WO2021015156A1 - 膜分離装置 - Google Patents

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WO2021015156A1
WO2021015156A1 PCT/JP2020/028002 JP2020028002W WO2021015156A1 WO 2021015156 A1 WO2021015156 A1 WO 2021015156A1 JP 2020028002 W JP2020028002 W JP 2020028002W WO 2021015156 A1 WO2021015156 A1 WO 2021015156A1
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WO
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air diffuser
air
membrane
membrane separation
air supply
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Application number
PCT/JP2020/028002
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English (en)
French (fr)
Inventor
胤制 李
Original Assignee
三菱ケミカルアクア・ソリューションズ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a membrane separation device.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-136794 filed in Japan on July 25, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Industrial wastewater and domestic wastewater are treated to remove organic matter contained in the wastewater, and then reused as industrial water or discharged into rivers.
  • Examples of the treatment method for industrial wastewater include an activated sludge method in which organic substances and the like are decomposed by aerobic microorganisms by aeration.
  • a treatment by the membrane separation activated sludge (MBR) method which is a combination of treatment by the activated sludge method and membrane filtration by a membrane module, is known.
  • MBR membrane separation activated sludge
  • organic substances and the like are deposited on the surface of the separation membrane, which may cause a decrease in the filtration flow rate and an increase in the intermembrane differential pressure. Therefore, in the treatment by the MBR method, an air diffuser is generally installed below the membrane module, and the membrane itself is caused by the impact when the air bubbles generated by the air diffuser come into contact with the membrane surface or the water flow accompanying the generation of the air bubbles. It is vibrated to suppress the accumulation of organic substances on the film surface.
  • Patent Documents 1 and 2 As a membrane separation device, a multi-stage membrane separation device in which a plurality of membrane modules are arranged vertically in an arrangement above the air diffuser is known (Patent Documents 1 and 2). However, with conventional membrane separation devices such as Patent Documents 1 and 2, it is difficult to sufficiently suppress the deposition of organic substances and the like on the membrane surface in the upper membrane module.
  • An object of the present invention is to provide a membrane separation device which is a multi-stage type in which a plurality of membrane modules are arranged side by side in the vertical direction and can sufficiently suppress the deposition of organic substances and the like on the membrane surface up to the upper membrane module.
  • the present invention has the following configurations.
  • a membrane separation unit in which two or more membrane modules are arranged side by side in the vertical direction, a first air diffuser arranged below the membrane module at the bottom of the membrane separation unit, and the above.
  • a second air diffuser arranged between the membrane modules adjacent to each other in the vertical direction of the membrane separation portion and a gas supply device for supplying gas to the first air diffuser are provided.
  • the membrane separation unit, the first air diffuser, and the second air diffuser are immersed in the water to be treated.
  • a membrane separation device in which the second air diffuser is a siphon type air diffuser.
  • the two or more membrane modules, the two or more first air diffusers, and the two or more second air diffusers are arranged side by side in the horizontal direction, respectively [1]. Or the membrane separation device according to [2]. [4] The membrane separation device according to [3], wherein the second air diffusers adjacent to each other in the horizontal direction are connected to each other by a connecting member. [5] The membrane separation device according to [3] or [4], wherein the first air diffuser is arranged below each of the second air diffusers arranged in the horizontal direction. [6] A header to be immersed in the water to be treated is provided between the gas supply device and the first air diffuser.
  • the header is connected to a gas storage unit in which a water inlet to be treated is formed at a lower portion, an air supply unit that sends gas into the gas storage unit, and the first air diffuser, and gas is discharged from the gas storage unit.
  • the membrane separation device according to any one of [1] to [5], comprising an air supply unit for delivering air.
  • the membrane separation unit, the first air diffuser, and the second air diffuser are membrane separation activated sludge devices that are immersed in sludge-containing treated water containing activated sludge, [1] to [6].
  • the membrane separation device according to any one of.
  • a membrane separation device which is a multi-stage type in which a plurality of membrane modules are arranged side by side in the vertical direction, and the deposition of organic substances and the like on the membrane surface is sufficiently suppressed up to the upper membrane module.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line II of the first air diffuser of FIG. It is sectional drawing explaining the operation mechanism of the air diffuser. It is sectional drawing explaining the operation mechanism of the air diffuser. It is sectional drawing explaining the operation mechanism of the air diffuser. It is sectional drawing explaining the operation mechanism of the air diffuser. It is sectional drawing explaining the operation mechanism of the air diffuser. It is sectional drawing explaining the operation mechanism of the air diffuser.
  • the water treatment apparatus 1000 includes an activated sludge treatment tank 11, a membrane separation tank 21 provided after the activated sludge treatment tank 11, and a treatment water tank 41 provided after the membrane separation tank 21. And have. Further, although not shown, the water treatment apparatus 1000 includes a flow rate adjusting tank for adjusting the flow rate of raw water flowing into the activated sludge treatment tank 11, a drawing pump for drawing excess sludge from the membrane separation tank 21, and a membrane separation tank 21. It is provided with a liquid feeding means for sending a chemical solution or diluted water, and a discharging means for discharging the treated water from the treated water tank 41 to a factory, a river, or the like.
  • the activated sludge treatment tank 11 is filled with activated sludge for performing activated sludge treatment.
  • a first flow path 12 and a second flow path 13 are connected to the activated sludge treatment tank 11.
  • the first flow path 12 is a flow path for flowing raw water discharged from a factory, a household, or the like into the activated sludge treatment tank 11.
  • the second flow path 13 is a flow path for flowing sludge-containing treated water (water to be treated) discharged from the activated sludge treatment tank 11 into the membrane separation tank 21.
  • An aeration device 14 is installed in the activated sludge treatment tank 11 in order to maintain the inside of the tank under aerobic conditions.
  • the aeration device 14 includes an aeration pipe 14a for aeration in the activated sludge treatment tank 11, an introduction pipe 14b for supplying gas to the aeration pipe 14a, and a blower 14c for supplying gas.
  • the aeration tube 14a is not particularly limited as long as it can discharge the gas supplied from the blower 14c upward, and examples thereof include a perforated single tube and a membrane type.
  • the membrane separation tank 21 stores sludge-containing treated water containing activated sludge and biologically treated water sent from the activated sludge treatment tank 11.
  • the membrane separation tank 21 includes a membrane separation activated sludge device 100 (hereinafter, may be referred to as “MBR device 100”) to which one aspect of the membrane separation device of the present invention is applied.
  • MBR device 100 membrane separation activated sludge device 100
  • a sludge returning means 30 is connected to the membrane separation tank 21 and the activated sludge treatment tank 11.
  • the sludge returning means 30 returns a part of the sludge-containing treated water from the membrane separation tank 21 to the activated sludge treatment tank 11.
  • the sludge returning means 30 includes a fourth flow path 31.
  • the fourth flow path 31 is a flow path in which a part of the sludge-containing treated water is discharged from the membrane separation tank 21 and flows into the activated sludge treatment tank 11.
  • a pump 31a is installed in the fourth flow path 31.
  • the treated water tank 41 stores the treated water after the sludge-containing treated water is membrane-separated.
  • the MBR device 100 includes a membrane separation unit 23 in which two or more membrane modules 22 are arranged side by side in the vertical direction, and a first air diffuser arranged below the membrane module 22 at the bottom of the membrane separation unit 23.
  • a second air diffuser 112 arranged between the device 110 and the membrane modules 22 adjacent to each other in the vertical direction of the membrane separation unit 23, a gas supply device 150 for supplying gas to the first air diffuser 110, and a header 200. And have.
  • the membrane separation tank 21 the membrane separation unit 23, the first air diffuser 110, the second air diffuser 112, and the header 200 are all arranged in a state of being immersed in sludge-containing treated water (water to be treated).
  • the membrane separation portion 23 of this example is formed by two membrane modules 22 arranged side by side in the vertical direction.
  • the number of membrane modules 22 arranged side by side in the vertical direction in the membrane separation unit 23 can be appropriately set according to the size of the membrane separation tank 21, and can be, for example, 2 to 5.
  • the membrane module 22 separates the sludge-containing treated water containing activated sludge into a membrane.
  • the membrane module 22 includes a separation membrane, and the sludge-containing treated water is solid-liquid separated (membrane separation) into biologically treated water and activated sludge by this separation membrane.
  • the plan-view shape of the separation membrane of the membrane module 22 in this example is rectangular.
  • the plan view shape of the separation membrane is not limited to the rectangular shape.
  • the separation membrane is not particularly limited as long as it has a separation ability, and examples thereof include a hollow fiber membrane, a flat membrane, a tubular membrane, and a monolith type membrane.
  • a hollow fiber membrane is preferable because it has a high volume filling rate. For example, by arranging a plurality of hollow fiber membranes to form a sheet, it is possible to obtain a separation membrane having a rectangular shape in a plan view.
  • a hollow fiber membrane When a hollow fiber membrane is used as the separation membrane, examples of the material thereof include cellulose, polyolefin, polysulfone, polyvinylidene fluoride (PVDF), and polytetrafluoroethylene (PTFE). Among these, PVDF and PTFE are preferable as the material of the hollow fiber membrane from the viewpoint of chemical resistance and resistance to pH change.
  • PVDF and PTFE are preferable as the material of the hollow fiber membrane from the viewpoint of chemical resistance and resistance to pH change.
  • a monolith type membrane is used as the separation membrane, it is preferable to use a ceramic membrane.
  • the average pore diameter of the fine pores formed in the separation membrane is about 0.001 to 0.1 ⁇ m for a membrane generally called an extraneous separation membrane, and about 0.1 to 1 ⁇ m for a membrane generally called a precision separation membrane. .. In the present embodiment, it is preferable to use a separation membrane having an average pore size within the above range.
  • a third flow path 33 is connected to the membrane module 22.
  • the third flow path 33 is a flow path for discharging the treated water that has passed through the separation membrane from the membrane separation tank 21 and flowing it into the treated water tank 41.
  • a pump 33a is installed in the third flow path 33. As a result, the treated water that has passed through the separation membrane of the membrane module 22 can be discharged from the membrane separation tank 21.
  • a plurality of membrane modules 22 are arranged side by side in the horizontal direction as well as in the direction perpendicular to the plane direction of the separation membrane of the membrane module 22.
  • the positions of the plurality of membrane modules 22 in the first stage from the bottom in the membrane separation portion 23 in the vertical direction coincide with each other.
  • the positions of the plurality of membrane modules 22 in the second stage from the bottom in the membrane separation portion 23 in the vertical direction also coincide with each other.
