(57)【要約】【課題】マイクロバブルの性質及び性能を発揮できる十分な微細の気泡を反応プロセスに供給する。【解決手段】活性汚泥法に基づく反応プロセスにおける曝気槽５２内に膜ろ過装置１１が設置され、膜ろ過装置１１が曝気槽５２内に滞留する活性汚泥混合液の一部をろ過処理した後に、マイクロバブル発生装置５４が気体と共に膜ろ過装置１１から排出されたろ過処理水を導入して生成したマイクロバブル混合液を曝気槽５２に返送する。前記反応プロセスは活性汚泥法の他に膜分離活性汚泥法が例示される。前記反応プロセスにおいては、最初沈殿槽５１越流水または最終沈殿槽５３以降の工程で得られた二次処理水及び三次処理水若しくはこれらを組み合わせたものをマイクロバブル発生装置５４に供給してもよい。以上のマイクロバブル注入方法は活性汚泥法以外の反応プロセスにも適用できる。【選択図】図１
2007175606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応プロセスにマイクロバブルを供給する方法であって、
溶媒を滞留させる溶媒槽内に膜ろ過装置が設置され、
前記膜ろ過装置が前記溶媒の一部をろ過処理した後に、
マイクロバブル発生装置が気体と前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水とを導入して生成したマイクロバブル混合溶媒を前記溶媒槽に返送し、
この溶媒槽内のマイクロバブル混合溶媒を前記反応プロセスに供給すること
を特徴とするマイクロバブル供給方法。
【請求項２】
活性汚泥法に基づく反応プロセスにマイクロバブルを供給する方法であって、
前記反応プロセスにおける曝気槽内に膜ろ過装置が設置され、
前記膜ろ過装置が前記曝気槽内に滞留する活性汚泥混合液の一部をろ過処理した後に、
マイクロバブル発生装置が気体と共に前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水を導入して生成したマイクロバブル混合液を前記曝気槽に返送すること
を特徴とするマイクロバブル供給方法。
【請求項３】
活性汚泥法に基づく反応プロセスにマイクロバブルを供給する方法であって、
マイクロバブル発生装置から排出されたマイクロバブル混合液を滞留させるマイクロバブル混合槽内に膜ろ過装置が設置され、
前記膜ろ過装置が前記マイクロバブル混合液の一部をろ過処理した後に、
前記マイクロバブル発生装置が気体と共に前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水を導入することに加え前記反応プロセスから供給された最初沈殿槽越流水または最終沈殿槽以降の工程で得られた二次処理水及び三次処理水若しくはこれらを組み合わせたものを導入して生成したマイクロバブル混合液を前記マイクロバブル混合液槽に返送し、
このマイクロバブル混合液槽内のマイクロバブル混合液を前記反応プロセスにける曝気槽内の活性汚泥混合液に供給すること
を特徴とするマイクロバブル供給方法。
【請求項４】
膜分離活性汚泥法に基づく反応プロセスにマイクロバブルを供給する方法であって、
前記反応プロセスにおける好気槽内に設置された膜ろ過装置が前記好気槽内の活性汚泥混合液をろ過処理した後に、
マイクロバブル発生装置が気体と共に前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水の一部を導入して生成したマイクロバブル混合液を好気槽に返送すること
を特徴とするマイクロバブル供給方法。
【請求項５】
前記膜ろ過装置のろ過膜の孔径は前記マイクロバブル混合液に含まれるマイクロバブルの気泡径よりも小さく設定したこと
を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロバブル供給方法。
【請求項６】
反応プロセスにマイクロバブルを供給するマイクロバブル供給装置であって、
溶媒を滞留させた溶媒槽内に膜ろ過装置が設定され、
前記膜ろ過装置が前記溶媒の一部をろ過処理した後に、
マイクロバブル発生装置が気体と前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水とを導入して生成したマイクロバブル混合溶媒を前記溶媒槽に返送し、
この溶媒槽内のマイクロバブル混合溶媒を前記反応プロセスに供給すること
を特徴とするマイクロバブル供給装置。
【請求項７】
活性汚泥法に基づく反応プロセスにマイクロバブルを供給するマイクロバブル供給システムであって、
前記反応プロセスにおける曝気槽が槽内に膜ろ過装置を備え、
