JP2014201891A - 管路内浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浄化効率に優れ、管同士を容易に接続することができる管路内浄化装置を提供する。
【解決手段】外管と、透水性を有する内管とからなる二重管構造を有し、かつ、前記外管の少なくとも一方の管端が、他の管路内浄化装置との接続のための受口を有する管路内浄化装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、浄化効率に優れ、管同士を容易に接続することができる管路内浄化装置に関する。

従来、汚水は、管路により下水処理施設まで移送され、汚水の浄化処理はすべて該下水処理施設で行われていた。そのため、下水処理施設では浄化用設備に伴う設備費用や設備スペースが必要であった。

近年、下水処理施設の負担を軽減するために、微生物を用いて管路内で汚水を浄化する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、管路の内面に有用微生物群を含有したセラミック材の膜を設けることによって汚水を有用微生物と接触させ、汚水を浄化する管路用汚水浄化装置が開示されている。特許文献２には、管路内に、微生物が定着可能な通水性の固定床と、固定床中に酸素を供給するための酸素供給手段を有することにより、固定床が汚水中に浸漬した状態であっても、固定床中に酸素を供給し、好気性微生物の増殖を促進できる管路用浄水装置が開示されている。また、特許文献３には、圧送管の管路の内側にフィンを設け、圧送管内部に複数のパイプを設置することにより、汚水と微生物が接触する面積を拡大させ、効率的に汚水を浄化する方法が開示されている。

しかしながら、これらの方法では微生物との接触面積が未だ充分ではなく、微生物と汚水との接触時間が短いために浄化効率が低い。また、酸素供給手段を用いる場合には、設備費、施工費が高価になる等の問題があった。

特開平８−１６５７０４号公報 特開２０１０−０２４７７３号公報 実開平６−２４７９９号公報 特開２００６−２２０２７１号公報

本発明は、浄化効率に優れ、管同士を容易に接続することができる管路内浄化装置を提供することを目的とする。

本発明は、外管と、透水性を有する内管とからなる二重管構造を有し、かつ、上記外管の少なくとも一方の管端が、他の管路内浄化装置との接続のための受口を有する管路内浄化装置である。
以下に本発明を詳述する。

本発明者らは、管路内浄化装置を、外管と、透水性を有する内管とからなる二重管構造とし、内管を供給された汚水の流路とし、かつ、内管と外管との間において汚水を浄化することで、汚水の浄化効率を向上させることを考えた。このような二重管を順次接続する場合、外管同士及び内管同士をズレや隙間が生じることのないように接続することは困難であった。また、外管及び内管を別々に用意して施工現場にて外管同士及び内管同士を順次接続する場合、施工に時間がかかるという問題があった。そこで本発明者らは、管路内浄化装置の接続方法について鋭意検討した結果、外管の少なくとも一方の管端に、他の管路内浄化装置との接続のための受口を設けることにより、浄化効率に優れ、管同士を容易に接続することができる管路内浄化装置を得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。

本発明の管路内浄化装置は、外管と、透水性を有する内管とからなる二重管構造を有する。
上記内管は、管路内に汚水が供給された後の流路としての役割及び内管と外管との間へ汚水を供給する役割を有し、上記内管と上記外管との間において、上記内管から供給された汚水を浄化して流下させる。
なお、本発明において管路とは、管、即ち、流体等を輸送するためのものであり、閉じた横断面を持つ導管だけでなく、開渠（蓋無しの水路又は簡単に蓋をはずせる構造のもの）、暗渠（地下に埋設されている水路）を含むものとする。

上記内管を構成する材料としては、下水管路として使用可能な材料であれば特に限定されず、例えば、ポリエチレン、塩化ビニル等の樹脂や、繊維強化プラスチックスや、鋼、ダクタイル鋳鉄等の金属や、鉄筋コンクリート（ヒューム管）等が挙げられる。

上記内管の管路径方向の断面形状は、下水管路として使用可能な断面形状であれば特に限定されず、例えば、矩形、円形、卵形等の断面が閉塞した管が挙げられるが、円形であることが好ましい。

上記内管の管路径は特に限定されないが、好ましい下限は１００ｍｍ、好ましい上限は３０００ｍｍである。上記内管の管路径が１００ｍｍ未満であると、汚水中の固形物により汚水の移送ができなくなることがある。
なお、本明細書において「管路径」とは、管路の内側断面の外接円の直径を意味する。

