(57)【要約】【課題】ポーラスコンクリートを用いた重金属処理装置における固形物分離の問題を解決する。【解決手段】重金属処理装置１は、流入する液体に含まれる固形物を分離する前処理槽２と、前処理槽２から流出する液体に含まれる重金属を分離する重金属処理槽３を備え、前処理槽２は、内部を流入室５と流出室６に仕切る仕切板２５と、流入室５に形成された流入部５ａと、流出室６に形成された流出部６ａとを備え、流入室５には液体を反転させて上下方向の旋回流を生成するための誘導部９、９ａが設けられ、スクリーン８は旋回流の側面に沿うように仕切板２５に配置され、重金属処理槽３は、ポーラスコンクリート体１０で仕切られた供給室１１と排出室１２を備え、供給室１１に形成した供給部１１ａに流出部６ａが連通し、排出室１２に排出部１２ａが形成され、液体が供給室側からポーラスコンクリート体を通して排出室側に排出される際に、液体に含まれている重金属が分離される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する液体に含まれる固形物を分離する前処理槽と、その前処理槽から流出する液体に含まれる重金属をポーラスコンクリート体により分離する重金属処理槽を備えた液体処理装置において、
前処理槽は、その内部を流入室と流出室に仕切る仕切板と、仕切板に形成したスクリーンと、流入室に形成された流入部と、流出室に形成された流出部とを備え、流入室には流入部から流入する液体を反転させて該流入室内に上下方向の旋回流を生成するための誘導部が設けられ、スクリーンは前記生成する旋回流の側面に沿うように配置され、
重金属処理槽は、ポーラスコンクリート体で仕切られた供給室と排出室を備え、供給室に形成した供給部に固形分離槽の流出部が連通し、排出室に液体の排出部が形成され、液体が供給室側からポーラスコンクリート体を通して排出室側に排出される際に、液体に含まれている重金属が分離されるように構成したことを特徴とする液体処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前処理槽の流入室と流出室は、互いに平行に配置した２枚の仕切板により仕切られ、各仕切板にスクリーンがそれぞれ形成され、流入室は２枚の仕切板の間に形成され、仕切板に形成したスクリーンの排出側における流出室に流出部が形成され、その流出部と重金属処理槽の供給部が連通していることを特徴とする液体処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前処理槽には流入室を上側の第１室と下側の第２室に区分する区分体が設けられ、その区分体に開口部が形成され、第１室に流入部と誘導部が形成され、スクリーンは第１室に生成する上下方向の旋回流の側面に沿うように配置され、第２室には開口部から下降してくる固形物が堆積できる堆積部が形成されることを特徴とする液体処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、重金属処理槽内には貫通部を有する支持体が配置され、支持体の貫通部から筒状のポーラスコンクリート体が同軸的に延長され、供給室側から支持体の貫通部を経て流入する液体がポーラスコンクリート体の内側から外側に流通する際に、液体に含まれる重金属が分離されるように構成したことを特徴とする液体処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、重金属処理槽の供給室と排出室は互いに平行に配置した板状の２枚のポーラスコンクリート体により仕切られ、供給室は２枚のポーラスコンクリート体の間に形成され、各ポーラスコンクリート体の排出側における排出室に排出部が形成され、供給室には供給部とその供給部から流入する液体を反転させて該供給室内に上下方向の旋回流を生成するための誘導部が設けられ、２枚のポーラスコンクリート体は前記生成する旋回流の側面に沿うように配置されていることを特徴とする液体処理装置。
【請求項６】
請求項５において、重金属処理槽には供給室を上側室と下側室に区分する区分体が設けられ、その区分体に開口部が形成され、上側室に供給部と誘導部が形成され、２枚のポーラスコンクリート体は上側室に生成する上下方向の旋回流の側面に沿うように配置され、下側室には開口部から下降してくる固形物が堆積できる堆積部が形成されることを特徴とする液体処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、重金属処理装置に処理すべき液体を供給する液体供給管路にオーバフロー槽が設けられ、そのオーバフロー槽に前処理槽の流入部が連通され、重金属処理槽の排出部が液体を地下に浸透させる浸透槽に連通されていることを特徴とする液体処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかにおいて、前処理槽のスクリーンは、断面楔状の複数のウェッジワイヤを上下方向に配列したウェッジワイヤスクリーンで構成されていることを特徴とする液体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は下水道管路を流れる排水や工場内の廃液処理施設等を流通する液体に含まれる重金属を分離する処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市部に敷設される下水道に流入する雨水などの排水は、その一部が雨水を貯留または浸透する設備などにより地中に貯留もしくは排出され、残りは河川に放流される。金属屋根や自動車が通過する道路などから下水道に流入する雨水排水中には、鉛、亜鉛、マンガン、クロム等の有害な多くの重金属が含まれている。
【０００３】
このような重金属を含む雨水を、例えば浸透槽から地中に長期間排出を続けると、地中に次第に重金属が分散・蓄積し、土壌や地下水などの地下環境が悪化する。そのため雨水を地下浸透させる際には、出来るだけ重金属を雨水から分離除去することが望ましい。
【０００４】
近年、排水中に含まれる重金属を吸着により分離する材料として、ポーラスコンクリートが注目されている。ポーラスコンクリートは微細な空隙が三次元網目状に連続している多孔性コンクリートであり、液体通過性と強いアルカリ性を有し、例えば水中でイオン態となって含有する重金属がポーラスコンクリートに接触すると、そのアルカリ環境により水酸化物として固形化して水から分離される。
