JP2009274016A

JP2009274016A - チューブ型メンブレンディフューザ

Info

Publication number: JP2009274016A
Application number: JP2008128088A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Sasajima; 邦彦笹嶋
Original assignee: Daicen Membrane Systems Ltd
Current assignee: Daicen Membrane Systems Ltd
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2009-11-26

Abstract

【課題】運転時においてメンブレン部材がずれにくいチューブ型メンブレンディフューザの提供。
【解決手段】チューブ基材111と多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルム125とを有している。筒状の弾性フィルム125は、両端側が外側方向に折り返されて上下二層になっており、開口部近傍の下層125aが第１固定手段131aで固定され、第１固定手段131aによる固定位置よりも開口部から離れた位置の上層125bが第２固定手段131bで固定されている。よって、高い圧力を加えて散気したとき、弾性フィルム125が中央部方向に引っ張られてもずれることがない。
【選択図】図２

Description

本発明は、微生物を用いた生物処理槽にて、生物処理と膜分離を併用する水処理に適したチューブ型メンブレンディフューザに関する。

気泡発生部材として、各種のゴムを用いた微細気泡メンブレンディフューザが知られている。これらは、気泡の直径が小さいため、従来の散気装置と比べ、酸素移動効率が良く、また目詰まりし難いため、下水処理を初めとする多くの排水処理に利用されている。

これらのメンブレンディフューザには、ディスク型、チューブ型、パネル型等の各種形状のものが知られており、気泡発生部材に使用されるゴムとしては、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等から選ばれるものが知られている。チューブ型のメンブレンディフューザとしては、特許文献１、２のように、支持管（パイプ）の周囲をゴムメンブレンで覆ったものが知られている。

特許文献１の図１には、支持管２８の周囲がメンブレン４８で覆われ、メンブレン４８の両端部はリング状のバンド等の固定具５０で固定された散気ユニット１２が示されている。

特許文献２の図２には、樹脂製空気導入パイプ５の周囲が、スリット２、９を有するメンブラン１、８で覆われており、メンブラン１、８の両端部が固定バンド６、７で固定された散気管が示されている。
特開２００５−８１２０３号公報特開２００３−２４５６８４号公報

ディフューザーを用いて散気を行い、生物処理をすることが知られている。例えば、生物処理槽内に分離膜を浸漬して、生物処理と膜分離を並行させる処理方式において、特許文献１、２に示されたようなチューブ型のメンブレンディフューザを使用する場合、前記ディフューザには、曝気と分離膜洗浄の両方の機能が要求されることがある。そのような場合において、分離膜の膜面に付着した懸濁質の除去性能を高めようとしてメンブレンに高い圧力を加え続けたとき、メンブレンの両端側には中央部に引っ張られる力が加えられることになるため、メンブレンの両端を固定する固定手段（特許文献１の固定具５０、特許文献２の固定バンド６、７）の部分でメンブレンがずれてしまい、正常な作動ができなくなるおそれがある。また、膜を用いない場合でも、ディフューザーに高い圧力をかける場合がある。

