JPH0529120Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、羽根車による汚水の循環効率を改善
して動力の軽減を図り、さらに曝気性能を向上さ
せるようにした汚水曝気装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来の汚水処理用に一般的に用いられる活性汚
泥処理法における汚水曝気装置は、曝気槽の底部
に散気管を設け、この散気管に圧縮空気が供給さ
れて気泡が底部より噴出するように構成されてい
る。かかる構成は、構造が簡単であつて安価な設
備費用で構築できるため、広く普及している。し
かしながら、散気管が目詰まりし易く、また散気
管から放出される細かな空気の気泡が浮上過程で
大きな団塊状となつて偏流し、汚水と空気が充分
に混合されず充分な曝気性能が得られないという
不具合があつた。

また、活性汚泥処理法特有のバルキング現象に
よる性能劣化を回避するために、生物膜法の一種
である浸漬濾床式の汚水処理装置が種々提案され
ている。この浸漬濾床式の汚水処理装置は、ハニ
カムコアまたはネツトリング等からなる濾床体が
汚水に浸漬され、この濾床体の中央部に設けられ
た垂直管を循環流路とし、空気の混入された汚水
が濾床体を数回循環されて処理されるよう構成さ
れる。そして、汚水に空気を混入するとともに循
環させる技術として、例えば実公昭62−18320号
に示されるように、垂直管の下部に圧縮空気を送
り込みエアーリフトポンプとして垂直管内に上昇
流を生起するとともに、垂直管内を上昇する過程
で空気と汚水の接触を図るものがある。また、実
公昭56−1439号に示されるように、垂直管上部の
汚水面に一部を浸した軸流羽根車を回転させ、空
気を巻き込みながら垂直管に気液混合体の下降流
を生起させるものがある。さらに、実公昭58−
26077号に示されるように、垂直管内に軸流羽根
車を配設し、この軸流羽根車の吸込側近傍に外気
と連通する空気管を開口させ、軸流羽根車の回転
による負圧で空気を吸引して汚水を循環させると
ともに汚水に空気を混入させるものがある。

（考案が解決しようとする課題） 従来の上記した汚水曝気装置にあつては以下の
ごとき不具合がある。まず、垂直管の下部に圧縮
空気を送り込むエアーリフトポンプによる循環に
あつては、気泡の浮上速度以上に垂直管内の循環
流速を上げることができず、また多量の空気を送
り込むために動力費が嵩み、しかも気泡が大きく
なつて汚水と空気が充分に接触混合されず、充分
な曝気性能が得られない。また、羽根車を用いる
ものは、羽根車の回転数を調整することで垂直管
内の循環流速を調整することが可能であるが、回
転数を調整するための速度変換手段等を必要と
し、それだけ設備費が高くなる。そして、羽根車
の負圧で空気を吸引するものは、羽根車内が気液
混合流で充満され、キヤビテーシヨンにより振動
や騒音が発生し易いとともにポンプ性能が低下す
る。

なお、浸漬濾床式の汚水処理装置にあつては、
循環流速が速い程汚水は濾床体との接触回数が多
くなり処理性能が向上し、また冬期に比較して春
期の性能が向上する。これを第６図および第７図
の実験データによつて示す。第６図は、冬期（１
月）における濾床体内循環流速とアンモニア性窒
素除去率の関係を水量負荷を変えて実験した場合
の特性図であり、第７図は、春期（５月）の場合
の特性図である。

第６図および第７図から明らかなように、冬期
にあつては循環流速を大きくするほどアンモニア
性窒素除去率が向上するが、春期にあつては循環
流速がある一定値以上となるアンモニア性窒素除
去率は循環流速にともなつて向上しない。そし
て、冬期に比較して春期の処理性能が優れてい
る。

