JPWO2019189183A1 - ヘッダー付散気装置及び膜分離活性汚泥装置 - Google Patents

Abstract

ヘッダーから散気装置への汚泥の侵入を十分に抑制でき、運転と停止を繰り返しても安定して運転できるヘッダー付散気装置、及び膜分離活性汚泥装置を提供することを目的とする。被処理水中に浸漬される散気装置（１１２）及びヘッダー（１１４）を備え、ヘッダー（１１４）は、下端に被処理水流入口（１４０ａ）が形成された空気貯留部（１４０）と、空気貯留部（１４０）の上部に設けられた給気部（１４２）及び送気部（１４４）とを備え、送気部（１４４）と散気装置（１１２）の水平管（１１６）とが接続され、ヘッダー（１１４）から送られた空気が散気装置（１１２）により散気され、空気貯留部（１４０）における送気部（１４４）の送気口（１４４ａ）が給気部（１４２）の給気口（１４２ａ）よりも上側に位置している、ヘッダー付散気装置（１１０）。

Description

本発明は、ヘッダー付散気装置及び膜分離活性汚泥装置に関する。
本願は、２０１８年３月２７日に日本に出願された特願２０１８−０６０７２０号、及び２０１８年４月１３日に日本に出願された特願２０１８−０７７６１１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

工業廃水や生活廃水は、廃水中に含まれる有機物等を取り除く処理が施されてから、工業用水として再利用されるか、もしくは河川等に放流される。工業廃水等の処理方法としては、例えば活性汚泥法が挙げられる。活性汚泥法は、曝気して好気的な微生物に有機物等を分解させる方法である。

また近年では、活性汚泥法による処理と、分離膜モジュールによる膜ろ過とを組み合わせた膜分離活性汚泥（ＭＢＲ）法による処理が行われるようになってきている。ＭＢＲ法による処理では、膜ろ過を継続するにしたがって分離膜表面に有機物等が堆積することにより、ろ過流量の低下や、膜間差圧の上昇が生じることがある。

かかる問題に対して、ＭＢＲ法による処理では、膜モジュールの下方に設置した散気装置により、膜表面への有機物の堆積を抑制している。具体的に、散気管から発生した気泡が膜表面に接触するときの衝撃、もしくは気泡の発生に伴う水流によって膜自体を振動させることにより、膜表面への有機物等の堆積を抑制している。

通常、散気装置に空気を供給するブロア近傍は気密な接続となっていない。そのため、メンテナンス等の目的で散気装置の運転を停止した場合には、散気管内の空気がブロア側へと逆流し、散気孔から散気管内に被処理水が侵入し、運転を再開した際に散気管内で汚泥が乾燥して硬化することがある。散気装置の運転と停止を繰り返し行うと、散気管内で乾燥汚泥が徐々に大きくなり、散気管が詰まるおそれがある。

そこで、特許文献１には、散気管の上流側に、下端が解放されたチャンバ（ヘッダー）を被処理水に浸漬した状態で設け、ブロアと繋がった配管と、散気管と繋がった配管をそれぞれチャンバに挿入するように接続した装置が開示されている。前記装置では、運転を停止した際に、チャンバの下端開口部から被処理水が流入してチャンバ内の水面が上昇する。そして、チャンバ内において、散気管とブロアに繋がるそれぞれの配管の開口部が上昇した水面により塞がれる。これにより、運転を停止した状態において、散気管内には空気が残留したままとなり、散気孔から散気管内に汚泥を含む被処理水が侵入することが抑制される。
しかし、特許文献１のような装置でも、散気管への汚泥の侵入を十分に抑制することは難しく、運転と停止を繰り返すと汚泥によって散気管が詰まることがある。

国際公開第２０１３／０３９６２６号

本発明は、ヘッダーから散気装置への汚泥の侵入を十分に抑制でき、運転と停止を繰り返しても安定して運転できるヘッダー付散気装置、及び膜分離活性汚泥装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、以下の構成を有する。
［１］被処理水中に浸漬される散気装置及びヘッダーを備え、
前記ヘッダーは、空気を貯留する空気貯留部と、前記空気貯留部内に空気を送り込む給気部と、前記空気貯留部内の空気が送り出される送気部と、を備え、
前記給気部と前記送気部は前記空気貯留部の上部に設けられ、
前記空気貯留部の下部に被処理水流入口が形成され、
前記送気部と前記散気装置とが接続され、前記ヘッダーから送られた空気が前記散気装置により散気され、
前記送気部の前記空気貯留部内に開口した送気口が、前記給気部の前記空気貯留部内に開口した給気口よりも上側に位置している、ヘッダー付散気装置。
［２］前記空気貯留部内に、前記空気貯留部内の上側部分を前記給気部側と前記送気部側に仕切る仕切部が設けられ、
前記仕切部と前記空気貯留部の上板部及び胴部の一部とで形成される筒状部分が前記給気部の一部となり、前記仕切部の下端側の開口端が前記給気口になっている、［１］に記載のヘッダー付散気装置。
［３］前記仕切部の高さが、５０ｍｍ以上である、［２］に記載のヘッダー付散気装置。
［４］前記仕切部が平板状であり、前記仕切部の鉛直方向に対する角度が０°以上３０°以下である、［２］又は［３］に記載のヘッダー付散気装置。
［５］前記送気部の送気口と前記給気部の給気口の高さの差が５０ｍｍ以上である、［１］〜［４］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置。
［６］前記給気部の給気口が、前記送気部と反対側に開口している、［１］〜［５］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置。
［７］前記空気貯留部内における前記送気口の前記給気口側に、前記空気貯留部内で飛散した飛散物を遮蔽する遮蔽板が設けられている、［１］〜［６］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置。
［８］前記散気装置が、前記送気部と接続され、水平方向に延びる水平管と、前記水平管の長さ方向に間隔をあけて下方に延びるように設けられ、前記水平管から空気が分配される複数の分配部とを備え、
前記分配部の前記水平管と反対側に開口部が形成され、
前記給気部の給気口の高さ方向の位置が、前記分配部の開口部の位置と同じか、それよりも上側である、［１］〜［７］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置。
［９］前記水平管と前記分配部とが、前記分配部よりも流路断面積が小さい接続管部を介して接続され、
前記給気部の給気口が前記接続管部の下端よりも下側に位置し、
前記給気部の給気口と前記接続管部の下端との高さの差が５０ｍｍ以上である、［８］に記載のヘッダー付散気装置。
［１０］前記接続管部の流路断面積が２０ｍｍ^２以上３５０ｍｍ^２以下である、［９］に記載のヘッダー付散気装置。
［１１］前記送気部と前記水平管が、可撓性を有する連結管により連結されている、［８］〜［１０］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置。
［１２］前記散気装置が、前記水平管の下方に設けられた複数のサイフォン式散気管をさらに備え、
前記分配部の開口部から前記サイフォン式散気管に空気が供給される、［８］〜［１１］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置。
［１３］前記分配部の周囲に２つ以上の前記サイフォン式散気管が配置され、前記分配部の開口部から周囲の２つ以上の前記サイフォン式散気管のそれぞれに空気が供給される、［１２］に記載のヘッダー付散気装置。
［１４］［１］〜［１３］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置と、活性汚泥を含む汚泥含有処理水を膜分離する膜モジュールとを備える膜分離活性汚泥装置。

