JP4060484B2 - 水中撹拌装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水、産業廃水等の汚水を処理するために使用される水中撹拌装置に関し、特に、大量の汚水を処理することができる深度の大きな処理槽に好適に使用される水中撹拌装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
下水等の汚水を活性汚泥法等によって処理する場合には、通常、水深が5m程度の複数の処理槽が使用されており、処理槽内の汚水または活性汚泥混合水を処理する際には、処理槽を嫌気撹拌または無酸素撹拌、あるいは、好気撹拌するようになっている。
【0003】
近時、処理槽において処理する汚水量を増加させるために、汚水槽を10〜20m程度の大きな深度に深層化したり、汚水処理反応を促進する微生物が担持された担体を、処理槽の容積の7〜20%程度も投入して処理することが行われている。このような深層化された処理槽や、多量の担体が投入された処理槽では、処理槽内の汚水または活性汚泥混合水を確実に撹拌させることが重要であり、特に処理槽の底部において、汚水または活性汚泥混合水を確実に撹拌させる必要がある。
【0004】
従来、深層化された処理槽においては、図4に示すような水中撹拌装置が使用されている。この水中撹拌装置は、処理槽61の底部に、吸い込み案内筒64が垂直に設置されるとともに、処理槽61の中層部である吸い込み案内筒64の上側に、撹拌機本体62が、一対のガイドパイプ63にて昇降可能に設置されている。このような水中撹拌装置では、処理槽61の底部の汚水または活性汚泥混合水が、撹拌機本体62によって、中層部および上層部へ流動されることにより、処理槽61内の汚水または活性汚泥混合水が撹拌混合される。撹拌機本体62は、吸い込み案内筒64上の比較的浅い位置に設置されているために、好気条件にて汚水または活性汚泥混合水を撹拌する場合には、高圧の空気供給装置を用いることなく、通常使用される散気ブロワ等にて、撹拌機本体62にまで空気を供給することができ、撹拌機62にて撹拌される汚水に空気を混合させることができる。
【0005】
しかしながら、このような水中撹拌装置では、活性汚泥混合水の活性汚泥濃度が非常に高い場合や、微生物が担持された担体によって汚水を処理する場合、吸込み案内筒64からの吸引力では、処理槽61底部の濃度の高い活性汚泥や担体を十分に吸引して、中層部および上層部へ流動させることが困難であり、処理槽61の底部に、活性汚泥、担体等が沈殿するおそれがある。
【0006】
また、図5に示すように、撹拌機本体62を深層化された処理槽61の底部に設置した水中撹拌装置の使用例もある。このような水中撹拌装置では、処理槽61の底部における汚水または活性汚泥混合水の撹拌は、撹拌機本体62によって、比較的良好に行われるものの、処理槽61の上層部における汚水または活性汚泥混合水を十分に撹拌することが困難であり、処理槽61の上層部および下層部にて、活性汚泥の濃度差、あるいは担体の濃度差が生じるおそれがある。しかも、このような水中撹拌装置では、好気条件にて汚水を撹拌処理する際には、深い処理槽61の底部における高水圧の汚水内に空気を供給し得るように、高圧力で空気を供給し得る空気供給装置が必要になるという問題もある。
【0007】
また、特開平6−3036690号公報には、処理槽内に垂直状態に配置された縦管の下端部をU字状に湾曲させ、U字状に湾曲された縦管の端部に、周方向の全周にわたって汚水または活性汚泥混合水を吐出するポンプ装置を設けて、縦管内を流下する汚水または活性汚泥混合水に空気を供給する給気部が縦管に設けられた撹拌散気装置が開示されている。このような撹拌散気装置では、縦管の下端部がU字状に湾曲しており、ポンプ装置はU字状に湾曲した下端部における上方に向いた端面に着脱可能に取り付けられているために、ポンプ装置のみを引き揚げることができ、ポンプ装置のメンテナンス等の作業が容易にできる。しかしながら、このように、縦管の下端部がU字状に湾曲していると、ポンプ装置は、処理槽の底面に対して適当な間隔をあけて上方に配置されることになる。その結果、ポンプ装置からの吐出流は、処理槽の底部から高い一部吐出され、処理槽の底部における汚水または活性汚泥混合水を確実に撹拌することができないおそれがある。
