JPH03262595A

JPH03262595A - 河川、水路等の水質浄化装置

Info

Publication number: JPH03262595A
Application number: JP2059051A
Authority: JP
Inventors: Kunikazu Aragata; 荒ヶ田　国和; Hirokatsu Uchida; 内田　浩勝
Original assignee: Hokoku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Hokoku Kogyo Co Ltd
Priority date: 1990-03-10
Filing date: 1990-03-10
Publication date: 1991-11-22
Anticipated expiration: 2015-05-22
Also published as: JP3044624B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、河川および水路等の流水に含まれる有機物と
窒素を除去するための河川、水路等の水質浄化装置に関
するものである。

（従来の技術）従来、濾過装置には第５図に示すように、配水管１を地
中２に埋没させ、その下方に砕石、砂３を介在させて吸
水管４を並設した地下砂濾過装置が使用されている。こ
の配水管１および吸水管４には多数の孔が明けられてお
り、下水等の原水は配水管ｌの孔から周囲に敷詰められ
た砕石、砂３の中に滲透し、この原水は吸水管４の孔を
通って内部に流入し回収されるものである。途中、砕石
、砂３の中を通過することにより浄化される。

（発明が解決しようとする課題）近年、河川、水路等の有機物汚染および湖沼の富栄養化
が社会的な問題となっており、上記の下水処理技術では
不十分であり、２次、３次の処理を施して対処していた
。また、河川への窒素の流入は、下水のみではなく、山
林原野、耕地宅地等、非常に広範な地域から流入するも
のであり、また、雨水自体にも窒素が含まれている。こ
の河川の脱窒を行うためには、この窒素を亜硝酸と硝酸
にしておかなければならない。したがって、下水処理が
普及してもその処理施設の下流側の水が清浄になるとは
限らない。

そこで、従来の装置を利用した場合、脱窒作用を行わせ
るために嫌気的環境を与える必要があるが、配水管１と
吸水管４が上下に配置されているので、地下水面が配水
管ｌの上方に形成され難く、したがって、配水管ｌの周
囲の砕石、砂層の中の空気が排除されず脱窒のための嫌
気性条件を得ることができない。このため、河川の浄化
を行わせるには不適当であった。

本発明は河川流域において河川の浄化を行えることので
きる河川、水路等の水質浄化装置を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段）本発明は上記目的を達成するために、流水路に横断して
堰を設け、地下水面下となる河岸の地中に、複数の開口
を有する通水路を堰の上流と連通して埋設したことを特
徴とする。

また、上記装置において、前記通水路に対向した位置に
、複数の開口を有する第２の通水路を堰の下流と連通し
て埋設したことを特徴とする。

（作用）まず、下水は河川（流水路）に流入することで何十倍に
ち希釈され、また、流下中に河川内には空気中の酸素が
混入し、これらにより好気的な状態にされている。した
がって、流下中において、窒素を含んだ有機物は酸化さ
れて、亜硝酸と硝酸が生成されている。

次に、河川が堰上げられていることから、河岸下の地中
の地下水面は上昇する。これにより通水路の埋設が容易
となる。上流の水は通水路から河床と河岸の土中に滲透
した後に、堰の下流の河Ｊに戻るようにされ、河床下の
滲透水は全く空気と接触がなく、河岸下の滲透水も、地
下水面以外の部分は空気に接触していない。したがって
、土中に潜った滲透水の溶存酸素は、滲透水に含まれる
多量の溶存体の有機物によって消費される。これにより
、地下水面下に配置された通水路から流出した水は嫌気
的条件において、脱窒細菌の呼吸作用によって脱窒され
る。さらに、流出した水は浸透水と同様下流河川に戻る
。

また、通水路に並設された第２の通水路は、通水路から
流出した水と滲透水とを取り込み同様に下流に放出する
。

（実施例）次に、本発明の実施例を第１図および第２図に基づいて
説明する。図において、５は河川を示しており、その上
流側には堰６が設けられている。

河川の大部分の河床と河岸は透水性の高い土層からなり
、また、その下方と側方は不透水性の岩盤７に囲まれて
いる。岩盤が深層に位置する地形においては後述する。

また、堰６の上流側の護岸８に水を地下に滲透させる通
水路が設けられている。通水路は堰６の上流側の護岸８
に導水路９を配設し、枡槽ｌＯを介して、送水管１１お
よび送水管１１に連結された散水管１２を埋設したもの
である。導水路９と枡槽ｌＯは水面近くにおいて連通さ
れ、導水路９の上方は遮蔽板１３で覆われ、枡檀ｌＯの
上方は蓋１４が取付けられている。

