JP3239171B2 - 攪拌曝気装置における軸流インペラ - Google Patents
攪拌曝気装置における軸流インペラInfo
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- axial
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
- Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、下廃水、し尿などの
汚水や汚泥の処理に使用する攪拌曝気装置に関し、より
詳細には同装置における軸流インペラの改良に関するも
のである。
汚水や汚泥の処理に使用する攪拌曝気装置に関し、より
詳細には同装置における軸流インペラの改良に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】汚水などを活性汚泥で好気的に処理する
一つの方式として、図１に示すように、処理槽(4) 内に
垂直に配置されたドラフトチューブ(5) と、ドラフトチ
ューブ(5) 内に位置し、かつモーター(1) により駆動軸
(2) を介して回転される軸流インペラ(6) と、軸流イン
ペラ(6) の下に配置され、かつブロワ(8) に接続された
散気管(3) と、散気管(3) の下に配置された整流部材
(7) とを具備した攪拌曝気装置を用い、軸流インペラ
(6) によりドラフトチューブ(5) 内に下向流を形成し、
これに空気を吹き込むことにより、処理すべき液に散気
しながら同液を攪拌する攪拌曝気方式がある。
一つの方式として、図１に示すように、処理槽(4) 内に
垂直に配置されたドラフトチューブ(5) と、ドラフトチ
ューブ(5) 内に位置し、かつモーター(1) により駆動軸
(2) を介して回転される軸流インペラ(6) と、軸流イン
ペラ(6) の下に配置され、かつブロワ(8) に接続された
散気管(3) と、散気管(3) の下に配置された整流部材
(7) とを具備した攪拌曝気装置を用い、軸流インペラ
(6) によりドラフトチューブ(5) 内に下向流を形成し、
これに空気を吹き込むことにより、処理すべき液に散気
しながら同液を攪拌する攪拌曝気方式がある。
【０００３】この方式に用いる攪拌曝気装置の軸流イン
ペラについて検討されているものとして、攪拌による汚
水中の繊維の絡まりを防止するために、各翼(9) を遠心
方向から半回転方向に所要角度傾斜させた（すなわち後
退させた）軸流インペラ（特開昭６０−２２７８２１
号）や、振動あるいは粗大気泡の吸い込み側への逆流
（フラッディング）を防止する目的でボス比を大きくし
たり、気泡の分散のために軸流インペラの下にさらに小
円盤状の遠心インペラを取付けた攪拌装置（特開平５−
２５３５９２号）が知られている。
ペラについて検討されているものとして、攪拌による汚
水中の繊維の絡まりを防止するために、各翼(9) を遠心
方向から半回転方向に所要角度傾斜させた（すなわち後
退させた）軸流インペラ（特開昭６０−２２７８２１
号）や、振動あるいは粗大気泡の吸い込み側への逆流
（フラッディング）を防止する目的でボス比を大きくし
たり、気泡の分散のために軸流インペラの下にさらに小
円盤状の遠心インペラを取付けた攪拌装置（特開平５−
２５３５９２号）が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】こうした従来の攪拌曝
気装置のインペラは、二次元角のインペラ（迎え角が一
定のインペラ）で、かつボス比が大きいものである。そ
のため、攪拌時の軸方向の水流強さはインペラの半径方
向の任意の位置で均一であるのが望ましいのであるが、
水流はインペラの外周側で強く、かつボス近傍側では極
度に弱く、外周側に偏ってアンバランスを生じる。この
結果、プロペラ下方でボス部を中心として気泡たまりが
発生し、気泡の逆流吹抜け（フラッディング）や振動、
騒音などの発生原因となり、こうして発生した気泡をド
ラフトチューブ内部から排出するためには過剰の動力を
使ってさらに回転速度を高め下向水量を増加させる必要
があり、インペラの有効作用面積が小さいために水量に
