JP4754586B2 - 曝気攪拌機 - Google Patents

Description

本発明は、曝気攪拌機に関し、特に、汚水処理槽の曝気攪拌において、１台の装置で汚水の嫌気攪拌と曝気とを行うとともに、高水深度槽においてもその槽底での水流速を確保して槽内全体の攪拌を高効率で行えるようにした曝気攪拌機に関するものである。

従来、下水処理場に流入する汚水は、汚水処理槽内に導かれ、該汚水処理槽内に配設した曝気機にて汚水を攪拌して、好気性処理を行うようにしている。この曝気機として、特に限定されるものではないが、例えば、特許文献１に示すように、汚水中に浸すように配設したスクリュー（攪拌羽根）をモータ等の原動機にて回転駆動して汚水を混合攪拌しつつ、汚水の一部を水面上にて散水して曝気するようにしている。

ところで、特許文献１に示すような曝気機においては、曝気機による汚水の攪拌水流は、水面に着水後、それが汚水処理槽の外周壁面近傍から槽底に向かい、その後、汚水処理槽の中心部を上昇流となって水面に向かうようになるため、水深６ｍ程度までの比較的浅底の汚水処理槽での曝気攪拌に適している。

しかし、近年、都市近傍での下水処理場の用地の確保或いは既設設備の拡張用地の確保が難しくなっているとともに、狭小な下水処理場の用地においても処理効率を向上させて処理量の向上を目指して高深度処理槽が要求されるようになっている。

ところが、従来の曝気、攪拌装置では高出力の電動機を用いたとしても、その構造上、汚水処理槽内の水面からせいぜい６ｍ程度までの水深しか攪拌することができず、６ｍ以上もある高水深の汚水処理槽では効率的な攪拌、曝気が行えないという問題があった。
特許第３４４４８６５号公報

本発明は、従来の曝気機の有する問題点に鑑み、汚水処理槽内の曝気攪拌において、１台の装置で汚水の嫌気攪拌と曝気とを行うとともに、高水深度槽においてもその槽底での水流速を確保して槽内全体の攪拌を高効率で行えるようにした曝気攪拌機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の曝気攪拌機は、汚水処理槽内に曝気攪拌機を昇降可能に配設するとともに、該曝気攪拌機を、電動機により一方向に回転駆動される回転軸の上下位置に攪拌羽根と、該上部の攪拌羽根の上方位置に回転コーンとを取り付けて構成し、これら攪拌羽根の周囲を覆うように、かつ上下部の攪拌羽根の中間位置に形成した吸水口より汚水を吸水し、上下端部より吐出できるようにした外筒を配設した曝気攪拌機であって、汚水の曝気攪拌を、曝気攪拌機を降下させて上部の攪拌羽根を水面下に位置させ、該上部の攪拌羽根により上昇流を発生させるとともに、この状態で、曝気攪拌機を上昇させて上部の攪拌羽根を水面上に位置させて行うことができるようにするとともに、汚水の嫌気攪拌を曝気攪拌機を上昇させて上部の攪拌羽根を水面上に位置させて行うようにしたことを特徴とする。

この場合において、外筒に形成した汚水の吸水口を、整流板及び整流マウンドによって上下に仕切り、上方の吸水口に、槽底部の汚水を吸い込む槽底部汚水吸込ダクトを接続するとともに、下方の吸水口を、槽水面近傍の汚水を吸引できるように上方に開口するようにすることができる。

槽底部汚水吸込ダクトを、上向きに開口する吸込口の間に形成した凹部に嵌め込むようにすることができる。

本発明の曝気攪拌機によれば、曝気攪拌機を昇降させることによって運転開始時の位置を変えることで、汚水の曝気攪拌（曝気攪拌機を上昇させた位置で広範囲の曝気攪拌）、嫌気攪拌を行うことができるとともに、いずれの攪拌時においても、汚水処理槽の中心部に強い推力で下降する水流を発生させることで、槽底での速い水流を確保することができる。これにより、汚泥などの固形物の沈殿堆積を防止して長期間に亘っての攪拌作業を円滑に行うことができる。
特に、上下部の攪拌羽根の中間位置より汚水を吸水し、上下端部より吐出できるようにした外筒を配設することにより、水流を安定して維持することができる。

