JP7371902B2 - 気泡供給施設 - Google Patents

Description

本発明は、貯留された液体に気泡を供給する気泡供給施設に関する。

下水および雨水などの汚水を処理する汚水処理場では、汚水から窒素やリン等を除去するため、好気性の生物処理が行われている。好気性の生物処理は、汚水を貯留する曝気槽を備えた気泡供給施設において行われる。この気泡供給施設では、曝気槽の槽底部に散気装置を設置し、散気装置から空気を微細な気泡として曝気槽内に噴出させ、気泡の上昇力により液体を攪拌することで、曝気槽内に貯留された液体に酸素を溶解させている。また、汚水処理場以外に、例えば魚類などの水生生物を養殖する養殖場においても、散気装置を備え、散気装置から気泡を噴出させて水を攪拌することで、水生生物に必要な酸素を水や海水に溶解させる気泡供給施設が用いられている（例えば、特許文献１等参照）。

特開２０１７－２３９３６号公報

しかしながら、この特許文献１に記載された気泡供給施設では、槽底部の散気装置まで水圧に抗して空気を送り込み、送り込んだ空気を散気装置の複数の小さな孔から気泡として噴出させなければならない。また、散気装置から噴出させた気泡に含まれる酸素のうち、汚水や水に溶解する酸素は、通常は１０～３０％程度に過ぎないため、散気装置から大量の気泡を噴出させる必要がある。加えて、散気装置から噴出させた気泡の上昇力によって汚水や水の攪拌を行うため、溶存酸素濃度（ＤＯ値）が高いなどで気泡の供給が不要の時にも必要以上の気泡を噴出させる必要がある。さらに、散気装置の気泡噴出口の目詰まり防止のために、気泡を常時噴出させて気泡噴出口の近傍にある汚泥やごみなどを排除している。これらのため、大量の空気を強い力で槽底部まで送る大型のポンプが必要になり、その大型のポンプを長時間連続して駆動するために多くの電力を消費するという問題があった。

本発明は上記事情に鑑み、電力量の消費を抑制した気泡供給施設を提供することを目的とする。

上記目的を解決する本発明の気泡供給施設は、粘性物や固形物が含まれた液体を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽内で回転する回転部を備え、前記貯留槽に貯留された液体を攪拌する攪拌装置と、
前記貯留槽にファインバブル液を供給する供給口と、
前記供給口に前記ファインバブル液を送り出す送液装置と、
前記供給口から供給する前記ファインバブル液の供給量を調整する供給量調整手段と、を備え、
前記回転部は、該回転部近傍では下方へ向かう液体の循環流を前記貯留槽内に形成するものであり、
前記供給口は、前記循環流に沿って下向きに前記ファインバブル液を供給するものであることを特徴とする。
前記回転部は、羽根およびシャフトを有するものであり、
前記供給口は、前記シャフトの下端に設けられたものであってもよい。
また、液体を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽に貯留された液体を攪拌する攪拌装置と、
前記貯留槽にファインバブル液を供給する供給口と、
前記供給口に前記ファインバブル液を送り出す送液装置と、
前記供給口から供給する前記ファインバブル液の供給量を調整する供給量調整手段とを備えていることを特徴としてもよい。

ここで、前記送液装置は、前記ファインバブル液を生成するバブル液生成装置を備えていてもよい。また、前記送液装置は、ポンプを有するものであり、前記供給量調整手段は、該ポンプを制御する制御手段を備えていてもよい。そして、前記供給量調整手段は、前記ポンプを間欠駆動させるものであってもよい。

この気泡供給施設によれば、前記貯留槽に前記ファインバブル液を供給しているので、空気を槽底部まで送り出すことと比較して電力の消費が少なくてすむ。また、供給した前記ファインバブル液に含まれる微細な気泡の多くが前記液体と混ざり合うので、大量の気泡を液体中に噴出させる必要もない。さらに、前記攪拌装置を備えているので攪拌のために気泡を供給する必要がなく、該ファインバブル液を供給しているので前記供給口の目詰まり防止のために気泡を供給する必要性もない。そして、前記供給量調整手段によって前記ファインバブル液の供給量が調整されるので、前記液送機構における電力量の消費を抑制することができる。

この気泡供給施設において、前記貯留槽に貯留された液体に含まれる溶存酸素濃度を検出する濃度センサを備え、
前記供給量調整手段は、前記濃度センサによって検出された溶存酸素濃度に応じて前記供給口から供給する前記ファインバブル液の供給量を調整するものであってもよい。

溶存酸素濃度に応じて前記ファインバブル液の供給量を制御することで、前記液体に必要な酸素量を確保しつつ、過剰に該ファインバブル液を供給することを防止できるので気泡供給施設において消費する電力量を効率的に削減することができる。