比べて大口径（大容量用）のインペラを必要とする、な
どの問題があり、装置の効率的な安定運転ができにく
い。
気装置のインペラは、二次元角のインペラ（迎え角が一
定のインペラ）で、かつボス比が大きいものである。そ
のため、攪拌時の軸方向の水流強さはインペラの半径方
向の任意の位置で均一であるのが望ましいのであるが、
水流はインペラの外周側で強く、かつボス近傍側では極
度に弱く、外周側に偏ってアンバランスを生じる。この
結果、プロペラ下方でボス部を中心として気泡たまりが
発生し、気泡の逆流吹抜け（フラッディング）や振動、
騒音などの発生原因となり、こうして発生した気泡をド
ラフトチューブ内部から排出するためには過剰の動力を
使ってさらに回転速度を高め下向水量を増加させる必要
があり、インペラの有効作用面積が小さいために水量に
比べて大口径（大容量用）のインペラを必要とする、な
どの問題があり、装置の効率的な安定運転ができにく
い。
【０００５】この発明の目的は、上記の点に鑑み、攪拌
時の軸方向の水流強さをインペラの半径方向の各位置で
均一で偏りのないものにすることによって、気泡の逆流
吹抜け（フラッディング）、振動、騒音などの問題を解
決することができる攪拌曝気装置の軸流インペラを提供
することにある。
時の軸方向の水流強さをインペラの半径方向の各位置で
均一で偏りのないものにすることによって、気泡の逆流
吹抜け（フラッディング）、振動、騒音などの問題を解
決することができる攪拌曝気装置の軸流インペラを提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明による軸流イン
ペラの第１のものは、処理槽(4) 内に垂直に配置された
ドラフトチューブ(5) と、ドラフトチューブ(5) 内に位
置し、かつモーター(1) により駆動軸(2) を介して回転
される軸流インペラ(6) と、軸流インペラ(6)の下に配
置され、かつブロワ(8) に接続された散気管(3) と、散
気管(3) の下に配置された整流部材(7) とを具備した攪
拌曝気装置において、軸流インペラ(6)を構成する複数
枚の翼(9) が、半径方向のいずれの位置においても一定
であるかまたは先端から根元に行くにつれて漸増するピ
ッチを有することを特徴とするものである。
ペラの第１のものは、処理槽(4) 内に垂直に配置された
ドラフトチューブ(5) と、ドラフトチューブ(5) 内に位
置し、かつモーター(1) により駆動軸(2) を介して回転
される軸流インペラ(6) と、軸流インペラ(6)の下に配
置され、かつブロワ(8) に接続された散気管(3) と、散
気管(3) の下に配置された整流部材(7) とを具備した攪
拌曝気装置において、軸流インペラ(6)を構成する複数
枚の翼(9) が、半径方向のいずれの位置においても一定
であるかまたは先端から根元に行くにつれて漸増するピ
ッチを有することを特徴とするものである。
【０００７】一定ピッチを有するインペラの好適な例
は、外周速１５ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓで使用されるインペラ
で、ピッチ比（翼のピッチＰ／翼の直径Ｄ）０．５００
（迎え角θ（Ｒ１．０）＝約９．０°〜θ（Ｒ０．１
８）＝約４１．５°）〜ピッチ比１．２００（迎え角θ
（Ｒ１．０）＝約２０．１°〜θ（Ｒ０．１８）＝６
４．８°）の範囲にあるものである。
は、外周速１５ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓで使用されるインペラ
で、ピッチ比（翼のピッチＰ／翼の直径Ｄ）０．５００
（迎え角θ（Ｒ１．０）＝約９．０°〜θ（Ｒ０．１
８）＝約４１．５°）〜ピッチ比１．２００（迎え角θ
（Ｒ１．０）＝約２０．１°〜θ（Ｒ０．１８）＝６
４．８°）の範囲にあるものである。
【０００８】先端から根元に行くにつれて漸増するピッ
チを有するインペラの好適な例は、外周速１５ｍ／ｓ〜
５ｍ／ｓで使用されるインペラで、ピッチが先端ピッチ
比０．５から根元に行くにつれて漸増してボス近傍でピ
ッチ比１．２００であるインペラである。
