JP4428650B2 - 散気用弾性多孔体及び散気装置 - Google Patents

Description

本発明は、下水処理を中心とした有機性排水処理システムに使用するエアレーションタンクに設置する散気装置用弾性多孔体、特に散気板型メンブレンディフューザー、及びそれを利用した散気装置に関する。

現在、多くの下水処理場の、エアレーションタンク中に設置される散気装置には、散気板が設置されている。

従来は、磁器製の散気板が使用されていたが、その後軽くて作業性がよく、気泡の大きさを容易に変えられ、製造が容易で価格の安いプラスチックの散気板も作られるようになった。これらは、磁器製の散気板とのリプレースを考慮して、磁器製の散気板と同一寸法のものが使用されており、プラスチック散気板は、磁器製散気板用の散気板ホルダーをそのまま用いて容易に交換できる。

更に、この高分子多孔体で出来た散気板や散気筒に代わって、超微細気泡型のメンブレンディフューザーが、その高性能によって使用されるようになってきた。
特開２００３−００１２９０号公報 特開２００３−０２４９７４号公報

しかしながら、これまでに提案されているメンブレンディフーザーでは、散気板ホルダーへの取り付けが容易で、かつ、散気装置内の空気室の密閉度も高い散気装置を得ることは出来なかった。

本発明は、上記課題を解決できる、散気板ホルダーへの取り付けが容易で、散気装置内の空気室の機密性の高い、弾性多孔体（散気板）及び散気装置を提供するものである。

請求項１の発明は、上部平面部、上部平面部端部に設けられた壁部、及び壁部下端部に設けられた下部平面部からなり、下部平面部にパッキンが一体に形成された、パッキン一体型の散気用弾性多孔体であり、請求項２の発明は、前記下部平面部が、上部平面部の垂直方向下方に設けられている散気用弾性多孔体である。また、下部平面部には、突起部が一体に形成されていてもよい。これらの突起部は、下部平面部の一面の全周にわたって設けられていることが好ましいが、場合によっては一部のみでもよい。

本発明の弾性多孔体は、上部平面部、壁部、下部平面部からなるものであり、弾性を有する材料を成型して得られるものである。その形状は制限されないが、既設の散気板ホルダーをそのまま利用する場合を考慮して、上部平面部を上から見た時の形が正方形や長方形であり、全体の形状が立方体あるいは直方体であることが好ましい。

上部平面部は、弾性多孔体の上面を形成する。壁部は上部平面部の端部、つまり上部平面部の全周縁において、上部平面部につながって縦方向の壁部を形成する。下部平面部は、壁部の下端部の全長において、壁部につながって弾性多孔体の下面を形成する。これら上部平面部、壁部、下部平面部は、それぞれ別の工程で成型した後一体化してもよいし、あるいは、弾性多孔体全体を１つの工程で成型してもよい。上部平面部と壁部、及び壁部と下部平面部の間の角度が、９０度でかつ、上部平面部と下部平面部が平行であり、弾性多孔体の形状が直方体となることが好ましい。

また下部平面部は、上部平面部の垂直方向下方にあることが好ましい。垂直方向下方にあるとは、弾性多孔体を上から見た時、下部平面部の一部または全部が、上部平面部と重なる状態を言う。

更に下部平面部には、パッキンが一体に形成されている。このパッキンは、弾性多孔体が散気板ホルダーに取り付けられた時、ホルダーと弾性多孔体の間から空気が漏れるのを防ぐためのものであり、従来の散気装置においては別部品として用いられていたものを、本発明では、弾性多孔体と一体化したものである。パッキンは、下部平面部が散気板ホルダーと接する面、通常は、下部平面部の下面に設けられる。また、このパッキンは、弾性多孔体を散気板ホルダーに取り付ける際の、位置決めの機能も有する。このパッキンを用いず、弾性多孔体を散気板ホルダーに、接着剤などで固定することも可能である。

本発明の弾性多孔体は、弾性を有する材料を所望の形状に成型して得られるものであり、多孔体の材質は、例えば、エチレンプロピレンゴム（EPDM）、シリコンゴム、バイトン（登録商標）、ポリウレタン、クロロプレンゴム、二トリルゴムなどのゴムから選ぶことができる。これらの中でも、特にエチレンプロピレンゴムが、膜強度が強く、耐熱性、耐水性に優れているため、好ましい。

