JP4225956B2 - 水路の生活雑排水浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、生活雑排水が流される水路において、該生活雑排水を効率的に浄化し得る水路の生活雑排水浄化装置に関するものである。

家庭から排出される生活雑排水については現在のところ何らの法規制がなされていないため、下水道未整備の住宅地にあっては、生活雑排水が未処理のまま水路に垂れ流しされているのが現状である。生活雑排水の垂れ流しは農業用水路等の水路における水質汚濁の原因となり、悪臭を発生させて周辺環境を悪化させている。

かかる従来の問題点を解決せんとして、特開平１１−１０４６８６号公報が開示する河川浄化装置が提案されている。該装置は、生活雑排水が流れ込む河川に、植生浄化部と河川流下部とが流れに沿って区分して設けられ、該植生浄化部は河川の流れに沿って連続した帯状に設けられていた。そして該植生浄化部は、生活雑排水が流入する浄化枡と、この浄化枡と連通されて水路内方に張り出す浄化水路とを具え、該浄化枡には礫が収納されると共に前記浄化水路には、下層に礫が、中層に蛎殻が、上層に土壌が収納され、水生植物等を植生可能となされると共に、前記浄化水路と前記河川流下部とが連通されていた。又、住宅群から排出される生活雑排水を前記浄化枡に向けて排出させる排水管が該浄化枡の延長方向に間隔を置いて配設されていた。かかる構成の河川浄化装置による生活雑排水の浄化作用については、公報の段落００１１〜００１５に次の記載がある。

「排水管３から放流された生活雑排水２が浄化枡８に流入すると、浄化枡８内の礫１０表面に付着している微生物の作用により汚濁物の一部が分解されると共に、通水孔７ａを介して浄化水路９内に導入される。この浄化水路９内には前記のように蛎殻１２が充填されており、この蛎殻１２の表面に付着している微生物により浄化水路９内の汚水は生物分解され、浄化される。蛎殻１２の表面は面積が大きく、微生物の付着や汚濁物の補足に有利である。又、浄化水路９の上部の土壌１３に植生している水生植物１４も、汚水中に含まれる窒素分や燐分を吸収除去して汚水の浄化に寄与することができる。浄化された水は、一部は隔壁４の通水孔４ａを介して河川流下部６に流れ込み、残りは下流の浄化水路９へと流下するが、最終的には河川１に全量が放流される。このようにして、植生浄化部５により生活雑排水２を浄化し、併せて水生植物１４等を生育させることで河川の景観を向上させることができる。」

前記公報にはこのように記載されてはいるが、かかる河川浄化装置によるときは、前記浄化枡が河川の流れに沿って帯状連続状態に設けられており、該浄化枡に生活雑排水を流入させる排水管が、帯状連続状態の該浄化枡の延長方向に間隔を置いて配設されていたため、次のような問題点があった。

(1) 各住宅から排出される生活雑排水が、帯状に設けられた同一の浄化枡に流入し、且つ該浄化枡の下流端のみが各排水管からの流入水の放流部となるため、該浄化枡の上流側においては汚濁物の量が少なくても下流側に向かうにつれて汚濁物の量が徐々に増えることになり、下流側においては浄化枡の内部が目詰まり状態になると考えられる。その結果、浄化枡の内部は、上流側に向かって目詰まりが進行しやすく、予定された浄化作用が発揮されなくなると共に悪臭を発生させる問題があった。
このように目詰まりを起こした場合は、前記浄化枡内の礫を全て取り出して浄化枡内を洗浄しなければならなくなるが、このような洗浄作業は大変であった。又、このように洗浄を行ったとしても、前記のように、下流側から上流側に向けの目詰まりの進行が速いことから、装置の維持管理に多大の労力と時間を要する問題があった。

(2) 又前記河川浄化装置は、河川にその流れに沿って帯状連続状態に設けられていた植生浄化部が、生活雑排水を浄化する浄化枡と、これと連通されて水路内方に張り出す如く設けられた植生用の浄化水路の２種類の帯状部の組み合わせによって構成されていたため、この張り出し形成された浄化水路は河川の通水断面積をより減少させた。そのため、大量降雨等により水量が増加したときには水位が急激に上昇して危険であった。

(3) 又前記河川浄化装置によるときは、河川流下部の水位が下がった場合、土壌は保水性に乏しいために、浄化水路の上部の土壌に植生している水生植物の生育が厳しく、枯死し易い問題があった。
特開平１１−１０４６８６号公報（２−３頁、図１、図２）

