JPH05146792A

JPH05146792A - 排水処理装置

Info

Publication number: JPH05146792A
Application number: JP3335913A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Onari; 博文大成; Mitsuo Morimoto; 光雄森元
Original assignee: OSHIMA KOKI KK
Current assignee: OSHIMA KOKI KK
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1993-06-15
Also published as: KR930009930A; CN1072659A

Abstract

(57)【要約】【目的】生活排水及び産業排水等の排水に微細な酸化
ガス、メタンガス等の気泡を高効率で供給し得るエアレ
ータを備えた排水処理装置の提供。【構成】内壁に螺旋板を固着してなる円筒体と該円筒
体下方開口部直下に若干の間隔をおいて配置された気体
供給口とから構成される旋回式エアレータを排水処理槽
底部に垂設する。円筒体は、その全体又は上方部が漸縮
円筒体であること、また円筒体内の中心軸には螺旋板支
持支柱を設けること、さらに円筒体下方開口部を縮小し
てなることが好ましい。そしてさらに、円筒体内壁に固
着される螺旋板は、複数枚であり、リード角が０．７〜
１．３であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生活排水及び産業排水
の排水処理装置に関し、特に排水に微細な酸化ガス、メ
タンガス等の気泡を供給し、かつ排水処理槽内に強力な
安定した循環流を形成し得るエアレータを備えた排水処
理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
排水処理装置におけるエアレーションには、曝気槽内に
設置された環状や板状のエアレータ細孔から空気を排水
中に加圧して噴き出すことによって気泡を細分化する方
式と回転羽根や気泡噴流などによりせん断力が形成され
た排水流内に空気を入れてそれを細分化する方式の二法
が存在する。

【０００３】前者の方式には、「散気管式」、「散
気板式」、「散気筒式」などと呼ばれるものがあり、
たとえば、管壁に穿設された細孔、ゴム状の円板に
切設されたスリット状の細孔、多孔質セラミックス製
の筒状体の細孔から加圧空気を排水中へ噴出させること
によって気泡の細分化が試みられたものであり、排水中
への酸素溶解量はそれらの細孔で調節された微細気泡の
供給量に依存するとされている。また後者の方式には、
「回転羽根式」、「ジェット式」、「単管曝気
式」などと呼ばれるものがあり、例えば、回転する羽
根に空気塊を衝突させることによって気泡の細分化を図
る、水中内に気液二相噴流を発生させ、気泡と水の連
行過程で気泡の細分化を図る、突起体に空気および水
の二相流を衝突させることによって気泡の細分化を図る
などの方式があり、その排水中への酸素溶解量は、回転
羽根の回転数、気泡噴流の速度、突起体への二相流の衝
突速度に依存するとされている。そして、これらの機能
を有するエアレータによるエアレーションでは、基本的
には空気の送給量やそれぞれのエアレータの設置個数等
によって必要な調節が行われている。

【０００４】しかし、省エネルギー型の高度排水処理を
目的とする高性能排水処理装置の開発のためには、特に
微細な酸化ガス気泡を多量に発生させ、さらにはその気
泡の発生量を制御する必要がある。さらには強力かつ安
定した循環流を形成し、この循環流に微細化された酸化
ガス気泡を連行させ、排水処理装置内に一様に酸化ガス
気泡を充満させることが必要である。

【０００５】ところが、上記の方式のエアレーション
は、そのほとんどが噴き出しによる散気方式か回転羽根
や突起体とのせん断によって気泡を発生させる方式であ
るために、下記のさまざまな欠点があった。たとえば、
散気管、散気板、散気筒からの噴き出し方式では、そこ
にいかに微細な細孔を設けても、気泡が細孔から噴出す
る際の気泡の表面張力によって、結果的に数ｍｍ程度の
径を有する大きな気泡が発生してしまい、それよりも小
さな気泡を発生させることが不可能であるという欠点を
有していた。またこのような散気方式の欠点として、そ
の長時間運転に伴って発生する目づまり問題と動力費の
増大の問題が存在した。一方、回転羽根方式では、キャ
ビテーションを発生させるのに高速の回転数が要求さ
れ、その動力費の問題やキャビテーション発生に伴って
急激に進行する羽根の腐食や振動問題が存在した。また
ジェット式では、微細気泡の径やその発生量において、
従来のエアレータよりも大きく優れた点は認められな
い。さらに、突起体に気液二相流を衝突させる方式で
は、微細気泡の発生が少ないという問題もあった。

