JP2007014898A - 散気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 散気効率の良い散気装置の提供。
【解決手段】 多孔膜材30は、ホルダ11、箱状支持部材21ａ、21b、押さえ部材40により支持固定されている。多孔膜材30の端面31ａ、31bは、箱状支持部材21ａ、21bにより上下から押圧固定され、シールされている。よって、供給空気の全量が多孔膜材30から散気される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水処理システムで使用する散気装置に関する。

微生物を利用して下水や汚水を浄化する下水処理システムの曝気槽には、多孔部材が取り付けられ、空気供給手段と接続された給気用ホルダーを含む散気装置が設置されている。

散気装置に使用される多孔部材としては、ゴム製又は樹脂製のシートに多数の小孔をもうけたもの（特許文献１）、樹脂又はセラミックスの粒子を所望形状に焼結した微細孔を有するもの（特許文献２）が用いられている。
特開２００３−３２０３８８号公報 特開平８−１５５４８４号公報

樹脂やセラミックス製の多孔部材では、散気していない状態のとき、小孔に汚れが詰まることがある。これに対して、伸縮性のあるゴム製の多孔部材では、散気状態のときには圧力を受けて膨張するため、小孔も膨張して大きくなった状態で散気し、散気していないときには、小孔は閉じているので目詰まりを起こしにくい。

ゴム製の多孔部材は、樹脂やセラミックス製のものとは異なり、適当な支持体で支持する必要があるが、その場合、ゴム製の多孔部材と支持体との結合部分をシールして、供給する空気が小孔以外から漏れ出ることを防止する必要がある。

本発明は、ゴム、エラストマー、プラスチック製のような伸縮性のある材質からなる多孔膜材を用いたものであり、前記支持部材と前記多孔膜材とのシール性が高められた散気装置を提供することを課題とする。

請求項１の発明は、課題の解決手段として、
空気供給手段と連結された複数の支持部材により、小孔を有する伸縮性シート状の多孔膜材が散気可能な状態で保持されている散気装置であって、
前記支持部材の一つが、環状壁部と前記環状壁部と一体となった天井面部を有する箱状支持部材であり、
前記多孔膜材が、側面部と平面部を有し、前記箱状支持部材を覆うことができる形状のものであり、
前記多孔膜材が、内側から当接された前記箱状支持部材により支持されており、前記多孔膜材の側面端部が、前記環状壁部により上下方向から挟み付けられて保持されている、散気装置を提供する。

請求項１の発明の散気装置において、多孔膜材は、箱状支持体により内側から支持されているため、多孔膜材の平面部と側面部は、箱状支持体の天井面部と環状壁部の外壁面と接触しており、シールは不要である。しかし、多孔膜材の側面端部と環状壁部の間をシールしないと、空気が漏れるおそれがある。

このため、本発明では、箱状支持部材を環状壁部が高さ方向に分割された構造（上方環状壁部と下方環状壁部）にして、上方環状壁部と下方環状壁部の間に多孔膜材の側面部を挟み込み、適当な締め付け固定部材（例えば、金具、ボルト、ナットの組み合わせ）により締め付けることにより、上方環状壁部と多孔膜材の側面端部との接触面と、多孔膜材の側面端部と下方環状壁部との接触面が密着されてシールされている。

なお、多孔膜材の側面先端部が環状壁部を厚さ方向に貫通し、突き出した状態になるように挟み込み、前記突出部の厚さを厚くする（例えば、厚さ方向の断面形状が矢尻状又はそれに類似する形状にする）ことにより、シール性をより高めることができると共に、多孔膜材が環状壁部から脱落することが防止される。

本発明において、箱状支持部材の平面形状は特に制限されるものではなく、正方形、長方形、円形、楕円形等にすることができ、多孔膜材の形状も箱状支持部材の形状と合致する形状にする。以下の各発明においても同様である。

