(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その軸方向が上下方向となる散気筒であって、
多孔質材料からなる筒状の散気部材と、当該散気部材の上端部及び上側開口部を気密的に塞ぐ上側仕切板と、前記散気部材の下端部及び下側開口部を気密的に塞ぐ下側仕切板とで区画された空気室を有する複数の散気筒分割体、並びに、
前記各散気筒分割体の前記上側仕切板と前記下側仕切板との内の少なくとも一方を貫通して、前記複数の散気筒分割体を上下方向で連結する空気供給管を備え、
当該空気供給管の前記各空気室内に位置する部分に、前記空気供給管内から前記空気室内に通じるオリフィスが、前記各空気室に対してそれぞれ少なくとも１つ設けられており、
より下方に位置する空気室に通じるオリフィスほどその径が大きくなる散気筒。
【請求項２】
前記空気供給管により上下方向で連結された前記複数の散気筒分割体の内の何れか２つ以上が密接して配置されており、より上方に位置する散気筒分割体の前記下側仕切板と、その下方に密接する散気筒分割体の前記上側仕切板とが、共通の単一な仕切板となっている請求項１に記載の散気筒。
【請求項３】
前記空気供給管が、元々その軸方向に沿って径の異なる複数のオリフィスが設けられたものであり、前記複数のオリフィスの内、前記各空気室内に位置し、かつ、所望の径を有するオリフィス以外のオリフィスが閉塞された状態で使用されている請求項１又は２に記載の散気筒。
【請求項４】
前記多孔質材料がセラミックスである請求項１〜３の何れか一項に記載の散気筒。
【請求項５】
その軸方向が上下方向となる散気筒であって、
外側筒状体と、その内側に所定の間隔を置いて配置された多孔質材料からなる内側筒状体と、前記外側筒状体の上端部、前記内側筒状体の上端部及び前記外側筒状体の上端部と前記内側筒状体の上端部との間に形成される上側開口部を気密的に塞ぐリング状の上側仕切板と、前記外側筒状体の下端部、前記内側筒状体の下端部及び前記外側筒状体の下端部と前記内側筒状体の下端部との間に形成される下側開口部を気密的に塞ぐリング状の下側仕切板とで区画された空気室を有する複数の散気筒分割体、並びに、
前記各散気筒分割体の前記上側仕切板と前記下側仕切板との内の少なくとも一方を貫通して、前記複数の散気筒分割体を上下方向で連結する空気供給管を備え、
当該空気供給管の前記各空気室内に位置する部分に、前記空気供給管内から前記空気室内に通じるオリフィスが、前記各空気室に対してそれぞれ少なくとも１つ設けられており、
より下方に位置する空気室に通じるオリフィスほどその径が大きくなる散気筒。
【請求項６】
前記空気供給管により上下方向で連結された前記複数の散気筒分割体の内の何れか２つ以上が密接して配置されており、より上方に位置する散気筒分割体の前記下側仕切板と、その下方に密接する散気筒分割体の前記上側仕切板とが、共通の単一な仕切板となっている請求項５に記載の散気筒。
【請求項７】
前記空気供給管が、元々その軸方向に沿って径の異なる複数のオリフィスが設けられたものであり、前記複数のオリフィスの内、前記各空気室内に位置し、かつ、所望の径を有するオリフィス以外のオリフィスが閉塞された状態で使用されている請求項５又は６に記載の散気筒。
【請求項８】
前記多孔質材料がセラミックスである請求項５〜７の何れか一項に記載の散気筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水や産業排水等の有機性排水を、活性汚泥法等により好気的に浄化処理するに際し、曝気槽に収容された被処理水中に空気を微細気泡の状態に発泡させて供給するために使用する散気筒に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水や産業排水等の有機性排水を、活性汚泥法等により好気的に浄化処理するに際しては、それら被処理水を収容する曝気槽内に、散気筒（ディフューザー）が設置される。一般に、散気筒は、セラミックス等の多孔質材料からなり、一端部が閉塞され、他端部が開口した円筒状のものである。散気筒は、その開口した側の端部がヘッダ管に接続され、ヘッダ管を通じて内部に空気が供給される。散気筒の内部に供給された空気は、多孔質である散気筒の周壁の気孔を通過して発泡し、ミリサイズの微細気泡となって、被処理水中に放出される。
【０００３】
ところで、従来の散気筒は、例えば特許文献１に示すように、その軸方向が水平方向となるような横置き状態で設置されるため、ある程度広い設置スペースが必要となるという問題がある。例えば、曝気槽内にドラフトチューブを設置し、そのドラフトチューブ内に散気筒を設置する場合には、ドラフトチューブの内径が散気筒の全長より大きくなければならない。
【０００４】
