JP5562020B2 - Membrane diffuser - Google Patents

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Description

本発明は下水処理施設などの槽内に設置するメンブレン式散気装置に関し、生物処理または攪拌のために散気を行う技術に係るものである。   The present invention relates to a membrane-type air diffuser installed in a tank such as a sewage treatment facility, and relates to a technique for performing air diffusion for biological treatment or stirring.

従来、この種の散気装置には、例えば図9に示すものがある。これはベースプレート51の上面に散気膜52を装着し、散気膜52の膜面上の所定位置に給気口53を設けたものであり、給気口53がベースプレート51と散気膜52との間に連通している。散気膜52は合成樹脂膜または合成ゴム膜に多数のスリット54を設けたものであり、散気膜52の周囲を固定部55によってベースプレート51に固定した構造をなす。   Conventionally, there is a diffuser of this type as shown in FIG. 9, for example. In this case, a diffuser film 52 is mounted on the upper surface of the base plate 51, and an air supply port 53 is provided at a predetermined position on the film surface of the air diffuser film 52. The air supply port 53 is connected to the base plate 51 and the air diffuser film 52. It communicates with. The diffuser film 52 is a synthetic resin film or synthetic rubber film provided with a large number of slits 54, and has a structure in which the periphery of the diffuser film 52 is fixed to the base plate 51 by a fixing portion 55.

スリット54は散気膜52の長手方向Aと平行をなし所定長、例えば0.2mmを有している。散気停止時には、散気膜52が槽内の水圧を受けてベースプレート51の上面に押し付けられた状態となり、散気膜52は膨張せず、スリット54は閉じている。散気時には、圧縮空気が給気口53から供給されて、散気膜52が圧縮空気の圧力を受けて山形状に膨張し、スリット54が散気膜52の短手方向Bに開き、スリット54から気泡が噴出する。   The slit 54 is parallel to the longitudinal direction A of the diffuser membrane 52 and has a predetermined length, for example, 0.2 mm. When the diffuser is stopped, the diffuser film 52 receives the water pressure in the tank and is pressed against the upper surface of the base plate 51. The diffuser film 52 does not expand and the slit 54 is closed. At the time of air diffusion, compressed air is supplied from the air supply port 53, the air diffuser film 52 receives the pressure of the compressed air and expands in a mountain shape, and the slit 54 opens in the short direction B of the air diffuser film 52. Bubbles erupt from 54.

散気装置の他の例としては、図10から図11に示すものがある。これは、散気管61の外周面に合成樹脂膜または合成ゴム膜からなる散気膜62を配置し、散気膜62に多数のスリット63を設けたものである。スリット63は散気管61の軸心方向である長手方向と平行をなし、所定長を有している。散気時には、スリット63が管周方向である短手方向に広がって気泡を噴出する。   Other examples of the diffuser include those shown in FIGS. 10 to 11. In this case, a diffuser film 62 made of a synthetic resin film or a synthetic rubber film is disposed on the outer peripheral surface of the diffuser pipe 61, and a number of slits 63 are provided in the diffuser film 62. The slit 63 is parallel to the longitudinal direction, which is the axial direction of the diffuser tube 61, and has a predetermined length. At the time of air diffusion, the slit 63 spreads in the short direction which is the pipe circumferential direction, and bubbles are ejected.

先行技術文献としては特許文献1がある。   There exists patent document 1 as a prior art document.

特開2007−777JP2007-777

ところで、上記した構成において、例えば気泡径0.5mmから1.0mmの微細気泡を発生させるためには、スリット長を例えば0.2mm程度に短く形成する必要がある。 しかしながら、スリット長を短くすると気泡を発生させる際の圧力損失が大きくなって送気エネルギーのロスが大きくなる。逆に、スリット長を長く設定すると、圧力損失を抑制できるが、気泡径が大きくなり、酸素移動効率が低下するという二律背反の課題があった。   By the way, in the above configuration, in order to generate fine bubbles with a bubble diameter of 0.5 mm to 1.0 mm, for example, it is necessary to form the slit length as short as about 0.2 mm, for example. However, if the slit length is shortened, the pressure loss at the time of generating bubbles increases and the loss of the air supply energy increases. Conversely, when the slit length is set long, the pressure loss can be suppressed, but there is a trade-off problem that the bubble diameter increases and the oxygen transfer efficiency decreases.

また、スリットの方向が散気膜の長手方向に沿った1方向にのみ配列されており、全てのスリットが同様に開口する構成である。しかしながら、実際にはスリット長のバラツキ等の要因が存在し、このバラツキに起因して気泡が発生し易いスリットと気泡が発生し難いスリットがあり、特に低風量時に気泡は発生が容易なスリットから多量に噴出し、発泡ムラが生じる。   Further, the slits are arranged in only one direction along the longitudinal direction of the diffuser membrane, and all the slits are similarly opened. However, there are actually factors such as variations in the slit length, and there are slits where bubbles are likely to be generated due to this variation and slits where bubbles are not likely to be generated. Large amount of jetting causes uneven foaming.

この気泡が発生し易いスリットが散気膜の一部に偏って近在すると、発生した気泡同士が結合して粗大化し易くなり、特に低風量時には気泡の粗大化によって酸素移動効率が低下する。   If the slit where bubbles are likely to be generated is biased and close to a part of the diffuser membrane, the generated bubbles are easily bonded and coarsened, and the oxygen transfer efficiency is lowered due to the coarsening of the bubbles, particularly when the air volume is low.

