JPH08504660A - 排水を曝気する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 排水を曝気する方法では、空気と排水の間の境界面範囲が羽根を用いて水を飛び散らすことにより大きくされ、そして排水中にある沈殿物は水中に流れ、そして／或いは乱れを作り出すことによって懸濁液中に保持されている。排水は羽根に内部結合している結合部分が大幅に排水内にのびない方法で排水は排水中円形に配設された多数の羽根を動かすことにより動き始める。排水を曝気する装置は、排水用容器と実質上垂直軸に対して回転可能で排水内に下向きにのびている回転子を具備している。回転子は半径方向にそして軸方向に実質的に向けられている表面を持つ羽根を構成しており、それによって上述の界面は、上述の連結部分が排水中に実質的にのびないように少なくとも部分的に羽根に内部連結している回転子部分の下に位置付いている。

Description

【発明の詳細な説明】 排水を曝気する方法及び装置 技術分野 本発明は排水用容器と実質上垂直軸に対して回転可能な回転子を具備しており 、その回転子部分は下方へ向けられ排水中にのびている排水を曝気するための装 置と回転子そして方法に関する。 背景技術 いわゆるそのような界面曝気槽は知られている。それらは現に活動中の汚損装 置の曝気タンクにおいてよく用いられており、それらの目的は水中で酸素を溶解 することと曝気タンク中の微量有機体に酸素を供給する事である。 酸素の転移は主に空気と水の境界面上で起こり、また空気中酸素の水に対する 最適転移は境界面の範囲を可能な限り大きく設けることにより得られる。更に酸 素の転移は水中の酸素含量を可能な限り低く境界面近くに保つことでより促進さ れる。なぜなら境界面上、水の酸素含量が高くなると水中での酸素の溶解がそれ だけ難しくなるからである。その結果、境界面近くの水をすぐに新しくする事は 重要である。 曝気に対するエネルギー要求量は排水浄化設備のエネルギー消費のより大きな 部分の構成要素となる。それゆえエネルギー単位（酸素投入効率）当たりの水中 での酸素の溶解量を可能な限り大きくすることは最も重要である。 水を撹拌する回転子を具備した界面曝気槽の酸素投入容量の調整は、液浸の深 さそして／或いは回転子の回転速度の変化に従い行なう。界面曝気槽の液浸の深 さの範囲は、高い酸素投入効率を維持すると同時に曝気槽タンクの標準水位の変 化を処理するために充分に広くあるべきである。高い酸素投入効率を達成するま での速度範囲は同様に可能な限り広くあるべきである。つまり酸素を多く投入す る場合と酸素をより少なく投入する場合の両方で、可能な限り高い酸素投入効率 が達成される。 発明の開示 本発明の目的は、高い酸素投入効率により排水を曝気することである。更に、 本発明のねらいは液浸の深さの範囲と広い速度範囲に亘って、高くてほとんど不 変の酸素投入効率を得ることである。 本発明の他の目的は沈殿物を懸濁液中に溜め、溶けた酸素と接触させ続けるた めの十分な流出速度と排水中の乱れを発達させることである。 さらに本発明のねらいは設備において比較的軽い構造が使えるように、発生し た力を制限したままの方法で排水を曝気することである。 本発明の他の目的は排水を曝気する装置を提供することであり、その装置は相 対的に汚損、特に物質や原料そして回転子に付着されるようになっている排水中 の物質的廃棄物に反応しない。 これらの目的を達成するために本発明による排水曝気装置は回転子を構成し、 この回転子は半径方向にそして軸方向に実質的に向けられている表面を持つ羽根 を構成しており、それによって上述の界面は上述の連結部分が排水中に実質的に のびないように少なくとも部分的に羽根に内部連結している回転子部分の下に位 置付いている。 本発明の更に進んだ見地によると、これらの羽根は少なくとも部分的ではある が回転子の回転軸からある距離を置いて位置付いている水平の板状部分から成る 。その部分は半径方向に見て幅があり回転子の外側直径の０．０７〜０．