JP2020110763A

JP2020110763A - 導水路装置

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Publication number: JP2020110763A
Application number: JP2019003422A
Authority: JP
Inventors: 敬一廣上; Keiichi Hirogami
Original assignee: Aquatrim Co Ltd
Current assignee: Aquatrim Co Ltd
Priority date: 2019-01-11
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2020-07-27
Anticipated expiration: 2039-01-11
Also published as: JP6604676B1

Abstract

【課題】排水処理施設等の水槽内の活性汚泥に満遍なく酸素を供給できる導水路装置を提供することを課題とする。【解決手段】水槽内に設置する水中撹拌曝気装置の水取入口への水流の流路を規制する導水路装置であって、一端側の開口部を前記水中撹拌曝気装置の水取入口近傍に配設し、他端側の開口部を前記水槽の周壁近傍に配設したパイプ状の予め定めた数の導水配管と、前記導水配管の一端側の開口部からの流動してきた水流を前記水取入口に流入させる流路規制手段と、を備える導水路装置により課題解決できた。【選択図】図１

Description

本発明は、排水処理施設等の水槽内に設置して、撹拌曝気する水中撹拌曝気装置に取り入れる水の水槽内の流路を規制する導水路装置に関するものである。

特許文献１には、シャフトがモータケーシングから下方に突出するように該モータケーシングに収納されたモータと、該モータケーシングの下側に設けられて該モータケーシングを固定支持するとともに該モータのシャフトを回転自在に支持する支持部材と、該支持部材の下方において該シャフトに固定され、被処理液を上方から吸引する駆動力を発生させる羽根車とを備える本体部と、所定の気体を供給する給気管と、該羽根車を収納するとともに、吸引した被処理液を該給気管からの該気体と撹拌混合させて噴出する流路を区画形成するケーシング部とを備えた曝気装置において、上記本体部と上記ケーシング部とは、上記支持部材の一部が外方に延びて構成された取付用アーム部によって取付固定されている曝気装置が開示されている。

特許第３９４８８０８号公報

特許文献１の曝気装置に流入させる水槽内の水の吸込口が、曝気装置の下方に設けられた噴出ケーシングから気泡と水流とが噴出する部位のすぐ上方に位置するため、噴出した気泡と水流がまっすぐ上昇してすぐ前記水の吸込口に吸い込まれる。このため、気泡と溶解した酸素を多く含む水が水槽内全体に広がらず、曝気装置周辺の酸素濃度が高い領域と、曝気装置から遠くて酸素濃度が低い領域が生じ、排水処理の効率低下を招き、曝気装置内に取り込まれる酸素濃度の高い水は酸素溶解効率の低下を招き、エネルギー効率の低下を起こすという問題があった。

本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、排水処理施設等の水槽内全体に満遍なく高効率に酸素を供給できる導水路装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の導水路装置は、水槽内に設置する水中撹拌曝気装置の水取入口への水流の流路を規制する導水路装置であって、一端側の開口部を前記水中撹拌曝気装置の水取入口近傍に配設可能で、他端側の開口部を前記水中撹拌曝気装置の水取入口から離隔した水槽内の領域に配設可能なパイプ状の予め定めた数の導水配管と、前記水中撹拌曝気装置の近傍の水流を遮断可能で、前記導水配管の他端側の開口部から流入してきた水流を前記水取入口に誘導可能な流路規制手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の導水路装置は、請求項１において、前記流路規制手段が、前記水中撹拌曝気装置の水取入口から上部を覆う状態で覆設可能な筐体からなり、前記筐体の壁面に設けた予め定めた前記導水配管の数と同数の穴の周縁部に前記導水配管の一端側の開口部の周縁部を接続させたことを特徴とする。