請求項２の発明は、課題の他の解決手段として、
空気供給手段と連結された複数の支持部材により、小孔を有する伸縮性シート状の多孔膜材が散気可能な状態で保持されている散気装置であって、
前記支持部材の一つが、環状壁部と前記環状壁部と一体となった天井面部を有する箱状支持部材であり、
前記多孔膜材が、側面部と平面部を有し、前記箱状支持部材を覆うことができる形状のものであり、
前記多孔膜材が、内側から当接された前記箱状支持部材により支持されており、前記多孔膜材の側面端部が、前記環状壁部内に埋設され、保持されている、散気装置を提供する。

請求項２の発明では、箱状支持部材の環状壁部に周方向に連続した溝を設け、前記溝内に多孔膜材の側面端部を押し込むことで、シールされている。また、多孔膜材の側面先端部を、厚さ方向の断面形状が矢尻又はそれに類似した形状にして、前記溝を同形状にすることで、側面端部を溝に押し込んだときのシール性が高められると共に、多孔膜材が環状壁部から脱落することも防止される。

請求項３の発明は、課題の他の解決手段として、
空気供給手段と連結された複数の支持部材により、小孔を有する伸縮性シート状の多孔膜材が散気可能な状態で保持されている散気装置であって、
前記支持部材の一つが、環状壁部と前記環状壁部と一体となった天井面部を有する箱状支持部材であり、
前記多孔膜材が、側面部と平面部を有し、前記箱状支持部材を覆うことができる形状のものであり、
前記多孔膜材が、内側から当接された前記箱状支持部材により支持されており、更に前記多孔膜材の側面端部が、前記環状壁部の下面に折り込まれて保持されている、散気装置を提供する。

請求項３の発明では、多孔膜材の側面端部を箱状支持部材の環状壁部の下面に折り込み、ボルトや金具等の締め付け固定手段を用いて、箱状支持部材と多孔膜材を締め付けて固定することで、多孔膜材の側面端部と箱状支持部材の環状壁部との接触面が密着され、シールされる。

本発明は、課題の他の解決手段として、前記多孔膜材の側面端部の環状壁部の下面に折り込まれた部分が環状突起を有しており、少なくとも箱状支持部材の環状壁部が前記環状突起に対応する環状溝を有し、前記環状突起が前記環状溝に嵌合されている、請求項３記載の散気装置を提供する。

このように環状突起と環状溝を設けて嵌合させることにより、多孔膜材の側面端部と箱状支持部材の環状壁部との接触部分のシール性をより高めることができと共に、多孔膜材が環状壁部から脱落することも防止される。

本発明は、課題の他の解決手段として、前記多孔膜材の側面端部の環状壁部の下面に折り込まれた部分が、前記箱状支持部材の環状壁部の内壁面にまで至り、前記環状壁部を抱き込んでいる、請求項３記載の散気装置を提供する。

このように多孔膜材の端部により環状壁部の内壁面を抱き込むようにすることで、多孔膜材の側面端部と箱状支持部材の環状壁部との接触部分のシール性をより高めることができると共に、多孔膜材が環状壁部から脱落することも防止される。

本発明の散気装置は、気泡を発生する多孔膜材と、前記多孔膜材を支持する支持部材との接触面が完全にシールされているので、散気時において、供給した空気の全量が多孔膜材から放出される。

（１）第１の実施形態
図１、図２により、説明する。図１は、本発明の散気装置の平面図、図２は、図１のII−II線の断面図である。

散気装置１０で用いる支持部材は、箱状支持部材２０、押さえ部材４０からなる複数部材の組み合わせである。支持部材は、金属又は合成樹脂等からなるものを用いることができる。散気装置１０は、ホルダ１１上に固定されている。

ホルダ１１は、中央部に散気室１２を有し、周囲には環状（長方形環状）の段部１３と環状側壁１４を有している。散気室１２は、給気口１６から放出された空気を一旦拡散させ、空気を溜めて内圧を高めるように作用する。

