JP2013169527A - 散気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の散気装置を組み合わせて設置したとき、散気量が変動しても、全体の散気状態を均一に維持することができる散気装置の提供。
【解決手段】弾性多孔体20を下方から支持する支持体10のオリフィス11内には、弾性多孔体20に固定された円錐状ピストン40が配置されている。作動後、散気量が小さいときは円錐状ピストン40の上昇が小さく、オリフィス11の開口面積が小さくなって通気抵抗を生じさせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水処理場、工場排水処理場等の生物反応槽（活性汚泥処理槽）で使用する散気装置と、それを使用した散気装置システムに関する。

活性汚泥処理槽が大規模であるとき、１つの空気供給管に対して複数の散気装置が設置されることが多い。
活性汚泥処理槽における負荷量は、１日を通じ又は１年を通じて一定ではなく、大きく変動することもある。このため、負荷量が大きいときには散気量を増加させ、負荷量が小さいときには散気量を減少させることになる。

散気装置が有している散気のためのオリフィスは、その径が固定されているから、複数の散気装置が設置されているときは、全てが同じ径のオリフィスを有していることになる。
そして、大きな負荷量に対応させてオリフィス径が大きく設定されているときにはオリフィスの通気抵抗が小さくなるため、負荷量が小さく散気量が小さいときには、空気供給源に近い散気装置では大量の散気がなされ、空気供給源から遠い散気装置では散気量が少なくなってしまい、活性汚泥処理槽内における散気状態が不均一になることがある。

特許文献１には、ブロア３１と散気管２との間の散気管２に空気を供給するための送気管３圧力損失のあるオリフィス部３２を設け、散気管２を１つの空気室とする散気装置が開示されている。このような装置によって、均等に散気できることが記載されているが、上記の問題を解決することはできない。

特開２００７−１３６３８９号公報

本発明は、複数の散気装置を組み合わせて設置したとき、散気量が変動しても、全体の散気状態を均一に維持することができる散気装置と、それを用いた散気装置システムを提供することを課題とする。

本発明は、課題を解決するための手段として、
弾性多孔体と前記弾性多孔体を下方から支持する支持体を有しており、
前記支持体が、中心部を貫通したオリフィスを有する平板状の本体部と前記オリフィスと接続された、空気供給管に接続するための管状脚部を有する散気装置であって、
前記弾性多孔体の前記本体部側の中心部に円錐状ピストンが固定され、かつ少なくとも前記円錐状ピストンの先端部が前記管状脚部内に位置するように配置されており、
前記円錐状ピストンが、前記オリフィスの内径よりも大きな外径部分を有しているものであり、
作動前は、前記円錐状ピストンによって前記オリフィスが塞がれており、
作動後は、前記弾性多孔体の膨張によって前記円錐状ピストンが上昇して、前記オリフィスが開口されるものである、散気装置と、それを使用した散気装置システムを提供する。

本発明の散気装置は、オリフィス内において配置された円錐状ピストンの作用によって、散気量が小さいときにはオリフィスの開口面積が小さくなるように自動的に調整して、通気抵抗を生じさせることができる。
このため、１本の空気供給管に複数の散気装置を接続したとき、空気源に最も近い散気装置のオリフィスの通気抵抗を高めることができるため、空気源から最も遠い散気装置までも十分な量の空気を供給することができる。
よって、１本の空気供給管に複数の散気装置を接続したときであっても、全体として均一な散気状態を維持することができる。

本発明の散気装置の軸方向断面図。 （ａ）は図１の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）の円錐状ピストンのみを示した図。 図１に示す散気装置の作動後の状態を示す図。

散気装置１は、支持体１０、弾性多孔体２０、空気供給管３０を有している。なお、本発明の散気装置１には空気供給管３０は含まれず、本発明の散気システムには空気供給管３０は含まれる。

支持体１０は、中心部を貫通したオリフィス１１を有する平板状の本体部１２と、オリフィス１１と接続された管状脚部１３を有している。

平板状の本体部１２は、弾性多孔体２０を載せた状態で支持するためのものであり、正方形、長方形、円形等の所望形状にすることができる。
本体部１２の大きさ及び形状は、弾性多孔体２０の大きさ及び形状に応じて調整する。
本体部１２及び管状脚部１３の材質は、金属、合成樹脂、セラミックス、それらの複合材等にすることができる。
オリフィス１１は、均一径であってもよいし、一部径が異なるものでもよい。

本体部１２は、オリフィス１１を包囲して形成された環状突起部１４を有している。
環状突起部１４は、本体部１２の弾性多孔体２０側の面１２ａから突設されており、面１２ａからの高さは０．１〜５．０ｍｍ程度にすることができる。環状突起部１４は、本体部面１２ａと弾性多孔体２０との間に隙間が形成され易くすることによって、散気時において弾性多孔体２０がオリフィス１１からの散気圧力を受けたとき、本体部１２から弾性多孔体２０が剥がれやすくするように作用をするものである。

