JP4925667B2 - Running water purification system - Google Patents
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- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Description
本発明は、富栄養化の原因であるアンモニア性窒素や有機性窒素を含んだ流水を浄化する流水浄化システムに係り、特に、浄化に際して、ランニングコストを殆ど不要とすることができ、かつ環境負荷も極めて少ない流水浄化システムに関するものである。 The present invention relates to a flowing water purification system for purifying flowing water containing ammonia nitrogen and organic nitrogen, which is a cause of eutrophication, and in particular, it is possible to eliminate almost no running cost for purification and to reduce environmental load. Is also related to extremely few running water purification systems.
中小規模の河川や、該河川が流入する閉鎖性水域、例えば湖沼や溜池等においては、依然として生活排水や産業排水等による富栄養化が問題となっている。この富栄養化に関しては、多様な対策が自治体や関係省庁等にておこなわれているものの、その主要因である窒素の有効な除去対策が確立されていないのが現状である。 In small and medium-sized rivers and closed water areas into which the rivers flow, such as lakes and ponds, eutrophication due to domestic wastewater and industrial wastewater remains a problem. Regarding eutrophication, although various measures are taken by local governments and related ministries and agencies, effective removal measures for nitrogen, which is the main factor, have not been established.
河川の流れを利用した従来の浄化方法としては、流域を好気的な環境にして微生物による好気的分解を促進させる方法や、流域に礫を配設し、該礫間に汚水を通過させることによって微生物による浄化効率を高める方法などがある。しかし、このような既存技術では、窒素負荷は硝化されるのみで硝酸の形で水中に蓄積されるため、最終的な無害化分解である脱窒まではおこなわれ得ない。また、窒素と同様に富栄養化物質であるリンの除去に関しても、流域からの効果的な除去技術の確立には至っていない。 As a conventional purification method using the flow of a river, a method of promoting aerobic decomposition by microorganisms by making the basin an aerobic environment, or arranging gravel in the basin and passing sewage between the gravel There are methods for increasing the purification efficiency by microorganisms. However, in such existing technology, the nitrogen load is only nitrified and accumulated in the form of nitric acid, so it cannot be performed until denitrification, which is the final detoxification decomposition. In addition, removal of phosphorus, which is a eutrophic substance as well as nitrogen, has not yet been established as an effective removal technique from the basin.
河川等の流域を対象としたものではなく、下水処理施設において、汚水中から窒素やリン等の富栄養化物を除去する装置やシステムに関しては、数多くの従来技術の開示があり、例えば、特許文献１，２を挙げることができる。特許文献１には、好気性生物を保持するとともに空気ないしは酸素を利用して廃水を処理し、廃水中の有機物を除去する生物処理槽と、光合成生物を保持するとともに生物処理槽から排出される処理水を浄化することにより、処理水中の窒素ないしはリン等の富栄養化物を除去する高度処理槽と、生物処理槽にて生じた排ガスを高度処理槽に供給するガス供給手段とからなる廃水処理装置が開示されている。
There are many prior art disclosures regarding devices and systems for removing eutrophication products such as nitrogen and phosphorus from sewage in sewage treatment facilities, not for river basins, for example,
一方、特許文献２には、脱リン及び脱窒を安定かつ効率的におこなう水処理装置に関する技術が開示されている。この水処理装置は、無酸素槽、嫌気槽、好気槽から構成されており、流入管を介して送られる被処理水は、分岐管を介して無酸素槽および嫌気槽に送られ、双方の槽を通った被処理水は好気槽に送られ、好気槽からさらに無酸素槽に戻される構成となっている。無酸素槽では脱窒が、嫌気槽ではリンの放出がそれぞれおこなわれる。
On the other hand,
特許文献１，２による廃水処理装置や水処理装置によれば、被処理水中の窒素の脱窒やリンの除去ないし放出をおこなうことができる。しかし、これらの技術は、下水処理場をはじめとする水処理施設において適用されるものであり、実際の河川等の流域において適用するには、その流域にわたって大規模な処理施設が必要となり、建設コストおよび供用後のランニングコストが極めて高価となることは必然である。
According to the wastewater treatment apparatus and the water treatment apparatus disclosed in
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、河川や、溜池、湖沼、海域への流路を含む水域において、建設コストも低廉であって、かつ供用後のランニングコストも殆ど不要であり、さらには、富栄養化の原因物質である窒素濃度やリン濃度を効果的に低減することのできる流水浄化システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a water area including a river, a pond, a lake, and a channel to a sea area, the construction cost is low and the running cost after use is almost unnecessary. Furthermore, it aims at providing the running water purification system which can reduce effectively the nitrogen concentration and phosphorus concentration which are the causative substances of eutrophication.
