JP2019063734A - Oxygen supply system, water treatment system and oxygen supply method - Google Patents

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Abstract

To provide an oxygen supply system, a water treatment system, and an oxygen supply method capable of increasing oxygen dissolution efficiency to power.SOLUTION: A system includes: an aeration tank for holding aeration target water; an air diffuser that releases oxygen-containing bubbles to the aerated target water; and a swirling flow generating device provided below the air diffuser and configured to swirl water mass with dissolved oxygen in the aeration tank without lowering air bubbles released by the air diffuser. The air diffuser may be installed near a free interface to promote oxygen dissolution at the free interface of the aeration target water.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、酸素供給システム、水処理システム及び酸素供給方法に関する。   The present invention relates to an oxygen supply system, a water treatment system and an oxygen supply method.

現在日本の下水処理場では、好気性微生物による有機物分解の代表的な処理法である活性汚泥法が主に採用されている。活性汚泥法では、好気性微生物への酸素供給と槽内攪拌のために曝気操作が不可欠である。従来、この曝気に使用される電力の消費量は、下水処理場で消費する電力全体の約40〜50%に及んでいる。曝気のための消費エネルギーを削減するためには、水中への酸素溶解効率を高めて、曝気用の送風量を減らすことが必要である。   At present, sewage treatment plants in Japan mainly adopt activated sludge method, which is a typical treatment method of organic matter decomposition by aerobic microorganisms. In the activated sludge method, aeration operation is indispensable for supplying oxygen to aerobic microorganisms and stirring in the tank. In the past, the consumption of electricity used for this aeration amounted to about 40 to 50% of the total electricity consumed at sewage treatment plants. In order to reduce the energy consumption for aeration, it is necessary to increase the efficiency of oxygen dissolution in water to reduce the amount of air flow for aeration.

曝気槽内の曝気対象水に酸素を溶解させる経路には、次の2つがある。第1の経路は、散気装置が発生させた気泡から曝気対象水に酸素が溶け込む経路である。第2の経路は、曝気対象水の自由界面から酸素が溶け込む経路である。   There are the following two paths for dissolving oxygen in the aeration target water in the aeration tank. The first path is a path in which oxygen is dissolved in the aeration target water from the air bubbles generated by the aeration device. The second route is a route in which oxygen dissolves from the free interface of the aeration target water.

従来技術としては、例えば、曝気槽の底部に配設した粗気泡発生用散気装置によって、曝気槽内全体に亘って発生させた循環水流域内にて、水面に対し所定の角度となるようにして取り付けたスクリュー式曝気装置によって、曝気用の微細気泡を水面近傍の下向きの循環水流域に噴出させて、スクリュー式曝気装置のスクリューによって発生した水流が粗気泡発生用散気装置によって発生した循環水流と合流するようにして、微細気泡を下向きの循環水流に乗せるとともに循環水流中に滞留させる曝気方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。   In the prior art, for example, by a diffuser for coarse bubble generation disposed at the bottom of the aeration tank, a predetermined angle is made to the water surface in a circulating water basin generated over the entire inside of the aeration tank. The screw-type aeration device ejects fine air bubbles for aeration to the downward circulating water basin near the water surface, and the water flow generated by the screw of the screw-type aeration device is generated by the aeration device for rough bubble generation There has been proposed an aeration method in which fine bubbles are put on a downward circulating water flow and retained in the circulating water flow so as to join the water flow (see, for example, Patent Document 1).

近年は、気泡を微細化して気液接触面積(気泡の比表面積)を拡大させ、酸素溶解効率を高めた散気装置の導入が進んでいる。このように、曝気対象水中の気泡による酸素溶解効率を高める検討は広く行われているが、自由界面からの酸素溶解効率を検討している例は少ない。しかし、曝気槽のように広い自由界面を有するシステムでは、自由界面からの酸素溶解は、全酸素溶解中の高い割合を占めることが知られている(例えば非特許文献1,2参照)。   In recent years, the introduction of a diffuser having increased oxygen dissolution efficiency has progressed by miniaturizing the bubbles to enlarge the gas-liquid contact area (the specific surface area of the bubbles). Thus, although studies to increase the oxygen dissolution efficiency by air bubbles in aerated water are widely performed, there are few cases in which the oxygen dissolution efficiency from the free interface is examined. However, in a system having a wide free interface, such as an aeration tank, oxygen dissolution from the free interface is known to account for a high proportion of total oxygen dissolution (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2).

特許第3336326号公報Patent No. 3336326 特許第5110876号公報Patent No. 5110876 gazette 特開平6−91298号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-91298

DeMoyer,C.D.,E.L.Schierholz,J.S.Gulliver,&S.C.Wilhelms;“Impact of Bubble and Free Surface Oxygen Transfer on Diffused Aeration Systems.”Water Res.,37(8),1890-1904(2003).DeMoyer, C. D., E. L. Schierholz, J. S. Gulliver, & S. C. Wilhelms; "Impact of Bubble and Free Surface Oxygen Transfer on Diffused Aeration Systems." Water Res., 37 (8), 1890-1904 (2003). K.Shibata, K.terasaka, S.Fujioka, & K.Kato;“Oxygen Transfer from a Free Surface and Dispersed Bubbles in an Aeration Tank.”Journal of Chemical Engineering of Japan.,49(5),391-398(2016).K. Shibata, K. terasaka, S. Fujioka, & K. "Oxygen Transfer from a Free Surface and Dispersed Bubbles in an Aeration Tank." Journal of Chemical Engineering of Japan., 49 (5), 391-398 ( 2016). 徳永信之介、外4名、「液膜式酸素供給方法の導入による曝気槽における曝気量削減効果の検討に関する研究」、土木学会中国支部研究発表会発表概要集、2010年、Vol.62、VII−15頁Nokuninsuke Tokunaga, et al., “Study on the examination of the reduction effect of aeration tank by introducing liquid film type oxygen supply method”, Proceedings of the China National Conference of the Civil Society, 2010, Vol. 62, VII-15

従来技術において、例えば曝気用の気泡を下向きの循環水流域に噴出させて、気泡を下向きの循環水流に乗せる場合、気泡の浮力に逆らって気泡を下向きに流す必要があり、循環水流を発生させるために大きなエネルギーが必要になるという問題があった。一方、自由界面からの酸素溶解を積極的に利用することにより、省エネルギーで高い酸素溶解率の曝気をすることが可能となる。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、動力に対する酸素溶解効率を高くすることができる酸素供給システム、水処理システム及び酸素供給方法を提供することを目的とする。   In the prior art, for example, when aeration bubbles are jetted into the circulating water flow downward and put the bubbles on the downward circulating water flow, it is necessary to flow the bubbles downward against the buoyancy of the bubbles to generate the circulating water flow. In order to require a large amount of energy. On the other hand, by actively utilizing oxygen dissolution from the free interface, it is possible to save energy and perform aeration with a high oxygen dissolution rate. This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at providing the oxygen supply system, water treatment system, and oxygen supply method which can make high the oxygen dissolution efficiency with respect to motive power.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかる酸素供給システムは、曝気対象水を保持する曝気槽と、前記曝気対象水に酸素を含む気泡を放出する散気装置と、前記散気装置よりも下方に設けられ、前記散気装置が放出した気泡を下降させることなく、酸素が溶解した水塊を前記曝気槽内で旋回させる旋回流生成装置とを有することを特徴とする。   In order to solve the problems described above and achieve the object, an oxygen supply system according to an aspect of the present invention includes an aeration tank for holding a water to be aerated, and an aeration tank for releasing air bubbles containing oxygen in the aeration target water. And a swirl flow generating device provided below the air diffuser and causing the water mass in which oxygen is dissolved to swirl in the air tank without lowering the air bubbles released by the air diffuser. It is characterized by

