JP2001029990A

JP2001029990A - 反応装置、およびその撹拌方法

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Publication number: JP2001029990A
Application number: JP20311599A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Tsubone; 俊明局; Kenichiro Mizuno; 健一郎水野; Jun Miyata; 純宮田; Kei Baba; 圭馬場; Satoru Udagawa; 悟宇田川; Tatsuo Takechi; 辰夫武智
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2001-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】脱窒反応等の還元作用を抑制することなく、
被処理液を撹拌することができ、しかも撹拌におけるエ
ネルギー効率のよい反応装置、およびその撹拌方法を提
供することを目的とするものである。【解決手段】反応槽１ａ上に貯留槽２が設けられ、貯
留槽２に液面計測器８が備えられ、反応槽１ａ内の被処
理液を液移送手段６によって貯留槽２内に移送し、貯留
槽２内の被処理液を反応槽１ａに流下させて返送するこ
とにより、反応槽１ａ内の被処理液を撹拌するようにし
た反応装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反応装置、および
その撹拌方法に関し、特に下水処理施設等に適した反応
タンクや反応槽、その撹拌方法に係り、撹拌槽型の反応
タンクや反応槽内の液に酸素が溶解するのを抑制するこ
とができる反応装置、およびその撹拌方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、反応タンクや反応槽で
は、撹拌が反応操作の基本要素であり、槽内に短絡流や
死水域が発生しないように十分に液を撹拌する必要があ
る。以下、従来の撹拌方法について、図１１を参照して
説明する。図１１（ａ）は、反応タンク２０の上部より
撹拌羽（プロペラ）が固定された棒を差し込み、撹拌機
２１を回転させて撹拌させる方法、図１１（ｂ）は、反
応槽２２内に水中ミキサ２３を水中に埋設するか、また
は水中に循環ポンプを設置して撹拌させる方法などが一
般に用いられている。

【０００３】また、水処理における撹拌方法では、図１
１（ｃ）に示したように、反応装置２２に設けられた散
気装置２４から反応装置２２内に空気を吹き込むことに
より、反応装置２２内の被処理液を撹拌する方法なども
一般に用いられてきた。この撹拌方法では、吹き込み空
気の酸素が水中に溶解して、脱窒反応が阻害されるため
に、酸素の溶解量を極力抑えるべく、粗大気泡を発生さ
せて撹拌する方法が開発されている。

【０００４】一方、汚水処理では、汚水中の有機物（活
性汚泥）の処理において、ニトロソモナスやニトロバク
ター等の硝化細菌（以下、硝化菌と称する）によってア
ンモニアを硝酸や亜硝酸に変えた後、脱窒菌により、さ
らに窒素ガスに変える生物学的脱窒法によって処理が行
われている。すなわち、脱窒菌の作用によって、ＮＯ ₃
−ＮまたはＮＯ₂−Ｎ（以下、これらをＮＯ_X−Ｎと記
す）を窒素ガスに還元して、汚水中の有機物を分解して
除去するものであり、この脱窒反応では、溶液中に酸素
が多量に存在する場合、還元作用に大きな妨げとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、反応タンクや反
応槽では、処理原価を可能な限り、安価なものとするた
めに、反応を行う際、少ない消費エネルギーで効率良く
撹拌して反応させることが重要であり、殊に下水や廃水
処理では、処理原価が安価であることが重要な技術課題
である。

【０００６】しかしながら、図１１（ａ）に示した撹拌
羽を備える撹拌機２１や図１１（ｂ）の水中ミキサ２３
または循環ポンプ等によって、撹拌する方法では、エネ
ルギー消費が大きいという問題があった。また、水中ミ
キサ２３を反応タンクに投入する方式では、保守点検の
ために一年に一度程度、反応槽２２から水中ミキサ２３
を引き上げてオイル交換等の保守点検を行う必要があ
り、維持管理に多大な労力を要するという問題があっ
た。

【０００７】一方、図１１（ｃ）は、散気装置２４によ
って、粗大気泡を反応槽２２に発生させて、撹拌させる
撹拌方法である。この方法では、仮に粗大気泡を発生さ
せて撹拌したとしても、酸素の溶解は避けられない。そ
の結果、脱窒反応が阻害されるという欠点があった。さ
らに、空気吹き込みのためのエネルギーは、機械的撹拌
による諸方式よりは、小さいものの、まだ大きなエネル
ギーを消費するという問題点があった。この方式は、酸
素の溶解量を極力抑えるように、粗大空気を発生させる
方式であるが、この方式による粗大気泡を発生する散気
装置による嫌気タンクの旋回流撹拌装置が開発されてい
る。

【０００８】さらに、上述の何れの撹拌方法においても
死水域や短絡流が発生して、反応槽底部への反応物質や
反応生成物、触媒、微生物等の沈積は、避けられず、沈
積した物質が腐敗するという問題が発生する欠点があっ
た。この沈積を防ぐためには、上述の何れの方法におい
ても撹拌強度を上げる必要があるが、それは消費エネル
ギーの更なる増大を招くものであり、また、粗大気泡を
発生させる方式では、酸素溶解量も増大し、脱窒反応の
場合には反応が阻害されるという欠点があった。

