JP4274903B2

JP4274903B2 - 散気装置の洗浄方法

Info

Publication number: JP4274903B2
Application number: JP2003376338A
Authority: JP
Inventors: 達也上島; 康信岡島; 山田　　豊; 昌章永野
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2023-11-06
Also published as: JP2005138016A

Description

本発明は、散気装置の洗浄方法に関し、膜分離活性汚泥法等において槽内混合液を曝気する技術に係るものである。

従来、膜分離活性汚泥法においては、曝気槽内に浸漬した膜分離装置の下方に散気装置を配置し、散気装置から散気する空気によって曝気槽内の活性汚泥を含む槽内混合液を曝気しており、散気した空気の上昇によって生じる固気液混相の上向流によって膜分離装置の膜面を洗浄している。

この膜分離活性汚泥法において使用する散気装置としては、特許文献１に記載するものがある。図３に示すように、曝気槽１の内部には散気装置２と散気装置２の上部に配置する膜分離装置３を浸漬しており、膜分離装置３は分離膜として有機平膜形のものを使用した複数の膜カートリッジを鉛直方向に沿って、かつ所定間隔をあけて平行に配置したもので、隣接する膜カートリッジ間に流路を形成している。各膜カートリッジは膜透過液流路（図示省略）に連通し、槽内の水頭（重力）もしくはポンプ吸引圧を駆動圧として作動する。

散気装置２は膜分離装置３の下方領域を囲む散気ケース４と散気ケース４の下方に配置する散気管５とを有しており、散気管５は水平方向に配置した所定口径の大径管からなる幹配管６と、幹配管６の下方に配置した所定口径の小径管からなる複数の枝配管７とからなる。

幹配管６は基端側が空気供給源であるブロア８に連通しており、先端側に散気ドレン管９を接続している。枝配管７は逆Ｔ字形をなし、上部の一端で幹配管６に連通するとともに、下部の両端が幹配管６の下方位置で空気噴出口１０として開口している。

散気ドレン管９は先端側が幹配管６の上方位置で排気口１１として開口しており、途中にドレンバルブ１２を設けている。本実施の形態では排気口１１が水面上の大気圧下に開口しているが、排気口１１を水面下に配置することも可能である。

この構成では、通常の散気運転時において、ドレンバルブ１２は閉栓した状態にあり、ブロア８から供給する空気が幹配管６を通って各枝配管７の空気噴出口１０から曝気槽１の槽内混合液中に噴出する。

散気した空気は槽内混合液を曝気するとともに、その上昇によって固気液混相の上向流を生起する。この上向流は槽内混合液を攪拌混合し、膜分離装置３の各膜カートリッジ間の流路に槽内混合液をクロスフローで供給する。膜分離装置３は槽内混合液を各膜カートリッジの濾過膜を通して濾過し、上向流が膜面に沿って掃流として流れ、各膜カートリッジの膜面にケーキが付着することを抑制する。

洗浄運転時には、幹配管６にブロア８から所定圧力の空気を供給する状態でドレンバルブ１２を開栓し、幹配管６に供給する空気を散気ドレン管９を通して排気口１１から大気圧下に排気する。

このとき、槽内混合液が枝配管７を通して幹配管６の内部に逆流入し、逆流入した槽内混合液は枝配管７と幹配管６の内部に付着した汚泥を洗い流して洗浄し、幹配管６を流れる空気とともに散気ドレン管９を通って排気口１１から排出される。枝配管７と幹配管６の内部に付着した汚泥は散気時の空気によって乾燥しているが、槽内混合液が汚泥に浸潤することで汚泥の剥離が促進される。

散気ドレン管９内における気液混相流の液相と気相のバランスは槽内液の流入量によって変化し、流入量が増加するのに伴って液相が抵抗として作用し、排気空気によって槽内液を連行することが困難となり、散気ドレン管９内に滞留する槽内液が増加して排気が阻害される。

この槽内液による阻害によって幹配管６および散気ドレン管９に脈動が生じ、この脈動によって空気噴出口１０から枝配管７および幹配管６へ流入する槽内液を散気ドレン管９から排出する洗浄状態と、散気ドレン管９内に滞留する槽内液に阻害されて空気が空気噴出口１０から噴出する散気状態とが断続的に反復して繰り返される。この枝配管７への急速な槽内混合液の流入が反復的に生じることで、手動や制御機器による弁の開閉の繰り返し操作を行なうことなく、枝配管７の内部に付着した汚泥を繰り返し洗浄し、汚泥を効果的に除去することができる。
特開２００２−１６６２９０公報

