(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触濾材の生物膜を利用した汚水浄化装置において、上記接触濾材を収容可能で水深の２倍以上の水路長さを有する浄化槽をそなえ、同浄化槽の一方の端部に形成された原水流入部における原水の濃度を低下させるべく同原水流入部へ上記浄化槽の他方の端部に形成された処理水排出部から濃度の薄い処理水の一部を移送ポンプおよび移送管を介して返送する水平流発生装置と、上記浄化槽の内部に多数の微細気泡を発生させる気泡発生装置とが設けられており、上記水平流発生装置により上記原水流入部へ戻された上記処理水を用いて上記浄化槽の洗浄を行う際に、同浄化槽内に沈殿した汚泥を上記処理水排出部側へ排出すべく、上記水平流発生装置に、上記原水流入部から上記処理水排出部へ向かう方向に水流を発生させる手段が設けられていることを特徴とする、汚水浄化装置。
【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，水路，ダム，湖沼，海域等の水域の浄化を行なう浄化装置に関し、特に濾材表面に付着する微生物等の生物膜による浄化作用により水域の浄化を行なう汚水浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図８に示すように川や水路の底や河川敷または堤防裏等に、接触濾材としての多数の礫101ａを充填した礫間部101と沈殿部102とを交互に配設した浄化槽100を設置し、浄化対象水（原水）が浄化槽100を通過する間に、接触濾材の表面に付着する微生物等よりなる生物膜の浄化作用で原水の浄化を行なう汚水浄化装置が知られている。
【０００３】
なお沈殿部でも、水中の汚濁物質の物理的浄化作用（沈殿作用）が行なわれる。浄化槽100の上流側および下流側にそれぞれ止水板103を設置して、浄化槽100の水位の維持を行なっている。
符号104は上流側の水位、符号105は下流側の水位をそれぞれ示している。
【０００４】
また図９に示すように、礫，木炭，各種の合成樹脂材を接触濾材とした浄化槽113の複数個を、川や水路の底110に水流に沿って設置するとともに、各浄化槽113の相互間にブロワー室115から送られる圧縮空気を噴出する曝気管112を設け、原水が接触濾材で浄化される際に浄化生物により消費される水中酸素を、曝気管112を介して水中に供給し、水中酸素量を補充できるようにした汚水浄化装置も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、汚濁水は上流側ほど濃度が濃く、つまり微生物の生育に寄与する栄養物質も上流側ほど濃度が濃いため、生物膜も上流側ほど厚くなる。
このため、上述の従来の各汚水浄化装置では、長期的には上流側で目詰まりを起こしやすくなという問題点がある。
【０００６】
上述の従来の河川や水路に設置される各汚水浄化装置では、汚濁水が上流側から下流側に流れてくる過程で浄化され、しかも濾材は原水に対して一過性であるので、上流側では汚濁濃度が高く下流側では汚濁濃度が薄い状態で汚水の浄化が行なわれる。したがって、濾材への汚濁負荷が不均一となって、濾材の単位量あたりの浄化性能が低くなるという問題点もある。
【０００７】
また図９に示した汚水浄化装置のように浄化槽相互間に曝気管を設置しても、わずかに長さ方向に流れを起こすことができるものの、長さの長い河川用浄化設備にはほとんど効果はない。
【０００８】
本発明は、上述のような問題点を解決しようとするもので、濾材負荷を平準化することにより濾材の生物膜の過度の付着を防いで目詰まりを抑制して、浄化機能の向上をはかろうとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の汚水浄化装置は、接触濾材の生物膜を利用した汚水浄化装置において、上記接触濾材を収容可能で水深の２倍以上の水路長さを有する浄化槽をそなえ、同浄化槽の一方の端部に形成された原水流入部における原水の濃度を低下させるべく同原水流入部へ上記浄化槽の他方の端部に形成された処理水排出部から濃度の薄い処理水の一部を移送ポンプおよび移送管を介して返送する水平流発生装置と、上記浄化槽の内部に多数の微細気泡を発生させる気泡発生装置とが設けられており、上記水平流発生装置により上記原水流入部へ戻された上記処理水を用いて上記浄化槽の洗浄を行う際に、同浄化槽内に沈殿した汚泥を上記処理水排出部側へ排出すべく、上記水平流発生装置に、上記原水流入部から上記処理水排出部へ向かう方向に水流を発生させる手段が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
