JP4686414B2 - 撹拌インペラ、水中撹拌装置及び水中撹拌曝気装置 - Google Patents

Description

本発明は、撹拌インペラ、水中撹拌装置及び水中撹拌曝気装置に関する。

従来、複数の回転羽根を備え、槽内の被処理水に浸漬するように配置されて上下方向の軸線回りに回転する撹拌インペラにより被処理水を撹拌し、撹拌インペラの上方から下方へ向かう下向流を形成すると共に撹拌インペラの側方に下方から上方へ向かう上向流を形成し、槽内に上下方向の旋回循環流を形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−８０２８６号公報

しかしながら、上記撹拌インペラにあっては、回転により、当該撹拌インペラの側方からも被処理水が吸引されてしまい、良好な旋回循環流を形成できないという問題がある。

また、上記撹拌インペラを、旋回循環流に対して酸素含有気体を供給し散気する散気装置を備えた水中撹拌曝気装置に適用する場合には、良好な旋回循環流を形成できないことから槽全体に酸素含有気体を拡散混合できず酸素供給性能が低下すると共に、撹拌インペラの側方からの被処理水の吸引により気泡が再吸引され撹拌インペラによる送水性能が低下するという問題がある。

また、このように良好な旋回循環流を形成できないため、上記公報にあっては、撹拌インペラを、当該撹拌インペラと同軸に配置した筒状体内に配置し、側方からの被処理水の吸引を防止しつつ下向流が筒状体内を通るようにしているが、この構成では、筒状体内周面と撹拌インペラの回転羽根の先端との間のクリアランスを高精度に出す必要があり、撹拌インペラと筒状体の据え付けが難しく据え付けコストが高くなるという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、良好な旋回循環流を形成可能な撹拌インペラ、このような撹拌インペラを備え撹拌インペラと筒状体の据え付けが容易で据え付けコストが低減される水中撹拌装置、このような撹拌インペラ又は水中撹拌装置を備え酸素供給性能及び送水性能の低下が防止される水中撹拌曝気装置を提供することを目的とする。

本発明の撹拌インペラは、複数の回転羽根を備え、槽内の被処理水に浸漬するように配置されて上下方向の軸線回りに回転することにより被処理水を撹拌し槽内に上下方向の旋回循環流を形成するための撹拌インペラにおいて、回転羽根は、その先端に、当該回転羽根に対する水流上流側のみに向けて斜めに傾くウイングレット部を備え、ウイングレット部は、回転羽根に対する水流下流側の面が回転羽根の径方向外側に向いていることを特徴としている。

このような撹拌インペラによれば、撹拌インペラの回転羽根の先端に設けられ、当該回転羽根に対する水流上流側に向けて傾き、回転羽根に対する水流下流側の面が回転羽根の径方向外側に向いているウイングレット部により、撹拌インペラの側方から被処理水の吸入を無くすことが可能とされるため、良好な旋回循環流を形成することが可能とされる。

また、本発明による水中撹拌装置は、上記撹拌インペラと、被処理水に浸漬すると共に撹拌インペラの回転軸線と略同軸に配置されて旋回循環流が内部を通る筒状体と、を具備し、撹拌インペラは、筒状体から上下方向に離間して配置されることを特徴としている。

このような水中撹拌装置によれば、撹拌インペラが筒状体から上下方向に離間して配置されるが、上記のように、撹拌インペラの側方からの被処理水の吸引が無いため、良好な旋回循環流が形成されると共に、筒状体により一層良好な旋回循環流が形成される。加えて、このように、撹拌インペラが筒状体から上下方向に離間しているため、撹拌インペラと筒状体の据え付けが容易とされ、据え付けコストの低減が図られる。

また、本発明による水中撹拌曝気装置は、上記撹拌インペラ又は上記水中撹拌装置と、旋回循環流に対して酸素含有気体を供給し散気する散気装置と、を具備したことを特徴としている。

このような水中撹拌曝気装置によれば、良好な旋回循環流が形成されるため、槽全体に酸素含有気体が拡散混合され酸素供給性能の低下が防止されると共に、撹拌インペラの側方からの被処理水の吸引による気泡の再吸引が防止されるため、送水性能の低下が防止される。

このように本発明によれば、良好な旋回循環流を形成可能な撹拌インペラ、このような撹拌インペラを備え一層良好な旋回循環流が形成されると共に据え付けコストが低減される水中撹拌装置、このような撹拌インペラ又は水中撹拌装置を備え酸素供給性能及び送水性能の低下が防止される水中撹拌曝気装置を提供することが可能となる。

以下、本発明による撹拌インペラ、水中撹拌装置及び水中撹拌曝気装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る水中撹拌曝気装置１を示す構成図、図２は、水中撹拌曝気装置１の一部破断構成図、図３は、水中撹拌曝気装置１における撹拌インペラの斜視図、図４は、水中撹拌曝気装置１における散気装置の斜視図である。