本発明は上記した課題を解決するものであり、圧力損失を抑制しつつ、酸素移動効率に優れた微細気泡を生成することができるメンブレン式散気装置を提供することを目的とする。   This invention solves the above-mentioned subject, and it aims at providing the membrane type diffuser which can produce | generate the fine bubble excellent in oxygen transfer efficiency, suppressing a pressure loss.

上記課題を解決するために、本発明のメンブレン式散気装置は、内側の供給気体と外側の対象液体とを隔てる散気膜を有し、散気膜にスリットからなる複数の散気孔を備え、散気膜は、所定方向から見て山形状に膨張するものであって、気体接着力係数γが0.2〜13.7mN/mとなる材質を備え、スリット長Dが0.4〜1.0mmであり、各スリットは散気膜の前記所定方向との間になす角度が0〜25°の範囲内にあり、かつ前記角度の異なる複数のスリットが所定の配列パターンで複数配列されたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the membrane-type diffuser of the present invention has a diffuser film that separates the inner supply gas and the outer target liquid, and has a plurality of diffuser holes formed of slits in the diffuser film. The diffuser film expands in a mountain shape when viewed from a predetermined direction , and includes a material having a gas adhesion coefficient γ of 0.2 to 13.7 mN / m and a slit length D of 0.4. -1.0 mm, and each slit has an angle between the predetermined direction of the diffuser membrane within a range of 0-25 °, and a plurality of slits having different angles are arranged in a predetermined arrangement pattern. It is characterized by that.

この構成において、気体接着力係数γは気泡に対する散気膜の親和性を示す値であり、気体接着力係数γが高いほどに気泡に対する散気膜の親和性が高くなり、対象液体に対して散気膜が疎水性となって気泡径が大きくなる。気体接着力係数γが低いほどに気泡に対する散気膜の親和性が低くなり、対象液体に対して散気膜が親水性となって気泡径が小さくなる。   In this configuration, the gas adhesive force coefficient γ is a value indicating the affinity of the diffuser membrane for bubbles, and the higher the gas adhesive force coefficient γ, the higher the affinity of the diffuser membrane for bubbles, The air diffuser becomes hydrophobic and the bubble diameter increases. The lower the gas adhesion coefficient γ, the lower the affinity of the diffuser film for the bubbles, and the diffuser film becomes more hydrophilic with respect to the target liquid and the bubble diameter becomes smaller.

よって、スリット長Dが0.4〜1.0mmの下でも0.5〜1.5mm径の微細気泡を生成することができ、スリット長Dが大きくなることで圧力損失を軽減することができる。   Therefore, micro bubbles having a diameter of 0.5 to 1.5 mm can be generated even when the slit length D is 0.4 to 1.0 mm, and the pressure loss can be reduced by increasing the slit length D. .

また、スリットが散気膜の長手方向との間になす角度はスリットの開き易さに関与する。スリットと散気膜の長手方向との間の角度が小さいほどに散気時にスリットが開き易くなり、スリットと散気膜の長手方向との間の角度が大きくなるほどにスリットの開きが抑制される。 The angle formed between the slit and the longitudinal direction of the diffuser membrane is related to the ease of opening the slit. The smaller the angle between the slit and the longitudinal direction of the diffuser membrane, the easier the slit opens during the diffuser, and the greater the angle between the slit and the longitudinal direction of the diffuser membrane, the more the slit opening is suppressed. .

このため、低風量時には前記角度が小さくて開き易いスリットから散気に伴う気泡が生じ、風量増加に従って前記角度が大きいスリットからも気泡が生じる。このため、低風量時には気泡が生じるスリットとスリットの間隔が大きいので、気泡が分散することで気泡結合による酸素移動効率の低下を防止でき、風量増加時も圧損の上昇を抑えることができる。   For this reason, when the air volume is low, bubbles are generated due to air diffusion from the slit having a small angle and easy to open, and bubbles are also generated from the slit having a large angle as the air volume increases. For this reason, since the space | interval of a slit which a bubble produces at the time of low air volume is large, the fall of the oxygen transfer efficiency by bubble coupling | bonding can be prevented by disperse | distributing a bubble, and the raise of a pressure loss can also be suppressed even when an air volume increases.

以上のように本発明によれば、散気膜の材質を適宜に選定して散気膜の濡れ性を調整することにより、気泡が散気膜から離脱することを促進して酸素移動効率に優れた微細気泡を生成し、かつ長いスリット長の下で圧力損失を抑制することができる。   As described above, according to the present invention, by appropriately selecting the material of the diffuser membrane and adjusting the wettability of the diffuser membrane, it is possible to promote the separation of bubbles from the diffuser membrane and to improve the oxygen transfer efficiency. Excellent fine bubbles can be generated, and pressure loss can be suppressed under a long slit length.

