(57)【要約】【課題】  分離膜や散気管を容易に閉塞させずに、固液分離処理を長期間にわたって安定的に行うことのできる水処理装置を得る。【解決手段】  原水導入手段１と、膜分離器５および散気管９を備える膜分離槽３と、散気管９へ送気する送気設備１２と、膜分離器５に接続し、処理水４を移送する処理水移送管７とからなり、散気管９は、往復動する散気孔閉塞ピストンを内蔵する。【選択図】        図１
2006015275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水導入手段と、膜分離器および散気管を備える膜分離槽と、前記散気管へ送気する送気設備と、前記膜分離器に接続し、処理水を移送する処理水移送管とからなる水処理装置において、前記散気管は、往復動する移動部材または回転可能な回転部材を内蔵することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
原水導入手段と、膜分離器および散気管を備える膜分離槽と、前記散気管へ送気する送気設備と、前記膜分離器に接続し、処理水を移送する処理水移送管とからなる水処理装置において、前記散気管は、回転可能であることを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜分離槽に流入した被処理水（原水）を膜分離器によって固液分離する水処理装置、特に空気を被処理水（原水）内に散気する散気設備を備えた水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、浄水、下水、産業排水等を固液分離する水処理装置では、砂濾過や重力沈殿等が行われているが、固液分離するための敷地が必要となる上に、固液分離して得た処理水の水質が不安定になっている。このため、近年では精密濾過膜、限外濾過膜等の分離膜を備えた膜分離器を用いて被処理水（原水）を固液分離する方法が検討されている。この方法では、分離膜を用いて被処理水（原水）を濾過処理することにより、安定した処理水を得ることができるが、濾過処理を継続するに従って分離膜が懸濁物質によって目詰まりし、濾過流量が低下すると共に膜間差圧が上昇する。したがって、このような目詰まりを防止するため、一般には分離膜の下方に散気設備を配置し、濾過処理中や濾過停止中にその散気設備から散気することにより、懸濁物質が分離膜の表面に堆積することを防止している。
【０００３】
一方、従来の膜分離活性汚泥法では、曝気槽に浸漬した膜分離器の下方に散気設備を配置し、この散気設備からの散気によって活性汚泥を含む被処理水（原水）を曝気し、散気の上昇流によって膜分離器の分離膜を振動させて、その分離膜の表面に汚泥を付着させないようにして洗浄している。このような散気設備には、直径１０ｍｍ程度の複数の散気孔（空気噴出孔）を有する、例えば塩化ビニル製の配管、いわゆる多孔管が用いられている。この多孔管の先端は閉塞され、基端は空気を供給するブロワに配管を介して接続されている。
【０００４】
また、散気停止時に汚泥が散気管内に流入することを防止する従来の散気装置は、複数の散気孔を形成した散気管を備え、各々の散気孔に逆止機構を設けたものである。そして、底部の逆円錐部とこれと連続する円柱部とで形成される複数の散気孔を散気管の上部に形成し、各々の散気孔の上方にストッパ部材を形成し、逆止機構が下部の散気孔閉塞部材と上部の係止部材とを備える逆止部材であり、該逆止部材が散気孔の底部とストッパ部材との間を移動可能としたものである。曝気時には散気装置に空気が供給され、散気管の内圧により散気孔閉塞部材が押し上げられ、逆止部材が浮上して散気孔を開き、散気孔から曝気槽内へと空気を噴出する。そして、逆止部材が浮上する際に、係止部材の外周部が散気孔の円柱部の内周部に摺動することにより、散気孔内の汚泥を係止部材の上面に集めてこれを曝気槽内に放出する（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−６６９８８号公報（段落００１６、段落００２２および段落００２３、ならびに図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の水処理装置では、散気設備の散気管の散気孔が目詰まりし易く、気泡を分離膜に対して均一に当てることが容易でないことがある。このため、分離膜の表面を十分に洗浄することができず、安定した水処理ができないことがある。特に、散気設備が故障した場合、ブロワからの送気圧力が低下した場合、または曝気が低減もしくは停止した場合には、被処理水（原水）が散気管内に流入することによって活性汚泥が散気管内に流入し、散気孔が容易に閉塞する。したがって、一部の散気孔が閉塞した場合には、散気管に流入した空気は閉塞していない散気孔から噴出することとなり、気泡やそれによって生ずる被処理水（原水）の上昇流に偏りが生じ、分離膜の表面に活性汚泥などが堆積して分離膜の閉塞が生じる。そして、膜分離器の分離膜に閉塞が生じた場合には、膜分離器を膜分離槽から引き上げて洗浄する必要が生じ、維持管理が困難となる。
