(57)【要約】【課題】  家畜等の糞尿の排水処理において、雨水貯留システムの特徴を活かし、臭気の拡散を防止し、さらにこれらの排水処理を効果的にかつ負荷の少ない排水浄化システムを提供すること。【解決手段】  縦部材と横部材とを接合することにより内部に空間５を形成して排水を貯留可能にする三次元構造体３を地面凹部２に形成するとともに、地面凹部２の表面に遮水シート１ｂおよび覆土４を有する被覆層を形成する排水浄化システムにおいて、地面凹部２の内上部に連通し前記排水を流入させる流入管６と、地面凹部２の内下部に連通し前記排水を浄化させる浄化装置８が設けられていることを特徴とする。【選択図】  図１
2009006280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦部材と横部材とを接合することにより内部に空間を形成して排水を貯留可能にする三次元構造体を地面凹部に形成するとともに、該地面凹部の表面に被覆部材および覆土を有する被覆層を形成する排水浄化システムにおいて、
前記地面凹部の内上部に連通し前記排水を流入させる流入管と、前記地面凹部の内下部に連通し前記排水を浄化させる浄化装置が設けられていることを特徴とする排水浄化システム。
【請求項２】
前記浄化装置が、好気性槽と嫌気性槽もしくは両方を兼ねた準好気性槽を有し、前記排水を通過処理させること特徴とする請求項１記載の排水浄化システム。
【請求項３】
前記浄化装置が、木材細片を封止させた袋体を充填し、かつ出し入れ可能であること特徴とする請求項１又は２記載の排水浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排水浄化システムに関し、詳しくは、雨水貯留システムの特徴を活かし、家畜等の糞尿を浄化処理して排水する排水浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、家畜等の糞尿はため池等に貯蓄され、廃棄物として処理されていた。一方で、こうした設備では、処理操作あるいは作業性の面において、種々の課題があった。具体的には、コンクリート製の蓋つき地下貯留槽は建築費が高いため、上部の開放された簡易施設やスラリーストアでの貯留が多く、また表面を覆うものがないため雨、雪の混入があるなどの問題があった。これに対して、例えば、以下のような家畜液状糞尿貯留施設が提案されている。
【０００３】
つまり、図４に示すように、貯留槽２０２と、遮水シート２０３と、スラリーを投入、搬出するためのホース２０４と、雨水分離シート２０５と、雨水の排除用のポンプ２０６から構成され、雨水分離シートにより雨、雪と貯留スラリーを分離し、雨水分離シートの上に散水した水により、雨水分離シートのバタつきを防止し、雨水の排除用のポンプ２０６により、貯留スラリーの搬出、投入を可能にしたものである。ここで、２０２Ａは貯留槽の底面、２０２Ｂは貯留槽の法面、２０２Ｃは表面水の流入防止堰堤、２０７は貯留用室を示す（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、上記のような家畜液状糞尿貯留施設においては、糞尿等の排水は必要に応じて浄化等の処理が行われていたが、ため池のようなオープンな状態あるいは雨水分離シートをカバーしただけの施設において貯蓄されていることから、臭気が周辺へ拡散されることによる施設周辺の住民に対する迷惑あるいは小児の転落事故の危険性など、種々の環境上の問題があった。
【０００５】
一方、近年、特に都市部で異常降雨や出水、あるいはその逆の異常乾燥といった問題が頻繁に生じており、その原因としてヒートアイランド現象が取り上げられている。かかる現象を緩和するため、雨水を利用する施設の構築が提案されており、雨水貯留構造物あるいは雨水貯留用充填材などの開発が進んでいる。
【０００６】
このような雨水貯留構造物として、例えば、地面にピットを堀り、その外表面に遮水シートを敷設して、その上面に複数の容器状部材を縦横および上下に積み上げ、更に最上部に覆土などを施して被覆し、雨水を貯留する構造物の発明がなされている。具体的には、図５に示すように、地面１０１を掘下げてタンク部１０２を構成する。タンク部１０２の形状は平面四辺形を基本として造成し、側壁部１０２ａは緩やかな傾斜面とする。このタンク部１０２の底部１０２ｂおよび側壁部１０２ａには、コンクリート等は打設しない。このタンク部１０２の底部１０２ｂには、砂利を敷き詰め、砂利層１０３を構成し、その砂利層１０３上に箱形部材１０４，１０４・・・を連設配置する構造物が形成されている。ここで、１０9は被覆層、１１０は側溝、１１１は流出口を表す（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１８６８２５号公報
【特許文献２】特開昭６３−２６８８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、家畜等の糞尿の排水処理において、雨水貯留システムの特徴を活かし、臭気の拡散を防止し、さらにこれらの排水処理を効果的にかつ負荷の少ない排水浄化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】
