JP3912683B2 - 水中駆動型気液混合・溶解装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえばファミリーレストランにおける厨房廃水をオゾンガス等で殺菌や浄化をする場合のように、廃水中に残飯や他の固形物が混在する廃水を対象として、たとえばオゾンガスといったガスを高い効率下に混合・溶解させるための装置に関する。

浄化槽や下水処理施設などにあっては、廃水を浄化処理するために、曝気装置において多量の空気を送り込んで好気性汚泥菌を活性化させている。また、近年、廃水に対する規制が強化され、これに対処すべく処理効率の向上を図るためにまた、ファミリーレストラン等の厨房廃水に含まれる油分の低減や臭気抑制を目的として、オゾンによる廃水の浄化処理の研究が進められている。

たとえばオゾンによって廃水を浄化処理するためには、オゾンガスを効率的に廃水中に溶解させる必要がある。従来、ガスを液中に効率高く溶解させる手段として、ブロワと散気管の組み合わせによる方式、水中・空気ポンプと二相ノズルによるジェット噴射方式、ポンプにエジェクタを組み合わせる方式や水中駆動型曝気装置などの手段が用いられてきた。

一方、オゾンガスといった気体を廃水等に効率高く溶解させるべく、液中におけるオゾンガス等の気泡を微細化して、ガスの溶解効率を高くする方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平０７−２９９４７６号公報

上記従来技術、たとえばブロワと散気管の組み合わせによる方式では溶解効率が低く、また、水中ポンプによるジェット噴射方式やポンプにエジェクタを組み合わせる方式、水中駆動型曝気装置のように、ポンプを用いるシステムにおいては、廃水中に固形物が混在している処理対象の場合、固形物を濾別するためのストレーナやフィルタが頻繁に目詰まりを起こすほか、ポンプの回転翼部で異物による閉塞障害を招くなどの問題を惹起する。

このような問題は、上記特許文献１に開示されているオゾン溶解反応システムにおいても生じる。即ち、廃水中に固形物が混在している処理対象の場合、特許文献１に開示されているオゾン溶解反応システムにおいて、被処理水４を送水ポンプ３で吸引し送水するためには、ストレーナで固形物を濾別する必要があるが、ストレーナに固形物による目詰まりを生じさせることが多く、このことに起因してオゾンガス等の溶解装置の稼働率を低下させる問題がある。また、ポンプ３が固形物を吸引した場合、回転翼部で異物による閉塞を生じる。さらに、このシステムにおける下降部混合装置（スタティックミキサ）１１においても同様の問題を惹起する。

本発明は、固形物等が混在する廃水等を処理対象とするときも、上記従来技術における問題を惹起することなく、廃水等液中のオゾンガス等の気泡を微細化し、高い効率下に混合・溶解させることができる水中駆動型ガス混合・溶解装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、固形物が混在する厨房廃水、グリーストラップ槽における厨房廃水、ビルピット廃水、畜産廃水にガスを混合・溶解させるための気液混合・溶解装置であって、水中モータと、該水中モータ下部に突出している回転軸に固定され、その下面に半径方向又は半径方向成分をもって延在する複数の拡散羽根を植設されるとともにその下面外周部に周方向に延在し下方に臨む鋸歯状突起列又は規則的凹凸部を有し水中のガスおよび水中に混在する固形物を截断するカッタリブを固着され前記水中モータによって回転駆動される回転ディスクと、前記回転軸の外径以上の寸法の内径部を有し前記回転ディスク上部かつ前記水中モータ下端部に固定される上固定板と、該上固定板を介して前記水中モータ下部に固定され下方に延在する複数本の支柱と、該支柱下端部に固定され被処理液が流通するに十分な内径部を有するとともに前記上固定板と相俟って固形物が混在する厨房廃水、グリーストラップ槽における厨房廃水、ビルピット廃水、畜産廃水及びガスを上昇せしめ前記回転ディスクの半径方向外方への流路を形成する下固定板と、該下固定板下面に固定される複数本の支柱と、前記回転ディスクの底面中心に指向してその開口部が臨む如く配設されるガス供給管とを有する厨房廃水、グリーストラップ槽における厨房廃水、ビルピット廃水、畜産廃水用水中駆動型ガス混合・溶解装置である。

本発明によれば、ポンプやストレーナを必要としないため、オゾンガスといったガスを被処理水（廃水等）に混合・溶解するに際し、被処理水（廃水等）中の固形物や繊維状物に起因する吸込み障害、閉塞といったトラブルを発生させることがない。また、回転ディスクの外周縁部に固着されているカッタリブによってオゾンガス等の気泡が直径５０μｍ程度のディメンジョンに截断・微細化されるから、気泡の比表面積が格段に大きくなり溶解効率を向上させる。さらに、回転ディスク半径方向に放出される被処理水（廃水等）中の固形物もカッタリブによって截断される。

