JPH11253980A

JPH11253980A - 河川水の浄化施設及び浄化方法

Info

Publication number: JPH11253980A
Application number: JP10076504A
Authority: JP
Inventors: Shunji Eto; 俊司衛藤
Original assignee: AQUA TEC KK
Current assignee: AQUA TEC KK
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 1999-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】地盤により設置地域を制限されることなく簡
便に設置できる河川水の浄化施設及びその施設において
好気処理と浮遊微細固形物の分離嫌気処理を同時に行う
河川水の浄化方法の提供。【解決手段】河川水を流通浄化する浄化施設であっ
て、有蓋または無蓋であり、所定形状の浄化域が底部と
礫層の側面部を有し、且つ、該礫層が外部域に接触して
該外部域との境界を形成すると共に、該浄化域内に連通
する河川水の流入部及び処理水の流出部を有してなり、
該浄化域に表面に相当直径１〜５ｃｍの開孔部を複数有
し且つ内部に互いに連通する複数の連絡路を有し該開孔
部の各々が少なくとも該連絡路の一に連続してなる塊状
浄化材を充填してなることを特徴とする河川水の浄化施
設。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は河川水の浄化施設及
び河川水の浄化方法に関し、詳しくは地盤の強弱による
ことなく簡便に設置できる河川水の浄化施設及びその施
設において好気処理と浮遊微細固形物の分離嫌気処理を
同時に行う河川水の浄化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種廃水またはそれらで汚染された河川
水の浄化施設は、従来から種々の方法が提案され実施さ
れている。例えば、図８は従来の河川水の浄化施設の一
例の概要図である。図８において、河川水の浄化施設８
０は、通常、外部周辺域とは鉄筋コンクリート等の剛体
隔壁８１により直方体等の所定形状の空間を隔絶して形
成し、その空間内に被処理水の流入水路８２や処理水の
流出水路８３、浄化域８４を設けている。浄化域８４に
は砕石、礫等の所定の浄化材８５を充填配置し、汚濁水
等を浄化処理している。このような従来の浄化施設の浄
化域空間を形成する剛体隔壁は、強度的な観点からコン
クリート製で約８〜６０ｃｍの厚さが必要であるとされ
ている。このため、浄化施設の規模にもよるが、剛体隔
壁で囲まれた空間部だけでも大重量となる上、更に、空
間内の浄化域に充填する浄化材の重量が加わることか
ら、最終的には浄化施設の総重量は約１５，０００〜２
０，０００トンに達する。このような大重量の浄化施設
を建設する場合、設置する周辺域の地盤特性に応じて地
盤強化等の施設を支持する基礎を万全にする必要があ
り、また、規模によっては建設後の浄化施設の不等沈下
のおそれ等から軟弱地盤には建設できないという不都合
がある。更に、建設に要する材料、機材、労力等の建設
費が嵩み、建設も容易でない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の河川
水の浄化施設の不都合を鑑み、地盤により設置地域を選
択することなく軟弱地盤でも容易に設置でき、且つ、簡
便に建設できる河川水の浄化施設及び浄化方法の提供を
目的とする。発明者らは、上記目的のため河川水の浄化
施設の建設について種々検討した。先ず第１には鋼矢板
による仮設山留壁の利用を考察した。即ち、浄化施設を
地上より下位部に掘削建設するときには、一般に鋼矢板
で仮設山留壁を設置することから、この仮設山留壁を浄
化施設の剛体隔壁に兼用させる方式である。仮設山留壁
の兼用方式は、従来のコンクリート製の厚い剛体隔壁を
設置する方式に比し、設置用地面積を縮小でき、仮設山
留壁の鋼矢板の埋設は浄化施設剛体隔壁製造より簡便
で、安価である。しかし、掘削地盤の状況によっては、
鋼矢板の断面や根入長が増大し建設コスト面での利点が
損なわれる等の不都合があり実用的でない。このため、
発明者らは、更により簡便に施工できる浄化施設につい
て検討を重ねた。その結果、掘削空間の周壁を鋼矢板や
コンクリート剛体隔壁等で仕切るという従来方式の発想
を転換し、掘削した素掘り空間をそのまま利用する方式
で河川水の浄化施設を建設することを検討し本発明に到
った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、河川水
を流通浄化する浄化施設であって、有蓋または無蓋であ
り、所定形状の浄化域が底部と礫層の側面部を有し、且
つ、該礫層が外部域に接触して該外部域との境界を形成
すると共に、該浄化域内に連通する河川水の流入部及び
処理水の流出部を有してなり、該浄化域に表面に相当直
径１〜５ｃｍの開孔部を複数有し且つ内部に互いに連通
する複数の連絡路を有し該開孔部の各々が少なくとも該
連絡路の一に連続してなる塊状浄化材を充填してなるこ
とを特徴とする河川水の浄化施設が提供される。

