(57)【要約】【課題】散気管の圧力を瞬間的に大気圧下へ開放することで、膜濾過運転を止めることなく散気管の洗浄を行う。【解決手段】浸漬型膜分離装置に用いられる散気装置であって、反応槽１内に浸漬され、浸漬型膜分離装置の下方に略水平に設置され反応槽１の底面側に複数の空気噴出口１５を設ける散気管１１と、散気管１１に先端を接続され基端部を反応槽液位から外部空気中に延設される空気供給配管２１と、空気供給配管２１の基端部に接続され、散気運転時及び散気管洗浄時に駆動されるブロア２３と、空気供給配管２１の反応槽液位から外部空気中の途中に分岐配管３３を介して接続され、散気管１１の洗浄時に開放される開閉弁３１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】
浸漬型膜分離装置に用いられる散気装置であって、
反応槽内に浸漬され、前記浸漬型膜分離装置の下方に略水平に設置され前記反応槽の底面側に複数の空気噴出口を設ける散気管と、
前記散気管に先端を接続され基端部を反応槽液位から外部空気中に延設される空気供給配管と、
前記空気供給配管の基端部に接続され、散気運転時及び散気管洗浄時に駆動されるブロワと、
前記空気供給配管の前記反応槽液位から外部空気中の途中に分岐配管を介して接続され、前記散気管の洗浄時に開放される開放弁と
を備えることを特徴とする散気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の散気装置において、
前記散気管は、前記反応槽の底面側に複数の空気噴出口を設けた直管と、前記直管の管端に接続され、前記反応槽の底面側に開口するエルボ部とで構成されている
ことを特徴とする散気装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の散気装置において、
前記開閉弁の動作が、制御装置に備わるタイマーに設定された時間で開閉を繰り返すよう構成されている
ことを特徴とする散気装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の散気装置において、
前記開閉弁が、応答性の異なる二つのバルブで構成され、開動作と閉動作とで動作する順序を切り替えるよう構成されている。
ことを特徴とする散気装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の散気装置において、
前記空気供給配管は、前記ブロワの吐出部側から前記散気管に向けて順に逆止弁、空気フィルタ、風量計及び前記分岐配管を介して前記開閉弁を設けている
ことを特徴とする散気装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の散気装置の洗浄方法において、
前記ブロワを運転しながら前記開閉弁を０．２秒間から１０秒間の何れかの時間開放する操作を繰り返す
ことを特徴とする散気装置の洗浄方法。
【請求項７】
請求項６に記載の散気装置の洗浄方法において、
前記ブロワを運転しながら前記開閉弁を０．２秒間から１０秒間の何れかの時間開放し、前記散気管内の圧力を減少させ、前記反応槽内の被処理液を前記エルボ部の開口及び前記複数の空気噴出口から逆流入させ、散気時に前記複数の空気噴出口を逆流し散気管内部に凝固した固形物を湿潤させ、且つ前記散気管内を前記ブロワ側へ固形物を引き剥がして移動させ、前記散気管に逆流入した前記被処理液を、前記空気供給配管の反応槽の被処理液位から所定距離まで逆流入させる工程と、
前記ブロワを運転しながら前記開閉弁を０．２秒間から１０秒間の何れかの時間閉止し、前記複数の空気噴出口からの前記被処理液を排出させて洗浄する工程と
を繰り返すことを特徴とする散気装置の洗浄方法。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の散気装置の洗浄方法において、
前記開閉弁の開閉操作時間は０．２秒〜１０秒間、前記開閉弁の操作間隔は０．５秒〜１５秒間、前記開閉弁の操作回数は３回〜１５回とする
ことを特徴とする散気装置の洗浄方法。
【請求項９】
請求項６又は請求項７に記載の散気装置の洗浄方法において、
前記開閉弁の開閉操作時間は０．２秒〜３秒間、前記開閉弁の操作間隔は０．５秒〜１０秒間、前記開閉弁の操作回数は３回〜１０回とする
ことを特徴とする散気装置の洗浄方法。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項８の何れか一項に記載の散気装置の洗浄方法において、
前記空気噴出口廻りの固形物を湿潤化及び剥離させる際の管内流速は２．４ｍ／ｓ以上である
ことを特徴とする散気装置の洗浄方法。
【請求項１１】
請求項６乃至請求項１０の何れか一項に記載の散気装置の洗浄方法において、
前記被処理液を前記散気管を介して前記空気供給配管へ逆流入させる前記供給配管の反応槽の被処理液位からの距離Δｈ’を、２．４ｍ以上反応槽液高以下とする
ことを特徴とする散気装置の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、固液分離を行う浸漬型膜分離装置の膜エレメントを洗浄曝気するための散気装置及びその洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固液分離を行う浸漬型膜分離装置（メンブレンバイオリアクター（Membrane Bioreactor： ＭＢＲ））は、下水、し尿、生活排水、工場廃水などの汚水を好気的に生物分解させる有機性廃水の活性汚泥法による排水処理において、膜エレメントによる固液分離を行う技術として知られている。
この浸漬型膜分離装置は、例えば、複数の膜エレメントを膜面を鉛直に並列して縦に積層した状態で固定して構成される膜ユニットを開放式の反応槽内に配置し、各膜エレメントに濾過液を取り出すための配管を接続し、この配管に吸引ポンプを設けて濾過液を処理水槽へ送るように構成されている。
【０００３】
反応槽には、原水供給ポンプによって被処理液を供給する原水供給配管が配設されている。各膜エレメントの直下には、散気装置として管に複数の空気噴出口を設けた散気管が膜面に直交方向に配設されている。これにより、各膜エレメントの間に上昇する気泡を均等に供給できるようになっている。散気管にはブロワを設けた空気供給配管が接続されている。空気供給配管はブロワの近傍に逆止弁を設けている。
【０００４】
