JP3533415B2 - 水中攪拌曝気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、攪拌曝気装置に関
し、特に空気供給管を備える攪拌曝気装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】曝気槽内で好気性微生物により汚水など
の処理液を処理する際に、曝気槽内に微細空気を大量に
混入させるための方法として、図３に示されるように、
機械式水中攪拌曝気装置１００により、曝気槽内の処理
液Ｗ１を攪拌するとともに、曝気槽外部から空気Ａを水
中攪拌曝気装置１００に導き、その内部において処理液
中に混入させて曝気槽内に放出する方法が採られる。図
３（Ａ）は従来の水中攪拌曝気装置の正面図である。

【０００３】このようにして、機械式水中攪拌曝気装置
１００の吸入口１１３から吸入され吐出口１１２から吐
き出される処理液Ｗ２には、微細化された大量の空気Ａ
２が混入される。この空気を大量に含んだ処理液Ｗ２
は、曝気槽内の底部１１９において平面的に半径方向に
拡がって、曝気槽内の処理液が強制的に攪拌されると共
に、処理液Ｗ２中に混入した空気Ａは曝気槽内の隅々に
まで供給され、好気性微生物を活性化する。この微生物
群の働きにより処理液内の有機物や懸濁物が吸着、分解
される。

【０００４】このような水中攪拌曝気装置１００を曝気
槽に設置するに当たっては、曝気槽に処理液の充満され
た状態で取り付けあるいは設置する場合があるため、図
３に示すような上吸込下吐出型の場合は曝気槽の底部１
１９にケーシング１５の下部に設けられた足１１８によ
り、あるいは図示しないが下吸込上吐出型の場合は曝気
槽内の底部に予め設置された吸込みダクトの上部にボル
ト等で固定せずに置くようにして設置する。

【０００５】機械式水中攪拌曝気装置１００は、その羽
根車が水中モータ１１７によって駆動されており、定常
運転状態では、回転トルクはバランスしているので装置
を回転させるような力は生じないが、起動・停止時には
トルクアンバランスが生じて、水中攪拌曝気装置１００
全体が僅かに回転トルクを受けて、回転したり移動した
りする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の水
中攪拌曝気装置１００では、水中攪拌曝気装置１００を
曝気槽内にボルトなどで固定して設置せずに、曝気槽底
部１１９あるいはそこに予め設置された機械構造物（た
とえば吸込ダクト）の上に、ボルト等で固定せずに置い
た状態で運転する場合には、水中攪拌曝気装置１００の
重量を増すか、水中攪拌曝気装置１００の設置位置の周
囲に、予め、水中攪拌曝気装置を固定するための空気供
給管兼用のガイドパイプ１２１やガイドパイプ１３１を
設置しておき、別に水中攪拌曝気装置１００の本体であ
るケーシング１１５に固定用クランプ部１３２を設け
て、設置の際には、処理液面上部において水中攪拌曝気
装置１００のクランプ部をガイドパイプ１２１、１３１
に合わせて、その部分を鉛直方向下方に滑らせながら、
水中攪拌曝気装置１００を吊り金具１３３により降ろし
て設置していた。図３（Ｂ）は、クランプ部を上方から
見た図であり、クランプ部１３２とガイドパイプ１３１
との係合状態を示す。

【０００７】ここで、ガイドパイプ１２１、１３１は、
その上部を管支持金具１２５ａ、１２５ｂにより、曝気
槽の壁１２６に固定し、その下部を曝気槽底部１１９に
固定していた。このような設置方法では、水中攪拌曝気
装置１００の回転や移動を抑えるために、余分な重量を
加えたり、曝気槽の壁や底部にしっかりと固定したガイ
ドパイプ１２１、１３１を予め設置する必要があった。

【０００８】そこで本発明は、特別の固定用ガイドパイ
プを必要とせず、設置や取り外しの容易な攪拌曝気装置
を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による撹拌曝気装置は、図１に
示すように、処理槽中の処理液中に没して運転可能なモ
ータ１７と；モータ１７を接続したケーシング１５と；
ケーシング１５中に回転可能に収容され、モータ１７に
より回転駆動されるように構成された羽根車１１と；ケ
ーシング１５に一端が固定的に接続され回転の自由度を
抑えた、羽根車１１によりケーシング１５中に通流され
る処理液中に空気を放出する、空気供給管２１とを備
え；空気供給管２１は、実質的に剛であり、他端が処理
槽２６に対して実質的に固定されるように構成されてい
る。特に羽根車の回転方向に対して実質的に剛に固定さ
れるのが好ましい。