前記膜ろ過装置が前記曝気槽内に滞留する活性汚泥混合液の一部をろ過処理した後に、
マイクロバブル発生装置が気体と共に前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水を導入して生成したマイクロバブル混合液を前記曝気槽に返送すること
を特徴とするマイクロバブル供給システム。
【請求項８】
活性汚泥法に基づく反応プロセスにマイクロバブルを供給するマイクロバブル供給システムであって、
マイクロバブル発生装置から排出されたマイクロバブル混合液を滞留させるマイクロバブル混合槽が槽内に膜ろ過装置を備え、
前記膜ろ過装置が前記マイクロバブル混合液の一部をろ過処理した後に、
前記マイクロバブル発生装置が気体と共に前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水を導入することに加え前記反応プロセスから供給された最初沈殿槽越流水または最終沈殿槽以降の工程で得られた二次処理水及び三次処理水若しくはこれらを組み合わせたものを導入して生成したマイクロバブル混合液を前記マイクロバブル混合液槽に返送し、
このマイクロバブル混合液槽内のマイクロバブル混合液を前記反応プロセスにける曝気槽内の活性汚泥混合液に供給すること
を特徴とするマイクロバブル供給システム。
【請求項９】
膜分離活性汚泥法に基づく反応プロセスにマイクロバブルを供給するマイクロバブル供給システムであって、
前記反応プロセスにおける好気槽内に設置された膜ろ過装置が前記好気槽内の活性汚泥混合液をろ過処理した後に、
マイクロバブル発生装置が気体と共に前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水の一部を導入して生成したマイクロバブル混合液を好気槽に返送すること
を特徴とするマイクロバブル供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は反応プロセスにマイクロバブル（超微細気泡）を供給するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理に適用されている活性汚泥法に例示される反応プロセスにおいては、活性汚泥中の微生物による汚濁物質の分解処理機能が利用されている。前記微生物によって汚濁物質を分解するには酸素（溶存酸素）が必要となる。この酸素を供給するため、前記反応プロセスでは、散気管、ブロア等を利用して、活性汚泥混合液中に空気を供給して溶解させている。このとき、供給する気泡を微細化すると単位送風量当りの溶解効率が向上する。
【０００３】
具体的には、前記反応プロセスに供される空気を超微細気泡化、特に気泡径が５０μｍ以下のマイクロバブル（気泡径１００〜２００ｎｍ）化することにより、活性汚泥の飛躍的な活性向上や生物難分解性有機物の易分解化など有益な効果が期待できる。
【０００４】
例えば、非特許文献１には、数段の処理槽に廃水を通過させながらマイクロバブルの供給とその圧壊を繰り返す廃水処理技術が記載されている。そして、前記マイクロバブルの圧壊によって生じたフリーラジカルが廃水に含まれる生物難分解性有機物の酸化及び分解に寄与することが記載されている。
【０００５】
非特許文献２には、マイクロバブル技術の適用例としてダム湖水質浄化実験とカキ養殖が例示されている。ダム湖水質浄化実験ではダム湖の表層部分において鉛直方向の循環流が形成されるようにマイクロバブル発生装置が設置されている。そして、前記マイクロバブル発生装置によって生成されたマイクロバブルが前記ダムにおけるアオコの発生制御に寄与することが記載されている。カキ養殖では養殖場にマイクロバブル発生装置が設置されることにより前記養殖場における溶存酸素の向上とカキの成長促進が図られることが記載されている。
【０００６】
非特許文献３には、マイクロバブルは汚濁物質成分に吸着しやすい性質をもっており前記汚濁物質成分を浮上分離させる作用を有することが記載されている。また、マイクロバブルは気液溶解作用を有しており好気性バクテリアや微生物を活発し活動させると共に植物の生育にも良好な効果をもたらすことが記載されている。さらに、マイクロバブル発生装置によって発生したマイクロバブルの発生気泡径と発生気泡密度の観察結果が開示されている。
【非特許文献１】高橋正好，「機能水の研究とその利用 食品工業におけるマイクロバブルやナノバブルの可能性」，食品工業，２００４年８月３０日，ｐｐ．２６−３４
【非特許文献２】大成博文，外４名，「マイクロバブルの高機能性と水質浄化」，資源処理技術，Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．４，１９９９年，ｐｐ．５２−５７
