JP2003088884A

JP2003088884A - 杭を用いた下水処理システム

Info

Publication number: JP2003088884A
Application number: JP2001281996A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Koga; 耕太郎古賀; Arata Morishita; 新森下
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2003-03-25

Abstract

(57)【要約】【課題】鋼管矢板等の杭の内部に曝気装置を設け、土
留杭の機能及び目的を損なうことなく護岸を構成する鋼
管矢板の内部空間を有効利用すると共に担体の流出を簡
単に防止できる杭を用いた下水処理システムを提供す
る。【解決手段】海岸または河岸に沿って埋設されて岸壁
を形成し、背面側からの土砂の荷重を支持する強度を備
えると共に下端部に閉塞部材８を設けた複数の中空杭４
と、少なくとも１つの中空杭４の内部に設けられ、中空
杭４の背面側からの汚水を流入させる下降路及び浄化し
た水を上部から排水する上昇路を備えた流路形成部材５
とを有し、上昇路内には、内部に微生物を保持して固定
配置され、通水した汚水の浄化処理を行う担体１３が設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管杭等の中空杭
の内部空間を用いて汚水を微生物で分解する杭を用いた
下水処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、人間の生活空間から発生する汚水
や雨水、または工場の排水等に含まれる有機物を除去す
るため、微生物を用いて分解浄化処理を行うことがあ
る。例えば、好気性の微生物を用いた場合、微生物によ
る有機物の除去効率を上げるため、汚水中の酸素含有量
を増加させることが有効である。汚水中の酸素含有量を
増加させる方法として、例えば、特公昭６１−３９１１
８号公報に記載された超深層曝気法（ディープシャフト
法）がある。

【０００３】この方法は、上下に長い（４０〜１５０ｍ
程度）下降管及び上昇管を有する曝気槽を用いて、この
内部に汚水と微生物を付着させた浮遊担体を共に循環さ
せ、流動する浮遊担体中の微生物により汚水中の有機物
を分解する。この方法によると、汚水が下降管中を下降
するにつれて水圧が増加するので、水中の酸素含有量が
多くなる現象（ヘンリーの法則）によって微生物による
分解能力が非常に大きくなる。

【０００４】一方、一般的に護岸工事等を行うときに
は、鋼管矢板が広く使われている。鋼管矢板は、鋼管に
継手を溶接し、つないだもので、断面性能、曲げ剛性が
鋼矢板に比べてきわめて大きく、構造物の大型化・大水
深化や、軟弱地盤での建設工事増加にともなって、港湾
・河川（岸壁・護岸・波除堤）などに広く使用されるよ
うになってきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の超深層曝気法においては、浮遊担体が汚水と共に循
環するため、浄化された汚水の流出口に浮遊担体の流出
防止用のスクリーンを設置する必要があり、また、定期
的にスクリーンから浮遊担体を分離させる作業が必要で
メンテナンスに手間がかかる。

【０００６】一方、鋼管矢板の内部には広い空間部が形
成されているが、これを利用する方法がなく無駄なスペ
ースとなっている。また、鋼管矢板を用いる工事は港湾
や河川の近傍で行われるため、工事中に発生する汚水を
そのまま港湾内や河川に流さないようにする必要もあ
る。さらに設置される港湾設備や魚市場から発生する汚
水を浄化処理する設備は別途設ける必要がある。

【０００７】そこで本発明が解決しようとする課題は、
鋼管矢板等の杭の内部に曝気装置を設け、土留杭の機能
及び目的を損なうことなく護岸を構成する鋼管矢板の内
部空間を有効利用すると共に担体の流出を簡単に防止で
きる杭を用いた下水処理システムを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の杭を用いた下水処理システムは、海岸又は
河岸に沿って埋設されて岸壁を形成し、背面側からの土
砂の荷重を支持すると共に下端部に閉塞部材を設けた複
数の中空杭と、少なくとも１つの前記中空杭の内部に設
けられ、上部から汚水が流入される下降路と、浄化した
水を上部から海又は河川に排水する上昇路を形成し、前
記上昇路に固定配置された微生物の間に汚水を通水させ
て浄化処理を行う流路形成部材とを有している。

