JP6743310B2 - 廃水処理装置及び廃水処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、廃水に含まれる微生物の働きを利用して廃水を浄化する廃水処理装置に用いられるシート積層体、当廃水処理装置に配置される気体供給体用の袋を前記シート積層体を用いて製造する方法、前記シート積層体を有する水処理用の気体供給体、当該気体供給体がユニット化された供給体ユニット、及び当該供給体ユニットが配置された廃水処理装置に関する。
近年、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装置が開発されている。例えば、当該廃水処理装置には、廃水中に含まれる好気性微生物に対して酸素を供給するために、気体を透過し液体を透過しない気体透過膜が使用されており、当該気体透過膜の例が特許文献１，２に開示されている。
特許文献１には、シリコーン樹脂のみから形成される気体透過膜や、シリコーン樹脂が布帛の表面に被覆される気体透過膜が開示されている。
特許文献２には、シリコーンベースの材料から形成される単層微多孔膜が開示されている。当該単層微多孔膜は、径が約０．５マイクロメートル未満の微小な孔を有している。
特許第３７４３７７１号公報 特許第４６８０５０４号公報
しかしながら、特許文献１に開示されるシリコーン樹脂のみから形成される気体透過膜では、水圧により生じる引張応力に耐える強度の確保が困難である。また布帛の表面にシリコーン樹脂が被覆される気体透過膜では、上記の問題を回避できるものの、布帛の凹凸で樹脂の塗膜に欠陥が生じて、防水性を保つことが困難である。また防水性を保つために樹脂による塗膜を厚くすると、透気性が損なわれる。
また特許文献２に開示される単層微多孔膜では、長期的な使用によって、単層微多孔膜の孔が親水化することで、防水性を保てない。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、廃水に含まれるか、もしくはその表面に保持されている微生物の働きを利用して廃水を浄化する廃水処理装置に用いられるシート積層体であって、廃水処理装置の浄化性能を維持可能なシート積層体を提供することである。また本発明の他の目的は、廃水処理装置に配置される気体供給体用の袋を前記シート積層体を用いて製造する方法、シート積層体を有する水処理用の気体供給体、当該気体供給体がユニット化された供給体ユニット、及び当該供給体ユニットが配置された廃水処理装置を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明は、次の項に記載の主題を包含する。
項１． 廃水中の微生物の働きを利用して廃水を浄化する廃水処理装置にて使用されるシート積層体であって、
基材と、気体透過性無孔層と含み、
前記基材が微多孔膜である、シート積層体。
項２．前記シート積層体がさらに微生物支持層を含む、項１に記載のシート積層体。
項３．前記気体透過性無孔層が粘着性を有し、廃水に接する側から、前記微生物支持層、前記気体透過性無孔層、前記基材の順に積層されており、粘着性を有する前記気体透過性無孔層の廃水に接する面が前記微生物支持層であることを特徴とする、項２に記載のシート積層体。
項４．前記シート積層体は、下記式（１）により算出される微生物付着性指数ＭＡが０．０８以上であることを特徴とする、項２又は３に記載のシート積層体。
式（１）：ＭＡ＝Ｗ×Ｑ２．８×１０−６ 〔Ｗ：微生物支持層の目付量（ｇ／ｍ２）、Ｑ：酸素透過性（ｇ／（ｍ２・ｄ））〕
項５．下記バイオフィルム評価条件で測定したときのバイオフィルム厚みが１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、項２〜４のいずれか１項に記載のシート積層体。
（バイオフィルム評価条件）
（１）シート積層体を内寸７ｃｍの立方体の１つの鉛直側面に配置し、密閉された評価槽を有機物含有水で満たす。
（２）（上記有機物含有水の組成）溶性でんぷん：0.8g/L、ペプトン：0.084g/L、イーストエキス：0.4g/L、尿素：0.052g/L、CaCl2：0.055g/L、KH2PO4：0.017g/L、MgSO4・7H2O：0.001g/L、KCl：0.07g/L、NaHCO3：0.029g/L。溶媒は水道水。
（３）有機物の分解を担う微生物として微生物を含む土壌である、水田土壌を5g添加し、評価槽は30±2℃に維持された恒温槽内に配置され、スターラーを用いて連続的に撹拌を行っている条件下で、3.5日毎に前記評価槽内の液をすべて排出する。
（４）有機物含有水を入れ替える作業を28日間継続したのちに、有機物含有水を前記評価槽に満たし（時点Ta）、3日経過後（時点Tb）の前記シート積層体において、シート積層体を取出す。ここでは、水田土壌の質量は水田土壌の水分散液を遠心分離し、上清を捨てた後の質量で規定される。
項６．前記気体透過性無孔層の目付量が１０ｇ／ｍ２以上である、項１〜５のいずれか１項に記載のシート積層体。
項７．前記気体透過性無孔層はウレタン樹脂やシリコーン樹脂から選ばれる１種以上で形成されている、項１〜６のいずれか１項に記載のシート積層体。
項８．前記シート積層体は、
最外側層が液体に接触するように液体中に浸漬された状態で、内側に供給される酸素を外側へ透過させることで、酸素を前記液体中に供給するものであって、
下記酸素供給試験に示す方法にて算出される前記液体への酸素供給性能が、２５ｇ／ｍ２以上である、項１〜７のいずれか１項に記載のシート積層体。
（酸素供給試験）
一辺が７ｃｍの立方体状を呈し、１つの鉛直側面が前記シート積層体によって構成されている密閉槽の内部に、下記（ａ）を有するイオン交換水を入れた後、スターラー用回転子の回転で前記イオン交換水を攪拌しながら、前記密閉槽の内部における酸素濃度を連続的に測定する酸素濃度測定試験を行った場合において、前記酸素濃度測定試験で測定された酸素濃度の時系列データに基づき酸素供給性能を算出する。
（ａ）亜硫酸ナトリウムが１００ｍｇ／Ｌの濃度で添加され、塩化コバルト（ＩＩ）無水物が4ｍｇ／L以上の濃度で添加されている。
項９．前記シート積層体は、
最外側層が液体に接触するように液体中に浸漬された状態で、内側に供給される酸素を外側へ透過させることで、酸素を前記液体中に供給するものであって、
短期耐圧力が、０．２ＭＰａ以上である、項１〜８のいずれか１項に記載のシート積層体。
項１０．前記シート積層体は、
酸素を廃水中に供給するものであって、
下記水透過測定条件で、水が通過した板材の貫通孔の数が、５０以下である、項１〜９のいずれか１項に記載のシート積層体。
（水透過測定条件）
直径が３ｍｍの貫通孔が４ｍｍピッチの格子状で８１３形成されている板材と前記シート積層体とを対向配置した状態で、前記シート積層体に０．０２ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の水圧を５０日間印加する水圧印加試験を行った場合に、水が通過した前記貫通孔の数を測定する。
項１１．項１から１０のいずれかに記載のシート積層体を用いて、前記廃水処理装置に配置される気体供給体用の袋を製造する方法であって、
前記基材は、熱可塑性樹脂から形成されており、
一又は複数の前記シート積層体の前記基材同士を熱融着して製袋することで、前記袋を得る気体供給体用袋の製造方法。
項１２．１つの気体送出層、及び１以上の気体透過性無孔層を含む請求項１から１０のいずれか１項に記載のシート積層体を有する水処理用の気体供給体。
項１３．シート実効高さＨ（ｍ）まで浸漬した際の下記式（２）で表されるリークパラメータＸが１．９以上であることを特徴とする、項１２に記載の気体供給体。
Ｘ＝Ｅ／（Ｐ×Ａ） 式（２）
Ｅ：気体透過性不透水性層の弾性パラメータ（Ｎ／１０ｍｍ）
Ｐ：シートにかかる水圧（ｋＰａ）であり、シート実効高さをＨ（ｍ）として、Ｐ＝１０×Ｈの関係式で表される。
Ａ：気体送出層表面の通気孔の直径（ｍｍ）
項１４．項１２又は１３に記載の気体供給体がユニット化された、供給体ユニット。
項１５．項１４に記載の供給体ユニットが配置された廃水処理装置。
本発明によれば、微多孔膜である基材や気体透過性無孔層がシート積層体に含まれることで、廃水処理装置の浄化性能を維持できる。
本発明の実施形態１に係る廃水処理装置を示す鉛直断面図である。 本発明の実施形態１に係る廃水処理装置を示す水平断面図である。 本発明の実施形態１に係る廃水処理装置を示す鉛直断面図であり、図１と直交する断面を示す。 廃水処理装置に配置される気体供給体を示す鉛直断面図である。 図４の気体供給体を構成する気体送出層を示す斜視図である。 図１の廃水処理装置の廃水処理槽内の廃水中に浸漬された気体供給体のシート積層体の表面に形成される微生物集合体、および微生物による少なくとも１つの有機物質または窒素源の分解について説明する模式図である。 図４の気体供給体の製造方法の流れを示すフローチャートである。 図４の気体供給体を構成する気体透湿性不透水性層を袋状に形成する工程を示す模式図である。 図８の袋状の気体透湿性不透水性層の開口から中空板状部材（段ボール材）を挿入する工程を示す模式図である。 本発明の実施形態２に係る気体供給体の構成示す断面図である。 図１０のＡ部分の拡大図である。 本発明に係る気体供給体に含まれる気体送出層の構成を示す分解斜視図である。 本発明に係る気体供給体に含まれる気体送出層を示す斜視図である。 実施形態３における気体供給体を示す鉛直断面図である。 バイオフィルム形成評価後の、実施例及び比較例のシート積層体の写真である。 実施例及び比較例の有機物除去速度の経時的変化を示すグラフである。 実施形態５の水圧測定試験で使用される測定装置の平面図である。 実施形態５の水圧測定試験で使用される測定装置の側面図である。 実施形態５の水圧測定試験で使用される測定装置を組み立てた状態を示す断面図である。 実施形態５の水圧測定試験で使用される測定装置を分解した状態を示す断面図である。 実施形態５の測定装置に設けられる板材を示す写真である。 実施形態５の水圧測定試験で使用される測定装置を組み立てた状態の他の例を示す断面図である。 実施形態５で測定工程が行われる際の板材やスポンジの状態を示す写真である 実施形態６の気体供給体を示す概略図である。
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係るシート積層体や、当該シート積層体を備える気体供給体や、気体供給体が配置された廃水処理装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態１に係る廃水処理装置５０を示す鉛直断面図である。図２は、廃水処理装置５０を示す水平断面図である。図３は、廃水処理装置５０を示す鉛直断面図であり、図１と直交する断面を示す。
（廃水処理装置５０）
本実施形態の廃水処理装置５０は、廃水Ｗに含まれる好気性微生物の働きを利用して、廃水Ｗ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Ｗの浄化処理を行う。図１〜図３に示すように、廃水処理装置５０は、廃水処理槽５１と、供給体ユニット５２と、気体供給源５３（図１参照）と、を備えている。
（廃水処理槽５１）
図１〜図３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、互いに対向する側面に流入口５１ａと流出口５１ｂとが設けられている。
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３の矢印は、廃水Ｗの流れを示している）。
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、１ｍ３以上１０，０００ｍ３以下の容積であればよい。
（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。図示例では、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。
（気体供給体１０）
供給体ユニット５２を構成する各気体供給体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ことが好ましい。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、気体供給源５３からの気体が開口２１ｂに供給されるようになっており、気体供給源５３として送気装置等を用いることができる。なお製造コストを安価に抑える観点から、気体供給源５３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。
図２や図３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。
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、シート積層体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。
図４は、気体供給体１０の鉛直断面図である。図４に示すように、気体供給体１０は、気体送出層１２と、シート積層体２１とを備えており、シート積層体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枚のシート積層体２１，２１を重ね合わせて、これらシート積層体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４参照）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の外周はシート積層体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。
（気体送出層１２）
図５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。気体供給源５３（図１）からの気体、或いは開口２１ｂ近傍にある空気は、開口２１ｂ（図４）を介して気体送出層１２の上端部（気体送出層１２における気体供給側の端部）に供給される。気体送出層１２は、上端部に供給された気体を第１方向（図５中の２点差線参照）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。
より具体的には図５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。
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。
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〜図３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。
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とシート積層体２１とを連通させることで、気体流路Ｓを流れる気体は、シート積層体２１を介して液体中に供給される。
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。
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。
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。
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５中の２点差線参照）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。
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。
好気性微生物の活性を維持するために、気体送出層１２の内部における酸素濃度を維持することが好ましく、この方法として、純酸素を所定量供給することで、酸素濃度を一定に維持することが挙げられる。当該純酸素を供給する方法としては、例えば、動力を用いた送気等が考えられる。
ここで、気体送出層１２内に形成される気体流路Ｓの上下方向（浸漬時の深さ方向）における長さは、例えば、０．２ｍ以上、好ましくは０．８ｍ以上であってよいし、３．７ｍ以上であってもよい。また、当該長さは、例えば、６ｍ以下、好ましくは４ｍ以下であってよい。気体流路Ｓの上下方向に直交する横方向の長さは、例えば、０．２ｍ以上、好ましくは０．４ｍ以上であってよく、例えば、３．６ｍ以下、好ましくは１．８ｍ以下であってよい。
ここで、気体流路Ｓの上下方向の長さが上記下限値以上であることは、気体流路Ｓの維持を容易かつ気体流路Ｓの換気を容易にして廃水処理能を向上させる点で好ましく、上記上限値以下であることは、気体流路Ｓの換気による廃水処理能向上効果をより良好に得る点、および設置容易性の点などで好ましい。
また、気体流路Ｓの横方向の長さが上記下限値以上であることは、廃水Ｗとの接触面積を効率的に確保して廃水処理効率を向上させる点で好ましく、上記上限値以下であることは、気体供給体１０全体の強度維持容易性および供給体ユニット５２の設置容易性の点などで好ましい。
気体流路Ｓの長さＬｓに対する廃水Ｗへの接水長さＬｗの割合は、例えば、８０％以上、９５％以下であればよい（長さＬｓ，Ｌｗについては図１参照）。上記長さＬｓに対する接水長さＬｗの割合が上記下限値以上であることは、気体流路Ｓから供給される酸素量を良好に確保し廃水処理効率を向上させる点で好ましい。上記長さＬｓに対する接水長さＬｗの割合が上記上限値以下であることは、気体流路Ｓへの廃水Ｗの侵入を防ぐ点で好ましい。
あるいは、気体流路Ｓへの廃水Ｗの侵入を防ぐ点では、廃水Ｗの水面が気体供給体１０（シート積層体２１）の開口２１ｂから２ｃｍ以上離間するように接水長さＬｗが設定されてもよい。
（シート積層体２１）
シート積層体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。当該シート積層体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６に示すように、継続的に空気（酸素）が供給されるシート積層体２１の表面２１ａに集まってくる。よって、シート積層体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。
具体的には図４に示すように、シート積層体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、シート積層体２１は、微生物支持層２１３、基材２１１、気体透過性無孔層２１２の順に積層されており、基材２１１が気体透過性無孔層２１２で覆われるとともに、廃水Ｗに接触する最外側層が微生物支持層２１３によって構成されている。なお図示の例とは異なり、シート積層体２１は、基材２１１、気体透過性無孔層２１２、微生物支持層２１３の順に積層されたものであってもよい（図示の例とは逆に、基材２１１が、気体透過性無孔層２１２の内側に位置してもよい）。このようにしても、基材２１１を気体透過性無孔層２１２で覆い、廃水Ｗに接触する最外側層を微生物支持層２１３によって構成できる。
（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。
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。
基材２１１の厚みは、10um〜500umであることが好ましく、50um〜200um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。
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、0.01um〜50um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、0.1um〜30um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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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、不飽和気含有シラン、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。ＨＳｉＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＭｅＳｉＨＣｌ２、Ｍｅ３ＳｉＣｌ、ＭｅＳｉＣｌ３、Ｍｅ２ＳｉＣｌ２、Ｍｅ２ＨＳｉＣｌ、ＰｈＳｉＣｌ３、Ｐｈ２ＳｉＣｌ２、ＭｅＰｈＳｉＣｌ２、Ｐｈ２ＭｅＳｉＣｌ、ＣＨ２＝ＣＨＳｉＣｌ３、Ｍｅ（ＣＨ２＝ＣＨ）ＳｉＣｌ２、Ｍｅ２（ＣＨ２＝ＣＨ）ＳｉＣｌ、（ＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２）ＭｅＳｉＣｌ２、（ＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２）ＳｉＣｌ３、ＣＨ１８Ｈ３７ＳｉＣｌ３（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。Ｍｅ３ＳｉＯＣＨ３、Ｍｅ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）２、ＭｅＳｉ（ＯＣＨ３）３、Ｓｉ（ＯＣＨ３）４、Ｍｅ（Ｃ２Ｈ５）Ｓｉ（ＯＣＨ３）２、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、Ｃ１０Ｈ２１Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＰｈＳｉ（ＯＣＨ３）３、Ｐｈ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）２、ＭｅＳｉＯＣ２Ｈ５、Ｍｅ２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）２、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＰｈＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、Ｐｈ２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）２。