チを有するインペラの好適な例は、外周速１５ｍ／ｓ〜
５ｍ／ｓで使用されるインペラで、ピッチが先端ピッチ
比０．５から根元に行くにつれて漸増してボス近傍でピ
ッチ比１．２００であるインペラである。
【０００９】
【式１】 θ（Ｒ１．０）は翼の先端における迎え角を示し、θ
（Ｒ０．１８）はボス近傍における迎え角を示す。 ま
た、第２の軸流インペラは、上記構成の攪拌曝気装置に
おいて、軸流インペラ(6) を構成する複数枚の翼(9)
が、半径方向のいずれの位置においても一定であるかま
たは先端から根元に行くにつれて漸増するピッチを有
し、かつ、先端から根元に行くにつれて漸増する幅を有
することを特徴とするものである。 ピッチとは、駆動
軸ないし駆動軸の軸線の円周方向に一周（３６０°）進
んだときに軸方向に進む距離をいう。
（Ｒ０．１８）はボス近傍における迎え角を示す。 ま
た、第２の軸流インペラは、上記構成の攪拌曝気装置に
おいて、軸流インペラ(6) を構成する複数枚の翼(9)
が、半径方向のいずれの位置においても一定であるかま
たは先端から根元に行くにつれて漸増するピッチを有
し、かつ、先端から根元に行くにつれて漸増する幅を有
することを特徴とするものである。 ピッチとは、駆動
軸ないし駆動軸の軸線の円周方向に一周（３６０°）進
んだときに軸方向に進む距離をいう。
【００１０】ボス比（ボスの直径Ｄｂ／翼の直径Ｄ）は
必要に応じて１８％まで低減できる（従来品のボス比は
約５０％であった）。これにより、動力効率は１５％以
上向上できる（散気効率は約１５％向上し、送水効率は
約１０％向上する）。
必要に応じて１８％まで低減できる（従来品のボス比は
約５０％であった）。これにより、動力効率は１５％以
上向上できる（散気効率は約１５％向上し、送水効率は
約１０％向上する）。
【００１１】さらに、翼(9) の攪拌効率を向上させるた
めには、粗度を向上させるための翼面加工を施すことも
好ましい。
めには、粗度を向上させるための翼面加工を施すことも
好ましい。
【００１２】
【作用】第１の軸流インペラでは、軸流インペラ(6) を
構成する複数枚の翼(9) が、半径方向のいずれの位置に
おいても一定であるかまたは先端から根元に行くにつれ
て漸増するピッチを有するので、軸流インペラ(6) の翼
(9) はハイスキューの（高度にねじれた）三次元翼とな
り、攪拌時の軸方向の水流強さがボス近傍で増強され
て、インペラの半径方向の任意の位置で均一で偏りのな
いものとなる。これによって、気泡の逆流吹抜け（フラ
ッディング）、振動、騒音などの問題が解決され、その
結果、処理および消費動力の効率化、安定化が達成され
る。 さらに、第２の軸流インペラでは、軸流インペラ
(6) を構成する複数枚の翼(9) が、半径方向のいずれの
位置においても一定であるかまたは先端から根元に行く
につれて漸増するピッチを有し、かつ、先細り幅を有す
るので、上記作用が相乗的に発揮される。
構成する複数枚の翼(9) が、半径方向のいずれの位置に
おいても一定であるかまたは先端から根元に行くにつれ
て漸増するピッチを有するので、軸流インペラ(6) の翼
(9) はハイスキューの（高度にねじれた）三次元翼とな
り、攪拌時の軸方向の水流強さがボス近傍で増強され
て、インペラの半径方向の任意の位置で均一で偏りのな
いものとなる。これによって、気泡の逆流吹抜け（フラ
ッディング）、振動、騒音などの問題が解決され、その
結果、処理および消費動力の効率化、安定化が達成され
る。 さらに、第２の軸流インペラでは、軸流インペラ
(6) を構成する複数枚の翼(9) が、半径方向のいずれの
位置においても一定であるかまたは先端から根元に行く
につれて漸増するピッチを有し、かつ、先細り幅を有す
るので、上記作用が相乗的に発揮される。
【００１３】
【実施例】この発明の実施例を図１から図６によって説
明する。
明する。
【００１４】図１は攪拌曝気装置の１例を示す全体図で
ある。攪拌曝気装置は、処理槽(4)内に垂直に配置され
たドラフトチューブ(5) と、ドラフトチューブ(5) 内に
位置し、かつモーター(1) により駆動軸(2) を介して回
転される軸流インペラ(6) と、軸流インペラ(6) の下に
