JP5900299B2 - Aeration method - Google Patents
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Description
本発明は、下水処理施設等の槽内に設置されるチューブ型メンブレン式散気装置に関し、特に散気膜に多数のスリットを設けた散気装置に関する。また、本発明は、この散気装置による散気方法に関する。 The present invention relates to a tube-type membrane diffuser installed in a tank of a sewage treatment facility or the like, and more particularly to an diffuser provided with a large number of slits in a diffuser membrane. The present invention also relates to an aeration method using the aeration device.
水処理用の散気装置として、各種のゴムを用いたメンブレン式散気装置が知られている。これらは、気泡の直径が小さいため、従来の散気装置と比べ、酸素移動効率が高く、また目詰まりし難いため、多くの水処理で利用されている。 Membrane diffusers using various rubbers are known as diffusers for water treatment. Since these bubbles have a small diameter, they have higher oxygen transfer efficiency than conventional diffusers and are less likely to be clogged, so they are used in many water treatments.
散気装置から散気される気泡の直径が小さいほど酸素移動効率が高くなる。そのためには、孔径またはスリット長さを小さくする必要があるが、その場合には圧力損失が大きくなり、ブロワの負担が大きくなる。 The smaller the diameter of the bubbles diffused from the diffuser, the higher the oxygen transfer efficiency. For this purpose, it is necessary to reduce the hole diameter or the slit length. In this case, however, the pressure loss increases and the load on the blower increases.
特許第４７８１３０２号（特許文献１）には、スリットの長さが２ｍｍ以下のチューブ型メンブレン式散気装置を用い、通気抵抗が１０ｋＰａ以下になるように、かつ、１３Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒ以下で通気を行う散気方法が記載されている。この特許文献１の散気方法は、膜面あたりの通気量を少なくすることにより、圧力損失の上昇を防ぐようにしたものである。 Japanese Patent No. 4781302 (Patent Document 1) uses a tube-type membrane air diffuser having a slit length of 2 mm or less, a ventilation resistance of 10 kPa or less, and 13 Nm 3 / m 2 / hr or less. A diffuser method for venting is described. In this air diffusion method of Patent Document 1, an increase in pressure loss is prevented by reducing the amount of air per membrane surface.
図５は、特許文献１に記載の散気装置（チューブ型メンブレンディフューザ）の一部を縦断面とした側面図である。チューブ型メンブレンディフューザ１０を構成する樹脂又は金属製のチューブ基材１１の一端側の開口部には、アダプタ１５が接続されている。アダプタ１５は、前記一端側の開口部を閉塞する第１閉塞部１６と第２閉塞部１７とを有し、第１閉塞部１６と第２閉塞部１７の間には通気室２０が形成されている。
FIG. 5 is a side view in which a part of the air diffuser (tube-type membrane diffuser) described in Patent Document 1 is a longitudinal section. An
第２閉塞部１７は、空気供給源と接続された第１通気口１８ａを有する通気管１８を有しており、通気室２０の周壁２１には、複数の第２通気口１９が形成されている。チューブ基材１１の他端側の開口部１１ａは開放されている。
The
チューブ基材１１とアダプタ１５の外表面の全体は、弾性フィルム（弾性膜）２５で覆われている。弾性フィルム２５は、エチレンプロピレンンゴム等からなる厚さ約１．０〜３．０ｍｍのフィルムである。
The entire outer surfaces of the
弾性フィルム２５の表面には、多数のスリット２６が形成されている。スリット２６は、分布幅の狭い、できるだけ径の均一な気泡を発生させる観点から、長さが２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下のものである。スリット２６の分布密度は、１〜１００個／ｃｍ２である。
A large number of
チューブ基材開口部１１ａ近傍とその上を覆う弾性フィルム２５は、外側から金属バンド３１で締め付けることで固定されており、アダプタの第１閉塞部１７とその上を覆う弾性フィルム２５は、外側から金属バンド３２で締め付けることで固定されている。金属バンド３１、３２で固定された部分以外は、固定されていない。
The
生物処理槽を高いＢＯＤ容積負荷（例えば、２ｋｇ／ｍ３／ｄ以上）で運転するには、通気量を多くする必要があるが、特許文献１の散気方法では散気装置あたりの通気量が少ないため、散気装置の数を多くする必要があり、コスト高である。また、スペースの制約がある場合には、十分な数の散気装置を設置できない場合もある。 In order to operate the biological treatment tank at a high BOD volume load (for example, 2 kg / m 3 / d or more), it is necessary to increase the air flow rate. However, in the air diffusion method of Patent Document 1, the air flow rate per air diffuser is required. Therefore, it is necessary to increase the number of air diffusers and the cost is high. In addition, when space is limited, a sufficient number of air diffusers may not be installed.
