特許 7492418 廃水処理システムおよび廃水処理方法

(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】

(24)【登録日】2024-05-21

(45)【発行日】2024-05-29

(54)【発明の名称】廃水処理システムおよび廃水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/06 20230101AFI20240522BHJP

   C02F 3/20 20230101ALI20240522BHJP

【ＦＩ】

C02F3/06

C02F3/20 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020161962

(22)【出願日】2020-09-28

(65)【公開番号】P2022054766

(43)【公開日】2022-04-07

【審査請求日】2023-06-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000002174

【氏名又は名称】積水化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】石井 良和

(72)【発明者】

【氏名】奥野 健太

【審査官】山崎 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０８７１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１８９７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１９８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３６６９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ ３／００－ ３／３４

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００－７１／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

微生物の働きを利用して廃水を浄化する廃水処理システムであって、
前記廃水に浸漬して用いられる気体供給体であって、防水透気膜を含み、前記防水透気膜で区画された内部空間に供給された気体が前記防水透気膜の外側の廃水中の前記微生物に供給される、複数の気体供給体と、
前記複数の気体供給体の内部空間の流体を排出する送液部と、
を備え、
前記送液部は、
前記複数の気体供給体の内部空間にそれぞれ接続される複数の送液管と、
前記複数の送液管に接続されるマニホールドと、
前記マニホールドに接続される吸引ポンプと
を有し、
前記吸引ポンプで前記気体供給体の内部空間の流体を外部に排出する際に、気体の流動圧力損失により生じる負圧を利用して前記内部空間の液体を外部に排出する、
廃水処理システム。

【請求項2】

前記送液管の内部の断面積が１０ｍｍ^２以下である、
請求項１に記載の廃水処理システム。

【請求項3】

前記送液管が、気体の流動圧力損失を発生させる圧力損失発生部を備える、
請求項１または２に記載の廃水処理システム。

【請求項4】

前記圧力損失発生部が、前記送液管内のオリフィス部位であるか、前記送液管内の狭窄部位であるか、前記送液管の湾曲部位であるか、もしくは、前記送液管内の連通多孔質部材が配置された部位である、
請求項３に記載の廃水処理システム。

【請求項5】

前記気体供給体の内部空間に気体を供給する送気部をさらに備える、
請求項１～４のいずれか１項に記載の廃水処理システム。

【請求項6】

前記送気部は、前記気体供給体の内部空間に接続される送気管を含み、
前記送気管は、前記送液管とは別に設けられている、
請求項５に記載の廃水処理システム。

【請求項7】

前記送気部は、前記気体供給体の内部空間に接続される送気管を含み、
前記送気管は、前記送液管と共通している、
請求項５に記載の廃水処理システム。

【請求項8】

廃水処理装置を用いて、微生物の働きを利用して廃水を浄化する廃水処理方法であって、
前記廃水処理装置は、
前記廃水に浸漬して用いられる気体供給体であって、防水透気膜を含み、前記防水透気膜で区画された内部空間に供給された気体が前記防水透気膜の外側の廃水中の前記微生物に供給される、複数の気体供給体と、
前記複数の気体供給体の内部空間の流体を排出する送液部と、
を備え、
前記送液部は、
前記複数の気体供給体の内部空間にそれぞれ接続される複数の送液管と、
前記複数の送液管に接続されるマニホールドと、
前記マニホールドに接続される吸引ポンプと
を有し、
前記吸引ポンプで前記気体供給体の内部空間の流体を外部に排出する際に、気体の流動圧力損失により生じる負圧を利用して前記内部空間の液体を外部に排出する、
廃水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

好気性微生物の働きを活用して水中の有機物を分解して廃水を浄化する廃水処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

好気性微生物廃水処理装置は、有機性廃水の処理方法として広く利用されている。一方、散気管を用いた曝気は酸素溶解効率が低く、散気管にかかる水圧以上の圧力での曝気を必要とする為、ブロアの電力費がかかる。

【0003】

気体を透過し液体を透過しない気体供給体に微生物を付着させて廃水処理を行う、廃水処理装置が検討されている。この装置では送気にかかる圧力を抑えることが出来る為、電力費削減が可能である。当該気体供給体の例が特許文献１，２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第３７４３７７１号公報

【文献】特許第４６８０５０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

気体供給体を使用した好気性微生物廃水処理装置においては、気体供給体を介した水蒸気の浸透や送気された空気中の水蒸気の凝縮により、気体供給体内部に凝縮水が生成する。これによって、送気ガス流路の一部が閉塞し送気効率が低下する。