【００１０】このように構成すると、ケーシングに一端
が固定的に接続された空気供給管を備え、その空気供給
管は実質的に剛であり、他端が処理槽に対して実質的に
固定されるので、空気供給管がケーシングを処理槽に対
して実質的に剛に固定する。

【００１１】請求項２に記載のように、請求項１に記載
の攪拌曝気装置では、空気供給管２１の中心線の少なく
とも一部が、羽根車１１の回転中心線とほぼ一致するよ
うに構成されるのが好ましい。ここで、空気供給管の中
心線の少なくとも一部とは、典型的には、空気供給管の
上記一端近傍部分から他端まで、即ちケーシングに固定
された前記一端近傍の曝気装置本体例えばモータに取り
付けられた供給管部分から供給管の上部取付固定点まで
の間をいう。

【００１２】このように構成すると、空気供給管の中心
線の少なくとも一部が、羽根車の回転中心線とほぼ一致
しているので、攪拌曝気装置の中心回りにトルクのアン
バランスが生じて例え僅かながら回転変位が生じたとし
ても、攪拌曝気装置の平行移動にはつながらない。

【００１３】さらに、請求項４に記載のように、請求項
１乃至請求項３のいずれか１項に記載の撹拌曝気装置で
は、モータ１７は回転軸１６を有し；羽根車１１は回転
軸１６に搭載されていてもよい。一般的に羽根車直結型
と呼ばれる型である。

【００１４】このように構成すると、羽根車がモータの
回転軸に搭載、典型的には直接搭載されているので、一
般的に、攪拌曝気装置が小型コンパクトになり小さい据
えつけ面積で済む上に、ケーシングに一端が固定的に接
続された空気供給管を備え、その空気供給管は実質的に
剛であり、他端が処理槽に対して実質的に固定されるの
で、小型軽量の攪拌曝気装置であっても、空気供給管が
ケーシングを処理槽に対して実質的に剛に固定し、曝気
槽内で安定的に設置することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号あるいは類似
符号を付し、重複した説明は省略する。

【００１６】図１は、本発明による第１の実施の形態で
ある攪拌曝気装置としての水中攪拌曝気装置１０を示
す、一部を断面した正面図である。この実施の形態は、
空気供給管の中心が水中モータあるいは羽根車の回転中
心に必ずしも一致しない場合である。

【００１７】図中、軸流式の羽根車１１が中心軸線を鉛
直方向に向けた回転軸１６に搭載されている。羽根車１
１はケーシング１５に、羽根車１１の先端とケーシング
１５の内面とに僅かな隙をもって収容されている。

【００１８】図１では、水中攪拌曝気装置１０は、処理
液である水を収容した曝気槽（処理槽）の底部１９に設
置されているが、設置用の足１８は、図中右側一箇所だ
け図示されている。実際には不図示の足が合計３本乃至
４本あるいはそれ以上適切な個数だけ備えられている。

【００１９】羽根車１１の鉛直方向上方には、処理液中
に没して運転可能なモータとしての水中モータ１７が配
設されている。水中モータ１７のモータ軸は、本実施の
形態では回転軸１６と共通である。即ち、羽根車１１は
モータ軸１６に直接搭載されていることになる。このた
め、水中モータ１７と羽根車１１との間に減速機を有す
る水中攪拌曝気装置と比較して、減速機がないだけ、ま
た羽根車１１の回転数が高いだけ、小型コンパクトに構
成されている。

【００２０】ケーシング１５は、水中モータ１７の方に
向けて処理液吸込口１３を円環状に開口しており、水中
モータ１７の周りから処理液の水を吸い込むように、ま
た水の吸込流速を下げるためにベルマウス形状に構成さ
れている。

【００２１】羽根車１１の中心軸回りで、羽根車１１の
下方には、空気室ケーシング１５ａが円錐台形状（富士
山形状）の断面を有して、円錐台の大円面を鉛直方向下
に向けて設けられている。円錐台の大円面は開口されて
おり、その開口の中央部は空気導入口１４からの空気通
路に連通している。空気導入口１４を経由して導入され
た空気は、前記大円面開口の中央部から空気室ケーシン
グ１５ａに導かれ、さらに前記富士山の裾野から一様に
ケーシング１５中、羽根車１１の後流中に放出される。

