(57)【要約】【課題】接触濾材充填部の下部に沈殿した汚泥の回収作業を容易に行えるようにする。【解決手段】処理槽１は複数の堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７と上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８とで複数の区画２１〜２９に仕切ってある。各区画２１〜２９に礫状の濾材３ａを層状に充填して接触濾材充填部３とし、濾材３ａ間に水を通過させて水質浄化を行う。接触濾材充填部３の下側に、可動式の空間仕切り壁３１〜３４にて複数の区画４１〜４５に仕切ってある汚泥貯留空間４を設け、浄化作用に伴う汚泥を沈殿，堆積させる。汚泥排出時には各空間仕切り壁３１〜３４を開放状態とし、汚泥貯留空間４を実質的に一つの空間とした上でバキューム方式等にて汚泥の排出を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触濾材間に汚濁水を通過させて水質浄化を行う水質浄化処理施設において、
接触濾材を充填してなる処理槽の接触濾材充填部を仕切り壁をもって二つ以上の区画に仕切るとともに、
それらの区画のうち一部または全部の区画であって且つ隣接する二つ以上の区画では汚泥貯留空間を並設するとともに、
その汚泥貯留空間を二つ以上の区画に仕切る可動式の仕切り壁を設けたことを特徴とする水質浄化処理施設。
【請求項２】
上記接触濾材充填部の下部に汚泥貯留空間を設けることにより水質浄化処理施設が二層構造となっているとともに、
上記接触濾材充填部では少なくとも汚濁水の上部越流を許容する上部越流仕切り壁をもって二つ以上の区画に仕切ってあり、
上記汚泥貯留空間を二つ以上の区画に仕切る可動式の仕切り壁を上部越流仕切り壁の下部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の水質浄化処理施設。
【請求項３】
上記汚泥貯留空間は二つ以上の可動式の仕切り壁をもって複数の区画に仕切ってあり、それらの複数の可動式の仕切り壁は互いに連動して開閉動作するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の水質浄化処理施設。
【請求項４】
上記接触濾材充填部では複数の上部越流仕切り壁と汚濁水の下部越流を許容する複数の堰き止め仕切り壁とを交互に配置することにより複数の区画に仕切ってあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水質浄化処理施設。
【請求項５】
上記複数の上部越流仕切り壁は上流側のものから下流側のものに向かってそれぞれの上端の高さが順次低くなるように設定してあることを特徴とする請求項４に記載の水質浄化処理施設。
【請求項６】
汚濁水の流速について、上記接触濾材充填部の区画を通流する時の接触流速よりも上部越流仕切り壁の上を越流する時の上部越流の流速の方が大きくなるように設定してあることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水質浄化処理施設。
【請求項７】
上記接触濾材充填部の上部に植生領域を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水質浄化処理施設。
【請求項８】
上記接触濾材充填部の上部に植生領域とともに表面水流領域を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水質浄化処理施設。
【請求項９】
上記接触濾材充填部の上部に植生領域を設け、汚濁水を濾材充填部の内部を通過させる地下水流領域および上記植生領域の表面を流れる表面水流領域を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水質浄化処理施設。
【請求項１０】
上記汚泥貯留空間に沈殿，堆積した汚泥の外部への排出が可能となっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の水質浄化処理施設。
【請求項１１】
上記汚泥貯留空間に連通する汚泥排出口を設けてあることを特徴とする請求項１０に記載の水質浄化処理施設。
【請求項１２】
上記接触濾材を礫状の濾材としたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の水質浄化処理施設。
【請求項１３】
上記接触濾材を三次元形状の繊維編成体としたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の水質浄化処理施設。
【請求項１４】
上記接触濾材として礫状の濾材と三次元形状の繊維編成体とを併用したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の水質浄化処理施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触濾材を用いた水質浄化処理施設の改良に関し、特に河川および湖沼等の汚濁水を浄化するにあたり、発生する汚泥の処理をより効率良く行うことができるとともに、メンテナンス性および水質浄化性能が向上するように改良された水質浄化処理施設に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
河川、湖沼における汚濁水の水質浄化方法には、従来から行われている方法として、いわゆるウエットランドと称される人工湿地を利用した湿地型のもの以外に、濾材として例えば礫を用いてその礫間に汚濁水を通流させることにより水質の浄化を図る礫間型のものがある。
【０００３】
しかし、これらの水質浄化方法に於ける最大の欠点は、汚濁水中の浮遊物（ＳＳ分）や水質浄化過程で発生する汚泥により礫と礫の隙間が早期に目詰まりして、汚濁水が表層のみを流れる流れようになり、礫間を浸透させて不純物を積極的に沈降，分離させるという本来の浄化機能を果たさなくなる等の問題があった。
【０００４】
