(57)【要約】【課題】省エネルギー性能を向上させた廃水処理装置を提供する。【解決手段】廃水処理槽５１の内部に貯留する廃水Ｗに含まれる好気性微生物の作用により、有機物の処理を行う廃水処理装置５０であって、廃水処理槽５１内に設けられ、廃水Ｗの水面から突出する開口２１ｂから大気中の酸素を含む気体を取り込み、好気性微生物が増殖するための表面を有する、袋状の気体透過膜２１と、気体透過膜２１の開口２１ｂ上の空間へ送気する送風機４１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水処理槽の内部に貯留する廃水に含まれる好気性微生物の作用により、有機物の処理を行う廃水処理装置であって、
前記廃水処理槽内に設けられ、前記廃水の水面から突出する開口から大気中の酸素を含む気体を取り込み、前記好気性微生物が増殖するための表面を有する、袋状の気体透過膜と、
前記気体透過膜の前記開口上の空間へ送気する送風機と、
を備える、廃水処理装置。
【請求項２】
前記開口上の前記空間を覆う蓋をさらに備える、請求項１に記載の廃水処理装置。
【請求項３】
前記開口上の前記空間を区切る仕切りをさらに備える、請求項１または２に記載の廃水処理装置。
【請求項４】
前記仕切りは、前記気体透過膜の前記開口上の空間を、
前記送風機により直接的に送気される第１の空間と、
前記第１の空間と前記気体透過膜内の袋状の空間とを通じて送気される第２の空間と、
に区切る、請求項３に記載の廃水処理装置。
【請求項５】
袋状の前記気体透過膜は、一端に前記開口が設けられ、他端は閉塞される、請求項１から４のいずれかに記載の廃水処理装置。
【請求項６】
前記気体透過膜と気体通過層とを備える気体供給体を、前記廃水処理槽内にさらに備え、
前記気体通過層から前記気体透過膜に通過した前記酸素を含む気体が、前記気体透過膜を透過して、前記廃水中に供給される、請求項１から５のいずれかに記載の廃水処理装置。
【請求項７】
前記気体供給体の内側に、水深方向の気体流路と水平方向の気体流路とが設けられている、請求項６に記載の廃水処理装置。
【請求項８】
一つの前記送風機は、複数の前記気体透過膜の前記開口上の前記空間へ送気する、請求項１から７のいずれかに記載の廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物を利用した廃水処理装置に関する。より具体的には、本発明は、省エネルギー性能を向上させた廃水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、好気性微生物の働きを活用して水中の有機物を分解して廃水を浄化する廃水処理装置が開発されている。このような廃水処理装置では、廃水中に含まれる好気性微生物に対して、空気等の酸素を含む気体を供給するために、気体を透過し液体を透過しない膜やシートが用いられている。
【０００３】
例えば特許文献１には、処理槽と、該処理槽内に設置されたガス透過性を有する中空糸膜とを備える、排水処理や下水処理に用いられるバイオリアクターが開示されている。中空糸膜の外表面には、中空糸膜の内部に供給されるガスを利用する生物膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０１８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１等に例示する従来の廃水処理装置では、生物膜に空気等の酸素を含む気体を送気するために、コンプレッサやブロワー等が用いられている。空気は、配管等を通じて処理槽内の中空糸膜に供給されている。中空糸膜は閉流路を形成しており、中空糸膜に供給された空気は、気泡として廃水中に放出されている。コンプレッサーやブロワー等を用いる理由は、中空糸膜は細い管状になっており、圧縮機で送気しないと中空糸内部に空気が流入し難いためである。
【０００６】
コンプレッサやブロワーは空気を圧縮して送気するため、電力消費量が高く装置の運転コストが上昇する。配管を通じて空気を供給することから、コンプレッサやブロワーには、配管の圧力損失以上に空気を圧縮する性能が求められている。廃水処理装置の規模が大きくなり、装置に設ける中空糸膜の数量が増大すると、設置するコンプレッサやブロワーに、より高い圧縮性能がまたはより多くの設置台数が求められる。配管の敷設作業も繁雑になる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、省エネルギー性能を向上させた廃水処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は次の項に記載の主題を包含する。
【０００９】
（項１）
廃水処理槽の内部に貯留する廃水に含まれる好気性微生物の作用により、有機物の処理を行う廃水処理装置であって、
前記廃水処理槽内に設けられ、前記廃水の水面から突出する開口から大気中の酸素を含む気体を取り込み、前記好気性微生物が増殖するための表面を有する、袋状の気体透過膜と、
前記気体透過膜の前記開口上の空間へ送気する送風機と、
を備える、廃水処理装置。
（項２）
前記開口上の前記空間を覆う蓋をさらに備える、項１に記載の廃水処理装置。
（項３）
前記開口上の前記空間を区切る仕切りをさらに備える、項１または２に記載の廃水処理装置。
（項４）
前記仕切りは、前記気体透過膜の前記開口上の空間を、
前記送風機により直接的に送気される第１の空間と、
