エアリフトポンプ装置
【課題】隔壁を介して連設された一方の処理槽から他方の処理槽への被処理水の移送に必要な動力を低減でき、効率の良い送水を行えるエアリフトポンプ装置を提供する。
【解決手段】
エアリフトポンプ装置４０は、第二領域３２（好機槽３０）に配置された揚水管４１と、揚水管４１の下端部に形成された下部開口４１ａに対向して配置され、下部開口４１ａに向けて気泡を放出する散気装置４２と、気泡により揚水された被処理水を揚水管４１の上部から、隔壁２１を介して第二領域３２に隣接する無酸素槽２０に移送する略水平姿勢の送水管４３を備え、散気装置４２は、下部開口４１ａと略等面積の範囲に微細気泡を放出する複数の散気口が面状に分散形成された散気部４２ａを備え、散気部４２ａが揚水管４１の下部開口４１ａ面に対向して平行に配置されて構成されている。
【解決手段】
エアリフトポンプ装置４０は、第二領域３２（好機槽３０）に配置された揚水管４１と、揚水管４１の下端部に形成された下部開口４１ａに対向して配置され、下部開口４１ａに向けて気泡を放出する散気装置４２と、気泡により揚水された被処理水を揚水管４１の上部から、隔壁２１を介して第二領域３２に隣接する無酸素槽２０に移送する略水平姿勢の送水管４３を備え、散気装置４２は、下部開口４１ａと略等面積の範囲に微細気泡を放出する複数の散気口が面状に分散形成された散気部４２ａを備え、散気部４２ａが揚水管４１の下部開口４１ａ面に対向して平行に配置されて構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移送対象液中に立設して配置した揚水管内に放出された気泡によるエアリフト効果を利用して、移送対象液を移送するエアリフトポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、隣接して並設された一方の処理槽から他方の処理槽に被処理水を移送する場合、例えば汚水処理設備や、流量調整槽、汚水浄化槽等では、一方の処理槽内の被処理水を槽外または水中に設置した機械式のポンプ装置によって汲み上げ、他方の処理槽に移送することが行われていた。
【０００３】
しかし、一方の処理槽と他方の処理槽の水位差が大きくなく揚程が比較的低いような場合、そのような低揚程に対応する機械式のポンプが存在しないため、実際にはオーバースペックとなるポンプを使用せざるを得ず、また、移送管の長さに応じて配管抵抗が増大し全揚程が上昇することも相俟って必要以上の動力を消費するという問題や、送水量を調整するためのバルブを移送管に設置する等、部品点数が増加するという問題もあった。
【０００４】
そこで、ポンプ動力の低減や配管スペースの低減等の目的のために、機械式のポンプ装置に替えてエアリフトポンプ装置を用いたポンプ装置が設置されることが多くなってきた。
【０００５】
例えば、図９に示すように、特許文献１には、汚水浄化設備の好機槽、処理水槽または沈殿槽の槽内水を嫌気槽へ循環するエアリフトポンプの構成が開示されている。汚水処理設備は、槽内を仕切壁で仕切り、上流側から嫌気槽、好気槽、処理水槽、消毒槽の順に配列し、一方の処理槽としての処理水槽内の槽内水の一部を処理水質の安定化と脱窒のために、エアリフトポンプ８０により揚水し、移送管８１によって、他方の処理槽としての嫌気槽へ返送する。
【０００６】
エアリフトポンプ８０は、ブロワ８２から調整弁８３を介してエアリフトポンプ８０へ挿入された空気８５が、内管８６の下端から吐き出され外管８７と内管８６の間を上昇する推進力によって、槽内水８８を揚水させ、揚水は移行管８１から循環水８９として嫌気槽へ至るように構成されている。
【０００７】
また、図１０に示すように、特許文献２には、流量調整槽及び汚水浄化槽に用いるエアリフトポンプ９４として、下部に液吸い込み口９０、上部に液排出口９１を有する揚水管９２と、この揚水管９２に接続され、その下部に空気を供給するための空気供給管９３を備えた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１０４６６４号公報
【特許文献２】特開２００２−３５７２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述の特許文献１に記載されたエアリフトポンプ８０は、揚水された被処理水が、外管８７と内管８６の間を上昇するように構成されているため、内管８６自体が被処理水の流れに対する抵抗となり、被処理水の通過断面積が狭くなるので圧力損失が増え、さらに、被処理水を水面以上に揚水するため、ブロワの動力が大きくなるという問題があった。また、内管８６の先端に被処理水に含まれる異物が絡みついて閉塞し、揚水量が減少する虞もあった。
【００１０】
上述の特許文献２に記載されたエアリフトポンプ９４では、空気を揚水管９２の下部に横方向から接続された空気供給管９３から供給するため、揚水管９２内に供給された空気の流れに偏りが生じ、被処理水の流れが乱れやすく、揚水効率が悪いという問題があった。また、特許文献１記載のエアリフトポンプ８０と同様に、被処理水を水面以上に揚水するため、ブロワの動力が大きくなるという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、隔壁を介して連設された一方の処理槽から他方の処理槽への被処理水の移送に必要な動力を低減でき、効率の良い送水を行えるエアリフトポンプ装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明によるエアリフトポンプ装置の特徴構成は、特許請求の範囲の請求項１に記載した通り、被処理水中に立設して配置された揚水管と、揚水管の下部開口の下方に散気部が配置され、下部開口に向けて散気部より気泡を放出する散気装置と、揚水管の上部開口と連通し散気装置から放出される気泡により揚水された被処理水を移送する略水平姿勢の送水管を備え、
散気装置が、下部開口と略等面積の範囲から微細気泡を放出する点にある。
【００１３】
上述の構成によれば、微細気泡が、下部開口に対して全面曝気の状態で略均一に放出されるので、揚水管の流路断面積が大きくなった場合でも、揚水管内の断面での気泡の偏りを低減でき、さらに、散気部が揚水管の下部開口面の下方に配置されているので、下部開口の周囲から被処理水が下部開口に対してバランスよく流れ込むため、揚水管内での被処理水の偏流を抑制できる。また、より下方から気泡を放出することで、気泡の上昇距離を伸ばすことができ、揚水量を多くできる。
【００１４】
よって、揚水効率が向上する。また、散気装置の散気部は揚水管内ではなく、下部開口に対向して配置されているので、被処理水に含まれる活性汚泥等が散気装置に絡みつき、揚水管を閉塞する虞もなくなる。
【００１５】
なお、従来は、ブロワから供給される空気を配管端部から揚水管内に放出していたため、気泡の大きさはφ１０ｍｍ以上のものが多くなり、揚水管内の断面での気泡の偏りが大きく、揚水効率が悪かった。それに対し、散気部に微小な複数の散気口を分散形成し、当該散気口から微細気泡を放出することで、従来のφ１０ｍｍ以上の大きさの気泡に比べて、大きな比表面積を確保でき、揚水管内で気泡の上昇速度が遅く滞留時間が長くなり、見掛け上の被処理水の比重がより小さくなり、同量の散気量あたりの揚水量を増やすことができる。よって、従来の大きさの気泡による揚水量と、同じ揚水量を得るための散気量及びブロワの消費動力を低減できる。例えば、微細気泡はφ２ｍｍ以下の大きさが好ましい。
