JP2012213680A - 散気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気を供給するためのブロワにかかる余分な負荷がなく、簡単な構造で酸素溶解効率が高く、且つメンテナンスが容易な散気装置を提供する。
【解決手段】空気供給手段２２から空気Ａｉｒが供給されると、その空気が気泡となって、充填ケース２０の底板１４の、気泡の流通路を介して充填ケース内へと進入する。充填ケース２０に、その上下方向と交差する方向に向けて充填された結束体１２によって、気泡の更なる浮上が妨害される。大径コードと小径コードとを束ねた結束体１２の、大径コードによって気泡の浮上が妨げられることで、気泡は、大径コードを避けるように蛇行する浮上経路を辿り、充填ケース２０内の滞留時間が長くなる。この際、結束体１２の小径コードによっても気泡の浮上が妨げられるが、小径コードの直径と同等かそれ以上の大きさの気泡は、小径コードにより分断されて微細化される。
【選択図】図１

Description

本発明は、散気装置に関するものである。

活性汚泥処理等で使用される散気装置は、ばっ気水槽に貯留された活性汚泥中に空気を供給するものであり、これまでにも多種類のものが開発、実用化され、それぞれ空気中の酸素が水に効率良く溶解するための工夫が凝らされている。それらの種類を大別すると微細気泡式と機械式に分けることができる。
微細気泡式散気装置の場合は、ブロワから活性汚泥装置へ供給される空気を、微細気泡式散気装置で気泡径を小さくし気泡の表面積を大きくして、空気中の酸素が水に効率良く溶解するようにしたものがある（例えば、特許文献１、２）。又、機械式散気装置の場合は、微細気泡式散気装置の代わりにモータを擁する機械で大きな気泡を微粉砕し、同様に空気中の酸素が水に効率良く溶解するようにしたものもある（例えば、特許文献３、４）。

特開２００３−２４９７４号公報 特開２０１０−５１８５４号公報 特開２０００−３０１１８８号公報 特開２００３−５３３７１号公報

しかしながら、上記のような従来型の散気装置のうち、微細気泡式散気装置では微細孔を設けるための特殊加工が必要で部材が高価になること、又気泡が微細孔を通過する際の圧力損失が大きく、空気を供給するためのブロワ動力が大きくなる欠点があった。又、機械式散気装置では、機械が大きく装置が高価で、かつ大きな気泡を微粉砕するためのモータ動力が大きくなる欠点があった。更に、両方式とも部材破損等の事故や定期的なメンテナンスには、ばっ気水槽の水を抜く、あるいは重機で吊り上げなければならない等の煩わしさがあった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、空気を供給するためのブロワにかかる余分な負荷がなく、簡単な構造で酸素溶解効率が高く、且つメンテナンスが容易な散気装置を提供することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）大径コードと小径コードとを束ねた結束体と、少なくとも底板と上蓋とに気泡の流通路が確保され前記結束体が充填される充填ケースと、該充填ケースに対し下方から空気を供給する空気供給手段とがばっ気水槽内に設置され、前記結束体の前記大径コードに対する前記小径コードの単位長さあたりの長さ比を大きくし、かつ、前記大径コードと前記小径コードとが所定の間隔で配置された結束部で、前記大径コードに対して前記小径コードがたわむように結束され、前記結束体が前記充填ケースの上下方向と交差する方向に向けて充填されている散気装置（請求項１）。

本項に記載の散気装置は、ばっ気水槽に溜められた液中に、空気供給手段から空気が供給されると、その空気が気泡となって、充填ケースの底板の、気泡の流通路を介して充填ケース内へと進入する。そして、充填ケースに、その上下方向と交差する方向に向けて充填された結束体及びその結束部によって、気泡の更なる浮上が妨害される。特に、結束体の大径コードによって気泡の浮上が妨げられることで、気泡は、大径コードを避けるように蛇行する浮上経路を辿り、充填ケース内の滞留時間が長くなることとなる。この際、結束体の小径コードによっても気泡の浮上が妨げられるが、小径コードが小径であるが故に、小径コードの直径と同等かそれ以上の大きさの気泡は、小径コードにより分断されて微細化されることとなる。しかも、大径コードに対して小径コードがたわむように結束されていることにより、大径コードと小径コードとが一体化された一本のコードに近い形態となることを防ぎ、小径コードによる気泡の分断作用が損なわれることを回避するものである。

（２）上記（１）項において、前記大径コードの直径が７．０ｍｍ〜１０．０ｍｍ、前記小径コードの直径が０．２ｍｍ〜０．５ｍｍである散気装置（請求項２）。
本項に記載の散気装置は、大径コードの直径を７．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとすることで、気泡の浮上が妨げられ、気泡は、大径コードを避けるように蛇行する浮上経路を辿ることとなる。又、小径コードの直径を０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることで、結束体の小径コードによっても気泡の浮上が妨げられ、かつ、一つ一つの気泡が小径コードより分断されて、微細化されることとなる。

