JP2012200706A - 散気システム及び散気装置の洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機性排水と生物汚泥とを含む被処理水中に空気を散気する散気システム1において、空気を供給する送風手段22と被処理水中に微細気泡を噴出させる散気孔を有する散気装置11とを備え、散気孔の給気側から被処理水側に空気を噴出させて、被処理水中に微細気泡を発生させる散気手段と、流路を介して送風手段と連結され、薬液を配管に滞留しないミスト状にして送風手段からの空気と同伴して搬送させる薬液噴霧洗浄手段31とを備え、散気孔への付着物に伴う通気抵抗の上昇時に、ミスト状の薬液を送風手段からの空気に同伴させて、散気装置の給気側より噴出させて散気孔の付着物を洗浄し、通気抵抗の上昇を解消する。
【選択図】図1
Description
散気システムにおいては、被処理水中に空気を微細な気泡にして散気し、被処理水中に酸素を効率よく溶解させるための装置として散気装置が用いられている。
散気装置は、微細な気泡を発生させるための散気孔を有する散気部を備え、処理槽内に定置する架台にホルダーを介して固定されるように構成されている。
散気装置は、散気部が、例えば、セラミックス、ステンレス、硬質樹脂等で形成された散気板や散気筒、あるいは伸縮性を有する樹脂(例えば、ポリウレタン樹脂等)やゴム(例えば、EPDM、ネオプレン、シリコンゴム等)で形成されたメンブレン散気装置(散気板タイプ、散気筒タイプ)が知られている。
一つは、散気装置を被処理水中から引き上げたり、被処理水を処理槽から引き抜いて空にしたりして、散気装置を露出させ、散気部に高圧水を直接吹きかけて付着物を除去する洗浄方法である。
また、別の方法は、散気装置への空気供給管より洗浄液を注入し、散気装置内部、つまり空気供給側を洗浄液で満たした後に、空気供給管内を洗浄液の注入上流から圧縮空気で加圧して洗浄液を散気孔の給気側から被処理水側に押し出して排出することで付着物を除去する洗浄方法である。(例えば、特許文献1参照)。
特許文献2に記載の散気方法及び装置によれば、加湿空気を散気孔より噴出させることで、被処理水中の浮遊物固形物や析出物の散気孔への付着予防及び解消することが開示されている。また、加湿用水中に薬品を添加することにより、散気孔の洗浄性を向上させることも開示されている。
特許文献1に記載の方法も、洗浄液の注入及び排出工程において対象となる散気装置システムの機能を一時的に停止せねばならず、好気性微生物の活性が大幅に低下してしまうこととなる。また、散気装置内を満たすための多量の洗浄液を必要とし、圧縮空気により洗浄液が押し出され好気槽中に導入されてしまうことから、洗浄液による水処理機能への影響(例えば、洗浄液の酸性アルカリ性度合いからpHの変動による生物処理機能の低下等)が懸念される。
従って、加湿運転方法は、散気装置を運転する時間帯に常時適用することによる散気孔への付着物付着予防効果を目的としたもので、積極的な散気孔の付着物除去効果は小さいものである。
請求項3に係る発明は、請求項2記載の散気システムにおいて、前記微細粒子噴霧手段は、噴霧粒子径が2μm〜100μmである2流体スプレーノズルで構成されることを特徴とする。
請求項6に係る発明は、請求項4又は請求項5記載の散気装置の洗浄方法において、前記ミスト状の薬液の粒子径は、2μm〜100μmであることを特徴とする。
請求項7に係る発明は、請求項4乃至請求項6の何れか記載の散気装置の洗浄方法において、前記ミスト状の薬液による洗浄は、酸、アルカリ、酸化剤又は酵素からなる薬液を単独又はこれらを順次組み合わせて行うことを特徴とする。