【0006】

このような凝縮水対策として、気体供給体内部の凝縮水を排出する、送液部を設けることが考えられる。

【0007】

しかし、複数の気体供給体を備えた廃水処理装置において、１つのポンプで水を汲みだそうとすると、水が汲出し終わった気体供給体から気体を吸うことになり、モジュール全体の凝縮水を汲出すのは困難である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第1観点の廃水処理システムは、微生物の働きを利用して廃水を浄化する廃水処理システムであって、
前記廃水に浸漬して用いられる気体供給体であって、防水透気膜を含み、前記防水透気膜で区画された内部空間に供給された気体が前記防水透気膜の外側の廃水中の前記微生物に供給される、複数の気体供給体と、
前記複数の気体供給体の内部空間の流体を排出する送液部と、
を備え、
前記送液部は、
前記複数の気体供給体の内部空間にそれぞれ接続される複数の送液管と、
前記複数の送液管に接続されるマニホールドと、
前記マニホールドに接続される吸引ポンプと
を有し、
前記吸引ポンプで前記気体供給体の内部空間の流体を外部に排出する際に、気体の流動圧力損失により生じる負圧を利用して前記内部空間の液体を外部に排出する。
第２観点の廃水処理システムは、第1観点のシステムであって、前記送液管の内部の断面積が１０ｍｍ^２以下である。
第３観点の廃水処理システムは、第1観点または第２観点のシステムであって、前記送液管が、気体の流動圧力損失を発生させる圧力損失発生部を備える。
第４観点の廃水処理システムは、第1観点～第３観点のいずれかのシステムであって、前記圧力損失発生部が、前記送液管内のオリフィス部位であるか、前記送液管内の狭窄部位であるか、前記送液管の湾曲部位であるか、もしくは、前記送液管内の連通多孔質部材が配置された部位である。
第５観点の廃水処理システムは、第1観点～第４観点のいずれかのシステムであって、前記気体供給体の内部空間に気体を供給する送気部をさらに備える。
第６観点の廃水処理システムは、第５観点のシステムであって、前記送気部は、前記気体供給体の内部空間に接続される送気管を含み、
前記送気管は、前記送液管とは別に設けられている。
第７観点の廃水処理システムは、第５観点のシステムであって、前記送気部は、前記気体供給体の内部空間に接続される送気管を含み、
前記送気管は、前記送液管と共通している。
第8観点の廃水処理方法は、廃水処理装置を用いて、微生物の働きを利用して廃水を浄化する廃水処理方法であって、
前記廃水処理装置は、
前記廃水に浸漬して用いられる気体供給体であって、防水透気膜を含み、前記防水透気膜で区画された内部空間に供給された気体が前記防水透気膜の外側の廃水中の前記微生物に供給される、複数の気体供給体と、
前記複数の気体供給体の内部空間の流体を排出する送液部と、
を備え、
前記送液部は、
前記複数の気体供給体の内部空間にそれぞれ接続される複数の送液管と、
前記複数の送液管に接続されるマニホールドと、
前記マニホールドに接続される吸引ポンプと
を有し、
前記吸引ポンプで前記気体供給体の内部空間の流体を外部に排出する際に、気体の流動圧力損失により生じる負圧を利用して前記内部空間の液体を外部に排出する。

【発明の効果】

【0009】

本開示の廃水処理システムによれば、吸引ポンプで複数の気体供給体の内部空間の流体を外部に排出する際に、気体の流動圧力損失により生じる負圧を利用して前記内部空間の液体を外部に排出するので、１部の気体供給体の水がくみ出し終わった後も、マニホールド内の負圧が保たれ、全ての気体供給体の水を汲みだすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第1実施形態の廃水処理システム５０の鉛直断面図である。

【図2】第1実施形態の廃水処理システム５０の図1とは９０°異なる方向の鉛直断面図である。

【図3】第1実施形態の気体供給体１０の鉛直断面図である。

【図4】第1実施形態の気体供給体１０を構成する気体送出層１２の斜視図である。

【図5】第1実施形態の気体供給体１０を用いて微生物が廃水Ｗ中の有機物を分解する様子を模式的に示す図である。

【図6A】第1実施形態の気体供給体１０ａ、１０ｂの内部空間に水が溜まり、それを排出している状態を示す図である。

【図6B】第1実施形態の気体供給体１０ａ、１０ｂの図６Ａの後の状態を示す図である。

【図7A】第1実施形態の送液管４１内のオリフィス部位４７ａを示す図である。

【図7B】第1実施形態の送液管４１内の複数孔のオリフィス部位４７ｂを示す図である。

【図7C】第1実施形態の送液管４１内の狭窄部位４７ｃを示す図である。

【図7D】第1実施形態の送液管４１内の湾曲部位４７ｄを示す図である。

【図7E】第1実施形態の送液管４１内の連通多孔質部材４７ｅが配置された部位を示す図である。

【図8】第２実施形態の廃水処理システム５０ａの鉛直断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜第1実施形態＞
(廃水処理装置１００)
本実施形態の廃水処理装置１００は、廃水に含まれる好気性微生物の働きを利用して、廃水中の少なくとも１つの有機物または窒素源を分解して廃水の浄化処理を行う。図１に示すように、廃水処理装置１００は、廃水処理槽５１と、廃水処理システム５０とを備えている。

【0012】

（廃水処理槽５１）
図１または図２に示すように、廃水処理槽５１は、廃水Ｗが貯留される有底の容器であって、流入口５１ａと流出口５１ｂが設けられている。例えば、互いに対向する側面に流入口５１ａと流出口５１ｂとが設けられていてもよい。

