特開 2024-31103 縦軸型曝気装置及びオキシデーションディッチの運転装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024031103

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】縦軸型曝気装置及びオキシデーションディッチの運転装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/16 20230101AFI20240229BHJP

   C02F 3/12 20230101ALI20240229BHJP

   B01F 23/234 20220101ALI20240229BHJP

   B01F 35/213 20220101ALI20240229BHJP

   B01F 35/222 20220101ALI20240229BHJP

   B01F 35/33 20220101ALI20240229BHJP

   B01F 27/112 20220101ALI20240229BHJP

   B01F 27/2122 20220101ALI20240229BHJP

   B01F 27/2124 20220101ALI20240229BHJP

   B01F 27/806 20220101ALI20240229BHJP

   B01F 27/90 20220101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

C02F3/16

C02F3/12 A

C02F3/12 J

B01F23/234

B01F35/213

B01F35/222

B01F35/33

B01F27/112

B01F27/2122

B01F27/2124

B01F27/806

B01F27/90

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022134433

(22)【出願日】2022-08-25

(71)【出願人】

【識別番号】507036050

【氏名又は名称】住友重機械エンバイロメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002826

【氏名又は名称】弁理士法人雄渾

(72)【発明者】

【氏名】高井 善幸

(72)【発明者】

【氏名】岡野 文之

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 英二

【テーマコード（参考）】

4D028

4D029

4G035

4G037

4G078

【Ｆターム（参考）】

4D028BB03

4D028BC24

4D028BD06

4D028CA09

4D028CC07

4D029AA05

4D029BB01

4G035AB24

4G037DA23

4G037EA04

4G078BA05

4G078DB08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】本発明の課題は、昇降用駆動源及び昇降機構を小型化、かつ低コスト化することに加え、安定した装置駆動が図られる縦軸型曝気装置、及び、この縦軸型曝気装置を備え、高度な硝化、脱窒を安定して行い得るオキシデーションディッチの運転装置を提供することである。
【解決手段】上記課題を解決するために、インペラを備える縦軸のみを支持して昇降させる機能を有する昇降装置を具備し、この昇降装置において、縦軸の回転駆動によって生じる負荷を低減する機構として組合せアンギュラ玉軸受を備えた縦軸型曝気装置を提供する。これにより、昇降用駆動源及び昇降機構の小型化及び低コスト化に加え、安定した装置駆動が図られる。また、被処理水の好気／嫌気に関する情報に基づき、上記縦軸型曝気装置のインペラの昇降を制御するオキシデーションディッチの運転装置を提供する。これにより、高度な硝化、脱窒を安定して行い得る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

縦軸の下部にインペラを備え、前記インペラが気液界面付近に位置する標準位置で回転駆動することで、被処理水を曝気撹拌する縦軸型曝気装置において、
回転駆動力を生じるインペラ回転用駆動源と、
前記インペラ回転用駆動源の回転駆動力が伝達されて回転するインペラ回転用中空縦型伝達軸を有するインペラ回転駆動力伝達装置と、を具備し、
前記縦軸は、前記インペラ回転用中空縦型伝達軸に内挿されるとともに、上下方向に移動可能に係合され、
さらに、前記縦軸のうち、前記インペラ回転用中空縦型伝達軸から上方に延出する部分について、組合せアンギュラ玉軸受を介して回転自在に支持する支持部と、
前記支持部を昇降する縦軸昇降用駆動源と、を有する昇降装置を具備して成ることを特徴とする、縦軸型曝気装置。

【請求項2】

前記支持部は、前記組合せアンギュラ玉軸受を内部に配設した軸受ハウジングを具備し、
前記軸受ハウジングに対し、着脱可能なガイドバーを取り付けることを特徴とする、請求項１に記載の縦軸型曝気装置。

【請求項3】

縦軸型曝気装置により循環水路内の被処理水に循環水流を与え、前記循環水路内に好気状態と嫌気状態とを別々に形成するオキシデーションディッチの運転装置であって、
請求項１又は２に記載の縦軸型曝気装置と、
前記被処理水の好気／嫌気に関する情報を取得する好気／嫌気情報取得手段と、
前記好気／嫌気情報取得手段で取得する情報に基づき、前記インペラが水没又は前記標準位置に位置するように、前記昇降装置の前記縦軸昇降用駆動源を制御する制御手段と、を具備して成ることを特徴とする、オキシデーションディッチの運転装置。

【請求項4】

前記オキシデーションディッチは、前記縦軸型曝気装置により前記循環水路内全体を交互に好気状態と嫌気状態にするものであり、
前記好気／嫌気情報取得手段は、前記循環水路内全体を好気状態と嫌気状態とに切り換える時間情報を取得し、
前記制御手段は、前記時間情報に基づく嫌気状態形成時には前記インペラが水没し、前記時間情報に基づく好気状態形成時には前記インペラが前記標準位置に位置するように、前記縦軸昇降用駆動源を制御することを特徴とする、請求項３に記載のオキシデーションディッチの運転装置。

【請求項5】

前記好気／嫌気情報取得手段は、前記時間情報に加えて、前記被処理水の好気／嫌気の指標となる溶存酸素濃度情報を取得し、
前記制御手段は、前記時間情報に基づいて前記縦軸昇降用駆動源を制御するとともに、前記時間情報に基づく好気状態形成時において、前記溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を越える場合には前記インペラの回転数を下げ、前記溶存酸素濃度情報が前記設定範囲又は前記設定値を下回る場合には前記インペラの回転数を上げるように、前記インペラ回転用駆動源を制御することを特徴とする、請求項４に記載のオキシデーションディッチの運転装置。

【請求項6】

前記オキシデーションディッチは、前記縦軸型曝気装置により１サイクルの循環水路内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成するものであり、
前記好気／嫌気情報取得手段は、前記被処理水の好気／嫌気の指標となる溶存酸素濃度情報を取得し、
前記制御手段は、前記溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を越える場合には前記インペラが水没し、前記溶存酸素濃度情報が前記設定範囲又は前記設定値を下回る場合には前記インペラが前記標準位置に位置するように、前記縦軸昇降用駆動源を制御することを特徴とする、請求項３に記載のオキシデーションディッチの運転装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、縦軸型曝気装置及びオキシデーションディッチの運転装置に関する。特に、本発明のオキシデーションディッチの運転装置は、本発明の縦軸型曝気装置を備えるオキシデーションディッチに係るオキシデーションディッチの運転装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば汚水等の被処理水を循環水路で硝化、脱窒するオキシデーションディッチにあっては、縦軸型曝気装置が採用されている。この縦軸型曝気装置は、上下方向に延在する縦軸と、この縦軸の下端に取り付けられるインペラと、その出力軸が縦軸の上端を吊着するインペラ回転駆動力伝達装置と、を備え、インペラがインペラ回転用電動機の駆動により気液界面付近の標準位置で回転することで、被処理水を曝気撹拌して、硝化、脱窒を行うものが知られている。

