JPS63116799A - 曝気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水、工場廃水その他の汚水処理において、
汚水を好気的に浄化処理するだめの曝気装置、特にケー
シング内に被処理液体の流路が形成され、該流路に被処
理液体を送る羽根車が配備され、さらに該流路に酸素含
有気体を吹き出すようにした撹拌型曝気装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来、攪拌型曝気装置は固形分を含む液体の曝気用とし
て、運転保守が容易であるという特長を有するために多
用されている。そして、従来の攪拌型曝気装置の典型的
な構造例は、第５図に示す様に、上部に被処理液体の吸
込口１を有し、被処理液体の流路を形成する筒状の外側
ケーシング２と、この外側ケーシング２に梁１３を介し
て支持されているモータ３と、このモータ３によって駆
動され被処理液体を送るための羽根車４を備えている。

また被処理液体の環状吐出流路５を形成するために、外
側ケーシング２の下方内部に、外側ケーシング２と所定
間隔を隔ててほぼ截頭円錐形状の内側ケーシング６が外
側ケーシング２と同軸的に設けられ、この内側ケーシン
グ６は基台７上に固定されている。更に環状吐出流路５
内には、被処理液体に酸素含有気体を供給するために、
図示しない気体供給源に連なる給気管８に連通ずる気体
吹出口９が開口されると共に、その上流側に案内翼１０
が固定されている。図中、１１は環状吐出流路５端部の
吐出口で、１２はモータ３用の電カケープルである。

この様な曝気装置は処理されるべき液槽内に設置され水
没しているのが普通であり、モータ３によ１て羽根車４
を回転することにより被処理液体は吸込口１から吸い込
まれ、羽根車４、案内Ｈ１０を通過して環状吐出流路５
から吐出口１１に至るが、途中気体吹出口９から給気管
８を通して供給された酸素含有気体が吹き出し、液流の
剪断力により気体は細かい気泡となって被処理液体中に
混入される。従って、吐出口１１からは気液混和流体が
吐出され、吐出される気液混和流体の流速に気泡を半径
方向の遠方に運ぶ機能と液槽中の被処理液体を攪拌する
機能とを担わせている。本例では、被処理液体を上方か
ら吸い込み半径方向に吐出する構造になっているが、吸
込み、吐出の位置や方向には種々の組合わせがある。

更に運転条件としては、下水処理における空気曝気を例
にとると、案内翼１０の後縁における液体の流速は１．
７〜２．５ｍ／ｓ、吐出口１１におＴＪる液体の流量と
空気流量の体積比は４〜５、吐出口１１における平均速
度は１〜数ｍ／ｓ　、空気の供給圧は気体吹出口９の水
深ヘッド＋４００１ｓＡＱ程度で、吐出口１１における
気泡の大きさはほとんどが２〜６璽璽になる。また、２
００ｍ／ｈの空気を曝気する装置のポンプ動力は７．５
ｋｌ空気用の送風機動力は３．５に一程度が一般的で、
これは下水処理に必要な全動力の４０％程度と大きい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

曝気の目的は、気泡中あるいは液体中に溶けているガス
成分をそれぞれ液体中あるいは気泡中に移動させること
であり、その効率は気泡と液体の接触面積に最も強く依
存する。従って、気泡を微細化するだめのエネルギーを
増やさずに微細化できれば、つまり攪拌型曝気装置によ
り液体に与えられたエネルギーをより効率良く気泡の微
細化に活用すれば、曝気のエネルギー効率を高めること
ができる。

ところが、従来の攪拌型曝気装置として典型的な第５図
示の曝気装置について、気液の混合、気体の形状変化、
気液混和流の様子等を詳細に観察した結果、液流の持つ
エネルギーが気泡の微細化、気液混和流における気泡の
均一分散化に必ずしも有効に作用していないことを見い
だした。

本発明はこのような問題点を解決し、従来の構造におけ
る場合よりも低い液流速でも微細な気泡を液流中に均一
に分散させることを可能にし、気体が液体に溶は込む量
に対する消費動力、即ち曝気のエネルギー効率同上を可
能にする曝気装置を提供することを目的とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、筒状ケーシング内に駆動装置によって駆動さ
れて被処理液体を送るための羽根車を配備すると共に被
処理液体の吐出流路を形成し、該吐出流路内に酸素含有
気体供給源に連なる気体吹出口を開口し、該気体吹出口
の開口部付近の液流と気流との接点から下流側にかけて
これら液流と気流を案内しつつ両者の接触面積を増大さ
せる案内兼混合促進板を設けたことを特徴とする曝気装
置である。