（３）上記（１）、（２）項において、大径コードに対する小径コードの単位長さあたりの長さ比が、１：１０又はそれより大きい散気装置（請求項３）。
本項に記載の散気装置は、大径コードに対する小径コードの単位長さあたりの長さ比が、１：１０又はそれより大きくすることで、結束体の大径コードによって、大径コードを避けるように蛇行する浮上経路を辿る気泡が、小径コードによってもその浮上が妨げられ、かつ、一つ一つの気泡が小径コードより分断されて、微細化される機会が増大し、効率的に気泡の微細化が進むこととなる。なお、大径コードに対する小径コードの単位長さあたりの長さ比を１：１０以上とする手法としては、例えば、大径コード１本当たり１０本以上の小径コードを束ねる等が挙げられる。

（４）上記（１）から（３）項において、前記大径コードに対して前記小径コードがたわむようにして結束されることによる、前記大径コードと前記小径コードとの最大離間距離が、３０ｍｍ〜１００ｍｍである散気装置（請求項４）。
本項に記載の散気装置は、大径コード対して小径コードがたわむようにして結束されることによる、大径コードと小径コードとの最大離間距離が３０ｍｍ〜１００ｍｍであることにより、大径コードと小径コードとが一体化された一本のコードに近い形態となることを防ぎ、小径コードによる気泡の分断作用が損なわれることを回避するものである。

（５）上記（１）から（４）項において、前記大径コードと前記小径コードとの結束部が、５０ｍｍ〜１５０ｍｍの一定間隔に設けられている散気装置（請求項５）。
本項に記載の散気装置は、５０ｍｍ〜１５０ｍｍの一定間隔に設けられている結束部間で、大径コードに対して小径コードがたわむようにして結束されるものである。又、結束体の大径コードに対する小径コードの長さ比を量る単位長さとして、この結束部材間の長さを考慮すれば良い。なお、結束部における、大径コードに対する小径コードの結束態様は、例えば、大径コードに対して小径コードが２方向、４方向あるいは更に多方向の放射状に束ねられるものや、大径コードに対して小径コードが螺旋状に束ねられるもの等が挙げられる。

（６）上記（１）から（５）項において、前記充填ケースにおける前記結束体のかさ密度が、１０ｋｇ／ｍ^３〜２０ｋｇ／ｍ^３である散気装置（請求項６）。
本項に記載の散気装置は、充填ケースにおける結束体のかさ密度が、１０ｋｇ／ｍ^３〜２０ｋｇ／ｍ^３であることにより、充填ケースの底板の気泡の流通路を介して充填ケース内へと進入する気泡は、結束体によって更なる浮上が妨害され、大径コードを避けるように蛇行する気泡の浮上経路の蛇行促進と、小径コードによる微細化促進とが適切になされ、水中への酸素溶解効率を高めるものとなる。

（７）上記（１）から（６）項において、前記充填ケースにおける前記結束体の充填高さが、５００ｍｍである散気装置（請求項７）。
本項に記載の散気装置は、充填ケースにおける結束体の充填高さとして、５００ｍｍが確保されることで、充填ケースの底板の気泡の流通路を介して充填ケース内へと進入する気泡が、結束体及びその結束部によって更なる浮上が妨害され、大径コードを避けるように蛇行する気泡の浮上経路の蛇行促進と、小径コードによる微細化促進とが十分になされ、水中への酸素溶解効率を高めるものとなる。

（８）上記（１）から（７）項において、前記充填ケースの底板と上蓋とが、開口付き板により構成されている散気装置（請求項８）。
本項に記載の散気装置は、開口付き板により構成された底板により、結束体が充填ケース内にて下支えされるものである。そして、底板の開口が気泡の流通路となって、気泡の充填ケース内への進入を許容するものである。一方、開口付き板により構成された上蓋により、充填ケース内の結束体が気泡と共に浮上し、充填ケースから脱落することを防ぐものである。又、上蓋の開口が気泡の流通路となって、ばっ気水槽の液中へと、微細化された気泡を散気するものである。