【0003】

ここで、上記縦軸型曝気装置にあっては、インペラを昇降する要求があり、これに応え、インペラを昇降させる機能（昇降装置）を備えた縦軸型曝気装置が提案されている。

【0004】

例えば、特許文献１には、縦軸型曝気装置として、撹拌翼を上下する撹拌翼上下移動手段（昇降装置）を備えるものが記載されており、この昇降装置として、インペラ回転用電動機を載置固定する架台に連結されたボールナットと、上下方向に延在しボールナットと螺合して架台を上下方向に支持するボール螺子と、その出力軸がボール螺子に連結されるボール螺子回転用電動機と、上下方向に延在し架台を上下方向に案内するガイド軸と、を備え、ボール螺子回転用電動機の駆動により、ボールナットが上下動し、これにより架台とともにインペラ回転用電動機及びインペラを備える縦軸が昇降するというものが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１－２９０８８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された縦軸型曝気装置における昇降装置は、架台、インペラ回転用電動機及びインペラを備える縦軸を昇降するものであるから、昇降用駆動源としてのボール螺子回転用電動機及びその昇降に必要な昇降機構の負荷が大きく、従って、昇降用駆動源及び昇降機構が大型化し、高コスト化してしまう。

【0007】

ここで、本発明者らは、昇降装置を備える縦軸型曝気装置に係る検討を重ね、昇降装置が、インペラを備える縦軸のみを支持して昇降させる機能を有することで、昇降用駆動源及び昇降機構の小型化、かつ低コスト化が可能となるという知見を既に得ている。
そして、縦軸型曝気装置にあっては、メンテナンス作業に係る人的・時間的コストの削減や、連続稼働を可能とするため、より一層安定した装置駆動が望まれている。

【0008】

また、縦軸型曝気装置を備えるオキシデーションディッチにあっては、高度な硝化、脱窒を行うことと併せて、硝化及び脱窒に係る操作を安定、かつ連続で実施可能とすることが望まれている。

【0009】

したがって、本発明の課題は、昇降用駆動源及び昇降機構を小型化、かつ低コスト化することに加え、安定した装置駆動が図られる縦軸型曝気装置、及び、この縦軸型曝気装置を備え、高度な硝化、脱窒を安定して行い得るオキシデーションディッチの運転装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、昇降装置を備える縦軸型曝気装置において、インペラを備える縦軸のみを支持して昇降させる機能を有する昇降装置に対し、縦軸の回転駆動によって生じる負荷を低減する機構を具備することで、昇降用駆動源及び昇降機構を小型化、かつ低コスト化することに加え、安定した装置駆動が図られること、及び、オキシデーションディッチの運転装置として、被処理水の好気／嫌気に関する情報に基づき、上述した縦軸型曝気装置のインペラの昇降を制御することで、高度な硝化、脱窒を安定して行い得ることを見出して、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の縦軸型曝気装置及びオキシデーションディッチの運転装置である。

【0011】

上記課題を解決するための本発明の縦軸型曝気装置は、縦軸の下部にインペラを備え、インペラが気液界面付近に位置する標準位置で回転駆動することで、被処理水を曝気撹拌する縦軸型曝気装置において、回転駆動力を生じるインペラ回転用駆動源と、インペラ回転用駆動源の回転駆動力が伝達されて回転するインペラ回転用中空縦型伝達軸を有するインペラ回転駆動力伝達装置と、を具備し、縦軸は、インペラ回転用中空縦型伝達軸に内挿されるとともに、上下方向に移動可能に係合され、さらに、縦軸のうち、インペラ回転用中空縦型伝達軸から上方に延出する部分について、組合せアンギュラ玉軸受を介して回転自在に支持する支持部と、支持部を昇降する縦軸昇降用駆動源と、を有する昇降装置を具備して成ることを特徴とする。
この縦軸型曝気装置によれば、インペラ回転用駆動源の回転駆動力が、インペラ回転駆動力伝達装置のインペラ回転用中空縦型伝達軸に伝達されて当該インペラ回転用中空縦型伝達軸が回転し、このインペラ回転用中空縦型伝達軸に、下部にインペラを備える縦軸が内挿されて、インペラ回転用中空縦型伝達軸とともに回転可能かつインペラ回転用中空縦型伝達軸に対して上下方向に移動可能に係合され、この縦軸が、昇降装置の支持部に回転自在に支持されて、当該支持部が昇降装置の縦軸昇降用駆動源の駆動に従って昇降される。このため、昇降装置は、インペラを備える縦軸のみを支持し、これを昇降させることができ、昇降装置における昇降用駆動源及び昇降機構の小型化、かつ低コスト化が可能となる。
また、この縦軸型曝気装置によれば、昇降装置において縦軸を支持するために、ラジアル荷重及びアキシアル荷重（スラスト荷重）の両方を同時に支え、かつ高荷重に対する負荷能力を有する組合せアンギュラ玉軸受を用いることで、縦軸の回転駆動によって生じる負荷による影響を低減することができ、安定した装置駆動が可能となる。

【0012】

また、本発明の縦軸型曝気装置の一実施態様としては、支持部は、組合せアンギュラ玉軸受を内部に配設した軸受ハウジングを具備し、軸受ハウジングに対し、着脱可能なガイドバーを取り付けるという特徴を有する。
この特徴によれば、軸受に係る機構の供回りを防止し、安定した装置駆動が可能となるとともに、軸受交換に係るメンテナンス作業を容易とし、ランニングコスト低減を図ることが可能となる。

【0013】

また、上記課題を解決するための本発明のオキシデーションディッチの運転装置は、縦軸型曝気装置により循環水路内の被処理水に循環水流を与え、循環水路内に好気状態と嫌気状態とを別々に形成するオキシデーションディッチの運転装置であって、上記縦軸型曝気装置と、被処理水の好気／嫌気に関する情報を取得する好気／嫌気情報取得手段と、好気／嫌気情報取得手段で取得する情報に基づき、インペラが水没又は標準位置に位置するように、昇降装置の縦軸昇降用駆動源を制御する制御手段と、を具備して成ることを特徴とする。
このオキシデーションディッチの運転装置によれば、被処理水の好気／嫌気に関する情報に基づいて、上述した縦軸型曝気装置のインペラの昇降位置が制御されてインペラが水没又は標準位置に位置し、インペラが水没することで酸素供給が抑止される撹拌のみが行われる一方で、インペラが標準位置に位置することで曝気撹拌が最適に行われ、脱窒に必要な撹拌と、硝化に必要な曝気撹拌とが分けて行われる。また、上記縦軸型曝気装置を用いることで、オキシデーションディッチの運転において、曝気撹拌に係る省スペース化、低コスト化、安定稼働が可能となる。これにより、高度な硝化、脱窒を安定して行い得ることができる。

