特許 5700537 散気システム及び散気装置の洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5700537

(24)【登録日】2015年2月27日

(45)【発行日】2015年4月15日

(54)【発明の名称】散気システム及び散気装置の洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/20 20060101AFI20150326BHJP

   B08B 3/08 20060101ALI20150326BHJP

   B05B 7/28 20060101ALN20150326BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/20 D

   C02F3/20 Z

   B08B3/08 A

   !B05B7/28

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-69672(P2011-69672)

(22)【出願日】2011年3月28日

(65)【公開番号】特開2012-200706(P2012-200706A)

(43)【公開日】2012年10月22日

【審査請求日】2013年11月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001834

【氏名又は名称】三機工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100072718

【弁理士】

【氏名又は名称】古谷 史旺

(74)【代理人】

【識別番号】100116001

【弁理士】

【氏名又は名称】森 俊秀

(72)【発明者】

【氏名】原田 貴浩

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 智昭

(72)【発明者】

【氏名】海鋒 充

(72)【発明者】

【氏名】檜垣 潤

【審査官】 伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４００４８７４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００９−１１２８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８１４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０７１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６６０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７２５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−００６９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１７８４２８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ ３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機性排水と生物汚泥とを含む被処理水中に空気を散気する散気システムにおいて、
空気を供給する送風手段と、前記被処理水中に微細気泡を噴出させる散気孔を有する散気部が伸縮性を有する散気膜であり空気が供給すると膨張して支持材との間に空気室を形成するメンブレン散気装置とを備え、前記散気孔の給気側から前記被処理水側に空気を噴出させて、前記被処理水中に微細気泡を発生させる散気手段と、
前記メンブレン散気装置に接続され前記被処理水面から上に伸びるヘッダー管または空気主管である流路を介して前記送風手段の吐出側と連結され、薬液貯留手段と、圧縮空気供給手段と、前記薬液貯留手段と前記圧縮空気供給手段とに接続し、薬液を配管に滞留しないミスト状にして前記送風手段からの空気に同伴させて搬送させる噴霧粒子径が２μｍ〜１００μｍである２流体スプレーノズルである微細粒子噴霧手段とで構成される薬液噴霧洗浄手段とを備え、
前記散気孔への付着物に伴う通気抵抗の上昇時に、管内流速が２ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓである前記流路へ、被処理水温における飽和水蒸気量（相対湿度１００％）に対する水分量比１．６〜１．９でミスト状の薬液を前記送風手段からの空気に同伴させて、前記メンブレン散気装置の前記空気室内において前記ミスト状の薬液を充満させ、前記散気孔の付着物に対し薬液による溶解作用と送気圧での剥離除去作用とを与え、前記メンブレン散気装置の給気側より前記散気孔の付着物を洗浄し、前記通気抵抗の上昇を解消する
ことを特徴とする散気システム。

【請求項2】

請求項１記載の散気システムにおいて、
前記薬液は、酸、アルカリ、酸化剤又は酵素からなる液を単独又はこれらを順次組み合わせて噴霧して配管に滞留しないミスト状にして前記送風手段からの空気に同伴させて搬送させる
ことを特徴とする散気システム。

【請求項3】

有機性排水と生物汚泥とを含む被処理水中に空気を散気する散気部が伸縮性を有する散気膜であり空気が供給すると膨張して支持材との間に空気室を形成するメンブレン散気装置の洗浄方法において、
送風手段により前記散気装置の散気孔の給気側から供給される空気を、前記散気孔から前記被処理水側に噴出させて前記被処理水中に微細気泡を発生させる工程と、
前記散気孔への付着物による通気抵抗の上昇時に、前記被処理水中への微細気泡発生を維持しながら、管内流速が２ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓである前記送風手段の吐出側流路へ、被処理水温における飽和水蒸気量（相対湿度１００％）に対する水分量比１．６〜１．９の量で粒子径が２μｍ〜１００μｍである、配管内に滞留しないミスト状の薬液を前記送風手段からの空気に同伴させ、前記メンブレン散気装置の前記空気室内において前記ミスト状の薬液を充満させ、前記散気孔の付着物に対し薬液による溶解作用と送気圧での剥離除去作用とを与え、前記メンブレン散気装置の給気側より前記散気孔の付着物を洗浄し、前記通気抵抗の上昇を解消する工程と、
を有することを特徴とする散気装置の洗浄方法。

【請求項4】

請求項３記載の散気装置の洗浄方法において、
前記ミスト状の薬液による洗浄は、酸、アルカリ、酸化剤又は酵素からなる薬液を単独又はこれらを順次組み合わせて行う
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、微生物による有機物分解を利用した水処理での好気性微生物を内に有する好気槽への散気装置の散気孔における付着物による通気抵抗上昇の解消を可能とした散気システム及び散気装置の洗浄方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、下水処理場等の水処理設備にて有機性排水等の被処理水を好気槽に導入し、好気性微生物への酸素供給のため、水槽中へ空気を散気して酸素を溶解させる散気システムが知られている。
散気システムにおいては、被処理水中に空気を微細な気泡にして散気し、被処理水中に酸素を効率よく溶解させるための装置として散気装置が用いられている。

