JP4559108B2 - 気体拡散装置 - Google Patents

Description

本発明は、粘性流体中に気体を拡散して供給する気体拡散装置に関する。

従来、牛舎、豚舎、鶏舎等に飼育されている家畜の糞尿等を処理する装置では、処理槽内に貯留された糞尿等の処理物を、処理槽内に空気を供給することによってバクテリアで分解処理する（特許文献１参照）。この特許文献１の装置では、処理槽内に空気を供給する曝気装置が備えられている。この曝気装置は、例えば処理槽の底面に多数の排気孔が設けられたパイプを配設し、圧縮吸気を供給するブロアやパイプに圧縮空気を一定圧で供給するアキュムレータを使用して、パイプの小孔で構成された排気孔より処理槽内に空気を拡散して放出するようにしている。

この曝気装置としては、他に、図６に示すようなものがある。この曝気装置１００は、セラミックストーンや合成樹脂で形成された略球状の多孔質体１０１を有する。この曝気装置１００によれば、空気が供給されると多孔質体１０１の表面の微小孔より空気が周囲に排気されることになる。また、曝気装置の更に他の例としては、図７に示すようなものがある。この曝気装置１１０は、パイプ１１１の周面に小孔で構成された排気孔１１２を設けている。

ところで、処理物を処理するバクテリアには、好気性バクテリアと嫌気性バクテリアがある。処理槽は、処理物に応じて、好気性バクテリアと嫌気性バクテリアが所定バランスで生息するように環境を保持する必要がある。したがって、処理槽内のバクテリアのバランスが悪化し処理能力が低下したときには、例えば曝気装置への空気の供給を停止する必要がある。また、処理槽のメンテナンスのために、曝気装置への空気を停止することが必要となることもある。

家畜の糞尿等は、粘性流体であり、また、様々な異物も含んでいる。したがって、バクテリアのバランス調整や処理槽のメンテナンスのために、曝気装置への空気の供給を停止すると、多孔質体１０１の微小孔が詰まったり、図８に示すように、排気孔１１２から処理物１１３がパイプ１１１内に入り込み貯まってしまうことがある。このような状態になると、空気の供給を再開しようとしたときに、全ての排気孔から空気を効率よく放出することができなくなる。

以上のような問題点は、家畜の糞尿処理の場合のみならず、閉塞された水域での浄化装置の曝気装置や化学プラントにおいて粘性流体を所定の気体を用いて化学反応させる曝気装置にも当てはまる。

特開平１１−２２１５８２号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、粘性流体内への気体の供給を停止しても再開時に確実に空気を放出することができる気体拡散装置を提供することにある。

本発明に係る気体拡散装置は、粘性流体中に気体を供給する気体拡散装置であって、気体供給部に接続され、この気体供給部から供給された気体を拡散して放出する気体拡散部を有する。気体拡散部は、本体部の周面に複数の排気孔が形成され、底面部の略全体に下部開口部が形成されている。複数の排気孔は、底面部に向かって径が大きくなるように形成されている。供給された圧縮空気は、気体供給側から離れた位置の排気孔からも放出される。圧縮空気の供給が停止されると、本体部内には、粘性流体が浸入する。しかしながら、この内部に浸入した粘性流体は、再開時、底面部の下部開口部より新たに供給された気体により押し出される。

なお、気体拡散部は、底面側に向かって拡径するように形成し、周面に排気孔を設けることによって、広範囲に亘って気体を拡散できるようにしても良い。更に、気体拡散部には、本体部の底面部に、この底面部と離間しておもり部材が取り付けるようにしても良い。おもり部材によって、気体拡散装置は、気体を安定した姿勢で放出することができる。また、おもり部材は、本体部と離間していることから、内部に浸入した粘性流体を底面部の下部開口部より押し出すときにも、おもり部材が邪魔になることはない。

本発明によれば、気体の供給を停止したときに底面部の下部開口部から内部に浸入した粘性流体を、新たに供給された気体によって下部開口部より外部に押し出すことができる。したがって、確実に、排気孔より気体を放出することができる。

先ず、本発明に係る気体拡散装置が適用された曝気装置が用いられる処理装置を図面を参照して説明する。

図１に示すように、この処理装置１は、牛舎、豚舎、鶏舎等に飼育されている家畜の糞尿等の処理物を処理する装置であって、牛舎、豚舎、鶏舎等に飼育されている家畜の糞尿等の粘性流体である処理物４が投入される処理物投入部２と、この処理物投入部２と仕切壁２ａで仕切られた処理槽３とから構成されている。

処理物投入部２は、ホッパ等を備えており、ホッパに投入された処理物４を、図示しない搬送機構によって仕切壁２ａで仕切られた処理槽３に搬送する。処理槽３は、処理物４を分解するためバクテリアが入れられている。処理槽３では、処理物４がこのバクテリアによって分解される。なお、この処理槽３は、仕切壁によって数区画に仕切られていても良い。そして、分解処理された処理物４は、処理槽３より排出される。なお、処理物投入部２や処理槽３には、発生したガスを排気する排気装置を設けるようにしても良い。