さらに、この気泡供給施設において、前記攪拌装置は、前記貯留槽内で回転する回転部を備えたものであり、
前記供給口は、前記回転部に形成されたものであってもよい。

前記供給口が前記回転部に形成されているので、該供給口に汚泥などが留まって目詰まりしてしまう虞をより低下させることができる。

また、この気泡供給施設において、前記供給口は、前記回転部の回転方向とは逆方向に向けて前記ファインバブル液を吐出するものであってもよい。

こうすることで、前記回転部の回転により前記ファインバブル液が前記液体中に吐出されるので、前記液送機構における電力をさらに削減することができる。

また、この気泡供給施設において、前記供給口は、前記回転部の回転半径方向に向けて前記ファインバブル液を吐出するものであってもよい。

こうすることで、前記回転部の回転による遠心力により前記ファインバブル液が前記液体中に吐出されるので、前記液送機構における電力をさらに削減することができる。

また、この気泡供給施設において、前記供給口は、下向き又は横向きに開口した態様であってもよい。

この態様によれば、前記供給口の上方から、汚泥などの粘性物や固形物が沈降してきても該供給口を閉塞しにくいので、該供給口の目詰まりをさらに抑制することができる。

本発明によれば、電力量の消費を抑制した気泡供給施設を提供することができる。

本発明の一実施形態に相当する気泡供給施設の概略平面図である。 図１に示した気泡供給施設のＡ－Ａ断面図である。 （ａ）は、図１および図２に示した攪拌装置の第１変形例を示す平面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）に示した攪拌装置の正面図である。 （ａ）は、図１および図２に示した攪拌装置の第２変形例を示す平面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）に示した攪拌装置の正面図である。 （ａ）は、図１および図２に示した攪拌装置の第３変形例を示す平面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）に示した攪拌装置の正面図である。 （ａ）は、図１および図２に示した攪拌装置の第４変形例を示す正面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）に示した攪拌装置のＢ－Ｂ断面図である。 （ａ）は、図１および図２に示した攪拌装置の第５変形例を示す平面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）に示した攪拌装置のＣ－Ｃ断面図である。 第２実施形態の気泡供給施設を示す図２と同様の断面図である。 第２実施形態の変形例の気泡供給施設を示す図８と同様の断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施形態の説明に用いる気泡供給施設は、汚水処理場に配置され、汚水から窒素やリン等を除去するため、好気性の生物処理を行う気泡供給施設である。

図１は、本発明の一実施形態に相当する気泡供給施設の概略平面図である。

図１に示すように、本実施形態の気泡供給施設１は、曝気槽２と、攪拌装置３と、送液装置５と、濃度センサ６と、制御装置７とを備えている。この気泡供給施設１は、汚水処理場において、砂などの混入物が取り除かれた汚水に対して生物処理を行う汚水処理施設である。曝気槽２には、不図示の沈砂池および最初沈殿池において処理された下水および雨水などの汚水が流入してくる。曝気槽２は、流入してくる汚水を受け入れて貯留する、平面視で長方形をした槽である。この曝気槽２は貯留槽の一例に相当し、曝気槽２が受け入れた汚水は液体の一例に相当する。曝気槽２では、好気性微生物を多量に含んだ活性汚泥とファインバブル液が供給され、これらが汚水と攪拌されることで好気性の生物処理が行われる。曝気槽２で生物処理が行われた汚水は、不図示の最終沈殿池に送られる。なお、曝気槽２の上流側に、嫌気性の生物処理を行う嫌気槽が設けられていてもよく、複数の嫌気槽と複数の曝気槽２が交互に配置されていてもよい。攪拌装置３は、平面視で曝気槽２の中央部分に配置されている。

図２は、図１に示した気泡供給施設のＡ－Ａ断面図である。

図２に示すように、攪拌装置３は、２枚の羽根３１，３１と、シャフト３２と、モータ３３とを備えたプロペラ式の水流生成装置である。なお、攪拌装置３として、３枚以上の羽根３１を有するものを用いてもよい。羽根３１は、曝気槽２内であって、曝気槽２に貯留された汚水の水面ＷＬと曝気槽２の槽底面２ａとの略中間の高さ位置に配置されている。水面ＷＬは、曝気槽２に流れ込んでくる汚水の量によって多少変動する場合がある。羽根３１は、水位の変動に関わらず常に水中に没している位置に配置されている。この羽根３１は、モータ３３が回転することで回転する。モータ３３は、制御装置７によって制御される。羽根３１の回転数は、曝気槽２の容積や形状などに合わせて１０～６０ＲＰＭの範囲で適宜設定される。羽根３１が回転することで、羽根３１近傍では下方に向かう汚水の流れが発生する。そして、羽根３１の回転により、平面視における曝気槽２の中央部分では下方に向かい、平面視における曝気槽２の周辺部分では上方に向かう循環流が形成される。循環流は、曝気槽２内において流速０．１ｍ／ｓｅｃ以上の流速で循環する。曝気槽２に貯留された汚水、曝気槽２に供給された活性汚泥、および曝気槽２に供給されたファインバブル液は、循環流によって攪拌される。なお、羽根３１を逆回転させて羽根３１近傍に上方に向かう流れを形成してもよく、羽根３１を側方に向けて羽根３１近傍に側方に向かう流れを形成してもよい。

