JP3823045B2 - 毛詰り解消型汚水ミキシング装置及びその装置の使用方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ホテルやレストランなどの業務排水、家庭からの生活廃水、牛や豚などの畜産廃水などを処理するために汚水処理槽へ汚水を導き入れて行う汚水処理において、その汚水中の汚泥分の処理効率を高めるためにミキシングすることによって汚泥を破砕し、またその汚泥分の分解処理を促進させるためにその汚水中に酸素などの気体を供給しその気体の溶存濃度を高めるための液体ミキシング装置に関し、特にその装置内において髪など毛の付着を解消することができる装置及びその装置の使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホテルやレストランなどの業務排水や家庭からの生活廃水を処理するために汚水処理槽へ汚水を導き入れて行う汚水処理において、その汚水中の汚泥分の処理効率を高めるために加圧と減圧を繰り返す圧力振動によりミキシングすることによって汚泥を破砕し、またその汚泥分の分解処理を促進させるためにその汚水中に酸素などの気体を供給しその気体の溶存濃度を高めるための液体ミキシング装置が各種提案されている。
【０００３】
それらの装置における共通の問題として、装置内に髪の毛など体毛が絡まりそれらが油脂分と一緒になって固まって付着し、その結果、上記汚水のミキシング機能や注入する気体の溶存濃度を高める機能を低下させ、さらにはその髪の毛の塊が流路を塞いで汚水処理システムそのものをパンクさせてしまい、その処理システムの稼動を停止しなければならなくなることがある。
【０００４】
これを防止するのには、そのようなミキシング処理前に汚水を金網や濾過ネットを通すことなどで目詰まりの原因となる髪の毛などを除去してしまえば良いと考えることができる。
しかしながら、実際には、汚水中には固形汚泥分と毛とは混合状態で一緒に排出され、その中から毛のみを選択して除去することは殆んど不可能に近いのが実態であり、この対策をどうするかはこれまでの大きな課題の一つであった。
【０００５】
例えば、汚水の目詰まりが起こらないミキシング装置として、特開平６−２２６０７０号などに示されたミキシングパイプが提案されている。
この装置は、ミキシングパイプ内部壁面の両側から対向させて傾斜させた舌片をパイプ中心部で接触しないようにずらして間隔を設けて突設させたものである。
このような装置では、その構造から、汚水の流れる方向によっては、その舌片自体には毛の中間が折れ掛かることはないが、その舌片の裏側部分（下流部）の水流の溜まり空間に髪の毛などが集まり、それらに油脂が付着て「毛団子」が形成される。そしてこれが舌片の裏側面や管内壁面にこびりつき、さらに毛と油脂が次々に付着を繰り返して徐々に大きな塊となる。
【０００６】
これを除去するためには、極少量に付着した状態では逆流洗浄を行うことが可能ではあるが、ある程度大きな塊になってしまうと洗浄による除去は殆んど期待できず、目詰まりしてミキシング機能が麻痺し、最終的に部品交換や分解清掃するしかなかった。
【０００７】
また別に、図１０に示すように、ミキシングパイプを途中から複数流路に分流して行う処理装置が提供されているが、この場合は、その分流口に長い毛が跨るように掛かって短時間に使用不能になる。このため、この毛の取り除き作業を定期的におこなわなければならず、これには大変苦労している実情がある。
【０００８】
またこれとは別に、円筒内に突起物を多数並べた散気装置が目詰まりを起こさないもののであるとして提供されている。
しかし、この装置でも、多数の突起物に長い毛が跨るように掛かって短時間で使用不能になってしまい、この毛の取り除き作業は大変困難であった。
【０００９】
さらに別に、特開平５−６８９６０号に示された水処理装置が提案されている。
この装置では、水を硬い壁面に衝突させてミキシングするものであり、この装置では、衝突させた水の分流部に長い毛が跨るように掛かったり、その水を導く屈曲部に油脂と毛の塊が付着しやすい難点があった。
【００１０】
また、それらのミキシング装置を使用するときには、汚水処理槽の水面上に設置され、汚水処理槽内の汚水を吸水パイプで導き入れるとともに排水パイプで次の処理工程へ送り出すようになっている。
