(57)【要約】【課題】少ない動力でもって、効率的な曝気と攪拌をすることができる曝気攪拌機を提供すること。【解決手段】回転する中空軸２を介して空気中から水中に曝気するようにした曝気攪拌機において、軸方向に離間した２枚の円板８、９からなり、外周部に複数の開口部３１を有する散気体３を中空軸２の先端に同軸に配設するとともに、散気体３の内部と中空軸２とを連通し、散気体３の下部に、先端に鉛直下向き流を発生させる下部インペラ５を備えた攪拌軸４を同軸に配設し、攪拌軸４と散気体３の周囲にドラフトチューブ６を配設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する中空軸を介して空気中から水中に曝気するようにした曝気攪拌機であって、軸方向に離間した２枚の円板からなり、外周部に複数の開口部を有する散気体を中空軸の先端に同軸に配設するとともに、該散気体の内部と中空軸とを連通し、該散気体の下部に、先端に下向き流を発生させる下部インペラを備えた攪拌軸を同軸に配設し、かつ該攪拌軸と散気体の周囲にドラフトチューブを配設したことを特徴とする曝気攪拌機。
【請求項２】
ドラフトチューブと略同径の整流板を、ドラフトチューブの上方に設けたことを特徴とする請求項１記載の曝気攪拌機。
【請求項３】
上向き流を発生させる上部インペラを散気体の上方で中空軸に配設するとともに、ドラフトチューブを該上部インペラの周囲まで延設し、該ドラフトチューブの散気体の周囲に開口部を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の曝気攪拌機。
【請求項４】
ドラフトチューブを散気体の上下で該散気体より細径に設けるとともに、散気体付近で該散気体より大径に設けたことを特徴とする請求項３記載の曝気攪拌機。
【請求項５】
円板の外周側が近接するように、散気体に上下で勾配を付したことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の曝気攪拌機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水あるいは汚水を処理する廃水処理施設において、流入した汚水と微生物を主体とする活性汚泥を曝気・攪拌する曝気攪拌機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場などの廃水処理施設では、流入した下水あるいは汚水を処理するに際し、当該汚水あるいは下水と微生物を主体とする活性汚泥を水槽において混合・攪拌し、さらに当該水槽に空気を供給、すなわち曝気することによって、活性汚泥微生物が空気中の酸素を利用し、下水あるいは汚水中の汚濁物を分解している。
【０００３】
近年においては、水槽底部付近に散気装置に設置し、外部に設けた送風機から該散気装置に圧縮空気を導入することにより、水槽内に空気を供給する曝気方法が多く見られる。
この方法では、散気装置から放出される空気を１ミリメートル以下の微細な気泡にすることにより気泡の表面積を大きくし、もって液相への酸素移動効率を高めている。
【０００４】
しかしながら、この散気装置では、圧縮空気を水槽底部付近に導入するために大容量の送風機が必要となり、その運転に多大な動力が必要となっている。
また、水槽内での汚水の処理を良好に行うためには、散気装置から放出される空気を水槽全体に行き渡らせる、すなわち水槽内を適切に混合・攪拌する必要があるが、散気装置による曝気方法では、補助的に攪拌装置を設けたり、導入する圧縮空気の量を増やすなど、さらに多大な動力が必要となるなどの問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明では、上記従来の曝気・攪拌方法が有する問題点に鑑み、少ない動力でもって、効率的な曝気と攪拌をすることができる曝気攪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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の曝気攪拌機は、回転する中空軸を介して空気中から水中に曝気するようにした曝気攪拌機であって、軸方向に離間した２枚の円板からなり、外周部に複数の開口部を有する散気体を中空軸の先端に同軸に配設するとともに、該散気体の内部と中空軸とを連通し、該散気体の下部に、先端に下向き流を発生させる下部インペラを備えた攪拌軸を同軸に配設し、かつ該攪拌軸と散気体の周囲にドラフトチューブを配設したことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、ドラフトチューブと略同径の整流板を、ドラフトチューブの上方に設けることができる。
【０００８】
また、上向き流を発生させる上部インペラを散気体の上方で中空軸に配設するとともに、ドラフトチューブを該上部インペラの周囲まで延設し、該ドラフトチューブの散気体の周囲に開口部を設けることができる。