【００１６】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、下部開口と散気部の上面の空間を揚水管の周部から鉛直下方に延びる仮想面で仕切る仮想面の面積が、下部開口の面積以上となるように下部開口と散気部上面を離隔して配置する点にある。
【００１７】
上述の構成によれば、被処理水が、下部開口と散気部上面の空間を揚水管の周部から鉛直下方に延びる仮想面を通過するときの平均流速を、下部開口を通過するときの平均流速以下とすることができるため、前記仮想面を通過するときの抵抗を低減することができるとともに、前記仮想面を通過する流れに起因する揚水管内の被処理水の流れの乱れを低減することができる。
【００１８】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、散気部からの散気量は、中央部より、その周囲部が多い点にある。
【００１９】
揚水管の下部開口近傍では、周囲から揚水管に流れ込む被処理水の流れの影響で、散気装置から放出された気泡が揚水管の中央部に集中しやすく、下部開口から吸込み口直後で、揚水管の内壁面から被処理水の流れが剥離して圧力損失が増えやすい。
【００２０】
しかし、上述の構成によれば、被処理水は、当該中央部からも下部開口に対して流入しやすくなるため、気泡の偏りを低減でき、揚水管の内部で被処理水の上昇流をスムーズに発生させることができる。
【００２１】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、送水管は下流側ほど断面積が拡大された拡大部を備え、拡大部における送水管の内部上面は下流側に向けて上方に傾斜する点にある。
【００２２】
上述の構成によれば、散気装置により放出され揚水管内を上昇した気泡は、拡大部により気液分離されるので、揚水管において揚水の役割を終えた気泡を速やかに上方に分離しながら、被処理水が流れる有効断面積の減少による流路抵抗の増大を防止できる。
【００２３】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第四特徴構成に加えて、拡大部の下流側で送水管が樋状に形成される点にある。
【００２４】
上述の構成によれば、拡大部で気液分離された気泡は、樋状の送水路の上端部から大気に放出される。
【００２５】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第四または第五特徴構成に加えて、揚水管の上端部と送水管の基端部とが曲管を介して連通接続されている点にある。
【００２６】
上述の構成によれば、揚水管により揚水された被処理水が、曲管によって緩やかに拡大部へと導かれるため、圧力損失を低減でき、散気量を低減することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明した通り、本発明によれば、処理槽内の被処理水の移送に必要な動力を低減でき、効率の良い送水を行えるエアリフトポンプ装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるエアリフトポンプ装置を採用した汚水処理設備を説明する平面図
【図２】本発明によるエアリフトポンプ装置を採用した汚水処理設備を説明する断面図
【図３】本発明によるエアリフトポンプ装置の斜視図
【図４】本発明によるエアリフトポンプ装置の側面図
【図５】本発明によるエアリフトポンプ装置の正面図
【図６】本発明によるエアリフトポンプ装置の平面図
【図７】本発明によるエアリフトポンプ装置の側断面図
【図８】（ａ）は本発明によるエアリフトポンプ装置の要部を説明する正面図、（ｂ）は本発明によるエアリフトポンプ装置の要部を説明する側面図、（ｃ）は別実施形態を示し、本発明によるエアリフトポンプ装置の要部を説明する側面図
【図９】従来のエアリフトポンプ装置の説明図
【図１０】従来のエアリフトポンプ装置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明によるエアリフトポンプ装置を汚水処理設備の好気槽内の被処理水を無酸素槽に返送するポンプとして適用した場合について説明する。
【００３０】
図１，２に示すように、汚水処理設備１は、未処理の被処理水である原水を流入させる嫌気槽１０と、嫌気槽１０の下流側に隔壁１１を介して連接され、嫌気性微生物により被処理水を脱窒する無酸素槽２０と、無酸素槽２０の下流側に隔壁２１を介して配置され、無酸素槽２０から流出した被処理水に含まれるアンモニアを好気性微生物で硝化する好気槽３０と、好気槽３０で硝化された被処理水の一部を無酸素槽２０に返送するエアリフトポンプ装置４０を備えている。なお、図中破線矢印は、被処理水の流れを表している。
【００３１】
嫌気槽１０では、嫌気条件下で微生物により嫌気処理され、原水に含まれるＢＯＤ成分が微生物に取り込まれるとともに、リン化合物が加水分解されて正リン酸としてリンが液中に放出される。嫌気槽１０で嫌気処理された被処理水は、隔壁１１の下部に形成された連通口１２を介して無酸素槽２０へ移送される。
【００３２】
無酸素槽２０では、嫌気条件下で微生物により嫌気処理され、脱窒処理つまり硝酸イオン及び亜硝酸イオンの窒素ガスへの還元処理が行われる。無酸素槽２０で嫌気処理された被処理水は、隔壁２１の下部に形成された連通口２２を介して好気槽３０へ移送される。
【００３３】
好気槽３０に、無酸素槽２０から流出した被処理水を受け入れる第一領域３１と、第一領域３１から流入した被処理水を隔壁２２に導く第二領域３２とに、被処理水の流出方向に沿って好気槽３０を分離する分離壁３４を設けて、第一領域３１に被処理水に散気する複数の散気装置３５を設置するとともに、第二領域３２に被処理水を固液分離する複数の膜分離装置３６を設置し、第二領域３２の下流側にエアリフトポンプ装置４０が設置されている。なお、分離壁３４は、その上縁が水面より上方に突出する略垂直壁で構成され、基端側が隔壁２１と接合され、他端側が好気槽３０内で開放されている。
【００３４】
第一領域３１では、散気装置３５による散気による好気条件下で、被処理水に含まれるし尿等由来のアンモニウムイオンが微生物により酸化され、亜硝酸や硝酸に変換される硝化処理が行われ、さらに、被処理水中の正リン酸が汚泥に取り込まれ、ポリリン酸として蓄積される好気性処理が行われる。
【００３５】
第二領域３２では、膜分離装置３６により被処理水から活性汚泥等の固形物が分離され、分離された被処理水が、送水管３７によって後段の処理水槽（図示せず）に排出される。なお、膜分離装置３６に用いられる分離膜として、限外ろ過膜、精密ろ過膜等が好ましく採用される。膜の形態は、中空糸膜、平膜、チューブラー膜などが好ましく採用される。
【００３６】
なお、分離壁３４で分離された第一領域３１の容積は、第二領域３２の容積より大きくなるように設定されている。特に、第一領域３１の容積が第二領域３２の容積の２倍程度大きくなるように分離壁３４を形成することが好ましい。このように構成することで、第一領域３１で好気処理が良好に行われる。
【００３７】
複数の膜分離装置３６の下部には、夫々の膜分離装置３６の膜表面に付着する汚泥を除去洗浄する散気装置３８が配設されている。第二領域３２では、散気装置３８から供給される空気により、好気条件下で活性汚泥により硝化処理が行われる。第二領域３２の活性汚泥は、引抜管３９により余剰汚泥として排出される。
【００３８】
第一領域３１で好気性処理が行われた被処理水が、分離壁３４の他端側の開放部から第二領域３２に向けてＵ字状に流下するように構成されているため、散気装置３５からの散気の流れ、散気装置３８からの散気の流れが相互に干渉することによる被処理水の流れの乱れが発生することがない。