このような設置スペースの問題を解決する手段として、散気筒を、その軸方向が上下方向となるような縦置き状態で設置することが考えられる。しかしながら、散気筒を縦置き状態で設置すると、散気筒の上部から下部に向かって、周囲の水圧が高くなって行く。このため、散気筒の上部と下部とで周囲の水圧に差が生じることになり、この水圧差に起因して新たな問題が生じる。
【０００５】
すなわち、従来の散気筒は、その内部が単一の空間（空気室）となっており、散気筒内に空気が供給された時の当該空間内の圧力は、空間全体でほぼ均一であるため、周囲の水圧が高い散気筒の下部では、周囲の水圧が低い散気筒の上部に比べて、微細気泡が放出されにくい。このため、散気筒の上部では多くの微細気泡が放出される一方、下部ではほとんど微細気泡が放出されないという状態となって、散気筒全体を有効に利用できず、高い発泡効率が得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平３−１９６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、横置き型の散気筒では設置できないような狭いスペースにも設置することができるとともに、微細気泡を散気筒全体から均等に放出させることが可能な散気筒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の散気筒が提供される。
【０００９】
［１］  その軸方向が上下方向となる散気筒であって、多孔質材料からなる筒状の散気部材と、当該散気部材の上端部及び上側開口部を気密的に塞ぐ上側仕切板と、前記散気部材の下端部及び下側開口部を気密的に塞ぐ下側仕切板とで区画された空気室を有する複数の散気筒分割体、並びに、前記各散気筒分割体の前記上側仕切板と前記下側仕切板との内の少なくとも一方を貫通して、前記複数の散気筒分割体を上下方向で連結する空気供給管を備え、当該空気供給管の前記各空気室内に位置する部分に、前記空気供給管内から前記空気室内に通じるオリフィスが、前記各空気室に対してそれぞれ少なくとも１つ設けられており、より下方に位置する空気室に通じるオリフィスほどその径が大きくなる散気筒（第一の散気筒）。
【００１０】
［２］  前記空気供給管により上下方向で連結された前記複数の散気筒分割体の内の何れか２つ以上が密接して配置されており、より上方に位置する散気筒分割体の前記下側仕切板と、その下方に密接する散気筒分割体の前記上側仕切板とが、共通の単一な仕切板となっている［１］に記載の散気筒。
【００１１】
［３］  前記空気供給管が、元々その軸方向に沿って径の異なる複数のオリフィスが設けられたものであり、前記複数のオリフィスの内、前記各空気室内に位置し、かつ、所望の径を有するオリフィス以外のオリフィスが閉塞された状態で使用されている［１］又は［２］に記載の散気筒。
【００１２】
［４］  前記多孔質材料がセラミックスである［１］〜［３］の何れかに記載の散気筒。
【００１３】
［５］  その軸方向が上下方向となる散気筒であって、外側筒状体と、その内側に所定の間隔を置いて配置された多孔質材料からなる内側筒状体と、前記外側筒状体の上端部、前記内側筒状体の上端部及び前記外側筒状体の上端部と前記内側筒状体の上端部との間に形成される上側開口部を気密的に塞ぐリング状の上側仕切板と、前記外側筒状体の下端部、前記内側筒状体の下端部及び前記外側筒状体の下端部と前記内側筒状体の下端部との間に形成される下側開口部を気密的に塞ぐリング状の下側仕切板とで区画された空気室を有する複数の散気筒分割体、並びに、前記各散気筒分割体の前記上側仕切板と前記下側仕切板との内の少なくとも一方を貫通して、前記複数の散気筒分割体を上下方向で連結する空気供給管を備え、当該空気供給管の前記各空気室内に位置する部分に、前記空気供給管内から前記空気室内に通じるオリフィスが、前記各空気室に対してそれぞれ少なくとも１つ設けられており、より下方に位置する空気室に通じるオリフィスほどその径が大きくなる散気筒（第二の散気筒）。
【００１４】
［６］  前記空気供給管により上下方向で連結された前記複数の散気筒分割体の内の何れか２つ以上が密接して配置されており、より上方に位置する散気筒分割体の前記下側仕切板と、その下方に密接する散気筒分割体の前記上側仕切板とが、共通の単一な仕切板となっている［５］に記載の散気筒。
【００１５】
［７］  前記空気供給管が、元々その軸方向に沿って径の異なる複数のオリフィスが設けられたものであり、前記複数のオリフィスの内、前記各空気室内に位置し、かつ、所望の径を有するオリフィス以外のオリフィスが閉塞された状態で使用されている［５］又は［６］に記載の散気筒。
【００１６】
［８］  前記多孔質材料がセラミックスである［５］〜［７］の何れかに記載の散気筒。
【００１７】
