特許 6866617 膜分離活性汚泥装置、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】6866617

(24)【登録日】2021年4月12日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】膜分離活性汚泥装置、水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/12 20060101AFI20210419BHJP

   C02F 3/20 20060101ALI20210419BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20210419BHJP

   B01D 65/02 20060101ALI20210419BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/12 S

   C02F3/12 J

   C02F3/20 Z

   C02F1/44 F

   C02F1/44 C

   B01D65/02 520

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-224675(P2016-224675)

(22)【出願日】2016年11月18日

(65)【公開番号】特開2018-79442(P2018-79442A)

(43)【公開日】2018年5月24日

【審査請求日】2019年9月5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

(72)【発明者】

【氏名】田中 利典

【審査官】 片山 真紀

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０６−０７７８９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２０１２／００２４２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−００２５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０２４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３４０２５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４４、３／１２−２６、７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、間欠的に曝気を行うサイフォン式散気管とを備えた膜分離活性汚泥装置であって、
前記サイフォン式散気管は、
空気を貯留する第一サイフォン室および第二サイフォン室を含むサイフォン室と、
前記第一サイフォン室および第二サイフォン室と連通している連通部と、
前記サイフォン室の下流に設けられた散気穴と、
前記サイフォン室に前記空気を供給する空気供給手段と、
前記サイフォン室から前記散気穴に至る経路のうち、前記サイフォン室および前記連通部に面しない部分に設けられた開口部の開口量を調整可能な調整機構と、を備える、膜分離活性汚泥装置。

【請求項2】

前記調整機構は、前記開口部を塞ぐ蓋部材と、
前記蓋部材を駆動させる駆動部と、を有する請求項１に記載の膜分離活性汚泥装置。

【請求項3】

前記開口部は、第一の開口部と第二の開口部とを含み、
前記調整機構は、前記第一の開口部に着脱可能な第一の栓部材と、前記第二の開口部に着脱可能な第二の栓部材と、を有する請求項１に記載の膜分離活性汚泥装置。

【請求項4】

前記膜モジュールにおける膜間差圧、または前記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検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記開口量を決定し、前記駆動部を制御する制御部と、を備える請求項２に記載の膜分離活性汚泥装置。

【請求項5】

前記膜モジュールにおける膜間差圧、または前記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検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記開口量を決定し、通知する通知手段と、を備える請求項３に記載の膜分離活性汚泥装置。

【請求項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、請求項１〜５のいずれか１項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、サイフォン式散気管、膜分離活性汚泥装置、水処理方法に関するものである。

【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。

【0005】

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が、その反面大きなエネルギーを必要とした。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】

【0006】

【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】

【0007】

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。

【0008】

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】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明は下記態様を有する。
［１］間欠的に曝気を行うサイフォン式散気管であって、空気を貯留する第一サイフォン室および第二サイフォン室を含むサイフォン室と、前記第一サイフォン室および第二サイフォン室と連通している連通部と、前記サイフォン室の下流に設けられた散気穴と、前記サイフォン室に前記空気を供給する空気供給手段と、前記サイフォン室から前記散気穴に至る経路のうち、前記サイフォン室および前記連通部に面しない部分に設けられた開口部の開口量を調整可能な調整機構と、を備えたサイフォン式散気管。
［２］前記調整機構は、前記開口部を塞ぐ蓋部材と、前記蓋部材を駆動させる駆動部と、を有する［１］に記載のサイフォン式散気管。
［３］前記開口部は、第一の開口部と第二の開口部とを含み、前記調整機構は、前記第一の開口部に着脱可能な第一の栓部材と、前記第二の開口部に着脱可能な第二の栓部材と、を有する［１］に記載のサイフォン式散気管。
［４］［１］〜［３］のいずれか１項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、を備えた膜分離活性汚泥装置。
［５］［２］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、前記膜モジュールにおける膜間差圧、または前記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検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記開口量を決定し、前記駆動部を制御する制御部と、を備える膜分離活性汚泥装置。
［６］［３］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、前記膜モジュールにおける膜間差圧、または前記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検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記開口量を決定し、通知する通知手段と、を備える膜分離活性汚泥装置。
［７］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、［４］〜［６］のいずれか１項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】

