特許 5871184 散気装置の運転方法

(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】5871184

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】散気装置の運転方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/20 20060101AFI20160216BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/20 D

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-527104(P2011-527104)

(86)(22)【出願日】2011年4月1日

(86)【国際出願番号】JP2011058414

(87)【国際公開番号】WO2012137276

(87)【国際公開日】20121011

【審査請求日】2014年3月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006035

【氏名又は名称】三菱レイヨン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(72)【発明者】

【氏名】川岸 朋樹

(72)【発明者】

【氏名】矢ノ根 勝行

(72)【発明者】

【氏名】中原 禎仁

【審査官】 片山 真紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１３１４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−０５２３４５（ＪＰ，Ａ）

(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】

活性汚泥曝気槽内に配置され、散気用気体を噴出する散気部と、前記散気部に前記散気用気体を供給する気体供給部とを備えた散気装置の運転方法であって、
前記散気部は、略水平配置された１本以上の散気管を具備して構成され、
前記散気管の鉛直上部には、複数の散気穴が形成され、前記散気管の下部には、１つ以上の汚泥出入穴が形成され、
各散気管の下記式（Ｉ）により算出される圧力水頭ΔＨが、前記散気管の内径ｄ_１の０．２〜０．９倍の値となるように、前記気体供給部から前記散気部へ前記散気用気体を供給し、
前記気体供給部から前記散気部へ前記散気用気体を供給する供給工程と、前記散気管内を大気開放することなく前記散気用気体の供給を停止する停止工程とを繰り返し行う散気装置の運転方法。

【数1】

【数2】

【数3】

【請求項2】

前記供給工程を３０分〜１２時間行い、前記停止工程を１５〜６００秒間行うことを特徴とする、請求項１に記載の散気装置の運転方法。

【請求項3】

前記内径ｄ_１が１０〜１００ｍｍであることを特徴とする、請求項２に記載の散気装置の運転方法。

【請求項4】

前記散気穴の直径が１．５〜３０ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の散気装置の運転方法。

【請求項5】

活性汚泥曝気槽内に配置され、散気用気体を噴出する散気部と、前記散気部に前記散気用気体を供給する気体供給部とを備えた散気装置であって、
１）前記散気部は、略水平配置された１本以上の散気管を具備して構成され、
２）前記散気管の鉛直上部には、複数の散気穴が形成され、前記散気管の下部には一つ以上の汚泥出入穴が形成され、
３）前記気体供給部から前記散気管へ前記散気用気体を供給する供給工程と、前記散気用気体の供給を停止する停止工程を繰り返し行った際に、散気管と送気管の接続部分の管内において、前記停止工程においても散気管内の圧力が活性汚泥曝気槽水面から散気穴までの水圧に相当する圧力を保持するように接続された、
ことを特徴とする散気装置。

【請求項6】

前記散気管と前記送気管の接続部分の管内にバルブが設けられた請求項５に記載の散気装置。

【請求項7】

前記バルブが三方バルブであり、
前記三方バルブは、前記散気管、前記送気管、及び排気管が接続されていることを特徴とする、請求項６に記載の散気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、活性汚泥曝気槽での散気に使用される散気装置の運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、複数の散気穴が形成された散気管を活性汚泥曝気槽内に配置して、空気などの散気用気体を槽内に噴出させ、活性汚泥を処理することが行われている。
このような活性汚泥処理においては、処理を継続するにともなって散気管内に活性汚泥が乾燥固結し、散気穴の周辺にも堆積し、散気穴が閉塞して散気が不安定になることなどがあった。

【0003】

このような問題を解決する方法として、例えば特許文献１には、散気管へ洗浄用液体を供給して、散気管内を洗浄し、汚泥を除去する方法が記載されている。
特許文献２には、散気管の下部に噴出口が形成されているとともに、先端が下方に屈曲して開口している散気管が記載されている。また、この散気管とブロワとを接続する空気供給配管には、散気管内の圧力を大気圧に開放するための弁を設けることが記載されている。そして、ブロワから空気の供給を止めて散気を停止するとともに、上述の弁を開放して散気管内の圧力を大気圧に開放することにより、先端の開口等から槽内の汚泥を散気管内に逆流させることが記載されている。この方法によれば、噴出口付近に乾燥して堆積している汚泥を湿潤させることができるため、次に散気を開始した際に、湿潤化された汚泥を流去できるとされている。
特許文献３には、散気管よりも下方に延長する延長管部を設けるとともに、この延長管部に開放部を設けて、散気管内に滞留している汚泥を開放部から排出することが記載されている。また、散気管に水を間欠的に供給することにより、汚泥が乾燥して肥大化する前に、汚泥を洗い流すことも記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−３０５８８６号公報

【特許文献2】特開２００２−３０７０９１号公報

【特許文献3】特許第３３２２２０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、散気管に洗浄用液体を供給するための洗浄液体用ラインを設置する必要があり、設備設置費用を要する。
また、特許文献２に記載の方法では、散気を停止した後、空気供給配管に設けられた弁を開放するなどして散気管内の圧力を大気圧まで低下させているために、槽内の汚泥が散気管内だけでなく空気供給配管内にまで大量に流入してしまう。具体的には、槽内の汚泥の液面高さに相当する高さまで、空気供給配管内にも汚泥が流入する。このように空気供給配管内にまで大量の汚泥が流入してしまうと、次に散気を開始した際にブロワに大きな負荷がかかるうえ、空気供給配管内には大量の汚泥が付着して乾燥し、これが散気管に運ばれ、散気穴を閉塞させるという問題も生じる。
また、特許文献３に記載のように、単に散気管よりも下方に位置する開放部から汚泥を排出しようとする方法では、散気孔周辺に強固に付着した汚泥を剥離することは容易ではない。そのため、結局は、散気管に水を間欠的に供給する洗浄法を併用する必要が生じ、水を供給するための設備設置費用を要することになる。

