JP2018103135A

JP2018103135A - 散気装置

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Publication number: JP2018103135A
Application number: JP2016254577A
Authority: JP
Inventors: 善男朝倉; Yoshio Asakura; 浩樹冨田; Hiroki Tomita; 好男松崎; Yoshio Matsuzaki
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2036-12-28
Also published as: JP6738724B2

Abstract

【課題】空気などの気体を均一に放出することができる散気装置を提供する。【解決手段】液体中に浸漬されて気泡を放出する散気装置１１（１２〜１４）であって、下部が開放され気体を貯留することのできる散気ケース１８と、散気ケース１８内の気体を気体放出口２８から外部に放出する気体導出部材１９とを有し、気体導出部材１９は、散気ケース１８内に備えられて上部が開放され且つ下部が閉塞した第１導出部（堰体３２）と、下部が第１導出部（堰体３２）内で開放され且つ散気ケース１８内の気体を上部の気体放出口２８から放出する第２導出部（導出管３４）とを有し、複数の第２導出部（導出管３４）の下端がほぼ同じ高さで第１導出部（堰体３２）内に位置する。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば汚泥等の液体中に浸漬されて用いられる散気装置に関する。

従来、この種の散気装置としては、図２５に示すように、汚泥等の液体１１２中に浸漬されて下部が開口したハウジング１０１内に、空気を貯留する空気貯留室１０３が形成され、ハウジング１０１の上部に、空気貯留室１０３の空気を放出する複数の空気放出口１０４が形成されているものがある。ハウジング１０１内にはＵ形状に屈曲した複数本の導管１０５が設けられており、各導管１０５の一端開口部１０６が空気貯留室１０３内に開口し、各導管１０５の他端開口部１０７が空気放出口１０４に連通している。

また、ハウジング１０１内には複数の仕切板１０８が設けられ、空気貯留室１０３は、仕切板１０８によって、導管１０５ごとに仕切られている。ハウジング１０１の下部には分配管１０９が設けられ、分配管１０９には、空気をハウジング１０１の下方から空気貯留室１０３内に供給する複数の空気供給口１１０が形成されている。このような散気装置１００は例えば下記特許文献１に記載されている。

この構成において、分配管１０９に空気を送ることにより、分配管１０９内の空気１０２が、空気供給口１１０から噴出されて、ハウジング１０１の下方から空気貯留室１０３内に供給される。このようにして空気貯留室１０３内に供給される空気１０２の量が増えるにつれて、空気貯留室１０３内の液面１１１が下降し、液面１１１が導管１０５内の屈曲部分１０５ａの高さＡよりも下降すると、空気貯留室１０３内の空気が、導管１０５の一端開口部１０６から下向きに流れ込んで屈曲部分１０５ａを通り、上向きに流れて他端開口部１０７から上方へ流出し、空気放出口１０４から気泡となって液体１１２中に放出される。

その後、空気貯留室１０３内の圧力が低下するため、液体１１２がハウジング１０１の下方から空気貯留室１０３内に流入し、空気貯留室１０３内の液面１１１が上昇し、空気貯留室１０３内の液体１１２が、導管１０５の一端開口部１０６から導管１０５内に流れ込んで、導管１０５を閉塞させる。これにより、空気貯留室１０３内の空気は導管１０５内を流れず、空気放出口１０４からの空気の放出は一時遮断（中断）される。

その後、空気貯留室１０３内に供給される空気の量が増えるにつれて、空気貯留室１０３内の液面１１１が下降するため、上記と同様に、再び、空気貯留室１０３内の空気が空気放出口１０４から気泡となって放出され、これにより、空気放出口１０４からの空気の放出と放出の遮断とが交互に繰り返される。

なお、この種の散気装置は、例えば複数の膜が縦向きに配置された膜濾過装置の下方に配設され、散気装置から排出される空気によって膜濾過装置の膜を洗浄する用途などに使用される。

