JP3438200B2 - 排水処理槽と排水処理装置と排水処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水質の汚染防止（水
質改善）や土壌の汚染防止に有効な排水処理槽と排水処
理装置と排水処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】排水処理技術の改良が進められる一方
で、大きな課題も残されている。その一つは水質改善の
進んでいない公共水域等がかなりあること、他の一つは
排水を大量処理するための設備費が巨額になることであ
る。設備費の高負担は、また、未処理や処理不十分の排
水投棄を誘引し土壌を汚染させる。このほか、種々の要
因で地下水が枯渇化の傾向にあるという指摘もなされて
いる。

【０００３】排水のうちで生活雑排水の占める割合は大
きい。多くの有機物が汚染物質として生活雑排水に含ま
れていることは周知である。したがって排水中の有機物
を高率除去すれば処理後の水はかなり改善されたものと
なる。

【０００４】本件の出願人や発明者は、有機物を取り除
くための排水処理手段として自然の地層（大地）を利用
する提案をこれまでにもしてきた。それは大地が広く、
有機物を分解する多種多様な有用微生物が地中に多く棲
息しているからである。自然の地層を排水処理に有効利
用するという場合は、能力の大きい処理設備をコストダ
ウンさせることになり、地下水の涵養にも役立つ。

【０００５】自然の地層を利用して排水処理手段を構築
する場合は、土壌について土質特性・深度特性・排水流
入方式を無視することができない。以下これらに関する
知見を踏まえた上で現状を分析してみる。

【０００６】排水処理上の重要な土質特性は保水性（含
水性）と浸透性である。蒸発散式の排水処理でよく用い
られている保水性の高い土（例＝黒土・山砂）は、乾燥
状態のときに多量の水分を一時に吸収するほか含水時に
おける水の重力浸透も起こりがたい。このタイプの土は
排水の土中移動速度を遅くするので脱窒を効果的にす
る。けれども多雨多湿期のように計画流入量外の水分が
多量に流入するという条件下では、水分飽和状態→土壌
の目詰まり→排水の浸透阻害という一連の現象が生じ
る。これは団粒構造の崩壊に起因していることが多い。
とくに含水率の高い地層部や重力土圧の高い地層部（低
層部）では、土が過剰に緊密化されるために土壌全体が
目詰まりする。保水性の高い土は、また、土粒子が微細
で水質汚染物質の付着性が高いから排水の流入域周辺で
目詰まりしやすい。それに対して浸透性のよい土（例＝
粒径赤土・鹿沼砂）は、土粒子が粗いために排水の土中
移動速度が速く保水力も低い。また、低層部であっても
重力土圧に起因した団粒構造の崩壊が少なく、保水力の
高い土と比べた場合の土中の圧密度も均一化している。
したがってこのタイプの土は、計画流入量外の水分が流
入したとしても土壌の目詰まりや排水の浸透阻害が起こ
りがたく、水質汚染物質の付着性も低い。その反面、排
水の移動速度が速いため脱窒が十分に行われないこと、
水平方向の拡散性に比べた垂直方向の重力浸透速度が速
すぎるため処理面積の活用率が悪くなることなど、これ
らによって微生物処理効果が低下する。客土時点での微
生物含有数や作動中の繁殖数に関しては保水力の高い土
ほどよく、浄化能力も水質データを参照した場合にその
タイプの土が優れている。

【０００７】上記の説明で明らかなように保水性の高い
土や浸透性の高い土には一長一短がある。これは両者の
併用を示唆するかのごとくである。しかし併用も、双方
の長所のみを活かせるというほど都合よい結果は得られ
ず、多くの場合に短所も取り込んでしまう。つまり、使
用初期のころには順当な排水処理効果を発揮していて
も、長期の間には流入した排水の移動にともなって土質
分離移動が起こり、やがては断片的な層が生じる。この
断片的な層は、低層部で生じたときに既述の過剰緊密が
起こり、表層部（排水流入部周辺）で生じたときには汚
染物質の付着によって土中の排水移動を阻害する。ゆえ
に長期間安定した排水処理能力をもつ手段にはならな
い。その対策として籾殻やセラミックなど土質系以外の
材料を導入することが行われているが、これも実験の繰
り返して改善を重ねないかぎり十分な効果を獲得するま
でには至らない。