しかし、上記した構成において、槽内液は空気噴出口１０から枝配管７および幹配管６へ流入し、幹配管６の下流側から散気ドレン管９へ流入するので、上流側ほど洗浄効果が弱くなり、最上流側に位置する枝配管７より上流側の散気管５の内部には槽内液が流入せず、その洗浄効果を与えることができない。

散気管５が部分的に閉塞すると幹配管６への空気の流入抵抗が増大し、各枝配管７の空気噴出口１０から均一に散気することが困難となる。
本発明は上記した課題を解決するものであり、洗浄効果を散気管の全体に及ぼすことができ、長期にわたり散気管の閉塞を防ぐことができ、高濃度の活性汚泥中においても安定した散気を行うことができる散気装置の洗浄方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載する散気装置は、槽内に浸漬した配管の下部に複数の空気噴出口を有し、配管の両側端のそれぞれに連通する第１給排気管および第２給排気管を有し、第１給排気管の分岐した一方が空気供給源に第１バルブを介して連通し、空気噴出口よりも上方位置で開口する第１排気口に第１給排気管の分岐した他方が第３バルブを介して連通し、第２給排気管の分岐した一方が空気供給源に第２バルブを介して連通し、空気噴出口よりも上方位置で開口する第２排気口に第２給排気管の分岐した他方が第４バルブを介して連通するものである。
本発明の請求項２に記載する散気装置の洗浄方法は、槽内に浸漬した配管に空気を供給し、配管の下部に設けた複数の空気噴出口から空気を散気する散気装置において、配管の他側を開放する状態で配管の一側から供給する空気を空気噴出口から配管内に逆流入する槽内液とともに配管の他側から排出し、配管内の圧力変化に由来して生じる脈動を利用して断続的に洗浄を繰り返す洗浄状態と、配管の一側を開放する状態で配管の他側から供給する空気を空気噴出口から配管内に逆流入する槽内液とともに配管の一側から排出し、配管内の圧力変化に由来して生じる脈動を利用して断続的に洗浄を繰り返す洗浄状態とを切り換えて行なうものである。

以上のように本発明によれば、手動操作もしくは自動操作によってバルブを開閉する操作を繰り返さずとも、バルブを一度開栓するだけの簡便な操作によって、配管内に逆流入する槽内液に由来して生じる脈動を利用して散気装置の配管洗浄を繰り返し行なうことができ、洗浄の前に配管内に槽内液を充たすことで、空気の流れ方向で最上流に位置する空気噴出口より上流側の配管内にも槽内液を行き渡らせて汚泥の剥離を容易化し、次工程の洗浄の初期時に槽内液の排出に伴って洗い流すことで配管の全体に洗浄効果を及ぼすことができ、長期にわたり配管の閉塞を防ぐことができ、高濃度の活性汚泥中においても安定した散気を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、曝気槽５１の内部には散気装置５２と散気装置５２の上部に配置する膜分離装置５３とを浸漬している。膜分離装置５３は曝気槽５１に必須のものではないが、本実施の形態に係る膜分離活性汚泥法では活性汚泥の分離手段として使用する。

膜分離装置５３は、例えば有機平膜形、チューブ形、セラミック形の各種の分離膜を使用することができるが、ここでは有機平膜形の分離膜を使用した複数の膜カートリッジを鉛直方向に沿って、かつ所定間隔をあけて平行に配置したものであり、隣接する膜カートリッジ間に流路を形成している。各膜カートリッジは膜透過液流路（図示省略）に連通し、槽内の水頭（重力）もしくはポンプ吸引圧を駆動圧として作動する。

散気装置５２は膜分離装置５３の下方領域を囲む散気ケース５４と散気ケース５４の下方に配置する散気管５５とを有しており、散気管５５は水平方向に配置した所定口径の大径管からなる幹配管５６と、幹配管５６の下方に配置した所定口径の小径管からなる複数の枝配管５７とからなる。

幹配管５６の両側端のそれぞれには第１給排気管（給気管および排気管を兼ねる）５８および第２給排気管（給気管および排気管を兼ねる）５９が連通しており、散気管５５と第１給排気管５８および第２給排気管５９とで配管を形成している。

第１給排気管５８および第２給排気管５９は基端が二方に分岐し、それぞれの分岐した一方が空気供給源のブロア６０に第１バルブ６１および第２バルブ６２を介して連通し、第１給排気管５８の分岐した他方が第３バルブ６３を介して第１排気口６４に連通し、第２給排気管５９の他方が第４バルブ６５を介して第２排気口６６に連通している。