前記第１の空間と前記気体透過膜内の袋状の空間とを通じて送気される第２の空間と、
に区切る、項３に記載の廃水処理装置。
（項５）
袋状の前記気体透過膜は、一端に前記開口が設けられ、他端は閉塞される、項１から４のいずれかに記載の廃水処理装置。
（項６）
前記気体透過膜と気体通過層とを備える気体供給体を、前記廃水処理槽内にさらに備え、
前記気体通過層から前記気体透過膜に通過した前記酸素を含む気体が、前記気体透過膜を透過して、前記廃水中に供給される、項１から５のいずれかに記載の廃水処理装置。
（項７）
前記気体供給体の内側に、水深方向の気体流路と水平方向の気体流路とが設けられている、項６に記載の廃水処理装置。
（項８）
一つの前記送風機は、複数の前記気体透過膜の前記開口上の前記空間へ送気する、項１から７のいずれかに記載の廃水処理装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、省エネルギー性能を向上させた廃水処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る廃水処理装置のＡ−Ａ線に沿う鉛直断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る廃水処理装置のＢ−Ｂ線に沿う水平断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る廃水処理装置のＣ−Ｃ線に沿う鉛直断面図である。
【図４】廃水処理装置に配置される気体供給体の鉛直断面図である。
【図５】廃水処理装置に配置される気体供給体の水平断面図である。
【図６】気体透過膜から形成された袋の内部に気体通過層を挿入する様子を示す模式図である。
【図７】図４の気体供給体を構成する気体通過層を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明および図面において、同じ符号は同じまたは類似の構成要素を示すこととし、よって、同じまたは類似の構成要素に関する重複した説明を省略する。
【００１３】
本発明に係る廃水処理装置は、廃水処理槽の内部に貯留する廃水に含まれる好気性微生物の作用により、廃水に含まれる有機物の処理を行う。好気性微生物は気体透過膜の表面に増殖する。
【００１４】
（廃水処理装置５０）
図１は、本発明の一実施形態に係る廃水処理装置のＡ−Ａ線に沿う鉛直断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る廃水処理装置のＢ−Ｂ線に沿う水平断面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る廃水処理装置のＣ−Ｃ線に沿う鉛直断面図である。
【００１５】
図１〜図３に示すように、本実施形態の廃水処理装置５０は、袋状の気体透過膜２１と、送風機４１とを備えている。気体透過膜２１は、開口２１ｂを除く部分が廃水Ｗに浸かるように、廃水処理槽５１内に設けられている。
【００１６】
気体透過膜２１は、水面から突出する開口２１ｂから大気中の気体（例えば、酸素）を取り込む。気体透過膜２１を透過した酸素は、廃水処理槽５１の内部に貯留する廃水Ｗに供給される。これにより、気体透過膜２１の表面には、好気性微生物が増殖し、廃水Ｗ中の好気性微生物が活性化する。開口２１ｂは気体透過膜２１の一端に設けられており、廃水Ｗ中に位置する他端は閉塞されている。
【００１７】
気体透過膜２１は、好ましくは、気体通過層１２を備える気体供給体１０に設けられている。気体通過層１２は、任意の構成であり、気体供給体１０の内部に設置され、空気を取り入れる内部空間Ｓを保持する。
【００１８】
廃水Ｗは、本実施形態では廃水処理槽５１の上部から供給され、気体透過膜２１表面の好気性微生物により、放流基準を満たす水質となるまで処理され、処理水Ｔとして放出される。
【００１９】
送風機４１は、気体透過膜２１の開口２１ｂ上の空間へ送気する。圧力損失が発生するような配管を用いずに送気することから、コンプレッサやブロワー等の気体を圧縮して送気するための構成（すなわち、圧縮機）を用いる必要はない。このため、ブロワーを用いた場合に比べてより省エネルギーな廃水処理装置の運転が可能となる。
【００２０】
廃水処理装置５０は、送風機４１が送気する開口２１ｂ上の空間を覆う蓋４３をさらに備えることができる。これにより、気体透過膜２１に、さらに確実に送気することが可能となる。
【００２１】
廃水処理装置５０は、送風機４１が送気する開口２１ｂ上の空間を区切る仕切り４５をさらに備えることができる。これにより、気体透過膜２１に、さらに確実に送気することが可能となる。
【００２２】
以下、廃水処理装置５０の構成についてより具体的に説明する。
【００２３】
（廃水処理槽５１）
図１〜図３に示すように、廃水処理槽５１は、廃水Ｗを貯留可能な有底の容器であって、廃水Ｗを流入させる流入口５１ａと、廃水Ｗを流出させる流出口５１ｂとを有している。
【００２４】
本実施形態では、流入口５１ａと流出口５１ｂとは常時開放されている。廃水Ｗは、流入口５１ａから、当該流入口５１ａに対向する位置に配置された流出口５１ｂに向かって、連続的、もしくは、断続的に供給される。
【００２５】
廃水処理槽５１内には、バッフル板５３を設けることができる。バッフル板５３は、廃水処理槽５１内の気体供給体１０の上流側に設けられ、廃水Ｗの流れを調節する。バッフル板５３を廃水処理槽５１内に設けることにより、廃水Ｗは廃水処理槽５１の下部を流れることができ、廃水処理槽５１内全体を廃水Ｗが流れることとなり望ましい。
