(57)【要約】      （修正有）【課題】高汚濁負荷の水が供給される場合にも適用することができる植物を利用した水浄化処理システムを提供する。【解決手段】汚水１００が供給され、流通する流路１０と、流路内で植栽され、前記汚水を浄化するための植物と、流路内に配置され、汚水の溶存酸素を富化する富化手段と、富化手段により溶存酸素が富化された水を流路内における回収位置にて回収し、流路内における戻し位置に送液するための送液手段４１とを備えることを特徴とする。【効果】高汚濁負荷の水が供給される場合でも植物の維持、および安定した水浄化処理を行うことができる。このため、高汚濁負荷の水が供給される場合にも、前処理部を省略、または簡素化して適用することができる植物を利用した水浄化処理システムが可能となる。【選択図】図１
2009219956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水が供給され、流通する流路と、
前記流路内で植栽され、前記汚水を浄化するための植物と、
前記流路内に配置され、前記汚水の溶存酸素を富化する富化手段と、
前記富化手段により溶存酸素が富化された水を前記流路内における回収位置にて回収し、前記流路内における戻し位置に送液するための送液手段とを備えることを特徴とする水浄化処理システム。
【請求項２】
前記流路は１つ以上の水路を有し、前記富化手段は１つ以上の曝気槽であることを特徴とする請求項１に記載の水浄化処理システム。
【請求項３】
前記送液手段は前記戻し位置に送液する水量を調節可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の水浄化処理システム。
【請求項４】
前記汚水を前記流路内に供給するための汚水供給手段をさらに備え、
前記流路は前記汚水が供給される複数の汚水供給位置を有し、
前記汚水供給手段は前記複数の汚水供給位置のうち少なくとも１つに汚水を供給することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の水浄化処理システム。
【請求項５】
前記流路は複数の前記戻し位置を有し、
前記送液手段は前記戻し位置のうち少なくとも１つに前記回収位置にて回収した水を送液することを特徴とする請求項４に記載の水浄化処理システム。
【請求項６】
前記流路は汚泥の堆積状況を観察するための観察位置を有し、
前記観察位置において汚泥が所定の厚さ以上に堆積したとき、
前記汚水供給手段は前記汚水供給位置を変更することを特徴とする請求項４または５に記載の水浄化処理システム。
【請求項７】
前記流路は汚泥の堆積状況を観察するための複数の観察位置を有し、
複数の前記観察位置のうちいずれかにおいて前記汚泥が所定の厚さ以上に堆積したとき、
前記汚水供給手段は前記汚水供給位置を変更するとともに、
前記送液手段は前記汚泥が所定の厚さ以上に堆積した前記観察位置よりも上流の前記戻し位置に送液することを特徴とする請求項５に記載の水浄化処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水浄化処理システムに関する。より詳しくは、本発明は、供給された汚水が植栽された植物間を流通することにより浄化される水浄化処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業排水や生活排水、農地や市街地からの排水等の汚濁物質を含む汚水を浄化する省エネルギー、省コスト、省メンテナンスである水質浄化の方法として、植物を用いた水浄化処理システムが注目を集めている。該水浄化処理システムにおいては、人工湿地を創出し、該人工湿地に水生植物を植栽して植物植栽領域を形成する。植栽された植物は水中の栄養塩を直接的に吸収するほか、根圏に葉から酸素を供給することにより根圏でのバクテリアの活動を活発化し、有機汚濁負荷の酸化分解や硝化、脱窒を促進する。
【０００３】
ところで、水浄化処理システムに流入する汚水の汚濁負荷の程度は一様でなく、汚水発生源１００の種類のほか、汚水発生源１００の状況の変化によっても汚濁負荷の程度が変化するという状況が存在する。このため、高汚濁負荷の水が水浄化処理システム内に流入することもある。このような高汚濁負荷の水は植物の生育に支障を来たし、水浄化処理システム内で植物の生育を維持することが困難となる。また、汚水が植物の浄化処理機能の限界以上の負荷を有する場合は、植物間を水が流通しても浄化されにくく、したがって水浄化処理システムが安定した浄化機能を発揮することができなくなる。さらに、水浄化処理システムにおいては稼動の結果発生する汚泥が植物植栽領域等に堆積するが、高汚濁負荷の水が流入することにより嫌気化が進行した状態では、堆積した汚泥が分解されにくくなる。このため、目詰まりなどによる除去効率の低下やそれに伴うメンテナンスコストの増大が引き起こされる。
【０００４】
このような植物を用いた水浄化処理システム独自の課題が存在するため、従来では、汚濁負荷を植物による浄化処理が可能な程度に軽減させる前処理部を設けることが提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１の発明は、植物植栽領域の上流部に前処理部を設け、汚濁負荷を軽減することを提案している。
【０００５】