  • the number of membrane modules 22 arranged side by side in the horizontal direction can be appropriately set according to the size of the membrane separation tank 21, and can be, for example, 2 to 5000.
  • first air diffusers 110 are located in the horizontal direction perpendicular to the plane direction of the separation membrane of the membrane module 22. Are provided side by side.
  • the air diffuser 126 of the siphon type air diffuser 120 which will be described later, is located between the adjacent membrane modules 22 in a plan view, and is located in the length direction of the air diffuser 126 (first air diffuser).
  • the length direction of the device 110) is provided so as to coincide with the surface direction of the film module 22.
  • the number of the first air diffusers 110 arranged side by side in the horizontal direction can be appropriately set according to the size of the membrane separation tank 21 and the number of membrane modules 22 arranged in the horizontal direction, for example, 2 to 5000. can do.
  • the first air diffuser 110 in this example is a siphon type air diffuser, that is, an air diffuser including a siphon type air diffuser.
  • the first air diffuser is preferably a siphon type air diffuser from the viewpoint that it is easy to suppress the deposition of organic substances and the like on the membrane surface of the membrane module 22 with energy saving and low cost.
  • the first air diffuser may be a known air diffuser other than the siphon type air diffuser.
  • the first air diffuser 110 is provided with a horizontal pipe 116 extending in the horizontal direction and a horizontal pipe 116 spaced apart from each other in the length direction of the horizontal pipe 116, and three gas is distributed from the horizontal pipe 116. It includes a distribution unit 118 and six siphon type air diffusers 120 arranged in a horizontal row.
  • Each distribution unit 118 is connected to the horizontal pipe 116 via the connecting pipe unit 119 and is provided so as to extend downward from the horizontal pipe 116.
  • the six siphon type air diffusers 120 are provided side by side in the length direction of the horizontal pipes 116 so that the two siphon type air diffusers 120 are located on both sides of the respective distribution portions 118 under the horizontal pipes 116. ing.
  • the siphon type air diffuser 120 is a box-shaped housing formed by combining a plurality of plate-shaped members. As shown in FIGS. 3 and 5 to 7, the siphon type air diffuser 120 includes an upper plate portion 120A, two side plate portions 120B, two side plate portions 120C, a bottom plate portion 120D, and a first partition wall. It includes 122 and a second partition wall 124.
  • the two side plate portions 120B and the two side plate portions 120C forming each siphon type air diffuser 120 have a rectangular shape, respectively, and the side plate portion 120B is wider than the side plate portion 120C. As shown in FIGS. 5 and 6, the two side plate portions 120B and the two side plate portions 120C forming each siphon type air diffuser 120 face each other with the surfaces of the side plate portions 120B facing each other, and the surfaces of the side plate portions 120C face each other. Are provided so as to extend downward from the lower surface of the upper plate portion 120A so as to face each other. A square cylinder having a rectangular cross section is formed by the two side plate portions 120B and the two side plate portions 120C. In each siphon type air diffuser 120, the surface direction of the side plate portion 120B is parallel to the length direction of the horizontal pipe 116.
  • the upper plate portions 120A of the six siphon type air diffuser tubes 120 are integrally formed by one flat plate, and the side plate portions 118B on both sides of the six siphon type air diffuser tubes 120 are each one flat plate. Is formed integrally with.
  • the six siphon type air diffusers 120 are connected so that the surfaces of the side plate portions 120C of the adjacent siphon type air diffusers 120 face each other.
  • a rectangular air diffuser 126 extending along the side plate portion 120B is formed in a portion of each upper plate portion 120A near the side plate portion 120B on the side far from the horizontal pipe 116.
  • the bottom plate portion 120D is provided so as to extend inward from a portion near the lower end of the side plate portion 120B on the side where the air diffuser hole 126 is formed.
  • the length of the bottom plate portion 120D from the side plate portion 120C in the surface direction is shorter than that of the upper plate portion 120A.
  • the bottom plate portion 120D closes almost half of the lower opening portion of the square cylinder formed by the two side plate portions 120B and the two side plate portions 120C, and is not closed by the bottom plate portion 120D in the opening portion.
  • the portion is the treated water inflow portion 127.
  • the treated water inflow portion 127 is formed in the opening portion at the bottom.
  • the first partition wall 122 has a rectangular shape in front view, and is provided so as to extend downward from the upper plate portion 120A so that the side plate portions 120B and the side plate portions 120B face each other with the air diffuser hole 126 interposed therebetween. ..
  • the lower end 122a of the first partition wall 122 is separated from the bottom plate portion 120D.
  • the treated water inflow portion 127 is located below the lower end 122a of the first partition wall 122.
  • the second partition wall 124 is provided so as to extend upward from the end portion of the bottom plate portion 120D located on the opposite side of the first partition wall 122 from the air diffuser hole 126.
  • the surfaces of the first partition wall 122 and the second partition wall 124 face each other.
  • the upper end 124a of the second partition wall 124 is separated from the upper plate portion 120A.
  • the upper end 124a of the second partition wall 124 is located above the lower end 122a of the first partition wall 122.
  • a siphon chamber 128 is formed inside the siphon type air diffuser 120.
  • the siphon chamber 128 is a portion that stores gas.
  • the siphon chamber 128 has a height from the upper end 124a of the second partition wall 124 to the lower end 122a of the first partition wall 122 on the treated water inflow portion 127 side of the first partition wall 122 in the siphon type air diffuser 120. Refers to space.
  • the siphon chamber 128 is divided into a first siphon chamber 128A and a second siphon chamber 128B by a second partition wall 124.
  • the upper part of the first siphon chamber 128A and the upper part of the second siphon chamber 128B are communicated by a communication portion 125.
  • the portion from the second siphon chamber 128B to the air diffuser hole 126 in the siphon type air diffuser 120 is the path 123.
  • the treated water inflow portion 127 side is "upstream” and the air diffuser hole 126 side is "downstream” when the flow of the treated water from the treated water inflow portion 127 to the air diffuser hole 126 is assumed. ".
  • the material of the siphon type air diffuser 120 is not particularly limited, and for example, polyethylene, polypropylene, acrylonitrile-styrene (AS) resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, acrylic resin (polymethylmethacrylate (PMMA), etc.), Polyvinyl chloride resin (PVC), polyacetal resin (POM), polyamide resin (PA), polyethylene terephthalate resin (PET), polybutylene terephthalate resin (PBT), polycarbonate resin (PC), modified polyphenylene ether resin (PPE), polyphenylene.
  • AS acrylonitrile-styrene
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • PA polyamide resin
  • PET polyethylene terephthalate resin
  • PBT polybutylene terephthalate resin
  • PC polycarbonate resin
  • PPE modified polyphenylene ether resin
  • the material of the siphon type air diffuser 120 may be one type or a combination of two or more types. Further, it may be made of metal such as stainless steel (SUS304 series, SUS316 series).
  • the shape of the horizontal pipe 116 is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical shape and a polygonal tubular shape.
  • the inner diameter of the horizontal pipe 116 is preferably 10 mm or more.
  • the channel cross-sectional area of the horizontal pipe 116 is preferably 100 mm 2 or more, more preferably 300 mm 2 or more and 2000 mm 2 or less.
  • the flow path cross-sectional area of the horizontal pipe 116 is equal to or greater than the lower limit of the above range, the inside of the horizontal pipe 116 is unlikely to be blocked by sludge.
  • the flow path cross-sectional area of the horizontal pipe 116 is equal to or less than the upper limit of the above range, the first air diffuser 110 becomes compact.
  • the flow path cross-sectional area of the horizontal pipe 116 is the minimum value of the area of the flow path cross section when the horizontal pipe 116 is cut in the direction perpendicular to the length direction (vertical direction) of the horizontal pipe 116.
  • the horizontal pipe 116 is not particularly limited, and examples thereof include resin pipes, tubes, and metal pipes.
  • the resin constituting the resin pipes and tubes include polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene, PTFE, PVDF, fluororesin such as tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), nylon, and polyurethane. And so on.
  • the metal constituting the metal pipe include stainless steel (SUS304 series, SUS316 series) and the like.
  • the material of the horizontal pipe 116 may be one type or a combination of two or more types.
  • the distribution unit 118 of this example is provided so as to connect the two opposing side plate portions 120C in the siphon type air diffuser 120 on both sides and the ends of the side plate portions 120C.
  • the distribution unit 118 of this example shares the side plate unit 120C with the siphon type air diffuser 120 on both sides. Further, the pair of side plate portions 130 and the top plate portion 132 forming the distribution portion 118 are integrated with the adjacent siphon type air diffuser tube 120.
  • An opening 118a is formed on the opposite side of the distribution portion 118 from the horizontal pipe 116.
  • the opening 118a includes an opening end at the lower end of the distribution portion 118 and a notch 134 formed at the lower end portion of the side plate portion 120C shared with the siphon type air diffuser 120 in the distribution portion 118.
  • the opening 118a of the distribution unit 118 functions as a gas supply port for supplying gas to the siphon type air diffuser 120.
  • the material of the distribution unit 118 is not particularly limited, and examples thereof include the same materials as those mentioned in the siphon type air diffuser 120.
  • the material of the distribution unit 118 may be one type or a combination of two or more types.
  • the flow path cross-sectional area of the distribution unit 118 is preferably 300 mm 2 or more, more preferably 500 mm 2 or more and 3000 mm 2 or less.
  • the flow path cross-sectional area of the distribution section 118 is equal to or greater than the lower limit of the above range, the inside of the distribution unit 118 is unlikely to be blocked by sludge.
  • the flow path cross-sectional area of the distribution unit 118 is equal to or less than the upper limit of the above range, the first air diffuser 110 becomes compact.
  • the flow path cross-sectional area of the distribution section 118 is the minimum value of the area of the flow path cross section when the distribution section 118 is cut in the direction perpendicular to the length direction (horizontal direction) of the flow path in the distribution section 118. ..
  • connection pipe unit 119 having a smaller flow path cross-sectional area than the distribution unit 118 so that the flow path in the horizontal pipe 116 and the flow path in the distribution unit 118 are connected.
  • the shape of the connecting pipe portion 119 is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical shape and a polygonal tubular shape.
  • the channel cross-sectional area of the connecting pipe portion 119 is preferably 20 mm 2 or more 350 mm 2 or less, more preferably 28mm 2 or more 200 mm 2 or less, more preferably 35 mm 2 or more 100 mm 2 or less, particularly preferably 40 mm 2 or more 60 mm 2 or less.
  • the flow path cross-sectional area of the connecting pipe portion 119 is equal to or greater than the lower limit of the above range, the inside of the connecting pipe portion 119 is unlikely to be blocked by sludge.
