特開 2022-152027 ヘッダー付散気装置及び膜分離活性汚泥装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022152027

(43)【公開日】2022-10-12

(54)【発明の名称】ヘッダー付散気装置及び膜分離活性汚泥装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/20 20060101AFI20221004BHJP

   C02F 3/12 20060101ALI20221004BHJP

   B01D 65/08 20060101ALI20221004BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20221004BHJP

【ＦＩ】

C02F3/20 D

C02F3/12 S

B01D65/08

C02F1/44 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021054640

(22)【出願日】2021-03-29

(71)【出願人】

【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

(72)【発明者】

【氏名】矢ノ根 勝行

(72)【発明者】

【氏名】李 胤制

(72)【発明者】

【氏名】大城 哲也

(72)【発明者】

【氏名】末吉 信也

【テーマコード（参考）】

4D006

4D028

4D029

【Ｆターム（参考）】

4D006GA02

4D006HA77

4D006HA93

4D006KA01

4D006KA31

4D006KA44

4D006KB22

4D006MA01

4D006MA02

4D006MA03

4D006MA21

4D006MB11

4D006MC03

4D006MC11

4D006MC22

4D006MC29

4D006MC30

4D006MC62

4D006PA01

4D006PB08

4D006PB24

4D006PC62

4D028BC17

4D028BC24

4D028BD17

4D029AA01

4D029AB05

4D029DD01

(57)【要約】

【課題】ヘッダーから散気装置への汚泥の侵入を十分に抑制でき、運転と停止を繰り返しても安定して運転できるヘッダー付散気装置、及び膜分離活性汚泥装置を提供することを目的とする。
【解決手段】被処理水中に浸漬される散気装置及びヘッダー１１４を備えるヘッダー付散気装置において、ヘッダー１１４は、空気貯留部１４０内に空気を送り込む給気部１４２と、空気貯留部１４０内の空気を散気装置へと送り出す送気部１４４と、第一仕切り部１４６とを備え、送気口１４５は給気口１４２ａよりも上側に位置し、第一仕切り部１４６は鉛直方向における給気口１４２ａと送気口１４５の間に位置し、かつ給気口１４２ａ側から送気口１４５側に水平方向に延在し、第一仕切り部１４６の送気口１４５側端部が、少なくとも給気口１４２ａに最も近い第一送気口１４５ａ下方に位置している。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水中に浸漬される散気装置及びヘッダーを備え、
前記ヘッダーは、空気を貯留する空気貯留部と、前記空気貯留部内に空気を送り込む給気部と、前記空気貯留部内の空気が送り出される少なくとも１つの送気部と、第一仕切り部と、を備え、
前記空気貯留部の下部には被処理水流入口が形成され、
前記送気部と前記散気装置とが接続され、前記ヘッダーから前記送気部を通じて送られた空気が前記散気装置により散気され、
前記送気部の前記空気貯留部内に開口した送気口は、前記給気部の前記空気貯留部内に開口した給気口よりも上側に位置し、
前記第一仕切り部は、鉛直方向における前記給気口と前記送気口の間に位置し、かつ、前記給気口側から前記送気口側へ水平方向に延在し、前記第一仕切り部の送気口側端部が、少なくとも前記給気口に最も近い第一送気口下方に位置する、ヘッダー付散気装置。

【請求項2】

水平方向における前記給気口と前記送気口の間に位置し、かつ、前記第一仕切り部の前記給気口側端部から鉛直方向上方に延在している第二仕切り部をさらに備えている、請求項１に記載のヘッダー付散気装置。

【請求項3】

前記第二仕切り部の上側端部が前記空気貯留部の上側の内面に連結されている、請求項２に記載のヘッダー付散気装置。

【請求項4】

前記第一仕切り部の前記給気口側端部からその反対側端部までの長さが、前記散気装置から散気される空気量１Ｎｍ^３／ｍｉｎあたり２５０ｍｍ以上という条件を満たす、請求項１～３のいずれか一項に記載のヘッダー付散気装置。

【請求項5】

前記散気装置が、前記送気部と接続され、水平方向に延びる水平管と、前記水平管の長さ方向に間隔をあけて下方に延びるように設けられ、前記水平管から空気が分配される複数の分配部とを備え、
前記分配部の前記水平管と反対側に開口部が形成され、
前記給気部の給気口の高さ方向の位置が、前記分配部の開口部の位置と同じか、それよりも上側である、請求項１～４のいずれか一項に記載のヘッダー付散気装置。

