(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
曝気槽内に配置されて散気用給気配管から圧力空気の供給を受けてスリットから気泡を放出する散気板と、前記散気用給気配管内へ該散気用給気配管内の空気圧に打ち勝ってブロー水を供給するブロー水供給手段とを有し、
前記散気板には、上端が該散気板に連通され、下端が前記散気用給気配管内に内挿されて前記散気用給気配管内に供給されたブロー水を前記散気板から排出する内挿管が一体的に形成されていると共に、前記散気板に形成されたスリットは矩形状からなり、短辺の長さが０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍに設定されていることを特徴とする散気装置。
【請求項２】
スリットの長辺の長さが０．１ｍｍ〜１．５ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の散気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、散気板の散気面に付着した汚れ成分を除去し、長期かつ安定的に酸素を供給することができる散気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理施設において汚水中の窒素化合物や炭素化合物を除去するために、微生物による分解、吸着作用を利用した活性汚泥法が用いられている。活性汚泥中の微生物が活動するためには微生物に酸素を与える必要がある。散気装置は、下水処理施設の曝気槽の底部等に設置されて水中に酸素を供給する装置である。散気装置には、散気面が膜タイプの散気装置（特許文献１）と、散気面が金属薄板タイプの散気装置（特許文献２）が存在する。金属薄板タイプの散気装置は、散気による圧損が少なく、かつ耐久性および保守点検の容易性において優れている。
【０００３】
散気装置は、長期間にわたって曝気運転を継続すると、汚れ成分が膜または金属薄板の微細孔の内部および表面に付着して目詰まりを起こす。目詰まりを起こす汚れ成分の多くは微生物により形成されるスライムであり、これが散気孔を閉塞させる。このスライムの付着力は強く、ガス圧を高めてもスライムを剥離することはできない。
【０００４】
膜タイプの散気装置では、散気装置の送気操作によってメンブランを伸長または収縮させ、膜の微細孔の内部および表面に付着した微生物由来のスライムを取り除く方法が開示されている（特許文献３）。
【０００５】
しかし、金属薄板タイプの散気装置では、散気面が伸縮性のない剛体であるため、上述したような目詰まり防止処置を施すことはできない。現状では、金属薄板タイプの散気装置において微生物が増殖して目詰まりが発生した場合には、散気装置を水面上に引き上げて散気薄板を清掃しなければならず、散気装置の維持管理に多大な労力と費用を要する。
【０００６】
また、膜タイプおよび金属薄板タイプの両方において、酸素移動効率を高めるために散気面の気孔径を小さくする必要があるが、気孔径が小さくなればなるほど目詰まりが起こりやすくなる。目詰まりの起こりやすい散気装置は、水面上に引き上げて散気薄板を頻繁に清掃しなければならない。
【特許文献１】特開２００３−３２０３８８号公報
【特許文献２】特開２００６−６１８１７号公報
【特許文献３】特開２００４−３１３９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来の散気装置は、目詰まりの問題に対して十分な解決手段を提供してこなかった。本発明の目的は、高い酸素移動効率を達成することができる微細孔を備え、かつ目詰まりが起こりにくく、長期かつ安定的に運転することができる散気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は上記の課題を解決するために、水あるいは薬液などの洗浄水等を散気用給気配管内に注入し、これを散気用の圧力空気によって散気板側に供給することによって散気板を定期的に自動洗浄することを考えた。そして、これを実現するためにための具体的手段として、一端が散気板に連通し、他端が散気用給気配管内に挿入される内挿管を設けることを考えた。
また、上記の散気板の自動洗浄を効果的に行ない、長期間運転したとしても目詰まりが生じにくくするため、散気板に設ける微細孔についても検討し、その最適寸法を見出した。
本発明は係る知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成を備えてなるものである。
【０００９】
（１）本発明に係る散気装置は、曝気槽内に配置されて散気用給気配管から圧力空気の供給を受けてスリットから気泡を放出する散気板と、前記散気用給気配管内へ該散気用給気配管内の空気圧に打ち勝ってブロー水を供給するブロー水供給手段とを有し、
前記散気板には、上端が該散気板に連通され、下端が前記散気用給気配管内に内挿されて前記散気用給気配管内に供給されたブロー水を前記散気板から排出する内挿管が一体的に形成されていると共に、前記散気板に形成されたスリットは矩形状からなり、短辺の長さが０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍに設定されていることを特徴とするものである。
なお、前記内挿管の下端部は、傾斜した吸い込み面を有してもよい。さらにまた、前記内挿管の管壁に通気孔を設けてもよい。
