(57)【要約】      （修正有）【課題】散気管に空気を供給するだけで散気管内に振動を発生させて、気体放出口部の開口部から微細気泡と粗大気泡とを発生させることができ、更に空気の供給量を変更しても空気の供給量に応じた気泡の生成や気泡の分散を効率よくできる散気管を提供する。【解決手段】中空部を有する散気管１内へ真上に向かって空気を放出する気体供給管部２と、前記気体供給管部から放出された空気を散気管内の上部で所望量貯留できるように先端が閉された気体貯留中空部３と、前記気体貯留中空部の下部周壁から気泡の放出口が鉛直下方の前記気体供給管部に向かって複数配列して設けられている気泡放出口部４と、を有して散気管を構成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を気泡にして被処理水中に放出する散気管であって、中空部を有する散気管内へ真上に向かって空気を放出する気体供給管部と、前記気体供給管部から放出された空気を散気管内の上部で所望量貯留できるように先端が閉された気体貯留中空部と、前記気体貯留中空部の下部周壁から気泡の放出口が鉛直下方の前記気体供給管部に向かって複数配列して設けられている気泡放出口部と、を備えていることを特徴とする散気管。
【請求項２】
前記気泡放出口部から放出された気泡が被処理液中を上昇途中に、板状壁に接触することにより広範囲に広がるように、前記気体貯留中空部の上部に配置された分散板を備えていることを特徴とする請求項１の散気管。
【請求項３】
前記気体供給管部上方の前記気泡放出口部下部側の近傍に設けられた水連行開口部を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の散気管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は被処理水中において、空気を散気管に供給するだけで散気管内に発生する振動により同じ気泡放出口から微細気泡と粗大気泡とを生成させることができ、また、空気供給量を増加させても気泡放出口が鉛直下方に複数配列して設けられているので、増加した空気量は下方側の気泡放出口部分で気泡に生成することができる散気管に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来から散気装置の二大機能である処理槽内の被処理水中への酸素溶解効率と被処理水の攪拌効率を追求した技術として、磁器製や合成ゴム膜など使用した微細気泡型のものと、気泡と液体を混合させるために両端が開口した筒状の気液混合型などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許公開２００６−７５７７１号公報  水処理システムに使用するエアレーション用の弾性多孔体やメンブレンディフューザーを利用して気体の溶解度を高める散気装置
【特許文献２】特許公開２００１−６２２６９号公報  水中に浸漬した流体撹拌器と気体ノズル管を一体に構成し、エアーを供給して混合する気液混合装置
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、上記の特許文献１に記載の技術は、空気の機密性を高めることによって、細孔部分に空気を通過させ微細気泡を生成する方法で、主に酸素溶解効率を高める目的で考案されていますから、やはり長時間稼動させれば細孔部分に汚泥等で目詰まりを起こす課題があった。また、上記の特許文献２に記載の技術は、細孔部分をなくすことで気泡放出部分の目詰まりをなくし、更に気泡の上昇時に被処理水を連行させて被処理水の攪拌効率を上げる目的で考案されていますから、生成される気泡径が大きく酸素溶解効率が悪いという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は上記課題を解決するもので、中空部を有する散気管内へ真上に向かって空気を放出する気体供給管部と、前記気体供給管部から放出された空気を散気管内の上部で所望量貯留できるように先端が閉された気体貯留中空部と、前記気体貯留中空部の下部周壁から気泡の放出口が鉛直下方の前記気体供給管部に向かって複数配列して設けられている気泡放出口部と、を備えて構成されている。【０００６】この構成によって以下の作用を有する。
