特許 6848642 膜分離活性汚泥装置、および水処理方法

(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】6848642

(24)【登録日】2021年3月8日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】膜分離活性汚泥装置、および水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/20 20060101AFI20210315BHJP

   C02F 3/12 20060101ALI20210315BHJP

   B01D 61/14 20060101ALI20210315BHJP

   B01F 3/04 20060101ALI20210315BHJP

   B01F 1/00 20060101ALI20210315BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20210315BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/20 Z

   C02F3/12 A

   B01D61/14 500

   B01F3/04 A

   B01F1/00 A

   C02F1/44 F

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-82867(P2017-82867)

(22)【出願日】2017年4月19日

(65)【公開番号】特開2018-176113(P2018-176113A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2019年12月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006035

【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100152146

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 俊介

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(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】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(72)【発明者】

【氏名】李 胤制

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０６−０７７８９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０１−１６４４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００７６８０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−２０５２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０７９４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−１３６７９６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｃ０２Ｆ ３／００− ３／３４

Ｃ０２Ｆ ７／００

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

Ｂ０１Ｆ １／００

Ｂ０１Ｆ ３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サイフォン式散気管および膜モジュールが設置されている膜分離槽を備える膜分離活性汚泥装置であって、
前記サイフォン式散気管が、
第一サイフォン室、および前記第一サイフォン室の下流側の第二サイフォン室を含む、空気を貯留するサイフォン室、ならびに前記第一サイフォン室と前記第二サイフォン室とを連通している連通部が内部に形成され、前記サイフォン室の下流に散気穴が形成され、前記サイフォン室の上流に処理水流入口が形成された管本体部と、
前記サイフォン室に空気を供給する空気供給手段と、
前記処理水流入口の開口量を調節する開口量調節手段と、を備え、かつ、
前記開口量調節手段が、前記処理水流入口を塞ぐ蓋部材と、
前記蓋部材を駆動させる駆動部とを備える、膜分離活性汚泥装置。

【請求項2】

前記膜分離活性汚泥装置は、さらに検出部および制御部を備え、
前記検出部は、前記膜モジュールにおける膜間差圧、または汚泥含有処理水の溶存酸素濃度の少なくとも一方を検出し、
前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記開口調節手段を制御する、請求項１に記載の膜分離活性汚泥装置。

【請求項3】

活性汚泥を用いて原水を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、
前記活性汚泥処理工程で得られた汚泥含有処理水を膜分離処理する膜分離工程と、を有し、
前記膜分離工程において請求項１または２に記載の膜分離活性汚泥装置を用いる水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、膜分離活性汚泥装置、および水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

工業廃水や生活廃水は、廃水中に含まれる有機物等を取り除く処理が施されてから、工業用水として再利用されるか、もしくは河川等に放流される。工業廃水等の処理方法としては、例えば活性汚泥法が挙げられる。活性汚泥法は、曝気して好気的な微生物に有機物等を分解させる方法である。

【0003】

また近年では、活性汚泥法による処理と、分離膜モジュールによる膜ろ過とを組み合わせた膜分離活性汚泥（ＭＢＲ）法による処理が行われるようになってきている。ＭＢＲ法による処理では、膜ろ過を継続するに従って分離膜表面に有機物等が堆積することにより、ろ過流量の低下や、膜間差圧の上昇が生じることがある。

【0004】

かかる問題に対して、ＭＢＲ法による処理では、膜モジュールの下方に設置した散気管により、膜表面への有機物の堆積を抑制している。具体的に、散気管から発生した気泡が膜表面に接触するときの衝撃、もしくは気泡の発生に伴う水流によって膜自体を振動させることにより、膜表面への有機物等の堆積を抑制している。
膜表面の洗浄性の観点から気泡のサイズは大きい方が好ましい。特許文献１には、大きな気泡を効率的に放出するサイフォン式散気管が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３−３４０２５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載のサイフォン式散気管は、気泡のサイズや間欠時間を調整することができないため、高い洗浄性を必要としない状況においても巨大気泡を放出し続けてしまう。そのため、上記のサイフォン式散気管を適用したＭＢＲ法による処理では、エネルギー効率が低くなることがあった。また、気泡のサイズが大きくなるほど水への溶解効率は低くなるため、生物処理に必要な酸素が不足し、汚泥の性状や処理水の水質が悪化することがあった。