本発明の別の一態様は、以下の構成を有する。
［Ａ１］被処理水中に浸漬される散気装置及びヘッダーを備え、
前記ヘッダーは、空気を貯留する空気貯留部と、前記空気貯留部内に空気を送り込む筒状の給気部と、前記空気貯留部内の空気が送り出される筒状の送気部と、を備え、
前記給気部と前記送気部は前記空気貯留部の上部に設けられ、
前記空気貯留部の下部に被処理水流入口が形成され、
前記送気部と前記散気装置とが接続され、前記ヘッダーから送られた空気が前記散気装置により散気され、
前記送気部の前記空気貯留部内に開口した送気口が前記給気部の前記空気貯留部内に開口した給気口よりも上側に位置している、ヘッダー付散気装置。
［Ａ２］前記送気部の送気口と前記給気部の給気口の高さの差が５０ｍｍ以上である、［Ａ１］に記載のヘッダー付散気装置。
［Ａ３］前記散気装置が、前記送気部と接続され、水平方向に延びる水平管と、前記水平管の長さ方向に間隔をあけて下方に延びるように設けられ、前記水平管から空気が分配される複数の分配部とを備え、
前記分配部の前記水平管と反対側に開口部が形成され、
前記給気部の給気口の高さ方向の位置が、前記分配部の開口部の位置と同じか、それよりも上側である、［Ａ１］又は［Ａ２］に記載のヘッダー付散気装置。
［Ａ４］前記水平管と前記分配部とが、前記分配部よりも流路断面積が小さい接続管部を介して接続され、
前記給気部の給気口が前記接続管部の下端よりも下側に位置し、
前記給気部の給気口と前記接続管部の下端との高さの差が５０ｍｍ以上である、［Ａ３］に記載のヘッダー付散気装置。
［Ａ５］前記送気部と前記水平管が、可撓性を有する連結管により連結されている、［Ａ３］又は［Ａ４］に記載のヘッダー付散気装置。
［Ａ６］前記接続管部の流路断面積が２０ｍｍ^２以上３５０ｍｍ^２以下である、［Ａ４］又は［Ａ５］に記載のヘッダー付散気装置。
［Ａ７］前記給気部の給気口が、前記送気部と反対側に開口している、［Ａ１］〜［Ａ６］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置。
［Ａ８］前記散気装置が、前記水平管の下方に設けられた複数のサイフォン式散気管をさらに備え、
前記分配部の開口部から前記サイフォン式散気管に空気が供給される、［Ａ３］〜［Ａ７］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置。
［Ａ９］前記分配部の周囲に２つ以上の前記サイフォン式散気管が配置され、前記分配部の開口部から周囲の２つ以上の前記サイフォン式散気管のそれぞれに空気が供給される、［Ａ８］に記載のヘッダー付散気装置。
［Ａ１０］［Ａ１］〜［Ａ９］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置と、活性汚泥を含む汚泥含有処理水を膜分離する膜モジュールとを備える膜分離活性汚泥装置。

本発明の別の一態様は、以下の構成を有する。
［Ｂ１］被処理水中に浸漬される散気装置及びヘッダーを備え、
前記ヘッダーは、空気を貯留する空気貯留部と、前記空気貯留部内に空気を送り込む給気部と、前記空気貯留部内の空気が送り出される送気部と、前記空気貯留部内に設けられた仕切部とを備え、
前記給気部と前記送気部は前記空気貯留部の上部に設けられ、
前記空気貯留部の下部に被処理水流入口が形成され、
前記送気部と前記散気装置とが接続され、前記ヘッダーから送られた空気が前記散気装置により散気されるように設けられ、
前記仕切部が、前記空気貯留部内の上側部分を前記給気部側と前記送気部側に仕切るように設けられている、ヘッダー付散気装置。
［Ｂ２］前記仕切部の高さが、５０ｍｍ以上である、［Ｂ１］に記載のヘッダー付散気装置。
［Ｂ３］前記散気装置が、前記送気部と接続され、水平方向に延びる水平管と、前記水平管の長さ方向に間隔をあけて下方に延びるように設けられ、前記水平管から空気が分配される複数の分配部とを備え、
前記分配部の前記水平管と反対側に開口部が形成され、
前記仕切部の下端の高さ方向の位置が、前記分配部の開口部の位置と同じか、それよりも上側に設けられている、［Ｂ１］又は［Ｂ２］に記載のヘッダー付散気装置。
［Ｂ４］前記水平管と前記分配部とが、前記分配部よりも流路断面積が小さい接続管部を介して接続され、
前記仕切部の下端が前記接続管部の下端よりも下側に設けられている、［Ｂ３］に記載のヘッダー付散気装置。
［Ｂ５］前記送気部と前記水平管が、可撓性を有する連結管により連結されている、［Ｂ３］又は［Ｂ４］に記載のヘッダー付散気装置。
［Ｂ６］前記接続管部の流路断面積が２０ｍｍ^２以上３５０ｍｍ^２以下の部分を有する、［Ｂ４］又は［Ｂ５］に記載のヘッダー付散気装置。
［Ｂ７］前記仕切部が平板状であり、前記仕切部の鉛直方向に対する角度が０°以上３０°以下である、［Ｂ１］〜［Ｂ６］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置。
［Ｂ８］前記散気装置が、前記水平管の下方に設けられた複数のサイフォン式散気管をさらに備え、
前記分配部の開口部から前記サイフォン式散気管に空気が供給される、［Ｂ３］〜［Ｂ７］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置。
［Ｂ９］前記分配部の周囲に２つ以上の前記サイフォン式散気管が配置され、前記分配部の開口部から周囲の２つ以上の前記サイフォン式散気管のそれぞれに空気が供給される、［Ｂ８］に記載のヘッダー付散気装置。
［Ｂ１０］［Ｂ１］〜［Ｂ９］のいずれかに記載のヘッダー付散気装置と、活性汚泥を含む汚泥含有処理水を膜分離する膜モジュールとを備える膜分離活性汚泥装置。

本発明によれば、ヘッダーから散気装置への汚泥の侵入を十分に抑制でき、運転と停止を繰り返しても安定して運転できる。

水処理装置の一例を示した概略模式図である。 本発明のヘッダー付散気装置の一例を示した正面図である。 図２のヘッダー付散気装置におけるヘッダーの断面図である。 図２のヘッダー付散気装置における散気装置の平面図である。 図４の散気装置のＩ−Ｉ断面図である。 散気装置の作動機構を説明する断面図である。 散気装置の作動機構を説明する断面図である。 散気装置の作動機構を説明する断面図である。 散気装置の作動機構を説明する断面図である。 ヘッダーの作動機構を説明する断面図である。 ヘッダーの作動機構を説明する断面図である。 本発明のヘッダー付散気装置のヘッダーの他の例を示した断面図である。 本発明のヘッダー付散気装置のヘッダーの他の例を示した断面図である。 本発明のヘッダー付散気装置のヘッダーの他の例を示した断面図である。 本発明のヘッダー付散気装置のヘッダーの他の例を示した断面図である。 本発明のヘッダー付散気装置のヘッダーの他の例を示した断面図である。 水処理装置の他の例を示した概略模式図である。 本発明のヘッダー付散気装置の他の例を示した正面図である。 図１４のヘッダー付散気装置におけるヘッダーの断面図である。 ヘッダーの作動機構を説明する断面図である。 ヘッダーの作動機構を説明する断面図である。 本発明のヘッダー付散気装置のヘッダーの他の例を示した断面図である。 本発明のヘッダー付散気装置のヘッダーの他の例を示した断面図である。 本発明のヘッダー付散気装置のヘッダーの他の例を示した斜視図である。 本発明のヘッダー付散気装置のヘッダーの他の例を示した斜視図である。 本発明のヘッダー付散気装置のヘッダーの他の例を示した斜視図である。 本発明のヘッダー付散気装置のヘッダーの他の例を示した断面図である。 本発明のヘッダー付散気装置のヘッダーの他の例を示した断面図である。 本発明のヘッダー付散気装置のヘッダーの他の例を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態の一例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

