JP2001137883A - 曝気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚水に対し十分な量の気体を溶解させること
のできる曝気装置を提供する。 【解決手段】 吐出ケーシング１０の内筒部５０と外筒
部５１との間に、空気室５２を設ける。内筒部５０の上
縁部と外筒部５１の上縁部との間に５ｍｍ〜２０ｍｍの
隙間を設け、羽根車８の下流側近傍の内周面全体にわた
ってスリット状に開口する散気口５３を形成する。汚水
を水路の底壁に沿って水平方向に吐出するＬ型ディフュ
ーザ６０を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚水の浄化等に用
いられる曝気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より汚水処理の一方法として、無端
状の水路において汚水に活性汚泥を混合し、この混合液
に空気等の酸素含有気体を溶解させるとともに、混合液
を流動循環させるオキシデーションディッチ法（酸化溝
法）が知られている、この種の汚水処理に使用される曝
気装置として、例えば特公平２−３２９５７号公報に開
示されているように、水中モータのシャフトに接続され
た軸流羽根車がケーシング内に収容され、この軸流羽根
車の回転によって汚水を上方から流路中に吸引し、当該
汚水に空気を供給して曝気を行う曝気装置が知られてい
る。

【０００３】この曝気装置は、空気を供給する散気管を
羽根車の軸心と同心円状に配設し、当該散気管の内周に
設けた多数の散気口を通じて、汚水に空気を供給するよ
うに構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、汚水に対し
て多くの酸素を溶け込ませるためには、空気供給量を多
くするか、あるいは酸素溶解効率を高くする必要があ
る。ここで、酸素溶解効率を向上するためには、散気口
から供給する空気と汚水との衝突エネルギを大きくする
ことが効果的である。

【０００５】上記曝気装置では、散気口は羽根車の下流
側の軸心近傍に配置されていた。しかし、ケーシング内
の汚水の流速は、羽根車の外周部では比較的速いのに対
し、軸心部では遅い。そのため、空気供給量を多くする
と空気の浮力が大きくなり、空気がケーシング内を逆流
してしまうことがあった。また、このように流速の遅い
領域に空気を吹き出しているので、空気と汚水との衝突
エネルギを大きくすることが難しく、気泡を十分に微細
化することが困難であった。そのため、溶解効率の向上
に限界があった。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、被処理液に十分な量
の気体を溶解させることのできる曝気装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、所定気体を羽根車の下流側の外周部近傍
から供給することとした。

【０００８】具体的には、第１の発明は、回転する羽根
車を有する駆動部と、該羽根車の外周を覆うとともに、
該羽根車の回転によって上方から吸引した被処理液を所
定気体と攪拌混合させて水平方向の一方向に吐出する流
路を区画形成するケーシングとを備えた曝気装置であっ
て、上記ケーシングにおける上記羽根車の下流側近傍の
内周壁の全周に、上記被処理液に対して上記所定気体を
供給する散気口が形成されていることとしたものであ
る。

【０００９】このことにより、所定気体はケーシングに
おける羽根車の下流側近傍の内周壁の全周から吹き出さ
れ、流路内の最も流速の速い部分に供給されることにな
る。そのため、気体の供給量を多くしても、流路内で気
体が逆流するおそれは小さい。また、気体と被処理液と
の衝突エネルギが大きくなり、被処理液に混合される気
泡を十分に微細化することができる。従って、溶解効率
は向上する。その結果、所定気体の溶解量は増加する。

【００１０】第２の発明は、前記第１の発明において、
散気口は、ケーシングの内周壁に沿って環状に形成され
ていることとしたものである。

【００１１】このことにより、所定気体はケーシングの
内周壁の全周から万遍なく吹き出され、溶解量は増大す
る。

【００１２】第３の発明は、前記第２の発明において、
散気口は、スリット幅が５ｍｍ〜２０ｍｍのスリット開
口によって形成されていることとしたものである。

【００１３】このことにより、所定気体は羽根車の下流
側の外周部近傍に対してフィルム状に吹き出され、微細
な気泡となって被処理液に溶解する。

【００１４】第４の発明は、前記第１〜第３のいずれか
一の発明において、ケーシングは、オキシデーションデ
ィッチ法による汚水処理を行うための水路に設置され、
被処理液を上方から吸い込んで所定気体と攪拌混合させ
る攪拌流路を区画形成する装置ケーシングと、攪拌混合
した被処理液を該水路の底壁に沿って水平方向の一方向
に吐出するディフューザとを備えていることとしたもの
である。