本発明は、前記従来の問題点に鑑みて開発されたものであり、生活雑排水を効率的に浄化できると共に、生活雑排水の浄化と水生植物の植生を１種類の枡で同時に行うことができて水路の通水断面積を減少させることが少なく、又、メンテナンスに要する労力も少なくて済み、しかも水路の水位が下がった場合にも植物が枯死するのを防止でき、植物による水質浄化機能を保持できる生活雑排水浄化装置の提供を課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用する。
即ち本発明に係る水路の生活雑排水浄化装置（以下浄化装置という）は、各戸で発生した生活雑排水を水路に排水する排水管が、一戸毎に、水路の延長方向に間隔を置いて設けられると共に、該水路には、前記排水管に対応させて設けられた植生浄化部が水路の延長方向に間隔を置いて独立的に設置されており、該植生浄化部は、水路の延長方向に長い上端開放の収容枡内に凝灰岩からなる充填材を充填して形成されており、該収容枡は、上端開放の枡体の複数個が、その端部相互が通水可能に連結されて水路の延長方向に設置されることにより構成され、各枡体内に前記充填材が充填され、最上流側に位置する枡体内に前記排水管から生活雑排水が流入するようになされると共に、該収容枡内を流下した生活雑排水が前記収容枡の下流端で前記水路に放流されるようになされており、前記枡体の連結側の端部となる端部壁がポーラスコンクリート製とされ、該端部壁相互を当接させて前記端部壁相互が通水可能に連結されていることを特徴とするものである。

本発明は以下の如き優れた効果を奏する。
(1) 本発明に係る浄化装置は、各戸で発生した生活雑排水を水路に排水する排水管が、一戸毎に、水路の長さ方向に間隔を置いて設けられると共に、該水路に、該排水管に対応させて設けられた植生浄化部が水路の延長方向に間隔を置いて独立的に設置されている。
従って本発明によるときは、全長の長い植生浄化部を具えた従来装置における場合とは異なり、植生浄化部が短期間のうちに目詰まりするのを防止でき、浄化装置の維持管理に要する労力と時間を低減させ得る。

(2) 本発明に係る浄化装置は、植生浄化部を構成する充填材として凝灰岩を用いるため、凝灰岩による窒素や燐の吸着による効果的な水質浄化作用と植生浄化部に植えられた植物による窒素や燐、有機物の吸収作用が発揮され、従って、効率的な水質浄化を、一戸毎に独立的に設置した植生浄化部で省ペースを図って達成できる。
かかることから本発明によるときは、全長の長い植生浄化部を具えた大規模な従来装置とは異なり、小規模な設備でありながら生活雑排水を効率的に浄化できる利点がある。

(3) 本発明に係る浄化装置によるときは、生活雑排水の浄化と水生植物の植生を、一つの植生浄化部で同時に行うことができるため、生活雑排水の浄化枡と植生用浄化水路の２種類の組み合わせからなって多くの設置スペースを要した従来装置のように、水路の通水断面積を減少させることが少ない。
加えて本発明は、植生浄化部を水路の延長方向に間隔を置いて独立的に設置するため、植生浄化部を帯状連続状態で設ける従来装置に比し、植生浄化部間のスペースの分だけ水路の通水断面積の減少を少なくできることともなる。

(4) 保水性に優れた凝灰岩を充填材とする本発明によるときは、植生浄化部における水位が低いときにも植物が枯死するのを防止できるため、植物による水質浄化機能を保持できる。

(5) 特に収容枡を、上端開放の枡体の複数個を水路の延長方向に設置すると共に該枡体の端部相互を通水可能に連結して構成することにより、施工の簡易化を達成できると共に、下水道が整備された後はこれを撤去し、下水道未整備の場所に移して再利用できる。その際、収容枡が個々の枡体に分離できることからその運搬が容易である。

図１〜４において本発明に係る浄化装置１は、各戸で発生した生活雑排水を水路（例えば農業用水路）２に排水する排水管３が、一戸毎に、該水路２の長さ方向に間隔を置いて設けられると共に、水路２には、図２に示すように、前記排水管３に対応させて設けられた植生浄化部５が水路２の延長方向に間隔を置いて独立的に設置されている。該植生浄化部５は、本実施例においては水路２の一方の側部分に寄せて設けられている。

該植生浄化部５は、図１、図３〜４に示すように、上端開放の収容枡６を具え、該収容枡６に、凝灰岩を破砕して形成した充填材７が充填されている。該収容枡６のより具体的な構成は図３、図５〜７に示すように、上端開放の枡体９の複数個が、その端部１０，１０相互が通水できるように連通されて水路２の長さ方向に設置され、各枡体９には前記充填材７が充填されている。