〔水処理装置〕
水処理装置１０００は、図１に示すように、活性汚泥処理槽１１と、活性汚泥処理槽１１の後段に設けられた膜分離槽２１と、膜分離槽２１の後段に設けられた処理水槽４１とを備えている。さらに、水処理装置１０００は、図示を省略するが、活性汚泥処理槽１１に流入する原水の流量を調整する流量調整槽、膜分離槽２１から余剰汚泥を引く抜く引抜ポンプ、膜分離槽２１に薬液や希釈水を送液する送液手段、及び処理水槽４１から工場や河川等に処理水を放流する放流手段等を備えている。

活性汚泥処理槽１１は、活性汚泥処理を行うために活性汚泥を充填するものである。
活性汚泥処理槽１１には、第一の流路１２と第二の流路１３とが接続されている。第一の流路１２は、工場や家庭等から排出された原水を活性汚泥処理槽１１に流入させる流路である。第二の流路１３は、活性汚泥処理槽１１から排出された汚泥含有処理水（被処理水）を膜分離槽２１に流入させる流路である。

活性汚泥処理槽１１内には槽内を好気条件に維持するために曝気装置１４が設置されている。
曝気装置１４は、活性汚泥処理槽１１内で曝気する曝気管１４ａと、曝気管１４ａに空気を供給する導入管１４ｂと、空気を送気するブロア１４ｃとを備えている。
曝気管１４ａとしては、ブロア１４ｃから供給される空気を上方へ吐出できるものであれば特に限定されず、例えば、穴あきの単管やメンブレンタイプのものが挙げられる。

膜分離槽２１は、活性汚泥処理槽１１から送られてきた、活性汚泥及び生物処理水を含む汚泥含有処理水を溜めるものである。
膜分離槽２１は、本発明の一態様を適用した膜分離活性汚泥装置１００（以下、「ＭＢＲ装置１００」と称することがある。）を備えている。ＭＢＲ装置１００については後述する。

膜分離槽２１と活性汚泥処理槽１１には汚泥返送手段３０が接続されている。汚泥返送手段３０は、膜分離槽２１から活性汚泥処理槽１１に、汚泥含有処理水の一部を返送するものである。
汚泥返送手段３０は、第四の流路３１を備えている。第四の流路３１は、汚泥含有処理水の一部を膜分離槽２１から排出し、活性汚泥処理槽１１に流入させる流路である。
第四の流路３１には、ポンプ３１ａが設置されている。これにより、膜分離槽２１内の汚泥含有処理水の一部を膜分離槽２１から活性汚泥処理槽１１に返送することができる。

処理水槽４１は、汚泥含有処理水を膜分離した後の処理水を貯留するものである。

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

膜モジュール２２は、活性汚泥を含む汚泥含有処理水を膜分離するものである。膜モジュール２２は分離膜を備え、この分離膜により汚泥含有処理水が生物処理水と活性汚泥とに固液分離（膜分離）される。

分離膜としては、分離能を有するものであれば特に限定されず、例えば、中空糸膜、平膜、チューブラ膜、モノリス型膜等が挙げられる。これらの中でも、容積充填率が高いことから、中空糸膜が好ましい。

分離膜として中空糸膜を用いる場合、その材質としては、例えば、セルロース、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。これらの中でも、中空糸膜の材質としては、耐薬品性やｐＨ変化に強い点から、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥが好ましい。
分離膜としてモノリス型膜を用いる場合は、セラミック製の膜を用いることが好ましい。

分離膜に形成される微細孔の平均孔径としては、一般に限外分離膜と呼ばれる膜で０．００１〜０．１μｍ程度であり、一般に精密分離膜と呼ばれる膜で０．１〜１μｍ程度である。本実施形態においては平均孔径が前記範囲内である分離膜を用いることが好ましい。

膜モジュール２２には、第三の流路３３が接続されている。第三の流路３３は、分離膜を透過した処理水を膜分離槽２１から排出し、処理水槽４１に流入させる流路である。
第三の流路３３には、ポンプ３３ａが設置されている。これにより、膜モジュール２２の分離膜を透過した処理水を膜分離槽２１から排出できるようになっている。

［ヘッダー付散気装置］
ヘッダー付散気装置１１０は、図１及び図２に示すように、散気装置１１２と、散気装置１１２の上流側に設けられたヘッダー１１４とを備えている。散気装置１１２及びヘッダー１１４は、膜分離槽２１内において、いずれも汚泥含有処理水（被処理水）中に浸漬された状態で設けられる。

（散気装置）
散気装置１１２は、水平方向に延びる水平管１１６と、水平管１１６の長さ方向に間隔をあけて設けられ、水平管１１６から空気が分配される３つの分配部１１８と、水平方向に一列に並んで配置された６つのサイフォン式散気管１２０とを備えている。
各分配部１１８は、接続管部１１９を介して水平管１１６と接続されて、水平管１１６から下方に延びるように設けられている。６つのサイフォン式散気管１２０は、水平管１１６の下側に、それぞれの分配部１１８の両側に２つのサイフォン式散気管１２０が位置するように、水平管１１６の長さ方向に並んで設けられている。

サイフォン式散気管１２０は、複数の板状部材を組み合わせてなる箱状の筐体である。サイフォン式散気管１２０は、図１、図４〜５、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、上板部１２０Ａと、２枚の側板部１２０Ｂと、２枚の側板部１２０Ｃと、底板部１２０Ｄと、第一仕切壁１２２と、第二仕切壁１２４と、を備えている。

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

散気装置１１２では、６つのサイフォン式散気管１２０の上板部１２０Ａが一枚の平板で一体に形成され、６つのサイフォン式散気管１２０の両側の側板部１１８Ｂがそれぞれ一枚の平板で一体に形成されている。６つのサイフォン式散気管１２０は、隣り合うサイフォン式散気管１２０の互いの側板部１２０Ｃの面が向かい合うように連なっている。

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

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

第二仕切壁１２４は、底板部１２０Ｄにおける第一仕切壁１２２の散気穴１２６とは反対側に位置する端部から上方に延びるように設けられている。第一仕切壁１２２と第二仕切壁１２４とは互いの面が対向している。第二仕切壁１２４の上端１２４ａは上板部１２０Ａから離間している。第二仕切壁１２４の上端１２４ａは、第一仕切壁１２２の下端１２２ａよりも上方に位置している。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

接続管部１１９の流路断面積は、２０ｍｍ^２以上３５０ｍｍ^２以下が好ましく、２８ｍｍ^２以上２００ｍｍ^２以下がより好ましく、３５ｍｍ^２以上１００ｍｍ^２以下がさらに好ましく、４０ｍｍ^２以上６０ｍｍ^２以下が特に好ましい。接続管部１１９の流路断面積が前記範囲の下限値以上であれば、接続管部１１９内が汚泥で閉塞しにくい。接続管部１１９の流路断面積が前記範囲の上限値以下であれば、各サイフォン式散気管１２０に空気が均等に分配されやすくなる。
なお、接続管部１１９の流路断面積は、接続管部１９を接続管部１１９内の流路の長さ方向に垂直な方向に切断したときの流路断面の面積の最小値である。接続管部１９は、少なくとも一部の流路断面の面積が２０ｍｍ^２以上３５０ｍｍ^２以下であることが好ましい。