また、噴霧洗浄方式を適用することで、ミスト化した薬液を洗浄効果の高い液滴とするとともに、ミスト化した薬液を空気に同伴されて散気手段の各部位に到達しやすくして、効率よく散気装置に分配することができるため、必要最低限の薬液で洗浄効果が得られるとともに、洗浄薬液の被処理水への排出による水処理機能への悪影響(例えば、洗浄液の酸性アルカリ性度合いからpHの変動による生物処理機能の低下等)を最小限にした洗浄を行うことが可能になる。
また、薬液を微細粒子化することで、送気管中の薬液の液滴分散性及び遮り箇所となる散気孔付着物部位までの空気同伴性が向上するため、一つのヘッダー管に多数の散気装置が設置されている場合においても、圧送された薬液にて配管内を満たすことなく、各散気装置に洗浄に必要な最低限の薬液を分配することが可能となる。
図1〜図3は、本発明の一実施形態に係る散気システム1を示す。
本実施形態に係る散気システム1は、図1に示すように、下水処理場等の水処理設備に用いられる好気性微生物を内に有する好気槽である処理槽10を備えている。処理槽10内には、例えば、3組の散気装置群11が配置されている。3組の散気装置群11は、それぞれ1つのヘッダー管19の両側部に接続管18を介して多数の散気板タイプのメンブレン散気装置11aを並列に接続することによって構成されている。
散気板タイプのメンブレン散気装置11aは、伸縮性を有する弾性膜をシート状に成形した散気膜12を、ベースプレート(例えば、ステンレス鋼製、硬質樹脂製等)15aの上面に配置するとともに散気膜12及びベースプレート15aの周囲を固定枠(例えば、ステンレス鋼製)16によって水密状に締結固定することによって構成されている。散気膜12には、例えば、一部を水密に貫通して給気口(例えば、ステンレス鋼製)17が設けられている。給気口17は、ベースプレート15aの側に開設されていても良い。給気口17には、ヘッダー管19に連絡する接続管18が接続されている。
散気孔13は、例えば、散気膜12に多数の小穴をスリット状に穿孔し、空気を供給しない際には、散気膜12の弾性及び被処理水10aの液位による水圧によりベースプレート15aに沿うように散気膜12が縮んで平板上になるので、多数の小穴は閉塞し、空気が供給されて散気膜12が膨張すると、散気膜12の伸びに従い多数の小穴周囲の膜が引っ張られることでスリット状小穴が開いて、多数の小穴が散気孔13を形成するように構成されている。
各ライザー管20には、薬液噴霧洗浄手段である薬液噴霧洗浄装置30が接続されている。なお、図1では、一つのライザー管20に対してのみ薬液噴霧洗浄装置30を接続し、残りのライザー管20については省略したが、残りのライザー管20についてもそれぞれの矢印Xで示す位置に薬液噴霧洗浄装置30を接続して洗浄を行うことが可能である。
生成されたミスト化された薬液の状態は、例えば、乾いた霧(2μm〜10μm)〜霧雨(50μm〜100μm)に相当する。
一方の流体接続口31bには、洗浄薬液貯留タンク32に貯留された洗浄薬液を洗浄薬液定量供給装置33にて供給する洗浄薬液供給管34が接続されている。洗浄薬液供給管34には、洗浄薬液定量供給装置33の吐出圧力を一定値以上とするために、洗浄薬液定量供給装置33と微細粒子噴霧装置31との間に背圧弁35が設置されている。また、洗浄薬液定量供給装置33の吐出圧力を確認するための圧力計36が設置されている。
洗浄薬液は、酸、アルカリ、酸化剤、酵素等であり、付着物Aに合わせて単独又は組合せて使用する。例えば、付着物A中の有機物を主に標的としたアルカリ(苛性ソーダ等)又は酸化剤(次亜塩素酸ソーダ、過酸化水素)による洗浄と、無機析出物を主に標的とした酸(蟻酸、酢酸等)による洗浄とを組合せて行うことで、1種類の薬液では解消が困難である有機物と無機物析出の複合体の付着による通気抵抗上昇に対しても確実に効果を得ることが可能である。