シャフト３２は、上端および下端が開口した管であり、上端と下端の開口をつなぐシャフト内流路３２ａが内部に形成されている。このシャフト３２下端の開口がファインバブル液の供給口３０になる。供給口３０は、下向きに開口しており、ファインバブル液を下方に向かって吐出する。図２には、ファインバブル液の吐出方向が直線の矢印で示されている。シャフト３２は、不図示の軸受けにより回動自在に曝気槽２に支持されている。シャフト３２上端部分には、ロータリージョイント３２１が接続されている。羽根３１の回転中心側部分にはボス部３１１が形成されており、このボス部３１１によって、羽根３１は、シャフト３２下端部分に固定されている。本実施形態における羽根３１およびシャフト３２は、回転部の一例に相当し、稼働部の一例にも相当する。なお、この実施形態では、羽根３１下端の高さ位置とボス部３１１下端の高さ位置は一致している。ただし、羽根３１下端の高さ位置とボス部３１１下端の高さ位置は異なっていてもよい。

シャフト３２の、ロータリージョイント３２１よりも少し下方には、従動プーリ３２２が固定されている。また、モータ３３の出力軸３３１の下端には、駆動プーリ３３２が固定されている。そして、従動プーリ３２２と駆動プーリ３３２は、Ｖベルト３３３によって連結されている。モータ３３を駆動することで、シャフト３２はモータ３３とほぼ同一回転数で回転する。なお、モータ３３およびロータリージョイント３２１は、曝気槽２の上方において、不図示の固定具によって固定されている。

送液装置５は、液槽５０と、ポンプ５１と、バブル液送出管５２と、バブル液生成装置５３とを備えている。ポンプ５１は、液槽５０内に配置され、液槽５０に貯蔵された水を吸い上げて送り出すものである。液槽５０には、不図示の最終沈殿池から吸い上げられた水が補給されることで、所定量の水が常に維持されている。なお、上水道の水を液槽５０に補給してもよい。バブル液送出管５２は、一端がポンプ５１に接続され、他端がロータリージョイント３２１に接続された管である。なお、図１および図２では、バブル液送出管５２は簡略化して実線のみで示されている。ポンプ５１によって吸い上げられた水は、バブル液送出管５２、ロータリージョイント３２１、およびシャフト内流路３２ａを介して供給口３０に送り出され、供給口３０から曝気槽２に吐出される。なお、上述したようにシャフト３２はモータ３３を駆動することで回転するが、バブル液送出管５２は、ロータリージョイント３２１を介してシャフト３２に接続されているので、シャフト３２の回転に関わらず回転しない。

バブル液生成装置５３は、バブル液送出管５２の途中に設置されている。バブル液生成装置５３は、公知の旋回液流式によってファインバブル液を生成する装置である（例えば、特許第６１６９７４９号など参照）。ただし、加圧溶解式など他方式でファインバブル液を生成してもよい。なお、ファインバブル液とは、１００μｍ以下の微細気泡を含有した微細気泡含有液である。また、ファインバブル液は、直径が１μｍよりも大きく１００μｍ以下の気泡であるマイクロバブルを含有した液体であってもよく、直径が１μｍ以下の気泡であるウルトラファインバブルを含有した液体であってもよい。さらに、ファインバブル液は、マイクロバブルとウルトラファインバブルの両方を含有した液体であってもよい。ポンプ５１が吸い上げた水は、バブル液生成装置５３によってファインバブル液になり供給口３０から曝気槽２に供給される。ポンプ５１は、制御装置７からの指令に従って間欠駆動する。制御装置７は、ポンプ５１を間欠駆動させることで、供給口３０から曝気槽２に供給されるファインバブル液の供給量を調整する。この制御装置７は、供給量調整手段の一例に相当する。なお、この実施形態のポンプ５１は、水の吸い上げ量が一定のものであるが、水を吸い上げる量を調整可能なポンプ５１を用い、制御装置７によってその吸い上げ量を制御してもよい。