【０００８】通常の土壌（地層）を利用して排水を浄化
するというとき、これに要する処理面積への配慮はなさ
れるが、深度特性（処理深度）については考慮されるこ
とがほとんどない。深度特性は客土の種類と相俟って排
水の処理能力を左右するものである。とくに排水中の窒
素除去を目的として土壌を利用する場合、流入した排水
を土中へ低速移動させて脱窒に必要な消化時間を確保す
ることが深度に依存して効果的に行えるのであるから、
深度特性を無視してはならない。これは排水の土中移動
速度が、保水力の高い土だけでなく処理深度によっても
遅くできるということである。実験地層と自然地層でそ
れぞれの深度特性を調べたところ、実験地層では深度を
２５ｃｍ増したとき脱窒能力が７％向上し、自然地層で
は深度を４０ｃｍ増したとき脱窒能力が１４％向上し
た。これらの実験結果からすると、脱窒効果は処理深度
が１０ｃｍ増すごとに少なくとも３％程度向上するとい
うように予測できる。深度特性がこうであれば、排水処
理時の土壌処理面積を縮小するというときに、その面積
縮小分にともなう処理能力の低下を深度増で補償するこ
とができる。しかし処理深度は深すぎてもよくない。そ
の理由は、深度に比例して重力土圧の大きくなる低層部
において団粒構造の崩壊が早期に生じ、土中の排水移動
が阻害されるからである。これについても一般土壌で実
験したところ、地下１．４ｍ付近で保水率が最大となっ
た。この値は地層相互の差や、地山から受ける土圧、圧
密度、地熱などで若干の相違があったが、地下約１．４
〜２ｍのところで保水率が集中して高くなっていた。こ
のような地下域が団粒構造の崩壊を起こしやすい。しか
し逆の観点からすると、蒸発散処理の場合は、この深度
域までなら重力水としての作用がないために蒸発が可能
ということになる。したがって処理深度としては地下約
２ｍ程度までがよい。

【０００９】排水の流入方式は連続流入式と間欠流入式
に大別できる。これらについて長期間調べたところ、脱
窒効果に関しては排水の土中移動速度が影響する結果、
連続流入式が間欠流入式を優っていた。これについて、
排水処理能力＝日量８００Ｌ、単位面積あたりの排水処
理量＝２２２Ｌ／ｍ^２ の実験設備で説明する。連続流
入式では８００Ｌの排水を２４時間かけて土中へ流入さ
せた。間欠流入方式の場合は、同量の排水について間欠
回数を１２回、１回あたりの排水の土中浸透時間を１時
間４０分、間欠時間（１回分）を約２２分とした。土中
への排水流入量は、連続流入式が３３．３Ｌ／時間、間
流入方式が４０Ｌ／時間である。これらのうちで、単位
時間あたりの排水流入量が多くなる間欠流入式の場合
は、水平拡散することなく重力水として地下へ高速浸透
する排水が多くみられ、これらの消化時間を稼ぐことが
できなかった。連続流入式の場合は、消化時間に極端な
不足を生じなかったが、間欠流入式と比べた場合に設備
の消耗や制御の点で問題が多く、地中導水路の生じやす
い傾向がみられた。地中導水路は長期間連続流入する排
水によって土中に自然形成される「流れの筋道」であ
り、排水処理を不十分なものにする要因の一つである。
ちなみに初期の地中導水路は排水の拡散を妨げ、終期の
地中導水路ではここに形成される生物膜が排水の流動性
を阻害する。したがって連続流入式や間欠流入式も、設
備と排水処理量との関係では問題があることになる。そ
の対策として「間欠回数を多くする」「間欠時間を短く
する」「間欠１回あたり排水処理量を少なくする」な
ど、これらをシステム化した多間欠少量流入方式が提案
できる。多間欠少量流入方式は、連続流入方式と同程度
の排水量を効果的に処理するものである。多間欠少量流
入方式での間欠時間は、排水圧送設備の管理や機器の消
耗度を考慮して設定すればよい。それは「１日あたりの
間欠回数」「間欠１回あたりの排水処理量」「設備の規
模」などにもよるが、約０．５時間が一つの目安にな
る。一方で排水の低速流入方式も、排水の拡散性や流動
性を高める上で、多間欠少量流入方式と同様に有望であ
るといえる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】排水処理の要諦は処理
効果を高めながら設備をコストダウンさせることであ
る。これは設備の規模を問わない。規模の大きい設備に
おいてこれが達成できるとなると、排水処理への貢献度
がより高まる。自然地層の利用は前述のとおり、規模の
大きい設備を低コストで構築することを可能にすると考
えられる。その場合に多間欠少量流入方式や低速流入方
式を採用するならば排水処理効果も高まる。さらにいう
と、処理後の排水を地中広く拡散させてこれの蒸発散を
促進させるときは、好気性の処理地層における微生物処
理効果が高まる。排水処理槽と自然の地層とを組み合わ
せて排水処理設備を構築する場合も同様である。