通常の運転では、送風機22より空気主管21、ライザー管20、ヘッダー管19、接続管18を経て給気口17から散気板タイプのメンブレン散気装置11aに、散気板タイプのメンブレン散気装置11aが設置されている処理槽10の水圧に抗して空気を吹き込むと、例えば、図2及び図3に示すように、散気板タイプのメンブレン散気装置11aは、散気膜12がドーム状に膨張してベースプレート15aとの間に空気室14を形成するとともに供給された空気を噴出する多数の散気孔13を形成し、散気孔13を介して被処理水10a中に微細気泡11cによる曝気を実現させる。
この通常の運転を行っている間に、使用環境(被処理水質等)によっては、例えば、被処理水10a中からの無機析出物等によって散気孔13に付着物Aが生じる虞がある。
微細粒子噴霧装置31の流体接続口31bには、洗浄薬液供給管34を介して洗浄薬液貯留タンク32に貯留された洗浄薬液が洗浄薬液定量供給装置33によって供給される。
同時に、微細粒子噴霧装置31の流体接続口31cには、圧縮空気供給管38を介して圧縮空気供給装置37から圧縮空気が供給される。
噴霧された薬液粒子は、送風機22から散気板タイプのメンブレン散気装置11aへの供給空気に同伴されてヘッダー管19に設置された複数の散気板タイプのメンブレン散気装置11aに分配移送される。薬液噴霧中は、ライザー管20、ヘッダー管19、接続管18内に薬液が滞留することなく、送風機22からの供給空気に同伴されて各散気板タイプのメンブレン散気装置11a内に移送される。そして、散気板タイプのメンブレン散気装置11aの空気室内14においては、供給空気中に薬液のミストMが充満し、散気孔13の付着物Aと接触した状態となる。
この際、薬液は、酸、アルカリ、酸化剤、酵素等を付着物Aに合わせて、単独又は組合せて使用される。
散気筒タイプのメンブレン散気装置11bは、図4及び図5に示すように、散気部が伸縮性を有する樹脂(例えば、ポリウレタン樹脂等)やゴム(例えば、EPDM、ネオプレン、シリコンゴム等)で形成される筒状の散気膜12によって構成されている。
そして、散気筒タイプのメンブレン散気装置11bは、一方側にヘッダー管19に設けた多数の孔部(図示せず)に螺着される給気口17を設け、他方側を閉塞体15cによって閉塞した支持筒15bの外周に、筒状の散気膜12を配置し、散気膜12の両端部を締結固定することによって構成されている。
この通常の運転を行っている間に、使用環境(被処理水質等)によっては、例えば、被処理水10a中からの無機析出物等によって散気孔13に付着物Aが生じる虞がある。
本例においても、散気板タイプのメンブレン散気装置11aと同様に、散気孔13の付着物Aによる通気抵抗の上昇が検知されると、散気筒タイプのメンブレン散気装置11bを通常の散気状態で維持しながら、散気孔13の付着物Aによる通気抵抗の上昇を解消するために、薬液噴霧洗浄装置30を駆動し、微細粒子噴霧装置31では、例えば、図4に示すように、洗浄薬液と圧縮空気とを混合、微細粒子化し、噴出口31aからライザー管20中に薬液を2μm〜100μm程度の平均粒子径のミスト化して噴霧する。
そのため、散気膜12の内側(給気側)から散気孔13の付着物Aに対して、薬液による溶解作用と、この溶解作用に伴って付着力が低下した付着物Aに対する送気圧での剥離除去作用とを与え、効率よく洗浄することが可能である。