特表２０１３−５０３７３８公報

しかし、図２５に示した従来の散気装置１００では、例えば、分配管１０９の空気供給口１１０の孔径が異なったり、空気供給口１１０の回りに付着物などがたまったりするなどして、各空気供給口１１０からの空気の排出量が異なると、これに伴って、仕切板１０８で仕切られている各空気貯留室１０３内にたまる空気の量も異なってしまうため、各導管１０５、ひいては各空気放出口１０４からの空気の放出量が互いに異なってしまい、不均一となる。したがって、この散気装置１００を例えば、膜濾過装置の下方に配設した場合には、膜濾過装置の膜を洗浄する機能にムラを生じてしまう。

このような不具合を解消する方法としては、図２６に示すように、仕切板１０８を無くして、各空気貯留室１０３同士を連通させることが考えられる。この構成によれば、連通させた全ての空気貯留室１０３が一体化され、各空気供給口１１０からの空気の排出量が異なっている場合でも、各空気貯留室１０３内の水面位置が同一となるので、各空気貯留室１０３内の空気貯留量を均一化できる。

しかしながら、このように構成した場合でも、従来の散気装置１００は、導管１０５がＵ形状に屈曲した形状とされ、空気貯留室１０３内の空気が導管１０５における屈曲部分１０５ａの上端部から屈曲部分１０５ａまで流れ込み、この後、液面１１１が上昇して液体が屈曲部分１０５ａの上端部から屈曲部分１０５ａまで流入することで、導管１０５における屈曲部分１０５ａの上端部からの液体の流入および空気の放出が終了する構造である。したがって、このような構造では、各導管１０５で空気放出終了のタイミングが異なってしまい、各導管１０５からの空気の放出量が不均一となってしまう。

また、この構成では、空気貯留室１０３内の空気が増え、Ｕ形状に屈曲した導管１０５における屈曲部分１０５ａの上端部の高さＡよりも液面１１１が下降した時点で、空気貯留室１０３内の空気が導管１０５の屈曲部分１０５ａから上向きに流れて放出されるため、導管１０５における屈曲部分１０５ａの上端部の高さＡが、導管１０５の製品自体の製造による誤差や、据付位置の誤差などによって異なっていると、導管１０５の屈曲部分１０５ａから上向きに流れて放出開始されるタイミングが異なってしまい、各導管１０５からの放出量が不均一となってしまう。

本発明は、上記課題を解決するもので、空気などの気体を均一に放出することができる散気装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、液体中に浸漬されて気泡を放出する散気装置であって、下部が開放され気体を貯留することのできる散気ケースと、散気ケース内の気体を気体放出口から外部に放出する気体導出部材とを有し、気体導出部材は、散気ケース内に備えられて上部が開放され且つ下部が閉塞した第１導出部と、下部が第１導出部内で開放され且つ散気ケース内の気体を上部の気体放出口から放出する第２導出部とを有し、複数の第２導出部の下端がほぼ同じ高さで第１導出部内に位置することを特徴とする。

この構成によれば、各第２導出部からの空気放出終了のタイミングがほぼ同一となり、各第２導出部からの気体の放出量も均一化される。

なお、複数の第２導出部が散気ケースの長手方向に直線上に並んで設けられていると好適であり、この構成によれば、各第２導出部からの空気放出終了のタイミングが同一となり、したがって、各第２導出部からの気体の放出量も均一化される。

また、本発明は、第２導出部の下端に切欠部が形成されていることを特徴とする。なお、切欠部の形状が、上方ほど切り込み幅が短いと好適である。また、複数の切欠部の位置が、平面視で第２導出部の中心周りに周方向に対して同じ角度間隔であってもよい。

この構成によれば、第２導出部の下端部の位置（高さ）が、第２導出部の製品自体の製造による誤差や、据付位置の誤差などによって、異なっている場合でも、水面が切欠部の上端部に達した場合に空気がわずかしか流れず、各第２導出部の下端部から空気などの気体が上向きに流れて放出開始されるタイミングがほぼ同一となり、各第２導出部からの空気などの気体の放出量をほぼ均一にすることができる。

