JPWO2009047970A1 - 微細気泡散気管、微細気泡散気装置、および、浸漬型膜分離装置 - Google Patents

Abstract

散気管の長さを長くしても、効率的に満遍なく均一に微細気泡を発生させることができる微細気泡散気管、およびそれを用いた微細気泡散気装置、浸漬型膜分離装置を提供するために、少なくとも、筒状の支持管１と、微細スリットが形成された弾性シート２とを有し、前記弾性シート２が前記支持管１の外周を覆うように配置され、前記弾性シート２と前記支持管１との間隙に気体を供給した際に、前記弾性シート２の微細スリットが開くことにより、微細気泡が散気管外に発生する機能を有する微細気泡散気管であって、前記支持管１の長手方向の長さＬが１０００ｍｍ以上であり、前記支持管の両端に、気体流入口である気体供給部４が設けられていることを特徴とする。

Description

本発明は、活性汚泥や微生物培養液への酸素供給に好適に使用することが出来る微細気泡散気管、および、それを用いた散気装置に関するものである。さらに、下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を膜によりろ過処理する浸漬型膜分離装置に関するものである。

下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を生物学的に処理する活性汚泥法や、微生物を利用した好気的な有価物生産プロセスでは、活性汚泥や微生物培養液に、効率よく酸素を供給することが、プロセス全体の効率化、低コスト化、省エネ化のために重要である。このような酸素供給手段として、例えば、図１８に示す微細気泡散気管が知られている。

この微細気泡散気管は、筒状の支持管１の外周を覆うように微細スリットを有した弾性シート２が設置され、その端部が締め付け金具３で封止されている。ここで、支持管１の片端の前記支持管１と弾性シート２との間隙は、気体供給部４と、貫通孔５を介して連通している。つまり、気体供給部４から供給された空気は貫通孔５を通った後、支持管１と弾性シート２との間隙に入り、弾性シート２を膨張させる。弾性シート２が膨張したことによって微細スリットが開き、供給された気体が微細気泡となって、活性汚泥や微生物培養液中に放出させる。空気供給が停止した時には弾性シート２が収縮して微細スリットが閉じるので、微細気泡が放出されない時に微細スリットから活性汚泥や微生物培養液が散気管内に流入することがなく、微細スリットの閉塞や散気管内の汚れを防ぐことができる。

また、このような微細気泡散気管を用いた微細気泡散気装置として、例えば、特許文献１の装置が知られている。この微細気泡散気装置は、図１９に記載したように、１本の気体供給幹管１０から供給された空気を、その両側に設けた複数の分岐管９に誘導し、分岐管９に連通して設けられた微細気泡散気管６の微細スリットから散気する構造である。

しかしながら、上記のような微細気泡散気管および微細気泡散気装置では、散気管の長手方向（筒状支持管の中心軸の方向）の長さが、一定長（１０００ｍｍ）を越えると、気体供給部に近い位置（根元側）にある微細スリットからは十分な気泡が発生するが、気体供給部から遠い位置（先端側）にある微細スリットから発生する気泡量が少なくなり、発生する気泡量に大きな偏りが発生する、という問題があった。

一方、従来、下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を膜によりろ過処理する水処理装置として、図２０に示すように処理槽８内に浸漬設置される浸漬型膜分離装置２３がある。図２０において、浸漬型膜分離装置２３は、処理槽８の中に貯留された被処理液中に浸漬されている。複数枚の平板状ろ過膜２２を膜面平行となるように並列で配置した浸漬型膜分離装置２３には、透過水出口２５が設置されていて、この透過水出口２６には、処理水配管２４と吸引ポンプ２５とが連通している。

処理槽８の上方には被処理液供給管２１が開口している。そして、ろ過の駆動力として吸引ポンプ２５を作動させると、処理槽内の被処理液は浸漬型膜分離装置２３内に配置された平板状ろ過膜２２によってろ過され、ろ過水は、透過水出口２６、処理水配管２４を介して系外に取り出される。

浸漬型膜分離装置２３の下方には散気管６が配置され、ろ過運転時には、ブロア７から供給されるエアが、気体供給管１０や分岐管９を介して散気管６に送給され、散気管の散気孔から処理槽（曝気槽）８内にエアが噴出される。噴出するエアによるエアリフト作用によって気液混合上昇流が生起し、この気液混合上昇流及び気泡がろ過膜の膜面に掃流として作用し膜面にケーキ層が付着、堆積することを抑制し、ろ過運転の安定化を図っている（特許文献２参照）。

この膜面での掃流作用を高めるためには、気泡は粗大である方が有効であり、粗大気泡を発生させる散気管が用いられてきている。散気量の低減化のために微細気泡を発生させる散気管を用いることも提案されているが、この場合でも、微細気泡散気管と粗大気泡散気管との併用し、粗大気泡を膜面に作用させている（特許文献３、４参照）。この装置では、微細気泡散気管として小散気孔を設けた散気装置やメンブレン式散気板が用いられ、これら散気装置を浸漬型膜分離装置の下方の所定位置に設置している。

また、微細気泡散気管は、処理槽内の活性汚泥液中の微生物に酸素を供給するための散気システムにおいて一般的に用いられている。この活性汚泥処理用の微細気泡散気管としては、例えば、図２０に記載したように、１本の気体供給幹管５から供給された空気を、その両側に設けた複数の分岐管６に誘導し、分岐管の表面に設けられた微細散気孔から散気する構造の微細気泡散気管が知られている（特許文献１参照）。この構造の微細気泡散気管では、気体供給幹管５が位置する中央部分からは微細気泡が散気されないが、活性汚泥液に酸素を供給する場合には問題にならない。しかし、この散気装置を図２０に示すように浸漬型膜分離装置の下方に配置した場合には、微細気泡が散気されない中央部分では十分なエアリフト作用が発生せず、膜面に対する掃流効果を得ることができない。この結果、浸漬型膜分離装置の中央部分においては膜面洗浄が不足し、分離膜のろ過機能が低下してしまうという問題があった。

また、浸漬型膜分離装置の下方に設置する散気装置として、特許文献５に記載の装置が知られている。当該散気装置は、散気管の両端部が気体供給管に接続されているものの、片側からの気体供給のみが行える構造であり、両端から気体供給ができる構造ではない。片側からのみの気体供給では、散気管全体から気泡を発生させるのが困難であり、散気管上部の分離膜全体に掃流効果を発現させるのが困難となる。また、特許文献５に記載の装置において、例えば、両端の接続部Ｙが、ネジ口による接続である場合があるが、ネジ口による接続は、気体供給部４あるいは分岐管９を、回転させ、かつ、支持管１長手方向αと平行方向に移動させることによる螺着接続である。このような螺着接続を両端ともに用いる場合、微細気泡散気管１本を両端で分岐管９と取りつけるのならば問題なく接続できるが、平行に配列された２本以上の微細気泡散気管を両端で接続させることは困難である。
特開２００５―０８１２０３号公報 特開平１０−２９６２５２号公報 特開２００１―２１２５８７号公報 特開２００２―２２４６８５号公報 特開２００６―２６３７１６号公報