  • the flow path cross-sectional area of the connecting pipe portion 119 is equal to or less than the upper limit value of the above range, the gas can be easily distributed evenly to each siphon type air diffuser tube 120.
  • the flow path cross-sectional area of the connecting pipe portion 119 is the minimum value of the area of the flow path cross section when the connecting pipe portion 119 is cut in the direction perpendicular to the length direction of the flow path in the connecting pipe portion 119. It is preferable that the area of at least a part of the flow path cross section of the connecting pipe portion 119 is 20 mm 2 or more and 350 mm 2 or less.
  • the material of the connecting pipe portion 119 is not particularly limited, and examples thereof include the same materials as those mentioned for the horizontal pipe 116.
  • the material of the connecting pipe portion 119 may be one type or a combination of two or more types.
  • siphon type air diffusers 120 and each distribution unit 118 that are alternately arranged in this way are integrated. Since the first air diffuser 110 in such an embodiment does not require vertical alignment of the opening 118a of the distribution unit 118 and vertical alignment of each siphon type air diffuser 120, each siphon type diffuser does not need to be aligned. It becomes easy to disperse air evenly from the trachea 120. In addition, the assembly work of the first air diffuser 110 is facilitated, and the number of parts can be reduced, which is advantageous in terms of cost.
  • each siphon type air diffuser 120 is provided below the horizontal pipe 116. Since the horizontal pipe 116 is located above each siphon type air diffuser 120, gas can be evenly supplied to each siphon type air diffuser 120 from the opening 118a of each distribution unit 118, so that the gas can be evenly supplied from each siphon type air diffuser 120. It can be evenly diffused. Further, since the height of the MBR device 100 can be made lower than that in the case of using an air diffuser having a member on the upper side of the horizontal pipe, the MBR device 100 becomes compact.
  • the first air diffuser 110 is provided at a position where the air diffuser holes 126 of the siphon type air diffuser 120 overlap each other between the adjacent separation membranes in the membrane module 22 when the membrane separation tank 21 is viewed in a plan view. Is preferable.
  • the first air diffuser 110 may be provided so that the air diffuser holes 126 of each siphon type air diffuser 120 intersect with the membrane module 22 when the membrane separation tank 21 is viewed in a plan view.
  • the header 200 includes a gas storage unit 210, an air supply unit 212, and an air supply unit 214.
  • the gas storage unit 210 is a portion for storing gas, and includes a tubular body portion 216 and an upper plate portion 218 provided so as to close the upper opening end of the body portion 216.
  • the lower end side of the body portion 216 of the gas storage portion 210 is open. That is, the gas storage unit 210 has a water inlet 210a to be treated formed at the lower portion.
  • the shape of the gas storage unit 210 is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical shape and a polygonal tubular shape.
  • Sectional area of the storage portion of the gas when the gas reservoir 210 was cut in the horizontal direction is preferably 10,000 mm 2 or more, 20,000 mm 2 or more 1,000,000 mm 2 or less being more preferred.
  • the cross-sectional area of the gas storage unit 210 is equal to or greater than the lower limit of the above range, the gas storage unit 210 is unlikely to be clogged with sludge.
  • the cross-sectional area of the gas storage unit 210 is equal to or less than the upper limit value of the above range, the first air diffuser 110 becomes compact.
  • an air supply unit 212 and an air supply unit 214 are provided on the upper plate portion 218 of the gas storage portion 210. As described above, the air supply unit 212 and the air supply unit 214 are provided above the gas storage unit 210. In the header 200, the air supply unit 212 is provided on the side farther from the first air diffuser 110 than the air supply unit 214 in the gas storage unit 210. This simplifies the layout and makes the MBR device 100 more compact.
  • the air supply unit 212 has a tubular shape and is provided so as to penetrate the upper plate portion 218 of the gas storage unit 210.
  • the air supply unit 212 is connected to the blower 152 of the gas supply device 150 shown in FIG. 1 via a pipe 154. As a result, the gas sent from the blower 152 through the pipe 154 is sent from the air supply unit 212 into the gas storage unit 210.
  • the shape of the air supply unit 212 is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical shape and a polygonal tubular shape.
  • Channel cross-sectional area of the air supply unit 212 is preferably 2000 mm 2 or more, 3000 mm 2 or more 8000mm 2 or less being more preferred.
  • the flow path cross-sectional area of the air supply unit 212 is equal to or greater than the lower limit of the above range, the air supply unit 212 is unlikely to be blocked by sludge.
  • the flow path cross-sectional area of the air supply unit 212 is equal to or less than the upper limit value of the above range, the first air diffuser 110 becomes compact.
  • the flow path cross-sectional area of the air supply section 212 is the minimum value of the area of the flow path cross section when the air supply section 212 is cut in the direction perpendicular to the length direction of the flow path in the air supply section 212.
  • the air supply unit 214 is a portion in which the gas in the gas storage unit 210 is sent out, and is provided in a tubular shape so as to project upward from the upper plate portion 218 of the gas storage unit 210.
  • the air supply unit 214 of the header 200 is connected to the horizontal pipe 116 of the first air diffuser 110 via the connecting pipe 220. As a result, the gas stored in the gas storage unit 210 is sent from the air supply unit 214 to the horizontal pipe 116 of the first air diffuser 110.
  • the shape of the air supply unit 214 is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical shape and a polygonal tubular shape.
  • the flow path cross-sectional area of the air supply unit 214 is preferably 100 mm 2 or more, and more preferably 300 mm 2 or more and 2000 mm 2 or less. When the flow path cross-sectional area of the air supply unit 214 is equal to or greater than the lower limit of the above range, the air supply unit 214 is unlikely to be blocked by sludge. When the flow path cross-sectional area of the air supply unit 214 is equal to or less than the upper limit value of the above range, the first air diffuser 110 becomes compact.
  • the flow path cross-sectional area of the air supply section 214 is the minimum value of the area of the flow path cross section when the air supply section 214 is cut in the direction perpendicular to the length direction of the flow path in the air supply section 214.
  • the air supply port 214a opened in the gas storage unit 210 of the air supply unit 214 is located above the air supply port 212a opened in the gas storage unit 210 of the air supply unit 212.
  • the positional relationship between the air supply port opened in the gas storage part of the air supply part and the air supply port opened in the gas storage part of the air supply part in the height direction is the air supply port of the air supply part and the air supply part. If the air supply ports of the air part are not opened downward, the upper ends of those air supply ports and air supply ports are used as a reference. When a plurality of air supply ports opened in the gas storage unit are formed in the air supply unit in the gas storage unit, the uppermost air supply port is used as a reference.
  • the air supply port 214a of the air supply unit 214 is located above the air supply port 212a of the air supply unit 212, sludge does not easily enter from the gas storage unit 210 into the horizontal pipe 116 of the first air diffuser 110. Therefore, it is possible to prevent the horizontal pipe 116 and the connecting pipe portion 119 from being clogged with sludge.
  • the height difference h1 between the air supply port 214a of the air supply unit 214 and the air supply port 212a of the air supply unit 212 is preferably 50 mm or more and 500 mm or less, and more preferably 100 mm or more and 300 mm or less.
  • the difference h1 is equal to or greater than the lower limit of the above range, it is easy to prevent sludge from entering the first air diffuser 110 from the header 200.
  • the difference h1 is equal to or less than the upper limit of the above range, the first air diffuser 110 becomes compact.
  • the air supply port 212a of the air supply unit 212 in the header 200 is located above the opening 118a of the distribution unit 118 in the first air diffuser 110.
  • the position of the air supply portion of the header in the height direction of the air supply port is the position of the opening of the distribution portion. It is preferably the same as or above it.
  • the positional relationship between the air supply port opened in the gas storage part of the air supply part and the opening of the distribution part in the height direction is such that the air supply port of the air supply part and the opening of the distribution part open downward. If not, the upper end of those air supply ports and openings is used as a reference.
  • the uppermost air supply port is used as a reference.
  • the height difference h2 between the air supply port 212a of the air supply unit 212 and the opening 118a of the distribution unit 118 is preferably 5 mm or more and 200 mm or less, and more preferably 10 mm or more and 180 mm or less.
  • the difference h2 is equal to or greater than the lower limit of the above range, it is easy to prevent sludge from entering the first air diffuser 110 from the header 200.
  • the difference h2 is equal to or less than the upper limit of the above range, the first air diffuser 110 becomes compact.
  • the air supply port 212a of the air supply unit 212 in the header 200 is located below the lower end 119a of the connection pipe unit 119 of the first air diffuser 110.
  • the air supply unit of the header It is preferable that the air supply port is located above the lower end of the connecting pipe portion. As a result, it is easy to prevent sludge from being clogged in the connecting pipe portion.
  • the height difference h3 between the air supply port 212a of the air supply portion 212 and the lower end 119a of the connecting pipe portion 119 is preferably 50 mm or more, more preferably 100 mm or more and 180 mm or less.
  • the difference h3 is equal to or greater than the lower limit of the above range, it is easy to prevent the connecting pipe portion 119 from being clogged with sludge.
  • the difference h3 is equal to or less than the upper limit of the above range, the first air diffuser 110 becomes compact.
  • the connecting pipe 220 that connects the air supply unit 214 and the horizontal pipe 116 is preferably flexible. As a result, even if the first air diffuser 110 or the header 200 vibrates during operation, the vibration is absorbed by the connecting pipe 220 and alleviated, so that the first air diffuser 110 or the header 200 is less likely to be damaged. ..
  • “the connecting pipe has flexibility” means that the minimum bending radius is 1000 mm or less.
  • the material of the flexible connecting pipe 220 may be any range as long as the connecting pipe 220 is a flexible pipe, and examples thereof include a PVC hose, a silicone hose, and a fluorine hose.
  • the material of the connecting pipe 220 may be one type or two or more types.
  • the flow path cross-sectional area of the connecting pipe 220 is preferably 100 mm 2 or more, more preferably 300 mm 2 or more and 2000 mm 2 or less.
  • the flow path cross-sectional area of the connecting pipe 220 is equal to or greater than the lower limit of the above range, the connecting pipe 220 is unlikely to be blocked by sludge.
  • the flow path cross-sectional area of the connecting pipe 220 is equal to or less than the upper limit of the above range, the first air diffuser 110 becomes compact.
  • the flow path cross-sectional area of the connecting pipe 220 is the minimum value of the area of the flow path cross section when the connecting pipe 220 is cut in the direction perpendicular to the length direction of the flow path in the connecting pipe 220.
  • a plurality of second air diffusers 112 are provided side by side between the membrane modules 22 adjacent to each other in the vertical direction of the membrane separation unit 23 in the horizontal direction perpendicular to the plane direction of the separation membrane of the membrane module 22. ing.