【００２２】空気導入口１４は、空気室ケーシング１５
ａの中央部開口とはＵ字の空気通路で連絡されており、
ケーシング１５の側部の外側に、その開口を鉛直方向上
に向けて設けられている。空気導入口１４には、フラン
ジ１４ａがその面を水平面内に置くように固設されてい
る。

【００２３】空気導入口のフランジ１４ａには、空気供
給管２１が相フランジ２１ａにより接続されている。図
１に示す第１の実施の形態では、空気供給管２１は、空
気導入口１４から鉛直方向上方に伸延している。

【００２４】この空気供給管２１の鉛直管部分の下部に
は、棒状あるいは板条の接続部材４１の長手方向の一端
が取り付けられており、その長手方向の他端がモータ１
７の上端部分に固定的に取り付けられている。このよう
にして、空気供給管２１は、モータ上部において、水中
攪拌曝気装置１０の本体部（空気供給管２１以外の、主
としてケーシング１５、モータ１７を含んで構成された
部分）に固定されている。

【００２５】空気供給管２１の鉛直管部分の上端、曝気
槽の水面より上方に出る部分には水平方向にフランジ２
１ｅが取り付けられており、フランジ２１ｅには、空気
供給用のフレキシブル管２２が相フランジ２２ａにより
接続されている。フレキシブル管２２のさらに先には、
空気供給管２１に強制的に圧縮空気を送り込む不図示の
ブロワや送風機が設けられている。但し、曝気槽の比較
的浅い箇所に設置される水中攪拌曝気装置の場合は、鉛
直管部分２１ｄの上端は単に大気に開放されていてもよ
い。この場合は、水中攪拌曝気装置１０は、いわゆる自
給式である。

【００２６】フレキシブル管２２は、配管工事をするこ
となく、水中攪拌曝気装置１０の曝気槽内での設置位置
を自由に変更することを許容する。なお、フレキシブル
管２２の代わりに、固定管を用いてもよい。

【００２７】空気供給管２１の鉛直管部分の上端部、フ
ランジ２１ｅの下方には、管支持具２５が取り付けられ
ている。管支持具２５は、空気供給管２１の鉛直管部分
に少なくとも鉛直管部分の軸線に対して回転方向には固
定的、即ち回転方向の自由度を拘束するように取り付け
られている。

【００２８】鉛直方向にも固定的、即ち鉛直方向の移動
自由度を拘束する取り付けであってもよいが、上下方向
の移動は自由な上下摺動可能であってもよい。上下方向
を摺動可能にすれば、水中攪拌曝気装置１０を曝気槽の
底部１９に設置した際に、管支持具１５にぶら下がるこ
となく、足１８をしっかりと槽の底部１９に落ち着かせ
ることができる。

【００２９】なお、鉛直方向にも固定的、即ち鉛直方向
の移動自由度を拘束する取り付けであるときは、水中攪
拌曝気装置１０の本体部分の重量がかなり小さく、浮力
に対抗できない程であっても、また空気供給管２１自身
に作用する浮力に対しても、これを浮上しないように固
定することができる。

【００３０】管支持具２５は、空気供給管の鉛直管部分
を取り付けたのと反対の側において、基礎２６に固設さ
れている。基礎２６は、一般的には曝気槽の一部であ
り、底部１９とともに地面の一部でもあり、あるいは地
面に固定的に設置されている。

【００３１】図２を参照して、本発明の第２の実施の形
態である水中攪拌曝気装置を説明する。本図では、モー
タ１７は断面せずに外観を示してある。図中、空気導入
口のフランジ１４ａには、空気供給管２１が相フランジ
２１ａにより接続されている。図１に示す第２の実施の
形態では、空気供給管２１は、空気導入口１４から鉛直
方向上方に伸延する鉛直管部２１ｂを有し、鉛直管部２
１ｂは、水中攪拌曝気装置１０の上端部である、水中モ
ータ１７の上端部を越えた高さで水平方向にベンドし
（水平管部分を２１ｃとする）、モータ１７の回転軸線
（羽根車１１の回転軸線でもある）まで進んだところ
で、再び鉛直方向上方にベンドし、鉛直方向に沿って上
方に伸延する（この鉛直管部分を２１ｄとする）。この
鉛直管部分２１ｄの中心軸線は、モータ１７あるいは羽
根車１１の回転軸線とほぼ一致している。

