(57)【要約】【課題】  豪雨時に河川水を一時貯留できる設備を備え、且つその設備を有効利用することで、渇水時における河川表流水の確保と河川の生態系の修復・保全とを同時に図る。【解決手段】  河川水を引き込んで一時貯留する遊水池１と、この遊水池内に設置される下水処理水の浄化手段２と、河川下流側に設置された下水処理場の下水処理水を前記遊水池１の浄化手段２に移送する処理水移送管３と、前記浄化手段２で浄化された下水処理水を河川に放流する放流手段４を備える。豪雨時には遊水池１に河川水を引き入れることで河川下流側での増水を防止でき、渇水時には遊水池１内に設けられた浄化手段２で下水処理水を浄化し、これを河川に放流することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川水を引き込んで一時貯留するための遊水池と、該遊水池内に設置される下水処理水の浄化手段と、前記遊水池よりも河川下流側に設置された下水処理場の下水処理水を前記遊水池の浄化手段に移送するための処理水移送管と、前記浄化手段で浄化された下水処理水を河川に放流するための放流手段を備えたことを特徴とする河川流域における利水システム。
【請求項２】
放流手段が、下水処理水の第２の浄化手段を有することを特徴とする請求項１に記載の河川流域における利水システム。
【請求項３】
浄化手段では、生物処理、化学処理、消毒処理、分離処理の中から選ばれる少なくとも１種の水浄化処理が行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の河川流域における利水システム。
【請求項４】
処理水移送管が下水処理場の処理水放流ラインから分岐して設けられ、遊水池内に貯留された河川水を、前記処理水移送管を通じて前記処理水放流ラインに送水可能としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の河川流域における利水システム。
【請求項５】
請求項４の利水システムを用いた利水方法であって、
遊水地が位置する河川流域での河川表流水の水位が過小の場合には、下水処理場の下水処理水を処理水移送管を通じて遊水池内の浄化手段に移送し、該浄化手段で浄化された下水処理水を放流手段を通じて河川に放流し、
遊水地が位置する河川流域での河川表流水の水位が過剰の場合には、遊水池に河川水を引き入れて貯留するとともに、遊水池内での河川水の貯留状況に応じて、遊水池内の河川水の少なくとも一部を、前記処理水移送管を通じて下水処理場の処理水放水ラインに送水することを特徴とする河川流域における利水方法。
【請求項６】
河川内に水浄化手段を設け、放流手段を通じて、前記水浄化手段の位置よりも上流側の河川に下水処理水を放流し、前記水浄化手段で河川水を浄化することを特徴とする請求項５に記載の河川流域における利水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、豪雨時の河川の増水に備えて設置される遊水池や河川を利用して、下水処理水を渇水時における河川表流水の増加と河川の生態系の修復・保全に役立てることができる、河川流域における利水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
北九州や沖縄などのように渇水期に水不足になりやすい地方では、河川表流水が基底流量に達しないために、所定量の浄水原水が取水できなくなることがある。このような水不足による給水制限を回避するためは、他の浄水場からの導水手段を整備したり、ダム建設などの対策を講じる必要があるが、これらの設備整備には多大な費用を要する。
【０００３】
河川上流部の水不足を解消するための方法として、特許文献１には、河川下流域の下水処理場で発生した下水処理水を、下水処理場に設置された処理水移送ポンプと、河川上流域のポンプ場に設置された雨水排除用ポンプを用いて河川上流部に送水するシステムが示されている。
【特許文献１】特開２００２−３０９６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のように下水処理水を浄水場の取水口がある河川上流部に放流することは、浄水の水質管理上問題がある。また、特に基底流量が小さい河川に下水処理水をそのまま放流した場合、水辺の生態系に悪影響を与えるおそれがある。近年、自然環境の保全や修復に対する関心が高まりつつあり、河川についても利水、治水の面以外に生態系の回復や保全に対するニーズが高く、したがって、特に環境保全が重視される河川上流部に下水処理水を放流することには大きな問題がある。
【０００５】
また、流下能力が小さくなった都市河川では、豪雨により特に河川中流域で洪水などの浸水被害が起きやすい問題があるが、特許文献１のシステムでは、豪雨時における河川の増水やこれによって引き起こされる浸水被害は防止できない。また、河川中流域などでは河川が増水した際に河川水を一時的に貯留するための貯留設備が設けられる場合もあるが、このような設備は極く稀にしか起きない豪雨時に対応するためだけに設置されるものであるため、投資対効果は極めて小さい。
【０００６】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、豪雨時に対応した河川水の一時貯留が可能な設備を備え、且つその貯留設備を有効利用することで、渇水時における河川表流水の確保と河川の生態系の修復・保全とを同時に図ることができる利水システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
