JP6335401B2 - 散気装置及び散気孔カバー - Google Patents

Description

本発明は散気装置及び散気孔カバーに関し、詳しくは、汚泥等による閉塞を防止でき、散気管の洗浄が不要な散気装置及び散気孔カバーに関する。

従来、活性汚泥処理装置の曝気槽内には、空気を供給するために散気ノズルが複数取り付けられた散気管が設けられている。散気管は、曝気槽の底部に浸漬され、散気ノズルから気泡を噴出して活性汚泥に酸素を供給している。また曝気槽の底部から供給された空気は、活性汚泥を撹拌し、処理対象原水と活性汚泥の接触効率を上昇させる役割を果たす。

また浸漬型膜分離装置を固液分離槽に浸漬して、活性汚泥と処理水を分離する固液分離装置が知られている。この浸漬型膜分離装置は、膜ろ過による固液分離なので、清浄な処理水が安定して得られる反面、膜の目詰まりが発生する問題がある。かかる膜分離装置の目詰まりの発生を抑制するために、膜分離装置の下方から散気する手法が採用されている。

特許第３３８２９２６号公報 特開平１０−６６８３４号公報

従来、特許文献１には、膜分離装置の下方に、散気管を配置し、散気管から気泡を出して、上昇する気泡によって膜洗浄する散気装置が開示されている。この散気装置に用いられる散気管には、複数の散気孔が設けられている。

しかし、この散気管の場合には、散気孔が気液界面となり、汚泥等が散気管内に出入りする。散気管内に入った汚泥は、散気空気により乾燥して配管内面に固着する。固着した汚泥は、膜分離装置を設置した水槽の液面より上まで立ち上げた散気管末端の弁を開放し、エアリフト効果による脈動で定期的に洗浄を行う必要がある。

また特許文献２には、底部を解放し側面にスリット等の散気口を設けた散気装置が開示されている。

しかしながら、特許文献２の図１によれば、１本の送気ヘッダに複数の接続口が設けられ、その接続口の各々に曝気装置が設けられている。このため接続口の数だけ、曝気装置が必要になり、コスト高になるという問題がある。

１本の送気ヘッダの長さ方向において、接続口の各々から排出される空気の量は均一でないことがある。例えば、送気ヘッダの中央部で空気吐出量が多くなったり、全体的に空気吐出量が脈動したりする問題がある。

そこで、本発明の課題は、汚泥等により配管が閉塞せず、散気管の洗浄が不要で、安定した散気を可能にし、コスト抑えた散気装置及び散気孔カバーを提供することにある。

本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

（請求項１）
（Ａ）下端に複数の散気孔を有する散気管と、
（Ｂ）該散気管の両側面に密接して対向するように並設され、且つ前記散気管の下端より下方に延出してなる正面板と裏面板と、該正面板と該裏面板の上流側と下流側に形成される開口を封止する上流側仕切板と下流側仕切板とからなり、前記散気管の下方に、前記正面板と前記裏面板、及び前記上流側仕切板と前記下流側仕切板によって、底部が解放された散気孔カバーとからなり、
前記（Ｂ）の散気孔カバーを構成する前記正面板と前記裏面板の各々の下部で前記散気管に沿う方向に、上下方向の複数のスリットが並設され、
前記散気管の下端よりも少なくとも５ｍｍ以上離れた位置で、且つ上下方向の複数のスリットの領域範囲に気液界面を有するように、前記散気管の下端と前記気液界面との間に空間を形成してなることを特徴とする散気装置。
（請求項２）
前記正面板と前記裏面板の間隔が、下方に向かって狭小となるように構成されることを特徴とする請求項１記載の散気装置。
（請求項３）
正面板と裏面板が下端に複数の散気孔を有する散気管の両側面に密接して対向するように並設され、且つ上流側仕切板と下流側仕切板が対向している方形状の筒状体であり、
該筒状体は、上部と底部が開口しており、
前記上流側仕切板と前記下流側仕切板の各々の上部には、前記散気管の外形に対応する切欠きが設けられ、
前記正面板と前記裏面板の各々の下部に、上下方向の複数のスリットが形成されていることを特徴とする散気孔カバー。
（請求項４）
対向する前記正面板と前記裏面板の間隔が、下方に向かって狭小となるように構成されることを特徴とする請求項３記載の散気孔カバー。