【0003】

散気システムは、送風手段と散気装置及び両者を接続する配管より構成される。
散気装置は、微細な気泡を発生させるための散気孔を有する散気部を備え、処理槽内に定置する架台にホルダーを介して固定されるように構成されている。
散気装置は、散気部が、例えば、セラミックス、ステンレス、硬質樹脂等で形成された散気板や散気筒、あるいは伸縮性を有する樹脂（例えば、ポリウレタン樹脂等）やゴム（例えば、ＥＰＤＭ、ネオプレン、シリコンゴム等）で形成されたメンブレン散気装置（散気板タイプ、散気筒タイプ）が知られている。

【0004】

散気装置は、長期使用時に使用環境（被処理水質等）によっては、被処理水中の浮遊固形物や無機析出物、生物由来の代謝生成物等が、散気部の噴出する空気による被処理水中の誘引や被処理水の滞留している部分より散気孔の被処理水側から徐々に散気孔の空気供給側に向けて成長するように散気孔に付着し、付着物により散気孔の流路が狭められることにより通気抵抗が上昇する場合がある。散気装置の通気抵抗が上昇すると、空気供給源の動力負荷が上昇することでエネルギーの無駄が生じるため、散気孔の付着物を確実に除去する方法が必要とされている。

【0005】

そこで、通気抵抗の上昇を解消するための手段として、幾つかの方法が報告されている。
一つは、散気装置を被処理水中から引き上げたり、被処理水を処理槽から引き抜いて空にしたりして、散気装置を露出させ、散気部に高圧水を直接吹きかけて付着物を除去する洗浄方法である。
また、別の方法は、散気装置への空気供給管より洗浄液を注入し、散気装置内部、つまり空気供給側を洗浄液で満たした後に、空気供給管内を洗浄液の注入上流から圧縮空気で加圧して洗浄液を散気孔の給気側から被処理水側に押し出して排出することで付着物を除去する洗浄方法である。（例えば、特許文献１参照）。

【0006】

また、さらに別の方法は、散気装置への供給空気の湿度を規定値（被処理水温における相対湿度７０％）以上に加湿する運転方法である（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２に記載の散気方法及び装置によれば、加湿空気を散気孔より噴出させることで、被処理水中の浮遊物固形物や析出物の散気孔への付着予防及び解消することが開示されている。また、加湿用水中に薬品を添加することにより、散気孔の洗浄性を向上させることも開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第４１５３２５０号公報

【特許文献2】特許第４００４８７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上記のように、散気装置の付着物に高圧水を直接吹きかけて除去する方法では、散気装置を被処理水中から露出させる必要があるため、散気システムの機能を長時間停止させねばならず、水処理設備ではその間、絶えず流入してくる被処理水が含む有機物を分解できなくなり、また作業も繁雑なものとなってしまう。
特許文献１に記載の方法も、洗浄液の注入及び排出工程において対象となる散気装置システムの機能を一時的に停止せねばならず、好気性微生物の活性が大幅に低下してしまうこととなる。また、散気装置内を満たすための多量の洗浄液を必要とし、圧縮空気により洗浄液が押し出され好気槽中に導入されてしまうことから、洗浄液による水処理機能への影響（例えば、洗浄液の酸性アルカリ性度合いからｐＨの変動による生物処理機能の低下等）が懸念される。

【0009】

特許文献２に記載の運転方法では、当該規定湿度条件下においても、散気孔の付着物へ供給される洗浄水などは、水蒸気などガス化した形で供給されるので、量が少ない。そのため、膨潤効果による剥がれも期待できないので、付着物の除去が充分でなく、使用環境（被処理水質等）によって散気孔への付着物が除去されず、成長することによる通気抵抗の上昇が生じる虞がある。また、通気抵抗が上昇した散気装置に当該規定湿度の空気を供給すると、空気の潜熱分（水蒸気分）の搬送力が必要となり、さらに搬送動力が上昇する場合がある。

【0010】

また、加湿用水中に薬液を添加する運転方法の場合においても、散気装置への供給空気中に気化させて同伴可能な薬品量はガス化することで制限されるため、散気孔の付着物に作用させることが可能な薬品量は少量である。そのため、散気孔の付着物へ供給される洗浄水などは、水蒸気などガス化した形で供給されるので、量が少なく、膨潤効果や化学反応による溶解作用も期待できず、付着物の除去が充分でなく、通気抵抗が上昇した場合の解消効果は小さい。
従って、加湿運転方法は、散気装置を運転する時間帯に常時適用することによる散気孔への付着物付着予防効果を目的としたもので、積極的な散気孔の付着物除去効果は小さいものである。