【０００６】以上のような欠点や問題点を有した従来の
排水処理装置におけるエアレータにおいては、微細気泡
の発生量が少ないため気泡の排水中での滞留時間が短く
なり、排水中への酸素溶解量の増大が期待できなかっ
た。さらには、微細気泡の径と発生量を容易に制御する
ことができないことから、排水の浄化処理が効率的に実
施できない問題があった。

【０００７】すなわち、上述したようなエアレータの場
合、次のような問題を有する。．気泡の径が１ｍｍ以下で数１０μｍ程度までの微細
気泡を大量にしかも均一に発生させることができず、気
液更新の飛躍的促進が達成できない。．上記の気泡の径、分布、発生量を必要に応じて機
械的に容易に制御することができない。．撹拌装置なしでは、排水処理装置内に必要な循環流
の形成や撹拌作用をもたらすことができない。．回転羽根や突起などがあるために圧力損失を減少さ
せることができない。．回転羽根や突起に気液二相流が衝突することによっ
て、微生物や活性汚泥を破壊してしまい、汚水浄化に必
要な生物環境の形成・維持に支障を来す恐れがある。．連続散気によって目づまりが発生し、散気効率が低
下することによって、圧力損失が増大する。このため長
期連続運転や運転経費の大幅な節減ができない。．エアレータとコンプレッサーを含む装置形状が大き
く、設置上の制約が存在し、小型化が図れない。．気泡の径、分布、発生量の制御によって、曝気槽内
での撹拌やＣＯＤ成分の酸化処理や好気性微生物の増殖
の最適制御を行うことが困難である。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは上
記従来技術の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、排水に微細な気泡を容易に供給できる省エネ型のエ
アレータを備えた排水処理装置を開発した。すなわち本
発明は下記のとおりの排水処理装置である。第１の発明
は、内壁に螺旋板を固着してなる円筒体と該円筒体下方
開口部直下に若干の間隔をおいて配置された気体供給口
とから構成される旋回式エアレータを、排水処理槽底部
に垂設してなることを特徴とする排水処理装置である。
第２の発明は、円筒体が、その全体又は上方部が漸縮円
筒体であることを特徴とする第１発明に記載の排水処理
装置であり、第３の発明は、螺旋板が、多条のものであ
ることを特徴とする第１又は第２発明に記載の排水処理
装置であり、第４の発明は、円筒体内の中心軸に螺旋板
支持支柱を設けたことを特徴とする第１ないし第３発明
のいずれかに記載の排水処理装置であり、第５の発明
は、円筒体下方開口部を縮小してなることを特徴とする
第１ないし第４発明のいずれかに記載の排水処理装置で
あり、そして第６の発明は、円筒体内壁に固着される螺
旋板が、複数枚であり、リード角が０．７〜１．３であ
ることを特徴とする第１ないし第５発明のいずれかに記
載の排水処理装置である。

【０００９】以上の本発明においては、第１に、本発明
に係るエアレータによれば、従来の噴き出し方式のエア
レータよりもかなり小さい圧力損失となり、流動排水中
への気泡発生効率が飛躍的に向上する。第２に、本発明
に係る旋回式のエアレータによれば発生する微細気泡の
平均径を数１００μｍないし数１０μｍに微細化するこ
とができる。よって、排水と酸化ガス気泡との接触面積
を従来の１０〜１００倍程度に高めることができ、さら
に気泡の滞留時間を１０〜１００倍に増長することがで
きる結果、溶解酸素量を飛躍的に増量することができ
る。

