JP2001314888A

JP2001314888A - 排水処理システム

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Publication number: JP2001314888A
Application number: JP2000137419A
Authority: JP
Inventors: Jiro Mizushima; 二郎水島
Original assignee: Suzuki Sangyo Co Ltd
Current assignee: Suzuki Sangyo Co Ltd
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-11-13
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: JP4309021B2

Abstract

(57)【要約】【課題】処理槽内において、効率的に旋回流を発生さ
せるとともに、処理槽の堆積物を処理することを課題と
する。【解決手段】下部の開口径が上部の開口径より大径に
構成された中空円錐形部材１５の内側面近傍に、空気を
散気するノズル１６を配設し、該ノズル１６からの散気
により、該円錐形部材１５の内側に、渦流を発生させる
散気装置５を配設し、該散気装置５の近傍かつ、旋回流
の下流側に超微細気泡を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中において曝気
を行い、水の浄化を行う散気装置に関する技術である。
より詳しくは、水中での散気により旋回流を発生させる
とともに、微細気泡を供給し、水の浄化処理を行うもの
である。

【０００２】

【従来の技術】排水水等を処理する方法として、一般に
曝気槽が用いられている。従来の方法としては、曝気槽
内槽底部に散気管を設置し、地上側からブロアー等によ
り高圧空気を、ダクトを介して供給し、水中に散気す
る。そして、放出された空気の気泡の浮上にともなう槽
内に旋回流（循環水流）を発生させ、気泡による曝気を
行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の槽底よ
り散気して曝気する方法では、散気管内より水中に放出
された気泡は、その浮上力と循環水流の上向流に乗って
比較的短時間に浮上する。このため、気泡と汚水の接触
時間が短く、酸素溶解率が悪い。水中へ放出する気泡径
が小さいほど、酸素溶解率が向上することは周知であ
る。しかし曝気量を絞ったり、放出気泡を小径とする
と、供給空気圧が低下して散気装置の散気孔の目詰まり
が生じやすい。また気泡を小径とすると、その浮上力も
弱く、槽内全体に循環水流が起こりにくい。

【０００４】そして、特開平８−２４３５８２号公報に
示される技術においては、循環水流を効率的に発生させ
るものではなく、循環水流の発生に多くのエネルギーを
必要とするものである。

【０００５】本発明は、槽底に配設した散気装置によ
り、効率的に槽内に循環水流を発生させるとともに、散
気装置近傍の上流側に超微細気泡を供給して、酸素の溶
解率を向上させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決すべ
く、本発明は次のような手段を用いる。請求項１に記載
のごとく、処理槽、散気装置および超微細気泡発生装置
により、構成される排水処理システムであって、散気装
置により処理槽内に旋回流を発生させ、該旋回流に超微
細気泡を供給する。

【０００７】請求項２に記載のごとく、処理槽、散気装
置および超微細気泡発生装置により、構成される排水処
理システムであって、円錐形部材の内側に、渦流を発生
させる散気装置を、処理槽底部に配設し、該散気装置の
近傍かつ、散気装置により発生する旋回流の下流側に超
微細気泡を供給する。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。図１は排水処理システムの全体
構成を示す模式図、図２は処理槽内における散気装置と
超微細気泡の供給構成を示す図、図３は処理槽底部の水
の流れを示す模式図、図４は超微細気泡発生装置の構成
を示す模式図、図５は超微細気泡発生装置の他の構成を
示す側面図、図６は同じく平面図、図７は同じく正面
図、図８は散気装置の構成を示す斜視図、図９は同じく
側面断面図、図１０は同じく側面断面斜視図、図１１は
渦流の発生状態を示す平面模式図、図１２は処理槽内に
発生する旋回流の構成を示す図、図１３は散気装置の他
の構成を示す図、図１４は散気装置の他の構成を示す側
面断面図、図１５は同じく側面断面斜視図である。

