(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水道管に雨水が大量に流れ込んできた時に、下水の一部を雨天時越流水として揚水ポンプ場の放流ポンプから雨天時放流水路を介して放流水域に直接放流するようにした合流式下水道排水機場において、放流水を消毒薬剤で消毒する設備であって、ポンプ場の雨水混じり下水の流入部に付設された、攪拌機及び／又は槽内乱流機構を設けた混合接触水槽と、前記混合接触水槽の前段に付設された、その先端部に多数の穴を開けた多孔状の開口を有する消毒薬剤の注入管と、前記雨天時放流水路がその一部区間に雨天時越流水に乱流を生じさせる阻流壁構造が付設されたものであることを特徴とする雨天時合流式下水道排水機場における消毒設備。
【請求項２】
前記注入管の開口の総面積を注入管の吐出断面積と同一とすることを特徴とする請求項１記載の雨天時合流式下水道排水機場における消毒設備。
【請求項３】
前記注入管の側壁及び下端面の一部に開口を設け、これらの開口の総面積を注入管の吐出断面積と同一とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の雨天時合流式下水道排水機場における消毒設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雨水を含む下水を下水道管に集めて流す雨天時合流式下水道排水機場における放流排水の消毒方法及び消毒設備に関し、特に雨天時越流水による河川や海の水質汚濁を防止するための下水道排水機場における薬品の注入及び混合方法並びに雨天時越流水の消毒設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
合流式下水道は、各家庭や工場から出る汚水や降雨時の雨水を集めて下水として流す下水道管、集めた下水を処理場まで送るための中継基地となる揚水ポンプ場、運ばれてきた下水を浄化して河川や海などの放流水域に放流する下水処理場などから成り立っている。
各下水道管は、緩やかな傾斜をつけて地下に埋設されており、下水排水源から排出される汚水や雨水を集水ますで集め、下水道管の傾斜に沿って自然流下させている。
【０００３】
上記のように、下水道管は、集めた下水を自然流下させるために緩やかな傾斜がつけられているため、平坦地では下流にいくに従って徐々に深くなっている。そして、相当の深さになったところにポンプ場を設置し、このポンプ場で揚水ポンプによって下水を地表近くまで汲み上げ、下水処理場へ供給している。下水処理場の規模や下水処理場までの距離によっては、上記の地表近くまで汲み上げた下水を、再び下流側の下水道管に流し込んで自然流下させて、下水処理場まで順次運ぶようにしている。
【０００４】
更に、合流式下水道の特質として、集中豪雨などで処理しきれないほどの大量の雨水が流れ込んでくることがあるので、このポンプ場では、そのような大量の雨水が流れ込んできたときには、その一部または全部を放流ポンプによって河川や海などの放流域に直接放流し、浸水などの災害の発生を防止するようにしている。
また、下水処理場においても、同様に沈砂池から雨水混じりの下水の一部又は全部を放流ポンプによって放流域に直接放流するようにしている。
【０００５】
上記したように、従来、雨天時にポンプ場や下水処理場において、流入水量が処理能力以上になると無処理のまま公共用水域に放流されている。そのため、この放流水には、水質汚濁防止法に定める規制値を上回る大腸菌群が検出される場合が起こり得る。そのような状態になってはいけないので、水質基準を達成するための手法として消毒薬剤（「消毒剤」ともいう）を雨天時の放流水に注入し、大腸菌を殺菌する方法が採用されている。
この場合、液体または粉体混じりの液体消毒剤を水路に設けた供給管から投入し、消毒対象である放流水に混合させているが、投入方法としては
（１）管又はホースを、イ）水路内に多数の開口を持つように分岐構造とした導管、ロ）水面に平行に配置した多数の穴をあけた多孔管、ハ）管先端部を絞りノズル状とした管などを使用する方法、
（２）水路内に設けた消毒剤の供給管の向きを消毒剤の流れが水流に対し向流とする方法、消毒剤を水面上部より瀧状に注入する方法、
等がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の放流水時の消毒剤の注入方法では、雨天時の流入水量・流速が通常時に比べ大きくなることから、（１）放流水全体を消毒するために必要な接触時間が得られないこと、（２）水路断面に対し数点状あるいは一層状の注入になるため、水路内全体に消毒剤が十分拡散しないうちに公共用水域に排出されること、（３）敷地の制約がある、排出点から公共用水域までの距離が無い場合が多いとかで、滞留構造を取れないことから薬注量を過剰に必要とするといった問題があった。
【０００７】
