(57)【要約】【課題】微細気泡を多量に発生させることができ、しかも通気量を多くしても圧力損失の上昇が小さい散気装置と、この散気装置による散気方法を提供する。【解決手段】チューブ基材と、該チューブ基材を覆う微細気泡を発生させるための多数のスリットが形成された弾性膜とを有するチューブ型メンブレン式の散気装置において、該スリットは、長さが０．５ｍｍ以下であり、膜面１ｍ２あたり２０万〜６０万個設けられている散気装置。この散気装置に対し、単位膜面積通気量１５Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒ以上で通気を行う散気方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ基材と、該チューブ基材を覆う微細気泡を発生させるための多数のスリットが形成された弾性膜とを有するチューブ型メンブレン式の散気装置において、該スリットは、長さが０．５ｍｍ以下であり、膜面１ｍ２あたり２０万〜６０万個設けられていることを特徴とする散気装置。
【請求項２】
請求項１において、弾性膜の厚さが０．５〜３ｍｍであり、該スリットの長さが０．３〜０．５ｍｍであることを特徴とする散気装置。
【請求項３】
請求項１又は２の散気装置に対し、単位膜面積通気量１５Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒ以上で通気を行う散気方法。
【請求項４】
請求項３において、単位膜面積通気量を１５〜４０Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒとすることを特徴とする散気方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理施設等の槽内に設置されるチューブ型メンブレン式散気装置に関し、特に散気膜に多数のスリットを設けた散気装置に関する。また、本発明は、この散気装置による散気方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理用の散気装置として、各種のゴムを用いたメンブレン式散気装置が知られている。これらは、気泡の直径が小さいため、従来の散気装置と比べ、酸素移動効率が高く、また目詰まりし難いため、多くの水処理で利用されている。
【０００３】
散気装置から散気される気泡の直径が小さいほど酸素移動効率が高くなる。そのためには、孔径またはスリット長さを小さくする必要があるが、その場合には圧力損失が大きくなり、ブロワの負担が大きくなる。
【０００４】
特許第４７８１３０２号（特許文献１）には、スリットの長さが２ｍｍ以下のチューブ型メンブレン式散気装置を用い、通気抵抗が１０ｋＰａ以下になるように、かつ、１３Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒ以下で通気を行う散気方法が記載されている。この特許文献１の散気方法は、膜面あたりの通気量を少なくすることにより、圧力損失の上昇を防ぐようにしたものである。
【０００５】
図５は、特許文献１に記載の散気装置（チューブ型メンブレンディフューザ）の一部を縦断面とした側面図である。チューブ型メンブレンディフューザ１０を構成する樹脂又は金属製のチューブ基材１１の一端側の開口部には、アダプタ１５が接続されている。アダプタ１５は、前記一端側の開口部を閉塞する第１閉塞部１６と第２閉塞部１７とを有し、第１閉塞部１６と第２閉塞部１７の間には通気室２０が形成されている。
【０００６】
第２閉塞部１７は、空気供給源と接続された第１通気口１８ａを有する通気管１８を有しており、通気室２０の周壁２１には、複数の第２通気口１９が形成されている。チューブ基材１１の他端側の開口部１１ａは開放されている。
【０００７】
チューブ基材１１とアダプタ１５の外表面の全体は、弾性フィルム（弾性膜）２５で覆われている。弾性フィルム２５は、エチレンプロピレンンゴム等からなる厚さ約１．０〜３．０ｍｍのフィルムである。
【０００８】
弾性フィルム２５の表面には、多数のスリット２６が形成されている。スリット２６は、分布幅の狭い、できるだけ径の均一な気泡を発生させる観点から、長さが２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下のものである。スリット２６の分布密度は、１〜１００個／ｃｍ２である。
【０００９】
チューブ基材開口部１１ａ近傍とその上を覆う弾性フィルム２５は、外側から金属バンド３１で締め付けることで固定されており、アダプタの第１閉塞部１７とその上を覆う弾性フィルム２５は、外側から金属バンド３２で締め付けることで固定されている。金属バンド３１、３２で固定された部分以外は、固定されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４７８１３０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
生物処理槽を高いＢＯＤ容積負荷（例えば、２ｋｇ／ｍ３／ｄ以上）で運転するには、通気量を多くする必要があるが、特許文献１の散気方法では散気装置あたりの通気量が少ないため、散気装置の数を多くする必要があり、コスト高である。また、スペースの制約がある場合には、十分な数の散気装置を設置できない場合もある。
【００１２】
本発明は、微細気泡を多量に発生させることができ、しかも通気量を多くしても圧力損失の上昇が小さい散気装置と、この散気装置による散気方法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】
【００１３】
本発明の散気装置は、チューブ基材と、該チューブ基材を覆う微細気泡を発生させるための多数のスリットが形成された弾性膜とを有するチューブ型メンブレン式の散気装置において、該スリットは、長さが０．５ｍｍ以下であり、膜面１ｍ２あたり２０万〜６０万個設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
弾性膜の厚さが０．５〜３ｍｍであり、該スリットの長さが０．３〜０．５ｍｍであることが好ましい。