散気部に非伸縮性素材(例えば、セラミックス、ステンレス、硬質樹脂等)の多孔体を使用した散気板は、多孔体を、ホルダー(例えば、ステンレス鋼製、合成樹脂製、コンクリート製等)の上面に配置するとともに、多孔体とホルダーとの間に合成ゴム製(例えば、EPDM等)のパッキンを設置した状態で、固定金具(例えば、ステンレス鋼製)によって水密状に締結固定することによって構成されている。ホルダーには、給気口(例えば、ステンレス鋼製)が設けられている。給気口には、ヘッダー管に連絡する接続管が接続されている。
散気部に非伸縮性素材(例えば、セラミックス、ステンレス、硬質樹脂等)の多孔体(散気孔の集合体)を使用した装置においても、使用環境(被処理水質等)によっては多孔体への付着物による通気抵抗上昇が生じる虞がある。
本比較試験を行うための試験装置50は、上流側から下流側に向かってヒーター51,温湿度計(TH1)52,送風機53、送気管(ライザー管に相当)54,風量計55,圧力計56,微細粒子噴霧装置(加湿運転及び薬液洗浄に使用)57、温湿度計(TH2)58、空気冷却二重管(水中に位置するライザー管後半やヘッダー管に相当するように、処理槽内における被処理水による供給空気の冷却を再現)59、温湿度計(TH3)60,空気冷却二重管(水中に位置するヘッダー管や接続管に相当するように、処理槽内における被処理水による供給空気の冷却を再現)61,温湿度計(TH4)62,サイトグラス(アクリル製透明管)63,レーザー可視化装置64,風量圧力調節弁(この圧力損失を水圧に抗って空気を噴出させた際のメンブレン散気装置11a部での空気圧力損失を再現するように設定)65を備えている。
(1)試験(非加湿運転)
送風機53より送気管54へ送気している状況下にて、送気管54上に設置した微細粒子噴霧装置57より送気管54内に水を噴霧しない非加湿運転時の送気管54内の温湿度変化を3つの温湿度計(TH2〜TH4)58、60、62により測定した。
送風機53より送気管54へ送気している状況下にて、送気管54上に設置した微細粒子噴霧装置57より送気管54内に加湿相当量(被処理水温(25℃)における相対湿度70%〜100%相当)の水を噴霧した際の送気管54内の温湿度変化を3つの温湿度計(TH2〜TH4)58、60、62により測定した。
(3)試験(薬液洗浄)
送風機53より送気管54へ送気している状況下にて、送気管54上に設置した微細粒子噴霧装置57より送気管54内に薬液洗浄相当量(例えば、被処理水温(25℃)における相対湿度100%の飽和状態の空気が含有する水分量の1.6〜1.9倍相当の水分量)の水を噴霧した際の送気管54内の温湿度変化を3つの温湿度計(TH2〜TH4)58,60,62により測定した。
なお、一般的な送気量及び送気圧力の設備条件を以下のように定義した。
一般的な送気量:ライザー管の管内流速が2m〜5mとなる送気量
流速2m:メンブレン散気装置の最小運転流速相当
流速5m:ライザー管の設計基準流速(設備設計値)相当
一般的な送気圧力:送気圧力55kPa(メンブレン散気装置運転時の送気圧力)
内訳:散気水深4.0m (約40kPa)
配管等(弁、流量計)損失 4kPa
メンブレン散気装置圧力損失 11kPa
合計: 55kPa
試験結果を、表1及び表2に示す。
なお、加湿運転時の温湿度計(TH1〜TH4)52、58、60、62の測定結果と噴霧水量の収支とを確認したところ、本試験における水分収支の整合生が確認された。
薬液洗浄再現後の送気管54内に滞留水の存在が確認されなかったことから、送気管54内に噴霧された水分の非蒸発分はミストとして送気中に同伴され、試験装置外に移送されたことが示された。