【０００９】図１において、排水処理システムの構成に
ついて説明する。排水処理システムは処理槽１、散気装
置５、超微細気泡発生装置２により構成されており、処
理槽１内に排水を導入し、散気装置５および超微細気泡
発生装置２により排水中に空気を散気するものである。
排水処理システムには単数もしくは複数個の処理槽１が
構成されており、該処理槽１内の底部に散気装置５が配
設されている。散気装置５には給気管４が接続されてお
り、該給気管４より空気が供給される。散気装置５より
空気が放出され、空気の気泡の浮上にともない処理槽１
内に旋回流（循環水流）が発生するものである。

【００１０】処理槽１内には超微細気泡供給パイプ３が
導入されており、該超微細気泡供給パイプ３には超微細
気泡発生装置２が接続されている。超微細気泡発生装置
２より発生した超微細気泡は、超微細気泡供給パイプ３
の先端より、処理槽１内に放出される。超微細気泡供給
パイプ３より放出された超微細気泡は、散気装置５によ
り発生した旋回流により処理槽１内を循環する。超微細
気泡は、０．１μｍから３μｍの径の気泡であり、微細
気泡（気泡径が１０〜１００μｍ）より小さいものであ
る。超微細気泡は、気泡の径が小さく、その浮力が小さ
い。このため、処理槽１内の旋回流に供給した場合にお
いても、該処理槽内を下方に向かう流れにのりやすく、
処理槽内に均一に拡散させることができる。

【００１１】各処理槽１に、ｐＨセンサ、温度センサ、
菌体濃度計および溶存酸素量センサを配設し、該センサ
類をコントローラに接続し、各処理槽の状態を情報端末
によりモニターすることができる。また、コントローラ
には超微細気泡発生装置２や、散気装置５に空気を供給
するブロアを接続し、処理槽１内の温度、菌体濃度およ
び溶存酸素量を調節することができる。

【００１２】次に、図２を用いて超微細気泡供給パイプ
３と散気装置５の配置構成について説明する。前述のご
とく、散気装置５は処理槽１の底部に配設されており、
該処理槽１の底部において散気を行い、処理槽１内に旋
回流を発生させるものである。超微細気泡供給パイプ３
の先端は、散気装置５に対して旋回流の下流側にかつ散
気装置５の近傍に配設されるものである。図２におい
て、超微細気泡Ｖは散気装置５の下方に供給されてお
り、該散気装置５内に超微細気泡Ｖを供給する構成にな
っている。

【００１３】図３において、上記の超微細気泡の供給方
法による効果について説明する。被処理水には、各種の
不純物が混入しており、該被処理水を導入する処理槽１
の底には沈殿物等により堆積層６が発生する。散気装置
５は、処理槽１の底部に配設されるものであり、該底部
において旋回流を発生させるので、処理槽１の底に発生
した堆積層６の沈殿物を巻き上げるものである。また、
超微細気泡が堆積物に吸着し、該気泡の浮力により堆積
物を水中内において上昇させることも可能である。

【００１４】旋回流により被処理水中に巻き上げられた
沈殿物は、旋回流にのって散気装置５に導入される。こ
のことにより、堆積層６の沈殿物は旋回流により散気装
置５の近傍によせられ、散気装置５により被処理水中に
巻き上げられ、微生物により処理されるものである。沈
殿物の分解には酸素が必要であり、沈殿物が巻き上げら
れる散気装置５下方の領域Ａに多量の酸素を供給するこ
とにより、沈殿物の分解を促進できる。

【００１５】そこで、超微細気泡を、散気装置５に対し
て旋回流の下流側にかつ散気装置５の近傍で供給するも
のである。また、超微細気泡は堆積層６のフロック等に
付着し、堆積物を浮上させることができる。散気装置５
の近傍に超微細気泡を供給することにより、超微細気泡
は旋回流にのり、いったん処理槽１の底部に引き込まれ
る。これにより、堆積層６に超微細気泡を効率的に供給
できるものである。

【００１６】散気装置５の下方で超微細気泡を供給する
ことにより、領域Ａに酸素を十分に供給できる。そし
て、散気装置５内の領域Ｂにおいては、超微細気泡と沈
殿物そして被処理水が均一に混合されるとともに、空気
放出パイプ１６より排出される気泡が微細化される。こ
れにより、沈殿物および被処理水の浄化を効率的に行う
ことができる。