また、本発明の膜濾過設備は、前記散気装置が、膜濾過装置と同一水槽内に在ることを特徴とする。

本発明の散気装置によれば、散気ケース内の気体を気体放出口から外部に放出する気体導出部材が、散気ケース内に備えられて上部が開放され且つ下部が閉塞した第１導出部と、下部が第１導出部内で開放され且つ散気ケース内の気体を上部の気体放出口から放出する第２導出部とを有し、複数の第２導出部の下端がほぼ同じ高さで第１導出部内に位置することにより、各第２導出部からの空気放出終了のタイミングが同一となり、各第２導出部からの空気の放出量を均一化することができる。

また、本発明の散気装置によれば、第２導出部の下端に切欠部が形成されていることにより、各第２導出部の下端部から空気などの気体が上向きに流れて放出開始されるタイミングが均一化され、各第２導出部からの空気などの気体の放出量をほぼ均一にすることができる。

本発明の第１の実施の形態における散気設備を備えた膜濾過装置の図である。同、散気設備の斜視図である。同、散気設備の散気装置の縦断面図である。同、散気装置の横断面図である。同、散気装置の底面図である。同、散気装置の一部拡大縦断面図である。（ａ）は図３におけるＸ−Ｘ矢視図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ変形例のＸ−Ｘ矢視図である。図３におけるＹ−Ｙ矢視図である。同、散気装置の一部拡大縦断面図であって、散気ケース内の水面が堰体の上方に位置している状態を示す。図９におけるＸ−Ｘ矢視図である。図９におけるＹ−Ｙ矢視図である。同、散気装置の一部拡大縦断面図であって、散気ケース内の水面が堰体の上端と導出管の下端開口部との間まで下降した状態を示す。図１２におけるＸ−Ｘ矢視図である。図１２におけるＹ−Ｙ矢視図である。同、散気装置の一部拡大縦断面図であって、散気ケース内の水面が導出管の下端開口部の下方に下降した状態を示す。図１５におけるＸ−Ｘ矢視図である。図１５におけるＹ−Ｙ矢視図である。同、散気装置の一部拡大縦断面図であって、散気ケース内の水面が上昇した状態を示す。図１８におけるＸ−Ｘ矢視図である。図１８におけるＹ−Ｙ矢視図である。図３のさらに変形例のＸ−Ｘ矢視図である。図２１のＸ−Ｘ矢視図（底面断面図）である。本発明の第２の実施の形態における散気装置の縦断面図である。図２１におけるＸ−Ｘ矢視図である。従来の散気装置の図である。同従来の散気装置の図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１において、１は下水等の排水を活性汚泥処理する処理槽であり、処理槽１内には膜濾過装置２が設けられている。膜濾過装置２は、処理槽１内の被処理水３（液体の一例）中に浸漬されており、膜ケース４と、膜ケース４内に収納された複数の膜エレメント５と、膜エレメント５の下方に設けられた散気設備６とを有している。すなわち、膜濾過設備は、処理槽１と膜濾過装置２と散気設備６とを有し、後述するように散気設備６に設けられている散気装置１１〜１４が、膜濾過設備の膜濾過装置２と同じ処理槽１内に設けられている。

散気設備６は、被処理水３中に浸漬されて気泡１０を放出する複数台の散気装置１１〜１４と、これらの散気装置１１〜１４に空気（気体の一例）１５を供給する空気供給管１６（気体供給管の一例）と、空気供給管１６に空気１５を送るブロワ装置７等を有している。

図３〜図８に示すように、散気装置１１は、散気ケース１８と、散気ケース１８内に設けられた空気導出部材１９（気体導出部材の一例）とを有している。散気ケース１８は、天井板２１と、前後一対の端板２２，２３と、左右一対の側板２４，２５とを有しており、下部が開放されている長方形型のケースである。散気ケース１８の内部には、空気１５を貯留できる空気貯留室２７（気体貯留室の一例）が形成されている。

散気ケース１８の天井板２１には、空気貯留室２７の空気１５を放出する複数の空気放出口２８（気体放出口の一例）と、空気１５を空気供給管１６から空気貯留室２７に供給する空気供給口２９（気体供給口の一例）とが形成されている。尚、空気放出口２８は散気ケース１８の長手方向における複数箇所に形成され、空気供給口２９は散気ケース１８の一端部に形成されている。

