(57)【要約】      （修正有）【課題】汚水中の固形物による目詰まりを防止し、安定的に汚水を処理できる管路内浄化装置を提供する。【解決手段】汚水を生物膜で処理する生物膜処理管と、該生物膜処理管へ汚水を供給する前に汚水を固液分離する固液分離管とを有する管路内浄化装置。管路内浄化装置１は、汚水を生物膜で処理する生物膜処理管２と、生物膜処理管へ汚水を供給する前に汚水を固液分離する固液分離管３とを有する。固液分離管３は、沈殿分離により汚水を固液分離するものである。固液分離管３には、固液分離管３へ汚水６を流入する汚水流入管４と、固液分離管３から生物膜処理管２へ汚水６を流出する汚水流出管５とが接続されている汚水流入管４を流れる汚水６は、内径の大きい固液分離管３に流入すると、流速が著しく低下し、汚水６中の固形物７は固液分離管３の底部に沈殿する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水を生物膜で処理する生物膜処理管と、該生物膜処理管へ汚水を供給する前に汚水を固液分離する固液分離管とを有することを特徴とする管路内浄化装置。
【請求項２】
生物膜処理管は、生物膜の表面積が管路内面の表面積に対して１０倍以上であることを特徴とする請求項１記載の管路内浄化装置。
【請求項３】
生物膜処理管は、汚水による濾材の浸漬と空気による濾材の曝露とを間欠的に繰り返す構造を有することを特徴とする請求項１又は２記載の管路内浄化装置。
【請求項４】
生物膜処理管は、外管と、透水性を有する内管とからなる二重管の外管と内管との間隙に微生物を坦持した担体が充填されている構造を有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の管路内浄化装置。
【請求項５】
生物膜処理管及び固液分離管は、管路径方向の断面形状が円形であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の管路内浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚水中の固形物による目詰まりを防止し、安定的に汚水を処理できる管路内浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、下水処理施設の負担を軽減するために、微生物を用いて管路内で汚水を浄化する方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、管路内に、微生物が定着可能な通水性の固定床と、固定床中に酸素を供給するための酸素供給手段を有することにより、固定床が汚水中に浸漬した状態であっても、固定床中に酸素を供給し、好気性微生物の増殖を促進できる管路用浄水装置が開示されている。
また、特許文献２には、圧送管の管路の内側にフィンを設け、圧送管内部に複数のパイプを設置することにより、汚水と微生物とが接触する面積を拡大させ、効率的に汚水を浄化する方法が開示されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示された方法では、汚水を長期間流した場合に、固定床やフィンの生物膜に汚水中の固形物や繊維分が付着して目詰まりをおこし、微生物と汚水の接触効率が低下するため、汚水の浄化性能が悪化することがあった。即ち、従来の管路内に多量の微生物を保持し、効率的に微生物に酸素を供給する手段を有する管路内浄化装置は、固形物による目詰まりが生じやすいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０２４７７３号公報
【特許文献２】実開平６−２４７９９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】下水道施設計画・設計指針と解説（後編）−２００９年版−Ｐ７１  社団法人  日本下水道協会  平成２１年９月発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、汚水中の固形物による目詰まりを防止し、安定的に汚水を処理できる管路内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】
【０００７】
本発明は、汚水を生物膜で処理する生物膜処理管と、該生物膜処理管へ汚水を供給する前に汚水を固液分離する固液分離管とを有する管路内浄化装置である。
以下に本発明を詳述する。
【０００８】
本発明者らは、汚水中の固形物が生物膜に付着すること等による目詰まりを防止するために、微生物と接触させる前に予め汚水から固形物を分離しておくことを考えた。しかしながら、非特許文献１に開示されているような従来の沈殿分離槽では、管路内浄化装置の一部として地下に埋設することが困難であり、実用的でない。
