JP2003220396A - 深層曝気装置 - Google Patents

深層曝気装置

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JP2003220396A
JP2003220396A JP2002020339A JP2002020339A JP2003220396A JP 2003220396 A JP2003220396 A JP 2003220396A JP 2002020339 A JP2002020339 A JP 2002020339A JP 2002020339 A JP2002020339 A JP 2002020339A JP 2003220396 A JP2003220396 A JP 2003220396A
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air
water
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pipe
deep
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JP2002020339A
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English (en)
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Kiyomitsu Osanai
清潤 小山内
Toshiko Suyama
敏子 須山
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気溶存率が良く、且つ省エネルギー型の深
層曝気装置を提供すること。 【解決手段】 容器1、排気管2、散気管3、第一空気
圧縮機11、戻り管8を具備し、第一空気圧縮機11か
ら散気管3に圧縮空気を送り、該散気管3より放出され
た気泡が容器1内の水中を上昇しながら該水中に溶解す
るとともに残余は該容器1の上部に貯まり、該貯まった
空気を戻り管8を通して第一空気圧縮機11に吸込み圧
縮して再び給気管4を介して散気管3に送るように空気
循環路を構成し、容器1内に貯まった空気により該容器
1内水面7が押し下げられ、該容器1内の水を流出口1
−1を通して水中に流出させ、該容器1内水面7が排気
管2下端より下になったら余剰空気を排気管2を通して
大気に放出するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水深の深い湖等の深
層部に曝気する深層曝気装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】水深の深い湖等の深層部の水は、表層部
の水に比較して水温が低く、空気の溶存量が著しく低
く、魚も棲息せず、底部の土壌から重金属類が溶出して
いるため、飲料水にも不適切となる。この状態を改善す
るために、深層水に空気を吹き込む深層曝気装置が必要
となる。
【0003】図1は従来のこの種の深層曝気装置のシス
テム構成例を示す図である。図示するように、深層曝気
装置は、湖等の深層部に設置した容器1、下端が容器1
内に連通し他端が水面6の上方の大気に連通する排気管
2、容器1の底部に設置された散気管3及び該散気管3
に給気管4を通して圧縮空気を給気する空気圧縮機5を
具備する構成である。
【0004】一般に深層曝気装置は水深40メートル程
度の深層部に曝気する場合が多いので、ここでは一例と
して容器1をその底部が水深40メートルに位置するよ
うに設置した場合を説明する。容器1は頂部が閉塞し、
底部が水中に開口し、その側部には底部と排気管2下端
の間の所定位置に流出口1−1を設けた構成である。排
気管2の下端は容器1内の所定位置(ここでは底部から
4メートル上の位置)に開口している。
【0005】上記構成の深層曝気装置において、空気圧
縮機5で水柱40メートル以上に圧縮された空気を給気
管4を通して散気管3に送ると、圧縮空気は該散気管3
から気泡として放出される。容器1内の水は比重差の関
係で底部開口から水を吸込んで上昇・攪拌し、空気を溶
け込ませて側部の流出口1−1から流出する。
【0006】散気管3から放出された気泡は、上昇し、
容器1内の上部に貯まるので、容器1内上部の水面7は
押し下げられ、排気管2の下端に達し、更に押し下げら
れると、排気管2を介して、容器1内上部と大気が連通
