(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気が供給される空気孔を形成した平板状の底部を有し、周囲に散気板固定用金具を供えた、既設の散気板固定用のホルダーを利用したメンブレン散気装置であって、多数の小孔を有するメンブレンの周囲下面を四角枠に固定したカートリッジ状メンブレンを前記ホルダーの底面に配置し、その上に、圧縮空気によるメンブレンの膨張を抑制する桝目状の仕切り枠を、前記メンブレンとの間に空間を設けて配置し、前記金具をもって、前記仕切り枠の外周枠を押し圧することにより、前記仕切り枠とともにカートリッジ状メンブレンの外周の四角枠を、パッキンを介して前記ホルダーの底面に密着させたことを特徴とするメンブレン散気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理場の曝気槽の底部等に設置されて水中に酸素を供給するメンブレン散気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
メンブレン散気装置は、合成樹脂膜または合成ゴム膜に多数の小孔を設けた散気膜（メンブレンという）を中空のホルダーに装着したものである。メンブレンは水圧を受けるためその小孔は常時は閉じているが、ホルダーの内部に圧縮空気を供給するとメンブレンが膨らんで小孔が開口し、圧縮空気を微細な気泡として水中に供給することができる。
【０００３】
ところがこのようなメンブレン散気装置においては、水中への酸素供給量を増加させようとして空気吹込量を増加させると、図７に示すようにメンブレンの膨らみが大きくなって小孔の開口径も大きくなる。そのため気泡の径も大きくなってしまい、気泡と水との接触面積が相対的に減少し、供給酸素量に対する水中への酸素溶け込み量として定義される酸素移動効率が低下してしまう。従って、空気吹込量を増加させると酸素移動効率が低下するという傾向があった。
【０００４】
また、メンブレンはその周囲をホルダーに固定されているので、圧縮空気を供給すると当然に中央部分が大きく膨らみ、中央部分の小孔の開口径が特に大きくなる。そのため周縁部分に比較して中央部分の通気抵抗が小さくなり、圧縮空気は中央部分から集中的に気泡となって流出し、膜面全体を均一発泡させることが難しいという問題もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、高い酸素移動効率で膜面全体を均一発泡させることができるメンブレン散気装置を提供するためになされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明のメンブレン散気装置は、圧縮空気が供給される空気孔を形成した平板状の底部を有し、周囲に散気板固定用金具を供えた、既設の散気板固定用のホルダーを利用したメンブレン散気装置であって、多数の小孔を有するメンブレンの周囲下面を四角枠に固定したカートリッジ状メンブレンを前記ホルダーの底面に配置し、その上に、圧縮空気によるメンブレンの膨張を抑制する桝目状の仕切り枠を、前記メンブレンとの間に空間を設けて配置し、前記金具をもって、前記仕切り枠の外周枠を押し圧することにより、前記仕切り枠とともにカートリッジ状メンブレンの外周の四角枠を、パッキンを介して前記ホルダーの底面に密着させたことを特徴とするものである。このように、メンブレンが散気板の代わりにホルダーに装着されたものとすれば、既設の散気板をメンブレン散気装置に容易に変換することができる。
【０００７】
本発明のメンブレン散気装置は、ホルダーの上部に圧縮空気によるメンブレンの膨張を抑制する仕切り枠を取り付けたものであるから、膨張したメンブレンはこの仕切り枠と接触すると仕切り枠により周囲を固定され、あたかも小区画毎に分割されたメンブレンであるかのように均等に膨張させることができる。その結果、膜面全体を均一発泡させることができ、また気泡径を小さく維持することができるので高い酸素移動効率を達成することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１〜図３は本発明の第１の実施形態を示す図であり、図１は断面図、図２は平面図、図３は散気状態の断面図である。これらの図中、１は内部に空気室２を備えた箱状のホルダーであり、空気供給管３を通じて圧縮空気が供給できるようになっている。ホルダー１の天面には形成された空気孔４が形成されている。
【０００９】
ホルダー１の上面には、メンブレン５が装着されている。メンブレン５は合成樹脂膜または合成ゴム膜に多数の小孔を設けたものであり、その周囲を額縁状の枠６によってホルダー１の上面に固定されている。メンブレン５の小孔は図１に示す運転停止状態では水圧によって閉じているが、空気室２に圧縮空気が供給されると図３のようにメンブレン５が膨らみ、小孔が開いて水中への散気が行なわれるようになっている。
【００１０】
このほか、メンブレン５よりもやや上方位置には仕切り枠７が設けられている。この仕切り枠７は圧縮空気によりメンブレン５が過度に膨張することを抑制するためのもので、運転停止状態におけるメンブレン５よりも２〜１０ｍｍ程度離れた上方位置に設置されている。この距離はメンブレン５の大きさ（発泡面積）によって変わるものであって、小型のメンブレン５では低く、大型のメンブレン５では高くする。
【００１１】