そこで、年間を通じて一定な良好な処理性能を
最も経済的に維持するには、冬期には循環流速を
上げ、春期は冬期より循環流速を下げることが望
ましい。

本考案の目的は、上記した従来の汚水曝気装置
の課題を解決すべくなされたもので、汚水の循環
効率を改善して動力の軽減を図り、さらに曝気性
能を向上させる汚水曝気装置を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本考案の汚水曝
気装置は、流水管に、羽根車とベンチユリー管を
直列に配設し、前記ベンチユリー管のスロート部
に気体供給手段に連通する複数の気孔を穿設し、
前記ベンチユリー管のデイフユーザー部の内側の
同軸心上に前記スロート部近傍と前記羽根車近傍
とに両端を開口させて内管を配設し、この内管に
より前記デイフユーザー部の内側を外周部と中心
部に区分けして構成されている。

また、前記気体供給手段に絞り弁を設けると良
い。

そして、前記流水管のすくなくとも一端に円錐
形コーンを対向して配設して円周状の開口部を形
成し、この開口部を開閉するスライドゲートを配
設すると良い。そしてさらに、前記羽根車を正逆
回転可能とすると良い。

（作用） 流水管に配設したベンチユリー管のスロート部
に複数の気孔を穿設し、この気孔を気体供給手段
に連通させるので、スロート部を通過する汚水の
高速流によつて生じる負圧で気孔から気体が汚水
に吸い込まれる。そして、スロート部近傍と羽根
車近傍とに両端を開口させてベンチユリー管のデ
イフユーザー部の内側に内管を配設したので、デ
イフユーザー部の内側が外周部と中心部に区分け
され、気体が吸い込まれた気液混合流がこの内管
とベンチユリー管の間の外周部だけを通過し、羽
根車の翼外周部に至つて気体がより微細化され
る。しかも、内管内の中心部は気体を吸い込んで
いない汚水が通過し、この気体を吸い込んでいな
い汚水が羽根車の翼中心部を含む大部分の流路を
通過するので、羽根車のポンプ性能が充分に発揮
し得る。

また、気体供給手段に絞り弁を設ければ、汚水
に吸い込まれる気体流量を任意に調整し得る。

そして、流水管のすくなくとも一端に円錐形コ
ーンを対向して形成した円周状の開口部に、スラ
イドゲートを配設すれば、このスライドゲートを
調整することで、吐出流量が調整し得る。そして
さらに、羽根車を正逆回転切換可能とすれば、汚
水の循環方向を逆方向とし得る。

（実施例） 以下、本考案の実施例を第１図ないし第３図を
参照して説明する。第１図は、本考案の汚水曝気
装置の縦断面図であり、第２図は、第１図のスラ
イドゲート部分の拡大縦断面図であり、第３図
は、スライドゲートの調整による吐出流量と揚程
の特性変化を示す図である。

第１図および第２図において、汚水処理槽１に
ハニカムコアまたはネツトリング等の濾床体２が
水面下に浸漬されしかも汚水処理槽１の底部と所
定の間隔をもつて配置される。この濾床体２の中
央部に濾床体２より上下に端部を若干突出させて
流水管たる垂直管３が配設される。そして、垂直
管３の上下の両端開口部に対向させて円錐形コー
ン４，５がそれぞれに配設される。この上部の円
錐形コーン４には、モータ６で駆動回転される斜
流羽根車７が設けられる。そして、垂直管３の上
縁と上部の円錐形コーン４とによつて円周状の開
口部８が形成され、この開口部８から垂直管３の
軸と略直交する面で放射状に汚水が吐出される。
さらに、垂直管３の上端部に垂直方向に摺動自在
にスライドゲート９を嵌合させ、このスライドゲ
ート９の垂直方向位置によつて開口部８が適宜に
開閉調整される。