空気導出部材１９は、散気ケース１８内の空気貯留室２７の空気１５を各空気放出口２８から外部に放出するものであり、散気ケース１８内に備えらえて散気ケース１８内（空気貯留室２７）の空気１５が下向きに流れる下降流路３１を備えた第１導出部としての堰体３２と、下降流路３１を流れた空気１５が上向きに流れる上昇流路３３を備えた第２導出部としての複数の導出管３４とを有している。

各導出管３４の上端が各空気放出口２８に接続されている。また、各導出管３４は、下端に、開口部３５を有している。堰体３２は、前後一対の端壁３７ａ，３７ｂと左右一対の側壁３８ａ，３８ｂと底板３９とを有している。堰体３２は、上部が空気貯留室２７内に開口され、前後左右が端壁３７ａ，３７ｂおよび側壁３８ａ，３８ｂの壁面で囲まれるとともに、底部（下部）が底板３９で閉じられている。また、堰体３２は、複数の支持部材４１によって、散気ケース１８の側板２４，２５間に支持されている。

各導出管３４は上方から堰体３２内に挿入され、これら複数の導出管３４の下端がほぼ同じ高さで第１導出部としての堰体３２内に位置している。また、この実施の形態では、複数の導出管３４が散気ケース１８の長手方向に直線上に並んで設けられている。尚、各導出管３４の下端開口部３５は堰体３２の上端よりも下位に設定されている。また、空気貯留室２７および、下降流路の空間である下降流路空間３６において、導出管３４間（導出管３４と導出管３４との間）は仕切られておらず、連続した空気貯留室２７および連続した下降流路空間３６が形成されている。

図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、各導出管３４における堰体３２内の下降流路空間３６に挿入された下端には切欠部（いわゆるノッチ）４２が形成されている。切欠部４２は、上方ほど切込み幅が短く（小さく）なるように形成されている。例えば、図７（ａ）に示すように、その切欠形状が、上方ほど切込み幅が短く（小さく）なるように逆Ｖ形状の直線状に形成されていてもよいが、これに限るものではなく、図７（ｂ）に示すように、切欠部４２の切欠形状が斜め下方に湾曲するように形成されていたり、図７（ｃ）に示すように、切欠部４２の切欠形状が斜め上方に湾曲するように形成されていたりしてもよい。また、最上端位置を中心に周方向に対して左右均等に切欠かれていると好適であるが、これに限るものではなく、例えば、一方が上方に延び、他方が傾斜形状とされていてもよく、上方ほど切込み幅が短く（小さく）なる形状であればよい。

なお、散気装置１１は上記のような構成を有しているが、他の散気装置１２〜１４も散気装置１１と同じ構成を有している。空気供給管１６は、各散気装置１１〜１４の空気貯留室２７に空気１５を供給するものであり、各散気装置１１〜１４の空気供給口２９に接続されている。

以下、上記構成における作用を説明する。
ブロワ装置７を駆動して、空気１５を空気供給管１６に送ることにより、空気供給管１６内の空気１５が各散気装置１１〜１４の空気供給口２９を通って空気貯留室２７に供給される。空気貯留室２７内の空気１５の量が増えるにつれて、図９〜図１１に示すように空気貯留室２７内の水面４５が下降し、図１２〜図１４に示すように空気貯留室２７内の空気１５が堰体３２内を下向きに流れる（増加する）。

図１５〜図１７に示すように、水面４５が所定の高さＨ（すなわち下端開口部３５の高さであり、さらに詳しくは、下端開口部３５に設けられている切欠部４２の上端部）よりも下降すると、堰体３２内の空気１５が、各導出管３４の下端開口部３５から導出管３４内に流れ込み、導出管３４内を上向きに流れ、各空気放出口２８から気泡１０となって処理槽１内の被処理水３中に放出される。

