CN102317217A - 散气装置、膜组件、膜分离装置、散气方法和膜分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是从各通孔大体均匀地散布气泡且实现配置散气装置的空间的缩小化。本发明的散气装置，具备具有多个通孔的多孔板和配置使得向污泥混合液中吐出气泡的吐出口位于所述多孔板的下方的散气管，其特征在于，所述吐出口的开口面的中心位于包围所述多孔板的通孔且大小最小的圆的中心的大体正下方，所述吐出口的开口方向为水平方向、铅垂下方向和水平方向与铅垂下方向之间的方向的任一方向，所述吐出口的内径是16mm以上，所述多孔板的下表面和所述吐出口的开口面的中心的距离L相对于所述圆的直径D之比(L/D)是0.8～1.2。

Description

散气装置、膜组件、膜分离装置、散气方法和膜分离方法

技术领域

本发明涉及在污泥混合液中散布气泡的散气装置、具备该散气装置而构成的膜组件、设有该膜组件而构成的膜分离装置、在污泥混合液中散布气泡的散气方法和使用了该膜组件的膜分离方法。

背景技术

一直以来，在进行废水等的处理时，因各种目的而向被处理水中进行散布气泡(主要是空气)。例如，在使用活性污泥来处理废水的活性污泥法中，出于为了由活性污泥中的微生物分解废水中的有机物而供给所需的氧气的目的，在将活性污泥和废水等混合的活性污泥混合液中进行空气的散布。

此外，作为其他目的，出于以污泥与水的固液分离为目的而抑制附着物在污泥混合液中浸渍的分离膜上附着，且将附着物从分离膜的表面剥离的目的，从分离膜的下方散布气泡来进行散气，以通过在气泡浮起时的水流和气泡与分离膜的接触摇动分离膜。

作为在活性污泥混合液中散布气泡的散气装置，通常使用从装入活性污泥混合液的活性污泥处理槽内的下方散布气泡的装置。作为该散气装置，具体地，已知有如下述那样地构成的装置，该装置具备具有多个通孔的多孔板、和向活性污泥混合液中吐出气泡的吐出口位于上述多孔板的下方地配置的散气管，且上述吐出口的开口方向朝向上方(例如，专利文献1)。

现有技术文献

专利文献1：日本特开第2004-8981号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

但是，该散气装置存在当吐出口小时从吐出口吐出的气泡的分裂和扩散不充分的问题。此外，该散气装置存在当吐出口和多孔板的距离短时有时不能从各通孔均匀散布气泡的问题，相反，还存在当想要使来自各通孔的气泡均匀散布时吐出口和多孔板的距离非常长，散气装置本身过大从而有时难以在设置在想要散布气泡的污泥分离槽(装入有污泥混合液的槽)内的问题。再有，该散气装置，由于从吐出口吐出的气泡具有向上的初速度，所以为了使气泡扩散必须使吐出口和多孔板的距离更长，散气装置本身变得更大，其结果，存在散气的动力也增加的问题，此外，也存在污泥进入散气管从而引起堵塞的问题。

因此，本发明的目的是从各通孔大体均匀地散布气泡且谋求配置散气装置的空间的缩小化。

用于解决问题的手段

本发明的散气装置，具备具有多个通孔的多孔板和配置使得向污泥混合液中吐出气泡的吐出口位于所述多孔板的下方的散气管，其特征在于，该散气装置被构成为，所述吐出口的开口面的中心，位于包围所述多孔板的通孔且大小最小的圆的中心的大体正下方，所述吐出口的开口方向为水平方向、铅垂下方向和水平方向与铅垂下方向之间的方向中的任一方向，所述吐出口的内径是16mm以上，所述多孔板的下表面和所述吐出口的开口面的中心的距离L相对于所述圆的直径D之比(L/D)是0.8～1.2。