３倍で ある。それによって羽根の水平の板状部分の幅は下向きに減少している。 本発明の更に進んだ見地によると、それらの羽根は実質的に水平の板状部分に より羽根がしっかり固定している端近くで内部連結されている。その場合羽根は 上述の水平の板状部分のどちら側にものびており、その羽根の高さは回転子の外 側直径の０．０５〜０．３倍である。 本発明によると羽根の板状部分は羽根の回転方向にその上側で曲げ部分と融合 している。その部分は外側方向に対して上向きに傾斜している。構造を堅くする ために曲げ部分は羽根に内部連結している連結部、例えば水平の板状部分に対し て半径方向に内側で連結されている。「曲げ部分」という表現は羽根の板状部分 に対してある角度傾けられている羽根部分を意味すると解される。その曲げ部分 は羽根の他方部分ではしっかり固定されている放たれた部分である。 その上、本発明は排水を曝気する方法に関係がありその点で空気と排水の間の 境界面範囲は羽根を用いて水を飛び散らすことにより大きくされ、そして排水中 にある沈殿物は水中に流れそして／或いは乱れを作り出すことによって懸濁液中 に保持されている。それに従って羽根の内部結合している結合部分が大幅に排水 内にのびない方法で、排水は排水中円形に配設された多数の羽根を動かすことに よって動き始める。 図面の簡単な説明 本発明をより十分に説明するために排水を曝気する回転子の実施例を以下の図 を参照して述べる。 図１は回転子の平面図である。 図２は図１のII−II線に沿った断面図である。 図３は図１のIII−III線に沿った側面図である。 発明を実施するための最良の形態 それらの図は排水を曝気するための回転子の一例にすぎない。その回転子は中 央シャフト１を有し、そこには垂直に安定した板２が結合している。そのシャフ ト１は回転子運転手段に対して上側に結合されている。本実施例で多数の凹所３ が板２の外周に形成されており、その中に羽根４が位置付いている。その羽根４ は板状であり最下点５を持ち、板２の上方まで広がっている垂直辺７に融合して おり上向き外方へ傾斜している傾斜辺６と、垂直辺７の上端から板２まで内向き 下方へ傾斜している傾斜辺８と、板２から垂直下向きにのびている垂直辺９と、 垂直辺９の下端から上記最下点５までの下向き外方へ傾斜している傾斜辺１０を 持つ。 板１２は羽根４に対して回転子の回転矢印１１方向に上記傾斜辺８の全てに沿 ってしっかり固定されている。本実施例においては９０゜である一定角度で固定 されている。また、板１２は傾斜辺８に沿って回転子の回転矢印１１方向に羽根 ４の板状材料を曲げることにより形成されることもある。 板２に対して羽根４の取り付けを堅くするために板１２は端１４で板２に結合 しており、または羽根４と板２の間を堅くて頑丈に結合するために何か他の方法 でそこにしっかり固定している。 回転子の羽根４の最下点５の部分は排水中へのび、矢印１１に示すように、回 転子を回転することにより排水は揺り動かされる。それから羽根４に対する上向 きの流れが傾斜辺６、垂直辺７、９及び傾斜辺１０により作り出され、それによ って流れは板１２によってある一定角度に飛び散らされる。水は羽根４からある 距離をおいて排水１３に逆戻りする。このことは乱れを作り出し、それによって 空気の泡が形成され結果として境界面の水の再生量を高くする。 羽根４を具備した回転子の形は上述の板２と排水の間に接触がない、或いは事 実上ないように羽根４の最下点５部分が排水１３中へのびるようになっており、 また羽根４が回転子に対して結合している板２が排水１３の界面上あるレベル以 上に位置付けられるようになっている。このことはより高い酸素投入効率が得ら れるように回転のために蓄えられたエネルギー量を減らす。更に付加的な力、特 にもしも回転子の形が羽根に内部結合している水平面の板状部分が水上或いは水 中に位置付いているならば発生する上向きの力を回転子で働かすことはこの方法 で妨げられている。そのような望ましくない力は回転子シャフトから回転子を運 転するギヤボックスに伝達される。