JP2013226525A - 散気装置用メンブレン - Google Patents
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Abstract
【課題】空気供給量の増減に拘わらず安定した散気ができる散気装置の提供。
【解決手段】散気装置１０は、支持体１１とメンブレン１の組み合わせからなる。メンブレン１は、弾性多孔体２内に合成樹脂製の網からなる補強部材５が埋設された複合材料からなる。運転時におけるメンブレン１の中心部が補強部材５の作用で抑制されるため、弾性多孔体２全体で微細孔の開口径が均一になり、散気状態が安定する。
【選択図】図２
【解決手段】散気装置１０は、支持体１１とメンブレン１の組み合わせからなる。メンブレン１は、弾性多孔体２内に合成樹脂製の網からなる補強部材５が埋設された複合材料からなる。運転時におけるメンブレン１の中心部が補強部材５の作用で抑制されるため、弾性多孔体２全体で微細孔の開口径が均一になり、散気状態が安定する。
【選択図】図２
Description
本発明は、散気装置用メンブレンとそれを用いた散気装置に関する。
下水処理場等の生物処理槽では散気装置が使用されている。散気装置は、支持体上にゴム製の弾性膜が固定された構造のものが広く採用されている。
ゴム製の弾性膜は、散気孔となる微細なスリット（微細孔）を多数有するもので、散気装置の運転時には、空気供給圧力を受けたゴム製の弾性膜が膨張することで微細なスリットが広がり、気泡が放出される。
ゴム製の弾性膜は、散気孔となる微細なスリット（微細孔）を多数有するもので、散気装置の運転時には、空気供給圧力を受けたゴム製の弾性膜が膨張することで微細なスリットが広がり、気泡が放出される。
散気装置の運転時、空気供給量（空気供給圧力）を増加させれば、ゴム製の弾性膜の膨張度合いも大きくなり、スリットがより広く開口することから、供給される気泡径も大きくなる。
しかし、平面形状が多角形のゴム製の弾性膜を使用した場合には、中心部と周辺部における伸び状態が異なるため、それらに存在するスリットの開口状態（開口径）も異なる。
そうすると、ゴム製の弾性膜の中心部と周辺部における気泡径も異なってしまい、全体として発泡状態を均一にすることができない。
このため、従来は平面形状が多角形のゴム製の弾性膜を使用するときは、部分的に厚みを変えて非対称膜とすることで中心部と周辺部の膨張差を抑制するか、前記多角形のゴム製の弾性膜に代えて、中心部と周辺部の膨張差の小さい円形のゴム製の弾性膜が使用されている。
しかし、平面形状が多角形のゴム製の弾性膜を使用した場合には、中心部と周辺部における伸び状態が異なるため、それらに存在するスリットの開口状態（開口径）も異なる。
そうすると、ゴム製の弾性膜の中心部と周辺部における気泡径も異なってしまい、全体として発泡状態を均一にすることができない。
このため、従来は平面形状が多角形のゴム製の弾性膜を使用するときは、部分的に厚みを変えて非対称膜とすることで中心部と周辺部の膨張差を抑制するか、前記多角形のゴム製の弾性膜に代えて、中心部と周辺部の膨張差の小さい円形のゴム製の弾性膜が使用されている。
本発明は、空気供給量（散気圧力）の増減に拘わらず、安定した散気状態を維持することができる散気装置用メンブレンと、それを用いた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、
散気孔を有する散気装置用のメンブレンであって、
前記メンブレンが、散気孔を有する弾性多孔体内部に補強部材が埋設された複合材料からなるものである、散気装置用のメンブレンと、それを用いた散気装置を提供する。
散気孔を有する散気装置用のメンブレンであって、
前記メンブレンが、散気孔を有する弾性多孔体内部に補強部材が埋設された複合材料からなるものである、散気装置用のメンブレンと、それを用いた散気装置を提供する。
本発明の散気装置用メンブレンを使用した散気装置によれば、空気供給量の増減に拘わらず、大きさが均一な気泡径を維持した状態で散気することができる。
＜散気装置用メンブレン＞
図１及び図２により散気装置用メンブレン（以下「メンブレン」と略すことがある）について説明する。
メンブレン１は、多数の散気孔を有する弾性多孔体（メンブレンの膨張部）２の内部に補強部材５が埋設された複合材料からなるものである。
弾性多孔体２は、散気孔を有する散気部３と、散気部３を除く周辺部の肉厚の固定部４からなっている。
図１及び図２により散気装置用メンブレン（以下「メンブレン」と略すことがある）について説明する。
メンブレン１は、多数の散気孔を有する弾性多孔体（メンブレンの膨張部）２の内部に補強部材５が埋設された複合材料からなるものである。
弾性多孔体２は、散気孔を有する散気部３と、散気部３を除く周辺部の肉厚の固定部４からなっている。
補強部材５は、弾性多孔体２の厚さ方向の中間位置に埋設されていることが好ましい。
補強部材５は、弾性多孔体２の散気部３内部に埋設されていればよいが、弾性多孔体２の伸びを抑制する点から、図２に示すように肉厚の固定部４内にも埋設されていることが好ましい。
補強部材５は、弾性多孔体２の散気部３内部に埋設されていればよいが、弾性多孔体２の伸びを抑制する点から、図２に示すように肉厚の固定部４内にも埋設されていることが好ましい。
