JP2005248484A - 雨水・下水処理水の送排水システム - Google Patents

Abstract

【課題】 雨水及び下水処理水を有効且つ合理的に利用・排水することで、渇水期における水不足を解消し、降雨期における増水や浸水被害を防止する。
【解決手段】 処理水放流ラインｂを有する下水処理場Ｂと、この下水処理場Ｂよりも上流側の河川流域に設置された雨水貯留設備Ａと、この雨水貯留設備Ａと前記処理水放流ラインｂ間に設けられる第１送水ラインｃ_１及びこの第１送水ラインｃ_１と下水処理場Ｂよりも上流側の河川部間に設けられる第２送水ラインｃ_２を備えた送水ラインＣとを有し、この送水ラインＣを通じて、前記雨水貯留設備Ａから処理水放流ラインｂへの送水と、前記処理水放流ラインｂから下水処理場Ｂよりも上流側の河川部への送水を可能とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、河川流域に設置された送水路を多目的に利用し、雨水及び下水処理水を有効且つ合理的に利用・排水することを可能とした雨水・下水処理水の送排水システムに関する。

北九州や沖縄等などのように渇水期に水不足になりやすい地方では、河川表流水が基底流量に達しないために、所定量の浄水原水が取水できなくなることがある。このような水不足による給水制限を回避するためは、他の浄水場からの導水手段を整備したり、ダム建設などの対策を講じる必要があるが、これらの設備整備には多大な費用を要する。
一方、流下能力が小さくなった都市河川では、豪雨により河川流域で洪水などの浸水被害が起きやすい。この対策として、雨水滞水池、雨水貯留管、雨水浸透設備などの整備がなされているが、降雨量が多い場合には雨水の貯留や浸透が間に合わず、浸水被害が生じてしまう。

河川上流部の水不足を解消するための方法として、特許文献１には、河川下流域の下水処理場で発生した下水処理水を、下水処理場に設置された処理水移送ポンプと、河川上流域のポンプ場に設置された雨水排除用ポンプを用いて河川上流部に送水するシステムが示されている。
特開２００２−３０９６６０号公報

水不足を生じている河川の表流水回復に必要な水量は非常に大きく、このため特許文献１のように下水処理水を河川上流部に送水するには、口径の大きい送水管や大出力の移送ポンプが必要となり、そのために多大な設備・建設コストが必要となる。一方、多くの場合、渇水期における河川上流部の水不足は毎年常に起こるというものではなく、その年の気象条件によって時々起こるというのが通常である。したがって、特許文献１のシステムは、河川上流部でたまにしか起こらない水不足のために、多大なコストをかけて送水設備を建設することになり、投資対効果が極めて低いという問題がある。
また、特許文献１のシステムでは、降雨期における河川の増水やこれによって引き起こされる河川流域での浸水被害は防止できず、また、先に述べたとおり、従来の雨水貯留設備や雨水浸透設備なども、降雨量が多くなると役に立たなくなる。

したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、河川流域に設置された送水路を多目的に利用し、雨水及び下水処理水を有効且つ合理的に利用・排水することによって、渇水期における河川上流部での水不足を解消し、且つ降雨期における河川流域での増水やこれに伴う浸水被害を防止することが可能な雨水・下水処理水の送排水システムを提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
[1] 下水処理水を放流するための処理水放流ラインｂを有する下水処理場Ｂと、該下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川流域に設置された雨水貯留設備Ａと、該雨水貯留設備Ａと前記下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂ間に設けられる第１送水ラインｃ_１及び該第１送水ラインｃ_１と下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川部間に設けられる第２送水ラインｃ_２を備えた送水ラインＣとを有し、
前記送水ラインＣを通じて、前記雨水貯留設備Ａから下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂへの送水と、前記下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂから下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川部への送水を可能としたことを特徴とする雨水・下水処理水の送排水システム。
[2] 上記[1]の送排水システムにおいて、第１送水ラインｃ_１は、自然流下により雨水貯留設備Ａから下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂへの送水が可能であることを特徴とする雨水・下水処理水の送排水システム。
[3] 上記[1]又は[2]の送排水システムにおいて、下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂに設けられた処理水移送ポンプにより、雨水貯留設備Ａから下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂへの強制送水を可能としたことを特徴とする雨水・下水処理水の送排水システム。

