JP4489638B2 - Air diffuser - Google Patents
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Description
本発明は、下水や産業排水等の有機性排水を活性汚泥処理する際に、曝気槽内に酸素を供給するための散気装置に係る。 The present invention relates to an air diffuser for supplying oxygen into an aeration tank when an organic sludge such as sewage or industrial wastewater is treated with activated sludge.
下水や産業排水等の有機性排水を活性汚泥処理する際、曝気槽内に酸素を供給するために散気装置が使用される。散気装置では、セラミックやプラスチックの微粒子を高温で板状または円筒状に焼結した多孔質体が広く使用されている。 When an organic sludge such as sewage or industrial wastewater is treated with activated sludge, an air diffuser is used to supply oxygen into the aeration tank. In a diffuser, a porous body in which ceramic or plastic fine particles are sintered at a high temperature into a plate shape or a cylindrical shape is widely used.
散気装置では、曝気ブロワの動力を低減することが重要な課題となる。特に、圧力損失をあまり増大させない条件下のもと、発生気泡をより小さくすることで気液の接触面積を増大させ、酸素溶解効率を向上させることが要求される。そのためには、散気面の開口をより小さくする必要性がある。 In the air diffuser, reducing the power of the aeration blower is an important issue. In particular, it is required to improve the oxygen dissolution efficiency by increasing the contact area of gas and liquid by reducing the generated bubbles under conditions that do not increase pressure loss so much. For this purpose, it is necessary to make the opening of the diffuser surface smaller.
セラミックやプラスチックの微粒子の多孔質焼結体において、散気面の開口を小さくするためには、より小さい粒径を使用して焼結を行うことになる。しかし、その場合には、焼結体の気孔径も小さくなるので、曝気空気中のダストや曝気停止時に逆流する有機性汚泥によって気孔が閉塞され、圧力損失が増大する。従って、気孔径を小さくすることには限界がある。 In a porous sintered body of ceramic or plastic fine particles, in order to reduce the opening of the diffuser surface, sintering is performed using a smaller particle diameter. However, in that case, since the pore diameter of the sintered body is also reduced, the pores are blocked by dust in the aerated air or organic sludge that flows backward when aeration is stopped, and pressure loss increases. Therefore, there is a limit to reducing the pore diameter.
また、セラミック焼結体は、曲げ強度が小さいので、外力や空気圧力によって割れないようにするためには、その厚さを10〜40mm程度とする必要がある。セラミック焼結体の中で、ダストや汚泥が気孔に蓄積されるのに伴い、閉塞が進行し、圧力損失が次第に増大する。ここで、ブロワの吐出圧力に上限があるので、圧力損失を下げるためには散気エレメントを適宜洗浄しなければならない。しかし、重量が大であるので、吊り上げが困難であり、曝気槽を空にしなければメインテナンスができない。更に、セラミック焼結体は割れ易いので、1枚当たりの散気面積を小さくせざるを得ず、そのために設置枚数が多くなり、コストを押し上げる。 In addition, since the ceramic sintered body has a low bending strength, the thickness needs to be about 10 to 40 mm in order to prevent cracking due to external force or air pressure. As dust and sludge accumulate in the pores in the ceramic sintered body, the clogging proceeds and the pressure loss gradually increases. Here, since there is an upper limit to the discharge pressure of the blower, in order to reduce the pressure loss, the diffuser element must be washed appropriately. However, since it is heavy, it is difficult to lift it, and maintenance cannot be performed unless the aeration tank is emptied. Furthermore, since the ceramic sintered body is easily cracked, the diffusion area per sheet must be reduced, which increases the number of installations and increases the cost.
なお、曝気停止の際に有機性排水が逆流して散気エレメントを閉塞させる問題は致命的であり、一般的には、常時連続曝気をせざるを得ない。従って、セラミック焼結体を使用した散気装置には運転管理上の問題もあった。 In addition, the problem that the organic waste water flows backward when the aeration is stopped to block the diffuser element is fatal. In general, continuous aeration has to be performed. Therefore, the diffuser using the ceramic sintered body also has a problem in operation management.
