(57)【要約】【課題】装置を過度に大型化させることなく、空気供給口が汚泥で閉塞することを抑制できる散気装置、及び前記散気装置を用いた膜分離活性汚泥装置を提供することを目的とする。【解決手段】下部に被処理水流入部５８が形成された本体部５０と、本体部５０の内部に設けられ、上側が開口し、かつ、側面側及び底面側が気密に封止された第１導出部５２と、本体部５０の上部５０ａから下方に延び、第１導出部５２内に部分的に入り込んだ複数の第２導出部５４と、とを備え、平面視で本体部５０の上部５０ａの空気供給口６０と第１導出部５２の間から下方に延び、本体部５０の内部における空気供給口６０が形成されている部分に空気溜り部８０を形成させる仕切壁５６が設けられている、散気装置１０。また、散気装置１０を備える膜分離活性汚泥装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中で間欠的に曝気を行う散気装置であって、
被処理水中に浸漬され、内部が空洞で、下部に被処理水流入部が形成された本体部と、
前記本体部の内部に設けられ、上側が開口し、かつ、側面側及び底面側が気密に封止された第１導出部と、
前記本体部の上部から下方に延びるように設けられ、両端が開口した複数の第２導出部と、を備え、
各々の前記第２導出部は、それぞれの下端が前記第１導出部の下部から離間した状態で、前記第１導出部の上側から前記第１導出部内に部分的に入り込み、
前記本体部の上部には、平面視で前記本体部の内部における前記第１導出部の外側に空気を供給する空気供給口が形成され、
平面視で前記本体部の上部の前記空気供給口と前記第１導出部の間から下方に延び、前記本体部の内部における前記空気供給口が形成されている部分に空気溜り部を形成させる仕切壁が設けられた、散気装置。
【請求項２】
前記仕切壁の下端の位置が前記第１導出部の上端よりも低い、請求項１に記載の散気装置。
【請求項３】
活性汚泥を含む汚泥含有処理水を膜分離する膜モジュールと、
請求項１又は２に記載の散気装置と、を備える膜分離活性汚泥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、散気装置及び膜分離活性汚泥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業廃水や生活廃水は、廃水中に含まれる有機物等を取り除く処理が施されてから、工業用水として再利用されるか、もしくは河川等に放流される。工業廃水等の処理方法としては、例えば、曝気して好気的な微生物に有機物等を分解させる活性汚泥法が挙げられる。
【０００３】
活性汚泥法による処理と、分離膜モジュールによる膜ろ過とを組み合わせた膜分離活性汚泥（ＭＢＲ）法による処理が知られている。ＭＢＲ法による処理では、膜ろ過を継続するに従って分離膜表面に有機物等が堆積することにより、ろ過流量の低下や、膜間差圧の上昇が生じることがある。そのため、ＭＢＲ法による処理では、一般に膜モジュールの下方に散気装置を設置し、散気装置で発生させた気泡が膜表面に接触するときの衝撃、もしくは気泡の発生に伴う水流によって膜自体を振動させて、膜表面への有機物等の堆積を抑制している。
【０００４】
散気装置としては、曝気時の気泡のサイズが大きく、膜表面の洗浄性に優れることから、サイフォンの原理を利用して間欠的に曝気する散気装置が提案されている。例えば、内部が空洞で下方が解放され、上部に空気供給口が形成された散気ケースと、散気ケース内に設けられ、上方が解放された箱状（例えば、上方が解放され、側面側及び底面側が気密に封止された形状）の第１導出部と、散気ケースの上部から第１導出部内に向かって下方に延びる複数の管状の第２導出部とを備える散気装置が知られている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−１０３１３４号公報
【特許文献２】特開２０１８−１０３１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１、２のような従来の散気装置では、空気供給口が汚泥で閉塞することで、上方の膜モジュールの膜表面を安定して洗浄できないことがある。また、散気装置はコンパクトであるほどコスト面で有利である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされてものであって、サイフォンの原理を利用して間欠的に曝気でき、装置を過度に大型化させることなく、空気供給口が汚泥で閉塞することを抑制できる散気装置、及び前記散気装置を用いた膜分離活性汚泥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の構成を有する。
