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技術 プロペラ式水中撹拌機及び旋回機構付プロペラ式水中撹拌機

出願人 JFEエンジニアリング株式会社
発明者 坂槙有紀恵後藤信義功刀亮成田愛世大橋一聡礒部佳人宮田純前園健司馬場圭
出願日 2015年7月23日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2015-145724
公開日 2017年2月2日 (3年9ヶ月経過) 公開番号 2017-023947
状態 特許登録済
技術分野 混合機の付属装置 回転撹拌具形混合機
主要キーワード 瞬間最大値 撹拌プロペラ 首振り回転 水流ガイド 旋回支柱 プロペラ部分 点検位置 整流ガイド
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年2月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

省エネルギーであり、処理槽内の全域に直接撹拌力を与えることができ、軽量で維持管理が容易なプロペラ式水中撹拌機を提供すること

解決手段

撹拌用のプロペラ11を備えたプロペラ式水中撹拌機40であって、プロペラ部分11を囲う円筒状の水流ガイド2と該水流ガイド2の下流側開口端縁に連設された円筒状の整流ガイド3とを備え、前記整流ガイド3の内周面には、整流ガイド3の半径よりも短い長さを有する複数枚の板状の羽根31が周方向に間隔を置いて水流に対して平行に又は角度をつけて、整流ガイド3の径方向の中心に向かって取付けられており、整流ガイド3の中心部には羽根31が存在しない空洞部34が形成されていることを特徴とするプロペラ式水中撹拌機。

概要

背景

生物反応を利用して汚水処理を行うための処理槽には、処理槽内の汚泥沈積を防止し、処理効率を向上させるために撹拌機が設置される場合がある(特許文献1、2参照)。
特許文献1には、図7に示すように、処理槽1本体に槽外駆動方式プロペラ式水中撹拌機2を設置するとともにその下方に反射板3を設置した処理槽1が記載されている。この処理槽1では、プロペラ式水中撹拌機2により吐出された下向流4が反射板3によって水平流に変換され、この水平流が処理槽の底部における汚泥の堆積を防止している。

また、特許文献2には、固定型プロペラ型撹拌機を備えた処理槽において、槽底部全面で汚泥沈積防止に必要な流速を確保するためには大きな容量の撹拌機を使用するか複数の撹拌機を配置する必要があるという問題があることに鑑みて、図8に示すように、撹拌プロペラを備え、略垂直な軸を首振り回転軸とする首振り機能を有するプロペラ式水中撹拌機2を設置した処理槽1が記載されている。

このような首振り機能を有する撹拌機2を用いることにより、図8(b)に示すように、流入水入口14から流入する流入水15が重力落下によって処理槽1内へ流入する場合、旋回流16が処理槽内に発生し、処理槽1の底部では図8(b)の紙面に向かって左から右に向かう流れが形成される。この場合、処理槽1底部の前記流れのエネルギーを撹拌機2による加速流れに利用できるように、前記の流れを強める方向に撹拌機2の撹拌プロペラ翼による加速流れの方向を設定している。これにより流入水が作る流れのエネルギーを利用して処理槽底部流速をより効果的に加速することが可能になり、また、加速流れの到達距離が長くなり、結果として、撹拌機2の撹拌プロペラ翼による加速流れが処理槽の隅々まで行き渡り、処理槽底部へ沈積しようとしている活性汚泥を効果的に水中へ巻き上げ、汚泥の沈積が効果的に防止できる。

概要

省エネルギーであり、処理槽内の全域に直接撹拌力を与えることができ、軽量で維持管理が容易なプロペラ式水中撹拌機を提供すること撹拌用のプロペラ11を備えたプロペラ式水中撹拌機40であって、プロペラ部分11を囲う円筒状の水流ガイド2と該水流ガイド2の下流側開口端縁に連設された円筒状の整流ガイド3とを備え、前記整流ガイド3の内周面には、整流ガイド3の半径よりも短い長さを有する複数枚の板状の羽根31が周方向に間隔を置いて水流に対して平行に又は角度をつけて、整流ガイド3の径方向の中心に向かって取付けられており、整流ガイド3の中心部には羽根31が存在しない空洞部34が形成されていることを特徴とするプロペラ式水中撹拌機。

目的

本発明は、省エネルギーであり、かつ処理槽内の全域に直接撹拌力を与えることができ、軽量で維持管理が容易なプロペラ式水中撹拌機を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

撹拌用のプロペラを備えたプロペラ式水中撹拌機であって、前記プロペラ部分囲う円筒状の水流ガイドと前記水流ガイドの下流側開口端縁に連設された円筒状の整流ガイドとを備え、前記整流ガイドの内周面には、前記整流ガイドの半径よりも短い長さを有する複数枚の板状の羽根周方向に間隔を置いて水流に対して平行に又は角度をつけて、整流ガイドの径方向の中心に向かって取付けられており、整流ガイドの中心部には前記羽根が存在しない空洞部が形成されていることを特徴とするプロペラ式水中撹拌機。

