(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および嫌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、主に好気性微生物が増殖する表面を有する、袋状の気体透過膜２１と、廃水Ｗに浸かるように廃水処理槽５１内に設けられ、主に嫌気性微生物が増殖するための表面を有する接触材３１と、を備える。【選択図】図１
2020028835.tif 000002
【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および嫌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、主に前記好気性微生物が増殖する表面を有する、袋状の気体透過膜と、
前記廃水に浸かるように前記廃水処理槽内に設けられ、主に前記嫌気性微生物が増殖する表面を有する接触材と、
を備える、廃水処理装置。
【請求項２】
前記接触材は、前記気体透過膜の下方に配置されている、請求項１に記載の廃水処理装置。
【請求項３】
前記接触材は、前記気体透過膜の前方に配置されており、前記気体透過膜の下方に位置する前記廃水処理槽の底部は、前記接触材側に傾斜している、請求項１に記載の廃水処理装置。
【請求項４】
前記気体透過膜の前記開口へ送気する送風機をさらに備える、請求項１から３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】
嫌気性処理と好気性処理とを組合せた廃水処理方式には、嫌気性消化法と活性汚泥法とを組合せた方式や、UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)法と散水濾床法とを組合せた方式、嫌気性濾床法と接触ばっ気法とを組合せた方式等がある。このうち、嫌気性濾床法と接触ばっ気法とを組合せた方式は、排水の流量および濃度が変動しても処理水質が安定しており、活性汚泥法と比較しても汚泥の発生量が少なく、また設備の維持管理が容易であるため、我が国では、家庭からの生活排水を処理する浄化槽に多く採用されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「浄化槽の構造基準・同解説２００６年版」，一般財団法人日本建築センター，2006年11月20日，p.143
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、嫌気性濾床法と接触ばっ気法とを組合せた方式は、後段の接触ばっ気工程にブロワーの動力が必要であり、電力費の低減が求められている。また、さらなる汚泥発生量の削減も求められている。
【０００５】
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】
【０００６】
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。
【０００７】
（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および嫌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、主に前記好気性微生物が増殖する表面を有する、袋状の気体透過膜と、
前記廃水に浸かるように前記廃水処理槽内に設けられ、主に前記嫌気性微生物が増殖する表面を有する接触材と、
を備える、廃水処理装置。
（項２）
前記接触材は、前記気体透過膜の下方に配置されている、項１に記載の廃水処理装置。
（項３）
前記接触材は、前記気体透過膜の前方に配置されており、前記気体透過膜の下方に位置する前記廃水処理槽の底部は、前記接触材側に傾斜している、項１に記載の廃水処理装置。
（項４）
前記気体透過膜の前記開口へ送気する送風機をさらに備える、項１から３のいずれかに記載の廃水処理装置。
【発明の効果】
【０００８】
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】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る廃水処理装置の鉛直断面図である。
【図２】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３】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４】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５】図２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。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る廃水処理装置の鉛直断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る廃水処理装置の鉛直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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および嫌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し、嫌気性微生物は接触材の表面に増殖する。
【００１２】
好気性微生物が増殖する表面近傍での酸素濃度は、好ましくは、１．０ｍｇ／Ｌ以上であり、より好ましくは、２．０ｍｇ／Ｌ以上である。また、嫌気性微生物が増殖する表面近傍での酸素濃度は、好ましくは、１．０ｍｇ／Ｌ未満であり、より好ましくは、０．５ｍｇ／Ｌ以下である。
【００１３】
［第１の実施形態］
（廃水処理装置５０）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る廃水処理装置の鉛直断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の廃水処理装置５０（５０Ａ）は、袋状の気体透過膜２１と、接触材３１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内の上部側に設けられている。接触材３１は、全体が廃水Ｗに浸かるように、同一の廃水処理槽５１内の下部側に（すなわち、気体透過膜２１の下方に）設けられている。
【００１５】
気体透過膜２１は、水面から突出する開口２１ｂから大気中の酸素を含む気体（例えば、空気）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。
【００１６】
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。
【００１７】
一方で、廃水処理槽５１内はばっ気されていないため、廃水Ｗ中の気体透過膜２１から離れた場所では酸素が不足した状態となり、接触材３１の表面には嫌気性微生物が増殖する。すなわち接触材３１は、嫌気性濾床として機能することができる。
【００１８】
廃水Ｗは、本実施形態では廃水処理槽５１の下部から供給され、接触材３１表面の嫌気性微生物によりある程度分解された後、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】
気体透過膜２１から剥離し沈殿した汚泥３２は、接触材３１の上部にて捕捉され堆積し、接触材３１表面の嫌気性微生物の働きにより分解される。これにより、汚泥の発生量が削減される。汚泥３２は、気体透過膜２１から剥離した生物膜の残渣である。
【００２０】
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。
【００２１】
（廃水処理槽５１）
図１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。
【００２２】
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。
【００２３】
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３．０ｍである。
【００２４】
（接触材３１）
接触材３１は、表面に嫌気性微生物を増殖させるための構成である。接触材３１の材質には、プラスチック、セラミック、ゴム、活性炭、木材、布、紙等を用いることができる。耐腐食性の点では、接触材３１の材質は、プラスチックまたはセラミックが望ましい。微生物が付着しやすい点では、接触材３１は、発泡体、または不織布等が望ましい。
【００２５】
なお、図中、接触材３１は廃水処理槽５１の底面から所定の距離離隔して配置されているが、接触材３１は廃水処理槽５１の底面に接して配置されてもよい。
【００２６】
（気体供給体１０）
図１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。
【００２７】
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。
【００２８】
図２は、気体供給体１０の鉛直断面図であり、図３は、気体供給体の水平断面図である。図４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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
