JP2009119400A - 散気体の洗浄方法及び散気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機物やアンモニア等の処理対象物質を含む被処理水中に浸漬して使用する散気体に付着した閉塞物を効果的に除去すると共に、散気体の洗浄作業を容易に行うことができる散気体の洗浄方法およびその方法を用いることができる散気装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 処理対象物質を含む被処理水中に気体供給設備から供給される気体を微細な気泡にして散気する散気孔が形成された散気体の洗浄方法であって、前記散気体内部を液体で充たし、該液体を加圧して散気孔から散気体の外側へ吐出させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機性排水等の生物処理に用いる散気体の洗浄方法及び散気装置に関する。

従来、下水等の有機性排水やアンモニア等の窒素成分を含有する廃水等を活性汚泥法により処理する方法が知られている。この方法は、有機性排水等と活性汚泥とを含む被処理水中に酸素を含む気体（空気等）を散気し、排水処理を行う方法である。

この方法には、気体を被処理水中に散気するための装置として散気装置が用いられている。該散気装置は、被処理水中に浸漬されて配置される散気体と、該散気体に気体を供給する気体供給設備と、気体供給設備と散気体とを連結する配管とから構成されている。前記散気体は、気体供給設備から供給される気体を微細（直径０．５〜５．０ｍｍ）な気泡にして散気する散気孔を備えた多孔性或いは細孔性の構成であり、セラミックスや硬質の樹脂等で形成されたもの、あるいは伸縮性を有する樹脂（ゴム等）で形成されたものが知られている。

このような散気体は、被処理水中に浸漬して使用されるため、散気装置の稼動時間に伴って閉塞物が付着し、被処理水中への散気が不十分になる可能性がある。また、閉塞物の付着によって、散気体での圧力損失が発生するため、気体供給設備の動力に負荷がかかる原因となる。したがって、散気体を洗浄し、閉塞物を除去することが必要となっている。

そこで、閉塞物を除去する散気体の洗浄方法として、いくつかの方法が用いられている。一つは、散気体を被処理水中から引き上げたり、被処理水を処理槽から抜いて空にしたりして、散気体を露出させ、表面に直接高圧水を吹き付けて閉塞物を除去する方法である。また、他の方法としては、伸縮性を有する樹脂（ゴム等）等に散気孔が形成された散気体への通常の数倍程度の気体の供給と、該散気体への一時的な供給の停止とを繰り返すことによって、散気孔の拡大と縮小とを繰り返し、閉塞物を剥がしやすくする方法である。また、他の方法として、気体供給設備からの気体に薬液を混合してミスト状とし、散気孔から散気することで、閉塞物を除去する方法である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２６６０９２号公報

しかしながら、上記のように、散気体表面に直接高圧水を吹き付ける方法では、散気体を被処理水中から露出させる必要があるため、水処理設備の稼動を停止させなければならず、作業が繁雑なものとなってしまう。また、散気体への気体の供給量の増加と停止とを繰り返す方法では、伸縮性を有する材質に散気孔が形成された散気体には効果が期待できるものの、セラミックスや樹脂等で形成された硬質の散気体では効果が低いことが知られている。また、薬液を用いる方法では、薬液がミスト状となるように時間をかけて気体供給設備からの気体に混合させなければならないため、洗浄作業に時間を要することとなっている。

そこで本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、散気体に付着した閉塞物を効果的に除去すると共に、散気体の洗浄作業を容易に行うことができる散気体の洗浄方法およびその方法を用いることができる散気装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決すべく本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、散気体内部を液体で充たし、該液体を加圧して散気孔から吐出させることにより、散気体に付着した閉塞物を効果的に除去すると共に、容易に洗浄作業を行えることを見出し、ここに発明を完成するに至った。

即ち、本発明に係る散気体の洗浄方法は、処理対象物質を含む被処理水中に気体供給設備から供給される気体を微細な気泡にして散気する散気孔が形成された散気体の洗浄方法であって、前記散気体内部を液体で充たし、該液体を加圧して散気孔から散気体の外側へ吐出させることを特徴とするものである。

かかる構成の散気体の洗浄方法によれば、前記散気体内部を液体で充たし、該液体を加圧して散気孔から散気体の外側へ吐出することで、散気孔を液体が通過する際に、閉塞物に液体の圧力が加わり、閉塞物を除去することができる。また、液体が閉塞物に接するため、閉塞物が湿潤し、散気体から除去し易くすることができる。さらに、散気体の外側へ液体を吐出することで、除去された閉塞物が散気体の内部に進入して蓄積することを防ぐことができる。なお、散気体内部を充たす液体には、気泡が混在していてもよく、液体が閉塞物に接して散気孔を通過する際に、閉塞物を除去するのに十分な圧力を生じるものであればよい。