この処理槽３には、処理槽３に保持されるバクテリアに空気を供給する曝気装置１０が設けられている。図１に示すように、この曝気装置１０は、空気等の供給源となる空気供給部１１に可撓性を有するチューブ１２を介して接続された空気拡散部１３が設けられている。空気供給部１１は、例えば空気を圧縮し圧縮空気を所定圧力でチューブ１２を介して空気拡散部１３に供給する。空気供給部１１には、スイッチ１１ａが設けられ、このスイッチ１１ａは、圧縮空気の供給のオンオフを行う。上述のように、処理物４の処理に利用するバクテリアには、好気性のバクテリアと嫌気性のバクテリアとがおり、処理槽３内には、処理物４の種類に応じて、何れかのバクテリア又は両方のバクテリアが所定のバランスで入れられている。嫌気性のバクテリアを処理槽３内に保持している場合に、空気を供給し過ぎると、嫌気性のバクテリアの活性が弱まることがある。このような場合には、スイッチ１１ａをオフにし、空気の供給を停止し嫌気性のバクテリアを回復するようにする。なお、このスイッチ１１ａのオンオフは、制御部１１ｂがメモリに保持されたプログラムによって所定周期で行うようにしても良い。

図２に示す基体拡散部１３は、本発明の参考例である。チューブ１２に接続される空気拡散部１３は、処理槽３内に入れられるものであり、底面部側に拡径した略漏斗状の本体部１３ａを有する。本体部１３ａは、例えば防錆性に優れたステンレス等の金属材料や合成樹脂材料を素材に形成されている。本体部１３ａは、内部が中空部となっており、周回り方向に一列に複数の排気孔１４が形成されている。また、本体部１３ａは、底面部の略全体に下部開口部１５が形成されている。また、本体部１３ａの上端部には、処理槽３の処理物４内に入れられているときに、空気の供給を停止したときにも粘性を有する処理物４がチューブ１２に逆流することを防止する逆止弁１６が設けられている。そして、逆止弁１６には、チューブ１２と接続するための接続管１７が取り付けられている。

また、本体部１３ａの底面部側には、底面部と離間しておもり部材１８が取付片１９を介して取り付けられている。処理槽３内の処理物４は粘性を有しており、空気拡散部１３は、粘性流体である処理物４が貯留された処理槽３内に沈みにくい。そこで、本体部１３ａは、おもり部材１８を取り付けて、処理槽３内に沈みやすくしている。また、おもり部材１９は、下部開口部１５と離間して設けることで、本体部１３ａが沈んでいるときに、下部開口部１５が処理槽３の底面に閉塞されることを防止する。

以上のように構成された空気拡散部１３は、粘性を有する処理物４が貯留された処理槽３内に沈められる。そして、空気供給部１１から圧縮空気が供給されているとき、本体部１３ａの周面の周回り方向に一列に設けられた排気孔１４より気泡５を放出する。排気孔１４は、本体部１３ａの周回り方向に複数設けられていることから、広範囲に亘って気泡５を拡散することができる。また、本体部１３ａには、おもり部材１８が設けられていることから、空気拡散部１３を処理槽３の底部に安定して位置させることができ、空気を広範囲に亘って拡散することができる。また、おもり部材１８が本体部１３ａの下部開口部１５と離間して設けられていることで、下部開口部１５が処理槽３の底面に閉塞されることを防止することができる。

上述のように、この曝気装置１０では、嫌気性のバクテリアの活性が低下し処理物４の処理能力が低下したときには、スイッチ１１ａをオフにして処理槽３内への空気の供給を停止することができる。スイッチ１１ａをオフにしても、空気拡散部１３には、逆止弁１６が設けられていることから、処理槽３内の圧力で粘性を有する処理物４がチューブ１２内まで逆流することを防止することができる。

また、圧縮空気の供給を停止すると、本体部１３ａの内部には、下部開口部１５より処理物４が入り込んだ状態となる。この状態から圧縮空気の供給を再開したときには、本体部１３ａ内に入り込んだ処理物４は、供給された圧縮空気の圧力によって下部開口部１５より押し出されることになる。このとき、おもり部材１８は、取付片１９を介して本体部１３ａの底面部より離間して設けられていることから、おもり部材１８が本体部１３ａ内に入り込んだ処理物４の排出を邪魔することを防止することができる。

また、この空気拡散部１３の本体部１３ａは、底面部の略全体に亘って下部開口部１５が形成されていることから、処理槽３から取り出して本体部１３ａの内部の清掃も容易に行うことができる。