また、本発明の一態様にかかる酸素供給システムにおいて、前記散気装置は、前記曝気対象水の自由界面における曝気を促すように、酸素を含む気泡を上方に向けて放出してもよい。   In the oxygen supply system according to one aspect of the present invention, the aeration device may release bubbles including oxygen upward to promote aeration at the free interface of the aeration target water.

また、本発明の一態様にかかる酸素供給システムにおいて、前記旋回流生成装置は、前記散気装置が放出する気泡よりも酸素溶解効率が低い粗大気泡を放出することにより、酸素が溶解した水塊を前記曝気槽内で旋回させてもよい。   Further, in the oxygen supply system according to one aspect of the present invention, the swirl flow generation device releases a coarse bubble having an oxygen dissolution efficiency lower than that of the bubble released by the aeration device, whereby a water mass in which oxygen is dissolved. May be pivoted within the aeration tank.

また、本発明の一態様にかかる酸素供給システムにおいて、前記旋回流生成装置は、攪拌部材を回転させることにより、酸素が溶解した水塊を前記曝気槽内で旋回させてもよい。   In the oxygen supply system according to one aspect of the present invention, the swirl flow generation device may swirl a water mass in which oxygen is dissolved in the aeration tank by rotating a stirring member.

また、本発明の一態様にかかる酸素供給システムにおいて、前記旋回流生成装置は、前記曝気槽の水深に対して、前記曝気対象水の水面からの距離が3分の2以下となるように配置されてもよい。   Further, in the oxygen supply system according to one aspect of the present invention, the swirl flow generation device is disposed such that a distance from the water surface of the aeration target water to the water depth of the aeration tank is two thirds or less. It may be done.

また、本発明の一態様にかかる酸素供給システムにおいて、前記散気装置は、前記曝気対象水の水面からの距離が2分の1以下となるように配置されてもよい。   In the oxygen supply system according to one aspect of the present invention, the aeration device may be disposed such that the distance from the water surface of the aeration target water is less than or equal to half.

また、本発明の一態様にかかる水処理システムは、上記の酸素供給システムを備え、前記曝気対象水が、有機物を分解する好気性生物を含む被処理水であることを特徴とする。   A water treatment system according to one aspect of the present invention includes the above-described oxygen supply system, and the aeration target water is treated water containing an aerobic organism that decomposes an organic matter.

また、本発明の一態様にかかる酸素供給方法は、曝気槽に保持された曝気対象水に酸素を含む気泡を散気装置から放出させる工程と、前記散気装置から放出させた気泡を下降させることなく、酸素が溶解した水塊を旋回させる工程とを含むことを特徴とする。   In the oxygen supply method according to one aspect of the present invention, the aeration target water held in the aeration tank is caused to release bubbles containing oxygen from the diffuser, and the bubbles released from the diffuser are lowered. And rotating the water mass in which the oxygen is dissolved.

本発明によれば、動力に対する酸素溶解効率を高くすることができる。   According to the present invention, the oxygen dissolution efficiency with respect to power can be increased.

一実施形態にかかる酸素供給システムの概要を示す図である。It is a figure showing an outline of an oxygen supply system concerning one embodiment. 酸素供給システムの変形例の概要を示す図である。It is a figure showing an outline of a modification of an oxygen supply system. 一実施形態にかかる酸素供給システムが有する機能を備えた実験用の酸素供給システムの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the oxygen supply system for experiment provided with the function which the oxygen supply system concerning one Embodiment has. (a)は、曝気槽、散気装置及び旋回流生成装置の断面を示す図である。(b)は、曝気槽、散気装置及び旋回流生成装置を上方から見た平面図である。(A) is a figure which shows the cross section of an aeration tank, a diffuser, and a rotational flow production | generation apparatus. (B) is the top view which looked at an aeration tank, a diffuser, and the rotational flow production | generation apparatus from upper direction. (a)は、DO計の配置を示す曝気槽の断面図である。(b)は、DO計の配置を示す曝気槽の平面図である。(A) is sectional drawing of the aeration tank which shows arrangement | positioning of DO meter. (B) is a top view of the aeration tank which shows arrangement | positioning of DO meter. 散気装置のみから曝気した場合と、散気装置及び旋回流生成装置から曝気した場合の曝気エネルギーに対するKaを示すグラフである。To the case of aeration from the air diffuser alone is a graph showing the K L a with respect to aeration energy in the case of aeration from the air diffuser and a swirling flow generator. (a)は、全面エアレーション方式を示す図である。(b)は、旋回流エアレーション方式を示す図である。(A) is a figure which shows a whole surface aeration system. (B) is a figure which shows a rotational flow aeration system.

まず、本発明を利用可能である下水処理場で広く採用されている技術について説明する。
下水処理場で広く採用されている活性汚泥法は、好気性微生物による有機物分解を利用する処理法であり、微生物への酸素供給が必要である。微生物に酸素を供給するためには、散気装置によって空気を曝気する方法が主に用いられている。酸素を水に溶解する効率は、酸素溶解効率(OTE:Oxygen Transfer Efficiency)と呼ばれている。そして、OTEが高いほど、気泡を発生させるための空気送風量を削減することができ、省エネルギーとなる。OTEは、下式(1)によって表される。
First, techniques widely adopted in sewage treatment plants where the present invention can be used will be described.
Activated sludge method widely adopted in sewage treatment plants is a treatment method utilizing organic matter decomposition by aerobic microorganisms, and it is necessary to supply oxygen to microorganisms. In order to supply oxygen to microorganisms, a method of aerating air with a diffuser is mainly used. The efficiency of dissolving oxygen in water is called oxygen transfer efficiency (OTE). The higher the OTE, the more the amount of air blown to generate air bubbles can be reduced, which results in energy saving. OTE is expressed by the following equation (1).

上式(1)においては、Kaのみが、変数とされ、酸素供給能力の指標の一つとなっている。すなわち、同一の曝気槽において、気泡を発生させる散気装置への送風量、水温に影響を受けるCs(平衡状態における溶存酸素濃度)、及び、送風温度に影響を受けるρ(空気密度)が同一である場合、Kaが大きいほどOTEが高くなり、省エネルギーとなる。 In the above equation (1), only K L a is a variable and is one of the indices of the oxygen supply capacity. That is, in the same aeration tank, the air blowing amount to the aeration device that generates air bubbles, Cs (dissolved oxygen concentration in equilibrium state) influenced by water temperature, and ρ (air density) influenced by air blowing temperature are identical. In this case, the larger the K L a, the higher the OTE and the energy saving.