濃度センサ６は、曝気槽２内に配置されている。この濃度センサ６は、曝気槽２に貯留された汚水に含まれる溶存酸素濃度を検出するセンサである。濃度センサ６は、曝気槽２に貯留された汚水の水面ＷＬと曝気槽２の槽底面２ａとの略中間の高さ位置であって、水面ＷＬの変動に関わらす常に水中に没している位置に配置されている。濃度センサ６が検出した溶存酸素濃度は制御装置７に入力される。なお、図２では、濃度センサ６と制御装置７を結ぶ信号線、制御装置７とモータ３３とを結ぶ制御線、および制御装置７とポンプ５１とを結ぶ制御線が破線で示されている。

次に、この気泡供給施設１の作用について説明する。制御装置７は、メンテナンスなどの特殊な場合を除き、攪拌装置３のモータ３３を常時駆動して羽根３１およびシャフト３２を回転させる。また、制御装置７は、濃度センサ６によって検出された溶存酸素濃度に応じて、ポンプ５１の駆動を制御する。なお、制御装置７は、ポンプ５１に組み込まれ、ポンプ５１の駆動のみを制御するものであってもよい。この場合、モータ３３に別の制御装置を設けてもよい。また他に、制御装置７は、気泡供給施設１に設けられた装置以外に、汚水処理場に設置された他の施設に設けられた装置も制御する集中制御装置であってもよい。濃度センサ６から制御装置７に入力された溶存酸素濃度が２．０ｍｇ／Ｌよりも高い場合、制御装置７はポンプ５１を停止させてファインバブル液の曝気槽２への供給量をゼロにする。溶存酸素濃度が２．０ｍｇ／Ｌ以下の場合、制御装置７は、溶存酸素濃度が２．０ｍｇ／Ｌに近づくように、ポンプ５１を駆動する。なお、溶存酸素濃度の目標値は、曝気槽２の大きさ、曝気槽２に供給された活性汚泥の量、および汚水に含まれる窒素やリンの濃度などに応じて適宜設定すればよい。また、吸い上げ量を調整可能なポンプ５１を用いた場合、制御装置７は、溶存酸素濃度に応じてポンプ５１の吸い上げ量を調整してもよい。

この実施形態によれば、溶存酸素濃度に応じてポンプ５１を制御して曝気槽２へのファインバブル液の供給量を調整しているので、好気性の生物処理に必要な量の酸素を汚水中に確保することができる。また、浮遊性の気泡であるファインバブルを含有するファインバブル液を供給しているので、酸素を効率よく汚水に溶解させることができる。これにより、溶存酸素濃度が高まりやすいので、ポンプ５１を間欠運転してファインバブル液の供給量を調整することができる。そして、曝気槽２に貯留された汚水における溶存酸素濃度が必要な濃度値を超えているときにポンプ５１を停止することで、ポンプ５１における電力の消費を抑制することができる。なお、吸い上げ量を調整可能なポンプ５１を用いた場合、溶存酸素濃度が目標値に近い場合はポンプ５１の吸い上げ量を減少させてもよく、目標値を超えたらポンプ５１を停止または極わずかな吸い上げ量にしてもよい。また、回転するシャフト３２にファインバブル液の供給口３０を形成しているので、供給口３０に汚泥などが留まりにくくなり、結果として供給口３０の目詰まりを抑制できる。さらに、供給口３０は、下向きに開口しているので、上方から沈降してくる汚泥などの粘性物や固形物によって供給口３０が閉塞して目詰まりすることを防止できる。加えて、供給口３０が羽根３１の近傍に配置されているので、ファインバブル液の攪拌性能が高まる。またさらに、散気装置を用いた場合は微細な気泡を生成するために噴出口を小さくする必要があるが、ファインバブル液を供給しているので供給口３０を大きくして目詰まりを抑制することができる。仮に供給口３０が目詰まりしても、ファインバブル液を供給口３０に送り出すことでファインバブル液が目詰まりの原因となっている汚泥などの閉塞物を押し出しやすい。また、ファインバブルは、体積に対する表面積が一般的な気泡よりも大きいので、好気性の生物処理が効率よく行える。これにより、曝気槽２等の気泡供給施設１の各構成要素を小型化しても高い生物処理能力が得られる。小型化することで、各構成要素を駆動するための電力を抑制することができる。また、小型化することで、気泡供給施設１を建設するための土地も小さくてすむ。

続いて、本実施形態の変形例について説明する。これより後の説明では、これまで説明した構成要素の名称と同じ名称の構成要素には、これまで用いた符号を付して説明し、重複する説明は省略することがある。

