JP2007175573A - 河川水浄化方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】都市河川のような限られた設置スペースの河川においても容易に設置でき、接触酸化槽および砕石層や汚泥貯留槽を通過させるだけの簡単な装置で高効率に浄化でき、処理コストも低廉で、かつ、部品交換も長期的に不要で維持管理の容易な河川水浄化方法およびその装置を得る。
【解決手段】河川から取水した汚濁水を接触酸化槽６内に導き、この接触酸化槽内６に設置した波板状接触濾材１３で汚濁水中の有機物や浮遊物質を吸着して除去し、この河川水をさらに砕石層７を通貨させて砕石層７に形成される生物膜により有機物および浮遊物質を除去して浄化する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、河川等の公共用水域における汚濁水を、河川空間などの限られた設置スペースにおいて、低廉にかつ高効率に浄化する方法および装置に関するものである。

近年、自然環境の一環として、河川環境向上への期待が益々高まっている。しかしながら、下水道整備や排水規制などの流域対策の遅れにより、多くの河川・湖沼などで期待される水質レベルが得られていないのが現状である。

この対応策として、河川水質などを直接浄化する技術として、従来、例えば礫間接触酸化法を始めとしていくつかの手法が試みられている。

前記従来技術は当業者間で一般的に行われているものであり、文献公知発明にかかるものではない。

従来の礫間接触酸化法などでは、比較的濃度の低い多量の汚濁水を一定の期間で浄化することから、比較的大規模な施設空間の確保が必要であるため、対応できる水域も限られたものとなっている。

また、近年、多自然型河川の創造が試みられており、親水機能向上を目的とした観点からの水質浄化の見通しの必要性も生じ、公共用水域を直接浄化するシステムを開発する必要がさらに高くなってきている。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、都市河川のような限られた設置スペースの河川においても高効率で、低廉、かつ、維持管理の容易な河川水浄化方法およびその装置を提供するものである。

本発明は前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、方法として、河川から取水した汚濁水を接触酸化槽内に導き、この接触酸化槽内に設置した波板状接触濾材で汚濁水中の有機物や浮遊物質を吸着して除去し、この河川水をさらに砕石層を通貨させて砕石層に形成される生物膜により有機物および浮遊物質を除去して浄化することを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、河川から取水した汚濁水を接触酸化槽および砕石層を通過させるだけで、汚濁水中の有機物や浮遊物質が除去されるから、施設の規模当たり・時間当たりの浄化能力が大きく、かつ、浄化効率の安定性と持続性が得られ、流入水の質、量、水温などの変動にも耐えられる。

請求項２記載の発明は、前記砕石層を通過した流入水は土壌と接触し、ここを浸透した浸透水は伏流水として河川に戻ることを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて土壌と接触することでさらに浄化され、浄化水は伏流水としてそのまま河川に戻るから、確実に河川水を浄化できる。

請求項３記載の発明は、河川から取水した汚濁水を接触酸化槽内に導き、この接触酸化槽内に設置した波板状接触濾材で汚濁水中の有機物や浮遊物質を吸着して除去し、この河川水をさらに汚泥貯留槽にて浮遊物質を沈降分離・重力濃縮し、上澄水を浄化水として河川へ放流することを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、河川から取水した汚濁水を接触酸化槽および汚泥貯留槽を通過させるだけで、有機物や浮遊物質を除去できるから、施設の規模当たり・時間当たりの浄化能力が大きく、かつ、浄化効率の安定性と持続性が得られ、流入水の質、量、水温等の変動にも耐えられる。

請求項４記載の本発明は、接触酸化槽は、両側面に縦長孔を形成した鉄筋コンクリート製でボックスカルバート型の多孔板溝の複数を連設したもので、内部に有機物および浮遊物質を除去するための生物膜を保持する波板状接触濾材と散気管とを配設したことを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、接触酸化槽では、散気装置により吹き込まれた空気による循環流が発生し、流入材と接触材が効率よく接触する。また、波板状接触濾材は接触面積が大きく、生物の付着量が多いので安定した処理が行え、挫屈強度や耐蝕性等、耐久性にも優れている。散気管は接触酸化槽内に曝気・循環用の空気を吹き込むためのものであり、これをポリプロピレン製とすれば、通気抵抗が低く耐蝕性に優れており、目詰まりが少なく安定した酸素供給が行える。

請求項５記載の本発明は、装置として、河川から取水した汚濁水を取り込む沈砂槽の流出側に、波板状接触濾材を配設した接触酸化槽を設置し、この接触酸化槽の流出側に砕石層および汚泥貯留槽を設置することを要旨とするものである。