【００３９】
図３，４，５，６，７に示すように、エアリフトポンプ装置４０は、第二領域３２（好機槽３０）に立設して配置された揚水管４１と、揚水管４１の下端部に形成された下部開口４１ａの下方に対向して配置され、下部開口４１ａに向けて気泡を放出する散気装置４２と、気泡により揚水された被処理水を揚水管４１の上部から、隔壁２１を貫いて第二領域３２に隣接する無酸素槽２０に移送する略水平姿勢の送水管４３を備えている。なお、図中破線矢印は、被処理水や気泡の流れを表し、図５では、隔壁２１の記載を省略している。
【００４０】
散気装置４２は、下部開口４１ａと略等面積の範囲に微細気泡を略均等に放出するために同一平面上に分散配置された複数の散気部４２ａを備え、複数の散気部４２ａが揚水管４１の下部開口４１ａ面と平行に配置されて構成されている。
【００４１】
ここで、複数の散気部を用いて下部開口４１ａと略等面積の範囲から微細気泡を放出するためには、分散して配置した散気部のうち、最も外側に位置する散気部が、下部開口４１ａの周縁の鉛直下方を含んだ近傍領域内にあることが好ましい。
【００４２】
散気部４２ａは、送気管を介してブロワと接続されている。ブロワから供給される空気が、散気部４２ａから微細気泡となって放出される。
【００４３】
従来は、ブロワから供給される空気を配管端部から揚水管内に放出していたため、気泡の大きさはφ１０ｍｍ以上となり、揚水管内の断面での気泡の偏りが大きく、揚水効率が悪かった。それに対し、散気部４２ａに微小な複数の散気口を分散形成し、全面曝気の状態となるように散気部４２ａを略均一に分散して配置し、当該散気口から微細気泡を放出することで、従来のφ１０ｍｍ程度の気泡に比べて、大きな比表面積を確保でき、揚水管内で気泡の上昇速度が遅く滞留時間が長くなり、被処理水の見掛け上の比重が小さくなり、下端開口及び揚水管内の断面での気泡の偏りが低減され、同量の散気量あたりの揚水量を増やすことができ、従来の大きさの気泡による揚水量と、同じ揚水量を得るためのブロワの消費動力を低減できる。例えば、微細気泡はφ２ｍｍ以下の大きさが好ましい。
【００４４】
ここでφ２ｍｍ以下の微細気泡を多く含んだ気泡を低コストで放出できる散気装置としては、可とう性又は弾性を有するチューブやシートに貫通形成した孔又はスリットから気泡を放出するメンブレン型散気装置や、セラミック等の多孔板から気泡を放出するデイフューザー型散気装置がある。なお、マイクロバブルを放出する装置もあるが、放出に必要なエネルギーが大きいため実用的ではない。なお、図３，４，５，７に示す散気装置４２の散気部４２ａは、チューブ形状のメンブレン型散気管であり、揚水管の下部開口の下方に最も外側に位置する散気管が揚水管の下部開口４１ａの一辺の鉛直下方の近傍となるように、等間隔で４本の散気管を分散して配置している。このように、複数個の散気部４２ａを間隔を空けて分散配置することは、散気部４２ａの下方から散気部４２ａ間を通って揚水管内を上昇する被処理水の流れを誘導することができるため、揚水管内の被処理水及び気泡の流れの偏りが低減され好ましい。
【００４５】
下部開口４１ａと散気部４２ａ上面は所定距離だけ離隔して配置され、下部開口４１ａと散気部４２ａ上面の空間を揚水管４１の周部から鉛直下方に延びる仮想面で仕切る仮想面で仕切る仮想面４４の面積が、下部開口４１ａの面積以上に設定されている。
【００４６】
図８（ａ），（ｂ）に示すように、下部開口４１ａと散気部４２ａ上面までの所定距離をＨとし、下部開口４１ａの長手方向の長さをＡとし、短手方向の長さをＢとする。このとき、下部開口４１ａの面積Ｓ１は、Ｓ１＝Ａ×Ｂ、下部開口４１ａと散気部４２ａ上面の空間を揚水管４１の周部から鉛直下方に延びる仮想面で仕切る仮想面４４の合計面積Ｓ２は、Ｓ２＝２（Ｈ×Ａ）＋２（Ｈ×Ｂ）で表される。
【００４７】
つまり、Ｓ２≧Ｓ１となるように、所定距離Ｈを設定することで、被処理水が、下部開口４１ａと散気部４２ａ上面の空間を揚水管４１の周部から鉛直下方に延びる仮想面で仕切る仮想面４４を通過するときの平均流速が、下部開口４１ａを通過するときの平均流速以下となるため、仮想面４４を通過するときの抵抗を低減することができる。
【００４８】
さらに、エアリフトポンプ装置４０は、被処理水の揚水量を散気部４２ａから放出される散気量により調整する散気量調整機構を備えている。散気量調整機構は、図示しないブロワの回転数を制御し、散気量を調整するように構成されている。
【００４９】
また、散気量調整機構は、ブロワから散気部２１ａに到る経路の途中に設けられる図示しないバルブであってもよい。
【００５０】
そして、例えば、原水の流入量の増減に比例して、第二領域３２（好気槽３０）から無酸素槽２０に返送される被処理水の量を増減させるように、ブロワの回転数を増減させることで汚水処理を安定して行うことができる。
【００５１】
揚水管４１の上端側に下流側ほど断面積を拡大された拡大部４３ａを備えた送水管４３が接続され、拡大部４３ａの基端部の上面が被処理水の水面ＷＬの最高水位ＨＷＬより下方に位置するように配置されている。
【００５２】
このように構成することで、被処理水が水面ＷＬの最低水位ＬＷＬより上方を移送されることがないため、揚程を低くすることができるので、ブロワの動力を低減することができる。
【００５３】
拡大部４３ａでは、揚水管４１によって移送される被処理水と、散気管４２により放出された気泡とが気液分離されるように構成され、拡大部４３ａにおける送水管４３の内部上面は下流側に向けて上方に傾斜するように構成されている。
【００５４】
散気管４２によって放出された気泡が、そのまま全量無酸素槽２０に返送されることが防止できるので、無酸素槽２０の溶存酸素濃度が高くなり、脱窒効率が低下する虞を低減することができる。
【００５５】
拡大部４３ａの下流側で送水管４３が樋状に形成され、樋状の送水路４３ｂの上端部４３ｃが被処理水の水面ＷＬより上方に位置するように構成されている。
【００５６】
このように構成することで、無酸素槽２０内の被処理水が、エアリフトポンプ装置４０の送水路４３ｂの上方を通って、第二領域３２に溢流することを防止できるため、第一領域３１で好気処理が十分にされていない被処理水が無酸素槽２０と第二領域３２で循環することを防止できる。なお、拡大部４３ａで気液分離された気泡は、樋状の送水路４３ｂの上端部４３ｃから大気に放出される。
【００５７】
さらに、揚水管４１の上端部と拡大部４３ａの基端部とが曲管４６を介して連通接続されている。このように構成することで、揚水管４１により揚水された被処理水が、曲管４６によって緩やかに拡大部４３ａへと導かれるため、揚水管４１の上端部と拡大部４３ａの基端部を直角に接続する場合に比べて、圧力損失を低減でき、散気量、つまりブロワの動力を低減することができる。
【００５８】
なお、揚水管４１は、架台４５によって支持され、エアリフトポンプ装置４０は隔壁２１の近傍の適当な位置に設置される。なお、設置される槽によって、天井がある場合には、送水管４３を天井から吊るされた支持部によって支持してもよい。
【００５９】
好気槽３０で硝化処理された被処理水は、上述のように構成されたエアリフトポンプ装置４０で無酸素槽２０の上流側に返送される。これにより、好気槽３０の硝化処理により被処理水に含まれる硝酸イオン及び亜硝酸イオンが、無酸素槽２０へ循環されて、脱窒処理が行われる。
【００６０】
エアリフトポンプ装置４０を、隔壁２１の近傍に配置して送水路４３を短く、つまり全揚程を短くすることで、被処理水の送水に必要な散気量、つまりブロワの動力を低減することができ、また、散気量を減らすことで溶存酸素濃度が高い被処理水が無酸素槽２０に流れ込むことを防止できるので、無酸素槽２０の脱窒効率を低減させる虞を低減することができる。