本発明によると、汚泥等により配管が閉塞せず、安定した散気を可能にし、散気管の洗浄が不要で、コスト抑えた散気装置及び散気孔カバーを提供することができる。

本発明の散気装置の一例を用いた実施形態を示す図 図１における散気装置を下方から見た図 本発明の実施形態における散気孔カバーを示す斜視図 本発明の実施形態における運転状態を示す散気装置の断面図 本発明の散気装置の一例を水槽に浸漬した状態を水槽の下方にから見た図 散気孔カバーが５つのブロックに分けられている態様を示す図 散膜分離装置が５つの膜モジュールで構成された態様を示す図 膜分離装置設置部位と散気装置設置部位が設けられている態様を示す図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の散気装置の一例を用いた実施形態を示す図である。
１は水槽であり、２は水槽１に浸漬された膜分離装置であり、３は膜分離装置２の下方に設置された散気装置である。４は散気用のブロワである。

水槽１は、散気が必要な水槽であれば格別限定されるわけではないが、例えば、活性汚泥処理に採用される曝気槽が挙げられる。この場合、曝気槽内に散気装置３を設置されれば曝気槽内に撹拌空気を供給でき、活性汚泥に酸素を供給できる。

また曝気槽内に膜分離装置を設置すれば沈殿槽のような固液分離槽を省略できる点で優れている。曝気槽に膜分離装置を設置する場合は、曝気槽を多段に設け、最終段の曝気槽に膜分離装置を設けることができる。

膜分離装置の下方に散気装置３を設置し、気泡を上昇させるようにすれば、膜分離装置の膜洗浄に寄与できる。

膜分離装置２に用いられる膜としては、例えば精密ろ過膜、限外ろ過膜などが挙げられ、膜形態としては、平膜型、チューブラー型などの何れでもよい。

散気装置３は、下端に複数の散気孔を有する散気管３０を備えており、散気管３０の下方に散気孔カバー３１を備えている。散気孔カバー３１は、散気管３０の下端より下方に延出するように形成される。

散気管３０は、例えば、図２に示すように散気孔３００を複数有している。なお図２は、図１における散気装置を下方から見た図面である。図示の例では、二つの散気孔３００、３００に一つの散気孔カバー３１を設けている。

散気孔カバー３１は、図３に示すように散気管の両側面に密接して対向するように並設される正面板３１０と裏面板３１１を備える。

３１２、３１３は、正面板３１０と裏面板３１１の上流側と下流側に形成される開口を封止する上流側仕切板と下流側仕切板である。上流側仕切板３１２と下流側仕切板３１３は対向している。

正面板３１０と裏面板３１１が対向し、上流側仕切板３１２と下流側仕切板３１３が対向しており、且つ正面板３１０や裏面板３１１が、上流側仕切板３１２や下流側仕切板３１３に直交して設けられることにより、散気孔カバー３１は方形状の筒状体に形成される。筒状体の散気孔カバー３１は上部及び底部が解放されており、３１４は底部の開口、３１５は上部の開口である。

正面板３１０と裏面板３１１は、散気管３０の両側面に密接して対向するように並設される。ここで密接というのは、散気管３０の下部と散気孔カバー３１によって形成される空間３１６内の空気が下方のスリット３１７以外から外部に漏洩しない気密性が確保されるように接していることである。

密接させる手段としては、溶接（溶着）又は接着等を挙げることができる。例えば、正面板３１０と裏面板３１１が塩化ビニル等の樹脂板で形成されている場合は、該樹脂板を溶接することで散気管３の中間外周に固着することができる。

上流側仕切板３１２や下流側仕切板３１３は、正面板３１０や裏面板３１１と一体的に形成され、空間３１６内の気密性が確保されることが好ましい。

正面板３１０や裏面板３１１は、図３、図４に示すように内側に傾斜して、幅が狭小になるように形成することは好ましい。散気孔カバー３１の底部から空気が漏洩するのを防ぐためである。散気管３０の散気孔３００から排出される空気の空気圧に対して、圧損を生じさせることで、容易に底部まで気液界面が下がることを防ぎ、漏洩を防ぐことができる。

上流側仕切板３１２や下流側仕切板３１３の上部は、散気管３０の外形形状に対応する切欠きが形成され、その切欠きが散気管３０に接して、空間３１６内の気密性が確保されるようになっている。この切欠きの形状は、散気管３０の外形形状に対応していればよく、特に形状は限定されない。

散気管３０、正面板３１０や裏面板３１１及び上流側仕切板３１２や下流側仕切板３１３は、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、アクリル樹脂などの樹脂板を用いて形成されることが好ましい。

