特許 6076733 既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置及び既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法

(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】6076733

(24)【登録日】2017年1月20日

(45)【発行日】2017年2月8日

(54)【発明の名称】既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置及び既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/20 20060101AFI20170130BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/20 C

   C02F3/20 D

【請求項の数】10

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-288101(P2012-288101)

(22)【出願日】2012年12月28日

(65)【公開番号】特開2014-128765(P2014-128765A)

(43)【公開日】2014年7月10日

【審査請求日】2015年6月23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】富田 弘明

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 康司

【審査官】 岡田 三恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２１２６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１３８１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１６５１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０４５００７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１５２８３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第１９９２／０００２４９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ ３／２０

Ｃ０２Ｆ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水を収容する複数の好気処理槽と、
バルブを設けた複数の元配管を介して複数のブロアを既設ヘッダに接続して成る圧縮空気供給装置と、
伸縮性や収縮性のない複数の散気エレメントを枝配管で連結した高圧系（高風量系）の散気装置で構成され、前記好気処理槽内に配置される高圧系（高風量系）の散気装置群と、
前記既設ヘッダと前記高圧系（高風量系）の散気装置群の前記枝配管とを連結する１つの送気管とを備える既設の散気システムから、
前記高圧系（高風量系）の散気装置群を、新設する低圧損型のパネル式メンブレン膜で構成され小さな気泡を発生する複数の散気パネルを新設枝配管で連結した低圧系（低風量系）の散気装置で構成される低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換える既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置において、
前記更新装置は、
前記複数の元配管の前記バルブより前記複数のブロア側に、バルブを設けた複数の分岐元配管を介して接続する１つの更新用のヘッダと、
前記送気管に沿って配置され、前記低圧系（低風量系）の散気装置群と前記新設枝配管を介して接続され且つ前記更新用のヘッダと連結される追加送気管と、
前記ブロアの内一部のブロアに設置されるインバータと
を備え、
前記インバータが最初に設置されたブロアは、半分の前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換えるまでは前記低圧系（低風量系）の散気装置専用のブロアとして前記更新用のヘッダに接続され、半分より多くの前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換えてからは前記低圧系（低風量系）の散気装置専用のブロアとして前記既設ヘッダに接続され、全ての前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換えると、前記既設ヘッダ及び前記更新用のヘッダに接続され、
前記インバータが最初に設置されたブロア以外の前記ブロアの内の一部は、前記低圧系（低風量系）の散気装置群の置き換えに応じて前記既設ヘッダのみ、前記更新用のヘッダのみ、又は前記既設ヘッダと前記更新用のヘッダとの接続に切り換えられる
ことを特徴とする既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置。

【請求項2】

請求項１記載の既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置において、
前記更新用のヘッダ内の圧力を検出する圧力計と、
前記圧力計からの検出信号に基づき設定圧力値との差分から、前記インバータの周波数出力を演算し前記インバータへ出力する圧力調整計とからなる吐出圧制御装置と
を備え、
前記更新用のヘッダに接続された前記ブロアの吐出圧を制御する
ことを特徴とする既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２記載の既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置において、
前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群への置き換えに際し、前記低圧系（低風量系）の散気装置群の数が、前記高圧系（高風量系）の散気装置群より多くなった際に、前記低圧系（低風量系）の散気装置群への圧縮空気の供給を、前記追加送気管から前記送気管へ切り換えるよう開閉可能に、前記更新用のヘッダに弁が備わる
ことを特徴とする既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３の何れか記載の既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置において、
前記好気処理槽毎に前記送気管及び前記追加送気管各々にバルブを１つずつ備え、前記バルブの片側を介して前記高圧系（高風量系）の散気装置群の枝配管と前記送気管とが接続され、前記低圧系（低風量系）の散気装置群が設置される毎に前記バルブのもう片側を介し前記低圧系（低風量系）の散気装置群の新設第２枝配管を介して前記追加送気管が接続され、前記低圧系（低風量系）の散気装置群に対する圧縮空気の供給を前記バルブの片側又は前記バルブのもう片側を介して切り換える
ことを特徴とする既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４の何れか記載の既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置において、
前記追加送気管の単位長さあたりの配管容量は、前記送気管の単位長さあたりの配管容量の４０％以上５０％以下である
ことを特徴とする既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置。

【請求項6】

被処理水を収容する複数の好気処理槽と、
バルブを設けた複数の元配管を介して複数のブロアを既設ヘッダに接続して成る圧縮空気供給装置と、
伸縮性や収縮性のない複数の散気エレメントを枝配管で連結した高圧系（高風量系）の散気装置で構成され、前記好気処理槽内に配置される高圧系（高風量系）の散気装置群と、
前記既設ヘッダと前記高圧系（高風量系）の散気装置群の前記枝配管とを連結する１つの送気管とを備える既設の散気システムから、
前記高圧系（高風量系）の散気装置群を、新設する低圧損型パネル式メンブレン膜で構成され小さな気泡を発生する複数の散気パネルを新設枝配管で連結した低圧系（低風量系）の散気装置で構成される低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換える既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法において、
前記複数の元配管の前記バルブより前記複数のブロア側に、バルブを設けた複数の分岐元配管を介して接続する１つの更新用のヘッダを前記圧縮空気供給装置に設け、
前記更新用のヘッダに接続される追加送気管を、前記送気管に沿って配置し、
更新すべき前記高圧系（高風量系）の散気装置群を所定数の前記好気処理槽毎に順次撤去し、
前記低圧系（低風量系）の散気装置群を、撤去された前記高圧系（高風量系）の散気装置群の位置に配置し、
配置された前記低圧系（低風量系）の散気装置群に前記新設枝配管を介して前記更新用のヘッダを連結するように前記追加送気管を接続し、
前記ブロアの内一部のブロアにインバータを設置し、
前記インバータが最初に設置されたブロアを、全ての前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換えるまでは前記低圧系（低風量系）の散気装置専用のブロアとして前記更新用のヘッダ又は前記既設ヘッダに接続し、
全ての前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換えると、前記既設ヘッダ及び前記更新用のヘッダに接続し、
前記インバータが最初に設置されたブロア以外の前記ブロアの内の一部にインバータを設置し、前記低圧系（低風量系）の散気装置群の置き換えに応じて前記既設ヘッダのみ、前記更新用のヘッダのみ、又は前記既設ヘッダと前記更新用のヘッダとの接続に切り換える
ことを特徴とする既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法。

【請求項7】

請求項６記載の既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法において、
前記更新用のヘッダ内の圧力を検出する圧力計と、
前記圧力計からの検出信号に基づき設定圧力値との差分から、前記インバータの周波数出力を演算し前記インバータへ出力する圧力調整計とからなる吐出圧制御装置と
を備え、
前記更新用のヘッダに接続された前記ブロアの吐出圧を制御する
ことを特徴とする既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法。

【請求項8】

請求項６又は請求項７記載の既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法において、
前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群への置き換えに際し、前記低圧系（低風量系）の散気装置群の数が、前記高圧系（高風量系）の散気装置群より多くなった際に、前記低圧系（低風量系）の散気装置群への圧縮空気の供給を、前記追加送気管から前記送気管へ切り換える
ことを特徴とする既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法。

【請求項9】

請求項６乃至請求項８の何れか記載の既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法において、
前記好気処理槽毎に前記送気管及び前記追加送気管各々にバルブを１つずつ備え、前記バルブの片側を介して前記高圧系（高風量系）の散気装置群の枝配管と前記送気管とを接続し、前記低圧系（低風量系）の散気装置群が設置される毎に前記バルブのもう片側を介し前記低圧系（低風量系）の散気装置群の新設第２枝配管を介して前記追加送気管とを接続し、前記低圧系（低風量系）の散気装置群に対する圧縮空気の供給を前記バルブの片側又は前記バルブのもう片側を介して切り換える
ことを特徴とする既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法。

