JPH08173992A - 汚泥消化槽の攪拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消化槽本体の形状にかかわらず、槽内を良好
な攪拌状態にすることができ、また、消化槽本体の強度
が小さい既設の円筒型消化槽にも設置することができる
攪拌装置を提供する。 【構成】 消化槽本体１内の液面５１が形成されるレベ
ルの近傍に位置する部位に開口６が設けられた上部汚泥
流通管４と、底面３近傍に位置する部位に開口７が設け
られた下部汚泥流通管５とを有し、この２本の泥流通管
の他端がそれぞれ消化槽本体１の外壁を貫通し、消化槽
本体１の側壁の外に配置された汚泥循環ポンプ８を介し
て接続されている。汚泥循環ポンプ８が消化槽本体１外
に配置されているので、容量の大きいものを設置するこ
とができる。このため、消化槽本体１内に強力な循環流
を形成することができ、槽内に攪拌されないデットスペ
ースができない。スカムや槽底の堆積物を汚泥中に混入
させることができ、スカムや堆積物の蓄積を防止するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は下水汚泥等の有機性汚泥
を嫌気性醗酵させる汚泥消化槽の攪拌装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】汚泥消化槽の攪拌装置としては、消化槽
本体の胴部が円筒形の消化槽、いわゆる円筒型消化槽に
設置されているガス攪拌式の攪拌装置や、消化槽本体の
縦断面が卵形の消化槽、いわゆる卵型消化槽に設置され
ているドラフトチューブ式の攪拌装置などかある。

【０００３】図２は従来の円筒型消化槽を示す縦断面図
である。この円筒型消化槽における攪拌装置は、ガス抜
き出し配管２３から抜き出した消化ガスの一部を図示さ
れないブロワによって昇圧し、このガスを汚泥中に浸漬
されたガス吹き込み管２４から消化槽本体１内へ吹き込
むようになっている。このガス吹き込みによって、消化
槽本体１内に上下方向の循環流が形成され、槽内の汚泥
が攪拌されるようになっている。図中、２１は汚泥投入
配管、２２は汚泥抜き出し配管である。また、５０は汚
泥、５１は汚泥の液面を示す。

【０００４】図３は従来の卵型消化槽を示す縦断面図で
ある。この型の消化槽における攪拌装置は、消化槽本体
３０の頂部に垂設されスクリュー３４を備えた攪拌機３
１と、この攪拌機３１と接続した状態で立設された直管
状のドラフトチューブ３２よりなる。ドラフトチューブ
３２は上端が消化槽本体３０上部の液面近くに位置し、
下端が槽底近くに位置しており、上端の開口には攪拌機
のスクリュー３４が挿入されている。このため、スクリ
ュー３４とドラフトチューブ３２の組合せが縦型軸流ポ
ンプと同様の構成になるので、スクリュー３４を回転さ
せることによって、槽内の汚泥がドラフトチューブ３２
の一端に吸引され、その他端から吐出するようになって
いる。そして、スクリュー３４の回転方向を正転または
逆転させることによって、汚泥の吐出（吸引）箇所が入
れ代わり、消化槽本体３０内に、図中、実線または破線
で示すような循環流が形成される。この循環流によっ
て、槽内全体の汚泥が攪拌される。図中、３３はスクリ
ューのシャフト、３５はモータである。５０は汚泥、５
１は汚泥の液面を示す。

【０００５】攪拌機３１は、図４に示す如く、ドラフト
チューブ３２の直上に位置する消化槽本体３０の頂部
に、コンクリートスラブ３８を貫通させて据え付けられ
ている。この場合、ベアリングボックス４０がモルタル
３９により埋め込まれ、このベアリングボックス４０を
介してモータ３５の出力軸とスクリューのシャフト３３
が連結されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記二つの型の消化槽
に設置されている攪拌装置のうち、図２に示す円筒型消
化槽に設置されるガス攪拌式の攪拌装置は、ガスを吹き
込んだ際に発生する上昇流によって循環流を起こさせる
ものである。しかし、その循環流が発生する範囲はガス
吹き込み管２４の周辺だけに限られてしまうので、槽内
に攪拌されないデットスペースができる。このため、ガ
ス攪拌式の攪拌装置を設置した円筒型消化槽において
は、汚泥の攪拌が十分に行われない。