【0014】

また、本発明のオキシデーションディッチの運転装置の一実施態様としては、オキシデーションディッチは、縦軸型曝気装置により循環水路内全体を交互に好気状態と嫌気状態にするものであり、好気／嫌気情報取得手段は、循環水路内全体を好気状態と嫌気状態とに切り換える時間情報を取得し、制御手段は、時間情報に基づく嫌気状態形成時にはインペラが水没し、時間情報に基づく好気状態形成時にはインペラが標準位置に位置するように、縦軸昇降用駆動源を制御するという特徴を有する。
この特徴によれば、縦軸型曝気装置により循環水路内全体を交互に好気状態と嫌気状態にするオキシデーションディッチにおいて、循環水路内全体を好気状態と嫌気状態とに切り換える時間情報を取得し、この時間情報に基づく嫌気状態形成時にはインペラが水没し、時間情報に基づく好気状態形成時にはインペラが標準位置に位置するように、縦軸昇降用駆動源を制御することができる。これにより、嫌気状態形成時には脱窒に必要な撹拌のみが行われる一方で、好気状態形成時には硝化に必要な曝気撹拌を最適に行うことが可能となる。

【0015】

また、本発明のオキシデーションディッチの運転装置の一実施態様としては、好気／嫌気情報取得手段は、時間情報に加えて、被処理水の好気／嫌気の指標となる溶存酸素濃度情報を取得し、制御手段は、時間情報に基づいて縦軸昇降用駆動源を制御するとともに、時間情報に基づく好気状態形成時において、溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を越える場合にはインペラの回転数を下げ、溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を下回る場合にはインペラの回転数を上げるように、インペラ回転用駆動源を制御するという特徴を有する。
この特徴によれば、時間情報に加えて、被処理水の好気／嫌気の指標となる溶存酸素濃度情報を取得し、時間情報に基づいて縦軸昇降用駆動源を制御するとともに、好気状態形成時において、溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を上回る場合にはインペラの回転数を下げ、溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を下回る場合にはインペラの回転数を上げるように、インペラ回転用駆動源を制御することができる。これにより、好気状態形成時には硝化に必要な曝気撹拌が最適に行われるとともに、インペラ回転数が制御されて容易に溶存酸素濃度が所望の設定範囲又は設定値に維持されるため、硝化をより一層最適に行うことが可能となる。

【0016】

また、本発明のオキシデーションディッチの運転装置の一実施態様としては、オキシデーションディッチは、縦軸型曝気装置により１サイクルの循環水路内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成するものであり、好気／嫌気情報取得手段は、被処理水の好気／嫌気の指標となる溶存酸素濃度情報を取得し、制御手段は、溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を越える場合にはインペラが水没し、溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を下回る場合にはインペラが標準位置に位置するように、縦軸昇降用駆動源を制御するという特徴を有する。
この特徴によれば、縦軸型曝気装置により１サイクルの循環水路内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成するオキシデーションディッチにおいて、被処理水の好気／嫌気の指標となる溶存酸素濃度情報を取得し、この溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を上回る場合にはインペラが水没し、溶存酸素濃度情報が設定範囲又は設定値を下回る場合にはインペラが標準位置に位置するように、縦軸昇降用駆動源を制御することができる。これにより、酸素供給を抑止する撹拌のみと酸素供給を促進する曝気撹拌とが分けて行われ、容易に溶存酸素濃度を所望の設定範囲又は設定値に維持することができ、好気領域での最適な硝化及び嫌気領域での最適な脱窒を行うことが可能となる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、昇降用駆動源及び昇降機構を小型化、かつ低コスト化することに加え、安定した装置駆動が図られる縦軸型曝気装置、及び、この縦軸型曝気装置を備え、高度な硝化、脱窒を安定して行い得るオキシデーションディッチの運転装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の縦軸型曝気装置の構造を示す概略説明図である。

【図2】本発明の縦軸型曝気装置の別態様を示す概略説明図である。

【図3】本発明の縦軸型曝気装置を備えるオキシデーションディッチ及びその運転装置を示す概略説明図である。

【図4】本発明のオキシデーションディッチの運転装置に係る制御手段による第一処理手順を示すフロー図である。

【図5】本発明のオキシデーションディッチの運転装置に係る制御手段による第二処理手順を示すフロー図である。

【図6】本発明のオキシデーションディッチの運転装置に係る制御手段による第三処理手順を示すフロー図である。

【図7】本発明の縦軸型曝気装置を備えるオキシデーションディッチ及びその運転装置の別態様を示す概略説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明に係る縦軸型曝気装置及びオキシデーションディッチの運転装置の好適な実施態様について、添付図面を参照しながら説明する。

【0020】

（縦軸型曝気装置）
まず、本発明に係る縦軸型曝気装置の好適な実施態様を説明する。
図１は、本発明の実施態様における縦軸型曝気装置の構造を示す概略説明図である。

【0021】

図１に示すように、縦軸型曝気装置１は、インペラ回転用駆動源としてのインペラ回転用電動機２と、インペラ回転用電動機２の回転駆動力を減速して伝達するインペラ回転駆動力伝達装置３と、上下方向に延在して下部にインペラ４を備え、インペラ回転駆動力伝達装置３の回転駆動力が伝達されるとともに、上下方向に移動可能とされる縦軸５と、この縦軸５を回転自在に支持して昇降可能とする昇降装置６と、を備えている。

【0022】

図１に示すように、インペラ回転用電動機２は、縦型を成してインペラ回転駆動力伝達装置３上に設置され、所定の高速、低速での運転が可能とされている。

【0023】

インペラ回転駆動力伝達装置３は、架台（不図示）上に設置され、図示は省略するが、筐体３ａ内に、複数の減速用歯車及びインペラ回転用中空縦型伝達軸を備えていて、インペラ回転用電動機２の回転駆動力を、減速用歯車を介して出力軸としてのインペラ回転用中空縦型伝達軸に伝達し、このインペラ回転用中空縦型伝達軸を回転させるものである。

【0024】

縦軸５は、図１に示すように、下側の第一縦軸５ａと上側の第二縦軸５ｂとを同軸に連結して成るものであり、第二縦軸５ｂは、その上部がインペラ回転駆動力伝達装置３から上方へ、その下部がインペラ回転駆動力伝達装置３から下方へと各々延出するようにしてインペラ回転用中空縦型伝達軸に内挿されるとともに、上下方向に移動可能となるように係合されている。
このとき、第二縦軸５ｂとインペラ回転用中空縦型伝達軸とを係合するための構造については特に限定されないが、例えばスプライン構造又はキー構造等が挙げられる。これにより、第二縦軸５ｂは、インペラ回転用中空縦型伝達軸とともに回転可能となり、かつインペラ回転用中空縦型伝達軸に対して上下方向に移動可能とすることができる。

