JP5766534B2 - インペラ用ガイド板及び曝気撹拌機 - Google Patents

Description

本発明は、インペラ用ガイド板及び曝気撹拌機に関する。

下水の処理方法として、無終端状の循環水路が形成されたオキシデーションディッチ槽を使用する方法が知られている（特許文献１、２参照）。このオキシデーションディッチ槽における曝気撹拌機としては、縦軸型、横軸型及び斜軸型の３種類が知られている。これらのうち、横軸型の曝気撹拌機は撹拌羽根に夾雑物が絡まりやすく、斜軸型の曝気撹拌機は撹拌力が弱いためにオキシデーションディッチ槽当たりの設置台数を増やす必要がある。

特開２００１−２５２６８１号公報 特開２００２−３２０９９４号公報

一方、縦軸型の曝気撹拌機は、処理水の水面上にインペラの一部を出した状態でインペラを回転させて表面曝気を、処理水にインペラを水没させた状態でインペラを回転させて無酸素撹拌をそれぞれ行うと共に、オキシデーションディッチ槽内全体に循環流を良好に形成させるものである。しかしながら、インペラの回転により発生する撹拌流は、インペラの下流側だけでなく上流側にも噴出するため、上流側に噴出した撹拌流が良好な循環流の形成を妨げ、下水処理性能を低下させる虞がある。特に、曝気撹拌機を循環水路の直線部分に設置する場合には、循環流に対する逆流として作用するため、その傾向が顕著となる。

そこで本発明は、縦軸型の曝気撹拌機を有するオキシデーションディッチ槽において、オキシデーションディッチ槽内全体に効率よく循環流を形成できると共に、曝気を良好に行うことができるインペラ用ガイド板及び曝気撹拌機を提供することを目的とする。

本発明に係るインペラ用ガイド板は、直線水路を有する無終端状の循環水路と、直線水路において一方の側壁寄りに設置され、水面付近で鉛直方向の軸線回りに回転し直線水路に水流を発生させるインペラとを備えるオキシデーションディッチにおいてインペラに対して用いられるインペラ用ガイド板であって、インペラより直線水路の上流側に離間して配置され、インペラの回転により発生し直線水路の上流側へ向かう撹拌流を直線水路の下流側に誘導するバッフル板と、バッフル板の上部に設けられ、インペラの回転により飛散し直線水路の上流側へ向かう水を通過させる通過部と、通過部より直線水路の上流側に位置するようにバッフル板に設けられ、インペラの回転により直線水路の上流側へ向かい通過部を通過した水を、バッフル板の外周面に沿うと共にインペラの回転方向に沿うように整流する整流板とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、インペラより上流側にバッフル板が配置され、このバッフル板によって、インペラの回転により上流側へ向かう撹拌流が下流側に誘導される。また、バッフル板の上部には通過部が設けられ、この通過部を、インペラの回転により飛散し上流側へ向かう水が通過する。通過部を通過した水は、整流板と衝突しながらバッフル板の外周面に沿うと共にインペラの回転方向に沿うように整流される。そして、インペラの回転により飛散した水が通過部を通過し整流板により整流される間、当該水に充分な空気が取り込まれる。このように、インペラ周りにおいて、水流の誘導と酸素の供給とが両立されるため、オキシデーションディッチ槽内全体に効率よく循環流を形成できると共に、曝気を良好に行うことができる。

ここで、整流板は、インペラの回転方向に沿った回転方向上流側の端部がバッフル板に連結され、インペラの回転方向に沿った回転方向下流側の端部がバッフル板と離間して開放されており、上流側の端部から下流側の端部に向かうに従いバッフル板と離間する距離が大きくなっていると、通過部を通過した水を、バッフル板の外周面に沿うと共にインペラの回転方向に沿うように良好に整流できる。

また、本発明に係る曝気撹拌機は、インペラと、上記のインペラ用ガイド板とを備えるため、オキシデーションディッチ槽内全体に効率よく循環流を形成できると共に、曝気を良好に行うことができる。