[4] 上記[1]〜[3]のいずれかの送排水システムにおいて、第１送水ラインｃ_１が下水処理場Ｂ側で２つに分岐し、該分岐ラインがそれぞれ、下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂに設けられた処理水移送ポンプの吸引側と吐出側に接続されていることを特徴とする雨水・下水処理水の送排水システム。
[5] 上記[1]〜[4]のいずれかの送排水システムにおいて、第１送水ラインｃ_１が、送水される下水処理水の浄化手段を有することを特徴とする雨水・下水処理水の送排水システム。
[6] 上記[1]〜[5]のいずれかの送排水システムにおいて、雨水貯留設備Ａが管体で構成され、第２送水ラインｃ_２の少なくとも一部が、前記管体内を通過するパイプインパイプ方式であることを特徴とする雨水・下水処理水の送排水システム。
[7] 上記[1]〜[6]のいずれかの送排水システムにおいて、下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川流域での降雨量を検出する降雨量検出手段と、雨水貯留設備Ａでの雨水貯留状況を検出する貯留状況検出手段と、これらの両検出手段による検出結果に基づき、雨水貯留設備Ａへの雨水集水量を予測する雨水集水量予測手段とを有することを特徴とする雨水・下水処理水の送排水システム。

[8] 上記[1]〜[7]のいずれかの送排水システムを用いた雨水・下水処理水の送排水方法であって、
下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川部における河川表流水の水位が過小状態の場合には、送水ラインＣを通じて、下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂから下水処理水を下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川部に送水・放流し、
降雨時において雨水貯留設備Ａに雨水を貯留する場合には、雨水貯留設備Ａ内での雨水の貯留状況に応じて、雨水貯留設備Ａ内に貯留された雨水の少なくとも一部を、送水ラインＣを通じて下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂに送水することを特徴とする雨水・下水処理水の送排水方法。
[9] 上記[8]の送排水方法において、雨水貯留設備Ａ内からオーバーフローした雨水を、送水ラインＣを自然流下させることにより下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂに送水することを特徴とする雨水・下水処理水の送排水方法。
[10] 上記[8]の送排水方法において、雨水貯留設備Ａ内の雨水を、下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂに設けられた処理水移送ポンプにより下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂに強制送水することを特徴とする雨水・下水処理水の送排水方法。

本発明の雨水・下水処理水の送排水システムは、河川流域に沿って設けた送水ラインＣを、河川上流域（下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川流域）に設置された雨水貯留設備Ａから下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂへの送水と、前記下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂから河川上流部（下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川部）への送水、の両方に使用することができる。このため、渇水期には、河川上流部に下水処理水を送水することにより同流域での水不足を解消できるとともに、降雨期には、雨水貯留設備Ａに集められた雨水を、洪水などのおそれが殆どない下水処理場Ｂの処理水放流域（通常、河川下流部や沿岸海域）に直接送水することにより、河川流域における洪水などの問題を生じることなく雨水を河川に排出することができる。

図１は、本発明の雨水・下水処理水の送排水システムの一実施形態を示すものであり、Ａは河川上流域に設置された雨水貯留設備、Ｂは河川下流域に設置された下水処理場、Ｃは雨水貯留設備Ａから下水処理場Ｂの処理水放流ラインへの送水と、下水処理場Ｂの処理水放流ラインから河川上流部への送水を可能とした送水ラインである。
前記雨水貯留設備Ａは、本実施形態では雨水貯留管（管体）により構成されている。この雨水貯留設備Ａは、下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川流域に設置されるもので、本実施形態では河川上流域に設置されている。この雨水貯留設備Ａと河川部Ｙとの間には、雨水貯留設備Ａに貯留された雨水を河川に放流するための雨水放流ラインＤが設けられている。また、この雨水放流ラインＤには自動開閉弁などの流路開閉弁９が設けられている。なお、雨水貯留設備Ａは、雨水貯留管以外のもの、例えば雨水滞水池などで構成してもよい。