請求項５記載の本発明によれば、周囲を砕石層で囲んだ接触酸化槽を設置し、この接触酸化槽に汚泥貯留槽を結合するだけの簡単な施設であるから、特殊な形状が必要である等の施設空間の制約が従来の礫間接触酸化法に比較して少なく、河川敷などの河川空間を有効に利用し、限られたスペースでの設置が可能となる。

また、施設の改築、部材の交換等が長期的に不要であり、頻繁に発生土（泥）を処理する必要もなくその処理が簡便であり、維持管理も容易である。

請求項６記載の本発明は、接触酸化槽は、両側面に縦長孔を形成した鉄筋コンクリート製でボックスカルバート型の多孔板溝の複数を連設してなることを要旨とするものである。

請求項６記載の本発明によれば、前記請求項４と同じく、接触酸化槽では、散気装置により吹き込まれた空気による循環流が発生し、流入材と接触材が効率よく接触することができる。

以上述べたように本発明の河川水浄化方法および装置は、都市河川のような限られた設置スペースの河川においても容易に設置でき、接触酸化槽および砕石層や汚泥貯留槽を通過させるだけの簡単な装置で高効率に浄化でき、処理コストも低廉で、かつ、部品交換も長期的に不要で維持管理の容易なものである。

以下、図面について本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の河川水浄化装置の実施形態を示すシステムブロック図、図２は同上説明図で、本発明の河川水浄化装置の基本構造は、例えば堤内地、河川敷に設置するものとして、河川１に河川水の汲み上げ用の水中ポンプ２を設置し、この水中ポンプ２に接続する流入管３を堤内地に設置した分配計量槽４を介して沈砂槽５に接続する。

沈砂槽５をさらに地中に埋設した接触酸化槽６に接続し、この接触酸化槽６の周囲に砕石層７を設け、接触酸化槽６の流出側に汚泥貯留槽８を設置し、この汚泥貯留槽８からの上澄水を排水貯留槽９を介して河川１に開口する放流管１０に導く。

前記構成要素のうち、沈砂槽５、接触酸化槽６、砕石層７および汚泥貯留槽８とで本発明の浄化施設本体を構成する。また、砕石層７の周囲を透水性シートで包むようにして覆う。この場合、透水性シートで覆うことで一時的な増水などによる流入量増大の調整が可能となるが、周辺地山に水が浸透するのが好ましくない場所では、不透水性の全周（底面、両側面、上面）を覆うことによりビニール水槽と同様の機能を持たせることができる。

接触酸化槽６は、図３に示すように両側面に縦長孔１２を形成した鉄筋コンクリート製でボックスカルバート型の多孔板溝１１の複数を連設したもので、図４、図５に示すように内部に有機物および浮遊物質を除去するための生物膜を保持する波板状接触濾材１３と散気管１４とを配設した。前記多孔板溝１１の敷設は、設置スペースの条件によって数や、縦列、並列などの形態を自由に設定できる。図中１５は点検孔を示す。

波板状接触濾材１３は硬質塩化ビニール製で、幅１ｍ、高さ１ｍ、長さ５０ｃｍ程度の波板状部材であり、これを複数枚併設した。この波板状接触濾材１３は接触面積が大きく、生物の付着量が多いので安定した処理が行え、挫屈強度や耐蝕性等、耐久性にも優れたものである。

散気管１４は接触酸化槽６内に曝気・循環用の空気を吹き込むためのものであり、ポリプロピレン製で、通気抵抗が低く耐蝕性に優れており、目詰まりが少なく安定した酸素供給が行える。

砕石層７は、砕石に形成される生物膜による有機物および浮遊物質の除去を行うものであり、４号砕石を接触酸化槽６の周囲に敷設・充填してなるもので、接触酸化槽６の側面に形成した縦長孔１２からの流入水の礫間接触と土壌接触による浄化機能を有する。

汚泥貯留槽８は、接触酸化槽６で浄化された浄化水中の浮遊物質を沈降分離・重力濃縮する機能を有する。

次に汚濁された河川水を浄化する方法を説明する。水中ポンプ２で汲み上げた河川１の汚濁水を流入管３から分配計量槽４を介して沈砂槽５に流入し、ここで河川水に含まれる土砂などを沈降分離し、上澄水を多孔板溝による接触酸化槽６に流入する。

接触酸化槽６では、ここに設置の波板状接触濾材１３に形成される生物膜により河川水に含まれている有機物や浮遊物質が吸着・酸化される。この場合、散気管１４により曝気・循環用の空気が吹き込まれることで、接触酸化槽６内に循環流が発生し、流入水と波板状接触濾材１３とが効率よく接触し、好気性処理される。

こうして波板状接触濾材１３により有機物や浮遊物質が除去された河川水の一部は、さらに接触酸化槽６に形成してある縦長孔１２を通過して周囲の砕石層７の中に浸透し、ここで礫間接触し砕石に形成される生物膜による有機物および浮遊物質の除去がなされ、嫌気性処理される。

