JPH0314520B2 - - Google Patents
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Description
請求の範囲
１ (a) 夫々両端部を有する中空管と、該両端部
間に延びる長手軸線と、該両端部の一方端に近
接したプロペラとを有する複数個のプロペラ型
気ばく装置を具備した気ばく装置により定領域
内の水をばつ気する工程と； (b) 該プロペラおよびそれに近接する管端部を該
水の上表面下方に配置しかつ各ばつ気装置の長
手軸線を水平線より下向きの或る角度に配置し
て各気ばく装置を定領域の水内に設置する工程
と； (c) 各気ばく装置の回りに個々の循環流動パター
ンを形成するために複数個の気ばく装置を駆動
させる工程と； (d) 隣接した気ばく装置によつて形成される個々
の流動パターンを相互にリンクして全体として
より一層大きな閉じた流動パターンを形成する
位置に複数の気ばく装置を配置して水を撹拌す
る工程と； (e) １馬力当たり１ポンド以上の割合で酸素をプ
ロペラに近接する領域の水内に管を介して噴射
する工程と； (f) 該複数個の気ばく装置の複数個のプロペラを
回転させることによつて平均線速度でもつて横
断面を横切る水平方向に向かう該閉鎖領域内の
全体的流動パターンに、少なくとも毎秒0.25フ
イートの流動を誘起せしめる工程 を含んでなるプロペラ型気ばく装置により境界に
よつて囲まれた水を処理する方法。 ２ 前記工程(e)が１馬力当たり2.0ポンド以上の
割合で酸素を噴射することを含み、更に上記工程
(f)が毎秒0.5フイート以上の線速度で該閉鎖領域
内における全体的流路を誘起せしめる工程を含む
請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記工程(f)が、定領域内の水中にある該複数
個の気ばく装置のプロペラを、該定領域内の水中
の水1000ft3当たり0.5馬力未満で駆動させること
によつて該閉鎖領域内における全体的流動パター
ンを誘起することを含む、請求の範囲第１項又は
第２項記載の方法。 ４ 前記工程(f)が、定領域内の水中にある該複数
個の気ばく装置のプロペラを、該定領域内の水中
の水1000ft3当たり0.1馬力未満で駆動させること
によつて該閉鎖領域内における全体的流動パター
ンを誘起することを含む、請求の範囲第３項記載
の方法。 ５ 前記工程(f)が、該定領域内の水中で該線速度
を少なくとも10フイートの深さまで維持すること
を含む、請求の範囲第１項又は第２項記載の方
法。 ６ 前記工程(b)が、水平線に対し上記長手軸線が
12度および25度の或る角度をなすようにして各気
ばく装置を設置したことを含む、請求の範囲第１
項又は第２項記載の方法。 ７ 前記角度が、水平線に関しほぼ22度に設定さ
れている請求の範囲第６項記載の方法。 ８ 前記工程(d)が、複数の全体としてより一層大
きな閉じた流動パターンを形成するように該複数
個の気ばく装置を配列することを含む、請求の範
囲第１項記載の方法。 ９ (a) 夫々両端部を有する中空管と、該両端部
間に延びる長手軸線と、該両端部の一方端に近
接したプロペラとを具備し、かつ該プロペラに
近接した管の該一方端が水中に空気を噴射する
ための手段を含む複数個のプロペラ型被駆動回
転気ばく装置により定領域水をばつ気する工程
と； (b) 該プロペラおよびそれに近接する管端部を該
水の上表面以下に配置しかつ各ばつ気装置の長
手軸線が水平面以下の角度にあるようにして、
各気ばく装置を定領域水内に設置する工程と； (c) 第一の気ばく装置のプロペラの前進方向に向
かう前方水平流動ベクトルと、該プロペラの後
方の領域から該第一の気ばく装置のプロペラに
向かう逆方向の水平流動ベクトルと、前方およ
び逆方向の流動ベクトルをつなぐ拡散水平方向
流動場とを有する第一の流体流路を該第一の気
ばく装置の回りに誘起するように該第一の気ば
く装置を配列しかつ駆動する工程と； (d) 第二の気ばく装置のプロペラの前進方向に向
かう前方水平流動ベクトルと、該プロペラの後
方の領域から該第二の気ばく装置のプロペラに
向かう方向と逆方向に向かう水平流動ベクトル
と、該第二の流体流路の前方および逆方向の流
動ベクトルにつながる拡散水平方向流動場とを
有する第二の流体流路を該第二の気ばく装置の
回りに誘起するように該第二の気ばく装置を配
列しかつ駆動する工程と； (e) 該第二の気ばく装置による少なくともいくつ
かの逆方向の流動ベクトルが、該第一の気ばく
装置による少なくともいくつかの前方流動ベク
トルと組み合わさつて、ほぼ該第一および第二
の気ばく装置による前方流動ベクトルの方向に
流路全体を形成するように該第二の気ばく装置
に対し該第一の気ばく装置を配置する工程と； (f) 酸素を、該複数の気ばく装置の複数管を介し
て境界水内に１馬力当たり１ポンド以上の割合
で噴射する工程と； (g) 該複数個の気ばく装置の複数プロペラによ
り、断面を通過する水の全体的流路平均速度が
少なくとも毎秒0.25フイートで流れるように誘
起する工程とを含んでなるプロペラ型気ばく装
置により境界によつて囲まれた水を処理する方
法。 １０ 工程(f)が１馬力当たり2.5ポンド以上の割
合で酸素を噴射する工程を含み、更に工程(c)が毎
秒0.5フイート以上の線速度で該水の全体的流路
を誘起する工程を含む、請求の範囲第９項記載の
方法。 １１ 該定領域水中の該複数個の気ばく装置の複
数個のプロペラを、定領域水中の水1000ft3当た
り0.5馬力未満で駆動することにより、水の該全
体的流路を誘起することを含む、請求の範囲第１
０項記載の方法。 １２ (h) 関連する気ばく装置のプロペラの前進
方向に向かう前方水平流動ベクトルと、該プロ
ペラの後方の領域から該関連気ばく装置のプロ
ペラに向かう方向と逆方向に向かう水平流動ベ
クトルと、前述の前方および逆方向の流動ベク
トルにつながる拡散水平方向流動場とを有する
各々の該前述の流体流路を各々の気ばく装置の
回りに誘起するように一連の気ばく装置を追加
配列しかつ駆動する工程と；および (i) 連続して配置した複数個の気ばく装置による
いくつかの逆方向の流動ベクトルおよび前方流
動ベクトルを組み合わせることによつて全体と
して閉じた流路を形成するように該一連の追加
気ばく装置および該第一のおよび第二の複数個
の気ばく装置を配置する工程を含む請求の範囲
第９項記載の方法。 １３ (j) 複数個のプロペラ型気ばく装置による
少なくとも第二の組を設置する工程と、 (k) 該気ばく装置の第二の組により、第一の全体
としての閉じた流路に隣接した別個の定領域内
の水中に少なくとも第二の全体としての閉じた
流路を形成するために複数の工程(a)，(b)，(c)，
(d)，(e)，(h)および(i)を行う工程を含む請求の範
囲第１２項記載の方法。 １４ (l) 複数個のプロペラ型気ばく装置からな
る別の組を追加設置する工程と、 (m) 複数個の気ばく装置による該追加組によつ
て、第一の閉鎖領域内の全体的流路内で追加閉
鎖領域内の全体的流路を形成するために複数工
程(a)，(b)，(c)，(d)，(e)，(h)および(i)を実施する
工程を含む請求の範囲第１２項記載の方法。 １５ (n) 該追加閉鎖領域内の全体的な流路の
中央に流れのない流動領域を形成させないよう
にするために該追加の複数個の気ばく装置の少
なくとも一つを、別の閉鎖領域内の全体的流路
と整列する方向からはずして追加閉鎖領域内の
全体的な流路の中心に向けて配置し、伴流路を
形成する工程を含む請求の範囲第１４項記載の
方法。 １６ (o) 該閉鎖領域内の全体的な流路の中央
に流れのない流動領域を形成させないようにす
るために、該一連の気ばく装置内の少なくとも
一つの気ばく装置を、閉鎖領域内の全体的流路
と整列する方向からはずして閉鎖領域内の全体
的な流路の中心に向けて配置し、伴流路を形成
する工程を含む請求の範囲第１２項記載の方
法。 技術分野 本発明は、ばつ気による水処理に広く関するも
のである。水のばつ気処理は、酸化池内の汚水を
処理するためおよび湖水の如き天然水の品質を向
上させるため使用されてきている。 背景技術 ばつ気される酸化池に対する大多数の従来の設
計規準評価において、汚水の生物化学的酸素要求
量（BOD）を満足させることに、殆ど全部活動
の中心が集められてきている。すなわち、酸化池
に供給されるべきばつ気量もしくは酸素の量は、
汚度が光合成および空気のばつ気から利用できる
酸素を超える量によつて計算された。定領域によ
つて囲まれる水のばつ気中、懸濁液中に固形物を
保持するため汚水を撹拌することは最近まで無視
されていた。 水および下水プラント（WATER AND
SEWAGE WORKS）の82〜83頁にSam C.