[1] 河川水を引き込んで一時貯留するための遊水池と、該遊水池内に設置される下水処理水の浄化手段と、前記遊水池よりも河川下流側に設置された下水処理場の下水処理水を前記遊水池の浄化手段に移送するための処理水移送管と、前記浄化手段で浄化された下水処理水を河川に放流するための放流手段を備えたことを特徴とする河川流域における利水システム。
[2] 上記[1]の利水システムにおいて、放流手段が、下水処理水の第２の浄化手段を有することを特徴とする河川流域における利水システム。
[3] 上記[1]又は[2]の利水システムにおいて、浄化手段では、生物処理、化学処理、消毒処理、分離処理の中から選ばれる少なくとも１種の水浄化処理が行われることを特徴とする河川流域における利水システム。
【０００８】
[4] 上記[1]〜[3]のいずれかの利水システムにおいて、処理水移送管が下水処理場の処理水放流ラインから分岐して設けられ、遊水池内に貯留された河川水を、前記処理水移送管を通じて前記処理水放流ラインに送水可能としたことを特徴とする河川流域における利水システム。
[5] 上記[4]の利水システムを用いた利水方法であって、
遊水地が位置する河川流域での河川表流水の水位が過小の場合には、下水処理場の下水処理水を処理水移送管を通じて遊水池内の浄化手段に移送し、該浄化手段で浄化された下水処理水を放流手段を通じて河川に放流し、
遊水地が位置する河川流域での河川表流水の水位が過剰の場合には、遊水池に河川水を引き入れて貯留するとともに、遊水池内での河川水の貯留状況に応じて、遊水池内の河川水の少なくとも一部を、前記処理水移送管を通じて下水処理場の処理水放水ラインに送水することを特徴とする河川流域における利水方法。
[6] 上記[5]の利水方法において、河川内に水浄化手段を設け、放流手段を通じて、前記水浄化手段の位置よりも上流側の河川に下水処理水を放流し、前記水浄化手段で河川水を浄化することを特徴とする河川流域における利水方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の利水システムは、豪雨時に河川水を引き入れて一時貯留する遊水池を備えているため、遊水地よりも下流側の河川での増水による浸水被害を防止できるとともに、渇水時には遊水池内に設けられた浄化手段によって下水処理水を浄化し、これを河川に放流することにより、河川表流水の確保と河川の生態系の修復・保全とを同時に図ることができる。本発明の利水システムは、豪雨時にしか稼動しない従来の河川水貯留設備とは異なり、河川水貯留設備を渇水時の河川表流水の増加や河川の生態系の保全・回復のための設備として多目的に利用するものであるため、河川水貯留設備の投資対効果を従来に較べて大きく高めることができる。
【００１０】
また、請求項４及び請求項５の利水システム及び利水方法によれば、豪雨時に遊水地に引き込まれた河川水の少なくとも一部を処理水移送管を通じて下水処理場の処理水放流ラインに送水し、この処理水放流ラインを通じて河川水を洪水のおそれが殆どない河川下流部又は沿岸海域に直接放流することができるので、遊水地よりも下流側の河川での浸水被害をより確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１〜図３は本発明の一実施形態を示すもので、図１は全体説明図、図２は遊水池及び放流手段等を部分的に示す説明図、図３は遊水池及び放流手段等の断面を模式的に示す説明図である。図において、１は下水処理場Ａよりも上流側、通常は河川の上流域又は中流域に設置され、豪雨時などに河川水を引き入れて一時貯留するための遊水池、２はこの遊水池１内に設置される下水処理水の浄化手段、３は遊水池よりも下流域に設置された下水処理場Ａの下水処理水を前記遊水池１内の浄化手段２に移送するための処理水移送管、４は前記浄化手段２で浄化された下水処理水（再生水）を河川に放流するための放流手段である。また、ａは下水処理場Ａの処理水放流ラインである。
【００１２】
前記遊水池１は、通常は河川上流域又は中流域の河川近傍に設けられ、河川の増水時に河川水を引き込むための河川水引き込みライン５を有している。この河川水引き込みライン５の構造は任意であるが、例えば、豪雨時などに河川水位が所定レベル以上になった場合に、河岸に設けられた堰を越えて流入渠から河川水が遊水池内に流入するようなものでよい。この河川水引き込みライン５から流入した河川水は、遊水池１に貯留される。
【００１３】
前記浄化手段２は、遊水池１の収容スペースの一部を利用して設置され、処理水移送管３を通じて移送されてくる下水処理水を浄化処理し、再生水を得るためのものである。この浄化手段２によって、下水処理水中の有機物、化学物質、栄養塩類が高度に除去される。
浄化手段２で採られる下水処理水の浄化方式としては、例えば、活性汚泥法、散水濾床法、回転円盤法、接触曝気法などによる生物処理、酸化処理、還元処理、凝集処理、中和処理などの化学処理、沈降処理、濾過処理、遠心処理、吸着処理などの分離処理、薬剤処理、紫外線処理、衝撃処理、超音波処理、熱処理などの消毒処理などが挙げられ、これら処理の１種以上を行うことができる。特に、少なくとも生物処理、化学処理及び消毒処理を組み合せて実施することが好ましい。但し、この浄化手段２で得られた下水処理水の再生水は最終的に河川に放流されるものであるため、消毒処理を行う場合には、消毒副生物や消毒薬剤の残留分が残りにくい物理的な消毒方法を採ることが好ましい。