【非特許文献３】縄田  豊，外２名，「マイクロバブル発生装置の性能評価」八代高専紀要，第２４号，２００２年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マイクロバブルを供給するシステムを下水処理施設に適用した例として図５〜図８に示されたような下水処理施設が挙げられる。
【０００８】
図５に示された下水処理施設５は、活性汚泥方式の下水処理施設であって、最初沈殿槽５１と曝気槽５２と最終沈殿槽５３とを備える。ここでは、曝気槽５２内の活性汚泥混合液をマイクロバブル発生装置５４に供給し、気液（空気と活性汚泥混合液）を混合すると共に気液混合流を利用して気泡にせん断力を加えることによりマイクロバブルを発生させ、このマイクロバブルを混合させた液を曝気槽５２内に噴射、供給している。マイクロバブル発生装置５４は気液混合部５４１とノズル５４２とからなる。マイクロバブル装置５４は構成要素が分離された状態となっているが、一体化される場合もある。
【０００９】
マイクロバブル発生装置５４において、より気泡径の小さなマイクロバブルを生成するためには、より大きなせん断力を与える必要があるが、この方法ではせん断力は活性汚泥自体にも作用するため活性汚泥の解体を招く。大きなせん断力を与えると活性汚泥の解体程度も大きくなり、有機分解能力を損なう結果となる。逆にせん断力を抑え活性汚泥の解体を抑制すると、気泡が十分には微細化されず、マイクロバブルの効果が期待できなくなる。また、汚泥によるマイクロバブル発生装置５４内部での目詰まりも懸念される。
【００１０】
図６に示された下水処理施設６は、最初沈殿槽５１から移送された越流水（固液分離処理水）の一部または全てを空気と共にマイクロバブル発生装置５４に供給して得られたマイクロバブル混合液を曝気槽５２に噴射、注入している。また、図７に示された下水処理施設７では、二次処理水または三次処理水を空気と共にマイクロバブル発生装置５４に供給して得られたマイクロバブル混合液を曝気槽５２に噴射、供給している。
【００１１】
図６及び図７に示された下水処理施設６，７は、活性汚泥を解体することなく、大きなせん断力を作用させて十分微細なマイクロバブルを生成することができるが、マイクロバブル発生装置５４において大きなせん断力を作用させるためには、供給する空気の量に対して、供給する水量を大きくする必要がある。しかし、マイクロバブル発生装置５４に供給される水量すなわち最初沈殿槽越流水や二次処理水または三次処理水の水量は施設の設計計算を考慮すると下水処理施設６，７に流入する下水の水量が上限となるため、マイクロバブル発生装置の仕様気液比に対して液量が十分に供給できず、曝気槽５２に総量としての十分な空気量（酸素量）、すなわち活性汚泥による有機物分解に必要な酸素量を供給することが困難となる可能性が高い。したがって、目的とする活性汚泥の十分な浄化作用が達成できなくなる。
【００１２】
図８に示された下水処理施設８は、最初沈殿槽５１越流水、二次処理水、または三次処理水をマイクロバブル発生装置５４に供給する図６及び図７に示された方法と異なる。ここではマイクロバブル発生装置５４から排出されたマイクロバブル混合液を一時的にマイクロバブル混合液槽５４３に貯留させた後に曝気槽５２内に設置されたノズル５４４から噴射、供給している。
【００１３】
この方式はマイクロバブル混合液槽５４内の液相をマイクロバブル発生装置５４に循環供給させてマイクロバブルを生成することができるので、総量として曝気槽５２に供給できる空気量（酸素量）をやや大きくすることができる。しかしながら、前記液相の循環が繰り返される毎にマイクロバブル発生装置５４に供給できる液中のマイクロバブル量（濃度）が大きくなり、せん断力が低下するので、十分なマイクロバブルの微細化と十分な空気（酸素）総量を共に実現するのは困難である。
【００１４】
本発明はかかる事情に鑑みなされたもので、その目的はマイクロバブルの性質及び性能を発揮できる十分な微細の気泡を反応プロセスに供給できるマイクロバブル供給方法とその装置及びシステムの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そこで、請求項１記載の発明は、反応プロセスにマイクロバブルを供給する方法であって、溶媒を滞留させる溶媒槽内に膜ろ過装置が設置され、前記膜ろ過装置が前記溶媒の一部をろ過処理した後に、マイクロバブル発生装置が気体と前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水とを導入して生成したマイクロバブル混合溶媒を前記溶媒槽に返送し、この溶媒槽内のマイクロバブル混合溶媒を前記反応プロセスに供給することを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、活性汚泥法に基づく反応プロセスにマイクロバブルを供給する方法であって、前記反応プロセスにおける曝気槽内に膜ろ過装置が設置され、前記膜ろ過装置が前記曝気槽内に滞留する活性汚泥混合液の一部をろ過処理した後に、マイクロバブル発生装置が気体と共に前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水を導入して生成したマイクロバブル混合液を前記曝気槽に返送することを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、活性汚泥法に基づく反応プロセスにマイクロバブルを供給する方法であって、マイクロバブル発生装置から排出されたマイクロバブル混合液を滞留させるマイクロバブル混合槽内に膜ろ過装置が設置され、前記膜ろ過装置が前記マイクロバブル混合液の一部をろ過処理した後に、前記マイクロバブル発生装置が気体と共に前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水を導入することに加え前記反応プロセスから供給された最初沈殿槽越流水または最終沈殿槽以降の工程で得られた二次処理水及び三次処理水若しくはこれらを組み合わせたものを導入して生成したマイクロバブル混合液を前記マイクロバブル混合液槽に返送し、このマイクロバブル混合液槽内のマイクロバブル混合液を前記反応プロセスにける曝気槽内の活性汚泥混合液に供給することを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、膜分離活性汚泥法に基づく反応プロセスにマイクロバブルを供給する方法であって、前記反応プロセスにおける好気槽内に設置された膜ろ過装置が前記好気槽内の活性汚泥混合液をろ過処理した後に、マイクロバブル発生装置が気体と共に前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水の一部を導入して生成したマイクロバブル混合液を好気槽に返送することを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロバブル供給方法において、前記膜ろ過装置のろ過膜の孔径は前記マイクロバブル混合液に含まれるマイクロバブルの気泡径よりも小さく設定したことを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の発明は、反応プロセスにマイクロバブルを供給するマイクロバブル供給装置であって、溶媒を滞留させた溶媒槽内に膜ろ過装置が設定され、前記膜ろ過装置が前記溶媒の一部をろ過処理した後に、マイクロバブル発生装置が気体と前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水とを導入して生成したマイクロバブル混合溶媒を前記溶媒槽に返送し、この溶媒槽内のマイクロバブル混合溶媒を前記反応プロセスに供給することを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の発明は、活性汚泥法に基づく反応プロセスにマイクロバブルを供給するマイクロバブル供給システムであって、前記反応プロセスにおける曝気槽が槽内に膜ろ過装置を備え、前記膜ろ過装置が前記曝気槽内に滞留する活性汚泥混合液の一部をろ過処理した後に、マイクロバブル発生装置が気体と共に前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水を導入して生成したマイクロバブル混合液を前記曝気槽に返送することを特徴とする。
【００２２】
請求項８記載の発明は、活性汚泥法に基づく反応プロセスにマイクロバブルを供給するマイクロバブル供給システムであって、マイクロバブル発生装置から排出されたマイクロバブル混合液を滞留させるマイクロバブル混合槽が槽内に膜ろ過装置を備え、前記膜ろ過装置が前記マイクロバブル混合液の一部をろ過処理した後に、前記マイクロバブル発生装置が気体と共に前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水を導入することに加え前記反応プロセスから供給された最初沈殿槽越流水または最終沈殿槽以降の工程で得られた二次処理水及び三次処理水若しくはこれらを組み合わせたものを導入して生成したマイクロバブル混合液を前記マイクロバブル混合液槽に返送し、このマイクロバブル混合液槽内のマイクロバブル混合液を前記反応プロセスにける曝気槽内の活性汚泥混合液に供給することを特徴とする。