【請求項6】

前記散気装置が、前記水平管の下方に設けられた複数のサイフォン式散気管をさらに備え、
前記分配部の開口部から前記サイフォン式散気管に空気が供給される、請求項５に記載のヘッダー付散気装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載のヘッダー付散気装置と、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る膜分離活性汚泥装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘッダー付散気装置及び膜分離活性汚泥装置に関する。

【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】

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）法による処理も行われている。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と、ろ過流量の低下や、膜間差圧の上昇が生じる。そこで、膜モジュールの下方に散気装置を設置して散気管から気泡を放出させ、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り膜自体を振動させることによって膜表面への有機物の堆積を抑制することが行われている。

【0004】

散気装置の運転停止時に散気管内の空気が逆流して汚泥を含む被処理水が散気管内に浸入すると、運転再開時に散気管内で汚泥が乾燥して硬化することがある。散気装置の運転と停止を繰り返し行うと、散気管内で乾燥汚泥が徐々に大きくなり、散気管が詰まるおそれがある。特許文献１には、散気管の上流側に、下端が解放されたチャンバ（ヘッダー）を被処理水に浸漬した状態で設け、ブロアと繋がった配管と、散気管と繋がった配管をそれぞれチャンバに挿入して接続した装置が開示されている。前記装置では、運転停止時にチャンバの下端開口部から被処理水が流入してチャンバ内の水面が上昇するが、水面上昇は配管の開口部が塞がれる位置で止まる。そのため、運転を停止している状態でも散気管内は空気が残留したままとなり、汚泥を含む被処理水が浸入することが抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１３／０３９６２６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１のような装置でも、散気管とヘッダーを繋ぐ配管を通じて散気管内に汚泥が侵入することがあり、運転と停止を繰り返すと散気管が汚泥で詰まることがある。

【0007】

本発明は、ヘッダーから散気装置への汚泥の侵入を十分に抑制でき、運転と停止を繰り返しても安定して運転できるヘッダー付散気装置、及び膜分離活性汚泥装置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、以下の態様を有する。
［１］被処理水中に浸漬される散気装置及びヘッダーを備え、前記ヘッダーは、空気を貯留する空気貯留部と、前記空気貯留部内に空気を送り込む給気部と、前記空気貯留部内の空気が送り出される少なくとも１つの送気部と、第一仕切り部と、を備え、前記空気貯留部の下部には被処理水流入口が形成され、前記送気部と前記散気装置とが接続され、前記ヘッダーから前記送気部を通じて送られた空気が前記散気装置により散気され、前記送気部の前記空気貯留部内に開口した送気口は、前記給気部の前記空気貯留部内に開口した給気口よりも上側に位置し、前記第一仕切り部は、鉛直方向における前記給気口と前記送気口の間に位置し、かつ前記給気口側から前記送気口側へ水平方向に延在し、前記第一仕切り部の送気口側端部が、少なくとも前記給気口に最も近い第一送気口下方に位置する、ヘッダー付散気装置。
［２］水平方向における前記給気口と前記送気口の間に位置し、かつ、前記第一仕切り部の前記給気口側端部から鉛直方向上方に延在している第二仕切り部をさらに備えている、［１］に記載のヘッダー付散気装置。
［３］前記第二仕切り部の上側端部が前記空気貯留部の上側の内面に連結されている、［２］に記載のヘッダー付散気装置。
［４］前記第一仕切り部の前記給気口側端部からその反対側端部までの長さが、前記散気装置から散気される空気量１Ｎｍ^３／ｍｉｎあたり２５０ｍｍ以上という条件を満たす、［１］～［３］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置。
［５］前記散気装置が、前記送気部と接続され、水平方向に延びる水平管と、前記水平管の長さ方向に間隔をあけて下方に延びるように設けられ、前記水平管から空気が分配される複数の分配部とを備え、前記分配部の前記水平管と反対側に開口部が形成され、前記給気部の給気口の高さ方向の位置が、前記分配部の開口部の位置と同じか、それよりも上側である、［１］～［４］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置。
［６］前記散気装置が、前記水平管の下方に設けられた複数のサイフォン式散気管をさらに備え、前記分配部の開口部から前記サイフォン式散気管に空気が供給される、［５］に記載のヘッダー付散気装置。
［７］［１］～［６］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置と、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る膜分離活性汚泥装置。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ヘッダーから散気装置への汚泥の侵入を十分に抑制でき、運転と停止を繰り返しても安定して運転できるヘッダー付散気装置、及び膜分離活性汚泥装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態の膜分離活性汚泥装置を備える水処理装置の一例を示した模式図である。