図３（ａ）は、図１および図２に示した攪拌装置の第１変形例を示す平面図であり、図３（ｂ）は、同図（ａ）に示した攪拌装置の正面図である。この図３（ａ）及び図３（ｂ）では、モータ３３は図示省略している。

図３（ａ）に示すように、この第１変形例の攪拌装置３は、羽根３１に供給口３０を設けている点が図１および図２に示した攪拌装置３と異なる。供給口３０は、２枚の羽根３１，３１それぞれの先端部分に形成されている。この供給口３０は、羽根３１の回転方向とは反対側の側面であって、羽根３１の高さ方向の中央部分に形成されている。図３（ａ）には、羽根３１の回転方向が曲線の矢印で示されている。すなわち、羽根３１は、図３（ａ）における時計回りに回転する。図３（ｂ）に示すように、羽根３１内には、シャフト内流路３２ａに接続され、供給口３０まで連続した羽根内流路３１ａが形成されている。ポンプ５１（図２参照）によって吸い上げられてシャフト内流路３２ａに送り出されたファインバブル液は、羽根内流路３１ａを通って供給口３０から曝気槽２（図２参照）内に吐出される。図３（ａ）および図３（ｂ）では、シャフト内流路３２ａおよび羽根内流路３１ａがそれぞれ細い鎖線で示されている。また、図３（ｂ）に示すように、シャフト３２の下端は閉塞されている。

この第１変形例の攪拌装置３では、羽根３１の先端部分において羽根３１の側面形状に沿って斜め上方に傾斜した方向に供給口３０が開口している。図３（ａ）に示すように、この供給口３０は、羽根３１の回転方向とは逆方向にむけてファインバブル液を吐出する。図３（ａ）には、ファインバブル液の吐出方向が直線の矢印で示されている。この変形例の攪拌装置３では、供給口３０を羽根３１の回転方向とは逆方向に向けているため、羽根３１の回転にともなって羽根内流路３１ａ内にあるファインバブル液に供給口３０から放出される力が働く。また、羽根３１の回転による遠心力によっても、羽根内流路３１ａ内にあるファインバブル液に供給口３０に向かう力が働く。これらの力により、ポンプ５１における水の吸い上げ力が小さくてもファインバブル液を供給口から吐出させることができる。従って、ポンプ５１の電力をより削減することができる。また、供給口３０が羽根３１の回転方向とは反対側の側面に形成されているので、羽根３１が回転しているときに供給口３０に汚水中の汚泥などが入り込みにくい。

次に、攪拌装置３の第２変形例について説明する。この第２変形例の説明では、主に第１変形例との相違部分について説明し、第１変形例と重複する説明は省略することがある。

図４（ａ）は、図１および図２に示した攪拌装置の第２変形例を示す平面図であり、図４（ｂ）は、同図（ａ）に示した攪拌装置の正面図である。この図４（ａ）及び図４（ｂ）でも、モータ３３は図示省略している。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、この第２変形例の攪拌装置３は、羽根３１に複数の供給口３０，３０，・・・が設けられている点が図３に示した攪拌装置３と異なる。この第２変形例も第１変形例と同様に、羽根３１は、図４（ａ）における時計回りに回転する。供給口３０は、羽根３１の回転方向とは反対側の側面であって、羽根３１の高さ方向の中央部分に、羽根３１毎に５つずつ形成されている。なお、供給口３０の数は、５つより多くてもよく、５つより少なくてもよい。供給口３０は、羽根３１の側面形状に沿って斜め上方に傾斜した方向に開口している。そして、図４（ａ）に示すように羽根３１に形成された羽根内流路３１ａには、各供給口３０，３０，・・・に分岐する複数の羽根内分岐流路３１ｂ、３１ｂ・・・が形成されている。

ポンプ５１（図２参照）によって吸い上げられてシャフト内流路３２ａに送り出されたファインバブル液は、羽根内流路３１ａおよび羽根内分岐流路３１ｂを通って各供給口３０から曝気槽２（図２参照）内に吐出される。

各供給口３０は、羽根３１の回転方向とは逆方向にむけてファインバブル液を吐出する。図４（ａ）には、ファインバブル液の吐出方向が直線の矢印で示されている。この第２変形例でも、供給口３０が羽根３１の回転方向とは逆方向に向いているため、羽根３１の回転にともなって羽根内流路３１ａ内にあるファインバブル液に供給口３０から放出される力が働く。また、羽根３１の回転による遠心力によっても、羽根内流路３１ａ内にあるファインバブル液に供給口３０に向かう力が働く。さらに、供給口３０が羽根３１毎に複数あるのでファインバブル液の吐出に際する抵抗が少ない。これらにより、ポンプ５１における水の吸い上げ力が小さくてもファインバブル液を供給口から吐出させることができる。従って、ポンプ５１の電力をより削減することができる。また、各供給口３０が羽根３１の回転方向とは反対側の側面に形成されているので、羽根３１が回転しているときに、供給口３０に汚水中の汚泥などが入り込みにくい。