本発明では、浄化槽内に設けられた気泡発生装置で発生した多数の微細気泡により、浄化槽内に酸素の供給が行なわれ、生物膜による浄化作用を活性化する作用が行なわれる。
【００１１】
さらに、微細気泡により浄化槽内に鉛直方向（断面方向）の旋回流が発生し、これにより濾材への原水の接触回数が増加して浄化効果が増加する。
【００１２】
また、水平流発生装置で濃度の薄い処理水（の一部）を濃度の濃い原水流入部へ返送して水平方向旋回流を発生することにより、上流側（原水流入部側）の原水汚濁濃度を適度に低くでき、上流側での目詰まりを減少させることができる。
【００１３】
さらにまた、気泡発生装置による断面方向の旋回流の作用と、水平流発生装置による水平方向旋回流の作用との相乗作用により、通常の循環式濾過槽の場合と同様の効果を奏することができる。
【００１４】
また、浄化槽の洗浄時に、水平流発生装置で下流側に向かう水流を発生させ、浄化槽内に沈殿した汚泥を下流側に排出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の一実施形態としての汚水浄化装置について説明すると、図１はその一部切断斜視図、図２はその河川敷に設置した場合の図１のＢ−Ｂ矢視断面図、図３，図４は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図５(ａ),(ｂ),(ｃ)はその接触濾材体の斜視図、図６，図７はその水平流発生装置の他の例の模式図である。
【００１６】
この実施形態の汚水浄化装置は、図２に示すように河川敷16に設置される。
すなわち、汚水浄化装置10の主体部としての浄化槽９が、その上端部を河川17の水面17ａよりも上方に位置するように、河川敷16を掘り込んで設置されている。
【００１７】
浄化槽９は、図１に示すようにコンクリートやＦＲＰ等により壁面および底面を形成されるとともに、内部に複数の接触濾材体１が浄化槽９内の原水の流れ方向（図１の矢印Ｙ方向）に関して直列に設置されている。
各接触濾材体１の下面と浄化槽９の内底面との間にスペーサ30が介装されていて、内底部付近の水の流動性を向上できるようになっている。
【００１８】
浄化槽９の長手方向の両端部に、底部に深底の汚泥溜め８を有する沈澱槽７が設けられており、一方の沈殿槽７（この沈澱槽７に補助符号「Ａ」を付し、上流側沈澱槽７Ａという）に、原水を水槽９内に導入するための流入管20が開口して原水流入部10Ａを構成している。
【００１９】
他方の沈澱槽７（この沈澱槽７に補助符号「Ｂ」を付し下流側沈澱槽７Ｂという）に移送ポンプ（遠心式ポンプ）21が設けられるとともに、上部に処理済み水（処理水）を浄化槽９からオーバーフロー式に排出するための吐出部19が形成されて処理水排出部10Ｂを構成している。
【００２０】
移送ポンプ21の吐出側に、処理水の一部を浄化槽９の上流側すなわち原水流入部10Ａに返送する移送管５が連結されている。移送ポンプ21と移送管５とで水平流発生装置３を構成している。
【００２１】
さらに、浄化槽９の側壁と平行に散気管６が配設されており、散気管６に空気圧縮機13が空気管14を介して接続され、散気管６に形成された多数の吐出孔から微細気泡15を吐出できるようになっている（図４参照）。
符号18は圧縮空気の供給量を調整する調整弁を示している。
【００２２】
水平流発生装置として、図６に示すように移送管５の一端部に圧縮空気を噴射するジェットノズル11を取り付け、ジェットノズル11に空気圧縮機33から空気管34を介して加圧空気を供給するようにしたエゼクタ式のものを用いることもできる。図６の符号32は加圧空気量の調整弁を示している。この調整弁32を常時絞っておき、定期的な洗浄作業時に開放し空気量を増加することにより生物膜を剥離させることができる。
【００２３】