（９）上記（８）項において、前記充填ケースの底板と上蓋とが、前記充填ケースに対し着脱自在に構成され、前記底板に吊ワイヤーが固定されかつ前記上蓋に前記吊ワイヤーが挿通ないし固定され、前記吊ワイヤーの上端部が前記ばっ気水槽の液面上に留められている散気装置（請求項９）。
本項に記載の散気装置は、上端部がばっ気水槽の液面上に留められている吊ワイヤーを引き上げることで、充填ケースに対し着脱自在に構成された底板及び上蓋と共に、底板及び上蓋に挟持された状態の結束体をばっ気水槽内の充填ケースから引き上げるものである。又、気中から、結束体を底板及び上蓋に挟持した状態で吊ワイヤーを適宜緩めて、ばっ気水槽内の充填ケースに、底板及び上蓋と共に結束体をセットするものである。

（１０）上記（９）項において、前記ばっ気水槽には、前記結束体が前記底板と前記上蓋とに挟持された状態で、これらを前記ワイヤーによって一体に昇降させるための、上下方向に延びるガイドレールが設けられている散気装置（請求項１０）。
本項に記載の散気装置は、吊ワイヤーにより、底板と上蓋とに挟持された状態の結束体を充填ケースから引き上げ、又は、充填ケースにセットする際に、ばっ気水槽に設けられた、上下方向に延びるガイドレールにより、底板、上蓋及び結束体の昇降ガイドがなされるものである。特に、充填ケースにセットする際には、ばっ気水槽の液中に設置された充填ケースに対する位置決めが確実になされることとなる。

（１１）上記（１）から（１０）項において、前記空気供給手段は、前記ばっ気水槽の底面と前記充填ケースとに設けられた空間部に向けて開口する空気配管を備える散気装置（請求項１１）。
本項に記載の散気装置は、空気供給手段の、ばっ気水槽の底面と充填ケースとに設けられた空間部に向けて開口する空気配管から液中へと空気を噴出させることで、充填ケースに対し下方から空気を供給するものである。

（１２）上記（１１）項において、前記空気配管は、前記ばっ気水槽の液面上方から底面に沿って延びる主配管と、該主配管から複数点で分岐する分岐配管とを含み、該分岐配管の先端が開口している散気装置（請求項１２）。
本項に記載の散気装置は、空気配管が、ばっ気水槽の液面上方から底面に沿って延びる主配管から、先端が開口する分岐配管が複数点で分岐することにより、主配管に沿って分岐する各分岐配管の先端から液中へと空気を噴出させることで、主配管に沿った広範囲にわたり、充填ケースに対し下方から空気を供給するものである。しかも、分岐配管の先端の開口がそのまま空気の噴出口となっているので、目詰まりし難く、無駄な圧力損失も生じない。又、主配管から直接空気を噴出させるのではなく分岐配管を介することで、主配管の基端寄りと先端寄りとでの空気の噴出量の偏りを防ぐものである。

本発明はこのように構成したので、空気を供給するためのブロワにかかる余分な負荷がなく、簡単な構造で酸素溶解効率が高く、且つメンテナンスが容易な散気装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る散気装置の構成を示す斜視図（部分透視図）である。 本発明の実施の形態に係る散気装置の、結束体の要部概略図である。 図１の例におけるばっ気装置を備えるばっ気水槽の、具体的設置態様を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る散気装置を備える、角型ばっ気水槽を示す斜視図（部分透視図）である。 図４の角型ばっ気水槽に採用される空気配管を示す斜視図である。 図３の例における酸素溶解効率を示すものであり、（ａ）は具体的数値例をまとめた図表、（ｂ）は（ａ）の図表から、結束体充填高さと酸素用開口率との関係を抜粋したグラフである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、従来技術と同一部分若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
本発明の実施の形態に係る散気装置１０は、図１にその主要構成が概略的に示されているように、大径コードと小径コードとを束ねた結束体１２と、底板１４と上蓋１６とに気泡の流通路１８が確保され、結束体１２が充填される充填ケース２０と、充填ケース２０に対し下方から空気Ａｉｒを供給する空気供給手段２２とが、ばっ気水槽４０内に設置された構成を有するものである。

結束体１２は、図２に示されるように、大径コード２４に対する小径コード２６の単位長さあたりの長さ比を大きくし、かつ、大径コード２４と小径コード２６とが所定の間隔で配置された結束部２８で、大径コード２４に対して小径コード２６がたわむように結束されたものである。大径コード２４、小径コード２６の材質は、例えば、ポリプロピレン、金属類、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリエステル、ポリスチレン、塩化ビニール、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリアセタール、ＡＢＳ等が用いられる。又、大径コード２４の直径が７．０ｍｍ〜１０．０ｍｍ、小径コード２６の直径が０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとなっている。