本発明は、従来の技術の上述した問題点を解決し、微細気泡を発生させる散気管の長さを長くしても気泡量の偏りを抑制することができ、均一な気泡量で微細気泡を発生することができる微細気泡散気管や散気装置を提供すること、特に、大型の分離膜モジュールの鉛直下方に設置する微細気泡散気管として好適な微細気泡散気管や散気装置を提供することを主たる目的とする。そして、この微細気泡散気管や散気装置を浸漬型膜分離装置に設置することにより分離膜モジュールの鉛直下方から満遍なく均一に微細気泡が発生される浸漬型膜分離装置の提供を目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の微細気泡散気管、微細気泡散気装置、および、浸漬型膜分離装置は、次の事項を特徴とするものである。
（１）少なくとも、筒状の支持管と、微細スリットが形成された弾性シートとを有し、前記弾性シートが前記支持管の外周を覆うように配置され、前記弾性シートと前記支持管との間隙に気体を供給した際に、前記弾性シートの微細スリットが開くことにより、微細気泡が散気管外に発生する機能を有する微細気泡散気管であって、前記支持管の長手方向の長さが１０００ｍｍ以上であり、前記支持管の両端に、気体の流入口である気体供給部が設けられていることを特徴とする微細気泡散気管。
（２）前記弾性シートと前記支持管との間隙が、長手方向に少なくとも２分割されていて、分割された間隙部の長手方向の長さが１０００ｍｍ以下であることを特徴とする（１）に記載の微細気泡散気管。
（３）（１）または（２）に記載の微細気泡散気管の複数本が、略平行に配置され、該微細気泡散気管の気体供給部が気体供給管に接続されている微細気泡散気装置であって、該微細気泡散気管の一端側に位置する気体供給部が、複数本ともに一つの気体供給管に接続し、かつ、他端側に位置する気体供給部が、複数本ともに別の一つの気体供給管に接続していることを特徴とする微細気泡散気装置。
（４）前記微細気泡散気管の気体供給部と前記気体供給管との接続部分が、少なくとも一端側について、該接続部分の部材を回転させることなく挿嵌させることにより脱着可能な接続構造を有することを特徴とする（３）に記載の微細気泡散気装置。
（５）前記接続部分の部材を回転させることなく挿嵌させることにより脱着可能な接続構造を有する該接続部分において、Ｏリングがシール材として配置されていることを特徴とする（４）に記載の微細気泡散気装置。
（６）前記微細気泡散気管の気体供給部と前記気体供給管との接続部分が、少なくとも一端側について、該接続部分の部材を回転させることなく接続端どうしを接合させ、脱着可能な接続具によって接続させる接続構造を有することを特徴とする（３）に記載の微細気泡散気装置。
（７）前記脱着可能な接続具が、フランジ、ユニオン、あるいは、クランプのいずれかであることを特徴とする（６）に記載の微細気泡散気装置。
（８）（２）に記載の微細気泡散気管の複数本が、略平行に配置され、該微細気泡散気管の気体供給部が気体供給管に接続されている微細気泡散気装置であって、該微細気泡散気管の一端側に位置する気体供給部が、複数本ともに一つの気体供給管に接続し、他端側に位置する気体供給部が、複数本ともに別の一つの気体供給管に接続し、かつ、その２本の気体供給管について、該気体供給管に接続された複数の該微細気泡散気管における、該気体供給部に直近の間隙部の長手方向長さの総和の差が、１０％以内であることを特徴とする微細気泡散気装置。
（９）被処理液を貯留した処理槽内に浸漬設置される浸漬型膜分離装置であって、平膜を分離膜として配設した分離膜エレメントの複数が膜面平行に並列で配置されてなる分離膜モジュールと、該浸漬型膜分離装置の鉛直下方に設置された微細気泡散気装置とを備え、かつ、該微細気泡散気装置が（３）に記載の微細気泡散気装置であることを特徴とする浸漬型膜分離装置。
（１０）前記２つの気体供給管が、曝気装置から延びる気体供給幹管からの分岐により連接されていることを特徴とする（９）に記載の浸漬型膜分離装置。
（１１）前記分離膜エレメントの下端と前記微細気泡散気管との距離が、３００ｍｍ以下であることを特徴とする、（９）に記載の浸漬型膜分離装置。

本発明の微細気泡散気管は、微細気泡を発生させる長尺の散気管であるにもかかわらず気泡量の偏りを抑制することができ、均一な気泡量で微細気泡を発生することができる。そして、この微細気泡散気管を浸漬型膜分離装置の鉛直下方に設置しているので、大型の浸漬型膜分離装置を備えた浸漬型膜分離装置であっても、いずれの分離膜の膜面各部に対しても微細気泡を作用させて均一に洗浄することができ、安定した膜ろ過運転が可能となり、浸漬型膜分離装置の長寿命化を図ることができる。

本発明の微細気泡散気管の一実施態様を示す、長手方向中心軸での縦断面図である。 本発明の微細気泡散気管の一実施態様の外観を模式的に示す図である。 （ａ）は、本発明の微細気泡散気管の一実施態様の外観を模式的に示す図である。（ｂ）は、従来の微細気泡散気管を繋げた形態の外観を示す図である。 本発明の微細気泡散気装置の一実施態様の外観を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、微細気泡散気管の気体供給部４と気体供給管の分岐管９との接続方法を例示する断面図である。 微細気泡散気管の気体供給部４と気体供給管の分岐管９との接続方法を例示する部分断面図であり、（ａ）はフランジを用いる方法、（ｂ）はユニオンを用いる方法、（ｃ）はクランプを用いる方法を示す。 本発明の浸漬型膜分離装置の一例を示す概略斜視図である。 本発明における浸漬型膜分離装置膜モジュール内で２枚の隣接する膜エレメントを示す概略斜視図である。 実施例における浸漬型膜分離装置を示す概略斜視図である。 （ａ）は図９の膜分離装置を膜エレメント２の配列方向と平行な側面から見た模式図（一部破断断面図）であり、（ｂ）は図９の膜分離装置を膜エレメント２の配列方向と垂直な面から見た断面模式図である。 実施例における微細気泡散気管の外観概略図である。 実施例における気体供給管の外観概略図である。 実施例における微細気泡散気装置の外観概略図である。 実施例において採用した膜分離活性汚泥法による廃水処理装置を示す装置概略図である。 分離膜の膜表面部分を模式的に示す膜断面概略図である。 分離膜の膜表面粗さ（ＲＭＳ）と非膜透過性物質剥離係数比率との関係を表すグラフである。 分離膜の平均孔径とろ過抵抗係数比率との関係を表すグラフである。 従来の微細気泡散気管の一実施形態を示す長手方向中心軸での縦断面図である。 従来の微細気泡散気装置の設置状態を示す概略斜視図である。 従来の微細気泡散気装置を設置した浸漬型膜分離装置を示す概略図である。

符号の説明

１：支持管
２：弾性シート
３：締め付け金具
４：気体供給部
５：貫通孔
α：支持管長手方向軸
Ｌ：支持管の長手方向の長さ
Ｓ：微細スリット
Ｅ：弾性シート２と支持管１との間隙部の長手方向長さ
Ｘ：気泡が発生しないエリア
６：微細気泡散気管
７：ブロア
８：処理槽
９：分岐管
１０：気体供給管
１１：開閉弁
１２：Ｏリング
１３：ボルトナットの通し口
１４：ユニオンの第１例
１５：クランプ
１６：ボルト
２１：被処理液供給管
２２：平板状ろ過膜
２３：膜モジュール
２４：処理水配管
２５：吸引ポンプ
２６：透過水出口
２７：気体供給幹管
２８：処理水出口
４３：吸引ポンプ
４４：被処理水
４６：原水供給ポンプ
４７：脱窒槽
４８：汚泥循環ポンプ
４９：汚泥引き抜きポンプ
５１：ネジ口
５２：ユニオンの第２例
５３：気体供給口
１０２：膜エレメント
１０３：枠体
１０４：散気装置
ｋ：散気管同士の水平間隔
１０５：エレメント間のすきま
１０６：筐体
１０７：膜エレメント２の配列方向と平行な側面で、散気装置４より上の開口部の面積
１０８：エア
１０９：旋回流
２０１：膜表層部（膜表面）
２０２：表面粗さに相当する高さ
２０３：平均孔径に相当する幅