また、バッフル板は、一方の側壁に対して離間して設けられ、バッフル板より直線水路の上流側に、一方の側壁とバッフル板との間から噴出し直線水路の上流側へ向かう撹拌流を、バッフル板の外周面に沿うと共にインペラの回転方向に沿うようにガイドするガイド板を備えていると、一方の側壁とバッフル板との間から噴出し直線水路の上流側へ向かう撹拌流が、ガイド板によりバッフル板の外周面に沿うと共にインペラの回転方向に沿うようにガイドされ、このガイドされた撹拌流によりバッフル板の外周面付近に滞留するスカムが良好に除去される。

本発明によれば、縦軸型の曝気撹拌機を有するオキシデーションディッチ槽において、オキシデーションディッチ槽内全体に効率よく循環流を形成できると共に、曝気を良好に行うことができるインペラ用ガイド板及び曝気撹拌機を提供することが可能となる。

第１実施形態に係るインペラ用ガイド板を備えた曝気撹拌機をオキシデーションディッチ槽に配置した概略平面図である。 図１中の曝気撹拌機を示す拡大断面図である。 図１中のインペラ用ガイド板を示す拡大斜視図である。 第２実施形態に係るインペラ用ガイド板を備えた曝気撹拌機を示す拡大断面図である。 第３実施形態に係るインペラ用ガイド板を備えた曝気撹拌機を示す拡大断面図である。 第４実施形態に係るインペラ用ガイド板を備えた曝気撹拌機を示す拡大断面図である。

以下、本発明のインペラ用ガイド板及び曝気撹拌機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。なお、図面の説明において、同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

[第１実施形態]
図１は、第１実施形態に係るインペラ用ガイド板を備えた曝気撹拌機をオキシデーションディッチ槽に配置した概略平面図である。図１に示すように、曝気撹拌機１Ａは、排水等の被処理水Ｗが導入されるオキシデーションディッチ槽２に設けられる。オキシデーションディッチ槽２は、平面視長円形に形成された周囲壁（側壁）２１と、被処理水Ｗが満たされたオキシデーションディッチ槽２内を中央で仕切る平面視直線状の区画壁（側壁）２２とを有して無終端状の循環水路を形成しており、区画壁２２の両側は直線水路２３となっている。

曝気撹拌機１Ａは、オキシデーションディッチ槽２の直線水路２３において区画壁２２寄りに設置されている。この曝気撹拌機１Ａは、インペラ１１及びインペラ用ガイド板１２Ａを備えると共に、インペラ１１を略鉛直方向の軸線回りに回転させるための不図示の回転軸、電動機、及び、減速機を備えている。

インペラ１１は、被処理水Ｗの水面付近に浸漬されて回転することで被処理水Ｗを撹拌及び曝気する。この撹拌は同時に、オキシデーションディッチ槽２内全体に循環流Ｃ１を形成する（詳しくは後述）。

そして、このオキシデーションディッチ槽２にあっては、所定時間撹拌曝気することでオキシデーションディッチ槽２全体を好気性領域とし、その後所定時間インペラ１１を低速回転させ撹拌のみを行うことでオキシデーションディッチ槽２全体を無酸素領域とし、これを繰り返す。なお、インペラ１１として、特開平１１−２９０８８５号公報又は特開２０１０−２０３３５１号公報に開示されている昇降可能なものを用いて、所定時間撹拌曝気することで槽全体を好気性領域とし、その後所定時間インペラ１１を被処理水Ｗ内に浸漬して撹拌のみを行うことで槽全体を無酸素領域とし、これを繰り返すオキシデーションディッチとすることもできる。更に、インペラ１１の下流側の所定領域を好気性領域とし、そこからインペラ１１の上流側までを無酸素領域とするオキシデーションディッチとすることもできる。

図２は、図１中の曝気撹拌機を示す拡大断面図である。図２に示すように、インペラ用ガイド板１２Ａは、バッフル板１３、複数（ここでは３つ）の通過部１４、及び複数（ここでは３つ）の整流板１５Ａを有して構成されている。

