JP3997176B2

JP3997176B2 - 散気装置の目詰まり防止運転方法

Info

Publication number: JP3997176B2
Application number: JP2003111534A
Authority: JP
Inventors: 誠亮中田; 幸弘二星; 円高橋
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2023-04-16
Also published as: JP2004313938A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細気孔を有する散気膜を備えた散気装置について散気膜の目詰まりを防ぐことができるようにした、散気装置の目詰まり防止運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水、し尿、産業排水などの有機性汚水を好気性微生物により生物学的に処理して浄化する好気性生物処理においては、曝気槽内に、曝気槽内の被処理液中に気泡状の空気を吹き込んで曝気するための散気装置が設置されている。この曝気槽に設置される散気装置としては、セラミックタイプの散気板が良く知られているが、近年、多数の微細気孔（微細気泡噴出孔）を有する散気膜（メンブレン）を備えたパネル型の散気装置も使用実績を伸ばしている。このパネル型の散気装置は、平板状のベースプレート上に、多数の微細気孔を有する合成樹脂又は合成ゴム製のシート状の散気膜を張るようにして設け、曝気槽外部のブロワなどの空気供給源からの空気を、前記ベースプレートに固定された空気供給部を介して散気膜とベースプレートとの間に供給することにより、散気膜が枕状に膨らみ微細気孔が開いて各微細気孔を介して微細気泡を発生するように構成されている。
【０００３】
この微細気孔を有する散気膜を備えた散気装置は、発生時に直径１ｍｍ程度の微細気泡（超微細気泡）を発生できるので、発生した気泡自身が比表面積が大きく、水中（被処理液中）をゆっくりと上昇して気泡の滞留時間が非常に長い。その結果、水中への酸素移動効率が高く、ブロワの消費動力あたりの酸素移動効率が非常に高くなるという利点がある。また、散気膜を備えたパネル型の散気装置は、送気を停止した場合、膜弾性により散気膜が萎み収縮して微細気孔が閉じるため、セラミックタイプの散気板などに比べて目詰まりし難い構造になっている。
【０００４】
しかしながら、微細気孔を有する散気膜を備えた散気装置であっても、長期運転を行っていると、活性汚泥を含む被処理水中の浮遊物質成分やスライムなどの汚れ成分が、散気膜の微細気孔内に侵入したり、微細気孔近傍表面に付着したりして、散気膜の目詰まりが進行する。このため、定期的に散気装置の運転を停止し、散気装置を曝気槽内から引き上げ、清掃後、再度散気装置を曝気槽内に設置しなければならず、この清掃などの散気装置のメンテナンスに多大の手間がかかっている。
【０００５】
そこで、散気膜の目詰まりを防止すべく、多数の微細気孔（微細気泡噴出孔）を備えた散気膜を、膜面が水面に対して垂直となるように配置した散気装置が提案されている（特開２００２−２７３４６７号公報）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２７３４６７号公報（第２頁、図１〜図３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述した従来の散気装置では、散気膜を膜面が水平姿勢ではなく水面に対して垂直となるように配置したものであるから、上下方向に延びる散気膜の下部側（水面から遠くて槽内底面に近い側）が水面に近い散気膜上部側に比べて水圧が高いので、散気膜下部側の方が、散気膜上部側に比べて微細気泡発生量が少なくなる。このため、低送気量にて長期運転を行う場合、散気膜下部側において目詰まりが発生しやすくなる。また、槽内底面にて垂直設置する場合は、各散気装置間における槽内底面位置に永久滞留部が生じやすくなり、その結果、浮遊物質濃度（ＳＳ濃度）が高くなって目詰まりが発生しやすい状態になる。このように、散気膜の目詰まりを防止する点において十分ではなかった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、微細気孔を有する散気膜を備えた散気装置について前記散気膜の目詰まりを防ぐことができるようにした、散気装置の目詰まり防止運転方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願発明は次のように構成されている。