そして、大径コード２４に対する小径コード２６の単位長さあたりの長さ比が、１：１０又はそれより大きくなるように、構成されている。図示の例では、この長さ比を得るために、１本の大径コード２４に対して、１０本の小径コード２６を組み合わせている。
しかも、大径コード２４に対し小径コード２６に弓状のたわみを持たせ、図示の例では約１００ｍｍの間隔で配置された結束部２８で結束される構造になっている。又、大径コード２４に対して小径コード２６がたわむようにして結束されることによる、大径コード２４と小径コード２６との最大離間距離が、３０ｍｍ〜１００ｍｍとなるように調整されている。
なお、大径コード２４に対し小径コード２６がたわむように構成されていれば、結束部２８による結束ピッチは、５０ｍｍ〜１５０ｍｍの間で適宜設定可能である。製造上、結束部２８による結束ピッチは一定であることが望ましいが、必要に応じ、結束ピッチを変えることも可能である。

又、図２の例では、結束部２８における、大径コード２４に対する小径コード２６の結束態様は、大径コード２４に対して、小径コード２６が２方向に放射状に結束されているが、これを、４方向あるいは更に多方向の放射状に束ねることとしても良く、更に、大径コード２４の周囲を小径コード２６が螺旋状に覆うようにして束ねることとしても良い。
結束部２８は、大径コード２４及び小径コード２６とは別の種類のヒモを用いても良いし、いわゆるタイラップ等を用いても良い。更には、樹脂材料等で溶融結束しても良い。

なお、図２は結束体１２の１ユニット（単位長さの範囲）を示したものであるが、実際に用いる結束体１２は、数１０ｍ〜数１００メートルの長さとなり、図２のユニットが結束体１２の長手方向に連続的に連なる形状となっている。
このような構造を有する結束体１２は、図１に示される充填ケース２０の上下方向と交差する方向に向けて充填されている。図１の例では、結束体１２の充填方法として、円筒状の充填ケース２０の内部に、渦巻状に外から中心へ、又中心から渦巻状に外へと繰り返すようにして積層する手法を採用している。このようにして積層された結束体１２の、充填ケース２０におけるかさ密度は１０ｋｇ／ｍ^３〜２０ｋｇ／ｍ^３に調整されることが望ましい。

充填ケース２０は、ばっ気層２２に対して適切な方法で固定された円筒状の壁部３０と、底板１４と、上蓋１６とで構成されたものであり、底板１４及び上蓋１６は、いずれも、空気の流通路１８としての開口付き円形板により構成されている。そして、充填ケースの底板１４と上蓋１６とは、充填ケース２０の壁部３０に対し着脱自在に構成されている。底板１４及び上蓋１６は樹脂製でも良いが、特に上蓋１６は、結束体１２の浮上防止対策であることに加え、積層された結束体１２の長期の揺動による膨らみを押さえるための機能を有するだけの質量を有していることが好ましい。この観点から、少なくとも上蓋１６は、鋼製２ｍｍ〜５ｍｍ程度の厚み（質量）のある、ステンレス等の鋼製であることが望ましい。なお、図１には、底板１４の空気の流通路が図示されていないが、底板１４の形状は上蓋１６と同様である。

更に、底板１４には吊ワイヤー３２が固定され、かつ、上蓋１６に吊ワイヤー３２が挿通ないし固定され、吊ワイヤー３２の上端部に留め環３４が固定されて、この留め環３４が、ばっ気水槽４０の液面上の壁３６に固定されたフック３８に留められている。よって、結束体１２は底板１４と上蓋１６とに挟持された状態で、吊ワイヤー３２により吊下げられ、充填ケース２０内に位置決めされる。そして、積層された結束体１２が目詰まりしたような場合には、吊ワイヤー３２を用いて、底板１４及び上蓋１６と共に結束体１２を水面上に引き上げ、気中で洗浄後に元の位置に再装填できる構成となっている。なお、充填ケース２０の壁部３０に、少なくとも底板１４の下降限度位置を定めるブラケットを設け、常時吊ワイヤ３２に結束体１２、底板１４及び上蓋１６の荷重が加わらないようにしても良い。

図３には、図１に示される散気装置１０の具体的寸法が例示されている。この散気装置１０は比較的小型に構成されたもので、特に試験装置に適するように構成されている。ばっ気水槽４０は、内径２００ｍｍ、高さ２１００ｍｍの透明円筒形をなしている。又、充填ケース２０は、同じく円筒形で内径１００ｍｍ 、高さ１６００ｍｍの透明円筒形をなしている。そして、充填ケース２０は、有効水深１８００ｍｍの中間に位置し、上下とも循環流のために高さ方向で１００ｍｍの空隙距離を設けている。充填ケース２０には、結束体１２を５００ｍｍの高さまで充填している。
ばっ気水槽４０の底面と充填ケース２０との間には、１００ｍｍの高さの空間部を設け、この空間部に向けて、空気供給手段２２の配管噴出部分４４（図１）が開口するように設置される。空気供給手段２２を構成するブロワ４２から供給される空気は、内径２０ｍｍの配管で充填ケース２０の下部から噴出するようになっており、その先端部は加工なく配管が切断された状態、すなわち、配管噴出部分４４（図１）の口径は、配管の内径と同じく２０ｍｍとなっている。