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

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

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

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

（ヘッダー）
ヘッダー１１４は、図２及び図３に示すように、空気貯留部１４０と、給気部１４２と、送気部１４４とを備えている。

空気貯留部１４０は、空気を貯留する部分であり、筒状の胴部１４６と、胴部１４６の上側の開口端を閉じるように設けられた上板部１４８とを備えている。空気貯留部１４０における胴部１４６の下端側は開口している。すなわち、空気貯留部１４０は、下部に被処理水流入口１４０ａが形成されている。
空気貯留部１４０の形状は、特に限定されず、円筒状、多角筒状等が挙げられる。

空気貯留部１４０を水平方向に切断したときの空気の貯留部分の断面積は、１００００ｍｍ^２以上が好ましく、２０，０００ｍｍ^２以上１，０００，０００ｍｍ^２以下がより好ましい。空気貯留部１４０の前記断面積が前記範囲の下限値以上であれば、空気貯留部１４０が汚泥で閉塞しにくい。空気貯留部１４０の前記断面積が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなる。

ヘッダー１１４では、空気貯留部１４０の上板部１４８に給気部１４２及び送気部１４４が設けられている。このように、給気部１４２及び送気部１４４は空気貯留部１４０の上部に設けられている。
ヘッダー１１４においては、空気貯留部１４０における送気部１４４よりも散気装置１１２から遠い側に給気部１４２が設けられている。これにより、レイアウトがより単純になり、ヘッダー付散気装置１１０がよりコンパクトになる。

給気部１４２は、筒状であり、空気貯留部１４０の上板部１４８を貫通するように設けられている。給気部１４２は、配管１１３を介してブロア１１５と接続されている。これにより、ブロア１１５から配管１１３を通じて送られてきた空気が給気部１４２から空気貯留部１４０内に送り込まれるようになっている。

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

送気部１４４は、空気貯留部１４０内の空気が送り出される部分であり、空気貯留部１４０の上板部１４８から上方に突出するように筒状に設けられている。ヘッダー１１４の送気部１４４は連結管１５０を介して散気装置１１２の水平管１１６と接続されている。これにより、空気貯留部１４０に貯留されていた空気は送気部１４４から散気装置１１２の水平管１１６へと送られるようになっている。

送気部１４４の形状は、特に限定されず、円筒状、多角筒状等が挙げられる。
送気部１４４の流路断面積は、１００ｍｍ^２以上が好ましく、３００ｍｍ^２以上２０００ｍｍ^２以下がより好ましい。送気部１４４の流路断面積が前記範囲の下限値以上であれば、送気部１４４が汚泥で閉塞しにくい。送気部１４４の流路断面積が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなる。
なお、送気部１４４の流路断面積は、送気部１４４を送気部１４４内の流路の長さ方向に垂直な方向に切断したときの流路断面の面積の最小値である。

ヘッダー１１４においては、送気部１４４の空気貯留部１４０内に開口した送気口１４４ａが、給気部１４２の空気貯留部１４０内に開口した給気口１４２ａよりも上側に位置している。なお、本発明における送気部の空気貯留部内に開口した送気口と給気部の空気貯留部内に開口した給気口の高さ方向の位置関係は、送気部の送気口や給気部の給気口が下向きに開口していない場合、それら給気口や送気口の上端を基準とする。空気貯留部において給気部に空気貯留部内に開口した給気口が複数形成されている場合は、最も上側の給気口を基準とする。

送気部１４４の送気口１４４ａが給気部１４２の給気口１４２ａよりも上側に位置することで、空気貯留部１４０から散気装置１１２の水平管１１６へと汚泥が侵入し、水平管１１６や接続管部１１９が汚泥で詰まることが抑制される。

より具体的に説明すると、通常はブロアの近傍は気密性が高くないため、前述した特許文献１のような従来の装置では、運転を停止したときに、ヘッダーの下端開口部からヘッダー内に被処理水が流入して水面が上昇する。このとき、特許文献１の装置では、ヘッダー内において、ブロアと繋がる配管の開口部が被処理水の上昇した水面によって塞がれたときに、散気管と繋がる配管の開口部も同時に当該水面で塞がれる。そのため、運転を再開した際に、汚泥を含む被処理水がヘッダーから散気管へと侵入しやすく、乾燥汚泥によって散気管が詰まることがあったと考えられる。

これに対して、本実施形態のヘッダー付散気装置１１０では、運転を停止したときに、図７Ｂに示すように、空気貯留部１４０内に溜まった空気Ａが給気部１４２から逆流しつつ、下端の被処理水流入口１４０ａから汚泥含有処理水Ｂ（被処理水）が流入して空気貯留部１４０内の水面Ｓ１が上昇する。そして、給気部１４２の給気口１４２ａが水面Ｓ１で塞がれたところで水面Ｓ１の上昇が止まり、空気貯留部１４０内における給気部１４２の給気口１４２ａよりも上側の部分と、散気装置１１２の内部は空気Ａが溜まったままの状態となる。

このように、ヘッダー付散気装置１１０では、送気部１４４の送気口１４４ａが給気部１４２の給気口１４２ａよりも上側に位置していることで、運転停止時において、送気部１４４の送気口１４４ａは水面Ｓ１から離れた状態となる。すなわち、運転を停止した状態においても、空気貯留部１４０内で送気部１４４まで汚泥含有処理水Ｂが到達しない。そのため、運転を再開したときでも、送気部１４４から汚泥が散気装置１１２に侵入しにくくなることから、水平管１１６等が乾燥汚泥で詰まることが抑制される。

送気部１４４の送気口１４４ａと給気部１４２の給気口１４２ａの高さの差ｈ１は、５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下が好ましく、１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下がより好ましい。差ｈ１が前記範囲の下限値以上であれば、ヘッダー１１４から散気装置１１２に汚泥が侵入することを抑制しやすい。差ｈ１が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなる。

ヘッダー１１４における給気部１４２の給気口１４２ａは、散気装置１１２における分配部１１８の開口部１１８ａよりも上側に位置している。本発明では、水平管から下方に延びる分配部が設けられた態様の散気装置を備える場合、ヘッダーの給気部の給気口の高さ方向の位置が分配部の開口部の位置と同じか、それよりも上側であることが好ましい。これにより、運転を停止した際に空気貯留部内における水面の上昇が給気部の給気口に達したところで止まるため、ヘッダーから散気装置への汚泥の侵入を抑制する効果が十分に得られやすくなる。
なお、本発明における給気部の空気貯留部内に開口した給気口と分配部の開口部の高さ方向の位置関係は、給気部の給気口や分配部の開口部が下向きに開口していない場合、それら給気口や開口部の上端を基準とする。空気貯留部において給気部に空気貯留部内に開口した給気口が複数形成されている場合は、最も上側の給気口を基準とする。

給気部１４２の給気口１４２ａと分配部１１８の開口部１１８ａとの高さの差ｈ２は、５ｍｍ以上２００ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下がより好ましい。差ｈ２が前記範囲の下限値以上であれば、ヘッダー１１４から散気装置１１２に汚泥が侵入することを抑制しやすい。差ｈ２が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなる。

ヘッダー１１４における給気部１４２の給気口１４２ａは、散気装置１１２の接続管部１１９の下端１１９ａよりも下側に位置している。このように、本発明では、水平管と分配部が、分配部よりも流路断面積が小さい接続管部で接続されている態様の散気装置を備える場合、ヘッダーの給気部の給気口が接続管部の下端よりも上側に位置していることが好ましい。これにより、接続管部に汚泥が詰まることを抑制しやすい。