しかしながら、植物を用いた水浄化処理システムとともに前処理部を常に併設することは用地的な制約上、非常に難しい。すなわち、水浄化処理システムを設営するにあたってはその用地確保が問題となるところ、植物を用いた水浄化処理システムを設営するためには、該システムのほかに汚濁負荷の軽減を図る前処理部の用地についても合わせて確保することが必要となる。言い換えれば、植物を用いた水浄化処理システムを採用する場合には設備全体をコンパクトにすることが困難であった。このため、高汚濁負荷の水が流入することがある環境へ植物を用いた水浄化処理システムが適用される機会は非常に少なかった。
【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】
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みて成されたものであり、高汚濁負荷の水が流入する場合にも適用することができる、植物を利用した水浄化処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は水浄化処理システムであって、汚水が供給され、流通する流路と、流路内で植栽され、汚水を浄化するための植物と、流路内に配置され、汚水の溶存酸素を富化する富化手段と、富化手段により溶存酸素が富化された水を流路内における回収位置にて回収し、流路内における戻し位置に送液する送液手段とを備えることを特徴とする。ここで、流路は１つ以上の水路を有し、富化手段は１つ以上の曝気槽であるようにしてもよい。さらに、送液手段は戻し位置に送液する水量を調節可能であるようにしてもよい。
【０００８】
また、本発明の水浄化処理システムは、汚水を流路内に供給するための汚水供給手段をさらに備え、流路は汚水が供給される複数の汚水供給位置を有し、汚水供給手段は前記複数の汚水供給位置のうち少なくとも１つに汚水を供給するようにすることができる。このとき、流路は複数の戻し位置を有し、送液手段は戻し位置のうち少なくとも１つに送液するようにしてもよい。さらに、流路は汚泥の堆積状況を観察するための観察位置を有し、観察位置において汚泥が所定の厚さ以上に堆積したとき、汚水供給手段は汚水供給位置を変更するようにしてもよい。さらにまた、流路は複数の該観察位置を有し、複数の観察位置のうちいずれかにおいて汚泥が所定の厚さ以上に堆積したとき、汚水供給手段は汚水供給位置を変更するとともに、送液手段は観察位置よりも上流の戻し位置に送液するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、流路内に配置される富化手段により、該流路内で植栽される植物に溶存酸素の富化された水が供給される。これにより、高汚濁負荷の水が流路内に供給される場合にあっても、流路内の植物が植栽された植物植栽領域において過度の嫌気化が進行することを抑制することができる。また、送液手段によって、富化手段により溶存酸素が富化された水を水路内の回収位置から戻し位置に送液することにより、供給される汚水の汚濁負荷を緩衝することができる。従って、流路内に供給される汚水の前処理部を省略、若しくは簡素化した場合にあっても、植物を用いた水浄化処理システムにおいて植物の生育を維持するとともに、植物を利用した水浄化処理システムの安定した水浄化処理を確保することができる。言い換えれば、高汚濁負荷の水が供給されることがある環境にも、植物を利用した水浄化処理システムを適用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の好ましい実施形態について詳しく説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
第１実施形態の水浄化処理システム１は、植物を利用した水浄化処理システムであって、供給される汚水は、汚水を浄化するための植物が植栽された植物植栽領域を介しながら水路内を流通し、その間に有機汚濁負荷の酸化分解、窒素の硝化、脱窒等の作用によって浄化される。
【００１２】
第１実施形態の水浄化処理システム１に係る流路には、溶存酸素を富化するための富化手段に相当する曝気槽が配置される。上述するように、植物を利用した水浄化処理システムにおいては植物の生育の維持という該システム独自の課題が存在する。従来の水浄化処理システムにおいては水浄化処理システム外に前処理部などを設置し、該システムの流路内に供給される汚水の汚濁負荷を軽減することにより、流路内における過度の嫌気化の進行を抑制することに重点が置かれていた。言い換えれば、流路内の植物植栽領域において過度の嫌気化の進行を水浄化処理システム内で抑制するという発想自体が存在しなかった。
【００１３】
これに対し本発明者は、鋭意研究の結果、流路内に配置された富化手段によって浄化された水の溶存酸素を富化、すなわち溶存酸素を増加させて溶存酸素濃度を高め、さらに流路内の富化手段によって溶存酸素の富化された水を送液手段により回収して戻し位置に送液することにより、高汚濁負荷の水が流入する場合にあっても過度の嫌気化の進行を抑制することができることを見出し、本発明を成すに至った。すなわち本発明によれば、浄化され、溶存酸素の富化された水で汚水を希釈して汚水の汚濁負荷を緩衝することができるため、水浄化処理システム内で安定した水浄化処理を行うことが可能となる。よって、従来の植物を利用した水浄化処理システムの前段として設けられていた前処理部を、省略または簡素化することができる。さらに、必要とされる流路の長さも従来の流路より短くすることができる。したがって、従来の植物を利用した水浄化処理システムよりもコンパクトな規模で高汚濁負荷の水が供給され得る環境にも適応することが可能となる。
【００１４】