請求項５の発明は、上部平面部が、厚さが０．１〜３．０ｍｍであり、１平方メートルあたり１万個〜１００万個の微細な通気孔を有する、上記のパッキン一体型の散気用弾性多孔体である。これらの連通孔は、上部平面部を貫通している微細な通気孔であり、散気される微細な気泡を放出する為の孔である。上部平面部の厚みは、０．１〜３．０mmであることが好ましく、より好ましくは、０．４〜２．０ｍｍである。この範囲より薄いと膜強度が保たれないため好ましくなく、またこの範囲より厚いと、通気時の圧力損失が大きくなる為好ましくない。連通孔の数は、１平方メートルあたり１万個〜１００万個であり、より好ましくは、１０万〜１００万個である。この範囲より多いと膜の強度が落ちる可能性があり、また、発泡した泡同士がぶつかり合い、大きくなるため、好ましくなく、またこの範囲より少ないと、泡の数が、少なくなり、本来の目的を達しない為、好ましくない。

請求項６の発明は、上記の散気用弾性多孔体の上部平面部、壁部、及び下部平面部により形成される空間内に、弾性体を支持する支持体が配置されている、支持体付きパッキン一体型の散気用弾性多孔体である。

散気操作が行なわれていない時、つまり弾性多孔体が下方から圧縮空気で加圧されていない時は、弾性多孔体の上部平面部が充分な厚みを有していることが好ましいが、充分な厚みがない場合は、上記のように支持体を有することが、強度保持や形状保持の点から好ましい。

支持体の形状は制限されるものではないが、より効果的に支持するために、散気用弾性多孔体の上部平面部、壁部、及び下部平面部により形成される空間内に配置した時に、その空間のほぼすべてを満たす大きさ、形状のものであることが好ましい。例えば、平面部と、平面部の端部、好ましくは、全周縁において上部平面部につながる縦方向の壁部からなる箱型のもの（上から見た時の形状が、正方形または長方形）が使用される。平面部は、＋字、×字、井字形等になるように加工されていてもよい。つまり、特に弾性多孔体の上部平面部が微細な通気孔を有する場合、通気を効率的に行なうため、支持体の平面部が複数の孔を有していることが望ましい。その孔は大きい方が通気性が向上し好ましい。孔以外の部分の平面部の形状が、上記のように、＋字、×字、井字形等であるのが好ましい。

特に、従来の散気板ホルダーをそのまま使用して設置する（置き換える）場合を考えると、弾性多孔体と支持体が共に直方体であることが好ましい。

更に請求項８の発明は、下部平面部に突起部が形成され、かつ、突起部と対向する支持体の面に、前記突起部に嵌合する溝部が形成されている、上記の支持体付きパッキン一体型の散気用弾性多孔体である。突起部およびそれに勘合する溝部を形成し嵌合させることで、弾性多孔体と支持体の間の密着度を高めることができる。突起部は下部平面部の上面に、形成されることが好ましい。その場合、支持体の壁部の下面が下部平面部の上面に対向しており、下部平面部の上面に形成された突起部が支持体の壁部の下面に形成された溝部に嵌合している。これらの突起部及び溝部の断面形状は、Ｕ字状であることが好ましい。これらの突起部及び溝部は、支持体の壁部の下面に、全周にわたって設けられていることが好ましいが、場合によっては一部のみでもよい。

支持体の材質は、鋼板、ステンレス板、FRP、ABS等のエンジニアリングプラスチック、及びＰＰ、塩ビ等のプラスチックから選ばれる１つ以上であることが好ましい。

請求項１１の発明は、パッキン一体型の散気用弾性多孔体を、上方から押圧する固定部材を更に有する、上記のパッキン一体型の散気用弾性多孔体である。この固定部材は、弾性多孔体を押さえ込み、また横方向への広がりを防止するための押さえ部材で、弾性多孔体を上方から、特に弾性多孔体が直方体形状の場合は上部平面部と壁部がつながる部分を上方から押圧することが好ましい。弾性多孔体の周囲に連続、または不連続で取り付けられる。均一な押さえを得るためには、連続が望ましい。

固定部材の形状も制限されるものではないが、より効果的に支持するために水平部及び壁部からなり、水平部が、弾性多孔体の上部平面部を上から押圧し、かつ壁部が弾性多孔体の壁部を側面から押圧する形状であることが好ましい。固定部材は、平面部と、平面部の端部、好ましくは、全周縁において上部平面部につながる縦方向の壁部からなるものが好ましい。また平面部が、中央部に孔の開いたＯ字状であり、断面が逆Ｌ字型の形状であることがより好ましい。特に弾性多孔体の上部平面部に、散気のための微細な通気孔を有する場合、その上方には固定枠がないことが好ましいからである。全体の形状が箱型のもの（上から見た時の形状が、正方形または長方形）が好ましい。

弾性多孔体の外周部を上方から押さえ込む力が、弾性多孔体と固定部材の間の接触面全体に均一にかかるように、固定部材は剛性材料からなるものが望ましい。その材質としては具体的には鋼板、ステンレス板、ポリサルホンやＦＲＰ等のエンジニアリングプラスチックから選ばれる１つ以上が挙げられる。必要に応じ、固定部材と弾性多孔体を接着剤にて固定することも可能である。