【００６１】
さらに、エアリフトポンプ装置４０を介して無酸素槽２０に返送された被処理水の一部は送水路２３を介して嫌気槽１０に返送される。リンを取り込んだ膜分離槽３０内の微生物が送水路２３を介して嫌気槽１０へ循環されて、正リン酸としてリンが液中に放出される。
【００６２】
好気槽３０から活性汚泥を含む被処理水が無酸素槽２０に返送され、無酸素槽２０から被処理水が嫌気槽１０に返送されるように構成されているため、無酸素槽２０で脱窒処理され硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を含まず、酸素が消費された被処理水が嫌気槽１０に返送され、嫌気槽１０でのリンの放出条件である無ＮＯｘ及び無酸素状態を維持することができる。
【００６３】
よって、嫌気槽１０ではリン化合物が正リン酸として効率的に放出され、放出された正リン酸が後段の好気槽３０において嫌気槽１０で放出した量以上に活性汚泥に取り込まれることにより、被処理水からリンを高度に除去することが可能となる。
【００６４】
なお、上述した実施形態では、詳述していないが、嫌気槽１０及び無酸素槽２０には、それぞれの処理が均一に行われるように、被処理水を撹拌する撹拌機構を備えている。
【００６５】
以上の構成により、好気槽３０から無酸素槽２０への返送に必要なエアリフトポンプ装置４０の動力を低減でき、効率の良い被処理水の移送が行えるのである。
【００６６】
特に、汚泥処理設備では、処理槽である無酸素槽２０と好気槽３０を備えた被処理水の処理系路が複数並列して配置されている場合が多く、配管の設置スペースが限られることから、槽外に設置された一台の陸上ポンプにより各好気槽の最下流側から分岐管を介してそれぞれ被処理水を吸込み、一本の合流管で無酸素槽の上流側に送水した後に、分岐管を介して各無酸素槽に返送するポンプ装置が設けられていたが、処理系路毎に好気処理の程度が異なる被処理水を合流管で混合した後に各無酸素槽に返送される結果、各処理系路で浄化処理にばらつきが発生し、浄化処理効率が低下する虞があるという問題がある。
【００６７】
しかし、本発明によるエアリフトポンプ装置によると、無酸素槽２０と好気槽３０を備えた被処理水の処理系路が複数並列して配置されている場合であっても、夫々の好気槽３０の被処理水を夫々備えたエアリフトポンプ装置によって夫々の無酸素槽２０に返送するように構成することができるので、夫々の無酸素槽２０、好気槽３０の処理系路での処理効率を低下させることもない。
【００６８】
次に、本発明による別実施形態を説明する。
【００６９】
上述した実施形態では、散気管４２は、下部開口４１ａと略等面積の範囲に均等に微細気泡を放出するように配置された構成について説明したが、図８（ｃ）に示すように、散気管４２の設置間隔は均等である必要はなく、下部開口においてより均一な全面曝気の状態となるように、散気部４２ａから放出される散気量が、下部開口４１ａの中央部より、その周囲の方が多くなるように散気管４２を周囲側に偏らせて配置してもよい。
【００７０】
揚水管４１の下部開口４１ａ近傍では、周囲から揚水管４１に流れ込む被処理で、散気装置４２から放出された気泡が揚水管４１の中央部に集中しやすく、下部開口から吸込み口直後で、揚水管４１の内壁面から被処理水の流れが剥離して圧力損失が増えやすい。
【００７１】
しかし、上述の構成によれば、被処理水は、当該中央部からも下部開口４１ａに対して流入しやすくなるため、気泡の偏りを低減でき、揚水管４１の内部で被処理水の上昇流をスムーズに発生させることができる。
【００７２】
上述した実施形態では、複数の散気管４２を分散して配置しているが、複数のディスク形状のメンブレン型散気装置やディフーザー型の散気装置を分散して配置してもよく、パネル形状のメンブレン型散気装置等、１つの散気部４２ａを備えたものであってもよい。
【００７３】
上述した実施形態では、第二領域３２内の被処理水を無酸素槽２０へ返送するエアリフトポンプ装置４０と、無酸素槽２０内の被処理水を嫌気槽１０へ返送する送水路２３を備えた構成について説明したが、送水路２３に替えてエアリフトポンプ装置４０によって、無酸素槽２０の被処理水を嫌気槽１０に返送するように構成してもよい。また、一台のエアリフトポンプ装置４０で送水した第二領域３２の被処理水を、無酸素槽２０と嫌気槽１０の夫々に所定量返送するように構成してもよい。流入量Ｑに対し、好機槽３０から無酸素槽２０への返送水量は３Ｑ、無酸素槽２０から嫌気槽１０への返送水量はＱとなるように設定することが処理効率の観点から好ましい。
【００７４】
上述した実施形態では、エアリフトポンプ装置を矩形状の揚水管及び送水管で構成する場合について説明したが、揚水管及び送水管は、矩形状に限らず、丸管であってもよい。また、下部開口や、被処理水の吐出口の形状はベルマウス形状であってもよい。
【００７５】
上述した実施形態では、エアリフトポンプ装置を構成する揚水管及び送水管の材質について明示しなかったが、本発明によるエアリフトポンプ装置が設置される処理槽の被処理水の性状によって、耐薬品、耐蝕性等を考慮して適当な材質のものを用いればよい。
【００７６】
上述の実施形態では、本発明によるエアリフトポンプ装置が、膜分離装置を備えた膜分離式活性汚泥法を採用した汚泥処理設備の好機槽内の被処理水の一部を無酸素槽へ返送するように設置する構成について説明したが、無酸素槽内の被処理水の一部を嫌気槽へ返送するように設置してもよい。
【００７７】
さらに、本発明によるエアリフトポンプ装置は、膜分離式活性汚泥法を採用した汚泥処理設備に備えられる場合に限らず、膜分離式活性汚泥法を採用しない硝化液循環活性汚泥法や生物循環式嫌気好気法を採用した汚泥処理設備、流量調整槽、汚水浄化槽等において隔壁を介して設置された一方の処理槽から他方の処理槽に被処理水を移送する場合のポンプ装置として適用することができ、さらには、移送対象である被処理水の種類や、移送元、移送先に限定はない。
【００７８】
上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７９】
１：汚水処理設備
１０：嫌気槽
１１：隔壁
１２：連通口
２０：無酸素槽
２１：隔壁
２２：連通口
２３：送水路
３０：好気槽
３１：第一領域
３２：第二領域
３４：分離壁
３５：散気装置
３６：膜分離装置
３７：送水管
３８：散気装置
３９：引抜管
４０：エアリフトポンプ装置
４１：揚水管
４１ａ：下部開口
４２：散気装置
４２ａ：散気部
４３：送水管
４３ａ：拡大部
４３ｂ：樋状の送水路
４３ｃ上端部
４４：仮想面
４５：架台
４６：曲管
４７：給気管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移送対象液中に立設して配置した揚水管内に放出された気泡によるエアリフト効果を利用して、移送対象液を移送するエアリフトポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、隣接して並設された一方の処理槽から他方の処理槽に被処理水を移送する場合、例えば汚水処理設備や、流量調整槽、汚水浄化槽等では、一方の処理槽内の被処理水を槽外または水中に設置した機械式のポンプ装置によって汲み上げ、他方の処理槽に移送することが行われていた。
【０００３】