【０００７】
また、従来の散気設備では、多孔管の先端側の散気孔の送気圧力が基端側の散気孔の送気圧力よりも減少するので、多孔管の先端と基端とで散気孔から噴出する空気量に差が生じ、膜分離器の分離膜を洗浄のための被処理水（原水）の上昇流の勢いにも差が生じ、分離膜の表面の洗浄効果に偏りが発生する。さらに、多孔管の先端では送気圧力の減少に起因する活性汚泥による散気孔の閉塞がしばしば生じるため、汚泥による散気孔の閉塞を完全に防止することが困難となる。そして、散気孔が完全に閉塞した場合には、膜分離器の分離膜を洗浄することが不可能となり、分離膜の表面に付着した汚泥による分離膜の閉塞、すなわち分離膜の目詰まりが生じ、膜濾過処理に不具合を来たす。このことは、散気設備や膜分離器の洗浄作業を必要とし、特に散気設備を定期的に洗浄することが必要となる。
【０００８】
したがって、散気停止時に汚泥が散気管内に流入することを防止する上述の散気装置も、多数の散気孔を有する散気管の場合に、終端側に位置する散気孔に対して加圧空気を確実に作用させることが困難となる。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、分離膜や散気管を容易に閉塞させずに、固液分離処理を長期間にわたって安定的に行うことのできる水処理装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る水処理装置は、原水導入手段と、膜分離器および散気管を備える膜分離槽と、散気管へ送気する送気設備と、膜分離器に接続し、処理水を移送する処理水移送管とからなる水処理装置において、散気管は、往復動する移動部材または回転可能な回転部材を内蔵することを特徴とするものである。
【００１１】
また、この発明に係る水処理装置は、原水導入手段と、膜分離器および散気管を備える膜分離槽と、散気管へ送気する送気設備と、膜分離器に接続し、処理水を移送する処理水移送管とからなる水処理装置において、散気管は回転可能であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、散気管（多孔管）の先端側の散気孔と基端側の散気孔が同時に空気を噴射しないようにする。すなわち、散気管の約半分の長さをもつ散気孔閉塞ピストンを散気管内に往復動可能に嵌合し、この散気孔閉塞ピストンを移動させることにより、散気管の先端側に位置する半分の散気孔と基端側に位置する半分の散気孔とを交互に閉塞させ、散気管の先端側と基端側の圧力差を減少させることができる。
【００１３】
これにより、散気孔から噴出する空気の量が全ての散気孔で均等になり、膜分離器の分離膜に対する洗浄効果を向上させ、分離膜に付着する汚泥を従来よりも減少させることができる。また、分離膜に汚泥が付着する場合でも、極めて少ない汚泥が均等に付着するだけであるので、分離膜を有効に使用することができる。その上に、散気孔が目詰まりすることがないので、送気風量を有効に利用することができる。
【００１４】
この発明は、送気ローターの外周面に螺旋状の空気通路を設け、送気ローターを回転させることにより、時系列的には散気管（散気管胴部）の上部に形成してある散気孔に順次に送気することとなる。すなわち、送気ローターの空気通路以外の部分によって散気孔を閉塞させ、送気ローターの空気通路と整合した少数の散気孔からのみ空気を噴出させるので、散気孔を散気管の全長にわたって配置してある従来の散気管（多孔管）と比較して、空気を全ての散気孔から確実に噴出させることができる。
【００１５】
また、空気が噴出する散気孔の数を減少させるので、減少させた散気孔から噴出する空気量を容易に確保することができる。さらに、空気が噴出する位置が次々と移り変わるので、膜分離器の分離膜に対する洗浄効果の偏りを防止することができ、その結果として送気風量を有効に利用することができる。そして、送気ローターの一端に回転翼を設け、この回転翼を回転させるために散気用の空気のエネルギーを利用すれば、回転翼を回転させるための別途の動力を必要とせず、送気ローターを回転翼と共に回転させることができる。
【００１６】
