JP6908502B2

JP6908502B2 - 曝気装置

Info

Publication number: JP6908502B2
Application number: JP2017221568A
Authority: JP
Inventors: 田中　厚; 厚田中; 孔瑛吉田
Original assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2037-11-17
Also published as: JP2019089051A

Description

本発明は、曝気装置に関するものである。

従来より、処理水が貯留された処理槽の水面に激しく飛沫を生成し、大気と処理水の接触を促進することで、処理水に酸素を溶解させるようにした曝気装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、回転軸に、この軸を中心として放射状に且つ周方向に等間隔に多数のインペラ（以下、このような翼状の板材を翼板と称する）を取り付け、回転軸の周囲に通水口（隙間）が生じるように各翼板間に阻止板を設けた羽根車の構成が開示されている。

そして、回転軸を回転させると、中央の通水口を通って上部への揚水が行われ、揚水された液体は、翼板の折曲部により遠心分散されることで曝気が行われるようになっている。

実公昭６３−２１５０号公報

ところで、処理水によっては、毛髪などの繊維状の異物が多く混入していることがあり、曝気装置の運転中に、これらの異物が通水口周辺に絡みついて堆積してしまう。そして、絡みついた異物によって通水口の開口面積が小さくなると、通水口を通過して大気中に放出される水量が減少してしまうという問題がある。

ここで、羽根車に絡みついた異物を除去するためには、定期的に曝気装置を停止して、手作業で異物を除去しなければならず、大変な労力が必要であるため、この作業を軽減し得る対策が望まれていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、処理水中の異物が羽根車に絡みついて堆積するのを抑えることにある。

本発明は、処理水の気液界面に配置されて処理水を曝気攪拌する羽根車を備えた曝気装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記羽根車は、上下方向に延びる回転軸と、該回転軸の外周面から径方向外方に張り出し且つ該回転軸の周方向に間隔をあけて立設した複数枚の翼板とを有し、
前記翼板の上縁部には、前記回転軸の回転方向の前方に向かって折り返され且つ径方向外方に向かって斜め上方に延びる折り返し部が設けられ、
前記翼板の板面は、前記回転軸の回転方向の後方に向かって斜め上方に傾斜しており、
水平方向に張り出して隣接する前記翼板同士を連結する連結板を備え、
前記連結板の径方向内側の端部には、前記回転軸周辺に上下に連通する通水口がないことを特徴とするものである。

本発明の曝気装置では、曝気運転中、翼板の下端は処理水をすくい上げるために液中にあり、羽根車の翼板の上縁部は外周付近において液面上にある。

第１の発明では、羽根車の翼板の上縁部が回転軸の回転方向の前方に向かって折り返されている。また、翼板の板面が回転軸の回転方向の後方に向かって斜め上方に傾斜している。

これにより、羽根車を回転させたときに、翼板の板面の傾斜によって処理水をすくい上げることができる。そして、すくい上げられた処理水は、羽根車の遠心力によって、翼板の上縁部の折り返し部に沿って径方向外方に向かって流れる。ここで、折り返し部は、径方向外方に向かって斜め上方に延びているから、処理水が斜め上方に飛散されて水面に落下することで曝気が行われる。

このように、翼板の板面の傾斜によって処理水を直接すくい上げる構成としたから、阻止板によって処理水の落下を防いだり、阻止板の下から上に処理水を通す必要はなく、従来のような、各翼板間に通水口を有する阻止板を採用する必要が無い。通水口を有する阻止板がなければ、処理水中の異物が絡まって堆積する箇所が存在しなくなるため、装置の曝気性能を低下させることなく、安定した排水処理を実現することができる。

なお、翼板の板面の傾斜角度は、例えば、回転軸の軸心に対して１０°〜４５°傾斜させた範囲で設定するのが好ましい。

また、翼板の上縁部の傾斜角度は、例えば、径方向内方から径方向外方に向かって上向きに２０°〜３０°傾斜させた範囲で設定するのが好ましい。

また、隣接する翼板同士が連結板で連結されているので、連結板が補強リブとして機能して、羽根車の剛性を確保することができる。また、連結板の径方向内側には連結板の上下に連通する通水口が存在しない構成となっている。これにより、処理水中の異物が絡まって堆積する箇所が存在しなくなるため、装置の曝気性能を低下させることなく、安定した排水処理を実現することができる。

また、羽根車を回転させたときに、翼板の板面の傾斜によってすくい上げられた処理水は、連結板の下面に衝突して、その一部が、羽根車の遠心力によって、連結板の下面に沿って径方向外方に流れ、折り返し部に沿って斜め上方に飛散されて曝気が行われる。

一方、連結板の下面に衝突した後で上方に放出されなかった残りの処理水は、処理槽内で略水平方向、つまり、羽根車の径方向の外向き、かつ、回転方向の前方に向かって放出され、水流の方向変換が促される。