【0008】
また、図6に示すように、処理槽61内に垂直に配置された引き込み管65の下端部にポンプ装置66を設けた水中撹拌装置も開発されている。この水中撹拌装置では、ポンプ装置66によって、引き込み管65内に汚水または活性汚泥混合水を吸引するとともに、引き込み管65の中程に設けられた空気供給部67から引き込み管65内を流下する汚水または活性汚泥混合水に対して空気を供給して、処理槽61の底部の開口部から、空気が混合された汚水または活性汚泥混合水が吐出されるようになっている。
【0009】
この水中撹拌装置では、処理槽61の底部に設置されたポンプ装置66によって、汚水または活性汚泥混合水とともに空気が、処理槽61の底部まで吸引されるために、高圧の空気供給装置を設けることなく、空気が処理槽61の底部にまで供給される。そして、引き込み管65の下端部から、空気が混合された汚水または活性汚泥混合水が吐出されることにより、処理槽61の底部において、汚水または活性汚泥混合水を、効率よく、撹拌および曝気処理することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような水中撹拌装置では、高圧の空気供給装置を設けることなく、処理槽61底部まで空気を送り込んで散気することができ、しかも、処理槽61の底部における汚水または活性汚泥混合水の撹拌に優れているという利点がある反面、汚水または活性汚泥混合水と空気を吸引する役割を担うポンプ装置66が、垂直に配置された引き込み管65の下部内に設置されているために、ポンプ装置66のメンテナンス作業が容易でないという問題がある。特に、処理槽の深度が大きい場合は、引き込み管65と一体になったポンプ装置66を引き揚げることは極めて困難である。
【0011】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、深度が大きくなった処理槽であっても、その底部の汚水または活性汚泥混合水を確実に撹拌処理することができ、しかも、メンテナンス作業が容易に行える水中撹拌装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の水中撹拌装置は、 汚水または活性汚泥混合水を処理する反応槽内に、上端部の吸引口から汚水または活性汚泥混合水が流入するように縦方向に配置されており、下端部に水平方向に湾曲した湾曲部を有する縦管と、この縦管の湾曲部に対して着脱可能に設けられており、湾曲部に接続された際に、縦管内に流入した汚水または活性汚泥混合水を吸引して水平方向に流動させる水流発生機と、この水流発生機にて流動する汚水または活性汚泥混合水をほぼ水平方向に吐出するように、水流発生機が着脱可能に接続された吐出体とを具備した水中撹拌装置において、前記水流発生機は、前記縦管の湾曲部に対して同心状態で接続される円筒状の管体と、その管体内に取り付けられた駆動機と、その駆動機の駆動軸に取り付けられたインペラとを有し、前記管体における前記縦管の湾曲部のガイド面に対向した端面が、前記湾曲部のガイド面に沿うように、上側になるにつれて順次湾曲部側に突出した傾斜状態で、斜め下方に向いた流入側傾斜面に形成され、前記管体の他方の端面は、前記吐出体における水流発生機側のガイド面に沿うように、上側になるにつれて順次湾曲部から離れる方向に突出するように傾斜して、斜め下方に向いた流出側傾斜面に形成され、前記縦管および吐出体は、前記反応槽の底面にそれぞれ据え付けられるとともに、前記水流発生機が反応槽内を昇降するようになっており、前記水流発生機は、前記反応槽内を下降することにより、前記流入側傾斜面が湾曲部のガイド面に接合され、前記流出側傾斜面が前記吐出体のガイド面に接合されることを特徴とする。
【0014】
