JP2020081962A - 攪拌槽 - Google Patents

Abstract

【課題】攪拌性能が高く廉価な攪拌槽を提供する。【解決手段】受け入れた液体を攪拌する嫌気槽２であって、下端４２ａがこの嫌気槽２の底面２ａから離間して配置され、下端４２ａから上方向に向かって延在し、下端４２ａと上端４１ａが開放された第１筒体４と、第１筒体４の内周面４ａよって画定された第１内部空間Ｓ１に流体を吐出する複数の第１吐出口５３ａとを備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、受け入れた液体を攪拌する攪拌槽に関する。

下水および雨水などの汚水を処理する汚水処理施設では、汚水から窒素やリン等を除去するため、好気性の生物処理が行われている。また、近年では、好気性の生物処理の前に嫌気性の生物処理や硝酸等を加えた無酸素状態での生物処理を行うことで効率的に窒素やリン等を除去する高度処理も行われている。各生物処理は、汚水に含まれるごみ、有機分や汚泥が同じ位置に溜まって腐敗してしまわないように、収容した汚水を攪拌する機能を有する攪拌槽において行われる。この攪拌槽には、収容した汚水の中に配置した吐出口から流体を吐出して汚水の循環流を形成することで汚水を攪拌するものがある。また、好気性の生物処理を行う攪拌槽では、空気を供給しつつ汚水を吐出することで空気と汚水を混合させながら汚水の循環流を形成するものがある。この様な好気性の生物処理を行う攪拌槽として、両端が開放された円筒体を、軸方向が垂直になるように攪拌槽の中央部に設置し、その円筒体の上端部分に吐出口を配置して下方に向かってその吐出口から空気と汚水とを吐出することで汚水の循環流を形成する攪拌槽が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。その他、生物処理を行う目的以外でも、例えば２種類以上の流体を混合する目的や、流体中に各種粉末や薬品等を均一に分散させる目的などで攪拌槽が用いられる場合がある。

特開昭６２−８３０９５号公報

しかしながら、この特許文献１に記載された攪拌槽では、円筒体の軸心部分に吐出口を一つ配置し、その吐出口から吐出した流体で攪拌槽全体を攪拌している。このため、高い攪拌性能を得るためには流体を大量に吐出しなければならず、高性能な大容量ポンプ等の高価な設備が必要になるという問題があった。このため、攪拌槽が高価になっていた。

本発明は上記事情に鑑み、攪拌性能が高く廉価な攪拌槽を提供することを目的とする。

上記目的を解決する本発明の攪拌槽は、受け入れた液体を攪拌する攪拌槽であって、
下端がこの攪拌槽の底面から離間して配置され、該下端から上方向に向かって延在し、該下端と上端が開放された筒体と、
前記筒体の内周面よって画定された内部空間に流体を吐出する複数の吐出口とを備えていることを特徴とする。

ここで前記吐出口は、前記内部空間内に配置されたものであってよく、該内部空間の外に配置されたものであってもよい。また、前記吐出口は、液体のみを吐出するものであってもよく、気泡を含有する液体を吐出するものであってもよい。また、気体または気泡を含有する液体を前記内部空間に吐出する気体用吐出口を前記吐出口とは別に設けてもよい。さらに、これらの気泡は、直径が１μｍ以下のナノバブルであってもよい。また、前記筒体は、円筒状をしたものであってもよく、角筒状をしたものであってもよい。また、前記吐出口は、前記下端近傍から上方に向かって液体を吐出するものであってもよく、前記上端近傍から下方に向かって液体を吐出するものであってもよい。

この攪拌槽によれば、前記上端近傍または前記下端近傍の一方に配置された複数の前記吐出口から前記内部空間に流体を吐出することで、一つの吐出口から該内部空間に流体を吐出する場合と比較して、吐出する流体の量が少なくても前記上端または前記下端から前記筒体外部の液体を大量に吸い込んで強い循環流を形成することとができる。これにより、廉価な液体供給手段を用いても攪拌性能が高い攪拌槽を構成できる。

この攪拌槽において、前記複数の吐出口は、前記筒体の軸心に対して放射方向に離れた位置に配置されているものであってもよい。

前記吐出口は、該吐出口毎に周囲の液体を巻き込んで水流を作るので、該吐出口を前記筒体の軸心に対して放射方向に離れた位置に配置することで、該筒体の外部の液体を前記内部空間に吸い込みやすくなる。また、前記吐出口につながる配管またはノズルにおける、前記上端または前記下端を覆う部分が短くてすむので、前記筒体外部から前記内部空間に向かう液体の流れを該配管または該ノズルが阻害しにくくなる。これらにより、大量の液体を前記内部空間に吸い込みやすくなる。

さらに、この攪拌槽において、前記複数の吐出口は、前記筒体の軸心を中心とした円周上に均等間隔に配置されているものであってもよい。

こうすることで、前記吐出口が吐出する液体によって巻き込む周囲の液体の範囲が隣り合う吐出口との間で重複しにくくなるので、広い範囲で周囲の液体を巻き込むことができる。これにより、大量の液体を前記内部空間に吸い込んで強い循環流を形成することができる。