【００１７】次に、超微細気泡発生装置２の構成につい
て説明する。図４に示すごとく、超微細気泡発生装置２
は、加圧ポンプ８、加圧タンク９および圧力調整弁１０
により構成されている。加圧ポンプ８により水とともに
空気を加圧タンク９に導入し、加圧タンク９において水
に空気を溶解させる。そして、加圧調整弁１０を介し
て、加圧タンク９より溶解した空気とともに水を放出す
るものである。加圧タンク９内で過飽和となり、溶解さ
れない空気はエアベント７より加圧タンク９外へ放出さ
れる。また、加圧状態において水に溶存していた空気が
常圧に減圧されることにより、過飽和気体は気化し、超
微細な気泡を発生させる。

【００１８】超微細気泡発生装置２において、加圧ポン
プ８には吸水管１２が接続されており、該吸水管１２を
介して水が加圧ポンプ８に供給されるものである。吸水
管１２にはエアー吸引口１３が接続されており、該エア
ー吸引口１３を介して吸水管１２に空気が導入される。
そして、加圧ポンプ８は、水と空気の混合物を加圧タン
ク９に供給する。加圧ポンプと加圧タンク９を接続する
配管の途中部にはエアシュータ１１が接続されており、
該エアシュータ１１には、図示しないコンプレッサーよ
り加圧された空気が供給され、加圧タンク９に導入され
るものである。加圧タンク９の直前にはミキサー２５が
配設されており、空気の水への溶解を促進するものであ
る。これにより、加圧タンク９内に十分な空気を供給と
加圧を行うことができ、空気の水への溶解を効果的に行
えるものである。超微細気泡の発生方法としては、エジ
ェクター方式により吸引した空気をミキサー２５により
水を混合したのち、高圧タンク（５kg／平方センチ）に
おいて、空気を水中に溶解させる。該高圧タンクにおい
て空気を水に最大限まで溶解させ、この後に、圧力調整
弁より水中に開放する。これにより、超微細気泡を大量
に発生させることができるものである。

【００１９】次に、超微細気泡発生装置の他の実施例に
ついて、図５乃至図７を用いて説明する。超微細気泡発
生装置２９はフィルタ装置２１、気液混合ポンプ２４、
モータ２３およびミキサー２５により構成される。気液
混合ポンプ２４には水および空気が供給される。水はフ
ィルタ装置２１を介して供給されるものであり、空気は
配管２６を介して供給されるものである。そして、モー
タ２３により気液混合ポンプ２４が駆動され、水と空気
の混合物がミキサー２５を介して超微細気泡供給パイプ
３に供給される。

【００２０】超微細気泡発生装置２９において、フレー
ム２２上にモータ２３および液混合ポンプ２４が配設さ
れている。ミキサー２５は超微細気泡発生装置２９の上
部に配設されるものである。また、フィルタ装置２１が
立設しているステ−もフレーム２２に固設されている。
フレーム２２の下部にはキャスター輪が取り付けられて
いる。超微細気泡発生装置２９の側面には、整備用のハ
ッチ２８および操作盤２７が配設されている。操作盤２
７は超微細気泡発生装置２９の運転を制御するものであ
る。操作盤２７の内部回路システムは、フィルタ装置２
１と気液混合ポンプ２４の間に配設されたフローレベル
センサ３０と接続されており、気液混合ポンプ２４に供
給される水の量を認識可能にしてポンプの焼きつき防止
を制御している。

【００２１】前述の図１に示す排水処理システムにおい
て、超微細気泡発生装置２は、上流側の処理槽１にのみ
超微細気泡を供給しているが、超微細気泡供給パイプ３
を分岐させ、他の処理槽１に超微細気泡を供給すること
が可能であり、処理槽１にそれぞれ対応した超微細気泡
発生装置２を配設し、各処理槽１に超微細気泡を供給す
ることも可能である。一般的には、排水中の有機物が多
いのは排水が供給される上流側であり、有機物の多さは
排水処理に必要な酸素量に比例する。このため、有機物
の多量に含まれる上流側において超微細気泡を供給し、
酸素の溶存量を増すことにより、効率的な排水処理を行
え、下流側において超微細気泡発生装置２を配設する必
要がなくなるものである。

