(57)【要約】      （修正有）【課題】酸素溶解効率が高く、汚れによる散気部の目詰まり除去作業で液槽の排水を除去する必要がなく、且つ送気抵抗の小さい散気装置を提供する。【解決手段】散気装置は、筒状布製の散気部２と散気部２の内部に設けられた重し４と散気部２の少なくとも一端に設けられた気体導入部１とを有する散気装置において、散気部２の筒状布は撥水剤処理されたものである。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
筒状布製の散気部と該散気部の内部に設けられた重しと該散気部の少なくとも一端に設けられた気体導入部とを有する散気装置において、
前記散気部の筒状布は撥水剤処理されたものであることを特徴とする散気装置。
【請求項２】
前記撥水剤処理は前記筒状布にフッ素系、またはシリコーン系撥水剤溶液を含侵させた後乾燥させて該筒状布に撥水剤を付着するものである請求項1記載の散気装置。
【請求項３】
前記散気部の他端には第２の気体導入部または気体封じ部が設けられている請求項１記載の散気装置。
【請求項４】
前記重しは通気路となる軸方向に延びる孔または溝を持つコンクリート製の柱状体が前記筒状布の内部に軸方向に配列された複数個で構成されている請求項１記載の散気装置。
【請求項５】
前記筒状布の直径が30〜60ｍｍである請求項1記載の散気装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、有機物を含む排水の散気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水中の有機物、いわゆるBOD（Biochemical Oxygen Demand）、をバクテリアの作用により浄化するために、排水中に微細な空気を泡状に吹き込む微細気泡散気装置（散気装置）が知られている。散気装置は酸素溶解効率が高いので吹き込み空気量が少なくて済むという長所がある。従来から知られている散気装置の散気部には金属（主にステンレス）やセラミックス(主にアルミナ質)板、高密度ポリエチレン膜やポリウレタン膜などが用いられている。従来から知られている散気装置の散気部はこれらの板や膜に微細な穴あるいは切り欠けを設け、その穴や切り欠けから排水中に空気を吹き出す。この微細な穴や切り欠けには、汚れが付着して目詰まりが生じやすい。目詰まりが進行すると送風機の消費電力が増加する。また、散気部に高密度ポリエチレンやポリウレタン膜などの膜を用いて目詰まりが生じた場合、送気抵抗の増加に伴い送風機の消費電力増加だけでなく、膜が裂ける不具合が生じることがある。特許文献１および2にはこの汚れが付着しにくいように散気板や膜の表面に撥水処理を施す装置が開示されているが、これらの装置は、目詰まり除去作業において液槽の水を排出しなければならず、そのためには工場の一時停止が必要になる。
【０００３】
また、特許文献３には散気膜として濾布型散気装置が開示されている。この濾布型散気装置は平らな布をボックスに取り付けた構造であり、ボックスは送気管に固定されているので、目詰まり除去作業でタンクの水を抜く必要性があることは通常の微細泡発生散気装置と同様である。
【０００４】
さらに、非特許文献１に散気部に筒状布を用いた酸素溶解効率が優れている散気装置が開示されている。しかし、この散気装置は、送気抵抗が大きいので、例えば3mもの長さの散気装置でも送風量が毎分150リットルしかなく、実用性に乏しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０４０４９４
【特許文献２】特開平０９−２０１５９７
【特許文献３】特開２００１−３３４２８８
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＤＲＹＤＥＮ  ＡＱＵＡ、AirDiffuserManual(IFU)June,2017.pdf、平成３１年２月６日、［平成３１年４月２２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.drydenaqua.com/files/water/air-diffusers/pdf/AirDiffuserManual(IFU)June,2017.pdf＞