【０００５】
例えば特許文献１には、非硫酸態硫黄を含む高炉徐冷スラグをセメントや骨材に混合したポーラスコンクリートが記載されている。このポーラスコンクリートは空隙率が１０〜５０％の三次元網目状の多孔性コンクリートで液体透過性を有しており、重金属を含む液体と接触、または重金属を含む液体を通過させることにより、液体に含まれる重金属を効率よく分離することができる。
【０００６】
なお、重金属を吸着して分離できるポーラスコンクリートは、上記特許文献１のほかに、特許文献２、特許文献３、特許文献４等にも記載されている。
【０００７】
一方、雨水排水中には土砂、種々のゴミ類、紙類、落ち葉、等の固形物も混入しており、それら固形物が重金属を分離するポーラスコンクリートの表面や空隙部に付着すると、重金属の分離効率が低下するという問題がある。
【０００８】
この問題を解決するため、固形物を分離するための前処理槽を設けた重金属処理装置が前記特許文献２に記載されている。この重金属処理装置は、重力沈降式の前処理槽とポーラスコンクリート板を内部に配置した重金属処理槽を連結して構成されている。
【０００９】
特許文献２の重金属処理装置は、先ず前処理槽で液体に含まれている固形物の大部分をスクリーンで分離し、次いでその液体を重金属処理槽に供給し、液体がポーラスコンクリート板を通過する際に重金属を吸着して分離するようになっている。
【００１０】
この重金属処理装置ではポーラスコンクリート板への固形物付着問題を解決するため、重金属処理槽内にポーラスコンクリート板を水平に配置し、前処理槽から流出する液体をポーラスコンクリート板の下側に供給し、供給された液体をポーラスコンクリート板の下方から上方に透過させ、少なくともポーラスコンクリート板の下面に付着した固形物を重力により剥離・落下しやすいようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４１４１７９４号公報
【特許文献２】米国公開公報ＵＳ２００８／０１２１５７９
【特許文献３】特開平１０−３１４７２３号公報
【特許文献４】特開平１０−３１４７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし特許文献２に記載された重金属処理装置では、前処理槽におけるスクリーンに固形物が付着しやすく、付着した固形物の除去作業を比較的短い周期で実施する必要があるという別の問題が発生する。一般に、雨水排水処理はかなり長期間メンテナンスフリーとすることが求められているので、従来から慣用されているスクリーン式の分離装置をそのまま採用することはできない。
【００１３】
そこで本発明は、ポーラスコンクリートを用いた重金属処理装置における固形物分離の問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決する第１の液体処理装置は、流入する液体に含まれる固形物を分離する前処理槽と、その前処理槽から流出する液体に含まれる重金属をポーラスコンクリート体により分離する重金属処理槽を備えた液体処理装置において、前処理槽は、その内部を流入室と流出室に仕切る仕切板と、仕切板に形成したスクリーンと、流入室に形成された流入部と、流出室に形成された流出部とを備え、流入室には流入部から流入する液体を反転させて該流入室内に上下方向の旋回流を生成するための誘導部が設けられ、スクリーンは前記生成する旋回流の側面に沿うように配置され、重金属処理槽は、ポーラスコンクリート体で仕切られた供給室と排出室を備え、供給室に形成した供給部に固形分離槽の流出部が連通し、排出室に液体の排出部が形成され、液体が供給室側からポーラスコンクリート体を通して排出室側に排出される際に、液体に含まれている重金属が分離されるように構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
また第２の液体処理装置は、上記第１の液体処理装置において、前処理槽の流入室と流出室は、互いに平行に配置した２枚の仕切板により仕切られ、各仕切板にスクリーンがそれぞれ形成され、流入室は２枚の仕切板の間に形成され、仕切板に形成したスクリーンの排出側における流出室に流出部が形成され、その流出部と重金属処理槽の供給部が連通していることを特徴とするものである
【００１６】
また第３の液体処理装置は上記第１又は第２の液体処理装置において、前処理槽には流入室を上側の第１室と下側の第２室に区分する区分体が設けられ、その区分体に開口部が形成され、第１室に流入部と誘導部が形成され、スクリーンは第１室に生成する上下方向の旋回流の側面に沿うように配置され、第２室には開口部から下降してくる固形物が堆積できる堆積部が形成されることを特徴とするものである。
【００１７】
また第４の液体処理装置は上記第１ないし第３の液体処理装置のいずれかにおいて、重金属処理槽内には貫通部を有する支持体が配置され、支持体の貫通部から筒状のポーラスコンクリート体が同軸的に延長され、供給室側から支持体の貫通部を経て流入する液体がポーラスコンクリート体の内側から外側に流通する際に、液体に含まれる重金属が分離されるように構成したことを特徴とするものである。
【００１８】
また第５の液体処理装置は上記第１ないし第３の液体処理装置のいずれかにおいて、重金属処理槽の供給室と排出室は互いに平行に配置した板状の２枚のポーラスコンクリート体により仕切られ、供給室は２枚のポーラスコンクリート体の間に形成され、各ポーラスコンクリート体の排出側における排出室に排出部が形成され、供給室には供給部とその供給部から流入する液体を反転させて該供給室内に上下方向の旋回流を生成するための誘導部が設けられ、２枚のポーラスコンクリート体は前記生成する旋回流の側面に沿うように配置されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また第６の液体処理装置は上記第５の液体処理装置において、重金属処理槽には供給室を上側室と下側室に区分する区分体が設けられ、その区分体に開口部が形成され、上側室に供給部と誘導部が形成され、２枚のポーラスコンクリート体は上側室に生成する上下方向の旋回流の側面に沿うように配置され、下側室には開口部から下降してくる固形物が堆積できる堆積部が形成されることを特徴とするものである。