この発明は、散気管（多孔管）の先端側の散気孔と基端側の散気孔が空気を同時期に噴出しないようにするため、散気管と同様の長さをもって散気管の内部で散気孔に対し選択的に送気する送気ピストンを用いる。そして、送気ピストンに設けてある送気孔を常に限定または移動させることにより、散気管の先端側と基端側の圧力差を減少させる。すなわち、散気管に設けてある散気孔と送気ピストンに設けてある送気孔とは重なり合うように設けてあるが、散気孔と送気孔の配置間隔を異ならせてある。また、送気ピストンを散気管内で往復運動させることにより、散気孔と送気孔の相対的な位置を順次にずらすようにしてある。
【００１７】
したがって、散気孔と送気孔が重なり合う場所、すなわち散気孔の位置を時系列的に移動させることにより、散気管から空気を均等に噴出させることができ、膜分離器の分離膜に対する洗浄効果を向上させることができる。また、膜分離器の分離膜に付着する汚泥の量を従来よりも減少させることができる上に、分離膜には汚泥を均等に付着させることができるので、分離膜を有効に使用することができる。さらに、送気ピストンを作動させるために、膜洗浄用空気の経路に回転翼を配置し、この回転翼によって発生させた回転力を円筒溝カムによって往復運動に変換するので、空気のエネルギーを有効に利用することができ、送気ピストンを往復動させるための動力を別途に用意する必要はない。
【００１８】
この発明は、上記円筒溝カムを用いた発明において、上記円筒溝カムの代りにコネクティングロッドの往復スライダクランク機構を用いている。したがって、上記円筒溝カムを用いた発明と同様な効果を得ることができる。
【００１９】
この発明は、散気管（回転散気管）自体を被処理水（原水）中で回転させることにより、任意の散気孔から多量の空気を噴出させ、分離膜を均一に洗浄することができる。すなわち、散気管の外周部に複数の散気孔を螺旋状に設け、この散気管を回転させることにより、時系列的には散気管の上部に位置する散気孔を順次に交代させることができる。この際に、散気管の上部を水深的な最浅部に位置させることにより、散気管の上部に位置する散気孔から多量の空気を噴出させることが可能となる。また、常時空気を噴出する散気孔の数が少数になるため、各散気孔から噴出する空気の量の確保が容易になる。
【００２０】
その上に、空気の噴出する位置が次々と移り変わるので、分離膜に対する洗浄効果の偏りを防止することができる。また、散気管の先端側と基端側の圧力差が減少するので、散気管から噴出する空気の量が均等になり、分離膜に対する洗浄効果を向上させることができる。したがって、分離膜に付着する汚泥を従来よりも減少させることができる上に、汚泥を分離膜に均等に付着させることができ、分離膜を有効に使用することができる。さらに、散気管の目詰まりを減少させることができ、ブロワからの空気の量を有効に利用することができる。そして、散気管の一端に回転翼を設け、この回転翼は空気噴射口から噴射した膜洗浄用空気のエネルギーによって回転させるので、回転翼を回転させるための動力を別途に用意する必要はない。
【００２１】
以上のように、この発明は、散気管が往復動する移動部材または回転可能な回転部材を内蔵するように構成し、あるいは散気管が回転可能であるように構成したので、散気管の閉塞を長期間にわたって防止することができ、分離膜を閉塞させない好適な速度で気泡や水流を発生させることができる。また、分離膜に対して均一な散気を行うことができるので、被処理水（原水）を安定して処理することができる。さらに、散気管の閉塞を長期間にわたって防止することができるので、膜分離器を膜分離槽から引き上げる作業、引き上げた膜分離器を洗浄する作業、分離膜の表面に付着した汚泥やし渣を除く作業等の定期メンテナンス、つまり維持管理において作業員の作業量を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における水処理装置を示すフロー図である。この実施の形態１における水処理装置は、原水導入手段１によって導入した被処理水（原水）２を処理する膜分離槽３を備えている。被処理水（原水）２は上水、下水、有機性廃水、生活排水等であり、活性汚泥により処理してある。膜分離槽３内には、被処理水（原水）２を固液分離して処理水４を得る分離膜５ａを備えた膜分離器５を浸漬配置してある。なお、この実施の形態１では分離膜５ａに中空糸膜を使用してある。
【００２３】
膜分離槽３の後段には、膜分離器５からの処理水４を貯留する処理水槽６を設置してある。これらの膜分離器５からの処理水４は処理水移送管７を介して処理水槽６に流入し、この処理水移送管７には処理水ポンプ８を配設してある。そして、膜分離槽３内において、膜分離器５の下方には散気管９を配置し、この散気管９は空気供給管１０を介してブロワ１１に接続してある。空気供給管１０の一部とブロワ１１の全体は膜分離槽３の外部に設置してあり、これらの空気供給管１０とブロワ１１によって送気設備１２を構成してある。