配管噴出部分４４から噴出された気泡は、充填ケース２０内の高さ５００ｍｍに充填された結束体１２を通じて充填ケース２０上部の液面ＷＬに達する。この気泡の上昇力で充填ケース２０内の水が上向流となり、水面ＷＬ直下では矢印Ｓで示される旋回流を生じ、これが循環流となって再び下部の内筒内へ吸い込まれることになる。
空気供給手段２２の空気噴出部４４から噴出される気泡径は１０〜２０ｍｍ程度であるが、充填ケース２０の結束体１２の充填層を気泡が通過する間に、小径コード２６で気泡が分割すなわち切断されるため、結束体１２の充填層を通り抜けた気泡の径は、大小交えた状態でかつ大きな気泡径で約５ｍｍに微細化される。又、大径コード２４により気泡の垂直上昇を妨げることとなり、結束体１２の充填層を気泡が通過している間に大径コード２４にぶつかった気泡が横にズレて、気泡が蛇行する状態が目視できる。気泡が横にズレることにより水中の気泡保持時間が長くなり酸素溶解効率向上に貢献することとなる。

図４には、本発明の実施の形態に係る散気装置１０を備える角型のばっ気水槽４６が例示されている。図４の説明に際し、図１〜図３の例と同一部分、若しくは相当する部分については、同一符号で示している。又、一部図示を省略した部分については、適宜、図１〜図３を参照されたい。
さて、図４の例は、実用化に適したものであり、充填ケース２０は樹脂製又は鋼製であり、無底無蓋の四角い箱状の壁部３０と、この壁部３０内に嵌入可能な四角い底板１４（図示省略）及び上蓋１６とからなるものである。又、底板１４及び上蓋１６には、流通路１８としての開口が各々形成さている。

壁部３０の、短手方向の幅は５０ｍｍ〜２００ｍｍを標準としている。一方、壁部３０の長手方向の寸法は、ばっ気層４６の寸法に合せて、必要な空気供給能力を発揮する値に設定される。そして、結束体１２は、充填ケース２０の長手方向を往復するようにして多段に積層される態様で、その内部に充填される。壁部３０の鉛直方向の高さは、結束体１２の充填高さ５００ｍｍに底板１４及び上蓋１６の厚みを加えた高さ合計よりも、１００ｍｍ〜３００ｍｍ 高い構造にしている。この時、壁部３０の上端と上蓋１６とは最低５０ｍｍの鉛直距離を設けることが必要である。これは空気による揺動で上蓋１６が壁部３０からはみ出し、脱落することを防ぐためである。又、壁部３０の下端と底板１４との間も同様に最低５０ｍｍ（図３参照）の鉛直距離を設けることが必要である。これは供給された空気が壁部３０の外に漏れ出すことを防ぐためである。

更に、ばっ気水槽４６には、結束体１２が底板１４と上蓋１６とに挟持された状態で、これらを吊ワイヤー３２によって一体に昇降させるための、上下方向に延びるガイドレール４８が設けられている。ガイドレール４８は、調達の容易さと耐食性とを考慮して、ステンレス製等の汎用チャンネル材を用いることが好ましいが、必要な耐久性が確保できるものであれば、その他の金属や樹脂製のチャンネル材、若しくは、専用の断面コ字状部材を用いることとしても良い。壁部３０はこのガイドレール４８に設けられたストッパー（図示省略）で下部固定され、ばっ気水槽の底面に対して高さ５０ｍｍ〜１００ｍｍの空間を開けて保持されている。
ガイドレール４８の上部先端は、作業性を考慮し、吊ワイヤー３２を掛け置くためのフック３８が、ばっ気水槽４６の壁面の、液面より高い位置に設けられている。ばっ気水槽４６の上面にカバーを設ける場合は、吊ワイヤー３２による結束体１２、底板１４及び上蓋１６の出し入れを考慮し、開閉可能な蓋を適宜設けることとする。

又、本例の空気供給手段２２は、図５に示される空気配管５２を備えている。空気配管５２は、ばっ気水槽４６の底面５０と充填ケース２０との間に設けられた空間部に向けて開口するものである。そして、ばっ気水槽４６の液面上方から底面５０に沿って延びる主配管（ヘッダー配管）５４と、主配管５４から複数点で分岐する分岐配管５６とを含み、分岐配管５６の先端が、配管噴出部分４４として開口している。本例においても、配管噴出部分４４（図１）の口径は、分岐配管５６の内径と同じくなっている。なお、主配管５４の先端部はキャップ５８によって塞がれている。又、空気配管５２はブロワ４２（図３参照）に接続されている。