【０００９】中空杭には、例えば、鋼管矢板等が用いら
れる。下降路には、周辺の建築物からの排水や、工事区
域の周辺から集積された雨水等が土砂等を除去された後
に流入する。下降路に流入した汚水は、上昇路を通過し
ながら固定配置された微生物により分解処理される。汚
水を分解処理して浄化された水は、隣接する河川や海に
排水される。

【００１０】土留に用いられる中空杭の内部に流路形成
部材を設けて曝気装置として使用するので、スペースを
効率的に利用することができる。このとき、汚水の処理
量が少なくてもよい場合には、流路形成部材の数を減ら
すことができる。また、微生物を固定配置するので、微
生物の流出を防止するフィルターを設ける必要がなく、
さらにこのフィルターを定期的に洗浄する手間が省かれ
る。

【００１１】また、前記中空杭と隣り合う他の中空杭と
の間に鋼矢板を設けることも可能である。背面側に加わ
る土砂の力が小さい場合には、隣接する中空杭の間を鋼
矢板で連結するので、掘削する作業の手間が少なくな
る。

【００１２】また、前記流路形成部材に、前記中空杭内
の中央に立設し前記下降路及び前記上昇路をその内側及
び外側にそれぞれ形成した中空軸と、この中空軸の下部
に設けられて前記上昇路に気体を噴出する散気装置と、
前記上昇路に沿って設けられて、上昇する前記汚水の移
動経路を長くする長路形成部材と、前記上昇路の所定位
置にそれぞれ固定配置され、内部に前記微生物を保持す
る担体とを設けることも可能である。

【００１３】中空軸は、例えば、塩化ビニル等の硬質プ
ラスチック製のものや鋼管やステンレス製管等の金属製
のものが用いられる。長路形成部材は、例えば、板状物
や袋状、またはブラシ状のものを用いることができ、ま
た、担体を長路形成部材として用いることも可能であ
る。長路形成部材を設けて汚水の移動経路を長くするの
で、汚水を生物に接触させて分解する時間が長くなる。

【００１４】また、前記長路形成部材を、前記中空軸の
周囲に設けられた螺旋状板にすることも可能である。か
かる構成によって、汚水が上昇する速度を一定にして、
分解処理が安定する。

【００１５】また、前記閉塞部材の上部に、上方に開口
した凹部を形成することも可能である。下降路を通過し
た汚水は、中空杭の下端部で反転して上昇する。閉塞部
材の上部に凹部を設けるので、汚水流の反転が容易にな
り、流れを安定させることができる。また、凹部には、
汚泥を貯留する役割もある。凹部の形状は、例えば、逆
載頭円錐台形状や、半球状、断面円弧状、断面楕円弧状
等に形成することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本発明の下水処理システムの正断面
図、図２は同下水処理システムの部分拡大断面図、図３
（Ａ）は同下水処理システムの平面図である。

【００１７】本発明の一実施の形態に係る下水処理シス
テム１は、河川や港湾の水際に埋設されて岸壁を形成す
る直径６００〜１６００ｍｍの鋼管矢板からなる中空杭
４と、中空杭４の内部に設けられた流路形成部材５とを
有している。中空杭４は、岸壁に沿って多数本が並べて
配置されている。中空杭４の下部は、軟弱地層６を貫通
してその下方位置にある岩盤７に打ち込まれて固定さ
れ、また、下端部の内側にはコンクリートからなる閉塞
部材８が設けられている。

【００１８】閉塞部材８の上部には、上方に開口した凹
部９が形成されている。凹部９の形状は、逆載頭円錐台
形状に形成され、内部に汚泥を溜めることができる。か
かる構成によって、中空杭４は、下部を岩盤７に固定さ
れた状態で、上部の埋立地層６ａ、中間部の軟弱地層６
から背面側に加わる土砂の荷重を支持している。

【００１９】流路形成部材５は、中空杭４内の中央に立
設する中空軸１０と、中空軸１０の下部に設けられた散
気装置１１と、中空軸１０の周囲に設けられた長路形成
部材の一例である螺旋状板１２と、螺旋状板１２の所定
位置に固定配置されて内部に微生物を保持する担体１３
とを備えている。