また、本発明によれば、溶存酸素の富化により汚水の酸化的条件が整えられ、従来よりも硝化を促進することが可能となる。さらに、戻し位置に送液して水の流動化を促進させることにより、短絡流を防ぎ、植物の根圏と供給された汚水との接触効率を向上させることができる。さらにまた、送液された水は、植物間、および曝気槽を流通したことで、硝酸態窒素が供給時の汚水よりも多く含まれている。このような硝酸態窒素を多く含む水を戻して再度植物間を流通させることにより、硝酸態窒素の脱窒を促進することができる。さらにまた、送液する水は溶存酸素が富化されていることにより、流路内に堆積した汚泥を含む有機汚濁の分解を促進することができる。すなわち、本発明の水浄化処理システムは、このような作用により従来の植物を用いた水浄化処理システムと比較して高い水浄化処理能力を有する。
【００１５】
以下、図面により第１実施形態の構成について説明する。図１は第１実施形態の水浄化処理システム１の平面図である。また、図２は図１のＡＡ’線に沿った断面図である。なお、理解を容易にするために、後述する送液路４２や散気管２２等については図２では省略した。一方、図３は第１実施形態の水浄化処理システム１の平面図であって、主として後述する汚水の供給位置、および送液された水の戻し位置の変更を説明するための図である。ここで、１１は流路であり、２１（２１a、２１b、２１c）は曝気槽であり、３１（３１a、３１b）は汚水供給部であり、４１は送液ポンプであり、４３（４３a、４３b）は送液供給部であり、５１（５１a、５１b、５１c、５１d、５１e）は汚水を浄化するための植物５３が植栽された植物植栽領域である。６１、６２は水路内に堆積した汚泥（堆積汚泥）を観察するための第１および第２の観察位置である。また、図１内の直線矢印は、水の流通経路を示す。
【００１６】
ここで、本明細書において流路とは、水浄化処理システム内に供給された汚水について浄化の処理が行われるために当該汚水が流通する経路をいう。また、本明細書において水路とは上記の流路を構成する、水が流通する１区分をいう。第１実施形態においては地面を掘り下げ、非透水性シートで覆うことにより水路を形成しているがこれに限定されるものではなく、例えば第２実施形態で説明するように地面に枠体および非透水性シートが配置されることにより水路が形成されるようにしてもよい。また、水路の底部および側面部が合成樹脂等により一体的に形成されるようにしてもよい。
【００１７】
第１実施形態に係る流路１０は、複数の水路１１a、１１b、１１c、１１d、１１eを含む。該水路を形成するにあたってはまず、地面を平面視矩型に水路の水深が３０〜５０ｃｍ程度となるように掘り下げ、これに非透水性シート１２を底面部および側面部を覆うように敷設する。次に、掘り下げた内部に平面視矩型に貯水壁を配置して貯水槽１３を形成し、さらに貯水槽１３内部に互いに平行な仕切り壁１４を所定数配置して貯水槽１３を分割する。仕切り壁１４は、流路１０全体で平面視つづら折り状となるように、幅方向のいずれか一方の端部が、互い違いに切除される。続いて、流路１０の底部および内側面部を覆うようにビニルシートを敷設し、複数の水路１１a、１１b、１１c、１１d、１１eの遮水性を担保する。なお、該流路１０を含む第１実施形態の水浄化処理ステム１にあっては、図２に示すようにビニルハウス１５内に流路１０を設置するようにしてもよい。これにより、寒冷地における除去効率の低下を抑制することができる。
【００１８】
また、第１実施形態に係る流路１０は複数の曝気槽２１を含む。第１実施形態において、曝気槽２１a、２１b、２１cは、貯水槽１３内部の後述する汚水供給部３１を配置する側と対向する一端側に、散気管２２を配置することにより形成される。ここで、図２に示すように曝気槽２１a、２１b、２１cとなる部分では、上記の掘り下げ工程において水深が１ｍ程度となるように他の部分よりも深く掘り下げられることが曝気効率の面から好ましい。曝気槽２１a、２１b、２１cに配置された散気管２２には貯水槽１３外に配置された空気源２３（エアポンプ）から送気管２４を通して空気が供給され、水中に放出される。なお、第１実施形態のように水路を平面視つづら折り状にした場合には、曝気槽２１a、２１b、２１cが設けられる箇所を貯水槽１３内における汚水供給部３１と対向する一端側とすると、曝気槽の設置、およびメンテナンス等を容易に行うことができるため好ましい。しかしながらこれに限定されるものではなく、例えば汚水供給部３１が配置されるのと同じ側や水路１１a、１１b、１１c、１１d、１１e内中央部などの任意の位置に設けることができる。さらに、曝気槽２１a、２１b、２１cには接触担体が配置されることが好ましい。これにより、曝気槽２１a、２１b、２１cにおける浄化効率を上げることができるとともに、散気管２２からの空気をより長く水中に滞留させ、曝気効率を向上させることができる。したがって、エアポンプ２３の能力を低くしても効率の良い曝気が可能となり、稼動コストを低く抑えることができる。
【００１９】
図３に示すように、第１実施形態においては、水路１１には汚水供給部３１が配置され、汚水が水路内に供給される。具体的には、第１の汚水供給部３１aが水路１１aの、第２の汚水供給部３１bが水路１１ｃの曝気槽と対向する一端側に配置される。また、第１実施形態の水浄化処理システム１は、汚水発生源１００から汚水を流通させる汚水送管３２と、汚水の流通経路を変更するためのバルブ３３a、３３bとを有する。汚水は、汚水発生源１００から汚水送管３２を経て汚水供給部３１a、３１bに流通し、汚水供給部３１aから水路１１aに、汚水供給部３１bから水路１１cに供給される。すなわち、第１実施形態においては汚水供給部３１a、３１bにより汚水が供給される位置が流路１０内の汚水供給位置となる。また、第１の汚水供給部３１aと第２の汚水供給部３１bのどちらか、若しくは両方への汚水の流通は、バルブ３３a、３３bの開閉により変更することができる。これら第１の汚水供給部３１a、第２の汚水供給部３１b、およびバルブ３３a、３３bの汚水供給位置の変更に係る作用については後述する。なお、汚水は、汚水発生源１００から中途に設置された沈殿槽３４や、汚水を水路内に安定して供給するための流量調整タンク（不図示）を介して汚水送管３２に流通するように構成してもよい。