そこで本発明者らは、汚水を生物膜で処理する生物膜処理管に、汚水を固液分離するための固液分離管を接続し、該固液分離管により固形物を分離してから該生物膜処理管へ汚水を供給することにより、該生物膜処理管が、管路内に多量の微生物を保持し、効率的に微生物に酸素を供給する手段を有するものであっても、汚水中の固形物による目詰まりを防止し、安定的に汚水を処理できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明の管路内浄化装置は、生物膜処理管へ汚水を供給する前に汚水を固液分離する固液分離管を有する。上記固液分離管を有することにより、本発明の管路内浄化装置は、汚水中の固形物が微生物膜に付着すること等による目詰まりを防止し、長期間に亘って安定的な処理性能を維持できる。
【００１０】
上記固液分離管により汚水を固液分離する方法としては、例えば、沈殿分離、浮上分離、機械式スクリーン等の方法が挙げられる。なかでも、固液分離管の製造が低コストでできることから、沈殿分離による方法が好ましい。
【００１１】
上記固液分離管の流路方向の長さは、４ｍ以上であることが好ましい。上記固液分離管の流路方向の長さが４ｍ未満であると、汚水中の固形物を充分に分離できないことがある。
【００１２】
上記固液分離管の内径の好ましい下限は１．０ｍ、好ましい上限は３．５ｍである。上記固液分離管の内径が１．０ｍ未満であると、汚水中の固形物を充分に分離できなかったり、分離した固形物によって固液分離管が詰まったりすることがある。上記固液分離管の内径が３．５ｍを超えると、地下に埋設することが困難になったり、道路を通行するのに許可が必要になったりする。上記固液分離管の内径のより好ましい下限は２．０ｍ、より好ましい上限は３．０ｍである。
【００１３】
上記固液分離管には、通常、固液分離管へ汚水を流入する汚水流入管と、固液分離管から生物膜処理管へ汚水を流出する汚水流出管とが接続される。
沈殿分離により汚水を固液分離する場合、上記固液分離管の内径は、上記汚水流入管の内径の５倍以上であることが好ましい。上記固液分離管の内径が上記汚水流入管の内径の５倍未満であると、固液分離管内を流れる汚水の流速が速くなり、汚水中の固形物を充分に沈殿分離できないことがある。上記固液分離管の内径は、上記汚水流入管の内径の１０倍以上であることがより好ましい。
上記固液分離管の内径は、上記汚水流入管の内径よりも大きければ大きいほど、固液分離管内を流れる汚水の流速が低下して沈殿分離による固液分離性能が向上するが、地下に埋設する場合の埋設の容易性の観点から、上記汚水流入管の内径の２０倍以下であることが好ましい。
【００１４】
沈殿分離により汚水を固液分離する場合、上記固液分離管は、上記固液分離管内を流れる汚水の水位が固液分離管の底部から１ｍ以上高くなった際に汚水の上澄水を生物膜処理管へ排出する構造を有することが好ましい。固液分離管内を流れる汚水の水位が１ｍ未満であると、汚水中の固形物を充分に分離できないことがある。固液分離管内を流れる汚水の水位は、１．５ｍ以上であることがより好ましい。
固液分離管内を流れる汚水の水位は、高ければ高いほど、固液分離性能が向上するが、固液分離管内を流れる汚水の水位が高くなるようにするには固液分離管の内径を大きくする必要があり、地下に埋設する場合の埋設の容易性の観点から、４ｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
上記汚水流出管により、固液分離管から生物膜処理管へ汚水を排出する方法としては、例えば、固液分離管内において、汚水の上澄水を生物膜処理管へ排出する際の汚水の水位として設定する高さに対応する位置に越流堰を設けておき、固液分離管内を流れる汚水の水位が該越流堰よりも高くなった時に、上澄水が越流堰から溢流して汚水流出管へ流れ込むようにする方法等が挙げられる。
【００１６】
上記固液分離管は、固液分離性能の観点から、流入汚水量に対して、固液分離管の水面積に対する水面積負荷が７０ｍ３／ｍ２・日以下であることが好ましく、有効貯留容積に対する滞留時間は１．５時間以上であることが好ましく、上記越流堰を設ける場合、越流堰の長さに対する越流堰負荷が１５０ｍ３／ｍ・日以下であることが好ましい。
【００１７】
上記固液分離管の材質は、汚水に対して耐久性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、塩化ビニル等の樹脂や、鉄、ダクタイル鋳鉄等の金属や、繊維強化プラスチックスや、鉄筋コンクリート（ヒューム管）等が挙げられる。
【００１８】
上記固液分離管は、汚水から分離した後の固形物を容易に除去できる構造を有していることが好ましい。具体的には例えば、バキュームカー等で固形物を引き抜き廃棄するための固形物排出口を固液分離管に設けておくこと等が挙げられる。
【００１９】
本発明の管路内浄化装置は、汚水を生物膜で処理する生物膜処理管を有する。上記固液分離管を有することによる目詰まりを防止する効果は、生物膜処理管が多量の微生物を保持し、効率的に微生物に酸素を供給する手段を有する場合に特に大きく発揮される。多量の微生物を保持する生物膜処理管としては、具体的には、生物膜の表面積が管路内面の表面積に対して１０倍以上であるものが挙げられる。
【００２０】
