JP4004874B2

JP4004874B2 - Aeration method and apparatus

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Publication number: JP4004874B2
Application number: JP2002193672A
Authority: JP
Inventors: 正樹近藤; 健治山村; 彰夫中尾; 康平三木
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: JP2003170186A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曝気槽などに収容された被処理水中に空気を散気する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、活性汚泥槽で被処理水に生物処理を施す際には、微生物に酸素を供給するために、被処理水中に空気を散気して曝気する散気処理が行われる。散気装置としては、主として以下のものが使用されている。
（１）多孔質のセラミックを板状に成形したもの（散気板）をコンクリート又は合成樹脂製のホルダー（上面が開口した容器）の上面に固定し、ホルダーに空気を圧入して散気板を通過させることにより気泡を発生させるもの；
（２）多孔質のセラミックを円筒中空状に成形したもの（散気筒）の中空部に空気主管からの枝管を接続し、散気筒の中空部に空気を圧入して散気筒の壁を通過させることにより気泡を発生させるもの；
（３）ネオプレンゴムなどの円形ラバーでホルダーの開口部を覆い、その中心部を固定し、ホルダーに空気を圧入して円形ラバーの周端部を振動させることにより気泡を発生させるもの。
【０００３】
上記の散気装置（１）〜（３）のうち、装置（３）においては、発生する気泡が大きく、被処理水への酸素の溶解効率が不十分となる。従って、本曝気には適しているとは言い難く、主に予備曝気などに使用される。
【０００４】
これに対して、装置（１）、（２）の場合は、比較的微細な気泡を発生させることができるものの、停電又は定期点検のため装置を停止したときに、被処理水中の浮遊固形物が沈降して散気孔の目詰まりを生じるという欠点がある。
【０００５】
このような背景の下、散気パネル式散気装置の使用が検討されている（特表２００１−５０４７５４号公報など）。この装置は、合成樹脂膜をシート状に成形した散気パネルをホルダーの上面に配置したもので、ホルダーに圧入した空気の圧力によって散気パネルが膨張して散気孔が生じ、空気が散気孔を通過することによって処理水中に微細気泡を供給することができる。また、空気の供給を停止すると散気パネルは平滑なシート状に戻るため、散気孔は見かけ上消失する。従って、装置を停止した場合に、被処理水中の浮遊固形物の沈降による散気孔の目詰まりを防止することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、散気パネル式散気装置であっても、装置の運転中に散気パネルの散気孔が目詰まりする場合がある。例えば、下水処理場の活性汚泥槽に収容された被処理水中に空気を散気する場合、約１〜２日で散気パネルの圧力損失が増加し、被処理水中への酸素供給を正常に行うことができなくなる。
【０００７】
なお、このように散気孔が目詰まりした場合、空気の供給を停止して散気パネルを平滑なシート状に戻した後、再び空気の供給を行うと正常運転を復帰させることができる。これは、散気パネルが平滑なシート状に戻るときに、散気パネルの収縮によって目詰まりの原因物質が散気孔から弾き出されることによるものと考えられる。しかしながら、生物処理を行う上で、頻繁にあるいは長時間ブローダウンを行うことはできるだけ回避すべきである。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、被処理水に空気を散気するに際し、散気孔の目詰まり現象を生じることなく微細な気泡を長期にわたって安定的に供給し、生物処理などのための十分な酸素の溶解効率を達成することが可能な散気方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の散気方法は、有機性排水と生物汚泥とを含む被処理水中に空気を散気する方法であって、
被処理水の温度において相対湿度が所定値以上となるように空気を加湿し、シート状に成形した合成樹脂膜からなる散気パネルの一方の面から他方の面に向けて加湿空気を供給し、散気パネルの膨張により生じる散気孔から空気を加湿状態で噴出させて、被処理水中に微細気泡を発生させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の散気装置は、有機性排水と生物汚泥とを含む被処理水中に空気を散気する装置であって、
空気を供給する送風手段と、
流路を介して送風手段と連結され、送風手段からの空気を加湿する加湿手段と、
シート状に成形した合成樹脂膜からなる散気パネルを備え、該散気パネルの一方の面から他方の面に向けて加湿手段からの空気を供給し、散気パネルの膨張により生じる散気孔から空気を加湿状態で噴出させて、被処理水中に微細気泡を発生させる散気手段と、
被処理水の温度と、加湿手段から供給される空気の温度と湿度とを測定する測定手段と、
加湿手段と電気的に接続されており、空気の相対湿度が被処理水の温度において所定値以上となるように前記加湿手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、被処理水中に浸漬配置された散気手段に加湿された空気を圧入し、散気パネルの膨張により生じる散気孔から空気を加湿状態で噴出させることによって、非常に微細な気泡が被処理水中に発生するので、生物処理などのための十分な量の酸素を被処理水中に溶解させることができる。このとき、散気孔の孔径は上記の従来例（１）〜（３）に比べて小さいため、被処理水中の浮遊固形物、又は溶解物に起因する析出物は散気孔に付着すると目詰まりが起こりやすいが、本発明では空気を加湿状態で噴出させることによって浮遊固形物の付着や溶解物の析出が起こりにくくなり、また、これらが付着もしくは析出した場合であっても空気中の水蒸気によって効率よく且つ確実に除去することができる。従って、本発明により、散気孔の目詰まり現象を生じることなく微細な気泡を長期にわたって安定的に供給し、十分な酸素の溶解効率を達成することが可能な散気方法及び装置が実現される。
【００１２】
また、本発明の散気方法は、加湿された空気の相対湿度が、被処理水の温度において７０％以上であることを特徴としてもよい。これにより、散気孔からの付着物質の除去効率を高めることができる。
【００１３】
また、本発明の散気装置は、散気手段が、板状の金属製プレートと、シート状に成形した合成樹脂膜をプレートの一方の面を覆うように配置してなる散気パネルと、プレート又は散気パネルの所定の位置に設けられ、加湿手段からの空気をプレートと散気パネルとの間に導入する空気導入口と、を備えることを特徴としてもよい。これにより、散気孔の目詰まり現象を生じることなく微細な気泡を長期にわたって安定的に供給し、十分な酸素の溶解効率を達成するといった特性に優れた散気装置が実現される。
【００１４】
また、本発明の散気装置は、散気手段が、上面が開口した容器と、シート状に成形した合成樹脂膜を容器の上面を覆うように配置してなる散気パネルと、容器又は散気パネルの所定の位置に設けられ、加湿手段からの空気を前記容器内に導入するための空気導入口と、を備えることを特徴としてもよい。これにより、散気孔の目詰まり現象を生じることなく微細な気泡を長期にわたって安定的に供給し、十分な酸素の溶解効率を達成するといった特性に優れた散気装置が実現される。
【００１５】
また、本発明の散気装置は、制御手段が、空気の相対湿度が前記被処理水の温度において７０％以上となるように前記加湿手段を制御する制御手段であることを特徴としてもよい。これにより、散気孔からの付着物質の除去効率がより高められた散気装置が実現される。
【００１６】
また、本発明の散気装置は、測定手段が、送風手段に供給される空気の温度及び湿度、並びに送風手段から加湿手段に供給される空気の温度、風量及び圧力を測定する測定手段であり、