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本考案は酸素溶解効率が高く、汚れによる散気部の目詰まり除去作業で液槽の排水を除去する必要がなく、且つ送気抵抗の小さい散気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案の散気装置は、筒状布製の散気部と該散気部の内部に設けられた重しと該散気部の少なくとも一端に設けられた気体導入部とを有する散気装置において、前記散気部の筒状布は撥水剤処理されたものである。
【０００９】
筒状布は微細気泡が発生するち密な布とする必要がある。布がち密でないと送気抵抗は低いが発生する泡が大きくなり、高い酸素溶解効率の散気装置にならない。逆に布をち密にすると微細気泡は発生するが、送気抵抗が大きくなる。
【００１０】
本考案者は微細気泡を発生するが送気抵抗の大きい布に撥水剤を塗布（撥水剤処理）することにより微細気泡を発生すると同時に送気抵抗を小さくできることを見出した。撥水剤処理は筒状布にフッ素系、またはシリコーン系撥水剤溶液を含侵させた後乾燥させて該筒状布に撥水剤を付着するものである。なお、撥水剤処理は筒状布の全表面及び全隙間に撥水剤を塗布することが好ましい。
【００１１】
送気抵抗は大きいがち密で微細な泡を発生する布としてはフィルタープレスの布、バグフィルターの布、各種送水ホースの布などがある。これらの布のうち微細な気泡の発生する布はおおむね単位面積当たりの重さ(g/m2)が600g/m2以上、より好ましくは800g/m2以上である。布の重さと気泡の微細さ及び送気抵抗は一義的に決まらない。なぜなら、これらの布の送気抵抗は布を構成する繊維の種類や編み方などにより異なり、さらに通常その繊維は素繊維の集合体(yarn)を平織りや綾織など異なる方法で編んだものであり、素繊維も短繊維や長繊維など様々であるためである。
【００１２】
従って、撥水剤を塗布する前の布の選択は、該布で散気装置を構成し、酸素溶解効率と送気抵抗を測定して決める。そして、酸素溶解効率は高いが送気抵抗が大きい布を選び、撥水剤処理をし、再度酸素溶解効率と送気抵抗を測定し両方の特性が優れたものが本考案の散気装置の散気部に好ましい。
【００１３】
該布の材質は、排水中に長期間浸漬して使われること、所定の機械的強度のあること、また適正な価格で入手できることなどからポリエステル、ポリプロピレンなどが適する。
【００１４】
布の筒の直径は30〜60mmが好ましい。直径が30mmより小さいと長さ当たりの表面積が小さく大量の空気を送気しにくい。直径を60mmより太くすると、筒の表面積は直径と比例して増えるが、筒の内部体積は二乗で増えるため、散気装置を液槽の底に沈めるための重しの重量が重くなり過ぎて、実用に適さないためである。
【００１５】
散気部の布の筒の長さ、すなわち本散気装置の長さは用途に応じて決めればよく通常１〜３mである。ただし、液槽が小さい場合は1mより短くてもよい。また、多少の送気抵抗の増加を問題にしない場合には3m以上の長さとすることができる。
【００１６】
撥水剤としてはフッ素樹脂系の撥水剤、例えばＡＧＣセイミケミカル株式会社製のS680など、あるいはシリコーン系の撥水剤、例えば信越化学工業株式会社製のシリコーンエマルジョンのX-51-1318などが適する。これらの撥水剤の形態は液体であるので、布に塗布する方法は、これらの撥水剤に含侵するかスプレーする、あるいは塗布する方法が良い。これらの撥水剤は布を構成する繊維の全表面にくまなく塗布されていることが好ましいので、中でも含侵する方法が好ましい。撥水剤の成分を繊維表面に固定する方法は乾燥すれば良い。必要に応じ加温することも好ましい。撥水剤の付着が均一になるように、数回繰り返して含侵、乾燥を繰り返すとより好ましい。
【００１７】
重しは、ステンレスなどの水と接触することがあってもさびにくい金属、あるいはセラミックス、例えばコンクリートなどを用いることができる。重しは散気部の布の内部に挿入し、布の長さ方向に空気が流れやすいように、長さ方向に穴の開いた形状、さらに、外周に長さ方向に通気路のある形状が好ましい。例えば、内径40mmの筒状布の場合、重しは外径38mm、長さ100mm、長さ方向のほぼ中央に直径15mmの貫通孔を設けたコンクリートとすると良い。そして、散気部の布の長さに応じて、複数の重しを貫通孔が連通するように散気部の内部に配置することができる。重しと重しとの間は若干の間隙が設けられるように配置することが好ましい。間隙を持たせることで、本考案の散気装置はフレキシブルに曲げりくねらせることができ、使用環境や配送環境に柔軟に対応できる。また、１つの重しの長さは上記100mmに限定されず、様々な長さとすることで、より屈曲させたり、直線的に安定させたりすることができる。あるいは、重しが劣化したり破損したりした場合は、劣化したり破損したりした重しのみを取り替えることも可能である。