しかし、一方の処理槽と他方の処理槽の水位差が大きくなく揚程が比較的低いような場合、そのような低揚程に対応する機械式のポンプが存在しないため、実際にはオーバースペックとなるポンプを使用せざるを得ず、また、移送管の長さに応じて配管抵抗が増大し全揚程が上昇することも相俟って必要以上の動力を消費するという問題や、送水量を調整するためのバルブを移送管に設置する等、部品点数が増加するという問題もあった。
【０００４】
そこで、ポンプ動力の低減や配管スペースの低減等の目的のために、機械式のポンプ装置に替えてエアリフトポンプ装置を用いたポンプ装置が設置されることが多くなってきた。
【０００５】
例えば、図９に示すように、特許文献１には、汚水浄化設備の好機槽、処理水槽または沈殿槽の槽内水を嫌気槽へ循環するエアリフトポンプの構成が開示されている。汚水処理設備は、槽内を仕切壁で仕切り、上流側から嫌気槽、好気槽、処理水槽、消毒槽の順に配列し、一方の処理槽としての処理水槽内の槽内水の一部を処理水質の安定化と脱窒のために、エアリフトポンプ８０により揚水し、移送管８１によって、他方の処理槽としての嫌気槽へ返送する。
【０００６】
エアリフトポンプ８０は、ブロワ８２から調整弁８３を介してエアリフトポンプ８０へ挿入された空気８５が、内管８６の下端から吐き出され外管８７と内管８６の間を上昇する推進力によって、槽内水８８を揚水させ、揚水は移行管８１から循環水８９として嫌気槽へ至るように構成されている。
【０００７】
また、図１０に示すように、特許文献２には、流量調整槽及び汚水浄化槽に用いるエアリフトポンプ９４として、下部に液吸い込み口９０、上部に液排出口９１を有する揚水管９２と、この揚水管９２に接続され、その下部に空気を供給するための空気供給管９３を備えた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１０４６６４号公報
【特許文献２】特開２００２−３５７２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述の特許文献１に記載されたエアリフトポンプ８０は、揚水された被処理水が、外管８７と内管８６の間を上昇するように構成されているため、内管８６自体が被処理水の流れに対する抵抗となり、被処理水の通過断面積が狭くなるので圧力損失が増え、さらに、被処理水を水面以上に揚水するため、ブロワの動力が大きくなるという問題があった。また、内管８６の先端に被処理水に含まれる異物が絡みついて閉塞し、揚水量が減少する虞もあった。
【００１０】
上述の特許文献２に記載されたエアリフトポンプ９４では、空気を揚水管９２の下部に横方向から接続された空気供給管９３から供給するため、揚水管９２内に供給された空気の流れに偏りが生じ、被処理水の流れが乱れやすく、揚水効率が悪いという問題があった。また、特許文献１記載のエアリフトポンプ８０と同様に、被処理水を水面以上に揚水するため、ブロワの動力が大きくなるという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、隔壁を介して連設された一方の処理槽から他方の処理槽への被処理水の移送に必要な動力を低減でき、効率の良い送水を行えるエアリフトポンプ装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明によるエアリフトポンプ装置の特徴構成は、特許請求の範囲の請求項１に記載した通り、被処理水中に立設して配置された揚水管と、揚水管の下部開口の下方に散気部が配置され、下部開口に向けて散気部より気泡を放出する散気装置と、揚水管の上部開口と連通し散気装置から放出される気泡により揚水された被処理水を移送する略水平姿勢の送水管を備え、
散気装置が、下部開口と略等面積の範囲から微細気泡を放出する点にある。
【００１３】
上述の構成によれば、微細気泡が、下部開口に対して全面曝気の状態で略均一に放出されるので、揚水管の流路断面積が大きくなった場合でも、揚水管内の断面での気泡の偏りを低減でき、さらに、散気部が揚水管の下部開口面の下方に配置されているので、下部開口の周囲から被処理水が下部開口に対してバランスよく流れ込むため、揚水管内での被処理水の偏流を抑制できる。また、より下方から気泡を放出することで、気泡の上昇距離を伸ばすことができ、揚水量を多くできる。
【００１４】
よって、揚水効率が向上する。また、散気装置の散気部は揚水管内ではなく、下部開口に対向して配置されているので、被処理水に含まれる活性汚泥等が散気装置に絡みつき、揚水管を閉塞する虞もなくなる。
【００１５】
なお、従来は、ブロワから供給される空気を配管端部から揚水管内に放出していたため、気泡の大きさはφ１０ｍｍ以上のものが多くなり、揚水管内の断面での気泡の偏りが大きく、揚水効率が悪かった。それに対し、散気部に微小な複数の散気口を分散形成し、当該散気口から微細気泡を放出することで、従来のφ１０ｍｍ以上の大きさの気泡に比べて、大きな比表面積を確保でき、揚水管内で気泡の上昇速度が遅く滞留時間が長くなり、見掛け上の被処理水の比重がより小さくなり、同量の散気量あたりの揚水量を増やすことができる。よって、従来の大きさの気泡による揚水量と、同じ揚水量を得るための散気量及びブロワの消費動力を低減できる。例えば、微細気泡はφ２ｍｍ以下の大きさが好ましい。
【００１６】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、下部開口と散気部の上面の空間を揚水管の周部から鉛直下方に延びる仮想面で仕切る仮想面の面積が、下部開口の面積以上となるように下部開口と散気部上面を離隔して配置する点にある。
【００１７】
上述の構成によれば、被処理水が、下部開口と散気部上面の空間を揚水管の周部から鉛直下方に延びる仮想面を通過するときの平均流速を、下部開口を通過するときの平均流速以下とすることができるため、前記仮想面を通過するときの抵抗を低減することができるとともに、前記仮想面を通過する流れに起因する揚水管内の被処理水の流れの乱れを低減することができる。
【００１８】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、散気部からの散気量は、中央部より、その周囲部が多い点にある。
【００１９】
揚水管の下部開口近傍では、周囲から揚水管に流れ込む被処理水の流れの影響で、散気装置から放出された気泡が揚水管の中央部に集中しやすく、下部開口から吸込み口直後で、揚水管の内壁面から被処理水の流れが剥離して圧力損失が増えやすい。
【００２０】
しかし、上述の構成によれば、被処理水は、当該中央部からも下部開口に対して流入しやすくなるため、気泡の偏りを低減でき、揚水管の内部で被処理水の上昇流をスムーズに発生させることができる。
【００２１】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、送水管は下流側ほど断面積が拡大された拡大部を備え、拡大部における送水管の内部上面は下流側に向けて上方に傾斜する点にある。
【００２２】
上述の構成によれば、散気装置により放出され揚水管内を上昇した気泡は、拡大部により気液分離されるので、揚水管において揚水の役割を終えた気泡を速やかに上方に分離しながら、被処理水が流れる有効断面積の減少による流路抵抗の増大を防止できる。
【００２３】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第四特徴構成に加えて、拡大部の下流側で送水管が樋状に形成される点にある。
【００２４】
上述の構成によれば、拡大部で気液分離された気泡は、樋状の送水路の上端部から大気に放出される。