（１）連続的に気体供給管部から真上に放出された空気は、散気管の上部の気体貯留中空部に貯留している空気と衝突した後に、気体貯留中空部下部の周壁から鉛直下方の気泡放出口部の開口部で気泡に生成され被処理水中に放出される。
（２）気体貯留中空部に貯留している空気と気体供給管部から上昇して来た空気とが衝突した際に、貯留空気が圧縮・膨張を繰り返す体積変化（圧力変化）が散気管内に伝わり、小刻みに脈を打つような振動が発生する。
（３）気泡放出口部の端にも前記振動が伝わることで、気泡放出口部の開口部から気泡が放出する際に、気泡径の違う微細気泡と粗大気泡とを被処理水中に放出することができる。
（４）気体貯留中空部下部の周壁から鉛直下方に向かって段々状に複数配列して設けられているので、空気の供給量が少ない時には気泡放出口部の上方側で気泡が生成され、空気の供給量が多い時は気泡放出口部の下方側からも気泡を生成することができる。【０００７】本発明の請求項２に記載の散気管は、前記気泡放出口部から放出された気泡が被処理液中を上昇途中に、板状壁に接触することにより広範囲に広がるように、前記気体貯留中空部の上部に配置された分散板を備えて構成されている。
この構成によって以下の作用を有する。
（１）気泡放出口部から放出された気泡は、上昇の途中に分岐板に接触することで更に広範囲に広がって上昇することができる。【０００８】本発明の請求項３に記載の散気管は、前記気体供給管部上方の前記気泡放出口部下部側の近傍に設けられた水連行開口部を備えて構成されている。
この構成によって以下の作用を有する。
（１）気体供給管部から真上に向かって空気を散気管内に放出すると、気体供給管部上方横の近傍に発生する負圧により、水連行開口部から被処理水を散気管内へ連行させることができる。
【発明の効果】
【０００９】本発明の請求項１に記載の散気管によれば、以下のような効果を有する。
（ａ）散気管内の小刻みに脈を打つような振動が気泡放出口部の開口部に伝わり、開口部で微細気泡が生成され被処理水中に放出することができるので、酸素溶解効率を上げることができる。
（ｂ）また、この振動により同じ気泡放出口部の開口部で、浮力の大きい粗大気泡も生成され被処理水中に放出することができるので、周辺の被処理水をエアーリフト現象により上方側に連行し、効率よく被処理水を攪拌することができる。
（ｃ）被処理水中に気泡を放出する気泡放出口部には目詰まりを起こすような細孔部分がなく、また、気体放出口部の開口部が鉛直下方に向かって段々に複数配列しているので、気体の供給量が変わっても気泡の生成や気泡の分散を効率よくできるので、経済性や省エネルギー性に優れている。
（ｄ）この散気管に供給できる気体は空気だけではなく、酸素ガス、窒素ガス、炭酸ガスなどのガス類なら使用できるので利用分野が多く汎用性がある。【００１０】本発明の請求項２に記載の散気管によれば、以下のような効果を有する。
（ａ）気泡が広範囲に広がって上昇することで、被処理水の攪拌量を増やすことができ、また、広範囲に広がることで気泡と被処理水との接触時間を長くすることで溶解効率を上げることができる。【００１１】本発明の請求項３に記載の散気管によれば、以下のような効果を有する。
（ａ）脈を打つような空気の圧力変化が起きている散気管内へ被処理水を連行することによって、連行した被処理水に直接空気を溶解させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態における請求項１の散気管の要部模式図。
【図２】請求項１に記載した散気管に空気を供給した時に、散気管内の空気の挙動や気泡の生成や被処理水中に放出された気泡の様子を示した断面模式図。
【図３】請求項２に記載した気体貯留中空部の上部に分散板を配置している散気管の模式図。
【図４】請求項３に記載した被処理水を水連行開口部から散気管内に連行できる散気管の模式図。
【図５】分散板付きで切欠を設けた散気管の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  以下、本発明の実施の形態について、図１の要部模式図と図２の断面模式図とで詳細に説明する。