【0025】

ここで、本実施態様の縦軸型曝気装置１において、インペラ回転用中空縦型伝達軸を備えるインペラ回転駆動力伝達装置３としては、減速機を採用することが挙げられる。このとき、減速機としては公知の構造を有するものを用いることができるが、特にホローシャフト型減速機を用いることが好ましい。インペラ回転駆動力伝達装置３としてホローシャフト型減速機を採用することで、簡易かつ安価に、インペラ回転用電動機２の回転駆動力が第二縦軸５ｂに伝達されるとともに、この第二縦軸５ｂの上下方向の移動を可能とすることができる。

【0026】

第一縦軸５ａの下部の周囲には、図１に示すように、複数の羽根状のインペラ４が放射状に取り付けられている。各インペラ４は、側面としてのインペラ対向面にコーン状板４ａを備えるとともに、その上部に折曲部４ｂを備え、回転時において、例えば汚水等の被処理水を容易に撹拌し得る構造とされている。そして、このインペラ４にあっては、コーン状板４ａの上端部が被処理水の水位ＷＬ（気液界面に相当）と一致する位置が、インペラ４の被処理水に対する標準位置Ｓとされる。

【0027】

図１に示すように、昇降装置６は、第二縦軸５ｂのインペラ回転駆動力伝達装置３から上方へ延出する部分を回転自在に支持する支持部６ａと、この支持部６ａを昇降する縦軸昇降用駆動源としての縦軸昇降用シリンダ６ｂと、を備えている。この縦軸昇降用シリンダ６ｂとしては、電動や油圧等が適宜選ばれる。

【0028】

本実施態様の支持部６ａでは、縦軸５の回転駆動により生じるモーメントに加え、縦軸５に取り付けられたインペラ４の回転により、縦軸５を押し上げる方向に向かって働く負荷が掛かることになる。すなわち、支持部６ａにおいては、ラジアル荷重及びアキシアル荷重（スラスト荷重）の両方を同時に支え、かつ高荷重に対する負荷能力を有する機構を備えることが好ましい。

【0029】

支持部６ａとしては、図１に示すように、有底円筒体を逆さに配置して成る軸受ハウジング６ｃと、この軸受ハウジング６ｃ内に配設される組合せアンギュラ玉軸受６ｄと、を備えるものが挙げられる。

【0030】

ここで、アンギュラ玉軸受（単列アンギュラ玉軸受）とは、ボールと、軌道輪（内輪及び外輪）と、保持器とを備え、軌道輪とボールとの間にかかる荷重方向と、軸に対する直角方向との角度（接触角）に応じて、高速回転への対応や負荷能力向上が可能となるものとして知られている。そして、単列アンギュラ玉軸受を複数組み合わせて、組合せアンギュラ玉軸受とすることで、さらに負荷能力を高めることが可能となる。

【0031】

本実施態様における組合せアンギュラ玉軸受６ｄとしては、縦軸５の回転駆動によって生じる負荷による影響を低減することができるものであればよく、背面、正面、並列のいずれの組合せからなるものであってもよい。特に、本実施態様における組合せアンギュラ玉軸受６ｄとしては、背面又は正面のいずれかの組合せからなるものが好ましい。これにより、支持部６ａにおいてラジアル荷重及び両方向のアキシアル荷重を同時に支えることが可能となるため、縦軸５の回転駆動によって生じる負荷による影響がより一層低減され、更に安定した装置駆動が可能となる。
この組合せアンギュラ玉軸受６ｄは、その内輪が第二縦軸５ｂに嵌着されるとともに、その外輪が軸受ハウジング６ｃの円筒内周面に嵌着され、これにより、縦軸５が支持部６ａに回転自在に支持されるものとなる。

【0032】

縦軸昇降用シリンダ６ｂは、インペラ回転駆動力伝達装置３上に設置され、その進退ロッド６ｅの先端部（図示下端部）が支持部６ａの上部に連結されて上下に延在するように配設されている。

【0033】

なお、図１に示すように、インペラ回転駆動力伝達装置３の上部側には、インペラ回転駆動力伝達装置３内及び組合せアンギュラ玉軸受６ｄへの塵等の侵入を防止すべく、その下端が、インペラ回転駆動力伝達装置３の上面におけるインペラ回転用中空縦型伝達軸の周囲に接続されるとともに、その上端が、支持部６ａの軸受ハウジング６ｃの下面における組合せアンギュラ玉軸受６ｄの周囲に接続される伸縮可能な蛇腹７を採用するとともに、インペラ回転駆動力伝達装置３の下部側には、インペラ回転駆動力伝達装置３内への塵等の侵入を防止すべく、インペラ回転駆動力伝達装置３の下面に、第二縦軸５ｂを囲繞するように垂設される外管８ａと、第二縦軸５ｂの下端に設けられる第一縦軸５ａの連結用フランジ５ｃの上面に、第二縦軸５ｂを囲繞するとともに、外管８ａに内挿されるように立設されて外管８ａに対して摺動する内管８ｂと、を備える二重管構造を採用するものとしてもよい。
また、図１に示すように、インペラ回転駆動力伝達装置３の上部側には、第二縦軸５ｂ、昇降装置６及び蛇腹７を収容するケーシング９を設けるものとしてもよい。

【0034】

このように構成された縦軸型曝気装置１にあって、インペラ４を回転する場合には、インペラ回転用電動機２が駆動される。このインペラ回転用電動機２の回転駆動力は、インペラ回転駆動力伝達装置３のインペラ回転用中空縦型伝達軸に伝達されて、インペラ回転用中空縦型伝達軸が回転し、このインペラ回転用中空縦型伝達軸に係合される縦軸５が回転することでインペラ４が回転する。

【0035】

ここで、インペラ４の上下方向の位置を変える場合には、昇降装置６の縦軸昇降用シリンダ６ｂが駆動される。この縦軸昇降用シリンダ６ｂの駆動に従い進退ロッド６ｅが進退するとともに、第二縦軸５ｂがインペラ回転用中空縦型伝達軸に対して上下方向に摺動し、縦軸５が昇降することでインペラ４が昇降する。この縦軸昇降用シリンダ６ｂの駆動により、縦軸５は、図１において実線で示す最高位置と破線で示す最低位置との間を移動し、縦軸昇降用シリンダ６ｂの停止に従って所望の位置で停止される。

