隣接する側壁１２Ｂ〜１２Ａとのなす角が９０度である。
【００１７】
そのうち、上流側に位置する第１側壁１２Ａには、隣接する第２側壁１２Ｂとの隅部で、且つ、底壁１１の近傍に位置するように流入口１４が設けられている。また、下流側である第１側壁１２Ａと対向する第３側壁１２Ｃには、平面視で流入口１４に対して略対角に位置するように、第２側壁１２Ｂと対向する第４側壁１２Ｄとの隅部で、且つ、底壁１１の近傍に位置するように流出口１５が設けられている。そして、第２水槽１０Ｂは、その第１側壁１２Ａが第１水槽１０Ａの第３側壁１２Ｃと隣接するように配置された状態で、その流入口１４が第１水槽１０Ａの流出口１５と対向する位置に形成されている。また、第３水槽１０Ｃは、その第１側壁１２Ａが第２水槽１０Ａの第３側壁１２Ｃと隣接するように配置された状態で、その流入口１４が第２水槽１０Ｂの流出口１５と対向する位置に形成されている。そして、水槽１０Ａの流入口１４は、連結管１６ａにより上流側水槽である流量調整槽１に接続され、水槽１０Ｂの流入口１４は、連結管１６ｂにより水槽１０Ａの流出口１５に接続され、水槽１０Ｃの流入口１４は、連結管１６ｃにより水槽１０Ｂの流出口１５に接続され、この水槽１０Ｃの流出口１５が、連結管１６ｄにより下流側水槽である沈殿槽３に接続されている。
【００１８】
また、生物処理槽２は、汚水の処理効率を向上するために、第３水槽１０Ｃ内の処理済み汚水を第２水槽１０Ｂに還流させる還流装置１７が設けられている。この還流装置１７は、一端が水槽１０Ｃ内の液中に配置された吸水管１８と、該吸水管１８の他端に接続されたポンプ１９と、該ポンプ１９に一端が接続され他端が水槽１０Ｂ内の液中に配置された吐出管２０とからなる。そして、ポンプ１９の駆動により、吸水管１８を介して第３水槽１０Ｃから汚水を吸い込んで、吐出管２０を介して第２水槽１０Ｂ内に吐出する構成としている。
【００１９】
本実施形態では、この還流装置１７を、第２水槽１０Ｂ内の液体である汚水を撹拌する撹拌装置２１として有効利用する構成としている。この撹拌装置２１としての吐出管２０は、図１および図２に示すように、第１の端部２０ａがポンプ１９に接続され、他側の第２の端部２０ｂが水槽１０Ｂ内の液中に配管されている。且つ、第２の端部２０ｂの配設位置は、水槽１０Ｂの第１および第４側壁１２Ａ，１２Ｄが交わる隅部に位置され、この隅部に沿って底壁１１へ向けて上下方向に延びるように配管されている。
【００２０】
そして、液中に配置された吐出管２０の第２の端部２０ｂには、ポンプ１９の動圧による処理済み汚水で水槽１０Ｂ内の未処理汚水を全域にかけて撹拌するディフューザ２２が接続されている。このディフューザ２２は、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、その内部に略Ｌ字形状に屈曲した流路２３を形成し、垂直の水流を水平の水流とするベンド構造のものである。この流路２３の先端には、横長の長方形状をなす吐出口２４が形成されている。具体的には、このディフューザ２２は、側面視略Ｌ字形状をなすディフューザ本体３０の上端に、吐出管２０に接続するための接続部２５を接合するとともに、開口した下端に台座部２８を接合したものである。
【００２１】
まず、接続部２５は、六角筒形状の金属筒からなり、その上端に吐出管２０に接続するためのフランジ部２６を設けたものである。このフランジ部２６には、吐出管２０の端部２０ｂに形成したフランジ部２０ｃと対応する連結孔２７が設けられている。
【００２２】
前記台座部２８は、台形状の金属板からなり、その両側の斜辺のなす角は、水槽１０Ｂにおける隣接する側壁１２Ａ〜１２Ｄの隅部に配設するために９０度に設定されている。この台座部２８の両側縁近傍には、水槽１０Ｂの底壁１１に固定するための貫通孔２９が所定間隔をもって複数設けられている。
【００２３】