なお、本発明において、「その軸方向」とは、散気筒の内部空間（中空部）が伸びる方向であり、また、それが「上下方向となる」とは、散気筒の軸方向を上下方向にして設置することが可能であることを意味する。また、本発明において、「上方」、「下方」、「上端」、「下端」、「上側」、「下側」とは、本発明の散気筒を、その軸方向が上下方向となるように設置した状態における方向や位置（部位）を示すものである。
【００１８】
更に、本発明において、「多孔質材料」には、シート状部材に微細孔が形成されたものも含まれ、その微細孔を通じて空気を吐出させることができるものであれば、材質は限定されない。例えば、セラミックス、合成樹脂の他、微細孔が形成された布等からなるものでもよい。ここで、「微細孔」とは、その断面の面積と等しい面積を持つ真円の径が５０〜５００μｍ程度となる孔や、幅が５０〜５００μｍ程度で、長さが０．５〜２．０ｍｍ程度のスリットを指す。また、本発明において、「多孔質材料からなる」には、全体が多孔質材料から形成されている場合だけでなく、その一部分が多孔質材料から形成されている場合も含まれる。
【００１９】
更にまた、本発明における「筒状」は、断面が環状であることを意味し、断面が環状であれば、その内周や外周の形状は限定されない。例えば、断面の内周や外周の形状が円形や楕円形であってもよいし、長細長方形や三角形等の多角形であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の散気筒は、その軸方向が上下方向となる縦置き型の散気筒であるので、従来の横置き型の散気筒では設置できないような狭いスペースにも設置することができ、設置スペースの制約が緩和される。また、本発明の散気筒は、その軸方向において互いに分離された複数の空気室を有するとともに、空気供給管と各空気室とを連通するオリフィスの径が、より下方に位置する空気室に通じるオリフィスほど大きくなるように調節されているため、より下方に位置する空気室ほど、その内部の圧力が高くなる。このため、周囲の水圧が高い散気筒の下部においても、周囲の水圧が低い散気筒の上部と同程度の量の微細気泡を放出させることができる。そして、その結果、微細気泡を散気筒全体から均等に放出させることが可能となって、散気筒全体を有効に利用でき、高い発泡効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一の散気筒の実施形態の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の第一の散気筒に使用される仕切板の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第一の散気筒の実施形態の他の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の第一の散気筒の実施形態の更に他の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の第一の散気筒に使用される空気供給管の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の第一の散気筒を、曝気槽内に設置したドラフトチューブ内に設置する際の設置例を示す説明図である。
【図７】本発明の第二の散気筒の実施形態の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の第二の散気筒に使用される仕切板の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明の第二の散気筒において、外側筒状体と内側筒状体との間を所定間隔に保持する方法の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第二の散気筒において、内側筒状体の径をテーパ状に変化させて、散気面となる内側筒状体の内周面を傾斜させるようにした例を示す説明図である。
【図１１】本発明の第二の散気筒を、曝気槽内に設置したドラフトチューブ内に設置する際の設置例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体的な実施形態に基づき説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００２３】
図１は、本発明の第一の散気筒の実施形態の一例を示す説明図である。なお、図１においては、散気筒１の内部構造をわかりやすくするため、散気部材４等の一部の部材は断面で描いている。
【００２４】
図１に示すように、本発明の第一の散気筒１は、その軸方向が上下方向となる縦置き型の散気筒であり、その構成要素として、複数の散気筒分割体２（２Ａ〜２Ｅ）と、空気供給管３とを備える。
【００２５】