【０００９】
また、ドラフトチューブを散気体の上下で該散気体より細径に設けるとともに、散気体付近で該散気体より大径に設けることができる。
【００１０】
また、円板の外周側が近接するように、散気体に上下で勾配を付すことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の曝気攪拌機によれば、回転する中空軸を介して空気中から水中に曝気するようにした曝気攪拌機であって、軸方向に離間した２枚の円板からなり、外周部に複数の開口部を有する散気体を中空軸の先端に同軸に配設するとともに、該散気体の内部と中空軸とを連通し、該散気体の下部に、先端に下向き流を発生させる下部インペラを備えた攪拌軸を同軸に配設し、かつ該攪拌軸と散気体の周囲にドラフトチューブを配設することから、中空軸と連通する散気体を回転させることにより、その外周部の開口部から圧縮空気を略水平方向に放出することができ、これにより、大容量の動力を要する送風機ではなく、電動機を用いることで水中に空気を導入することができ、省動力により曝気ができるとともに、水槽内を攪拌することができる。
また、水中に導入された圧縮空気が下部インペラによって剪断されることにより、気泡径が小さくなり、気泡全体の表面積が増加することで水中への酸素の溶解効率を高めることができる。
さらに、下部インペラとドラフトチューブの作用により、水中に導入された空気は一旦水槽の底部にまで到達することから、単に導入した場合と比べて空気の水中での滞留時間が長くなり、水中への酸素の溶解効率が高まる。
【００１２】
この場合、ドラフトチューブと略同径の整流板を、ドラフトチューブの上方に設けることにより、水面に移動しようとする圧縮空気の一部を整流板によって抑制し、下部インペラとドラフトチューブによって生ずる水流にしたがって下向きに導入することができ、これにより、水中に導入された圧縮空気の水中での滞留時間を長くし、空気内の酸素が水中に溶解する割合を増加させることができる。
【００１３】
また、上向き流を発生させる上部インペラを散気体の上方で中空軸に配設するとともに、ドラフトチューブを該上部インペラの周囲まで延設し、該ドラフトチューブの散気体の周囲に開口部を設けることにより、上下のインペラでドラフトチューブの開口部から水を吸い込んで散気体からの圧縮空気と混合し、ドラフトチューブの上部と下部から吐出することができる。
【００１４】
また、ドラフトチューブを散気体の上下で該散気体より細径に設けるとともに、散気体付近で該散気体より大径に設けることにより、上下のインペラの吸い込み作用と吐出作用、圧縮空気との混合作用を強めることができる。
【００１５】
また、円板の外周側が近接するように、散気体に上下で勾配を付すことにより、上下のインペラの吸い込みによりドラフトチューブの開口部から流入した水の流れを整えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の曝気攪拌機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１に、本発明の曝気攪拌機の第１実施例を示す。
この曝気攪拌機は、回転する中空軸２を介して空気中から水中に曝気するものであり、軸方向に離間した２枚の円板８、９からなり、外周部に複数の開口部３１を有する散気体３を中空軸２の先端に同軸に配設するとともに、該散気体３の内部と中空軸２とを連通させている。
そして、該散気体３の下部に、先端に鉛直下向き流を発生させる下部インペラ５を備えた攪拌軸４を同軸に配設し、該攪拌軸４と散気体３の周囲にドラフトチューブ６を配設している。
【００１８】
中空軸２は鉛直方向に設置されており、電動機１によって回転するように、空気中から水槽１２の水中に配設されている。
中空軸２の先端には散気体３が、散気体３の下部には下部インペラ５を備えた攪拌軸４が、それぞれ一体に回転するように設けられている。
【００１９】
散気体３は、図４に示すように、その外周部で上下の円板８、９の間に複数のブレード１０を放射状に取り付けることにより、複数の細かい開口部３１を周設している。
なお、ブレードの設置間隔は、数ミリメートルから十数ミリメートルであり、これにより開口部３１を細孔として形成している。
また、ブレードを取り付ける代わりに、スリットや格子孔あるいは丸穴等の開口を設けた大径の短円筒を、上下の円板８、９の間に挟むように取り付けることもできる。
【００２０】
電動機１が回転することにより、中空軸２の上部から外部空気Ａが吸引され、散気体３の開口部３１から圧縮空気Ｂとして水平方向に放出される。
水面下に設けたドラフトチューブ６内には、下部インペラ５によって鉛直下降流が生じており、これにより圧縮空気Ｂの一部が鉛直下向きに持ち込まれる。圧縮空気Ｂは、さらに下部インペラ５によって剪断され、さらに気泡径が小さくなる。