また、外筒に形成する汚水の吸水口に、槽底部汚水吸込ダクトを配設することにより、高水深度槽においても確実に槽底部の汚水を確実に吸い込むことができるので、槽全体の攪拌をより確実に行うことができる。

また、外筒に形成する汚水の吸水口を、槽水面近傍の汚水を吸引できるよう上方に開口するよう形成することにより、槽水面近傍の汚水を吸引できるので、汚水の攪拌、曝気が効率的に行うことができる。

以下、本発明の曝気攪拌機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の曝気攪拌機の第１実施例を示す。
本発明の曝気攪拌機Ａは、下水処理場等に設置された汚水処理槽Ｔ内の所定位置に垂設するが、これは特に限定されるものではなく、曝気攪拌機Ａを槽内に自立させるか或いは架台にて支持するかを選択することができる。

また、この曝気攪拌機Ａは、図１に示すように、下降流を発生させる下部の攪拌羽根３と上昇流を発生させる上部の攪拌羽根５の２つの攪拌羽根を上下位置に、また、２つの攪拌羽根３、５の中間点に整流マウンド６を取り付けた回転軸２を水面上に配置するモータ１にて駆動されるように支持するとともに、この回転軸２及び下部の攪拌羽根３、上部の攪拌羽根５を含めて、かつ上下部の攪拌羽根３、５との間に予め定めた距離をあけて、その外周を覆うようにして外筒４を外嵌し、さらにこの外筒４及び上部の攪拌羽根５の上方位置となる位置の回転軸２に回転コーン７を配設固定する。
なお、１本の回転軸２の上下位置に取り付ける２つの攪拌羽根、すなわち、下部の攪拌羽根３と上部の攪拌羽根５との間には、予め定めた距離をあけるようにする。

この外筒４は、図１に示すように、上部の外筒４Ａと、下部の外筒４Ｂとを上下に重ねるようにする。この上部の外筒４Ａ、下部の外筒４Ｂは共にラッパ状に一端が開拡した形状に形成したもので、それぞれその内部に下部の攪拌羽根３及び上部の攪拌羽根５を収めるようにしてその開拡側を互いに対向するように上下に、しかもその間に双円錐形状（そろばん珠形状）をした整流マウンド６を挟むようにして重ねる。そして、この上部の外筒４Ａ、下部の外筒４Ｂの重ね部の外周面を開口するようにして汚水の吸い込みを行う吸水口４１とする。

この上下部の外筒４Ａ、４Ｂの重ね部に形成する吸水口４１には、双円錐形状をした整流マウンド６の外周に放射線状に伸びるように突設形成した整流板６１を位置するようにし、これにより吸水口４１を上下に分かれるようにする。
また、上部の外筒４Ａの上端側は、その外周方向へ屈曲させ、回転コーン７の下方位置にて回転コーン７と対向してほぼ水平に放射方向に伸びるようにガイド板４４を一体に形成するようにして上端側開口部を上排出口４３とし、一方、下部の外筒４Ｂは、その下端側開口部をストレートの下排出口４２とする。
なお、この水平に放射方向に伸びるガイド板４４は、その上方に配設したガイド板４５とともに、上排出口４３から吐出される汚水が回転コーン７にて飛散されるとき、その飛散水が曝気攪拌機Ａの周囲の放射方向に導かれる役目をする。

なお、上部の外筒４Ａの下端部、吸水口４１を含めた下部の外筒４Ｂ、及び下部の攪拌羽根３は常に水没するように、また逆円錐形とした回転コーン７は常に水面上になるようにして曝気攪拌機Ａを、下水処理場等に設置された汚水処理槽Ｔ内を昇降可能に配設する。
この場合、曝気攪拌機Ａを降下させた状態においては、上昇流を発生させる上部の攪拌羽根５は水没状態となるも回転コーン７と上部の外筒４Ａの上端部の上排出口４３とガイド板４４とは水面上位置になるようにし、反対に曝気攪拌機Ａを上昇した状態では上部の攪拌羽根５を水面上位置になるようにする。