本発明の実施の形態におけるメンブレン式散気装置を示す斜視図The perspective view which shows the membrane type diffuser in embodiment of this invention 同実施の形態におけるメンブレン式散気装置の要部を示す断面図Sectional drawing which shows the principal part of the membrane type diffuser in the same embodiment 同実施の形態における散気孔を示す模式図Schematic diagram showing air diffusion holes in the same embodiment 本発明の実施の形態におけるスリットパターンを示す平面図The top view which shows the slit pattern in embodiment of this invention 本発明の他の実施の形態におけるスリットパターンを示す平面図The top view which shows the slit pattern in other embodiment of this invention 本発明の他の実施の形態におけるスリットパターンを示す平面図The top view which shows the slit pattern in other embodiment of this invention 本発明の他の実施の形態における接触角θと気体接着係数γの相関を示すグラフ図The graph which shows the correlation of contact angle (theta) and gas adhesion coefficient (gamma) in other embodiment of this invention 表面張力を説明する模式図Schematic diagram explaining surface tension 従来のメンブレン式散気装置を示す斜視図A perspective view showing a conventional membrane diffuser 従来の他の散気装置を示す斜視図Perspective view showing another conventional air diffuser 同散気装置の散気状態を示す斜視図The perspective view which shows the aeration state of the aeration apparatus

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から図4において、メンブレン式散気装置1は下水処理施設等の曝気槽内に設置されるものであり、プラスチックや金属等で製作された長方形状のベースプレート2と、ベースプレート2の上面に装着された長方形状(一方向に長い形状の一例)の散気膜3とを有している。散気膜3は、弾性を有しており、例えば、EPDM(エチレンプロピレンジエン)、シリコン等のゴム、或いは、ポリウレタン等の樹脂からなる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4, a membrane-type air diffuser 1 is installed in an aeration tank of a sewage treatment facility or the like, and has a rectangular base plate 2 made of plastic or metal, and an upper surface of the base plate 2. And a diffused membrane 3 having a rectangular shape (an example of a shape elongated in one direction). The air diffusing membrane 3 has elasticity, and is made of, for example, rubber such as EPDM (ethylene propylene diene), silicon, or resin such as polyurethane.

散気膜3の周囲は固定部6(例えばカシメ部材等)によってベースプレート2に固定されており、ベースプレート2と散気膜3との間には空気供給部4が形成されている。また、散気膜3の長手方向A(所定方向の一例)における一端部には、短筒状の給気口5が設けられている。給気口5は、空気供給部4に連通するとともに、空気供給源(図示省略)に接続されている。   The periphery of the diffuser membrane 3 is fixed to the base plate 2 by a fixing portion 6 (for example, a caulking member), and an air supply portion 4 is formed between the base plate 2 and the diffuser membrane 3. Further, a short cylindrical air supply port 5 is provided at one end portion in the longitudinal direction A (an example of a predetermined direction) of the diffuser membrane 3. The air supply port 5 communicates with the air supply unit 4 and is connected to an air supply source (not shown).

散気膜3は、その材質において気体接着力係数γが0.2〜13.7mN/mとなるものであり、気体接着力係数γについては後述するが、例えばゴム(EPDM)材質で、硬さ(A):50〜70、厚さ(mm):1〜3のものや、ゴム(シリコン)材質で、硬さ(A):35〜55、厚さ(mm):1〜3のものや、樹脂(ポリウレタン)材質で、硬さ(A):70〜98、厚さ(mm):0.3〜1のもの等を採用できる。尚、上記散気膜3の性状は一例であって、これらに限定されるものではなく、使用する条件に応じて、適宜変更し、最適化することができる。   The gas diffusing membrane 3 has a gas adhesive force coefficient γ of 0.2 to 13.7 mN / m in the material, and the gas adhesive force coefficient γ will be described later. For example, a rubber (EPDM) material is used as a hard material. Thickness (A): 50-70, thickness (mm): 1-3, or rubber (silicon) material, hardness (A): 35-55, thickness (mm): 1-3 Alternatively, a resin (polyurethane) material having a hardness (A) of 70 to 98 and a thickness (mm) of 0.3 to 1 can be employed. The properties of the air diffusing membrane 3 are examples, and are not limited to these, and can be appropriately changed and optimized according to the conditions to be used.

散気時、図2(b)に示すように、散気膜3に供給される空気の圧力によって散気膜3が長手方向Aから見て山形状に膨張する。尚、このとき、散気膜3の長手方向Aにおける両端はベースプレート2に固定されているため、長手方向Aから見て山形状にはならないが、散気膜3の両端を除いたほとんどの領域において散気膜3が長手方向Aから見て山形状に膨張するので、ここでは散気膜3の両端を除外して考えるものとする。   At the time of air diffusion, as shown in FIG. 2B, the air diffusion film 3 expands in a mountain shape when viewed from the longitudinal direction A by the pressure of the air supplied to the air diffusion film 3. At this time, since both ends in the longitudinal direction A of the diffuser membrane 3 are fixed to the base plate 2, the diffuser membrane 3 does not have a mountain shape when viewed from the longitudinal direction A, but most regions excluding both ends of the diffuser membrane 3. Since the diffuser membrane 3 expands in a mountain shape when viewed from the longitudinal direction A, the two ends of the diffuser membrane 3 are excluded here.