また、この攪拌槽において、前記複数の吐出口は、前記筒体の軸心を中心とした円周方向に傾斜した方向に向かって流体を吐出するものであってもよい。

こうすることで、前記内部空間に渦巻流を形成することができる。渦巻流を形成することで、前記筒体の他端から放出された流体が該筒体の軸心に対する放射方向に広がりやすくなり、前記攪拌槽の隅まで広がった循環流が形成されやすくなる。また、気泡を含有する流体を用いる場合は、気泡が前記筒体の内周面に衝突して細かな気泡に分裂しやすくなるため、気泡の表面積が増えて好気性の生物処理の効率を高めることができる。

また、この攪拌槽において、前記底面から前記下端に向かって突出した突出部を備え、
前記突出部は、突出端に向かうに従って漸次細くなるテーパ部を有するものであってもよい。

前記テーパ部を有する前記突出部を設けることで、該テーパ部に沿って滑らかに前記内部空間に向かう液体の流れが生じる。このため、強い循環流がより形成されやすくなる。

本発明によれば、攪拌性能が高く廉価な攪拌槽を提供することができる。

本発明の一実施形態に相当する嫌気槽および曝気槽を備えた高度処理設備の平面図である。 図１に示した高度処理設備のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は、図１のＢ部拡大図であり、（ｂ）は、図２のＣ部拡大図である。 図２に示した高度処理設備のＤ−Ｄ断面図である。 （ａ）は、図１のＥ部拡大図であり、（ｂ）は、図２のＦ部拡大図である。 図２に示した高度処理設備のＧ−Ｇ断面図である。 （ａ）は、第２実施形態の高度処理設備に設けられた第２攪拌装置における、図５（ａ）と同様の拡大図であり、（ｂ）は、第２実施形態の高度処理設備に設けられた第２攪拌装置における、図５（ｂ）と同様の拡大図である。 第３実施形態の高度処理設備における、図２と同様の断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施形態である攪拌槽は、汚水処理設備に配置され、汚水から窒素やリン等を除去するため、嫌気性の生物処理や無酸素状態での生物処理の後に好気性の生物処理を行う攪拌槽である。

図１は、本発明の一実施形態に相当する嫌気槽および曝気槽を備えた高度処理設備の平面図である。この図１では、天井などがある上側部分を省略して高度処理設備を示している。また、図２は、図１に示した高度処理設備のＡ−Ａ断面図である。

図１に示すように、高度処理設備１は、平面視で長方形をした設備であり、左側壁１１と右側壁１２の間に嫌気性の生物処理を行う嫌気槽２と好気性の生物処理を行う曝気槽３とをそれぞれを複数備えている。これらの嫌気槽２および曝気槽３それぞれは、攪拌槽の一例に相当する。以下、高度処理設備１の短手方向（図１における上下方向）を幅方向と称する。この高度処理設備１は、汚水処理施設において、砂などの混入物が取り除かれた汚水に対して生物処理を行う設備である。この高度処理設備１には、図示しない沈砂池および最初沈殿池において処理された下水および雨水などの汚水が流入してくる。この流入してくる汚水は、液体の一例に相当する。高度処理設備１は、図１における左側から汚水を受け入れる。高度処理設備１が受けれた汚水には、沈砂池等で除去しきれないごみや有機分が含まれている。また、生物処理を行うために、高度処理設備１よりも下流側に設けられた図示しない最終沈殿池から微生物を多く含む活性汚泥が嫌気槽２に供給される。以下、上述のごみと有機分と活性汚泥を合わせて汚泥等と称する。高度処理設備１が受け入れた汚水は、嫌気槽２および曝気槽３それぞれにおいて図１における右側に向かってゆっくりと流れていく（図１に示す直線の矢印参照）。以下、受け入れた汚水の流れにおける上流側を、単に上流側と称し、汚水の流れの下流側を、単に下流側と称する。

高度処理設備１における上流側には、汚水の流れ方向に対して並列に２列で各列に４つずつ、合計で８つの嫌気槽２が設けられている。以下、汚水の流れ方向を長手方向と称する。また、高度処理設備１における下流側には、長手方向に対して並列に２列で各列に２つずつ、合計で４つの曝気槽３が設けられている。各列の間には中央壁１３が形成されており、この中央壁１３によって一方の列の嫌気槽２または曝気槽３が受け入れた汚水は、他方の列の嫌気槽２または曝気槽３に流れ込むことが防止されている。同じ列にある、嫌気槽２どうしの間、曝気槽３どうしの間、および嫌気槽２と曝気槽３の間には仕切壁１４が設けられている。この仕切壁１４によって、同じ列にある、嫌気槽２どうしの間、曝気槽３どうしの間、および嫌気槽２と曝気槽３の間は仕切られている。ただし、仕切壁１４下端部の幅方向中央部分には、流入開口１４ａが形成されている。各列における最も上流側の嫌気槽２が受け入れた汚水は、これらの流入開口１４ａを通過して下流側に流れていく。各列の嫌気槽２および曝気槽３は、中央壁１３を中心として対称形に形成されているので、以下の説明では、図１における下側の列にある嫌気槽２および曝気槽３について説明し、図１における上側の列にある嫌気槽２および曝気槽３の説明は省略する。