弾性多孔体２０は、通常の散気装置で使用されているゴム製又はエラストマー製の膜と同じものであり、例えば、特開２００６−７５７７１号公報や特開２００７−３８１９８号公報に記載された弾性多孔体と同じものを使用することができる。
弾性多孔体２０を支持体１０に取り付けるとき、枠体等の固定手段を使用して、周囲を上から又は下から、あるいは上下から固定することができる。

弾性多孔体２０は多数の微細孔を有しており、微細孔の密度は、１ｍ²当たり１万個〜１００万個が好ましい。上記した枠体を使用するときは、枠体で固定される部分には微細孔は不要である。
弾性多孔体２０の厚みは０．１〜３ｍｍの範囲が好ましく、微細孔が形成された部分の厚みは０．３〜２．５ｍｍの範囲が好ましい。厚みは、運転時に加えられる空気圧に応じて円滑に散気できる厚さのものを選択する。

図１、図２（ａ）に示すように、弾性多孔体２０の本体部１２側の面２０ａの中心部には、円錐状ピストン４０が固定されている。
図２（ｂ）に示すように、円錐状ピストン４０は、台座部４１とその上に形成された円錐部４２を有している。
円錐部４２の最大径は、台座部４１の外径よりも小さくなるように設定されており、台座部４１と円錐部４２の間には、環状溝４３が形成されている。
円錐部４２の最大径部分の外径（ｄ１）（図２（ｂ）参照）は、オリフィス１１の内径（ｄ２）（図３参照）よりも小さくなっている。
台座部の面４１ａの中心部には、固定孔４４が形成されている。

台座部の面４１ａは、弾性多孔体面２０ａに当接されており、環状溝４３にはゴム乃至はプラスチック製のパッキン５０が嵌め込まれて、円錐状ピストン４０と一体化されている。そして、パッキン５０は、オリフィス１１周縁の本体部面１２ａに当接され、オリフィス１１が閉塞されている。
本実施形態では、円錐状ピストン４０のパッキン５０との組み合わせ部分がオリフィス１１の内径（ｄ２）よりも大きな外径部分となるものである。
なお、パッキン５０を使用しない場合には、円錐部４２の最大径部分の外径（ｄ１）部分又は台座部４１をオリフィス１１の内径（ｄ２）よりも大きな外径部分とすることができる。
なお、円錐状ピストン４０は、図２（ｂ）に示す環状溝４３がなく、台座部４１と円錐部４２のみからなるものでもよい。この場合には、台座部４１の外径は円錐部４２の最大外径部分（台座部４１と接する部分）よりも大きくなるように調整されている。

円錐状ピストン４０は、弾性多孔体２０の中心部を貫通し、かつ円錐状ピストンの固定孔４４に挿入された固定ピン５５により固定されている。
固定孔４４と固定ピン５５の固定は、互いにネジ合わせ可能にしてネジ止める方法、嵌め込む方法等を使用することができる。
このようにして弾性多孔体２０に固定された円錐状ピストン４０は、台座部４１がオリフィス１１と弾性多孔体２０との間に位置し、円錐部４２は、最大径部分がオリフィス１１と当接され、残部が管状脚部１３内に位置している。

図１に示すように、散気装置１は、アダプター３１を介して支持体１０の管状脚部１３を空気供給管３０と接続して使用する。
管状脚部１３とアダプター３１は、管状脚部１３のネジ部１６とアダプター３１のネジ部３２をネジ合わせることで着脱自在に接続することができる。
空気供給管３０は、図示していない空気源（加圧空気源）と接続する。

本発明の散気装置１は、１本の空気供給管３０に対して複数の散気装置１を取り付けた散気装置システムとして使用することができる。
１本の空気供給管３０に対して取り付ける散気装置１の数は活性汚泥処理槽の大きさ等に応じて設定されるものであるが、空気源に最も近い散気装置と最も遠い散気装置における通気状態を同等にする観点からは、 〜 台がより好ましい。
本発明の散気装置１を使用した場合、１本の空気供給管に取り付けることができる散気装置の数を従来よりも増加させた場合でも、全体として均一な散気状態を維持することができる。よって、例えば従来は２本の空気供給管に対して５台ずつの散気装置を設置したシステムを使用していた場合であっても、本発明の散気装置１を使用することで、１本の空気供給管に１０台の散気装置を設置したシステムで代替することができるようになる。
散気装置システムは、活性汚泥処理槽の大きさに応じて、１本の空気供給管３０に対して複数の散気装置１を取り付けたものを１セットとして、１セット又は２以上のセットからなるものにすることができる。

図１、図２（ａ）に示すように、散気装置１の作動前（運転停止時）は、円錐状ピストン４０と一体となったパッキン５０が本体部面１２ａに当接されることでオリフィス１１が閉塞されている。
なお、環状溝４３がない台座部４１と円錐部４２のみからなる円錐状ピストン４０を使用した場合（パッキン５０がない場合）には、円錐部４２が当接されることで、又は台座部４１の面４１ａの反対側環状面が本体部面１２ａに当接されることでオリフィス１１が閉塞されている。