散気膜3は内側の供給気体と外側の対象液体とを隔てるものであり、散気孔をなす複数の第1〜第3(第1〜第3気孔部の一例)が形成されている。図1に示すように、第1スリット8は、長手方向Aに細長い孔(スリット)であり、上記長手方向Aに対して平行である。第2スリット9は、長手方向A(すなわち第1スリット8)に対して所定の傾斜角度αで傾斜した方向に細長い孔(スリット)である。尚、本実施の形態では、所定の傾斜角度αは13°(鋭角)に設定されている。第3スリット10は、長手方向A(すなわち第1スリット8)に対して所定の傾斜角度βで傾斜した方向に細長い孔(スリット)である。尚、本実施の形態では、所定の傾斜角度βは25°以下で25°(鋭角)に近く設定されている。   The diffuser film 3 separates the inner supply gas and the outer target liquid, and a plurality of first to third (an example of first to third pore portions) forming the diffuser holes are formed. As shown in FIG. 1, the first slit 8 is a hole (slit) elongated in the longitudinal direction A, and is parallel to the longitudinal direction A. The second slit 9 is an elongated hole (slit) in a direction inclined at a predetermined inclination angle α with respect to the longitudinal direction A (that is, the first slit 8). In the present embodiment, the predetermined inclination angle α is set to 13 ° (acute angle). The third slit 10 is an elongated hole (slit) in a direction inclined at a predetermined inclination angle β with respect to the longitudinal direction A (that is, the first slit 8). In the present embodiment, the predetermined inclination angle β is set to 25 ° or less and close to 25 ° (acute angle).

第1〜第3スリット8〜10は長手方向Aおよび短手方向Bにおいて所定の配列パターンで複数配列されている。すなわち、第1スリット8は長手方向Aにおいて所定間隔おきに複数形成され、長手方向Aにおいて隣り合う第1スリット8間に第2スリット9が位置している。さらに、第3スリット10は、長手方向Aにおいて隣り合う第1スリット8と第2スリット9との間に位置しているとともに、長手方向Aにおいて隣り合う第1スリット8間に位置しており、これにより、第1スリット8と第2スリット9とに隣り合っている。また、第2スリット9は短手方向Bにおいて隣り合う第1スリット8間にも位置している。各スリット8、9、10のスリット長Dは0.4〜1.0mmである。   A plurality of first to third slits 8 to 10 are arranged in a predetermined arrangement pattern in the longitudinal direction A and the transverse direction B. That is, a plurality of first slits 8 are formed at predetermined intervals in the longitudinal direction A, and the second slits 9 are located between the first slits 8 adjacent in the longitudinal direction A. Further, the third slit 10 is located between the first slit 8 and the second slit 9 adjacent in the longitudinal direction A, and is located between the first slits 8 adjacent in the longitudinal direction A, As a result, the first slit 8 and the second slit 9 are adjacent to each other. The second slit 9 is also located between the first slits 8 adjacent in the short direction B. The slit length D of each slit 8, 9, 10 is 0.4 to 1.0 mm.

次に、気体接着力係数γについて説明する。図3に示すように、散気膜3から離脱直前の状態において、気泡20の浮力F1は界面張力による力F2と釣り合っている。気泡の浮力F1は水の密度ρ、重力加速度g、気泡径dとするとπd/6ρgであり、界面張力による力F2は散気孔21の直径D1≒スリット長D、気体接着力係数γとするとπDγである。 Next, the gas adhesive force coefficient γ will be described. As shown in FIG. 3, the buoyancy F <b> 1 of the bubble 20 is balanced with the force F <b> 2 due to the interfacial tension in a state immediately before the separation from the diffuser membrane 3. The bubble buoyancy F1 is πd 3 / 6ρg when the water density ρ, gravitational acceleration g, and bubble diameter d, and the force F2 due to the interfacial tension is the diameter D1 of the air diffuser 21 ≈ slit length D and gas adhesion coefficient γ. πDγ.

ここで、「πD」について説明する。上述したように、散気膜3は、図2(b)に示すように、散気膜3に供給される空気の圧力によって長手方向Aから見て山形状に膨張する。この膨張に際して、散気膜3はその外周縁を拘束されることにより、長いスパンの長手方向Aでは膨張率が小さくなり、短いスパンの短手方向では膨張率が大きくなる。このため、スリット8〜10は短手方向に開口して散気孔21となり、散気孔21の開口周長はスリット長D≒直径D1として近似的に円周「πD」とみなして考えられる。   Here, “πD” will be described. As described above, the diffuser membrane 3 expands in a mountain shape when viewed from the longitudinal direction A by the pressure of the air supplied to the diffuser membrane 3 as shown in FIG. At the time of expansion, the diffuser membrane 3 is constrained on the outer peripheral edge thereof, so that the expansion rate decreases in the longitudinal direction A of the long span and increases in the short direction of the short span. For this reason, the slits 8 to 10 are opened in the short direction to form the diffuser holes 21, and the opening circumferential length of the diffuser holes 21 is considered to be approximately regarded as the circumference “πD” as slit length D≈diameter D 1.

気体接着力係数γは、散気孔21を含んで散気膜3の膜面上に発生する気泡20を散気膜3が膜面上に保持する力に係るものであり、気泡20に対する散気膜3の親和性を示す値である。すなわち、気体接着力係数γは、散気膜21と空気22との間に作用する界面張力γ、対象液体である水23と空気の間に作用する界面張力(表面張力)γ、散気膜3と対象液体の水23との間に作用する界面張力γS/Lによって定まるものである。 The gas adhesion force coefficient γ is related to the force that the diffuser film 3 holds on the film surface the bubbles 20 generated on the film surface of the diffuser film 3 including the diffuser holes 21. It is a value indicating the affinity of the membrane 3. That is, the gas adhesive force coefficient γ includes an interfacial tension γ S acting between the diffuser membrane 21 and the air 22, an interfacial tension (surface tension) γ L acting between the target liquid water 23 and the air, It is determined by the interfacial tension γ S / L acting between the gas film 3 and the target liquid water 23.