WhiteおよびLinvil G.Richによる「1977汚水基
準−除去される可溶性基体関係に適合させるため
ばつ気される酸化池システムの計画法」と表題さ
れた論文において、撹拌がばつ気される酸化池に
対する設計パラメーターとして含まれていた。 汚水処理ばつ気システムには、通常、拡散され
た空気気ばく装置もしくは機械的気ばく装置のい
ずれかが利用される。拡散された空気タイプの気
ばく装置は、水中に浸漬された強制拡散機を経て
水中に空気又は純粋な酸素を導入する。機械的タ
イプの気ばく装置は、大気からの空気が水中に溶
解するのを促進するために水を撹拌する。これら
の通常の気ばく装置は、処理される水中に一定量
の酸素を導入することの観点から主に設計されて
いる。水の撹拌および酸素の導入は、計画標準に
はなかつたので、通常の従来の気ばく装置システ
ムは撹拌能力は十分でない。例えば、家畜等によ
る汚水を処理するための１エーカーのばつ気池に
おいて、該池は10フイートの深さ、３：１側壁傾
斜および432000ft3の容積を有するが、通常の気
ばく装置を作る手法は、表面積の約200〜400馬力
の能力もしくは拡散される空気系に対し1000馬力
以上を要求する。かかる強力系は池が満足する酸
素要求量の４倍を与えるが、一方、この系は池全
体にわたつて毎秒0.5フイートの洗流速度を確保
するため池の完全な撹拌は多分引きおこさない。 機械的な表面気ばく装置は、又分離しそして通
常衝突する混合ベクトルを有する点で更に問題が
ある。すなわち、気ばく装置からの力のベクトル
は一般には支配できないか又は操作できずそして
それ故接近して間隔をおかれた複数の気ばく装置
を用いると、混合ベクトルは消失する傾向にあ
る。 大抵の通常の気ばく装置系に関する他の問題
は、該系の酸素移動が、汚水を適当に撹拌できな
い故に実際制限されることである。大抵の通常の
気ばく装置系は非常に制限された中心部だけに影
響を与えがちであり、すなわち、通常の気ばく装
置は、撹拌のための装置の無能力の故に複数個の
装置それ自身の近くで高溶解の酸素濃度を引き起
こす。それ故、かかる通常のシステムは、酸素の
移動を促進する飽和下にある代わりに酸素過飽和
の条件を引き起こす。多くの通常の気ばく装置
が、小タンク内で試験されそして溶存酸素零にお
ける試験用の測定される酸素移動速度が、比較の
ための基準として報告される。しかし、この基準
は、適用分野において正確ではない。何故なら
ば、適用分野において、溶存酸素はより多量必要
とされるからである。取り付け分野において、通
常の装置はすぐ近くの地域を過ばつ気する傾向に
ありそして、これによつてそれ自身に反して有効
に作動しがちである。溶存酸素は、遠隔地域に有
効に達しない。 他の問題が又、処理される汚水を適当に混合さ
れるべき従来技術のばつ気システムの失敗に起因
して生じている。適当な混合がない場合、例え
ば、0.5fps水平速度が達せられない場合、ばつ気
される酸化池は、水力学的な短絡現象および／又
はスラツジ状固形物の形成という不利な状態が生
じる。撹拌されていない酸化池に汚水を導入する
と、一定割合の汚水は、十分な処理のための他の
酸化池の内容物との双互作用を行うための十分な
時間がなくて直接出口に移動する。もしも池が完
全によどんでおれば、流入速度効果もしくはモー
メントは、かかる“短絡”流を起こしそしてこの
問題は熱的層状効果によつて激化されている。酸
化池の撹拌下、セルは任意の池の類似の好気性−
嫌気性領域に発達する。撹拌されていない酸化池
において見出される嫌気性スラツジ沈殿物は、
H2Sおよび／又はNH3ガスの如き有害な臭気を
生成する。 これらのガスは、水中に酸化性有機物質（すな
わち、BOD）の高い濃度をもたらす。最後に、
CH4およびN2を伴うこれらのガスの発生は、固
形物が浮遊するのに寄与しそしてそれらが酸化池
又はセルの出口へ噴き出す傾向に寄与する。この
物質の集合体は連続処理室に搬送されるか又は最
終流出物として排出される。 酸化池内に沈積したスラツジ沈積物は、コント
ロールしきれなかつた物と見なされねばならな
い。温度が許す場合嫌気性消化がおこり、その結
果、作業は周期的になる。BOD濃度における流
出懸濁状固形物がかかる要因の機能体となる場
合、システムはその操作制御が有効になされ得な
い。かかるシステムは、今日発令されている特性
基準に合致させるために要求される程度の作業を
確実に保証できない。 本発明に係る方法は、水のばつ気および有効な
動力レベルでばつ気された水を撹拌させることの
双方により通常のシステムの上記欠点を克服する
ものである。 発明の簡単な要約 本発明は、水の処理方法に関する。この方法は
以下の複数工程： 夫々両端部を有する中空管と、該両端部間に延
びる長手軸線と、該両端部の一方端に近接したプ
ロペラとを有する、複数個のプロペラ型の気ばく
装置を具備した気ばく装置により定領域内の水を
ばつ気する工程と； 該プロペラおよびそれに近接する管端部を該水
の上表面下方に配置しかつ各ばつ気装置の長手軸
線を水平線より下向きの或る角度に配置して、各
気ばく装置を定領域の水内に設置する工程と； 各気ばく装置の回りに個々の循環流動パターン
を形成するために複数個の気ばく装置を駆動させ
る工程と； 隣接した気ばく装置によつて形成される個々の
複数個の流動パターンが互いに組み合わさつてよ
り一層大きな閉鎖領域内における全体的な流動パ
ターンを形成するように複数の気ばく装置を配列
して水を撹拌する工程と； １馬力当たり１ポンド以上の割合で酸素をプロ
ペラーに近接する領域の水内に管を介して噴射す
る工程と； 該複数個の気ばく装置の複数個のプロペラを回
転させることによつて平均線速度でもつて横断面
を横切る水平方向に向う該閉鎖領域内の全体的流
動パターンに少なくとも毎秒0.25フイートの流動
を誘起せしめる工程 を含んでなる。 好ましい態様において、本発明方法は１馬力一
時間当たり酸素2.0ポンド以上の割合で酸素を噴
射する工程；および定領域内の水中における水
1000ft3当たり0.1馬力未満で閉鎖領域内の水中の
複数の気ばく装置のプロペラを駆動させることに
よつて毎秒0.5フイート以上の線速度で定領域内
の全体的流動パターンを誘起することの複数工程
を含んでいる。上記低馬力の割合での酸素の噴射
および流動パターンの誘起は廃水の能率的処理を
もたらしそして流出水の有効減少は生物学的酸素
要求量（BOD）である。廃水の能率的処理は、
定格の実効出力で懸濁液中の固形物を維持するた
めの流動パターンを誘起することおよび酸素の噴
射することの双方の能力に依存することが信じら
れている。 定領域内の水内の全体的流動パターンが、複数
の隣接した気ばく装置による複数の循環流パター
ンを共に組み合わせることによつて達成される。
一つの態様において、複数の気ばく装置よりなる
単一の一続き又は複数の気ばく装置よりなる組が
単一の閉鎖領域内の全体的な流路内に配列され
る。他の態様において、複数の気ばく装置よりな
る第二の組が、定領域水内の第二の閉鎖流動パタ
ーンを形成するために第一の組に近接して配列さ
れる。他の態様において、複数の気ばく装置より
なる第二の組は、複数の気ばく装置の第一の組に
よつて形成される閉鎖領域の流動パターン内に閉
鎖流動パターンを形成する。全体的流動パターン
の中心部内に流れのない流域を防止するため、一
もしくはそれ以上の気ばく装置が、全体的流動パ
ターンから、全体的流動パターンの中心部に向つ
て配列されうる。一もしくはそれ以上の気ばく装
置のこの配置により、流れのない流域を避けるた
めの伴流パターンが形成される。 制御された速度で酸素を噴射することおよび廃
水の流れおよび流動パターンを同時に制御するこ
とにより、制御されかつ能率的廃水処理システム
が保持されうる。懸濁された固形物が種々の酸化
池内で均等化しそして流出水は一連のシステムに
より酸化池を適当に制御された状態で撹拌して操
作される。 液体を流通状態に保持しながら適当な固形物を
季節ごとに制御される排出物の形状を与えうる。
気ばく装置および乱流（撹拌）によりこの方策を
遂行するために、気温が低下するに応じ冬の間
は、ばつ気は次第に少なくなる。このことは妥当
である。というのは、酸素要求量の行使割合は温
度につれて衰えそして酸素移動効率は溶存酸素の
飽和値が増大するにつれて改善されるので少ない
酸素が要求されるからである。 この工程の別の有利な点は、固形物が懸濁液か
ら優先的に沈殿せしめられることでありそして酸
化池が、冬の操作中固形物の貯蔵および保持を本
質的に与えることである。次いで、固形物は、冬
の期間中緩慢な消化に対し薄い好気性スラツジの
ブランケツトとして蓄積する。上記した如く、ば
つ気のレベルは冬の間は下がるが、このとき酸化
池の表面は大気に対し少なくとも部分的に開放状
態にあるか又は少なくとも好気条件が水量全体に
わたつていなければならない。好気条件のもとで
長い時間、保持されるスラツジ層は分解を受ける
ことおよび棄て去られることが期待されうる。雨
水の流入が起こりそして流れのレベルが高くなり
酸化池が再たび形成されると、流れに比例した固
形物の放出を用意しながら、ばつ気および乱流状