該枡体９は、図８〜１１に示すように、上端開放で内面がテーパ状を呈する収容凹部１１を具えた有底のもので、水路の延長方向に長い直方体箱状を呈し、全体が不透水性のコンクリートで一体に形成されている。前記連結側の端部１０となる矩形板状の端部壁１２には、例えばその四隅部分に位置させて４個のテーパ状の通水孔１３，１３，１３，１３が貫設されており、該端部壁１２の中央部分にはテーパ状の連結孔１５が貫設されている。かかる構成を有する枡体９の各部の寸法を例示すれば、その長辺寸法が約１０００ｍｍ、短辺寸法が約５００ｍｍ、高さが約５００ｍｍ、肉厚が約７０ｍｍ、収容凹部１１の深さが約４００ｍｍに設定されると共に、前記通水孔１３の最小直径は、上の通水孔１３ａの最小直径が約１１０ｍｍで下の通水孔１３ｂの最小直径が約８０ｍｍに、前記連結孔１５の最小直径は約１８ｍｍに設定されている。そして前記収容凹部１１に収容される充填材（凝灰岩）７の粒径は３０〜１００ｍｍ程度であり、例えば５０ｍｍ程度の粒径の充填材を用いる。

図９は、最上流側に設置される枡体９ａを示すものであり、前記通水孔１３と前記連結孔１５が下流側の端部壁１２ａにのみ設けられている。図１０、図８は、中間に設置される枡体９ｂを示すものであり、前記通水孔１３と前記連結孔１５が、下流側の端部壁１２ａと上流側の端部壁１２ｂの双方に設けられている。又図１１は、最下流側に設置される枡体９ｃを示すものであり、前記通水孔１３と連結孔１５が上流側の端部壁１２ｂに設けられると共に、下流側の端部壁１２ａには排出孔１６が設けられている。該排出孔１６の配置状態及び寸法は前記通水孔１３におけると同様である。

これらの枡体９において、図８に示すように、下側に位置する前記２個の通水孔１３ｂ，１３ｂの下端１７，１７は、前記枡体９の底面２０から例えば５０ｍｍ程度上側に位置させてあり、該通水孔１３ｂ，１３ｂの下側に沈殿部（泥溜め部）２１が形成されるようになされている。又図１２に示すように、下側に位置する前記２個の排出孔１６ａ，１６ａの下端１９，１９も、前記枡体９の底面２０から例えば５０ｍｍ程度上側に位置させてあり、該排出孔１６ａ，１６ａの下側に沈殿部（泥溜め部）２１が形成されるようなされている。

図１〜３は、かかる３種類の枡体９ａ，９ｂ，９ｃを用い且つ相互を連結して構成された前記植生浄化部５を示すものであり、前記最上流側の枡体９ａが前記排水管３の下端２２の下側に位置するように水路の底部２３に設置されている。

このように設置された最上流側の枡体９ａに、図３、図６〜７に示すように、前記中間の枡体９ｂを、前記通水孔１３，１３相互及び前記連結孔１５，１５相互を連通させて水路の底部２３に設置する。その後、図６に示すように、両連結孔１５，１５にステンレス製等の耐食性を有する連結ボルト２５を挿通させ且つナット２６を螺合して締め付けることにより枡体９ａ，９ｂ相互を連結する。同様の要領によって中間の枡体９ｂ，９ｂ相互を順次連結する。最後に、端部に位置する中間の枡体９ｂに、前記最下流側の枡体９ｃを、前記通水孔１３，１３相互及び前記連結孔１５，１５相互を連通させて水路の底部２３に設置すると共に、両連結孔１５，１５に連結ボルト２５を挿通させ且つナット２６を螺合し締め付けることにより枡体９ｂ，９ｃ相互を連結する。これにより枡体９ｂ，９ｃ相互が直線状にボルト連結されることになる。かかる構成の枡体９の高さは、原則として、水路の水位が最上昇位置にあるときにも該枡体９が水没しないように設定される。なお、水路断面積を極力減少させたくない場合は、年間日数の１０％程度は、水路の水位が前記植生浄化部５の上端を越えるように設計されることもある。

枡体９，９相互をこのように直線状に連結した後、各枡体９の収容凹部１１に前記充填材７を、例えばバラバラの状態で充填することにより前記植生浄化部５が形成される。該植生浄化部５には、窒素や燐の吸収能力の高い葦等の水生植物を栽培する。なお、植生浄化部５を構成する枡体９の個数は、各戸の住人数と各人の１日当たりの使用水量（例えば１日当たり２００リットル）を考慮して設定され、例えば、前記寸法の枡体９を５個用いる。