［１］被処理水中で間欠的に曝気を行う散気装置であって、
被処理水中に浸漬され、内部が空洞で、下部に被処理水流入部が形成された本体部と、
前記本体部の内部に設けられ、上側が開口し、かつ、側面側及び底面側が気密に封止された第１導出部と、
前記本体部の上部から下方に延びるように設けられ、両端が開口した複数の第２導出部と、を備え、
各々の前記第２導出部は、それぞれの下端が前記第１導出部の下部から離間した状態で、前記第１導出部の上側から前記第１導出部内に部分的に入り込み、
前記本体部の上部には、平面視で前記本体部の内部における前記第１導出部の外側に空気を供給する空気供給口が形成され、
平面視で前記本体部の上部の前記空気供給口と前記第１導出部の間から下方に延び、前記本体部の内部における前記空気供給口が形成されている部分に空気溜り部を形成させる仕切壁が設けられた、散気装置。
［２］前記仕切壁の下端の位置が前記第１導出部の上端よりも低い、［１］に記載の散気装置。
［３］活性汚泥を含む汚泥含有処理水を膜分離する膜モジュールと、［１］又は［２］に記載の散気装置と、を備える膜分離活性汚泥装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、サイフォンの原理を利用して間欠的に曝気でき、装置を過度に大型化させることなく、空気供給口が汚泥で閉塞することを抑制できる散気装置、及び前記散気装置を用いた膜分離活性汚泥装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】水処理装置の一例を示した概略模式図である。
【図２】本発明の散気装置の一例を示した斜視図である。
【図３】図２の散気装置のＩ−Ｉ断面図である。
【図４】図３の散気装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１２】
〔水処理装置〕
図１に示すように、水処理装置１０００は、活性汚泥処理槽１１と、活性汚泥処理槽１１の後段に設けられた膜分離槽２１と、膜分離槽２１の後段に設けられた処理水槽４１とを備えている。さらに、水処理装置１０００は、図示を省略するが、活性汚泥処理槽１１に流入する原水の流量を調整する流量調整槽、膜分離槽２１から余剰汚泥を引く抜く引抜ポンプ、膜分離槽２１に薬液や希釈水を送液する送液手段、及び処理水槽４１から工場や河川等に処理水を放流する放流手段等を備えている。
【００１３】
活性汚泥処理槽１１は、活性汚泥処理を行うために活性汚泥を充填するものである。
活性汚泥処理槽１１には、第１の流路１２と第２の流路１３とが接続されている。第１の流路１２は、工場や家庭等から排出された原水を活性汚泥処理槽１１に流入させる流路である。第２の流路１３は、活性汚泥処理槽１１から排出された汚泥含有処理水（被処理水）を膜分離槽２１に流入させる流路である。
【００１４】
活性汚泥処理槽１１内には槽内を好気条件に維持するために曝気装置１４が設置されている。
曝気装置１４は、活性汚泥処理槽１１内で曝気する曝気管１４ａと、曝気管１４ａに空気を供給する供給管１４ｂと、空気を送気するブロア１４ｃとを備えている。
曝気管１４ａとしては、ブロア１４ｃから供給される空気を上方へ吐出できるものであれば特に限定されず、例えば、穴あきの単管やメンブレンタイプのものが挙げられる。
【００１５】
膜分離槽２１は、活性汚泥処理槽１１から送られてきた、活性汚泥及び生物処理水を含む汚泥含有処理水を溜めるものである。
膜分離槽２１は、本発明の一態様を適用した膜分離活性汚泥装置１００（以下、「ＭＢＲ装置１００」と称することがある。）を備えている。ＭＢＲ装置１００については後述する。
【００１６】
膜分離槽２１と活性汚泥処理槽１１には汚泥返送手段３０が接続されている。汚泥返送手段３０は、膜分離槽２１から活性汚泥処理槽１１に、汚泥含有処理水の一部を返送するものである。
汚泥返送手段３０は、第４の流路３１を備えている。第４の流路３１は、汚泥含有処理水の一部を膜分離槽２１から排出し、活性汚泥処理槽１１に流入させる流路である。
第４の流路３１には、ポンプ３１ａが設置されている。これにより、膜分離槽２１内の汚泥含有処理水の一部を膜分離槽２１から活性汚泥処理槽１１に返送することができる。
【００１７】
処理水槽４１は、汚泥含有処理水を膜分離した後の処理水を貯留するものである。
【００１８】
＜膜分離活性汚泥装置＞