散気筒分割体２（２Ａ〜２Ｅ）は、多孔質材料からなる筒状の散気部材４（４Ａ〜４Ｅ）と、それら散気部材４Ａ〜４Ｅの上端部及び上側開口部を気密的に塞ぐ仕切板（上側仕切板）と、散気部材４Ａ〜４Ｅの下端部及び下側開口部を気密的に塞ぐ仕切板（下側仕切板）とで区画された空気室６（６Ａ〜６Ｅ）を有する。なお、図１の例では、複数の散気筒分割体２Ａ〜２Ｅが密接して配置されており、より上方に位置する散気筒分割体の下側仕切板と、その下方に密接する散気筒分割体の上側仕切板とが、共通の単一な仕切板となっている。具体的には、散気筒分割体２Ａの下側仕切板と、散気筒分割体２Ｂの上側仕切板とが、共通の単一な仕切板５Ｂとなっている。同様に、散気筒分割体２Ｂの下側仕切板と、散気筒分割体２Ｃの上側仕切板とが、共通の単一な仕切板５Ｃになっており、散気筒分割体２Ｃの下側仕切板と、散気筒分割体２Ｄの上側仕切板とが、共通の単一な仕切板５Ｄになっており、散気筒分割体２Ｄの下側仕切板と、散気筒分割体２Ｅの上側仕切板とが、共通の単一な仕切板５Ｅになっている。
【００２６】
散気部材４（４Ａ〜４Ｅ）を構成する多孔質材料としては、従来の散気筒に使用されていた材料、例えば、セラミックス、多孔質の樹脂等を用いることができ、特に強度や化学的安定性等の観点からセラミックスが好適に用いられる。散気部材４の気孔率は特に制限されない。散気部材４の気孔径についても特に制限はないが、被処理水中に溶存しやすいサイズの微小気泡を発泡させる観点から、５０〜５００μｍ程度の気孔径とすることが好ましい。なお、散気部材４を構成する多孔質材料は、全ての散気部材４で同一であってもよいし、水深などを考慮して各散気部材４ごとに異なる性状（材質や気孔率）の多孔質材料を使用してもよい。
【００２７】
本実施形態において仕切板５（５Ａ〜５Ｆ）には、図２に示すように、その中央部付近に、空気供給管を貫通させるための孔部７を有し、この孔部７に筒状のソケット８が一体的に接合されたものを用いているが、このようなソケット８を持たない板状の仕切板であってもよい。仕切板５の材質としては、強度や加工性等の観点から、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）等を好適に用いることができる。仕切板５（５Ａ〜５Ｅ）と散気部材４との間には、散気筒１使用時の空気漏れを防ぐため、クロロプレンゴムや発泡ポリウレタン等からなるパッキン１０を配設して気密性を高めることが好ましい。
【００２８】
空気供給管３は、各散気筒分割体２Ａ〜２Ｅの上側仕切板と下側仕切板との内の少なくとも一方を貫通して、複数の散気筒分割体２Ａ〜２Ｅを上下方向で連結する。この空気供給管３の各空気室６Ａ〜６Ｅ内に位置する部分には、空気供給管３内から空気室６Ａ〜６Ｅ内に通じるオリフィス９Ａ〜９Ｅが、各空気室６Ａ〜６Ｅに対してそれぞれ少なくとも１つ設けられており、より下方に位置する空気室６に通じるオリフィス９ほどその径が大きくなる。すなわち、本実施形態においては、オリフィス９Ａ、オリフィス９Ｂ、オリフィス９Ｃ、オリフィス９Ｄ、オリフィス９Ｅの順で、その径が大きくなる。
【００２９】
空気供給管３は、その一端が閉塞されるとともに、他端が開口しており、その他端の開口より、空気供給管３内に空気が供給される。本実施形態では、空気供給管３の下端がプラグ１１により閉塞され、上端の開口１２から空気を供給するように構成されている。空気供給管３の材質としては、強度や加工性等の観点から、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）等を好適に用いることができる。
【００３０】
この散気筒１の使用時において、空気供給管５の上端の開口１２から空気供給管３内に供給された空気は、まず、オリフィス９Ａ〜９Ｅを通じて各空気室６Ａ〜６Ｅに移動する。そして、各空気室６Ａ〜６Ｅの内部の圧力の上昇によって、各空気室６Ａ〜６Ｅが面している散気部材４Ａ〜４Ｅの気孔を通過して発泡し、ミリサイズの微細気泡となって、被処理水中に放出される。
【００３１】
先述のとおり、散気筒を、その軸方向が上下方向となるような縦置き状態で設置した場合、散気筒の上部から下部に向かって、周囲の水圧が高くなって行く。よって、散気筒内部の空間（空気室）の圧力が、空間全体でほぼ均一であると、周囲の水圧が高い散気筒の下部では、周囲の水圧が低い散気筒の上部に比べて、微細気泡が放出されにくくなる。
【００３２】
そこで、本発明の散気筒１では、その軸方向（上下方向）において複数の空気室６Ａ〜６Ｅを分離して形成するともに、より下方に位置する空気室６に通じるオリフィス９ほどその径が大きくなるようにした。なお、オリフィス９の具体的な径は、散気筒１を設置する水深における水圧、散気部材４を構成する多孔質材料の空気透過抵抗等を考慮して決定することができる。各空気室６Ａ〜６Ｅに通じるオリフィス９Ａ〜９Ｅの径をこのように調節すると、より下方に位置する空気室６ほど、その内部の圧力が高くなり、周囲の水圧が高く微細気泡が放出されにくい散気筒１の下部においても、周囲の水圧が低い散気筒１の上部と同程度の量の微細気泡を放出させることが可能となる。そして、その結果、散気筒１全体を微細気泡の発泡に有効に利用でき、高い発泡効率が得られる。