【００１５】
本発明の散気方法は、かかる散気装置に対し、単位膜面積通気量１５Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒ以上で通気を行うものである。なお、単位膜面積通気量を１５〜４０Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
弾性膜に設けるスリットの長さを０．５ｍｍ以下とし、膜面１ｍ２当りのスリットの数を２０万〜６０万個／ｍ２とすることにより、高通気量でも圧力損失をそれほど上昇させることなく微細気泡を発生させることができ、高い酸素移動効率が得られる。なお、弾性膜として厚さ０．５〜３．０ｍｍのポリウレタン、ＥＰＤＭ、又はシリコンゴムを用いることにより、スリットの数を多くしても充分な強度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る散気装置のスリット配置説明図である。
【図２】実施の形態に係る散気装置のスリット配置説明図である。
【図３】実施の形態に係る散気装置のスリット配置説明図である。
【図４】実施の形態に係る散気装置のスリット配置説明図である。
【図５】従来例の散気装置の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１〜４を参照して実施の形態について説明する。
【００１９】
本発明の散気装置は、前記図５の散気装置と同様に、チューブ基材と、該チューブ基材を覆う弾性膜とを有し、この弾性膜に多数のスリットが設けられたものである。チューブ基材としては、直径５０〜１２０ｍｍ、長さ５００〜１０００ｍｍ程度のものが好適である。
【００２０】
本発明では、スリットは、長さが０．５ｍｍ以下、好ましくは０．３〜０．５ｍｍであり、弾性膜の膜面１ｍ２当り２０万〜６０万個好ましくは２０万〜４０万個設けられる。
【００２１】
弾性膜としては、ポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、又はシリコンゴムよりなり、厚さが０．５〜３ｍｍ特に０．５〜１ｍｍよりなるものが好ましい。
【００２２】
スリットの配列は、図１，２のようにすべて平行としてもよく、図３，４のように交差状に設けてもよい。図１のＬはスリット２の長さを示している。
【００２３】
図１，２では、すべてのスリット２を図の左右方向（以下、Ｘ方向ということがある。）に配列させている。図１では、スリット２は千鳥状に配列されており、図２ではスリット２は格子状に配列されている。
【００２４】
図３では、Ｘ方向のスリット２とＹ方向（Ｘと直交方向）のスリット３とをＸ方向及びＹ方向のいずれにおいても交互に配列している。
【００２５】
図４では、２個のＸ方向のスリット２，２と２個のＹ方向のスリット３，３とをペアとし、Ｘ方向ペアとＹ方向ペアとをＸ方向及びＹ方向に交互に配列している。なお、図４では、２個のスリットをペアとしているが、３個以上のスリットを一組としてもよい。
【００２６】
また、図１〜４に示すスリットの配列は一例であり、本発明は図示以外のスリット配列としてもよい。
【００２７】
本発明の散気方法では、この散気装置に対し、単位膜面積通気量（膜１ｍ２当りの通気量）が１５Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒ以上、好ましくは１５〜４０Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒ以上となるように通気する。これにより、散気装置から微細な気泡が発生すると共に、圧損の増大も抑制されたものとなる。
【実施例】
【００２８】
［実施例１〜３、比較例１〜５］
直径９０ｍｍ、長さ７６０ｍｍの円筒形のチューブ基材に対し、図１に示した表１の構成の弾性膜（膜面積０．１８ｍ２、厚さ０．８ｍｍ、材質ポリウレタン）を装着して散気装置を構成した。各散気装置を、清水を満たした水槽（槽容量１．６ｍ３（１ｍ×０．４ｍ×深さ４ｍ））に浸漬した。そして、比較例４以外は通気量６Ｎｍ３／ｈｒ（３３Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒ）とし、比較例４のみ通気量２Ｎｍ３／ｈｒ（１１Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒ）にて空気を通気して、圧力損失を測定した。
【００２９】
酸素移動効率（ｋＬａから算出）、圧力損失およびこれらから求めた酸素溶解動力効率、酸素移動量を表１に示す。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１に示すとおり、実施例１〜３では、従来広く使用されている比較例１に比べ１．５倍以上の酸素溶解動力効率および酸素移動量が得られた。
【００３２】
スリットの長さが１ｍｍである比較例２や、スリットの数が１５万／ｍ２である比較例３では比較例１に比べ、性能は向上するものの、いずれも１．２倍程度に留まった。
【００３３】
通気量を少なくした比較例４では、動力効率は実施例１〜３よりも高くなったが、酸素移動量は比較例１の６割程度に減少している。そのため、例えば生物処理槽をＢＯＤ容積負荷２ｋｇ／ｍ３／ｄで運転する場合、汚泥中での溶解効率低下を考慮すると酸素供給が足りなくなり、散気装置の数を多くすることが必要になる。
【００３４】
スリットの数を８０万／ｍ２に多くした比較例５では、圧力損失は低減したものの、酸素移動効率が低下してしまい、酸素移動量の向上が比較例１の１．３倍程度に留まった。また、散気装置からの気泡の出方を観察したところ、スリットが密集しすぎているために、発生した気泡が膜表面で会合して粗大化していることが認められた。
【符号の説明】
【００３５】
２，３  散気装置
１０  散気装置
２０  通気室
２５  弾性フィルム
【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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