弾性多孔体２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２は、散気部３に気泡を放出するための多数の微細孔を有している。微細孔の密度は、１ｍ2当たり１万個〜１００万個が好ましい。
弾性多孔体２は、散気部３に気泡を放出するための多数の微細孔を有している。微細孔の密度は、１ｍ2当たり１万個〜１００万個が好ましい。
補強部材５は、天然繊維、合成繊維、炭素繊維、無機繊維及び金属繊維からなる網状のものであり、散気圧力を受けても実質的に膨張しないものである。
「実質的に膨張しない」とは、例えば補強部材５を含む弾性多孔体２が１辺３００ｍｍの四角形であるとき、その周囲を固定し、加圧したときの平面状態からの中心部の浮き上がり高さが、２．０ｋＰａの加圧で１０．５ｍｍ以下、４．５ｋＰａの加圧で１３．０ｍｍ以下であり、補強部材５のない弾性多孔体２と比べて中心部の浮き上がり高さが１／２以下に抑制されることを意味する。
「実質的に膨張しない」とは、例えば補強部材５を含む弾性多孔体２が１辺３００ｍｍの四角形であるとき、その周囲を固定し、加圧したときの平面状態からの中心部の浮き上がり高さが、２．０ｋＰａの加圧で１０．５ｍｍ以下、４．５ｋＰａの加圧で１３．０ｍｍ以下であり、補強部材５のない弾性多孔体２と比べて中心部の浮き上がり高さが１／２以下に抑制されることを意味する。
また網状の補強部材５は、弾性多孔体２に対する補強効果を得ることができ、弾性多孔体２からの散気を阻害しないものであればよい。
補強部材５の網目の大きさは前記効果が得られるのであれば特に制限されるものではないが、円に換算すると直径が０．０１〜０．５ｍｍ程度のものが好ましい。
よって、弾性多孔体２の微細孔の大きさ（総開口面積）は補強部材５の網目の大きさと比べると無視できる程度に小さいものである。
補強部材５の網目の大きさは前記効果が得られるのであれば特に制限されるものではないが、円に換算すると直径が０．０１〜０．５ｍｍ程度のものが好ましい。
よって、弾性多孔体２の微細孔の大きさ（総開口面積）は補強部材５の網目の大きさと比べると無視できる程度に小さいものである。
天然繊維としては植物繊維、動物繊維を挙げることができる。
合成繊維としては、ポリエステル、アクリル、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル等を挙げることができる。その他、再生繊維や半合成繊維も挙げることができる。
無機繊維としては鉱物繊維、ガラス繊維等を挙げることができる。
金属繊維としてはステンレス繊維等を挙げることができる。
合成繊維としては、ポリエステル、アクリル、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル等を挙げることができる。その他、再生繊維や半合成繊維も挙げることができる。
無機繊維としては鉱物繊維、ガラス繊維等を挙げることができる。
金属繊維としてはステンレス繊維等を挙げることができる。
メンブレン１となる弾性多孔体２の内部に補強部材５が埋設された複合材料は、金型内に予め補強部材５を配置した状態で、未硬化状態のゴム材料又はエラストマー材料を加圧充填した後、加熱硬化させる方法等を適用して製造することができる。
この製造方法を適用した場合には、複合材料の製造後、複合材料の厚さ方向に貫通した微細孔を形成して、メンブレン１を製造する。
この製造方法を適用した場合には、複合材料の製造後、複合材料の厚さ方向に貫通した微細孔を形成して、メンブレン１を製造する。
メンブレン１の平面形状は特に制限されないが、平面形状が多角形（好ましくは四角形、六角形）である場合に特に有効となる。
メンブレン１の厚みは、運転時の散気圧力を考慮して必要な強度が得られるようにすればよく、０．５〜３．０ｍｍの範囲から選択することができる。
メンブレン１の厚みは、弾性多孔体２と補強部材４の合計厚みであり、補強部材４の厚みはメンブレン１の厚みの１００％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましい。
メンブレン１の厚みは、弾性多孔体２と補強部材４の合計厚みであり、補強部材４の厚みはメンブレン１の厚みの１００％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましい。
＜散気装置＞
本発明の散気装置１０は、上記したメンブレン１を備えたものであり、空気供給口１４を備えた平板状の支持体１１上にメンブレン１を固定したものにすることができる。
本発明の散気装置１０は、上記したメンブレン１を備えたものであり、空気供給口１４を備えた平板状の支持体１１上にメンブレン１を固定したものにすることができる。
平板状の支持体１１は、メンブレン１を載せた状態で支持するためのものである。
支持体１１の大きさ及び形状は、メンブレン１の大きさ及び形状と同じになるようにする。
支持体１１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。
支持体１１の大きさ及び形状は、メンブレン１の大きさ及び形状と同じになるようにする。
