JP2000005791A - 水中攪拌曝気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ショートパスする空気を極力少なく抑え、曝
気槽内全体の処理液へ空気を混入・吸収させることので
きる、酸素移動効率の高い水中攪拌曝気装置を提供す
る。 【解決手段】 鉛直方向下方に開口した処理液吐出口１
２と、鉛直方向上方に開口した処理液吸込口１３と、処
理液中に放出する空気を導入する空気導入口１４とを有
するケーシング１５と、回転軸１６に取り付けられ、ケ
ーシング１５中に回転可能に収容された羽根車１１と、
吸込フード１７とを備え、吸込フード１７は、小円面１
７ａと大円面１７ｂが開口した円錐台形状を有し、該円
錐台の小円面１７ａ側が吸込口１３に接続され、大円１
７ｂ側が鉛直方向上方に開口し、大円面１７ｂ側の吸込
フード１７の直径ＤＦが羽根車１１の直径ｄの２倍以上
に構成された水中攪拌曝気装置１０とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中攪拌曝気装置
に関し、特に上吸込下吐出型の水中攪拌曝気装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】曝気槽内で好気性微生物により汚水など
の処理液を処理する際に、曝気槽内に微細空気を大量に
混入させるための方法として、図２に示されるように、
軸流羽根車１０１を装備した機械式水中攪拌曝気装置１
００により、曝気槽内の処理液Ｗ１を攪拌するととも
に、曝気槽外部から空気Ａ１を水中攪拌曝気装置１００
に導き、その内部において処理液中に混入させて曝気槽
内に放出する方法が採られる。

【０００３】このようにして、上吸込・下吐出型機械式
水中攪拌曝気装置１００から吐き出される処理液Ｗ２に
は、微細化された大量の空気Ａ２が混入される。この空
気を大量に含んだ処理液Ｗ２は、曝気槽内の底部におい
て平面的に半径方向に拡がって、曝気槽内の処理液が強
制的に攪拌されると共に、処理液Ｗ２中に混入した空気
Ａ２は曝気槽内の隅々にまで供給され、好気性微生物を
活性化する。この微生物群の働きにより処理液内の有機
物や懸濁物が吸着、分解される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の水
中攪拌曝気装置によれば、曝気槽内の底部において、水
中攪拌曝気装置の下部から水平方向に、大量の微細空気
を含んだ処理液Ｗ２が吐き出されると、図２に示される
ように、一部の含有空気Ａ３は処理液Ｗ２から分離して
上昇する。したがって、水中攪拌曝気装置の吐き出し直
径位置から周囲にわたって、上昇する空気Ａ３が存在す
る。

【０００５】立型の上吸込・下吐出型水中攪拌曝気装置
においては、羽根車の上方に設けられた吸込ベル１０２
から処理液Ｗ１を吸込む。この吸込ベルの直径ＤＳは、
処理液の吸込流速が早くなり過ぎないように決められて
おり、直径ＤＳは必ずしも大きくはない。したがって、
水中攪拌曝気装置の下部で吐き出されて処理液と分離し
上昇してくるある程度の量の空気Ａ２をショートパスし
て吸込んでしまう。

【０００６】本来、曝気槽内に混入させる空気は、曝気
槽内の処理液内に存在する好気性微生物に万遍なく行き
渡るのが好ましいにも拘わらず、一部の空気がショート
パスしてすぐに再び水中攪拌曝気装置に吸込まれてしま
うので、酸素移動効率が低下してしまっていた。