【００２０】
また、図１に示すように、第１実施形態において送液ポンプ４１は、曝気槽２１a、２１b、２１cのうち曝気槽２１bに配置される。すなわち、第１実施形態においては送液ポンプ４１の配置された位置が回収位置となる。送液ポンプ４１の位置（回収位置）は、曝気槽２１で溶存酸素が富化された水を回収することができる水路内の位置である限り特に限定されるものではなく、曝気槽２１bのほか、例えば曝気槽２１cに配置されるようにしてもよい（曝気槽２１cに配置された送液ポンプの例を、図１中では点線で表し、４１２として示す）。また、送液ポンプを曝気槽２１bと２１cに配置し、複数箇所で水を回収するようにすることもできる。該送液ポンプ４１により、曝気槽２１a、および２１bで溶存酸素が富化された水が回収され、送液路４２を介して回収送液される。送液された水は、図３に示すように、第１の汚水供給部近傍に配置された第１の送液供給部４３aを介して水路１１aに流通するように、また、第２の汚水供給部近傍に配置された第２の送液供給部４３bを介して水路１１cに流通するように供給される。すなわち、第１実施形態においては送液供給部４３a、４３bにより送液された水が供給される位置が流路１０内の戻し位置となる。また、第１の送液供給部と第２の送液供給部のどちらか、若しくは両方への水の流通は、バルブ４４a、４４bの開閉により変更可能である。これら第１の送液供給部４３a、第２の送液供給部４３b、およびバルブ４４a、４４bの戻し位置の変更に係る作用については後述する。
【００２１】
水路１１a、１１b、１１c、１１d、１１eにはそれぞれ、第１実施形態に係る植物５３が植栽された植物植栽領域５１a、５１b、５１c、５１d、５１eが形成されている。具体的には、図２に示すように、水路１１a、１１b、１１c、１１d、１１e内に植栽基盤５２を配置し、これに植物５３を植栽して形成する。植物植栽方法は適用される環境、具体的には汚濁負荷等の状況に応じて種々変更可能であるが、生育に影響ない限り、できるだけ植物が密集した状態で植栽することが好ましい。また、植栽基盤５２は種々選択することができるが、表面積が大きく、バクテリアの担体として機能すること、砂に比べると浸透流が得やすいこと、および天然素材であり、使用後には水路から引き上げて堆積させ、堆肥化させることが可能であることからヤシ繊維とすることが好ましい。一方、植栽させる植物５３の種類についても湿生植物、抽水植物であれば特に限定されず、例えばカサスゲ、ヨシ、アゼスゲ、マコモ、ミソハギ類、ガマ類、ミクリ類、クレソン、ワスレナグサ、ウォーターミントとすることができる。しかしながら、草丈が１ｍ前後であり生育状況が比較的安定していること、２０ｃｍ程度の浅水条件においても密な群落を形成すること、在来種であり日本全国の水辺に普通に生育すること、種子散布が風によるものではないこと、栄養繁殖器官である地下茎が深部に至らないこと、および水辺緑化に用いる植物として種子からの増殖方法及び植栽方法が確立されていることなどから、カサスゲとすることが好ましい。さらに、カサスゲと複数の植物を混植させるようにしてもよく、このとき花をつける植物と混植させることが、より一層好ましい。このように構成することで水浄化システム１の景観が向上し、また、汚水排出者の意識改善にも繋げることができる。
【００２２】
第1の観察位置６１においては、水浄化処理システム１の稼動により水路１１a内に堆積した汚泥の厚さを観察する。また、第２の観察位置６２においては、水浄化処理システム１の稼動により水路１１c内に堆積した汚泥の厚さを観察する。図１、図２および図３においては、これら第１および第２の観察位置６１、６２を三角にて示した。これら第１および第２の観察位置６１、６２における堆積汚泥の高さの測定方法は特に限定されず、例えば目視のほか、スケールから読み取るようにしてもよい。
【００２３】
排出管７０は、流路１０の最後部に当たる曝気槽２１ｃより配置され、流路１０内の流通を経て浄化処理された水を水浄化処理システム１外に排出する。
【００２４】
続いて、第１実施形態の水浄化処理システム１の作用について説明する。まず、バルブ３３a、バルブ４４aが開かれ、バルブ３３ｂ、バルブ４４ｂが閉じている場合の作用を説明する。なお、この場合を第１実施形態の水浄化処理システム１の運用開始初期状態とすることができる。汚水発生源１００から供給された汚水は、汚水送管３２を介し、第１の汚水供給部３１aから水路１１a内に供給される。このとき、第１の汚水供給部から供給される汚水は、第１の送液供給部４３aから供給される溶存酸素の富化された水により希釈される。当該溶存酸素の富化された水の供給についての詳細は後述する。
【００２５】
送液された水により希釈された汚水は植物植栽領域５１aを流通する。植物植栽領域５１aにおいて汚水は、植物５３による栄養塩の直接吸収、根圏でのバクテリアによる有機汚濁負荷の酸化分解や硝化、脱窒により浄化される。続いて水は曝気槽２１aに流入する。曝気槽２１aでは、散気管２２から水中に空気が放出され、水の溶存酸素が富化される。水は曝気槽２１aから流出した後、連通する水路１１b、１１cの植物植栽領域５１b、５１cを流通し、送液ポンプ４１が配置されている曝気槽２１bまで移動する。