上記内管は、透水性を有する。
上記内管に透水性を付与する手段としては、例えば、内管に開口部を設ける方法等が挙げられる。

上記内管の表面積に対する開口部の占める割合は特に限定されないが、好ましい下限は５％、好ましい上限は８０％である。上記開口部の占める割合が５％未満であると、上記内管と上記外管との間への汚水供給量が不充分となることがある。上記開口部の占める割合が８０％を超えると、内管に必要な強度が得られなくなることがある。

上記内管の開口部の空隙の大きさは特に限定されないが、好ましい下限は１ｍｍ^２、好ましい上限は３０００ｍｍ^２である。上記空隙の大きさが１ｍｍ^２未満であると、充分な透水性が得られず、上記内管と上記外管との間への汚水供給量が不充分となることがある。上記空隙の大きさが３０００ｍｍ^２を超えると、後述する微生物担体が内管に流出することがある。

上記外管を構成する材料としては、下水管路として使用可能な材料であれば特に限定されず、例えば、ポリエチレン、塩化ビニル等の樹脂や、繊維強化プラスチックスや、鋼、ダクタイル鋳鉄等の金属や、鉄筋コンクリート（ヒューム管）等が挙げられる。

上記外管の管路径方向の断面形状は、下水管路として使用可能な断面形状であれば特に限定されず、例えば、矩形、円形、卵形等が挙げられるが、埋設される場合は土圧による応力集中が発生しにくいことから円形であることが好ましい。また、埋設されない場合では、上記外管は、上部が管軸方向に連続して開口した溝管であってもよい。

上記外管の管路径は特に限定されないが、好ましい下限は、上記内管の管路径の１２０％、好ましい上限は上記内管の管路径の３００％である。上記外管の管路径が上記内管の管路径の１２０％未満であると、後述する微生物担体を充分に充填できない等により浄化性能に劣るものとなることがある。上記外管の管路径が上記内管の管路径の３００％を超えると、汚水流量に対して外管の管路径が大きすぎるため、管材や布設等のコストが必要以上に大きくなりすぎることがある。

本発明の管路内浄化装置は、上記外管の少なくとも一方の管端が、他の管路内浄化装置との接続のための受口を有する。上記外管の少なくとも一方の管端が受口を有することにより、本発明の管路内浄化装置は、管同士を容易に接続することができる。
上記外管の管端に受口を設ける方法としては、具体的には例えば、上記外管の管端を拡径又は縮径する方法等が挙げられる。
例えば、上記外管の管端が拡径している場合、２つの管路内浄化装置のうち、一方の管路内浄化装置の外管における拡径している側の管端に、もう一方の管路内浄化装置の外管における拡径していない側の管端を挿し込むことにより、管路内浄化装置同士を容易に接続することができる。
また、例えば、上記外管の管端が縮径している場合、２つの管路内浄化装置のうち、一方の管路内浄化装置の外管における縮径していない側の管端に、もう一方の管路内浄化装置の外管における縮径している側の管端を挿し込むことにより、管路内浄化装置同士を容易に接続することができる。

上記外管の少なくとも一方の管端は、拡径していてもよいし、縮径していてもよいが、上記外管と上記内管との間における汚水の流下性能を充分に確保する観点から、拡径していることが好ましい。

接続している２つの管路内浄化装置において、一方の管路内浄化装置の外管の管端と、もう一方の管路内浄化装置の外管の管端とは、管路径方向に隙間なく接続していることが好ましい。接続している管路内浄化装置の管端間に隙間が生じる場合は、該隙間にゴムや樹脂等からなるシール部材を介在させて封止することが好ましい。

本発明の管路内浄化装置は、上記外管に加え、上記内管の少なくとも一方の管端が、他の管路内浄化装置との接続のための受口を有することが好ましい。上記内管の少なくとも一方の管端が受口を有することにより、内管同士をずれることなく接続することができる。
上記内管の管端に受口を設ける方法としては、具体的には例えば、上記内管の管端を拡径又は縮径する方法等が挙げられる。
例えば、上記内管の管端が拡径している場合、２つの管路内浄化装置のうち、一方の管路内浄化装置の内管における拡径している側の管端に、もう一方の管路内浄化装置の内管における拡径していない側の管端を挿し込むことにより、管路内浄化装置の内管同士を容易に接続することができる。
また、例えば、上記内管の管端が縮径している場合、２つの管路内浄化装置のうち、一方の管路内浄化装置の内管における縮径していない側の管端に、もう一方の管路内浄化装置の内管における縮径している側の管端を挿し込むことにより、管路内浄化装置の内管同士を容易に接続することができる。