【０００７】そして、攪拌が十分に行われないために、
底の傾斜が緩い円筒型消化槽においては、底に砂が堆積
し易くなると言う問題が発生する。また、円筒型消化槽
は、横断面が広く、汚泥の液面が形成される部分が広い
ので、ガス吹き込み部から離れた箇所においては、液面
上に生成したスカムが破砕されにくく、汚泥中に混入し
ないで蓄積すると言う問題も起こる。このため、ガス攪
拌式の円筒型消化槽を使用した場合、しばしば、槽内の
清掃を行う必要があり、長期に渡る連続操業が困難であ
ると言う問題が起こる。さらに、ガス攪拌式の攪拌装置
においては、ガス吹き込み管２４へ供給するガスの圧力
をガス噴出部の液圧以上の圧力に加圧しなければならな
いので、これに要する動力が大きいと言う欠点もある。

【０００８】一方、図３に示す卵型消化槽に設置される
ドラフトチューブ式の攪拌装置は、消化槽本体の形状が
卵形である場合には、槽内全体に渡るスムーズな循環流
を形成するものであるが、この攪拌装置を円筒型消化槽
に設置しても、卵型消化槽の場合のようなスムーズな循
環流は形成されにくい。すなわち、円筒型消化槽にドラ
フトチューブ式の攪拌装置を設置する場合、円筒型消化
槽の槽本体は縦長ではなく、むしろ偏平であるので、槽
内に攪拌されないデットスペースができないようにする
ためには、攪拌機３１の能力を卵型消化槽の場合よりも
大きくし、より多くの汚泥を吸引・吐出できるようにす
ることが望ましい。そして、底に堆積した砂等の堆積物
を浮遊させたり、あるいは液面上のスカムを吸引して汚
泥中に混入させたりするためには、さらに多くの汚泥を
吸引できるように、攪拌機３１の能力を上げなければな
らない。

【０００９】しかし、ドラフトチューブ式の攪拌機は、
図４に示すように、消化槽本体の頂部に垂設され、液面
下に達する長さのシャフト３３が懸装されたような状態
になっているので、シャフト３３の振れ止めに対する考
慮がなされている。このため、上記攪拌機３１の能力を
大きくするためには、その構造を一段と強固のものにし
なくてはならず、ドラフトチューブ式の攪拌機を円筒型
消化槽に設置する場合には、設備費が高くなると言う問
題がある。

【００１０】さらに、円筒型消化槽にドラフトチューブ
式の攪拌装置を設置することを考える場合、既に数多く
のガス攪拌式の円筒型消化槽が建設されている現状にお
いては、この既設の円筒型消化槽を改造し、新たに攪拌
機を設置する場合についても考慮することが望まれる。
しかし、既設の円筒型消化槽は、その頂部に機械式の攪
拌装置を据え付けることを前提にしたものではなく、頂
部のスラブ厚さが薄く、その強度が小さいので、ドラフ
トチューブ式のような攪拌装置を設置することはできな
い。

【００１１】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたものであり、消化槽本体の形状にかかわら
ず、槽内を良好な攪拌状態にすることができ、また、消
化槽本体の強度が小さい既設の円筒型消化槽にも設置す
ることができる汚泥消化槽の攪拌装置を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明においては、消化槽本体内の液面
が形成されるレベルの近傍に位置させる部位に開口が設
けられた上部汚泥流通管と、底面近傍に位置させる部位
に開口が設けられた下部汚泥流通管とを有し、この上部
汚泥流通管および下部汚泥流通管の他端がそれぞれ消化
槽本体の外壁を貫通して消化槽本体の外に位置し、この
上部汚泥流通管および下部汚泥流通管の他端が消化槽本
体の外に配置された汚泥循環ポンプを介して接続されて
いる。