以下、本発明に係る微細気泡散気管を図１に示す一実施態様に基づいて説明する。

本発明の微細気泡散気管では、筒状の支持管１の外周を覆うように、微細スリットが形成された弾性シート２が配置され、前記弾性シート２と前記支持管１との間隙に気体が供給される。気体が供給された時には、前記弾性シート２の微細スリットが開くことにより、微細気泡が散気管外に発生する。支持管１の両端部に、気体の流入口である気体供給部４が設けられ、この気体供給部４から、支持管の外周側へと気体を導くための貫通孔５が設けられている。管の両端部には、支持管１と弾性シート２とをシールさせるための締め付け具３が設けられている。

ここで、支持管１を構成する材質は、散気による振動などの負荷によって破損しない剛性を持つ材質であれば特に限定されるものではない。例えば、ステンレスなどの金属類、アクリロニトリルブタジエンスチレンゴム（ＡＢＳ樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニルなどの樹脂、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などの複合材料、その他の材質などを好ましく使用することができる。

また、支持管の長手方向の長さは１０００ｍｍ以上である。その両端には、気体の流入口である気体供給部４が設けられており、それぞれの気体供給部４の内部と支持管１の外周側とが、貫通孔５を介して連通している。

支持管の長手方向の長さは、図１に符号Ｌで示すように、支持管の外周において微細気泡発生用に設けられた空隙の長さである。即ち、支持管の外周の弾性シート２との間の空隙の封止用の締め付け具３の内側どうしの距離で表される。

支持管１の形状としては、その長手方向軸αに直角な断面において、円であることが好ましいが、略多角形としても良い。気体供給部４は、素材としては金属や樹脂などが好適に使用でき、形状としては、中空のパイプ状であることが好ましいが、中空の略多角形状としてもよい。支持管１の端の内部に、気体供給部４の一端が埋設され、他端は支持管外部に出ており、支持管１内部に埋設された端部の先端は封止され、埋設された気体供給部の外周部の一部に貫通孔５と連通する孔が設けられている構造であることが例示される。貫通孔５は、気体供給部４内部と支持管１の外周部を連通させる孔であり、気体供給部４内部に供給された気体が支持管１外周部に速やかに流出できる構造であることが好ましい。例えば、貫通孔５の気体供給部４側の断面形状、及び／又は、貫通孔５の支持管１外周側の断面形状が、支持管１の長手方向軸αの方向に長い形状であり、貫通孔５の気体供給部４側の断面中心部が、貫通孔５の支持管１外周側の断面中心部に対し、支持管１の長手方向軸αに沿って支持管端部側に位置する形状とすることが例示される。

また、支持管１の外周部には、支持管１を覆うように、微細スリットが形成された弾性シート２が設置されている。さらに、弾性シート２の両端は、締め付け金具３により支持管１に固定される。締め付け金具３は、貫通孔５の支持管１外周側孔より、支持管１長手方向軸αに沿って、支持管端部側に位置する。これにより、支持管１外周部と弾性シート２の間隙は、封止され、貫通孔５を介して、気体供給部４内部に連通する。締め付け金具３は、リング状の締め付け可能な金具（ホースバンド等）であることが好ましい。

ここで、弾性シート２を構成する材質は弾性があって実質的に非通気性であれば特に限定されず、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコンゴム、ウレタンゴムなどの合成ゴムや、その他の弾性材質を適宜選択して使用することができる。なかでも、エチレンプロピレンゴムは耐薬品性に優れるので好ましい。

また、図２に示すように、弾性シート２には微細スリットＳが複数〜多数、形成されている。微細スリットＳは、１〜５ｍｍの長さであることが好ましく、２〜４ｍｍの長さであることがさらに好ましい。微細スリット長さが長すぎると、気泡が大きくなりすぎたり、微細スリットが閉じたときに水中の懸濁成分がスリット内に侵入したりして、目詰まりが進行しやすくなる。一方、短すぎると、気泡発生時の圧力損失が大きくなり、非効率的となる。微細スリットＳの長さ方向は、特に限定されないが、支持管１の長手方向軸αに平行方向であることが、全体に均一に気泡が発生しやすくなる。また、微細スリットＳの配列は、図２（ａ）のように、複数の略直線上に整列させてもよく、図２（ｂ）のように、略直線ごとにスリット位置を少しずらすようにしながら配列してもよい。また、微細スリットＳ間の間隔は、特に限定しないが、１ｍｍ以上であることが好ましい。

本発明の微細気泡散気管では、支持管１両端の気体供給部４から気体が供給され、貫通孔５を通り、支持管１と弾性シート２の間隙部に流入する。流入した気体によって、弾性シート２が膨らみ、微細スリットＳが開くことにより、微細スリットＳから、支持管１と弾性シート２の間隙部の気体が、微細気泡となって水中に放出される。また、気体供給部４への気体供給が停止した際には、弾性シート２がしぼみ、微細スリット２が閉じるため、水中の懸濁物質が微細スリットＳおよび支持管１と弾性シート２の間隙部に流入するのを抑制する。

このように、本発明では、気体の流入口である気体供給部４を支持管１の両端に設け、両端から気体を供給させることにしているので、気体供給部４からの距離による気泡量の偏りを抑制することができる。この結果、支持管１の長手方向長さを１０００ｍｍ以上と長尺にしたにも拘わらず、気泡量の偏りを抑制することができるのである。

また、本発明では、図３（ａ）に示すように、支持管１の両端部で弾性シート２を締め付けるために用いた締め付け金具３を用いて、気泡発生する中央部分（即ち、両端部近傍ではない部分）の位置で弾性シート２を締め付けることにより、支持管１と弾性シート２の間隙部を、長手方向に少なくとも２分割してもよい。このとき、分割された間隙部の長手方向の長さを１０００ｍｍ以下、好ましくは８００ｍｍ以下とする。これにより、気泡の偏りが発生するのをさらに抑制することができる。この場合、中央の締め付け金具の近傍では、弾性シート２が膨らんでも、微細スリットＳが十分に開かず、気泡が発生し難くなるので、中央の締め付け金具は細幅であることが好ましい。

これに対し、図１８に示すような従来の微細気泡散気管の２つの先端部どうしを接続させた場合（図３（ｂ）参照）、接続された中央付近に締め付け金具３が２つと、その間の接続具とが存在するので、気泡が発生しない部分（気泡未発生エリアＸ）が無視できない大きさとなる問題があり、均一な気泡発生という点からして好ましいものではない。

上記した本発明の微細気泡散気管の複数本を配置して構成した本発明の微細気泡散気装置を、図４に示す一実施態様に基づいて説明する。

本発明の微細気泡散気装置では、２本以上の本発明の微細気泡散気管６が、略平行に配置されている。前記微細気泡散気管６の気体供給部４の一方と、他の少なくとも一つの微細気泡散気管６の一方とが、一つの気体供給管１０に接続されている。即ち、一つの気体供給管１０から、２つ以上の微細気泡散気管６が、分岐管９を介して接続されている。分岐管９は、接続のために気体供給管１０から分岐されている管である。

ここで、気体供給管１０および分岐管９は、散気による振動などの負荷によって破損しない剛性を持つ材質で構成されればよい。例えば、ステンレスなどの金属類、アクリロニトリルブタジエンスチレンゴム（ＡＢＳ樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニルなどの樹脂、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などの複合材料、その他の材質などを好ましく使用することができる。分岐管９と気体供給管１０は中空状の配管であり、その内部が連通するように接続されている。