請求項2

前記羽根の上流側端縁は、整流ガイドの径方向の中心に向かうにつれて羽根の幅が減少するように、切り欠き状となっているか円弧状となっていることを特徴とする請求項1に記載のプロペラ式水中撹拌機。

請求項3

前記水流ガイドの上流側部分上流側から下流側に向かって縮径するテーパ形状を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載のプロペラ式水中撹拌機。

請求項4

請求項1〜3のいずれかに記載のプロペラ式水中撹拌機を旋回軸に取付けてプロペラ式水中撹拌機を旋回可能としたことを特徴とする旋回機構付プロペラ式水中撹拌機。

技術分野

0001

本発明は、下水工場排水の処理等に用いられるプロペラ式水中撹拌機に関する。

背景技術

0002

生物反応を利用して汚水処理を行うための処理槽には、処理槽内の汚泥沈積を防止し、処理効率を向上させるために撹拌機が設置される場合がある(特許文献1、2参照)。
特許文献1には、図7に示すように、処理槽1本体に槽外駆動方式のプロペラ式水中撹拌機2を設置するとともにその下方に反射板3を設置した処理槽1が記載されている。この処理槽1では、プロペラ式水中撹拌機2により吐出された下向流4が反射板3によって水平流に変換され、この水平流が処理槽の底部における汚泥の堆積を防止している。

0003

また、特許文献2には、固定型プロペラ型撹拌機を備えた処理槽において、槽底部全面で汚泥沈積防止に必要な流速を確保するためには大きな容量の撹拌機を使用するか複数の撹拌機を配置する必要があるという問題があることに鑑みて、図8に示すように、撹拌プロペラを備え、略垂直な軸を首振り回転軸とする首振り機能を有するプロペラ式水中撹拌機2を設置した処理槽1が記載されている。

0004

このような首振り機能を有する撹拌機2を用いることにより、図8(b)に示すように、流入水入口14から流入する流入水15が重力落下によって処理槽1内へ流入する場合、旋回流16が処理槽内に発生し、処理槽1の底部では図8(b)の紙面に向かって左から右に向かう流れが形成される。この場合、処理槽1底部の前記流れのエネルギーを撹拌機2による加速流れに利用できるように、前記の流れを強める方向に撹拌機2の撹拌プロペラ翼による加速流れの方向を設定している。これにより流入水が作る流れのエネルギーを利用して処理槽底部流速をより効果的に加速することが可能になり、また、加速流れの到達距離が長くなり、結果として、撹拌機2の撹拌プロペラ翼による加速流れが処理槽の隅々まで行き渡り、処理槽底部へ沈積しようとしている活性汚泥を効果的に水中へ巻き上げ、汚泥の沈積が効果的に防止できる。

先行技術

0005

特開2008−284421号公報
特開2002−316185号公報

発明が解決しようとする課題

0006

従来のプロペラ型撹拌機では、汚水、汚泥の混合撹拌に必要な底部流速を得るためには、大きな容量の撹拌機を使用するか複数の撹拌機を配置する必要があった。
そこで、本発明は、省エネルギーであり、かつ処理槽内の全域に直接撹拌力を与えることができ、軽量で維持管理が容易なプロペラ式水中撹拌機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明者は、上記課題を解決するべく検討を進めた結果、プロペラを覆うように円筒状の水流ガイドを設け、該水流ガイドの下流側に円筒状の整流ガイドを設けたプロペラ式水中撹拌機を使用することにより前記課題を解決することができることを見いだして本発明を完成した。

0008

本発明は以下に記載する通りのプロペラ式水中撹拌機である。
(1)撹拌用のプロペラを備えたプロペラ式水中撹拌機であって、
前記プロペラ部分囲う円筒状の水流ガイドと
前記水流ガイドの下流側開口端縁に連設された円筒状の整流ガイドとを備え、
前記整流ガイドの内周面には、前記整流ガイドの半径よりも短い長さを有する複数枚の板状の羽根周方向に間隔を置いて水流に対して平行に又は角度をつけて、整流ガイドの径方向の中心に向かって取付けられており、整流ガイドの中心部には前記羽根が存在しない空洞部が形成されている
ことを特徴とするプロペラ式水中撹拌機。
(2)前記羽根の上流側端縁は、整流ガイドの径方向の中心に向かうにつれて羽根の幅が減少するように、切り欠き状となっているか円弧状となっていることを特徴とする上記(1)に記載のプロペラ式水中撹拌機。
(3)前記水流ガイドの上流側部分上流側から下流側に向かって縮径するテーパ形状を有していることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のプロペラ式水中撹拌機。
(4)上記(1)〜(3)のいずれかに記載のプロペラ式水中撹拌機を旋回軸に取付けてプロペラ式水中撹拌機を旋回可能としたことを特徴とする旋回機構付プロペラ式水中撹拌機。