配置され、かつブロワ(8) に接続された散気管(3) と、
散気管(3) の下に配置された整流部材(7) とを具備した
ものである。この装置を用い、軸流インペラ(6) により
ドラフトチューブ(5) 内に下向流を形成し、これに空気
を吹き込むことにより、処理すべき液に散気しながら同
液を処理槽(4)内で循環攪拌する。空気は、ブロワ(8)
により散気管(3) に送り込まれ、散気管から出た空気は
軸流インペラ(6) の回転による下向流でせん断されて微
細気泡になる。
ある。攪拌曝気装置は、処理槽(4)内に垂直に配置され
たドラフトチューブ(5) と、ドラフトチューブ(5) 内に
位置し、かつモーター(1) により駆動軸(2) を介して回
転される軸流インペラ(6) と、軸流インペラ(6) の下に
配置され、かつブロワ(8) に接続された散気管(3) と、
散気管(3) の下に配置された整流部材(7) とを具備した
ものである。この装置を用い、軸流インペラ(6) により
ドラフトチューブ(5) 内に下向流を形成し、これに空気
を吹き込むことにより、処理すべき液に散気しながら同
液を処理槽(4)内で循環攪拌する。空気は、ブロワ(8)
により散気管(3) に送り込まれ、散気管から出た空気は
軸流インペラ(6) の回転による下向流でせん断されて微
細気泡になる。
【００１５】この微細気泡は、ドラフトチューブ(5) 内
の下向流とともに槽底部まで導かれ、槽底部からドラフ
トチューブ(5) の外部を上昇する際に気泡周囲の液に上
向流を生ぜしめ、処理槽(4) 内の液循環を容易にする。
の下向流とともに槽底部まで導かれ、槽底部からドラフ
トチューブ(5) の外部を上昇する際に気泡周囲の液に上
向流を生ぜしめ、処理槽(4) 内の液循環を容易にする。
【００１６】軸流インペラ(6) は３枚の翼(9) を有し、
低揚程大容量の小動力のものであって、大きな攪拌力を
得られるものである。
低揚程大容量の小動力のものであって、大きな攪拌力を
得られるものである。
【００１７】散気管(3) は軸流インペラ(6) の下方に設
けられ、下向する水流に直角に空気を噴出する。
けられ、下向する水流に直角に空気を噴出する。
【００１８】ドラフトチューブ(5) は、軸流インペラ径
とほぼ等しい内径を有し、処理すべき液と気泡を槽底部
へ導き、底部の攪拌力を強め、空気の溶解効率を高め
る。
とほぼ等しい内径を有し、処理すべき液と気泡を槽底部
へ導き、底部の攪拌力を強め、空気の溶解効率を高め
る。
【００１９】整流部材(7) は、ドラフトチューブ(5) 内
で軸流インペラ(6) によって形成された渦巻き流を効率
よく下向流に変換させるためのものである。
で軸流インペラ(6) によって形成された渦巻き流を効率
よく下向流に変換させるためのものである。
【００２０】この構造の攪拌曝気装置では攪拌機構と曝
気機構がそれぞれ独立しているので、攪拌強度と酸素供
給量をそれぞれ単独にコントロールすることができる。
気機構がそれぞれ独立しているので、攪拌強度と酸素供
給量をそれぞれ単独にコントロールすることができる。
【００２１】図２はこの発明による軸流インペラの構造
を示すものである。軸流インペラ(6) を構成する３枚の
翼(9) は、ボス(10)から半径方向のどの位置（例えば図
２中の点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）においても一定のピッチ
を有する形状である。ここで、ピッチとは、前述の通
り、動軸ないし動軸の軸線の円周方向に一周（３６０
°）進んだときに軸方向に進む距離をいう。ただし、図
２はこの翼(9) のピッチ形状を９０°軸線の回りを進ん
だ時に軸方向に進む距離、すなわちＨ／４（Ｈ＝ピッ
チ）を示したものである。
を示すものである。軸流インペラ(6) を構成する３枚の
翼(9) は、ボス(10)から半径方向のどの位置（例えば図
２中の点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）においても一定のピッチ
を有する形状である。ここで、ピッチとは、前述の通