このことから、従来の加湿運転による散気装置の洗浄方法では、散気孔の付着物に作用する水分は水蒸気(気体)のみであり、付着物の溶解作用は小さいと考えられた。また、加湿用水に薬品を添加した場合においても、付着物に作用する薬品は気体又は固体の状態であり、また作用させることが可能な薬品量は送気中に気体状態として同伴可能な量の制限を受けるため、付着物の溶解作用が小さく、洗浄に長時間を要すると考えられた。
10 処理槽
10a 被処理水
11 散気装置群
11a 散気板タイプのメンブレン散気装置
11b 散気筒タイプのメンブレン散気装置
11c 微細気泡
12 散気膜
13 散気孔
14 空気室
15a ベースプレート
15b 支持筒
19 ヘッダー管
20 ライザー管
21 空気主管
22 送風機
30 薬液噴霧洗浄装置
31 微細粒子噴霧装置(2流体スプレーノズル)
32 洗浄薬液貯留タンク
33 洗浄薬液定量供給装置
34 洗浄薬液供給管
37 圧縮空気供給装置
38 圧縮空気供給管
A 付着物
M 薬液のミスト
Claims (7)
- 有機性排水と生物汚泥とを含む被処理水中に空気を散気する散気システムにおいて、
空気を供給する送風手段と、前記被処理水中に微細気泡を噴出させる散気孔を有する散気装置とを備え、前記散気孔の給気側から前記被処理水側に空気を噴出させて、前記被処理水中に微細気泡を発生させる散気手段と、
流路を介して前記送風手段と連結され、薬液を配管に滞留しないミスト状にして前記送風手段からの空気と同伴して搬送させる薬液噴霧洗浄手段とを備え、
前記散気孔への付着物に伴う通気抵抗の上昇時に、前記ミスト状の薬液を前記送風手段からの空気に同伴させて、前記散気装置の給気側より噴出させて前記散気孔の付着物を洗浄し、前記通気抵抗の上昇を解消する
ことを特徴とする散気システム。 - 請求項1記載の散気システムにおいて、
前記薬液噴霧洗浄手段は、
薬液貯留手段と、
圧縮空気供給手段と、
前記薬液貯留手段と前記圧縮空気供給手段とに接続し、前記ミスト状の薬液を前記送風手段からの空気に同伴させて搬送させる微細粒子噴霧手段と
で構成されていることを特徴とする散気システム。 - 請求項2記載の散気システムにおいて、
前記微細粒子噴霧手段は、噴霧粒子径が2μm〜100μmである2流体スプレーノズルで構成される
ことを特徴とする散気システム。 - 有機性排水と生物汚泥とを含む被処理水中に空気を散気する散気装置の洗浄方法において、
送風手段により前記散気装置の散気孔の給気側から供給される空気を、前記散気孔から前記被処理水側に噴出させて前記被処理水中に微細気泡を発生させる工程と、
前記散気孔への付着物による通気抵抗の上昇時に、前記被処理水中への微細気泡発生を維持しながら、配管内に滞留しないミスト状の薬液を前記送風手段からの空気に同伴させて前記散気装置の給気側より噴出させて前記散気孔の付着物を洗浄し、前記通気抵抗の上昇を解消する工程と
を有することを特徴とする散気装置の洗浄方法。 - 請求項4記載の散気装置の洗浄方法において、
前記散気孔の付着物の洗浄時の供給空気は、前記ミスト状の薬液によって被処理水温時の飽和水蒸気量(相対湿度100%)の1.6倍以上の水分を有している
ことを特徴とする散気装置の洗浄方法。 - 請求項4又は請求項5記載の散気装置の洗浄方法において、
前記ミスト状の薬液の粒子径は、2μm〜100μmである
ことを特徴とする散気装置の洗浄方法。 - 請求項4乃至請求項6の何れか記載の散気装置の洗浄方法において、
前記ミスト状の薬液による洗浄は、酸、アルカリ、酸化剤又は酵素からなる薬液を単独又はこれらを順次組み合わせて行う
ことを特徴とする散気装置の洗浄方法。
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