【図2】実施形態のヘッダー付散気装置の一例を示した正面図である。

【図3】図２のヘッダー付散気装置の平面図である。

【図4】図３のヘッダー付散気装置のヘッダーのＡ－Ａ断面図である。

【図5】図２のヘッダー付散気装置における１つの散気装置を示した平面図である。

【図6】図５のヘッダー付散気装置の散気装置のＢ－Ｂ断面図である。

【図7】散気装置の作動機構を説明する断面図である。

【図8】ヘッダーの作動機構を説明する断面図である。

【図9】他の実施形態のヘッダー付散気装置のヘッダーの断面図である。

【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〕
水処理装置１０００は、図１に示すように、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槽２１と、膜分離槽２１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、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。

【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）を膜分離槽２１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曝気装置１４が設置されている。曝気装置１４は、活性汚泥処理槽１１内で曝気する曝気管１４ａと、曝気管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。曝気管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】

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及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（以下、「ＭＢＲ装置１００」と称することがある。）を備えている。ＭＢＲ装置１００については後述する。

【0016】

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。
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。

【0017】

＜膜分離活性汚泥装置＞
ＭＢＲ装置１００は、複数の膜モジュール２２と、それら膜モジュール２２の下方に設けられたヘッダー付散気装置１１０と、を備えている。

【0018】

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。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、モノリス型膜等が挙げられる。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。

【0019】

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）を例示できる。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。
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前記範囲内である分離膜を用いることが好ましい。

【0020】

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。

【0021】

［ヘッダー付散気装置］
ヘッダー付散気装置１１０は、図１～図３に示すように、散気装置１１２と、散気装置１１２の上流側に設けられたヘッダー１１４とを備えている。この例では、１個のヘッダー１１４に対して１０個の散気装置１１２が接続されている。１個のヘッダー１１４に接続する散気装置１１２の数は、１０個には限定されず、９個以下であってもよく、１１個以上であってもよい。１個のヘッダー１１４に接続する散気装置１１２の数は、例えば５～２０個とすることができる。散気装置１１２及びヘッダー１１４は、膜分離槽２１内において、いずれも汚泥含有処理水（被処理水）中に浸漬された状態で設けられる。

【0022】

（散気装置）
図５に示すように、各々の散気装置１１２は、水平方向に延びる水平管１１６と、水平管１１６の長さ方向に間隔をあけて設けられ、水平管１１６から空気が分配される３つの分配部１１８と、水平方向に一列に並んで配置された６つのサイフォン式散気管１２０とを備えている。

【0023】

各分配部１１８は、接続管部１１９を介して水平管１１６と接続され、水平管１１６から下方に延びるように設けられている。６つのサイフォン式散気管１２０は、水平管１１６の下側に、それぞれの分配部１１８の両側に２つのサイフォン式散気管１２０が位置するように、水平管１１６の長さ方向に並んで設けられている。

【0024】

サイフォン式散気管１２０は、複数の板状部材を組み合わせてなる箱状の筐体である。サイフォン式散気管１２０は、図２、図３、図５～図７に示すように、上板部１２０Ａと、２枚の側板部１２０Ｂと、２枚の側板部１２０Ｃと、底板部１２０Ｄと、第一仕切壁１２２と、第二仕切壁１２４と、を備えている。

【0025】

各サイフォン式散気管１２０を形成する２枚の側板部１２０Ｂと２枚の側板部１２０Ｃは、それぞれ矩形状であり、側板部１２０Ｂが側板部１２０Ｃよりも幅が広くなっている。各サイフォン式散気管１２０を形成する２枚の側板部１２０Ｂと２枚の側板部１２０Ｃは、側板部１２０Ｂの面同士が対向し、側板部１２０Ｃの面同士が対向するように、それぞれ上板部１２０Ａの下面から下方に延びるように設けられている。２枚の側板部１２０Ｂと２枚の側板部１２０Ｃとで、断面長方形状の四角筒が形成されている。各サイフォン式散気管１２０においては、側板部１２０Ｂの面方向が水平管１１６の長さ方向と平行になっている。

【0026】

散気装置１１２では、６つのサイフォン式散気管１２０の上板部１２０Ａが一枚の平板で一体に形成され、６つのサイフォン式散気管１２０の両側の側板部１２０Ｂがそれぞれ一枚の平板で一体に形成されている。６つのサイフォン式散気管１２０は、隣り合うサイフォン式散気管１２０の互いの側板部１２０Ｃの面が向かい合うように連なっている。

