JP2007000739A - 散気システム - Google Patents

Abstract

【課題】 散気体の目詰まり状態を的確にとらえることにより、的確に目詰まり防止運転を実施でき、過剰な目詰まり除去運転を防止して、適正な散気風量の維持を可能とした散気システムを提供すること。
【解決手段】 散気体１４への空気供給路に流れる供給風量を散気風量計で計測し、計測された散気風量が設定風量を維持するように風量調整弁１７１を開度制御する。この風量調整弁１７１の開度が設定値以上で、かつ計測された実風量と前記設定風量との偏差が大となる状態が設定時間以上継続すると、気体１４の目詰まり発生と判断して、所定の目詰まり除去操作を実行させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理水中に曝気のために気泡を供給する散気体の目詰まり防止機能を備えた散気システムに関する。

一般に、上水処理、下水処理、し尿処理などの分野では、反応槽の中に散気体を設置し、この散気体に風量一定制御で空気を送風し、散気体から被処理液中に気泡を供給して曝気を行う曝気工程がある。これまで、散気体としては散気板や散気筒等が用いられてきたが、近年、メンブレンによるものが用いられるようになった。このメンブレンによる散気体は、ゴムや合成樹脂等の可撓性の膜体を有し、その表面に多数の微細な散気孔を設けたものである。この散気体では内部に送風することでメンブレン（膜体）が膨張して前記散気孔を開き、この散気孔から微細な気泡を放出する。

このようなメンブレンを用いた散気体は、散気板や散気筒と比べ、散気されている泡のサイズが小さくすることができるので、同量の風量で比較すると気液接触量が多くなる。このため、散気風量が少なくて済み、散気ブロワからの送風量を減少させることができる。しかし、散気孔が小さいため汚泥等の閉塞が問題となっていた。

そこで、メンブレンを用いた散気装置の目詰まりを防止する運転方法についての提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。この運転方法では、メンブレンの拡大／縮小を数回繰り返すことにより、散気孔に閉塞した汚泥等を除去するものである。ここで、メンブレンは、通常の散気状態のときは、散気体に送り込まれた空気により拡大している。メンブレンを縮小させるには、空気弁（風量調整弁を用いることもある）を閉め、この空気弁と散気体との間に存在する放圧弁（圧抜弁）を開放する。この散気体に対する送気操作と、送気遮断及び放圧操作とにより、メンブレンの拡大／縮小を数回繰り返すことにより、散気孔に閉塞した汚泥等を除去する。
特開２００４−３１３９３８号公報

このようなメンブレン等を用いた散気体の目詰まり除去操作は、従来、予め設定した時間間隔で周期的に実施されていた。しかし、散気体の目詰まりするまでの時間は、被処理水の水質により変動する。このため、上述のように、目詰まり防止操作の間隔をタイマ等で設定した一定時間間隔にすると、水質が悪い場合は、前記設定時間より早く閉塞し、目的とする散気風量が維持できないことが発生する。また、反対に水質が良い場合は、実際に目詰まりが生じていないにもかかわらず、設定時間経過により目詰まり除去操作が実施されてしまい、過剰な目詰まり除去操作による散気効率の低下などの問題が生じた。

本発明の目的は、散気体の目詰まり状態をとらえることにより、適切に目詰まり防止操作を実施でき、過剰な目詰まり除去操作を防止して、適正な散気風量の維持を可能とした散気システムを提供することにある。