【００２６】
送液ポンプ４１は流通してきた水の一部を回収する。このときの回収し、送液する水量については送液ポンプ４１の動力を調節することで調節可能である。すなわち、汚濁負荷の程度に合わせて送液する水量を調節することにより、より様々な負荷の程度の汚水に対応した汚水の希釈を行うことが可能となる。送液ポンプ４１により回収された水は、送液路４２、第１の送液供給部４３aから水路１１a内に供給される。一方、送液ポンプ４１にて回収されなかった水は水路１１内を流通し、曝気槽２１ｃを経てさらに浄化され、排出管７０を介して水浄化処理システム１外に排出される。
【００２７】
次に、第１実施形態の水浄化処理システム１の、汚水供給位置の変更、および戻し位置の変更に係る作用について説明する。第１実施形態の水浄化処理システム１を稼動させると、それに伴い流路１０内、特に第１の汚水供給部３１aからもっとも近い位置にある水路１１a内の植物植栽領域５１aにおいて汚泥が堆積するようになる。従来技術においては堆積汚泥を水路内から人為的に取り除き、廃棄等の処理が必要であったため、メンテナンスの手間やコストがかかっていた。
【００２８】
これに対し第１実施形態の水浄化処理システム１は、水路１１a内の第１の観察位置６１において堆積汚泥が所定の高さ以上となったとき、第２の汚水供給部３１ｂおよびバルブ３３a、３３bによって汚泥の堆積が相対的に進行していない水路１１内の他の位置である水路１１cに汚水が供給されるように、汚水供給位置を変更することができる。言い換えれば、第１実施形態の水浄化処理システム１の流路１０は複数の汚水供給位置を有し、汚水供給部３１a、３１bからこれら複数の汚水供給位置のうち少なくとも１つに汚水を供給される。このため、水路１１a内で汚泥の堆積が進行するのを抑制することができる。また、第１実施形態においては、汚泥が堆積した水路１１aについては溶存酸素が富化された水のみを供給することで、堆積汚泥の水浄化処理システム１内における酸化分解を促進することができる。したがって、水路１１a内の植物植栽領域５１aにおける目詰まりを抑制するとともに、メンテナンスの手間やコストをより一層抑えることが可能となる。
【００２９】
さらに、第１実施形態の水浄化処理システム１は、第２の送液供給部４３bおよびバルブ４４a、４４bにより戻し位置を変更することができる。言い換えれば、第１実施形態の水浄化処理システム１の流路１０は複数の戻し位置を有し、送液供給部４３a、４３bを介し、これら複数の戻し位置のうち少なくとも１つに溶存酸素の富化された水が送液される。このため、汚水供給位置変更後に、新たに水路１１cで汚泥が堆積し、水路１１c内の第２の観察位置において堆積汚泥が所定の高さを超えた場合にも、汚水が水路１１aに供給されるように汚水供給位置を変更し、さらに送液ポンプ４１、送液路４２を介して送液される水が水路１１a及び１１cに送液されるように戻し位置を変更して、水路１１aに再び汚水が供給されるとともに水路１１cに溶存酸素の富化された水が供給されるようにすることにより、新たに水路１１c内に堆積した汚泥の分解をも促進することができる。その際、送液ポンプ４１の動力を調節して、送液される水量を増加させてもよい。
【００３０】
さらにまた、第１実施形態の水浄化処理システム１にあっては、複数の汚水供給位置や戻し位置を有することにより、以下のような効果を有する。すなわち、水浄化処理システムにおいては、設営時に汚水発生源１００に応じた汚泥の堆積状態を予想してシステムを設定する。しかしながら、該予想自体が容易でないこと、および、汚水発生源１００の状態もその時々に応じて変化することにより、必ずしも設定当初の計画通りにシステムが稼動できるとは限らない。言い換えれば、汚水発生源１００の状態等に合わせて、稼動途中に水浄化処理システムの設定を変更できることが好ましい。第１実施形態の水浄化処理システム１においては、複数の汚水供給位置、および溶存酸素が富化された水の戻し位置を有し、稼動途中で汚水供給位置、戻し位置を変更することができる。したがって、分解効率や管理効率について汚水発生源１００ごとの最適な設定に合わせることができ、運用上の設定の自由度が高い。
【００３１】
汚水供給位置、および戻し位置の変更について、より具体的に説明する。例えば、第１実施形態の水浄化処理システム１において、汚水が汚水発生源１００から第１の汚水供給部３１aを経て水路１１a内に供給されるうちに汚泥の堆積が進み、水路１１a内の第１の観察位置６１で堆積汚泥が所定の高さ以上となった場合を想定する。この場合には、第１の汚水供給部３１aへの汚水の流通を制御するバルブ３３aを閉め、続いて第２の汚水供給部３１bへの汚水の流通を制御するバルブ３３bを開く。これにより、汚水は汚水送管３２から第２の汚水供給部３１bへと流通し、水路１１cに供給される。一方、第１の汚水供給部３１aが汚水を供給していた水路１１aには、第１の送液供給部４３aからの送液された水のみが供給される。なお、その際、必要に応じて第２の送液供給部４４bへの送液された水の供給も行なうようバルブ４４bを開いてもよい。
【００３２】