【００１１】かかる課題を踏まえて排水処理設備を構築
するというとき、既成の手段をそのまま採用するだけで
は不十分である。その理由は、排水処理槽の外壁面と地
層との界面に微小間隙が生じることや、そこを定常的に
流れる排水が導水路を形成することである。このような
導水路が生じると、排水処理槽を出た後の排水が処理槽
の外壁面沿いに重力浸透して地中を拡散しなくなり、高
度の排水処理が望めなくなる。

【００１２】

【発明の目的】本発明はこのような技術的課題に鑑み、
設備費や保守管理費が低額で運転費もほとんど要らない
こと、排水の浄化が十分で土壌汚染がほとんどみられな
いこと、排水中の窒素や燐についても効率よく除去でき
ること、さらに地下水の減少防止にも役立つことなど、
これらを満足させることのできる排水処理槽・排水処理
装置・排水処理方法を提供しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
された排水処理槽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。すなわち請求項１記載の排
水処理槽は、地中に埋設して用いるものであること、お
よび、排水を受け入れて処理するための処理機構を内部
に有すること、および、排水をオーバフローさせるため
のオーバフロー構造を上部に有すること、および、径方
向に張り出して上下に隣接する複数の拡散盤を外周部に
有すること、および、各拡散盤の外径が下位のものにな
るにしたがい大きくなっていることを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項２に記載された排水処理装
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。すなわち請求項２記載の排水処理装置
は、排水処理地層と排水処理槽とで構成されたものであ
ること、および、排水処理地層には水分の蒸発散作用が
あって好気性雰囲気をも有していること、および、排水
処理槽の外周部が径方向に張り出して上下に隣接する複
数の拡散盤を有していること、および、各拡散盤の外径
が下位のものになるにしたがい大きくなっていること、
および、排水処理地層の表面が地表にあって排水処理槽
が排水処理地層中に埋設されていることを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項３に記載された排水処理装
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。すなわち請求項３記載の排水処理装置
は、排水処理地層と排水処理槽と集水用濾材層とで構成
されたものであること、および、排水処理地層には水分
の蒸発散作用があって好気性雰囲気をも有しているこ
と、および、排水処理槽の外周部が径方向に張り出して
上下に隣接する複数の拡散盤を有していること、およ
び、各拡散盤の外径が下位のものになるにしたがい大き
くなっていること、および、集水用濾材層が地下浸透し
た排水を集水するためのものであること、および、排水
処理地層の表面が地表レベルにあること、および、排水
処理槽が排水処理地層中に埋設されていること、およ
び、集水用濾材層が排水処理地層の下位に設けられてい
ることを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項４に記載された排水処理方
法は、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。すなわち請求項４記載の排水処理方法
は、水分の蒸発散作用があって好気性雰囲気を有する排
水処理地層中に埋設された排水処理槽内に排水を導入し
これを槽内処理するための槽内処理ステップと、排水処
理槽内で処理された後の排水を排水処理槽の上部からオ
ーバフローさせて排水処理地層中に拡散浸透させつつこ
れを地中処理するための地中処理ステップと、拡散浸透
しつつ地中処理された排水を排水処理地層中から蒸発散
させるための蒸発散ステップとを備えていること、およ
び、排水処理槽として用いられるものが径方向に張り出
して上下に隣接する複数の拡散盤を外周部に有するとと
もにこれら拡散盤の外径が下位のものになるにしたがい
大きくなっていること、および、槽内処理ステップから
地中処理ステップへ移行するときに排水処理槽の上部か
らオーバフローした排水を排水処理槽外周部の上記各拡
散盤によって排水処理地層中の径方向へ拡散させること
を特徴とする。

【００１７】本発明の請求項５に係る排水処理方法は、
請求項４記載の方法において、排水処理地層における排
水の蒸発散速度と対応させるために排水を間欠流動およ
び／または低速流動させることを特徴とする。

【００１８】

【作用】本発明に係る排水処理槽・排水処理装置・排水
処理方法において、管路や他の処理槽を経由してくる排
水は、多間欠少量流入方式とか低速流入方式とかで排水
処理槽（例：嫌気性処理槽）内に導かれる。排水処理槽
内に至るまでの排水は好気性雰囲気を通過したものであ
るから、好気性微生物による処理を事前に受けているこ
とになる。排水処理地層中に埋設された排水処理槽は上
記の方式で流入してくる排水を順次受け入れて槽内の嫌
気性微生物で排水を処理する。排水で満たされてから以
後の排水処理槽は、排水流入量とほぼ等量の処理水を排
水処理地層中へ間欠的にまたは低速でオーバフローさせ
る。オーバフローした排水は、排水処理槽の外周部にあ
る拡散盤を伝い径方向に拡散しながら排水処理地層に浸
透していく。この拡散浸透過程において排水中の有機物
が処理地層中の好気性微生物で分解処理される。排水処
理地層には水分の蒸発散作用もあるから、排水はここか
ら地上へと蒸発する。