散気室１２の底面１２ａの中央部には、他端側が大気に開放されているか又は空気供給源に接続された給気管１５が接続されており、給気管１５の接続部分の底面１２ａには給気口１６が設けられている。なお、給気管１５には、必要に応じて送気源（ブロアー）を付設することができる。

環状の段部１３上には、箱状支持部材（平面形状は長方形である）２０が配置されている。箱状支持部材２０は、高さ方向に分割可能な環状壁部２１ａ、２１ｂと、環状壁部２１ａと一体となった天井面部２２を有している。

天井面部２２は、中央口２４を有しており、中央口２４のみが通気可能となっており、残部は通気できない。

多孔膜材３０は、その内表面の全面において、箱状支持部材２０により内側から支持されている。多孔膜材３０は、側面部３１と平面部３２を有しており、側面部３１が環状壁部２１に対応し、平面部３２が天井面部２２に対応する形状で、箱状支持部材２０を覆うことができる形状のものである。平面部３２には、散気用の多数の小孔３３が設けられている。但し、図１にもあるように、多孔膜材３０のうち、中央口２４の直上に当たる部分には小孔３３を設けないことが好ましい。給気停止時に小孔３３のない部分が中央口２４を塞いで、散気室１２への水の侵入が防止され易くなるためである。

多孔膜材３０は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、シリコーンゴム、ポリウレタン、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム（例えば、登録商標バイトン，ＰＴＦＥ）、パーフロロエラストマーのような伸縮性のある材質からなるシート状のものである。これらの中でも、強度や耐熱性、耐水性の点でからＥＰＤＭが好ましい。また、耐薬品性の点で、フッ素ゴム、パーフロロエラストマーが好ましい。ここで、伸縮性とは、人が手で引っ張ったときに破断することなく伸びる性質（少なくとも伸び率数％程度以上）をいう。

多孔膜材３０の厚みは、均一でもよいし、不均一でもよい。例えば、散気時においては、中央部が周縁部に比べて大きな圧力を受け、膨張度合いも大きくなるため、膨張度合いの大きな中央部分を厚くして、周縁部分を薄くしてもよい。多孔膜材３０の厚さは最大厚さ部分で１〜４ｍｍ程度である。

小孔３３は、同一径でもよいし、異なる径でもよい。例えば、散気時においては、中央部が周縁部に比べて大きな圧力を受け、膨張度合いも大きくなるため、膨張度合いの大きな中央部分の孔径を小さくして、周辺部分の孔径を大きくしてもよい。小孔３３の径は、平均で０．０１〜２ｍｍ程度である。

小孔３３の分布状態は、均一であることが好ましいが、給気口１６の直上は散気時の空気の圧力を受け、多孔膜材３０の膨張変形を促進するように作用する部分であるため、小孔３３を存在させないことが好ましい。

多孔膜材３０は、その表面側周縁部において、上方から押さえ部材４０により支持されている。押さえ部材４０は、環状側面部４１と環状上面部４２とを有するものであり、環状上面部４２で囲まれた部分は開口しており、前記開口部に多孔膜材３０の小孔３３が位置している。

多孔膜材の側面部３１の端面３１ａは、環状壁部２１ａと環状壁部２１ｂにより上下から挟み付けられており、矢尻状先端部３１ｂは、環状壁部２１ａと環状壁部２１ｂを貫通した状態で散気室１２内に突き出されている。

押さえ部材４０、多孔膜材３０、箱状支持部材２０は、ボルト５１、５２、金具５３の組み合わせ（締め付け固定手段）により、ホルダ１１の段部１３に固定されている。

この締め付け固定手段の作用により、押さえ部材４０と多孔膜材３０の接触面、環状壁部２１ａと多孔膜材３０の接触面、多孔膜材３０と環状壁部２１ｂの接触面、環状壁部２１ｂと段部１３の接触面はいずれも密着されているため、充分なシール性を有している。

次に、散気装置１０を曝気槽内に浸漬したときの動作を説明する。給気をしていないとき、多孔膜材３０の小孔３３は、箱状支持部材２０の天井面部２２により下から閉塞されているので、散気装置１０内には水が侵入することはない。