【0007】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、気泡のサイズや間欠時間を調整することができるサイフォン式散気管および膜分離活性汚泥装置、ならびに水処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、以下の構成を有する。
［１］曝気を行うサイフォン式散気管であって、
第一サイフォン室、および前記第一サイフォン室の下流側の第二サイフォン室を含む、空気を貯留するサイフォン室、ならびに前記第一サイフォン室と前記第二サイフォン室とを連通している連通部が内部に形成され、前記サイフォン室の下流に散気穴が形成され、前記サイフォン室の上流に処理水流入口が形成された管本体部と、
前記サイフォン室に空気を供給する空気供給手段と、
前記処理水流入口の開口量を調節する開口量調節手段と、を備える、サイフォン式散気管。
［２］前記処理水流入口が前記管本体部の底部に形成され、
前記開口量調節手段が、前記管本体部を昇降させる昇降手段を備え、
前記昇降手段により前記管本体部が降下された状態で、前記処理水流入口が、該サイフォン式散気管が設置されている槽の底面部で塞がれ、
前記昇降手段により前記管本体部が上昇された状態で、前記処理水流入口が前記槽の底面部から離間して開放される、［１］に記載のサイフォン式散気管。
［３］前記処理水流入口が前記管本体部の底部に形成され、
前記開口量調節手段が、前記処理水流入口を塞ぐ蓋部材と、前記管本体部を昇降させる昇降手段を備え、
前記昇降手段により前記管本体部が降下された状態で、前記処理水流入口が前記蓋部材で塞がれ、
前記昇降手段により前記管本体部が上昇された状態で、前記処理水流入口が前記蓋部材から離間して開放される、［１］に記載のサイフォン式散気管。
［４］前記開口量調節手段が、前記処理水流入口を塞ぐ蓋部材と、
前記蓋部材を駆動させる駆動部とを備える、［１］に記載のサイフォン式散気管。
［５］［１］〜［４］のいずれかに記載のサイフォン式散気管と、
活性汚泥を含む汚泥含有処理水を膜分離する膜モジュールと、
前記サイフォン式散気管および前記膜モジュールが設置されている膜分離槽を備える膜分離活性汚泥装置。
［６］活性汚泥を用いて原水を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、
前記活性汚泥処理工程で得られた汚泥含有処理水を膜分離処理する膜分離工程と、を有し、
前記膜分離工程において［５］に記載の膜分離活性汚泥装置を用いる水処理方法。

【発明の効果】

【0009】

本発明のサイフォン式散気管および膜分離活性汚泥装置を用いれば、気泡のサイズや間欠時間を調整することができる。
本発明の水処理方法によれば、気泡のサイズや間欠時間を調整しながら水処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の水処理方法に用いる水処理装置の一例を示した模式図である。

【図2】本発明のサイフォン式散気管の昇降手段以外の構成の一例を示した斜視図である。

【図3】図２のサイフォン式散気管のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。

【図4】図３のサイフォン式散気管の作動機構を説明する断面図である。

【図5】図３のサイフォン式散気管の作動機構を説明する断面図である。

【図6】図３のサイフォン式散気管の作動機構を説明する略式模式図である。

【図7】図３のサイフォン式散気管の作動機構を説明する略式模式図である。

【図8】本発明のサイフォン式散気管の他の例の作動機構を説明する断面図である。

【図9】本発明のサイフォン式散気管の他の例を示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態の一例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

【0012】

［水処理装置］
以下、本発明の水処理方法に用いる水処理装置の一例について、図１に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の水処理装置１０００は、活性汚泥処理槽１１と、活性汚泥処理槽１１の後段に設けられた膜分離活性汚泥装置１００（以下、「ＭＢＲ装置１００」と称することがある。）と、ＭＢＲ装置１００の後段に設けられた処理水槽４１とを備えている。さらに、水処理装置１０００は、図示を省略するが、活性汚泥処理槽１１に流入する原水の流量を調整する流量調整槽、ＭＢＲ装置１００から余剰汚泥を引く抜く引抜ポンプ、ＭＢＲ装置１００に薬液や希釈水を送液する送液手段、および処理水槽４１から工場や河川等に処理水を放流する放流手段等を備えている。

【0013】

活性汚泥処理槽１１は、活性汚泥処理を行うために活性汚泥を充填するものである。
活性汚泥処理槽１１には、第一の流路１２と第二の流路１３とが接続されている。第一の流路１２は、工場や家庭等から排出された原水を活性汚泥処理槽１１に流入させる流路である。第二の流路１３は、活性汚泥処理槽１１から排出された汚泥含有処理水（被処理水）をＭＢＲ装置１００に流入させる流路である。