【０００９】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、脱窒反応等の還元作用を抑制することなく、被処
理液を撹拌することができ、しかも撹拌におけるエネル
ギー効率のよい反応装置、およびその撹拌方法を提供す
ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成したものであり、請求項１の発明は、反応槽の上部に
貯留槽が設けられ、該反応槽内の被処理液を該貯留槽に
移送して、該貯留槽内に被処理液を一時的に貯留した
後、該貯留槽内の被処理液を流下させて該反応槽内に返
送するようにし、該反応槽内の被処理液の移送と該貯留
槽の被処理液の該反応槽内への返送とを交互に行って、
該反応槽内の被処理液を撹拌することを特徴とする反応
装置の撹拌方法である。

【００１１】また、請求項２の発明は、反応槽内の上部
に貯留槽が設けられ、該反応槽内の被処理液を液移送手
段を作動させて該貯留槽に移送し、該貯留槽内の被処理
液の気液界面レベルを計測して、所定レベルに達した際
に、前記液移送手段の作動を停止させて該貯留槽内の被
処理液を一時的に貯留した後、該貯留槽内の被処理液を
流下させて該反応槽内に返送するようにし、該反応槽内
の被処理液の該貯留槽への移送と該反応槽内への被処理
液の返送とを交互に行って、該反応槽内の被処理液を撹
拌することを特徴とする反応装置の撹拌方法である。

【００１２】これらの発明によれば、被処理液に含まれ
る反応物質や反応生成物質、触媒、微生物等の物質は、
反応槽の底部に沈積しやすいことから、反応槽の底部か
ら被処理液を吸い上げて貯留槽に移送して、貯留槽の被
処理液を流下させて反応槽の底部へと返送することによ
って、反応槽の底部にこれらの物質が沈積することがな
いように、反応槽の被処理液を撹拌している。従って、
貯留槽の被処理液は、反応槽の被処理液の移送の際に、
エネルギーを消費するのみであって、貯留槽の被処理液
は、重力に応じて流下させて被処理液を撹拌しており、
被処理液の撹拌における消費エネルギーは少なくて済
む。さらに、反応槽の被処理液を移送する際、沈積物の
撹拌には、好ましくはないが、液面近傍から取水した場
合、消費エネルギーは、さらに少なくて済む。

【００１３】なお、被処理液に混入する反応物質や反応
生成物質、触媒、微生物等の物質は、被処理液の流下の
際に効果的に撹拌させることが可能である。すなわち、
貯留槽から被処理液を反応槽の底部から放出されるの
で、被処理液中に混入する反応物質や触媒等を十分に撹
拌することができる。従って、液面近傍から被処理液を
取水したとしても被処理液を十分に撹拌することができ
る。一方、反応槽から被処理液を貯留槽に引き込む際
に、貯留槽の返送配管から被処理液を貯留槽に送り込ん
で、貯留槽の被処理液を流下させて撹拌する方法であ
り、散気装置による撹拌方法と比較した場合、被処理液
に酸素が溶解する可能性が少なく、活性汚泥混合水等の
被処理液の脱窒反応が効果的に促進される。

【００１４】また、請求項３の発明は、反応槽の上部に
少なくとも第１と第２の貯留槽が設けられ、該反応槽内
の被処理液を液移送手段を作動させて該第１の貯留槽に
移送し、該第１の貯留槽内に移送された被処理液の気液
界面レベルを計測して、所定レベルに達した際に、被処
理液が排出されている第２の貯留槽に前記反応槽内の被
処理液を前記液移送手段によって移送を開始するととも
に、前記第１の貯留槽内の被処理液を流下させて前記反
応槽内に返送して、前記第２の貯留槽の被処理液が所定
のレベルに達し、かつ前記第１の貯留槽内の被処理液が
排出された時点で、前記反応槽内の被処理液を前記第１
の貯留槽に移送するようにし、前記第１と第２の貯留槽
への被処理液の移送を交互に行うとともに、該第１と第
２の貯留槽の被処理液の排出を交互に行って、前記反応
槽内の被処理液を撹拌することを特徴とする反応装置の
撹拌方法である。この発明によれば、反応槽の上部に少
なくとも第１と第２の貯留槽が設けられており、液移送
手段を動作させて、例えば、第１の貯留槽に被処理液を
所定レベルまで送り込むとともに、第２の貯留槽への被
処理液の送り込みを開始し、第１の貯留槽の被処理液
は、反応槽への返送を開始する。この操作を繰り返して
行うことによって、液移送手段を連続して動作させて、
反応槽内の被処理水を撹拌することができる。

【００１５】また、請求項４の発明は、反応槽と、前記
応槽の上部に設けられた貯留槽と、前記反応槽内の被処
理液を前記貯留槽に移送する液移送手段と、前記貯留槽
内に移送されて被処理液の気液界面レベルを計測する計
測手段と、前記貯留槽に被処理液を前記反応槽に返送す
るための返送配管と、前記反応槽内の被処理液を前記液
移送手段で前記貯留槽に移送するための移送配管と、前
記貯留槽内に移送された被処理液の気液界面レベルを前
記計測手段で計測して、所定のレベルに達した時点で、
一時的に貯留させて、該貯留槽内の被処理液を流下させ
て該反応槽内に返送するように操作する制御手段とを備
えることを特徴とする反応装置である。この発明によれ
ば、制御手段を備えており、貯留槽内の気液界面レベル
が自動的に計測し、この貯留槽内の気液界面レベルに基
づいて、液移送手段によって、貯留槽に被処理液を送り
込み、かつ貯留槽内の被処理液を流下させて該反応槽内
に返送して、反応槽内の被処理液を自動的に撹拌するこ
とができる装置である。