そして、ディフューザ本体３０は、複数の金属板を接続することにより、側面視略直角三角形状で、且つ、正面視略二等辺三角形状をなすように形成したものである。具体的には、ディフューザ本体３０の上端には、前記接続部２５と同一の平面視六角筒状をなす接合部３１を備えている。
【００２４】
図３（Ｂ）に示すように、接合部３１の後側縁には、台座部２８にかけて垂直に延びる長方形状の第１垂直壁部３２が設けられている。また、図３（Ａ）に示すように、接合部３１の前側縁には、垂直に延びるとともに下方両側に向けて広がる台形状の第２垂直壁部３３が設けられ、この第２垂直壁部３３から連続して第１から第４の傾斜壁部３４〜３７が順番に連設されている。
【００２５】
具体的には、第２垂直壁部３３の下端縁には、下方前向きに傾斜して延びるとともに下方両側に向けて広がる台形状をなす第１傾斜壁部３４が設けられている。この第１傾斜壁部３４の下端縁には、該第１傾斜壁部３４より台座部２８に対して緩やかな傾斜角度で下方前向きに延びるとともに下方両側に向けて広がる台形状をなす第２傾斜壁部３５が設けられている。この第２傾斜壁部３５の下端縁には、該第２傾斜壁部３５より台座部２８に対して更に緩やかな傾斜角度で下方前向きに延びるとともに下方両側に向けて広がる台形状をなす第３傾斜壁部３６が設けられている。この第３傾斜壁部３６の下端縁には、該第３傾斜壁部３６より台座部２８に対して更に緩やかな傾斜角度で下方前向きに延びるとともに下方両側に向けて広がる台形状をなす第４傾斜壁部３７が設けられている。
【００２６】
さらに、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、接合部３１の両側縁には、第２垂直壁部３３の下端両側角部にかけて下方外向きに傾斜して延びる三角形状の傾斜側壁部３８Ａ，３８Ｂが設けられている。さらにまた、図３（Ｂ）に示すように、接合部３１の後側において傾斜した縁には、垂直に延び、その上端縁が前記傾斜側壁部３８Ａ，３８Ｂの後側縁、第１傾斜壁部３４の両側縁、第２傾斜壁部３５の両側縁、第３傾斜壁部３６の両側縁、第４傾斜壁部３７の両側縁と接合される形状とした垂直側壁部３９Ａ，３９Ｂが設けられている。
【００２７】
これにより、図４（Ａ）に示すように、ディフューザ２２の内部には、略Ｌ字形状をなし、その屈曲部分の内周部に傾斜壁部３４〜３７からなる湾曲状部２３ａを有する流路２３が形成される。この湾曲状部２３ａは、この屈曲部分の内周部での流速の増大を防止する役割をなす。また、この流路２３には、台座部２８、第４傾斜壁部３７および垂直側壁部３９Ａ，３９Ｂにより囲繞された先端部分内部に横長の長方形状をなす吐出口２４（図３（Ａ）参照）が形成される。図４（Ｂ）に示すように、この吐出口２４を有する傾斜壁部３４〜３７および垂直側壁部３９Ａ，３９Ｂからなる吐出部４０は、平面視三角形状をなし、その内部の流路２３は、前記吐出口２４にかけて漸次広がるように形成されている。ここで、流路２３は、図４（Ａ）に示すように、垂直方向に見ると、下方に向けて開口面積が順次広くなり、水平方向に見ると、吐出口２４に向けて開口面積が順次狭くなる。即ち、吐出部４０は、吐出口２４に向けて横幅は広くなるが、その開口面積は順次狭くなり、十分な吐出流速が得られるように構成している。なお、本実施形態では、吐出口２４は、縦横比を約１：６４として極端に比率が大きな横長扁平形状に形成されている。また、図４（Ｂ）に示すように、吐出部４０における流路２３の拡開角度αは、９０度以上である約９６度となるように形成されている。
【００２８】
このように構成されたディフューザ２２は、前記吐出管２０に接続され、流入口１４を形成した第１側壁１２Ａと隣接する第４側壁１２Ｄの間に位置するように、底壁１１の隅部に配置される。これにより、吐出口２４は、第１および第４側壁１２Ａ，１２Ｄの間の隅部に対して、対角に位置する第２および第３側壁１２Ｂ，１２Ｃ間の隅部を臨む。
【００２９】