枝配管５７は逆Ｔ字形をなし、上部の一端で幹配管５６に連通するとともに、下部の両端が幹配管５６の下方位置で空気噴出口６７として開口している。
本実施の形態では第１排気口６４および第２排気口６６が水面上の大気圧下に開口しているが、第１排気口６４および第２排気口６６を水面下に配置することも可能である。散気ケース５４は図示を省略しているが槽底面に固定している。また、第１バルブ６１と第３バルブ６３とを一つの三方向弁で置き換え、第２バルブ６２と第４バルブ６５とを一つの三方向弁で置き換えることも可能である。

以下、上記した構成における作用を説明する。通常の散気運転時においては、第１バルブ６１と第２バルブ６２のどちらか一方を開栓するとともに他方を閉栓し、第３バルブ６３、第４バルブ６５を閉栓する状態にあるが、ここでは第１バルブ６１を開栓し、第２バルブ６２、第３バルブ６３、第４バルブ６５を閉栓する状態で説明する。

この状態でブロア６０から供給する空気が第１給排気管５８を通って幹配管５６に流入し、各枝配管５７の空気噴出口６７から曝気槽５１の槽内混合液中に噴出する。
散気した空気は槽内混合液を曝気するとともに、その上昇によって固気液混相の上向流を生起する。この上向流は槽内混合液を攪拌混合し、膜分離装置５３の各膜カートリッジ間の流路に槽内混合液をクロスフローで供給する。膜分離装置５３は槽内混合液を各膜カートリッジの濾過膜を通して濾過し、上向流が膜面に沿って掃流として流れ、各膜カートリッジの膜面にケーキが付着することを抑制する。

洗浄運転時には、洗浄に先立て散気管５５に槽内混合液を事前注水する。このため、ブロア６０を３０秒から１０分間程度停止して散気管５５への空気供給を停止して空気噴出口６７から逆流する槽内混合液を散気管５５の内部の全体に充たす。この操作によって、空気の流れ方向で最上流に位置する枝配管５７ａより上流側の散気管５５の内部にも槽内混合液が行き渡り、散気時の空気によって乾燥した状態で散気管５５および第１給排気管５８の内部に付着している汚泥に槽内混合液が浸潤して汚泥の剥離を容易化し、次工程の洗浄の初期時に槽内混合液の排出に伴って洗い流すことで、散気管５５の全体に洗浄効果を及ぼすことができる。

また、事前注水の他の方法としては、ブロア６０を停止するとともに、第４バルブ６５を開栓して第２給排気管５９を第２排気口６６で大気開放し、散気管５５の内部の空気の排気を促進して空気噴出口６７から槽内混合液が散気管５５に逆流することを容易化することも可能である。

さらに、事前注水の他の方法としては、ブロア６０を停止することなく、散気管５５へ空気を供給する状態で第３バルブ６３を開栓して第１給排気管５８を第１排気口６４で大気開放することも可能である。この場合にはブロア６０から供給する空気が散気管５５へ到達することなく大気へ放出され、ブロア６０から空気を供給する状態を維持しつつ、散気管５５への空気供給を実質的に停止して空気噴出口６７から槽内混合液を散気管５５に逆流させる。このため、ブロア６０の起動停止を伴うことなく、バルブ操作によって散気運転、事前注洗浄運転の切り換えを行うことができる。

事前注水を終えた後に、第１バルブ６１、第４バルブ６５が開栓された状態で、かつ第２バルブ６２、第３バルブ６３が閉栓された状態で、ブロア６０から第１給排気管５８を通して幹配管５６に所定圧力の空気を供給し、幹配管５６に供給する空気を第２給排気管５９を通して第２排気口６６から大気圧下に排気する。

このとき、第２排気口６６が幹配管５６の上方位置で大気圧下に開口し、空気噴出口６７が幹配管５６の下方位置に開口することで、幹配管５６における空気の流れの主流がより抵抗の小さい第２排気口６６へと向かい、幹配管５６に作用する圧力（静圧）が低下し、空気噴出口６７に作用する圧力（槽内の水位によって決まる）との圧力差に起因して槽内混合液が枝配管５７を通して幹配管５６の内部に逆流入する。

逆流入した槽内混合液は枝配管５７と幹配管５６の内部に付着した汚泥を洗い流して洗浄し、幹配管５６を流れる空気とともに第２給排気管５９を通って第２排気口６６から排出される。枝配管５７と幹配管５６の内部に付着した汚泥は散気時の空気によって乾燥しているが、槽内混合液が汚泥に浸潤することで汚泥の剥離が促進される。

第２給排気管５９における気液混相流の液相と気相のバランスは槽内液の流入量によって変化し、流入量が増加するのに伴って液相が抵抗として作用し、排気空気によって槽内混合液を連行することが困難となり、第２給排気管５９に滞留する槽内混合液が増加して排気が阻害される。