態の程度が固形物を再懸濁させそして処理を増加
させるために早期にかつ徐々に復帰される。この
ようにして、本発明を用いることによつて、廃水
処理を１年中制御できるシステムが、有効出力レ
ベルで達成されうる。 本発明を特徴づける新規な特徴および種々の有
利な点は、添付の請求の範囲に指摘されておりそ
してこれの一部をなしている。しかし、本発明、
本発明の有利な点およびその使用によつて得られ
る物を更により良く理解するために、本発明の好
ましい態様が例示されかつ前述されている、本発
明の一部を形成する図面および相伴う記述が参照
されるべきである。
間に延びる長手軸線と、該両端部の一方端に近
接したプロペラとを有する複数個のプロペラ型
気ばく装置を具備した気ばく装置により定領域
内の水をばつ気する工程と； (b) 該プロペラおよびそれに近接する管端部を該
水の上表面下方に配置しかつ各ばつ気装置の長
手軸線を水平線より下向きの或る角度に配置し
て各気ばく装置を定領域の水内に設置する工程
と； (c) 各気ばく装置の回りに個々の循環流動パター
ンを形成するために複数個の気ばく装置を駆動
させる工程と； (d) 隣接した気ばく装置によつて形成される個々
の流動パターンを相互にリンクして全体として
より一層大きな閉じた流動パターンを形成する
位置に複数の気ばく装置を配置して水を撹拌す
る工程と； (e) １馬力当たり１ポンド以上の割合で酸素をプ
ロペラに近接する領域の水内に管を介して噴射
する工程と； (f) 該複数個の気ばく装置の複数個のプロペラを
回転させることによつて平均線速度でもつて横
断面を横切る水平方向に向かう該閉鎖領域内の
全体的流動パターンに、少なくとも毎秒0.25フ
イートの流動を誘起せしめる工程 を含んでなるプロペラ型気ばく装置により境界に
よつて囲まれた水を処理する方法。 ２ 前記工程(e)が１馬力当たり2.0ポンド以上の
割合で酸素を噴射することを含み、更に上記工程
(f)が毎秒0.5フイート以上の線速度で該閉鎖領域
内における全体的流路を誘起せしめる工程を含む
請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記工程(f)が、定領域内の水中にある該複数
個の気ばく装置のプロペラを、該定領域内の水中
の水1000ft3当たり0.5馬力未満で駆動させること
によつて該閉鎖領域内における全体的流動パター
ンを誘起することを含む、請求の範囲第１項又は
第２項記載の方法。 ４ 前記工程(f)が、定領域内の水中にある該複数
個の気ばく装置のプロペラを、該定領域内の水中
の水1000ft3当たり0.1馬力未満で駆動させること
によつて該閉鎖領域内における全体的流動パター
ンを誘起することを含む、請求の範囲第３項記載
の方法。 ５ 前記工程(f)が、該定領域内の水中で該線速度
を少なくとも10フイートの深さまで維持すること
を含む、請求の範囲第１項又は第２項記載の方
法。 ６ 前記工程(b)が、水平線に対し上記長手軸線が
12度および25度の或る角度をなすようにして各気
ばく装置を設置したことを含む、請求の範囲第１
項又は第２項記載の方法。 ７ 前記角度が、水平線に関しほぼ22度に設定さ
れている請求の範囲第６項記載の方法。 ８ 前記工程(d)が、複数の全体としてより一層大
きな閉じた流動パターンを形成するように該複数
個の気ばく装置を配列することを含む、請求の範
囲第１項記載の方法。 ９ (a) 夫々両端部を有する中空管と、該両端部
間に延びる長手軸線と、該両端部の一方端に近
接したプロペラとを具備し、かつ該プロペラに
近接した管の該一方端が水中に空気を噴射する
ための手段を含む複数個のプロペラ型被駆動回
転気ばく装置により定領域水をばつ気する工程
と； (b) 該プロペラおよびそれに近接する管端部を該
水の上表面以下に配置しかつ各ばつ気装置の長
手軸線が水平面以下の角度にあるようにして、
各気ばく装置を定領域水内に設置する工程と； (c) 第一の気ばく装置のプロペラの前進方向に向
かう前方水平流動ベクトルと、該プロペラの後
方の領域から該第一の気ばく装置のプロペラに
向かう逆方向の水平流動ベクトルと、前方およ
び逆方向の流動ベクトルをつなぐ拡散水平方向
流動場とを有する第一の流体流路を該第一の気
ばく装置の回りに誘起するように該第一の気ば
く装置を配列しかつ駆動する工程と； (d) 第二の気ばく装置のプロペラの前進方向に向
かう前方水平流動ベクトルと、該プロペラの後
方の領域から該第二の気ばく装置のプロペラに
向かう方向と逆方向に向かう水平流動ベクトル
と、該第二の流体流路の前方および逆方向の流
動ベクトルにつながる拡散水平方向流動場とを
有する第二の流体流路を該第二の気ばく装置の
回りに誘起するように該第二の気ばく装置を配
列しかつ駆動する工程と； (e) 該第二の気ばく装置による少なくともいくつ
かの逆方向の流動ベクトルが、該第一の気ばく
装置による少なくともいくつかの前方流動ベク
トルと組み合わさつて、ほぼ該第一および第二
の気ばく装置による前方流動ベクトルの方向に
流路全体を形成するように該第二の気ばく装置
に対し該第一の気ばく装置を配置する工程と； (f) 酸素を、該複数の気ばく装置の複数管を介し
て境界水内に１馬力当たり１ポンド以上の割合
で噴射する工程と； (g) 該複数個の気ばく装置の複数プロペラによ
り、断面を通過する水の全体的流路平均速度が
少なくとも毎秒0.25フイートで流れるように誘
起する工程とを含んでなるプロペラ型気ばく装
置により境界によつて囲まれた水を処理する方
法。 １０ 工程(f)が１馬力当たり2.5ポンド以上の割
合で酸素を噴射する工程を含み、更に工程(c)が毎
秒0.5フイート以上の線速度で該水の全体的流路
を誘起する工程を含む、請求の範囲第９項記載の
方法。 １１ 該定領域水中の該複数個の気ばく装置の複
数個のプロペラを、定領域水中の水1000ft3当た
り0.5馬力未満で駆動することにより、水の該全
体的流路を誘起することを含む、請求の範囲第１
０項記載の方法。 １２ (h) 関連する気ばく装置のプロペラの前進
方向に向かう前方水平流動ベクトルと、該プロ
ペラの後方の領域から該関連気ばく装置のプロ
ペラに向かう方向と逆方向に向かう水平流動ベ
クトルと、前述の前方および逆方向の流動ベク
トルにつながる拡散水平方向流動場とを有する
各々の該前述の流体流路を各々の気ばく装置の
回りに誘起するように一連の気ばく装置を追加
配列しかつ駆動する工程と；および (i) 連続して配置した複数個の気ばく装置による
いくつかの逆方向の流動ベクトルおよび前方流
動ベクトルを組み合わせることによつて全体と
して閉じた流路を形成するように該一連の追加
気ばく装置および該第一のおよび第二の複数個
の気ばく装置を配置する工程を含む請求の範囲
第９項記載の方法。 １３ (j) 複数個のプロペラ型気ばく装置による
少なくとも第二の組を設置する工程と、 (k) 該気ばく装置の第二の組により、第一の全体
としての閉じた流路に隣接した別個の定領域内
の水中に少なくとも第二の全体としての閉じた
流路を形成するために複数の工程(a)，(b)，(c)，
(d)，(e)，(h)および(i)を行う工程を含む請求の範
囲第１２項記載の方法。 １４ (l) 複数個のプロペラ型気ばく装置からな
る別の組を追加設置する工程と、 (m) 複数個の気ばく装置による該追加組によつ
て、第一の閉鎖領域内の全体的流路内で追加閉
鎖領域内の全体的流路を形成するために複数工
程(a)，(b)，(c)，(d)，(e)，(h)および(i)を実施する
工程を含む請求の範囲第１２項記載の方法。 １５ (n) 該追加閉鎖領域内の全体的な流路の
中央に流れのない流動領域を形成させないよう
にするために該追加の複数個の気ばく装置の少
なくとも一つを、別の閉鎖領域内の全体的流路
と整列する方向からはずして追加閉鎖領域内の
全体的な流路の中心に向けて配置し、伴流路を
形成する工程を含む請求の範囲第１４項記載の
方法。 １６ (o) 該閉鎖領域内の全体的な流路の中央
に流れのない流動領域を形成させないようにす
るために、該一連の気ばく装置内の少なくとも
一つの気ばく装置を、閉鎖領域内の全体的流路
と整列する方向からはずして閉鎖領域内の全体
的な流路の中心に向けて配置し、伴流路を形成
する工程を含む請求の範囲第１２項記載の方
法。 技術分野 本発明は、ばつ気による水処理に広く関するも
のである。水のばつ気処理は、酸化池内の汚水を
処理するためおよび湖水の如き天然水の品質を向
上させるため使用されてきている。 背景技術 ばつ気される酸化池に対する大多数の従来の設
計規準評価において、汚水の生物化学的酸素要求
量（BOD）を満足させることに、殆ど全部活動
の中心が集められてきている。すなわち、酸化池
に供給されるべきばつ気量もしくは酸素の量は、
汚度が光合成および空気のばつ気から利用できる
酸素を超える量によつて計算された。定領域によ
つて囲まれる水のばつ気中、懸濁液中に固形物を
保持するため汚水を撹拌することは最近まで無視
されていた。 水および下水プラント（WATER AND
SEWAGE WORKS）の82〜83頁にSam C.