【００１６】また、請求項５の発明は、前記貯留槽が２
つ以上設けられていることを特徴とする請求項４に記載
の反応装置である。この発明によれば、１つの反応槽に
対して、２つ以上の貯留槽が設けられ、液移送手段を連
続運転して、バルブの切り替えのみにより、反応槽内の
被処理液の移送を行うようにした反応装置であり、ポン
プ等の液移送手段では、駆動・遮断時に消費エネルギー
が増大することから駆動・遮断を繰り返すことなく、液
移送手段を連続運転させて反応槽内の被処理液を撹拌す
ることができる。

【００１７】また、請求項６の発明は、前記返送配管と
前記反応槽の底部との隙間が、１ｃｍから１．２ｍの範
囲であるか、または前記返送配管の端部が前記反応槽の
底部にその一部または全部が接して、前記端部に円形、
楕円形、長方形等の孔を開口するか、または円筒形孔を
設けたことを特徴とする請求項４または５に記載の反応
装置である。この発明によれば、返送配管から送出され
る被処理液が反応槽の底部に向かって、送出されるのみ
でなく、被処理液が放射状に横方向に流れ出るようにし
て、一本の返送配管で流れの影響を広い範囲に与えて、
反応槽底部全域に流れを発生させて、反応槽の被処理液
を効果的に撹拌されるようにすることができる。

【００１８】また、請求項７の発明は、前記返送配管の
端部に放射状に分散板を設けたことを特徴とする請求項
４，５または６に記載の反応装置である。この発明によ
れば、返送配管の端部に放射状に分散板を設けることに
よって、返送配管から送出される被処理液は、分散板に
よって規制され、広い範囲に分散され、被処理液の撹拌
効果を増大させることができる。

【００１９】また、請求項８の発明は、前記液移送配管
に取水口が複数設けられ、被処理液が前記返送配管から
排出される排出口が複数設けられていることを特徴とす
る請求項４，５，６または７に記載の反応装置である。
この発明によれば、移送配管に取水口が複数設けられて
おり、反応槽の底面の広い範囲から被処理液を取水する
ことで、沈降物を堆積させることなく、被処理液を撹拌
させることができる。

【００２０】また、請求項９の発明は、前記反応槽また
は前記貯留槽内に、被処理液の溶存酸素濃度または酸素
還元電位を計測するセンサを設け、該センサの出力が前
記制御手段に入力されるようにしたことを特徴とする請
求項４，５，６，７または８に記載の反応装置である。
この発明によれば、溶存酸素濃度または酸素還元電位を
センサによって計測し、反応槽の反応の進行状況を監視
して、その検出結果に基づいて、反応槽への被処理液の
投入と排出とを自動的に行うようにすることができる。

【００２１】また、請求項１０の発明は、前記反応槽の
底部に傾斜面による接合底部が形成され、前記返送配管
と前記移送配管の端部が前記接合底部に対応するように
配置されていることを特徴とする請求項４，５，６，
７，８または９に記載の反応装置である。この発明によ
れば、反応物質や反応生成物、触媒、微生物等の物質が
傾斜を与えられた斜面を下って接合底部に流下しようと
するので、これらの物質を移送配管で吸い込み、そし
て、貯留槽内の被処理液を反応槽の接合底部に送り込む
ことによって、反応槽の撹拌効果を高めて反応槽内に堆
積物が沈積しないようにすることにより、上記物質の沈
積による腐敗等が防止されて、反応の促進に寄与する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る反応装置、お
よびその撹拌方法の実施の形態について、図面を参照し
て説明する。なお、本発明の反応装置は、反応槽または
反応タンク内の活性汚泥液等の被処理液を撹拌して反応
を促進させる際に、撹拌によって被処理液に酸素が溶解
するのを抑制しつつ、脱窒反応を促進させる撹拌装置を
備えた反応装置であり、その撹拌方法に関するものであ
る。以下の説明では、反応槽と反応タンクとを総称し
て、反応槽と称することにする。

【００２３】（実施形態１）図１は、本発明に係る反応
装置の一実施形態を示す概略図である。同図において、
反応装置１は、被処理液を投入して撹拌する反応槽１ａ
と、反応槽１ａの上部に設けられる貯留槽２と、貯留槽
２内の被処理液を反応槽１ａ内に戻すための弁４が設け
られた返送配管３と、反応槽１ａ内の被処理液を貯留槽
２への移送を開閉制御する弁５とポンプ等の液移送手段
６とが設けられた移送配管７と、貯留槽２内の被処理液
の気液界面レベルを計測する液面計測器８と、液面計測
器８からの信号が入力され、かつ弁４，５の開閉制御を
行って反応槽１ａ内の被処理液を撹拌するための制御装
置９とから構成されている。反応槽１ａには、被処理液
を反応槽１ａに投入する供給配管１ｂと、処理済み液を
排出する送出配管１ｃとが設けられている。なお、移送
配管７は、返送配管３に接続されている。一般に、処理
液は、反応槽１ａの上部から流出（オバーフロー）させ
ている。