また、垂直管３の中間部には、ベンチユリー管
１０が設けられ、ベンチユリー管１０の周壁と垂
直管３の周壁とにより気体供給手段たる環状空気
室１１が形成される。この環状空気室１１には空
気管１２の一端が開口され、絞り弁１３を介して
他端が大気に開口されている。そして、ベンチユ
リー管１０の内径の最も狭いスロート部の周壁に
多数の小径の気孔１４，１４……が穿設される。
さらに、ベンチユリー管１０のデイフユーザー部
の内側の同軸心上に、内管１５が一端をスロート
部近傍に開口させるとともに他端を斜流羽根車７
近傍に開口させて配設され、内管１５によりデイ
フユーザー部の内側が外周部と中心部に区分けさ
れる。なお、この内管１５は、斜流羽根車７近傍
の開口縁が斜流羽根車７の翼外周部に臨むよう
に、ベンチユリー管１０のデイフユーザー部と略
相似形のテーパ状である。

スライドゲート９の開閉機構は、垂直管３の上
方で汚水処理槽１上に架設された架台１６に電動
装置１７および手動装置１８が設けられ、これら
の装置１７，１８に連結された駆動ロツド１９が
上下方向に揺動自在の揺動アーム２０，２０の一
端に連結され、この揺動アーム２０，２０の他端
が操作ロツド２１，２１を介してスライドゲート
９に連結されて構成される。そして、リミツトス
イツチまたはストツパー等によりスライドゲート
９の摺動範囲が適宜に制限される。

なお、第１図において、２２は濾床体２から剥
離して沈降した汚泥を掻き寄せて図示しない汚泥
排出口から排出させるための汚泥掻き寄せ機であ
る。

かかる構成において、斜流羽根車７を駆動回転
させることで、垂直管３内に上昇流を生起させ
る。すると、下部から垂直管３に吸い込まれた汚
水が、上部の開口部８から放射状に吐出され、濾
床体２を通つて下降して再度垂直管３の下部から
吸い込まれ、汚水が濾床体２を繰り返し通過す
る。

そして、スライドゲート９を最も下げて開口部
８を大きく開口すれば、流体抵抗は小さく、第３
図の実線のごとく大きな吐出流量が得られ、広い
範囲に水流を生起できる。また、スライドゲート
９を上昇させて開口部８の開きを小さくすれば、
流体抵抗が増加し、第３図の破線のごとく小さな
吐出流量が得られ、狭い範囲にしか水流を生起で
きない。したがつて、スライドゲートの調整によ
り汚水処理槽１内の汚水の循環流速を任意に調整
できる。

さらに、絞り弁１３を開いて環状空気室１１を
最も小さな抵抗で空気管１２を介して大気に連通
させるならば、垂直管３を通る汚水の高速流でベ
ンチユリー管１０で生じる負圧に応じて、気孔１
４，１４……から汚水が高速流であるほどより多
量の空気が汚水に気泡として吸い込まれ、さらに
これらの小さな気泡が斜流羽根車７に至つて微細
化されて気液混合流として開口部８から吐出され
る。また、絞り弁１３の開度を小さくして環状空
気室１１を大きな抵抗で大気に連通させるなら
ば、汚水の同じ流速に対して絞り弁１３の全開状
態より気孔１４，１４……から空気の吸い込み量
が小さくなる。そして、絞り弁１３を閉塞状態と
するならば、汚水に空気が混入されない。したが
つて、スライドゲート９の調整と、絞り弁１３の
調整によつて、汚水の循環流速および汚水へ混入
される空気流量を独立して適宜に調整できる。

ところで、斜流羽根車７によつて垂直管３内に
生起される上昇流は、旋回しながら上昇し、スロ
ート部の外周部で最も高速となる。そして、この
高速流により気孔１４，１４……から空気が汚水
中に吸い込まれ、旋回流の外周部が気液混合流と
なる。ここで、旋回流の中心部にある空気の混合
されていない汚水は、外周部の気液混合流より比
重が重く、位置の置換が図られようとする。しか
しながら、内管１５の開口がスロート部近傍に配
設されるため、流体の上昇により直ちに旋回流の
外周部の気液混合流と中心部の空気の混合されて
いない汚水とが分離される。そして、気液混合流
は、ベンチユリー管１０と内管１５との間のデイ
フユーザー部の内側の外周部だけを通過し、斜流
羽根車７に至つてその翼外周部で激しく攪拌され
て気泡がより微細化される。また、内管１５内の
デイフユーザー部の内側の中心部には、空気の混
合されていない汚水が通過し、斜流羽根車７の翼
中心部を含む翼面積の大部分の流路を通過する。
このように、斜流羽根車７の翼中心部を含む翼面
積の大部分の流路を空気の混合されていない汚水
が通過するので、斜流羽根車７のポンプ性能が充
分に発揮され、気液混合流に対するよりも著しく
向上する。