WhiteおよびLinvil G.Richによる「1977汚水基
準−除去される可溶性基体関係に適合させるため
ばつ気される酸化池システムの計画法」と表題さ
れた論文において、撹拌がばつ気される酸化池に
対する設計パラメーターとして含まれていた。 汚水処理ばつ気システムには、通常、拡散され
た空気気ばく装置もしくは機械的気ばく装置のい
ずれかが利用される。拡散された空気タイプの気
ばく装置は、水中に浸漬された強制拡散機を経て
水中に空気又は純粋な酸素を導入する。機械的タ
イプの気ばく装置は、大気からの空気が水中に溶
解するのを促進するために水を撹拌する。これら
の通常の気ばく装置は、処理される水中に一定量
の酸素を導入することの観点から主に設計されて
いる。水の撹拌および酸素の導入は、計画標準に
はなかつたので、通常の従来の気ばく装置システ
ムは撹拌能力は十分でない。例えば、家畜等によ
る汚水を処理するための１エーカーのばつ気池に
おいて、該池は10フイートの深さ、３：１側壁傾
斜および432000ft3の容積を有するが、通常の気
ばく装置を作る手法は、表面積の約200〜400馬力
の能力もしくは拡散される空気系に対し1000馬力
以上を要求する。かかる強力系は池が満足する酸
素要求量の４倍を与えるが、一方、この系は池全
体にわたつて毎秒0.5フイートの洗流速度を確保
するため池の完全な撹拌は多分引きおこさない。 機械的な表面気ばく装置は、又分離しそして通
常衝突する混合ベクトルを有する点で更に問題が
ある。すなわち、気ばく装置からの力のベクトル
は一般には支配できないか又は操作できずそして
それ故接近して間隔をおかれた複数の気ばく装置
を用いると、混合ベクトルは消失する傾向にあ
る。 大抵の通常の気ばく装置系に関する他の問題
は、該系の酸素移動が、汚水を適当に撹拌できな
い故に実際制限されることである。大抵の通常の
気ばく装置系は非常に制限された中心部だけに影
響を与えがちであり、すなわち、通常の気ばく装
置は、撹拌のための装置の無能力の故に複数個の
装置それ自身の近くで高溶解の酸素濃度を引き起
こす。それ故、かかる通常のシステムは、酸素の
移動を促進する飽和下にある代わりに酸素過飽和
の条件を引き起こす。多くの通常の気ばく装置
が、小タンク内で試験されそして溶存酸素零にお
ける試験用の測定される酸素移動速度が、比較の
ための基準として報告される。しかし、この基準
は、適用分野において正確ではない。何故なら
ば、適用分野において、溶存酸素はより多量必要
とされるからである。取り付け分野において、通
常の装置はすぐ近くの地域を過ばつ気する傾向に
ありそして、これによつてそれ自身に反して有効
に作動しがちである。溶存酸素は、遠隔地域に有
効に達しない。 他の問題が又、処理される汚水を適当に混合さ
れるべき従来技術のばつ気システムの失敗に起因
して生じている。適当な混合がない場合、例え
ば、0.5fps水平速度が達せられない場合、ばつ気
される酸化池は、水力学的な短絡現象および／又
はスラツジ状固形物の形成という不利な状態が生
じる。撹拌されていない酸化池に汚水を導入する
と、一定割合の汚水は、十分な処理のための他の
酸化池の内容物との双互作用を行うための十分な
時間がなくて直接出口に移動する。もしも池が完
全によどんでおれば、流入速度効果もしくはモー
メントは、かかる“短絡”流を起こしそしてこの
問題は熱的層状効果によつて激化されている。酸
化池の撹拌下、セルは任意の池の類似の好気性−
嫌気性領域に発達する。撹拌されていない酸化池
において見出される嫌気性スラツジ沈殿物は、
H2Sおよび／又はNH3ガスの如き有害な臭気を
生成する。 これらのガスは、水中に酸化性有機物質（すな
わち、BOD）の高い濃度をもたらす。最後に、
CH4およびN2を伴うこれらのガスの発生は、固
形物が浮遊するのに寄与しそしてそれらが酸化池
又はセルの出口へ噴き出す傾向に寄与する。この
物質の集合体は連続処理室に搬送されるか又は最
終流出物として排出される。 酸化池内に沈積したスラツジ沈積物は、コント
ロールしきれなかつた物と見なされねばならな
い。温度が許す場合嫌気性消化がおこり、その結
果、作業は周期的になる。BOD濃度における流
出懸濁状固形物がかかる要因の機能体となる場
合、システムはその操作制御が有効になされ得な
い。かかるシステムは、今日発令されている特性
基準に合致させるために要求される程度の作業を
確実に保証できない。 本発明に係る方法は、水のばつ気および有効な
動力レベルでばつ気された水を撹拌させることの
双方により通常のシステムの上記欠点を克服する
ものである。 発明の簡単な要約 本発明は、水の処理方法に関する。この方法は
以下の複数工程： 夫々両端部を有する中空管と、該両端部間に延
びる長手軸線と、該両端部の一方端に近接したプ
ロペラとを有する、複数個のプロペラ型の気ばく
装置を具備した気ばく装置により定領域内の水を
ばつ気する工程と； 該プロペラおよびそれに近接する管端部を該水
の上表面下方に配置しかつ各ばつ気装置の長手軸
線を水平線より下向きの或る角度に配置して、各
気ばく装置を定領域の水内に設置する工程と； 各気ばく装置の回りに個々の循環流動パターン
を形成するために複数個の気ばく装置を駆動させ
る工程と； 隣接した気ばく装置によつて形成される個々の
複数個の流動パターンが互いに組み合わさつてよ
り一層大きな閉鎖領域内における全体的な流動パ
ターンを形成するように複数の気ばく装置を配列
して水を撹拌する工程と； １馬力当たり１ポンド以上の割合で酸素をプロ
ペラーに近接する領域の水内に管を介して噴射す
る工程と； 該複数個の気ばく装置の複数個のプロペラを回
転させることによつて平均線速度でもつて横断面
を横切る水平方向に向う該閉鎖領域内の全体的流
動パターンに少なくとも毎秒0.25フイートの流動
を誘起せしめる工程 を含んでなる。 好ましい態様において、本発明方法は１馬力一
時間当たり酸素2.0ポンド以上の割合で酸素を噴
射する工程；および定領域内の水中における水
1000ft3当たり0.1馬力未満で閉鎖領域内の水中の
複数の気ばく装置のプロペラを駆動させることに
よつて毎秒0.5フイート以上の線速度で定領域内
の全体的流動パターンを誘起することの複数工程
を含んでいる。上記低馬力の割合での酸素の噴射
および流動パターンの誘起は廃水の能率的処理を
もたらしそして流出水の有効減少は生物学的酸素
要求量（BOD）である。廃水の能率的処理は、
定格の実効出力で懸濁液中の固形物を維持するた
めの流動パターンを誘起することおよび酸素の噴
射することの双方の能力に依存することが信じら
れている。 定領域内の水内の全体的流動パターンが、複数
の隣接した気ばく装置による複数の循環流パター
ンを共に組み合わせることによつて達成される。
一つの態様において、複数の気ばく装置よりなる
単一の一続き又は複数の気ばく装置よりなる組が
単一の閉鎖領域内の全体的な流路内に配列され
る。他の態様において、複数の気ばく装置よりな
る第二の組が、定領域水内の第二の閉鎖流動パタ
ーンを形成するために第一の組に近接して配列さ
れる。他の態様において、複数の気ばく装置より
なる第二の組は、複数の気ばく装置の第一の組に
よつて形成される閉鎖領域の流動パターン内に閉
鎖流動パターンを形成する。全体的流動パターン
の中心部内に流れのない流域を防止するため、一
もしくはそれ以上の気ばく装置が、全体的流動パ
ターンから、全体的流動パターンの中心部に向つ
て配列されうる。一もしくはそれ以上の気ばく装
置のこの配置により、流れのない流域を避けるた
めの伴流パターンが形成される。 制御された速度で酸素を噴射することおよび廃
水の流れおよび流動パターンを同時に制御するこ
とにより、制御されかつ能率的廃水処理システム
が保持されうる。懸濁された固形物が種々の酸化
池内で均等化しそして流出水は一連のシステムに
より酸化池を適当に制御された状態で撹拌して操
作される。 液体を流通状態に保持しながら適当な固形物を
季節ごとに制御される排出物の形状を与えうる。
気ばく装置および乱流（撹拌）によりこの方策を
遂行するために、気温が低下するに応じ冬の間
は、ばつ気は次第に少なくなる。このことは妥当
である。というのは、酸素要求量の行使割合は温
度につれて衰えそして酸素移動効率は溶存酸素の
飽和値が増大するにつれて改善されるので少ない
酸素が要求されるからである。 この工程の別の有利な点は、固形物が懸濁液か
ら優先的に沈殿せしめられることでありそして酸
化池が、冬の操作中固形物の貯蔵および保持を本
質的に与えることである。次いで、固形物は、冬
の期間中緩慢な消化に対し薄い好気性スラツジの
ブランケツトとして蓄積する。上記した如く、ば
つ気のレベルは冬の間は下がるが、このとき酸化
池の表面は大気に対し少なくとも部分的に開放状