近年、上記問題の解決を図るべく、ゴム製のメンブレンを用いた散気装置が開発され、実用化されている。これは、ゴムの薄膜にスリットを切り込んだものを使用する装置で、曝気時にはゴムが膨らむことによりスリットが開いて気泡を発生させ、曝気停止時にはスリットが閉じて汚水の逆流を防止するものである。このように、ゴム製のメンブレンを用いることによって、散気エレメントが閉塞する問題が解決される。なお、ゴムの材質としては、EMDMゴムを使用したものと、更に強度のあるウレタンゴムを使用したものがある。 In recent years, in order to solve the above problems, an air diffuser using a rubber membrane has been developed and put into practical use. This is a device that uses a rubber thin film with slits. When aeration occurs, the rubber expands to open the slits and generate bubbles, and when aeration stops, the slits close to prevent backflow of sewage. . In this way, the problem that the diffuser element is blocked is solved by using the rubber membrane. In addition, as a material of rubber, there are those using EMDM rubber and those using stronger urethane rubber.
ただし、ゴム製のメンブレンの場合には、長期間の使用によってゴムの収縮性が低下する。その場合、スリットの開閉機能が不十分になって、曝気停止時にもスリットが半開きき状態となるので、その開口にダストや汚泥が付着して圧力損失を増大させることがある。一方、ゴムが経年変化で劣化することによりスリットに亀裂が進行すると、発生する気泡が大きくなり、酸素溶解効率が下がる。従って、5年毎程度にゴムの薄膜の交換をする必要がある。 However, in the case of a rubber membrane, the shrinkage of the rubber is lowered by long-term use. In that case, the slit opening / closing function becomes insufficient, and the slit is in a half-open state even when aeration is stopped, so dust and sludge may adhere to the opening and increase pressure loss. On the other hand, when the crack progresses in the slit due to the deterioration of the rubber due to aging, the generated bubbles become large and the oxygen dissolution efficiency decreases. Therefore, it is necessary to replace the rubber thin film every five years.
なお、気泡径を小さくするためにスリットを小さくすると、スリットを開口するための空気の供給圧力を大きくせざるを得ず、酸素溶解効率が向上して供給空気量が減少しても供給圧力が高くなるので曝気動力は相殺される。 If the slit is made small in order to reduce the bubble diameter, the air supply pressure for opening the slit must be increased, and even if the oxygen dissolution efficiency is improved and the supply air amount is reduced, the supply pressure is reduced. Since it becomes higher, the aeration power is offset.
特開2001−334288号公報には、濾布を使用した散気装置が開示されている。同公報において、上記のようなゴム製のメンブレンは高価で長期間の使用で劣化が起きやすいとされており、その代わりに、脱水機などで用いられている比較的安価で強度が強い濾布を使用することが提案されている。濾布は、長期間使用しても破断や閉塞の問題が少なく、散気装置の運転コストを下げることができる。 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-334288 discloses an air diffuser using a filter cloth. According to the publication, the rubber membrane as described above is expensive and easily deteriorates after long-term use. Instead, it is a relatively inexpensive and strong filter cloth used in a dehydrator. It has been proposed to use Even if the filter cloth is used for a long time, there are few problems of breakage and blockage, and the operating cost of the air diffuser can be reduced.
しかしながら、濾布を使用する場合には、小さい気泡を発生させるための構造の開発、汚水の逆流防止対策、及び曝気時の圧力による濾布繊維の伸張に伴う劣化防止対策などについて、解決すべき課題が多く残されている。
本発明は、以上のような従来の散気装置の問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、酸素溶解効率を確保すべく、散気エレメントの圧力損失をあまり増大させることなく微細な気泡をさせることが可能で、且つ、散気エレメントの閉塞の主原因である曝気停止中の汚水の逆流を防止することが可能な散気装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the conventional air diffuser as described above, and an object of the present invention is to increase the pressure loss of the air diffuser element so as to ensure the oxygen dissolution efficiency. It is an object of the present invention to provide an air diffuser capable of causing fine bubbles and preventing backflow of sewage during aeration stop, which is the main cause of blockage of the air diffuser element.
