JP6155215B2 - 生物学的水処理用の縦軸型曝気撹拌システム及びその設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、生物学的水処理用の縦軸型曝気撹拌システム及びその設置方法に関するものである。さらに詳しくは、インペラの撹拌により生じる被処理水の流れを整流するためのバッフル板を備えた縦軸型曝気撹拌システム及びその設置方法に関するものである。

下水や汚水等の被処理水を生物処理する方法として、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。このオキシデーションディッチ槽における曝気撹拌装置としては、縦軸型、横軸型及び斜軸型の３種類が知られている。
縦軸型の曝気撹拌装置は、被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行うと共に、オキシデーションディッチ槽内に撹拌流を形成して、微生物の生育環境を整えるものである。

特許文献１には、オキシデーションディッチ槽の直線水路に縦軸型曝気撹拌装置を備えた発明が記載されている。これについて図４を用いて説明すると、図４に図示した従来のオキシデーションディッチ槽１０１は、周囲壁１０２、区画壁１０３により直線水路Ａ及び循環水路Ｂが形成され、直線水路Ａの区画壁１０３に隣接して縦軸型曝気撹拌装置１０４及びバッフル板１０５が設けられている。

図５には、従来の縦軸型曝気撹拌装置１０４及びバッフル板１０５の詳細な構造について示している。バッフル板１０５は、縦軸型曝気撹拌装置１０４の上流側に離間して配置されており、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Ａの底又は区画壁１０３に固定されている。

バッフル板１０５の上端部は、縦軸型曝気撹拌装置１０４のインペラの回転により飛散する飛沫を堰き止めるために十分な高さに位置している。また、バッフル板１０５の下端部は、インペラの下端部と略同等の高さに位置しており、インペラの撹拌による撹拌流Ｃ１０２が及ばない深水部、すなわちバッフル板１０５の鉛直方向下側は、直線水路Ａを循環する循環流Ｃ１０１が通過する領域となる。

バッフル板１０５の上部には、矩形状に切り欠いたような形状の通過部１０６が略等間隔に複数設けられている。通過部１０６の下端部は、オキシデーションディッチ槽１０１に形成される水面と略同等の高さに位置しており、インペラの回転により飛散し上流側に向かう飛沫Ｃ１０３を通過させることが可能となっている。

さらに、各通過部１０６の上流側には、整流板１０７が設けられている。整流板１０７は、バッフル板１０５から上流側に突出し、インペラ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。通過部１０６を通過した飛沫Ｃ１０３は、この整流板１０７に衝突してバッフル板１０５の外周面に沿うように整流される。

特開２０１３−２２５０９号公報

従来のオキシデーションディッチ槽１０１では、バッフル板１０５は、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Ａの底又は区画壁１０３に固定されている。そのため、バッフル板１０５の固定具が被処理水中に浸漬しており、バッフル板１０５を新設又は交換する際には一度被処理水を抜いてから作業する必要がある。オキシデーションディッチ槽のように大型の生物学的水処理装置では、被処理水を抜く作業に多大な時間を要しており、作業効率が悪いという課題がある。

本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、躯体の開口部を覆う架台にバッフル板を固定して垂下させることにより、必ずしも被処理水を抜くことなくバッフル板の新設又は交換作業ができることを見いだして本発明を完成させた。
具体的には、本発明は、以下の生物学的水処理用の縦軸型曝気撹拌システム及びその設置方法を提供するものである。

（本願第１発明）
上記課題を解決するための本願第１発明の構成は、躯体の開口部を覆う架台、前記架台から垂下されたシャフト及び前記シャフトの周囲に設けられたインペラを有する縦軸型曝気撹拌装置と、前記インペラに隣接して配置され、被処理水の流れを整流するバッフル板、を備え、前記バッフル板は、前記架台から垂下していることを特徴とする生物学的水処理用の縦軸型曝気撹拌システムである。
（本願第２発明）
上記課題を解決するための本願第２発明の構成は、前記バッフル板は、二以上に分割されていることを特徴とする本願第1発明に記載の縦軸型曝気撹拌システムである。
（本願第３発明）
上記課題を解決するための本願第３発明の構成は、前記バッフル板は、前記架台から支持部材を介して垂下し、前記バッフル板の上端の高さは、前記インペラから生じる飛沫が前記バッフル板上を越えて飛散する高さとされていることを特徴とする本願第１発明又は本願第２発明に記載の縦軸型曝気撹拌システムである。
（本願第４発明）
上記課題を解決するための本願第４発明は、躯体の開口部を覆う架台を設置する工程、前記架台から垂下されたシャフト及び前記シャフトの周囲に設けられたインペラを有する縦軸型曝気撹拌装置を設置する工程、前記インペラに隣接して配置され、被処理水の流れを整流するバッフル板を設置する工程、を備え、前記バッフル板を設置する工程は、前記架台から前記バッフル板を前記被処理水の中へ垂下させることを特徴とする生物学的水処理に用いる縦軸型曝気撹拌システムの設置方法である。