【０００５】上記本発明の河川水の浄化施設において、
前記礫層と前記外部域との境界面が傾斜面であり、該傾
斜面の角度が４０〜８０度であることが好ましい。ま
た、流入部及び流出部が浄化域の水平方向に位置し、且
つ、浄化域底部に流入部から流出部方向とほぼ直交して
散気管を所定間隔で配設することが好ましく、散気管は
５〜１００ｃｍの間隔で配設することが好ましい。散気
管の配設間隔は、被処理河川水の汚染程度により上記範
囲内で変化させることができる。更にまた、塊状浄化材
が、小径骨材を集合接合して相当径約７〜１５ｃｍのほ
ぼ球形に形成されてなることが好ましい。

【０００６】本発明によれば、前記の河川水の浄化施設
において、その底部に散気管を配設する場合に、河川水
を流入部から導入して浄化域を滞留時間１０〜１２０分
で流通させると共に、散気管から酸素含有ガスを散気し
て浄化処理し、流出部から処理水を流出することを特徴
とする河川水の浄化方法を提供する。

【０００７】なお、本発明における開孔部の相当直径
は、開孔された空間周部の任意の２点を結ぶ直線の最長
部分であり、また、塊状浄化材の相当径は、塊状体の体
積とほぼ等しい体積を有する球形体の直径を意味する。

【０００８】本発明の河川水の浄化施設は上記のように
構成され、所定の塊状浄化材が充填された浄化域を取り
囲む側周面部、即ち、周辺外部域との境界を礫層で形成
される。従って、外部域と浄化施設とを強固な本壁を設
けて隔絶する従来方式とは異なり、掘削した空間の周面
を素掘り状態のまま、砂利、砕石等の小石片の礫を配設
し礫層を形成して所定形状空間の浄化域が形成される。
従って、コンクリート製隔壁の建造や鋼矢板の埋設を不
要とし、素掘り状態の外部域との境界に所定形状の空間
域の周面部を形成するように礫層を造成すればよく、従
来の隔壁建造方式に比し、簡便、且つ安価に浄化域を形
成できる。また、外部域との境界面を所定角度の傾斜面
に形成すると共に、空間域の周面部を従来と同様の矩形
の浄化域が形成されるようにほぼ垂直面に形成すること
により、浄化域を安定に保持することができる。更に、
本発明の浄化施設の浄化域の周面部は、上記のように礫
層で形成される。また、底部は掘削した素掘り地にコン
クリート、アスファルト、鋼板等で形成される。本発明
の底部は、従来のようなコンクリート鋼体製の底部のよ
うに完全な不透水性でなく、多少の割れ目や亀裂が発生
したり、積極的に孔を穿設したものや多孔性のものを用
いてもよい。本発明の浄化域には、空隙率が高く比較的
軽量の所定の塊状浄化材が充填されるため、底部を極め
て高強度に形成する必要がない。また、本発明の浄化施
設を軟弱地盤の地域に建造する場合、各種の地盤改良等
の支持基礎の造成を完全強固なものから簡便なものにで
きることから、浄化施設の不等沈下を生起させることも
ない。この点からも、本発明の浄化施設は簡便に建造す
ることができる。勿論、基礎地盤強化を施工することに
より、安全性をより一層高めることができる。

【０００９】上記のように形成された本発明の浄化施設
の浄化域の側周面部を構成する礫層は建造時には透水性
であり、浄化域に河川水を流入し流通処理する当初は河
川水が礫層内に滲出する。しかし、河川水を流通処理す
るうちに、河川水中に浮遊する無機質及び有機質の微細
固形物（浮遊微細固形物：ＳＳ）、溶解汚濁物等が礫層
の礫間隙に蓄積し、礫層間隙の目詰まりが生じ閉塞され
る。従って、河川水浄化処理の所定期間経過後には、浄
化域の側周面部の礫層が透水性から自ずと不透水性とな
る。このため周辺外部域に河川水が滲み出すことなく、
浄化域を含む浄化施設全域が安定に保持される。また、
上記したように底部を完全な不透水性に形成することな
く亀裂等が発生していても、同様に所定期間後には底部
下部土壌へ水が滲出しなくなる。これらは発明者らが初
めて考察検討し見出した結果のものであり、浄化施設周
壁を鋼体隔壁で建造するという従来の技術とは全く異な
るものである。

