JP3108912B2 - 排水処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水質汚濁防止技術
（公害防止技術）の分野に属するものであって排水処理
系の端末で用いられる排水処理装置を改良したものに関
する。

【０００２】

【従来の技術】家庭排水（廃水）・工場排水（廃水）な
どは、ＢＯＤ濃度・ＣＯＤ濃度・その他を基準レベル以
下にするための処理を受けた後に、下水道や河川を通じ
て湖沼とか海域とかへ放流される。

【０００３】生活環境を悪化させる水関連ものとして、
水質汚濁ほかに地下水の枯渇化傾向がある。地下水を枯
渇させる一因は、都市とその近郊に密集する建築物や路
面舗装が雨水の地中浸透を妨げているからであり、他の
一因は、使用後の地下水を地中へ還流せずに河川などへ
流失させているからである。これによってもたらされる
環境への影響については、局地的ではあるが、地盤沈下
・地熱の調整不能・異常気象などを指摘することができ
る。一方、排水処理手段としては、少ない設備費で大き
な処理能力の得られるものが望まれている。

【０００４】これらの対策としては、処理系の終端で排
水（廃水）を濾過して地中へ浸透させる方式の排水処理
装置が有効である。この排水処理装置によるときは、こ
れから地中へ浸透した排水が地下水として涵養されるの
で地下水の枯渇化傾向が改善される。装置自体にも、主
たる構成要素が濾床のみでよいという設備経済性があ
る。また、処理水に残留する有機窒素・有機燐の類が地
中の微生物で分解されたり地上植物に吸収されたりする
から、処理水が地中から染み出して河川などに流れ込ん
だとしても水質汚濁が起こりがたい。したがってこの排
水処理装置には、自然の浄化系（大地）に直結している
という点で大きな事後処理能力を期待することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した排水処理装置
の有用性は、水質汚濁防止と共に地下水の枯渇化傾向を
改善できるということである。しかしこれは、単に濾床
を利用するだけのものであるから、装置内において各種
微生物の繁殖を旺盛にして水質汚濁物質の分解処理能力
を高めるということが望めない。また、濾床が地中に埋
設されるというものであるから嫌気性雰囲気が支配的に
なり、これに適用することのできる濾材選択肢もせばま
る。その他、汚濁水の処理が濾床の一部でしか行なわれ
ないという点でも改善の余地が残されている。

【０００６】〔発明の目的〕本発明はかかる技術的課題
に鑑み、微生物に依存した処理能力を高めたり、濾床の
広域活用により処理能力を高めたり、濾材の選択範囲を
広くしたりすることのできる排水処理装置を提供しよう
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
排水処理装置は所期の目的を達成するために下記の課題
解決手段を特徴とする。すなわち本発明排水処理装置
は、地中に埋設された受槽と、地中にあって受槽上に建
て込まれた濾床筒と、濾床筒の壁を貫通して濾床筒内の
空間部に引き込まれた排水導入管とを備えているととも
に、通気孔を管壁に有して毛細管層を管壁外周面に有す
る通気管が濾床筒の壁中に介在されて通気管の上端が地
表側に開通してることを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項２に係る排水処理装置は、
上記請求項１記載のものにおいて、上下方向に沿う二本
以上の通気管が周方向に間隔をおいて濾床筒の壁中に介
在されており、これら通気管が連絡管を介して相互に接
続されているものである。

【０００９】本発明の請求項３に係る排水処理装置は、
上記請求項１または２記載のものにおいて、通気管の上
端面を塞ぐための蓋体として通気性のある蓋体と通気性
のない蓋体とを備えているものである。