水23の界面張力(表面張力)γが水温4℃、大気圧下で一定であるとすると、気体接着力係数γは散気膜3に係る界面張力γ、界面張力γS/Lによって変化する。
気体接着力係数γの算出は、発生する気泡径dの測定により次式に基づいて行なう。
γ=(πdρg)/6πD=(dρg)/6D
この気体接着力係数γが高いほどに気泡20に対する散気膜3の親和性が高くなり、対象液体の水23に対して散気膜3が疎水性となって気泡径dが大きくなる。気体接着力係数γが低いほどに気泡20に対する散気膜3の親和性が低くなり、対象液体の水23に対して散気膜3が親水性となって気泡径dが小さくなる。
If the interfacial tension (surface tension) γ L of the water 23 is constant at a water temperature of 4 ° C. and atmospheric pressure, the gas adhesive force coefficient γ is determined by the interfacial tension γ S and the interfacial tension γ S / L related to the diffuser membrane 3. Change.
The calculation of the gas adhesion force coefficient γ is performed based on the following equation by measuring the generated bubble diameter d.
γ = (πd 3 ρg) / 6πD = (d 3 ρg) / 6D
The higher the gas adhesive force coefficient γ, the higher the affinity of the air diffusing film 3 for the bubbles 20, and the air diffusing film 3 becomes more hydrophobic with respect to the target liquid water 23 and the bubble diameter d becomes larger. The lower the gas adhesive force coefficient γ, the lower the affinity of the air diffusing membrane 3 for the bubbles 20, and the air diffusing membrane 3 becomes more hydrophilic with respect to the target liquid water 23 and the bubble diameter d becomes smaller.

例えば、スリット長D=0.4mmの場合、気泡径0.5〜1.5mmとなる気体接着力係数γは0.2〜13.7であり、スリット長D=1.0mmの場合、気泡径0.5〜1.5mmとなる気体接着力係数γは0.2〜5.5である。   For example, when the slit length D = 0.4 mm, the gas adhesive force coefficient γ with a bubble diameter of 0.5 to 1.5 mm is 0.2 to 13.7, and when the slit length D = 1.0 mm, the bubbles The gas adhesive force coefficient γ having a diameter of 0.5 to 1.5 mm is 0.2 to 5.5.

気体接着力係数γが上述の範囲より大きくてスリット長が長い場合には気泡が大きくなり、スリット長が0.4以下だと圧力損失が大きくなる。
上述した事象は以下のように定義することも可能である。図8に示すように、一般的に物体100の表面に滴下した液体101は表面張力で丸くなり、以下の式が成り立つ。すなわち、物体100と空気102との間に作用する界面張力γ、液体101と空気の間に作用する界面張力(表面張力)γ、物体100と液体101との間に作用する界面張力γS/L、γとγS/Lとのなす角度θの間にはγ=γ・cosθ+γS/Lの式が成り立つ。ここでγは液滴の接線であり、角度θは接触角である。
When the gas adhesive force coefficient γ is larger than the above range and the slit length is long, the bubbles become large, and when the slit length is 0.4 or less, the pressure loss becomes large.
The above events can also be defined as follows. As shown in FIG. 8, the liquid 101 dropped on the surface of the object 100 is generally rounded by the surface tension, and the following equation is established. That is, the interfacial tension γ S acting between the object 100 and the air 102, the interfacial tension (surface tension) γ L acting between the liquid 101 and the air, and the interfacial tension γ acting between the object 100 and the liquid 101. S / L, gamma between the angle θ between the L and gamma S / L holds true expression of γ S = γ L · cosθ + γ S / L. Here, γ L is the tangent of the droplet, and the angle θ is the contact angle.

この接触角θは気泡に対する散気膜の親和性を示す値であり、接触角θが大きいほどに気泡に対する散気膜の親和性が高くなり、対象液体に対して散気膜が疎水性となって気泡径が大きくなる。接触角θが小さいほどに気泡に対する散気膜の親和性が低くなり、対象液体に対して散気膜が親水性となって気泡径が小さくなる。   This contact angle θ is a value indicating the affinity of the diffuser membrane for the bubbles. The larger the contact angle θ, the higher the affinity of the diffuser membrane for the bubbles, and the diffuser membrane is more hydrophobic with respect to the target liquid. As a result, the bubble diameter increases. The smaller the contact angle θ, the lower the affinity of the diffuser film for the bubbles, and the diffuser film becomes more hydrophilic with respect to the target liquid, and the bubble diameter becomes smaller.

接触角の測定にはθ/2法、接線法、カーブフィッティング法等があるが、本実施の形態ではθ/2法によって測定した実施例を以下に示す。   The measurement of the contact angle includes a θ / 2 method, a tangent method, a curve fitting method, and the like. In this embodiment, an example measured by the θ / 2 method is shown below.

