JP2000237565A

JP2000237565A - 散気・攪拌装置

Info

Publication number: JP2000237565A
Application number: JP11036917A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Okamoto; 幸彦岡本
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2000-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】散気する気泡の微細化に伴う効果的な散気と
散気部のユニット構造の採用によるメンテナンスの向上
等を実現できる散気・攪拌装置を提供する。【解決手段】本発明は、処理槽内の廃水に浸漬した攪
拌機により廃水を攪拌して、供給空気の気泡を廃水内に
放出して散気する散気・攪拌装置において、供給空気の
気泡を放出して散気する散気ユニットをプロペラ翼に設
けた散気・攪拌装置を構成した。また、上記手段１にお
いて、散気ユニットをプロペラ翼の翼端に設けた散気・
攪拌装置を構成した。また、上記手段１または２におい
て、散気ユニットの散気孔をユニット構造に構成した散
気・攪拌装置を構成した。また、上記手段３において、
散気孔を多孔質材で構成した散気・攪拌装置を構成し
た。さらに、上記手段３において、散気孔を微細な小孔
で構成した散気・攪拌装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は散気・攪拌装置に係
り、さらに詳しくは廃水処理のための好気性反応槽等に
設置されてプロペラを備えた攪拌機により廃水を攪拌し
て散気する散気・攪拌装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の装置として、特開昭５５
−１１０５９号公報に記載の「水中曝気装置」の発明が
開示されている。この従来の装置記載の公報図面の一部
を、図８に示す。図８において、Ｄは導水ダクト、Ｅは
給気管路、Ｇは吸気管路である。また、１０１は原動
機、１０２は減速機構、１０６は攪拌揚水用プロペラ、
１０７は散気ローター、１０８は微小通気孔、１１３は
羽根車である。

【０００３】図８の原動機１０１を作動させると、羽根
車１１３が回転して大気が吸気管路Ｇから吸い込まれて
給気管路Ｅを通って散気ローター１０７内に送給され
る。同時に原動機１０１の回転は減速機構１０２により
減速されて、攪拌揚水用プロペラ１０６と散気ローター
１０７を遅い回転数で回転する。回転する散気ローター
１０７に送り込まれた空気は微小通気孔１０８を通って
排水浄化槽内に噴出される。また、減速されて回転する
攪拌揚水用プロペラ１０６は水圧の高い排水浄化水槽の
底部で上向きの水流を発生させて、散気ローター１０７
から噴出された気泡を含む水を上昇させる。こうして気
泡を攪拌混合された水は導水ダクトＤ内に送り込まれ、
矢印で示されるようにやや上向きの方向へ排出されて水
に酸素を溶解させる、という説明がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図８に示された「水中
曝気装置」は、散気ロータ１０７から吹き出した気泡
を、原動機１０１により低速回転する攪拌揚水用プロペ
ラ１０６で上昇させて攪拌するようになっている。しか
しながら、攪拌用のプロペラ１０６の回転が低速で水と
の相対速度差が小さく、実質的には散気ロータ１０７か
ら出た気泡を揚水用プロペラ１０６で上昇させるだけに
なり易い。このため、ある程度小さな気泡は作り出すこ
とができても、十分な気泡の微細化は達成できず生物反
応の速度を支配する酸素移動速度の向上には限界があっ
た。

【０００５】本発明は上記のような従来装置の問題点を
解決するためになされたもので、散気する気泡の微細化
を図ると共に、供給空気の気泡を散気す散気部や散気口
をユニット化して組立や保守・点検に適することことは
勿論のこと、メンテナンスコストの低減が可能な散気・
攪拌装置を実現することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、処理槽内の廃
水に浸漬した攪拌機により廃水を攪拌して、供給空気の
気泡を廃水内に放出して散気する散気・攪拌装置におい
て、供給空気の気泡を放出して散気する散気ユニットを
プロペラ翼に設けた散気・攪拌装置を構成したものであ
る。また、上記手段１において、散気ユニットをプロペ
ラ翼の翼端に設けた散気・攪拌装置を構成したものであ
る。また、上記手段１または２において、散気ユニット
の散気孔をユニット構造に構成した散気・攪拌装置を構
成したものである。また、上記手段３において、散気孔
を多孔質材で構成した散気・攪拌装置を構成したもので
ある。さらに、上記手段３において、散気孔を微細な小
孔で構成した散気・攪拌装置を構成したものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】実施の形態１図１は本発明の実施の形態１の構成を示す断面図、図２
は実施の形態１のプロペラの構成を示す平面図、図３は
図２の一部の構成を示す拡大図、図４は図２の矢視説明
図で、（ａ）は図２のＡ−Ａ矢視図、（ｂ）は図２のＢ
−Ｂ矢視図である。図１と図２において、１は散気・攪
拌装置、２は散気・攪拌装置１の筐体である。筐体２は
上部筐体２ａと下部筐体２ｂとフレーム２ｃで構成さ
れ、上部と下部の筐体２ａと２ｂがフレーム２ｃで相互
に連結されている。３は水中モータ、４は円環状の包囲
体である。３０は水中モータ３の電動機、３２は駆動軸
で、これらの電動機３０等は上部筐体２ａの内部に液密
状態に収容されている。