  • the second air diffuser 112 is a siphon type air diffuser. As shown in FIG. 13, the second air diffuser 112 of this example is arranged in a row in the horizontal direction, and six siphon type air diffusers 120 are connected to each other. That is, the second air diffuser 112 of this example has the same embodiment as the first air diffuser 110 except that it does not have a horizontal pipe and a distribution unit and a notch 134 is not formed at the lower end of the side plate portion 120C. Is. In this example, the second air diffuser 112 is not connected to the gas supply device, and gas is not supplied from the gas supply device to the second air diffuser 112.
  • each second air diffuser 112 the air diffuser 126 of the siphon type air diffuser 120 is located between the adjacent membrane modules 22 in a plan view, and the length direction of the air diffuser 126 (second air diffuser 112).
  • the length direction of the film module 22) is provided so as to coincide with the surface direction of the film module 22.
  • the bubbles generated from the air diffuser split into fine bubble groups as they rise in the water to be treated. Therefore, as the air bubbles generated from the air diffuser rise, the force for vibrating the membrane decreases, and the effect of suppressing the deposition of organic substances and the like on the membrane surface decreases. From this, in the case of the multi-stage membrane separation unit 23 in which a plurality of membrane modules 22 are arranged in the vertical direction, only the first air diffuser 110 arranged below the bottom membrane module 22 is in the upper stage. Up to the membrane module 22, it is difficult to obtain the effect of suppressing the deposition of organic substances and the like.
  • the second air diffuser 112 is arranged between the membrane modules 22 adjacent to each other in the vertical direction.
  • the second air diffuser 112 which is a siphon type air diffuser, is arranged between the membrane modules 22 above the first air diffuser 110. Since the bottom of the siphon type air diffuser 120 of the second air diffuser 112 is opened to form the treated water inflow portion 127, air bubbles dissipated from the first air diffuser 110 enter from the bottom and are collected.
  • the air bubbles dissipated from the first air disperser 110 become finer as they rise, the air bubble groups are collected in the second air disperser 112 between the upper membrane modules 22 and again large air bubbles are generated by the siphon mechanism. Is dissipated as.
  • the effect of suppressing the deposition of organic substances on the film surface can be sufficiently obtained up to the upper film module 22.
  • the air bubbles scattered from the first air diffuser 110 are collected without supplying gas from the gas supply device to the second air diffuser 112, and the bubbles are reused to diffuse the air. Therefore, it is energy-saving and low-cost.
  • a preferred embodiment of the second air diffuser 112 is the first air diffuser 110, except that it does not have a horizontal pipe and a distribution portion and no notch 134 is formed at the lower end of the side plate portion 120C of the siphon type air diffuser 120. It is the same as the preferable aspect of.
  • the number of the second air diffusers 112 arranged side by side in the horizontal direction can be appropriately set according to the size of the membrane separation tank 21 and the number of membrane modules 22 arranged in the horizontal direction, for example, 2 to 5000. can do.
  • the first air diffuser 110 is arranged below each of the second air diffuser 112 arranged in the horizontal direction. More specifically, in a plan view, it is preferable that the first air diffuser 110 is arranged at a position overlapping with all the second air diffusers 112.
  • the siphon chamber 128, the communication portion 125, and the path 123 in the siphon type air diffuser tube 120 of the first air diffuser 110 are filled with sludge-containing treated water B (treated water).
  • sludge-containing treated water B treated water
  • the siphon chamber 128, the communication portion 125, and the path 123 in the siphon type air diffuser tube 120 of the second air diffuser 112 are also filled with sludge-containing treated water B (water to be treated).
  • Air is sent from the blower 152 of the gas supply device 150 through the pipe 154, and as shown in FIG. 11, the gas A is sent from the air supply section 212 into the gas storage section 210 of the header 200.
  • the gas A for example, air can be used.
  • the gas A is temporarily stored in the gas storage unit 210 and pushes down the water surface S1, while a part of the gas A is transferred from the air supply unit 214 to the horizontal pipe 116 of the first air diffuser 110 through the connecting pipe 220. Is sent.
  • the gas sent to the horizontal pipe 116 is distributed to each distribution unit 118, and is sent from the treated water inflow unit 127 to each siphon type air diffuser 120 of the first air diffuser 110 through the opening 118a of the distribution unit 118.
  • the gas A is continuously supplied to the siphon type air diffuser 120 of the first air diffuser 110 in this way, as shown in FIG. 8, the sludge-containing treated water B in the siphon chamber 128 becomes the air diffuser 126 and It is pushed out from the treated water inflow portion 127, and the liquid level S2 of the siphon chamber 128 gradually drops.
  • the gas A when the gas A is continuously supplied and the height of the liquid level S2 becomes lower than the lower end 122a of the first partition wall 122, as shown in FIG. 9, two gas liquids in the path 123 and in the first siphon chamber 128A. Due to the difference in interface height, the gas A moves to the path 123 and is discharged at once from the gas diffuser hole 126 to form the bubble 400.
  • the air is diffused from the air diffuser hole 126, as shown in FIG. 10, the sludge-containing treated water B flows in from the treated water inflow portion 127, so that the height of the liquid level S2 becomes the upper end 124a of the second partition wall 124. It rises to the vicinity. Then, by repeating the states of FIGS. 8 to 10, the first aeration device 110 intermittently aerates the air.
  • the air bubbles 400 dissipated from the first air dissipator 110 split into fine air bubble groups as they rise.
  • the bubble group enters each siphon type air diffuser 120 of the second air diffuser 112 arranged between the membrane modules 22 adjacent to each other in the vertical direction from the bottom and is stored in the siphon chamber 128.
  • the mechanism similar to that of the first aeration device 110 is intermittent. It is aerated and large bubbles are generated again. As a result, the effect of suppressing the deposition of organic substances on the membrane surface can be sufficiently obtained up to the upper membrane module 22 in the membrane separation portion 23.
  • the airtightness in the vicinity of the blower 152 is usually not high, so that the gas A in the gas storage unit 210 flows back from the air supply unit 212, and as shown in FIG. 12, the water surface in the gas storage unit 210 S1 rises to the air supply port 212a of the air supply unit 212.
  • the air supply port 214a of the air supply unit 214 is located above the air supply port 212a of the air supply unit 212, the air supply port 214a of the air supply unit 214 is separated from the water surface S1 even when the operation is stopped. It becomes a state.
  • the water treatment method of the present embodiment includes an activated sludge treatment step of treating raw water with activated sludge using activated sludge, and a membrane separation step of separating the sludge-containing treated water obtained in the activated sludge treatment step. ing.
  • wastewater raw water
  • wastewater such as industrial wastewater and domestic wastewater discharged from factories and households
  • the activated sludge treatment tank Treated with activated sludge in No. 11 to obtain biologically treated water.
  • the sludge-containing treated water (treated water) after the treatment is allowed to flow into the membrane separation tank 21 through the second flow path 13.
  • membrane separation process In the membrane separation tank 21, sludge-containing treated water (water to be treated) containing activated sludge and biologically treated water is subjected to membrane separation treatment by the membrane module 22 of the MBR device 100. During the membrane separation process, aeration is performed by the first air diffuser 110 and the second air diffuser 112.
  • a part of the sludge-containing treated water B is returned from the membrane separation tank 21 to the activated sludge treatment tank 11 by the sludge returning means 30.
  • the treated water after the sludge-containing treated water B is membrane-separated by the membrane module 22 is sent to the treated water tank 41 through the third flow path 33 and stored.
  • the treated water stored in the treated water tank 41 can be reused as industrial water or discharged into a river or the like.
  • the activated sludge treatment step and the membrane separation step may be performed at the same time by using a water treatment device in which the MBR device 100 is provided in the activated sludge treatment tank 11.
  • the first air diffuser is arranged under the bottom membrane module of the multi-stage membrane separation portion in which two or more membrane modules are arranged side by side in the vertical direction.
  • a siphon type air diffuser is arranged as a second air diffuser between the membrane modules adjacent to each other in the vertical direction of the membrane separation portion.
  • the bubbles diffused from the first air diffuser suppress the deposition of organic substances and the like on the membrane surface of the lower membrane module.
  • the air bubbles dissipated from the first air diffuser are collected by the second air diffuser and again dissipated by the siphon mechanism, so that the membrane surface of the membrane module on the upper stage of the second air diffuser is also formed. Accumulation of organic matter etc.
  • the air is diffused by the second air diffuser arranged between the membrane modules adjacent to each other in the vertical direction by reusing the bubbles dissipated from the first air diffuser, so that the multi-stage membrane is used. Even a device equipped with a separation unit is energy-saving and low-cost.
  • the membrane separation device of the present invention is not limited to the MBR device 100 described above.
  • the second air diffusers adjacent to each other in the horizontal direction may be connected by a connecting member.
  • the lower ends of the side plate portions 120B of the siphon type air diffuser tube 120 of the second air diffuser 112 adjacent to each other in the horizontal direction may be connected to each other by the connecting member 160.
  • the air bubbles dissipated from the first air diffuser 110 from passing between the second air diffusers 112 adjacent to each other in the horizontal direction. Therefore, the air bubbles dissipated from the first air diffuser 110 can be more efficiently collected and dissipated by the second air diffuser 112.
  • the mode in which the second air diffusers 212 adjacent to each other in the horizontal direction are connected by the connecting member 160 is not limited to the mode in which the lower ends of the opposite side plate portions 120B are connected to each other.
  • the central portions in the vertical direction of the side plate portions 120B of the siphon type air diffuser tubes 120 of the second air diffuser 112 adjacent to each other in the horizontal direction may be connected by the connecting member 160.
  • the upper ends of the side plate portions 120B of the siphon type air diffuser tubes 120 of the second air diffuser 112 adjacent to each other in the horizontal direction may be connected to each other by the connecting member 160.
  • the second air diffusers 112 adjacent to each other in the horizontal direction with a connecting member to form a box-shaped gas storage portion 162 having an open lower end between them.
  • a connecting member to form a box-shaped gas storage portion 162 having an open lower end between them.
  • the connecting member 160 connecting the second air diffusers 212 adjacent to each other in the horizontal direction may be bent or curved so as to protrude downward.
  • air bubbles that are dissipated from the first air diffuser 110 and come into contact with the connecting member 160 can easily enter the siphon type air diffuser 120 on both sides.