【００１０】第３に、漸縮円筒体の採用により、上昇気
液二相流の旋回上昇流速が増大され、排水処理槽（接触
槽）内に強力かつ安定した循環流を形成することができ
る。しかも旋回性の増大による流束縮小によって漸縮円
筒体内における圧力損失の影響はほとんどない。第４
に、円筒体下部開口部が縮小されていることから、気体
の上昇に伴うエアリフト効果をさらに向上させ、槽底付
近に沈澱する汚泥等を巻き上げ、槽底付近の腐敗を防止
するとともに、微生物との接触回数を増大させ、排水の
浄化効率を向上させる。第５に、高速回転羽根や突起体
の衝突によってエアレーションを行う従来の方式では、
微生物や活性汚泥などが破壊される問題があるけれど
も、本発明によれば、そうした問題はほとんど発生しな
い。第６に、下方配置の空気供給管から噴出された空気
塊は、円筒体中での上昇連行過程で微細化されるので該
エアレータに目づまりはほとんど発生しない。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例のいくつかを図
面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る旋回式エ
アレータを備えた排水処理装置の全体構成説明図を示す
が、まず処理すべき排水はスクリーン５０、貯留槽５１
を経て計量槽５２に入り、次いで、接触槽５３に導入さ
れる。接触槽５３においては、排水が接触材５４に付着
した微生物によって生物化学的に酸化されるがその途中
に本発明に係るエアレータ３０が装着される。接触槽５
３の上端部からは、処理された水の一部が導出されて最
終沈澱槽５５に導入され、次いで上澄み水が塩素滅菌槽
５７に導入され、そこから浄化水が取り出される。接触
槽５３最底部あるいは沈澱槽５５底部に沈澱する余剰汚
泥は、汚泥引き抜き管５６を介し系外へ排出される。な
お、Ｐ_１〜Ｐ_２はポンプである。

【００１２】上記排水処理装置においては、エアレータ
として図２以下に図示する内部に螺旋板を固着した円筒
体を使用しているため、まず、散気管を用いる従来法の
ような多大な圧力損失エネルギーを要しなく、そして、
旋回方式のために、散気管の場合のような大直径の気泡
が生じるのではなく、極めて微小直径の気泡と比較的大
直径の気泡の二種類が発生する。したがって、微細気泡
と排水との接触表面積が増大し、気体の水中への溶解効
率が非常に向上し、その結果、高効率で排水のＣＯＤや
ＢＯＤを低減処理するエアレーションが可能となる。

【００１３】図２は、本発明実施例の排水処理装置に係
る旋回式エアレータの円筒体部の一部切欠斜視図であ
る。図２において、６０は（樹脂製の）円筒体、６１・
・は螺旋板、６２は螺旋板支持支柱、６３は下方開口部
を絞って縮小した構造の気液導入部である。

【００１４】図３は本発明実施例の排水処理装置の旋回
式エアレータの一部切欠取付斜視図であり、図４
（ａ）、図４（ｂ）は平面図及び縦断面図である。ここ
で、気体（通常は空気）は気体供給管６５から供給さ
れ、空気供給口６６より、サポート６４に取付られた図
２の円筒体６０に供給される。なお、サポート６４と、
気体導入部６３及び気体供給管６５とは、溶着により固
着されており、さらにそれらは、取付用Ｕバンド６８に
より、エアレータ取付架台６７に固定されて取付けられ
ている。同図において、空気が気体供給管６５内を矢印
方向から流れてくると、空気供給口６６において空気塊
となって接触槽水中に放出される。この空気塊はその浮
力により上昇する過程で気液導入部６３に導入され、次
いで螺旋板６１・・に側って上昇しながら旋回を増す過
程で、円筒体内の旋回排水との間に形成されるせん断力
によって微細化される。本例においては、螺旋板６１・
・は、９０゜間隔で４枚取着されており、リード角βは
１．０である。通常、リード角βは０．７〜１．３程度
が好ましい。こうして生成される微細気泡を含む気液二
相流は、漸縮円筒体６０’内で更にその上昇速度を増
し、接触槽内に強力で安定した循環流を連続して形成
し、その深槽部まで微細気泡を運搬せしめることとな
る。

【００１５】図５は、従来の単管曝気式エアレータによ
る発生気泡と上記本発明実施例に係るエアレータによる
発生気泡の気泡径・気泡量等の分布図を示す。この場合
の測定条件は、両者共以下のとおりである。

