JP2002205083A

JP2002205083A - 無放流汚水処理装置

Info

Publication number: JP2002205083A
Application number: JP2001037692A
Authority: JP
Inventors: Miki Sato; 幹佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2002-07-23

Abstract

(57)【要約】【課題】一次処理水を、通気性土壌内に埋設した浸潤
部材から通気性土壌内に浸潤させ、土壌中に含まれる微
生物の作用により有機物を分解した後、毛管上昇により
地表面から大気中に蒸散させる際に、その一部が地下に
浸透するのを防止し、硝酸性窒素などの有害物質が地下
水へ混入するのを防止できる無放流汚水処理装置を提供
する。【解決手段】土１中に形成した上部が開放された空間
２内に、通気性土壌３を充填し、その底部に透水係数が
５．０×１０^−１〜５．０ｃｍ／秒のジオテキスタイル
４を敷設すると共に、該ジオテキスタイル４の上方の通
気性土壌３内に処理水浸潤部材５を設けて、該処理水浸
潤部材５へ供給された汚水処理水を該通気性土壌３内へ
浸潤させて処理した後、蒸発散させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無放流方式の汚水
処理装置に関し、特に生活汚水、畜産排水などの一次処
理水の無放流汚水処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水洗便所の汚水や厨房雑排水などの生活
汚水を処理する装置として、これらの汚水を腐敗室にお
いて微生物の作用により浮上物、沈殿物、上澄液に分離
し、濾過室で上澄液に含まれている浮遊物を濾過した一
次処理水を、通気性土壌内に埋設した浸潤部材から通気
性土壌内に浸潤させ、土壌中に含まれる微生物の作用に
より有機物を分解した後、毛管上昇により地表面から大
気中に蒸散させるようにした無放流方式の汚水装置が知
られている（特開平６−２９２８９５号公報）。

【０００３】この装置は、維持管理が容易で、流入汚水
量の変動を受け難く、しかも貯水槽を必要としないた
め、設置面積が狭くてすみ、低コストで設置できるとい
う利点を有している。しかしながら、この装置では、単
に、通気性土壌内に処理水浸潤部材を設けただけである
ため、一部の一次処理水が地下に浸透して、地下水に混
入してしまう恐れがある。

【０００４】一次処理水には、有機物、例えば、有機性
窒素、アンモニア性窒素をはじめとして、各種の窒素酸
化物が含まれており、これらは、河川、湖沼の富栄養化
の原因となるため、除去する必要がある。特に、硝酸性
窒素は、メトヘモグロビン血症を引き起こすなど人体へ
の悪影響があるほか、さまざまな環境汚染の原因となる
ため、環境庁の公共用水域及び地下水の環境基準とし
て、１０ｍｇ／リットル以下とするように規定されてい
る。従って、浸潤部材から通気性土壌内へ送り出された
一次処理水が地下へ浸透し、含まれている硝酸性窒素が
地下水へ混入するのを阻止しなければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
記従来技術の問題を解消し、一次処理水を、通気性土壌
内に埋設した浸潤部材から通気性土壌内に浸潤させ、土
壌中に含まれる微生物の作用により有機物を分解した
後、毛管上昇により地表面から大気中に蒸散させる際
に、その一部が地下に浸透するのを防止し、硝酸性窒素
などの有害物質が地下水へ混入するのを防止できる無放
流汚水処理装置を提供することを課題とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の透水係数を有
するジオテキスタイルを通気性土壌底部に敷設すること
により、一次処理水が地下に浸透するのを防止すること
ができ、硝酸性窒素等の有害物質が地下水へ混入するの
を阻止することができ、更には、通気性土壌内への一次
処理水の浸潤、毛管上昇を促進できることを見出し、本
発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明によれば、（１）土中に
形成した上部が開放された空間内に、通気性土壌を充填
し、その底部に透水係数が５．０×１０^−１〜５．０ｃ
ｍ／秒のジオテキスタイルを敷設すると共に、該ジオテ
キスタイルの上方の通気性土壌内に処理水浸潤部材を設
け、該処理水浸潤部材へ供給された一次処理水を該通気
性土壌内へ浸潤させて処理した後、蒸発散させることを
特徴とする無放流汚水処理装置、（２）前記ジオテキス
タイルが合成繊維不織布である上記（１）の無放流汚水
処理装置、（３）前記合成繊維不織布が、透水係数１．
０〜３．０ｃｍ／秒、厚さ６〜１２ｍｍ、目付２２０〜
４５０ｇ／ｍ^２のポリエステル不織布である上記（２）
の無放流汚水処理装置、及び（４）前記処理水浸潤部材
が、吸水性シートの管状体側面に、吸水性シートからな
る複数個の翼片を突出形成せしめたものである上記
（１）、（２）又は（３）の無放流汚水処理装置が提供
される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明を説明す
る。図１は、本発明の無放流汚水処理装置を用いた汚水
処理システムの一例を示す概略縦断面図、図２は、図１
に示した本発明の無放流汚水処理装置の横断面図であ
る。