【００２６】
廃水処理槽５１の容積については、特に限定されないが、例えば、１ｍ３以上１０，０００ｍ３以下の容積であればよい。例示的に、本実施形態では、廃水処理槽５１の有効水深は約１．８ｍである。
【００２７】
（気体供給体１０）
図１〜図３に示すように、廃水処理装置５０の使用時には、廃水処理槽５１の内部に複数の気体供給体１０が並設される。各気体供給体１０は、上端部分を除いた部分が廃水処理槽５１の廃水Ｗ中に浸漬された状態で、開口２１ｂから供給された気体を、廃水Ｗ中に供給する構造体である。気体供給体１０を介して廃水Ｗ中に供給される気体は、酸素を含む気体（例えば空気）である。本実施形態では、開口２１ｂ付近の空気を開口２１ｂに取り入れることで、ばっ気装置を使用せずに廃水Ｗ中に空気が供給される。その結果、廃水Ｗ中の好気性微生物が活性化して、水中に溶解、もしくは分散している汚泥物質が、上記微生物の活動で分解されて、廃水が浄化される。
【００２８】
各気体供給体１０は、中空の平板状部材である。各気体供給体１０は、廃水Ｗとの接触面積を効率的に確保するために、上下方向（深さ方向）と横方向（水平方向）とに沿って面が展開されるように配置される。
【００２９】
図４は、気体供給体１０の鉛直断面図であり、図５は、気体供給体の水平断面図である。図６は、気体透過膜から形成された袋の内部に気体通過層を挿入する様子を示す模式図である。
【００３０】
気体供給体１０は、気体通過層１２と、気体透過膜２１とを備えている。気体通過層１２は、気体透過膜２１によって構成される袋の中２１ａに配置されている。前記袋は、２枚の気体透過膜２１，２１を重ね合わせて、これら気体透過膜２１，２１の周縁の３方の端部２１ｃを接着したものであり、上端部（気体通過層１２における気体供給側の端部）に開口２１ｂを有している。当該開口２１ｂから気体通過層１２が袋の内部に挿入されることで、気体通過層１２の外周は気体透過膜２１で覆われる。なお開口２１ｂの位置あるいは形状は限定されず、例えば袋の各端（袋の上辺、底辺、横辺（縦のライン）も含む）の一部が開口とされてもよい。
【００３１】
各気体供給体１０は、これらの側面が略平行になるように配置されることが好ましい。本実施形態の廃水処理装置５０のように、廃水処理槽５１に流入口５１ａや流出口５１ｂが設けられることで、廃水Ｗの流れが生じる場合には、各気体供給体１０は、廃水Ｗの流れを遮断しない方向に配列されることがさらに好ましい。特に、流入口５１ａと流出口５１ｂとが対向して配置される場合には、流入口５１ａと流出口５１ｂとを結ぶ直線に対して各気体供給体１０の側面が平行になるように、各気体供給体１０が配置されることが好ましい。このようにすることで、流入口５１ａから廃水処理槽５１内に供給される廃水Ｗは、流出口５１ｂに向けて円滑に流れる。
【００３２】
気体供給体１０の間隔を、気体供給体１０の厚みを含まない、隣り合う２つの気体供給体１０の外面の間の間隔と定義すると、気体供給体１０の間隔の下限は、５ｍｍ以上であることが好ましい。また気体供給体１０の間隔の上限は、２００ｍｍ以下であることが好ましい。気体供給体１０の間隔が５ｍｍ未満である場合には、気体透過膜２１上に増殖する微生物によって目詰まりを起こす恐れがある。気体供給体１０の間隔が２００ｍｍを超える場合には、廃水との接触が悪くなる可能性がある。なお上記問題を確実に回避するために、気体供給体１０の間隔の下限は１５ｍｍ以上であることがより好ましく、気体供給体１０の間隔の上限は５０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３３】
気体供給体１０の上下方向（浸漬時の深さ方向）における長さは、０．６ｍ以上４ｍ以下であることが好ましい。気体供給体１０の上下方向の長さが０．２ｍ以上であることは、廃水処理槽５１の設置面積当たりの気体供給体１０の設置面積向上による廃水処理能向上効果をより良好に得る点で好ましい。なお当該観点において、より好ましくは、気体供給体１０の上下方向の長さは０．８ｍ以上とされ、さらに好ましくは１．２ｍ以上とされる。また気体供給体１０の上下方向の長さが４ｍ以下であることは、気体供給体１０への換気による廃水処理能向上効果をより良好に得る点、および設置容易性の点などで好ましい。また当該観点において、より好ましくは、気体供給体１０の上下方向の長さは３ｍ以下とされる。
【００３４】
気体供給体１０の上下方向に直交する横方向の長さは、０．２ｍ以上３．６ｍ以下であることが好ましい。上記気体供給体１０の上下方向に直交する横方向の長さが０．２ｍ以上であることは、廃水Ｗとの接触面積を効率的に確保して廃水処理効率を向上させる点で好ましい。上記気体流路Ｓの横方向の長さが３．６ｍ以下であることは、気体供給体１０全体の強度維持容易性および気体供給体１０の設置容易性の点などで好ましい。なお上記の観点において、上記気体供給体１０の上下方向に直交する横方向の長さは、より好ましくは０．４ｍ以上１．８ｍ以下とされる。
【００３５】
（気体通過層１２）
図７は、気体通過層１２を示す斜視図である。気体通過層１２は、中空板状部材であり、紙、樹脂、金属、無機材料のいずれかから形成される。気体通過層１２は、第１端部から供給された気体が第１方向（図７の二点鎖線で示す方向）に沿って通過する気体流路Ｓを有する構造体である。開口２１ｂ近傍にある空気は、開口２１ｂ（図４）を介して気体通過層１２の上端部に供給される。気体通過層１２は、上端部に供給された気体が第１方向に通過する気体流路Ｓを有しており、側面の気体通過孔１３から気体を放出する。
