(57)【要約】    【課題】  良好な散気状態を保ちつつ、圧力損失を低減し得る散気装置と散気方法とを提供することにある。    【解決手段】  気体を通す通気孔が設けられた弾性体膜を有し且つ該弾性体膜を通して前記気体を気泡として液体中に放出するメンブレン散気体を備えた散気装置であって、さらに、前記気体の水分を低減し得る除湿機構を備えたことを特徴とする散気装置を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を通す通気孔が設けられた弾性体膜を有し且つ該弾性体膜を通して前記気体を気泡として液体中に放出するメンブレン散気体を備えた散気装置であって、
さらに、前記気体の水分を低減し得る除湿機構を備えたことを特徴とする散気装置。
【請求項２】
気体の加圧を行う加圧機と、該加圧機により加圧された気体を前記通気孔に通す気体として前記メンブレン散気体に供給する配管とを備えた請求項１記載の散気装置。
【請求項３】
加圧された気体を通す通気孔が設けられた弾性体膜を有し且つ該弾性体膜を通して前記加圧された気体を気泡として液体中に放出するメンブレン散気体に、含有する水分の少なくとも一部を除去し、且つ、加圧した状態で気体を導入し、前記通気孔を通して液体中に気泡として放出することを特徴とする散気方法。
【請求項４】
圧縮式空気乾燥機により、含有する水分の少なくとも一部を除去する請求項３記載の散気方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に散気を行う散気装置とその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水の活性汚泥処理を行う曝気槽や、有機性排水の脱リン、脱窒素処理を行う生物処理槽において、気体を通すための多数の通気孔が設けられた合成樹脂製の弾性体膜を有するメンブレン散気体やセラミックスの多孔質体に、空気や酸素などの気体を加圧機により加圧して、配管を通じて供給し、被処理液中に直径約１ｍｍの微細な気泡として散気する散気装置が用いられている。このような散気装置のうちセラミックスの多孔質体を用いたものは、その孔に汚泥が入り込んだり、藻類、スケールなどが発生したりすることにより目詰まりを生じやすいという問題がある。それに対し、メンブレン散気体を用いたものは、弾性体膜の弾性変形により開孔状態と閉塞状態とを取り、且つ加圧機から供給された空気により開孔状態となる多数の通気孔が、弾性体膜に設けられているため、一定の間隔で運転を停止するブローダウンと呼ばれる処理をすることで通気孔を塞ぎ、通気孔に入り込んだ目詰まりの原因となるものを被処理液中に押し出すことができる。このように、メンブレン散気体を用いたものは、前記ブローダウンにより、良好な散気状態を保つことができるという優れた点を有し、特許文献１には、散気する気体を加湿することにより目詰まりを防止し前記ブローダウンの間隔を長くできることも示されている。
【特許文献１】特開２００３−１７０１８６号公報
【０００３】
ところで、このような散気処理においては、被処理液中で通気孔から気泡を放出させるため圧力損失が大きく加圧機の運転に多大なエネルギーを要するという問題がある。
また、散気処理は、気泡を小さくし且つ散気する位置を被処理液中の深い位置にすることで、気体と被処理液との接触面積及び接触時間を長くすることができるが、小さな気泡を被処理液中の深い位置に発生させると、圧力損失がより大きくなり、散気装置における運転エネルギーがより多く必要となるという問題を有する。
このように、散気処理において多大な運転エネルギーが必要になるという問題は、活性汚泥処理や生物処理のみの問題ではなく散気処理全般に共通の問題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、上記問題点に鑑み、良好な散気状態を保ちつつ、圧力損失を低減し得る散気装置と散気方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、気体中の絶対湿度を低下させることで散気処理における圧力損失を低下させ得ることを見出し本発明の完成に到ったのである。
即ち、本発明は、気体を通す通気孔が設けられた弾性体膜を有し且つ該弾性体膜を通して前記気体を気泡として液体中に放出するメンブレン散気体を備えた散気装置であって、さらに、前記気体の水分を低減し得る除湿機構を備えたことを特徴とする散気装置を提供する。
また、本発明は、気体の加圧を行う加圧機と、該加圧機により加圧された気体を前記通気孔に通す気体として前記メンブレン散気体に供給する配管とを備えた前記散気装置を提供する。
また、本発明は、加圧された気体を通す通気孔が設けられた弾性体膜を有し、且つ該弾性体膜を通して前記加圧された気体を気泡として液体中に放出するメンブレン散気体に、含有する水分の少なくとも一部を除去し、且つ、加圧した状態で気体を導入し、前記通気孔を通して液体中に気泡として放出することを特徴とする散気方法を提供する。
さらに、本発明は、圧縮式空気乾燥機により、含有する水分の少なくとも一部を除去する前記散気方法を提供する。