【００１０】
請求項１の発明は、微細気孔を有する散気膜を備えた散気装置の目詰まり防止運転方法であって、前記散気装置が設置されている曝気槽に流入する被処理水中の流入窒素濃度が一日のうち日平均濃度より低い時間帯において、通常運転中の前記散気装置への送気を停止するとともに、前記散気膜内の残存気体を排出させた後に該散気装置に再送気を行うことで、前記散気膜を伸縮させることにより、前記微細気孔内及び微細気孔近傍の汚れ成分を取り除く目詰まり防止処理を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
本願請求項１の散気装置の目詰まり防止運転方法は、微細気孔を有する散気膜を備えた散気装置について、散気装置が設置されている曝気槽に流入する被処理水中の流入窒素濃度が一日のうち日平均濃度より低い時間帯において、目詰まり防止処理として、通常運転中の散気装置への送気を停止するとともに、散気膜内（散気装置内）の残存空気を排出させた後に該散気装置に再送気を行うようにしている。長期間継続して通常運転を行っていると、汚れ成分が散気膜の微細気孔内に侵入したり、微細気孔近傍表面に付着したりして（図３（ａ）参照）、徐々に散気膜が目詰まりを起こして行く。
【００１６】
そこで、通常運転中の散気装置への送気を停止することにより、散気膜が萎み収縮して、微細気孔が閉じて行き、ついには、散気膜は水圧によりベースプレートに密着した状態となる。このとき、前記送気停止後、直ちに散気装置の空気供給口と大気とを所定時間連通して、散気膜内の残存空気を外部に排出する。これにより、散気膜が速やかに収縮し各微細気孔が閉じて行く過程で、それらの微細気孔の一部について、該微細気孔内に侵入していた汚れ成分は、振り払われるように被処理液中に放出される（図３（ｂ）参照）。また、速やかに各微細気孔が閉じようとすることで、微細気孔内に侵入している汚れ成分は、周囲から応力を受けて圧縮される状態となる（図３（ｃ）参照）。そして、散気装置に再送気が行われると、散気膜が勢いよく枕状に膨らんで微細気孔が拡がり、微細気孔から微細気泡となって噴出される空気とともに汚れ成分が被処理液中に放出される（図３（ｄ）参照）。
【００１７】
このように、目詰まり防止処理として、通常運転中の散気装置への送気を停止するとともに、散気膜内の残存気体を排出させた後に散気装置に再送気を行うことにより、散気膜の微細気孔内に侵入したり、微細気孔近傍表面に付着したりしている汚れ成分を除去して、散気膜の目詰まりを防ぐことができる。この場合、目詰まり防止処理として、散気装置の通常運転を一時停止し、次に通常運転を再開するまでの間に、少なくとも合計２度の散気膜内の空気排出が可能なように少なくとも１回散気装置への再送気を行うようにすることが好ましい。１回あたりの目詰まり防止処理における前記空気排出を行う回数は、通常は２回程度であり、多くても５回程度繰り返すことでよい。なお、空気排出が１回のみでも目詰まり防止効果を発揮する。
【００１８】
２回散気膜内（散気装置内）の空気排出を行うときには、目詰まり防止処理として、（１）通常運転中の散気装置への送気を停止する工程、（２）送気停止後、直ちに散気装置の空気供給口と大気とを所定時間だけ連通する工程、（３）連通遮断後、散気装置に所定時間だけ再送気する工程、（４）再送気停止後、直ちに空気供給口と大気とを所定時間だけ連通する工程、（５）連通遮断後、散気装置に送気して通常運転の再開を指令する工程、という各工程が行われる。このときの目詰まり防止処理に要する時間は、空気供給口と大気とを連通しているときの曝気停止によって生物学的処理に悪影響が生じない範囲で設定されており、２度の空気排出を行う場合、７分程度以下である。なお、散気装置の空気供給口と大気とを連通することで散気膜内の残存空気を排出することにより、水圧により散気膜がベースプレートに密着するのを待つよりも短時間で残存空気を排出できるので、目詰まり防止処理にかかる時間を短縮することも可能となる。