そこで、これらの問題を解決する水質浄化処理システムとして、礫を充填した礫層の下部に汚泥貯留部を設け、礫層からの不純物や汚泥成分の沈降または沈殿を積極的に促進して、その汚泥貯留部に汚泥として沈殿，堆積させた上で、その汚泥を例えばバキュームポンプ車等の吸引手段にて定期的に引き抜く方法が特許文献１として本出願人より提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２０９４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のシステムでは、長期間の稼動による発生汚泥の回収を目的に浄化施設底部に汚泥貯留部を設けており、その空間に堆積した汚泥の排出処理が可能ではある。その一方、汚泥貯留部が互いに独立した複数の区画に仕切られているために、各区画毎にその都度例えばバキュームポンプ車に接続されたホース等を挿入して汚泥の排出を行わなければならず、汚泥排出処理に要する工数が増大するという二次的な問題が発生することが判明した。
【０００６】
本発明は、以上のような課題に着目してなされたものであり、とりわけ汚泥排出処理を一段と容易に行え、しかもメンテナンスも容易に行えることで浄化処理性能をより長期にわたって安定維持できるようにした構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、接触濾材間に汚濁水を通過させて水質浄化を行う水質浄化処理施設において、接触濾材を充填してなる処理槽の接触濾材充填部を仕切り壁をもって二つ以上の区画に仕切るとともに、それらの区画のうち一部または全部の区画であって且つ隣接する二つ以上の区画では汚泥貯留空間を並設するとともに、その汚泥貯留空間を二つ以上の区画に仕切る可動式の仕切り壁を設けたことを特徴とする。
【０００８】
より具体的には、請求項２に記載のように、上記接触濾材充填部の下部に汚泥貯留空間を設けることにより水質浄化処理施設が二層構造となっているとともに、上記接触濾材充填部では少なくとも汚濁水の上部越流を許容する上部越流仕切り壁をもって二つ以上の区画に仕切ってあり、上記汚泥貯留空間を二つ以上の区画に仕切る可動式の仕切り壁を上部越流仕切り壁の下部に設けた構造とする。
【０００９】
また、請求項３に記載のように、上記汚泥貯留空間は二つ以上の可動式の仕切り壁をもって複数の区画に仕切ってあり、それらの複数の可動式の仕切り壁は互いに連動して開閉動作するようになっているものとする。このようにすると、可動式の仕切り壁が閉止状態にあるときにはその可動式の仕切り壁は実質的に上部越流仕切り壁の一部として機能するようになる。
【００１０】
さらに、請求項４に記載のように、上部接触濾材充填部では複数の上部越流仕切り壁と汚濁水の下部流過（下部浸透）を許容する複数の堰き止め仕切り壁とを交互に配置することにより複数の区画に仕切ってあるものとする。このようにすると、処理槽内では上下方向の蛇行を繰り返しながら下流側に向かう流れが生成されるようになる。
【００１１】
上記接触濾材としては、請求項１２〜１４に例示しているように、単繊維または撚り繊維をループ状等に編み込んで三次元立体形状とした間隙率の大きな繊維編成体のほか、砂利、砕石、割栗石等の粒状または塊状をなすいわゆる礫状の固形体、あるいは炭、ゼイライト等の吸着物質や多孔質物質を必要に応じて使い分けるか、または複数のものを組み合わせて使用するものとする。
【００１２】
より具体的には、請求項５に記載のように、上記複数の上部越流仕切り壁は上流側のものから下流側のものに向かってそれぞれの上端の高さが順次低くなるように設定してあることが流れの安定化の上で好ましい。
【００１３】
望ましくは、使用する接触濾材の種類にかかわらず、請求項６に記載のように、汚濁水の流速について、上記接触濾材充填部の区画を通流する時の接触流速よりも上部越流仕切り壁の上を越流する時の上部越流の流速の方が大きくなるように設定する。こうすることにより、例えば各上部越流仕切り壁を越流する際の乱流効果によって汚濁水への酸素補給を期待できるようになる。
【００１４】
また、景観の向上や微生物の分解作用に基づく浄化を期待する場合には、請求項７に記載のように、上記接触濾材充填部の上部に植生領域を設けるものとし、あるいは請求項８に記載のように、上記接触濾材充填部の上部に植生領域とともに表面水流領域を設けるものとする。
【００１５】
さらに、請求項９に記載のように、上記接触濾材充填部の上部に植生領域を設け、汚濁水を濾材充填部の内部を通過させる地下水流領域および上記植生領域の表面を流れる表面水流領域を設けることもできる。
【００１６】
ここで、汚泥処理の効率化のためには、請求項１０に記載のように、上記汚泥貯留空間に沈殿，堆積した汚泥の外部への排出が可能となっていることが望ましく、特に請求項１１に記載のように、上記汚泥貯留空間に連通する汚泥排出口を設けてあることがより望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、汚泥貯留空間を二つ以上の区画に仕切る可動式の仕切り壁を設けたことにより、通常時は汚泥貯留空間が二つ以上の区画に仕切られてはいても、汚泥の排出時には可動式の仕切り壁を開放状態とすることにより汚泥貯留空間を実質的に一つの空間として取り扱うことができるため、堆積した汚泥の排出処理を容易に行え、その作業性を改善できるとともに、メンテナンス性も向上する。特に請求項１０に記載のように汚泥の外部排出が可能な構造を採用したり、あるいは請求項１１に記載のように汚泥排出口を設けてあると、上記効果が一段と顕著となる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、可動式の仕切り壁の閉止状態においてはその仕切り壁が上部越流仕切り壁の一部として機能するため、上部越流仕切り壁の前後において下向き浸透流と上向き浸透流とを効果的に発生させることができるほか、上部越流仕切り壁と汚泥貯留空間を仕切る仕切り壁とをそれぞれ別途独立させた上で併存させる場合と比べて設備構造を簡素化できる利点がある。特に請求項３に記載の発明によれば、複数の可動式の仕切り壁が互いに連動するようになっているため、各可動式の仕切り壁の開閉をスムーズに且つ迅速に行える利点がある。