JP2005211738A - 汚水処理施設の曝気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で製作が容易で、特段の動力装置を要することなく、汚水中の溶存酸素量を増大することができる汚水処理施設の曝気装置を提供する。
【解決手段】曝気装置１の揚水管２の下側に設けた空気供給管６の上側周面に、揚水管２の下部に空気を供給する空気吹出し管１０を連結する。揚水管２内には３台の攪拌体１２、１３及び１４を上下に間隔を空けて設け、これらの軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａの両端は、揚水管２の下部、中間部、上部の内面に固定する。各軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａの水平向きは、平面視で互いに１２０度角度をずらして設定する。各軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａの中心部には軸受け１２Ｃ、１３Ｃ、１４Ｃを介して、回転自在な４枚の回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂを放射状に取り付け、汚水Ｗの流れと気泡Ａの噴出力により回転駆動させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、畜舎などの汚水を処理する汚水処理施設の曝気装置に関し、特に汚水が上昇移動する縦置型の揚水管内に、空気を供給しながら攪拌混合して曝気処理を行う汚水処理施設の曝気装置に関する。

従来、汚泥処理施設、し尿処理施設、下水処理施設などにおいては、好気性の生物処理を行うために攪拌式の曝気装置が設けられる。好気性の生物処理は、排水中に含まれるＢＯＤやアンモニアを除去するために、空気中の酸素を排水中に溶解させることにより、微生物を介して酸化反応を行うものである。

このような曝気装置として、例えば、処理槽内に垂直に設けた筒体の内部に軸流羽根車を設け、処理槽外に設けた駆動源により、回転軸を介して軸流羽根車を回転させることにより、下降流を発生させると共に、処理槽外の空気供給源により筒体内の散気リングの散気孔を介して、筒体内に空気を供給して曝気を行うようにしたものがある（特許文献１参照。）。

特開２０００−７０９８５号公報（第２頁−第３頁、図１−図２）

しかしながら、上記装置にあっては、構造が複雑である上に、軸流羽根車を回転させるために大型の駆動装置を必要とする。また、軸流羽根車から出た下降流の羽根車の外周部と内周部との流速に速度差が生じるために、気泡が成長して接触面積が小さくなって酸素溶解の効率が低下するという問題があった。
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、その目的は、構造が簡単で駆動装置を不要にし、酸素溶解の効率が向上する汚水処理施設の曝気装置を提供することにある。

そこで本発明の汚水処理施設の曝気装置は、汚水が上方に流動する揚水管と、揚水管内の下部に空気を送る空気供給管と、揚水管内の汚水を攪拌混合する攪拌体とを備え、攪拌体は、汚水の流れにより水平軸の周りに回転する複数枚の回転羽根を有することを特徴とする。また、攪拌体は、揚水管内において異なる高さ位置に複数設けられ、各攪拌体の水平軸は、平面視で互いに異なる方向を向くように配されていることを特徴とする。

本発明による曝気装置は、揚水管に空気を供給すると共に、揚水管内の汚水を回転羽根で攪拌混合することにより、構造が簡単で安価に製作できるだけでなく、回転羽根を回転させるための駆動装置が不要になり、汚水と空気との混合効率が良好になり、汚水中の溶存酸素量を大幅に増大させることができるという優れた効果がある。

汚水処理施設の曝気装置は、汚水が上方向に流れる鉛直縦置型の揚水管を備える。揚水管の下方側には、汚水中に空気を送るための空気供給管を設ける。揚水管の中には、攪拌体を単数設けることもあるが、通常複数の攪拌体を上下方向に一定の間隔を空けて設ける。攪拌体は、揚水管の壁面に支持された水平軸と、この水平軸の周りに回転自在に装着された複数の回転羽根とからなる。各水平軸はそれらの方向が、平面視で互いに異なる角度を指向するように設定し、好ましくは各水平軸同士のなす交角が等しくなるように配置する。回転羽根は、汚水の流れ又は供給空気の流れにより水平軸の周りに回転できるようにし、別途、駆動装置の設置は不要にする。

本発明では、空気供給管より揚水管の下部に空気を圧送し、これと同時に 汚水が揚水管内に下端側から流入する。そして、汚水が揚水管を上方向に流れると共に、空気が気泡となって汚水中に発生して浮上する。この気泡及び汚水の流れの上昇力により、攪拌体の回転羽根が押圧力を受け、回転羽根は水平軸の周りに回転する。この回転羽根の回転により汚水と空気との攪拌混合され、このことによって、汚水中の溶存酸素量が増大する。