【0036】

上述したように、本実施態様の縦軸型曝気装置１においては、昇降装置６により、インペラ４を備える縦軸５のみが支持され、これが昇降される構成のため、昇降用駆動源及び昇降機構が従来に比して小型化され、低コスト化が図られる。また、本実施態様の縦軸型曝気装置１によれば、昇降装置６において縦軸５を支持するために、ラジアル荷重及びアキシアル荷重（スラスト荷重）の両方を同時に支え、かつ高荷重に対する負荷能力を有する組合せアンギュラ玉軸受６ｄを用いることで、縦軸５の回転駆動によって生じる負荷による影響を低減することができ、安定した装置駆動が可能となる。

【0037】

また、本実施態様の縦軸型曝気装置１には、安定した装置駆動のための構造を更に設けるものとしてもよい。
図２は、本実施態様の縦軸型曝気装置１の別態様を示す概略説明図である。
図２に示すように、本実施態様の縦軸型曝気装置１の別態様としては、支持部６ａにおける軸受ハウジング６ｃに対し、軸受ハウジング６ｃの昇降を案内し、かつ、供回りを防止するためのガイドバー６ｆを着脱可能となるように取り付けるものが挙げられる。なお、図２において、図１に示したものと同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図２においては、インペラ４に係る部分は図示を省略しており、破線枠内は、ガイドバー６ｆを上方から見たときの平面図である。

【0038】

ガイドバー６ｆの構造及び軸受ハウジング６ｃに対するガイドバー６ｆの取付構造については、特に限定されない。例えば、図２に示すように、ガイドバー６ｆとして複数の平板を用い、軸受ハウジング６ｃの上端側にボルト・ナットを介して取り付けるものが挙げられる。なお、このとき、ガイドバー６ｆは、ケーシング９内で回転不能となるものであればよく、例えば、ガイドバー６ｆをケーシング９側にも着脱可能となるように固定するものであってもよく、ガイドバー６ｆの形状・大きさにより、ケーシング９内での回転を不能とするものであってもよい。
これにより、縦軸５の回転駆動時に軸受に係る各機構（組合せアンギュラ玉軸受６ｄ及び軸受ハウジング６ｃ）が供回りを生じることを抑制し、支持部６ａに掛かる負荷をより低減させることができ、安定した装置駆動が可能となる。さらに、ガイドバー６ｆを着脱可能に取り付けることで、必要に応じて昇降装置６とケーシング９を分離することが容易となる。具体的には、軸受交換に係るメンテナンス作業において、昇降装置６全体をケーシング９から取り外す必要がなく、支持部６ａ（軸受に係る機構）のみの交換が容易となるため、ランニングコスト低減を図ることが可能となる。

【0039】

（オキシデーションディッチの運転装置）
図３は、本実施態様の縦軸型曝気装置１（図１又は図２に示した縦軸型曝気装置１）を備えるオキシデーションディッチ及びその運転装置を示す概略説明図であり、本実施態様のオキシデーションディッチ１１は、例えば小規模下水処理場等の水処理設備として採用されているものである。なお、図３中の一点鎖線の矢印は、制御又は入出力可能に接続されていることを示すものである。

【0040】

図３に示すように、オキシデーションディッチ１１は、平面視長円形状を成す槽１２を備え、この槽１２の中央部に長手方向に延在する隔壁１３が配設され、この隔壁１３周囲の領域が無終端状の循環水路１４とされている。この循環水路１４には導入口１２ａを通して汚水等の被処理水が導入されているとともに、循環水路１４で浄化された（詳しくは後述）浄化水が導出口１２ｂを通して導出されている。

【0041】

槽１２の隔壁１３の一端（図示右端）付近には、図１又は図２に示した縦軸型曝気装置１が配設されている。この縦軸型曝気装置１は、槽１２上に設けられたコンクリート上にインペラ回転駆動力伝達装置３を載置・固定することで設置されていて、縦軸５がコンクリートに形成されている貫通孔を挿通するように設置されている。この槽１２内の被処理水は、インペラ４が浸漬するように水量が調整され、インペラ回転用電動機２の駆動によるインペラ４の回転に従って循環水路１４を図示反時計回りに循環し、循環水路１４内に好気状態と嫌気状態とを別々に形成する（詳しくは後述）。

【0042】

また、本実施態様においては、オキシデーションディッチ１１の運転を制御するオキシデーションディッチの運転装置３０（以下、単に「運転装置３０」とも呼ぶ）を具備している。

【0043】

この運転装置３０は、被処理水に浸漬するように配設され、被処理水中の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計（ＤＯ計；好気／嫌気情報取得手段）１５と、時間を計測するタイマ（好気／嫌気情報取得手段）１６と、これらに接続されて、縦軸昇降用シリンダ６ｂ及びインペラ回転用電動機２に制御信号を出力する制御手段１７と、を備えている。

【0044】

制御手段１７はＣＰＵで構成され、好気／嫌気情報取得手段による各計測情報に基づいて、インペラ４が撹拌のみを行う水没位置、若しくは、インペラ４が曝気撹拌を最適に行う標準位置Ｓに位置するように縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御するとともに、インペラ４が硝化又は脱窒に最適な回転数となるようにインペラ回転用電動機２を制御する。

【0045】

さらに、運転装置３０は、制御手段１７に接続される記憶手段１８を備えている。記憶手段１８は、好気／嫌気状態を形成する時間、ＤＯ設定範囲、インペラ４の水没位置、標準位置Ｓ、高速運転、低速運転等に関して予め設定されている情報、比較演算式等を固定情報として記憶するとともに、制御手段１７による処理手順をプログラムの形で格納する。

【0046】

ここで、縦軸型曝気装置１により循環水路１４内の被処理水に循環水流を与え、循環水路１４内に好気状態と嫌気状態とを別々に形成するオキシデーションディッチとしては、循環水路１４内全体を交互に好気状態と嫌気状態とするものと、１サイクルの循環水路１４内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成するものとに大別される。

【0047】

まず、循環水路１４内全体を交互に好気状態（好気領域）と嫌気状態（嫌気領域）とするオキシデーションディッチに適用され、予め設定される好気状態形成時間、嫌気状態形成時間に基づいて運転を行う第一処理手順について説明する。

【0048】

この第一処理手順は記憶手段１８にプログラムの形で書き込まれ、制御手段１７はこのプログラムに従い、第一処理手順を実行する。
図４は、本実施態様の運転装置３０に係る制御手段１７による第一処理手順を示すフロー図である。
以下、図４に基づき、第一処理手順の詳細について説明する。

【0049】

この第一処理手順は、まず、ステップ５０１（Ｓ５０１）において、タイマ１６による計時を開始し、ステップ５０２（Ｓ５０２）において、好気状態を形成するのか、嫌気状態を形成するのかを判定する。ここで、好気／嫌気状態の何れを形成するかは予め設定及び記憶されていて、好気状態を形成する場合にはステップ５０３（Ｓ５０３）へ進む。