このような使用方法では、汚水を水面上に吸引する圧力がポンプへの大きな負荷となり、また送り出すパイプが長くなればなるほどパイプ内面からの流体抵抗が増大することになっていた。このため効率的にミキシング流量を稼ぐことが困難であった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、業務排水、生活廃水、畜産廃水などを処理するために汚水処理槽へ汚水を導き入れて行う汚水処理において、その汚水中の汚泥分の処理効率を高めるためにミキシングすることによって汚泥を破砕し、またその汚泥分の分解処理を促進させるためにその汚水中に酸素などの気体を供給しその気体の溶存濃度を高めるための液体ミキシング装置において、その装置内に毛が引っ掛かったり、毛と油脂とが混合して管内壁面にこびり着くのを解消することができ且つ汚水を効果的にミキシングできる装置とその装置によりミキシング処理効率を高めることができる使用方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、両端に直列連結手段２を備えた単位ミキシングパイプ１の内部を、流れ方向から順に輪切り断面形状は開口部分の面積が漸減しその縦断面形状は流線形を成す滑らかな絞り圧縮部３と、先端口が該圧縮部の後端に滑らかに続き且つ流路が該先端口から同径で続く中央流路孔４及び該中央流路孔４を円周方向略等間隔に取り巻き先端口が前記絞り圧縮部３の途中から前記中央流路孔４の先端口へ開放されて続き且つ流路が該先端口から同径で続く複数の輪切り断面優弧状筒形の副流路孔５とから形成された速流部６と、その速流部６の末端に形成された半径方向平面縁７を有し、その半径方向平面縁７に続けて長さを設けて前記各副流路５の外接径よりも広径の乱流減圧部８に形成し、その乱流減圧部８の前記半径方向平面縁７寄りに気体注入管９の注入口９ａを設けて成る毛詰り解消型汚水ミキシング装置である。
【００１３】
また、上記構成において、前記乱流減圧部８が、パイプの長さ方向の中間部から下流方をさらに広径とした再減圧部１０とするとともにその中間部を流れ方向に対して垂直となる垂直段差面１１に形成して成るものである。
【００１４】
さらに、上記構成において、前記気体注入管９に気体流入制御装置１２を設けて成るものである。
【００１５】
さらにまた、上記構成において、前記直列連結手段２が、各単位ミキシングパイプ１の気体注入管９の注入口９ａを周角度方向に位相させて直列連結できるように嵌合又は螺着による連結部１３を備えて成るものである。
【００１６】
またさらに、上記構成において、中央流路孔４及び／又は各副流路孔５の中心線を傾斜して成るものである。
【００１７】
また、上記毛詰り解消型汚水ミキシング装置を水面下に配するとともにその装置の連結最終単位ミキシングパイプ１の乱流減圧部８から放水管１５を経ずに直接水中にミキシング処理汚水を放出できるようにすることを特徴とする毛詰り解消型汚水ミキシング装置の使用方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の毛詰り解消型汚水ミキシング装置の実施の形態を図の実施例に基づいて以下説明する
【００１９】
本発明は、図１及び図４の（イ）、（ロ）に示すように、両端に嵌合（図４に示す）又は螺着（図１に示す）による連結部１３による直列連結手段２を備えた単位ミキシングパイプ１の内部を流れ方向から順に、絞り圧縮部３、速流部６、乱流減圧部８を形成する。
前記絞り部３は、漏斗のような滑らかな絞りにする。
その絞り圧縮部３に続く速流部６は、図５及び図６に示すように。中央には中央流路孔４を形成し、その中央流路孔４を取り巻いて複数の輪切り断面優弧状流れ方向筒形周面の副流路孔５を一体的に形成する。
【００２０】
そして乱流減圧部８は、その速流部６の末端に流れ方向に対して垂直となる半径方向平面縁７を形成し、その半径方向平面縁７に続けて前記各副流路５全体に対する外接径よりも広径の任意長さを有する乱流減圧部８を形成する。
そして、その乱流減圧部８の半径方向平面縁７寄りの内周壁面に注入口９ａを臨ませて気体注入管９を接続する。
【００２１】
前記乱流減圧部８は、図２に示すように、パイプの長さ方向の中間部から下流方をさらに広径とした再減圧部１０を形成するとともにその中間部境目を流れ方向に対して垂直となる垂直段差面１１に形成することもできる。
【００２２】
また、図3に示すように、前記気体注入管９には、汚水への酸素などの気体混合量を制御するための気体流入制御装置１２を設けることができる。
【００２３】