なお、分岐配管５６先端の配管噴出部分４４は、充填ケース２０の壁部３０の１面と鉛直位置がほぼ一致するように設置するのが良い。これは配管噴出部分４４から噴出する空気が、噴出した際の勢いで横走りすることを考慮し、充填ケース２０の中央付近で空気泡が鉛直方向に上昇していくように配慮したものである。

又、分岐配管５６の空気噴出部分４４が主配管５４に単に開口穴を並べる構造でなく、分岐配管５６の先端部としている理由は、次の通りである。これとは別の形態として、例えば、主配管５４に、直接的に開口穴を小さく形成して発生気泡を小さくする手法を採用した場合は、開口穴が目詰まりし易く、且つ圧力損失が伴いブロワの吐出圧の上昇を招くことから、これを避ける意図である。一方、主配管５４に直接的に開口穴を大きく形成する手法を採用した場合は、供給空気の上流側開口穴からの空気の出方が多く、主配管５４の先端部のキャップ５６側からの空気の出方が少ない状態となり、充填ケース２０へと供給される空気量の不均一性が生じることとなるため、これを防ぐ意図である。

なお、ガイドレール４８間の距離が長くなり、結束体１２、底板１４及び上蓋１６の質量が重く、吊ワイヤー３２による吊り上げ又は吊り下げが困難な場合は、ガイドレール４８の間に、ガイドレール４８と内幅、長さが等しいＨ型鋼等を、中間ガイドレールとして配する。そして、充填ケース２０及び結束体１２を、これらのガイドレールの間に、２分割や３分割にして配置することで、結束体１２、底板１４及び上蓋１６の質量を軽くしても良い。
更には、散気装置１０の配置を、図５に示されるように、ばっ気水槽４６の長手方向の中央一か所として、相対方向の旋回流を生じさせるケースのみでなく、適宜、ばっ気水槽４６の長手方向の複数箇所に複数の散気装置を配することや、設置方向を変えて複数設置する等、様々な配置が可能である。

上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。
本発明の実施の形態に係る散気装置１０は、ばっ気水槽４０、４６に溜められた液中に、空気供給手段２２から空気Ａｉｒが供給されると、その空気が気泡となって、充填ケース２０の底板１４の、気泡の流通路１８を介して充填ケース内へと進入する。そして、充填ケース２０に、その上下方向と交差する方向に向けて充填された結束体１２によって、気泡の更なる浮上が妨害される。特に、結束体１２の大径コード２４によって気泡の浮上が妨げられることで、気泡は、大径コード２４を避けるように蛇行する浮上経路を辿り、充填ケース２０内の滞留時間が長くなることとなる。この際、結束体１２の小径コード２６によっても気泡の浮上が妨げられるが、小径コード２６が小径であるが故に、小径コード２６の直径と同等かそれ以上の大きさの気泡は、小径コード２６により分断されて微細化されることとなる。しかも、大径コード２４に対して小径コード２６がたわむように結束されていることにより、大径コード２４と小径コード２６とが一体化された一本のコードに近い形態となることを防ぎ、小径コード２６による気泡の分断作用が損なわれることを回避することができる。

ここで、大径コード２４の直径を７．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとすることで、気泡の浮上が妨げられ、気泡は、大径コードを避けるように蛇行する浮上経路を辿ることとなる。又、小径コード２６の直径を０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることで、結束体１２の小径コード２６によっても気泡の浮上が妨げられ、かつ、一つ一つの気泡が小径コード２６より分断されて、微細化されることとなる。

又、大径コード２４に対する小径コード２６の単位長さあたりの長さ比が、１：１０又はそれより大きくすることで、結束体１２の大径コード２４によって、大径コード２４を避けるように蛇行する浮上経路を辿る気泡が、小径コード２６によってもその浮上が妨げられ、かつ、一つ一つの気泡が小径コード２６より分断されて、微細化される機会が増大し、効率的に気泡の微細化が進むこととなる。

又、大径コード２４に対して小径コード２６がたわむようにして結束されることによる、大径コード２４と小径コード２６との最大離間距離が３０ｍｍ〜１００ｍｍであることにより、大径コード２４と小径コード２６とが一体化された一本のコードに近い形態となることを防ぎ、小径コード２６による気泡の分断作用が損なわれることを回避することができる。

なお、５０ｍｍ〜１５０ｍｍの一定間隔に設けられている結束部２８の間で、大径コード２４に対して小径コード２６がたわむようにして結束されるものである。又、結束体１２の大径コード２４に対する小径コード２６の長さ比を量る単位長さとして、この結束部材２８間の長さを考慮すれば良い。