態にあるか又は少なくとも好気条件が水量全体に
わたつていなければならない。好気条件のもとで
長い時間、保持されるスラツジ層は分解を受ける
ことおよび棄て去られることが期待されうる。雨
水の流入が起こりそして流れのレベルが高くなり
酸化池が再たび形成されると、流れに比例した固
形物の放出を用意しながら、ばつ気および乱流状
態の程度が固形物を再懸濁させそして処理を増加
させるために早期にかつ徐々に復帰される。この
ようにして、本発明を用いることによつて、廃水
処理を１年中制御できるシステムが、有効出力レ
ベルで達成されうる。 本発明を特徴づける新規な特徴および種々の有
利な点は、添付の請求の範囲に指摘されておりそ
してこれの一部をなしている。しかし、本発明、
本発明の有利な点およびその使用によつて得られ
る物を更により良く理解するために、本発明の好
ましい態様が例示されかつ前述されている、本発
明の一部を形成する図面および相伴う記述が参照
されるべきである。
第１図は、本発明方法に使用される単一のプロ
ペラタイプの気ばく装置を表わす側面図であり；
第２ａ図は、境界によつて囲まれた水内の多くの
プロペラタイプの気ばく装置の特別な配置および
該複数気ばく装置によつて誘起される全体的な流
路を模式的に示す平面図であり；第２ｂ図は、異
なつた境界によつて囲まれた水内の複数のプロペ
ラタイプの気ばく装置を示す第２ａ図に似た平面
図であり；第３ａ図は、第２ａ図に示される境界
によつて囲まれた水内の種々の位置で測定された
速度を示す図表であり；第３ｂ図は、第２ｂ図に
示される境界によつて囲まれた水内の種々の位置
で測定された速度を示す図表であり；第４図は、
複数のプロペラタイプの気ばく装置によつて誘起
された個々の水平方向の循環流動パターンおよび
本発明方法による近接した循環流動パターンの組
合わせを図解的に示す平面図であり；第５図は、
複数のプロペラタイプの気ばく装置の他の配列お
よび生じた近接の全体的流路を図解的に示す平面
図であり；第６図は、巡回する全体的な路内の伴
流路が多くの気ばく装置を全体的な流路からはず
れて配置することによつて形成される該巡回する
全体的な路内に、複数のプロペラタイプの気ばく
装置の配列を示す図解的平面図であり、第７図
は、単一の全体的流路内で多くの気ばく装置が伴
流路を形成するため全体的流路からはずれて配置
される該単一の全体的流路内の複数のプロペラタ
イプの気ばく装置の配置を図解的に示す平面図で
ある。
ペラタイプの気ばく装置を表わす側面図であり；
第２ａ図は、境界によつて囲まれた水内の多くの
プロペラタイプの気ばく装置の特別な配置および
該複数気ばく装置によつて誘起される全体的な流
路を模式的に示す平面図であり；第２ｂ図は、異
なつた境界によつて囲まれた水内の複数のプロペ
ラタイプの気ばく装置を示す第２ａ図に似た平面
図であり；第３ａ図は、第２ａ図に示される境界
によつて囲まれた水内の種々の位置で測定された
速度を示す図表であり；第３ｂ図は、第２ｂ図に
示される境界によつて囲まれた水内の種々の位置
で測定された速度を示す図表であり；第４図は、
複数のプロペラタイプの気ばく装置によつて誘起
された個々の水平方向の循環流動パターンおよび
本発明方法による近接した循環流動パターンの組
合わせを図解的に示す平面図であり；第５図は、
複数のプロペラタイプの気ばく装置の他の配列お
よび生じた近接の全体的流路を図解的に示す平面
図であり；第６図は、巡回する全体的な路内の伴
流路が多くの気ばく装置を全体的な流路からはず
れて配置することによつて形成される該巡回する
全体的な路内に、複数のプロペラタイプの気ばく
装置の配列を示す図解的平面図であり、第７図
は、単一の全体的流路内で多くの気ばく装置が伴
流路を形成するため全体的流路からはずれて配置
される該単一の全体的流路内の複数のプロペラタ
イプの気ばく装置の配置を図解的に示す平面図で
ある。
図面に関連し、本発明方法において使用される
プロペラー型気ばく装置が第１図に図示されてい
る。気ばく装置１０は液体１２、好ましくは水又
は汚水中に配置されて示される。気ばく装置１０
は、外側管状ハウジング１４および外側管状ハウ
ジング１４内に回転可能に設けられた内側管１６
を有する。内側管１６は、管状ハウジング１４内
で液体１２の最高表面の上方位置まで延びており
そしてモーターハウジング１８内に設けたモータ
ーに駆動されるように連結している。内側管１６
は、空気を管１６の内部に導入するため、液体１
２の最高位置の上方に管の上方端部に少なくとも
一つの穴を有する。内側管１６は、管状ハウジン
グ１４の低端部の下方に外方向に延びておりそし
てそれに対し固定して取りつけられたプロペラ２
０を有する。拡散管２２はまた、内側管１６に取
り付けられそして内側管１６の内空部と連通する
内空部を有する。 内側管１６がモーターによつて回転せられる
と、プロペラ２０もまた回転する。プロペラ２０
が回転すると、プロペラは液体１２内に方向性の
ある、乱流場を形成する。プロペラのこの下向の
流れによつて引き起こされた減圧域は、空気を中
空管１６の下方に吸い込み又は引つぱりそして空
気を気泡２４として、拡散管２２の開口端を経て
液体に導入する。しかる後、気泡２４はプロペラ
によつて引きおこされた乱流によつて分散され
る。このような方法で、プロペラ型ばつ気装置
は、撹拌しながらばつ気する。後に詳述する如
く、気ばく装置１０は、全定領域内の水を含む均
一混合パターンに付加的に寄与するように取り付
けられた気ばく装置１０により一方向性のある流
れを与えるように設けることができる。それ故液
体流は方向づけられそして循環形成は処理される
水の全容量内で好ましい速度ベクトルを確保する
ため発展させうる。 内側管１６は線２６によつて示される長手方向
の軸線を有する。気ばく装置１０はプラツトホー
ム又はブーム２８によつて液体１２内に支持され
ている。気ばく装置１０は、ブラケツト３０によ
る如き通常の方法でプラツトホーム２８に取り付
けられている。気ばく装置は、長手方向の軸線２
６が、水平面と15と25度の間の角度を形成するよ
うに液体１２中に支持されている。好ましくは角
度が22度に設定される。この方法において、プロ
ペラを回転させることによつて引き起こされる撹
拌エネルギーは、通常のタービン気ばく装置に典
型的面積よりもより広い面積にわたつて循環と流
れを促進する。もしも角度が25度を超えて増加す
ると、その結果管１４はより垂直となり、ある程
度高い酸素移動が、撹拌を犠牲にして得られる。
角度が水平面に対し15度未満に減少せられると、
酸素移動を犠牲にして撹拌が増加する。傾き角度
に対しては、15ないし25度の範囲が、混合および
ばつ気の最適な歩み寄りの範囲であること並びに
22度の傾き角が好ましいことが見出された。 本発明方法は、全般的な汚水処理プロセスの一
部として使用されるばつ気酸化池もしくは池にお
いて主として採用せられる。ばつ気される酸化池
のシステムは、撹拌の三つの異つた度合に対して
設計されうる。撹拌の度合は、水中の汚染度又は
要求されるBODによつて一般に決定される。比
較的に希薄な家畜の廃棄物が導入される大部分の
汚水処理池に対し、殆ど一年中酸素要求量を満足
させるのに必要な動力は、懸濁中に固型物を維持
するために要求されるものよりも著しく小さい。
最低の入力であつても汚水中のBODを満足させ
るのに十分な酸素が送られねばならない。ばつ気
した結果１池あたり0.7ないし1.4ポンドの酸素を
送るのが典型的である。中程度の入力が、特定量
の酸素を単に供給することに加え更に酸化池内に
均一な酸素の分散に対し供給されねばならない。
それ故、酸素を単に導入するのに必要とされる動
力以上の別の動力が、必要とされその結果、最少
循環効果が得られ酸化池内にわたつて均一な酸素
の分散を確保される。しかし、かかる中程度にお
いては、十分な乱流は懸濁液中に固形物を保持し
得ない。合理的に必要とされる入力の最高レベル
は、酸素の分散並びに毎秒0.4ないし0.5フイート
（fps）の如き最少流出速度を与える。従来技術の
ばつ気システムは、かかる流速を達成するため、
すくなくとも水の0.5hp／10003および高い動力量
を必要とする。 本発明の方法は、廃水に適当な酸素量の導入お
よび有効な動力レベルでのばつ気される廃水の撹
拌の双方を成就するものである。本発明は多様の
水汚染条件のもとで、有効な動力レベルにて酸素
の導入および撹拌速度の調整又は制御を可能とす
る。本発明方法は、複数のプロペラ型の気ばく装
置を提供する工程を含んでなり、ここにおいて各
気ばく装置は、相対する端部に中空管を有しそし
て端部間内で延びている長手方向の軸線および両
端部の一方に隣接してプロペラを有する。気ばく
装置１０は、本発明方法に特に好ましい。複数の
気ばく装置が、プロペラおよび水の最高表面の下