〔実施例〕 本発明の実施例を図面を参照しながら説明すれば、第１
図に示す様に曝気装置の主要構成部分である符号１〜１
３で示される部分は第５図示の従来例と変わるところは
ないが、環状吐出流路５内の気体吹出口９の部分におけ
る液流と気流の接点から下流側にかけて液流及び気流の
流れを案内しつつ両者の接触面積を増大させる案内兼混
合促進板２１を設けである。

従って、羽根車４により吸込口１から外側ケーシング２
内に吸い込まれた被処理液体は、内側ケーシング６との
間の環状吐出流路５に至り、気体吹出口９から吹き出さ
れた気体と混合される。

ところで、従来の攪拌型曝気装置では、気体吹出口９か
ら吹き出される気流が円周方向に均一でなく、ある場所
に固定してみると、気体を吹き出したり液体を吸入した
り周期的に変動する。この傾向は気体吹出口９付近にお
ける液流速が小さい時に顕著になる。その際に吹き出す
気体は大きさ１０１以上の粗大気泡を多量に含む状態に
なる。

粗大気泡の大半は、その後液流の剪断作用によって更に
細かくなるが、気液混相流域の中央部分にある粗大気泡
は液流の剪断作用が弱いために微細化し難い、更に気流
を気泡にする作用は、気体吹出口９から下流１００ｆｌ
程度の範囲で顕著であり、その更に後流では微細化作用
はほとんどないと言っても過言ではない。

しかるに本発明では、案内兼混合促進板２１によって気
体吹出口９での気体吹出しと液体吸入の変動を抑制し、
同時に液流と気流の接触面積が増大され、気液の混合が
促進され、低い液流速でも微細な気泡を？＆流中に均一
に分散させ曝気のエネルギー効率を高めることができる
。

本発明における案内兼混合促進板２１としては、例えば
第２図に示すように、波板２２をその波の長手方向が気
液のほぼ流線方向になるようにし、剛性を高め内側ケー
シング６への取付は部となるフランジ２３にろう付け、
溶接等の方法により接合し、このフランジ２３をボルト
２４で内側ケーシング６へ固着したものがあり、この波
板２２によって液流と気流を周方向にも流路の幅方向に
も交互に配するようにし、気液の混合を促進させるもの
である。

波のピッチ１８璽會、波の高さ９富識で、台形波を持つ
波板２２を幅１６．５鶴の気体吹出口９に取り付けた本
発明の実験例では、液体が水で案内翼１０の後縁のおけ
る平均流速を１．７　ｍ／ｓとし、気体が空気で気体吹
出口における平均流速を１．１　ｍ／ｓとした場合、気
泡径は２〜４１１となり、粗大気泡はほとんど生じなか
った。一方、波板２２のない従来型では、同一条件にて
気泡径は大部分が２〜６１であり、大きさ１０鶴以上の
粗大気泡も相当量混在した。なお、前記本発明の実験例
と同程度に従来型で気泡を微細化するためには、案内翼
１０の後縁における水流速を２．１　ｍ／ｓ以上とする
必要があった。また、波板２２を設けたことにより、従
来型のように空気の吹き出しが時間的に変動することが
ほとんど生じないことが観察されており、波板設置が気
泡の微細化に有効であることを裏付けている。

なお、従来型において気体吹出口９で気体を吹き出す領
域と液体を吸入する領域は、多くの場合周方向に８０ｍ
ｍ程度以上になるので、波板２２のピッチは８０１−以
下にするが、逆に極端にピンチを小さくすると波板２２
面に液中の固形物が沈着し易くなり、波高の高い波板２
２の成形も難しくなるので、ピッチ１０ｗ５（波板の凹
みの最大長さ５ｍ）以上が適当である。即ち波形のピン
チは１０〜８０龍にするのが好ましい。また、第２図に
示した波板２２はピッチ方向に連続した波板であるが、
１ピッチ分又は数ピンチ分ずつ離した波形でも微細化効
果が生ずる。