本発明は、微細気泡を多量に発生させることができ、しかも通気量を多くしても圧力損失の上昇が小さい散気装置と、この散気装置による散気方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an air diffuser capable of generating a large amount of fine bubbles and having a small increase in pressure loss even when the amount of ventilation is increased, and an air diffuser using the air diffuser. .
本発明の散気方法は、チューブ基材と、該チューブ基材を覆う微細気泡を発生させるための多数のスリットが形成された弾性膜とを有するチューブ型メンブレン式の散気装置に対し、単位膜面積通気量１５Ｎｍ ３ ／ｍ ２ ／ｈｒ以上で通気を行う散気方法であって、該弾性膜はポリウレタンよりなる厚さ０．５〜１ｍｍのものであり、該スリットは、千鳥状に配列されており、長さが０．５ｍｍ以下であり、膜面１ｍ２あたり２０万〜６０万個設けられていることを特徴とするものである。 Aeration process of the present invention comprises a tube base, for a number of tubular membrane type of air diffuser having a slit formed elastic membrane for generating fine bubbles covering the tube base, the unit A diffuser method for aeration with a membrane area aeration rate of 15 Nm 3 / m 2 / hr or more, wherein the elastic membrane is made of polyurethane and has a thickness of 0.5 to 1 mm, and the slits are arranged in a staggered manner The length is 0.5 mm or less, and 200,000 to 600,000 pieces are provided per 1 m 2 of the film surface.
該スリットの長さが０．３〜０．５ｍｍであることが好ましい。 It is preferred length of the slit is 0.3 to 0.5 mm.
単位膜面積通気量を１５〜４０Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒとすることが好ましい。 It is preferred that the single-position membrane area aeration and 15~40Nm 3 / m 2 / hr.
弾性膜に設けるスリットの長さを０．５ｍｍ以下とし、膜面１ｍ２当りのスリットの数を２０万〜６０万個／ｍ２とすることにより、高通気量でも圧力損失をそれほど上昇させることなく微細気泡を発生させることができ、高い酸素移動効率が得られる。なお、弾性膜として厚さ０．５〜３．０ｍｍのポリウレタン、ＥＰＤＭ、又はシリコンゴムを用いることにより、スリットの数を多くしても充分な強度が得られる。 The length of slits provided in the elastic membrane is 0.5 mm or less, and the number of slits per 1 m 2 of the membrane surface is 200,000 to 600,000 pieces / m 2 , so that the pressure loss is increased so much even at high air flow. Fine bubbles can be generated, and high oxygen transfer efficiency can be obtained. By using polyurethane, EPDM or silicon rubber having a thickness of 0.5 to 3.0 mm as the elastic film, sufficient strength can be obtained even if the number of slits is increased.
以下、図１〜４を参照して実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to FIGS.
本発明の散気装置は、前記図５の散気装置と同様に、チューブ基材と、該チューブ基材を覆う弾性膜とを有し、この弾性膜に多数のスリットが設けられたものである。チューブ基材としては、直径５０〜１２０ｍｍ、長さ５００〜１０００ｍｍ程度のものが好適である。 Like the air diffuser of FIG. 5, the air diffuser of the present invention has a tube base material and an elastic film covering the tube base material, and a plurality of slits are provided in the elastic film. is there. As the tube base material, those having a diameter of about 50 to 120 mm and a length of about 500 to 1000 mm are suitable.