【００１５】このことにより、ケーシングは汚水が循環
する水路に設置され、本曝気装置はオキシデーションデ
ィッチ法の汚水処理に利用されることになる。具体的に
は、水路内の汚水は装置ケーシングに上方から吸い込ま
れ、当該装置ケーシング内で所定気体と攪拌混合され
る。所定気体と攪拌混合された汚水はディフューザによ
って整流され、水路の底壁に沿って水平方向の一方向に
吐出される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１７】図１に示すように、本実施形態に係る曝気
装置２０は、オキシデーションデイッチ法の汚水処理に
利用されるものである。すなわち、無端状の水路９０に
おいて、汚水に活性汚泥を混合し、この混合液（被処理
液）に空気を供給して空気中の酸素を溶解させ、水路９
０内を流動循環させるために利用されるものである。

【００１８】水路９０は、コンクリート製の外壁９１、
仕切壁９２及び底壁９３からなり、無端状の長円形に形
成されている。曝気装置２０はこの水路９０の中に設置
されており、反時計回り方向に汚水と活性汚泥との混合
液を流動させるように、ディフューザ６０は流路に沿っ
て図示右側に開口している。

【００１９】−曝気装置の構成− 図２〜図４に示すように、曝気装置２０は、いわゆる水
中機械式の曝気装置であって、水中モータ２を備えてい
る。曝気装置２０の装置ケーシングＢは、吐出ケーシン
グの上に吸込ケーシング９が取付固定されることによっ
て、一体的に形成されている。吸込ケーシング９は略円
筒形状に形成され、混合液の吸い込みを円滑に行うため
に上側開口に向かって末広がり状になっている。

【００２０】吐出ケーシング１０は、吸込ケーシング９
の下側開口とほぼ同形状の上側開口が形成された内筒部
５０と、内筒部５０との間に縦長の帯状の空気室５２を
区画形成するように内筒部５０の外周を覆う外筒部５１
とを備えている。外筒部５１の上縁部は吸込ケーシング
９の下縁部と当接している。内筒部５０の上縁部と吸込
ケーシング９の下縁部との間には隙間が設けられ、空気
室５２の空気を混合液に対して全周にわたって供給する
ための環状の散気口５３が形成されている。散気口５３
は、上下の隙間間隔が５ｍｍ〜２０ｍｍのスリット開口
によって形成され、羽根車８の直後の混合液に空気をフ
ィルム状に吹き出すようになっている。

【００２１】図３に示すように、吐出ケーシング１０の
外筒部５１の一部には、水平方向に開口する空気導入口
５６が形成されている。そして、この外筒部５１には、
空気導入口５６に連続する水平方向開口が形成されたフ
ランジ部８３を有する給気管５５が取り付けられてい
る。給気管５５は、フランジ部８３が設けられた下流端
から上流側に向かって水平方向から鉛直下向き方向に湾
曲し、その上流端には、下向き開口が形成されたフラン
ジ部８２が設けられている。

【００２２】吐出ケーシング１０の下端部は、ディフュ
ーザ６０の上側開口の周囲に設けられたフランジ部６１
に被さるように、帽子状に形成されている。すなわち、
吐出ケーシング１０の下端部は蓋部５４となり、ディフ
ューザ６０のフランジ部６１と当接するフランジ部５７
を形成するようにいったん径方向外向きに広がった後、
フランジ部６１の外周面に密着する側面部５８を形成す
るように下向き方向に延び、さらに、斜め下向きに延び
る傾斜部５９を形成するように下向きに末広がり状に広
がっている。なお、これら吸込ケーシング９及び吐出ケ
ーシング１０により、混合液を空気と攪拌混合させる攪
拌流路４１が区画形成されている。