【００１０】本発明の上記浄化域に充填される塊状浄化
材は、表面に相当直径１〜５ｃｍの開孔部を複数有する
と同時に、その開口部の各々から少なくとも連絡路の一
に連通しながら内部に互いに連通する複数の連絡路を有
するものであり、出願人が先に特開平３−２２１１１０
号公報において、従来の汚染河川水等の処理とは全く異
なる汚濁水の浄化処理系を形成する浄化材として開発提
案したものである。この塊状浄化材は、内部に多数の空
間連絡路を有するため、空隙率が約４０％以上もあり極
めて軽量である。このため、上記のように簡易な底部形
成でも浄化施設を安全、且つ、安定に維持できる。この
塊状浄化材は、更に、（１）表面での好気処理用の生物
膜の形成体として、（２）表面の開孔部方向にＳＳを移
動させ河川水からその開孔部に流離捕捉するための流速
差（速度勾配）を形成するための抵抗体として、及び
（３）開孔部で捕捉したＳＳをその内部に滞留させ嫌気
処理するための嫌気処理域として機能する。即ち、浄化
材表面では河川水を好気処理すると共に、ＳＳを比較的
短時間で効率的に捕捉して分離除去し、同時に捕捉した
有機性ＳＳを内部空隙の連絡路で嫌気処理して液状可溶
化する。これにより河川水を簡便に短時間でしかも一段
で浄化処理できる。

【００１１】また、浄化材の表面積が従来の礫間接触酸
化法より拡大されることから、浄化材表面での好気処理
も向上し河川水に溶解している溶解性汚濁物ＢＯＤ（生
化学的酸素要求量）除去率も効果的に向上する。更に、
本発明の浄化施設において、河川水が水平方向に流通す
る場合には、浄化域に上記塊状浄化材を充填すると共
に、浄化域底部に所定間隔で散気管を配設することがで
きる。散気管からは空気等の酸素含有ガス（以下、単に
空気とする）の微細気泡を河川水の流れに直交するよう
に散気上昇させることができる。浄化域内の塊状浄化材
表面には生物膜が形成されると同時に、散気管からの微
細気泡と接する流通河川水は空気と十分接触混合され、
また、河川水流には乱流域が形成され、乱流域の浄化材
周辺においては境膜等境界層の生成が抑制される。この
ため、浄化材表面の生物膜に間断なく新たに充分な空気
が供給されて、好気的処理が迅速に且つ効率的に行わ
れ、被処理河川水中のＢＯＤがより一層低減される。

【００１２】本発明の河川水の浄化処理は、上記したよ
うに簡便且つ容易に建造できる浄化施設において、浄化
域に充填する所定の塊状浄化材の上記特性を十分に発現
させるように適用することで、河川水中の溶解性ＢＯＤ
と浮遊ＳＳとを同一浄化域で浄化処理滞留時間を短縮さ
せて効果的に除去して浄化するものである。例えば、従
来の浄化処理の滞留時間は、礫間接触酸化処理では浄化
域を流通距離約２０ｍの長距離を要し約６０〜８０分間
であり、活性汚泥法では平均的に約３〜１０時間の長時
間を要している。これに対し、本発明の河川水浄化処理
は、流通距離約５〜１０ｍにおいて約１０〜１２０分で
各種所定の流出基準を満足する充分な浄化処理ができ
る。また、滞留時間が短かいことから浄化施設がコンパ
クト化される。

【００１３】本発明の浄化施設による河川水の浄化処理
に適用可能な河川水は、特に制限されるものでなく、Ｂ
ＯＤ、ＳＳ、アンモニア成分、カビ臭物質等の各種水質
汚染物質が任意濃度で混入したものも処理できる。例え
ば、ＢＯＤ２０〜３０ｍｇ／リットル、ＳＳ２０ｍｇ／
リットル以上、アンモニア成分１ｍｇ／リットル以上、
カビ臭物質等の水質汚染物を含有する一般的河川水を効
果的に短時間で浄化することができる。また、本発明の
浄化施設は側周壁を透水性の礫層で形成することから、
前記のように礫層の礫間隙が閉塞する所定期間経過以前
は勿論、また以後においても安全性を確保するために、
有毒物質の混入のおそれのある河川水や、一時的に有毒
物質が混入した河川水を処理する場合は、予めそれら有
毒物質の除去等の前処理を適宜行った後に、本発明の浄
化施設での浄化処理を行う必要がある。なお、本発明に
おけるＳＳとは、上記するように浮遊微細固形物であり
ＪＩＳにおいて１μｍ径を通過させる濾紙で濾過した時
に濾紙上の残渣物をいう。本発明は、これらＳＳ中に有
機物が約６０重量％以上含有される河川水を好適に浄化
処理できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明について、実施の形態に基
づき図面を参照にしながら更に詳細に説明する。但し、
本発明は下記の実施の形態に制限されるものでない。図
１は本発明の一実施例の浄化施設の概要を示した平面説
明図であり、図２は図１の浄化施設のＡ−Ａ断面におい
て浄化域に塊状浄化材を充填した状態を示した断面説明
図である。図３は本発明の浄化施設の浄化域内に充填す
る塊状浄化材の模式説明図である。図１及び図２におい
て、河川水の浄化施設１０は、上部が開放されており、
設置用地の周辺域１１を掘下げて造成した逆直方台形状
の掘削空間１２内に、ほぼ直方体形状の浄化域１３を有
する。掘削空間１２は、傾斜状に掘削された状態の境界
斜面１４により周辺域１１土壌と接し、且つ、コンクリ
ートを流して約８０〜４００ｍｍの厚さに形成された平
坦な土間コンクリートの底部１５からなる。この場合、
境界斜面１４は、水平面との角度θを、建造地の土壌性
状や所望される浄化処理条件等に応じた安息角で範囲で
適宜選択ことにより安全を確保することができる。一般
的な土壌であれば、通常、約４０〜８０度、好ましくは
ほぼ４５度とする。掘削空間１２内には、底部１５の各
辺からの垂直面と境界斜面１４とで囲まれる空間部１６
に砂利、砕石等の約５〜１５０ｍｍの礫を配設して形成
された礫層１７からなる側面部１８と上記土間コンクリ
ートの底部１５を有する直方体状の浄化域１３が形成さ
れる。礫層形成は特別なものでなく、従来の礫間接触酸
化処理の浄化設備の礫層と同様に礫を積上げて形成する
ことができる。