するので、容器1内上部に貯まった圧縮空気は大気に放
出される。その結果、容器1内部の水面7はほぼ排気管
2下端に保持されながら、水中に溶解しなかった空気が
大気に放散される。
【0007】上記構成の深層曝気装置は、一般に水深数
十メートルの深層部に空気を吹き込むために、空気圧縮
機5では高圧空気を製造する必要がある。また、容器1
内の水中を上昇し、溶け込まなかった空気は排気管2を
通して大気に放散するので、効率が悪い。そのため、従
来の深層曝気装置にあっては、圧縮空気製造のために大
きな動力を必要とする。その結果、消費電力等の消費エ
ネルギー量が嵩み、深層曝気装置の効用が認められなが
ら、経済的理由でその普及が進まず、深層部が放置され
たままの湖が多いのが現状である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、上記従来の深層曝気装置の欠点を
除去し、空気溶存率が著しく良く、且つ省エネルギー型
の深層曝気装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1に記載の発明は、水中の深層部に設置された底
部が水中に開口し、頂部が閉塞し、側部流出口を設けた
容器と、上端が大気に連通し下端が容器内の所定水深位
置に開口する排気管と、該容器の下部開口近傍に設けた
散気管と、該散気管に給気管を通して圧縮空気を送る第
一空気圧縮機と、容器に貯まった空気を第一空気圧縮機
に戻す戻り管を具備し、第一空気圧縮機から散気管に圧
縮空気を送り、該散気管より放出された気泡が容器内の
水中を上昇しながら該水中に溶解するとともに残余は該
容器の上部に貯まり、該貯まった空気を戻り管を通して
第一空気圧縮機に吸込み圧縮して再び給気管を介して散
気管に送るように空気循環路を構成し、容器内に貯まっ
た空気により該容器内水面が押し下げられ、該容器内の
水を流出口を通して水中に流出させ、該容器内水面が排
気管下端より下になったら余剰空気を排気管を通して大
気に放出するように構成したことを特徴とする深層曝気
装置にある。
【0010】上記のように空気循環路を構成することに
より、第一空気圧縮機で容器の上部に貯まった空気を戻
り管を通して第一空気圧縮機に吸込み圧縮して再び給気
管を介して散気管に送るので、第一空気圧縮機に要求さ
れる圧縮圧力は、排気管下端と散気管、即ち容器底部と
の距離(間隔)の水柱圧でよく、従来のように水面から
散気管の水位までの水柱に相当する圧力以上に空気を圧
縮する必要がないから、散気管に圧縮空気を送る第一空
気圧縮機の所要動力が大幅に減少する。
【0011】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の深層曝気装置において、容器内に開口する補給管を設
け、該補給管を通して水中に溶解する空気量を補給する
ための第二空気圧縮機を設けたことを特徴とする。
【0012】上記のように水中に溶解する空気量を補給
管を通して第二空気圧縮機で補給するので、該第二空気
圧縮機から水中に溶解する空気量だけを補給するだけで
よいから、上記大幅に減少した第一空気圧縮機の所要動
力に、第二空気圧縮機の所要動力を加えても、従来の深
層曝気装置に比べて全体の圧縮空気製造のための動力が
大幅に少なくて済む。
【0013】請求項3に記載の発明は、請求項1又は2
に記載の深層曝気装置において、排気管には大気に放出
される空気を調整する調整弁を設けたことを特徴とす
る。
【0014】上記の排気管に調整弁を設けたことによ
り、該排気管を通して大気に放出される空気を調整する
ことにより、容器内水面の調整ができ、上記水中に溶解
する空気量とこの調整弁を介して大気中に放出される空
気量を考慮しても、従来の深層曝気装置に比べて全体の
圧縮空気製造のための動力が大幅に少なくて済む。
【0015】請求項4に記載の発明は、請求項1又は2
又は3に記載の深層曝気装置において、空気循環路の戻
り管に水分離タンクを設けたことを特徴とする。
【0016】上記のように空気循環路の戻り管に水分離
タンクを設けたことにより、戻り管を通る空気中に含ま
れる水分を分離し、該水分が第一空気圧縮機に流入する
のを阻止することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図2は本発明に係る深層曝気装
置のシステム構成例を示す図である。同図において、図
1と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。