【００２３】ディフューザ６０は、攪拌流路４１の混合
液及び空気を整流して水路９０に吐出する吐出流路４２
を区画形成しており、吐出流路４２の流路方向が垂直下
向き方向から水平方向に湾曲するようにＬ型に形成され
ている。ディフューザ６０の上側開口は吐出ケーシング
１０の下側開口と同一形状かつ同一寸法に形成されてお
り、攪拌流路４１と吐出流路４２とは滑らかに連続して
いる。図３に示すように、ディフューザ６０は、下流側
に向かうにしたがって横長の扁平形状になっている。す
なわち、ディフューザ６０の断面形状は、下流側に向か
うにしたがって円形状から楕円形状もしくは略矩形状に
変形している。従って、ディフューザ６０の吐出口６２
は、水路９０の底壁９３に沿って平らな形状になってい
る。なお、ディフューザ６０はステンレス等の金属によ
って形成され、予め水路９０の底壁９３に固定されてい
る。

【００２４】装置ケーシングＢの内部には、混合液を吸
引して攪拌する駆動力を付与する駆動部Ａが設けられて
いる。駆動部Ａは、モータケーシング１、モータケーシ
ング１に収納されたモータ２、モータ２のシャフト１
３、オイルケーシング３、メカニカルシールブラケット
７、及び羽根車８等が組み立てられて構成されている。

【００２５】モータケーシング１の上部には、内外の導
線を接続し水密に保持するためのアダプタ７５が設けら
れている。モータケーシング１の下側はオイルケーシン
グ３によって水密に閉鎖され、モータケーシング１の内
部にモータ室４０が区画形成されている。また、モータ
ケーシング１の上部には、吊り金具８６が設けられてい
る。

【００２６】モータ２は、モータケーシング１の内周壁
に固定された円筒状のステータ２ａと、ステータ２ａの
内部にステータ２ａと同心円状に配置されたロータ２ｂ
とを備えている。ロータ２ｂの内周面には、下方に向か
って延びるシャフト１３が固定されている。シャフト１
３は、上部軸受３９と下部軸受４とによって回転自在に
支持されている。

【００２７】オイルケーシング３は上下２層構造になっ
ており、オイルケーシング３の上部７１と下部７２との
間には浸水溜まり室７０が形成され、下部７２とメカニ
カルシールブラケット７との間にはオイル室２５が形成
されている。すなわち、モータ室４０の底部には、モー
タ室４０から仕切られた浸水溜まり室７０が形成されて
いる。

【００２８】オイルケーシング３の下部７２には、ビス
等によって液面センサ８０が取り付けられている。液面
センサ８０は電極式の液面センサであり、その信号線
（図示せず）はステータ２ａとモータケーシング１の内
周面との間を通ってアダプタ７５に接続されている。な
お、モータ２に電力を供給するためのモータケーブル
（図示せず）もアダプタ７５に接続されており、上記信
号線及び上記モータケーブルは共に、キャブタイヤケー
ブル７６の内部に収納されて外部に導出されている。

【００２９】オイルケーシング３の上部７１及び下部７
２のそれぞれの中心部には、シャフト１３が貫通してい
る。シャフト１３を軸支する下部軸受４は、オイルケー
シング３の上部７１に収納されている。オイルケーシン
グ３の外周部２１の下端は、メカニカルシール６を介し
て、メカニカルシールブラケット７の内周部２４と接続
されている。その結果、オイルケーシング３及びメカニ
カルシールブラケット７によって、シャフト１３の軸封
部であるメカニカルシール６に潤滑剤としてのオイルを
供給するオイル室２５が区画形成されている。

【００３０】モータケーシング１とオイルケーシング３
とはボルト６３によって締結されている。従って、オイ
ルケーシング３はモータケーシング１を固定支持すると
ともに、下部軸受４を介してシャフト１３を回転自在に
支持している。

【００３１】オイルケーシング３の一部は、中心部から
径方向外向きに延びる取付用アーム５となり、この取付
用アーム５を介して駆動部Ａと装置ケーシングＢとが取
付固定されている。具体的には、取付用アーム５の先端
が吸込ケーシング９にボルト６４によって締結されてい
る。これにより、駆動部Ａ及び装置ケーシングＢは一体
となり、本体部Ｃを構成している。

【００３２】シャフト１３の先端には、羽根車８が締結
されている。羽根車８は、シャフト１３と平行に延びる
略円筒形状のハブ３６と、ハブ３６の外周面に突設され
た複数の羽根３７とから構成されている。シャフト１３
は、ハブ３６の中心部に延びるアーム３６ａの取付孔に
挿通されて締結されている。これにより、シャフト１３
の回転に従って羽根車８が回転し、混合液を上方から下
方に導く吸引力が発生するようになっている。羽根車８
の下端には、羽根車８の周囲の混合液を下方に向かって
徐々に合流させるように、下向きに突出した円錐形のコ
ーン３８が取り付けられている。