この浸漬型膜分離装置では、被処理液を原水供給ポンプにより継続的に反応槽に供給し、ブロワの駆動により散気管の空気噴出口から空気を噴出させる。この噴出気流により、膜エレメントの膜面間を気泡に同伴させて被処理液の上昇流を発生させながら、好気性微生物への曝気をしながら槽内被処理液を膜ユニットの無いところで下降流にして槽内を旋回させる。それと共に、吸引ポンプの間歇的駆動により膜エレメントの膜の内側の濾板に設けられる濾過液通路側を間歇的に減圧する。膜エレメントの濾過液側の減圧と反応槽の水位による浸漬型膜エレメントへの加圧水圧とによる膜間差圧のもとで汚水を膜濾過させる。濾過液は、配管を介して吸引ポンプの下流側にある処理水槽に送られ貯えられる。
また、この浸漬型膜分離装置では、ブロワの駆動により散気管の空気噴出口から噴出した空気の上昇によって生じる気液混合の上向流によって膜エレメントの膜面を洗浄し、濾過を行いつつも被処理液中の固形分による膜面への汚泥層の付着を抑制することで安定した濾過運転を行っている。
【０００５】
しかし、この浸漬型膜分離装置では、空気が噴出する空気噴出口から反応槽内の被処理液が浸入し、被処理液中の固形分が空気噴出口を塞いだり、空気によって乾燥された固形物が空気噴出口の内側に凝固して覆ったりすると噴出する空気の減少やムラが発生して膜面洗浄不良となり、安定した濾過運転ができない。
このため、定期的に散気管の洗浄が必要となる。従来の散気管洗浄では、例えば、ブロワを駆動しながら、又はブロワを停止させて、空気供給配管の途中から水又は洗浄液を空気の流れと同方向となるように流す方法が知られている。しかし、この方法では、被処理液が乾燥、凝固した固形物は、水や水を含んだ液で濡らしただけで気流と同じ方向へ液を流しただけでは簡単に洗浄できない。加えて、洗浄操作中は、空気噴出口から被処理液と同等の比重を持つ液体のみが噴出することとなり、膜エレメントに被処理水の上昇流は生じることができず膜面に被処理水が届かないので、膜濾過を停止しなければならない。
また、散気管を水槽から引き上げて、洗浄を行う方法が知られている。しかし、この方法では、洗浄操作中は、膜エレメントに被処理水が届かないことに加え、膜面の洗浄は同時に行われないので、当然膜濾過を停止しなければならない。
【０００６】
そこで、散気管内の洗浄方法として、被処理液を空気噴出口から逆流（反応槽側から散気管内に）させて、空気噴出口廻りの固形物を湿潤させたり、剥離させたりして噴出する空気の減少やムラを解消することが行われている。
例えば、散気開始時に散気管内に流入している固形物を排出するために、散気管の先端を下方に屈曲させ、且つその先端に空気噴出口より大きな開口を設けた散気管を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。そして、特許文献１では、散気管は空気供給管を通してブロワに接続している。空気供給管はブロワの吐出口の近傍に逆止弁を設け、管路頂部に開閉弁を介して分岐ノズルを設けている。
【０００７】
また、特許文献１は、散気管の洗浄時に、ブロワを停止し、開閉弁を開けることで散気管内部の圧力を下げ、水圧によって被処理液を空気噴出口より散気管内に流入している。
特許文献１によれば、散気管内の圧力を瞬時に大気圧まで低下させることで、散気管内への被処理液の逆流入を円滑に行うことができる。
【０００８】
また、散気管の先端側に散気ドレン管を接続し、この散気ドレン管のドレンバルブを開放し、散気管に供給する空気を散気ドレン管を通して排出し、空気噴出口から散気管内に被処理液を逆流入させて散気管内を洗浄する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
また、特許文献２は、配管内の圧力変化によって生じる脈動を利用して断続的に水洗浄を繰り返すことを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３０７０９１号公報
【特許文献２】特許第３３８２９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１では、ブロワを停止しても、ブロワモータへの電源ＯＦＦをしたところで高速で動作していたインペラはすぐには停止せず、慣性で動き続けるので、風量も静圧も徐々に低下していく。また、空気供給配管に逆止弁が設けられていても、ブロワ停止直後に逆止弁の上流配管内に圧力が残っていると、なかなか逆止弁が閉止せず、散気管内への被処理水の逆流はゆっくりと行われる。
また、ブロワを一旦停止して再び駆動するには、ブロワモータの高出力から、スターデルタ起動回路など直入れ起動以外の起動回路での起動時に、過度の電圧が電気回路に掛からないよう、ブロワのインペラが完全に停止し、且つ電気回路の切り替え後に起動しなければならず、一旦ブロワを停止すると、再駆動には一定時間が必要である。
また、ブロワを一定時間停止することから空気供給配管は大気圧まで結局低下するので、散気管内を瞬時に大気圧まで下げるため、空気供給配管の管路頂部に設けた開閉弁を開く必要があり、空気供給配管の反応槽の立上り管のほぼ反応槽の被処理液位近くまで被処理水が登ってくることとなる。そのため、特許文献１では、散気管洗浄時には膜濾過運転を停止する必要があった。
【００１１】
一方、特許文献２では、ブロワを運転したまま洗浄できるが、膜ユニットへの散気が行われないため、洗浄操作中は、空気噴出口から被処理液と同等の比重を持つ液体のみが噴出することとなり、膜エレメントに被処理水の上昇流は生じることができず膜面に被処理水が届かないので、膜濾過を停止する必要がある。継続的に反応槽に流入してくる原水を適正に処理するには、洗浄する膜ユニット分が全体の膜ユニットから除外されても処理できるよう、予め洗浄切り離し分を足して設備しておかなければならず、イニシャルコストが増大する。また、それぞれの膜ユニットごとに、散気管先端側に散気ドレン管を追加する必要がありさらにコスト増大となる。
【００１２】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、散気管の圧力を瞬間的に大気圧下へ開放することで、膜濾過運転を止めることなく散気管の洗浄が可能な散気装置及び洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る散気装置は、浸漬型膜分離装置に用いられる散気装置であって、反応槽内に浸漬され、前記浸漬型膜分離装置の下方に略水平に設置され前記反応槽の底面側に複数の空気噴出口を設ける散気管と、前記散気管に先端を接続され基端部を反応槽液位から外部空気中に延設される空気供給配管と、前記空気供給配管の基端部に接続され、散気運転時及び散気管洗浄時に駆動されるブロワと、前記空気供給配管の前記反応槽液位から外部空気中の途中に分岐配管を介して接続され、前記散気管の洗浄時に開放される開放弁とを備える。