【００２０】中空軸１０は、筒状に形成された直径３０
０ｍｍ程度または杭径の１／２程度の硬質プラスチック
製の部材を複数本連結したもので、上端部に取水口１４
を形成している。また、中空軸１０の下端部には複数の
棒材からなる架台２９が設けられ、閉塞部材８との間に
所定隙間を形成している。かかる構成によって中空軸１
０は、内側に下降路を、外側に上昇路を形成した状態で
確実に固定される。

【００２１】中空杭４の上端部には蓋板１６が密閉状態
に被せられている。また、中空杭４の蓋板１６の少し下
側の外周であって港湾側または河川側には、上昇路に連
通する排水口１５が設けられている。

【００２２】中空軸１０に設けられた螺旋状板１２の外
径は、中空杭４の内径より小さく形成されている。ま
た、散気装置１１の先端部には超微小孔が形成されてお
り、直径数μｍの気泡を発生させることができる。散気
装置１１に送る気体は、微生物が好気性の場合には、例
えば空気や酸素が用いられるが、嫌気性の微生物を用い
る場合には、窒素等を用いることも可能である。

【００２３】散気装置１１から発生する気泡は直径が小
さいので、水中に溶解しやすく、汚水中の酸素溶解率を
容易に向上させることができる。散気装置１１からの気
泡により、上昇路には上昇流が発生し、汚水は上昇路を
螺旋状に流れると共に下降路を下方に流れる。

【００２４】有機物の分解に使用される微生物は、例え
ばバチルス、シュードモナス等の好気性のものが用いら
れ、この微生物は、天然のセラミック材や廃ガラスをリ
サイクルして形成した多孔質性のセラミック材からなる
担体１３に保持されている。担体１３は、接着剤等によ
って螺旋状板１２に所定間隔おきに多数固定配置されて
いる。

【００２５】次に、下水処理システム１の動作について
説明する。工事現場や工事終了後に建造された建築物か
ら排出される排水は、図示しない一次タンクで異物を除
去された後取水口１４から流入する。

【００２６】流入した汚水は、散気装置１１の発生する
気泡によって中空軸１０内の下降路を下方に引かれて下
降し、閉塞部材８の凹部９内で反転し、螺旋状板１２が
配置された上昇路内を螺旋状に上昇しながら担体１３内
の微生物の間を通水され、微生物によって含まれる有機
物を分解される。この処理量は、例えば２８０００リッ
トル／日程度である。そして、分解処理された水は、排
水口１５から海または河川に排出される。

【００２７】次に、下水処理システム１の製造手順につ
いて説明する。まず、図示しない縦坑構築用の建設車両
等を利用して、中空杭４を打ち込みながら内部の土砂を
バケットで掘削して除去する。

【００２８】次に、所定深さまで掘削した後、内部の土
砂及び地下水を除去し、中空杭４の底部にトレミー管を
介してミキサー車から水中コンクリートを打ち込み閉塞
部材８の成形を行う。閉塞部材８の上部には、凹部９を
形成する。凹部９は、中空杭４の上方からクレーンで降
ろしたブロックで押圧することによって形成することが
でき、また、中空杭４内に作業者が降りて凹部９を形成
することも可能である。次いで、図３（Ａ）に示すよう
に、中空杭４を側方に隣接させて上記と同様の手順で設
け、隣接する中空杭４同士を継手１７，１８を用いて溶
接固定する。

【００２９】次に、流路形成部材５を中空杭４内に上方
から挿入し、上端部に蓋板１６を設置する。このように
して、中空杭４を利用した下水処理システム１を施工す
ることができる。

【００３０】次に、他の実施の形態に係る下水処理シス
テムについて説明する。図３（Ｂ）は、他の実施の形態
に係る下水処理システムを示す平面図である。下水処理
システム１９は、隣り合う２本の中空杭４の間に鋼矢板
２０を設けたものである。図４（Ａ）〜（Ｅ）は、他の
実施の形態に係る下水処理システムの流路形成部材の部
分拡大正断面図である。（Ａ）〜（Ｅ）の実施の形態
は、下水処理システム１の流路形成部材５に設けられた
螺旋状板１２の代わりに長路形成部材３９〜４３を用い
たものである。