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ブロワ（気体供給部）に過度の負荷をかけたり、新たに設備を設置したりすることなく、散気穴を閉塞するような散気管への汚泥の乾燥固結を防止できる散気装置の運転方法の提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は鋭意検討の結果、散気管などの散気部の上部に、散気用気体を噴出するための複数の散気穴を形成し、下部に、活性汚泥が散気部内に出入りするための汚泥出入穴を形成し、このような散気部への散気用気体の供給と停止とを繰り返すことにより、上記課題を解決できることを見出した。

【0008】

上記課題を解決する本発明は、以下の態様を有する。
（１）活性汚泥曝気槽内に配置され、散気用気体を噴出する散気部と、前記散気部に前記散気用気体を供給する気体供給部とを備えた散気装置の運転方法であって、前記散気部は、略水平配置された１本以上の散気管を具備して構成され、前記散気管の鉛直上部には、複数の散気穴が形成され、前記散気管の下部には、１つ以上の汚泥出入穴が形成され、各散気管の下記式（Ｉ）により算出される圧力水頭ΔＨが、前記散気管の内径ｄ１の０．２〜０．９倍の値となるように、前記気体供給部から前記散気部へ前記散気用気体を供給し、前記気体供給部から前記散気部へ前記散気用気体を供給する供給工程と、前記散気管内を大気開放することなく前記散気用気体の供給を停止する停止工程とを繰り返し行う散気装置の運転方法。

【数1】

【数2】

【数3】

（２）前記供給工程を３０分〜１２時間行い、前記停止工程を１５〜６００秒間行うことを特徴とする、前記（１）に記載の散気装置の運転方法。
（３）前記内径ｄ１が１０〜１００ｍｍであることを特徴とする、前記（２）に記載の散気装置の運転方法。
（４）前記散気穴の直径が１．５〜３０ｍｍであることを特徴とする、前記（１）ないし前記（３）のいずれかに記載の散気装置の運転方法。
（５）活性汚泥曝気槽内に配置され、散気用気体を噴出する散気部と、前記散気部に前記散気用気体を供給する気体供給部とを備えた散気装置であって、
１）前記散気部は、略水平配置された１本以上の散気管を具備して構成され、
２）前記散気管の鉛直上部には、複数の散気穴が形成され、前記散気管の下部には一つ以上の汚泥出入穴が形成され、
３）前記気体供給部から前記散気管へ前記散気用気体を供給する供給工程と、前記散気用気体の供給を停止する停止工程を繰り返し行った際に、散気管と送気管の接続部分の管内において、前記停止工程においても散気管内の圧力が活性汚泥曝気槽水面から散気穴までの水圧に相当する圧力を保持するように接続された、ことを特徴とする散気装置。
（６）前記散気管と前記送気管の接続部分の管内にバルブが設けられた前記（５）に記載の散気装置。
（７）前記バルブが三方バルブであり、前記三方バルブは、前記散気管、前記送気管、及び排気管が接続されていることを特徴とする、前記（６）に記載の散気装置。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ブロワ（気体供給部）に過度の負荷をかけたり、新たに設備を設置したりすることなく、散気穴を閉塞するような散気管への汚泥の乾燥固結を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】排水処理装置の一例を示す概略構成図である。

【図2A】図１の排水処理装置が具備する散気管の長手方向に沿う概略断面図である。

【図2B】図１とは異なる形態の排水処理装置が具備する散気管の長手方向に沿う概略断面図である。

【図3】散気部の他の形態を示す斜視図である。

【図4A】散気部の他の形態を示す正面図である。

【図4B】散気部の他の形態を示す平面図である。

【図5】排水処理装置の他の一例を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明で好適に使用される散気装置を備えた排水処理装置の一例を概略的に示す構成図である。
この例の排水処理装置１０は、被処理水である活性汚泥１１が投入された活性汚泥曝気槽１２と、活性汚泥曝気槽１２内に浸漬され、固液分離用膜エレメント１３を具備した膜分離装置と、活性汚泥曝気槽１２内に散気用気体を噴出するための散気装置２０とを備えている。固液分離用膜エレメント１３は、この例では中空糸膜などの分離膜を備えて構成されている。また、固液分離用膜エレメント１３には、吸引配管１４及び吸引ポンプ１５からなる吸引手段１６が接続され、吸引濾過が可能に構成されている。