【００１９】上記において蒸発散能力を上回るほど多量
の排水が処理槽からオーバフローしたときは排水処理地
層の含水率が高まる。排水処理地層の含水率が一定値を
超えたりすると排水の蒸発傾向が停滞し、地層の雰囲気
も好気性から嫌気性に変わる。けれども排水処理地層の
下位に集水用濾材層が設けられている場合は、これがそ
の事態を早期に解消する。すなわち高度の集水機能を有
していて水捌けもよい集水用濾材層は、処理地層中を地
下浸透する排水を速やかに集めてこれを処理地層外へ流
し去る。したがって集水用濾材層上の処理地層は、好気
性雰囲気や低含水率状態を早期に回復し、所定の排水処
理を引き続き行う。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明に係る排水処理槽・排水処
理装置・排水処理方法の実施形態について、添付の図面
を参照して説明する。

【００２１】図１において、ＧＬは地表、Ｇ１・Ｇ２は
好気性の排水処理地層、Ｇ３は多間隙層、Ｎは面状の多
孔部材、Ｇ４は集水用濾材層、Ｆはフェンス、Ｐは植物
をそれぞれ示す。また、図１〜図３において、１１は間
欠送水用の排水タンク、２１は排水導入用の排水管路、
３１は嫌気性の排水処理槽、４１は排水流出用の排水管
路をそれぞれ示す。

【００２２】図１の排水タンク１１は排水を受け溜めて
これを間欠的に送り出したり低速で送り出したりするた
めのものである。通常、排水タンク１１は前段の排水処
理系に組み込まれている。排水タンク１１は嫌気性雰囲
気を呈するものであっても好気性雰囲気を呈するもので
あってもよい。嫌気型であれば排水タンク１１は密閉構
造となり、好気型（曝気型）であれば排水タンク１１は
開放構造となる。図示の排水タンク１１は嫌気型であ
る。排水タンク１１はコクリート・合成樹脂（ＦＲＰを
含む）・不銹性金属など周知の材料でつくられる。

【００２３】図１の排水管路２１は合成樹脂管・金属管
・ヒューム管・コンクリート管など周知の管で構成され
ており、これには弁２２が一つ以上設けられている。弁
２２は流量調整可能な電動弁または電磁弁からなり、一
定時間ごとに一定量の排水を流すという機能を備えてい
る。すなわち弁２２は、タイマ等を含む制御器（図示し
ない電気回路）によって作動するものである。このよう
な弁２２を排水管路２１に備える理由は、排水タンク１
１内の排水を後述の排水処理槽３１内へ間欠送水したり
低速送水したりするためである。したがって排水管路２
１は、排水タンク１１と排水処理槽３１にわたって接続
される。なお必要ならば、送水ポンプを排水管路２１に
付加してもよい。