また、分岐管９と、微細気泡散気管６の気体供給部４との接続部Ｙは、一本の微細気泡散気管あたり２箇所あるが、少なくとも一方が、次の二つのいずれかの接続構造であることが好ましい。
（ア）接続部分の部材を回転させることなく挿嵌させることにより脱着可能な接続構造であること。即ち、気体供給部４あるいは分岐管９を回転させることなく、支持管１長手方向αに、気体供給部４あるいは分岐管９を移動させることにより挿嵌させる脱着可能な接続構造であること。
（イ）接続部分の部材を回転させることなく接続端どうしを接合させ、脱着可能な接続具によって接続させる接続構造であること。即ち、支持管１長手方向αと平行方向に、気体供給部４あるいは分岐管９を回転も移動もさせることなく、接続端どうしを接合させ、脱着可能な接続具を用いて接続すること。

前記（ア）でもなく、（イ）でもない接続構造の場合として、例えば、両端の接続部Ｙが、ネジ口による接続である場合がある。ネジ口による接続は、気体供給部４あるいは分岐管９を、回転させ、かつ、支持管１長手方向αと平行方向に移動させることによる螺着接続である。このような螺着接続を両端ともに用いる場合、微細気泡散気管１本を両端で分岐管９と取りつけるのならば問題なく接続できるが、平行に配列された２本以上の微細気泡散気管を両端で接続させることは困難である。

前記（ア）を満たす接続方法としては、接続端どうしを挿嵌させ、Ｏリング１２でシールする接続方法が好ましい。具体的な接続方法として、図５の（ａ）〜（ｄ）に示すように、気体供給部４側の接続端部と分岐管９側の接続端部とが雌雄の関係にあり、いずれか一方にＯリング１２を設け、雌管に雄管を挿入した際に、Ｏリング１２とそれぞれの配管が密着し、ガスが配管から漏洩しない構造とする。Ｏリング１２の素材としては、弾性を有したゴムや樹脂であることが好ましく、シリコンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などが例示される。

このような前記（ア）の接続方法で接続する場合の接続作業を、一方の気体供給管１０の分岐管９と気体供給部４との接続が全て前記（ア）の接続構造である場合について説明する。前記（ア）の接続構造である分岐管９の接続端を分岐管端Ａとし、他方の接続端を分岐管端Ｂとする。微細気泡散気管６を取り付ける際には、まず、分岐管端Ｂに、微細気泡散気管６の一端側の気体供給部４を接続した後、微細気泡散気管６の他端側の気体供給部４に分岐管端Ａを、支持管長手方向に押し込むことによって挿嵌させて接続させる。微細気泡散気管６を取り外すときには、まず、分岐管端Ａを支持管長手方向に引っ張り出すことにより気体供給部６との接続を外した後、分岐管端Ｂ側の接続を解除することによって微細気泡散気管６を取り外す。

また、前記（イ）を満たす接続方法の場合は、脱着可能な接続具として、フランジ、ユニオン、クランプのいずれかを用いることが好ましい。フランジによる接続は、図６（ａ）に示すようなものであり、フランジの符号１３で示す部分をボルトナットなどの力により接続する。フランジ間には、ゴムパッキンやＯリングなどを挟み込むことにより気密性を高めることが好ましい。ユニオンによる接続は、図６（ｂ）に示すようなものであり、まず、分岐管９の端部と気体供給部４の端部とを接触させ、その後、内側に雌ネジを設けたユニオン１４により締め付けることにより、分岐管９と気体供給部４との接続を強化する。分岐管９と気体供給部４とが接触する部分には、ゴムパッキンやＯリングなどを挟み込むことにより気密性を高めることが好ましい。クランプによる接続は、図６（ｃ）に示すようなものであり、まず、分岐管９と気体供給部４の端部どうしを接触させ、その後、接続部分を覆うような形でクランプ１５を設置した後、ボルト部１６を締め付けることによって、分岐管９と気体供給部４との接続を強化する。分岐管９と気体供給部４とが接触する部分には、ゴムパッキンやＯリングなどを挟み込むことにより気密性を高めることが好ましい。

このような前記（イ）の接続方法で接続する場合でも、前記（ア）の場合と同様、分岐管９と気体供給部４との接続部分を全て前記（イ）の接続方法とする必要はなく、微細気泡散気管６の両端にある気体供給部４の少なくともどちらか一方側を、前記（イ）の接続方法とすることでよい。この場合において微細気泡散気管６を取り付ける際には、前記（イ）の接続方法による接続側を２番目に接続する。取り外すときには、前記（イ）の接続方法による接続側を１番目に接続解除する。この方法により、微細気泡散気管６の気体供給部４と、気体供給管１０の分岐管９との接続を脱着可能に接続させることができる。

上記のような微細気泡散気装置を具備した本発明の浸漬型膜分離装置を、図７に示す一実施態様に基づいて説明する。

図７は、本発明に係る浸漬型膜分離装置の一実施態様を示す概略斜視図である。図７において、浸漬型膜分離装置は、処理槽８内の被膜ろ過液中に浸漬されている。この浸漬型膜分離装置には、複数枚の平板状ろ過膜２２を上下方向に膜面平行となるように並列で配置した浸漬型膜分離装置２３と、前記平板状ろ過膜２２の透過水出口２６に連通した処理水配管２４とが備えられている。処理槽８の上方には被処理液供給管２１が開口している。そして、ろ過の駆動力として吸引ポンプ２５を作動させて処理水配管２４内を減圧とすることにより、処理槽８内の被処理液を分離膜によってろ過する。ろ液は、透過水出口２６、処理水配管２４を介して系外に取り出される。

処理槽８の材質は、廃水や活性汚泥混合液などの被膜ろ過液を貯えることができれば特に限定されないが、コンクリート槽、繊維強化プラスチック槽などが好ましく用いられる。

処理水配管２４に設置される吸引ポンプ２５は、処理水配管２４内を減圧状態にすることができれば特に限定されるものではない。この吸引ポンプ２５の代わりに、サイホンによる水頭圧差を利用して、処理水配管２４内を減圧状態にしてもよい。

浸漬型膜分離装置の上部側には、複数の平板状ろ過膜２２が上下方向に膜面平行となるように並列で配列された膜モジュール２３が設けられている。この平板状ろ過膜２２は、平板状の分離膜を配設したエレメントであり、例えば、樹脂や金属等で形成されたフレームの表裏両面に、シート状の分離膜を配設し、分離膜とフレームで囲まれた内部空間に連通する処理水出口２８をフレーム上部に設けた構造の平板状ろ過膜２２が用いられる。この平板状ろ過膜２２の隣り合う２枚を図８（概略斜視図）に示す。隣り合う平板状ろ過膜２２の間には所定の間隔が空けられていて、この膜間空間Ｚ内を、被処理液の上昇流、特に気泡と被処理液との混合液の上昇流が流れる。本発明の装置構造をとれば、すべての膜間空間Ｚの鉛直下方部分に満遍なく散気孔を配置することができるので、すべての膜間空間Ｚ内を、微細気泡を含んだ気液混合流を上向きに流すことができ、膜面に対し均一に微細気泡を作用させることができる。

膜モジュール２３における設置面積当たりのろ過面積を増やすためには、平板状ろ過膜２２の間隔を狭くし、より多くの平板状ろ過膜２２を配置する方が望ましい。しかし、膜間隔が狭すぎると平板状ろ過膜２２の膜面に十分に微細気泡や気液混合流を作用させることができず、膜面洗浄が不十分となって逆にろ過性能を低下させてしまう。そこで、効率よくろ過を行うためには、膜間隔は１〜１５ｍｍであることが好ましく、さらには５〜１０ｍｍであることがより好ましい。