また、上述したように、曝気槽内の曝気対象水に酸素を溶解させる経路には、散気装置が発生させた気泡から曝気対象水に酸素が溶け込む経路と、曝気対象水の自由界面から酸素が溶け込む経路の2つがある。これら2つの経路から溶け込む酸素に対し、曝気槽全体の総括物質(酸素)移動容量係数Kaは、下式(2)によって表される。 Also, as described above, in the path for dissolving oxygen in the aeration target water in the aeration tank, the path in which oxygen is dissolved in the aeration target water from the bubbles generated by the aeration device, and the oxygen from the free interface of the aeration target water There are two ways in which With respect to oxygen dissolved from these two paths, the total material (oxygen) transfer capacity coefficient K L a of the entire aeration tank is represented by the following equation (2).

また、曝気槽のように広い自由界面を有するシステムでは、自由界面からの酸素溶解(酸素移動)は、無視できない程度に多くなっている。上述した非特許文献1には、直径7.6m、水深9.25mの円筒形エアレーションタンクを用いて実験を行い、自由界面における総括物質移動容量係数(Ka)を算出した結果が示されている。ここでは、(Ka)の値は、水と気泡の間の総括物質移動容量係数(Ka)に対して、59〜85%であったと報告されている。 Further, in a system having a wide free interface such as an aeration tank, oxygen dissolution (oxygen transfer) from the free interface is not negligible. In the non-patent document 1 described above, the experiment was performed using a cylindrical aeration tank with a diameter of 7.6 m and a depth of 9.25 m, and the result of calculating the overall mass transfer capacity coefficient (K L a) s at the free interface is shown It is done. Here, it is reported that the value of (K L a) s was 59 to 85% with respect to the overall mass transfer capacity coefficient (K L a) b between water and bubbles.

また、上述した非特許文献2においては、自由界面における物質移動は、自由界面付近の流動状態(乱流)の影響を受けているとされており、自由界面における総括物質移動容量係数(Ka)が下式(3)に表されたように修正されている。 Further, in Non-Patent Document 2 described above, mass transfer at the free interface is considered to be affected by the flow state (turbulence) near the free interface, and the overall mass transfer capacity coefficient (K L ) at the free interface a) s is corrected as expressed in the following equation (3).

LSW/νは、レイノルズ数に相当し、自由界面付近の流動状態を表している。よって、自由界面付近がより乱れてULSが増加すれば、総括物質移動容量係数の修正値(Ka)Modの値は大きくなる。 u LS W / ν L corresponds to the Reynolds number and represents the flow state near the free interface. Therefore, if an increase is U LS be more disturbed near the free interface, overall correction value for the mass transfer capacity coefficient (K L a) s, the value of the Mod increases.

また、非特許文献2には、幅5m、奥行5m、水深5mの曝気槽において、(Ka)Modの値が、曝気槽全体の総括物質移動容量係数Kaの40〜70%であったことが報告されている。このように、広い自由界面を有する曝気槽などでは、自由界面での酸素移動が大きな割合を占め、自由界面付近がより乱れていれば、さらに自由界面での酸素移動が大きくなる。 In addition, in Non-Patent Document 2, in an aeration tank with a width of 5 m, a depth of 5 m, and a water depth of 5 m, the values of (K L a) s and Mod are 40 to 70 of the overall mass transfer capacity coefficient K L a of the entire aeration tank. It has been reported that it was%. Thus, in an aeration tank or the like having a wide free interface, oxygen transfer at the free interface accounts for a large proportion, and if the vicinity of the free interface is more disturbed, oxygen transfer at the free interface becomes larger.

曝気槽においては、水が張られ、静置させられている場合、酸素溶解が進むのは水と空気が接触している界面近傍のみである。そして、水に溶解した酸素の濃度は、水面近傍で高く、水面から深くなるにつれて低くなる。したがって、酸素が溶解した水を曝気槽内に行き渡らせるためには、曝気槽内の水を攪拌する必要がある。曝気槽内の水を攪拌するためには、例えば散気装置が発生させた気泡の上昇に伴って生じる水流や、機械的な攪拌によって生じる水流が利用される。   In the aeration tank, when water is filled and allowed to stand, oxygen dissolution proceeds only in the vicinity of the interface where water and air are in contact. And the concentration of oxygen dissolved in water is high near the water surface, and decreases as it gets deeper from the water surface. Therefore, in order to distribute the water in which oxygen is dissolved into the aeration tank, it is necessary to stir the water in the aeration tank. In order to agitate the water in the aeration tank, for example, a water flow produced as a result of the rise of the bubbles generated by the aeration device, or a water flow produced by mechanical stirring is used.

ここで、図7を用いて比較例にかかる散気方式について説明する。   Here, the aeration system according to the comparative example will be described with reference to FIG.

図7は、比較例にかかる散気方式の一例を示す図である。図7(a)は、全面エアレーション方式を示す図である。図7(b)は、旋回流エアレーション方式を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing an example of the aeration system according to the comparative example. FIG. 7A is a diagram showing the entire aeration system. FIG.7 (b) is a figure which shows a turning flow aeration system.

図7(a)に示した全面エアレーション方式においては、曝気槽1に水(曝気対象水)2が張られ、曝気槽1の槽底面近くの略全範囲に渡って複数の散気装置3が等間隔で配置されている。散気装置3それぞれは、圧縮空気が送り込まれると、気泡を放出させて曝気槽1内の水2と気泡を接触させることにより、水2に酸素を供給する。全面エアレーション方式では、曝気槽1の槽底面近くの略全範囲に渡って配置された複数の散気装置3により、気泡の分散性がよくなるようにされている。   In the full aeration system shown in FIG. 7A, water (water to be aerated) 2 is put in the aeration tank 1, and a plurality of diffusers 3 are provided over substantially the entire area near the bottom of the aeration tank 1. It is arranged at equal intervals. Each of the aeration devices 3 supplies oxygen to the water 2 by releasing air bubbles and bringing the air 2 into contact with the water 2 in the aeration tank 1 when compressed air is fed. In the full aeration system, the dispersiveness of air bubbles is improved by a plurality of aeration devices 3 disposed over substantially the entire area near the bottom of the aeration tank 1.

また、散気装置3が曝気槽1の槽底面近くに配置されることにより、散気装置3が散気した気泡の水2内での滞留時間を長くされ、気液の接触時間が長くされて酸素溶解効率が上げられている。しかし、散気装置3が水深の深い位置に配置されることにより、散気装置3に圧縮空気を送り込むために大きな動力が必要になっている。   Further, by arranging the aeration device 3 near the tank bottom surface of the aeration tank 1, the residence time of the aeration of the aeration device 3 in the water 2 of the aeration is lengthened, and the contact time of gas and liquid is prolonged. The oxygen dissolution efficiency is increased. However, since the aeration device 3 is disposed at a deep position in the water depth, a large power is required to feed compressed air to the aeration device 3.