【0011】

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、散気孔における付着物による通気抵抗上昇の解消を短時間で確実に達成することが可能な散気システム及び散気装置の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】

【0012】

請求項１に係る発明は、有機性排水と生物汚泥とを含む被処理水中に空気を散気する散気システムにおいて、空気を供給する送風手段と、前記被処理水中に微細気泡を噴出させる散気孔を有する散気部が伸縮性を有する散気膜であり空気が供給すると膨張して支持材との間に空気室を形成するメンブレン散気装置とを備え、前記散気孔の給気側から前記被処理水側に空気を噴出させて、前記被処理水中に微細気泡を発生させる散気手段と、前記メンブレン散気装置に接続され前記被処理水面から上に伸びるヘッダー管または空気主管である流路を介して前記送風手段の吐出側と連結され、薬液貯留手段と、圧縮空気供給手段と、前記薬液貯留手段と前記圧縮空気供給手段とに接続し、薬液を配管に滞留しないミスト状にして前記送風手段からの空気に同伴させて搬送させる噴霧粒子径が２μｍ〜１００μｍである２流体スプレーノズルである微細粒子噴霧手段とで構成される薬液噴霧洗浄手段とを備え、前記散気孔への付着物に伴う通気抵抗の上昇時に、管内流速が２ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓである前記流路へ、被処理水温における飽和水蒸気量（相対湿度１００％）に対する水分量比１．６〜１．９でミスト状の薬液を前記送風手段からの空気に同伴させて、前記メンブレン散気装置の前記空気室内において前記ミスト状の薬液を充満させ、前記散気孔の付着物に対し薬液による溶解作用と送気圧での剥離除去作用とを与え、前記メンブレン散気装置の給気側より前記散気孔の付着物を洗浄し、前記通気抵抗の上昇を解消することを特徴とする。

【0013】

請求項２に係る発明は、請求項１記載の散気システムにおいて、前記薬液は、酸、アルカリ、酸化剤又は酵素からなる液を単独又はこれらを順次組み合わせて噴霧して配管に滞留しないミスト状にして前記送風手段からの空気に同伴させて搬送させることを特徴とする。

【0014】

請求項３に係る発明は、有機性排水と生物汚泥とを含む被処理水中に空気を散気する散気部が伸縮性を有する散気膜であり空気が供給すると膨張して支持材との間に空気室を形成するメンブレン散気装置の洗浄方法において、送風手段により前記散気装置の散気孔の給気側から供給される空気を、前記散気孔から前記被処理水側に噴出させて前記被処理水中に微細気泡を発生させる工程と、前記散気孔への付着物による通気抵抗の上昇時に、前記被処理水中への微細気泡発生を維持しながら、管内流速が２ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓである前記送風手段の吐出側流路へ、被処理水温における飽和水蒸気量（相対湿度１００％）に対する水分量比１．６〜１．９の量で粒子径が２μｍ〜１００μｍである、配管内に滞留しないミスト状の薬液を前記送風手段からの空気に同伴させ、前記メンブレン散気装置の前記空気室内において前記ミスト状の薬液を充満させ、前記散気孔の付着物に対し薬液による溶解作用と送気圧での剥離除去作用とを与え、前記メンブレン散気装置の給気側より前記散気孔の付着物を洗浄し、前記通気抵抗の上昇を解消する工程とを有することを特徴とする。

【0015】

請求項４に係る発明は、請求項３記載の散気装置の洗浄方法において、前記ミスト状の薬液による洗浄は、酸、アルカリ、酸化剤又は酵素からなる薬液を単独又はこれらを順次組み合わせて行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、薬液をミスト化することで洗浄効果の高い液滴とするとともに、空気に同伴されて散気手段の各部位に到達しやすくして散気装置に供給できるので、散気装置内を薬液で満たすことなく、散気孔の付着物に薬液を洗浄効果の高い液滴として効率的に接触させることが可能になる。そのため、薬液によって付着物を溶解させる作用と、この溶解作用に伴って付着力が低下する付着物を送気圧で剥離除去させる作用とにより、散気孔の付着物による通気抵抗の上昇を確実に短時間で解消させることができる。
また、噴霧洗浄方式を適用することで、ミスト化した薬液を洗浄効果の高い液滴とするとともに、ミスト化した薬液を空気に同伴されて散気手段の各部位に到達しやすくして、効率よく散気装置に分配することができるため、必要最低限の薬液で洗浄効果が得られるとともに、洗浄薬液の被処理水への排出による水処理機能への悪影響（例えば、洗浄液の酸性アルカリ性度合いからｐＨの変動による生物処理機能の低下等）を最小限にした洗浄を行うことが可能になる。

【0017】

また、洗浄時には、散気装置を通常の散気状態で維持しながら、ミストの発生のＯＮ／ＯＦＦのみで薬液噴霧洗浄手段を操作できるので、散気装置の連続運転が可能となる。
また、薬液を微細粒子化することで、送気管中の薬液の液滴分散性及び遮り箇所となる散気孔付着物部位までの空気同伴性が向上するため、一つのヘッダー管に多数の散気装置が設置されている場合においても、圧送された薬液にて配管内を満たすことなく、各散気装置に洗浄に必要な最低限の薬液を分配することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る散気システムを示す概念図である。