【００２３】
請求項９記載の発明は、膜分離活性汚泥法に基づく反応プロセスにマイクロバブルを供給するマイクロバブル供給システムであって、前記反応プロセスにおける好気槽内に設置された膜ろ過装置が前記好気槽内の活性汚泥混合液をろ過処理した後に、マイクロバブル発生装置が気体と共に前記膜ろ過装置から排出されたろ過処理水の一部を導入して生成したマイクロバブル混合液を好気槽に返送することを特徴とする。
【００２４】
請求項１〜９記載の発明によれば、膜ろ過装置から排出されたろ過処理水には粒子状固形物質が含まれていないので、マイクロバブル発生装置内部での磨耗や目詰まりが発生しにくくなり、前記反応プロセスに必要な十分な気体量でマイクロバブルの性質及び性能を発揮できる十分微細な気泡を供給できる。特に、請求項５記載の発明によれば、膜ろ過装置から排出されたろ過処理水にはマイクロバブルが含まれていないので、前記マイクロバブルによるせん断力の低下がなく、十分なせん断力を作用させることができる。
【００２５】
また、請求項２〜４及び７〜９記載の発明によれば、膜ろ過装置から排出されたろ過処理水には活性汚泥成分が含まれていないので、マイクロバブル生成時のせん断力によって活性汚泥の解体されないため、十分なせん断力を作用させることができる。特に、活性汚泥混合液のろ過処理水や反応プロセスで得た処理水（最初沈殿槽越流水または最終沈殿槽以降の工程で得られた二次処理水及び三次処理水若しくはこれらを組み合わせたもの）をマイクロバブル発生装置に循環的に供給することで、活性汚泥による有機物分解に必要な気体量を供給できる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、請求項１〜９記載の発明によれば、マイクロバブルの性質及び性能を発揮できる十分な微細の気泡を反応プロセスに供給できる。この効果は、請求項５記載の発明によって、より一層高まる。
【００２７】
また、請求項２〜４及び７〜９記載の発明によれば、活性汚泥による有機物分解に必要な十分な気体量でマイクロバブルの性質及び性能を発揮できる十分微細な気泡を供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１〜図４は本発明の一実施形態に係るマイクロバブル供給システムを適用した下水処理施設の概要図である。
【００２９】
（実施形態１）
図１に示された下水処理施設１は、最初沈殿槽５１と曝気槽５２と最終沈殿槽５３とを備えた活性汚泥方式の下水処理施設であって、膜ろ過装置１１とマイクロバブル発生装置５４とを備える。
【００３０】
膜ろ過装置１１は曝気槽５２内の活性汚泥混合液を膜ろ過処理して活性汚泥成分を除去する。本実施形態の膜ろ過装置１１は、曝気槽５２内に設置され、この槽内の活性汚泥混合液に浸漬される。前記活性汚泥混合液の一部は膜ろ過装置１１とマイクロバブル発生装置５４とを接続する配管系に設置された吸引ポンプによって膜ろ過装置１１に供給される。
【００３１】
膜ろ過装置１１としては、支障なく前記活性汚泥混合液に浸漬できるものであればよく、活性汚泥処理方式の施設に採用されている既知の膜ろ過装置を採用すればよい。膜ろ過装置１１に適用する膜としては、一般に市販されている活性汚泥プロセス用のろ過膜が採用される。
【００３２】
マイクロバブル発生装置５４に求められる生成マイクロバブルの気泡径は数十μｍ〜数μｍである。この気泡径より小さな孔径（例えば孔径１μｍ）のろ過膜を採用した膜ろ過装置１１を用いれば、マイクロバブルを含まない水をマイクロバブル発生装置５４に循環的に供給できる。この場合、膜ろ過装置１１から排出されたろ過処理水にはマイクロバブルが含まれていないので、前記マイクバブルによるせん断力の低下がなく、十分なせん断力を作用させることができる。
【００３３】
また、活性汚泥プロセス用のろ過膜として、例えば孔径が０．１μｍ〜０．４μｍである精密ろ過膜（ＭＦ膜）を適用してもよい。前記ろ過膜には材質（合成樹脂、セラミックス等）や形状（平膜、中空紙膜等）の異なるものがあるが、曝気槽５２に適用できる仕様のものであればよい。
【００３４】
マイクロバブル発生装置５４は、気体を導入すると共に膜ろ過装置１１からろ過処理水を導入し、この気体とろ過処理水とを混合して発生したマイクロバブルを混合させた液（マイクロバブル混合液）を生成する。前記気体としては空気、酸素が例示列挙される。
【００３５】
