(57)【要約】【課題】  内部に被処理水がたまることが抑制された散気装置及び散気システムを提供すること。【解決手段】  本発明に係る散気システム１は、水槽１０と、筒状であってその外周の一部において溝４４が長手方向に延設されている支持管２８、及び、スリットＳが形成されており支持管の外周を覆うように設けられているメンブレン４８を有し、支持管内の一部は溝に連通している通気路３４，４２が形成された壁体３０により閉じられており、水槽内に配置されている散気装置２４と、散気装置に対して水槽の底壁１４と反対側の散気装置上に取り付けられ、散気装置の通気路に連通している通気孔２６が形成されている筒状の気体供給管２２とを備えることを特徴とする。【選択図】  図１
2005081203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽と、
筒状であってその外周の一部において溝が長手方向に延設されている支持管、及び、スリットが形成されており前記支持管の外周を覆うように設けられているメンブレンを有し、前記支持管内の一部は前記溝に連通している通気路が形成された壁体により閉じられており、前記水槽内に配置されている散気装置と、
前記散気装置に対して前記水槽の底壁と反対側の前記散気装置上に取り付けられ、前記散気装置の前記通気路に連通している通気孔が形成されている筒状の気体供給管と
を備えることを特徴とする散気システム。
【請求項２】
前記支持管において、前記溝が前記気体供給管側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の散気システム。
【請求項３】
前記支持管において、前記溝が前記底壁側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の散気システム。
【請求項４】
前記メンブレンにおいて、前記スリットが前記溝上の領域以外に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の散気システム。
【請求項５】
気体供給管に接続され、前記気体供給管から供給される気体を散気する散気装置であって、
筒状でありその外周上において前記気体供給管と外接し、前記外周の一部において溝が長手方向に延設されている支持管と、
スリットが形成されており前記支持管の外周を覆うように設けられているメンブレンと
を備え、
前記支持管内の一部は前記溝及び前記気体供給管に連通している通気路が形成された壁体により閉じられており、前記気体供給管との接続部と反対側の外周に前記溝が形成されていることを特徴とする散気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に気泡を拡散させる散気装置及び散気システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水処理において被処理水中の好気性菌を利用した好気処理を行う際、被処理水が溜められた水槽内に微細気泡を発生させる散気装置が用いられる。通常、散気装置は水槽の底付近に配置されており、水槽の外部のブロワからの空気を散気装置に供給する気体供給管に取り付けられ、散気ユニットを構成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の散気ユニットでは、散気装置を構成している導入管の軸線と気体供給管（気体配給装置）の軸線とがほぼ同一平面上に位置するように、２つの散気装置が気体供給管の対向する側壁夫々に取り付けられている。
【特許文献１】特公平６−０６７５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような散気ユニットの場合には、散気を停止させた後に再び散気を開始させた場合には、散気装置に空気を送りこむブロワへの負荷が過大になる場合があった。ブロワに対する負荷が過大になるとブロワの停止を招くおそれがあり、被処理水の安定した処理を図る上で好ましくない。そこで、本発明者らは、上述したような散気ユニットを用いた場合に、ブロワへの負荷が大きくなることに関して検討を重ねた。
【０００５】
特許文献１にも記載されているように、散気装置は、筒状であってその外周の一部に長手方向に沿った溝が形成された導入管と、その外周を覆うように設けられ穿孔を有するメンブレンとを含んで構成されている。そして、散気装置において、導入管の溝とメンブレンとにより形成される空間に空気が導入されると、メンブレンが膨張して穿孔から空気が被処理水中に拡散されるようになっている。特許文献１に記載の技術では上述したように２つの散気装置は、気体供給管の２つの側壁に夫々取り付けられており、気体供給管の内部でその散気装置の導入管はソケットにより連結されている。そして、そのソケットに設けられた通気開口を通して空気が散気装置に供給されるようになっている。
【０００６】