【図2】散気装置として散気板タイプのメンブレン散気装置に適用した場合の図１の主要部を示す概賂断面図である。

【図3】図１における散気装置の一例として散気板タイプのメンブレン散気装置を適用した場合の作用を説明する図である。

【図4】散気装置として散気筒タイプのメンブレン散気装置に適用した場合の図１の主要部を示す概賂断面図である。

【図5】図１における散気装置の一例として散気筒タイプのメンブレン散気装置を適用した場合の作用を説明する図である。

【図6】本発明に係る薬液洗浄による散気装置の洗浄方法と従来の加湿運転による散気装置の洗浄方法を比較するための試験装置を示す概要図である。

【図7】（Ａ）非加湿運転時又は加湿運転時のミスト確認部の状況を示す図、（Ｂ）薬液洗浄時のミスト確認部の状況を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施形態に係る散気システム１を示す。
本実施形態に係る散気システム１は、図１に示すように、下水処理場等の水処理設備に用いられる好気性微生物を内に有する好気槽である処理槽１０を備えている。処理槽１０内には、例えば、３組の散気装置群１１が配置されている。３組の散気装置群１１は、それぞれ１つのヘッダー管１９の両側部に接続管１８を介して多数の散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａを並列に接続することによって構成されている。

【0020】

本実施形態において、散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａは、図２及び図３に示すように、散気部が伸縮性を有する樹脂（例えば、ポリウレタン樹脂等）やゴム（例えば、ＥＰＤＭ、ネオプレン、シリコンゴム等）で形成される散気膜１２によって構成されている。
散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａは、伸縮性を有する弾性膜をシート状に成形した散気膜１２を、ベースプレート（例えば、ステンレス鋼製、硬質樹脂製等）１５ａの上面に配置するとともに散気膜１２及びベースプレート１５ａの周囲を固定枠（例えば、ステンレス鋼製）１６によって水密状に締結固定することによって構成されている。散気膜１２には、例えば、一部を水密に貫通して給気口（例えば、ステンレス鋼製）１７が設けられている。給気口１７は、ベースプレート１５ａの側に開設されていても良い。給気口１７には、ヘッダー管１９に連絡する接続管１８が接続されている。

【0021】

散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａは、給気口１７から空気が供給されると、散気膜１２がドーム状に膨張してベースプレート１５ａとの間に空気室１４を形成するとともに、供給された空気を噴出する多数の散気孔１３を形成し、散気孔１３を介して被処理水１０ａ中に１ｍｍ前後の径の微細気泡１１ｃによる曝気を実現することができる。
散気孔１３は、例えば、散気膜１２に多数の小穴をスリット状に穿孔し、空気を供給しない際には、散気膜１２の弾性及び被処理水１０ａの液位による水圧によりベースプレート１５ａに沿うように散気膜１２が縮んで平板上になるので、多数の小穴は閉塞し、空気が供給されて散気膜１２が膨張すると、散気膜１２の伸びに従い多数の小穴周囲の膜が引っ張られることでスリット状小穴が開いて、多数の小穴が散気孔１３を形成するように構成されている。

【0022】

各ヘッダー管１９は、ライザー管２０を介して空気主管２１に接続されている。空気主管２１は、送風機２２に接続されている。
各ライザー管２０には、薬液噴霧洗浄手段である薬液噴霧洗浄装置３０が接続されている。なお、図１では、一つのライザー管２０に対してのみ薬液噴霧洗浄装置３０を接続し、残りのライザー管２０については省略したが、残りのライザー管２０についてもそれぞれの矢印Ｘで示す位置に薬液噴霧洗浄装置３０を接続して洗浄を行うことが可能である。

【0023】

薬液噴霧洗浄装置３０は、微細粒子噴霧手段である微細粒子噴霧装置（２流体スプレーノズル）３１を備えている。微細粒子噴霧装置（２流体スプレーノズル）３１は、圧縮空気等の高速気流で液体を微粒子化するもので、低圧で薬液を２μｍ〜１００μｍ程度の平均粒子径のミスト化（霧状、露状）して噴霧することができるようになっている。
生成されたミスト化された薬液の状態は、例えば、乾いた霧（２μｍ〜１０μｍ）〜霧雨（５０μｍ〜１００μｍ）に相当する。