給気部１４２の給気口１４２ａと接続管部１１９の下端１１９ａとの高さの差ｈ３は、５０ｍｍ以上が好ましく、１００ｍｍ以上１８０ｍｍ以下がより好ましい。差ｈ３が前記範囲の下限値以上であれば、接続管部１１９が汚泥で詰まることを抑制しやすい。差ｈ３が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなる。

送気部１４４と水平管１１６を連結する連結管１５０は、可撓性を有していることが好ましい。これにより、運転時に散気装置１１２やヘッダー１１４が振動した場合でも、その振動が連結管１５０で吸収されて緩和されるため、散気装置１１２やヘッダー１１４に損傷が生じにくくなる。
なお、「連結管が可撓性を有する」とは、最小曲げ半径１０００ｍｍ以下であることを意味する。

可撓性を有する連結管１５０の材質としては、連結管１５０が可撓性を有する管となる範囲であればよく、例えば、ＰＶＣホース、シリコーンホース、フッ素ホース等が挙げられる。連結管１５０の材質は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。

連結管１５０の流路断面積は、１００ｍｍ^２以上が好ましく、３００ｍｍ^２以上２０００ｍｍ^２以下がより好ましい。連結管１５０の流路断面積が前記範囲の下限値以上であれば、連結管１５０が汚泥で閉塞しにくい。連結管１５０の流路断面積が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなる。
なお、連結管１５０の流路断面積は、連結管１５０を連結管１５０内の流路の長さ方向に垂直な方向に切断したときの流路断面の面積の最小値である。

以下、ヘッダー付散気装置１１０の作用機構について説明する。
運転開始前においては、図６Ａに示すように、サイフォン式散気管１２０内におけるサイフォン室１２８、連通部１２５及び経路１２３は汚泥含有処理水Ｂ（被処理水）で満たされている。ブロア１１５から配管１１３を通じて送気し、図７Ａに示すように、給気部１４２から空気貯留部１４０内に空気Ａを送り込む。ヘッダー１１４では空気貯留部１４０内で空気Ａが一時的に貯留されて水面Ｓ１を押し下げつつ、空気Ａの一部が送気部１４４から連結管１５０を通じて散気装置１１２の水平管１１６へと送られる。

水平管１１６に送られた空気は各分配部１１８に分配され、分配部１１８の開口部１１８ａを通じて処理水流入部１２７から各サイフォン式散気管１２０に送られる。このようにサイフォン式散気管１２０に空気Ａが連続的に供給されると、図６Ｂに示すように、サイフォン室１２８内の汚泥含有処理水Ｂが散気穴１２６や処理水流入部１２７から押し出されて、サイフォン室１２８の液面Ｓ２が次第に降下する。

さらに空気Ａを供給し続け、液面Ｓ２の高さが第一仕切壁１２２の下端１２２ａよりも低くなると、図６Ｃに示すように、経路１２３内と第一サイフォン室１２８Ａとの２つの気液界面高さの差によって空気Ａが経路１２３に移動し、散気穴１２６から一挙に放出されて気泡２００を形成する。散気穴１２６から散気されると、図６Ｄに示すように、処理水流入部１２７から汚泥含有処理水Ｂが流入することで、液面Ｓ２の高さは第二仕切壁１２４の上端１２４ａ付近まで上昇する。そして、図６Ｂから図６Ｄまでの状態が繰り返し行われることで、間欠的に曝気される。

運転を停止すると、通常はブロア１１５近傍の気密性が高くないことから、空気貯留部１４０内の空気Ａが給気部１４２から逆流し、図７Ｂに示すように、空気貯留部１４０内の水面Ｓ１が給気部１４２の給気口１４２ａまで上昇する。ヘッダー１１４においては、送気部１４４の送気口１４４ａが給気部１４２の給気口１４２ａよりも上側に位置するため、運転停止時でも送気部１４４の送気口１４４ａが水面Ｓ１から離れた状態となる。このため、運転の停止と再開を繰り返しても、汚泥が送気部１４４から散気装置１１２に侵入することが抑制される。

〔水処理方法〕
以下、前記した水処理装置１０００を用いた水処理方法について説明する。本実施形態の水処理方法は、活性汚泥を用いて原水を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、活性汚泥処理工程で得られた汚泥含有処理水を膜分離する膜分離工程と、を有している。

（活性汚泥処理工程）
水処理装置１０００による水処理方法では、工場や家庭等から排出された工業廃水や生活廃水等の廃水（原水）を第一の流路１２を通じて活性汚泥処理槽１１に流入させ、活性汚泥処理槽１１で活性汚泥処理し、生物処理水とする。処理後の汚泥含有処理水（被処理水）は、第二の流路１３を通じて膜分離槽２１に流入させる。

（膜分離工程）
膜分離槽２１では、ＭＢＲ装置１００の膜モジュール２２により、活性汚泥及び生物処理水を含む汚泥含有処理水（被処理水）を膜分離処理する。膜分離処理中においては、ヘッダー付散気装置１１０により曝気を行う。

汚泥含有処理水Ｂの一部は、汚泥返送手段３０によって膜分離槽２１から活性汚泥処理槽１１に返送する。膜モジュール２２により汚泥含有処理水Ｂを膜分離した後の処理水は、第三の流路３３を通じて処理水槽４１に送って貯留する。処理水槽４１で貯留する処理水は、工業用水として再利用したり、河川等に放流したりすることができる。

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

以上説明したように、本発明では、空気貯留部において送気部の送気口の高さ方向の位置が給気部の給気口よりも高くなるようにそれぞれの位置関係を制御したヘッダーを備えるヘッダー付散気装置を用いる。これにより、運転と停止を繰り返してもヘッダーから散気装置に汚泥が侵入することが抑制されるため、より安定して運転を行うことができる。
また、本発明のヘッダー付散気装置は、ヘッダーを備えているため、運転停止時において散気装置内に空気が溜まったままの状態となるため、散気孔から散気装置内に汚泥が侵入して詰まることも抑制される。

なお、本発明のヘッダー付散気装置は、前記したヘッダー付散気装置１１０には限定されない。
例えば、ヘッダー１１４における給気部１４２の給気口１４２ａは、図８に示すように、水平方向に対して斜めに傾斜して形成されていてもよい。

給気部には空気貯留部内に開口した給気口が２つ以上形成されていてもよい。例えば、図９に示すように、給気部１４２の下端に形成された給気口１４２ａに加えて、給気部１４２の下端寄りの側壁にさらに給気口１４２ｂが形成されていてもよい。
図１０に示すように、給気部１４２の下端に給気口１４２ａを形成せずに、給気部１４２の下端寄りの側壁に給気口１４２ｃを形成していてもよい。
図１１に示すように、給気部１４２の下端寄りの部分を屈曲させて給気口１４２ａが横向きに開口した状態にしてもよい。

図９〜１１のように、給気部の空気貯留部の内部に開口した給気口が下向きに開口していない場合、給気部の給気口は送気部の反対側に開口していることが好ましい。これにより、運転停止後の再開時に、給気部から送気部に向かって汚泥が飛び散りにくくなり、ヘッダーから散気装置に汚泥が侵入することを抑制しやすくなる。