ここで、ポンプ１９の動力による水槽１０Ｂ内の撹拌能力（動力）Ｐは、吐出水量Ｑと、吐出流速Ｃと、重力加速度ｇとに大きな関係があり、下記の数式で表される。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
そして、撹拌動力Ｐが大きければ、水槽１０Ｂ内の撹拌作用が大きくなり、十分な効果を得ることができる。しかし、ポンプ１９の吐出流速より吐出口２４からの吐出流速Ｃが大きくなると、ポンプ１９の軸動力が増大し、過大な動力を有する高価なポンプを使用する必要がある。また、本実施形態のように、水流を９０度方向転換させるベンド構造のものにおいて、損失水頭は、前記屈曲部分での流速増大によるものである。
【００３２】
そこで、本実施形態では、ベンド構造のディフューザ２２において、複数の傾斜壁部３４〜３７により湾曲状部２３ａを形成し、その流体の内周部分での流速の増大を防止できるように構成している。しかも、底壁１１に沿う部分に集中して強い水流を付与するために、吐出口２４を極端な横長形状としている。且つ、近接する側壁１２Ａ，１２Ｄと底壁１１との境界部分にかけて十分に水流を付与するために、吐出口２４にかけた拡開角度を９０度以上に形成している。そのため、過大な動力を有する高価なポンプ１９を使用することなく、底壁１１の全域にかけて水槽１０Ｂ内を撹拌するのに十分な流速、水流を付与することができる。
【００３３】
次に、撹拌装置２１による水槽１０Ｂ内の撹拌作用について説明する。
【００３４】
まず、第２水槽１０Ｂ内には、前記撹拌装置２１による水流以外に、流入口１４から未処理汚水が流入することによる水流が存在する。この未処理汚水流は、撹拌装置２１による水流がない場合、流入口１４から流出口１５へ向けて流れるように作用する。具体的には、この水流は、上流側である第１水槽１０Ａからの吐出水量に影響されるが、大略、第２および第３側壁１２Ｂ，１２Ｃに沿って湾曲しながら略直接的に流出口１５に向かうことになる。
【００３５】
一方、撹拌装置２１では、まず、ポンプ１９が水槽１０Ｃから吸い込んだ処理済み汚水は、吸水管１８から吐出管２０に流入する。この吐出管２０に流入した処理済み汚水はディフューザ２２の吐出口２４から水槽１０Ｂ内に吐出される。ディフューザ２２から吐出される際には、その吐出部４０の拡開角度を９０度以上に形成しているため、処理済み汚水による水流は、近接させて配置した第１および第４側壁１２Ａ，１２Ｄと底壁１１との境界部分まで拡散される。よって、この処理済み汚水流は、水槽１０Ｂの底壁１１の全面に沿って行き渡り、側壁１２Ａ〜１２Ｄに沿って水面に向けて上昇するように作用する。
【００３６】
このディフューザ２２による処理済み汚水流は、流入口１４からの未処理汚水流に対して逆向きの流れではなく、一部が未処理汚水流に対して横から衝突する。そして、２つの水流が互いに打ち消しあうように作用することはなく、衝突後の処理済み汚水流と未処理汚水流とは、その異なる方向性が互いに相俟って相乗的な１つの水流を形成する。そのため、水槽１０Ｂ内では、活性汚泥の沈降を防止できるだけの流速を確実に得ることができ、水槽１０Ｂ内の活性汚泥を含む汚水が撹拌される。
【００３７】
具体的には、合流した撹拌水流により水槽１０Ｂ内には、図１において、第１および第４側壁１２Ａ，１２Ｄの隅部と、第２および第３側壁１２Ｂ，１２Ｃの隅部とを結ぶ対角線Ｌ１を境界として、流入口１４からの流れが巻き上がる該流入口１４の側に偏った対流領域Ａと、流出口１５の側の側壁１２Ｄに沿う巻き下がり流れの影響を受ける該流出口１５の側に偏った対流領域Ｂとが形成される。そのため、流入口１４から供給された未処理汚水が短時間で流出口１５から流出されることはなく、水槽１０Ｂ内での対流による長い撹拌時間を経て流出口１５から下流側の第３水槽１０Ｃへ排出される。その結果、活性汚泥に生息した微生物による反応を十分に得ることができるため、確実に汚水の処理効率を向上できる。
【００３８】