本願第１発明の縦軸型曝気撹拌システムによれば、バッフル板が架台より垂下するように固定されているため、被処理水を抜くことなくバッフル板を設置することができる。

本願第２発明の縦軸型曝気撹拌システムによれば、大型のバッフル板を複数に分解することができるため、小さな開口部からバッフル板を躯体内に導入することが可能となる。また、分解することにより軽量化されるため、バッフル板を簡便に取り付けることができ、作業の安全性も高めることができる。

本願第３発明の縦軸型曝気撹拌システムによれば、インペラの回転により周囲に飛散した飛沫が、バッフル板に衝突することなく遠方まで飛行するため、被処理水に十分に空気を取り込むことができる。

本願第４発明の縦軸型曝気撹拌システムの設置方法によれば、バッフル板を架台より垂下するように設置するため、被処理水を抜くことなくバッフル板を取り付けることができる。

本発明の実施例の縦軸型曝気撹拌システムの構成を示す概略説明図である。 本発明の実施例の縦軸型曝気撹拌システムを備えたオキシデーションディッチ槽について、被処理水の流れ及び飛沫の飛散方向を示す概略説明図である。 本発明の第２の実施例の縦軸型曝気撹拌システムの構成を示す概略説明図である。 従来のオキシデーションディッチ槽の構成を示す概略説明図である。 従来のオキシデーションディッチ槽に設置された縦軸型曝気撹拌装置及びバッフル板の構成を示す概略説明図である。

以下の実施例では、オキシデーションディッチ槽に適用した本発明の縦軸型曝気撹拌システムについて説明する。オキシデーションディッチ槽１は、従来のものと同様、周囲壁２及び区画壁３により直線水路Ａ及び循環水路Ｂが形成されている。また、オキシデーションディッチ槽１は、上部開放の全体又は一部を覆う天井部７が設けられ、躯体を形成している。直線水路Ａの天井部７には、開口部８が設けられ、当該開口部８に本発明の縦軸型曝気撹拌システム１０が設置される。
なお、縦軸型曝気撹拌装置４は、オキシデーションディッチ槽１のいずれの場所に設けてもよく、例えば、本発明の実施例のように直線流路Ａの区画壁３に隣接する領域に設置するだけでなく、直線流路Ａの周囲壁２に隣接する領域や、循環流路Ｂ内の区画壁３に隣接する領域等に設置してもよい。

図１は、本発明の第１の実施例の縦軸型曝気撹拌システム１０の構成を示す概略説明図である。第１の実施例の縦軸型曝気撹拌システム１０は、架台６と、シャフト４２、インペラ４３及び駆動部４１を有する縦軸型曝気撹拌装置４と、架台６から垂下するように固定された支持部材９と、この支持部材の下端に取り付けられたバッフル板５を備えている。

縦軸型曝気撹拌装置４は、シャフト４２、インペラ４３及び駆動部４１により構成され、架台６に固定されている。シャフト４２の上端は、架台６を貫通し、架台６の上部で駆動部４１に連結されている。一方、シャフト４２の下端は、オキシデーションディッチ槽１内に向けて垂下し、周囲にインペラ４３を有している。
インペラ４３の位置は、インペラ４３の上部が被処理水面上に出るような状態で被処理水中に浸漬している。
駆動部４１は、シャフト４２に回転力を与えてインペラ４３を回転させるためのものであり、被処理水中に浸漬したインペラ４３が回転することにより被処理水の表面曝気撹拌が行われる。

バッフル板５は、縦軸型曝気撹拌装置４のインペラ４３の上流側に配置され、支持部材９を介して、架台６から垂下するように固定されている。実施例１の縦軸型曝気撹拌システム１０では、バッフル板５の上端の高さは、被処理水の水面と略同じ高さとなるように固定されており、インペラ４３が撹拌して生じる飛沫は、前記バッフル板上を越えて飛散することができる。
なお、バッフル板５の上端の高さは、インペラ４３から生じる飛沫がバッフル板上を越えて飛散することができる高さとされることが好ましく、被処理水の水面上に出ていてもよい。その具体的な高さについては、インペラの形状等による飛沫の飛散角度に応じて適宜設定される。