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。Ｍｅ３ＳｉＯＨ、Ｍｅ２Ｓｉ（ＯＨ）２、ＭｅＰｈＳｉ（ＯＨ）２、（Ｃ２Ｈ５）３ＳｉＯＨ、Ｐｈ２Ｓｉ（ＯＨ）２、Ｐｈ３ＳｉＯＨ。
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。
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−ＣＨ３）、ビニルシリル基（Ｓｉ−ＣＨ＝ＣＨ２）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。
（シラノール基間の脱水縮合反応）
触媒としてはオクチル酸亜鉛、オクチル酸鉄、またはコバルト、スズなどの有機酸塩、あるいはアミン系の触媒を使用してもよく、加熱によって反応を進行させてもよい。
（シラノール基と加水分解性基間の縮合反応）
触媒として、酸、アルカリ、有機スズ化合物や有機チタン化合物などを添加してもよい。加水分解性基としては、アルコキシ基、アセトキシ基、オキシム基、アミノキシ基、プロペノキシ基などを用いてもよい。
（メチルシリル基、ビニルシリル基の有機過酸化物による反応）
反応を促進する過酸化物硬化剤として、有機過酸化物やアシル系有機過酸化物、アルキル系有機過酸化物等を添加してもよい。アシル系有機過酸化物としては例えば、ｐ−メチルベンゾイルパーオキサイド等を用いてもよい。アルキル系有機過酸化物としては例えば、２，５ジメチル−２，５ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンやジクミルパーオキサイド等を用いてもよい。反応温度は例えば１２０℃以上であり、また、２次加硫（ポストキュア）を行ってもよい。添加する過酸化物硬化剤の添加量は樹脂の固形分に対して０．１〜１０質量％が好適である。
（アルケニル基とヒドロシリル基との付加反応）
アルケニル基は例えばビニル基が好適に用いられる。反応温度は常温でもよく、加温してもよい。また、反応は開放系で実施してもよく、密閉系で実施してもよい。アルケニル基とヒドロシリル基との付加反応に用いる組成物を得る過程では、窒素、リン、硫黄などを含む有機化合物、スズ、鉛などの金属のイオン性化合物、アセチレン等不飽和基を有する化合物、アルコール、水、カルボン酸を除去する添加剤を加えてもよいし、除去する工程を用いてもよい。
アルケニル基とヒドロシリル基との付加反応を用いる場合、ビニル基を有するポリシロキサンやハイドロジェンポリシロキサンが好適に用いられる。
ビニル基を有するポリシロキサンは、粘度が２３℃において１〜１０００００ｍＰａ・ｓの直鎖状のポリシロキサンが好適に用いられる。前記ポリシロキサンは１分子中にビニル基を１個以上含む。ビニル基を有するポリシロキサンの具体例としては、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルポリシロキサン、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチルビニルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン等が挙げられる。これらのポリシロキサンは、一種単独で使用しても、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
ハイドロジェンポリシロキサンは粘度が２３℃において１〜１０００００ｍＰａ・ｓの直鎖状ポリシロキサンが好適に用いられる。ハイドロジェンポリシロキサンは１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を１個以上含む。ハイドロジェンポリシロキサンの具体例としては、２３℃における粘度が１〜１０００００ｍＰａ・ｓである限り、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジフェニルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルフェニルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジフェニルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体およびこれらの２種以上の混合物が挙げられる。
アルケニル基とヒドロシリル基との付加反応に用いる樹脂組成物は、アルケニル基に対するケイ素原子に結合した水素原子のモル比は０．０１〜２０モルが好適であり１〜２モルがさらに好適である。
反応触媒としては例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の白金族金属を用いて、塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィン類、ビニルシロキサンまたはアセチレン化合物との配位化合物等の白金化合物、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、クロロトリス（トリフェニルホスフィン）ロジウム等の白金族金属化合物等を用いることができる。また、シリコーンオイルとの相溶性が必要であることから、塩化白金酸をシリコーン変性した白金化合物が好適に用いられる。触媒を用いる場合、固形分質量から求められる添加量は０．０１ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍが好適であり、０．１ｐｐｍから１０００ｐｐｍがさらに好適である。
ヒドロシリル基の合計量は、全シリコーン系樹脂組成物中のケイ素原子に結合したアルケニル基１モル当たり、通常、０．０１〜２０モルであり、好ましくは０．１〜１０モルである。該合計量が、前記範囲の下限未満であると、得られるシリコーン系樹脂組成物が十分に硬化しにくくなる傾向があり、前記範囲の上限を超えると、得られるシリコーン系樹脂組成物の硬化物の機械的特性および耐熱特性が低下しやすくなる傾向がある。
反応制御剤はシリコーン系樹脂を調合ないし基材に塗工などの加工を施す際に、硬化前に増粘やゲル化をおこさないようにするために添加するものである。反応制御剤としては、アルケニル基を複数個有する低分子量のポリシロキサンや、アセチレンアルコール系の化合物等が用いられる。
（紫外線による反応）
紫外線硬化型シリコーン系樹脂としては、ラジカル反応タイプ（アクリル型、メルカプト型）、ラジカル反応／縮合反応併用タイプ（メルカプト／イソプロペノキシ型、アクリル／アルコキシ型）、紫外線活性な白金触媒を使用した付加反応タイプを用いてよい。
アクリル型ラジカル反応タイプではシロキサンに気都合したアクリル基を有する有機基を光増感剤の存在下でラジカル重合反応させる。
メルカプト型ラジカル反応タイプでは、シロキサンに結合したメルカプト基を有する有機基とビニル基を有するポリシロキサンを光増感剤の存在下でラジカル付加反応させる。
紫外線活性な白金触媒を使用した付加反応タイプに用いられる触媒としては、（メチルシクロペンタジエニル）トリメチル白金錯体やビスアセチルアセトナト白金（ＩＩ）錯体等が用いられ、３６５ｎｍを中心とした光源で硬化させることが好適である。
光硬化反応に用いられる主な官能基として、アクリル基、エポキシ基を用いてもよい。紫外線による反応に用いる組成物には光開始剤を用いてもよい。
（シリコーン系樹脂に粘着性（接着性）を付与する方法）
シリコーン系樹脂に粘着性（接着性）を付与する方法としては例えば、粘着性を付与するシリコーンポリマーを添加する方法が好適に用いられる。粘着性を付与するシリコーンポリマーとしては例えば、ＭＱレジンが好適に用いられる。ＭＱレジンとは１官能基のモノマー（Ｍ単位）と４官能基のモノマー（Ｑ単位）から合成された３次元構造をもつポリマーである。前記３次元構造を持つポリマーの分子量は好ましくは１０〜１０００００であり、より好ましくは１００〜１００００である。各官能基のモノマーの有機基としては、メチル基を用いるのが好適であるが、付加反応型のシリコーン系樹脂の場合、アルケニル基を用いることが好適である。シリコーン系樹脂に対するＭＱレジンの含有量はシリコーン系樹脂の強度と粘着性を両立する観点から、好ましくは固形分換算で１０〜９９質量％であり、より好ましくは２０〜８０質量％である。本発明においては、粘着性を付与するシリコーンポリマーを得る際に、適宜、２官能基のモノマー（Ｄ単位）、３官能基のモノマー（Ｔ単位）を添加してもよく、他の官能基を有するモノマーやオリゴマーを添加してもよい。
ＭＱレジンはＱ単位の縮合物の末端をＭ単位で封止した構造が好適に用いられる。Ｑ単位に対するＭ単位のモル比は粘着性とシリコーン系樹脂の強度を両立する観点から０．４〜１．２が好適であり、０．６〜０．９がさらに好適である。
シリコーンモノマーからシリコーンポリマー、シリコーン系樹脂を得る過程で添加剤を加えてもよい。添加剤としては例えば、補強剤（乾式シリカ、湿式シリカ等シリカ充填剤等）、分散剤、接着助剤（シランカップリング剤等）、接着促進剤（有機金属化合物等）、反応制御剤、増量剤（結晶性シリカ、炭酸カルシウム、タルク等）、耐熱向上剤（酸化鉄、参加セリウム、酸化チタン等）、難燃剤（酸化チタン、カーボン等）、熱伝導性充填剤、導電剤、表面処理剤、顔料、染料、または希土類、チタン、ジルコン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル等の金属酸化物、水酸化物、炭酸塩、脂肪酸塩が挙げられる。
シリカ充填剤としては例えば、公知の微粉末シリカを用いることができる。親水性の微粉末シリカであっても疎水性の微粉末シリカであってもよい。親水性の微粉末シリカとしては、例えば、沈降シリカ等の湿式シリカ、シリカキセロゲル、ヒュームドシリカ等の乾式シリカが挙げられる。疎水性の微粉末シリカとしては、例えば、親水性の微粉末シリカの表面を疎水化処理して得られる微粉末シリカが挙げられる。疎水化処理剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン等のオルガノシラザン；メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン等のハロゲン化シラン；該ハロゲン化シランのハロゲン原子がメトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基で置換されたオルガノアルコキシシラン等が挙げられる。疎水化処理方法としては、例えば、親水性の微粉末シリカを疎水化処理剤により１５０〜２００℃、特に１５０〜１８０℃で２〜４時間程度加熱処理する方法が挙げられる。このようにして親水性の微粉末シリカの表面を予め疎水化処理して得た疎水性の微粉末シリカを本発明接着剤に配合してもよいし、また、本発明接着剤中に親水性の微粉末シリカとともに疎水化処理剤を配合することにより、本発明接着剤を調製する段階で該親水性の微粉末シリカの表面が疎水化処理されるようにしてもよい。
シリカ充填剤の具体例としては、アエロジル（登録商標）５０、１３０、２００および３００（商品名、日本アエロジル社製）、キャボシル（登録商標）ＭＳ−５およびＭＳ−７（商品名、キャボット社製）、レオロジルＱＳ−１０２および１０３（商品名、トクヤマ社製）、ニプシルＬＰ（商品名、日本シリカ社製）等の親水性の微粉末シリカ；アエロジル（登録商標）Ｒ−８１２，Ｒ−８１２Ｓ、Ｒ−９７２およびＲ−９７４（商品名、デグッサ社製）、レオロジルＭＴ−１０（商品名、トクヤマ社製）、ニプシルＳＳシリーズ（商品名、日本シリカ社製）等の疎水性の微粉末シリカが挙げられる。
微粉末シリカを用いる場合、配合量は、通常、固形分換算で１〜５０質量％である。前記配合量が、１質量％未満ではシリカ充填剤による強度付与効果が不充分となりやすく、５０質量％を超えると、得られるシリコーン樹脂組成物は、著しく流動性に欠けたものとなりやすく、作業性が劣ったものとなりやすい。
接着促進剤としては例えばチタンの有機酸塩で代表される有機チタン化合物を用いることができる。接着促進剤はシリコーン系樹脂組成物の硬化を更に促進し、その接着性を更に向上させるための触媒として用いることができる。接着促進剤は、一種単独で使用しても、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
接着促進剤としては、例えば、チタンキレート化合物、アルコキシチタンまたはこれらの組み合わせが挙げられる。チタンキレート化合物の具体例としては、ジイソプロポキシビス（アセチルアセトナト）チタン、ジイソプロポキシビス（エチルアセトアセタト）チタン、ジブトキシビス（メチルアセトアセタト）チタン等が挙げられる。アルコキシチタンの具体例としては、テトラエチルチタネート、テトラプロピルチタネート、テトラブチルチタネート等が挙げられる。アルコキシチタン中のアルコキシ基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。
接着促進剤の配合量は、固形分換算で０．０１〜１０質量％が好適であり、０．１〜５質量％がさらに好適である。該配合量が、前記範囲の下限未満であると、接着性向上効果が現れにくい場合があり、前記範囲の上限を超えると、得られる接着剤の表面硬化が速すぎる場合がある。
シランカップリング剤は、ケイ素原子に結合したアルコキシ基と、金属や各種合成樹脂などの被着体と化学結合する反応基を１つの分子内に有する化合物であり、前記ケイ素原子に結合したアルコキシ基の代わりにアルケニル基や水素原子を有する化合物を用いてもよい。前記被着体と化学結合する反応基としては、エポキシ基やアクリル基を用いてもよい。
シリコーン系樹脂を塗布する際には、塗布前の被塗布材にプライマーを塗布してもよい。前記プライマーとしては、縮合硬化型、付加硬化型等のシリコーン系樹脂を用いることができる。プライマーの塗工量としては０．１〜１．２ｇ／ｍ２が好適である。
シリコーン系樹脂としては例えば、「ＳＹＬＧＲＡＤ１８６」、「ＤＯＷＳＩＬ３−６５１２」、「ＳＹＬＧＲＡＤ５２７」、「ＤＯＷＳＩＬＸ３−６２１１」、「ＳＹＬＧＲＡＤ３−６６３６」、「ＤＯＷＳＩＬ ＳＥ１８８０」、「ＤＯＷＳＩＬ ＳＥ９６０」、「ＤＯＷＳＩＬ７８１ Ａｃｅｔｏｘｙ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ」、「ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ ＳＥ９１８７」、「ＤＯＷＳＩＬ Ｑ１−４０１０」、「ＳＹＬＧＲＡＤ １−４１２８」、「ＤＯＷＳＩＬ ３１４０ ＲＴＶ Ｃｏａｔｉｎｇ」、「ＤＯＷＳＩＬ ＨＣ２１００」、「ＳＩＬ−ＯＦＦ Ｑ２−７７８５」、「シラシール３ＦＷ」、「シラシールＤＣ７３８ＲＴＶ」、「ＤＣ３１４５」、及び「ＤＣ３１４０」（以上、ダウコーニング社製）、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＲＴ７０７Ｗ」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＥＬ４３００」「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ Ｍ４４００」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ Ｍ８０１２」、「ＳＩＬＲＥＳ ＢＳ ＣＲＥＭＥ Ｃ」、「ＳＩＬＲＥＳ ＢＳ １００１」、「ＳＩＬＲＥＳ ＢＳ ２９０」、「ＥＬＡＳＴＳＩＬ ９１２」、「ＥＬＡＳＴＳＩＬ Ｅ４３Ｎ」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ Ｎ９１１１」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ Ｎ１９９」、「ＳＥＭＩＣＯＳＩＬ ９８７ＧＲ」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＲＴ７７２」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＲＴ７４５」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＬＲ３００３／０５」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＬＲ３３４３／４０」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＬＲ３３７０／４０」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＬＲ３３７４／５０ＢＲ」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＥＬ１３０１」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＥＬ ４４０６」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＥＬ３５３０」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＥＬ ７１５２」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ Ｒ４０１／１０ＯＨ」「ＳＩＬＰＵＲＥＮ ２１ＸＸシリーズ」（旭化成ワッカーシリコーン社製）、「ＫＥ−３４２３」、「ＫＥ−３４７」、「ＫＥ−３４７９」、「ＫＥ―１８３０」、「ＫＥ−１８２０」、「ＫＥ−１０５６」、「ＫＥ−１８００Ｔ」、「ＫＥ−６６」、「ＫＥ−１０３１」、「ＫＥ−１２」、「ＫＥ−１３００Ｔ」、「ＳＤ４５８４ＰＳＡ」、「ＫＳ−８４７Ｔ」、「ＫＦ−２００５」、「ＫＮＳ−３００２」、「ＫＲ−１００」、「ＫＲ−１０１−１０」、「ＫＲ−１３０」、「ＫＲ−３６００」、「ＫＲ−３７０４」、「ＫＲ−３７００」、「ＫＲ―３７０１」、「Ｘ−４０−３２３７」、「Ｘ−４０−３２９１−１」、「Ｘ−４０−３２４０」、「シーラント４５」、「シーラントマスター３００」、「シーラント７２」、「ＫＥ−４２」、「シーラント７０」、「ＫＥ−９３１−Ｕ」、「ＫＥ−９５１１−Ｕ」、「ＫＥ−５４１−Ｕ」、「ＫＥ−１５３−Ｕ」、「ＫＥ−３６１−Ｕ」、「ＫＥ−１９５０−１０」、「ＫＥＧ−２０００−４０」、「ＫＥ−２０１９−４０」、「ＫＥ−２０９０−５０」、「ＫＥ−２０９６−６０」（信越化学工業社製）等を用いることができる。シリコーン系樹脂にはさらに、触媒を添加してもよい。触媒としては、オクチル酸亜鉛、オクチル酸鉄、コバルト、錫などの有機酸塩、アミン系の触媒を用いることができる。また、有機錫化合物、有機チタン化合物、白金化合物も用いることができる。触媒としては、例えば、「ＣＡＴ−ＰＬ−５０Ｔ」（信越化学社製）、「ＮＣ−２５」（東レ・ダウコーニング社製）を用いることができる。また、塗布の際には、トルエンやキシレン、もしくは、アルコール類等の溶剤を添加してもよい。プライマーとしては「プライマーＡＱ−１」「プライマーＣ」、「プライマーＭＴ」、「プライマーＴ」、「プライマーＤ」、「プライマーＡ−１０」、「プライマーＲ−３」、「プライマーＡ−２０」（信越化学工業社製）等を用いることができる。
気体透過性無孔層を形成する方法は、特に限定されず、リバースロールコーター、正回転ロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、ロッドコーター、スロットオリフィスコーター、エアドクタコーター、キスコーター、ブレードコーター、キャストコーター、スプレーコーター、スピンコーター、押出コーター、ホットメルトコーター等を用いて多孔質基材に積層させることにより、気体透過性無孔層を製造できる。また、粉体コーティング、電着コーティング等の方法でも気体透過性無孔層を製造できる。基材を気体透過性無孔層の原料液に浸漬することでコーティングしてもよい。基材はシート状でも中空糸状でもよい。塗布の前工程において、プライマー塗布、コロナ処理等の前処理を行ってもよい。
気体透過性無孔層２１２の目付量は、10g/m2以上、500g/m2以下であることが好ましく、20g/m2以上200g/m2以下であることがより好ましい。気体透過性無孔層２１２の目付量は、気体透過性無孔層２１２が積層される前の基材の目付量E（g/m2）と、気体透過性無孔層が積層された後の気体透過性無孔層２１２と基材の目付量F（g/m2）の差、D(g/m2)として下以下の関係式（１）により求められる。
［式１］
D＝F-E
気体透過性無孔層２１２や基材の目付量は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。
気体透過性無孔層２１２の厚みは、10um以上、500um以下であることが好ましく、20um以上200um以下であることがより好ましい。上記の気体透過性無孔層２１２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。
（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。