【0010】

本発明の一態様によれば、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が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態の水処理方法に係る水処理装置の概略構成を示す図。

【図2】第１実施形態のサイフォン式散気管１の斜視図。

【図3】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。

【図4】第１実施形態のサイフォン式散気管１における作動機構を説明する概略模式図。

【図5】第１実施形態の調整機構２３を示す概略模式図。

【図6】第２実施形態の調整機構２３１を示す概略模式図。

【図7】第１実施形態の変形例に係る調整機構２３Ａを示す概略構成図。

【図8】評価２の結果を表すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。

【0013】

＜第１実施形態＞
[水処理方法]
第１実施形態の水処理方法では、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。

【0014】

まずはじめに第１実施形態の水処理方法に用いる水処理装置１０００の構成について説明する。
図１は、第１実施形態の水処理方法に係る水処理装置の概略構成を示す図である。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、膜分離槽２１と、処理水槽４１とを備えている。

【0015】

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、膜分離槽２１から余剰汚泥を引く抜く引抜ポンプ、膜分離槽２１に薬液や希釈水を送液する送液手段、及び処理水槽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。

【0016】

水処理装置による水処理方法では、最初に、工業廃水や生活廃水等の廃水（原水）を活性汚泥処理槽１１で活性汚泥処理し、生物処理水とする（活性汚泥処理工程）。次に、活性汚泥処理槽１１の下流に設けられた膜分離槽２１で、活性汚泥および生物処理水を含む汚泥含有処理水を膜分離処理する（膜分離工程）。汚泥含有処理水の一部は、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に返送される。汚泥含有処理水を膜分離した後の処理水は、処理水槽４１に貯留される。

【0017】

(活性汚泥処理槽)
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。一方、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を膜分離槽２１に流入させる流路である。

【0018】

また、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ないが、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。

【0019】

(膜分離槽)
膜分離槽２１は、活性汚泥処理槽１１から送られた、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。
膜分離槽２１は、本発明の一態様を適用した膜分離活性汚泥装置１００を備えている。膜分離活性汚泥装置１００については後述する。

【0020】

(汚泥返送手段)
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。

【0021】

(処理水槽)
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。

【0022】

[膜分離活性汚泥装置]
図１に示すように、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。）は、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、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。

【0023】

（膜モジュール）
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。

【0024】

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ないが、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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

（サイフォン式散気管）
サイフォン式散気管１は、サイフォン式散気管１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およびブロア１ｂを含む構成は、特許請求の範囲におけるサイフォン室に空気を供給する空気供給手段に相当する。
サイフォン式散気管１は、サイフォン作用を利用することで間欠的に曝気を行う散気管である。

【0029】

図２は、第１実施形態のサイフォン式散気管１の斜視図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。また図３に示す矢印は、サイフォン式散気管１内の処理水の流れを表している。図２および図３に示すように、サイフォン式散気管１は、サイフォン室２と、空気供給口３と、経路４と、散気穴６と、処理水流入口７、開口部８と、を備えている。

【0030】

サイフォン式散気管１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、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。側板１Ｂおよび第一仕切壁４ａは、上板１Ａから上板１Ａの下方に延びている。第二仕切壁４ｂは、底板１Ｃから底板１Ｃの上方に延びており、第一仕切壁４ａの側板１Ｂ側に位置している。第一仕切壁４ａと第二仕切壁４ｂとは互いに対向している。

【0031】

サイフォン室２は、第二仕切壁４ｂの上端４ｂ_１の高さ、及び、第一仕切壁４ａの下端４ａ_１までの高さで規定される空間を指し、当該空間は第二仕切壁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。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と連通している。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。

【0032】

上板１Ａの連通部５と面している部分には、空気供給口３が設けられている。連通部５は、空気供給口３を介して空気を供給する導入管１ａ（図１参照）と連通している。これにより、本実施形態では、連通部５と連通するサイフォン室２に空気を貯留させることが可能である。