【０００８】また、包囲体４は複数のフレーム２ｃによ
り上部筐体２ａと下部筐体２ｂ間に支持され、次に説明
する攪拌機のプロペラの回転軌跡円の外側に同心的に設
けられて攪拌流を整流すると共にプロペラを保護する。
５は上部筐体２ａと下部筐体２ｂの間に設けられた攪拌
機である。５０は攪拌機５のプロペラ、５１は駆動軸３
２に固定されたプロペラボス（ハブ）である。プロペラ
５０は、例えば六分割円状の扇形の３枚の羽根５０ａ，
５０ｂ，５０ｃ（以下、単に５０ａ）で構成され、翼根
部をプロペラボス５１に連結させている。

【０００９】５２はプロペラ５０の放射方向に設けられ
た通気路、５３は多孔質材からなる散気孔、５４はプロ
ペラボス５１の軸心に設けられた中空室である。５６は
散気ユニットである。散気ユニット５６はプロペラ翼５
０ａの各翼端に設けられた中空状の円弧壁で構成され、
外周面は翼端の回転軌跡円と等しい半径の円弧面に形成
されている。５６ａはプロペラと散気ユニットの結合部
を表す通気路５２に連通して円弧状の中空部で構成され
た散気室で、図４に示すように両側に上記の多孔質材の
帯状の散気孔５３がプロペラ翼５０ａの上，下の両面の
回転方向に沿って連続的に開口している（一側面でもよ
い）。

【００１０】６は下部筐体２ｂに設けられた軸受機構、
６０は軸受機構６のシール軸受けである。シール軸受け
６０はプロペラボス５１を回転可能に軸受けすると共
に、プロペラボス５１の内部の中空室５４を気密状態に
保持する。７１は給気管、８１は廃水槽（全体は図示せ
ず）の槽底である。このほか、図示が省略されている
が、廃水槽の外部には電源に接続された制御装置と給気
装置等が設けられている。そして、給気装置の気圧源は
給気管７１を通して散気孔５３に散気用の空気を供給
し、制御装置は気圧源の出力圧と水中モータ３の電動機
３０の出力回転数等を制御するようになっている。Ｗは
廃水槽内に溜められた下水等の水、ａは気泡、ＺーＺは
プロペラ５０の回転軸心である。

【００１１】上述のような構成の本発明の散気・攪拌装
置１の動作を、次に説明する。散気・攪拌装置１は図１
に示すように廃水処理施設等の廃水槽内に浸漬して、下
部筐体２ｂを槽底８１上に固定して設置される。そし
て、槽外に設けられた制御装置により上部筐体２ａ内の
水中モータ３が駆動されると、駆動軸３２を介してプロ
ペラ５０が所定の回転数で回転して槽内の水Ｗに下方向
に向かう螺旋状の旋回流が発生する。

【００１２】発生した旋回流により図１の矢印に示すよ
うに槽内の上層部の水Ｗが軸心Ｚ−Ｚ側に取り込まれ
て、下層部に向かって押し流されてから下部筐体２ｂの
円弧面を経て装置外に流出する。同時に、給気管７１を
通して気圧源から供給された空気は、プロペラボス５１
の中空室５４と通気路５２を通って翼端に設けられた散
気ユニット５６の散気室５６ａに供給される。散気室５
６ａに送られた供給空気は、図３に示すように両側の散
気孔５３から気泡ａになって放射方向と求心方向に分散
される（放射方向のみでもよいし、求心方向のみでも良
い）。