【0014】

活性汚泥処理槽１１内には槽内を好気条件に維持するために散気装置１４が設置されている。
散気装置１４は、空気を活性汚泥処理槽１１内に散気する散気管１４ａと、散気管１４ａに空気を供給する導入管１４ｂと、空気を送気するブロア１４ｃとを備えている。
散気管１４ａとしては、ブロア１４ｃから供給される空気を上方へ吐出できるものであれば特に限定されず、例えば、穴あきの単管やメンブレンタイプのものが挙げられる。

【0015】

処理水槽４１は、汚泥含有処理水を膜分離した後の処理水を貯留するものである。

【0016】

（膜分離活性汚泥装置）
ＭＢＲ装置１００は、膜分離槽２１と、膜モジュール２２と、膜モジュール２２の下方に設けられたサイフォン式散気管１とを備えている。また、更に、検出部２６と、検出部２６と接続した制御部２８と、を備えていることが好ましい。第二の流路１３は、膜分離槽２１に接続されている。膜モジュール２２とサイフォン式散気管１は、膜分離槽２１内に配置されている。

【0017】

膜分離槽２１は、活性汚泥処理槽１１から送られてきた、活性汚泥および生物処理水を含む汚泥含有処理水を溜めるものである。

【0018】

膜分離槽２１と活性汚泥処理槽１１には汚泥返送手段３０が接続されている。汚泥返送手段３０は、膜分離槽２１から活性汚泥処理槽１１に、汚泥含有処理水の一部を返送するものである。
汚泥返送手段３０は、第四の流路３１を備えている。第四の流路３１は、汚泥含有処理水の一部を膜分離槽２１から排出し、活性汚泥処理槽１１に流入させる流路である。
第四の流路３１には、ポンプ３１ａが設置されている。これにより、膜分離槽２１内の汚泥含有処理水の一部を膜分離槽２１から活性汚泥処理槽１１に返送することができる。

【0019】

膜モジュール２２は、活性汚泥を含む汚泥含有処理水を膜分離するものである。膜モジュール２２は分離膜を備え、この分離膜により汚泥含有処理水が生物処理水と活性汚泥とに固液分離（膜分離）される。

【0020】

分離膜としては、分離能を有するものであれば特に限定されず、例えば、中空糸膜、平膜、チューブラ膜、モノリス型膜などが挙げられる。これらの中でも、容積充填率が高いことから、中空糸膜が好ましい。

【0021】

分離膜として中空糸膜を用いる場合、その材質としては、例えば、セルロース、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）などが挙げられる。これらの中でも、中空糸膜の材質としては、耐薬品性やｐＨ変化に強い点から、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥが好ましい。
分離膜としてモノリス型膜を用いる場合は、セラミック製の膜を用いることが好ましい。

【0022】

分離膜に形成される微細孔の平均孔径としては、一般に限外分離膜と呼ばれる膜で０．００１〜０．１μｍ程度であり、一般に精密分離膜と呼ばれる膜で０．１〜１μｍ程度である。本実施形態においては平均孔径が上記範囲内である分離膜を用いることが好ましい。

【0023】

膜モジュール２２には、第三の流路３３が接続されている。第三の流路３３は、分離膜を透過した処理水を膜分離槽２１から排出し、処理水槽４１に流入させる流路である。
第三の流路３３には、ポンプ３３ａが設置されている。これにより、膜モジュール２２の分離膜を透過した処理水を膜分離槽２１から排出できるようになっている。

【0024】

図１〜３に示すように、サイフォン式散気管１は、管本体部５０と、空気供給手段５２と、開口量調節手段５４とを備えている。
管本体部５０は、複数の板状部材を組み合わせてなる箱状の筐体であり、いずれも平面視形状が矩形状である上板１Ａと、４枚の側板１Ｂと、底板１Ｃと、第一仕切壁４ａと、第二仕切壁４ｂと、を有している。

【0025】

４枚の側板１Ｂは、上板１Ａの四辺それぞれから下方に延びるように設けられている。上板１Ａにおける１つの側板１Ｂ寄りの部分には、その側板１Ｂに沿うように延びる散気穴６が形成されている。第一仕切壁４ａは、散気穴６を挟んで側板１Ｂと互いの面が向かい合うようにして、上板１Ａから下方に延びるように設けられている。