【0018】本深層曝気装置が図1に示す深層曝気装置
と相違する点は、容器1の頂部に開口する戻り管8を設
け、該戻り管8に水分離タンク9を接続し、更に水分離
タンク9と第一空気圧縮機11を配管10で接続し、容
器1内の上部に貯まった圧縮空気が第一空気圧縮機11
により循環するようになっている点、排気管2の大気開
口端に調整弁(常時開)13が設けられ、大気に開放す
る空気量を調整できるようになっている点、更に容器1
の頂部に開口する圧縮空気補給管15を設け、第二空気
圧縮機14から容器1内の上部に圧縮空気を補給できる
ようになっている点である。
【0019】水分離タンク9は戻り管8を通る空気中に
含まれる水分を分離し、第一空気圧縮機11に水分が流
入するのを阻止する。水分離タンク9に貯まった水は排
水弁12により排水できるようになっている。
【0020】本深層曝気装置において、一例として容器
1の底部を図1の場合と同様、水深40メートルの位置
になるように設置している。第一空気圧縮機11が水柱
40メートル以上に圧縮された圧縮空気を給気管4を通
して散気管3に送り、気泡を発生させる点は図1の深層
曝気装置と同じであるが、図1の深層曝気装置では水に
溶解しなかった余剰の空気を大気中に放散させていたの
に対して、本深層曝気装置では、水に溶解しなかった容
器1内上部に貯まった空気を戻り管8を通して第一空気
圧縮機11に吸込み、再び圧縮して散気管3に送ってい
る。この時、第一空気圧縮機11で圧縮する空気圧は概
略排気管2下端(水面6から下方36メートルの水深位
置)と散気管3、即ち容器1底部(水深40メートル位
置)の間の水柱圧(40−36=4メートルの水柱圧)
でよい。
【0021】従って、空気量を図1に示す深層曝気装置
と同じとすれば、空気圧縮機の所要動力のみを考えれ
ば、本深層曝気装置は図1の深層曝気装置の10%でよ
いことになる。しかし、水中に溶解する空気量があるの
で、このまま運転を継続すれば、やがて戻り管8の上部
まで水が上がってしまう。このため、第二空気圧縮機1
4で溶解した分だけの空気量を圧縮空気補給管15を通
して補給する必要がある。
【0022】この第二空気圧縮機14の吐出し側の所要
圧力は、容器1底部の水深40メートルから該容器1底
部と排気管2下端の距離4メートルを引いた40−4=
36メートル(水柱)となり、また吸込み側は大気圧で
ある。また、容器1内水面7を調整するために、調整弁
13の弁開度を調整し、大気に放出する空気量を調整し
ている。圧縮空気補給管15を通して第二空気圧縮機1
4で補給する空気量には、この調整弁13を通して大気
中に放出される分も含める。即ち、水中に溶解する空気
量に容器1内の水面7の調整のために必要な空気量を加
えた空気量を第二空気圧縮機14から圧縮空気補給管1
5を通して容器1内に給気する。
【0023】上記水中に溶解する空気量及び容器1内水
面7の調整のため空気量の2つの空気量を考慮しても、
散気管3に給気する高圧空気量は図1の場合に比較して
著しく小さく、深層曝気装置全体の所要動力、即ち消費
エネルギーを画期的に減少させることができる。
【0024】なお、図2に示す深層曝気装置の例では、
排気管2の下端を容器1の頂部を貫通させて内部所定水
深位置まで突き出しているが、排気管2の下端は容器1
の側部の所定水深位置に開口させてもよい。要は容器1
の上部に貯まった空気量が所定量となった場合、該所定
量を超える分を大気中に排気できる構成であればよい。
また、戻り管8の開口位置も容器1の頂部に限定される
ものではなく、容器1の上部に貯まった空気を第一空気
圧縮機11に戻す適切な位置であればよい。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように各請求項に記載の発
明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【0026】請求項1に記載の発明によれば、空気循環
路を構成することにより、第一空気圧縮機で容器の上部
に貯まった空気を戻り管を通して第一空気圧縮機に吸込
み圧縮して再び給気管を介して散気管に送るので、第一
空気圧縮機に要求される圧縮圧力は、排気管下端と散気
管、即ち容器底部との距離(間隔)の水柱圧でよく、従
来のように水面から散気管の水位までの水柱に相当する
圧力以上に空気を圧縮する必要がないから、散気管に圧
縮空気を送る第一空気圧縮機の所要動力を大幅に減少さ
せることができ、省エネルギー型の深層曝気装置を提供