上流側から３つ目までの嫌気槽２の長手方向の長さは同一である。上流側から３つ目までの嫌気槽２に対して、嫌気槽２のうち最も下流側に配置された嫌気槽２は、長手方向の長さが長く形成されている。また、２つの曝気槽３の長手方向の長さは同一である。そして、最も下流側に配置された４つの嫌気槽２の長手方向の長さは、曝気槽３の長手方向の長さとほぼ同一である。

上流側から３つ目までの３つの嫌気槽２それぞれは、第１筒体４と、第１流体供給部５と、その第１流体供給部５に汚水を供給するための第１供給管６を備えている。以下、第１筒体４と第１流体供給部５と第１供給管６とをあわせて第１攪拌装置Ｋ１と称する。第１筒体４と第１流体供給部５は、上流側から３つ目までの嫌気槽２の平面視における中央部に配置されている。最も下流側に配置された嫌気槽２および２つの曝気槽３それぞれは、第２筒体７と、第２流体供給部８と、その第２流体供給部８に汚水を供給するための第２供給管９を備えている。以下、第２筒体７と第２流体供給部８と第２供給管９とをあわせて第２攪拌装置Ｋ２と称する。第２筒体７と第２流体供給部８は、最も下流側の嫌気槽２の平面視における中央部と、曝気槽３の平面視における中央部に配置されている。第１流体供給部５および第２流体供給部８に供給される汚水は、高度処理設備１内に配置された不図示のポンプから吸い上げられた汚水である。この第１流体供給部５および第２流体供給部８供給される汚水は、流体の一例に相当する。

図２に示すように、上流側から３つ目までの嫌気槽２に配置された第１筒体４は、嫌気槽２の下側部分に、嫌気槽２の底面２ａから離間して配置されている。最も下流側に配置された嫌気槽２に配置れた第２筒体７は、嫌気槽２の下側部分に、嫌気槽２の底面２ａから離間して配置されている。また、２つの曝気槽３に配置された第２筒体７は、曝気槽３の下側部分に、曝気槽３の底面３ａから離間して設置されている。なお、第１筒体４の下端４２ａ（図３（ｂ）参照）の高さは、第２筒体７の下端７２ａ（図５（ｂ）参照）の高さと同一である。図２には、嫌気槽２の通常時の水位である標準水位ＷＬも示されている。第１筒体４の下端４２ａの高さおよび第２筒体７の下端７２ａの高さは、この標準水位ＷＬの略１／６である。第１筒体４の下端４２ａおよび第２筒体７の下端７２ａは、底面２ａ，３ａから１００ｍｍ以上、上にあることが望ましい。１００ｍｍ未満では、第１筒体４の下端４２ａおよび第２筒体７の下端７２ａと嫌気槽２の底面２ａとが近くなりすぎて、それらの下端４２ａ、７２ａ周辺から、後述する第１内部空間Ｓ１（図３（ａ）参照）に汚水を吸い込みにくくなる。また、第１筒体４の上端の高さは、標準水位ＷＬの略１／３であり、第２筒体７の上端７１ａ（図５（ｂ）参照）の高さは、標準水位ＷＬの略２／５である。第１筒体４の上端および第２筒体７の上端７１ａは、標準水位ＷＬから５００ｍｍ以上、下にあることが望ましい。５００ｍｍ未満では、後述する第１吐出口５３ａ（図３（ａ）参照）または第２吐出口８３ａ（図５（ａ）参照）から汚水を吐出した時に、水面に達する汚水の流れが強くなって大気中に噴出した汚水が空気を引き込み、汚水に空気が混入してしまう虞がある。上流側から３つ目までの嫌気槽２に設けられた第１攪拌装置Ｋ１は同一の構成をしているので、以下の説明では最も上流側の嫌気槽２に設けられた第１攪拌装置Ｋ１について説明し、上流側から２つ目および３つ目の嫌気槽２に設けられた第１攪拌装置Ｋ１の説明は省略する。

図３（ａ）は、図１のＢ部拡大図である。この図３（ａ）は第１筒体および第１流体供給部の平面図に相当する。また、図３（ｂ）は、図２のＣ部拡大図である。この図３（ｂ）は、第１筒体および第１流体供給部の正面図に相当する。

図３（ｂ）に示すように、第１筒体４は、その下端４２ａから上方向に向かって延在し、下端４２ａと上端４１ａが開放された円筒状をしている。つまり、第１筒体４は、軸方向が垂直方向の、両端が開放された円筒体である。ただし、第１筒体４は、角筒体であってもよく、断面が楕円状の筒体であってもよい。第１筒体４は、その上端４１ａ部分に、上端４１ａに向かうに従って第１筒体４の延在方向と直交する放射方向に漸次広がった形状をした第１上端拡径部４１を有している。また、第１筒体４は、その下端４２ａ部分に、下端４２ａに向かうに従って第１筒体４の延在方向と直交する放射方向に漸次広がった形状をした第１下端拡径部４２を備えている。この第１筒体４は、板厚６ｍｍのステンレス鋼板を円筒状に成形したものである。第１筒体４の上端４１ａと下端４２ａの内径は、共に９８８ｍｍである。また、第１筒体４のうち第１上端拡径部４１と第１下端拡径部４２を除く部分の内径は７８８ｍｍである。図３（ａ）に示すように、第１筒体４の内周面４ａによって第１内部空間Ｓ１が画定されている。