多量の微生物を保持し、効率的に微生物に酸素を供給する手段を有する生物膜処理管としては、汚水による濾材の浸漬と空気による濾材の曝露とを間欠的に繰り返す構造を有する生物膜処理管が好ましく、外管と、透水性を有する内管とからなる二重管の外管と内管との間隙に微生物を坦持した担体（微生物担体）が充填されている構造を有する生物膜処理管がより好ましい。
上記内管に透水性を付与する手段としては、例えば、内管に開口部を設ける方法等が挙げられる。上記内管に長期間汚水を流すと、開口部に汚水中の固形分が付着、蓄積し、目詰まりが生じることがある。また、開口部の目詰まりを防止するために開口部の目開きを大きくすると、外管と内管との間隙に充填した微生物担体に固形物が付着、蓄積し、微生物担体が目詰まりを起こすことがある。
従って、このような生物膜処理管に固液分離管を接続し、予め汚水中の固形物を分離しておくことにより、濾材や微生物担体の目詰まりを防止することができ、長期間に亘って安定的な処理性能が維持できる。また、固形物が分離除去された後の汚水を、生物膜処理管で処理するため、管路内浄化装置全体の処理性能が向上する。
【００２１】
上記生物膜処理管及び上記固液分離管は、管状であることにより、地下に埋設したり、必要に応じて上記生物膜処理管及び上記固液分離管のそれぞれの管路を延長したりすることが容易となる。
上記生物膜処理管及び上記固液分離管は、管路径方向の断面形状が矩形であってもよいし円形であってもよいが、円形であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、汚水中の固形物による目詰まりを防止し、安定的に汚水を処理できる管路内浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の管路内浄化装置の一例を示す長手方向（流路方向）の断面図である。
【図２】図２は、図１に示した固液分離管の管路径方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に図面を用いて本発明の汚水処理装置を更に詳しく説明するが、本発明は、これら図面に示した実施形態のみに限定されない。
【００２５】
図１は、本発明の管路内浄化装置の一例を示す長手方向（流路方向）の断面図であり、図２は、図１に示した固液分離管の管路径方向の断面図である。
図１の管路内浄化装置１は、汚水を生物膜で処理する生物膜処理管２と、該生物膜処理管へ汚水を供給する前に汚水を固液分離する固液分離管３とを有する。図１に示した固液分離管３は、沈殿分離により汚水を固液分離するものである。固液分離管３には、固液分離管３へ汚水６を流入する汚水流入管４と、固液分離管３から生物膜処理管２へ汚水６を流出する汚水流出管５とが接続されている。
【００２６】
汚水流入管４を流れる汚水６は、内径の大きい固液分離管３に流入すると、流速が著しく低下し、汚水６中の固形物７は固液分離管３の底部に沈殿する。
図２に示したように、固液分離管３には越流堰８が設けられている。汚水６から固形物７と分離された上澄水９は、固液分離管３内の汚水６の水位が上がることで越流堰８から溢流して汚水流出管５へ流入し、そのまま生物膜処理管２へ供給される。生物膜処理管２に供給された上澄水９は、生物膜処理管２内で浄化処理される。
【００２７】
汚水６中の固形物７は、固液分離管３で分離されているため生物膜処理管２へ流出せず、上澄水９のみが生物膜処理管２へ供給される。そのため、生物膜処理管２の生物膜に固形物７が付着したり、生物膜処理管２が、図１に示したような、外管１０と、透水性を有する内管１１とからなる二重管構造である場合に内管１１の開口部や内管１１と外管１０との間隙に充填した微生物担体１２に固形物７が詰まったりすることが防止される。
なお、図１では、生物膜処理管２として、二重管構造を有する生物膜処理管を記載しているが、本発明の管路内浄化装置における生物膜処理管は、二重管構造を有するものに限らず、汚水による濾材の浸漬と空気による濾材の曝露とを間欠的に繰り返す構造を有する生物膜処理管であれば、固液分離管を接続することにより、目詰まりを防ぐ効果が大きく発揮される。
【００２８】
固液分離管３には、固形物排出口１３が設けられており、固液分離管３で分離された固形物７は、定期的にバキュームカー等で固形物排出口１３から引き抜き廃棄される。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、汚水中の固形物による目詰まりを防止し、安定的に汚水を処理できる管路内浄化装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  管路内浄化装置
２  生物膜処理管
３  固液分離管
４  汚水流入管
５  汚水流出管
６  汚水
７  固形物
８  越流堰
９  上澄水
１０  外管
１１  内管
１２  微生物担体
１３  固形物排出口
【図１】
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【図２】
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