本発明の散気装置は、
散気面に、繊維を平織、綾織、斜文織またはシュス織りにて織ったメッシュクロスを使用した散気装置であって、
前記メッシュクロスは、線径が10〜100μmのポリアリレート製のモノフィラメントの糸を用いて、100〜1000メッシュ(インチ間の糸の本数)で織り上げ、開口の寸法を5〜200μmとしたクロスにより構成されることを特徴とする。
The air diffuser of the present invention comprises:
A diffuser using a mesh cloth in which fibers are woven in plain weave, twill weave, oblique weave, or sousse weave,
The mesh cloth is composed of a monofilament yarn made of polyarylate having a wire diameter of 10 to 100 μm, woven with a mesh of 100 to 1000 mesh (number of yarns between inches), and an opening size of 5 to 200 μm. It is characterized by being.
本発明の散気装置によれば、散気面に、上記のような条件で製造されたメッシュクロスを使用することにより、径が1mm程度の気泡を発生させることができる。これによって、酸素溶解効率を向上させることができる。更に、曝気停止時には、メッシュの間に形成された水膜の表面張力によって、汚水の逆流を防止することができる。 According to the air diffuser of the present invention, air bubbles having a diameter of about 1 mm can be generated by using a mesh cloth manufactured under the above conditions on the air diffuser surface. Thereby, oxygen dissolution efficiency can be improved. Furthermore, when aeration is stopped, the backflow of sewage can be prevented by the surface tension of the water film formed between the meshes.
好ましくは、前記メッシュクロスは、背面側に配置された第一層と、その上に積層された第二層とを備え、
第一層は、線径が10〜100μmの糸を用いて、100〜1000メッシュで織り上げ、開口の寸法を5〜200μmとしたクロスにより構成され、
第二層は、第一層の繊維と単位断面積あたりの強度が同等の繊維からなり線径が30〜200μmの糸を用いて、10〜200メッシュで織り上げ、開口寸法を50〜800μmとしたクロスにより構成される。
Preferably, the mesh cloth includes a first layer disposed on the back side, and a second layer laminated thereon,
The first layer is composed of a cloth having a wire diameter of 10 to 100 μm, woven with 100 to 1000 mesh, and having an opening size of 5 to 200 μm,
The second layer is made of fibers having the same strength per unit cross-sectional area as the fibers of the first layer, and is woven with 10 to 200 mesh using a thread having a wire diameter of 30 to 200 μm, and the opening size is set to 50 to 800 μm. Consists of crosses.
ここで、第一層は、目の細かい気泡発生用兼逆流防止用のメッシュクロスである。この第一層は比較的細い糸で織られているので、破損し易く、また、互いに隣接する開口の間の距離が小さく、気泡が重合して大きな気泡となり易い。従って、第一層の上を、単位断面積あたりの強度が同等の糸で織られ、且つ比較的開口寸法の大きな第二層で覆うことによって、気泡のサイズ及び発生密度を維持したまま、その伸張を防止することができる。また、このような第二層は、気泡の重合を防止する役割も果たす。 Here, the first layer is a mesh cloth for generating fine bubbles and preventing backflow. Since this first layer is woven with a relatively thin thread, it is easy to break, and the distance between adjacent openings is small, and bubbles tend to be polymerized into large bubbles. Therefore, by covering the first layer with a second layer woven with a thread having the same strength per unit cross-sectional area and having a relatively large opening size, the bubble size and density are maintained while maintaining the size. Stretching can be prevented. Such a second layer also serves to prevent bubble polymerization.
その場合、好ましくは、前記第一層と前記第二層を圧着により一体化する。 In that case, preferably, the first layer and the second layer are integrated by pressure bonding.