【0027】

平面視で各上板部１２０Ａにおける水平管１１６から遠い側の側板部１２０Ｂ寄りの部分には、その側板部１２０Ｂに沿うように延びる長方形状の散気穴１２６が形成されている。
底板部１２０Ｄは、散気穴１２６が形成されている側の側板部１２０Ｂの下端寄りの部分から内側に延びるように設けられている。側板部１２０Ｃからの底板部１２０Ｄの面方向の長さは、上板部１２０Ａよりも短くなっている。底板部１２０Ｄにより、２枚の側板部１２０Ｂと２枚の側板部１２０Ｃで形成された四角筒の下方の開口部分のほぼ半分が塞がれ、該開口部分における底板部１２０Ｄで塞がれていない部分が処理水流入部１２７となっている。

【0028】

第一仕切壁１２２は、正面視形状が矩形状であり、散気穴１２６を挟んで側板部１２０Ｂと互いの面が向かい合うようにして、上板部１２０Ａから下方に延びるように設けられている。第一仕切壁１２２の下端１２２ａは底板部１２０Ｄから離間している。処理水流入部１２７は、第一仕切壁１２２の下端１２２ａよりも下方に位置している。

【0029】

第二仕切壁１２４は、底板部１２０Ｄにおける第一仕切壁１２２の散気穴１２６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１２２と第二仕切壁１２４とは互いの面が対向している。第二仕切壁１２４の上端１２４ａは上板部１２０Ａから離間している。第二仕切壁１２４の上端１２４ａは、第一仕切壁１２２の下端１２２ａよりも上方に位置している。

【0030】

サイフォン式散気管１２０の内部には、サイフォン室１２８が形成されている。サイフォン室１２８は、空気を貯留する部分である。サイフォン室１２８は、サイフォン式散気管１２０内の第一仕切壁１２２よりも処理水流入部１２７側における、第二仕切壁１２４の上端１２４ａから第一仕切壁１２２の下端１２２ａまでの高さを有する空間を指す。サイフォン室１２８は、第二仕切壁１２４により第一サイフォン室１２８Ａと第二サイフォン室１２８Ｂとに区切られている。

【0031】

第一サイフォン室１２８Ａの上方、及び第二サイフォン室１２８Ｂの上方は、連通部１２５で連通されている。サイフォン式散気管１２０内の第二サイフォン室１２８Ｂから散気穴１２６までの部分が経路１２３となっている。サイフォン式散気管１２０においては、処理水流入部１２７から散気穴１２６へ向かう被処理水の流れを想定したときの処理水流入部１２７側を「上流」とし、散気穴１２６側を「下流」とする。

【0032】

サイフォン式散気管１２０の材質は、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、ポリフェニレンスルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリスルフォン樹脂（ＰＳｆ）、ポリエーテルスルフォン樹脂（ＰＥＳ）を例示できる。サイフォン式散気管１２０の材質は、１種であってもよく、２種以上の組み合わせであってもよい。また、ステンレス（ＳＵＳ３０４系、ＳＵＳ３１６系）等の金属製であってもよい。

【0033】

水平管１１６の流路断面積は、接続管部１１９の流路断面積よりも大きい。水平管１１６の形状は、特に限定されず、円筒状、多角筒状等が挙げられる。例えば、水平管１１６の断面形状が円形である場合、水平管１１６の内径は、１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下が好ましい。

【0034】

水平管１１６の流路断面積は、１００ｍｍ^２以上が好ましく、３００ｍｍ^２以上２０００ｍｍ^２以下がより好ましい。水平管１１６の流路断面積が前記範囲の下限値以上であれば、水平管１１６内が汚泥で閉塞しにくい。水平管１１６の流路断面積が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなるため好ましい。
なお、水平管１１６の流路断面積は、水平管１１６の長さ方向に垂直な方向（鉛直方向）に切断した流路断面の面積である。

【0035】

水平管１１６としては、特に限定されず、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素系樹脂、ナイロン、ポリウレタン等の樹脂製の配管やチューブ、ステンレス（ＳＵＳ３０４系、ＳＵＳ３１６系）等の金属製配管を例示できる。水平管１１６の材質は、１種であってもよく、２種以上の組み合わせであってもよい。

【0036】

この例の分配部１１８は、両隣のサイフォン式散気管１２０における対向する２枚の側板部１２０Ｃと、それら側板部１２０Ｃの端部同士を繋ぐように設けられた２枚の側板部１３０と、２枚の側板部１２０Ｃ及び２枚の側板部１３０からなる四角筒の上側の開口端を塞ぐように設けられた天板部１３２とで形成された筒状の部分である。この例の分配部１１８は、両隣のサイフォン式散気管１２０と側板部１２０Ｃを共有している。また、分配部１１８を形成する一対の側板部１３０及び天板部１３２は、隣り合うサイフォン式散気管１２０と一体になっている。

