JPH08243585A - 曝気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い酸素溶解効率および酸素移動動力効率が
得られるとともに、耐久性に優れ、維持管理の容易な曝
気装置を提供する。 【構成】 被処理水１６の一定水深下に上下方向に配置
される引込管２１と、引込管２１内の上部に開口して空
気２３を供給する散気管２４と、引込管２１の下部に設
置されて空気２３と被処理水１６とを引込管２１内を下
降させるポンプ装置２５とで曝気装置１７を構成する。
引込管２１の上端に下方に向かって漸次縮径する呑口２
２を形成し、ポンプ装置２５のインペラの駆動軸３０を
引込管２１内に挿通して上方に導いて、被処理水１６の
水面上でモータ３１に連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下水処理、産業廃水処
理などの水処理に使用するための効率的な曝気装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、下水処理、産業廃水処理などの水
処理においては活性汚泥法などが行われている。活性汚
泥法では、一般に、沈砂池および最初沈殿池を経た被処
理水を曝気槽に導入し、槽内に設置した散気板などの曝
気装置で曝気を行って、槽内の活性汚泥と攪拌混合しつ
つ酸素を供給することにより、被処理水中のＢＯＤや窒
素分などを活性汚泥の作用によって除去している。そし
て、曝気槽内の活性汚泥混合水の一部を最終沈殿池に導
いて活性汚泥を沈降させ、最終沈殿池内の上澄水を消毒
設備に送って消毒したものを処理水として放流してい
る。

【０００３】ところで、従来の曝気槽は深さ５ｍ程度で
あったが、容量の増大が必要となった場合は深層化で対
処せざるを得ないことが多く、また、深層化すると酸素
の溶解量が増大することから、最近では、深さ５ｍ以
上、たとえば深さ１０〜２０ｍの深層曝気槽と呼ばれる
ものや、深さ１００ｍ程度の超深層曝気槽と呼ばれるも
のが見られるようになった。このような深層あるいは超
深層の曝気槽においては、散気板などの従来の曝気装置
では酸素供給能力・攪拌能力とも十分ではなく、また、
ブロワの吐出圧が非常に大きくなって曝気装置の動力効
率が低くなるため、種々の提案がなされている。

【０００４】たとえば、図３および図４に示したよう
な、ディープシャフトと呼ばれる曝気槽が知られてい
る。ディープシャフト１は、下降流路２および上昇流路
３からなるシャフト４とヘッドタンク５とにより構成さ
れており、ディープシャフト１内の活性汚泥混合液６
は、下降流路２を下降し、シャフト底部４ａで反転し、
上昇流路３を上昇し、ヘッドタンク５を経由して再び下
降流路２に戻る循環流を形成する。７は原水供給管、８
は脱気設備へ至る送水管、９は汚泥返送管である。

【０００５】図３に示したエアリフト方式のディープシ
ャフトでは、下降流路２の上端は活性汚泥混合液６の液
面下に開口し、給気手段としてのコンプレッサ１０に接
続する散気管１０ａ，１０ｂがそれぞれ下降流路２と上
昇流路３の中程まで導かれている。このような構成にお
いて、散気管１０ｂより上昇流路３に空気を吹き込んで
そのエアリフト作用により上昇流路３内に上昇液流を生
起して、この上昇液流とこれに伴い生起される下降流路
２内の下降液流とで、上昇流路３と下降流路２とにわた
る循環液流を生起し、液循環が安定したところで散気管
１０ａより下降流路２内に水処理用の空気を吹き込んで
いる。

【０００６】図４に示したポンプ方式のディープシャフ
トでは、下降流路２はその上端部１１がヘッドタンク５
より上方に位置するように配置され、この上端部１１と
ヘッドタンク５の内部とを連結する管路１２に循環ポン
プ１３が介装されている。給気手段としてのブロワ１４
に接続する散気管１４ａは下降流路２の内部に導かれて
いる。このような構成において、循環用ポンプ１３によ
りヘッドタンク５内の活性汚泥混合液６を下降流路２の
上端部１１に揚水して、上端部１１とヘッドタンク５と
の水頭差により循環液流を生起し、液循環が安定したと
ころで散気管１４ａより下降流路２内に水処理用の空気
を吹き込んでいる。

【０００７】上記したエアリフト方式およびポンプ方式
のいずれにおいても、下降流路２内に吹き込まれた空気
は気泡となり、下降流路２内を下降する活性汚泥混合液
６に混じってシャフト底部４ａまで引きずり込まれる。
下降流路２内の混合液６の速度は、気泡が静止水中を浮
上する速度より十分速い１〜２ｍ／秒に調節されるの
で、下降流路２内で気泡が上昇することはなく、気泡は
シャフト４内でその深さに応じ大きな静水圧を受け、空
気中の酸素は速やかに混合液６中に溶解する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
曝気槽においても、多量の空気を供給する目的で散気板
を多数配置する場合や反応槽の形状によっては、下降流
路内に十分な混合液流速を確保するのが困難となる場合
がある。また、散気水深を深くするほど、溶解効率を高
くできるものの、コンプレッサやブロワの駆動に大きな
動力を要するため酸素移動動力効率が低くなるという問
題がある。