【００２４】図１を参照して、本実施形態の反応装置の
撹拌方法について説明する。先ず、被処理液が供給配管
１ｂを通して反応槽１ａの所定のレベルまで投入され
る。その後、制御装置９からの制御信号に基づいて、弁
４を閉じて、弁５を開き、液移送手段６を作動させる。
反応槽１ａ内の被処理液が吸い込まれて移送配管７を経
由して、貯留槽２内に移送される。貯留槽２内の被処理
液の気液界面レベルが液面計測器８によって計測され、
制御装置９に信号が送られ、制御装置９によって、気液
界面レベルが所定のレベルに達したか否かを検出し、所
定のレベルに達した場合、液移送手段６を停止して弁５
を閉じ、貯留槽２内に被処理液を一時停滞させる。その
後、弁４を開き、貯留槽２内の被処理液を流下させて反
応槽１ａ内に返送される。この操作を繰り返すことによ
って、反応槽１ａの底部の被処理液は、貯留槽２を介し
て反応槽１ａの底部に返送されることによって、反応槽
１ａ内の被処理液は撹拌される。弁４，５と液移送手段
６は、制御装置９により液面計測器８からの信号を処理
して、制御装置９からの制御信号に基づいて制御されて
いる。なお、弁４，５は、電動弁や電磁弁等の制御弁で
ある。

【００２５】なお、図２の実施形態は、図１の移送配管
７に分岐配管７ａが設けられたものであり、他の構成
は、図１と同じである。この実施形態では、反応槽１ａ
の底部の広い範囲から被処理液を吸い込んで貯留槽２に
移送し、貯留槽２内の被処理液を反応槽１ａの底部へと
送り込んで、反応槽１ａ内の被処理液を撹拌している。
さらに、反応槽１ａの幅方向に、移送配管７と分岐配管
７ａとを配列してもよいことは明らかである。

【００２６】（実施形態２）図３は、本発明に係る反応
装置の他の実施形態を示す概略図である。同図におい
て、反応装置１は、被処理液を投入して撹拌して反応を
促進させるための反応槽１ａと、反応槽１ａの上部に設
けられる貯留槽２と、貯留槽２内の被処理液を反応槽１
ａ内への返送を制御するための弁４ａ〜４ｄがそれぞれ
設けられた返送配管３ａ〜３ｄと、反応槽１ａ内の被処
理液を貯留槽２への移送を制御する弁５とポンプ等の液
移送手段６とが設けられた移送配管７と、移送配管７か
ら分かれた分岐配管７ａ〜７ｄにそれぞれ設けられた弁
１０ａ〜１０ｄと、貯留槽２内の被処理液のレベルを計
測する液面計測器８と、液面計測器８からの信号が入力
され、かつ弁４ａ〜４ｄ，５，１０ａ〜１０ｄの開閉制
御を行って反応槽１ａ内の被処理液を撹拌するための制
御装置９とから構成されている。反応槽１ａには、被処
理液を反応槽１ａに投入する供給配管１ｂと、処理済み
液を排出する送出配管１ｃとが設けられている。なお、
移送配管７の端部は、返送配管３ｄに接続されている。
また、一般に、処理液は、反応槽１ａの上部から流出
（オバーフロー）させている。

【００２７】図３を参照して、本実施形態の反応装置の
撹拌方法について説明する。先ず、被処理液が供給配管
１ｂを通して反応槽１ａの所定のレベルまで投入され
る。その後、制御装置９からの制御信号に基づいて、弁
４ａ〜４ｄを閉じて、弁５を開いて、弁１０ａを開き、
液移送手段６を作動させる。続いて、順次、弁１０ｂ〜
１０ｄを開いて、この操作を繰り返して、反応槽１ａの
底部から被処理液を引き込んで、中央部から下流側への
流れを発生させるようにして、被処理液を貯留槽２内に
移送する。反応槽１ａ内の被処理液は、移送配管７を経
由して、貯留槽２内に移送される。

【００２８】その後、貯留槽２内の気液界面レベルを液
面計測器８によって計測して、その信号を制御装置９に
送って、気液界面レベルが所定のレベルに達したか否か
を判定し、所定のレベルに達したことを検出した場合、
液移送手段６を停止して、弁５を閉じて、貯留槽２内に
被処理液を一時停滞させる。そして、貯留槽２内の被処
理液は、反応槽１ａの側壁側の弁４ａを開いて、反応槽
１ａ内に被処理液を送り出し、順次弁４ｂ〜４ｄを開い
て、被処理液に反応槽１ａの側壁側から中央への流れを
発生させる。この操作を繰り返して行うことによって、
反応槽１ａ内の被処理液が撹拌される。