することができる。
【0027】請求項2に記載の発明によれば、水中に溶
解する空気量を補給管を通して第二空気圧縮機で補給す
るので、該第二空気圧縮機から水中に溶解する空気量だ
けを補給するだけでよいから、上記大幅に減少した第一
空気圧縮機の所要動力に、第二空気圧縮機の所要動力を
加えても、従来の深層曝気装置に比べて全体の圧縮空気
製造のための動力が大幅に少なくて済む、省エネルギー
型の深層曝気装置を提供することができる。
【0028】請求項3に記載の発明によれば、排気管に
調整弁を設けたことにより、該排気管を通して大気に放
出される空気を調整することにより、容器内水面の調整
ができ、上記水中に溶解する空気量とこの調整弁を介し
て大気中に放出される空気量を考慮しても、従来の深層
曝気装置に比べて全体の圧縮空気製造のための動力が大
幅に少なくて済む、省エネルギー型の深層曝気装置を提
供することができる。
【0029】請求項4に記載の発明によれば、空気循環
路の戻り管に水分離タンクを設けたことにより、戻り管
を通る空気中に含まれる水分を分離し、該水分が第一空
気圧縮機に流入するのを阻止することができ、第一空気
圧縮機の故障を防止できるとともにその性能を長期間維
持できる深層曝気装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の深層曝気装置のシステム構成例を示す図
である。
【図2】本発明に係る深層曝気装置のシステム構成例を
示す図である。
【符号の説明】
1 容器 2 排気管 3 散気管 4 給気管 5 空気圧縮機 6 水面 7 水面 8 戻り管 9 水分離タンク 10 配管 11 第一空気圧縮機 12 排水弁 13 調整弁(常時開) 14 第二空気圧縮機 15 圧縮空気補給管

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水中の深層部に設置された底部が水中に
    開口し、頂部が閉塞し、側部流出口を設けた容器と、上
    端が大気に連通し下端が前記容器内の所定水深位置に開
    口する排気管と、該容器の下部開口近傍に設けた散気管
    と、該散気管に給気管を通して圧縮空気を送る第一空気
    圧縮機と、前記容器に貯まった空気を前記第一空気圧縮
    機に戻す戻り管を具備し、 前記第一空気圧縮機から前記散気管に圧縮空気を送り、
    該散気管より放出された気泡が前記容器内の水中を上昇
    しながら該水中に溶解するとともに残余は該容器の上部
    に貯まり、該貯まった空気を前記戻り管を通して前記第
    一空気圧縮機に吸込み圧縮して再び前記給気管を介して
    前記散気管に送るように空気循環路を構成し、前記容器
    内に貯まった空気により該容器内水面が押し下げられ、
    該容器内の水を前記流出口を通して水中に流出させ、該
    容器内水面が前記排気管下端より下になったら余剰空気
    を前記排気管を通して大気に放出するように構成したこ
    とを特徴とする深層曝気装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の深層曝気装置におい
    て、 前記容器内に開口する補給管を設け、該補給管を通して
    水中に溶解する空気量を補給するための第二空気圧縮機
    を設けたことを特徴とする深層曝気装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の深層曝気装置に
    おいて、 前記排気管には大気に放出される空気を調整する調整弁
    を設けたことを特徴とする深層曝気装置。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2又は3に記載の深層曝気
    装置において、 前記空気循環路の戻り管に水分離タンクを設けたことを
    特徴とする深層曝気装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8002246B2 (en) 2006-10-27 2011-08-23 Aura Tec Co., Ltd. Aeration apparatus
CN102603087A (zh) * 2012-03-30 2012-07-25 西安建筑科技大学 深水型水源水库扬水曝气水质改善装置
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