前記縦管内を流下する汚水または活性汚泥混合水内に空気が供給されるようになっている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図1は、本発明の水中撹拌装置の実施の形態の一例を示す一部破断正面図である。この水中撹拌装置は、下水等の汚水または活性汚泥混合水を浄化処理するために設けられた深度の大きな反応槽50内に設けられており、反応槽50内に垂直状態で配置された縦管10を有している。この縦管10の下端部は、水平方向に湾曲された湾曲部11になっており、その湾曲部11が反応槽50の底面上に据え付けられている。縦管10の上端部には、上側になるにつれて順次口径が大きくなったベルマウス状の吸引口12が設けられており、この吸引口12の上端面は、汚水または活性汚泥混合水の水面よりも、若干下方の上層部に位置している。従って、反応槽50内の汚水または活性汚泥混合水は、吸引口12から縦管10の内部に流入するようになっている。
【0016】
縦管10の上下方向の中程には、空気供給部13が設けられている。この空気供給部13は、縦管10の外周面を取り囲むケーシング13bと、このケーシング13bの内部に空気を供給するようにケーシング13bに接続された空気供給管13aとを有しており、空気供給管13aの上端部が、反応槽50内の汚水または活性汚泥混合水の水面よりも上方に位置するように、水面から上方に引き出されている。ケーシング13bにて取り囲まれた縦管10の外周面には、ケーシング13bの内部と連通するように多数の透孔が設けられており、空気供給管13aを通ってケーシング13b内に供給される空気は、透孔を通って、縦管10内に供給されるようになっている。
【0017】
なお、縦管10内に、放射状に配置された複数の中空状の散気部材を設けて、ケーシング13b内に供給される空気を各散気部材内にそれぞれ吹き込んで、各散気部材の下面にそれぞれ設けられた透孔から、縦管10内に空気を供給するようにしてもよい。
【0018】
縦管10の下端部に設けられた湾曲部11の端面は、下端部が上端部よりも側方に突出するように、垂直に対して若干鋭角な状態で傾斜して、斜め上方に向いたガイド面11aになっている。
【0019】
縦管10の湾曲部11には、反応槽50の底面に据え付けられた吐出体30が、水平方向に適当な間隔をあけて、据え付けられている。そして、縦管10の湾曲部11と吐出体30との間には、水流発生機20が、縦管10の湾曲部11および吐出体30に対してそれぞれ着脱可能に設けられている。水流発生機20は、反応槽50の内部に配置された一対のガイドパイプ51に沿って昇降し得るようになっている。
【0020】
水流発生機20は、縦管10の湾曲部11に対して同心状態でほぼ水平に接続される円筒状をした管体21と、その管体21内に固定的に取り付けられた駆動機22と、その駆動機22の駆動軸に取り付けられたインペラ23とを有している。
【0021】
管体21は、水平な状態に配置された際に、縦管10の湾曲部11のガイド面11aに対向した端面が、湾曲部11のガイド面11aに沿うように、上側になるにつれて順次湾曲部11側に突出した傾斜状態で、斜め下方に向いた流入側傾斜面21aになっている。管体21の他方の端面は、上側になるにつれて順次湾曲部11から離れる方向に突出するように傾斜して、斜め下方に向いた流出側傾斜面21bになっている。そして、この流出側傾斜面21bが、反応槽50の底面上に据え付けられた吐出体30に接合されるようになっている。
【0022】
管体21の内部に配置された駆動機22は、駆動軸が管体21の軸心に沿った状態で取り付けられており、管体10の湾曲部11側に張り出した駆動機22の駆動軸に、複数の羽根を有するインペラ23が取り付けられている。インペラ23は、駆動機22によって回転されて、縦管10内の汚水または活性汚泥混合水を吸引して、湾曲部11の遠方側に位置する流出側傾斜面21bから吐出体30内に送出するようになっている。
【0023】