本発明の散気システムは、表面部に多数の散気孔が設けられ、この散気孔から被処理液中に気泡を放出させる散気体と、この散気体への空気供給路に流れる供給風量を計測する散気風量計と、前記空気供給路に設けられ、前記散気風量計によって計測された散気風量が設定風量を維持するように開度制御される風量調整機能を有し、かつ、供給空気を遮断する機能、及び供給空気遮断状態における前記散気体への供給空気を放出させる放圧機能を有する弁装置と、この弁装置の前記風量調節機能による開度が設定値以上で、かつ計測された実風量と前記設定風量との偏差が大となる状態が設定時間以上継続すると、前記散気体の目詰まりと判断して、所定の目詰まり除去操作を実行させる目詰まり検出手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の散気システムは、表面部に多数の散気孔が設けられ、この散気孔から被処理液中に気泡を放出させる散気体と、この散気体への空気供給路に流れる供給風量を計測する散気風量計と、前記空気供給路に設けられ、前記散気風量計によって計測された散気風量が設定風量を維持するように開度制御される風量調整機能を有し、かつ、供給空気を遮断する機能、及び供給空気遮断状態における前記散気体への供給空気を放出させる放圧機能を有する弁装置と、前記空気供給路内の圧力を計測する散気圧力計及び前記散気体が設けられる反応槽の液位を計測する液位計と、前記弁装置による散気体への空気供給状態における前記散気圧力計及び前記液位計の計測値をそれぞれ入力し、これらの計測値から求まる散気圧損と風量に基く通常圧損との差が設定値以上となる状態が設定時間以上継続すると、前記散気体の目詰まりと判断して、所定の目詰まり除去操作を実行させる目詰まり検出手段とを備えた構成でもよい。

また、本発明の散気システムは、表面部に多数の散気孔が設けられ、この散気孔から被処理液中に気泡を放出させる散気体と、この散気体への空気供給路に流れる供給風量を計測する散気風量計と、前記空気供給路に設けられ、前記散気風量計によって計測された散気風量が設定風量を維持するように開度制御される風量調整機能を有し、かつ、供給空気を遮断する機能、及び供給空気遮断状態における前記散気体への供給空気を放出させる放圧機能を有する弁装置と、前記散気体から被処理液中に放出された気泡の形状及び分布状態を検出する気泡状態検出手段と、この気泡状態検出手段で検出された気泡の形状または分布状態が設定された形状及び分布状態と異なる状態が設定時間以上継続すると、前記散気体の目詰まりと判断して、所定の目詰まり除去操作を実行させる目詰まり検出手段とを備えた構成でもよい。

本発明では、目詰まり除去操作は、弁装置により散気体への送風を遮断して放圧する操作と散気体への送風操作とを交互に繰り返す操作である。

また、本発明では、気泡状態検出手段は、被処理液中に放出された気泡に超音波または電波を照射し、その反射波により気泡状態を検出するものである。

本発明によれば、空気供給路での、風量調整弁開度と実測された風量値との関係、または散気圧力と反応槽の液位との関係、または散気体から放出された気泡の形状・分布状態から、散気体の目詰まり状態を検出して、目詰まり除去操作を行うので、適切な目詰まり防止操作を実施でき、過剰な目詰まり除去運転を防止して、適正な散気風量の維持が可能となる。

以下、本発明による散気システムの一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は本実施の形態の要部構成を示している。図１において、１１は反応槽で、配管１２，１３と連結しており、配管１２により流入する下水などの被処理液を曝気処理し、配管１３から流出させる。１４は散気体で、例えばメンブレンなどを用いており、その表面部には多数の散気孔が設けられ、この散気孔から被処理液中に気泡を放出させる。

この散気体１４には空気供給路１５が連結されており、図示しないブロアなどの空気源から空気が供給される。この空気供給路１５には、ここを流れる供給風量を計測する散気風量計１６と、後述する複数の弁で構成される弁装置１７とが設けられている。弁装置１７は、風量調節弁１７１、空気遮断弁１７２、放圧弁１７３を有する。風量調節弁１７１は、空気供給路１５に設けられ、散気風量計１６によって計測された散気風量が設定風量を維持するように開度制御されるもので、風量調整機能を有する。空気遮断弁１７２は、散気体１４への供給空気を遮断する機能を有する。放圧弁１７３は、空気遮断弁１７２による空気遮断状態において開動作し、散気体１４への供給空気を放出させる放圧機能を有する。

前記風量調節弁１７１に対しては、散気体１４への供給風量（散気風量）値が設定されている。この設定風量１８としては、予め設定された固定値や、前記流入配管１２に設けられた流量計２０の計測値（反応槽１１への流入量）に比例する値、さらには、処理槽１１に設けられた図示しないＤＯ計による溶存酸素計測値を一定に制御するための値、のいずれかを用いればよい。この風量設定値１８は、コントローラ２１に対してＳＶとして与えられ、散気風量計１６で計測されたＰＶ値（プロセス値：実風量）と比較され、所定の演算によりＭＶ（操作値：風量調節弁１７１の開度操作値）が算出される。このＭＶ値は、風量調整弁１７１の駆動モータ１７１Ｍに出力される。