図7(b)に示した旋回流エアレーション方式においては、曝気槽1に水2が張られ、曝気槽1の槽底面近くの一方の壁側に複数の散気装置3が配置されている。複数の散気装置3は、それぞれ圧縮空気が送り込まれると、気泡を放出させて曝気槽1内の水2と気泡を接触させつつ、気泡の上昇に伴って旋回流となる水流を生じさせる。複数の散気装置3が生じさせた旋回流は、曝気槽1内の水2を攪拌することとなる。   In the swirl flow aeration system shown in FIG. 7 (b), water 2 is put in the aeration tank 1, and a plurality of diffusers 3 are disposed on one wall side near the tank bottom of the aeration tank 1. When compressed air is fed into each of the plurality of air diffusers 3, the plurality of air diffusers 3 release air bubbles to bring the water 2 in the aeration tank 1 into contact with the air bubbles and generate a water flow that becomes a swirling flow as the air bubbles rise. The swirling flow generated by the plurality of air diffusers 3 stirs the water 2 in the aeration tank 1.

また、水に酸素を供給する曝気方式には、曝気槽の水面に設置した攪拌羽根を回転させ、大量の水を空中に飛散させて水面に散布する表面曝気方式もある。この表面曝気方式において、攪拌羽根は、水面の激しい乱れによる酸素移動と、空中に飛散した水滴への酸素移動とを生じさせて水に酸素を供給しつつ、曝気槽内の水を攪拌する。   In addition, as an aeration system for supplying oxygen to water, there is also a surface aeration system in which a large amount of water is scattered in the air and scattered on the water surface by rotating a stirring blade installed on the water surface of the aeration tank. In this surface aeration system, the stirring blade stirs the water in the aeration tank while supplying oxygen to the water by causing oxygen movement due to intense turbulence of the water surface and oxygen movement to the water droplets scattered in the air.

また、気泡によって水の液膜を積極的に形成し、水の液膜の内外をそれぞれ同時に空気に接触させることにより、水と酸素の接触面積を増大させて、酸素溶解効率を向上させる液膜式酸素供給方式も知られている(例えば非特許文献3、特許文献2参照)。しかしながら、従来は、動力に対する酸素溶解効率を高くすることが困難であった。   In addition, the liquid film of water is actively formed by air bubbles, and the contact area of water and oxygen is increased by simultaneously bringing the inside and the outside of the liquid film of water into contact with air simultaneously, thereby improving the oxygen dissolution efficiency. An oxygen supply system is also known (see, for example, Non-Patent Document 3 and Patent Document 2). However, conventionally, it has been difficult to increase the oxygen dissolution efficiency with respect to power.

次に、図面を用いて本発明にかかる酸素供給システム、水処理システム及び酸素供給方法の一実施形態を詳細に説明する。   Next, one embodiment of an oxygen supply system, a water treatment system, and an oxygen supply method according to the present invention will be described in detail using the drawings.

図1は、一実施形態にかかる酸素供給システム100の概要を示す図である。酸素供給システム100は、曝気槽10に曝気の対象となる水又は処理対象水などの曝気対象水20を保持し、曝気対象水20の水面に近い水深の浅い位置に散気装置30が配置されている。また、曝気槽10内の一方の壁側には、曝気槽10の水深に対して、曝気対象水20の水面からの距離が例えば約2分の1となる位置に旋回流生成装置40が配置されている。旋回流生成装置40は、曝気槽10の水深に対して、曝気対象水20の水面からの距離が3分の2以下となるように配置されてもよい。このように、旋回流生成装置40は、散気装置30よりも下方に設けられている。   FIG. 1 is a schematic view of an oxygen supply system 100 according to an embodiment. The oxygen supply system 100 holds aeration target water 20 such as water targeted for aeration or water to be treated in the aeration tank 10, and the aeration device 30 is disposed at a shallow position near the water surface of the aeration target water 20. ing. In addition, the swirl flow generation device 40 is disposed at a position at which the distance from the water surface of the aeration target water 20 is, for example, about one half of the water depth of the aeration tank 10 on one wall side in the aeration tank 10. It is done. The swirling flow generating device 40 may be arranged such that the distance from the water surface of the aeration target water 20 to the water depth of the aeration tank 10 is two thirds or less. Thus, the swirling flow generating device 40 is provided below the aeration device 30.

より具体的には、散気装置30は、曝気槽10の水深に対して、曝気対象水20の水面からの距離が2分の1以下となるように配置され、外部から供給される圧縮空気を受け入れて、酸素を含む多くの気泡300を例えば上方に向けて放出する。例えば、散気装置30は、曝気対象水20の水面からの距離が約0.1〜0.2mとなるように配置される。散気装置30は、曝気対象水20の水面の広い範囲に多くの気泡300が放出されるように、例えば曝気対象水20の水面近くに複数個が並べて配置されてもよい。   More specifically, the aeration device 30 is disposed such that the distance from the water surface of the aeration target water 20 is 1/2 or less of the water depth of the aeration tank 10, and the compressed air supplied from the outside is supplied To release a number of oxygen containing bubbles 300, for example, upward. For example, the aeration device 30 is disposed such that the distance from the water surface of the aeration target water 20 is about 0.1 to 0.2 m. A plurality of the aeration devices 30 may be arranged, for example, in the vicinity of the water surface of the aeration target water 20 so that a large number of air bubbles 300 are released to a wide range of the water surface of the aeration target water 20.

気泡300は、曝気対象水20の中で上昇中に曝気対象水20へ酸素を移動させるとともに、曝気対象水20の水面に激しい乱れを起こし、大気から曝気対象水20への酸素移動を促す。例えば、気泡300は、曝気対象水20の水面に液膜を形成し、多くの飛沫を生じさせる。なお、気泡300は、気液接触面積(比表面積)が大きくなるように微細気泡にされてもよい。例えば、気泡300は、散気装置30からの発泡直後の直径が2〜3mm以下であってもよい。   The air bubbles 300 move oxygen to the aeration target water 20 while rising in the aeration target water 20 and cause a violent disturbance on the water surface of the aeration target water 20 to promote oxygen transfer from the atmosphere to the aeration target water 20. For example, the air bubble 300 forms a liquid film on the water surface of the aeration target water 20 and causes many droplets. In addition, the air bubbles 300 may be micro air bubbles so that the gas-liquid contact area (specific surface area) becomes large. For example, the bubble 300 may have a diameter of 2 to 3 mm or less immediately after foaming from the aeration device 30.

