JP4587401B2

JP4587401B2 - 排水濾過システム

Info

Publication number: JP4587401B2
Application number: JP2006266231A
Authority: JP
Inventors: 寿藤島
Original assignee: 有限会社藤島建設
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: JP2008080305A

Description

本発明は、合併浄化槽や油水分理槽、工場排水貯水槽若しくは雨水などの排水を、芝生を濾過材として濾過し、これを水洗トイレや洗車用などの中水として利用する排水濾過システムに関するものである。

建物の屋根に降った雨水を貯水タンクに貯めて、これを水洗トイレの水（中水）として利用することが行なわれている。しかしながらこの方法では、貯水した雨水が腐敗する問題がある。また水洗トイレの水を浄化槽で浄化してトイレの水として再利用することも提案されている（特許文献１、特許文献２）。しかしながら、これらはトイレ排水を浄化する浄化槽の構造が一般の合併浄化槽より構造が複雑で大型化する上、装置が高価であり、またバクテリアを担持させたチップを必要とするのでメンテナンスが面倒であるなどの問題があった。

特開２００５−１３９７２１特開２００５−４８４２７

本発明は上記問題を改善し、芝生を天然の濾過材として利用することにより、既設の合併浄化槽や油水分理槽、工場排水貯水槽若しくは雨水などの排水を濾過して貯水し、この貯水槽と濾過層との間に水を循環させて繰り返し濾過して清浄な水を水洗トイレなどの中水として再利用することにより、使用済排水の有効利用を図った排水濾過システムを提供するものである。

本発明の請求項１記載の排水濾過システムは、合併浄化槽や油水分理槽、工場排水貯水槽若しくは雨水の排水溝を、上部を開口した濾過装置の上部側壁に接続し、この濾過装置の上部に芝生を植えて第１の濾過層とし、この芝生の下層に、砂や石を敷き詰めた第２の濾過層を形成し、この第２の濾過層内に、長手方向に沿った外周に多数の流水孔を開孔した外側パイプの内側に、長手方向に沿って所定の間隔で流水孔を開孔した内側パイプを挿着した二重管構造で形成された地中散水管を配管し、濾過装置の下部に設けた通水管を、濾過装置に隣接して設置した貯水槽に接続し、この貯水槽内にポンプを設けて、これを前記地中散水管に接続すると共に、更に貯水槽内の濾過水を中水タンクに給水する給水管を接続したことを特徴とするものである。

本発明の請求項２記載の排水濾過システムは、合併浄化槽や油水分理槽、工場排水若しくは雨水の排水溝を、上部を開口した第１の濾過装置の上部側壁に接続し、この濾過装置の上部に芝生を植えて第１の濾過層とし、この芝生の下層に、砂や石を敷き詰めた第２の濾過層を形成し、この第１の濾過装置の下部に設けた通水管を、隣接する上部を開口した第２の濾過装置の上部側壁に接続し、この第２の濾過装置の上部に芝生を植えて第１の濾過層とし、この芝生の下層に、砂や石を敷き詰めた第２の濾過層を形成し、この第２の濾過層内に、長手方向に沿った外周に多数の流水孔を開孔した外側パイプの内側に、長手方向に沿って所定の間隔で流水孔を開孔した内側パイプを挿着した二重管構造で形成された地中散水管を配管し、第２の濾過装置の下部に設けた通水管を、第２の濾過装置に隣接して設置した貯水槽に接続し、この貯水槽内にポンプを設けて、これを前記地中散水管に接続し、更に貯水槽内の濾過水を中水タンクに給水する給水管を接続したことを特徴とするものである。

本発明に係る請求項１記載の排水濾過システムによれば、浄化槽で一次浄化された排水と芝生に降った雨水とを、排水濾過システムの芝生を濾過材とする第１の濾過層と砂と石で形成された第２の濾過層で繰り返し濾過することにより浮遊物が除去されると共に、有機物が分解され、清浄になった濾過水を水洗トイレ用や災害時の非常用の中水として再利用することができ、水道料や下水道使用料を大幅に削減することができる。

更に地中散水管が、流水孔をそれぞれ開孔した外側パイプと内側パイプとの二重管構造で形成されているので、内側パイプから直接、水が外部に流出せず、一旦外側パイプの内側に沿って流れるので、長手方向に沿ってほぼ均一に散水することができる。また内側パイプの流水孔から圧力の強い水が噴射されても、外側パイプで遮られるので、濾過層内の濾材がすくわれて空洞化するのを防止できる。