図３（ｂ）に示すように、第１筒体４の外周面４ｂには、第１保持片４３が溶接によって固定されている。嫌気槽２の底面２ａには、コンクリート製の台座２１が形成されている。この台座２１には、脚体２２がアンカーボルトによって固定されている。第１保持片４３は、脚体２２の上端部にボルトによって固定されている。すなわち、第１筒体４は、脚体２２によって嫌気槽２の平面視における中央部分に固定されている。

図３（ａ）に示すように、第１流体供給部５は、第１流体受入口５１と、第１環状供給管５２と、４つの第１ノズル５３とを備えている。なお、第１ノズル５３の数は、嫌気槽２と第１筒体４の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。第１流体受入口５１には、第１供給管６が接続されている。第１供給管６内を通して供給される汚水は、第１流体受入口５１を通過して第１環状供給管５２内に供給される。第１環状供給管５２は、平面視で略８角形をした管である。第１環状供給管５２を環状にすることで、一つの第１流体受入口５１を設けるだけで、４つの第１ノズル５３に汚水を供給できる。第１環状供給管５２は、平面視で第１筒体４の軸心４ｃと同じ位置に幾何中心を有する。また、第１環状供給管５２は、第１筒体４の外側に、第１筒体４とは離間して配置されている。換言すれば、第１環状供給管５２の内接円よりも第１筒体４の下端４２ａで形成される円の方が小さい。第１環状供給管５２と第１筒体４を離間して配置することで、第１筒体４外部から第１内部空間Ｓ１内に向かう汚水の流れが阻害されにくくなる。なお、嫌気槽２の底面２ａから上方に向かって突出し、第１環状供給管５２の下端部に接触した不図示の支持体に支持されることで、第１環状供給管５２は、嫌気槽２の底面２ａから離間した所定の位置に保持されている。

第１環状供給管５２には、内周方向に向かって等間隔に４つの第１分岐部５２１が形成されている。各第１分岐部５２１の先端には、第１ノズル５３が接続されている。第１ノズル５３の先端には第１吐出口５３ａが形成されている。第１ノズル５３は、Ｌ字状をした丸パイプの先端部分を扁平状につぶして形成されたものである。第１ノズル５３は、丸パイプを扁平状につぶして形成されてるので、第１ノズル５３を通過して第１吐出口５３ａから吐出される汚水の吐出圧を高めることができる。また、第１ノズル５３は、丸パイプをつぶすだけで作製できるので作製が容易である。第１ノズル５３の後端側は、第１筒体４の軸心４ｃに向かって延びている。また、第１ノズル５３の先端側は、上方に向かって延びている。換言すれば、第１ノズル５３の先端側は垂直方向に延在している。

第１吐出口５３ａは、略楕円形状をしている。この第１吐出口５３ａは、第１筒体４の円周方向に長軸を有し、第１筒体４の径方向に短軸を有するように形成されている。図３（ｂ）に示すように、第１ノズル５３の先端側部分は、第１筒体４の下端４２ａから第１内部空間Ｓ１内に入り込んでいる。従って、第１吐出口５３ａは、第１筒体４の下端４２ａ近傍であって、第１内部空間Ｓ１内に配置されている。第１環状供給管５２内に供給された汚水は、４つの第１ノズル５３に形成された第１吐出口５３ａそれぞれから、第１内部空間Ｓ１に吐出される。ただし、第１吐出口５３ａは、第１内部空間Ｓ１に汚水を吐出できる範囲であれば第１内部空間Ｓ１内に配置されていなくてもよく、例えば第１筒体４の下端４２ａで構成される面上に配置されていてもよい。すなわち、第１吐出口５３ａは、第１筒体４の下端４２ａ近傍に配置されていることが好ましい。なお、第１吐出口５３ａを第１内部空間Ｓ１の外側であって第１内部空間Ｓ１から遠く離れた位置に配置すると、第１内部空間Ｓ１に向かって吐出した汚水の一部が第１内部空間Ｓ１に流れ込まない虞がある。このため、第１吐出口５３ａを第１内部空間Ｓ１の外側に配置する場合、第１吐出口５３ａは第１筒体４の下端４２ａに近接させて配置することが望ましく、第１内部空間Ｓ１内または第１筒体４の下端４２ａで構成される面上に配置することがより望ましい。