以下、本発明をその好ましい実施形態に則して説明する。
本発明の水中駆動型ガス混合・溶解装置は、水中モータによって駆動される回転ディスクがポンプとして機能する。即ち、回転ディスク下面には拡散羽根が半径方向に延在する如く放射状に植設されており、回転ディスクの高速回転、たとえば３６００ｒｐｍの回転による拡散羽根による遠心作用によって被処理水（廃水等）およびガス供給管からのガス（気泡）は、回転ディスク下面で遠心力を受け半径方向に放出される。このポンプ作用によって回転ディスク下面中央部に負圧領域を形成し、下方からガスおよび被処理水（廃水等）を吸引する。

一方、回転ディスク下面中央部に指向してたとえばオゾンガスといったガスの供給管開口部が臨んでおり、供給されたガスは回転ディスク下面中央部に生起している負圧領域とガスそれ自体の浮力とによって上昇して回転ディスク下面中央部に到達し、回転ディスクの高速回転により拡散羽根によって発生する遠心力で回転ディスクの半径方向へ移動せしめられる。回転ディスクの外周縁部には下方にその尖鋭端部が臨むカッタリブが形成されており、回転ディスクは３６００ｒｐｍといった高速で回転しているから、回転ディスク下面を半径方向へ移動せしめられている気泡の速度とカッタリブの周方向移動速度の間には大きな速度差が存在しており、気泡は何回かの截断を受ける。これによって気泡は微細化されて直径５０μｍ程度にまでなって比表面積が拡大され、溶解効率が飛躍的に向上する。

図１乃至図５に、本発明の一実施例に係る水中駆動型ガス混合・溶解装置を示す。図１乃至図５において、１は水中モータであって、図１に示すように、その下端部に突出する回転軸２に、この実施例においては、３６００ｒｐｍの回転数を出力する。水中モータ１は必要に応じて、可変速型（サイリスタ等による回転速度制御ができる）モータとすることも勿論できる。３は上固定板であり、水中モータ１の下部フレームに、図４に示す取付け孔３１の位置で支柱４、下固定板６と共にたとえばボルト・ナットによって固定される。

５は回転ディスクであって、水中モータ１下部の回転軸２に固定される。図２に回転ディスク５の詳細を示す。図２（ａ）は回転ディスク５の側面図、図２（ｂ）は底面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、回転ディスク５の下面には拡散羽根５１が回転ディスク５の下平面中心部から半径方向に放射状に植設されている。この実施例においては、１２枚の拡散羽根５１が各等しい角度で相隣るように植設されている。この実施例においては、拡散羽根５１は回転ディスク５の下平面中心部から半径方向に放射状に植設されているけれども、回転ディスク５外周の接線に必ずしも垂直な方向である必要はなく、接線に垂直な方向とある角度をもって植設されていても勿論よい。

この実施例において、拡散羽根５１の先端と回転ディスク５の外周縁に固着されるカッタリブ５２との間には、図２（ｂ）に示すように、所与の間隔が設けられている。これによって、気泡がカッタリブ５２によって截断・微細化される機会を拡大させている。カッタリブ５２は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、回転ディスク５の下面外周縁部に周方向に延在する如く固着されている。カッタリブ５２は、図１および図３に示すように、この実施例においては、鋸歯状を呈してその尖鋭な端部が下方に臨んでおり、回転ディスク５がたとえば３６００ｒｐｍといった高速回転をすることで、回転ディスク５の半径方向に移動してくる、たとえばオゾンガスの気泡を截断・微細化する。

カッタリブ５２の下方先端部は鋸歯状のものに限ることなく、気泡或は固形物を截断・微細化できるものであれば、規則的な凹凸部をもつものであってもよい。また、発明者らの知見によれば、カッタリブ５２の下方先端部たとえば鋸歯状突起は、剛性が十分であれば可及的に薄く、歯の山の高いものほどガスの溶解度を高め得る。

図２（ｂ）において、５３は取付け用孔であって、この取付け用孔５３を水中モータ１の回転軸２に嵌入・固定することによって回転ディスク５が回転軸２に固定される。なお、この実施例においては、回転ディスク５、拡散羽根５１、カッタリブ５２はオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製である。

６は下固定板であり、この実施例においては、図１に示すように、ボルト挿通孔を有する支柱４および回転ディスク５上部に位置する上固定板３を挟んで、図示しないボルト・ナットによって、取付け用孔６１の位置で水中モータ１の下部フレームに固定されている。上固定板３の平面中央部には、この実施例においては、図４に示すように、回転ディスク５の外径未満かつ回転軸２の外径を超える直径の内径部が形成されている。また、下固定板６の平面中央部には、この実施例においては、図５に示すように、回転ディスク５下面中央部に指向してその開口部が臨むガス供給管が挿通されるとともに、被処理水が回転ディスク５下面中央部に向けて上昇するときの流通路として十分な寸法の内径部が形成されている。これら上固定板３および下固定板６共に、この実施例においては、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製である。なお、下固定板６の下部には、図１に示すように、複数本の支柱７が固設されている。