次に、汚水供給位置の変更後、第２の汚水供給部３１bにより汚水が水路１１c内に供給されるうちに汚泥の堆積が進み、水路１１c内の第２の観察位置６２で堆積汚泥が所定の高さ以上となった場合を想定する。この場合には、汚水供給位置を元に戻すとともに、戻し位置を変更して汚泥の自己分解を促進する。具体的にはまず、第２の汚水供給部３１bへの汚水の流通を制御するバルブ３３bを閉じ、第１の汚水供給部３１aへの汚水の流通を制御するバルブ３３aを開く。次いで、第１の送液供給部４３aへの送液された水の流通を制御するバルブ４４aおよび、第２の送液供給部４３bへの送液された水の流通を制御するバルブ４４bを開く。これにより、汚泥の分解が行われた水路１１aには再び第１の汚水供給部３１aから汚水が供給されるとともに、当該汚水は第１の送液供給部４４aを介し送液される水により希釈される。一方、汚泥が新たに堆積した水路１１ｃには第２の送液供給部４４bから溶存酸素濃度の富化された水が供給され、堆積汚泥の分解が促進される。その際、送液ポンプ４１から送液される水量を調整し、戻し位置へ送液される溶存酸素の富化された水の量を増加してもよい。
【００３３】
すなわち、本第１実施形態の水浄化処理システムにおいてこのように運用すれば、供給される汚水の溶存酸素が富化された水による希釈と、堆積汚泥の酸化分解の促進とを併せて行うことができる。したがって、水浄化処理システムにおけるメンテナンスの手間とコストをより大きく削減することができる。
【００３４】
なお、第１実施形態の汚水供給位置、および戻し位置の変更は上記の例に限定されるものではなく、種々の条件に応じても変更が可能である。例えば、水路１１a、および水路１１cの双方で汚泥が堆積した場合は、汚水の流通を制御するバルブ３３a、３３b双方を開き、汚濁負荷を分散させても良い。さらに、送液４１ポンプから送液される水量を増加させ、バルブ４４a、４４bの双方を開いて水路１１a、および水路１１bに溶存酸素の富化された水が供給されるようにしてもよい。
【００３５】
（第２実施形態）
続いて、本発明の好適な実施形態の１つである第２実施形態について説明する。第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。
【００３６】
第２実施形態の構成を図４に示す。また、図５は図４のＢＢ’線に沿った断面図である。なお、理解を容易にするために、図５では送液路４２や散気管２２等については図面から省略した。
【００３７】
図４に示すように、第２実施形態の水浄化処理システム１においては、流路１０は独立である１つ以上の水路を有し、また、富化手段に相当する独立である１つ以上の曝気槽を有する。具体的には、流路１０はそれぞれ独立した水路１１a、１１b、１１c、１１d、１１eと、独立した曝気槽２１a、２１b、２１cを有する。流路１０内に供給された汚水は、水路同士、または水路と曝気槽とを連通する連通管を介して流路内を流通する。
【００３８】
第１実施形態で示したように、掘り下げ部分内に形成した貯水槽内部で水路と曝気槽を設ける場合にあたっては、まず、掘り下げ部分全体を１つの非透水性シートを一体的に覆うように敷設し、掘り下げ部分全体の遮水性を担保する。次いで、貯水槽内の底部、枠部材、および仕切り壁等をビニルシート等で覆うことにより、貯水槽の遮水を行う。このように二重に遮水を行って水浄化処理システムを構成することにより、貯水槽の枠部材や仕切り壁部分の交換などのメンテナンスにおいては、上側のビニルシート部分のみを新たに敷設すればよい。したがって、下側の非透水性シートを交換する機会はビニルシートと比較して少ないため、メンテナンスの際の手間とコストを抑えることができる。  
【００３９】
一方で、第１実施形態で示したような水浄化処理システムを構成するにあたっては、曝気槽部分だけでなく水路部分についても併せて掘り下げることが必要となる。そのため、掘り下げる部分の面積が大きくなることがあり、手間がかかる。また、重機による掘削が必要となることもある。さらに、深さが異なる部分が存在する複雑な掘り下げ部分の遮水性を１つの非透水性シートによって担保することもまた、手間と技術が必要となる。これに対し、第２実施形態の水浄化処理システムにあっては、曝気槽となる部分のみを掘り下げ、水路については枠体と非透水性シートとを地面に直接配置することにより形成しているので、掘り下げる手間を削減できる。また、水路と曝気槽とを独立させることにより、曝気槽と水路についての非透水性シートの配置を個々別々に行うことができる。このため、水浄化処理システムにおいて遮水性を担保するための工程をより容易に行うことができる。
【００４０】
以下、第２実施形態の水浄化処理システム１の構成について説明する。第１実施形態と共通する構成については説明を省略する。
【００４１】
第２実施形態の曝気槽２１（２１a、２１b、２１c）を形成するにあたっては、まず、各曝気槽２１となる部分を例えば水深が１ｍ程度となるように掘り下げを行う。また、図５に示すように、掘り下げた部分の周囲には防腐加工された木材や合成樹脂等からなる枠体部材を配置し、該枠体部材のコーナー部を連結して掘り下げ部分を囲む曝気槽枠体１５を形成する。次に、掘り下げた部分の底面と側面、および枠体の内部側面に非透水性シート１２を覆うように敷設して遮水性を担保し、該非透水性シート１２上に送気管に連結された散気管を配置して、曝気槽２１とする。なお、曝気槽２１cには流路１０内の流通を経て浄化処理された水を水浄化処理システム１外に排出する排出管７０が配置される。
【００４２】
一方、水路１１a、１１b、１１c、１１d、１１eを構成するにあたっては、まず、防腐加工された木材や合成樹脂等からなる、水路の側部を構成する枠体部材を周囲に平面視矩形に配置し、これらのコーナー部を接合して各水路の水路枠体１６を形成する。続いて、各水路の内部に当たる底側開口部および水路内側面を覆うように非透水性シート１２を配設して遮水性を担保することにより、各水路を形成する。各水路には第１実施形態と同様に植物５３が植栽される植物植栽領域５１が設けられる。植物植栽領域５１に関する説明は第１実施形態と同様であるため、省略する。
