(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内に浸漬して水平方向に配置し、基端側が空気供給源に連通する幹配管と、幹配管に連通するとともに、先端が幹配管の下方位置で開口する複数の枝配管と、一端が幹配管の先端側に連通するとともに、他端が幹配管の上方位置で排気口として開口する散気ドレン管と、散気ドレン管に設けたドレンバルブとを有し、各枝配管は端部に開放口を有し、上面に端部開放口より小口径の複数の空気噴出口を設けたことを特徴とする散気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、散気装置に関し、膜分離活性汚泥法等において槽内混合液を曝気する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、膜分離活性汚泥法においては、曝気槽内に浸漬した膜分離装置の下方に散気装置を配置し、散気装置から散気する空気によって曝気槽内の活性汚泥を含む槽内混合液を曝気しており、散気した空気の上昇によって生じる固気液混相の上向流によって膜分離装置の膜面を洗浄している。この膜分離活性汚泥法において使用する散気装置としては、例えば塩化ビニール製の配管の下方に複数のφ１０ｍｍ程度の穴を開けただけのものがある。
【０００３】
ところで、膜分離装置の膜面洗浄には膜カートリッジの１枚当たりで平均１０Ｌ／ｍｉｎ以上の空気供給が必要となるが、曝気空気の分散が均一に行われない場合には、局所的に曝気空気が多い所で膜へ与える負荷が大きくなるために膜寿命の低下につながり、少ない所で十分な洗浄効果を得られないために膜面の汚れが加速される。
【０００４】
一方、膜分離活性汚泥法で生物処理に必要な酸素は、活性汚泥への酸素溶解効率をもとに設定された曝気空気量を所定の曝気ブロアで供給することで確保している。この酸素溶解効率を高くすることは曝気ブロアのダウンサイズ、曝気時間の縮小による省電力化となり望ましいことである。
【０００５】
このため、散気装置に小径の空気噴出口を複数個所に設けることで、曝気空気の均一な分散と酸素溶解効率の向上を図ることが求められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、散気管内には散気を停止した時に汚泥が管内に流入し、この汚泥が散気時に空気によって乾燥して空気噴出口を閉塞するので、空気噴出口の小径化は汚泥の乾燥による散気管の閉塞（乾燥性汚泥閉塞）が生じ易くなる原因となり、定期的な洗浄によって未然に防ぐことが基本となる。また、夾雑物や流動性が低い汚泥、大きなフロックなどが空気噴出口を塞ぐことが突発的に発生するので、散気管の閉塞を完全に防ぐことは困難である。この場合、次回の定期洗浄によってほとんどの閉塞は解除されるが、その間に強固に付着した乾燥性汚泥閉塞や膜面洗浄不足による膜間の汚泥閉塞を誘発する問題がある。
【０００７】
本発明は上記した課題を解決するものであり、構造的に配管の閉塞を抑制することができるとともに、簡便な操作によって配管の洗浄を行なうことができ、小径の気泡を均一に分散して散気することができる散気装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の散気装置は、槽内に浸漬して水平方向に配置し、基端側が空気供給源に連通する幹配管と、幹配管に連通するとともに、先端が幹配管の下方位置で開口する複数の枝配管と、一端が幹配管の先端側に連通するとともに、他端が幹配管の上方位置で排気口として開口する散気ドレン管と、散気ドレン管に設けたドレンバルブとを有し、各枝配管は端部に開放口を有し、上面に端部開放口より小口径の複数の空気噴出口を設けたものである。
【０００９】
上記した構成により、散気時にはドレンバルブを閉栓した状態で、空気源から所定圧力で供給する空気を幹配管に基端側から通気し、枝配管を通して空気噴出口から散気する。このとき、各空気噴出口は枝配管の上部に位置するので混合液との密度差による空気の浮力によって端部開放口に達するまでに散気する空気の殆どが空気噴出口より噴出する。
【００１０】
空気噴出口は小口径であるので噴出する空気の気泡が小径となり、酸素溶解効率が高くなることで空気源のブロア等を小型化して消費電力を低減できる。また、空気噴出口を小口径化することで単位面積当たりに配置する空気噴出口の数を増加させることができ、そのことで空気噴出口の分散度が高まるので曝気空気が均一に散気されて洗浄効果が高まる。