好ましくは、前記メッシュクロスを0.1N/cm以上の張力を与えてフレームに取り付ける。このように、前記メッシュクロスを曝気時の圧力よりはるかに大きい引張りをかけた状態でフレームに取り付けることによって、曝気中でのメッシュクロスの伸長を抑えることができる。これによって、曝気の有無に関わらず繊維の内力がほぼ一定に保たれ、繰り返し応力による劣化が防止される。
なお、張力の上限値は、30N/cm程度である。
Preferably, the mesh cloth is attached to the frame with a tension of 0.1 N / cm or more. In this way, by attaching the mesh cloth to the frame in a state where a tension much larger than the pressure at the time of aeration is applied, elongation of the mesh cloth during aeration can be suppressed. Thereby, the internal force of the fiber is kept almost constant regardless of the presence or absence of aeration, and deterioration due to repeated stress is prevented.
The upper limit of the tension is about 30 N / cm.
好ましくは、前記フレームに取り付けられたメッシュクロスを箱状のホルダーの上面に配置する。 Preferably, the mesh cloth attached to the frame is disposed on the upper surface of the box-shaped holder.
好ましくは、前記ホルダーの内部または前記ホルダーへの空気供給管の接合部に、ダスト捕捉粒径が1〜300μmのフィルタを挿入する。このように、フィルタを挿入することにより、供給空気中のダストを捕捉してメッシュクロスの目詰まりを防止し、長期間の連続使用を確保することができる。 Preferably, a filter having a dust trapping particle size of 1 to 300 μm is inserted in the holder or in a joint portion of the air supply pipe to the holder. Thus, by inserting the filter, dust in the supply air can be captured to prevent clogging of the mesh cloth, and continuous use for a long time can be ensured.
本発明の散気装置によれば、径が1mm程度の気泡を発生させることによって、酸素溶解効率を向上させるとともに曝気に要する動力を低減させることができる。更に、曝気停止時には、メッシュの間に形成された水膜の表面張力によって、汚水の逆流を防止することができる。 According to the aeration apparatus of the present invention, by generating bubbles having a diameter of about 1 mm, it is possible to improve the oxygen dissolution efficiency and reduce the power required for aeration. Furthermore, when aeration is stopped, the backflow of sewage can be prevented by the surface tension of the water film formed between the meshes.
本発明は、発生気泡を小さくすることで酸素溶解効率を大きくすること、散気エレメントの圧力損失を増大させないこと、汚水の逆流を防止し間欠曝気を可能とすることを目指してなされたものである。このような状態を実現するため、本発明の散気装置では、散気面に線径が10〜100μmの繊維を平織りまたは綾織りにて100〜1000メッシュ(インチ間の糸の本数)にて織ったメッシュクロスが使用される。このメッシュクロスは、5〜200μmの微細な開口を有するものとなる。繊維は、モノフィラメント(単繊維)でもマルチフィラメント(複数繊維)でもよいが、強度が高くメッシュ数の大きい小さな開口を製織により実現することできる繊維として、例えば、ポリアリレート製のモノフィラメントがある。 The present invention has been made with the aim of increasing the oxygen dissolution efficiency by reducing the generated bubbles, not increasing the pressure loss of the diffuser element, preventing the backflow of sewage and enabling intermittent aeration. is there. In order to realize such a state, in the air diffusing device of the present invention, fibers having a wire diameter of 10 to 100 μm are formed on the air diffusing surface in a plain weave or twill weave with 100 to 1000 mesh (number of yarns between inches). Woven mesh cloth is used. This mesh cloth has a fine opening of 5 to 200 μm. The fibers may be monofilaments (single fibers) or multifilaments (multiple fibers). As fibers capable of realizing small openings with high strength and a large number of meshes by weaving, for example, polyarylate monofilaments are available.