【００２４】
図２に示すように、この実施の形態１における散気管９は円筒状の多孔管２１を備えている。図３にも示すように、多孔管２１の上部には複数の散気孔２２を一直線状に等間隔で形成してある。多孔管２１の基端側には、空気がブロワ１１から空気供給管１０を介して流入する空気導入管２３を設けてある。図４にも示すように、多孔管２１の内部には、多孔管２１に形成してある散気孔２２の一部を強制的に閉塞させるための円筒状の散気孔閉塞ピストン（移動部材）２４を往復動可能に嵌合してある。多孔管２１の先端はキャップ２５によって閉塞させてあり、基端はキャップ２６によって閉塞させてある。そして、散気孔閉塞ピストン２４にシャフト２７の一端側を同心に連結し、シャフト２７の他端側はキャップ２６を貫通させて多孔管２１の外部に突出させてある。以降、「基端」が付く用語は空気が流入する側を指すものとし、「先端」が付く用語は「基端」の反対側を指すものとしてある。
【００２５】
散気孔閉塞ピストン２４は多孔管２１の約半分の長さ、すなわち多孔管２１に形成してある複数の散気孔２２のうちの半分を閉塞させる長さとしてある。これにより、空気が先端側の複数の散気孔２２と基端側の複数の散気孔２２から交互に噴出するようにして、多孔管２１の先端側と基端側の圧力差を減少させ得るようにしてある。そして、図５に示すように、散気孔閉塞ピストン２４とシャフト２７との連結構造は、空気が散気孔閉塞ピストン２４の内部を通過することができるように、散気孔閉塞ピストン２４とシャフト２７との間に隙間２８を与える支持部材２９によって支持してある。なお、支持部材２９は、空気を散気孔閉塞ピストン２４の両側に流通させ得る構造であれば、その構造を限定するものではない。
【００２６】
多孔管２１の外部に位置するシャフト２７の他端は空気圧アクチュエータ３１に連結してある。この空気圧アクチュエータ３１は、ピストン３２を往復動可能に収容した空気シリンダ３３を備えている。空気シリンダ３３の内周面の両端部寄りには、ピストン３２の移動範囲を規制する例えば環状の規制部３４ａ、３４ｂを設けてある。空気シリンダ３３の一端はキャップ３５によって閉塞させ、他端はキャップ３６によって閉塞させてある。したがって、シャフト２７の他端は、キャップ３６を貫通させてピストン３２に連結してある。
【００２７】
空気シリンダ３３は圧縮空気が出入するポート３７ａ、３７ｂを備えており、これらのポート３７ａ、３７ｂは配管３８ａ、３８ｂを介して三方弁３９にそれぞれ接続してあてある。この三方弁３９は配管４０を介してコンプレッサ４１に接続してある。三方弁３９やコンプレッサ４１は電動制御可能とし、図示しない制御回路に接続してある。この制御回路は三方弁３９を任意の時間間隔で切り替え、コンプレッサ４１からの圧縮空気を配管３８ａまたは配管３８ｂに所定の間隔で流出させるようにしてある。そして、空気圧アクチュエータ３１の作動によって散気孔閉塞ピストン２４が往復運動し、多孔管２１に形成してある散気孔２２の半分ずつを閉塞させるようにしてある。
【００２８】
この実施の形態１における水処理装置では、空気圧アクチュエータ３１のコンプレッサ４１からの空気は、配管４０を通って三方弁３９に流入するが、この三方弁３９はその空気を配管３８ａまたは配管３８ｂに流出させる。三方弁３９が空気を配管３８ａに流出させたときには、その空気がポート３８ａを介して空気シリンダ３３内の一次側に流入し、ピストン３２を右側に移動させる。このピストン３２は規制部３４ｂに当接し、その移動が停止する。そして、ピストン３２の移動に伴ってシャフト２７が同方向へ移動し、散気管９では散気孔閉塞ピストン２４が先端側に移動する。これにより、散気孔閉塞ピストン２４は複数の散気孔２２のうちの先端側の半分を閉塞させる。この間に、ブロワ１１からの空気が空気供給管１０を介して多孔管２１内に流入するが、多孔管２１内に流入した空気は複数の散気孔２２のうちの基端側の半分の散気孔２２から被処理水（原水）２中に勢いよく噴出する。この空気は活性汚泥を含んだ被処理水（原水）２の上昇流を発生させ、膜分離器５の分離膜５ａに対する洗浄効果を発揮する。
【００２９】
このようにして、空気が散気管９から所定の時間噴出すると、三方弁３９が作動してコンプレッサ４１からの圧縮空気を他方の配管３８ｂに流出させる。その空気はポート３８ｂを介して空気シリンダ３３内の二次側に流入し、ピストン３２を左側に移動させる。このピストン３２は規制部３４ａに当接し、その移動が停止する。そして、ピストン３２の移動に伴ってシャフト２７が同方向へ移動し、散気管９では散気孔閉塞ピストン２４が基端側に移動する。これにより、散気孔閉塞ピストン２４は今まで空気を噴出していた残りの散気孔２２を閉塞させる。この間に、ブロワ１１からの空気が空気供給管１０を介して多孔管２１内に流入するが、多孔管２１内に流入した空気は散気孔閉塞ピストン２４内の隙間２８を通って多孔管２１の先端側に広がり、先端側の散気孔２２から被処理水（原水）２中に勢いよく噴出する。この空気は活性汚泥を含んだ被処理水（原水）２の上昇流を発生させ、膜分離器５の分離膜５ａに対する洗浄効果を発揮する。