【００２１】
なお、ドラフトチューブ６は、電動機１側に設置するようにしてもよいし、あるいは水槽側に設置するようにしてもよいが、散気体３及び下部インペラ５はドラフトチューブ６内に配設する必要がある。
【実施例２】
【００２２】
図２に、本発明の曝気攪拌機の第２実施例を示す。
この曝気攪拌機は、第１実施例と同様の構成に加え、ドラフトチューブ６と略同径の円形の整流板７を、ドラフトチューブ６の上方に設けている。
なお、第１実施例と同一部材は、同一符号を記すことによりその説明を省略する。
【００２３】
圧縮空気Ｂの一部は浮力によって鉛直上向き、すなわち水面に移動しようとするが、散気体３の上部に設けた整流板７によって阻害され、かつ下部インペラ５によって生ずる水流にしたがって、鉛直下向きに導入される。
これにより、水中に導入された圧縮空気Ｂの水中での滞留時間が増加し、もって、空気内の酸素が水中に溶解する割合が増加する。
【実施例３】
【００２４】
図３に、本発明の曝気攪拌機の第３実施例を示す。
この曝気攪拌機は、第１実施例と同様の構成に加え、上向き流を発生させる上部インペラを散気体３の上方で中空軸２に配設するとともに、ドラフトチューブ６を該上部インペラの周囲まで延設し、該ドラフトチューブ６の散気体３の周囲に開口部６１を周設している。
そして、ドラフトチューブ６を散気体３の上下で該散気体３より細径に設けるとともに、散気体付近で該散気体３より大径に設けている。
なお、第１実施例と同一部材は、同一符号を記すことによりその説明を省略する。
【００２５】
上部インペラ１１は、下部インペラ５とは水流発生方向が異なっており、鉛直上向きに水流を発生させることができる。
なお、上部インペラ１１及び下部インペラ５のサイズ等を変化させることにより、上下水流の流量を変化させることができるが、下部インペラ５の能力を上部インペラ１１の能力より大きくすることにより、水中に導入された圧縮空気Ｂを鉛直下向きに多く送り込むのが望ましい。
【００２６】
また、散気体３は、円板８、９の外周側が近接するように上下で勾配が付されているが、これにより中空軸２を通じて吸引された空気が半径外方向に排出される際に圧力がかかり、より圧縮空気が放出されやすくなる。
また、散気体３が鉛直方向上下に勾配を持つことにより、上下のインペラの吸い込みによりドラフトチューブ６の開口部６１から流入した水の流れを整えることができる。
【００２７】
図５に、第３実施例の曝気攪拌機の作用を示す。
上部インペラ１１及び下部インペラ５によって発生する水流は、水槽１２内において上部及び下部にそれぞれ循環流を発生させる。
それとともに、散気体３から放出される圧縮空気Ｂを巻き込み、気泡を含有する上噴出し流Ｃ及び下噴出し流Ｄが生じる。
【００２８】
上噴出し流Ｃに含まれる酸素は、一部は水中に溶解するが、水面に早く達するためにその溶解効率は低い。
これに対し、下噴出し流Ｄは、水槽底部にまで達し、水槽底部を水平方向に移動したのち、水槽壁面を鉛直上向きに流れ、一部は再び曝気攪拌機に吸い込まれ、水槽１２内を循環する。
下噴出し流Ｄに含まれる空気は、一部はその浮力によって水面へと移動して大気開放されるが、特に、下部インペラ５によって微細なサイズにまで剪断された気泡は、その浮力が小さいために水流にしたがって水槽１２内に長い時間滞留することができ、もって水中への酸素の移動効率が高くなる。
【００２９】
以上、本発明の曝気攪拌機について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の曝気攪拌機は、少ない動力でもって、効率的な曝気と攪拌をすることができるという特性を有していることから、省動力化を図るようにした曝気攪拌機として広く好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の曝気攪拌機の第１実施例を示す断面図である。
【図２】同第２実施例を示す断面図である。
【図３】同第３実施例を示す断面図である。
【図４】散気体の一例を示す斜視図である。
【図５】第３実施例の曝気攪拌機の作用を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    電動機
２    中空軸
３    散気体
３１  開口部
４    攪拌軸
５    下部インペラ
６    ドラフトチューブ
６１  開口部
７    整流板
８    上の円板
９    下の円板
１０  ブレード
１１  上部インペラ
１２  水槽
Ａ    外部空気
Ｂ    圧縮空気
Ｃ    上噴出し流
Ｄ    下噴出し流
【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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