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、上部越流仕切り壁と堰き止め仕切り壁とを併用したことより、上流側から順に下向き浸透流、下部越流、上向き浸透流および上部越流をそれぞれ発生させて、処理槽内では上下方向の蛇行を繰り返しながら下流側に向かう流れを生成できるため、浄化機能が一段と向上するようになる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、複数の上部越流仕切り壁の上端の高さが順次低くなるように設定してあるため、処理槽内で下流側に向かう流れが安定して生成されるようになる。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、接触濾材充填部での接触流速よりも上部越流の流速の方が大きくなるように設定してあることから、特に上部越流仕切り壁を越流する際の乱流効果によって汚濁水への酸素補給を期待できる。
【００２２】
請求項７〜９に記載の発明によれば、接触濾材充填部の上部に植生領域を単独または表面水流領域とともに設けたため、景観の改善や生態系の復元が期待できるほか、特に植生領域に植栽した植物の根を汚濁水に浸すようにすれば、植物の成長に伴う栄養吸収作用のために汚濁水中のりん及び窒素といった栄養塩類の除去が行われるとともに、植物の根の部分に付着している微生物による有機物の分解作用も同時に行われるようになり、浄化機能が一段と向上する。
【００２３】
請求項１２に記載の発明によれば、接触濾材として礫状の濾材を用いたため、濾材としての間隙率が比較的少ないものの、処理槽内に層状に充填することにより、低コストで所定の濾過効果が得られる利点がある。
【００２４】
請求項１３に記載の発明によれば、接触濾材として三次元形状の繊維編成体を用いたことにより、濾材自体の比表面積を大きく確保できるため、必然的に微生物の保持量も多くなり、浄化効率の向上および浄化に必要な領域面積の小型化が可能となるほか、メンテナンス性も良好なものとなる利点がある。特に請求項１４に記載のように、接触濾材として礫状の濾材と三次元形状の繊維編成体とを併用することにより、双方の濾材の長所を有効活用して、水質浄化機能の一層の向上が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は本発明に係る水質浄化処理施設のより具体的な実施の形態を示す図で、接触濾材として礫状の濾材３ａを用い、それらの濾材３ａ，３ａ‥間に汚濁水を通過させて水質浄化を行う施設の要部の断面図を示している。また、図２は図１のＡ−Ａ線の沿う断面図を示している。
【００２６】
図１では、処理槽１の右側から左側に向かって所定速度で汚濁水が流れるように設定してあり、流れ方向の全長にわたる浄化ゾーン（流域）２は、粒状または塊状のいわゆる礫状の濾材３ａが所定深さにわたり層状に充填された接触濾材充填部３と、該接触濾材充填部３の直下に隣接するように並設された汚泥貯留空間４とで二層構造になっている。接触濾材充填部３と汚泥貯留空間４とは、汚濁水の流通が可能で且つ濾材３ａの通過を許容しない網目材等の仕切り材５で仕切られている。接触濾材充填部３は、複数の仕切り壁１１〜１８により流れ方向で複数の小さな区画２１〜２９に仕切られている。
【００２７】
上記接触濾材充填部３の下部に設けられた汚泥貯留空間４は、同じく複数の仕切り壁３１〜３４により流れ方向で複数の小さな区画４１〜４５に仕切られている。そして、接触濾材充填部３のうち最も上流側の区画２１の前段側が汚濁水を取水する取水区画になっていると共に、最も下流側の区画２９の後段側が処理水を放流する放流区画になっている。
【００２８】
上記汚泥貯留空間４を仕切っている複数の仕切り壁３１〜３４は、後述するように図１に示す閉止位置（鉛直姿勢位置）から前後方向に揺動開閉可能な可動式のものとなっており、前後方向の揺動をもってこれを開いた場合には隣り合う区画同士、例えば区画４１，４２同士や区画４２，４３同士が互いに連通することになる。
【００２９】
接触濾材充填部３を仕切っている複数の仕切り壁１１〜１８のうち例えば上流側から順に２，４，６，８番目の偶数番目の仕切り壁１２，１４，１６，１８は、その下端が仕切り材５に当接しているとともに、上端は汚濁水の水面よりも低く且つ接触濾材充填部３の濾材３ａのなかに埋もれた状態となっていて、汚濁水がその上端を乗り越えて流れるいわゆる上部越流を許容する構造となっている（以下、これらの偶数番目の仕切り壁１２，１４，１６，１８を上部越流仕切り壁と称する）。
【００３０】
一方、接触濾材充填部３を仕切っている複数の仕切り壁１１〜１８のうち例えば上流側から順に１，３，５，７番目の奇数番目の仕切り壁１１，１３，１５，１７は、その下端が仕切り材５に当接しているとともに、上端が汚濁水の水面よりの上方に位置していて、上端での汚濁水の越流を阻止する構造となっている（以下、これらの奇数番目の仕切り壁１１，１３，１５，１７を堰き止め仕切り壁と称する）。
【００３１】
すなわち、これらの複数の堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７と同じく複数の上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８は一つ置きに交互に配置されており、図１に矢印で示すように汚濁水は堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７の下側での下部浸透流と上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８の上端での上部越流とを交互に繰り返しながら流下して、つまり処理槽１内を上下方向に蛇行しながら流下して接触濾材充填部３に充填した濾材３ａ内部を通過することで、濾過作用および濾材表面に付着する微生物による分解作用により汚濁水の浄化を効果的に行うことができるようにしている。なお、図１では浄化ゾーン２を直線的な配置とした場合を示しているが、必要に応じて平面視にて蛇行した配置とすることもできる。
【００３２】