空気源から給気管１５を通して空気を送り、給気口１６から放出すると、放出された空気は散気室１２内に拡散充満して、内圧を高める。内圧の高まりにより、箱支持部材２０の中央口２４において多孔膜材３０が押圧され、上方に膨張変形する。

この多孔膜材３０の膨張変形により、平面部３２と天井面部２２との間に隙間が生じ、この隙間内に空気が侵入することで更に多孔膜材３０が膨張変形され、小孔３３から空気が微少な泡となって曝気槽内の被処理水に放出される。

多孔膜材３０は、散気時の圧力を受けて中央部分が周縁部と比べて膨張度合いが大きくなるが、中央部と周縁部にて多孔膜材３０の厚み、小孔３２の分布や径を調整しておくと、多孔膜材３０の全面における空気の放出量を均一にすることができる。

このような散気過程において、上記したとおり、各部材の接触面は密着され、完全にシールされているため、空気が小孔３３以外から放出されることが防止されると共に、散気室１２内の圧力が高められているので、小孔３３から散気室１２内に水が侵入することもない。このため、散気時において、供給した空気の全量が多孔膜材から放出されることになる。

また、多孔膜材３０は、矢尻状先端部３１ｂがストッパの役目を果たすことから、散気室１２の圧力が高まったときでも、端面３１ａが環状壁部２１ａ、２１ｂから抜け落ちることがない（即ち、脱落防止作用を有している）。このため、長期間、安定した散気運転をすることができる。

（２）第２の実施形態
図１、図３（ａ）、（ｂ）により、説明する。図３（ａ）は、図１のII−II線の断面図であるが、図２とはシール構造のみが異なる形態を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）の部分拡大図である。図３において、図２と同一番号は同一のものであることを示す。

多孔膜材３０の側面部３１は、環状壁部２１（高さ方向には分割できない）内に周方向に連続して設けられた溝３５内に埋設されている。側面部３１は、図示するように、厚さ方向の断面形状で示すと、棒状部３１ａと矢尻状部３１ｂを有している。一方、溝３５は、厚さ方向の断面形状で示すと、筒状空間３６と矢尻状空間３７を有している。

多孔膜材３０はゴム製等であるから、側面部３１を溝部３５の筒状空間３６に押し込んだとき、矢尻状部３１ｂは押圧されて変形するので、容易に押し込むことができ、矢尻状部３１ｂが矢尻状空間３７に到達したとき、押圧変形していた矢尻状部３１ｂが元の形状に復元して、矢尻状空間３７にぴったりと嵌り込む。このため、多孔膜材３０の側面部３１と箱状支持部材２０の環状壁部２１の間は完全にシールされると共に、前記矢尻状部３１ｂがストッパ部材となることから、脱落防止作用も発揮される。

第２の実施形態の散気装置は、第１の実施形態の散気装置と同様の動作がなされ、同様の作用効果が得られる。

（３）第３の実施形態
図１、図４により、説明する。図４は、図１のII−II線の断面図であるが、図２とはシール構造のみが異なる形態を示している。図４において、図２と同一番号は同一のものであることを示す。

多孔膜材３０の側面部３１は、環状壁部２１（高さ方向には分割できない）の下面に折り込まれ、先端部３１ｂは、散気室１２内に位置している。先端部３１ｂは、接着剤等により、ホルダ１１に固着してもよい。

多孔膜材３０の端面には、上下方向への環状（長方形環状）突起３１ａが設けられており、環状支持枠２０の下面及び段部１３の表面には、環状突起３１ａに対応する環状溝がそれぞれ設けられており、環状突起３１ａが上下２つの環状溝に嵌合されている。

突起３１ａは、多孔膜材３０と一体のものでも、別体のもの（例えば、Ｏリング）でもよいが、散気装置全体の部品点数の低減、シール性の点で、突起３１ａは、多孔膜材３０と一体のものが好ましい。また、その断面形状は、所定の押圧で潰れる形状であれば特に限定する必要はなく、三角形状、四角形状、半円状等でもよい。