通常、散気装置に気体供給管から空気が供給されない場合には、メンブレンは膨張せずに導入管に密着して被処理水が逆流しないように設計されている。しかしながら、実際には、散気装置を停止した場合には被処理水が導入管側に逆流する場合があることを本発明者らは見出した。
【０００７】
被処理水が導入管側に逆流すると、導入管及び気体供給管夫々の軸線がほぼ同一平面上にある散気ユニットでは、被処理水は、被処理水が導入管に逆流すると通気開口を通して気体供給管内にたまる。
【０００８】
そして、気体供給管の中に被処理水がたまると、気体供給管において通気可能な領域が狭められるので、散気風量を一定にすると、ブロワに負担がかかっていた。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被処理水がたまることを抑制する散気システム及び散気装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る散気システムは、水槽と、筒状であってその外周の一部において溝が長手方向に延設されている支持管、及び、スリットが形成されており支持管の外周を覆うように設けられているメンブレンを有し、支持管内の一部は溝に連通している通気路が形成された壁体により閉じられており、水槽内に配置されている散気装置と、散気装置に対して水槽の底壁と反対側の散気装置上に取り付けられ、散気装置の通気路に連通している通気孔が形成されている筒状の気体供給管とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記構成の散気システムでは、支持管が気体供給管よりも下側（水槽の底壁により近い側）に位置するので、仮に気体供給管内に被処理水がたまっていたとしても、気体供給管に気体が通ると、その圧力により被処理水が気体供給管の下側に位置する散気装置を通って容易に排出される。したがって、気体供給管内に被処理水がたまり気体が通る領域が狭められることがない。なお、上記散気システムの支持管において、溝は気体供給管側に形成されていることが考えられる。また、上記散気システムの支持管において、溝は底壁側に形成されていることが考えられる。
【００１２】
また、上述したメンブレンにおいて、スリットが溝と対向する領域以外に形成されていることが望ましい。これにより、散気装置への気体供給が停止された場合、スリットのある領域は支持管に密着するため被処理水が逆流すること自体が抑制される。また、気体供給管から供給された気体を支持管の先端部側まで通気させやすい。
【００１３】
また、本発明に係る散気装置は、気体供給管に接続され、気体供給管から供給される気体を散気する散気装置であって、筒状であってその外周において気体供給管と外接し、外周の一部において溝が長手方向に延設されている支持管と、スリットが形成されており支持管の外周を覆うように設けられているメンブレンとを備え、支持管内の一部は溝に連通している通気路が形成された壁体により閉じられており、気体供給管との接続部と反対側の外周に溝が形成されていることを特徴とする。この場合には、気体供給管と連通している通気路を通して気体供給管から散気装置に気体が供給される。そして、散気装置に導入された気体は通気路を通って溝とメンブレンとで構成される空間に流入し、メンブレンのスリットから気泡として拡散される。溝が、支持管において気体供給管との接続部と反対側の外周に形成されているので、気体供給管から支持管に流入した気体は、上記接続部と反対側の外周側に達した際に、支持管の長軸方向に流れて溝に流入する。そのため、気体供給管から溝への気体の流れをよりスムーズにすることが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被処理水が内部にたまることを抑制することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、図面と共に本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、図中の寸法比率は、説明のものとは必ずしも一致していない。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１〜図３を参照して本実施形態に係る散気システムの構成について説明する。図１は、本実施形態に係る散気システム１の構成を概略的に示す断面図である。散気システム１は、水処理において、下水や産業排水などの被処理水を、好気性菌を用いて好気処理を実施する際に被処理水中に気泡を供給するために用いられるものである。散気システム１は、被処理水を貯留する好気処理槽（水槽）１０と、その好気処理槽１０内に配置され被処理水中に微細気泡を供給する散気ユニット１２とを備えている。なお、図１は、好気処理槽１０に被処理水が貯留された状態を示したものである。
【００１７】
好気処理槽１０は、平面視が略矩形状でその断面形状が凹型であって、底壁１４と側壁１６とを有している。ただし、好気処理槽の形状、形式は、本実施形態のものに限定されず、設置場所、被処理水の量、被処理水の性質等に適応したものとすることができる。
