JP2005052768A - 排水の放流設備 - Google Patents

Abstract

【課題】接触時間が短く、ＳＳ、ＢＯＤやアンモニア性窒素が高い条件でも充分な消毒が行え、生態系へ悪影響を及ぼさず、かつシンプルで安価な排水の放流設備を提供する。
【解決手段】消毒剤噴射手段と、該消毒剤噴射手段により噴射された消毒剤の撹拌、拡散を促進する撹拌・拡散促進手段とを有することを特徴とする排水の放流設備。または消毒剤注入手段と、該消毒剤注入手段の消毒剤注入口近傍に排水もしくは水を噴射する液体噴射手段と、またはさらに、前記消毒剤注入手段により注入された消毒剤の撹拌、拡散を促進する撹拌・拡散促進手段とを有することを特徴とする排水の放流設備。
【選択図】図１

Description

本発明は、合流式雨水、分流式雨水の越流水などの排水を公共用水域に放流する設備に関する。

雨天時における合流式下水道の分水人孔或いはポンプ場から消毒されないで放流される越流水は、公共用水域の汚染の原因となり重大な衛生的な問題を引き起こす。また、下水処理場においては、雨天時は簡易処理（通常は最初沈殿池における沈殿のみ）された水が消毒後に放流されており、この場合、十分な接触時間を確保できてないために不十分な消毒状態のまま放流されている。

現在、下水（排水）処理の消毒用に一般的に用いられているのは、次亜塩素酸ナトリウム又は塩素などの塩素系消毒剤である。例えば、特許文献１には、次亜塩素酸ナトリウムと酸性水溶液とを混合して殺菌水とすることが記載されている。特に次亜塩素酸ナトリウムは安価で取扱が容易である。しかし、被処理水中にアンモニア性窒素が含まれている場合は遊離塩素とアンモニア性窒素が速やかに反応して結合塩素（クロラミン）になり、結合塩素（クロラミン）は遊離塩素と比べて大幅に消毒速度が小さいため、十分な接触時間を確保できない場合は消毒が不十分となるだけでなく、未反応の大量の結合塩素が公共用水域に放流されるという問題点がある。

また、下水処理場の塩素混和池においては、処理されてＳＳやＢＯＤが低減された水を消毒対象とし、通常は接触時間を１５分確保できているので、消毒効果が損なわれることは少ない。しかし、合流式下水道の簡易処理水の場合は、対象となる排水のＳＳやＢＯＤが通常の処理水より高く、また接触時間は短くなる場合が多いため、十分な消毒効果が得られない場合が多い。また、合流式下水道のポンプ場においては、沈砂池の前段で薬剤を注入しても数分程度（短い場合は２〜３分）の接触時間しか確保できなく、かつ排水中のＳＳ、ＢＯＤやアンモニア性窒素が高いため十分な消毒効果が得られない。

他に、下水（排水）処理の消毒用に用いられているものとして、オゾンによる消毒がある。オゾンによる消毒は、アンモニア性窒素との反応がなく安定して消毒効果を発揮することができる。しかし、装置が高価であるとともに、未反応のオゾンが公共用水域に放流されたときに気化したオゾンによる人の健康面への悪影響がある。

その他に、最近では、臭素系消毒剤が次亜塩素酸ナトリウムの代替として下水（排水）処理の消毒用に用いられている。これは主に固体のＢＣＤＭＨ（ブロモクロロジメチルヒダントイン）を溶解して用いるものであり、水中で次亜臭素酸が生成することにより消毒されるものである。臭素系消毒剤は塩素系消毒剤と比較してアンモニア性窒素と反応して結合塩素（クロラミン）になりにくいため、消毒効果が低減することはなく、合流式下水道の消毒剤として適している。しかし、臭素系消毒剤は高価でありランニングコストが大きくなるとともに、固体を溶解させるための煩雑な設備を必要とする。