  • the plurality of first air diffusers 110 arranged side by side in the horizontal direction may be arranged in a wider range in the horizontal direction than the plurality of second air diffusers 112 arranged side by side in the horizontal direction. Good. For example, as shown in FIG. 18, when the number of the membrane modules 22 arranged in the lower row (bottom) of the membrane separation portion 23 in the horizontal direction is larger than that of the membrane modules 22 arranged in the upper row in the horizontal direction, and the lower row is wider.
  • the first air diffuser 110 arranged in the horizontal direction may be arranged in a wider range than the second air diffuser 112 arranged in the horizontal direction.
  • the second air diffuser 112 may not be arranged above the first air diffuser 110 located at the end in the horizontal direction.
  • a collection piece 164 that protrudes outward in the horizontal direction and is inclined downward is provided at the lower end of the siphon type air diffuser 120 of the second air diffuser 112 located at the end in the horizontal direction, and is provided on the outside in the horizontal direction.
  • the air bubbles scattered from the arranged first air diffuser 110 may also be collected.
  • the number of membrane modules arranged in the vertical direction in the membrane separation portion is not limited to two (two stages), and may be three or more (three stages or more).
  • the second air diffuser may not be provided between all the sets of membrane modules adjacent to each other in the vertical direction.
  • the first air diffuser, the membrane module, the second air diffuser, the membrane module, and the membrane module may be arranged in order from the bottom.
  • the first air diffuser is at the bottom, and the membrane modules and the second air diffuser alternate in the vertical direction.
  • the arranged embodiment is preferable.
  • more second air diffusers 112 than the first air diffuser 110 arranged in the horizontal direction may be arranged side by side in the horizontal direction without any gap.
  • the siphon chamber 128 of the siphon type air diffuser 120 included in the second air diffuser 112 is made wider than the siphon type air diffuser 120 included in the first air diffuser 110, and in the horizontal direction, The second air diffuser 112 may be arranged without a gap.
  • the first air diffuser and the second air diffuser are not limited to those described above.
  • the number of siphon type air diffusers provided in the first air diffuser and the second air diffuser is not limited to six, and can be appropriately set according to the size and number of membrane modules, even if the number is five or less. Often, there may be seven or more.
  • gas was supplied from one distribution unit 118 to two siphon type air diffusers 120, but gas is supplied from one distribution unit to one siphon type air diffuser pipe. Gas may be supplied from one distribution unit to three or more siphon type air diffusers around it.
  • the notch 134 may not be formed at the end of the distribution portion 118.
  • the first air diffuser is not limited to the siphon type air diffuser. That is, the first air diffuser is not limited to the one provided with a siphon type air diffuser.
  • it may be a first air diffuser that does not have a siphon type air diffuser and diffuses air from an opening of a distribution portion, or a first air diffuser in which a plurality of air diffusers are formed in a horizontal pipe.
  • the first air diffuser may be a first air diffuser in which a branch pipe extending in a direction orthogonal to the horizontal pipe in a plan view is connected to the horizontal pipe via a connecting pipe portion, and a plurality of air diffusers are formed in the branch pipe. From the viewpoint of energy saving and low cost, the first air diffuser is preferably a siphon type air diffuser.
  • the second air diffuser may be connected to the gas supply device to supply gas from the gas supply device to the second air diffuser.
  • a siphon type air diffuser having the same aspect as the first air diffuser 110 described above can be used.
  • the amount of gas supplied from the gas supply device to the second air diffuser can be reused by collecting the air bubbles scattered by the first air diffuser. Can be reduced, energy saving and low cost.
  • the header is not limited to the header 200 described above.
  • the air supply port 212a of the air supply unit 212 in the header 200 may be formed so as to be inclined obliquely with respect to the horizontal direction.
  • An air supply port may be formed on the side wall near the lower end of the air supply portion.
  • the air supply unit may be formed with two or more air supply ports opened in the gas storage unit. The portion near the lower end of the air supply portion may be bent so that the air supply port is opened sideways.
  • the air supply port opened inside the gas storage part of the air supply part is not opened downward, it is preferable that the air supply port of the air supply part is open on the opposite side of the air supply part. As a result, sludge is less likely to scatter from the air supply unit to the air supply unit when restarting after the operation is stopped, and it becomes easier to prevent sludge from entering the air diffuser from the header.
  • the air supply unit may not be inserted into the gas storage unit. Further, a part of the air supply unit may be provided so as to be inserted into the gas storage unit.
  • the gas reservoir is not limited to the one in which the water inlet to be treated is formed at the lower end. It may be a gas storage portion in which a water inlet to be treated is formed below the air supply port of the air supply portion and the air supply port of the air supply portion in the body portion.
  • the number of air supply units and air supply units included in the header is not limited to one, and may be, for example, a header having one air supply unit and two or more air supply units.
  • the header 300 illustrated in FIGS. 21 and 22 may be used.
  • the air supply unit 212 is not inserted into the gas storage unit 210, extends downward from the upper plate portion 218 into the gas storage unit 210, and the upper portion in the gas storage unit 210 is the air supply unit 212 side.
  • the mode is the same as that of the header 200, except that the partition portion 310 for partitioning is provided on the air supply portion 214 side.
  • a tubular portion opposite to the air supply portion 214 formed by the partition portion 310 and a part of the upper plate portion 218 and the body portion 216 of the gas storage portion 210 is a part of the air supply portion 212. It has become.
  • the opening end of the lower end 310a of the partition portion 310 on the air supply portion 212 side is the air supply port 212a.
  • a part of the gas storage unit 210 also serves as a part of the air supply unit 212.
  • the height h4 of the partition portion 310 is preferably 50 mm or more, more preferably 50 mm or more and 500 mm or less, and further preferably 100 mm or more and 300 mm or less.
  • the height of the partition portion means the distance in the height direction of the upper end and the lower end of the partition portion. In this aspect, the lower end of the partition portion and the position of the air supply portion in the height direction coincide with each other. Therefore, the height of the partition portion coincides with the difference in height between the air supply port of the air supply unit and the air supply port of the air supply unit.
  • the lower end 310a and the air supply port 212a of the partition portion 310 in the header 300 are located above the opening 118a of the distribution portion 118 in the first air diffuser 110, similarly to the header 200.
  • the positions of the lower end of the partition portion of the header and the height direction of the air supply port are the positions of the openings of the distribution portion. It is preferably the same as or above it. As a result, the effect of suppressing the intrusion of sludge from the header into the air diffuser can be sufficiently obtained.
  • the positional relationship between the lower end of the partition portion and the air supply port and the opening of the distribution portion in the height direction is based on the upper end of the opening when the opening of the distribution portion is not opened downward. And.
  • the height difference h5 between the lower end 310a of the partition portion 310 and the air supply port 212a and the opening 118a of the distribution portion 118 is preferably 5 mm or more and 200 mm or less, and more preferably 10 mm or more and 180 mm or less.
  • the difference h5 is equal to or greater than the lower limit of the above range, it is easy to prevent sludge from entering the air diffuser from the header 300.
  • the difference h5 is equal to or less than the upper limit of the above range, the air diffuser becomes compact.
  • the lower end 310a and the air supply port 212a of the partition portion 310 are located below the lower end 119a of the connecting pipe portion 119, similarly to the header 200.
  • the lower end of the partition portion of the header and the distribution portion are provided. It is preferable that the air supply port is located above the lower end of the connecting pipe portion. As a result, it is easy to prevent sludge from being clogged in the connecting pipe portion.
  • the height difference h6 between the lower end 310a of the partition portion 310 and the air supply port 212a and the lower end 119a of the connecting pipe portion 119 is preferably 50 mm or more, more preferably 100 mm or more and 180 mm or less.
  • the difference h6 is equal to or greater than the lower limit of the above range, it is easy to prevent the connecting pipe portion 119 from being clogged with sludge.
  • the difference h6 is equal to or less than the upper limit of the above range, the air diffuser becomes compact.
  • the thickness of the plate-shaped partition portion 310 can be appropriately set, and can be, for example, 2 mm or more and 10 mm or less.
  • the flat plate-shaped partition portion 310 may be provided so as to be inclined toward the air supply portion 212 side or the air supply portion 214 side.
  • the angle ⁇ of the flat plate-shaped partition portion 310 with respect to the vertical direction is preferably 0 ° or more and 30 ° or less, and more preferably 0 ° or more and 15 ° or less. When the angle ⁇ is within the above range, the effect of suppressing sludge from entering the air diffuser from the header can be easily obtained.
  • the water treatment apparatus of the present invention may be an embodiment in which any two or more of the above-described embodiments are appropriately combined.