【００１３】また、請求項２の発明においては、上記汚
泥循環ポンプがその回転方向が正転および逆転可能に構
成され、かつその回転数が可変に構成されている。

【００１４】

【作用】本発明においては、汚泥循環ポンプによって消
化槽本体内から汚泥を抜き出し、この汚泥を再び消化槽
本体内へ戻すことによって槽内に循環流を形成させ、こ
の循環流によって槽内の汚泥を攪拌するようになってい
る。この場合、汚泥循環ポンプとしては、消化槽本体の
外に配置されるものであるので、軸流ポンプ、斜流ポン
プなど、汚泥を扱うことができる通常のポンプを使用す
ることができる。このように、汚泥循環ポンプは、特殊
のものではなく、かつ消化槽本体の外に配置されるもの
であるので、その設置場所などについての制約はなく、
地上に設けた架台の上など、適宜の場所に設置すること
ができる。このため、設置する汚泥循環ポンプの容量に
ついての制約もなく、必要に応じて、容量の大きいもの
を設置することができる。容量の大きい汚泥循環ポンプ
を設置すると、より多くの汚泥を抜き出して槽内へ送り
込み、強力な循環流を形成することができるので、循環
流が広範囲に広がる。

【００１５】しかも、本発明においては、消化槽本体内
に、汚泥の吸引管または吐出管となる２本の汚泥流通管
（上部汚泥流通管および下部汚泥流通管）が配設され、
この２本の汚泥流通管が汚泥循環ポンプ介して接続され
ており、上部汚泥流通管には、稼働時に液面が形成され
るレベルの近傍に位置する部位に開口が設けられ、下部
汚泥流通管には、底面近傍に位置する部位に開口が設け
られているので、上記２本の汚泥流通管の何れかによっ
て消化槽本体の液面近傍または槽底近傍の汚泥を吸引
し、この汚泥を槽底近傍または液面近傍へ吐出させるよ
うになっている。

【００１６】このように、上記２本の汚泥流通管と汚泥
循環ポンプよりなる本発明の攪拌装置は、汚泥の輸送手
段になっており、汚泥循環ポンプを起動すると、槽内
に、上記攪拌装置を間に挟んだ循環流ができる。このた
め、液面近傍または槽底近傍に存在する上記２本の汚泥
流通管の開口部が循環流の始点または終点となり、上下
方向の循環流が容易に形成される。

【００１７】もしも、消化槽本体内に、上記のような汚
泥流通管が配設されていないと、循環流の始点および終
点が消化槽本体の壁面周辺になってしまうので、循環流
を形成させる領域を広げるためには、汚泥の吐出流速お
よび汚泥の流量を大きくして汚泥を遠方まで送り込まな
くてはならず、大きなエネルギーが必要になる。その
上、攪拌されないデットスペースができやすい。

【００１８】汚泥を順調に醗酵させるための攪拌を行う
だけであれば、槽内全体が流動する程度の循環流が形成
されてさえいればよいが、消化槽の攪拌においては、液
面上に生成したスカムや槽底に沈殿した砂などの堆積物
を汚泥中に混入させ、それらの蓄積を防止しなければな
らない。しかし、円筒型消化槽の場合には、汚泥を流動
させるためだけの循環流を形成させておくと、液面上の
スカムはその一部だけが汚泥中に吸引されて混入するだ
けであり、また、底の堆積物もその一部だけが吹き上げ
られて汚泥中に混入するだけである。これは、円筒型消
化槽の形状に起因するものであって、円筒型の消化槽に
おいては、液面が形成される面積が相対的に広く、ま
た、槽底は面積が広い上にその傾斜が緩いので、吸引さ
れるスカムおよび吹き上げられる堆積物が上記泥流通管
周辺に存在するものだけに限られてしまうためである。