このように、散気装置30は、曝気対象水20の自由界面を乱したり、水滴の飛散・飛沫を自由界面で起こさせて曝気を促すことができるように配置されている。また、散気装置30は、例えば単に上面に複数の孔が設けられて酸素を含む気泡を上方に向けて放出する構成であってもよく、気泡を下降させたり(特許文献1参照)、気泡を水平方向へ放出する構成(特許文献3参照)でなくてもよい。   As described above, the aeration device 30 is disposed so as to disturb the free interface of the aeration target water 20 or cause splashing / dropping of water droplets at the free interface to promote aeration. Further, the air diffuser 30 may have a configuration in which, for example, a plurality of holes are simply provided on the upper surface to release oxygen-containing bubbles upward, or the bubbles may be lowered (see Patent Document 1), or It does not have to be a configuration for horizontally releasing (see Patent Document 3).

さらに、散気装置30は、曝気対象水20の水面に近い水深の浅い位置に配置されているので、槽底面近くの水深が深い位置に配置される場合に比べて、外部から供給される圧縮空気の圧力が少なくても気泡300を放出することができる。すなわち、散気装置30は、気泡300を放出させるために必要な外部の送風機(又は空気圧縮機)の動力を削減することができる。   Furthermore, since the aeration device 30 is disposed at a shallow position near the water surface of the aeration target water 20, compression supplied from the outside is greater than when the water depth near the tank bottom is disposed at a deep position. Air bubbles 300 can be released even if the pressure of air is low. That is, the diffuser 30 can reduce the power of the external blower (or air compressor) required to discharge the air bubbles 300.

また、散気装置30は、水質条件によっては、散気孔に目詰まりを生じる場合がある。酸素供給システム100は、散気装置30を自由界面付近に設ける場合には、散気装置30の目詰まり解消のために、散気装置30を吊り上げることなく洗浄することが可能である。   Moreover, the aeration device 30 may clog the aeration depending on the water quality condition. In the case where the oxygen supply system 100 is provided with the air diffuser 30 near the free interface, the oxygen supply system 100 can be cleaned without lifting up the air diffuser 30 in order to eliminate clogging of the air diffuser 30.

旋回流生成装置40は、例えば散気装置30が放出する気泡300よりも酸素溶解効率が低い粗大気泡400を放出する。そして、旋回流生成装置40は、散気装置30が放出した気泡300を下降させることなく、酸素が溶解した曝気対象水20の水塊を曝気槽10内で旋回させる。   The swirl flow generation device 40 discharges, for example, a coarse air bubble 400 having a lower oxygen dissolution efficiency than the air bubble 300 released by the air diffusion device 30. Then, the swirling flow generation device 40 swirls the water mass of the aeration target water 20 in which the oxygen is dissolved in the aeration tank 10 without lowering the bubbles 300 released by the aeration device 30.

例えば、旋回流生成装置40は、図1に示すように、曝気槽10内の一方の壁側で粗大気泡400を上昇させることにより水流を生じさせ、曝気槽10内の対向する他の壁側で下降する水流を生じさせて、曝気槽10内に攪拌流Aを発生させる。ここで、旋回流生成装置40は、散気装置30から供給される酸素が溶け込む前の曝気対象水20の水塊を散気装置30に向けて供給し、気泡300によって酸素が溶け込んだ曝気対象水20の水塊を曝気槽10の下方へ移動させるように、散気装置30からの距離が設定されている。   For example, as shown in FIG. 1, the swirling flow generating device 40 generates a water flow by raising coarse bubbles 400 on one wall side in the aeration tank 10, and the other wall side on the opposite side in the aeration tank 10. To generate a descending water flow to generate a stirring flow A in the aeration tank 10. Here, the swirling flow generation device 40 supplies the water mass of the aeration target water 20 before the oxygen supplied from the aeration device 30 dissolves toward the aeration device 30, and the aeration target in which the oxygen is dissolved by the air bubble 300. A distance from the aeration device 30 is set to move a water mass of water 20 to the lower side of the aeration tank 10.

このように、酸素供給システム100は、散気装置30が放出した気泡300を浮力に逆らわせて下降させるほどの攪拌流を旋回流生成装置40によって発生させる必要がないため、旋回流生成装置40の動作に必要なエネルギーが抑制される。また、酸素供給システム100は、複雑な構成や、多くの部材を要しないため、従来よりも施工性がよくなっている(例えば非特許文献3参照)。   As described above, since the oxygen supply system 100 does not need to generate a stirring flow by the swirl flow generation device 40 so as to cause the air bubbles 300 released by the air diffuser 30 to move down against the buoyancy, the swirl flow generation device 40 Energy required for the operation of the Moreover, since the oxygen supply system 100 does not require a complicated structure or many members, the workability is improved as compared with the conventional case (see, for example, Non-Patent Document 3).

なお、酸素供給システム100は、曝気対象水20が有機物を分解する好気性生物を含む被処理水である場合は、下水処理場などに設置される水処理システムとして用いられる。曝気対象水20が好気性生物を含む被処理水である場合、旋回流生成装置40は、曝気槽10内の活性汚泥を槽底に沈降させない程度に粗大気泡400を放出してもよい。   In addition, the oxygen supply system 100 is used as a water treatment system installed in a sewage treatment plant etc., when the aeration target water 20 is the to-be-processed water containing the aerobic organism which decomposes | disassembles organic substance. When the aeration target water 20 is treated water containing aerobic organisms, the swirl flow generation device 40 may release the coarse bubbles 400 to such an extent that the activated sludge in the aeration tank 10 does not settle on the tank bottom.

また、酸素供給システム100は、曝気対象水20が例えば淡水であり、曝気対象水20に魚などの水中生物が放たれている場合には、水中生物に酸素を供給するシステムとして用いられる。   In addition, the oxygen supply system 100 is used as a system for supplying oxygen to underwater organisms when the aeration target water 20 is, for example, fresh water and underwater organisms such as fish are released in the aeration target water 20.

図2は、酸素供給システム100の変形例(酸素供給システム100a)の概要を示す図である。図2に示すように、酸素供給システム100aは、曝気槽10に曝気の対象となる水又は処理対象水などの曝気対象水20を保持し、曝気対象水20の水面に近い水深の浅い位置に散気装置30が配置されている。また、曝気槽10の例えば中央には、旋回流生成装置42が設けられている。以下、図1に示した酸素供給システム100の構成と実質的に同一の構成には同一の符号が付してある。   FIG. 2 is a diagram showing an outline of a modified example (oxygen supply system 100 a) of the oxygen supply system 100. As shown in FIG. 2, the oxygen supply system 100 a holds the aeration target water 20 such as the water to be aerated or the water to be treated in the aeration tank 10, and is at a shallow position near the water surface of the aeration target water 20. A diffuser 30 is arranged. In addition, a swirl flow generation device 42 is provided at, for example, the center of the aeration tank 10. Hereinafter, substantially the same components as those of the oxygen supply system 100 shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

旋回流生成装置42は、例えば駆動部420、攪拌部材422及び支持部424を有する。駆動部420は、例えば曝気対象水20の水面中央の上方に支持部424によって支持され、攪拌部材422を回転させることによって曝気対象水20を攪拌する。例えば、攪拌部材422は、駆動部420によって回転させられることにより、曝気槽10内の中央付近から底面側を通って壁面側に向かう攪拌流Bを生じさせる。なお、攪拌部材422が設けられる位置は、散気装置30よりも下方であれば他の位置であってもよい。   The swirl flow generation device 42 includes, for example, a drive unit 420, an agitation member 422, and a support unit 424. The driving unit 420 is supported by the support unit 424 above the center of the water surface of the aeration target water 20, for example, and agitates the aeration target water 20 by rotating the stirring member 422. For example, the stirring member 422 is rotated by the drive unit 420 to generate a stirring flow B toward the wall surface side from the vicinity of the center in the aeration tank 10 through the bottom surface side. The position at which the stirring member 422 is provided may be another position below the air diffuser 30.