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Abstract

複数の膜モジュールを上下方向に並べて配置する多段式で、上段の膜モジュールまで膜表面への有機物等の堆積を十分に抑制できる膜分離装置を提供することを目的とする。２個以上の膜モジュール（２２）が上下方向に並んで配置された膜分離部（２３）の一番下の膜モジュール（２２）の下側に第１散気装置（１１０）が配置され、膜分離部（２３）の上下方向に隣り合う膜モジュール（２２）の間にサイフォン式散気装置である第２散気装置（１１２）が配置され、さらに第１散気装置（１１０）に気体を供給する気体供給装置を備えている、膜分離装置。

Description

膜分離装置
　本発明は、膜分離装置に関する。
　本願は、２０１９年７月２５日に、日本に出願された特願２０１９－１３６７９４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、曝気して好気的な微生物に有機物等を分解させる活性汚泥法が挙げられる。
　活性汚泥法による処理と、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）法による処理が知られている。ＭＢＲ法による処理では、膜ろ過を継続するに従って分離膜表面に有機物等が堆積することにより、ろ過流量の低下や、膜間差圧の上昇が生じることがある。そのため、ＭＢＲ法による処理では、一般に膜モジュールの下方に散気装置を設置し、散気装置で発生させ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て、膜表面への有機物等の堆積を抑制している。
　膜分離装置としては、散気装置の上方に、複数の膜モジュールを上下方向に並べて配置した多段式の膜分離装置が知られている（特許文献１、２）。しかし、特許文献１、２のような従来の膜分離装置では、上段の膜モジュールにおける膜表面への有機物等の堆積を十分に抑制することが難しい。
特開２０００－２７１４０９号公報 国際公開第２０１４／１０４１３５号
　本発明は、複数の膜モジュールを上下方向に並べて配置する多段式で、上段の膜モジュールまで膜表面への有機物等の堆積を十分に抑制できる膜分離装置を提供することを目的とする。
　本発明は、以下の構成を有する。
［１］２個以上の膜モジュールが上下方向に並んで配置された膜分離部と、前記膜分離部の一番下の前記膜モジュールの下側に配置された第１散気装置と、前記膜分離部の上下方向に隣り合う前記膜モジュールの間に配置された第２散気装置と、前記第１散気装置に気体を供給する気体供給装置と、を備え、
　前記膜分離部、前記第１散気装置及び前記第２散気装置は被処理水中に浸漬され、
　前記第２散気装置がサイフォン式散気装置である、膜分離装置。
［２］前記第１散気装置がサイフォン式散気装置である、［１］に記載の膜分離装置。
［３］２個以上の前記膜モジュールと、２個以上の前記第１散気装置と、２個以上の前記第２散気装置とがそれぞれ水平方向に並んで配置されている、［１］又は［２］に記載の膜分離装置。
［４］水平方向に隣り合う前記第２散気装置同士が連結部材で連結されている、［３］に記載の膜分離装置。
［５］水平方向に並ぶ各々の前記第２散気装置の下方に前記第１散気装置がそれぞれ配置されている、［３］又は［４］に記載の膜分離装置。
［６］前記気体供給装置と前記第１散気装置の間に、被処理水中に浸漬されるヘッダーが設けられ、
　前記ヘッダーが、下部に被処理水流入口が形成されている気体貯留部と、前記気体貯留部内に気体を送り込む給気部と、前記第１散気装置と接続され、前記気体貯留部から気体を送り出す送気部と、を備える、［１］～［５］のいずれかに記載の膜分離装置。
［７］前記膜分離部、前記第１散気装置及び前記第２散気装置が、活性汚泥を含む汚泥含有処理水中に浸漬される膜分離活性汚泥装置である、［１］～［６］のいずれかに記載の膜分離装置。
　本発明によれば、複数の膜モジュールを上下方向に並べて配置する多段式で、上段の膜モジュールまで膜表面への有機物等の堆積が十分に抑制される膜分離装置を提供できる。
水処理装置の一例を示した概略模式図である。 本発明の膜分離装置の一実施形態である膜分離活性汚泥装置の一例を示した概略断面図である。 第１散気装置及びヘッダーの一例を示した正面図である。 図３のヘッダーの縦断面図である。 図３の第１散気装置の平面図である。 図５の第１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。 第２散気装置の一例を示した断面図である。 水平方向に並ぶ第２散気装置同士を連結部材で連結した様子を示した断面図である。 水平方向に並ぶ第２散気装置同士を連結部材で連結した様子を示した断面図である。 水平方向に並ぶ第２散気装置同士を連結部材で連結した様子を示した断面図である。 水平方向に並ぶ第２散気装置同士を連結部材で連結した様子を示した断面図である。 膜分離活性汚泥装置の他の例を示した概略断面図である。 膜分離活性汚泥装置の他の例を示した概略断面図である。 膜分離活性汚泥装置の他の例を示した概略断面図である。 第１散気装置及びヘッダーの他の例を示した正面図である。 図２１のヘッダーの縦断面図である。
　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に気体を供給する導入管１４ｂと、気体を送気するブロア１４ｃとを備えている。
　曝気管１４ａとしては、ブロア１４ｃから供給される気体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、本発明の膜分離装置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。
＜膜分離装置＞
　ＭＢＲ装置１００は、２個以上の膜モジュール２２が上下方向に並んで配置された膜分離部２３と、膜分離部２３の一番下の膜モジュール２２の下側に配置された第１散気装置１１０と、膜分離部２３の上下方向に隣り合う膜モジュール２２の間に配置された第２散気装置１１２と、第１散気装置１１０に気体を供給する気体供給装置１５０と、ヘッダー２００と、を備えている。膜分離槽２１内において、膜分離部２３、第１散気装置１１０、第２散気装置１１２及びヘッダー２００は、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配置される。
　（膜分離部）
　この例の膜分離部２３は、上下方向に並んで配置された２個の膜モジュール２２で形成されている。膜分離部２３において上下方向に並んで配置される膜モジュール２２の数は、膜分離槽２１の大きさに応じて適宜設定でき、例えば、２～５個とすることができる。
　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。この例の膜モジュール２２の分離膜の平面視形状は、矩形状である。なお、分離膜の平面視形状は、矩形状には限定されない。
　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。例えば複数本の中空糸膜を揃えてシート状にすることで、平面視形状が矩形状の分離膜とすることができる。
　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。
　図２に示すように、ＭＢＲ装置１００の膜分離部２３では、水平方向においても、膜モジュール２２の分離膜の面方向に垂直な方向に、複数の膜モジュール２２が並んで配置されている。膜分離部２３における下から１段目の複数の膜モジュール２２の上下方向の位置は互いに一致している。膜分離部２３における下から２段目の複数の膜モジュール２２の上下方向の位置も互いに一致している。
　水平方向に並んで配置される膜モジュール２２の数は、膜分離槽２１の大きさに応じて適宜設定でき、例えば、２～５０００個とすることができる。
　（第１散気装置）
　膜分離部２３の一番下（１段目）の膜モジュール２２の下側には、水平方向における、膜モジュール２２の分離膜の面方向に垂直な方向に、複数の第１散気装置１１０が並んで設けられている。各々の第１散気装置１１０は、平面視で後述のサイフォン式散気管１２０の散気穴１２６が隣り合う膜モジュール２２の間に位置し、散気穴１２６の長さ方向（第１散気装置１１０の長さ方向）が膜モジュール２２の面方向と一致するように設けられている。
　水平方向に並んで配置される第１散気装置１１０の数は、膜分離槽２１の大きさ、及び水平方向に並ぶ膜モジュール２２の数に応じて適宜設定でき、例えば、２～５０００個とすることができる。
　この例の第１散気装置１１０は、サイフォン式散気装置、すなわちサイフォン式散気管を備える散気装置である。本発明では、省エネルギーかつ低コストで、膜モジュール２２の膜表面への有機物等の堆積を抑制することが容易な点から、第１散気装置がサイフォン式散気装置であることが好ましい。なお、本発明の効果を損なわない範囲であれば、第１散気装置としては、サイフォン式散気装置以外の公知の散気装置であってもよい。
　図３に示すように、第１散気装置１１０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から気体が分配される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。
　図３、図５～７に示すように、サイフォン式散気管１２０は、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。図５及び図６に示すように、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。
　第１散気装置１１０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。
　図５に示すように、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。
　図７に示すように、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。このように、サイフォン式散気管１２０は、底部の開口部分に処理水流入部１２７が形成されている。
　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、気体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、アクリロニトリル－スチレン（ＡＳ）樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）樹脂、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等）、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、１００ｍｍ２以上が好ましく、３００ｍｍ２以上２０００ｍｍ２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、第１散気装置１１０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、樹脂製の配管やチューブ、金属製配管等が挙げられる。樹脂製の配管やチューブを構成する樹脂としては、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、ポリウレタン等が挙げられる。金属製配管を構成する金属としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４系、ＳＵＳ３１６系）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。
　図５及び図６に示すように、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に気体を供給する気体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、３００ｍｍ２以上が好ましく、５００ｍｍ２以上３０００ｍｍ２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、第１散気装置１１０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、２０ｍｍ２以上３５０ｍｍ２以下が好ましく、２８ｍｍ２以上２００ｍｍ２以下がより好ましく、３５ｍｍ２以上１００ｍｍ２以下がさらに好ましく、４０ｍｍ２以上６０ｍｍ２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に気体が均等に分配されやすくなる。
　なお、接続管部１１９の流路断面積は、接続管部１１９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１１９は、少なくとも一部の流路断面の面積が２０ｍｍ２以上３５０ｍｍ２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。
　第１散気装置１１０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。このような態様の第１散気装置１１０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、第１散気装置１１０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。
　第１散気装置１１０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に均等に気体を供給できるため、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。
　第１散気装置１１０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、第１散気装置１１０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２００は、図３及び図４に示すように、気体貯留部２１０と、給気部２１２と、送気部２１４とを備えている。
　気体貯留部２１０は、気体を貯留する部分であり、筒状の胴部２１６と、胴部２１６の上側の開口端を閉じるように設けられた上板部２１８とを備えている。気体貯留部２１０における胴部２１６の下端側は開口している。すなわち、気体貯留部２１０は、下部に被処理水流入口２１０ａが形成されている。
　気体貯留部２１０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。
　気体貯留部２１０を水平方向に切断したときの気体の貯留部分の断面積は、１０，０００ｍｍ２以上が好ましく、２０，０００ｍｍ２以上１，０００，０００ｍｍ２以下がより好ましい。気体貯留部２１０の前記断面積が前記範囲の下限値以上であれば、気体貯留部２１０が汚泥で閉塞しにくい。気体貯留部２１０の前記断面積が前記範囲の上限値以下であれば、第１散気装置１１０がコンパクトとなる。