【0037】

分配部１１８の水平管１１６と反対側には開口部１１８ａが形成されている。開口部１１８ａは、分配部１１８の下端の開口端と、分配部１１８におけるサイフォン式散気管１２０と共有している側板部１２０Ｃの下端部に形成された切欠部１３４とからなる。分配部１１８の開口部１１８ａは、サイフォン式散気管１２０に空気を供給する空気供給口として機能する。

【0038】

分配部１１８の材質は、特に限定されず、例えば、サイフォン式散気管１２０で挙げたものと同じものが挙げられる。分配部１１８の材質は、１種であってもよく、２種以上の組み合わせであってもよい。

【0039】

分配部１１８の流路断面積は、３００ｍｍ^２以上が好ましく、５００ｍｍ^２以上３０００ｍｍ^２以下がより好ましい。分配部１１８の流路断面積が前記範囲の下限値以上であれば、分配部１１８内が汚泥で閉塞しにくい。分配部１１８の流路断面積が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなるため好ましい。なお、分配部１１８の流路断面積は、分配部１１８内の流路の長さ方向に垂直な方向（水平方向）に切断した流路断面の面積である。

【0040】

水平管１１６と分配部１１８とは、水平管１１６内の流路と分配部１１８内の流路が繋がるように、分配部１１８よりも流路断面積が小さい接続管部１１９を介して接続されている。接続管部１１９の形状は、特に限定されず、円筒状、多角筒状等が挙げられる。

【0041】

接続管部１１９の流路断面積は、２０ｍｍ^２以上３５０ｍｍ^２以下が好ましく、３０ｍｍ^２以上１５０ｍｍ^２以下がより好ましい。接続管部１１９の流路断面積が前記範囲の下限値以上であれば、接続管部１１９内が汚泥で閉塞しにくい。接続管部１１９の流路断面積が前記範囲の上限値以下であれば、各サイフォン式散気管１２０に空気が均等に分配されやすくなる。なお、接続管部１１９の流路断面積は、接続管部１１９内の流路の長さ方向に垂直な方向に切断した流路断面の面積である。

【0042】

接続管部１１９の材質は、特に限定されず、例えば、水平管１１６で挙げたものと同じものが挙げられる。接続管部１１９の材質は、１種であってもよく、２種以上の組み合わせであってもよい。

【0043】

散気装置１１２においては、このように交互に並ぶサイフォン式散気管１２０と各分配部１１８が一体になっている。このような態様の散気装置１１２は、分配部１１８の開口部１１８ａの上下方向の位置合わせや、各サイフォン式散気管１２０の上下方向の位置合わせが不要になるため、各サイフォン式散気管１２０から均等に散気させることが容易になる。また、散気装置１１２の組み立て作業が容易になるうえ、部品点数が減らせるためコスト的にも有利である。

【0044】

散気装置１１２では、各サイフォン式散気管１２０が水平管１１６の下側に設けられている。水平管１１６が各サイフォン式散気管１２０よりも上方に位置することで、各分配部１１８の開口部１１８ａから各サイフォン式散気管１２０に均等に空気を供給できるため、各サイフォン式散気管１２０から均等に散気させることができる。また、水平管の上側に部材が存在する散気装置を用いる場合に比べて、ＭＢＲ装置１００の高さをより低くできるため、ＭＢＲ装置１００がコンパクトになる。

【0045】

散気装置１１２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各サイフォン式散気管１２０の散気穴１２６とが重なり合う位置に設けられていることが好ましい。なお、散気装置１１２は、膜分離槽２１を平面視したときに、各サイフォン式散気管１２０の散気穴１２６が膜モジュール２２と交差するように設けられていてもよい。

【0046】

（ヘッダー）
ヘッダー１１４は、図２～図４に示すように、空気貯留部１４０と、給気部１４２と、送気部１４４と、第一仕切り部１４６と、第二仕切り部１４８と、を備えている。
空気貯留部１４０は、空気を貯留する部分であり、筒状の胴部１４１Ａと、胴部１４１Ａの上側の開口端を閉じるように設けられた上板部１４１Ｂとを備えている。空気貯留部１４０における胴部１４１Ａの下端側は開口している。すなわち、空気貯留部１４０は、下部に被処理水流入口１４０ａが形成されている。

【0047】

空気貯留部１４０を水平方向に切断したときの空気の貯留部分の断面積は、接続する散気装置１１２の数に応じて適宜設定でき、例えば、１０，０００ｍｍ^２以上、６００，０００ｍｍ^２以下とすることができる。