制御手段が、加湿手段と電気的に接続されており、測定手段で得られる送風手段に供給される空気の温度及び湿度の測定値並びに送風手段から加湿手段に供給される空気の温度、風量及び圧力の測定値に基づいて加湿手段における空気の相対湿度を制御する制御手段であることを特徴としてもよい。これにより、十分に加湿された空気の散気手段への供給を安定的に行うことが可能となり、上述の効果を一層高めることができる。
【００１７】
また、本発明の散気装置は、測定手段が、送風手段から加湿手段に供給される空気の温度、湿度、風量及び圧力を測定する測定手段であり、
制御手段が、加湿手段と電気的に接続されており、測定手段で得られる送風手段から加湿手段に供給される空気の温度、湿度、風量及び圧力の測定値に基づいて加湿手段における空気の相対湿度を制御する制御手段であることを特徴としてもよい。かかる散気装置によっても、十分に加湿された空気の散気手段への供給を安定的に行うことが可能となり、上述の効果を一層高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る散気装置を示す概略構成図である。図中、曝気槽１には有機性排水と活性汚泥とを含む被処理水１０が収容されており、曝気槽１の中層部には、曝気槽１の対向する内壁の一方の側に寄せて散気手段２が配設されている。
【００２０】
図２は散気手段２の概略構成を模式的に示した断面図である。図２において、散気手段２は、板状の金属製プレート２ａと、プレート２ａの一方の面をシート状に成形した合成樹脂膜で覆うように配置された散気パネル２ｂとを含んで構成されている。プレート２ａの周縁部には、嵌合部２１ａと、嵌合部２１ａの周囲に凹状に形成された連通部２１ｂとを有するプラスチックカバー２１が設けられており、連通部２１ｂにおいて散気パネル２ｂの周縁部をプレート２ａの上面から下面にわたって折り返されるように連通させると共に、嵌合部２とプレート２ａの周縁部とを嵌合させることによって、プレート２ａと散気パネル２ｂとが一体化されている。更に、プレート２ａの上下面方向からプラスチックカバーを挟み込むＳＵＳカバー２２によりこれらは強固に固定されている。
【００２１】
また、散気パネル２ｂの所定の位置には開口部２３が設けられており、開口部２３に配管２４が差し込まれて空気導入口２ｃが形成されている。散気パネル２ｂの内側において、配管２４には散気パネル２ｂと同材質のパッキン２５及びゴムパッキン２６が装着され、更にその先端は支持部材２７で支持されている。また、散気パネル２ｂの外側において、配管２４には散気パネル２ｂと同材質のパッキン２５及びＳＵＳパッキン２８が装着され、これらをナット２９と支持部材２７とで挟み込むことにより配管２４がプレート２ａに固定されている。
【００２２】
散気パネル２ｂは、散気手段２の内部から圧力が加わらないときには平滑なシート状で空気を通さないが（図１中の二点波線）、空気導入口２ｃから空気を圧入するとその圧力により膨張し、複数の細孔（散気孔）を生じるものである（図１中の実線）。散気パネルに用いられる合成樹脂としては、具体的には、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。
【００２３】
また、散気手段２の空気導入部２ｃには流路３が接続されており、流路３には、散気手段２に近い側から順に加湿手段４、送風機（ブロワ）５が設けられている。送風機５は、散気手段２に空気を供給するためのものである。空気の供給量は散気手段２内の圧力が、散気手段２の設置される位置の水深に相当する圧力よりも０．１〜０．２ｋＰａ大きくなるように設定される。
【００２４】
送風機５からの空気は、加湿手段４によりに加湿された後、空気導入口２ｃから散気手段２内に圧入される。かかる加湿手段５における加湿方法は特に制限されないが、例えば、空気に噴霧水やスチームを直接混入する方法、予め充填塔に曝気用空気を導入して加湿する方法などが挙げられる。
【００２５】
また、曝気槽１には温度測定手段７、加湿手段４の出口側には温度・湿度測定手段８が設けられており、温度測定手段７、温度・湿度測定手段８及び加湿手段４は制御手段９と電気的に接続されている。これにより、被処理水１０の温度、並びに加湿手段４から散気手段２に供給される空気の温度及び湿度に関する測定データ信号が温度測定手段７及び温度・湿度測定手段８から制御手段９へ送られ、更に、得られた測定値に基づいて、空気の加湿条件を制御する制御信号が制御手段９から加湿手段４に送られる。これにより、被処理水１０の温度における相対湿度が所定の値となるように、加湿手段４における空気の加湿条件を制御することができる。
【００２６】
上記の構成を有する散気装置を用い、被処理水中に空気を散気するときの手順について、図３を参照しつつ説明する。図３は、散気パネル２ｂの膨張により散気孔が生じたときの状態を概念的に示す説明図である。本実施形態において、送風機５からの空気が、加湿手段４で加湿された後、空気導入口２ｃから散気手段２内に圧入されると、空気圧により散気パネル２ｂが矢印の方向に膨張して、散気パネル２ｂに微小の散気孔２ｄ（細孔径が好ましくは０．１〜０．３ｍｍの細孔）が生じる。そして、空気が加湿状態で散気孔２ｄから噴出することにより、被処理水１０中に微細気泡１００が発生する。このとき、散気手段２は、前述の通り曝気槽１内の対向する内壁の一方の側に寄せて配設されているので、発生した微細気泡１００は被処理水中を図１中の矢印の向きに循環する。このようにして、被処理水中に十分な量の酸素を溶解させることができる。
【００２７】
また、被処理水中１０中に含まれる浮遊固形物や、溶解物に起因するなどの付着性物質が含まれるが、これらが散気孔に付着した場合であっても、加湿された空気が散気孔を通過する際に当該空気中の水蒸気によって効率よく且つ確実に除去することができる。従って、本実施形態により、散気孔の目詰まり現象を生じることなく微細な気泡を長期にわたって安定的に供給し、十分な酸素の溶解効率を達成することが可能となる。
【００２８】
ここで、空気を加湿する際には、その相対湿度が、被処理水の温度において７０％以上（より好ましくは９０％以上、更に好ましくは水蒸気の飽和状態又は過飽和状態）となるように制御することが好ましい。相対湿度が前記の条件を満たすように空気を加湿することによって、散気孔２ｄからの付着物質の除去効率を高めることができる。
【００２９】
また、生物処理などにおいては、被処理水１０の温度は通常１５〜２５℃と比較的低く、他方、加湿手段４に供給される空気の温度は、加圧により被処理水１０の温度よりも高くなりやすい。このとき、加湿手段４の入り口側における温度で空気を飽和状態又は過飽和状態まで加湿すると、当該空気の冷却により生じる水が散気手段２や流路３などに滞留する現象が起こりやすくなるが、上述のように、被処理水の温度における相対湿度が所定の条件を満たすように空気を加湿することによって、被処理水の温度が低温の場合にも装置内への水の滞留を防止することができる。
【００３０】
更に、図１に示した装置の場合、停電や定期点検などのために装置の運転を停止すると、散気パネル２ｂは平滑なシート状となり、散気孔は見かけ上消失する（図１中の二点鎖線）。これにより、被処理水１０中に含まれる浮遊固形物などが散気パネル２ｂ上に付着・堆積しても、これらは散気孔の目詰まりの原因物質とはなり得ない。
【００３１】
図４は本発明の散気装置にかかる第２実施形態を示す概略構成図である。図４に示した散気装置は、散気手段２が、底面と４つの側面とを有し上面が開口したステンレス製容器（ホルダー）２ｅの開口部を、合成樹脂膜シート状に成形した散気パネル２ｂで覆い、散気パネル２ｂの周縁部をホルダー２ｅに固定して密閉構造としたものである点、並びにホルダー２ｅの底面に空気導入部２ｃが設けられている点で図１に示した装置と相違するが、他の構成は図１に示した装置と同様である。
【００３２】
図４に示した散気装置は、散気手段２の構成部材の一部が図１に示した装置と相違するだけで、被処理水中に空気を散気する際のメカニズムは図１に示した装置の場合と同様である。すなわち、図４に示した装置においても、送風機５からの空気が、加湿手段４で加湿された後、空気導入口２ｃから散気手段２内に圧入され、空気圧により散気パネル２ｂが矢印の方向に膨張する。この散気パネル２ｂの膨張に伴い散気パネル２ｂに微小の散気孔２ｄが生じ、空気が加湿状態で散気孔２ｄから噴出することにより、被処理水１０中に微細気泡１００が発生する。従って第２実施形態によっても、散気孔の目詰まり現象を生じることなく微細な気泡を長期にわたって安定的に供給し、十分な酸素の溶解効率を達成することが可能となる。