また、前記散気体内部を充たす液体を液体供給手段から供給し、供給する液体の圧力で前記液体を散気孔から吐出させることが好ましい。

かかる構成の散気体の洗浄方法によれば、液体供給手段から液体を供給することで、閉塞物の性状に応じて洗浄に用いる液体を別途用意し、任意に選択して供給することができる。また、散気体内部を充たす液体を散気孔から吐出させる際の圧力として液体供給手段から供給する液体の圧力を用いることができる。

また、前記液体は、マイクロバブル水又は洗浄作用を有する薬品の水溶液であることが好ましい。

かかる構成の散気体の洗浄方法によれば、液体に圧力を加えて散気孔から吐出させることによる洗浄効果をより高めることができる。マイクロバブル水を用いた場合には、マイクロバブルの物理的な洗浄作用を付加することができる。また、洗浄作用を有する薬品の水溶液（ギ酸等の薬品の水溶液）を用いた場合には、化学的な洗浄作用を付加することができる。

また、本発明に係る散気装置は、処理対象物質を含む被処理水中に気体供給設備から供給される気体を微細な気泡にして散気する散気孔が形成された散気体を備える散気装置であって、前記散気体内部に液体を供給する液体供給手段を備え、該液体供給手段は、散気体内部に充たされた液体を加圧し、散気体の外側へ吐出させるように構成されていることを特徴とするものである。

以上のように、本発明によれば、散気体に付着した閉塞物を効果的に除去すると共に、容易に散気体の洗浄作業を行うことができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態にかかる散気装置１は、有機物やアンモニア等の処理対象物質を含む被処理水中に気体を散気するものである。前記散気装置１は、図１に示すように、処理対象物質及び好気性微生物（活性汚泥）と含む被処理水が溜められた水処理槽イ中に浸漬して配置される散気体２と、該散気体２に気体を供給する気体供給設備３と、散気体２と気体供給設備３とを連結する配管４と、散気体２の洗浄に用いる液体を供給する液体供給手段１０とを備えるものである。

前記散気体２は、図２に示すように、中心部に空間を有する円筒形状に形成されたものであり、該空間が前記気体供給設備３から配管４を通じて供給される気体を溜める気溜り部２ａとなるように構成されるものである。また、前記散気体２には、前記気溜まり部２ａと通じる微細な孔（散気孔２ｂ）が形成され、気溜まり部２ａに溜められた気体を微細（直径０．５〜５．０ｍｍ）な気泡にして被処理水中に散気するものである。

また、前記散気体２は、ポリエチレンやポリプロピレンなどの合成高分子のペレット材の焼結体から構成されることが好ましい。

また、前記気体供給設備３は、２０〜８０ｋＰａの圧力で散気体２へ気体（空気）を供給するものであり、具体的には、ブロア装置を備えて構成されるものである。

また、前記配管４は、散気体２への気体の供給と遮断とを切り替える切替バルブ５と、該切替バルブ５よりも散気体２側に設けられた枝バルブ６とを備えるものである。該枝バルブは、ポンプを備える液体供給手段１０に接続され、該液体供給手段１０は、５〜３０ｋＰａの圧力で液体を配管４に注入するように構成されるものである。

ここで、前記散気体２の洗浄を行う際の方法に関して説明する。散気体２の洗浄は、散気体２が被処理水に浸漬した状態であっても、露出した状態であっても行うことができる。具体的には、前記切替バルブ５を閉じて気体供給設備３からの気体の供給を遮断し、枝バルブ６を開けて液体供給手段１０のポンプによって配管４に液体を注入する。そして、気溜まり部２ａが液体で充たされた後、さらに液体を供給することによって気溜まり部２ａ内の液体を加圧し、散気孔２ｂから散気体２の外側へ吐出させる。このとき、液体に加える圧力は、５〜３０ｋＰａであることが好ましい。より好ましくは、２０〜３０ｋＰａで加圧される。

そして、上記のような、散気孔２ｂからの液体の吐出は、１〜１０分間行われることが好ましい。より好ましくは、５〜１０分間行われるものである。

また、洗浄に用いる液体は、水（水道水）、下水の１次、２次処理水などの排水の処理水、マイクロバブル水又は洗浄作用を有する薬品の水溶液を使用することができる。マイクロバブル水としては、気泡の平均直径が１００μｍ以下であり、気泡濃度が１万〜１００万個／ｍＬであるものが好ましい。より好ましくは、気泡の直径が５０μｍ以下であり、気泡濃度が２５万〜７５万個/ｍＬであるものが用いられる。