２２は目詰まり検出手段で、風量調節弁１７１に設けられた開度計２３による計測値（弁開度）と散気風量計１６により計測された実風量とが入力される。そして、弁開度が予め設定した値以上で、かつ計測された実風量と前記設定風量１８との偏差が大となる状態が設定時間以上継続すると、散気体１４の目詰まり発生と判断する。すなわち、風量調整弁１７１がある開度（設定開度）以上に開いているにもかかわらず、実風量（散気風量）が設定風量１８に達せず、しかも、設定風量１８との偏差が大きい場合、散気体１４に目詰まりが発生していると判断する。

目詰まり検出手段２２は、目詰まり発生を検出すると所定の目詰まり除去操作を実行させる。所定の目詰まり除去操作とは、例えば、弁装置１７により散気体１４への送風を遮断して放圧する操作と散気体１４への送風操作とを交互に繰り返す操作である。このため、目詰まり検出手段２２は、空気遮断弁１７２の駆動モータ１７２Ｍ及び放圧弁１７３の駆動モータ１７３Ｍに対し、それぞれ目詰まり除去のための操作指令を出力する。

次に、動作を説明する。反応槽１１へは配管１２を通って下水などの被処理水が流入される。反応槽１１内の底部に設けられた散気体１４に対しては、図示しない空気源から空気供給路１５を通って空気が供給され、気泡として被処理液に散気される。このとき、空気遮断弁１７２は開状態、放圧弁１７３は閉状態である。また、風量調節弁１７１は設定風量１８を満足するべくコントローラ２１により開度制御されている。

ここで、散気風量は被処理液の状態や散気体１４の汚れ具合などにより変動する。このため、風量計１６により計測された実風量を用いてコントローラ２１により風量調節弁１６の開度を変化させ、風量一定制御を行っている。

このような散気システムにおいて、長時間の使用などにより散気体１４に閉塞が始まると、散気体１４の圧損が高まり実風量が減少するので、これを補うべく風量調整弁１７１の開度が大きくなる。さらに、散気体１４の閉塞が大きくなり、風量調整範囲を逸脱すると風量調整弁１７１の開度が最大となったまま、制御が行えなくなる。目詰まり検出手段２２はこの状態を検出して目詰まり除去操作を指令する。

すなわち、目詰まり検出手段２２は、風量調整弁１７１の開度情報を開度計２３から入力しており、図２で示すように、風量調整弁１７１の開度が設定開度より大きく（ステップ２０１）、かつ設定風量と実風量の偏差が大きく（ステップ２０２）、その状態が一定時間以上継続した場合（ステップ２０３）は、散気体１４の目詰まりが大で、閉塞状態と判断し、目詰まり除去操作を開始する（ステップ２０４）。

目詰まり除去操作とは、例えば、空気遮断弁１７２を閉操作すると共に放圧弁１７３を開操作して散気体１４からの散気を中断し、その後、空気遮断弁１７２を開操作すると共に放圧弁１７３を閉操作して散気体１４からの散気を行う。この散気の中止と散気の再開を数回繰り返すことにより、散気体１４の散気孔に付着した汚泥などの汚れを排除する。特に、散気体１４の表面がメンブレンの場合、散気体への送風によりメンブレンが膨張し散気孔を拡張させて気泡を放出しており、送風を中止するとメンブレンが縮小し、散気孔も縮小する。したがって、この送風と送風停止を繰り返してメンブレン及びその散気孔の拡大・縮小を繰り返すことにより、散気孔部分に付着した汚れを有効に除去することができる。

このように、風量調整弁１７１の弁開度と実風量との関係から、散気体１４の閉塞を判断でき、その判断に基づいて閉塞除去工程を開始することができるので、従来の一定間隔で洗浄を行うものに比べ、適切な閉塞除去を実施でき、散気体の安定した継続運用が行える。