散水管１２はその外周に多数の孔１２ａを有しており、
埋設時に、散水管１２の周囲に粗い石等を敷き詰めたフ
ィルター１５を配することにより目詰まりを解消できる
。また、散水管】２の設置位置は滲透流の地下水面１６
より下方となるように十分に低く設置される。また、護
岸８と散水管１２との間は地下において、脱窒が十分行
えるように適当な距離を設けている。なお、散水管１２
は筒状の他、多孔性の樋としても良く、この場合には上
方からの落下物で水路が塞がらない対策が必要である。

次に作用を説明する。

下水が河川に流入すると、流水中の酸素が有機物の分解
のために消費され溶存酸素量が低下するが、動いている
水には絶えず大気中の酸素が補給されるので、好気的条
件になっている。また、人工的に好気的条件にすること
も可能である。

したがって、流下中に窒素化合物はアンモニアに分解さ
れ、さらに、硝化細菌によって酸化されて亜硝酸と硝酸
が生成されている。

これらのアンモニアの亜硝酸化と硝酸化は次式％式％（１１Ｎ　Ｏ、−＋％○、−ＩＮＯ３−・・・（２）ＮＨ４”
＋２０ａ　−Ｎｏｗ−＋Ｈｚ　Ｏ＋２Ｈ″″・・・（３
）これらは硝化細菌であるニトロソモナス（Ｎｉ−ｔｒｏ
ｓｏｍｏｎａｓ）　、ニトロソコツカス（Ｎ　１ｔｒｏ
ｓｏｃｏｃ−ｃｕｓ　）　、ニトロソモナス（Ｎ　１ｔ
ｒｏｓｏｓｐｉｒａ　）　＋　ニトロソコステイス（Ｎ
　１ｔｒｏｓｏｃｙｓｔｉｓ）　、ニトログロエア（Ｎ
　ｉｔｒｏｇ−１ｏｅａ）等が関与し、また、ニトロバ
クタ−（Ｎ　１ｔｒｏｂａｃｔｅｒ）等も関与する。

また、前述したように、好気的条件を人為的に調整すれ
ば亜硝酸、硝酸の生成量を制御できる。

次に、亜硝酸と硝酸をガス化するための有機物の量につ
いて説明する。反応条件として、有機物が不足すれば脱
窒作用が十分に行われず、また、亜硝酸と硝酸が不足す
れば有機物の分解が緩慢となる。すなわち、共立出版社
発行の「生態系としての地球、サイエンティフィック」
に掲載されている中で、図７−４によれば、グルコース
を分解するときの１モル当たりのエネルギー発生量はそ
れぞれ純酸素と硝酸カリウムを用いた場合に、６８６キ
ロカロリーと５４５キロカリリーとなっており、両者に
大差はなく、これに対して、嫌気性化における発酵は周
知のとおり効率が低いからである。実際には、両者の割
合を理想的に保つことは難しく、溶存態の有機物が僅か
に上回る状態であれば良い。

ところで、堰６の上下流の水位を比較すれば表流水、地
下水ともに上流のほうが高くなっている。したがって堰
６の上流の表流水は散水管１２を通って河床と河岸に滲
透する。滲透水中の溶存酸素は滲透後、間もなく消費し
つくされて、その後は嫌気的条件化において滲透を続け
る。滲透した水が拡散する範囲は、散水管１２により堰
の近傍だけではなく河川の横断方向と縦断方向にも拡張
されている。そして、滲透水は下流で再び湧き出してガ
ス化した窒素と酸化分解された有機物が流出する。なお
、この地形においては河岸下に滲透された水はそのまま
洞道に戻るので水を回収する装置は不要である。

また、嫌気的条件下においては、ミクロコツカス（Ｍ　
１ｃｒｏｃｏｃｃｕｓ）　、アクロモバクタ−（Ａ　ｃ
ｈｒ−ｏ＋ａｏｂａｃｔｅｒ　）　、バチルス（Ｂ　ａ
ｃ（１）ｕｓ　）等の脱窒細菌による硝酸呼吸によって
、亜硝酸と硝酸がガス化される。その反応は次式で表さ
れる。なお、式中の水素は有機物が保有しているもので
ある。