【０００９】図１及び図２において、Ａは汚水供給パイ
プ、Ｂは通気性土壌Ｂ１及び礫Ｂ２を内蔵する第一消化
室、Ｃは通気性土壌Ｃ１及び礫Ｃ２を内蔵する第二消化
室、Ｄは通気性土壌Ｄ１及び礫Ｄ２を充填した消化性濾
過室、ＥはポンプＥ１を設けたポンプ室である。Ｆは本
発明の無放流汚水処理装置であり、土１中に形成した上
部が開放された空間２、該空間２内に充填した通気性土
壌３、その底部に敷設したジオテキスタイル４及び該ジ
オテキスタイル４の上方の通気性土壌３内に設けた処理
水浸潤部材５で構成されている。なお、６は、土１の側
にわたって形成した盛土であり、雨水を表面流として流
し、装置内へ侵入するのを防ぐために設けたものであ
り、通常、土１の表面から１０ｃｍ以上の厚さとなるよ
うに形成すればよい。

【００１０】土１中に形成する空間２は、通常、幅１〜
２ｍ、長さ１０〜３０ｍ、深さ０．４〜１ｍであり、こ
の空間２に通気性土壌３を充填する。通気性土壌３とし
ては、土壌処理に通常用いられるものを使用することが
でき、例えば、粘土含量１５〜２５％、シルト含量２０
〜４５％、砂含量３〜６５％の埴壌土に相当する土壌が
適当であるとされており、壌質砂土やフライアッシュ、
パーライトなどを混合した土壌なども使用できる。ま
た、製紙、パルプ工場から排出されるスラッジの焼却灰
や、石炭火力発電所などから出るクリンカーなども好適
に使用できる。

【００１１】本発明で使用するジオテキスタイル４は、
透水係数が５．０×１０^−１〜５．０ｃｍ／秒であれ
ば、任意のものを使用することができる。本発明で使用
できるジオテキスタイルとしては、例えば、編織物、不
織布、ネット、マット、グリッド、透水性膜、これらの
複合材、長繊維、短繊維などと土との混合体などが挙げ
られ、材質も、天然物、合成樹脂、金属、セラミックス
などが挙げられるが、特に、合成繊維不織布、なかでも
ポリエステル繊維不織布が好適に用いられる。ポリエス
テル不織布の場合、その厚さ及び目付は、それぞれ１〜
１５ｍｍ、７５〜６００ｇ／ｍ^２が適当であるが、特
に、厚さ６〜１２ｍｍ、目付２２０〜４５０ｇ／ｍ^２の
ものが好ましく用いられる。

【００１２】ジオテキスタイル４は、通気性土壌３内を
下降浸潤する処理水が、更に下方へ浸透するのを抑制
し、ジオテキスタイル４内を処理水が横方向に拡散する
ようにし、処理水の均等な毛管上昇を促進するものであ
り、透水係数が５．０×１０^−１〜５．０ｃｍ／秒であ
ることが必要である。透水係数が５．０×１０^−１ｃｍ
／秒未満では、ジオテキスタイル４の上下で土壌環境が
激変し、特にジオテキスタイル４の上に水が溜まり、嫌
気性となって通気性土壌３に目詰まりが生ずる原因とな
るばかりでなく、処理水の横方向への拡散も不十分で、
均等な毛管上昇が行えない。一方、５．０ｃｍ／秒を超
えると、水が更に下方へ浸透してしまい、本発明の効果
が達成できない。本発明のジオテキスタイル４の透水係
数は、好ましくは、８．０×１０^−１〜４．０ｃｍ／
秒、更に好ましくは、１．０〜３．０ｃｍ／秒である。
ここで、透水係数は、ＪＩＳＡ−１２１８に準ずる定水
位法で測定した値である。