また、バッフル板５の下端部は、従来と同様に、インペラの下端部と略同等の高さに位置しており、インペラの撹拌による撹拌流Ｃ２が及ばない深水部、すなわちバッフル板５の鉛直方向下側は、直線水路Ａを循環する循環流Ｃ１が通過する領域となる。なお、被処理水の流れの詳細については後述する。

バッフル板５は、被処理水の流れを整流するためのものであり、形態としては、矩形の板部材、円弧状に湾曲した板部材、屈曲した板部材等、どのようなものでもよい。隣接するインペラ４３による撹拌流Ｃ２を、直線水路Ａの循環流Ｃ１の方向に向けて良好に整流できることから、円弧状に湾曲した板部材が好ましい。
また、被処理水の水面より上側に切り欠けを設け、インペラから生じる飛沫が通過できる通過部を備えた形態としてもよい。
バッフル板５の材質は、特に限定されないが、ステンレススチール等の金属材料や、アクリル板等のプラスチック材料が挙げられる。被処理水中に浸漬させるため、比重の大きい金属材料が好ましい。さらには、腐食性の観点から、ステンレススチールが特に好ましい。

支持部材９は、バッフル板５と架台６を連結するための部材である。支持部材９を設けることにより、バッフル板５を所望の高さに設置し、バッフル板５の上にインペラから生じる飛沫が通過することができる空間を設けることができる。なお、バッフル板５を架台６に直接固定する場合には、支持部材９を設けなくてもよい。

また、支持部材９にバッフル板５の高さを調節する手段を設けてもよい。調節手段は、複数に分割した支持部材を連結する手段や、流体圧シリンダ等により長さを調節する機構を設けてもよい。支持部材９にバッフル板５の高さ調節手段を設けることにより、インペラの形状や回転数等の飛沫の飛散条件に応じて、バッフル板５の高さを適宜設定することができるので好ましい。

支持部材９の形状は、特に限定されないが、飛沫が支持部材９に衝突しないように、円柱状、角柱等が好ましい。
支持部材９の材質は、バッフル板５をオキシデーションディッチ槽１の循環流中に固定できる強度を備えたものであればよく、ステンレススチール等の金属材料や、プラスチック材料等が挙げられる。強度の観点から、金属材料が好ましい。さらには、腐食性の観点から、ステンレススチールが特に好ましい。

架台６は、縦軸型曝気撹拌装置４と、バッフル板５を取り付けるための支持部材９が固定されており、オキシデーションディッチ槽１を形成する躯体の開口部８を覆うように天井部７、周囲壁２又は区画壁３に固定される。
架台６は、二以上に分離する構成としてもよい。例えば、縦軸型曝気撹拌装置４を固定した架台と、バッフル板５を取り付けるための支持部材９を固定した架台に分けると、インペラ４３とバッフル板５の距離等の配置を適宜変更することができる。

次に、オキシデーションディッチ槽１に設けられた本発明の第１の実施例の縦軸型曝気撹拌システム１０の作用について説明する。図２は、本発明の実施例の縦軸型曝気撹拌システム１０を備えたオキシデーションディッチ槽１について、被処理水の流れ及び飛沫の飛散方向を示す概略説明図である。
オキシデーションディッチ槽１は、従来のものと同様に（図４を参照）、直線流路Ａ及び循環流路Ｂにより、平面視反時計回りの循環流Ｃ１が形成されている。被処理水としては、汚水と活性汚泥が投入される。
直線水路Ａには、区画壁３に隣接して縦軸型曝気撹拌装置４が設置され、インペラ４３は平面視において反時計回りに回転することにより、直線流路Ａ内に撹拌流Ｃ２を形成する。
このとき、縦軸型曝気撹拌装置４により形成された被処理水の撹拌流Ｃ２は、区画壁３付近で循環流Ｃ１と逆方向の流れを形成する。バッフル板５は、この逆方向の流れにより循環流Ｃ１が乱されないように、撹拌流Ｃ２を循環流Ｃ１の流れ方向に整流する。

また、縦軸型曝気撹拌装置４は、インペラ４３が回転することにより水面上に被処理水を飛沫として飛散させる。被処理水の飛沫は、縦軸型曝気撹拌装置４の周囲に飛散する間に空気を充分に取り込む。これにより被処理水を好気的条件とし、微生物の働きを促進することができる。下流方向及び周囲壁２方向に飛散した飛沫は、被処理水に直接着水し、区画壁３方向に飛散した飛沫は、区画壁３に衝突して再飛散した後、被処理水に着水する。上流方向に飛散した飛沫Ｃ３は、バッフル板５を超えて被処理水に直接着水する。