【００４３】
さらに、各水路、および曝気槽と水路との間には、連通して水を流通させるための連通管７１を配置する。具体的には、水路１１aと曝気槽２１aとを連通管７１aで、曝気槽２１aと水路１１bとを連通管７１bで、水路１１bと水路１１cとを連通管７１cで、水路１１cと曝気槽２１bとを連通管７１dで、曝気槽２１bと水路１１dとを連通管７１eで、水路１１dと水路１１eとを連通管７１fで、水路１１eと曝気槽２１cとを連通管７１gで、および水路１１aと水路１１eとを連通管７１hで、それぞれの枠体内部を繋いで連通させる。これにより、流路１０内に供給された汚水はそれぞれ独立した水路間、および水路と曝気槽の間を移動し、流路１０内を流通する。なお、連通管７１fおよび７１hにおける水の流通は、それぞれバルブ７２およびバルブ７３の開閉により制御可能である。
【００４４】
第２実施形態において、第１の汚水供給部３１aは、汚水発生源１００から流量調整タンク３５、および沈殿槽３４、第１の汚水送管３２aを介して流通した汚水を水路１１aに流通するように流路１０内に供給する。一方、第２の汚水供給部３１bは、汚水発生源１００から流量調整タンク３５、および沈殿槽３４、第２の汚水送管３２aを介して流通した汚水を水路１１ｄに流通するように流路１０内に供給する。すなわち、第２実施形態においては汚水供給部３１a、３１bにより汚水が供給される位置が流路１０内の汚水供給位置となる。第１の汚水供給部３１aと第２の汚水供給部３１bのどちらか、若しくは両方への汚水の流通は、バルブ３３a、３３bの開閉により変更可能である。
【００４５】
また、第２実施形態においては、送液ポンプ４１aが曝気槽２１aに、送液ポンプ４１bが曝気槽２１bに配置される。すなわち、第２実施形態においては送液ポンプ４１a、および４１bの配置された位置が回収位置となる。送液ポンプ４１aまたは送液ポンプ４１bにより回収された水は送液路４２を介して送液され、第１の汚水供給部３１a近傍に配置された第１の送液供給部４３a、または第２の汚水供給部３１ｂ近傍に配置された第２の送液供給部４３bを介し、水路１１に流通するように供給される。すなわち、第２実施形態においては、送液供給部４３a、４３bにより送液された水が供給される位置が流路１０内の戻し位置となる。第１の送液供給部４３aと第２の送液供給部４３bのどちらか、若しくは両方への送液された水の流通はバルブ４４a、およびバルブ４４bの開閉により変更可能である。
【００４６】
第２実施形態の水浄化処理システム１に係る第1の観察位置６１においては、水浄化処理システム１の稼動により水路１１a内に堆積した汚泥の厚さを観察する。また、第２の観察位置６２においては、水浄化処理システム１の稼動により水路１１d内に堆積した汚泥の厚さを観察する。図４および図５においては、これら第１および第２の観察位置６１、６２を三角にて示した。これら第１および第２の観察位置６１、６２における堆積汚泥の厚さの測定方法は特に限定されず、例えば目視のほか、スケールから読み取るようにしてもよい。
【００４７】
続いて、第２実施形態の作用について説明する。まず、バルブ３３a、バルブ４４a、バルブ７２が開かれ、バルブ３３ｂ、バルブ４４ｂ、バルブ７３が閉じている場合の作用を説明する。なお、この場合を第２実施形態の水浄化処理システム１の運用開始初期状態とすることができる。汚水発生源１００から供給された汚水は、中途に設けられた流量調整タンク３５および沈殿槽３４を経て、第１の汚水送管３２aを介し、第１の汚水供給部３１aから水路１１a内に供給される。このとき、第１の汚水供給部３１aから供給された汚水は、第１の送液供給部４３aにより供給される溶存酸素の富化された水によって希釈される。当該溶存酸素の富化された水の供給についての詳細は後述する。
【００４８】
送液された水により希釈された汚水は植物植栽領域５１aを流通する。植物植栽領域５１aにおいて汚水は、植物５３による栄養塩の直接吸収、根圏でのバクテリアによる有機汚濁負荷の酸化分解や硝化、脱窒により浄化処理される。続いて水は連通管７１aを介して曝気槽２１aに流入する。曝気槽２１aでは、散気管２２から水中に空気が放出され、水の溶存酸素が富化される。水は連通管７１bを介して曝気槽２１aから水路１１bに流出し、さらに水路１１b、連通管７１ｃ、水路１１c、および連通管７１dを介して送液ポンプ４１bが配置されている曝気槽２１bまで移動する。
【００４９】
曝気槽２１bに流入した水のうち、その一部は回収ポンプ４１bにより回収される。送液ポンプ４１ｂにより回収された水は、送液路４２、第１の送液供給部４３aから水路１１a内に供給される。一方、送液ポンプ４１bにて回収されなかった水は流路１０内を流通し、流路１０の最後部に相当する曝気槽２１ｃを経てさらに浄化され、排出管７１を介して水浄化処理システム１外に排出される。
【００５０】
また、第１実施形態と同様に、第２実施形態の水浄化処理システム１においても、汚水供給位置の変更、および戻し位置の変更をすることができる。例えば、第１の汚水供給部３１aから汚水の供給を継続して行った結果、水路１１a内の第１の観察位置６１で堆積汚泥が所定の高さ以上となった場合を想定する。この場合には、第１の汚水供給部３１aへの汚水の流通を制御するバルブ３３aを閉め、続いて第２の汚水供給部３１bへの汚水の流通を制御するバルブ３３bを開く。また、水路１１dと水路１１eの間の水の流通を制御するバルブ７２を閉じ、水路１１aと水路１１eの間の水の流通を制御するバルブ７３を開く。さらに、送液ポンプ４１ｂの水の回収を停止させるとともに、送液ポンプ４１aの水の回収を開始させる。このとき、汚水は第２の汚水送管３２bを経て第２の汚水供給部３１bから水路１１dに供給され、連通管７１e、曝気槽２１b、連通管７１d、水路１１c、連通管７１c、水路１１b、および連通管７１bを流通し、曝気槽２１aに流入する。