図３（ａ）に示すように、第１吐出口５３ａは全て、第１筒体４の軸心４ｃに対して放射方向に離れた位置に配置されている。第１吐出口５３ａから汚水を吐出すると、４つの第１吐出口５３ａそれぞれの位置において、周囲の汚水を巻き込んだ水流が発生する。第１筒体４の軸心４ｃから離れた位置に第１吐出口５３ａを配置することで、広範囲の汚水を巻き込むことができるので、各第１筒体４の外側にある汚水を巻き込みやすくなり、大量の汚水を第１内部空間Ｓ１内に吸い込むことができる。さらに、第１筒体４の軸心４ｃに向かって延びることで第１筒体４の下端４２ａを覆ってしまう第１ノズル５３の後端側の長さが短くてすむので、第１筒体４外部から第１内部空間Ｓ１内に向かう汚水の流れが阻害されにくくなる。これらにより、より大量の汚水を第１内部空間Ｓ１内に吸い込むことができる。また、本実施形態における４つの第１吐出口５３ａは、第１筒体４の軸心４ｃを中心とした円周状に均等間隔に配置されている。このため、４つの第１吐出口５３ａそれぞれが巻き込む周囲の汚水の範囲が重複しにくくなるので、周囲の液体を広範囲で巻き込むことができる。これにより、大量の汚水を第１内部空間Ｓ１内に吸い込むことができる。

図４は、図２に示した高度処理設備のＤ−Ｄ断面図である。この図４では、第１供給管の中間部分を簡略化して示している。

図４に示すように、第１供給管６は、嫌気槽２の下方において水平方向に延在し、右側壁１２の近傍で９０度屈曲して右側壁１２に沿って嫌気槽２の上方に向かって延在している。この第１供給管６には、嫌気槽２よりも上方に延びた部分に第１汚水流量調整弁６１および第１汚水電動弁６２が設置されている。この第１供給管６は、高度処理設備１内に配置された不図示のポンプに接続されている。不図示のポンプが吸い上げた汚水は、第１汚水電動弁６２が開放された状態では、第１供給管６および第１環状供給管５２を通して第１ノズル５３に供給され、第１ノズル５３に設けられた第１吐出口５３ａから吐出される。なお、仕切壁１４の上部には、流入開口１４ａと同様に、汚水が通過可能な上部流入口１４ｂが２つ設けられている。嫌気槽２の標準水位ＷＬは、この上部流入口１４ｂの下端よりも少し上に位置している。

次に、第２攪拌装置Ｋ２について説明する。第２攪拌装置Ｋ２は、機能としては第１攪拌装置Ｋ１と同様であるため第１攪拌装置Ｋ１と重複する説明もあるが、重複する部分も含めて説明する。

図５（ａ）は、図１のＥ部拡大図である。この図５（ａ）は第２筒体および第２流体供給部の平面図に相当する。また、図５（ｂ）は、図２のＦ部拡大図である。この図４（ｂ）は、第２筒体および第２流体供給部の正面図に相当する。

最も下流側に配置された曝気槽３に設けられた第２攪拌装置Ｋ２と、２つの曝気槽３にそれぞれ設けられた第２攪拌装置Ｋ２は、後述するナノバブル水の供給有無を除いて同一の構成をしているので、以下の説明では最も下流側に配置された曝気槽３に設けられた第２攪拌装置Ｋ２について説明し、下流側から２番目に配置された曝気槽３に設けられた第２攪拌装置Ｋ２と、最も下流側に配置された嫌気槽２に設けられた第２攪拌装置Ｋ２の説明は省略する。

図５（ｂ）に示すように、第２筒体７は、下端から上方向に向かって延在し、下端７２ａと上端７１ａが開放された円筒状をしている。つまり、第２筒体７は、軸方向が垂直方向の、両端が開放された円筒体である。ただし、第２筒体７は、角筒体であってもよく、断面が楕円状の筒体であってもよい。第２筒体７は、その上端部分に、上端に向かうに従って第２筒体７の延在方向と直交する放射方向に漸次広がった形状をした第２上端拡径部７１を有している。また、第２筒体７は、その下端部分に、下端に向かうに従って第２筒体７の延在方向と直交する放射方向に漸次広がった形状をした第２下端拡径部７２を備えている。この第２筒体７は、板厚６ｍｍのステンレス鋼板を円筒状に成形したものである。第２筒体７の上端７１ａと下端７２ａの内径は、共に１４８８ｍｍである。また、第２筒体７のうち第２上端拡径部７１と第２下端拡径部７２を除く部分の内径は１２８８ｍｍである。図３（ａ）に示すように、第２筒体７の内周面７ａによって第２内部空間Ｓ２が画定されている。

図５（ｂ）に示すように、第２筒体７の外周面７ｂには、第２保持片７３が溶接によって固定されている。曝気槽３の底面３ａには、コンクリート製の台座３１が形成されている。この台座３１には、脚体３２がアンカーボルトによって固定されている。第２保持片７３は、脚体３２の上端部にボルトによって固定されている。すなわち、第２筒体７は、脚体３２によって曝気槽３の平面視における中央部分に固定されている。

