1. 緒言 膜分離活性汚泥法は分離膜を用いて活性汚泥と処理水に分 離する下水処理方法である.継続運転によってファウリング が発生し,膜の透過性能が低下する.そのため,ファウリン グの抑制が必要である. ファウリングを抑制する方法として, 曝気による気泡流で膜面を洗浄する方法が利用されている. 本研究では,平板を膜モジュールに見立て,狭平行平板間 を上昇する気泡について実験と数値計算を行った.過去の平 行平板間気泡に関する研究では,Hashida 1) らは平板間隔が 3 mm のときの気泡形状や終端速度を明らかにした.また, Veronique 2) らは 2 枚の平行平板間を上昇する気泡周囲の速度 場を計測した.しかし,平板間隔の違いによる気泡の終端速 度や形状, 周囲速度場の変化についての知見が不足している. そこで,平板間隔が 5 mm,10 mm,15 mm での流路内を上昇 する単一気泡の運動を高速度ビデオカメラで撮影した.さら に数値計算を行い,終端速度と気泡形状について比較した. 2. 実験装置・実験方法 図 1 に実験装置の概略図を示す.装置内には水道水を満た

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... 置下部から空気を送り半球カップに溜め,半球カッ プを回転させて気泡を送った.上昇する気泡の様子を高速度 ビデオカメラで撮影した.撮影画像を二値化し,二値化画像 から気泡径と気泡の終端速度を算出した. 平板間隔 D は 5 mm, 10 mm,15 mm に変えて実験を行った. Fig.1. Experimental set up 3. 数値計算手法 本計算では三次元デカルト座標系( x, y, z ) における VOF 法 を用いた.気泡の初期位置は計算領域の中心とした.計算領 域の大きさは気泡径を d [mm]とすると,x 方向を 5d [mm],z 方向を 9d [mm], y 方向を平板間隔と同じにした. 境界条件は, y -z 面,x -y 下面は自由流出,x -z 面は壁面とした.また, 気泡を計算領域の中心に留めるために x -y 上面から気泡上昇 速度と等しい流速の一様流を流入させた.さらに,x -z 面の 壁は気泡上昇速度と同じ速度で動くとした. 4. 結果 図 2 に平板間隔が 15 mm のときの気泡上昇速度の実験値と 計算値を比較したグラフを示す.実験値と計算値は概ね一致 した.次に,図 3 に平板間隔が 15 mm,気泡径が 20 mm のと きの気泡形状を示す.気泡形状もほとんど一致しており,界 面での振動も模擬できている. Fig.2. Comparison of VT between measured and predicted bubbles (D = 15 mm) Fig.3 Bubble shape comparison (D = 15 mm, d = 20 mm) 5. 結言 数値計算による終端速度および気泡形状が,実験から得ら れた終端速度および気泡形状と一致することを確認できた. 今後は,気泡周囲の流れ場からファウリング抑制に適した気 泡径と平板間隔を見出す. 6. 参考文献 1) Hashida, M, et al., Int.