本発明の導水路装置は、水中撹拌曝気装置の水取入口と、気泡と水流を噴出させる噴出口とを平面視で離隔させたことにより、常に水槽内の微生物により酸素を消費され酸素濃度の低下した水を水取入口から吸い込み、水中撹拌曝気装置内で撹拌して、空気と混合させて酸素濃度を高めて、気泡とともに噴出口から噴出させることにより、水槽内の酸素濃度をより効率よく均一化することができた。また、従来では横長水槽等の水槽において、水中撹拌曝気装置から遠く離隔した領域における水の酸素濃度を高めることが困難であったが、本発明により、水中撹拌曝気装置周囲も含めて、水中撹拌曝気装置から遠く離隔した領域における水の酸素濃度も高めることができた。

水中撹拌曝気装置の水取入口を囲繞する筐体を設けたことにより、水中撹拌曝気装置の噴出口から噴出した酸素濃度の高い水を水取入口に吸い込まないようにすることができ、前記水中撹拌曝気装置の噴出口から噴出した酸素濃度の高い水を水槽内全体に拡散させることができた。

排水処理施設等の水槽の形状は、平面視で横長形状又は正方形状等の形状があるがいずれの形状であっても、水中撹拌曝気装置から離隔した領域の酸素濃度が低い水を水中撹拌曝気装置の水取入口に吸い込ませることができた。

本発明の導水路装置を取り付けた水中撹拌曝気装置を水槽内に設置した使用状態の説明図である。本発明の導水路装置の概要説明図である。図２において導水路装置内や水中撹拌曝気装置内における水や圧縮空気の流れをみえるようにした空気と水の流れの説明図である。なお、流れを見やすくするために水中撹拌曝気装置の一部の構成要素を省略している。本発明の導水路装置を取り付けた水中撹拌曝気装置の噴出した気泡及び水の流れの側面視における説明図である。従来の水中撹拌曝気装置を水槽内に設置した使用状態の説明図である。従来の水中撹拌曝気装置の噴出した気泡及び水の流れの側面視における説明図である。横長水槽に設置した導水路装置を取り付けた水中撹拌曝気装置から噴出した気泡と水の流れの平面視における説明図である。正方形水槽に設置した導水路装置を取り付けた水中撹拌曝気装置から噴出した気泡と水の流れの平面視における説明図で、（ａ）が導水配管を４本にして水の吸入口を角に向けて設置した場合における噴出した気泡及び水の流れの説明図であり、（ｂ）が導水配管を４本にして水の吸入口を側壁中央部に向けて設置した場合における噴出した気泡及び水の流れの説明図である。本発明の導水路装置の概要斜視図で、（ａ）は導水配管が２本の場合を示し、（ｂ）は導水配管が４本の場合を示し、（ｃ）が（ｂ）におけるＡ−Ａ断面を示す図である。

水中撹拌曝気装置は、排水９が貯留された排水処理施設等の水槽５内に設置して、水と空気を接触させ水に酸素を溶解させて水槽５内に酸素を含む水を噴出させて、活性汚泥（好気性微生物）に有機物を酸化分解させるための酸素を供給する装置である。しかし、前記水槽５内全体には酸素を含む水が行き渡っていないという問題があった。

本発明の導水路装置１は、図１〜図４に示すように、水槽５内に設置する水中撹拌曝気装置４の水取入口６への水流の流路を規制する導水路装置１であって、一端側の開口部を前記水中撹拌曝気装置４の水取入口６近傍に配設可能で、他端側の開口部を前記水中撹拌曝気装置４の水取入口６から離隔した水槽５内の領域に配設可能なパイプ状の予め定めた数の導水配管２と、前記水中撹拌曝気装置４の近傍の水流を遮断可能で、前記導水配管２の他端側の開口部から流入してきた水流を前記水取入口６に誘導可能な流路規制手段３と、を備える。

そして、図２、図３に示すように、前記流路規制手段３が、前記水中撹拌曝気装置４の水取入口６から上部を覆う状態で覆設可能な筐体からなり、前記筐体の壁面に設けた予め定めた前記導水配管２の数と同数の穴の周縁部に前記導水配管２の一端側の開口部の周縁部を接続させている。

