JP2008284421A - 矩形の攪拌反応槽 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、箱形槽において、底部の流速をメンテナンスフリーで、かつ低動力で確保できる攪拌反応槽を提供することを目的とする。
【解決手段】 上記課題は、槽外駆動方式のプロペラ攪拌機と、該プロペラ攪拌機により吐出された下向流を水平流に返還する反射板を備えた箱形の攪拌反応槽によって解決される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、廃水処理に用いられている活性汚泥処理に使用される矩形の攪拌反応槽に関するものである。

下水処理において主流である活性汚泥法において、富栄養化物質である窒素やリンを除去する場合には嫌気槽を設置し、被処理液中の溶解性物質と活性汚泥を混合し、脱リン反応や脱窒素反応をするものであり、活性汚泥濃度が槽内にて均一となるように沈降防止の目的で攪拌を行う。攪拌の指標としては底辺流速を０．１ｍ／秒以上確保すれば汚泥が沈殿しないとされており、これを低動力にて行うことが要求される。

なお、下水処理の嫌気槽は矩形池が多く、円形槽の攪拌で通常行われる水平回転流を生成するファンタービンを用いた回転翼攪拌機は、矩形池の４隅の抵抗により底部の流速確保は困難であり、以下のような方法がとられている。

例えば、特許文献１には、水中エアレータと呼ばれる四方に吐出口がある水中ポンプを、図７に示すように、槽の中心の底部に設置して、図示しない送気パイプから供給される空気を、槽底部水平方向に反射状に吐出する換気装置が開示されている。この装置は、空気を供給しなければ嫌気槽に用いることもできる。

特許文献２には、図８に示すように、双曲面形攪拌翼を槽中央底部に設置して液を循環させる嫌気槽が開示されている。
非特許文献１には、図９に示すように、プロペラ翼を槽中央底部に設けて液を循環させる汚水処理槽が開示されている。

特開平９−１９２４７７号公報 特開２００６−２５５５１４号公報 「第４２回下水道研究発表会講演集」II−６−８−３低動力堅型攪拌機の運転性能 平成１７年度Ｐ９１５−９１７

上記のエアレータを用いる方法は、水中にモータや減速機があるため、メカニカルシールの定期的な交換が必要であり、その際には槽上部に駆動装置を引き上げてメンテナンスを行う必要があるため煩雑である。
双曲面形の攪拌翼を用いる方法は、駆動軸が長いため、強度的に弱く故障しやすい、さらに槽の水深が深い場合には対応が困難である。

プロペラ翼を下面方向に設ける方法は、本発明者らが調べたところ、吐出流が底部と衝突するため槽周辺部まで底部流速を確保することが困難であることがわかった。
本発明は、箱形槽において、底部の流速をメンテナンスフリーで、かつ低動力で確保できる攪拌反応槽を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決した攪拌反応槽を開発するに当り、次のような方針を立てた。
メンテナンスフリーの点では駆動部を水中に設けず、槽外駆動とし、また駆動軸を短くし強度的にも安定したものとする。
低動力にて底部の流速を確保するには、底部の槽長手方向に循環流を形成することである。これは横方向の循環流形成や槽底部からの放射流形成よりも抵抗値が最も少ないからである。

さらに駆動部を槽外に設置するために、槽外駆動の軸流方向の下向流を吐出させるプロペラを槽長手方向の片側の端部側に設置し、そのプロペラ下方投影面に水平面に対し斜めに反射板を設置して、下降方向の吐出流を水平方向に変換させる。この水平流は槽底部にて矩形槽の長手方向に反対側の端部方向に流れ、側壁に到達後はその側面を上昇し、槽表層に到達後は槽底部と逆方向にて槽表層部を流れ、プロペラの吸い込み側に戻るという、槽縦断面に循環流を形成させる。