【００２０】
また第７の液体処理装置は上記第１ないし第６の液体処理装置のいずれかにおいて、重金属処理装置に処理すべき液体を供給する液体供給管路にオーバフロー槽が設けられ、そのオーバフロー槽に前処理槽の流入部が連通され、重金属処理槽の排出部が液体を地下に浸透させる浸透槽に連通されていることを特徴とするものである。
【００２１】
また第８の液体処理装置は上記第１ないし第７の液体処理装置のいずれかにおいて、前処理槽のスクリーンは、断面楔状の複数のウェッジワイヤを上下方向に配列したウェッジワイヤスクリーンで構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の第１の液体処理装置は、特殊な構造を有する新しいスクリーン式の前処理槽と重金属処理槽を組み合わせたこと特徴がある。すなわち該前処置槽はその内部を流入室と流出室に仕切る仕切板と、仕切板に形成したスクリーンと、流入室に形成された流入部と、流出室に形成された流出部とを備え、流入室には流入部から流入する液体を反転させて該流入室内に上下方向の旋回流を生成するための誘導部が設けられ、スクリーンは前記生成する旋回流の側面（この側面の意味は後述する）に沿うように配置されている。
【００２３】
本発明にかかる前処理槽は、細かい固形物も高性能で効率よく分離できるので、下流側の重金属処理槽に設けたポーラスコンクリート体が固形物で目詰まりを生じることなく、長期間安定した連続運転が可能になる。また、流入室に流入する液体は内部に設けた誘導部の作用により上下方向の旋回流を生成し、その旋回流の側面に沿うようにスクリーンが配置されているので、固形物は液流と共にスクリーンの表面に沿って旋回しながら循環することになり、スクリーンに固形物が付着しにくい構成になっている。なお、仮に僅かな固形物が一時的にスクリーンの表面に付着したとしても、その付着固形物は旋回流で直ちに洗い流されて剥離するので、スクリーンは目詰まりを生じることなく長期間連続運転が可能になる。
【００２４】
また第２の液体処理装置では、上記第１の液体処理装置において、前処理槽の流入室と流出室を互いに平行に配置した２枚の仕切板により仕切り、各仕切板にスクリーンをそれぞれ形成し、流入室を２枚の仕切板の間に形成し、仕切板に形成したスクリーンの排出側における流出室に流出部を形成し、その流出部と重金属処理槽の供給部を連通することができる。
【００２５】
このように２枚の平行な仕切板にそれぞれスクリーンを配置し、その内側に上下方向の旋回流を生成させると、スクリーンの有効透過面積が１枚の場合に比べて２倍となるので単位容積あたりの処理応力も２倍になり、且つ、同じ旋回流で２枚のスクリーンに付着した固形物を左右同時に洗い流して剥離することができる。
【００２６】
また第３の液体処理装置では、上記第１又は第２の液体処理装置において、前処理槽の流入室を上側の第１室と下側の第２室に区分する区分体を設け、その区分体に開口部を形成し、第１室に流入部と誘導部を形成し、スクリーンを第１室に生成する上下方向の旋回流の側面に沿うように配置し、第２室に開口部から下降してくる固形物が堆積できる堆積部を形成することができる。
【００２７】
このように構成すると、第１室で分離された固形物は区分体に形成された開口部から第２室に誘導されて下降（落下もしくは排出）し、その際、第２室には固形物を再び上昇させるような他からの力は実質的に存在しないので、固形物が開口部から上昇して固形物を分離する第１室に戻る恐れはない。そのためスクリーンで分離された固形物が第１室の内部を長時間旋回流に乗って滞留する割合が小さくなり、結果として分離された固形物が第１室におけるスクリーンの表面に再付着する可能性も大幅に低下する。
【００２８】
また第４の液体処理装置では、上記第１ないし第３のいずれかの液体処理装置において、重金属処理槽内に貫通部を有する支持体を配置し、支持体の貫通部から筒状のポーラスコンクリート体を同軸的に延長し、供給室側から支持体の貫通部を経て流入する液体がポーラスコンクリート体の内側から外側に流通する際に、液体に含まれる重金属が分離されるように構成することができる。
【００２９】
このように構成すると、ポーラスコンクリート体における容積あたりの処理面積（液体流通面積）を大きくできるので、重金属処理槽をコンパクト化できる。
【００３０】
また第５の液体処理装置では、上記第１ないし第３のいずれかの液体処理装置において、重金属処理槽の供給室と排出室を互いに平行に配置した板状の２枚のポーラスコンクリート体で仕切り、供給室を２枚のポーラスコンクリート体の間に形成し、各ポーラスコンクリート体の排出側における排出室に排出部を形成し、供給室には供給部とその供給部から流入する液体を反転させて該供給室内に上下方向の旋回流を生成するための誘導部を設け、２枚のポーラスコンクリート体を前記生成する旋回流の側面に沿うように配置することができる。
【００３１】
このように２枚のポーラスコンクリート体を配置することにより、重金属槽の容積あたりのポーラスコンクリート体の処理面積（液体流通面積）を大きくできるので、重金属処理槽をコンパクト化できる。また、２枚のポーラスコンクリート体は生成する旋回流の側面に沿うように配置されるので、例え前処理槽のスクリーンを通過した微細な固形物が僅かに重金属処理槽に流入することがあったとしても、流入した固形物は旋回流によりポーラスコンクリート体の表面から常に洗い流されて剥離するので、ポーラスコンクリート体の表面に固形物が付着する可能性は低く、且つポーラスコンクリート体の表面から網目状の微細な孔にその固形物が侵入して目詰まりを生じる可能性も低くなる。
【００３２】
また第６の液体処理装置では、上記第５の液体処理装置において、重金属処理槽の供給室を上側室と下側室に区分する区分体を設け、その区分体に開口部を形成し、上側室に供給部と誘導部を形成し、２枚のポーラスコンクリート体を上側室に生成する上下方向の旋回流の側面に沿うように配置し、下側室には開口部から下降してくる固形物が堆積できる堆積部を形成することができる。
【００３３】