【００２９】また、図４は、本発明に係る反応装置の実
施形態２の変形例である。同図において、反応槽１ａ上
には、貯留槽２が設けられ、貯留槽２には、返送配管３
ａ〜３ｅが設けられ、返送配管３ａ〜３ｅにそれぞれ弁
４ａ〜４ｅが設けられている。一方、移送配管７から分
かれた分岐配管７ａ〜７ｅにそれぞれ弁１０ａ〜１０ｅ
が設けられている。分岐配管７ａ〜７ｅは、返送配管３
ａ〜３ｅのそれぞれに対応する位置に配置されている。

【００３０】この場合、弁１０ａから１０ｅを順番に開
閉動作を行って、反応槽１ａ内の被処理液を引き込みな
がら貯留槽２に被処理液を移送する。その後、弁４ａ〜
４ｅを順次開閉動作を行って、被処理液を反応槽１ａ内
に返送して、反応槽１ａ内の被処理液を撹拌する。これ
らの弁の制御は、制御装置９の制御プログラムに従って
制御されている。被処理液の撹拌形態は、制御プログラ
ムに基づいて、任意に変更することが可能であり、その
反応槽に適した最適な撹拌方法を選択することができ
る。

【００３１】（実施形態３）図５は、本発明に係る反応
装置の他の実施形態である。同図において、反応槽１ａ
上には、貯留槽２ａ，２ｂが設けられ、貯留槽２ａに
は、返送配管３ａ，３ｂが設けられ、貯留槽２ｂには、
返送配管３ｃ，３ｄが設けられ、返送配管３ａ，３ｂ，
３ｃ，３ｄには弁４ａ〜４ｄが設けられており、貯留槽
２ａ，２ｂ内の被処理液は、弁４ａ〜４ｄを開くことに
よって、反応槽１ａに送り込まれるようなになされてい
る。さらに、貯留槽２ａ，２ｂには、それぞれ液面計測
器８ａ，８ｂが設けられている。また、移送配管７から
分かれた分岐配管には、弁１０ａ〜１０ｄがそれぞれ設
けられている。移送配管７には、ポンプ等の液移送手段
６が接続され、さらに二つに分岐されて、それぞれに弁
５ａ，５ｂが設けられ、これらの分岐配管のそれぞれの
他端が返送配管３ｂ，３ｄに接続されている。

【００３２】この実施形態における被処理液の撹拌につ
いて説明する。先ず、弁５ａを開き、弁５ｂを閉じる。
貯留槽２ａの直下に配置されている弁１０ａ，１０ｂを
開き、貯留槽２ｂの直下に配置されている弁１０ｃ，１
０ｄを閉じられる。液移送手段６を作動させて、反応槽
１ａの被処理液を移送配管７，７Ｂを通して貯留槽２ａ
に移送する。貯留槽２ａに設けられた液面計測器８ａか
らの計測値を制御装置９に送って、被処理液が貯留槽２
ａに所定レベルまで送り込んれたか否かを制御装置９で
判定し、被処理液が所定レベルまで達したと判定された
場合、制御装置９からの制御信号に基づいて、弁４ａ，
４ｂを開いて、貯留槽２ａの被処理液を返送配管３ａ，
３ｂを通して、反応槽１ａ内に送り込む。貯留槽２ａの
被処理液が反応槽１ａ内に送り込みが完了すると、貯留
槽２ｂへの被処理液の移送が開始される。弁１０ａ，１
０ｂを閉じて、弁１０ｃ，１０ｄを開くとともに、弁５
ａを閉じて、弁５ｂを開き、反応槽１ａ内の被処理液を
移送配管７，７Ｂを介して、貯留槽２ｂに被処理液を移
送する。貯留槽２ｂの被処理液の液面計測器８ｂで気液
界面レベルを計測して、制御装置９では、所定レベルま
で被処理液が送り込まれたか否かを判断して、被処理液
が所定レベルに達したと判断した場合、弁４ｃ，４ｄを
開いて、被処理液を反応槽１ａ内に送り込む。このよう
に貯留槽２ａ，２ｂへの被処理液の移送を交互に行うと
同時に、貯留槽２ａ，２ｂ内の被処理液を反応槽１ａへ
交互に返送することによって、反応槽１ａ内の被処理液
を撹拌することができる。液移送手段６は、連続運転さ
れて、被処理液の撹拌がなされている。制御装置９で
は、これらの弁が制御プログラムに基づいて、制御され
ており、被処理液の撹拌に効果的な弁の切換制御がなさ
れている。

【００３３】（実施形態４）図６は、本発明に係る反応
装置の実施形態を示す図である。同図において、反応槽
１ａが設けられ、反応槽１ａの上部に貯留槽２ａが設け
られている。貯留槽２の底部から垂下した返送配管３が
設けられ、返送配管３に弁４が設けられている。反応槽
１ａは、底板１ｄ，１ｅが接合されて、互いに接合方向
に傾斜が与えられ、接合底部が形成されている。その接
合底部に対応するように、返送配管３が配置されてい
る。同様に底板１ｆ，１ｇが接合されて、互いに接合方
向に傾斜が与えられ、その接合底部が形成され、その接
合底部に対応するように移送配管７が配置されている。
移送配管７は、液移送手段６と弁５とが設けられ、その
他端が返送配管３の上部に接続されている。貯留槽２に
は、液面計測器８が設けられ、液面計測器８からの信号
が制御装置９に入力され、その検出信号に基づいて、弁
４，５が制御されている。