【0050】

ステップ５０３（Ｓ５０３）では、インペラ４が気液界面（水位ＷＬ）付近の標準位置Ｓに位置するように縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御し、ステップ５０４において、インペラ４が所定の高速運転となるようにインペラ回転用電動機２を制御する。

【0051】

このステップ５０３（Ｓ５０３）、ステップ５０４（Ｓ５０４）により、インペラ４が標準位置Ｓに位置して高速回転し、曝気撹拌が最適に行われる。

【0052】

具体的には、被処理水が撹拌され、図３に示す反時計回りの循環螺旋流が形成されるとともに上下撹拌され、この撹拌に従って活性汚泥の沈降が抑制される一方で、上下撹拌による気液界面の増大で気液接触が促されて、被処理水に対し大量の酸素供給が促進される曝気が成され、循環水路１４全体の被処理水が最適に硝化処理される。

【0053】

ステップ５０５（Ｓ５０５）では、タイマ１６による計時（時間情報）が、予め設定及び記憶されている好気状態形成時間に達し、嫌気状態に切り換えるか否かを判定し、好気状態形成時間に達していない場合には、ステップ５０６（Ｓ５０６）へ進み、ステップ５０６（Ｓ５０６）において、例えば外部スイッチ等の入力で運転を終了するか否かを判定し、運転継続の場合には、ステップ５０５（Ｓ５０５）へ戻り、好気状態形成時間に達するのを待ち、運転終了の場合には、この第一処理を終了する。

【0054】

一方、ステップ５０５（Ｓ５０５）において、タイマ１６による計時が好気状態形成時間に達したと判定した場合には、ステップ５０７（Ｓ５０７）で、運転終了か否かを判定し、運転終了の場合には、この第一処理を終了し、運転継続の場合には、ステップ５０８（Ｓ５０８）へ進む。また、ステップ５０２（Ｓ５０２）において、嫌気状態を形成すると判定した場合も、ステップ５０８（Ｓ５０８）へ進む。

【0055】

ステップ５０８（Ｓ５０８）では、循環水路１４内全体を嫌気状態とすべく、インペラ４が水没するように縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御し、ステップ５０９（Ｓ５０９）において、インペラ４が所定の低速運転となるようにインペラ回転用電動機２を制御する。

【0056】

このステップ５０８（Ｓ５０８）、ステップ５０９（Ｓ５０９）により、インペラ４が水没して低速回転し、撹拌のみが行われる。

【0057】

具体的には、インペラ４を、水没高さＬが１００ｍｍ～３００ｍｍ程度となるよう水没させる（図１参照）。これにより、被処理水に対しては酸素供給が抑止された状態での撹拌のみが成され、循環水路１４全体の被処理水は最適に脱窒処理される。

【0058】

ステップ５１０（Ｓ５１０）では、タイマ１６による計時が、予め設定及び記憶されている嫌気状態形成時間に達し、好気状態に切り換えるか否かを判定し、嫌気状態形成時間に達していない場合には、ステップ５１１（Ｓ５１１）へ進み、ステップ５１１（Ｓ５１１）において、運転終了か否かを判定し、運転継続の場合には、ステップ５１０（Ｓ５１０）へ戻り、嫌気状態形成時間に達するのを待ち、運転終了の場合には、この第一処理を終了する。

【0059】

一方、ステップ５１０（Ｓ５１０）において、タイマ１６による計時が嫌気状態形成時間に達したと判定した場合には、ステップ５１２（Ｓ５１２）で、運転終了か否かを判定し、運転終了の場合には、この第一処理を終了し、運転継続の場合には、ステップ５０３（Ｓ５０３）の好気状態形成時のインペラ４の制御へ戻り、同様な処理を繰り返す。

【0060】

このように、第一処理手順を実行する運転装置３０によれば、縦軸型曝気装置１により循環水路１４内全体を交互に好気状態と嫌気状態にするオキシデーションディッチにおいて、タイマ１６により循環水路１４内全体を好気状態と嫌気状態とに切り換える時間情報を取得し、時間情報に基づく嫌気状態形成時にはインペラ４が水没し、時間情報に基づく好気状態形成時にはインペラ４が標準位置Ｓに位置するように、縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御しているため、嫌気状態形成時には脱窒に必要な撹拌のみが行われる一方で、好気状態形成時には硝化に必要な曝気撹拌が最適に行われる。従って、上述した縦軸型曝気装置１の作用・効果に加えて、縦軸型曝気装置１により循環水路１４内全体を交互に好気状態と嫌気状態にするオキシデーションディッチにおいて、高度な硝化、脱窒を安定して行うことが可能となる。

【0061】

なお、第一処理手順では、硝化、脱窒に効果的であるとして、インペラ４を好気状態形成時には高速で、嫌気状態形成時には低速で運転するようにしているが、常時定速で運転するものであってもよい。

【0062】

次に、循環水路１４内全体を交互に好気状態と嫌気状態とするオキシデーションディッチに適用され、予め設定される好気状態形成時間、嫌気状態形成時間に加えて、計測される溶存酸素濃度値（溶存酸素濃度情報）に基づいて運転を行う第二処理手順について説明する。

【0063】

この第二処理手順は、上述した第一処理手順に代えて、記憶手段１８にプログラムの形で書き込まれ、制御手段１７はこのプログラムに従い、第二処理手順を実行する。
図５は、本実施態様の運転装置３０に係る制御手段１７による第二処理手順を示すフロー図である。
以下、図５に基づき、第二処理手順の詳細について説明する。

【0064】

第二処理手順のうち、第一処理手順と相違する点は、ステップ５０４（Ｓ５０４）～ステップ５０５（Ｓ５０５）の間に、ステップ６０１（Ｓ６０１）～ステップ６０４（Ｓ６０４）を設けた点である。

【0065】

すなわち、このときのオキシデーションディッチ１１は、好気状態形成時にあってインペラ４が標準位置Ｓに位置して高速回転し、曝気撹拌が成されている状態にあり、この状態で、ステップ６０１（Ｓ６０１）において、溶存酸素濃度計１５により計測される溶存酸素濃度値が、予め設定及び記憶されている溶存酸素濃度値設定範囲を越えている（上限値を超えている）か否かを判定する。なお、この溶存酸素濃度値は、被処理水に溶け込んでいる酸素濃度を示し、被処理水の好気／嫌気に関する指標値の一つである。