【００１８】
重しのコンクリートは長期使用していると表面から微細なコンクリートの破片が生じることがあるので、該コンクリートの全表面に例えばエポキシ樹脂などを塗布して樹脂皮膜を形成しておくことが好ましい。
【００１９】
本考案の散気装置は、散気部の一端に気体導入部、他端に気体導入部または気体封じ部が設けられる構成とすることができる。液槽の形状によって散気装置を長くする場合、散気装置内部の空気流通抵抗が大きくなるので、その場合には散気部の両端にそれぞれ気体導入部を配置した構成の散気装置とすることができる。これにより散気装置内部の送気抵抗を低減することができる。
【００２０】
また、本考案の散気装置は、気体や排水が気体導入部から散気装置外に排出されるのを抑制または防止する逆止弁のような逆流抑制構造を気体導入部に設けることができる。これにより汚れた水が散気部の内部に侵入するのを抑制し目詰まりを少なくすることができる。
【考案の効果】
【００２１】
上記したように、本考案の散気装置は微細気泡を発生する散気部の筒状布が撥水剤によりその表面が被覆されているので、水中における空気の送風抵抗が低下し送風エネルギーが節約できる。そして、散気部の内部に重しが設けられているため液槽の底に散気装置を固定する必要が無く、目詰まり等のメンテナンスする際に散気装置を液槽の底から引き上げ陸上で対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例の散気装置の一端、気体導入部側の断面図である。
【図２】実施例の散気装置の他端、気体封じ部側の断面図である。
【図３】逆流抑制構造を有する気体導入部の一部の断面図であり、逆流抑制状態を示す。
【図４】逆流抑制構造を有する気体導入部の一部の断面図であり、気体導入状態を示す。
【図５】実施例１の散気装置の送風量と送気抵抗の関係図である。
【図６】実施例2の散気装置の送風量と送気抵抗の関係図である。
【考案を実施するための形態】
【００２３】
本考案の代表的な実施例を図１〜図６を参照して説明する。
【００２４】
（実施例）
本実施例の散気装置は、散気部２と気体導入部１と気体封じ部３と複数の重し４とを備え、一端側の気体導入部１が図１に、他端側の気体封じ部３が図２に示されている。
【００２５】
散気部２は、直径が約40ｍｍで長さが約１ｍの内部に空間が形成され両端が開口した筒状の布製である。この筒状の布は、単位面積当たりの重さ(g/m2)が800g/m2のポリエステル繊維集合体の平織り筒状体を用いたもので、この筒状体をフッ素系撥水剤、サーフロン（登録商標）S-680の水溶液に浸漬し大気中で乾燥して撥水剤処理したものである。
【００２６】
重し４は、外径が約38ｍｍ、軸方向の長さが100mm、通気路となる軸方向に延びる中心直径が12ｍｍの孔４０をもつコンクリート製の柱状体である。この重し４が散気部２の内部に軸方向に9ヶ挿入されている。なお、重し４の孔４０は、孔４０と同等の通気量となる溝形状とすることもできる。９ヶの重し４の一部が図１および２に図示されており、重し４と重し４との間に若干の隙間が設けられるように配置されている。重し４の表面にはエポキシ樹脂が塗布された被覆部を有しており(図示略)、重し４の劣化を防ぎ、また重し４同士の接触により発生する破片の発生を抑制することができる。重し４の表面を被覆する場合、塗布する塗布剤はエポキシ樹脂に限定されず、上記した効果を有する公知の塗布剤を選択可能である。重し４の表面の被覆は、重し４と重し４との間に位置する表面、好ましくは孔４０を除く表面、もっとも好ましいのは孔４０を含めた全表面を被覆することである。
【００２７】
気体導入部１は、図１に示すように、導入本体部１２とクランプ１３とカバー１４とを備える。導入本体部１２は、散気部２の開口した両端の一方側に位置し、気体が導入される導入開口１１から重し４の孔４０と連通するように軸方向に孔１０が形成されている。導入本体部１２は、導入開口１１側が重し４側よりも外径が小さい連結部１２１を有し、重し４側の外径が重し４の外径と同じである段差のある円筒体である。連結部１２１にはねじ溝が形成されており、図示されていない圧縮空気送風機と連結する。導入本体部１２は、軸方向で連結部１２１の反対側の重し側に外周方向全周にわたって浅く緩やかにくぼんだリング状のリング溝１２２が形成されている。
