JP6871297B2 - 生物学的水処理用の縦軸型曝気撹拌装置及び曝気撹拌装置の交換方法 - Google Patents

Description

本発明は、生物学的水処理用の縦軸型曝気撹拌装置及び曝気撹拌装置の交換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。

例えば、特許文献１には、縦軸型の曝気撹拌装置を備えたオキシデーションディッチ槽が記載されている。これについて図４を用いて説明すると、オキシデーションディッチ槽１は、周囲壁２、区画壁３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３に隣接して縦軸型曝気撹拌装置４及びバッフル板５が設けられている。

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の上部からシャフトが垂下するように固定され、当該シャフトの下端にはインペラが形成されている。当該インペラは、オキシデーションディッチ槽１内に張られた被処理水の水面上から一部が出た状態で固定され、この状態でインペラを回転させることにより、被処理水の表面曝気を行うと共に、撹拌流を形成して、微生物の生育環境を整えている。

一方、横軸型の曝気撹拌装置を備えたオキシデーションディッチ槽について図５を用いて説明すると、特許文献１に記載された縦軸型曝気撹拌装置４と同様に、オキシデーションディッチ槽１の直線水路Ａに横軸型曝気撹拌装置８が設けられている。 また、オキシデーションディッチ槽１は通常屋外に設置されているため、雪の多い地域等では天井部６が設けられている。そして、天井部６には横軸型曝気撹拌装置８を取り付けるための取り付け口７が形成されている。さらに、天井部６には、メンテナンス等のために使用する大きな開口部９が形成されている。

特開２０１３−２２５０９号公報

ここで、縦軸型曝気装置は横軸型・斜軸型曝気装置と比較して、一般的に曝気性能や維持管理性に優れているため、横軸型・斜軸型曝気撹拌装置を縦軸型曝気撹拌装置に取り換えたいというニーズがある。そして、既設の横軸型曝気撹拌装置から縦軸型曝気撹拌装置への取り換えを行うにあたり、既設部分の変更は最小限に抑えたいという課題がある。

本発明者は、横軸型曝気撹拌装置８の取り付け口７から縦軸型曝気撹拌装置４を取り付ける際に、取り付け口７の大きさよりインペラの直径の方が大きいため、インペラがオキシデーションディッチ槽１の内部に導入できないという新たな課題を発見した。
上記課題について鋭意検討した結果、縦軸型曝気撹拌装置のシャフトを分割することにより、横軸型曝気撹拌装置８の取り付け口７をそのまま利用して縦軸型曝気撹拌装置４に交換できることを見出して本発明を完成させた。
具体的には、本発明は、以下の縦軸型曝気撹拌装置及び曝気撹拌装置の交換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発明は、インペラ及びシャフトを有した生物学的水処理に用いられる縦軸型曝気撹拌装置において、前記シャフトはインペラが付いた第一シャフトと、前記第一シャフトに連結される第二シャフトに分割されることを特徴とする縦軸型曝気撹拌装置である。
（本願第２発明）
上記課題を解決するための本願第２発明は、前記第一シャフトの長さは、前記インペラの直径よりも小さい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装置である。
（本願第３発明）
上記課題を解決するための本願第３発明は、本願第１または第２発明に記載の縦軸型曝気撹拌装置と、前記曝気撹拌装置を取り付けるための矩形の取り付け口と、を備え、前記第一シャフトの長さは、前記矩形の取り付け口の短辺の長さより小さいことを特徴とする生物学的水処理装置である。
（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、非縦軸型曝気撹拌装置の取り付け口を通して非縦軸型曝気撹拌装置を縦軸型曝気撹拌装置に交換することを特徴とする曝気撹拌装置の交換方法である。

本願第１発明の縦軸型曝気撹拌装置によれば、インペラが付いた第一シャフトを架台から分離して、横軸型曝気撹拌装置用の取り付け口とは別の大きな開口部からオキシデーションディッチ槽内に導入した後、前記取り付け口の内側から架台に取り付けることができる。そのため、横軸型曝気撹拌装置用の取り付け口をインペラが通過できるような大きさに加工することなく、縦軸型曝気撹拌装置をオキシデーションディッチ槽に取り付けることができる。

本願第２、第３発明の縦軸型曝気撹拌装置によれば、第一シャフトの軸方向の長さがインペラの直径より小さいため、インペラを垂直方向に立てて導入することで、インペラが付いた第一シャフトを横軸型曝気撹拌装置用の取り付け口から直接導入することができる。そのため、インペラが付いた第一シャフトをオキシデーションディッチ槽内で移動させる必要がなく、取り付ける作業が簡易なものとなる。
また、インペラが付いた第一シャフトをオキシデーションディッチ槽内で移動させる必要がないため、オキシデーションディッチ槽から被処理水を抜くことなく、縦軸型曝気撹拌装置を取り付けることも可能である。