図７に示した水平流発生装置の変形例では、ジェットノズルとしてリング状吐出部37をそなえたものが用いられている。
水平流発生装置３の駆動源として、上述のとおり通常の遠心式の移送ポンプ21のほか、圧縮空気や加圧水を噴出するジェットノズルをそなえたエゼクタ式のものを用いてもよい。
【００２４】
そしてこの水平流発生装置３により、処理水の一部を原水流入部10Ａに返送して水平方向旋回流を発生させ、濃度の薄い処理水（の一部）を濃度の濃い原水流入部に戻して原水濃度を適度に低くできる。
【００２５】
またこの水平流発生装置３には、浄化槽９の洗浄時に、弁やポンププロペラ等を制御して、水平流発生装置３で発生する水流の方向を、原水流入部10Ａにおいて、原水流入部10Ａ側から処理水排出部10Ｂ側に向かう方向に変更させることができる機構がそなえられていて、浄化槽９の洗浄時に浄化槽９内に沈澱した汚泥を下流側（処理水排出部側）に排出できるようになっている。
このほか、逆流用のエゼクタ装置を水平流発生装置３の移送管５に設置しておき、浄化槽９内に沈殿した汚泥を下流側へ排出するための逆方向の水平流を発生させるようにしてもよい。
【００２６】
図５(ａ)は接触濾材体１の一例を示すもので、接触濾材体１は鋼製または合成樹脂製の直方体形の支持枠２と、この支持枠２の内部空所に固定的に配設された多毛ロープ状の接触濾材28とで構成されている。なお多毛ロープ状の接触濾材28の両端部を支持枠２に結着することで、多毛ロープ状の接触濾材28を簡単に支持枠２に固定することができる。
【００２７】
図５(ｂ)は接触濾材体１の他の例を示すもので、この接触濾材体１は、鋼または合成樹脂で直方体形の支持枠２を形成し且つその周面および底面に金網状の通水性のよい壁面29を取り付け、内部に礫石や多孔質，セラミック材や板状もしくは空隙が多く通水性の良好なプラスチック製固形材や木炭などの濾材31を詰めて構成されている。
【００２８】
図５(ｃ)は接触濾材体１の支持枠２に断面整流板24（詳細は後述）を取り付けた例を示している。
接触濾材体１と浄化槽９の壁面との間のスペースを原水が通り抜けるのを防ぐために、図１，３に示すごとく邪魔板23が設けられている。この邪魔板23は多孔板やネット等により構成され、浄化槽９の壁面あるいは接触濾材体１のいずれかに取り付けられる（この実施形態では接触濾材体１に取り付けられている）。
【００２９】
さらに、散気管６で発生した微細気泡15に伴われる上昇水流を水平流に変向させるために、図２および図５(ｃ)に示すプラスチック製や金属板製の断面整流板24が、散気管６の上部位置に設けられている。図２に示した例では断面整流板24が浄化槽９の内壁面に取り付けられている。また図５(ｃ)に示すように接触濾材体１に取り付けてもよい。
【００３０】
また、接触濾材体１群の流入側および排出側にそれぞれ多孔板やネット等により構成される整流板25が取り付けられている（図１，３，４参照）。
さらに、図３に示すように取り外し式の水槽蓋27で浄化槽９の上部を覆い、ゴミの侵入を防ぐとともに、太陽光を遮って水槽内部での藻類の発生を防止できるようになっている。
図１において、符号26は整流板25の支持枠を示している。
【００３１】
上述の構成において、有機物を含んだ原水が流入管20から浄化槽９の原水流入部10Ａに流入する。そして沈澱槽７Ａで原水中の懸濁性物質を分離した原水が、接触濾材体１に流入する。なお沈澱槽７Ａで分離された懸濁性物質（汚泥等）は汚泥溜め８に集められる。沈澱槽７Ｂにおいても同様の作用が行なわれる。
【００３２】
接触濾材体１には水の流れやすい濾材が用いられているため、原水は接触濾材体１をスムーズに流れて浄化される。
【００３３】
そして、処理水排出部10Ｂに流出した処理水は吐出部19から排出されるとともに、その一部が、水平流発生装置３により原水流入部10Ａに返送される。このようにして、浄化槽９の下流部（処理水排出部10Ｂ）と上流部（原水流入部10Ａ）との間で水平方向の循環する流れを起こし、つまり濾過層を通過し汚濁物質濃度の低くなった下流側の処理水を汚濁物質濃度の高い上流側に返送することにより、上流部で局所的に汚濁物質濃度の高い状態を緩和し、上流側の接触濾材体１での局所的な生物膜の肥大化や目詰まりを回避できる。この結果、浄化槽９の全域で濃度の平準化された汚濁水の処理ができるので、浄化槽９全体に生物膜が均等に付着し、全体の浄化効果が高くなる。