小さい気泡を発生させるために最適なものは400メッシュで、その場合、製織可能な線径は30μm程度であり、開口は30μm程度となる。このようなメッシュクロスは、開口が小さいため、表面張力により汚水が逆流しないので、曝気停止時の逆流防止機能を備えている。これより大きいメッシュとすると、圧力損失が大きくなり、ブロワの動力が増えるので総合的な動力効率が下がるため得策ではない。 The most suitable for generating small bubbles is 400 mesh, in which case the wire diameter that can be woven is about 30 μm and the opening is about 30 μm. Since such mesh cloth has a small opening, sewage does not flow backward due to surface tension, and thus has a backflow prevention function when aeration is stopped. If the mesh is larger than this, the pressure loss increases and the power of the blower increases, so the overall power efficiency decreases, which is not a good idea.
但し、このようなメッシュクロスを単独で散気エレメントに用いると、曝気空気の圧力が高い場合には、図1(a)(b)に示すように、メッシュクロス1の繊維が伸張する。そのため、連続的な発泡ではなく脈動状態で気泡の発生が間欠的になることがある。また、細い繊維を用いているので,互いに隣接する開口の間の距離が小さく、使用される条件によれば、図2に示すように、発生した気泡2が重合して大きな気泡が発生することがある。
However, when such a mesh cloth is used alone for the diffuser element, when the pressure of the aerated air is high, the fibers of the
そこで、上記のような散気用(気泡発生と汚水逆流防止機能を兼ねる)のメッシュクロス11(第一層)の伸張防止と気泡の重合防止のために、その上に、図3に示すように、同等の強度がある繊維を使用してメッシュを粗くしたメッシュクロス(第二層)を重ねて、二層またはそれ以上の複層構造とする。この上層のメッシュクロス12は、線径が30〜200μmものを10〜200メッシュにて織ったもので、その場合、開口は50〜800μmとなる。繊維の材質として、例えば、高強度で低伸度であるポリアリレートのモノフィラメントがある。
Therefore, in order to prevent expansion of the mesh cloth 11 (first layer) for air diffusion (which also functions to generate bubbles and prevent sewage backflow) and to prevent polymerization of bubbles, as shown in FIG. Further, a mesh cloth (second layer) having a coarse mesh using fibers having equivalent strength is overlapped to form a multilayer structure of two layers or more. The
また、圧着により一体化した複層構造のメッシュクロスは、厚さが1,000μm以下と薄いため、メッシュクロスの開口にダストや汚泥が蓄積されにくい。仮に、曝気停止時に汚泥3やダストがメッシュクロス11の開口を塞いでも、曝気を開始すれば、図4(a)(b)に示すように、曝気の空気によって容易にフラッシングされる。従って、汚泥の閉塞による圧力損失の増大がない。
In addition, since the mesh cloth having a multilayer structure integrated by pressure bonding is as thin as 1,000 μm or less, dust and sludge are not easily accumulated in the opening of the mesh cloth. Even if the
図5に、メッシュクロス11、12をフレーム13に取り付けることによって構成される散気エレメント14の例を示す。この例では、二層のメッシュクロスが使用され、このメッシュクロスは、曝気の空気による圧力で繊維が伸びることがないように、引張りを掛けた状態でフレームに取り付けられる。このように、予め引張りを与えておくことによって、曝気時の繊維の伸張が抑えられ、伸縮の繰り返しに伴う繊維の劣化が防止される。
FIG. 5 shows an example of the
また、必要に応じて、供給空気中に含まれるダストによるメッシュクロスの開口の閉塞を防止するため、図6に示すように、散気エレメントのメッシュクロスの上流側に、ダスト捕捉用のフィルタ15を設置することもできる。
Further, if necessary, in order to prevent the mesh cloth opening from being blocked by dust contained in the supply air, as shown in FIG. 6, a
図7(a)に示すように、フィルタがない状態では、空気中のダストがメッシュクロスの下層11に付着して、閉塞を起こすことがある。図7(b)に示すように、フィルタ15を設置することにより、空気中のダスト5がフィルタ15に捕捉され、メッシュクロスの閉塞を防ぎ、圧損の増大を防止することができる。なお、好ましくは、フィルタ15には、空隙率の大きい不織布など使用し、ダストの捕集粒径を1〜300μm程度とする。