なお、本発明において除湿機構とは、除湿機、空調機、吸湿剤、水分吸着剤など気体が含有する水分を除去し得る機構を意味する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、メンブレン散気体を用いていることから、良好な散気状態を保つことができ、しかも、除湿機構を備えていることから水分が低減された気体を前記メンブレン散気体に供給することができ、圧力損失を低減させ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について（添付図面に基づき）説明する。
本実施形態の散気装置は、図１に示す通り、空気の加圧を行う送風機４と、該加圧された空気の散気を行うメンブレン散気体３と、前記加圧送風機４から前記メンブレン散気体３に加圧された気体を導入するための配管５とを備え、さらに、前記空気の水分を低減するための除湿機２を備えている。
前記メンブレン散気体３は、散気処理される被処理液７に直径約１ｍｍの微細な気泡の散気を行うため、前記被処理液を蓄えた散気処理槽６内に配されている。
また、前記メンブレン散気体３に水分が低減された空気を送るために、前記加圧送風機４は、外気の導入が可能なチャンバー１内に、前記除湿機２とともに設置されている。
また、前記加圧送風機４により送風された空気が、前記メンブレン散気体３に供給されるまでに再び水分が付加されることが無いように、前記加圧送風機４と前記メンブレン散気体３とは、外気から密閉された配管５により接続されている。
【０００８】
本実施形態においては、加圧送風機の送風量にあわせて除湿機の運転状況を調整する必要がない点において好適となることから、前記チャンバーを用い、該チャンバー内の空気を除湿機により除湿して加圧送風しているが、チャンバーを用いることなく水分を低減した空気を送風するために、除湿機の吹き出し口と加圧送風機を配管などで連結してもよく、また、加圧送風機からメンブレン散気体に到る配管の途中に除湿機を設けることも可能である。
【０００９】
また、前記除湿機としては、含有する水分の露点以下に空気を冷却し結露水を除去する冷却式除湿機、シリカゲル等の水分吸着剤を用いた吸着式除湿機、塩化リチウム水溶液などとの接触による吸収式除湿機、含有する水分の水蒸気分圧が飽和水蒸気圧に到達する以上に空気を圧縮して結露水を除去する圧縮式除湿機およびこれらの複合型除湿機を用いることができ、前記除湿機に代えて一般空調、吸湿剤、水分吸着剤などを用いて除湿を行ってもよく、これらの除湿する手段を併用して除湿を行ってもよい。
【００１０】
また、前記加圧送風機としては、散気処理槽に空気を放出しうるように、メンブレン散気体内に導入される空気の圧力を、散気処理槽内圧力以上に加圧できるものであれば、特に限定されるものではなく、プロペラ型ファン、シロッコファンなどのファンや、ポンプ、コンプレッサーなどを採用することができる。
【００１１】
また、前記配管は、その素材としてポリ塩化ビニルなどの合成樹脂、銅、鉛、ステンレスなどの金属やその他素材を目的に応じて用いてもよいが、前記配管の径や長さはメンブレン散気体での圧力損失に比べ十分小さなものとなるよう選定されることが好ましい。
【００１２】
また、配管は、分岐させて各メンブレン散気体に独立して配管する形態としてもよく、複数のメンブレン散気体を一体化させたマニホールドパイプなどへ一本の配管で接続する形態でもよい。
前記独立して配管する形態を採用した場合には、個々の配管にバルブを設けるなどして、全体的に散気処理を中断することなく、個々のメンブレン散気体をブローダウンさせることができ好適なものとなる。
【００１３】
なお、本実施形態においては、前記除湿機と前記加圧送風機とを別体のものとして使用したが、これらに代えて加圧送風する機構を備えた加圧式除湿機を用いることもできる。
前記加圧式除湿機としては、圧縮式空気乾燥機を例示することができ、メンブレン散気体に水分を低減した空気を送風するための設備として前記圧縮式空気乾燥機を用いる場合は、除湿機と送風機とを別々に用いる場合に比べ運転に必要なエネルギーを減少し得る。
また、設置スペースを小さなものとすることができるため据付工事も簡単なものとなり好適である。
また、送風する空気の温度、湿度により除湿機の運転制御を行った場合においては、さらに、消費エネルギーを減少し得るものとなる。
【００１４】
前記メンブレン散気体は、図２に示すように、板状本体部３１と弾性体膜３２を備えた板状メンブレン散気体であり、前記板状本体部３１と前記弾性体膜３２との間の空間に空気を導入するために前記配管５が接続されている。
本実施形態においては、前記メンブレン散気体として板状メンブレン散気体を用いたが、本発明においては、円筒状の本体部の外周に円筒状の弾性体膜を備えた円筒状メンブレン散気体や、該円筒状メンブレン散気体よりさらに細長い形態をなすホース状メンブレン散気体など種々の形態のメンブレン散気体を採用することができる。
【００１５】
前記メンブレン散気体の本体部は、散気処理時の圧力などにより破損、変形を生じることのない強度を有し、散気処理される被処理液や散気される空気などにより腐食を受けることのないものであれば、どのようなものでも採用することが可能である。即ち、散気処理において弾性体膜を保持することができるものであれば材質、形態などに制限を受けるものではない。