正面板３１０や裏面板３１１の各々の下部に並設されたスリット３１７は、散気管３０に沿う方向に、上下方向に複数形成されている。

スリット３１７の幅は４〜１２ｍｍの範囲が好ましく、長さは１５〜３０ｍｍの範囲が好ましい。

即ち、図４に示すように、散気管３０の下端（散気孔３００の部位）をＡ、スリット３１７の上端をＢ１、スリット３１７の下端（正面板３１０や裏面板３１１の下端）をＢ２としたとき、スリット３１７は、散気管３０の下端Ａよりも少なくとも５ｍｍ以上離れた位置に形成される。そのように形成されることにより、上下方向のスリット３１７の領域範囲であるＢ１〜Ｂ２までの範囲に気液界面Ｗを形成する。散気管３０の下端と気液界面Ｗとの間に前述の空間３１６が形成される。なお、散気孔３００は、散気管３０の下端から円周方向の左右いずれかに多少ずれて設けられても良い。この場合、Ａは、散気孔３００の最下部位となる。

図１に示す散気装置において、ブロワ４から空気を散気管３０に供給すると、散気孔３００から空気が散気孔カバー３１内の空間３１６に送られる。

空間３１６内に供給された空気の圧力は、気液界面Ｗを所定位置に維持できるように調整される。

気液界面Ｗは、上下方向のスリット３１７の領域範囲であるＢ１〜Ｂ２までの範囲に形成される。このようにすることにより、空間３１６内に供給された空気はスリットから気泡となって外部に排出され、曝気槽内の撹拌や酸素供給、上部の膜分離装置の膜洗浄に効果的に機能する。

気液界面Ｗが上記のように形成されることにより、空間３１６の下部から空気が排出される事態や、気泡を形成できない事態を回避できる効果がある。

スリット３１７が、散気管３０の下端Ａよりも少なくとも５ｍｍ以上離れた位置に形成されることにより、気液界面Ｗが上記のように形成されることになり、その結果、空間３１６内で汚泥等が飛沫しても、散気孔から離れているため、散気孔に汚泥が固着することを抑制できる。

本発明の好ましい態様では、散気孔カバー３１の底部を解放している。底部を解放していることにより、気液界面Ｗがスリットの領域範囲にあるため、水槽内の液によりスリットに汚泥等が付着しても、その汚泥等の乾燥を防ぐことができる。その結果、汚泥等の堆積を防ぐことができ、スリットの閉塞を防ぐことができる。

さらに、底部から漏洩散気されない程度に、空間３１６内の空気圧を保つことにより、脈動を防ぐことができ、安定した散気をすることができる。

この実施態様では、散気孔カバー３１は、散気管３０の側面から下方に垂れ下った形態であり、従来のような１本の散気ノズルの先に設けられる形態ではない。そして、その散気孔カバー３１は、１又は２以上の散気孔から噴出する空気を受け入れる空間３１６が形成されている。

図示の例では二つの散気孔３００、３００から空間３１６に空気が供給されるようになっているが、一定数の散気孔に対して、それぞれ一つずつの散気孔カバー３１を設けるようにすると、散気孔自体のオリフィス効果により、散気管３０の空気圧は、圧損によって減圧され、空間３１６内の圧力を均等に保つことができる。

これに対して、従来のような一つの接続口に対して、一つの散気装置を設ける場合には、散気孔のオリフィス効果がなく、送気ヘッダの長さ方向における散気量の偏りや全体的な散気量の脈動が生じる問題がある。

次に、本発明の他の実施態様を説明する。
図５〜図８は、本発明の他の実施態様を示す図である。
この態様は、水槽の底付近に散気装置を設置し、その上に膜分離装置を設け、散気装置と膜分離装置はいずれも水中に浸漬している。

水槽１は、図８に示すように膜分離装置設置部位２Ａと散気装置設置部位３Ａが設けられており、その各々設置部位に、図５〜図７に示す膜分離装置２や散気装置３が設置される。

図５は、本発明の散気装置の一例を水槽に浸漬した状態を水槽の下方から見た図である。同図に示す散気装置３は、ヘッダ管３０Ａから２本の散気管３０、３０が接続された形態をしている。

散気管３０の下方には、図６に示すように、２個の散気孔３００、３００に対して、一つの散気孔カバー３１が設けられ、全体では、５つのブロックに分けられ、各ブロックの上方に膜分離装置２を構成する膜モジュール２０が配置されている。

図７は、５つの膜モジュールで構成された膜分離装置２の態様を示している。同図において、２０は、膜分離装置２の膜モジュールであり、２１は吸引ヘッダ管である。

膜モジュール２０から吸引された透過水は、ホース（図８に符号２２で示す）を介して、吸引孔２１０、２１０・・に送られ、吸引ヘッダ管２１に集められ、透過水が得られる。

以上の態様では、膜分離装置を５つの膜モジュールで構成したが、その数は限定されず、目標透過水量に応じて、数を増減できる。また１つの膜分離装置の膜面積を増加させれば膜分離装置の設置数を削減できる。