方にプロペラに隣接した管端部並びに水平面下に
一定角度で配設された各気ばく装置の長手方向の
軸線を有して、池や酸化池の如き境界によつて囲
まれた水中に取りつけられる。水は、個々の循環
流パターンが各々の気ばく装置の回りに形成され
かつ個々の流動パターンがより一層大きな閉鎖領
域内における全体的な流動パターンを形成するた
めに互いに組合さるように気ばく装置を配列しか
つ駆動させることによつて、撹拌される。すなわ
ち、気ばく装置は、該装置のプロペラが水中に周
囲空気を噴射するため十分高速度で駆動される場
合、個々の流動パターンが各気ばく装置の回りに
形成されかつより一層大きな閉鎖領域内における
全体的な流動パターンを形成するため共に組合さ
るように、そのように配列される。 個々の流動パターンおよび隣接した個々の流動
パターンの組合せの状態が第４図に例示される。
複数の気ばく装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃが第４
図に図解的に例示される。水の水平方向の流れを
示す複数の水平流動ベクトルは、各気ばく装置１
０ａ，１０ｂおよび１０ｃの囲りで流動している
ことを示す。複数の前方向の水平流動ベクトル３
２は、気ばく装置１０ａのプロペラの前方で流体
の水平流れを示す。複数のベクトル３４の逆方向
の水平流は、プロペラの後方の領域からオペレー
ター１０のプロペラに向つて引き込まれる流体の
水平流を示す。水平流動ベクトル３６は、複数の
ベクトル３２によつて示される前進流から後方に
曲りかつ逆方向のベクトル３４によつて示される
流れと相互につながれるか該流れの一部を形成す
る流体の水平方向の拡散流を示す。 第４図に見られる如く、複数の気ばく装置１０
ａ，１０ｂおよび１０ｃは複数の気ばく装置の一
つの逆方向の複数流れベクトル３４によつて示さ
れる少なくともいくつかの流れが隣接した気ばく
装置による複数の前方流ベクトル３２の内の少な
くともいくつかのベクトルとつながるように、互
いに配列されている。このような方法で、全体的
な水平流が、前進流ベクトル３２の全体的方向に
形成される。 第２ａ図および第２ｂ図は、本発明の研究がな
された一対の水処理酸化池内に複数のプラツトホ
ームもしくはバルーム上支持された複数のプロペ
ラタイプの気ばく装置が示される。流れベクトル
又は矢印４０，３８は、廃水の閉鎖領域内におけ
る全体的な水平流動パターン又は流路が示され
る。複数の気ばく装置１０がなす外側の組又は外
側の円は、ベクトル３８によつて示される全体的
な流動パターンを形成する。ベクトル４０によつ
て示される全体的な流動パターンが、気ばく装置
１０がなす内側の組又は内側の円によつて形成さ
れる。複数のベクトル４０によつて示される全体
的な流動パターンは、複数ベクトル３８によつて
示される全体的流動パターン内で循環する。 第２ａ図および第２ｂ図は、本発明方法が利用
される廃水処理プラントの一部を形成する２個の
酸化池もしくは池の平面図を図解的に表わしたも
のである。水処理プラントは又、第一次沈降装
置、荒引きフイルターおよび続いて四個の池を有
する池又は酸化池による清澄化体を含み、そして
４個の池の第２ａおよび第２ｂはそれぞれ池のシ
ステムの第一および第二の複数池をそれぞれ例示
する。これらの第一の２個の池は、１エーカーの
約3/4の表面積および約275000ft3の水容量を有す
る。複数の池は幅が約175フイートで長さは190フ
イートである。 第２ａ図に示される池は、全動力36hpを有し
て取り付けられた複数の気ばく装置１０を有す
る。第２ｂ図によつて示される池は、20hpの合
同した動力を有して取り付けられた複数の気ばく
装置１０を有する。ブーム２８は、各池の各々の
側の約中央から内方向に延びている。外側の各気
ばく装置は、それぞれの側壁から約30フイート離
れて配設されておりそして内側の各気ばく装置
は、それぞれの側壁から約60フイート離れて配設
されている。 第３ａ図は、SEおよびNW間を通過する195フ
イートの長さ線に沿つた第２ａ図中に示される池
の縦断面図である。第３ｂ図は、第２ｂ図に示さ
れる池内でSWからNEを通過する195フイートの
長さの線に沿つた同様の縦断面図である。第３ａ
図および第３ｂ図は、気ばく装置１０が矢印３
８，４０によつて示される全体的な流動パターン
を形成するために操作している際、断面に沿つ
て、複数の池内で種々の深さで測定された１秒当
たりのフイート（fps）で表わされた速度の測定
値を表わす。第３ａ図において測定された速度
は、第一の池の断面で全体の水平方向での平均線
速度0.77fpsとなりそして第３ｂ図において測定
された速度は、第二の池の断面で全体的水平方向
での平均線速度0.58fpsとなる。池のこれらの測
定された平均速度は又、複数池内の閉鎖領域内に
おける全体的な流動パターンの平均速度でもあ
る。合計36hpが第一の池において用いられ、そ
して第一の池は約275000ft3を溶積を有し、水
1000ft3当たり0.13hpを用いて、池の平均速度
0.77fpsを得る。第二の池は又、約275000ft3の溶
積を有しそして、水1000ft3当たり0.07hpを用い
て、第二の池の平均速度0.58fpsを得る。第二の
池において用いられる20hpは、完全懸濁液中の
固形物を維持するための十分な速度であつた。 ５馬力のプロペラ型の気ばく装置を用いかつ気
ばく装置を水平下約22度で設置すると、懸濁液中
に固形物を維持するのに十分な水平方向の流れ
は、少なくとも60フイート前方に拡がりそして拡
散流場は約60フイートの巾で形成される。２馬力
のプロペラタイプの気ばく装置を使用しかつ水平
面下約22度未満の角度で配設した場合、懸濁液中
の固形物を維持するのに十分な水平前方流動場は
約30ないし40フイートの巾を有する。 平均速度0.50fpsは、廃水処理能力内で、懸濁
液中の固形物を維持するのに十分であることは一
般に認められている。池系にたまつている増加
BODの故に、第一の池内で用いられる高動力が
用いられる。上述の如く、第２ａ図および２ｂ図
に示される如き池内で達成される池の平均速度
は、懸濁液中の固形物を全て保持した。固形物が
部分的のみ懸濁されうるような低流速を用いるこ
とは、本発明の概念の範囲内でもある。しかし、
本発明は、廃水を混合するために0.25fps以上の
池の平均速度を意図している。好ましい態様にお
いて、0.5fps以上の池の平均速度が用いられる。
0.5fps以上の池の平均速度は、完全懸濁液中の固
形物を維持するのに十分である。 第２ａ図および第２ｂ図によつて図示される池
において、１馬力当たり酸素の2.0ポンド以上の
速度で酸素が噴射された。本発明方法は、１馬力
当たり少なくとも酸素１ポンドの割合で好ましく
は１馬力当たり酸素２ポンド以上の割合で酸素を
噴射することが意図されている。本発明方法にお
いて、第１図に示される如きプロペラー型の気ば
く装置を用いて、１馬力当たり酸素３ポンドを超
える割合で酸素の噴射が得られ得る。 いくつかの通常の気ばく装置が、上記割合で酸
素を噴射する能力を請求の範囲内のものとしてい
るが、出願人は、本発明方法に従つた酸素の噴射
および流速の誘導の双方を組み合わせることので
きる他の気ばく装置を知り得ない。 第２ａ図および第２ｂ図は、本発明方法に従つ
た全体的流動パターンの一つの形を示している。
全体的流動パターンは、ベクトル４０によつて示
される閉鎖的領域内の全体的流動パターンを含ん
でおり、該パターンはベクトル３８によつて示さ
れる閉鎖的領域内の全体的流動パターン内で流れ
る。第５図は、別の全体的水の流動パターンを示
しており、ここにおいては気ばく装置のなす２つ
の組が、互いに並んで又は隣接して一対の閉鎖領
域内の全体的流動パターン又は流路を形成するた
めに用いられている。隣接した閉鎖領域内の全体
的流路が、複数の水平流動ベクトル４４，４６に
よつて示されている。 第６図は、第２ａ図および第２ｂ図において示
される流動パターンシステムに似た全体的な流動
パターンシステムを示すが、このシステムにおい
ては外側の閉鎖領域内の全体的流路が水平方向の
流れベクトル５０によつて示される。内側の閉鎖
領域の全体的流路が水平方向の流動ベクトル５２
によつて示される。ベクトル５０によつて示され
る外側の流れは、気ばく装置による外側の組によ
つて形成されそして内側の流路は２個の気ばく装
置によつて形成される。一もしくはそれ以上の気
ばく装置、２個は第６図において示されそしてそ
れらは数字５４によつて示されるが、該気ばく装
置は内側流路と整列する方向からはずれてその中
心部に向けて配列されている。閉鎖領域内の全体
的な流路の外側に設けられた気ばく装置５４は、
池の中央において流れのない領域が形成されるの
を防止するため、水の伴流路を形成するために流