【００１１】
夾雑物や流動性が低い汚泥、大きなフロックなどで空気噴出口が突発的に閉塞しても、枝配管の端部開放口から空気が噴出することで所定の曝気空気量を確保して膜面洗浄を継続することができ、次回の定期洗浄までの間に膜面洗浄不足によって膜間の汚泥閉塞が発生することを防止できる。
【００１２】
洗浄時には幹配管に空気源から所定圧力の空気を供給する状態でドレンバルブを開栓し、幹配管に供給する空気を散気ドレン管を通して排気口から大気圧下もしくは所定水深下に排気する。
【００１３】
このとき、排気口が幹配管の上方位置に開口し、枝配管の端部開放口および空気噴出口が幹配管の下方位置に開口することで、空気噴出口および枝配管の端部開放口と幹配管との圧力差に起因して槽内液が枝配管の端部開放口および空気噴出口を通して枝配管および幹配管内に逆流入し、流入した槽内液は空気とともに散気ドレン管を通って排気口から排出される。
【００１４】
この幹配管内の槽内液は空気の通気を阻害する抵抗として作用し、空気の流れが脈動して幹配管内の圧力が急激な増減を繰り返して変化するので、散気ドレン管の排気口から空気と槽内液が断続的に排出されるとともに、枝配管を通して幹配管内に槽内液が断続的に流入する。
【００１５】
この枝配管を通した急速な槽内液の流入が反復的に生じることで、枝配管の内部に付着した汚泥を効果的に洗浄する。枝配管の内部に付着した汚泥は散気時の空気によって乾燥しているが、槽内液が汚泥に浸潤することで汚泥の剥離を促進し、剥離した汚泥は槽内液とともに空気の排気に伴って排気口から排出する。
【００１６】
したがって、ドレンバルブを開栓するだけの簡単な操作によって、枝配管の内部、空気噴出口、端部開放口、幹配管の内部を洗浄できるので、乾燥性汚泥による散気管の閉塞を未然に防止することができ、乾燥性汚泥で閉塞し易い枝配管の空気噴出口を小口径化することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４において、曝気槽１の内部には散気装置２と散気装置２の上部に配置する膜分離装置３とを浸漬している。膜分離装置３は曝気槽１に必須のものではないが、本実施の形態に係る膜分離活性汚泥法では活性汚泥の固液分離手段として使用する。
【００１８】
膜分離装置３は、例えば有機平膜形、チューブ形、セラミック形の各種の分離膜を使用することができるが、ここでは有機平膜形の分離膜を使用した複数の膜カートリッジを鉛直方向に沿って、かつ所定間隔をあけて平行に配置したものであり、隣接する膜カートリッジ間に流路を形成している。各膜カートリッジは膜透過液流路（図示省略）に連通し、槽内の水頭（重力）もしくはポンプ吸引圧を駆動圧として作動する。
【００１９】
散気装置２は膜分離装置３の下方領域を囲む散気ケース４と散気ケース４の下方に配置する散気管５とを有しており、散気管５は水平方向に配置した所定口径の大径管からなる幹配管６と、幹配管６の下方に配置した所定口径の小径管からなる複数の枝配管７とからなる。
【００２０】
幹配管６は基端側が空気供給源であるブロア８に連通しており、先端側に散気ドレン管９を接続している。枝配管７は逆Ｔ字形をなし、上部の一端で幹配管６に連通するとともに、幹配管６の下方に位置する両端に開放口１０ａを有し、上面に端部開放口１０ａより小口径の複数の空気噴出口１０ｂを設けている。
【００２１】
散気ドレン管９は先端側が幹配管６の上方位置で排気口１１として開口しており、途中にドレンバルブ１２を設けている。本実施の形態では排気口１１が水面上の大気圧下に開口しているが、排気口１１を水面下に配置することも可能である。散気ケース４は槽底面に固定しており、散気ケース４と槽開口部との間に設けたガイド１３に沿って膜分離装置３が昇降可能である。
【００２２】
以下、上記した構成における作用を説明する。通常の散気運転時において、ドレンバルブ１２は閉栓した状態にあり、ブロア８から供給する空気が幹配管６を通って各枝配管７の空気噴出口１０ｂから曝気槽１の槽内混合液中に噴出する。このとき、各空気噴出口１０ｂは枝配管７の上部に位置するので混合液との密度差による空気の浮力によって端部開放口１０ａに達するまでに散気する空気の殆どが空気噴出口１０ｂより噴出する。
【００２３】