【請求項10】

請求項６乃至請求項９の何れか記載の既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法において、
前記追加送気管の単位長さあたりの配管容量は、前記送気管の単位長さあたりの配管容量の４０％以上５０％以下である
ことを特徴とする既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置及び既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下水、し尿、産業排水などの有機性汚水を好気性微生物により生物学的に処理して浄化する好気性生物処理法の一つとして活性汚泥法が知られている。
図６は、標準的な活性汚泥法の処理工程を示す。
先ず、処理すべき汚水（以下、被処理水と称する）は、最初沈殿池に導かれる。被処理水は、最初沈殿池において被処理水中の微細な砂やＳＳ（Suspended Solids：浮遊物質）を重力の作用によって沈殿除去される。
次に、被処理水は、最初沈殿池から曝気槽内に導かれる。この際、曝気槽には、種汚泥として好気性微生物（細菌、カビ、原生動物など）を運転開始当初導入され、被処理水中の有機物をえさとして増殖した、活性汚泥といわれる好気性微生物を多量に含む返送汚泥が、後段の最終沈殿池から再び返送されて導かれる。曝気槽内には、微生物の活動に必要な空気（酸素）を槽中に導入し、且つ活性汚泥を被処理水と充分混合するための散気装置が設置されている。

【0003】

散気装置には、無数の散気孔が設けられており、ブロアから空気配管を介して空気が供給されると、無数の散気孔から曝気槽内に空気を噴出させ、噴出するエアのエアリフト作用によって気液混合の上向流を生起することができる。そのため、曝気槽に活性汚泥を多量に含む返送汚泥が導かれると、散気装置は返送汚泥と被処理水とを十分混合し、被処理水中に気泡状の空気を吹き込んで曝気し、被処理水中の酸素濃度を高め、活性汚泥に含まれる微生物の代謝作用により有機物を除去する作用を奏する。
次に、曝気槽を溢出した活性汚泥と被処理水との混合液は、正常な活性汚泥は分離が容易であるため、最終沈殿池において沈降分離され、その上、上澄水は処理水として放流されたり、後工程の高度処理へ送られたりする。
次に、最終沈殿池中にて沈降した活性汚泥のうち、好気性排水処理に必要な量は反応槽（曝気槽）に返送され、再度、種汚泥として処理に使用される。
なお、沈殿汚泥の増殖分は、余剰汚泥として最初沈殿池の上流に戻され、最初沈殿池で沈降した沈殿池汚泥として集められた後、別途処理される。

【0004】

図７は、従来の散気装置を備えた散気システムの一例を示す（例えば、特許文献１，２，３，４，５，６参照）。図７では、例えば、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊを備える散気システムについて説明する。
１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊ内には、それぞれの底面に散気装置群２が配置されている。散気装置群２は、曝気槽１Ａ〜１Ｊ内の被処理水中に気泡を曝気させる複数の散気装置３と、各散気装置３をそれぞれ配置する枝配管４とで構成されている。各枝配管４は空気配管５に接続され、空気配管５は１つの主配管（既設ヘッダ）６に連結され、主配管６には５台のブロア７ａ〜７ｅがそれぞれ元配管８ａ〜８ｅを介して接続されている。５台のブロア７ａ〜７ｅは、１台で２つ半の散気装置群２に空気を供給することができるように設定されているので、本例ではブロア７ｅが予備として機能する。空気配管５は、４台ブロア７ａ〜７ｄで供給される圧縮空気の全圧（静圧＋動圧）を曝気槽１Ａ〜１Ｊ毎に調整する複数の空気調節弁（図示せず）を設けている。

【0005】

なお、図７では、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊ内の散気装置群２は、便宜上１本の枝配管４に３つの散気装置３を配置した形で示したが、それぞれの下水処理場の規模などにより使用される散気装置３及び枝配管４の数が求められる。また、曝気槽の数もそれぞれの下水処理場の規模などにより異なる。
図５（Ａ）は、図６に示す従来の散気装置を備えた散気システムのブロアの吐出圧力とブロアの風量との関係を示すグラフである。なお、図５において、従来の散気装置３を用いた散気装置群２を標準系として示し、後述する低圧損型の散気装置であるパネル型のメンブレン式散気装置を用いる散気装置群を低風量系として示す。
従来の散気装置を備えた散気システムでは、４台のブロア７ａ〜７ｄを稼働することによって、抵抗曲線とブロアの吐出圧力の設定値とが重なり、運転点を形成している。

【0006】

また、従来の散気装置としては、例えば、メッシュクロス、セラミック、樹脂、金属の焼結体などの伸縮性や収縮性のない四角形状又は円形状の散気エレメントを用いた複数の散気板を、水平面上縦横に対にして配置し、水面上から空気を供給する給気ホースに接続されるヘッダー管から複数に分岐する配管にそれぞれゴムホースを介して接続して成る散気装置が知られている（例えば、特許文献５参照）。
特許文献５の散気板は、伸縮性や収縮性のない四角形状又は円形状の散気エレメントと、この散気エレメントの下側に設置された、通気口を有する可撓性のあるダイヤフラムとを備え、散気停止時には散気エレメントとダイヤフラムとの間に空間がなく、送気時には散気エレメントの通気抵抗により下面のダイヤフラムが下方に撓んで通気を可能にする構成になっている（特許文献５の図１参照）。

【0007】

また、従来の別の散気装置としては、角型弾性多孔体と、角型弾性多孔体を下方から支持し且つ加圧空気用のオリフィスを有する支持体と、角型弾性多孔体を支持体に一体に固定する固定部材からなり、加圧空気送付用のパイプ上への設置が容易な散気装置が知られている（例えば、特許文献６参照）。
特許文献６において、弾性多孔体は、弾性を有する材料を所望の形状に成型して得られるものであり、多孔体の材質は、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコンゴム、ポリウレタン、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム（例えば、登録商標バイトン，ＰＴＦＥ）、パーフルオロエラストマーなどのゴムから選ぶことができる。これらの中でも、特にエチレンプロピレンゴムが、膜強度が強く、耐熱性、耐水性に優れているため、好ましい。また、耐薬品性の点でフッ素ゴム、パーフルオロエラストマーが好ましい。
特許文献６の散気装置は、加圧空気送付用のパイプ上に２つ以上を設置して散気システムを構成することができる（特許文献６の図５参照）。

【0008】

ところで、曝気槽へ供給する空気の送風に要する動力は、下水処理場で消費する電力の４割〜５割といわれており、その消費電力削減による曝気動力の省エネルギーとそれに伴う下水処理場での使用エネルギー由来のＣＯ₂ 排出量の削減による温室効果ガスの低減が期待されている。
そこで、曝気動力を削減するために送風機動力を低減するに当たり、ただ送風量を減らしただけでは、曝気槽内のＤＯ（Dissolved Oxygen：溶存酸素）の低下、ＭＬＳＳ（Mixed Liquor Suspended Solid:活性汚泥浮遊物質）の沈殿を招き、処理水質が悪化して下水処理施設の本来の目的を果たすことができない。これを防ぐために少ない風量でも曝気槽内のＤＯを維持できる、従来のセラミックや合成樹脂製の高圧系（高風量系）の散気装置よりも微細な気泡を槽中に供給することで気液接触面積を劇的に増加させて、効率よく酸素を溶解させることの可能な高効率型散気装置である微細気泡散気装置を導入することで、曝気動力を低減することができる。

【0009】

そのため、上述した従来のセラミックや合成樹脂製の高圧系（高風量系）の散気装置の改修時に、送風動力の削減を可能とする低圧系（低風量系）の超微細散気装置であるパネル型のメンブレン式散気装置に置き換えることが提案されている。低圧系（低風量系）の微細気泡散気装置は、小さな気泡を発生させることにより、被処理水中に酸素が溶けやすくなるため、送風量が抑えられ電力使用量が削減できる。低圧系（低風量系）の微細気泡散気装置は、小さな気泡を発生させることにより、気液接触度合いが大幅に増加して、被処理水中に酸素が溶けやすくなるため、同じＤＯを被処理水中に保つのに送風量が押さえられ電力使用量が削減できる。低圧系（低風量系）の微細気泡散気装置を導入することにより、従来の高圧系（高風量系）の散気装置に比べ約２割の電力削減が可能になるといわれている。
パネル型のメンブレン式散気装置は、曝気槽のエアレーションに使用する装置である（例えば、特許文献７参照）。