本願第４発明の曝気撹拌装置の交換方法によれば、非縦軸型曝気撹拌装置用の取り付け口を通して、非縦軸型曝気撹拌装置を縦軸型曝気撹拌装置に交換することができるため、オキシデーションディッチ槽内の被処理水を抜く工程を省略することができる。

本発明の第１の実施例の縦軸型曝気撹拌装置の構成を示す概略説明図である。 本発明の第１の実施例の縦軸型曝気撹拌装置を取り付ける方法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装置の構成を示す概略説明図である。 従来の縦軸型曝気撹拌装置を備えた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。 従来の横軸型曝気撹拌装置を備えた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。

以下の実施例では、本発明の縦軸型曝気撹拌装置及びその取付方法、並びに、横軸型曝気撹拌装置を縦軸型曝気撹拌装置に交換する方法について説明する。

図１は、本発明の第１の実施例の縦軸型曝気撹拌装置４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装置４は、インペラ４３が付いた第一シャフト４１と、この第一シャフト４１と連結され、架台１０に取り付けられた第二シャフト４２を備えている。なお、本発明において、インペラ４３と第一シャフトは一体的に固定されているため、単に「第一シャフト４１」と表記した場合でも、断りがない限りインペラ４３を有するものを表している。

この縦軸型曝気撹拌装置４は、架台１０を介してオキシデーションディッチ槽１の天井部６に取り付けられる。天井部６の取り付け口７は、横軸型曝気撹拌装置８が取り付けられていたものであり、インペラ４３の直径より小さい開口である。

インペラ４３、第一シャフト４１及び第二シャフト４２の材質は、特に限定されないが、強度及び比重の観点からステンレススチール等の金属材料が好ましい。さらに、腐食性の観点からステンレススチールであることがより好ましい。

第一シャフト４１と第二シャフト４２の連結は、フランジ等の連結部を介してボルト、へルール等の固定部材で固定することができる。回転方向の応力に強く、簡便に取り付けることが可能であることから、ボルトが好ましい。

次に、本発明の縦軸型曝気撹拌装置４を取り付ける方法を説明する。図２は、本発明の第１の実施例の縦軸型曝気撹拌装置を取り付ける方法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の天井部６には、横軸型曝気撹拌装置８の取り付けのための取り付け口７の他に、メンテナンス等のために開放可能な開口部９を有している。開口部９は、インペラ４３の直径よりも大きいものである。

本発明の縦軸型曝気撹拌装置４を取り付ける方法は、インペラ４３が付いた第一シャフト４１と架台１０に固定された第二シャフト４２を分離する工程、第二シャフト４２が固定された架台１０を取り付け口７に設置する工程、インペラ４３が付いた第一シャフト４１をインペラ４３の直径より大きい開口部９よりオキシデーションディッチ槽１内に導入する工程、インペラ４３が付いた第一シャフト４１をオキシデーションディッチ槽１の内部を通して取り付け口７の下方に移送する工程、第二シャフト４２の連結部とインペラ４３が付いた第一シャフト４１の連結部を固定具で固定する工程を具備する。

「第二シャフト４２が固定された架台１０を取り付け口７に設置する工程」では、第二シャフト４２が固定された架台１０が、横軸型曝気撹拌装置用の取り付け口７を架橋するように設置される。このとき、第二シャフト４２のフランジは、オキシデーションディッチ槽１の内部方向に向けられている。

本発明の縦軸型曝気撹拌装置４及びその取り付け方法を用いることにより、横軸型曝気撹拌装置用の取り付け口７を縦軸型曝気撹拌装置用に大きくするための工事が不要となり、横軸型曝気撹拌装置用の取り付け口７に縦軸型曝気撹拌装置４を簡便に取り付けることができる。

また、横軸型曝気撹拌装置８と縦軸型曝気撹拌装置４を交換する方法では、オキシデーションディッチ槽１の被処理水を抜く工程、横軸型曝気撹拌装置８を取り付け口７より取り外す工程を経て、上記縦軸型曝気撹拌装置４を取り付ける方法を適用する。

図３は、本発明の第２の実施例の縦軸型曝気撹拌装置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装置は、第一シャフト４１の軸方向の長さが、インぺラ４３の直径よりも小さく設計されたものである。さらに好ましくは、第一シャフト４１の軸方向の長さが、矩形の取り付け口７の短辺の長さより小さく設計されたものである。

このように設計することにより、第一シャフト４１を横軸型曝気撹拌装置用の取り付け口７を通してオキシデーションディッチ槽１の内部に導入することができる。なお、第一シャフト４１の軸方向の長さが、矩形の取り付け口７の短辺の長さ以上の場合には、取り付け口７付近で第一シャフト４１を回転させながら導入することにより（破線矢印）、取り付け口７を介して第一シャフト４１を導入することができる。