図2は、反応槽50の底面に据え付けられた吐出体30の平面図である。水流発生機20の管体21における左右の各側方には、ほぼ垂直な状態で反応槽50内に取り付けられたガイドパイプ51がそれぞれ設けられており、管体21の各側部には、ガイドパイプ51にスライド可能に係合するガイド部材24がそれぞれ設けられている。
【0024】
また、図1に示すように、縦管10の湾曲部11と吐出体30との間に着脱可能に設けられた水流発生機20の管体21における上部には、一対の吊り下げ用係合部21cが、軸方向に適当な間隔をあけて設けられており、各吊り下げ用係合部21cには、吊り下げ具41の各端部がそれぞれ取り付けられている。吊り下げ具41は、3つの端部を有しており、一対の端部が、吊り下げ用係合部21cに係合されて、他の端部が吊り下げ用ロープ40の下端部に取り付けられている。水流発生機20は、管体21の各ガイド部材24がそれぞれガイドパイプ51に対して係合された状態で、吊り下げ用ロープ40によって、管体21を水平な状態として、ガイドパイプ51に沿って、反応槽50内を昇降されるようになっている。
【0025】
水流発生機20が接合される吐出体30は、水流発生機20の管体21と同心状態で接合されるように水平状態になった短円筒状の流入管部31を有している。この流入管部31における水流発生機20側の端面は、下部が上部よりも水流発生機20側に突出するように傾斜して、斜め上方に向いたガイド面31aになっており、水流発生機20の管体21が水平になった際に、管体21の流出側傾斜面21bとは平行になるように構成されている。
【0026】
水流発生機20の遠方側に位置する吐出体30の側部は、流入管部31に対して左右の各側方に広がった扇形状に偏平化された吐出部32になっている。吐出部32の上面は、流入管部31から離れるにつれて順次下側に位置するように傾斜しており、吐出部32における流入管部31の遠方側の端部には、複数の吐出口32aが、水平方向に並んで配置されている。各吐出口32aの軸心は、流入管部31aの軸心に対して左右方向に放射状に広がっている。また、隣接する各吐出口32aの間には、上方および各吐出口32aの吐出方向に向かってそれぞれ開口したガイド溝32bが、両側側の各吐出口32の軸方向にほぼ沿った状態でそれぞれ設けられている。なお、各ガイド溝32bは、上方に開口する構成に替えて下方に開口させる構成としてもよい。
【0027】
このような構成の水中撹拌装置では、反応槽50内の底面上に、予め縦管10および吐出体30がそれぞれ据え付けられており、縦管10および吐出体30に対して、吊り下げ用ロープ40および吊り下げ具41によって吊り下げられた水流発生機20が、反応槽50内の汚水または活性汚泥混合水内を下降されて、管体21が縦管10および吐出体30の間に嵌合される。この場合、水流発生機20の管体21は、流入側傾斜面21aが、縦管10の湾曲部11におけるガイド面11aにガイドされるとともに、管体21の流出側傾斜面21bが、吐出体30の流入管部31におけるガイド面31aにガイドされて、縦管10の湾曲部11と吐出体30との間に、順次、嵌入される。そして、管体20の流入側傾斜面21aが、縦管10の湾曲部11におけるガイド面11aに整合状態で接合されるとともに、管体21の流出側傾斜面21bが、吐出体30の流入管部31におけるガイド面31aに整合状態で接合されることによって、水流発生機20は、縦管10の湾曲部11および吐出体30に、それぞれ同心状態で接続される。
【0028】
このような状態になると、水流発生機20の駆動機22によって、管体21内に配置されたインペラ23が回転駆動される。これにより、縦管10内に流入した汚水または活性汚泥混合水が、水流発生機20にて吸引されて、縦管10内を下方に流動するとともに、反応槽50内の汚水または活性汚泥混合水が縦管10の上端部に設けられた吸引口部12から縦管10の内部に吸引されて、縦管10内を流下する。この場合、縦管10の中程に設けられた空気供給部13を汚水または活性汚泥混合水が流下する際に、空気供給部13のケーシング13b内に、ケーシング13bに接続された空気供給管13aから空気を送り込むと、空気供給部13を通過する汚水または活性汚泥混合水に、空気が気泡となって混入される。空気が混入された汚水または活性汚泥混合水は、縦管10の湾曲部11を通って、水流発生機20に吸引され、水流発生機20によって、吐出体30の流入管部31内に送出される。