１は中空部を有する散気管、２は被処理水Ｗ中において散気管１内に向かって空気を真上に供給する気体供給管部、３は気体供給管部２から放出された空気を所望量貯留できるように先端が閉された気体貯留中空部、４は気体貯留中空部３の下部周壁から鉛直下方の気体供給管部２に向かって段々に複数配列して開口部を設けた気泡放出口部である。
図２は実際に気体供給管部２から散気管１内へ空気２ａを供給した時の空気と気泡の様子を示した断面模式図であり、空気２ａが上昇して気体貯留中空部３の貯留空気３ａと衝突Ｃした時の散気管１内の空気２ａの挙動や、空気２ａが連続的に貯留空気３ａと衝突Ｃすることで、貯留空気３ａが圧縮・膨張を繰り返すことによって振動Ｆが発生する。この振動Ｆが中空部を介して散気管１内全体に伝わり、気泡放出口部４の開口部にも小刻みに脈を打つような振動（以下、パルス振動Ｐｖ）として伝わる。このパルス振動Ｐｖより気泡放出口部４の同じ開口部分から微細気泡と粗大気泡とを生成することができ、気泡４ａ（微細気泡と粗大気泡）として被処理水Ｗ中に放出される様子を示している。
【００１４】  図３は気泡放出口部４の開口部から放出された気泡４ａが被処理液Ｗ中を上昇中に、円形や角形などの板状壁に気泡４ａが接触することにより更に広範囲に気泡４ａが広がるように、気体貯留中空部３の上部に分散板５を配置している請求項２に記載した散気管の模式図である。
【００１５】  図４は気体供給管部から放出された空気により気体供給管部２上方横の近傍に発生する負圧を利用し、被処理水Ｗを水連行開口部６から散気管１内に連行する請求項３に記載した散気管の模式図である。
【実施例１】
【００１６】散気管実施例１に係る各部の寸法と、空気供給機材と、処理槽内での気泡の生成や気泡の挙動等を説明する。
図５の斜視図は全体の高さ１２８ｍｍで気体供給管部２が２５ｍｍ、気泡放出口部４が８０ｍｍ、気体貯留中空部３が１０ｍｍ、そして気体貯留中空部３の上部に直径９０ｍｍの円形の分散板５を付けて更に切欠５ａを設けて製作した。
気泡放出口部４の開口部に口径は上段二列が６ｍｍ×８ｍｍが１６箇所、中段一列に７ｍｍ×９ｍｍが８箇所、下段二列８ｍｍ×１０ｍｍが１６箇所、合計４０箇所の開口部があり、気体供給管部２の長さは上記２５ｍｍであるが口径も２５ｍｍにした。また、今回は分散板５の上方に更に複雑な上昇流の発生を期待し分散板５に切欠５ａを設けた。
尚、気体供給管部２に空気を供給する最小量のブロアとして、株式会社ハープ製の形式Ｋ１５ニューブロア・毎分１７Ｌを用いた。また、最大量の空気供給用として東浜工業株式会社製のＴＬ−１００ダイアフラムブロア・毎分１００Ｌを用いて、海水中と淡水中で散気実験を行った。
気体供給量が毎分１７Ｌの少量でも散気管１が振動し、気泡放出口部４の開口部で効率よく気泡４ａが生成でき、特に海水中では小さな微細気泡を多量に海水中に浮遊させることができた。また、空気の供給量を毎分１００Ｌに増やした場合は、更にパルス振動Ｐｖは強く激しく脈を打ち、散気管１の上方周辺に微細気泡と粗大気泡とを多量に発生させることができた。また、気泡の浮力による上昇流の発生により周囲の被処理水Ｗを拡散することができた。尚、この散気管１の材質はＡＢＳ樹脂で製造したが、他の樹脂や金属等でも製造することができスケールアップも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１７】  （１）汚水処理施設の処理槽内で用いられる散気管。
（２）魚介類へ酸素を供給する時に用いられる散気管。
（３）化学工場の気液接触反応塔等に用いられる散気管。
【符号の説明】
【００１８】１    散気管
２    気体供給管部
２ａ  空気
３    気体貯留中空部
３ａ  貯留空気
４    気体放出口部
４ａ  気泡
５    分散板
５ａ  切欠
６    水連行開口部
Ｃ    衝突
Ｆ    振動
Ｐｖ  パルス振動
Ｗ    被処理水
【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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