前記目的を達成すべく、本発明による流水浄化システムは、河川、または、溜池や湖沼、海域への流路を含む水域に形成され、少なくともアンモニア性窒素と有機性窒素を含んだ流水を浄化する流水浄化システムであって、前記流水浄化システムは、流水中のアンモニア性窒素の硝化、または流水中の有機性窒素の分解および硝化をおこなう第１の好気領域と、該第１の好気領域にて生じた亜硝酸性窒素または硝酸性窒素を脱窒する嫌気領域と、からなる浄化ユニットを少なくとも１ユニット備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a running water purification system according to the present invention is formed in a water area including a river, a basin, a lake, and a sea area, and purifies running water containing at least ammonia nitrogen and organic nitrogen. A flowing water purification system comprising: a first aerobic region that nitrifies ammonia nitrogen in flowing water or decomposes and nitrifies organic nitrogen in flowing water; and the first aerobic region. And at least one purification unit comprising an anaerobic region for denitrifying nitrite nitrogen or nitrate nitrogen generated in step (1).
本発明の流水浄化システムは、河川や、溜池、湖沼、海域への流路などの水域に直接設けられる浄化システムであり、特に富栄養化の大きな原因物質であるアンモニア性窒素と有機性窒素を主に除去することのできる浄化システムに関する。対象となる水域としては、上例のほかにも、公園などの水辺施設をはじめとして、富栄養化等の水質汚染が生じ得るあらゆる水域が対象である。水域において、流水の流れに沿って好気性環境と嫌気性環境を交互に連続して設けることにより、好気性微生物による好気分解と、嫌気性微生物による嫌気分解を促進させ、好気分解汚染物質と嫌気分解汚染物質の双方の分解をおこなうことができる。 The flowing water purification system of the present invention is a purification system directly provided in a water area such as a river, a pond, a lake, and a channel to an ocean area, and in particular ammonia nitrogen and organic nitrogen, which are major causative substances of eutrophication. It mainly relates to a purification system that can be removed. In addition to the above examples, the target water areas include waterside facilities such as parks, as well as any water areas where water pollution such as eutrophication can occur. In the water area, aerobic and anaerobic environments are provided alternately and continuously along the flow of flowing water to promote aerobic decomposition by anaerobic microorganisms and anaerobic decomposition by anaerobic microorganisms. And both anaerobic degradation pollutants can be decomposed.
第１の好気領域では、流水中の溶存酸素濃度を高めることのできる適宜の構造を流域に構築することで、ポンプ等を使用して空気や酸素を流域に供給することによるランニングコストの高騰を防ぐ対策を講じる。その実施形態は特に限定するものではないが、例えば、流域に砂礫や礫を堆積させておき、礫間に汚水を通過することによって流速を遅延化させ、酸素と汚染物質であるアンモニア性窒素と有機性窒素との接触を効果的におこなう方法などがある。尤も、第１の好気領域では、必要に応じて空気等の供給を定期的におこなうような手段を講じてもよい。 In the first aerobic region, by constructing an appropriate structure in the basin that can increase the dissolved oxygen concentration in the running water, the running cost is increased by supplying air or oxygen to the basin using a pump or the like. Take measures to prevent Although the embodiment is not particularly limited, for example, gravel and gravel are deposited in the basin, and the flow rate is delayed by passing sewage between the gravel, and oxygen and pollutant ammonia nitrogen. There is a method of effectively contacting with organic nitrogen. However, in the first aerobic region, means for periodically supplying air or the like may be taken as necessary.
また、第１の好気領域においては、アンモニア性窒素（ＮＨ４ +−Ｎ）の硝化や有機性窒素（Ｏｒｇ．−Ｎ）の分解／硝化に必要な微生物が存在している。ここで、アンモニア性窒素の硝化工程においては、硝化微生物であるニトロソモナスやニトロバスター等により、亜硝酸性窒素や硝酸性窒素へと酸化される。一方、有機性窒素は、活性汚泥等の微生物の作用によってアンモニア性窒素に分解された後、硝化工程を経て亜硝酸性窒素や硝酸性窒素へと酸化される。 In the first aerobic region, microorganisms necessary for nitrification of ammonia nitrogen (NH 4 + -N) and decomposition / nitrification of organic nitrogen (Org.-N) exist. Here, in the nitrification process of ammonia nitrogen, it is oxidized to nitrite nitrogen and nitrate nitrogen by nitrosomonas, nitrobuster, etc., which are nitrification microorganisms. On the other hand, organic nitrogen is decomposed into ammonia nitrogen by the action of microorganisms such as activated sludge and then oxidized into nitrite nitrogen and nitrate nitrogen through a nitrification step.
第１の好気領域にてアンモニア性窒素や有機性窒素が硝化されることで亜硝酸性窒素や硝酸性窒素ができ、その下流にある嫌気領域において、亜硝酸性窒素や硝酸性窒素からの脱窒処理がおこなわれる。脱窒反応において亜硝酸性窒素や硝酸性窒素を窒素ガスに還元するための水素供与体（ＢＯＤ源）としては、有機物が必要となる。これは、流水中に含まれる有機物が使用されることとなる。 Nitrite nitrogen and nitrate nitrogen are formed by nitrification of ammonia nitrogen and organic nitrogen in the first aerobic region, and in the anaerobic region downstream thereof, from nitrite nitrogen and nitrate nitrogen Denitrification treatment is performed. An organic substance is required as a hydrogen donor (BOD source) for reducing nitrite nitrogen or nitrate nitrogen to nitrogen gas in the denitrification reaction. This means that organic substances contained in the running water are used.