次に、攪拌装置３の第３変形例について説明する。この第３変形例の説明では、主に第２変形例との相違部分について説明し、第２変形例と重複する説明は省略することがある。

図５（ａ）は、図１および図２に示した攪拌装置の第３変形例を示す平面図であり、図５（ｂ）は、同図（ａ）に示した攪拌装置の正面図である。この図５（ａ）及び図５（ｂ）でも、モータ３３は図示省略している。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、この第３変形例の攪拌装置３は、羽根３１の下端部分に複数の供給口３０，３０，・・・が設けられている点が図４に示した攪拌装置３と異なる。この第３変形例も第２変形例と同様に、羽根３１は、図５（ａ）における時計回りに回転する。供給口３０は、羽根３１の回転方向とは反対側の側面であって、羽根３１の下端部分に、羽根３１毎に５つずつ形成されている。なお、供給口３０の数は、５つより多くてもよく、５つより少なくてもよい。羽根３１の下端部分は、垂直面に形成されており、複数の供給口３０，３０，・・・は、水平方向に向かって横向きに開口している。

各供給口３０は、羽根３１の回転方向とは逆方向にむけてファインバブル液を吐出する。図５（ａ）には、ファインバブル液の吐出方向が直線の矢印で示されている。この第３変形例でも、供給口３０が羽根３１の回転方向とは逆方向に向いているため、羽根３１の回転にともなって羽根内流路３１ａ内にあるファインバブル液に供給口３０から放出される力が働く。また、羽根３１の回転による遠心力によっても、羽根内流路３１ａ内にあるファインバブル液に供給口３０に向かう力が働く。さらに、供給口３０が羽根３１毎に複数あるのでファインバブル液の吐出に際する抵抗が少ない。これらにより、ポンプ５１における水の吸い上げ力が小さくてもファインバブル液を供給口から吐出させることができる。従って、ポンプ５１の電力をより削減することができる。また、各供給口３０が羽根３１の回転方向とは反対側の側面に形成されているので、羽根３１が回転しているときに、供給口３０に汚水中の汚泥などが入り込みにくい。さらに、第３変形例の攪拌装置３では、供給口３０が横向きに開口しているので、上方から汚泥などの粘性物や固形物が沈降してきてもそれらの粘性物や固形物が供給口３０に入り込むことがない。これにより供給口３０が閉塞されてしまう虞をより低減できる。

続いて、攪拌装置３の第４変形例について説明する。この第４変形例の説明では、図１および図２に示した攪拌装置３との相違部分について説明し、図１および図２に示した攪拌装置３の説明と重複する説明は省略することがある。

図６（ａ）は、図１および図２に示した攪拌装置の第４変形例を示す正面図であり、図６（ｂ）は、同図（ａ）に示した攪拌装置のＢ－Ｂ断面図である。この図６（ａ）でも、モータ３３は図示省略している。

図６（ａ）に示すように、この第４変形例の攪拌装置３は、シャフト３２に２本の供給管３４，３４が固定されている点と、その供給管３４にはそれぞれ複数の供給口３０，３０，・・・が設けられている点が図１および図２に示した攪拌装置３と異なる。この変形例においては、羽根３１、シャフト３２、および２本の供給管３４，３４が回転部の一例に相当する。なお、この第４変形例においても、羽根３１シャフト３２、および２本の供給管３４，３４は、図６（ｂ）における時計回りに回転する。図６（ａ）に示すように、シャフト３２は、上部にのみシャフト内流路３２ａが形成されている。また、供給管３４の内部には、上端と下端が閉塞された供給管内流路３４ａが形成されている。そして、シャフト３２の上部および供給管３４の上部には、シャフト３２と供給管３４とを連結して固定する連結部３２ｂが形成され、その連結部３２ｂの内部にはシャフト内流路３２ａと供給管内流路３４ａとを接続する貫通孔が形成されている。供給口３０は、回転半径方向に向かって供給管３４の外側に、１本の供給管３４につき４つ開口している。なお、供給口３０の数は、４つより多くてもよく、４つより少なくてもよい。これらの供給口３０，３０・・・は、それぞれ供給管内流路３４ａに連続している。ロータリージョイント３２１を介してシャフト内流路３２ａに流入したファインバブル液は、各供給口３０からシャフト３２の回転半径方向に向けて吐出される。図６（ａ）には、ファインバブル液の吐出方向が直線の矢印で示されている。