【００１５】上記のように形成された浄化域１３内の所
定部には少なくとも一対の流入水路１９及び排出水路２
０を相対するように配設する。図１及び２においては、
浄化域１３と礫層１７との境界部の側面部１８に、管周
面に流出口または流入口となる孔２２を有する有孔長尺
管体を直方体の浄化域１３の短辺方向で相対するよう
に、流入水路１９及び排出水路２０を配設してある。浄
化域に配設する相対する流入水路及び排出水路の配設位
置、配設形態、配設数等は特に制限されるものでなく、
河川水を所定に流入でき、且つ、流入された河川水が浄
化域内を所定の流速及び流通状態で流通して浄化されて
排出されるようにすればよく、浄化域の規模、形状等の
各種条件に応じて適宜選択することができる。例えば、
相対する流入水路と排出水路は、浄化域内に複数配設し
てもよいし、また、水平方向に配設するのみだけでなく
垂直方向に配設してもよい。

【００１６】浄化域内の相対する流入水路１９及び排出
水路２０の間隔、即ち、河川水の流入から流出までの流
通距離も特に制限されるものでなく、流入河川水が所望
の浄化率で浄化処理されるように適宜選択する。少なく
とも流入水路１９から排出水路２０への流通距離が３ｍ
となるようにする。通常、３〜１０ｍの範囲で浄化施設
の浄化域の規模で適宜選択する。また、流入水路１９及
び排出水路２０の形状、材質、大きさ等の仕様形態も特
に制限されるものでない。例えば、所定径のポリ塩化ビ
ニル等の硬質樹脂や鉄等の金属材製の管体の全周面また
は一部の周面に、穿設孔２２を適宜穿設して形成した有
孔管体を用いることができる。図１及び２においては、
半周面部に穿設孔を有する円管体を、有孔半周面部を浄
化域側に向けて配設して用いる。

【００１７】本発明の浄化域には、上記図１及び２に示
したように所定部に流入水路１９及び排出水路２０を配
設し、更に、浄化域１３の下部、通常、底部１５に複数
の散気管２１、２１・・・を設置することができる。散
気管２１の各々は、通常、それぞれが河川水の流通方向
と同一方向に所定間隔を有すると共に、各散気管２１が
流通方向に対しほぼ直交して連続するように設置するの
が好ましい。図１及び２では、各散気管２１は浄化域の
短辺方向に距離ａの間隔を有して、長辺方向のほぼ全域
に亘って設置される。散気管２１からは、必要に応じ
て、酸素含有ガス、通常、空気を流出させ、各種用途に
兼用させることができる。例えば、河川水の浄化処理時
に曝気用として、また、所定期間の浄化処理後に浄化域
や浄化材の洗浄再生用や排泥用として、散気管２１から
空気を流出できる。

【００１８】本発明において、河川水の浄化処理時に散
気管２１から空気を流出させる場合は、各散気管２１、
２１・・・の各上方区域が散気区域となる一方、各間隔
の上方区域が無散気区域となり、浄化域１３のほぼ全域
が散気区域と無散気区域とが交互に隣接する状態にな
る。この場合、無散気区域ではできるだけ微細空気泡の
上昇がないようにすることが好ましい。散気管２１の設
置間隔は、約５〜１００ｃｍとすることが好ましく、被
処理河川水のＢＯＤ及びＳＳ濃度に応じて上記範囲内で
適宜選択することができる。通常、ＢＯＤが約２００ｍ
ｇ／リットルまでの河川水であれば約５０ｃｍ間隔で設
置することにより、ＢＯＤ及びＳＳの除去率８５％以上
の高率で浄化することができる。散気管２１の設置間隔
が５ｃｍ未満の場合は、ＳＳ除去率が低下するため好ま
しくない。一方、１００ｃｍを超える間隔では、ＢＯＤ
除去率が十分でなく除去率を高めようとすると滞留時間
が２〜３時間または３時間以上となるため好ましくな
い。