【００２２】次に、散気装置５の構成について、図８乃
至図１２を用いて説明する。散気装置５は、外装１５、
空気放出パイプ１６により構成されている。外装１５は
中空の円錐形状、もしくは朝顔の花の形状に構成されて
おり、上下に開口部を有し、側面は内側に入り込んだ形
状となっている。外装１５は下部の開口径が上部の開口
径より大径に構成された中空円錐形をしている。外装１
５の内側には、複数個の突起物１７・１８が配設されて
いる。突起物１７は突起物１８より大きく、突起物１７
・１８は電球に似た形状に構成されている。突起物１７
・１８は円柱に円錐の上部が接続され、該円錐の底部に
球面が接続した形状に構成されている。突起物１７・１
８は外装１５の内側に立設されており、上下方向に突起
物１８と突起物１７が交互に配設されるものである。そ
して、突起物１７・１８はそれぞれ、配設されてた高さ
において、外装１５の内周に等間隔に複数個配設されて
いる。

【００２３】突起物１７・１８の効果としては、気泡を
含む液体が該突起物１７・１８に当たることにより、気
泡が小さく砕かれるとともに、気体と液体が混ぜ合わさ
れるものである。気泡が小さくなることにより、気体の
液面との接触面積が大きくなる。これにより、空気中の
酸素が水に溶けやすくなる。

【００２４】外装１５の下には空気放出ノズル１６が配
設されており、該空気放出ノズル１６は給気管４に接続
している。給気管４に供給された給気は、空気放出ノズ
ル１６により外装１５の内側に空気が排出されるもので
ある。空気放出ノズル１６は、図９に示すごとく斜め上
方かつ、図１１に示すごとく外装１５の接線方向より若
干内側に向いて配設されている。空気放出ノズル１６よ
り空気が放出されると、空気は外装１５の内壁に沿って
斜め上方に向かって上昇する。これにともない、外装１
５内において水流が発生する。そして、外装１５内にお
いて発生した水流は、外装１５の内壁に沿って渦巻き状
に上昇する。

【００２５】外装１５がベル型、ホーン型もしくは朝顔
の花形状に構成されており、下部の径が大きく上部の径
が小さく構成されている。この外装１５内において渦巻
き状の水流が発生する場合、下部における流速より、上
部における流速が増す。これにより、散気装置５内にお
いて、図１１の矢印で示すような渦水流を発生し、外装
１５の下部開口部近傍の水が吸い上げられ、外装１５の
上部より排出される。すなわち、散気装置５にブロワ２
０より空気を供給し、処理槽１において効率的に、図１
２に示すごとく、旋回流を発生させることができるもの
である。旋回流が発生することにより、散気装置５より
上方に排出された水は、処理槽１の内壁に沿って、底部
に向かい、さらに散気装置５により上方に巻き上げられ
る。これにより、処理槽１全体に水流を発生させるもの
である。外装１５は下部の開口径が上部の開口径より大
径に構成された中空円錐形をしているので、散気装置５
の下方の沈殿物を広範囲において取り込みやすくなって
いる。散気装置５により発生する水流の強さについて説
明する。空気排出ノズル１６の口径を２０mm程度、２つ
の空気排出ノズル１６・１６より流出する空気量を１m³
/min（各0.5m³/min）とする。空気の初期流出速度は約
２６．５m/sである。空気が水を加速するエントレーメ
ントを流出空気量と同体積であると仮定する。すると、
水が１秒間に受けとる運動量は、２つの空気排出ノズル
１６・１６の出口を合わせて、約4.42×10²kgm/s²であ
る。この運動量を持つ水が、底面口径250mmの外縁か
ら、45度の角度で中心に向かって流れ込むと、その角運
動量は１秒間に39.1kgm²/s²となる。さらに、散気装置
５の外形がベル型であるため、トルネード効果による渦
の増強がおこなわれ、16倍すなわち、6.25×10²kgm²/s²
の角運動量が得られる。そして、超高速のスパイラル流
は、半球形の突起物に強力に衝突することにより、微細
気泡を発生させ、散気効率を向上させるのである。