前記直列連結手段２を、図3に示すように、各単位ミキシングパイプ１の気体注入管９の注入口９ａを周角度方向に位相させて直列連結できるように嵌合又は螺着による連結部１３を備える形態にすることができる。
【００２４】
また、前記中央流路孔４及び各副流路孔５のうち少なくともいずれか一方の中心線を傾斜させて形成することができる。
なお、本発明の単位ミキシングパイプ１は、金属又は強化プラスチックを切削加工するか、又は金型に強化プラスチックを流し込んで形成することができる。
【００２５】
また、上記毛詰り解消型汚水ミキシング装置の使用方法は、通常は、図７に示すように、水面上で使用し、ポンプを介して送水管１４から吸水されてその装置内でミキシング処理された汚水は放水管１５を経て次の処理工程に送り出される。
【００２６】
この方法とは別に、図８（ポンプは水上に置いた方法）及び図９（ポンプも水中に置いた方法）に示すように、毛詰り解消型汚水ミキシング装置を水面下に配する方法が可能である。
そして、その装置の連結最終の単位ミキシングパイプ１の乱流減圧部８から放水管１５を経ずに直接水中にミキシング処理汚水を放出できるようにすることができる。
こうすると、放水管１５による流水抵抗が全くなくなり、図９のポンプも水中に置いた方法では送水管１４も短くできるので抵抗を最小限に小さくすることができる。
このため、単位ミキシングパイプ１は２、３個の連結でも、また図８及び図９に示すように、１個だけであっても充分にその効果が得られる。
【００２７】
【実施例】
本発明の単位ミキシングパイプ１の実施例を以下説明する。
単位ミキシングパイプ１は、図４の（イ）と（ロ）に示すように、外径６０ｍｍ、長さ９０ｍｍの硬質塩化ビニール棒を切削加工により絞り圧縮部３、速流部６、乱流減圧部８を形成する。
両端部には雄雌対応嵌合する直列連結手段２を形成する、
そして、その一方端部から、先ず絞り圧縮部３を形成する。この絞り圧縮部３は、開口端の内径を５０ｍｍとし、そこから４０ｍｍ長さ間の径を内径２５ｍｍまで徐々に小さくして漏斗状に滑らかな絞りにする。
【００２８】
そして、その絞り圧縮部３に続く中央部に、内径２５ｍｍで長さ１０ｍｍの孔を開けて中央流路孔４を形成する。
また、他方端部から内径を５０ｍｍの孔を前記中央流路孔４に達するまで開けて乱流減圧部８を形成する。
【００２９】
前記中央流路孔４の周囲に周方向等間隔に中央流路孔４に開く４つの輪切り断面が内径を１０ｍｍの優弧状流れ方向筒形周面の副流路孔５を開設して速流部６を形成する。
前記速流部６の末端には流れ方向に対して垂直となる半径方向平面縁７を形成して乱流減圧部８に続くようにする。
その乱流減圧部８の半径方向平面縁７寄りの内周壁面に３ｍｍ径の注入口９ａを臨ませて内径３ｍｍの気体注入管９を接続する。
そして、図３に示すように、この単位ミキシングパイプ１を複数用意して、それらの両端部同士を嵌合させて一方向に直列連結して使用する。
【００３０】
【作用】
本発明は上記構成なので、図３に示すように、前記各単位ミキシングパイプ１を直列連結手段２で連結して、パイプ内に圧送される送通汚水のミキシングが行えるようにしてある。
そして、図１に示すように、各単位ミキシングパイプ１を接続しても、パイプ内のどの部分においても流れ方向に毛の中間での折れ掛り部分がなく且つ乱流減圧部８に生じる液体の乱流によってパイプ内のいずれの部分においても毛が滞ることなく流されて行き、どの部分にも毛の付着することがない。
【００３１】
そして、汚水がパイプ１内に圧送されると、先ず、滑らかな絞り圧縮部３により絞られるように汚泥分と気体が含まれている汚水が圧縮され加速される。
そして、その絞り圧縮部３に続く中央流路孔４及びそれを取り巻く複数の副流路孔５から成る速流部６に圧縮されたまま高速通過する。
そしてその速流部６から乱流減圧部８に流入すると、速流部６の末端が半径方向平面縁７なので、ここで一気に減圧され減速される。
【００３２】
このとき、図１に示すように、乱流減圧部８の中央流路孔４に続く中心部では速流部６の末端から吹き出す高速の流れＡが生じ、その周りに複数ある副流路孔５からも高速の流れＢが生じる。このとき中央流路孔４の流れと副流路孔５の流れが相互干渉して旋回運動を生じる。
そして半径方向平面縁７の前には、それらの速い流れを囲むように減圧状態で乱れた流れＣが発生する。
【００３３】
このときの乱流減圧部８内の汚水の高圧部分と低圧部分が、速い流れ同士の摩擦・逆流衝突、速い流れ遅い流れの摩擦・逆流衝突などを伴って、複雑な乱流状態となり、汚水に含まれている水と固形物と気体とがミキシングされる。