【０００９】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す排水浄化システムによって、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、縦部材と横部材とを接合することにより内部に空間を形成して排水を貯留可能にする三次元構造体を地面凹部に形成するとともに、該地面凹部の表面に被覆部材および覆土を有する被覆層を形成する排水浄化システムにおいて、前記地面凹部の内上部に連通し前記排水を流入させる流入管と、前記地面凹部の内下部に連通し前記排水を浄化させる浄化装置が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
雨水貯留システムは、地中に雨水を貯留可能な空間を確保するもので、雨水あるいはその蒸散物が地表と直接接触することはなく、また縦部材と横部材との接合により堅牢で自在の大きさの設備を構成することができる。本発明者は、こうした構成を、家畜液状糞尿貯留施設における糞尿等の排水処理に適用することが、上記のような課題解決に有用であることを見出したものである。つまり、この構成によれば、家畜等の糞尿などの排水を定期的にあるいは不定期に流入管から流入させることにより、地面凹部の内部に所定時間貯留させるとともに、臭気の拡散を防止しながら、三次元構造体に付着している固形物のみならず、底部に堆積している固形物も浄化装置に移動させることができ、これら固形物を浄化装置を用いて回収することにより、効率よく地面凹部の内部を常時清浄することができる。従って、長年にわたる使用に対しても、排水の浄化処理の高い機能を維持できる。しかも、三次元構造体を施工現場に輸送する際に、縦部材と横部材とを組み立てた状態にすることなく、夫々の部材として効率よく輸送することができ、施工現場においてこれら部材を組み立てることにより、輸送コストを大幅に低減でき、建設コストを低減できる。また、従前のように、ため池における事故などの環境上の問題も解消することができる。
【００１２】
このような雨水貯留システムの特徴を活かした構成によって、糞尿等の排水処理において、臭気の拡散を防止し、さらにこれらの排水処理を効果的にかつ負荷の少ない排水浄化システムを提供することが可能となった。なお、本明細書において固形物とは、家畜液状糞尿などの排水に混在する糞や土砂、塵芥など各種粉粒状物を広く含む固体状態の物を表す概念として用いる。
【００１３】
本発明は、上記排水浄化システムであって、前記浄化装置が、好気性槽と嫌気性槽もしくは両方を兼ねた準好気性槽を有し、前記排水を通過処理させること特徴とする。
【００１４】
一般に下水など生物系汚濁物質を含む排水に対しては、その浄化能力から活性汚泥などを用いた好気性槽が好ましい。一方、高濃度で大量に発生する有機性排水に対しては、酸素が少ない条件を保ち、その条件で活動できる微生物に汚濁物質を分解させる嫌気性槽が好ましい。従って、家畜液状糞尿などの排水は、そのいずれの組成をも含むことから、本発明における浄化装置として、好気性槽と嫌気性槽もしくは両方を兼ねた準好気性槽を有することが好ましく、こうした浄化装置を通過した排水は、臭気はもちろん水質汚濁に関する環境基準を遵守したものとすることができる。
【００１５】
本発明は、上記排水浄化システムであって、前記浄化装置が、木材細片を封止させた袋体を充填し、かつ出し入れ可能であること特徴とする。
【００１６】
従前、バイオマス技術の１つとして木材の砕片による有機物の分解あるいは有機性排水の浄化処理が知られている。本発明の排水浄化システムでは、こうした技術を適用し、嫌気性槽に木材細片を充填することによって、費用面等の負荷が少なく使用後の処理が容易な浄化装置を構成することが可能となる。また、不織布袋体に木材細片を充填し、これを出し入れ可能とすることによって、作業性に優れた排水浄化システムを構成することができる。なお、ここでいう「木材細片」とは、木材の砕片（木材チップ）やオガクズ、あるいは木材チップを薬剤で溶かし固めたものなど、広く木材を原料として細片化したものを意味する。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明を適用することによって、雨水貯留システムの特徴を活かした簡便な構成で、糞尿等の排水処理において、臭気の拡散を防止し、さらにこれらの排水処理を効果的にかつ負荷の少ない排水浄化システムを提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
＜本発明に係る排水浄化システム＞
本発明に係る排水浄化システム（以下「本システム」という）は、縦部材と横部材とを接合することにより内部に空間を形成して排水を貯留可能にする三次元構造体（以下、単に「構造体」という）を地面凹部に形成するとともに、地面凹部の表面に被覆部材および覆土を有する被覆層を形成する排水浄化システムにおいて、地面凹部の内上部に連通し前記排水を流入させる流入管と、地面凹部の内下部に連通し前記排水を浄化させる浄化装置が設けられていることを特徴とするものである。