【００２４】排水処理槽３１の全体と部分については、
図１のほか図２や図３にも示されている。これらの図を
参照して排水処理槽３１は、上面開放かつ底面閉鎖され
た筒形の槽本体３２や、濾材３７および縦型の低速流動
管路３８などを主要な構成部材にしている。合成樹脂
（ＦＲＰを含む）・金属・セラミック（陶管や土管の材
料を含む）・コンクリートなどでつくられる槽本体３２
は図示例のような円筒形でも図示しない多角形の筒形で
もよい。槽本体３２は、径方向に張り出した鍔状の拡散
盤３３を外周部に有するものである。拡散盤３３の盤面
には複数の通孔３４が周方向に間隔をおいて形成されて
いる。拡散盤３３は槽本体３２の外周部に一つ以上望ま
しくは二つ以上ある。この拡散盤３３の数は、槽本体３
２の大きさ（とくに高さ）が増すにしたがい多くなる。
二つ以上の拡散盤３３が上下間隔を介在して槽本体３２
の外周部に設けられている場合は、図１・図２のごと
く、下位になるにしたがい拡散盤３３の外径が大きくな
る。上下に隣接する（二つの）拡散盤３３の関係では、
図２のごとく上下の通孔３４が互いに重なり合わないこ
とが望ましい。槽本体３２の一部周壁であって下段およ
び／または上段の拡散盤３３より上位部には、多数の漏
水孔３２ａが形成されることがある。かかる漏水孔３２
ａを両拡散盤３３の間の槽周壁や上段拡散盤３３の上位
部の槽周壁にそれぞれ設ける場合は、図２のように上位
側漏水孔３２ａ群の数を下位側漏水孔３２ａ群の数より
も多くする。槽本体３２は、また、これの上面を覆うた
めの脱着自在な蓋を二つ備えている。その一つは土など
の混入を防止するための土類混入防止蓋３５であり、他
の一つは水分の拡散促進と土類の混入防止とを兼ねる拡
散蓋３６である。土類混入防止蓋３５は多孔状のもの
で、たとえば合成樹脂製や不銹性金属製の多孔板または
網からなる。拡散蓋３６は毛細管現象を生じるもので、
たとえば合成樹脂製（ポリイミド繊維製）の分厚い不織
シートからなる。とくに図２を参照して、土類混入防止
蓋３５や拡散蓋３６の中心部には低速流動管路３８が貫
通するところの孔がある。槽本体３２内に充填される濾
材３７としては、砂（例：山砂）・小石・砕石・破砕セ
ラミック（例：素焼煉瓦や素焼瓦を砕いたもの）・活性
炭・石炭・炭・ゼオライト・シリカ・貝殻（例：牡蠣殻
その他）・鉄屑（例：錆びた鉄）・植物繊維・合成繊維
・木屑（木片）・カテキン含有材などをあげることがで
きる。濾材３７については、これら例示のうちで一種以
上のものが選択されて後述のごとく槽本体３２内に充填
されるが、このような濾材３７は、通常、合成樹脂や布
でつくられた網目袋または粗目袋に詰め込まれて取り扱
われる。図１〜図３に例示された低速流動管路３８は長
い縦型の筒体からなる。低速流動管路３８の下端部に
は、その複数箇所をスポット状に切り欠くことで形成さ
れた複数の通水口３９がある。通水口３９は低速流動管
路３８の下部周壁に形成された孔であってもよい。また
通水口３９については、これの大きさや数を適宜設定す
ることで、低速流動管路３８からの単位時間あたりの処
理水排出量を適切にすることができる。低速流動管路３
８の蓋体４０はその管路上面を脱着自在に開閉するため
のものである。低速流動管路３８の場合も合成樹脂（Ｆ
ＲＰを含む）・金属・セラミック（陶管や土管の材料を
含む）・コンクリートなどでつくられている。

【００２５】排水処理槽３１は図１のように組み立てら
れて地中に埋設されるものであるが、その組立例は以下
のようなものである。槽本体３２内の中心部に低速流動
管路３８を立て、必要な場合に固定具を用いて低速流動
管路３８の下部を槽本体３２の底壁上に固定する。それ
から袋詰め濾材３７を槽本体３２内の低速流動管路３８
の周囲に積み重ねていき、槽本体３２内を濾材３７で充
実させる。その後は土類混入防止蓋３５や拡散蓋３６を
槽本体３２の上面に施し、低速流動管路３８の上面にも
蓋体４０を施す。

【００２６】このようにして組み立てられた排水処理槽
３１の具体的一例を示すと、下位の拡散盤３３の直径８
０ｃｍ・槽本体３２の直径５０ｃｍ・槽本体３２の高さ
６０ｃｍ・低速流動管路３８の高さ８０ｃｍ強である。
かかる排水処理槽３１を地中に埋設するときの要領は図
１を参照して以下のとおりである。はじめは大地を掘り
込んで大きな穴を形成する。穴の深さは一例として地表
Ｇ１から１．５ｍ前後である。ついで掘り込み穴の底に
濾材を数１５ｃｍの厚さで敷き均す。ここで用いる濾材
は前記濾材３７と同じものでよいが、それらのうちでも
大粒のゼオライト濾材が望ましい。このように濾材を敷
くことで集水用濾材層Ｇ４が形成されるから、この段階
で排水管路４１を集水用濾材層Ｇ４に一部に接続してお
く。それから集水用濾材層Ｇ４上に面状の多孔部材Ｎを
被せ、その上に小石を厚さ７ｃｍほど敷き均して多間隙
層Ｇ３を形成する。この場合の多孔部材Ｎは前述した土
類混入防止蓋３５と同様の多孔板または網からなる。そ
の後は集水用濾材層Ｇ４から高さ７０ｃｍ程度のところ
まで客土する。客土としては、黒土と赤玉土とゼオライ
トの粒と寒水石（結晶質石灰岩）の粒とを混ぜ合わせた
改良土を用いる。排水処理地層Ｇ２となる当該改良土は
水分の蒸発散作用があって好気性をも有する。この客土
の上に排水処理槽３１を設置し、槽本体３２の下部を上
記改良土でさらに２０ｃｍほど埋める。引き続き、現場
発生土のうちの好気性の高い土または上記改良土を用い
て槽本体３２の上部付近までを埋める。この段階で排水
タンク１１と低速流動管路３８とを排水管路２１で接続
する。以下は穴の残りを上記と同様の土で埋め尽くし、
低速流動管路３８の上端部のみを地表ＧＬより突出させ
る。その他について、地表ＧＬには木や草などの植物Ｐ
を植えるのが望ましい。こうして排水処理槽３１が地中
に埋設されたとき、排水処理地層Ｇ１・排水処理地層Ｇ
２・多間隙層Ｇ３・面状の多孔質部材Ｎ・集水用濾材層
Ｇ４が地表ＧＬ下で積層構造をなす。

