JPH0515893A

JPH0515893A - 縦型曝気槽

Info

Publication number: JPH0515893A
Application number: JP3295280A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Yamamoto; 達郎山本; Yoshinao Kashino; 吉直樫野
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 1991-05-09
Filing date: 1991-08-22
Publication date: 1993-01-26

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成で、槽内全域へ隈無く空気を供給
することができ、且つ汚水への酸素供給効率の優れた浄
化処理能力の高い縦型曝気槽を提供する。【構成】外筒１と該外筒１の底部１ａから同心的に立
設された上部に流入開口２ａを有する内筒とよりなり、
内筒２の流入開口２ａは外筒１の流出部３よりも下方に
位置し、ポンプ１１，配管１２及びエジェクター機構１
３よりなる循環装置１０により、内筒１内の流体を底部
又は底部近傍から吸引してこれを底部近傍で外筒１と内
筒２との間へ空気を多量に混入した状態で噴出させ、槽
内に旋回流動を生じさせる。【効果】酸素の汚水中への溶解効率がよく、気泡の分
布が一様となるので、浄化処理能力が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汚水を好気性バクテリ
アにより浄化処理する曝気槽に関するものであって、縦
長円筒状の外形を有するものの処理効率の向上を図るも
のである。

【０００２】

【従来の技術】汚水を好気性バクテリアにより生物学的
に浄化処理するための曝気槽として、縦長円筒状の外形
を有するものが、従来、実開昭５８−１０００９７号公
報や特開昭６３−１７５６９２号公報などで提案されて
いる。

【０００３】縦長円筒状の曝気槽は、一定容積を確保す
るのに必要な設置面積が少なくて済むという利点のほ
か、槽内底部では水圧が高くなるため酸素の溶解度が大
きく、好気性バクテリアの活性が向上するという利点を
有している。

【０００４】ところで、曝気槽の処理能力は、充分な酸
素の存在下において汚水と好気性バクテリアとが接触し
ている時間が長いほど大きくなる。そこで前記従来例で
は、槽内に螺旋状の隔壁を形成して汚水及び空気の流動
径路を延長し、もって両者の接触時間を長くすることに
より、処理効率の向上を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、曝気
槽内に螺旋状の隔壁を形成することにより汚水及び空気
の流路を延長しているため、螺旋状の隔壁の下面に空気
が貯溜し易く、汚水中への酸素供給量が減少するという
問題があった。貯溜した空気は、集合してその容積が増
すほど比表面積が低下し、酸素の溶解効率を悪くする。
その結果、所要の処理能力を得るために必要な曝気量が
増加し、設備の大型化や運転経費の上昇など種々の問題
を招来する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明が、上記欠点を解
決するべく採用した手段の特徴とするところは、汚水の
供給部及び処理水の流出部を備えた筒状の縦型曝気槽内
に、当該曝気槽内の流体を吸引してこれを当該曝気槽内
へ噴出する循環装置を設け、当該循環装置を、配管，ポ
ンプ及びこのポンプの吐出側において空気を流体中へ混
入させるエジェクター機構より構成し、当該循環装置の
噴出方向を流体を槽内で旋回流動させ得る方向に設定し
たことである。

【０００７】また本発明のより好ましい態様は、縦型曝
気槽を、汚水の供給部及び処理水の流出部を備えた外筒
と、該外筒と同心的に配置され上部に流入開口を有する
内筒と、当該内筒内の流体を吸引してこれを前記外筒と
内筒と間へ噴出する循環装置とから成るものとし、前記
内筒の流入開口を前記外筒の流出部よりも下方に位置せ
しめ、前記循環装置の噴出方向を流体を外筒と内筒との
間で旋回流動させ得る方向に設定することである。

【０００８】

【作用】本発明に係る縦型曝気槽は、循環装置により曝
気槽内の汚水を吸引したのち、これを、槽内の汚水が旋
回流動し得る方向へ噴出する。これにより、槽内の汚水
に流動力が付与され、旋回流動が開始する。旋回流動は
しだいに槽内全体へ伝播していき、やがて槽内全域にわ
たる旋回流動が発生する。

【０００９】ところで、上記循環装置におけるポンプの
吐出側には空気を混入させるエジェクター機構が設けら
れているため、噴出流は多量の空気を泡沫状に含んだ状
態となる。循環装置から汚水と共に噴出された泡沫状の
空気は、上述のようにして生じた旋回流動に追従して徐
々に、しかし停溜することなく上方へ移動する。このた
め空気と汚水との接触時間が非常に長い。それ故、供給
した空気中の酸素を汚水中へ効率良く溶存させることが
可能であり、曝気量を必要最小限で済ませることができ
る。