まず、導水配管２について説明する。前記導水配管２は、図２や図９に示すように、パイプ状の長尺状の配管であって、一端側の開口部を前記水中撹拌曝気装置４の水取入口６近傍に配設可能に、他端側の開口部を前記水中撹拌曝気装置４の水取入口６から離隔した水槽５内の領域に配設可能に製作する。前記水取入口６から離隔した水槽５内の領域としては、水槽５の側面壁近傍や、前記水取入口６と前記側面壁との略中間の領域等があり、水槽５内の前記水中撹拌曝気装置４から離隔した領域の酸素濃度が低い排水９を効率よく前記水中撹拌曝気装置４に送り込むことができる領域であれば水槽５内のいずれの領域でもよい。

前記導水配管２の直径や長さは、水槽５の大きさや形状に応じて酸素濃度の低い水を効率よく前記水中撹拌曝気装置４に送り込むことができるように、前記直径や長さを任意に設定する。また、前記導水配管２の本数は、水槽５の大きさや形状に応じて酸素濃度の低い水を効率よく前記水中撹拌曝気装置４に送り込むことができるように設定すればよい。また、前記導水配管２の形状は、直線状、曲線状、又は、直線と曲線との組み合わせ等いずれの形状でもよい。

次に、流路規制手段３について説明する。前記流路規制手段３は、図３や図４に示すように、前記導水配管２の一端側の開口部から流動してきた酸素濃度の低い排水９の水流８ｂを前記水取入口６に流入させ、前記水中撹拌曝気装置４の近傍の領域の気泡７を含む酸素濃度が高い水流８ａが流入しないように遮断する機能を備えている。

そのため、前記流路規制手段３は、図２や図３に示すように、前記水中撹拌曝気装置４の水取入口６から上部を覆う筐体からなり、前記筐体の壁面に設けた予め定めた前記導水配管２の数と同数の穴の周縁部に前記導水配管２の一端側の開口部の周縁部を接続させている。前記取入口６から上部を覆うとは、前記水中撹拌曝気装置４の水取入口６から上部に構成されるモータ２０等の構成要素をすべて覆うことを意味する。なお、前記筐体には、前記モータ２０用の配線用穴や前記導水配管２用穴が設けられる。そして、前記それぞれの穴の周囲は隙間が最小になるようにする。また、前記筐体の形状は、図９に示すように平面視で四角形でもよく、円形でも、多角形でもよい。そして、前記筐体の壁面とは、前記筐体の上壁面や側壁面が含まれる。前記導水配管２の一端側は前記筐体の上壁面や側壁面に接続されて取り付けられる。

導水路装置１の形態例としては、図９（ａ）に示すように、筐体が四角形の場合に対向する２つの壁面からそれぞれ突設させた形態、又は、図９（ｂ）に示すように、筐体が四角形の場合にすべての４つの壁面からそれぞれ突設させた形態がある。また、図９（ｃ）示すように、前記筐体の壁面に設けた予め定めた穴の周縁部に前記導水配管２の一端側の開口部の周縁部を接続させている。

次に、導水路装置１を設置した水中撹拌曝気装置４における空気と水の流れについて説明する。図３に示すように、空気の流れは、圧縮空気５０が圧縮空気供給管１５からコーン１７内に噴出し、その噴出した圧縮空気５０が気泡含有水噴出部１１から気泡７となって勢いよく噴出する。また、水の流れは、モータ２０の駆動により回転するプロペラ１５によって、前記導水配管２の他端側の開口部から吸い込まれた水流８ｂが前記水取入口６に吸い込まれケーシング１６とコーン１７との間の隙間を流動し前記気泡含有水噴出部１１から勢いよく噴出する。そして、前記気泡含有水噴出部１１において、圧縮空気と攪拌された水とがぶつかり合って気泡７と酸素濃度の高い水流８ａとなって、図４に示すように水槽５内全体に拡散する。

導水路装置１を設置した水中撹拌曝気装置４の水槽５からの水の吸込み部Ｓ１は前記導水配管２の他端側の開口部が位置する前記水中撹拌曝気装置４から離隔した水槽５内の領域であり、気泡と酸素濃度の高い水の噴出部Ｆは前記水中撹拌曝気装置４の下部の気泡含有水噴出部１１である。これにより、水槽５内の水流は、前記気泡含有水噴出部１１から前記導水配管２の他端側の開口部である吸込み部Ｓ１に向かって流れ、前記吸込み部Ｓ１から吸い込まれた水が水中撹拌曝気装置４の前記水取入口６に流入される。