【００２７】後述するように、排水処理槽３１からオー
バフローした排水は地下に拡散浸透するものである。そ
の排水の拡散領域を規制するために、排水処理槽３１の
周囲に図１のようなフェンスＦを埋め込むことがある。
排水処理槽３１の前方・後方・左方・右方などを考慮し
た場合のフェンスＦの埋め込み箇所は、「前方・後方・
左方・右方のうちのいずれか一方」「前方と後方・左方
と右方など平行関係をなす二方」「左方と後方・前方と
右方・左方と前方・右方と後方など直角をなす二方」
「前後左右のうちのいずれか一方を除く三方」「四方全
部」である。また、半円形のフェンスＦで排水処理槽３
１の半周囲を囲ってもよい。フェンスＦは合成樹脂製と
かコンクリート製とかである。

【００２８】本発明において、排水処理装置は排水処理
槽を要部とするものであり、排水処理方法は排水処理装
置を用いて実施するものである。したがって本発明の排
水処理方法は、図示の排水処理槽や排水処理装置を参照
して以下のように実施される。

【００２９】地上で水を使用した後に発生する排水は管
路や任意の処理槽を経由して排水タンク１１内に流れ込
む。したがって排水タンク１１に至るまでの排水の多く
は、これに含まれる汚染物質の一部を好気性微生物や嫌
気性微生物によって分解処理されている。もちろん未処
理の排水が排水タンク１１内に流れ込むこともある。排
水タンク１１内に流れ込んだ排水は、弁２２の開閉制御
により所定量のものが一定時間ごとに排水処理槽３１側
へ間欠送水および／または低速送水される。すなわち排
水タンク１１内の排水は弁２２が開放されたときのみ排
水管路２１を通って低速流動管路３８内に流れ込む。低
速流動管路３８内の排水は、その下部の通水口３９から
槽本体３１内へ流れ込む。排水量が槽本体３２の容量を
上回りはじめると、排水はそこからオーバフローして槽
外の地層へと浸透拡散していく。槽本体３１の周壁に漏
水口３２ａがある場合も、そこから排水が地層へ浸透拡
散したりする。微生物が活発に働きはじめる立ち上がり
についていうと、この一連の系では排水処理槽３１のそ
れが比較的遅い。それでも装置を設置してから数箇月後
ぐらいで排水処理槽３１内の嫌気生菌は有効に働き出
す。したがって、低速流動管路３８→槽本体３２→排水
処理地層Ｇ１→排水処理地層Ｇ２のように排水が流れる
過程では、槽本体３２内において嫌気性微生物による排
水処理が行われ、排水処理地層Ｇ１・Ｇ２中で好気性微
生物による排水処理が行われる。加えて両処理地層Ｇ１
・Ｇ２には水分の蒸発散作用があるから、ここで処理を
受けた排水の一部が地上へと蒸発する。また、地上には
植物Ｐが植えられているから、これによっても地中の水
分が吸い上げられ、排水処理後の地中に生じた有機物も
植物Ｐの根で吸収される。その一方で、植物Ｐの根が酸
素を出して地層Ｇ１の好気度を高めるから好気性微生物
の繁殖が旺盛になり、それで排水処理地層Ｇ１での排水
処理効果も高まる。