そのような場合ギヤボックスは余分の固形物 を構成するはずである。板２は排水１３上に位置付けされているので回転子ドラ イブはより軽く構成されており、そのドライブはより長い寿命を持つ。なるべく 水面と板状部分２との間の距離は少なくとも回転子の直径の０．０２５倍にする 。 産業上の利用可能性 配置と羽根の形のためそして排水中にのびている回転子の部分をできる限り小 さくしたままにするということで、回転子は汚損に反応せず自動清掃が可能であ る。 もちろん本発明は示された実施例に対して制限されない。他のたくさんの変化 に加えて羽根４のそれぞれでなく例えば羽根４の一つおきに板１２を設けること は可能である。それから水はより大きな範囲に亘って回転子により飛び散らされ る。幾つかの羽根４或いは全ての羽根４に対して板２と共に羽根４の内向き下方 への傾斜辺８がもつ角度を変えることによって同様の効果が得られる。中央シャ フト１に関して羽根４の配向もまたいろいろである。本実施例で垂直に方向付け られている羽根４もまた、幾らかそれるように方向付けられ或いは垂直方向から それている他の配向を持ってもよい。それによって全ての羽根は同じ配向を持つ 必要はない。しかしそれらは最適条件を達成するためには違った配向を持つこと になる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年８月１８日 【補正内容】 請求の範囲 １．第一軸方向で排水内へのび、実質上半径方向及び軸方向に位置付いている板 状部分を持つ羽根（４）を含んでおり、それにより前記羽根部分（４）は回転軸 に対して垂直にのびている前記板状部分（２）のどちら側にものび、板状部分（ ２）に対して羽根（４）は結合され、それにより前記板状部分（２）はそれぞれ の羽根（４）の主要側で凹部（３）を具備している排水を曝気するための回転子 。 ２．前記羽根（４）の板状部分の幅が前記軸方向に減少していることを特徴とす る請求項１に記載の回転子。 ３．羽根（４）の板状部分が前記第一軸方向の逆方向で羽根の回転方向で曲げ部 分に融合しており、その部分が前記前者の軸方向で半径方向内向きに傾斜してい ることを特徴とする請求項１或いは２に記載の回転子。 ４．前記曲げ部分（１２）が羽根（４）に内部連結している板状部分（２）に連 結されていることを特徴とする請求項３に記載の回転子。 ５．排水用容器を具備した装置において、羽根（４）に内部連結している板状部 分（２）が排水で満たされている容器に対してあるレベル以上に位置付いている ことを特徴とする前記請求項何れかに記載の実質上垂直軸に対して回転可能な回 転子。 ７．前記回転子が回転する場合の回転数が羽根（４）の速度で２〜７ｍ／ｓｅｃ であることを特徴とする請求項６に記載の方法。 ８．水が羽根（４）により送り込まれ、その後上向きに傾斜して前方向に曲げら れている羽根（４）の上端（１２）によってその運動方向に対して横に飛び出 すことを特徴とする請求項６或いは７に記載の方法。 ９．排水の水準が少くとも前記板状部分下で回転子の外側直径の０．０２５倍で あることを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の方法。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１０月５日 【補正内容】 明細書 排水を曝気する方法及び装置 技術分野 本発明は排水を曝気するための装置と回転子そして方法に関するものである。 この装置は排水用容器と実質上垂直軸に対して回転可能な回転子を具備しており 、その回転子部分は下方へ向けられ排水中にのびている。 背景技術 いわゆるそのような界面曝気槽は知られている。それらは現に活動中の汚損装 置の曝気タンクにおいて良く用いられており、それらの目的は水中で酸素を溶解 することと曝気タンク中の微量有機体に酸素を供給することである。そのような 装置はＵＳ−Ａ− ３ ３６０ ４６０で明らかにされている。 