このように、本発明の撹拌装置２１による撹拌では、専用の駆動源は必要なく、水槽１０Ｂに液体である処理済み汚水を再供給するためのポンプ１９が吐出する液体の動圧を無駄にすることなく、有効利用している。そのため、撹拌のみのためにエネルギーを消費することを防止できる。勿論、撹拌羽根のような回転部分はないため、水槽１０Ｂ内の活性汚泥が破壊されるも防止できる。
【００３９】
因みに、還流装置１７としてのみポンプ１９および吐出管２０を使用する場合、該吐出管２０の端部２０ｂは、水槽１０Ｂの水面より上方に位置するように配管される。この場合、吐出管２０から吐出される処理済み汚水が有する動圧は全く利用されず廃棄されることになる。これに対して本実施形態では吐出管２０の下端を水槽１０Ｂ内の液中に配置することで、吐出管２０に接続したディフューザ２２から吐出される処理済み汚水の動圧（吐出管動圧）を水槽１０Ｂ内の汚水撹拌に有効利用できる。
【００４０】
図５は第２実施形態の生物処理槽２を示す。この第２実施形態では、撹拌装置２１を構成するディフューザ２２を流入口１４の近傍に配設した点でのみ、第１実施形態と相違している。具体的には、前記流入口１４は、水槽１０Ｂにおいて、その一側縁が第２側壁１２Ｂの内面に位置するように形成されている。そして、第２実施形態では、ディフューザ２２は、一方の垂直側壁部３９Ｂが、流入口１４において側壁１２Ｂから離れた反対側の側縁と略一致するように配設されている。このように、ディフューザ２２は、流入口１４を塞がないようにその開口部分を除き、且つ、台座部２８の一方の側縁が第１側壁１２Ａに沿うように配置することにより、前記第１および第２側壁間の隅部近傍に配設されている。これにより、ディフューザ２２の吐出口２４は、これら第１および第２側壁１２Ａ，１２Ｂ間に向けて延び、且つ、これら第１および第２側壁１２Ａ，１２Ｂ間の隅部に対して対角に位置する流出口１５を臨むように位置される。
【００４１】
次に、第２実施形態の撹拌装置２１による水槽１０Ｂ内の撹拌作用について説明する。
【００４２】
まず、流入口１４から水槽１０Ｂ内に供給された未処理汚水は、第２側壁１２Ｂとディフューザ２２の垂直側壁部３９Ｂとの間を通過した後に水槽１０Ｂ内の広い空間内で流動される。そして、撹拌装置２１による水流がない場合、側壁１２Ｂと垂直側壁部３９Ｂとの隙間を通過した後、流出口１５へ向けて流れるように作用する。
【００４３】
一方、撹拌装置２１では、第１実施形態と同様に、ポンプ１９によって水槽１０Ｃの処理済み汚水が吐出管２０を介してディフューザ２２の吐出口２４から水槽１０Ｂ内に吐出される。そうすると、処理済み汚水による水流は、近接配置した第１および第２側壁１２Ａ，１２Ｂと底壁１１との境界部分まで拡散される。よって、この処理済み汚水流は、水槽１０Ｂの底壁１１の全面に沿って行き渡り、側壁１２Ａ〜１２Ｄに沿って水面に向けて上昇するように作用する。
【００４４】
この処理済み汚水流は、流入口１４から拡散して流出口１５へ向けて流れるため、未処理汚水の水流の妨げになることは全く無く、第２側壁１２Ｂの側では逆に未処理汚水流と合流して流速を増大させるように作用する。そのため、活性汚泥の沈降を防止できるだけの流速を確実に得ることができる。そして、その水流は、特に第３側壁１２Ｃに衝突することにより、上向きの流れに変えられ、第２側壁１２Ｂの側で主に対流される。
【００４５】
具体的には、合流した撹拌水流により水槽１０Ｂ内には、図５において、流入口１４と流出口１５とを結ぶ略対角線Ｌ２を境界として、流入口１４からの流れと吐出口２４からの流れによって構成される該流入口１４の側に偏った対流領域Ａと、流出口１５の側の吐出口２４からの流れによって構成される該流出口の１５の側に偏った対流領域Ｂとが形成される。そのため、第１実施形態と同様に、流入口から供給された未処理汚水が短時間で流出口１５から流出されることはなく、水槽１０Ｂ内での対流による長い撹拌時間を経て流出口１５から下流側の水槽１０Ｃへ排出される。その結果、活性汚泥に生息した微生物による反応を十分に得ることができ、確実に汚水の処理効率を向上できる等、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００４６】
