(57)【要約】      （修正有）【課題】下水や工場排水の好気性生物反応槽などの目詰まりの生じやすい過酷な使用条件下においても、初期性能を維持できる散気板を提供する。【解決手段】液体に接する第１の面と空気に接する第２の面とを有し、複数の散気孔５が設けられた薄板からなり、前記散気孔を通して液体中に気泡を分散させる散気板１。前記散気孔の開口は、前記第１の面で第１の幅を有するとともに、前記第２の面で第２の幅を有し、前記２の幅は前記第１の幅より小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に接する第１の面と空気に接する第２の面とを有し、複数の散気孔が設けられた薄板からなり、前記散気孔を通して液体中に気泡を分散させる散気板であって、
前記散気孔の開口は、前記第１の面で第１の幅を有するとともに、前記第２の面で第２の幅を有し、前記第２の幅は前記第１の幅より小さいことを特徴とする散気板。
【請求項２】
前記散気孔の開口形状は、前記第１の面において第１の最大幅Ｗ１maxおよび第１の最大長Ｌ１maxを有する長手をもった形状であり、前記第２の面において第２の最大幅Ｗ２maxおよび第２の最大長Ｌ２maxの有する長手をもった形状であり、Ｗ１max≦Ｌ１max、Ｗ２max≦Ｌ２max、０．５Ｗ１max≦Ｗ２max≦０．８Ｗ１maxであることを特徴とする請求項１に記載の散気板。
【請求項３】
前記散気孔の前記第１の最大幅Ｗ１maxは０．０２〜０．３ｍｍであり、前記第１の最大長Ｌ１maxは０．１〜２ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の散気板。
【請求項４】
前記散気孔の開口形状は、前記第１の面において第１の直径Ｒ１の円形状を有し、前記第２の面において第２の直径Ｒ２の円形状を有し、０．５Ｒ１≦Ｒ２≦０．８Ｒ１であることを特徴とする請求項１に記載の散気板。
【請求項５】
前記散気孔の前記第１の直径Ｒ１は０．０２〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の散気板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、散気板に関する。
【背景技術】
【０００２】
気液接触により気相から液相へ物質を移動する技術、特に、好気性生物反応を利用した水処理槽へ酸素を移動するにあたって、散気板が用いられている。酸素移動の効率を高めるために、種々の散気板および散気装置が提案されている。
【０００３】
例えば、微細なスリット状の孔を有する金属製の板から発泡させる散気装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにおいては、圧力損失が小さく、微細な気泡を発生させることができることから、高い酸素移動効率が得られる。
【０００４】
しかしながら、散気板が下水や工場排水の好気性生物反応槽に浸漬して用いられる場合には、被処理水に含まれる微生物が孔の内部に侵入し、付着することによって、孔の目詰まりが生じる。その結果、発泡が不均一となって酸素移動効率が低下したり、圧力損失が上昇して散気板に必要な量の送風ができなくなるなどの問題があった。
【特許文献１】特開２００６−６１８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決し、下水や工場排水の好気性生物反応槽などの目詰まりの生じやすい過酷な使用条件下においても、初期の性能を維持することが可能な散気板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる散気板は、液体に接する第１の面と空気に接する第２の面とを有し、複数の散気孔が設けられた薄板からなり、前記散気孔を通して液体中に気泡を分散させる散気板であって、