【００１０】さらに、噴出させた気泡は、旋回しつつ曝
気槽の隅々まで行き渡るので、槽内における溶存酸素の
分布状態が一様となり、酸素不足の領域を生じさせるお
それがない。

【００１１】なお、本発明の好ましい態様として、曝気
層を外筒と内筒とからなる二重構造にすると共に、循環
装置により汚水を内筒内から吸引して外筒と内筒との間
へ噴出する構成を採用した場合、外筒と内筒との間では
汚水の旋回流動が生じ、内筒内部においては汚水の吸引
による下降流が発生する。そして、旋回流動と下降流と
は内筒によって相互干渉しないように明確に区分されて
いるから、槽内全域にわたる旋回流動がより効率良く生
成し、その結果、気泡分布の一様化が一層確実になる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の詳細を、実施例を示す図面に
基づいて説明する。

【００１３】（第一実施例）図１に、本発明に係る縦形
曝気槽Ｐの一例を示す。この曝気槽Ｐは、同心的に配さ
れた外筒１と内筒２とから成る。外筒１の上部には処理
水の流出部３が設けられ、内筒２内の上部には汚水供給
量５及び処理水と共に流出した活性汚泥の一部を返送す
る汚泥返送管６が備えられている。外筒１の内面上方に
は阻流堰４が設けられ、この阻流堰４の上端を乗り越え
た処理水を上記流出部３から外部へ流出させるようにな
されている。なお、汚水と返送汚泥とを内筒２内へ直接
流入するようにしたのは、汚水と活性汚泥との接触を容
易にして、活性汚泥中の微生物が汚水中の基質を取り込
む初期吸着を促進することにより、生物反応を良好にす
るためである。

【００１４】外筒１の外形寸法は、汚水の処理量に応じ
て適宜設定される。他方、内筒２は、その直径が大きす
ぎると、汚水の処理領域が減少するのみならず、汚水の
旋回流動に対する抵抗として作用するので、外筒１の直
径の１／４以下、望ましくは１／５以下に設定する。し
かし、必要以上に内筒２の直径を小さくすると、筒内の
流通抵抗となると共に活性汚泥のブリッジが生成し易く
なるので、内筒２は少なくとも３００ｍｍ以上の直径を
有することが望ましい。

【００１５】内筒２は、曝気槽Ｐの底部１ａから立設さ
れ、その上部の流入開口２ａは、外筒１の流出部３より
も下方に位置している。つまり、汚水の貯溜水位より
も、内筒２の流入開口２ａが下方となるよう設定されて
いればよく、水面からの距離については特に制約はな
い。また、内筒２の高さ寸法については、後述の試験結
果から、槽底部１ａで噴出させた汚水が曝気処理されず
に内筒２内へ短絡的に流入するのを阻止するには、１ｍ
以上を有することが望ましい。

【００１６】内筒２の底部近傍には、内部の汚水を吸引
してこれを外筒１と内筒２との中間位置で噴出させる循
環装置１０が設けられている。この循環装置１０は、一
端の吸引部１０ａが内筒２に接続され他端の噴出部１０
ｂが内筒２の外側に配置された配管１２と、この配管１
２の途中に設けられたポンプ１１と、このポンプ１１の
吐出側に設けられ通気管１５を通じて取り入れた空気を
汚水へ混入するためのエジェクター機構１３とから成っ
ている。

【００１７】上記エジェクター機構１３は、本出願人の
先の出願に係る特願平２−１５９４６４号（平成２年６
月１８日出願）に開示したエジェクター機構を利用した
ものであって、図２に示すような内部構造及び機能を有
する。即ち、ポンプ１１の吐出側の配管１２に接続され
たケーシング１３ａの内部に、流出側へ向かって管径が
縮小する縮流部１４が形成されると共に、ケーシング１
３ａには、外気と連通する通気管１５及び曝気槽Ｐと連
絡しケーシング１３ａ内へ汚水を直接導入する副流入管
１６が設けられている。配管１２から送給された汚水
は、縮流部１４で高速化されることによりその周囲に負
圧を発生させ、該負圧を利用して通気管１５から外部の
空気を吸入して汚水中へ混入させると同時に、副流入管
１６を通じて槽内の汚水を直接ケーシング１３ａ内へ導
入する。これにより、汚水は、ケーシング１３ａ内で激
しく攪拌され噴霧化された状態で曝気槽Ｐ内へ噴出され
る。その結果、極めて大きい吸引空気量及び酸素溶解量
が得られる。