【００１４】
本発明に係る散気装置は、前記散気管が、前記反応槽の底面側に複数の空気噴出口を設けた直管と、前記直管の管端に接続され、前記反応槽の底面側に開口するエルボ部とで構成されている。
本発明に係る散気装置は、前記開閉弁の動作が、制御装置に備わるタイマーに設定された時間で開閉を繰り返すよう構成されている。
本発明に係る散気装置は、前記開閉弁が、応答性の異なる2つのバルブで構成され、開動作と閉動作とで動作する順序を切り替えるよう構成されている。
【００１５】
本発明に係る散気装置は、前記空気供給配管が、前記ブロアの吐出部側から前記散気管に向けて順に順に逆止弁、空気フィルタ、風量計及び前記分岐配管を介して前記開閉弁を設けている。
本発明に係る散気装置の洗浄方法は、前記ブロワを運転しながら前記開閉弁を０．２秒間から１０秒間の何れかの時間開放する操作を繰り返す。
【００１６】
本発明に係る散気装置の洗浄方法は、前記ブロワを運転しながら前記開閉弁を０．２秒間から１０秒間の何れかの時間開放し、前記散気管内の圧力を減少させ、前記反応槽内の被処理液を前記エルボ部の開口及び前記複数の空気噴出口から逆流入させ、散気時に前記複数の空気噴出口を逆流し散気管内部に凝固した固形物を湿潤させ、且つ前記散気管内を前記ブロワ側へ固形物を引き剥がして移動させ、前記散気管に逆流入した前記被処理液を、前記空気供給配管の反応槽の被処理液位から所定距離まで逆流入させる工程と、前記ブロワを運転しながら前記開閉弁を０．２秒間から１０秒間の何れかの時間閉止し、前記複数の空気噴出口からの前記被処理液を排出させて洗浄する工程とを繰り返す。
【００１７】
本発明に係る散気装置の洗浄方法は、前記開閉弁の開閉操作時間は０．２秒〜１０秒間、前記開閉弁の操作間隔は０．５秒〜１５秒間、前記開閉弁の操作回数は３回〜１５回とする。
本発明に係る散気装置の洗浄方法は、前記開閉弁の開閉操作時間は０．２秒〜３秒間、前記開閉弁の操作間隔は０．５秒〜１０秒間、前記開閉弁の操作回数は３回〜１０回とする。
本発明に係る散気装置の洗浄方法は、前記空気噴出口廻りの固形物を湿潤化及び剥離させる際の管内流速は２．４ｍ／ｓ以上である。
本発明に係る散気装置の洗浄方法は、前記被処理液を前記散気管を介して前記空気供給配管へ逆流入させる前記供給配管の反応槽の被処理液位からの距離Δｈ’を、２．４ｍ以上反応槽液高以下とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、散気管の圧力を瞬間的に大気圧下へ開放し、その後散気管の圧力を上げることで、散気管に対する被処理液の流入、排出が行われ、この操作を複数回繰り返すことで散気管の洗浄を確実に行うことができる。
本発明によれば、散気管の大気圧下への開放は一瞬であり、膜濾過運転を止めることなく散気管の洗浄ができる。
本発明によれば、複数の空気噴出口の位置を散気管の中心より下方とすることで、大気圧下へ開放した際、散気管内の空気が抜けやすく、被処理液の流入、排出が効果的に行われ、より洗浄効果を高めることができる。
【００１９】
本発明によれば、口径の異なる２種類の空気噴出口を持つ散気管を用いるので、散気管内の剥離した固形物を口径の大きい空気噴出口より排出することができる。そのため、剥離した固形物による再閉塞が起こりにくい。
本発明によれば、被処理液の流入方向と散気空気の噴出方向が真逆のため、大気圧下開放の操作を繰り返すことで散気管内の固形物が２方向へ動き、洗浄効果が高い。
本発明によれば、膜濾過を行いながら散気管洗浄できる。
【００２０】
本発明によれば、瞬間的に大気圧下へ開放することで固形物を剥離するが、すぐ元の散気状態へ戻すと剥離した固形物で空気噴出口を塞いでしまうので、散気状態を緩やかに戻すことで再閉塞を防止できる。
本発明によれば、開閉弁の開閉を繰り返すだけであるから、洗浄操作が簡潔である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態に係る散気装置を示す説明図である。
【図２】図１の散気管の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図１の散気管の直管の断面図である。
【図４】図１の散気管の直管の断面図である。
【図５】図１の散気装置の散気運転時の状態を示す説明図である。
【図６】図１の散気管装置の散気管洗浄時に開閉弁を開にした状態を示す説明図である。
【図７】図６の散気管装置の散気管洗浄時に開閉弁を閉にした状態を示す説明図である。
【図８】図１の散気管洗浄時に、水深３ｍに相当する圧力損失になる最大線速を計算するために求める６つのポイント（ａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点、ｅ点、ｆ点）を示す図である。
【図９】図１の散気管を、直管の両側にエルボ部を設けた散気管に置き換え、散気運転時の状態を示す説明図である。
【図１０】図９の散気管の洗浄時に開閉弁を開にした状態を示す説明図である。
【図１１】図９の散気管の洗浄時に開閉弁を閉にした状態を示す説明図である。
【図１２】図１の散気管を直管だけで構成し、散気運転時の状態を示す説明図である。
【図１３】図１２の散気管の洗浄時に開閉弁を開にした状態を示す説明図である。
【図１４】図１２の散気管の洗浄時に開閉弁を閉にした状態を示す説明図である。
【図１５】本発明の第二実施形態に係る散気装置を示す説明図である。
【図１６】本発明の第三実施形態に係る散気装置を示す説明図である。
【図１７】本発明の第四実施形態に係る散気装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２は、本発明の第一実施形態に係る散気装置１０を示す。
なお、図１は、固液分離を行う浸漬型膜分離装置（ＭＢＲ）に本実施形態に係る散気装置１０を適用した例を示す。
【００２３】
本実施形態に係る散気装置１０は、例えば、固液分離を行う浸漬型膜分離装置（ＭＢＲ）の複数の膜エレメント（図示せず）で構成される膜ユニット３を内部に配置した開放式の反応槽１において、膜ユニット３の直下に各膜エレメント（図示せず）を洗浄曝気するための散気管１１を配設している。散気管１１は、例えば、膜ユニット３の真下に設けた散気ユニット（図示せず）内に配置されている。
【００２４】
膜ユニット３は、濾過液を取り出すための配管５を各膜エレメント（図示せず）に接続されている。配管５は、吸引ポンプ７を設け、濾過液を処理水槽へ送るように構成されている。
反応槽１には、原水供給ポンプ（図示せず）によって被処理液を供給する原水供給配管９が配設されている。