次に、図３で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、散気体１４の目詰まり状態を散気圧損の変化により検出している。図３において、この散気システムも、反応槽１１に、配管１２から流入する下水などの被処理液を、散気体１４からの散気により曝気処理し、配管１３から流出させものである。また、散気体１４には空気供給路１５が連結され、空気供給路１５には、散気風量計１６と、風量調節弁１７１、空気遮断弁１７２、放圧弁１７３からなる弁装置１７が設けられている。風量調節弁１７１は、風量設定値１８を維持するように、コントローラ２１に風量一定制御される。

ここまでの構成は、図１の実施の形態と同じであるが、散気体１４の目詰まりを検出する手法が異なる。すなわち、空気供給管１５に散気圧力計３１を設けると共に、反応槽１１には、その液位を計測するために液位計３２を設ける。目詰まり検出手段３３は、上記散気圧力計３１と液位計３２の計測値を入力すると共に、風量計１６から実風量を入力している。

目詰まり検出手段３３は、入力された各計測情報に基き次のように散気体１４の目詰まりを検出する。すなわち、散気圧力計３１及び液位計３２の計測値から以下の（１）式及び（２）式により散気圧損及び閉塞圧損を求める。

散気圧損=散気圧力−液位×比重 ・・・ （１）
閉塞圧損＝散気圧損−風量による通常圧損 ・・・ （２）
すなわち、散気圧損と風量に基く通常圧損との差である閉塞圧損が設定値以上となる状態が設定時間以上継続すると、散気体１４の目詰まり発生と判断して、所定の目詰まり除去操作を実行させる。

上記構成において、散気体１４に目詰まりが生じると、散気圧力が上昇する。散気圧力は散気風量と反応槽１１の水位により変動するため、目詰まり検出手段３３は、閉塞によって増大した閉塞圧損のみを上記（１）式及び（２）式により算出する。そして、図４で示すように、この計算により得られた閉塞圧損値が期待値から大きく逸脱した状態（設定値以上の状態）かを判断する（ステップ４０１）。この設定値以上の状態が一定時間以上継続した場合（ステップ４０２）は、散気体１４の目詰まりが大で、閉塞状態と判断し、目詰まり除去操作を開始する（ステップ４０３）。

このように、散気圧力計３１の計測値から求まる散気圧損の変化から、散気体１４の閉塞を判断でき、その判断に基づいて閉塞除去操作を開始することができるので、従来の一定間隔で洗浄を行うものに比べ、適切な閉塞除去を実施でき、散気体の安定した継続運用が行える。

次に、図５で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、散気体１４の目詰まり状態を、散気体１４から生じる気泡の形状またはその分布状態から検出するものである。すなわち、散気体１４の目詰まり以前と以後とでは、散気体１４から生じる気泡の形状（大きさ）や分布に違いが生じる。

例えば、メンブレンを用いた散気体１４の場合、目詰まりが生じると気泡の径が目詰まり前より大きくなる。これは、目詰まりにより散気体１４の内部圧力が上昇するためメンブレンが大きく膨張し、気泡が放出されるときに散気孔も大きく拡大するためである。また、目詰まりが生じると、散気体１４から放出される気泡の分布に偏りが生じる。すなわち、多数の散気孔が一様に目詰まりすることは殆どなく、部分ごとに目詰まりの程度に差が出るため、放出される気泡の分布にも差がでる。

したがって、散気体１４から生じる気泡の形状またはその分布状態を識別することにより、散気体１４の目詰まりを検出することが出来る。

この実施形態では、反応槽１１内に、散気体１４から被処理液中に放出された気泡の形状及び分布状態を検出する気泡状態検出手段５１を設けている。目詰まり状態検出手段５２は、この気泡状態検出手段５１で検出された気泡の形状または分布状態が設定された形状及び分布状態と異なっているかを、画像処理などにより判断する。そして、異なった状態が設定時間以上継続すると、散気体１４の目詰まり大と判断して、所定の目詰まり除去操作を実行させる。