【００１８】本実施例では、上記噴出部１０ｂの噴出方
向を、汚水の流動効果が大きくなるようほぼ水平にする
と共に、図３に示す如く、当該噴出部１０ｂを通る外筒
の半径ｒに対してほぼ垂直となるように設定した。けれ
ども、この設定は限定的なものではなく、汚水を旋回流
動させ得る噴出方向であれば、水平方向に対して上下に
傾斜しても、また半径ｒに対して内外方向に傾斜させて
も差し支えない。さらに噴出部１０ｂの配置は、流動効
率の面から見て、外筒１寄りとするのが最適と思われる
が、実施の状況に応じて適宜変更することを妨げるもの
ではない。なお本実施例では、噴出部１０ｂを底部又は
底部近傍に設けることとしたが、実施の条件によって
は、底部からやや離隔させて設置してもよい。

【００１９】ところで一般に、曝気槽Ｐ内の活性汚泥
は、汚水の流速が２０ｃｍ／秒未満では沈降すると言わ
れている。そこで、前記ポンプ１１には、汚水を２０ｃ
ｍ／秒以上の流速で旋回流動させることができるような
能力を備えたものを選定する。

【００２０】上述のような構成された本発明に係る縦型
曝気槽Ｐに汚水を貯溜し、循環装置１０を始動させる
と、内筒２内の汚水が、ポンプ１１により吸引されたの
ち、外筒１と内筒２との中間よりも外筒１寄りの位置で
ほぼ水平に且つ噴出部１０ｂを通る半径ｒに対しほぼ垂
直に噴出される。これと同時に、内筒２内では、汚水の
下降流が生起し、循環流動が開始される。そして、槽底
部１ａで発生した旋回流動が速やかに上方へ伝播してゆ
き、槽内全体における汚水の旋回流動が発生する。

【００２１】噴出部１０ｂから噴出した汚水には、エジ
ェクター機構１３によって多量の空気が泡沫状に混入さ
れている。噴出した気泡は、汚水の旋回流動に追従して
槽内全体へ隈無く行き渡り、汚水中へ効率よく酸素を供
給する。このため、外筒１と内筒２の間のどの領域にお
いても好気性バクテリアの活性が高い。しかも、槽底部
１ａで噴出した汚水は旋回しつつ上昇するから、これが
最上部に達するまでの時間、言い換えると、汚水と好気
性バクテリアとの接触時間が非常に長い。従って、汚水
の浄化処理が確実になされる。

【００２２】（第二実施例）前記は、曝気槽を外筒と内
筒との二重構造とした実施例であるが、内筒を省略した
構造も可能である。これを図４に示す。この場合におい
ても、循環装置１０を作動させることにより、曝気槽Ｑ
内において汚水の全体的な旋回流動が生起すると共に、
噴出部１０ｂから噴出した気泡が、この旋回流動に追従
して、曝気槽Ｑの全域へ行き渡るのは、前記実施例と同
様である。

【００２３】なお、本実施例においては、吸引部１０ａ
と噴出部１０ｂとの配置を、図５に示す如く、両者を平
面視して、互いに中心軸に対して対称となるようにする
ことも可能である。また、図６に例示する如く、吸引部
１０ａを上方へ配置して、両者間に高低差を持たせても
よい。さらに、噴出部１０ｂの噴出方向及び配置に関し
て前記第一実施例で述べたのと同様の変更を施すことも
できる。

【００２４】次に示す表１は、本発明の第一実施例に係
る曝気槽Ｐ及び第二実施例に係る曝気槽Ｑについて、そ
の酸素供給能力を、従来例と比較試験した結果を示すも
のである。同試験では、外筒の直径（Ｄ），外筒の直径
（ｄ），貯溜水位（Ｈ），ポンプ出力及び空気吹込量を
一定にし、内筒を設けると共にその高さ寸法（Ｂ）を変
えたとき〔図７（ａ）参照〕、内筒を省略したとき〔図
７（ｂ）参照〕、及び従来例として槽底部に最も一般的
な曝気手段である散気管２０を設置したとき〔図７
（ｃ）参照〕それぞれについて、総括酸素移動容量係数
ＫＬａ（２０）を測定した。

【００２５】試験に供した曝気槽の条件はそれぞれ下記
のとおりである。・外筒径（Ｄ）……１．２ｍ・内筒径（ｄ）……０．３ｍ・貯溜水位（Ｈ）…２．０ｍ・ポンプ出力………０．７５ｋＷ・吹込空気量………８０リットル／分