【００２５】
散気管１１は、例えば、図２に示すように、複数の小口径（例えば、３ｍｍ〜５ｍｍ）の散気孔１５を設けた直管１３と、この直管１３の末端をエルボ返しして下方へ向け、管端を大口径の散気孔１９とするエルボ部１７とで構成されている。大口径の散気孔１９は、小口径の散気孔１５よりも下方に位置している。
【００２６】
散気管１１は、例えば、図２、図３に示すように、小口径の散気孔１５を管下部に設けている。散気管１１は、沈降する固形物で小口径の散気孔１５が閉塞されにくくするため、例えば、図４に示すように、最下端部に設けず、最下端部から左右の側壁に向かって所定角度θずらして開設しても良い。
【００２７】
散気管１１の管端１１ａには、ブロワ２３を設けた空気供給配管２１が接続されている。空気供給配管２１は、ブロワ２３の吐出部側から散気管１１に向けて順に逆止弁２５、空気フィルタ２７、風量計２９及び、開閉弁３１を管端又は途中に有する分岐配管３３を設けている。開閉弁３１は、大気開放可能で閉止時に漏れが少ないボール弁、バタフライ弁、仕切り弁などの弁で構成されている。
【００２８】
次に、本実施形態に係る散気装置１０の作用を説明する。
図１に示す固液分離を行う浸漬型膜分離装置（ＭＢＲ）では、原水供給ポンプ（図示せず）によって被処理液を原水供給配管９を介して反応槽１に供給する。
散気管運転時には、逆止弁２５を開、開閉弁３１を閉として、ブロワ２３の駆動により空気供給配管２１を介して散気管１１へ空気を供給する。散気管１１では、図５に示すように、小口径の散気孔１５及び大口径の散気孔１９から空気を噴出させ、この噴出気流により槽内被処理液を旋回させる。
【００２９】
同時に、吸引ポンプ７の間歇的駆動により複数の膜エレメントの濾過液通路側を間歇的に減圧し、各膜エレメントの濾過液側の減圧と反応槽１の水位による各膜エレメントへの加圧水圧とによる膜間差圧の元で水を膜濾過させる。膜により所定の固体を分離された濾過液は、配管５を介して処理水槽に貯えられる。
この散気管運転時に、空気が噴出する小口径の散気孔１５から槽内の被処理液が浸入し、被処理液中の固形分が小口径の散気孔１５を塞いでしまったり、空気によって乾燥され小口径の散気孔１５の内側を固形物が覆ってしまったりして噴出する空気の減少やムラが発生する。
【００３０】
そこで、本実施形態では、ブロワ２３を運転しながら開閉弁３１を図示しないタイマー回路を備えた制御装置により、設定された時間での開閉を繰り返す。試験的には手動で開閉を繰り返してもかまわない。その際の開閉操作時間は、０．２秒〜１０秒程度、好ましくは０．２秒〜３秒程度（開閉弁３１の開放側は極力瞬時開放を目指し、弁の全閉から全開への開放時間能の最大近くで動作させるのが好ましい。）、操作間隔は、０．５秒〜１０秒間程度、操作回数は、３回〜１０回程度とする。
開閉弁３１の操作による膜ユニット３への散気停止時間は、上記のように１０秒以下なので、膜面における上昇流が完全に途切れることがないため、散気管１１の洗浄時に濾過運転を停止することなく実施できる。
【００３１】
開閉弁３１を開放すると、図６に示すように、散気管１１内の圧力が減少し、大口径の散気孔１９及び小口径の空気噴出口１５から反応槽１内の被処理液が流入し、乾燥しかけた固形物を湿潤させ、且つ散気管１１内をブロワ２３側へ固形物を引き剥がして移動させて除去することができる。
大口径の散気孔１９は、小口径の散気孔１５よりも下方に位置するので、大口径の散気孔１９からの大水量の被処理液の流入と小口径の散気孔１５からの被処理液の流入とが直交して洗浄が行われる。
開閉弁３１を閉止すると、図７に示すように、散気管１１内の被処理液を大口径の散気孔１９から吹き出すこととなり、散気管１１を洗浄し、散気管１１内の被処理液つまりを解消することができる。
【００３２】
次に、本実施形態に係る散気装置１０の洗浄機構について詳述する。
先ず、本実施形態に係る散気装置１０にて散気を行う場合のブロワ２３の必要吐出圧力Ｐｔ(ｋＰａ)について説明する。
Ｐｔ＝ｈ＋Ｈｆ＋Ｈｐ＋Ｈｍ＋Ｈｄ＋ａ
ｈ：水深による水頭（ヘッド）による水圧(ｋＰａ)
Ｈｆ：空気フィルタ２７の通過損失(ｋＰａ)
Ｈｐ：空気供給配管２１の圧力損失(ｋＰａ)
Ｈｍ：風量計２９の通過損失(ｋＰａ)
Ｈｄ：散気管１１などの通過損失(ｋＰａ)
ａ：余裕圧(ｋＰａ)
【００３３】
ここで、反応槽１の水深を４．５ｍとした場合、水圧ｈは４４．１ｋＰａとなる。
通常、空気フィルタ２７の通過損失Ｈｆ＝０．２ｋＰａ、風量計２９の通過損失Ｈｍ＝０．５ｋＰａ、散気管１１などの通過損失Ｈｄ＝２ｋＰａ（粗気泡性散気管として）、余裕圧ａ＝５ｋＰａ程度を見込むものとする。
空気供給配管２１の圧力損失Ｈｐは、配管口径、配管長、空気流速などの影響を受ける。
ブロワ２３の必要吐出圧力Ｐｔにおいて水圧ｈの占める割合が一番大きい。
【００３４】
１）空気供給配管２１の直管部の圧力損失Ｈｐｌ（ｋＰａ）は、次式の通りとなる。
Ｈｐｌ＝１，２６７×１０-2×２７３／Ｔ×４・ｆ・Ｌ／Ｄ・Ｖ2／２ｇ
Ｌ：管長（ｍ）
Ｄ：管径（ｍ）
ｆ：係数（０．００４〜０．０５９）
Ｖ：管内流速（ｍ／ｓ）
Ｖ＝４Ｑ／６０πＤ2
ｇ：重力加速度（９．８ｍ／ｓ2）
Ｑ：風量（ｍ3／ｍｉｎ）
Ｔ：絶対温度（Ｋ）
【００３５】
２）空気供給配管２１の異形管部の圧力損失（９０度曲管、Ｔ字管、管入口部などにおける圧力損失）Ｈｐ２（ｋＰａ）は、次式の通りとなる。
Ｈｐ２＝Ｋ・Ｖ2／２ｇ×ｌ．２６７×１０-2
Ｖ：管内流速（ｍ／ｓ）
Ｋ：各異形管部の圧力損失係数
【００３６】
空気供給配管２１の圧力損失Ｈｐは、空気流速（管内流速）Ｖの二乗及び配管長さに比例し、配管径に反比例する。通常、散気に供する空気供給配管２１における経済的な管内流速は、１０ｍ／ｓ以下（４ｍ／ｓ〜８ｍ／ｓ程度）であり、この場合の空気供給配管２１の圧力損失ＨｐはｌｋＰａ以下と小さい。
散気管１１に被処理液を逆流させるには、ブロワ２３の吐出圧力より散気管１１などの通過損失Ｈｄ、余裕圧ａ及び散気管１１の上部から空気噴出口（小口径の散気孔１５及び大口径の散気孔１９）までの高さ分の水圧差Δｈを減じれば良い。つまり、（Ｈｄ＋ａ＋△ｈ）の圧力が減じれば散気空気は、ｈｌ迄しか押し込めず、水圧により散気管１１内には被処理液が流入する。
ｈｌ＝Ｐｔ−（Ｈｄ＋ａ＋△ｈ）
【００３７】
空気供給配管２１から分岐した分岐配管３３に設けた開閉弁３１を開ければ、全風量（散気空気）がこの分岐配管３３より流出しようとする。空気供給配管２１と同口径であれば分岐配管３３の管内流速も空気供給配管２１と同じであり、分岐配管３３の配管圧力損失Ｈｐもごく小さい。つまり、ｈｌにかかる圧力よりも分岐配管３３にて放散される圧力が小さければ、水圧ｈにより散気管１１内に被処理液が逆流する。その差が大きければ瞬時に散気管１１内に被処理液が流入する。
