(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理槽内で、水面に対し垂直になるように配置されたベースプレートと、その端部に位置するエンドピースと、
ベースプレートの片側または両側で、ベースプレートの全面積を覆うように配置された散気膜と、その端部全長に渡ってかしめて固定するＶ字又はＵ字形状の枠体を備え、該散気膜は、前記エンドピースを貫通して挿入された送気管から導入される空気を発泡させる多数の気泡噴出孔を備えることを特徴とする散気装置。
【請求項２】
請求項１記載の散気装置を、槽内部の中段に配置したことを特徴とする生物処理槽。
【請求項３】
請求項１記載の散気装置を、担体又は微生物固定化担体が投入された槽内に配置したことを特徴とする生物処理槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理などの技術分野に用いられる新規な散気装置及びこれを用いた生物処理槽に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水の活性汚泥処理を行なう曝気槽や、有機性排水の脱リン・脱窒処理を行う硝化槽などの生物処理槽には、液中に空気や酸素を供給する散気装置が設けられている。このような散気装置としては、セラミック多孔体からなる散気板や散気筒、および合成樹脂製の散気膜（メンブレンディフューザー）が用いられている。
【０００３】
これらのうち、セラミック多孔体からなる散気板や散気筒は耐食性に優れ、セラミック粒子間に形成された均一サイズの気孔から微細気泡を発生して、高い酸素溶解効率を得ることができる利点がある。しかし、通気を長時間停止すると液中に分散している汚泥などのＳＳがその表面に堆積してセラミック多孔体の気孔内に入り込むため、長期間の使用により通気抵抗が次第に増加する傾向がある。
【０００４】
また、合成樹脂製の散気膜はポリウレタン、シリコン、ＥＰゴム等の適度の弾性を有する膜に多数の気泡噴出孔を形成したものであり、耐食性の点ではセラミックよりも劣るものの、通気を停止した際には膜の弾性により気泡噴出孔が閉じるため、液中に分散している汚泥などのＳＳが散気板や散気筒に比較して内部に侵入しにくいという利点がある。
【０００５】
このように散気板、散気筒、散気膜はそれぞれの利点を生かして広く用いられているのであるが、いずれも必ず散気面を水平（水面に平行）として槽内に設置されていた。これは有効散気面積を最大限に確保するためであり、もし散気板を傾斜させて設置すると、水圧差によって上半部だけから気泡が集中的に発生し、有効散気面積が減少する。また散気筒の場合にも、水圧差によって上半部だけから気泡が発生することは広く知られているところである。上記のように微小な水圧差によって気泡発生部位が異なるため、合成樹脂製の散気膜も従来は必ず水平に設置され、その全面が発泡に寄与するように用いられていた。
【０００６】
しかしこのように水平設置されていた従来の散気装置は、通気停止時におけるＳＳの沈降を最も受け易い形態であり、前記したように通気抵抗が次第に増加する欠点を生ずる。また散気膜についてもＳＳが堆積することは避けられず、定期的にそれらの表面を清掃する必要を生ずる。
【０００７】
また、これらの散気装置１は図４に示すように生物処理槽２の内部に設置されて用いられるが、特に多数の散気装置１を図示のようにバッフル板３の片側の中段に配置した場合には、水平に設置された散気装置１によって水流が妨げられる。このため散気装置１から発生する気泡の浮上力による槽内の水流循環が不十分になり、溶存酸素濃度の不均一が発生して生物処理能力の低下を招くことが避けられない。
【０００８】
【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、有効散気面積を低下させることがなく、ＳＳの堆積が生じにくく、槽内の水流循環の妨げになりにくい散気装置及びこれを用いた生物処理槽を提供するためになされたものである。
【０００９】
【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散気装置は、生物処理槽内で、水面に対し垂直になるように配置されたベースプレートと、その端部に位置するエンドピースと、ベースプレートの片側または両側で、ベースプレートの全面積を覆うように配置された散気膜と、その端部全長に渡ってかしめて固定するＶ字又はＵ字形状の枠体を備え、該散気膜は、前記エンドピースを貫通して挿入された送気管から導入される空気を発泡させる多数の気泡噴出孔を備えることを特徴とするものである。また本発明の生物処理槽は、このような散気装置を担体又は微生物固定化担体が投入された槽内に配置したことを特徴とするものである。
【００１０】
このように本発明では従来とは異なり、多数の気泡噴出孔を備えた散気膜を、膜面が水面に対して垂直となるように配置した。このような垂直配置は、従来の水平設置型の散気装置に比べてＳＳの堆積が生じにくいうえ、水平投影面積が小さいので気泡の浮上力による槽内の水流循環を妨げにくい。このため、膜面近傍を通過する水流による洗浄効果も得ることができ、長期間使用しても通気抵抗の増加がない。
【００１１】
しかも驚くべきことに、このように垂直設置された散気膜は水圧の比較的小さい上半部からのみならず、比較的水圧の大きい下半部からも気泡を発生することが確認された。その要因としては散気膜自身の圧損のため、散気膜内面の圧力がある値までは散気膜が膨らむだけで発泡せず、ある値以上になって初めて発泡することに起因すると思われる。すなわち散気膜自身の圧損が散気装置幅の微小な水圧差に比べ、十分に大きいためこの水圧差を無視できるレベルにしていると考えられる為である。
【００１２】