路の中心に向けられている。伴流路は、水平平行
の流れのベクトル５６によつて示されている。 第７図は、第６図に似た気ばく装置の配向の変
化を示しており、そこにおいては複数の気ばく装
置１０の唯一の単一セツトが、水平方向の流動ベ
クトル５８によつて示される、閉鎖領域内の全体
的流路を形成するために利用される。第７図にお
いて、数字６０によつて図示される多くの気ばく
装置が、池の中央部において流れのない路が形成
されるのを防止するため、水平方向の流動ベクト
ル６２によつて示される、伴流路を形成するため
閉鎖領域内の全体的な流れと整列する方向からは
ずれて配列されている。４個の気ばく装置６０が
整列からはずれて配列された状態で示されている
が、多くの気ばく装置が、そのように配置されう
ると理解されるべきである。 本発明の気ばく装置を工場廃水が流れている池
に取付けた。用いたプロペラー型の気ばく装置15
馬力の気ばく装置４個と２馬力の気ばく装置２個
であり合計64hp.を有していた。取付けは第２図
に示す方法に従つた。実験の結果、 BOD値は当初は2500mg／であつたが、40
mg／に低下した。すなわちBOD低下率は98％
であつた。 更に15馬力の気ばく装置を８個を用い、工場廃
水が導入されている池配置してBODを調査した。
当初のBODは2000mg／であつたが、10mg／
に低下しBOD低下率95％を得た。 本発明の多くの特徴および有利な点が、先の記
述において、本発明の構造および機能の詳細と共
に説明されており、そして本発明の新規な特徴
は、添付の請求の範囲に指摘されている。しか
し、以上の開示は例示的にすぎず、添付の請求の
範囲で表わされている語句の巾広い一般的意味に
よつて示される限りにおいて、本発明の本質内に
おいて、詳細に、特に形状、大きさおよびパーツ
の配列に関して変化し得る。
プロペラー型気ばく装置が第１図に図示されてい
る。気ばく装置１０は液体１２、好ましくは水又
は汚水中に配置されて示される。気ばく装置１０
は、外側管状ハウジング１４および外側管状ハウ
ジング１４内に回転可能に設けられた内側管１６
を有する。内側管１６は、管状ハウジング１４内
で液体１２の最高表面の上方位置まで延びており
そしてモーターハウジング１８内に設けたモータ
ーに駆動されるように連結している。内側管１６
は、空気を管１６の内部に導入するため、液体１
２の最高位置の上方に管の上方端部に少なくとも
一つの穴を有する。内側管１６は、管状ハウジン
グ１４の低端部の下方に外方向に延びておりそし
てそれに対し固定して取りつけられたプロペラ２
０を有する。拡散管２２はまた、内側管１６に取
り付けられそして内側管１６の内空部と連通する
内空部を有する。 内側管１６がモーターによつて回転せられる
と、プロペラ２０もまた回転する。プロペラ２０
が回転すると、プロペラは液体１２内に方向性の
ある、乱流場を形成する。プロペラのこの下向の
流れによつて引き起こされた減圧域は、空気を中
空管１６の下方に吸い込み又は引つぱりそして空
気を気泡２４として、拡散管２２の開口端を経て
液体に導入する。しかる後、気泡２４はプロペラ
によつて引きおこされた乱流によつて分散され
る。このような方法で、プロペラ型ばつ気装置
は、撹拌しながらばつ気する。後に詳述する如
く、気ばく装置１０は、全定領域内の水を含む均
一混合パターンに付加的に寄与するように取り付
けられた気ばく装置１０により一方向性のある流
れを与えるように設けることができる。それ故液
体流は方向づけられそして循環形成は処理される
水の全容量内で好ましい速度ベクトルを確保する
ため発展させうる。 内側管１６は線２６によつて示される長手方向
の軸線を有する。気ばく装置１０はプラツトホー
ム又はブーム２８によつて液体１２内に支持され
ている。気ばく装置１０は、ブラケツト３０によ
る如き通常の方法でプラツトホーム２８に取り付
けられている。気ばく装置は、長手方向の軸線２
６が、水平面と15と25度の間の角度を形成するよ
うに液体１２中に支持されている。好ましくは角
度が22度に設定される。この方法において、プロ
ペラを回転させることによつて引き起こされる撹
拌エネルギーは、通常のタービン気ばく装置に典
型的面積よりもより広い面積にわたつて循環と流
れを促進する。もしも角度が25度を超えて増加す
ると、その結果管１４はより垂直となり、ある程
度高い酸素移動が、撹拌を犠牲にして得られる。
角度が水平面に対し15度未満に減少せられると、
酸素移動を犠牲にして撹拌が増加する。傾き角度
に対しては、15ないし25度の範囲が、混合および
ばつ気の最適な歩み寄りの範囲であること並びに
22度の傾き角が好ましいことが見出された。 本発明方法は、全般的な汚水処理プロセスの一
部として使用されるばつ気酸化池もしくは池にお
いて主として採用せられる。ばつ気される酸化池
のシステムは、撹拌の三つの異つた度合に対して
設計されうる。撹拌の度合は、水中の汚染度又は
要求されるBODによつて一般に決定される。比
較的に希薄な家畜の廃棄物が導入される大部分の
汚水処理池に対し、殆ど一年中酸素要求量を満足
させるのに必要な動力は、懸濁中に固型物を維持
するために要求されるものよりも著しく小さい。
最低の入力であつても汚水中のBODを満足させ
るのに十分な酸素が送られねばならない。ばつ気
した結果１池あたり0.7ないし1.4ポンドの酸素を
送るのが典型的である。中程度の入力が、特定量
の酸素を単に供給することに加え更に酸化池内に
均一な酸素の分散に対し供給されねばならない。
それ故、酸素を単に導入するのに必要とされる動
力以上の別の動力が、必要とされその結果、最少
循環効果が得られ酸化池内にわたつて均一な酸素
の分散を確保される。しかし、かかる中程度にお
いては、十分な乱流は懸濁液中に固形物を保持し
得ない。合理的に必要とされる入力の最高レベル
は、酸素の分散並びに毎秒0.4ないし0.5フイート
（fps）の如き最少流出速度を与える。従来技術の
ばつ気システムは、かかる流速を達成するため、
すくなくとも水の0.5hp／10003および高い動力量
を必要とする。 本発明の方法は、廃水に適当な酸素量の導入お
よび有効な動力レベルでのばつ気される廃水の撹
拌の双方を成就するものである。本発明は多様の
水汚染条件のもとで、有効な動力レベルにて酸素
の導入および撹拌速度の調整又は制御を可能とす
る。本発明方法は、複数のプロペラ型の気ばく装
置を提供する工程を含んでなり、ここにおいて各
気ばく装置は、相対する端部に中空管を有しそし
て端部間内で延びている長手方向の軸線および両
端部の一方に隣接してプロペラを有する。気ばく
装置１０は、本発明方法に特に好ましい。複数の
気ばく装置が、プロペラおよび水の最高表面の下
方にプロペラに隣接した管端部並びに水平面下に
一定角度で配設された各気ばく装置の長手方向の
軸線を有して、池や酸化池の如き境界によつて囲
まれた水中に取りつけられる。水は、個々の循環
流パターンが各々の気ばく装置の回りに形成され
かつ個々の流動パターンがより一層大きな閉鎖領
域内における全体的な流動パターンを形成するた
めに互いに組合さるように気ばく装置を配列しか
つ駆動させることによつて、撹拌される。すなわ
ち、気ばく装置は、該装置のプロペラが水中に周
囲空気を噴射するため十分高速度で駆動される場
合、個々の流動パターンが各気ばく装置の回りに
形成されかつより一層大きな閉鎖領域内における
全体的な流動パターンを形成するため共に組合さ
るように、そのように配列される。 個々の流動パターンおよび隣接した個々の流動
パターンの組合せの状態が第４図に例示される。
複数の気ばく装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃが第４
図に図解的に例示される。水の水平方向の流れを
示す複数の水平流動ベクトルは、各気ばく装置１
０ａ，１０ｂおよび１０ｃの囲りで流動している
ことを示す。複数の前方向の水平流動ベクトル３
２は、気ばく装置１０ａのプロペラの前方で流体
の水平流れを示す。複数のベクトル３４の逆方向
の水平流は、プロペラの後方の領域からオペレー
ター１０のプロペラに向つて引き込まれる流体の
水平流を示す。水平流動ベクトル３６は、複数の
ベクトル３２によつて示される前進流から後方に
曲りかつ逆方向のベクトル３４によつて示される
流れと相互につながれるか該流れの一部を形成す
る流体の水平方向の拡散流を示す。 第４図に見られる如く、複数の気ばく装置１０
ａ，１０ｂおよび１０ｃは複数の気ばく装置の一
つの逆方向の複数流れベクトル３４によつて示さ
れる少なくともいくつかの流れが隣接した気ばく
装置による複数の前方流ベクトル３２の内の少な
くともいくつかのベクトルとつながるように、互
いに配列されている。このような方法で、全体的
な水平流が、前進流ベクトル３２の全体的方向に