また、被処理液が散気管１１内に流入する場合に、空気噴出口が流入時の抵抗となるが、膜洗浄用の散気の場合、粗気泡が有利なため、空気噴出口が大きいので被処理液の流入の抵抗が小さい。
【００３８】
ｈｌ＝Ｐｔ−（Ｈｄ＋ａ＋△ｈ）＞Ｐｔ−（ｈ＋Ｈｄ＋ａ）＋ｈ’
ｈ−△ｈ＞ｈ’
分岐配管３３の口径を空気供給配管２１の口部より小さくした場合、風量（散気量）は変わらず分岐配管３３より全量流出すると、分岐配管３３における管内流速が大きくなるため、二乗に比例して空気供給配管２１の圧力損失Ｈｐが大きくなる。この分岐配管３３の圧力損失ｈ’が、ｈ−△ｈよりも小さくなければならない。
【００３９】
反応槽１の水深や分岐配管３３の配管状態により差はあるが、分岐配管３３における管内流速が５０ｍ／ｓ以下であれば、通常の膜分離装置の散気装置を考えれば分岐配管３３の圧力損失ｈ’は十分ｈ−△ｈよりも小さくなり、開閉弁３１を開けることにより散気管１１内に被処理液が瞬時に逆流できる。
空気供給配管２１の管内流速と分岐配管３３における管内流速が５０ｍ／ｓ時の空気供給配管２１との断面積比と口径比との関係を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2015182036.tif 000003
【００４１】
散気管１１は、下部に２ｍｍ〜１０ｍｍ（本実施形態では４ｍｍ〜５ｍｍ）の空気噴出口（小口径の散気孔１５）があり、散気管１１の先端が下方に屈曲し開放されて大きな空気噴出口（大口径の散気孔１９）を形成している。
開閉弁３１が開となり、散気管１１に繋がる空気供給管２１内の圧力が低下し、散気管１１には水圧ｈがかかる。
【００４２】
散気管１１内を流れる流体（液体）の経済的な管内流速は１ｍ／ｓ〜２ｍ／ｓ程度となる。散気管１１内に逆流し、空気噴出口（小口径の散気孔１５）廻りの固形物を湿潤化及び剥離させるのに２．４ｍ／ｓ以上（例えば、３ｍ／ｓ）必要とする。被処理液は、各空気噴出口（小口径の散気孔１５及び大口径の散気孔１９）から流入するが、先端が下方に屈曲し開放された空気噴出口（大口径の散気孔１９）から被処理液が流入しやすい。大口径の散気孔１９の開放部が散気管１１と同口径で抵抗が最も小さいためである。
【００４３】
例えば、図５に示すように、図１に示す散気管１１を口径を１３Ａ（１３ｍｍ）とし、空気が２．５ｍ／ｓで流入するものとし、仮にポンプ２３が押し込こむとすると、必要揚程は大凡１ｍ（９．８ｋＰａ）程度となる。
なお、図６は、散気管洗浄時に開閉弁３１を開にした状態を示し、図７は、散気管洗浄時に開閉弁３１を閉にした状態を示す。
【００４４】
十分水深（水圧）があれば、例えば、図６に示すように、短時間（０．５ｍ進むのに０．２秒）で散気管１１を被処理液で満たすことができる。そのため、短時間で開閉弁３１を開け閉めすることで、散気管１１内に被処理液が流出入し、この脈動によって散気管１１内の空気噴出口（小口径の散気孔１５）廻りの固形物を湿潤化及び剥離し、除去できる。
また、短時間での開閉弁３１の操作のため、膜洗浄用空気の途切れが最小限に抑えられ、膜の閉塞に影響が無く、膜濾過運転を行いながら散気管１１の洗浄が可能となる。
【００４５】
散気管１１の直管１３の損失水頭Ｈｌ1をダーシーの式より求めると、下記の通りとなる。
Ｈｌ1＝ｆl＋Ｌ／Ｄ×Ｖ2／２ｇ
ｆl＝０．０２＋０．０００５／Ｄ
Ｌ：管長（ｍ）
Ｖ：管内流速（ｍ／ｓ）
Ｄ：管内径（ｍ）
【００４６】
その他の配管要素の損失水頭Ｈｌ2は、下記の通りとなる。
Ｈｌ2＝ｆ×Ｖ2／２ｇ
ｆ：各種配管要素の損失係数
Ｖ：管内流速（ｍ／ｓ）
※曲管の損失係数ｒ／ｄ＝１、９０度で０．３／ヶ
【００４７】
散気管１１の洗浄のため被処理液を散気管１１内に逆流させる方法において、空気噴出口（小口径の散気孔１５）廻りを洗浄するために大気圧まで下げる必要はない。
図６に示すように、散気管１１の上部まで空気を押し込むのに必要な圧力未満とすれば、散気管１１からの空気噴き出しが無くなり、散気管１１Ａに被処理液が水圧により瞬時に逆流する。
【００４８】
散気管１１上部から空気噴出口（大口径の散気孔１９）下部までの高さ△ｈは、０．５ｋＰａ〜１．５ｋＰａである。このため、ブロワ２３を運転しながら開閉弁３１の操作でも散気管１１の洗浄が可能であり、空気供給管２１から分岐配管３３及び開閉弁３１の口径を空気供給配管２１の口径よりも小さくすることが可能となる。空気供給配管２１の口径の３０％〜４０％の口径まで小さくできる。
また、開閉弁３１を数回操作することで、空気噴出口（小口径の散気孔１５）廻りで被処理液の出入りが起こり（脈動）、洗浄される。
【００４９】
散気管１１の洗浄は、ブロワ２３を運転しながら開閉弁３１をタイマー回路を有する図示しない制御装置によって、設定された所定の時間で開閉を繰り返すことによって達成される。また、試験的には手動によって開閉を繰り返してもかまわない。
その際の開閉操作時間は、０．２秒〜１０秒程度で、好ましくは０．２秒〜３秒程度で、開放操作は極力短い時間で開くよう弁を含む操作系の全閉〜全開の動作能に近づけることが好ましい。また、操作間隔は、０．５秒〜１０秒間程度、操作回数は３回〜１０回程度とする。
開閉弁３１を操作することによる膜ユニット３への散気停止時間は上記０．２秒〜１０秒の間の何れかの時間をとるので、膜面における上昇流が完全に途切れることがないため、散気管１１の洗浄時に濾過運転を停止することなく実施できる。
【００５０】
散気管１１の洗浄により剥離した固形物を散気管１１外に排出するには、散気管１１は、例えば、図２に示すように、複数の小口径の散気孔１５を設けた直管１３と、この直管１３の末端をエルボ返しして下方へ向け、管端を大口径の散気孔１９とするエルボ部１７とで構成する形状が望ましい。
即ち、大口径の散気孔１９の位置を散気管１１の中心１１ｃより下方とすることで、散気管１１内への被処理液の流入、排出を効果的に行い、より洗浄効果を高めることができる。
また、口径の異なる２種類の空気噴出口（小口径の散気孔１５及び複数の大口径の散気孔１９）を複数持つ散気管１１を用いた場合、散気管１１内の剥離した固形物は大口径の散気孔１９より排出することができる。
【００５１】
次に、図８に基づいて、本実施形態に係る散気装置１０の散気管１１の洗浄についてさらに説明する。
ここで、反応槽１の水深を４．５ｍとし、散気管１１は口径１３Ａ（１３ｍｍ）の塩化ビニル樹脂管を用いた。散気管１１の下方開口部垂直距離ｘ＝３０ｍｍ、散気管１１の水平部長さｙ＝５００ｍｍ、散気管１１の立ち上がり部ｚ＝３０ｍｍとする。