これにより、回転軸２を回転駆動することで、上下位置の攪拌羽根３、５は共に回転し、吸水口４１より汚水処理槽Ｔ内の汚水を吸い込み、下部の外筒４Ｂ内で下部の攪拌羽根３により攪拌し、下降流を発生させて下端の開口した下排出口４２より槽底方向に吐出するようになり、また上部の外筒４Ａの上部の攪拌羽根５にて同様に攪拌し、上昇流を発生させて上排出口４３からは上方に向かって汚水を上排出口４３より吐出するとき、水面上部で回転コーン７にて拡散されてその周囲に飛散するようにする。

また、この場合、同軸で２つの攪拌羽根３及び５を取り付けるが、その回転方向を同じとしながら、その水流方向は互いに異なる方向、すなわち、下部の攪拌羽根３による水流方向は下向きに、上部の攪拌羽根５による水流方向は上向きになるよう、その攪拌羽根の捻れ方向を互いに逆となるようにする。
このように、上下位置の攪拌羽根３、５を同軸に逆方向に巻き付けているため、回転軸２の回転により上昇流と下降流とを同時に発生させるものとなるが、この場合、上部の攪拌羽根５による上部噴出流量が、特に限定されるものではない。

次に、本発明の作用について説明する。
汚水処理槽Ｔ内の汚水を曝気する場合は、図１に示すように、曝気攪拌機Ａを降下位置まで降下させて水面位置が上部の攪拌羽根５より上方となる水面位置ＷＬ１に設定する。
これにより、上下位置に配設される２つの攪拌羽根３、５は共に水没した状態となる。この状態でモータ１により回転軸２を回転駆動すると、回転軸２に取り付けられた２つの上下部の攪拌羽根３、５は、それぞれ上部の外筒４Ａ、下部の外筒４Ｂ内で回転し、吸水口４１より水面近傍の汚水を該外筒４内に吸い込み、上部の外筒４Ａ内では上部の攪拌羽根５により上昇流が発生して上部の外筒４Ａの上端部に形成した上排出口４３より吐出される。

このようにして、上部の外筒４Ａ内に上昇流が発生した後は、曝気攪拌機Ａを降下位置から設定された上昇位置の水面位置ＷＬ２まで上昇させた位置に戻しても、上部の外筒４Ａ内に発生した上昇流は持続するものとなる。
このとき、上排出口４３より吐出した汚水は、回転軸２に取り付けられた回転コーン７にて破断されるとともに、ガイド板４４に導かれるようにして曝気攪拌機Ａ周囲の水面上に拡散、飛散するようにして所望の曝気（曝気攪拌機Ａを上昇させた位置で広範囲の曝気）が行われる。

一方、下部の外筒４Ｂ内では下部の攪拌羽根３の回転により下降流が発生して下部の外筒４Ｂ下端の下排出口４２より槽底方向に向かって放出される。この槽底に向かう下降流は、曝気攪拌機Ａの昇降動作に関係なく常に発生しており、槽底に達すると槽内周壁側にその流れを変え、その後槽内壁面に添って上昇する。この場合、槽底部での水流速は確保されているので、汚泥などの固形物の沈殿堆積を未然に防止できるとともに、槽内全体の汚水は攪拌されつつ曝気されるものとなる。

また、汚水を嫌気攪拌する場合は、曝気攪拌機Ａを上昇位置の水面位置ＷＬ２より上部に上部の攪拌羽根５が位置するようにして駆動する。これにより、上部の外筒４Ａ内では上部の攪拌羽根５が回転しても上部の外筒４Ａ内には汚水が侵入することがないので上昇流が発生せず、上部の攪拌羽根５は空回転しているが、下部の外筒４Ｂ内では下部の攪拌羽根３の回転により吸水口４１より水面近傍の汚水を下部の外筒４Ｂ内に吸い込み、これにより下部の外筒４Ｂ内に下降流が発生し、その下端の下排出口４２より槽底方向に向かって放出される。
この槽底に向かう下降流は、曝気運転時と同じように、槽底に達すると槽内周壁側にその流れを変え、その後槽内壁面に添って上昇する。このようにして槽内全体の汚水は曝気されることなく攪拌されるものとなる。

図２〜図３に、本発明の曝気攪拌機の第２実施例を示す。
この第２実施例においては、曝気攪拌機Ａの主たる構成を第１実施例と同じとするが、高水深度の汚水処理槽Ｔにおいても、槽底部の汚水をより効率的に曝気攪拌機Ａに吸い込み、均一な攪拌を槽内全体で行えるようにしたものである。
そのために、第１実施例に示す曝気攪拌機Ａに槽底部の汚水をより確実に吸い込むための槽底部汚水吸込ダクト８を配設する。