図１に示すように、水中撹拌曝気装置１は、槽２内の被処理水（窒素やリンを含む有機性排水）３を曝気することで被処理水３の浄化を行うものである。そのために、水中撹拌曝気装置１は概略、筒状体４、撹拌インペラ５、散気装置６、シャフト７、ロータリーユニット８及び駆動部９を備えている。これらの筒状体４、撹拌インペラ５、散気装置６は、被処理水３に浸漬するように配置され、ロータリーユニット８及び駆動部９は、被処理水３より上方に配置されている。

筒状体４は、槽２の底壁の略中央に立設されており、図２に示すように、円筒状の円筒部１０と、円筒部１０の下部に設けられて槽２の底壁に設置される設置部１１と、を備えている。この筒状体４の円筒部１０は、上部に位置する開口上部１２と、下部に位置する開口下部１３とを有している。

撹拌インペラ５は、筒状体４の軸線と略同軸に配置されると共に、筒状体４の上方向に離間するように配置されている。この撹拌インペラ５は、回転軸１４と、図３に示すように、回転軸１４から径方向に延びる複数の回転羽根１５とを備えている。回転羽根１５は、回転軸１４との接続端から先端に向かう中心線が回転方向後方に向いた後退翼を形成している。回転羽根１５の先端には、回転羽根１５に対する水流上流側（本実施形態では下方側）に向けて傾き、その水流下流側の面が、回転羽根１５の径方向外側に向いたウイングレット部１６が設けられている。

図２に示すように、散気装置６は、撹拌インペラ５の上方であって、撹拌インペラ５の水流下流側に配置されるようにして、上下方向に延在するシャフト７に固定されている。図４に示すように、散気装置６は、下部の径に対して上部の径が大とされた略円錐台形状の水流案内部と、この水流案内部の上側に設けられた円錐形状の上部と、を有している。これらの水流案内部と上部との境界部の外周面には、シャフト７を介して内部に供給される空気を気泡として吐出するための気泡吐出孔１７が周方向に沿って複数設けられている。

シャフト７は、図２に示すように、ロータリーユニット８により懸吊されており、内部に空間を有する管状となっている。シャフト７の内部には、水上からの空気を散気装置６の内部に供給する空洞部１８と、撹拌インペラ５の回転軸１４に連結されて回転する回転シャフト１９と、が設けられている。

ロータリーユニット８は、水上の固定部（不図示）に固定されているもので、回転シャフト１９を回転可能に軸支すると共に、駆動部９の回転駆動力を回転シャフト１９に伝達する。

そして、撹拌インペラ５、散気装置６、シャフト７、ロータリーユニット８及び駆動部９により、本体上部２０が構成されている。

このような構成を有する水中撹拌曝気装置１は、筒状体４を槽２の底部に設置し、撹拌インペラ５の回転軸線が筒状体４の軸と略同軸となるように本体上部２０を槽２に下降させて設置することで得られる。

続いて、水中撹拌曝気装置１の動作について、図５を参照しながら説明する。図５は、水中撹拌曝気装置１が設置された槽２内の被処理水３の循環の様子を示す図である。図５において、符号２１は被処理水３の旋回循環流を示し、矢印２１ａ〜２１ｃは旋回循環流２１の流れ方向を示している。

水中撹拌曝気装置１の運転を開始し、駆動部９が駆動されると、駆動部９による回転駆動力は、ロータリーユニット８で回転方向が変換され回転シャフト１９を介して撹拌インペラ５に伝達され、撹拌インペラ５が回転する。

撹拌インペラ５が回転すると、撹拌インペラ５の回転羽根１５が撹拌インペラ５の下方から被処理水３を吸引する。このとき、撹拌インペラ５のウイングレット部１６が撹拌インペラ５の側方からの被処理水３の吸引を無くすため、撹拌インペラ５により吸引される被処理水３は、撹拌インペラ５の下方に設置されている筒状体４を通して上方へ吸引される。すなわち、被処理水３は、撹拌インペラ５により吸引され円筒部１０の開口下部１３から吸い込まれて、円筒部１０内を伝って上昇し、開口上部１２から撹拌インペラ５を通して、撹拌インペラ５の上方に送水される。そして、被処理水３は、撹拌インペラ５の上方に設けられている散気装置６の外周面に沿って上昇する。

このとき、散気装置６には、シャフト７内の空洞部１８を通って空気が供給されている。従って、散気装置６の外周面に沿って上方に送水された被処理水３に対して、散気装置６の気泡吐出孔１７から気泡が吐出される。吐出された気泡は、被処理水３に空気が溶存されながら小さくなる。

こうして撹拌インペラ５により送水された被処理水３は、散気装置６から吐出された気泡の空気を溶存しながら槽２を上昇する（図５の矢印２１ａ参照）。槽２の水面まで上昇した被処理水３は、槽２の外側に向かい、再び槽２内を下降していく（図５の矢印２１ｂ参照）。槽２の底まで下降した被処理水３は、再び筒状体４に吸い込まれて、撹拌インペラ５により上方に送水される（図５の矢印２１ｃ参照）。このようにして、空気が溶存した被処理水３が旋回循環流２１となり、槽２全体に循環し、被処理水３の浄化が良好に成される。

