アエシレー
E{onomic

ン装置の経済比較ョ

EycJ[ucITion

Aerc[110rof

Systems
技術部神戸G

環境装置事業部

Aerationequipment

aeration,oxygenconsideredwhen

selecting

SPThe

SystemJET

systemthatenergyconsumption.

besbo山dtransport,achieves

effectiveandequlpment.

abigb

of

air inisthe村YosbioTakamⅦ･amechanics

systems

utilization

Sbinko‑Pfaudler

dispersion

The

economical･

oxygenbydevelopedand

高must

an
economicalliquidtreated義郎

of thebeeachaeration
a low

Ⅵ7itb

本稿では,当社の｢SPジュッTl+をはじめとして,稜汚水処]塑設備の省エネ/I,ギ一対策の一つに,エアレーシ
ョン設備に消費される電力量の削減があげられるo
本稿では,当社が開発し販売している省エネルギー型ば々の散気装置を簡単に説明するとともに,これらの省エネ比較例を紹介する｡

っ気装置｢SPジュッ十+を種々のエアレーション装置と比較紹介するとともに,省エネ比較検討例を報告するo2.各種エアレーション装置

ま1.

えが

ェァレ‑ジョン装置は,散気式,機械式および併用式に大別される｡

き近年,オイルS/ヨツクを契機として電力料金が高騰し,いずれの方式を採用するかは,処理場の規模,処理方式,エアレーションタンクの形状,維持管理上の諸条件を多方面の分野で省エネルギー,省資源の対繋が実施されて考慮して決定するが,通常は操作の簡便さ,故障や騒音の少なさ,自動運転の容易さなどから散気式が多く用いられきている｡

汚水処理の分野もその例外ではなく,水処理設備や汚泥処理設備における省エネルギ‑化が検討実施されているoている｡

2.

例えば,公共下水道の各設備における電力構成の調査結果によると,エアレ‑i,ヨン設備(散気方式が主流)における消費電力量は,処理場全体の消費電力量の約40%
水量が10,000m8/d以下では,約50%を超える)を占める

1散気式エアレーション装置
一般的によく用いられており,次の様に分類されるo2. 1. 1粗大気泡型(処理ェァレーションタンクの片側に設置し,旋回流をおこす形式で用いる｡発生気泡径が大きいため気液接触効率が悪と報告されている｡1)

く,酸素の溶解効率が低い｡そのため,ブロワーの設備容

当社は,このエアレーション装置の省エネルギー化に着量が大きくなる｡

目し,水深5mの水槽を用いて種々の実験を繰返し,省エ
ネルギ‑型のエアレ‑ジョン装置として｢SPジェッりを開発し,家庭下水や工場廃水の処理設備に販売提供してこのタイプに属するものとしては,
1)スパージャーいる｡

2)ディスクディ(第1図参照)フユ‑ザ‑3)ノンクロッグディアユーザ
Pol･ouS

DiF[lLSer(P/ate I)rpc) Porou5
AirPlateTrllPe) I.at[t'cc.4√リ･(I(orDifl'user(C)･liT}(I(,r4)スタティックエアレーク‑

Ai7･5)シャープユーザー

Air

E&FIcJil)/eDL'[/'uscl.

I'r(,ct'sl‑() Tube@6)ボックスエアレーダーなどがある｡
2. 1. 2微細気泡型
1'()tic log

Shearffuser

T̲1rI'L,Di/jllLLuリー#@&♂炉o銑｡曾% @t.1. @(Operate) (Stop)

Sp(I rg(,rBox′

Aer(L['‖･(〉

Fig.

26T),peSl(L[l'c AcratorI)i〃'user(⊃○

第1囲Disk{Gasdispersing

ヨンタンクの片側に設置し,旋回流をおこす形式で用いる｡発生する気泡は粗大気泡塾に比べて′トさく,酸素溶解効率が高いためにブ
ロワー容量は′J､さくできるo発生
気泡径を小さくするために散気孔が400〃前後であるため目詰りの】対策を考慮する必要がある｡このタイプに属するものとしては,(第1図参照)

散気装置
1粗大気泡型と同様,エアレ‑S/

1)散気筒

devices

神鋼ファウドラー技報

Vol.

28

No.

3(1984/10)

2)散気板

2.

3)エアレーション格子の他

その他としては,メ‑ビンスバ‑ジャ‑がある｡
併用式エアレーション装置
散気式と機械式の併用型で,散気式に比べて送風量を減

4)サラン巻き散気管2. 3などがある｡
2.