【００１６】本発明に係るエアレータの排水処理装置内
における設置は、排水処理槽内に多数個を配設すること
が好ましく、特に例えば３〜５個を一まとめにしたもの
を適宜距離間隔を隔てて、排水処理槽の中央部と右側と
に配設することにより、排水処理槽内に安定した強力な
循環流を生成せしめるようにすることも好ましい。

【００１７】

【発明の効果】以上実施例等で詳述したように、本発明
によれば下記のごとき優れた多くの作用効果が発揮され
る。（１）本発明に係るエアレータによれば、従来の噴き出
し方式のエアレータよりもかなり小さい圧力損失とな
り、流動排水の中への気泡発生効率が飛躍的に向上す
る。（２）従来の噴き出し方式ではセラミックス製等の不規
則多孔質管の細孔の径をμｍ程度に小さくしてもそこか
ら発生する気泡の径は平均的に数ｍｍほどあったが、本
発明に係る旋回式のエアレータによれば発生する微細気
泡の平均径を数１００μｍから数１０μｍに細化するこ
とができる。よって、排水と酸化ガス等の気泡との接触
面積を極端に増大することができ、かつ気泡の排水中に
おける滞留時間を著しく増長することができ、その結果
排水中への溶解酸素量を飛躍的に増量することができ
る。（３）漸縮円筒体の採用により、上昇気液二相流速が強
化され、排水処理装置内に強力かつ安定した循環流を形
成する。この時漸縮円筒体内には何ら突起物が存在せ
ず、圧力損失はほとんどない。（４）円筒体下部開口部が縮小されていることから、気
体の上昇に伴うエアリフト効果をさらに向上させ、槽底
付近に沈澱する汚泥等を巻き上げ、槽底付近の腐敗を防
止するとともに、微生物との接触回数を増大させ、排水
の浄化効率を向上させることができる。（５）高速回転羽根や突起体への衝突によってエアレー
ションを行う従来の方式では、微生物や活性汚泥などが
破壊される問題があったが、本発明によればそうした問
題は全く発生しない。（６）空気供給管から噴き出された空気塊を上昇連行過
程で微細化するのでエアレータに目づまりはほとんど発
生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例に係る旋回式エアレータを備えた
排水処理装置の全体構成説明図

【図２】実施例の旋回式エアレータの一部切欠斜視図

【図３】実施例の旋回式エアレータの一部切欠取付図

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、実施例旋回式エアレータ
の平面図及び縦断面図

【図５】従来の単管曝気式エアレータによる発生気泡と
上記本発明実施例に係るエアレータによる発生気泡の気
泡径・気泡量等の分布図

【符号の説明】

３０：旋回式エアレータ５０：スクリーン５１：貯留槽５２：計量槽５３：接触槽５４：接触材５５：沈澱槽５６：汚泥引き抜き管５７：塩素滅菌槽６０：円筒体６０'：斬縮円筒体６１・・：螺旋板６２：螺旋板支持支柱６３：気液体導入部６４：スカート６５：気体供給管６６：空気供給口６７：エアレータ取付架台６８：取付用ＵバンドＰ_１〜Ｐ_２：ポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内壁に螺旋板を固着してなる円筒体と該
円筒体下方開口部直下に若干の間隔をおいて配置された
気体供給口とから構成される旋回式エアレータを、排水
処理槽底部に垂設してなることを特徴とする排水処理装
置。
【請求項２】円筒体が、その全体又は上方部が漸縮円
筒体であることを特徴とする請求項１記載の排水処理装
置。
【請求項３】螺旋板が、多条のものであることを特徴
とする請求項１又は２に記載の排水処理装置。
【請求項４】円筒体内の中心軸に螺旋板支持支柱を設
けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
載の排水処理装置。
【請求項５】円筒体下方開口部を縮小してなることを
特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の排水処
理装置。
【請求項６】円筒体内壁に固着される螺旋板が、複数
枚であり、リード角が０．７〜１．３であることを特徴
とする請求項１ないし５のいずれかに記載の排水処理装
置。