【0048】

この例の空気貯留部１４０の平面視形状は長方形状である。胴部１４１Ａは、互いの面同士が向かい合うように長手方向に平行して延びる第一側壁１４１ａ及び第二側壁１４１ｂと、互いの面同士が向かい合うように短手方向に平行に延在する第三側壁１４１ｃ及び第四側壁１４１ｄと、を有している。

【0049】

給気部１４２は筒状であり、上板部１４１Ｂにおける長手方向の第三側壁１４１ｃ側の端部を貫通するように設けられている。給気部１４２の空気貯留部１４０内の先端部分は第四側壁１４１ｄ側に向かって屈曲しており、給気口１４２ａは第四側壁１４１ｄ側を向いている。給気部１４２は、配管１１３を介してブロア１１５と接続されている。これにより、ブロア１１５から配管１１３を通じて送られてきた空気が給気部１４２から空気貯留部１４０内に送り込まれるようになっている。

【0050】

給気部１４２の形状は、特に限定されず、円筒状、多角筒状等が挙げられる。給気部１４２の流路断面積は、２０００ｍｍ^２以上が好ましく、３０００ｍｍ^２以上８０００ｍｍ^２以下がより好ましい。給気部１４２の流路断面積が前記範囲の下限値以上であれば、給気部１４２が汚泥で閉塞しにくい。給気部１４２の流路断面積が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなるため好ましい。なお、給気部１４２の流路断面積は、給気部１４２内の流路の長さ方向に垂直な方向に切断した流路断面の面積である。

【0051】

給気部１４２の給気口１４２ａの高さ方向の位置は、散気装置１１２の分配部１１８の開口部１１８ａの位置と同じか、それよりも上側であることが好ましい。これにより、運転を停止した際に空気貯留部１４０内における水面の上昇が給気部１４２の給気口１４２ａが被処理水で塞がったところで止まるため、ヘッダー１１４から散気装置１１２への汚泥の侵入を抑制する効果が十分に得られやすくなる。なお、本発明における給気部１４２の給気口１４２ａと分配部１１８の開口部１１８ａの高さ方向の位置関係は、給気部１４２の給気口１４２ａが下向きに開口していない場合、給気口１４２ａの上端を基準とする。

【0052】

給気部１４２の給気口１４２ａと分配部１１８の開口部１１８ａとの高さの差は、５ｍｍ以上２００ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下がより好ましい。前記差が前記範囲の下限値以上であれば、ヘッダー１１４から散気装置１１２に汚泥が侵入することを抑制しやすい。前記差が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなるため好ましい。

【0053】

送気部１４４は、空気貯留部１４０内の空気が送り出される部分である。この例では１０個の送気部１４４が、第一側壁１４１ａの上部における給気部１４２よりも第四側壁１４１ｄ側に水平方向に等間隔に設けられている。なお、送気部１４４を複数設ける場合、それら送気部１４４を水平方向に等間隔に設ける態様には限定されない。送気部１４４の数はヘッダー１１４に接続する散気装置１１２の数に応じて適宜設定すればよく、例えば５～２０個とすることができる。

【0054】

送気部１４４の空気貯留部内１４０に開口した各々の送気口１４５は、給気部１４２の空気貯留部１４０内に開口した給気口１４２ａよりも上側に位置している。送気部１４４には散気装置１１２の水平管１１６が接続されている。これにより、空気貯留部１４０に貯留されていた空気は送気部１４４から散気装置１１２の水平管１１６へと送られるようになっている。送気部１４４に散気装置１１２の水平管１１６が直接接続される態様はヘッダー付散気装置１１０をコンパクト化しやすい点で有利である。

【0055】

第一仕切り部１４６は平板状の部材であり、空気貯留部１４０内の鉛直方向における給気口１４２ａと送気口１４５の間に位置している。また、第一仕切り部１４６は給気口１４２ａ側から送気口１４５側に水平方向に延在し、第一仕切り部１４６の送気口１４５側端部が、少なくとも給気口１４２ａに最も近い第一送気口１４５ａ下方に位置している。 ここで、「第一仕切り部の送気口側端部が、少なくとも給気口に最も近い第一送気口下方に位置している」とは、第一仕切り部が、底面視で第一送気口が遮られるように延在していることを意味する。
この例の第一仕切り部１４６は、第一送気口１４５ａの水平方向の給気口１４２ａ側から、第三送気口１４５ｃと第四送気口１４５ｄの間まで延在している。すなわち、第一仕切り部１４６は、底面視で第一送気口１４５ａ、第二送気口１４５ｂ及び第三送気口１４５ｃが遮られるように延在している。給気口１４２ａと送気口１４５の間に第一仕切り部１４６が設けられていることで、給気部１４２の給気口１４２ａから供給される空気によって飛び散った汚泥が送気口１４５から散気装置１１２の水平管１１６に侵入することが抑制される。
第一仕切り部１４６の厚みは、適宜設定でき、例えば、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。