本発明者らは、本発明の撹拌装置２１による撹拌能力を確認するために、第１および第３側壁１２Ａ，１２Ｃにかけた縦寸法が７ｍ、第２および第４側壁１２Ｂ，１２Ｄにかけて横寸法が８ｍ、高さが６ｍの水槽１０Ｂに対して、流入口１４からの液体の給水量を６（ｍ３／ｍｉｎ）、ポンプ１９によるディフューザ２２からの吐出水量を６（ｍ３／ｍｉｎ）として、流入口１４から供給された未処理汚水の対流状態を汎用の流れ解析ソフトを使用して確認した。なお、ディフューザの吐出口２４の開口面積は、幅が１６５０ｍｍで高さが２６ｍｍであり、流入口１４および流出口１５の開口面積は、幅が５００ｍｍで高さが５００ｍｍである。
【００４７】
図６（Ａ）に示すように、第１および第４側壁１２Ａ，１２Ｄの隅部にディフューザ２２を配設した第１実施形態の構成では、流入口１４からの未処理汚水流は、ディフューザ２２からの処理済み汚水流と衝突した後、対流領域Ａにおいて上昇した後、旋回するように第１側壁１２Ａの側に流れた後、第３側壁１２Ｃの側に徐々に向かう。そして、流出口１５からの流出量が少ない点から、水槽１０Ｂ内での対流時間が長く、その分、浄化に係る反応時間を十分に確保できていることが確認できる。また、図６（Ｂ）に示すように、水槽１０Ｂの底壁１１では、殆ど箇所で活性汚泥の沈降を防止できるだけの流速が得られ、活性汚泥の沈降も確実に防止できることが確認できる。
【００４８】
図７（Ａ）に示すように、第１および第２側壁１２Ａ，１２Ｂの隅部近傍にディフューザ２２を配設した第２実施形態の構成では、流入口１４からの未処理汚水流は、ディフューザ２２からの処理済み汚水流と合流した後、対流領域Ａにおいて旋回した後、徐々に流出口１５が位置する対流領域Ｂに向かう。この場合も前記と同様に、流出口１５からの流出量が少ない点から、水槽内での対流時間が長く、その分、浄化に係る反応時間を十分に確保できていることが確認できる。また、図７（Ｂ）に示すように、水槽１０Ｂの底壁１１では、殆ど箇所で活性汚泥の沈降を防止できるだけの流速が得られ、活性汚泥の沈降も確実に防止できることが確認できる。
【００４９】
図８（Ａ）に示すように、流出口１５の近傍で吐出口２４が流出口１５を臨むように、第３および第４側壁１２Ｃ，１２Ｄの隅部近傍にディフューザ２２を配設した比較例１の構成では、流入口１４からの未処理汚水流は、逆向きに流れるディフューザ２２からの処理済み汚水流により上昇され、処理済み汚水流の影響が少ない水面を通って迂回するように流出口１５から排出される。即ち、この構成では、水槽１０Ｂ内での対流作用は得られず、浄化に係る反応時間が十分に確保できないことが確認できる。また、図８（Ｂ）に示すように、水槽１０Ｂの底壁１１では、側壁１２Ａ〜１２Ｄとの境界部分の殆どが活性汚泥の沈降を防止できない流速であり、活性汚泥の沈降を防止できない部分が生じることが確認できる。
【００５０】
図９（Ａ）に示すように、流入口１４の対向位置である第２および第３側壁１２Ｂ，１２Ｃの隅部にディフューザ２２を配設した比較例２では、流入口１４からの未処理汚水流は、ディフューザ２２からの処理済み汚水流により、流出口１５が位置する第４側壁１２Ｄの側に押し出され、特に、ディフューザ２２からの第３側壁１２Ｂに沿った水流に重畳して、流出口から排水される。この構成では、一定時間内に流出口１５に到達する流れが多い点から、水槽１０Ｂ内での対流時間が短く、その分、浄化に係る反応時間を十分に確保できないことが確認できる。また、図９（Ｂ）に示すように、水槽１０Ｂの底壁１１では、側壁１２Ａ〜１２Ｄとの境界部分の殆どが活性汚泥の沈降を防止できない流速であり、活性汚泥の沈降を防止できない部分が生じるだけでなく、流入口１４の近傍では、澱みが生じる可能性もあることが確認できる。