８はガス供給管であって、たとえばオゾンガスがこのガス供給管８を通して送給され、回転ディスク５下面中央部に指向して開口している端部から吐出される。ガス供給管８は、この実施例においては、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製である。

次に、上述のように構成される本発明の水中駆動型ガス混合・溶解装置の動作を説明する。水中モータ１によって回転ディスク５が、たとえば３６００ｒｐｍといった回転数で回転駆動されると、拡散羽根５１によるポンプ作用によって回転ディスク５下面中央部に負圧領域が形成され、ガス供給管８開口部からガス、たとえばオゾンガスをおよび被処理水を吸引する。ガスはそれ自体の浮力と相俟って上昇し、拡散羽根５１による遠心力によって半径方向外方に放出される。

回転ディスク５下面を半径方向に移動してきたガス（気泡）は、回転ディスク５外周縁部に形成されているカッタリブ５２によって截断・微細化されて半径方向外方に放出される。その際、気液混合体と、吸引されようとしている廃液等被処理水との間には上固定板３および下固定板６が存在し、この両者間に気・液混合領域を形成し気液混合効率を高からしめる。

カッタリブ５２によって截断・微細化されたガスは、この実施例によって得られた結果では５０μｍ程度の直径であり、大きな比表面積を有する処からガスの廃水等への溶解効率をきわめて高いものにする。また、カッタリブ５２は、被処理水中に存在する固形物や繊維状物も截断して外方へ放出する。而して、本発明の水中駆動型ガス混合・溶解装置は目詰まり、閉塞といったトラブルを惹起することがない。

本発明の水中駆動型ガス混合・溶解装置は、厨房廃水のグリーストラップ槽、ビルピットにおける前処理や畜産廃水処理槽などにおいてオゾンガス等のガスを高い効率で混合・溶解させる目的で使用することができる。このような廃水中には、動物の毛や野菜屑や繊維などが混在しており、従来、ポンプの羽根車に絡んだり、これら固形物を濾別するためのストレーナを閉塞させるなどのトラブルの原因となっていた。本発明の水中型ガス混合・溶解装置は、このようなトラブルの原因となるポンプやストレーナを必要としない構造であるため、処理槽内で最もガスの混合・溶解効率のよい平坦な場所を選んで設置するだけでよい。陸上部に給気源となるオゾン発生装置等のガス供給部を設置し、ガス供給管でガスを処理槽内に導入する。

本発明の一実施例に係る水中駆動型ガス混合・溶解装置を示す正面図 本発明の一実施例に係る水中駆動型ガス混合・溶解装置における回転ディスクの詳細を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。 本発明の一実施例に係る水中駆動型ガス混合・溶解装置における回転ディスクの外周縁部に形成されるカッタリブの一例を示す側面図 本発明の一実施例に係る水中駆動型ガス混合・溶解装置における上固定板を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の一実施例に係る水中駆動型ガス混合・溶解装置における下固定板を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。

符号の説明

１ 水中モータ
２ 回転軸
３ 上固定板
３１ 取付け用孔
４ 支柱
５ 回転ディスク
５１ 拡散羽根
５２ カッタリブ
５３ 取付け用孔
６ 下固定板
６１ 取付け用孔
７ 支柱
８ ガス供給管

Claims (1)

1. 固形物が混在する厨房廃水、グリーストラップ槽における厨房廃水、ビルピット廃水、畜産廃水にガスを混合・溶解させるための気液混合・溶解装置であって、水中モータ（１）と、該水中モータ（１）下部に突出している回転軸（２）に固定され、その下面に半径方向又は半径方向成分をもって延在する複数の拡散羽根（５１）を植設されるとともにその下面外周部に周方向に延在し下方に臨む鋸歯状突起列又は規則的凹凸部を有し水中のガスおよび水中に混在する固形物を截断するカッタリブ（５２）を固着され前記水中モータ（１）によって回転駆動される回転ディスク（５）と、前記回転軸（２）の外径以上の寸法の内径部を有し前記回転ディスク（５）上部かつ前記水中モータ（１）下端部に固定される上固定板（３）と、該上固定板（３）を介して前記水中モータ（１）下部に固定され下方に延在する複数本の支柱（４）と、該支柱（４）下端部に固定され被処理液が流通するに十分な内径部を有するとともに前記上固定板（３）と相俟って固形物が混在する厨房廃水、グリーストラップ槽における厨房廃水、ビルピット廃水、畜産廃水及びガスを上昇せしめ前記回転ディスク（５）の半径方向外方への流路を形成する下固定板（６）と、該下固定板（６）下面に固定される複数本の支柱（７）と、前記回転ディスク（５）の底面中心に指向してその開口部が臨む如く配設されるガス供給管（８）とを有することを特徴とする厨房廃水、グリーストラップ槽における厨房廃水、ビルピット廃水、畜産廃水用水中駆動型気液混合・溶解装置。

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