マイクロバブル発生装置５４は、前記空気と前記ろ過処理水とを混合させる気液混合部５４１と、この気液混合部５４１で生成させたマイクロバブル混合液を噴出させるノズル５４２とを備える。ノズル５４２は曝気槽５２内の液相に浸漬されるように設置される。
【００３６】
気液混合部５４１は前記空気と前記ろ過処理水とを混合してマイクロバブル混合液を生成する。気液混合部５４１としては例えば非特許文献３に開示されたような既知の発生方式を採用すればよい。例えば、衝撃波法、ラインミキサー、渦流ポンプ（キャビテーションポンプ）、旋回加速器、加圧溶解法、超音波法のいずれかの方式またはこれらを適宜組み合わせた方式が挙げられる。そして、マイクロバブルの気泡径が例えば数十μｍ〜数μｍとなるように調整される。尚、前記組み合わせの具体的な方式としては、渦流ポンプとラインミキサーとを組み合わせたもの、渦流ポンプと旋回加速器とを組み合わせたものが例示される。
【００３７】
図１を参照しながら下水処理施設１のマイクロバブル供給システムの動作例について説明する。
【００３８】
下水処理施設１に流入してきた下水は先ず最初沈殿槽５１に供されて固液分離処理される。最初沈殿槽５１で得られた固液分離処理水は定量的に曝気槽５２に供給される。曝気槽５２内ではノズル５４２から噴出されたマイクロバブル混合液によって活性汚泥と前記固液分離処理水とが混合攪拌される。この過程で前記固液分離処理水中の汚濁物質が前記活性汚泥によって生分解処理される。曝気槽５２内の活性汚泥混合液の一部は最終沈殿槽５３に供されて固液分離処理される。
【００３９】
一方、曝気槽５２内の活性汚泥混合液の一部は図示省略された吸引ポンプによって吸引されて膜ろ過装置１１に供される。膜ろ過装置１１から排出されたろ過処理水はマイクロバブル発生装置５４に供給される。前記ろ過処理水には活性汚泥成分が含まれていないので、マイクロバブル生成時のせん断力による活性汚泥の解体されないため、十分なせん断力を作用させることができる。また、前記ろ過処理水は濁度の無い清浄な処理水であるので、マイクロバブル発生装置５４内部での磨耗や目詰まりも生じないので安定した運転ができる。さらに、活性汚泥混合液のろ過処理水をマイクロバブル発生装置５４に循環的に供給しているので、活性汚泥による有機物分解に必要な気体量（例えば空気量または酸素量）を供給できる。
【００４０】
以上のように、本実施形態のマイクロバブル供給システムによれば、活性汚泥による有機物分解に必要な十分な気体量でマイクロバブルの性質及び性能を発揮できる十分微細な気泡を供給できる。
【００４１】
（実施形態２）
図２に示された下水処理施設２は図８記載の下水処理施設において本発明の一実施形態に係るマイクロバブル供給システムを備えている。
【００４２】
本実施形態のマイクロバブル供給システムは、マイクロバブル発生装置５４から排出されたマイクロバブル混合液を滞留させるマイクロバブル混合液槽５４３内に膜ろ過装置１１を備えて、高濃度のマイクロバブル混合液を生成し、このマイクロバブル混合液を下水処理施設２の曝気槽５２に供給している。膜ろ過装置１１はマイクロバブル混合液槽５４３内の液相に浸漬されるように設置される。
【００４３】
膜ろ過装置１１は前記マイクロバブル混合液の一部をろ過処理する。一方、マイクロバブル発生装置５４は気体と液体とを導入してマイクロバブル混合液を生成した後に、この混合液をマイクロバブル混合液槽５４３に返送する。前記気体としては実施形態１と同様に空気、酸素が例示列挙される。前記液体としては、膜ろ過装置１１から排出されたろ過処理水の他に、前記反応プロセスから供給された最初沈殿槽５１越流水、または、最終沈殿槽５３以降の工程で得られた二次処理水及び三次処理水、若しくは、前記越流水と前記二次処理水及び三次処理水とを組み合わせたものが挙げられる。二次処理水としては最終沈殿槽５３越流水やこのろ過処理水さらに前記越流水を脱窒処理や脱リン処理したものが例示される。三次処理水としては前記ろ過処理水や前記脱窒処理や脱リン処理したものさらにこれを高度処理したものが例示される。前記高度処理にはろ過処理または活性炭吸着処理したものが例示される。
【００４４】
図２を参照しながら下水処理施設２のマイクロバブル供給システムの動作例について説明する。
【００４５】
下水処理施設２に流入してきた下水は先ず最初沈殿槽５１に供されて固液分離処理される。最初沈殿槽５１で得られた固液分離処理水は定量的に曝気槽５２に供給される。曝気槽５２内ではノズル５４４から噴出されたマイクロバブル混合液によって活性汚泥と前記固液分離処理水とが混合攪拌される。この過程で前記固液分離処理水中の汚濁物質が前記活性汚泥によって生分解処理される。曝気槽５２内の活性汚泥混合液の一部は最終沈殿槽５３に供されて固液分離処理される。