2. 3そ

1. 3超微細気泡型

少することが可能で,I‑クルエネルギーを小さくするこ

この散気装置は,省エネ型として下水処理分野で最近注目されてきているもので,エアレ‑ジョンタンクの底部R:とを目的とする｡この方式のものとしては,
1)ジェッT･エアレーション

均等に多数の散気部を配置し,全面ばっ気の形式をとって

2)水中エアレークー

いる｡微細気泡型に比べ発生気泡径が小さい(2mm)こなどがある｡とを特長としており,駿素の溶解効率は高いが,散気孔が200FL前後と微細構造であるため日詰りの可能性が短めて以上簡単に紹介したもののうち,通常よく用いられる散気式について第1表に比較表を,第1園に形状を示すo高い｡

3.

2.

機械式エアレーション装置

2

SPジェット3.

機械式エアレーS'ヨン装置は次の様に大別される.

12.

2. 1縦軸SPジェットエアレーションシステム

当社が開発したSPジェットは,エアレーション装置と式しては併用式に属するo

本方式には固定式とフローティング式のものがあり,固エアレ‑ジョンシステムは第2図に示す様に,①循環水用ポンプ(渦巻きポンプまたは,水中ポンプを使用し,エ定式には,水中部にドラフ†チューブを有するものと無いものとがある｡最近では,小規模下水処理用として注目さアレーションタンク内の混合液を循環するのに用いる)
ブロワー④SPジェッT‑④液体用配管と①空気用配管の5れているオキシデージョンデイツチ法用のエアレーク‑としても使用されている｡当社のオキジデージョンデイツチつから構成される｡
3. 2
SPジェットのエアレーション機能s/ステム(シグマデイツチ)では,縦軸式のシグマエアレ‑クーを使用しているo
2. 2. 2横軸 式
本方式はケスナブラシに代表されるもので,改良型のエ

エアレ‑ターの型式をとわずエアレーション機能として①必要酸素量の効率的な供給機能と④撹拝混合機能のは,アt/一夕ーはオキシデージョンデイツチに利用されてい両者が要求される｡
第3図にSPジェッる｡

示す｡

Tlのエアレ‑ジョン機能の模式図を
3.

第1表
T&ble

散気装置比較表
1Comparison

名of gasdispersing

散気■称

第1表に示した散気板,散気筒

devices板‑'I/＋:)L;:＼略l

放ユ;J=ri

散気筒;ディスクフユーザー＼響̲空'fl巨≡毒≡∃)

300WX300L

準通t

気 量(80e/min‑100e/min)個(120e/min‑150e/rr)in)個…

酸素溶解効率

全面より通気が均一で酸素溶解効率が高い｡(盃Pcl買気圧) 4.5%(100 ど/mirュ)通気抵

抗最大口径位置) 61o1‑1230mmAq

円形のため散気筒上部からの通気密度が高くなるため,溶解効率は散気板に比べ同様かやや劣る｡

気泡が大きいために,左記の二者に比べて酸素溶解が劣る｡

約120 mmAqt･0ぞ/聖車重)̲̲ ̲̲(100̲e̲/̲TPjp侍L̲̲̲̲̲̲̲+̲! 450
400 /‑I
エアレ‑ションタンク

エアレーシ′ヨンタンク

3の底面より500/‑ 1,000m上げた位置に取り付ける｡の底面より500‑1, 000mm上げた位置に取り付ケjI垂旦̲̲(1984/10)といった2つの作用に依存しているが,これに対して,SPジェッ†のエアレーション方式では,第3図に示したように,

1)

SPジェットの気i夜混合室用(第3図A)

3)気液ノズルから水平方向に噴出するジェット流による周同

左左記の二者に比べればほとんど無し,フィルターは設けなくてよい｡･!ために送風機吸込側にはフィルタ‑を設ける

No.

フナ効果による気液接触作用
2)エアレ‑ジョンタンク内の気泡の滞留る気泡の微細化(第3園B)/∫同左り葛霊琵買親宇野雪雲

28の上昇力に起因するエアーリ

内における激しい気液接触作

2%(200β/m in )240mmAq

宴Vol.