【００１０】〔作用〕本発明排水処理装置において、排
水導入管を流れる汚濁水は濾床筒の空間部より受槽内に
流れ落ちる。受槽内においては固形物・粗大微粒子・液
体などが比重差で分離し、固形物や粗大微粒子が沈降す
る。こうした比重分離作用は汚濁水が受槽内に流入した
ときに自然に生じる。受槽内に流れ込んだ汚濁水の量が
増してこれの水位が濾床筒側まで上昇すると、汚濁水は
濾床筒の壁を透過して地中に浸透拡散する。すなわち汚
濁水は、濾床筒を通過する間に汚濁物質を除去されたり
分解されたりしながら低汚濁レベルのものとなり、これ
が地中に浸透拡散する。

【００１１】上述した排水処理のときには、通気管・通
気孔を通じて外部の空気が濾床筒の壁中に流れ込む。空
気の流れ込んだ部位では好気性菌が繁殖しやいために好
気性菌のコロニーが生じ、空気の流れ込みにくい部位で
は嫌気性菌が繁殖しやいために嫌気性菌のコロニーが生
じる。したがって濾床筒の壁を透過するときの汚濁水
は、濾床筒壁において旺盛に繁殖する複数種の微生物に
より汚濁物質を分解される。また、通気管から導入され
た空気が汚濁物質を酸化させたり汚濁水の一部を蒸発さ
せて湿気を拡散させたりする。一方、通気管の管壁外周
面にある毛細管層は、濾床筒側まで上昇した汚濁水位の
高低にかかわらず、汚濁水を毛管現象により吸い上げて
濾床筒の各部に行きわたらせるから濾床筒が広範囲に活
用される。ゆえに、これらの相乗効果として排水処理能
力が高まる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る排水処理装置の実施
形態を添付の図面に基づき説明する。

【００１３】図１・図２において、１１は縦穴、２１は
受槽、３１は濾床筒、３６は濾床筒３１の蓋体、４１は
通気管、４３は毛細管層、４５は連絡管、４６・４７は
通気管４１の蓋体、５１は排水導入管、Ｇは地表をそれ
ぞれ示す。

【００１４】縦穴１１は、地表Ｇから地中に向けて深さ
８〜１ｍ程度・直径０．５〜０．６ｍ程度に掘り込み形
成されたものである。

【００１５】受槽２１は上面の開放された容器からな
る。受槽２１たる容器としては、陶器製（セラミック
製）・コンクリート製・合成樹脂製・不銹性金属製・こ
れらの複合材製など任意材質のものを用いることができ
るが、耐食性の点では陶器製やコンクリート製や合成樹
脂製のものが望ましい。その一例として素焼陶器製の受
槽２１が用いられる。

【００１６】濾床筒３１は、多孔構造の内筒部材３２・
多孔構造の外筒部材３３・濾材３４などで構成されるも
のであり、これらで構成される濾床筒３１内には空間部
３５がある。内筒部材３２や外筒部材３３は合成樹脂・
不銹性金属またはこれらの複合材でつくられる。その代
表的一例として合成樹脂でつくられた網目構造の筒体が
内筒部材３２や外筒部材３３として用いられる。内筒部
材３２・外筒部材３３の形状も円筒形・多角筒形・円錐
筒形・角錐筒形・異形の筒形など任意である。図示例に
おいては内筒部材３２として円錐筒形のものが採用され
ており、外筒部材３３として円筒形のものが採用されて
いる。外筒部材３３は、また、その底部が図示例のよう
に内側に向け折り曲げられている。内筒部材３２と外筒
部材３３との相対関係では、内筒部材３２の高さが外筒
部材３３のそれを上回り、外筒部材３３の内径が内筒部
材３２の最大外径を上回る。濾材３４としては、天然の
無機材料・有機材料や合成系の無機材料・有機材料な
ど、この種の技術分野で公知ないし周知のものが用いら
れる。これの具体例としてゼオライト・砕石・砂利・活
性炭・シリカ・炭・石炭・植物繊維・合成繊維・木屑
（木粉）などをあげることができる。これらの材料から
任意に選択される濾材３４は、合成樹脂製網袋や布製袋
のような通水性のある被包材に詰められて変形自在なブ
ロック形状をなしている。濾床筒３１の蓋体３６は、内
筒部材３２の上端開口を開閉するためのものであり、こ
れは陶器・コンクリート・合成樹脂・不銹性金属など任
意の材料からなる。