Figure 0005562020
散気膜3の3つの材質に対する接触角θを測定した結果を表1に示す。材質(1)、材質(2)、材質(3)は、EPDMやシリコンゴム等から選択したものであり、それぞれ接触角θが115°、94°、106°となる異なる材質であった。
Figure 0005562020
Table 1 shows the results of measuring the contact angle θ for the three materials of the diffuser membrane 3. Material (1), material (2), and material (3) were selected from EPDM, silicon rubber, and the like, and were different materials having contact angles θ of 115 °, 94 °, and 106 °, respectively.

この接触角θの測定は、FACE接触角計CA−X150型(協和界面科学株式会社製)によって行なった。
測定条件は以下のものである。
1.使用液体‥‥‥蒸留水
2.測定室条件‥‥‥室温25℃、湿度40%
3.前処理‥‥‥エタノール洗浄
4.液滴を滴下後に測定までの時間‥‥‥1秒
5.液滴の滴下場所‥‥‥スリットにかからない部位
6.測定回数‥‥‥5回測定し、最大、最小値を除いた値を平均値とする。
The contact angle θ was measured with a FACE contact angle meter CA-X150 type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
The measurement conditions are as follows.
1. Liquid used: Distilled water 2. Measurement room conditions: room temperature 25 ° C, humidity 40%
3. Pre-treatment ... Ethanol washing Time until measurement after dropping a drop ... 1 second 5. Droplet drop location ... Site that does not touch the slit Number of measurements ··············································································································

表1に示すように、接触角θが94°である場合に気泡径が1−2mmと小さくなる。図7は実測定により得られた接触角θと気体接着係数γの相関を示すものである。ここで、接触角θが94°となる場合を含んで気体接着力係数γが0.2〜13.7mN/mとなる材質の接触角θは108°以下である。接触角θが108°より大きくなると気泡が大きくなる。   As shown in Table 1, when the contact angle θ is 94 °, the bubble diameter is as small as 1-2 mm. FIG. 7 shows the correlation between the contact angle θ and the gas adhesion coefficient γ obtained by actual measurement. Here, including the case where the contact angle θ is 94 °, the contact angle θ of the material having a gas adhesion coefficient γ of 0.2 to 13.7 mN / m is 108 ° or less. When the contact angle θ is greater than 108 °, the bubbles become larger.

以下、上記構成における作用を説明する。
散気運転時には、空気供給源(図示省略)から給気口5を通じて所定圧力の空気をメンブレン式散気装置1に供給することにより、図2(b)に示すように、給気口5から空気供給部4に供給される空気の圧力で散気膜3が長手方向Aから見て山形状に膨張し、散気膜3に短手方向Bの引張力Fが発生する。
Hereinafter, the operation of the above configuration will be described.
At the time of the air diffusion operation, air of a predetermined pressure is supplied from the air supply source (not shown) through the air supply port 5 to the membrane-type air diffuser 1, so that the air supply port 5, as shown in FIG. The diffuser membrane 3 expands in a mountain shape when viewed from the longitudinal direction A by the pressure of the air supplied to the air supply unit 4, and a tensile force F in the short direction B is generated in the diffuser membrane 3.

引張力Fは各スリット8、9、10を開くための力となる。この際、第1スリット8が開く方向と引張力Fの方向とは一致するが、第2スリット9、第3スリット10は傾斜角度α、βで傾斜しているため、第2スリット9、第3スリット10が開く方向と引張力Fの方向とは一致しない。すなわち、第1スリット8は引張力Fで容易に開かれるのに対して、第2スリット9、第3スリット10は傾斜角度α、βが増大するほどに、第1スリット8に比べて開き難くなる。   The tensile force F is a force for opening the slits 8, 9, 10. At this time, the direction in which the first slit 8 opens coincides with the direction of the tensile force F, but the second slit 9 and the third slit 10 are inclined at the inclination angles α and β. The direction in which the three slits 10 open and the direction of the tensile force F do not match. In other words, the first slit 8 is easily opened by the tensile force F, whereas the second slit 9 and the third slit 10 are more difficult to open than the first slit 8 as the inclination angles α and β increase. Become.

したがって、低風量で散気を行う場合、第2スリット9、第3スリット10よりも先に第1スリット8が開き、空気供給部4に供給された空気の大部分は、開かれた第1スリット8を通り、気泡20となって散気膜3の内側から外側へ噴出されるのに対し、開き難い第2スリット9、第3スリット10を通って外側へ噴出される気泡はほとんど無い。   Therefore, when the air is diffused with a low air volume, the first slit 8 is opened before the second slit 9 and the third slit 10, and most of the air supplied to the air supply unit 4 is opened. While passing through the slit 8 and forming bubbles 20 and being ejected from the inside to the outside of the diffuser membrane 3, there are hardly any bubbles ejected to the outside through the second slit 9 and the third slit 10 that are difficult to open.

これにより、第1スリット8から噴出した気泡がその隣の第3スリット10や第2スリット9からの気泡に結合するのを防止することができ、小風量時において、気泡を分散させて均一に発生させることができ、酸素移動効率の低下を防止することが可能である。   Thereby, it is possible to prevent the bubbles ejected from the first slit 8 from being combined with the bubbles from the third slit 10 and the second slit 9 adjacent to the first slit 8, and uniformly disperse the bubbles when the air volume is small. It can be generated, and it is possible to prevent a decrease in oxygen transfer efficiency.