前記散気孔の開口は、前記第１の面で第１の幅を有するとともに、前記第２の面で第２の幅を有し、前記第２の幅は前記第１の幅より小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、下水や工場排水の好気性生物反応槽などの目詰まりの生じやすい過酷な使用条件下においても、初期の性能を維持することが可能な散気板が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態にかかる散気板の平面図である。図示するように、散気板１は、複数の散気孔（スリット）５を有する薄板から構成される。薄板の材質は、通常、ステンレス、チタン、アルミ、銅、銀またはそれらを主成分とする合金である。特に、ステンレスまたはチタンを用いた場合には、表面に均質な酸化皮膜を形成しやすく、均一な発泡状態を得やすい。銀が含まれる場合には、薄板の微生物の繁殖を抑制する効果が高く、長期にわたって効果を持続することが可能である。散気板１の形状は特に限定されず、任意に決定することができる。散気孔５の形状や寸法、配置されるピッチもまた、適宜決定すればよい。
【００１０】
下水や工業排水を処理する好気性生物反応槽などのように、微生物を多く含んだ被処理水に適用される場合、散気板１の散気孔５内部には、微生物が侵入・付着して目詰まりが起こりやすくなる。本発明においては、液体に接する面と空気に接する面とで、散気孔の開口の幅を異なる値に設定する。具体的には、空気に接する面における開口幅を、液体に接する面の開口幅より小さくすることによって、微生物の付着の問題を回避することができる。散気孔の開口幅とは、各面における開口形状が長手を有する場合には、開口の最大幅および最大長をさす。また、各面における開口形状が円形状の場合には、開口の直径をさす。
【００１１】
ここで、図１に示した散気板における散気孔１における散気孔５の断面形状を、図２に示す。図示する断面は、例えば長手をもった開口形状の散気孔の長手方向の断面とすることができる。
【００１２】
図２（ａ）〜図２（ｄ）に示されるように、散気孔５の開口は、液体に接する第１の面１ａと空気に接する第２の面１ｂとで異なる幅を有する。具体的には、第２の面１ｂにおける第２の開口幅は、第１の面１ａにおける第１の開口幅より小さい。図２（ａ）に示されるように、散気孔５の断面は必ずしも左右対称に連続した傾斜を有するテーパー状とする必要はない。
【００１３】
図２（ｂ）に示されるような左右非対称な形状、あるいは図２（ｃ）に示されるような曲線状でもよい。場合によっては、図２（ｄ）に示されるように段階的に変化させてもよい。
【００１４】
散気孔は、例えば、打抜き法、エッチング法、および穿孔法などによって加工することができ、加工方法は散気孔の断面形状に応じて選択される。図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるテーパー形状は、打抜き法により形成することができ、図２（ｃ）に示されるテーパー形状はエッチング法により形成することができる。また、図２（ｄ）に示されるテーパー形状は、穿孔法により加工しやすい形状である。
【００１５】
空気に接する下面側（第２の面）における散気孔の開口幅を、液体に接する上面側（第１の面）の開口幅より小さくしたので、本発明の実施形態にかかる散気板は汚水の浸入を抑制することが可能となった。こうした知見は、本願発明者らによって見出されたものである。
【００１６】
長手を有する形状の場合、第１の面１ａにおける散気孔５の開口形状は、特に限定されない。図３に示されるように、散気孔５の開口形状は種々の形状とすることができる。具体的には、四角形、楕円、三日月形状、および台形などが挙げられる。第２の面１ｂにおいても、第１の面１ａと同様の開口形状とすればよい。こうした長手を有する散気孔５の開口形状の最大幅および最大長は、図４に示すようにＷmaxおよびＬmaxを用いてそれぞれ表わすことができる。
【００１７】
ここで、第１の面１ａにおける散気孔５の最大幅および最大長は、それぞれＷ１maxおよびＬ１maxとし、第２の面１ｂにおける散気孔５の最大幅および最大長は、それぞれＷ２maxおよびＬ２maxとする。第１の面１ａおよび第２の面１ｂのそれぞれにおいて、最大長（Ｗmax）は最大幅（Ｌmax）より大きい。
【００１８】
本発明の実施形態にかかる散気板においては、下面側の第２の最大幅Ｗ２maxは、上面側の第１の最大幅Ｗ１maxより小さく規定される。特に、第２の最大幅Ｗ２maxが第１の最大幅のＷ１maxの０．８倍以下の場合には、汚水の散気孔内への侵入が困難になる点で有利である。第２の最大幅Ｗ２maxを第１の最大幅Ｗ１maxに対して過剰に小さくしたところで、その効果が顕著に高められるわけではない。むしろ、空気に対する下面側の開口面積が大幅に低下することにより、通気抵抗が激増するおそれがあることから、第２の最大幅Ｗ２maxは、第１の最大幅Ｗ１maxの０．５倍以上とすることが望まれる。
