(57)【要約】【課題】汚染度の高い被処理水を未消毒のままで河川、湖沼、海などに流出することを防止し、且つ効果的に当該被処理水を消毒する技術を提供することにある。【解決装置】水処理装置は、被処理水を収容する雨水井１、雨水井１における被処理水の溢流の可能性を検知する水位検知装置２、被処理水の濁度を検知してそれの消毒の必要性を判定する表面散乱式濁度検知装置３、被処理水のｐＨを５以下に調整するｐＨ調整装置４、被処理水をオゾンにより消毒するオゾン処理槽６に移送する汲水ポンプ５、オゾン処理槽６、オゾン発生装置７、排オゾン分解塔８、およびｐＨ再調整装置９を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水収容装置に収容された被処理水の溢流の有無または溢流の可能性を検知する溢流検知装置、上記被処理水収容装置からの溢流水または溢流の可能性のある溢流可能性水の濁度を検知する濁度検知装置、上記溢流水または上記溢流可能性水のｐＨを調整するｐＨ調整装置、ｐＨ調整された上記溢流水または上記溢流可能性水を消毒する消毒装置を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
上記消毒装置として、上記被処理水収容装置からの溢流水または上記溢流可能性水を上記被処理水収容装置から外部に移送する移送ポンプが用いられることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
上記消毒装置は、オゾンおよび／または次亜ハロゲン酸またはその塩を消毒剤として用いるものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の水処理装置。
【請求項４】
被処理水収容装置に収容された被処理水の溢流の有無または溢流の可能性を検知する第一工程、上記被処理水収容装置からの溢流水または溢流の可能性のある溢流可能性水の濁度を検知する第二工程、上記第二工程で検知された上記溢流水または上記溢流可能性水の濁度が濁度管理限界値を越えた場合に上記溢流水または上記溢流可能性水のｐＨを５以下に調整する第三工程、および上記第三工程でｐＨ調整された上記溢流水または上記溢流可能性水を消毒する第四工程を備えたことを特徴とする水処理方法。
【請求項５】
上記第四工程において、オゾンおよび／または次亜ハロゲン酸またはその塩を消毒剤として用いることを特徴とする請求項４記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置および水処理方法に関し、特に家庭排水などの汚水と雨水とを下水道管に集めて消毒処理し放流する合流式下水道システムにおいて、降雨時にポンプ場より排出される未処理下水による河川、湖沼、海などの汚染問題を解決するうえで好適な水処理装置および水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
後記の非特許文献１から、従来の下水の消毒施設において、大腸菌数が３０００個／ミリリットル以下になるオゾン注入率を定め、そのオゾン量をオゾン反応タンクに注入し消毒することが従来公知である。非特許文献１によれば、オゾンの注入率を決める際に有機物や亜硝酸等の還元性物質が少ない下水に就いては、下水１リットルあたり５ｍｇ程度のオゾン注入率で目標の消毒効果を達成できる場合があるが、還元性物質が多い場合はオゾンが消費されるためにより多くのオゾンが必要であるとし、その原因はオゾンによる有機物や亜硝酸性窒素の酸化反応が微生物（大腸菌等）の不活化反応と競合し、オゾン消費量が大きくなるためとしている。
【０００３】
一方、後記の特許文献１から、被処理水のｐＨを５．５〜６．５に調整後、吸着処理を経てオゾン処理することが従来公知である。また後記の特許文献２から、沈殿スラッジに含まれているＣOＤのオゾン処理の際に、硫酸にてｐＨ２〜４とすることが従来公知である。またさらに後記の特許文献３から、廃水を硝化処理した後にｐＨを調整後、オゾン処理することが従来公知である。
【０００４】
また従来から、技術技術各種の汚水や下水などの被処理水は、雨水井などの被処理水収容装置に収容されてそれが一定量に達すると、それを水処理装置にポンプ輸送し、消毒処理して河川などに放流する方針が採られてきた。ところで、被処理水収容装置に流入する汚水や下水の量の一時的な急増や急激な降雨に基づく多量の雨水の流入などのために、被処理水収容装置の水位が急上昇して当該収容装置から被処理水が溢流し、未消毒のまま河川、湖沼、海などに流出してそれらを汚染する問題があった。従来は、かかる溢流と溢流水による汚染問題が等閑に付されてきたのが実情である。上記非特許文献１および特許文献１〜特許文献３には、被処理水に就いての消毒や処理方法は開示されていても、上記の溢流水による汚染問題については全く言及がない。
【非特許文献１】下水道施設計画・設計指針と解説  後編  ２００１年版（第２７２頁、図４．７．８）
【特許文献１】特開２００３−１３６０８０号公報（請求項１、請求項３）
【特許文献２】特公昭６３−３９３０７号公報（第４欄、８〜１１行）