【００１０】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、スリットの長辺の長さが０．１ｍｍ〜１．５ｍｍに設定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の散気装置は、散気板に矩形状のスリットを形成し、その短辺の長さを０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍに設定すると共に、上端が散気板側に連通され下端が散気用給気配管内に内挿された内挿管を備えたことにより、定期的な水ブローを効果的に行なうことが可能となり、これによって高い酸素移動効率を維持しつつ散気板の目詰まりを長期間に亘って防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
１．散気装置
図１は、本実施の形態に係る散気装置を示す模式図である。本実施の形態の散気装置１は、ガス供給手段２とガス供給手段２から供給される空気を散気板４へと導く散気用給気配管３（ヘッダー管）と、散気用給気配管３から圧力空気の供給を受けて微細気泡を放出する散気板４と、上端が散気板４に連通され下端が前記散気用給気配管３内に内挿された内挿管７と、散気用給気配管３にブロー水供給管１４を介してブロー水を供給するブロー水供給手段５とを備えている。
散気用給気配管３には開閉弁１５が、またブロー水供給管１４には開閉弁１６がそれぞれ設けられている。
以下、散気装置１の主な構成について詳細に説明する。
【００１４】
＜散気板＞
散気板４は、膜タイプまたは金属薄板タイプなど、いかなる形態の散気板であってもよい。例えば、散気板４が金属薄板タイプの場合、機械加工によって形成したスリットを有する金属薄板が用いられる。ガス供給手段２より供給された空気は、散気用給気配管３から内挿管７を通して散気板４に送気され、散気板４の散気面に点在する複数のスリットから放出される。
【００１５】
図２は散気板４の平面図、図３は図２の丸で囲んだＡ部を拡大して示す拡大図である。図３に示すように、散気板４には多数の矩形状のスリット４ａが設けられており、その長辺の長さをａ、短辺の長さをｂとすると、ａが０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ、ｂが０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍになるように設定されている。スリットの短辺及び長辺の長さをこのように設定した理由は以下の通りである。
【００１６】
散気板４に設ける微細孔の形状を矩形状のスリットにした場合、スリットに付着した汚れをブロー水によって除去してスリットの閉塞を抑制する閉塞抑制効果は、スリットの短辺の長さによって支配され、短辺の長さが長いほど閉塞抑制効果は高くなる。
他方、スリットの短辺の長さが長くなると、気泡径が大きくなるため酸素移動効率は低下する。
したがって、散気板４に設けるスリットの短辺の長さは、閉塞抑制効果が高く、かつ酸素移動効率も高いものであることが必要となる。
そこで、高い酸素移動効率（２５％以上）が得られ、かつ閉塞による圧損上昇を抑える（通気開始１００日後の圧損上昇量が１００mmAq以下にする）ためのスリット短辺の長さを後述の実施例に示す実験によって求めたところ、短辺の長さが０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍにすればよいことが判明した。また、スリットの長辺の長さについては、これが長すぎると酸素移動効率に悪影響を与えるので影響を与えない範囲として０．１ｍｍ〜１．５ｍｍに設定した。
【００１７】
＜内挿管＞
本実施例における散気装置１は、内挿管７を備えているために、散気用給気配管３を水で満管にしなくても水を散気孔に供給することができる。従って、大量の水は必要とせず、特に、抗菌物質を含む水溶液を供給する場合は、少ない抗菌物質で短時間かつ効率的に微生物を除去することができる。この結果、散気装置を水面上に引き上げて頻繁に清掃する必要がなく、散気装置を水面下で長期かつ安定的に運転することができる。
【００１８】
なお、内挿管７が無い場合において、散気板４を洗浄するための水を供給しようとすると、前述のように散気用給気配管３を満水にする必要があるだけでなく、満水にした水を抜くための工夫が必要となる。仮に、水を抜くための手段が無い場合には、散気板４が取り付けられている散気用給気配管内に水が残留し、管路が細くなってしまい、適切な散気ができなくなる。
【００１９】
図４は、内挿管７の一例を示す一部断面図である。内挿管７は、上端が散気板４に連通され、下端が散気用給気配管３内に内挿され、下端部には傾斜した吸い込み面８を有し、かつ管壁に通気孔９を有している。もっとも、内挿管７に設ける通気孔９は必須ではなく通気孔９が無くてもよく、後述するように通気孔９がある場合と無い場合では内挿管７へのブロー水の揚水の態様が異なる。
【００２０】
内挿管７は、空気の散気板４への供給路であるとともに、水ブロー処理中は供給されたブロー水を散気板４から排出する機能を有している。
【００２１】
