水処理・化学反応向け 散気管 OHRエアレーター

ゴム製散気管は、本当に効率が高いのか?

多孔質のゴム製散気管 vs. OHRエアレーター

世界中の排水処理施設で、ゴム製の散気管が使われています。
必ず目詰りして定期的な洗浄・交換を強いられるのに、なぜこのような【微細な穴がたくさん空いたタイプの散気管】を使うのか。
それはひとえに、微細バブルがリッチにできて、酸素溶解効率が高いだろう、という期待があるからです。
しかし本当に、微細バブルがリッチにできるのでしょうか。
本当に、酸素溶解効率が高いのでしょうか。

検証1:微細バブル生成量の比較テスト結果   検証2:実際の現場で比較された2実例/アルファ値とはなにか

検証1 100μmサイズの微細バブルは、 どちらの散気管がリッチに作れるのか
透明のアクリルタンク×2基を使った、同時比較テスト

透明のアクリルタンク×2基にそれぞれ水を漲って、片方には円盤型のゴム製散気管を、もう片方にはOHRエアレーター
AE-50N型を設置して、同量のエアーを同時に送り込みました。
※このテストは、当社のデモルームで実際にご覧にいれます。
デモルーム

運転開始直後の様子
運転開始直後の写真
テストに使用した散気管
テストに使用した機種と特徴
60秒間の曝気運転後、ブロワーを停止した直後の微細バブルの様子
写真
なぜ、ゴム製散気管は少ないのか? なぜ、OHRエアレーターは多いのか?


検証2 実際の現場で、ゴム製散気管と比較された2つの実例
「酸素溶解効率」は「実際の効率」ではない!

散気管の性能を表す1つの指標である「酸素溶解効率」について、ゴム製散気管メーカーは20%とか30%という
非常に高い値をPRしています。
水中に送り込んだエアーに含まれる酸素のうち、20%とか30%が水に溶ける、ということです。
対してOHRエアレーターの酸素溶解効率は、10%(水深5.0m時)ですから、酸素溶解効率だけで比較すると、
OHRエアレーターはゴム製散気管の1/2とか1/3の低効率であることになります。

実際の排水処理場で比較すると、OHRエアレーターの方が高効率を示す

本当に、OHRエアレーターは低効率なのでしょうか。 本当に、ゴム製散気管は高効率なのでしょうか。
実は、実際の現場では、その逆です。OHRエアレーターの方が、高い効率を示します。そのリアルな実例を2つ、以下にご紹介します。


実例A:某製紙工場のケース

2倍も高効率であるはずのゴム製散気管より、OHRは3割も少ないエアー量で済んだ

(某製紙工場排水/ 排水量:12,000m3/日  BOD値:IN 400mg/ℓ▶ OUT 10mg/ℓ  BOD負荷総量:4,680kg-BOD/日)

某製紙工場で、OHRエアレーターと、E社製のゴム製散気管とが比較検討されました。
水深5.5mにおける各散気管の酸素溶解効率(公表値)は、以下のとおりでした。

本当に、E社のゴム製散気管が、OHRエアレーターより2倍以上も高効率であるなら、必要空気量は1/2以下となるはずです。
(OHRエアレーターが必要とする空気量を【100】とすれば、高効率であるE社ゴム製散気管は【45】という少ない空気量で済むはず)
しかし、客先側に提出された「必要空気量」で比較してみると、OHRの方が3割も少ない空気量で済む、という逆転の結果でした。

なぜ、このような逆転が起きるのか。
E社散気管側が提出した計算式を見ると、明らかです。

つまり、表向きには30%という高い効率をPRしておきながら、必要空気量の計算段階になって1/2を掛けて、
実際は半分の効率で計算している、ということです。


実例B:某もやし製造工場のケース

ゴム製散気管が低効率であったため、DOが上がらず処理状態不良に陥った

(L工場排水/ もやし製造排水 BOD : 3,000mg/ℓ MLSS : 12,000 ~13,000mg/ℓ 水深: 4.0m)

某もやし製造工場は、曝気槽にM社のゴム製散気管を設置しました。
しかし、期待したDO値(溶存酸素濃度)が出ずに処理状態が不良となってしまったため、急ぎOHRエアレーターに交換しました。
水深4.0mにおける各散気管の酸素溶解効率(公表値)は、以下のとおりです。

M社のゴム製散気管は、OHRエアレーターと比べて2倍以上も高効率であるはずなので、
M社の散気管で上がらなかった曝気槽のDO値が、OHRエアレーターに取り替えたところで上がるはずがありません。
しかし実際には、OHRに取り替えた後は、2倍超も高いDO値を示しました。

「酸素溶解効率」は、排水処理で使う散気管においては、あくまで「仮の基準」です

酸素溶解効率は、清水で採ったデータであって、実際の排水で採ったデータではない

排水の性質は排出源ごとに異なるため、排水では統一的な性能データは採れません。
そこで性能評価の一応の目安として、酸素溶解効率のデータは「清水」(水道水など)で採ります。
しかし散気管が実際に使われる実排水には、不純物が多量に含まれているため、清水に比べて酸素は溶け込みにくくなります。

実際に散気管を使うのは 排水なのに、酸素溶解効率のデータを採るのは 清水なの?