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／ｍ２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／ｍ２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。
微生物支持層２１３の厚みは、5um以上、2000um以下であることが好ましく、20um以上500um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。
（気体供給体１０の製造方法）
本実施形態の気体供給体１０の製造方法は、図７に示すフローチャートに従って行われる。以下、図７を参照して、気体供給体１０の製造方法を説明する。
まず図７のステップＳ１１において、気体送出層１２を構成する段ボール等の部材が所定の位置へ配置される（配置ステップ）。
次に図７のステップＳ１２では、気体送出層１２の表ライナ１２ｂや裏ライナ１２ｃに、それぞれ針材を用いて気体通過孔１３としての貫通孔を複数形成する（孔形成ステップ）。
上記の針材としては、例えば、複数の針が表面に取り付けられたロール（針材）や、１本の針が取り付けられて手動で気体通過孔１３を形成可能な針材等を用いることができる。これらの針材を用いることで、気体送出層が板材等によって覆われている場合でも、容易に必要な気体通過孔を形成できる。なお上記のロールが使用される場合には、ロールと平面との間に気体送出層１２を通すことで、気体送出層１２に気体通過孔１３を形成できる。上記の平面は、例えば、平板の表面や、針が取り付けられていない他のロールの表面である。
なお、表面に針が並べられた板を気体送出層１２の表面に押し付けることで気体通過孔１３が形成されてもよく、また、カッターナイフ等の刃物を用いて気体通過孔１３が形成されてもよい。
次に図７のステップＳ１３では、２枚の略四角形のシート積層体２１，２１を重ね合わせて、シート積層体２１，２１の基材２１１，２１１の周縁同士を熱融着で接合することで、シート積層体２１，２１からなる袋を形成する（基材２１１については図４参照）。
具体的には図８に示すように、２つのロールＲ１，Ｒ２から繰り出されるシート積層体２１，２１を重ね合わせた状態で、シート積層体２１，２１の基材２１１，２１１の周縁の３辺同士が熱溶着で接合されることで、熱溶着部２１ｃが形成される。そして、熱溶着部２１ｃによって３方が封止された状態で、開口２１ｂとなる部分においてシート積層体２１，２１が切断される（図８（ａ）は、シート積層体２１，２１の斜視図であり、図８（ｂ）はシート積層体２１，２１の断面図である）。
なお、シート積層体２１から袋を形成する方法は、上記に限定されるものではなく、例えば、筒状に成形されたシート積層体２１の一方の開口部のみを接着することで袋を形成してもよい。あるいは、１枚のシート積層体２１を半分に折りたたんで、左右の端部を熱溶着して袋状に形成してもよい。もしくは、インフレーション成型などで、シート積層体２１からなる袋を成形してもよい。あるいは、中空糸状のシート積層体２１を連続成型によって得ることもできる。例えば、基材を連続的に気体透過性無孔層２１２の原料液に浸漬し、必要に応じて熱処理や冷却等で固定しシート積層体２１を得てもよいし、中空形状の基材上に連続的に気体透過性無孔層２１２の原料液を金型を利用して配置し、必要に応じて熱処理や冷却等で固定しシート積層体２１を得てもよい。
熱融着の温度としては、熱可塑性樹脂から形成される基材２１１の融点以上、熱分解温度以下が好ましい。
また、シート積層体２１を接着する方法は、上記の熱融着に限定されるものではなく、例えば、両面テープ、接着剤等を用いてシート積層体２１が接着されてもよい。接着剤の材料としては、耐水性、防水性、耐薬品性、耐微生物分解性のうち少なくともひとつを有するものが好ましい。
次に図７のステップＳ１４では、図９に示すように、シート積層体２１からなる袋の開口２１ｂから、気体通過孔１３が形成された気体送出層１２を袋内部２１ｄに挿入する（被覆ステップ）。
なお、気体送出層１２を開口２１ｂから挿入する方向としては、芯材１２ａ等によって形成される気体流路Ｓの向きに沿って挿入される。
本実施形態の廃水処理装置５０によれば、気体供給源５３からの気体が、気体送出層１２の上端部２１ｂに供給される。そして、上端部２１ｂに供給された気体は、気体流路Ｓを流れて、気体通過孔１３を通過し、当該気体通過孔１３を通過する気体がシート積層体２１を介して廃水Ｗ中に供給される。これにより、廃水Ｗ中の微生物に酸素が供給されるので微生物が活性化し、微生物の活動により廃水Ｗ中の有機物または窒素源を効率よく分解して廃水を浄化できる。
そして本実施形態のシート積層体２１によれば、微多孔膜である基材２１１や気体透過性無孔層２１２が含まれることで、廃水処理装置５０の浄化性能を維持できる。
つまり、基材２１１が平滑性の高い微多孔膜であることから、気体透過性無孔層２１２に欠陥を生じさせることなく、気体透過性無孔層２１２で基材２１１を覆うことができる。そしてこのことから、基材２１１を覆う気体透過性無孔層２１２が薄くとも防水性が得られる。したがってシート積層体２１の透気性を損なうことなく、シート積層体２１の防水性を高めることができる。さらに気体透過性無孔層２１２で基材２１１を覆うことで、基材２１１（微多孔膜）の孔が親水化することを防止できる。このため、シート積層体２１は、防水性を長期に亘って維持できる。以上のことから、本実施形態のシート積層体２１で気体送出層１２を覆えば、気体送出層１２側へ液体が透過してくることなく、気体送出層１２側からシート積層体２１を介して、廃水Ｗ中に気体を透過させて供給できる。このため廃水処理装置５０の浄化性能が維持される。また本実施形態によれば、シート積層体２１から形成される袋の中に気体送出層１２を挿入することで、シート積層体２１で気体送出層１２を覆った状態を容易に実現できる。
さらに本実施形態のシート積層体２１によれば、微生物支持層２１３が含まれることで、廃水処理装置５０の浄化性能を高めることができる。
つまり、シート積層体２１に微生物支持層２１３が含まれることで、微生物が微生物支持層２１３に付着する。このため、微生物に対して十分な量の気体を継続的に供給できるので、確実に微生物が継続的に活性化する。このため廃水処理装置５０の浄化性能を高めることができる。
さらに本実施形態によれば、シート積層体２１が、微生物支持層２１３、基材２１１、気体透過性無孔層２１２の順に積層されていることで、廃水Ｗに接触するシート積層体２１の最外側層を、微生物支持層２１３によって構成できる。このため、確実に微生物支持層２１３に微生物を付着させることができるので、確実に微生物を活性化できる。したがって確実に廃水処理装置５０の浄化性能を高めることができる。特に廃水Ｗ中に含まれる微生物が好気性微生物である場合には、気体がシート積層体２１を介して廃水Ｗ中に供給されることで、好気性微生物がシート積層体２１に集まる。このため、多くの微生物が微生物支持層２１３に付着するので、廃水処理装置５０の浄化性能が顕著に高まる。
なおシート積層体２１は、下記の（酸素供給試験）に示す方法で得られる酸素供給速度Ｑ（gO2/m2/day）が２５ｇ／ｍ２／ｄａｙ以上であることが好ましく、２６ｇ／ｍ２／ｄａｙ以上であることがより好ましく、２７ｇ／ｍ２／ｄａｙ以上であることがさらに好ましい。酸素供給速度Ｑの上限値としては、例えば６０ｇ／ｍ２／ｄａｙとすることが好ましい。
（酸素供給性能試験）
一辺の長さが７ｃｍである立方体状を呈し、１つの鉛直側面が膜によって構成されている密閉槽の内部に、イオン交換水を入れた後、23〜27℃の環境下で、スターラーの回転子の回転により前記イオン交換水を攪拌しながら、前記密閉槽の内部における酸素濃度を連続的に測定する。イオン交換水は、亜硫酸ナトリウムが１００ｍｇ／Ｌの濃度で添加され、塩化コバルトが１．５ｍｇ／Ｌ以上の濃度で添加されたものである。スターラーとして小池精密機器製作所社製の「ＨＥ-２０ＧＢ」を使用でき、回転数はＨＩＧＨレンジにて目盛７に設定される。酸素供給性能の評価は、２３℃から２７℃の環境下で行い、測定した酸素濃度の時系列データから、時間t（h）に対する酸素不足量の常用対数Y＝log10(Cs-C)との相関から近似直線を求め、当該近似直線の時間tに対するYの傾きZを求める。Csは測定温度Tにおける液相の飽和酸素濃度、Cは測定時間tにおける液相の酸素濃度測定値である。傾きZから、酸素供給速度Q（gO2/m2/day）が、下記式（２）に従い算出される。
［式２］
Figure 0006743310
以下、本発明の他の実施形態について説明する。なお以下に示す実施形態で材料を特に明示しない構成については、第１実施形態と同様の材料で形成され得る。また以下の実施形態に示す気体供給体もユニット化が可能なものであり、当該気体供給体がユニット化された供給体ユニットが、廃水処理装置に配置され得る。
（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る気体供給体１１０について、図１０および図１１を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態の気体供給体１１０は、気体送出層１２とシート積層体２１との間に、多孔性シート１３１が配置されている点において、上記実施形態１の気体供給体１０（図４）とは異なる。
多孔性シート１３１は、例えば、メッシュシート、織布、不織布または微多孔膜等を用いることができる。
また、多孔性シート１３１の素材としては、例えば、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。
なお、多孔性シート１３１は、気体透過性の観点から、紙、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、塩ビ樹脂、ポリエステル樹脂によって成形されていることが特に好ましい。
多孔性シート１３１が積層された際の接着箇所については、外周部のみでもよいし、シート積層体２１へ気体の供給が可能であれば、シート積層体２１と気体送出層１２とに対して多孔性シート１３１の全面が接着されていてもよい。
これにより、シート積層体２１と気体送出層１２との間に多孔性シート１３１を介在させることで、図１１に示すように、気体が、多孔性シート１３１内において、気体送出層１２の面方向に移動することができる。よって、多孔性シート１３１が介在しない構成と比較して、気体送出層１２の気体通過孔１３から送出される気体を、気体送出層１２の面方向（ライナ１２ｂ，１２ｃの平面方向）に範囲を広げてシート積層体２１へと供給することができる。
この結果、廃水Ｗに接するシート積層体２１からは、多孔性シート１３１が介在しない構成と比較して、局所的に気体が供給されるのではなく、より広い範囲から気体を廃水Ｗ中へ供給することができる。
また、多孔性シート１３１が気体送出層１２とシート積層体２１との間に挟み込まれるように配置されていることで、気体送出層１２がシート積層体２１に密着することで気体の移動が塞き止められることを防ぐことができる。
さらに、多孔性シート１３１を構成する不織布には、細かい空気孔が多数存在しているため、密閉状態にならないという効果も期待できる。
なお、例えば、シート積層体２１における廃水Ｗと接する面とは反対側の面に凹凸が形成されていてもよい。当該構成でも、多孔性シートを配置したときと同様の効果を奏することができる。
（実施形態１，２で変更可能な事項）
上記実施形態１，２では、平面状の気体供給体１０を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、気体供給体10は巻回されていてもよいし、筒状に成型された気体供給体を用いてもよい。
上記実施形態１，２では、シート積層体２１からなる袋の開口２１ｂから、気体送出層１２を挿入して、気体供給体１０を構成した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、気体送出層の表面にシート積層体が積層接着された構成であってもよい。接着する部位としては、シート積層体の外周部のみを接着していてもよいし、シート積層体への気体の供給が可能であれば、シート積層体と気体送出層とが全面において接着されていてもよい。
気体送出層を構成する部材は、上記実施形態１，２に示した中空板状部材に限定されず、図１２に示すように変更され得る。図１２に示す気体送出層３１１は、ハニカム構造を有する第１構造体３１２と、第１構造体３１２のセル（気体通過孔３１２ａ）とは大きさが異なるセル（気体通過孔３１３ａ）が配置されるハニカム構造を有する第２構造体３１３とを、組み合わせて構成されている。
上記実施形態１，２では、芯材１２ａと表ライナ１２ｂと裏ライナ１２ｃとを含む気体送出層１２を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図１３に示すように、気体流路Ｓに沿って配置された断面視において波形の芯材４１２ａを有し、気体通過孔４１３が複数形成された表ライナ４１２ｂと裏ライナ４１２ｃとの間に配置した中空板状部材４１２を気体送出層として用いてもよい。
本願の発明者らは、本発明の実施例のシート積層体と比較例のシート積層体とを制作して、これら実施例や比較例のリーク圧力・酸素供給性能・処理性能・長期リーク性能を確認する試験を行っており、表１はその結果を示す。以下、本試験について説明する。
Figure 0006743310
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（実施例１）
実施例１は、微生物支持層２１３、基材２１１、気体透過性無孔層２１２の順に積層したものである。基材２１１として、積水化学工業社製セルポアＮＷ０７Ｈに含まれる微多孔膜を使用し、微生物支持層２１３として、上記セルポアＮＷ０７Ｈに含まれるポリオレフィン不織布を使用した（セルポアＮＷ０７Ｈは、不織布、微多孔膜、不織布の３層構成であるが、このうち、片方の不織布を微生物支持層２１３として使用し、ポリオレフィン微多孔膜を基材２１１として使用した）。基材２１１の厚みは９０umであった。微生物支持層２１３の目付量は10g/m2、厚みは25umであった。
また実施例１では、基材２１１上にメチルビニル系シリコーン樹脂、架橋剤、白金系の触媒等を混合した混合液をバーコーターを用いて塗布したのち、70℃の雰囲気下に1時間静置することで、基材２１１上に気体透過性無孔層２１２を積層している。上記シリコーン樹脂として、旭化成ワッカーシリコーン社製の型番「ＮＣ１９１０」を使用しており、当該シリコーン樹脂の硬化後における目付量は２０ｇ/ｍ２である。
（実施例２）
実施例２は、気体透過性無孔層２１２を形成するためにシリコーン樹脂の代りに大日精化工業社製の型番「ハイムレンY-237NS」のウレタン樹脂を用いたことや、当該樹脂の目付量を10g/ｍ２にした以外は実施例１と同様である。
（実施例３）
実施例３は、気体透過性無孔層２１２を構成する樹脂の目付量を40ｇ/ｍ２とした以外は実施例１と同様である。
（実施例４）
実施例４は、気体透過性無孔層２１２を構成する樹脂の目付量80g/ｍ２とした以外は、実施例１と同様である。
（実施例５）
実施例５は、基材２１１として、スリーエム社製マイクロポーラスフィルム（厚み４０um）を用いた以外は実施例３と同様である。
（実施例６）
実施例６は、基材２１１として、三菱樹脂社製エクセポールE BSPBX-4（膜厚23μm）を用いた以外は実施例４と同様である。
（実施例７）
実施例７は、微生物支持層２１３として、ユニチカ社製エルベスSO203WDO（目付量20g/m2）を用いた以外は実施例３と同様である。
（実施例８）
実施例８は、微生物支持層２１３として、ユニチカ社製エルベスT0503WDO（目付量50g/m2）を用いた以外は実施例３と同様である。
（実施例９）
実施例９は、気体透過性無孔層２１２を構成する樹脂の目付量を100g/ｍ２とした以外は、実施例１と同様である。
（実施例１０）
実施例１０は、微生物支持層２１３として、ユニチカ社製エルベスT0703WDO（目付量70g/m2）を用いた以外は実施例５と同様である。
（実施例１１）
実施例１１は、気体透過性無孔層２１２を構成する樹脂の目付量を8ｇ/ｍ２とした以外は、実施例１と同様である。
（実施例１２）
実施例１２は、気体透過性無孔層２１２をリバースロールコーターとそれに付随する加熱装置にて連続的に作製したこと以外は、実施例１と同様である。
（実施例１３）
実施例１３は、気体透過性無孔層２１２をスリットコーターとそれに付随する加熱装置にて連続的に作製すること以外は、実施例５と同様である。
（実施例１４）
実施例１４は、基材２１１上に紫外線硬化性のシリコーン樹脂混合液を、リバースロールコーターを用いて塗布したのち、紫外線照射にて硬化させたこと以外は、実施例１と同様である。
（実施例１５）
実施例１５は、基材２１１として、積水フィルム製透湿フィルム、セルポアNW07Hの微多孔膜のみを用い、前記微多孔膜上に実施例2と同様の方法で樹脂層を積層した。前記樹脂層の上に上記セルポアＮＷ０７Ｈに含まれるポリオレフィン不織布を積層し、70℃の雰囲気下に１時間静置し、基材２１１、気体透過性樹脂層、微生物支持層２１３の順の実施例１０のシート積層体を得た。
（実施例１６）
実施例１６は、微生物支持層２１３を用いなかったこと以外は、実施例１と同様である。
（比較例１）
比較例１は、気体透過性無孔層を用いないこと以外は、実施例１と同様である。
（比較例２）
比較例２は、基材２１１にポリエステル系の不織布であるユニチカ社製の型番「マリックス 82607WSO」を用い、前記不織布上に樹脂層を実施例１と同様の方法で積層した。気体透過性無孔層の樹脂の目付量は20g/ｍ２であった。
（リーク圧力）
リーク圧力を確認する試験では、主にJIS K ６４０４−７：１９９９、A21：高水圧−小形試料法（動圧法）の一部を改変した方法で、リーク圧力を計測した。リーク圧力は、試験片を通して水が最初に現れた際の圧力計の値である。以下、高水圧−小形試料法（動圧法）との相違点を挙げる。
試験片であるシート積層体の水圧を負荷する面と反対側の面に、サポート不織布（ユニチカ製マリックス 82607WSO）を重ねた。試験片を通して現れた水が確認しやすいように、試験に用いる水は、食紅を添加したイオン交換水とした。水圧を上げる速度は、１分間あたり0.1MPaとした。
（酸素供給性能）
酸素供給性能を確認する試験では、実施形態１の（酸素供給性能試験）に示す方法にて、酸素供給速度Q（gO2/（ｍ２・d））を求めた。
（浄化処理性能）
浄化処理性能試験では、一辺が７ｃｍの立方体状を呈し、１つの鉛直側面がシート積層体によって構成されている密閉槽の内部に、下記の特徴（１），（２），（３）を有する有機物含有水を入れた状態で、温度が３０±２℃とされた恒温槽の内部に前記密閉槽が配置される。
（１）溶性でんぷんが0.8g/L、ペプトンが0.084g/L、イーストエキスが0.4g/L、尿素が0.052g/L、CaCl2が0.055g/L、KH2PO4が0.017g/L、MgSO4・７H2Oが0.001g/L、KClが0.07g/L、NaHCO3が0.029g/Lの濃度で添加されている。
（２）溶媒が水道水である。
（３）有機物の分解を行う微生物として土壌微生物が５ｇ添加されている。
そして、スターラーの回転で前記有機物含有水を連続的に攪拌することを３．５日間行う度に、前記密閉槽内の前記有機物含有水を入れ替える作業を、28日間及び５６日間継続して行う（つまり、「３．５日間の有機物含有水の攪拌→密閉槽内の有機物含有水を排出→有機物含有水を密閉槽内に投入」の作業を、28日間及び５６日間繰り返す）。そしてこの後、前記密閉槽に前記有機物含有水を満たして、ＣＯＤＣｒ濃度を測定する。そして前記密閉槽に前記有機物含有水を満たした時点（28日経過時及び５６日経過時）におけるＣＯＤＣｒ濃度Ａｍｇ／Ｌと、前記密閉槽に前記有機物含有水を満たした時点から３日経過後（３１日経過時及び５９日経過時）におけるＣＯＤＣｒ濃度Ｂｍｇ／Ｌとを用いる以下の式（３）から、有機物除去率Ｒが求められる。
［式３］
R＝（１−B／A）×１００ （３）
（長期リーク性能）
長期リーク性能は廃水処理装置に配置されたシート積層体の空気側表面を目視観察にて、もしくは、塩化コバルト紙を用いて漏水の有無を確認し評価した。
気体透過性無孔層を有していない比較例１では、リーク圧力が0.16MPaであった。この比較例１を用いて廃水処理装置を構成し性能を評価すると、２か月後にはシートの空気側への漏水が見られ、長期リーク性能は不良であった。また漏水のため、比較例１の浄化処理性能は測定できなかった。
また基材をPET/PE系の不織布から構成した比較例２でも、リーク圧力が0.05MPaであった。また比較例２を用いた廃水処理装置においても、２か月後にシートの空気側への漏水が見られ、長期リーク性能は不良であった。また漏水のため、比較例２の浄化処理性能は測定できなかった。
これに対して、基材を微多孔膜から構成した実施例１〜１６は、いずれも、リーク圧力が0.2MPa以上であり比較例１，２よりも高かった。また実施例１〜１６を用いた廃水処理装置では、長期に亘って、シートの空気側への漏水が確認されず、長期リーク性能が良好であった。以上により、微多孔膜から構成される基材が、シート積層体に設けられることで、防水性を高めることができることが確認された。
また、気体透過性無孔層の樹脂がシリコーンである実施例１、３〜１４，１６と、気体透過性無孔層の樹脂がウレタンである実施例２，１５とを比較すると、実施例１、３〜１４，１６の酸素供給性能は、いずれも、実施例２，１５の酸素供給性能よりも高かった。これにより、気体透過性無孔層の樹脂をシリコーンとすることで、シート積層体の酸素供給性能を高めることができることが確認された。
また、微生物支持層を有する実施例１〜１５と、微生物支持層を有しない実施例１６とを比較すると、実施例１〜１５の有機物除去率は、いずれも、実施例１６の有機物除去率よりも高かった。これにより、微生物支持層がシート積層体に設けられることで、廃水処理装置の浄化性能を高めることができることが確認された。