また請求項２記載の排水濾過システムによれば、第１と第２の濾過装置を設け、第２の濾過層内に、流水孔をそれぞれ開孔した外側パイプと内側パイプとの二重管構造で形成された地中散水管を埋設して、ここで繰り返し循環濾過することにより、清浄になった濾過水を中水として再利用することができ、芝生の面積が広く取れる場所では効果的である。

以下本発明の実施の一形態を図１ないし図３を参照して詳細に説明する。図１はビル１の浄化槽２に排水濾過システム３を取付けたものである。またビル１の屋上には水道水からの給水タンク４と中水タンク５が設けられ、ここから各階に設けた水洗トイレ６に給水するようになっている。また各階の手洗い７と台所８に給水タンク４から水道水が給水されるようになっている。

また各階の水洗トイレ６と手洗い７および台所８からの使用済みの排水は合併浄化槽２に導かれ、ここで曝気されながらバクテリアで浄化されるようになっている。この合併浄化槽２は排水管９を通して排水濾過システム３の濾過装置１１に導かれ、更に濾過装置１１に隣接する貯水槽１２は通水管１３で接続され、更に貯水槽１２は給水管１４でビル１の屋上に設けた中水タンク５に接続されている。

前記排水濾過システム３の濾過装置１１は図２に示すように、上部を開口したコンクリートで箱形に形成されて地中に埋設されている。この濾過装置１１の上部側壁に合併浄化槽２から排水１５が流入する排水管９が接続されている。また濾過装置１１の上部には芝生１６を植えた第１の濾過層１７が形成されている。更にこの下層には、上層部が川砂で、中間部が細かい川石で、下層部が火山石などを敷き詰めた第２の濾過層１８が形成され、この第２の濾過層１８の上部内側に地中散水管２０が配管されている。

また第２の濾過層１８の内側に配管した前記地中散水管２０は図３に示すように、外側パイプ２１の内側に内側パイプ２２を挿着した二重管構造となっており、この内側パイプ２２にはその長手方向に沿って所定の間隔で流水孔２３が開孔され、更に外側パイプ２１には周方向に沿って多数の流水孔２３が形成され、地中散水管２０の長手方向に沿ってほぼ均一に濾過水２６を散水できるようになっている。

また図２に示すように濾過装置１１に隣接して貯水槽１２が設けられ、濾過装置１１の下部側壁から通水管１３を介して貯水槽１２の下部側に接続されている。この濾過装置１１内にはポンプ２５が設けられ、これは給水管１４により貯水槽１２内の濾過水２６をビル１の屋上に設けた給水タンク４に給水するようになっている。また給水管１４の途中には切換えバルブ２７が設けられ、ここで分岐して前記地中散水管２０が接続されている。なおポンプ２５や切換えバルブ２７を作動させる電力はビル１の屋上に設けたソーラーパネル１０から充電した電力を使用する。

次に上記構成の排水濾過システムの作用について説明する。中水タンク５がからの状態では給水タンク４から水洗トイレ６、手洗い７、台所８に水道水が供給される。ここでの使用済みの排水は浄化槽２に流入し、ここで曝気されながらバクテリアで浄化される。通常はこのまま排水溝に流されるが、本発明では図２に示すように排水管９から、隣接する排水濾過システム３の濾過装置１１の上部側に流入する。この合併浄化槽２からの排水１５は第２の濾過層１８を流下し、川砂や細かい川石、火山石で順次濾過されて底部側に達する。

また芝生１６に降った雨水は、芝生１６にしみ込んで、第１の濾過層１７となる芝生１６の葉や根で、透水速度が遅くなり、絡み合った根で、細かい土や砂がフィルターとなってごみなどが濾過されると共に、また芝生１６の根菌はバクテリアの１種であるメタン菌も多く存在し、このメタン菌は大腸菌や一般細菌を死滅させる滅菌効果もある上、リン分が分解され、更に第２の濾過層１８を流下して濾過される。

このように濾過装置１１の底部側に達するまでにかなり浄化され、この底部側に溜った濾過水２６は、この後、通水管１３を通って隣接する貯水槽１２に流入する。貯水槽１２内にはポンプ２５が設けられ、ここに溜った濾過水２６はソーラーパネル１０で充電された電力を利用して駆動するポンプ２５により、切換えバルブ２７を介して地中散水管２０に送水され、この流水孔２３から第２の濾過層１８内に散水される。

地中散水管２０は図３に示すように、周方向に沿って多数の流水孔２３が形成された外側パイプ２１の内側に、流水孔２３を開孔した内側パイプ２２を挿着した二重管構造となっているので、内側パイプ２２から直接、水が外部に流出せず、一旦外側パイプ２１の内側に沿って流れるので、長手方向に沿ってほぼ均一に散水することができる。また内側パイプ２２の流水孔２３から圧力の強い水が噴射されても、外側パイプ２１で遮られるので、第２の濾過層１８内の濾材がすくわれて空洞化するのを防止できる。