【0010】

パネル型のメンブレン式散気装置の散気パネルは、平板状を為す金属製又は合成樹脂製のベースプレートの一面に散気膜を配置し、散気膜の四辺縁部とベースプレートの四辺縁部とをパッキンを介して金属製の枠体に固定している。散気膜は多数の小孔を有し、その材質は、ポリウレタン、シリコン、エチレンプロピレンゴムなどの適度の弾性を有する合成樹脂又は合成ゴムから成る。
パネル型のメンブレン式散気装置は、低圧系（低風量系）の散気装置であり、発生する気泡の直径が、例えば、１ｍｍ程度の微細気泡（超微細気泡）を発生することができるので、従来の散気装置に比べ気泡径が小さく、気液接触面積としての比表面積が同風量で劇的に大きくなるため、水中への酸素異動効率が高く、同じ酸素移動を水中へ行うための曝気を行うなら好気反応槽への送風量が少なくなり、電力削減と同時に曝気用エネルギー由来の温室効果ガスの排出量を抑制することが期待できる。

【0011】

図８は、従来の高圧系（高風量系）の散気装置群２の一部を低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置１０を用いる新たな散気装置群９に一部改修した後の散気システムの一例を示す。
なお、従来の高圧系（高風量系）の散気装置群２を低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置１０を用いる新たな散気装置群９に置き換える作業は、対象の下水処理場の運転に支障を与えないように、曝気槽１Ａ〜１Ｊ全てを用いて好気性処理する必要のある原水量とならない原水量の少ない時期を見計らって、定格原水量と実際導入される原水量との差分の一部を受け持つ処理量の一部の曝気槽を閉鎖して水抜きし、高圧系（高風量系）の散気装置群２を順次低圧系（低風量系）の散気装置群９に更新していく。

【0012】

本例では、図７に示す散気システムにおける２つの曝気槽１Ｅ，１Ｇ内の高圧系（高風量系）の散気装置群２をパネル型のメンブレン式散気装置１０を用いる新たな散気装置群９に置き換える場合について説明する。
先ず、２つの曝気槽１Ｅ，１Ｇの空気系の枝配管４の図示しない開閉弁（空気調節弁と兼用でも別体でも良い）を閉止し、その後、２つの曝気槽１Ｅ，１Ｇ内に原水が流入しないように、原水流入配管途中のバルブを閉止したり、原水流入堰を上昇させたり閉鎖したりし、その後、２つの曝気槽１Ｅ，１Ｇ内の被処理水を排水して、２つの曝気槽１Ｅ，１Ｇ内を空にする。
次に、２つの曝気槽１Ｅ，１Ｇ内の改修する高圧系（高風量系）の散気装置群２を撤去する。
次に、２つの曝気槽１Ｅ，１Ｇ内に低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置１０を用いる新たな散気装置群９を配置する。

【0013】

次に、原水流入配管のバルブを開いたり、原水流入堰を下降させたり開放させたりして、原水流入堰から溢出させて原水を導入して、２つの曝気槽１Ｅ，１Ｇ内に原水を流入する。
次に、低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置１０を用いる新たな散気装置群９のバルブ１２を開いて配管１１から圧縮空気を供給する。
以上によって、２つの曝気槽１Ｅ，１Ｇ内の低圧系（低風量系）の散気装置群２をパネル型のメンブレン式散気装置１０を用いる新たな散気装置群９に置き換える作業が完了する。

【0014】

図８に示す従来の高圧系（高風量系）の散気装置の改修後の散気システムでは、低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置１０であっても、ブロア静圧と各散気装置吹き出し風量から、配管１１に設けたバルブ１２を絞ってわざわざ抵抗を付けていた。その理由は、５台のブロア７ａ〜７ｅを用いる空気導入配管系はそのまま使用され、５台のブロア７ａ〜７ｅは低速で運転されるため、低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置１０に対しては圧縮空気の送風量や空気圧力が多すぎるためである。
なお、特許文献１〜４には、曝気槽の散気装置などにおける、複数のブロワにより散気装置へ空気を供給する散気システムの技術的水準が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】特開２００６−１１６３８８号公報

【特許文献2】特開２０１２−２００７０６号公報

【特許文献3】特開２００４−０４１９２８号公報

【特許文献4】特開平１１−１３８１９１号公報

【特許文献5】特許第４５３９５６８号公報

【特許文献6】特許第４８４６３３９号公報

【特許文献7】特開２００４−３１３９３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

上述したように、図７に示す従来の高圧系（高風量系）の散気装置群２の曝気槽の一部改修後の散気システムでは、従来の高圧系（高風量系）の散気装置群２の一部を低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置１０に置き換えても、空気導入配管系が１系統であるため、ブロア静圧と各散気装置吹き出し風量から、低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置１０の配管１１のバルブ１２を絞ってわざわざ抵抗を付けていた。
よって、図７に示す従来の散気装置を一部改修した場合、処理場全体の曝気槽中の散気装置を順次変更する過程においてその途上では、散気システムにおいて、ブロア７の消費電力は、従来の散気システムと変わらないため、低圧損型（搬送空気動力の低動力型）の散気装置であるパネル型のメンブレン式散気装置１０の散気装置群９による送風動力の削減効果を得ることができなかった。

【0017】

また、特許文献６の散気装置は、既設の散気装置の散気板ホルダーを利用しながら、散気板自体を磁器製散気板から異種材の散気板へ簡単な部品構成を用いて変更したリプレース対応型散気装置であるため、交換される散気板がパネル型のメンブレン式散気装置９と同様に低圧損型となる可能性があるものの、図７に示す散気システムと同様に、ブロア７の消費電力は、従来の散気システムと変わらないため、低圧損型の散気装置による送風動力の削減効果を得ることができなかった。
また、特許文献６の散気装置では、一つの配管に設けられた多数の既設散気装置の散気板ホルダーを利用して置き換えるため、作業に手間暇を要するという問題もある。
また、特許文献６の散気装置では、仮に一つの配管に設けられた多数の既設散気装置の散気板ホルダーを利用して置き換えたとしても、各々小さな面積の散気装置毎に散気板ホルダーを有するので、一つのパネル型のメンブレン式散気装置と比較すると、散気面積が少ないという問題もある。

【0018】

特許文献１には、曝気槽に浸積させている膜へ曝気空気を下方の散気管から供給する散気設備において、複数のブロアをヘッダで共通して接続し、通常の散気運転時には多数のブロアを運転し、散気管の汚泥詰まりを洗浄する洗浄運転時にはブロアを停止し、ヘッダで加圧空気を大気開放して急激に抜くことで、散気管内に水を流入させる技術の開示がある。
この特許文献１では、旧式の散気装置をメンブレン式散気装置へ変更更新することの開示は全くない。
特許文献２には、パネル型のメンブレン式散気装置を曝気槽内に設ける散気システムにおいて、メンブレン膜の開口部に堆積付着する付着物を洗浄するため、散気のための送気にミスト状の洗浄薬液を同伴させてメンブレン膜の開孔から吹き出させる技術の開示がある。
この特許文献２では、旧式の散気装置をメンブレン式散気装置へ変更する際に省エネルギーを図りながら更新することの開示は全くない。