図３は、本発明の第２の実施例の縦軸型曝気撹拌システム１０の構成を示す概略説明図である。第２の実施例の縦軸型曝気撹拌システム１０では、バッフル板５を２つに分割した構成である。２つに分割されたバッフル板５は、それぞれフランジ部５１を有しており、当該フランジ部５１を介してボルト等の固定具で組み付けることができる。

また、バッフル板５は、固定部９１を介して支持部材９に固定される。固定部９１とバッフル板５は、ボルト等の固定部で組み付けることができる。
このように、バッフル板５を複数に分割可能とすることにより、躯体開口部８が小さい場合においても、バッフル板５を分解して躯体内部に導入して、躯体内部で組み付けることができる。

本発明の縦軸型曝気撹拌システム１０の設置方法は、躯体の開口部８を覆う架台６を設置する工程、前記架台６から垂下されたシャフト４２及び前記シャフト４２の周囲に設けられたインペラ４３を有する縦軸型曝気撹拌装置４を設置する工程、前記インペラ４３に隣接して配置され、被処理水の流れを整流するバッフル板５を設置する工程を備えている。
そして、前記バッフル板５を設置する工程は、前記架台６から前記バッフル板５を前記被処理水の中へ垂下させることを特徴とする。

各工程の順は、適宜変更することができる。例えば、架台６に縦軸型曝気撹拌装置４とバッフル板５を組み付けた後に、縦軸型曝気撹拌装置４及びバッフル板５を開口部８より導入して架台６を設置する設置方法や、縦軸型曝気撹拌装置４と支持部材９を組み付けた架台６を吊るしながら、支持部材９の下端を開口部８の内部に導入した後に、被処理水の上部に用意した作業用の足場に乗って躯体の内部でバッフル板５を組み付け、その後、架台６を開口部８に設置する設置方法としてもよい。

本発明の縦軸型曝気撹拌システム及びその設置方法は、実施例のオキシデーションディッチ槽に利用されるだけでなく、円筒タンク型の曝気槽や、複数の槽が連結して一方向で汚水を処理する生物学的処理装置等にも利用できる。

また、本発明の生物学的水処理装置及び生物学的水処理方法は、下水処理場等の有機性汚泥や、食品工場や医薬品工場等の有機性排水の好気性微生物処理槽に使用することができる。そのほか、栄養分やバイオ燃料を産生する藻類等の大型培養施設にも応用することができる。

１，１０１ オキシデーションディッチ槽、２，１０２ 周囲壁、３，１０３ 区画壁、４，１０４ 縦軸型曝気撹拌装置、４１ 駆動部、４２ シャフト、４３ インペラ、５，１０５ バッフル板、５１ フランジ部、６ 架台、７ 天井部、８ 開口部、９ 支持部材、９１ 固定部、１０ 縦軸型曝気撹拌システム、１０６ 通過部、１０７ 整流板、Ａ 直線水路、Ｂ 循環水路、Ｃ１，Ｃ１０1 循環流、Ｃ２，Ｃ１０２ 撹拌流、Ｃ３，Ｃ１０３ 飛沫

Claims (3)

1. 躯体の開口部を覆う架台と、
   前記架台から垂下されたシャフト及び前記シャフトの周囲に設けられたインペラを有する縦軸型曝気撹拌装置と、
   前記インペラに隣接して配置され、被処理水の流れを整流するバッフル板と、
   を備え、
   前記バッフル板は、前記架台から支持部材を介して垂下し、
   前記バッフル板の上端の高さは、前記インペラから生じる飛沫が前記バッフル板上を越えて飛散する高さとされていることを特徴とする生物学的水処理用の縦軸型曝気撹拌システム。
2. 前記バッフル板は、二以上に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の縦軸型曝気撹拌システム。
3. 躯体の開口部を覆う架台を設置する工程、
   前記架台から垂下されたシャフト及び前記シャフトの周囲に設けられたインペラを有する縦軸型曝気撹拌装置を設置する工程、
   前記インペラに隣接して配置され、被処理水の流れを整流するバッフル板を設置する工程、
   を備え、
   前記バッフル板を設置する工程は、前記架台から支持部材を介して前記バッフル板を前記被処理水の中へ垂下させ、
   前記バッフル板の上端の高さは、前記インペラから生じる飛沫が前記バッフル板上を越えて飛散する高さとされていることを特徴とする生物学的水処理に用いる縦軸型曝気撹拌システムの設置方法。
   

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