複数台の攪拌体を上下に設置したものでは、汚水が揚水管内を上昇移動する間に、それぞれの攪拌体により汚水と空気との攪拌混合が段階的に行なわれる。この場合、複数の攪拌体の各水平軸は、平面視で互いに等角度をなすように、軸の向きを設定させる。このようにすれば、汚水から押圧力を受ける各回転羽根の位置が揚水管の周方向において異なるので、各回転羽根は汚水の流動エネルギーを無駄なく有効に利用できる。その結果、揚水管の周方向における全領域において、汚水と空気との攪拌混合作用が一層効果的に行われる。

なお、攪拌体の回転羽根は、軸受けを介して水平軸に回転自在に取り付ける。複数の攪拌体を上下に間隔を空けて設置したものでは、回転羽根の長さは高さ位置に応じて変えることができる。また、空気供給管にはブロアーを接続し、ブロアーにより空気供給管に一定量の空気を連続的又は間欠的に供給する。空気供給管の空気吹き出し部（管）は、揚水管の中心位置に応じて設ける。また、空気吹き出し部の数は少なくとも１個あればよい。更に、揚水管の形状は下記の実施例では所定径を有する円筒体としているが、揚水管の軸方向において直径が変化する形状の管を用いることも考えられる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る曝気装置を示す断面図、図２は本発明に係る曝気装置を示す平面図、図３は本発明に係る曝気装置を示す側面図、図４は攪拌体を示す平面図、図５は攪拌体を示す斜視図である。

本実施例の曝気装置１は、曝気槽内に鉛直に設置され、汚水Ｗが上方向に移動する揚水管２と、この揚水管２の下側に設けられた空気供給管６と、空気供給管６の上側周面に形成され揚水管２内の下部に空気（気泡）を吹き出す二本の空気吹出し管１０と、揚水管２の中に上下間隔を空けて配設された３台の攪拌混合機１２、１３及び１４とを備える。各攪拌体１２、１３及び１４の構成は、揚水管２の直径方向に水平に延び両端部が揚水管２の内面に固定された軸部材（水平軸）１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａと、各軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａに軸受け１２Ｃ、１３Ｃ及び１４Ｃを介して回転自在に装着された４枚の回転羽根（アングル部材）１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂとからなり、４枚の回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂは軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａに対し放射方向に延びる。

各軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａの直径方向は、平面視で揚水管２の周方向において互いに角度１２０度のピッチをなすように配置する。また、回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂは、汚水Ｗの流れ作用と気泡の浮上作用により軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａの周りに回転し、気泡を汚水Ｗと混ぜ合わせる。

図１において、１は水中攪拌式の曝気装置で、畜舎から排出される汚水Ｗを貯溜する汚水処理施設（曝気槽）内に設置されている。曝気装置１は、鉛直方向に延びる円筒形の揚水管２を備え、揚水管２全体は汚水Ｗの液面下に没している。揚水管２は、図２及び図３に示すように、曝気槽の底面３に傾斜して設けた一対の傾斜型支持バー（支持部材）４により固定されている。揚水管２の下端面は、曝気槽の底面３から所定距離だけ上方に離れた高さに位置している。揚水管２の下端近傍に存在する汚水Ｗは、後述する空気供給に伴い揚水管２の下端開口部に流入し、この後、揚水管２内を上昇移動して上端開口部から流出するようになっている。

６は、曝気槽の底面３上に水平に設けられた空気供給管である。空気供給管６の上側外周面は、揚水管２の下端面に接触している。空気供給管６は固定部材９に対して直角方向に配置され、空気供給管６の上側外周面と揚水管２の下端外周面とは、一対の直角三角形状のブラケット９により連結固定されている。空気供給管６の両端部分の下側外周面は、曝気槽の底面３の上に一対のサポート部材７により連結支持されている。空気供給管６の一端は封鎖されているが空気供給管６の他端は開口している。

空気供給管６の開口端面には大径の継ぎ手用フランジ８が固着され、フランジ８には配管（図示せず）が連結されると共に、ブロワー（図示せず）と連通され、このブロワーより、空気供給管６内に空気が圧送されるようになっている。空気供給管６の上側外周面における揚水管２の中心軸と対応する位置には、所定長さの空気吹出し管１０が上方向に延びて形成されている。この空気吹出し管１０の中心軸は、揚水管２の中心軸に対して若干偏位して設けることができる。空気供給管６内に供給された空気は、空気吹出し管１０より直上に吹き出し、揚水管２の下端部分に気泡として噴出されるようになっている。