バッフル板１３は、インペラ１１より直線水路２３の上流側に離間して配置されており、例えば下方又は側方に延びる複数の脚がボルト締め等により直線水路２３の底又は区画壁２２に固定されている。バッフル板１３は、区画壁２２に対して離間して設けられている。バッフル板１３の形状は、インペラ１１の回転により発生し直線水路２３の上流側へ向かう撹拌流Ｃ２を、直線水路２３の下流側に誘導する形状とされている。具体的には、バッフル板１３の形状は、インペラ１１の回転に沿う方向（図２において反時計回り方向）に対して曲線からなり、インペラ１１の回転に沿う方向に延びるにつれて曲率が連続的に徐々に小さくなる形状とされている。また、バッフル板１３の形状は、インペラ１１の回転に沿う方向に延びるにつれてインペラ１１との離間距離が大きくなる形状とされている。

バッフル板１３の上端部は、インペラ１１の回転により飛散し直線水路２３の上流側へ向かう水を堰き止めるために十分な程度の高さに位置している。また、バッフル板１３の下端部は、インペラ１１の下端部と略同等な高さに位置しており、インペラ１１の回転による撹拌流Ｃ２が及ばない水深部、すなわちバッフル板１３の鉛直方向下側は、直線水路２３を循環する循環流Ｃ１が通過する領域となる。

バッフル板１３の材質としては、被処理水Ｗに長期間浸漬しても腐食せず、かつ、循環流Ｃ１やインペラ１１の撹拌流Ｃ２に耐える剛性を有するものであれば特に制限なく採用することができ、例えばステンレススチールやプラスチック等を採用することができる。また、バッフル板１３の表面が防腐処理されていることが特に好ましい。

バッフル板１３に対して設けられる通過部１４は、当該バッフル板１３の上部に略等間隔に複数設けられている。図３は、図１中のインペラ用ガイド板を示す拡大斜視図である。図３に示すように、通過部１４は、ここではバッフル板１３の上端部を矩形状に切り欠いたような形状とされている。通過部１４の下端部は、オキシデーションディッチ槽２に形成される水面と略同等な高さに位置しており、インペラ１１の回転により飛散し直線水路２３の上流側へ向かう水Ｃ３を通過させることが可能となっている。

図２に戻り、バッフル板１３に対して設けられる整流板１５Ａは、各通過部１４とそれぞれが対向し、通過部１４より直線水路２３の上流側に位置している。より具体的には、整流板１５Ａは、通過部１４におけるインペラ１１の回転方向に沿った回転方向上流側の縁から略直角にバッフル板１３の外側に突出させた後、インペラ１１の回転方向に沿って斜めに折り曲げられたような形状を呈している。すなわち、整流板１５Ａは、インペラ１１の回転方向に沿った回転方向上流側の端部がバッフル板１３に連結されており、インペラ１１の回転方向に沿った回転方向下流側の端部がバッフル板１３と離間して開放されており、上流側の端部から下流側の端部に向かうに従いバッフル板１３と離間する距離が大きくなっている。これにより、インペラ１１の回転により直線水路２３の上流側へ向かい通過部１４を通過した水Ｃ３を整流板１５Ａと衝突させ、バッフル板１３の外周面に沿うと共にインペラ１１の回転方向に沿うように整流することが可能となっている。整流板１５Ａは、ここでは、バッフル板１３と同様な材料によってバッフル板１３と一体に形成されている。

区画壁２２には、バッフル板１３より直線水路２３の上流側にガイド板３が設けられており、当該ガイド板３は例えばボルト締め等により区画壁２２に固定されている。このガイド板３は、区画壁２２とバッフル板１３との間の隙間の上流側に位置し内側へ向けて突出しており、これにより、区画壁２２とバッフル板１３との間から噴出し、直線水路２３の上流側へ向かう撹拌流Ｃ４を、バッフル板１３の外周面に沿うと共に、インペラ１１の回転方向に沿うようにガイドすることが可能となっている。区画壁２２は、ここでは、バッフル板１３と同様な材料によって形成されている。