【0033】

また、上板１Ａには、散気穴６が設けられており、散気穴６は、サイフォン室２の下流に設けられている。底板１Ｃは、上板１Ａの長さよりも小さくなっている。処理水流入口７は、側板１Ｂと底板１Ｃとによって形成されている隙間を指す。処理水流入口７は、サイフォン室２の下方（または上流）に位置している。処理水流入口７は、サイフォン式散気管１の外部とサイフォン室２とを連通させる。また、処理水流入口７は、第一仕切壁４ａの下端４ａ_１よりも下方に位置している。

【0034】

経路４は、サイフォン室２から散気穴６に至る経路を指す。第二仕切壁４ｂの残部および第一仕切壁４ａは、経路４に面している。
図１に示す開口部８は、底板１Ｃに設けられているが、これに限定されず、経路４のうち、サイフォン室２および連通部５に面しない部分に設けられている。換言すると、開口部８は、第一仕切壁４ａには設けられていない。

【0035】

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。

【0036】

また、サイフォン式散気管１は、開口部８の開口量を調整可能な調整機構２３を備えている。調整機構２３は、開口部８を塞ぐ蓋部材２４と、蓋部材２４を駆動させる駆動部２５とを有している。

【0037】

以下、図４を参照しながら、サイフォン式散気管１が作動機構について説明する。図４は、第１実施形態のサイフォン式散気管１における作動機構を説明する概略模式図である。図４（ａ）に示すように、作動開始前の状態において、サイフォン室２、連通部５（図３参照）および経路４内は汚泥含有処理水で満たされている。ここに、導入管１ａから、空気供給口３を介して、空気を連続的に供給する。

【0038】

空気供給口３から空気を供給し続けると、図４（ｂ）に示すように、サイフォン室２内の汚泥含有処理水が、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。

【0039】

さらに空気供給口３から空気を供給し続け、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４（ｃ）に示すように、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に移動する。経路４は、開口部８によってサイフォン室２よりも減圧状態にある。そのため、開口部８を介して汚泥含有処理水が経路４に流入する。汚泥含有処理水Ｂが経路４に流入した結果、図４（ｄ）に示すように、流入した汚泥含有処理水Ｂにより一部の空気Ａ１がサイフォン室２および連通部５へ押し戻される。一方、残りの空気Ａ２はそのまま散気穴６から一挙に放出されて気泡２０を形成する。

【0040】

気泡２０を放出した後は、押し戻された空気によって図４（ｂ）に示す状態となり、図４（ｂ）〜（ｄ）の状態が繰り返し行われる。

【0041】

ここで、開口部８を有しない従来のサイフォン式散気管では、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、サイフォン室２および連通部５に貯留していた空気が散気穴６から一挙に放出される。空気を放出した後、サイフォン室２、連通部５および経路４内は、再び汚泥含有処理水で満たされた、図４（ａ）に示す状態となる。そのため、従来のサイフォン式散気管では空気が放出されてから次に空気が放出されるまでの時間（間欠時間）が長くなる。また、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いため、形成する気泡２０のサイズや間欠時間は一定である。

【0042】

一方、流入する汚泥含有処理水Ｂの量が多いほど、押し戻される空気Ａ１の量は多くなり、散気穴６に到達する空気Ａ２の量は少なくなる。つまり、流入する汚泥含有処理水Ｂの量が多いほど、形成される気泡のサイズが小さくなる。流入する汚泥含有処理水Ｂの量は、開口部８の開口量によって調整可能である。したがって、開口部８の開口量を調整することで、気泡のサイズを調整することができる。

【0043】

また、サイフォン室２および連通部５に残留する空気の量も開口部８の開口量によって調整される。そのため、残留する空気の量が多ければ、供給する空気の量が少なくて済むので、従来のサイフォン式散気管よりも間欠時間が短くなる。したがって、開口部８の開口量によって調整することで、間欠時間を調整することができる。