本発明は、ディフューザーに高い圧力が付加された場合でも、メンブレンの両端部がずれたり、固定部分が外れてしまったりすることのない、耐久性の高いチューブ型メンブレンディフューザ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、下記の各発明を提供する。
１．通気口を有するチューブ基材と、前記チューブ基材の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルムとを有しており、前記チューブ基材の両端側において前記筒状の弾性フィルムが固定されている、水中に散気をするためのチューブ型メンブレンディフューザであって、
前記筒状の弾性フィルムが、両端開口部側が外側方向に折り返されて上下二層になっており、開口部近傍の下層が締め付け手段を有する第１固定手段で固定され、前記第１固定手段による固定位置よりも開口部から離れた位置の上層が締め付け手段を有する第２固定手段で固定されている、チューブ型メンブレンディフューザ。
２．通気口を有するチューブ基材と、前記チューブ基材の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルムとを有しており、前記チューブ基材の両端側において前記筒状の弾性フィルムが固定されている、水中に散気をするためのチューブ型メンブレンディフューザであって、
前記筒状の弾性フィルムが、両端開口部近傍がねじ込み手段を有する第１固定手段で固定されており、前記第１固定手段よりも前記開口部から離れた位置が締め付け手段を有する第２固定手段で固定されている、チューブ型メンブレンディフューザ。
３．通気口を有するチューブ基材と、前記チューブ基材の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルムとを有しており、前記チューブ基材の両端側において前記筒状の弾性フィルムが固定されている、水中に散気をするためのチューブ型メンブレンディフューザであって、
前記チューブ基材が、両端側近傍に環状の摩擦部を有しており、
前記筒状の弾性フィルムが、両端開口部と前記環状の摩擦部の間において締め付け手段を有する固定手段で固定されている、チューブ型メンブレンディフューザ。
４．通気口を有するチューブ基材と、前記チューブ基材の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルムとを有しており、前記チューブ基材の両端側において前記筒状の弾性フィルムが固定されている、水中に散気をするためのチューブ型メンブレンディフューザであって、
前記筒状の弾性フィルムが、両端開口部近傍の内表面に凸部を有し、前記チューブ基材が、前記弾性フィルムの凸部に対応する部分に凹部を有しており、前記凸部と前記凹部が嵌合されており、
前記筒状の弾性フィルムの前記嵌合部よりも内側に位置する部分が締め付け手段を有する固定手段で固定されている、チューブ型メンブレンディフューザ。
５．通気口を有するチューブ基材と、前記チューブ基材の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルムとを有しており、前記チューブ基材の両端側において前記筒状の弾性フィルムが固定されている、水中に散気をするためのチューブ型メンブレンディフューザであって、
前記筒状の弾性フィルムが、両端開口部において周縁から形成された環状底面を有し、前記環状底面が前記チューブ基材の両端面に当接されており、
前記筒状の弾性フィルムの両端側が締め付け手段を有する固定手段で固定されている、チューブ型メンブレンディフューザ。

本発明のチューブ型メンブレンディフューザは、メンブレン部材となる筒状の弾性フィルムの両端側における固定強度が高められているため、高い圧力で散気を継続した場合でも、筒状の弾性フィルムが中央部側に引っ張られてずれることが防止される。

本発明のチューブ型メンブレンディフューザは、メンブレンの両端における固定方法に特徴を有するものであり、前記固定方法を除いた構造は公知のものでもよい。前記固定方法を除いた構造としては、チューブ基材の一端側から通気する方式、チューブ基材の両端側から通気する方式、チューブ基材の中央部から両端側に通気する方式等のいずれでもよく、例えば、特許文献１、２に開示されたものと同じものでもよい。

（１）図１のチューブ型メンブレンディフューザ
図１は、チューブ型メンブレンディフューザの一部の縦断面図を含む側面図である。図１のチューブ型メンブレンディフューザは、メンブレンの固定方法は従来技術（特許文献１、２等）と同じであるから、本発明の実施形態とはならない。

チューブ型メンブレンディフューザ１０を構成する樹脂又は金属製のチューブ基材１１の一端側の開口部には、アダプタ１５が接続されている。アダプタ１５は、前記一端側の開口部を閉塞する第１閉塞部１６と第２閉塞部１７とを有し、第１閉塞部１６と第２閉塞部１７の間には通気室２０が形成されている。

第２閉塞部１７は、空気供給源と接続された第１通気口１８ａを有する通気管１８を有しており、通気室２０の周壁２１には、複数の第２通気口１９が形成されている。チューブ基材１１の他端側の開口部１１ａは開放されている。

チューブ基材１１とアダプタ１５の外表面の全体は、弾性フィルム２５で覆われている。弾性フィルム２５は、エチレンプロピレンンゴム等からなる厚さ約１．０〜３．０ｍｍのフィルムである。