（実施形態３）
次に本発明の実施形態３について説明する。図１４は、実施形態３に係る気体供給体８０を示す鉛直断面図である。
実施形態３に係る気体供給体８０は、図５に示した気体送出層１２と、シート積層体８１とを備えており、シート積層体８１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。なお気体送出層１２の代わりに、図１２に示す気体送出層３１１や、図１３に示す中空板状部材４１２が使用されてもよい。
実施形態３のシート積層体８１は、気体透過性無孔層２１２が粘着性を有しており、廃水に接する側から、微生物支持層２１３、気体透過性無孔層２１２、基材２１１の順に積層されており、粘着性を有する気体透過性無孔層２１２の廃水に接する面が微生物支持層２１３とされる。或いは、シート積層体８１は、図４に示すシート積層体２１と同様に、廃水に接する側から、微生物支持層２１３、基材２１１、気体透過性無孔層２１２の順に積層されるものであってよい。この場合も、気体透過性無孔層２１２は、粘着性を有するものとされる。
気体透過性無孔層２１２は、粘着性を備えることにより、バイオフィルム２１４の定着を容易にし、且つ、気体透過性を有することにより、バイオフィルム２１４を構成する微生物が必要とする酸素などの気体をバイオフィルム２１４に効率よく供給することができる。バイオフィルム２１４は、複数の微生物で構成された微生物の膜であり、好気性微生物及びその生産物を含んで構成される。
実施形態３のシート積層体８１は、気体透過性を有しつつ、微生物を支持することも可能であるため、気体送出層１２から最外側層までの距離を短くすることが可能である。その結果、バイオフィルム２１４に酸素を充分に供給することが可能となり、バイオフィルム２１４が剥がれにくくなる。
なお、気体透過性無孔層２１２が粘着性を有するとは、気体透過性無孔層２１２を指で触った際にべたつきを感じることを意味する。より具体的には、ＪＩＳＺ０２３７−１４粘着テープを用いたシート試験法の傾斜式ボールタック試験法において、傾斜角３０度でボールナンバー１以上であることが好ましく、２以上であることがより好ましい。当該傾斜式ボールタック試験法により得られるボールナンバーの上限としては特に限定はなく、例えば３２以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。気体透過性無孔層２１２が当該範囲内の粘着性を有することで、バイオフィルム２１４が剥がれにくくなり、廃水処理性能が向上もしくは安定する。
気体透過性無孔層２１２を設ける態様としては、例えば、膜形成用（水処理用膜形成用）樹脂組成物を塗布することにより形成する態様をあげることができる。塗布手段としては、公知の塗布方法を広く採用することが可能であり、特に限定はない。例えば、リバースロールコーター、正回転ロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、ロッドコーター、スロットオリフィスコーター、エアドクタコーター、キスコーター、ブレードコーター、キャストコーター、スプレーコーター、スピンコーター、押出コーター、ホットメルトコーター、バーコート、及びダイコートなどを例示することができる。また、下記に示すような基材２１１を樹脂組成物の膜形成用樹脂組成物に浸漬することでコーティングして気体透過性無孔層２１２を得てもよい。塗布の前工程において、プライマー塗布、コロナ処理などの前処理を行ってもよい。さらに、押出成形、インフレーション成型、カレンダー成型等により、膜形成用樹脂組成物のみで気体透過性無孔層２１２としてもよく、その際に下記に示すような基材２１１と多層成型することにより、シート積層体８１を得てもよい。上記成型後に延伸を行ってもよい。
膜形成用（水処理用膜形成用）樹脂組成物に含まれる樹脂としては、公知の粘着性樹脂を広く採用することが可能であり、特に限定はない。中でも、気体透過性無孔層２１２の粘着性を良好なものとするために、粘着剤としての機能を有する樹脂を使用することが好ましい。かかる樹脂として、具体的には、ゴム状物質である樹脂、アクリル系モノマーを必須の構成要素とするアクリル系樹脂のほか、ウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリルウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、シリコーン系樹脂やその粘着剤グレードの樹脂組成物も用いることが好ましい。上記ゴム状物質として具体的には、ポリブタジエン・ゴム、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム、エチレン・プロピレン系ゴム、ブタジエン・アクリロニトリル共重合体ゴム、ブチルゴム、アクリル系ゴム、スチレン・イソブチレン・ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン・アクリル酸エステル系共重合体ゴム等を例示することができる。また、ポリオレフィン系樹脂として、より具体的にはポリメチルペンテンのような酸素透過性の高い樹脂を使用してもよい。これらの樹脂は一種単独で使用してもよいし、複数種を併用した共重合体としてもよい。また、塗布の際には、トルエンやキシレン等の溶剤を混合してもよい。
膜成型用樹脂組成物の中には、粘着性を高めるために、粘着性を持つ樹脂を添加して用いてもよい。粘着性樹脂量は、触媒、溶媒との相溶性を向上させ、粘度調整しやすくするために、膜形成用樹脂組成物１００質量％中に、５〜７０質量％とすることが好ましく、１０〜６５質量％とすることがより好ましい。
膜形成用樹脂組成物に、熱エネルギー又は光エネルギーにより硬化する性質を付与すべく、膜形成用樹脂組成物に重合開始剤を含ませることも好ましい。
熱エネルギーにより硬化を図る場合には、熱重合開始剤として、有機過酸化物系やジアゾニウム系重合開始剤を使用することが好ましい。この場合、重合開始剤の含有量は、膜形成用樹脂組成物１００質量％中に、０．１~５．０質量％とすることが好ましい。
紫外線や可視光線といった光エネルギーにより硬化を図る場合には、重合開始剤として、公知の光重合開始剤を、広く使用することが可能である。具体的には、ベンゾイン、イソプロピルベンゾインエーテル、イソブチルベンゾインエーテル、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、クロロチオキサントン、ドデシルチオキサントン、ジメチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、アセトフェノンジエチルケタール、ベンジルジメチルケタール、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン等が挙げられるが、中でもベンジルジメチルケタール、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オンなどが好適に用いられる。それ以外にも、カチオン系光重合開始剤としては、オニウム塩系、トリ（置換）フェニルスルホニウム系、ジアゾスルホン系、ヨードニウム系などの開始剤が好適に用いられる。また、アニオン系光重合開始剤として、アルキルリチウム系などの有機金属系開始剤などが好適に用いることができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
光重合開始剤を使用する場合、膜形成用樹脂組成物１００質量％中に含まれる光重合開始剤の量は、０．１〜１０．０質量％とすることが好ましい。光重合開始剤の使用量が下限値を下回ると、硬化不良の弊害が生じやすい。対し、上限値を上回ると塗工ムラ、塗工不良が生じやすい。
かかる膜形成用樹脂組成物は、上述した材料を混練する等の適宜の方法により得ることができる。
膜形成用樹脂組成物の粘度は、２０〜１０００００ｃｐｓ／２０℃とすることが好ましく、２０〜８００００ｃｐｓ／２０℃とすることがより好ましく、２０〜１２０００ｃｐｓ／２０℃とすることがさらに好ましい。膜形成用樹脂組成物の粘度が当該範囲内であることで、製膜時のレベリング性が向上するため、膜厚の均一化を図りやすくなる。
膜成型用樹脂組成物としては、高い酸素透過性を確保する観点から、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂が好適に用いられる。粘着性を高めるために、粘着性を持つ樹脂を添加して用いてもよい。
ウレタン系樹脂としては例えば、「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）等を用いることができる。
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、不飽和気含有シラン、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、ＨＳｉＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＭｅＳｉＨＣｌ２、Ｍｅ３ＳｉＣｌ、ＭｅＳｉＣｌ３、Ｍｅ２ＳｉＣｌ２、Ｍｅ２ＨＳｉＣｌ、ＰｈＳｉＣｌ３、Ｐｈ２ＳｉＣｌ２、ＭｅＰｈＳｉＣｌ２、Ｐｈ２ＭｅＳｉＣｌ、ＣＨ２＝ＣＨＳｉＣｌ３、Ｍｅ（ＣＨ２＝ＣＨ）ＳｉＣｌ２、Ｍｅ２（ＣＨ２＝ＣＨ）ＳｉＣｌ、（ＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２）ＭｅＳｉＣｌ２、（ＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２）ＳｉＣｌ３、ＣＨ１８Ｈ３７ＳｉＣｌ３（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。）といった化学式で表されるモノマーを挙げることができる。前記モノマーは単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。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、Ｍｅ３ＳｉＯＣＨ３、Ｍｅ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）２、ＭｅＳｉ（ＯＣＨ３）３、Ｓｉ（ＯＣＨ３）４、Ｍｅ（Ｃ２Ｈ５）Ｓｉ（ＯＣＨ３）２、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、Ｃ１０Ｈ２１Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＰｈＳｉ（ＯＣＨ３）３、Ｐｈ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）２、ＭｅＳｉＯＣ２Ｈ５、Ｍｅ２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）２、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＰｈＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、Ｐｈ２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）２といった化学式で表される化合物を挙げることができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
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、Ｍｅ３ＳｉＯＨ、Ｍｅ２Ｓｉ（ＯＨ）２、ＭｅＰｈＳｉ（ＯＨ）２、（Ｃ２Ｈ５）３ＳｉＯＨ、Ｐｈ２Ｓｉ（ＯＨ）２、Ｐｈ３ＳｉＯＨといった化学式で表される化合物を挙げることが可能である。これらは一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
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に、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反応を利用することも好ましい。この際に使用す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、及びメチルフロロアルキル系ポリマー等からなる群より選択される一種以上が挙げられる。
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ず、例えば加熱加硫及び室温加硫を例示することができる。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、及び液状ゴム型シリコーン系樹脂組成物の何れも使用することができる。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、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−ＣＨ３）、ビニルシリル基（Ｓｉ−ＣＨ＝ＣＨ２）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。
（シラノール基間の脱水縮合反応）
触媒としてはオクチル酸亜鉛、オクチル酸鉄、コバルト及びスズなどの有機酸塩、並びにアミン系の触媒からなる群より選択される一種以上を使用してもよく、加熱によって反応を進行させてもよい。
（シラノール基と加水分解性基間の縮合反応）
触媒として、酸、アルカリ、有機スズ化合物や有機チタン化合物などを添加してもよい。加水分解性基としては、アルコキシ基、アセトキシ基、オキシム基、アミノキシ基、プロペノキシ基などを用いてもよい。
（メチルシリル基、ビニルシリル基の有機過酸化物による反応）
反応を促進する過酸化物硬化剤として、有機過酸化物やアシル系有機過酸化物、アルキル系有機過酸化物等を添加してもよい。アシル系有機過酸化物としては例えば、ｐ−メチルベンゾイルパーオキサイド等を用いてもよい。アルキル系有機過酸化物としては例えば、２，５ジメチル−２，５ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンやジクミルパーオキサイド等を用いてもよい。反応温度は例えば１２０℃以上であり、また、２次加硫（ポストキュア）を行ってもよい。添加する過酸化物硬化剤の添加量は樹脂の固形分に対して０．１〜１０質量％が好適である。
（アルケニル基とヒドロシリル基との付加反応）
アルケニル基は例えばビニル基が好適に用いられる。反応温度は常温でもよく、加温してもよい。また、反応は開放系で実施してもよく、密閉系で実施してもよい。アルケニル基とヒドロシリル基との付加反応に用いる組成物を得る過程では、窒素、リン、硫黄などを含む有機化合物、スズ、鉛などの金属のイオン性化合物、アセチレン等不飽和基を有する化合物、アルコール、水、カルボン酸を除去する添加剤を加えてもよいし、除去する工程を用いてもよい。アルケニル基とヒドロシリル基との付加反応を用いる場合、ビニル基を有するポリシロキサンやハイドロジェンポリシロキサンが好適に用いられる。ビニル基を有するポリシロキサンとしては、２３℃において１〜１０００００ｍＰａ・ｓの粘度を有する、直鎖状のポリシロキサンが好適に用いられる。前記ポリシロキサンは１分子中にビニル基を１個以上含む。ビニル基を有するポリシロキサンの具体例としては、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルポリシロキサン、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチルビニルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン等が挙げられる。これらのポリシロキサンは、一種単独で使用しても、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
ハイドロジェンポリシロキサンは粘度が２３℃において１〜１０００００ｍＰａ・ｓの直鎖状ポリシロキサンが好適に用いられる。ハイドロジェンポリシロキサンは１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を１個以上含む。ハイドロジェンポリシロキサンの具体例としては、２３℃における粘度が１〜１０００００ｍＰａ・ｓである限り、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジフェニルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルフェニルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジフェニルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体およびこれらの２種以上の混合物が挙げられる。
アルケニル基とヒドロシリル基との付加反応に用いる樹脂組成物において、アルケニル基に対するケイ素原子に結合した水素原子のモル比は０．０１〜２０モルが好適であり１〜２モルがさらに好適である。
反応触媒としては例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の白金族金属を用いて、塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィン類、ビニルシロキサンまたはアセチレン化合物との配位化合物等の白金化合物、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、クロロトリス（トリフェニルホスフィン）ロジウム等の白金族金属化合物等を用いることができる。また、シリコーンオイルとの相溶性が必要であることから、塩化白金酸をシリコーン変性した白金化合物が好適に用いられる。触媒を用いる場合、固形分質量から求められる添加量は０．０１ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍが好適であり、０．１ｐｐｍから１０００ｐｐｍがさらに好適である。
ヒドロシリル基の合計量は、全シリコーン系樹脂組成物中のケイ素原子に結合したアルケニル基１モル当たり、通常、０．０１〜２０モルであり、好ましくは０．１〜１０モルである。該合計量が、前記範囲の下限未満であると、得られるシリコーン系樹脂組成物が十分に硬化しにくくなる傾向があり、前記範囲の上限を超えると、得られるシリコーン系樹脂組成物の硬化物の機械的特性および耐熱特性が低下しやすくなる傾向がある。
反応制御剤はシリコーン系樹脂を調合ないし基材に塗工などの加工を施す際に、硬化前に増粘やゲル化をおこさないようにするために添加するものである。反応制御剤としては、アルケニル基を複数個有する低分子量のポリシロキサンや、アセチレンアルコール系の化合物等が用いられる。
（紫外線による反応）
紫外線硬化型シリコーン系樹脂としては、ラジカル反応タイプ（アクリル型、メルカプト型）、ラジカル反応／縮合反応併用タイプ（メルカプト／イソプロペノキシ型、アクリル／アルコキシ型）、紫外線活性な白金触媒を使用した付加反応タイプを用いてよい。
アクリル型ラジカル反応タイプではシロキサンに気都合したアクリル基を有する有機基を光増感剤の存在下でラジカル重合反応させる。
メルカプト型ラジカル反応タイプでは、シロキサンに結合したメルカプト基を有する有機基とビニル基を有するポリシロキサンを光増感剤の存在下でラジカル付加反応させる。紫外線活性な白金触媒を使用した付加反応タイプに用いられる触媒としては、（メチルシクロペンタジエニル）トリメチル白金錯体やビスアセチルアセトナト白金（ＩＩ）錯体等が用いられ、３６５ｎｍを中心とした光源で硬化させることが好適である。光硬化反応に用いられる主な官能基として、アクリル基、エポキシ基を用いてもよい。紫外線による反応に用いる組成物には光開始剤を用いてもよい。
（シリコーン系樹脂に粘着性を付与する方法）
シリコーン系樹脂に粘着性を付与する方法としては例えば、粘着性を付与するシリコーンポリマーを添加する方法が好適に用いられる。粘着性を付与するシリコーンポリマーとしては例えば、ＭＱレジンが好適に用いられる。ＭＱレジンとは１官能基のモノマー（Ｍ単位）と４官能基のモノマー（Ｑ単位）から合成された３次元構造をもつポリマーである。前記３次元構造を持つポリマーの分子量は好ましくは１０〜１０００００であり、より好ましくは１００〜１００００である。各官能基のモノマーの有機基としては、メチル基を用いるのが好適であるが、付加反応型のシリコーン系樹脂の場合、アルケニル基を用いることが好適である。シリコーン系樹脂に対するＭＱレジンの含有量はシリコーン系樹脂の強度と粘着性を両立する観点から、好ましくは固形分換算で１０〜９９質量％であり、より好ましくは２０〜８０質量％である。本発明においては、粘着性を付与するシリコーンポリマーを得る際に、適宜、２官能基のモノマー（Ｄ単位）、３官能基のモノマー（Ｔ単位）を添加してもよく、他の官能基を有するモノマーやオリゴマーを添加してもよい。
ＭＱレジンはＱ単位の縮合物の末端をＭ単位で封止した構造が好適に用いられる。Ｑ単位に対するＭ単位のモル比は粘着性とシリコーン系樹脂の強度を両立する観点から０．４〜１．２が好適であり、０．６〜０．９がさらに好適である。
シリコーンモノマーからシリコーンポリマー、シリコーン系樹脂を得る過程で添加剤を加えてもよい。添加剤としては例えば、補強剤（乾式シリカ、湿式シリカ等シリカ充填剤等）、分散剤、接着助剤（シランカップリング剤等）、接着促進剤（有機金属化合物等）、反応制御剤、増量剤（結晶性シリカ、炭酸カルシウム、タルク等）、耐熱向上剤（酸化鉄、参加セリウム、酸化チタン等）、難燃剤（酸化チタン、カーボン等）、熱伝導性充填剤、導電剤、表面処理剤、顔料、染料、または希土類、チタン、ジルコン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル等の金属酸化物、水酸化物、炭酸塩、脂肪酸塩が挙げられる。