【００１８】
散気ユニット１２は、図１に示すように好気処理槽１０内であって底壁１４の近傍に配設されている。散気ユニット１２には、好気処理槽１０の外部に設けられたブロワ１８から、空気配管２０を通して空気が送風されるようになっている。ブロワ１８は空気を送る送風機であり、空気供給量を調整できるようになっている。なお、空気配管２０の形状及び材質などは被処理水の性質、送風する気体の種類及び送風量などを考慮して適宜選択すればよい。
【００１９】
図１及び図２を参照すると、散気ユニット１２は、空気配管２０と連結されている空気供給管（気体供給管）２２と、その空気供給管２２の軸線αに略直交する方向に軸線βを有する複数の散気装置２４とを含んで構成されている。図２は、散気システム１における散気ユニット１２の構成を概略的に示す斜視図である。
【００２０】
空気供給管２２は、ステンレス、塩化ビニル樹脂（塩ビ）又は鉄などから構成され両端が閉じた円筒状の配管であり、空気配管２０と直接接続されて一体化されている。なお、空気供給管２２と空気配管２０とは連結ユニット（不図示）を介して着脱が自由にできるようにしておいても良い。空気供給管２２は、散気装置２４において好気処理槽１０の底壁１４と反対側に固定されている。言い換えれば、鉛直方向（底壁１４から水面に向かう方向）において散気装置２４上に固定されている。空気供給管２２において、散気装置２４との連結部には通気孔２６が形成されており、空気供給管２２は、空気配管２０を通して送風されてきたブロワ１８からの空気を散気装置２４に供給する機能を有する。
【００２１】
散気装置２４は、空気供給管２２から供給されてきた空気を微細気泡にして被処理水中に拡散させるものである。散気装置２４は円筒状の支持管２８を有している。支持管２８において、その長手方向における中央部近傍は壁体３０により閉じられている。言い換えれば、支持管２８は、一端が開き他端が壁体３０により隔離された２つの中空部３２，３２を有している棒状体である。
【００２２】
壁体３０の上方で、支持管２８と空気供給管２２とが接続されている。これにより、図１及び図２に示すように支持管２８の両端は自由端となっている。図１及び図２から理解されるように、支持管２８における壁体３０上には、空気供給管２２の外周面と接するようになっている隆起部３４が形成されている。隆起部３４は、支持管２８と一体成形されたものであるが、隆起部が形成されていない支持管を先ず形成した後に、その外周に隆起部３４を固着させても良い。隆起部３４及び壁体３０には、空気供給管２２の通気孔２６と連通し通気孔２６から下側に延びている第１通気路３６が設けられており、空気供給管２２からの空気が散気装置２４に導入されるようになっている。
【００２３】
また、支持管２８と空気供給管２２とは、通気孔２６及び第１通気路３６を利用して、締付け金具３８及びボルト４０により固定されている。締付け金具３８は、長手方向の長さが通気孔２６の径よりも長い略矩形状の平板であり、ボルト４０と螺合するようになっている。空気供給管２２の散気装置２８への固定は、例えば、次のようにすれば良い。すなわち、支持管２８において隆起部３４が形成されている側と反対側からボルト４０を通し、支持管２８から突出したボルト４０の先端部に締付け金具３８を取り付けておく。続いて、締付け金具３８を空気供給管２２の通気孔２６を通して空気供給管２２内に挿入し、ボルト４０を締付けることにより空気供給管２２と支持管２８とを固定する。これにより、支持管２８の隆起部３４と空気供給管２２とが密着し、その連結部に被処理水が入ることを防止できるようになっている。
【００２４】
また、図１を参照すると、壁体３０には、第１通気路３６の下側から斜め上方に向かって第２通気路４２，４２が形成されている。そして、支持管２８の外周には、上記各第２通気路４２と連通しており壁体３０側から支持管２８の先端部の手前まで延設された溝４４，４４が形成されている。図１及び図３を参照すると、溝４４は、支持管２８における上側（すなわち、空気供給管２２側）において長手方向に形成されている。一方、支持管２８における下側（すなわち、より底壁１４に近い側）であって溝４４と対向する領域には凸部４６が設けられている。上記、溝４４及び凸部４６の位置を説明する際の「上側」、「下側」とは、底壁１４に平行であって軸線βを含む平面を基準としたものである。図３は、図２におけるIII-III線に沿った端面図である。
【００２５】
図１及び図３を参照すると、支持管２８の外周面の全周は、メンブレン４８で覆われている。メンブレン４８は、例えばゴムから構成されており、その端部は、リング状のバンドなどの固定具５０で支持管２８に固定されている。また、メンブレン４８は、上述した溝４４と協働して散気管５２を形成するようになっている。メンブレン４８において、支持管２８の溝４４と凸部４６とに対向する領域以外の部分には複数の散気スリットＳが形成されている。散気スリットＳにおける支持管２８の長手方向の長さは、例えば、０．５〜１．０ｍｍである。