【0013】

本実施形態では、流入口５１ａと流出口５１ｂとが常時開放されている。廃水Ｗは、流入口５１ａから、流入口５１ａに対向する位置に配置された流出口５１ｂに向かって、連続的、もしくは、断続的に供給される（図２の一点鎖線矢印は、廃水Ｗの流れを示している）。

【0014】

廃水処理槽５１の容積については、特に限定されないが、例えば、１ｍ^３以上１０，０００ｍ^３以下の容積であればよい。

【0015】

（廃水処理システム５０）
廃水処理システム５０は、供給体ユニット５２と、送気部３０と、送液部４０とを備えている。

【0016】

（供給体ユニット５２）
図１に示すように、供給体ユニット５２は、気体供給体１０がユニット化されたものであり、廃水処理槽５１の内部に配置される。図１では、供給体ユニット５２は、平行に配列された複数の気体供給体１０によって構成されている。供給体ユニット５２は、使用時において、各気体供給体１０の上端部分を除いた部分が廃水Ｗ中に浸漬されるように配置される。

【0017】

（気体供給体１０）
各気体供給体１０とは、廃水処理槽５１の廃水Ｗ中に浸漬された状態で、開口２１ｂから供給された気体を、廃水Ｗ中に供給する構造体である。気体供給体１０は、図３に示すように、気体送出層１２と、防水透気膜２１とを含む。気体供給体１０の内部空間には、送気部３０の送気管３１の一部が開口２１ｂを経由して挿入されている。送気部３０より、気体（空気、酸素）が気体供給体１０の内部空間に供給される。また、気体供給体１０の内部空間には、送液部４０の送液管４１の一部が配置されている。気体送出層の中で生じた凝縮水は、気体供給体１０の内部空間より、送液部４０を介して外部に排出される。本実施形態においては、開口２１ｂは、送気管３１、送液管４１の他にも空気、気体が気体供給体１０の内部空間に出入りできる。開口２１ｂは、送気管３１、送液管４１の他には空気、気体が出入りできないように封止されていてもよい。

【0018】

図２に示すように、各気体供給体１０は、平板状の部材であって、上下方向（深さ方向）と横方向（水平方向）とに沿って面が展開されるように配置されている。これにより、廃水Ｗとの接触面積が効率的に確保される。また、流入口５１ａと流出口５１ｂとを結ぶ直線に対して、各気体供給体１０の側面が平行になるように各気体供給体１０が配置されることで、流入口５１ａから廃水処理槽５１内に供給される廃水Ｗは、流出口５１ｂに向けて円滑に流れる。なお、供給体ユニット５２を構成する気体供給体１０の数は、必ずしも複数である必要はなく、単数であってもよい。また、気体供給体はスパイラル形状や中空糸形状でもよい。スパイラル形状の場合は平板状のように内部に気体供給体が配置され、気体供給体に送気部、送液部が挿入されている。中空糸形状の場合は、中空糸自体の強度で内部空間を保持することができる場合、気体供給体がなくてもよい。送気部、送液部は複数の中空糸を束ねるヘッダ内部に送気部、送液部が挿入される。

【0019】

気体供給体１０の間隔を、「気体供給体１０の厚みを含まない、隣り合う２つの気体供給体１０の外面の間隔」と定義すると、気体供給体１０の間隔は、５ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましい。気体供給体１０の間隔が５ｍｍ未満である場合には、防水透気膜２１上に増殖する微生物によって目詰まりを起こす虞がある。気体供給体１０の間隔が２００ｍｍを超える場合には、廃水との接触効率が悪くなり、廃水処理性能が向上しにくくなる可能性がある。なお上記問題を確実に回避するために、気体供給体１０の間隔を１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることがより好ましい。

【0020】

図３は、気体供給体１０の鉛直断面図である。図３に示すように、気体供給体１０は、気体送出層１２と、防水透気膜２１とを備えており、防水透気膜２１によって構成される袋の中に気体送出層１２が配置される。前記袋は、２枚の防水透気膜２１，２１を重ね合わせて、これら防水透気膜２１，２１の３方の端部を接着したものであり、上端部（気体送出層１２における気体供給側の端部）に開口２１ｂ（図３参照）を有している。そして開口２１ｂから気体送出層１２が袋の内部に挿入されることで、気体送出層１２の外周は防水透気膜２１によって覆われている。なお開口２１ｂの位置あるいは形状は限定されず、例えば各端部（袋の上辺、底辺、横辺（縦のライン）も含む）の一部が開口とされてもよい。

【0021】

（送気部３０）
送気部３０は、気体供給体１０の内部空間に気体を供給する。送気部３０は、ブロア３６、マニホールド３５、送気管３１を含む。送気管３１は、ブロア３６より送り込まれた空気(酸素)を気体供給体１０の内部に送り込む配管である。マニホールド３５は、一方をブロア３６に接続され、一方を複数の送気管３１に接続されている。

【0022】

気体供給体１０を介して廃水Ｗ中に供給される気体としては、廃水Ｗ中の好気性微生物の活性化を促すために、酸素を含む気体である。具体的には、空気であってもよいし、純酸素であってもよい。図示の例では、ブロア３６からの気体が開口２１ｂに供給されるようになっている。なお製造コストを安価に抑える観点から、ブロア３６を使用せずに、開口２１ｂから大気中の空気をそのまま気体供給体１０に取り入れてもよい。