流水の流れに沿って好気領域と嫌気領域を連続して設けることにより、アンモニア性窒素や有機性窒素から効果的に脱窒処理をおこなうことができる。また、この好気領域と嫌気領域からなる浄化ユニットは、一組の好気領域と嫌気領域のみならず、複数組の好気領域と嫌気領域から構成することもでき、一組のユニットでは脱窒処理が十分におこなわれない場合にも対応することができる。なお、各領域の延長は、水域の形態や流水の汚染度等によって適宜調整することができる。 By continuously providing an aerobic region and an anaerobic region along the flow of flowing water, denitrification treatment can be effectively performed from ammonia nitrogen and organic nitrogen. In addition, the purification unit composed of the aerobic region and the anaerobic region can be composed of not only a set of aerobic regions and anaerobic regions, but also a plurality of aerobic regions and anaerobic regions. A case where the nitrogen treatment is not sufficiently performed can also be handled. In addition, the extension of each region can be adjusted as appropriate depending on the form of the water region, the contamination level of running water, and the like.
本発明の流水浄化システムによれば、河川や、溜池、湖沼、海域への流路などの水域において、ランニングコストを殆ど不要としながら、富栄養化の主原因であるアンモニア性窒素や有機性窒素から効果的に脱窒処理をおこなうことが可能となる。 According to the flowing water purification system of the present invention, ammonia nitrogen and organic nitrogen, which are the main causes of eutrophication, are almost unnecessary in the water areas such as rivers, ponds, lakes, and sea areas, while running costs are almost unnecessary. Thus, it is possible to effectively perform denitrification treatment.
また、本発明による流水浄化システムの好ましい実施形態において、前記流水浄化システムはさらに、単数または複数の浄化ユニットの下流側において、微生物によってリンの除去をおこなう第２の好気領域を備えていることを特徴とする。 In a preferred embodiment of the running water purification system according to the present invention, the running water purification system further includes a second aerobic region in which phosphorus is removed by microorganisms on the downstream side of the single or plural purification units. It is characterized by.
本発明の流水浄化システムは、好気領域と嫌気領域とからなる浄化ユニットの下流側において、流水中のリンを除去するための好気領域をさらに備えたシステムに関するものである。 The flowing water purification system of the present invention relates to a system further including an aerobic region for removing phosphorus in flowing water on the downstream side of a purification unit composed of an aerobic region and an anaerobic region.
嫌気領域の次に必要に応じて好気領域を設けた構成とすることで、微生物のリン摂取を活性化させることができ、水中のリンの効果的な除去に繋がる。これは、嫌気領域にて微生物がリンを消費し、次にこの微生物が好気的環境下に置かれると、リンの過剰な摂取をおこなう機能を利用したものである。本発明の流水浄化システムによれば、アンモニア性窒素や有機性窒素からの脱窒処理の促進に加えて、流水中のリンをも効果的に除去することが可能となり、富栄養化の主原因である窒素およびリンの濃度を効果的に低減することができる。 By adopting a configuration in which an aerobic region is provided as necessary after the anaerobic region, it is possible to activate the microbial phosphorus intake, leading to effective removal of phosphorus in the water. This utilizes the function of excessive intake of phosphorus when microorganisms consume phosphorus in an anaerobic region and then the microorganism is placed in an aerobic environment. According to the running water purification system of the present invention, it becomes possible to effectively remove phosphorus in running water in addition to promoting denitrification treatment from ammonia nitrogen and organic nitrogen, which is the main cause of eutrophication. It is possible to effectively reduce the concentration of nitrogen and phosphorus.
また、本発明による流水浄化システムの他の実施形態において、前記第１の好気領域には流水の流れを乱す乱流手段が設けられており、乱流手段によって流水中に好気性雰囲気が形成されることを特徴とする。 Further, in another embodiment of the flowing water purification system according to the present invention, the first aerobic region is provided with turbulent flow means for disturbing the flow of flowing water, and an aerobic atmosphere is formed in the flowing water by the turbulent flow means. It is characterized by being.
浄化ユニットを構成する第１の好気領域において、その河床構造ないしは流路床構造に例えば段差を設けるなどした乱流手段を講じることにより、流水は該乱流手段にて水面上の空気を巻き込むことができ、水中の溶存酸素濃度を高めることが可能となる。 In the first aerobic region constituting the purification unit, by providing turbulent flow means such as providing a step in the river bed structure or flow path floor structure, the flowing water entrains air on the water surface by the turbulent flow means. It is possible to increase the dissolved oxygen concentration in the water.