このように、連結板は、補強リブとして機能するとともに、水流の方向変換を促す整流板としても機能する。

第２の発明は、第１の発明において、
前記折り返し部の折り返し幅は、径方向内側の端部の方が径方向外側の端部よりも幅広となっていることを特徴とするものである。

第２の発明では、折り返し部は、径方向内側の端部の方が、径方向外側の端部よりも折り返し幅が幅広となっている。つまり、折り返し部における回転軸に近い側が幅広となっている。これにより、折り返し部の根元部分を補強リブとして機能させ、羽根車の剛性を確保することができる。

本発明によれば、処理水中の異物が羽根車に絡みついて堆積するのを抑えることができる。

本実施形態１に係る曝気装置の構成を示す側面図である。羽根車の構成を示す斜視図である。羽根車の翼板の形状を示す側面図である。本実施形態２に係る羽根車の構成を示す斜視図である。羽根車の翼板の形状を示す側面図である。本実施形態３に係る羽根車の構成を示す斜視図である。羽根車の構成を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

《実施形態１》
図１に示すように、曝気装置１０は、処理槽１に貯留された処理水の気液接触を増大させて酸素供給を行う、いわゆる曝気攪拌を行うためのものである。曝気装置１０は、処理水の気液界面に配置された羽根車２０と、羽根車２０を回転させるモータ１１と、回転軸２１とモータ１１とを接続する減速機１２とを備えている。減速機１２及びモータ１１は、処理槽１の上方に配置された架台１５に設けられている。

図２にも示すように、羽根車２０は、上下方向に延びる回転軸２１と、回転軸２１の周方向に間隔をあけて立設した６枚の翼板２２（図２では５枚のみ図示）とを有する。なお、図１では、回転軸２１を、減速機１２側まで延びる１本の軸として図示しているが、モータ１１側の回転軸と羽根車２０側の回転軸２１とを分離可能な構成とすれば、羽根車２０側の回転軸２１を含む羽根車２０のみを交換することが可能となり、メンテナンス性が良好となる。

図２及び図３に示すように、翼板２２の板面は、回転軸２１の回転方向の後方に向かって斜め上方に傾斜している。図２及び図３に示す例では、回転軸２１が時計回り方向に回転するので、図２にハッチングを付して示す翼板２２は、右斜め上方に傾斜している。ここで、翼板２２の板面の傾斜角度θ１は、回転軸２１の軸心に対して１０°〜４５°傾斜させた範囲で設定するのが好ましい。なお、傾斜角度θ１は、翼板２２の径方向全域と、回転方向前方端から後方端の間でどちらも一定である必要はなく、その効果が発揮される所定の傾斜角度の範囲内において翼板２２がねじれていたり湾曲していたりしてもよい。図３に示す例では、傾斜角度θ１を３０°一定に設定している。

このように、翼板２２の板面を傾斜させることで、羽根車２０を回転させたときに、翼板２２の板面の傾斜によって処理水をすくい上げることができる（図２の仮想線参照）。

また、翼板２２の上縁部には、回転軸２１の回転方向の前方に向かって折り返された折り返し部２３が設けられている。図２及び図３に示す例では、回転軸２１が時計回り方向に回転するので、図２にハッチングを付して示す翼板２２は、左斜め上方に向かって折り返されている。ここで、図３に示す例では、翼板２２の折り返し部２３の折り返し角度θ２は、９０°に設定されている。

また、翼板２２の上縁部の折り返し部２３は、径方向外方に向かって斜め上方に延びている。ここで、翼板２２の上縁部の傾斜角度θ３は、径方向内方から径方向外方に向かって上向きに２０°〜３０°傾斜させた範囲で設定するのが好ましい。図３に示す例では、酸素移動性能が良好となるように、傾斜角度θ３を２０°に設定している。

このように、翼板２２の上縁部に折り返し部２３を設けることで、羽根車２０を回転させたときに、翼板２２の板面の傾斜によってすくい上げられた処理水は、羽根車２０の遠心力によって、翼板２２の上縁部の折り返し部２３に沿って径方向外方に向かって流れていき、斜め上方に飛散されて水面に落下することで曝気が行われる（図２の仮想線参照）。

さらに、図３に示すように、翼板２２における回転軸２１に近い側が幅広となっている。これにより、羽根車２０を回転させたときに処理水をすくい上げるための翼板２２の表面積を十分に確保しつつ、処理水のすくい上げには使用されない径方向外側の端部を幅狭として、翼板２２に加わる水の抵抗を軽減することができる。

以上のように、本実施形態に係る曝気装置１０によれば、翼板２２の板面の傾斜によって処理水を直接すくい上げる構成としたから、従来のような、各翼板間を繋ぐ阻止板に通水口を形成した構成を採用する必要が無い。そのため、処理水中の異物が絡まって堆積する箇所が存在しなくなるため、装置の曝気性能を低下させることなく、安定した排水処理を実現することができる。