また、薬品の水溶液としては、洗浄作用を有するものであれば、特に限定されるものではないが、有機性排水の処理に用いる活性汚泥中の微生物への影響が少ない薬品が好ましく、例えば、ギ酸、酢酸、シュウ酸などの水溶液を使用することができ、好ましくは、ギ酸を用いるものである。

上記のように散気体２の洗浄を行った後は、前記枝バルブ６を閉じて液体の供給を遮断し、切替バルブ５を開いて気体の供給を開始する。これにより、配管４と気溜まり部２ａとの中に残る液体を気体の圧力で散気体２の外側へ吐出させ、吐出が終了すると共に続けて気体の散気を再開することができる。

上記構成の散気体２の洗浄方法及び散気装置１によれば、前記気溜り部２ａを液体で充たし、該液体に圧力を加えて散気孔２ｂから散気体２の外側に吐出することで、液体が散気孔２ｂから吐出する際に孔壁面との抵抗が生じるため、閉塞物に圧力がかかり、閉塞物を除去することができる。さらに、閉塞物に液体が接しながら通過するため、閉塞物が湿潤し、散気体２から除去し易くすることができる。また、液体を散気孔２ｂから散気体の外側へ吐出させるための圧力に液体供給手段１０から供給される液体の圧力を用いることができる。これにより、被処理水中に散気体２が浸漬した状態であっても、閉塞物を除去することが可能となり、散気体２の洗浄作業を容易に行うことができる。

なお、本発明に係る散気体の洗浄方法及び散気装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、液体供給手段１０から配管４に注入する液体の圧力によって気溜まり部２ａを充たした液体を散気孔２ｂから吐出させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、気体供給設備から供給される気体の圧力を用いてもよい。具体的には、液体供給手段から液体を供給して気溜まり部を液体で充たし、その後、気体供給設備から供給される気体によって気溜まり部内の液体を加圧して散気孔２ｂから吐出させるものであってもよい。

また、上記実施形態では、気溜り部への液体の供給は、液体供給手段１０から配管４を通じて行われたが、本発明はこれに限定されるものではなく、気溜り部へ被処理水を供給するものであってもよい。具体的には、散気体を被処理水中に浸漬した状態で気体供給設備からの気体の供給を停止し、被処理水の水圧によって、散気孔２ｂを通じて散気体の外側から気溜り部へ、被処理水を浸入させて充たしてもよい。

また、上記実施形態では、円筒状に形成された散気体２を使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、散気孔を備える散気体であればよい。例えば、伸縮性のある樹脂に微細な散気孔が形成された散気膜を備えるものにも使用することができる。

また、上記実施形態では、液体供給手段１０として、ポンプを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、洗浄に用いる液体を気溜り部に供給し、該液体を加圧して散気孔から吐出させることができるように構成されるものであればよい。例えば、液体を供給するポンプとは別に、散気体内に充たされた液体を加圧するために、油圧又は電動のシリンダーを用いてもよい。

以下、本発明の実施例について説明する。

＜使用設備＞
・透明水槽ロ：透明アクリル水槽（寸法：幅０．４ｍ×長さ１．０ｍ×深さ０．４ｍ）
・気体供給設備３：ブロア装置（供給気体：空気、送風量：１．２ｍ³／ｍｉｎ、吐出圧力：０．８３ＭＰａ）
・散気体２：ＮｅｗａｉｒＴＵＢＥ（神鋼環境ソリューション製、寸法：φ７２×５００ｍｍ、標準送風量：７．５Ｎｍ³／ｈ／ｍ、散気部表面積：０．１１３ｍ²）
・配管４：気体供給設備３からの気体の通気と遮断を切り替える切替バルブ５と、液体供給手段１０と連結する枝バルブ６とを備える配管を用いた。
・圧力測定ユニット７：散気体２の洗浄前後の圧力損失の測定に用いる。
・液体供給手段１０：ポンプ（流量：１０Ｌ/分、揚程：３ｍ）

＜設置＞
図３に示すように、上記散気体２と気体供給設備３との間に圧力測定ユニット７を配置し、配管４に設けられた切替バルブ５よりも気体供給設備３側に圧力測定ユニット７が位置するようにそれぞれを配管４によって接続した。また、水１２０Ｌ（水深０．３ｍ）を入れた透明水槽ロに散気体２を浸漬して設置した。また、前記枝バルブ６に液体供給手段１０を接続した。