り、動軸ないし動軸の軸線の円周方向に一周（３６０
°）進んだときに軸方向に進む距離をいう。ただし、図
２はこの翼(9) のピッチ形状を９０°軸線の回りを進ん
だ時に軸方向に進む距離、すなわちＨ／４（Ｈ＝ピッ
チ）を示したものである。
【００２２】図３および図４はそれぞれこの軸流インペ
ラの平面図および断面図である。軸流インペラ(6) は、
先端から根元に行くにつれて漸増する幅を有する。この
実施例では、軸心からの任意の位置(r) における翼幅
は、下記の通りである。
ラの平面図および断面図である。軸流インペラ(6) は、
先端から根元に行くにつれて漸増する幅を有する。この
実施例では、軸心からの任意の位置(r) における翼幅
は、下記の通りである。
【００２３】
【表１】 ここで、翼幅比はｒ／Ｒ＝０．７（Ｒはインペラ半径）
における翼幅を１００％として求めた値である。
における翼幅を１００％として求めた値である。
【００２４】軸流インペラ(6) の翼(9) が、先端から根
元に行くにつれて漸増するピッチを有する例は図示して
ないが、この形状の翼(9) は根元すなわちボス側に行く
ほど立ってくる。
元に行くにつれて漸増するピッチを有する例は図示して
ないが、この形状の翼(9) は根元すなわちボス側に行く
ほど立ってくる。
【００２５】一定ピッチないしはボス側に行くにつれて
漸増するピッチを有するインペラによって、ボス部近傍
の水流を増強し、任意の半径における水の軸方向移動量
を平均化することができ、これによって気泡の逆流（フ
ラッディング）を抑制することができる。
漸増するピッチを有するインペラによって、ボス部近傍
の水流を増強し、任意の半径における水の軸方向移動量
を平均化することができ、これによって気泡の逆流（フ
ラッディング）を抑制することができる。
【００２６】図５は、等幅で等迎え角を有する従来のイ
ンペラと、等幅で等ピッチを有するこの発明のインペラ
と、先細り幅で等ピッチを有するこの発明のインペラと
について、回転数とＡＨＣ（最大供給空気量）効率との
関係を示すグラフである。
ンペラと、等幅で等ピッチを有するこの発明のインペラ
と、先細り幅で等ピッチを有するこの発明のインペラと
について、回転数とＡＨＣ（最大供給空気量）効率との
関係を示すグラフである。
【００２７】従来のインペラは表１に示す二次元角（迎
え角一定）のものであり、この発明のインペラは表１に
示すＭＡＵ型（尼崎製鉄−運輸省翼型の修正翼）のもの
である。
え角一定）のものであり、この発明のインペラは表１に
示すＭＡＵ型（尼崎製鉄−運輸省翼型の修正翼）のもの
である。
【００２８】
【表２】 図５から、この発明によるインペラは従来品に比べ高い
ＡＨＣ効率、すなわち水中への高い空気溶解量を生じる
ことが認められる。
ＡＨＣ効率、すなわち水中への高い空気溶解量を生じる
ことが認められる。
【００２９】図６（イ）はこの発明による軸流インペラ
を、図６（ロ）は上記従来のインペラをそれぞれ用いた
時の液循環分布の水流の強さを軸線に直角の半径方向位
置で示したものである。図６（イ）と（ロ）の比較から
明らかなように、この発明による軸流インペラを用いた
場合、従来の二次元角のインペラに比べ、水の軸方向の
水流の強さがボス近傍で大きく増加し、翼(9) の半径方
向における任意の位置で平均化されている。
を、図６（ロ）は上記従来のインペラをそれぞれ用いた
時の液循環分布の水流の強さを軸線に直角の半径方向位
置で示したものである。図６（イ）と（ロ）の比較から
明らかなように、この発明による軸流インペラを用いた
場合、従来の二次元角のインペラに比べ、水の軸方向の
水流の強さがボス近傍で大きく増加し、翼(9) の半径方
向における任意の位置で平均化されている。
【００３０】
【発明の効果】この発明により、攪拌時の軸方向の水流
強さがボス近傍で増強されて、インペラの半径方向の任
意の位置で均一で偏りのないものとなる。これによっ
て、気泡の逆流吹抜け（フラッディング）、振動、騒音
などの問題が解決され、その結果、処理および消費動力
の効率化、安定化が達成される。
強さがボス近傍で増強されて、インペラの半径方向の任
意の位置で均一で偏りのないものとなる。これによっ