上記内管の少なくとも一方の管端は、拡径していてもよいし、縮径していてもよいが、上記内管における汚水の流下性能を充分に確保する観点から、拡径していることが好ましい。

また、製造の容易性の観点から、上記内管の少なくとも一方の管端が、受口を有している場合、上記内管は、上記外管と同じ側の管端に受口を有することが好ましい。

本発明の管路内浄化装置は、外管の受口内に、環状ゴム輪収容部と、該環状ゴム輪収容部に嵌着された環状ゴム輪とを備えることが好ましい。

上記内管と上記外管との間において、汚水を浄化する方法としては、例えば、ばっ気装置を用いる方法や微生物担体を充填する方法等が挙げられる。なかでも、動力を使用せずに汚水を浄化することができるため、微生物担体を充填する方法がより好ましい。本発明の管路内浄化装置は、上記内管と上記外管との間に多量の微生物担体を充填することができるため、浄化効率に優れたものとなる。
なお、本明細書において上記「微生物担体」とは、好気性微生物や嫌気性微生物等を付着させるために使用する粒状や小片の材料を意味し、下水の通水開始後１〜４週間程度経過した後に好気性微生物や嫌気性微生物等が自然に微生物担体に付着し、増殖する。

上記微生物担体を構成する材料は特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン等の樹脂やセラミックス等が挙げられる。微生物担体には透水性が必要であることから、ポリエチレン、ポリプロピレン等の疎水性材料の場合、親水化処理が施されていることが好ましい。
上記微生物担体は、酸素と微生物とを効率よく接触させる必要があるため、比表面積が大きく、かつ、目詰まりをしにくい繊維状体・発泡体・多孔質体・網状体等を用いることが好ましい。
上記微生物担体に発泡体を用いる場合は、微生物担体内部まで汚水が透水することが好ましいことから、独立気泡タイプの発泡体よりも、連続気泡タイプの発泡体を用いることが好ましい。

上記微生物担体の形状は特に限定されず、例えば、球状、直方体状、立方体状、シート状、繊維状、網状等が挙げられる。また、微生物担体の流出防止や内管の固定化のために、上記微生物担体をさらに透水性の高い容器等、例えば、網状体や有孔管（後述する担体保持管）等に封入してもよい。

上記微生物担体は、一つあたりの体積が２５ｍｍ^３以上であることが好ましい。一つあたりの体積が２５ｍｍ^３未満だと、微生物担体が汚水とともに流出することがある。

上記微生物担体が繊維状体や、発泡体である場合、比表面積を大きくするために、空隙率が高いものが好ましい。具体的には、空隙率が５０％を超えるものが好ましく、８０％を超えるものがより好ましい。
なお、本明細書において上記「空隙率」とは、単位体積当たりにおける隙間の割合を１００分率で表したものを意味する。

上記微生物担体は、管路内の水位に応じて、汚水による浸漬と、空気による曝露とを繰り返すことが好ましい。そのため、本発明の管路内浄化装置は、上記微生物担体が、適度に汚水による浸漬と、空気による曝露とを繰り返すことができるように、上記微生物担体を充填する高さや充填率は、調節されていることが好ましい。
上記微生物担体を充填する高さの好ましい下限は、上記外管の管路径の２０％である。上記微生物担体を充填する高さが、上記外管の管路径の２０％未満であると、高い浄化性能が得られないことがある。
上記微生物担体の充填率は、上記外管と上記内管の間隙に対して、好ましい下限は、１０％、好ましい上限は、１００％である。上記充填率が、１０％未満であると、高い浄化性能が得られないことがある。

上記微生物担体の流出を防止すること等を目的として、上記微生物担体は、透水性を有する担体保持材によって固定されていることが好ましい。
上記担体保持材の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。
上記担体保持材は、管状の担体保持管であることが好ましい。

上記担体保持管の管路径方向の断面形状は、矩形であってもよいし、円形であってもよいが、円形であることが好ましい。

上記担体保持管の管路径は特に限定されないが、上記担体保持管の管路径の好ましい下限は、上記微生物担体の大きさに対して２倍、上記担体保持管の管路径の好ましい上限は、上記微生物担体の大きさに対して３０倍である。上記担体保持管の管路径が上記微生物担体の大きさの２倍未満であると、担体保持管への微生物担体の充填が困難なことがある。上記担体保持管の管路径が上記微生物担体の大きさの３０倍を超えると、担体保持管同士の間隔が広すぎて汚水が微生物担体を通らずに通過することがある。