【００３２】この鉛直管部分２１ｄの最下部、モータ１
７に隣接する部分には、フランジ２１ｄｆが水平方向
に、また水平管部分２１ｃ側には、フランジ２１ｄｆの
相フランジ２１ｃｆが設けられており、その接合された
両フランジ２１ｃｆ、２１ｄｆには、棒状の接合部材４
１ａの一端が固定して取り付けられている。接合部材４
１ａの他端は、モータ１７の上端部に取り付けられてい
る。棒状の接合部材４１ａの中心線は、モータ１７の回
転軸線とほぼ一致している。

【００３３】また接合部材４１ａは、鉛直管部分２１ｄ
の中心線に対して対称に配置されている。図２では、１
本のみが示されているが、実際には不図示の接合部材４
１ａがもう１本備えられている。

【００３４】また、第１の実施の形態と同様に、管支持
具２５は、空気供給管２１の鉛直管部分２１ｄに取り付
けられている。このように、いずれの実施の形態におい
ても、空気供給管２１は、一端がケーシング１５の空気
導入口１４に固定的に接続され、他端が処理槽の一部で
ある基礎２６に対して実質的に固定されており、また実
質的に剛である。

【００３５】図２に示す実施の形態では、フランジ２１
ｅには、空気供給用の固定管２７が相フランジ２７ａに
より接続されている。固定管２７のさらに先には、第１
の実施の形態で説明したように不図示のブロワや送風機
が設けられている。なお、固定管２７を用いる場合は、
管支持具２５は、固定管２７に取り付けてもよい。なぜ
なら、接続部材４１ａによって固定された空気供給管部
分から、管支持具２５によって固定された空気供給管２
１ｄ、２７部分は、実質的に剛だからである。また、固
定管２７に固定的に接続されているブロワや送風機が、
基礎２６に対する、空気供給管固定の役割をすることも
できる。いずれにしても、接続部材４１ａによって固定
された空気供給管部から、ブロワや送風機に固定された
部分までの空気供給管部分が、実質的に剛であればよ
い。

【００３６】ここで固定的に接続とは、摺動や回転の自
由度を抑えた接続をいう。また、実質的に固定とは、摺
動や回転の自由度を抑えた取り付け方法をいうが、本発
明の実施の形態では、水中攪拌曝気装置の回転や移動を
抑え、また設置や取り外しを容易にすることを主たる目
的とするので、特に回転方向について自由度を抑えた取
り付けをいう。また、実質的に剛とは、途中に被接続物
の移動自由度を高くする部材、例えばフレキシブル管等
を含まず、主として鋼管、硬質の合成樹脂管、コンクリ
ート管等で構成されていることをいう。

【００３７】このように構成することにより、羽根車１
１の回転に伴い発生する、水中攪拌曝気装置１０を回転
させようとする回転トルクに対抗して、水中攪拌曝気装
置１０を所定の場所に維持することができる。特に軽量
の水中攪拌曝気装置１０であっても回転方向の移動、ま
たはそれに伴う水平方向の移動を防止できる。

【００３８】特に図２の第２の実施の形態では、上部取
付固定点から攪拌曝気装置の間、言い換えれば、空気供
給管２１の中心線の少なくとも一部である、水中攪拌曝
気装置１０の上端部に接続部材により取り付けた部分か
ら管支持具２５により基礎に取り付けた部分までの間の
鉛直管部分２１ｄが、羽根車１１の回転中心線とほぼ一
致するように構成されているので、水中攪拌曝気装置１
０の中心回りにトルクのアンバランスが生じて回転変位
が生じたとしても、水中攪拌曝気装置の平行移動にはつ
ながらない。

【００３９】また第２の実施の形態の場合、配管２１ｄ
の中心軸線は水中攪拌曝気装置１０のほぼ重心を通るの
で、例えば配管２１ｄを使って水中攪拌曝気装置１０を
曝気槽に吊り下げて出し入れすることもできる。その
際、装置が傾くことなく鉛直方向に維持したまま上下す
ることができる。したがって、水中攪拌曝気装置１０の
設置や取り外しは極めて容易である。