空気貯留部において送気部の送気口が給気部の給気口よりも上側に位置していれば、給気部が空気貯留部の内部まで挿入されていない態様であってもよい。例えば、図１２に示すように、段差が形成された上板部１４８Ａの上側部分に送気部１４４が設けられ、下側部分に給気部１４２が空気貯留部１４０内に挿入されないように設けられたヘッダー１１４であってもよい。

空気貯留部において送気部の送気口が給気部の給気口よりも上側に位置していれば、送気部の一部が空気貯留部内に挿入されるように設けられていてもよい。空気貯留部において送気部の送気口が給気部の給気口よりも上側に位置していれば、給気部や送気部が空気貯留部における胴部の上部に設けられていてもよい。
空気貯留部は、下端に被処理水流入口が形成されたものには限定されない。胴部における給気部の給気口及び送気部の送気口よりも下側に被処理水流入口が形成された空気貯留部であってもよい。

ヘッダーの送気部と散気装置の水平管とが、金属製の配管等の可撓性を有しない連結管で連結されたヘッダー付散気装置であってもよい。この場合、送気部と連結管が同一の材質で一体に形成されていてもよい。
ヘッダーが備える給気部及び送気部の数は、１つには限定されない。例えば、１つの給気部と、２つ以上の送気部を有するヘッダーを備え、前記ヘッダーから２つ以上の散気装置に空気を送るヘッダー付散気装置であってもよい。

本発明のヘッダー付散気装置は、図１３及び図１４に例示したヘッダー付散気装置３１０であってもよい。ヘッダー付散気装置３１０において、ヘッダー付散気装置１１０と同じ部分には同符号を付して説明を省略する。
ヘッダー付散気装置３１０は、散気装置１１２と、散気装置１１２の上流側に設けられたヘッダー３１４とを備えている。散気装置１１２及びヘッダー３１４は、膜分離槽２１内において、いずれも汚泥含有処理水（被処理水）中に浸漬された状態で設けられる。

ヘッダー３１４は、図１４及び図１５に示すように、空気貯留部３４０と、給気部３４２と、送気部３４４と、仕切部３４５と、を備えている。

空気貯留部３４０は、空気を貯留する部分であり、筒状の胴部３４６と、胴部３４６の上側の開口端を閉じるように設けられた上板部３４８とを備えている。空気貯留部３４０における胴部３４６の下端側は開口している。すなわち、空気貯留部３４０は、下部に被処理水流入口３４０ａが形成されている。
空気貯留部３４０の形状は、特に限定されず、円筒状、多角筒状等が挙げられる。

空気貯留部３４０を水平方向に切断したときの空気の貯留部分の断面積は、空気貯留部１４０と同様に、１００００ｍｍ^２以上が好ましく、２０，０００ｍｍ^２以上１，０００，０００ｍｍ^２以下がより好ましい。

ヘッダー３１４では、空気貯留部３４０の上板部３４８から上方に突出するように給気部３４２及び送気部３４４が設けられている。このように、給気部３４２及び送気部３４４は空気貯留部３４０の上部に設けられている。また、空気貯留部３４０内には、上板部３４８から下方に延び、空気貯留部３４０内の上側部分を給気部３４２側と送気部３４４側に仕切る仕切部３４５が設けられている。この態様では、仕切部３４５と、空気貯留部３４０の上板部３４８及び胴部３４６の一部とで形成される、送気部３４４と反対側の筒状部分が給気部３４２の一部になっている。そして、仕切部３４５の下端３４５ａの給気部３４２側の開口端が給気口３４２ａになっている。このように、空気貯留部３４０の一部が給気部３４２の一部を兼ねる態様になっている。
ヘッダー３１４においては、空気貯留部３４０における送気部３４４よりも散気装置１１２から遠い側に給気部３４２が設けられている。これにより、レイアウトがより単純になり、ヘッダー付散気装置３１０がよりコンパクトになる。

給気部３４２は、空気貯留部３４０の上板部３４８から上方に突出するように筒状に設けられている。給気部３４２は、配管１１３を介してブロア１１５と接続されている。これにより、ブロア１１５から配管１１３を通じて送られてきた空気が給気部３４２から空気貯留部３４０内に送り込まれるようになっている。

給気部３４２の形状は、特に限定されず、円筒状、多角筒状等が挙げられる。
給気部３４２の流路断面積は、２０００ｍｍ^２以上が好ましく、３０００ｍｍ^２以上８０００ｍｍ^２以下がより好ましい。給気部３４２の流路断面積が前記範囲の下限値以上であれば、給気部３４２が汚泥で閉塞しにくい。給気部３４２の流路断面積が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなるため好ましい。
なお、給気部３４２の流路断面積は、給気部３４２を給気部３４２内の流路の長さ方向に垂直な方向に切断したときの流路断面の面積の最小値である。

送気部３４４は、空気貯留部３４０内の空気が送り出される部分であり、空気貯留部３４０の上板部３４８から上方に突出するように筒状に設けられている。ヘッダー３１４の送気部３４４は連結管１５０を介して散気装置１１２の水平管１１６と接続されている。これにより、空気貯留部３４０に貯留されていた空気は送気部３４４から散気装置１１２の水平管１１６へと送られるようになっている。
送気部３４４の態様は、送気部１４４と同じ態様が挙げられ、好ましい態様も同じである。

仕切部３４５は、平板状の部材であり、空気貯留部３４０内の上側部分を給気部３４２側と送気部３４４側に仕切るように、上板部３４８から垂下するように設けられている。空気貯留部３４０内の上側部分がこのように仕切部３４５で仕切られ、送気部３４４の送気口３４４ａが給気部３４２の給気口３４２ａよりも上側に位置していることで、空気貯留部３４０から散気装置１１２の水平管１１６へと汚泥が侵入し、水平管１１６や接続管部１１９が汚泥で詰まることが抑制される。

ヘッダー付散気装置３１０では、運転を停止したときには、図１６Ｂに示すように、空気貯留部３４０内に溜まった空気が給気部３４２から逆流しつつ、下端の被処理水流入口３４０ａから汚泥含有処理水Ｂ（被処理水）が流入して空気貯留部３４０内の水面Ｓ１が上昇する。そして、ヘッダー３１４においては、水面Ｓ１が仕切部３４５の下端３４５ａ、すなわち給気口３４２ａに到達したところで水面Ｓ１の上昇が止まり、空気貯留部３４０内の上側部分の仕切部３４５の送気部３４４側と、散気装置１１２の内部に空気Ａが溜まったままの状態となる。

このように、ヘッダー付散気装置３１０では、仕切部３４５によって空気貯留部３４０内の上側部分が仕切られ、送気部３４４の送気口３４４ａが給気部３４２の給気口３４２ａよりも上側に位置していることで、運転停止時において、送気部３４４の送気口３４４ａは水面Ｓ１から離れた状態となる。すなわち、運転を停止した状態においても、空気貯留部３４０内で送気部３４４まで汚泥含有処理水Ｂが到達しない。そのため、運転を再開したときでも、送気部３４４から汚泥が散気装置１１２に侵入しにくくなることから、水平管１１６等が乾燥汚泥で詰まることが抑制される。

仕切部３４５の高さｈ４は、５０ｍｍ以上が好ましく、５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下がより好ましく、１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下がさらに好ましい。仕切部３４５の高さｈ４が前記範囲の下限値以上であれば、ヘッダー３１４から散気装置１１２に汚泥が侵入することを抑制しやすい。仕切部３４５の高さｈ４が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなるため好ましい。
なお、仕切部の高さとは、仕切部の上端と下端の高さ方向における距離を意味する。この態様では、仕切部の下端と給気部の給気口の高さ方向の位置が一致している。そのため、仕切部の高さは、送気部の送気口と給気部の給気口の高さの差と一致する。