ＭＢＲ装置１００は、複数の膜モジュール２２と、それら膜モジュール２２の下方に設けられた散気装置１０と、を備えている。
【００１９】
膜モジュール２２は、活性汚泥を含む汚泥含有処理水を膜分離するものである。膜モジュール２２は分離膜を備え、この分離膜により汚泥含有処理水が生物処理水と活性汚泥とに固液分離（膜分離）される。
【００２０】
分離膜としては、分離能を有するものであれば特に限定されず、例えば、中空糸膜、平膜、チューブラ膜、モノリス型膜等が挙げられる。これらの中でも、容積充填率が高いことから、中空糸膜が好ましい。
【００２１】
分離膜として中空糸膜を用いる場合、その材質としては、例えば、セルロース、ポリオレフィン、ポリスルフォン、ポリフッ化ビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。これらの中でも、中空糸膜の材質としては、耐薬品性やｐＨ変化に強い点から、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥが好ましい。
分離膜としてモノリス型膜を用いる場合は、セラミック製の膜を用いることが好ましい。
【００２２】
分離膜に形成される微細孔の平均孔径としては、一般に限外分離膜と呼ばれる膜で０．００１〜０．１μｍ程度であり、一般に精密分離膜と呼ばれる膜で０．１〜１μｍ程度である。本実施形態においては平均孔径が前記範囲内である分離膜を用いることが好ましい。
【００２３】
膜モジュール２２には、第３の流路３３が接続されている。第３の流路３３は、分離膜を透過した処理水を膜分離槽２１から排出し、処理水槽４１に流入させる流路である。
第３の流路３３には、ポンプ３３ａが設置されている。これにより、膜モジュール２２の分離膜を透過した処理水を膜分離槽２１から排出できるようになっている。
【００２４】
散気装置１０は、汚泥含有処理水（被処理水）中で間欠的に曝気を行う散気装置である。散気装置１０は、図２〜４に示すように、本体部５０と、第１導出部５２と、複数の第２導出部５４と、仕切壁５６と、を備えている。散気装置１０は、膜分離槽２１内において被処理水中に浸漬された状態で設けられる。
【００２５】
本体部５０は、内部が空洞の直方体状の筐体であり、下部が解放されて被処理水流入部５８が形成されている。本体部５０が被処理水中に浸漬された状態では、被処理水流入部５８から被処理水が本体部５０の内部に浸入する。
なお、本体部５０の形状は、直方体状には限定されず、例えば、立方体状、円柱状等であってもよい。
【００２６】
第１導出部５２は、直方体状の上側が開口し、かつ、側面側及び底面側が気密に封止された部材（例えば、箱状の部材）であり、本体部５０の内部に設けられている。第１導出部５２は、第１導出部５２の上端５２ａが本体部５０の上部５０ａから離間した状態で本体部５０の内部に配置されている。
なお、第１導出部５２の形状は、直方体状には限定されず、本体部５０の形状、第２導出部５４の配置等に応じて適宜設定でき、例えば、立方体状、円筒状等であってもよい。
【００２７】
複数の第２導出部５４は、例えば、両端が開口した管状であり、本体部５０の上部５０ａから下方に延びるように設けられている。各々の第２導出部５４の上側開口端５４ａは散気穴となる。
散気装置１０では、本体部５０の内部における第１導出部５２の上端５２ａから第２導出部５４の下端５４ｃまでの空間がサイフォン室７０となり、サイフォン室７０に貯留されている空気が後述のようにサイフォンの原理によって各第２導出部５４から間欠的に曝気される。
【００２８】
この例の各々の第２導出部５４は、平面視で本体部５０の長手方向に互いに間隔を空けて並んで設けられている。長手方向に並ぶ複数の第２導出部５４は、等間隔に配置されていてもよく、隣り合う第２導出部５４ごとに間隔が変わるように配置されていてもよい。各々の第２導出部５４から均等に曝気されやすい点では、複数の第２導出部５４は等間隔に配置されていることが好ましい。
【００２９】
各々の第２導出部５４は、それぞれの下端５４ｃが第１導出部５２の下部５２ｂから離間した状態で、第１導出部５２の上側から第１導出部５２内に部分的に入り込んでいる。
各第２導出部５４の上側開口端５４ａからの曝気を均等にしやすい点では、各々の第２導出部５４の下側開口端５４ｂの上下方向の位置は、この例のように一致していることが好ましい。なお、本発明の効果を損なわない範囲であれば、各々の第２導出部５４の下側開口端５４ｂの上下方向の位置がずれていてもよい。
【００３０】