【0019】

特許文献３では、パネル型のメンブレン式散気装置を曝気槽内に設ける散気システムにおいて、多数の散気装置に空気の供給量や空気圧が均一に安定的に供給できるように、多数の散気装置毎に独立して通気及び通気停止ができるようにすることで、順繰りに停止を掛けてメンブレン膜の開口部に付着物が付着する前に膜を大きく伸縮させて付着を防止して、全体としても空気の供給量や圧が均一になるようにした技術が開示されている。
この特許文献３では、旧式の散気装置をメンブレン式散気装置へ変更する際に省エネルギーを図りながら更新することの開示は全くない。
特許文献４でも、曝気槽内に設ける散気管へ空気を供給する曝気装置において、散気装置毎にインバータ付きブロアを設けて、流入負荷量に応じて各ブロアの生成空気量を調整する技術が開示されている。
この特許文献４では、旧式の散気装置をメンブレン式散気装置へ変更する際に省エネルギーを図りながら更新することの開示は全くない。

【0020】

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、従来のセラミックや合成樹脂製の散気部分を有する高圧系（高風量系）の散気装置を備えた既設の曝気槽の散気装置改修時に、一部を改修交換する過程でも、低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置の導入を、調整を簡単に容易に行うことができ、且つ一部改修時から省エネルギー運転が実現可能な、既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置及び既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0021】

本発明に係る既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置は、被処理水を収容する複数の好気処理槽と、バルブを設けた複数の元配管を介して複数のブロアを既設ヘッダに接続して成る圧縮空気供給装置と、伸縮性や収縮性のない複数の散気エレメントを枝配管で連結した高圧系（高風量系）の散気装置で構成され、前記好気処理槽内に配置される高圧系（高風量系）の散気装置群と、前記既設ヘッダと前記高圧系（高風量系）の散気装置群の前記枝配管とを連結する１つの送気管とを備える既設の散気システムから、前記高圧系（高風量系）の散気装置群を、新設する低圧損型のパネル式メンブレン膜で構成され小さな気泡を発生する複数の散気パネルを新設枝配管で連結した低圧系（低風量系）の散気装置で構成される低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換える既設の散気システムから改修散気システムへの更新装置において、前記更新装置は、前記複数の元配管の前記バルブより前記複数のブロア側に、バルブを設けた複数の分岐元配管を介して接続する１つの更新用のヘッダと、前記送気管に沿って配置され、前記低圧系（低風量系）の散気装置群と前記新設枝配管を介して接続され且つ前記更新用のヘッダと連結される追加送気管と、前記ブロアの内一部のブロアに設置されるインバータとを備え、前記インバータが最初に設置されたブロアは、半分の前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換えるまでは前記低圧系（低風量系）の散気装置専用のブロアとして前記更新用のヘッダに接続され、半分より多くの前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換えてからは前記低圧系（低風量系）の散気装置専用のブロアとして前記既設ヘッダに接続され、全ての前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換えると、前記既設ヘッダ及び前記更新用のヘッダに接続され、前記インバータが最初に設置されたブロア以外の前記ブロアの内の一部は、前記低圧系（低風量系）の散気装置群の置き換えに応じて前記既設ヘッダのみ、前記更新用のヘッダのみ、又は前記既設ヘッダと前記更新用のヘッダとの接続に切り換えられることを特徴とする。

【0022】

また、前記更新用のヘッダ内の圧力を検出する圧力計と、前記圧力計からの検出信号に基づき設定圧力値との差分から、前記インバータの周波数出力を演算し前記インバータへ出力する圧力調整計とからなる吐出圧制御装置とを備え、前記更新用のヘッダに接続された前記ブロアの吐出圧を制御することを特徴とする。
また、前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群への置き換えに際し、前記低圧系（低風量系）の散気装置群の数が、前記高圧系（高風量系）の散気装置群より多くなった際に、前記低圧系（低風量系）の散気装置群への圧縮空気の供給を、前記追加送気管から前記送気管へ切り換えるよう開閉可能に、前記更新用のヘッダに弁が備わることを特徴とする。

【0023】

また、前記好気処理槽毎に前記送気管及び前記追加送気管各々にバルブを１つずつ備え、前記バルブの片側を介して前記高圧系（高風量系）の散気装置群の枝配管と前記送気管とが接続され、前記低圧系（低風量系）の散気装置群が設置される毎に前記バルブのもう片側を介し前記低圧系（低風量系）の散気装置群の新設第２枝配管を介して前記追加送気管が接続され、前記低圧系（低風量系）の散気装置群に対する圧縮空気の供給を前記バルブの片側又は前記バルブのもう片側を介して切り換えることを特徴とする。
また、前記追加送気管の単位長さあたりの配管容量は、前記送気管の単位長さあたりの配管容量の４０％以上５０％以下であることを特徴とする。

【0024】

また、本発明に係る既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法は、被処理水を収容する複数の好気処理槽と、バルブを設けた複数の元配管を介して複数のブロアを既設ヘッダに接続して成る圧縮空気供給装置と、伸縮性や収縮性のない複数の散気エレメントを枝配管で連結した高圧系（高風量系）の散気装置で構成され、前記好気処理槽内に配置される高圧系（高風量系）の散気装置群と、前記既設ヘッダと前記高圧系（高風量系）の散気装置群の前記枝配管とを連結する１つの送気管とを備える既設の散気システムから、前記高圧系（高風量系）の散気装置群を、新設する低圧損型パネル式メンブレン膜で構成され小さな気泡を発生する複数の散気パネルを新設枝配管で連結した低圧系（低風量系）の散気装置で構成される低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換える既設の散気システムから改修散気システムへの更新方法において、前記複数の元配管の前記バルブより前記複数のブロア側に、バルブを設けた複数の分岐元配管を介して接続する１つの更新用のヘッダを前記圧縮空気供給装置に設け、前記更新用のヘッダに接続される追加送気管を、前記送気管に沿って配置し、更新すべき前記高圧系（高風量系）の散気装置群を所定数の前記好気処理槽毎に順次撤去し、前記低圧系（低風量系）の散気装置群を、撤去された前記高圧系（高風量系）の散気装置群の位置に配置し、配置された前記低圧系（低風量系）の散気装置群に前記新設枝配管を介して前記更新用のヘッダを連結するように前記追加送気管を接続し、前記ブロアの内一部のブロアにインバータを設置し、前記インバータが最初に設置されたブロアを、全ての前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換えるまでは前記低圧系（低風量系）の散気装置専用のブロアとして前記更新用のヘッダ又は前記既設ヘッダに接続し、全ての前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群に置き換えると、前記既設ヘッダ及び前記更新用のヘッダに接続し、前記インバータが最初に設置されたブロア以外の前記ブロアの内の一部にインバータを設置し、前記低圧系（低風量系）の散気装置群の置き換えに応じて前記既設ヘッダのみ、前記更新用のヘッダのみ、又は前記既設ヘッダと前記更新用のヘッダとの接続に切り換えることを特徴とする。

【0025】

また、前記更新用のヘッダ内の圧力を検出する圧力計と、前記圧力計からの検出信号に基づき設定圧力値との差分から、前記インバータの周波数出力を演算し前記インバータへ出力する圧力調整計とからなる吐出圧制御装置とを備え、前記更新用のヘッダに接続された前記ブロアの吐出圧を制御することを特徴とする。
また、前記高圧系（高風量系）の散気装置群を前記低圧系（低風量系）の散気装置群への置き換えに際し、前記低圧系（低風量系）の散気装置群の数が、前記高圧系（高風量系）の散気装置群より多くなった際に、前記低圧系（低風量系）の散気装置群への圧縮空気の供給を、前記追加送気管から前記送気管へ切り換えることを特徴とする。