第３図は案内兼混合促進板２１の他の例を示し、案内兼
混合促進板２１として複数の短冊状板２５を間隔をあけ
てほぼ平行に配設したもので、各短冊状板２５の一端は
フランジ２３に接合され、短冊状板２５の長さ方向を気
液のほぼ流線方向になる様に気体吹出口９面に設け、第
２図示例の波板２２と同一効果をねらったものである。

幅９ｍｍの短冊状板２５をピッチ９１自で幅５．５　ｍ
ｓの気体吹出口９面に設けた実験例では、第２図の波板
形式のものよりもわずかに気泡の微細化効果が劣り、水
流速を１０％余り大きくしないと同等の気泡が得られな
かったが、それでも従来型より１０％程度水流速が低く
てすんだ。なお、この短皿状板形式の室内兼混合促進板
２１の幅が気体吹出口９の幅よりも狭いと、気体が間欠
的に室内兼混合促進板２１の幅外に飛び出し、粗大気泡
が混しる傾向を助長するので、案内兼混合促進板２１の
幅を気体吹出口９の幅より大きくする方が有効であり、
短冊状板２５のピッチは実験によれば５〜４０１ｍとす
るのが好ましい。

また、第１図示例の曝気装置において、気液混和流の吐
出口１１では必ずしも気泡の分布が均一にならず、気体
吹出口９のある内側ケーシング６側で気泡密度が高く、
この傾向は液流速が早く気泡が微細化されている程強い
ことが観察された。

これは、気泡と液体間で目的とするガス成分を速やかに
移動させるためには得策でなく、また液流の一部は気泡
の微細化に有効に関与していないことを意味する。従っ
て第４図に示す様に、気体吹出口９に対向して外側ケー
シング２の側にも気体吹出口９′を開口し、この気体吹
出口９′の部分にも案内兼混合促進板２１′を設けるの
が好ましい。そうすることによって、液流の持つエネル
ギーをより有効に気泡の微細化に活用でき気液混相流の
吐出口１１における気泡密度をより均一にすることがで
きる。気泡密度を均一化することによって、局部的な高
密変域における気泡の合体を防止し、液流量当りの気体
混入量の向上にもつながりうる。

〔発明の効果〕

以上詳述した様に本発明によれば、撹拌型の曝気装置の
被処理液の吐出流路内の気体吹出口部に案内兼混合促進
板を設けたことによって、液流及び気流の接触面積を増
大させ、従来の曝気の場合よりも低い液流速で微細気泡
を得、微細気泡を液流中に均一に分散させることを可能
にし、曝気におけるエスルギー効率を高めることができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部切断側面図、第２
図及び第３回は被処理液の吐出流路の気体吹出口付近を
示す斜視図、第４図は本発明の他の実施例を示す一部切
断側面図で、第５図は従来例を示す一部切断側面図であ
る・ １・・・吸込口、２・・・外側ケーシング、３・・・モ
ータ、４・・・羽根車、５・・・環状吐出流路、６・・
・内側ケーシング、７・・・基台、８・・・給気管、９
．９′・・・気体吹出口、１０・・・案内翼、１１・・
・吐出口、１２・・・電カケープル、１３・・・梁、２
１．２１’・・・案内兼混合促進板、２２・・・波板、
２３・・・フランジ、２４１３．ボルト、２５・・・短
冊状板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒状ケーシング内に駆動装置によって駆動されて
   被処理液体を送るための羽根車を配備すると共に被処理
   液体の吐出流路を形成し、該吐出流路内に酸素含有気体
   供給源に連なる気体吹出口を開口し、該気体吹出口の開
   口部付近の液流と気流との接点から下流側にかけてこれ
   ら液流と気流を案内しつつ両者の接触面積を増大させる
   案内兼混合促進板を設けたことを特徴とする曝気装置。
2. （２）前記案内兼混合促進板が波板にて形成され、波の
   長手方向を気液のほぼ流線方向たらしめたものである特
   許請求の範囲第１項記載の曝気装置。
3. （３）前記案内兼混合促進板が複数の短冊状板にて間隔
   をあけて配列形成され、これら短冊状板の長手方向を気
   液のほぼ流線方向たらしめたものである特許請求の範囲
   第１項記載の曝気装置。
4. （４）前記気体吹出口が前記被処理液の吐出流路内に対
   向して開口され、各気体吹出口の開口部付近に前記案内
   兼混合促進板が設けられている特許請求の範囲第１〜３
   項のいずれか一つの項記載の曝気装置。