【００２６】
次に、上記構成の散気システム１の動作について説明する。まず、ブロワ１８を作動させて空気を空気配管２０に送風すると、その空気は、空気配管２０を通って好気処理槽１０の底壁１４近傍の散気ユニット１２に供給される。
【００２７】
上述したように、空気配管２０と空気供給管２２とは連結されているので、空気配管２０から空気供給管２２内に空気が供給される。そして、図２に示すように空気供給管２２に固定されている複数の散気装置２４に通気孔２６を通して空気が導入される。
【００２８】
散気装置２４において、空気供給管２２の通気孔２６を介して送られてきた空気は、第１通気路３６及び第２通気路４２からなる通気路を通って散気管５２に導かれる。散気管５２に送られてきた空気は、図３に示すように、支持管２８の外周面とメンブレン４８との間に入り、メンブレン４８を膨張させて散気スリットＳから被処理水中に微細気泡として拡散される。溝４４上のメンブレン４８には散気スリットＳが形成されていないので散気管５２を通って先端部近傍まで空気が通りやすく、支持管２８において溝４４と対向する領域には凸部４６が形成されているのでメンブレン４８が膨張しやすい。そのため、支持管２８の長手方向に渡って微細気泡が均等に散気されやすくなっている。また、各中空部３２の一端（支持管２８の自由端側）は、開いているので中空部３２には被処理水が流入している。そのため、散気装置２４に空気が導入されてもその空気の影響により散気装置２４が浮き上がることが抑制されている。
【００２９】
また、ブロワ１８からの送風を停止した場合には、メンブレン４８は、メンブレン４８自体の弾性と、被処理水の圧力により散気スリットＳが閉じた状態で支持管２８に密着するようになっている。
【００３０】
本実施形態の散気ユニット１２では、空気供給管２２が散気装置２４の上側に配置されていること、言い換えれば、空気供給管２２の軸線αと散気装置２４の軸線βとが段違いであって軸線βが軸線αよりも底壁１４により近い位置になっていることが重要である。
【００３１】
ブロワ１８からの送風を停止した場合には、メンブレン４８の散気スリットＳは閉じてメンブレン４８は支持管２８に密着する。更に、溝４４上のメンブレン４８には散気スリットＳは形成されていない。そのため、被処理水が散気装置２４に流れ込み難くなっている。ただし、本発明に至るまでに発明者らは、設計上、ブロワ１８を停止させた際に散気スリットＳが閉じるようになっていても散気装置２４及び空気供給管２２への被処理水の流入が生じうることを見出した。
【００３２】
従来の散気ユニットでは、軸線αと軸線βとがほぼ同一平面上になるように構成されているので、空気供給管から支持管に空気を通す通気孔も軸線αと軸線βとを含む平面近傍に位置することになる。この場合、通気孔の位置が空気供給管の底壁（水槽１０の底壁１４により近い側の壁）よりも高い位置に形成されているので、被処理水は通気孔よりも下側にたまる。そのため、ブロワを作動させても被処理水を、支持管を通して排出することが困難だった。これにより、空気供給管内に被処理水がたまった状態が長期間続き、空気供給管において通気可能な領域が減少していた。このように通気可能な領域が減少した状態で、散気ユニットを好気処理槽に設置した当初と同様の散気性能を実現する場合には、ブロワの負荷が大きくなっていた。
【００３３】
これに対して、本実施形態の散気ユニット１２の構成によれば、散気装置２４に被処理水が流入していたとしても、空気供給管２２よりも散気装置２４が下側（底壁１４側）にあり、通気孔２６が空気供給管２２の下側に形成されている。したがって、空気供給管２２に被処理水が流れ込み難くなっていることに加えて、ブロワ１８を一度止めて再度始動させた際には、被処理水が散気装置２４側に流れやすくなっている。言い換えれば、空気供給管２２に被処理水がたまり難くい構造となっている。そのため、空気供給管２２における通気可能な領域が十分確保できるので、散気装置２４へ空気を容易に送風することが可能であり、ブロワ１８の負荷が増大することが抑制され、効率よく被処理水中に散気することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、１つの好気処理槽１０について説明しているが、例えば、複数の好気処理槽１０夫々に散気ユニット１２が設けられており、１つのブロワ１８から各散気ユニット１２に空気を送るときに上述した効果はより有効になる。複数の散気ユニットとして従来の散気ユニットを用いた場合、上述したように各散気ユニットの空気供給管の通気能力が低下する場合がある。このような通気能力の低下は、散気を開始したり停止したりするなどの散気装置の作動状況に依存するので、各散気ユニットにおける通気能力の低下は一様ではない。そのため、ある散気ユニットにおける通気能力が低下すると、ブロワからの空気は他の散気ユニット側により多く供給されるようになり、その散気ユニットが設置されている好気処理槽の処理能力が低下する。