【0026】

また、前記好気処理槽毎に前記送気管及び前記追加送気管各々にバルブを１つずつ備え、前記バルブの片側を介して前記高圧系（高風量系）の散気装置群の枝配管と前記送気管とを接続し、前記低圧系（低風量系）の散気装置群が設置される毎に前記バルブのもう片側を介し前記低圧系（低風量系）の散気装置群の新設第２枝配管を介して前記追加送気管とを接続し、前記低圧系（低風量系）の散気装置群に対する圧縮空気の供給を前記バルブの片側又は前記バルブのもう片側を介して切り換えることを特徴とする。
また、前記追加送気管の単位長さあたりの配管容量は、前記送気管の単位長さあたりの配管容量の４０％以上５０％以下であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、既設のセラミックや合成樹脂製の高圧系（高風量系）の散気装置群の改修時に、高圧系（高風量系）の散気装置群の送気管とは別に更新用の送気管を配置し、高圧系（高風量系）の散気装置へ圧縮空気を供給するブロアの一部にインバータを配置し、置き換えられるパネル型のメンブレン式散気装置で構成される低圧系（低風量系）の散気装置群に吐出圧力を制御して圧縮空気を供給するようにしたので、ブロア電力の低減が可能となり、更新の進捗状況に応じた省エネルギー効果を得ることができる。
また、本発明によれば、高圧系（高風量系）の散気装置群を順次低圧系（低風量系）の散気装置群に更新するので、更新台数に応じて省エネルギー効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の一実施形態において、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊの内、曝気槽１Ａ，１Ｂの高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換えた状態を示す概念図である。

【図2】本発明の一実施形態において、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊの内、曝気槽１Ａ〜１Ｅの高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換えた状態を示す概念図である。

【図3】本発明の一実施形態において、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊの内、曝気槽１Ａ〜１Ｈの高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換えた状態を示す概念図である。

【図4】本発明の一実施形態において、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊの全ての高圧系（高風量系）の散気装置群２を低圧系（低風量系）の散気装置群２０に置き換えた状態を示す概念図である。

【図5】（Ａ）高圧系（高風量系）の各散気装置群を備えた散気システムのブロアの吐出圧力とブロアの風量との関係及び（Ｂ）〜（Ｅ）高圧系（高風量系）の各散気装置群を備えた散気システムの一部又は全部を低圧系（低風量系）の各散気装置群群を備えた散気システムに置き換えた場合の、ブロアの吐出圧力とブロアの風量との関係をそれぞれ示すグラフである。

【図6】標準的な活性汚泥法の処理工程を示す図である。

【図7】従来の高圧系（高風量系）の散気装置群を備えた散気システムの一例を示す概念図である。

【図8】従来の高圧系（高風量系）の散気装置群の一部を低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置を用いる新たな散気装置群に改修後の散気システムの一例を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

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５は、本発明の一実施形態に係る散気システムの更新装置及び散気システムの更新方法を示す。
本実施形態では、図７に示す既設の高圧系（高風量系）の散気装置群２を備えた散気システムにおける１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊの各散気装置群２を曝気槽単位で順次撤去し、新たに低圧系（低風量系）の散気装置群２０を配置する。
なお、図７，図８では詳細説明を省略したが、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊの高圧系（高風量系）の各散気装置群２へ圧縮空気を供給するための空気配管５には、曝気槽単位でそれぞれ枝配管である接続管１３が設けられ、各接続管１３には高圧系（高風量系）の各散気装置群２の枝配管４との接続部にバルブ１４が設けられている。各接続管１３は、バルブ１４を設けた先端部が１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊ内で高圧系（高風量系）の各散気装置群２を配置した枝配管４に接続可能な位置に配置されている。

【0030】

低圧系（低風量系）の各散気装置群２０は、低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置（散気パネル）２１を配管２２に配置することによって構成されている。配管２２には、バルブ１４と接続される新設枝配管の一部である枝管２２ａが設けられている。
低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置（散気パネル）２１は、平板状を為す金属製又は合成樹脂製のベースプレートの一面に散気膜を配置し、散気膜の四辺縁部とベースプレートの四辺縁部とをパッキンを介して金属製の枠体に固定することによって散気面を構成している。散気膜は多数の小孔を有し、その材質は、ポリウレタン、シリコン、エチレンプロピレンゴムなどの適度の弾性を有する合成樹脂又は合成ゴムから成る。
低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置（散気パネル）２１は、発生する気泡の直径が、例えば、１ｍｍ程度の微細気泡（超微細気泡）を発生することができるので、従来の高圧系（高風量系）の散気装置に比べ小さく、比表面積が大きくなるため、水中への酸素移動効率が高く、同じ酸素移動を水中へ行うための曝気を行うなら好気反応槽への送風量が約１／２となり、電力削減と同時に温室効果ガスの排出量を抑制することが期待できる。

【0031】

高圧系（高風量系）の散気装置群２を低圧系（低風量系）のパネル型のメンブレン式散気装置（散気パネル）２１を用いる新たな散気装置群２０に置き換える作業は、対象の下水処理場の運転に支障を与えないように、曝気槽１Ａ〜１Ｊ全てを用いて好気性処理する必要のある原水量とならない原水量の少ない時期を見計らって、定格原水量と実際導入される原水量との差分の一部を受け持つ処理量の一部の曝気槽を閉鎖して水抜きし（例えば、１０槽の内２槽を閉鎖できる）、高圧系（高風量系）の散気装置群２を順次低圧系（低風量系）の散気装置群２０に更新していくこととなる。
この際に、図８に示す従来の散気システムの更新装置及び更新方法と異なるのは、当初に置き換える低圧系（低風量系）の散気装置群２０（図１では１０槽の内の最初の２槽１Ａ，１Ｂ分）を配置するに際し、送気管である空気配管５に沿って追加送気管である空気配管３０を配置し、空気配管３０と既設の５つのブロア７ａ〜７ｅとの間に更新用のヘッダ４３を介して、更に各接続部に分岐配管４２ａ〜４２ｅをバルブ４２ｆ〜４２ｅを介して新設配置することである。

【0032】

さらに、更新用のヘッダ４３に圧力計１６を備え、更新用のヘッダ４３内のブロア吐出圧によって既設ブロア７ａ〜７ｅの一部に追加したインバータ４１ａ，４１ｂを制御することも、当初に低圧系（低風量系）の散気装置群２０を置き換える際に新設配置することである。
低圧系（低風量系）の各散気装置群２０を配置するに際し、空気配管５に沿って追加送気管である空気配管３０を配置する。追加送気管である空気配管３０は、既設の空気配管５の容量に対し４０％〜５０％の低風量の圧縮空気を供給する容量としてある。
空気配管３０には、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊの低圧系（低風量系）の各散気装置群２０の配管２２を取り付けるための新設枝配管である接続管３１が曝気槽単位で設けてあり、各接続管３１には低圧系（低風量系）の各散気装置群２０の配管２２との接続部先端にバルブ３２が設けてある。各接続管３１は、バルブ３２を設けた先端部が１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊ内で低圧系（低風量系）の各散気装置群２０の配管２２に接続可能な位置に配置されている。

【0033】

１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊの高圧系（高風量系）の各散気装置群２及び新たに配置する低圧系（低風量系）の各散気装置群２０へ圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置４０は、既設の５つのブロア７ａ〜７ｅから圧縮空気を受入れ空気配管５へ圧縮空気を供給する既設のヘッダ６と、既設の５つのブロア７ａ〜７ｅのうち２台のブロア７ｃ，７ｄ（散気装置群２０と散気装置群２の新旧風量比＝２：１であり、改修前は予備を除くと４台運転なので改修完了時に２台で賄えることとなり、２台を対象。）のモートルと商用供給電源との間にインバータ４１ａ，４１ｂを設け、既設の５つのブロア７ａ〜７ｅの吐出側と既設のヘッダ６の間にスタンバイ用として設置されているバルブ８ｆ〜８ｊの上流側から、途中にバルブ４２ｆ〜４２ｊを設ける分岐配管４２ａ〜４２ｅを介して接続される更新用のヘッダ４３を備えている。
ここで、既設のブロア７ａ，７ｂ，７ｅは、それぞれ高圧系（高風量系）の各散気装置群２に対し、２槽半、つまり全体の１／４の曝気槽に圧縮空気を供給する能力を有し、インバータ４１ａ，４１ｂを設けたブロア７ｃ，７ｄは、それぞれ低圧系（低風量系）の各散気装置群２０の風量が小さいことにより、新設する各散気装置群２０に対し、５槽、つまり全体の１／２の曝気槽に圧縮空気を供給する能力を有することとなる。