形成される。 第２ａ図および第２ｂ図は、本発明の研究がな
された一対の水処理酸化池内に複数のプラツトホ
ームもしくはバルーム上支持された複数のプロペ
ラタイプの気ばく装置が示される。流れベクトル
又は矢印４０，３８は、廃水の閉鎖領域内におけ
る全体的な水平流動パターン又は流路が示され
る。複数の気ばく装置１０がなす外側の組又は外
側の円は、ベクトル３８によつて示される全体的
な流動パターンを形成する。ベクトル４０によつ
て示される全体的な流動パターンが、気ばく装置
１０がなす内側の組又は内側の円によつて形成さ
れる。複数のベクトル４０によつて示される全体
的な流動パターンは、複数ベクトル３８によつて
示される全体的流動パターン内で循環する。 第２ａ図および第２ｂ図は、本発明方法が利用
される廃水処理プラントの一部を形成する２個の
酸化池もしくは池の平面図を図解的に表わしたも
のである。水処理プラントは又、第一次沈降装
置、荒引きフイルターおよび続いて四個の池を有
する池又は酸化池による清澄化体を含み、そして
４個の池の第２ａおよび第２ｂはそれぞれ池のシ
ステムの第一および第二の複数池をそれぞれ例示
する。これらの第一の２個の池は、１エーカーの
約3/4の表面積および約275000ft3の水容量を有す
る。複数の池は幅が約175フイートで長さは190フ
イートである。 第２ａ図に示される池は、全動力36hpを有し
て取り付けられた複数の気ばく装置１０を有す
る。第２ｂ図によつて示される池は、20hpの合
同した動力を有して取り付けられた複数の気ばく
装置１０を有する。ブーム２８は、各池の各々の
側の約中央から内方向に延びている。外側の各気
ばく装置は、それぞれの側壁から約30フイート離
れて配設されておりそして内側の各気ばく装置
は、それぞれの側壁から約60フイート離れて配設
されている。 第３ａ図は、SEおよびNW間を通過する195フ
イートの長さ線に沿つた第２ａ図中に示される池
の縦断面図である。第３ｂ図は、第２ｂ図に示さ
れる池内でSWからNEを通過する195フイートの
長さの線に沿つた同様の縦断面図である。第３ａ
図および第３ｂ図は、気ばく装置１０が矢印３
８，４０によつて示される全体的な流動パターン
を形成するために操作している際、断面に沿つ
て、複数の池内で種々の深さで測定された１秒当
たりのフイート（fps）で表わされた速度の測定
値を表わす。第３ａ図において測定された速度
は、第一の池の断面で全体の水平方向での平均線
速度0.77fpsとなりそして第３ｂ図において測定
された速度は、第二の池の断面で全体的水平方向
での平均線速度0.58fpsとなる。池のこれらの測
定された平均速度は又、複数池内の閉鎖領域内に
おける全体的な流動パターンの平均速度でもあ
る。合計36hpが第一の池において用いられ、そ
して第一の池は約275000ft3を溶積を有し、水
1000ft3当たり0.13hpを用いて、池の平均速度
0.77fpsを得る。第二の池は又、約275000ft3の溶
積を有しそして、水1000ft3当たり0.07hpを用い
て、第二の池の平均速度0.58fpsを得る。第二の
池において用いられる20hpは、完全懸濁液中の
固形物を維持するための十分な速度であつた。 ５馬力のプロペラ型の気ばく装置を用いかつ気
ばく装置を水平下約22度で設置すると、懸濁液中
に固形物を維持するのに十分な水平方向の流れ
は、少なくとも60フイート前方に拡がりそして拡
散流場は約60フイートの巾で形成される。２馬力
のプロペラタイプの気ばく装置を使用しかつ水平
面下約22度未満の角度で配設した場合、懸濁液中
の固形物を維持するのに十分な水平前方流動場は
約30ないし40フイートの巾を有する。 平均速度0.50fpsは、廃水処理能力内で、懸濁
液中の固形物を維持するのに十分であることは一
般に認められている。池系にたまつている増加
BODの故に、第一の池内で用いられる高動力が
用いられる。上述の如く、第２ａ図および２ｂ図
に示される如き池内で達成される池の平均速度
は、懸濁液中の固形物を全て保持した。固形物が
部分的のみ懸濁されうるような低流速を用いるこ
とは、本発明の概念の範囲内でもある。しかし、
本発明は、廃水を混合するために0.25fps以上の
池の平均速度を意図している。好ましい態様にお
いて、0.5fps以上の池の平均速度が用いられる。
0.5fps以上の池の平均速度は、完全懸濁液中の固
形物を維持するのに十分である。 第２ａ図および第２ｂ図によつて図示される池
において、１馬力当たり酸素の2.0ポンド以上の
速度で酸素が噴射された。本発明方法は、１馬力
当たり少なくとも酸素１ポンドの割合で好ましく
は１馬力当たり酸素２ポンド以上の割合で酸素を
噴射することが意図されている。本発明方法にお
いて、第１図に示される如きプロペラー型の気ば
く装置を用いて、１馬力当たり酸素３ポンドを超
える割合で酸素の噴射が得られ得る。 いくつかの通常の気ばく装置が、上記割合で酸
素を噴射する能力を請求の範囲内のものとしてい
るが、出願人は、本発明方法に従つた酸素の噴射
および流速の誘導の双方を組み合わせることので
きる他の気ばく装置を知り得ない。 第２ａ図および第２ｂ図は、本発明方法に従つ
た全体的流動パターンの一つの形を示している。
全体的流動パターンは、ベクトル４０によつて示
される閉鎖的領域内の全体的流動パターンを含ん
でおり、該パターンはベクトル３８によつて示さ
れる閉鎖的領域内の全体的流動パターン内で流れ
る。第５図は、別の全体的水の流動パターンを示
しており、ここにおいては気ばく装置のなす２つ
の組が、互いに並んで又は隣接して一対の閉鎖領
域内の全体的流動パターン又は流路を形成するた
めに用いられている。隣接した閉鎖領域内の全体
的流路が、複数の水平流動ベクトル４４，４６に
よつて示されている。 第６図は、第２ａ図および第２ｂ図において示
される流動パターンシステムに似た全体的な流動
パターンシステムを示すが、このシステムにおい
ては外側の閉鎖領域内の全体的流路が水平方向の
流れベクトル５０によつて示される。内側の閉鎖
領域の全体的流路が水平方向の流動ベクトル５２
によつて示される。ベクトル５０によつて示され
る外側の流れは、気ばく装置による外側の組によ
つて形成されそして内側の流路は２個の気ばく装
置によつて形成される。一もしくはそれ以上の気
ばく装置、２個は第６図において示されそしてそ
れらは数字５４によつて示されるが、該気ばく装
置は内側流路と整列する方向からはずれてその中
心部に向けて配列されている。閉鎖領域内の全体
的な流路の外側に設けられた気ばく装置５４は、
池の中央において流れのない領域が形成されるの
を防止するため、水の伴流路を形成するために流
路の中心に向けられている。伴流路は、水平平行
の流れのベクトル５６によつて示されている。 第７図は、第６図に似た気ばく装置の配向の変
化を示しており、そこにおいては複数の気ばく装
置１０の唯一の単一セツトが、水平方向の流動ベ
クトル５８によつて示される、閉鎖領域内の全体
的流路を形成するために利用される。第７図にお
いて、数字６０によつて図示される多くの気ばく
装置が、池の中央部において流れのない路が形成
されるのを防止するため、水平方向の流動ベクト
ル６２によつて示される、伴流路を形成するため
閉鎖領域内の全体的な流れと整列する方向からは
ずれて配列されている。４個の気ばく装置６０が
整列からはずれて配列された状態で示されている
が、多くの気ばく装置が、そのように配置されう
ると理解されるべきである。 本発明の気ばく装置を工場廃水が流れている池
に取付けた。用いたプロペラー型の気ばく装置15
馬力の気ばく装置４個と２馬力の気ばく装置２個
であり合計64hp.を有していた。取付けは第２図
に示す方法に従つた。実験の結果、 BOD値は当初は2500mg／であつたが、40
mg／に低下した。すなわちBOD低下率は98％
であつた。 更に15馬力の気ばく装置を８個を用い、工場廃
水が導入されている池配置してBODを調査した。
当初のBODは2000mg／であつたが、10mg／
に低下しBOD低下率95％を得た。 本発明の多くの特徴および有利な点が、先の記
述において、本発明の構造および機能の詳細と共
に説明されており、そして本発明の新規な特徴
は、添付の請求の範囲に指摘されている。しか
し、以上の開示は例示的にすぎず、添付の請求の
範囲で表わされている語句の巾広い一般的意味に
よつて示される限りにおいて、本発明の本質内に
おいて、詳細に、特に形状、大きさおよびパーツ
の配列に関して変化し得る。
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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