第３の実施形態の散気装置は、第１の実施形態の散気装置と同様の動作がなされ、同様の作用効果が得られる。

（４）第４の実施形態
図１、図５、図６により、説明する。図５は、図１のII−II線の部分断面図であるが、図２とはシール構造のみが異なる形態を示している。図６は、図５の部分拡大図である。図５、図６において、図２と同一番号は同一のものであることを示す。

多孔膜材３０の側面部３１は、環状壁部２１（高さ方向には分割できない）の下面に折り込まれている。

多孔膜材３０の端面には、下向への環状（長方形環状）突起３１ａが設けられており、締め付け固定手段により上下から締め付けられたとき、環状突起３１ａは押し潰されることで段部１３表面に密着される（Ｏ−リングと同じ作用をする）。そして、先端部３１ｂは、環状壁部２１に設けられた段差部２１ａにまで至り、環状壁部２１を内側から抱き込んでいる。先端部３１ｂと段差部２１ａとの接触面は、接着剤等により固着してもよい。

第４の実施形態の散気装置は、第１の実施形態の散気装置と同様の動作がなされ、同様の作用効果が得られる。

散気装置の平面図。 図１のII−II線の断面図。 図２とは異なる形態の断面図。 図２とは異なる形態の断面図。 図２とは異なる形態の部分断面図。 図５の部分拡大図。

符号の説明

１０ 散気装置
１１ ホルダ
１５ 給気管
１６ 給気口
２０ 箱状支持部材
３０ 多孔膜材
４０ 押さえ部材

Claims (5)

1. 空気供給手段と連結された複数の支持部材により、小孔を有する伸縮性シート状の多孔膜材が散気可能な状態で保持されている散気装置であって、
   前記支持部材の一つが、環状壁部と前記環状壁部と一体となった天井面部を有する箱状支持部材であり、
   前記多孔膜材が、側面部と平面部を有し、前記箱状支持部材を覆うことができる形状のものであり、
   前記多孔膜材が、内側から当接された前記箱状支持部材により支持されており、前記多孔膜材の側面端部が、前記環状壁部により上下方向から挟み付けられて保持されている、散気装置。
2. 空気供給手段と連結された複数の支持部材により、小孔を有する伸縮性シート状の多孔膜材が散気可能な状態で保持されている散気装置であって、
   前記支持部材の一つが、環状壁部と前記環状壁部と一体となった天井面部を有する箱状支持部材であり、
   前記多孔膜材が、側面部と平面部を有し、前記箱状支持部材を覆うことができる形状のものであり、
   前記多孔膜材が、内側から当接された前記箱状支持部材により支持されており、前記多孔膜材の側面端部が、前記環状壁部内に埋設され、保持されている、散気装置。
3. 空気供給手段と連結された複数の支持部材により、小孔を有する伸縮性シート状の多孔膜材が散気可能な状態で保持されている散気装置であって、
   前記支持部材の一つが、環状壁部と前記環状壁部と一体となった天井面部を有する箱状支持部材であり、
   前記多孔膜材が、側面部と平面部を有し、前記箱状支持部材を覆うことができる形状のものであり、
   前記多孔膜材が、内側から当接された前記箱状支持部材により支持されており、更に前記多孔膜材の側面端部が、前記環状壁部の下面に折り込まれて保持されている、散気装置。
4. 前記多孔膜材の側面端部の環状壁部の下面に折り込まれた部分が環状突起を有しており、少なくとも箱状支持部材の環状壁部が前記環状突起に対応する環状溝を有し、前記環状突起が前記環状溝に嵌合されている、請求項３記載の散気装置。
5. 前記多孔膜材の側面端部の環状壁部の下面に折り込まれた部分が、前記箱状支持部材の環状壁部の内壁面にまで至り、前記環状壁部を抱き込んでいる、請求項３記載の散気装置。
   
   

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