【００３５】
一方、上述したように本実施形態の散気ユニット１２を設置している場合には、散気ユニット１２からの散気を一時停止させても被処理水が空気供給管２２にたまりにくく、仮にたまっていても直ぐに排出されるので、各散気ユニット１２の空気供給管２２の通気能力はほぼ均等になる。そのため、各散気ユニット１２が設置されている複数の好気処理槽１０で同様の好気処理を実現することが可能である。
【００３６】
（第２の実施形態）
図４は、本発明に係る散気装置の他の実施形態を適用した散気ユニット５６の構成を概略的に示す断面図である。図４の散気ユニット５６は、散気装置５８の支持管６０において、空気供給管２２と支持管６０との接続部（すなわち、隆起部３４）と反対側の外周に溝６２が形成されている点で第１の実施形態の散気ユニット１２と相違する。また、支持管６０における空気供給管２２側の外周であって溝６２と対向する領域に凸部６４が形成されている点で散気ユニット１２と相違する。更に、壁体３０には、空気供給管２２の通気孔２６と連通し、且つ、空気供給管２２と反対側の端が溝６２側に広がって溝６２に繋がっている通気路６６が形成されている点で散気ユニット１２と相違する。なお、通気路６６は、第１通気路３４と第２通気路４２とから構成される通気路に相当するものである。その他の構成は第１の実施形態の散気ユニットと同様である。
【００３７】
上記構成では、空気供給管２２の通気孔２６を介して通気路６６に送られてきた空気は、通気路６６における通気孔２６側と反対側の端とから水平方向（又は支持管６０の長手方向）に流れて溝６２に流入する。そのため、溝６２とメンブレン４８から構成される散気管５２への空気の流れをよりスムーズにすることが可能である。
【００３８】
この散気ユニット５６を適用した散気システムとしては、図１における散気システム１の散気ユニット１２を散気ユニット５６に替えたものとすれば良い。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、空気供給管２２及び支持管２４の形状は円筒状としているが、必ずしも円筒状に限る必要はない。例えば、空気供給管は、その断面が略四角形の筒状でも良い。
【００４０】
また、散気システムで用いる気体として空気としているが、処理すべき被処理水の性質に応じた気体を用いればよく、例えば、酸素やオゾンなどを用いても良い。更に、支持管２８，６０には凸部４６，６４を設けているが、必ずしも凸部を設け無くても良い。また、支持管２８，６０には隆起部３４を形成し、空気供給管２２の外周と隆起部３４とが接するようになっているが、空気供給管２２を支持管２８，６０の外周に直接接続しても良い。
【００４１】
更に、散気システムを水処理における好気処理を実施するために用いるものとしているが、必ずしも好気処理に限定する必要はない。液中に気体を供給する必要のある用途、例えば、水産養殖などや、気体により攪拌するような場合にも適用可能である。また、水槽として、水処理における好気処理を実施するための好気処理槽としているが、必ずしもこの場合に限定する必要はない。例えば、上述した水産養殖の場合には、養殖用の水槽とすれば良い。更に、海などにおいて上記散気システムを適用する場合には、海の底が水槽の底に相当する。また、上記では、気体供給管として、ブロワからの空気を供給する空気配管と接続されている空気供給管としているが、特に分離する必要はなく、空気配管と空気供給管とを一体としたものを気体供給管としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る散気システムの一実施形態の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の散気システムにおける散気ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】図２のIII-III線に沿う平面で切断した場合の端面図である。
【図４】本発明に係る散気ユニットの他の実施形態の構成を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…散気システム、１０…好気処理槽（水槽）、１２…散気ユニット、１４…底壁、１８…ブロワ、２０…空気配管、２２…空気供給管（気体供給管）、２４…散気装置、２６…通気孔、２８…支持管、３０…壁体、３２…中空部、３６…第１通気路、４２…第２通気路、４４…溝、４６…凸部、４８…メンブレン、５２…散気路、５６…第２の実施形態の散気ユニット、５８…散気装置、６０…支持管、６２…溝、６４…凸部、６６…通気路。
【図１】
2005081203.tif 000003
【図２】
2005081203.tif 000004
【図３】
2005081203.tif 000005
【図４】
2005081203.tif 000006