上記担体保持管に透水性を付与する手段としては、例えば、担体保持管に開口部を設ける方法等が挙げられる。

上記担体保持管の表面積に対する開口部の占める割合は特に限定されないが、好ましい下限は２０％、好ましい上限は９５％である。上記開口部の占める割合が２０％未満であると、上記微生物担体への汚水供給量が不充分となることがある。上記開口部の占める割合が９５％を超えると、担体保持管が強度に劣るものとなることがある。

上記担体保持管の開口部の空隙の大きさは特に限定されないが、好ましい下限は５ｍｍ^２、好ましい上限は４００ｍｍ^２である。上記空隙の大きさが５ｍｍ^２未満であると、担体保持管への汚水流入が不充分となることがある。上記空隙の大きさが４００ｍｍ^２を超えると、担体保持管から微生物担体が流出することがある。

本発明によれば、浄化効率に優れ、管同士を容易に接続することができる管路内浄化装置を提供できる。

本発明の管路内浄化装置の一例を示す管路径方向断面図である。 本発明の管路内浄化装置の一例を示す管路軸方向断面図である。 本発明の管路内浄化装置の接続方法の一例を示す管路軸方向断面図である。 本発明の管路内浄化装置の接続方法の別の一例を示す管路軸方向断面図である。 本発明の管路内浄化装置の接続方法の別の一例を示す管路軸方向断面図である。 本発明の管路内浄化装置の接続方法の別の一例を示す管路軸方向断面図である。 本発明の管路内浄化装置の接続方法の別の一例を示す管路軸方向断面図である。 本発明の管路内浄化装置の接続方法の別の一例を示す管路軸方向断面図である。 本発明の管路内浄化装置の接続方法の別の一例を示す管路軸方向断面図である。 本発明の管路内浄化装置の接続方法の別の一例を示す管路軸方向断面図である。

以下に図面を用いて本発明の管路内浄化装置を更に詳しく説明するが、本発明は、これら図面に示した実施形態のみに限定されない。

図１は、本発明の管路内浄化装置の一例を示す管路径方向断面図である。
本発明の管路内浄化装置は、図１に示すように、外管２と内管３とによる二重管構造を有する。内管３は、開口部４を設けることで透水性が付与されている。このような透水性を有する内管３を有することにより、汚水中の固形物の多くを内管３により移送し、固形物の含有割合の少ない汚水が外管２と内管３との間に供給されるため、外管２と内管３との間において安定して汚水の浄化処理を行うことができる。

図１の管路内浄化装置１は、外管２の底部と内管３との間に広い間隙を有するため、この間隙に多量の微生物担体を充填することができる。外管２と内管３との間に充填した微生物担体で汚水を浄化する場合、上述したように、微生物が分解困難な固形物の多くが内管３により移送され、該固形物の含有割合が少なく、微生物による分解が容易となった汚水が外管２と内管３との間に供給されることで安定した浄化性能が得られる。

図１の管路内浄化装置１において、外管２と内管３との間に充填した微生物担体で汚水を浄化する場合、時間経過による管路内水位の上下により、微生物担体の汚水による浸漬と、空気による曝露とが繰り返される。外管２と内管３との間の水位は、時間経過に伴って上昇と下降とを繰り返すため、微生物担体もこれに応じて空気に曝露され、好気性微生物による好気性分解に必要な酸素が供給される。また、微生物担体が汚水に浸漬した状態では、嫌気性微生物が増殖し、汚水を嫌気性分解することができる。

図２は、本発明の管路内浄化装置の一例を示す管路軸方向断面図である。
図２に示した管路内浄化装置１は、外管２の一方の管端５が受口として拡径している。図２において、管路内浄化装置１の内管３は、外管２よりも、外管２の管端５が拡径している分だけ短くなっている。

図３は、本発明の管路内浄化装置の接続方法の一例を示す管路軸方向断面図である。
図３では、図２に示した管路内浄化装置１を用いている。図３において、接続している２つの管路内浄化装置１のうち、一方の管路内浄化装置１の外管２における管端５が拡径しており、該外管２の拡径している管端５に、もう一方の管路内浄化装置１の外管２における拡径していない管端５が挿し込まれている。図３の管路内浄化装置の接続方法では、２つの管路内浄化装置１の内管３同士には、ずれが生じる可能性がある。