【００１９】
また、通常運転を一時停止してから散気装置への再送気を行う目詰まり防止処理を実施する間隔ピッチは、曝気槽が備えられた各処理場での被処理水の性状によって異なり一義的に決定しにくいものの、1日〜３０日（２４〜７２０時間）の範囲の間隔ピッチで行うことがよい。目詰まり防止処理を行う間隔ピッチが、３０日を超えると目詰まり防止効果が十分に発揮できず、２４時間未満では必要以上に過剰となる。より好ましくは、間隔ピッチは２日〜１４日（４８〜３３６時間）程度である。
【００２０】
本発明による散気装置の目詰まり防止運転方法では、散気装置が設置されている曝気槽に流入する被処理水中の流入窒素濃度が一日のうち日平均濃度より低い時間帯において、目詰まり防止処理を行うようにしている。前記時間帯をおいて目詰まり防止処理を実施することにより、それ以外の時間帯にて実施する場合に比べて、より確実に散気膜の目詰まりを防ぐことができる。
【００２１】
この理由は明確ではないが、次のように考えられる。散気装置が設置されている曝気槽に流入する被処理水中の流入窒素濃度が日平均濃度より高い時間帯では、散気膜の膜面に付着している活性汚泥（微生物）の成長速度が速く、該活性汚泥の付着性（粘性）が高くなる。これに対して、流入窒素濃度が日平均濃度より低い時間帯では、散気膜の膜面に付着している活性汚泥の付着性が前記高い時間帯に比べて低いため、目詰まり防止処理によって汚れ成分を確実に除去することができると推定される。また、一時的であっても活性汚泥への酸素供給を停止する目詰まり防止処理を前記低い時間帯で実施することで、活性汚泥に対する悪影響を最小限に抑えることができる。なお、この流入窒素濃度が日平均濃度より低い時間帯は、対象の曝気槽に関してそれまで蓄積されているデータから特定することが可能である。流入窒素濃度が日平均濃度より低い時間帯のうち、特に、流入窒素濃度が最も低くなる８時間内において目詰まり防止処理を実施することがよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明が適用される散気装置の概略構成を示す斜視図である。
【００２６】
パネル型の散気装置１は、図１に示すように、平板状をなす金属製又は合成樹脂製のベースプレート２の一面に、多数の微細気孔３ａが形成されたシート状の散気膜３を張るようにして設けてある。散気膜３の四辺縁部とベースプレート２の四辺縁部とは、図示しないパッキンを介して金属製の枠体４に固定されている。散気膜３の材質は、ポリウレタン、シリコン、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などの適度の弾性を有する合成樹脂又は合成ゴムからなっている。５は空気供給口である。空気供給管（空気供給ホース）を経てこの空気供給口５から散気膜３とベースプレート２との間に空気が供給されると、散気膜３が枕状に膨らみ、各微細気孔３ａを介して微細気泡を発生するようになっている。
【００２７】
図２は本発明を実施するための、図１に示す散気装置が設置された曝気槽を備えた設備の概略構成図である。
【００２８】
図２において、１０は下水処理場の曝気槽であり、曝気槽１０内に複数の前記散気装置１が設置されている。１１はブロワ１２からの曝気用の空気を第１制御弁１３を介して散気装置１の空気供給口５に送り込むための空気供給管である。また、１５は空気供給管１１における第１制御弁１３の下流側より分岐した大気連通用分岐管である。大気連通用分岐管１５は、途中に第２制御弁１４が設けられており、管先端が大気中に開口している。１６はタイマ機能を有し、予め設定された時間スケジュールに従って制御弁１３，１４に開閉指令を与える制御装置である。また、制御装置１６は、曝気槽１０内の溶存酸素量を制御するために送気量を変更するための指令や、予め設定された時間スケジュールに従って送気量を変更するための指令をブロワ１２に与えるようになっている。
【００２９】