このような曝気撹拌機１Ａが設けられているオキシデーションディッチでは、図１に示すように、インペラ１１が、一方の側壁である区画壁２２寄りの位置において紙面反時計回りに回転し、図２及び図３に示すように、インペラ１１の回転に伴い、直線水路２３の上流側へ向かう撹拌流Ｃ２が、バッフル板１３で堰き止められつつ、バッフル板１３の形状に沿ってインペラ１１の下流側へ誘導される。このため、曝気撹拌機１Ａの周辺部においては、インペラ１１による撹拌流Ｃ２はバッフル板１３に従い直線水路２３の下流側へ向かう水流となり、オキシデーションディッチ槽２内全体に効率よく循環流Ｃ１が形成される。

また、ここでは、バッフル板１３の形状がインペラ１１の回転に沿う方向に延びるにつれてインペラ１１との離間距離が大きくなる形状とされているため、インペラ１１の回転により直線水路２３の上流側へ向かう撹拌流Ｃ２を、バッフル板１３の形状に沿って直線水路２３の下流側へ容易かつ効率的に誘導することができる。また、バッフル板１３の形状がインペラ１１の回転に沿う方向に対して曲線からなりインペラ１１の回転に沿う方向に延びるにつれて曲率が連続的に小さくなる形状とされているため、上記効果が一層容易に得られる。なお、バッフル板１３は、例えば曲率半径の異なる弧を組み合わせた場合のように、インペラ１１の回転に沿う方向に延びるにつれて曲率が段階的に小さくなる形状とされていてもよく、直線部分を含んだ形状とされていてもよい。

そして特に、本実施形態に係る曝気撹拌機１Ａが設けられているオキシデーションディッチでは、インペラ１１の回転に伴って直線水路２３の上流側へ向けて飛散された水Ｃ３は、通過部１４を通過し、整流板１５Ａと衝突する。整流板１５Ａと衝突した水Ｃ３は、バッフル板１３の外周面に沿うと共にインペラ１１の回転方向に沿うように整流されて直線水路２３の下流側へと誘導され、直線水路２３を循環する循環流Ｃ１と合流して直線水路２３の下流側へと向かう。このように、インペラ１１の回転により飛散し直線水路２３の上流側へ向かう水Ｃ３が直線水路２３を循環する循環流Ｃ１を妨げることがないため、オキシデーションディッチ槽２内全体に効率よく循環流Ｃ１を形成できる。

このとき、曝気撹拌機１Ａが設けられているオキシデーションディッチでは、インペラ１１の回転により飛散し直線水路２３の上流側へ向かう水Ｃ３が通過部１４を通過し整流板１５Ａにより整流される間、水Ｃ３には充分な空気が取り込まれる。従って、被処理水Ｗに充分な酸素が供給され、曝気を良好に行うことができる。

また、曝気撹拌機１Ａが設けられているオキシデーションディッチでは、上述のように、整流板１５Ａは、インペラ１１の回転方向に沿った回転方向上流側の端部がバッフル板１３に連結され、インペラ１１の回転方向に沿った回転方向下流側の端部がバッフル板１３と離間して開放されており、上流側の端部から下流側の端部に向かうに従いバッフル板１３と離間する距離が大きくなっているため、水Ｃ３が飛散する方向を急激に変えることがなく、通過部１４を通過した水Ｃ３をバッフル板１３の外周面に沿うと共にインペラ１１の回転方向に沿うように良好に整流できる。

ここで、直線水路２３を循環する循環流Ｃ１の一部は、バッフル板１３の外周面に沿って下流側へ向かうため、バッフル板１３の外周面付近、特に区画壁２２寄りでは、水面に浮遊したスカムが滞留し易い。これに対し、本実施形態では、バッフル板１３は、一方の側壁である区画壁２２に対して離間して設けられ、バッフル板１３より直線水路２３の上流側に、区画壁２２とバッフル板１３との間から噴出し直線水路２３の上流側へ向かう撹拌流Ｃ４をバッフル板１３の外周面に沿うと共にインペラ１１の回転方向に沿うようにガイドするガイド板３が備えられているため、撹拌流Ｃ４がガイド板３によりバッフル板１３の外周面に沿うと共にインペラ１１の回転方向に沿うようにガイドされ、このガイドされた撹拌流Ｃ４によりバッフル板１３の外周面付近に滞留するスカムが良好に除去される。