気泡状態検出手段５１としては、例えば、被処理液中に放出された気泡に超音波または電波を照射し、その反射波により気泡状態を検出する装置を用いればよい。勿論、このような装置に限定されず、気泡の形状及び分布を検出できるものであればなんでもかまわない。

このように、散気体１４から放出された気泡の形状や分布状態を検出することにより、散気体１４の閉塞を判断でき、その判断に基づいて閉塞除去工程を開始することができるので、従来の一定間隔で洗浄を行うものに比べ、適切な閉塞除去を実施でき、散気体の安定した継続運用が行える。

本発明による散気システムの一実施の形態を示す構成図である。 同上一実施の形態の動作を説明するフローチャートである。 本発明の他の実施の形態を示す構成図である。 同上他の実施の形態の動作を説明するフローチャートである。 本発明のさらに他の実施の形態を示す構成図である。

符号の説明

１１ 反応槽
１４ 散気体
１５ 空気供給路
１６ 風量計
１７ 弁装置
１７１ 風量調節弁
１７２ 空気遮断弁
１７３ 放圧弁
２２，３３，５２ 目詰まり検出手段
５１ 気泡状態検出手段

Claims (5)

1. 表面部に多数の散気孔が設けられ、この散気孔から被処理液中に気泡を放出させる散気体と、
   この散気体への空気供給路に流れる供給風量を計測する散気風量計と、
   前記空気供給路に設けられ、前記散気風量計によって計測された散気風量が設定風量を維持するように開度制御される風量調整機能を有し、かつ、供給空気を遮断する機能、及び供給空気遮断状態における前記散気体への供給空気を放出させる放圧機能を有する弁装置と、
   この弁装置の前記風量調節機能による開度が設定値以上で、かつ計測された実風量と前記設定風量との偏差が大となる状態が設定時間以上継続すると、前記散気体の目詰まりと判断して、所定の目詰まり除去操作を実行させる目詰まり検出手段と、
   を備えたことを特徴とする散気システム。
2. 表面部に多数の散気孔が設けられ、この散気孔から被処理液中に気泡を放出させる散気体と、
   この散気体への空気供給路に流れる供給風量を計測する散気風量計と、
   前記空気供給路に設けられ、前記散気風量計によって計測された散気風量が設定風量を維持するように開度制御される風量調整機能を有し、かつ、供給空気を遮断する機能、及び供給空気遮断状態における前記散気体への供給空気を放出させる放圧機能を有する弁装置と、
   前記空気供給路内の圧力を計測する散気圧力計及び前記散気体が設けられる反応槽の液位を計測する液位計と、
   前記弁装置による散気体への空気供給状態における前記散気圧力計及び前記液位計の計測値をそれぞれ入力し、これらの計測値から求まる散気圧損と風量に基く通常圧損との差が設定値以上となる状態が設定時間以上継続すると、前記散気体の目詰まりと判断して、所定の目詰まり除去操作を実行させる目詰まり検出手段と、
   を備えたことを特徴とする散気システム。
3. 表面部に多数の散気孔が設けられ、この散気孔から被処理液中に気泡を放出させる散気体と、
   この散気体への空気供給路に流れる供給風量を計測する散気風量計と、
   前記空気供給路に設けられ、前記散気風量計によって計測された散気風量が設定風量を維持するように開度制御される風量調整機能を有し、かつ、供給空気を遮断する機能、及び供給空気遮断状態における前記散気体への供給空気を放出させる放圧機能を有する弁装置と、
   前記散気体から被処理液中に放出された気泡の形状及び分布状態を検出する気泡状態検出手段と、
   この気泡状態検出手段で検出された気泡の形状または分布状態が設定された形状及び分布状態と異なる状態が設定時間以上継続すると、前記散気体の目詰まりと判断して、所定の目詰まり除去操作を実行させる目詰まり検出手段と、
   を備えたことを特徴とする散気システム。
4. 目詰まり除去操作は、弁装置により散気体への送風を遮断し、放圧する操作と散気体への送風操作とを交互に繰り返す操作であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の散気システム。
5. 気泡状態検出手段は、被処理液中に放出された気泡に超音波または電波を照射し、その反射波により気泡状態を検出することを特徴とする請求項３に記載の散気システム。

Images