【特許文献３】特開昭５２−２８１６８号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明において解決しようとする課題は、現況における上記問題に鑑みて、汚染度の高い被処理水が未消毒のままで河川、湖沼、海などに流出することを防止し、且つ効果的に当該被処理水を消毒する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の水処理装置は、被処理水収容装置に収容された被処理水の溢流の有無または溢流の可能性を検知する溢流検知装置、上記被処理水収容装置からの溢流水または溢流の可能性のある溢流可能性水の濁度を検知する濁度検知装置、上記溢流水または上記溢流可能性水のｐＨを調整するｐＨ調整装置、ｐＨ調整された上記溢流水または上記溢流可能性水を消毒する消毒装置を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の水処理方法は、被処理水収容装置に収容された被処理水の溢流の有無または溢流の可能性を検知する第一工程、上記被処理水収容装置からの溢流水または溢流の可能性のある溢流可能性水の濁度を検知する第二工程、上記第二工程で検知された上記溢流水または上記溢流可能性水の濁度が濁度管理限界値を越えた場合に上記溢流水または上記溢流可能性水のｐＨを５以下に調整する第三工程、および上記第三工程でｐＨ調整された上記溢流水または上記溢流可能性水を消毒する第四工程を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、上記溢流検知装置あるいは上記第一工程を含むことにより上記被処理水収容装置からの上記被処理水の溢流の有無または溢流の可能性を事前に検知することが可能となり、上記濁度検知装置あるいは上記第二工程を含むことにより上記被処理水の汚染の程度が把握できて消毒が必要であるか否かの判断が可能となり、さらに消毒が必要な場合には上記消毒装置あるいは上記第四工程において消毒を効果的に行うために必要なｐＨ調整が、特にｐＨを５以下に調整することが上記ｐＨ調整装置あるいは上記第三工程により可能となる。被処理水のｐＨを所定の範囲に、特に５以下に調整することにより、後記する消毒剤と被処理水中の有機物との反応速度が抑制され、大腸菌の消毒に上記消毒剤が効果的に作用して消毒が効率良く行われる。よって、同一の消毒効果を得るために必要な上記消毒剤量を減少させることができ、上記消毒剤発生装置や貯蔵装置の容量が小さくなり、設備コスト、ランニングコストの低減が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の水処理装置における実施の形態１の説明図であって、当該水処理装置は、上記被処理水収容装置の一例としての雨水井１、上記溢流検知装置の一例としての水位検知装置２、上記濁度検知装置の一例としての表面散乱式濁度検知装置３、ｐＨ調整装置４、上記移送ポンプの一例としての汲水ポンプ５、上記消毒装置の一例としてのオゾン処理槽６、オゾン発生装置７、排オゾン分解塔８、およびｐＨ再調整装置９から構成されている。
【００１０】
雨水井１には下水管（図示せず）を通して送られてきた家庭排水、雨水、あるいはその他の汚水などの被処理水が流入するようになっており、このために雨水井１における被処理水の水位１１は絶えず変化し、降雨時には急上昇することがある。そこで雨水井１における被処理水の水位１０１が水位検知装置２により検知され、また被処理水の汚染の程度が表面散乱式濁度検知装置３により検知される。
【００１１】
水位検知装置２は、雨水井１内に設置された水位センサ２０１と水位検知装置本体２０２とから構成されており、雨水井１内での被処理水の水位１０１は、絶えず水位センサ２０１により検知され、その検知結果は水位検知装置本体２０２に入力される。水位検知装置本体２０２では、上記入力値の大きさ並びに入力値の時間的変化の大きさが絶えず監視される。
【００１２】
本発明者等によるこれまでの調査によれば、上記合流式下水道システムにおける雨水井１内に収容された被処理水の汚染の程度は、実質的に濁度にて評価が可能であり、且つ濁度５０度未満であれば汚染の程度が低くて未消毒のままで放流しても実質的に河川、湖沼、海などを汚染しないことが判明している。なお濁度検知方法および濁度検知装置については特に制限はなく、要は高濃度の濁度を計測できるものであればよく、本発明ではその一例としての表面散乱式濁度検知装置３が採用されている。表面散乱式濁度検知装置３は、被処理水の表面に設置された濁度検知センサ３０１と濁度検知装置本体３０２とから構成されており、雨水井１内での被処理水の濁度、特に水位１０１（表層）およびその近傍の濁度が絶えず濁度検知センサ３０１により検知され、その検知結果は濁度検知装置本体３０２に入力される。濁度検知装置本体３０２では、上記入力値の大きさ並びに入力値の時間的変化の大きさが絶えず監視される。
【００１３】
水位検知装置２による水位検知から、雨水井１から被処理水が溢流する公算が大となり、また表面散乱式濁度検知装置３による濁度検知から上記被処理水の濁度が５０度以上である場合には雨水井１内の被処理水は、汲水ポンプ５によりオゾン処理槽６に移送され、その移送の途上においてｐＨ調整装置４からｐＨ低下剤が添加される。ｐＨ低下剤により酸性とされた被処理水は、オゾン処理槽６においてオゾン発生装置７から供給されたオゾンのバブリングにより消毒され、ｐＨ再調整装置９から供給される中和剤によりｐＨ再調整（中和）されて、外部に放出される。またオゾン処理槽６から排出される未反応のオゾンは、排オゾン分解塔８に導かれて、活性炭などにより分解し無害化されて大気中に放出される。