本発明では、スリットは、長さが０．５ｍｍ以下、好ましくは０．３〜０．５ｍｍであり、弾性膜の膜面１ｍ２当り２０万〜６０万個好ましくは２０万〜４０万個設けられる。 In the present invention, the slit has a length of 0.5 mm or less, preferably 0.3 to 0.5 mm, and 200,000 to 600,000, preferably 200,000 to 400,000 are provided per 1 m 2 of the elastic membrane. It is done.
弾性膜としては、ポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、又はシリコンゴムよりなり、厚さが０．５〜３ｍｍ特に０．５〜１ｍｍよりなるものが好ましい。 The elastic membrane is preferably made of polyurethane, ethylene propylene rubber, or silicon rubber, and has a thickness of 0.5 to 3 mm, particularly 0.5 to 1 mm.
スリットの配列は、図１，２のようにすべて平行としてもよく、図３，４のように交差状に設けてもよい。図１のＬはスリット２の長さを示している。
The arrangement of the slits may be all parallel as shown in FIGS. 1 and 2, or may be provided in an intersecting manner as shown in FIGS. 1 indicates the length of the
図１，２では、すべてのスリット２を図の左右方向（以下、Ｘ方向ということがある。）に配列させている。図１では、スリット２は千鳥状に配列されており、図２ではスリット２は格子状に配列されている。
1 and 2, all the
図３では、Ｘ方向のスリット２とＹ方向（Ｘと直交方向）のスリット３とをＸ方向及びＹ方向のいずれにおいても交互に配列している。
In FIG. 3, the
図４では、２個のＸ方向のスリット２，２と２個のＹ方向のスリット３，３とをペアとし、Ｘ方向ペアとＹ方向ペアとをＸ方向及びＹ方向に交互に配列している。なお、図４では、２個のスリットをペアとしているが、３個以上のスリットを一組としてもよい。
In FIG. 4, two
また、図１〜４に示すスリットの配列は一例であり、本発明は図示以外のスリット配列としてもよい。 Moreover, the arrangement | sequence of the slit shown in FIGS. 1-4 is an example, and this invention is good also as slit arrangements other than illustration.
本発明の散気方法では、この散気装置に対し、単位膜面積通気量（膜１ｍ２当りの通気量）が１５Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒ以上、好ましくは１５〜４０Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒ以上となるように通気する。これにより、散気装置から微細な気泡が発生すると共に、圧損の増大も抑制されたものとなる。 In the aeration method of the present invention, the unit membrane area aeration rate (aeration rate per 1 m 2 of membrane) is 15 Nm 3 / m 2 / hr or more, preferably 15 to 40 Nm 3 / m 2 / hr with respect to this aeration device. Ventilate so that it becomes the above. As a result, fine bubbles are generated from the air diffuser and an increase in pressure loss is also suppressed.
［実施例１〜３、比較例１〜５］
直径９０ｍｍ、長さ７６０ｍｍの円筒形のチューブ基材に対し、図１に示した表１の構成の弾性膜（膜面積０．１８ｍ２、厚さ０．８ｍｍ、材質ポリウレタン）を装着して散気装置を構成した。各散気装置を、清水を満たした水槽（槽容量１．６ｍ３（１ｍ×０．４ｍ×深さ４ｍ））に浸漬した。そして、比較例４以外は通気量６Ｎｍ３／ｈｒ（３３Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒ）とし、比較例４のみ通気量２Ｎｍ３／ｈｒ（１１Ｎｍ３／ｍ２／ｈｒ）にて空気を通気して、圧力損失を測定した。
[Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 to 5]
A cylindrical tube substrate having a diameter of 90 mm and a length of 760 mm is attached with an elastic membrane (membrane area 0.18 m 2 , thickness 0.8 mm, material polyurethane) having the structure shown in Table 1 shown in FIG. Qi device was configured. Each air diffuser was immersed in a water tank filled with fresh water (tank capacity 1.6 m 3 (1 m × 0.4 m × depth 4 m)). Except for Comparative Example 4, the air flow rate was 6 Nm 3 / hr (33 Nm 3 / m 2 / hr), and only Comparative Example 4 was vented with air flow rate of 2 Nm 3 / hr (11 Nm 3 / m 2 / hr). The pressure loss was measured.