この結果、垂直設置された散気膜はその全面を有効散気面積とすることができるのみならず、左右両面を活用することが可能となるので、従来のどの散気装置よりも優れた酸素溶存効果を発揮させることができる。
【００１３】
【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は本発明の散気装置を示す斜視図であり、１０はベースプレート、１１はその両側に配置された散気膜である。散気膜１１の上下はベースプレート１０の端部とともにパッキン１２の内部に装入され、硬質の枠体１３により全長にわたりかしめられて固定されている。枠体１３は上下ともに図示のようなＶ字又はＵ字形状として、上下方向に流れる水流の抵抗を小さくしておくことが好ましい。散気装置の端部には中央部が膨らんだエンドピース１５が設けられており、図２に示すように、外部から散気用の圧縮空気を導入する送気管１４の先端がこのエンドピース１５を貫通している。この構造は散気装置の両端部に設けても良い。
【００１４】
ベースプレート１０は硬質樹脂板あるいは耐食性の金属板からなり、この実施形態では長さが数ｍの長尺の長方形である。散気膜１１はポリウレタン、シリコン、エチレンプロピレンゴムなどの適度の弾性を有する合成樹脂または合成ゴムからなり、その全面に微細な多数の気泡噴出孔（図示せず）が均一に形成されている。送気管１４から圧縮空気が供給されると、気泡噴出孔から微細気泡となって液中に散気される。
【００１５】
本発明の散気装置は、ベースプレート１０が垂直になるように設置される点に最大の特徴がある。この結果、散気膜１１の膜面も水面に対して垂直となる。前記したように、セラミック多孔体のようにリジッドな構造の散気装置は、水平に設置しなければ全面から均一に発泡させることはできない。これは各部の孔径が一定であり、もし水深差があると表面に作用する水圧が異なるため、水圧の小さい上部のみから発泡するためである。
【００１６】
これに対して本発明の散気装置は、散気膜１１を垂直に配置したにもかかわらず、その全面からほぼ均等に発泡させることができる。その理由は前記したとおりである。
【００１７】
このように散気膜１１の全面からの均一発泡を確保するためには、１枚の散気装置の高さをあまり大きくすることは好ましくなく、５０cm以下とすることが好ましい。高さが５０cmを超えると上下の水圧差が大きくなり、下部からの発泡が行なわれにくくなって有効散気面積が減少する。最も実用的な高さは１０〜３０cm程度である。
【００１８】
図３は、この散気装置をバッフル板３を備えた生物処理槽２の内部中段に配置した例を示す図である。生物処理槽２は例えば下水処理用の活性汚泥槽である。散気装置に従来と同様に圧縮空気を供給すると、両側の散気膜１１の全面から微細気泡が発生し、その浮上力によって槽内に矢印のような水流が生じて槽内全体に酸素が供給される。上記したように両側の散気膜１１の全面から発泡させることができるので、従来の水平設置型の散気装置よりも有効散気面積を広くすることができる。
【００１９】
この散気装置は垂直設置型であるために、従来の水平設置型の散気装置に比べて運転停止中にも汚泥等のＳＳが堆積しにくい。また垂直設置型であるために槽内の水流の妨げとなりにくい。このために散気運転中は散気装置間を通過する水量が多くなり、散気膜１１の表面は常に洗浄されることとなって、この面からもＳＳの付着が防止される。
【００２０】
本発明の散気装置は、特に担体が投入された生物処理槽と組み合わせて用いると有効である。すなわち、投入された担体の槽内循環を円滑に行なわせるためには、担体のない場合よりも多量の空気を散気装置から噴出させて強い循環流を生成させる必要があるが、散気装置の単位面積当たりに吹き込める空気量には制限があるため、散気装置の設置面積を増大させねばならない。しかし従来の水平設置型の散気装置では、設置面積を増大させることは担体の流動性を妨げる要因となる。これに対して本発明のように垂直設置型の散気装置を用いれば、担体の流動抵抗も小さくなり、しかも十分な有効発泡面積を確保することができる。ここで添加する担体は微生物固定の有無を問わず、どちらを使用しても良い。
【００２１】
なお、図３のように本発明の散気装置は水流を妨げないので中段設置の場合に特に有効であるが、もちろん槽底部に設置することも、バッフル板３のない場合にも使用することができる。また図１に示したようにベースプレート１０の両面に散気膜１１を配置することが好ましいが、片面だけに散気膜１１を配置しても差し支えない。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の散気装置は多数の気泡噴出孔を備えた散気膜を膜面が水面に対して垂直となるように配置したことにより、ＳＳの堆積が生じにくなり、清掃等のメンテナンスの手数を削減できる。また本発明の散気装置は、水平投影面積が小さいので気泡の浮上力による槽内の水流循環を妨げにくい。しかも従来の水平設置型の散気装置よりも広い有効散気面積を確保することができ、特に担体循環を行なわせるに効果的であるなどの多くの利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の散気装置の実施形態を示す斜視図（手前部分は断面）である。
【図２】図１の右端部の部分断面図である。
【図３】本発明の生物処理槽の実施形態を示す概略断面図である。
【図４】従来の生物処理槽を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  従来の散気装置、２  生物処理槽、３  バッフル板、１０  ベースプレート、１１  散気膜、１２  パッキン、１３  枠体、１４  送気管、１５  エンドピース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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