【００３３】図３及び図４に示すように、ディフューザ
６０の両側には、上下方向に延びる一対のガイドレール
７９が設けられている。ガイドレール７９のうちの一方
は、内部に空気を流通させる中空のガイドパイプ７８に
よって形成され、他方は中実のガイド棒７７によって形
成されている。ガイドパイプ７８の上流端は、空気を供
給するブロワ（図示せず）に接続されている。ガイドパ
イプ７８の下流側は、下向き方向から上向き方向に向か
ってほぼ１８０度湾曲しており、その下流端には、上向
き開口が形成されたフランジ部８１が設けられている。
このフランジ部８１は、本体部Ｃがディフューザ６０上
に載置されたときに、本体部Ｃ等の重量によって給気管
５５のフランジ部８２がガイドパイプ７８のフランジ部
８１上に非固定状態で載置され、フランジ部８１の上向
き開口がフランジ部８２の下向き開口に気密に連続する
ように設定されている。

【００３４】そして、駆動部Ａ及び装置ケーシングＢが
一体となって構成された上記本体部Ｃは、水路９０の底
壁９３に固定されたディフューザ６０の上に、非固定状
態で載置されている。なお、本体部Ｃの重量により、装
置ケーシングＢの蓋部５４はディフューザ６０のフラン
ジ部６１と密着し、本体部Ｃはディフューザ６０と水密
に接続されている。

【００３５】装置ケーシングＢの両側には、ガイドパイ
プ７８に係合するガイド部材８４と、ガイド棒７７に係
合するガイド部材８５とが設けられている。これによ
り、本体部Ｃをチェーン（図示せず）等により吊り上げ
る際または吊り下げる際には、ガイド部材８４，８５が
ガイドパイプ７８及びガイド棒７７に案内され、本体部
Ｃの横方向のぶれはなくなる。また、本体部Ｃをディフ
ューザ６０上に載置する際には、本体部Ｃは自動的に適
正な載置位置に導かれることになる。

【００３６】−曝気装置の運転動作− 曝気装置２０の作動時には、モータ２が駆動され、シャ
フト１３の回転に従って羽根車８が回転する。この羽根
車８の回転によって混合液が吸入口１４を通じて攪拌流
路４１に対して斜め下向きに吸い込まれる。

【００３７】一方、ブロワ（図示せず）からガイドパイ
プ７８及び給気管５５を通じて供給された空気は、空気
室５２に導かれた後、散気口５３を通じて、羽根車８の
直後の混合液に対して吐出される。この際、散気口５３
は環状且つスリット状に形成されているので、空気は混
合液に対して、全周囲にわたって均一かつフィルム状に
供給されることになる。混合液の流速は、羽根車８の中
心側よりも外周側の方が速く、また、軸方向に関しては
羽根車８の直後が最も速い。従って、散気口５３から吐
出される空気は、混合液の局所的な流速が最も速い領域
に供給されることになる。従って、吐出空気は混合液と
激しく衝突し、微細な気泡となって吐出流路４２に導出
される。そのため、酸素の溶解効率は高くなる。また、
吐出空気の供給量が多い場合であっても、空気が逆流す
るおそれはない。従って、混合液に対する酸素の溶解量
を多くすることができる。

【００３８】攪拌流路４１から流出した気泡を含む混合
液は、吐出流路４２において下向き方向から水平方向に
流れ方向を変えながら整流され、吐出口６２から水平方
向に吐出される。吐出口６２は水路９０の底壁９３に沿
って幅広く形成されているので、吐出流は水路９０の流
路全体にわたって比較的均一に吹き出される。また、水
路９０の底部における流速が大きくなるので、水路９０
内の汚濁の沈降が効果的に防止される。

【００３９】−本実施形態の効果− 以上のように、本実施形態によれば、空気を羽根車８の
下流側の外周部近傍に供給するので、空気と混合液との
衝突エネルギを大きくすることができ、混合液の酸素溶
解効率を高めることができる。また、空気供給量が多い
場合であっても空気の逆流は起こりにくいので、従来よ
りも空気の供給量を多くすることができる。従って、混
合液の酸素溶解量を増加させることができる。