上記汚泥貯留空間４を複数の区画４１〜４５に仕切っている複数の可動式の仕切り壁３１〜３４（以下、これらの仕切り壁３１〜３４を空間仕切り壁と称する）は、それぞれに上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８の直下に設けられていて、図１に示すように各上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８と面一状態をなす閉止状態をもってその位置での汚濁水の流通を阻止している一方、図３に示すように前後方向での揺動をもってそれらの可動式の空間仕切り壁３１〜３４を開いた状態では、汚泥貯留空間４の区画４１〜４５同士を互いに連通させて、汚泥貯留空間４での汚濁水の流通を許容するようになっている。すなわち、各空間仕切り壁３１〜３４が閉止位置にある状態では、その空間仕切り壁３１〜３４は上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８と面一状態となって上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８の一部として機能することになる。
【００３３】
より詳しくは、図４に拡大して示すように、複数の可動式の空間仕切り壁３１〜３４は各上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８の下部に軸５０により回動可能に取り付けられていて、実線で示す閉止位置Ｐ１から下流方向に回動または揺動動作させることで仮想線で示すように開放位置（開放状態）Ｐ２にも保持することができるようになっている。
【００３４】
図１，３に示すように、複数の可動式の空間仕切り壁３１〜３４はその下端部同士が棒材等の剛性のある連結ロッド５１により互い連結されている。同時に、最も下流側の空間仕切り壁３４は第１のウインチ５２から引き出されたワイヤーロープ５１ａに連結されている一方、最も上流側の空間仕切り壁３１は第２のウインチ５３から引き出されたワイヤーロープ５１ｂに連結されていて、これらの複数の空間仕切り壁３１〜３４は互いに連動可能となっている。なお、各ワイヤーロープ５１ａ，５１ｂは接触濾材充填部３に埋設された管路１０１に挿通してあり、この管路１０１は後述するように汚泥排出口としての機能を併せ持っている。
【００３５】
そして、図１，４に示すように複数の可動式の空間仕切り壁３１〜３４が閉止位置Ｐ１にある状態で、第２のウインチ５３からワイヤーロープ５１ｂを送り出しながら同時に第１のウインチ５２側にてワイヤーロープ５１ａを巻き取れば、各空間仕切り壁３１〜３４の全てが同時に且つ一斉に下流側に回動または揺動して、図３，４に示すような開放位置Ｐ２をもって開放状態となる。上記複数の空間仕切り壁３１〜３４を図３に示すような開放状態にした後は、各ウインチ５２，５３からのワイヤーロープ５１ａ，５１ｂの巻き取りや送り出しを阻止するべくそれを移動不可能に固定することにより、図３に示すような複数の空間仕切り壁３１〜３４の開放状態を自己保持することができる。
【００３６】
複数の空間仕切り壁３１〜３４を図３，４に示す開放位置Ｐ２から図１に示す閉止位置Ｐ１に戻す場合は、開放時とは逆に第１のウインチ５２からワイヤーロープ５１ａを送り出しながら同時に第２のウインチ５３にてワイヤーロープ５１ｂを巻き取ることにより、各空間仕切り壁３１〜３４は図３の状態から上流側に回動または揺動して図１に示すような閉止状態となる。そして、各ウインチ５２，５３からのワイヤーロープ５１ａ，５１ｂの巻き取りや送り出しを阻止するべくそれを移動不可能に固定することにより、図１に示すような複数の可動式の空間仕切り壁３１〜３４の閉止状態を自己保持することができる。
【００３７】
ここで、図５は図２の変形例を示し、図２では汚泥貯留空間４を処理槽１の全幅にわたり設定してあるが、図５に示すように汚泥貯留空間４は処理の対象水量（施設の大きさ）や予測する発生汚泥量などにより処理槽１の幅の一部となることも考えられ、それに応じて空間仕切り壁３２（３１，３３，３４）の大きさも変化する。
【００３８】
また、図６のように堰き止め仕切り壁１１（１３，１５，１７）の下端を仕切り材５より所定量だけ上方に位置させることで、汚泥貯留空間４に堆積する汚泥の水流による巻上げの影響を低減できる。
【００３９】
さらに、先に述べた各空間仕切り壁３１〜３４の閉止状態での位置（閉止位置Ｐ１）を安定化させるためには、図７の（Ａ），（Ｂ）に示すようにストッパー治具６１を併用することが望ましい。すなわち、例えば最も上流側の上部越流仕切り壁１２と空間仕切り壁３１の下流側にこれらと重なり合うようにして上下方向にスライド可能なストッパー治具６１を設け、同図（Ａ）に示す各空間仕切り壁３１〜３４の閉止状態においてはストッパー治具６１を処理槽１の内底部に着底させ、もって閉止位置Ｐ１からの各空間仕切り壁３１〜３４の下流側への回動または揺動が不能となるように拘束する一方、同図（Ｂ）に示す各空間仕切り壁３１〜３４の開放状態においてはストッパー治具６１を少なくとも上部越流仕切り壁１２の下端よりも上方まで引き上げることで空間仕切り壁３１の下流側への回動または揺動を許容するように構成することが望ましい。
【００４０】
この場合、図７の（Ｂ）に示すようなストッパー治具６１の下降状態においては、上部越流仕切り壁１２の上端よりも上方側にまでストッパー治具６１が位置していることになるが、ストッパー治具６１のうち上部越流仕切り壁１２の上端よりも上方側に位置する部分を把手部としてその幅寸法（図７の紙面と直交する方向の幅寸法）を極小化することにより、上部越流仕切り壁１２と重なり合っているストッパー治具６１はその上部越流仕切り壁１２の一部として機能し、本来の上部越流仕切り１２の機能に支障をきたすことはない。また、ストッパー治具６１の設置位置に関しては、空間仕切り壁３１にかかる水流および水圧による回動・揺動といった悪影響を考慮し、流下方向の下流側に設置することが望ましい。
【００４１】