【０００７】そこで本発明は、ショートパスする空気を
極力少なく抑え、曝気槽内全体の処理液へ空気を混入・
吸収させることのできる、酸素移動効率の高い水中攪拌
曝気装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による水中攪拌曝気装置１０
は、図１に示すように、鉛直方向下方に開口した処理液
吐出口１２と、鉛直方向上方に開口した処理液吸込口１
３と、処理液吸込口１３から処理液吐出口１２に向かっ
て通過する処理液中に放出する空気を導入する空気導入
口１４とを有するケーシング１５と；鉛直方向に配置さ
れた回転軸１６と；回転軸１６に取り付けられ、ケーシ
ング１５中に回転可能に収容された羽根車１１と；処理
液吸込口１３に接続された吸込フード１７とを備え；吸
込フード１７は、小円面１７ａと大円面１７ｂが開口し
た円錐台形状を有し、該円錐台の小円面１７ａ側が吸込
口１３に接続され、大円面１７ｂ側が鉛直方向上方に開
口し、大円面１７ｂ側の吸込フード１７の直径ＤＦが羽
根車１１の直径ｄの２倍以上に構成されている。

【０００９】鉛直方向下方に開口した処理液吐出口１２
は、吐出方向は下方であっても、水平方向であっても、
あるいは図１に示すように傾斜していてもよい。また、
鉛直方向上方に開口した処理液吸込口１３は、吸込方向
は上方であっても、水平方向であっても、あるいは傾斜
していてもよい。

【００１０】このように構成すると、処理液吸込口１３
に接続された吸込フード１７の大円面１７ｂ側が鉛直方
向上方に開口し、その直径ＤＦが羽根車１１の直径ｄの
２倍以上であるので、吸込フードの大円面１７ｂの開口
を流れる処理液の流速は、羽根車部への流速の１／４以
下となり、吐出口１２から上昇する空気の吸い込みが抑
制され、空気のショートパスが防止される。

【００１１】さらにこの水中攪拌曝気装置では、請求項
２に記載のように、吸込フード１７中で羽根車１１の鉛
直方向上方に、羽根車１１を回転駆動する水中モータ１
８を備え；大円面１７ｂ側の吸込フード１７の端部１７
ｃが水中モータ１８の上端１８ａとほぼ同一位置以上の
高さにあるように構成するのが好ましい。

【００１２】このように構成すると、大円面１７ｂ側の
吸込フード１７の端部１７ｃが水中モータ１８の上端１
８ａとほぼ同一位置にあるようにすれば、大円面１７ｂ
側の吸込フードの大きい直径とあいまって空気のショー
トパスを防止できるし、水中モータ１８で決まる水中攪
拌曝気装置１０の据えつけ高さをさらに高くすることが
ない。また、吸込フード１７の大円面１７ｂ側び端部１
７ｃが水中モータ１８の上端１８ａより高い位置になる
ようにすれば、水中攪拌曝気装置１０全体の高さは大き
くなるがショートパス防止効果はさらに高くなる。

【００１３】また、請求項３に記載のように、請求項１
に記載の水中攪拌曝気装置では、羽根車１１を回転駆動
するモータ軸１６ａを有する水中モータ１８を備え；回
転軸１６は、モータ軸１６ａであるものとしてもよい。

【００１４】このように構成すると、羽根車が水中モー
タの回転軸に搭載されているので、一般的に、水中攪拌
曝気装置が小型コンパクトになり小さい据えつけ面積で
済む上に、吸込フードを備えるので、小型の水中攪拌曝
気装置であるにも拘わらず空気のショートパスを防止で
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号あるいは類似
符号を付し、重複した説明は省略する。

【００１６】図１は、本発明による水中攪拌曝気装置１
０の断面図である。図１（ａ）中、軸流式の羽根車１１
が中心軸線を鉛直方向に向けた回転軸１６（破線で図
示）に搭載されている。羽根車１１は、ケーシング１５
中に収容されている。図１の実施の形態では、ケーシン
グ１５は、水平面に配置されたフランジで、上部ケーシ
ング１５ａと下部ケーシング１５ｂとに分割されてお
り、羽根車１１は上部ケーシング１５ａに、羽根車１１
の先端と上部ケーシング１５ａの内面とに僅かな隙をも
って収容されている。

【００１７】図１では、水中攪拌曝気装置１０は曝気槽
の底に設置されているが、設置用の足は、図中右側一箇
所だけ図示されている。実際には不図示の足が合計３本
乃至４本備えられている。