【0026】

底板１Ｃの長さは、上板１Ａよりも小さくなっている。底板１Ｃは、散気穴６が形成されている側の側板１Ｂの下端部から内側に延びるように、４枚の側板１Ｂで形成された筒状部分の下方の開口端のほぼ半分を塞ぐように設けられている。管本体部５０の下側の開口部分における底板１Ｃで塞がれていない部分が処理水流入口７となっている。
第二仕切壁４ｂは、底板１Ｃにおける第一仕切壁４ａの散気穴６とは反対側に位置する端部から上方に延びるように設けられている。第一仕切壁４ａと第二仕切壁４ｂとは互いの面が対向している。
管本体部５０においては、処理水流入口７から散気穴６へ向かう廃水の流れを想定したとき処理水流入口７側を「上流」とし、散気穴６側を「下流」とする。

【0027】

サイフォン室２は、空気を貯留するものである。サイフォン室２は、管本体部５０内の第一仕切壁４ａよりも処理水流入口７側における、第二仕切壁４ｂの上端４ｂ_１から第一仕切壁４ａの下端４ａ_１までの高さを有する空間を指す。サイフォン室２は、第二仕切壁４ｂにより第一サイフォン室２Ａと第二サイフォン室２Ｂとに区切られている。

【0028】

第一サイフォン室２Ａの上方、および第二サイフォン室２Ｂの上方は、連通部５で連通されている。管本体部５０内の第二サイフォン室２Ｂから散気穴６までの部分が経路４となっている。第一仕切壁４ａの一部は、サイフォン室２と経路４とに面している。換言すると、第一仕切壁４ａの一部は、サイフォン室２と経路４とを仕切っている。また、第二仕切壁４ｂの一部はサイフォン室２に面している。第二仕切壁４ｂの上端４ｂ_１は、少なくとも第一仕切壁４ａの下端４ａ_１よりも上方に位置している。処理水流入口７は、管本体部５０の底部に形成され、第一仕切壁４ａの下端４ａ_１よりも下方に位置している。

【0029】

このように管本体部５０の内部には、上流から下流に向かって、第一サイフォン室２Ａ、連通部５、第二サイフォン室２Ｂ、経路４がこの順に形成されている。そして、管本体部５０におけるサイフォン室２の下流には散気穴６が形成され、サイフォン室２の上流には処理水流入口７が形成されている。処理水流入口７により、サイフォン式散気管１の外部とサイフォン室２とが連通されている。

【0030】

散気穴６の平面視形状は、長尺の矩形状である。散気穴６の平面視形状の面積は、好ましくは２５ｃｍ^２以下であり、より好ましくは２０ｃｍ^２以下である。また、平面視形状の長手方向の長さは好ましくは２５ｃｍ以下であり、より好ましくは２０ｃｍ以下である。

【0031】

サイフォン式散気管１は、膜分離槽２１を平面視したときに、膜モジュール２２における隣り合う分離膜の間と散気穴６とが重なり合う位置に設けられている。

【0032】

空気供給手段５２は、サイフォン室２に空気を供給する手段である。空気供給手段５２は、管本体部５０内のサイフォン室２に空気を供給する導入管１ａと、空気を送気するブロア１ｂとを備えている。
導入管１ａは、上板１Ａの第二仕切壁４ｂよりも第一サイフォン室２Ａ側において、上板１Ａの厚み方向に貫通している。導入管１ａの下端には空気供給口３が形成されている。導入管１ａに形成された空気供給口３は、第一仕切壁４ａの下端４ａ_１よりも下方に位置している。すなわち、空気供給口３は、空気を貯留可能なサイフォン室２の外側に配置されている。

【0033】

導入管１ａの断面形状は、特に制限されない。例えば、導入管１ａの断面形状が円形である場合、導入管１ａの内径は、４ｍｍ以上２５ｍｍ以下が好ましく、４．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下がより好ましく、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下がさらに好ましく、５．５ｍｍ以上８．５ｍｍ未満がとりわけ好ましい。導入管１ａの内径が４ｍｍ以上であると、汚泥が詰まりにくいため好ましい。本実施形態において、導入管１ａの内径は一定になっている。