シリカ充填剤としては例えば、公知の微粉末シリカを用いることができる。親水性の微粉末シリカであっても疎水性の微粉末シリカであってもよい。親水性の微粉末シリカとしては、例えば、沈降シリカ等の湿式シリカ、シリカキセロゲル、ヒュームドシリカ等の乾式シリカが挙げられる。疎水性の微粉末シリカとしては、例えば、親水性の微粉末シリカの表面を疎水化処理して得られる微粉末シリカが挙げられる。疎水化処理剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン等のオルガノシラザン；メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン等のハロゲン化シラン；該ハロゲン化シランのハロゲン原子がメトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基で置換されたオルガノアルコキシシラン等が挙げられる。疎水化処理方法としては、例えば、親水性の微粉末シリカを疎水化処理剤により１５０〜２００℃、特に１５０〜１８０℃で２〜４時間程度加熱処理する方法が挙げられる。このようにして親水性の微粉末シリカの表面を予め疎水化処理して得た疎水性の微粉末シリカを膜形成用樹脂組成物に配合してもよいし、また、膜形成用樹脂組成物の中に親水性の微粉末シリカとともに疎水化処理剤を配合することにより、膜形成用樹脂組成物を調製する段階で該親水性の微粉末シリカの表面が疎水化処理されるようにしてもよい。
シリカ充填剤の具体例としては、アエロジル（登録商標）５０、１３０、２００および３００（商品名、日本アエロジル社製）、キャボシル（登録商標）ＭＳ−５およびＭＳ−７（商品名、キャボット社製）、レオロジルＱＳ−１０２および１０３（商品名、トクヤマ社製）、ニプシルＬＰ（商品名、日本シリカ社製）等の親水性の微粉末シリカ；アエロジル（登録商標）Ｒ−８１２，Ｒ−８１２Ｓ、Ｒ−９７２およびＲ−９７４（商品名、デグッサ社製）、レオロジルＭＴ−１０（商品名、トクヤマ社製）、ニプシルＳＳシリーズ（商品名、日本シリカ社製）等の疎水性の微粉末シリカが挙げられる。
微粉末シリカを用いる場合、配合量は、通常、固形分換算で１〜５０質量％である。前記配合量が、１質量％以上であることにより、シリカ充填剤による充分な強度付与効果が得られ、５０質量％以下であることにより、得られるシリコーン樹脂組成物の充分な流動性を確保することができ、その結果、優れた作業性を確保することができる。
接着促進剤としては例えばチタンの有機酸塩で代表される有機チタン化合物を用いることができる。接着促進剤はシリコーン系樹脂組成物の硬化を更に促進し、その接着性を更に向上させるための触媒として用いることができる。接着促進剤は、一種単独で使用しても、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
接着促進剤としては、例えば、チタンキレート化合物、アルコキシチタンまたはこれらの組み合わせが挙げられる。チタンキレート化合物の具体例としては、ジイソプロポキシビス（アセチルアセトナト）チタン、ジイソプロポキシビス（エチルアセトアセタト）チタン、ジブトキシビス（メチルアセトアセタト）チタン等が挙げられる。アルコキシチタンの具体例としては、テトラエチルチタネート、テトラプロピルチタネート、テトラブチルチタネート等が挙げられる。アルコキシチタン中のアルコキシ基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。
接着促進剤の配合量は、固形分換算で０．０１〜１０質量％が好適であり、０．１〜５室量％がさらに好適である。該配合量が、前記範囲の下限以上であることにより、接着性向上効果が現れやすくなり、前記範囲の上限以下であることにより、得られる膜形成用樹脂組成物の表面硬化が速くなりすぎることを抑制することができる。
シランカップリング剤は、ケイ素原子に結合したアルコキシ基と、金属や各種合成樹脂などの被着体と化学結合する反応基を１つの分子内に有する化合物であり、前記ケイ素原子に結合したアルコキシ基の代わりにアルケニル基や水素原子を有する化合物を用いてもよい。前記被着体と化学結合する反応基としては、エポキシ基やアクリル基を用いてもよい。
シリコーン系樹脂を塗布する際には、塗布前の被塗布材にプライマーを塗布してもよい。前記プライマーとしては、縮合硬化型、付加硬化型等のシリコーン系樹脂を用いることができる。プライマーの塗工量としては０．１〜１．２ｇ／ｍ２が好適である。
シリコーン系樹脂としては例えば、「ＳＹＬＧＲＡＤ１８６」、「ＤＯＷＳＩＬ３−６５１２」、「ＳＹＬＧＲＡＤ５２７」、「ＤＯＷＳＩＬＸ３−６２１１」、「ＳＹＬＧＲＡＤ３−６６３６」、「ＤＯＷＳＩＬ ＳＥ１８８０」、「ＤＯＷＳＩＬ ＳＥ９６０」、「ＤＯＷＳＩＬ７８１ Ａｃｅｔｏｘｙ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ」、「ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ ＳＥ９１８７」、「ＤＯＷＳＩＬ Ｑ１−４０１０」、「ＳＹＬＧＲＡＤ １−４１２８」、「ＤＯＷＳＩＬ ３１４０ ＲＴＶ Ｃｏａｔｉｎｇ」、「ＤＯＷＳＩＬ ＨＣ２１００」、「ＳＩＬ−ＯＦＦ Ｑ２−７７８５」、「シラシール３ＦＷ」、「シラシールＤＣ７３８ＲＴＶ」、「ＤＣ３１４５」、及び「ＤＣ３１４０」（以上、ダウコーニング社製）、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＲＴ７０７Ｗ」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＥＬ４３００」「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ Ｍ４４００」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ Ｍ８０１２」、「ＳＩＬＲＥＳ ＢＳ ＣＲＥＭＥ Ｃ」、「ＳＩＬＲＥＳ ＢＳ １００１」、「ＳＩＬＲＥＳ ＢＳ ２９０」、「ＥＬＡＳＴＳＩＬ ９１２」、「ＥＬＡＳＴＳＩＬ Ｅ４３Ｎ」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ Ｎ９１１１」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ Ｎ１９９」、「ＳＥＭＩＣＯＳＩＬ ９８７ＧＲ」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＲＴ７７２」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＲＴ７４５」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＬＲ３００３／０５」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＬＲ３３４３／４０」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＬＲ３３７０／４０」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＬＲ３３７４／５０ＢＲ」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＥＬ１３０１」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＥＬ ４４０６」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＥＬ３５３０」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ ＥＬ ７１５２」、「ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ Ｒ４０１／１０ＯＨ」「ＳＩＬＰＵＲＥＮ ２１ＸＸシリーズ」（旭化成ワッカーシリコーン社製）、「ＫＥ−３４２３」、「ＫＥ−３４７」、「ＫＥ−３４７９」、「ＫＥ―１８３０」、「ＫＥ−１８２０」、「ＫＥ−１０５６」、「ＫＥ−１８００Ｔ」、「ＫＥ−６６」、「ＫＥ−１０３１」、「ＫＥ−１２」、「ＫＥ−１３００Ｔ」、「ＳＤ４５８４ＰＳＡ」、「ＫＳ−８４７Ｔ」、「ＫＦ−２００５」、「ＫＮＳ−３００２」、「ＫＲ−１００」、「ＫＲ−１０１−１０」、「ＫＲ−１３０」、「ＫＲ−３６００」、「ＫＲ−３７０４」、「ＫＲ−３７００」、「ＫＲ―３７０１」、「Ｘ−４０−３２３７」、「Ｘ−４０−３２９１−１」、「Ｘ−４０−３２４０」、「シーラント４５」、「シーラントマスター３００」、「シーラント７２」、「ＫＥ−４２」、「シーラント７０」、「ＫＥ−９３１−Ｕ」、「ＫＥ−９５１１−Ｕ」、「ＫＥ−５４１−Ｕ」、「ＫＥ−１５３−Ｕ」、「ＫＥ−３６１−Ｕ」、「ＫＥ−１９５０−１０」、「ＫＥＧ−２０００−４０」、「ＫＥ−２０１９−４０」、「ＫＥ−２０９０−５０」、「ＫＥ−２０９６−６０」（信越化学工業社製）等を用いることができる。シリコーン系樹脂にはさらに、触媒を添加してもよい。触媒としては、オクチル酸亜鉛、オクチル酸鉄、コバルト、錫などの有機酸塩、アミン系の触媒を用いることができる。また、有機錫化合物、有機チタン化合物、白金化合物も用いることができる。触媒としては、例えば、「ＣＡＴ−ＰＬ−５０Ｔ」（信越化学社製）、「ＮＣ−２５」（東レ・ダウコーニング社製）を用いることができる。また、塗布の際には、トルエンやキシレン、もしくは、アルコール類等の溶剤を添加してもよい。プライマーとしては「プライマーＡＱ−１」「プライマーＣ」、「プライマーＭＴ」、「プライマーＴ」、「プライマーＤ」、「プライマーＡ−１０」、「プライマーＲ−３」、「プライマーＡ−２０」（信越化学工業社製）等を用いることができる。
形成される気体透過性無孔層２１２（水処理用膜）の厚みは、酸素透過性及び防水性の両立を考慮し、５〜１００μmとすることが好ましく、１０〜９０μmとすることがより好ましい。
気体透過性無孔層２１２の厚みが５μｍ以上であることにより、高い水圧が気体透過性無孔層２１２にかかる状況であっても、気体透過性無孔層２１２が破れるリスクが少なくなる。一方、気体透過性無孔層２１２の厚みが１００μｍ以下であることにより、充分な酸素透過性能を維持し、その結果、充分な廃水処理機能を確保することができる。本明細書において、気体透過性無孔層２１２の厚みは、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と定義される。
（基材）
シート積層体８１は、膜形成用樹脂組成物を基材２１１上に浸漬、多層押出、塗布、積層することで作成されてもよい。基材２１１としては、酸素等を透過させることができれば特に限定はなく、公知のものを広く採用することができる。具体的には、微細孔膜、多孔性シート、および酸素透過性の高い非多孔質膜からなる群より選択される一種以上を採用することが好ましい。基材２１１が気体透過性を有していないと、バイオフィルム２１４に十分な酸素を送り込むことができず、その結果、安定なバイオフィルム２１４を形成することができない。
以下、実施例に基づき、本発明の実施形態３をより具体的に説明するが、本発明がこれらに限定されるものではない。
（実施例１７）
基材として、住化積水フィルム社製セルポアNW07Hにおける微細孔膜の片側に補強層としてＮＷ０７Ｈに用いられているポリエチレン、ポリエステル製不織布をサーマルラミネートした基材（厚さ150μｍ）（１）を準備した。次に、固形分濃度６０質量％の付加硬化型シリコーン粘着剤原液（商品名ＳＤ−４５６０、東レ・ダウコーニング株式会社製）７０質量部に対して、固形分濃度４０質量％の付加硬化型シリコーン粘着剤原液（商品名ＳＤ−４５８７Ｌ、東レ・ダウコーニング株式会社製）３０質量部、希釈溶剤としてトルエン５４質量部、硬化触媒として白金触媒（商品名ＮＣ−２５、東レ・ダウコーニング株式会社製）０.３質量部を均一に混合し、膜形成用樹脂組成物（２）を得た。（２）を（１）の不織布がラミネートされていない面に塗布した後に、130℃の雰囲気下に30分静置し硬化させることにより、厚み180μmの膜を得た。硬化後、膜上に不織布としてエルベスＩＩ(30g/m2)（ユニチカ株式会社製）を積層し、実施例１７のシート積層体を得た。
（実施例１８）
エルベスＩＩを積層しなかったこと以外は実施例１７と同様の方法で、シート積層体を得た。
（比較例３）
粘着性のないシリコーンシート（アズワン社製、極薄シリコンシート、品番3-3066-01、厚み0.1mm)をシート積層体として用いた。
（比較例４）
実施例１７で用いた基材（１）におけるフィルム面（不織布をラミネートしていない面）に対して、硬化型シリコーン樹脂（信越化学工業社製：ＫＳ−８４７Ｈ） ９９質量部に対して硬化剤（信越化学工業社製：ＰＬ−５０Ｔ） １質量部加えた混合物を得た。当該混合物を、トルエン／ＭＥＫ混合溶媒（混合比率は１：１）を使用して２質量％に調整し、バーコーターを用いて塗布した。その後、140℃で1分間加熱乾燥させることで総厚み180μｍとなるシート積層体を得た。
上記組成に基づき、各実施例及び比較例の膜形成用樹脂組成物を得た。
Figure 0006743310
Figure 0006743310
各実施例及び比較例において、バイオフィルムの剥がれについて評価を行った。
（廃水処理性能試験）
内寸７ｃｍの立方体の１つの鉛直側面にシート積層体が配置され、密閉された評価槽を使用した。評価槽のシート積層体と対向する面は厚さ１ｍｍの透明塩ビ素材を用いた。それ以外の面は厚さ１０ｍｍの塩ビ素材を用いた。前記シート積層体の空気側には、シート積層体の水圧による変形を防止する目的で、ポリプロピレン製メッシュ（ダイオ化成社製クラウンネット２４メッシュ）を積層した。評価槽を下記組成の有機物含有水で満たし、さらに、有機物の分解を担う微生物として微生物を含む土壌である、水田土壌を５ｇ添加した。ここでは、水田土壌の質量は水田土壌の水分散液を遠心分離し、上清を捨てたのちの質量で規定される。前記評価槽は３０±２℃に維持された恒温槽内に配置され、スターラーを用いて連続的に撹拌を行っている条件下で静置した。スターラー はアズワン社製マグネチックスターラーＢ−１用コントローラＣＢ−４とマグネチックスターラーＢ−１とを用い、コントローラの目盛りは４に設定した。電源の周波数は60Hzであった。回転子はアズワン社製回転子(PTFE樹脂製)長さ30×φ8mmを１個使用した。電源の周波数は60Hzであった。3.5日毎に前記評価槽内を恒温槽から取出し、前記評価槽内の液をすべて排出し、前記有機物含有水を入れ替える作業を70日間継続した。（つまり、「３．５日間の有機物含有水の攪拌→評価槽内の有機物含有水を排出→有機物含有水を評価槽内に投入」の作業を、繰り返す）。そしてこの後、前記評価槽に前記有機物含有水を満たして、ＣＯＤＣｒ濃度を測定する。処理前のＣＯＤＣｒ濃度Ａ（ｍｇ／Ｌ）および３．５日後のＣＯＤＣｒ濃度をＢ（ｍｇ／Ｌ）とすると、以下の式（４）から、有機物除去率Ｒが求められる。
［式４］
R＝（１−B／A）×１００
なお、前記評価槽の上部には、内寸直径２ｃｍの排出口が設けられており、評価槽を鉛直逆さにすることで液を排出できる。上記の廃水処理性能試験から求められる有機物除去率Ｒが、３０日目と７０日目において８０％以上であることが、シート積層体が安定的な処理性能を保持する性能を有すると定義した。）（表３には８、３０、７０日目の有機物除去率Ｒを処理状況の列に、80％以上を〇、79%以下を△として記載した。）
（有機物含有水の組成）
溶性でんぷん：0.8g/L、ペプトン：0.084g/L、イーストエキス：0.4g/L、尿素：0.052g/L、CaCl2：0.055g/L、KH2PO4：0.017g/L、MgSO4・7H2O：0.001g/L、KCl：0.07g/L、NaHCO3：0.029g/L。溶媒として、積水化学工業株式会社京都研究所における水道水を用いた。
（バイオフィルム保持性の評価）
バイオフィルム保持性の評価は、上記廃水処理性能試験において前記評価槽を鉛直逆さにして得た排出水を用い廃水交換の度に行った。バイオフィルム保持性は排出水の懸濁物質濃度ＳＣ（ｍｇ／Ｌ）を用いて評価した。懸濁物質濃度ＳＣは、排出水中の懸濁物質量ＳＷ（ｍｇ）と排出水の体積Ｖ（Ｌ）から、式（５）を用いて算出した。
［式５］
ＳＣ＝ＳＷ／Ｖ
懸濁物質量ＳＷはＪＩＳ Ｋ ０１０２：２０１３ 工業排水試験方法１４．１項に記載の方法を用い、測定に用いるろ過材はアドバンテック東洋社製ガラスろ紙（品番Ｇ２５、直径４７ｍｍ）とした。上記廃水処理性能試験の測定期間７０日間において、懸濁物質濃度ＳＣが１００ｍｇ／Ｌ以上である回数が３回以上であるとき、バイオフィルム保持性が低いと定義した。
（評価）
実施例１７，１８においては、７０日間の全測定期間にわたり、懸濁物質濃度ＳＣが１００ｍｇ／Ｌ以上である回数が３回未満であった。そのため、実施例１７，１８においてバイオフィルムの安定的な保持が確認できた。また、廃水処理性能試験においても安定的な処理が確認された。
粘着性がないシート積層体である比較例３，４においては、７０日間の全測定期間にわたり、懸濁物質濃度ＳＣが１００ｍｇ／Ｌ以上である回数が３回以上であり、バイオフィルムの剥離が多く確認され、表面上の微生物付着量がまばらかつ不均一な状態であった。廃水処理装置で比較例３，４のようなシート積層体を使用した場合、バイオフィルムが剥離し余剰汚泥の増加につながる懸念や、塊状のバイオフィルムが廃水処理装置の配管内や膜間に詰まり、閉塞を引き起こすといった恐れがある。以上から、表面の粘着成分付与はシート表面におけるバイオフィルムの安定化に効果的である。
Figure 0006743310
（実施形態４）
次に本発明の実施形態４について説明する。
図示を省略するが、実施形態４では、気体供給体が、気体送出層と、シート積層体とを備えており、シート積層体によって構成される袋の中に気体送出層が配置される。気体送出層は、例えば、図５、図１２、図１３のいずれかに示したものとされる。
実施形態４のシート積層体は、例えば図４に示すシート積層体２１と同様、廃水に接する側から、微生物支持層２１３、基材２１１、気体透過性無孔層２１２の順に積層されたものとされる。或いは、実施形態４のシート積層体は、図１４に示すシート積層体８１と同様、廃水に接する側から、微生物支持層２１３、気体透過性無孔層２１２、基材２１１の順に積層されたものとされる。
そして実施形態４では、使用に伴う廃水処理機能の低下を少なくするために、シート積層体は、下記式（６）により算出される微生物付着性指数ＭＡが０．０８以上とされる。
［式６］
ＭＡ＝Ｗ×Ｑ２．８×１０−６
〔Ｗ：微生物支持層の目付量（ｇ／ｍ２）、Ｑ：酸素透過性（ｇ／（ｍ２・ｄ））〕
（微生物支持層）
微生物支持層は、実施形態１に示した素材により上記した態様となるように、公知の方法で形成することが可能である。中でも、多孔質基材の表面処理により、微生物支持層を形成することが好ましい。かかる手法を採用することにより、表面処理で多孔質基材表面の粗さとゼータ電位とを向上させることが可能であり、その結果、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ってもよい。それ以外でも、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うことも好ましい。
また、微生物支持層を形成する際に、多孔質基材に極性を有する素材を添加してもよい。本明細書において、極性を有する樹脂とはその組成中にヒドロキシ基、アルデヒド基、カルボキシ基、カルボニル基、アミノ基、ニトロ基、スルホ基、エーテル結合、及びエステル結合からなる群より選択される一種以上の官能基を有する樹脂であると定義する。多孔質基材に極性を有する素材を添加することにより、微生物が付着しやすくなるという効果を得ることができる。
実施形態４のシート積層体は、下記バイオフィルムの評価条件で測定したときのバイオフィルム厚みが１ｍｍ以上５ｍｍ以下とされる。。尚、実施形態４のシート積層体を用いた上で、当該測定条件下で測定した際にバイオフィルムが１ｍｍ以上５ｍｍ以下に形成される。
（バイオフィルム評価条件）
（１）シート積層体を内寸７ｃｍの立方体の１つの鉛直側面に配置し、密閉された評価槽を下記組成の有機物含有水で満たす。
（２）（上記有機物含有水の組成）溶性でんぷん：0.8g/L、ペプトン：0.084g/L、イーストエキス：0.4g/L、尿素：0.052g/L、CaCl2：0.055g/L、KH2PO4：0.017g/L、MgSO4・7H2O：0.001g/L、KCl：0.07g/L、NaHCO3：0.029g/L。溶媒は水道水。
（３）有機物の分解を担う微生物として微生物を含む土壌である水田土壌を5g添加し、評価槽は30±2℃に維持された恒温槽内に配置され、スターラーを用いて連続的に撹拌を行っている条件下で、3.5日毎に前記評価槽内の液をすべて排出する。
（４）有機物含有水を入れ替える作業を28日間継続したのちに、有機物含有水を前記評価槽に満たし（時点Ta）、3日経過後（時点Tb）の前記シート積層体において、シート積層体を取出す。ここでは、水田土壌の質量は水田土壌の水分散液を遠心分離し、上清を捨てたのちの質量で規定される。
上記のバイオフィルム評価条件で測定したときのバイオフィルムの厚みが１ｍｍ以上５ｍｍ以下であるシート積層体とすることにより、ＭＡＢＲの使用時に高い流速にさらされても、バイオフィルムが剥離せず、バイオフィルムが適正な厚みに維持される。また、バイオフィルムが適正な厚みに維持されるので、散気が不要であるため、生物膜の脱落による余剰汚泥の発生や処理性能の低下が抑制される。また、バイオフィルム厚みを制御するためのブラッシング等も不要なので、膜の破損を抑制できる。さらに、流量、流速の変動、流速の偏りが生じること、槽の水抜き等メンテナンス、によるバイオフィルムのはがれが防止でき、適切に処理を行うことができる。