なお、上記実施の形態では、複数の可動式の空間仕切り壁３１〜３４として回動または揺動式のものを採用しているが、これに代えて、ストッパー治具６１と同様に、例えば図８に示すように各上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８と微小距離を隔てて対向するようにガイド板１３０を設置し、両者の間に空間仕切り壁１３１〜１３４を上下方向にスライド移動可能に配置した構成としても良い。この場合には、各空間仕切り壁１３１〜１３４の上端には上昇移動のための吊り金具１３５を設けるとともに、上昇位置に自己保持させる際には各空間仕切り壁１３１〜１３４に形成してある穴に落下防止ピン１３６を差し込んで各上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８とガイド板１３０の上端に係止させるものとする。
【００４２】
さらに別の例としては、図９に示すように、処理槽１の内底面に空間仕切り壁２３１〜２３４を軸５０にて上下方向に回動可能に支持させておくとともに、両者の間にバルーン状の袋体２５０を固定配置しておき、同図に示すように空間仕切り壁２３１〜２３４を閉止状態とする際には袋体２５０に圧縮空気等を送り込んで膨張させる一方、空間仕切り壁２３１〜２３４を開く際には上記袋体２５０内の空気等を抜いて空間仕切り壁２３１〜２３４をほぼ水平状態となるように回動させる構成にしてもよい。
【００４３】
加えて、先に述べた各空間仕切り壁３１〜３４はその全てを連動させる場合に限らず、各空間仕切り壁３１〜３４を個別的に回動もしくは揺動またはスライド移動させる構成にしてもよい。特に汚泥の発生（堆積）箇所が容易に予想できる場合は汚泥堆積エリアを限定し、その部分の空間仕切り壁を個別的に回動もしくは揺動またはスライド移動させることで、よりメンテナンスの省力化が図れる。よって、浄化施設の水質状況に応じて空間仕切り壁を連動、個別的可動、固定壁並びに汚泥貯留空間の有無を組合せることで、より低コストでメンテナンス性の向上した浄化施設とすることが可能となる。
【００４４】
図１０は上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８の詳細を示しており、同図に示すように、各上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８の上端の高さは上流側のものから順に下流側に向かって順次段階的に低くなるように設定されており、それらの下り勾配θは例えば０〜１／８０、望ましくは１／５００〜１／８０程度に設定されている。このように下流側に向かってマイナス勾配の段差を付けることで水頭差を設け、それにより水抵抗を少なくして汚濁水表面に浮遊しているＳＳ分を浸透捕捉することが可能となる。
【００４５】
図１１は、図１の構造を前提として接触濾材充填部３の上に植生領域７１を設けた水質浄化処理施設の平面図を、図１２，１３は同水質浄化処理施設のＢ−Ｂ線に沿う断面図をそれぞれ示している。
【００４６】
図１１，１２に示すように、接触濾材充填部３の上部には植生領域７１が設けられていて、植生領域７１の下部の接触濾材充填部３の内部を汚濁水が通過するいわゆる地下水流領域になっている。植生領域７１には陸生もしくは湿地を好む植物７２等が植えられている。接触濾材充填部３の上面から汚濁水の水面が見えない状態を構築することで遮光し、水草等の発生に起因する光合成を抑制することで接触濾材充填部３の一部が目詰まりするのを未然に防止することが可能となる。なお、植物７２の少なくとも根の部分が汚濁水に浸っている状態であれば、植物７２の成長に伴う栄養塩類（窒素・りん）の吸収効果が得られ、水質浄化の点からも望ましい。
【００４７】
また、図１３に示すように、接触濾材充填部３と植生領域７１における土壌７３とを不織布や吸出し防止シート７４等で仕切ることで、水生植物だけではなく陸生の植物の植栽も可能となる。その上、当該水質浄化処理施設を河川敷などに設置した場合、例えば台風等の出水時に汚濁水が施設上に被っても、汚濁水が内部に浸透しないため、内部の接触濾材充填部３には土砂等による目詰まりの影響がなく、同施設の継続運転が可能となる。
【００４８】
ここで、植生領域７１は必ずしも図１１のように接触濾材充填部３の上部全域を覆うように設ける必要はなく、例えば図１４，１５に示すように上記植生領域７１の一部に接触濾材充填部３を流れる汚濁水の一部を蛇行させながら露出させる水面露出部７５を設けて、水の流れを見せる表面水流領域を併存させるようにしてもよい。上記水面露出部７５は、上記植生領域７１の全域に亘って連続する一つの流れとして見えるように形成してもよく、あるいは間欠的、断続的に形成して部分的に流れを見せるようにしてもよく、その配置は施設の原水の汚濁状況並びに処理水の状況等に応じて適宜決定することができる。
【００４９】
図１６には、上記接触濾材充填部３の上部の全域に植生領域７１を形成した施設と、上記接触濾材充填部３の上部に水面露出部７５を形成した施設とを、汚濁水の流れが蛇行するように複数並設した場合の例を示している。なお、複数の施設を直線的な配置としてもよい。
【００５０】
上記水質浄化処理施設の処理槽１は、コンクリート構造のほか、透水係数の低い土（粘性土・改良土など）、鋼製水槽などの金属、遮水シートのようなゴムあるいはプラスチックなどの非金属材料にて構成できる。また、接触濾材充填部３に充填される濾材は、ＪＩＳ  Ａ  ５００１  １９８８に記載の単粒度砕石（１号〜７号）、ぐり石、割ぐり石等の石材のほか、特にコンクリート、アスファルト等の廃材を破砕して利用すればリサイクル性にも貢献できるようになる。さらに、各堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７や各上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８および各空間仕切り壁３１〜３４は、例えば木材、金属、ゴム、プラスチックの単独材またはこれら材料の組み合わせにより構成される。
【００５１】
なお、水質浄化にて要求される項目にＣＯＤ、窒素、りん、色、臭気などの除去が含まれる場合には、接触濾材充填部３にゼオライトのような吸着性鉱物や活性炭、木炭、竹炭などの吸着性炭化物質を単独で、または炭化物質を結合材とで結合固形化した吸着性混合材などを使用した濾材を用いるとより効果的である。