地中散水管２０から散水された濾過水２６は、第２の濾過層１８を通過して再度濾過されて底部側に溜り、ここから通水管１３を通って貯水槽１２に戻される。このように濾過装置１１と貯水槽１２との間を、通水管１３と地中散水管２０を通して濾過水２６が循環するループを繰り返すことにより濾過水２６は第２の濾過層１８で更に清浄化され、しかも濾過水２６は流動しているので腐敗することがない。

また地中散水管２０は、芝生１６の根が生長している部分に配管されているので、雨が長期間降らなくても、芝生１６への水の供給が維持され、生長が促進される。また濾過装置１１と貯水槽１２は地中に埋設されているので、年間を通して水温の変動が少なく、更に芝生１６は断熱材として作用するので冬期間でも水温は１０℃以上に保持される。このためバクテリアの活動が活発に維持され、バクテリアによる有機物の分解作用が冬期間でも行なわれるので浄化能力が低下することがない。

またこの循環濾過は、ポンプ２５を間欠的に運転して、１日に２時間程度運転すれば良いので、電力の使用量も少なく、更にソーラーパネル１０による自然エネルギーを利用して、電力料金の低減を図ることができる。また充電不足により、ポンプ２５による濾過作用を数日間停止させても、水質の劣化は少ない。

また水洗トイレ６を使用してビル１の屋上に設置した中水タンク５の水位が低下してきた時には切換えバルブ２７を切換えてポンプ２５を運転し、給水管１４を通して中水タンク５に濾過水２６を給水する。この中水タンク５からは給水管を通って落差を利用して各階の水洗トイレ６のタンクに自動的に給水されトイレの中水として再利用される。

また中水タンク５内の濾過水２６は、図示しないビル壁面に設けた屋外給水栓に接続し、火災発生時には防火用水として利用できると共に、地震などの災害が発生し、電気や水道などのライフラインが停止した場合にも、繰り返し浄化された濾過水２６を飲料水として利用することもできる。

従って中水タンク５には、一旦、合併浄化槽２で一次浄化された排水と芝生１６に降った雨水とを、排水濾過システム３の芝生１６を濾過材とする第１の濾過層１７と砂と石で形成された第２の濾過層１８で繰り返し濾過されて有機物が分解され、清浄になった濾過水２６を水洗トイレ６の中水として再利用することができ、水道料や下水道使用料を大幅に削減することができる

このため、学校や、役所、公園などの公共施設の他、ビルや工場などに設置することにより、水道の使用量を抑えて、災害時の非常用水を確保することができると言う利点がある。

図４は本発明の他の実施の形態を示すもので、排水濾過システム３は、第１の濾過装置１１Ａと第２の濾過装置１１Ｂを並設した場合を示すものである。浄化槽２に隣接して排水管９で接続された第１の濾過装置１１Ａは、上部には芝生１６を植えた第１の濾過層１７が形成されて、この下層には、上層部が川砂で、中間部が細かい川石で、下層部が火山石などを敷き詰めた第２の濾過層１８が形成されている点では図２と同様であるが、この内部に地中散水管２０が設けられていない点で相違している。

また第１の濾過装置１１Ａに隣接する第２の濾過装置１１Ｂは、段差のある低い土地に設置され、その構造は図２と同様に上部には芝生１６を植えた第１の濾過層１７が形成されて、この下層には、上層部が川砂で、中間部が細かい川石で、下層部が火山石などを敷き詰めた第２の濾過層１８が形成され、この第２の濾過層の上部に図３に示す地中散水管２０が埋設され、これは隣接する貯水槽１２のポンプ２５に接続されている。

上記構成の排水濾過システムは、ビル１の水洗トイレ６、手洗い７、台所８などの使用済みの排水が合併浄化槽２で浄化された後、この排水１５が排水管９から、隣接する第１の濾過装置１１Ａの上部側に流入する。ここで排水１５が第２の濾過層１８を通過する間に濾過されると共に、バクテリアにより有機物が分解されて、清浄化される。第１の濾過装置１１Ａの底部側に溜った濾過水２６は通水管１３を通り、落差により第２の濾過装置１１Ｂの上部側に流入する。

この後は図２と同様に、第２の濾過装置１１Ｂの芝生１６を濾過材とする第１の濾過層１７と、砂と石で形成された第２の濾過層１８で繰り返し循環濾過されて有機物が分解され、清浄になった濾過水２６を水洗トイレ６の中水として再利用することができる。また芝生１６に降った雨水も同様に循環濾過される。従って、芝生１６の広い面積が取れる場所では、第１、２の濾過装置１１Ａ、１１Ｂを設けることにより濾過水２６を更に清浄化することができる。