【0066】

そして、第二処理手順では、溶存酸素濃度値設定範囲が、１．０～３．０ｍｇ／Ｌの範囲に設定され、ステップ６０１（Ｓ６０１）で、溶存酸素濃度値がこの溶存酸素濃度値設定範囲を越えていると判定した場合には、ステップ６０２（Ｓ６０２）において、インペラ４の回転数を下げるようにインペラ回転用電動機２を制御する。これにより、インペラ４が標準位置Ｓに位置し曝気撹拌を実行している状態で、インペラ４の回転数が下げられ、被処理水への酸素供給が低減される。そして、この状態でステップ６０１（Ｓ６０１）へ戻り、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲に入るのを待つ。

【0067】

一方、ステップ６０１（Ｓ６０１）において、溶存酸素濃度計１５による溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を越えていないと判定した場合には、ステップ６０３（Ｓ６０３）において、溶存酸素濃度計１５による溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を下回る（下限値を下回る）か否かを判定し、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を下回ると判定した場合には、ステップ６０４（Ｓ６０４）において、インペラ４の回転数を上げるようにインペラ回転用電動機２を制御する。

【0068】

これにより、インペラ４が標準位置Ｓに位置し曝気撹拌を実行している状態で、インペラ４の回転数が上げられ、被処理水への酸素供給が促進される。そして、この状態でステップ６０３（Ｓ６０３）へ戻り、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲に入るのを待つ。

【0069】

一方、ステップ６０１（Ｓ６０１）において、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を越えていないと判定し、ステップ６０３（Ｓ６０３）において、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を下回らないと判定した場合、すなわち、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲の値を維持している場合には、上述したステップ５０５（Ｓ５０５）へ進み、ステップ５０５（Ｓ５０５）において、上述したように、タイマ１６による計時（時間情報）が、予め設定及び記憶されている好気状態形成時間に達し、嫌気状態に切り換えるか否かの判定を行い、以降は第一処理手順と同様な処理を行う。

【0070】

なお、第二処理手順では、上述したステップ６０１（Ｓ６０１）～ステップ６０４（Ｓ６０４）の処理手順の追加に伴って、ステップ５０６（Ｓ５０６）において運転継続と判定した場合の処理が、ステップ５０５（Ｓ５０５）ではなく、ステップ６０１（Ｓ６０１）へ戻る処理に変更されている。

【0071】

このように、第二処理手順を実行する運転装置３０によれば、縦軸型曝気装置１により循環水路１４内全体を交互に好気状態と嫌気状態にするオキシデーションディッチにおいて、上述した第一処理手順に加えて、溶存酸素濃度計１５により被処理水の好気／嫌気の指標となる溶存酸素濃度値を取得し、好気状態形成時に溶存酸素濃度値が設定範囲を上回る場合にはインペラの回転数を下げ、溶存酸素濃度情報が設定範囲を下回る場合にはインペラの回転数を上げるように、インペラ回転用電動機２を制御しているため、好気状態形成時に容易に溶存酸素濃度値が所望の設定範囲に維持され、硝化が一層最適に行われる。従って、上述した第一処理手順による運転装置の作用・効果に加えて、縦軸型曝気装置１により循環水路１４内全体を交互に好気状態と嫌気状態にするオキシデーションディッチの硝化、脱窒を一層高度に行うことが可能である。なお、この好気状態形成時において、上述の回転数制御に代えて、溶存酸素濃度値を１．０～３．０ｍｇ／Ｌの所定値としたＰＩＤ制御を行ってもよい。

【0072】

次に、１サイクルの循環水路１４内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成するオキシデーションディッチに適用され、計測される溶存酸素濃度値に基づいて運転を行う第三処理手順について説明する。

【0073】

この第三処理手順は、上述した第一、第二処理手順に代えて、記憶手段１８にプログラムの形で書き込まれ、制御手段１７はこのプログラムに従い、第三処理手順を実行する。
図６は、本実施態様の運転装置３０に係る制御手段１７による第三処理手順を示すフロー図である。
以下、図６に基づき、第三処理手順の詳細について説明する。

【0074】

第三処理手順は、まず、ステップ７０１（Ｓ７０１）において、インペラ４が標準位置Ｓに位置するように縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御するとともに、インペラ４が所定の回転数での運転となるようにインペラ回転用電動機２を制御する。

【0075】

これにより、インペラ４が標準位置Ｓに位置して回転し、曝気撹拌が行われ、このインペラ４から下流側の所定範囲の領域までが好気領域とされ、この領域から下流側のインペラ４までの領域が嫌気領域とされて、１サイクルの循環水路１４内で硝化、脱窒が行われる。

【0076】

この状態で、ステップ７０２（Ｓ７０２）において、溶存酸素濃度計１５により計測される溶存酸素濃度値が、予め設定及び記憶されている溶存酸素濃度値設定範囲を越えているか否かを判定する。

【0077】

第三処理手順では、溶存酸素濃度値設定範囲が、例えば０．５～１．０ｍｇ／Ｌの範囲に設定され、ステップ７０２（Ｓ７０２）で、溶存酸素濃度値がこの溶存酸素濃度値設定範囲を越えていると判定した場合には、ステップ７０３（Ｓ７０３）において、インペラ４が水没するように縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御する。

【0078】

このステップ７０３（Ｓ７０３）により、インペラ４が水没し、撹拌のみが行われる。

【0079】

具体的には、インペラ４を、水没高さＬが１００ｍｍ程度となるまで水没させる（図１参照）。これにより、被処理水に対しては酸素供給が抑止された状態での撹拌のみが成され、溶存酸素濃度値が低減していく。

【0080】

そして、ステップ７０４（Ｓ７０４）において、運転終了か否かを判定し、運転継続の場合には、ステップ７０２（Ｓ７０２）へ戻り、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲に入るのを待ち、運転終了の場合には、この第三処理を終了する。

【0081】

一方、ステップ７０２（Ｓ７０２）において、溶存酸素濃度計１５による溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を越えていないと判定した場合には、ステップ７０５（Ｓ７０５）において、溶存酸素濃度計１５による溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を下回るか否かを判定し、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃設定範囲を下回ると判定した場合には、ステップ７０６（Ｓ７０６）において、インペラ４が標準位置Ｓに位置するように縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御する。

【0082】

このステップ７０６（Ｓ７０６）により、インペラ４が標準位置Ｓに位置して回転し、曝気撹拌が行われ、酸素供給が促進されて溶存酸素濃度値が上昇していく。

【0083】

そして、ステップ７０７（Ｓ７０７）において、運転終了か否かを判定し、運転継続の場合には、ステップ７０２（Ｓ７０２）へ戻り、同様な判定を繰り返し、運転終了の場合には、この第三処理を終了する。