【００１９】また、浄化域底部に散気管２１、２１・・
・を、予め例えば約５ｃｍ間隔に設置し、浄化材等の洗
浄再生時または浄化処理時によって、また浄化処理時は
浄化処理する河川水のＢＯＤ及びＳＳ濃度に応じ、空気
を供給する散気管の数及び位置を適宜選択して浄化域に
散気することができる。この場合、各散気管２１への空
気供給は、配管等に開閉弁を配置する等の公知の制御手
段を用いて行うことができる。この浄化域を散気区域と
無散気区域に区分する方式は、出願人が既に特開平８−
３３２４９７号公報にて提案した技術であり、河川水中
のＢＯＤ及びＳＳの除去率が従来に比し著しく高くな
る。上記散気管１３の形状、材質等は、特に制限される
ものでなく公知の各種散気管を用いて行うことができ
る。通常、約５ｃｍ径のポリ塩化ビニル製管体の全周面
または下半周面に約０．５〜５０ｃｍ間隔に適宜穿設孔
２３を設けて使用することができる。

【００２０】上記のように造成される浄化施設に形成さ
れた浄化域１３内には、図３に模式的に示した塊状浄化
材３０が充填される。塊状浄化材３０の充填率は５０〜
７０％、即ち、浄化域１３における塊状浄化材３０間の
空隙率が３０〜５０％となるように充填する。塊状浄化
材３０は、前記特公平８−１７９０１号公報及び特開平
６−３４３９９０号公報に記載したものと同様であり、
図３に示したように、相当径が数センチメートルの骨材
３１を集合し、各骨材の接点をセメントやエポキシ接着
剤等の接合剤で接合して相当径約７〜１５ｃｍのほぼ球
形状の塊状体に形成されるものである。この場合、塊状
浄化材３０の相当径は、前記した通り塊状体の体積とほ
ぼ等しい体積を有する球形体の直径を言う。塊状浄化材
３０は、上記のように骨材３１を集合接合したものであ
り、表面には無数の凹凸が形成される。従って、単純な
球状体に比し表面積が増大し、広大な生物膜形成面を提
供することになる。また、特に散気区域においては乱流
が形成され易くなるため、散気管２１からの微細空気泡
と汚染河川水との接触も十分に行われることから好気処
理が迅速に効率よく行われる。同時に、散気区域の浄化
材周辺に生じる乱流や流速差によりＳＳの無散気区域方
向への移動も多くなる。

【００２１】また、塊状浄化材３０は上記のように形成
され、接合された各骨材３１間に生じる間隙は骨材の大
きさにより変化する。従って、骨材の大きさ等を適宜選
択することによりほぼ所定の間隙を生じさせることがで
きる。通常、センチメートルオーダーの骨材であれば、
約１〜３ｃｍの間隙が形成され、その間隙の表面部分は
開孔部３２を構成する。また、その内部間隙は複数の連
絡路を構成すると共に、塊状浄化材３０内部で互いに連
通して、表面部の開孔部３２、３２・・に連続して、塊
状浄化材３０内を貫通している。開孔部３２の形状は、
用いる骨材表面や形状等により変化し不定であり、特に
特定されるものでない。前記したように、開孔部の相当
直径は形成される開孔空間周部の任意の２点を結ぶ直線
の最長部分をいい、本発明において、骨材及び接合部等
を選択することにより約１〜５ｃｍとなるように形成す
る。開孔部３２の相当直径が５ｃｍを超えると開孔部３
に連続する連絡路内にも流れが生じ、ＳＳをその内部で
捕捉して停滞状態とすることができない。一方、ＳＳは
開孔部に捕捉された後、開孔内部の連絡路に停滞し嫌気
状態で分解され液化され、その後、自重で連通するより
下方の開孔部３２を経て塊状浄化材３０から流出する
が、開孔部３２が１ｃｍ未満の小径であると分解された
液状物が塊状浄化材外に流出できないため好ましくな
い。