【0012】

散気装置２０は、活性汚泥曝気槽１２内の底部近傍に略水平配置された１本の散気管（散気部）２１と、この散気管２１に散気用気体を供給するための気体供給部２２とを有している。散気管は、その軸方向の勾配が１／５０以内、好ましくは１／１００以内となるように設置されることが好適である。
この例の散気管２１は、長手方向に垂直な断面（以下、垂直断面という。）が円形の円管からなり、その鉛直上部には、散気用気体を噴出するための円形の散気穴２３が複数（図１の例では６つ。）長手方向に沿って一列に形成され、一方、周壁の下部には、活性汚泥１１が散気管２１内に出入りするための円形の汚泥出入穴２４が、この例では１つ形成されている。具体的には、この例の散気穴２３及び汚泥出入穴２４は、散気管２１の軸線と交差する鉛直線（鉛直方向の垂線）と、散気管２１の周壁との交点に、各穴の中心が位置するように配置されている。すなわち、この例では、散気穴２３は、散気管２１の軸線と交差する鉛直上方向の垂線と、散気管２１の周壁との交点に、各散気穴２３の中心が位置するように配置されている。また、汚泥出入穴２４は、散気管２１の軸線と交差する鉛直下方向の垂線と、散気管２１の周壁との交点に、汚泥出入穴２４の中心が位置するように配置されている。散気管２１は、例えばポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂等の合成樹脂や、金属等などからなる。

【0013】

なおここで周壁の下部とは、散気管２１の軸線よりも下側に位置する部分の周壁である。汚泥出入穴２４の中心が周壁の下部に位置している場合、この汚泥出入穴２４は散気管２１の下部に形成されているものとする。
汚泥出入穴は、その中心が、散気管２１の軸線から鉛直下方向に引いた線から、周壁上４５°以内の範囲に位置するように形成されることが好適であり、さらに好ましくは３０°以内である。

【0014】

気体供給部２２は、送気手段であるブロワ２５と、ブロワ２５と散気管２１を接続する送気管２６とを備えている。この例では、送気管２６は、図２Ａにも示すように散気管２１の一端２１ａに接続されて、ブロワ２５からの散気用気体を散気管２１内に供給するものである。散気管２１の汚泥出入穴２４は、送気管２６が接続された散気管２１の一端２１ａとは反対側の閉塞した他端２１ｂの近傍に形成されている。また、この例の送気管２６には、図１に示すように、送気管２６内の散気用気体を大気中に逃して排出するため排気管２７が分岐形成され、分岐部分には三方バルブ２８が設けられている。また、この例の気体供給部２２は制御装置２９を有し、ブロワ２５及び三方バルブ２８の動作は、この制御装置２９により自動制御される。

【0015】

係る構成により、本発明の散気装置の散気管は、散気停止時においても管内圧力が大気開放されない構造となっている。例えば、図１では、三方バルブ２８を用いているため、ブロワ２５と排気管２７とが連通するように三方バルブ２８を開放すれば、ブロワを停止することなく、給気停止することができるとともに、散気管の管内圧力は維持される。
なお、バルブの個数は、図２のように、バルブを２つ用いても良いが、ひとつであってもよい。

【0016】

本発明の散気装置の運転方法においては、気体供給部２２から散気管２１へ散気用気体を供給する供給工程と、気体供給部２２からの散気用気体の供給を停止する停止工程とを繰り返し行う。
具体的には、まず制御装置２９により三方バルブ２８を操作して、ブロワ２５と散気管２１とが連通し、排気管２７側が閉じるようにする。そして、ブロワ２５を作動させ、所定流量の散気用気体を、送気管２６を通じて散気管２１に供給する（供給工程）。
ここで、散気用気体としては、通常は空気を使用するが、必要に応じて酸素などを使用してもよい。また、散気用気体の流量は、通常、活性汚泥処理（生物処理）に必要な流量とされるが、この例の排水処理装置のように、膜分離装置を具備する装置での散気の場合には、膜分離装置の膜面を効果的に洗浄する観点も考慮して散気用気体の流量を決定してもよい。

【0017】

ついで、散気用気体を供給する供給工程を所定時間行った後、散気用気体の散気管２１への供給を停止する（停止工程）。散気用気体の供給を停止する際には、ブロワ２５自体を停止させてもよいが、制御装置２９により三方バルブ２８を操作して、ブロワ２５と排気管２７とが連通し、送気管２６の分岐部分よりも下流側（散気管２１側）の流路が閉じるようにしてもよい。これにより、停止工程においては、散気管２１への散気用気体の供給は停止され、かつ、散気管２１内が大気圧に開放されることはなく、散気管２１内の圧力（管内圧力）が維持される。

【0018】

ついで、散気用気体の供給を停止する停止工程を所定時間行った後、再度、気体供給部２２から散気管２１へ散気用気体を供給する供給工程を行う。

【0019】

このように、鉛直上部には、散気用気体を噴出する複数の散気穴２３が形成され、一方、下部には、活性汚泥１１が散気管２１に出入りする１つ以上の汚泥出入穴２４が形成された散気管２１を散気装置２０に備え、上述した供給工程と停止工程とを繰り返す運転方法によれば、ブロワ２５に過度の負荷をかけたり、排水処理装置に新たに設備を設置したりすることなく、散気穴２３を閉塞するような散気管２１への活性汚泥１１の乾燥固結を防止することができる。
すなわち、この例のように、散気管２１の下部ではなく、上部に散気穴２３が設けられていると、供給工程から停止工程に切り替わった際に、散気管２１内に残存する散気用気体は、活性汚泥１１よりも低比重であるために散気穴２３から上方へと排出される。すると、この散気管２１の下部には、汚泥出入穴２４が形成されているため、このような散気用気体の排出にともなって、汚泥出入穴２４からは活性汚泥１１が散気管２１内に流入する。このように散気管２１の上部に散気穴２３が形成され、下部に汚泥出入穴２４が形成されていると、供給工程から停止工程に切り替わった際に、散気管２１内を大気圧に開放するなどして、その管内圧力を低下させなくても、散気管２１内の散気用気体は排出され、代わりに活性汚泥１１が充満する。そのため、停止工程において散気管２１内は活性汚泥１１により湿潤状態となり、散気管２１内の活性汚泥１１の乾燥固結を防止できる。