この槽内混合液による阻害によって幹配管５６および第２給排気管５９に脈動が生じ、空気噴出口６７から枝配管５７および幹配管５６へ流入する槽内混合液を第２給排気管５９を通して第２排気口６６から排出する洗浄状態が断続的に反復して繰り返される。

この枝配管５７への急速な槽内混合液の流入が反復的に生じることで、手動や制御機器による弁の開閉の繰り返し操作を行なうことなく、枝配管５７の内部に付着した汚泥を繰り返し洗浄し、汚泥を効果的に除去することができる。

上述した洗浄運転において、幹配管５６を流れる槽内混合液の流れ方向の最上流側に位置する枝配管５７ａより上流側の幹配管５６の内部における洗浄の効果が十分に得ることができない場合には、第１バルブ６１を閉栓するとともに第２バルブ６２を開栓し、第３バルブ６３、第４バルブ６５を閉栓する状態で散気運転を行い、洗浄運転時には、事前注水の後に、ブロア６０から第２給排気管５９を通して幹配管５６に所定圧力の空気を供給する状態で第３バルブ６３を開栓し、幹配管５６に供給する空気を第１給排気管５８を通して第１排気口６４から大気圧下に排気し、空気噴出口６７から枝配管５７および幹配管５６へ流入する槽内混合液を第１給排気管５８を通して第１排気口６４から排出する洗浄状態を脈動によって断続的に反復して繰り返させる。この操作によって、散気管５５の全体に洗浄効果が及ぶ。

このように、一定の周期毎に、例えば洗浄運転のたびに、第１バルブ６１、第２バルブ６２の開閉操作により散気管５５へ通気する管路としての第１給排気管５８と第２給排気管５９を切り換える操作、第３バルブ６３、第４バルブ６５の開閉操作により散気管５５から排気する管路としての第１給排気管５８と第２給排気管５９を切り換える操作、および第１排気口６４と第２排気口６６を切り換える操作を行うことにより、洗浄時に散気管５５の内部で槽内混合液が流れる方向および槽内混合液の流れる何れかの給排気管５８、５９が一定の周期で切り換り、脈動による洗浄効果を散気管５５および双方の給排気管５８、５９の全体に及ぼすことができる。

図２に示すように、散気管５５はループ状に形成し、中間位置に第１給排気管５８と第２給排気管５９を接続することも可能である。
また、本発明は先に図１に示す構成においても実施することができ、ブロア８の停止、ドレンバルブ１２の開栓操作によって事前注水を行う。あるいは、ブロア８の近傍に別途の配管を分岐してバルブを設け、排気口を形成することで、ブロア８を停止することなく事前注水する操作が可能となる。

本発明の実施の形態における散気装置を示す正面図である。本発明の他の実施の形態における散気管を示す斜視図である。従来の散気装置を示す正面図である。

符号の説明

５１曝気槽
５２散気装置
５３膜分離装置
５４散気ケース
５５散気管
５６幹配管
５７枝配管
５８第１給排気管
５９第２給排気管
６０ブロア
６１第１バルブ
６２第２バルブ
６３第３バルブ
６４第１排気口
６５第４バルブ
６６第２排気口
６７空気噴出口

Claims

槽内に浸漬した配管の下部に複数の空気噴出口を有し、配管の両側端のそれぞれに連通する第１給排気管および第２給排気管を有し、第１給排気管の分岐した一方が空気供給源に第１バルブを介して連通し、空気噴出口よりも上方位置で開口する第１排気口に第１給排気管の分岐した他方が第３バルブを介して連通し、第２給排気管の分岐した一方が空気供給源に第２バルブを介して連通し、空気噴出口よりも上方位置で開口する第２排気口に第２給排気管の分岐した他方が第４バルブを介して連通することを特徴とする散気装置。
槽内に浸漬した配管に空気を供給し、配管の下部に設けた複数の空気噴出口から空気を散気する散気装置において、配管の他側を開放する状態で配管の一側から供給する空気を空気噴出口から配管内に逆流入する槽内液とともに配管の他側から排出し、配管内の圧力変化に由来して生じる脈動を利用して断続的に洗浄を繰り返す洗浄状態と、配管の一側を開放する状態で配管の他側から供給する空気を空気噴出口から配管内に逆流入する槽内液とともに配管の一側から排出し、配管内の圧力変化に由来して生じる脈動を利用して断続的に洗浄を繰り返す洗浄状態とを切り換えて行なうことを特徴とする散気装置の洗浄方法。