省エネ型液薄膜式酸素供給ポンプの機構解明に関する研究

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湖沼の底層水を好気化できる極めて省エネルギーな酸素供給装置(ポンプ)を開発した。この装置は手作りで消費電力もわずか35Wのエアーポンプで送水できる。エアーストンから生じた気泡はハニカム断面形状パイプ内を上昇後、喫水付近でシャボン玉状の液薄膜を形成し気泡集合体になる。ここで、ヘンリーの法則に従い液薄膜の内外から酸素が速やかに供給され、飽和水として移動が可能となる。液膜形成による省エネ効果の立証実験と下水処理場に設置した液膜式パイロットプラントから液薄膜式酸素供給ポンプの機構を検討した。[実験方法および結果]1.酸素供給装置の性能を評価するため、水平・垂直方向から水を移動させたときの流量を測定した。喫水面付近(数cm)のみの水の持ち上げで、わずかな位置工ネルギーで移送でき、液膜によるサイフォン効果により、水中で接続したパイプの長さによる圧損も見られなかった。2.湖上に浮かべた筏で次の実験を行なった。自給ポンプで一旦底層水を汲み上げ曝気後、元の位置へ水を返送する場合との比較実験では酸素供給装置の方が約1/20倍の電力量であった。また、コンプレッサーによる湖底全層曝気の場合は酸素が定着しなかった。3.アルカリ水の炭酸ガス吸収速度実験において、エアーストンと液膜との比較を行なった。炭酸ガス7L/min.を消費したとき、液膜方法がpH11.8→7.1に対し、エアーストン曝気法ではpHが低下しなかった。4.活性汚泥法の下水処理曝気には莫大なエネルギーを掛けているにもかかわらず、曝気槽の溶存酸素値が低いままの状態で運転されている。この曝気水の一部を液膜化処理すると、DO値は0.3→3.4まで上昇した。この現象から、形成される液膜により対象水中に過剰に溶存している気体(例えば窒素や二酸化炭素など)を効率よく大気中に放散し、酸素との気体交換が容易に行なえたものと判断し、ヘッドスペース法で溶存ガスを定量して立証した。