この槽底部汚水吸込ダクト８は、１本又は複数本を汚水処理槽Ｔ内に配設し、その下端開口部の吸込口を槽底或いは槽底近傍位置になるようにしてその長さを定め、上端を上下部の外筒４Ａ、４Ｂの重ね部に形成する吸水口４１、特に整流マウンド６と整流板６１にて上下に仕切られる上方の吸水口４１側に接続するようにし、これにより、槽底部汚水吸込ダクト８より槽底部の汚水を汲み上げ、上部の攪拌羽根５により上部の外筒４Ａ内を上昇させてその上排出口４３より回転コーン７にて拡散されてその周囲に飛散するように吐出させるようにする。

この場合において、水面下の汚水をより効率的に吸水口４１より外筒４内に吸い込めるようにするため、図３に示すように、整流マウンド６と整流板６１にて上下に仕切られた下側の吸水口４１に上向きに開口する吸込口９を形成することができる。
これにより、上向きに開口する吸込口９から水面近傍の酸素を多く含んだ汚水を吸い込んで槽底部に送り込むことができ、曝気を効率よく行うことができる。

そして、槽底部汚水吸込ダクト８を、図３に示すように、上向きに開口する吸込口９の間に形成した凹部８ａに嵌め込み、下部の外筒４Ｂに沿って配設することができる。

以上、本発明の曝気攪拌機について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の曝気攪拌機は、１台の装置をその支持位置を変更するだけで汚水の嫌気攪拌と曝気とを行うとともに、高水深度槽においてもその槽底での水流速を確保して槽内全体の攪拌を高効率で行えるという特性を有していることから、汚水処理槽内の曝気攪拌装置の用途に好適に用いることができるほか、例えば、化学機械、食品混合の用途にも用いることができる。

本発明の曝気攪拌機の第１実施例を示す正面縦断面図である。 本発明の曝気攪拌機の第２実施例を示す正面縦断面図である。 同曝気攪拌機の下部の外筒の変形例を示す図２のＸ−Ｘに対応する断面図である。

Ａ 曝気攪拌機
Ｔ 汚水処理槽
１ 電動機
２ 回転軸
３ 下部の攪拌羽根
４ 外筒
４Ａ 上部の外筒
４Ｂ 下部の外筒
４１ 吸込口
４２ 下排出口
４３ 上排出口
４４ ガイド板
４５ ガイド板
５ 上部の攪拌羽根
６ 整流マウンド
６１ 整流板
７ 回転コーン
８ 槽底部汚水吸込ダクト
９ 吸込口

Claims (3)

1. 汚水処理槽内に曝気攪拌機を昇降可能に配設するとともに、該曝気攪拌機を、電動機により一方向に回転駆動される回転軸の上下位置に攪拌羽根と、該上部の攪拌羽根の上方位置に回転コーンとを取り付けて構成し、これら攪拌羽根の周囲を覆うように、かつ上下部の攪拌羽根の中間位置に形成した吸水口より汚水を吸水し、上下端部より吐出できるようにした外筒を配設した曝気攪拌機であって、汚水の曝気攪拌を、曝気攪拌機を降下させて上部の攪拌羽根を水面下に位置させ、該上部の攪拌羽根により上昇流を発生させるとともに、この状態で、曝気攪拌機を上昇させて上部の攪拌羽根を水面上に位置させて行うことができるようにするとともに、汚水の嫌気攪拌を曝気攪拌機を上昇させて上部の攪拌羽根を水面上に位置させて行うようにしたことを特徴とする曝気攪拌機。
2. 外筒に形成した汚水の吸水口を、整流板及び整流マウンドによって上下に仕切り、上方の吸水口に、槽底部の汚水を吸い込む槽底部汚水吸込ダクトを接続するとともに、下方の吸水口を、槽水面近傍の汚水を吸引できるように上方に開口したことを特徴とする請求項１記載の曝気攪拌機。
3. 槽底部汚水吸込ダクトを、上向きに開口する吸込口の間に形成した凹部に嵌め込むようにしたことを特徴とする請求項２記載の曝気攪拌機。

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