【００３６】
より具体的には図７に示すように、気体通過層１２は、複数の芯材１２ａと、表ライナ１２ｂと、裏ライナ１２ｃと、を有している。気体通過層１２の表裏面は、板状の部材である表ライナ１２ｂや裏ライナ１２ｃによって構成される。
【００３７】
複数の芯材１２ａは、それぞれ第１方向に延びるものであって、第１方向と直交する方向に所定の間隔をあけて配列される。これら複数の芯材１２ａが表ライナ１２ｂと裏ライナ１２ｃとの間に挟み込まれることで、表ライナ１２ｂと裏ライナ１２ｃとの間の空間が、芯材１２ａによって区画されて、複数の気体流路Ｓが形成される。
【００３８】
各芯材１２ａは、表ライナ１２ｂおよび裏ライナ１２ｃ側から押圧された際に、表ライナ１２ｂと裏ライナ１２ｃとの間の空間が縮小しないように支持する支持部として機能する。図１〜図３に示すように気体供給体１０が廃水Ｗ中に浸漬された状態では、芯材１２ａによって表ライナ１２ｂと裏ライナ１２ｃとの間の空間が保持されることで、気体流路Ｓの断面積が水圧によって縮小することが防止される。これにより、気体通過層１２（気体流路Ｓ）における気体通過量が十分に確保される。
【００３９】
表ライナ１２ｂおよび裏ライナ１２ｃには、それぞれ複数の気体通過孔１３が形成されている。気体通過孔１３は、表ライナ１２ｂおよび裏ライナ１２ｃに形成された貫通孔である。当該気体通過孔１３が気体流路Ｓと気体透過膜２１とを連通させることで、気体流路Ｓを流れる気体は、気体透過膜２１を介して廃水Ｗ中に供給される。
【００４０】
なお例えば、気体通過孔１３は、気体通過層１２の成形時に形成される。或いは気体通過層１２の成形後に表ライナ１２ｂや裏ライナ１２ｃの加工が行われることで、気体通過孔１３が形成されてもよい。また、表ライナ１２ｂや裏ライナ１２ｃとして多孔性シートが用いられてもよい。また十分な気体供給性能が得られれば、気体通過層１２として多孔性シートが用いられてもよい。更に、気体流路Ｓに交差する方向（廃水Ｗの水面に対して水平方向）に気体透過孔１３が形成されていても良い（図示せず）。この場合、各芯材１２ａに気体透過孔１３を形成し、水平方向に気体を通過させる流路を設けることも可能である。
【００４１】
気体通過層１２を構成する各部材の素材としては、紙、セラミック、アルミニウム、鉄、プラスチック（ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、メチルセルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂及びポリビニルブチラール樹脂）等が挙げられる。
【００４２】
なお強度面が優れることから、気体通過層１２の素材は、紙、アルミニウム、鉄、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、塩ビ樹脂、ポリエステル樹脂であることが好ましい。
【００４３】
また材料コストを安価に抑える観点では、気体通過層１２の素材として、例えば、紙、ポリオレフィン、ポリスチレン、塩ビ、ポリエステル等の樹脂、アルミニウム等の金属等を使用することが好ましい。また、気体流路Ｓが第１方向（図７中の二点鎖線参照）に延びるように形成された段ボールを気体通過層１２として使用することでも、気体通過層１２の材料コストを安価に抑えることができる。
【００４４】
当該気体通過層１２の気体通過孔１３の形状は、円形状、多角形状（ハニカム構造を含む）など様々な形状にすることができる。なお、気体通過孔１３の形状を、多角形状にすることが好ましく、長方形もしくは正方形にすることがより好ましい。
【００４５】
気体通過層１２内に形成される気体流路Ｓの上下方向（浸漬時の深さ方向）における長さは、気体供給体１０の上下方向の長さの２０％以上１００％以下であることが好ましい。気体流路Ｓの上下方向の長さが気体供給体１０の上下方向の長さの２０％以上であることは、気体流路Ｓの維持を容易かつ気体流路Ｓの換気を容易にして廃水処理能を向上させる点で好ましい。なお当該観点において、より好ましくは、気体流路Ｓの上下方向の長さは、気体供給体１０の上下方向の長さの５０％以上とされ、さらに好ましくは気体供給体１０の上下方向の長さの７０％以上とされる。また気体流路Ｓの上下方向の長さが気体供給体１０の上下方向の長さの１００％以下であることは、気体流路Ｓの換気による廃水処理能向上効果をより良好に得る点、および設置容易性の点などで好ましい。
【００４６】
気体流路Ｓの上下方向に直交する横方向の長さは、気体供給体１０の上下方向に直交する横方向の長さの２０％以上１００％以下であることが好ましい。上記気体流路Ｓの横方向の長さが気体供給体１０の上下方向に直交する横方向の長さの２０％以上であることは、廃水Ｗとの接触面積を効率的に確保して廃水処理効率を向上させる点で好ましい。上記気体流路Ｓの横方向の長さが気体供給体１０の上下方向に直交する横方向の長さの２０％以下であることは、気体供給体１０全体の強度維持容易性および気体供給体１０の設置容易性の点などで好ましい。なお上記の観点において、上記気体流路Ｓの横方向の長さは、より好ましくは気体供給体１０の上下方向に直交する横方向の長さの４０％以上１００％以下とされる。
【００４７】