【００３３】
さらに、本発明においては、後述する第３及び第４実施形態のように特定の測定手段及び制御手段を用いることによって、加湿手段から散気手段に供給される空気の湿度をより確実に制御し、散気孔の目詰まり防止効果をより高めることができる。
【００３４】
図５は本発明の第３実施形態にかかる散気装置を示す概略構成図である。図５中、流路３はヘッダー管１１を含んで構成されており、ヘッダー管１１よりも上流側に送風機５が設けられている。また、送風機５の空気吸引管１２には吸引側温度測定手段１３及び吸引側湿度測定手段１４が、流路３の送風機５とヘッダー管１１との間（空気圧送側）には圧送側温度測定手段１５、風量測定手段１６及び圧力測定手段１７がそれぞれ設けられている。さらに、ヘッダー管１１には流路１９を介して散水ポンプ１８が接続されている。吸引側温度測定手段１３、吸引側湿度測定手段１４、圧送側温度測定手段１５、風量測定手段１６、圧力測定手段１７及び散水ポンプ１８はそれぞれ制御手段９と電気的に接続されている。
【００３５】
図５に示した装置においては、このように、散水ポンプ１８とヘッダー管４とを流路１９を介して接続することにより加湿手段４が構成されている。このとき、送風機５に吸引される空気の温度及び湿度が吸引側温度測定手段１３及び吸引側湿度測定手段１４により測定され、また、送風機５からヘッダー管１１に圧送される空気の温度、風量及び圧力が圧送側温度測定手段１５、風量測定手段１６、圧力測定手段１７により測定された後、得られた各測定値についてのデータ信号が制御手段９に送られる。これらのデータ信号に基づいて、制御手段９から散水ポンプ１８への供給水量に関する制御信号が送られて、ヘッダー管１１において所定の散水量の水が散布される。
【００３６】
ここで、上記測定値に基づき散水量を制御する具体的手順について、送風機５に吸引される空気の温度が２０℃、相対湿度が６０％である場合を例にとり、図６を参照しつつ説明する。図６は低温度湿度表を示すもので、曲線ｌ₁、ｌ₂はそれぞれ湿度１００％及び６０％の場合の温度（単位：℃）と相対湿度（関係湿度、単位：ｋｇ−水蒸気／ｋｇ−乾き空気）との相関を示している。
【００３７】
送風機５に吸引される温度２０℃、相対湿度６０％の空気の状態は図６中の点Ａに相当する。この空気は送風機５にて圧送されるため、送風機５の出口以降においては加圧による空気の温度上昇、並びにそれに伴う相対湿度の低下が起こる（図６中の点Ｂ）。
【００３８】
点Ｂの状態にある空気を相対湿度１００％まで加湿することは、図６中の点Ｂを通る断熱冷却線ｌ₃と相対湿度１００％を示す曲線ｌ₁との交点Ｃまで状態を変化させることに相当する。従って制御手段９においては、点Ａにおける空気の温度及び湿度、並びに点Ｂにおける空気の温度、圧力及び風量の測定値に基づいて演算処理が行われ、点Ｃの状態とするために必要な散水量が算出される。かかる演算処理の際には、質量基準の場合の相対湿度を表す下記式（１）を解くことにより導かれる、圧力補正された下記式（２）の適用が可能である。
【００３９】
【式１】

【００４０】
［式（１）中、Ｙは相対湿度を表し、Ｍ_V及びＭ_Gはそれぞれ水蒸気及び空気のモル質量を表し、ｐ及びｐ_Vはそれぞれ全圧及び水蒸気分圧を表す］
【００４１】
【式２】

【００４２】
［式（２）中、Ｍ_V、Ｍ_G及びｐは式（１）中のＭ_V、Ｍ_G及びｐと同義であり、Ｙ_Sは圧力ｐにおける相対湿度を表し、Ｙ₁は１気圧（１０１．３２５ｋＰａ）における相対湿度を表す。］
なお、図５に示した装置において、散水ポンプ１８とヘッダー管４とを流路１９を介して接続することにより加湿手段が構成されている点については前述の通りであるが、便宜上、図５には当該加湿手段の構成を一部省略して示してある。以下、当該加湿手段の構成について、図７を参照しつつ詳細に説明する。なお、便宜上、図７には、ヘッダー管１１の上流側の送風機５、測定手段１３〜１７、並びにヘッダー管１１の下流側の曝気槽１及び散気手段２は図示していない。
【００４３】
図７に示したように、ヘッダー管１１にはその管内に水を導入する補給水導入流路２０１が接続されている。補給水導入流路２０１には上流側から順に浄化手段２００（イオン交換機、膜濾過機等）及び補給水制御弁２０２が設けられており、補給水制御弁２０２はヘッダー管１１内の水位を測定する水位測定手段２０３と電気的に接続されている。これにより、ヘッダー管１１の水位に基づくデータ信号が水位測定手段２０３から補給水制御弁２０２に送られ、補給水制御弁２０２の開度が調節されてヘッダー管１１内の水位が制御される。
【００４４】
また、ヘッダー管１１には、管の底部に溜まった補給水を引き出して管上部のシャワーノズル２０４に供給する循環流路１９が接続されている。循環流路１９には上流側から順に散水ポンプ１８及び噴霧水制御弁２０５が設けられており、噴霧水制御弁２０５は制御手段９と電気的に接続されている。これにより、測定手段１３〜１７（図示せず）からのデータ信号に基づく制御信号が制御手段９から噴霧水制御弁２０５に送られ、シャワーノズル２０４への噴霧水の供給量が制御される。
【００４５】
図７に示した加湿手段により加湿を行う場合、先ず、水道水を浄化手段２００で浄化し、その浄化水（補給水）を補給水制御弁２０２よりヘッダー管４の底部に供給する。このとき、水位計測手段２０３により水位を測定し、所定の水位に達したときに補給水制御弁２０２を全閉する。補給水の供給を停止すると散水ポンプが稼働してヘッダー管１１の上部のシャワーノズルより噴霧水が供給され、ヘッダー管１１内の圧送空気が加湿される。このとき、制御手段９からの制御信号により噴霧水制御弁１１の開度が調節され、所望の相対湿度となるために必要な量の噴霧水の量に制御される。
【００４６】
このように第３実施形態では、送風機５に供給される空気の温度及び湿度、並びに送風機５からヘッダー管１１に供給される空気の温度、風量及び圧力を測定し、これらの測定値に基づいて散水ポンプ１８からヘッダー管１１に供給される散水量が制御される。これにより、送風機５から散気手段２に供給される空気が高圧である場合や、送風機５での圧送により空気の温度が上昇した場合であっても、十分に加湿された空気を散気手段２に安定的に供給することが可能となり、散気孔の閉塞防止効果及び被処理水への酸素の溶解効率をより高めることができる。従って本実施形態は、特に、水深が深く（例えば１０ｍ以上）、容量が大きな深層曝気槽を用い、当該曝気槽内に複数の散気装置を配置して散気を行う汚水処理場等において非常に有用である。
【００４７】
図８は本発明の第４実施形態にかかる散気装置を示す概略構成図である。図８に示した装置は、図５に示した装置と同様にヘッダー管１１を含んで構成された流路３を有するもので、流路３の送風機５とヘッダー管１１との間（空気圧送側）に圧送側温度測定手段１５、圧送側湿度測定手段２０６、風量測定手段１６及び圧力測定手段１７が設けられており、圧送側温度測定手段１５、圧送側湿度測定手段２０６、風量測定手段１６及び圧力測定手段１７はそれぞれ制御手段９と電気的に接続されている。なお、図８には、図５の場合と同様に、ヘッダー管１１及び散水ポンプ１８を含んで構成される加湿手段の構成を一部省略して示してあるが、本実施形態の加湿手段も図７に示した構成を有するものである。
【００４８】
本実施形態では、送風機５からヘッダー管１１に圧送される空気の温度、湿度、圧力及び風量が、それぞれ圧送側温度測定手段１５、圧送側湿度測定手段２０６、風量測定手段１６及び圧力測定手段１７により測定される。このようにして得られた各測定値についてのデータ信号が制御手段９に送られて所定の演算処理が行われた後、制御手段９から散水ポンプ１８に供給水量に関する制御信号が送られて、ヘッダー管１１において所定の散水量の水が散布される。これにより、送風機５から散気手段２に供給される空気が高圧である場合や、送風機５での圧送により空気の温度が上昇した場合であっても、十分に加湿された空気を散気手段２に安定的に供給することが可能となり、散気孔の閉塞防止効果及び被処理水への酸素の溶解効率をより高めることができる。従って本実施形態は、上記第３実施形態と同様に、深層曝気槽を用い、当該曝気槽内に複数の散気装置を配置して散気を行う汚水処理場等において非常に有用である。