【００３０】
このように、この実施の形態１における水処理装置では、多孔管２１に形成してある複数の散気孔２２のうちの先端側の散気孔２２と基端側の散気孔２２とから空気を同時に噴出させないようにしてある。すなわち、多孔管２１の長さの約半分の長さの散気孔閉塞ピストン２４を多孔管２１内に往復動可能に配置し、この散気孔閉塞ピストン２４を空気圧アクチュエータ３１によって移動させ、多孔管２１の先端側に位置する半分の散気孔２２と基端側に位置する半分の散気孔２２とを交互に強制的に閉塞させるようにしてある。
【００３１】
このため、多孔管２１の先端側と基端側の圧力差を減少させ、散気孔２２から噴出する空気の量を全ての散気孔２２で均等にすることができる。したがって、膜分離器５の分離膜５ａに対する洗浄効果を向上させ、分離膜５ａに付着する汚泥の量を従来よりも減少させることができる。また、分離膜５ａに汚泥が付着するとしても、極めて少ない汚泥が均等に付着するだけであるので、分離膜５ａの有効使用が可能となる。その上に、散気孔２２の目詰まりが生じないので、送気風量の有効利用が可能となる。なお、分離膜５ａには中空糸膜を使用したが、その代りに平膜や横型の中空糸膜を使用しても、同様な効果を得ることができる。
【００３２】
実施の形態２．
図６は、この発明を実施するための実施の形態２における水処理装置の散気管５１の部分断面図であり、図１および図２と同じ部分は同じ符号を付して重複説明を省略してある。この実施の形態２における散気管５１は筒状の散気管胴部５２を備えている。この散気管胴部５２の上部には複数の散気孔５３を中心線に沿って直線状に形成してある。散気管胴部５２の先端はキャップ５４によって閉塞させてある。散気管胴部５２内には送気ローター（回転部材）５５を回転可能に嵌合してある。図７にも示すように、送気ローター５５の表面には２本の空気通路５６を螺旋状に形成してある。これらの２本の空気通路５６は、送気ローター５５の中心線を間にして形成してある。空気を空気通路５６のみに流通させるため、送気ローター５５の基端は内部に空気を流通させないような構造としてある。なお、各空気通路５６の横断面形状は限定しないが、例えば半円形とすることができる。
【００３３】
散気管胴部５２の基端には、散気管胴部５２よりも大径の筒状のハウジング５７を散気管胴部５２と同心かつ一体に設けてある。図８にも示すように、ハウジング５７内には回転翼５８を回転可能に配置してある。この回転翼５８は送気ローター５５と一体とし、それらが一体に回転するようにしてある。ハウジング５７の開口５７ａはキャップ５９によって閉塞させてある。送気ローター５５と回転翼５８はそれらを貫通するシャフト６０に回転可能に支持してある。ハウジング５７には空気噴射管６１を設け、この空気噴射管６１は空気供給管１０を介してブロワ１１に接続してある。これらのハウジング５７、回転翼５８、空気噴射管６１などにより、送気ローター５５を回転駆動するための回転駆動機構６２を構成してある。
【００３４】
このような構成により、ブロワ１１から空気が空気供給管１０と空気噴射管６１を通ってハウジング５７に流入すると、その空気は回転翼５８に衝突して回転翼５８を回転させ、結果として送気ローター５５が回転する。そして、回転翼５８を回転させた空気は送気ローター５５の２本の空気通路５６に流入する。この間に、空気通路５６以外において送気ローター５５に接している散気孔５３は閉塞されているので、空気通路５６と整合した散気孔５３からのみ空気が外部に噴出する。すなわち、送気ローター５５は、回転することにより、時系列的には空気を散気孔５３に順次に送る。したがって、複数の散気孔から空気を同時に噴出させる従来の散気管（多孔管）と比較して、各散気孔５３に空気を確実に送る。これにより、散気孔５３から噴出させた空気によって被処理水（原水）２の上昇流を発生させ、膜分離器５の分離膜５ａに対する洗浄効果を発揮する。
【００３５】
このように、実施の形態２における水処理装置では、空気が少数の散気孔５３のみから噴出するので、空気が絶えず噴出する散気孔５３の数が減少することとなり、減少した散気孔５３から噴出する空気量の確保が容易となる。その上に、空気が噴出する位置が順次に移り変わるので、膜分離器５の分離膜５ａに対する洗浄効果の偏りがなくなり、その結果として送気風量の有効利用が可能となる。さらに、送気ローター５５を回転させる回転翼５８は膜洗浄用の空気の経路の途中に配置し、膜洗浄用の空気のエネルギーによって回転させるので、回転翼５８を回転させるための別途の動力が必要とならず、設備および運転コストが上昇することはない。なお、この実施の形態２では分離膜５ａに中空糸膜を用いたが、平膜や横型の中空糸膜などを用いることができる。