以上説明したように、一実施形態にかかる酸素供給システム100(又は酸素供給システム100a)によれば、動力に対する酸素溶解効率を高くすることができる。すなわち、酸素供給システム100は、同じ酸素溶解効率であれば、図7に示した比較例よりも小さい動力で実現することができ、省エネルギーとなる。   As described above, according to the oxygen supply system 100 (or the oxygen supply system 100a) according to one embodiment, the oxygen dissolution efficiency with respect to power can be increased. That is, with the same oxygen dissolution efficiency, the oxygen supply system 100 can be realized with power smaller than that of the comparative example shown in FIG. 7, resulting in energy saving.

次に、酸素供給システム100における酸素溶解効率の優位性を示す実験例について説明する。   Next, an experimental example showing the superiority of the oxygen dissolution efficiency in the oxygen supply system 100 will be described.

図3は、酸素供給システム100が有する機能を備えた実験用の酸素供給システム100bの概要を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing an outline of an experimental oxygen supply system 100 b having the functions of the oxygen supply system 100.

図3に示すように、酸素供給システム100bは、例えば曝気槽10bに曝気の対象となる水又は処理対象水などの曝気対象水20bを保持している。曝気対象水20bの水面に近い水深の浅い位置には、複数の散気装置30bが配置されている。例えば、酸素供給システム100bは、4つの散気装置30bが並べて配置されている(図4参照)。   As shown in FIG. 3, the oxygen supply system 100b holds, for example, aeration target water 20b such as water to be aerated in the aeration tank 10b or water to be treated. A plurality of diffusers 30b are disposed at shallow depths near the water surface of the aeration target water 20b. For example, in the oxygen supply system 100b, four air diffusers 30b are arranged side by side (see FIG. 4).

また、曝気槽10b内の一方の壁側には、曝気対象水20bの水面からの距離を可変にされた旋回流生成装置40bが配置されている。そして、複数の散気装置30b及び旋回流生成装置40bは、例えば空気圧縮機50が供給する圧縮空気が供給されるように配管500が接続されている。   Further, on one wall side in the aeration tank 10b, a swirling flow generating device 40b is disposed in which the distance from the water surface of the aeration target water 20b is variable. The plurality of air diffusers 30b and the swirling flow generator 40b are connected to a pipe 500 so that, for example, compressed air supplied by the air compressor 50 is supplied.

空気圧縮機50は、配管500を介して酸素を含む圧縮空気を供給する。また、配管500には、窒素ガス供給装置510が切替弁512を介して接続されている。切替弁512は、配管500に対する接続先を空気圧縮機50と窒素ガス供給装置510との間で切り替える。窒素ガス供給装置510は、切替弁512の切替え動作に応じて、配管500を介して窒素を供給する。制御弁51は、配管500の空気圧縮機50近傍に設けられ、空気圧縮機50が供給する圧縮空気(又は窒素ガス供給装置510が供給する窒素ガス)の送風量を調節する。ニードル弁52は、空気圧縮機50から旋回流生成装置40bに供給される圧縮空気の流量(送風量)を調整する。4つのニードル弁53は、それぞれ散気装置30bに供給される圧縮空気の流量を調整する。   The air compressor 50 supplies compressed air containing oxygen through a pipe 500. Further, a nitrogen gas supply device 510 is connected to the pipe 500 via the switching valve 512. The switching valve 512 switches the connection destination for the pipe 500 between the air compressor 50 and the nitrogen gas supply device 510. The nitrogen gas supply device 510 supplies nitrogen through the pipe 500 in response to the switching operation of the switching valve 512. The control valve 51 is provided in the vicinity of the air compressor 50 of the pipe 500, and adjusts the air flow of compressed air (or nitrogen gas supplied by the nitrogen gas supply device 510) supplied by the air compressor 50. The needle valve 52 adjusts the flow rate (air flow rate) of the compressed air supplied from the air compressor 50 to the swirl flow generation device 40 b. The four needle valves 53 respectively adjust the flow rate of the compressed air supplied to the air diffuser 30b.

制御弁51、ニードル弁52及びニードル弁53の近傍には、圧縮空気の送風量(m/min)を測定するフローインジケータ54がそれぞれ設けられている。また、ニードル弁52及びニードル弁53の近傍には、圧縮空気の圧力(kPa)を計測する圧力ゲージ55がそれぞれ設けられている。そして、散気装置30bは所定の気泡300を放出し、旋回流生成装置40bは所定の粗大気泡400を放出する。 In the vicinity of the control valve 51, the needle valve 52 and the needle valve 53, flow indicators 54 for measuring the blowing amount (m 3 / min) of the compressed air are provided. In the vicinity of the needle valve 52 and the needle valve 53, pressure gauges 55 for measuring the pressure (kPa) of the compressed air are provided. Then, the air diffuser 30b discharges the predetermined air bubble 300, and the swirl flow generation device 40b discharges the predetermined coarse air bubble 400.

なお、曝気槽10b内には、溶存酸素濃度を計測する複数のDO(Dissolved Oxygen)計60(図5参照)が設けられている。   In the aeration tank 10b, a plurality of DO (Dissolved Oxygen) meters 60 (see FIG. 5) for measuring the dissolved oxygen concentration are provided.

図4は、曝気槽10b、散気装置30b及び旋回流生成装置40bの配置例を示す図である。図4(a)は、曝気槽10b、散気装置30b及び旋回流生成装置40bの断面を示す図である。図4(b)は、曝気槽10b、散気装置30b及び旋回流生成装置40bを上方から見た平面図である。   FIG. 4 is a view showing an arrangement example of the aeration tank 10b, the aeration device 30b, and the swirl flow generation device 40b. Fig.4 (a) is a figure which shows the cross section of the aeration tank 10b, the aeration device 30b, and the rotational flow production | generation apparatus 40b. FIG.4 (b) is the top view which looked at the aeration tank 10b, the aeration device 30b, and the rotational flow production | generation apparatus 40b from upper direction.

曝気槽10bは、例えば幅1400mm、奥行1400mm、水深1400mmの水槽である。散気装置30bは、例えば気泡300を放出する膜寸法が600mm×150mmにされた散気パネルである。また、4つの散気装置30bは、縦横2列に並べて配置されることにより、曝気対象水20bの水面の面積に対する設置面積が15%になるようにされている。   The aeration tank 10 b is, for example, a water tank having a width of 1400 mm, a depth of 1400 mm, and a water depth of 1400 mm. The diffuser 30b is, for example, a diffuser panel having a membrane size of 600 mm × 150 mm for discharging the air bubble 300. The four air diffusers 30b are arranged in two rows and columns so that the installation area is 15% of the area of the water surface of the aeration target water 20b.