[第２実施形態]
図４は、第２実施形態に係るインペラ用ガイド板を備えた曝気撹拌機を示す拡大断面図である。本実施形態に係る曝気撹拌機１Ｂが第１実施形態に係る曝気撹拌機１Ａと主に異なる点は、第１実施形態に係る整流板１５Ａ（図２参照）と形状の異なる整流板１５Ｂを有するインペラ用ガイド板１２Ｂを備えている点である。

整流板１５Ｂは、通過部１４におけるインペラ１１の回転方向に沿った回転方向上流側の縁からインペラ１１の回転方向に沿って外側に斜めに延在している。具体的には、整流板１５Ｂは、インペラ１１の回転方向に沿った回転方向上流側の端部がバッフル板１３に連結されており、インペラ１１の回転方向に沿った回転方向下流側の端部がバッフル板１３と離間して開放されており、上流側の端部から下流側の端部に向かうに従いバッフル板１３と離間する距離が大きくなっている。これにより、第１実施形態と同様に、インペラ１１の回転により直線水路２３の上流側へ向かい通過部１４を通過した水Ｃ３を整流板１５Ｂと衝突させ、バッフル板１３の外周面に沿うと共にインペラ１１の回転方向に沿うように整流することが可能となっている。

このような曝気撹拌機１Ｂが設けられているオキシデーションディッチでは、第１実施形態に係るオキシデーションディッチと同様な効果を奏することは言うまでもない。

[第３実施形態]
図５は、第３実施形態に係るインペラ用ガイド板を備えた曝気撹拌機を示す拡大断面図である。本実施形態に係る曝気撹拌機１Ｃが第１実施形態に係る曝気撹拌機１Ａと主に異なる点は、第１実施形態に係る整流板１５Ａ（図２参照）と形状の異なる整流板１５Ｃを有するインペラ用ガイド板１２Ｃを備えている点である。

整流板１５Ｃは、通過部１４におけるインペラ１１の回転方向に沿った回転方向上流側の縁からインペラ１１の回転方向に沿って外側に突出し、湾曲してからインペラ１１の回転に沿う曲線状に曲げられている。具体的には、整流板１５Ｂは、インペラ１１の回転方向に沿った回転方向上流側の端部がバッフル板１３に連結されており、インペラ１１の回転方向に沿った回転方向下流側の端部がバッフル板１３と離間して開放されており、上流側の端部から下流側の端部に向かうに従いバッフル板１３と離間する距離が大きくなっている。これにより、第１実施形態と同様に、インペラ１１の回転により直線水路２３の上流側へ向かい通過部１４を通過した水Ｃ３を整流板１５Ｃと衝突させ、バッフル板１３の外周面に沿うと共にインペラ１１の回転方向に沿うように整流することが可能となっている。

このような曝気撹拌機１Ｃが設けられているオキシデーションディッチでは、第１実施形態に係るオキシデーションディッチと同様な効果を奏することは言うまでもない。

[第４実施形態]
図６は、第４実施形態に係るインペラ用ガイド板を備えた曝気撹拌機を示す拡大断面図である。本実施形態に係る曝気撹拌機１Ｄが第１実施形態に係る曝気撹拌機１Ａと主に異なる点は、第１実施形態に係る整流板１５Ａ（図２参照）と形状の異なる整流板１５Ｄを有するインペラ用ガイド板１２Ｄを備えている点である。

整流板１５Ｄは、通過部１４におけるインペラ１１の回転方向に沿った回転方向上流側の縁から略直角にバッフル板１３の外側に突出した後、インペラ１１の回転方向に沿って略直角に折り曲げられたような形状を呈している。これにより、第１実施形態と略同様に、インペラ１１の回転により直線水路２３の上流側へ向かい通過部１４を通過した水Ｃ３を整流板１５Ｄと衝突させ、バッフル板１３の外周面に沿うと共にインペラ１１の回転方向に沿うように整流することが可能となっている。