気体流路Ｓの長さＬｓに対する廃水Ｗへの接水長さＬｗの割合は、例えば、８０％以上、９９％以下であればよい（長さＬｓ，Ｌｗについては図１参照）。上記長さＬｓに対する接水長さＬｗの割合が上記下限値以上であることは、気体流路Ｓから供給される酸素量を良好に確保し廃水処理効率を向上させる点で好ましい。上記長さＬｓに対する接水長さＬｗの割合が上記上限値以下であることは、気体流路Ｓへの廃水Ｗの侵入を防ぐ点で好ましい。
【００４８】
あるいは、気体流路Ｓへの廃水Ｗの侵入を防ぐ点では、廃水Ｗの水面が気体供給体１０（気体透過膜２１）の開口２１ｂから２ｃｍ以上離間するように接水長さＬｗが設定されてもよい。
【００４９】
（気体透過膜２１）
気体透過膜２１は、最外側層が液体（廃水Ｗ）に接触するように液体中（廃水Ｗ中）に浸漬された状態で、内側（気体通過層１２）から外側（廃水Ｗ）へ酸素を透過させ、かつ外側（廃水Ｗ）から内側（気体通過層１２）へ廃水を透過させない特性を有する。
【００５０】
図４に示すように、気体透過膜２１は、基材２１１と、気体透過性無孔層２１２と、微生物支持層２１３とを含む。図示の例では、気体透過膜２１は、微生物支持層２１３、基材２１１、気体透過性無孔層２１２の順に積層されており、基材２１１が気体透過性無孔層２１２で覆われるとともに、廃水Ｗに接触する最外側層が微生物支持層２１３によって構成されている。なお気体透過膜２１は、基材２１１、気体透過性無孔層２１２、微生物支持層２１３の順に積層されたものであってもよい（図示の例とは逆に、基材２１１が、気体透過性無孔層２１２の内側に位置してもよい）。このようにしても、基材２１１を気体透過性無孔層２１２で覆い、廃水Ｗに接触する最外側層を微生物支持層２１３によって構成できる。
【００５１】
（基材２１１）
基材２１１は、熱可塑性樹脂から形成される微多孔膜である（前記微多孔膜とは、微細な貫通孔を多数設けた膜である）。基材２１１の素材として、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン、及びポリフッ化ビニリデンを含めたフッ素樹脂、ポリブタジエン、ポリ（ジメチルシロキサン）を含めたシリコーンベースのポリマー、およびこれらの材料のコポリマーから選ばれるポリマー材料を含む等を含んでもよい。
【００５２】
微多孔膜である基材２１１の製造方法は、特に限定されないが、例えば、相分離法、延伸開孔法、溶解再結晶法、粉末焼結法、発泡法、溶剤抽出のいずれかによって、基材２１１を製造できる。また基材２１１は、自己組織化ハニカム微多孔膜であってもよい。
【００５３】
基材２１１の厚みは、10μｍ以上500μｍ以下であることが好ましく、50μｍ以上200μｍ以下であることがより好ましい。基材２１１の厚さは、JIS1913:2010一般不織布試験方法6.1厚さの測定方法で測定される値である。
【００５４】
基材２１１の細孔径は、気体透過膜の欠陥を防止する観点から、0.01μｍ以上50μｍ以下であることが好ましく、高い強度と気体透過性を保持する観点から、0.1μｍ以上30μｍ以下であることがより好ましい。前記細孔径は、表面を走査型電子顕微鏡（SEM）により観察し、その観察像から以下に示す方法により求めた細孔径である。観察倍率は、観察する対象物の細孔径が適切に算出できる倍率であれば、任意の倍率で観察することができる。
【００５５】
＜細孔径を求める方法＞
SEM観察で得られた像について、２値化処理を行い、画像解析的に、細孔径を算出する。算出の際には、細孔径は楕円近似を行い、楕円の長軸の長さを細孔径として、その平均値を評価する。
【００５６】
（気体透過性無孔層２１２）
気体透過性無孔層２１２とは、前記基材の孔より径の小さい細孔径の孔を有するか、もしくは、目視では孔の径を検出できず、かつ、気体を透過可能な層である。気体透過性無孔層２１２の細孔径は、基材２１１の細孔径と同様の方法で測定できる。
【００５７】
気体透過性無孔層２１２は、酸素、二酸化炭素、窒素、水素、メタノール、エタノール等のアルコール類や有機溶剤、もしくはそれらの混合ガスを、透過可能な層である。当該層２１２の気体透過性はJIS K 7126に定めた方法で測定できる。
【００５８】
気体透過性無孔層２１２は、熱可塑性樹脂でもよく、熱硬化性樹脂でもよい。当該熱硬化性樹脂は、熱硬化する樹脂であってもよく、紫外線の照射で硬化する樹脂であってもよい。また、有機過酸化物架橋、付加反応架橋、縮合架橋により硬化する樹脂であってもよい。
【００５９】
気体透過性無孔層２１２の素材としては、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンポリテトラフルオロエチレン、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂および、これらの材料のコポリマーから選ばれる熱硬化性ポリマーを含んでもよい。また、（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）ｎ（ｎ＝整数）のシロキサン骨格を有するポリマー（ジメチルシロキサン）などのシリコーン樹脂を用いることができる。これらの中でも、特に、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。
【００６０】
