(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機により回転する軸に、水中で回転する攪拌用羽根と、水面より上方で回転する曝気用羽根とをそれぞれ形成するとともに、曝気用羽根の周囲を覆う筒体を、攪拌用羽根付近から軸と同心状に配設し、攪拌用羽根により筒体内に導入した水を曝気用羽根により周囲に飛散させるようにした曝気攪拌機の運転方法において、曝気運転開始から少なくとも筒体内が水で満たされるまでの時間、軸の回転速度を通常の曝気運転時より大きくすることを特徴とする曝気攪拌機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曝気攪拌機の運転方法に関し、特に、水位が大きく低下した場合にも、酸素溶解速度効率を低下させることなく曝気運転を可能とし、また、反対に水位が大きく上昇した場合においても攪拌運転を可能とする曝気攪拌機の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水処理を行う場合、矩形水槽の表面付近に曝気装置を設け、噴水を周囲に飛散させて水の落下により水中に空気を送り込み、エアレーションを行っている。
このような曝気装置として、例えば、電動機により回転する鉛直の軸に、水中で回転する攪拌用羽根と、水面より上方で回転する曝気用羽根とをそれぞれ形成するとともに、曝気用羽根の周囲を覆う筒体を、攪拌用羽根付近から軸と同心状に配設し、攪拌用羽根により筒体内に導入した水を曝気用羽根により周囲に飛散させるようにした曝気攪拌機がある。
この曝気攪拌機は、水に酸素を溶かす曝気運転（好気運転）と、水に酸素を溶かさない攪拌運転（嫌気運転）とを、軸の回転方向を正逆に切り替えることによって選択的に行うことができる。
【０００３】
この曝気攪拌機は、攪拌運転時には、上側の曝気用羽根は空転するか、又は、曝気用羽根の下部が表面水と接触しても曝気されないようにしている。
また、曝気運転時には、水中にある下側の攪拌用羽根を逆回転させることにより、水面より上方に突出するように配設された筒体内に水を充填し、上側の曝気用羽根により、この筒体内に導入された水を連続的に周囲に飛散させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の曝気攪拌機では、水槽の水位が大きく低下した場合に、上側の曝気用羽根が水面に対して相対的に大きく上昇することから、下側の攪拌用羽根から筒体内に導入される水の充填高さが不充分となり、その結果、水が曝気用羽根まで到達せずに、曝気運転ができなくなるという問題があった。
また、上側の曝気用羽根の下端を水面深くに接触させる程度の低い位置に設けるようにすると、水位が大きく上昇した場合に、攪拌運転時においても上方の曝気用羽根が表面水と接触することになり、これにより水が曝気用羽根に不必要に攪拌され、周囲に飛散したり、空気が混入したりするなどの悪影響がでるという問題があった。
【０００５】
ところで、上記従来の曝気攪拌機では、酸素溶解速度効率を高くするため、筒体の上端に形成される流出口の抵抗が小さくなるように、出口面積や形状を定めている。
しかし、このように流出口の抵抗が小さい場合は、上記のように水位が低下して曝気用羽根が水面から大きく離れると、筒体内の曝気用羽根付近の圧力が低下して気泡が多量に発生するため、下側の攪拌用羽根による水の充填にもかかわらず曝気運転が正常に起動できなくなる。
また、これとは逆に、流出口の抵抗を大きくすると、曝気起動は良好であるが、抵抗に逆らって水を流すことに動力を消費するため、酸素溶解速度効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記従来の曝気攪拌機が有する問題点に鑑み、水位が大きく低下した場合にも、酸素溶解速度効率を低下させることなく曝気運転を可能とし、また、反対に水位が大きく上昇した場合においても攪拌運転を可能とする曝気攪拌機の運転方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の曝気攪拌機の運転方法は、電動機により回転する軸に、水中で回転する攪拌用羽根と、水面より上方で回転する曝気用羽根とをそれぞれ形成するとともに、曝気用羽根の周囲を覆う筒体を、攪拌用羽根付近から軸と同心状に配設し、攪拌用羽根により筒体内に導入した水を曝気用羽根により周囲に飛散させるようにした曝気攪拌機の運転方法において、曝気運転開始から少なくとも筒体内が水で満たされるまでの時間、軸の回転速度を通常の曝気運転時より大きくすることを特徴とする。
【０００８】