【００５２】
したがって、このように構成された水質浄化処理施設によれば、例えば図１に示した最も上流側の区画２１の前段側が汚濁水を取り入れる取水区画になっていると共に、最も下流側の区画２９の後段側が水質浄化処理後の水を放流する放流区画になっていることから、取水区画から供給された汚濁水が各上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８の上端での上部越流と各堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７の下方を越流する下部越流のほか、各堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７の直前の区画にて接触濾材充填部３側から汚泥貯留空間４側へと流れる下向き浸透流、および各堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７の直後の区画にて汚泥貯留空間４側から接触濾材充填部３側へと流れる上向き浸透流とが生成されて、それらの相乗作用にて処理槽１内での上下方向での蛇行を何回か繰り返すことにより、全体として処理槽１の上流側から下流側に向かう緩やかな流れが生成される。そして、汚濁水が接触濾材充填部３の濾材３ａ，３ａ間を通過することによりその汚濁水に含まれる水中浮遊物や汚泥成分が濾材３ａにて捕集されて、特に質量が大きな汚泥成分等は徐々に沈降して下方の汚泥貯留空間４の各区画４１〜４４に沈殿，堆積することになる。
【００５３】
なお、接触濾材として上記のような礫状の濾材３ａを採用した場合には、濾材３ａとしての間隙率が比較的少ないものの、上記のように処理槽１内に層状に充填することにより、低コストで相応の浄化効果が期待できる。
【００５４】
また、汚濁水に含まれる溶解性の汚れ、すなわち濾過作用では除去できない溶解性の汚れについても汚濁水が濾材３ａ，３ａ間を通過することにより濾材３ａの表面に付着した微生物による有機物の分解作用により接触浄化される。さらに、植生領域７１に植栽した植物７２の成長に伴う栄養吸収作用のために水中のりん及び窒素といった栄養塩類の除去が行われるとともに、植物７２の根の部分に付着している微生物による有機物の分解作用も同時に行われる。これらの浄化プロセスの複合作用により、処理槽１の下流側ほど処理水が浄化されて、最終的には最も下流側の区画２９の後段側の放流区画から放流されることになる。
【００５５】
その上、図１４〜１６に示すように植生領域７１の一部に水面露出部７５を設け、この水面露出部７５の幅を流れ方向で積極的に変化させて、流れが広い部分と狭い部分とを併存させてあることから、特に流れが狭い部分では汚濁水の流れが速くなって、汚泥の沈降防止だけでなくいわゆるせせらぎのような外観を呈し、水が流れていることを実感させることができる。
【００５６】
ここで、図１７は処理槽１の内部での流れの状態を模式的に表している。
【００５７】
同図から明らかなように処理槽１の内部には複数の上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８と堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７とが交互に配置されていることから、各堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７の直前の区画において下向きに流れる下向き浸透流と、同じく各堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７の真下において隣りの区画に流れる下部浸透流、各堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７の直後の区画において上向きに流れる上向き浸透流、および各上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８の上端を乗り越えるようにして流れる上部越流のそれぞれが順次繰り返しながら発生していることは先にも述べた通りである。
【００５８】
そして、堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７の前後の容積等が共に等しいものと仮定した場合には、図１７に示した下向き浸透流の流速Ｖ２と上向き浸透流の流速Ｖ２とは同等のものとみなし得ることから、これらの下向き浸透流と上向き浸透流とは共に接触濾材を通過する際の濾材接触流速と総称することができ、この濾材接触流速Ｖ２（＝下向き浸透流の流速＝上向き浸透流の流速）と上部越流の流速Ｖ１との関係としてＶ１＞Ｖ２に設定することが望ましい。このＶ１＞Ｖ２の関係を満たすことにより、各上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８を越流する際の乱流効果によって汚濁水への酸素補給を期待できるようになるほか、粒状もしくは塊状または礫状の濾材３ａを充填してなる接触濾材充填部３の表層部での流速が大きくなることでいわゆるＳＳ分の堆積を抑制して接触濾材充填部３の目詰まりを抑制できるほか、表層部での流速が大きいことで光合成による藻類の発生を抑制できる利点がある。
【００５９】
上記のような水質浄化処理に伴い接触濾材充填部３の下部の汚泥貯留空間４に汚泥が堆積したならば、汚泥の抜き取りまたは排出作業を行うものとする。
【００６０】
この汚泥の抜き取りまたは排出に先立って、図３に示すように、第２のウインチ５３からワイヤーロープ５１ｂを送り出しながら第１のウインチ５２側にワイヤーロープ５１ａを巻き取り、同図に示すように可動式の各空間仕切り壁３１〜３４を連動させて一斉に開放状態とする。この各空間仕切り壁３１〜３４の開放動作により、それまで各空間仕切り壁３１〜３４によって小さな区画４１〜４５に仕切られていたものが互いに連通して一つの大きな汚泥貯留空間４となる。なお、図７の（Ａ），（Ｂ）に示すようにストッパー治具６１を併用している場合には、上記ウインチ操作に先立ってストッパー治具６１を同図（Ｂ）のように上方に引き上げることは言うまでもない。
【００６１】