【0034】

既設のブロア７ａ，７ｂ，７ｅは商用電源による定速で運転され、既設のブロア７ｃ，７ｄはインバータ制御により運転される。インバータ４１ａ，４１ｂは、既設のブロア７ｃ，７ｄの駆動モータの周波数を、商用の周波数より低く抑えるように、更新用のヘッダ４３の吐出圧に応じた制御を行い、既設のブロア７ｃ，７ｄは、送気先が新設する各散気装置群２０となった場合、定格の４０％〜５０％の風量を吐出するようになる。既設の各散気装置群２と新設の各散気装置群２０の吐出に必要な圧力は異なる場合が多いので、商用周波数の何割になるかはケースバイケースだが、商用周波数よりも低くなる。
既設の５つのブロア７ａ〜７ｅは、バルブ８ｆ〜８ｊを設けた配管８ａ〜８ｅを介して１つの既設のヘッダ６に接続されている。既設のヘッダ６には、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊの高圧系（高風量系）の各散気装置群２へ圧縮空気を供給するための空気配管５が接続されている。

【0035】

配管８ａ〜８ｅには、バルブ８ｆ〜８ｊと既設の５つのブロア７ａ〜７ｅとの間から分岐する分岐配管４２ａ〜４２ｅが設けられている。分岐配管４２ａ〜４２ｅには、バルブ４２ｆ〜４２ｊが設けられ、更新用のヘッダ４３に接続されている。更新用のヘッダ４３には、新たに配置する低圧系（低風量系）の各散気装置群２０へ圧縮空気を供給するための追加送気管である空気配管３０が接続されている。
既設の５つのブロア７ａ〜７ｅには、吸気側に吸気配管１５の配管１５ａ〜１５ｅが接続され、吸気配管１５には外気導入用の吸気口１５ｆが設けられている。
更新用のヘッダ４３には、接続される低圧系（低風量系）の各散気装置群２０への吐出圧力を制御するために、更新用のヘッダ４３の吐出圧力を圧力計（ΔＰ）１６で検出し、圧力調節計（ＰＩＣ）１７で演算した信号にて、ブロア７ｃ，７ｄのモータに接続されるインバータ４１ａ，４１ｂの周波数出力を制御してブロア７ｃ，７ｄの出口圧力を一定に制御する。

【0036】

以下、具体的に図７に示す従来の散気システムにおける１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｅの高圧系（高風量系）の各散気装置群２を曝気槽単位で順次撤去し、新たに低圧系（低風量系）の各散気装置群２０を配置する場合について説明する。
図１は、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊの内、２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂの高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換えた状態を示す。
先ず、ブロア７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｅの運転を継続し、ブロア７ｄの運転を停止する。同時に、２つの曝気槽１Ａ，１Ｂ内の各バルブ１４を閉じる。
この際、圧縮空気供給装置４０では、バルブ８ｆ，８ｇ，８ｉ，８ｊが開かれ、バルブ８ｈ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｉ，４２ｊが閉じられ、ブロア７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｅの運転によって圧縮空気は既設のヘッダ６を介して空気配管５から曝気槽１Ｃ〜１Ｊ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２へ供給される。

【0037】

ただし、圧縮空気を供給する曝気槽が８個であるため、１台のブロアの圧縮空気の供給量が曝気槽の２槽半であるから、ブロア７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｅが定速で運転すると、圧縮空気の供給量が２槽分余分になるので、ブロア７ｄにインバータ４１ｂの追加工事後、原水流入が少ない時期の更に流入の少ない夜間などを見計らって商用電源からインバータ盤電源への切替え工事（モートルは当初からインバータ対応）を、ブロア７ｃを短時間停止させてブロア７ｃにインバータ４１ａの追加工事完了後に行い、ブロア７ｃを再運転しておくことで、ブロア７ｃをインバータ４１ａによる絞り運転として、８槽の曝気槽１Ｃ〜１Ｊへの圧縮空気の供給を調整する。
即ち、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊの内、２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂの高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換えたので、ブロア４台では高圧系（高風量系）の各散気装置群２の既設ヘッダ６からの吐出流量が過多となり、ブロア７ｃをインバータ４１ａにより手動設定にて絞り運転することになる。

【0038】

また、この時点では、ブロア７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｅは、更新用のヘッダ４３に接続されていないので、更新用のヘッダ４３へ圧縮空気を供給することはない。
従って、８槽の曝気槽１Ｃ〜１Ｊでは、ブロア７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｅの運転によって、既設のヘッダ６から圧縮空気が従前通り供給されるので、８槽の曝気槽１Ｃ〜１Ｊ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２によって返送汚泥と被処理水とを十分混合し、被処理水中に気泡状の空気を吹き込んで曝気し、被処理水中の酸素濃度を高め、活性汚泥に含まれる微生物の代謝作用により有機物を除去する作用が奏される。
即ち、８槽の曝気槽１Ｃ〜１Ｊでは、高圧系（高風量系）の各散気装置群２による被処理水中の有機物を除去する作用を中断することがない。

【0039】

この時点でのブロア７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｅの吐出圧力とブロア７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｅの風量との関係は、図５（Ｂ）の標準系に示すように、ブロア７ｄにインバータ４１ｂを最初に付加して低圧系（低風量系）の各散気装置群２０へ切り離し、ブロア７ｃがインバータ４１ａにより絞り運転を行うので、ブロア７ａ，７ｂ，７ｅの３台での並列複合風量−静圧（圧力）にさらに風量と圧力とを積み上げて、８槽分の風量である運転点に所定の圧力で供給できる。これは、４台目の並列ブロアを絞り運転するのに、電力を省けるインバータ制御で行うので最適な省エネルギー制御である。図５（Ａ）に、抵抗曲線とブロア４台の複合吐出圧力が重なる点に運転点としての８槽分の流量が合致するように示すことができる。
次に、２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂ内に原水が流入しないように、図示しない原水流入配管途中のバルブを閉止したり、原水流入堰を上昇させたり閉鎖したりし、２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂ内の被処理水を排水して、２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂ内を空にする。
次に、２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂ内の改修する高圧系（高風量系）の各散気装置群２を空気配管５の各バルブ１４から分離し、散気装置３を配置した枝配管４を撤去する。
以上によって、２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂ内の改修する高圧系（高風量系）の各散気装置群２の撤去が完了する。

【0040】

次に、２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂ内に、低圧系（低風量系）の各散気装置群２０を配置し、２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂと対応する更新用の空気配管３０の各接続管３１の先端部に設けたバルブ３２と高圧系（高風量系）の各散気装置群２の各配管２２とを接続すると共に、各配管２２の枝管２２ａをバルブ１４に接続する。この時点では、バルブ３２は閉じられており、更新用の空気配管３０の接続管３１から圧縮空気が噴出することはない。
次に、各バルブ３２と高圧系（高風量系）の各散気装置群２の各配管２２との接続が完了すると、各バルブ３２を開き、圧縮空気供給装置４０のバルブ８ｉを閉じ、バルブ４２ｉを開いて、停止中に商用電源からインバータ盤電源へ切り替え工事が完了したことで、インバータ４１ｂによって制御されたブロア７ｄの運転により、圧縮空気を更新用のヘッダ４３に接続される更新用の空気配管３０を介して各接続管３１の先端部に設けたバルブ３２へ送り、バルブ３２から配管２２を介して低圧系（低風量系）の各散気装置群２０へ供給する。
次に、図示しない原水流入配管のバルブを開いたり、原水流入堰を下降させたり開放させたりして、原水流入堰から溢出させて原水を導入して、２つの曝気槽１Ａ，１Ｂ内に原水を流入する。