【００４９】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態において、加湿手段４の出口側における空気の温度及び湿度が比較的安定している場合には、予め得られている被処理水１０の温度、並びに加湿手段４の出口側における空気の温度及び湿度に基づいて、被処理水１０の温度における相対湿度が所望の値となるように加湿条件を設定して散気を行ってもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、曝気槽１の中層部に散気手段２を設置した装置例を示したが、散気手段２の位置は曝気槽１の水深などに応じて変更してもよい。すなわち、曝気槽１の水深が約６〜１０ｍと比較的深い場合には、図１等に示したように散気手段２を曝気槽１の中層部に配設することが好ましく、また、曝気槽１の水深が約６ｍ未満と比較的浅い場合には、散気手段２を曝気槽１の底部に配設することが好ましい。
【００５１】
また、上記実施形態においては、散気手段２を、曝気槽１の対向する内壁の一方の側に寄せて配設することにより、発生する微細気泡が被処理水１０内を循環するが、攪拌子とモーターとを含んで構成される撹拌手段などにより被処理水１０を攪拌してもよい。これにより発生した微細気泡が被処理水１０中に拡散されるので、被処理水１０への酸素の溶解効率を高めることができる。
【００５２】
また、本発明において使用される散気手段の数は特に制限されず、例えば被処理水中に複数の散気手段を、相互に並列となるように浸漬配置してもよい。
【００５３】
また、空気の加湿に用いる水としてイオン交換機や膜濾過機などにより得られる浄化水を用いることが好ましい点については上述の通りであるが、加湿用の水にＵＶ照射等による殺菌処理を施すことも好ましい。
【００５４】
さらに、本発明においては、加湿用水に酸化剤や酸又は塩基を添加して散気孔の洗浄性を向上させることもできる。加湿用水に用いられる酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、塩素、二酸化塩素等が挙げられる。また、酸及び塩基としては、塩酸、硫酸、硝酸、シュウ酸、クエン酸、水酸化ナトリウム等が挙げられる。酸化剤、酸及び塩基の添加量はその種類に応じて適宜設定可能であるが、散気孔の付着物を効率よく除去することができ、且つ被処理水中に排出された場合に悪影響を及ぼさない範囲内に設定することが好ましい。例えば次亜塩素酸ナトリウム水溶液の場合、次亜塩素酸ナトリウムの濃度は１〜１００ｍｇ／ｌとすることが好ましい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明では、被処理水中に浸漬配置された散気手段に加湿された空気を圧入し、散気パネルの膨張により生じる散気孔から空気を加湿状態で噴出させることによって、非常に微細な気泡が被処理水中に発生するので、生物処理などのための十分な量の酸素を被処理水中に溶解させることができる。このとき、被処理水中の浮遊固形物、又は溶解物に起因する析出物が散気孔に付着しにくくなり、また、これらの物質が散気孔に付着しても、空気中の水蒸気によってこれらを効率よく且つ確実に除去することができる。従って、本発明により、散気孔の目詰まり現象を生じることなく微細な気泡を長期にわたって安定的に供給し、十分な酸素の溶解効率を達成することが可能な散気方法及び装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の散気装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示した装置が備える散気手段を示す模式断面図である。
【図３】本発明に係る散気パネルの膨張により散気孔が生じたときの状態を概念的に示す説明図である。
【図４】本発明の散気装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図５】本発明の散気装置の第３実施形態を示す概略構成図である。
【図６】低温度湿度表を示すものであり、曲線ｌ₁、ｌ₂はそれぞれ湿度１００％及び６０％の場合の温度（単位：℃）と相対湿度（関係湿度、単位：ｋｇ−水蒸気／ｋｇ−乾き空気）との相関を示している。
【図７】本発明にかかる加湿手段の一例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の散気装置の第４実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１…曝気槽、２…散気手段、２ａ…プレート、２ｂ…散気パネル、２ｃ…空気導入口、２ｄ…散気孔、２ｅ…容器（ホルダー）、２１…プラスチックカバー、２１ａ…嵌合部、２１ｂ…連通部、２２…ＳＵＳカバー、２３…開口部、２４…配管、２５…パッキン、２６…ゴムパッキン、２７…支持部材、２８…ＳＵＳパッキン、２９…ナット、３…流路、４…加湿手段、５…送風機、７…温度測定手段、８…温度・湿度測定手段、９…制御手段、１０…被処理水、１００…微細気泡、２００…浄化手段、２０１…補給水導入流路、２０２…補給水制御弁、２０３…水位測定手段、２０４…シャワーノズル、２０５…噴霧水制御弁、２０６…圧送側湿度測定手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for diffusing air into water to be treated contained in an aeration tank or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when biological treatment is performed on water to be treated in an activated sludge tank, aeration treatment is performed in which air is diffused and aerated in the water to be treated in order to supply oxygen to microorganisms. The following are mainly used as the air diffuser.
(1) A plate made of porous ceramic (a diffuser plate) is fixed to the upper surface of a concrete or synthetic resin holder (a container with an open upper surface), and air is pressed into the holder to diffuse the diffuser plate. To generate bubbles by passing through;
(2) A branch pipe from an air main pipe is connected to the hollow part of a porous ceramic molded hollow cylinder (spread cylinder), and air is injected into the hollow part of the blow cylinder and passes through the wall of the blow cylinder. To generate bubbles by
(3) Covering the opening of the holder with a circular rubber such as neoprene rubber, fixing the center, and injecting air into the holder to vibrate the peripheral end of the circular rubber to generate bubbles.
[0003]
Among the air diffusers (1) to (3), in the device (3), the generated bubbles are large, and the efficiency of dissolving oxygen in the water to be treated is insufficient. Therefore, it is difficult to say that it is suitable for the main aeration and is mainly used for preliminary aeration.