また、実施形態４のシート積層体は、１０ｇ／（ｍ２・ｄ）以上の酸素透過性を有するシート積層体とすることが好ましい。かかる構成を採用することにより、バイオフィルムの厚みを上記数値範囲内とすることが可能であるだけでなく、程良く酸素が行き渡り好気性微生物による処理が可能となり、酸素を要しない嫌気性微生物による廃水処理に切り替わらないため、廃水処理装置内の廃水から硫化水素等の有害ガスの発生や、それに基づく臭気を抑制することが可能である。
また、シート積層体の酸素透過性を、２５ｇ／（ｍ２・ｄ）以上とすることが、より好ましい。酸素透過性を２５ｇ／（ｍ２・ｄ）以上とすることにより、微生物支持層の近傍が好気的になることにより嫌気性微生物の比率が高くなることを防ぎ、その結果、バイオフィルムの微生物支持層への付着性が維持され、バイオフィルムの剥がれが生じにくくなる。
一般的に酸素透過性を有しない微生物担体は担体近傍において嫌気性微生物の比率が増加するため、嫌気処理に切り替わりメタンや硫化水素などが排出される。更に、好気性微生物は酸素を要するため、酸素が届かない場合、バイオフィルム内の好気性微生物の比率が低下しバイオフィルムが剥がれやすくなる現象が見られる。さらに、処理性能を高めるために曝気等で廃水に酸素を供給することができるが、酸素透過性が低いシート積層体を用いて廃水に酸素を供給する場合には、処理性能が低下することがある。すなわち上記の場合には、バイオフィルムが厚くなりすぎてバイオフィルムの剥離が発生したり、バイオフィルムにより流路が塞がれてショートパスを起こしたり、シートの有効表面積が減少して結果的に処理性能が低下することがある。
また、さらに好ましくは、下記式（７）で表される微生物付着性指数ＭＡを０．０８以上とすることにより、バイオフィルムの厚みを１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。
［式７］
ＭＡ＝Ｗ×Ｑ２．８×１０−６
〔Ｗ：微生物支持層の目付量（ｇ／ｍ２）、Ｑ：酸素透過性（ｇ／（ｍ２・ｄ））〕
実施形態４において、酸素透過性Ｑは、シート積層体の酸素透過性を意味し、 実施形態１に示した（酸素供給試験）によって得られる値であると、定義される。
実施形態４において、バイオフィルムの厚さとは、微生物支持層表面に形成されるバイオフィルムの厚み（微生物支持層の厚みは、含まない。）を意味する。厚みの測定部位に関しては、シート積層体における有機物含有水に接触していた領域の内接円中心の厚みを測定する。
以下、実施例に基づき、実施形態４をより具体的に説明するが、本発明がこれらに限定されるものではない。
（実施例１９）
下記表５に示すように、多孔質基材として積水化学工業社製セルポアＮＷ０７Ｈに含まれるポリプロピレン製の微細孔膜（細孔径３３以下μｍ、厚み１２０μｍ）を使用した。そして、微生物支持層として、目付量２０ｇ／ｍ２、厚み１２０μｍ、繊維は芯がポリエステル、鞘がポリエチレンの二重構造になっている不織布（ユニチカ製のエルベスＩＩ、Ｔ０２０３ＷＤＯ）を使用し、１２０℃に加温した熱板を用いることでサーマルラミネーションすることにより、シート積層体を得た。
（実施例２０）
気体透過性無孔層の形成に用いるシリコーン樹脂組成物として、信越シリコーン社製の付加反応硬化型シリコーン樹脂（ＫＲ−３７０１）１００質量部、信越シリコーン社製白金触媒（ＣＡＴ−ＰＬ−５０Ｔ）０．５質量部、トルエン７１質量部を均一に混合した溶液を得た。前記シリコーン樹脂組成物を多孔質基材上の微生物支持層と反対側の面にバーコーターを用いて塗布したのち、１２０℃の雰囲気下に１０分静置することで気体透過性無孔層を形成した。シリコーン樹脂化合物の硬化後における気体透過性無孔層の目付量は２０ｇ／ｍ２、厚みは１８μｍであった。
（実施例２１）
気体透過性無孔層の目付量を１００ｇ／ｍ２、厚みを９０μｍとした以外は、実施例２０と同様にして、シート積層体を得た。
（実施例２２）
気体透過性無孔層の目付量を４０ｇ／ｍ２、厚みを３６μｍとし、微生物支持層として、上記セルポアＮＷ０７Ｈに含まれるポリオレフィン不織布を使用した（セルポアＮＷ０７Ｈは、不織布、微多孔膜、不織布の３層構成である。このうち、片方の不織布を微生物支持層として使用し、細孔径３３以下μｍ、厚み１２０μｍポリオレフィン微細孔膜を多孔質基材として使用した）以外は実施例２０と同様にして、シート積層体を得た。微生物支持層の目付量は１０ｇ／ｍ２、厚みは６０μｍであった。
（実施例２３）
気体透過性無孔層の目付量が８０ｇ／ｍ２、厚みが７２μｍである以外は、実施例２０と同様にして、シート積層体を得た。
（実施例２４）
微生物支持層を、繊維は芯がポリエステル、鞘がポリエチレンの二重構造になっている不織布（ユニチカ製エルベスＩＩ、Ｔ０７０３ＷＤＯ）、目付量を７０ｇ／ｍ２、厚み２６０μｍとした以外は、実施例２２と同様にしてシート積層体を得た。
（実施例２５）
気体透過性無孔層を、ポリウレタン樹脂（大日精化工業社製、ハイムレンＹ−２３７ＮＳ）使用し、目付量１０ｇ／ｍ２、厚み７μｍとして形成した以外は、実施例２０と同様にして、シート積層体を得た。
（実施例２６）
多孔質基材として、ポリプロピレン製の微細孔膜である基材（スリーエム社製、マイクロポーラスフィルム、細孔径０．３μｍ以下、厚み４０μｍ）を使用した以外は、実施例２４と同様にして、シート積層体を得た。
（実施例２７）
多孔質基材として、ポリオレフィン製の微細孔膜である基材（三菱樹脂社製エクセポールE BSPBX−4、０．２μｍ以下厚み２３μｍ）を使用した以外は、実施例２４と同様にして、シート積層体を得た。
（実施例２８）
多孔性シートである多孔質基材及び微生物支持層を兼ねるものとして、ポリエステル樹脂製不織布（東洋紡社製、ボランス７２１７Ｐ、目付量２２０ｇ／ｍ２、厚み０．９ｍｍ）を用意した。これに、実施例２２と同様にして、気体透過性無孔層を積層した。
（実施例２９）
気体透過性無孔層として、目付量５５ｇ／ｍ２、厚み５０μｍシリコーンシート（ハギテック、シリコーンゴムシート、型式２４４−６０１２−０１）を用いた。そして、微生物支持層として目付量２０ｇ／ｍ２、厚み１２０μｍ、繊維は芯がポリエステル、鞘がポリエチレンの二重構造になっている不織布（ユニチカ製のエルベスＩＩ、Ｔ０２０３ＷＤＯ）を使用しシート積層体を得た。多孔質基材は設けなかった。気体透過性無孔層と微生物支持層は外周部をシリコーンコーキング（信越シリコーン社製、KE-441）を用いて接着することで積層した。
（実施例３０）
気体透過性無孔層として、目付量１１０ｇ／ｍ２、厚み１００μｍのシリコーンシート（ハギテック、シリコーンゴムシート、型式２４４−６０１２−０２）を用いた。そして、微生物支持層として、ポリプロピレン、ポリエステル樹脂製不織布（ユニセル社ＢＴ−０３０Ｅ、目付量３０ｇ／ｍ２、空隙率７３．４％、ＰＰ／ＰＥＴ＝３０／７０）を使用しシート積層体を得た。多孔質基材は設けなかった。気体透過性無孔層と微生物支持層は外周部をシリコーンコーキング（信越シリコーン社製、KE-441）を用いて接着することで積層した。
（比較例５）
気体透過性無孔層として、目付量５ｇ／ｍ２、厚み５μｍのポリエチレン製フィルム（アスクル、ＨＤロール規格袋０．００５ｍｍ厚）を用いた。そして、微生物支持層としてポリプロピレン、ポリエステル樹脂製不織布（ユニセル社、ＢＴ−０６０Ｅ、目付量６０ｇ／ｍ２、空隙率６７．７％、ＰＰ／ＰＥＴ＝３０／７０）を用い、シート積層体を作成した。
（比較例６）
微生物支持層として、ポリプロピレン、ポリエステル樹脂製不織布（ユニセル社ＢＴ−０３０Ｅ、目付量３０ｇ／ｍ２、空隙率７３．４％、ＰＰ／ＰＥＴ＝３０／７０）を使用した以外は、比較例５と同様にしてシート積層体を作成した。
（比較例７）
気体透過性無孔層として目付量１５ｇ／ｍ２、厚み１５μｍのポリエチレン製フィルム（アズワン、品番６１−７２８９−２１）を、微生物支持層として繊維は芯がポリエステル、鞘がポリエチレンの二重構造になっている不織布（ユニチカ製のエルベスＩＩ、Ｔ０２０３ＷＤＯ）を使用し、シート積層体を得た。
（比較例８）
気体透過性無孔層として、目付量５５ｇ／ｍ２、厚み５０μｍシリコーンシート（ハギテック、シリコーンゴムシート、型式２４４−６０１２−０１）を用い、シート積層体を得た。多孔質基材、及び微生物支持層は、設けなかった。
（比較例９）
気体透過性無孔層として、目付量１１０ｇ／ｍ２、厚み１００μｍのシリコーンシート（ハギテック、シリコーンゴムシート、型式２４４−６０１２−０２）を用い、シート積層体を作成した。多孔質基材及び微生物支持層は、設けなかった。
（バイオフィルム形成評価）
内寸７ｃｍの立方体の１つの鉛直側面にシート積層体が配置され、密閉された評価槽を使用した。評価槽のシート積層体と対向する面は厚さ１ｍｍの透明塩ビ素材を用いた。それ以外の面は厚さ１０ｍｍの塩ビ素材を用いた。前記シート積層体の空気側には、シート積層体の水圧による変形を防止する目的で、ポリプロピレン製メッシュ（ダイオ化成社製クラウンネット２４メッシュ）を積層した。評価槽を下記組成の有機物含有水で満たし、さらに、有機物の分解を担う微生物として微生物を含む土壌である、水田土壌を５ｇ添加した。前記評価槽は３０±２℃に維持された恒温槽内に配置され、スターラーを用いて連続的に撹拌を行っている条件下で静置した。スターラー はアズワン社製マグネチックスターラーＢ−１用コントローラＣＢ−４とマグネチックスターラーＢ−１とを用い、コントローラの目盛りは４に設定した。電源の周波数は60Hzであった。回転子はアズワン社製回転子(PTFE樹脂製)長さ30×φ8mmを１個使用した。電源の周波数は60Hzであった。3.5日毎に前記評価槽内を恒温槽から取出し、前記評価槽内の液をすべて排出し、前記有機物含有水を入れ替える作業を２８日間継続した。前記評価槽の上部には、内寸直径２ｃｍの排出口が設けられており、評価槽を鉛直逆さにすることで液を排出した。次に、前記有機物含有水を前記評価槽に満たし（時点Ta）、72時間経過後（時点Tb）の前記シート積層体を取出し、前記シート積層体の有機物含有水が接触していた領域の中心点において測定されるバイオフィルムの厚みを測定した。測定にはシンワ測定社製、止型スコヤ標準型を用いた。バイオフィルム厚みの数値を0.5mm刻みで端数を繰り上げて読み、バイオフィルムの厚みH（ｍｍ）を測定した。例えば、止型スコヤの読みが1.1mmであった場合、バイオフィルム厚みHは1.5mmとし、止型スコヤの読みが2.0mmであった場合、バイオフィルム厚みHは2.0mmとした。
（有機物含有水の組成）
溶性でんぷん：0.8g/L、ペプトン：0.084g/L、イーストエキス：0.4g/L、尿素：0.052g/L、CaCl2：0.055g/L、KH2PO4：0.017g/L、MgSO4・7H2O：0.001g/L、KCl：0.07g/L、NaHCO3：0.029g/L。溶媒として、積水化学工業株式会社京都研究所における水道水を用いた。
（有機物除去速度）
前記時点TaにおけるCODCr濃度A（ｇ／L）、前記時点TbにおけるCODCr濃度B（ｇ／L）、前記評価槽内の水量V（L）から、下記関係式にて算出されるR（g/m2・d）を有機物除去速度とした。
R＝(A-B)×V/(3×0.0049)
CODCr濃度は、WTW社製吸光度式水質測定器photoLab7600UV-VISとVARIO COD測定試薬LRを用い、製品にて規定されているプロトコルに従い測定を行った。CODCr濃度が前記測定試薬の測定範囲を上回る場合は、前記測定範囲に入るように測定するサンプルをイオン交換水にて希釈し、測定値に希釈倍率を乗じてCODCr濃度の測定値とした。
（酸素透過性）
酸素透過性を確認する試験では、内寸7cmの立方体における１つの鉛直側面にシート積層体が配置され、密閉された評価槽を使用した。前記シート積層体の空気側には、シート積層体の水圧による変形を防止する目的で、ポリプロピレン製メッシュ（ダイオ化成社製クラウンネット２４メッシュ）を積層した。そして評価槽内に、スターラー用の回転子（アズワン社製回転子(PTFE樹脂製)長さ60mm、φ8mm）、及び、イオン交換水を入れた。イオン交換水には亜硫酸ナトリウムを100mg/Lで添加し、塩化コバルトを1.5mg/L以上で添加した。そして評価槽内の酸素濃度を連続的に測定しながら、小池精密機器製作所社製スターラー「ＨＥ-２０ＧＢ」、回転数はＨＩＧＨレンジにて目盛７に設定して撹拌した。電源の周波数は60Hzであった。
酸素供給性能の評価は、２３℃から２７℃の環境下で行った。測定した酸素濃度の時系列データから、時間ｔ（ｈ）に対する酸素不足量の常用対数Ｙ＝log10（Ｃｓ−Ｃ）との相関から近似直線を求め、当該近似直線の時間ｔに対するＹの傾きＺを求めた。Ｃｓは測定温度Ｔにおける液相の飽和酸素濃度、Ｃは測定時間ｔにおける液相の酸素濃度測定値である。傾きZから、酸素供給速度Ｑ（ｇ／（ｍ２・ｄ））を下記式（８）に従い算出した。
［式８］
Ｑ=−２．３０３×２４×０．００８８４×Ｖ×Ｚ×（１．０２８）＾（２０−Ｔ）／Ｓ
（リーク圧力）
リーク圧力を確認する試験では、主にJIS K ６４０４−７：１９９９、A21：高水圧−小形試料法（動圧法）の一部を改変した方法で、リーク圧力を計測した。リーク圧力は、試験片を通して水が最初に現れた際の圧力計の値である。以下、高水圧−小形試料法（動圧法）との相違点を挙げる。
試験片であるシート積層体の水圧を負荷する面と反対側の面に、サポート不織布（ユニチカ製マリックス 82607WSO）を重ねた。試験片を通して現れた水が確認しやすいように、試験に用いる水は、アルーラレッドを０．３ｗｔ％添加したイオン交換水とした。水圧を上げる速度は、１分間あたり0.1MPaとした。
Figure 0006743310
図１５に示すように、実施例のシート積層体を使用してバイオフィルム形成評価を行ったところバイオフィルムの剥離は見られなかったが、比較例のシート積層体を使用した場合には、バイオフィルムの剥離が確認された。
また、図１６に示すとおり、各実施例のシート積層体を使用した場合、各比較例のシート積層体を使用した場合と比較して、有機物除去処理を３１日間実施すると、安定した、もしくは優れた有機物除去性能が確認された。
さらに、１０日目から３１日目までの有機物除去速度の平均値ＡＶを求め、変動係数ＣＶを算出したところ、下記表６に示されるように、実施例の変動係数は０．０３以下となり、比較例の変動係数より小さかった。なお、変動係数ＣＶは、下記式（９）により求めた。式（９）において、nは測定点数、xiは各測定点iにおける有機物除去速度である。当該変動係数が０．０４を上回る場合、有機物除去性能のばらつきが大きいとみなす。
［式９］
Figure 0006743310
Figure 0006743310
（実施形態５）
次に本発明の実施形態５について説明する。
図示を省略するが、実施形態５では、気体供給体が、気体送出層と、シート積層体とを備えており、シート積層体によって構成される袋の中に気体送出層が配置される。気体送出層は、例えば、図５、図１２、図１３のいずれかに示したものとされる。
実施形態５のシート積層体は、例えば図４に示すシート積層体２１と同様、廃水に接する側から、微生物支持層２１３、基材２１１、気体透過性無孔層２１２の順に積層されたものとされる。或いは、実施形態５のシート積層体は、図１４に示すシート積層体８１と同様、廃水に接する側から、微生物支持層２１３、気体透過性無孔層２１２、基材２１１の順に積層されたものとされる。
本実施形態では、気体供給体が配置される廃水処理装置の浄化処理性能を長期間維持するために、長期に亘って漏水の程度（以下、リーク度）が小さいシート積層体が気体供給体に適用される。シート積層体のリーク度は、シート積層体に水圧を印加する試験（以下、水圧印加試験）によって確認される。以下、水圧印加試験について説明する。
（水圧印加試験で使用される測定装置）
図１７〜図２０は、水圧印加試験で使用される測定装置４０を示している。図１７は測定装置４０の平面図である。図１８は測定装置４０の側面図である。図１９は測定装置４０を組み立てた状態を示す断面図である。図２０は測定装置４０を分解した状態を示す断面図である。
測定装置４０は、長期に亘ってシート積層体に水圧を印加可能なものである。当該測定装置４０は、第一治具４１と、第二治具４２と、へルールクランプ４３と、レギュレーター４４と、板材４５と、へルールガスケット４７とを備える（図２０では、へルールクランプ４３の図示を省略している）。
図２０に示すように、第一治具４１は第一環状体８０と第一閉塞板８１とを備えている。第一環状体８０や第一閉塞板８１はＳＵＳ製であり、第一環状体８０は１１３ｍｍの内径を有している。第一閉塞板８１は第一環状体８０の一端の開口を塞ぐものであり、第一閉塞板８１の外周部は第一環状体８０の一端面に溶接される。試験の際には、第一環状体８０の内部空間に液体Ｌが充填される。
図２０に示すように、第二治具４２は第二環状体８５と第二閉塞板８６とを備えている。第二環状体８５は、ＳＵＳ製であり、１１３ｍｍの内径を有している。第二閉塞板８６は、透明なアクリル板である。第二閉塞板８６は第二環状体８５の一端の開口を塞ぐものであり、第二閉塞板８６の外周部は締結具８３によって第二環状体８５の一端面に締結される。試験の際には、第二環状体８５の内部空間は空洞とされる。
図１９に示すように、へルールクランプ４３は、第一環状体８０の他端面と第二環状体８５の他端面とを向かい合わせた状態で、第一治具４１と第二治具４２とを締結可能である。
レギュレーター４４は、第一閉塞板８１の中央に取り付けられる。レギュレーター４４にはバルブが設けられており、当該バルブに対する操作で、第一環状体８０の内部空間に空気を供給し、第一環状体８０の内部空間内の空気の圧力を調整可能である。
図２１は、板材４５を示す写真である。板材４５は、金属製の円板であり、外径が１３０ｍｍであり、厚さが１ｍｍである。板材４５では、パンチング加工（孔あけ）が施されることで、複数の貫通孔６０が格子状に形成されている。より具体的には、直径が１１３ｍｍの円の内側範囲に、直径が３ｍｍの貫通孔６０が４ｍｍピッチの格子状で８３１の数ほど形成されている。
へルールガスケット４７は、ゴム製の環状体であり、外径が１５５ｍｍであり、内径が１１３ｍｍである。上記のへルールガスケット４７として、大阪サニタリー株式会社製のＧＳ−Ｃ−ＥＰＤＭ−５．５Ｓを使用可能である。
上述した測定装置４０のサイズおよび各部品の構成部材の材質は、一例であり、適宜変えて用いることも可能である。
（水圧印加試験）
上記の測定装置４０を用いてシート積層体のリーク度を測定する際には、まず、第一環状体８０の他端面と第二環状体８５の他端面との間にシート積層体の外周縁や板材４５の外周縁を挟み込んで、クランプ４３により第一治具４１と第二治具４２とを締結する締結工程が実施される（当該締結工程では、シート積層体が第一環状体８０側に位置し、板材４５が第二環状体８５側に位置するように、シート積層体と板材４５とが対向配置される）。より具体的には、以下の作業１，２が順次行われることで、第一治具４１と第二治具４２とが締結されて、測定装置４０が組み立てられる。
作業１：へルールガスケット４７、シート積層体、板材４５が、この順序で、第一環状体８０側から第二環状体８５側へと位置するように、へルールガスケット４７、シート積層体、板材４５を、第一環状体８０と第二環状体８５との間に配置する。
作業２：へルールクランプ４３を使って第一治具４１と第二治具４２とを締結して、測定装置４０を組み立てる。
ついで、第一冶具４１が上側、第二冶具４２が下側になるように、測定装置４０の向きを調整した状態で、第一環状体８０の内部空間に液体Lを充填する充填工程が実施される。液体Lは、エタノール及び塩化ナトリウムを混和させたイオン交換水水溶液であり、着色溶液が添加されることで、着色を呈している。
なお上記の締結工程では、図２２に示すように、シート積層体と板材４５との間に不織布７０及び樹脂フィルム７１を挟み込んだ状態で、クランプ４３で第一治具４１と第二治具４２とを締結してもよい。不織布７０は、シート積層体に接するように配置されるものであり、シート積層体をサポートするために設けられる。当該不織布７０として、例えば旭化成株式会社製のエルタスを使用できる。樹脂フィルム７１は、板材４５に接するように配置されるものであり、クリープを抑制するために設けられる。当該樹脂フィルム７１として、例えば東レ製のルミラー（登録商標）を使用できる。なお、樹脂フィルムの材質としては、ポリエステル系のフィルムが好ましく、具体的にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のフィルムが好ましい。
そして上記締結工程の後では、湿度50±15% 、室温25±3℃の恒温恒湿条件下で、レギュレーター４４から第一環状体８０の内部空間に空気を継続的に供給することで、液体Ｌによる水圧をシート積層体に継続的に印加する印加工程が実施される。この際には、レギュレーター４４のバルブを操作することで、第一環状体８０の内部空間に供給される空気の量が調整されることで、０．０２ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の水圧がシート積層体に５０日間印加される。水圧の印加によりシート積層体のいずれかの部分を液体Ｌが通過した場合には、当該通過部分と対向する位置にある貫通孔６０を液体Ｌが通過する。そして板材４５側から液体Ｌの着色が確認できる（後述の図２３参照）。なお、水圧を１ＭＰａ以下とすることで、シート積層体が破れることを防止できる。また印加工程の当初では、初期の水圧を０．０２ＭＰａとして、水圧を上げる速度を、0.1ＭＰａ/minとすることが好ましい。