【0044】

図５は、第１実施形態の調整機構２３を示す概略模式図である。図５に示すように、蓋部材２４は、第一部材２４ａ、第二部材２４ｂ及び第三部材２４ｃを有する。調整機構２３においては、駆動部２５により、３つの第一部材２４ａ、第二部材２４ｂ及び第三部材２４ｃを順にスライドさせることにより開口部８の開口量を調整可能となっている。第一から第三部材２４ａ〜２４ｃは互いに連なっていてもよいし、それぞれ独立していてもよい。

【0045】

（検出部）
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。

【0046】

（制御部）
制御部２８は、検出部２６の検出結果に基づいて開口部８の開口量を決定し、駆動部２５を制御するものである。

【0047】

以上のような構成のサイフォン式散気管１によれば、気泡のサイズや間欠時間を調整することができる。特に、蓋部材２４を駆動させて開口量を調整する駆動部２５と、駆動部２５を制御する制御部２８とを有しているので、気泡のサイズや間欠時間の調整を自動で行うことができる。

【0048】

また、このようなサイフォン式散気管１を備えたＭＢＲ装置によれば、原水に含まれる有機物が膜表面に堆積するのを効果的に抑えるとともに、汚泥含有処理水の溶存酸素濃度を活性汚泥に適した濃度に維持することができる。

【0049】

さらに、このようなＭＢＲ装置１００を用いた水処理方法によれば、膜モジュール２２の膜間差圧や汚泥含有処理水の溶存酸素濃度に応じて適切なサイズの気泡を放出させることができるので、従来よりもエネルギー効率を高くすることができる。

【0050】

＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態のサイフォン式散気管について説明する。第２実施形態のサイフォン式散気管は、第１実施形態のサイフォン式散気管１と調整機構が異なっている。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0051】

図６は、第２実施形態の調整機構２３１を示す概略模式図である。図６に示すように、本実施形態において、開口部８１は、第一の開口部８１Ａと第二の開口部８１Ｂと、第三の開口部８１Ｃと、第四の開口部８１Ｄと、を含む。
ここで、第一の開口部８１Ａは、特許請求の範囲における第一の開口部に相当する。第二の開口部８１Ｂは、特許請求の範囲における第二の開口部に相当する。

【0052】

図６に示すように、調整機構２３１は、第一の開口部８１Ａに着脱可能な第一の栓部材２４１Ａと、第二の開口部８１Ｂに着脱可能な第二の栓部材２４１Ｂと、第三の開口部８１Ｃに着脱可能な第三の栓部材（図示なし）と、第四の開口部８１Ｄに着脱可能な第四の栓部材（図示なし）と、を有している。
ここで、第一の栓部材２４１Ａは、特許請求の範囲における第一の栓部材に相当する。第二の栓部材２４１Ｂは、特許請求の範囲における第二の栓部材に相当する。

【0053】

調整機構２３１においては、第一から第四の栓部材２４１Ａ〜２４１Ｄを着脱することで開口部８の開口量を調整することができる。

【0054】

調整機構２３１を備えたサイフォン式散気管１０１を適用したＭＢＲ装置は、検出部２６の検出結果に基づいて開口量を決定し、作業者に対して通知する通知手段（図示なし）を備える。作業者は、通知手段により通知された開口量となるように第一から第四の栓部材２４１Ａ〜２４１Ｄを手動で取り外す。

【0055】

以上のように本実施形態のサイフォン式散気管１０１によれば、第１実施形態と同様に気泡のサイズや間欠時間を調整することができる。特に、開口量の調整を手動で行うことができるので、サイフォン式散気管１０１及びこれを適用したＭＢＲ装置の装置構成が簡略化されることでコスト低減を図ることができる。

【0056】

なお、本発明の一態様の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は、上述した実施形態に限定されない。
例えば、第１実施形態において、蓋部材２４はスライド可能な構成であるとしたが、回動可能な構成であってもよい。図７は、第１実施形態の変形例に係る調整機構２３Ａを示す概略構成図である。図７に示すように、調整機構２３Ａは、開口部８を塞ぐ蓋部材２７と、蓋部材２７を駆動させる駆動部２５とを有している。蓋部材２７は、第１蓋部材２７Ａ及び第２蓋部材２７Ｂから構成される。第１蓋部材２７Ａ及び第２蓋部材２７Ｂは、軸２９Ａ，２９Ｂにより開口部８に対してそれぞれ回動可能とされている。この構成によれば、検出部２６の検出結果に基づき、制御部２８が駆動部２５を介して第１蓋部材２７Ａ及び第２蓋部材２７Ｂの回動量（回転角度）を調整することで開口量を調整することができる。このように変形例に係る構成であっても第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0057】