具体的には、2つの散気装置30bは、長手方向に並べられた列の中心が曝気槽10bの壁から350mm離されている。また、散気装置30bは、長手方向の間隔が100mmとなるように並べられ、端部が曝気槽10bの壁から50mm離されている。さらに、散気装置30bは、それぞれ曝気対象水20bの水面からの距離hdが可変にされている。例えば、散気装置30bは、曝気対象水20bの水面からの距離hdが200mm、400mm、600mm及び1300mmに設定可能にされている。   Specifically, in the two aeration devices 30b, the centers of the longitudinally aligned rows are separated 350 mm from the wall of the aeration tank 10b. Further, the diffusers 30b are arranged so that the distance in the longitudinal direction is 100 mm, and the end is separated 50 mm from the wall of the aeration tank 10b. Furthermore, in the aeration device 30b, the distance hd from the water surface of the aeration target water 20b is variable. For example, in the aeration device 30b, the distance hd from the water surface of the aeration target water 20b can be set to 200 mm, 400 mm, 600 mm, and 1300 mm.

旋回流生成装置40bは、例えば直径が40mm、長さが600mmの塩化ビニール管であり、孔径が4mmの孔が20個設けられた多孔管である。旋回流生成装置40bは、曝気槽10bの壁から100mm離され、曝気対象水20bの水面からの距離hpが可変にされている。例えば、旋回流生成装置40bは、曝気対象水20bの水面からの距離hpが300mm、800mm及び1300mmに設定可能にされている。   The swirl flow generating device 40b is, for example, a polyvinyl chloride pipe having a diameter of 40 mm and a length of 600 mm, and is a perforated pipe provided with 20 holes having a hole diameter of 4 mm. The swirling flow generating device 40b is separated by 100 mm from the wall of the aeration tank 10b, and the distance hp from the water surface of the aeration target water 20b is made variable. For example, in the swirling flow generating device 40b, the distances hp from the water surface of the aeration target water 20b can be set to 300 mm, 800 mm, and 1300 mm.

図5は、曝気槽10b内に設けられた複数のDO計60の位置を示す図である。図5(a)は、DO計60の配置を示す曝気槽10bの断面図である。図5(b)は、DO計60の配置を示す曝気槽10bの平面図である。DO計60は、水深300mm、600mm、900mm及び1200mmの位置で溶存酸素濃度を計測するように曝気槽10b内に例えば4個配置されている。また、DO計60それぞれは、図5(b)に示すように、曝気槽10b内の一方の壁から350mm離れ、直交する他の壁から250mm離れるようにされている。   FIG. 5 is a view showing the positions of a plurality of DO meters 60 provided in the aeration tank 10b. FIG. 5A is a cross-sectional view of the aeration tank 10 b showing the arrangement of the DO meter 60. FIG. 5B is a plan view of the aeration tank 10 b showing the placement of the DO meter 60. For example, four DO totals 60 are arranged in the aeration tank 10 b so as to measure the dissolved oxygen concentration at the positions of 300 mm, 600 mm, 900 mm and 1200 mm in water depth. Further, as shown in FIG. 5B, each DO meter 60 is separated 350 mm from one wall in the aeration tank 10 b and 250 mm from the other wall orthogonal to it.

次に、酸素供給システム100bを用いて必要な曝気エネルギーを算出し、従来技術に対する省エネルギー効果を比較によって評価する方法について説明する。ここで、作業者は、酸素供給システム100bを用いて以下の操作を行う。   Next, a method of calculating the necessary aeration energy using the oxygen supply system 100b and evaluating the energy saving effect on the prior art by comparison will be described. Here, the worker performs the following operation using the oxygen supply system 100b.

まず、作業者は、窒素ガス供給装置510から窒素ガスを曝気槽10b内に供給し、溶存酸素濃度を0mg/L程度まで低下させる。   First, the worker supplies nitrogen gas from the nitrogen gas supply device 510 into the aeration tank 10 b to reduce the dissolved oxygen concentration to about 0 mg / L.

その後、空気圧縮機50から所定風量の圧縮空気を供給して曝気を開始し、溶存酸素の経時変化を記録する。溶存酸素濃度が略平衡に達したら測定を終了する。   Thereafter, compressed air of a predetermined air volume is supplied from the air compressor 50 to start aeration, and temporal change of dissolved oxygen is recorded. The measurement is ended when the dissolved oxygen concentration reaches approximately equilibrium.

そして、測定結果と下式(4)を用いてKaを算出する。 Then, K L a is calculated using the measurement result and the following equation (4).

次に、下式(5)、(6)を用いて、曝気エネルギーPを算出する。下式(5)は、各散気装置30b(散気パネル)及び旋回流生成装置40b(多孔管)の曝気エネルギーWを表している。下式(6)は、酸素供給システム100bの全体の曝気エネルギーPを表している。 Next, the aeration energy P is calculated using the following equations (5) and (6). The following equation (5) represents the aeration energy W i of each air diffuser 30b (aeration panel) and the swirling flow generator 40b (perforated tube). The following equation (6) represents the overall aeration energy P of the oxygen supply system 100b.

なお、作業者は、散気装置30bの距離h及び旋回流生成装置40bの距離hをそれぞれ順次に変更して上述した操作を行う。 The operator sequentially changes the distance h d of the air diffuser 30 b and the distance h p of the swirl flow generation device 40 b to perform the above-described operation.

図6は、上述した酸素供給システム100bを用いて散気装置30b(散気パネル)のみから曝気した場合と、散気装置30b及び旋回流生成装置40b(多孔管)から曝気した場合の曝気エネルギーに対する総括物質移動容量係数Kaを示すグラフである。図6において、白色丸印は、散気装置30bのみから曝気し、曝気エネルギーを変化させた場合の総括物質移動容量係数Kaを示している。また、黒色丸印は、散気装置30b及び旋回流生成装置40bから曝気し、曝気エネルギーを変化させた場合の総括物質移動容量係数Kaを示している。 FIG. 6 shows aeration energy when aeration is performed only from the aeration device 30b (aeration panel) using the above-described oxygen supply system 100b, and when aeration is performed from the aeration device 30b and the swirl flow generation device 40b (porous pipe). Is a graph showing the overall mass transfer capacity coefficient K L a with respect to. In FIG. 6, white circles indicate the overall mass transfer capacity coefficient K L a when aeration energy is changed by aeration from only the aeration device 30 b. In addition, black circles indicate the overall mass transfer capacity coefficient K L a when aeration energy is changed by aeration from the aeration device 30 b and the swirl flow generation device 40 b.