【００３６】
実施の形態３．
図９は、この発明を実施するための実施の形態３における水処理装置の散気管７１を示す部分断面図であり、図１および図２と同じ部分は同じ符号を付して重複説明を省略してある。この実施の形態３における散気管７１は、複数の散気孔７２を有する筒状の多孔管７３を備えている。複数の散気孔７２は多孔管７３の上部に直線状に等間隔で形成してある。多孔管７３内には複数の送気孔７４を有する筒状の送気ピストン（移動部材）７５を往復動可能に嵌合してある。この送気ピストン７５は、多孔管７３とほぼ同じ長さとしてあり、多孔管７３の内部で所定量移動し得るようにしてある。送気ピストン７５は、内部に空気を流通させることができるように、シャフト７６に同心に連結してある。これらの送気ピストン７５とシャフト７６の連結構造は、実施の形態１における連結構造と同様としてある。シャフト７６は、ベアリング７７によって軸線に沿った方向に移動可能に支持してある。そして、多孔管７３の先端はキャップ７８によって閉塞させてある。
【００３７】
多孔管７３の基端には、多孔管７３よりも大径の筒状の第１のハウジング７９と、この第１のハウジング７８よりも大径の第２のハウジング８０を順次に設けてある。第１のハウジング７９には円筒溝カム８１を配置し、第２のハウジング８０には回転翼８２を配置してある。円筒溝カム８１と回転翼８２は軸部材８３によって一体としてあり、軸部材８３はベアリング８４によって回転可能に支持してある。第２のハウジング８０には空気噴射管８５を設けてあり、この空気噴射管８５は空気供給管１０を介してブロワ１１に接続してある。空気噴射管８５は、図１０にも示すように、空気を回転翼８２に効率よく衝突させるように湾曲させてある。そして、回転翼８２の回転力を往復運動に変換するため、円筒溝カム８１の下方において、シャフト７６に従節突起８６を設け、円筒溝カム８１にはカム溝８７を形成してある。従節突起８６とカム溝８７は、円筒溝カム８１が１回転した際に従節突起８６、すなわちシャフト７６が一往復するように形成してある。これらの円筒溝カム８１、回転翼８２、空気噴射管８５、従節突起８６、カム溝８７などにより、送気ピストン７５を往復動させるカムスライダ機構８８を構成してある。
【００３８】
ここで、多孔管７３の先端側と基端側との圧力差を減少させるために、常時、送気ピストン７５を移動させ、空気を複数の散気孔７２から選択的に噴出させ、先端側の複数の散気孔７２と基端側の複数の散気孔７２が同時期に空気を噴出しないようにしてある。すなわち、送気ピストン７５を往復運動させて両者の相対的な位置を順次にずらすことにより、散気孔７２と送気孔７４が重なり合う場所、つまり空気を噴出する散気孔７２の位置を時系列的に移動させるようにしてある。このため、複数の散気孔７２同士の間隔を等間隔としてある反面、複数の送気孔７４同士の間隔は、送気ピストン７５が例えば先端側に移動する際に、２つずつの送気孔７４が２つずつの散気孔７２に先端側から順次にそれぞれ重なり合うように決定してある。結果として、２つずつの送気孔７４の間隔は、先端側から基端側に向かうに従って漸次に広くしてある。この場合に、散気孔７２の間隔を例えば２０ｍｍとし、２つずつの送気孔７４の間隔を例えば５ｍｍずつ大きくすることができる。しかし、これらの数値や重なり合う送気孔７４の数は限定するものではない。
【００３９】
このような構成により、送気ピストン７５が基端側に移動しているときには、図１１にも示すように、送気ピストン７５の基端側の大部分の送気孔７４は、多孔管７３の散気孔７２以外の部分に面している。また、図１２にも示すように、多孔管７３の基端側の大部分の散気孔７２も送気ピストン７５の送気孔７４以外の部分に面している。このとき、図１３に示すように、送気ピストン７５の先端側の２つの送気孔７４は、多孔管７３の先端側の２つの散気孔７２にそれぞれ重なり合っている。そして、送気ピストン７５が先端側に移動するに従って、先端側の２つずつの送気孔７４と散気孔７２がずれ始め、隣接する基端側の２つずつの送気孔７４と散気孔７２が順次に重なり合う。したがって、送気ピストン７５が先端側に移動する際に、空気は散気管７１の先端側から基端側に移動するように順次に噴出し、送気ピストン７５が戻る際には、空気は散気管７１の基端側から先端側に移動するように順次に噴出する。
【００４０】