この第４変形例の攪拌装置３では、供給口３０が供給管３４の回転半径方向に向いているので、供給管３４の回転にともなって供給管内流路３４ａ内にあるファインバブル液に遠心力によって供給口３０から放出される力が働く。また、供給口３０が供給管３４毎に複数あるのでファインバブル液の吐出に際する抵抗が少ない。これらにより、ポンプ５１におけるファインバブル液の吸い上げ力が小さくてもファインバブル液を供給口から吐出させることができる。従って、ポンプ５１の電力を削減することができる。また、各供給口３０が回転によって移動する供給管３４に形成されているので、羽根３１が回転しているときに、供給口３０に汚水中の汚泥などが入り込みにくい。さらに、供給口３０が横向きに開口しているので、上方から汚泥などの粘性物や固形物が沈降してきてもそれらの粘性物や固形物が供給口３０に入り込むことがない。これにより供給口３０が閉塞されてしまう虞をより低減できる。

次に、攪拌装置３の第５変形例について説明する。この第５変形例の説明では、主に第４変形例との相違部分について説明し、第４変形例と重複する説明は省略することがある。

図７（ａ）は、図１および図２に示した攪拌装置の第５変形例を示す平面図であり、図７（ｂ）は、同図（ａ）に示した攪拌装置のＣ－Ｃ断面図である。この図７（ａ）でも、モータ３３は図示省略している。

図７（ａ）に示すように、この第５変形例の攪拌装置３は、シャフト３２に供給管３４が１本のみ固定されている点が第４変形例の攪拌装置３と異なる。なお、この第５変形例においても、羽根３１シャフト３２、および供給管３４は、図６（ｂ）における時計回りに回転する。図７（ａ）に示すように、ロータリージョイント３２１を介してシャフト内流路３２ａに流入したファインバブル液は、全て１本の供給管３４内の供給管内流路３４ａに流れ込み、その供給管３４に形成された４つの供給口３０，３０，・・・からシャフト３２の回転半径方向に向けて吐出される。図７（ａ）には、ファインバブル液の吐出方向が直線の矢印で示されている。

この第５変形例の攪拌装置３では、第４変形例の攪拌装置３と同様の効果がある上に、供給管３４が１本しか存在しない分、攪拌装置３を安価に構成できる。ただし、第５変形例では、供給管３４が１本しか存在しないので、羽根３１、シャフト３２、および供給管３４の回転軸心に対して重心が大きく偏心しており、羽根３１、シャフト３２、および供給管３４を高速で回転すると振動が発生してしまう。このため、羽根３１、シャフト３２、および供給管３４を高速で回転させる場合は、第５変形例の攪拌装置３よりも第４変形例の攪拌装置３を用いることが好ましい。

以上説明した実施形態および変形例の気泡供給施設１からは、
液体を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽に貯留された液体を攪拌する攪拌装置と、
前記貯留槽にファインバブル液を供給する供給口とを備え、
前記供給口は、稼働する稼働部に設けられていることを特徴とする気泡供給施設といった概念を導き出せる。

ここで、稼働部は、回転するものであってもよく、直動するものであってもよい。供給口を稼働部に設けることで、供給口が目詰まりしてしまうことを防止できる。

次に第２実施形態の気泡供給施設１について説明する。

図８は、第２実施形態の気泡供給施設を示す図２と同様の断面図である。

図８に示すように、第２実施形態の気泡供給施設１は、攪拌装置３にロータリージョイント３２１、従動プーリ３２２、駆動プーリ３３２、およびＶベルト３３３が設けられていない点と、送液装置５から曝気槽２にファインバブル液を直接供給している点が図１および図２に示した先の実施形態の気泡供給施設１と異なる。攪拌装置３のシャフト３２は中実軸で構成されている。このシャフト３２は、モータ３３の出力軸３３１と軸継手３３４によって連結されており、モータ３３の回転と同期して回転する。なお、モータ３３の出力軸３３１を長尺に形成してシャフト３２として用いてもよい。

送液装置５のポンプ５１によって液槽５０から吸い上げられた水は、バブル液生成装置５３によってファインバブルが加わったファインバブル液として生成される。そして、生成されたファインバブル液は、バブル液送出管５２の先端から曝気槽２に吐出される。この実施形態では、バブル液送出管５２の先端の開口が供給口３０になる。バブル液送出管５２の先端側部分は、曝気槽２に貯留された汚水の水面ＷＬよりも下方まで垂直に延在している。ポンプ５１によって吸い上げられたファインバブル液は、曝気槽２に配置された供給口３０から、貯留された汚水内において下方に向けて吐出される。図８では、ファインバブル液の吐出方向が直線の矢印で示されている。