【0020】

また、このように散気穴２３と汚泥出入穴２４とが形成された散気管２１を採用した場合には、上述のとおり、散気管２１内を大気圧に開放するなどして管内圧力を低下させなくても、散気管２１内に活性汚泥１１を流入させることができるため、散気管２１内を大気圧に開放することによる不都合を回避することができる。
すなわち、停止工程に切り替わった際に、仮に、三方バルブ２８を操作して、排気管２７と散気管２１側の送気管２６とを連通させ、管内圧力を低下させ大気圧とすると、散気管２１内だけでなく送気管２６内までが大気圧となる。その結果、活性汚泥曝気槽１２内の活性汚泥１１が散気管２１内に流入するだけでなく、送気管２６内にも大量に流入してしまう。具体的には、図１中、符号Ｌ１で示す位置（活性汚泥曝気槽１２における活性汚泥１１の液面高さ）まで、送気管２６内に活性汚泥１１が流入してしまう。このように大量の活性汚泥１１が送気管２６内に流入すると、次の供給工程で散気用気体の供給を開始する際に、ブロワ２５は大量の活性汚泥１１を送気管２６から押し出す必要があるため、ブロワ２５には過剰な負荷がかかる。また、送気管２６内に大量の活性汚泥１１が付着して乾燥し、この乾燥した活性汚泥１１が散気管２１に運ばれて散気穴２３を閉塞させるおそれもある。これに対して、停止工程に切り替わった際に、管内圧力を維持し、敢えて低下させない場合には、活性汚泥１１は送気管２６内に流入したとしても、符号Ｌ２で示す位置（散気穴２３の形成位置に対応する高さ）までしか流入しない。そのため、次の供給工程で散気用気体の供給を再開した際には、ブロワ２５には大きな負荷をかけることなく、湿潤状態の散気管２１内で剥離しやすくなった活性汚泥１１を汚泥出入穴２４や散気穴２３から散気管２１外に排出することができる。
こうして、散気穴２３を閉塞するような散気管２１への活性汚泥１１の乾燥固結を防止することができる。

【0021】

ここで散気用気体の供給を継続する時間、すなわち、１回の供給工程を行う時間は、３０分〜１２時間であることが好ましい。１回の供給工程を行う時間が３０分未満であると、ブロワ２５の起動・停止頻度、三方バルブ２８の開閉頻度が多くなり、ブロワ２５や三方バルブ２８の機械的損傷が早まる。一方、１回の供給工程を行う時間が１２時間を超えると、散気管２１内の活性汚泥１１の一部が乾燥してしまい、長期使用のうちに散気穴２３が閉塞してしまうおそれがある。
また、散気用気体の供給を停止する時間、すなわち、１回の停止工程を行う時間は、１５〜６００秒間であることが好ましい。１回の停止工程を行う時間が１５秒間未満であると、散気管２１内に活性汚泥１１が充分に流入しないうちに、供給工程に切り替わってしまうおそれがある。一方、１回の停止工程を行う時間が６００秒間を超えると、活性汚泥１１の生物処理に必要な活性汚泥曝気槽１２内の散気用気体量が不足するおそれがある。
また、この例のように、膜分離装置が浸漬された活性汚泥曝気槽１２の場合、停止工程時には膜分離装置による濾過処理も通常は停止する必要がある。したがって、１回の停止工程を行う時間が６００秒間を超えると、膜分離装置による処理水量を低下させてしまう。

【0022】

また、各供給工程においては、所定流量の散気用気体を散気管２１に供給した際に、下記式（Ｉ）により算出される圧力水頭ΔＨが、散気管２１の内径ｄ_１の０．２〜０．９倍の値となるように、各散気穴２３からの散気用気体の噴出速度ｖ（ｍ／ｓｅｃ）、各散気穴の面積Ａ_０（ｍ^２）、散気管２１の断面積（長手方向に垂直な断面の内径基準面積）Ａ_１（ｍ^２）、各散気穴２３の内径ｄ_０（ｍ）、散気管２１の内径ｄ_１（ｍ）、１本の散気管２１に供給される散気用気体の流量Ｑ（ｍ^３／ｓｅｃ）、散気穴２３の数を決定することが好ましい。
下記式（Ｉ）は、オリフィスの流量計算に用いられる式として一般に知られている。

【数4】

【数5】

【数6】

【0023】

なお、図示例の散気装置２０は、散気管２１を１本具備しているが、複数本具備していてもよく、その場合には、各散気管２１について、式（Ｉ）により算出される圧力水頭ΔＨが、散気管２１の内径ｄ_１の０．２〜０．９倍の値とされることが好ましい。また、１本の散気管２１に供給される散気用気体の流量Ｑは、活性汚泥曝気槽１２に散気される全流量を散気管２１の本数で除した値となる。散気管２１の本数は、活性汚泥曝気槽１２の形状、大きさ、また、膜分離装置を備える場合にはその形状、大きさ、設置数などに応じて、任意に設定される。

