JP2005138015A - 散気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 脈動による洗浄効果を散気管の全体に及ぼすことができる散気装置を提供する。
【解決手段】 第１バルブ６１、第２バルブ６２の開閉操作により散気管５５へ通気する管路としての第１給排気管５８と第２給排気管５９の切り換えを行い、第３バルブ６３、第４バルブ６５の開閉操作により散気管５５から排気する管路としての第１給排気管５８と第２給排気管５９の切り換え、および第１排気口６４と第２排気口６６の切り換えを行い、散気管５５に空気を供給しつつ第１給排気管５８もしくは第２給排気管５９を通して排気し、空気噴出口６７から散気管５５に槽内液を逆流入させて散気管５５を洗浄し、散気管５５の圧力変化に由来して生じる脈動を利用して断続的に洗浄を繰り返す。
【選択図】 図１

Description

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。

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、特許文献１に記載するものがある。図３に示すように、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を浸漬しており、膜分離装置３は分離膜として有機平膜形のもの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、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。

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。

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、下部の両端が幹配管６の下方位置で空気噴出口１０として開口している。

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。

この構成では、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１０から曝気槽１の槽内混合液中に噴出する。

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。

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。

このとき、槽内混合液が枝配管７を通して幹配管６の内部に逆流入し、逆流入した槽内混合液は枝配管７と幹配管６の内部に付着した汚泥を洗い流して洗浄し、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と幹配管６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。

散気ドレン管９内における気液混相流の液相と気相のバランスは槽内液の流入量によって変化し、流入量が増加するのに伴って液相が抵抗として作用し、排気空気によって槽内液を連行することが困難となり、散気ドレン管９内に滞留する槽内液が増加して排気が阻害される。

この槽内液による阻害によって幹配管６および散気ドレン管９に脈動が生じ、この脈動によって空気噴出口１０から枝配管７および幹配管６へ流入する槽内液を散気ドレン管９から排出する洗浄状態と、散気ドレン管９内に滞留する槽内液に阻害されて空気が空気噴出口１０から噴出する散気状態とが断続的に反復して繰り返される。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、手動や制御機器による弁の開閉の繰り返し操作を行なうことなく、枝配管７の内部に付着した汚泥を繰り返し洗浄し、汚泥を効果的に除去することができる。
特開２００２−１６６２９０公報

しかし、上記した構成において、槽内液は空気噴出口１０から枝配管７および幹配管６へ流入し、幹配管６の下流側から散気ドレン管９へ流入するので、最上流側に位置する枝配管７より上流側の散気管５の内部には槽内液が流入せず、その洗浄効果を与えることができない。

本発明は上記した課題を解決するものであり、脈動による洗浄効果を散気管の全体に及ぼすことができる散気装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載する散気装置は、槽内に浸漬して水平方向に配置し、下部に複数の空気噴出口を設けた散気管と、散気管の両側端のそれぞれに連通する第１および第２給排気管と、第１バルブを介して第１給排気管に連通するとともに、第２バルブを介して第２給排気管に連通する空気供給源と、第３バルブを介して第１給排気管に連通する第１排気口と、第４バルブを介して第２給排気管に連通する第２排気口とを備え、第１、第２バルブの開閉操作により散気管へ通気する管路としての第１給排気管と第２給排気管の切り換えを行い、第３、第４バルブの開閉操作により散気管から排気する管路としての第１給排気管と第２給排気管の切り換え、および第１排気口と第２排気口の切り換えを行い、散気管に空気を供給しつつ第１給排気管もしくは第２給排気管を通して排気し、空気噴出口から散気管内に槽内液を逆流入させて散気管を洗浄し、散気管内の圧力変化に由来して生じる脈動を利用して断続的に洗浄を繰り返すものである。

上記した構成により、散気管内へ流する槽内液を第１もしくは第２給排気管から排出する洗浄状態が脈動によって断続的に生じることで、急速な槽内液の流入が反復的に生じて散気管の内部に付着した汚泥を効果的に洗浄する。

散気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。

したがって、手動操作もしくは自動操作によってバルブを開閉する操作を繰り返さずとも、バルブを一度開栓するだけの簡便な操作によって、配管内に逆流入する槽内液に由来して生じる脈動を利用して散気装置の散気管洗浄を繰り返し行なうことができる。