【００３３】
なお、図１に示す実施形態においては、散気筒１を構成するために５つの散気筒分割体２Ａ〜２Ｅを用いているが、１つの散気筒を構成するために用いる散気筒分割体の数は、複数であること以外制限はなく、目的とする散気筒１の全長等に応じて、適宜その数を決定することができる。散気筒分割体の数を決定する１つの目安としては、散気筒分割体の１つ当たりの長さが１００ｍｍ以下となるような数とすることが挙げられる。散気筒分割体１つ当たりの長さが１００ｍｍを超える場合には、１つの散気筒分割体の上方と下方とでも大きな水圧差が生じて、微細気泡の放出量に差が生じやすくなる。
【００３４】
図３は、本発明の第一の散気筒の実施形態の他の一例を示す説明図である。この図３の示す実施形態を、前述の図１に示す実施形態との相違点を中心に説明すると、まず、この図３の散気筒１では、複数の散気筒分割体２（２Ｆ〜２Ｈ）が密接せず、間隔を置いて配置されている。なお、複数の散気筒分割体２を、このように間隔を置いて配置する場合は、より上方に位置する散気筒分割体の下側仕切板と、その下方に位置する散気筒分割体の上側仕切板とを、共通の単一な仕切板とすることはできず、それぞれ別個の仕切板とする必要がある。すなわち、図３の例においては、散気筒分割体２Ｆの下側仕切板５Ｈと、散気筒分割体２Ｇの上側仕切板５Ｉとは別体であり、同様に、散気筒分割体２Ｇの下側仕切板と、散気筒分割体２Ｈの上側仕切板５Ｊとは別体である。この図３の散気筒１には、３つの空気室６（６Ｆ〜６Ｈ）が設けられている。
【００３５】
また、この図３の散気筒１では、各散気筒分割体２（２Ｆ〜２Ｈ）を構成する散気部材４（４Ｆ〜４Ｈ）の径や長さが同一ではなく、それらが異なるように構成されている。更に、この図３の散気筒１では、空気供給管３の径が一定ではなく、その長さ方向において、径が変化するように構成されている。更にまた、この図３の散気筒１では、空気供給管３が、最下方に位置する散気筒分割体２Ｈの下側仕切板５Ｌを貫通せず、その下端が、最下方の空気室６Ｈ内に存在する。空気供給管３には、空気室６（６Ｆ〜６Ｈ）に通じるオリフィス９（９Ｆ〜９Ｈ）が設けられており、この内、オリフィス９Ｈは空気供給管３の下端に設けられている。なお、最下方に位置する散気筒分割体２Ｈの下側仕切板５Ｌは、前記のとおり、空気供給管３によって貫通されないので、他の仕切板５Ｇ〜５Ｋのように、空気供給管３を貫通させるための孔部は形成されていない。
【００３６】
図４は、本発明の第一の散気筒の実施形態の更に他の一例を示す説明図である。この図４の示す実施形態を、前述の図１に示す実施形態との相違点を中心に説明すると、まず、この図４の散気筒１では、複数の散気筒分割体２（２Ｉ〜２Ｋ）の内の一部の散気筒分割体２Ｉと２Ｊとが密接して配置され、残りの散気筒分割体２Ｋが間隔を置いて配置されている。このため、散気筒分割体２Ｉの下側仕切板と、その下方に密接する散気筒分割体２Ｊの上側仕切板とは、共通の単一な仕切板５Ｈとなっているが、散気筒分割体２Ｊの下側仕切板５Ｏと、その下方に位置する散気筒分割体２Ｋの上側仕切板５Ｐとは別体である。この図４の散気筒１には、３つの空気室６（６Ｉ〜６Ｋ）が設けられている。
【００３７】
本発明の第一の散気筒は、これら図３や図４に示す実施形態のような構成としても、図１に示す実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本発明の第一の散気筒においては、図５に示すように、空気供給管３が、元々その軸方向に沿って径の異なる複数のオリフィス９が設けられたものであり、それら複数のオリフィス９の内、前記各空気室６内に位置し、かつ、所望の径を有するオリフィス以外のオリフィス（図５中の黒塗りされたオリフィス）が閉塞された状態で使用されていることが好ましい。このように、予めその軸方向に沿って径の異なる複数のオリフィス９が設けられた空気供給管３を用意しておき、必要なオリフィスだけをそのまま残し、不要なオリフィスを閉塞するようにすることで、散気筒の製造効率を高めることができる。
【００３８】
図６は、本発明の第一の散気筒１を、曝気槽内に設置したドラフトチューブ内に設置する際の設置例を示す説明図である。本発明の第一の散気筒を、ドラフトチューブ１５内に複数個設置する場合には、各散気筒１の空気供給管の開口をヘッダ管１６に接続し、ヘッダ管１６を通じて、外部から空気供給管内へ空気を供給する。こうして、各散気筒１の空気供給管内へ供給された空気は、各散気筒１から微細気泡となってドラフトチューブ１５内に放出され、放出された微細気泡を含む被処理水は、ドラフトチューブ１５の上方に設置されたインペラ１７の旋回によって下降流となり、ドラフトチューブ１５の下方よりドラフトチューブ１５外へ排出されて、曝気槽内を循環する。
