JP2003211180A - 水中微小空気発生機 - Google Patents

水中微小空気発生機

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JP2003211180A
JP2003211180A JP2002009656A JP2002009656A JP2003211180A JP 2003211180 A JP2003211180 A JP 2003211180A JP 2002009656 A JP2002009656 A JP 2002009656A JP 2002009656 A JP2002009656 A JP 2002009656A JP 2003211180 A JP2003211180 A JP 2003211180A
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JP2002009656A
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Takashi Kinoshita
崇 木下
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage
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    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Abstract

(57)【要約】 水浄化のための曝気は、処理槽の底から適当量の空気を
吹き出して行う。気液の接触により水を処理するのであ
るから、気泡はなるべく小さい方がいい。従来、気泡を
小さくするためにいろいろ工夫が行われてきたが、水深
が深くなると、気泡の吹出力が水圧に負け、それに打ち
勝つだけの吹出力にすると電力を多く消費するという欠
点があった。そこで発明者は、ホースから引き込んだ空
気から直接水中で気泡を発生させる目的で、特に回転翼
の形状と空気吹出口の角度に注目して研究し、小電力で
もそれに見合った空気泡が発生する機械を開発した。 【課題】小電力で空気排出力の大きな泡発生機を作るこ
と。 【解決手段】撹拌翼を円筒型にして剪断面積を広げ、空
気吹出穴を線状にすることによって外からの水圧をでき
るだけ抑え、その穴に角度をつけ空気排出の遠心力をつ
けた。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明が属する技術分野】水中に微小空気を放出し、産
業廃水、生活廃水、河川・湖沼等の水を曝気して浄化す
る技術に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、水浄化のための曝気は、5メート
ル以上もある深い廃水処理槽を作り、その底から適当量
の空気を吹き出すという方法がとられてきた。この方法
の原理は、水中に放出された気泡中の酸素が水中の活性
汚泥の働きを高め、また直接有機物、有害物、有毒物な
どを直接酸化して自然へ返すための負荷を軽減すること
にある。この原理で重要な点は、水と接触した酸素が有
機物等を酸化させるのであるが、酸化は気液の接触面で
のみ行われることである。従って、水中に吹き出された
空気中の酸素を有効に使うためには、空気泡の粒子を可
能な限り小さくすることが重要である。 【0003】しかし、従来の方法では、水中に放出され
た気泡が大きいため、気泡中の酸素は、大部分が水と接
触することなく、また、気泡が大きいため直ぐに水面に
浮き上がって大気中に放出されてしまった。これでは、
酸化効率が非常に悪い。ということで、従来、気液接触
槽は極めて大きなものを必要とした。そこで考えられた
のが、空気を可能な限り細かく水中に分散し噴出するこ
とだった。方法としては、水中の空気の吹出口を多孔質
にし、ここから吹き出す気泡を微細にする方法、あるい
は、水面近くで高速回転翼で空気と水を剪断して微小空
気を水中に吹き出し、それを水中に拡散する方法などが
考えられた。前者は、吹出口に圧損が生じて過剰の動力
が必要になり、また後者は、軽い気泡がなかなか水中に
拡散せず、直ぐに水面に浮いてしまうという欠点があっ
た。さらに、これらの方法は、いずれも水深が深くなれ
ばなるほど加速度的に動力の無駄が増えるという欠陥が
あった。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】そこで、従来の方法に
各種の改良が考えられた。吹出口に多孔の質球を使うの
をやめて、それに替わるものとして、保護管を付けて気
液の接触を改善するという方法、あるいは、水中で発生
させた大きな気泡を分散機で分散するという方法などだ
った。しかし、動力損失、分散効率の悪さは回復できて
いない。本発明もこの延長線上にあり、比較的深い水中
で微小空気を発生分散するための工夫をするものであ
る。この工夫の特徴は、本発明品の用途が高濃度廃棄物
の処理に使えるだけでなく、廃棄物濃度が比較的低い自
然の湖沼の浄化にも広げられることにある。 【0005】水中に吹き込んだ気泡は、その粒子が細か
ければ細かいほど、浮力の面からだけでなく摩擦の面か