【００１９】この問題について、本発明では、汚泥循環
ポンプが回転数可変な構成になっており、一時的により
多くの汚泥を吸引して吐出し、槽内全体に一層強力な循
環流を形成させることができるようになっている。この
ため、遠方のスカムを引き寄せて汚泥中に混入させた
り、遠方の堆積物を吹き上げて汚泥中に混入させたりす
ることを適宜実施することができ、攪拌する消化槽本体
の形状が円筒形であっても、スカムや砂の蓄積は起こら
なくなる。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を円筒型消化槽に設
置した状態を示す縦断面図である。１は消化槽本体であ
り、その形状は胴部２が円筒形で、底３がすり鉢状にな
っている。この消化槽本体１内に、一端が消化槽本体１
の上部中央の液面が形成されるレベル近傍（運転時に液
面が形成されるレベルよりも下）に位置し、他端が消化
槽本体１の外壁を貫通してその外側に位置する上部汚泥
流通管４と、一端が消化槽本体１の下部中央の槽底近傍
に位置し、他端が消化槽本体１の外壁を貫通してその外
側に位置する下部汚泥流通管５が配設されている。上部
汚泥流通管４および下部汚泥流通管５の消化槽本体１内
の端部には、それぞれ開口６、開口７が設けられてい
る。そして、消化槽本体１の側壁の外には、回転方向が
正転および逆転可能に構成され、かつその回転数が可変
に構成された汚泥循環ポンプ８が配置されており、この
汚泥循環ポンプ８が上部汚泥流通管４および下部汚泥流
通管５の他端に接続している。消化槽本体１内の上部汚
泥流通管４は、内壁に張架されたタイロッド１１によっ
て、その上部が固定されている。また、下部汚泥流通管
５は、その下部が槽底に設けられた複数の脚１２に取り
付けられている。９，１０は汚泥循環ポンプ８の点検や
補修の際に開閉するために取り付けられたバルブであ
る。なお、上記汚泥循環ポンプ８の型式については特に
限定されるものではなく、軸流ポンプ、斜流ポンプなど
のように、吸引方向と吐出方向を適宜逆方向に変えるこ
とができるものであればよい。図中、１３は汚泥投入配
管、１４は汚泥抜き出し配管である。また、５０は汚
泥、５１は汚泥の液面を示す。

【００２１】上記のように、循環ポンプ８が消化槽本体
１の側壁の外に配置されているので、循環ポンプ８の荷
重が消化槽本体１に掛かることはなく、また、その振動
が消化槽本体１に伝わりにくい。このため、消化槽本体
１の強度が小さい既設の円筒型消化槽であっても、循環
ポンプ８の設置が可能である。

【００２２】また、連続運転され、かつ可燃性ガスが発
生している消化槽は、特別の場合以外は開放できない
が、駆動部を有する循環ポンプ８は点検や補修が必要な
状態になることもある。しかし、循環ポンプ８が消化槽
本体１の外側に配置されているので、その点検や補修に
際しては、消化槽本体１を開放する必要がなく、上記ポ
ンプ８を停止してバルブ９，１０を閉にする操作を行う
だけでよいので、その点検や補修が極めて容易に、かつ
速やかに行うことができる。また、循環ポンプ８に問題
が発生した時には、直ちに、その点検・補修を実施する
ことができる。

【００２３】そして、上部汚泥流通管４および下部汚泥
流通管５の消化槽本体１内における端部が何れも液中に
位置しており、汚泥循環ポンプ８によって汚泥を吸引・
吐出する際の実揚程がゼロであるので、より多くの汚泥
をポンプ輸送しても、循環ポンプ８の所要動力は非常に
小さい。

【００２４】次に、本実施例の攪拌装置のよる汚泥の攪
拌について説明する。本実施例の攪拌装置は、上部汚泥
流通管４、下部汚泥流通管５、および汚泥循環ポンプ８
の３者が上記のように配置され接続された構成になって
いるので、この３者が消化槽本体１内の液面近傍または
槽底近傍の汚泥を、槽底近傍または液面近傍へ輸送する
手段になっている。すなわち、汚泥循環ポンプ８を稼働
させると、例えば、上部汚泥流通管の開口６から吸引さ
れた汚泥は一旦消化槽本体１の外へ抜き出された後、再
び消化槽本体１内へ送り込まれ、下部汚泥流通管の開口
７から吐出する。このため、槽内に、図中に実線の矢印
で示すような上下方向の循環流が形成される。また、汚
泥循環ポンプ８の回転方向を逆にすると、汚泥の吸引箇
所および吐出箇所が上記とは逆になり、図中に破線の矢
印で示すような循環流が形成される。このような循環流
によって、槽内の汚泥が攪拌される。