【００２５】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第四または第五特徴構成に加えて、揚水管の上端部と送水管の基端部とが曲管を介して連通接続されている点にある。
【００２６】
上述の構成によれば、揚水管により揚水された被処理水が、曲管によって緩やかに拡大部へと導かれるため、圧力損失を低減でき、散気量を低減することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明した通り、本発明によれば、処理槽内の被処理水の移送に必要な動力を低減でき、効率の良い送水を行えるエアリフトポンプ装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるエアリフトポンプ装置を採用した汚水処理設備を説明する平面図
【図２】本発明によるエアリフトポンプ装置を採用した汚水処理設備を説明する断面図
【図３】本発明によるエアリフトポンプ装置の斜視図
【図４】本発明によるエアリフトポンプ装置の側面図
【図５】本発明によるエアリフトポンプ装置の正面図
【図６】本発明によるエアリフトポンプ装置の平面図
【図７】本発明によるエアリフトポンプ装置の側断面図
【図８】（ａ）は本発明によるエアリフトポンプ装置の要部を説明する正面図、（ｂ）は本発明によるエアリフトポンプ装置の要部を説明する側面図、（ｃ）は別実施形態を示し、本発明によるエアリフトポンプ装置の要部を説明する側面図
【図９】従来のエアリフトポンプ装置の説明図
【図１０】従来のエアリフトポンプ装置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明によるエアリフトポンプ装置を汚水処理設備の好気槽内の被処理水を無酸素槽に返送するポンプとして適用した場合について説明する。
【００３０】
図１，２に示すように、汚水処理設備１は、未処理の被処理水である原水を流入させる嫌気槽１０と、嫌気槽１０の下流側に隔壁１１を介して連接され、嫌気性微生物により被処理水を脱窒する無酸素槽２０と、無酸素槽２０の下流側に隔壁２１を介して配置され、無酸素槽２０から流出した被処理水に含まれるアンモニアを好気性微生物で硝化する好気槽３０と、好気槽３０で硝化された被処理水の一部を無酸素槽２０に返送するエアリフトポンプ装置４０を備えている。なお、図中破線矢印は、被処理水の流れを表している。
【００３１】
嫌気槽１０では、嫌気条件下で微生物により嫌気処理され、原水に含まれるＢＯＤ成分が微生物に取り込まれるとともに、リン化合物が加水分解されて正リン酸としてリンが液中に放出される。嫌気槽１０で嫌気処理された被処理水は、隔壁１１の下部に形成された連通口１２を介して無酸素槽２０へ移送される。
【００３２】
無酸素槽２０では、嫌気条件下で微生物により嫌気処理され、脱窒処理つまり硝酸イオン及び亜硝酸イオンの窒素ガスへの還元処理が行われる。無酸素槽２０で嫌気処理された被処理水は、隔壁２１の下部に形成された連通口２２を介して好気槽３０へ移送される。
【００３３】
好気槽３０に、無酸素槽２０から流出した被処理水を受け入れる第一領域３１と、第一領域３１から流入した被処理水を隔壁２２に導く第二領域３２とに、被処理水の流出方向に沿って好気槽３０を分離する分離壁３４を設けて、第一領域３１に被処理水に散気する複数の散気装置３５を設置するとともに、第二領域３２に被処理水を固液分離する複数の膜分離装置３６を設置し、第二領域３２の下流側にエアリフトポンプ装置４０が設置されている。なお、分離壁３４は、その上縁が水面より上方に突出する略垂直壁で構成され、基端側が隔壁２１と接合され、他端側が好気槽３０内で開放されている。
【００３４】
第一領域３１では、散気装置３５による散気による好気条件下で、被処理水に含まれるし尿等由来のアンモニウムイオンが微生物により酸化され、亜硝酸や硝酸に変換される硝化処理が行われ、さらに、被処理水中の正リン酸が汚泥に取り込まれ、ポリリン酸として蓄積される好気性処理が行われる。
【００３５】
第二領域３２では、膜分離装置３６により被処理水から活性汚泥等の固形物が分離され、分離された被処理水が、送水管３７によって後段の処理水槽（図示せず）に排出される。なお、膜分離装置３６に用いられる分離膜として、限外ろ過膜、精密ろ過膜等が好ましく採用される。膜の形態は、中空糸膜、平膜、チューブラー膜などが好ましく採用される。
【００３６】
なお、分離壁３４で分離された第一領域３１の容積は、第二領域３２の容積より大きくなるように設定されている。特に、第一領域３１の容積が第二領域３２の容積の２倍程度大きくなるように分離壁３４を形成することが好ましい。このように構成することで、第一領域３１で好気処理が良好に行われる。
【００３７】
複数の膜分離装置３６の下部には、夫々の膜分離装置３６の膜表面に付着する汚泥を除去洗浄する散気装置３８が配設されている。第二領域３２では、散気装置３８から供給される空気により、好気条件下で活性汚泥により硝化処理が行われる。第二領域３２の活性汚泥は、引抜管３９により余剰汚泥として排出される。
【００３８】
第一領域３１で好気性処理が行われた被処理水が、分離壁３４の他端側の開放部から第二領域３２に向けてＵ字状に流下するように構成されているため、散気装置３５からの散気の流れ、散気装置３８からの散気の流れが相互に干渉することによる被処理水の流れの乱れが発生することがない。
【００３９】
図３，４，５，６，７に示すように、エアリフトポンプ装置４０は、第二領域３２（好機槽３０）に立設して配置された揚水管４１と、揚水管４１の下端部に形成された下部開口４１ａの下方に対向して配置され、下部開口４１ａに向けて気泡を放出する散気装置４２と、気泡により揚水された被処理水を揚水管４１の上部から、隔壁２１を貫いて第二領域３２に隣接する無酸素槽２０に移送する略水平姿勢の送水管４３を備えている。なお、図中破線矢印は、被処理水や気泡の流れを表し、図５では、隔壁２１の記載を省略している。
【００４０】
散気装置４２は、下部開口４１ａと略等面積の範囲に微細気泡を略均等に放出するために同一平面上に分散配置された複数の散気部４２ａを備え、複数の散気部４２ａが揚水管４１の下部開口４１ａ面と平行に配置されて構成されている。
【００４１】
ここで、複数の散気部を用いて下部開口４１ａと略等面積の範囲から微細気泡を放出するためには、分散して配置した散気部のうち、最も外側に位置する散気部が、下部開口４１ａの周縁の鉛直下方を含んだ近傍領域内にあることが好ましい。
【００４２】
散気部４２ａは、送気管を介してブロワと接続されている。ブロワから供給される空気が、散気部４２ａから微細気泡となって放出される。
【００４３】
従来は、ブロワから供給される空気を配管端部から揚水管内に放出していたため、気泡の大きさはφ１０ｍｍ以上となり、揚水管内の断面での気泡の偏りが大きく、揚水効率が悪かった。それに対し、散気部４２ａに微小な複数の散気口を分散形成し、全面曝気の状態となるように散気部４２ａを略均一に分散して配置し、当該散気口から微細気泡を放出することで、従来のφ１０ｍｍ程度の気泡に比べて、大きな比表面積を確保でき、揚水管内で気泡の上昇速度が遅く滞留時間が長くなり、被処理水の見掛け上の比重が小さくなり、下端開口及び揚水管内の断面での気泡の偏りが低減され、同量の散気量あたりの揚水量を増やすことができ、従来の大きさの気泡による揚水量と、同じ揚水量を得るためのブロワの消費動力を低減できる。例えば、微細気泡はφ２ｍｍ以下の大きさが好ましい。
【００４４】