て、気泡の逆流吹抜け（フラッディング）、振動、騒音
などの問題が解決され、その結果、処理および消費動力
の効率化、安定化が達成される。
【００３１】また、処理すべき液中への酸素溶解効率の
向上、それによる消費動力の低減も達成できる。
向上、それによる消費動力の低減も達成できる。
【００３２】さらに、上記のように振動、騒音などの発
生を防止できるので、ボス比を大幅に低減でき、これに
より同一断面内での攪拌効率を向上することができる。
生を防止できるので、ボス比を大幅に低減でき、これに
より同一断面内での攪拌効率を向上することができる。
【図１】 攪拌曝気装置の１例を示す全体図である。
【図２】 軸流インペラの構造を示す翼のピッチ形状概
略図である。
略図である。
【図３】 軸流インペラの平面図である。
【図４】 軸流インペラの断面図である。
【図５】 回転数とＡＨＣ（最大供給空気量）効率との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図６】 液循環分布図である。
１…モーター ２…駆動軸 ３…散気管 ４…処理槽 ５…ドラフトチューブ ６…軸流インペラ ７…整流部材 ８…ブロワ ９…翼 １０…ボス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C02F 3/14 - 3/26 B01F 3/04,7/16
Claims (2)
- 【請求項１】 処理槽(4) 内に垂直に配置されたドラフ
トチューブ(5) と、ドラフトチューブ(5) 内に位置し、
かつモーター(1) により駆動軸(2) を介して回転される
軸流インペラ(6) と、軸流インペラ(6) の下に配置さ
れ、かつブロワ(8) に接続された散気管(3) と、散気管
(3) の下に配置された整流部材(7) とを具備した攪拌曝
気装置において、軸流インペラ(6) を構成する複数枚の
翼(9) が、半径方向のいずれの位置においても一定であ
るかまたは先端から根元に行くにつれて漸増するピッチ
を有することを特徴とする、攪拌曝気装置における軸流
インペラ。 - 【請求項２】 処理槽(4) 内に垂直に配置されたドラフ
トチューブ(5) と、ドラフトチューブ(5) 内に位置し、
かつモーター(1) により駆動軸(2) を介して回転される
軸流インペラ(6) と、軸流インペラ(6) の下に配置さ
れ、かつブロワ(8) に接続された散気管(3) と、散気管
(3) の下に配置された整流部材(7) とを具備した攪拌曝
気装置において、軸流インペラ(6) を構成する複数枚の
翼(9) が、半径方向のいずれの位置においても一定であ
るかまたは先端から根元に行くにつれて漸増するピッチ
を有し、かつ、先端から根元に行くにつれて漸増する幅
を有することを特徴とする、攪拌曝気装置における軸流
インペラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17292394A JP3239171B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 攪拌曝気装置における軸流インペラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17292394A JP3239171B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 攪拌曝気装置における軸流インペラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0833896A JPH0833896A (ja) | 1996-02-06 |
| JP3239171B2 true JP3239171B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=15950866
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-
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