また、斜流羽根車７を逆回転させれば、垂直管
３内に下降流が生起され、下部の円錐形コーン５
により濾床体２の下部に放射状に汚水が吐出され
る。そして、汚水の循環方向が濾床体２を通常と
逆方向に上昇通過することで濾床体２の目詰まり
を容易に解消し得る。

第４図および第５図を参照して、本考案の他の
実施例を説明する。第４図は、本考案の汚水曝気
装置の他の実施例の縦断面図であり、第５図は、
第４図のスライドゲートを説明する外観図であ
る。第４図および第５図において、第１図および
第２図と同一若しくは均等部材には同一符号を付
けて重複する説明を省略する。

第４図および第５図において、垂直管３の中間
部にモータ６と斜流羽根車７が配設されるととも
に、垂直管３の上縁はベル状に開口される。この
垂直管３は、上部から中間部までが下方に拡がる
テーパ状に形成され、垂直管３自体の一部でベン
チユリー管１０が形成される。また、ベンチユリ
ー管１０としての垂直管３上部のスロート部外周
に環状空気室１１が形成され、この環状空気室１
１に空気管１２の一端が開口されている。そし
て、スロート部には、細いスリツト状または多数
の小孔からなる気孔１４，１４……が環状空気室
１１に連結するように設けられる。さらに、ベン
チユリー管１０のデイフユーザー部としてのテー
パ状の内側の同軸心上にデイフユーザー部と略相
似形のテーパ状の内管１５が配設される。この内
管１５の上端がスロート部近傍に開口され、下端
が斜流羽根車７の翼外周部の近傍に開口される。
そして、垂直管３の下端開口部に対向させて下部
の円錐形コーン５が配設される。この下部の円錐
形コーン５と垂直管３の下縁とによつて円周状の
開口部８が形成される。さらに、垂直管３の下端
部に垂直方向に摺動自在にスライドゲート９を嵌
合させ、このスライドゲート９の垂直方向位置に
よつて、開口部８が適宜に開閉調整される。

このスライドゲート９の開閉機構は、電動装置
１７および手動装置１８に連結されて上下動する
駆動ロツド１９が垂直管３の下部に設けられた軸
２３で揺動自在に配設される揺動アーム２０の一
端に連結され、この揺動アーム２０の他端が操作
ロツド２１を介してスライドゲート９に連結され
て構成される。

かかる構成において、斜流羽根車７を駆動回転
させて垂直管３内に下降流を生起させ、ベンチユ
リー管１０としての垂直管３のスロート部を通過
する汚水の高速流で空気を気泡として汚水に吸い
込ませ、気液混合流を垂直管３下部より濾床体２
の下部に放射状に吐出させる。すると、混入され
た気泡の浮力の作用もあつて、汚水は濾床体２内
を高速で上昇通過する。

また、気液混合流と空気の混入されない汚水が
内管１５で分離され、分離された状態で斜流羽根
車７に至るので、斜流羽根車７のポンプ性能が充
分に発揮される。

そして、斜流羽根車７を上記説明と逆に回転さ
せるならば、濾床体２内を汚水が下降して循環方
向が逆方向となり、濾床体２を目詰まりさせる剥
離汚泥をより確実に沈降させることができる。