【００４０】また、第１の実施の形態と第２の実施の形
態のいずれにおいても、羽根車１１は水中モータ１７の
回転軸１６に搭載されている。いわゆる羽根車モータ直
結型である。このような水中攪拌曝気装置は、水中モー
タ１７と羽根車１１との間に減速機を備えた水中攪拌曝
気装置と異なり、全体的に小型コンパクトで小さい据え
つけ面積で済む。軽量でもあるので据えつけ作業も楽で
ある。また、軽量であるが故に羽根車の回転トルクの影
響を受け易いが、実質的に剛である空気供給管２１によ
り、水平方向の移動を防ぐことができ、曝気槽内に安定
的に設置することができる。また、空気供給管２１を鉛
直方向にも固定的にすれば、軽量の水中攪拌曝気装置の
浮上等による不安定さを防止することもできる。

【００４１】以上のように、本発明の実施の形態の水中
攪拌曝気装置では、曝気槽外に設置したブロアあるいは
送風機から空気を、曝気槽内の処理液中に没水させて運
転する機械式水中攪拌曝気装置に導き、その羽根車後流
において液中に放出させることにより、曝気槽内の処理
液を攪拌しながら微細空気を処理液中に混入させる機械
式水中攪拌曝気装置の空気供給管を、回転軸中心上に設
置して、空気供給管が水中攪拌曝気装置の固定を兼ねる
構造にした。

【００４２】以上の実施の形態では、羽根車モータ直結
型の水中攪拌曝気装置で説明したが、羽根車とモータと
の間に減速機を備える水中攪拌曝気装置にも適用でき
る。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ケーシン
グに一端が固定的に接続された空気供給管を備え、その
空気供給管は実質的に剛であり、他端が処理槽に対して
実質的に固定されるので、空気供給管がケーシングを処
理槽に対して実質的に剛に固定することになり、設置や
取り外しの容易な水中攪拌曝気装置を提供することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である水中攪拌曝気
装置の断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態である水中攪拌曝気
装置の断面図である。

【図３】従来の水中攪拌曝気装置の断面図である。

【符号の説明】

１０ 水中攪拌曝気装置 １１ 羽根車 １２ 処理液吐出口 １３ 処理液吸込口 １４ 空気導入口 １５ ケーシング １６ 回転軸 １７ 水中モータ １８ 足 １９ 曝気槽底部 ２１ 空気供給管 ２２ フレキシブル管 ２２ａ フランジ ２５ 管支持具 ２６ 基礎 ４１ 接続部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小笠原 光彦 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原製作所内 (72)発明者 遠藤 薫 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原製作所内 (72)発明者 酒井 紀明 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原製作所内 (56)参考文献 特開 平９−192477（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−64804（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 3/14 - 3/26 B01F 1/00 - 7/32

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽中の処理液中に没して運転可能な
   モータと； 前記モータを接続したケーシングと； 前記ケーシング中に回転可能に収容され、前記モータに
   より回転駆動されるように構成された羽根車と； 前記ケーシングに一端が固定的に接続され回転の自由度
   を抑えた、前記羽根車により前記ケーシング中に通流さ
   れる処理液中に空気を放出する、空気供給管とを備え； 前記空気供給管は、実質的に剛であり、他端が前記処理
   槽に対して実質的に固定されるように構成された； 撹拌曝気装置。
2. 【請求項２】 前記空気供給管の中心線の少なくとも一
   部が、前記羽根車の回転中心線とほぼ一致するように構
   成された； 請求項１に記載の撹拌曝気装置。
3. 【請求項３】 処理槽中の処理液中に没して運転可能な
   モータと； 前記モータを接続したケーシングと； 前記ケーシング中に回転可能に収容され、前記モータに
   より回転駆動されるように構成された羽根車と； 前記ケーシングに一端が固定的に接続された、前記羽根
   車により前記ケーシング中に通流される処理液中に空気
   を放出する、空気供給管とを備え； 前記空気供給管は、実質的に剛であり、他端が前記処理
   槽に対して実質的に固定されるように構成され；前記空気供給管は、前記モータの上方から鉛直方向に沿
   って上方に伸延しており； 前記空気供給管の鉛直管部分の中心線が、前記羽根車の
   回転中心線とほぼ一致するように構成された； 撹拌曝気装置。
4. 【請求項４】 前記モータは回転軸を有し； 前記羽根車は前記回転軸に搭載されている、請求項１乃
   至請求項３のいずれか １項に記載の撹拌曝気装置。