内挿管７は、散気用給気配管３と一体に形成しても、着脱可能な別部材としてもよい。着脱可能な別部材とする場合、内挿管７は、散気用給気配管３に予め設けた挿入口に挿入して固定することができる。内挿管７の固定方法には、特に制限はなく、あらゆる固定方法が含まれる。例えば、内挿管７の側面に固定用締付け部材１０を予め溶接し、散気用給気配管側に取付ブラケット１１を予め溶接しておくことにより、内挿管７をねじ込んで散気用給気配管３に固定することができる。
同様に、散気板４も内挿管７と一体に形成したり、着脱可能にしたりすることができる。また、内挿管の材質には、特に制限はなく、好ましくは、プラスチックまたはステンレス鋼、チタン等の金属から形成される。
【００２２】
内挿管７の下端部は吸込み面８を備えている。散気用給気配管３には複数個の散気板４が設置されているが、散気用給気配管３は必ずしも水平に設置されているとは限らず、内挿管７の下端が水面に対して同じ高さに配置されない場合がある。図５に示したように、内挿管下端の吸込み面８が傾斜していない場合は、下端部が水面に接するか水面下にある内挿管７からしか吸い上げ（本明細書において「吸い上げ」と表現する場合には、「押し上げ」を含む場合がある）が起こらないため、全ての散気板４にブロー水が均一に供給されず、ブロー水が供給されない一部の散気板で目詰まりが進行する恐れがある。
一方、図６に示したように、内挿管下端の吸込み面８が傾斜している場合は、水面が吸込み面８の上端と下端の間にあればブロー水を吸い上げ可能であり、水面に対する内挿管下端の配置に上下が生じた場合でも、一定範囲であれば全ての内挿管からの吸上げが可能であり、散気板４に均一なブローが可能である。したがって、吸込み面８が傾斜している場合は、散気用給気配管３の水平方向の設置精度の許容範囲が大きくなる。
【００２３】
また、図６に示すように、水位が吸込み面８の上端と下端の間にある場合はブロー速度の大きい気水混相のブローとなるが、図７の右図に示すように水位が吸込み面８より高くなった場合は、水だけを吸い上げるため、空気が混相しない水押出しブローとなる。これに対し、図７の左図のように内挿管７の管壁に通気孔９が設置されている場合は、水位が吸込み面８より高い場合においても通気孔９から空気が入るため、ブロー速度の大きい気水混相のブローをすることができる。
【００２４】
通気孔９の形状および大きさは、特に制限はなく、任意の形状および大きさとすることができる。例えば、内挿管７の全長を200mm、内挿管７の内径を13mmとした場合、通気孔９は直径1mm〜10mm、好ましくは2mm〜7mmの円形形状とすることができる。また、通気孔９の位置は、特に制限はなく、任意の位置とすることができる。例えば、全長200mm、内径13mmの内挿管が、内径80mmの散気用給気配管内に装着され、内挿管の下端が散気用給気配管の内底部に接している場合、通気孔９は、内挿管の下端から10mm〜75mm、好ましくは30〜70mmの位置に設けることができる。
また、散気用給気配管内は加圧されているので、通気孔９の位置は、水ブローおよびガスの流れの方向に対して正面側であっても背面側であってもよい。
【００２５】
傾斜した吸い込み面８の下端は、散気用給気配管３の内底近傍に位置し、たとえ水位が低くても、確実にブロー水を内挿管７内に吸い上げることができるようにする。傾斜した吸い込み面８の下端は、散気用給気配管３の内底より0〜10mm上方にあることが好ましい。
傾斜した吸い込み面８の垂直方向に対する傾斜角度θに特に制限はないが、内挿管７は空気の供給路でもあるため、空気を十分に内挿管７内に送気できるような傾斜角度θにすることが好ましい。傾斜角度θは、例えば10〜85度、好ましくは30〜80度とすることができる。
【００２６】
＜ブロー水供給手段＞
ブロー水供給手段５はブロー水供給管１４を介して散気用給気配管３にブロー水を供給する装置であって、散気用給気配管３の空気圧に打ち勝ってブロー水を散気用給気配管３内に供給できるようになっている。ブロー水供給手段５としては、例えば水の貯留槽に送水ポンプを設けたものがある。
ブロー水供給手段５より供給されたブロー水は、ブロー水供給管１４を介して散気用給気配管３に流れ込み、散気用給気配管３内の圧力が所定の圧力よりも高くなったときに、散気用給気配管３から内挿管７を通して散気板４に送水され、空気と同様、散気板４の散気面に点在する複数の散気孔から放出される。
【００２７】
２．散気装置の運転方法
通常の散気運転時においては、開閉弁１５を開放し、開閉弁１６を閉止して運転する。
また、散気板４を水ブローするブロー運転時には、開閉弁１６を開放してブロー水を散気用給気配管３に供給することによって、散気用空気とブロー水を内挿管７を介して散気板４に供給する。
本発明の散気装置１は、ブロー水供給手段５からブロー水を散気板４に定期的に供給することによって、散気装置を水面上に引き上げることなく、散気孔に付着した微生物を除去することができる。なお、ブロー水の供給頻度に特に制限はないが、好ましくは数時間から数日毎にブロー水を散気用給気配管３内に供給する。
【００２８】
以上のように、本実施の形態の散気装置１は内挿管７を備えており、水を満管にしなくてもブロー水を散気板４に供給することができるので、空気の供給通路は常に確保されている。従って、空気の供給中に定期的にブロー水を供給し、散気板４の散気孔に付着した微生物をブロー水で除去しながら、散気装置１を連続運転することができる。
また、本実施の形態においては、散気板に形成する微細孔を矩形状のスリットにし、その短辺の長さを０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍに設定したので、水ブローによる散気板の目詰まり防止効果が高く、かつ高い酸素移動効率を実現できる。