発明の効果

0009

本発明のプロペラ式水中撹拌機は省エネルギーかつ軽量で維持管理が容易であり、処理槽内の混合撹拌に用いることにより十分な底部流速を得ることができ、反応タンク内の全域に直接撹拌力を与えることができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明のプロペラ式水中撹拌機の概略構成を示す図である。
本発明のプロペラ式水中撹拌機における水流ガイド及び整流ガイドの構造を示す図である。
本発明の整流ガイドにおける羽根の取付け構造を示す図である。
整流ガイドの羽根の構造の詳細を示す図である。
本発明のプロペラ式水中撹拌機を旋回装置に取付けた状態を示す図である。
本発明のプロペラ式水中撹拌機を適用した汚水処理装置を示す図である。
処理槽内に旋回機構付プロペラ式水中撹拌機を設置した状態を示す図である。
従来のプロペラ式水中撹拌機を設置した処理槽を示す図である。
従来の旋回機構付プロペラ式水中撹拌機を設置した処理槽を示す図である。

0011

本発明のプロペラ式水中撹拌機の実施形態を図1、2に基づいて詳細に説明する。
本実施形態のプロペラ式水中撹拌機40は、図1(a)に示すプロペラ11を備えた撹拌機本体1と、図1(b)に示す水流ガイド2と、図1(c)に示す整流ガイド3とを図1(d)に示すように組み立てることによって形成されている。

0012

図2−1(a)及び図2−1(b)に水流ガイド2及び整流ガイド3のそれぞれの斜視図を示した。
水流ガイド2は円筒状の形状を有しており、撹拌機本体1のプロペラ11の外周部を覆うように配置される。また、整流ガイド3は水流ガイド2と略同径の円筒状の部材であり、水流ガイド2の下流側開口端縁に連設される。
水流ガイドの筒状部の上流側部分は上流側から下流側に向かって縮径するテーパ形状を有していることが好ましい。
なお、図1、図2−1ではプロペラ式水中撹拌機40の内部構造が分かり易いように水流ガイド2及び整流ガイド3の筒状壁を透明にして示している。

0013

整流ガイド3における羽根31の取り付け構造を図2−2に示す。
図2−2(a)及び図2−2(b)の上の図は整流ガイド3の正面図であり、下の図は整流ガイド3を図の矢印の方向からみた側面図である。
図2−2(a)に示したものにおいては、整流ガイド3の内周面に複数枚の板状の羽根31が水流に対して平行になるように間隔を置いて整流ガイド3の径方向の中心に向かうように立設されている。また、図2−2(b)に示したものにおいては、整流ガイド3の内周面に複数枚の板状の羽根31が水流に対して角度を有するように間隔を置いて整流ガイド3の径方向の中心に向かうように立設されている。

0014

羽根31はその根本部が2枚の補強板32によって表裏両面側から挟み込まれることによって補強され整流ガイド3に固定されている。この羽根31を設けることによりプロペラ11から発生する水流の直進性が向上し、水流の到達距離が長くなる。また、羽根31の整流ガイド3の軸方向の長さが長いほど、整流効果が向上する。
以下では、羽根31の整流ガイド3の軸方向の長さを羽根の幅Dといい、整流ガイド3の軸方向に垂直な方向の長さを羽根の長さLという。

0015

図3に整流ガイド3の羽根31の構造の詳細を示す。
図3(a)はプロペラ式水中撹拌機40の断面を示す図であり、図3(b)及び図3(c)は図3(a)のX部分を拡大して示した図である。
羽根31の上流側端縁35、35’は図3(b)、(c)に示すように、整流ガイド3の径方向の中心に向かうにつれて羽根の幅Dが減少するように切り欠き状(図3(b)参照)となっているか円弧状(図3(c)参照)となっている。
切り欠き状部分35及び円弧状部分35’は羽根31の上流側端縁の全長にわたって設けても良いが、整流ガイド3の中心側の一部のみに設けても良い。

0016

また、羽根31の長さLを整流ガイド3の半径よりも短くして、整流ガイド3の中心部分に羽根31がない空間(空洞部)34を形成する。このような構成とすることにより、図3(b)に示すように、羽根31に絡みついた繊維状のゴミ等の滓渣36が矢印Fで示すように羽根31の端縁35、35’の傾斜に沿って中心方向へ移動し空洞部34を通って排出される。