【００５１】
これらの流れ解析結果から、本発明の撹拌装置２１による吐出能力は十分であり、水槽１０Ｂに対する設置場所により、十分な撹拌能力が得られることを確認できた。
【００５２】
なお、本発明の撹拌装置２１は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００５３】
例えば、前記実施形態では、図１０（Ａ）の黒塗り部分に示すように、ディフューザ２２の吐出口２４を横長の長方形状に形成したが、その形状は、設置する水槽１０Ｂ内において強い水流が希望される部分に応じて、各部位での高さが一定されていない不均一な非長方形状とすることにより、達成できる。例えば、図１０（Ｂ）に示すように、左右両端の高さを低く、中央の高さを高くすることにより、左右両側に比べて中央部から吐出される水量を多くすることができる。この場合、吐出口２４の下端縁は直線を確保する必要はなく、図１０（Ｃ）に示すように、傾斜させてもよい。また、図１０（Ｄ）に示すように、左右両端の高さを高く、中央の高さを低くすることにより、中央部に比べて左右両側から吐出される水量を多くすることができる。この場合、図１０（Ｅ）に示すように、吐出口２４の下端縁を傾斜させてもよい。さらに、直線により囲繞された吐出口２４に限られず、図１０（Ｆ）に示すように、流曲線状に湾曲させた形状としてもよい。
【００５４】
本発明の撹拌装置は、汚水を浄化する汚泥処理設備に限られず、ポンプによって所定の液体を水槽に供給し、その供給した液体によって水槽内の液体を撹拌および混合する構成の設備であればいずれでも適用可能であり、前記と同様の作用および効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る撹拌装置を生物処理槽に配設した第１実施形態の構成を示す水平断面図である。
【図２】図１の要部垂直断面図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は撹拌装置のディフューザを示す斜視図である。
【図４】（Ａ）はディフューザの断面図、（Ｂ）はディフューザの平面図である。
【図５】撹拌装置を生物処理槽に配設した第２実施形態の構成を示す水平断面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は第１実施形態の撹拌装置による水槽内の流動特性を示す図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は第２実施形態の撹拌装置による水槽内の流動特性を示す図である。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は比較例１の撹拌装置による水槽内の流動特性を示す図である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は比較例２の撹拌装置による水槽内の流動特性を示す図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｆ）はディフューザの吐出口形状を示す正面図である。
【図１１】撹拌装置を適用する汚泥処理設備の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
２…生物処理槽
１０Ａ〜１０Ｃ…水槽
１１…底壁
１２Ａ〜１２Ｄ…側壁
１４…流入口
１５…流出口
１７…還流装置
１８…吸水管
１９…ポンプ
２０…吐出管
２０ａ…第１の端部
２０ｂ…第２の端部
２１…撹拌装置
２２…ディフューザ
２３…流路
２３ａ…湾曲状部
２４…吐出口
２８…台座部
３０…ディフューザ本体
４０…吐出部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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