このような空気１５の放出によって、空気貯留室２７内の圧力が低下するため、被処理水３が散気ケース１８の下方から空気貯留室２７内に流入し、図１８〜図２０に示すように空気貯留室２７内の水面４５が上昇する。図９〜図１１に示すように、空気貯留室２７内の水面４５が堰体３２の上端よりも上昇すると、空気貯留室２７内の被処理水３が堰体３２内に流れ込んで、各導出管３４の内部が被処理水３で閉塞される。これにより、空気貯留室２７内の空気１５は各導出管３４内を流れず、各空気放出口２８からの空気１５の放出は一時遮断（中断）される。

その後、空気貯留室２７内の空気１５の量が増えるにつれて、図１２〜図１４に示すように空気貯留室２７内の水面４５が下降し、図１５〜図１７に示すように水面４５が所定の高さＨよりも下降すると、上記と同様に、再び、空気貯留室２７内の空気１５が各空気放出口２８から気泡１０となって放出される。これにより、各空気放出口２８からの空気１５の放出と放出の遮断とが交互に繰り返される。

ここで、上記構成によれば、散気ケース１８内の空気を空気放出口２８から外部に放出する空気導出部材１９が、散気ケース１８内に備えられて上部が開放され且つ下部が閉塞した第１導出部としての堰体３２と、下部が堰体３２内で開放され且つ散気ケース１８内の空気を上部の空気放出口２８から放出する第２導出部としての導出管３４を有し、複数の導出管３４の下端がほぼ同じ高さで堰体３２内に位置させることにより、各導出管３４からの空気放出終了のタイミングが同一となり、各導出管３４からの空気の放出量を均一化することができる。また、導出管３４の下端が挿入される堰体３２内の下降流路空間３６が、導出管３４間（導出管３４と導出管３４との間）で仕切られておらず、連続して形成されているので、下降流路空間３６の液面は当然ながら同一であり、この結果、各導出管３４の空気放出終了のタイミングが同一となり、したがって、各導出管３４からの空気の放出量も均一化される。

また、図２３、図２４に示すような従来の散気装置１００では、導管１０５がＵ形状に屈曲した形状とされ、空気貯留室１０３内の空気が導管１０５における屈曲部分１０５ａの上端部から屈曲部分１０５ａまで流れ込み、この後、液面１１１が上昇して液体が屈曲部分１０５ａの上端部から屈曲部分１０５ａまで流入することで、導管１０５における屈曲部分１０５ａの上端部からの液体の流入および空気の放出が終了する構造である。この場合に、導管１０５における屈曲部分１０５ａの上端部から屈曲部分１０５ａまでの断面積が小さいとともに、空気貯留室１０３内への空気注入量が大きい場合には、間欠的に空気が放出されずに、連続的に放出（散気）することがあった。

これに対して、本散気装置１１（１２〜１４）では、導出管３４の下端が挿入される堰体３２内の下降流路空間３６が、導出管３４間（導出管３４と導出管３４との間）で仕切られておらず、連続して形成されているので、下降流路の断面積が極めて大きくなり、空気貯留室２７への空気注入量が大きい場合でも、空気を確実に間欠的に放出することができる。

また、本散気装置１１（１２〜１４）では、複数の導出管３４の下端開口部３５（第２導出部の下端部）に上方ほど切込み幅が小さくなる切欠部（いわゆるノッチ）４２が形成されている。したがって、複数の導出管３４の下端開口部３５の位置（高さ）（より具体的には、切欠部４２の上端位置）が、導出管３４の製品自体の製造による誤差や、据付位置の誤差などによって、異なっている場合でも、水面が一部の導出管３４における切欠部４２の上端部に達した場合でも空気がわずかしか流れず、これにより、複数の導出管３４の下端開口部３５から空気などの気体が上向きに流れて放出開始されるタイミングがほぼ同一となり、各導出管３４からの空気などの気体の放出量をほぼ均一にすることができる。

したがって、この散気装置１１〜１４を膜濾過装置２の下方に配設した場合において、膜濾過装置２の膜エレメント５を均一に洗浄することができて、散気装置１１〜１４や散気設備６として信頼性を向上させることができる。