ヘッダー３１４における仕切部３４５の下端３４５ａ及び給気口３４２ａは、散気装置１１２における分配部１１８の開口部１１８ａよりも上側に位置している。本実施態様では、水平管から下方に延びる分配部が設けられた態様の散気装置を備える場合、ヘッダーの仕切部の下端及び給気口の高さ方向の位置が分配部の開口部の位置と同じか、それよりも上側であることが好ましい。これにより、運転を停止した際に空気貯留部内における水面の上昇が仕切部の下端に達したところで止まるため、ヘッダーから散気装置への汚泥の侵入を抑制する効果が十分に得られやすくなる。
なお、本実施態様における仕切部の下端及び給気口と分配部の開口部の高さ方向の位置関係は、分配部の開口部が下向きに開口していない場合、当該開口部の上端を基準とする。

仕切部３４５の下端３４５ａ及び給気口３４２ａと分配部１１８の開口部１１８ａとの高さの差ｈ５は、５ｍｍ以上２００ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下がより好ましい。差ｈ５が前記範囲の下限値以上であれば、ヘッダー３１４から散気装置１１２に汚泥が侵入することを抑制しやすい。差ｈ５が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなるため好ましい。

ヘッダー３１４における仕切部３４５の下端３４５ａ及び給気口３４２ａは、散気装置１１２の接続管部１１９の下端１１９ａよりも下側に位置している。このように、本実施態様では、水平管と分配部が、分配部よりも流路断面積が小さい接続管部で接続されている態様の散気装置を備える場合、ヘッダーの仕切部の下端及び給気口が接続管部の下端よりも上側に位置していることが好ましい。これにより、接続管部に汚泥が詰まることを抑制しやすい。

仕切部３４５の下端３４５ａ及び給気口３４２ａと接続管部１１９の下端１１９ａとの高さの差ｈ６は、５０ｍｍ以上が好ましく、１００ｍｍ以上１８０ｍｍ以下がより好ましい。差ｈ６が前記範囲の下限値以上であれば、接続管部１１９が汚泥で詰まることを抑制しやすい。差ｈ６が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置１１２がコンパクトとなるため好ましい。

板状の仕切部３４５の厚みは、適宜設定でき、例えば、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。

以下、ヘッダー付散気装置３１０の作用機構について説明する。
運転開始前においては、ヘッダー付散気装置１１０と同様に、サイフォン式散気管１２０内におけるサイフォン室１２８、連通部１２５及び経路１２３は汚泥含有処理水Ｂ（被処理水）で満たされている。ブロア１１５から配管１１３を通じて送気し、図１６Ａに示すように、給気部３４２から空気貯留部３４０内に空気Ａを送り込む。ヘッダー３１４では空気貯留部３４０内で空気Ａが一時的に貯留され、水面Ｓ１を仕切部３４５の下端３４５ａよりも下方まで押し下げつつ、空気Ａの一部が送気部３４４から連結管１５０を通じて散気装置１１２の水平管１１６へと送られる。

水平管１１６に送られた空気は各分配部１１８に分配され、分配部１１８の開口部１１８ａを通じて処理水流入部１２７から各サイフォン式散気管１２０に送られる。これにより、ヘッダー付散気装置１１０と同様の機構で間欠的に曝気される。

運転を停止すると、通常はブロア１１５近傍の気密性が高くないことから、被処理水流入口３４０ａから汚泥含有処理水Ｂが流入して空気貯留部３４０内の空気Ａが給気部３４２から逆流する。そして、図１６Ｂに示すように、空気貯留部３４０内の水面Ｓ１が仕切部３４５の下端３４５ａまで上昇する。ヘッダー３１４においては、運転停止時でも、水面Ｓ１の上昇が仕切部３４５の下端３４５ａ、すなわち給気口３４２ａに到達した時点で停止し、送気部３４４の送気口３４４ａが水面Ｓ１から離れた状態となる。このため、運転の停止と再開を繰り返しても、汚泥が送気部３４４から散気装置１１２に侵入することが抑制される。

以上説明したように、本実施態様では、空気貯留部内の上側部分を仕切部によって給気部側と送気部側に仕切ることで、送気部の送気口を給気部の給気口よりも上側に位置させたヘッダーを備えるヘッダー付散気装置を用いる。これにより、運転と停止を繰り返してもヘッダーから散気装置に汚泥が侵入することが抑制されるため、より安定して運転を行うことができる。
また、本実施態様のヘッダー付散気装置でも、ヘッダーを備えているため、運転停止時において散気装置内に空気が溜まったままの状態となるため、散気孔から散気装置内に汚泥が侵入して詰まることも抑制される。

なお、仕切部を備えるヘッダー付散気装置は、前記したヘッダー付散気装置３１０には限定されない。
例えば、図１７及び図１８に示すように、平板状の仕切部３４５は、給気部３４２側又は送気部３４４側に傾斜して設けられていてもよい。平板状の仕切部３４５の鉛直方向に対する角度θは、０°以上３０°以下が好ましく、０°以上１５°以下がより好ましい。角度θが前記範囲内であれば、ヘッダーから散気装置に汚泥が侵入することを抑制する効果が得られやすい。

例えば、複数の送気部を備えるヘッダーと、複数の散気装置とを備え、１つのヘッダーから複数の散気装置に空気を送るヘッダー付散気装置であってもよい。

例えば、図１９に示すように、直方体状の空気貯留部３４０の上部に、１つの給気部３４２と、５つの送気部３４４とが平面視で一列に並ぶように設けられ、空気貯留部３４０内の上側部分における給気部３４２に最も近い送気部３４４と給気部３４２との間を仕切るように仕切部３４５が設けられたヘッダー３１４を備えるヘッダー付散気装置であってもよい。

図２０に示すように、直方体状の空気貯留部３４０の上部に、幅方向の一方の側に１つの給気部３４２を設け、他方の側に５つの送気部３４４を長さ方向に一列に並ぶように設け、空気貯留部３４０内の上側部分における給気部３４２と５つの送気部３４４との間を仕切るように仕切部３４５が設けられたヘッダー３１４を備えるヘッダー付散気装置であってもよい。

仕切部３４５が板状の場合、仕切部３４５は湾曲又は屈曲していてもよい。例えば、図２１に示すように、円筒状の空気貯留部３４０の上部に１つの給気部３４２と３つの送気部３４４とを設け、空気貯留部３４０内の上側部分における給気部３４２と３つの送気部３４４との間を仕切るように、平面視で円弧状となるように湾曲した板状の仕切部３４５を設けたヘッダー３１４を備えるヘッダー付散気装置であってもよい。

ヘッダーに設けられる仕切部は、空気貯留部内の上側部分を給気部側と送気部側に仕切ることができるものであれば、１枚の板状部材には限定されない。例えば、図２２に示すように、空気貯留部３４０の上板部３４８における給気部３４２と送気部３４４の間の部分が空気貯留部３４０の内部に向かって凹条に凹むように設けられた仕切部３４５Ａであってもよい。仕切部３４５Ａは、上板部３４８における給気部３４２と送気部３４４の間から、互いの面が対向するように下方に延びる一対の側板部３４５ｂと、側板部３４５ｂの下端同士を結ぶ下板部３４５ｃとを備え、凸条になっている。