このように構成すると、上側で旋回流により分離された僅かな固形物は区分体に形成された開口部から下側室に誘導されて下降（落下もしくは排出）し、その際、下側室には固形物を再び上昇させるような他からの力は実質的に存在しないので、固形物が開口部から上昇して上側室に戻る恐れはない。そのためスクリーンで分離された固形物が上側室の内部を長時間旋回流に乗って滞留する割合が小さくなり、結果として分離された固形物が上側室におけるポーラスコンクリートの表面に再付着する可能性も大幅に低下する。
【００３４】
また第７の液体処理装置では、上記第１ないし第６のいずれかの液体処理装置において、重金属処理装置に処理すべき液体を供給する液体供給管路にオーバフロー槽を設け、そのオーバフロー槽に前処理槽の流入部を連通し、液体を地下に浸透させる浸透槽に重金属処理槽の排出部を連通することができる。
【００３５】
このように構成すると、液体供給管路に流れる液体の流量が重金属処理装置の処理能力を超えたときに、その超過分の液体をオーバフロー槽から例えば河川などにバイパスして放流することができる。そして重金属を分離した液体のみを浸透槽に排出して地下に浸透させることができる。
【００３６】
また第８の液体処理装置では、上記第１ないし第７のいずれかの液体処理装置において、前処理槽のスクリーンを断面楔状の複数のウェッジワイヤを上下方向に配列したウェッジワイヤスクリーンで構成することができる。
【００３７】
このようなウェッジワイヤスクリーンは微細な固形物も効率よく分離できるので、下流側の重金属処理槽に設けたポーラスコンクリート体が固形物で目詰まりを生じる可能性が一層低くなり、重金属処理槽をより長期間安定した連続運転することが可能になる。しかも、前処理槽で微細な固形物まで分離するウェッジワイヤスクリーンは、一般的な使用形態では固形物付着量もそれに応じて増大してしまうが、本発明のように上下旋回流を生成させて、その旋回流の側面に沿ってウェッジワイヤスクリーンを配置することにより、固形物の付着を効果的に防止できる。すなわち、微細な固形物の分離機能と付着防止機能の相反する目的を同時に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態となる重金属処理装置の第１実施例を模式的に示すもので、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】重金属処理装置の第２実施例を模式的に示すもので、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図３】重金属処理装置の第３実施例を模式的に示すもので、（ａ）は（ｂ）のＥ−Ｅ面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。
【図４】重金属処理装置の第４実施例を模式的に示すもので、（ａ）は（ｂ）のＧ−Ｇ面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。
【図５】本発明の第５実施例を模式的に示すものである。
【図６】（ａ）はウェッジワイヤスクリーンを前方から見た斜視図であり、（ｂ）はそれを斜め上方から見た斜視図である。
【図７】ウェッジワイヤスクリーンを構成するウェッジワイヤとスリットの部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
次に図面により本発明の実施例を説明する。以下説明する各実施例は本発明の液体処理装置を適用した重金属処理装置に係るものである。
【実施例１】
【００４０】
図１は重金属処理装置の第１実施例を模式的に示すもので、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００４１】
重金属処理装置１は前処理槽２と重金属処理槽３を備えている。なお本実施例では前処理槽２と重金属処理槽３が共通槽形式に構成されているが、両者を分離してそれぞれ独立した槽構造とし、その槽間を配管で連通することもできる。（後述する各実施例も同様である。）
【００４２】
重金属処理槽１を構成する前処理槽２や重金属処理槽３の周壁や底板は、コンクリート製、繊維強化プラスチック製（ＦＲＰ）、またはポリエチレン等の樹脂製とすることができる。また重金属処理装置１は図示のように開閉可能な蓋体４で覆うことができるが、この蓋体４は鉄板やステンレス板などの金属板、または上記の周壁などと同様な材料で作ることができる。
【００４３】
本実施例に係る重金属処理装置１には、雨水排水や工場排水等の処理すべき液体が排水管など液体供給管路から供給されるが、液体供給管路が地上または地下に敷設される場合は、それに応じて重金属処理装置１も地上に設置または地表面を掘り下げて地下に設置することができる。しかし地下に設置する場合はメンテナンスの利便性から、地上から重金属処理装置１の上面に作業者が接近できるように設置することが望ましい。
【００４４】
次に重金属処理装置１を構成する前処理槽２について説明する。前処理槽２には、その内部を流入室５と流出室６に仕切る２枚の仕切板２５が垂直方向に且つ互いに平行に配置され、各仕切板２５にそれぞれスクリーン８が形成されている。流入室５は２枚の仕切板２５の内側と周壁７，７ａで囲まれた空間に形成され、周壁７の上方に液体の流入部５ａが形成されている。なお仕切板２５とスクリーン８の組合せは一方のみ配置（旋回流の片側面に１組配置）することもできる。
【００４５】
流入部５ａは周壁７部分を貫通して形成され、そこに外部から液体供給管路の配管を装着できるようになっている。一方、流出室６は２枚の仕切板２５の外側と周壁７，７ａ、７ｂに囲まれた２つの空間にそれぞれ形成され、各空間に面する周壁７ａの上部に液体の流出部６ａが形成されている。この流出部６ａは周壁７ａ部分を貫通して形成される。なお本実施例では、流出部６ａが前処理槽２に隣接する重金属処理槽３の供給部１１ａと兼用される。
【００４６】
流入室５の内部には、流入部５ａから水平方向に流入する流液を下方に反転させるための板状の誘導部９と、下方に反転した流液を流入部５ａ側に反転させる誘導部９ａが設けられ、これら誘導部９，９ａの方向転換助長作用により、流入室５内で流液に上下方向の旋回流が生成する。
【００４７】
誘導部９，９ａは鋼製、ＦＲＰ製、ポリエチレン等の樹脂製、コンクリート等で作ることができる。これら誘導部９，９ａは隅部側（外側）に膨出した円弧状とすることもできる。また場合によっては誘導部９ａを省略することもでき、さらに誘導部９，９ａのほかに周壁７の下端部と上端部の少なくとも一方にも同様な誘導部を設けることもできる。