又、充填ケース２０における結束体１２のかさ密度が、１０ｋｇ／ｍ^３〜２０ｋｇ／ｍ^３であることにより、充填ケース２０の底板１４の気泡の流通路１８を介して、充填ケース２０内へと進入する気泡が、結束体１２によって更なる浮上が妨害され、大径コード２４を避けるように蛇行する気泡の浮上経路の蛇行促進と、小径コード２６による微細化促進とが適切になされ、水中への酸素溶解効率を高めるものとなる。

又、充填ケース２０における結束体１２の充填高さとして、５００ｍｍが確保されることで、充填ケース２０の底板１４の気泡の流通路１８を介して充填ケース２０内へと進入する気泡が、結束体１２及びその結束部２８によって更なる浮上が妨害され、大径コード２４を避けるように蛇行する気泡の浮上経路の蛇行促進と、小径コード２６による微細化促進とが十分になされ、水中への酸素溶解効率を高めるものとなる。

又、開口付き板により構成された底板１４により、結束体１２が充填ケース２０内にて下支えされるものである。そして、底板１４の開口１８が気泡の流通路となって、気泡の充填ケース２０内への進入を許容するものである。一方、開口付き板により構成された上蓋１６により、充填ケース２０内の結束体１２が気泡と共に浮上し、充填ケース２０から脱落することを防ぐことができる。又、上蓋１６の開口が気泡の流通路１８となって、ばっ気水槽４０、４６の液中へと、微細化された気泡を散気するものである。

又、吊ワイヤー３２を引き上げることで、充填ケース２０に対し着脱自在に構成された底板１４及び上蓋１６と共に、底板１４及び上蓋１６に挟持された状態の結束体１２をばっ気水槽４０、４６内の充填ケース２０から引き上げることができる。又、気中から、結束体１２を底板１４及び上蓋１６に挟持した状態で吊ワイヤー３２を適宜緩めて、ばっ気水槽４０、４６内の充填ケース２０の壁部３０に、底板１４及び上蓋１６と共に結束体１２をセットすることができる。

又、特に図４の例では、吊ワイヤー３２により、底板１４と上蓋１６とに挟持された状態の結束体１２を充填ケース２０から引き上げ、又は、充填ケース２０にセットする際に、ばっ気水槽４６に設けられた、上下方向に延びるガイドレール４８により、底板１４、上蓋６及び結束体１２の昇降ガイドがなされるものである。又、充填ケース２０にセットする際には、ばっ気水槽４６の液中に設置された充填ケース２０の壁部３０に対する位置決めが、確実になされることとなる。

又、空気供給手段２２の、ばっ気水槽４６の底面５０と充填ケース２０とに設けられた空間部に向けて開口する空気配管５２から液中へと空気を噴出させることで、充填ケース３０に対し下方から空気を供給するものである。
しかも、図５に示されるように、空気配管５２が、ばっ気水槽４６の液面上方から底面に沿って延びる主配管５４から、先端が開口する分岐配管５６が複数点で分岐することにより、主配管５４に沿って分岐する各分岐配管５６の先端から液中へと空気を噴出させることで、主配管５４に沿った広範囲にわたり、充填ケース２０に対し下方から空気を供給することが可能となる。しかも、分岐配管５６の先端の開口がそのまま空気の噴出口（空気噴出部分４４）となっているので、目詰まりし難く、無駄な圧力損失も生じないものとなる。又、主配管５４から直接空気を噴出させるのではなく分岐配管５６を介することで、分岐配管５６と主配管５４の組み合わせによる圧力保持効果が発揮され、分岐配管５６の内径と同一径の配管噴出部分４４としても、各分岐配管５６の圧力損失に差異は少なく、空気の出方はほぼ均一に維持される。その結果、主配管５４の基端寄りと先端寄りとでの空気の噴出量の偏りを防ぐことができる。

図６（ａ）の図表には、図３に示された、ばっ気水槽４０において、操作条件を、ばっ気水槽有効容量６０Ｌ 、結束体１２の充填高さ０ｍｍ〜７５０ｍｍ、大径コード２４の直径８ｍｍ、小径コード２６の直径０．３ｍｍ、１本の大径コード２４に対する小径コード２６の本数を左右で５ 本ずつ計１０本、大径コード２４に対する小径コード２６のたわみによる最大離間距離５０ｍｍとした場合の、供給空気量１０Ｌ/分での総括酸素移動容量係数（２０℃換算） Ｋ_Ｌａ２０と酸素溶解効率（２０℃、４ｍ 水深換算）を求めた結果が、まとめられている。
なお、Ｋ_Ｌａ２０測定に際しては一般細菌等の影響による測定誤差が生じないように、測定前に図３の装置内部を濃度１００ｍｇ／Ｌの次亜塩素酸ソーダで殺菌処理した後に水洗浄を行った。