また、風量を上記小風量から大風量に増やして散気を行う場合、図2(c)に示すように、空気供給部4に供給される空気の供給量が多いほど空気供給部4の空気圧が上昇して、第2スリット9、第3スリット10が開き易くなり、気泡20を噴出する第2スリット9、第3スリット10の個数が増加する。空気供給部4の空気は、各スリット8、9、10を通り、気泡20となって散気膜3の内側から外側へ噴出される。このように、低風量では、気泡20が主に第1スリット8から噴出するが、風量が増えるのに従って、気泡20を噴出する第2スリット9、第3スリット10の個数が増加するため、初期圧力損失および圧力損失の上昇を抑制することができる。   When air is diffused by increasing the air volume from the small air volume to the large air volume, as the amount of air supplied to the air supply unit 4 increases, the air pressure of the air supply unit 4 increases as shown in FIG. Rises, the second slit 9 and the third slit 10 are easily opened, and the number of the second slit 9 and the third slit 10 that eject the bubbles 20 increases. The air in the air supply unit 4 passes through the slits 8, 9, 10, becomes bubbles 20, and is ejected from the inside of the diffuser membrane 3 to the outside. Thus, at a low air volume, the bubbles 20 are mainly ejected from the first slit 8, but as the air volume increases, the number of the second slits 9 and the third slits 10 that eject the bubbles 20 increases. The pressure loss and the increase in pressure loss can be suppressed.

散気停止時には、散気膜3への空気の供給が遮断されて、図2(a)に示すように、散気膜3が水圧を受けてベースプレート2の上面に押し付けられた状態となる。この際、散気膜3は膨張せず、第1〜第3スリット8〜10は閉じている。   When the aeration is stopped, the supply of air to the aeration film 3 is interrupted, and the aeration film 3 is pressed against the upper surface of the base plate 2 by receiving water pressure as shown in FIG. At this time, the diffuser membrane 3 does not expand, and the first to third slits 8 to 10 are closed.

そして、気泡20に対する散気膜3の親和性を示す値である気体接着力係数γが0.2〜13.7mN/mであることにより、対象液体の水23に対して散気膜3が親水性となって気泡径dが小さくなり、スリット長Dが0.4〜1.0mmの下でも0.5〜1.5mm径の微細気泡を生成することができ、スリット長Dが大きくなることで圧力損失を軽減することができる。   And when the gas adhesive force coefficient (gamma) which is the value which shows the affinity of the diffuser film 3 with respect to the bubble 20 is 0.2-13.7 mN / m, the diffuser film 3 is with respect to the water 23 of object liquid. It becomes hydrophilic and the bubble diameter d is reduced, and even when the slit length D is 0.4 to 1.0 mm, fine bubbles having a diameter of 0.5 to 1.5 mm can be generated, and the slit length D is increased. Therefore, pressure loss can be reduced.

また、接触角θが108°以下であることにより、対象液体の水23に対して散気膜3が親水性となって気泡径dが小さくなり、スリット長Dが0.4〜1.0mmの下でも0.5〜1.5mm径の微細気泡を生成することができ、スリット長Dが大きくなることで圧力損失を軽減することができる。   Further, when the contact angle θ is 108 ° or less, the diffuser membrane 3 becomes hydrophilic with respect to the target liquid water 23, the bubble diameter d is reduced, and the slit length D is 0.4 to 1.0 mm. Can generate fine bubbles having a diameter of 0.5 to 1.5 mm, and the slit length D can be increased to reduce pressure loss.

よって、散気膜3の材質を適宜に選定して散気膜3の濡れ性を調整することにより、気泡20が散気膜3から離脱することを促進して酸素移動効率に優れた微細気泡を生成し、かつ長いスリット長の下で圧力損失を抑制することができる。   Therefore, by appropriately selecting the material of the air diffusing film 3 and adjusting the wettability of the air diffusing film 3, it promotes the separation of the air bubbles 20 from the air diffusing film 3 and has excellent oxygen transfer efficiency. And pressure loss can be suppressed under a long slit length.

図5は本発明の他の実施の形態におけるスリットパターンを示すものであり、ここでは長手方向Aに対して平行な第1スリット8と、長手方向A(すなわち第1スリット8)に対して所定の傾斜角度β、つまり25°以下で25°に近く傾斜した第3スリット10からなる。   FIG. 5 shows a slit pattern according to another embodiment of the present invention. Here, a first slit 8 parallel to the longitudinal direction A and a predetermined length with respect to the longitudinal direction A (that is, the first slit 8) are shown. The third slit 10 is inclined at an inclination angle .beta., That is, 25.degree.

本発明のメンブレン式散気装置においては、スリットが散気膜の長手方向との間になす角度を0〜25°の範囲内とするが、図6に示すように、25°以上に傾斜する第4のスリット11を組み合わせることも可能であり、さらには角度が異なる複数種類のスリットをランダムに配置するスリットパターンも可能である。   In the membrane-type diffuser of the present invention, the angle between the slit and the longitudinal direction of the diffuser membrane is in the range of 0 to 25 °, but as shown in FIG. The fourth slit 11 can be combined, and a slit pattern in which a plurality of types of slits having different angles are arranged at random is also possible.