酸素の転移は主に空気と水の境界面上で起こり、また空気中酸素の水に対する 最適転移は境界面の範囲を可能な限り大きく設けることにより得られる。更に酸 素の転移は水中の酸素含量を可能な限り低く境界面近くに保つことにでより促進 される。なぜなら境界面上、水の酸素含量が高くなると水中での酸素の溶解がそ れだけ難しくなるからである。その結果、境界面近くの水をすぐに新しくする事 は重要である。 曝気に対するエネルギー要求量は排水浄化設備のエネルギー消費のより大きな 部分の構成要素となる。それゆえエネルギー単位（酸素投入効率）当たりの水中 での酸素の溶解量を可能な限り大きくすることは最も重要である。 水を撹拌する回転子を具備した界面曝気槽の酸素投入容量の調整は、液浸の深 さそして／或いは回転子の回転速度の変化に従い行なう。界面曝気槽の液浸の深 さの範囲は、高い酸素投入効率を維持すると同時に曝気槽タンクの標準水位の変 化を処理するために充分に大きくあるべきである。高い酸素投入効率を達成する までの速度範囲は同様に可能な限り広くあるべきである。つまり酸素を多く投入 する場合と酸素をより少なく投入する場合の両方で、可能な限り高い酸素投入効 率が達成される。 発明の開示 本発明の目的は、高い酸素投入効率により排水を曝気することである。更に、 本発明のねらいは液浸の深さの範囲と広い速度範囲に亘って、高くてほとんど不 変の酸素投入効率を得ることである。 本発明の他の目的は沈殿物を懸濁液中に溜め、溶けた酸素と接触し続けるため に十分な流出速度と排水中の乱れを発達させることである。 さらに本発明のねらいは設備において比較的軽い構造を使えるように、発生し た力が制限されたままの方法で排水を曝気することである。 本発明の他の目的は排水を曝気する装置を提供することでありその装置は、相 対的に汚損、特に物質や原料そして回転子に付着するようになっている排水中に ある物質的廃棄物に反応しない。 これらの目的を達成するために本発明による排水曝気を曝気するための回転子 は、半径方向にそして軸方向に実質上向けられている板状部分を持つ羽根を構成 しており、それにより上述の羽根部分は回転軸に対して垂直にのびている板状部 分のどちら側にものび、板状部分に対して羽根は結合され、それにより上述の板 状部分はそれぞれの羽根の主要側で凹所を具備している。 板状部分は半径方向に見て幅があり回転子の外側直径の０．０７〜０．３倍で ある。羽根の板状部分の幅は、それにより下向きに減少しており、羽根の高さは 回転子の外側直径の０．０５〜０．３倍である。 本発明によると羽根の板状部分は羽根の回転方向にその上側で曲げ部分と融合 している。その部分は外側方向に対して上向きに傾斜している。構造を堅くする ために曲げ部分は羽根に内部連結している連結部、例えば水平面の板状部分に対 して半径方向に内側で連結されている。「曲げ部分」という表現は羽根の板状部 分に対してある角度傾けられている羽根部分を意味すると解される。その曲げ部 分は羽根の他方部分ではしっかり固定されている放たれた部分である。 本発明は更に請求項６で明らかにされているように排水を曝気する方法に関す るものである。 図面の簡単な説明 本発明をより十分に説明するために排水を曝気する回転子の実施例を以下の図 を参照して述べる。 図１は回転子の平面図である。 図２は図１のII−II線に沿った断面図である。 図３は図１のIII−III線に沿った側面図である。 発明を実施するための最良の形態 それらの図は排水を曝気するための回転子の一例にすぎない。その回転子は中 央シャフト１を有し、そこには垂直に安定した板２が結合している。そのシャフ ト１は回転子運転手段に対して上側に結合されている。本実施例で多数の凹所３ が板２の外周に形成されており、その中に羽根４が位置付いている。その羽根４ は板状であり最下点５を持ち、板２の上方まで広がっている垂直辺７に融合して おり上向き外方へ傾斜している傾斜辺６と、垂直辺７の上端から板２まで内向き 下方へ傾斜している傾斜辺８と、板２から垂直下向きにのびている垂直辺９と、 垂直辺９の下端から上記最下点５までの下向き外方へ傾斜している傾斜辺１０を 持つ。 