【００４０】散気口５３を、吐出ケーシング１０の内周
壁の全体にわたって開口するスリット開口によって形成
しているので、混合液に対して空気を万遍なくフィルム
状に吹き出すことができ、攪拌混合によって生じる気泡
を十分に微細化することができる。従って、酸素溶解効
率をさらに向上させることができる。

【００４１】混合液の流れ方向を鉛直下向き方向から水
平方向に徐々に変化させるように形成されたディフュー
ザ６０を備えているので、混合流を十分に整流させるこ
とができる。なお、ディフューザ６０の長さを長くする
こととすれば、混合流をより確実に整流させることがで
きる。また、ディフューザ６０の吐出口６２は、横長の
扁平形状になっているので、水路９０の広範囲にわたっ
て均一に混合流を吐出することができる。従って、オキ
シデーションディッチ法にとって特に好適な吐出が実現
される。

【００４２】−変形例− なお、上記実施形態はモータ２に羽根車８が直結された
形態であったが、本発明の適用対象はこれに限定される
ものではなく、モータ２と羽根車８との間に減速機を介
した形態であってもよい。

【００４３】混合液に供給する気体は空気に限らず、他
の気体、例えば他の酸素含有気体であってもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ケーシ
ングにおける羽根車の下流側近傍の内周壁の全周に散気
口を設けることとしたので、気体と被処理液との衝突エ
ネルギを大きくすることができ、気体の溶解効率を向上
させることができる。また、流路内の気体の逆流が抑制
されるので、被処理液に多量の気体を供給することがで
きる。従って、気体の溶解量を増加させることができ
る。

【００４５】散気口をケーシングの内周壁に沿って環状
に形成することにより、ケーシングの内周壁の全周から
万遍なく気体を吹き出すことができ、溶解量を更に増大
させることができる。

【００４６】散気口をスリット幅が５ｍｍ〜２０ｍｍの
スリット開口によって形成することにより、溶解効率を
高めることができる。

【００４７】攪拌混合した被処理液を水路の底壁に沿っ
て水平方向に吐出するディフューザを備えることによ
り、オキシデーションディッチ法の汚水処理効率を高め
る好適な構成を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】水路の平面図である。

【図２】曝気装置の断面図である。

【図３】曝気装置の断面図である。

【図４】曝気装置の平面図である。

【符号の説明】

２ モータ ８ 羽根車 ２０ 曝気装置 ４１ 攪拌流路 ４２ 吐出流路 ５２ 空気室 ５３ 散気口 ６０ ディフューザ ６２ 吐出口 ９０ 水路 Ａ 駆動部 Ｂ 装置ケーシング Ｃ 本体部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 剛 兵庫県小野市匠台14 新明和工業株式会社 産機システム事業部内 (72)発明者 小形 研哉 兵庫県小野市匠台14 新明和工業株式会社 産機システム事業部内 (72)発明者 真下 悟史 兵庫県小野市匠台14 新明和工業株式会社 産機システム事業部内 Ｆターム(参考） 4D029 AA09 AB06 BB01 BB10 CC07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する羽根車を有する駆動部と、 該羽根車の外周を覆うとともに、該羽根車の回転によっ
   て上方から吸引した被処理液を所定気体と攪拌混合させ
   て水平方向の一方向に吐出する流路を区画形成するケー
   シングとを備えた曝気装置であって、 上記ケーシングにおける上記羽根車の下流側近傍の内周
   壁の全周に、上記被処理液に対して上記所定気体を供給
   する散気口が形成されている曝気装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の曝気装置であって、 散気口は、ケーシングの内周壁に沿って環状に形成され
   ている曝気装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の曝気装置であって、散
   気口は、スリット幅が５ｍｍ〜２０ｍｍのスリット開口
   によって形成されている曝気装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一つに記載の曝
   気装置であって、 ケーシングは、オキシデーションディッチ法による汚水
   処理を行うための水路に設置され、被処理液を上方から
   吸い込んで所定気体と攪拌混合させる攪拌流路を区画形
   成する装置ケーシングと、攪拌混合した被処理液を該水
   路の底壁に沿って水平方向の一方向に吐出するディフュ
   ーザとを備えている曝気装置。