【0084】

一方、ステップ７０２（Ｓ７０２）において、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度設定範囲を越えていないと判定し、ステップ７０５（Ｓ７０５）において、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲を下回らないと判定した場合には、溶存酸素濃度値が溶存酸素濃度値設定範囲の値を維持し、好気領域では最適に硝化処理が行われているとともに、嫌気領域では最適に脱窒処理が行われているから、ステップ７０８（Ｓ７０８）において、運転終了か否かを判定し、運転終了の場合には、この第三処理を終了し、一方、運転継続の場合には、ステップ７０２（Ｓ７０２）に戻り、以降は同様な処理を繰り返す。

【0085】

このように、第三処理手順を実行する運転装置３０によれば、縦軸型曝気装置１により１サイクルの循環水路１４内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成するオキシデーションディッチにおいて、溶存酸素濃度計１５により溶存酸素濃度値を取得し、溶存酸素濃度値が設定範囲を上回る場合にはインペラ４が水没し、溶存酸素濃度値が設定範囲を下回る場合にはインペラ４が標準位置に位置するように、縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御しているため、酸素供給を抑止する撹拌のみと酸素供給を促進する曝気撹拌とが分けて行われ、容易に溶存酸素濃度値が所望の設定範囲に維持され、好気領域での最適な硝化及び嫌気領域での最適な脱窒が行われる。従って、縦軸型曝気装置１により１サイクルの循環水路１４内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成するオキシデーションディッチにおいても、高度な硝化、脱窒を安定して行うことが可能である。

【0086】

なお、制御手段１７は、上述した第二、第三処理手順中に用いられる溶存酸素濃度値設定範囲を、設定値として制御することも可能である。

【0087】

図７は、本実施態様の縦軸型曝気装置を備えるオキシデーションディッチ及びその運転装置の別態様を示す概略説明図である。なお、図７において、図１～図３に示したものと同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0088】

図７に示すように、このオキシデーションディッチ２１は、平面視馬蹄形状を成す槽２２を備え、この槽２２の外形に沿い平面視Ｕ字状を成す隔壁２３が槽２２内に配設され、この隔壁２３周囲の領域が無終端状の循環水路２４とされている。

【0089】

このオキシデーションディッチ２１にあっては、槽２２に上述した縦軸型曝気装置１が二台設置されている。この二台の縦軸型曝気装置は同一構成であり、一方の縦軸型曝気装置を１Ａとし、他方の縦軸型曝気装置を１Ｂとする。

【0090】

縦軸型曝気装置１Ａは、槽２２の隔壁２３の一端（図示上右端）付近に、縦軸型曝気装置１Ｂは、槽２２の隔壁２３の他端（図示下右端）付近に、各々配設されている。そして、槽２２内の被処理水は、縦軸型曝気装置１Ａ及び１Ｂの駆動に従って、循環水路２４の外周側が図示反時計回りに流れるように循環水路２４を循環し、循環水路２４内に好気状態と嫌気状態とを別々に形成する。

【0091】

このようなオキシデーションディッチ２１に対しても、上述した運転装置３０の適用が可能であり、この場合には、制御手段１７が、縦軸型曝気装置１Ａ及び縦軸型曝気装置１Ｂを、上述した第一処理手順又は第二処理手順で運転する。また、第三処理手順で運転する場合には、縦軸型曝気装置１Ａを第三処理手順で運転し、縦軸型曝気装置１Ｂは、常時水没した状態で運転する。なお、この第三手順では、１サイクルの循環水路２４内において、流れ方向における縦軸型曝気装置１Ａから縦軸型曝気装置１Ｂまでの領域が好気領域とされ、流れ方向における縦軸型曝気装置１Ｂから縦軸型曝気装置１Ａまでの領域が嫌気領域とされる。

【0092】

このような馬蹄形状の槽２２を有するオキシデーションディッチ２１にあっても、適用される運転装置３０による運転によって、上述した長円形状の槽１２を有するオキシデーションディッチ１１に対する場合と同様な効果が得られることは言うまでもない。

【0093】

なお、オキシデーションディッチ１１、２１に、被処理水の水位を計測する水位計を設置し、運転装置３０は、この水位計からの水位情報に基づいて、インペラ４が常時水位の変動に追従して標準位置Ｓに位置し、最適に曝気撹拌を行うように、制御手段１７により縦軸昇降用シリンダ６ｂを制御することも可能である。

【0094】

なお、上述した実施態様は縦軸型曝気装置及びオキシデーションディッチの運転装置の一例を示すものである。本発明に係る縦軸型曝気装置及びオキシデーションディッチの運転装置は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る縦軸型曝気装置及びオキシデーションディッチの運転装置を変形してもよい。

【0095】

例えば、本実施態様の縦軸型曝気装置においては、縦軸昇降用駆動源をシリンダとし、インペラ回転用駆動源を電動機としているが、他のアクチュエータ等であってもよい。

【0096】

また、本実施態様のオキシデーションディッチにおいては、槽の形状を、長円形状や馬蹄形状としているが、これらに限定されるものではなく、他の形状であってもよい。

【0097】

また、本実施態様においては、縦軸型曝気装置をオキシデーションディッチに適用したものを示しているが、これに限定されるものではない。本発明の縦軸型曝気装置は、被処理水を曝気撹拌する他の水処理設備に対しても適用することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0098】

本発明の縦軸型曝気装置は、曝気撹拌操作を伴う処理に好適に用いられる。例えば、オキシデーションディッチや水処理設備の反応槽における曝気撹拌装置として適用することが可能である。
また、本発明のオキシデーションディッチの運転装置は、オキシデーションディッチによる水処理に係る運転装置として好適に用いられる。

【符号の説明】

【0099】

１，１Ａ，１Ｂ…縦軸型曝気装置、２…インペラ回転用電動機（インペラ回転用駆動源）、３…インペラ回転駆動力伝達装置、３ａ…筐体、４…インペラ、４ａ…コーン状板、４ｂ…折曲部、５…縦軸、５ａ…第一縦軸、５ｂ…第二縦軸、５ｃ…連結フランジ、６…昇降装置、６ａ…支持部、６ｂ…縦軸昇降用シリンダ（縦軸昇降用駆動源）、６ｃ…軸受ハウジング、６ｄ…組合せアンギュラ玉軸受、６ｅ…進退ロッド、６ｆ…ガイドバー、７…蛇腹、８ａ…外筒、８ｂ…中筒、９…ケーシング、１１，２１…オキシデーションディッチ、１２，２２…槽、１２ａ…導入口、１２ｂ…導出口、１３，２３…隔壁、１４，２４…循環水路、１５…溶存酸素濃度計（好気／嫌気情報取得手段）、１６…タイマ（好気／嫌気情報取得手段）、１７…制御手段、３０…運転装置、Ｌ…水没高さ、Ｓ…標準位置、ＷＬ…水位（気液界面）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】