【００３４】本実施形態における被処理液の撹拌につい
て、図６を参照して説明する。先ず、反応槽１ａ内に被
処理液が投入された後、弁４を閉じ、弁５を開いて、移
送手段６を駆動させる。移送配管７の引き込み口は、反
応槽１ａの底板１ｆ，１ｇによる接合底部の位置に配置
されており、被処理液は、移送配管７から引き込まれ
て、返送配管３の上部から貯留槽２に移送される。液面
計測器８によって、貯留槽２の気液界面レベルが計測さ
れ、所定のレベルに達したか否かの判定が制御装置９で
なされ、所定レベルに達したと判断された場合、液移送
手段６の動作を停止して弁５を閉じる。続いて、弁４を
開いて、貯留槽２内の被処理液を返送配管３を通して反
応槽１ａ内に返送する。返送配管３を通して、反応槽１
ａ内に送り込まれる被処理液によって、反応槽１ａ内の
被処理液は撹拌される。返送配管３は、底板１ｄ，１ｅ
による接合底部に対応して配置されており、返送される
被処理液は、この接合底部に排出されるので、傾斜した
底板１ｄ，１ｅに沿って落下する堆積物（反応生成物，
触媒，微生物等）を撹拌することができる。また、移送
配管７は、傾斜した底板１ｆ，１ｇの接合している接合
底部の位置に配置されているので、底板１ｆ，１ｇの傾
斜に連れて堆積しようとする物質（反応生成物，触媒，
微生物等）が移送配管７に吸い込まれて、貯留槽２へと
移送される。このように、反応槽１ａの底部に接合底部
を形成することにより、貯留槽２内の被処理液が反応槽
１ａ内の接合底部に送り込まれることによって、沈殿物
が形成されることなく、被処理液は撹拌される。

【００３５】（実施形態５）図７は、本発明に係る反応
装置の他の実施形態を示している。同図の反応装置は、
返送配管３の形状を除いて、図１の記実施形態と同様で
あるので、同図（ａ）において、図１と同一部分には、
同一符号が付与され、その説明は省略する。同図（ｂ）
には、返送配管３の下端部の上面図が示されており、下
端部に放射状に撹拌板３ａが設けられている。この実施
形態では、上記実施形態の全てに適用することができ
る。このように撹拌板３ａが設けられることによって、
返送される被処理液は、撹拌板３ａによって分散されて
撹拌効果が向上する。

【００３６】さらに、図８は、本発明に係る反応装置の
他の実施形態を示している。同図において、図１の実施
形態と同一部分には、同一符号が付与されている。図８
の反応装置は、撹拌効果を高めるために、反応槽１ａの
底部に、孔１１ａが多数設けられた多孔拡散板１１が設
けられている。返送配管３から底部に送り込まれる被処
理液は、多孔拡散板１１で規制され、底部を流れて、多
孔拡散板１１に設けられている孔１１ａから上部へと流
れる。この流れによって、反応槽１ａの被処理液は撹拌
される。この実施形態の多孔拡散板１１は、図６の実施
形態を除く、上記実施形態にも適用することができる。
この様な形態は、その反応装置の特性に応じて適宜に選
択すればよい。

【００３７】（実施形態６）図９は、本発明に係る反応
装置の他の実施形態を示している。同図の反応装置にお
いて、図１の実施形態と同一部分には、同一符号が付与
されている。同図の反応装置には、被処理液の溶存酸素
濃度または酸素還元電位を計測するセンサ１２が反応槽
１ａまたは貯留槽２に設けられている。センサ１２の出
力は、制御装置９に入力されている。センサ１２の出力
は、制御装置９によって、被処理液の溶存酸素濃度また
は酸素還元電位を計測して、被処理液の反応の進行状況
を判断して、脱窒反応の進行が完了した時点で、弁１４
を開放して、処理液を放出する。その後、弁１３を開放
して、被処理液を反応槽１ａ内に投入して、再び撹拌を
行う。この反応装置は、被処理液の自動的な処理が可能
である。

【００３８】次に、上記実施形態に共通する変形形態に
ついて、図１０で示したように、移送配管４と移送配管
７が示されている。図１０（ａ）では、返送配管４と移
送配管７の下端部に円形状、楕円形状、または長方形状
等の孔１５が設けられ、図１０（ｂ）では、返送配管４
と移送配管７との下端部に円形，楕円形，または長方形
等の切欠状の孔１６が設けられている。

【００３９】このように返送配管４と移送配管７の下端
部に、孔１５，１６がそれぞれ形成されていると、返送
配管４の端部が反応槽１ａの底部近傍に位置している場
合には、返送配管４から排出される被処理液は、底部か
ら四方に流出するので、被処理水の撹拌効果が高められ
る。また、移送配管７が反応槽１ａの底部近傍に位置し
ている場合、四方から底部へと流入するので、撹拌効果
が高められる。

