(57)【要約】【課題】従来と同等の空気供給量であっても、効率的に膜を洗浄することができる曝気装置を提供することを目的とする。【解決手段】内筒体２と、内筒体廻りに旋回する外筒体３とを有し、内筒体２は、一端が閉じ他端に給気供給部が形成され、軸方向に沿って複数の散気穴４が形成されており、外筒体３は、外周部の軸方向に沿って開口部９が形成され、その両端部に内筒体両端部と旋回自在に嵌合される側板６が取り付けられており、外周部７と両側板部６とで空気溜まり部８が形成される曝気装置。【選択図】        図１
2004313845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に小径の気泡を吐出するための散気穴を有する散気体と、吐出された気泡を捕捉して気体塊を形成する気体蓄積体とを備え、気体蓄積体は姿勢を変えて気体塊を一気に水中に開放して大径の気泡を発生させることを特徴とする曝気装置。
【請求項２】
内筒体と、内筒体廻りに旋回する外筒体とを有し、
内筒体は、一端が閉じ他端に給気供給部が形成され、軸方向に沿って複数の散気穴が形成されており、
外筒体は、外周部の軸方向に沿って開口部が形成され、その両端部に内筒体両端部と旋回自在に嵌合される側板が取り付けられており、外周部と両側板部とで空気溜まり部が形成されることを特徴とする曝気装置。
【請求項３】
生物反応槽と、前記生物反応槽内の被処理水中に浸漬設置した膜濾過装置と、被処理水中であって前記膜濾過装置の下方に浸漬設置した請求項１又は２に記載の曝気装置とを備えることを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水、中水、産業排水、汚水等の水処理における散気式の曝気装置に係り、特に浸漬型膜分離活性汚泥法で使用される濾過膜の洗浄に好適な曝気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
膜濾過装置は、従来の生物反応槽の後の沈殿分離槽に代えて生物反応槽内の被処理水を濾過により直接固液分離処理するもので、生物反応槽の被処理水中に平膜や中空糸膜などの濾過膜（以降、膜と略す）を浸漬設置するだけでよく、広い設置面積を必要とする沈殿分離槽を省略できるという大きな利点がある。浸漬型の膜濾過装置は濾過膜と濾過膜により被処理水と隔てられた内部空間とを有する構造である。内部空間の圧力を被処理水の圧力より小さくすることにより濾液が内部空間に侵入する。このとき被処理水中の固形物は濾過膜の被処理水側表面に捕捉される。膜濾過装置は膜が有機物等の汚泥で目詰まりすると処理能力（濾液流束）が低下するという問題点がある。このため、膜表面に汚れが付着しないように、または付着した汚れを除去するために膜の下方から発生させた気泡を膜に接触させて汚れを剥離（曝気洗浄）したり、膜の濾液側から清浄水を通水させて汚れを除去（逆洗浄）することが行われる。気泡を発生させる曝気装置としては、ブロワーと配管で接続された散気管を膜ユニットの下方に設け、散気管から空気を吐出するようにしたものがよく知られている。この公知の散気管式曝気装置に対し、洗浄効果の高い曝気技術として、特許文献１が開示されている。特許文献１には、気泡の径が大きい方が膜の洗浄効果が大きいこと、また大きい気泡同士が合体する時の方が処理水の振動エネルギーが大きくなり膜壁洗浄効果も大きいことが説明され、気泡を大きくするとともにその分布を均一にするための膜濾過装置が提案されている。
【０００３】
上記膜濾過装置は、矩形断面を有する処理タンク内の被処理水中に複数の濾過膜カートリッジを縦方向に一定の間隔で浸漬設置し、濾過膜カートリッジの下部より多量の気泡を濾過膜カートリッジ間に送る装置において、送出ポンプを介して被処理水を処理タンクに送り込む処理水循環配管を、逆角錐状に形成した処理タンク下部の小径縦筒部の横方向に開口し、加圧空気配管に連通したエアノズルを前記処理タンク下部の小径縦筒部に上方に向けて開口し、処理タンク下部と濾過膜カートリッジとの間に角度可変フラップを２組クロスして２段階に備えた構成をなしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１０４７６０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１は、上方へ向かう被処理水の中に直接空気が供給される構成としたことにより気泡が大となると説明しているが、その理由は述べられていない。