【００２５】この際、汚泥循環ポンプ８によって吸引
（吐出）される汚泥の量によって、槽内における汚泥の
流れが変わり、その量が多くなるにしたがって、循環流
の流量および流速が大きくなる。このため、汚泥の吸引
量が多くなるにしたがって、汚泥の流れが横方向にも広
がり、槽内全体が良好の攪拌状態になる。そして、槽内
における循環流の流量および流速がさらに大きくなる
と、消化槽本体１の周辺の液面上に存在するスカムが上
部汚泥流通管の開口６まで引き寄せられ、次いで開口６
へ引き込まれて汚泥中に混入する。また、消化槽本体１
の周辺の底部に存在する堆積物も下部汚泥流通管の開口
７から吐出する汚泥の流れによって吹き上げられて汚泥
中に混入する。

【００２６】従って、本実施例の攪拌装置を備えた円筒
型消化槽の運転においては、消化槽本体１内の状況によ
って、汚泥循環ポンプ８の負荷を適宜変更する。デット
スペースができない程度に槽内を攪拌する場合には、汚
泥循環ポンプ８による汚泥吸引量を、槽内全体の汚泥が
流動する程度の循環流が形成される程度にする。また、
液面上にスカムが蓄積してその量が増加したり、槽底の
堆積物が増加したりした場合には、一時的に、汚泥循環
ポンプ８の回転数を上げて汚泥吸引量を大きくする。

【００２７】なお、上記の説明においては、本発明の攪
拌装置を備えた消化槽が円筒型のものである場合だけに
ついて述べたが、本発明の攪拌装置は設置する消化槽の
形状が円筒型に限定されるものではなく、卵型消化槽に
も適用できる。この場合にも、上記実施例と同様の効果
を得ることができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明においては、汚泥循環ポンプを消
化槽本体の外に配置しいてるので、その設置場所につい
ての制約がなく、必要に応じて容量の大きいポンプを設
置することができる。このため、消化槽本体内に強力な
循環流を形成することができ、槽内全体をデットスペー
スがない良好の攪拌状態にすることができる。

【００２９】さらに、本発明における汚泥循環ポンプ
は、その設置場所が消化槽本体の頂部だけに限定される
従来のドラフトチューブ式攪拌機のようなものとは異な
り、設置場所についての制約を受けないので、消化槽本
体の強度が小さい既設の円筒型汚泥消化槽にも設置する
ことができる。

【００３０】また、本発明においては、汚泥循環ポンプ
が回転数可変の構成になっているので、必要に応じて、
さらに多くの汚泥を吸引・吐出して槽内全体に一層強力
な循環流を形成させ、消化槽本体の周辺の液面上に存在
するスカムや槽底の堆積物を汚泥中に混入させることが
でき、スカムや堆積物の蓄積を防止することができる。
このため、消化槽本体内の清掃が長期間に渡って行う必
要がなくなり、連続操業を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を円筒型消化槽に設置した状
態を示す縦断面図である。

【図２】従来の円筒型消化槽を示す縦断面図である。

【図３】従来の卵型消化槽を示す縦断面図である。

【図４】従来の卵型消化槽におけるドラフトチューブ式
攪拌機を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 円筒型消化槽本体 ２ 円筒型消化槽本体の胴部 ３ 円筒型消化槽本体の底 ４ 上部汚泥流通管 ５ 下部汚泥流通管 ６ 上部汚泥流通管の開口 ７ 下部汚泥流通管の開口 ８ 汚泥循環ポンプ ９，１０ バルブ １１ タイロッド １２ 脚 １３ 汚泥投入配管 １４ 汚泥抜き出し配管 ５０ 汚泥 ５１ 汚泥の液面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消化槽本体内の液面が形成されるレベル
   の近傍に位置させる部位に開口が設けられた上部汚泥流
   通管と、底面近傍に位置させる部位に開口が設けられた
   下部汚泥流通管とを有し、この上部汚泥流通管および下
   部汚泥流通管の他端がそれぞれ消化槽本体の外壁を貫通
   して消化槽本体の外に位置し、この上部汚泥流通管およ
   び下部汚泥流通管の他端が消化槽本体の外に配置された
   汚泥循環ポンプを介して接続されている汚泥消化槽の攪
   拌装置。
2. 【請求項２】 汚泥循環ポンプがその回転方向が正転お
   よび逆転可能に構成され、かつその回転数が可変に構成
   されている請求項１に記載の汚泥消化槽の攪拌装置。