【0024】

微細粒子噴霧装置（２流体スプレーノズル）３１は、噴出口３１ａが各ライザー管２０に接続されている。微細粒子噴霧装置（２流体スプレーノズル）３１は、２つの流体接続口３１ｂ、３１ｃを設けている。
一方の流体接続口３１ｂには、洗浄薬液貯留タンク３２に貯留された洗浄薬液を洗浄薬液定量供給装置３３にて供給する洗浄薬液供給管３４が接続されている。洗浄薬液供給管３４には、洗浄薬液定量供給装置３３の吐出圧力を一定値以上とするために、洗浄薬液定量供給装置３３と微細粒子噴霧装置３１との間に背圧弁３５が設置されている。また、洗浄薬液定量供給装置３３の吐出圧力を確認するための圧力計３６が設置されている。

【0025】

もう一方の流体接続口３１ｃには、圧縮空気供給装置３７からの圧縮空気を供給する圧縮空気供給管３８が接続されている。圧縮空気供給管３８には、供給圧力を調節する減圧弁３９と、供給量を調節する流量調節弁４０と、供給量を確認する流量計４１とが設置されている。
洗浄薬液は、酸、アルカリ、酸化剤、酵素等であり、付着物Ａに合わせて単独又は組合せて使用する。例えば、付着物Ａ中の有機物を主に標的としたアルカリ（苛性ソーダ等）又は酸化剤（次亜塩素酸ソーダ、過酸化水素）による洗浄と、無機析出物を主に標的とした酸（蟻酸、酢酸等）による洗浄とを組合せて行うことで、１種類の薬液では解消が困難である有機物と無機物析出の複合体の付着による通気抵抗上昇に対しても確実に効果を得ることが可能である。

【0026】

次に、図１乃至図３に基づいて、本実施形態に係る散気システム１の作用を説明する。
通常の運転では、送風機２２より空気主管２１、ライザー管２０、ヘッダー管１９、接続管１８を経て給気口１７から散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａに、散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａが設置されている処理槽１０の水圧に抗して空気を吹き込むと、例えば、図２及び図３に示すように、散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａは、散気膜１２がドーム状に膨張してベースプレート１５ａとの間に空気室１４を形成するとともに供給された空気を噴出する多数の散気孔１３を形成し、散気孔１３を介して被処理水１０ａ中に微細気泡１１ｃによる曝気を実現させる。

【0027】

このように、処理槽１０内の被処理水１０ａに微細気泡１１ｃを発生させることによって、被処理水１０ａ中に空気を散気して曝気する散気処理が行われる。そして、被処理水１０ａ中の微生物に酸素が供給され、被処理水１０ａの生物処理が施されることとなる。
この通常の運転を行っている間に、使用環境（被処理水質等）によっては、例えば、被処理水１０ａ中からの無機析出物等によって散気孔１３に付着物Ａが生じる虞がある。

【0028】

本実施形態では、散気孔１３の付着物Ａによる通気抵抗の上昇が検知されると、散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａを通常の散気状態で維持しながら、散気孔１３の付着物Ａによる通気抵抗の上昇を解消するために、薬液噴霧洗浄装置３０を駆動する。
微細粒子噴霧装置３１の流体接続口３１ｂには、洗浄薬液供給管３４を介して洗浄薬液貯留タンク３２に貯留された洗浄薬液が洗浄薬液定量供給装置３３によって供給される。
同時に、微細粒子噴霧装置３１の流体接続口３１ｃには、圧縮空気供給管３８を介して圧縮空気供給装置３７から圧縮空気が供給される。

【0029】

微細粒子噴霧装置３１では、例えば、図２に示すように、洗浄薬液と圧縮空気とを混合、微細粒子化し、噴出口３１ａからライザー管２０中に薬液を２μｍ〜１００μｍ程度の平均粒子径のミスト化して噴霧する。
噴霧された薬液粒子は、送風機２２から散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａへの供給空気に同伴されてヘッダー管１９に設置された複数の散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａに分配移送される。薬液噴霧中は、ライザー管２０、ヘッダー管１９、接続管１８内に薬液が滞留することなく、送風機２２からの供給空気に同伴されて各散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａ内に移送される。そして、散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａの空気室内１４においては、供給空気中に薬液のミストＭが充満し、散気孔１３の付着物Ａと接触した状態となる。

【0030】

そのため、散気膜１２の内側（給気側）から散気孔１３の付着物Ａに対して、薬液による溶解作用と、この溶解作用に伴って付着力が低下した付着物Ａに対する送気圧での剥離除去作用とを与え、効率よく洗浄することが可能である。
この際、薬液は、酸、アルカリ、酸化剤、酵素等を付着物Ａに合わせて、単独又は組合せて使用される。

【0031】

以上のように、本実施形態によれば、洗浄時には散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａを通常の散気状態で維持しながら、薬液噴霧洗浄装置３０を駆動し、微細粒子噴霧装置３１の噴出口３１ａから洗浄薬液を微細粒子化してライザー管２０、ヘッダー管１９、接続管１８内に噴霧し、空気を移送媒体としてミスト化された薬液を散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａの空気室１４内に移送し、空気室内１４において、供給空気中に薬液のミストＭを充満させ、散気孔１３の付着物Ａと接触した状態とし、散気孔１３の付着物Ａに対して、薬液による溶解作用と、この溶解作用に伴って付着力が低下した付着物Ａに対する送気圧での剥離除去作用とを与え、散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａの内側（給気側）より散気孔１３を洗浄することができる。