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から明らかなように、本発明に係る曝
気槽は、いずれも従来例より非常に高いＫＬａ値を示し
ており、酸素の供給効率が極めて優れていることが分か
る。特に、内筒の高さ寸法（Ｂ）が１ｍ以上であればＫ
Ｌａ値に顕著な相違が生ずることはない。但し、内筒の
高さ寸法（Ｂ）が１ｍ未満であるとやや効果が劣り、内
筒を省略した場合は、従来例に比べれば遥かに高いＫＬ
ａ値を示すものの、内筒を有するものはより値が低くな
っている。これは、内筒を省略した場合又は内筒の高さ
が１ｍ未満の場合、噴出部１０ｂから噴出された気泡の
うち、吸引部１０ａによって一部が短絡的に吸引される
ためであろうと推測される。しかしながら、槽全体とし
ては、十分な酸素量が供給されており、実用上、支障を
きたすことはない。

【００２８】他方、最も一般的な曝気手段として図７
（ｃ）に示す散気管２０を槽底部に設置した従来例で
は、１分間当たりの吹込空気量，槽形状，貯溜水位など
の条件が同一であるにもかかわらず、そのＫＬａ値は本
発明よりも遥かに低い４．４（／時）であった。しか
も、同従来例においては、散気装置２０から噴出した気
泡は真っ直ぐに浮上しようとするため、散気装置２０の
直上領域と周辺領域とで気泡分布に粗密が生じ、その結
果、槽内に溶存酸素濃度の低い領域が形成されるという
ことが分かった。このような事実からも、本発明が採用
するエジェクター機構を備えた循環装置が、空気の供給
手段として極めて優れた機能を有するものであることが
理解される。

【００２９】ところで、本発明の実施例は、前記に限定
されるものではなく、種々の応用が可能である。これ
を、図面に用いて説明する。なお応用例は、内筒２を設
けた場合についてのみ図示したが、内筒を省略した曝気
槽Ｑについても同様の応用が可能である。また図８〜図
１２では槽の形状のみを示し、図１３〜図１６では槽の
形状と循環装置の噴出部のみを示して、その他の部分は
図示を省略した。

【００３０】まず槽の形状については、旋回流動の発生
を促進するため、図８に示す如く、底部１ａと周壁１ｂ
とが交わる部分に傾斜面３１を設けたり、図９に示す如
く、底部１ａ全体を湾曲面３２に形成したりすることが
考えられる。さらには、槽Ｐの全体形状を、図１０に示
す如く楕円球状にしたり、図１１に示す如く卵形状にし
たり、図１２に示す如く瓢箪形状にしたりすることも考
えられる。

【００３１】循環装置１０の噴出部１０ｂの配置につい
ては、図１３のように、槽Ｐの周壁１ｂに設けた開口を
噴出部１０ｂとすることもできる。また図１４のよう
に、噴出部１０ｂの噴出方向の延長線上にガイド板４０
を設け、旋回流動を案内するようにしてもよい。さら
に、噴出部１０ｂは単一である必要はなく、例えば図１
５の如く、二個の噴出部１０ｂを中心軸に対して対称に
配置したり、図１６に示すように、並列に配置したりし
てもよい。これらの実施例は、槽Ｐの直径が大きい場合
に有効である。

【００３２】内筒２については、これを槽Ｐの底部１ａ
から起立させるばかりでなく、図１７に例示するよう
に、内筒２を適宜の支持手段５０により槽底部１ａから
上方へ離して配置する構造も採用し得る。内筒２の下端
を槽底部１ａから離すことにより、内筒２内へ流入する
汚泥がブリッジを形成するおそれが無くなる。

【００３３】また、循環装置１０の吸引部１０ａの配置
は、図１８に示すように、内筒２の底部へ接続する構造
も可能である。

【００３４】循環装置１０のエジェクター機構１３につ
いては、前記第一及び第二実施例は共に副流入管１６を
有するものを採用したが、この副流入管１６は必須とい
うわけではなく、省略が可能である。

【００３５】その他、循環装置１０のポンプ１１，エジ
ェクター機構１３などを曝気槽Ｐの外部へ設けた場合に
は、保守点検作業が容易となるが、これらを曝気槽内に
配置することも妨げない。外筒及び内筒の直径や高さ寸
法等については、実施の態様に応じて最適のものが選択
される。