【００１８】羽根車１１の鉛直方向上方には水中モータ
１８が配設されている。水中モータ１８のモータ軸１６
ａ（破線で図示）は、本実施の形態では回転軸１６と共
通である。即ち、羽根車１１はモータ軸１６ａに直接搭
載されていることになる。このため、水中モータ１８と
羽根車１１との間に減速機を有する水中攪拌曝気装置と
比較して、減速機がないだけ、また羽根車１１の回転数
が高いだけ、小型コンパクトに構成されている。

【００１９】上部ケーシング１５ａは、水中モータ１８
の方に向けて処理液吸込口１３を円環状に開口してお
り、水中モータ１８の回りに広げるためと、水の吸込流
速を下げるためにベルマウス形状に構成されている。し
たがって、上部ケーシング１５ａの上部を吸込ベル１５
ｃと呼ぶ。

【００２０】吸込ベル１５ｃの上方には、逆円錐台形状
の吸込フード１７が設けられている。その円錐台の小円
面１７ａ側が吸込ベル１５ｃに取り付けられており、大
円面１７ｂ側は、鉛直方向上方に開口している。

【００２１】吸込ベル１５ｃの周辺の縁部は、鉛直方向
に円筒外周面を形成している。一方、吸込フード１７の
小円面１７ａ側の内側には、吸込ベル１５ｃの円筒外周
面の直径よりも僅かに小さい直径の内周面が形成されて
おり、この内周面を吸込ベル１５ｃの外周面に嵌合して
取り付けるようになっている。このため、吸込フード１
７は吸込ベル１５ｃから必要に応じて取り外すことがで
き、水中攪拌曝気装置１０として水中モータ１８をケー
シング１５に組み立てる作業が楽であるという利点があ
る。

【００２２】なお、吸込フード１７とケーシング１５と
の接合部は、吸込フード１７と吸込ベル１５ｃとに、そ
れぞれ例えば図１（ｂ）（ｃ）に示すように、水平の相
フランジを形成して、接合できるように構成してもよ
い。特に図１（ｃ）に示すように、フランジがフード１
７の外側に張り出すように構成すれば、フード１７のケ
ーシング１５への取り付け取り外しが容易である。

【００２３】また、機能上は吸込フード１７は上部ケー
シング１５ａと一体的に構成してもよい。例えば上部ケ
ーシング１５ａが鋳物製であれば、一体で鋳造してもよ
い。

【００２４】また、下部ケーシング１５ｂには、フラン
ジ付きの空気導入口１４が一体的に設けられている。空
気導入口１４には、相フランジ付きのフレキシブルな、
空気供給管１９が取り付けられている。空気供給管１９
には、不図示のブロワや送風機が接続されており、空気
導入口１４に圧縮空気を送り込む。空気導入口１４から
導入された空気は羽根車１１により吸い込まれた水の吐
出側、即ち下部ケーシング１５ｂ側から水中に混入され
るように構成されている。ここで、下部ケーシング１５
ｂの最外周の直径をＤＤとする。一般にはこの部分が水
中攪拌曝気装置１０の、据えつけスペースを支配する主
要部の最外側である。

【００２５】さらに図１を参照して、水中攪拌曝気装置
１０の作用を説明する。羽根車１１が水中モータ１８に
より回転されると、水がケーシング１５中を、処理液吸
込口１３側から処理液吐出口１２側に流通する。このと
き、空気導入口１４から導入された空気が水に混入さ
れ、処理液吐出口１２から曝気槽に吐き出される。吐き
出される水中に混入した空気の一部は、処理液吐出口１
２の外径部分で水と分離して上昇する。

【００２６】本実施の形態の水中攪拌曝気装置１０で
は、吸込フード１７があるので、吸込フード１７の大円
面１７ｂ部では水の流速は十分に低く抑えられるし、大
円面１７ｂ部分の外径が羽根車１１の外径ｄの２倍以上
と大きく作られているので、水と分離して上昇してきた
空気をそのまま直接吸い込むことがない。吸い込むとし
ても最小限に抑えることができる。