請求項１４の発明は、散気板ホルダーに、上記のパッキン一体型の散気用弾性多孔体が固定された、散気装置である。上記のパッキン一体型弾性多孔体、支持体付きパッキン一体型の弾性多孔体、固定部材を含むパッキン一体型弾性多孔体、あるいは固定部材を含む支持体付きパッキン一体型弾性多孔体を、散気板ホルダーに固定することで、散気装置となりエアレーションタンク中に設置されて使用できる。弾性多孔体を散気板ホルダーに固定するには、例えば特許文献１に開示されているような、逆Ｌ字状の取付金具（押え金具）を、上記固定部材や弾性多孔体に重ねた状態で散気板ホルダーの上に置き、散気板ホルダー及び押え金具のボルト孔を使って、取付ボルト、取り付けナットにより固定する。

散気操作においては、散気板ホルダーの下方に接続された配管から送られる加圧空気により、下方より弾性多孔体が加圧され、微細な連通孔を通る時に空気が微細な気泡となり、散気されることになる。

上記のように、上部平面部、壁部、パッキンを有する下部平面部からなる弾性多孔体を用いたので、下部水平部散気板ホルダーへの取り付けが容易で、散気装置内の空気室の機密性の高い、散気板及び散気装置が得られるようになった。

以下、本発明を図面により具体的に説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。

図１は、本発明の固定部材の一例を示す斜視図である。図２は、本発明の弾性多孔体の一例を示す、斜視図および断面図である。図３は、本発明の支持体の一例を示す、斜視図および断面図である。図４は、本発明の散気装置の一例を示す断面図である。図５は、従来の散気装置の一例を示す断面図である。

図２において、弾性多孔体２は、上部平面部２−１、壁部２−２、及び下部平面部２−５からなり、上部平面部２−１の全周縁において、壁部２−２が上部平面部２−１につながっており、下部平面部２−５は、壁部２−２の下端部の全長において、壁部２−２につながっている。上部平面部の形状は長方形であり、その厚みは２ｍｍである。上部平面部２−１には、微細な連通孔２−６が渦巻状に１６,０００個形成されている。この時、上部平面部２−１の面積は０．０９平方メートルなので、１平方メートル当たりの個数は、１８万個となる。

また、下部平面部２−５の上面には断面Ｕ字状の突起部２−３が下部平面部２−５の全長に渡り、また下部平面部２−５の下面にはパッキン２−４が下部平面部２−５の全長に渡り一体に成型されている。この弾性多孔体２は、EPDMからなるものであり、圧縮成型法で成型される。

図３において、ABS樹脂からなる支持体３は、平面部３−１と壁部３−２からなり、平面部３−１の全周縁において、壁部３−２が平面部３−１につながっている。平面部３−１の形状は長方形であり、また４つの三角形状の孔を有しているので、孔以外の部分の平面部３−１の形状は、X字状となっている。壁部３−２の下面には、その全長に渡り、断面Ｕ字状の溝部３−３が形成されている。またこの支持体の大きさ、形状は、図２に示した弾性多孔体の内部空間（上部平面部２−１、壁部２−２、及び下部平面部２−５により形成される空間）と同じ大きさであり、支持体３を上記空間に嵌め込んだ時、平面部３−１の上面が上部平面部２−１の下面に、壁部３−２の外面が壁部２−２の内面に、また、壁部３−２の下面が下部平面部２−５の上面に接する。更に突起部２−３は溝部３−３に嵌合して、弾性多孔体２と支持体３が密着して一体化される。

図１において、固定部材１は、平面部１−１と壁部１−２からなり、平面部１−１の全周縁において、壁部１−２が平面部１−１につながっている。平面部１−１の形状は長方形であり、また、中央に長方形状の大きな孔を有しているので平面部の形状はＯ字状であり、その断面形状は逆Ｌ字状である。またこの支持体の材質は、ステンレススチールである。この固定部材１の内部空間の大きさ、形状は、弾性多孔体２の大きさ、形状と同じなので、この固定部材１を、弾性多孔体２の上に被せた時、上部水平部２−１の上面が平面部１−１の下面に、壁部２−２の外面が壁部１−２の内面に接するので、固定部材１と弾性多孔体２は密着する。