図５（ａ）に示すように、第２流体供給部８は、第２流体受入口８１と、第２環状供給管８２と、６つの第２ノズル８３とを備えている。なお、第２ノズル８３の数は、曝気槽３と第２筒体７の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。第２流体受入口８１には、第２供給管９が接続されている。第２供給管９内を通して供給される汚水は、第２流体受入口８１を通過して第２環状供給管８２内に供給される。第２環状供給管８２は、平面視で略６角形をした管である。第２環状供給管８２を環状にすることで、一つの第２流体受入口８１を設けるだけで、６つの第２ノズル８３に汚水を供給できる。第２環状供給管８２は、平面視で第２筒体７の軸心７ｃと同じ位置に幾何中心を有する。また、第２環状供給管８２は、第２筒体７の外側に、第２筒体７とは離間して配置されている。換言すれば、第２環状供給管８２の内接円よりも第２筒体７の下端７２ａで形成される円の方が小さい。第２環状供給管８２と第２筒体７を離間して配置することで、第２筒体７外部から第２内部空間Ｓ２内に向かう汚水の流れが阻害されにくくなる。なお、曝気槽３の底面３ａから上方に向かって突出し、第２環状供給管８２の下端部に接触した不図示の支持体に支持されることで、第２環状供給管８２は、曝気槽３の底面３ａから離間した所定の位置に保持されている。

第２環状供給管８２には、内周方向に向かって等間隔に６つの第２分岐部８２１が形成されている。各第２分岐部８２１の先端には、第２ノズル８３が接続されている。第２ノズル８３の先端には第２吐出口８３ａが形成されている。第２ノズル８３は、Ｌ字状をした丸パイプの先端部分を扁平状につぶして形成されたものである。第２ノズル８３は、丸パイプを扁平状につぶして形成されてるので、第２ノズル８３を通過して第２吐出口８３ａから吐出される汚水の吐出圧を高めることができる。また、第２ノズル８３は、丸パイプをつぶすだけで作製できるので作製が容易である。第２ノズル８３の後端側は、第２筒体７の軸心７ｃに向かって延びている。また、第２ノズル８３の先端側は、上方に向かって延びている。換言すれば、第２ノズル８３の先端側は垂直方向に延在している。

第２吐出口８３ａは、略楕円形状をしている。この第２吐出口８３ａは、第２筒体７の円周方向に長軸を有し、第２筒体７の径方向に短軸を有するように形成されている。図５（ｂ）に示すように、第２ノズル８３の先端側部分は、第２筒体７の下端７２ａから第２内部空間Ｓ２内に入り込んでいる。従って、第２吐出口８３ａは、第２筒体７の下端７２ａ近傍であって、第２内部空間Ｓ２内に配置されている。第２環状供給管８２内に供給された汚水は、６つの第２ノズル８３に形成された第２吐出口８３ａそれぞれから、第２内部空間Ｓ２に吐出される。ただし、第２吐出口８３ａは、第２内部空間Ｓ２に汚水を吐出できる範囲であれば第２内部空間Ｓ２内に配置されていなくてもよく、例えば第２筒体７の下端７２ａで構成される面上に配置されていてもよい。すなわち、第２吐出口８３ａは、第２筒体７の下端７２ａ近傍に配置されていることが好ましい。なお、第２吐出口８３ａを第２内部空間Ｓ２の外側であって第２内部空間Ｓ２から遠く離れた位置に配置すると、第２内部空間Ｓ２に向かって吐出した汚水の一部が第２内部空間Ｓ２に流れ込まない虞がある。このため、第２吐出口８３ａを第２内部空間Ｓ２の外側に配置する場合、第２吐出口８３ａは第２筒体７の下端７２ａに近接させて配置することが望ましく、第２内部空間Ｓ２内または第２筒体７の下端７２ａで構成される面上に配置することがより望ましい。

図５（ａ）に示すように、６つの第２吐出口８３ａは全て、第２筒体７の軸心７ｃに対して放射方向に離れた位置に配置されている。第２吐出口８３ａから汚水を吐出すると、６つの第２吐出口８３ａそれぞれの位置において、周囲の汚水を巻き込んだ水流が発生する。第２筒体７の軸心７ｃから離れた位置に第２吐出口８３ａを配置することで、広範囲の汚水を巻き込むことができるので、各第２筒体７の外側にある汚水を巻き込みやすくなり、大量の汚水を第２内部空間Ｓ２内に吸い込むことができる。さらに、第２筒体７の軸心７ｃに向かって延びることで第２筒体７の下端７２ａを覆ってしまう第２ノズル８３の後端側の長さが短くてすむので、第２筒体７外部から第２内部空間Ｓ２内に向かう汚水の流れが阻害されにくくなる。これらにより、より大量の汚水を第２内部空間Ｓ２内に吸い込ませることができる。また、本実施形態における６つの第２吐出口８３ａは、第２筒体７の軸心７ｃを中心とした円周状に均等間隔に配置されている。このため、６つの第２吐出口８３ａそれぞれが巻き込む周囲の汚水の範囲が重複しにくくなるので、周囲の液体を広範囲で巻き込むことができる。これにより、大量の汚水を第２内部空間Ｓ２内に吸い込むことができる。