【0023】

（防水透気膜２１）
防水透気膜２１は、最外側層が液体（廃水）に接触するように液体中（廃水中）に浸漬された状態で、内側（気体送出層１２側）に供給される酸素を外側へ透過させることで、酸素を液体中（廃水中）に供給する。当該防水透気膜２１は、気体供給体１０が廃水処理槽５１内に浸漬された状態において、内側（気体送出層１２）から外側（廃水Ｗ）へ空気を透過させ、かつ外側（廃水Ｗ）から内側（気体送出層１２）へ廃水を透過させない特性を有する。これにより、廃水Ｗ中の好気性微生物は、図５に示すように、継続的に空気（酸素）が供給される防水透気膜２１の表面２１ａに集まってくる。よって、防水透気膜２１の表面２１ａに微生物が付着して、バイオフィルム２１４が形成される。そして、廃水Ｗに含まれるか、もしくは表面２１ａに保持されている微生物の働きによって、水中に溶解、もしくは分散している微小個体状の有機物、もしくは窒素化合物が分解されて、廃水が浄化される。

【0024】

具体的には図３に示すように、防水透気膜２１は、基材２１１と、気体透過性無孔層２１２と、微生物支持層２１３とを含む。図示の例では、防水透気膜２１は、基材２１１、気体透過性無孔層２１２、微生物支持層２１３の順に積層されている。微生物支持層２１３は、廃水Ｗに接触する最外側層である。なお図示の例とは異なり、防水透気膜２１は、気体透過性無孔層２１２、基材２１１、微生物支持層２１３の順に積層されたものであってもよい。

【0025】

（基材２１１）
基材２１１は、熱可塑性樹脂から形成される微多孔膜である。前記微多孔膜とは、微細な貫通孔を多数設けた膜である。基材２１１の素材として、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン、及びポリフッ化ビニリデンを含めたフッ素樹脂、ポリブタジエン、ポリ（ジメチルシロキサン）を含めたシリコーンベースのポリマー、およびこれらの材料のコポリマーから選ばれるポリマー材料を含む等を含んでもよい。

【0026】

微多孔膜である基材２１１の製造方法は、特に限定されないが、例えば、相分離法、延伸開孔法、溶解再結晶法、粉末焼結法、発泡法、溶剤抽出のいずれかによって、基材２１１を製造できる。また基材２１１は、自己組織化ハニカム微多孔膜であってもよい。

【0027】

基材２１１の厚みは、10μm～500μmであることが好ましく、50μm～200μmであることがより好ましい。基材２１１の厚さは、JIS1913:2010一般不織布試験方法6.1厚さの測定方法で測定される値である。

【0028】

基材２１１の細孔径は、気体透過性無孔層の欠陥を防止する観点から、0.01μm～50μmであることが好ましく、高い強度と気体透過性を保持する観点から、0.1μm～30μmであることがより好ましい。前記細孔径は、表面を走査型電子顕微鏡（SEM）により観察し、その観察像から以下に示す方法により求めた細孔径である。観察倍率は、観察する対象物の細孔径が適切に算出できる倍率であれば、任意の倍率で観察することができる。
（細孔径を求める方法）
SEM観察で得られた像について、２値化処理を行い、画像解析的に、細孔径を算出する。算出の際には、細孔径は楕円近似を行い、楕円の長軸の長さを細孔径として、その平均値を評価する。

【0029】

或いは、基材２１１の細孔径は、毛管凝縮法による細孔径分布測定（パームポロシメトリ）から求められる平均細孔径であると定義される。パームポロシメトリでは、試料にかける気体の測定圧力を徐々に増加させていく際に測定される気体の透過流量から、大気圧と測定圧力との差圧と、気体透過流量との関係を求める、細孔径を求めるには、試料を表面張力が既知の湿潤液に浸漬した後の湿潤サンプルにて測定されるウェットカーブと、乾燥した資料で測定されるドライカーブを求める。それぞれ、所定の圧力範囲で徐々に圧力を増加させていくことにより、試料内の貫通細孔径に関する情報を得ることができる。平均細孔径はウェットカーブと、ドライカーブの１／２の傾きの曲線（ハーフドライカーブ）が交わる点Ｘを求め、これを方程式、ｄ＝２８６０×γ／ＤＰに代入して求める。前記方程式において、ｄは平均細孔径（ｍｍ）、γは湿潤液の表面張力（ｄｙｎｅｓ／ｃｍ）、ＤＰは点Ｘにおける大気圧と気体圧力との差圧（Ｐａ）である。測定は、Ｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製、パームポロメーター（ＣＦＰ－１５００－ＡＥＣ）を用いることができる。試験条件としては例えば、試験温度は室温（２０℃±５℃）、湿潤液はＧａｌｗｉｃｋ（表面張力１５．７ｄｙｎｅｓ／ｃｍ）、加圧気体は圧縮空気、用いる試料の直径は３３ｍｍ、供給圧力最大値は２５０ｐｓｉ、差圧の上昇速度は４ｐｓｉ／分で測定することができる。湿潤サンプル作成の際には、サンプルが浸漬されている湿潤液をデシケータに入れ、脱気することでサンプルを十分に湿潤させることができる。