段差の構築は、河川等をシートパイル等で締め切り、水抜きをおこなうことで河床勾配を変化させたり、複数の越流堤を水面下に構築することができる。 Steps can be constructed by closing rivers with sheet piles, etc., and draining water to change the riverbed slope or to construct multiple overflow banks under the surface of the water.
また、本発明による流水浄化システムの他の実施形態において、生分解性プラスチックを含む不溶性の分解性固形有機物が、前記嫌気領域に供給可能に構成されていることを特徴とする。 In another embodiment of the running water purification system according to the present invention, an insoluble degradable solid organic material containing a biodegradable plastic is configured to be supplied to the anaerobic region.
本発明の流水浄化システムは、流水中に微生物脱窒に必要な有機物が不足している場合に、嫌気領域において、生分解されやすい有機物を供給する手段が設けられたシステムに関する。例えば、生分解性プラスチックなどの不溶性の分解性固形有機物を嫌気領域に設置したり、持続的に供給することにより、脱窒反応を効果的に促進させることが可能となる。 The flowing water purification system of the present invention relates to a system provided with means for supplying organic substances that are easily biodegraded in an anaerobic region when the organic substances necessary for microbial denitrification are insufficient in the flowing water. For example, it is possible to effectively promote the denitrification reaction by installing an insoluble degradable solid organic material such as a biodegradable plastic in an anaerobic region or continuously supplying it.
有機物の供給源を分解性の固形炭素源とすることにより、河川中に余剰有機物を拡散させる危険性を極めて低くすることが可能となる。なお、その他の実施形態として、嫌気環境が弱い場合には、鉄粉などの還元剤を添加して脱窒処理を促進させることもできる。 By using a decomposable solid carbon source as a source of organic matter, it is possible to extremely reduce the risk of diffusing excess organic matter in the river. As another embodiment, when the anaerobic environment is weak, a denitrification treatment can be promoted by adding a reducing agent such as iron powder.
また、本発明による流水浄化システムの他の実施形態において、前記流水浄化システムが流水床下に形成されており、流水が該流水床下に伏流し、伏流水が該流水浄化システムを通過するように構成されていることを特徴とする。 Further, in another embodiment of the flowing water purification system according to the present invention, the flowing water purification system is formed under the flowing water bed, and the flowing water flows down under the flowing water bed, and the flowing water passes through the flowing water purification system. It is characterized by being.
本発明では、流水床下に浄化ユニットを形成するものである。かかる実施形態によれば、例えば好気領域に礫層を形成する場合であっても、計画流量断面を侵すことなく、効果的に脱窒やリンの除去をおこなうことが可能となる。なお、既設の河川等において、河床がコンクリート等で構築されている場合には、河床に伏流用の孔を穿孔すればよい。 In the present invention, the purification unit is formed under the flowing water bed. According to this embodiment, for example, even when a gravel layer is formed in an aerobic region, it is possible to effectively perform denitrification and phosphorus removal without affecting the planned flow rate cross section. In existing rivers and the like, when the river bed is constructed of concrete or the like, a hole for downflow may be drilled in the river bed.
伏流水が流水床下の流水浄化システムを通過した後に流水床上に導かれる構成とすることで、流水浄化システムの下流には窒素濃度とリン濃度が効果的に低減された流水が提供されることとなる。 By adopting a configuration in which underground water flows through the flowing water purification system under the flowing water bed and then is guided to the flowing water bed, the flowing water having effectively reduced nitrogen concentration and phosphorus concentration is provided downstream of the flowing water purification system. Become.
また、本発明による流水浄化システムの他の実施形態において、河川、または、溜池や湖沼、海域への流路を含む水域に形成され、少なくともアンモニア性窒素と有機性窒素を含んだ流水を浄化する流水浄化システムであって、流水の流れを乱す乱流手段を備える第１の好気領域と、該第１の好気領域の下流側に設けられた浄化ユニットと、からなり、該浄化ユニットは、流水中のアンモニア性窒素の硝化、または流水中の有機性窒素の分解および硝化をおこなう第２の好気領域と、該第２の好気領域にて生じた亜硝酸性窒素または硝酸性窒素を脱窒する嫌気領域とから形成されるユニットが単数または複数組み合わされて構成されており、該浄化ユニットは流水床下に形成されており、第１の好気領域を通過した流水が、該流水床下に伏流して浄化ユニットを通過するようになっていることを特徴とする。 In another embodiment of the flowing water purification system according to the present invention, the flowing water containing at least ammonia nitrogen and organic nitrogen is formed in a water area including a river, a basin, a lake, or a sea area. A flowing water purification system, comprising: a first aerobic region having a turbulent flow means for disturbing the flow of flowing water; and a purification unit provided on the downstream side of the first aerobic region, the purification unit comprising: A second aerobic region that nitrifies ammonia nitrogen in flowing water or decomposes and nitrifies organic nitrogen in flowing water, and nitrite nitrogen or nitrate nitrogen generated in the second aerobic region The unit formed from one or more units formed from an anaerobic region for denitrifying is formed, the purification unit is formed under the flowing water bed, and the flowing water that has passed through the first aerobic region is the flowing water. Underflow under the floor Characterized in that it adapted to pass through the purification unit Te.