【００１３】ジオテキスタイル４の上方の通気性土壌３
内には、処理水浸潤部材５が設けられる。処理水浸潤部
材５としては、処理水を土壌中に均等に不飽和の状態で
浸潤させることのできるものであれば如何なるものでも
よいが、例えば、図３に示すごとき構造体が好適に用い
られる。図３に示した処理水浸潤部材５においては、吸
水性シートからなる管状体１１の側面に、同じく吸水性
シートからなる複数個の翼片１２、１２´を突出形成さ
せており、管状体１１内には剛毛状繊維１３が充填さ
れ、その中央部に透水性パイプ１４が配設されている。
管状体１１の下面外側は、不透水性シート１５で覆われ
ている。管状体１１及び翼片１２、１２´を構成する吸
水性シートとしては、厚さ１〜１０ｍｍ程度のポリエス
テル繊維不織布が好適に用いられる。

【００１４】いま、汚水供給パイプＡを経由して供給さ
れた汚水は、通気性土壌Ｂ１及び礫Ｂ２を内蔵する第一
消化室Ｂ、通気性土壌Ｃ１及び礫Ｃ２を内蔵する第二消
化室Ｃ、通気性土壌Ｄ１及び礫Ｄ２を充填した消化性濾
過室Ｄにおいて、常法により消化、ろ過され、ポンプ室
Ｅ内のポンプＥ１で本発明の汚水処理装置Ｆに送られ
る。この消化、ろ過工程は、上記のものに限られるもの
ではなく、一般に用いられている任意の汚水処理方式を
用いることができる。また、消化性濾過室Ｄと汚水処理
装置Ｆとの間に、自然流下が可能な勾配があれば、ポン
プ室Ｅ及びポンプＥ１を設ける必要はない。

【００１５】このようにして本発明の汚水処理装置Ｆへ
送られた一次処理水は、処理水浸潤部材５から通気性土
壌３内に均等に不飽和の状態で浸潤させられる。通気性
土壌３内に浸潤させられた一次処理水は、不飽和の流れ
となり、大部分が地表面に向けて毛管上昇する。不飽和
の流れにおいては、土壌の間隙水の負圧が高く、十分に
空気を吸い込むため、好無性が保持され、好無性菌によ
る活発な酸化が行われて、一次処理水中の有機物、例え
ば、有機性、アンモニア性窒素が酸化され、亜硝酸性、
硝酸性窒素となる。これと共に、通気性土壌は、酸化的
部位と還元的部位とが共存する団粒構造を有している。
すなわち、団粒構造内部は、毛管孔隙に富み、水分保持
力も強く、気体孔隙が少ないため、酸素の拡散速度に対
して微生物の酸素消費速度が打ち勝って、嫌気状態とな
るのに対し、団粒構造外部は、粗大な孔隙に富み、好無
性状態に保たれる。その結果、団粒構造外部で、有機
性、アンモニア性窒素が酸化されると共に、団粒構造内
部では、生成した亜硝酸性、硝酸性窒素の還元が行われ
る。

【００１６】一方、通気性土壌３内を毛管上昇せずに下
降浸潤した一次処理水は、ジオテキスタイル４によっ
て、更に下方へ浸透するのが抑制され、ジオテキスタイ
ル４内を横方向に拡散する。これによって、一次処理水
の地下への浸透が阻止されると共に、その均等な毛管上
昇が促進され、上記のように、有機性、アンモニア性窒
素の酸化と生成した亜硝酸性、硝酸性窒素の還元が行わ
れて、地下水中へ混入する硝酸性窒素の量を、問題のな
いレベルまで大幅に低減させることができる。また、通
気性土壌３とジオテキスタイル４との境界部分には、水
が貯留されるので、処理水が地下水中へ直接流入するこ
とがなくなり、この部分では嫌気性が保持されるため、
更に亜硝酸性、硝酸性窒素の還元が行われる。

【００１７】このように、通気性土壌３内を毛管上昇す
る処理水は、好無性条件の下で、有機性、アンモニア性
窒素が酸化され、亜硝酸性、硝酸性窒素となる。また、
嫌気性条件下では、硝酸性窒素が亜硝酸性窒素に還元さ
れ、更に窒素と水に分解されて、地表面から蒸発散し、
脱窒される。なお、土壌中では、亜硝酸性窒素からアン
モニア性窒素へ還元されることはない。なお、亜硝酸性
窒素については、一般に、消化槽で処理された一次処理
水は弱アルカリ性であり、土壌中も弱アルカリ性が保持
されていることから、飽和状態に達するまで、土壌内に
安定した状態で留まり、飽和状態に達すると、大気中に
気化して揮散するともいわれている。また、通気性土壌
３内を毛管上昇せずに下降浸潤した処理水は、ジオテキ
スタイル４内を横方向に拡散し、その後、毛管上昇して
上記のような脱窒が行われ、地下水中へ混入する有害な
硝酸性窒素の量を、問題のないレベルまで大幅に低減さ
せることができる。