【0030】

（気体透過性無孔層２１２）
気体透過性無孔層２１２とは、前記基材の孔より径の小さい細孔径の孔を有するか、もしくは、孔の径を検出できず、かつ、気体を透過可能な層である。気体透過性無孔層２１２の細孔径は、基材２１１の細孔径と同様の方法で測定できる。

【0031】

気体透過性無孔層２１２を透過する前記気体としては、酸素、二酸化炭素、窒素、水素、メタノール、エタノール等のアルコール類や有機溶剤、もしくはそれらの混合ガスが挙げられる。微生物を効果的に育成、活動させる観点から、前記気体は、酸素か、酸素を含む混合ガスであることが好ましい。気体透過性はJIS K 7126に定めた方法で測定できる。

【0032】

気体透過性無孔層２１２は、熱可塑性樹脂でもよく、熱硬化性樹脂でもよい。当該熱硬化性樹脂は、熱硬化する樹脂であってもよく、紫外線の照射で硬化する樹脂であってもよい。また、有機過酸化物架橋、付加反応架橋、縮合架橋により硬化する樹脂であってもよい。

【0033】

気体透過性無孔層２１２の素材としては、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンポリテトラフルオロエチレン、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂および、これらの材料のコポリマーから選ばれる熱硬化性ポリマーを含んでもよい。また、（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）ｎ（ｎ＝整数）のシロキサン骨格を有するポリ（ジメチルシロキサン）などのシリコーンベースのシリコーン樹脂を用いることができる。これらの中でも、特に、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。

【0034】

上記のポリウレタン樹脂としては、「アサフレックス８２５」（旭化成社製）、「ペレセン ２３６３－８０Ａ」、「ペレセン２３６３－８０ＡＥ」、「ペレセン２３６３－９０Ａ」、「ペレセン２３６３－９０ＡＥ」、（以上、ダウ・ケミカル社製）、「ハイムレンＹ－２３７ＮＳ」（大日精化工業社製）を用いることができる。

【0035】

シリコーン系樹脂やシリコーンポリマー、またはそれらを得るためのシリコーン系樹脂組成物の配合、組成は特に限定されない。シリコーン系樹脂組成物に用いられるモノマーは１官能基、２官能基、３官能基、４官能基のいずれでもよく、単独で用いても、２種類以上を用いてもよい。モノマーとしてハロゲン化アルキルシラン、不飽和基含有シラン、アミノシラン、メルカプトシラン、エポキシシラン等を用いてもよい。用いられるモノマーとしては、例えば次の化学式で表されるモノマーが挙げられる。ＨＳｉＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、ＭｅＳｉＨＣｌ_２、Ｍｅ_３ＳｉＣｌ、ＭｅＳｉＣｌ_３、Ｍｅ_２ＳｉＣｌ_２、Ｍｅ_２ＨＳｉＣｌ、ＰｈＳｉＣｌ_３、Ｐｈ_２ＳｉＣｌ_２、ＭｅＰｈＳｉＣｌ_２、Ｐｈ_２ＭｅＳｉＣｌ、ＣＨ_２＝ＣＨＳｉＣｌ_３、Ｍｅ（ＣＨ_２＝ＣＨ）ＳｉＣｌ_２、Ｍｅ_２（ＣＨ_２＝ＣＨ）ＳｉＣｌ、（ＣＦ_３ＣＨ_２ＣＨ_２）ＭｅＳｉＣｌ_２、（ＣＦ_３ＣＨ_２ＣＨ_２）ＳｉＣｌ_３、ＣＨ_１８Ｈ_３７ＳｉＣｌ_３（化学式中で「＝」は二重結合を、「Ｍｅ」はメチル基を、「Ｐｈ」はフェニル基を表す）。前記モノマーは単独で用いても、２種類以上を用いてもよい。他の有機基としては、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基；フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基；ベンジル基、２－フェニルエチル基、３－フェニルプロピル基等のアラルキル基等を用いてもよい。これらの中でも、メチル基、フェニル基またはこれら両者の組み合わせが好ましい。メチル基、フェニル基またはこれら両者の組み合わせである成分は、合成が容易であり、化学的安定性が良好であるからである。また、特に耐溶剤性が良好なポリオルガノシロキサンを用いようとする場合には、更にメチル基、フェニル基またはこれら両者の組み合わせと３，３，３－トリフルオロプロピル基との組み合わせであることが好ましい。また、前記シリコーン系樹脂組成物には、オルガノアルコキシシランが含まれていてもよい。オルガノアルコキシシランとしては、例えば次の化学式で表される化合物が挙げられ、単独で用いても２種類以上を用いてもよい。Ｍｅ_３ＳｉＯＣＨ_３、Ｍｅ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_２、ＭｅＳｉ（ＯＣＨ_３）_３、Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_４、Ｍｅ（Ｃ_２Ｈ_５）Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_２、Ｃ_２Ｈ_５Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、Ｃ_１０Ｈ_２１Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、ＰｈＳｉ（ＯＣＨ_３）_３、Ｐｈ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_２、ＭｅＳｉＯＣ_２Ｈ_５、Ｍｅ_２Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_２、Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４、Ｃ_２Ｈ_５Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_３、ＰｈＳｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_３、Ｐｈ_２Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_２。