揚水管２内には、３台の攪拌体１２、１３及び１４が上下に一定間隔Ｔを空けて設けられている。図１に示すように、攪拌体１２、１３及び１４の軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａは、揚水管２の直径方向に水平に延び、軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａの両端は揚水管２の周壁内面に固定されている。すなわち、揚水管２の下方部分、中間部分、上方部分の周壁内面には、それぞれ軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａの両端が固定されている。軸部材１２Ａは空気吹出し管１０の上端よりも上方に位置し、その間隔は攪拌体同士の間隔の約半分Ｔ／２とされている。

図４に示すように、水平面内における軸部材１３Ａの水平向きは軸部材１２Ａの水平向きに対して、平面視で揚水管２の周回り方向に角度１２０度ずらして配置され、軸部材１３Ａの一端と軸部材１２Ａの他端とのなす角度は６０度とされている。同様に、水平面内における軸部材１４Ａの水平向きは軸部材１３Ａの水平向きに対して、平面視で揚水管２の周回り方向に角度１２０度ずらして配置され、軸部材１４Ａの一端と軸部材１３Ａの他端とのなす角は６０度とされている。したがって、各軸部材１２Ａ、１３Ａ、１４Ａの両端部分は、平面視で互いに６０度の交差角を呈している。

各軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａの長さ方向の中心部分には、図５に示すように、軸受け１２Ｃ、１３Ｃ及び１４Ｃが回転自在に装着され、軸受け１２Ｃ、１３Ｃ及び１４Ｃの外周面には、４枚の回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂが取り付けられている。４枚の回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂは、軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａを中心として放射方向に延び、隣り合う回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂ同士は直角のピッチを有している。回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂは、軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａの周りに自由に回転できるようになっている。回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂの回転エネルギーとしては、ここでは空気吹出し管１０より吹き出す空気の流れと汚水Ｗの流れが利用され、特段の駆動装置は使用していない。回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂの部材としては、横断面形状で回転方向側に突出するブレード部材が使用され、ここでは、回転方向側が凸状になるように、直角に屈曲する横断面Ｌ形のアングル部材が使用されている。

次に、本実施例の作用について説明する。
上記曝気装置１において、ブロワーから空気供給管６に所定圧の空気が供給されると、この空気は空気吹出し管１０より上方向に吹き出され、揚水管２内の下部領域の汚水Ｗ中に気泡Ａとなって発生する。気泡Ａは、エアリフト作用により揚水管２内の汚水Ｗを押し上げて上昇流を形成するとともに、揚水管２の下端側開口から曝気槽底面３近傍の水Ｗを吸引する。吸引された汚水Ｗは、揚水管２の中を上昇移動し、この上昇過程で、汚水Ｗと空気Ａは攪拌体１２、１３及び１４により順次攪拌混合される。

まず、揚水管２の下部に流入した汚水Ｗは、揚水管２内の攪拌体１２を上昇する過程で、汚水Ｗの流動作用と気泡Ａの浮上作用により、回転羽根１２Ｂに回転力が付与される。そして、攪拌体１２の回転羽根１２Ｂは軸部材１２Ａを中心に回転し、汚水Ｗと気泡Ａとの攪拌混合を行う。その後、汚水Ｗは揚水管２の中間部、上部と順次移動するが、揚水管２内の攪拌体１３、１４を順次上昇する過程で、汚水Ｗの流動作用と気泡Ａの浮上作用により、各回転羽根１３Ｂ、１４Ｂに回転力が付与される。これにより、攪拌体１３、１４の各回転羽根１３Ｂ、１４Ｂはそれぞれ軸部材１３Ａ、１４Ａを中心に回転し、汚水Ｗと気泡Ａとの攪拌混合を行う。