【００４６】
一方、マイクロバブル発生装置５４は気体（例えば空気または酸素）を導入する。さらに、最初沈殿槽５１で固液分離して得られた最初沈殿槽越流水の一部を導入する。または、前記最初沈殿槽越流水の代わりに、最終沈殿槽５３以降の工程で得られた二次処理水及び三次処理水の一部を導入する。若しくは、前記最初沈殿槽越流水と前記二次処理水及び三次処理水とを導入する。さらに、マイクロバブル混合液槽５４３内のマイクロバブル混合液の一部を図示省略した吸引ポンプによって膜ろ過装置１１に供して得られたろ過処理水を導入する。前記ろ過処理水には活性汚泥成分が含まれていないので、マイクロバブル生成時のせん断力による活性汚泥の解体されないため、十分なせん断力を作用させることができる。また、前記ろ過処理水は濁度の無い清浄な処理水であるので、マイクロバブル発生装置５４内部での磨耗や目詰まりも生じないので安定した運転ができる。
【００４７】
特に、本実施形態では、マイクロバブル混合槽５４３内の液相をマイクロバブル発生装置５４に循環的に供給しているので、活性汚泥による有機物分解に必要な気体量（例えば空気量または酸素量）を供給できる。さらに、マイクロバブル発生装置５４の仕様気液比に対して十分な液量を供給できる。
【００４８】
以上のように、本実施形態のマイクロバブル供給システムによれば、活性汚泥による有機物分解に必要な十分な気体量でマイクロバブルの性質及び性能を発揮できる十分微細な気泡を供給できる。
【００４９】
（実施形態３）
図３に示された下水処理施設３は膜分離活性汚泥方式の下水処理施設において本発明の一実施形態に係るマイクロバブル供給システムを備えている。尚、膜分離活性汚泥方式は例えば日本下水道事業団によって報告されている（日本下水道事業団，記者発表資料「省スペース、高度処理対応の膜分離活性汚泥法を採用した我が国初の下水道施設が供用開始」，平成１７年３月２４日）。
【００５０】
下水処理施設３は嫌気槽３１と好気槽３２とマイクロバブル発生装置５４とを備える。嫌気槽３１は必要に応じて攪拌装置を備える。好気槽３２は槽内の活性汚泥を固液分離する膜ろ過装置３２１を備える。膜ろ過装置３２１は好気槽３２内の活性汚泥混合液に浸漬されるように設けられる。
【００５１】
マイクロバブル発生装置５４は膜ろ過装置３２１から排出された処理水の一部を導入すると共に気体を導入してマイクロバブル混合液を生成する。前記気体としては実施形態１と同様に空気、酸素が例示列挙される。マイクロバブル発生装置５４は、気液混合部５４１とノズル５４２とを備える。気液混合部５４１は前記気体と前記処理水とを混合させる。ノズル５４２は気液混合部５４１で生成させたマイクロバブル混合液を噴出させる。ノズル５４２は好気槽３２内の液相に浸漬されるように設置される。
【００５２】
図３を参照しながら下水処理施設３のマイクロバブル供給システムの動作例について説明する。
【００５３】
下水処理施設３に流入してきた下水は先ず嫌気槽３１に供されて嫌気的な生分解処理を受ける。嫌気槽３１で得られた嫌気処理水は好気槽３２に移行する。好気槽３１内ではノズル５４２から噴出されたマイクロバブル混合液によって活性汚泥と前記嫌気処理水とが混合攪拌される。この過程で前記嫌気処理水中の汚濁物質が前記活性汚泥によって生分解処理される。好気槽３２内の活性汚泥混合液は定量的に嫌気槽３１に返送される一方で、一部の活性汚泥混合液は膜ろ過装置３２１によって固液分離処理される。膜ろ過装置３２１から排出されたろ過処理水は系外に移送される。
【００５４】
一方、前記ろ過処理水の一部は気体（例えば空気または酸素）と共にマイクロバブル発生装置５４に供給されてマイクロバブル混合液の生成に供れる。前記ろ過処理水には活性汚泥成分が含まれていないので、マイクロバブル生成時のせん断力による活性汚泥の解体されないため、十分なせん断力を作用させることができる。また、前記ろ過処理水は濁度の無い清浄な処理水であるので、マイクロバブル発生装置５４内部での磨耗や目詰まりも生じないので安定した運転ができる。さらに、活性汚泥混合液のろ過処理水をマイクロバブル発生装置５４に循環的に供給しているので、活性汚泥による有機物分解に必要な気体量（例えば空気量または酸素量）を供給できる。
【００５５】
以上のように、本実施形態のマイクロバブル供給システムによれば、活性汚泥による有機物分解に必要な十分な気体量でマイクロバブルの性質及び性能を発揮できる十分微細な気泡をを供給できる。
【００５６】
（実施形態４）