さらに、第１、第２バルブの開閉操作により散気管へ通気する管路としての第１給排気管と第２給排気管を切り換える操作、第３、第４バルブの開閉操作により散気管から排気する管路としての第１給排気管と第２給排気管を切り換える操作、および第１排気口と第２排気口を切り換える操作を一定の周期で行うことにより、洗浄時に散気管内で槽内液が流れる方向および槽内液の流れる何れかの給排気管が一定の周期で切り換り、脈動による洗浄効果を散気管および双方の給排気管の全体に及ぼすことができる。

以上のように本発明によれば、手動操作もしくは自動操作によってバルブを開閉する操作を繰り返さずとも、バルブを一度開栓するだけの簡便な操作によって、配管内に逆流入する槽内液に由来して生じる脈動を利用して散気装置の散気管洗浄を繰り返し行なうことができ、一定の周期で散気管内を槽内液が流れる方向を切り換えることにより洗浄効果を散気装置の全体に及ぼすことができる。

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において、曝気槽５１の内部には散気装置５２と散気装置５２の上部に配置する膜分離装置５３とを浸漬している。膜分離装置５３は曝気槽５１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分離手段として使用する。

膜分離装置５３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。

散気装置５２は膜分離装置５３の下方領域を囲む散気ケース５４と散気ケース５４の下方に配置する散気管５５とを有しており、散気管５５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５６と、幹配管５６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５７とからなる。

幹配管５６の両側端のそれぞれには第１給排気管５８および第２給排気管５９が連通しており、第１給排気管５８および第２給排気管５９は基端が二方に分岐し、それぞれの分岐した一方が空気供給源のブロア６０に第１バルブ６１および第２バルブ６２を介して連通し、第１給排気管５８の分岐した他方が第３バルブ６３を介して第１排気口６４に連通し、第２給排気管５９の他方が第４バルブ６５を介して第２排気口６６に連通している。

枝配管５７は逆Ｔ字形をなし、上部の一端で幹配管５６に連通するとともに、下部の両端が幹配管５６の下方位置で空気噴出口６７として開口している。
本実施の形態では第１排気口６４および第２排気口６６が水面上の大気圧下に開口しているが、第１排気口６４および第２排気口６６を水面下に配置することも可能である。散気ケース５４は図示を省略しているが槽底部に固定している。また、第１バルブ６１と第３バルブ６３とを一つの三方向弁で置き換え、第２バルブ６２と第４バルブ６５とを一つの三方向弁で置き換えることも可能である。

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は、第１バルブ６１と第２バルブ６２のどちらか一方を開栓するとともに他方を閉栓し、第３バルブ６３、第４バルブ６５を閉栓する状態にあるが、ここでは第１バルブ６１を開栓し、第２バルブ６２、第３バルブ６３、第４バルブ６５を閉栓する状態で説明する。

この状態でブロア６０から供給する空気が第１給排気管５８を通って幹配管５６に流入し、各枝配管５７の空気噴出口６７から曝気槽５１の槽内混合液中に噴出する。
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５３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５３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。

洗浄運転時には、ブロア６０から第１給排気管５８を通して幹配管５６に所定圧力の空気を供給する状態で第４バルブ６５を開栓し、幹配管５６に供給する空気を第２給排気管５９を通して第２排気口６６から大気圧下に排気する。

このとき、第２排気口６６が幹配管５６の上方位置で大気圧下に開口し、空気噴出口６７が幹配管５６の下方位置に開口することで、幹配管５６における空気の流れの主流がより抵抗の小さい第２排気口６６へと向かい、幹配管５６に作用する圧力（静圧）が低下し、空気噴出口６７に作用する圧力（槽内の水位によって決まる）との圧力差に起因して槽内混合液が枝配管５７を通して幹配管５６の内部に逆流入する。

逆流入した槽内混合液は枝配管５７と幹配管５６の内部に付着した汚泥を洗い流して洗浄し、幹配管５６を流れる空気とともに第２給排気管５９を通って第２排気口６６から排出される。枝配管５７と幹配管５６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。