【００４８】
仕切板２５は上記誘導部と同様な材質で作ることができる。また仕切板２５に形成するスクリーン８は、この分野で慣用されているステンレス等の金属板にプレス加工で打ち抜きしたパンチングメタルで作られたパンチングメタルスクリーンを使用することができる。しかし金属板の厚さが数ミリ必要な場合には、その板厚に加工できる孔径も数ミリとなってしまうので、微細な固形物、例えば平均粒径が数ミクロン（μｍ）〜１ｍｍ程度の固形物を分離する場合は、そのような範囲の分離に適したウェッジワイヤスクリーンを使用することが望ましい。
【００４９】
なお、パンチングメタルスクリーンを使用する場合のスクリーンの孔径は（１ｍｍ〜５ｍｍ）、開口率は（１５％〜３０％）程度がよい。またウェッジワイヤスクリーンを使用する場合のスクリーン目幅は（１０μｍ〜１ｍｍ）、好ましくは（１００μｍ〜５００μｍ）程度がよい。
【００５０】
なお、スクリーン８の縁部を直接側壁などに固定できる場合は、仕切板２５を省略することもできる（以下の実施例も同様）。
【００５１】
図１に示す例ではウェッジワイヤスクリーンを使用している。次にウェッジワイヤスクリーンについて具体的に説明する。
【００５２】
図６（ａ）は（図１のスクリーン８として用いた）ウェッジワイヤスクリーン８の前方から見た斜視図であり、図６（ｂ）はそれを斜め上方から見た斜視図である。ウェッジワイヤスクリーン８は断面楔状の複数のウェッジワイヤ８ａを平行に配列して構成され、各ウェッジワイヤ８ａ間に１０μｍ〜１ｍｍ程度の微小なスリット８ｂが形成されている。そして各ウェッジワイヤ８ａは複数の支持棒８ｃに点溶接等により固定される。なお各ウェッジワイヤ８ａおよび支持棒８ｃは例えばステンレス等の耐食性の金属材料で作られる。ウェッジワイヤスクリーン８に形成される各スリット８ｂは１０μｍ〜１ｍｍ程度の固形物の通過を阻止し、スリット幅よりも小さい固形物を含む流液だけを通過させる。なおウェッジワイヤスクリーン８は、各ウェッジワイヤ８ａの軸方向が前処理槽２の上下方向に一致するように仕切板２５に設けられる。
【００５３】
図７は図６に示すウェッジワイヤスクリーン８を構成するウェッジワイヤ８ａとスリット８ｂの部分拡大断面図である。断面が楔状のウェッジワイヤ８ａは所定間隔で互いに平行に配列しており、その頭部８ｄの面が流入室側の面の一部を形成する。その頭部８ｄの面から垂直方向に延長する楔の軸線Ｓは、矢印Ｌで示す流入室３の内側面に沿った上下方向の旋回流方向の下流側に傾斜している。そして旋回流方向Ｌと頭部８ｄの面との角度αは３度〜８度、通常５度程度に設定される。
【００５４】
このように各ウェッジワイヤ８ａの軸線Ｓを傾斜させると、図示のように、旋回流の上流側における頭部８ｄの端部８ｅが下流側における頭部８ｄの端部８ｆより流入室５の内側方向に突出する。そのため旋回流が各ウェッジワイヤ８ａの突出した端部８ｅに衝突し、コアンダ効果によりスリット８ｂに効率よく引き込まれる。従って、ミクロン単位の固形物を分離すためにスリット幅を小さくするとスクリーンの開口率が非常に小さくはなるが、コアンダ効果により通液性が向上してスクリーンの開口率を実質的に増大させる効果を発揮する。このように通液性を向上させることが可能になると、微細な固形物を分離するためにスリット間隔を極めて小さくしても、分離処理能力をかなりのレベルに維持することができる。
【００５５】
図１に示すウェッジワイヤスクリーン８は、上下方向の中間部分を境界として上下に区分されている。そして上側のウェッジワイヤスクリーン８と下側のウェッジワイヤスクリーン８における頭部８ｄの面から垂直方向に延長する楔の軸線Ｓは互いに逆方向に傾斜し、それぞれが矢印で示す流入室３の内側に沿った上下方向の旋回流方向の下流側に傾斜するようになっている。
【００５６】
次に、重金属処理装置１を構成する重金属処理槽３について説明する。重金属処理槽３はポーラスコンクリート体１０で仕切られた供給室１１と排出室１２を備えている。供給室１１には前記前処理槽２の２つの流出部６ａとそれぞれ兼用になる２つの供給部１１ａが形成され、排出室１２を構成する周壁１３の上部に液体の排出部１２ａが形成されている。なお排出部１２ａは周壁１３部分を貫通して形成されるが、後述するように、この排出部１２ａには例えば雨水などを地下に浸透する浸透槽に連通する配管が接続される。
【００５７】
重金属処理槽３の周壁内側に支持板１４が水平方向に着脱自在に（もしくは固定状態で）配置され、その支持板１４の中心部に貫通孔１４ａが形成されている。貫通孔１４ａには同軸的に沈降物取り出し用の筒体１５が固定され、筒体１５を取り囲むように９つのポーラスコンクリートブロック板１０ａが２段に積み重ねられ、これら複数のポーラスコンクリートブロック板１０ａによりポーラスコンクリート体１０が構成される。なお各ポーラスコンクリートブロック板１０ａは、場合によって１段でもよく、あるいは３段以上積み重ねてもよい。
【００５８】
ポ―ラスコンクリート体１０は液体にイオン態様で含まれる重金属を、主としてアルカリ環境下に水酸化物化して液体から分離するもので、一般にはセメントと単一粒度の骨材を使用して常圧下で加圧成型するか、セメントに砂に発泡性物質を加えた原材料をオートクレーブ等で発砲させて成形することにより製造することができるが、例えば前記特許文献１（特許第４１４１７９４号）に記載されたコンクリートを板状の所定寸法に成形して使用することもできる。なお、本発明に使用するポーラスコンクリート体１０の空隙率は１０〜５０％、特に２０〜３０％程度が望ましい。
【００５９】
ポ―ラスコンクリート体１０は、普通ポルトランドセメント、高炉セメント等の原材料にゼオライト、酸化鉄、水酸化鉄などの添加物を１種以上混入して製造することもできる。それら添加物を添加したものは、その添加物によるイオン交換能、触媒能、吸着能などの作用を追加的に利用することができる。なお添加物は粉末または粒状のものをコンクリート材料に添加することができる。また添加物を例えば樹脂バインダーと混合して板状に成形したもの、または粉末または粒状の添加物を水透過性の布製などの扁平な袋内に充填したものを、１枚のポーラスコンクリート板１０の上に配置、もしくは２枚のポーラスコンクリート板１０の間に配置してもよい。