【００３１】（Ａ）に示す長路形成部材３９は、担体を
通水可能な生地を用いた袋部材４４を縦方向に接続し、
袋部材４４の内部に多数の担体１３をそれぞれ保持した
ものである。（Ｂ）に示す長路形成部材４０は、（Ａ）の袋部材４４
の代わりに円筒状の袋部材４５を用いたものである。（Ｃ）に示す長路形成部材４１は、（Ｂ）の袋部材４５
を鉛直方向に対して斜めに配置したものである。

【００３２】（Ｄ）に示す長路形成部材４２は、中空杭
４の周囲の所定位置に、水平方向に伸びる針状部材４６
をブラシのように多数設けたものである。（Ｅ）に示す長路形成部材４２は、中空杭４の周囲に円
筒状に多重に巻いた縦長の網状部材４７を複数箇所、例
えば６カ所に配置したものである。このように構成することによって、気泡と共に上昇しよ
うとする汚水の抵抗となり、汚水と微生物との接触時間
を長くして、分解効率を上昇させることができる。な
お、微生物の活性温度は３０℃近くになるため、このエ
ネルギーを、例えば、冬期における建築物２内の暖房に
利用することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば次の効果を奏する。（１）建築物の基礎を固定する中空杭の内部に流路形成
部材を設けて曝気装置として使用するので、スペースを
効率的に利用することができ、別途浄化設備を設ける必
要がないため、建物容積を小さくすることができ、経済
的である。（２）微生物を固定配置するので、微生物の流出を防止
するフィルターを設ける必要がなく、さらにこのフィル
ターを定期的に洗浄する手間が省かれ、少ないメンテナ
ンスで長期間使用することができる。（３）長路形成部材を設けて汚水の移動経路を長くする
と、汚水を微生物に接触させて分解する時間が長くな
り、効率よく浄化することができる。（４）流路形成部材を着脱可能に設けると、設置やメン
テナンスにかかる時間が短くなる。（５）長路形成部材を螺旋状板にすると、汚水が上昇す
る速度を一定にして、分解処理を安定させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の下水処理システムの正断面図であ
る。

【図２】同下水処理システムの部分拡大断面図であ
る。

【図３】（Ａ）は同下水処理システムの平面図、
（Ｂ）は他の実施の形態に係る下水処理システムの平面
図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、同下水処理システムの他
の実施の形態に係る流路形成部材の部分拡大正断面図で
ある。

【符号の説明】

１下水処理システム４中空杭５流路形成部材６軟弱地層６ａ埋立地層７岩盤８閉塞部材９凹部１０中空軸１１散気装置１２螺旋状板（長路形成部材）１３担体１４取水口１５排水口１６蓋板１７，１８継手１９下水処理システム２０鋼矢板２９架台３９〜４３長路形成部材４４，４５袋部材４６針状部材４７網状部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】海岸または河岸に沿って埋設されて岸壁
を形成し、背面側からの土砂の荷重を支持する強度を備
えると共に下端部に閉塞部材を設けた複数の中空杭と、少なくとも１つの前記中空杭の内部に設けられ、前記中
空杭の背面側からの汚水を流入させる下降路及び浄化し
た水を上部から排水する上昇路を備えた流路形成部材と
を有し、前記上昇路内には、内部に微生物を保持して固定配置さ
れ、通水した汚水の浄化処理を行う担体が設けられてい
ることを特徴とする杭を用いた下水処理装置。
【請求項２】前記中空杭と隣り合う他の中空杭との間
には鋼矢板が設けられていることを特徴とする請求項１
に記載の杭を用いた下水処理システム。
【請求項３】前記流路形成部材は、前記中空杭内の中
央に立設し前記下降路及び前記上昇路をその内側及び外
側にそれぞれ形成した中空軸と、この中空軸の下部に設
けられて前記上昇路に気体を噴出する散気装置と、前記
上昇路に沿って設けられて、上昇する前記汚水の移動経
路を長くする長路形成部材とを備えていることを特徴と
する請求項１または２に記載の杭を用いた下水処理シス
テム。
【請求項４】前記長路形成部材は、前記中空軸の周囲
に設けられた螺旋状板であることを特徴とする請求項３
に記載の杭を用いた下水処理システム。
【請求項５】前記閉塞部材の上部には、上方に開口し
た凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から
４のいずれかの項に記載の杭を用いた下水処理システ
ム。