このように、本実施形態に係る撹拌インペラ５によれば、撹拌インペラ５の回転羽根１５の先端に設けられ当該回転羽根１５に対する水流上流側に向けて傾くウイングレット部１６により、撹拌インペラ１５の側方からの被処理水３の吸引を無くすことが可能とされているため、良好な旋回循環流２１を形成することが可能とされている。

なお、ウイングレット部の無い回転羽根を有する撹拌インペラを用いた場合には、撹拌インペラの側方からも被処理水３が吸引されるため、良好な旋回循環流２１を形成できなくなる。

また、本実施形態に係る撹拌インペラ５によれば、撹拌インペラ５の回転羽根１５を後退翼としているため、槽２内に浸漬しているゴミ等が絡みつかずに流され、撹拌インペラ５の送水能力の低下を防止することができ、またメンテナンス性を向上することができる。

また、本実施形態に係る水中撹拌曝気装置１によれば、撹拌インペラ５を筒状体４から上方向に離間して配置しても、撹拌インペラ５の側方からの被処理水３の吸引が無いため、良好な旋回循環流２１が形成されると共に、筒状体４により一層良好な旋回循環流２１が形成される。加えて、このように、撹拌インペラ５が筒状体４から上方向に離間しているため、撹拌インペラ５と筒状体４の据え付けが容易とされ、据え付けコストの低減が図られる。

また、このように良好な旋回循環流２１が形成されるため、槽２全体に酸素が拡散混合され酸素供給性能の低下が防止されると共に、撹拌インペラ５の側方からの被処理水３の吸引による気泡の再吸引が防止されるため、送水性能の低下が防止されている。

なお、ウイングレット部の無い回転羽根を有する撹拌インペラを用いた場合には、撹拌インペラの側方からも被処理水３が吸引されるため、この被処理水３と共に溶存されない気泡も吸引してしまい、撹拌インペラの送水性能が低下してしまう。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、撹拌インペラ５を筒状体４の上方向に離間した位置に設けたが、例えば図６に示すように、撹拌インペラ５を筒状体４の下方向に離間した位置に有する水中撹拌曝気装置としても良い。このようにすることで、逆向きの旋回循環流を形成することができる。この場合には、ウイングレット部１６は、回転羽根１５に対する水流上流側（図示上側）に向けて傾くことになる。

また、撹拌インペラ５を有する装置は、散気装置６を有する水中撹拌曝気装置１に限定されるものではなく、散気装置６の無い例えば嫌気槽等に適用される水中撹拌装置であっても良い。このように曝気せずに被処理水を撹拌することで、嫌気性生物により被処理水を処理する嫌気性処理槽においても、良好な処理性能を得ることができる。

さらにまた、上記実施形態においては、特に好ましいとして、散気を空気により行っているが、酸素含有気体であれば良い。

本発明の実施形態に係る水中撹拌曝気装置を示す構成図である。 図１に示す水中撹拌曝気装置の一部破断断面図である。 図１に示す撹拌インペラの斜視図である。 図１に示す散気装置の斜視図である。 図１に示す水中撹拌曝気装置が設置された槽内の被処理水の循環の様子を示す図である。 撹拌インペラ及び筒状体の他の配置を示す構成図である。

符号の説明

１…水中撹拌曝気装置、２…槽、３…被処理水、４…筒状体、５…撹拌インペラ、６…散気装置、７…シャフト、８…ロータリーユニット、９…駆動部、１０…円筒部、１１…設置部、１２…開口上部、１３…開口下部、１４…回転軸、１５…回転羽根、１６…ウイングレット部、１７…気泡吐出孔、１８…空洞部、１９…回転シャフト、２０…本体上部、２１…旋回循環流。

Claims (3)

1. 複数の回転羽根を備え、槽内の被処理水に浸漬するように配置されて上下方向の軸線回りに回転することにより前記被処理水を撹拌し槽内に上下方向の旋回循環流を形成するための撹拌インペラにおいて、
   前記回転羽根は、その先端に、当該回転羽根に対する水流上流側のみに向けて斜めに傾くウイングレット部を備え、
   前記ウイングレット部は、前記回転羽根に対する水流下流側の面が前記回転羽根の径方向外側に向いていることを特徴とする撹拌インペラ。
2. 請求項１に記載の撹拌インペラと、
   前記被処理水に浸漬すると共に前記撹拌インペラの回転軸線と略同軸に配置されて前記旋回循環流が内部を通る筒状体と、を具備し、
   前記撹拌インペラは、前記筒状体から上下方向に離間して配置されることを特徴とする水中撹拌装置。
3. 請求項１に記載の撹拌インペラ又は請求項２に記載の水中撹拌装置と、
   前記旋回循環流に対して酸素含有気体を供給し散気する散気装置と、を具備したことを特徴とする水中撹拌曝気装置。

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