【００６０】
次に上記第１実施例の作用を説明する。前処理槽２の流入室５の上部に形成した流入部５ａから液体が矢印のように流入室５内に供給されると、その液流は流入室５の内部で上下方向の旋回流を生成する。すなわち供給された液流は２枚の平行する仕切板２５とそれに形成したスクリーン８の対向面でその両側を制限されながら、流入室５の上部を水平方向に流れ、下流側上部の誘導部９に誘導されて下降し、次いで下部の誘導部９ａに誘導されて水平方向に方向転換し、流入室の下方を上流側に水平に流れてから周壁７に沿って上昇し流入部５ａ領域に戻るように循環する。そして上下方向の旋回流は流入部５ａから液流が継続する限り持続的に生成する。
【００６１】
上下方向の旋回流は上記のように流入室５内を循環するが、その旋回流を流れの束としてみたとき、流入部５ａから水平方向に流れるときの旋回流の束の上面は下流側上部の誘導部９に誘導されて下降し、流入室５の下部を通って上流側に戻るときは上面になる。そしてスクリーン８はこのような旋回流の上下の面と垂直な側面に沿うように配置される。
【００６２】
スクリーン８を通過した液流は流出室６に流入し、流出部６ａを経て重金属処理槽３に供給される。一方、スクリーン８により流出室６側への通過を阻止された固形物は、そのまま上下方向の旋回流に乗って流入室５の内部を循環する。その際、一部の固形物はスクリーン８の表面に一時的に付着することがあるが、スクリーン８は上下方向の旋回流の側面に沿って配置されており、スクリーン８に一時的に付着した固形物は上下方向の旋回流で剥離されるので、スクリーン８が目詰まりを生じるおそれはない。
【００６３】
旋回流に乗って流入室５内を循環する固形物のうち、比較的比重の大きいものは重力により次第に流入室５の底部に堆積していくが、浮遊性の微細な固形物はかなり長時間流入室５の内部を循環する。しかし前処理槽２を長期間連続運転したとしても、微細な固形物の積算量は流入室５の内容積に比べて僅かな値にしかならないので、前処理槽２の清掃のために運転停止間隔を短くする必要性は低く、ほとんどの場合実用上の問題はない。
【００６４】
前処理槽２から流出部６ａ（供給部１１ａ）を経て重金属処理槽３の下方に形成された供給室１１に流入した流液は、そこから上昇して水平に配置されたポーラスコンクリート体１０を透過し、排出室１２から排出部１２ａを経て外部に排出する。そして流液がポーラスコンクリート体１０の網目状の微細な連続する空隙（連続空隙）を通過する際に、イオン態の重金属はポーラスコンクリート体１０のアルカリ環境下において水酸化物化して固形物として分離され、清浄な液流となって排出部１２ａから排出される。
【００６５】
ポーラスコンクリート体１０の板厚は、液体の平均流速において微細な孔内に滞留する重金属由来の固形物が下流側まで達しない範囲に設定することが望ましく、対応する一般的な流量としては、ポーラスコンクリート体の表面積１ｍ２当たり８００〜９００リットル／毎分として、前記空隙率の範囲のポーラスコンクリート体１０の板厚としては、安全率を考慮して２０ｃｍ〜３０ｃｍ程度の範囲に設定すれば十分である。
【００６６】
一般に下水道排水の流量は雨の影響や時間帯により周期的に変化し、一時的に停滞することが多い。流量が存在するときにはポーラスコンクリート体１０の孔内に固形物が次第に付着していくが、付着した固形物は雨が止んだ時等に流量が停滞（もしくは中断）した際に、下流側（ポーラスコンクリート体１０の上側）の水が逆流して下方に洗い流される。またポーラスコンクリート体１０は常に水中あるので、固形物がしていても乾燥しないのでポーラスコンクリート体１０に固着することはない。そのためポーラスコンクリート体１０は長期間運転しても、固形物付着量は極めてすくない。
【００６７】
重金属処理装置１を長期間運転すると、前処理槽２の底部にはかなりの固形物が堆積し、重金属処理槽３の底部にもある程度の固形物や微細な沈降物が堆積する。そこで重金属処理装置１の運転を停止し、これら固形物を外部に回収する。回収作業は先ず重金属処理装置１の上部を閉鎖している蓋体４を開け、次いで前処理槽２の上方からその底部に堆積した固形物と雨水をバキューム吸引等により回収すると共に、重金属処理槽３の上方から筒体１５を通してその底部に堆積した固形物や沈降物、雨水をバキューム吸引等により回収する。そして清掃後は、重金属処理装置１の内部に水を注水する必要があるが、ポーラスコンクリート体１０の上部に給水車より清水を注水することで、清水はポーラスコンクリート体１０の内部を通過しながら底部に流れるので、それによりポーラスコンクリート体１０内部の連続空隙部が洗浄され浄化機能が回復される。
【実施例２】
【００６８】
図２は重金属処理装置の第２実施例を模式的に示すもので、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。本実施例は図１に示す第１実施例の変形例であり、第１実施例と異なる部分は、前処理槽２に区分体を設けた点であり、そのほかの部分は同様に構成される。したがって、第１実施例と同じ部分は同一符号（番号）を付し、重複する説明は省略する。
【００６９】
本実施例では、前処理槽２の流入室５を上側の第１室２０と下側の第２室２１に区分する区分体２２が設けられ、その区分体２２に開口部２３が形成される。第１室２０には流入部５ａが形成されると共に誘導部９，９ａが設けられる。仕切板２５のスクリーン８は第１室２０に生成する上下方向の旋回流の側面に沿うように配置され、第２室２１には開口部２３から下降してくる固形物が堆積できる堆積部２４が形成される。
【００７０】
次に本実施例の特徴部分である前処理槽２の作用を説明する。前処理槽２の流入室５の上部に形成した流入部５ａから矢印のように液体が流入室５内に供給されると、その液流は流入室５の内部で上下方向の旋回流を生成する。スクリーン８を通過した液流は流出室６に流入し、その流出部６ａを経て重金属処理槽３に供給される。一方、スクリーン８により流出室６側への通過を阻止された固形物は、そのまま上下方向の旋回流に乗って流入室５の内部を循環する。
【００７１】
第１室２０を旋回流に乗って循環する固形物は、循環のたびに少しずつ区分体２２の開口部２３から下方の第２室２１に下降し、その堆積部２４に堆積していく。したがって固形物分離機能を有する第１室２０内を循環する固形物量は常に低いレベルに維持される。