図４は、上記本発明の弾性多孔体２、支持体３および固定部材１を、散気板ホルダー４−１上に設置し、散気装置とした状態を示すものである。上記のように一体的に密着された、弾性多孔体２、支持体３及び固定部材１は、散気板ホルダー４−１に置かれ、更に、逆Ｌ字状押え金具４−２（材質はステンレススチール）が、固定部材１の全周に渡り配置される。散気板ホルダー４−１及び逆Ｌ字状押え金具４−２に設けられているボルト孔に、取付ボルト４−３および取り付けナット４−４を取り付けることで、弾性多孔体２、支持体３、固定部材１が、散気板ホルダー４−１に固定される（特許文献１参照）。この時、パッキン２−４が下部平面部２−５の下面と、散気板ホルダー４−１の上面との間にあり、かつ、パッキンは弾性多孔体２に予め一体に形成されているので、図５におけるように、散気板５−６とは別部材としてパッキン５−５を用いる場合に比べて、散気装置内の空気室の機密性の高い、散気板及び散気装置となる。

本発明の固定部材の一例を示す斜視図である。 本発明の弾性多孔体の一例を示す、斜視図および断面図である。 本発明の支持体の一例を示す、斜視図および断面図である。 本発明の散気装置の一例を示す断面図である。 従来の散気装置の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ 固定部材
１−１ 固定部材の平面部
１−２ 固定部材の壁部
２ 弾性多孔体
２−１ 弾性多孔体の上部平面部
２−２ 弾性多孔体の壁部
２−３ 突起部
２−４ パッキン
２−５ 弾性多孔体の下部平面部
２−６ 微細な連通孔
３ 支持体
３−１ 支持体の平面部
３−２ 支持体の壁部
３−３ 溝部
４−１ 散気板ホルダー
４−２ 逆Ｌ字状押え金具
４−３ 取付ボルト
４−４ 取付ナット
５−１ 散気板ホルダー
５−２ 逆Ｌ字状押え金具
５−３ 取付ボルト
５−４ 取付ナット
５−５ パッキン
５−６ 散気板

Claims (13)

1. 上部平面部、上部平面部端部に設けられた壁部、及び壁部下端部に設けられた下部平面部からなり、下部平面部が壁部の全長において壁部につながっており、下部平面部の下面の全長に線状で全体として矩形のパッキンが一体に成型された、パッキン一体型の散気用弾性多孔体。
2. 下部平面部が、上部平面部の垂直方向下方に設けられている、請求項１記載の散気用弾性多孔体。
3. 下部平面部上面の全長に、さらに断面Ｕ字状かつ線状で全体として矩形の突起部が一体に成型されている、請求項１または２記載の散気用弾性多孔体。
4. 多孔体の材質が、エチレンプロピレンゴム（EPDM）、シリコンゴム、バイトン（登録商標）、ポリウレタン、クロロプレンゴム、二トリルゴムから選ばれる１つ以上である、請求項１から３いずれかに記載のパッキン一体型の散気用弾性多孔体。
5. 上部平面部は、厚さが０．１〜３．０mmであり、１平方メートルあたり１万個〜１００万個の微細な通気孔を有する、請求項１〜４いずれかに記載のパッキン一体型の散気用弾性多孔体。
6. 請求項１、２、４、５いずれかに記載の散気用弾性多孔体の上部平面部、壁部、及び下部平面部により形成される空間内に、散気用弾性多孔体を支持する支持体が配置されている、支持体付きパッキン一体型の散気用弾性多孔体。
7. 弾性多孔体、及び支持体が直方体状である、請求項６記載の支持体付きパッキン一体型の散気用弾性多孔体。
8. 請求項３に記載の散気用弾性多孔体の上部平面部、壁部、及び下部平面部により形成される空間内に、散気用弾性多孔体を支持する支持体が配置されている、支持体付きパッキン一体型の散気用弾性多孔体であって、
   更に、突起部と対向する支持体の面に、前記突起部に嵌合する溝部が形成されている、支持体付きパッキン一体型の散気用弾性多孔体。
9. 突起部及び溝部の形状がＵ字状である、請求項８に記載の支持体付きパッキン一体型の散気用弾性多孔体。
10. 支持体の材質が、鋼板、ステンレス板、FRP、エンジニアリングプラスチック、プラスチックから選ばれる１つ以上である、請求項６〜９いずれかに記載の、支持体付きパッキン一体型の散気用弾性多孔体。
11. 支持体付きパッキン一体型の散気用弾性多孔体を上方から押圧する固定部材を更に有する、請求項６〜１０いずれかに記載の散気用弾性多孔体が、散気板ホルダーに固定された、散気装置。
12. 固定部材が、逆Ｌ字型断面を有し、パッキン一体型の散気用弾性多孔体の周囲に連続、または不連続で取り付けられている、請求項１１記載の散気装置。
13. 固定部材の材質が、鋼板、ステンレス板、ポリサルホン、エンジニアリングプラスチックから選ばれる１つ以上である、請求項１１または１２記載の散気装置。
    

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