JP2007014899A - 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】 ゴム製の多孔膜材30の裏面には、天井面部22に設けられた凸部が当接されている。作動後、通気口24に空気圧が作用したとき、凸部の作用により、多孔膜材30と天井面部22の間に空気が容易に侵入して、多孔膜材30の膨張変形が促進され、小孔33からの散気効率が高められる。
【選択図】 図２

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、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、周囲が固定された状態で保持されているが、自重により中央部が垂れ下がる傾向がある。よって、これを防止するため、裏面側から通気性のある支持部材で支持する方式が採用されている。しかし、支持部材とゴム製の多孔部材が密着し、送気されない部分ができる可能性がある。これは散気装置の圧力損失上昇の原因となり、ブロアーの負荷を増大させる。更に、送気が行われる孔においては流量が大きくなり、酸素移動効率が低下する。

本発明は、ゴム製の多孔部材が支持部材で支持された構造であり、酸素移動効率の良い散気装置を提供することを課題とする。

本発明は、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し、前記天井面部に通気口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、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、
前記箱状支持部材の天井面部と前記多孔膜材の平面部との間の少なくとも一部に間隙が設けられており、前記間隙の形成手段が下記の（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）である散気装置を提供する。
（ａ）前記平板状の支持部材の表面に複数の凸部又は溝が設けられている。
（ｂ）前記多孔膜材の表面に複数の凸部が設けられている。
（ｃ）前記平板状の支持部材及び多孔膜材の少なくとも一方の表面の最大高さ（JIS B0601）が０．１ｍｍ〜１０ｍｍである。

多孔膜材は、ゴム、エラストマー又はプラスチック製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から、箱状支持部材により内側から当接された状態（即ち、箱状支持部材に多孔膜材を被せた状態）で支持されている。なお、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。

よって、作動前には、多孔膜材は箱状支持部材と接触しており、作動後には、箱状支持部材の通気口に空気圧が作用することにより、多孔膜材が膨張して平面部が押し上げられ、箱状支持部材の天井面部と多孔膜材の平面部との間に隙間が生じる。そして、その隙間を通って、多孔膜材の小孔から散気される。

しかし、箱状支持部材の天井面部と多孔膜材の平面部の接触状態によっては、箱状支持部材の通気口に空気圧が作用したとき、前記天井面部と前記平面部との間に間隙が生じ難くなって、充分な散気ができないおそれもある。

本発明の散気装置は、手段（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）を有していることにより、作動前において、箱状支持部材の天井面部と多孔膜材の平面部との間に間隙が設けられているため、作動後において、箱状支持部材の天井面部と多孔膜材の平面部との間の間隙が容易に拡大されるため、確実に散気され、酸素移動効率も良い。

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。

本発明は、課題の解決手段として、前記箱状支持部材の天井面部の凸部が、前記通気口から離れた位置に密に設けられ、前記通気口に近接した位置に疎に設けられている、請求項１の散気装置、並びに前記箱状支持部材の天井面部の凸部が、前記通気口から離れた位置にのみ設けられている、請求項１の散気装置を提供する。

散気装置の作動後、多孔膜材は、箱状支持部材の天井面部に設けられた通気口からの空気圧の作用により膨張して、間隙が形成される。前記通気口に近い部分の多孔膜材は大きな圧力を受けるので膨張し易いが、前記通気口から離れた部分の多孔膜材は膨張し難くなる。よって、前記凸部の形成位置を調整することにより、多孔膜材の全面において間隙が拡大されるようになり、酸素移動効率も良くなる。

本発明は、課題の解決手段として、前記箱状支持部材の天井面部の凸部の高さが５ｍｍ以下であるか、又は前記溝の深さが５ｍｍ以下である、請求項１記載の散気装置を提供する。

例えば、凸部の高さが５ｍｍ以下であると、作動前に多孔膜材は殆ど膨張していないため、多孔膜材の小孔も膨張して大きくなることがない。よって、作動前において、多孔膜材の小孔に懸濁質等が詰まるおそれがない。