【００２２】本発明の浄化施設の規模は、被浄化処理河
川水の汚染程度、所望浄化率、流入水量等の浄化処理条
件や浄化施設を設置する用地等の周辺環境条件に合わせ
て適宜選択することができる。例えば、先ず浄化施設内
の浄化域の大きさを被処理河川水量に合わせて適宜選択
し、その浄化域底部各辺から傾斜角約４５度の斜面を有
する礫層を形成するように周囲幅を選択して設計するこ
とができる。この場合、上記したように対向する流入管
路と排出管路との間隔、即ち、流通距離を少なくとも３
ｍ、通常、約３〜１０ｍの範囲になるようにする。ま
た、浄化施設の形状は、通常、造成が簡便で容易である
ことから直方台形状に形成するが、形状も任意である。
更に、要すれば所定規模の浄化施設を複数並列または直
列に連結させて用いることもできる。更にまた、上記の
散気区域と無散気区域からなる浄化域に、全域が無散気
域の浄化域を連続させて設けてもよい。この場合河川水
中のＳＳの嫌気性処理をより高めることができ、河川水
の汚染状態、例えばＳＳ成分の多い河川水に適用して浄
化率を向上させることができ、浄化処理によりＳＳ濃度
を３０ｐｐｍ以下、要すれば１０ｐｐｍ以下に低減する
ことができるる。従って、浄化処理後の流出水の水質と
してＳＳが３０ｐｐｍ以下や、より厳しく１０ｐｐｍ以
下であることが要求されるような排出基準である場合に
特に好適である。無散気浄化域は一の浄化域内に連続的
に設けてもよいし、別に浄化域を設けてもよい。別に無
散気浄化域を設ける場合も、同様に浄化域周面を周辺域
との境界が素掘り状態の礫層を有するようにすることが
できる。なお、図１及び２に示した浄化施設は、無蓋で
あるが、上部に蓋を設置し有蓋とすることもでき、下記
するように浄化材を空間部に充填配置し浄化域を形成し
た後、その上部に土盛りして整地し各種施設に利用する
こともできる。

【００２３】次に、図１及び図２とは異なる実施態様に
ついて説明する。図４、５、６及び７は、それぞれ本発
明の他の実施例の浄化施設の概要を主に流入水路と排出
水路との関係について示した断面説明図である。図１及
び２と同一部については同一符号を付して示した。図４
〜６は対向する流入管路と排出管路を複数設けた例であ
り、浄化施設全体等他については図１及び２と同様にし
て造成、建造できる。図４及び図５は対向する流入管路
と排出管路が２対の例であり、図６は３対の例である。
この場合、図４及び５に示すように、一の流入水路１９
または排出水路２０を対向する２つの排出水路２０’、
２０’または流入水路１９’、１９’に対し共通させる
ことができる。また、図６に示すように流入水路１９及
び排出水路２０の双方を共通させることもできる。図４
〜６において、中心部の排出水路２０または流入水路１
９用には穿設孔２２を全周面に設けた有孔管を用いるこ
とができる。図７は、流入水路と排出水路は上記のよう
な水平方向の配設のみだけでなく、垂直方向に配設した
例である。図７においては、図１及び２と同様の半周面
有孔管を用い、穿設孔２２を有する半周面を上下に位置
させて配設することができる。なお、図７においては、
河川水の流通は、図中に矢印で示したように上下の双方
向に行うことができる。また、散気管２１は、底部１５
に設けることができる。

【００２４】本発明の河川水の浄化施設は上記のように
して造成され、河川水を流入水路１９を経て浄化域内を
均等に流通させて浄化することができる。前記の通り、
浄化域１３を流通する河川水中のＳＳは、塊状浄化材３
０内に捕捉、集積され滞留して嫌気処理され、河川水中
の他の可溶汚濁物、例えば、溶解ＢＯＤ物、アンモニア
成分、陰イオン界面活性剤、カビ臭物質等は、各浄化材
の外表面に形成される生物膜により、硝化、不溶化、分
解等好気処理される。本発明の河川水の浄化施設の浄化
域においては、流入水路から導入された河川水が図２〜
７中に矢印で示したように流通し、散気管２１から流出
される微細空気泡は河川水の流通方向にほぼ直交して上
昇し、河川水と空気とが常時広範囲で効率的に接触する
散気区域を形成する。この散気区域においては河川水へ
の酸素の溶解効率が高まり河川水中の溶解酸素量が増大
すると同時に、塊状浄化材３０表面においては河川水流
と空気とが効果的に接触し境膜等の境界層の形成が抑制
され、各浄化材３０の表面に形成される微生物膜と溶解
酸素量の増大した河川水とが十分に接触し好気性生物処
理が促進され、ＢＯＤ、アンモニア成分、カビ臭物質が
高率で除去される。