また、各第２導出部５４は、上側の一部が本体部５０の上部５０ａから上方に突き出た状態になっている。なお、散気装置１０の態様は、各第２導出部５４の上側が本体部５０の上部５０ａから突き出た態様には限定されず、例えば、各第２導出部５４の上側開口端５４ａが本体部５０の上面と一致している態様であってもよい。
【００３１】
第２導出部５４の形状は、この例では円筒状である。なお、第２導出部５４の形状は円筒状には限定されず、例えば、四角筒状等であってもよい。
第２導出部５４の流路断面積は、適宜設定でき、例えば、１００〜２０００ｍｍ２とすることができる。気泡形状、間欠曝気性、均等曝気性、中空糸膜の洗浄性及び空気供給量（省エネルギー性）等の観点から、第２導出部５４の流路断面積は、５００〜１７５０ｍｍ２が好ましく、７５０〜１６００ｍｍ２がより好ましい。
【００３２】
第２導出部５４の数は、この例では５本であるが、４本以下であってもよく、６本以上であってもよい。第２導出部５４の数は、適宜設定でき、例えば、４〜１０本とすることができる。
【００３３】
散気装置１０においては、第１導出部５２及び複数の第２導出部５４が、本体部５０における長手方向の一方の端部側に偏って設けられており、本体部５０の上部５０ａの他方の端部側に、空気供給口６０が形成されている。このように、本体部５０の上部には、平面視で本体部５０の内部における第１導出部５２の外側に空気が供給されるように空気供給口６０が形成されている。
【００３４】
空気供給口６０は、本体部５０の上部５０ａから上方に突き出た空気供給部６２に通じており、空気供給部６２はブロア１ｂと配管１ｃで繋がれている。ブロア１ｂから配管１ｃを通じて空気供給口６０から本体部５０内に供給された空気は、第１導出部５２の上側から第１導出部５２内に入り、各々の第２導出部５４を通って上側開口端５４ａから本体部５０の外部に放出される。
【００３５】
平面視で、本体部５０の上部５０ａの空気供給口６０と第１導出部５２の間には、本体部５０の上部５０ａに対して垂直に下方に延びる板状の仕切壁５６が設けられている。仕切壁５６は、本体部５０の短手方向の一方の側壁５０ｂの内面から他方の側壁５０ｃの内面まで達するように設けられている。これにより、本体部５０の内部における仕切壁５６によりも空気供給口６０側の部分には、空気溜り部８０が形成されている。
【００３６】
平面視で本体部の上部の空気供給口と第１導出部の間に仕切壁が設けられて、本体部の内部における仕切壁によりも空気供給口側に空気溜り部が形成されることで、散気装置の運転中に空気供給口に被処理水が接触することが抑制される。そのため、空気供給口に汚泥が付着して乾燥し、空気供給口が汚泥で閉塞することを抑制することができる。
【００３７】
散気装置１０では、仕切壁５６の下端５６ａの位置は、第１導出部５２の上端５２ａよりも低くなっている。本発明では、この例のように、仕切壁の下端の位置が第１導出部の上端よりも低くなっていることが好ましい。これにより、空気供給口が汚泥で閉塞することを抑制しつつ、散気装置をよりコンパクトにすることができる。
【００３８】
仕切壁５６の下端５６ａと第１導出部５２の上端５２ａの上下方向の距離ｄ１は、１０ｍｍ以上が好ましく、５０ｍｍ以上がより好ましい。距離ｄ１が前記範囲の下限値以上であれば、空気供給口が汚泥で閉塞することを抑制しやすい。
【００３９】
本体部５０、第１導出部５２、第２導出部５４及び仕切壁５６の材質は、特に限定されない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、ポリフェニレンスルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリスルフォン樹脂（ＰＳｆ）、ポリエーテルスルフォン樹脂（ＰＥＳ）等が挙げられる。本体部５０、第１導出部５２、第２導出部５４及び仕切壁５６の材質は、１種であってもよく、２種以上の組み合わせであってもよい。また、ステンレス（ＳＵＳ３０４系、ＳＵＳ３１６系）等の金属製であってもよい。
【００４０】
以下、散気装置１０の作用機構について説明する。散気装置１０においては、サイフォンの原理によって間欠的に曝気が起こる。