本発明では、散気装置３から、気泡を発生させて上方の膜の洗浄を行い、散気装置自体の洗浄は不要なため、当該洗浄設備や洗浄作業を省略できる。

以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はかかる実施例により限定されない。

（実施例１）
図１に示すように、下端に複数の散気孔を有する散気管３０を備えており、散気管３０の下方に散気孔カバー３１を溶接した散気装置３を製作し、散気試験を行った。
散気管３０は、図２に示すように、下端に複数の散気孔を有する。
散気孔カバー３１は、図３に示すように、散気管の両側面に密接して対向するように並設され、且つ散気管の下端より下方に延出してなる正面板３１０と裏面板３１１と、正面板３１０と裏面板３１１の上流側と下流側に形成される開口を封止する上流側仕切板３１２と下流側仕切板３１３とからなる。
散気管３０及び散気孔カバー３１は、以下仕様となるように設計した。
（散気管）
散気量：約１，６００Ｌ／分
材質：塩化ビニル
本数：２本
サイズ：管直径×長さ＝５０ｍｍ×約１，９００ｍｍ
散気孔：孔直径２０ｍｍ、１０個／本（図５参照）
（散気孔カバー）
材質：塩化ビニル
散気孔カバー数：５ブロック／本；２個の散気孔に対して１ブロックの散気孔カバー（図６参照）
スリット数：散気孔カバー１個につき、１２箇所；正面板６箇所、裏面板６箇所（図３参照）
スリット：上端半円形状；幅６ｍｍ、長さ２０ｍｍ
気液界面：散気管の下端よりも５ｍｍ以上離れた位置（図４参照）

（試験条件）
九州地区の汚泥再生処理センターでの活性汚泥処理における固液分離用浸漬膜の散気用として、原則２４時間運転（装置の点検や膜の薬品洗浄時を除く）で試験を行った。試験期間は、約１４ヶ月であった。

その結果、試験期間中に、散気装置を空気や水による洗浄に供する必要がなかった。汚泥が飛散したとしても、上記のような構成であることによって、散気孔やスリットに汚泥が付着し、閉塞してしまう問題等が発生しなかったからである。
また、散気孔カバー内の空気圧が保たれたことによって、脈動が防止されたために、散気量に偏りが発生せず、安定した散気を行うことができた。
また、事前の試験では、上記装置において、気液界面が散気管の下端よりも５ｍｍ未満の場合には、上述した安定した散気を行うことができなかった。

１：水槽
２：膜分離装置
２０：膜モジュール
２１：吸引ヘッダ管
２１０：吸引孔
２２：ホース
３：散気装置
３０Ａ：ヘッダ管
３０：散気管
３００：散気孔
３１：散気孔カバー
３１０：正面板
３１１：裏面板
３１２：上流側仕切板
３１３：下流側仕切板
３１４，３１５：開口
３１６：空間
３１７：スリット
４：ブロワ

Claims (4)

1. （Ａ）下端に複数の散気孔を有する散気管と、
   （Ｂ）該散気管の両側面に密接して対向するように並設され、且つ前記散気管の下端より下方に延出してなる正面板と裏面板と、該正面板と該裏面板の上流側と下流側に形成される開口を封止する上流側仕切板と下流側仕切板とからなり、前記散気管下方に、前記正面板と前記裏面板、及び前記上流側仕切板と前記下流側仕切板によって、底部が解放された散気孔カバーとからなり、
   前記（Ｂ）の散気孔カバーを構成する前記正面板と前記裏面板の各々の下部で前記散気管に沿う方向に、上下方向の複数のスリットが並設され、
   前記散気管の下端よりも少なくとも５ｍｍ以上離れた位置で、且つ上下方向の複数のスリットの領域範囲に気液界面を有するように、前記散気管の下端と前記気液界面との間に空間を形成してなることを特徴とする散気装置。
2. 前記正面板と前記裏面板の間隔が、下方に向かって狭小となるように構成されることを特徴とする請求項１記載の散気装置。
3. 正面板と裏面板が下端に複数の散気孔を有する散気管の両側面に密接して対向するように並設され、且つ上流側仕切板と下流側仕切板が対向している方形状の筒状体であり、
   該筒状体は、上部と底部が開口しており、
   前記上流側仕切板と前記下流側仕切板の各々の上部には、前記散気管の外形に対応する切欠きが設けられ、
   前記正面板と前記裏面板の各々の下部に、上下方向の複数のスリットが形成されていることを特徴とする散気孔カバー。
4. 対向する前記正面板と前記裏面板の間隔が、下方に向かって狭小となるように構成されることを特徴とする請求項３記載の散気孔カバー。

Images