この発明のポイントは図１、２の垂直方向に設置したプロペラから発生させる垂直方向の吐出流を反射板にて水平方向に変換することにある。
すなわち、本発明は、槽外駆動方式のプロペラ攪拌機と、該プロペラ攪拌機により吐出された下向流を水平流に変換する反射板を備えた箱形の攪拌反応槽に関するものである。

本発明により、少ない動力で矩形の槽内全体に液を循環させることができ、駆動軸を短かくすることができるので強度的にも安定である。しかも、駆動部が槽外にあるためメンテナンスも容易である。

本発明の攪拌反応槽は箱形であり、長辺（Ｌ）と短辺（Ｂ）の長さの比Ｌ／Ｂが１〜５程度、通常１〜４程度である。長辺と短辺の長さは攪拌反応槽の容積により大きく異なるが、一般に、長辺が１０〜４０ｍ程度、通常１０〜３０ｍ程度、短辺が３〜１０ｍ程度、通常５〜１０ｍ程度である。深さは、一般に３〜１２ｍ程度、通常５〜１０ｍ程度である。容積は、用途により大きく異なるが、一般に１００〜２０００ｍ^３程度である。液の循環を助けるために、液流が当る面と底面との隅角部を傾斜面としあるいは凹曲面とすることができる。

攪拌反応槽に張込まれる液体は、攪拌しうるものであれば特に限定されないが、通常は水性液であり、例えば活性汚泥処理される廃水である。活性汚泥処理の反応槽としては、好気的雰囲気で行う曝気槽と嫌気的雰囲気で行なう嫌気槽があるが、本発明は、活性汚泥等の固形物の槽底部への沈殿防止の目的や、その他の固形物を含む水溶液の貯蔵での液と固形物の分散の目的、また槽底部に散気装置を設置した好気槽において散気装置の気泡離脱面に水平流速を与えることにより発生気泡を小さくし、酸素溶解効率を上げる目的にも利用できる。

この攪拌反応槽に取付けられる攪拌機は、槽外駆動方式でプロペラ型のものである。プロペラ翼は下向流を生じさせるものであり、枚数および大きさは攪拌反応槽の容積等に応じ液を槽内全体を移動させられるように定める。また、プロペラは一段のみではなく複数段設けることもできる。攪拌翼を取着した回転軸の液浸部の長さは、攪拌反応槽の液深すなわち液面から槽底までの距離の１０〜８０％程度、通常２０〜５０％程度とする。攪拌機は、槽外駆動方式であるから少なくともモータと減速機は槽外に設ける。機数は１台の外、攪拌反応槽の大きさや形状により複数設けることもできる。

反射板は、プロペラ攪拌機により生じた下向流を水平流に変換するものであり、攪拌反応槽の底面近傍に１側面に向けて斜めに配置される。反射板の幅は、上から見た投影面の幅で、攪拌機のプロペラ翼の直径の５０〜３００％程度、好ましくは１００〜２００％程度が適当である。長さは槽の短辺の５０〜１００％程度とするのがよい。

攪拌機と反射板の配置は、要は槽内全体に循環流を生じるように定められ、通常は槽の端部、すなわち１側面の近傍に配置される。しかしながら、槽が長尺の場合には槽の中央部に設けてその両方向に循環流を形成するようにしてもよい。これは例えば、槽の長辺（Ｌ）と短辺（Ｂ）の長さの比Ｌ／Ｂが２以下、すなわち１〜２の場合には、その長辺方向の端部、すなわち一方の短辺の側面近傍に設置すればよいが、Ｌ／Ｂが２を超えるような場合は、中央部に設置して両側に２つの循環流を形成することによって槽全体の攪拌をより容易に行えるのである。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば、Ｌ／Ｂの値に係わりなく一方の長辺の側面近傍に設けてもその作用効果を発揮すれば本発明に含まれることは言うまでもない。