また、その各単位ミキシングパイプ１は直列連結手段２で連結されているので、上記各部位のミキシングが繰り返されることになる。
【００３４】
速流部６を中央流路孔４と複数の副流路孔５に形成するのは、乱流減圧部８での上記ミキシング効果を高めるとともに毛の滞留場所をなくすためである。
【００３５】
また、前記乱流減圧部８が、パイプの長さ方向の中間部から下流方をさらに広径とした再減圧部１０にした形態では、そこで再減圧されさらにミキシングされることになる。
【００３６】
またさらに、前記中央流路孔４及び各副流路孔５の中心線を傾斜させることも、上記と同様に中央流路孔４及び各副流路孔５の速い流と乱れた流れ及び乱れた流れ同士かさらに乱れあってより激しく衝突したり摩擦しあったりさせることができる。
この衝突は、中央流路孔４及び各副流路孔５の傾斜方向によっては、各流路から前記乱流減圧部８へ高速で流入する汚水の旋回方向を変えることができる。この向きを連結毎に交互に逆旋回するように設定させることによってより激しく衝突や摩擦を起こさせることができ、ミキシング効果をより高めることができる。
【００３７】
また、その乱流減圧部８は気体注入管９の注入口９ａが臨ませてあるが、この部分は減圧状態となっているので、加圧しなくても気体は乱流減圧部８内に吸い込まれて行く。このため本発明では気体注入コンプレッサーを設けなくても汚水中に気体を混合させることができる。
【００３８】
この気体の混合は、ミキシングによる気泡の微細化と加圧と減圧の繰り返しによる相乗効果によって水への溶解率を極めて大きくすることが可能となる。
さらに、前記気体注入管９に気体注入コンプレッサーを備えた気体流入制御装置１２を設けた形態では、気体流入制御装置１２の制御で汚水中の気体の混合量を強制的に調節することが可能となる。
【００３９】
また、前記直列連結手段２が、各単位ミキシングパイプ１の気体注入管９の注入口９ａを周角度方向に位相させて直列連結できるようにする嵌合又は螺着による連結部１３を備えると、注入気体のミキシング効果を高めて水への溶解率をより大きくさせることができる。
【００４０】
また、前記乱流減圧部８に対して気体注入管９の注入口９ａから気体を注入することで、一時的に減圧部８に入り込んだ毛をその下流に押し流す作用があり、前記垂直平面７や乱流減圧部８管内壁面に毛が付着させないようにすることができる。
【００４１】
また、各単位ミキシングパイプ１を連結しても、それらのパイプ中央には中央流路孔４が遮るもの（内部を長さ方向に見たときに両側から突き出して中心部の視野を遮る部分）がなく連続して抜けるので、ミキシングされた汚水は単位ミキシングパイプ１の連結末端から強く噴出させることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は以上のようであり、各種汚水処理槽へ汚水を導き入れて行う汚水処理に本発明の液体ミキシング装置を使用することによって、のミキシング装置内に髪の毛など毛が付着するのを完全に解消できるようになるとともに、汚水を効率良くミキシングして汚泥を破砕し、またその汚水中に酸素などの気体を極めて高濃度に混合することができ、そのミキシング処理後に生物学的の分解処理を大幅に促進させることができるようになった。
【００４３】
また、本発明の装置の構造はパイプ内部が肉厚変化はあっても突起物のない簡潔な形状であるので、丈夫で製造し易い利点がある。
同時に毛以外の異物に対しても閉塞しにくい形状であり、殆んど故障が発生しないことは、管理上において毛詰りによる操業停止や部品交換、部品清掃などの作業から開放され、真のメンテナンスフリーが実現することも大きな特徴である。
【００４４】
また、汚水への酸素などの気体混合において、エアーコンプレッサーがなくともミキシング工程で減圧吸入されることは、装置全体のコンパクト化とエアーコンプレッサー稼動のための電力が削減できる利点がある。
【００４５】
さらに、連結した各単位ミキシングパイプ１の中央には中央流路孔４が遮るものがなく連続して抜けているので、一定方向に強力な水流の噴出力が得られ、汚れた装置の内部の逆流洗いがも容易にできる。
そして、装置内の流れが極めてスムーズなので、処理能力も例えば、現在性能的に優れているとされる特開平６−２２６０７０号のような乱流方式のミキシングパイプと比べた場合に、同程度の処理能力を得るのにさらに装置を容積比で１／６以下にコンパクトク化することが可能になった。