本発明のマイクロバブル供給方法は、実施形態１〜３のような下水処理施設に適用されることに限定されることなく、活性汚泥法以外の反応プロセス等に適用してもよい。
【００５７】
図４に示されたマイクロバブル供給装置４は溶媒槽４１と膜ろ過装置４２とマイクロバブル発生装置５４とを備える。
【００５８】
溶媒槽５４は溶媒を滞留させている。前記溶媒は本実施形態のマイクロバブル供給システムが適用される反応プロセスの目的に応じて定まる。
【００５９】
膜ろ過装置４２は前記溶媒をろ過処理する。膜ろ過装置４２の仕様は前記溶媒の種類や必要純度に応じて定まる。膜ろ過装置４２としては例えば既知の限外ろ過膜装置やナノろ過膜装置等が例示される。膜ろ過装置４２は前記溶媒に浸漬されるように溶媒槽４１内に設置される。
【００６０】
マイクロバブル発生装置５４はろ過装置４２から排出されたろ過処理水を導入すると共に系外から気体さらには溶媒を導入してマイクロバブル混合溶媒を生成する。前記気体としては本実施形態のマイクロバブル供給装置４が採用される反応プロセスの目的に応じて定まる。例えば、空気、酸素、オゾンを含んだ空気または酸素等が挙げられる。溶媒としては水やマイクロバブルを含んだ水が例示される。マイクロバブル発生装置５４において気液混合部５４１は前記空気と前記ろ過処理水さらには適宜に前記溶媒とを混合させる。ノズル５４２は気液混合部５４１で生成させたマイクロバブル混合液（マイクロバブル混合溶媒）を噴出させる。ノズル５４２は溶媒槽４１内の液相に浸漬されるように設置される。
【００６１】
図４を参照しながら本実施形態のマイクロバブル供給システムの動作例について説明する。
【００６２】
溶媒槽４１内の溶媒は図示省略された吸引ポンプによって吸引されて膜ろ過装置４２に供される。膜ろ過装置４２から排出されたろ過処理水はマイクロバブル発生装置５４に供給される。また、系外から気体（例えば空気、酸素、オゾンを含んだ空気または酸素）さらには溶媒（例えばマイクロバブル混合溶媒）が適宜にマイクロバブル発生装置５４に供給される。気液混合部５４１で新たに生成したマイクロバブル混合溶媒はノズル５４２を介して溶媒槽４１に返送される。溶媒槽４１内の液相の一部は、再度、膜ろ過装置４２に供給される。膜ろ過装置４２から排出されたろ過処理水には粒子状固形物質が含まれていないので、マイクロバブル発生装置５４内部での目詰まりも発生しにくくなる。また、マイクロバブル混合液を循環させてマイクロバブル発生装置５４に供給しているので、マイクロバブル発生装置５４の仕様気液比に対して十分な液量を供給できる。さらに、マイクロバブルの気泡径より小さな孔径（例えば孔径１μｍ）のろ過膜を採用した膜ろ過装置４２を用いれば、膜ろ過装置４２から排出されたろ過処理水にはマイクロバブルが含まれていないので、前記マイクロバブルによるせん断力の低下がなく、十分なせん断力を作用させることができる。このようにして得られた溶媒槽４１内の高濃度マイクロバブル混合液（高濃度マイクロバブル混合溶媒）は定量的に系外の反応プロセスに移送される。
【００６３】
以上のように、本実施形態のマイクロバブル供給システムによれば、前記反応プロセスに必要な十分な気体量でマイクロバブルの性質及び性能を発揮できる十分微細な気泡を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明のマイクロバブル供給システムの一例を適用した下水処理施設を示した概要図。
【図２】本発明のマイクロバブル供給システムの一例を適用した下水処理施設を示した概要図。
【図３】本発明のマイクロバブル供給システムの一例を適用した下水処理施設を示した概要図。
【図４】本発明のマイクロバブル供給システムの一例を示した概要図。
【図５】従来のマイクロバブル供給システムの一例を適用した下水処理施設を示した概要図。
【図６】従来のマイクロバブル供給システムの一例を適用した下水処理施設を示した概要図。
【図７】従来のマイクロバブル供給システムの一例を適用した下水処理施設を示した概要図。
【図８】従来のマイクロバブル供給システムの一例を適用した下水処理施設を示した概要図。
【符号の説明】
【００６５】
１，２，３…下水処理施設
４…マイクロバブル供給装置
１１，４２，３２１…膜ろ過装置
４１…溶媒槽
５４３…マイクロバブル混合液槽
５１…最初沈殿槽
５２…曝気槽
５３…最終沈殿槽
５４…マイクロバブル発生装置
５４１…気液混合部
５４２…ノズル
【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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