　ヘッダー２００では、気体貯留部２１０の上板部２１８に給気部２１２及び送気部２１４が設けられている。このように、給気部２１２及び送気部２１４は気体貯留部２１０の上部に設けられている。
　ヘッダー２００においては、気体貯留部２１０における送気部２１４よりも第１散気装置１１０から遠い側に給気部２１２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、ＭＢＲ装置１００がよりコンパクトになる。
　給気部２１２は、筒状であり、気体貯留部２１０の上板部２１８を貫通するように設けられている。給気部２１２は、図１に示す気体供給装置１５０のブロア１５２と配管１５４を介して接続されている。これにより、ブロア１５２から配管１５４を通じて送られてきた気体が給気部２１２から気体貯留部２１０内に送り込まれるようになっている。
　給気部２１２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２１２の流路断面積は、２０００ｍｍ２以上が好ましく、３０００ｍｍ２以上８０００ｍｍ２以下がより好ましい。給気部２１２の流路断面積が前記範囲の下限値以上であれば、給気部２１２が汚泥で閉塞しにくい。給気部２１２の流路断面積が前記範囲の上限値以下であれば、第１散気装置１１０がコンパクトとなる。
　なお、給気部２１２の流路断面積は、給気部２１２を給気部２１２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２１４は、気体貯留部２１０内の気体が送り出される部分であり、気体貯留部２１０の上板部２１８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２００の送気部２１４は連結管２２０を介して第１散気装置１１０の水平管１１６と接続されている。これにより、気体貯留部２１０に貯留されていた気体は送気部２１４から第１散気装置１１０の水平管１１６へと送られるようになっている。
　送気部２１４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２１４の流路断面積は、１００ｍｍ２以上が好ましく、３００ｍｍ２以上２０００ｍｍ２以下がより好ましい。送気部２１４の流路断面積が前記範囲の下限値以上であれば、送気部２１４が汚泥で閉塞しにくい。送気部２１４の流路断面積が前記範囲の上限値以下であれば、第１散気装置１１０がコンパクトとなる。
　なお、送気部２１４の流路断面積は、送気部２１４を送気部２１４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２００においては、送気部２１４の気体貯留部２１０内に開口した送気口２１４ａが、給気部２１２の気体貯留部２１０内に開口した給気口２１２ａ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気体貯留部内に開口した送気口と給気部の気体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。気体貯留部において給気部に気体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２１４の送気口２１４ａが給気部２１２の給気口２１２ａよりも上側に位置することで、気体貯留部２１０から第１散気装置１１０の水平管１１６へと汚泥が侵入しにくくなり、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。
　送気部２１４の送気口２１４ａと給気部２１２の給気口２１２ａ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２００から第１散気装置１１０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、第１散気装置１１０がコンパクトとなる。
　ヘッダー２００における給気部２１２の給気口２１２ａは、第１散気装置１１０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第１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気体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気体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。気体貯留部において給気部に気体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２１２の給気口２１２ａ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２００から第１散気装置１１０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、第１散気装置１１０がコンパクトとなる。
　ヘッダー２００における給気部２１２の給気口２１２ａは、第１散気装置１１０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第１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２１２の給気口２１２ａ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、第１散気装置１１０がコンパクトとなる。
　送気部２１４と水平管１１６を連結する連結管２２０は、可撓性を有していることが好ましい。これにより、運転時に第１散気装置１１０やヘッダー２００が振動した場合でも、その振動が連結管２２０で吸収されて緩和されるため、第１散気装置１１０やヘッダー２００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２２０の材質としては、連結管２２０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２２０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２２０の流路断面積は、１００ｍｍ２以上が好ましく、３００ｍｍ２以上２０００ｍｍ２以下がより好ましい。連結管２２０の流路断面積が前記範囲の下限値以上であれば、連結管２２０が汚泥で閉塞しにくい。連結管２２０の流路断面積が前記範囲の上限値以下であれば、第１散気装置１１０がコンパクトとなる。
　なお、連結管２２０の流路断面積は、連結管２２０を連結管２２０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。
　（第２散気装置）
　膜分離部２３の上下方向に隣り合う膜モジュール２２の間には、水平方向における、膜モジュール２２の分離膜の面方向に垂直な方向に、複数の第２散気装置１１２が並んで設けられている。
　第２散気装置１１２は、サイフォン式散気装置である。図１３に示すように、この例の第２散気装置１１２は、水平方向に一列に並んで配置され、６つのサイフォン式散気管１２０が互いに連結されたものである。すなわち、この例の第２散気装置１１２は、水平管及び分配部を有せず、側板部１２０Ｃの下端部に切欠部１３４が形成されていない以外は、第１散気装置１１０と同じ態様である。この例では、第２散気装置１１２は気体供給装置とは接続されておらず、気体供給装置から第２散気装置１１２に気体は供給されない。
　各々の第２散気装置１１２は、平面視でサイフォン式散気管１２０の散気穴１２６が隣り合う膜モジュール２２の間に位置し、散気穴１２６の長さ方向（第２散気装置１１２の長さ方向）が膜モジュール２２の面方向と一致するように設けられている。
　通常、散気装置から生じる気泡は、被処理水中を上昇するにつれて分裂して細かい気泡群となる。そのため、散気装置から生じた気泡は、上昇するほど膜を振動させる力が減少し、膜表面への有機物等の堆積を抑制する効果が小さくなる。このことから、複数の膜モジュール２２が上下方向に並べられる多段式の膜分離部２３の場合、一番下の膜モジュール２２の下側に配置された第１散気装置１１０だけでは、上段の膜モジュール２２までは有機物等の堆積抑制効果が得られにくい。
　これに対し、ＭＢＲ装置１００では、上下方向に隣り合う膜モジュール２２の間に第２散気装置１１２が配置されている。このように、第１散気装置１１０の上方の膜モジュール２２間に、サイフォン式散気装置である第２散気装置１１２が配置されている。第２散気装置１１２のサイフォン式散気管１２０は、底部が開口して処理水流入部１２７が形成されているため、第１散気装置１１０から散気された気泡が底部から入り込んで回収される。そのため、第１散気装置１１０から散気された気泡が上昇するにつれて細かくなっても、それら気泡群が上方の膜モジュール２２間の第２散気装置１１２に集められ、サイフォン機構によって再び大きな気泡として散気される。この結果、膜表面への有機物等の堆積抑制効果が上段の膜モジュール２２まで十分に得られる。
　また、ＭＢＲ装置１００では、第２散気装置１１２に気体供給装置から気体を供給せずに、第１散気装置１１０から散気された気泡を回収し、それを再利用して散気するため、省エネルギー、かつ低コストである。
　第２散気装置１１２の好ましい態様は、水平管及び分配部を有せず、サイフォン式散気管１２０の側板部１２０Ｃの下端部に切欠部１３４が形成されていない以外は第１散気装置１１０の好ましい態様と同様である。
　水平方向に並んで配置される第２散気装置１１２の数は、膜分離槽２１の大きさ、及び水平方向に並ぶ膜モジュール２２の数に応じて適宜設定でき、例えば、２～５０００個とすることができる。
　水平方向に並ぶ各々の第２散気装置１１２の下方には、第１散気装置１１０がそれぞれ配置されていることが好ましい。より具体的には、平面視において、すべての第２散気装置１１２と重なる位置に第１散気装置１１０がそれぞれ配置されていることが好ましい。
　以下、ＭＢＲ装置１００の作用機構について説明する。
　運転開始前においては、図７に示すように、第１散気装置１１０の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。第２散気装置１１２の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も同様に、汚泥含有処理水Ｂ（被処理水）で満たされている。
　気体供給装置１５０のブロア１５２から配管１５４を通じて送気し、図１１に示すように、給気部２１２からヘッダー２００の気体貯留部２１０内に気体Ａを送り込む。気体Ａとしては、例えば空気を使用できる。ヘッダー２００では気体貯留部２１０内で気体Ａが一時的に貯留されて水面Ｓ１を押し下げつつ、気体Ａの一部が送気部２１４から連結管２２０を通じて第１散気装置１１０の水平管１１６へと送られる。
　水平管１１６に送られた気体は各分配部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から第１散気装置１１０の各サイフォン式散気管１２０に送られる。このように第１散気装置１１０のサイフォン式散気管１２０に気体Ａが連続的に供給されると、図８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。
　さらに気体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９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気体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４００を形成する。散気穴１２６から散気されると、図１０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８から図１０までの状態が繰り返し行われることで、第１散気装置１１０から間欠的に曝気される。
　図２に示すように、第１散気装置１１０から散気された気泡４００は、上昇するにつれて分裂して細かい気泡群になっていく。それら気泡群は、上下方向に隣り合う膜モジュール２２間に配置された第２散気装置１１２の各サイフォン式散気管１２０に底部から入り込んでサイフォン室１２８に溜められる。そして、第１散気装置１１０から散気された気泡４００が随時回収されていくと、第２散気装置１１２の各サイフォン式散気管１２０において、第１散気装置１１０と同様の機構で間欠的に曝気され、再び大きな気泡が発生する。これにより、膜表面への有機物等の堆積抑制効果が膜分離部２３における上段の膜モジュール２２まで十分に得られる。
　運転を停止すると、通常はブロア１５２近傍の気密性が高くないことから、気体貯留部２１０内の気体Ａが給気部２１２から逆流し、図１２に示すように、気体貯留部２１０内の水面Ｓ１が給気部２１２の給気口２１２ａまで上昇する。ヘッダー２００においては、送気部２１４の送気口２１４ａが給気部２１２の給気口２１２ａよりも上側に位置するため、運転停止時でも送気部２１４の送気口２１４ａ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２１４から第１散気装置１１０に侵入することが抑制される。その結果、水平管１１６等が乾燥汚泥で詰ま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、第１散気装置１１０及び第２散気装置１１２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、本発明においては、２個以上の膜モジュールが上下方向に並んで配置された多段式の膜分離部の一番下の膜モジュールの下側に第１散気装置が配置され、さらに膜分離部の上下方向に隣り合う膜モジュールの間に、第２散気装置としてサイフォン式散気装置が配置されている。これにより、第１散気装置から散気された気泡によって下段の膜モジュールの膜表面への有機物等の堆積が抑制される。さらに、第１散気装置から散気された気泡が第２散気装置で回収され、再びサイフォン機構によって散気されることで、第２散気装置よりも上段側の膜モジュールにおいても膜表面への有機物等の堆積が抑制される。
　また、本発明では、上下方向に隣り合う膜モジュール間に配置する第２散気装置による散気を、第１散気装置から散気された気泡を再利用して行うため、多段式の膜分離部を備える装置であっても省エネルギーかつ低コストである。
　なお、本発明の膜分離装置は、前記したＭＢＲ装置１００には限定されない。
　本発明の膜分離装置においては、水平方向に隣り合う第２散気装置同士が連結部材で連結されていてもよい。例えば、図１４に示すように、水平方向に隣り合う第２散気装置１１２のサイフォン式散気管１２０の側板部１２０Ｂの下端部同士が連結部材１６０で連結されていてもよい。この態様であれば、第１散気装置１１０から散気された気泡が、水平方向に隣り合う第２散気装置１１２の間を通り抜けることを抑制できる。そのため、第１散気装置１１０から散気された気泡をより効率良く第２散気装置１１２で回収して散気することができる。