【００１６】
また、前記メンブレン散気体の弾性体膜は、散気時の膨張とブローダウン時の収縮により前記弾性体膜に設けられた通気孔を拡縮させることができるものであればよく、例えば、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッソゴム、スチレンゴム、クロロプレン、ニトリルゴム、天然ゴム、ポリウレタン、熱可塑性エラストマーなどの弾性を有する素材、又は、該素材を繊維、フィラー、その他樹脂により補強、改質されたものを単独、又は複数積層して用いることができる。
【００１７】
また、弾性体膜に設けられる通気孔は、加圧空気による弾性体膜の膨張に伴い開孔して、空気を気泡として散気処理槽の被処理液中に放出し、前記ブローダウン時に収縮して通気孔に入り込んだ目詰まりの原因となるものを散気処理槽の被処理液中に押し出すことができるものであればどのような大きさ形状のものであってもよいが、ブローダウン時に確実に収縮して目詰まりの原因となるものを散気処理槽の被処理液中に押し出すことができ得る点において、長さが０．１〜０．５ｍｍのスリット形状あるいは該スリット形状を直交させて十文字形状としたものが好適である。
【００１８】
また、本実施形態において、散気処理のための気体として空気を用いたが、本発明においては、前記気体は空気に限定されるものではなく、窒素、酸素、二酸化炭素など目的に応じた気体を採用することが可能である。
【００１９】
次に、前記散気装置による散気方法を、一例を挙げて説明すると、前記チャンバー内の空気は、前記除湿機により除湿され、捕集された水分は、チャンバー外へと排出されるためチャンバー内の空気が低い絶対湿度に保たれる。
前記加圧送風機は、この低い絶対湿度に保たれたチャンバー内の空気を加圧空気として前記配管内に送風する。このとき、チャンバーには外気取り入れ口などから新たな空気を取り入れる。新たに取り入れられる空気に含まれる水分も除湿機で除湿されるため、新たに空気を取り入れても、チャンバー内の空気は、低い絶対湿度に保たれる。
前記加圧空気は、配管により分岐され、散気処理槽の底部に複数配されたメンブレン散気体の各々に送風され弾性体膜に設けられた通気孔を内側から押し広げ気泡となって散気処理槽に放出される。このとき、除湿された空気を用いていることから、除湿されていない空気を用いる場合に比べ低い圧力損失で弾性体膜を通過する。
【００２０】
（参考例）
本発明の参考として連続して１５０日間、実際の下水処理場において、メンブレン散気体の圧力損失と空気中の水蒸気量とを以下のように測定したデータを図４に示す。
＜設置＞
ポリウレタン製弾性体膜とステンレス製板状本体部からなる、幅０．１５ｍ×長さ２．０ｍの板状メンブレン散気体を好気タンク３基（好気タンク１〜３）にそれぞれ設置した。
また、好気タンクの１区画は、長さ６ｍ×幅６ｍ×水深が５ｍであり、前記板状メンブレン散気体を水深４．５ｍの位置に１４〜２４枚／区画となるように設置した。
＜圧力損失の測定方法＞
測定期間中は、送風量が一定となるよう送風量を制御して好気タンクの運転を行い、配管にブルドン管式精密圧力計を取り付け、全圧を測定し、該全圧から散気体の水深（４．５ｍ）に相当する圧力を差し引き、その時の圧力損失とした。
＜空気中の水蒸気量（絶対湿度）の測定方法＞
空気中の水蒸気量（絶対湿度）は、試験を実施した下水処理場に最寄りの地点のアメダス気象データを元に、計算により求めた。
具体的には、アメダスの相対湿度〔Ｒｈ（％）〕と気温のデータから、前記気温の飽和水蒸気圧〔Ｐｓａｔ（Ｐａ）〕を求め、（式１）により水蒸気分圧〔Ｐｗ（Ｐａ）〕を求め、アメダスの気圧のデータ〔Ｐ（Ｐａ）〕と前記水蒸気分圧〔Ｐｗ（Ｐａ）〕の値から（式２）により絶対湿度〔X（ｇ／ｋｇ）〕を計算した。
Ｐｗ＝Ｐｓａｔ×Ｒｈ          ・・・（式１）
Ｘ＝６２２×Ｐｗ／（Ｐ−Ｐｗ）・・・（式２）
【実施例】
【００２１】
前述の参考例に示した好気タンク３のメンブレン散気体を用い、単位面積あたりの送風量を〜２０ｍ3／（ｍ2・ｈ）、２０〜３２．５ｍ3／（ｍ2・ｈ）、３２．５〜３７ｍ3／（ｍ2・ｈ）と３通りの場合に分けて空気中の水分量を変化させ圧力損失がどのようになるかを測定した。
結果は、図５の（ａ）〜（ｃ）に示す通り空気中の水分を除去することで圧力損失を低下させ得ることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施形態の散気装置を示す模式図。
【図２】同実施形態のメンブレン散気体を示す外観図。
【図３】ａ）収縮状態の弾性体膜を示すメンブレン散気体断面図。  ｂ）膨張状態の弾性体膜を示すメンブレン散気体断面図。
【図４】散気空気の水蒸気量と圧力損失との関係グラフ。
【図５】散気空気の水蒸気量と圧力損失との関係グラフ。
【符号の説明】
【００２３】
２  除湿機
３  メンブレン散気体
４  加圧送風機
５  配管
６  散気処理槽
３２  弾性体膜
３３  通気孔
【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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