弾性フィルム２５の表面には、多数のスリット２６が形成されている。スリット２６は、分布幅の狭い、できるだけ径の均一な気泡を発生させることを考慮した上で、用途に応じて長さや分布密度を決定することができる。

チューブ基材開口部１１ａ近傍とその上を覆う弾性フィルム２５は、外側から金属バンド３１で締め付けることで固定されており、アダプタの第１閉塞部１７とその上を覆う弾性フィルム２５は、外側から金属バンド３１で締め付けることで固定されている。金属バンド３１、３２で固定された部分以外は、固定されていない。

このように図１に示すチューブ型メンブレンディフューザ１０は、金属バンド３１、３２のみで固定されており、そのままでは本発明の課題を解決できない。このため、以下において説明するとおり、本発明の課題を解決するため、図２〜図６に示す実施形態の固定方法のいずれかを適用する必要がある。

（２）図２のチューブ型メンブレンディフューザ
図２は、チューブ型メンブレンディフューザ１００の長さ方向の部分断面図である。チューブ型メンブレンディフューザ１００は、チューブ基材１１１と、チューブ基材１１１の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルム１２５を有している。

筒状の弾性フィルム１２５は、両端の開口部が外側方向に折り返されており、両端部では下層１２５ａと上層１２５ｂの上下２層になっている。そして、下層１２５ａが金属バンド等の第１固定手段１３１ａで固定されている。第１固定手段１３１ａによる固定位置よりも、筒状の弾性フィルム１２５の開口部から離れた位置の上層１２５ｂが金属バンド等の第２固定手段１３１ｂで固定されている。

次に、図１に示すチューブ型メンブレンディフューザ１０において、金属バンド３１、３２に代えて、弾性フィルム２５の両端を図２に示す固定方法にて固定した実施形態の動作を説明する。

生物処理槽内に分離膜と共にチューブ型メンブレンディフューザ１０を浸漬して使用する場合、チューブ基材内部空間１２には、開口部１１ａから生物処理槽内の被処理液が流入している。生物処理槽の外にある空気供給源（送風機）に接続された送風管４０から、空気を供給する。送風管４０を通して送られた空気は、第１通気口１８ａ及び通気管１８から、チューブ型メンブレンディフューザ１０内に供給される。

供給された空気は、通気室２０に入ったあと、複数の第２通気口１９からチューブ基材１１と弾性フィルム２５の隙間に移動する。このときの空気圧により、弾性フィルム２５が伸び、スリット２６が開口して、そこから気泡になって放出される。弾性フィルム２５は、両端が図２に示す固定手段で固定されているため、供給された空気は、必ず弾性フィルム２５のスリット２６から放出される。このようにして曝気しながら生物処理を行うと共に、分離膜による濾過処理を並行させる。

そして、濾過運転を継続して分離膜面に懸濁質が付着して濾過性能が低下したとき、チューブ型メンブレンディフューザ１０から、大きめの気泡を放出させることで膜面を洗浄する。このとき、曝気時の気泡よりも大きな気泡を放出させるため、チューブ型メンブレンディフューザ１０の弾性フィルム２５には、より大きな圧力を加え、スリット２６をより大きく開口させる必要がある。このため、弾性フィルム２５には曝気時よりも大きな圧力が加えられることになり、弾性フィルム２５の両端側には中央部方向に引っ張られる力が働く。しかし、図２に示すような第１固定手段１３１ａと第２固定手段１３１ｂを併用した固定方法を適用することにより、弾性フィルム２５の端部が中央部方向にずれて固定手段から外れるおそれがなく、安定した濾過及び生物処理を継続させることができる。

（３）図３のチューブ型メンブレンディフューザ
図３は、チューブ型メンブレンディフューザ２００の長さ方向の部分断面図である。チューブ型メンブレンディフューザ２００は、チューブ基材２１１と、チューブ基材２１１の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルム２２５を有している。