【0056】

第一仕切り部１４６が延在する方向と鉛直方向とがなす角度θ（図４）は、９０°以上１８０°未満が好ましい。角度θが前記下限値以上であれば、第一仕切り部１４６上に汚泥が蓄積することを抑制しやすい。給気部１４２の給気口１４２ａから供給される空気が第一仕切り部１４６によって遮られにくく、すべての送気口１４５まで均等に空気が到達しやすい点では、角度θは１３０°以下がより好ましく、１２０°以下がより好ましい。

【0057】

第一仕切り部１４６の給気口１４２ａ側端部からその反対側端部までの長さＬ１（図４）は、散気装置１１２から散気される空気量１Ｎｍ^３／ｍｉｎあたり２５０ｍｍ以上という条件を満たす。ただし、「散気装置１１２から散気される空気量」とは、ヘッダー１１４に複数の散気装置１１２が接続される場合、すべての散気装置１１２から散気される合計の空気量を意味するものとする。第一仕切り部１４６の長さＬ１が前記条件を満たせば、給気部１４２の給気口１４２ａから供給される空気によって飛び散った汚泥が送気口１４５から散気装置１１２の水平管１１６へと侵入することが抑制されやすい。各々の散気装置１１２からの散気の均一性に優れる点では、第一仕切り部１４６の長さＬ１は、散気装置１１２から散気される空気量１Ｎｍ^３／ｍｉｎあたり４００ｍｍ以下という条件を満たすことが好ましい。

【0058】

第二仕切り部１４８は、平板状の部材であり、水平方向における給気口１４２ａと送気口１４５の間に位置している。また、第二仕切り部１４８は第一仕切り部１４６の給気口１４２ａ側端部から鉛直方向上方に延在している。第二仕切り部１４８が設けられていることで、汚泥が送気口１４５から散気装置１１２の水平管１１６へと侵入することがさらに抑制されやすくなる。

【0059】

この例の第二仕切り部１４８は上板部１４１Ｂから垂下するように設けられている。すなわち第二仕切り部１４８の上側端部は空気貯留部１４０の上側の内面に連結されている。これにより、給気部１４２の給気口１４２ａから供給される空気によって飛び散った汚泥が送気口１４５から散気装置１１２の水平管１１６へと侵入することがさらに抑制されやすくなる。なお、本発明の効果を損なわない範囲であれば、第二仕切り部１４８の上側端部は空気貯留部１４０の上側の内面に連結されていなくてもよい。

【0060】

第二仕切り部１４８の厚みは、適宜設定でき、例えば、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。
第二仕切り部１４８の鉛直方向に対する角度φは、３０°以下が好ましく、１５°以下がより好ましい。角度φが前記上限値以下であれば、ヘッダー１１４から散気装置１１２に汚泥が侵入することを抑制する効果が得られやすい。

【0061】

以下、ヘッダー付散気装置１１０の作用機構について説明する。
運転開始前においては、図７（ａ）に示すように、サイフォン式散気管１２０内におけるサイフォン室１２８、連通部１２５及び経路１２３は汚泥含有処理水Ｂ（被処理水）で満たされている。ブロア１１５から配管１１３を通じて送気し、図８（ａ）に示すように、給気部１４２から空気貯留部１４０内に空気Ａを送り込む。ヘッダー１１４では空気貯留部１４０内で空気Ａが一時的に貯留され、水面Ｓ１を給気部１４２の給気口１４２ａよりも下方まで押し下げつつ、空気Ａの一部が各々の送気口１４５から各々の散気装置１１２の水平管１１６へと送られる。運転開始時には給気部１４２の給気口１４２ａから供給される空気Ａによって汚泥が飛び散るが、第一仕切り部１４６及び第二仕切り部１４８が設けられていることで、飛び散った汚泥が送気口１４５から散気装置１１２の水平管１１６へと侵入することが抑制される。そのため、散気装置１１２内で乾燥汚泥が大きくなって詰まることが抑制される。

【0062】

各散気装置１１２では、水平管１１６に送られた空気は各分配部１１８に分配され、分配部１１８の開口部１１８ａを通じて処理水流入部１２７から各サイフォン式散気管１２０に送られる。このようにサイフォン式散気管１２０に空気Ａが連続的に供給されると、図７（ｂ）に示すように、サイフォン室１２８内の汚泥含有処理水Ｂが散気穴１２６や処理水流入部１２７から押し出されて、サイフォン室１２８の液面Ｓ２が次第に降下する。