散気膜にポリウレタンのメンブレンを使用し、スリット長0.6mmの場合、気泡径0.5から1.5mmとなり、発生する気泡は気泡径1mmを中心に分布し、目視実測では気泡径1mmが最も多い。この場合、気泡径1mmとするとγ=2.7mN/mである。   When a polyurethane membrane is used for the air diffuser and the slit length is 0.6 mm, the bubble diameter is 0.5 to 1.5 mm, and the generated bubbles are distributed around the bubble diameter of 1 mm. Most often. In this case, if the bubble diameter is 1 mm, γ = 2.7 mN / m.

散気膜に他のポリウレタンのメンブレンを使用し、スリット長0.9mmの場合、気泡径0.5から1.5mmとなり、発生する気泡は気泡径1.3mmを中心に分布し、目視実測では気泡径1.3mmが最も多い。この場合、気泡径1.3mmとするとγ=4.0mN/mである。
本発明は、上述した実施の形態にかかるベースプレート2と散気膜3の構成に限らず、上下が軟質シートで構成された袋状の散気装置でも実現できる。
When another polyurethane membrane is used for the air diffuser and the slit length is 0.9 mm, the bubble diameter is 0.5 to 1.5 mm, and the generated bubbles are distributed around the bubble diameter of 1.3 mm. The bubble diameter is most often 1.3 mm. In this case, if the bubble diameter is 1.3 mm, γ = 4.0 mN / m.
The present invention is not limited to the configuration of the base plate 2 and the diffuser membrane 3 according to the above-described embodiment, and can be realized by a bag-like diffuser device in which the upper and lower sides are configured by soft sheets.

1 メンブレン式散気装置
2 ベースプレート
3 散気膜
4 空気供給部
5 給気口
6 固定部
8 第1スリット
9 第2スリット
10 第3スリット
11 第4スリット
20 気泡
21 散気孔
22 空気
23 水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Membrane type diffuser 2 Base plate 3 Air diffuser film 4 Air supply part 5 Air supply port 6 Fixed part 8 1st slit 9 2nd slit 10 3rd slit 11 4th slit 20 Air bubble 21 Air diffuser hole 22 Air 23 Water

Claims (1)

内側の供給気体と外側の対象液体とを隔てる散気膜を有し、散気膜にスリットからなる複数の散気孔を備え、
散気膜は、所定方向から見て山形状に膨張するものであって、気体接着力係数γが0.2〜13.7mN/mとなる材質を備え、スリット長Dが0.4〜1.0mmであり、
各スリットは散気膜の前記所定方向との間になす角度が0〜25°の範囲内にあり、かつ前記角度の異なる複数のスリットが所定の配列パターンで複数配列されたことを特徴とするメンブレン式散気装置。
Has Chikimaku separating the feed gas and the outside of the liquid of interest inside, e Bei multiple diffuser pores consisting slit Chikimaku,
The diffuser film expands in a mountain shape when viewed from a predetermined direction, and includes a material having a gas adhesion coefficient γ of 0.2 to 13.7 mN / m and a slit length D of 0.4 to 1. 0.0 mm,
Each slit has an angle between the predetermined direction of the diffuser membrane within a range of 0 to 25 °, and a plurality of slits having different angles are arranged in a predetermined arrangement pattern. Membrane diffuser.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012101821A1 (en) * 2012-03-05 2013-09-05 Supratec Gesellschaft für Umwelt- und Verfahrenstechnik mbH Membrane useful for an aerator, preferably plate aerators, which is produced by injection molding of a thermoplastic polyurethane
JP6107326B2 (en) * 2013-03-29 2017-04-05 栗田工業株式会社 Air diffuser
CN110844973A (en) * 2019-12-12 2020-02-28 重庆中清环境科技有限公司 Water body purification module and water body ecological purification room

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3318412A1 (en) * 1983-05-20 1984-11-22 Menzel Gmbh & Co, 7000 Stuttgart Gassing apparatus
JPS61245857A (en) * 1985-04-22 1986-11-01 Kurita Water Ind Ltd Air diffusion apparatus
DE4221356A1 (en) * 1992-06-29 1994-01-05 Arnold Jaeger Water aeration tube - has slitted elastomeric cover round its upper half held by frame secured by nails or staples driven home
DE19836290A1 (en) * 1998-08-11 2000-02-17 Arnold Jaeger Water aeration mattress discharge unit has material of different thickness and hardness minimizing underwater distortion and simplifying installation
JP3663178B2 (en) * 2002-02-27 2005-06-22 博靖 小川 Sewage treatment method by intermittent aeration using a membrane diffuser.
JP2005329329A (en) * 2004-05-20 2005-12-02 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd Air diffuser and air diffusing method
JP4743162B2 (en) * 2007-01-29 2011-08-10 Jfeエンジニアリング株式会社 Diffuser and diffuser
JP4781302B2 (en) * 2007-03-14 2011-09-28 ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社 Aeration method and water treatment operation method
JP4793297B2 (en) * 2007-03-20 2011-10-12 Jfeエンジニアリング株式会社 Manufacturing method of diffuser plate
JP5062138B2 (en) * 2007-12-27 2012-10-31 Jfeエンジニアリング株式会社 Cleaning method for air diffuser
JP2009178696A (en) * 2008-02-01 2009-08-13 Toray Ind Inc Membrane separation method and membrane separation apparatus

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