【００４０】上記実施形態では、貯留槽が反応槽の気液
界面近傍に配置されており、反応槽の被処理液を貯留槽
に移送するエネルギーが少なくて済み、かつ貯留槽の被
処理液は、重力に応じて流下させており、エネルギーを
消費しないので、撹拌のためのエネルギーを抑えること
ができる。

【００４１】

【実施例】次に、本発明に係る反応装置の実施例につい
て、従来例と比較して説明する。本発明の実施例は、図
１の反応装置であり、反応槽１ａが、水深５ｍ、幅６
ｍ、長さ７ｍのタンクであり、貯留槽１ａの容積は、３
ｍ³である。液移送手段６は、インバータ制御で制御可
能な流量可変形ポンプであり、その出力の可変範囲は、
０．３〜２ＫＷである。

【００４２】一方、従来例１は、図１１（ｂ）に示した
反応槽の被処理液を水中撹拌機を用いて、撹拌する方式
であり、この水中撹拌機は、直径が４０ｃｍのプロペラ
を備え、回転数をインバータ制御で制御可能なものであ
る。

【００４３】また、従来例２は、図１１（ｃ）に示した
反応槽の被処理液を粗大気泡発生させて撹拌する方式で
あり、この粗大気泡による撹拌方法では、反応槽下部の
片側に直径７ｍｍも穴を１０箇所の設けた配管が用いら
れ、回転数をインバータ制御可能な送風機が用いられ
た。この送風機の出力は、０．３〜２．０ＫＷの範囲で
可変が可能である。

【００４４】これらの反応槽には、活性汚泥混合液が投
入され、トレーサー物質として、リチュウム濃度が１０
ｍｇ／Ｌとなるように塩化リチュウムを溶解し、反応槽
上流側（幅方向の中央で、水面より３ｃｍ上）より活性
汚泥混合液を２１０ｍ³／時の速度で投入した。反応槽
下流出口（幅方向の中央）から流出水をサンプリングし
て、リチュウム濃度を測定して、ほぼ完全な混合が行わ
れた場合のトレーサーの応答特性が得られる条件を見出
して、その際の消費エネルギーを比較し、本発明の反応
装置の優位性を確認した。なお、この条件とは、反応槽
内の被処理液を撹拌して、反応槽内に短絡流および死水
域とともに１％未満となる撹拌状態である。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】表１は、消費エネルギーの比較を示したも
のであり、水中撹拌機による従来例１を１００とした場
合、粗大気泡発生方式である従来例２は、８０であっ
た。それに対して、本発明では、６８であった。この結
果から明らかなように、本発明が最も小さい投入エネル
ギー量で同等の撹拌効果が得られたことを示している。

【００４８】また、表２は、各撹拌方式による酸素溶解
量の指標となる脱窒反応の結果を示したものである。こ
の試験では、反応槽に活性汚泥混合液を投入して、反応
槽上流側（反応槽の幅の中央で、水面より３ｃｍ上）よ
り硝酸性窒素濃度が４０ｍｇ／Ｌの活性汚泥濃度で２１
０ｍ³／時の速度で投入し、反応槽下流側出口（幅方向
の中央）から流出水をサンプリングして、硝酸性窒素濃
度の値を計測した。その結果、従来例１では、５．０ｍ
ｇ／Ｌ、従来例２では、１２．０ｍｇ／Ｌであった。そ
れに対して、本発明では、４．９ｍｇ／Ｌであった。こ
のことは、本発明の反応装置における撹拌方法は、粗大
気泡発生法による撹拌方法である従来例２と比較した場
合、酸素の溶解量が小さく、脱窒反応促進の面で有利で
あることを示している。

【００４９】

【発明の効果】上記記載のように、本発明によれば、反
応槽上に少なくとも１つの貯留槽を形成し、この貯留槽
に反応槽の活性汚泥水等の被処理液を移送して、貯留槽
から反応槽に被処理液を返送することにより、被処理液
中への酸素の溶解量を抑制しつつ、反応槽内に水流を生
じさせて、反応槽内の液を効率よく、撹拌することがで
きる装置であり、例えば、複数の貯留槽を設けること
や、複数の移送配管あるは返送配管、接合底部を形成す
ることによって、反応槽内に死水域や短絡流を発生させ
ることなく、被処理液の移送と返送によって、被処理液
を撹拌することができる利点がある。

【００５０】しかも、本発明によれば、貯留槽の被処理
液は、反応槽内に重力を利用して、流下させ、反応槽内
に返送することによって、被処理液を撹拌するようにな
されており、さらに、貯留槽は、反応槽の気液界面近傍
に設けられており、被処理液を貯留槽に引き上げるエネ
ルギーは、少なくて済む。従って、従来の水中撹拌方式
等の機械撹拌方式と比較した場合、消費エネルギーを抑
制し得る。さらに、粗大気泡発生方式の撹拌方式と比較
した場合は、消費エネルギーを抑制し得るとともに、酸
素溶解量の低減し得るという利点があり、脱窒反応に極
めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す概略図である。

【図２】本発明の他の実施形態を示す概略図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す概略図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す概略図である。