本発明の散気装置は、酸素移動効率がよく、散気状態も安定しているため、設計どおりの運転状態を維持することができる。

図１、図２、図３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、図３は、箱状支持部材の天井面部における凸部の配置状態を説明するための平面図である。

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、環状壁部２１と、環状壁部２１と一体となった天井面部２２を有している。

天井面部２２は、通気口２４を有しており、通気口２４のみが通気可能となっており、残部は通気できない。本実施形態では、通気口２４は中央部分に一つ設けられているが、多孔膜材の形状や大きさ等に応じて、複数を設けることができる。

図３に示すように、箱状支持部材２０の天井面部２２には、通気口２４から離れた位置に４つの凸部（×印で表示）６１〜６４が設けられている。凸部６１〜６４は、円柱状のもので、多孔膜材３０に当接する部分には丸みが付けられており、高さは５ｍｍで、通気口２４からは等距離になるように配置されている。

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。

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。

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０．５〜３．０ｍｍ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０．０１〜３．０ｍｍ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。

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２１と多孔膜材３０の接触面、多孔膜材３０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。

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。

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。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、箱状支持部材２０の通気口２４において多孔膜材３０が押圧され、通気口２４から近い部分から遠い部分に向かって上方に膨張変形する。このとき、凸部６１〜６４の存在により、通気口２４から遠い部分にも空気圧が充分に作用するため、多孔膜材３０は全面において膨張変形する。

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との間の隙間が拡大され、この隙間から空気が侵入して、膨張して大きくなった小孔３３から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。

また、多孔膜材３０は、環状突起３１ａと上下２つの環状溝とが嵌合していることにより、環状突起３１ａ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２１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）。

作動停止時には、箱状支持部材２０の天井面部２２が多孔膜材３０の平面部３２に当接されていること、天井面部２２の凸部６１〜６４が通気口２４から離れた位置に設けられていること、小孔３３の孔径が小さいことから、小孔３３から散気室１２内に水が入ることはない。更に、凸部６１〜６４の高さが５ｍｍ以下と低いため、凸部６１〜６４が多孔膜材３０に当接する部分においても小孔３３の孔径が拡大されることはなく、小孔３３に懸濁質が入り込んで詰まるようなこともない。

よって、散気装置の作動と停止を繰り返した場合であっても、長期間、安定した散気運転をすることができる。

本発明の散気装置の平面図。 図１のII−II線に沿う断面図。 図１の凸部の形成状態を説明するための平面図。

符号の説明

１０ 散気装置
１１ ホルダ
１５ 給気管
２０ 箱状支持部材
３０ 多孔膜材
３３ 小孔
４０ 押さえ部材
６１−６４ 凸部

Claims (4)

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し、前記天井面部に通気口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、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、
   前記箱状支持部材の天井面部と前記多孔膜材の平面部との間の少なくとも一部に間隙が設けられており、前記間隙の形成手段が下記の（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）である散気装置。
   （ａ）前記平板状の支持部材の表面に複数の凸部又は溝が設けられている。
   （ｂ）前記多孔膜材の表面に複数の凸部が設けられている。
   （ｃ）前記平板状の支持部材及び多孔膜材の少なくとも一方の表面の最大高さ（JIS B0601）が０．１ｍｍ〜１０ｍｍである。
2. 前記箱状支持部材の天井面部の凸部が、前記通気口から離れた位置に密に設けられ、前記通気口に近接した位置に疎に設けられている、請求項１の散気装置。
3. 前記箱状支持部材の天井面部の凸部が、前記通気口から離れた位置にのみ設けられている、請求項１の散気装置。
4. 前記箱状支持部材の天井面部の凸部の高さが５ｍｍ以下であるか、又は前記溝の深さが５ｍｍ以下である、請求項１記載の散気装置。
   
   
   

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