次に、各部（ａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点、ｅ点、ｆ点）において、水深３ｍに相当する圧力損失になる最大線速を計算した。
【００５２】
１）ａ点における散気管エルボ流入部（端部より５ｍｍ流入部分）
直管部：Ｌ＝０．００５ｍ、Ｄ＝０．０１３ｍ
ｆl＝０．０２＋０．０００５／Ｄ＝０．０５８４６
Ｈｌ1＝ｆl×Ｌ／Ｄ×Ｖｄ2／２ｇ＝０．０２２２ｍ
（Ｖｄ＝４．４ｍ／ｓ）→到達時間：０．００１１秒
流入口：管突出（損失係数３）
Ｈｌ2＝ｆ2×Ｖｄ2／２ｇ＝２．９６３３ｍ
合計損失Ｈｌ＝２．９８５５ｍ
【００５３】
２）ｂ点における散気管エルボ上部（端部より３０ｍｍ流入）
直管部：Ｌ＝０．０３０ｍ、Ｄ＝０．０１３ｍ
ｆl＝０．０２＋０．０００５／Ｄ＝０．０５８４６
Ｈｌ1＝ｆl×Ｌ／Ｄ×Ｖｄ2／２ｇ＝０．１２７３ｍ
（Ｖｄ＝４．３ｍ／ｓ）→到達時間：０．００７秒
流入口：管突出（損失係数３）
Ｈｌ2＝ｆ2×Ｖｄ2／２ｇ＝２．８３０１ｍ
合計損失ＨＩ＝２．９５７４ｍ
【００５４】
３）ｃ点における水平管流入部（エルボ後１０ｍｍ）
直管部：Ｌ＝０．０４０ｍ、Ｄ＝０．０１３ｍ
ｆl＝０．０２＋０．０００５／Ｄ＝０．０５８４６
Ｈｌ1＝ｆl×Ｌ／Ｄ×Ｖｄ2／２ｇ＝０．１５４３ｍ
（Ｖｄ＝４．１ｍ／ｓ）→到達時間：０．００９８秒
流入口：管突出（損失係数３）
Ｈｌ2＝ｆ2×Ｖｄ2／２ｇ＝２．５７３ｍ
エルボ：９０度・ｒ／ｄ＝ｌ（損失係数０．３）×１ヶ
Ｈｌ3＝ｆ3×Ｖｄ2／２ｇ＝０．２５７３ｍ
合計損失ＨＩ＝２．９８４５ｍ
【００５５】
４）ｄ点における水平管中央部（エルボ後２５０ｍｍ）
直管部：Ｌ＝０．２８０ｍ、Ｄ＝０．０１３ｍ
ｆl＝０．０２＋０．０００５／Ｄ＝０．０５８４６
Ｈｌ1＝ｆl×Ｌ／Ｄ×Ｖｄ2／２ｇ＝０．８０９６ｍ
（Ｖｄ＝３．５５ｍ／ｓ）→到達時間：０．０７８９秒
流入口：管突出（損失係数  ３）
Ｈｌ2＝ｆ2×Ｖｄ2／２ｇ＝１．９２９ｍ
エルボ：９０度・ｒ／ｄ＝ｌ（損失係数０．３）×１ヶ
Ｈｌ3＝ｆ3×Ｖｄ2／２ｇ＝０．１９２９ｍ
合計損失ＨＩ＝２．９３１５  ｍ
【００５６】
５）ｅ点における水平管立上り部（エルボ後５００ｍｍ）
直管部：Ｌ＝０．５３０ｍ、Ｄ＝０．０１３ｍ
ｆl＝０．０２＋０．０００５／Ｄ＝０．０５８４６
Ｈｌ1＝ｆl×Ｌ／Ｄ×Ｖｄ2／２ｇ＝１．２４５２ｍ
（Ｖｄ＝３．２ｍ／ｓ）→到達時間：０．１６５６秒
流入口：管突出（損失係数  ３）
Ｈｌ2＝ｆ2×Ｖｄ2／２ｇ＝１．５６７３ｍ
エルボ：９０度・ｒ／ｄ＝ｌ（損失係数０．３）×１ヶ
Ｈｌ3＝ｆ3×Ｖｄ2／２ｇ＝０．１５６７ｍ
合計損失ＨＩ＝２．９６９３ｍ
【００５７】
６）ｆ点における立上り部
直管部：Ｌ＝０．５６０ｍ、Ｄ＝０．０１３ｍ
ｆl＝０．０２＋０．０００５／Ｄ＝０．０５８４６
Ｈｌ1＝ｆl×Ｌ／Ｄ×Ｖｄ2／２ｇ＝１．２１８８ｍ
（Ｖｄ＝３．０８ｍ／ｓ）→到達時間：０．１８１８秒
流入口：管突出（損失係数  ３）
Ｈｌ2＝ｆ2×Ｖｄ2／２ｇ＝１．４５２ｍ
エルボ：９０度・ｒ／ｄ＝１（損失係数  ３）×２ヶ
Ｈｌ3＝ｆ3×Ｖｄ2／２ｇ＝０．２９０４ｍ
合計損失ＨＩ＝  ２．９６１２ｍ
【００５８】
７）立上り部をｌｍＨ上昇した場合（参考）
この部分での水深は２．４ｍ程となるため、水深２ｍに相当する圧力損失になる最大線速を計算した。
直管部：Ｌ＝１．５６０ｍ、Ｄ＝０．０１３ｍ
ｆl＝０．０２＋０．０００５／Ｄ＝０．０５８４６
Ｈｌ1＝ｆl×Ｌ／Ｄ×Ｖｄ2／２ｇ＝１．２９２１ｍ
（Ｖｄ＝１．９ｍ／ｓ）→到達時間：０．８２１１秒
流入口：管突出（損失係数  ３）
Ｈｌ2＝ｆ2×Ｖｄ2／２ｇ＝０．５５２６ｍ
エルボ：９０度・ｒ／ｄ＝１（損失係数  ３）×２ヶ
Ｈｌ3＝ｆ3×Ｖｄ2／２ｇ＝０．１１０５ｍ
合計損失ＨＩ＝１．９５５１ｍ
【００５９】
以上のように、本実施形態に係る散気装置１０の散気管１１の水平管におけるｃ点〜ｅ点において、管内流速は４．１ｍ／ｓ〜３．２ｍ／ｓを示し、空気噴出口（小口径の散気孔１５）廻りの固形物を湿潤化及び剥離させるのに必要とされる２．４ｍ／ｓ以上（例えば、３ｍ／ｓ）の値を得ている。
ここで、空気噴出口廻りの固形物を湿潤化及び剥離させるのに２．４ｍ／ｓ以上（例えば、３ｍ／ｓ）必要とする理由について説明する。
【００６０】
例えば、空調設備で冷温水配管では、配管の腐食防止のための最大流速２．４ｍ／ｓ〜３．６ｍ／ｓを守らないと、管壁がえぐられる潰食が生じる（例えば、鋼管では１ｍ／ｓを超えると起こる）ことが知られている。
従って、潰食が生じかねない流速である２．４ｍ／ｓ以上、例えば、３ｍ／ｓ以上の管内速度であれば、空気噴出口（小口径の散気孔１５）廻りの固形物は十分に剥離できることは自明である。
【００６１】
また、本実施形態に係る散気装置１０の散気管１１では、開閉弁３１を開いてから水平管におけるｃ点〜ｅ点に到達する時間が、ｃ点では０．００９８秒、ｄ点では０．０７８９秒、ｅ点では０．１６５６秒であった。これらの結果から、開閉弁３１を開くと、逆流する被処理液は瞬く間に水平管の全ての領域に達していることが分かる。従って、開閉弁３１の開閉時間は正に瞬間であるが、確実性を考慮すると、０．２秒〜３秒あれば洗浄効果が確実に達成できる。
【００６２】
以上のように、本実施形態に係る散気装置１０によれば、散気管１１の圧力を瞬間的に大気圧下へ開放し、その後散気管１１の圧力を上げることで、散気管１１内への被処理液の流入、排出を行うことができる。
また、本実施形態に係る散気装置１０によれば、散気管１１の圧力を瞬間的に大気圧下へ開放し、その後散気管１１の圧力を上げることで、散気管１１内への被処理液の流入、排出を行う操作を複数回繰り返すことで散気管１１の洗浄を行うことができる。
本実施形態に係る散気装置１０によれば、散気管１１の大気圧下への開放は一瞬であり、膜濾過運転を止めることなく散気管１１の洗浄を行うことができる。
【００６３】
本実施形態に係る散気装置１０によれば、小口径の散気孔１５の位置を散気管１１の中心より下方とすることで、散気管１１内への被処理液の流入、排出を効果的に行い、より洗浄効果を高めることができる。
本実施形態に係る散気装置１０によれば、口径の異なる２種類の空気噴出口（小口径の散気孔１５及び大口径の散気孔１９）を複数持つ散気管１１を用いた場合、散気管１１内の剥離した固形物は大口径の散気孔１９より排出することができる。
【００６４】