【００２７】ここで、大円面１７ｂ側の吸込フード１７
の直径は、羽根車１１の外径の２倍以上とするが、３倍
以上とするのが好ましい。また上限を、下部ケーシング
１５ｂの最大外径（一般には処理液吐出口１２の部分の
外径ＤＤ）とする（ｄ≦ＤＦ≦ＤＤ）のが、水中攪拌曝
気装置１０として据えつけ易いので好ましい。特に、水
中攪拌曝気装置１０の最大外径とほぼ等しくすれば、空
気のショートパスが効果的に防止でき、かつ据えつけ場
所を選ばず、大型化による据えつけ作業の困難性も生じ
ないので好ましい。

【００２８】なお、図１に示すように、吸込フード１７
がほぼ完全な円錐台形状であれば、大円面１７ｂ側の吸
込フード１７の直径は、円錐台の大円の直径ということ
になる。一方、吸込フード１７の入り口部、即ち大円面
１７ｂ部分は、図１（ｄ）に示すように、外側にオーバ
ーハングさせた形状としてもよい。オーバーハングさ
せ、かつ滑らかにカーブさせると、ここに流入する水の
流れをスムーズにすることができる。このときの大円面
１７ｂ側の吸込フードの直径は、図１（ｄ）に示すよう
に、オーバーハングした部分の先端部、即ち吸込フード
１７の最大外径ということになる。

【００２９】また本実施の形態では、羽根車１１はモー
タ軸１６ａに直接搭載しているが、このように構成する
と、水中攪拌曝気装置１０が全体として小型コンパクト
に構成でき、重量も軽く、据えつけ場所を選ばない。ま
た、小型になると処理液吐出口１２から分離する空気の
処理液吸込口１３へのショートパスが増える傾向になる
が、本実施の形態の水中攪拌曝気装置１０は吸込フード
１７を備えるので、それを最小限に抑えることができ
る。

【００３０】また、吸込フード１７の上端１７ｃである
大円面１７ｂ部分の鉛直方向の位置は、本実施の形態で
は水中モータ１８の上端１８ａとほぼ同一位置に設定さ
れているので、大円面１７ｂの大きい直径とあいまって
空気のショートパスを防止できるし、水中攪拌曝気装置
１０の大きさを、一般的には水中モータ１８で決まる据
えつけ高さ内に納めることができる。なお、図１（ｄ）
に示すような大円面１７ｂ部分が、オーバーハングして
山なりにカーブしている形状の場合、吸込フード１７の
上端１７ｃは、大円面１７ｂの最大外径部には対応せ
ず、山なりのカーブの最上部ということになる。

【００３１】据えつけ上の問題がなければ、吸込フード
１７の大円面１７ｂ部分の高さ、あるいは吸込フード１
７の上端１７ｃの位置は水中モータ１８の上端１８ａよ
り高い位置になるようにしてもよく、この場合は水中攪
拌曝気装置１０全体の高さは大きくなるがショートパス
防止効果はさらに高まる。

【００３２】水中モータ１８は、一般的には４ポール構
造のものが使われ、５０Ｈｚの電源であれば回転数は１
５００ｒｐｍ、６０Ｈｚであれば１８００ｒｐｍであ
る。直結型の場合この回転数で羽根車１１も回転するの
で、歯車減速機を備える水中攪拌曝気装置の３５０〜４
００ｒｐｍと比較すると高速である。したがって、構造
物としての歯車減速機の分だけ小さくなる他、羽根車の
直径ｄも小さくなるので曝気装置を全体として小型に作
ることができる。