【0024】

なお、散気用気体が空気である場合には、散気用気体の密度ρ’は１．２（ｋｇ／ｍ^３）とすればよい。活性汚泥１１の密度ρは、実際に密度を測定してその値を採用する。
また、散気穴２３からの散気用気体の噴出速度ｖ（ｍ／ｓｅｃ）は、１本の散気管２１本に供給される散気用気体の流量Ｑを、この散気管２１に形成された散気穴２３の総面積（散気穴１個あたりの面積×１本の散気管に形成された散気穴の総数）で除した値である。
また、この例では、散気管２１には、垂直断面が円形の円管を使用しているが、垂直断面の形状には特に制限はなく、例えば、楕円形、四角形などの多角形であってもよい。その場合には、式（ＩＩＩ）において、各散気穴２３の面積Ａ_０及び散気管２１の断面積Ａ_１の値からｍを求め、このｍを用いて圧力水頭ΔＨを算出し、その値が内径ｄ_１の０．２〜０．９倍の値となるようにすればよい。
なお、式中、ｍは開口比であり、各散気穴２３の面積Ａ_０に対する散気管２１の断面積Ａ_１の比を示す。Ｃは流出係数である。

【0025】

このように、上記式（Ｉ）により算出される圧力水頭ΔＨ、すなわち、散気管２１内に作用する圧力が散気管２１の内径ｄ_１に相当する圧力よりも小さく、特に内径ｄ_１の０．２〜０．９倍の値であると、散気管２１に散気用気体を供給している時、すなわち、供給工程においても、汚泥出入穴２４からは活性汚泥１１が散気管２１内に流入する。そのため、停止工程時だけでなく、供給工程時にも、散気管２１内に常時活性汚泥１１が存在することになり、散気管２１内は湿潤状態に保たれ、散気管２１内の活性汚泥１１の乾燥固結をより一層防止できる。

【0026】

ここで式（Ｉ）による圧力水頭（ΔＨ）が、内径ｄ_１の０．２倍未満の値である場合には、散気管２１の散気穴２３の数及び散気穴２３の直径に対して、散気管２１に供給される散気用気体の量が少ない。よって、この場合には、各散気穴２３から噴出する散気用気体の量に偏りが生じやすくなる。具体的には、送気管２６が接続された散気管２１の一端２１ａに近い位置に形成された散気穴ほど、多量の散気用気体が噴出され、他端２１ｂに近い位置に形成された散気穴２３から噴出する散気用気体は少量となる傾向にある。一方、内径ｄ_１の０．９倍を超える値である場合には、供給工程において散気管２１内に供給される散気用気体の量が多く、そのため、供給工程において散気管２１内に存在する活性汚泥１１の量が減少してしまい、散気管２１内を充分な湿潤状態に維持することが困難となる。

【0027】

ここで、気体供給量は、バルブ等により一定量に設定されるが、ブロワ起動時間やバルブ開閉時間において、瞬間的に設定量から外れることは当然に発生しうる。
ただし、気体供給を再開した際に、急激な流量変動が散気管内に発生することによって散気管内洗浄効果は高くなる。
よって、散気管内に急激な流量変動を与えるためには、式（Ｉ）から外れる流量が散気管に供給される時間は10秒以内であることが好ましい。より好ましくは5秒以内である。

【0028】

また、この際、各散気穴２３の直径（内径）は、１．５〜３０ｍｍの範囲内に設定されることが好ましい。１．５ｍｍ未満であると、活性汚泥１１に含まれる、しさや固形物などの異物により散気穴２３が閉塞しやすい傾向にある。また、供給工程から停止工程に切り替わっても、表面張力の作用により散気穴２３から散気管２１内の散気用気体が排出されず、その結果、汚泥出入穴２４からの活性汚泥１１の流入も不充分となる傾向にある。一方、３０ｍｍを超えると、供給工程において散気穴２３から噴出する散気用気体の気泡が粗大化して散気用気体の溶解効率が減少し、活性汚泥１１の生物処理に必要な散気量が不足したり、活性汚泥処理が非効率になったりする可能性がある。
なお、各散気穴２３の形状は円形に限定されない。

【0029】

各散気穴２３は、図示例のように、散気管２１の軸線と交差する鉛直線と、周壁との交点に、各穴の中心が位置するように、一列に形成されることが好ましい。このように形成されると、各散気穴２３からバランスよく散気用気体が噴出されやすい。
また、散気穴２３が散気管２１の軸線と交差する鉛直線と、周壁との交点に、各穴の中心が位置するようにすると、散気用気体の供給を停止する停止工程の際に、汚泥出入穴から流入した汚泥により管内が確実に汚泥で充満させることが可能となりより好ましい。
散気穴２３が、散気管２１の軸線と交差する鉛直線と周壁との交点からずれた位置に設置された場合、散気管２１内のうち散気穴から上の空間には、散気用気体の供給を停止する停止工程においても汚泥が充満しないため、前記空間に接する散気管の内壁に乾燥汚泥が付着するおそれがある。
また、各散気穴２３は、散気２１管の長手方向において均等な間隔で形成されることが好ましい。