1)散気孔から放出される気泡

2)気液界面のせん断効果によ̲̲̲̲

己口ヲ頑5%k‑)(200e/min‑400e/min)個4.5%(1 00β/min)

妻罵票宕謂遠晶醤鮎よるつまりがあり,年三二ヒ

円形ディスク

75中×50中×500L

同左義元壷袴雪菅野疲ラ

気泡径が細かく散気板

二取 付

爽啓￣￣丙啓￣

質材標

x30

る従来型の散気装置では･三空ふ乙図

形状･寸法mm

2. 1必要酸素土の供給機能

やディスクフユーザーに代表され′ノL;′
l1.Jし概㊨神鋼ファウドラー技報

辺液の巻き込み作用と同伴作
用に起因する気液界面の更新と気享夜接触(第3図C)
4)微細気泡(2mn以下)のエアーリフト効果による気き夜接触と微細気泡なるがゆえの気液接触面積の増大とエアレ
271)循環水ポンプに起因するジュッ†流による撹拝混合作用(第3図E)

微細気泡(2mm以下)の点で異なっているo
3. 2.

SP

1)フナ効果に起因する旋回流にのみ依存しているが,ジェッTlエアv‑ジョン方式では,‑s/ヨンタンク内の長期滞留(第3図D)という4つ甲作用に依存している｡この様に従来の散売方式とは,
4)･￣VLついても1) ‑3)の点で異なっており‑,
2撹拝混合機能2)発生気泡のエ7‑1)フト効果による撹拝混合作用(第3図F)

従来の散売方式では,散気部から発生する気泡のエアー

1)の点で異なっている｡の2つに依存しており,この1)の作用は,ジェット流の流速が槽内周辺i夜の流速に比べて速いために周辺液を巻き込み,同伴する効果かBlowerら生じるものであり本エアレ‑ジョン方式の特長の1つとAir.. Lineいえる｡

4.各種散気装置の省エネ比較
Cz‑rcuLatingWaterLine

2,3項で通常よく用いる散気式エアレーシ/ヨン装置と,当社が開発したSPジェットについて簡単に説明した｡

ェァレ‑ジョン装置を決定する際には,対象とする汚水/∫/＼1/＼のBOD濃度やエアレーションタンクのMLSS潰度や,ところが,対象汚水の種類は,下水,し尿,産業廃水とMLSS潰さまぎまであり,各汚水によりBOD濃度や,度が異なるため特定の汚水性状を想定してエアレーション装置を比較することは容易ではない｡

Pump

Circulall'ngl<

汚水中のNH3‑Nの1票度等を考慮する必要がある｡

しかしながら,エアレーシ′ヨン装置を決定する場合,汚水を処理する上で要求される酸素量を基本とすることは共tl ゞ‑ノSP

Jet

通している｡そこで,特定の汚水性状を想定せずに,必要とする酸素量を1,000kg‑02/日と仮定して各種の散気装置を比較した結果を第2表に示す｡
第2園
Fig.

2

第2表の比較に用いた散気装置は,SPジェットエアV‑S/ヨンシステム
SP Jet aerationsystem

面ばっ気(超微細気泡型ディフユ‑ザー)①SPジェット㊥全④微細気泡型デ④粗大気泡ィフユーザー(円筒型旋回流方式)(ノンク ロッグ型旋回流方式)と①粗大気泡塾(スタティックエアレーダ型ディフユ‑ザ‑乍',=i
棚環水I/'jL泡のJイ
リフト3;)]果也

I

シ￣･r:

∵′卜涜に(よるj.I,1J辺禎u)まき)ムみ阜過A∠ク

一般には,散気部から発生する気泡径が′+＼さい程酸素吸収効率が高くなり必要酸素量の供給が効率よく行なえる｡/C;

第2表で比較した種々の散気装置の発生気//:ル'')I/Li丁)i;i.jン

Ll/̲】̲

,/1柵帥,･L[I)i‑の微a'':E‖化

第3囲
Fig.

28

3:‑い‑J二1J;､[】I)
l:チlL.,ll:t塑i代J)まきこみ

I/I(泡:効易ミ∴∴二/:1+1‑, /】く)j山∴[[llluE'[￣トノ;･l;‑1i:IS

粗大気泡型の順に高くなる｡

くコ

fjける?放し第2表に示す様に設備動力を比べた場合,pジェッ†が33kWと最′J＼であり,全面ばっ気,微細気泡型,スタティックエアレ‑クー,ト二/ーの一種)の5種類である｡
1設備動力

4.