【００１７】通気管４１は陶器・コンクリート・合成樹
脂・不銹性金属など、これらのうちから選択された材料
からなる。図３・図４に明示されているように、通気管
４１は多数の通気孔４２を管壁に有し、これら通気孔４
２が管壁の各所に点在する態様で分布している。通気管
４１としては管壁全体が微小気孔を有する多孔管や管壁
全体が網目構造をなしている網目管なども採用すること
ができる。図１〜図４の毛細管層４３とは、毛管現象を
生じる層のことである。毛細管層４３は天然繊維・合成
繊維・これらの混合繊維などでつくられたものであり、
その態様は、織布であったり編布であったり不織布であ
ったりフェルトであったり網目布であったりする。この
ような毛細管層４３は、帯状のものを通気管４１の管壁
外周面に巻き付けたり筒状のものを通気管４１に被せた
り、あるいは、シート状のものを通気管４１の管壁外周
面に貼り付けたりすることで層状のものとなっており、
これが通気管４１の管壁外周面を覆っている。毛細管層
４３を通気管４１の管壁外周面に保持するために接着剤
が用いられたり紐や帯のような締着部材が用いられたり
する。図３・図４に例示されているように、毛細管層４
３には通気管４１の通気孔４２と一致する箇所に孔４４
を開けられていることが多い。連絡管４５は二本以上の
通気管４１を相互に連絡するためのものであり、これは
通気管４１と同材質のものからなる。図示例での連絡管
４５は通気孔や毛細管層のない通常のパイプであるが、
場合によっては通気管４１と同様の通気孔や毛細管層が
連絡管４５に設けられることもある。通気管４１の両蓋
体４６・４７はそのいずれか一方が選択使用されるもの
である。一方の蓋体４６は通気孔のある通気性タイプ、
他方の蓋体４７は通気孔のない非通気性タイプである。
これら蓋体４６・４７も陶器・コンクリート・合成樹脂
・不銹性金属などのうちから選択された材料からなる。

【００１８】排水導入管５１は排水を流すための下水管
である。このような排水導入管５１は、陶器・コンクリ
ート・合成樹脂・不銹性金属などのうちから選択された
周知材料からなる。

【００１９】図１・図２に例示された排水処理装置は、
一例として下記のようにして組み立てられる。はじめは
受槽２１が縦穴１１内に設置され、つぎに濾床筒３１が
受槽２１上に建て込まれる。濾床筒３１の建て込みに際
しては、内筒部材３２の下端内周部が受槽２１の上端外
周部に嵌め込まれたり、外筒部材３３が内筒部材３２の
外側に配置されて外筒部材３３の下部折曲片が受槽２１
の胴部外周面にあてがわれたりする。この段階で濾材３
４の充填空間が内筒部材３２と外筒部材３３との間に形
成されるが、該充填空間には濾材充填よりも先行して毛
細管層４３付き通気管４１が介在される。たとえば毛細
管層４３付き通気管４１が図示のごとき複数本（四本）
の場合には、上下方向に沿うこれら通気管４１が周方向
に等しい間隔を保持して内筒部材３２と外筒部材３３と
の間に介在され、かつ、外筒部材３３の下部折曲片を貫
通した各二本の通気管４１の下端部が、連絡管４５を介
してそれぞれ接続される。その後、濾材３４が内筒部材
３２と外筒部材３３との間に充填されていく。濾材３４
が一定の高さのところまで充填されたときには、外筒部
材３３側から内筒部材３２側へとこれらを貫通するよう
に排水導入管５１が引き込まれるので、排水導入管５１
の先端が空間部３５内に介入する。こうした後は、内筒
部材３２と外筒部材３３との残部空間に濾材３４が充填
されたり、外筒部材３３の上端を上回るところにまで濾
材３４が積み上げられたりする。以下は蓋体３６が内筒
部材３２の上端面に被されたり、蓋体４６または４７が
各通気管４１の上端面に被されたりする。かくて濾床筒
３１を主体にした排水処理装置の組み立てが完了する。
図１・図２から理解できるように、この排水処理装置の
場合は排水導入管５１が濾床筒３１の壁を貫通して空間
部３５に引き込まれており、毛細管層４３付きの各通気
管４１が濾床筒３１の壁中に介在されてこれら各管の上
端が地表Ｇ側まで達している。また各通気管４１につい
ては、濾床筒３１の壁の中に介在している部分に各通気
孔４２が分布している。