【0029】
吐出体30の流入管部31内に空気とともに流入した汚水または活性汚泥混合水は、流入管部31から左右方向に扇形状に広がった吐出部32内に流動して、各吐出口32aを通って、若干下方に向かったほぼ水平な状態でそれぞれ吐出される。各吐出口32aから吐出される空気混合汚水または活性汚泥混合水は、各吐出口32aが近接した反応槽50の底面に沿って流動する。
【0030】
この場合、隣接する各吐出口32a同士は、各吐出口32a間のガイド溝32bによって、それぞれ分割された状態になっているために、各吐出口32aから吐出される汚水または活性汚泥混合水はビーム状の流束となり、遠距離まで、ほとんど減衰することなく、混入された空気とともに、広範囲にわたって流動する。しかも、各吐出口32a間に位置するガイド溝32bは、汚水または活性汚泥混合水の吐出方向および上方に開口しているために、各吐出口32aから吐出される主噴流とともに、各ガイド溝32bに沿った伴流が生成されるために、ビーム状の吐出主噴流に対するカルマン渦の発生が防止される。これにより、各吐出口32aからの吐出流の減衰作用が低減され、吐出流束をより遠距離まで到達させることができる。その結果、反応槽50の底部の汚水または活性汚泥混合水が広範囲にわたって確実に撹拌され、汚水または活性汚泥混合水が効率的に処理されることになる。
【0031】
このように、本発明の水中撹拌装置は、反応槽50の底部における汚水または活性汚泥混合水を確実に撹拌することができ、しかも、縦管10内を下方に流動する汚水または活性汚泥混合水内に、空気供給部13のケーシング13bから空気が気泡となって混入されて、広範囲にわたって撹拌される汚水または活性汚泥混合水とともに、吐出されているために、広範囲にわたって、散気することができる。
【0032】
縦管10内に空気を供給する空気供給部13は、比較的水深の浅い部分に設けられており、縦管10内の下降水流に乗って、気泡が反応槽50の底部まで到達するようになっているために、高圧の空気供給装置を必要とせず、深層化された反応槽50における水深の深い底部において、高効率にて好気条件で撹拌を行うことができる。その結果、活性汚泥による汚水または活性汚泥混合水の処理、微生物が担持された担体を使用した硝化および脱窒反応による汚水または活性汚泥混合水の処理等に好適に使用することができる。
【0033】
また、水流発生機20のメンテナンス等に際しては、吊り下げ用ロープ40によって、水流発生機20が各ガイドパイプ51に沿って引き上げられる。そして、水流発生機20のメンテナンス等が終了すると、水流発生機20は、反応槽50内の汚水または活性汚泥混合水中を、ガイドパイプ51に沿って下降されて、前述したように、縦管10の湾曲部11におけるガイド面11aおよび吐出体30のガイド面31aによって、それぞれ案内されて、縦管10の湾曲部11および吐出体30にそれぞれ接続された状態になる。この水流発生機20は、着脱可能な管体21の内部に駆動機22およびインペラ23を配置した簡単な構成であるために、軽量であって、取り扱いが容易である。
【0034】
なお、反応槽50内の汚水または活性汚泥混合水を嫌気または無酸素条件で浄化処理する場合には、縦管10に対して空気供給部13を設ける必要がない。この場合も、水流発生機20によって縦管10内を流下される汚水または活性汚泥混合水は、吐出体30によって、広範囲にまで、減衰されることなく撹拌されるために、反応槽50内の汚水または活性汚泥混合水を、嫌気または無酸素条件によって、効率よく浄化処理することができる。
【0035】
また、、上記実施の形態では、吐出体30を、反応槽50の底面上に据え付けて、水流発生機20に対して着脱可能に構成したが、吐出体30を、反応槽50の底面上に据え付けることなく、水流発生機20に連結した状態として、水流発生機20とともに一体的に昇降させるようにしてもよい。