この平板状ろ過膜２２は、分離膜の取り扱い性や物理的耐久性を向上させるために、たとえば、フレームや平板の表裏両面に分離膜を配置し、分離膜の外周部を接着固定した平膜エレメント構造をしている。このエレメント構造は特に限定されるものではなく、平板とろ過膜の間にろ過水流路材を挟んだ物でもよい。平膜エレメント構造は、膜面に平行な流速を与えた場合の剪断力による汚れの除去効果が高いことから、本発明に好適に用いられる。

膜モジュール２３の鉛直下方には、複数の本発明の微細気泡散気管６が配置されている。この複数の微細気泡散気管６は、それぞれ気体供給管１０に分岐管６を介して連接されている。この気体供給管１０は、膜モジュール２３の鉛直下方部分を挟み対向するように配置されている。ここで、図７のように、支持管長手方向αが膜面に垂直となるように、かつ、全ての平板状ろ過膜２２によって形成される膜間空間Ｚ（図８参照）の鉛直下方部に、微細気泡散気管６に形成される微細スリットＳが存在するように、微細気泡散気管６を配設することが好ましい。このことにより、膜モジュール２３内の分離膜が効率よく洗浄される。

図７において膜ろ過運転を行う時には、開閉弁１１を開とすることによりブロア７から供給される空気が、気体供給幹管２７へと流入し、気体供給管１０、および、分岐管９を介して、微細気泡散気管６へと空気が供給される。微細気泡散気管６の表面の微細散気孔から空気が噴出し、処理槽（曝気槽）８内に微細気泡が発生する。噴出した微細気泡によるエアリフト作用によって生起する気液混合上昇流や微細気泡が、分離膜の膜面に掃流として作用するので、膜ろ過される時に膜面に付着し堆積し易いケーキ層を抑制することができる。

ブロア７は、気体供給管１０およびその下流側の微細気泡散気管６に気体を供給することができれば良く、コンプレッサー、ファン、ボンベなども用いることができる。また、開閉弁（バルブ）１１は、気体供給幹管２７の内部を流れる気体の流量を制御するための開閉ができれば、開閉弁でも切替弁でも特に問題はない。

微細気泡散気管６は、その長さが長くなるほど長手方向αに均一量で散気できなくなる傾向がある。従って、膜モジュール２３が多数の平板状ろ過膜２２を配置した大型の装置である場合、特に図７のαの方向の幅が１２００ｍｍ以上の場合には、図１８のような従来の散気管構造では、長手方向に均一量で散気することが難しい。しかしながら、本発明では、大型の膜モジュール２３の鉛直下方に配置する場合でも、満遍なく均一に微細気泡を発生できる微細構造散気管６を設置することができる。

ここで、気体供給管１０が、ブロア７から延びる気体供給幹管２７からの分岐により連接されていることが好ましい。これにより、気体供給圧力が、一本の微細気泡散気管内で均一となり、満遍なく均一に微細気泡を発生させ易くなる。

また、前記微細気泡散気管６として、図３（ａ）のように、長手方向中央部に締め付け金具３を設置することによって、支持管１と弾性シート２の間隙の長手方向α長さを２分割した構造のものとしてもよい。このとき、前記間隙を２分割するための締め付け金具３の位置が、隣接する微細気泡散気管どうしにおいて、支持管長手方向に垂直な横方向一直線上に並ばないようにすること、即ち、締め付け金具３の位置がずれるようにすることが好ましい。仮に締め付け金具３の位置が一直線上に並ぶ場合、締め付け金具３の周辺部Ｘ（図３参照）において気泡発生しない部分の上方では、気泡流が少なくなり、ろ過膜２３の膜表面に気泡がうまく接触せず、膜表面洗浄が不十分になり易い。その結果、そのろ過膜２３どうしの間隙部に、汚泥ケークが形成されやすくなり、膜ろ過実施不可能な状況に陥り易くなる。

また、図３（ａ）のように、支持管１と弾性シート２の間隙の長手方向α長さが２分割された構造の微細気泡散気管を用いた微細気泡散気装置であって、微細気泡散気管の複数本が、略平行に配置されて、その気体供給部が気体供給管に接続されている場合においては、前記微細気泡散気管の一端側に位置する気体供給部が、複数本ともに一つの気体供給管に接続し、他端側に位置する気体供給部が、複数本ともに別の一つの気体供給管に接続し、かつ、その２本の気体供給管について、気体供給管に接続された複数の微細気泡散気管における、気体供給部に直近の間隙部の長手方向長さの総和の差が、１０％以内であることが好ましく、さらに好ましくは±５％以内である。この総和の差を表す値は、総和の小さい方の値を分母にして算出される値である。前記総和の差が１０％を超えると、散気管から発生するエア量に偏りが発生し易くなる傾向がある。

また、複数の気体供給管への気体供給は、同一の気体供給装置（ブロアなど）から分岐して気体供給を行ってもよいし、それぞれ別々の、気体供給装置に連通していて、別々の気体供給装置から気体が供給されるのでもよい。前者の場合では一方の気体供給部に近い側からの気泡発生量が多くなり易い傾向にあるが、後者の場合では、複数の気体供給管への気体供給量を最適化し、圧力損失のアンバランスによる各散気管からの気体量の偏りを抑制することができるので好ましい。また、前者の場合でも分岐の下流側に流量調整手段を設ければ、圧力損失のアンバランスを抑制することができる。

また、複数の微細気泡散気管が、長手方向軸とは直角方向に８０〜２００ｍｍの間隔をおいて、設置されていることが好ましい。この間隔よりも近接させて設置すると、微細気泡散気管間に発生する水流が抑制され、微細気泡散気管の上部に汚泥が堆積しやすくなる。

また、微細気泡散気管から散気する風量は、前記膜モジュールの水平断面積あたりの曝気風量が、０．９ｍ^３／ｍ^２／分以上となるように調整することが好ましい。風量がこれよりも少なくなると、散気される風量に偏りが生じやすくなる。

また、本発明の浸漬型膜分離装置は、図９、１０に示すように、複数枚の膜エレメント１０２が水平方向に平行に配列されている膜モジュール２３と、この膜モジュール２３の下方に配置された散気装置１０４と、該散気装置及びその周囲の空間を囲む枠体１０３とから基本的に構成される装置構造でもよい。ここで、配列された膜エレメント１０２は筐体１０６内に収納されているが、膜エレメントの左右端部を密接させることにより筐体１０６を省略してもよい。この場合、枠体１０３によって囲まれた空間の側面の開口部面積のうち、膜エレメント１０２の配列方向と平行な側面で、散気装置１０４より上の開口部の面積Ｂと、配列された膜エレメント上部の開口部の面積Ａとの割合（Ｂ／Ａ）が０．８〜５．０でとなるように配置することが好ましい。

ここで、配列方向とは、複数の膜エレメント１０２が配列された並び方向で、図１０におけるＣ−Ｄ方向を指している。また、上記した散気装置１０４より上の開口部の面積Ｂとは、図１０（ａ）において符号１０７で示す部分の面積の和である。即ち、符号１０７で示した部分は、図１０（ａ）における正面側と裏面側とにあるので、符号１０７で示す部分の面積を２倍した面積が、開口部面積Ｂとなる。