よって、導水路装置１を設置した水中撹拌曝気装置４の水流の流れは、前記噴出部Ｆから吸込み部Ｓ１へと流れる。これにより、前記吸込み部Ｓ１を水槽５内の任意の領域にくるように設けることにより、水槽５内の略中央部に設置した水中撹拌曝気装置４の前記噴出部Ｆから噴出する水流の流れを任意につくることができる。

例えば、図４に示すように、水中撹拌曝気装置４の下部の気泡含有水噴出部１１から噴出した気泡７と酸素濃度の高い水の水流８ａは、比重が水より軽い気泡７の上昇と同じように上昇してその後導水配管２の他端側の開口部に向かって流れる水流と、水槽５の底面近傍を導水配管２の他端側の開口部に向かって流れる水流をつくることができる。これにより、水槽５内全体に気泡や酸素濃度の高い水を拡散させることができた。

また、図７に示すように、平面視で横長形状の水槽５の場合は、水中攪拌曝気装置４から最も離隔して側壁近傍に導水配管２の他端側の開口部を配設した例であり、水槽の略中央部に配設した水中撹拌曝気装置４の下部の気泡含有水噴出部１１から噴出した酸素濃度の高い水の水流８ａが、水槽５の両端部に向けて流れ両端部まで到達している。これにより、酸素濃度の高い水流を水槽５全体に行き渡らせることができる。本発明の導水路装置１の効果は、前記平面視で横長形状の水槽５の場合に最も際立つ効果がある。

また、図８（ａ）や（ｂ）に示すように、平面視で正方形状の水槽５の場合は、水中攪拌曝気装置４から離隔した、水槽５の側壁近傍や角部近傍に導水配管２の他端側の開口部を配設した例であり、水槽５の略中央部に配設した水中撹拌曝気装置４の下部の気泡含有水噴出部１１から噴出した酸素濃度の高い水の水流８ａが、水槽５の側壁や角部に向けて流れて到達している。これにより、水槽５内全体に酸素濃度の高い水流を行き渡らせることができるようにするには、吸込み部Ｓ１である前記導水配管２の他端側の開口部を水槽５内のどの領域に設けるかをトライして任意に設定すればよい。本発明の導水路装置１の効果は、前記平面視で正方形の水槽５の場合に角部まで酸素濃度の高い水流を行き渡らせることに際立つ効果がある。

よって、水中撹拌曝気装置４に導水路装置１を設置したことにより、水槽５内全体に酸素濃度が高い水流８ａを到達させることができ、好気性微生物が排水９中の有機物を捕獲して酸化分解し排水を浄化する工程において酸素溶解効率を高くすることでエネルギー効率を高め省エネルギー化も促進される。

比較例として、従来の水中撹拌曝気装置４０の場合について説明する。従来の水中撹拌曝気装置４０は、図５に示すように、水槽５内に設置される。そして、水中撹拌曝気装置４０の水流の流れは、前記噴出部Ｆから吸込み部Ｓ２へと流れる。例えば、図６に示すように、水中撹拌曝気装置４０の下部の気泡含有水噴出部１１から噴出した気泡７と酸素濃度の高い水の水流１８は、比重が水より軽い気泡７の上昇と同じように上昇して前記水中撹拌曝気装置４０の水取入口６に向かって流れる。このため、気泡や酸素濃度の高い水は前記水中撹拌曝気装置４０周辺で循環することになり、水槽５内の前記水中撹拌曝気装置４０から離隔した領域には酸素濃度が低い水流１９が循環するので、前記水中撹拌曝気装置４０から離隔した領域には酸素濃度の高い水は行き渡らない。