なお、上記実施例では、流水管たる垂直管３が
濾床体２の中央部に垂直に設けられたものを説明
したが、湖や沼等の酸素の不足した部分を曝気処
理するために、斜流羽根車７およびベンチユリー
管１０等が配設される流水管を酸素の不足した部
分の水中に斜めまたは水平方向に配設しても良
い。また、上記実施例では、羽根車として斜流羽
根車７を用いて説明したが、軸流羽根車を用いて
も良い。そして、斜流羽根車７が垂直管３の上部
または中間部に配設されたが、これに限らず、垂
直管３の下部に配設されても良い。さらに、ベン
チユリー管１０が垂直管３の中間部または上部に
配設されたものに限られず、斜流羽根車７と直列
に配設されるように垂直管３の下部に配設されて
も良い。そしてさらに、第１図および第２図に示
す実施例にあつては、ベンチユリー管１０と垂直
管３の周壁により環状空気室１１が構成された
が、気孔１４，１４……に連通する室が形成され
れば、気体供給手段はいかなる構成であつても良
い。そして、この環状空気室１１に圧縮空気を送
り込み、または空気以外の気体を送り込んでも良
いことは勿論である。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の汚水曝気装置に
よれば、内管によりデイフユーザー部の内側が外
周部と中心部に区分けされ、気液混合流と気体の
混合されない汚水とが分離したまま羽根車を通過
するので、羽根車のポンプ性能を充分に発揮させ
ることができ、動力費に無駄がなく経済的であ
る。そして、気液混合流は羽根車の翼外周部で激
しく攪拌されて気泡がより微細化され、曝気性能
が向上する。

また、気体供給手段に絞り弁を設けるならば、
汚水の好気処理への使用のみならず、絞り弁で気
体供給手段への気体の供給を遮断することによ
り、汚水の嫌気処理にも使用が図れる。

さらに、スライドゲートを配設して吐出流量を
調整すれば、汚水の循環流速を調整するためにモ
ータの速度変換手段等が不必要であり、設備費が
安価であり、しかも年間を通じて一定の処理性能
を得られるとともに動力費も軽減されるという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の汚水曝気装置の縦断面図で
あり、第２図は、第１図のスライドゲート部分の
拡大縦断面図であり、第３図は、スライドゲート
の調整による吐出流量と揚程の特性変化を示す図
であり、第４図は、本考案の汚水曝気装置の他の
実施例の縦断面図であり、第５図は、第４図のス
ライドゲートを説明する外観図であり、第６図
は、冬期（１月）における濾床体内循環流速とア
ンモニア性窒素除去率の関係を水量負荷を変えて
実験した場合の特性図であり、第７図は、春期
（５月）の場合の特性図である。 ３……垂直管、４，５……円錐形コーン、６…
…モータ、７……斜流羽根車、８……開口部、９
……スライドゲート、１０……ベンチユリー管、
１１……環状空気室、１２……空気管、１３……
絞り弁、１４……気孔、１５……内管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 流水管に、羽根車とベンチユリー管を直列に
   配設し、前記ベンチユリー管のスロート部に気
   体供給手段に連通する複数の気孔を穿設し、前
   記ベンチユリー管のデイフユーザー部の内側の
   同軸心上に前記スロート部近傍と前記羽根車近
   傍とに両端を開口させて内管を配設し、この内
   管により前記デイフユーザー部の内側を外周部
   と中心部に区分けしたことを特徴とする汚水曝
   気装置。 (2) 前記気体供給手段に、供給する気体流量を調
   整する絞り弁が含まれていることを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の汚水曝気
   装置。 (3) 前記流水管のすくなくとも一端に円錐形コー
   ンを対向させて配設して円周状の開口部を形成
   し、この開口部を開閉するスライドゲートを配
   設したことを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項または第２項記載の汚水曝気装置。 (4) 前記羽根車が正逆回転切換可能であり、前記
   流水管の両端に円錐形コーンを対向させてそれ
   ぞれ配設して円周状の開口部をそれぞれに形成
   したことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第３項記載の汚水曝気装置。