そして、各空間仕切り壁３１〜３４を開放状態に保持した上で、図１８に示すように、バキュームポンプ車等のバキューム装置８１のバキュームホース８２の先端８２ａを最も上流側の区画２１に付設した管路１０１を通してその下方の汚泥貯留空間４に挿入し、その汚泥貯留空間４の最も上流側に堆積している汚泥１０７を吸引して除去する。このようにワイヤーロープ５１ｂが槽通された管路１０１は汚泥排出口としての機能を併せ持っている。
【００６２】
こうして汚泥貯留空間４の最も上流側に堆積している汚泥１０７を吸引，除去したならば、以降はバキュームホース８２を順次下流側に送り込みながら堆積している汚泥１０７の吸引，除去を繰り返し行って、最終的には汚泥貯留空間４の最も下流側に堆積している汚泥１０７まで完全に吸引，除去する。なお、図１９に示すように、バキュームホース８２を挿入することにより汚泥排出口として機能することになる管路８３を、上記管路１０１とは別に処理槽１の外側に設けてもよい。
【００６３】
このように接触濾材充填部３の下方の汚泥貯留空間４を複数の区画４１〜４５に仕切っている空間仕切り壁３１〜３４を可動式のものとしたことにより、各空間仕切り壁３１〜３４はその閉止状態では各上部越流仕切り壁１２，１４，１６１８の一部として機能する一方で、当該各空間仕切り壁３１〜３４を開放状態としたときには汚泥貯留空間４を単一のものとみなして汚泥の引き抜きまたは排出を行うことができるので、汚泥の引き抜きまたは排出を容易に行うことができ、ひいては水質浄化処理機能を長期にわたって安定的に維持することが可能となる。
【００６４】
なお、上記汚泥の引き抜きまたは排出作業の前に、バキュームホース８２に代えて圧縮空気供給用のホースを汚泥貯留空間４に挿入して、その汚泥貯留空間４側から上向きに接触濾材充填部３に向けて圧縮空気を噴射することにより、その接触濾材充填部３に充填された濾材３ａを洗浄することも可能である。
【００６５】
図２０は本発明に係る水質浄化処理施設の第２の実施の形態を示す図で、汚泥貯留空間４での可動式の空間仕切り壁３１〜３４の採用に併せて、先に述べたような接触濾材充填部３に充填した濾材３ａの洗浄機能を付加したものである。
【００６６】
図２０に示すように、接触濾材充填部３の下部には予めエアーパイプ９１を設けてあり、該エアーパイプ９１の外周には多数のエアー噴射孔が設けてある。そして、エアーパイプ９１をコンプレッサー９２に接続し、上記エアーパイプ９１に圧縮空気を送り込んで多数のエアー噴射孔から濾材３ａに向けて圧縮空気を噴射することができるようになっている。より具体的には、仮に接触濾材充填部３が目詰まり気味となったような場合に、上記エアーパイプ９１のエアー噴射孔から圧縮空気を濾材３ａに向けて噴射することよりその濾材３ａを洗浄して、それまで濾材３ａに付着していた水中浮遊物等の汚泥物質の汚泥貯留空間４への沈殿，分離と堆積とを促進することができる。尚、汚濁水の汚濁負荷が高く溶存酸素量が不足するような状況であれば、このエアーパイプを洗浄用のみではなく、ばっ気用の配管設備として利用することも可能である。
【００６７】
図２１は本発明に係る水質浄化処理施設の第３の実施の形態を示す図で、図１に示した第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。
【００６８】
この第３の実施の形態では、先の第１の実施の形態における礫状（粒状または塊状）の濾材３ａに代えていわゆる三次元立体形状の繊維編成体７６を接触濾材として採用したものである。
【００６９】
ここに言う繊維編成体７６とは、例えば図２２に示すように、単繊維または撚り繊維を幾重にもループ状等に編み込んで糸状体またはひも状体の繊維集合体として三次元立体形状としたもので、先に例示した礫状の濾材３ａに比べて間隙率が飛躍的に大きな点に特徴があり、処理槽１の内部で汚濁水に浸しても所定の三次元立体形状を自己保持して、処理槽１の内部において微生物の担持体（担体）として機能するものである。そして、図２２に示すように複数の繊維編成体７６を集約した上で、それらの上下両端に袋状または筒状の支持部７１を連結してあるとともに、それらの支持部７１に軸体７２を挿入することでいわゆる簾状のものとしてあり、このような簾状のものを処理槽１の接触濾材充填部３において各区画２１〜２９に複数個ずつ吊り下げるようにして安定的に浸漬させてある。なお、繊維編成体７６を採用した場合にも、図１７と同様に濾材接触流速Ｖ２（＝下向き浸透流の流速＝上向き浸透流の流速）と上部越流の流速Ｖ１との関係としてＶ１＞Ｖ２に設定する。
【００７０】
また、上記繊維編成体７６に類似のものが例えば特公平６−６５２９１号公報、特開平９−３８６７６号公報、特開平９−９４５９２号公報のほか特許第３６６７０８９号等に記載されている。このような繊維編成体７６を採用した場合、濾材自体の比表面積を大きく確保できるため、必然的に微生物の保持量も多くなり、浄化効率の向上および浄化に必要な領域面積の小型化が可能となるほか、メンテナンス性も良好なものとなる。さらに、繊維編成体７６は砂泥分離材としても使用されることからも明らかなように、汚濁水とともに流入した砂泥分の分離，沈殿を促進する機能も期待できるようになる。
【００７１】
上記のような繊維編成体７６を採用した場合にも、各上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８を越流する際の乱流効果によって汚濁水への酸素補給を期待できるようになるほか、特に流速Ｖ１とＶ２との速度変化により接触濾材充填部３において図１７に示すような旋回流が発生し、一段と接触濾材としての繊維編成体７６に接触する時間が長くなって、その繊維編成体７６を担体とする微生物の働きが活発になる利点がある。
【００７２】
図２３，２４は本発明に係る水質浄化処理施設の第４および第５の実施の形態を示し、先の第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。
【００７３】