本発明の流水浄化システムは、まず、既述する乱流手段を備えた好気領域にてアンモニア性窒素や有機性窒素を亜硝酸性窒素や硝酸性窒素に硝化し、その後に、伏流させ、さらに十分な硝化をおこなった後に脱窒処理をおこなうことを目的としている。 The flowing water purification system of the present invention first nitrifies ammoniacal nitrogen and organic nitrogen to nitrite nitrogen and nitrate nitrogen in an aerobic region equipped with the turbulent means described above, and then downflows, Furthermore, the purpose is to perform denitrification after sufficient nitrification.
なお、流水床下に既述するリン除去用の好気領域を設けることができることは勿論のことである。 It goes without saying that an aerobic region for removing phosphorus described above can be provided under the flowing water bed.
さらに、本発明による流水浄化システムの他の実施形態は、前記水域または前記流路において、その本流から分岐するとともに該本流に合流する支流が設けられており、該支流が前記浄化システムを備えていることを特徴とする。 Furthermore, in another embodiment of the flowing water purification system according to the present invention, in the water area or the flow path, a branch that branches from the main flow and joins the main flow is provided, and the branch includes the purification system. It is characterized by being.
河川や流路が比較的小規模ないしは中規模の場合には、その本流に上記する浄化ユニット等を構築することができるが、河川や流路が大規模になると、その本流に浄化ユニット等を構築する際の工期の長期化と施工コストの高騰が問題となる。また、河川の締め切り期間（工期）が長期に及ぶことは、工事そのものの実現を困難ならしめる結果ともなり得る。 If the river or channel is relatively small or medium, the above-mentioned purification unit can be constructed in the main stream. However, if the river or channel becomes large, the purification unit or the like is installed in the main stream. Longer construction periods and higher construction costs are the problems. In addition, extending the river deadline (construction period) for a long time may result in difficulty in realizing the construction itself.
そこで、このような場合には、本流から分岐するとともに該本流に合流する支流を構築し、この支流に既述する浄化システムを構築することにより、河川等を締め切ることなく、浄化システムを設置することが可能となる。なお、かかる支流は、河川の両岸に設けることができ、さらには、河川の延長に沿って複数設置することができ、さらには、河川の延長に沿って、その両岸に千鳥配置することができる。 Therefore, in such a case, a purification system that branches off from the main stream and merges with the main stream is constructed, and the purification system described in the tributary is established, so that the purification system is installed without shutting off the river or the like. It becomes possible. Such tributaries can be provided on both banks of the river, and more than one can be installed along the length of the river, and further, staggered on both banks along the river. Can do.
以上の説明から理解できるように、本発明の流水浄化システムによれば、流水中のアンモニア性窒素の硝化、または流水中の有機性窒素の分解および硝化をおこなう好気領域と、好気領域にて生じた亜硝酸性窒素または硝酸性窒素を脱窒する嫌気領域と、からなる浄化ユニットを河川等の本流ないしは支流に設けることにより、富栄養化の主原因であるアンモニア性窒素と有機性窒素から効果的に脱窒処理をおこなうことができ、さらには、リンの効果的な除去をおこなうことができる。 As can be understood from the above description, according to the flowing water purification system of the present invention, the nitrification of ammonia nitrogen in flowing water, or the decomposition and nitrification of organic nitrogen in flowing water, and the aerobic region The main cause of eutrophication is ammonia nitrogen and organic nitrogen by providing a purification unit in the main stream or tributary of rivers, etc. Thus, the denitrification treatment can be performed effectively, and furthermore, phosphorus can be effectively removed.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の流水浄化システムの一実施形態の斜視図を、図２は、図１の縦断図を、図３は、好気領域における乱流手段の他の実施形態を示した縦断図をそれぞれ示している。図４は、本発明の流水浄化システムの他の実施形態の縦断図である。図５ａは、河川に設けられた支流の一実施形態の平面図であり、図５ｂは、他の実施形態の平面図である。なお、図示する実施形態は、河川に本発明の流水浄化システムを適用した場合を示したものであるが、本発明の流水浄化システムが、河川以外の溜池や湖沼、海域への流路を含む水域や公園の水辺施設などのその他の水域に適用できることは勿論のことである。さらには、好気領域と嫌気領域が図示する礫にて構成される実施形態以外の他の形態であってもよい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a perspective view of an embodiment of the flowing water purification system of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal view of FIG. 1, and FIG. 3 is a longitudinal view showing another embodiment of the turbulent flow means in the aerobic region. Each figure is shown. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the running water purification system of the present invention. FIG. 5a is a plan view of one embodiment of a tributary provided in a river, and FIG. 5b is a plan view of another embodiment. In addition, although embodiment shown in figure shows the case where the flowing water purification system of this invention is applied to a river, the flowing water purification system of this invention includes the flow path to basins, lakes, and sea areas other than a river. Of course, it can be applied to other water areas such as water areas and waterside facilities in parks. Furthermore, other forms other than the embodiment in which the aerobic region and the anaerobic region are configured by gravel illustrated may be used.