このように、汚水Ｗが揚水管２の中を上昇する途中で、高さの異なる箇所にて汚水Ｗと気泡Ａとの攪拌混合が段階的に行われるので、汚水Ｗが上昇するにつれて、汚水Ｗ中に溶け込む気泡Ａ、すなわち溶存酸素の量が増大する。この場合、軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａの水平向きは、平面視で水平向きの角度が１２０度だけ順次ずれている。このため、軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａに取り付けられた各回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂは、揚水管２の周方向の異なる領域に対応しているため、各領域を上昇通過する汚水Ｗの水流をそれぞれ受けて回転駆動される。その結果、高さ位置の異なる各回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂは、揚水管２の内周領域における全ての汚水Ｗの水流を回転エネルギーと活用し、回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂの回転効率を著しく向上させる。すなわち、汚水Ｗが揚水管２内の全領域を上昇する過程で、３台の攪拌体１２、１３及び１４によって汚水Ｗと空気Ａとの攪拌混合がより効果的に行われることとなる。

このように本実施例は、空気吹出し管１０によって揚水管２内に空気Ａが送られると同時に、揚水管２内に上方向の汚水Ｗの流れが発生し、この汚水Ｗの上昇力と前記空気Ａの噴出力により、攪拌体１２、１３及び１４の各回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂを回転させて攪拌効果を高めるものである。この場合、攪拌混合機１２、１３及び１４の軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａは、これらの水平向きが平面視で互いに角度１２０度をもってずれており、しかも回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂの横断面形状が回転方向側に凸状を呈している。このため、空気吹出し管１０から噴出する空気Ａの抵抗力が回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂの受圧面に効果的に作用し、回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂは軸部材１２Ａ、１３Ａ、１４Ａを中心に効率よく回転する。これにより、汚水Ｗと空気Ａとの攪拌混合効率が大幅に増大し、汚水Ｗ中の酸素溶解効率も向上する。

本実施例の曝気装置１は、軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａにアングル部材（回転羽根）１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂを回転自在に取り付けるだけで攪拌体１２、１３及び１４を容易に製作でき、曝気装置１の構造が簡単であり、安価に製作できる。また、攪拌体１２、１３及び１４の回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂは、汚水Ｗの流動力と空気Ａの噴出力によって回転するので、回転羽根１２Ｂ、１３Ｂ及び１４Ｂを回転させるための動力源を別途設ける必要がない。さらに、揚水管２内の高さの異なる箇所に攪拌体１２、１３及び１４を設け、且つ、それらの軸部材１２Ａ、１３Ａ及び１４Ａの水平向きを揚水管２の周方向に沿って相いに異なるように配したことにより、汚水Ｗと空気Ａとの攪拌混合が段階的に複数回行われ、汚水Ｗ中の溶存酸素量を大幅に増大させることができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されず、種々の応用変形が可能である。例えば、上記実施例では、各軸部材に４枚の回転羽根を一列に取り付けたが、回転羽根の枚数と列数はこれに限定されず、揚水管の大きさや汚水の処理量などに応じて適宜変更することができる。また、空気吹出し管は揚水管の中心軸に対して傾斜して設けても良い。さらに、回転羽根の形状は長さ方向において直線状ではなく、Ｃ字型またはへ字型などの曲線状に形成することも可能である。

本発明に係る曝気装置を示す断面図である。 本発明に係る曝気装置を示す平面図である。 本発明に係る曝気装置を示す側面図である。 攪拌体を示す平面図である。 攪拌体を示す斜視図である。

符号の説明

１ 曝気装置
２ 揚水管
３ 底面
４ 傾斜型支持バー（支持部材）
６ 空気供給管
７ サポート部材（保持部材）
８ フランジ
９ ブラケット（固定部材）
１０ 空気吹出し管
１２ 攪拌体
１２Ａ 軸部材（水平軸）
１２Ｂ 回転羽根（アングル）
１２Ｃ 軸受け
１３ 攪拌体
１３Ａ 軸部材（水平軸）
１３Ｂ 回転羽根（アングル）
１３Ｃ 軸受け
１４ 攪拌体
１４Ａ 軸部材（水平軸）
１４Ｂ 回転羽根（アングル）
１４Ｃ 軸受け
Ｗ 汚水
Ａ 空気（気泡）

Claims (2)

1. 汚水が上方に流動する揚水管と、揚水管内の下部に空気を送る空気供給管と、揚水管内の汚水を攪拌混合する攪拌体とを備え、攪拌体は、汚水の流れにより水平軸の周りに回転する複数枚の回転羽根を有することを特徴とする汚水処理施設の曝気装置。
2. 攪拌体は、揚水管内において異なる高さ位置に複数設けられ、各攪拌体の水平軸は、平面視で互いに異なる方向を向くように配されていることを特徴とする請求項１記載の汚水処理施設の曝気装置。

Images