支持体１１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。
支持体１１は、中心部に外部の空気源（酸素源）と空気供給管で接続するための空気供給口１４を有している。
支持体１１は、底面１２と、その四辺に沿って形成された溝部１３を有している。
溝部１３は、メンブレン１の肉厚の固定部４を嵌め込むためのものである。
支持体１１は、底面１２と、その四辺に沿って形成された溝部１３を有している。
溝部１３は、メンブレン１の肉厚の固定部４を嵌め込むためのものである。
散気装置１０は、支持体１１の底面１２にメンブレン１の弾性多孔体２が当接され、支持体１１の溝部１３にメンブレン１の肉厚の固定部４が嵌め込まれて一体化されている。
また、必要に応じて、支持体１１の溝部１３にメンブレン１の肉厚の固定部４が嵌め込まれた部分の全部又は一部に対して、外側から枠体を被せることでより固定強度を高めるようにすることができる。
散気装置１０の運転時の動作を説明する。
散気装置１０は、下水処理場等の生物処理槽の底面等に直接又は適当な台上置かれた状態で設置される。散気装置１０の空気供給口１４には、生物処理槽の外部の空気供給源に接続された空気供給管が接続されている。
散気装置１０は、下水処理場等の生物処理槽の底面等に直接又は適当な台上置かれた状態で設置される。散気装置１０の空気供給口１４には、生物処理槽の外部の空気供給源に接続された空気供給管が接続されている。
散気装置１０の運転時には、空気供給口１４から空気が供給される。このときの空気供給圧力を受けてメンブレン１の弾性多孔体２が側面から見た状態で湾曲状に膨張することから、中心部の膨張の程度が最も大きく、周辺部（固定部４）に近い部分の膨張の程度が最も小さくなって膨張差が生じる。
このため、メンブレン１がゴム又はエラストマーのみからなるものであるとき、前記膨張差により、中心部の散気孔の開口面積が最大となり、周辺部に近くなるほど散気孔の開口面積が小さくなっていくため、放出される気泡径も不均一となる。
しかし、本発明のメンブレン１は、弾性多孔体２内に補強部材５が埋設された複合材料からなるものであるため、補強部材５が弾性多孔体２の中心部の膨張を抑制するように作用することから、弾性多孔体２の中心部と周辺部の膨張差も抑制される。
このため、中心部の散気孔の開口面積と周辺部の散気孔の開口面積との差も小さくなることから、放出される気泡径をより均一にすることができるようになり、生物処理槽全体に対して均一状態で安定して散気できるようになる。
本発明のメンブレンを使用した散気装置の作用は、空気供給量（空気供給圧力）の増減に拘わらず安定して発揮されるが、特に空気供給量を増加させるような運転状態のときに効果がある。
このため、メンブレン１がゴム又はエラストマーのみからなるものであるとき、前記膨張差により、中心部の散気孔の開口面積が最大となり、周辺部に近くなるほど散気孔の開口面積が小さくなっていくため、放出される気泡径も不均一となる。
しかし、本発明のメンブレン１は、弾性多孔体２内に補強部材５が埋設された複合材料からなるものであるため、補強部材５が弾性多孔体２の中心部の膨張を抑制するように作用することから、弾性多孔体２の中心部と周辺部の膨張差も抑制される。
このため、中心部の散気孔の開口面積と周辺部の散気孔の開口面積との差も小さくなることから、放出される気泡径をより均一にすることができるようになり、生物処理槽全体に対して均一状態で安定して散気できるようになる。
本発明のメンブレンを使用した散気装置の作用は、空気供給量（空気供給圧力）の増減に拘わらず安定して発揮されるが、特に空気供給量を増加させるような運転状態のときに効果がある。
１ メンブレン
２ 弾性多孔体
３ 散気部
４ 肉厚の固定部
５ 補強部材
１０ 散気装置
１１ 支持体
１２ 底面部
１３ 溝部
１４ 空気供給口
２ 弾性多孔体
３ 散気部
４ 肉厚の固定部
５ 補強部材
１０ 散気装置
１１ 支持体
１２ 底面部
１３ 溝部
１４ 空気供給口
Claims (6)
- 散気孔を有する散気装置用のメンブレンであって、
前記メンブレンが、散気孔を有する弾性多孔体内部に補強部材が埋設された複合材料からなるものである、散気装置用のメンブレン。 - 前記補強部材が、天然繊維、合成繊維、炭素繊維、無機繊維及び金属繊維からなる網状のものである、請求項１記載の散気装置用のメンブレン。
- 平面形状が多角形である、請求項１又は２記載の散気装置用のメンブレン。
- 厚みが０．２〜３．０ｍｍである、請求項１〜３のいずれか１項記載の散気装置用のメンブレン。
- 請求項１〜４のいずれか１項記載の散気装置用のメンブレンを備えた散気装置。
- 請求項１〜４のいずれか１項記載の散気装置用のメンブレンが空気供給口を備えた平板状の支持体上に固定された散気装置。
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| JP2012101970A JP2013226525A (ja) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | 散気装置用メンブレン |
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