図１は、本発明の流水浄化システムの一実施形態を示した斜視図であり、図２はその縦断図である。流水浄化システム１０は、河川の本流Ｍに構築されており、上流側から順に、好気領域１と、好気領域２１および嫌気領域２２からなる浄化ユニット２と、さらに好気領域３とから構成されている。河川を流れる流水Ｗは、好気領域１を通過した後に河床Ｍ１下に伏流する。浄化ユニット２と好気領域３は河床下に形成されており、伏流水Ｗ１はこの浄化ユニット２と好気領域３を順に通過した後に、また河床上の河川に流れ込む。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the running water purification system of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view thereof. The flowing
図１，２に示すように、好気領域１には段差が設けられており、上流から流れてきた流水Ｗは、この段差で乱流状態となり、流速によっては図２の矢印Ｘで示すように、静水面上を回り込む等することによって水面上の空気を流水内に取り込むことが可能となる。この段差形状は、通常の流水の流れにおいても図２に示すような回り込みを励起できるような角度や河床長さに設定されるのが好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, a level difference is provided in the
上流側の好気領域１にて流水内を好気性雰囲気とすることにより、流水中のアンモニア性窒素の硝化や、流水中の有機性窒素の分解および硝化を促進させることができる。
By making the inside of running water into an aerobic atmosphere in the upstream
好気領域１を通過した流水Ｗは、次いで河床Ｍ１下に伏流する。河床Ｍ１下には、上記するように、上流側から順に、好気領域２１および嫌気領域２２からなる浄化ユニット２と、さらに好気領域３が設けられている。これらの領域は、図示するように礫を堆積した形態で構成されており、必要に応じて、各領域を区画する金網（図示略）やコンクリート製の仕切り壁（図示略）が設けられる（仕切り壁の場合には伏流水通過用の孔が壁に穿孔される）。好気領域２１では、礫間を伏流水Ｗ１が通過することにより、アンモニア性窒素の硝化や、流水中の有機性窒素の分解および硝化がおこなわれ、亜硝酸性窒素や硝酸性窒素ができる。なお、かかる硝化や分解は、微生物が媒介となっていることは勿論のことである。
The running water W that has passed through the
この好気領域２１では、必要に応じて空気や酸素が提供されて、人工的に好気性雰囲気が形成される形態であってもよい。
The
好気領域２１を通過した伏流水Ｗ１は、次いで嫌気領域２２に流れ込んでいく。嫌気領域２２も図示する礫の堆積層にて構成されており、ここでは、微生物による嫌気分解により、好気領域２１にてできた亜硝酸性窒素や硝酸性窒素から、脱窒処理がおこなわれる。
The underground water W <b> 1 that has passed through the
伏流水中に微生物脱窒に必要な有機物が不足している場合には、嫌気領域２２において、生分解されやすい有機物を供給することもできる。例えば、生分解性プラスチックなどの不溶性の分解性固形有機物を嫌気領域に設置したり（図示略）、持続的に分解性固形有機物を供給等することにより、脱窒反応を効果的に促進させることができる。有機物の供給源を分解性の固形炭素源とすることにより、河川中に余剰有機物を拡散させる危険性を極めて低くする効果が得られる。なお、その他の実施形態として、鉄粉などの還元剤を添加して脱窒処理を促進させてもよい。
When the organic matter necessary for microbial denitrification is insufficient in the underground water, the organic matter that is easily biodegradable can be supplied in the
好気領域２１と嫌気領域２２とからなる浄化ユニット２を通過した伏流水Ｗ１は、次いで下流側に位置する好気領域３に流れ込んでいく。ここでは、伏流水中のリンの除去がおこなわれる。伏流水中のリンの除去がおこなわれるメカニズムは、嫌気領域２２にて微生物がリンを消費し、次にこの微生物が好気的環境下に置かれることにより、リンの過剰な摂取をおこなう機能を利用したものである。
The underground water W1 that has passed through the
好気領域３にてリンが除去された（またはリン濃度が低減された）伏流水Ｗ１は、流水Ｗに流れ込んでいく。この流水浄化システム１０によれば、好気領域１にて流水中のアンモニア性窒素の硝化や、流水中の有機性窒素の分解および硝化を促進させるとともに、浄化ユニット２および好気領域３にて脱窒処理とリンの除去が効果的におこなわれるため、その下流側の流水は、富栄養化の主原因物質である窒素とリンが取り除かれた、ないしは窒素濃度とリン濃度が低減された水質状態となる。
The underground water W1 from which phosphorus is removed (or the phosphorus concentration is reduced) in the
図３は、乱流手段を備えた好気領域１の他の実施形態を模式的に示した図である。この好気領域１では、流路に段差を設けることに加えて、流下方向に一定の間隔で複数の越流堤４，４，…が設けられた形態である。複数の越流堤４，４，…を設けた構成とすることで、図示するように、越流堤４にて越波が形成され（図の矢印Ｘ）、効果的に水面上の空気を流水中に取り込むことが可能となる。
FIG. 3 is a diagram schematically showing another embodiment of the
図４は、乱流手段を備えた好気領域１の下流側の河床Ｍ１下において、好気領域２１と嫌気領域２２と好気領域２３と嫌気領域２４とが繰返して連続配設された浄化ユニット２ａと、さらにその下流側においてリンの除去をおこなう好気領域３を備えた構成の流水浄化システム１０Ａを示したものである。
FIG. 4 shows a purification in which an
流水中の窒素濃度やリン濃度が高い場合には、浄化ユニットを構成する好気領域と嫌気領域を図示するようにそれぞれ複数配設した構成を適用することで、所望の濃度まで低減させること、ないしは確実な除去をおこなうことが可能となる。なお、本実施形態では、上記する微生物によるリン消費のメカニズムを勘案すれば、好気領域２３にてリンの除去がある程度進行することとなる。なお、流水浄化システム１０Ａにおいても、必要に応じて、好気領域に空気等を供給したり、生分解性プラスチックなどの不溶性の分解性固形有機物を嫌気領域に設置ないしは持続的に供給する方策を講じることができることは勿論のことである。