【0034】

開口量調節手段５４は、処理水流入口７の開口量を調節する手段である。この例の開口量調節手段５４は、管本体部５０を昇降させる昇降手段５５を備えている。
昇降手段５５における管本体部５０を昇降させる機構は、管本体部５０を所望の通りに昇降させることができるものであれば特に限定されない。

【0035】

本実施形態では、膜分離槽２１の底面部２１ａが、管本体部５０の底部に形成された処理水流入口７を塞ぐ蓋の役割を果たす。図４に示すように、開口量調節手段５４により管本体部５０を膜分離槽２１の底面部２１ａまで降下させた状態では、膜分離槽２１の底面部２１ａによって管本体部５０の処理水流入口７が塞がれる。また、図５に示すように、開口量調節手段５４により管本体部５０を上昇させた状態では、管本体部５０の処理水流入口７が膜分離槽２１の底面部２１ａから離間して開放される。

【0036】

以下、サイフォン式散気管１の作動機構について説明する。
図５に示すように、開口量調節手段５４により管本体部５０を上昇させ、管本体部５０の処理水流入口７が膜分離槽２１の底面部２１ａから離間して開放された状態とする。この状態の作動開始前においては、図６（ａ）に示すように、管本体部５０内におけるサイフォン室２、連通部５および経路４は汚泥含有処理水Ｂ（被処理水）で満たされている。

【0037】

空気供給手段５２における導入管１ａの空気供給口３からサイフォン室２に空気Ａを連続的に供給する。空気供給口３から空気Ａを供給し続けると、図６（ｂ）に示すように、サイフォン室２内の汚泥含有処理水Ｂが、散気穴６や処理水流入口７から押し出されて、サイフォン室２の液面Ｓが次第に降下する。さらに空気供給口３から空気Ａを供給し続け、液面Ｓの高さが第一仕切壁４ａの下端４ａ_１よりも低くなると、図６（ｃ）に示すように、処理水流入口７から汚泥含有処理水Ｂが管本体部５０内に流入すると同時に、サイフォン室２および連通部５に貯留していた空気Ａが経路４へと移動して散気穴６から一気に放出される。これにより、図６（ａ）に示すように、管本体部５０内におけるサイフォン室２、連通部５および経路４は汚泥含有処理水Ｂで満たされた状態に戻る。そして、図６（ａ）〜（ｃ）の状態が繰り返し行われる。

【0038】

このように、開口量調節手段５４により管本体部５０を上昇させ、管本体部５０の処理水流入口７が開放された状態のサイフォン式散気管１では、サイズの大きな気泡が間欠的に放出される。貯留する空気の量は、サイフォン室２および連通部５の体積と理論上等しく、形成する気泡のサイズや間欠時間は一定である。

【0039】

また、図４に示すように、開口量調節手段５４により管本体部５０を降下させ、サイフォン式散気管１が設置されている槽、すなわち膜分離槽２１の底面部２１ａにより管本体部５０の処理水流入口７が塞がれた状態とする。この状態の作動開始前においては、図７（ａ）に示すように、管本体部５０内におけるサイフォン室２、連通部５および経路４は汚泥含有処理水Ｂで満たされている。

【0040】

空気供給手段５２における導入管１ａの空気供給口３からサイフォン室２に空気Ａを連続的に供給する。空気供給口３から空気Ａを供給し続けると、図７（ｂ）に示すように、サイフォン室２内の汚泥含有処理水Ｂが散気穴６から押し出されて、サイフォン室２の液面Ｓが次第に降下する。さらに空気供給口３から空気Ａを供給し続け、液面Ｓの高さが第一仕切壁４ａの下端４ａ_１よりも低くなると、図７（ｃ）に示すように、処理水流入口７からは汚泥含有処理水Ｂが流入しないためにサイフォン室２および連通部５に貯留されていた空気Ａが連続的に細かい気泡となって経路４へと移動し、散気穴６から連続的に放出される。このように、開口量調節手段５４により管本体部５０を下降させ、管本体部５０の処理水流入口７が閉塞された状態のサイフォン式散気管１では、サイズの小さい気泡が連続的に放出される。

【0041】

サイフォン式散気管１では、前記したように、管本体部５０を上昇させて処理水流入口７が開放された状態としたり、管本体部５０を下降させて処理水流入口７が閉塞された状態としたりすることで、サイズの大きい気泡を間欠的に放出させたり、サイズの小さい気泡を連続的に放出させたりすることができる。このように、サイフォン式散気管１では、気泡のサイズや間欠時間を調整することができる。