図２３に示す第４の実施の形態では、接触濾材として礫状の濾材３ａと先の繊維編成体７６と併用するべく、各堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７と各上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８とで仕切られた複数の区画２１〜２９（図１参照）に礫状の濾材３ａと先の繊維編成体７６とを交互に収容配置したものである。尚、これら礫状の濾材３ａと先の繊維編成体７６の収容配置位置については浄化する対象水の性状により図２３とは逆もしくはランダムに配置してもよい。
【００７４】
また、図２４に示す第５の実施の形態では、接触濾材として礫状の濾材３ａと先の繊維編成体７６と併用するべく、各堰き止め仕切り壁１１，１３，１５，１７と各上部越流仕切り壁１２，１４，１６，１８とで仕切られた複数の区画２１〜２９（図１参照）のうちおよそ半分の上流側の区画２１〜２５には繊維編成体７６を、その下流側のおよそ半分の区画２６〜２９には礫状の濾材３ａをそれぞれ収容配置したものである。
【００７５】
このように接触濾材として礫状の濾材３ａと先の繊維編成体７６とを併用する場合にも、図１７と同様に濾材接触流速Ｖ２（＝下向き浸透流の流速＝上向き浸透流の流速）と上部越流の流速Ｖ１との関係としてＶ１＞Ｖ２に設定することは言うまでもない。
【００７６】
これらの第３〜第５の実施の形態においても先の第１の実施の形態と同様の作用効果が得られることになる。
【００７７】
図２５は本発明に係る水質浄化処理施設の第６の実施の形態を示す図である。
【００７８】
図２５に示す実施の形態では、図２４と同様に接触濾材として礫状の濾材３ａと繊維編成体７６との併用を前提として、処理槽１のうちその上流側の半分程度の区画を前処理部７９とし、この前処理部７９に図２２と同様の繊維編成体７６を接触濾材として採用するとともに、繊維編成体７６を接触濾材として採用した前処理部７９に曝気（ばっき）機能を具備させたものである。
【００７９】
上記曝気機能は、前処理部７９の底面にエアー噴出孔を設けたエアーパイプ７７を敷設し、該エアーパイプ７７にエアー供給用のブロワー７８から圧縮空気を供給して上記エアー噴出孔から噴出させることで付与される。
【００８０】
したがって、この第６の実施の形態によれば、高濃度で汚濁負荷の大きな汚濁水が流入した場合に、前処理として、接触濾材としての繊維編成体７６の表面に付着した微生物による有機物の分解作用による接触浄化と、曝気機能による酸化処理とをもって予め処理施設の汚濁負荷を低減させることができるようになる。
【００８１】
なお、図２５では処理槽１の上流側半分程度を前処理部７９としているが、処理槽１から独立させてその処理槽１の前段側に独立した前処理施設を設けても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る水質浄化処理施設の具体的は第１の実施の形態を示す図で、同施設の垂直断面説明図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面説明図。
【図３】図１の施設において下側の汚泥貯留空間を仕切っている可動式の空間仕切り壁を開放状態としたときの説明図。
【図４】図１，３における空間仕切り壁の要部拡大図。
【図５】図２の変形例を示す説明図。
【図６】図１における要部の別の変形例を示す説明図。
【図７】図１の施設の変形例としてストッパー治具を併用する場合の説明図で、（Ａ）はその空間仕切り壁を閉止状態としたときの要部説明図、同図（Ｂ）は上記空間仕切り壁を開放状態としたときの要部説明図。
【図８】図４に示した空間仕切り壁の変形例を示す要部説明図。
【図９】同じく図４に示した空間仕切り壁の別の変形例を示す要部説明図。
【図１０】図１の施設における上部越流仕切り壁の勾配を示す要部説明図。
【図１１】図１の施設の変形例として接触濾材充填部の上に植生領域を設けた場合の平面説明図。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図。
【図１３】植栽領域の土壌と接触濾材充填部の間を不織布等で仕切った場合の断面説明図。
【図１４】図１の施設の別の変形例として接触濾材充填部の上に植生領域とともに水面露出部を設けた場合の平面説明図。
【図１５】図１４のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図。
【図１６】図１の施設のさらなる別の変形例として接触濾材充填部の上に植生領域とともに水面露出部を設けた場合の平面説明図。
【図１７】図１の処理槽内部での流れの変化を示す説明図。
【図１８】図１の施設での汚泥の排出状況を示す説明図。
【図１９】図１８の施設の変形例を示す要部説明図。
【図２０】本発明に係る水質浄化処理施設の第２の実施の形態を示す垂直断面説明図。
【図２１】本発明に係る水質浄化処理施設の第３の実施の形態を示す垂直断面説明図。
【図２２】図２１の施設で接触濾材として使用される繊維編成体の概略構造を示す斜視図。
【図２３】本発明に係る水質浄化処理施設の第４の実施の形態を示す垂直断面説明図。
【図２４】本発明に係る水質浄化処理施設の第５の実施の形態を示す垂直断面説明図。
【図２５】本発明に係る水質浄化処理施設の第６の実施の形態を示す図で、水質浄化処理施設の前段の一部に前処理部を配置した垂直断面説明図。
【符号の説明】
【００８３】
１…処理槽
２…浄化ゾーン
３…接触濾材充填部
３ａ…礫状の濾材（接触濾材）
４…汚泥貯留空間
１１，１３，１５，１７…仕切り壁（堰き止め仕切り壁）
１２，１４，１６，１８…仕切り壁（上部越流仕切り壁）
２１〜２９…複数の区画
３１〜３４…可動式の仕切り壁（空間仕切り壁）
４１〜４５…複数の区画
５１…連結ロッド
５１ａ，５１ｂ…ワイヤーロープ
７１…植生領域
７２…水生植物
７５…水面露出部
７６…繊維編成体（接触濾材）
８３…管路（汚泥排出口）
１０１…管路（汚泥排出口）
１３１〜１３４…可動式の仕切り壁（空間仕切り壁）
２３１〜２３４…可動式の仕切り壁（空間仕切り壁）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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