本実施形態に係る散気装置１０によれば、開閉弁３１を開放（開）する際には、大口径の散気孔１９及び小口径の散気管１５から反応槽１内の被処理液が流入し、乾燥しかけた固形物を湿潤させ、開閉弁３１の閉時に、散気管１１内の被処理液を大口径の散気孔１９から吹き出すことで、散気管１１内の被処理液つまりを解消することできる。
【００６５】
なお、本実施形態では、開閉弁３１の開閉時間を０．２秒〜３秒として説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、空気供給管３２Ａ〜１００Ａ（管内流速８ｍ／ｓ）とした場合、分岐配管の口径（５０ｍ／ｓ以下で口径比０．４とした場合）は１３ＡＡ〜４０Ａとすることができるが、その際の開閉弁３１の開閉時間について考察する。
タイマーや制御機器により自動で開閉する場合、弁形式や制御方法などによる開閉の動作時間が異なる。
その際の開閉弁の開時には、電磁弁又は空気圧式バタフライ弁にて、瞬時〜１秒にて開となる。電磁弁は、通電により数十ｍ秒〜数百ｍ秒の高速動作が可能であり、瞬時に開となる。
【００６６】
開閉弁の閉時には、電動式ボール弁で２秒〜４秒又は６秒〜１４秒、空気圧式バタフライ弁で１秒〜１５秒にて閉となる。
以上の条件から、開閉弁３１の開閉時間は、瞬時（０．２秒未満）〜１５秒が望ましい。
開閉弁３１の閉止に伴って散気管１１による散気を１５秒程度停止しても、開閉弁３１の閉止前に散気が行われているので、膜ユニット３での膜濾過に悪影響を与えることはない。
また、本実施形態では、開閉操作時間を０．２秒〜３秒程度、操作間隔を０．５秒〜１０秒間程度、操作回数を３回〜１０回程度とする場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、散気管１１の小口径の散気管１５の閉塞状況に応じて、散気管１１の開閉操作時間を０．２秒〜５秒程度、操作間隔を０．５秒〜１５秒間程度、操作回数を３回〜１５回程度とすることも可能である。
【００６７】
図９〜図１１は、本発明の第一実施形態に係る散気装置１０の散気管１１を、直管１３の両側にエルボ部１７を設けた散気管１１Ａに置き換えた本発明の変形例を示す。
図９は、散気運転時の状態を示す説明図である。
図１０は、散気管洗浄時に開閉弁３１を開にした状態を示す説明図である。
図１１は、散気管洗浄時に開閉弁３１を閉にした状態を示す説明図である。
【００６８】
図９〜図１１に示す例示においても、十分水深（水圧）があれば、短時間（０．５ｍ進むのに０．２秒）で散気管１１Ａを被処理液で満たすことができる。そのため、短時間で開閉弁３１を開け閉めすることで、散気管１１Ａ内に被処理液が流出入し、この脈動によって散気管１１Ａ内の空気噴出口（小口径の散気孔１５）廻りの固形物を湿潤化及び剥離し、除去できる。
また、短時間での開閉弁３１の操作のため、膜洗浄用空気の途切れが最小限に抑えられ、膜の閉塞に影響が無く、膜濾過運転を行いながら散気管１１Ａの洗浄が可能となる。
【００６９】
散気管１１Ａの洗浄のため被処理液を散気管１１内に逆流させる方法において、空気噴出口（小口径の散気孔１５）廻りを洗浄するために大気圧まで下げる必要はない。
図１０に示すように、被処理液が散気管１１Ａ内を充満し、空気噴出口（小口径の散気孔１５）から空気を吹き出す圧力未満にすれば、散気管１１Ａからの空気噴き出しが無くなり、散気管１１Ａに被処理液が水圧により瞬時に逆流する。
【００７０】
図１、図２に示す散気装置１０と同様に、散気管１１Ａ上部から空気噴出口（大口径の散気孔１９）下部までの高さΔｈは、ヘッドで０．５ｋＰａ〜１．５ｋＰａ、つまり５ｃｍ〜１５ｃｍの大きさである。このため、ブロワ２３を運転しながら開閉弁３１の操作でも散気管１１Ａの洗浄が可能であり、空気供給管２１から分岐配管３３及び開閉弁３１の口径を空気供給配管２１の口径よりも小さくすることが可能となる。空気供給配管２１の口径の３０％〜４０％の口径まで小さくできる。
また、開閉弁３１を数回操作することで、空気噴出口（小口径の散気孔１５）廻りで被処理液の出入りが起こり（脈動）、洗浄される。
【００７１】
図１２〜図１４は、図９〜図１１に示す散気管１１Ａを、大口径の散気孔１９を設けない直管型の散気管１１Ｂに置き換えた本発明の変形例を示す。
図１２は、散気運転時の状態を示す説明図である。
図１３は、散気管洗浄時に開閉弁３１を開にした状態を示す説明図である。
図１４は、散気管洗浄時に開閉弁３１を閉にした状態を示す説明図である。
【００７２】
図１２〜図１４に示す例示においても、十分水深（水圧）があれば、短時間（０．５ｍ進むのに０．２秒）で散気管１１Ｂを被処理液で満たすことができる。そのため、短時間で開閉弁３１を開け閉めすることで、散気管１１Ｂ内に被処理液が流出入し、この脈動によって散気管１１Ｂ内の空気噴出口（小口径の散気孔１５）廻りの固形物を湿潤化及び剥離し、除去できる。
また、短時間での開閉弁３１の操作のため、膜洗浄用空気の途切れが最小限に抑えられ、膜の閉塞に影響が無く、膜濾過運転を行いながら散気管１１Ｂの洗浄が可能となる。
【００７３】
散気管１１Ｂの洗浄のため被処理液を散気管１１Ｂ内に逆流させる方法において、空気噴出口（小口径の散気孔１５）廻りを洗浄するために大気圧まで下げる必要はない。
図１３に示すように、散気管１１Ｂの上部まで空気を押し込むのに必要な圧力未満とすれば、散気管１１Ｂからの空気噴き出しが無くなり、散気管１１Ｂに被処理液が水圧により瞬時に逆流する。
また、開閉弁３１を数回操作することで、空気噴出口（小口径の散気孔１５）廻りで被処理液の出入りが起こり（脈動）、洗浄される。
【００７４】
図１５は、本発明の第二実施形態に係る散気装置１０Ａを示す。
本実施形態に係る散気装置１０Ａは、開閉弁３１を開閉弁３１と同等の応答性を有するバルブ（以下、応答性の早いバルブと称する）３１ａと開閉弁３１の応答性より遅い応答性を有するバルブ（以下、応答性の遅いバルブと称する）３１ｂとに置き換える構成とした点で、本発明の第一実施形態に係る散気装置１０とは異なる。
なお、本実施形態に係る散気装置１０Ａのその他の構成は、本発明の第一実施形態に係る散気装置１０と同じであるから同一符号を用いて示し、その他の構成の説明を省略し、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂについて説明する。
【００７５】
本実施形態に係る散気装置１０Ａでは、応答性の早いバルブ３１ａを分岐配管３３に接続し、応答性の遅いバルブ３１ｂを応答性の早いバルブ３１ａに対して直列に接続している。
本実施形態に係る散気装置１０Ａにおいて、応答性の早いバルブ３１ａには、応答性が瞬時〜１秒程度と開閉弁３１と同等である電磁弁などを用いる。また、応答性の遅いバルブ３１ｂには、応答性が１秒〜１５秒程度と開閉弁３１の応答性より遅い電動式ボール弁などを用いる。