【００１４】
オゾン処理槽６に供給されるオゾンとしては、純オゾンであってもよく、あるいは空気や酸素などの酸素含有ガスを無声放電処理して得られるオゾン含有ガスであってもよい。いずれのオゾンを消毒剤として使用する場合でも、被処理水はｐＨ調整装置４から供給されるｐＨ低下剤によりに酸性とされる。酸性とされることにより、オゾンと被処理水中の有機物との反応速度が抑制され、大腸菌の消毒にオゾンが効果的に作用して消毒が効率良く行われる。よって、同一の消毒効果を得るために必要なオゾン量を減少させることができ、オゾン処理槽６、オゾン発生装置７、および排オゾン分解塔８として小容量のものの採用が可能となり、設備コスト、ランニングコストの低減が図れる効果がある。
【００１５】
なお上記の酸性の程度は、５以下とすることが好ましいが、過度に酸性化してもその効果は飽和する傾向があるので、ｐＨ低下剤の節約上から約３以上とすることが好ましい。下表１は、大腸菌郡数が３×１０5個／ミリリットルの被処理水を対象として、被処理水のｐHとオゾン消費量（ｍｇ／リットル）との関係を調査した結果を示すものであって、同表から被処理水のｐＨを５以下とすることの効果が明らかである。ｐＨ低下剤としては、硫酸、硝酸、塩酸、あるいはその他の酸であってよい。前記濁度が５０度以上の被処理水をｐＨ３〜５程度とした場合、当該被処理水１リットルあたり５０〜８０ｍｇ程度のオゾン量に注入にて十分に消毒可能である。ｐＨ再調整装置９から供給されるｐＨ再調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの中和剤であってよい。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
実施の形態２．
図２は、本発明の水処理装置における実施の形態２の説明図である。図２において、実施の形態２の水処理装置は、前記実施の形態１の水処理装置とは、実施の形態１において採用されたオゾン処理槽６が省略されて、それに代えて汲水ポンプ５がオゾン処理を兼務していること、オゾン発生装置７から供給されるオゾンは汲水ポンプ５の手前で被処理水に注入されるように管路設計されていること、汲水ポンプ５の下手に気液分離装置１０が設けられ、排オゾン分解塔８は気液分離装置１０の排気口に連結されたことの諸点において異なり、その他に構成は同じである。よって図２に就いては、前記図１に示された装置と同じ装置には同じ符号を付して説明を省略する。
【００１８】
汲水ポンプ５内では、被処理水の移送のために同被処理水が必然的に攪拌される。実施の形態２では、この攪拌現象が同被処理水とオゾンとの攪拌に利用されてオゾン消毒が達成されるので、前記実施の形態１において用いられたオゾン処理槽６が不要となり、小型の気液分離装置１０の採用で済むので設備コストの低減が可能となる。
【００１９】
以上、本発明を実施の形態1および実施の形態２により詳細に説明したが、本発明は、それらの実施の形態に制限されるものではなく、本発明の課題並びにその解決手段の基本に沿った各種の変形形態をも包含する。例えば実施の形態1および実施の形態２においてはオゾンによる消毒が採用されたが、本発明における消毒装置としては次亜塩素酸、次亜臭素酸、次亜沃素酸などの次亜ハロゲン酸またはその塩を消毒剤として用いたものであってもよい。またオゾンと次亜ハロゲン酸またはその塩とを併用してもよい。なお次亜ハロゲン酸またはその塩を消毒剤として用いた場合でも、被処理水は前記したｐＨ調整剤により事前にｐＨ５以下に調整されることが、被処理水を効果的に消毒する上から好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
国民の生活レベルの向上に基づいて雨水井に流入する生活排水などの被処理水の増大、並びにそれによる雨水井からの溢流の可能性の増大の趨勢下にある近時において、本発明は被処理水の溢流を事前に検知し、必要な消毒をしかも効果的の達成可能であるので、自然環境の保護が益々重視される今後において極めて重要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の水処理装置における実施の形態１の説明図である。
【図２】本発明の水処理装置における実施の形態２の説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  雨水井、２  水位検知装置、２０１  水位センサ、２０２  水位検知装置本体、
３  表面散乱式濁度検知装置、３０１  濁度検知センサ、３０２  濁度検知装置本体、
４  ｐＨ調整装置、５  汲水ポンプ、６  オゾン処理槽、７  オゾン発生装置、
８  排オゾン分解塔、９  ｐＨ再調整装置、１０  気液分離装置。
【図１】
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【図２】
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