【００２８】
本実施例の散気装置では、気体導入部１のリング溝１２２の部分を散気部２の一端部の開口に押し込み、散気部２の外周側よりクランプ１３をかしめ、散気部２の一端部をリング溝１２２に押し付けて固定している。本実施例ではリング溝１２２部分の外周をさらにカバー１４によって覆っている。
【００２９】
気体封じ部３は、図２に示すように、封じ本体部３１とクランプ３３とカバー３４とを備える。封じ本体部３１は、散気部２の開口した両端の他方、気体導入部１が位置するのとは逆側に位置している。封じ本体部３１は重し４の孔４０と連通する軸方向に形成された孔は形成されていない。封じ本体部３１は断面が凸状の円柱体であり、重し４側の外径は重し４の外径と同じである。封じ本体部３１の重し４側には外周方向全周にわたって浅く緩やかにくぼんだリング状のリング溝３２２が形成されている。
【００３０】
本実施例の散気装置では、気体封じ部３のリング溝３２２の部分を散気部２の一端部の開口に押し込み、散気部２の外周側よりクランプ３３をかしめ、散気部２の一端部をリング溝３２２に押し付けて固定している。本実施例ではリング溝３２２部分の外周をさらにカバー３４によって覆っている。
【００３１】
次に、本実施例の散気装置の送風量に対する送気抵抗について計測した結果を説明する。図５は、縦軸を送気抵抗(kPa)、横軸を送風量(リットル／min)としている。なお、比較するために、本実施例の散気部２の筒状布を撥水剤処理をしていない筒状布に代えた散気装置(以下、「無処理装置」と称する)を作成し、送風量に対する送気抵抗を同様に計測した。
【００３２】
本実施例の散気装置は、図５より、送風量が50リットル/minで送気抵抗が約0.2kPa、送風量が100リットル/minで送気抵抗が約1kPa、送風量が150リットル/minで送気抵抗が約1.8kPa、送風量が200リットル/minで送気抵抗が約2.5kPaであった。一方、無処理装置は、送風量が50リットル/minで送気抵抗が約2.8kPa、送風量が100リットル/minで送気抵抗が約3kPa、送風量が150リットル/minで送気抵抗が約4kPa、送風量が200リットル/minで送気抵抗が約5kPaであった。
【００３３】
したがって、本実施例の散気装置は、送気抵抗が無処理装置よりも2〜3kPa(水深20〜30cm相当)程度低下したことが分かる。なお、酸素溶解効率は水深3.5ｍ、送風量100リットル/minにおいて撥水剤処理の有無によらず23〜25％とほぼ同等であった。
【００３４】
以上詳記したように、本実施例の散気装置は微細気泡を発生する散気部２の筒状布が撥水剤によりその表面が被覆されているので、水中における空気の送風抵抗が低下し送風エネルギーが節約できる。そして、散気部２の内部に重し４が設けられているため液槽の底に散気装置を固定する必要が無く、目詰まり等のメンテナンスする際に散気装置を液槽の底から引き上げ陸上で対処することができる。さらに、散気装置を液槽の底から引き上げることができるため、液槽の水を抜く必要がなく、工場の運転を止めずに目詰まり等のメンテナンスをすることも可能である。
【００３５】
次に、散気部２に使用する筒状布の単位面積当たりの重さ(g/m2)による送気抵抗を調べた。
本実施例の散気装置の散気部２には筒状布として単位面積当たりの重さ(g/m2)が800g/m2のポリエステル繊維集合体の平織り筒状体を用いているが、単位面積当たりの重さ(g/m2)が1120g/m2のポリエステル繊維集合体の平織り筒状体を用いた。撥水剤処理はシリコーン系撥水剤の水性エマルジョンX-51-1318（信越化学工業株式会社）を10倍に薄めた液を用いた。撥水剤処理はこの処理液に筒状布を浸漬し大気中で乾燥する処理を２回行った。この筒状布を用い、実施例と同じ方法で散気装置を作成した。また、撥水剤処理の有無による効果を調べるために撥水剤処理を行っていない筒状布を用いた散気装置も作成した。
【００３６】
これら２個の散気装置の送風量に対する送気抵抗についても計測した。計測の結果を図６に示す。図６は、縦軸が送気抵抗(kPa)、横軸が送風量(リットル／min)である。
【００３７】