[0004]
In contrast, in the case of the devices (1) and (2), although relatively fine bubbles can be generated, suspended solids in the water to be treated when the device is stopped due to a power failure or periodic inspection. Has the disadvantage of causing sedimentation and clogging of the diffuser holes.
[0005]
Under such a background, use of a diffuser panel type diffuser is being studied (Japanese Patent Publication No. 2001-504754). In this device, a diffused panel in which a synthetic resin film is formed in a sheet shape is arranged on the upper surface of the holder. The diffused panel is expanded by the pressure of the air press-fitted into the holder to create a diffused hole, and air The fine bubbles can be supplied into the treated water by passing through. Further, when the supply of air is stopped, the diffuser panel returns to a smooth sheet shape, so that the diffuser holes apparently disappear. Therefore, when the apparatus is stopped, it is possible to prevent clogging of the air holes due to sedimentation of suspended solids in the water to be treated.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, even with the diffuser panel diffuser, the diffuser holes of the diffuser panel may be clogged during operation of the apparatus. For example, when air is diffused into the treated water contained in the activated sludge tank of the sewage treatment plant, the pressure loss of the diffused panel increases in about 1 to 2 days, and the oxygen supply to the treated water becomes normal. It becomes impossible to do.
[0007]
When the air diffusion holes are clogged in this way, normal operation can be restored by stopping the air supply and returning the air diffusion panel to a smooth sheet, and then supplying air again. This is considered to be due to the clogging material being blown out of the air holes by the contraction of the air diffuser panel when the air diffuser panel returns to a smooth sheet shape. However, frequent or prolonged blow-down should be avoided as much as possible in biological treatment.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. When air is diffused into water to be treated, fine bubbles can be stably supplied over a long period of time without causing clogging of the diffused holes. It is an object of the present invention to provide an air diffusion method and apparatus capable of achieving sufficient oxygen dissolution efficiency for biological treatment and the like.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problem, the aeration method of the present invention is a method of aerating air into the water to be treated containing organic waste water and biological sludge,
  Humidify the air so that the relative humidity is equal to or higher than the specified value at the temperature of the water to be treated,Humidified air is supplied from one side of the diffused panel made of a synthetic resin film formed into a sheet shape to the other side, and air is blown out in a humidified state from the diffused holes generated by the expansion of the diffused panel. It is characterized by generating fine bubbles in the treated water.
[0010]
  Further, the air diffuser of the present invention is an apparatus that diffuses air into the water to be treated containing organic waste water and biological sludge,
  Air blowing means for supplying air;
  A humidifying means connected to the blowing means via the flow path, and humidifying the air from the blowing means;
  A diffuser panel made of a synthetic resin film formed into a sheet shape is provided, air from the humidifying means is supplied from one surface of the diffuser panel to the other surface, and from the diffuser holes generated by the expansion of the diffuser panel Aeration means for generating fine bubbles in water to be treated by jetting air in a humidified state;,
  Measuring means for measuring the temperature of the water to be treated and the temperature and humidity of the air supplied from the humidifying means;
  Control means that is electrically connected to the humidifying means and controls the humidifying means so that the relative humidity of the air is not less than a predetermined value at the temperature of the water to be treated;
It is characterized by providing.
[0011]
In the present invention, air that has been humidified is pressed into an air diffuser disposed soaked in the water to be treated, and air is ejected in a humidified state from the air diffuser generated by the expansion of the air diffuser panel. Since it is generated in the water to be treated, a sufficient amount of oxygen for biological treatment can be dissolved in the water to be treated. At this time, since the hole diameter of the air diffusion holes is smaller than those of the conventional examples (1) to (3), the precipitates caused by the suspended solids or dissolved substances in the water to be treated are clogged when adhering to the air diffusion holes. Although it is likely to occur, in the present invention, by blowing out air in a humidified state, adhesion of suspended solids and precipitation of dissolved substances are less likely to occur, and even when these adhere or precipitate, the water vapor in the air is effective. It can be removed well and reliably. Therefore, according to the present invention, an air diffusion method and apparatus capable of stably supplying fine bubbles over a long period of time without causing a clogging phenomenon of air diffusion holes and achieving sufficient oxygen dissolution efficiency are realized. .
[0012]
Further, the air diffusion method of the present invention may be characterized in that the relative humidity of the humidified air is 70% or more at the temperature of the water to be treated. Thereby, the removal efficiency of the adhering substance from an air diffusion hole can be improved.
[0013]
Further, in the air diffuser of the present invention, the air diffuser includes a plate-shaped metal plate, and an air diffuser panel in which a synthetic resin film formed into a sheet shape is disposed so as to cover one surface of the plate, An air inlet provided at a predetermined position of the plate or the diffuser panel and introducing air from the humidifying means between the plate and the diffuser panel may be provided. As a result, an air diffuser having excellent characteristics of stably supplying fine bubbles over a long period of time without causing a clogging phenomenon of the air diffused holes and achieving sufficient oxygen dissolution efficiency is realized.
[0014]
In the air diffuser of the present invention, the air diffuser includes a container having an open top surface, an air diffuser panel in which a synthetic resin film formed in a sheet shape is disposed so as to cover the top surface of the container, and the container or the diffuser. An air inlet provided at a predetermined position of the air panel and for introducing air from the humidifying means into the container may be provided. As a result, an air diffuser having excellent characteristics of stably supplying fine bubbles over a long period of time without causing a clogging phenomenon of the air diffused holes and achieving sufficient oxygen dissolution efficiency is realized.
[0015]
  In addition, the air diffuser of the present invention isThe control meansControl means for controlling the humidifying means so that the relative humidity of the air is 70% or more at the temperature of the water to be treated.IsThis may be a feature. As a result, an air diffusing device in which the efficiency of removing adhered substances from the air diffusing holes is further improved is realized.
[0016]
  In addition, the air diffuser of the present invention isMeasuring meansMeasuring means for measuring the temperature and humidity of the air supplied to the blowing means and the temperature, air volume and pressure of the air supplied from the blowing means to the humidifying meansAnd,
  The control meansMeasured values of temperature and humidity of the air supplied to the blowing means obtained by the measuring means and electrically measured with the humidifying means, and measured values of the temperature, air volume and pressure of the air supplied from the blowing means to the humidifying means Means for controlling the relative humidity of air in the humidifying means based onIsThis may be a feature. Thereby, it becomes possible to stably supply the sufficiently humidified air to the air diffusing means, and the above-described effects can be further enhanced.
[0017]
  In addition, the air diffuser of the present invention isMeasuring meansMeasuring means for measuring the temperature, humidity, air volume and pressure of the air supplied from the blowing means to the humidifying meansAnd,
  The control meansIt is electrically connected to the humidifying means, and controls the relative humidity of the air in the humidifying means based on measured values of temperature, humidity, air volume and pressure of air supplied from the blowing means obtained by the measuring means to the humidifying means. Control meansIsThis may be a feature. Also with such an air diffuser, it becomes possible to stably supply sufficiently humidified air to the air diffuser, and the above-described effects can be further enhanced.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
[0019]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an air diffuser according to a first embodiment of the present invention. In the figure, the aeration tank 1 contains treated water 10 containing organic drainage and activated sludge, and the middle layer of the aeration tank 1 is brought to one side of the opposing inner wall of the aeration tank 1. Aeration means 2 is provided.