上記の印加工程の後では、測定装置４０を第二冶具４２側から目視により確認することにより、液体Ｌが通過した貫通孔６０の数（つまり、液体Ｌが通過したシート積層体の部分の手前にある貫通孔６０の数）を、シート積層体のリーク度（漏水の程度）として測定する測定工程が実施される。図２３は、測定工程が実施される際の板材４５の状態を示している（図２３では、シート積層体の着色領域を点線で示している）。例えば図２３に示す貫通孔６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃは、シート積層体の着色した部分の手前にある貫通孔６０であるため、液体Lが通過した貫通孔６０として特定される。一方、図２３に示す貫通孔６０Ｄ，６０Ｅは、その奥にあるシート積層体の部分が着色していないため、液体Ｌが通過していない貫通孔６０として特定される。
（シート積層体のリーク度）
本実施形態では、上記の測定工程で測定されたリーク度（水が通過した貫通孔６０の数）が５０以下となるシート積層体が廃水処理装置に適用される（すなわちリーク度が５０以下であるシート積層体が気体供給体に設けられて、当該気体供給体が廃水処理槽の内部に設置される）。上記リーク度が５０以下であるシート積層体は、０．０２ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の水圧が５０日間もの長期間印加され続けられても、ほぼ全範囲（９４％以上の範囲）で漏水が抑えられたものである（９４％は、（１−５０／８１３）×１００％の計算で得られた数値である）。したがって上記のシート積層体が廃水処理装置に適用されることで、廃水処理装置は、長期間、浄化性能を維持可能なものとなる。また上述した測定装置４０や測定方法によれば、第一環状体８０の内部空間に空気を供給することで、液体Lによる水圧をシート積層体に印加できる。したがって、上記空気の供給を長期間行えば、長期間水圧をシート積層体に印加できるので、シート積層体の長期的な漏水の評価を行うことが可能である。
なおリーク度が５０以下となるシート積層体を形成するために、実施形態１に示す基材２１１や気体透過性無孔層２１２や微生物支持層２１３の素材を使用することが好ましい。
なお、基材２１１や気体透過性無孔層２１２や微生物支持層２１３のいずれかがシート積層体に設けられない場合でも、基材２１１もしくは気体透過性無孔層２１２のどちらかがあれば、上記の水圧印加試験で、水が通過した貫通孔６０の数が、５０以下となるシート積層体を製造可能である。したがって、基材２１１や、気体透過性無孔層２１２や、微生物支持層２１３は、必ずしも必要ではなく、シート積層体から省略されてもよい（つまり、シート積層体は、少なくとも基材２１１もしくは気体透過性無孔層２１２、微生物支持層２１３のいずれかを備えるものであればよい）。
（シート積層体の短期耐圧力）
またシート積層体は、以下の短期リーク性能試験により計測される短期耐圧力が、０．１ＭＰａ以上であることが好ましく、０．２ＭＰａ以上であることがより好ましい。
（短期リーク性能試験）
短期リーク性能試験では、主にJIS L １０９２：２００９、7.1.2 耐水度試験（静水圧法）のB法（高水圧法）の一部を改変した方法で、短期耐圧力が計測される。短期耐圧力は、試験片を通して水が最初に現れた際の圧力計の値である。以下、耐水度試験（静水圧法）との相違点を挙げる。
試験片であるシート積層体の水圧を負荷する面と反対側の面に、サポート不織布（ユニチカ製マリックス 82607WSO）を重ねる。試験片を通して現れた水が確認しやすいように、試験に用いる水は、着色溶液としてアルーラレッドを添加したイオン交換水とする。水圧を上げる速度は、１分間あたり0.1ＭＰａとする。
（シート積層体の酸素供給速度）
またシート積層体は、実施形態１に示す（酸素供給性能試験）で求められる酸素供給速度Q（gO2/m2/day）が、２５ｇ／ｍ２／day以上であることが好ましく、２６ｇ／ｍ２／day以上であることがより好ましく、２７ｇ／ｍ２／day以上であることがより好ましい。
（シート積層体の有機物除去率）
またシート積層体は、実施形態１に示す浄化処理性能試験から求められる有機物除去率Ｒが、８０％以上であることが好ましく、８１％以上がより好ましく、８２％以上がより好ましい。なお上記有機物除去率Ｒとして、28日経過時のＣＯＤＣｒ濃度Ａｍｇ／Ｌ、及び31日経過時のＣＯＤＣｒ濃度Ｂｍｇ／Ｌから求められる有機物除去率Ｒ１と、５６日経過時のＣＯＤＣｒ濃度Ａｍｇ／Ｌ、及び５９日経過時のＣＯＤＣｒ濃度Ｂｍｇ／Ｌから求められる有機物除去率Ｒ２とがある。これら有機物除去率Ｒ１，Ｒ２が、いずれも８０％以上になることが好ましい。
［実施例］
本願の発明者らは、上記の水圧印加試験・短期リーク性能試験・酸素供給性能試験・浄化処理性能試験を様々なシート積層体に行った。以下の表７は、各シート積層体を形成するために使用した材料や、各試験の結果を示している。
Figure 0006743310
表７に示す実施例３１〜３５は、水圧印加試験で測定されたリーク度が５０以下であるシート積層体である。表７に示す比較例１０〜１３は、水圧印加試験で測定されたリーク度が５０を越えていたシート積層体である。
実施例３１のシート積層体は、基材２１１のみからなるものであり、当該基材２１１として、住化積水フィルム社製セルポアＮＷＥ０８に含まれる微細孔膜を使用した。
実施例３２のシート積層体は、基材２１１と微生物支持層２１３とを積層したものである。基材２１１として、住化積水フィルム社製セルポアＮＷ０７Ｈに含まれる微多孔膜を使用し、微生物支持層２１３として、上記セルポアＮＷ０７Ｈに含まれるポリオレフィン不織布を使用した（セルポアＮＷ０７Ｈは、不織布、ポリオレフィン微多孔膜、不織布の３層構成であるが、このうち、ポリオレフィン微多孔膜を基材２１１として使用し、片方の不織布を微生物支持層２１３として使用した）。
実施例３３のシート積層体は、基材２１１と気体透過性無孔層２１２、微生物支持層２１３の４からなる。当該基材２１１は、前述の住化積水フィルム社製セルポアＮＷ０７Ｈに含まれる微多孔膜を使用し、微生物支持層２１３として、上記セルポアＮＷ０７Ｈに含まれるポリオレフィン不織布を使用した。（なお、左記微多孔膜とポリオレフィン不織布の積層体をセルポアNW07H半製品と定義する）微多孔膜の上に、気体透過性無孔層２１２としてシリコーン樹脂を40μm塗工し、シリコーン樹脂塗工面状に旭化成株式会社製のエルタス(40g/m2)を積層した。なお水圧印加試験の際には、図１５に示したように、シート積層体と板材４５との間に外径が１５５ｍｍである不織布７０及びＰＥＴフィルム７１を挟み込んで、不織布７０が実施例３３のシート積層体に接し、ＰＥＴフィルム７１が板材４５に接する状態とした。不織布７０は、旭化成株式会社製のエルタスである。ＰＥＴフィルム７１は、東レ社製のルミラー(T60-100μm)である。
実施例３４のシート積層体は、基材２１１と気体透過性無孔層２１２とを備えるものである。基材２１１としてデュポン社製のタイベックハウスラップ（透湿・防水シート（住宅外壁下地用シート、ソフトタイプ）を使用した。そして、基材２１１上にメチルビニル系シリコーン樹脂、架橋剤、白金系の触媒等を混合した混合液をバーコーターを用いて塗布したのち、70℃の雰囲気下に1時間静置することで、基材２１１上に厚さ４０μｍの気体透過性無孔層２１２を積層している。
実施例３５のシート積層体は、基材２１１、気体透過性無孔層２１２、微生物支持層２１３の順に積層されたものである。基材２１１は、住化積水フィルム社製セルポアＮＷ０７Ｈに含まれる微多孔膜である。そして当該基材２１１の上にメチルビニル系シリコーン樹脂、架橋剤、白金系の触媒等を混合した混合液をバーコーターを用いて塗布したのち、70℃の雰囲気下に1時間静置することで、厚さ４０μｍの気体透過性無孔層２１２を基材２１１上に積層した。そして気体透過性無孔層２１２の上に、微生物支持層２１３として、厚み０．５ｍｍのＰＥＴシートを積層した。ＰＥＴシートには、直径２ｍｍの穿孔が５ｍｍピッチで複数形成されている。
比較例１０のシート積層体は、住化積水フィルム社製セルポアNW07H半製品であり、水浸漬後のものを使用した。
比較例１１のシート積層体は、デュポン社製のタイベックハウスラップ（透湿・防水シート（住宅外壁下地用シート、ソフトタイプ）である。
比較例１２のシート積層体は、デュポン社製のタイベックフラッシングシート（透湿水きりシート（住宅外壁下地用シート、ソフトタイプ）である。
比較例１３のシート積層体は、不織布に撥水スプレーを塗布したものである。不織布として旭化成株式会社製のエルタスを使用した。
（水圧印加試験で確認されたリーク度について）
水圧印加試験では、上記実施形態に示したように、板材４５の反対側から、液体Ｌによる０．０２ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の水圧をシート積層体に５０日間印加して、液体Ｌが通過した貫通孔６０の数を、シート積層体のリーク度（漏水の程度）として測定した。その結果、表７に示すように、実施例３１〜３３は、リーク度が５０以下であり、比較例１０〜１３は、リーク度が５０を越えていた。また実施例３１，３３，３５には、０．０２ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の水圧を２００日間印加することを行っており、実施例３１，３３，３５は、２００日の全期間で、リーク度が４０以下であった。
（短期リーク性能試験で確認された短期耐圧力について）
実施例３１〜３５は、いずれも短期耐圧力が好ましい範囲（０．１ＭＰａ以上）になることが確認された。特に実施例３１、３３、３４、３５は、短期耐圧力が０．４ＭＰａ以上であり、高い短期耐圧性を有することが確認された。比較例１０は、実施例３１、３３、３４、３５と同様、短期耐圧力が０．４ＭＰａ以上であったが、長期的な漏水の程度を示すリーク度が２００であった。このことから、シート積層体が短期的には漏水を生じないものであったとしても、シート積層体に水圧が長期間加え続けられることで、シート積層体に漏水が生じる可能性があることが確認された。
（酸素供給性能試験で確認された酸素供給速度について）
実施例３１〜３４は、酸素供給速度が好ましい範囲（２５ｇ／ｍ２／day以上）になった。なお実施例３５の酸素供給速度は、１５ｇ／ｍ２／dayと低くなったが、これは、実施例３５で、シリコーンを含む気体透過性無孔層２１２と、ＰＥＴシートからなる微生物支持層２１３とが密着し、酸素透過通路が塞がれたためと考えられる。
（浄化処理性能試験で確認された有機物除去率Ｒについて）
リーク度が５０を越えた比較例１１〜１３では、28日・31日経過時のＣＯＤＣｒ濃度Ａ，Ｂから求められる有機物除去率Ｒ１が９０％であったものの、５６日・５９日経過時のＣＯＤＣｒ濃度Ａ，Ｂから求められる有機物除去率Ｒ２が３０％や０％となり、除去率Ｒが大きく低下した。これに対し、リーク度が５０以下であった実施例３１〜３４では、除去率Ｒ１及び除去率Ｒ２の双方が、９０％以上となった。また実施例３５では、有機物除去率Ｒ１，Ｒ２が６０％，５０％と低い値であったが、除去率Ｒの低下が１０％（＝６０％−５０％）に抑えられた。以上のことから、漏水を長期間防止可能なシート積層体を使用することで、有機物除去率Ｒを長期間ほぼ一定の値に維持できることが確認された。
（実施形態６）
次に本発明の実施形態６について説明する。
（気体供給体）
図２４は、実施形態６の気体供給体９０を示す概略図である。実施形態６の気体供給体９０は、１つの気体送出層９１及びシート積層体９２を有する水処理用の気体供給体である。シート積層体９２は１以上の気体透過性無孔層を含んでおり、気体供給体９０は、シート実効高さＨ（ｍ）まで浸漬した際の下記式（１０）で表されるリークパラメータＸが１．９以上とされる。
［式１０］
Ｘ＝Ｅ／（Ｐ×Ａ）
Ｅ：シート積層体９２の弾性パラメータ（Ｎ／１０ｍｍ）
Ｐ：シートにかかる水圧（ｋＰａ）であり、シート実効高さをＨ（ｍ）として、Ｐ＝１０×Ｈの関係式で表される
Ａ：気体送出層９１の表面の通気孔の直径（ｍｍ）
（リークパラメータＸ）
リークパラメータＸは、１．９以上であり、より好ましくは５以上である。リークパラメータが１．９に満たない場合、長期に渡る使用においてリークが大きくなってしまう。一般的に、弾性パラメータとクリープ強度との間には直接的な相関性はないが、鋭意検討の結果、弾性パラメータＥを用いて算出されるリークパラメータＸが所定以上の値を有する気体供給体９０とすることで、長期的にリークの少ない水処理用の気体供給体９０を得られることがわかった。また、弾性パラメータは、クリープ強度よりも簡便に測定可能であるという利点を有する。
一般的に、材料により大きい応力が負荷されるとクリープ現象が生じやすい。シート実効高さＨにおける最大水圧Ｐが大きくなると、気体送出層表面の通気孔上に位置するシート積層体９２により大きな引張応力が発生し、クリープ現象が生じやすくなる。気体送出層表面の通気孔の直径Ａが大きくなると、シート積層体９２により大きな引張応力が発生し、クリープ現象が生じやすくなる。水処理用の気体供給体９０において、Ｅ、Ｐ及びＡのバランスによりクリープ現象の発生の程度が変化する。シート積層体９２をクリープ現象が生じないほど十分な強度にすること、すなわち、Ｐ及びＡの影響を加味しなくてもいい程Ｅを大きくすることでもリーク現象を抑制できる可能性があるが、オーバースペックとなりコストが高くなる。また、Ｅを大きくするためにはシート積層体９２を厚くする方法がとられることが多いが、シート積層体９２を厚くしすぎると、気体透過性を損ない、処理性能が低下する。
したがって、Ｅ、Ｐ及びＡの適切なバランスを考慮し、リークパラメータＸを１．９以上とすることで、長期の使用を経てもリークが少なく、低コストで、処理性能の高い水処理用の気体供給体９０を提供できる。また、リークパラメータＸの上限値は特に限定的ではないが、処理性能を確保する観点から、例えば２０００以下とすることが好ましく、６００以下とすることがより好ましい。
上記式（１２）におけるＥは、シート積層体９２の弾性パラメータであり、弾性パラメータは、材料の試験力とひずみの関係を表す線図（以下、試験力−ひずみ線図という。）から算出できる。試験力−ひずみ線図の作成は、基本的にJIS K7161-1:2014プラスチック−引張特性の求め方の試験方法に準拠して行うが、試験片はダンベル状１号形を用い、試験速度は１００ｍｍ／ｍｉｎとして求められる。上記、引張特性の試験から、試験力（Ｎ／１０ｍｍ）とひずみとの関係を線図に表し、ASTM D638-03に従い、試験力−ひずみ線図の弾性領域の傾きから弾性パラメータ（Ｎ／１０ｍｍ）を算出できる。なお、弾性領域が見られない場合は、ASTM D638-03に記載されたsecant modulusの求め方から弾性パラメータを算出してもよい。なお、本明細書で用いられる弾性パラメータという用語は、一般的に用いられる弾性係数（弾性率）とは異なり、上記の通り定義された方法で求められ、単位は（Ｎ／１０ｍｍ）で表される値である。
弾性パラメータＥは、１０Ｎ／１０ｍｍ以上であることが好ましく、５０Ｎ／１０ｍｍ以上であることがより好ましい。弾性パラメータＥが１０Ｎ／１０ｍｍ以上であれば、シート積層体９２の加工が容易になる。特に、シート積層体９２を袋状に加工するとき、接着・融着時においてずれ等が抑制されるため、加工が容易になる。また、弾性パラメータＥは１００Ｎ／１０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。弾性パラメータＥが１００Ｎ／１０ｍｍ以上であれば、シート積層体９２の内部に気体送出層を設置するときに、設置しやすくなる。一方、弾性パラメータＥは、１０００Ｎ／１０ｍｍ以下であることが好ましく、５００Ｎ／１０ｍｍ以下であることがより好ましく、３５０Ｎ／１０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。弾性パラメータＥを１０００Ｎ／１０ｍｍ以下とすることにより、シート積層体９２の厚みが課題となることなく、十分な酸素透過性が得られ、その結果、十分な処理性能を得ることができる。
Ｐは、シート実効高さＨ（ｍ）における最大水圧（単位：ｋＰａ）であり、Ｐ＝１０×Ｈで表される。本明細書において、シート実効高さＨは、気体供給体９０又は積層体袋を廃水処理装置に設置した際における気体供給体９０の高さ方向寸法、又は積層体袋の高さ方向の内寸と定義する。したがって、コスト及び設置スペースの観点から、シート実効高さＨは、０．３ｍ以上とすることが好ましく、０．５ｍ以上とすることがより好ましい。一方、気体送出層の水圧による圧縮変形を防ぐため、シート実効高さは２０ｍ以下とすることが好ましく、５ｍ以下とすることがより好ましい。なお、本明細書において浸漬深さ、すなわち、気体供給体９０を処理対象の液体に浸漬した際における、気体供給体９０の最下部が位置する水深は、シート実効高さの９０％であると定義される。
Ａは、気体送出層９１の表面に存在する通気孔の直径である。通気孔直径（以下、単に孔径ともいう。）の測定は、ノギスや光学顕微鏡やデジタルカメラ等を用いて行う。孔径が５ｍｍ未満の場合、光学顕微鏡を使用して通気孔の画像を撮影し、得られた通気孔の画像に対し画像解析ソフトを適用することにより三点円弧法にて孔径を得ることができる。通気孔が略真円ではない場合には、通気孔に内接する最大の円の直径となる部分を測定する。このとき、観察したい通気孔全体が撮影視野中に含まれ、上記で得られた孔径が視野の最大長さの１０％以上となるように倍率を決定する。また、得られた画像が不鮮明で上記の画像解析による孔径の評価が困難な場合は、適宜２値化処理を行った後、同様の画像解析を適用して孔径を求める。
孔径が５ｍｍ以上の場合、日本の公的機関に認証されたノギスを用いて孔径を測定する。このとき、通気孔が略真円の場合は任意の直径部分を測定してよいが、通気孔が略真円ではない場合には、通気孔に内接する最大の円の直径となる部分を測定する。あるいは、上記の光学顕微鏡の代わりにデジタルカメラで画像を撮影すれば、上記と同様の方法で孔径を得ることができる。このとき、通気孔の画像撮影と同じ条件で長さが既知の標準スケールを撮影し、得られた画像を用いて長さの補正を行う。
以上の測定を、孔径が５ｍｍ未満の場合においても、孔径が５ｍｍ以上の場合においても、最低１０個以上の通気孔について適用し、得られた孔径の平均値を孔径Ａとする。
（シート積層体）
シート積層体９２（図２４）は、微多孔膜である基材と、気体透過性無孔層とを含むものであって、気体（空気）が透過可能で、且つ、水が透過不可能なものである。シート積層体９２の外面には微生物支持層を設けることができる。この場合、シート積層体９２は、例えば、気体送出層９１を通ってきた気体が、シート積層体９２の１つの主面に輸送され、拡散等によって気体透過性無孔層を横切り、シート積層体９２の外面上に形成する微生物支持層に達する機能を有するものとされる。シート積層体９２に設けられる基材は、膜製造時に延伸や溶剤抽出によって微細な貫通孔を多数設けた膜であり、流体の通過制御や物質の吸着・固定など様々な機能を有している膜であり、微多孔質フィルムとも呼ばれる。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。
シート積層体９２に設けられる気体透過性無孔層の厚みは、１０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。気体透過性無孔層の厚みを１０μｍ以上とすることにより、弾性パラメータを高めやすいという利点がある。気体透過性無孔層の厚みを５０μｍ以上とすることにより、気体供給体９０の加工や、気体供給体９０を廃水処理装置に設置するときに、気体透過性無孔層層が破損しにくいという利点がある。一方、気体透過性無孔層の厚みは、５００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましい。気体透過性無孔層の厚みを５００μｍ以下とすることにより、高い酸素透過性を得やすいという利点がある。
気体透過性無孔層の厚みは、JIS1913:2010一般不織布試験方法6.1厚さの測定方法に準拠して測定することができる。
（気体送出層）
気体送出層９１（図２４）は、気体流路を確保すると共に、気体供給体９０が水圧により変形しないように気体供給体９０の形状を保持するための層である。気体送出層の形状としては特に限定はなく、例えば、スポンジ形状、ハニカム形状、段ボール形状を有することが好ましい。これらの形状は、公知の方法により成形することができる。
気体送出層９１の表面には、孔径Ａｍｍの通気孔９３（図２４）が存在する。孔径は、実施形態１に示した「毛管凝縮法による細孔径分布測定（パームポロシメトリ）」で計測され得る。通気孔９３は、気体送出層９１を貫通して形成されていてもよいし、貫通していなくともよい。通気孔９３は、シート積層体９２を通して、微生物に酸素を供給することを可能とする。
気体送出層９１に存在する通気孔９３の孔径Ａは、通気孔の加工時、確実に貫通孔を形成できるようにする観点から０．１ｍｍ以上とすることが好ましく、さらに、シート積層体９２への酸素供給性能を確保し、得られる気体供給体９０の有機物除去性能を良好なものとする観点から、０．５ｍｍ以上とすることがより好ましい。孔径Ａの上限値としては特に限定はなく、例えば１００ｍｍ以下とすることが好ましく、３０ｍｍ以下とすることがより好ましい。
気体送出層９１上における通気孔９３は、気体送出層９１の一方の面の面積に対する通気孔の開口率が、１％〜９０％の範囲内に設定されていることが好ましく、１％〜８０％の範囲内であることがより好ましい。なお、上記開口率が１％以上であることにより、廃水中の微生物に酸素を供給し、廃水の処理能力を確保することができる。反対に、上記開口率が９０％以下であることにより、シート積層体９２を確実に支持し、水圧によって押されるシート積層体９２の変形が抑制され、その結果、気体送出層９１内における気体の移動が阻害されることなく、廃水の処理性能を好適に得ることができる。
ここで、気体供給体９０の廃水に接する部分において、気体送出層９１の外形面積Ｓ１（ｍ２）、通気孔の総面積Ｓ２（ｍ２）とすると、通気孔の開口率Ｐ（％）は、以下の関係式（１１）によって求められる。
［式１１］
Ｐ＝Ｓ２／Ｓ１×１００