【００１４】
遊水池１内における浄化手段２の設置形態は任意であり、例えば、遊水池１の一部を仕切って浄化手段２を設置する形態、遊水池１内を上部空間と下部空間とに分割し、下部に浄化手段２を設置し、上部空間を遊水池部とする形態などとすることができる。本実施形態では後者の形態、すなわち遊水池１内を上部空間と下部空間とに分割し、下部に浄化手段２を設置し、上部空間を遊水池部とする構造を採用している。このような形態では、晴天時において遊水地を公園などとして利用することができる。
【００１５】
前記処理水移送管３は、本実施形態では、下水処理場Ａの処理水放流ラインａから分岐して設けられ、前記遊水池１内の浄化手段２に導かれている。この処理水移送管３の途中には処理水移送ポンプ６が設けられている。この処理水移送ポンプ６は遊水池１内の河川水を処理水移送管３を通じて処理水放流ラインａに強制送水する際の移送ポンプとしても用いることができる。
なお、近傍の河川に水位差を利用した発電設備（例えば、水車などを利用した発電装置）を設置し、その電力を処理水移送ポンプ６の動力として利用することもできる。
【００１６】
前記放流手段４は、浄化手段２で浄化された下水処理水（再生水）を近傍の河川に放流するもので、通常は、浄化手段２の出口から放流管を用いて自然流下で河川に放流する。
本実施形態の放流手段４は、再生水（下水処理水）をさらに浄化するための第２の浄化手段７を有している。この第２の浄化手段７の浄化方式としては、例えば、薄層流浄化法、地下浸透法、水生植物植栽法、接触濾材充填浄化法などのような自然を利用した浄化方式の１つ以上を用いることが好ましく、これらの方式によって浄化を行うことにより再生水をより河川水の水質に近づけることができる。本実施形態の第２の浄化手段７は地下浸透方式のもので構成されており、例えば、水田土壌中を浸透させた後、湧水させて河川に放流する。
【００１７】
本発明の利水システムでは、例えば、降雨量検出手段、河川水位検出手段、河川流速検出手段、下水処理水の水質検出手段などを設け、これら検出手段の検出結果に基づき、(1)遊水池１への河川水の引き込み時と浄化手段２への下水処理水の移送時の切り替え、(2)遊水池１への河川水の引き込み量、(3)処理水移送ポンプ６の運転や下水処理水の移送量、(4)浄化手段２の運転量（処理レベル）、などを制御するようにしてもよい。
【００１８】
次に、本実施形態の利水システムの使用形態（利水方法）について説明する。
晴天時や渇水時など河川表流水量が少なく、河川水位が所定レベル以下の場合には、下水処理場Ａから処理水放流ラインａに排出される下水処理水の一部又は全部を処理水移送管３を通じて遊水池１内の浄化手段２に送水し、この浄化手段２で浄化された下水処理水（再生水）を放流手段４に設けられた第２の浄化手段７によってさらに浄化した後、遊水池１近傍の河川に放流する。これによって河川表流水量が増加し、河川の生態系の保全・回復が図られるだけでなく、浄水場での所定量の浄水原水の取水が可能となり、渇水時においても安定した給水が可能となる。
【００１９】
一方、河川水位が通常のレベルの場合には、処理水移送管３による浄化手段２への下水処理水の移送と浄化手段２の運転は停止する。また、豪雨時などのように河川水位が所定レベル以上となった場合には、河川水引き込みライン５から遊水池１内に河川水を引き込むことにより、遊水池１を河川水を一時貯留するための貯留設備として利用する。また、遊水池１に流入する河川水量が多い場合には、遊水池１内での河川水の貯水量に応じて、処理水移送管３を通じて遊水池１内に溜まった河川水を処理水放流ラインａに放流してもよく、これによって遊水池１の受け入れ河川水量を大幅に増加させることができるので、既存の遊水池を利用した洪水対策強化も可能となる。また、遊水池１内の河川水を処理水移送管３を通じて下水処理場Ａの処理水放流ラインａに送水することにより、河川水を洪水のおそれが殆どない河川下流部又は沿岸海域に直接放流することができ、河川中流部での浸水被害をより確実に防止することができる。
【００２０】
遊水池１の河川水を処理水移送管３を通じて処理水放流ラインａに送水するには、処理水移送管３内を自然流下させてもよいし、処理水移送ポンプ６を用いて強制送水してもよい。
また、上記第２の浄化手段７に替えて或いはこれに加えて、河川内に水浄化手段（図示せず）を設け、放流手段４を通じて、その水浄化手段の位置（設置場所）よりも上流側に下水処理水を放流し、水浄化手段で河川水を浄化するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の利水システムの一実施形態を示す説明図
【図２】図１の実施形態を構成する遊水池及び放流手段等を示す説明図
【図３】図１の実施形態を構成する遊水池及び放流手段等の断面を模式的に示す説明図
【符号の説明】
【００２２】
１  遊水池
２  浄化手段
３  処理水移送管
４  放流手段
５  河川水引き込みライン
６  処理水移送ポンプ
７  第２の浄化手段
Ａ  下水処理場
ａ  処理水放流ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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