散気装置１の作動後は、空気供給管３０から送られた加圧空気がオリフィス１１に流れることによって、弾性多孔体２０は図３に示すように弓なり状態に膨張する。なお、このとき、環状突起部１４の作用によって、本体部面１２ａと弾性多孔体面２０ａとの間に隙間が形成されやすくなるため、速やかに膨張される。
そして、図３のような弾性多孔体２０の膨張によって円錐状ピストン４０が上昇すると、オリフィス１１が開口され、散気される。このとき、散気量が大きいと弾性多孔体２０の膨張が大きくなるため、オリフィス１１の開口面積も大きくなり、散気量が小さいと弾性多孔体２０の膨張が小さくなるため、オリフィス１１の開口面積も小さくなる。
空気の供給が停止されると、弾性多孔体２０が図１に示す状態に戻り、オリフィス１１は閉塞される。このとき、パッキン５０の作用によって、活性汚泥処理槽内の液体のオリフィス１１内への逆流防止作用が高められる。

本発明の散気装置１では、活性汚泥処理槽の負荷量が小さく、散気量が小さいときには、円錐状ピストン４０の作用によりオリフィス１１の開口面積が小さくなるため、円錐状ピストン４０がない装置と比べるとオリフィス１１の通気抵抗が大きくなる。
よって、例えば１本の空気供給管３０に１０台の散気装置１を取り付けているような場合であっても、空気源に近い散気装置１のオリフィス１１の通気抵抗をある程度大きくできるため、９台目、１０台目の散気装置１にまで十分な空気を供給することができる。
このため、１本の空気供給管３０に１０台の散気装置１を接続した散気システムであっても、全体として均一な散気状態を維持することができる。

１ 散気装置
１０ 支持体
１１ オリフィス
１２ 本体部
１３ 管状脚部
１４ 環状突起部
２０ 弾性多孔体
３０ 空気供給管
３１ アダプター
４０ 円錐状ピストン
４１ 台座部
４２ 円錐部
４３ 環状溝
４４ 固定孔
５０ パッキン
５５ 固定ピン

Claims (8)

1. 弾性多孔体と前記弾性多孔体を下方から支持する支持体を有しており、
   前記支持体が、中心部を貫通したオリフィスを有する平板状の本体部と前記オリフィスと接続された、空気供給管に接続するための管状脚部を有する散気装置であって、
   前記弾性多孔体の前記本体部側の中心部に円錐状ピストンが固定され、かつ少なくとも前記円錐状ピストンの先端部が前記管状脚部内に位置するように配置されており、
   前記円錐状ピストンが、前記オリフィスの内径よりも大きな外径部分を有しているものであり、
   作動前は、前記円錐状ピストンによって前記オリフィスが塞がれており、
   作動後は、前記弾性多孔体の膨張によって前記円錐状ピストンが上昇して、前記オリフィスが開口されるものである、散気装置。
2. 前記円錐状ピストンが有している前記オリフィスの内径よりも大きな外径部分が、前記円錐状ピストン自体又は前記円錐状ピストンと組み合わされたパッキンである、請求項１記載の散気装置。
3. 前記円錐状ピストンが、前記弾性多孔体の中心部を貫通し、かつ前記円錐状ピストン内部に挿入された固定ピンにより固定されている、請求項１又は２記載の散気装置。
4. 前記円錐状ピストンが、台座部とその上に形成された円錐部を有しており、
   前記円錐部の最大径が前記台座部の外径よりも小さなものであり、
   前記台座部が前記弾性多孔体に当接された円形面と、反対側の環状面を有しており、
   前記環状面が前記オリフィス周縁の本体部面に当接されている、請求項１〜３のいずれか１項記載の散気装置。
5. 前記円錐状ピストンが、台座部とその上に形成された円錐部を有しており、
   前記円錐部の最大径が前記台座部の外径よりも小さなものであり、
   前記台座部が前記弾性多孔体に当接された円形面を有し、さらに前記台座部と前記円錐部の間に形成された環状溝を有しており、
   前記環状溝にはパッキンが嵌め込まれており、
   作動前においては前記パッキンが前記オリフィス周縁の本体部面に当接されている、請求項１〜３のいずれか１項記載の散気装置。
6. 前記支持体本体部が、前記オリフィスを包囲して形成された環状突起部を有している、請求項１〜５のいずれか１項記載の散気装置。
7. １本の空気供給管に対して請求項１〜６のいずれか１項記載の散気装置を複数取り付けたものを１セットとして、１又は２以上のセットを有している、散気装置システム。
8. １本の空気供給管に対して請求項１〜６のいずれか１項記載の散気装置を２〜２０台取り付けたものを１セットとする、請求項７記載の散気装置システム。

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