【0030】

汚泥出入穴２４は、散気管２１の下部に形成される限り、その数に制限はなく、１つ以上形成されればよい。
汚泥出入穴２４の直径は、３ｍｍ以上が好ましい。３ｍｍ未満であると、活性汚泥１１に含まれる、しさや固形分などの異物により汚泥出入穴２４が閉塞しやすくなる。
また、汚泥出入穴２４は、散気管２１と送気管２６の接続位置から最も離れた位置に設けることが好ましい。すなわち、この例のように、送気管２６が散気管２１の一端２１ａのみに接続されている場合には、送気管２６が接続されていない側の散気管２１の端部（他端）２１ｂの近傍に形成されることが好ましい。一般的に、散気管２１内において、散気管２１と送気管２６の接続位置付近は最も管内圧力が高くなるため、この部分に汚泥出入穴２４を設けると、汚泥出入穴２４から活性汚泥１１が出入せず、散気用気体が噴出してしまうおそれがある。
また、図２Ｂに示すように、散気管２１の両端２１ａ、２１ｂに送気管２６を接続して、両端２１ａ、２１ｂから散気用気体を散気管２１内に供給する形態の場合には、例えば散気管２１の長さが１ｍ以上である場合などでも、散気穴２３から均等に散気用気体を噴出させることができ好適である。その場合、汚泥出入穴２４は、散気管２１の長手方向の中心部付近に形成されることが好ましい。

【0031】

散気穴２３の直径と汚泥出入穴２４の直径は、それぞれが上記好適な範囲を満足していることが好ましいが、さらに、汚泥出入穴２４の直径が散気穴２３の直径よりも大きく形成されていると、汚泥出入穴２４において活性汚泥１１がより円滑に出入りしやすくなり好適である。

【0032】

散気管２１の内径ｄ_１は、１０〜１００ｍｍの範囲内に設定されることが好ましい。内径ｄ_１が１０ｍｍ未満であると、活性汚泥１１に存在する、しさや固形分などの異物により、散気管２１内が閉塞しやすくなる。また、内径ｄ_１が１０ｍｍ未満であると、式（Ｉ）の範囲内となる、散気管１本あたりに供給される散気用気体の流量のレンジが小さくなってしまう。
また、散気管２１は複数本が水平方向に並べられて配置されてもよく、その場合に、散気管２１の内径ｄ_１が１００ｍｍ以下であると、散気管２１を密に配置でき、結果、散気穴２３も密に配置することができる。この場合、活性汚泥曝気槽１２内をより均等に散気することができる。
さらに内径ｄ_１が100ｍｍ以上であると、式（Ｉ）の下限値（内径ｄ_１の０．２）を満たすために必要となる「散気管１本あたりに供給される散気用気体の流量」が大きくなってしまう。

【0033】

以上の説明では、散気部として散気管２１を例示したが、例えば図３及び４に示すように、平行に配置された複数の散気管２１と、これら複数の散気管２１の両端に接続された一組のヘッダー管３０とから散気部を構成し、各ヘッダー管３０それぞれに送気管２６が接続されるようにしてもよい。この場合、散気用気体は送気管２６からヘッダー管３０に供給され、ヘッダー管３０を経て各散気管２１に供給される。また、この場合、汚泥出入穴２４は、各散気管の下部に形成してもよいし（図３）、各ヘッダー管３０の下部に形成してもよい（図４）。

【0034】

また、気体供給部２２としては、以上の例では、送気手段としてブロワ２５を具備するものを示したが、ブロワ２５に代えてコンプレッサーを用いてもよい。
また、図１の例の送気管２６は、分岐部分に三方バルブ２８が設けられているが、三方バルブ２８を設けるかわりに、図５に示すように、２つの開閉バルブ（二方バルブ）３１、３２を設置してもよい。この場合、供給工程では、排気管２７に設けられた二方バルブ３１を閉じ、分岐部分よりも下流側（散気管２１側）の送気管２６に設けられた二方バルブ３２を開ける。停止工程では、反対に、排気管２７に設けられた二方バルブ３１を開け、分岐部分よりも下流側の二方バルブ３２を閉じる。これにより、停止工程においては、散気管２１への散気用気体の供給は停止され、かつ、散気管２１内が大気圧に開放されることはない。

【0035】

また、本発明の運転方法では、散気部と、散気部に散気用気体を供給するための気体供給部とを有する散気装置を複数用いてもよい。その場合、各散気装置間で、供給工程と停止工程が切り替わるタイミングを同時にしてもよいが、各散気装置ごとにタイミングをずらしてもよい。特に、膜分離装置が浸漬された活性汚泥曝気装置の場合、気体の供給が無い場合には、膜分離装置による濾過処理も通常停止される。そのため、各散気装置ごとに供給工程と停止工程とが切り替わるタイミングをずらしておき、いずれかの散気装置は少なくとも供給工程にあるようにしておくと、活性汚泥曝気槽には常時散気が行われることとなり、膜分離装置による濾過処理を停止する必要がなくなる。また、このように、常時散気が行われると、連続的に活性汚泥処理を実施できる点でも好適である。
なお、以上の例では、活性汚泥曝気槽１２内に、固液分離用膜エレメント１３を備えた膜分離装置が浸漬された排水処理装置１０を示して説明したが、本発明の運転方法は膜分離装置を備えない水処理装置にも好適に適用できる。