上記のポリウレタン樹脂としては、「アサフレックス  ８２５」（旭化成社製）、「ペレセン  ２３６３−８０Ａ」、「ペレセン  ２３６３−８０ＡＥ」、「ペレセン  ２３６３−９０Ａ」、「ペレセン  ２３６３−９０ＡＥ」、（以上、ダウ・ケミカル社製）、「ハイムレンＹ−２３７ＮＳ」（大日精化工業社製）を用いることができる。
【００６１】
上記のシリコーン樹脂としては、「シラシール３ＦＷ」、「シラシールＤＣ７３８ＲＴＶ」、「ＤＣ３１４５」、及び「ＤＣ３１４０」（以上、ダウコーニング社製）、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ  ＲＴ７０７Ｗ」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ  ＥＬ４３００」、「ＮＣ１９１０」（旭化成ワッカーシリコーン社製）、「ＳＤ４５８４ＰＳＡ」、「ＫＳ−８４７Ｔ」、「ＫＦ−２００５」、「Ｘ−４０−３２３７」、「ＫＮＳ−３００２」（信越化学社製）を用いることができる。シリコーン樹脂にはさらに、触媒を添加してもよい。触媒としては、オクチル酸亜鉛、オクチル酸鉄、コバルト、錫などの有機酸塩、アミン系の触媒を用いることができる。また、有機錫化合物、有機チタン化合物、白金化合物も用いることができる。触媒としては、例えば、「ＣＡＴ−ＰＬ−５０Ｔ」（信越化学社製）を用いることができる。また、塗布の際には、トルエンやキシレン等の溶剤を添加してもよい。
【００６２】
気体透過性無孔層２１２の製造方法は、特に限定されず、リバースロールコーター、正回転ロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、ロッドコーター、スロットオリフィスコーター、エアドクタコーター、キスコーター、ブレードコーター、キャストコーター、スプレーコーター、スピンコーター、押出コーター、ホットメルトコーター等を用いる方法で気体透過性無孔層２１２を製造できる。また、粉体コーティング、電着コーティング等の方法でも気体透過性無孔層２１２を製造できる。基材を気体透過膜の原料液に浸漬することでコーティングしてもよい。基材はシート状でも中空糸状でもよい。塗布の前工程において、プライマー塗布、コロナ処理等の前処理を行ってもよい。
【００６３】
気体透過性無孔層２１２の目付量は、10g/m2以上、500g/m2以下であることが好ましく、20g/m2以上200g/m2以下であることがより好ましい。気体透過性無孔層２１２の目付量は、気体透過性無孔層２１２が積層される前の基材の目付量E（g/m2）と、気体透過膜が積層された後の気体透過性無孔層２１２と基材の目付量F（g/m2）の差であるD(g/m2)として、以下の関係式（１）により求められる。
【００６４】
Ｄ＝Ｆ−Ｅ      （式１）
【００６５】
気体透過性無孔層２１２や基材の目付量はJIS1913:2010一般不織布試験方法6.2単位面積当たりの質量で測定される値である。
【００６６】
気体透過性無孔層２１２の厚みは、10μｍ以上、500μｍ以下であることが好ましく、20μｍ以上200μｍ以下であることがより好ましい。上記の気体透過性無孔層２１２の厚さはJIS1913:2010一般不織布試験方法6.1厚さの測定方法で測定される値である。
【００６７】
（微生物支持層２１３）
微生物支持層２１３は、その表面もしくは内部に微生物を保持する層であり、内部に微生物が生育可能な空間を有し、水中の有機物が通過可能である。微生物支持層２１３の素材としては、例えば、メッシュ、織布、不織布、発泡体、又は微多孔膜等の多孔性シートが挙げられる。多孔性シートの素材は、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、メチルセルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂及びポリビニルブチラール樹脂、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、パラ系およびメタ系アラミド、ポリアリレート、炭素繊維、ガラス繊維、アルミニウム繊維、スチール繊維、セラミック等が挙げられる。微生物付着性と加工性を考慮すると、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、炭素繊維が好ましい。
【００６８】
微生物支持層２１３の目付量は2g/m2以上、500g/ m2以下であることが好ましく、10g/m2以上200g/m2以下であることがより好ましい。微生物支持層２１３の目付量はJIS1913:2010一般不織布試験方法6.2単位面積当たりの質量で測定される値である。
【００６９】
微生物支持層２１３の厚みは、5μｍ以上、2000μｍ以下であることが好ましく、20μｍ以上500μｍ以下であることがより好ましい。微生物支持層２１３の厚さはJIS1913:2010一般不織布試験方法6.1厚さの測定方法で測定される値である。 
【００７０】
なお、基材２１１の表面処理によって微生物支持層２１３が形成されてもよい。このようにすれば、上記の表面処理で基材２１１表面の粗さと膜電位を上げられるので、微生物付着性が向上する。例えば上記の表面処理として、グリシジルメタクリレートをグラフト重合し、さらに、ジエチルアミン、もしくは、亜硫酸ナトリウムを反応させることが行われ得る。或いは上記の表面処理として、グリシジルメタクリレートをグラフト重合した後に、アンモニア、もしくは、エチルアミンを反応させることが行われてもよい。              