二酸化塩素は、水道の消毒剤としては海外で一般的に用いられている。二酸化塩素は、アンモニア性窒素と反応することがなく、安定して消毒効果を発揮することができる。しかし、原料の亜塩素酸ナトリウムが高価なため、二酸化塩素の使用は高価であり、ランニングコストが高い
薬剤を用いない下水（排水）処理の消毒方法としては、紫外線（ＵＶ）殺菌が一部用いられている。しかし、ＳＳなどが存在すると大腸菌に紫外線が当たらないため殺菌効果が大幅に低下する問題点がある。合流式下水道の越流水はＳＳ濃度が高いため、紫外線殺菌の適用は効果的でない。
登録実用新案３０８５３５６号公報

以上のように、いずれの技術をとっても、消毒が不充分であったり、結合塩素が公共用水域に放流され、生態系へ悪影響を及ぼしたり、ランニングコストがかかったり、煩雑な設備を必要とする等の問題点がある。

本発明は、上記問題点を鑑み、接触時間が短く、ＳＳ、ＢＯＤやアンモニア性窒素が高い条件でも充分な消毒が行え、生態系へ悪影響を及ぼさず、かつシンプルで安価な排水の放流設備を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。

放流設備水路内に注入した消毒剤をできるだけ注入と同時に撹拌させることが放流設備内の殺菌を効率的に行うためには重要であり、そのためには、注入された消毒剤を撹拌、拡散させる手段を設けること、消毒剤を噴射する形で放流設備内に注入すること、もしくは消毒剤注入口近傍に排水もしくは水を噴射すること、さらにまたは撹拌・拡散手段は回転可能、振動可能であること、消毒剤の注入手段を複数設けることが消毒効果を高めるために効果的であることを見出した。

本発明は上記のような知見に基づいてなされたものであり、以下のような構成を有する。

［１］消毒剤噴射手段と、前記消毒剤噴射手段により噴射された消毒剤の撹拌、拡散を促進する撹拌・拡散促進手段とを有することを特徴とする排水の放流設備。

［２］消毒剤注入手段と、前記消毒剤注入手段の消毒剤注入口近傍に排水もしくは水を噴射する液体噴射手段とを有することを特徴とする排水の放流設備。

［３］消毒剤注入手段と、前記消毒剤注入手段の消毒剤注入口近傍に排水もしくは水を噴射する液体噴射手段と、前記消毒剤注入手段により注入された消毒剤の撹拌、拡散を促進する撹拌・拡散促進手段とを有することを特徴とする排水の放流設備。

［４］上記［１］〜［３］において、前記撹拌・拡散促進手段が、回転可能な手段であることを特徴とする排水の放流設備。

［５］上記［１］〜［４］において、前記撹拌・拡散促進手段が振動可能な手段であることを特徴とする排水の放流設備。

［６］上記［１］〜［５］において、消毒剤噴射手段もしくは消毒剤注入手段を水路の左右幅方向および／または上下高さ方向に複数有することを特徴とする排水の放流設備。

以上、本発明によれば、接触時間が短い場合、または／および、ＳＳ、ＢＯＤ、アンモニア性窒素等の濃度が高い条件の場合でも、次亜塩素酸ナトリウムなどの消毒剤などによる消毒を確実に行うことができ、結果として、排水中に含まれる大腸菌の数が減らすことができる。また、煩雑な設備を必要としない安価な放流設備を提供することができる。

さらに、次亜塩素酸ナトリウムのなどの薬剤注入率を削減することができるため、過剰な薬剤の注入を行わず、公共用水域の生態系への悪影響を防ぐことができる。

以下に、本発明の詳細を説明する。

図１は、本発明の排水の放流設備の一実施形態を示すものであり、雨水ポンプ場の場合を示し、沈砂池、ポンプ井を通過後に放流水域に放流する事例を示している。図１の排水の放流設備１１において、１は次亜塩素酸ナトリウム水溶液供給手段、２は希釈水供給手段、３は混合手段、５は消毒剤噴射手段（ノズル）、６は撹拌・拡散促進手段である。さらに、消毒剤噴射手段（ノズル）５より排水に消毒剤が噴射されたあとには、無機物及び粗い浮遊物を除去して土砂の堆積を防止しポンプなどの磨耗や閉塞を防ぐための沈砂池９、排水用ポンプを設置するポンプ井１０が設けられている。