本実施例の散気装置は、送風量が50リットル/minで送気抵抗が約2kPa、送風量が100リットル/minで送気抵抗が約3kPa、送風量が150リットル/minで送気抵抗が約4kPa、送風量が200リットル/minで送気抵抗が約5kPaであった。一方、無処理装置は、送風量が50リットル/minで送気抵抗が約5.5kPa、送風量が100リットル/minで送気抵抗が約7kPa、送風量が150リットル/minで送気抵抗が約9.8kPa、送風量が200リットル/minで送気抵抗が約12kPaであった。したがって、本実施例の散気装置は、送気抵抗が無処理装置よりも3.5〜7kPa(水深35〜70cm相当)程度低下したことが分かる。
【００３８】
また、両散気装置は、各5ケ並列に接続して、水深2mの水中でトータル1,000l/minの空気を流した時の酸素溶解効率が撥水剤処理の有り無しにかかわらず17〜18％とほぼ同等であったが、その消費電力は無処理装置が1.06ｋWに対して、本実施例の散気装置は0.75ｋWと消費電力が30％節減した。
【００３９】
（その他の実施例）
また、本実施例の散気装置の散気部２の一方に位置する気体封じ部３を気体導入部１とし、散気部２の両端に気体導入部１を配置する構成を採用することができる。
【００４０】
さらに、本実施例の散気装置は図３に示すような逆流抑制構造を有する気体導入部５を採用することができる。図３及び４に示す気体導入部５は、図１に示す気体導入部１に記載の散気部２、クランプ１３及びカバー１４の図示が省略されている。
【００４１】
気体導入部５は、気体が導入される導入開口５１から重し４の孔４０と連通するように、軸方向に孔５０が形成された導入本体部５２を有する。導入本体部５２は、導入開口５１側が重し４側よりも外径が小さい連結部５２１を有し、重し４側の外径が重し４の外径と同じである段差のある円筒体である。連結部５２１にはねじ溝が形成されており、図示されていない圧縮空気送風機と連結する。
【００４２】
導入本体部５２は、軸方向で連結部５２１の反対側の重し側に外周方向全周にわたって浅く緩やかにくぼんだリング状のリング溝５２２が形成されている。図示は省略されているがリング溝５２２部分に散気部の端部が位置し、クランプによって散気部の端部をリング溝５２２にかしめる。
【００４３】
導入開口５１の反対側である重し側は軸方向で導入開口５１側にくぼんでおり、基台５５がはめ込まされている。そして、基台５５には軸方向に貫通した通気孔５５０が形成されおり、略Ｔ字状の弁５６の脚部５６１が軸方向移動可能にはめ込まれている。弁５６の脚部５６１は基台５５から抜けてはずれないように端部が膨らんだ形状である。
【００４４】
弁５６の傘５６２の部分は、円盤形状で導入開口５１から気体が導入されて圧力が一定以上高くなっていない状態では、図３に示すように基台５５に面接触し、通気孔５５０を塞ぐように平らであることが好ましい。導入開口５１から気体が導入されて圧力が一定以上高くなると、弁５６は図４に示すように軸方向に移動し、さらに傘５６２の端がめくりあがる。導入開口５１から導入された気体は、矢印Ａのように、通気孔５５０を通過し、基台５５と傘５６２との間を通過し、重し４の孔４０側へと流れていく。そして、圧力が一定より下がれば図３に示す状態に戻り、重し４側からの逆流を抑制する。弁５６の材料としては、ゴム等の可撓性のある部材を用いることができ、送風される圧力により傘５６２の端部分がめくれあがらない硬度の材料を採用することもできる。なお、重し４側からの逆流を抑制する構造は、図３及び４に示す構成に限定されず、公知の逆流抑制、逆流防止構造を採用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１、５：気体導入部          １０、５０、４０：孔      １１、１５、５１：導入開口
１２、５２：導入本体部      １３、３３：クランプ      １４、３４：カバー
１２１、５２１：連結部      １２２、３２２、５２２：リング溝
２：散気部
３：気体封じ部              ３１：封じ本体部
４：重し
５５：基台                  ５５０：通気孔            ５６：弁
５６１：脚部                ５６２：傘。
【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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