【0036】

さらに、前記シリコーン系樹脂組成物には、オルガノシラノールが含まれていてもよい。オルガノシラノールとしては、例えば次の化学式で表される化合物が挙げられ、単独で用いても２種類以上を用いてもよい。Ｍｅ_３ＳｉＯＨ、Ｍｅ_２Ｓｉ（ＯＨ）_２、ＭｅＰｈＳｉ（ＯＨ）_２、（Ｃ_２Ｈ_５）_３ＳｉＯＨ、Ｐｈ_２Ｓｉ（ＯＨ）_２、Ｐｈ_３ＳｉＯＨ。

【0037】

シリコーン系樹脂に用いられるシリコーンポリマーを得るための反応方法としては例えば、クロロシランの加水分解、環状ジメチルシロキサンオリゴマーの開環重合等の過程を経てもよい。用いるポリマーとしては例えば、ジメチル系ポリマー、メチルビニル系ポリマー、メチルフェニルビニル系ポリマー、メチルフロロアルキル系ポリマー当が挙げられる。

【0038】

シリコーンポリマーを硬化させる方法、すなわち反応（加硫）させてシリコーン系樹脂を得る方法は特に限定されない。加熱加硫、室温加硫でもよい。反応前の状態として、ミラブル型シリコーン系樹脂組成物、液状ゴム型シリコーン系樹脂組成物のどちらを用いてもよい。ミラブル型シリコーン系樹脂組成物に使用されるポリマーは重合度が４０００～１００００程度のポリマーが好適に使用される。また、１液型でも２液型でもよい。反応方法としては例えば、シラノール基（Ｓｉ－ＯＨ）間の脱水縮合反応、シラノール基と加水分解性基間の縮合反応、メチルシリル基（Ｓｉ－ＣＨ_３）、ビニルシリル基（Ｓｉ－ＣＨ＝ＣＨ_２）の有機過酸化物による反応、ビニルシリル基とヒドロシリル基（Ｓｉ－Ｈ）との付加反応、紫外線による反応、電子線による反応等を用いてもよい。

【0039】

（微生物支持層２１３）
微生物支持層２１３は、その表面もしくは内部に微生物を保持する層であり、内部に微生物が生育可能な空間を有し、水中の有機物が通過可能である。微生物支持層２１３の素材としては、例えば、メッシュ、織布、不織布、発泡体、又は微多孔膜等の多孔性シートが挙げられる。多孔性シートの素材は、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、メチルセルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂及びポリビニルブチラール樹脂、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、パラ系およびメタ系アラミド、ポリアリレート、炭素繊維、ガラス繊維、アルミニウム繊維、スチール繊維、セラミック等が挙げられる。微生物付着性と加工性を考慮すると、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、炭素繊維が好ましい。

【0040】

微生物支持層２１３の目付量は2g/m²以上、500g/m²以下であることが好ましく、10g/m²以上200g/m²以下であることがより好ましい。微生物支持層２１３の目付量はJIS1913:2010一般不織布試験方法6.2単位面積当たりの質量で測定される値である。微生物支持層２１３の目付量が２ｇ／ｍ^２以上であることにより、表面に凹凸が生じるため微生物支持層２１３に微生物が保持しやすくなるという効果を得ることができる。また、微生物支持層２１３の目付量が５００ｇ／ｍ^２以下であることにより、微生物支持層２１３の内部に微生物が育成可能な空間が生じるため微生物が保持しやすくなり、前記空間により酸素を微生物に供給しやすくなるという効果を得ることができる。

【0041】

微生物支持層２１３の厚みは、5μｍ以上、2000μｍ以下であることが好ましく、20μｍ以上500μｍ以下であることがより好ましい。微生物支持層２１３の厚さはJIS1913:2010一般不織布試験方法6.1厚さの測定方法で測定される値である。
なお、基材２１１の表面処理によって微生物支持層２１３が形成されてもよい。このようにすれば、上記の表面処理で基材２１１表面の粗さと膜電位を上げられるので、微生物付着性が向上する。例えば上記の表面処理として、グリシジルメタクリレートをグラフト重合し、さらに、ジエチルアミン、もしくは、亜硫酸ナトリウムを反応させることが行われ得る。或いは上記の表面処理として、グリシジルメタクリレートをグラフト重合した後に、アンモニア、もしくは、エチルアミンを反応させることが行われてもよい。