【００２０】図１・図２に例示された排水処理装置は図
示しない排水処理系の端末にあり、排水導入管５１を介
してその排水処理系に接続されているものである。当該
排水処理装置の排水導入管５１を間欠的または連続的に
流れる一次処理後または数次処理後の汚濁水は、濾床筒
３１の空間部３５において受槽２１内に流れ落ちる。受
槽２１内においては既述のとおり、固形物・粗大微粒子
・液体などが比重差で分離し、固形物や粗大微粒子が沈
降する。こうして水溜めしている受槽２１の水位が該槽
の上端を越えるようになると、汚濁水は濾床筒３１の空
間部３５で一時的に滞留しながら濾床筒３１の壁を透過
して地中に浸透拡散する。すなわち汚濁水は、濾床筒３
１を通過する間に汚濁物質を除去されたり分解されたり
しながら低汚濁レベルのものとなる。

【００２１】かかる排水処理のときには、一例として、
地表側→通気性のある蓋体４６→通気管４１→通気孔４
２→毛細管層４３（孔４４）→濾床筒３１のように空気
が流れ込む。濾床筒３１において、空気の行きわたりや
すい場所（孔４２・４４の付近）では好気性菌が繁殖し
やいために好気性菌のコロニーが生じ、空気の流れ込み
にくい場所では嫌気性菌が繁殖しやいために嫌気性菌の
コロニーが生じる。したがって上記のごとく濾床筒３１
の壁を透過する汚濁水は、濾床筒壁において旺盛に繁殖
するこれら微生物により汚濁物質を分解される。通気管
４１は、また、これを介して導入した空気により汚濁物
質を曝気酸化したり汚濁水の一部を蒸発させて湿気を濾
床筒３１の壁中へ拡散させる。一方、通気管４１の管壁
外周面にある毛細管層４３は、既述のとおり、濾床筒３
１側まで上昇した汚濁水の水位が低い場合でも、汚濁水
を毛管現象により吸い上げて濾床筒３１の各部に行きわ
たらせ、濾床筒３１を広域活用させる。さらに連絡管４
５は、各二本ごとの通気管４１について大気との循環系
を形成し、各通気管４１相互にわたる空気の流通性を高
めるものとなる。

【００２２】上記において、濾床筒３１を好気性の強い
雰囲気にするときには通気管４１の上端を通気性のある
蓋体４６で閉じ、濾床筒３１を嫌気性の強い雰囲気にす
るときには通気管４１の上端を通気性のない蓋体４７で
閉じる。さらに、一方の蓋体４６の施される通気管４１
と他方の蓋体４７の施される通気管４１との比率を調整
したりもする。これは濾床筒３１における菌の繁殖種・
繁殖量に変化が生じるということである。したがって各
種の処理条件に応じ、微生物種の特性を活かした汚濁物
質の分解処理が可能になる。なお長期にわたる排水処理
のために汚泥等が受槽２１内に溜った場合には、蓋体３
６を外してここから汚泥等を取り出し、これを別の手段
で処理する。このような汚泥処理は適当な期間を定めて
定期的に行なえばよい。