【００１８】

【実施例】し尿と洗浄水及び厨房、風呂、洗濯等の雑排
水を含む家庭生活排水を、図１に示す多室型消化室
（Ｂ）〜（Ｄ）で消化、濾過した一次処理水を、図１及
び２に示す本発明の無放流汚水処理装置Ｆで処理した。
汚水処理装置Ｆは、空間２の長さを１０ｍ、幅を１ｍ、
深さを０．６ｍとし、水量負荷が４０リットル／ｍ・日
となるように設計した。

【００１９】汚水処理装置Ｆに用いる処理水浸潤部材５
としては、図３に示すような、大成工業株式会社製タフ
ガードＬタイプを用いた。また、ジオテキスタイル４と
しては、厚さ１０ｍｍ、目付４００ｇ／ｍ^２、透水係数
２．０ｃｍ／秒のポリエステル繊維接着不織布（前田工
繊株式会社製、サンドフＳ−１０・Ｇ）を用いた。１
ヶ月運転後、ジオテキスタイル４下方の土１中から採取
した処理水中の硝酸性窒素の量は、５．４ｍｇ／Ｌであ
った。

【００２０】一方、比較のために、上記実施例の汚水処
理装置Ｆにおいて、ジオテキスタイル４を使用せず、そ
の他は上記実施例と同様にして処理を行った。空間２下
方の土１中から採取した処理水中の硝酸性窒素の量は、
２４．８ｍｇ／Ｌであった。更に、比較のために、ジオ
テキスタイル４として、厚さ８ｍｍ、目付８４０ｇ／ｍ
^２、透水係数３．０×１０^−１ｃｍ／秒のポリエステル
長繊維不織布（前田工繊株式会社製、ジオフリースＳ
−８００）を用いたところ、１ヶ月運転後、通気性土壌
に目詰まりが発生し、装置の処理能力が低下していた。

【００２１】この結果からも明らかなように、本発明の
汚水処理装置を用いた場合は、硝酸性窒素の量が地下水
に混入しても問題のないレベルまで低下しているが、ジ
オテキスタイルを用いない場合は、硝酸性窒素の量が多
く、地下水を汚染する可能性がある。また、ジオテキス
タイルの透水係数が５．０×１０^−１ｃｍ／秒よりも小
さい場合は、通気性土壌に目詰まりが生じ、装置の処理
能力が低下する。なお、上記実施例では、家庭生活排水
処理について述べたが、畜産排水処理などの他の排水処
理にも有効に利用できることはいうまでもない。

【００２２】

【発明の効果】本発明の汚水処理装置によれば、一次処
理水を、通気性土壌内に埋設した浸潤部材から通気性土
壌内に浸潤させ、土壌中に含まれる微生物の作用により
有機物を分解した後、毛管上昇により地表面から大気中
に蒸散させる際に、その一部が地下に浸透するのを防止
し、硝酸性窒素などの有害物質が地下水へ混入するのを
有効に防止することできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無放流汚水処理装置を使用した汚水処
理システムの一例を示す概略縦断面図である。

【図２】図１に示した本発明の無放流汚水処理装置の横
断面図である。

【図３】本発明において使用する処理水浸潤部材の一例
を示す横断面図である。

【符号の説明】

Ｆ無放流汚水処理装置１土２空間３通気性土壌４ジオテキスタイル５処理水浸潤部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】土中に形成した上部が開放された空間内
に、通気性土壌を充填し、その底部に透水係数が５．０
×１０^−１〜５．０ｃｍ／秒のジオテキスタイルを敷設
すると共に、該ジオテキスタイルの上方の通気性土壌内
に処理水浸潤部材を設け、該処理水浸潤部材へ供給され
た一次処理水を該通気性土壌内へ浸潤させて処理した
後、蒸発散させることを特徴とする無放流汚水処理装
置。
【請求項２】前記ジオテキスタイルが合成繊維不織布
であることを特徴とする請求項１記載の無放流汚水処理
装置。
【請求項３】前記合成繊維不織布が、透水係数１．０
〜３．０ｃｍ／秒、厚さ６〜１２ｍｍ、目付２２０〜４
５０ｇ／ｍ^２のポリエステル不織布である請求項２記載
の無放流汚水処理装置。
【請求項４】前記処理水浸潤部材が、吸水性シートの
管状体側面に、吸水性シートからなる複数個の翼片を突
出形成せしめたものであることを特徴とする請求項１、
２又は３記載の無放流汚水処理装置。