7ト効‑1J上によ/:/rL

泡径を比べるとSPジェットや全面はっ気で2mm前後,微細気泡型から粗大気泡型の順に大きくなる｡すなわち,設備動力の大小は気泡径の大′J＼と関連していることになる｡
4. 2軸動力

ヒIti】Tl'‑I(1=‑Iilにヒろlit
I/iil(女■仙(l｢吏糾′L̲i†村長触

軸動力については第2表に示す様に,設備動力と同一傾向がみられ,SPジェットや全面は̲+̲ ‑ ̲ ̲ ̲̲̲ ̲っ気が′トさい値となる｡この両者を比べてみると,SPジェットは約26‑28kW,全面ばっ気は約28kWとなり,運転条件によればSPジ

SPジェットのエアレ‑ジョン機能
Jet aerator

F1ユnCtion of SP

ェッTlの方がより小さい軸動力で済む｡

神鋼ファウドラ‑技報

Vol.

28

No.

3(1984/10)

第2表

散気装置の比較データー

Table

2

Comparative

data of gas

dispersing

Typedevices
Fine bubble
diffuser (totalJet aerater

Fine

bubblediffuser (singleCoarsebubble
diffuser(single至Lo91̲望y̲e̲I̲ag垂̲ー坐̲璽望!̲i̲99)
DeviceItem0Ⅹygen

SPrequirement

1, 000(kg‑02n))
Water

depth(m)PorousPorousJet aerator

1

disk

1, 0001, 000

5.0

5.0

4.6

4.8

5.0

or

plate

PorousinDO

depth(m)(oC)

temperature

Disk typediffuser

2.O

1

2.0

20

27. 5(%)

1';?;‑‑‑ト1';;≡
5.0

4.5

4.5

4.8

2.0

2.0

2.0

2.0

20

20

20

20

10̲w̲?!与!..̲竺些し̲̲̲̲̲

13. 1 m3/min

il BlowerInstallation

Motor

PtlmP(kW)po∇ershaft pover(kW)0Ⅹygenation

323･

15.

20.

7m3/min
5kg/cm2

xo.

×22kW

8.52m3/min
xO. 6kg/cm2× 37kW

40.

65T話す7蒜‑‑･＋ii.‑b一品豆×0･55kg/cm2i xO･55kg/cm2

6m3/minxo.

5kg/cm2× 110kW×55kW

x75kW

5. 2m3/min

x7mXllkW

33,533

28. 526. 31)

0, 68

37

55

27. 847.8￣￣￣￣￣￣l

0. 63

0. 67

単位動力

5.

各種散気装置の省エネ比較を,必要酸素量1kg当りの動110

181.375

57. 3

SPジェットは0.63‑0.68kWh/kg‑02であり,微細気す

11.95

11.38ぴらの省エネ)I,ギ‑比較結果を紹介した｡
簡単な説明ではあるが,SPジェッ†の省エネ性を理解

泡型に比べて約40‑45%･粗大気泡型に比べるとそれ以上の省エネ化が可能である｡
SPジ

一方,全面ばっ気は0.67kWb/kg‑02であり,

む

1. 15

エアレ‑ジョンタンク設備の中心となる各種の散気装置
早,当社のSPジュッ十の概要を説明するとともに,これ力量(kWh/kg‑02)に換算したものを第2表に示す｡

I

6.0

lefficiency(kWh/kg‑02

4.

xo. 5kg/cm25kW
̲̲̲̲さ18.
8. 7m3/minx7m〉く15kW‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑; Circulatirlg

2020‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑i1.5;3.0condition(gas volume/circulatingSpec.

aeratorI￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣!

absorption

OperatingStatic1. 0001l

0Ⅹygenat
20oC

bubbleerator

1(mg/e )Waterla￣￣￣￣￣￣￣￣￣r￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣Itankaeration

4.6

diffuser(Cylinder type)1

DiffuserCoarse担些Lェットとほぼ同程度であるが,散気孔が200/J前後と/トさいただけたものと考える｡
次の機会には,本誌の糸氏面を借りて実装置の運転データ‑を紹介したい｡

く目詰りの可能性があることや,エアレ‑ションタンクの底部に固定するため散気部の交換時に槽内を空にする必要〔参考文献〕があるなど維持管理面での問題がある｡

1)日本下水道協会｢T水道施設の省資源,省エネルギ‑化に関この様な維持管理の面を考慮するとSPジェットの方が優れていると考える｡

Vol.

28

No.

3(1984/10)

する調査報告書+21983年1月)ーF水道施設設計指針と解説

神鋼ファウドラー技報

社団法人日本下水道協会編

29