【００１３】この場合、散気ユニット５６を周速が最大
値になるプロペラ翼５０ａの各翼端に設けられているの
で、散気孔５３を通して内外の周壁面から放出された瞬
間に気泡ａが大きな相対速度差で周壁に沿って流れる水
Ｗに曝されることになる。このため、多孔質材の微細な
散気孔５３から排出される空気にせん断力が働いて、プ
ロペラ５０の回転数の増加に応じて瞬間的に切り取られ
て更に微細な気泡ａが形成されることになる。この結
果、水中に放出される気泡ａの表面積が飛躍的に増大し
て、気泡ａ中の酸素が水中へ解け出す速度もそれに連れ
て速くなり散気効果を向上させることができる。

【００１４】また、プロペラの回転数を増加すると、増
加に応じて水Ｗとプロペラ５０の相対速度差が増加して
水流から受けるせん断力が増加するため、水Ｗ中に放出
される気泡ａの直径をプロペラ５０の回転数と空気の供
給量によって制御することも可能になる。なお、図示さ
れていないが、散気ユニット５６の外側面に対向する包
囲体４（図１）の内周面に鋸歯状のせん断片等を形成す
れば、このときのせん断力を更に高めることも可能であ
る。

【００１５】図５は実施の形態１の応用例（変形例）の
構成を示す説明図、図６は図５のＡーＡ断面図、図７は
図６の散気孔ユニットの構成を示す拡大分解図で、
（ａ）と（ｂ）は上面図と断面図、（ｃ）は装着部の付
近の断面図である。図５に示した応用例の散気ユニット
５６も各プロペラ翼５０ａの翼端に設けられている。特
に、この応用例の散気ユニット５６の散気孔５３は、図
７に示すように分解して着脱されるユニット構造に構成
されている。

【００１６】図６と図７において、５３ａは円筒状の散
気孔ユニットの本体、５３ｂは散気板、５３ｃはシール
リングである。また、５３ｄは締付リング、５３ｅ，５
３ｆは相互的に螺合する雌雄のネジ、５３ｇは本体５３
ａと締付リング５３ｄに設けられた係止孔である。５３
ｈは散気ユニット５６に穿設された装着孔で、内周面に
雌ネジ５３ｅが螺設されている。散気板５３ｂにはここ
でも多孔質材が用いられ、断面が凸型で円板状に形成さ
れている。散気板５３ｂは本体５３ａ内に嵌め込まれ
て、背面側から工具のピンを係止孔５３ｇに係合させた
締付リング５３ｄによって締め付けられて本体５３ａに
組み込まれる。

【００１７】散気板５３ｂを組み込んだ散気孔ユニット
５３が、各プロペラ翼５０ａの翼端に設けられた散気孔
ユニット５６の装着孔５３ｈに着脱可能に装着される。
そして、プロペラ５０が矢印Ｐ方向に回転すると、通気
路５２に送られた供給空気が散気板５３ｂを介して気泡
ａとなって水Ｗ内に放出されて前述と同様に効果的な散
気が行われる。ユニット化された散気孔５３を有する図
５〜７の応用例によれば、散気板５３ｂが着脱自在で、
しかもユニットの各構成部材が分解可能に構成されてい
る。

【００１８】したがって、目詰まりや損傷等により散気
機能が低下したような場合は、散気板５３ｂを取り外し
て新しい散気板５３ｂや通気度の異なる散気板５３ｂに
交換することができる。また、供給空気の気泡化に優れ
た新素材が開発されたような場合は、新素材に直ちに対
応できメンテナンスの面で極めて有利になる。なお、散
気板５３ｂが多孔質材以外で、孔径の異なる細孔群等を
設けた散気板５３ｂの場合にも適用させることも可能に
なる。