【0041】

以上によって、２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換える作業が完了する。
この時点でのブロア７ｄの吐出圧力と風量は、２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂ内の低圧系（低風量系）の２群の散気装置群２０へ供給されるので、５槽の低圧系（低風量系）の散気装置群２０へ供給できる能力を有するブロア７ｄにとっては、圧力制御による絞り運転となり、低いインバータ周波数での運転によって、図５（Ｂ）の低風量系に示す運転点（２槽分の低圧系（低風量系）散気装置群２０の必要風量である）の能力を発揮できる。
斯くして、図１に示す当初更新後の散気システムでは、全ての既設のブロア７ａ〜７ｅを運転し、８槽の曝気槽１Ｃ〜１Ｊ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２には既設のブロア７ｃをそれに新設したインバータ４１ａにより絞り運転とし、既設のブロア７ａ〜７ｃ，７ｅで生成された圧縮空気を既設のヘッダ６から空気配管５を経由して供給し、２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂ内の低圧系（低風量系）の各散気装置群２０には、既設のブロア７ｄを新設されたインバータ４１ｂにより制御運転して更新用のヘッダ４３から更新用の空気配管３０を経由して圧縮空気を供給することができる。

【0042】

図２は、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊの内、５槽の曝気槽１Ａ〜１Ｅ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換えた状態を示す。
なお、曝気槽１Ｃ〜１Ｅ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換える手順は、図１に示す２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換える作業と同じである。
圧縮空気供給装置４０では、ブロア７ｃに接続する配管８ｃのバルブ８ｈを閉じ、分岐配管４２ｃのバルブ４２ｈを開き、ブロア７ｄに接続する配管８ｄのバルブ８ｉを閉じ、分岐配管４２ｄのバルブ４２ｉを開いて、ブロア７ｃ，７ｄで生成される圧縮空気を更新用のヘッダ４３へ供給する。なお、ブロア７ｅは予備として停止される。

【0043】

ここで、ブロア７ｄ一台の運転でも５槽の曝気槽１Ａ〜１Ｅ内の低圧系（低風量系）の各散気装置群２０への圧縮空気の供給は可能であるが、ブロア７ｃ，７ｄのインバータ４１ａ，４１ｂでの制御運転の方が省エネルギーである。そこで、ブロア７ｃも圧力制御可能なように後述の圧力調節計演算信号をインバータ４１ａが受入可能に設定し、圧力計（ΔＰ）１６からの信号に基づいて圧力調節計（ＰＩＣ）１７で演算した信号にて、ブロア７ｃ，７ｄのモータに接続されるインバータ４１ａ，４１ｂの周波数出力を既設のブロアの半分の吐出量となるように制御する。
残りの５槽の曝気槽１Ｆ〜１Ｊ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２には、ブロア７ａ，７ｂによって生成された圧縮空気が既設のヘッダ６から空気配管５を介して供給される。

【0044】

５槽の曝気槽１Ａ〜１Ｅ内の低圧系（低風量系）の各散気装置群２０には、ブロア７ｃ，７ｄをインバータ４１ａ，４１ｂによって制御して生成された圧縮空気が更新用のヘッダ４３から更新用の空気配管３０を介して供給される。
この時点でのブロア７ａ，７ｂの吐出圧力と風量との関係は、図５（Ｃ）の標準系に示すように、ブロア７ａ，７ｂの２台での並列複合風量−静圧（圧力）となり、ちょうど５槽分の風量である運転点に所定の圧力で供給できる。当然、８槽分の図５（Ｂ）よりも風量が少ない側に移動する。この場合、ちょうど５槽分を定格２台の複合能力で賄えるので、最適な省エネルギー運転といえる。
また、この時点で、ブロア７ｃ，７ｄの吐出圧力と風量との関係は、図５（Ｃ）の低風量系に示すように、ブロア７ｅが停止し、ブロア７ｃ，７ｄがインバータ制御されながら２台での並列複合風量−静圧（圧力）として風量と圧力とを積み上げて、５槽分の風量である運転点に所定の圧力で供給できる。これは、圧力を最適に調整するため２台目とも並列に絞り運転するに際し、電力を省けるインバータ制御で行うので最適な省エネルギー制御である。図５（Ｃ）に、抵抗曲線とブロア２台の複合吐出圧力が重なる点に運転点としての５槽分の低圧系（低風量系）の各散気装置群２０の流量が合致するように示すことができ、抵抗曲線とブロアの吐出圧力とが重なる運転点が、図５（Ｂ）の低風量系に示す運転点に比べて５槽分となるので風量が多い方に移動する。

【0045】

斯くして、図２に示す更新後の散気システムでは、既設のブロア７ｅを予備とし、既設のブロア７ａ〜７ｄを運転し、５槽の曝気槽１Ｆ〜１Ｊ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２には既設のブロア７ａ，７ｂで生成された圧縮空気を既設のヘッダ６から空気配管５を経由して供給し、５槽の曝気槽１Ａ〜１Ｅ内の低圧系（低風量系）の各散気装置群２０には、既設のブロア７ｃ，７ｄを新設されたインバータ４１ａ，４１ｂにより制御運転して更新用のヘッダ４３から更新用のヘッダ４３を経由して圧縮空気を供給することができる。

【0046】

図３は、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊの内、８槽の曝気槽１Ａ〜１Ｈ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換えた状態を示す。
なお、曝気槽１Ｆ〜１Ｈ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換える手順は、図１に示す２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換える作業と同じである。
圧縮空気供給装置４０では、ブロア７ｂに接続する配管８ｂのバルブ８ｇを開き、分岐配管４２ｂのバルブ４２ｇを閉じて、ブロア７ｂで生成される圧縮空気を既設のヘッダ６へ供給する。また、図２の合計５槽の低圧系（低風量系）の各散気装置群２０と置き換えた際と異なり、ブロア７ｃに接続する配管８ｃのバルブ８ｈを閉じて、分岐配管４２ｃのバルブ４２ｈを開き、ブロア７ｃで生成される圧縮空気を更新用のヘッダ４３へ供給する。さらに、図２の合計５槽の低圧系（低風量系）の各散気装置群２０と置き換えた際と同じく、ブロア７ｄに接続する配管８ｃのバルブ８ｉを開いて、分岐配管４２ｄのバルブ４２ｉを閉じ、ブロア７ｄで生成される圧縮空気を既設のヘッダ６へ供給する。なお、ブロア７ａ，７ｅはこの８槽更新時には予備として停止される。

【0047】

８槽の曝気槽１Ａ〜１Ｈが低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換えられ、追加送気管である更新用の空気配管３０を介して圧縮空気を送風するには配管径が不足するので、送気管の受け持ちを逆転させる。つまり、低圧系（低風量系）の各散気装置群２０には、既設のヘッダ６及び空気配管５を介して圧縮空気を供給し、高圧系（高風量系）の各散気装置群２には、更新用のヘッダ４３及び更新用の空気配管３０を介して圧縮空気を供給する。このために、最後に残る高圧系（高風量系）の各散気装置群２では、枝配管１４のバルブ１３の下流側を分岐して、新設枝管２２ａ及び先端にバルブ３１を設けて更新用の空気配管３０から延長する配管３２を接続し、枝配管１４のバルブ１３を閉じ、配管３２のバルブ３１を開けておく。

【0048】

ここで、ブロア７ｂ，７ｄは、８槽の曝気槽１Ａ〜１Ｈ内の低圧系（低風量系）の各散気装置群２０への圧縮空気の供給は可能であるが、２槽の曝気槽分の圧縮空気が余分になるため、ブロア７ｄのモータに接続されるインバータ４１ｂの周波数出力を手動設定により、定格で運転されるブロア７ｂ、ブロア７ｄの２台での並列複合風量−静圧（圧力）として風量と圧力とを積み上げて、８槽分の低圧系（低風量系）の散気装置群２０の合計風量である運転点に所定の圧力で供給できるように調整する。
残りの２槽の曝気槽１Ｉ，１Ｊ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２には、更新用の空気配管３０を介してブロア７ｃによって生成された圧縮空気を供給するが、２槽半の高圧系（高風量系）の各散気装置群２への供給能力を有するブロア７ｃにとっては絞り運転となり、圧力計（ΔＰ）１６からの検出信号に基づき設定圧力値との差分から圧力調節計（ＰＩＣ）１７で演算され出力されるインバータ周波数出力信号にて、インバータ４１ａの周波数を設定してブロア７ｃを制御運転する。