【００３９】
なお、図６の例では、ヘッダ管１６が散気筒１の上方に配置されているが、ヘッダ管１６を、散気筒１の下方に配置するようにして、散気管１の下方から空気を供給してもよい。また、図６の例では、リング状のヘッダ管１６を用いているが、ヘッダ管の形状は、散気筒１の配置や個数により適宜変化させることができる。また、散気筒１は、必要な散気量に応じて、本例のように複数個設置してもよいし、１個のみ設置してもよい。
【００４０】
図７は、本発明の第二の散気筒の実施形態の一例を示す説明図である。なお、図７においては、散気筒２１の内部構造をわかりやすくするため、外側筒状体２４、内側筒状体２５等の一部の部材は断面で描いている。
【００４１】
図７に示すように、本発明の第二の散気筒２１は、その軸方向が上下方向となる縦置き型の散気筒であり、その構成要素として、複数の散気筒分割体２２（２２Ａ〜２２Ｃ）と、空気供給管３とを備える。
【００４２】
散気筒分割体２２（２２Ａ〜２２Ｃ）は、外側筒状体２４（２４Ａ〜２４Ｃ）と、その内側に所定の間隔を置いて配置された多孔質材料からなる内側筒状体２５（２５Ａ〜２５Ｃ）と、外側筒状体２４Ａ〜２４Ｃの上端部、内側筒状体２５Ａ〜２５Ｃの上端部及び外側筒状体の上端部２４Ａ〜２４Ｃと内側筒状体２５Ａ〜２５Ｃの上端部との間に形成される上側開口部を気密的に塞ぐリング状の仕切板（上側仕切板）と、外側筒状体２４Ａ〜２４Ｃの下端部、内側筒状体２５Ａ〜２５Ｃの下端部及び外側筒状体２４Ａ〜２４Ｃの下端部と内側筒状体２５Ａ〜２５Ｃの下端部との間に形成される下側開口部を気密的に塞ぐリング状の仕切板（下側仕切板）とで区画された空気室２７（２７Ａ〜２７Ｃ）を有する。なお、図７の例では、複数の散気筒分割体２２Ａ〜２２Ｃが密接して配置されており、より上方に位置する散気筒分割体の下側仕切板と、その下方に密接する散気筒分割体の上側仕切板とが、共通の単一な仕切板となっている。具体的には、散気筒分割体２２Ａの下側仕切板と、散気筒分割体２２Ｂの上側仕切板とが、共通の単一な仕切板２６Ｂとなっている。同様に、散気筒分割体２２Ｂの下側仕切板と、散気筒分割体２２Ｃの上側仕切板とが、共通の単一な仕切板２６Ｃになっている。
【００４３】
内側筒状体２５（２５Ａ〜２５Ｃ）を構成する多孔質材料としては、従来の散気筒に使用されていた材料、例えば、セラミックス、多孔質の樹脂等を用いることができ、特に強度や化学的安定性等の観点からセラミックスが好適に用いられる。内側筒状体２５の気孔率は特に制限されない。内側筒状体２５の気孔径についても特に制限はないが、被処理水中に溶存しやすいサイズの微小気泡を発泡させる観点から、５０〜５００μｍ程度の気孔径とすることが好ましい。
【００４４】
外側筒状体２４（２４Ａ〜２４Ｃ）を構成する材料は、内側筒状体２５と同様に多孔質材料であってもよいし、非多孔質材料であってもよい。内側筒状体２５の内周面のみを微細気泡が放出される散気面としたい場合は、内側筒状体２５のみを多孔質材料で構成し、内側筒状体２５の内周面に加えて、外側筒状体２４の外周面も散気面としたい場合は、内側筒状体２５と外側筒状体２４との両方を多孔質材料で構成する。外側筒状体２４を多孔質材料で構成する場合の好適な気孔径や気孔率は、内側筒状体２５の好適な気孔径や気孔率と同様である。
【００４５】
本実施形態において仕切板２６は、図８に示すように、空気供給管を貫通させるための孔部２８を有するリング状の板状体である（ただし、図７の実施形態における最下方の仕切板２６Ｄは、空気供給管が貫通しないため、孔部２８を有していない。）。仕切板２６（２６Ａ〜２６Ｄ）の材質としては、強度や加工性等の観点から、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）等を好適に用いることができる。仕切板２６と外側筒状体２４及び内側筒状体２５との間には、散気筒２１使用時の空気漏れを防ぐため、クロロプレンゴムや発泡ポリウレタン等からなるパッキンを配設して気密性を高めるようにしてもよい。
【００４６】
外側筒状体２４と内側筒状体２５との間を所定間隔に保持する方法としては、例えば、図９に示すように、外側筒状体２４の内周面と内側筒状体２５の外周面との間に間隔保持用のスペーサ３０を配してもよいし、同様のスペーサ機能を仕切板２６に持たせるようにしてもよい。
【００４７】