らも気泡の上昇力が小さくなり、その結果、水中での滞
留時間が長くなり、曝気効果が大きくなる。この原理
は、空気吹き出し部分が水面近くにあるときはこれでい
いが、空気吹き出し部分が水中になると、水深に比例し
て水圧が大きくなり、空気の分散効率が悪くなる。そこ
で考えられたのが、加圧空気を水中に導き、そこで放出
された空気をいかに効率よく気液接触させて分散させる
かということであった。しかし、この方法では、加圧空
気を作る動力と、空気を水中に分散するための動力とい
う二重の動力が必要になり、これが無駄なことになって
いる。この無駄は、加圧空気を一旦水中に解放するから
で生じるもので、加圧状態のまま空気を直接水中に分散
できれる空気吹出構造ができればその分動力を少なする
ことができる。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明では、ホースから
引き込んだ空気を水中に解放することなくいくらか圧縮
しながら直接空気吹き出し部分に送る方式にし、空気吹
出口の形状を種々検討し、その結果、比較的深い水深の
所でも強い吹出力を有する空気泡発生機を作り出すこと
に成功し本発明を完成した。以下、空気取込口、空気圧
縮部分、空気吹出部分に分けて説明する。 【0007】1、空気取込口 空気取込部分は、特に工夫を要するものではなく、図2
に示すような通常のものでよい。すなわち、モーターの
先にこれと回転軸を同じくする空気取込用の円筒を設け
(図1の6の空気導入口参照)、その円筒にいくつかの
穴を開け(図2の4の吸入口参照)、さらに、この円筒
より少し大きい円筒でモーター部分から固定された円筒
をそのカバーとして取り付け、このカバーは、空気が漏
れない程度の隙間で二カ所内側円筒に接するようにする
(図2の2,3の摺合せ部分参照)。カバー円筒には、
空気導入口を設ける(図2の1のホース取付口参照)。
空気取込円筒とそのカバーは、擦れ合いながら動くの
で、摩擦を少なくするために、空気取込円筒はなるべく
小さくして、カバーとの接触面積をできるだけ小さくす
る。 【0008】2、空気圧縮部分 空気吹出口の根元の部分には、筒に固定した送風機を付
ける(図1の7のファン参照)。この送風機を筒に固定
する意味は、別に動力を使わないためである。すなわ
ち、加圧の程度は高ければ高いほどいいように見える
が、動力の消費は空気の吹き出しと一体として計算され
るので、最低限、空気が水中に吹き出されるのに伴い筒
内の気圧が減圧にならない程度でよい。この部分が、地
上で加圧空気を作り水中に分散する方式とは根本的に異
なる。 【0009】3、空気吹出部分 空気吹出部分は、図1に示すように円筒形にし、これに
線状で縦型に吹出口をつけ、空気の吹出口の向きを円筒
の接線に対して60度くらいに付ける(図3参照)。穴
の数は、駆動力と円筒構造体が許す限り多い方がいい
が、特に制限はない。取付形体は、構造体の強度と円筒
をできるだけ小さくするために、互い違いに差し込まれ
る形にした方がいいが、特にそれに制限されるわけでは
ない。筒の材質、筒長、肉厚は、モーターの負荷を小さ
くするため小さくて薄い方がいいが、空気の排出量と筒
の強度を保つために、材質は金属が良く、長さは20セ
ンチ、厚みは1ミリ以上あれば良い。筒の先端は閉じ
る。なお、安全のためあるいは使用の態様により、図1
に示すように回転筒の外に装置全体を支えのための支持
棒を設けることもできる(図1の3の支持脚)。本発明
では、空気吹出部分を円筒形にするところ、吹出口を線
状にすること、それに一定の角度を付けるところが特に
重要である。 【0010】従来、空気の微小泡を作るには、刃先部分
を鋭利にすれば剪断力が大きく空気と水の混合物が細か
く剪断され分散されるとされていた。この考え方はこれ
でいいが、剪断力は翼半径の5乗に比例するため、翼の
先端部分だけが有効な剪断面になり、先端の少し下から
中心までの部分は剪断力が弱く、水を掻き回すだけで無
駄な動力になっていた。そのため、大きな撹拌翼が付い
ていても、有効な剪断面は意外に小さなものだった。そ
こで考えられたのが、本発明の中心となる気液接触面が
同一の長さとなる円筒形回転翼を付けることであった
(図1の8の空気吹出口参照)。 【0011】また、水圧に打ち勝って剪断力を得るため
には、気液接触の開口部の面積をなるべく小さくした方
がいい。つまり、いかに開口部を小さくして、かつ、剪
断面を長くとるかということが大事である。こうして考
えられたのが、空気吹出口を線状にして円筒の円周に配
列することである。その際、円筒を有効に利用するた
め、図1に示すように上下の吹出口を互い違いに差し込
まれる形の構造にするのがよい。この構造は、気泡を水
面近くで発生させるときには従来の構造のものとあまり
差はないが、水深が深いときに特に有効になる。 【0012】空気吹出部分の穴に一定の角度を付けるの
は、外からかかる水圧に対抗するためである。外からの
水圧により、管内にいくらか水が入ってくるが、その
時、円筒の回転により振り切られる水の圧力と管内に入
ろうとする水圧がせめぎ合う関係にあり、外向きの力が
打ち勝って、管内の水が空気とともに管外に排出され
る。この場合、圧縮された空気も外向きの力になるが、