本発明は、これらの欠点を除去するためになされたものであり、（１）消毒剤注入点での消毒剤の十分な接触を行える接触反応槽、（２）効率よく注入できる配管構造、及び（３）効率よく消毒剤と放流水が接触できる放流渠構造を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、下記の手段により前記の課題を解決した。
（１）下水道管に雨水が大量に流れ込んできた時に、下水の一部を雨天時越流水として揚水ポンプ場の放流ポンプから雨天時放流水路を介して放流水域に直接放流するようにした合流式下水道排水機場において、放流水を消毒薬剤で消毒する設備であって、ポンプ場の雨水混じり下水の流入部に付設された、攪拌機及び／又は槽内乱流機構を設けた混合接触水槽と、前記混合接触水槽の前段に付設された、その先端部に多数の穴を開けた多孔状の開口を有する消毒薬剤の注入管と、前記雨天時放流水路がその一部区間に雨天時越流水に乱流を生じさせる阻流壁構造が付設されたものであることを特徴とする雨天時合流式下水道排水機場における消毒設備。
【０００９】
（２）前記注入管の開口の総面積を注入管の吐出断面積と同一とすることを特徴とする前記（１）記載の雨天時合流式下水道排水機場における消毒設備。
（３）前記注入管の側壁及び下端面の一部に開口を設け、これらの開口の総面積を注入管の吐出断面積と同一とすることを特徴とする前記（１）又は（２）記載の雨天時合流式下水道排水機場における消毒設備。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
ただし、以下の実施の形態の説明例は、本発明の理解を容易化ないし促進化するために説明するものであって、本発明を限定するために記載するものではない。換言すれば、以下の実施の形態の説明例において開示される各部材は、本発明の精神ならびに技術的範囲に属する全ての設計変更と均等物置換を含むものである。
【００１１】
図１及び図２は、ポンプ場及び下水処理場において、消毒剤の混合接触槽を設けた場合のフローを示すものである。
図１はポンプ場の場合を示し、流入の後、除塵機２を通過後に混合接触槽３を設ける事例を示している。図２は下水処理場の場合を示し、沈砂池通過後に雨天時放流水路途中に混合接触槽を設ける事例を示している。
【００１２】
すなわち、図１においては、豪雨時の流入下水１は、除塵機２で大形の塵埃を除去されてから混合接触槽３にて薬剤１０を注入・混合（詳細は図３及び４参照）され、ポンプ場４から揚水ポンプ（図示省略）にて流入下水の一部を雨天時放流水として、放流水路５から河川や海などの放流水域に直接放流され、残部は下水処理場６の沈砂池６Ａに流入するように構成されている。
【００１３】
消毒用の薬品（消毒薬剤）、すなわち消毒剤は殺菌剤とも称せられ、消毒用としてはホルマリン、石炭酸、クレゾール、アルコール、石灰、逆性石鹸が挙げられ、殺菌用としては塩素、次亜塩素酸ソーダ、さらし粉、クロラミンＴ、トリエチレングリコールなどが挙げられるが、本発明に好ましく使用するハロゲン系薬剤としては、次亜塩素ソーダ等の塩素系殺菌剤水溶液、及び臭素系殺菌剤溶解液が特に好ましい。
【００１４】
図２においては、ポンプ場４（図１）からの雨天時越流水の発生していない通常の流入下水１を、下水処理場沈砂池に受け入れ、その後、第１沈殿池、曝気槽、第２沈殿池、塩素接触槽などの各種浄化施設を経て清浄化された処理水を河川や海などの放流水域に放流している。豪雨時には、ポンプ場４で薬剤１０が流入・混合されていない場合、及び残留塩素濃度計で下水処理場の曝気槽の活性汚泥に悪影響を与えない濃度の残留塩素しか含まれていないことを確認した場合には、ポンプ場４からの揚水ポンプによる流入下水１Ａを沈砂池６Ａに受け入れ、下水処理場の処理能力を越える越流水は、混合接触槽３へ導入し、前記ポンプ場４の場合と同様に薬剤１０を注入・混合して、大腸菌などの雑菌を殺菌するが、放流水域の魚介類に悪影響を及ぼさない残留塩素濃度の雨天時放流水５として放流水域へ放流する。
【００１５】
以下に混合接触槽３の作用機構について説明する。図３及び図４は、混合接触槽の様式を示す説明図である。各図とも、（ａ）は下水の流れ方向に平行する面の側面図であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は下水の流れに直交する面の側面図である。
図３では、混合接触槽３の前段に消毒剤の薬剤１０の注入を行い、攪拌機１１によって混合を行う。また、流入下水１の短絡を防ぐため混合接触槽３内の流入部に邪魔板１２を設置する。同様に混合接触槽３中央部の壁面に阻流壁１３を設置する。
図４は、攪拌機を設置しないタイプで、水路内に阻流壁１４を設け水流を蛇行させ混合効果を高めるものである。
【００１６】
図５〜７は、薬剤注入管の水路投入部分（配管先端部分の構造）の構造を示すものである。注入管の先端の構造には、図５〜７に示すような３タイプがある。なお、図５〜６において、（ａ）は薬品注入管の先端部の側面図を示し、（ｂ）は同部分の縦断面図を示す。
以下にタイプ１〜３について順次説明する。