【００７１】
（送風機４１）
送風機４１は、気体透過膜２１の開口２１ｂ上の空間へ送気することにより、気体透過膜２１を通じて、有機物を含む廃水に酸素を供給する。これにより、ばっ気装置を使用することなく、廃水に酸素を供給することができる。圧力損失が発生するような配管を用いずに空気を送風することから、コンプレッサやブロワー等の気体を圧縮して送気するための構成（すなわち、圧縮機）を用いる必要はない。このため、ブロワーを用いた場合に比べてより省エネルギーな廃水処理装置の運転が可能となる。図示する態様では、１台の送風機４１は、複数の気体透過膜２１の開口２１ｂ上の空間へ送気する。これにより、廃水処理装置の規模が大きくなり、装置に設ける気体透過膜２１の数が増大しても、多くの気体透過膜２１に効率的に送気することが可能となる。
【００７２】
送風機４１は、気体透過膜２１の上部空間に設置することが望ましい。好ましくは、気体透過膜２１の上部空間とは、鉛直方向では、送風機４１の中心位置が気体透過膜２１の最上部より上方に位置し、水平方向では、送風機４１の中心位置が気体透過膜２１の少なくとも一部から半径５ｍ以内に、より好ましくは３ｍ以内に位置する、空間である。送風機４１が気体透過膜２１のこのような上部空間に設置されていると、気体透過膜２１への空気の供給量が増大し、有機物を含む廃水に酸素を十分に供給することができる。
【００７３】
または、送風機４１は、気体透過膜２１から離れた位置に設置してもよい。この場合、送風機４１は、例えば圧力損失を実質的に考慮しなくてもよい程度の、圧力損失が低い配管を通じて、気体透過膜２１の開口２１ｂ上の空間へ送気する。ここで、圧力損失が低い配管とは、例示的には、圧力損失が約２ｋＰａ以下の配管であり、好ましくは、圧力損失が約１ｋＰａ以下の配管である。
【００７４】
なお、送風機とブロワーとはＪＩＳ  Ｂ０１３２において区別して規定されている。ＪＩＳ  Ｂ０１３２の規定によると、送風機は、羽根車の回転運動によって気体にエネルギーを与える機械であり、単位質量当たりのエネルギーが２５ｋＮｍ／ｋｇ未満のものである。ブロワーは、圧縮機のうち、有効吐出し圧力が２００ｋＰａ以下のものである。
【００７５】
本発明においては、袋状の気体透過膜２１を用いるため、送気しやすい構造となっている。そのため、送風機を用いたとしても、十分に酸素が膜全体に行き渡る構成となっている。よって、送風機は圧縮機と比べて低電力でも効率よい廃水処理が行える。例えば、合併浄化槽で使用される小型ブロアＥＰ−８０ＥＬ（安永製、定格圧力１４．７ＫＰａ、風量８０Ｌ／ｍｉｎ、）は消費電力５６／５９Ｗ（５０／６０Ｈｚ）であるのに対し、汲み取り式トイレで使用される送風機ＳＰ−３０（日本電興製、風量４８ｍ３／ｈ＝６００Ｌ／ｍｉｎ）は消費電力１６／１５Ｗ（５０／６０Ｈｚ）であり、ブロアの約３０％の消費電力で運転が可能となる。
【００７６】
（蓋４３）
送風機４１による送風により、さらに確実に気体透過膜２１に空気を送出するために、気体透過膜２１の上部空間に蓋４３（または覆い４３）を設置することができる。蓋４３を設置することにより、送風機４１により送出された空気は、拡散することなく気体通過層１２内の気体流路Ｓに導かれ、気体透過膜２１に送出される。
【００７７】
蓋４３は、廃水処理槽５１の上部空間をできるだけ密閉するように設置することが望ましい。ここで、空気の取入口および送出口を適宜設置することにより、廃水処理装置５０内に空気の流れＦを設けることができる。
【００７８】
例えば、蓋４３の一部、例えば蓋４３の側壁に送風機４１を設置すれば、送風機４１を空気の取入口とすることができる。また、蓋４３の一部、例えば蓋４３の側壁にルーバー４４を設置すれば、ルーバー４４を空気の送出口とすることができる。ルーバー４４は、廃水処理槽５１への雨の流入や落ち葉等の飛翔物の流入を防ぐことができる。
【００７９】
蓋４３の側壁に送風機４１およびルーバー４４を設置する場合、送風機４１を設置する側壁とルーバー４４を設置する側壁とは、図３に示すように、対向する位置であることが好ましい。
【００８０】
なお、送風機４１の羽根を逆回転させて運転することにより、空気の流れＦは図示する矢印の方向とは逆方向になる。これにより、ルーバー４４は空気の取入口となり、送風機４１は空気の送出口となる。
【００８１】
蓋４３は、木、樹脂、金属、コンクリート等の種々の材料を用いて形成することができる。例えば、蓋４３を透明な樹脂製とし、廃水処理槽５１に日光を取り入れる構成としてもよい。蓋４３は、廃水処理槽内５１を覆う屋根（またはルーフ）状に形成してもよい。
【００８２】
（仕切り４５）
送風機４１による送風により、より確実に気体透過膜２１に空気を送出するために、気体透過膜２１の上部空間に仕切り４５を設置することができる。好ましくは、仕切り４５は、鉛直方向に延伸する。好ましくは、仕切り４５は、蓋４３の天井に設けられる。
【００８３】
仕切り４５は、気体透過膜２１の開口２１ｂ上の空間を、第１の空間４６Ａおよび第２の空間４６Ｂに区切る。第１の空間４６Ａは、送風機４１により直接的に送気される。第２の空間４６Ｂは、第１の空間４６Ａと気体透過膜２１内の袋状の空間２１ａとを通じて送気される。気体通過層１２内の気体流路Ｓは、水深方向の気体流路となり、気体通過層１２と気体透過膜２１との間の、気体透過膜２１内の袋状の空間２１ａは、水平方向の気体流路となる。
【００８４】