制御装置１６による制御の手順を説明する。まず、通常運転を一時停止してから散気装置１への再送気を行う目詰まり防止処理を行う場合であって、例えば、２回の散気膜内の空気排出を行う場合（１回再送気を行う場合）について説明する。散気装置１の通常運転時には第１制御弁１３は開かれており、一方、第２制御弁１４は閉じられている。（１）まず、第１制御弁１３を閉じて散気装置１への送気を停止する。（２）この一時停止による送気停止後、直ちに第２制御弁１４を所定時間だけ開き、散気膜３とベースプレート２との間の残存空気を空気供給口５より外部に排出させる。
【００３０】
（３）次に、第２制御弁１４を閉じて連通遮断後、第１制御弁１３を開き、散気装置１に所定時間だけ再送気する。（４）第１制御弁１３が閉じられ再送気が停止すると、直ちに第２制御弁１４を所定時間だけ開き、散気膜３とベースプレート２との間の残存空気を空気供給口５より外部に排出させる。（５）しかる後、連通遮断後、散気装置１に送気してその通常運転を再開するよう第１制御弁１３を開く指令を出力する。これにより、散気装置１の通常運転一時停止期間が終了し、散気装置１の通常運転が再開される。この２回の空気排出を行う目詰まり防止処理に要する時間は、例えば６〜７分程度である。
【００３１】
次に、散気装置１の運転を通常運転状態から切り換えて送気量を増加して目詰まり防止処理を行う場合について説明する。この場合、第２制御弁１４は閉じられ、第１制御弁１３が開かれた状態で運転される。そして、制御装置１６からブロワ１２に、所定時間例えば５分間だけ、散気装置１に対する送気量を通常運転時送気量の例えば１２０％（通常運転時送気量×１．２）とする指令が、予め定められた間隔ピッチで与えられるようになっている。
【００３２】
なお、この種の、微細気孔を有する散気膜を備えた散気装置は、曝気槽内に水平姿勢にて設置するのが一般的である。散気装置の設置高さは、曝気方式に応じて適切に設定すればよい。散気装置は、全面曝気方式の場合、曝気槽底部に左右対称に全面に配置される。この場合の設置高さは、通常、曝気槽底面近くとし、底面より約５００ｍｍ以下となるように設定される。また、準全面曝気方式の場合、散気装置は左右非対称で一方の曝気槽側壁に偏ったようにして配置する。この場合の設置高さは、通常、底面から約５００ｍｍより高くなるように設定される。また、深槽式旋回流の場合、散気装置は片側配置とし、中央にバッフルが設けられる。この場合の設置高さは、水深の１／２程度に設定される。
【００３３】
図３は通常運転を一時停止してから散気装置に再送気する目詰まり防止処理を行う場合における汚れ成分除去の様子を説明するための模式的説明図である。
【００３４】
長期間継続して通常運転を行っていると、図３（ａ）に示すように、活性汚泥を含む被処理水中の浮遊物質成分やスライムなどの汚れ成分６が、散気膜３の微細気孔３ａ内に侵入したり、微細気孔３ａ近傍表面に付着したりして、徐々に散気膜が目詰まりを起こして行く。
【００３５】
そこで、散気装置１への送気を停止するとともに、この送気停止後、直ちに散気装置１の空気供給口５と大気とを所定時間連通して、散気膜３とベースプレート２との間の残存空気を外部に排出する。これにより、散気膜３が速やかに収縮し各微細気孔３ａが閉じて行く過程で、それらの微細気孔３ａの一部について、該微細気孔３ａ内に侵入していた汚れ成分は、振り払われるように被処理液中に放出される（図３（ｂ）参照）。また、速やかに各微細気孔３ａが閉じようとすることで、微細気孔内に侵入している汚れ成分６は、周囲から応力を受けて圧縮される状態となる（図３（ｃ）参照）。
【００３６】
次に、散気装置１に再送気が行われると、散気膜３が勢いよく枕状に膨らんで微細気孔３ａが拡がり、図３（ｄ）に示すように、微細気孔３ａから微細気泡となって噴出される空気とともに汚れ成分６が被処理液中に放出される。このように、散気膜３の目詰まりを防ぐことができる。
【００３７】
表１に、目詰まり防止処理を実施する直前における散気装置の散気膜通気抵抗と、実施直後における散気膜通気抵抗とを測定した結果を示す。
【００３８】
表１に示す結果は、下水処理場の曝気槽内に設置されている散気装置について散気膜通気抵抗を測定して得たものである。目詰まり防止処理は、散気装置の通常運転を一時停止し、その通常運転一時停止期間において、空気供給口と大気との連通（散気膜内の空気排出）：２回、再送気：１回、を実施した。目詰まり防止処理を行う間隔ピッチは、４８時間（２日）とした。曝気槽での散気装置設置位置から水面までの距離は４．５ｍである。なお、再送気時の送気量（Ｎｍ³／ｍ²／ｈ）は、通常運転時送気量と同じにした。