具体的には、運転開始前においては、本体部５０の内部は仕切壁５６の下端５６ａまで汚泥含有処理水（被処理水）で満たされている。ブロア１ｂから配管１ｃを通じて空気を送り、空気供給部６２を通じて空気供給口６０から本体部５０内に空気を連続的に供給すると、本体部５０内の汚泥含有処理水が被処理水流入部５８から押し出され、本体部５０内の汚泥含有処理水の液面が次第に降下する。本体部５０内の汚泥含有処理水の液面の高さが第２導出部５４の下端５４ｃよりも低くなると、第２導出部５４内とサイフォン室７０との２つの気液界面高さの差によって空気が第２導出部５４内に吸い込まれ、第２導出部５４の上側開口端５４ａ（散気穴）から一挙に放出される。このようにして曝気が起こると、それに伴って被処理水流入部５８から汚泥含有処理水が本体部５０に流入し、本体部５０内の汚泥含有処理水の液面の高さが第１導出部５２の上端５２ａ付近まで上昇する。そして、再び本体部５０内の汚泥含有処理水の液面の高さが第２導出部５４の下端５４ｃよりも低くなったときに次の曝気が起こる。
【００４１】
散気装置１０においては、仕切壁５６によって本体部５０の内部の空気供給口６０側に空気溜り部８０が形成されている。そのため、運転中に本体部５０内の汚泥含有処理水の液面が上下動しても、空気供給口６０に汚泥含有処理水が付着することが抑制される。そのため、空気供給口６０に汚泥が付着して乾燥し、空気供給口６０が汚泥で閉塞することが抑制されるため、膜モジュール２２の膜表面を安定して洗浄することができる。
【００４２】
〔水処理方法〕
以下、前記した水処理装置１０００を用いた水処理方法について説明する。本実施形態の水処理方法は、活性汚泥を用いて原水を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、活性汚泥処理工程で得られた汚泥含有処理水を膜分離する膜分離工程と、を有している。
【００４３】
（活性汚泥処理工程）
水処理装置１０００による水処理方法では、工場や家庭等から排出された工業廃水や生活廃水等の廃水（原水）を第１の流路１２を通じて活性汚泥処理槽１１に流入させ、活性汚泥処理槽１１で活性汚泥処理し、生物処理水とする。処理後の汚泥含有処理水（被処理水）は、第２の流路１３を通じて膜分離槽２１に流入させる。
【００４４】
（膜分離工程）
膜分離槽２１では、ＭＢＲ装置１００の膜モジュール２２により、活性汚泥及び生物処理水を含む汚泥含有処理水（被処理水）を膜分離処理する。膜分離処理中においては、散気装置１０により曝気を行う。
【００４５】
汚泥含有処理水の一部は、汚泥返送手段３０によって膜分離槽２１から活性汚泥処理槽１１に返送する。膜モジュール２２により汚泥含有処理水を膜分離した後の処理水は、第３の流路３３を通じて処理水槽４１に送って貯留する。処理水槽４１で貯留する処理水は、工業用水として再利用したり、河川等に放流したりすることができる。
【００４６】
なお、水処理方法は、活性汚泥処理槽１１の中にＭＢＲ装置１００が設けられた水処理装置を用いて、活性汚泥処理工程と膜分離工程とを同時に行ってもよい。
【００４７】
以上説明したように、本発明では、散気装置の本体部の内部において、仕切壁によって空気供給口側に空気溜り部が形成されているため、運転中に空気供給口に被処理水が付着にくく、空気供給口が汚泥で閉塞することが抑制される。そのため、膜モジュールの膜表面を安定して洗浄することができる。
また、本発明では、本体部の内部に仕切壁を設けるため、散気装置を大型化させることなく、空気供給口が汚泥で閉塞することを抑制することができる。
【００４８】
なお、本発明の散気装置は、前記した散気装置１０には限定されない。
例えば、板状の仕切壁が、本体部の上部の内面に対して傾斜して設けられた散気装置であってもよい。本体部の上部の内面に対する板状の仕切壁の角度は、０〜４５°が好ましく、０〜３０°がより好ましい。前記角度が前記範囲内であれば、運転中に空気供給口が汚泥で閉塞することを抑制しやすい。
【００４９】
本発明の散気装置は、複数の第２導出部が平面視で本体部の長手方向に一列に並ぶ態様には限定されず、例えば、複数の第２導出部が平面視で本体部の長手方向に二列以上に並んでいてもよい。
【００５０】
本発明の散気装置は、本体部５０内が１個以上の仕切壁で複数の領域に仕切られ、それらの領域にそれぞれ空気供給口６０が形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０…散気装置、２２…膜モジュール、５０…本体部、５２…第１導出部、５４…第２導出部、５６…仕切壁、５８…被処理水流入部、６０…空気供給口、７０…サイフォン室、８０…空気溜り部、１００…膜分離活性汚泥装置。
【図１】
2020089831.tif 000003
【図２】
2020089831.tif 000004
【図３】
2020089831.tif 000005
【図４】
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