また、膜エレメント上部の開口部の面積Ａとは、図９において膜エレメントの間の隙間１０５の面積（上面面積）を足しあわせた面積（面積和）である。

この場合には、枠体により囲まれて形成された空間内において散気装置よりも上の空間を、従来装置の場合よりも広くし、前記した面積割合（Ｂ／Ａ）が０．８〜５．０となるようにすることが重要である。なかでも、０．８〜３．０の範囲とすることが好ましい。このような位置に散気装置１０４を設置することにより、旋回流１０９の流れを効率よく形成し、旋回流１０９の流路を大きく確保することで、十分な速度を持つ気液混合流を各膜エレメント１０２の膜面に供給することができるようになる（図１０（ｂ））。

ここで、枠体１０３に囲まれる空間内に配置され固定されている散気装置１０４は、微細気泡散気管を備えた微細気泡散気装置であり、前述した本発明の微細気泡散気管や散気装置を用いる。散気装置１０４の圧力損失は、高すぎると消費電力が増し、省エネルギー性、経済性を損ねることにつながるため、圧力損失が低い方が好ましい。

本発明において、浸漬型膜分離装置の膜エレメントに配設する分離膜は、平膜であって、被ろ過液側に圧力を加えて、もしくは透過側から吸引することによって被ろ過液中に含まれる一定粒子径以上の物質を捕捉する機能を有する分離膜であり、その捕捉粒子径の違いにより、ダイナミックろ過膜、精密ろ過膜、および限外ろ過膜と分類されるが、好ましくは、精密ろ過膜である。

この分離膜としては、高透水性や運転安定性の観点から、水透過性に優れた膜を使用することが好ましい。その透過性の指標としては、使用前の分離膜の純水透過係数を用いることができる。多孔性膜の純水透過係数は、逆浸透膜によって精製した２５℃の精製水を用い、ヘッド高さ１ｍで透水量を測定し算出した値であり、純水透過係数が２×１０^−９ｍ^３／ｍ^２／ｓ／ｐａ以上であることが好ましく、より好ましくは４０×１０^−９ｍ^３／ｍ^２／ｓ／ｐａ以上である。この範囲内であれば実用的に十分な透過水量が得られる。

分離膜として用いる平膜の膜表面部分を、図１５に模式的に示す。膜分離活性汚泥法において、活性汚泥は膜表層部２０１において固液分離され、分離された水がろ過水（処理水）として膜内へと透過する。本発明の装置では、分離膜として、膜表面における表面粗さが０．１μｍ以下、さらには０．００１〜０．０８μｍ、特に０．０１〜０．０７μｍと、膜表面粗さが小さい平滑表面の分離膜を用いることが好ましい。さらに、分離膜は、その膜表面における平均孔径が０．２μm以下、さらには、０．０１〜０．１５μm、特に０．０１〜０．１μmであることが好ましい。このような分離膜を用いることにより、洗浄効果が低いと考えられてきた微細気泡を用いても十分な膜面洗浄効果を得ることができ、膜分離活性汚泥法で求められる通常のフラックス条件下で安定運転することができる。

膜表面における表面粗さとは、分離膜が被処理水と接触する膜表面に対して垂直方向の高さの平均値と言うことができ、図１５の模式図において符号２０２で示す高さでもって表すことができる。そして、この膜表面における表面粗さは、例えば、原子間力顕微鏡装置（Digital Instruments社製Nanoscope IIIａ）を用い、膜表面の各ポイントのＺ軸（膜表面に対して垂直方向）の高さ（Ｚｉとする）を測定し、下記の式１による計算を行って求められる二乗平均粗さＲＭＳ（μｍ）を膜表層部の表面粗さとすることによって求めることが可能である。

膜表面における平均孔径とは、分離膜表面における細孔径の平均値であり、図１５の模式図では符号２０３で示す幅でもって表すことができる。そして、この膜表面の平均孔径を測定するためには、例えば、膜表面を走査型電子顕微鏡を用いて倍率１０，０００倍で写真撮影し、１０個以上、好ましくは２０個以上の任意の細孔の直径を測定し、数平均して求める。細孔が円状でない場合、画像処理装置等によって、細孔が有する面積と等しい面積を有する円（等価円）を求め、等価円直径を細孔の直径とする方法により求められる。細孔径の標準偏差σが大きすぎると、ろ過孔径性能の劣る孔の割合が多くなるため、標準偏差σは０．１μｍ以下であることが好ましい。

このような表面性状を有する平膜状の分離膜を用いた膜分離装置の場合には、膜面に微細気泡を作用させることによって良好に膜面洗浄することができる理由は、次のように考えられる。

膜表面粗さが小さい分離膜ほど、膜表面における非膜透過物質剥離係数比率が大きくなる傾向がある（図１６参照）。膜表面における非膜透過物質剥離係数とは、分離膜表面に付着している被ろ過液の非膜透過物質が分離膜からの剥離し易さを表す剥離係数であり、この試料膜の剥離係数を、標準膜の剥離係数に対する比率でもって表した値が非膜透過物質剥離係数比率である。即ち、この剥離係数比率が高いほど、分離膜に付着している非膜透過物質が分離膜から剥離し易く、膜表面に非膜透過物質のケーク層が形成されにくいものであり、膜ろ過性能が高くなる。また、ここで、標準膜とは、ミリポア社製のデュラポア膜フィルターＶＶＬＰ０２５００（親水性ＰＶＤＦ製、孔径０．１０μｍ）である。

また、平均孔径が小さい分離膜ほど、ろ過抵抗係数比率が小さい傾向がある（図１７参照）。ろ過抵抗係数比率は、膜表面に付着している非膜透過物質の単位物質量あたりの抵抗発生量を表すろ過抵抗係数を、標準膜のろ過抵抗係数に対する比率でもって表した値である。即ち、ろ過抵抗係数比率が小さいほど、分離膜表面に非膜透過物質が付着しても膜ろ過抵抗として表れにくいものであり、透水性が高くなる。

散気装置から発生されて膜表面に作用させる気泡として、粗大気泡ではなく微細気泡を用いると、気液混合上向流により励起される膜表面洗浄応力が小さくなる。しかし、膜表面粗さが０．１μｍ以下の分離膜では、非膜透過物質剥離係数比率が高いために、膜表面から分離膜に付着している非膜透過物質が分離膜表面から剥離し易く、膜表面に非膜透過物質のケーク層が形成されにくいのであり、この結果、微細気泡による膜面洗浄でも、十分な膜ろ過性能が得られるのである。

本発明で特定した平滑な表面性状を有する平膜状の分離膜は、以下に説明する製造方法によって製造することができる。

たとえば、不織布からなる基材の上に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及び開孔剤などを含む製膜原液を塗布し、直ちに、非溶媒を含む凝固液中で凝固させることにより多孔質分離機能層を形成することにより、本発明で用いる分離膜を製造することができる。

このとき、基材の表面上に製膜原液を塗布する代わりに、基材を製膜原液に浸漬して多孔質分離機能層を形成してもよい。基材に製膜原液を塗布する場合には、基材の片面に塗布しても構わないし、両面に塗布してもよい。基材とは別に多孔質分離機能層のみを形成した後に基材と積層させてもよい。

そして、製膜原液には、前記したポリフッ化ビニリデン系樹脂の他に、必要に応じて開孔剤やそれらを溶解する溶媒等を添加してもよい。

製膜原液に、多孔質形成を促進する作用を持つ開孔剤を加える場合、その開孔剤は、凝固液によって抽出可能なものであればよく、凝固液への溶解性の高いものが好ましい。たとえば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリオキシアルキレン類や、ポリビニールアルコール、ポリビニールブチラール、ポルアクリル酸などの水溶液高分子やグリセリンを用いることができる。