空気供給管２３は、各散気筒分割体２２Ａ〜２２Ｃの上側仕切板と下側仕切板との内の少なくとも一方を貫通して、複数の散気筒分割体２２Ａ〜２２Ｃを上下方向で連結する。なお、図７の例では、２本の空気供給管２３を使用しているが、空気供給管２３の本数は特に限定されず、１本でも複数本でもよい。空気供給管２３の各空気室２７Ａ〜２７Ｃ内に位置する部分には、空気供給管２３内から空気室２７Ａ〜２７Ｃ内に通じるオリフィス２９Ａ〜２９Ｃが、各空気室２７Ａ〜２７Ｃに対してそれぞれ少なくとも１つ設けられており、より下方に位置する空気室２７に通じるオリフィス２９ほどその径が大きくなる。すなわち、本実施形態においては、オリフィス２９Ａ、オリフィス２９Ｂ、オリフィス２９Ｃの順で、その径が大きくなる。
【００４８】
空気供給管２３は、その一端が閉塞されるとともに、他端が開口しており、その他端の開口より、空気供給管２３内に空気が供給される。本実施形態では、空気供給管２３の下端が最下方の仕切板２６Ｄの表面に密接することにより閉塞され、上端の開口３２から空気を供給するように構成されている。空気供給管２３の材質としては、強度や加工性等の観点から、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）等を好適に用いることができる。
【００４９】
この散気筒２１の使用時において、空気供給管５の上端の開口３２から空気供給管２３内に供給された空気は、まず、オリフィス２９Ａ〜２９Ｃを通じて各空気室２７Ａ〜２７Ｃに移動する。そして、各空気室２７Ａ〜２７Ｃの内部の圧力の上昇によって、各空気室２７Ａ〜２７Ｃが面している内側筒状体２５Ａ〜２５Ｃの気孔（外側筒状体２４Ａ〜２４Ｃも多孔質材料で構成した場合は、内側筒状体２５Ａ〜２５Ｃの気孔及び外側筒状体２４Ａ〜２４Ｃの気孔）を通過して発泡し、ミリサイズの微細気泡となって、被処理水中に放出される。
【００５０】
先述のとおり、散気筒を、その軸方向が上下方向となるような縦置き状態で設置した場合、散気筒の上部から下部に向かって、周囲の水圧が高くなって行く。よって、散気筒内部の空間（空気室）の圧力が、空間全体でほぼ均一であると、周囲の水圧が高い散気筒の下部では、周囲の水圧が低い散気筒の上部に比べて、微細気泡が放出されにくくなる。
【００５１】
そこで、本発明の散気筒２１では、その軸方向（上下方向）において複数の空気室２７Ａ〜２７Ｃを分離して形成するともに、より下方に位置する空気室２７に通じるオリフィス２９ほどその径が大きくなるようにした。なお、オリフィス２９の具体的な径は、散気筒２１を設置する水深における水圧、内側筒状体２５等を構成する多孔質材料の空気透過抵抗等を考慮して決定することができる。各空気室２７Ａ〜２７Ｃに通じるオリフィス２９Ａ〜２９Ｃの径をこのように調節すると、より下方に位置する空気室２７ほど、その内部の圧力が高くなり、周囲の水圧が高く微細気泡が放出されにくい散気筒２１の下部においても、周囲の水圧が低い散気筒２１の上部と同程度の量の微細気泡を放出させることが可能となる。そして、その結果、散気筒２１全体を微細気泡の発泡に有効に利用でき、高い発泡効率が得られる。
【００５２】
なお、図７に示す実施形態においては、散気筒２１を構成するために３つの散気筒分割体２２Ａ〜２２Ｃを用いているが、１つの散気筒を構成するために用いる散気筒分割体の数は、複数であること以外制限はなく、目的とする散気筒２１の全長等に応じて、適宜その数を決定することができる。散気筒分割体の数を決定する１つの目安としては、散気筒分割体の１つ当たりの長さが１００ｍｍ以下となるような数とすることが挙げられる。散気筒分割体１つ当たりの長さが１００ｍｍを超える場合には、１つの散気筒分割体の上方と下方とでも大きな水圧差が生じて、微細気泡の放出量に差が生じやすくなる。
【００５３】
また、本発明の第二の散気筒も、本発明の第一の散気筒と同様に、複数の散気筒分割体の内の一部の散気筒分割体又は全ての散気筒分割体が、密接せず、間隔を置いて配置されていたり、各散気筒分割体を構成する外側筒状体及び内側筒状体の径や長さが全ての散気筒分割体において同一ではなく、散気筒分割体毎に異なるように構成されていたり、空気供給管の径が一定ではなく、その長さ方向において、径が変化するように構成されていたりしてもよい。更に、図１０に示すように、内側筒状体２５の径をテーパ状に変化させて、散気面となる内側筒状体２５の内周面を傾斜させるようにしてもよい。また、本発明の第二の散気筒においても、本発明の第一の散気筒と同様に、空気供給管が、元々その軸方向に沿って径の異なる複数のオリフィスが設けられたものであり、それら複数のオリフィスの内、各空気室内に位置し、かつ、所望の径を有するオリフィス以外のオリフィスが閉塞された状態で使用されていることが、散気筒の製造効率を高める観点から好ましい。
【００５４】