そして、砕石層７から周囲の土壌に浸透した流入水は、土壌接触によりさらに高効率に浄化され、こうして浄化された浄化水が伏流水となって河川１に戻る。

また、接触酸化槽６で浄化された浄化水中の浮遊物質は汚泥貯留槽８で沈降分離・重力濃縮される。濃縮汚泥は定期的にバキューム車で引抜き、場外搬出処分する。この場合、汚泥は機械濃縮・脱水の処理を行わないから、施設を簡便なものにできる。そして、上澄水のみを浄化水として排水貯留槽９を介して河川１に開口する放流管１０に流す。

次に本発明による河川水浄化の実験結果を示す。下記の表１により、一般的な汚濁河川などの水質の浄化能力について、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）１０〜２０ｍｇ／ｌ程度をＢＯＤ５ｍｇ／ｌ程度以下に浄化できること、ＢＯＤ２０〜８０ｍｇ／ｌ程度をＢＯＤ１０ｍｇ／ｌ程度以下に浄化できることが判明、また、ＳＳ（浮遊物質）は２５ｍｇ／ｌ以下を確保（環境基準Ｂ類型以上）を確保でき、Ｔ−Ｎ（総窒素）、Ｔ−Ｐ（総リン）も削減できることが判明できる。

これにより、河川水などの汚濁された公共用水を環境基準の達成など、公共環境して満足する水質までの浄化が可能となった。

下記表２により、施設規模（施設容積または面積）当たりの浄化能力が礫間接触酸化施設に比較して同等程度以上であることが分かる。

下記表３により浄化効率の安定性と持続性について、システム全体の稼働率が高く、常に一定水量を浄化できること、流入水の変動（水量、水質、水温）に対して、浄化効率が安定していることが判明できる。

また、施設の改築、部材の交換等が長期的に不要であり、頻繁に発生土（泥）を処理する必要がなく、その処理が簡便であること、出水特性に配慮した維持管理が可能であることにより、維持管理が容易である。

そして、河川空間を有効に活用し、限られたスペースでの設置が可能であり、洪水時の流水の阻害等に対する安全性など、治水上障害となる構造でなく、洪水においても破損などを生じない強度、構造を有するとともに被害などに対する修復が容易なものである。また、埋設型なので、周囲の景観を損ねることもない。

本発明の河川水浄化方法および装置の実施形態を示すシステムブロックである。 本発明の河川水浄化装置の実施形態を説明図である。 本発明の河川水浄化装置の要部である多孔板溝の説明図である。 本発明の河川水浄化装置の実施形態を示す平面図である。 本発明の河川水浄化装置の実施形態を示す縦断正面図である。

符号の説明

１ 河川 ２ 水中ポンプ
３ 流入管 ４ 分配計量槽
５ 沈砂槽 ６ 接触酸化槽
７ 砕石層 ８ 汚泥貯留槽
９ 排水貯留槽 １０ 放流管
１１ 多孔板溝 １２ 縦長孔
１３ 波板状接触濾材 １４ 散気管
１５ 点検孔

Claims (6)

1. 河川から取水した汚濁水を接触酸化槽内に導き、この接触酸化槽内に設置した波板状接触濾材で汚濁水中の有機物や浮遊物質を吸着して除去し、この河川水をさらに砕石層を通貨させて砕石層に形成される生物膜により有機物および浮遊物質を除去して浄化することを特徴とする河川水浄化方法。
2. 前記砕石層を通過した流入水は土壌と接触し、ここを浸透した浸透水は伏流水として河川に戻る請求項１記載の河川水浄化方法。
3. 河川から取水した汚濁水を接触酸化槽内に導き、この接触酸化槽内に設置した波板状接触濾材で汚濁水中の有機物や浮遊物質を吸着して除去し、この河川水をさらに汚泥貯留槽にて浮遊物質を沈降分離・重力濃縮し、上澄水を浄化水として河川へ放流することを特徴とする河川水浄化方法。
4. 接触酸化槽は、両側面に縦長孔を形成した鉄筋コンクリート製でボックスカルバート型の多孔板溝の複数を連設したもので、内部に有機物および浮遊物質を除去するための生物膜を保持する波板状接触濾材と散気管とを配設した請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の河川水浄化方法。
5. 河川から取水した汚濁水を取り込む沈砂槽の流出側に、波板状接触濾材を配設した接触酸化槽を設置し、この接触酸化槽の流出側に砕石層および汚泥貯留槽を設置することを特徴とする河川水浄化装置。
6. 接触酸化槽は、両側面に縦長孔を形成した鉄筋コンクリート製でボックスカルバート型の多孔板溝の複数を連設してなる請求項５記載の河川水浄化装置。

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