前記下水処理場Ｂは、河川下流部又は沿岸海域に下水処理水を放流するための処理水放流ラインｂを有しており、この処理水放流ラインｂの途中には処理水移送ポンプ１が設けられている。
前記送水ラインＣは、前記雨水貯留設備Ａと前記下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂとの間に設けられる、すなわち両者間を送水路として連絡する第１送水ラインｃ_１と、この第１送水ラインｃ_１（雨水貯留設備Ｂ側の送水ライン部分）と河川上流部との間に設けられる、すなわち両者間を送水路として連絡する第２送水ラインｃ_２を備えている。したがって、この送水ラインＣは、前記雨水貯留設備Ａから下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂへの送水と、前記下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂから河川上流部への送水とを可能にしている。

従来の雨水貯留設備Ａは、その設備がもつ容積分の雨水しか貯留できないものであるが、上記のように本発明のシステムの雨水貯留設備Ａは、上記第１送水ラインｃ_１や雨水放流ラインＤを通じて排水しながら雨水を受け入れることができるため、設備がもつ容積以上の雨水を受け入れることができる。このため小型の雨水貯留設備であっても貯留能力を大きくとることができ、設備の建設コストを低くできるとともに、設置スペースも小さくすることができる。

前記第１送水ラインｃ_１は、特別なポンプを用いることなく、自然流下により雨水貯留設備Ａから下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂへの送水を可能としてある。但し、本実施形態では、処理水放流ラインｂに設けられた処理水移送ポンプ１を用いて、雨水貯留設備Ａから処理水放流ラインｂに強制送水することも可能である。
また、第２送水ラインｃ_２の接続部１５と雨水貯留設備Ａとの間の第１送水ラインｃ_１部分には、自動開閉弁などの流路開閉弁２が設けられている。

前記第１送水ラインｃ_１は下水処理場Ｂ側で２本に分岐し、該分岐ライン１０，１１がそれぞれ、処理水放流ラインｂに設けられた処理水移送ポンプ１の吸引側と吐出側に接続１２，１３されている。各分岐ライン１０，１１には、それぞれ自動開閉弁などの流路開閉弁３，４が設けられている。さらに、処理水移送ポンプ１の吸引側における分岐ライン１０の接続部１２と下水処理場Ｂとの間の処理水放流ラインｂ、処理水移送ポンプ１の吐出側における処理水移送ポンプ１と分岐ライン１１の接続部１３との間の処理水放流ラインｂ、前記分岐ライン１１の接続部１３よりも下流側の処理水放流ラインｂに、それぞれ自動開閉弁などの流路開閉弁６，７，８が設けられている。このような構成を採ることにより、処理水放流ラインｂから河川上流部への送水だけでなく、雨水貯留設備Ａから処理水放流ラインｂへの送水にも、処理水移送ポンプ１を利用することが可能となる。

前記第２送水ラインｃ_２は、前記雨水貯留設備Ａを構成する雨水貯留管（管体）内を通過するパイプインパイプ構造（方式）となっている。このように雨水貯留設備Ａを雨水貯留管で構成し、その内部に第２送水ラインｃ_２（水路管）を敷設した構造とすることにより、第２送水ラインｃ_２の建設コストを節約することができる。また、第２送水ラインｃ_２には自動開閉弁などの流路開閉弁５が設けられている。
なお、第２送水ラインｃ_２はパイプインパイプ構造ではなく、雨水貯留設備Ａの外側に敷設してもよい。

また、雨水貯留設備Ａは、本実施形態のように河川上流域に複数設けてもよく（図中、Ａｘ，Ａｙ）、この場合には、第１送水ラインｃ_１は河川上流域において複数に分岐し、該分岐ラインがそれぞれ雨水貯留設備Ａに接続されるとともに、この各分岐ラインと河川上流部との間に第２送水ラインｃ_２が設けられる。この各第２送水ラインｃ_２の構成や第１送水ラインｃ_１及び第２送水ラインｃ_２に設けられる流路開閉弁の構成などは上述したとおりである。

前記第１送水ラインｃ_１には、下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂから河川上流部に送水される下水処理水を浄化するための浄化手段１４を設けてもよい。この浄化手段１４としては、礫層を用いたもの、水質浄化用ブロックを用いたもの、光触媒などの化学的浄化手段や機械的浄化手段を有するもの、微生物を利用するものなどの他に、ビオトープなどのような市民の親水空間となるような手段を設置してもよい。