【００２６】次に、散気装置の他の実施例について説明
する。図１３に示す、散気装置３１において、突起物１
７・１８は平面視、互い違いに配設されるものである。
そして、外装１５の下部においては、突起物１７・１８
の配設数が多く、上部においては少なく構成されてい
る。

【００２７】図１４および図１５に示す散気装置３３に
おいて、外装は上部外装３４および下部外装３５により
構成されている。上部外装３４は円筒状に構成されてお
り、内周に複数個の突起物１７・１８が配設されてい
る。突起物１７・１８は上方より交互に配設されてお
り、各高さにおいて突起物１７・１８が六個ずつ配設さ
れている。下部外装３５はホーン形状、ベル状もしくは
朝顔の花形状に構成されており、下部の開口径が上部の
開口径より大きく構成されている。なお、上部の開口径
は上部外装３４の開口径と一致するものである。散気装
置３３においては、外装が上部外装３４と下部外装３５
により構成されるため、製作が容易である。そして、水
流の速くなる上部において突起部１７・１８を配設する
ので、空気と水を効率的に混合することができる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に記載のごとく、処理槽、散気
装置および超微細気泡発生装置により、構成される排水
処理システムであって、散気装置により処理槽内に旋回
流を発生させ、該旋回流に超微細気泡を供給するので、
超微細気泡を瞬時に処理槽内に均一に拡散させ、効率的
に処理槽内の酸素濃度を向上させることができる。

【００２９】請求項２に記載のごとく、処理槽、散気装
置および超微細気泡発生装置により、構成される排水処
理システムであって、円錐形部材の内側に、渦流を発生
させる散気装置を、処理槽底部に配設し、該散気装置の
近傍かつ、散気装置により発生する旋回流の下流側に超
微細気泡を供給するので、旋回流発生に必要となるエネ
ルギーを減少できる。排水処理システムのランニングコ
ストを減少できる。処理槽の堆積物を効率的に分解・処
理することができる。処理槽の沈殿物を効率的に処理で
きるとともに、水の浄化を促進することができる。ま
た、水の処理時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】排水処理システムの全体構成を示す模式図。

【図２】処理槽内における散気装置と超微細気泡の供給
構成を示す図。

【図３】処理槽底部の水の流れを示す模式図。

【図４】超微細気泡発生装置の構成を示す模式図。

【図５】超微細気泡発生装置の他の構成を示す側面図。

【図６】同じく平面図。

【図７】同じく正面図。

【図８】散気装置の構成を示す斜視図。

【図９】同じく側面断面図。

【図１０】同じく側面断面斜視図。

【図１１】渦流の発生状態を示す平面模式図。

【図１２】処理槽内に発生する旋回流の構成を示す図。

【図１３】散気装置の他の構成を示す図。

【図１４】散気装置の他の構成を示す側面断面図。

【図１５】同じく側面断面斜視図。

【符号の説明】

１処理槽２超微細気泡発生装置３超微細気泡供給パイプ４給気管５散気装置１５外装１６空気放出ノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理槽、散気装置および超微細気泡発生
装置により、構成される排水処理システムであって、散
気装置により処理槽内に旋回流を発生させ、該旋回流に
超微細気泡を供給することを特徴とする排水処理システ
ム。
【請求項２】処理槽、散気装置および超微細気泡発生
装置により、構成される排水処理システムであって、円
錐形部材の内側に、渦流を発生させる散気装置を、処理
槽底部に配設し、該散気装置の近傍かつ、散気装置によ
り発生する旋回流の下流側に超微細気泡を供給すること
を特徴とする排水処理システム。