ここでφ２ｍｍ以下の微細気泡を多く含んだ気泡を低コストで放出できる散気装置としては、可とう性又は弾性を有するチューブやシートに貫通形成した孔又はスリットから気泡を放出するメンブレン型散気装置や、セラミック等の多孔板から気泡を放出するデイフューザー型散気装置がある。なお、マイクロバブルを放出する装置もあるが、放出に必要なエネルギーが大きいため実用的ではない。なお、図３，４，５，７に示す散気装置４２の散気部４２ａは、チューブ形状のメンブレン型散気管であり、揚水管の下部開口の下方に最も外側に位置する散気管が揚水管の下部開口４１ａの一辺の鉛直下方の近傍となるように、等間隔で４本の散気管を分散して配置している。このように、複数個の散気部４２ａを間隔を空けて分散配置することは、散気部４２ａの下方から散気部４２ａ間を通って揚水管内を上昇する被処理水の流れを誘導することができるため、揚水管内の被処理水及び気泡の流れの偏りが低減され好ましい。
【００４５】
下部開口４１ａと散気部４２ａ上面は所定距離だけ離隔して配置され、下部開口４１ａと散気部４２ａ上面の空間を揚水管４１の周部から鉛直下方に延びる仮想面で仕切る仮想面で仕切る仮想面４４の面積が、下部開口４１ａの面積以上に設定されている。
【００４６】
図８（ａ），（ｂ）に示すように、下部開口４１ａと散気部４２ａ上面までの所定距離をＨとし、下部開口４１ａの長手方向の長さをＡとし、短手方向の長さをＢとする。このとき、下部開口４１ａの面積Ｓ１は、Ｓ１＝Ａ×Ｂ、下部開口４１ａと散気部４２ａ上面の空間を揚水管４１の周部から鉛直下方に延びる仮想面で仕切る仮想面４４の合計面積Ｓ２は、Ｓ２＝２（Ｈ×Ａ）＋２（Ｈ×Ｂ）で表される。
【００４７】
つまり、Ｓ２≧Ｓ１となるように、所定距離Ｈを設定することで、被処理水が、下部開口４１ａと散気部４２ａ上面の空間を揚水管４１の周部から鉛直下方に延びる仮想面で仕切る仮想面４４を通過するときの平均流速が、下部開口４１ａを通過するときの平均流速以下となるため、仮想面４４を通過するときの抵抗を低減することができる。
【００４８】
さらに、エアリフトポンプ装置４０は、被処理水の揚水量を散気部４２ａから放出される散気量により調整する散気量調整機構を備えている。散気量調整機構は、図示しないブロワの回転数を制御し、散気量を調整するように構成されている。
【００４９】
また、散気量調整機構は、ブロワから散気部２１ａに到る経路の途中に設けられる図示しないバルブであってもよい。
【００５０】
そして、例えば、原水の流入量の増減に比例して、第二領域３２（好気槽３０）から無酸素槽２０に返送される被処理水の量を増減させるように、ブロワの回転数を増減させることで汚水処理を安定して行うことができる。
【００５１】
揚水管４１の上端側に下流側ほど断面積を拡大された拡大部４３ａを備えた送水管４３が接続され、拡大部４３ａの基端部の上面が被処理水の水面ＷＬの最高水位ＨＷＬより下方に位置するように配置されている。
【００５２】
このように構成することで、被処理水が水面ＷＬの最低水位ＬＷＬより上方を移送されることがないため、揚程を低くすることができるので、ブロワの動力を低減することができる。
【００５３】
拡大部４３ａでは、揚水管４１によって移送される被処理水と、散気管４２により放出された気泡とが気液分離されるように構成され、拡大部４３ａにおける送水管４３の内部上面は下流側に向けて上方に傾斜するように構成されている。
【００５４】
散気管４２によって放出された気泡が、そのまま全量無酸素槽２０に返送されることが防止できるので、無酸素槽２０の溶存酸素濃度が高くなり、脱窒効率が低下する虞を低減することができる。
【００５５】
拡大部４３ａの下流側で送水管４３が樋状に形成され、樋状の送水路４３ｂの上端部４３ｃが被処理水の水面ＷＬより上方に位置するように構成されている。
【００５６】
このように構成することで、無酸素槽２０内の被処理水が、エアリフトポンプ装置４０の送水路４３ｂの上方を通って、第二領域３２に溢流することを防止できるため、第一領域３１で好気処理が十分にされていない被処理水が無酸素槽２０と第二領域３２で循環することを防止できる。なお、拡大部４３ａで気液分離された気泡は、樋状の送水路４３ｂの上端部４３ｃから大気に放出される。
【００５７】
さらに、揚水管４１の上端部と拡大部４３ａの基端部とが曲管４６を介して連通接続されている。このように構成することで、揚水管４１により揚水された被処理水が、曲管４６によって緩やかに拡大部４３ａへと導かれるため、揚水管４１の上端部と拡大部４３ａの基端部を直角に接続する場合に比べて、圧力損失を低減でき、散気量、つまりブロワの動力を低減することができる。
【００５８】
なお、揚水管４１は、架台４５によって支持され、エアリフトポンプ装置４０は隔壁２１の近傍の適当な位置に設置される。なお、設置される槽によって、天井がある場合には、送水管４３を天井から吊るされた支持部によって支持してもよい。
【００５９】
好気槽３０で硝化処理された被処理水は、上述のように構成されたエアリフトポンプ装置４０で無酸素槽２０の上流側に返送される。これにより、好気槽３０の硝化処理により被処理水に含まれる硝酸イオン及び亜硝酸イオンが、無酸素槽２０へ循環されて、脱窒処理が行われる。
【００６０】
エアリフトポンプ装置４０を、隔壁２１の近傍に配置して送水路４３を短く、つまり全揚程を短くすることで、被処理水の送水に必要な散気量、つまりブロワの動力を低減することができ、また、散気量を減らすことで溶存酸素濃度が高い被処理水が無酸素槽２０に流れ込むことを防止できるので、無酸素槽２０の脱窒効率を低減させる虞を低減することができる。
【００６１】
さらに、エアリフトポンプ装置４０を介して無酸素槽２０に返送された被処理水の一部は送水路２３を介して嫌気槽１０に返送される。リンを取り込んだ膜分離槽３０内の微生物が送水路２３を介して嫌気槽１０へ循環されて、正リン酸としてリンが液中に放出される。
【００６２】
好気槽３０から活性汚泥を含む被処理水が無酸素槽２０に返送され、無酸素槽２０から被処理水が嫌気槽１０に返送されるように構成されているため、無酸素槽２０で脱窒処理され硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を含まず、酸素が消費された被処理水が嫌気槽１０に返送され、嫌気槽１０でのリンの放出条件である無ＮＯｘ及び無酸素状態を維持することができる。
【００６３】
よって、嫌気槽１０ではリン化合物が正リン酸として効率的に放出され、放出された正リン酸が後段の好気槽３０において嫌気槽１０で放出した量以上に活性汚泥に取り込まれることにより、被処理水からリンを高度に除去することが可能となる。
【００６４】
なお、上述した実施形態では、詳述していないが、嫌気槽１０及び無酸素槽２０には、それぞれの処理が均一に行われるように、被処理水を撹拌する撹拌機構を備えている。
【００６５】
以上の構成により、好気槽３０から無酸素槽２０への返送に必要なエアリフトポンプ装置４０の動力を低減でき、効率の良い被処理水の移送が行えるのである。
【００６６】
特に、汚泥処理設備では、処理槽である無酸素槽２０と好気槽３０を備えた被処理水の処理系路が複数並列して配置されている場合が多く、配管の設置スペースが限られることから、槽外に設置された一台の陸上ポンプにより各好気槽の最下流側から分岐管を介してそれぞれ被処理水を吸込み、一本の合流管で無酸素槽の上流側に送水した後に、分岐管を介して各無酸素槽に返送するポンプ装置が設けられていたが、処理系路毎に好気処理の程度が異なる被処理水を合流管で混合した後に各無酸素槽に返送される結果、各処理系路で浄化処理にばらつきが発生し、浄化処理効率が低下する虞があるという問題がある。
【００６７】