また、その開孔剤として、ポリオキシアルキレン構造、脂肪酸エステル構造、又は水酸基を含有する界面活性剤を用いることができ、特にそれらのうちの２つ以上を含有する界面活性剤を用いることが好ましい。このような界面活性剤の使用により、目的とする細孔構造を得ることがより容易になる。

また、製膜原液中に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、他の有機樹脂及び開孔剤などを溶解させるための溶媒を用いる場合、その溶媒としては、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトン、メチルエチルケトンなどを用いる事ができる。中でもポリフッ化ビニリデン系樹脂に対する溶解性の高いＮＭＰ、ＤＭＡｃ、ＤＭＦ、ＤＭＳＯを好ましく用いることができる。

製膜原液には、その他、非溶媒を添加することもできる。非溶媒は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂や他の有機樹脂を溶解しないものであり、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及び他の有機樹脂の凝固の速度を制御して細孔の大きさを制御するように作用する。非溶媒としては、水や、メタノール、エタノールなどのアルコール類を用いることができる。なかでも廃水処理の容易さや価格の点から水、メタノールが好ましい。これらの混合であってもよい。

製膜原液の組成において、ポリフッ化ビニリデン系樹脂は５重量％〜３０重量％、開孔剤は０．１重量％〜１５重量％、溶媒は４５重量％〜９４．８重量％、非溶媒は０．１重量％〜１０重量％の範囲内であることが好ましい。

非溶媒を含む凝固浴としては、非溶媒からなる液、または非溶媒と溶媒とを含む混合溶液を用いればよい。

一方、製膜原液中に非溶媒を含有しない場合には、製膜原液中に非溶媒を含有させる場合よりも、凝固浴における非溶媒の含有量を、上記場合よりも少なくすることが好ましく、例えば、６０重量％〜９９重量％とするのが好ましい。

このように凝固浴中の非溶媒の含有量を調整することにより、多孔質層表面の表面粗さや細孔径やマクロボイドの大きさを制御することができる。なお、凝固浴の温度は、あまり高いと凝固速度が速すぎるようになり、逆に、あまり低いと凝固速度が遅すぎるようになるので、通常、１５℃〜８０℃の範囲で選定するのが好ましい。より好ましくは２０℃〜６０℃の範囲である。

このような分離膜の製造方法によると、多孔質基材の表面に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる多孔質樹脂層が形成されてなる分離膜であって、多孔質樹脂層の外表面側に、膜ろ過に必要な所望の平均孔径（０．０１〜０．２μｍ）をもつとともに平滑表面（表面粗さが０．１μｍ以下）をもつ分離機能層が形成され、それより内側にはマクロボイドが存在する層が形成されてなる分離膜が製造される。即ち、多孔質樹脂層内には、多孔質基材に近い内側にマクロボイドのある層が存在し、外表面に、所定孔径をもつ平滑表面の分離機能層が存在する。

上記に記載の浸漬型膜分離装置を用いることによって、安定した膜分離が実現可能である。なお、本浸漬型膜分離装置の運転時には、分離膜を薬品洗浄しても良い。その際使用できる方法としては、膜ろ過圧力が所定値以上になった際に、分離膜エレメントの透過液側からアルカリ水溶液や酸水溶液を注入し、所定時間静置させる方法などがある。このとき、アルカリ水溶液としては、次亜塩素酸水溶液が、酸水溶液としては、シュウ酸水溶液やクエン酸水溶液が好適に利用できる。

（実施例１）
図１及び図１１に示すような構造の微細気泡散気管を作製した。

その支持管１には、炭素繊維強化樹脂製の円柱状の支持管（長さ１６００ｍｍ、φ６２ｍｍ）を用い、支持管１の両端には、気体供給部４として、ステンレス製のパイプを設置し、支持管１の外周部と気体供給部４内部を貫通する貫通孔５を設けた。両端にある気体供給部４の一端については、先端部を雄型ネジ口５１とし、他端については、先端部にユニオン５２を設置した。支持管１の外周を覆うように、ＥＰＤＭゴム製の弾性シート２が設置され、締め付け金具３で両端部を支持管１に締め付けた。両方の端部に取り付けた締め付け金具３の間の距離を１４００ｍｍとした。弾性シート２には、幅２ｍｍの微細スリットＳが２ｍｍ間隔で図１１のように設けられていた。このような散気管を３本作製した。

次に、微細気泡散気管の気体供給部を接続するための気体供給管として、図１２のような２本のステンレス製のパイプ状の気体供給管１０Ｌおよび１０Ｒを作製した。それぞれの気体供給管の管先の両端は閉じられており、上部に気体供給口５３を分岐させ、各々３本の分岐管９Ｌ、９Ｒを設けた。ここで、図１２の左の分岐管９Ｌの先端部は、雌型ネジ口とし、右の分岐管９Ｒの先端部は、雄型ネジ口とした。

まず、上述の３本の微細気泡散気管６の雄型ネジ口５１と、左の気体供給管１０Ｌの分岐管９Ｌとを接続した。次に、右の気体供給管１０Ｒの分岐管９Ｒの先端と、微細気泡散気管６の気体供給部４の先端とを、ＥＰＤＭ製のＯリングを介して接触させ、ユニオン５２により、接続させた。このようにして、図１３に示すような微細気泡散気装置を作製した。

図１３の微細気泡散気装置において、気体は、気体供給口５３から供給され、気体供給管１０内部、分岐管９内部、気体供給部４内部、貫通孔５を通って、弾性シート２と支持管１との間隙の中へと流動し、弾性シート２が膨らみ、微細スリットＳが開くことによって微細気泡が発生する。

一方、流路材の代わりとなる凹凸を両面に形成した、高さ１０００ｍｍ×幅５００ｍｍ×厚み６ｍｍのＡＢＳ製の表裏両面に、それぞれ分離膜（平膜）を設置して、膜エレメント（分離膜面積：0.9m^２）を作製した。ここで、分離膜としては、ポリフッ化ビニリデン製の表面平均孔径0.08μm、表面粗さ（ＲＭＳ）0.062μｍの平膜を用いた。

なお、当該平膜は、次のような手法により製作した。ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂と、開孔剤として分子量が約２０，０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）と、溶媒としてＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）と、非溶媒として純水をそれぞれ用い、これらを９０℃の温度下で十分に攪拌し、次の組成を有する製膜原液を調製した。

ＰＶＤＦ：１３．０重量％
ＰＥＧ ： ５．５重量％
ＤＭＡｃ：７８．０重量％
純水 ： ３．５重量％
次に、上記製膜原液を２５℃に冷却した後、密度が０．４８ｇ／ｃｍ^３、厚みが２２０μｍのポリエステル繊維製不織布（基材）上に塗布し、塗布後、直ちに２５℃の純水中に５分間浸漬し、さらに８０℃の熱水に３回浸漬してＤＭＡｃおよびＰＥＧを洗い出し、分離膜を製造した。

次に、内寸（略寸）が高さ１０００ｍｍ×幅５１５ｍｍ×奥行１４００ｍｍで上下が開放した筐体を製作した。筐体の下には枠体が連接されていて、枠体内の空間の所定位置に、上述の微細気泡散気装置が固定されていて、エレメント下端から微細気泡散気装置までの上下方向の距離が２２０ｍｍであった。この時、膜エレメントの配列方向と平行な側面で、散気装置より上部の開口部の面積は、片面側２５２０ｃｍ^２であった。筐体内に１００枚の膜エレメントを装填したときの、筐体上部の膜エレメント上面の開口部の面積は４０００ｃｍ^２であった。従って、Ｂ／Ａの値は、２５２０×２／４０００＝１．２６であった。なお、散気管同士の水平間隔は１２５ｍｍとした。