【００１９】
第１の最大幅Ｗ１maxが小さいほど生成する気泡は微細化する傾向にあるものの、小さすぎる場合には、散気板の圧力損失が非常に大きくなってエネルギー的に不利になる。一方、第１の最大幅Ｗ１maxが大きすぎる場合には、生成する気泡が粗大となり、結果として酸素移動効率が低下するおそれがある。圧力損失を許容範囲に抑えつつ十分に大きな酸素移動効率を確保するためには、第１の最大幅Ｗ１maxは、０．０２ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内とすることが望まれる。
【００２０】
第１の最大長Ｌ１maxも前述の第１の最大幅Ｗ１maxと同様に、小さすぎる場合にはエネルギー的に不利になり、大きすぎる場合には酸素移動効率の低下を招くおそれがある。これらを考慮すると、第１の最大長Ｌ１maxは、０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内に規定することが好ましい。
【００２１】
第１の面１ａおよび第２の面１ｂにおける散気孔の開口形状は、円形状としてもよい。長手をもった形状の場合と同様に、下面側の第２の面１ｂにおける第２の直径Ｒ２は、上面側の第１の面１ａにおける第１の直径Ｒ１より小さく規定される。特に、第２の直径Ｒ２が、第１の直径Ｒ１の０．８倍以下の場合には、汚水の散気孔内への侵入が困難になる点で有利である。第２の直径Ｒ２を第１の直径Ｒ１に対して過剰に小さくしたところで、その効果は顕著に高められるわけではない。むしろ、空気に接する下面側の開口面積が大幅に低下することにより通気抵抗が激増するおそれがあることから、第２の直径Ｒ２は、第１の直径Ｒ１の０．５倍以上とすることが望まれる。
【００２２】
第１の面における第１の直径Ｒ１が小さいほど生成する気泡が微細化する傾向にあるものの、小さすぎる場合には、散気板の圧力損失が非常に大きくなってエネルギー的に不利になる。一方、第１の直径Ｒ１が大きすぎる場合には、生成する気泡が粗大となり、結果として酸素移動効率が低下するおそれがある。圧力損失を許容範囲に抑えつつ十分に大きな酸素移動効率を確保するためには、第１の直径Ｒ１は、０．０２ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内とすることが望まれる。
【００２３】
上述したような散気板１を用いた散気装置の一例の断面図を、図５に示す。図示する散気装置１０においては、散気板１が散気板固定枠２によってケーシング４の上部に装着されており、このケーシング４は、送気管３と連通している。ケーシング４と送気管３との間には、逆止弁１１が設けられている。なお、図５中、参照符号１３は散気板１とケーシング４との間の間隙を示す。
【００２４】
散気板１には特定の形状の散気孔が設けられているので、汚水の浸入は抑制され、目詰まりに起因した問題を回避することができる。すなわち、均一な発泡が維持されるので、酸素移動効率が低下することはなく、圧力損失が上昇して散気に必要な量の送風が困難となることもない。したがって、本発明の散気板を用いた散気装置は長期にわたって連続運転が可能である。
【実施例】
【００２５】
厚さ０．３ｍｍのＳＵＳ３１６Ｌ板を用意し、散気孔を設けて散気板を作製した。設けた散気孔の開口の形状および寸法を、下記表１および２にまとめる。
【表１】
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【００２６】
【表２】
2010158631.tif 000004
【００２７】
なお、上記表には、後述する図６中のプロットとの対応も併せて示した。
【００２８】
実施例１，２の散気板は、第１の面における開口幅が第２の面における開口幅より大きいので、いずれもテーパーを有する形状である。比較例１，２の散気板は、第１の面および第２の面のいずれの開口幅も同等で、テーパーを有しない形状である。
【００２９】