図１において、前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液供給手段１は、条件に合わせ、適宜次亜塩素酸ナトリウム溶液の注入量を制御可能な構造となっている。なお、ここで、図１においては、消毒剤を次亜塩素酸ナトリウムとしているが、本発明において用いられる消毒剤は排水の消毒に一般的に使用されるものであり、市販されているものを用いることができる。また、殺菌剤と称されるものも用いることができる。具体的には、塩素溶液、次亜塩素酸ナトリウム溶液、二酸化塩素溶液溶液、その他ハロゲン系薬剤などである。但し、消毒効果の点から次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。なお、二酸化塩素水溶液は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液、酸水溶液、亜塩素酸ナトリウム水溶液を混合することにより生成され、その生成方法は、一般に次亜塩素酸ナトリウム水溶液、塩酸などの酸水溶液、亜塩素酸ナトリウム水溶液の３液をオンサイトで混合して生成する。

前記希釈水供給手段２は、例えば、前記消毒剤噴射手段（ノズル）５からの噴射量が大きい場合に消毒剤の注入率が高くなるのを防止するため、事前に消毒剤を希釈するために用いられる。そのため消毒剤の注入量に併せて希釈水の供給量が適宜調整可能となっている。希釈水としては、オートストレーナーなどにより前記消毒剤噴射手段（ノズル）５を閉塞させる粒子を除去した排水などを使用することができる。

前記混合手段３は、前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液供給手段１及び前記希釈水供給手段２から供給された次亜塩素酸ナトリウム、希釈水を混合し希釈消毒剤を生成することができる。

前記消毒剤噴射手段（ノズル）５は、前記混合手段３により生成された消毒剤（希釈消毒剤）の流量を制御しながら排水に消毒剤を噴射する。この時、前記消毒剤噴射手段（ノズル）５の形状、型は特に問わないが、例えば、給水噴射のエネルギ−によりノズルヘッドが回転する回転式、ノズルヘッドが放射状に複数配置された多ノズルヘッド型、広角噴射ノズル型、ライン噴射式ノズルを複数配置したライン噴射型等を用いることができる。また、注入角度は調整可能となっていることが好ましい。

前記消毒剤噴射手段（ノズル）５からの噴射量は多い方が攪拌・混合効果が大きくなるが、多すぎる場合は注入用のポンプの容量が大きくなり過ぎ、また、水路において沈殿した砂分を巻き上げる恐れがある。これらを考慮すると、適宜条件に合わせて決定することが好ましい。

前記消毒剤噴射手段（ノズル）５の噴射の向きは合流下水（水路）の流れに対面している方が、流れ方向に噴射する場合より攪拌・混合効果が大きいため、好ましい。

また、水中に消毒剤を噴射させ、流れに逆らって消毒剤が拡散して排水中に混合していく必要があるため、前記消毒剤噴射手段（ノズル）５からの噴出圧力をある程度高くして噴射速度が早くなることが望ましい。

さらに、水路内の流れの中で前記消毒剤噴射手段（ノズル）５により消毒剤を噴射しても、高さ方向上下および幅方向左右に消毒剤が広がっていく速度には限界がある場合がある。このような場合は、前記消毒剤噴射手段（ノズル）５を流れ方向に対面する場所に設置するだけでなく、水路の高さ方向上下、幅方向左右の３６０°に何箇所か分割して複数設置する事が好ましい。この時、複数設置の間隔は消毒剤の広がり限界を考慮すると、例えば噴射流量が１０〜１５Ｌ／ｍｉｎの場合は０．５〜１ｍ間隔が好ましい。このように分割して複数設置することにより、排水と消毒剤の接触点が増え、消毒剤の放流設備内での分散拡散性が高くなる。