以上のようにして、１００枚の膜エレメント１０２が筐体１０６内に装填され、枠体１０３と散気管１０４とが設置された、図９、１０に示す構造の浸漬型膜分離装置を製作した。

また、表１にまとめて示す条件にて、図１４に示す処理装置の水浄化処理プロセスによって、生活廃水の処理を行った。図１４では、浸漬型膜分離装置を、膜エレメントが装填された膜モジュール２３と散気装置１０４とに簡略化して示している。図１４に示すように、原水（生活廃水）４４は、原水供給ポンプ４６を介して、まず脱窒槽４７に導入され活性汚泥と混合される。その後、この活性汚泥混合液は処理槽８に導入される。生物処理工程は、窒素除去のため、硝化工程（好気）と脱窒工程（無酸素）により処理が進められる。後段の処理槽８（好気槽）でアンモニア性窒素（ＮＨ_４−Ｎ）の硝化を進め、膜分離活性汚泥槽から前段の脱窒槽４７へ硝化液を汚泥循環ポンプ４８により循環され、脱窒槽４７にて窒素を除去する。

ここで、処理槽８内では、ブロア７により送風された空気が散気装置１０４を介して曝気される。この曝気により、活性汚泥が好気状態に維持され、硝化反応やＢＯＤ酸化が行われる。さらに、この空気曝気により、膜モジュール２３の膜面上へ付着する汚泥の付着・堆積が洗浄される。また、処理槽８と脱窒槽４７内のMLSS濃度維持のため、定期的に汚泥を、汚泥引き抜きポンプ４９により引き抜いた。

膜モジュール２３による膜ろ過は吸引ポンプ４３で透過水側を吸引することにより行った。また、分離膜の膜表面への汚泥付着防止のため、タイマーを内蔵し、予め記録されたプログラムに従い、定期的に吸引ポンプの運転／停止を切り替えるリレースイッチを用いることにより、膜ろ過は8分運転と2分休止とを繰り返す間欠運転で行い、膜ろ過流束は1.0m/day（平均フラックス）と固定し運転を行った。

ここで、運転性能を表す指標として膜差圧を経時的に測定し、その経時的変化を用いた。運転中に生じる旋回流が不均一であれば膜面洗浄が不十分となり、膜差圧が上昇し、安定運転が困難になるので、膜差圧の変化でもって運転性能を評価できる。

９０日間の運転を続けたちころ。９０日間における差圧上昇はほとんど見られず、ほぼ安定した運転を継続することができた。
（実施例２）
実施例１と同様の浸漬型膜分離装置において、枠体に固定された散気装置の位置を変更し、エレメント下端から散気装置までの上下方向の距離が、それぞれ、１２０ｍｍ、１５５ｍｍ、４６０ｍｍとなる位置に微細気泡散気管を設置した。この時、Ｂ／Ａの値は、それぞれ、０．５６、０．８０５、２．９４であった。それぞれを、２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）とする。

これらの膜分離装置を用いて実施例１と同様の運転条件で運転したところ、エレメント下端から散気装置までの上下方向の距離が１２０ｍｍのとき（２（ａ）の場合）は、３０日程度で差圧が急上昇し、分離膜に対して０．５％次亜塩素酸ナトリウム水溶液を透過液側から注入し２時間静置する、薬品洗浄を実施することで運転が可能であったが、エレメント下端から散気装置までの上下方向の距離が１５５ｍｍのとき（２（ｂ）の場合）、および４６０ｍｍのとき（２（ｃ）の場合）は、分離膜の薬品洗浄なしでほぼ安定した運転を継続することができた。

本発明の微細気泡散気管、微細気泡散気装置は、浸漬型膜分離装置に設置される微細気泡手段として好適である。また、この浸漬型膜分離装置は、下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を処理する際に、活性汚泥処理槽内に設置して使用する浸漬型膜分離装置として使用される。また、汚水以外の種々の水（例えば上水）を膜分離処理する際の浸漬型膜分離装置として使用することもできる。

Claims (11)

1. 少なくとも、筒状の支持管と、微細スリットが形成された弾性シートとを有し、前記弾性シートが前記支持管の外周を覆うように配置され、前記弾性シートと前記支持管との間隙に気体を供給した際に、前記弾性シートの微細スリットが開くことにより、微細気泡が散気管外に発生する機能を有する微細気泡散気管であって、前記支持管の長手方向の長さが１０００ｍｍ以上であり、前記支持管の両端に、気体の流入口である気体供給部が設けられていることを特徴とする微細気泡散気管。
2. 前記弾性シートと前記支持管との間隙が、長手方向に少なくとも２分割されていて、分割された間隙部の長手方向の長さが１０００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の微細気泡散気管。
3. 請求項１または２に記載の微細気泡散気管の複数本が、略平行に配置され、該微細気泡散気管の気体供給部が気体供給管に接続されている微細気泡散気装置であって、該微細気泡散気管の一端側に位置する気体供給部が、複数本ともに一つの気体供給管に接続し、かつ、他端側に位置する気体供給部が、複数本ともに別の一つの気体供給管に接続していることを特徴とする微細気泡散気装置。
4. 前記微細気泡散気管の気体供給部と前記気体供給管との接続部分が、少なくとも一端側について、該接続部分の部材を回転させることなく挿嵌させることにより脱着可能な接続構造を有することを特徴とする請求項３に記載の微細気泡散気装置。
5. 前記接続部分の部材を回転させることなく挿嵌させることにより脱着可能な接続構造を有する該接続部分において、Ｏリングがシール材として配置されていることを特徴とする請求項４に記載の微細気泡散気装置。
6. 前記微細気泡散気管の気体供給部と前記気体供給管との接続部分が、少なくとも一端側について、該接続部分の部材を回転させることなく接続端どうしを接合させ、脱着可能な接続具によって接続させる接続構造を有することを特徴とする請求項３に記載の微細気泡散気装置。
7. 前記脱着可能な接続具が、フランジ、ユニオン、あるいは、クランプのいずれかであることを特徴とする請求項６に記載の微細気泡散気装置。
8. 請求項２に記載の微細気泡散気管の複数本が、略平行に配置され、該微細気泡散気管の気体供給部が気体供給管に接続されている微細気泡散気装置であって、該微細気泡散気管の一端側に位置する気体供給部が、複数本ともに一つの気体供給管に接続し、他端側に位置する気体供給部が、複数本ともに別の一つの気体供給管に接続し、かつ、その２本の気体供給管について、該気体供給管に接続された複数の該微細気泡散気管における、該気体供給部に直近の間隙部の長手方向長さの総和の差が、１０％以内であることを特徴とする微細気泡散気装置。
9. 被処理液を貯留した処理槽内に浸漬設置される浸漬型膜分離装置であって、平膜を分離膜として配設した分離膜エレメントの複数が膜面平行に並列で配置されてなる分離膜モジュールと、該浸漬型膜分離装置の鉛直下方に設置された微細気泡散気装置とを備え、かつ、該微細気泡散気装置が請求項３〜８のいずれかに記載の微細気泡散気装置であることを特徴とする浸漬型膜分離装置。
10. 前記２つの気体供給管が、曝気装置から延びる気体供給幹管からの分岐により連接されていることを特徴とする請求項９に記載の浸漬型膜分離装置。
11. 前記分離膜エレメントの下端と前記微細気泡散気管との距離が、３００ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項９または１０に記載の浸漬型膜分離装置。

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