「酸素溶解効率」を「実際の効率」にするために、「アルファ値」を掛ける

散気管メーカーは高い効率をPRしていても、実際には低い効率で設計計算をしているのです

水処理会社は排水処理の設計計算を行なう際に、各社の知見に基づいて、必ずアルファ値を折り込み、設計計算をしています。
しかし各社は、このアルファ値を公表していません。(水処理会社によっては、「安全係数」などとも称する)
酸素溶解効率が1/2に低下すればアルファ値=0.5、1/4に低下すればアルファ値=0.25となります。

前出の2つの実例では、「アルファ値」はいくらか

実例Aでは、E社のゴム製散気管にたいして、安全係数と称して1/2を掛けていました。
つまり、【アルファ値=0.5】ということです。

実例Bでは、M社のゴム製散気管のアルファ値は、0.25未満になります。
(OHRエアレーターの2倍超も高効率であるはずが、実際にはOHRの1/2以下の低効率であったため)

穴がたくさん空いたタイプの散気管(多孔質散気管)の「アルファ値」はいくらか

実排水では効率がガクンと低下する。これが、世界的な評価です。

(1)シンガポールの下水道当局の見解:0.23 ~ 0.68(シンガポールの 下水 にたいし)

(2)アメリカの環境保護庁 (EPA / United States Environmental Protection Agency) のレポートに出てくる一例:平均 0.4

 (ニュージャージー州の某 下水 処理場での例。多孔質散気管のアルファ値が、平日の高負荷時に平均で0.4であったと出ている)

(3)OHR社の見解:約 0.2 ~ 0.5 (=清水での効率に比べ、実排水では約20〜50%へとダウンする)

(注)アルファ値は、産業排水(BOD数百mg/L〜数千mg/L〜数万mg/L)では0.2とか0.25とか、かなり低くなる
   ケースがあるが、下水処理場では低負荷(BOD200〜350mg/Lほど)なので、それほど低くはならないようである。
   (シンガポール下水道当局の0.23という値は、世界一厳しい値かも知れない)

なおOHR社の業務対象は日本国内では産業排水のみであり、「アルファ値:約0.2〜0.5」という見解は
 産業排水 だけを対象としている。

OHRエアレーターのアルファ値は、ほぼ1.0です

OHRエアレーターは、実際の排水に強い散気管です

OHRエアレーターのアルファ値はほぼ1.0であり、清水と実排水とで変わりません。
その根拠は、以下をご覧ください。

他社からの評価レポート
● OHRエアレーターでは、 実排水でもそれほど効率の低下はないだろう」という評価を、水処理エンジニアリング S 社から
 頂いています。

● 水処理エンジニアリング S 社の評価レポートには、次のとおり記載されています。
  「実排水での酸素溶解効率を評価するため、 供試水に界面活性剤5.0ppmを添加してテストしたところ、
  従来型ディフューザーでは清水時に比べ約30%ダウンしたが、OHRエアレーターでは清水時と同等の値を示した。
  このことから、 OHRエアレーターは実排水においても、 清水時とそれほど変わらない酸素溶解効率が得られるものと
  推測される。」

※この試験レポートは呈上いたします
30 年以上、 アルファ値=1.0で設計計算をしています
OHR社は30年以上、アルファ値=1.0で設計計算していますが、空気量が足りず処理不調となった事例はありません。
  またOHR社は、アルファ値=1.0を折り込んだ必要空気量の設計計算式をお客様へ明確にお示ししています。

なぜOHRエアレーターは、アルファ値=1.0という、比類ない性能を発揮するのか

なぜかといえば、それはOHR式に独特の、気−液を激しくミキシングする力のせいです。
その証拠に、OHRエアレーターとゴム製散気管を運転して比較すると、OHRエアレーターの方が3倍も多く
微細バブルを生成できます。
汚泥水とエアーとを微細な粒子群へと砕き、さらにその粒子群を互いに激しくぶつけ合う作用こそ、
アルファ値=1.0を実現させる力です。

検証1:微細バブル生成量の比較テスト結果   OHRエアレーターのメカニズム

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