撹拌・拡散促進手段６は、前記消毒剤噴射手段（ノズル）５において噴射された消毒剤をさらに強制的に水路断面で攪拌・拡散させるために設置されるもので、消毒剤注入位置の後段（下流）に設置する。好ましくは、前記消毒剤噴射手段（ノズル）５から離れ過ぎない距離に、水深はノズル噴射と同じ位置に設置するのが、消毒剤濃度はノズルからの噴射されたところの延長線上が一番高くそこから離れるほど徐々に濃度が低くなるなどの理由から好ましい。撹拌・拡散促進手段６の仕様について一例を挙げると、図３に示すような円盤状の邪魔板や、円形または正方形の板とし、板は流れに対面して設置することが好ましい。さらに、対面した板は流れに対する抵抗が大きすぎるため、図４に示すような板の中心が一番突起した傘状の形状とすることができる。また、図５から図６に示すような形態の撹拌・拡散促進手段６を用いることも可能である。そして、水路の全面を閉鎖すると水が流れなくなり、一方、開口部を設けた場合、開口部が小さいと開口部における流速が大きくなりすぎ沈殿した土砂を巻き上げる恐れがあるため、水断面に占める撹拌・拡散促進手段６の面積割合はなるべく小さい方が好ましい。

さらに、撹拌・拡散促進手段６は、図７に示すように流れと平行に支軸回転軸を有し、支軸回転軸により回転可能とすることが望ましい。これは、平板のみを回転しても効果があるが、図８〜図１０に示すようなさらに平板上に突起や起伏や邪魔板を設けることで攪拌効果を増すことができる。しかし、回転軸に夾雑物が絡みつくことはない。

さらに、例えば攪拌・拡散装置を超音波装置とするまたは前記円盤状の板に超音波振動子を付ける等して振動可能とすることが好ましい。

図１によれば、前記次亜塩素酸ナトリウム溶液供給手段１、前記希釈水供給手段２により供給された次亜塩素酸ナトリウム水溶液と希釈水は、前記混合手段３に導かれ、混合される。次いで、前記混合手段３により混合して得られた消毒剤は前記消毒剤噴射手段（ノズル）５に送られ、消毒剤は、前記消毒剤噴射手段（ノズル）５により流入してきた排水に噴射される。次いで、排水と前記消毒剤噴射手段（ノズル）５より噴射された消毒液は、撹拌・拡散促進手段６により、放流設備内で噴流を生起し、乱流が生成される。そして、乱流が生じることにより、排水は接触時間をかけて消毒剤により消毒される。その後、消毒液により消毒された排水は、沈砂池９、ポンプ井１０を通過し、放流される。

以上のように、前記消毒剤噴射手段（ノズル）５により排水に消毒剤を噴射することにより、消毒剤が十分拡散、分散し消毒速度が向上する。そして、結果として消毒効率が上がる。また、撹拌・拡散促進手段６を設けることにより、放流設備内の排水の噴流を生起せしめ、乱流生成機構を有することが可能となる。そして、乱流が生じることにより、消毒剤と排水の接触時間が稼げ、消毒剤の分散効果を高め、消毒効率が上がる。

また、消毒剤が瞬時に排水と攪拌・混合されるので、消毒剤がＳＳなどと反応して無駄に消費されるのを防止することができる。また、次亜塩素酸ナトリウムの場合は、排水中のアンモニア性窒素と反応して消毒力の小さいクロラミンとなる場合があるが、本発明では、クロラミンとなる前に次亜塩素酸ナトリウムと排水が迅速に混合するので、遊離塩素の状態で消毒させることが可能となる。

図２は、本発明の排水の放流設備の他の実施形態を示すものである。図２において、４は消毒剤注入手段、７は攪拌水供給手段、８は攪拌水噴射手段である。なお、その他の構造は図１と同様であるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図２において、攪拌水供給手段７より供給された攪拌水を攪拌水噴射手段８により、消毒剤注入手段４により消毒剤が注入される注入位置に噴射させることにより、排水と消毒剤を速やかに攪拌させ、消毒剤を分散させる。撹拌水としては、例えば下水処理水又は沈砂池ポンプ井の水をろ過又はストレーナーにより夾雑物を除去したものなどである。

以上のように、排水と消毒剤との攪拌・混合を迅速に行うことにより、消毒剤が十分拡散、分散し消毒速度を向上し、その結果、消毒効率が上がる。単位時間あたりの殺菌率の向上するため、接触時間が限られている場合に特に有効である。また、過剰な薬剤投与の防止し薬剤の消費量が減少し、ランニングコストが低減する。