【0049】

この時点でのブロア７ｃの吐出圧力とブロア７ｃの風量との関係は、図５（Ｄ）の標準系に示すように、残りの２槽の曝気槽１Ｉ，１Ｊ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２には、２槽半の高圧系（高風量系）の各散気装置群２への供給能力を有するブロア７ｃにとっては絞り運転となり、圧力計（ΔＰ）１６からの検出信号に基づき設定圧力値との差分から圧力調節計（ＰＩＣ）１７で演算され出力されるインバータ周波数出力信号にて、インバータ４１ａの周波数を設定してブロア７ｃを制御運転して、２槽分の高圧系（高風量系）の各散気装置群２への合計供給風量の運転点となる。
また、この時点で、ブロア７ｂ，７ｄの吐出圧力とブロア７ｂ，７ｄの風量との関係は、図５（Ｄ）の低風量系に示すように、ブロア７ａ，７ｅが停止し、ブロア７ｂを商用電源供給による商用定格運転させ、ブロア７ｄをインバータ制御による絞り運転させるため、ブロア７ｂの風量−静圧（圧力）に、さらにブロア７ｄを加えた２台での並列複合風量−静圧（圧力）として風量と圧力とを積み上げて、８槽分の風量である運転点に所定の圧力で供給できる。これは、２台目の並列ブロアを絞り運転するのに、電力を省けるインバータ制御で行うので最適な省エネルギー制御である。図５（Ｄ）に、抵抗曲線とブロア２台の複合吐出圧力が重なる点に運転点としての８槽分の流量が合致するように示すことができる。

【0050】

斯くして、図３に示す更新後の散気システムでは、既設のブロア７ａ，７ｅを予備とし、既設のブロア７ｂ〜７ｄを運転し、２槽の曝気槽１Ｉ，１Ｊ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２には既設のブロア７ｃを新設されたインバータ４１ａにより、圧力計（ΔＰ）１６からの検出信号に基づき設定圧力値との差分から圧力調節計（ＰＩＣ）１７で演算され出力されるインバータ周波数出力信号にて、インバータ４１ａの周波数を設定してブロア７ｃを制御運転して生成された圧縮空気を更新用のヘッダ４３から空気配管３０を経由して供給し、８槽の曝気槽１Ａ〜１Ｈ内の低圧系（低風量系）の各散気装置群２０には、既設のブロア７ｂを商用定格運転し、既設のブロア７ｄを新設されたインバータ４１ｂにより手動設定運転して既設のヘッダ６から空気配管５を経由して圧縮空気を供給することができる。

【0051】

図４は、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊ内の高圧系（高風量系）の全ての散気装置群２を低圧系（低風量系）の散気装置群２０に置き換えた状態を示す。
なお、曝気槽１Ｉ，１Ｊ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換える手順は、図１に示す２槽の曝気槽１Ａ，１Ｂ内の高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に置き換える作業と同じである。
本実施形態では、低圧系（低風量系）の各散気装置群２０の各配管２２の枝管２２ａと接続するバルブ１４を開いて、既設の空気配管５と更新用の空気配管３０とで圧縮空気を供給する。
従って、既設のバルブ１４は、運転に際して開にされる。

【0052】

圧縮空気供給装置４０では、ブロア７ｃに接続する配管８ｃのバルブ８ｈ及び分岐配管４２ｃのバルブ４２ｈを開いて、ブロア７ｃで生成される圧縮空気を既設のヘッダ６とヘッダ更新用のヘッダ４３とへ供給する。また、ブロア７ｄに接続する配管８ｃのバルブ８ｉ及び分岐配管４２ｄのバルブ４２ｉを開いて、ブロア７ｄで生成される圧縮空気を既設のヘッダ６と更新用のヘッダ４３とへ供給する。なお、ブロア７ａ，７ｂ，７ｅは予備として停止される。
１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊ内の低圧系（低風量系）の各散気装置群２０には、インバータ４１ａ，４１ｂによって制御されるブロア７ｃ，７ｄで生成された圧縮空気を既設のヘッダ６から既設の空気配管５及び更新用のヘッダ４３から更新用の空気配管３０を介して供給する。

【0053】

この時点で、ブロア７ｃ，７ｄの吐出圧力とブロア７ｃ，７ｄの風量との関係は、図５（Ｅ）の低風量系に示すように、ブロア７ａ，７ｂ，７ｅが停止し、ブロア７ｃ，７ｄをインバータ制御による絞り運転させるため、ブロア７ｃの風量−静圧（圧力）に、さらにブロア７ｄを加えた２台での並列複合風量−静圧（圧力）として風量と圧力とを積み上げて、１０槽分の風量である運転点に所定の圧力で供給できる。これは、並列ブロア２台とも圧力による絞り運転するのに、電力を省けるインバータ制御で行うので最適な省エネルギー制御である。ブロア７ｃ，７ｄとも５槽分の低圧系（低風量系）の各散気装置群２０の合計風量の能力を有するためインバータ周波数は商用に近くなるが、それでも圧力制御するため、散気装置群の初期圧力損失が低い場合は極限の最適省エネルギー制御が行える。図５（Ｅ）に、抵抗曲線とブロア２台の複合吐出圧力が重なる点に運転点としての１０槽分の流量が合致するように示すことができる。

【0054】

なお、図５（Ｅ）の標準系に示すように、高圧系（高風量系）の各散気装置群２は全て撤去してしまっており、この系統は存在しないので、該当する運転が存在しない。
斯くして、図４に示す全更新後の散気システムでは、既設のブロア７ａ，７ｂ，７ｅを予備とできて、例えば２機は撤去可能となり、既設のブロア７ｃ，７ｄにインバータ４１ａ，４１ｂを新設して制御運転することで、更新前のブロア４台の商用定格運転から、全更新後ブロア２台の絞り可能性のあるインバータ制御運転となり、消費電力は１／２以下としながら、１０槽の曝気槽１Ａ〜１Ｊ内の低圧系（低風量系）の各散気装置群２０に、ブロア７ｃ，７ｄで生成された圧縮空気を既設のヘッダ６と更新用のヘッダ４３とから供給することができる。

【0055】

本実施形態では、既設の空気配管５と更新用の空気配管３０とをともに利用することで１つの低圧系（低風量系）の散気装置群２０に２系統で空気を供給することになり、配管系の圧損低減によるブロアの省エネルギーを可能とする。
ただし、流量調整が再度必要であるから、既設のバルブ１４の流量調整は手動で行う。
なお、上記実施形態では、１０層の曝気槽１Ａ〜１Ｊの高圧系（高風量系）の各散気装置群２を低圧系（低風量系）の各散気装置群２０へ順次置き換える場合について説明したが、本発明ではこれに限らず、曝気槽の数は任意である。
また、圧縮空気供給装置４０を５つのブロア７ａ〜７ｅとインバータ４１ａ，４１ｂとで構成する場合について説明したが、本発明ではこれに限らず、ブロア及びインバータの数は任意である。

【符号の説明】

【0056】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ 曝気槽
２ 高圧系（高風量系）の散気装置群
３ 高圧系（高風量系）の散気装置
４ 枝配管
５ 送気管である空気配管
６ 既設のヘッダ
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ ブロア
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ 元配管
１３ 枝配管である接続管
１４，３２，８ｆ，８ｇ，８ｉ，８ｊ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，４２ｊ バルブ
１５ 吸気配管
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，２２ 配管
１６ 圧力計（ΔＰ）
１７ 圧力調節計（ＰＩＣ）
２０ 低圧系（低風量系）の散気装置群
２１ パネル型のメンブレン式散気装置（散気パネル）
２２ａ 枝管
３０ 追加送気管である空気配管
３１ 新設枝管である接続管
４０ 圧縮空気供給装置
４１ａ，４１ｂ インバータ
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ 分岐配管
４３ 更新用のヘッダ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】