【００３６】

【発明の効果】本発明に係る縦型曝気槽は、次に列挙す
る効果を発揮する。曝気槽内へ噴出された汚水は、
旋回流動しながら徐々に上昇するため、最上部に達する
までの時間が長い。従って、汚水が短絡して排出される
ことが決してなく、好気性バクテリアにより生物学的処
理を受ける時間が長いから、浄化作用が確実である。
曝気槽内へ汚水と共に噴出された泡沫状の空気は、汚
水の旋回流動に追従して上昇するので、汚水と接触して
いる時間が長い。しかも、曝気槽を縦長にしたことによ
り槽下部の水圧が高くなるから、噴出時の気泡径は非常
に小さくなり、依って単位容積あたりの比表面積が大き
くなる。その結果、汚水への酸素の溶解効率が極めて高
くなり、好気性バクテリアの活性が活発化し、浄化処理
能力の向上がもたらされる。汚水の旋回流動は槽内
の全域で生じ、停溜部分を形成しない。そして、供給さ
れる気泡は、この旋回流動に追従して旋回しつつ最上部
まで上昇する。従って、気泡を槽内へ隈無く行き渡らせ
ることができるので、酸素不足の領域を生じさせること
がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る縦型曝気槽の第一実施例を示す一
部切欠斜視図である。

【図２】本発明に使用する循環装置のエジェクター機構
を示す縦断面図である。

【図３】図１に示す縦型曝気槽の平面図である。

【図４】本発明に係る縦型曝気槽の第二実施例を示す部
分切欠斜視図である。

【図５】図４の縦型曝気槽における循環装置の別態様の
実施例を示す平面図である。

【図６】図４の縦型曝気槽における循環装置のさらに別
態様の実施例を示す一部切欠斜視図である。

【図７】本発明の効果を調べるための試験に使用した縦
型曝気槽を示すものであって、（ａ）は本発明の第一実
施例に係るもの、（ｂ）は本発明の第二実施例に係るも
の、（ｃ）は散気管による空気供給を行う従来例に係る
ものの縦断面図である。

【図８】本発明の別態様の実施例を示す要部縦断面図で
ある。

【図９】本発明の別態様の実施例を示す要部縦断面図で
ある。

【図１０】本発明の別態様の実施例を示す縦型曝気槽全
体の縦断面図である。

【図１１】本発明の別態様の実施例を示す縦型曝気槽全
体の縦断面図である。

【図１２】本発明の別態様の実施例を示す縦型曝気槽全
体の縦断面図である。

【図１３】本発明の縦型曝気槽に使用する循環装置の噴
出部に関する別態様の実施例を示す平面断面図である。

【図１４】本発明の縦型曝気槽に使用する循環装置に関
する別態様の実施例を示す平面断面図である。

【図１５】本発明の縦型曝気槽に使用する循環装置の噴
出部に関する別態様の実施例を示す平面断面図である。

【図１６】本発明の縦型曝気槽に使用する循環装置の噴
出部に関する別態様の実施例を示す平面断面図である。

【図１７】本発明に係る縦型曝気槽の別態様の実施例を
示す縦断面図である。

【図１８】本発明の縦型曝気槽に使用する循環装置に関
する別態様の実施例を示す要部縦断面図である。

【符号の説明】

Ｐ，Ｑ…縦型曝気槽１…外筒（又は槽本体）１ａ…
槽底部１ｂ…槽周壁２…内筒２ａ…流入開口３…流出部５…汚水供給
管６…汚泥返送管１０…循環装置１０ａ…吸引部
１０ｂ…噴出部１１…ポンプ１２…主配管１３…エジェクター機構１４…縮流部１５…通気管
１６…副流入管ｒ…外筒の半径

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】汚水の供給部及び処理水の流出部を備えた
筒状の縦型曝気槽であって、当該曝気槽内の流体を吸引
してこれを当該曝気槽内へ噴出する循環装置が設けら
れ、当該循環装置は、配管，ポンプ及びこのポンプの吐
出側において空気を流体中へ混入させるエジェクター機
構より構成され、当該循環装置の噴出方向は流体を槽内
で旋回流動させ得る方向に設定されていることを特徴と
する縦型曝気槽。
【請求項２】汚水の供給部及び処理水の流出部を備えた
外筒と、該外筒と同心的に配置され上部に流入開口を有
する内筒と、当該内筒内の流体を吸引してこれを前記外
筒と内筒との間へ噴出する循環装置とからなる縦型曝気
槽であって、前記内筒の流入開口は前記外筒の流出部よ
りも下方に位置し、前記循環装置は、配管，ポンプ及び
このポンプの吐出側において空気を流体中へ混入させる
エジェクター機構より構成され、当該循環装置の噴出方
向は流体を外筒と内筒との間で旋回流動させ得る方向に
設定されていることを特徴とする縦型曝気槽。