攪拌機を複数も受ける場合には、槽の短辺方向（反射板の長手方向）に並べる場合と、槽内に２つの循環流を形成する場合にそれぞれを分担させる場合がある。
反射板は攪拌機のプロペラ翼の直下に配置する。その場合に、槽内に滞留部を形成しないように槽の底面および側面と離隔して設けるのがよい。しかしながら槽の側面と底面の隅角部に傾斜面を設ける場合には、この傾斜面を大きく形成して反射板を兼ねさせることができる。ただしこの方法では槽の実容量が減少するので経済的でない。

本発明の攪拌反応槽には、液の循環をより円滑に行わせるために、槽の中央部近傍に水平方向に分流板を設置することもできる。

本発明の一実施例である攪拌反応槽を図１、２に示す。この攪拌反応槽は活性汚泥処理の嫌気槽として使用されるものであり、大きさが長辺９ｍ、短辺５．５ｍ、深さ５ｍである。プロペラ攪拌機の回転軸の液浸部の長さは１．５ｍであり、反射板は１．９ｍ×５．４ｍのものを横長に、角度４５度に設けた。これに廃水を液深５ｍ張込んでプロペラ攪拌機を作動させたところ、液は円滑に上下方向に循環流を形成して槽内全体を循環した。

本発明の別の実施例である攪拌反応槽を図３に示す。この攪拌反応槽の大きさは５．５ｍ×１８．０ｍ×５ｍであり、その中央部にプロペラ攪拌機を一台設置するとともに底部には、２枚の反射板を少し間隔をおいて長辺方向端部に向けてそれぞれ４５度の角度に設置した。プロペラ攪拌機を作動させたところ、液は両方向に２つの循環流を形成して槽内全体を循環した。

本発明のさらに別の実施例である攪拌反応槽を図４に示す。この攪拌反応槽はプロペラ攪拌機を２台として各循環流を分担させた外は図３のものと同様である。
本発明のさらに別の実施例である攪拌反応槽を図５に示す。この攪拌反応槽は槽の中心部に横方向に分流板を設けた外は図１、２のものと同じである。
本発明のさらに別の実施例である攪拌反応槽を図６に示す。この攪拌反応槽は翼を二段にした外は図３のものと同じである。

本発明の装置は、攪拌反応槽に低動力で円滑に循環流を形成し、メインテナンスも容易であるので、活性汚泥処理の嫌気槽、曝気槽等を初めとして、各種の箱型反応槽に適用できる。

本発明の一実施例である攪拌反応槽の概略斜視図である。 同上側面断面図である。 本発明の別の実施例である攪拌反応槽の概略側面断面図である。 本発明の別の実施例である攪拌反応槽の概略側面断面図である。 本発明の別の実施例である攪拌反応槽の概略側面断面図である。 本発明の別の実施例である攪拌反応槽の概略側面断面図である。 従来の攪拌反応槽の一例の概略側面断面図である。 従来の攪拌反応槽の一例の概略側面断面図である。 従来の攪拌反応槽の一例の概略側面断面図である。

Claims (4)

1. 槽外駆動方式のプロペラ攪拌機と、該プロペラ攪拌機により吐出された下向流を水平流に変換する反射板を備えた箱形の攪拌反応槽
2. 長辺と短辺の長さの比が２以下であり、前記プロペラ攪拌機と反射板が長辺方向の端部に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の箱形の攪拌反応槽
3. 長辺と短辺の長さの比が２を超え、前記プロペラ攪拌機と該プロペラ攪拌機により吐出された下向流を離反する２つの水平流に変換する２枚の反射板が槽中央部に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の箱形の攪拌反応槽
4. 長辺と短辺の長さの比が２を超え、長辺方向の１端部に向かう水平流を発生させる前記プロペラ攪拌機と反射板と、長辺方向の他の端部に向かう水平流を発生させる前記プロペラ攪拌機と反射板とが設置されていることを特徴とする請求項１記載の箱形の攪拌反応槽

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