【0042】

（気体送出層１２）
図４は、気体送出層１２を示す斜視図である。気体送出層１２は、中空板状部材であり、紙、樹脂、金属のいずれかから形成される。気体送出層１２とは、第１端側から供給された気体を第１方向に沿って送出する気体流路Ｓを有する構造体である。送気部３０（送気管３１、図１参照）からの気体は、送気部３１ａを経由して気体送出層１２の下端部に供給される。気体送出層１２は、供給された気体を第１方向（図４中の一点鎖線参照）に送出する気体流路Ｓを有しており、側面の気体通過孔１３から気体を放出する。

【0043】

より具体的には図４に示すように、気体送出層１２は、複数の芯材１２ａと、表ライナ１２ｂと、裏ライナ１２ｃと、を有している。気体送出層１２の表裏面は、板状の部材である表ライナ１２ｂや裏ライナ１２ｃによって構成される。

【0044】

複数の芯材１２ａは、それぞれ第１方向に延びるものであって、第１方向と直交する方向に所定の間隔をあけて配列される。これら複数の芯材１２ａが表ライナ１２ｂと裏ライナ１２ｃとの間に挟み込まれることで、表ライナ１２ｂと裏ライナ１２ｃとの間の空間に、芯材１２ａによって区画された複数の気体流路Ｓが形成される。

【0045】

また各芯材１２ａは、表ライナ１２ｂおよび裏ライナ１２ｃ側から押圧された際に、表ライナ１２ｂと裏ライナ１２ｃとの間の空間が縮小しないように支持する支持部として機能する。図１または図２に示すように気体供給体１０が廃水Ｗ中に浸漬された状態では、芯材１２ａは、気体流路Ｓの断面積が水圧によって縮小しないように、表ライナ１２ｂと裏ライナ１２ｃとの間の空間を保持する。これにより、気体送出層１２（気体流路Ｓ）における気体送出量を十分に確保できる。

【0046】

表ライナ１２ｂおよび裏ライナ１２ｃには、それぞれ複数の気体通過孔１３が形成されている。気体通過孔１３は、表ライナ１２ｂおよび裏ライナ１２ｃに形成された貫通孔であり、当該気体通過孔１３が気体流路Ｓと防水透気膜２１とを連通させることで、気体流路Ｓを流れる気体は、防水透気膜２１を介して液体中に供給される。

【0047】

なお例えば、気体通過孔１３は、気体送出層１２の成形時に形成される。或いは気体送出層１２の成形後に表ライナ１２ｂや裏ライナ１２ｃの加工が行われることで、気体通過孔１３が形成されてもよい。表ライナや裏ライナには多孔性シートが用いられてもよい。また、十分な気体供給性能が得られれば、気体送出層に多孔性シートを用いてもよい。

【0048】

気体送出層１２を構成する各部材の素材としては、紙、セラミック、アルミニウム、鉄、プラスチック（ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、メチルセルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂及びポリビニルブチラール樹脂）等が挙げられる。

【0049】

なお強度面が優れることから、気体送出層１２の素材は、紙、アルミニウム、鉄、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、塩ビ樹脂、ポリエステル樹脂であることが好ましい。

【0050】

また材料コストを安価に抑える観点では、気体送出層１２の素材として、例えば、紙、ポリオレフィン、ポリスチレン、塩ビ、ポリエステル等の樹脂、アルミニウム等の金属等を使用することが好ましい。また、気体流路Ｓが第１方向（図４中の一点鎖線参照）に延びるように形成された段ボールを気体送出層１２として使用することでも、気体送出層１２の材料コストを安価に抑えることができる。

【0051】

当該気体送出層１２の気体透過孔を形成する孔形状は、円形状、多角形状（ハニカム構造を含む）など様々な形状の孔形状とすることができる。孔形状は特に限定は無いが、多角形状が好ましく、具体的には長方形もしくは正方形が好ましい。

【0052】

（送液部４０）
送液部４０は、水などの液体、および／または、空気などの気体である流体を、気体供給体１０の内部空間から外部へ排出する機能を有する。送液部４０は、送液管４１と、マニホールド４５と、吸引ポンプ４６とを有する。複数の送液管４１は、複数の気体供給体の内部空間にそれぞれ接続されている。マニホールド４５は、1本の管から複数本の管が分岐する構造を持った管である。マニホールド４５には、複数の送液管４１と吸引ポンプ４６とが接続されている。吸引ポンプ４６は、マニホールド４５に接続されている。吸引ポンプ４６は、液体、気体のいずれか、もしくは気液混合流体を吸引することが可能である。

【0053】

送液管４１の断面形状は特に限定されず、例えば、円形、四角形等の任意の多角形、Ｄ形状断面のように円の一部と多角形の一部を組み合わせたものであってもよい。内径の断面積は０．１ｍｍ^２以上１００ｍｍ^２以下が好ましく、吸引ポンプの自由度を高める観点から、０．５ｍｍ^２以上、１０ｍｍ^２以下がより好ましく、必要な圧損を少ない空気流量で生じさせ、且つ十分な排液流量を得る観点から、１ｍｍ^２以上４ｍｍ^２以下がさらに好ましい。

【0054】

（圧力損失の発生、圧力損失発生部４７）
送液管４１は、圧力損失を発生させる機能を有している。送液管４１全体が狭い流路を有することで圧力損失を発生させてもよいし、送液管４１の中に一部特に高い圧力損失が発生する部位として、圧力損失発生部４７を有していてもよい。