根据该散气装置，由于所述吐出口的开口方向为水平方向、铅垂下方向和水平方向与铅垂下方向之间的方向中的任一方向，所以从吐出口吐出的气泡的向上的初速度为0m/s以下，气泡易于与离吐出口的距离成比例地在水平方向上扩散。此外，由于所述吐出口的开口面的中心位于包围所述多孔板的通孔且大小最小的圆的中心的大体正下方，因而从吐出口到外侧的通孔气泡要扩散的水平方向的距离较短。再有，因为所述吐出口的内径是16mm以上，所述多孔板的下表面和所述吐出口的开口面的中心的距离L相对于所述圆的直径D之比(L/D)是0.8～1.2，因而从吐出口吐出的气泡比较大，该大气泡瞬间分裂为小气泡并扩散，气泡能够到达最外侧的通孔。因此，能够使气泡从各通孔均匀地散布。

此外，由于所述多孔板的下表面和所述吐出口的开口面的中心的距离L相对于所述圆的直径D之比(L/D)是1.2以下，能够与多孔板的水平方向的大小成比例地实现配置散气装置的纵方向的空间的缩小化。

再有，通过使吐出口的内径是16mm以上的散气管构成为其吐出口的开口方向为水平方向、铅垂下方向和水平方向与铅垂下方向之间的方向中的任一方向，能够抑制污泥混合液向散气管内进入，其结果，能够进一步从各通孔大体均匀地散布气泡。

此外，在本发明涉及的散气装置中，优选的是，在所述多孔板的外周部设有向下延伸的裙部。

根据该散气装置，通过设置所述裙部，具有如下优点，即，在没有裙部的情况下不从通孔散布而能从其他部分漏出的气泡，能够高效地从各通孔散布。

再有，在设置所述裙部而成的散气装置中，优选的是，在所述裙部的下端部设置开口部。

根据该散气装置，在由所述裙部包围的散气装置的内部滞留的污泥混合液的污泥易于从该开口部流出，在该内部，该污泥难以滞留，因此，作为其结果，可进一步从各通孔大体均匀地散布气泡。

此外，本发明的膜组件，在所述散气装置的多孔板的上部，设置由多个分离膜成束地构成的分离膜部。

再有，本发明的膜分离装置，具备收纳污泥混合液的槽，在该槽内，作为浸渍膜设置所述膜组件。

另外，本发明的散气方法，用所述散气装置向污泥混合液中散布气泡。

还有，本发明的膜分离方法，用所述膜组件将污泥混合液膜分离以得到净化水。

发明的效果

如上所述，根据本发明，能够从各通孔大体均匀地散布气泡且实现配置散气装置的空间的缩小化。

附图说明

图1是本实施方式涉及的散气装置的侧视图。

图2是本实施方式涉及的散气装置的主视图。

图3是本实施方式涉及的散气装置的后视图。

图4是本实施方式涉及的散气装置的侧面剖视图，是图2中I-I剖视图。

图5(a)是本实施方式涉及的散气管的侧视图，(b)是本实施方式涉及的散气管的主视图。

图6是本实施方式涉及的膜组件的侧面剖视图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的一个实施方式。

如图1～图4所示，本实施方式的散气装置1具备：具有多个通孔2a的多孔板2和散气管3，该散气管3被配置使得向污泥混合液中吐出气泡的吐出口3a位于上述多孔板2的下方。

上述多孔板2被构成为在配置于污泥混合液中时多孔板2的面成为大体水平面。此外，多孔板2被形成使得面的形状成为大体圆形。

上述多孔板2的通孔2a在多孔板2上被设置有多个。

此外，通孔2a的形状形成为大体圆形状。

再有，通孔2a的直径形成为5～15mm，优选为8～11mm。

本实施方式的散气装置1，通过使通孔2a的直径为5mm以上，具有由污泥混合液的污泥所导致的通孔2a的堵塞难以产生这样的优点。此外，本实施方式的散气装置1，通过使通孔2a的直径为15mm以下，具有通过通孔2a的气泡变小、氧气溶解效率易于提高的优点。

上述多孔板2形成为通孔2a的轴相对于多孔板的面大体垂直。此外，多孔板2形成为包围通孔2a且大小最小的圆的中心和多孔板2的大体圆形状的中心大体为同心。

上述散气管3构成为在配置于活性污泥处理槽、污泥分离槽等的污泥混合液中时上述吐出口3a位于上述多孔板2的下方。此外，如图5所示，散气管3形成为剖面形状为圆状。再有，散气管3构成为在一端具备吐出气泡的吐出口3a，另一端与气体供给装置连通。上述吐出口3a形成为在散气管3的轴向上开口。如图5(a)所示，上述吐出口3a的形状形成为大体圆形，其内径R形成为16mm以上，优选地，从散气装置自身更紧凑的观点来看，形成为20mm以上50mm以下。