板１２は羽根４に対して回転子の回転矢印１１方向に上記傾斜辺８の全てに沿 ってしっかり固定されている。本実施例においては９０゜である一定角度で固定 されている。また、板１２は傾斜辺８に沿って回転子の回転矢印１１方向に羽根 ４の板状材料を曲げることにより形成されることもある。 請求の範囲 ６． 空気と排水の間の境界面範囲は羽根（４）を用いて水を飛び散らすことに より大きくされ、そして排水中にある沈殿物は水中に流れ、そして／或いは乱れ を作り出すことによって懸濁液中に保持され、それに従い排水は排水中円形に配 設された多数の羽根（４）を動かすことによって動き始め、それにより前記羽根 （４）は実質上垂直軸に対してそれぞれの羽根（４）の主要側で凹部（３）を具 備している羽根（４）に内部結合している板状部分（２）が、前記板状部分（２ ）が実質上接触しないために排水レベル以上に位置付いている方法で回転してい る回転子に連結されている排水を曝気する方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．排水用容器と実質上垂直軸に対して回転可能で排水内に下向きにのびている 回転子を具備している排水を曝気するための装置において、前記回転子は実質上 半径方向及び軸方向に位置付いている板状部分をもつ羽根からなり、それにより 前記板状部分は少なくとも部分的には羽根に内部連結している回転子部分の下に 位置決めされ、そして前記部分、例えば板状部分は実質上排水内にのびない排水 を曝気する装置。 ２．前記羽根の板状部分の幅が下向きに減少していることを特徴とする請求項１ に記載の装置。 ３．羽根の板状部分が前記水平の板状部分のどちら側にものびていることを特徴 とする請求項１及び２に記載の装置。 ４．羽根の板状部分が羽根の回転方向にその上側で曲げ部分と融合しており、そ の部分が外側方向に対して上向きに傾斜していることを特徴とする上記請求項の 何れかに記載の装置。 ５．前記曲げ部分が前記水平の板状部分に連結されていることを特徴とする請求 項４に記載の装置。 ６．第一軸方向で排水内へのび、実質上半径方向及び軸方向に位置付いている板 状部分を持つ羽根を含んでおり、それにより前記羽根部分は回転軸に対して垂直 にのびている前記板状部分のどちら側にものびている排水を曝気するための回転 子。 ７．前記羽根の板状部分の幅が前記第一軸方向に減少していることを特徴とする 請求項６に記載の回転子。 ８．羽根の板状部分が前記第一軸方向の逆方向で羽根の回転方向で曲げ部分に融 合している。そしてその部分が前記前者の軸方向で半径方向内向きに傾斜してい ることを特徴とする請求項６或いは７に記載の回転子。 ９．前記曲げ部分が羽根に内部連結している連結部、例えば前記板状部分に付着 していることを特徴とする請求項８に記載の回転子。 １０．空気と排水の間の境界面範囲が羽根を用いて水を飛び散らすことにより大 きくされ、そして排水中にある沈殿物は水中に流れ、そして／あるいは乱れを作 り出すことによって懸濁液中に保持され、それに従い羽根に内部結合している結 合部分が実質上排水内にのびない方法で排水は排水中円形に配設された多数の羽 根を動かすことにより動き始め、それにより前記羽根は実質上垂直軸に対して羽 根に内部結合している結合部分、例えば板状部分が実質上排水内へのびない方法 で回転している回転子に連結されている排水を曝気する方法。 １１．前記回転子が回転する場合の回転数が羽根速度で２〜７ｍ／ｓｅｃである ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １２．水が羽根により送り込まれ、その後上向きに傾斜して前方向に曲げられて いる羽根の端によってその運動方向に対して横に飛び出すことを特徴とする請求 項１０或いは１１に記載の方法。 １３．排水の水準が少なくとも前記板状部分下で回転子の外側直径の０．０２５ 倍であることを特徴とする請求項１０乃至１２の何れかに記載の方法。