図６（ａ）の図表に基づく酸素溶解効率の測定結果は、図６（ｂ） のグラフの通りである。結束体充填高さ０ｍｍ、即ち結束体１２がない状態の酸素溶解効率５．４％ に対し、結束体充填高さ５００ｍｍで、酸素溶解効率は１８．５％ になっており、酸素溶解効率に３倍以上の差異がある。

この結果は、単に配管噴出部分４４から空気を噴出する場合（結束体１２無し）に比して、結束体１２を通過させることでブロワ４２の仕様、大きさが約３分の１になることを意味している。さらに、従来型の微細孔を有する散気装置では圧力損失が大きくその圧力損失に見合ったブロワの加圧が必要であるのに対し、本発明では散気装置１０の圧力損失はゼロで、散気装置１０の見合い分の加圧は不要、すなわち水深見合い分以外は無圧で良いことが大きな特徴になっている。

又、結束体の充填高さが５００ｍｍ未満では、酸素溶解効率は低く、充填高さが５００ｍｍを超えても酸素溶解効率はわずかに増加するだけである。すなわち、実施設計にあたっては、ばっ気水槽４０の容量が大きくなっても、結束体の充填高さは約５００ｍｍ程度であれば良い。この時の結束体の充填かさ密度は約１３ｋｇ／ｍ^３である。

１０：散気装置、１２：結束体、１４：底板、１６：上蓋、１８：流通路、２０：充填ケース、２２：空気供給手段、２４：大径コード、２６：小径コード、２８：結束部、３０：壁部、３２：吊ワイヤー、４０：ばっ気水槽、４２：ブロワ、４４：配管噴出部分、４６：角型ばっ気水槽、４８：ガイドレール、５０：底面、５２：空気配管、５４：主配管、５６：分岐配管

Claims (12)

1. 大径コードと小径コードとを束ねた結束体と、少なくとも底板と上蓋とに気泡の流通路が確保され前記結束体が充填される充填ケースと、該充填ケースに対し下方から空気を供給する空気供給手段とがばっ気水槽内に設置され、前記結束体の前記大径コードに対する前記小径コードの単位長さあたりの長さ比を大きくし、かつ、前記大径コードと前記小径コードとが所定の間隔で配置された結束部で、前記大径コードに対して前記小径コードがたわむように結束され、前記結束体が前記充填ケースの上下方向と交差する方向に向けて充填されていることを特徴とする散気装置。
2. 前記大径コードの直径が７．０ｍｍ〜１０．０ｍｍ、前記小径コードの直径が０．２ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の散気装置。
3. 前記大径コードに対する前記小径コードの単位長さあたりの長さ比が、１：１０又はそれより大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の散気装置。
4. 前記大径コードに対して前記小径コードがたわむようにして結束されることによる、前記大径コードと前記小径コードとの最大離間距離が、３０ｍｍ〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の散気装置。
5. 前記大径コードと前記小径コードとの結束部が、５０ｍｍ〜１５０ｍｍの一定間隔に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の散気装置。
6. 前記充填ケースにおける前記結束体のかさ密度が、１０ｋｇ／ｍ^３〜２０ｋｇ／ｍ^３であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の散気装置。
7. 前記充填ケースにおける前記結束体の充填高さが、５００ｍｍであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の散気装置。
8. 前記充填ケースの底板と上蓋とが、開口付き板により構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の散気装置。
9. 前記充填ケースの底板と上蓋とが、前記充填ケースに対し着脱自在に構成され、前記底板に吊ワイヤーが固定されかつ前記上蓋に前記吊ワイヤーが挿通ないし固定され、前記吊ワイヤーの上端部が前記ばっ気水槽の液面上に留められていることを特徴とする請求８記載の散気装置。
10. 前記ばっ気水槽には、前記結束体が前記底板と前記上蓋とに挟持された状態で、これらを前記ワイヤーによって一体に昇降させるための、上下方向に延びるガイドレールが設けられていることを特徴とする請求項９記載の散気装置。
11. 前記空気供給手段は、前記ばっ気水槽の底面と前記充填ケースとに設けられた空間部に向けて開口する空気配管を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の散気装置。
12. 前記空気配管は、前記ばっ気水槽の液面上方から底面に沿って延びる主配管と、該主配管から複数点で分岐する分岐配管とを含み、該分岐配管の先端が開口していることを特徴とする請求項１１記載の散気装置。