本实施方式的散气装置1，由于吐出口3a的内径R为16mm以上，从而从吐出口3a吐出的大气泡瞬间分裂为小气泡而扩散，因此能够缩小多孔板2和散气管3的吐出口3a的距离。此外，本实施方式的散气装置1，通过使吐出口3a的内径R为20mm以上，从而可吐出更大直径的气泡，因此能更可靠地使气泡扩散，故而能进一步缩小多孔板2和散气管3的吐出口3a的距离。

此外，上述散气管3在从吐出口3a向另一端侧离开的位置处弯曲，形成弯曲部3b。该弯曲部3b在离吐出口3a预定的位置处形成。具体地，该弯曲部3b形成于在弯曲部3b产生的气泡的流动的紊乱能够在到达吐出口3a之前进行平整的位置。更具体地，在散气管3直角弯曲的情况下，如图5(b)所示，对于弯曲部3b，优选从吐出口3a的开口端到比弯曲部3b更靠近另一端侧的散气管3的轴线的距离H和吐出口3a的内径R满足下述式(1)的关系。

H≥R×3                            (1)

通过该距离H和该内径R成为上述式(1)的关系，具有以下优点：因散气管3的弯曲所产生的离心力等而朝向与散气管3的方向(吐出口的开口方向)不同的方向的气泡，在从弯曲部3b移动到吐出口3a的开口端之前的期间容易变成朝向吐出口的开口方向。

此外，散气管3构成为在比吐出口3a更靠另一端侧可分割。具体地，散气管3在比吐出口3a更靠另一端侧具备连接部3c，构成为能够以该连接部3c为界分割为吐出口侧(前端侧)和另一端侧(基端侧)。

另外，散气管3构成为吐出口3a的开口方向为大体水平方向。具体地，散气管3构成为在配置于污泥混合液中时该开口方向的轴为水平。此外，散气管3形成为在配置于污泥混合液中时吐出口3a的开口面相对于水平方向成直角。换言之，吐出口3a的开口面形成为相对于散气管3的轴成直角。

作为从上述吐出口3a吐出的气泡，可使用从压缩机等气体供给装置供给的空气。此外，吐出口3a的开口端的气泡的线速度虽然也取决于污泥混合液的污泥浓度，但优选的是设定为4m/秒以上15m/秒以下，更优选的是设定为8m/秒以上15m/秒以下。再有，线速度是在每单位时间内通过散气管3的横截面积的气泡的速度，通过用气泡的流量(在每单位时间内流过的气泡的体积)除以散气管3的横截面积来算出。

作为形成上述散气管3的原料，并没有特别限定，优选使用具有刚性的原料来形成。例如，上述散气管3可使用聚氯乙烯等树脂制原料来形成，也可使用SUS等金属制原料来形成。

本实施方式的散气装置1被构成为，上述多孔板1的下表面和上述吐出口3a的开口面的中心的距离L相对于包围通孔2a且为最小的圆的直径D之比(L/D)为0.8～1.2，优选为0.9～1.1。

此外，多孔板2的下表面和上述吐出口3a的开口面的中心的距离L，从紧凑化和节能化观点来看优选为200mm以下，更优选为150mm以下。

另外，本实施方式的散气装置1构成为上述吐出口3a的开口面的中心位于包围上述多孔板2的通孔2a且为最小的圆的中心的大体正下方。

再有，本实施方式的散气装置1，包围通孔2a且为最小的圆的直径D优选为吐出口3a的内径以上，更优选为吐出口3a的内径的2倍以上的长度。本实施方式的散气装置1，由于包围通孔2a且为最小的圆的直径D为吐出口3a的内径以上的长度，因而具有易于从多孔板2的整个面均匀吐出气泡的优点。

此外，本实施方式的散气装置1在上述多孔板2的外周部设有向下延伸的裙部4。该裙部4从多孔板2外周的全周延伸而形成。另外，本实施方式的散气装置1形成为裙部4的下端位于比吐出口3a靠下侧。在该裙部4上，设有可插入散气管3的散气管插入孔4a。