【0042】

検出部２６は、膜モジュール２２における膜間差圧、または汚泥含有処理水の溶存酸素濃度の少なくとも一方を検出するものである。検出部２６としては、特に限定されず、公知の検出器を用いることができる。

【0043】

制御部２８は、検出部２６の検出結果に基づいて処理水流入口７の開口量を決定し、開口量調節手段５４の動きを制御するものである。

【0044】

［水処理方法］
以下、本発明の水処理方法の一例として、前記した水処理装置１０００を用いた水処理方法について説明する。本実施形態の水処理方法は、活性汚泥を用いて原水を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、活性汚泥処理工程で得られた汚泥含有処理水を膜分離する膜分離工程と、を有している。

【0045】

（活性汚泥処理工程）
水処理装置１０００による水処理方法では、工場や家庭等から排出された工業廃水や生活廃水等の廃水（原水）を第一の流路１２を通じて活性汚泥処理槽１１に流入させ、活性汚泥処理槽１１で活性汚泥処理し、生物処理水とする。処理後の汚泥含有処理水（被処理水）は、第二の流路１３を通じてＭＢＲ装置１００の膜分離槽２１に流入させる。

【0046】

（膜分離工程）
ＭＢＲ装置１００の膜分離槽２１では、膜モジュール２２により、活性汚泥および生物処理水を含む汚泥含有処理水（被処理水）を膜分離処理する。膜分離処理中においては、サイフォン式散気管１により曝気を行う。

【0047】

例えば検出部２６によって検出した汚泥含有処理水Ｂの溶存酸素濃度が所定の濃度よりも低い場合には、制御部２８において膜分離槽２１内を適切な好気条件にすることを優先するために処理水流入口７を閉じる決定がされる。そして、開口量調節手段５４の昇降手段５５により管本体部５０を下降させて処理水流入口７が閉塞された状態とし、酸素溶解効率の高いサイズの小さい気泡を連続的に放出させる。

【0048】

また、例えば検出部２６によって検出した膜モジュール２２における膜間差圧が所定の差圧よりも大きい場合には、制御部２８において膜モジュール２２の分離膜表面への有機物等の堆積を抑制することを優先するために処理水流入口７を開放する決定がされる。そして、開口量調節手段５４の昇降手段５５により管本体部５０を上昇させて処理水流入口７が開放された状態とし、サイズの大きな気泡を間欠的に放出させる。

【0049】

このように、サイフォン式散気管１では、処理状況に応じて気泡のサイズや間欠時間を調整しながら膜分離処理を行うことができる。
開口量調節手段５４の昇降手段５５により管本体部５０を上昇又は下降させる場合には、管本体部５０と共に膜モジュール２２を同時に上昇又は下降させてもよく、膜モジュールの位置は固定した状態で管本体部５０を上昇又は下降させてもよい。

【0050】

汚泥含有処理水Ｂの一部は、汚泥返送手段３０によって膜分離槽２１から活性汚泥処理槽１１に返送する。膜モジュール２２により汚泥含有処理水Ｂを膜分離した後の処理水は、第三の流路３３を通じて処理水槽４１に送って貯留する。処理水槽４１で貯留する処理水は、工業用水として再利用したり、河川等に放流したりすることができる。

【0051】

以上説明したように、本発明では、サイフォン式散気管が管本体部に形成された処理水流入口の開口量を調節する開口量調節手段を備えている。開口量調節手段によってサイフォン式散気管の処理水流入口の開口量を調節することで、サイズの大きな気泡を間欠的に放出させたり、サイズの小さい気泡を連続的に放出させたりすることができる。このように本発明では、例えば膜モジュールの分離膜表面への有機物等の堆積を抑制することを優先するか、槽内を適切な好気条件にすることを優先するかといった事情によって、気泡のサイズや間欠時間を調整することができるため、水処理を安定して行うことができる。

【0052】

なお、本発明のサイフォン式散気管は、前記したサイフォン式散気管１には限定されない。サイフォン式散気管は、膜分離槽２１の底面部２１ａを利用して処理水流入口７を塞ぐものには限定されず、例えば、昇降手段に加えて、蓋部材をさらに備える開口量調節手段とし、管本体部を上昇又は下降させることで該蓋部材により処理水流入口を閉塞したり開放したりするサイフォン式散気管であってもよい。