このことから、従来の水中撹拌曝気装置４０の場合は、水中撹拌曝気装置４０の下部に位置する水と空気の混合水を噴出する噴出部Ｆと、上部に位置する水を吸い込む吸込み部Ｓ２とが近いため、下部の噴出部Ｆから噴出された酸素濃度の高い水を上部の吸込み部Ｓ２から吸い込んで酸素濃度の高い水と空気を接触させることになり、酸素溶解効率を低下させ、エネルギー効率の低下につながることが明らかである。

また、上部の水の吸込み部Ｓ２は酸素の溶解した水を水槽５内全体に拡散させることの障害になり、水中撹拌曝気装置４０周辺は酸素濃度が高く、水中撹拌曝気装置４０から離隔した領域には酸素が溶解した水を供給する効率が悪く、水中撹拌曝気装置４０から離隔した遠くの領域には微生物が有機物を分解するために必要な酸素を十分に供給できず、水槽５内の酸素濃度に大きな斑ができることで水槽５内全体を効率よく利用することができない。

したがって、本発明の導水路装置１を設置した水中撹拌曝気装置４は、水を吸い込む吸込部Ｓ１と空気と水を接触させ噴出させる噴出部Ｆとの間の距離を遠くすることにより、時間経過とともに微生物により酸素を消費された酸素濃度の低い水を取り入れ、それを空気と接触させることが可能となったので酸素溶解効率を高めることができ、水の吸込部Ｓ１を噴出部Ｆから遠く離隔させることにより水槽５内全体の対流効率を高めることができ、酸素の溶解した水を水槽５内全体に効率よく供給でき、気泡の拡散もより広い領域が可能となる大きな効果が得られた。その結果として、導水路装置１を設置した水中撹拌曝気装置４は、従来の水中攪拌曝気装置４０と比較して酸素溶解効率の改善とともに水槽５内全体に酸素を含む水を供給することが可能となり、活性汚泥処理水槽全体の効率の向上を図ることができた。

１導水路装置
２導水配管
３流路規制手段
４水中攪拌曝気装置
５水槽
６水取入口
７気泡
８ａ水流
８ｂ水流
９排水
１１気泡含有水噴出部
１５圧縮空気供給管
１６ケーシング
１７コーン
１８水流
１９水流
２０モータ
２１プロペラ
４０水中攪拌曝気装置
５０圧縮空気
Ｆ噴出部
Ｓ１吸込み部
Ｓ２吸込み部

請求項１に記載の導水路装置は、水槽内に設置する水中撹拌曝気装置の水取入口への水流の流路を規制する導水路装置であって、前記水中撹拌曝気装置の水取入口近傍に配設した一端側の開口部と、前記水中撹拌曝気装置の気泡含有水噴出部から噴出された水流を吸込む他端側の開口部とを有するパイプ状の導水配管と、前記水中撹拌曝気装置の近傍の水流を遮断可能で、前記導水配管の他端側の開口部から流入してきた水流を前記水取入口に誘導可能な流路規制手段と、を備え、前記導水配管を複数備え、前記導水配管は水平方向に直線状に設けられ、前記導水配管の前記他端側の開口部は前記水槽の側面壁近傍に位置することを特徴とする。

Claims

水槽内に設置する水中撹拌曝気装置の水取入口への水流の流路を規制する導水路装置であって、
一端側の開口部を前記水中撹拌曝気装置の水取入口近傍に配設可能で、他端側の開口部を前記水中撹拌曝気装置の水取入口から離隔した水槽内の領域に配設可能なパイプ状の予め定めた数の導水配管と、
前記水中撹拌曝気装置の近傍の水流を遮断可能で、前記導水配管の他端側の開口部から流入してきた水流を前記水取入口に誘導可能な流路規制手段と、を備えることを特徴とする導水路装置。
前記流路規制手段が、前記水中撹拌曝気装置の水取入口から上部を覆う状態で覆設可能な筐体からなり、前記筐体の壁面に設けた予め定めた前記導水配管の数と同数の穴の周縁部に前記導水配管の一端側の開口部の周縁部を接続させたことを特徴とする請求項１に記載の導水路装置。