【００１９】なお、上述の本発明の実施の形態ではプロ
ペラが３枚の扇形のプロペラ翼の場合を例示して説明し
たが、翼数や形状を任意に選定したプロペラ翼を対象に
構成することもできる。また、散気ユニットの散気板を
同一径で直線上に配置した場合を図示したが、異径で多
列や不規則的に配置したり、場合によっては円形の微細
孔と多孔質材とを組み合わせて構成することもできる。
また、リング状のネジを利用した着脱可能な散気孔ユニ
ットの構造を示したが、散気孔ユニットを含めた散気ユ
ニット自体を分解可能にしてもよく、散気板の装着構造
等も必ずしも実施の形態に示した構成に限るものではな
い。さらに、処理槽内の水流の方向は、下から上に向く
ようにしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、処理槽内の廃水に浸漬した攪
拌機により廃水を攪拌して、供給空気の気泡を廃水内に
放出して散気する散気・攪拌装置において、供給空気の
気泡を放出して散気する散気ユニットをプロペラ翼に設
けた散気・攪拌装置を構成した。また、上記手段１にお
いて、散気ユニットをプロペラ翼の翼端に設けた散気・
攪拌装置を構成した。また、上記手段１または２におい
て、散気ユニットの散気孔をユニット構造に構成した散
気・攪拌装置を構成した。また、上記手段３において、
散気孔を多孔質材で構成した散気・攪拌装置を構成し
た。さらに、上記手段３において、散気孔を微細な小孔
で構成した散気・攪拌装置を構成した。

【００２１】この結果、次に挙げるような効果が得られ
る。（１）攪拌機の回転するプロペラに散気孔を設けて、こ
の散気孔から直接散気用の空気を排出するように構成し
たので、従来装置の散気筒や散気ローター等が無くなり
全体構造を簡単に構成することができる。（２）周速の大きいプロペラの翼端から散気を行うこと
により、気泡が水中に放出される時にプロペラの回転に
よる大きな水との相対流速に伴うせん断力により微細な
気泡に分断される。この結果、水中に放出される気泡の
表面積が飛躍的に増大して、気泡中の酸素が水中へ解け
出す速度も気泡の表面積の増大に比例して大きくなり散
気効果が向上する。（３）構成部材を分解して着脱が可能な散気孔ユニット
を備えた散気ユニットを構成したので、散気板のメンテ
ナンスが容易で手早く実施できると共に、気孔の目詰ま
りや損傷を受けた場合は該当部材だけを交換して補修費
を少なくすることができる。また、散気する廃水の性状
に対応した通気度の散気板を選択して利用することも可
能で、効果的な散気装置を構成することもできる。さら
に、新しい材質で高性能の散気板が開発された場合に
は、散気板だけを取り替えることにより既存の装置の性
能を最小のコストで向上させることも可能になる。

【００２２】このように本発明によれば、散気する気泡
の微細化に伴う効果的な散気と散気部のユニット構造の
採用によるメンテナンスの向上等を実現できる散気・攪
拌装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の構成を示す断面図であ
る。

【図２】実施の形態１のプロペラの構成を示す平面図で
ある。

【図３】図２の一部の構成を示す拡大図である。

【図４】図２の矢視説明図である。

【図５】実施の形態１の応用例の構成を示す説明図であ
る。

【図６】図５のＡーＡ断面図である。

【図７】図６の散気孔ユニットの構成を示す分解図であ
る。

【図８】従来装置の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１散気・攪拌装置２筐体３水中モータ５攪拌機６軸受機構３２駆動軸５０プロペラ５０ａ，５０ｂ，… プロペラ翼５１プロペラボス５２通気路５３散気孔（散気孔ユニット）５３ａユニットの本体５３ｂ散気板５３ｈ装着孔５４中空室５６散気ユニット５６ａ散気室６０シール軸受け７１給気管ａ気泡Ｐ回転方向Ｗ水

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理槽内の廃水に浸漬した攪拌機により
廃水を攪拌して、供給空気の気泡を廃水内に放出して散
気する散気・攪拌装置において、前記供給空気の気泡を放出して散気する散気ユニットを
プロペラ翼に設けたことを特徴とする散気・攪拌装置。
【請求項２】前記散気ユニットをプロペラ翼の翼端に
設けたことを特徴とする請求項１記載の散気・攪拌装
置。
【請求項３】前記散気ユニットの散気孔をユニット構
造に構成したことを特徴とする請求項１または２記載の
散気・攪拌装置。
【請求項４】前記散気孔を多孔質材で構成したことを
特徴とする請求項３記載の散気・攪拌装置。
【請求項５】前記散気孔を微細な小孔で構成したこと
を特徴とする請求項３記載の散気・攪拌装置。