各散気板を活性汚泥処理反応槽内に設置して、実排水の散気運転を行なった。散気板の設置水深は１ｍとし、散気板面積当たりの散気量は３５Ｎｍ3／ｈｒ／ｍ2で散気して、圧力損失を調べた。散気板の圧力損失は、次のような手法により求めた。具体的には、散気板を保持するケーシング内に圧力センサーを設置し、ケーシング内の全圧損を測定した。この測定値から水深分の圧損１０００ｍｍ−ａｑを差し引いて、散気板の圧力損失を求めた。
【００３０】
データ計測中の活性汚泥処理反応槽の運転状況は、以下のとおりである。なお、数値は平均値である。
【００３１】
処理時間（滞留時間）：２４ｈｒ
固形物濃度（ＭＬＳＳ濃度）：３０５０ｍｇ／Ｌ
実施例１，２および比較例１，２の散気板についての圧力損失の経日変化を、図６のグラフに示す。
【００３２】
開口形状が長方形の場合、すなわち実施例１と比較例１とを比較すると、連続散気開始時における初期圧力損失は同程度である。テーパーなしの場合（比較例１）には９２ｍｍ−ａｑであり、テーパーありの場合（実施例１）には９４ｍｍ−ａｑである。
【００３３】
比較例１の散気板の圧力損失は、散気開始直後から上昇が確認された。約２０日間経過後に４００ｍｍ−ａｑに達し、８０日経過後には５６０ｍｍ−ａｑにも及んでいる。圧力損失が６００ｍｍ−ａｑを越えると、薬品洗浄等の回復作業を行なわなければ連続散気を継続するのが困難となる。
【００３４】
一方、実施例１の散気板の圧力損失は、散気開始直後から緩やかな上昇を示したものの、約２０日間経過後以降は安定し、２００〜３００ｍｍ−ａｑ間で推移している。圧力損失は、４００ｍｍ−ａｑ程度以下であれば、実質的に影響を及ぼさないので許容範囲内である。したがって、実施例１の散気板は、８０日経過後も引き続き連続散気運転が可能であった。
【００３５】
開口形状が円形の場合、すなわち実施例２と比較例２とを比較すると、連続散気開始時における初期の圧力損失は、ほぼ同程度である。テーパーなしの場合（比較例２）には２５９ｍｍ−ａｑであり、テーパーありの場合（実施例２）には２６０ｍｍ−ａｑである。
【００３６】
比較例２の散気板の圧力損失は、散気開始直後から急激に上昇し、約４１日間経過後に６００ｍｍ−ａｑに達した。このため、比較例２の散気板は、薬品洗浄等の回復作業を行わなければ連続散気の継続が困難であった。
【００３７】
一方、実施例２の散気板の圧力損失は、散気開始直後から穏やかな上昇を示したものの、約３０〜４０日間経過後以降は安定して３００〜４００ｍｍ−ａｑ間で推移している。上述したように、圧力損失は、４００ｍｍ−ａｑ程度以下であれば、実質的に影響を及ぼさないので許容範囲内である。したがって、実施例２の散気板は、４０日経過後も引き続き連続散気運転が可能であった。
【００３８】
以上の結果から、実施例の散気板は圧力損失の経日変化が小さく、過酷な使用条件下においても初期の性能を維持できることが確認された。
【００３９】
なお、開口形状に関して、気泡径は、散気孔との接触長さに影響され、これが小さければ気泡径も小さくなる。孔が円形の場合、気泡は孔の全周と接触して、成長、脱離し、孔の全周が接触長さになる。これに対して、孔が長方形の場合には、気泡は孔を形成する４辺のうち、２つの長辺の一部とだけ接触して、成長、脱離する。孔の周長さが同程度の場合、長方形の方が小さい径の気泡を発生することができる。したがって、円形の孔のように、孔径を小さくし圧力損失を増加させることなく気泡を小径化し、酸素溶解効率を高めることができるので、長方形の孔の方が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施例にかかる散気板の表面の拡大図。
【図２】散気孔の断面形状の一例を示す図。
【図３】散気孔の平面形状の一例を示す図。
【図４】散気孔の平面形状の一例を示す図。
【図５】散気装置の一例を示す断面図。
【図６】散気板圧力損失の経日変化を示すグラフ図。
【符号の説明】
【００４１】
１…散気板；  １ａ…第１の（液体側）面；  １ｂ…第２の（空気側）面
２…散気板固定枠；  ３…送気管；  ４…ケーシング；  ５…散気孔
１０…散気装置；  １１…逆止弁；  １３…間隙。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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