＜試験方法＞
散気体２に付着する閉塞物の状態を再現するため、散気体２表面に水のりを模擬汚泥として塗布して圧力損失を発生させた散気装置を用い、下記実施例１から３及び比較例１から３の洗浄操作を行う。洗浄効果の指標として、前記圧力測定ユニット７によって洗浄後の圧力損失を測定し、高圧水洗浄（比較例２）後の圧力損失を基準（０ｍｍＡｑ）として各実施例及び比較例の洗浄後の圧力損失を評価した。

（実施例１）
散気体２を透明水槽ロ中の水に浸漬した状態で、切替バルブ５を閉じ、気体供給設備３からの気体の供給を遮断する。次いで、枝バルブ６を開けて液体供給手段１０から水道水４Ｌを３分間（５〜１０ｋＰａ）で配管４に注入した。

（実施例２）
液体供給手段１０からマイクロバブル水を注入することを除き、他は実施例１と同様の条件で洗浄を行った。マイクロバブル水としては、気泡の平均直径が１００μｍ以下であり、気泡濃度が１万〜１００万個／ｍＬであるものを用いた。

（実施例３）
液体供給手段１０から薬品の水溶液を注入することを除き、他は実施例１と同様の条件で洗浄を行った。使用する薬品にはギ酸を用い、その水溶液のギ酸濃度は、８５％として行った。

（比較例１）
散気体２を透明水槽ロ中の水に浸漬させた状態で、散気体２に気体供給設備３からの気体を２から３時間供給し、曝気することにより洗浄を行った。

（比較例２）
散気体２を透明水槽ロ中の水から露出させ、散気体２表面に高圧水を吹き付けることにより洗浄を行った。

（比較例３）
散気体２を透明水槽ロ中の水に浸漬させた状態で、気体供給設備３からの気体の供給を行いつつ、枝バルブ６を開けて液体供給手段１０から薬品の水溶液４Ｌを１２０分間かけて気体に混入させて注入することを除き、実施例３と同様の条件で洗浄を行った。

＜洗浄効果の評価＞
比較例１は、図３に示すように、圧力損失の低減に効果が低いことが認められる。また、比較例２は、図３に示すように、圧力損失の低減に効果的であると認められが、散気体２を水から露出させて洗浄を行う必要があるため、洗浄作業が煩雑なものとなってしまう。また、比較例３は、図３に示すように、圧力損失の低減に効果的であると認められるが、長時間にわたって薬品の注入を行うため、洗浄作業に時間を要してしまう。一方、実施例１から３は、図３に示すように、圧力損失の低減に十分効果的であると認められる。その上、実施例１から３は、散気体２を水の中に浸漬した状態で洗浄を行うことができ、また、洗浄時間も短い時間で完了することができる。

以上のように、本発明に係る散気体の洗浄方法及び散気装置によれば、散気体を水中に浸漬した状態であっても閉塞物の洗浄を行うことができるので、洗浄作業の繁雑さを解消することができ、また、洗浄作業に要する時間も短縮することができる。したがって、散気体の洗浄における作業性の向上を図ることができる。

本発明に係る散気体を洗浄する方法の一実施形態を示した概略図。 本発明に係る散気装置に備えられる散気体の一実施形態を示した概略図。 本発明に係る散気体を洗浄する方法の実施例を示した概略図。 高圧水洗浄後の圧力損失を基準（０ｍｍＡｑ）とした洗浄後の圧力損失に関するグラフ。

符号の説明

１ 散気装置
２ 散気体
３ 気体供給設備
４ 配管
５ 切替バルブ
６ 枝バルブ
７ 圧力測定ユニット
１０ 液体供給手段
イ 水処理槽
ロ 透明水槽

Claims (5)

1. 処理対象物質を含む被処理水中に気体供給設備から供給される気体を微細な気泡にして散気する散気孔が形成された散気体の洗浄方法であって、前記散気体内部を液体で充たし、該液体を加圧して散気孔から散気体の外側へ吐出させることを特徴とする散気体の洗浄方法。
2. 前記散気体内部を充たす液体を液体供給手段から供給し、供給する液体の圧力で前記液体を散気孔から吐出させることを特徴とする請求項１に記載の散気体の洗浄方法。
3. 前記液体は、マイクロバブル水であることを特徴とする請求項１または２に記載の散気体の洗浄方法。
4. 前記液体は、洗浄作用を有する薬品の水溶液であることを特徴とする請求項１または２に記載の散気体の洗浄方法。
5. 処理対象物質を含む被処理水中に気体供給設備から供給される気体を微細な気泡にして散気する散気孔が形成された散気体を備える散気装置であって、前記散気体内部に液体を供給する液体供給手段を備え、該液体供給手段は、散気体内部に充たされた液体を加圧し、散気体の外側へ吐出させるように構成されていることを特徴とする散気装置。

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