【0055】

圧力損失発生部４７は、気体の流動により、流動圧力損失が発生する部位である。圧力損失発生部４７は、種々の形態であり得る。圧力損失発生部４７は、送液管内のオリフィス部位４７ａ、４７ｂ（図７Ａ、７Ｂ）であっても、送液管４１内の狭窄部位４７ｃ（図７Ｃ）であっても、送液管４１の湾曲部位４７ｄ（図７Ｄ）であっても、もしくは、送液管４１内の連通多孔質部材４７ｅ（図７Ｅ）が配置された部位であってもよい。オリフィス部位４７ａ、４７ｂとは、送液管内部に穴を開けた薄い壁を有する形状である。穴を開けた板が送液管４１内部に設置されていてもよい。オリフィス部位の穴の数は１つ（図７Ａ）であっても、多数（図７Ｂ）であってもよい。

【0056】

（送液部の動作）
本実施形態の廃水処理システム５０においては、気体供給体１０の内部空間に凝縮水が生成し、これを取り除かないと、送気ガス流路の一部が閉塞し送気効率が低下するおそれがある。

【0057】

図６Ａ、図６Ｂは、本開示の廃水処理システム５０の一部を開示している。すなわち、気体供給体１０ａ、１０ｂと、送液部４０が開示されている。図６Ａは、気体供給体１０ａ、１０ｂの内部空間に液体（水）が溜まっている状態を示している。気体供給体１０ａ、１０ｂの内部空間に溜まっている水の量は、図６Ａに示すように異なっている。本実施形態の廃水処理システム５０は、このような場合に、送液部４０により、気体供給体１０ａ、１０ｂの内部空間の排水を行う。つまり、吸引ポンプ４６作動により、マニホールド４５内が負圧となり、気体供給体１０ａ、１０ｂから排液される。

【0058】

このように、送液部４０により廃液を継続すると、図６Ｂに示すように、当初蓄積されていた水量が少なかった気体供給体１０ｂは、液（水）が全て排出される。このような状態では、気体供給体１０ａからは内部空間の気体が排出され、その気体の流れ（液体の排出より高速）により、流動圧力損失が発生する。その圧力損失により、マニホールド４５内の負圧が維持され、液が残っている気体供給体１０ｂからの液の排出が継続される。なお、予め設計段階において、液の水頭圧差以上の負圧が発生するように、吸引ポンプ４６の能力の調整、および送液部４０の構造の調整（発生する圧力損失の調整）が行われている。

【0059】

なお、本実施形態において、送気管３１により気体供給体１０の内部空間に供給される気体の量は、送液管４１により排気される気体の量よりも多いことが好ましい。その場合、吸引ポンプ４６が作動しているときであっても、気体供給体１０の内部空間の圧力は、大気圧程度である。また、廃水処理システム５０は、気体供給体１０の内部空間の圧力が大気圧から大きく変動しないようにする機構を有している。本実施形態においては、廃水処理システム５０は、送液管４１の他にも気体供給体１０の内部空間を排気する機構（開口２１ｂからの排気を含む）を有していることが好ましい。

【0060】

気体供給体１０が３本以上の場合も同様にして、当初蓄積されていた水量が少なかった気体供給体１０から順次、液の排出が行われて、全体の水の排出が完了する。
本実施形態の廃水処理システム５０は、圧力損失発生部４７があるからこそ、マニホールド４５内の圧力が低下する。圧力損失発生部４７がなかった場合、図６Ｂの状態において、排液が終了した気体供給体１０ｂから優先的に空気が吸われ、マニホールド４５内の負圧が保たれなくなり、液が残っている気体供給体１０ａからは排液ができなくなる。本開示は、圧力損失を生じさせることで、気体供給体１０ｂの排液が終了しても、引き続き他の気体供給体１０ａの排液が可能となる。

【0061】

＜第２実施形態＞
本実施形態の廃水処理システム５０ａは、図８に示すように、送気部３０ａと送液部４０ａが供用されている。その他は、第１実施形態の廃水処理システム５０と同様である。すなわち、気体供給体の内部空間に空気（酸素）を供給する場合には、ブロア３６を用いて、空気を供給する。逆に、気体供給体１０の内部空間の流体を排出する時は、吸引ポンプ４６を稼働させて、流体の排出を行う。つまり、それぞれは、間欠的に行われる。また、この場合も第１実施形態と同様に、廃水処理システム５０ａは、気体供給体１０の内部空間の圧力が大気圧から大きく変動しないようにする機構を有していることが好ましい。

【0062】

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

【符号の説明】

【0063】

１０ 気体供給体
１２ 気体送気層
２１ 防水透気膜
３０、３０ａ 送気部
３１ 送気管
３５ （送気部の）マニホールド
３６ 送気ポンプ
４０、４０ａ 送液部
４１ 送液管
４５ （送液部の）マニホールド
４６ 吸引ポンプ
５０、５０ａ 廃水処理システム
５１ 廃水処理槽
５２ 供給体ユニット
１００、１００ａ 廃水処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図8】