【0032】

本実施形態では、２流体スプレーノズル等の微細粒子噴霧装置３１を使用して薬液を微細粒子化することで、ライザー管２０、ヘッダー管１９、接続管１８内の薬液の分散性が向上するため、ヘッダー管１９に多数の散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａが設置されている場合においても、ライザー管２０及びヘッダー管１９内を洗浄薬液で満たすことなく各散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａの散気孔１３の付着物Ａに対して洗浄薬液を効率よく移送し作用させることができるため、必要最低限の薬液による短時間の洗浄にて確実に洗浄効果を得ることが可能である。

【0033】

図４及び図５は、散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａに代えて散気筒タイプのメンブレン散気装置１１ｂを用いた別の例を示す。
散気筒タイプのメンブレン散気装置１１ｂは、図４及び図５に示すように、散気部が伸縮性を有する樹脂（例えば、ポリウレタン樹脂等）やゴム（例えば、ＥＰＤＭ、ネオプレン、シリコンゴム等）で形成される筒状の散気膜１２によって構成されている。
そして、散気筒タイプのメンブレン散気装置１１ｂは、一方側にヘッダー管１９に設けた多数の孔部（図示せず）に螺着される給気口１７を設け、他方側を閉塞体１５ｃによって閉塞した支持筒１５ｂの外周に、筒状の散気膜１２を配置し、散気膜１２の両端部を締結固定することによって構成されている。

【0034】

このように構成された散気筒タイプのメンブレン散気装置１１ｂは、散気板タイプのメンブレン装置１１ａと同様に、送風機２２より空気主管２１、ライザー管２０、ヘッダー管１９を経て給気口１７から散気筒タイプのメンブレン散気装置１１ｂに、散気筒タイプのメンブレン散気装置１１ｂが設置されている処理槽１０の水圧に抗して空気を吹き込むと、例えば、図４及び図５に示すように、散気筒タイプのメンブレン散気装置１１ｂは、散気膜１２が膨張して支持筒１５ｂとの間に空気室１４を形成するとともに供給された空気を噴出する多数の散気孔１３を形成し、散気孔１３を介して被処理水１０ａ中に微細気泡１１ｃによる曝気を実現させる。

【0035】

このように、処理槽１０内の被処理水１０ａに微細気泡１１ｃを発生させることによって、被処理水１０ａ中に空気を散気して曝気する散気処理が行われる。そして、被処理水１０ａ中の微生物に酸素が供給され、被処理水１０ａの生物処理が施されることとなる。
この通常の運転を行っている間に、使用環境（被処理水質等）によっては、例えば、被処理水１０ａ中からの無機析出物等によって散気孔１３に付着物Ａが生じる虞がある。
本例においても、散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａと同様に、散気孔１３の付着物Ａによる通気抵抗の上昇が検知されると、散気筒タイプのメンブレン散気装置１１ｂを通常の散気状態で維持しながら、散気孔１３の付着物Ａによる通気抵抗の上昇を解消するために、薬液噴霧洗浄装置３０を駆動し、微細粒子噴霧装置３１では、例えば、図４に示すように、洗浄薬液と圧縮空気とを混合、微細粒子化し、噴出口３１ａからライザー管２０中に薬液を２μｍ〜１００μｍ程度の平均粒子径のミスト化して噴霧する。

【0036】

噴霧された薬液粒子は、送風機２２から散気筒タイプのメンブレン散気装置１１ｂへの供給空気に同伴されてヘッダー管１９に設置された複数の散気筒タイプのメンブレン散気装置１１ｂに分配移送される。薬液噴霧中は、ライザー管２０、ヘッダー管１９内に薬液が滞留することなく送風機２２からの供給空気に同伴されて各散気筒タイプのメンブレン散気装置１１ｂ内に移送される。そして、散気筒タイプのメンブレン散気装置１１ｂの空気室内１４においては、供給空気中に薬液のミストＭが充満し、散気孔１３の付着物Ａと接触した状態となる。
そのため、散気膜１２の内側（給気側）から散気孔１３の付着物Ａに対して、薬液による溶解作用と、この溶解作用に伴って付着力が低下した付着物Ａに対する送気圧での剥離除去作用とを与え、効率よく洗浄することが可能である。