筒状の弾性フィルム２２５は、両端開口部の近傍がねじ込み手段を有する第１固定手段２３１で固定されて、第１固定手段２３１よりも前記開口部から離れた位置が金属バンド等の第２固定手段２３２で固定されている。ねじ込み手段を有する第１固定手段２３１は、ねじ、ボルトとナットの組み合わせ等を使用することができ、第２固定手段２３１とチューブ基材２１１の間には、金属製、樹脂製、ゴム製等のワッシャーのような部材を介在させることもできる。

図３に示す固定方法を図１に示すチューブ型メンブレンディフューザ１０に適用した場合には、図２に示す固定方法を図１に示すチューブ型メンブレンディフューザ１０に適用した場合と同様の作用効果が得られる。

（４）図４のチューブ型メンブレンディフューザ
図４は、チューブ型メンブレンディフューザ３００の長さ方向の側面図であるが、一部の弾性フィルム３２５を取り除いた状態を示している。チューブ型メンブレンディフューザ３００は、チューブ基材３１１と、チューブ基材３１１の表面を覆う、多数のスリット３２６が形成された筒状の弾性フィルム３２５を有している。

チューブ基材３１１は、両端側近傍に環状の摩擦部３３２を有しており、摩擦部３３２に密着した状態で筒状の弾性フィルム３２５が被せられている。環状の摩擦部２３２は、樹脂製やゴム製のバンド等を用いることができるほか、チューブ基材３１１の表面に直接摩擦部を形成することもできる。環状の摩擦部２３２は、表面（弾性フィルム３２５と接触する面）が粗面（ざらついた状態の面）であると、弾性フィルム３２５との間の摩擦力が高められ、ずれが防止できるため好ましい。

そして、筒状の弾性フィルム３２５は、両端開口部と環状の摩擦部３３２の間が金属バンド等の固定手段３３１で固定されている。

図４に示す固定方法を図１に示すチューブ型メンブレンディフューザ１０に適用した場合には、図２に示す固定方法を図１に示すチューブ型メンブレンディフューザ１０に適用した場合と同様の作用効果が得られる。

（５）図５のチューブ型メンブレンディフューザ
図５（ａ）は、チューブ型メンブレンディフューザ４００の長さ方向の部分断面図、図５（ｂ）は（ａ）の矢印方向の断面図である。

チューブ型メンブレンディフューザ４００は、チューブ基材４１１と、チューブ基材４１１の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルム４２５を有している。

筒状の弾性フィルム４２５は、両端開口部近傍の内表面において、均等間隔に周方向に形成された複数の凸部４２６を有している。チューブ基材４１１は、弾性フィルムの複数の凸部４２６に対応する部分に凹部４３２を有しており、凸部４２６と凹部４３２が嵌合されている。このように凸部４２６と凹部４３２が嵌合されているため、筒状の弾性フィルム４２５の中央方向へのずれが防止されている。

筒状の弾性フィルム４２５の凸部４２６と凹部４３２の嵌合部よりも内側に位置する部分が金属バンド等の固定手段４３１で固定されている。

図５に示す固定方法を図１に示すチューブ型メンブレンディフューザ１０に適用した場合には、図２に示す固定方法を図１に示すチューブ型メンブレンディフューザ１０に適用した場合と同様の作用効果が得られる。

（６）図６のチューブ型メンブレンディフューザ
図６は、チューブ型メンブレンディフューザ５００の長さ方向の部分断面図である。チューブ型メンブレンディフューザ５００は、チューブ基材５１１と、チューブ基材５１１の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルム５２５を有している。

筒状の弾性フィルム５２５は、両端開口部において周縁から形成された環状底面５２６を有している。環状底面５２６は、チューブ基材端面の中央部５２７には形成されていない、或いは環状底面５２６の代わりに、筒状の弾性フィルム５２５端部のチューブ基材５１１からはみ出している部分の径を、それよりも内側の部分の径よりも小さくすることもできる。

環状底面５２６は、弾性フィルム５２５の弾性力により、チューブ基材３１１の両端面に密着されているため、筒状の弾性フィルム５２５の中央方向へのずれが防止されている。筒状の弾性フィルム５２５の両端側は、金属バンド等の固定手段５３１で固定されている。