[0020]
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the air diffuser 2. In FIG. 2, the air diffuser 2 includes a plate-shaped metal plate 2a and an air diffuser panel 2b arranged so as to cover one surface of the plate 2a with a synthetic resin film formed into a sheet shape. Has been. A plastic cover 21 having a fitting portion 21a and a communication portion 21b formed in a concave shape around the fitting portion 21a is provided at the peripheral edge of the plate 2a, and the diffuser panel 2b is connected to the communication portion 21b. The plate 2a and the diffuser panel 2b are integrated by connecting the peripheral edge portion so as to be folded back from the upper surface to the lower surface of the plate 2a and by fitting the peripheral portion of the fitting portion 2 and the plate 2a. . Furthermore, these are firmly fixed by the SUS cover 22 which sandwiches the plastic cover from the upper and lower surfaces of the plate 2a.
[0021]
Moreover, the opening part 23 is provided in the predetermined position of the diffuser panel 2b, and the piping 24 is inserted in the opening part 23, and the air inlet 2c is formed. Inside the diffuser panel 2 b, a packing 25 and a rubber seal 26 made of the same material as the diffuser panel 2 b are attached to the pipe 24, and the tip thereof is supported by a support member 27. Further, on the outside of the diffuser panel 2b, a packing 25 and a SUS packing 28 made of the same material as the diffuser panel 2b are attached to the pipe 24. By sandwiching these between the nut 29 and the support member 27, the pipe 24 is connected to the plate 2a. It is fixed to.
[0022]
The diffuser panel 2b is a smooth sheet that does not allow air to pass through when no pressure is applied from the inside of the diffuser means 2 (double-dotted line in FIG. 1), but when air is injected from the air inlet 2c, It expands to produce a plurality of pores (aeration holes) (solid line in FIG. 1). Specific examples of the synthetic resin used in the diffuser panel include a polyurethane resin.
[0023]
A flow path 3 is connected to the air introduction part 2 c of the air diffusion means 2, and a humidification means 4 and a blower (blower) 5 are provided in the flow path 3 in order from the side close to the air diffusion means 2. Yes. The blower 5 is for supplying air to the air diffuser 2. The air supply amount is set so that the pressure in the air diffuser 2 is 0.1 to 0.2 kPa larger than the pressure corresponding to the water depth at the position where the air diffuser 2 is installed.
[0024]
The air from the blower 5 is humidified by the humidifying means 4 and then press-fitted into the diffuser means 2 from the air inlet 2c. The humidifying method in the humidifying means 5 is not particularly limited, and examples thereof include a method in which spray water or steam is directly mixed into the air, a method in which aeration air is introduced into the packed tower in advance, and the like.
[0025]
The aeration tank 1 is provided with a temperature measuring means 7, and a temperature / humidity measuring means 8 is provided on the outlet side of the humidifying means 4. The temperature measuring means 7, the temperature / humidity measuring means 8 and the humidifying means 4 are control means. 9 is electrically connected. As a result, measurement data signals relating to the temperature of the water to be treated 10 and the temperature and humidity of the air supplied from the humidifying means 4 to the diffuser means 2 are sent from the temperature measuring means 7 and the temperature / humidity measuring means 8 to the control means 9. Furthermore, a control signal for controlling the humidification condition of the air is sent from the control means 9 to the humidification means 4 based on the obtained measurement value. Thereby, the humidification conditions of the air in the humidification means 4 can be controlled so that the relative humidity at the temperature of the water to be treated 10 becomes a predetermined value.
[0026]
A procedure when air is diffused into the water to be treated using the air diffuser having the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram conceptually showing a state when air diffusion holes are generated by the expansion of the air diffusion panel 2b. In the present embodiment, after the air from the blower 5 is humidified by the humidifying means 4 and then press-fitted into the air diffuser 2 from the air inlet 2c, the air diffuser panel 2b expands in the direction of the arrow due to the air pressure. As a result, minute diffused holes 2d (pores with a pore diameter of preferably 0.1 to 0.3 mm) are formed in the diffuser panel 2b. And the fine bubble 100 generate | occur | produces in the to-be-processed water 10 when air blows off from the diffuser hole 2d in a humidified state. At this time, since the aeration means 2 is arranged close to one side of the opposing inner wall in the aeration tank 1 as described above, the generated fine bubbles 100 are treated with the water to be treated as indicated by the arrows in FIG. Cycle in the direction. In this way, a sufficient amount of oxygen can be dissolved in the water to be treated.
[0027]
Moreover, although there are adhering substances such as suspended solids and dissolved substances contained in the water to be treated 10, even when these adhere to the diffuser holes, the humidified air is diffused. It can be efficiently and reliably removed by water vapor in the air when passing through. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to stably supply fine bubbles over a long period of time without causing the clogging phenomenon of the diffused holes, and to achieve sufficient oxygen dissolution efficiency.
[0028]
Here, when the air is humidified, the relative humidity is controlled to be 70% or more (more preferably 90% or more, more preferably a saturated or supersaturated state of water vapor) at the temperature of the water to be treated. It is preferable. By humidifying the air so that the relative humidity satisfies the above condition, the removal efficiency of the adhering substances from the air diffusion holes 2d can be increased.
[0029]
In biological treatment, the temperature of the water to be treated 10 is usually relatively low at 15 to 25 ° C., while the temperature of the air supplied to the humidifying means 4 is higher than the temperature of the water to be treated 10 by pressurization. It tends to be expensive. At this time, when the air is humidified to a saturated state or a supersaturated state at the temperature on the inlet side of the humidifying means 4, a phenomenon that water generated by the cooling of the air is likely to stay in the aeration means 2 or the flow path 3 is likely to occur. As described above, the air is humidified so that the relative humidity at the temperature of the water to be treated satisfies a predetermined condition, thereby preventing the water from staying in the apparatus even when the temperature of the water to be treated is low. Can do.
[0030]
Further, in the case of the apparatus shown in FIG. 1, when the operation of the apparatus is stopped due to a power failure or periodic inspection, the diffuser panel 2b becomes a smooth sheet, and the diffuser holes seem to disappear (see two in FIG. 1). Dotted line). As a result, even if suspended solids contained in the water to be treated 10 adhere to and accumulate on the diffuser panel 2b, they cannot be a cause of clogging of the diffuser holes.
[0031]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment according to the air diffusing device of the present invention. In the air diffuser shown in FIG. 4, the air diffuser 2 has a diffuser formed by forming the opening of a stainless steel container (holder) 2e having a bottom surface and four side surfaces and an open top surface into a synthetic resin film sheet shape. FIG. 1 shows that it is covered with an air panel 2b and the peripheral portion of the diffuser panel 2b is fixed to the holder 2e to form a sealed structure, and that an air introduction part 2c is provided on the bottom surface of the holder 2e. The other configuration is the same as that of the apparatus shown in FIG.
[0032]
The air diffuser shown in FIG. 4 is different from the device shown in FIG. 1 only in a part of the constituent members of the air diffuser 2, and the mechanism when air is diffused into the treated water is shown in FIG. This is the same as the case of the apparatus. That is, also in the apparatus shown in FIG. 4, after the air from the blower 5 is humidified by the humidifying means 4, it is pressed into the air diffuser 2 from the air inlet 2 c, and the air diffuser panel 2 b is indicated by the arrow by the air pressure. Inflates in the direction. Along with the expansion of the diffuser panel 2b, minute diffuser holes 2d are formed in the diffuser panel 2b, and air is ejected from the diffuser holes 2d in a humidified state, whereby fine bubbles 100 are generated in the treated water 10. Therefore, according to the second embodiment as well, it is possible to stably supply fine bubbles over a long period of time without causing the clogging phenomenon of the diffused holes, and to achieve sufficient oxygen dissolution efficiency.