【0037】

なお、上記実施形態では、散気装置として、散気板タイプのメンブレン散気装置１１ａ及び散気筒タイプのメンブレン散気装置１１ｂについて説明したが、本発明はこれらに限らず、例えば、散気部に非伸縮性素材（例えば、セラミックス、ステンレス、硬質樹脂等）の多孔体（散気孔の集合体）を使用した散気板又は散気筒を備えた散気装置を用いても良い。
散気部に非伸縮性素材（例えば、セラミックス、ステンレス、硬質樹脂等）の多孔体を使用した散気板は、多孔体を、ホルダー（例えば、ステンレス鋼製、合成樹脂製、コンクリート製等）の上面に配置するとともに、多孔体とホルダーとの間に合成ゴム製（例えば、ＥＰＤＭ等）のパッキンを設置した状態で、固定金具（例えば、ステンレス鋼製）によって水密状に締結固定することによって構成されている。ホルダーには、給気口（例えば、ステンレス鋼製）が設けられている。給気口には、ヘッダー管に連絡する接続管が接続されている。

【0038】

散気部に非伸縮性素材（例えば、セラミックス、ステンレス、硬質樹脂等）の多孔体を使用した散気装置は、送風機からの供給空気を散気部の多孔体（散気孔の集合体）から噴出させることによって微細気泡を発生させる。
散気部に非伸縮性素材（例えば、セラミックス、ステンレス、硬質樹脂等）の多孔体（散気孔の集合体）を使用した装置においても、使用環境（被処理水質等）によっては多孔体への付着物による通気抵抗上昇が生じる虞がある。

【0039】

次に、図６及び図７に基づいて、本発明に係る薬液洗浄による散気装置の洗浄方法と、従来の特許文献２などに開示されている加湿運転による散気装置の目詰まり予防及び解消方法との違いを比較試験により説明する。
本比較試験を行うための試験装置５０は、上流側から下流側に向かってヒーター５１，温湿度計（ＴＨ１）５２，送風機５３、送気管（ライザー管に相当）５４，風量計５５，圧力計５６，微細粒子噴霧装置（加湿運転及び薬液洗浄に使用）５７、温湿度計（ＴＨ２）５８、空気冷却二重管（水中に位置するライザー管後半やヘッダー管に相当するように、処理槽内における被処理水による供給空気の冷却を再現）５９、温湿度計（ＴＨ３）６０，空気冷却二重管（水中に位置するヘッダー管や接続管に相当するように、処理槽内における被処理水による供給空気の冷却を再現）６１，温湿度計（ＴＨ４）６２，サイトグラス（アクリル製透明管）６３，レーザー可視化装置６４，風量圧力調節弁（この圧力損失を水圧に抗って空気を噴出させた際のメンブレン散気装置１１ａ部での空気圧力損失を再現するように設定）６５を備えている。

【0040】

２つの空気冷却用二重管５９、６１は、循環水管６６ａと接続されるとともに、冷却ポンプ６８によって送られる水循環槽７０内の冷却水を循環させる循環水管６６ｂ、６６ｃで接続されて配管冷却装置７１を構成している。水循環槽７０内には、温度計６９、ヒーター６７及びポンプ６８が設けられており、水温が被処理水温（２５℃）に保たれるように調整している。

【0041】

本比較試験では、下記の３つの試験を行った。
（１）試験（非加湿運転）
送風機５３より送気管５４へ送気している状況下にて、送気管５４上に設置した微細粒子噴霧装置５７より送気管５４内に水を噴霧しない非加湿運転時の送気管５４内の温湿度変化を３つの温湿度計（ＴＨ２〜ＴＨ４）５８、６０、６２により測定した。

【0042】

（２）試験（加湿運転）
送風機５３より送気管５４へ送気している状況下にて、送気管５４上に設置した微細粒子噴霧装置５７より送気管５４内に加湿相当量（被処理水温（２５℃）における相対湿度７０％〜１００％相当）の水を噴霧した際の送気管５４内の温湿度変化を３つの温湿度計（ＴＨ２〜ＴＨ４）５８、６０、６２により測定した。
（３）試験（薬液洗浄）
送風機５３より送気管５４へ送気している状況下にて、送気管５４上に設置した微細粒子噴霧装置５７より送気管５４内に薬液洗浄相当量（例えば、被処理水温（２５℃）における相対湿度１００％の飽和状態の空気が含有する水分量の１．６〜１．９倍相当の水分量）の水を噴霧した際の送気管５４内の温湿度変化を３つの温湿度計（ＴＨ２〜ＴＨ４）５８，６０，６２により測定した。

【0043】

同時に、送気管５４の末端部に設置したサイトグラス（アクリル製透明管）６３及びレーザー可視化装置６４にて、送気中のメンブレン散気装置１１ａへ空気を供給する給気口１７直前に相当する部位のミストの存在の有無を確認し、加湿運転時の状態と薬液洗浄時の状態とを比較した。ミストの存在確認は、サイトグラス（アクリル製透明管）６３の４５度垂直断面（空気の流れ方向に対して）を通過する微粒子をレーザー光にて可視化した状態で行った。