【００２３】本発明に係る排水処理装置において、毛細
管層４３を付された通気管４１は一本のみでも足りる
が、装置の機能や能力を高めたりする上では、通気管４
１の本数をできるだけ多くするのがよい。また全体的な
外形が筒形であって格子状・籠目状に交差した通気管と
か、螺旋形の通気管とかも採用することができる。図示
例の通気管４１に輪形や円弧形の通気管が組み合わされ
ているものも採用することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明に係る排水処理装置は下記１〜５
のような効果を有する。

【００２５】〔効果１〕本発明装置においては、通気管
から取り込まれる空気が地中濾床筒の壁の中に流れ込
む。このような場合には、空気の流れ込んだ所で好気性
菌が繁殖し、空気の流れ込みにくい所で嫌気性菌が繁殖
するから、地中へ浸透拡散していく過程で濾床筒の壁を
透過する汚濁水は、濾床筒壁中で繁殖する複数種の微生
物により汚濁物質を分解される。したがって微生物に依
存した排水処理能力が高まる。それに導入空気が汚濁物
質を酸化させたり汚濁水の一部を蒸発させて湿気を拡散
させたりもするから、この点でも排水処理能力が高ま
る。

【００２６】〔効果２〕本発明装置において、通気管の
上端に被される蓋体を通気性のあるもの・通気性のない
もののように取り替えて濾床筒の壁中へ導入する空気の
量を調節する場合には、濾床筒における好気性菌・嫌気
性菌の繁殖量が相対的に変化する。したがって、処理条
件に応じて特定の菌種を多く繁殖させ、その微生物種の
特性を活かして汚濁物質を効率よく分解処理することが
できる。

【００２７】〔効果３〕本発明装置においては、上端が
地表側に開通している複数の通気管連絡管を介して相互
に接続されたりする。このような場合には、これら通気
系統の各管と大気との循環系が形成されるので各通気管
相互にわたる空気の流通性が高まる。

【００２８】〔効果４〕本発明装置においては、汚濁水
を毛管現象で吸い上げることのできる毛細管層が通気管
の管壁外周面にある。この毛細管層は、濾床筒側まで上
昇した汚濁水の水位が低い場合でもこれを毛管現象によ
り吸い上げて濾床筒の各部に行きわたらせるという濾床
筒の広域活用を確立させる。したがって濾床筒の広域活
用によっても排水処理能力が高まる。

【００２９】〔効果５〕本発明装置においては、汚濁水
を積極的に濾床筒の各部に行きわたらせることのできる
毛細管層があるために、このような役割を濾床筒自身に
多く求めなくてよい。これは濾材に要求される条件が緩
和されて濾材の選択範囲が広がるということである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施形態を略示した切り欠き正
面図である。

【図２】図１に略示した本発明装置の横断面図である。

【図３】本発明装置における通気管の一例を示した正面
図である。

【図４】図３に例示した通気管の縦断面図である。

【符号の説明】

１１ 縦穴 ２１ 受槽 ３１ 濾床筒 ３２ 内筒部材 ３３ 外筒部材 ３４ 濾材 ３５ 空間部 ３６ 濾床筒の蓋体 ４１ 通気管 ４２ 通気孔 ４３ 毛細管層 ４５ 連絡管 ４６ 通気管の蓋体 ４７ 通気管の蓋体 ５１ 排水導入管 Ｇ 地表

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に埋設された受槽と、地中にあって
   受槽上に建て込まれた濾床筒と、濾床筒の壁を貫通して
   濾床筒内の空間部に引き込まれた排水導入管とを備えて
   いるとともに、通気孔を管壁に有して毛細管層を管壁外
   周面に有する通気管が濾床筒の壁中に介在されて通気管
   の上端が地表側に開通してることを特徴とする排水処理
   装置。
2. 【請求項２】 上下方向に沿う二本以上の通気管が周方
   向に間隔をおいて濾床筒の壁中に介在されており、これ
   ら通気管が連絡管を介して相互に接続されている請求項
   １記載の排水処理装置。
3. 【請求項３】 通気管の上端面を塞ぐための蓋体として
   通気性のある蓋体と通気性のない蓋体とを備えている請
   求項１または２記載の排水処理装置。