再有，本实施方式的散气装置1在裙部4的下端部设有裙开口部。在图1的散气装置中，裙开口部被设置作为散气管插入孔4a。

此外，本实施方式的散气装置1，形成裙开口部4a以免出现在没有裙部4的情况下不从通孔2a散气而从其他部分漏出的气泡。本实施方式的散气装置1，在例如多孔板2的直径约为124mm的情况下，吐出口3a的开口面的中心与裙开口部的上端的铅垂方向的距离，在该开口面的中心位于下方时优选为51mm以下。

本实施方式的散气方法是用本实施方式的散气装置1在污泥混合液散布气泡的方法。

其次，对本实施方式涉及的膜组件进行说明。

如图6所示，本实施方式涉及的膜组件10具备本实施方式涉及的散气装置1，在该散气装置1的多孔板2的上部设置由多个分离膜成束地构成的分离膜部20而形成。

构成上述分离膜部20的分离膜是将形成有多个微细孔的多孔性膜形成为筒状而构成的部件，以封闭其下端部的状态设于多孔板2的上部，在上端部开口的状态下与吸附装置(未图示)连接。

形成上述分离膜的原料没有特别限定，作为该原料，例如，可举出乙酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等。

其次，对本实施方式涉及的膜分离装置和膜分离方法进行说明。

本实施方式涉及的膜分离装置是具备收纳污泥混合液的槽，且在作为该槽的膜分离槽内设置本实施方式涉及的膜组件来作为浸渍膜的装置。

此外，本实施方式涉及的膜分离方法是用本实施方式涉及的膜组件10对污泥混合液进行膜分离而得到净化水的方法。具体地，本实施方式涉及的膜分离方法是在含有微生物的膜分离槽内以浸渍在污泥混合液中的状态设置上述膜组件10，将含有有机物等处理对象物质的废水向该槽内供给，通过微生物的作用对废水中的处理对象物质进行分解，并进行膜分离以得到净化水的方法。

上述废水没有特别限定，作为该废水，例如，可举出生活废水、工厂的废水(食品工厂、化学工厂、电子产业工厂、纸浆工厂等)等。

本实施方式涉及的膜分离方法，主要可在污泥混合液的MLSS(固形物浓度)为30000mg/L以下、优选20000～25000mg/L的污泥混合液中使用。这样，即使在污泥混合液中的MLSS高的情况下，通过散气管3的内径为16mm以上，也可使散气管3难以被污泥堵塞，因此可从散气管正常地吐出必要量的气泡，并从通孔2a大体均匀地使气泡散布，通孔2a的孔不易被塞满。

本实施方式涉及的膜分离方法，通过将从气体供给装置供给的气体作为气泡从吐出口3a吐出，可使该气泡边以浮力上升边向水平方向扩散而到达多孔板2。而且，该气泡通过上述多孔板2的通孔2a而成为更细的气泡，包覆分离膜而边摇动分离膜边上升。这样，该气泡能够剥离在分离膜上附着的附着物，另外能够抑制附着物的附着。

本实施方式涉及的散气装置、膜组件、膜分离装置和膜分离方法如上述那样构成，所以具有以下优点。

即，本实施方式涉及的散气装置，通过构成使得吐出口3a的开口方向为大体水平方向，与构成使得吐出口3a的开口方向向下的情况不同，不需要使用向下方弯曲的散气管，能够容易地缩小配置散气管的上下方向的空间，因此可进一步实现配置散气装置的空间的缩小化。

再有，本实施方式涉及的散气装置、膜组件、膜分离装置和膜分离方法不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可进行各种变化。

例如，虽然上述实施方式将散气装置1与分离膜部20一起使用，但本发明并不限于此，也可不使用分离膜部20而使用散气装置1。

此外，虽然本实施方式涉及的散气装置构成为吐出口3a的开口方向为大体水平方向，但也可构成为吐出口3a的开口方向为铅垂下方向以及水平方向和铅垂下方向之间方向中的任一方向。