このように、実施の形態３における水処理装置では、散気孔７２と送気孔７４が重なり合う場所を時系列的に移動させるので、膜洗浄用の空気が散気孔７２から同時に噴出することはない。したがって、多孔管７３の先端側と基端側との圧力差を減少させることができ、空気を２つずつの散気孔７２から均等に勢いよく噴出させることができる。そして、被処理水（原水）２中に噴出した空気は、被処理水（原水）２の上昇流を発生させ、分離膜５ａに対する洗浄効果を発揮し、分離膜５ａに対する洗浄効果を向上させ、分離膜５ａに付着する汚泥を従来よりも減少させることができる。また、汚泥は分離膜５ａに付着するとしても均等に付着するので、分離膜５ａの有効利用が可能となる。この際に、回転翼８２は膜洗浄用の空気の通路に配置し、その通路を通る空気のエネルギーを利用して回転させ、回転翼８２の回転力は円筒溝カム８１によって往復運動に変換するので、回転翼８２を回転させるための別途の動力は必要とならない。
【００４１】
実施の形態４．
図１４は、この発明を実施するための実施の形態４における水処理装置の散気管９１の要部の部分断面図であり、図９と同じ部分は同じ符号を付して重複説明を省略してある。この実施の形態４における散気管９１は実施の形態３における散気管７１を基本としてあるが、多孔管７３に嵌合してある送気ピストン７５を往復動させるためのカムスライダ機構８８の代りに往復スライダクランク機構９２を用いてある。すなわち、シャフト７６と回転翼８２は、円筒溝カム８１と従節突起８６に依るのではなくコネクティングロッド９３によって連結してある。この場合に、コネクティングロッド９３の先端側はシャフト７６に支軸９４によって回動可能に支持してある。また、図１５にも示すように、コネクティングロッド９３の基端側は回転翼８２に支軸９５によって回動可能に支持し、支軸９５の位置は回転翼８２の回転中心から偏心させてある。この実施の形態４におけるその他の構成は実施の形態３と同様としてある。したがって、この実施の形態４における水処理装置でも、実施の形態３における水処理装置と同様な効果を得ることができる。
【００４２】
実施の形態５．
図１６は、この発明を実施するための実施の形態５における水処理装置の散気管１０１の部分断面図であり、図１と同じ部分は同じ符号を付して重複説明を省略してある。散気管１０１は空気がブロワ１１から空気供給管１０を介して流入する筒状の空気供給芯部１０２を備えている。図１７にも示すように、空気供給芯部１０２の上部には、複数の送気孔１０３を等間隔で直線状に形成してある。空気供給芯部１０２の先端はキャップ１０４によって閉塞させてある。空気供給芯部１０２の外周面には、回転散気管（回転部材）１０５を配置してある。また、図１８にも示すように、回転散気管１０５の基端側において、空気供給芯部１０２の外周面に回転翼１０６を配置してある。これらの回転散気管１０５と回転翼１０６は一体とし、空気供給芯部１０２にベアリング１０７を介して回転可能に支持してある。回転散気管１０５には、空気を噴射する複数の散気孔１０８を螺旋状に形成してある。そして、空気供給芯部１０２の基端側には、ブロワ１１からの空気を回転翼１０６に分流する回転用空気噴射管１０９を連結してある。この回転用空気噴射管１０９の先端側の口径は漸次に絞ってあり、回転用空気噴射位置Ｐにおいて空気を回転翼１０６に向けて勢いよく噴射する空気噴射孔１０９ａとしてある。これらの回転翼１０６、回転用空気噴射管１０９などにより、回転散気管１０５を回転駆動するための回転駆動機構１１０を構成してある。
【００４３】
一般に、空気供給源からの空気を散気管から水中に噴出する場合には、空気供給源が共通で異なる散気孔であれば、各散気孔から噴出する空気量は、散気孔が位置する水深に左右される。すなわち、浅い位置の散気孔から噴出する空気量は、深い位置の散気孔から噴出する空気量よりも多い。したがって、両者の水深を極端に異ならせれば、深い位置の散気孔から空気が全く噴出しないようにすることが可能となる。そこで、この実施の形態５における水処理装置では、上記のような基本的な現象を利用し、回転散気管１０５の上部に位置する散気孔１０８から多量の空気を噴出させるように、ブロワ１１の空気圧や散気管１０１の水深などの条件を適宜に決めてある。そして、散気管１０１の回転散気管１０５を被処理水（原水）２中で回転させることにより、散気管１０１の上部に位置する任意の散気孔１０８から多量の空気を噴出させ、膜洗浄効果を均一に作用させるようにしてある。
【００４４】