このように構成された植生浄化部５の最上流側で、図３に矢印で示すように、前記排水管３の下端２２から生活雑排水が落水されると、植生浄化部５に流入した生活雑排水は、最上流側の枡体９ａから最下流側の枡体９ｃに向けて、前記通水孔１３を通して各枡体９内を流下し、最終的に、最下流側の枡体９ｃの前記排出孔１６から水路２に放流される。

そして、このように流下する間に、生活雑排水が徐々に浄化される。かかる水質浄化は次のようにして行われる。即ち、各枡体９に収容されている凝灰岩（充填材７）は、天然ゼオライトを含んでおり高い陽イオン吸着能力を有するため、生活雑排水に含まれている窒素や燐が該凝灰岩の細かな空隙や細孔内に効果的に吸着されることで水質浄化が図られる。又、凝灰岩の吸着した窒素や燐、有機物が、凝灰岩の表面に形成された生物膜の微生物により分解されることで水質浄化が図られる。加えて、このように分解された窒素や燐、有機物は、その一部が前記水生植物に吸収されることで水質浄化が図られる。又、植物の根の表面に形成された生物膜の微生物によって窒素や燐、有機物が分解されることで水質浄化が図られる。

又、前記凝灰岩は高い吸水率を有するため、凝灰岩（充填材７）を充填して形成された植生浄化部に水生植物を栽培した場合、これらの植物は、植生浄化部における水位が低いときにも枯死するのが防止される。

生活雑排水は、このようにして植生浄化部５で浄化された後に水路に放流されるため、生活雑排水による水路水の汚れを軽減でき環境への負荷を低減させ得る。

なお、水路の水位が上昇して枡体９の上端が水没する場合は、前記植生浄化部５による水質浄化作用は低下するが、これは一時的な現象に過ぎない。

前記植生浄化部５は１戸毎に独立して設けられているため、該植生浄化部５の全長は短い。そして生活雑排水は、全長の短い該植生浄化部５を上流側から下流側に流れる間に浄化され、夫々の収容枡の下流端で水路に放流される。このようなことから本発明によるときは、全長の長い浄化枡を具え且つその下流端のみが各排水管からの流入水の放流部となる従来装置とは異なり、植生浄化部５が短期間の内に目詰まりする恐れがない。

なお、半年〜１年等の長期間の浄化作用によって前記植生浄化部５内が目詰まり状態になったときは、枡体９内の充填材７を取り上げて洗浄して再び充填したり、充填材７を交換する。この場合、各枡体９の底部分に前記のように沈殿部２１（図８、図１２）が形成されているため、上流側の幾つかの枡体９についてだけ洗浄を行えばよいこともある。なお吸着を終えた充填材７は、窒素や燐を十分に含んでいるために、土壌改良材として再利用することもできる。

図１３〜１５は、本発明に係る浄化装置１の他の実施例を示すものであり、所要間隔（例えば１０〜１５ｃｍ程度）を置いて枡体９を水路２の延長方向に配置すると共に、隣り合う枡体９，９相互を連通パイプ２７で連結している。このように構成する場合は、連結側の端部壁１２に設ける通水孔１３をテーパ状の孔として形成することにより、図１３に示すように、水路２のカーブ部分において、枡体９，９相互を屈曲状態に連結できる。

図１６〜１８は、本発明に係る浄化装置１の他の態様を示すものであり、最上流側に位置する枡体９ａにあっては、下流側の端部壁１２がポーラスコンクリート製とされており、又中間の枡体９ｂにあっては、上流側の端部壁１２ａと下流側の端部壁１２ｂが共にポーラスコンクリート製とされており、又最下流側の枡体９ｃにあっては、上流側の端部壁１２ｃと下流側の端部壁１２ｄがポーラスコンクリート製とされている。そして、枡体９，９相互は、図１８に示すように、その上流側の端部壁１２と下流側の端部壁１２を当接状態にすると共に、立壁の中央部分に貫設された連結孔１５，１５に前記連結ボルト２５を挿通し、ナット２６を螺合し締め付けることにより枡体９，９相互を連結している。この連結により、端部１０，１０となるポーラスコンクリート製の端部壁１２，１２相互が通水可能となる。