再有，本实施方式涉及的膜分离装置也可构成为，设置水处理槽，向该水处理槽输送废水，在该水处理槽中通过微生物来分解该废水中的处理对象物质，将从该水处理槽吐出的污泥混合液的上部澄清水输送到上述膜分离槽以作为污泥混合液进行膜分离处理。

实施例

下面对本发明的实施例进行说明。

(1)散气管：使用具有下述表1记载的吐出口的内径的散气管。

(2)多孔板：使用包围上述多孔板的通孔(直径：约为10mm)且大小最小的圆(以下也称为“包围圆”)的直径D为124mm的多孔板(通孔的个数：24个)。

(3)散气装置

如下述那样配置上述散气管和上述多孔板制作散气装置。

即，吐出口的开口面的中心位于包围圆的直径的中心的大体正下方，吐出口的开口方向为水平方向，多孔板的下表面与吐出口的开口面的中心的距离(以下也称为“多孔板与吐出口的距离”)L如下述表1那样，来制作实施例和比较例的散气装置。

<试验例1：从各通孔散布的气泡的均匀性>

将实施例和比较例的散气装置配置在装入自来水的槽中，在槽内装满自来水使得液面位于离多孔板的上表面1000mm的位置处。

然后用气体供给装置向散气装置供给气体，使气体以吐出量10m³/h从吐出口吐出，目视观察5分钟确认从各通孔散布的气泡的均匀性进行评价。

从各通孔散布的气泡的均匀性用以下的标准进行评价。

◎：从各通孔总是大体均匀地散布气泡。

○：虽然也存在从外侧的通孔散布的气泡的量稍少的情况，但在观察时间内从各通孔几乎大体均匀地散布气泡。

△：从外侧的通孔散布的气泡的量少。

×：从外侧的通孔没有吐出气泡。

<试验例2：散气管的塞满难度>

将实施例和比较例的散气装置配置在装入污泥混合液(MLSS：25000mg/L)的槽中，在槽内装满污泥混合液使液面位于离多孔板的上表面3000mm的位置。

然后，用气体供给装置向散气装置供给气体，使气体以吐出量10m³/h从吐出口吐出，在工作2周后，目视确认散气管的塞满难度以进行评价。

散气管的塞满难度用以下的标准进行评价。

○：散气管内没有被污泥堵塞。

×：散气管内被污泥堵塞。

表1

如表1所示，与比吐出口的内径16mm小的比较例1～5的散气装置相比，实施例的散气装置的散气管难以塞满。此外，与比L/D值为0.8小的比较例1、2、6～11的散气装置相比，表示出实施例的散气装置从各散气孔散布的气泡的均匀性良好的结果。

标记说明

1：散气装置、2：多孔板、2a：通孔、3：散气管、3a：吐出口、3b：弯曲部、3c：连接部、4：裙部、4a：散气管插入孔(裙开口部)、10：膜组件、20：分离膜部

Claims (7)

1.一种散气装置，具备具有多个通孔的多孔板和被配置使得向污泥混合液中吐出气泡的吐出口位于所述多孔板的下方的散气管，其特征在于，

所述吐出口的开口面的中心，位于包围所述多孔板的通孔且大小最小的圆的中心的大体正下方，所述吐出口的开口方向为水平方向、铅垂下方向和水平方向与铅垂下方向之间的方向中的任一方向，

所述吐出口的内径为16mm以上，

所述多孔板的下表面和所述吐出口的开口面的中心的距离L相对于所述圆的直径D之比L/D为0.8～1.2。

2.根据权利要求1所述的散气装置，其特征在于，

在所述多孔板的外周部设有向下延伸的裙部。

3.根据权利要求2所述的散气装置，其特征在于，

在所述裙部的下端部设置有开口部。

4.一种膜组件，具备权利要求1～3中任一项所述的散气装置，且在该散气装置的多孔板的上部设置有分离膜部，该分离膜部为多个分离膜成束而构成。

5.一种膜分离装置，具备收纳污泥混合液的槽，在该槽内，作为浸渍膜设置有权利要求4所述的膜组件。

6.一种散气方法，用权利要求1～3中任一项所述的散气装置向污泥混合液中散布气泡。

7.一种膜分离方法，用权利要求4所述的膜组件将污泥混合液膜分离以得到净化水。

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