空気の質量は、水の質量の500〜800分の1なので
無視してもいい。通常の釣り合いの式は、次のようにな
る。 m(vcosθ)*1/r =pS 【0013】上記数式において、 m:吹出口で1回に剪断される水と空気の質量。 v:回転する円筒の周速(=2πrn)。nは回転数。 θ:空気吹出口の角度。 *:かけ算記号の意味。 r:円筒半径。 p:水圧。水圧は、水深とともに大きくなる。 S:空気吹出穴の面積。 である。この式において、吹出部分の穴の角度が円筒に
対して垂直ならば、cos90°=0となり、外向きの速度成
分はなくなる。実際には、僅かずつでも空気と混ざり合
った水が外向きに飛び散るわけであるが、その力は小さ
く水深による圧力に負けてしまう。ここで吹出部分にあ
る角度をつけると、そのcosθに応じた外向きの速度が
できてくる。θが60度だとcos60°=0.5で、周速の半
分が外向きの速度となる。上の式において、v≡vcos6
0°,円筒の半径を5センチ(下の式において、rはrの
ままで表現した)、pの圧力を水深5mとして上の式を
変形すると次ようになる。gは重力の加速度である。 mr(πn)2 =5gS となる。 【0014】1回に剪断される水の層を0.001ミリ、穴
の大きさを1ミリ×10ミリ程度とすると、n=約1000
となる。すなわち、毎秒1000回程度の回転で内圧と外圧
が釣り合い、それ以上の回転数は外向きの力になる。水
深がこれより浅ければ、これより少ない回転数で内外の
力が釣り合い、余った回転力は、空気の分散力を大きく
する。深ければ反対になる。例えば、水深2メートルな
らば回転数は600回毎秒、10メートルならば、1400回
毎秒で釣り合う。この回転数は、現実的な回転数であ
る。 【0015】 【実施例】図1は、本発明の説明見取図である。図1の
装置において、次に示す大きさの水中微小空気発生機を
製作し、泡の発生状況を調べた。結果は、微細な空気泡
ができ良好だった。 モーター 300W 設置水深 2m 筒の半径と長さ 5cm,20cm 穴の大きさと角度 1mm×10mm,60° 穴の個数 1000個 【0016】 【発明の効果】本発明品は、空気吹出口に一定の角度を
つけることにより自らが水の排出能力を持つようになる
から、モーターの出力を上げることにより水の噴出力が
調整でき、水深の影響を受けにくくなる。従って、本発
明品を浄化に必要な水の水底に沈めて使っても十分その
機能を発揮しうる。 【0017】また、自然の湖沼の浄化においては、強力
な水の循環は不要であるから大きな動力を必要としなく
なり、特別の意味が出てくる。すなわち、電源として太
陽熱発電で賄うことができれば、送電装置なしでも水の
浄化ができ、本発明品の用途は計り知れないものがあ
り、途上国の水浄化には不可欠のものとなるだろう。
【図面の簡単な説明】 【図1】水中微小空気発生機全図(説明見取図) 【符号の説明】 1 ホース 2 ホース取付口 3 支持脚 4 水中モーター 5 留め具 6 空気導入口 7 ファン 8 空気吹出口 【図2】空気吸入部分(切開図) 1 ホース取付口 2 摺合せ部分 3 摺合せ部分 4 吸入口 【図3】空気剪断部分(穴の断面説明図) 1 気泡 2 水 3 穴の角度θ 4 空気 5 回転方向

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】モーターの回転を同軸の動力とし、その先
    に円筒を設け、根元に空気送風翼を取り付け、先に円筒
    の接線に対して一定角度を有する空気吹出口を持つ多孔
    ノズルを設け、そのノズルから空気を吹き出して水中に
    微小空気泡を発生させることを特徴とする水中微小空気
    発生機
JP2002009656A 2002-01-18 2002-01-18 水中微小空気発生機 Pending JP2003211180A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100803789B1 (ko) 2006-10-20 2008-02-18 송창훈 폭기장치
KR100876322B1 (ko) * 2008-03-19 2008-12-31 에이네스트(주) 오폐수 및 하수처리를 위한 미생물 활성화 장치
WO2009014003A1 (ja) * 2007-07-24 2009-01-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. エアレーション装置
JP2013233515A (ja) * 2012-05-10 2013-11-21 Jfe Engineering Corp 曝気装置
CN103418257A (zh) * 2012-05-17 2013-12-04 九阳股份有限公司 家用快速制备臭氧水的气液传递装置及臭氧水制备器

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JP2013233515A (ja) * 2012-05-10 2013-11-21 Jfe Engineering Corp 曝気装置
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