【００３９】
【表１】

【００４０】
表１からわかるように、目詰まり防止処理を実施することにより、確実に散気膜の通気抵抗を減らすことができており、散気膜の目詰まりを防ぐことが可能となった。
【００４４】
なお、複数の曝気槽を備えている下水処理設備では、目詰まり防止運転（目詰まり防止処理）を実施するタイミングを、いくつかの曝気槽群で分割させ実施することが望ましい。その理由は、このような設備の場合、各曝気槽群において同時に目詰まり防止運転を実施すると、送気量の急激な変化によりブロワに大きな負荷を与える可能性があり、また、送気量の制御も複雑になるからである。各曝気槽群での目詰まり防止運転は、互いに３０分以上の時間間隔をあけて実施することがよい。
【００４５】
表２に、散気装置が設置されている曝気槽に流入する被処理水中の流入窒素濃度が一日のうち日平均濃度より低い時間帯において目詰まり防止処理を実施した場合と、高い時間帯において目詰まり防止処理を実施した場合とにおいて、それぞれ、散気膜通気抵抗を測定した結果を示す。
【００４６】
表２に示す結果は、下水処理場の曝気槽内に設置されている複数の散気装置のうち、特定の散気装置について散気膜通気抵抗を測定して得たものである。目詰まり防止処理は、散気装置の通常運転を一時停止し、その通常運転一時停止期間において、空気供給口と大気との連通（散気膜内の空気排出）：２回、再送気：１回、を実施した。
【００４７】
【表２】

【００４８】
表２からわかるように、曝気槽に流入する被処理水中の流入窒素濃度が一日のうち日平均濃度より低い時間帯において目詰まり防止処理を実施した場合（表２中、「ケース１」で示す）には、経過日数を経ても散気膜通気抵抗の増加を確実に抑制することができ、確実に散気膜の目詰まりを防ぐことができた。高い時間帯での実施（表２中、「ケース２」で示す）に比べて散気膜通気抵抗の増加をより抑制しうる理由は、次のように推定される。すなわち、流入窒素濃度が日平均濃度より低い時間帯では、散気膜の膜面に付着している活性汚泥の付着性が前記高い時間帯に比べて低いため、膜面に汚れ成分が付き難い状態にあるためと推定される。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による散気装置の目詰まり防止運転方法は、散気装置が設置されている曝気槽に流入する被処理水中の流入窒素濃度が一日のうち日平均濃度より低い時間帯において、微細気孔を有する散気膜を備えて通常運転されている散気装置への送気を停止するとともに、散気膜内の残存気体を排出させた後に該散気装置に再送気を行うことで、散気膜を伸縮させることにより、微細気孔内及び微細気孔近傍の汚れ成分を取り除く目詰まり防止処理を行うようにしている。これにより、散気膜の目詰まりを防ぐことができ、清掃等の散気装置のメンテナンスにかかる手間を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される散気装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明を実施するための、図１に示す散気装置が設置された曝気槽を備えた設備の概略構成図である。
【図３】通常運転を一時停止してから散気装置に再送気する目詰まり防止処理を行う場合における汚れ成分除去の様子を説明するための模式的説明図である。
【符号の説明】
１…散気装置２…ベースプレート３…散気膜３ａ…微細気孔４…枠体５…空気供給口６…汚れ成分１０…曝気槽１１…空気供給管１２…ブロワ１３…第１制御弁１４…第２制御弁１５…大気連通用分岐管１６…制御装置

Claims

微細気孔を有する散気膜を備えた散気装置の目詰まり防止運転方法であって、前記散気装置が設置されている曝気槽に流入する被処理水中の流入窒素濃度が一日のうち日平均濃度より低い時間帯において、通常運転中の前記散気装置への送気を停止するとともに、前記散気膜内の残存気体を排出させた後に該散気装置に再送気を行うことで、前記散気膜を伸縮させることにより、前記微細気孔内及び微細気孔近傍の汚れ成分を取り除く目詰まり防止処理を行うことを特徴とする散気装置の目詰まり防止運転方法。