酸素移動効率（ｋＬａから算出）、圧力損失およびこれらから求めた酸素溶解動力効率、酸素移動量を表１に示す。 Table 1 shows the oxygen transfer efficiency (calculated from kLa), the pressure loss, the oxygen dissolution power efficiency determined from these, and the oxygen transfer amount.
表１に示すとおり、実施例１〜３では、従来広く使用されている比較例１に比べ１．５倍以上の酸素溶解動力効率および酸素移動量が得られた。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 3, oxygen dissolution power efficiency and oxygen transfer amount 1.5 times or more were obtained as compared with Comparative Example 1 which has been widely used conventionally.
スリットの長さが１ｍｍである比較例２や、スリットの数が１５万／ｍ２である比較例３では比較例１に比べ、性能は向上するものの、いずれも１．２倍程度に留まった。 In Comparative Example 2 in which the length of the slit is 1 mm and Comparative Example 3 in which the number of slits is 150,000 / m 2 , the performance is improved as compared with Comparative Example 1, but both remain at about 1.2 times. .
通気量を少なくした比較例４では、動力効率は実施例１〜３よりも高くなったが、酸素移動量は比較例１の６割程度に減少している。そのため、例えば生物処理槽をＢＯＤ容積負荷２ｋｇ／ｍ３／ｄで運転する場合、汚泥中での溶解効率低下を考慮すると酸素供給が足りなくなり、散気装置の数を多くすることが必要になる。 In Comparative Example 4 in which the ventilation amount was reduced, the power efficiency was higher than in Examples 1 to 3, but the oxygen transfer amount was reduced to about 60% of Comparative Example 1. Therefore, for example, when the biological treatment tank is operated at a BOD volume load of 2 kg / m 3 / d, oxygen supply becomes insufficient in consideration of a decrease in dissolution efficiency in sludge, and it is necessary to increase the number of diffusers. .
スリットの数を８０万／ｍ２に多くした比較例５では、圧力損失は低減したものの、酸素移動効率が低下してしまい、酸素移動量の向上が比較例１の１．３倍程度に留まった。また、散気装置からの気泡の出方を観察したところ、スリットが密集しすぎているために、発生した気泡が膜表面で会合して粗大化していることが認められた。 In Comparative Example 5 in which the number of slits was increased to 800,000 / m 2 , the pressure loss was reduced, but the oxygen transfer efficiency was lowered, and the improvement in the oxygen transfer amount was only about 1.3 times that of Comparative Example 1. It was. In addition, when the manner in which air bubbles emerged from the air diffuser was observed, it was found that the generated air bubbles were associated with each other on the film surface because the slits were too dense.
２，３ 散気装置
１０ 散気装置
２０ 通気室
２５ 弾性フィルム
2,3
Claims (3)
該弾性膜はポリウレタンよりなる厚さ０．５〜１ｍｍのものであり、
該スリットは、千鳥状に配列されており、長さが０．５ｍｍ以下であり、膜面１ｍ２あたり２０万〜６０万個設けられていることを特徴とする散気方法。 A unit membrane area air flow rate of 15 Nm 3 / m for a tube-type membrane diffuser having a tube substrate and an elastic membrane formed with a large number of slits for generating fine bubbles covering the tube substrate An aeration method that ventilates at 2 / hr or more,
The elastic membrane is made of polyurethane and has a thickness of 0.5 to 1 mm.
The slit is arranged in a zigzag manner, is not less 0.5mm or less in length, air diffuser wherein the provided 200000-600000 per film surface 1 m 2.
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