【実施例３】
【００７２】
図３は重金属処理装置の第３実施例を模式的に示すもので、（ａ）は（ｂ）のＥ−Ｅ面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。本実施例は図１に示す第１実施例の変形例であり、第１実施例と異なる部分は、重金属処理槽２に設けられるポーラスコンクリート体１０の形状が相違する点であり、そのほかは同様に構成される。したがって、第１実施例と同じ部分は同一符号（番号）を付し、重複する説明は省略する。
【００７３】
本実施例では、重金属処理槽３の内部に配置されるポーラスコンクリート体１０の形状が筒状になっている。重金属処理槽３の内壁には板状の支持体３０が着脱自在に（または固定状態で）配置され、その支持体３０にポーラスコンクリート体１０が支持されている。具体的には、支持体３０の中央部に形成された４つの円形の貫通孔３０ａの位置から筒状（本実施例では円筒状）のポーラスコンクリート体１０が４本それぞれ同軸的に且つ支持体３０に対して垂直に延長されている。
【００７４】
本実施例における支持体３０は、上記筒状のポーラスコンクリート体１０と同じ材質のポーラスコンクリートで作られており、支持体３０部分でも重金属を吸着できるようになっている。そしてその支持体３０の貫通孔３１の周縁に形成した環状溝（図示せず）に筒状のポーラスコンクリート体１０の下部を嵌めこんで支持している。しかしこの支持体３０はステンレス等の金属板やＦＲＰなどで構成してもよい。
【００７５】
なお本実施例では、前処理槽２が図１の第１実施例と同じように構成されているが、この前処理槽２は図２の第２実施例における前処理槽２と同じ構成であってもよい。
【００７６】
次に本実施例の特徴部分である重金属処理槽３の作用を説明する。前処理槽２からその流出部６ａ（もしくは重金属処理槽３の供給部１１ａ）を経て重金属処理槽３の下方に形成された供給室１１に流入した流液の一部は上昇し、水平に配置された支持体３０を下側から上側に透過して排出室１２に排出し、残りの大部分の流液は４本のポーラスコンクリート体１０の内側を上昇してその周壁を内側から外側に透過して排出室１２に排出する。そして流液がポーラスコンクリート体１０等を透過する際に、イオン態の重金属はポーラスコンクリート体１０等のイオン吸着機能により吸着されて分離され、清浄な液流となって排出室１２から排出部１２ａを経て外部に排出される。
【００７７】
重金属処理装置１を長期間運転すると、重金属処理槽３の底部にもある程度の固形物や微細な沈降物が堆積する。そこで重金属処理装置１の運転を停止して固形物を外部に回収する。具体的には先ず重金属処理装置１の上部を閉鎖している蓋体４を開け、次いで重金属処理槽３の上方からその底部に堆積した固形物や沈降物を筒状のポーラスコンクリート体１０を通してバキューム吸引等により回収する。
【実施例４】
【００７８】
図４は重金属処理装置の第４実施例を模式的に示すもので、（ａ）は（ｂ）のＧ−Ｇ面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。本実施例は図２に示す第２実施例の変形例であり、第２実施例と異なる部分は、前処理槽１に設けられる流入室５の周壁部分、及び重金属処理槽２に設けられるポーラスコンクリート体１０の配置構造であり、そのほかの部分は同様に構成される。したがって、第２実施例と同じ部分は同一符号（番号）を付し、重複する説明は省略する。
【００７９】
本実施例の前処理槽２は、その流入室５を上側の第１室２０と下側の第２室２１に区分する区分体２２が設けられ、その区分体２２に開口部２３が形成されている。第１室２０は周壁７から横方向に互いに平行に延長する２枚の仕切板２５と、その仕切板２５に形成したスクリーン８と、各スクリーン８の下流側の端縁間を閉鎖する仕切板２５と、区分体２２とで囲まれた内部空間により構成される。そして周壁７の上部に流入部５ａが形成され、第１室２０の内部に誘導部９，９ａが設けられる。
【００８０】
第２室２１は槽底板、周壁７、仕切板２５および区分体２２とで囲まれた内部空間により構成され、その内部には開口部２３から下降してくる固形物が堆積できる堆積部２４が形成される。
【００８１】
２枚のスクリーン８は、第１室２０内の誘導部９，９ａにより生成する上下方向の旋回流の側面に沿うように配置され、２枚のスクリーン８の排出側（下流側）に流出室６が形成され、その流出室６の上部に流出部６ａ（供給部１１ａ）が形成されている。
【００８２】
本実施例の重金属処理槽３は、供給室１１と排出室１２が互いに平行に配置された板状の２枚のポーラスコンクリート体１０により仕切られる。供給室１１にはそれを上側室４０と下側室４１に区分する区分体４２が設けられ、その区分体４２に開口部４３が形成される。具体的には、上側室４０は互いに平行に配置した２枚のポーラスコンクリート体１０、周壁７ａ、中壁４５および区分体４２の内部空間に形成され、下側室４１は周壁７，７ａ、中壁４５、区分体４２および槽底板の内部空間に形成される。そして下側室４１には開口部４３から下降してくる固形物や沈降物が堆積できる堆積部４４が形成される。ポーラスコンクリート体１０の空隙率は１０〜５０％、特に２０〜３０％程度が望ましい。
【００８３】
上側室４０に供給部１１ａ（前処理槽２の排出部６ａと兼用）が形成されると共に、供給部１１ａから流入する液体を反転させて該供給室内に上下方向の旋回流を生成するための誘導部４６，４６ａが設けられる。一方、排出室１２には排出部１２ａが形成される。そして２枚のポーラスコンクリート体１０は前記生成する旋回流の側面に沿うように配置されている。
【００８４】
なお本実施例では、前処理槽２と重金属処理槽３のいずれも区分体２２または区分体４２を設けているが、場合によってはこれら区分体２２，４２のいずれか、またはいずれも省略することができる。
【００８５】
次に本実施例の重金属処理装置１の作用を説明する。前処理槽２の流入室５の上部に形成した流入部５ａを経て矢印のように液体が流入室５内に供給されると、その液流は誘導部９，９ａにより方向転換して流入室５の内部で上下方向の旋回流を生成する。スクリーン８を通過した液流は流入室６に流入し、流出部６ａを経て重金属処理槽３に供給される。一方、スクリーン８により流出室６側への通過を阻止された固形物は、そのまま上下方向の旋回流に乗って流入室５の内部を循環する。