図２３に示すように、ヘッダー１１４において、空気貯留部１４０内における送気口１４４ａの給気口１４２ａ側に、空気貯留部１４０内で飛散した飛散物（被処理水、汚泥等）を遮蔽する遮蔽板１６０が設けられていてもよい。遮蔽板１６０は、空気貯留部１４０の上板部１４８の送気口１４４ａと給気部１４２との間から下方に延びるように設けられている。遮蔽板１６０を設けることで、運転停止後の再開時に給気口１４２ａ付近から送気口１４４ａに向かって汚泥が飛び散っても、ヘッダー１１４から散気装置１１２に汚泥が侵入することを抑制しやすくなる。

図２４に示すように、ヘッダー３１４において、空気貯留部３４０内における送気口３４４ａと仕切部３４５の間、すなわち送気口３４４ａの給気口３４２ａ側に、上板部３４８から下方に延びる遮蔽板３６０を設けてもよい。
なお、遮蔽板は、飛散物（被処理水、汚泥等）が送気口から送気部に入ることを抑制できればよく、鉛直方向に対して送気口又は給気口側に傾斜していてもよく、送気口の下方において空気貯留部の胴部から水平方向に延びていてもよい。

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

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

本発明のヘッダー付散気装置は、前記した態様のうちの任意の２つ以上を適宜組み合わせた態様であってもよい。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
［実施例１］
図２〜５に例示したヘッダー付散気装置１１０と同様の構成のヘッダー付散気装置を作製した。空気貯留部１４０における送気部１４４の送気口１４４ａと給気部１４２の給気口１４２ａの高さの差ｈ１は１００ｍｍ、給気部１４２の給気口１４２ａと分配部１１８の開口部１１８ａとの高さの差ｈ２は３０ｍｍ、給気部１４２の給気口１４２ａと接続管部１１９の下端１１９ａとの高さの差ｈ３は１２０ｍｍとした。

［比較例１］
送気部を下方に延長して給気部と同様に空気貯留部の内部まで挿入する構成とし、差ｈ１を０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成のヘッダー付散気装置を作製した。

［比較例２］
送気部を下方に延長して空気貯留部の内部まで挿入する構成とし、さらに給気部が空気貯留部の内部まで挿入されない構成とし、差ｈ１を−１００ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成のヘッダー付散気装置を作製した。

［曝気試験］
各例のヘッダー付散気装置を汚泥含有処理水（ＭＬＳＳ：１．２ｇ／Ｌ）中に浸漬し、ヘッダーの空気貯留部への空気供給量を１００Ｌ／分とした１時間の曝気運転と、１時間の運転停止を２ヵ月繰り返した。その後、ヘッダーにおける送気部の乾燥汚泥による詰まり具合を目視により確認し、以下の基準で評価した。
（評価基準）
〇：送気部に乾燥汚泥が見られない。
△：送気部の内表面に乾燥汚泥が付着している。
×：送気部内に乾燥汚泥の塊が見られる。

各例の評価結果を表１に示す。

表１に示すように、ヘッダーの空気貯留部において送気部の送気口が給気部の給気口よりも上側に位置する実施例１では、運転と停止を繰り返した後でも送気部に乾燥汚泥が見られず、ヘッダーから散気装置への汚泥の侵入が抑制されていた。
一方、送気部の送気口と給気部の給気口の高さが同じ比較例１や、給気部の給気口が送気部の送気口よりも上側に位置する比較例２では、送気部に乾燥汚泥が見られ、ヘッダーから散気装置への汚泥の侵入が十分に抑制されなかった。

１００…膜分離活性汚泥装置、１１０，３１０…ヘッダー付散気装置、１１２…散気装置、１１４，３１４…ヘッダー、１１５…ブロア、１１６…水平管、１１８…分配部、１１８ａ…開口部、１１９…接続管部、１２０…サイフォン式散気管、１４０，３４０…空気貯留部、１４０ａ，３４０ａ…被処理水流入口、１４２，３４２…給気部、１４２ａ，３４２ａ…給気口、１４４，３４４…送気部、１４４ａ，３４４ａ…送気口、１４６，３４６…胴部、１４８，１４８Ａ…上板部、１５０…連結管。

Claims (14)

1. 被処理水中に浸漬される散気装置及びヘッダーを備え、
   前記ヘッダーは、空気を貯留する空気貯留部と、前記空気貯留部内に空気を送り込む給気部と、前記空気貯留部内の空気が送り出される送気部と、を備え、
   前記給気部と前記送気部は前記空気貯留部の上部に設けられ、
   前記空気貯留部の下部に被処理水流入口が形成され、
   前記送気部と前記散気装置とが接続され、前記ヘッダーから送られた空気が前記散気装置により散気され、
   前記送気部の前記空気貯留部内に開口した送気口が、前記給気部の前記空気貯留部内に開口した給気口よりも上側に位置している、ヘッダー付散気装置。
2. 前記空気貯留部内に、前記空気貯留部内の上側部分を前記給気部側と前記送気部側に仕切る仕切部が設けられ、
   前記仕切部と前記空気貯留部の上板部及び胴部の一部とで形成される筒状部分が前記給気部の一部となり、前記仕切部の下端側の開口端が前記給気口になっている、請求項１に記載のヘッダー付散気装置。
3. 前記仕切部の高さが、５０ｍｍ以上である、請求項２に記載のヘッダー付散気装置。
4. 前記仕切部が平板状であり、前記仕切部の鉛直方向に対する角度が０°以上３０°以下である、請求項２又は３に記載のヘッダー付散気装置。
5. 前記送気部の送気口と前記給気部の給気口の高さの差が５０ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のヘッダー付散気装置。
6. 前記給気部の給気口が、前記送気部と反対側に開口している、請求項１〜５のいずれか一項に記載のヘッダー付散気装置。
7. 前記空気貯留部内における前記送気口の前記給気口側に、前記空気貯留部内で飛散した飛散物を遮蔽する遮蔽板が設けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のヘッダー付散気装置。
8. 前記散気装置が、前記送気部と接続され、水平方向に延びる水平管と、前記水平管の長さ方向に間隔をあけて下方に延びるように設けられ、前記水平管から空気が分配される複数の分配部とを備え、
   前記分配部の前記水平管と反対側に開口部が形成され、
   前記給気部の給気口の高さ方向の位置が、前記分配部の開口部の位置と同じか、それよりも上側である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のヘッダー付散気装置。
9. 前記水平管と前記分配部とが、前記分配部よりも流路断面積が小さい接続管部を介して接続され、
   前記給気部の給気口が前記接続管部の下端よりも下側に位置し、
   前記給気部の給気口と前記接続管部の下端との高さの差が５０ｍｍ以上である、請求項８に記載のヘッダー付散気装置。
10. 前記接続管部の流路断面積が２０ｍｍ^２以上３５０ｍｍ^２以下である、請求項９に記載のヘッダー付散気装置。
11. 前記送気部と前記水平管が、可撓性を有する連結管により連結されている、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のヘッダー付散気装置。
12. 前記散気装置が、前記水平管の下方に設けられた複数のサイフォン式散気管をさらに備え、
    前記分配部の開口部から前記サイフォン式散気管に空気が供給される、請求項８〜１１のいずれか一項に記載のヘッダー付散気装置。
13. 前記分配部の周囲に２つ以上の前記サイフォン式散気管が配置され、前記分配部の開口部から周囲の２つ以上の前記サイフォン式散気管のそれぞれに空気が供給される、請求項１２に記載のヘッダー付散気装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のヘッダー付散気装置と、活性汚泥を含む汚泥含有処理水を膜分離する膜モジュールとを備える膜分離活性汚泥装置。

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