このような曝気撹拌機１Ｄが設けられているオキシデーションディッチでは、第１実施形態に係るオキシデーションディッチと略同様な効果を奏することは言うまでもない。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、オキシデーションディッチ槽２の循環水路は、直線水路を有し無終端状に形成されたものであれば特に限定されず、長円形の他に、例えば馬蹄形とすることもできる。また、上記実施形態ではオキシデーションディッチ槽２当たりの曝気撹拌機の設置台数を１台としているが、これを複数台とすることもできる。

また、上記実施形態では、曝気撹拌機１Ａが区画壁２２寄りに配置された例を示しているが、インペラ１１の回転方向を時計回りとし、曝気撹拌機１Ａを周囲壁２１寄りに配置した態様とすることもできる。

また、循環流Ｃ１の流れる向きが上記実施形態とは逆の場合には、上記インペラ１１の回転方向は上記とは逆になると共に、バッフル板１３の配置はインペラ１１の上流側となる。

また、上記実施形態では、整流板１５Ａ〜１５Ｄは、バッフル板１３と同様な材料によって一体に形成されているが、バッフル板１３と異なる材料によって形成されバッフル板１３に取り付けられていてもよい。

また、上記実施形態では、通過部１４はバッフル板１３の上端部を切り欠いたような形状を呈しているが、バッフル板１３の上端部に孔を設けて通過部としてもよい。

また、上記実施形態では、曝気撹拌機１Ａ〜１Ｄは曝気及び撹拌を行うものとしているが、曝気のみを行うものであってもよい。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…曝気撹拌機、２…オキシデーションディッチ槽（循環水路）、３…ガイド板、１１インペラ…減速機、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…インペラ用ガイド板、１３…バッフル板、１４…通過部、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ…整流板、２１…周囲壁（側壁）、２２…区画壁（側壁）、２３…直線水路。

Claims (4)

1. 直線水路を有する無終端状の循環水路と、前記直線水路において一方の側壁寄りに設置され、水面付近で鉛直方向の軸線回りに回転し前記直線水路に水流を発生させるインペラとを備えるオキシデーションディッチにおいて前記インペラに対して用いられるインペラ用ガイド板であって、
   前記インペラより前記直線水路の上流側に離間して配置され、前記インペラの回転により発生し前記直線水路の上流側へ向かう撹拌流を前記直線水路の下流側に誘導するバッフル板と、
   前記バッフル板の上部に設けられ、前記インペラの回転により飛散し前記直線水路の上流側へ向かう水を通過させる通過部と、
   前記通過部より前記直線水路の上流側に位置するように前記バッフル板に設けられ、前記インペラの回転により前記直線水路の上流側へ向かい前記通過部を通過した水を、前記バッフル板の外周面に沿うと共に前記インペラの回転方向に沿うように整流する整流板と、
   を備えることを特徴とするインペラ用ガイド板。
2. 前記整流板は、前記インペラの回転方向に沿った回転方向上流側の端部が前記バッフル板に連結され、前記インペラの回転方向に沿った回転方向下流側の端部が前記バッフル板と離間して開放されており、前記上流側の端部から前記下流側の端部に向かうに従い前記バッフル板と離間する距離が大きくなること、
   を特徴とする請求項１に記載のインペラ用ガイド板。
3. インペラと、請求項１又は２に記載のインペラ用ガイド板とを備える曝気撹拌機。
4. 前記バッフル板は、前記一方の側壁に対して離間して設けられ、
   前記バッフル板より前記直線水路の上流側に、前記一方の側壁と前記バッフル板との間から噴出し前記直線水路の上流側へ向かう前記撹拌流を、前記バッフル板の外周面に沿うと共に前記インペラの回転方向に沿うようにガイドするガイド板を備えていること、
   を特徴とする請求項３に記載の曝気撹拌機。

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