エアノズルを上方に開口すると、エアノズルの開口径相当分の大きさの気泡を得ることができるが、この作用は、散気管方式でも空気吐出穴が上方に開口していれば同じである。従って、特許文献１では、エアノズルの開口径を、散気管穴の開口径より大きくしたにすぎないと推察される。ところで、球体の容量は直径の３乗に比例するため、気泡の直径を大きくしようとすれば、空気供給量は直径の増大割合の３乗分多く必要となり、例えば気泡の直径を２倍にしようとすれば空気量は８倍必要となる。従って、従来と同程度の気泡数を得ようとすれば、給気量を上述した割合で増やさなければならず、ブロワーでのエネルギー消費量が増加する。また、空気供給量が同量で大径の気泡を発生させようとすれば、気泡数は少なくなり、洗浄効果に問題が生じる。
【０００６】
従って本発明は、従来と同等の空気供給量であっても、効率的に膜を洗浄することができる曝気装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願第一の発明の曝気装置は、水中に小径の気泡を吐出するための散気穴を有する散気体と、吐出された気泡を多数捕捉して気体塊を形成する気体蓄積体とを備え、気体蓄積体は姿勢を変えて気体塊を一気に水中に開放して大径の気泡を発生させることを特徴とする。
【０００８】
本願第二の発明の曝気装置は、内筒体と、内筒体廻りに旋回する外筒体とを有し、内筒体は、一端が閉じ他端に給気供給部が形成され、軸方向に沿って複数の散気穴が形成されており、外筒体は、外周部の軸方向に沿って開口部が形成され、その両端部に内筒体両端部と旋回自在に嵌合される側板が取り付けられており、外周部と両側板部とで空気溜まり部が形成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、気体蓄積体または外周体は旋回駆動手段からの動力で旋回させることができる。
【００１０】
本願第三の発明である水処理装置は、生物反応槽と、前記生物反応槽内の被処理水中に浸漬設置した膜濾過装置と、被処理水中であって前記膜濾過装置の下方に浸漬設置した第一又は第二の発明の曝気装置とを備えることを特徴とする。浸漬型の膜濾過装置は濾過膜と濾過膜により被処理水と隔てられた内部空間とを有する構造である。内部空間の圧力を被処理水の圧力より小さくすることにより濾液が内部空間に侵入する。このとき被処理水中の固形物は濾過膜の被処理水側表面に捕捉される。濾過膜に捕捉された固形物は本発明の曝気装置から発生する小径気泡により剥離除去されるが、この洗浄のみでは徐々に固形物が蓄積する。そこで洗浄効果のより大きい大径気泡により洗浄すると蓄積された固形物が剥離除去されるのである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の曝気装置の概略構造を示す図で軸方向の一部断面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図である。曝気装置１は、下水処理装置の生物反応槽に浸漬された例えば中空糸膜などを有するの濾過膜モジュールの下方に所定数設置して膜の洗浄に用いる。曝気装置１は、パイプ部材を用いた内筒体（散気体）２と、内筒体２廻りに旋回可能に配設された外筒体（気体蓄積体）３とを有している。内筒体２は、一端が止板或いはプラグ１３で閉止され、他端がブロア（図示せず）に連なる配管１４と接続され、軸方向外周に複数の散気穴４が形成され、その両側に樹脂製のスリーブ型ベアリング５が配設される。
【００１２】
外筒体３は内筒体２を内包する外周部７を有する。外周部７はその軸方向に延在して形成される開口部９を有し、その両端部にベアリング５と嵌合するスリーブ１５を有する側板６が取り付けられ、ベアリング５を介して内筒体２に組み付けることで、内筒体２回りに回転して姿勢を変えることができる。外筒体３には、水上部に設置したモータ或いはシリンダ等の駆動手段（図示せず）からの動力を作用させるための伝達具１６が取り付けられている。外筒体３の、両側板６と外周部７とで囲まれた空間が空気溜まり部８で、その容量は、開口部９の開口角度θを変えることで変化させることができ、開口角度θは５０〜２１０°の範囲、好ましくは８０〜１８０°とするとよい。なお、図１に示す内筒体２、外筒体３の断面は円形状または円弧形状であるが、形状はこれに限定されることはなく角型形状であってもよい。
【００１３】