なお、上記の実施の形態では、導出管３４の下端部において周方向に対して２つの切欠部（いわゆるノッチ）４２が形成されている（すなわち、周方向に対して１８０度間隔で形成されている）場合を述べたが、これに限るものではなく、導出管３４の下端部に、１つまたは３つ以上の切欠部が形成されていてもよい。また、切欠部４２が複数形成されている場合には、導出管３４を平面視して、切欠部４２が、導出管３４の中心部を中心として周方向に対して同じ角度の間隔で形成されている（例えば、切欠部４２が３つ設けられている場合には切欠部４２の中心が１２０度間隔となるように形成され、切欠部４２が４つ設けられている場合には切欠部４２の中心が９０度間隔となるように形成されている）と好適である（図２１、図２２においては、導出管３４の下端に切欠部４２が４つ設けられている場合を示す）が、これに限るものではない。

（第２の実施の形態）
先に説明した第１の実施の形態では、図４，図７に示すように、堰体３２と導出管３４とが散気ケース１８の一対の側板２４，２５間の中央部分に配置されているが、以下に説明する第２の実施の形態では、図２１，図２２に示すように、堰体３２と導出管３４とが散気ケース１８のいずれか片方の側板２４に寄せられて配置されている。

すなわち、導出管３４は、半割りのパイプであり、片方の側板２４の内面に取り付けられている。また、片方の側板２４は堰体３２のいずれか片方の側壁３８ａ（図４，図７参照）を兼用している。

これによると、先に説明した第１の実施の形態と同様の作用および効果が得られる。
尚、上記第２の実施の形態では、堰体３２と導出管３４とを、散気ケース１８の一方の側板２４に寄せて配置しているが、反対側の他方の側板２５に寄せて配置してもよい。

上記各実施の形態では、図１に示すように、散気設備６は４台の散気装置１１〜１４を有しているが、４台のみに限定されるものではない。また、上記各実施の形態では、散気装置１１〜１４から空気１５を放出しているが、空気１５以外の気体を放出してもよい。

上記各実施の形態では、堰体３２（第１導出部の一例）と導出管３４（第２導出部の一例）とを別の部品で個々に製作しているが、堰体３２と導出管３４とを一体形成してもよい。

２膜濾過装置
３被処理水（液体）
６散気設備
１０気泡
１１〜１４散気装置
１５空気（気体）
１６空気供給管（気体供給管）
１８散気ケース
１９空気導出部材（気体導出部材）
２１天井板
２７空気貯留室（気体貯留室）
２８空気放出口（気体放出口）
２９空気供給口（気体供給口）
３１下降流路
３２堰体（第１導出部）
３３上昇流路
３４導出管（第２導出部）
３５（下端）開口部
３６下降流路空間
４２切欠部（ノッチ）
４５水面

Claims

液体中に浸漬されて気泡を放出する散気装置であって、
下部が開放され気体を貯留することのできる散気ケースと、散気ケース内の気体を気体放出口から外部に放出する気体導出部材とを有し、
気体導出部は、散気ケース内に備えられて上部が開放され且つ下部が閉塞した第１導出部と、下部が第１導出部内で開放され且つ散気ケース内の気体を上部の気体放出口から放出する第２導出部とを有し、
複数の第２導出部の下端がほぼ同じ高さで第１導出部内に位置する
ことを特徴とする散気装置。
複数の第２導出部が散気ケースの長手方向に直線上に並んで設けられていることを特徴とする請求項１に記載の散気装置。
第２導出部の下端に切欠部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の散気装置。
切欠部の形状が、上方ほど切り込み幅が短いことを特徴とする請求項３に記載の散気装置。
複数の切欠部の位置が、平面視で第２導出部の中心周りに周方向に対して同じ角度間隔であることを特徴とする請求項３または４に記載の散気装置。
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の散気装置を備えた膜濾過設備であって、
散気装置が、膜濾過設備の膜濾過装置と同じ処理槽内に設けられていることを特徴とする膜濾過設備。