水平方向の気体流路は、種々の方法で設けることができる。例えば、図３に示すように、気体通過層１２（例えば、芯材１２ａ）として、表面に孔を空けたプラスチック段ボールをその畝が水平方向に延伸するよう気体透過膜２１の袋状の空間２１ａに挿入しておくことにより、水平方向の気体流路を設けることができる。または、図７において、水深方向に延伸する隣り合う気体流路Ｓ間で気体が送気されるように、芯材１２ａに空孔（図示せず）を設けてもよい。
【００８５】
気体通過層１２内には、水深方向および水平方向の気体流路が設けられる。これにより、一つの気体透過膜２１において、第１の空間４６Ａ側に位置する開口２１ｂから第２の空間４６Ｂ側に位置する開口２１ｂへの空気の流れＦが形成される。この空気の流れＦは、第１の空間４６Ａから第２の空間４６Ｂへ通じる開流路である。
【００８６】
このように、仕切り４５を設置することにより、送風機４１は、気体供給体１０の気体通過層１２内に設けられた水深方向および水平方向の気体流路を通じて、第１の空間４６Ａから第２の空間４６Ｂへ空気を供給する。送風機４１の羽根が逆回転で運転される場合には、空気の流れＦは図示する矢印の方向とは逆方向になる。この場合、送風機４１は、気体供給体１０の気体通過層１２内に設けられた水深方向および水平方向の気体流路を通じて、第２の空間４６Ｂから第１の空間４６Ａへ空気を供給する。
【００８７】
仕切り４５は、例えば蓋４３の天井に吊り下げて設置することができる。または、仕切り４５は、蓋４３と一体化され、蓋４３の天井の一部として構成されてもよい。仕切り４５を設置する場合、空気の流れＦを形成するために、第１の空間４６Ａおよび第２の空間４６Ｂのそれぞれに、空気の取入口または送出口をそれぞれ設けることが好ましい。
【００８８】
なお、図示する態様では、仕切り４５は蓋４３の天井部分に設けられているが、仕切り４５は、例えば廃水処理槽５１の対向する側壁の上端に、仕切り４５の両端が架橋されるように設置してもよい。これにより、廃水処理装置５０は、蓋４３を備えることなく、仕切り４５を備える構成とすることができる。
【００８９】
仕切り４５は、木、樹脂、金属、コンクリート等の種々の材料を用いて形成することができる。仕切り４５を蓋４３と一体化して構成する場合、仕切り４５は、蓋４３と同じ材料を用いて形成することができる。
【００９０】
以上、本発明の廃水処理装置５０によると、気体透過膜２１を使用して、ばっ気をすることなく好気性処理を行うことができる。送風機４１による気体透過膜２１への送気は、コンプレッサやブロワー等の空気を圧縮して送気する態様とは異なり、電力費を低減することができる。これにより、省エネルギー性能を向上させることができる。
【００９１】
また、送風機４１は、気体透過膜２１の開口２１ｂ上の空間へ、圧力損失が発生するような配管を用いずに送気する。よって、コンプレッサやブロワー等の気体を圧縮して送気するための構成を用いる必要はなく、ブロワーを用いた場合に比べてより省エネルギーな廃水処理装置の運転が可能となる。送風機４１により気体透過膜２１に確実に送気されることから、酸素を含む気体が生物膜に十分に供給され、廃水の処理効率も向上する。  
【００９２】
さらに、蓋４３または仕切り４５を備えることにより、気体透過膜２１にさらに確実に送気することが可能となり、廃水の処理効率が向上する。
［その他の形態］
【００９３】
以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。
【００９４】
例えば上記実施形態では、平面状の気体供給体１０を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、気体供給体１０は巻回されていてもよいし、筒状に成型された気体供給体を用いてもよい。
【００９５】
上記実施形態では、流入口５１ａを廃水処理槽５１の上部に設けて、廃水Ｗを廃水処理槽５１の上部から供給しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、流入口５１ａを廃水処理槽５１の下部に設けて、廃水Ｗを廃水処理槽５１の下部から供給してもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１０      気体供給体
１２      気体通過層
１２ａ  芯材
１２ｂ  表ライナ
１２ｃ  裏ライナ
１３      気体通過孔
２１      気体透過膜
２１ａ  袋の中
２１ｂ  開口
２１ｃ  袋の周縁の端部４１   送風機（ファン）
４３      蓋４４   ルーバー
４５      仕切り４６Ａ 空間（第１の空間）
４６Ｂ 空間（第２の空間）
５０      廃水処理装置
５１      廃水処理槽
５１ａ  流入口
５１ｂ  流出口５３   バッフル板
２１１  基材
２１２  気体透過性無孔層
２１３  微生物支持層
Ｓ          気体流路
Ｔ          処理水
Ｗ          廃水 
【図１】
2020028837.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020028837.tif 000007
【図６】
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【図７】
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