【0053】

具体的には、本発明のサイフォン式散気管は、図８に例示したサイフォン式散気管８であってもよい。図８における図４と同じ部分は同符合を付して説明を省略する。
サイフォン式散気管８は、管本体部５０と、空気供給手段５２と、開口量調節手段５４Ａとを備えている。サイフォン式散気管８は、開口量調節手段５４の代わりに開口量調節手段５４Ａを備える以外は、サイフォン式散気管１と同じ態様である。開口量調節手段５４Ａは、昇降手段５５に加えて、管本体部５０の処理水流入口７の下方に配置された、処理水流入口７を塞ぐ蓋部材５３を備える以外は、開口量調節手段５４と同じである。

【0054】

サイフォン式散気管８では、昇降手段５５によって管本体部５０を上昇させ、処理水流入口７を蓋部材５３から離間させて開放した場合には、サイフォン式散気管１と同様の機構でサイズの大きな気泡が間欠的に放出される。また、昇降手段５５によって管本体部５０を下降させ、処理水流入口７を蓋部材５３で閉塞した場合には、サイフォン式散気管１と同様の機構でサイズの小さい気泡が連続的に放出される。
このように、サイフォン式散気管８を用いる場合も、処理状況に応じて気泡のサイズや間欠時間を調整しながら膜分離処理を行うことができる。

【0055】

また、本発明のサイフォン式散気管においては、開口量調節手段は管本体部を昇降させる昇降手段を備えるものには限定されず、処理水流入口を塞ぐ蓋部材と、該蓋部材を駆動させる駆動部とを備えるものであってもよい。具体的には、図９に例示したサイフォン式散気管９であってもよい。図９における図３と同じ部分は同符合を付して説明を省略する。

【0056】

サイフォン式散気管９は、管本体部５０と、空気供給手段５２と、開口量調節手段５４Ｂとを備えている。サイフォン式散気管９は、開口量調節手段５４の代わりに開口量調節手段５４Ｂを備える以外は、サイフォン式散気管１と同じ態様である。

【0057】

開口量調節手段５４Ｂは、処理水流入口７の開口量を調節する手段であり、処理水流入口７を塞ぐ蓋部材５６と、蓋部材５６を駆動させる駆動部５８とを備えている。

【0058】

サイフォン式散気管９では、開口量調節手段５４Ｂにおいて駆動部５８により蓋部材５６を駆動させ、蓋部材５６によって処理水流入口７の開口量を調節することができる。サイフォン式散気管９では、処理水流入口７を完全に開放した場合には、サイフォン式散気管１と同様の機構でサイズの大きな気泡が間欠的に放出される。処理水流入口７の全部を蓋部材５６で閉塞した場合には、サイフォン式散気管１と同様の機構でサイズの小さい気泡が連続的に放出される。また、処理水流入口７の一部だけが蓋部材５６で閉塞されるようにした場合には、処理水流入口７を完全に開放した状態と全部を閉塞した状態との間の範囲で、処理水流入口７の開口量に応じて気泡のサイズと間欠時間が変化する。
このように、サイフォン式散気管９を用いる場合も、処理状況に応じて気泡のサイズや間欠時間を調整しながら膜分離処理を行うことができる。

【0059】

また、本発明のサイフォン式散気管においては、空気供給手段の導入管は、管本体部において第二仕切壁４ｂと対向するように第一サイフォン室側に配置されている側板の厚み方向に貫通していてもよい。導入管１ａの内径は、一定には限定されず、上板１Ａから遠ざかる方向に漸減していてもよい。この場合、導入管１ａ内に汚泥が流入しにくくなり、導入管１ａ内に汚泥が詰まることを抑制しやすくなる。
また、膜分離活性汚泥装置は、制御部を備えていなくてもよい。
また、水処理装置は、活性汚泥処理槽１１の中に膜分離槽２１が設けられているものであってもよい。

【符号の説明】

【0060】

１，８，９…サイフォン式散気管、２…サイフォン室、２Ａ…第一サイフォン室、２Ｂ…第二サイフォン室、５…連通部、６…散気穴、７…処理水流入口、１１…活性汚泥処理槽、２１…膜分離槽、２１ａ…底面部、２２…膜モジュール、４１…処理水槽、５０…管本体部、５２…空気供給手段、５３…蓋部材、５４，５４Ａ…開口量調節手段、５５…昇降手段、５６…蓋部材、５８…駆動部、１００…膜分離活性汚泥装置、１０００…水処理装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】