[0033]
Furthermore, in the present invention, the humidity of the air supplied from the humidifying means to the air diffuser is more reliably controlled by using specific measuring means and control means as in the third and fourth embodiments described later. Further, the effect of preventing clogging of the air diffuser can be further enhanced.
[0034]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an air diffuser according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 5, the flow path 3 includes a header pipe 11, and a blower 5 is provided on the upstream side of the header pipe 11. Further, the suction side temperature measuring means 13 and the suction side humidity measuring means 14 are provided in the air suction pipe 12 of the blower 5, and the pressure side temperature measurement is provided between the blower 5 and the header pipe 11 in the flow path 3 (pneumatic feed side). Means 15, air volume measuring means 16 and pressure measuring means 17 are provided. Further, a water spray pump 18 is connected to the header pipe 11 via a flow path 19. The suction side temperature measuring means 13, the suction side humidity measuring means 14, the pumping side temperature measuring means 15, the air volume measuring means 16, the pressure measuring means 17 and the watering pump 18 are each electrically connected to the control means 9.
[0035]
In the apparatus shown in FIG. 5, the humidifying means 4 is configured by connecting the watering pump 18 and the header pipe 4 via the flow path 19 in this way. At this time, the temperature and humidity of the air sucked into the blower 5 are measured by the suction-side temperature measuring means 13 and the suction-side humidity measuring means 14, and the temperature, the air volume and the air pressure fed from the blower 5 to the header pipe 11 are measured. After the pressure is measured by the pressure side temperature measuring means 15, the air volume measuring means 16, and the pressure measuring means 17, a data signal for each obtained measurement value is sent to the control means 9. Based on these data signals, a control signal relating to the amount of water supplied from the control means 9 to the watering pump 18 is sent, and a predetermined amount of water is sprayed in the header pipe 11.
[0036]
Here, a specific procedure for controlling the amount of sprinkling based on the above measured value will be described with reference to FIG. 6, taking as an example the case where the temperature of the air sucked into the blower 5 is 20 ° C. and the relative humidity is 60%. To do. FIG. 6 shows a low temperature and humidity table, curve l₁, L₂Indicates the correlation between the temperature (unit: ° C.) and relative humidity (relative humidity, unit: kg-water vapor / kg-dry air) when the humidity is 100% and 60%, respectively.
[0037]
The state of air sucked by the blower 5 at a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 60% corresponds to a point A in FIG. Since this air is pumped by the blower 5, after the outlet of the blower 5, the temperature of the air rises due to pressurization, and the relative humidity is lowered accordingly (point B in FIG. 6).
[0038]
Humidifying the air in the state of point B to 100% relative humidity is adiabatic cooling line l passing through point B in FIG._ThreeAnd curve showing relative humidity 100%₁Is equivalent to changing the state up to the intersection C. Accordingly, the control means 9 performs arithmetic processing based on the measured values of the air temperature and humidity at the point A and the air temperature, pressure and air volume at the point B, and the dispersion necessary to obtain the state of the point C is performed. The amount of water is calculated. In such calculation processing, it is possible to apply the following formula (2) corrected by pressure, which is derived by solving the following formula (1) representing the relative humidity in the case of mass reference.
[0039]
[Formula 1]

[0040]
[In Formula (1), Y represents relative humidity, M_VAnd M_GRepresents the molar masses of water vapor and air, respectively, p and p_VRepresents the total pressure and water vapor partial pressure, respectively]
[0041]
[Formula 2]

[0042]
[In formula (2), M_V, M_GAnd p is M in the formula (1)._V, M_GAnd p, Y_SRepresents the relative humidity at pressure p, Y₁Represents the relative humidity at 1 atmosphere (101.325 kPa). ]
In the apparatus shown in FIG. 5, the humidifying means is configured by connecting the watering pump 18 and the header pipe 4 via the flow path 19 as described above. In FIG. 2, a part of the configuration of the humidifying means is omitted. Hereinafter, the configuration of the humidifying means will be described in detail with reference to FIG. For convenience, FIG. 7 does not show the blower 5 on the upstream side of the header pipe 11, the measurement means 13 to 17, and the aeration tank 1 and the air diffusion means 2 on the downstream side of the header pipe 11.
[0043]
As shown in FIG. 7, the header pipe 11 is connected with a makeup water introduction flow path 201 for introducing water into the pipe. A purification means 200 (ion exchanger, membrane filter, etc.) and a makeup water control valve 202 are provided in the makeup water introduction flow path 201 in order from the upstream side, and the makeup water control valve 202 measures the water level in the header pipe 11. The water level measuring means 203 is electrically connected. As a result, a data signal based on the water level of the header pipe 11 is sent from the water level measuring means 203 to the makeup water control valve 202, the opening of the makeup water control valve 202 is adjusted, and the water level in the header pipe 11 is controlled.
[0044]
The header pipe 11 is connected to a circulation flow path 19 that draws makeup water collected at the bottom of the pipe and supplies it to the shower nozzle 204 at the top of the pipe. The circulation channel 19 is provided with a water spray pump 18 and a spray water control valve 205 in order from the upstream side, and the spray water control valve 205 is electrically connected to the control means 9. Thereby, a control signal based on the data signal from the measuring means 13 to 17 (not shown) is sent from the control means 9 to the spray water control valve 205, and the supply amount of the spray water to the shower nozzle 204 is controlled.
[0045]
When humidifying is performed by the humidifying means shown in FIG. 7, first, tap water is purified by the purifying means 200, and the purified water (make-up water) is supplied from the make-up water control valve 202 to the bottom of the header pipe 4. At this time, the water level is measured by the water level measuring means 203, and when the predetermined water level is reached, the makeup water control valve 202 is fully closed. When the supply of makeup water is stopped, the watering pump is operated, spray water is supplied from the shower nozzle at the top of the header pipe 11, and the pressurized air in the header pipe 11 is humidified. At this time, the opening degree of the spray water control valve 11 is adjusted by the control signal from the control means 9 and controlled to the amount of spray water necessary for achieving the desired relative humidity.
[0046]
As described above, in the third embodiment, the temperature and humidity of the air supplied to the blower 5 and the temperature, air volume and pressure of the air supplied from the blower 5 to the header pipe 11 are measured, and based on these measured values. The amount of water supplied from the watering pump 18 to the header pipe 11 is controlled. Thereby, even when the air supplied from the blower 5 to the air diffuser 2 is at a high pressure or when the temperature of the air rises due to the pressure feeding by the fan 5, the sufficiently humidified air is diffused by the air diffuser. 2 can be stably supplied, and the effect of preventing the clogging of the air diffusion holes and the efficiency of dissolving oxygen in the water to be treated can be further increased. Therefore, this embodiment is particularly useful in a sewage treatment plant where a deep aeration tank having a large water depth (for example, 10 m or more) and a large capacity is used, and a plurality of aeration devices are arranged in the aeration tank to perform aeration. Useful for.
[0047]
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing an air diffuser according to a fourth embodiment of the present invention. The apparatus shown in FIG. 8 has the flow path 3 configured to include the header pipe 11 as in the apparatus shown in FIG. 5, and is provided between the blower 5 and the header pipe 11 in the flow path 3 (pneumatic feed). The pressure side temperature measuring means 15, the pressure side humidity measuring means 206, the air volume measuring means 16 and the pressure measuring means 17 are provided, and the pressure side temperature measuring means 15, the pressure side humidity measuring means 206, and the air volume measuring means 16 are provided. The pressure measuring means 17 is electrically connected to the control means 9. In FIG. 8, as in the case of FIG. 5, the configuration of the humidifying unit including the header pipe 11 and the watering pump 18 is partially omitted, but the humidifying unit of this embodiment is also illustrated. This has the configuration shown in FIG.