【図５】本発明の他の実施形態を示す概略図である。

【図６】本発明の他の実施形態を示す概略図である。

【図７】（ａ）は、本発明の他の実施形態を示す概略
図、（ｂ）は、液移送配管の上面図である。

【図８】本発明の他の実施形態を示す概略図である。

【図９】本発明の他の実施形態を示す概略図である。

【図１０】（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施形態を
説明するための斜視図である。

【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、従来例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１反応装置１ａ反応槽１ｂ流入配管１ｃ流出配管１ｄ〜１ｇ底板２，２ａ，２ｂ貯留槽３，３ａ〜３ｄ返送配管４，４ａ〜４ｄ，５，５ａ，５ｂ，１０ａ〜１０ｄ，１
３，１４弁６液移送手段（ポンプ等）７移送配管８液面計測器９制御装置１１多孔分散板１２センサ１５，１６孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮田純東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者馬場圭東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者宇田川悟東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者武智辰夫東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4D040 AA01 AA52 AA61 4G075 AA13 BA06 BB05 BD01 BD15 CA80 DA02 EB01 EC11 FB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応槽の上部に貯留槽が設けられ、該反
応槽内の被処理液を該貯留槽に移送して、該貯留槽内に
被処理液を一時的に貯留した後、該貯留槽内の被処理液
を流下させて該反応槽内に返送するようにし、該反応槽
内の被処理液の移送と該貯留槽の被処理液の該反応槽内
への返送とを交互に行って、該反応槽内の被処理液を撹
拌することを特徴とする反応装置の撹拌方法。
【請求項２】反応槽内の上部に貯留槽が設けられ、該
反応槽内の被処理液を液移送手段を作動させて該貯留槽
に移送し、該貯留槽内の被処理液の気液界面レベルを計
測して、所定レベルに達した際に、前記液移送手段の作
動を停止させて該貯留槽内の被処理液を一時的に貯留し
た後、該貯留槽内の被処理液を流下させて該反応槽内に
返送するようにし、該反応槽内の被処理液の該貯留槽へ
の移送と該反応槽内への被処理液の返送とを交互に行っ
て、該反応槽内の被処理液を撹拌することを特徴とする
反応装置の撹拌方法。
【請求項３】反応槽の上部に少なくとも第１と第２の
貯留槽が設けられ、該反応槽内の被処理液を液移送手段
を作動させて該第１の貯留槽に移送し、該第１の貯留槽
内に移送された被処理液の気液界面レベルを計測して、
所定レベルに達した際に、被処理液が排出されている第
２の貯留槽に前記反応槽内の被処理液を前記液移送手段
によって移送を開始するとともに、前記第１の貯留槽内
の被処理液を流下させて前記反応槽内に返送して、前記
第２の貯留槽の被処理液が所定のレベルに達し、かつ前
記第１の貯留槽内の被処理液が排出された時点で、前記
反応槽内の被処理液を前記第１の貯留槽に移送するよう
にし、前記第１と第２の貯留槽への被処理液の移送を交
互に行うとともに、該第１と第２の貯留槽の被処理液の
排出を交互に行って、前記反応槽内の被処理液を撹拌す
ることを特徴とする反応装置の撹拌方法。
【請求項４】反応槽と、前記応槽の上部に設けられた貯留槽と、前記反応槽内の被処理液を前記貯留槽に移送する液移送
手段と、前記貯留槽内に移送されて被処理液の気液界面レベルを
計測する計測手段と、前記貯留槽に被処理液を前記反応槽に返送するための返
送配管と、前記反応槽内の被処理液を前記液移送手段で前記貯留槽
に移送するための移送配管と、前記貯留槽内に移送された被処理液の気液界面レベルを
前記計測手段で計測して、所定のレベルに達した時点
で、一時的に貯留させて、該貯留槽内の被処理液を流下
させて該反応槽内に返送するように操作する制御手段と
を備えることを特徴とする反応装置。
【請求項５】前記貯留槽が２つ以上設けられているこ
とを特徴とする請求項４に記載の反応装置。
【請求項６】前記返送配管と前記反応槽の底部との隙
間が、１ｃｍから１．２ｍの範囲であるか、または前記
返送配管の端部が前記反応槽の底部にその一部または全
部が接して、前記端部に円形、楕円形、長方形等の孔を
開口するか、または円筒形孔を設けたことを特徴とする
請求項４または５に記載の反応装置。
【請求項７】前記返送配管の端部に放射状に分散板を
設けたことを特徴とする請求項４，５または６に記載の
反応装置。
【請求項８】前記液移送配管に取水口が複数設けら
れ、被処理液が前記返送配管から排出される排出口が複
数設けられていることを特徴とする請求項４，５，６ま
たは７に記載の反応装置。
【請求項９】前記反応槽または前記貯留槽内に、被処
理液の溶存酸素濃度または酸素還元電位を計測するセン
サを設け、該センサの出力が前記制御手段に入力される
ようにしたことを特徴とする請求項４，５，６，７また
は８に記載の反応装置。
【請求項１０】前記反応槽の底部に傾斜面による接合
底部が形成され、前記返送配管と前記移送配管の端部が
前記接合底部に対応するように配置されていることを特
徴とする請求項４，５，６，７，８または９に記載の反
応装置。