図６に示す固定方法を図１に示すチューブ型メンブレンディフューザ１０に適用した場合には、図２に示す固定方法を図１に示すチューブ型メンブレンディフューザ１０に適用した場合と同様の作用効果が得られる。

従来の固定方法で弾性フィルムが固定されたチューブ型メンブレンディフューザの一部断面図を含む側面図。本発明の一実施形態であるチューブ型メンブレンディフューザの部分断面図。本発明の他の実施形態であるチューブ型メンブレンディフューザの部分断面図。本発明の他の実施形態であるチューブ型メンブレンディフューザの側面図（但し、一部のゴムメンブレンを取り除いた状態を示している）。（ａ）は本発明の他の実施形態であるチューブ型メンブレンディフューザの部分断面図、（ｂ）は（ａ）の矢印方向の断面図。本発明の他の実施形態であるチューブ型メンブレンディフューザの部分断面図。

符号の説明

10、100、200、300、400、500 チューブ型メンブレンディフューザ
11、111、211、311、411、511 チューブ基材
25、125、225、325、425、525 弾性フィルム
31、131ａ、131b、231、331、431、531 固定手段

Claims

通気口を有するチューブ基材と、前記チューブ基材の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルムとを有しており、前記チューブ基材の両端側において前記筒状の弾性フィルムが固定されている、水中に散気をするためのチューブ型メンブレンディフューザであって、
前記筒状の弾性フィルムが、両端開口部側が外側方向に折り返されて上下二層になっており、開口部近傍の下層が締め付け手段を有する第１固定手段で固定され、前記第１固定手段による固定位置よりも開口部から離れた位置の上層が締め付け手段を有する第２固定手段で固定されている、チューブ型メンブレンディフューザ。
通気口を有するチューブ基材と、前記チューブ基材の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルムとを有しており、前記チューブ基材の両端側において前記筒状の弾性フィルムが固定されている、水中に散気をするためのチューブ型メンブレンディフューザであって、
前記筒状の弾性フィルムが、両端開口部近傍がねじ込み手段を有する第１固定手段で固定されており、前記第１固定手段よりも前記開口部から離れた位置が締め付け手段を有する第２固定手段で固定されている、チューブ型メンブレンディフューザ。
通気口を有するチューブ基材と、前記チューブ基材の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルムとを有しており、前記チューブ基材の両端側において前記筒状の弾性フィルムが固定されている、水中に散気をするためのチューブ型メンブレンディフューザであって、
前記チューブ基材が、両端側近傍に環状の摩擦部を有しており、
前記筒状の弾性フィルムが、両端開口部と前記環状の摩擦部の間において締め付け手段を有する固定手段で固定されている、チューブ型メンブレンディフューザ。
通気口を有するチューブ基材と、前記チューブ基材の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルムとを有しており、前記チューブ基材の両端側において前記筒状の弾性フィルムが固定されている、水中に散気をするためのチューブ型メンブレンディフューザであって、
前記筒状の弾性フィルムが、両端開口部近傍の内表面に凸部を有し、前記チューブ基材が、前記弾性フィルムの凸部に対応する部分に凹部を有しており、前記凸部と前記凹部が嵌合されており、
前記筒状の弾性フィルムの前記嵌合部よりも内側に位置する部分が締め付け手段を有する固定手段で固定されている、チューブ型メンブレンディフューザ。
通気口を有するチューブ基材と、前記チューブ基材の表面を覆う、多数のスリットが形成された筒状の弾性フィルムとを有しており、前記チューブ基材の両端側において前記筒状の弾性フィルムが固定されている、水中に散気をするためのチューブ型メンブレンディフューザであって、
前記筒状の弾性フィルムが、両端開口部において周縁から形成された環状底面を有し、前記環状底面が前記チューブ基材の両端面に当接されており、
前記筒状の弾性フィルムの両端側が締め付け手段を有する固定手段で固定されている、チューブ型メンブレンディフューザ。