図４〜１０は、本発明の管路内浄化装置の接続方法の別の一例を示す管路軸方向断面図である。
図４では、図３とは逆に、一方の管路内浄化装置１の外管２における管端５が縮径しており、もう一方の管路内浄化装置１の外管２における縮径していない管端５に、該外管２の縮径している管端５が挿し込まれている。図４の管路内浄化装置の接続方法では、図３の管路内浄化装置の接続方法と同様に、２つの管路内浄化装置１の内管３同士には、ずれが生じる可能性がある。また、図４の管路内浄化装置の接続方法では、２つの管路内浄化装置１の接続部分において、縮径している管端５により汚水の進行が妨害されるため、図３の管路内浄化装置の接続方法に比べて外管２と内管３との間における汚水の流下性能が悪くなる。

図５の管路内浄化装置の接続方法において、接続している２つの管路内浄化装置１のうち、一方の管路内浄化装置１の外管２及び内管３における管端５が拡径しており、該外管２及び内管３の拡径している管端５に、もう一方の管路内浄化装置１の外管２及び内管３における拡径していない管端５が挿し込まれている。図５において、外管２及び内管３における管端５が拡径している管路内浄化装置１は、図２に示した管路内浄化装置１とは異なり、外管２と内管３との長さが同じである。

図６では、図５とは逆に、一方の管路内浄化装置１の外管２及び内管３における管端５が縮径しており、もう一方の管路内浄化装置１の外管２及び内管３における縮径していない管端５に、該外管２及び内管３の縮径している管端５が挿し込まれている。図６の管路内浄化装置の接続方法では、図４の管路内浄化装置の接続方法と同様に、縮径している管端５により汚水の進行が妨害されるため、図５の管路内浄化装置の接続方法に比べて、内管３、及び、外管２と内管３との間における汚水の流下性能が悪くなる。

図７、８では、接続している２つの管路内浄化装置１のうち、一方の管路内浄化装置１の外管２及び内管３のいずれか一方の管端５が拡径しており、もう一方の管端５が縮径している。図７、８の管路内浄化装置の接続方法でも、図４や図６の管路内浄化装置の接続方法と同様に、縮径している管端５により汚水の進行が妨害されるため、図５の管路内浄化装置の接続方法に比べて、内管３、又は、外管２と内管３との間における汚水の流下性能が悪くなる。

図９では、接続している２つの管路内浄化装置１のうち、一方の管路内浄化装置１の外管２の管端５が拡径しており、もう一方の管路内浄化装置１の内管３の管端５が拡径している。本発明の管路内浄化装置は、図９に示したように、内管３の拡径又は縮径している管端５が、外管２の拡径又は縮径している管端５の逆側の管端であってもよいが、製造の容易性の観点から、外管２及び内管３の同じ側の管端が拡径又は縮径していることが好ましい。

図１０では、接続している２つの管路内浄化装置１のうち、一方の管路内浄化装置１の外管２及び内管３における管端５が拡径しており、外管２の拡径している管端５の内部に環状ゴム輪収容部６が形成され、該環状ゴム輪収容部６に環状ゴム輪７が嵌着されている。該外管２及び内管３の拡径している管端５に、もう一方の管路内浄化装置１の外管２及び内管３における拡径していない管端５が挿し込まれている。

図３〜１０に示したように、本発明の管路内浄化装置は、一方の管路内浄化装置にもう一方の管路内浄化装置を挿し込むことのみで容易に接続することができる。

本発明によれば、浄化効率に優れ、管同士を容易に接続することができる管路内浄化装置を提供できる。

１ 管路内浄化装置
２ 外管
３ 内管
４ 内管の開口部
５ 管端
６ 環状ゴム輪収容部
７ 環状ゴム輪

Claims (4)

1. 外管と、透水性を有する内管とからなる二重管構造を有し、かつ、前記外管の少なくとも一方の管端が、他の管路内浄化装置との接続のための受口を有することを特徴とする管路内浄化装置。
2. 内管の少なくとも一方の管端が、他の管路内浄化装置との接続のための受口を有することを特徴とする請求項１記載の管路内浄化装置。
3. 内管は、外管と同じ側の管端に受口を有することを特徴とする請求項２記載の管路内浄化装置。
4. 外管の受口内に、環状ゴム輪収容部と、該環状ゴム輪収容部に嵌着された環状ゴム輪とを備えることを特徴とする請求項１、２又は３記載の管路内浄化装置。

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