【００３４】
また、水平方向の循環流れと散気管６による上昇水流との相乗作用により、上記の作用を一層向上させることができる。
つまり、浄化槽９の壁面と接触濾材体１との間のスペースに、散気管６から多数の微細気泡15を吐出させて水中酸素量を増加するとともに、浄化槽９内の鉛直方向（断面方向）の緩やかな水流により浄化槽９内の水の滞留を防止できる。
【００３５】
浄化槽９の下部には接触濾材体１から剥離した汚泥等が堆積しやすいが、散気管６による浄化槽９内の鉛直方向の水の流動により、汚泥の堆積を防ぐことができる。また接触濾材体１をスペーサ30を介して浄化槽９に設置して浄化槽９の底部付近の水を流動しやすくしたため、接触濾材体１から剥離した汚泥等の堆積を防ぐことができ、濾材の汚濁負荷を均一化できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の汚水浄化装置によれば次のような効果が得られる。
(1) 浄化槽内に設けられた気泡発生装置で発生した多数の微細気泡により、浄化槽内に酸素の供給が行なわれ、生物膜による浄化作用を活性化する作用が行なわれる。さらに、微細気泡により浄化槽内に鉛直方向（断面方向）の旋回流が発生し、これにより濾材への原水の接触回数が増加して浄化効果が増加する。
(2) 水平流発生装置で濃度の薄い処理水（の一部）を濃度の濃い原水流入部へ返送して水平方向旋回流を発生することにより、上流側（原水流入部側）の原水汚濁濃度を適度に低くでき、上流側での目詰まりを減少させることができる。
(3) 気泡発生装置による断面方向の旋回流の作用と、水平流発生装置による水平方向旋回流の作用との相乗作用により、通常の循環式濾過槽の場合と同様の効果を奏することができる。
(4) 浄化槽の洗浄時に、上記水平流発生装置で原水流入部へ戻した濃度の薄い処理水を用いて、原水流入部から下流側に向かう水流を発生させ、浄化槽内に沈殿した汚泥を効率よく下流側に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての汚水浄化装置を一部切断して示す斜視図。
【図２】図１のＢ−Ｂ矢視断面図で河川敷に設置した場合を示す断面図。
【図３】水槽蓋で覆った場合を示す図１のＡ−Ａ矢視断面図。
【図４】空気管等の配置を示す図１のＡ−Ａ矢視断面図。
【図５】(ａ) 同接触濾材体の一例を示す斜視図。
(ｂ) 同接触濾材体の他の例を示す斜視図。
(ｃ) 同接触濾材体に断面整流板を取り付けた例を示す斜視図。
【図６】同水平流発生装置の他の例を示す模式図。
【図７】図６の装置の変形例を示す模式図。
【図８】従来の河川敷に浄化槽を設置して構成した汚水浄化装置を示す模式図。
【図９】同水路の底に浄化槽を設置した汚水浄化装置を示す模式図。
【符号の説明】
１  接触濾材体
２  支持枠
３  水平流発生装置
５  移送管
６  散気管
７  沈澱槽
７Ａ  上流側沈澱槽
７Ｂ  下流側沈澱槽
８  汚泥溜め
９  浄化槽
10  汚水浄化装置
10Ａ  原水流入部
10Ｂ  処理水排出部
11  ジェットノズル
13  空気圧縮機
14  空気管
15  微細気泡
16  河川敷
17  リング状吐出部
18  調整弁
19  吐出部
20  流入管
21  移送ポンプ
22  移送管
23  邪魔板
24  断面整流板
25  整流板
26  整流板支持枠
27  水槽蓋
28  多毛ロープ状接触濾材
29  通水性のよい壁面
30  スペーサ
31  濾材
32  調整弁
33  空気圧縮機
34  空気管
37  リング状吐出部
【図１】
0003595429.tif 000002
【図２】
0003595429.tif 000003
【図３】
0003595429.tif 000004
【図４】
0003595429.tif 000005
【図５】
0003595429.tif 000006
【図６】
0003595429.tif 000007
【図７】
0003595429.tif 000008
【図８】
0003595429.tif 000009
【図９】
0003595429.tif 000010