【００３３】但し、水中の好気性生物群であるフロック
を壊したり、活性汚泥を微細にし過ぎたりしないよう
に、直結型であっても回転数を落とすことによって好ま
しい結果を得ることができる。例えば水中モータ１８を
６ポールにすれば、５０Ｈｚでは、１０００ｒｐｍ、８
ポールにすれば７５０ｒｐｍとなり、やはり小型の水中
攪拌曝気装置が得られる。

【００３４】以上説明したように、本発明の実施の形態
によれば、曝気槽外に設置した送風機から空気を、曝気
槽内の処理液中に没水させて運転する水中モータの軸に
羽根車を直結して構成された機械式水中攪拌曝気装置に
導き、羽根車後流において処理液中に混入させて吐出
し、曝気槽内の処理液を攪拌しながら微細空気を曝気槽
内の処理液中に混入させる上吸込・下吐出型機械式水中
攪拌曝気装置の吸込管上流に、羽根車直径の２倍さらに
好ましくは３倍以上の口径をもつ吸込ベルを取付けた。
したがって、空気のショートパスが防止でき、特に高速
回転小型水中攪拌曝気装置であっても空気のショートパ
スが防止できる。

【００３５】このようにして、空気の含有量が少ない上
部の処理液をより多く吸込むことができ、それにより曝
気槽内の処理液が槽内全体にわたって回流するようにな
る。そして酸素移動効率、あるいは曝気効率が上昇す
る。

【００３６】なお、以上の実施の形態では、水中モータ
１８が羽根車１１の上方に設けられた場合で説明した
が、これに限らず、水中モータ１８が羽根車１１の下方
に設けられた場合であっても、いわゆる上吸込下吐出の
水中攪拌曝気装置に適用することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、処理液吸
込口に接続された吸込フードの大円面側が鉛直方向上方
に開口し、その直径が羽根車の直径の２倍以上であるの
で、吐出口から上昇する空気のショートパスを防ぐこと
ができ、酸素移動効率の高い水中攪拌曝気装置を提供す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である水中攪拌曝気装置の
断面図である。

【図２】従来の水中攪拌曝気装置の断面図である。

【符号の説明】

１０ 水中攪拌曝気装置 １１ 羽根車 １２ 処理液吐出口 １３ 処理液吸込口 １４ 空気導入口 １５ ケーシング １６ 回転軸 １６ａ 水中モータ軸 １７ 吸込フード １７ａ 小円面 １７ｂ 大円面 １８ 水中モータ １８ａ 水中モータの上端 １９ 空気供給管 ｄ 羽根車の直径 ＤＦ 大円面の直径 ＤＤ 吐出口の直径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀井 武 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 小笠原 光彦 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 遠藤 薫 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 酒井 紀明 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 4D029 AA09 AB05 BB10 CC07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直方向下方に開口した処理液吐出口
   と、鉛直方向上方に開口した処理液吸込口と、前記処理
   液吸込口から前記処理液吐出口に向かって通過する処理
   液中に放出する空気を導入する空気導入口とを有するケ
   ーシングと；鉛直方向に配置された回転軸と；前記回転
   軸に取り付けられ、前記ケーシング中に回転可能に収容
   された羽根車と；前記処理液吸込口に接続された吸込フ
   ードとを備え；前記吸込フードは、小円面と大円面が開
   口した円錐台形状を有し、該円錐台の小円面側が前記吸
   込口に接続され、大円面側が鉛直方向上方に開口し、前
   記大円面側の吸込フードの直径が前記羽根車の直径の２
   倍以上に構成された；水中攪拌曝気装置。
2. 【請求項２】 前記吸込フード中で前記羽根車の鉛直方
   向上方に、前記羽根車を回転駆動する水中モータを備
   え；前記大円面側の吸込フードの端部が前記水中モータ
   の上端とほぼ同一位置以上の高さにあるように構成され
   た；請求項１に記載の水中攪拌曝気装置。
3. 【請求項３】 前記羽根車を回転駆動するモータ軸を有
   する水中モータを備え；前記回転軸は、前記モータ軸で
   ある、請求項１に記載の水中攪拌曝気装置。