次に、図３をもとに洗浄動作について説明する。洗浄動作を行わない時の外筒部３は、図２で示すように開放部９が下方を向いた位置で停止している。洗浄動作開始指令により、内筒部２にブロアから空気が供給される。内筒部２に供給された空気は、散気穴４から吐出されるが、図３（ａ）に示すように、外筒部３の外周部７で捕捉されて空気溜まり部８に蓄積されて気体塊１０を形成する。空気溜まり部８に所定量の空気が溜まると、駆動手段（図示せず）を作動させ、図３（ｂ）で示すように外筒部３を瞬時に約１８０°回転させる。この動作で気体塊１０が一気に水中に開放され、従来の気泡に比べて圧倒的に大径の気泡１１が形成されて短時間で一気に上昇する。この大きな気泡１１は大きなエネルギーを持っており、かつこれにより作られる上昇水流は高速の乱流となり、これらは膜表面にせん断力だけでなく衝撃力としても作用するのに加え、膜自身をも振動させるので、小径の気泡では剥離できない膜表面の付着物をよく剥離することができる。
【００１４】
その後は、図３（ｃ）に示すように、ブロアから供給される空気量と散気穴４の開口径で決まる大きさと数の小径気泡１２が、内筒体２から発生し上昇していく。この小径気泡１２の大きさは前記大径気泡１１に比べればはるかに小さいが、継続的に膜表面を撫でるとともに、上昇水流も発生させる。これにより、膜表面に軽く接触している程度の物質は上方に押し流され、膜表面への付着が防止されるので、強固な付着や目詰まりが発生し難くなる。
【００１５】
所定時間経過後、外筒部３を旋回して図３（ａ）の状態に戻し、散気穴４から吐出する気泡を空気溜まり部８に貯め、所定量蓄積されると再び外筒部３を回転させて図３（ｂ）、（ｃ）の状態とする。この動作を繰り返すことにより、大径気泡１１による強力な洗浄処理を何回も繰り返して行うことができるので、膜を良好にリフレッシュすることができ、膜の目詰まり発生を長期間防止することができる。この洗浄操作は膜透過による固液分離処理中も継続して行うことができるので、濾過処理を中止しなければならない逆洗処理を行う間隔を広げることができ、処理能率を向上させることができる。
【００１６】
以上は、外筒部３の旋回を、図３（ａ）の矢印Ｂ方向で行う一方向旋回の場合で説明したが、矢印Ｃ方向への旋回も行うことができる両方向旋回可能構造とし、矢印Ｂ方向から或いはＣ方向からと、気体塊１０の放出方向を適宜変えるようにすると、膜の異なる場所へも大径気泡１１を当てることができ効果的な洗浄ができる。本発明では、大径気泡１１の形成に、大流量の給気を必要としないので、小さい容量のブロアを使用することができる。なお、気体塊１０の容量は、予め既知のブロア給気能力と空気溜まり部８の容積をもとに、時間の関数として求めることができる。従って、外筒部３の旋回を時間で制御することで、所定の気泡の大きさと量を管理することができる。なお、外筒部３は、空気溜まり部８から気体塊１０が放出される角度だけ旋回させればよく、空気溜まり部８の天井部や底部の開口部９の形状等によって適宜設定することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来の散気管式で発生させることができる気泡よりはるかに大きな気泡を発生させることができ、良好な膜洗浄を行うことができる。また、供給空気量が小流量であっても大きな気泡を発生させることができ、省エネが図れる。また、膜による透過処理中も、小径気泡で付着防止を図りながら定期的に大径気泡で付着物の剥離を行うような洗浄処理を繰り返して行うことができるので、膜のリフレッシュ精度がよく、膜透過処理を停止しなければならない逆洗処理までの時間を長引かせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の曝気装置の概略構造図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の曝気装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１…曝気装置、  ２…内筒体（散気体）、  ３…外筒体（気体蓄積体）
４…散気穴、  ５…ベアリング、  ６…側板、  ７…外周部
８…空気溜まり部、  ９…開口部、  １０…気体塊、  １１…大径気泡
１２…小径気泡、  １３…プラグ、  １４…配管、  １５…スリーブ
１６…伝達具
【図１】
2004313845.tif 000003
【図２】
2004313845.tif 000004
【図３】
2004313845.tif 000005