また、異物が付着する可能性のある翼板２２のエッジ部分では、翼板２２近傍の遠心力や激しい乱流によって異物が速やかに排出されることとなる。仮に、異物の絡みつきが発生した場合でも、曝気装置１０を一時停止したときに、単に水流によって押し付けられていた異物は、比重差によって翼板２２のエッジ部分から速やかに離脱することとなる。なお、これらの作用を助長するために、翼板２２のエッジ部分を平滑に仕上げるのが好ましい。

《実施形態２》
図４は、本実施形態２に係る羽根車の構成を示す斜視図である。以下、前記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

図４及び図５に示すように、翼板２２の板面は、回転軸２１の回転方向の後方に向かって斜め上方に傾斜している。翼板２２の上縁部には、回転軸２１の回転方向の前方に向かって折り返された折り返し部２３が設けられている。翼板２２の上縁部の折り返し部２３は、径方向外方に向かって斜め上方に延びている。

そして、隣接する翼板２２同士が、連結板２５によって連結されている。連結板２５は、翼板２２の下縁部よりも上方位置で水平方向に張り出しており、連結板２５の周縁部が、翼板２２の板面に溶接等によって連結されている。これにより、連結板２５が補強リブとして機能して、羽根車２０の剛性を確保することができる。

また、連結板２５の径方向内側の端部は、回転軸２１の外周面に沿って溶接等によって連結されている。つまり、連結板２５の径方向内側には連結板２５の上下に連通する通水口が存在しない構成となっている。これにより、処理水中の異物が絡まって堆積する箇所が存在しなくなるため、曝気装置１０の曝気性能を低下させることなく、安定した排水処理を実現することができる。

また、図５に示すように、連結板２５の径方向外方への張り出し長さ、つまり、連結板２５の外縁部に接する仮想円の直径Ｄ１は、少なくとも翼板２２の板面を連結板２５によって上下に分断しないように設定する必要があり、翼板２２の外縁部に接する仮想円の直径Ｄ２の１／３以下となる範囲で設定するのが好ましい。図５に示す例では、Ｄ１／Ｄ２＝１／３となるように設定している。連結板２５の大きさを適切に設定することにより、効果的に水をすくい上げて酸素移動性能を高めることができる。

《実施形態３》
図６は、本実施形態３に係る羽根車の構成を示す斜視図である。以下、前記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

図６及び図７に示すように、翼板２２の板面は、回転軸２１の回転方向の後方に向かって斜め上方に傾斜している。翼板２２の上縁部には、回転軸２１の回転方向の前方に向かって折り返された折り返し部２３が設けられている。翼板２２の上縁部の折り返し部２３は、径方向外方に向かって斜め上方に延びている。

ここで、翼板２２の折り返し部２３は、径方向内側の端部の折り返し幅Ｗ１の方が、径方向外側の端部の折り返し幅Ｗ２よりも幅広となっている。つまり、折り返し部２３における回転軸２１に近い側が幅広となっている。図６に示す例では、折り返し部２３は、平面視で隣接する翼板２２に重なり合う位置まで延びている。

このような構成とすれば、折り返し部２３の根元部分を補強リブとして機能させ、羽根車２０の剛性を確保することができる。なお、根元部分において、折り返し部２３の折り返し角度θ２を９０°未満とするなどして略水平に形成すると、折り返し部２３の回転方向前方端を隣接する折り返し部２３の回転方向後方端に溶接等によって接続することもできる。このように、折り返し部２３同士を全周に亘って接続した場合、折り返し部２３の根元付近は、実施形態２における連結板２５と同様の効果を発揮することができる。また、実施形態３に限らず、折り返し部２３の折り返し角度θ２は、翼板２２の全長にわたって一定である必要はない。

以上説明したように、本発明は、処理水中の異物が羽根車に絡みついて堆積するのを抑えることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

１０曝気装置
２０羽根車
２１回転軸
２２翼板
２３折り返し部
２５連結板

Claims

処理水の気液界面に配置されて処理水を曝気攪拌する羽根車を備えた曝気装置であって、
前記羽根車は、上下方向に延びる回転軸と、該回転軸の外周面から径方向外方に張り出し且つ該回転軸の周方向に間隔をあけて立設した複数枚の翼板とを有し、
前記翼板の上縁部には、前記回転軸の回転方向の前方に向かって折り返され且つ径方向外方に向かって斜め上方に延びる折り返し部が設けられ、
前記翼板の板面は、前記回転軸の回転方向の後方に向かって斜め上方に傾斜しており、
水平方向に張り出して隣接する前記翼板同士を連結する連結板を備え、
前記連結板の径方向内側の端部には、前記回転軸周辺に上下に連通する通水口がないことを特徴とする曝気装置。
請求項１において、
前記折り返し部の折り返し幅は、径方向内側の端部の方が径方向外側の端部よりも幅広となっていることを特徴とする曝気装置。