【００５１】
曝気槽２１aに流入した水のうち、その一部は送液ポンプ４１aにより回収される。送液ポンプ４１aにより回収された水は、送液路４２、第２の送液供給部４３ｂから水路１１d内に供給される。これにより、第２の汚水供給部３１bから供給された汚水は、送液された溶存酸素が富化された水により希釈される。一方、送液ポンプ４１ｂにて回収されなかった水は水路１１a内に流入する。これにより、曝気槽２１aにて溶存酸素が富化された水が水路１１a内を流れるため、水路１１aに堆積した汚泥の酸化分解を促進することができると共に、硝化された水の脱窒が促進される。水路１１aから流出した水は連通管７１h、水路１１e、連通管７１gを介して曝気槽２１cに流入し、排出管７０から水浄化処理システム１外に排出される。
【００５２】
すなわち、本第２実施形態の水浄化処理システムにおいて上述のように運用すれば、供給される汚水の溶存酸素が富化された水による希釈と、堆積汚泥の酸化分解の促進とを併せて行うことができる。したがって、水浄化処理システムにおけるメンテナンスの手間とコストをより大きく削減することができる。
【００５３】
なお、第１実施形態の場合と同様に、第２実施形態の水浄化処理システム１においても汚水供給位置、および戻し位置の変更は上記の例に限定されるものではなく、種々の条件に応じて変更が可能である。また、第１の汚水供給部３３a、および第２の汚水供給部３３bから汚水を供給する位置についても変更するようにしてもよい。
【００５４】
例えば、水路１１a内の第１の観察位置６１、および水路１１ｄ内の第２の観察位置６２の双方で堆積汚泥が所定の高さ以上となった場合を想定し、この場合の対処の一例を以下説明する。該場合にあたっては、まず第２の汚水供給部３１b、および第２の送液供給部４３bにより汚水、ならびに送液された水が供給される位置を水路１１ｄから水路１１ｃに変更する（このときの第２の汚水供給部、および第２の送液供給部を図４中では点線で表し、それぞれ３１b２、４３b２として示す）。次に、バルブ３３a、バルブ３３ｂ、バルブ４４a、バルブ４４ｂを開くとともに、送液ポンプ４１bもしくは４１ａ、４１ｂの双方からの水の回収を開始させる。これにより、汚水は水路１１aと１１cに分散して供給されるほか、送液された水によって水路１１a、および１１ｃに供給される汚水はそれぞれ希釈される。また、水路１１dには曝気槽２１bから溶存酸素の富化された水が流入する。このため、水路１１a、および水路１１dに堆積した汚泥の酸化分解を促進することができる。
【００５５】
以上の通り、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記第１および第２実施形態に限定されるものではなく、異なる実施形態とすることも可能である。例えば、流路の全長や、水路の幅、曝気槽の大きさについても汚水発生源の状況等に応じて任意に設定可能である。また、流路はつづら折り状に限定されるものではなく様々な形状とすることができる。さらに、汚水供給位置、戻し位置も特に限定されず、種々の変更が可能である。さらにまた、送液手段は水浄化処理システム前に設けられた沈殿槽に水を送液し、該貯水槽を介して戻し位置に供給されるようにしてもよい。
【００５６】
加えて、本発明の水浄化処理システムにあっては、エアポンプ、送液ポンプの運用にタイマーを組み合わせ、効率の良い曝気、送液のタイミングをとることにより、省エネルギー化を図ることもできる。また、エアポンプ、送液ポンプの運用にレベルスイッチを組み合わせ、流入水が止まった際には曝気、送液を停止するようにしてもよい。さらに、排水管の排水口において水面を水路底部まで下げる設定としておくことにより、流入水が止まった際に水路の水位を低下させるようにしてもよい。これにより、汚泥や植物の根圏部分を空気に曝し、汚泥等を酸化させて、その分解を促進することができる。さらにまた、エアポンプ、送液ポンプは、ソーラー、風力、水力等の自然エネルギーにより動力を得るようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態の水浄化処理システムの平面図である。
【図２】図１のＡＡ’線に沿った断面図である。
【図３】第１実施形態の水浄化処理システムの平面図である。
【図４】第２実施形態の水浄化処理システムの平面図である。
【図５】図４のＢＢ’線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０    流路
１１    水路
２１    曝気槽
３１    汚水供給部
４１    送液ポンプ
４２    送液路
４４    送液供給部
５１    植物植栽領域
５３    植物
６１    第１の観察位置
６２    第２の観察位置
【図１】
2009219956.tif 000003
【図２】
2009219956.tif 000004
【図３】
2009219956.tif 000005
【図４】
2009219956.tif 000006
【図５】
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