図１ないし図３に示す排水濾過システム３を工場の構内に設置して実験を行なった。その結果、合併浄化槽２の出口排水１５の水素イオン濃度（ｐＨ）は８．５（ＪＩＳＫ０１２０による計量方法）、浮遊物質量（ＳＳ）は４４ｍｇ／Ｌ、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）は３７ｍｇ／Ｌ、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）は５５ｍｇ／Ｌ、大腸菌１１００個／ｃｍ^３、燐含有量（ＴーＰ）１３ｍｇ／Ｌ、窒素含有量（ＴーＮ）１５０ｍｇ／Ｌであった。一方、排水濾過システム３を通して浄化した濾過水２６の含有成分については、水素イオン濃度（ｐＨ）は７．３、浮遊物質量（ＳＳ）は１．９ｍｇ／Ｌ、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）は１．７ｍｇ／Ｌ、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）は１３ｍｇ／Ｌ、大腸菌３７個／cm^３、燐含有量（ＴーＰ）３．０ｍｇ／Ｌ、窒素含有量（ＴーＮ）８８ｍｇ／Ｌ（福島県環境検査センター株式会社検査）となり、浮遊物質やＢＯＤ、ＣＯＤ、大腸菌、燐、窒素が大幅に低減し、水洗トイレ６の中水としては十分に使用できるものであった。

なお上記説明では合併浄化槽２の排水を使用した場合について示したが、洗車した排水を集めて油と水を分離する油水分理槽からの排水や、工場排水貯水槽からの排水、あるいはコンクリート舗装面に降った雨水が流れる排水溝からの排水を導入して濾過することができる。なお合併浄化槽は既設のものを使用しても良い。また上記説明では水洗トイレの中水として使用する場合について説明したが洗車用としても使用することができる。

本発明の実施の一形態によるビルの合併浄化槽からの排水を濾過して中水として使用する排水濾過システムの概略説明図である。図１の排水濾過システムを示す断面図である。地中散水管を示す断面図である。本発明の他の実施の形態による排水濾過システムの断面図である。

１ビル
２合併浄化槽
３排水濾過システム
４給水タンク
５中水タンク
６水洗トイレ
７手洗い
８台所
９排水管
１０ソーラーパネル
１１濾過装置
１１Ａ第１の濾過装置
１１Ｂ第２の濾過装置
１２貯水槽
１３通水管
１４給水管
１５排水
１６芝生
１７第１の濾過層
１８第２の濾過層
２０地中散水管
２１外側パイプ
２２内側パイプ
２３流水孔
２５ポンプ
２６濾過水
２７切換えバルブ

Claims

合併浄化槽や油水分理槽、工場排水貯水槽若しくは雨水の排水溝を、上部を開口した濾過装置の上部側壁に接続し、この濾過装置の上部に芝生を植えて第１の濾過層とし、この芝生の下層に、砂や石を敷き詰めた第２の濾過層を形成し、この第２の濾過層内に、長手方向に沿った外周に多数の流水孔を開孔した外側パイプの内側に、長手方向に沿って所定の間隔で流水孔を開孔した内側パイプを挿着した二重管構造で形成された地中散水管を配管し、濾過装置の下部に設けた通水管を、濾過装置に隣接して設置した貯水槽に接続し、この貯水槽内にポンプを設けて、これを前記地中散水管に接続すると共に、更に貯水槽内の濾過水を中水タンクに給水する給水管を接続したことを特徴とする排水濾過システム。
合併浄化槽や油水分理槽、工場排水若しくは雨水の排水溝を、上部を開口した第１の濾過装置の上部側壁に接続し、この濾過装置の上部に芝生を植えて第１の濾過層とし、この芝生の下層に、砂や石を敷き詰めた第２の濾過層を形成し、この第１の濾過装置の下部に設けた通水管を、隣接する上部を開口した第２の濾過装置の上部側壁に接続し、この第２の濾過装置の上部に芝生を植えて第１の濾過層とし、この芝生の下層に、砂や石を敷き詰めた第２の濾過層を形成し、この第２の濾過層内に、長手方向に沿った外周に多数の流水孔を開孔した外側パイプの内側に、長手方向に沿って所定の間隔で流水孔を開孔した内側パイプを挿着した二重管構造で形成された地中散水管を配管し、第２の濾過装置の下部に設けた通水管を、第２の濾過装置に隣接して設置した貯水槽に接続し、この貯水槽内にポンプを設けて、これを前記地中散水管に接続し、更に貯水槽内の濾過水を中水タンクに給水する給水管を接続したことを特徴とする排水濾過システム。