【０００９】このため、下降流路の下部に被処理水を下
降流路内を下向きに流動させるポンプ装置を設置し、下
降流路内の上部に散気手段を配置することが考えられる
が、このような構成では、ポンプ装置を駆動するモータ
が槽の底部かつ被処理水中に位置することになり、その
維持管理が容易でない。また、水深が深くなるほど大き
な水圧がモータにかかるので、摺動部からモータ内部に
浸水したり、摺動部のシールの劣化が早まるという問題
がある。

【００１０】本発明は上記問題を解決するもので、反応
槽の形状にかかわらず使用でき、高い酸素溶解効率およ
び酸素移動動力効率が得られるとともに、耐久性が大き
くかつ維持管理が容易な曝気装置を提供することを目的
とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の曝気装置は、反応槽の内部に被処理水の一
定水深下から底部にわたり上下方向に配置される引込管
と、この引込管内の上部に開口して被処理水中に酸素含
有気体を供給する散気手段と、前記引込管の下部に設置
されて、前記散気手段により供給された酸素含有気体と
被処理水とを引込管内を下向きに流動させるポンプ手段
とを備え、前記引込管は下方に向かって漸次縮径する呑
口を上端に形成し、前記ポンプ手段は、前記引込管内の
酸素含有気体と被処理水とを下向きに流動せしめるイン
ペラを有し、このインペラを駆動する駆動軸を引込管内
を挿通して上方に導き、被処理水の水面上で駆動手段に
連結して構成したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記構成により、反応槽内の被処理水は、ポン
プ手段のポンプ作用と引込管のガイド作用とにより引込
管内を下向きに流動するが、その際、下方に向かって漸
次縮径する呑口から引込管の内部に流入することにより
乱流を生じる。このため、引込管内の上部において散気
手段より供給される酸素含有気体は、乱流状態の被処理
水に巻き込まれてその気泡が細分化され、引込管内を下
降する間に水深の増大に伴い速やかに被処理水に溶解さ
れるので、被処理水への酸素溶解量および動力効率は大
きなものとなる。

【００１３】また、駆動手段が水面上に設置されている
ので、摺動部から被処理水が侵入したり、摺動部のシー
ルが早期に劣化することは防止され、駆動手段の耐久性
が向上する。駆動手段の点検・修理を行う際には、駆動
軸から駆動手段を取り外す作業を槽外において容易に行
うことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図１および図２において、１５は水深２０
ｍ程度の被処理水を貯留可能に構成された反応槽であ
る。反応槽１５の内部には、活性汚泥を混合した被処理
水１６が貯留されており、槽１５の水平方向ほぼ中央位
置に被処理水１６に浸漬して曝気装置１７が設置されて
いる。１８は原水供給管、１９は脱気設備へ至る送水
管、２０は汚泥返送管である。

【００１５】曝気装置１７は、被処理水１６の一定水深
下から底部にわたり上下方向に配置された引込管２１を
備えており、この引込管２１の上端には下方に向かって
漸次縮径する呑口２２が形成されている。曝気装置１７
はまた、空気２３などの酸素含有気体を被処理水１６に
供給する散気管２４などの散気手段を引込管２１内の上
部たとえば液面下約５ｍに開口させ、散気管２４により
供給された空気２３と被処理水１６とを引込管２１内を
下向きに流動させるポンプ装置２５を引込管２１の下部
に備えている。散気管２４は、槽外のブロワー２６など
の給気手段に接続されている。

【００１６】ポンプ装置２５は、図示したような密閉構
造をなすものであり、引込管２１の下端に接続する導入
口２７と、下方かつ半径方向に周状に形成された吐出口
２８とを有し、内部にインペラ２９を備えている。イン
ペラ２９を駆動する駆動軸３０は、引込管２１内に挿通
されて上方に導かれ、被処理水の水面上においてモータ
３１に連結されている。このインペラ２９の駆動によ
り、引込管２１内の空気２３と被処理水１６とが、導入
口２７を通じて装置２５の内部に導入され、攪拌混合さ
れつつ吐出口２８を通じて装置２５の外部へ吐出され、
このような導入・吐出に伴い、引込管２１内の空気２３
と被処理水１６とが下向きに約２ｍ／秒の流速で流動さ
れる。

【００１７】３２は、ポンプ装置２５のメンテナンス時
などにその取出・設置を案内する上下方向のガイド管で
あり、３３はポンプ装置２５をガイド管３２に対して移
動自在に取り付けるガイドである。