散気装置30bのみから曝気した場合と、散気装置30b及び旋回流生成装置40bから曝気した場合のいずれも、直線近似によって示されているように、曝気エネルギーとKaとは比例関係にある。また、散気装置30b及び旋回流生成装置40bに対する送風量と設置水深は、この比例関係にはあまり影響を与えていない。 The aeration energy and K L a are proportional to each other as indicated by the linear approximation in both cases of aeration from the aeration device 30 b and aeration from the aeration device 30 b and the swirl flow generation device 40 b. is there. Further, the air blowing amount and the installation water depth for the air diffuser 30b and the swirling flow generator 40b have little influence on this proportional relationship.

しかし、散気装置30b及び旋回流生成装置40bから曝気した場合は、散気装置30bのみから曝気した場合に比べて、比例関係の傾きが大きくなっている。すなわち、散気装置30b及び旋回流生成装置40bから曝気した場合は、散気装置30bのみから曝気した場合に比べて、同じ曝気エネルギーであればより高いKaを得られており、省エネルギーとなっている。 However, when aeration is performed from the aeration device 30b and the swirling flow generation device 40b, the slope of the proportional relationship is larger than when aeration is performed only from the aeration device 30b. That is, when aeration is performed from the aeration device 30b and the swirl flow generation device 40b, a higher K L a can be obtained with the same aeration energy as compared to a case where aeration is performed only from the aeration device 30b. It has become.

10,10b・・・曝気槽、20,20b・・・曝気対象水、30,30b・・・散気装置、40,40b・・・旋回流生成装置、42・・・旋回流生成装置、50・・・空気圧縮機、52,53・・・ニードル弁、54・・・フローインジケータ、55・・・圧力ゲージ、60・・・DO計、100,100a,100b・・・酸素供給システム、300・・・気泡、400・・・粗大気泡、420・・・駆動部、422・・・攪拌部材、500・・・配管、510・・・窒素ガス供給装置、512・・・切替弁 10, 10b: Aeration tank, 20, 20b: Aeration target water 30, 30, b: Aeration device, 40, 40b: Swirl flow generation device, 42: Swirl flow generation device, 50 ... Air compressor, 52, 53 ... Needle valve, 54 ... Flow indicator, 55 ... Pressure gauge, 60 ... DO meter, 100, 100a, 100b ... Oxygen supply system, 300 ... Bubbles, 400 ... Coarse bubbles, 420 ... Drive parts, 422 ... Stirring members, 500 ... Piping, 510 ... Nitrogen gas supply device, 512 ... Switching valve

Claims (8)

曝気対象水を保持する曝気槽と、
前記曝気対象水に酸素を含む気泡を放出する散気装置と、
前記散気装置よりも下方に設けられ、前記散気装置が放出した気泡を下降させることなく、酸素が溶解した水塊を前記曝気槽内で旋回させる旋回流生成装置と
を有することを特徴とする酸素供給システム。
An aeration tank for holding aeration target water,
A diffuser for releasing bubbles containing oxygen into the aeration target water;
And a swirling flow generating device provided below the aeration device and causing a water mass in which oxygen is dissolved to be swirled in the aeration tank without lowering the air bubbles released by the aeration device. Oxygen supply system.
請求項1に記載の酸素供給システムにおいて、
前記散気装置は、
前記曝気対象水の自由界面における曝気を促すように、酸素を含む気泡を上方に向けて放出すること
を特徴とする酸素供給システム。
In the oxygen supply system according to claim 1,
The diffuser is
An oxygen supply system characterized in that bubbles containing oxygen are discharged upward to promote aeration at the free interface of the aeration target water.
請求項1又は請求項2に記載の酸素供給システムにおいて、
前記旋回流生成装置は、
前記散気装置が放出する気泡よりも酸素溶解効率が低い粗大気泡を放出することにより、酸素が溶解した水塊を前記曝気槽内で旋回させること
を特徴とする酸素供給システム。
In the oxygen supply system according to claim 1 or 2,
The swirling flow generating device is
An oxygen supply system characterized in that a water mass in which oxygen is dissolved is swirled in the aeration tank by releasing a coarse bubble having a lower oxygen dissolution efficiency than a bubble released by the aeration device.
請求項1又は請求項2に記載の酸素供給システムにおいて、
前記旋回流生成装置は、
攪拌部材を回転させることにより、酸素が溶解した水塊を前記曝気槽内で旋回させること
を特徴とする酸素供給システム。
In the oxygen supply system according to claim 1 or 2,
The swirling flow generating device is
An oxygen supply system characterized in that a water mass in which oxygen is dissolved is swirled in the aeration tank by rotating a stirring member.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の酸素供給システムにおいて、
前記旋回流生成装置は、
前記曝気槽の水深に対して、前記曝気対象水の水面からの距離が3分の2以下となるように配置されていること
を特徴とする酸素供給システム。
The oxygen supply system according to any one of claims 1 to 4.
The swirling flow generating device is
The oxygen supply system is characterized in that the distance from the water surface of the aeration target water is equal to or less than two thirds of the water depth of the aeration tank.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の酸素供給システムにおいて、
前記散気装置は、
前記曝気槽の水深に対して、前記曝気対象水の水面からの距離が2分の1以下となるように配置されていること
を特徴とする酸素供給システム。
The oxygen supply system according to any one of claims 1 to 5,
The diffuser is
The oxygen supply system is characterized in that the distance from the water surface of the aeration target water to the water depth of the aeration tank is 1/2 or less.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の酸素供給システムを備え、
前記曝気対象水は、
有機物を分解する好気性生物を含む被処理水であること
を特徴とする水処理システム。
An oxygen supply system according to any one of claims 1 to 6, comprising:
The aeration target water is
A water treatment system characterized by being treated water containing aerobic organisms that decompose organic matter.
曝気槽に保持された曝気対象水に酸素を含む気泡を散気装置から放出させる工程と、
前記散気装置から放出させた気泡を下降させることなく、酸素が溶解した水塊を旋回させる工程と
を含むことを特徴とする酸素供給方法。
Releasing bubbles containing oxygen in the aeration target water held in the aeration tank from the diffuser;
And D. swirling a water mass in which oxygen is dissolved without lowering the air bubbles released from the air diffuser.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4925766A (en) * 1971-09-02 1974-03-07
JPH1066993A (en) * 1996-08-27 1998-03-10 Tamagawa Seni Kogyosho:Kk Purifying and treating method of sewage
JPH10180296A (en) * 1996-12-24 1998-07-07 Kubota Corp Pump well provided with sewerage purifying performance
JP2012250153A (en) * 2011-06-01 2012-12-20 Daiki Ataka Engineering Co Ltd Aeration agitator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4925766A (en) * 1971-09-02 1974-03-07
JPH1066993A (en) * 1996-08-27 1998-03-10 Tamagawa Seni Kogyosho:Kk Purifying and treating method of sewage
JPH10180296A (en) * 1996-12-24 1998-07-07 Kubota Corp Pump well provided with sewerage purifying performance
JP2012250153A (en) * 2011-06-01 2012-12-20 Daiki Ataka Engineering Co Ltd Aeration agitator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110642406A (en) * 2019-10-09 2020-01-03 长沙市天珍科技有限公司 Sewage treatment plant for environmental protection

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