【００２５】本発明の河川水の浄化方法は、上記のよう
に浄化域１３の散気区域では、ＳＳの塊状浄化材３０内
部への捕捉集積も行われるが、主に、浄化材３０周面域
で境界膜の形成が抑制され塊状浄化材３０表面に形成さ
れる生物膜には十分な溶解酸素が供給され好気処理を効
率的迅速に行うことができる。一方、無散気区域では、
主にＳＳの塊状浄化材３０内部への捕捉、集積、滞留が
効率よく行われ、且つ、汚濁水の浄化施設の滞留時間と
は無関係にＳＳの嫌気処理が十分な滞留時間でもって行
われる。従って、本発明の浄化域１３は、好気と嫌気の
場を無数に有し、ＳＳの除去と嫌気処理と、溶解性ＢＯ
Ｄ、アンモニア成分、カビ臭等の好気処理とが高効率で
迅速に行われる。このため河川水の浄化を従来の数十倍
から５０倍の流速で行うことができる。例えば、一般的
に溶解性ＢＯＤが主体である河川水であれば約１０分と
いう短時間の滞留時間で、また、ＢＯＤ約３００ｍｇ／
リットル以上の有機質汚染物を多量に含有する河川水で
あっても約１．５時間で浄化することができる。また、
河川水の流速を速くできることにより、相乗的に河川水
と微細空気泡との接触が拡大され、浄化率がより一層増
大する。散気管２１からの空気の通気量は、河川水の汚
染度や流通速度等により適宜選択することができる。通
常、河川水量の約２〜１５倍となるようにする。

【００２６】

【実施例】実施例先ず、図１及び２に示したものとほぼ同様な浄化施設を
造成した。即ち、浄化施設の設置用地に、上部が幅１．
８ｍ、長さ７．８ｍの長方形の各周面を約４５度に傾斜
させて深さ０．４ｍに掘削して、底部が幅１．１ｍ、長
さ６．８ｍの長方形の逆台形状の掘り下げた掘削空間１
２を造成した。造成した掘削空間の底部土壌を通常の方
法で固めた後に、厚さ１５０ｍｍの土間コンクリートと
して浄化域底部１５を形成した。その後、土間コンクリ
ート底部１５の各辺からほぼ垂直に立上がり幅１．１
ｍ、長さ６．８ｍ、高さ０．４ｍの直方空間が形成され
るように、掘削空間の素掘り状態のままの各傾斜周面１
４上に約１０〜１００ｍｍ径の礫を積上げて礫層１６を
配置し、掘削空間１２内に浄化域１３を形成した。浄化
域底部１５に約５０ｃｍ間隔で径１３ｍｍφの硬質ポリ
塩化ビニル管のほぼ上半周面全域に約１ｍｍφの小孔２
３を多数穿設した散気管２１を１１本配設した。また、
図１及び２に示したように流入水路１９と排出水路２０
を径１５０ｍｍφの硬質ポリ塩化ビニル管を用いて配設
した。

【００２７】また、図３に示したものと同様な塊状浄化
材３０を、骨材３１として約２〜３ｃｍ径の礫を用い、
それらの複数を相互に合わせ接着し、相当径が約１０ｃ
ｍでほぼ球形状の塊状浄化材３０を作製した。塊状浄化
材３０の表面には、ほぼ１〜５ｃｍの相当径を有する開
孔部３２が多数形成された。上記のように形成した掘削
空間１２内の浄化域１３内に、作製した塊状浄化材３０
を空隙率４０％で充填し、図１と同様な浄化施設１０を
建造した。

【００２８】上記で建造した浄化施設１０に、平均ＳＳ
８５．１ｍｇ／リットル（変動４２．５〜１５１．２ｍ
ｇ／リットル）、平均ＢＯＤ１２７．３ｍｇ／リットル
（変動６４．２〜２０３．７ｍｇ／リットル）、大腸菌
１１９，２００個／ミリリットルの被処理河川水を、滞
留時間１時間で流量２．２ｍ3 ／時（塊状浄化材３０内
部の連絡路の空隙には汚濁水の流通が実質的に無いた
め）を流通させ連続的に浄化処理した。浄化処理におい
て、常時、散気管２１より曝気用空気を流出した。曝気
風量は河川水流量の１０倍の２２Ｎｍ3 ／時で曝気し
た。この浄化処理を連続して行いながら、浄化施設１０
の設置用地の周辺域１１での河川水の滲出状態を観察し
た。即ち、周辺域１１と礫層１６との素掘状態の周辺域
１１内で深さ約０．４ｍ、境界斜面１４から約１ｍ離れ
た位置に相当する測定点を、浄化施設の周囲の全周辺域
１１に約２ｍ間隔に設定した。その各測定点に滲出水を
測定するための地下水流向流速計をセットし、連続浄化
処理を８カ月行った間、７日毎にトレーサで流向、流速
を測定した。その結果、浄化処理を開始した（Ａ）３カ
月間は浄化施設１０の周辺域１１において水の滲出が観
測されたが、（Ｂ）３カ月以降は、地下水の流向、流速
は通水前とほぼ同じになり、定常となり滲出水は観測さ
れなくなった。また、浄化施設の地盤沈降も観察されな
かった。