【００３０】雨期・雨天などにおいて排水処理地層Ｇ１
・Ｇ２の含水率が高くなるケースではこれらの土中孔隙
が水分で閉塞される。不測の事態で多量の排水が両処理
地層Ｇ１・Ｇ２へオーバフローしたときもこれと同様で
ある。土中孔隙が水分で閉塞されるという高含水率のと
き、排水処理地層Ｇ１・Ｇ２は好気性雰囲気から嫌気性
雰囲気に変化し、水分の蒸発散作用も一時的に低下す
る。こうしたときの水分は、排水処理地層Ｇ１→排水処
理地層Ｇ２→多間隙層Ｇ３→多孔質部材Ｎ→集水用濾材
層Ｇ４のような経路で地下方向へ重力浸透し、嫌気性雰
囲気を呈する集水用濾材層Ｇ４の嫌気性微生物により処
理（脱窒・脱燐等）された後、排水管路４１を通って所
定の水系へ流れ込んだり地下水になったりする。したが
って排水処理地層Ｇ１・Ｇ２は、早期に水分過剰を解消
されて機能を回復したり元の作用を奏したりする。

【００３１】本発明に係る排水処理装置および排水処理
方法を実験設備で実施した。実験設備は、集水用濾材層
Ｇ４に通じる排水管路４１が付設された屋外容器（高さ
約２ｍ×直径１．５ｍ）内に集水用濾材層Ｇ４・多孔質
部材Ｎ・多間隙層Ｇ３・排水処理地層Ｇ１・Ｇ２を順次
積層形成し、その過程で排水処理槽３１を埋設したもの
である。この場合の排水処理地層Ｇ１・Ｇ２は既述の改
良土からなり、他の構成部材も既述のものからなる。か
かる実験のとき、４００Ｌの排水を１６回に分けて排水
処理槽３１に間欠送水した。間欠１回あたりの水量は２
５Ｌであり、単位面積あたりの排水処理量は２２２Ｌ／
ｍ^２ である。当該実験では表１・表２に示す好結果が
得られた。表１の実験日は晴・気温１５℃で、実験日の
前日も晴であった。表２の実験日は小雨・気温１６℃
で、実験日の前日は雨であった。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】上記の実験において、各深さの地中部位に
おける酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定した結果は下記
〜のとおりである。 地表ＧＬから深さ３０ｃｍの排水処理地層Ｇ１＝＋４
１７ｍＶ 地表ＧＬから深さ７０ｃｍの排水処理地層Ｇ２＝＋３
２９ｍＶ 地表ＧＬから深さ１３０ｃｍの排水処理地層Ｇ２＝＋
３１１ｍＶ 地表ＧＬから深さ１３５ｃｍの集水用濾材層Ｇ４＝＋
２５０ｍＶ 測定結果〜を参照して明らかなように、各排水処理
地層Ｇ１・Ｇ２は、集水用濾材層Ｇ４に比べていずれも
高いＯＲＰ値を示している。これは当該両地層Ｇ１・Ｇ
２が低含水率で高度の好気性雰囲気を保持しているとい
うことであり、水分の蒸発にも適しているということで
ある。

【００３５】排水処理装置については、処理すべき排水
の量が多い場合に複数の排水処理槽を利用することがあ
る。その場合の一例では、排水管路２１を分岐型にし、
排水管路２１の分岐端末を各排水処理槽の低速流動管路
３８にそれぞれ接続する。他の一例として各排水処理槽
を直列に接続する場合は、隣接する排水処理槽相互の低
速流動管路３８を連絡管で接続すればよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明に係る排水処理槽・排水処理装置
・排水処理方法は、排水処理のための手段としてつぎの
ような効果を有する。

【００３７】排水処理槽から単純にオーバフローさせる
ときの排水は、排水処理槽の外壁面を伝って地中を局部
集中的に重力浸透するのが一般であり、これの繰り返し
により、排水の拡散を阻害する地中導水路が排水処理槽
の周囲に発生する。地中導水路が生じると、排水の局部
集中的な重力浸透が定常化する。けれども排水処理槽の
外周部に拡散盤が設けられている場合は、オーバフロー
した排水が拡散盤を伝い径方向に拡散しながら排水処理
地層に浸透する。これは排水の局部集中的な重力浸透や
それに起因した地中導水路の発生を阻止して、オーバフ
ロー排水を地中広く拡散させるということであるから、
好気性雰囲気や水分の蒸発散作用を有する排水処理地層
を広域的に活用できる。したがって排水処理槽は、その
槽内で処理した後の排水を排水処理地層で効率よく処理
したり蒸発散させたりするのに貢献する。とくに排水処
理槽の外周部に複数の拡散盤があり、それらの外径が下
位のものになるにしたがい大きくなっているものでは、
このような効果が著しい。