【0044】

比較試験は、送気管５４末端の風量圧力調整弁６５にて送気量（流速）及び送気圧力を調整し、一般的な下水処理施設の好気槽に用いられる散気システムの設備条件を再現した条件下で実施した。
なお、一般的な送気量及び送気圧力の設備条件を以下のように定義した。
一般的な送気量：ライザー管の管内流速が２ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓとなる送気量
流速２ｍ／ｓ：メンブレン散気装置の最小運転流速相当
流速５ｍ／ｓ：ライザー管の設計基準流速（設備設計値）相当
一般的な送気圧力：送気圧力５５ｋＰａ（メンブレン散気装置運転時の送気圧力）
内訳：散気水深４．０ｍ （約４０ｋＰａ）
配管等（弁、流量計）損失 ４ｋＰａ
メンブレン散気装置圧力損失 １１ｋＰａ
合計： ５５ｋＰａ

【0045】

また、微細粒子噴霧装置５７の位置の下流に設置した配管冷却装置５９、６１は、散気水深相当に長さを設定し、被処理水温（２５℃）の水を循環させることによって処理槽１０内における被処理水１０ａによる空気の冷却を再現するために設置した。
試験結果を、表１及び表２に示す。

【0046】

【表1】

【0047】

【表2】

【0048】

流速２ｍ／ｓ及び流速５ｍ／ｓの条件の加湿運転の再現時において、試験装置５０末端に設置した温湿度計（ＴＨ４）６２の測定結果が、加湿運転の規定値（被処理水温（２５℃）における相対湿度１００％に対する水分量比が０．９７及び０．９８の状態）を示している状態の送気管５４内を確認するために、図７（Ａ）に示すようにサイトグラス（アクリル製透明管）６３の４５度垂直断面（空気の流れに対して）を通過する微粒子をレーザー光にて可視化したところ、サイトグラス（アクリル製透明管）６３内のミスト確認部ａには、非加湿運転時と同様に滞留水及びミストの存在は確認されなかった。
なお、加湿運転時の温湿度計（ＴＨ１〜ＴＨ４）５２、５８、６０、６２の測定結果と噴霧水量の収支とを確認したところ、本試験における水分収支の整合生が確認された。

【0049】

一方、流速２ｍ／ｓ及び流速５ｍ／ｓの条件の薬液洗浄再現時において、試験装置５０末端に設置した温湿度計（ＴＨ４）６２の想定結果が、相対湿度検出上限（９９．９％）を示している状態の送気管５４内を確認するために、図７（Ｂ）に示すように、サイトグラス（アクリル製透明管）６３の４５度垂直断面（空気の流れに対して）を通過する微粒子をレーザー光にて可視化したところ、サイトグラス（アクリル製透明管）６３内のミスト確認部ａには、滞留水は見られず、多量のミストＭの存在が確認された。
薬液洗浄再現後の送気管５４内に滞留水の存在が確認されなかったことから、送気管５４内に噴霧された水分の非蒸発分はミストとして送気中に同伴され、試験装置外に移送されたことが示された。

【0050】

以上のように、本発明に係る薬液洗浄による散気装置の洗浄方法と、従来の加湿運転による散気装置の洗浄方法との比較試験の結果より、両方式が送気中のミストの存在の有無という点において明確に異なることが確認された。
このことから、従来の加湿運転による散気装置の洗浄方法では、散気孔の付着物に作用する水分は水蒸気（気体）のみであり、付着物の溶解作用は小さいと考えられた。また、加湿用水に薬品を添加した場合においても、付着物に作用する薬品は気体又は固体の状態であり、また作用させることが可能な薬品量は送気中に気体状態として同伴可能な量の制限を受けるため、付着物の溶解作用が小さく、洗浄に長時間を要すると考えられた。

【0051】

これに対し、本発明に係る薬液洗浄による散気装置の洗浄方法では、ミスト化した薬液を送気中に同伴して移送することができるので、ミスト化した薬液をメンブレン散気装置内に分散性の高い状態にて効率よく供給することができる。そのため、ミスト化した薬液を付着物に直接接触させ、短時間において薬液によって付着物を溶解させる作用と、この溶解作用に伴って付着力が低下した付着物を送気圧で剥離除去させる作用とによって、付着物による通気抵抗の上昇を確実に解消することが可能となる。

【符号の説明】

【0052】

１ 散気システム
１０ 処理槽
１０ａ 被処理水
１１ 散気装置群
１１ａ 散気板タイプのメンブレン散気装置
１１ｂ 散気筒タイプのメンブレン散気装置
１１ｃ 微細気泡
１２ 散気膜
１３ 散気孔
１４ 空気室
１５ａ ベースプレート
１５ｂ 支持筒
１９ ヘッダー管
２０ ライザー管
２１ 空気主管
２２ 送風機
３０ 薬液噴霧洗浄装置
３１ 微細粒子噴霧装置（２流体スプレーノズル）
３２ 洗浄薬液貯留タンク
３３ 洗浄薬液定量供給装置
３４ 洗浄薬液供給管
３７ 圧縮空気供給装置
３８ 圧縮空気供給管
Ａ 付着物
Ｍ 薬液のミスト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】