しかし、本発明によるエアリフトポンプ装置によると、無酸素槽２０と好気槽３０を備えた被処理水の処理系路が複数並列して配置されている場合であっても、夫々の好気槽３０の被処理水を夫々備えたエアリフトポンプ装置によって夫々の無酸素槽２０に返送するように構成することができるので、夫々の無酸素槽２０、好気槽３０の処理系路での処理効率を低下させることもない。
【００６８】
次に、本発明による別実施形態を説明する。
【００６９】
上述した実施形態では、散気管４２は、下部開口４１ａと略等面積の範囲に均等に微細気泡を放出するように配置された構成について説明したが、図８（ｃ）に示すように、散気管４２の設置間隔は均等である必要はなく、下部開口においてより均一な全面曝気の状態となるように、散気部４２ａから放出される散気量が、下部開口４１ａの中央部より、その周囲の方が多くなるように散気管４２を周囲側に偏らせて配置してもよい。
【００７０】
揚水管４１の下部開口４１ａ近傍では、周囲から揚水管４１に流れ込む被処理で、散気装置４２から放出された気泡が揚水管４１の中央部に集中しやすく、下部開口から吸込み口直後で、揚水管４１の内壁面から被処理水の流れが剥離して圧力損失が増えやすい。
【００７１】
しかし、上述の構成によれば、被処理水は、当該中央部からも下部開口４１ａに対して流入しやすくなるため、気泡の偏りを低減でき、揚水管４１の内部で被処理水の上昇流をスムーズに発生させることができる。
【００７２】
上述した実施形態では、複数の散気管４２を分散して配置しているが、複数のディスク形状のメンブレン型散気装置やディフーザー型の散気装置を分散して配置してもよく、パネル形状のメンブレン型散気装置等、１つの散気部４２ａを備えたものであってもよい。
【００７３】
上述した実施形態では、第二領域３２内の被処理水を無酸素槽２０へ返送するエアリフトポンプ装置４０と、無酸素槽２０内の被処理水を嫌気槽１０へ返送する送水路２３を備えた構成について説明したが、送水路２３に替えてエアリフトポンプ装置４０によって、無酸素槽２０の被処理水を嫌気槽１０に返送するように構成してもよい。また、一台のエアリフトポンプ装置４０で送水した第二領域３２の被処理水を、無酸素槽２０と嫌気槽１０の夫々に所定量返送するように構成してもよい。流入量Ｑに対し、好機槽３０から無酸素槽２０への返送水量は３Ｑ、無酸素槽２０から嫌気槽１０への返送水量はＱとなるように設定することが処理効率の観点から好ましい。
【００７４】
上述した実施形態では、エアリフトポンプ装置を矩形状の揚水管及び送水管で構成する場合について説明したが、揚水管及び送水管は、矩形状に限らず、丸管であってもよい。また、下部開口や、被処理水の吐出口の形状はベルマウス形状であってもよい。
【００７５】
上述した実施形態では、エアリフトポンプ装置を構成する揚水管及び送水管の材質について明示しなかったが、本発明によるエアリフトポンプ装置が設置される処理槽の被処理水の性状によって、耐薬品、耐蝕性等を考慮して適当な材質のものを用いればよい。
【００７６】
上述の実施形態では、本発明によるエアリフトポンプ装置が、膜分離装置を備えた膜分離式活性汚泥法を採用した汚泥処理設備の好機槽内の被処理水の一部を無酸素槽へ返送するように設置する構成について説明したが、無酸素槽内の被処理水の一部を嫌気槽へ返送するように設置してもよい。
【００７７】
さらに、本発明によるエアリフトポンプ装置は、膜分離式活性汚泥法を採用した汚泥処理設備に備えられる場合に限らず、膜分離式活性汚泥法を採用しない硝化液循環活性汚泥法や生物循環式嫌気好気法を採用した汚泥処理設備、流量調整槽、汚水浄化槽等において隔壁を介して設置された一方の処理槽から他方の処理槽に被処理水を移送する場合のポンプ装置として適用することができ、さらには、移送対象である被処理水の種類や、移送元、移送先に限定はない。
【００７８】
上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７９】
１：汚水処理設備
１０：嫌気槽
１１：隔壁
１２：連通口
２０：無酸素槽
２１：隔壁
２２：連通口
２３：送水路
３０：好気槽
３１：第一領域
３２：第二領域
３４：分離壁
３５：散気装置
３６：膜分離装置
３７：送水管
３８：散気装置
３９：引抜管
４０：エアリフトポンプ装置
４１：揚水管
４１ａ：下部開口
４２：散気装置
４２ａ：散気部
４３：送水管
４３ａ：拡大部
４３ｂ：樋状の送水路
４３ｃ上端部
４４：仮想面
４５：架台
４６：曲管
４７：給気管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中に立設して配置された揚水管と、揚水管の下部開口の下方に散気部が配置され、下部開口に向けて散気部より気泡を放出する散気装置と、揚水管の上部開口と連通し散気装置から放出される気泡により揚水された被処理水を移送する略水平姿勢の送水管を備え、
散気装置が、下部開口と略等面積の範囲から微細気泡を放出するエアリフトポンプ装置。
【請求項２】
下部開口と散気部の上面の空間を揚水管の周部から鉛直下方に延びる仮想面で仕切る仮想面の面積が、下部開口の面積以上となるように下部開口と散気部上面を離隔して配置する請求項１記載のエアリフトポンプ装置。
【請求項３】
散気部からの散気量は、中央部より、その周囲部が多い請求項１または２に記載のエアリフトポンプ装置。
【請求項４】
送水管は下流側ほど断面積が拡大された拡大部を備え、拡大部における送水管の内部上面は下流側に向けて上方に傾斜する請求項１から３の何れかに記載のエアリフトポンプ装置。
【請求項５】
拡大部の下流側で送水管が樋状に形成される請求項４記載のエアリフトポンプ装置。
【請求項６】
揚水管の上端部と送水管の基端部とが曲管を介して連通接続されている請求項４または５記載のエアリフトポンプ装置。
【請求項１】
被処理水中に立設して配置された揚水管と、揚水管の下部開口の下方に散気部が配置され、下部開口に向けて散気部より気泡を放出する散気装置と、揚水管の上部開口と連通し散気装置から放出される気泡により揚水された被処理水を移送する略水平姿勢の送水管を備え、
散気装置が、下部開口と略等面積の範囲から微細気泡を放出するエアリフトポンプ装置。
【請求項２】
下部開口と散気部の上面の空間を揚水管の周部から鉛直下方に延びる仮想面で仕切る仮想面の面積が、下部開口の面積以上となるように下部開口と散気部上面を離隔して配置する請求項１記載のエアリフトポンプ装置。
【請求項３】
散気部からの散気量は、中央部より、その周囲部が多い請求項１または２に記載のエアリフトポンプ装置。
【請求項４】
送水管は下流側ほど断面積が拡大された拡大部を備え、拡大部における送水管の内部上面は下流側に向けて上方に傾斜する請求項１から３の何れかに記載のエアリフトポンプ装置。
【請求項５】
拡大部の下流側で送水管が樋状に形成される請求項４記載のエアリフトポンプ装置。
【請求項６】
揚水管の上端部と送水管の基端部とが曲管を介して連通接続されている請求項４または５記載のエアリフトポンプ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１９１８（Ｐ２０１１−１９１８Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４７０４８（Ｐ２００９−１４７０４８）
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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