図６は、図２に示した高度処理設備のＧ−Ｇ断面図である。この図６では、第２供給管の中間部分を簡略化して示している。

図６に示すように、第２供給管９は、曝気槽３の下方において水平方向に延在し、右側壁１２の近傍で９０度屈曲して右側壁１２に沿って曝気槽３の上方に向かって延在している。この第２供給管９は、曝気槽３よりも上方に延びた部分で分岐している。分岐した一方の第２供給管９は、高度処理設備１内に配置された不図示のポンプに接続されている。不図示のポンプが吸い上げた汚水は、第２供給管９および第２環状供給管８２を通して第２ノズル８３に供給され、第２ノズル８３に設けられた第２吐出口８３ａから吐出される。この分岐した一方の第２供給管９には、第２汚水流量調整弁９１および第２汚水電動弁９２が設置されている。分岐した他方の第２供給管９には、ナノバブル水の供給装置が接続されている。ナノバブル水は、直径が１μｍ以下のナノバブルを含有する水である。この分岐した他方の第２供給管９には、第２バブル量調整弁９３および第２バブル水電動弁９４が設置されている。なお、曝気槽３に設けられた第２攪拌装置Ｋ２では、第２汚水電動弁９２および第２バブル水電動弁９４はメンテンナンス時などの特殊な状況を除く通常時は開放状態になっているが、嫌気槽２に設けられた第２攪拌装置Ｋ２では、第２バブル水電動弁９４は常時閉塞状態になっている。また、嫌気槽２を曝気槽３に切り替えたい場合には、第２バブル水電動弁９４を閉塞状態から開放状態に状態変化させるだけで、嫌気槽２から曝気槽３に切り替えることができる。曝気槽３においては、ナノバブル水が混入した汚水が流体の一例に相当する。

次に、第１吐出口５３ａまたは第２吐出口８３ａから汚水を吐出させときの作用について主に図４および図６を用いて説明する。嫌気槽２および曝気槽３では、メンテンナンス時などの特殊な状況を除き、常に第１吐出口５３ａまたは第２吐出口８３ａから汚水を吐出させている。以下、第１吐出口５３ａまたは第２吐出口８３ａのうちの一方を指して第１吐出口５３ａ等と称する。第１吐出口５３ａ等から吐出された汚水は、周囲の汚水を巻き込みながら第１筒体４内または第２筒体７内を上方に向かって流れていき、上端４１ａ、７１ａよりも上方では図４および図６に曲線の矢印で示したように嫌気槽２および曝気槽３の周辺側に向かって広がっていく。これにより、嫌気槽２および曝気槽３の平面視における中央では上方への流れが発生し、嫌気槽２および曝気槽３の平面視における周辺部では下方への流れが発生し、全体として循環流が形成される。このとき、第１吐出口５３ａおよび第２吐出口８３ａから吐出される汚水の吐出流速は、２ｍ／ｓｅｃ以上３２ｍ／ｓｅｃ以下が好ましい。吐出流速が２ｍ／ｓｅｃ未満だと、形成される嫌気槽２および曝気槽３内の循環流が弱く、汚泥等を循環させることができなくなってしまう虞がある。吐出流速が３２ｍ／ｓｅｃを超えると、循環流の流れが強くなりすぎて、水面に達した汚水が周囲に飛び散ってしまう。また、嫌気槽２では、水面に達した汚水が空気を引き込んで汚水に空気が供給されてしまうという問題も生じる。

次に、第２実施形態の高度処理設備について説明する。これより後の説明では、これまで説明した構成要素の名称と同じ名称の構成要素には、これまで用いた符号を付して説明し、重複する説明は省略することがある。

図７（ａ）は、第２実施形態の高度処理設備に設けられた第２攪拌装置における、図５（ａ）と同様の拡大図であり、図７（ｂ）は、第２実施形態の高度処理設備に設けられた第２攪拌装置における、図５（ｂ）と同様の拡大図である。

図７（ａ）および図７（ｂ）に示す第２攪拌装置Ｋ２は、先の実施形態に示した第２攪拌装置Ｋ２とは、第２吐出口８３ａから吐出される汚水の向きが異なる。図７（ｂ）に示すように、第２ノズル８３の先端側は、垂直方向に対して第２筒体７の軸心７ｃを中心とした円周方向に４５度傾斜している。このため、第２吐出口８３ａからは、円周方向に４５度傾斜した角度で汚水が吐出される。吐出された汚水は、図７（ｂ）において２点鎖線の矢印で示したように、周囲の汚水を巻き込みつつ、第２筒体７の内周面７ａに沿って斜め４５度にらせん状に上昇し、第２内部空間Ｓ２に渦巻流を形成する。渦巻流は遠心力を有するため、第２筒体７の上端７１ａを超えた後は第２筒体７の軸心７ｃに対する放射方向に拡がりやすい。これにより曝気槽３の周辺部の隅々まで広がった循環流が形成されやすくなる。また、第２内部空間Ｓ２内をらせん状に上昇している過程で、ナノバブルなどの気泡は第２筒体７の内周面７ａに衝突してさらに細かな気泡に分裂する。分裂することで気泡の表面積が増えるので、好気性の生物が気泡に触れる量が増え、生物処理の効率を高めることができる。なお、第２吐出口８３ａから吐出される汚水の向きは、第２筒体７の上端７１ａに向かう渦巻流が生成される角度であれば何度でも構わない。また、この図７（ａ）および図７（ｂ）に示す第２攪拌装置Ｋ２の考え方は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示した第１攪拌装置Ｋ１にも適用できる。