【００２９】
なお、上記の実施の形態においては、ブロー水について特に限定していないが、微生物を死滅させる効果を有する成分を含むブロー水を使用することによって、微生物の増殖を効果的に抑制することができる。微生物を死滅させる効果を有する成分には、特に制限はないが、例えば、抗菌物質または酸化物質、より具体的には、次亜塩素酸ナトリウム、逆性石鹸、酸、アルカリ、オゾン、または二酸化塩素、炭酸アルカリ金属などが含まれる。
【実施例１】
【００３０】
まず、内挿管７による水ブローの効果を検証するために、スリットの短辺が比較的短い（幅の狭い）散気板を曝気槽に設置し、下記の条件にて水ブローを実施した。
【００３１】
散気板材質:SUS316L
孔形状      :  長さ1.45mm、短辺（幅）0.04mm
開孔率      :  約0.5%
通気量      :  30m3/m2/hr
ブロー水    :  次亜塩素酸ナトリウム溶液(濃度;100ppm)
ブロー水量  :  500ml/回
水ブロー頻度:  1回/日
なお、水ブローを実施しない例を比較例とした。
【００３２】
水ブロー有りの例(実施例)となしの例(比較例)の圧損増加量（mmAq）の経時変化を、図８のグラフに示した。
【００３３】
図８のグラフから明らかなように、水ブローを定期的に実施することによって、長期間にわたる散気運転においても散気装置の圧損上昇を効果的に抑制することができ、高い酸素移動効率を維持することができた。
【実施例２】
【００３４】
次に、スリット短辺長さの変化の影響を確認するため、スリットの短辺の長さの異なる散気板を曝気槽に設置して下記の条件にて連続曝気運転を実施した。
散気板材質          :  SUS316L
スリット長辺の長さ  :  0.5mm
通気量              :  30m3/m2/hr
ブロー水            :  次亜塩素酸ナトリウム溶液(濃度;20ppm)
ブロー水量          :  500ml/回
水ブロー頻度        :  2回/日
【００３５】
使用した散気板の酸素移動効率（曝気開始初期）と曝気開始１００日後の圧損上昇量を表１に示す。
【表１】
0005088296.tif 000002
【００３６】
表１から分かるように、スリット短辺を０．１５ｍｍ以下にすれば２５％以上の高い酸素移動効率が得られる。他方、スリット短辺が長いほど水ブローによる閉塞物質の除去がされ易く、１００日後の圧損上昇量は低くなり、スリット短辺を０．０３ｍｍ以上にすると１００日後の圧損上昇量が１００ｍｍＡｑ以下となる。
このことから、スリット短辺の長さを０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲に設定すれば、２５％以上の高い酸素移動効率が得られと共に水ブローによる閉塞物質の除去が効果的に行なえることが確認された。
また、スリット短辺の長さを０．０８ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲に設定すれば３０％以上の極めて高い酸素移動効率が得られるとともに、１００日後の圧損上昇量が７０ｍｍＡｑ以下となって水ブローによる閉塞物質の除去がさらに効果的に行うことができ、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る散気装置の模式図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る散気板の平面図である。
【図３】図２の一部を拡大して示す拡大図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る内挿管の断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る内挿管の一態様を示す図であり、吸込み面が傾斜していない場合の模式図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る内挿管の他の態様を示す図であり、吸込み面が傾斜している場合の模式図である。
【図７】本発明の一実施の形態における内挿管の説明図であり、内挿管に設けた通気孔の効果を示す模式図である。
【図８】実施例の圧損増加量の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１  散気装置
２  ガス供給手段
３  散気用給気配管
４  散気板
４ａ  スリット
５  ブロー水供給手段
７  内挿管
７ａ  弁座
８  吸い込み面
９  通気孔
１０  固定用締付け部材
１１  取付ブラケット
１２  曝気槽
１４  ブロー水供給管
１５、１６  開閉弁
θ  傾斜角度
【図１】
0005088296.tif 000003
【図２】
0005088296.tif 000004
【図３】
0005088296.tif 000005
【図４】
0005088296.tif 000006
【図５】
0005088296.tif 000007
【図６】
0005088296.tif 000008
【図７】
0005088296.tif 000009
【図８】
0005088296.tif 000010