なお、本発明において、水溶液（消毒剤）注入（噴射）箇所として、図１および図２においては、前記沈砂池９の前段を消毒剤の注入（噴射）位置としているが、上記に示した以外に前記沈砂池９の後段、ポンプ井１０、放流渠（図示せず）など放流されるまでの期間のいずれとすることも可能である。このように注入（噴射）位置は排水を公共用水域に放流する前に消毒できる所であればよく、特に限定はしない。しかし、前記沈砂池９の前段を消毒剤の注入（噴射）位置とする方が排水と薬剤の接触時間を長くとることができ望ましい。

また、本発明において、汚濁物質とは、排水中に含まれ、環境に悪影響を及ぼすものであり、例えば、濁度、ＳＳ、ＢＯＤ、アンモニア性窒素等である。

図１の装置を用いて、消毒剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いて排水の消毒を行った。また、比較例として図１において、撹拌・拡散促進手段なしで消毒剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いて排水の消毒を行った。この時の条件を表１に示す。また、消毒の効果を測定するために、排水の大腸菌群数を測定した。測定方法は下水試験方法に記載のものである。得られた結果を表２に示す。

表２より、実施例１では大腸菌群数が２８００個／ｍｌと、３０００個／ｍｌ以下となっており、消毒が十分であることがわかる。一方、比較例１の場合は大腸菌群数が１００００個／ｍｌと、３０００個／ｍｌを超えており、消毒は不充分である。

図２の装置を用いて消毒剤として二酸化塩素を用いて排水の消毒を行った。また、比較例として、図２において、撹拌水噴射手段なしで消毒剤として二酸化塩素を用いて排水の消毒を行った。この時の条件を表３に示す。また、消毒の効果を測定するために、排水の大腸菌群数を測定した。測定方法は実施例１と同様である。得られた結果を表４に示す。

表４より、実施例２では大腸菌群数が５００個／ｍｌと、３０００個／ｍｌ以下となっており、消毒が十分であることがわかる。一方、比較例２の場合は大腸菌群数が４２００個／ｍｌと、３０００個／ｍｌを超えており、消毒は不充分である。

本発明の排水の放流設備の一実施形態を示す図である。 本発明の排水の放流設備の他の実施形態を示す図である。 本発明の撹拌・拡散促進手段の一例を示す図である。 本発明の撹拌・拡散促進手段の一例を示す図である。 本発明の撹拌・拡散促進手段の一例を示す図である。 本発明の撹拌・拡散促進手段の一例を示す図である。 本発明の撹拌・拡散促進手段の一例を示す図である。 本発明の撹拌・拡散促進手段の一例を示す図である。 本発明の撹拌・拡散促進手段の一例を示す図である。 本発明の撹拌・拡散促進手段の一例を示す図である。

符号の説明

１ 次亜塩素酸ナトリウム溶液供給手段
２ 希釈水供給手段
３ 混合手段
４ 消毒剤注入手段
５ 消毒剤噴射手段（ノズル）
６ 攪拌・拡散促進手段
７ 攪拌水供給手段
８ 攪拌水噴射手段
９ 沈砂池
１０ ポンプ井
１１ 排水放流設備

Claims (6)

1. 消毒剤噴射手段と、
   該消毒剤噴射手段により噴射された消毒剤の撹拌、拡散を促進する撹拌・拡散促進手段とを有することを特徴とする排水の放流設備。
2. 消毒剤注入手段と、
   該消毒剤注入手段の消毒剤注入口近傍に排水もしくは水を噴射する液体噴射手段と、
   を有することを特徴とする排水の放流設備。
3. 消毒剤注入手段と、
   該消毒剤注入手段の消毒剤注入口近傍に排水もしくは水を噴射する液体噴射手段と、
   前記消毒剤注入手段により注入された消毒剤の撹拌、拡散を促進する撹拌・拡散促進手段と
   を有することを特徴とする排水の放流設備。
4. 前記撹拌・拡散促進手段が、回転可能な手段であることを特徴とする請求項１ないし３に記載の排水の放流設備。
5. 前記撹拌・拡散促進手段が振動可能な手段であることを特徴とする請求項１ないし４に記載の排水の放流設備。
6. 消毒剤噴射手段もしくは消毒剤注入手段を水路の左右幅方向および／または上下高さ方向に複数有することを特徴とする請求項１ないし５に記載の排水の放流設備。

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