【００３８】排水は排水処理槽内で処理されたものがオ
ーバフローし、それが排水処理地層中でさらに処理され
て蒸発散する。一連の排水処理を排水処理槽と排水処理
地層との併用で行うときは、各種の微生物を活用して水
質汚染物質を効率よく分解除去できる。しかも排水を流
動させるために格別の動力源を必要とせず、保守管理も
容易で費用が嵩まず、排水処理能力の大きい排水処理地
層も低額のコスト負担で形成することができる。ゆえに
排水処理装置や排水処理方法について、高度の排水処理
特性を確保した上でこれのイニシャルコストやランニン
グコストを低減させることができる。

【００３９】排水処理装置のうちで、集水用濾材層が排
水処理地層の下位に設けられているものでは、その集水
用濾材層が排水処理地層の水分過剰を早期に解消するか
ら、排水処理地層の機能が定常的に低下することがな
い。

【００４０】排水処理装置や排水処理方法によるとき
は、上記のように排水の浄化が十分であるから土壌汚染
がほとんどみられない。また、排水を排水処理槽からオ
ーバフローさせてこれを排水処理地層で蒸発散させるか
ら、地表から地下へと進行する土壌の乾燥を抑制するこ
とができる。したがって乾期等における地下水の減少防
止にも役立つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法と本発明装置についてその一実施形
態を略示した縦断面図である。

【図２】本発明における排水処理槽の分解斜視図であ
る。

【図３】本発明における低速流動管路の下部斜視図であ
る。

【符号の説明】

ＧＬ 地表 Ｇ１ 排水処理地層 Ｇ２ 排水処理地層 Ｇ３ 多間隙層 Ｇ４ 集水用濾材層 ３１ 排水処理槽 ３２ 槽本体 ３２ａ 漏水孔 ３３ 拡散盤 ３７ 濾材 ３８ 低速流動管路 ３９ 通水口

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地中に埋設して用いるものであること、お
   よび、排水を受け入れて処理するための処理機構を内部
   に有すること、および、排水をオーバフローさせるため
   のオーバフロー構造を上部に有すること、および、径方
   向に張り出して上下に隣接する複数の拡散盤を外周部に
   有すること、および、各拡散盤の外径が下位のものにな
   るにしたがい大きくなっていることを特徴とする排水処
   理槽。
2. 【請求項２】排水処理地層と排水処理槽とで構成された
   ものであること、および、排水処理地層には水分の蒸発
   散作用があって好気性雰囲気をも有していること、およ
   び、排水処理槽の外周部が径方向に張り出して上下に隣
   接する複数の拡散盤を有していること、および、各拡散
   盤の外径が下位のものになるにしたがい大きくなってい
   ること、および、排水処理地層の表面が地表にあって排
   水処理槽が排水処理地層中に埋設されていることを特徴
   とする排水処理装置。
3. 【請求項３】排水処理地層と排水処理槽と集水用濾材層
   とで構成されたものであること、および、排水処理地層
   には水分の蒸発散作用があって好気性雰囲気をも有して
   いること、および、排水処理槽の外周部が径方向に張り
   出して上下に隣接する複数の拡散盤を有していること、
   および、各拡散盤の外径が下位のものになるにしたがい
   大きくなっていること、および、集水用濾材層が地下浸
   透した排水を集水するためのものであること、および、
   排水処理地層の表面が地表レベルにあること、および、
   排水処理槽が排水処理地層中に埋設されていること、お
   よび、集水用濾材層が排水処理地層の下位に設けられて
   いることを特徴とする排水処理装置。
4. 【請求項４】水分の蒸発散作用があって好気性雰囲気を
   有する排水処理地層中に埋設された排水処理槽内に排水
   を導入しこれを槽内処理するための槽内処理ステップ
   と、排水処理槽内で処理された後の排水を排水処理槽の
   上部からオーバフローさせて排水処理地層中に拡散浸透
   させつつこれを地中処理するための地中処理ステップ
   と、拡散浸透しつつ地中処理された排水を排水処理地層
   中から蒸発散させるための蒸発散ステップとを備えてい
   ること、および、排水処理槽として用いられるものが径
   方向に張り出して上下に隣接する複数の拡散盤を外周部
   に有するとともにこれら拡散盤の外径が下位のものにな
   るにしたがい大きくなってい ること、および、槽内処理
   ステップから地中処理ステップへ移行するときに排水処
   理槽の上部からオーバフローした排水を排水処理槽外周
   部の上記各拡散盤によって排水処理地層中の径方向へ拡
   散させることを特徴とする排水処理方法。
5. 【請求項５】排水処理地層における排水の蒸発散速度と
   対応させるために排水を間欠流動および／または低速流
   動させる請求項４記載の排水処理方法。