この曝気攪拌機の運転方法では、曝気運転の起動時に軸の回転速度を通常よりも大きくし、攪拌用羽根により筒体内に大きな流量の流れを発生させる。
このとき、流出口がこの流量にとって大きな抵抗となることから、筒体内の圧力低下を防止することができ、これにより水位が低下した場合でも、気泡発生を起こすことなく良好な曝気運転が開始される。
また、このように筒体内が水で満たされて曝気運転が正常に開始された後は、回転速度を通常運転まで減少させても、曝気用羽根単独でも筒体内への水の吸い込みが連続的に行われることから、気泡を発生することなく正常な曝気運転が継続される。
一方、曝気運転の起動後に回転速度を減少させることによって、水の流量を減少させるが、流出口の形状はこの減少した流量に適するようになっているため、流出口の抵抗を小さくして、酸素溶解速度効率を高めた状態で曝気運転を継続することができる。
この場合、必要以上、軸の回転速度を大きくした状態で運転を続けると、過曝気となり水処理の悪化を生じるが、本発明では、起動時以外のほとんどの時間はこの出口抵抗の小さい状態で曝気運転するため、総合的に酸素溶解速度効率が高いものとなる。
このように、本発明の曝気攪拌機の運転方法は、水位が大きく低下した場合においても、酸素溶解速度効率を低下させることなく確実に曝気運転をすることができ、また、この高い曝気能力によって曝気用羽根を必要以上に低く設置せずにすむことから、水位が大きく上昇した場合においても攪拌運転を確実に行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の曝気攪拌機の運転方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１に、本発明の曝気攪拌機の運転方法の一実施例を示す。
図１は、下水処理用の曝気槽に、曝気攪拌機を設置したもので、曝気運転時の状態を図１（Ａ）に、攪拌運転時の状態を図１（Ｂ）にそれぞれ示している。
【００１１】
曝気槽Ａは、特に限定されるものではないが、矩形形状をしており、この曝気槽Ａ内に曝気攪拌機１を設置する。この曝気攪拌機１の曝気槽Ａに対する設置位置は、矩形形状をした曝気槽Ａの全体に亘って均一に攪拌、曝気される位置、例えば図１に示すように、曝気槽Ａのほぼ中央位置となるよう、架台（図示省略）に垂設するか、又はフロートＦにて浮遊するように支持する。
【００１２】
曝気攪拌機１は、電動機Ｍにより回転する鉛直の軸２に、水中で回転する攪拌用羽根４と、水面より上方で回転する曝気用羽根３とをそれぞれ形成するとともに、曝気用羽根３の周囲を覆う筒体５を、攪拌用羽根４付近から軸２と同心状に配設し、攪拌用羽根４により筒体５内に導入した水を曝気用羽根３により周囲に飛散させるようになっている。
この曝気攪拌機１は、上記曝気運転と攪拌運転とを、軸２の回転方向を正逆に切り替えることによって選択的に行うことができる。
【００１３】
曝気攪拌機１の電動機Ｍには、図２に示すように、インバータＩＮＶ、リレーＲ、タイマーＴ等からなる制御回路を接続し、電動機を正回転と逆回転、及びその設定時間とを選択的に切り替え、曝気運転と攪拌運転とを切替制御するようにする。
これにより、例えば軸２が反時計方向に回転する場合は、汚水の攪拌を行うと同時に、曝気槽底部の水を筒体５内に吸い上げ、曝気用羽根３にて空中に噴水し、曝気運転を行い、また、軸２が逆方向に回転する場合には、攪拌用羽根４のみで、汚水の攪拌のみの攪拌運転を行うようにする。
【００１４】
また、軸２の電動機Ｍと曝気用羽根３の間には、円錐状の円盤６が取り付けられており、曝気用羽根３にて攪拌された水が、この円錐状の円盤６によって方向が変えられ放射状に放出される。
この場合、酸素溶解速度を高めるため、筒体５の上端部に形成された流出口の抵抗が小さくなるように、出口面積や形状を定める必要がある。
流出口の抵抗が小さい場合は、曝気槽Ａの水位が低下して曝気用羽根３が水面から大きく離れると、筒体５内の曝気用羽根３付近の圧力が低下して気泡が多量に発生するため、下側の攪拌用羽根４による水の充填にもかかわらず曝気運転が正常に起動できなくなる。
また、これとは逆に、流出口の抵抗を大きくすると、曝気起動は良好であるが、抵抗に逆らって水を流すことに動力を消費するため、酸素溶解速度が低下するという問題が生じる。
【００１５】
以下、本実施例の曝気攪拌機の運転方法について説明する。
電動機Ｍにて軸２を反時計回りに回転させると、回転開始初期には、曝気用羽根３は空転しているが、水中に設けられた攪拌用羽根４が上向きの流れを発生させ、これにより水中から水面上方にかけて設けられた筒体５内に水が充填される。
