JP2005052769A - 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】 消毒剤および気泡噴射手段と、該消毒剤および気泡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より下流に位置し、気泡を散気する気泡散気手段と、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。
【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、気泡を消毒剤と同時に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手段の消毒剤注入口より下流に気泡を放流設備内に散気すること、さらにまたは自然吸入により気泡の噴射又は散気を行う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］消毒剤および気泡噴射手段と、前記消毒剤および気泡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より下流に位置し、気泡を散気する気泡散気手段と、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。

［３］上記［１］または［２］において、消毒剤および気泡噴射手段もしくは気泡散気手段の先端部は、消毒剤および気泡もしくは気泡を自然吸入可能な手段を有してい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、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、４は自給管、５は消毒剤および気泡噴射手段（ノズル）、６は撹拌・拡散促進手段である。さらに、消毒剤および気泡噴射手段（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、前記消毒剤および気泡噴射手段（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および気泡噴射手段（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。

自給管４は、消毒剤と排水を水路の垂直方向を中心に攪拌するために用いられる気泡を供給する構造となっている。例えば、ノズルを圧力水が通過する際に自給管４の先端部より自然吸入されるものである。気泡の対象となるのは、空気、不活性ガス等である。前記消毒剤および気泡噴射手段（ノズル）５により消毒剤と同時に気泡を噴射し消毒剤の放流設備内での撹拌、拡散が行われることになるので、この撹拌、拡散をより促進させるために、気泡はできるだけ微細な方が好ましい。

前記消毒剤および気泡噴射手段（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）の流量および前記自給管４により供給される気泡の量を制御しながら排水に消毒剤および気泡を噴射する。この時、前記消毒剤および気泡噴射手段（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。上記のような形状、型を用いることにより、消毒剤が排水とより効率良く攪拌混合される。

前記消毒剤および気泡噴射手段（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。

前記消毒剤および気泡噴射手段（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。但し、気泡による撹拌が垂直方向を中心に行われるため、注入方向が流れに対して上向きだと気泡が攪拌に寄与しないで上昇してしまう恐れがある。そのため、注入方向は流れと対面または若干水路向きが望ましい。

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、前記消毒剤および気泡噴射手段（ノズル）５からの噴出圧力ある程度高くして噴射速度が速くなることが望ましい。

設置場所は、気泡による攪拌が前記消毒剤および気泡噴射手段（ノズル）５の設置位置より上方で期待できるので、水路の底面が好ましい。

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に示したような形態の撹拌・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。

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、前記酸希釈水供給手段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および気泡噴射手段（ノズル）５に送られる。前記消毒剤および気泡噴射手段（ノズル）５では、消毒剤と自給管４により供給された気泡が一緒に、流入してきた排水に噴射される。次いで、排水と前記消毒剤および気泡噴射手段（ノズル）５より噴射された消毒液は、まず気泡により排水と撹拌・混合されると同時に撹拌・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、前記消毒剤および気泡噴射手段（ノズル）５により消毒剤と同時に気泡を排水に噴射することにより、消毒剤が気泡により十分拡散、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、気泡の噴射と撹拌・拡散促進手段６の相乗効果として、撹拌・拡散促進手段６により微細気泡を含む排水の循環流が起こり攪拌が促進される。

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、５’は消毒剤注入手段、７は散気ディスク、８は空気供給手段である。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、空気供給手段８より供給された気泡を散気ディスク７により消毒剤注入手段５’の消毒剤注入口より下流にに散気させることにより、排水と消毒剤を速やかに攪拌させ、消毒剤を分散させる。特に散気ディスクにより散気して供給した微細空気の上昇流による攪拌により、消毒剤注入後の排水水路内の高さ方向上下（垂直方向）の攪拌が効率良く行われる。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、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、本発明においては、排水に微細気泡を散気するために、スカムなどが発生する可能性がある。そのために、水面の上に消泡装置を設けることが望ましい。消泡装置としては一般的に水面上部よりノズルにより水を散水して消泡することが一般的であるが、この方式にとらわれるものではない。

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、自給管４からの気泡の供給を行わず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２５００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８０００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。

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 自給管
５ 消毒剤および気泡噴射手段（ノズル）
５’ 消毒剤注入手段
６ 撹拌・拡散促進手段
７ 散気ディスク
８ 空気供給手段
９ 沈砂池
１０ ポンプ井
１１ 排水放流設備

Claims (3)

1. 消毒剤および気泡噴射手段と、
   該消毒剤および気泡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より下流に位置し、気泡を散気する気泡散気手段と、
   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。
3. 消毒剤および気泡噴射手段もしくは気泡散気手段の先端部は、消毒剤および気泡もしくは気泡を自然吸入可能な手段を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の排水の放流設備。

Images