この第２実施形態の気泡供給施設１でも、曝気槽２に貯留された汚水における溶存酸素濃度に応じて、制御装置７がポンプ５１を制御することで曝気槽２へのファインバブル液の供給量を調整している。これにより、ポンプ５１における電力の消費を抑制できる。さらに、供給口３０は、下向きに開口しているので、上方から汚泥などの粘性物や固形物が沈降してきても供給口３０を閉塞して目詰まりすることがない。加えて、送液装置５から曝気槽２にファインバブル液を直接供給しているので、ロータリージョイント３２１などが不要になり、気泡供給施設１を安価に構成できる。

続いて第２実施形態の気泡供給施設１の変形例について説明する。この変形例の説明では、主に第２実施形態との相違部分について説明し、第２実施形態と重複する説明は省略することがある。

図９は、第２実施形態の変形例の気泡供給施設を示す図８と同様の断面図である。

図９に示すように、この変形例の気泡供給施設１は、バブル液送出管５２の先端部分が水平方向に向いている点が図８に示した第２実施形態と異なる。バブル液送出管５２の先端部分は、曝気槽２の側壁近傍から羽根３１の近傍まで水平方向に延在している。従って、バブル液送出管５２の先端に形成された供給口３０は横向きに開口している。ポンプ５１によって吸い上げられた水は、バブル液生成装置５３によってファインバブルが加わったファインバブル液として生成される。そして、生成されたファインバブル液は、羽根３１の近傍において、供給口３０から横向きに吐出される。図９では、ファインバブル液の吐出方向が直線の矢印で示されている。

この変形例の気泡供給施設１でも、第２実施形態の気泡供給施設１と同様の効果がある。さらに、供給口３０が羽根３１の近傍に配置されているので、ファインバブル液の攪拌性能が高まる。

本発明は上述の実施形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形を行うことが出来る。たとえば、本実施形態では、気泡供給施設１を汚水処理場に適用する例で説明したが、養殖場などに適用してもよい。汚水処理場に用いる場合、嫌気性の生物処理や無酸素状態での生物処理と好気性の生物処理とを切り替えて使用する液体処理施設として本発明の気泡供給施設を適用してもよい。嫌気性の生物処理や無酸素状態での生物処理を行う場合は、送液装置５のポンプ５１を常時停止しておけばよい。さらに、本実施形態の説明では濃度センサ６を曝気槽２内に配置してファインバブル液の供給量を制御していたが、濃度センサ６を用いずに曝気槽２への汚水の流入量などに応じてファインバブル液の供給量を制御してもよい。またさらに、本実施形態では、曝気槽２に貯留された汚水の水面ＷＬよりも下方に供給口３０を設けているが、水面ＷＬよりも上方に供給口３０を設けて上方から水面ＷＬに向けてファインバブル水を吐出してもよい。加えて、バブル液送出管５２の途中であって、バブル液生成装置の上流または下流に流量調整弁を設け、制御装置７でその流量調整弁の開度を制御してもよい。また、災害などで電力の供給が停止した場合に使用する太陽光発電装置を気泡供給施設１に備えていてもよい。本発明の気泡供給施設１は少ない電力で駆動できるので、太陽光発電装置が生成する電力が少なくても気泡供給施設１を駆動することができる。

以上説明した実施形態や変形例によれば、電力量の消費を抑制した気泡供給施設１を提供することができる。

なお、以上説明した各実施形態や各変形例の記載それぞれにのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を、他の実施形態や他の変形例に適用してもよい。

１ 気泡供給施設
２ 嫌気槽
３ 攪拌装置
６ 濃度センサ
３０ 供給口
５１ ポンプ
５３ 流量調整弁

Claims (2)

1. 粘性物や固形物が含まれた液体を貯留する貯留槽と、
   前記貯留槽内で回転する回転部を備え、前記貯留槽に貯留された液体を攪拌する攪拌装置と、
   前記貯留槽にファインバブル液を供給する供給口と、
   前記供給口に前記ファインバブル液を送り出す送液装置と、
   前記供給口から供給する前記ファインバブル液の供給量を調整する供給量調整手段と、を備え、
   前記回転部は、該回転部近傍では下方へ向かう液体の循環流を前記貯留槽内に形成するものであり、
   前記供給口は、前記循環流に沿って下向きに前記ファインバブル液を供給するものであることを特徴とする気泡供給施設。
2. 前記回転部は、羽根およびシャフトを有するものであり、
   前記供給口は、前記シャフトの下端に設けられたものであることを特徴とする請求項１記載の気泡供給施設。

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