　水平方向に隣り合う第２散気装置２１２同士を連結部材１６０で連結する態様は、対向する側板部１２０Ｂの下端部同士を連結する態様には限定されない。例えば、図１５に示すように、水平方向に隣り合う第２散気装置１１２のサイフォン式散気管１２０の側板部１２０Ｂの上下方向の中央部同士が連結部材１６０で連結されていてもよい。図１６に示すように、水平方向に隣り合う第２散気装置１１２のサイフォン式散気管１２０の側板部１２０Ｂの上端部同士が連結部材１６０で連結されていてもよい。これらの態様の場合には、水平方向に隣り合う第２散気装置１１２の間を連結部材で連結し、それらの間に下端が開口した箱状の気体貯留部１６２を形成することが好ましい。気体貯留部１６２内が第１散気装置１１０から散気された気泡で満たされると、それ以上の気泡は気体貯留部１６２の両側の第２散気装置１１２のサイフォン式散気管１２０内へと入り、散気される。
　また、図１７に示すように、水平方向に隣り合う第２散気装置２１２同士を連結する連結部材１６０は、下方に突き出るように屈曲又は湾曲していてもよい。これにより、第１散気装置１１０から散気され、連結部材１６０に接触した気泡がスムーズに両側のサイフォン式散気管１２０内に入りやすくなる。
　水平方向に並んで配置される複数の第１散気装置１１０は、水平方向に並んで配置される複数の第２散気装置１１２に比べ、水平方向において、より幅広い範囲に配置されていてもよい。例えば、図１８に示すように、膜分離部２３の下段（一番下）の水平方向に並ぶ膜モジュール２２が、上段の水平方向に並ぶ膜モジュール２２よりも多く、下段の方が幅広い場合には、それに合わせて水平方向に並ぶ第１散気装置１１０が水平方向に並ぶ第２散気装置１１２よりも広い範囲に配置されていてもよい。本発明の効果を損なわない範囲であれば、このように水平方向の端に位置する第１散気装置１１０の上方には第２散気装置１１２が配置されていない態様であってもよい。この場合、水平方向の端に位置する第２散気装置１１２のサイフォン式散気管１２０の下端部に、水平方向の外側に突出し、かつ下方に傾斜した回収片１６４を設け、水平方向の外側に配置されている第１散気装置１１０から散気された気泡も回収するようにしてもよい。
　膜分離部において上下方向に配置される膜モジュールの数は、２個（２段）には限定されず、３個以上（３段以上）であってもよい。
　膜分離部において、第２散気装置は、上下方向に隣り合うすべての組の膜モジュールの間に設けられていなくてもよい。例えば、下から順に、第１散気装置、膜モジュール、第２散気装置、膜モジュール、膜モジュールが配置された態様であってもよい。上下方向のすべての膜モジュールにおける膜表面への有機物等の堆積を抑制しやすい点では、第１散気装置を一番下にして、上下方向に膜モジュールと第２散気装置とが交互に配置されている態様が好ましい。
　図１９に示すように、水平方向に並ぶ第１散気装置１１０よりも多くの第２散気装置１１２を水平方向に隙間なく並べて配置してもよい。図２０に示すように、第２散気装置１１２が備えるサイフォン式散気管１２０のサイフォン室１２８を、第１散気装置１１０が備えるサイフォン式散気管１２０に比べて幅広くして、水平方向において、それら第２散気装置１１２を隙間なく配置してもよい。
　第１散気装置及び第２散気装置は、前記したものには限定されない。
　第１散気装置及び第２散気装置が備え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。
　第１散気装置１１０は、１つの分配部１１８から２つのサイフォン式散気管１２０に気体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気体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気体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。
　第１散気装置は、サイフォン式散気装置には限定されない。すなわち、第１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、サイフォン式散気管を有さず、分配部の開口部から散気する第１散気装置や、水平管に複数の散気孔が形成されている第１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第１散気装置であってもよい。省エネルギー及び低コストの点では、第１散気装置はサイフォン式散気装置であることが好ましい。
　本発明では、第２散気装置を気体供給装置と接続し、気体供給装置から第２散気装置に気体を供給するようにしてもよい。この態様の第２散気装置としては、例えば、前記した第１散気装置１１０と同じ態様のサイフォン式散気装置を使用できる。この態様においても、第２散気装置の散気には第１散気装置で散気された気泡を回収して再利用できるため、気体供給装置から第２散気装置に供給する気体の量を少なくでき、省エネルギーかつ低コストである。気体供給装置から第２散気装置に気体を供給する場合、気体供給装置と第２散気装置の間には、第１散気装置の場合と同様にヘッダーを設けることが好ましい。
　より省エネルギーで低コストである点では、ＭＢＲ装置１００のように、気体供給装置から第２散気装置に気体を供給しない態様が好ましい。
　ヘッダーは、前記したヘッダー２００には限定されない。
　例えば、ヘッダー２００における給気部２１２の給気口２１２ａは、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。給気部の下端寄りの側壁に給気口を形成していてもよい。給気部には気体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。給気部の下端寄りの部分を屈曲させて給気口が横向きに開口した状態にしてもよい。
　給気部の気体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には、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。
　気体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、給気部が気体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。また、送気部の一部が気体貯留部内に挿入されるように設けられていてもよい。
　気体貯留部は、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気体貯留部であってもよい。
　ヘッダーが備える給気部及び送気部の数は、１つには限定されず、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であってもよい。
　図２１及び図２２に例示したヘッダー３００であってもよい。
　ヘッダー３００は、給気部２１２が気体貯留部２１０内まで挿入されず、気体貯留部２１０内に、上板部２１８から下方に延び、気体貯留部２１０内の上側部分を給気部２１２側と送気部２１４側に仕切る仕切部３１０が設けられている以外は、ヘッダー２００と同様の態様である。
　ヘッダー３００では、仕切部３１０と、気体貯留部２１０の上板部２１８及び胴部２１６の一部とで形成される、送気部２１４と反対側の筒状部分が給気部２１２の一部になっている。そして、仕切部３１０の下端３１０ａの給気部２１２側の開口端が給気口２１２ａになっている。このように、気体貯留部２１０の一部が給気部２１２の一部を兼ねる態様になっている。
　ヘッダー３００を用いることで、ヘッダー２００を用いる場合と同様に、気体貯留部２１０から第１散気装置や第２散気装置の水平管へ汚泥が侵入しにくくなり、水平管や接続管部が汚泥で詰まることが抑制される。
　仕切部３１０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３１０の高さｈ４が前記範囲の下限値以上であれば、ヘッダー３００から散気装置に汚泥が侵入することを抑制しやすい。仕切部３１０の高さｈ４が前記範囲の上限値以下であれば、散気装置がコンパクトとなる。
　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３００における仕切部３１０の下端３１０ａ及び給気口２１２ａは、ヘッダー２００と同様に、第１散気装置１１０における分配部１１８の開口部１１８ａよりも上側に位置する。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、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３１０の下端３１０ａ及び給気口２１２ａ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３００から散気装置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、散気装置がコンパクトとなる。
　仕切部３１０の下端３１０ａ及び給気口２１２ａは、ヘッダー２００と同様に、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３１０の下端３１０ａ及び給気口２１２ａ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、散気装置がコンパクトとなる。
　板状の仕切部３１０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。
　平板状の仕切部３１０は、給気部２１２側又は送気部２１４側に傾斜して設けられていてもよい。この場合、平板状の仕切部３１０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。
　本発明の水処理装置は、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。
　２２…膜モジュール、２３…膜分離部、１００…膜分離活性汚泥装置、１１０…第１散気装置、１１２…第２散気装置、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、１５０…気体供給装置、１５２…ブロア、２００，３００…ヘッダー、２１０…気体貯留部、２１０ａ…被処理水流入口、２１２…給気部、２１２ａ…給気口、２１４…送気部、２１４ａ…送気口、２１６…胴部、２１８…上板部、２２０…連結管。

Claims (7)

  1. 　２個以上の膜モジュールが上下方向に並んで配置された膜分離部と、前記膜分離部の一番下の前記膜モジュールの下側に配置された第１散気装置と、前記膜分離部の上下方向に隣り合う前記膜モジュールの間に配置された第２散気装置と、前記第１散気装置に気体を供給する気体供給装置と、を備え、
    　前記膜分離部、前記第１散気装置及び前記第２散気装置は被処理水中に浸漬され、
    　前記第２散気装置がサイフォン式散気装置である、膜分離装置。
  2. 　前記第１散気装置がサイフォン式散気装置である、請求項１に記載の膜分離装置。
  3. 　２個以上の前記膜モジュールと、２個以上の前記第１散気装置と、２個以上の前記第２散気装置とがそれぞれ水平方向に並んで配置されている、請求項１又は２に記載の膜分離装置。
  4. 　水平方向に隣り合う前記第２散気装置同士が連結部材で連結されている、請求項３に記載の膜分離装置。
  5. 　水平方向に並ぶ各々の前記第２散気装置の下方に前記第１散気装置がそれぞれ配置されている、請求項３又は４に記載の膜分離装置。
  6. 　前記気体供給装置と前記第１散気装置の間に、被処理水中に浸漬されるヘッダーが設けられ、
    　前記ヘッダーが、下部に被処理水流入口が形成されている気体貯留部と、前記気体貯留部内に気体を送り込む給気部と、前記第１散気装置と接続され、前記気体貯留部から気体を送り出す送気部と、を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の膜分離装置。
  7. 　前記膜分離部、前記第１散気装置及び前記第２散気装置が、活性汚泥を含む汚泥含有処理水中に浸漬される膜分離活性汚泥装置である、請求項１～６のいずれか一項に記載の膜分離装置。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002224684A (ja) * 2001-02-05 2002-08-13 Kobe Steel Ltd 活性汚泥処理装置
JP2011110520A (ja) * 2009-11-30 2011-06-09 Kubota Corp 有機性排水処理装置および有機性排水処理方法
JP2011224452A (ja) * 2010-04-19 2011-11-10 Meidensha Corp 膜ユニット及び膜分離装置
JP2015085314A (ja) * 2013-09-26 2015-05-07 三菱レイヨン株式会社 散気装置および水処理装置
JP2018008249A (ja) * 2016-07-15 2018-01-18 住友電気工業株式会社 散気ユニット及び濾過装置
JP2018079442A (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 三菱ケミカル株式会社 サイフォン式散気管、膜分離活性汚泥装置、水処理方法
JP2018202372A (ja) * 2017-06-09 2018-12-27 三菱ケミカル株式会社 サイフォン式散気装置、膜分離活性汚泥装置、および水処理方法
JP2019076857A (ja) * 2017-10-26 2019-05-23 三菱ケミカルアクア・ソリューションズ株式会社 サイフォン式散気装置、膜分離活性汚泥装置及び水処理方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002224684A (ja) * 2001-02-05 2002-08-13 Kobe Steel Ltd 活性汚泥処理装置
JP2011110520A (ja) * 2009-11-30 2011-06-09 Kubota Corp 有機性排水処理装置および有機性排水処理方法
JP2011224452A (ja) * 2010-04-19 2011-11-10 Meidensha Corp 膜ユニット及び膜分離装置
JP2015085314A (ja) * 2013-09-26 2015-05-07 三菱レイヨン株式会社 散気装置および水処理装置
JP2018008249A (ja) * 2016-07-15 2018-01-18 住友電気工業株式会社 散気ユニット及び濾過装置
JP2018079442A (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 三菱ケミカル株式会社 サイフォン式散気管、膜分離活性汚泥装置、水処理方法
JP2018202372A (ja) * 2017-06-09 2018-12-27 三菱ケミカル株式会社 サイフォン式散気装置、膜分離活性汚泥装置、および水処理方法
JP2019076857A (ja) * 2017-10-26 2019-05-23 三菱ケミカルアクア・ソリューションズ株式会社 サイフォン式散気装置、膜分離活性汚泥装置及び水処理方法

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