【００２９】また、浄化率等を、引き続き約２４時間の
連続浄化処理の流出水を対象に連続検査した。上記の浄
化処理開始からの浄化処理結果は、（Ａ）２カ月後で
は、流出水は２４時間の平均値でＳＳ４．８ｍｇ／リッ
トル（除去率９２．２％）、ＢＯＤ１４．７ｍｇ／リッ
トル（除去率８７．７％）、大腸菌８，３１５個／ミリ
リットル（除去率８０．０％）であり、（Ｂ）８カ月後
では、同様に平均値でＳＳ６．７ｍｇ／リットル（除去
率９１．７％）、ＢＯＤ７．７ｍｇ／リットル（除去率
９０．９％）、大腸菌３，８７５個／ミリリットル（除
去率９４．８％）であった。この結果、従来の浄化施設
のように、コンクリート製等の剛隔壁を設けることなく
用地周辺域との境界面を素掘り状態のままとして、境界
域として礫層を形成して浄化施設を建設しても、所定期
間経過後は周辺域に水を滲出させず悪影響を及ぼすこと
なく、浄化施設の沈降もなく安全に連続浄化処理できる
ことが分かる。また、浄化処理にも何ら影響がなく、従
来と同様に高率で浄化処理できることが分かる。このた
め、浄化施設の建設に要する工数が著しく低減され、従
来の浄化施設の建設に比し簡便で容易に建設でき、更に
安価となる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の河川水の浄化施設は、設置用地
に所定に傾斜する内周面を有する施設用空間を掘削造成
し、その傾斜内周面は掘削した素掘り状態のままで礫層
を設けて浄化域を形成し所定の塊状浄化材を充填配設し
て建設する。このため従来の剛体隔壁を形成する浄化施
設に比し、工数も資材も減少し建造が容易で、簡便とな
る。また、浄化施設自体が軽量化され地盤への影響が少
なく、建設用地の地盤性状の軟硬を選択する必要がなく
軟弱地盤地域にも建設できる。建設費も低減される。更
に、本発明の河川水の浄化施設は、周辺環境へ悪影響を
与えることもなく、浄化域に充填配設した塊状浄化材の
特性を損なうことなく発現させて河川水を従来の剛体隔
壁を有する浄化施設と同様に高い浄化率でＢＯＤ及びSS
を除去して浄化処理できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の浄化施設の概要を示した平
面説明図である。

【図２】図１の浄化施設のＡ−Ａ断面において浄化域に
塊状浄化材を充填した状態を示した断面説明図である。

【図３】本発明の浄化施設の浄化域内に充填する塊状浄
化材の模式説明図である。

【図４】本発明の浄化施設の他の実施例の概要を示した
断面説明図である。

【図５】本発明の浄化施設の他の実施例の概要を示した
断面説明図である。

【図６】本発明の浄化施設の他の実施例の概要を示した
断面説明図である。

【図７】本発明の浄化施設の他の実施例の概要を示した
断面説明図である。

【図８】従来の浄化施設の概要を示した断面説明図であ
る。

【符号の説明】

１０浄化施設１１周辺域１２掘削空間１３浄化域１４境界斜面１５浄化域底部１６空間部１７礫層１８側面部１９流入水路２０排出水路２１散気管３０塊状浄化材３１骨材３２開孔部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】河川水を流通浄化する浄化施設であっ
て、有蓋または無蓋であり、所定形状の浄化域が底部と
礫層の側面部を有し、且つ、該礫層が外部域に接触して
該外部域との境界を形成すると共に、該浄化域内に連通
する河川水の流入部及び処理水の流出部を有してなり、
該浄化域に表面に相当直径１〜５ｃｍの開孔部を複数有
し且つ内部に互いに連通する複数の連絡路を有し該開孔
部の各々が少なくとも該連絡路の一に連続してなる塊状
浄化材を充填してなることを特徴とする河川水の浄化施
設。
【請求項２】前記礫層と前記外部域との境界面が傾斜
面であり、該傾斜面の角度が４０〜８０度である請求項
１記載の河川水の浄化施設。
【請求項３】前記流入部及び流出部が浄化域の水平方
向に位置しており、且つ、浄化域底部に流入部から流出
部方向とほぼ直交して散気管を所定間隔で配設する請求
項１又は２記載の河川水の浄化施設。
【請求項４】前記所定間隔が、５〜１００ｃｍである
請求項３記載の河川水の浄化施設。
【請求項５】前記塊状浄化材が、小径骨材を集合接合
して相当径約７〜１５ｃｍのほぼ球形に形成されてなる
請求項１〜４のいずれか記載の河川水の浄化施設。
【請求項６】前記請求項３〜５のいずれか記載の河川
水の浄化施設において、河川水を前記流入部から導入し
て滞留時間１０〜１２０分で前記浄化域を流通させると
共に、前記散気管から酸素含有ガスを散気して浄化処理
して前記流出部から処理水を流出することを特徴とする
河川水の浄化方法。