このような構成により、ブロワ１１からの空気は空気供給管１０を通って空気供給芯部１０２に流入し、空気供給芯部１０２に形成してある複数の送気孔１０３から噴出しようとする。この間に、空気供給芯部１０２に流入した空気は回転用空気噴射管１０９に分流し、回転用空気噴射位置Ｐに位置する空気噴射孔１０９ａから噴射する。これにより、回転翼１０６が回転し、回転翼１０６と一体の回転散気管１０５が被処理水（原水）２中で回転する。そして、回転散気管１０５の散気孔１０８の位置が空気供給芯部１０２の送気孔１０３の位置と重なり合ったとき、空気が散気孔１０８から被処理水（原水）２中に噴出する。このとき、回転散気管１０５が回転するので、時系列的には散気孔１０８が順次に交代することになる。このようにして、回転散気管１０５の上部に位置する散気孔１０８から空気が被処理水（原水）２中に噴出し、被処理水（原水）２に上昇流を発生させ、膜分離器５の分離膜５ａを効果的に洗浄する。
【００４５】
この実施の形態５における水処理装置では、散気管１０１の回転散気管１０５を被処理水（原水）２中で回転させるので、回転散気管１０５の上部に位置する散気孔１０８から多量の空気を噴出させて、膜分離器５の分離膜５ａを均一に洗浄することができる。すなわち、回転散気管１０５の外周部に複数の散気孔１０８を螺旋状に設けてあるので、回転散気管１０５を回転させることにより、時系列的には回転散気管１０５の上部に位置する散気孔１０８を順次に交代させながら空気を噴出させることができる。この際に、送気孔１０３を上部に位置させてあるので、回転散気管１０５の上部に位置する散気孔１０８から多量の空気を噴出させることが可能となる。また、常時空気を噴出する散気孔１０８の数が少数になるため、各散気孔１０８から噴出する空気の量の確保が容易になる。
【００４６】
その上に、空気の噴出する位置が次々と移り変わるので、膜分離器５の分離膜５ａに対する洗浄効果の偏りを防止することができる。また、散気管１０１の先端側と基端側の圧力差が減少するので、各散気孔１０８から噴出する空気の量が均等になり、分離膜５ａに対する洗浄効果を向上させることができる。さらに、分離膜５ａに付着する汚泥を従来よりも減少させることができる上に、汚泥を分離膜５ａに均等に付着させることができ、分離膜５ａを有効に使用することができる。また、散気孔１０８の目詰まりを減少させることができ、ブロワ１１からの空気の量を有効に利用することができる。そして、回転散気管１０５の一端に回転翼１０６を設け、この回転翼１０６に空気噴射孔１０９ａから空気を噴射して回転翼１０６を回転させるので、ブロワ１１からの空気のエネルギーは回転力を発生させるために利用することができ、回転力を発生させるための動力を別途に用意する必要性はない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施の形態１を示す水処理装置のフロー図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す水処理装置の要部（散気管）の部分断面図である。
【図３】図２のＡ断面の拡大図である。
【図４】図２のＢ断面の拡大図である。
【図５】図２のＣ断面の拡大図である。
【図６】この発明の実施の形態２を示す水処理装置の要部の部分断面図である。
【図７】図６のＤ断面図である。
【図８】図６のＥ断面図である。
【図９】この発明の実施の形態３を示す水処理装置の要部の部分断面図である。
【図１０】図９のＦ断面図である。
【図１１】図９のＧ断面の拡大図である。
【図１２】図９のＨ断面の拡大図である。
【図１３】図９のＩ断面の拡大図である。
【図１４】この発明の実施の形態４を示す水処理装置の要部の部分断面図である。
【図１５】図１４のＪ断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態５を示す水処理装置の要部の部分断面図である。
【図１７】図１６のＫ断面図である。
【図１８】図１６のＬ断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  原水導入手段
２  被処理水
３  膜分離槽
４  処理水
５  膜分離器
５ａ  分離膜
６  処理水槽
７  処理水移送管
９、５１、７１、９１、１０１  散気管
１２  送気設備
２４  散気孔閉塞ピストン（移動部材）
２７、６０、７６  シャフト
３１  空気圧アクチュエータ
５５  送気ローター（回転部材）
５８、８２、１０６  回転翼
６２、１１０  回転駆動機構
７５  送気ピストン（移動部材）
８１  円筒溝カム
８８  カムスライダ機構
９２  往復スライダクランク機構
１０５  回転散気管（回転部材）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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