As shown in FIG. 7A, in the state where there is no filter, dust in the air may adhere to the
フィルタ15は、メインテナンス時に交換すれば良く、セラミック製の散気エレメントの場合に問題となる薬品洗浄等が不要であり、管理が比較的容易である。
The
図8に、フィルタの配置の他の例を示す。この例では、散気エレメント14(メッシュクロス11、12をフレーム13に取り付けたもの)が箱状のホルダー16の上面に取り付けられる。ホルダー16の端部近傍には供給空気管17が接続される。ダスト捕捉用のフィルタ18は、供給空気管17とホルダー16の接続部に設けられたポケットの中に収納される。
FIG. 8 shows another example of the filter arrangement. In this example, the air diffusion element 14 (
表1に、本発明に基づく二層タイプのメッシュクロスを用いた散気装置について、その酸素溶解効率及び圧力損失を測定した結果を示す。なお、この表には、比較のため、従来の焼結体を用いた散気装置についての試験結果も併せて示してある。
表2に、本発明に基づく二層タイプのメッシュクロスを用いた散気装置を、実際に下水処理場で使用して、通気抵抗の増加の程度を観察した結果を示す。なお、この表には、比較のため、従来の焼結体を用いた散気装置についての試験結果も併せて示してある。
表1から分かるように、本発明に基づく散気装置の酸素溶解効率は、従来の散気装置と比べて、約1.3倍高くなる。また、初期の圧損は、4.50MPaと、従来の装置より若干高いが、長期間の使用に伴う圧損の加率は従来の装置と比べて非常に小さい。従って、現場で使用する場合の平均的な圧損に関しては、従来の装置と比べて遜色無いと言える。 As can be seen from Table 1, the oxygen dissolution efficiency of the air diffuser according to the present invention is about 1.3 times higher than that of the conventional air diffuser. Further, the initial pressure loss is 4.50 MPa, which is slightly higher than that of the conventional device, but the addition rate of the pressure loss due to long-term use is very small as compared with the conventional device. Therefore, it can be said that the average pressure loss when used in the field is comparable to the conventional apparatus.
1・・・メッシュクロス、
2・・・気泡、
3・・・汚泥、
5・・・ダスト、
11・・・メッシュクロス(第一層)、
12・・・メッシュクロス(第二層)、
13・・・フレーム、
14・・・散気エレメント、
15・・・フィルタ、
16・・・ホルダー、
17・・・供給空気配管、
18・・・フィルタ。
1 ... Mesh cloth,
2 ... Bubbles
3 ... sludge,
5 ... Dust,
11 ... Mesh cloth (first layer),
12 ... Mesh cloth (second layer),
13 ... Frame,
14 ... Aeration element,
15 ... Filter,
16 ... Holder,
17 ... Supply air piping,
18: Filter.
Claims (5)
前記メッシュクロスは、背面側に配置された第一層と、その上に積層された第二層とを備え、
第一層は、ポリアリレート製のモノフィラメントからなり線径が10〜100μmの糸を用いて、100〜1000メッシュで織り上げ、開口の寸法を5〜200μmとしたクロスにより構成され、
第二層は、ポリアリレート製のモノフィラメントからなり線径が30〜200μmの糸を用いて、10〜200メッシュで織り上げ、開口寸法を50〜800μmとしたクロスにより構成されること、
を特徴とする散気装置。 A diffuser using a mesh cloth in which fibers are woven in plain weave, twill weave, oblique weave, or sousse weave,
The mesh cloth includes a first layer disposed on the back side, and a second layer laminated thereon,
The first layer is made of a polyarylate monofilament, and is composed of a cloth having a wire diameter of 10 to 100 μm, woven with 100 to 1000 mesh, and having an opening size of 5 to 200 μm.
The second layer is made of polyarylate monofilament and is made of cloth having a wire diameter of 30 to 200 μm, woven with 10 to 200 mesh, and having an opening size of 50 to 800 μm.
A diffuser characterized by.
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