然して、図１７に矢印で示すように、前記排水管３の下端２２から生活雑排水が落水されると、植生浄化部５に流入した生活雑排水は、最上流側の枡体９ａから最下流側の枡体９ｃに向けて、前記通水孔１３を通して各枡体９内を流下し、最終的に、最下流側の枡体９ｃの前記排出孔１６から水路２に放流される。

図１９〜２０は、本発明に係る浄化装置１の他の実施例を示すものであり、前記植生浄化部５は、水路の延長方向に長い直方体箱状を呈する収容枡６内に、凝灰岩を破砕して形成した充填材７を充填して形成されている。該収容枡６は、上端開放で内面がテーパ状を呈する収容凹部２９を具えた有底のもので、該収容枡６の下流端側の端部壁１２ｄには、その四隅部分に位置させて４個の円形状の排出孔３０，３０，３０，３０が貫設されている。該収容枡６は、全体がコンクリートで一体に形成されており、各部の寸法を例示すれば、その長辺寸法が約５０００ｍｍ、短辺寸法が約５００ｍｍ、高さが約５００ｍｍ、肉厚が約７０ｍｍ、収容凹部２９の深さが約４００ｍｍに設定されると共に、前記排出孔１６の直径は、上の排出孔３０ａの最小直径が約１１０ｍｍで下の排出孔３０ｂの最小直径が約８０ｍｍに設定されている。

そして、前記充填材７が前記収容凹部２９に充填されて前記植生浄化部５が形成されるのであるが、該充填材（凝灰岩）の粒径は３０〜１００ｍｍ程度であり、例えば５０ｍｍ程度の粒径の充填材を用いる。

該植生浄化部５には、前記と同様にして水生植物が植生される。然して、該植生浄化部５の最上流側で、前記排水管３の下端から生活雑排水が落水されると、植生浄化部５に流入した生活雑排水は該植生浄化部５内を流下し、流下する間に徐々に浄化され、浄化された水が前記排出孔３０から水路２に放流される。

なお前記枡体の収容凹部１１や前記収容枡６の収容凹部２９に充填材７を収容する際、バラバラの状態で充填材７を収容することの他、図示しない網状籠に入れた状態で充填材７を収容してもよい。

本発明に係る浄化装置をその使用状態で示す斜視図である。 その側面図である。 その縦断面図である。 その横断面図である。 収容枡を示す斜視図である。 枡体相互の連結状態を示す断面図である。 枡体の通水孔相互を連通させた状態を示す断面図である。 枡体を示す断面図である。 最上流側に配置される枡体を示す斜視図である。 中間に配置される枡体を示す斜視図である。 最下流側に配置される枡体を示す斜視図である。 その部分断面図である。 枡体相互を連通パイプで連結して構成された浄化装置を示す平面図である。 連通パイプによる枡体相互の連結状態を示す部分斜視図である。 その断面図である。 端部壁がポーラスコンクリート製とされた枡体相互を連結して構成された浄化装置を示す斜視図である。 その浄化装置を示す部分断面図である。 ポーラスコンクリート製の端部壁相互の連結状態を示す断面図である。 水路の延長方向に長い収容枡内に充填材を充填して構成された浄化装置を使用状態で示す斜視図である。 その断面図である。

符号の説明

１ 浄化装置
２ 水路
３ 排水管
５ 植生浄化部
６ 収容枡
７ 充填材
９ 枡体
１０ 端部
１１ 収容凹部
１２ 端部壁
１３ 通水孔
１５ 連結孔
１６ 排出孔
２１ 沈殿部
２５ 連結ボルト
２７ 連通パイプ
３０ 排出孔

Claims (1)

1. 各戸で発生した生活雑排水を水路に排水する排水管が、一戸毎に、水路の延長方向に間隔を置いて設けられると共に、該水路には、前記排水管に対応させて設けられた植生浄化部が水路の延長方向に間隔を置いて独立的に設置されており、該植生浄化部は、水路の延長方向に長い上端開放の収容枡内に凝灰岩からなる充填材を充填して形成されており、該収容枡は、上端開放の枡体の複数個が、その端部相互が通水可能に連結されて水路の延長方向に設置されることにより構成され、各枡体内に前記充填材が充填され、最上流側に位置する枡体内に前記排水管から生活雑排水が流入するようになされると共に、該収容枡内を流下した生活雑排水が前記収容枡の下流端で前記水路に放流されるようになされており、
   前記枡体の連結側の端部となる端部壁がポーラスコンクリート製とされ、該端部壁相互を当接させて前記端部相互が通水可能に連結されていることを特徴とする水路の生活雑排水浄化装置。

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