When the concentration of nitrogen and phosphorus in the running water is high, by applying a configuration in which a plurality of aerobic regions and anaerobic regions constituting the purification unit are respectively illustrated, the concentration can be reduced to a desired concentration. Or it is possible to perform reliable removal. In the present embodiment, taking into consideration the above-described mechanism of phosphorus consumption by microorganisms, the removal of phosphorus proceeds to some extent in the
図５は、既述する流水浄化システム１０，１０Ａを河川の本流に設置するのではなく、河川の側方に構築された支流Ｂに設置する形態の概要を模式的に示した図である。本実施形態は、特に河川の規模（横幅や延長）が大きな場合に好適である。河川の規模が大きなケースで、その河床に上記する流水浄化システムを構築する場合には、河川の締め切りによる弊害や、工事期間の長期化が余儀なくされることから、大規模河川の場合には、その側方に適宜の支流を構築し、この支流に流水浄化システムを形成することで、上記する問題を解決できる。
FIG. 5 is a diagram schematically showing an outline of a configuration in which the flowing
図５ａでは、河川の本流Ｍの側方に支流Ｂを１つ設けた場合の実施形態を示している。一方、図５ｂは、河川の本流Ｍの両岸に、本流の延長方向に千鳥配置的に複数の支流Ｂ，Ｂ，…を設けた場合の実施形態である。支流の設置形態は、河川の規模や河川水の汚染状況等を勘案して、図示する実施形態以外にも適宜の形態を適用することができる。例えば、河川の曲線区間に支流を構築する場合には、曲線区間の内側に流水の流れが滞り、富栄養化を促進する可能性があることから、この内側区間に支流を設けるのがよい。また、図５ｂにおいて、河川の両岸に対向するように支流を設けるとともに、この組合せを、河川の延長方向に所定の間隔で連続して配設した形態であってもよい。 FIG. 5 a shows an embodiment in which one branch B is provided on the side of the mainstream M of the river. On the other hand, FIG. 5 b shows an embodiment in which a plurality of tributaries B, B,... Are provided in a staggered arrangement in the mainstream extension direction on both banks of the river mainstream M. As for the installation form of the tributary, an appropriate form can be applied in addition to the illustrated embodiment in consideration of the scale of the river, the contamination state of the river water, and the like. For example, when a tributary is constructed in a curved section of a river, it is preferable to provide a tributary in this inner section because the flow of running water may stagnate inside the curved section and promote eutrophication. Further, in FIG. 5b, a tributary may be provided so as to face both banks of the river, and this combination may be continuously arranged at a predetermined interval in the extending direction of the river.
なお、支流の構築に際しては、支流が本流と交差する部分を締め切り、支流の延長に沿ってシートパイル等で止水を兼ねた土留め壁を構築し、適宜土留め壁内の水を排出しながら所定深度までの掘削をおこない、矩形断面のボックスカルバートないしは上部が開いたカルバートを設置等することにより、流水浄化システムを備えた支流の構築をおこなうことができる。支流の構築後、本流との交差部の締め切りを開放することにより、支流の構築が完了する。 When constructing a tributary, the part where the tributary intersects the main stream is closed, and a retaining wall that also serves as water stoppage is constructed along the extension of the tributary, and water in the retaining wall is discharged appropriately. However, by excavating to a predetermined depth and installing a box culvert having a rectangular cross section or a culvert having an open top, a tributary equipped with a running water purification system can be constructed. After construction of the tributary, the construction of the tributary is completed by releasing the deadline at the intersection with the main stream.