【0036】
さらに、反応槽50が縦管10の湾曲方向に長く、その方向と直交する幅方向の寸法が小さい場合には、図3に示すように、左右の各側方に吐出流が広がらずに、一方向に沿って汚水または活性汚泥混合水を吐出し得るようになった吐出体30を使用するようにしてもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明の水中撹拌装置は、このように、縦管の下端部に設けられた湾曲部に対して水流発生機が着脱可能に設けられており、縦管に接続された水流発生機により、縦管内の汚水または活性汚泥混合水が吸引されて、吐出体から、反応槽の底面に沿って吐出されるようになっているために、深度の大きな反応槽であっても、その底部の汚水または活性汚泥混合水を確実に撹拌して浄化処理することができる。しかも、水流発生機の設置、取出が簡単に行えるために、メンテナンス等の作業も容易に行うことができる。さらには、特別な装置を設けることなく、反応槽の底部に対して、空気を供給することができるために、深度の大きな反応槽の底部の汚水または活性汚泥混合水を広範囲にわたって、確実に曝気撹拌処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水中撹拌装置の実施の形態の一例を示す一部破断正面図である。
【図2】その水中撹拌装置に設けられた吐出体の平面図である。
【図3】本発明の水中撹拌装置の実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図4】従来の水中撹拌装置の一例を示す正面図である。
【図5】従来の水中撹拌装置の他の例を示す正面図である。
【図6】従来の水中撹拌装置のさらに他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
10 縦管
11 湾曲部
11a ガイド面
12 吸引口
13 空気供給部
13c 空気吸引管
20 水流発生機
21 管体
21a 流入側傾斜面
21b 流出側傾斜面
21c 吊り下げ部材
22 駆動機
23 インペラ
30 吐出体
31 流入管部
32 吐出部
32a 吐出口
32b ガイド溝
40 吊り下げ用ロープ
50 反応槽
Claims (2)
- 汚水または活性汚泥混合水を処理する反応槽内に、上端部の吸引口から汚水または活性汚泥混合水が流入するように縦方向に配置されており、下端部に水平方向に湾曲した湾曲部を有する縦管と、
この縦管の湾曲部に対して着脱可能に設けられており、湾曲部に接続された際に、縦管内に流入した汚水または活性汚泥混合水を吸引して水平方向に流動させる水流発生機と、
この水流発生機にて流動する汚水または活性汚泥混合水をほぼ水平方向に吐出するように、水流発生機が着脱可能に接続された吐出体とを具備した水中撹拌装置において、
前記水流発生機は、前記縦管の湾曲部に対して同心状態で接続される円筒状の管体と、その管体内に取り付けられた駆動機と、その駆動機の駆動軸に取り付けられたインペラとを有し、
前記管体における前記縦管の湾曲部のガイド面に対向した端面が、前記湾曲部のガイド面に沿うように、上側になるにつれて順次湾曲部側に突出した傾斜状態で、斜め下方に向いた流入側傾斜面に形成され、
前記管体の他方の端面は、前記吐出体における水流発生機側のガイド面に沿うように、上側になるにつれて順次湾曲部から離れる方向に突出するように傾斜して、斜め下方に向いた流出側傾斜面に形成され、
前記縦管および吐出体は、前記反応槽の底面にそれぞれ据え付けられるとともに、前記水流発生機が反応槽内を昇降するようになっており、前記水流発生機は、前記反応槽内を下降することにより、前記流入側傾斜面が湾曲部のガイド面に接合され、前記流出側傾斜面が前記吐出体のガイド面に接合されることを特徴とする水中撹拌装置。 - 前記縦管内を流下する汚水または活性汚泥混合水内に空気が供給されるようになっている請求項1に記載の水中撹拌装置。
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