【００８６】
第１室２０を旋回流に乗って循環する固形物は、循環のたびに少しずつ区分体２２の開口部２３から下方の第２室２１に下降し、その堆積部２４に堆積していく。したがって固形物分離機能を有する第１室２０内を循環する固形物量は常に低いレベルに維持される。
【００８７】
次に、重金属処理槽３の供給部１１ａから矢印のように供給室１１内に水平方向に流液が供給されると、その液流は誘導部４６，４６ａにより方向転換して供給室１１の内部で上下方向の旋回流を生成する。
【００８８】
上下方向の旋回流は上記のように供給室１１内を循環するが、その旋回流を流れの束としてみたとき、供給部により１１ａから水平方向に流れるときの旋回流の束の上面は下流側上部の誘導部４６に誘導されて下降し、供給室１１の下部を通って上流側に戻るときは上面になる。そして２枚のポーラスコンクリート体１０はこのような旋回流の上下の面と垂直な両側面に沿うように配置される。
【００８９】
流液が２枚のポーラスコンクリート体１０を通過して排出室１２側に流出する際に、液体に含まれている重金属が例えば水酸化物化して分離される。前処理槽２から微細な固形物が供給室１１に混入したとき、その固形物は２枚のポーラスコンクリート体１０を通過できずに、そのまま上下方向の旋回流に乗って供給室１１の内部を循環する。
【００９０】
その際、一部の固形物はポーラスコンクリート体１０の表面に一時的に付着することがあるが、ポーラスコンクリート体１０は上下方向の旋回流の側面に沿って配置されているので、一時的に付着した固形物は上下方向の旋回流で剥離され、ポーラスコンクリート体１０が目詰まりするおそれはない。旋回流に乗って流入室５内を循環する固形物は、区分体４２の開口部４３から次々と下降して下側室４１の堆積部４４に堆積する。なお本実施例における区分体４２は省略してもよい。
【実施例５】
【００９１】
図５は本発明の第５実施例を模式的に示すものである。本実施例では、重金属処理装置１に処理すべき液体を供給する液体供給管路５０の配管にオーバフロー槽５１が設けられ、そのオーバフロー槽５１に前処理槽２の流入部５ａが連通される。また重金属処理槽３の排出部１２ａが液体を地下に浸透させる浸透槽５２に連通される。
【００９２】
オーバフロー槽５１には堰５３が設けられる。そして堰５３の上流側と前処理槽２の流入部５ａが連通し、堰５３の下流側は河川等に放流する下流側配管が連通する。なお堰５３は前処理槽２に流入する液流がその処理能力を超えた分を下流側にオーバフローさせる高さに調整できるようになっている。このように構成すると、大雨時などにおいて重金属処理装置１の処理能力を超える排水が流入したときに、重金属処理装置１が安全運転を継続できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の重金属処理装置は、一般道路や高速道路、建物の金属屋根、金属製構築物などから流れてくる雨水に含まれている重金属、または工場排水などに含まれている重金属を分離して、環境に影響を与えない液流にして地下に浸透させる資源循環分野に利用できる。
【符号の説明】
【００９４】
１                      重金属処理装置
２                      前処理槽
３                      重金属処理槽
４                      蓋体
５                      流入室
５ａ                    流入部
６                      流出室
６ａ                    流出部
７、７ａ、７ｂ          周壁
８                      スクリーン
８ａ                    ウェッジワイヤ
８ｂ                    スリット
８ｃ                    支持棒
８ｄ                    頭部
８ｅ、８ｆ              端部
９、９ａ                誘導部
１０                    ポーラスコンクリート体
１０ａ                  ポーラスコンクリートブロック板
１１                    供給室
１１ａ                  供給部
１２                    排出室
１２ａ                  排出部
１３                    周壁
１４                    支持板
１４ａ                  貫通孔
１５                    筒体
２０                    第１室
２１                    第２室
２２                    区分体
２３                    開口部
２４                    堆積部
２５                    仕切板
３０                    支持体
３１                    貫通孔
４０                    上側室
４１                    下側室
４２                    区分体
４３                    開口部
４４                    堆積部
４６、４６ａ            誘導部
５０                    液体供給管路
５１                    オーバフロー槽
５２                    浸透槽
５３                    堰
【図１】
2011020052.tif 000003
【図２】
2011020052.tif 000004
【図３】
2011020052.tif 000005
【図４】
2011020052.tif 000006
【図５】
2011020052.tif 000007
【図６】
2011020052.tif 000008
【図７】
2011020052.tif 000009