【0036】

（実施例１）
図１の構成の排水処理装置において、水処理を行った。
固液分離用膜エレメント１３には、ステラポアーＳＡＤＦ（商品名、三菱レイヨン・エンジニアリング（株）製、ポリフッ化ビニリデン製中空糸膜）を使用した。被処理水である活性汚泥１１には、ＭＬＳＳ濃度として約９，５００ｍｇ／Ｌの活性汚泥を用いた。
散気管２１としては、内径ｄ_１が ２０ｍｍ（０．０２ｍ）で、長さ６５０ｍｍの塩化ビニル樹脂製円管を使用し、直径φ５ｍｍ（０．００５ｍ）の散気穴２３を散気管２１の鉛直上部（散気管 の軸線と交差する鉛直線上）に均等な間隔で形成した。散気管の軸方向の勾配は、１／１００以内であった。なお、図１では、散気穴２３を６つ図示している が、本実施例１では、５つ形成した。
送気管２６は散気管２１の一端２１ａのみに接続し、送気管２６が接続されていない側の他端２１ｂの近傍に は、周壁の下部に、直径φ１０ｍｍの汚泥出入穴２４を１つ形成した。ブロワ２５としてはルーツブロワを用い、散気管１本あたりに供給される流量Ｑが ６０Ｌ／ｍｉｎ（１．０×１０^−３ ｍ^３／ｓｅｃ）となるように、送気管２６を通じて散気管２１に散気用気体を供給した。散気用気体には空気を用い、散気用気体の密度ρ’は１．２ｋｇ／ｍ^３、活性汚泥１１の密度ρは１，０００ｋｇ／ｍ^３、重力加速度ｇは９．８ｍ／ｓｅｃ^２とした。
以上の数値を用いて式（Ｉ）より算出した管内圧力水頭ΔＨは、18ｍｍ（0.018ｍ）となり、散気管２１の内径ｄ_１の0.9倍の値であり、本発明における好ましい範囲内であった。
そして、この装置において、散気用気体を供給する供給工程を６時間行い、ついで、散気用気体の供給を停止する停止工程を１８０秒間行うことを繰り返しながら、水処理試験を行った。
このような水処理試験を３０日間継続した結果、散気管２１における１３箇所の散気穴２３の全てにおいて、活性汚泥１１による閉塞は確認されなかった。
散気管内２１の内壁に若干汚泥が付着していたものの、汚泥出入穴２４においては、活性汚泥１１による閉塞は確認されなかった。
また、３０日間の試験期間中に、固液分離用膜エレメント１３への活性汚泥１１の付着も確認されず、安定した膜濾過が継続できた。

【0037】

（実施例２）
散気穴２３の直径をφ４ｍｍ（０．００４ｍ）として、散気穴２３を１３箇所形成した以外は、実施例１と全て同じ条件で水処理試験を実施した。
以上の数値を用いて式（Ｉ）より算出した管内圧力水頭ΔＨは、6ｍｍ（0.006ｍ）となり、散気管２１の内径ｄ_１の0.3倍の値であり、本発明における好ましい範囲内であった。
このような水処理試験を３０日間継続した結果、散気管２１における１３箇所の散気穴２３の全てにおいて、活性汚泥１１による閉塞は確認されなかった。
散気管内２１の内壁に若干汚泥が付着していたものの、汚泥出入穴２４においては、活性汚泥１１による閉塞は確認されなかった。
また、３０日間の試験期間中に、固液分離用膜エレメント１３への活性汚泥１１の付着も確認されず、安定した膜濾過が継続できた。

【0038】

（実施例３）
散気管１本あたりに供給される散気用気体の流量Qを50L/min（8.3×１０⁻⁴ｍ^３/sec）とした以外は、実施例１と同じ条件で水処理試験を実施した。
以上の数値を用いて式(I)より算出した管内圧力水頭ΔHは、12mm（0.01２m）で、散気管２１の内径ｄ_１の0.６倍であり、本発明における好ましい範囲内であった。
このような水処理試験を３０日間継続した結果、散気管２１における5箇所の散気穴２３の全てにおいて、活性汚泥１１による閉塞は確認されず、汚泥出入穴２４においても、活性汚泥１１による閉塞は確認されなかった。また３０日間の試験期間中に、固液分離用膜エレメント１３への活性汚泥１１の付着も確認されず、安定した膜濾過が継続できた。

【0039】

（実施例４）
散気管１本あたりに供給される散気用気体の流量Qを５５L/min（９．１６×１０^−４ｍ^３/sec）とした以外は、実施例１と同じ条件で水処理試験を実施した。
以上の数値を用いて式(I)より算出した管内圧力水頭ΔHは、15mm（0.015m）で、散気管２１の内径ｄ₁の0.75倍であり、本発明における好ましい範囲内であった。
このような水処理試験を３０日間継続した結果、散気管２１における5箇所の散気穴２３の全てにおいて、活性汚泥１１による閉塞は確認されず、汚泥出入穴２４においても、活性汚泥１１による閉塞は確認されなかった。また３０日間の試験期間中に、固液分離用膜エレメント１３への活性汚泥１１の付着も確認されず、安定した膜濾過が継続できた。

【0040】

（比較例１）
直径φ５ｍｍ（０．００５ｍ）の散気穴２３が散気管の周壁の下側に５箇所形成され、汚泥出入穴２４が形成されていない散気管を用いた以外は、実施例１と全て同じ条件として、水処理試験を７日間行った結果、５箇所の散気穴２３のうち３箇所において閉塞が確認された。また、散気管２１の 内部において活性汚泥１１の固着が確認された。また、試験終了後、閉塞が確認された散気穴２３の上部に位置する中空糸膜に活性汚泥１１の付着が確認され た。