なお、図２に示した空気拡散部１３において、逆止弁１６は必ずしも必要なものではなく、図３に示すように、接続管１７を本体部１３ａに直接溶接等によって接続しても良い。また、取付片１９を介して本体部１３ａに取り付けられるおもり部材１８も、必ずしも必要となるものではない。

また、排気孔１４は、図２に示すように、略漏斗状の本体部１３ａの周回り方向に一列に設けるだけでなく、本発明を図示した図３に示すように、周面の上端から下端に亘って複数列設けるようにしている。このように、略漏斗状の本体部１３ａの周面の全域に亘って複数の排気孔１４を設けることで、より多くの気泡５を広範囲に放出することができる。ここで、複数の排気孔１４は、周面の全域に亘って同じ大きさに形成しても良いが、本発明では、図３に示すように、排気孔１４は、周面の上端から下端に徐々に孔径を大きくするように形成される。本体部１３ａ内において、気泡５は、接続管１７に近い排気孔１４ａより底面部側排気孔１４ｂの方が圧力が弱まり気泡５が放出されにくくなるが、底面部側の排気孔１４の孔径を大きくすることによって、底面部側の排気孔１４ｂからも気泡５を放出し易くすることができる。

更に、空気拡散部１３の参考例としては、図４に示すようなものが考えられる。すなわち、図４に示す空気拡散部１３は、略円筒状の本体部２１ａを有し、接続管１７が接続される上面の接続管１７の周囲に環状に複数の排気孔１４を設け、底面部の略全体に下部開口部１５を設けるようにしている。ここで、排気孔１４は、図４のように、環状に一列に設けてもよく、また、同心円状に複数列設けるようにしても良い。このような構成によっても、図２に示した空気拡散部１３と同様な効果を得ることができる。なお、図４に示す例において、円弧面をなす側面にも複数の排気孔１４を設けるようにしても良い。また、参考例として示す図５に示す本体部２１ａにも、上述の逆止弁１６や取付片１９により取り付けられるおもり部材１８を設けるようにしても良い。

更に、空気拡散部１３としては、図５に示す構成としても良い。すなわち、図５に示す空気拡散部１３は、パイプを半割にした形状に本体部２２ａを形成し、接続管１７が接続された上端に、複数の排気孔１４を設け、略矩形の底面部の略全体に下部開口部１５を設けるようにしている。このような構成によっても、図２に示した空気拡散部１３と同様な効果を得ることができる。なお、図５に示す例において、本体部２２ａにも、上述の逆止弁１６や取付片１９により取り付けられるおもり部材１８を設けるようにしても良い。

以上、家畜の糞尿処理に用いる例を説明したが、本発明は、粘性流体に気体を供給する装置であれば特に限定されるものではない。例えば、養殖池、溜池、公園ゴルフ場等に設けられた景勝池、湖沼等の閉鎖された水域等の浄化装置の曝気装置にも適用することができる。このような水域の底の水は、アオコやヘドロにより粘性を持っている。このような水質の浄化を行う浄化装置の曝気装置として、すなわち水中のバクテリアに酸素を供給する装置として本発明を適用することができる。また、化学プラントにおける粘液性液体に使用する曝気装置にも適用することができる。すなわち、粘性流体に所定の気体を供給して化学反応させる装置に適用することができる。このように、本発明では、供給する気体も、圧縮空気に限定されるものではなく、処理物との関係で適宜定められる。

本発明が適用された曝気装置が用いられる家畜の糞尿処理を行う処理装置の構成を示す図である。 気体拡散部の参考例を示す斜視図である。 本発明の気体拡散部を示す斜視図である。 気体拡散部の参考例を示す斜視図である。 気体拡散部の参考例を示す斜視図である。 従来の曝気装置を示す斜視図である。 従来の曝気装置の他の例を示す斜視図である。 図７に示す曝気装置に用いたパイプの断面図である。

１ 処理装置、２ 処理物投入部、３ 処理槽、４ 処理物、５ 気泡、１０ 曝気装置、１１ 空気供給部、１１ａ スイッチ、１１ｂ 制御部、１２ チューブ、１３ 空気拡散部、１３ａ 本体部、１４ 排気孔、１５ 下部開口部、１６ 逆止弁、１７ 接続管、１８ おもり部材、１９ 取付片、２１ａ，２２ａ 本体部

Claims (3)

1. 粘性流体中に気体を供給する気体拡散装置において、
   気体供給部に接続され、この気体供給部から供給された気体を拡散して放出する気体拡散部を有し、
   上記気体拡散部は、本体部の周面に複数の排気孔が形成され、底面部の略全体に下部開口部が形成され、
   上記複数の排気孔は、底面部に向かって径が大きくなるように形成されている気体拡散装置。
2. 上記気体拡散部は、底面側に向かって拡径するように形成されている請求項１記載の気体拡散装置。
3. 上記気体拡散部には、上記本体部の底面部に、この底面部と離間しておもり部材が取り付けられている請求項１又は請求項２記載の気体拡散装置。

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