（気体通過層１２）
図５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５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２）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。
【００３５】
より具体的には図５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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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５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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、０．２ｍ以上４ｍ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０．２ｍ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、０．８ｍ以上とされる。また気体流路Ｓの上下方向の長さが４ｍ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。また当該観点において、より好ましくは、気体流路Ｓの上下方向の長さは２．５ｍ以下とされる。
【００４５】
気体流路Ｓ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。上記気体流路Ｓの横方向の長さが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、上記気体流路Ｓの横方向の長さは、より好ましくは０．４ｍ以上１．８ｍ以下とされる。
【００４６】
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、９５％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。
【００４７】
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。
【００４８】
（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。
【００４９】
図２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。
【００５０】
（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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
＜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。
【００５５】
（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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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）などのシリコーンベース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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
Ｄ＝Ｆ−Ｅ      （式１）
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
（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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。 
【００６９】
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。        
【００７０】
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。これにより、電力費を低減することができる。また、表面に嫌気性微生物が増殖する接触材３１を使用して、気体透過膜２１から剥離する汚泥を嫌気性処理することができる。これにより、汚泥発生量も削減することができる。
【００７１】
また、気体透過膜２１および接触材３１は、一つの廃水処理槽５１内に設けられるので、主に（バイオフィルム中の好気性微生物の割合が８割以上）好気性微生物が増殖できる場所と主に（バイオフィルム中の嫌気性微生物の割合が８割以上）嫌気性微生物が増殖できる場所とを一つの廃水処理槽５１の中に設けることができる。これにより、有機性廃水の効率的な処理が可能となる。
【００７２】
［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係る廃水処理装置の鉛直断面図である。
【００７３】
第２の実施形態に係る廃水処理装置５０（５０Ｂ）は、気体透過膜２１と接触材３１とを略水平方向に並列に設置している点において、第１の実施形態に係る廃水処理装置５０Ａと異なっている。すなわち接触材３１は気体透過膜２１の前方（上流側）に配置されている。例示的に、本実施形態では、廃水処理槽５１の有効水深は約２．０ｍである。  
【００７４】
好ましくは、廃水処理槽５１の底部には、例えば傾斜部材３３により傾斜面が設けられており、気体透過膜２１の下方に位置する廃水処理槽５１の底部が接触材３１側に傾斜している。傾斜面は接触材３１に向かって傾斜しており、これにより、気体透過膜２１から剥離し沈殿した汚泥３２は、重力の作用により接触材３１に供給される。汚泥３２は、接触材３１表面の嫌気性微生物の働きにより分解される。これにより、汚泥の発生量が削減される。
【００７５】
表面に汚泥３２が堆積する傾斜面の勾配αは、１５度〜６０度の範囲が望ましく、３０度〜４５度の範囲がより望ましい。
【００７６】
なお、傾斜面の設け方は例示した傾斜部材３３の設置に限られず、例えば、廃水処理槽５１の底面自体が傾斜して形成されていてもよい。
【００７７】
［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態に係る廃水処理装置の鉛直断面図である。
【００７８】
第３の実施形態に係る廃水処理装置５０（５０Ｃ）は、気体透過膜２１の開口２１ｂ付近に空気を送風する送風機４１（またはファン４１）をさらに備える点において、第１の実施形態に係る廃水処理装置５０Ａと異なっている。送風機４１は、気体透過膜２１の開口２１ｂに向けて空気を送風し、気体透過膜２１が開口２１ｂから空気を取り込む能力を補助することができる。送風機４１の例えば回転速度を制御することにより、送風機４１の送気能力を制御し、気体透過膜２１表面の酸素濃度を制御することもできる。
【００７９】
送風機４１は、好ましくは、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、気体に与える単位質量あたりのエネルギーが25kNm/kg（kJ/kg）未満の性能を有するものを使用することができる。このような性能を有する送風機４１は、接触ばっ気工程に必要とされる強力な吐き出し圧力を有するブロワーと比較して、必要とされる電力は低く、よって電力費は低減される。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。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。
【００８０】
［その他の形態］
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。
【００８１】
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。
【００８２】
上記実施形態では、第３の実施形態において、第１の実施形態に係る廃水処理装置５０Ａの構成にさらに送風機４１を設けているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２の実施形態に係る廃水処理装置５０Ｂの構成に、送風機４１をさらに設けてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
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
３１      接触材
３２      汚泥３３   傾斜部材
４１   送風機（ファン）
５０（５０Ａ〜５０Ｃ）            廃水処理装置
５１      廃水処理槽
５１ａ  流入口
５１ｂ  流出口
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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