【００７６】
次に、本実施形態に係る散気装置１０Ａの作用を説明する。
本実施形態に係る散気装置１０Ａの散気状態時には、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂを閉とする。
そして、本実施形態に係る散気装置１０Ａを散気状態から大気圧下開放状態に切り替える前に、応答性の早いバルブ３１ａは閉を維持し、応答性の遅いバルブ３１ｂを開とする。
【００７７】
次に、本実施形態に係る散気装置１０Ａの大気圧下開放状態時には、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂを開とする。
次に、本実施形態に係る散気装置１０Ａの散気状態への復帰時には、応答性の早いバルブ３１ａは開を維持し、応答性の遅いバルブ３１ｂを閉とする。
次に、本実施形態に係る散気装置１０Ａの散気状態への復帰時には、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂを閉とする。
【００７８】
このように、本実施形態では、応答性の異なるバルブ３１ａ，３１ｂを利用することで、瞬間的な大気圧下への開放(応答性の遅いバルブを開にした後、応答性の速いバルブを開)と緩やかな散気状態への復帰(応答性の遅いバルブを閉にした後、応答性の速いバルブを閉)を自動で行うことができる。
その他の効果は、本発明の第一実施形態に係る散気装置１０と同じであるから省略する。
【００７９】
図１６は、本発明の第三実施形態に係る散気装置１０Ｂを示す。
本実施形態に係る散気装置１０Ｂは、応答性の遅いバルブ３１ｂを分岐配管３３に接続し、応答性の早いバルブ３１ａを応答性の遅いバルブ３１ｂに対して直列に接続する構成とした点で、本発明の第二実施形態に係る散気装置１０Ａとは異なる。
なお、本実施形態に係る散気装置１０Ｂのその他の構成は、本発明の第二実施形態に係る散気装置１０Ａと同じであるから同一符号を用いて示し、その他の構成の説明を省略し、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂについて説明する。
【００８０】
次に、本実施形態に係る散気装置１０Ｂの作用を説明する。
本実施形態に係る散気装置１０Ｂの散気状態時には、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂを閉とする。
そして、本実施形態に係る散気装置１０Ｂを散気状態から大気圧下開放状態に切り替える前に、応答性の早いバルブ３１ａは閉を維持し、応答性の遅いバルブ３１ｂを開とする。
【００８１】
次に、本実施形態に係る散気装置１０Ｂの大気圧下開放状態時には、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂを開とする。
次に、本実施形態に係る散気装置１０Ｂの散気状態への復帰時には、応答性の早いバルブ３１ａは開を維持し、応答性の遅いバルブ３１ｂを閉とする。
次に、本実施形態に係る散気装置１０Ｂの散気状態への復帰時には、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂを閉とする。
【００８２】
このように、本実施形態では、応答性の異なるバルブ３１ａ，３１ｂを利用することで、瞬間的な大気圧下への開放(応答性の遅いバルブを開にした後、応答性の速いバルブを開)と緩やかな散気状態への復帰(応答性の遅いバルブを閉にした後、応答性の速いバルブを閉)を自動で行うことができる。
その他の効果は、本発明の第一実施形態に係る散気装置１０と同じであるから省略する。
【００８３】
図１７は、本発明の第四実施形態に係る散気装置１０Ｃを示す。
本実施形態に係る散気装置１０Ｃは、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂを分岐配管３３ａを介して分岐配管３３に並列に接続する構成とした点で、本発明の第三実施形態に係る散気装置１０Ｂとは異なる。
なお、本実施形態に係る散気装置１０Ｃのその他の構成は、本発明の第三実施形態に係る散気装置１０Ｂと同じであるから同一符号を用いて示し、その他の構成の説明を省略し、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂについて説明する。
【００８４】
次に、本実施形態に係る散気装置１０Ｃの作用を説明する。
本実施形態に係る散気装置１０Ｃの散気状態時には、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂを閉とする。
【００８５】
そして、本実施形態に係る散気装置１０Ｃの大気圧下開放状態時には、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂを同時に開とする。又は、応答性の遅いバルブ３１ｂより応答性の早いバルブ３１ａを先行して開とする。なお、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂを同時に開としても、時間差で応答性の早いバルブ３１ａが先に全開となり圧が抜ける。
次に、本実施形態に係る散気装置１０Ｃの散気状態への復帰時には、応答性の早いバルブ３１ａ及び応答性の遅いバルブ３１ｂを同時に閉とする。又は、応答性の遅いバルブ３１ｂより応答性の早いバルブ３１ａを先行して閉とする。
【００８６】
このように、本実施形態では、応答性の異なるバルブ３１ａ，３１ｂを利用することで、瞬間的な大気圧下への開放(応答性の遅いバルブを閉にした後、応答性の速いバルブを開)と緩やかな散気状態への復帰(応答性の遅いバルブを閉にした後、応答性の速いバルブを閉)を自動で行うことができる。
その他の効果は、本発明の第一実施形態に係る散気装置１０と同じであるから省略する。
【符号の説明】
【００８７】
１  反応槽
３  膜ユニット
９  原水供給配管
１０  散気装置
１１  散気管
１３  直管
１５  小口径の散気孔
１７  エルボ部
１９  大口径の散気孔
２１  空気供給配管
２３  ブロア
２５  逆止弁
２７  空気フィルタ
２９  風量計
３１  開閉弁
３１ａ  応答性の早いバルブ
３１ｂ  応答性の遅いバルブ
３３  分岐配管
【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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