また、本発明の送排水システムは、河川上流域での降雨量を検出する降雨量検出手段と、雨水貯留設備Ａでの雨水貯留状況を検出する貯留状況検出手段と、これらの両検出手段による検出結果に基づき、雨水貯留設備Ａでの雨水集水量を予測する雨水集水量予測手段とを備えることができ、この雨水集水予測手段により予測される雨水集水量に基づき、例えば、雨水貯留設備Ａから処理水放流ラインｂへの送水（排水）を自然流下にするか、処理水移送ポンプ１による強制送水にするかを決定する。

図２は、その検出・制御系の一実施形態を示すものであり、地上降雨計やレーダ降雨計などの降雨量検出手段２０で河川上流域での降雨量が検出され、また、雨水貯留設備Ａでの雨水貯留状況が貯留状況検出手段２１で検出され、これらの検出値が雨水集水量予測手段２２に与えられる。この雨水集水量予測手段２２は、類似降雨パターンなどの降雨情報データベースを備えており、このデータベースに基づき雨水貯留設備Ａの雨水集水量を予測する。運転制御装置２３は、その予測値に基づき雨水貯留設備Ａから処理水放流ラインｂへの送水（排水）を自然流下にするか、処理水移送ポンプ１による強制送水にするかを決定し、各流路開閉弁２〜９の開閉と処理水移送ポンプ１の運転を制御する。また、運転制御装置２３は、各流路開閉弁２〜９の開閉と処理水移送ポンプ１の運転を制御することにより、雨水貯留設備Ａから処理水放流ラインｂへの送水と、処理水放流ラインｂから河川上流部への送水の切り替えも行う。この切り替え制御は、河川に設置した水位計や流速計などによる河川の水位、流速などの情報に基づいて行うこともできる。

次に、本実施形態の送排水システムの使用形態について説明する。
河川上流域において河川表流水量が少ない時期には、処理水放流ラインｂの流路開閉弁８と第１送水ラインｃ_１の流路開閉弁２，３を閉じ、処理水放流ラインｂの流路開閉弁６，７、第１送水ラインｃ_１の流路開閉弁４、第２送水ラインｃ_２の流路開閉弁５を開放して、処理水移送ポンプ１により送水ラインＣ（第１送水ラインｃ_１の一部と第２送水ラインｃ_２）を通じて下水処理場Ｂの下水処理水を河川上流部に送水する。下水処理水は、第１送水ラインｃ_１に浄化手段１４が設けられている場合には、ここで浄化された後、河川上流部に放流され、河川表流水量を増加させる。

一方、河川上流部の河川表流水量が多いときは、上記のような下水処理水の河川上流部への送水は止める。また、降雨量が多く、特に河川流域Ｘ〜Ｚでの浸水被害が予想されるような場合は、雨水貯留設備Ａに雨水を貯留し、雨水の河川への流入を抑制するとともに、雨水貯留設備Ａが満杯にならないように、第２送水ラインｃ_２の流路開閉弁５を閉め、第１送水ラインｃ_１の流路開閉弁２，４と処理水放流ラインｂの流路開閉弁８を開放して、送水ラインＣを通じて雨水を処理水放流ラインｂに流し、増水しても洪水などのおそれが殆どない河川下流部や沿岸海域に放流する。このように雨水貯留設備Ａの雨水を送水ラインＣを通じて処理水放流ラインｂに送水する場合、雨水貯留設備Ａからオーバーフローした雨水が送水ラインＣを自然流下するようにしてもよいし、送水能力を高めるために、第１送水ラインｃ_１の流路開閉弁４と処理水放流ラインｂの開閉弁６を閉じ、第１送水ラインｃ_１の流路開閉弁３と処理水放流ラインｂの流路開閉弁７，８を開放して、処理水移送ポンプ１を用いて送水してもよい。
以上のような各流路開閉弁２〜９の開閉制御と処理水移送ポンプ１の運転制御は、図２に示すような測定・制御系により行ってもよい。

なお、放流ラインＤは、降雨時において河川流量には余裕があるものの、雨水により雨水貯留設備Ａが満水に近づいたときに、河川部Ｙに雨水を排水する。
このように本実施形態の送排水システムは、河川下流域と上流域間に設けた送水ラインＣ、さらには下水処理場Ｂの処理水移送ポンプ等の設備を、下水処理水の河川上流部への送水と、河川上流域で貯留された雨水の河川下流部や沿岸海域への排水に利用することができ、設備を多目的に利用することができる。