0017

羽根31の枚数は、多過ぎると水流に対する抵抗が大きくなり、また、少なすぎると整流効果が小さくなる。上記の観点から、羽根31の枚数は6枚〜8枚とすることが好ましい。

0018

本発明のプロペラ式水中撹拌機は略垂直な旋回軸を有する旋回軸に取付けて首振り機能を有する撹拌機として使用してもよい。
図4は本発明のプロペラ式水中撹拌機40を旋回装置50に取付けた状態を示す図である。プロペラ式水中撹拌機40は旋回駆動装置52によって旋回駆動される旋回軸である旋回支柱51に取付けられており、旋回支柱51が旋回することによりプロペラ式水中撹拌機40は首振り運動をする。プロペラ式水中撹拌機40は点検時には旋回支柱51をスライドして点検位置53にまで引き上げられて点検される。
このようにプロペラ式水中撹拌機40が首振りを行いながら処理槽内の汚水を撹拌することにより、プロペラ11による加速流れが間歇的にではあるが処理槽底面のほぼ全体に及ぶため、汚泥沈積の防止効果を向上させることができる。

0019

本発明のプロペラ式水中撹拌機を適用することができる汚水処理装置の例について説明する。
図5嫌気無酸素好気法によってリン及び窒素を除去するための汚水処理装置60を示す図である。
原水W1は最初沈殿池61において下水の中に浮遊している小さな砂やごみ沈殿させ、次いで自動除塵機62により固形物スクリーン捕捉し、掻きとって除去する。
自動除塵機62から排出された被処理水嫌気槽63において空気を送らない状態で撹拌機40aでかき混ぜ脱リンされる。

0020

脱リンされた被処理水は無酸素槽64に流入して、後段の好気槽65から返送された硝化液71を混合されて空気を送らない状態でかき混ぜられ、微生物の作用によって下水中の硝酸が窒素に変換され大気に放出される。

0021

無酸素槽64から排出された被処理水は好気槽65に流入し、ブロワ652から送られる空気が散気装置651によって被処理水中に供給される。この好気槽65でリンが微生物に取り込まれると共に有機物が分解され、また、アンモニウムイオン硝酸イオンに変換される。
次いで被処理水は、微生物を担体担持させて用いている場合には担体分離装置653で担体を分離されて好気槽65から流出する。

0022

好気槽65から流出した被処理水は一部が硝化液71として無酸素槽64に返送され、残部が最終沈殿池67に流入する。
最終沈殿池67で沈殿した汚泥は汚泥ポンプ66によって抜き出され、一部が返送汚泥72として嫌気槽63に返送され、残部は余剰汚泥73として系外に排出される。
本発明のプロペラ式水中撹拌機は嫌気槽63における撹拌機40a及び無酸素槽64における撹拌機40bとして好適に使用することができる。

0023

以下に実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記実施例に何ら限定されるものではない。

0024

(実施例1)
本発明のプロペラ式水中撹拌機における整流ガイドの効果を確認するために以下の試験を行った。
試験方法
・360°旋回タイプ(1旋回サイクル=1840秒)設置の処理槽を用いた。
図6に示すように撹拌機から最も離れた槽開口部(撹拌機から11.7mの地点)の底部から100mmの位置に流速計を固定し、運転サイクルにおける底部流速の経時変化を測定した。
・整流ガイドあり・なしいずれの場合も運転動力は同じとした。
<試験結果>
試験結果を下記表1に示す。



※流速は、1旋回(1840秒)中に観測された瞬間最大値及び瞬間最小値を示す。
最大値は通常、プロペラが測定点真っ直ぐ対向したときに観測される。

実施例

0025

上記の通り、整流ガイドを装着することにより流速が18%向上した。
流速が向上することから、以下のメリットが得られる。
今まで1台で対応できなかった処理槽にも1台で対応できる可能性がある。
・流速に余裕があるため、運転動力を下げて運転できる可能性があり、省エネ効果が期待できる。

0026

図1〜6について)
1撹拌機本体
2水流ガイド
3整流ガイド
11プロペラ
12固定具
21 固定具
31羽根
32補強板
33 固定具
34 空洞部
35、35’上流側端縁
36 滓渣
40プロペラ式水中撹拌機
50旋回装置
51旋回支柱(回転軸
52旋回駆動装置
53点検位置
60汚水処理装置
61最初沈殿池
62自動除じん機
63嫌気槽
64無酸素槽
65好気槽
651散気装置
652ブロワ
653担体分離装置
66返送汚泥ポンプ
67最終沈殿池
71硝化液
72返送汚泥
73余剰汚泥
D 羽根の幅
L 羽根の長さ
F 滓渣の動き
W、W1原水
W2処理水
図7、8について)
1処理槽
2 プロペラ式水中撹拌機
3反射板
4 下向流
14流入水入口
15 流入水
16 旋回流

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