【００４６】
また、毛詰り解消型汚水ミキシング装置を水面下に配する方法では、その装置の連結最終の単位ミキシングパイプ１の乱流減圧部８から放水管１５を経ずに直接水中にミキシング処理汚水を放出できるので放水管１５による流水抵抗が全くなくなる。
そして、さらにポンプも含めて水中に置いた方法では送水管１４も短くできるので抵抗を最小限に小さくすることができるとともに汚水を水面上に吸い上げる圧力も不要であるためにポンプへの負荷が大幅に軽減される。
【００４７】
このため、水面上に設けた方法に比べると、それと同じ処理能力を得るのにそのポンプよりも能力の小さい小型化したポンプの使用ができ、またそのポンプし同じ能力のポンプを使用すると、処理流量を大幅に増大させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】単位ミキシングパイプが連結されている状態を示す縦断斜視図。
【図２】別の単位ミキシングパイプの形態を示す縦断斜視図。
【図３】単位ミキシングパイプが連結されている状態を示す縦断側面図。
【図４】単位ミキシングパイプの（イ）が縦断斜視図、（ロ）が縦断側面図。
【図５】単位ミキシングパイプの長さ方向から見た側面図。
【図６】単位ミキシングパイプの速流部における輪切り側面図。
【図７】単位ミキシングパイプを水面上に配した状態を示す縦断側面図。
【図８】単位ミキシングパイプを水面下に配した状態を示す縦断側面図。
【図９】単位ミキシングパイプとポンプを水面下に配した状態を示す縦断側面図。
【図１０】従来のミキシングパイプの一部を切欠した状態を示す斜視図。
【符号の説明】
１ 単位ミキシングパイプ
２ 直列連結手段
３ 絞り圧縮部
４ 中央流路孔
５ 副流路孔
６ 速流部
７ 半径方向平面縁
８ 乱流減圧部
９ 気体注入管
９ａ 気体注入管の注入口
１０ 再減圧部
１１ 垂直段差面
１２ 気体流入制御装置
１３ 連結部
１４ 送水管
１５ 放水管

Claims (6)

1. 両端に直列連結手段（２）を備えた単位ミキシングパイプ（１）の内部を、流れ方向から順に輪切り断面形状は開口部分の面積が漸減しその縦断面形状は流線形を成す滑らかな絞り圧縮部（３）と、先端口が該圧縮部の後端に滑らかに続き且つ流路が該先端口から同径で続く中央流路孔（４）及び該中央流路孔（４）を円周方向略等間隔に取り巻き先端口が前記絞り圧縮部（３）の途中から前記中央流路孔（４）の先端口へ開放されて続き且つ流路が該先端口から同径で続く複数の輪切り断面優弧状筒形の副流路孔（５）とから形成された速流部（６）と、その速流部（６）の末端に形成された半径方向平面縁（７）を有し、その半径方向平面縁（７）に続けて長さを設けて前記各副流路（５）の外接径よりも広径の乱流減圧部（８）に形成し、その乱流減圧部（８）の前記半径方向平面縁（７）寄りに気体注入管（９）の注入口（９ａ）を設けて成る毛詰り解消型汚水ミキシング装置。
2. 乱流減圧部（８）が、パイプの長さ方向の中間部から下流方をさらに広径とした再減圧部（１０）とするとともにその中間部を流れ方向に対して垂直となる垂直段差面（１１）に形成して成る請求項１に記載の毛詰り解消型汚水ミキシング装置。
3. 気体注入管（９）に気体流入制御装置（１２）を設けて成る請求項１又は２に記載の毛詰り解消型汚水ミキシング装置。
4. 直列連結手段（２）が、各単位ミキシングパイプ（１）の気体注入管（９）の注入口（９ａ）を周角度方向に位相させて直列連結できるように嵌合又は螺着による連結部（１３）を備えて成る請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の毛詰り解消型汚水ミキシング装置。
5. 中央流路孔（４）及び／又は各副流路孔（５）の中心線を傾斜して成る請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の毛詰り解消型汚水ミキシング装置。
6. 毛詰り解消型汚水ミキシング装置を水面下に配するとともにその装置の連結最終単位ミキシングパイプ（１）の乱流減圧部（８）から放水管（１５）を経ずに直接水中にミキシング処理汚水を放出できるようにすることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の毛詰り解消型汚水ミキシング装置の使用方法。

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