上記するように、本発明の流水浄化システムによれば、富栄養化の主原因である窒素濃度とリン濃度を効果的に低減することが可能となり、さらには、原則的に、システム供用後のランニングコストの低減を実現することが可能となる。さらに、河川や流路の規模に応じて、本流側方に流水浄化システムを備えた支流を構築することで、河川の供用を阻害することなく、可及的に低コストの施工を実現することができる。 As described above, according to the running water purification system of the present invention, it is possible to effectively reduce the nitrogen concentration and phosphorus concentration, which are the main causes of eutrophication, and, in principle, after the system is in service. It becomes possible to reduce the running cost. Furthermore, by constructing a tributary with a running water purification system on the side of the main stream according to the size of the river and the flow path, it will be possible to implement construction at the lowest possible cost without impeding river service. Can do.
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
１…好気領域、２，２ａ…浄化ユニット、２１，２３…好気領域、２２，２４…嫌気領域、３…好気領域、４…越流堤、Ｍ…本流、Ｍ１…河床、Ｂ…支流、Ｗ…流水、Ｗ１…伏流水、１０，１０Ａ…流水浄化システム
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記流水浄化システムは、流水中のアンモニア性窒素の硝化、または流水中の有機性窒素の分解および硝化をおこなう第１の好気領域と、該第１の好気領域にて生じた亜硝酸性窒素または硝酸性窒素を脱窒する嫌気領域と、からなる浄化ユニットを少なくとも１ユニット備え、
前記嫌気領域には、生分解性プラスチックを含む不溶性の分解性固形有機物が持続的に供給されるとともに、脱窒処理を促進する還元剤が添加されており、
前記水域または前記流路において、その本流から分岐するとともに該本流に合流する支流が該本流の両側にその延長方向に千鳥配置的に設けられており、該支流が前記浄化ユニットを備えていることを特徴とする流水浄化システム。 A flowing water purification system for purifying flowing water containing at least ammonia nitrogen and organic nitrogen formed in a water area including a river, a basin, a lake, and a channel to the sea area,
The flowing water purification system includes a first aerobic region that nitrifies ammonia nitrogen in flowing water, or decomposes and nitrifies organic nitrogen in flowing water, and nitrite generated in the first aerobic region. An anaerobic region for denitrifying nitrogen or nitrate nitrogen, and at least one purification unit comprising :
In the anaerobic region, an insoluble degradable solid organic material containing a biodegradable plastic is continuously supplied, and a reducing agent that promotes denitrification treatment is added,
In the water area or the flow path, a tributary branching from the main flow and joining the main flow is provided in a staggered arrangement on both sides of the main flow in the extending direction, and the tributary includes the purification unit A running water purification system.
流水の流れを乱す乱流手段を備える第１の好気領域と、該第１の好気領域の下流側に設けられた浄化ユニットと、からなり、該浄化ユニットは、流水中のアンモニア性窒素の硝化、または流水中の有機性窒素の分解および硝化をおこなう第２の好気領域と、該第２の好気領域にて生じた亜硝酸性窒素または硝酸性窒素を脱窒する嫌気領域とから形成されるユニットが単数または複数組み合わされて構成されており、該浄化ユニットは流水床下に形成されており、第１の好気領域を通過した流水が、該流水床下に伏流して浄化ユニットを通過するようになっており、
前記嫌気領域には、生分解性プラスチックを含む不溶性の分解性固形有機物が持続的に供給されるとともに、脱窒処理を促進する還元剤が添加されており、
前記水域または前記流路において、その本流から分岐するとともに該本流に合流する支流が該本流の両側にその延長方向に千鳥配置的に設けられており、該支流が前記浄化ユニットを備えていることを特徴とする流水浄化システム。 A flowing water purification system for purifying flowing water containing at least ammonia nitrogen and organic nitrogen formed in a water area including a river, a basin, a lake, and a channel to the sea area,
A first aerobic region having turbulent flow means for disturbing the flow of flowing water, and a purification unit provided on the downstream side of the first aerobic region, the purification unit comprising ammonia nitrogen in the flowing water A second aerobic region that nitrifies or decomposes and nitrifies organic nitrogen in running water, and an anaerobic region that denitrifies nitrite nitrogen or nitrate nitrogen generated in the second aerobic region The purification unit is formed under the flowing water bed, and the flowing water that has passed through the first aerobic region flows down under the flowing water bed and is the purification unit. It is adapted to pass through,
In the anaerobic region, an insoluble degradable solid organic material containing a biodegradable plastic is continuously supplied, and a reducing agent that promotes denitrification treatment is added,
In the water area or the flow path, a tributary branching from the main flow and joining the main flow is provided in a staggered arrangement on both sides of the main flow in the extending direction, and the tributary includes the purification unit A running water purification system.
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