次に、第３実施形態の高度処理設備について説明する。図８は、第３実施形態の高度処理設備における、図２と同様の断面図である。

図８に示す高度処理設備１は、先の実施形態に示した高度処理設備１とは、嫌気槽２の底部に第１突出部２５を設けている点と、曝気槽３の底部に第２突出部３５を設けている点が異なる。図８に示すように、嫌気槽２には、その底面２ａから第１筒体４の下端４２ａに向かって突出した第１突出部２５が形成されている。この第１突出部２５は、突出端２５ａが平坦面に形成されている。また、第１突出部２５の側面２５ｂはテーパ状に形成されている。すなわち、第１突出部２５は、突出端２５ａに向かうに従って漸次細くなるテーパ部を有している。側面２５ｂにテーパ部を有する第１突出部２５を設けることで、嫌気槽２の底部には、テーパ部に沿った液体の流れが生じる。このため、第１筒体４よりも下方に形成される循環流の流れが第１筒体４の下端４２ａに向かって滑らかになる。

同様に、曝気槽３にも、その底面３ａから第２筒体７の下端７２ａに向かって突出した第２突出部３５が形成されている。この第２突出部３５は、突出端３５ａが平坦面に形成されている。また、第２突出部３５は、突出端３５ａに向かうに従って漸次細くなるテーパ部を有している。この第２突出部３５によっても、上述の第１突出部２５と同じ効果がある。

本発明は上述の実施形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形を行うことが出来る。たとえば、本実施形態では、曝気槽３において、第２供給管９を分岐させて汚水とナノバブル水とを第２供給管９内で混合させて第２吐出口８３ａから吐出しているが、第２吐出口８３ａからは汚水のみを吐出させ、第２吐出口８３ａとは別に、ナノバブル水等の気泡が含まれる液体または気体のみを吐出する別の吐出口を第２筒体７の下端７２ａ近傍に配置してもよい。また、上述の実施形態では、第１吐出口５３ａは、上方に向かって汚水を吐出していたが、下方に向かって汚水を吐出する態様としてもよい。この態様において、第１吐出口５３ａは、第１内部空間Ｓ１の上端４１ａ近傍に配置されいていることが望ましく、第１内部空間Ｓ１内または第１筒体４の上端４１ａで構成される面上に配置されていていることがより望ましい。同様に、第２吐出口８３ａは、下方に向かって汚水を吐出する態様としてもよい。この態様において、第２吐出口８３ａは、第２内部空間Ｓ２の上端７１ａ近傍に配置されいていることが望ましく、第２内部空間Ｓ２内または第２筒体７の上端７１ａで構成される面上に配置されていていることがより望ましい。また、嫌気槽２や曝気槽３以外にも、２種類以上の流体を混合するための攪拌槽や、流体中に各種粉末や薬品等を均一に分散させるための攪拌槽等に第１攪拌装置Ｋ１または第２攪拌装置Ｋ２を設置してもよい。

以上説明した実施形態によれば、複数の第１吐出口５３ａを配置し、それぞれの第１吐出口５３ａから第１内部空間Ｓ１に汚水を吐出することで、単一の吐出口から汚水を吐出する場合と比較して、吐出する汚水の量が少なくても第１筒体４外部の汚水を吸い込んで強い循環流を形成することができる。また、同様に複数の第２吐出口８３ａから第２内部空間Ｓ２に汚水を吐出することで、吐出する汚水の量が少なくても第２筒体７外部の汚水を吸い込んで強い循環流を形成することができる。これらにより、廉価なポンプを用いても攪拌性能が高い攪拌槽を構成することができる。

なお、以上説明した実施形態の記載それぞれにのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を、実施形態に適用してもよい。

１ 高度処理設備
２ 嫌気槽
３ 曝気槽
４ 第１筒体
４ａ、７ａ 内周面
７ 第２筒体
５３ａ 第１吐出口
８３ａ 第２吐出口
Ｓ１ 第１内部空間
Ｓ２ 第２内部空間

Claims (5)

1. 受け入れた液体を攪拌する攪拌槽であって、
   下端がこの攪拌槽の底面から離間して配置され、該下端から上方向に向かって延在し、該下端と上端が開放された筒体と、
   前記筒体の内周面よって画定された内部空間に流体を吐出する複数の吐出口とを備えていることを特徴とする攪拌槽。
2. 前記複数の吐出口は、前記筒体の軸心に対して放射方向に離れた位置に配置されているものであることを特徴とする請求項１記載の攪拌槽。
3. 前記複数の吐出口は、前記筒体の軸心を中心とした円周上に均等間隔に配置されているものであることを特徴とする請求項２に記載の攪拌槽。
4. 前記複数の吐出口は、前記筒体の軸心を中心とした円周方向に傾斜した方向に向かって流体を吐出するものであることを特徴とする請求項２または３に記載の攪拌槽。
5. 前記底面から前記下端に向かって突出した突出部を備え、
   前記突出部は、突出端に向かうに従って漸次細くなるテーパ部を有するものであることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項記載の攪拌槽。