第２給排気管５９における気液混相流の液相と気相のバランスは槽内液の流入量によって変化し、流入量が増加するのに伴って液相が抵抗として作用し、排気空気によって槽内混合液を連行することが困難となり、第２給排気管５９に滞留する槽内混合液が増加して排気が阻害される。

この槽内混合液による阻害によって幹配管５６および第２給排気管５９に脈動が生じ、空気噴出口６７から枝配管５７および幹配管５６へ流入する槽内混合液を第２給排気管５９を通して第２排気口６６から排出する洗浄状態が断続的に反復して繰り返される。

この枝配管５７への急速な槽内混合液の流入が反復的に生じることで、手動や制御機器による弁の開閉の繰り返し操作を行なうことなく、枝配管５７の内部に付着した汚泥を繰り返し洗浄し、汚泥を効果的に除去することができる。

しかし、上述した洗浄運転では、幹配管５６を流れる槽内混合液の流れ方向の最上流側に位置する枝配管５７ａより上流側の幹配管５６の内部には槽内混合液が流入せず、洗浄の効果が及ばない。

このため、第１バルブ６１を閉栓するとともに第２バルブ６２を開栓し、第３バルブ６３、第４バルブ６５を閉栓する状態で散気運転を行い、洗浄運転時には、ブロア６０から第２給排気管５９を通して幹配管５６に所定圧力の空気を供給する状態で第３バルブ６５を開栓し、幹配管５６に供給する空気を第１給排気管５８を通して第１排気口６４から大気圧下に排気し、空気噴出口６７から枝配管５７および幹配管５６へ流入する槽内混合液を第１給排気管５８を通して第１排気口６４から排出する洗浄状態を脈動によって断続的に反復して繰り返させる。この洗浄運転では先の洗浄運転において槽内混合液が流入しなかった部位、つまり枝配管５７ａより下流側（先の洗浄運転においては上流側）に洗浄効果が及ぶ。

このように、第１バルブ６１、第２バルブ６２の開閉操作により散気管５５へ通気する管路としての第１給排気管５８と第２給排気管５９を切り換える操作、第３バルブ６３、第４バルブ６５の開閉操作により散気管５５から排気する管路としての第１給排気管５８と第２給排気管５９を切り換える操作、および第１排気口６４と第２排気口６６を切り換える操作を、一定の周期毎に、例えば洗浄運転のたびに行うことにより、洗浄時に散気管５５の内部で槽内混合液が流れる方向および槽内混合液の流れる何れかの給排気管５８、５９が一定の周期で切り換り、脈動による洗浄効果を散気管５５および双方の給排気管５８、５９の全体に及ぼすことができる。

図２に示すように、散気管５５はループ状に形成し、中間位置に第１給排気管５８と第２給排気管５９を接続することも可能である。

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。 本発明の他の実施の形態における散気管を示す斜視図である。 従来の散気装置を示す正面図である。

符号の説明

５１ 曝気槽
５２ 散気装置
５３ 膜分離装置
５４ 散気ケース
５５ 散気管
５６ 幹配管
５７ 枝配管
５８ 第１給排気管
５９ 第２給排気管
６０ ブロア
６１ 第１バルブ
６２ 第２バルブ
６３ 第３バルブ
６４ 第１排気口
６５ 第４バルブ
６６ 第２排気口
６７ 空気噴出口

Claims (1)

1. 槽内に浸漬して水平方向に配置し、下部に複数の空気噴出口を設けた散気管と、散気管の両側端のそれぞれに連通する第１および第２給排気管と、第１バルブを介して第１給排気管に連通するとともに、第２バルブを介して第２給排気管に連通する空気供給源と、第３バルブを介して第１給排気管に連通する第１排気口と、第４バルブを介して第２給排気管に連通する第２排気口とを備え、第１、第２バルブの開閉操作により散気管へ通気する管路としての第１給排気管と第２給排気管の切り換えを行い、第３、第４バルブの開閉操作により散気管から排気する管路としての第１給排気管と第２給排気管の切り換え、および第１排気口と第２排気口の切り換えを行い、散気管に空気を供給しつつ第１給排気管もしくは第２給排気管を通して排気し、空気噴出口から散気管内に槽内液を逆流入させて散気管を洗浄し、散気管内の圧力変化に由来して生じる脈動を利用して断続的に洗浄を繰り返すことを特徴とする散気装置。

Images