この実施形態では、図２の平面図に示すように仕切り枠７はメンブレン５の上面を１６等分する桝目状に形成されている。仕切り枠の開口数は２〜１００、好ましくは２〜２５とする。後記する実施例に示すように、開口数を増加させるほど散気装置の酸素移動効率は向上するが、２５を超えると仕切り枠７により閉鎖される面積が拡大し、実質的な散気面積が次第に減少するので、２５までとすることが好ましい。
【００１２】
このように構成されたメンブレン散気装置は、図３に示した運転状態では、圧縮空気圧により膨張したメンブレン５が仕切り枠７の下面に接触し、メンブレン５は仕切り枠７の個々の開口部内で膨張することとなる。このためメンブレン５の全体がほぼ均等に膨張することとなり、メンブレン５の小孔が過度に開口することもないので、微細な気泡をメンブレン５の全体から散気することができる。
【００１３】
図４は本発明の第２の実施形態を示す図であって、既設の散気板固定用のホルダー１０を利用した例を示している。メンブレン１１は周囲を四角枠１２に固定されたカートリッジ状としてホルダー１０内に設置されている。枠１２の下面には、パッキン１３が一体に設けられている。１４はメンブレン１１の上方に設置された仕切り枠であり、その周囲を散気板固定用の既存の金具１５を利用してボルト１６により固定する。これによりパッキン１３がホルダー１０の底面に密着する。ホルダー１０の底部には空気孔１７が形成されており、メンブレン１１の下面に圧縮空気を供給することができる。
【００１４】
このように構成された第２の実施形態のメンブレン散気装置も、メンブレン１１の過度の膨張が上方に設置された仕切り枠１４によって規制されるので、第１の実施形態と同様に全面から微細な気泡を均一に発泡させることができる。しかもこの第２の実施形態では、既設の散気板固定用のホルダー１０及び金具１５を利用してメンブレン１１と仕切り枠１４とを簡便に固定できる利点があり、既設の散気板散気装置を本発明のメンブレン散気装置に容易に置きかえることが可能である。
【００１５】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
前記した第１の実施形態の構造を有する３００×３００ｍｍのサイズのメンブレン散気装置を用い、仕切り枠の開口数を変えたときの酸素移動効率の変化を測定した。その結果は図５に示すとおりであり、酸素移動効率は開口数を増やすほど向上した。しかし仕切り枠の開口数を増加させると次第にメンブレン表面が仕切り枠によって覆われることとなるため、有効散気面積が減少する。このため２５以上に分割しても水中への酸素移動量自体は却って減少することとなり好ましくない。
【００１６】
また図６に、空気吹込量と酸素移動効率との関係を示した。このグラフには、分割数が２５、１６、９と無分割の４種類が示されている。空気吹込量を１０Ｌ/分としたときの酸素移動効率は、無分割のものでは１５％であるが、２５分割とすると１９％にまで増加する。また分割数が何れのものも空気吹込量の増加に連れて酸素移動効率は低下するが、分割数の多いものは常に無分割のものよりも高い酸素移動効率を示している。例えば空気吹込量を１００Ｌ/分まで増加させると、無分割のものでは酸素移動効率は１１％付近まで低下するが、２５分割したものではなお１３％に近い高いレベルを維持している。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のメンブレン散気装置は、メンブレンよりもやや上方位置に、圧縮空気によるメンブレンの膨張を抑制する仕切り枠を取り付けたものであるから、膨張したメンブレンを仕切り枠と接触させることにより、均等に膨張させることができる。その結果、膜面全体を均一発泡させることができ、また気泡径を小さく維持することができるので高い酸素移動効率を達成することができ、さらに、既設の散気板散気装置を本発明のメンブレン散気装置に容易に置きかえることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のメンブレン散気装置の断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】運転状態におけるメンブレン散気装置の断面図である。
【図４】第２の実施形態のメンブレン散気装置の断面図である。
【図５】実施例における仕切り枠の開口数と酸素移動効率との関係を示すグラフである。
【図６】実施例における空気吹込量と酸素移動効率との関係を示すグラフである。
【図７】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ホルダー、２  空気室、３  空気供給管、４  空気孔、５  メンブレン、６  枠、７  仕切り枠、１０  既設の散気板固定用のホルダー、１１  メンブレン、１２  四角枠、１３  パッキン、１４  仕切り枠、１５  金具、１６  ボルト、１７  空気孔
【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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【図６】
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【図７】
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