そして、渇水期には河川上流部に下水処理水を送水するので、その流域に大規模な貯水設備を設けなくても河川表流水を増加させ、水不足を解消することができるとともに、降雨期には、河川上流域で貯留した雨水を、増水しても洪水などのおそれが殆どない河川下流部や沿岸海域に直接放流することができるので、河川流域Ｘ〜Ｚでの増水量を極力抑えることができ、同流域での洪水を防止できる。

本発明の送排水システムの一実施形態を示す説明図 本発明の送排水システムが備える検出・制御系の一実施形態を示す説明図

符号の説明

１ 処理水移送ポンプ
２〜９ 流路開閉弁
１０，１１ 分岐ライン
１２，１３，１５ 接続部
１４ 浄化手段
２０ 降雨量検出手段
２１ 貯留状況検出手段
２２ 雨水集水量予測手段
２３ 運転制御装置
Ａ 雨水貯留設備
Ｂ 下水処理場
Ｃ 送水ライン
Ｄ 雨水放流ライン
Ｘ，Ｙ，Ｚ 河川部
ｂ 処理水放流ライン
ｃ_１ 第１送水ライン
ｃ_２ 第２送水ライン

Claims (10)

1. 下水処理水を放流するための処理水放流ラインｂを有する下水処理場Ｂと、該下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川流域に設置された雨水貯留設備Ａと、該雨水貯留設備Ａと前記下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂ間に設けられる第１送水ラインｃ_１及び該第１送水ラインｃ_１と下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川部間に設けられる第２送水ラインｃ_２を備えた送水ラインＣとを有し、
   前記送水ラインＣを通じて、前記雨水貯留設備Ａから下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂへの送水と、前記下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂから下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川部への送水を可能としたことを特徴とする雨水・下水処理水の送排水システム。
2. 第１送水ラインｃ_１は、自然流下により雨水貯留設備Ａから下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂへの送水が可能であることを特徴とする請求項１に記載の雨水・下水処理水の送排水システム。
3. 下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂに設けられた処理水移送ポンプにより、雨水貯留設備Ａから下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂへの強制送水を可能としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の雨水・下水処理水の送排水システム。
4. 第１送水ラインｃ_１が下水処理場Ｂ側で２つに分岐し、該分岐ラインがそれぞれ、下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂに設けられた処理水移送ポンプの吸引側と吐出側に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の雨水・下水処理水の送排水システム。
5. 第１送水ラインｃ_１が、送水される下水処理水の浄化手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の雨水・下水処理水の送排水システム。
6. 雨水貯留設備Ａが管体で構成され、第２送水ラインｃ_２の少なくとも一部が、前記管体内を通過するパイプインパイプ方式であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の雨水・下水処理水の送排水システム。
7. 下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川流域での降雨量を検出する降雨量検出手段と、雨水貯留設備Ａでの雨水貯留状況を検出する貯留状況検出手段と、これらの両検出手段による検出結果に基づき、雨水貯留設備Ａへの雨水集水量を予測する雨水集水量予測手段とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の雨水・下水処理水の送排水システム。
8. 請求項１〜７のいずれかの送排水システムを用いた雨水・下水処理水の送排水方法であって、
   下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川部における河川表流水の水位が過小状態の場合には、送水ラインＣを通じて、下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂから下水処理水を下水処理場Ｂが設置された河川流域よりも上流側の河川部に送水・放流し、
   降雨時において雨水貯留設備Ａに雨水を貯留する場合には、雨水貯留設備Ａ内での雨水の貯留状況に応じて、雨水貯留設備Ａ内に貯留された雨水の少なくとも一部を、送水ラインＣを通じて下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂに送水することを特徴とする雨水・下水処理水の送排水方法。
9. 雨水貯留設備Ａ内からオーバーフローした雨水を、送水ラインＣを自然流下させることにより下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂに送水することを特徴とする請求項８に記載の雨水・下水処理水の送排水方法。
10. 雨水貯留設備Ａ内の雨水を、下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂに設けられた処理水移送ポンプにより下水処理場Ｂの処理水放流ラインｂに強制送水することを特徴とする請求項８に記載の雨水・下水処理水の送排水方法。

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