【0063】

さらに空気Ａを供給し続け、液面Ｓ２の高さが第一仕切壁１２２の下端１２２ａよりも低くなると、図７（ｃ）に示すように、経路１２３内と第一サイフォン室１２８Ａとの２つの気液界面高さの差によって空気Ａが経路１２３に移動し、散気穴１２６から一挙に放出されて気泡２００が形成される。散気穴１２６から散気されると、図７（ｄ）に示すように、処理水流入部１２７から汚泥含有処理水Ｂが流入することで、液面Ｓ２の高さは第二仕切壁１２４の上端１２４ａ付近まで上昇する。そして、図７（ｂ）から図７（ｄ）までの状態が繰り返し行われることで、間欠的に曝気される。

【0064】

運転を停止すると、通常はブロア１１５近傍の気密性が高くないことから、被処理水流入口１４０ａから汚泥含有処理水Ｂが流入して空気貯留部１４０内の空気Ａが給気部１４２から逆流する。そして、図８（ｂ）に示すように、空気貯留部１４０内の水面Ｓ１が給気部１４２の給気口１４２ａが塞がれる位置まで上昇する。ヘッダー１１４においては、運転停止時でも水面Ｓ１の上昇は給気部１４２の給気口１４２ａが塞がれる位置で停止し、送気部１４４の送気口１４５が水面Ｓ１から離れた状態となる。このため、運転の停止時汚泥が送気口１４５から散気装置１１２に侵入することが抑制される。

【0065】

〔水処理方法〕
以下、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。

【0066】

（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を通じて膜分離槽２１に流入させる。

【0067】

（膜分離工程）
膜分離槽２１では、ＭＢＲ装置１００の膜モジュール２２により、活性汚泥及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、ヘッダー付散気装置１１０により曝気を行う。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。

【0068】

なお、水処理方法は、活性汚泥処理槽１１の中にＭＢＲ装置１００が設けられた水処理装置を用いて、活性汚泥処理工程と膜分離工程とを同時に行ってもよい。

【0069】

以上説明したように、本発明では、空気貯留部内に第一仕切り部が設けられたヘッダーを備えるヘッダー付散気装置を用いる。これにより、運転と停止を繰り返してもヘッダーから散気装置に汚泥が侵入することが抑制されるため、より安定して運転を行うことができる。また、本発明のヘッダー付散気装置は、ヘッダーを備えているため、運転停止時において散気装置内に空気が溜まったままの状態となるため、散気孔から散気装置内に汚泥が侵入して詰まることも抑制される。

【0070】

なお、本発明のヘッダー付散気装置は、前記したヘッダー付散気装置１１０には限定されない。例えば、図９に示すように、第二仕切り部１４８を備えずに第一仕切り部１４６だけを備える以外はヘッダー１１４と同様の態様のヘッダー１１４Ａを備えるヘッダー付散気装置であってもよい。

【0071】

ヘッダー付散気装置が備える散気装置は、前記した散気装置１１２には限定されない。散気装置におけるサイフォン式散気管の数は、６つには限定されず、膜モジュールの大きさ、枚数に応じて適宜設定でき、５つ以下であってもよく、７つ以上であってもよい。
散気装置１１２は、１つの分配部１１８から２つのサイフォン式散気管１２０に空気が供給されるものであったが、１つの分配部から１つのサイフォン式散気管に空気が供給されるものであってもよく、１つの分配部から周囲の３つ以上のサイフォン式散気管に空気が供給されるものであってもよい。分配部１１８の端部に切欠部１３４が形成されていないものであってもよい。

【0072】

散気装置は、サイフォン式散気管を備えるものには限定されない。例えば、散気装置１１２において、サイフォン式散気管１２０を有さず、分配部１１８の開口部１１８ａから散気する散気装置であってもよい。水平管に複数の散気孔が形成された散気装置であってもよい。平面視で水平管と直交する方向に延びる分配管が接続管部を介して水平管と接続され、前記分配管に複数の散気孔が形成された散気装置であってもよい。

【符号の説明】

【0073】

１００…膜分離活性汚泥装置、１１０…ヘッダー付散気装置、１１２…散気装置、１１４，１１４Ａ…ヘッダー、１１５…ブロア、１１６…水平管、１１８…分配部、１１８ａ…開口部、１１９…接続管部、１２０…サイフォン式散気管、１４０…空気貯留部、１４０ａ…被処理水流入口、１４２…給気部、１４２ａ…給気口、１４４…送気部、１４５…送気口、１４５ａ…第一送気口、１４６…第一仕切り部、１４８…第二仕切り部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】