【００１７】
図５に示すタイプ１は、薬剤注入管１５の先端部１６に穴をあけ多孔状とし、薬品溶解液を開口１７及び下部開口１８から全方位に噴射させ、流入下水（「流入原水」ともいう）１と接触させるものである。開口は水路内接水部のみとし、過剰な圧力損失を避けるため、開口比は総面積で吐出配管面積と同程度とする。また、最先端部には目詰まり防止のため穴あけをする。
【００１８】
図６に示すタイプ２は、吐出管先端部１６に邪魔板１９を設け、薬品溶解液を水平及び下方部へ噴出させるものである。過剰な圧力損失を避けるため、邪魔板と配管先端部とのクリアランスは吐出配管面積と同程度とする。また、邪魔板１９の中央部には目詰まり防止のため穴あけ（下部開口１８）をしてある。
【００１９】
図７に示すタイプ３は、注入管１５の先端部の付近に水中ミキサ２０を設置して攪拌効果を高めたものである。水中ミキサ２０が与える流れ方向は、原水流入の方向と対向させる方式とするのが攪拌効果を高めるために好ましいが、動力源が無い場合はボルテックスバルブなどを使用しても良い。この場合は、バルブ流入部の付近に注入管を配置し、バルブ内で混合を行うものとする。
タイプ１〜３ともに消毒剤接触部は、耐薬剤材質（チタン、ハステロイ）又は耐薬ライニング（ＰＶＣ、ポリテトラフルオロエチレン）を施す。
【００２０】
図８は、ポンプ場及び下水処理場において、雨天放流水路２１に阻流壁２２を設けた場合のフローを示すものである。
薬注後の水路２１において混合効果を高めるため、阻流壁２２および邪魔板（底部）２３を設置する。なお、邪魔板２３は、水路２１の底部に堆積物がたまらないように、片側又は両端部に切り欠き２４を入れる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、排水を消毒薬剤で消毒する方式において、ポンプ場、下水処理場における雨水混じり下水の流入部に混合接触槽を設け、攪拌機あるいは槽内乱流を生じさせるような構造を持たせることで消毒効率を上げる手段と、消毒剤注入管の水路投入部分について、配管吐出部形状を有効に分散させる構造および自動ミキシングシステムを組み込むことで分散効果を高め消毒効率を上げる手段と、接触後の放流水路内に阻流壁構造を設けることで乱流を生じさせ分散効果を高め消毒効率を上げる手段を備えているので、排水の消毒効率すなわち単位時間当たりの殺菌率の向上・消毒剤注入量の低減を図れる効果が得られる。
【００２２】
その上、雨天時越流水中に含まれる汚水中の大腸菌などを殺菌消毒することができ、水質汚濁を防止することができ、残留塩素濃度計を併用すれば、消毒薬による放流水域の魚介類に悪影響を与えないようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポンプ場に消毒剤の混合接触槽を設ける場合のフローシートである。
【図２】下水処理場に消毒剤の混合接触槽を設ける場合のフローシートである。
【図３】混合接触槽の一実施例を示す説明図であり、（ａ）は水路に沿った縦断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）の線Ａ−Ａについての縦断面図である。
【図４】混合接触槽の別の実施例を示す説明図であり、（ａ）は水路に沿った縦断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）の線Ａ−Ａについての縦断面図である。
【図５】薬品注入管の先端部の構造の一実施例を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図６】薬品注入管の先端部の構造の別の実施例を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図７】注入管先端部の付近に水中ミキサを設置して攪拌効果を高めたものの説明図であり、（ａ）は正面の説明図、（ｂ）は側面の説明図である。
【図８】雨天放流水路に阻流壁を設けた場合の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の線Ａ−Ａについての断面図である。
【符号の説明】
１    流入下水
１Ａ  流入下水
２    除塵機
３    混合接触槽
４    ポンプ場
５    雨天時放流水路
６    下水処理場
６Ａ  下水処理場沈砂池
７    水処理設備
８、９    水路
１０    薬剤
１１    攪拌機
１２    邪魔板
１３、１４    阻流壁
１５    薬剤注入管
１６    先端部
１７    開口
１８    下部開口
１９    邪魔板
２０    水中ミキサ
２１    放流水路
２２    阻流壁
２３    邪魔板
２４    切り欠き
【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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