筒体５内には、攪拌用羽根４と同方向に傾斜した曝気用羽根３が配設され、攪拌用羽根４と同方向の反時計回りに回転しているため、筒体５内に充填された水をさらに上方に流して、円錐状の円盤６により噴流として、開口された流出口より空中に放射状に飛散させてエアレーションが行われる。
【００１６】
この場合、曝気攪拌機１の曝気運転開始から少なくとも筒体５内が水で満たされるまでの時間、具体的には曝気運転開始から２０〜６０秒間、望ましくは３０秒間の短時間のみ、軸２の回転速度（回転数）を通常の曝気運転時の回転速度よりも大きくする。
これにより、水中に設けられた攪拌用羽根４は上向きに大きな流量の流れを発生させることになるが、流出口の出口幅や形状は、この大きな流量にとって大きな抵抗となることから、筒体５内の圧力低下を防止することができ、これにより水位が低下した場合でも、気泡発生を起こすことなく良好な曝気運転が開始される。
また、このように曝気運転が正常に開始された後、軸２の回転速度を通常運転時の回転速度（設定回転速度）まで減少させても、筒体５内に一旦水が充填されると、曝気用羽根３単独でも筒体５内への水の吸い込みが連続的に行われることから、曝気の連続運転が可能となり、気泡を発生することなく正常な曝気運転が継続される。
【００１７】
一方、この曝気運転が正常に開始された後、軸２の回転速度を予め設定している通常運転の回転速度まで減少させることにより、筒体５内への水吸い込み流量が減少しても、流出口の形状はこの減少した通常運転時の流量に適するようになっているため、出口抵抗が小さく、酸素溶解速度効率は上昇する。曝気の合計時間中、起動時以外のほとんどの時間はこの出口抵抗の小さい状態で運転するため、総合的にも酸素溶解速度効率が高いものとなる。
この場合、必要以上に曝気時の定常回転速度を増加させて運転を続けると、過曝気となり水処理の悪化を生じるものとなる。
【００１８】
なお、軸２を上記と反対に回転させる場合は、曝気用羽根３は空転のまま、攪拌用羽根４の回転により、図１（Ｂ）に示すように、曝気槽Ａ内の汚水中に気泡を発生させることなく、下向きの水流を発生させて汚水の攪拌のみを行い、良好な攪拌運転を行うことができる。
【００１９】
このように、本実施例の曝気攪拌機の運転方法は、水位が大きく低下した場合においても、酸素溶解速度効率を低下させることなく確実に曝気運転をすることができ、また、この高い曝気能力によって曝気用羽根を必要以上に低く設置せずにすむことから、水位が大きく上昇した場合においても攪拌運転を確実に行うことができる。
【００２０】
図３は、曝気運転起動時の軸２の回転速度の制御を示し、曝気運転開始時のみ高い回転速度となるように、例えば、インバータＩＮＶとリレーＲ及びタイマーＴを用いるか、又は、極数変換モータ（図示省略）とリレー及びタイマーを用いるようにする。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の曝気攪拌機の運転方法によれば、曝気運転の起動時に軸の回転速度を大きくし、攪拌用羽根により筒体内に大きな流量の流れを発生させることから、流量に対する流出口の抵抗を大きくして、筒体内の圧力低下を防止することができ、これにより水位が低下した場合でも、気泡発生を起こすことなく良好な曝気運転を開始することができる。
また、曝気運転の開始後は、回転速度を通常運転まで減少させても、曝気用羽根単独でも筒体内への水の吸い込みが連続的に行われることから、気泡を発生することなく正常な曝気運転を継続することができる。
そして、曝気運転の起動後に回転速度を減少させることによって、水の流量を減少させ、流出口の抵抗を小さくして、酸素溶解速度効率を高めた状態で曝気運転を継続することができる。
このように、本発明の曝気攪拌機の運転方法は、水位が大きく低下した場合においても、酸素溶解速度効率を低下させることなく確実に曝気運転をすることができ、また、この高い曝気能力によって曝気用羽根を必要以上に低く設置せずにすむことから、水位が大きく上昇した場合においても攪拌運転を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の曝気攪拌機の運転方法の実施例を示し、（Ａ）は曝気運転時を、（Ｂ）は攪拌運転時をそれぞれ示す説明図である。
【図２】同実施例の運転方法に使用する曝気攪拌機を示す正面図である。
【図３】同実施例の曝気攪拌機の運転状況を示すグラフである。
【符号の説明】
１    曝気攪拌機
２    軸
３    曝気用羽根
４    攪拌用羽根
５    筒体
Ａ    曝気槽
Ｍ    電動機
Ｒ    リレー
Ｔ    タイマー
ＩＮＶ  インバータ
【図１】
0003877050.tif 000002
【図２】
0003877050.tif 000003
【図３】
0003877050.tif 000004