散気した空気は槽内混合液を曝気するとともに、その上昇によって固気液混相の上向流を生起する。この上向流は槽内混合液を攪拌混合し、膜分離装置３の各膜カートリッジ間の流路に槽内混合液をクロスフローで供給する。膜分離装置３は槽内混合液を各膜カートリッジの濾過膜を通して濾過し、上向流が膜面に沿って掃流として流れ、各膜カートリッジの膜面にケーキが付着することを抑制する。この散気状態において、空気噴出口１０ｂが小口径であるので噴出する空気の気泡は小径となり、酸素溶解効率が高くなることで空気源のブロア８を小型化して消費電力を低減できる。また、空気噴出口１０ｂを小口径化することで単位面積当たりに配置する空気噴出口１０ｂの数を増加させることができ、そのことで空気噴出口１０ｂの分散度が高まるので曝気空気が均一に散気されて洗浄効果が高まる。
【００２４】
夾雑物や流動性が低い汚泥、大きなフロックなどで空気噴出口１０ｂが突発的に閉塞しても、枝配管７の端部開放口１０ａから空気が噴出することで所定の曝気空気量を確保して膜面洗浄を継続することができ、次回の定期洗浄までの間に膜面洗浄不足によって膜間の汚泥閉塞が発生することを防止できる。
【００２５】
洗浄運転時には、幹配管６にブロア８から所定圧力の空気を供給する状態でドレンバルブ１２を開栓し、幹配管６に供給する空気を散気ドレン管９を通して排気口１１から大気圧下に排気する。
【００２６】
このとき、排気口１１が幹配管６の上方位置で大気圧下に開口し、開放口１０ａおよび空気噴出口１０ｂが幹配管６の下方位置に開口することで、図３に示すように、開放口１０ａに作用する圧力Ｐ０と幹配管６に作用する圧力Ｐ１との圧力差に起因して槽内混合液が開放口１０ａ、空気噴出口１０ｂを通して枝配管７および幹配管６の内部に逆流入する。
【００２７】
逆流入した槽内混合液は枝配管７の内部に付着した汚泥を洗い流して水洗浄し、幹配管６を流れる空気とともに散気ドレン管９を通って排気口１１から排出される。枝配管７の内部に付着した汚泥は散気時の空気によって乾燥しているが、槽内混合液が汚泥に浸潤することで汚泥の剥離が促進される。
【００２８】
幹配管６に流入した槽内混合液は空気の通気を阻害する抵抗として作用し、空気の流れが脈動する。特に散気ドレン管９の鉛直部に滞留する槽内混合液が排気を阻害することで幹配管６の圧力が高まり、圧力の高まりによって滞留した槽内混合液が一気に排出されて幹配管６の圧力が低下する。
【００２９】
このようにして幹配管６の内部圧力が急激な増減を繰り返して変化することで、散気ドレン管９の排気口１１から空気と槽内混合液が交互に断続的に排出されるとともに、枝配管７を通して幹配管６の内部へ槽内混合液が断続的に流入する。この枝配管７への急速な槽内混合液の流入が反復的に生じることで、手動操作や制御機器による繰り返し操作を行なうことなく、枝配管７の内部、開放口１０ａ、空気噴出口１０ｂに付着した汚泥を繰り返し水洗浄し、汚泥を効果的に除去することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ドレンバルブを開栓するだけの簡単な操作によって、枝配管の内部、端部開放口、空気噴出口、幹配管の内部を洗浄できるので、乾燥性汚泥による散気管の閉塞を未然に防止して乾燥性汚泥で閉塞し易い枝配管の空気噴出口を小口径化することが可能となる。この空気噴出口の小口径化により空気の気泡が小径となって酸素溶解効率が高くなるので空気源のブロア等を小型化して消費電力を低減でき、空気噴出口の小口径化で単位面積当たりに配置する空気噴出口の数を増加させて空気噴出口の分散度を高めることができ、曝気空気を均一に散気して洗浄効果を高めることができる。大きなフロックの汚泥などで空気噴出口が突発的に閉塞しても、枝配管の端部開放口から空気が噴出することで所定の曝気空気量を確保して膜面洗浄を継続することができ、次回の定期洗浄までの間に膜面洗浄不足によって膜間の汚泥閉塞が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における散気装置を示す正面図である。
【図２】同散気装置の斜視図である。
【図３】同散気装置の要部断面図である。
【図４】同散気装置の要部拡大図である。
【符号の説明】
１    曝気槽
２    散気装置
３    膜分離装置
４    散気ケース
５    散気管
６    幹配管
７    枝配管
８    ブロア
９    散気ドレン管
１０ａ  開放口
１０ｂ  空気噴出口
１１    排気口
１２    ドレンバルブ
１３    ガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003784252.tif 000004
【図４】
0003784252.tif 000005