図１１は、本発明の第二の散気筒を、曝気槽内に設置したドラフトチューブ内に設置する際の設置例を示す説明図である。本発明の第二の散気筒２１を、ドラフトチューブ１５内に複数個設置する場合には、散気筒２１の空気供給管の開口をヘッダ管１６に接続し、ヘッダ管１６を通じて、外部から空気供給管内へ空気を供給する。こうして、散気筒２１の空気供給管内へ供給された空気は、散気筒２１から微細気泡となってドラフトチューブ１５内に放出され、放出された微細気泡を含む被処理水は、ドラフトチューブ１５の上方に設置されたインペラ１７の旋回によって下降流となり、ドラフトチューブ１５の下方よりドラフトチューブ１５外へ排出されて、曝気槽内を循環する。
【００５５】
なお、図１１の例では、散気筒２１の外周面（外側筒状体２４の外側周面）がドラフトチューブ１５の内周面と密接しており、散気筒２１の内周面（内側筒状体２５の内側周面）のみから微細気泡が放出されるようになっているが、散気筒２１の外周面とドラフトチューブ１５の内周面との間に間隔を設けて、散気筒２１の外周面からも微細気泡が放出されるようにしてもよい。また、図１１の例では、ドラフトチューブ１５内に散気筒２１を１個のみ設置しているが、散気筒２１は、必要な散気量に応じて、このように１個のみ設置してもよいし、複数個設置してもよい。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５７】
（実施例）
図１に示す構造の散気筒を作製した。散気筒分割体２Ａ〜２Ｅを構成する散気部材４Ａ〜４Ｅには、それぞれセラミックスからなる円筒状の焼結体（長さ：１００ｍｍ、外径７５ｍｍ、内径４５ｍｍ、平均気孔径２００μｍ）を用いた。仕切板５Ａ〜５Ｆには、ＳＵＳ３０４製で、中央に孔部を有する円板（直径：８５ｍｍ、厚さ：３ｍｍ）の当該孔部に、筒状のソケット８（長さ：４３ｍｍ、外径３８ｍｍ、内径３４ｍｍ）が一体的に接合されたものを用いた。仕切板５Ａ〜５Ｆと散気部材４Ａ〜４Ｅとの間には、クロロプレンゴム製で、リング状のパッキン１０（外径７５ｍｍ、内径４７ｍｍ、厚さ：３ｍｍ）を配設した。空気供給管３には、下端部をプラグ１１で閉塞したＳＵＳ３０４製の円管（長さ：５５０ｍｍ、外径３４ｍｍ、内径２８ｍｍ）を用いた。空気供給管３には、空気供給管３内から各空気室６Ａ〜６Ｅ内に通じるオリフィス９Ａ〜９Ｅを、各空気室９Ａ〜９Ｅに対し２つずつ設けた。
【００５８】
オリフィス９Ａ〜９Ｅの径は、空気供給管３内に１２０Ｌ／ｍｉｎの風量で空気を供給した時に、より下方に位置する空気室ほど、その内部の圧力が高くなり、かつ、隣接する空気室間の前記圧力の差が約１００ｍｍＡｑ（約９８１Ｐａ）となるように調節した。具体的には、オリフィス９Ａの径を２．４ｍｍ、オリフィス９Ｂの径を２．５ｍｍ、オリフィス９Ｃの径を２．７ｍｍ、オリフィス９Ｄの径を３．０ｍｍ、オリフィス９Ｅの径を３．５ｍｍとすることで、前記のような圧力関係を実現できた。
【００５９】
この散気筒１を、その軸方向が上下方向となるような縦置き状態で曝気槽内に設置した。曝気槽を水で満たした後、空気供給管３の上端の開口１２に接続したヘッダ管を通じて、空気供給管３内に１２０Ｌ／ｍｉｎの風量で空気を供給したところ、散気筒１の上部から下部に渡って、ほぼ均一に微細気泡が放出されることが確認された。
【００６０】
（比較例）
散気筒として、一端部が閉塞され、他端部が開口した、セラミックスからなる円筒状の焼結体（長さ：５００ｍｍ、外径７５ｍｍ、内径４５ｍｍ、平均気孔径２００μｍ）を作製した。この散気筒を、その軸方向が上下方向となるような縦置き状態で曝気槽内に設置した。曝気槽を水で満たした後、散気筒の上端の開口に接続したヘッダ管を通じて、散気筒内に１２０Ｌ／ｍｉｎの風量で空気を供給したところ、散気筒の約上半分からは多くの微細気泡が放出されたが、散気筒の約下半分からはほとんど微細気泡が放出されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、下水や産業排水等の有機性排水を、活性汚泥法等により好気的に浄化処理するに際し、曝気槽に収容された被処理水中に空気を微細気泡の状態に発泡させて供給するための散気筒として好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１：散気筒
２（２Ａ〜２Ｋ）：散気筒分割体
３：空気供給管
４（４Ａ〜４Ｋ）：散気部材
５（５Ａ〜５Ｑ）：仕切板
６（６Ａ〜６Ｋ）：空気室
７：孔部
８：ソケット
９（９Ａ〜９Ｋ）：オリフィス
１０：パッキン
１１：プラグ
１２：開口
１５：ドラフトチューブ
１６：ヘッダ管
１７：インペラ
２１：散気筒
２２（２２Ａ〜２２Ｃ）：散気筒分割体
２３：空気供給管
２４（２４Ａ〜２４Ｃ）：外側筒状体
２５（２５Ａ〜２５Ｃ）：内側筒状体
２６（２６Ａ〜２６Ｄ）：仕切板
２７（２７Ａ〜２７Ｃ）：空気室
２８：孔部
２９（２９Ａ〜２９Ｃ）：オリフィス
３０：スペーサ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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