第２の実施例における縦軸型曝気撹拌装置を取り付ける方法では、第一シャフト４１を取り付け口７より導入する点で、第１の実施例と相違する。すなわち、第２の実施例の縦軸型曝気撹拌装置を取り付ける方法は、インペラ４３が付いた第一シャフト４１と架台１０に固定された第二シャフト４２を分離する工程、インペラ４３が付いた第一シャフト４１を横軸型曝気撹拌装置用の取り付け口７を通してオキシデーションディッチ槽１内に導入する工程、第二シャフト４２の連結部とインペラ４３が付いた第一シャフト４１の連結部を固定具で固定する工程、架台１０を取り付け口７に設置する工程を具備するものであ
る。

第２の実施例では、第一シャフト４１が横軸型曝気撹拌装置用の取り付け口７を通してオキシデーションディッチ槽１の内部に導入できるため、取り付け方法が簡易なものとなる。
また、横軸型曝気撹拌装置８と縦軸型曝気撹拌装置４を交換する方法では、オキシデーションディッチ槽１の被処理水を抜く工程が省略できるため、より簡略された交換方法を提供することができる。

本発明の縦軸型曝気撹拌装置は、実施例のオキシデーションディッチ槽のような生物学的水処理装置に利用される。生物学的水処理装置とは、下水汚泥等のような有機性汚泥や、食品工場や医薬品工場等から発生する有機性排水を好気性微生物の働きにより浄化するための装置である。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。
その形式としては、円筒タンク型の曝気槽や、複数の槽が連結して一連の生物学的水処理を行う生物学的水処理システム等が挙げられる。オキシデーションディッチ槽のような大型の生物学的水処理装置では、インペラも大きくなり、交換作業の困難性が高く、また、被処理水を抜く作業にも多大な時間を必要とするため、本発明の効果が顕著なものとなり好ましい。

また、本発明の曝気撹拌装置の交換方法は、非縦軸型曝気撹拌装置が設置されている生物学的水処理装置であればどのような装置でも適用することができる。実施例の横軸型曝気撹拌装置が設置されていた生物学的水処理装置のほか、斜軸型曝気撹拌装置が設置されている生物学的水処理装置において、斜軸型曝気撹拌装置を縦軸型曝気撹拌装置に交換する方法にも適用することができる。
なお、本発明の縦軸型曝気撹拌装置、その取付方法、非縦軸型曝気撹拌装置から縦軸型曝気撹拌装置への交換方法は、必ずしもインペラより小さい取り付け口に適用するにとどまらず、インペラより大きな取り付け口に適用してもよいことはいうまでもない。

さらに、本発明の縦軸型曝気撹拌装置は、縦軸型曝気撹拌装置のインペラの形状を交換する方法にも適用することができる。インペラの形状を交換する方法は、縦軸型曝気撹拌装置が固定された架台をオキシデーションディッチ槽の天井部から取り外す工程、前記架台を吊り上げる工程、インペラが付いた第一シャフトを第二シャフトから取り外す工程、異なる形状のインペラが付いた第一シャフトを第二シャフトに連結する工程、異なる形状のインペラが付いた第一シャフトを有する縦軸型曝気撹拌装置をオキシデーションディッチ槽の天井部に設置する工程を具備する。
ここで、「インペラが付いた第一シャフトを第二シャフトから取り外す工程」は、オキシデーションディッチ槽の内部又は外部のいずれで行ってもよい。この工程は、インペラより取り付け口が大きい場合は、安全性の観点からオキシデーションディッチ槽の外部で行うことが好ましい。

また、第一シャフトの長さがインペラの直径より小さい構成では、第一シャフトの重量を小さくできるため、交換用の第一シャフトを安価に作製することができる。

このほか、本発明の縦軸型曝気撹拌装置は、第一シャフトと第二シャフトの間に、シャフトの長さを調節するための第三シャフトを設けることにより、オキシデーションディッチ槽内のインペラの深さを調節する方法に適用することもできる。

１ オキシデーションディッチ槽、２ 周囲壁、３ 区画壁、４ 縦軸型曝気撹拌装置、４１ 第一シャフト、４２ 第二シャフト、４３ インペラ、５ バッフル板、６ 天井部、７ 取り付け口、８ 横軸型曝気撹拌装置、９ 開口部、１０ 架台、Ａ 直線水路、Ｂ 循環水路

Claims (2)

1. インペラ及びシャフトを有した生物学的水処理に用いられる縦軸型曝気撹拌装置において、
   前記シャフトはインペラが付いた第一シャフトと、前記第一シャフトに連結される第二シャフトに分割され、
   前記第一シャフトの長さは、前記インペラの直径よりも小さく、
   第一シャフトの長手方向に垂直な一方向から見たときに、第一シャフトと第二シャフトの連結部に隣接する前記第一シャフトの幅と、第二シャフトの幅が略同一であることを特徴とする縦軸型曝気撹拌装置。
2. 前記インペラと第一シャフトは、一体的であることを特徴とする、請求項１に記載の縦軸型曝気撹拌装置。

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