気体送出層９１を構成する素材については特に限定はなく、例えば、紙、セラミック、アルミニウム、鉄、ステンレス、アルミニウム、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）、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、メラミン樹脂、及び不飽和ポリエステル樹脂からなる群より選択される１種以上を挙げることができる。
上記樹脂を素材とした上で、公知の方法を広く採用し、気体送出層を製造することができる。通気孔を設ける方法としても特に限定はなく、公知の方法を広く採用することができる。具体的には、形成された樹脂シートに、表面に複数の針が配置されたロールを回転させる方法、表面に複数の針や刃が設置された板を押し付ける方法、及びＮＣ自動切断による方法などを挙げることができる。ここで、上記ロールを使用する方法においては、ロールに配置された針の形状を変更することで、通気孔の大きさを変えることができる。また、針の頂点の角度を大きくすることでより大きな通気孔を加工することができる。
素材の曲げ弾性率は、５００ＭＰａ以上であることが好ましく、１０００ＭＰａ以上であることがより好ましい。かかる構成を有することにより、気体供給体９０の使用時に高い水圧がかかっても通気孔が大きくなりにくく、その結果、リークの発生が抑制される。また、素材の曲げ弾性率は、４５００ＭＰａ以下であることが好ましく、３０００ＭＰａ以下であることがより好ましい。素材の曲げ弾性率の測定方法は、ＡＳＴＭ試験法Ｄ７９０に基づき、測定すればよい。
また、素材の曲げ強さは、５ＭＰａ以上であることが好ましく、１０ＭＰａ以上であることがより好ましい。かかる構成を有することにより、気体供給体９０の使用時に高い水圧がかかっても通気孔が大きくなりにくく、その結果、リークの発生が抑制される。また、素材の曲げ強さは、１５０ＭＰａ以下であることが好ましく、１００ＭＰａ以下であることがより好ましい。素材の曲げ強さの測定方法も、ＡＳＴＭ試験法Ｄ７９０に基づき、測定すればよい。
素材の２４時間吸水率は、０．００１以上であることが好ましく、０．００５以上であることがより好ましい。かかる構成を有することにより、湿度に起因する気体供給体９０の強度低下の発生を防止することができ、その結果、気体供給体９０の変形が抑えられ、通気孔が大きくなりにくい。また、素材の２４時間吸水率は、０．６以下であることが好ましく、０．２以下であることがより好ましい。素材の２４時間吸水率は、ＡＳＴＭ試験法５７０に基づき、測定すればよい。
気体送出層の厚みは、気体送出層内に十分な酸素を供給するという観点から、１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましい。また、処理装置体積当たりの気体供給体９０の設置数を大きくし、高い処理装置体積当たりの処理速度を得るという観点から、気体送出層の厚みは、１００ｍｍ以下であることが好ましく、４０ｍｍ以下であることがより好ましい。
気体送出層の目付量は、水圧に対する強度を確保するという観点から、１００ｇ／ｍ２以上であることが好ましく、４００ｇ／ｍ２以上であることがより好ましい。また、気体供給体９０の加工のしやすさを考慮し、気体送出層の目付量は、５０００ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、３０００ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。
（微生物支持層）
本発明の気体供給体９０は、気体透過性不透水性層の片面又は両面に、微生物支持層を有していてもよい。
微生物支持層は、微生物を支持するための支持体としての構造を有することが好ましい。かかる支持体としての構造として、エアレイド製法、カーディング製法、ステッチボンド製法、スパンボンド製法、スパンレース製法、超音波結合製法、ウェットレイド製法、及びメルトブローン製法などで製造された不織布を挙げることができる。その他にも、織物、編み物、多孔性セラミックス等の構造を挙げることができる。かかる構造は、公知の方法を広く採用して製造することが可能である。
微生物支持層において使用する微生物としては、廃水等の浄化処理において使用される公知の微生物を広く適用することが可能である。微生物を、上記支持体としての構造に付着させるための方法としても、公知の方法を広く採用することが可能であり、特に限定はない。廃水中に微生物が含まれている場合は気体供給体９０を廃水に浸漬することで微生物が付着する。運転開始前に微生物を付着させることが必要、もしくは、効果的な場合、具体的には、微生物製剤等を必要に応じて適切な溶媒、バインダーを用いて微生物支持層表面に塗布等の適宜の方法により、微生物支持層を設けるとよい。
ここで、微生物支持層が気体透過性不透水性層の片面にのみ設けられる場合には、気体送出層、気体透過性不透水性層、及び微生物支持層をこの順に有する気体供給体９０とすることが好ましい。尚、気体送出層及び気体透過性不透水性層の間には、メッシュ、織布、不織布、発泡体等を設けることも好ましい。
この場合、端部に気体流入口を設け、内部に前記気体送出層が配される袋形状とすることも、好ましい。気体流入口とは、気体供給体９０の外部から内部に気体を流入させる通路である。気体流入口からは、動力を用いて気体供給体９０内部の気体送出層９１に気体を送ってもよい。さらに、気体送出層９１の表面を覆う層を気体透過性無孔層として、例えば、気体を透過させ液体を透過させない特性を持つシート材料を貼り合せて構成される袋形状の部材を用いることも好ましい。かかる構成を採用することにより、気体送出層９１を袋形状の開口側から挿入するだけで、気体送出層９１の表面を気体透過性無孔層によって覆った状態を形成することができる。その結果、液体中に浸漬された状態において、気体送出層９１側へ液体が透過してくることなく、気体送出層９１側から気体透過性無孔層を介して、液体中に気体を透過させて供給することができる。
また、気体透過性無孔層が、第１の気体透過性無孔層及び第２の気体透過性無孔層からなることも好ましい。この場合、気体供給体９０は、第１の気体透過性無孔層、気体送出層、及び第２の気体透過性無孔層をこの順に有することが好ましい。さらに、第１の気体透過性無孔層の気体送出層と逆側の面、あるいは、第２の気体透過性無孔層の気体送出層と逆側の面、もしくはその両方に微生物支持層を積層してもよい。また、第１、あるいは第２、もしくはその両方の気体透過性無孔層及び気体送出層の間には、メッシュ、織布、不織布、発泡体等を設けることも好ましい。
上記した気体透過性無孔層、気体送出層、及び微生物支持層を積層するための方法としては特に限定はなく、公知の方法を広く採用することが可能である。具体的には、接着剤を用いた方法、熱融着を用いた方法等を採用することができる。
以上にしてなる本実施形態の気体供給体は、下水、し尿や産業廃水等の廃水処理、湖沼、河川水、地下水、雨水のファーストフラッシュ等の浄化に好適に使用可能である。中でも、多くのエネルギーを消費しており、それを効果的に削減できるという理由から、廃水処理に好適に使用することができる。
以下、実施例に基づき、実施形態６をより具体的に説明するが、本発明がこれらに限定されるものではない。
（気体送出層の通気孔の開孔）
プラスチック段ボール上において、表面に複数の針が配置されたロールを回転させ、ロールと平面との間にプラスチック段ボールを通過させることで、プラスチック段ボールの表面に複数の通気孔を形成した。
（通気孔の孔径の測定）
孔径が5mm以上の場合、ノギスを用いて通気孔径を測定した。このとき、所定領域内に存在する通気孔は略真円であったため、任意の直径を測定した。孔径が5mm未満の場合、光学顕微鏡としてキーエンス製マイクロスコープ VHX-6000を使用し、観察したい通気孔が撮影視野中に含まれる倍率で通気孔の画像を撮影し、得られた通気孔の画像に対し通常計測モードの直径測定を適用して孔径を得た。このとき、観察したい通気孔全体が撮影視野中に含まれ、上記で得られた孔径が視野の最大長さの１０％以上となるように倍率を決定した。１つのサンプルにつき、以上の測定を10個の通気孔について適用し、得られた孔径の平均値を通気孔径とした。
（水圧の測定）
水圧Ｐ（ｋＰａ）はシート気体供給体の最下部の水深、すなわちシート実効高さＨ（ｍ）から下記式を用いて算出した。最下部の水深はタジマツール ロック-16 L16-55を用いて計測した。
Ｐ＝１０×Ｈ
（シート積層体の弾性係測定）
シート積層体の弾性パラメータ（弾性率）は、材料の試験力とひずみの関係を表す線図（以下、試験力−ひずみ線図と呼ぶ）から算出した。試験力−ひずみ線図の作成は、基本的にJIS K7161-1:2014プラスチック−引張特性の求め方の試験方法に準拠して行ったが、試験片はダンベル状１号形を用い、試験速度は100mm/minとした。上記、引張特性の試験から、試験力（N／１０ｍｍ）とひずみの関係を線図に表し、ASTM D638-03に従い、試験力−ひずみ線図の弾性領域の傾きから弾性パラメータ（N／１０ｍｍ）を算出した。また、シート積層体の生産時における生産方向（MD）３検体の平均値と、MDと直角の方向（TD）３検体の平均値の両方を求め、その小さい方をシート積層体の弾性パラメータとして採用した。
（実施例３６）
シート積層体として、厚さ２９０μｍの細孔膜（積水フィルム社製セルポアNWE08。ポリエチレン製細孔膜の片面にポリエステル製不織布が積層されている。）を用意した。シート積層体の弾性パラメータは２６０Ｎ／１０ｍｍであった。気体送出層９１としてはヤマコー社製ポリプロピレン段ボール（厚み５ｍｍ、目付量８００ｇ／ｍ２）を用いた。このプラスチック段ボール上において、表面に複数の針が配置されたロールを回転させ、ロールと平面との間にプラスチック段ボールを通過させることで、プラスチック段ボールの表面に複数の通気孔を形成した。気体送出層表面に配置された通気孔において、孔径は２ｍｍであった。得られた気体供給体を、富士インパルス社製のハンディーシーラーSM-SHTA210-10W-ACにて熱融着（融着温度１４０℃、保持時間１秒、冷却温度７０℃、融着幅10ｍｍ、前記ポリエステル製不織布が積層されていない面を内側として融着）して、積層体袋を形成した。積層体袋の内寸は高さ２００ｃｍ、幅９０ｃｍであった。シート積層体に負荷された水圧は２０ｋＰａであった。リークパラメータは６．５であった。この条件で２か月間排水処理装置を運転し、リーク性の評価を行った。積層体袋の廃水に浸漬している深さ方向長さの１０％以上がリークにより水没すると、リーク性に問題があるとして、評価×とした。リークによる積層体袋の水没が積層体袋の廃水に浸漬している深さ方向長さの１０％未満である場合には、リーク性に問題はないとして、評価○とした（表８）。シート積層体袋内にたまった水は微小であり、リーク性に問題はなかった。
（実施例３７）
ロールに配置された針の形状を調整し、気体送出層表面の通気孔の孔径を５ｍｍとし、積層体袋の内寸を高さ９０ｃｍ、幅６０ｃｍとした以外は、実施例３６と同様にして、実施例３７の積層体袋を得た。
（実施例３８）
シート積層体として、厚さ１６０μｍの細孔膜（積水フィルム社製セルポアNW07H。ポリプロピレン製細孔膜の両面にポリエチレン、ポリエステル製不織布が積層されているもの）を使用した。シート積層体の弾性パラメータは１８８N／１０ｍｍであった。得られた気体供給体を、富士インパルス社製のハンディーシーラーSM-SHTA210-10W-ACにて熱融着（融着温度１８０℃、保持時間１秒、冷却温度９０℃、融着幅10ｍｍ）して、積層体袋を形成した。積層体袋の内寸は高さ５０ｃｍ、幅６０ｃｍであった。通気孔を持つ気体送出層として、タキロンシーアイ社製塩化ビニル樹脂製の波板（硬質塩ビナミイタ、スレート小波、ピッチ約63ｍｍ、谷深さ18ｍｍ）にSEFAR社製ポリプロピレンメッシュ、PP18-1000（目開き1ｍｍ、糸径500μｍ、17メッシュ）を積層したものを使用し、積層体袋を得た。
（実施例３９）
SEFAR社製ポリプロピレンメッシュに替えて、タキロンシーアイ社製トリカルネット（H０３、網目ピッチ13x13ｍｍ）を使用し、積層体袋の内寸の寸法は高さ１００ｃｍ、幅６０ｃｍとした以外は、実施例３８と同様にして、実施例３９の積層体袋を得た。
（実施例４０）
ロールに配置された針の形状を調整し、気体送出層表面の通気孔の直径を０．０８ｍｍとした以外は、実施例３６と同様にして、実施例４０の積層体袋を得た。
（実施例４１）
シート積層体として、積水フィルム社製セルポアNW07Hの処理する水と接する側に信越シリコーン社製の付加反応硬化型シリコーン樹脂化合物（ＫＲ−３７００）を、バーコーターを用いて塗布したのち、70℃の雰囲気下に1時間静置することで、前記細孔膜上に樹脂層を積層したものを用いた。シリコーン樹脂の硬化後における目付量は４０ｇ／ｍ２であった。前記微生物支持層と前記細孔膜と前記樹脂層から構成されたシート積層体の厚みは１９０μｍであり、弾性パラメータは１９０N／１０ｍｍであった。また、熱融着の条件を、融着温度１８０℃、保持時間１秒、冷却温度９０℃、融着幅10ｍｍとした他は実施例３６と同様に積層体袋を製作した。
（実施例４２）
シート積層体の熱融着部以外、すなわち、積層体袋の内側の面にさらにポリエステル製不織布（東洋紡社製、ボランス７２１７Ｐ、厚み０．９ｍｍ、目付量２１５ｇ／ｍ２）を積層した以外は実施例３７と同様に積層体袋を得た。シート積層体（細孔膜とポリエステル不織布を積層したもの）の弾性パラメータは９７２Ｎ／１０ｍｍであった。
（比較例１４）
通気孔を持つ気体送出層として、タキロンシーアイ社製塩化ビニル樹脂製の波板（硬質塩ビナミイタ、スレート小波、ピッチ約63ｍｍ、谷深さ18ｍｍ）を単独で用いた以外は実施例３７と同様とし、積層体袋を得た。気体送出層表面に配置された通気孔において、孔径は６０ｍｍであった。リークパラメータは０．５であった。この条件で２か月間排水処理装置を運転したのち、シート積層体袋内にたまった水は積層体袋の廃水に浸漬している深さ方向長さの１０％以上であった。
（比較例１５）
通気孔を持つ気体送出層として、タキロンシーアイ社製塩化ビニル樹脂製の波板（硬質塩ビナミイタ、スレート小波、ピッチ約63ｍｍ、谷深さ18ｍｍ）を単独で用いた以外は実施例３８と同様とし、積層体袋を得た。気体送出層表面に配置された通気孔において、孔径は６０ｍｍであった。
（比較例１６）
通気孔を持つ気体送出層として、タキロンシーアイ社製塩化ビニル樹脂製の波板（硬質塩ビナミイタ、スレート小波、ピッチ約63ｍｍ、谷深さ18ｍｍ）にタキロンシーアイ社製トリカルネット（H０６、網目ピッチ25ｍｍ×25ｍｍ）を使用した以外は、実施例３６と同様にして、比較例１６の積層体袋を得た。
（比較例１７）
通気孔を持つ気体送出層として、日本ポリエステル社製ポリカーボネート樹脂製の波板（ポリカ波板、スレート大波、ピッチ約130ｍｍ、谷深さ36ｍｍ）を使用した以外は、比較例１５と同様にして、比較例１７の積層体袋を得た。
Figure 0006743310
１０，８０，９０，１１０ 気体供給体
２１，８１，９２ シート積層体
５０ 廃水処理装置
５２ 供給体ユニット
２１１ 基材
２１２ 気体透過性無孔層
２１３ 微生物支持層
２１４ バイオフィルム
Ｗ 廃水

Claims (16)

  1. 廃水中の好気性微生物の働きを利用して廃水を浄化する廃水処理装置であって、
    前記廃水中に浸漬されて、前記廃水から隔てられた空間を形成するシート積層体を有し、
    前記シート積層体は、基材と、気体透過性無孔層とを含み、前記基材が厚み方向に貫通した微細な貫通孔を複数有する微多孔膜であり、
    気体供給源からの酸素を含む気体、又は大気中の空気が、前記空間に供給されて、前記シート積層体を透過することで、前記酸素を含む気体又は前記空気が、前記廃水中に供給される廃水処理装置。
  2. 前記基材は、熱可塑性樹脂から形成される、請求項１に記載の廃水処理装置。
  3. 前記貫通孔の径は、０．０１μｍ〜５０μｍである、請求項１又は２に記載の廃水処理装置。
  4. 前記シート積層体がさらに微生物支持層を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
  5. 前記気体透過性無孔層が粘着性を有し、廃水に接する側から、前記微生物支持層、前記気体透過性無孔層、前記基材の順に積層されており、粘着性を有する前記気体透過性無孔層の廃水に接する面が前記微生物支持層であることを特徴とする、請求項４に記載の廃水処理装置。
  6. 前記シート積層体は、下記式（１）により算出される微生物付着性指数ＭＡが０．０８以上であることを特徴とする、請求項４又は５に記載の廃水処理装置。
    式（１）：ＭＡ＝Ｗ×Ｑ２．８×１０−６
    〔Ｗ：微生物支持層の目付量（ｇ／ｍ２）、Ｑ：酸素透過性（ｇ／（ｍ２・ｄ））〕
  7. 下記バイオフィルム評価条件で測定したときのバイオフィルム厚みが１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
    （バイオフィルム評価条件）
    （１）シート積層体を内寸７ｃｍの立方体の１つの鉛直側面に配置し、密閉された評価槽を有機物含有水で満たす。
    （２）（上記有機物含有水の組成）溶性でんぷん：0.8g/L、ペプトン：0.084g/L、イーストエキス：0.4g/L、尿素：0.052g/L、CaCl2：0.055g/L、KH2PO4：0.017g/L、MgSO4・7H2O：0.001g/L、KCl：0.07g/L、NaHCO3：0.029g/L。溶媒は水道水。
    （３）有機物の分解を担う微生物として微生物を含む土壌である、水田土壌を5g添加し、評価槽は30±2℃に維持された恒温槽内に配置され、スターラーを用いて連続的に撹拌を行っている条件下で、3.5日毎に前記評価槽内の液をすべて排出する。
    （４）有機物含有水を入れ替える作業を28日間継続したのちに、有機物含有水を前記評価槽に満たし（時点Ta）、3日経過後（時点Tb）の前記シート積層体において、シート積層体を取出す。ここでは、水田土壌の質量は水田土壌の水分散液を遠心分離し、上清を捨てた後の質量で規定される。
  8. 前記気体透過性無孔層の目付量が１０ｇ／ｍ２以上である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
  9. 前記気体透過性無孔層はウレタン樹脂やシリコーン樹脂から選ばれる１種以上で形成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
  10. 前記シート積層体は、
    下記酸素供給試験に示す方法にて算出される前記液体への酸素供給性能が、２５ｇ／ｍ２以上である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
    （酸素供給試験）
    一辺が７ｃｍの立方体状を呈し、１つの鉛直側面が前記シート積層体によって構成されている密閉槽の内部に、下記（ａ）を有するイオン交換水を入れた後、スターラー用回転子の回転で前記イオン交換水を攪拌しながら、前記密閉槽の内部における酸素濃度を連続的に測定する酸素濃度測定試験を行った場合において、前記酸素濃度測定試験で測定された酸素濃度の時系列データに基づき酸素供給性能を算出する。
    （ａ）亜硫酸ナトリウムが１００ｍｇ／Ｌの濃度で添加され、塩化コバルト（ＩＩ）無水物が4ｍｇ／L以上の濃度で添加されている。
  11. 前記シート積層体は、
    短期耐圧力が、０．２ＭＰａ以上である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
  12. 前記シート積層体は、
    下記水透過測定条件で、水が通過した板材の貫通孔の数が、５０以下である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
    （水透過測定条件）
    直径が３ｍｍの貫通孔が４ｍｍピッチの格子状で８１３形成されている板材と前記シート積層体とを対向配置した状態で、前記シート積層体に０．０２ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の水圧を５０日間印加する水圧印加試験を行った場合に、水が通過した前記貫通孔の数を測定する。
  13. １以上の気体透過性無孔層を含む前記シート積層体と、当該シート積層体によって形成された前記空間に配置される１つの気体送出層とを含む気体供給体を有する請求項１から１２のいずれかに記載の廃水処理装置。
  14. 前記気体供給体は、シート実効高さＨ（ｍ）まで浸漬した際の下記式（２）で表されるリークパラメータＸが１．９以上であることを特徴とする、請求項１３に記載の廃水処理装置。
    Ｘ＝Ｅ／（Ｐ×Ａ） 式（２）
    Ｅ：気体透過性不透水性層の弾性パラメータ（Ｎ／１０ｍｍ）
    Ｐ：シートにかかる水圧（ｋＰａ）であり、シート実効高さをＨ（ｍ）として、Ｐ＝１０×Ｈの関係式で表される。
    Ａ：気体送出層表面の通気孔の直径（ｍｍ）
  15. 前記気体供給体がユニット化された、供給体ユニットが配置された請求項１３又は１４に記載の廃水処理装置。
  16. 廃水中の好気性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、
    前記廃水中に浸漬されるシート積層体によって前記廃水から隔てられた空間が形成されている状態で、気体供給源からの酸素を含む気体、又は大気中の空気を、前記空間に供給して、前記シート積層体を透過させることで、前記酸素を含む気体又は前記空気を、前記廃水中に供給することが行なわれ、前記シート積層体は、基材と、気体透過性無孔層とを含み、前記基材が厚み方向に貫通した微細な貫通孔を複数有する微多孔膜とされている、廃水処理方法。
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