【0041】

（比較例２）
散気用気体を連続して給気し停止しなかった以外は、実施例１と同じ条件として、水処理試験を１０日間行った結果、５箇所の散気穴２３のうち３箇所において閉塞が確認された。また、散気管２１の内部において活性汚泥１１の固着が確認された。また、 試験終了後、閉塞が確認された散気穴２３の上部に位置する中空糸膜に活性汚泥１１の付着が確認された。

【0042】

（比較例３）
散気管１本あたりに供給される散気用気体の流量Qを２５L/min（４．１７×１０^−４ｍ^３/sec）とした以外は、実施例１と同じ条件で水処理試験を実施した。
以上の数値を用いて式(I)より算出した管内圧力水頭ΔHは、3mm（0.003m）で、散気管２１の内径ｄ_１の0.15倍であり、本発明における好ましい範囲外であった。
このような水処理試験を１５日間継続した結果、散気管２１における５箇所の散気穴２３のうち３箇所において閉塞が確認された。また、散気管２１の内部において活性汚泥１１の固着が確認された。また、試験終了後、閉塞が確認された散気穴２３の上部に位置する中空糸膜に活性汚泥１１の付着が確認された。

【0043】

（比較例４）
散気管１本あたりに供給される散気用気体の流量Qを７0L/min（１．17×１０^−３ｍ^３/sec）とした以外は、実施例１と同じ条件で水処理試験を実施した。
以上の数値を用いて式(I)より算出した管内圧力水頭ΔHは、2４mm（0.024m）で、散気管２１の内径ｄ₁の1.２倍であり、本発明における好ましい範囲外であった。
このような水処理試験を１５日間継続した結果、散気管２１における５箇所の散気穴２３のうち４箇所において閉塞が確認された。また、散気管２１の内部において活性汚泥１１の固着が確認された。また、試験終了後、閉塞が確認された散気穴２３の上部に位置する中空糸膜に活性汚泥１１の付着が確認された。

【0044】

（比較例５）
図１の構成の排水処理装置において、水処理を行った。
固液分離用膜エレメント１３には、ステラポアーＳＡＤＦ（商品名、三菱レイヨン・エンジニアリング（株）製、ポリフッ化ビニリデン製中空糸膜）を使用した。被処理水である活性汚泥１１には、ＭＬＳＳ濃度として約９，５００ｍｇ／Ｌの活性汚泥を用いた。
散気管２１としては、内径ｄ_１が８ｍｍ（０．００８ｍ）で、長さ２００ｍｍの塩化ビニル樹脂製円管を使用し、直径φ１ｍｍ（０．００１ｍ）の散気穴２３を散気管２１の鉛直上部（散気管の軸線と交差する鉛直線上）に均等な間隔で形成した。散気管の軸方向の勾配は、１／１００以内であった。なお、図１では、散気穴２３を６つ図示している が、本実施例１では、５つ形成した。
送気管２６は散気管２１の一端２１ａのみに接続し、送気管２６が接続されていない側の他端２１ｂの近傍に は、周壁の下部に、直径φ３ｍｍの汚泥出入穴２４を１つ形成した。ブロワ２５としてはルーツブロワを用い、散気管１本あたりに供給される流量Ｑが ２Ｌ／ｍｉｎ（３．３×１０^−５ｍ^３／ｓｅｃ）となるように、送気管２６を通じて散気管２１に散気用気体を供給した。散気用気体には空気を用い、散気用気体の密度ρ’は１．２ｋｇ／ｍ^３、活性汚泥１１の密度ρは１，０００ｋｇ／ｍ^３、重力加速度ｇは９．８ｍ／ｓｅｃ^２とした。
以上の数値を用いて式（Ｉ）より算出した管内圧力水頭ΔＨは、１２ｍｍ（０．０１２ｍ）となり、散気管２１の内径ｄ_１の１．５倍の値であり、本発明における好ましい範囲外であった。
そして、この装置において、散気用気体を供給する供給工程を６時間行い、ついで、散気用気体の供給を停止する停止工程を１８０秒間行うことを繰り返しながら、水処理試験を行った。
このような水処理試験を７日間継続した結果、散気管２１における５箇所の散気穴２３のうち４箇所において閉塞が確認された。また、散気管２１の内部において活性汚泥１１の固着が確認された。また、試験終了後、閉塞が確認された散気穴２３の上部に位置する中空糸膜に活性汚泥１１の付着が確認された。

【0045】

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明によれば、ブロワ（気体供給部）に過度の負荷をかけたり、新たに設備を設置したりすることなく、散気穴を閉塞するような散気管への汚泥の乾燥固結を防止することができる。

【符号の説明】

【0047】

１０：排水処理装置
１１：活性汚泥
１２：活性汚泥曝気槽
１３：固液分離用膜エレメント
１４：吸引配管
１５：吸引ポンプ
１６：吸引手段
２０：散気装置
２１：散気管（散気部）
２２：気体供給部
２３：散気穴
２４：汚泥出入穴
２５：ブロワ
２６：送気管
２７：排気管
２８：三方バルブ
２９：制御装置
３０：ヘッダー管
３１、３２：二方バルブ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】