[0048]
In the present embodiment, the temperature, humidity, pressure, and air volume of the air that is pumped from the blower 5 to the header pipe 11 are respectively the pressure-side temperature measuring means 15, the pressure-side humidity measuring means 206, the air volume measuring means 16, and the pressure measuring means 17. Measured by After a data signal for each measurement value obtained in this way is sent to the control means 9 and a predetermined calculation process is performed, a control signal related to the amount of supplied water is sent from the control means 9 to the watering pump 18. A predetermined amount of water is sprayed in the header pipe 11. Thereby, even when the air supplied from the blower 5 to the air diffuser 2 is at a high pressure or when the temperature of the air rises due to the pressure feeding by the fan 5, the sufficiently humidified air is diffused by the air diffuser. 2 can be stably supplied, and the effect of preventing the clogging of the air diffusion holes and the efficiency of dissolving oxygen in the water to be treated can be further increased. Therefore, this embodiment is very useful in a sewage treatment plant where a deep layer aeration tank is used and a plurality of aeration devices are arranged in the aeration tank to perform aeration, as in the third embodiment.
[0049]
In addition, this invention is not limited to said embodiment. For example, in the above embodiment, when the temperature and humidity of the air on the outlet side of the humidifying means 4 are relatively stable, the temperature of the water to be treated 10 obtained in advance and the outlet side of the humidifying means 4 On the basis of the temperature and humidity of the air, the humidification condition may be set so that the relative humidity at the temperature of the water to be treated 10 becomes a desired value, and air diffusion may be performed.
[0050]
Moreover, in the said embodiment, although the example of an apparatus which installed the aeration means 2 in the middle layer part of the aeration tank 1 was shown, you may change the position of the aeration means 2 according to the water depth of the aeration tank 1, etc. That is, when the water depth of the aeration tank 1 is relatively deep, about 6 to 10 m, it is preferable to dispose the aeration means 2 in the middle layer of the aeration tank 1 as shown in FIG. When the water depth of the tank 1 is relatively shallow, such as less than about 6 m, it is preferable to dispose the aeration means 2 at the bottom of the aeration tank 1.
[0051]
Moreover, in the said embodiment, although the aeration means 2 is arrange | positioned near one side of the inner wall which the aeration tank 1 opposes, the generated microbubble circulates in the to-be-processed water 10, The water to be treated 10 may be agitated by agitation means including a child and a motor. Since the fine bubbles generated thereby are diffused into the water to be treated 10, it is possible to increase the efficiency of dissolving oxygen in the water 10 to be treated.
[0052]
Moreover, the number of the aeration means used in the present invention is not particularly limited. For example, a plurality of aeration means may be arranged so as to be parallel to each other in the water to be treated.
[0053]
In addition, as described above, it is preferable to use purified water obtained by an ion exchanger, a membrane filter, or the like as water used for humidifying air. However, the water for humidification should be sterilized by UV irradiation or the like. Is also preferable.
[0054]
Furthermore, in the present invention, it is also possible to improve the detergency of the air holes by adding an oxidizing agent, an acid or a base to the humidifying water. Examples of the oxidizing agent used for the humidifying water include sodium hypochlorite, chlorine, chlorine dioxide and the like. Examples of the acid and base include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, oxalic acid, citric acid, sodium hydroxide and the like. The amount of oxidant, acid and base added can be set as appropriate according to the type of the oxidizer, but the adhering matter can be efficiently removed and will not adversely affect when discharged into the water to be treated. It is preferable to set within the range. For example, in the case of an aqueous sodium hypochlorite solution, the concentration of sodium hypochlorite is preferably 1 to 100 mg / l.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, by pressing the humidified air into the air diffuser disposed immersed in the water to be treated, and blowing the air in a humidified state from the air diffuser generated by the expansion of the air diffuser panel, Since fine bubbles are generated in the water to be treated, a sufficient amount of oxygen for biological treatment or the like can be dissolved in the water to be treated. At this time, the suspended solids in the water to be treated or precipitates resulting from the dissolved matter are less likely to adhere to the diffuser holes, and even if these substances adhere to the diffuser holes, they are efficiently removed by water vapor in the air. It can be removed well and reliably. Therefore, according to the present invention, an air diffusion method and apparatus capable of stably supplying fine bubbles over a long period of time without causing a clogging phenomenon of air diffusion holes and achieving sufficient oxygen dissolution efficiency are realized. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an air diffuser according to the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view showing an air diffuser included in the apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory view conceptually showing a state when air diffusion holes are generated by expansion of the air diffusion panel according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the aeration apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of the air diffuser according to the present invention.
FIG. 6 shows a low temperature and humidity table, curve l₁, L₂Indicates the correlation between the temperature (unit: ° C.) and relative humidity (relative humidity, unit: kg-water vapor / kg-dry air) when the humidity is 100% and 60%, respectively.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an example of a humidifying unit according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of the aeration apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Aeration tank, 2 ... Air diffuser, 2a ... Plate, 2b ... Air diffuser panel, 2c ... Air inlet, 2d ... Air diffuser hole, 2e ... Container (holder), 21 ... Plastic cover, 21a ... Fitting part, 21b ... communication part, 22 ... SUS cover, 23 ... opening, 24 ... piping, 25 ... packing, 26 ... rubber packing, 27 ... support member, 28 ... SUS packing, 29 ... nut, 3 ... flow path, 4 ... humidification Means, 5 ... Air blower, 7 ... Temperature measuring means, 8 ... Temperature / humidity measuring means, 9 ... Control means, 10 ... Water to be treated, 100 ... Fine bubbles, 200 ... Purifying means, 201 ... Supply water introduction flow path, 202 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Supply water control valve, 203 ... Water level measurement means, 204 ... Shower nozzle, 205 ... Spray water control valve, 206 ... Pumping side humidity measurement means.

Claims

A device that diffuses air into water to be treated including organic wastewater and biological sludge,
  Air blowing means for supplying air;
  A humidifying unit connected to the blowing unit via a flow path, and humidifying the air from the blowing unit;
  A diffuser panel formed of a synthetic resin film formed into a sheet shape, supplying air from the humidifying means from one surface of the diffuser panel to the other surface, and a diffuser generated by expansion of the diffuser panel Aeration means for generating fine bubbles in the water to be treated by ejecting air from the pores in a humidified state;
  Measuring means for measuring the temperature of the water to be treated and the temperature and humidity of air supplied from the humidifying means;
  Control means that is electrically connected to the humidifying means, and that controls the humidifying means so that the relative humidity of the air is not less than a predetermined value at the temperature of the water to be treated;
An air diffusing device comprising:

The air diffuser includes a plate-shaped metal plate, an air diffuser panel formed by covering a synthetic resin film formed into a sheet shape so as to cover one surface of the plate, and the plate or the air diffuser panel. The air diffuser according to claim 1, further comprising an air inlet provided at a predetermined position for introducing air from the humidifying means between the plate and the air diffuser panel.

The air diffuser includes a container having an upper surface opened, an air diffuser panel in which a synthetic resin film formed in a sheet shape is disposed so as to cover the upper surface of the container, and a predetermined position of the container or the air diffuser panel The air diffuser according to claim 1, further comprising an air inlet for introducing air from the humidifying means into the container.

4. The control unit according to claim 1, wherein the control unit is a control unit that controls the humidifying unit so that a relative humidity of the air is 70% or more at a temperature of the water to be treated. The air diffuser according to claim 1.