２ＮＯｘ−＋１０Ｈ−Ｎｚ　＋４Ｈｉ　Ｏ＋２０８−−
・・（４）２ＮＯ，〜＋６Ｈ−Ｎｉ　　＋２Ｈ！　　Ｏ＋２０Ｈ−
・・・（５）本発明においては、脱窒だけを行って燐の除去は行わな
いが、藍藻類の中には窒素固定能力を待ったものが幾つ
もあり、「アオコ」として有名なＡ　ｎａｂｅｎａも窒
素固定能力を持っている。したがって、単純に考えれば
、さらに下流の湖沼においては「アオコ」の発生は避け
られないように見える。

しかしながら、河川の水質が良くなって、好気的条件に
なれば燐が燐酸になって、河川の土壌に吸着されるので
燐の湖沼への流入量は減少する。

また、「水界植物群落の物質生産Ｉ」生嶋功著によれば
、６２〜６３頁に「ＮやＰの濃度が低くなれば沈水植物
の生育状況が良くなり、そうなれば、植物プランクトン
の生育が抑制される。」という意味のことが述べられて
いることからも推理されるように、生態系全体がまず藍
藻類の発生が抑制される。次に、湖沼への有機物の流入
量が減少するので湖沼の酸素濃度が高くなって、底層か
ら水中への燐の溶出も減少する。したがって、河川の水
質を浄化した影響は下流の湖沼にも好結果をもたらす。

次に、第２の実施例を第３図および第４図を参照して説
明する。

河川が広大な平野を流れているとき、この河Ｊを構成す
る岩盤７は深層位置にあることが多く、この場合、堰上
げて地下水面を上昇させてち滲透させた水は広範囲に拡
散し他の河川の流域に流密することになる。また、河床
と河岸を構成する土層も粘土に近く透水性が低い、した
がって、他の流域にまで水が滲透しない手段を講じる必
要がある。

すなわち、第３図において、送水管１１は堰の上流から
河川の下流域に延びて埋設され、送水管１１には複数の
散水管１２が間隔を開は平面状に分岐されている。一方
、第２の通水路は吸水管１７と集水管１８からなり、吸
水管１７は各散水管１２の間に位置し、それぞれの吸水
管１７は集水管１８に接続されている。また、集水管１
８は堰６の下流側の護岸８を貫通して河川に開口されて
いる。また、吸水管１７には複数の孔Ｌ７ａを外周に有
しており、埋設時。

吸水管１７の回りに砕石によるフィルター１５を設けて
も良い。

この実施例においては、浄化の作用は上記説明したこと
と同様であるので省略する。

この河岸下に埋設された散水管１２と吸水管１７とにお
いては、両者の間隔を埋設時に調節できるので土層の透
水性が低くても散水管１２から流出した滲透水はわずか
な距離を滲透するだけで吸水管１７に到達し、滲透水の
受は渡しが確実にできる。また、散水管１２の近傍で滲
透水が吸水管１７によって回収されるので、滲透水が他
の河川等に流出し影響を与えることはない。

なお、本発明では流水中の有機物を利用しているので、
メタノール等の有機物の添加は必要がない。また、活性
汚泥法にしても、窒素の除去率は２０〜４０％であり、
処理施設の下流側におけるアオコの異常発生には対処で
きず１本発明による、河川に沿って通水路を設けたこと
は、これらの問題を解決するものである。

（発明の効果）本発明は、以上説明したように構成したものであるから
、流水路（河川、水Ｂ）の水源から河口までを一貫して
体系的に施設すれば、河川の自浄作用によって生成され
た亜硝酸と硝酸を利用することで、脱窒と有機物の分解
の両方を効果的に行うことができ、極めて合理的である
。また、通水路を埋設したことによって景観を損ねるこ
とはなく、また、設備費が軽減され、保守作業も簡素化
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例の浄化装置の平面図。第２図は第１図の■−■矢視方向断面図、第３図は第２
の実施例の浄化装置の平面図、第４図は第２の実施例の
浄化装置の地中内を示す断面図、第５図は従来の地下砂に依る濾過装置を示す断面図であ
る。５−・・河Ｊ１６・・・堰１２・・・散水管１２ａ−・−礼１６・・・地下水面エフ・・・吸水管１７ａ　−・・孔５・・河第１　図う１７ｏ−孔手続ネ南正書

Claims

【特許請求の範囲】

（１）流水路に横断して堰を設け、地下水面下となる河
岸の地中に、複数の開口を有する通水路を堰の上流と連
通して埋設したことを特徴とする河川、水路等の水質浄
化装置。
（２）前記通水路に対向した位置に、複数の開口を有す
る第２の通水路を堰の下流と連通して埋設したことを特
徴とする請求項１に記載の河川、水路等の水質浄化装置
。