【００１８】以下、上記構成による作用を説明する。反
応槽１５では、原水供給管１８から原水が供給され、汚
泥返送管２０から活性汚泥が返送される状態において、
槽１５内の被処理水１６が活性汚泥により生物学的に処
理されるとともに、活性汚泥を含む被処理水１６の一部
が送水管１９を通じて槽１５外へ流出していく。

【００１９】反応槽１５内の被処理水１６は、引込管２
１の下部に設置されたポンプ装置２５のポンプ作用と引
込管２１のガイド作用とにより引込管２１内に下向きに
引き込まれ、その際、下方に向かって漸次縮径する呑口
２２より引込管２１の内部に流入することにより乱流を
生じる。このような乱流状態の被処理水１６に、引込管
２１内の上部において散気管２４より空気２３が供給さ
れる。

【００２０】供給された空気２３は、乱流に巻き込まれ
ることでその気泡が細分化されて被処理水１６との接触
率が高まり、かつ引込管２１内を下降する間に水深の増
大につれてその溶解量が増大するため、速やかに被処理
水１６に溶解する。

【００２１】引込管２１内を下向きに流動してその下端
に達した被処理水１６と空気２３は、ポンプ装置２５の
導入口２７よりその内部に流入し、インペラ２９によっ
て攪拌混合されつつ、吐出口２８より下方へ向けて放射
状に吐出される。

【００２２】このとき、空気２３は、インペラ２９によ
ってその気泡がさらに微細化されつつ被処理水１６に混
合され、被処理水１６との接触率が高められるため、被
処理水１６への溶解速度がさらに大きなものとなる。

【００２３】吐出口２８から下方へ向けて放射状に吐出
された被処理水１６は、反応槽１５の底部に達した後に
側壁近傍を上昇する循環流を形成する。このような槽内
全領域を循環する循環流が形成されることによって、空
気と被処理水１６との接触率が高められ、被処理水１６
への酸素溶解量がさらに増大する。

【００２４】このように、空気２３の気泡の微細化およ
び循環流形成により空気２３と被処理水１６との接触率
が高められるとともに、大きな水頭により被処理水１６
への空気２３の溶解量が高められるため、被処理水１６
への酸素溶解量は大きなものとなり、反応槽１５におけ
る酸素溶解効率は高いものとなる。このような曝気装置
１７は通常水深５ｍ以上の反応槽に設置され、散気管２
４はブロワ動力が過度に大きくならない水深下に開口さ
れる。また、反応槽１５において酸素移動に必要とされ
る動力はポンプ動力とブロワ動力の合算で表されるが、
この動力上昇以上に酸素移動量がアップするため、酸素
移動動力効率も向上することになる。

【００２５】なお、モータ３１が水面上に設置されてい
るので、摺動部からの被処理水の侵入や、摺動部のシー
ルの早期劣化が防止され、これにより、モータ３１の耐
久性が向上する。点検・修理を行う際には、槽外におい
て駆動軸３０からモータ３１を取り外すことができ、維
持管理が容易である。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、引
込管の上端部において呑口により乱流を生起し、乱流状
態の被処理水に引込管内の上部において酸素含有気体を
分散させて、この被処理水を引込管内を下降させるよう
にした。これにより、酸素含有気体は、被処理水との接
触率が大きくなるとともに、大きな水頭を受けて被処理
水への溶解量が大きくなり、これらの相乗効果により酸
素溶解効率および酸素移動動力効率が高いものとなる。

【００２７】また、インペラを駆動する駆動軸を上方に
導いて、水面上に設置した駆動手段に連結するようにし
たため、槽の底部においてはインペラにより必要な流速
を確保でき、水面上においては駆動手段の長寿命化およ
び維持管理の容易化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の曝気装置を設置した反応槽
を示した説明図である。

【図２】同曝気装置の動作を説明する要部縦断面図であ
る。

【図３】従来の超深層曝気槽の一実施例を示した説明図
である。

【図４】従来の超深層曝気槽の他の実施例を示した説明
図である。

【符号の説明】

15 反応槽 16 被処理水 17 曝気装置 21 引込管 22 呑口 23 空気 24 散気管 25 ポンプ装置 26 ブロワ 29 インペラ 30 駆動軸 31 モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応槽の内部に被処理水の一定水深下か
   ら底部にわたり上下方向に配置される引込管と、この引
   込管内の上部に開口して被処理水中に酸素含有気体を供
   給する散気手段と、前記引込管の下部に設置されて、前
   記散気手段により供給された酸素含有気体と被処理水と
   を引込管内を下向きに流動させるポンプ手段とを備え、
   前記引込管は下方に向かって漸次縮径する呑口を上端に
   形成し、前記ポンプ手段は、前記引込管内の酸素含有気
   体と被処理水とを下向きに流動せしめるインペラを有
   し、このインペラを駆動する駆動軸を引込管内に挿通し
   て上方に導き、被処理水の水面上で駆動手段に連結して
   構成したことを特徴とする曝気装置。