また、第２実施形態において、第一から第四の栓部材２４１Ａ〜２４１Ｄの各栓部材は、複数に分割されていてもよい。その場合、検出部２６での検出結果に基づいて決定した開口量となるように、分割された栓部材を１つずつ取り外すこともできる。これにより、開口量の微調整が可能となる。

【0058】

また、第１実施形態および第２実施形態において、開口部８は、経路４の途中に設けられていればよい。

【0059】

また、第１実施形態および第２実施形態において、活性汚泥処理槽１１と膜分離槽２１とが別々に設けられている形態例を示したが、活性汚泥処理槽１１の中に膜分離槽２１が設けられていてもよい。その場合、本発明の一態様のサイフォン式散気管は、膜表面の洗浄能と汚泥含有処理水への酸素供給能を併せ持っているので、散気装置１４の出力を低減または散気装置１４を省略することができる。そのため、より省エネルギーな水処理方法とすることができる。

【0060】

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【実施例】

【0061】

以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【0062】

＜評価１（平均間欠時間の計測）＞
［実施例１〜４］
サイフォン室の容積が２９６．７ｍｌであり、全開したときの開口部の平面積が４００ｍｍ^２であるサイフォン式散気管を水槽に浸漬した。次いで、サイフォン室に空気供給口を介して６Ｌ／分の空気を連続供給した。表１に示す各開口量におけるサイフォン式散気管の間欠時間を計測した。１０回の計測値を平均した値を平均間欠時間とした。結果を表１に示す。

【0063】

【表1】

【0064】

＜評価２（気泡の平均体積の測定）＞
評価１において、放出される気泡を容量１Ｌのメスシリンダーで捕集し、その容積（体積）を読み取った。５〜７回の測定値を平均した値を気泡の平均体積とした。図８は、評価２の結果を表すグラフである。また、評価２の詳細な結果を表２に示す。

【0065】

【表2】

【0066】

表１から明らかなように、開口量を増やすにつれ、間欠時間が短くなった。また、表２および図８から明らかなように、開口量を増やすにつれ、気泡の大きさ（平均体積）は小さくなった。

【0067】

サイフォン室の容積に対する気泡の平均体積の割合を見ると、実施例１〜３では、サイフォン室の容積よりも気泡の平均体積の方が小さかった。これは、開口部から水が流入することで一部の空気がサイフォン室の押し戻された結果、散気穴から放出される空気（気泡）の体積が減少したためであると推測される。

【0068】

なお、実施例４においては、サイフォン室の容積よりも気泡の平均体積が大きくなっているが、サイフォン室に貯留していた空気が散気穴に移動する最中にも空気が供給され続けているため、サイフォン室の容積よりも大きくなったと推測される。

【0069】

このように、本発明の一態様のサイフォン式散気管は、開口部の開口量を調整することで、気泡のサイズや間欠時間を調整できることが示された。

【0070】

以上のことから、本発明が有用であることが示された。

【符号の説明】

【0071】

１，１０１…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、４…経路、４ａ…第一仕切壁、４ｂ…第二仕切壁、５…連通部、６…散気穴、８，８１…開口部、１４ａ…散気管、２２…膜モジュール、２３，２３Ａ，２３１…調整機構、２４，２７…蓋部材、２５…駆動部、２６…検出部、２８…制御部、８１Ａ…第一の開口部、８１Ｂ…第二の開口部、１００…膜分離活性汚泥装置、２４１Ａ…第一の栓部材、２４１Ｂ…第二の栓部材、Ａ，Ａ１，Ａ２…空気、Ｂ…汚泥含有処理水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】