【００１９】
図１は、本システム全体の概要を例示する。ここでは、被覆部材として遮水シート１ｂを用いた場合を例示し、被覆部材の詳細は後述する。遮水シート１ａが施された地面凹部２（以下、ピットということがある）に、縦部材と横部材が接合された構造体３が配設されるとともに、その上部に遮水シート１ｂおよび覆土４が施され、構造体３内部に形成された空間５が外部から遮閉されている。この構造体３の内上部に、排水が流入される流入管６が配設され、その内下部に流出管７を介して排水が導入される浄化装置８が配設される。被処理水である排水は、流入管６から流入し、構造体３内部の空間５に一時的に貯留された後、流出管７を介して浄化装置８に導入され、浄化装置８において浄化された排水は、排水管９から排出される。
【００２０】
〔本システムに用いられる構造体〕
次に、本システムに用いられる構造体３について説明する。図２は、本実施形態に係る構造体３として、接続治具３１と横部材３２と縦部材３３とを組み立てた単位ブロックの斜視図を例示する。本システムを形成する構造体３は、この単位ブロックを縦方向、横方向および高さ方向に接合して構成される。具体的には、縦部材３３を共有しながら４つの方向に横部材３２を嵌合させながら繰り返し接合することによって、桝目状の単位ブロックを上下・縦横に拡張して任意の大きさの構造体３を形成することが可能となる。また、縦空間を形成する構成のみについて述べたが、縦部材３３の接合部分において、縦部材３３と横部材３２それぞれに垂直な板状体を挿入し、縦空間を遮断する構造あるいは通過不可能な構造を形成することが可能である。特に構造体３に対する横方向および斜め方向からの力に対する強度を挙げることができる。
【００２１】
接続治具３１は、図２に示すように、縦部材３３に外嵌可能な筒状部３１ａと、外周面の４箇所から突出して横部材３２の端部と係合して両者を接続する突出部３１ｂを有していて、突出部３１ｂには、後述する横部材３２の端部突起３２ａを受け入れて係合する貫通孔３１ｃが４箇形成されている。さらに、筒状部３１ａ内部にも、やや小径の貫通孔が形成されて重量軽減が図られているとともに、排水を下方に移動させて貯留させるようになっている。
【００２２】
縦部材３３は、所定長さを有する円筒形をしており、接続治具３１の筒状部３１ａに内嵌可能になっている。横部材３２も、立設された各縦部材３３の上端に接続治具３１を嵌合して装着しておき、２本の縦部材３３に装着された各接続治具３１同士の内、互いに隣接する２個の接続治具３１の貫通孔３１ｃの夫々に、横部材３２を挿入させて係合することにより、縦部材３３と横部材３２とを接続し、これを繰り返して、ジャングルジム状に構造体３を形成する。
【００２３】
構造体３を構成する接続治具３１と横部材３２と縦部材３３の材質は、構造体の強度および無害性が確保され、長期の排水との接触によって変質・腐蝕されない材料であれば、特に制限されないが、接合部Ａの加工性あるいは輸送や現場での組立作業の容易性などから軽量で成型が容易な樹脂製素材が好適である。具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等を使用してもよいし、必要な強度が得られれば、各種の熱可塑性樹脂を使用することができる。また、樹脂製に代えてステンレス鋼などの金属製パイプとすることもでき、樹脂製パイプ状縦部材の内部にコンクリートを注入したり、あるいは鉄筋コンクリートを挿入したりして補強してもよい。さらに、同じ材質の樹脂製とせずに、異なる材質の樹脂製であってもよい。また、ガラス繊維を上記構成部材に混入させてもよい。ガラス繊維は、構成部材の比重を高めるだけでなく、強度、寸法安定性をも高めることができて好ましい。
【００２４】
ここで、構造体３の大きさについては、処理される排水量や汚濁状態などの仕様によって任意に設定されるが、（１）必要とされる雨水貯留浸透槽の内部容積を確保すること、および（２）その保守点検が可能な空間および開口を確保できること、に加え、（３）積載される単位ブロックの自重および覆土４による圧縮に耐えうる強度を確保できること、が求められることから、例えば長さおよび奥行きを、数ｍ〜数１０ｍ程度とし、高さをその１／５〜２倍程度とすることが好ましい。
【００２５】
構造面において、図２ではパイプ状の縦部材３３を接続治具３１の筒状部３１ａに内嵌可能に構成した例を示したが、接続治具３１の筒状部３１ａの外径を小さくして、縦部材３３に内嵌させるようにしてもよい。また、構造体３は、少なくとも１０８ｋＮ／ｍ２以上の圧縮強度を有することが好ましい。このようにすれば、最上部に覆土２ｍ程度（負荷：約３６ｋＮ／ｍ２）を施工したとしても、土圧の３倍以上となる十分な強度を有する。具体的には、長さ約４０ｃｍのパイプ状縦部材と長さ４０ｃｍの横部材を組み合わせる場合には、６．２５本／ｍ２となり少なくとも圧縮強度約１７．２８ｋＮ／本を有するパイプ状縦部材を用いる。
【００２６】
〔本システムに用いられる浄化装置〕
次に、本システムに用いられる浄化装置８（以下「本浄化装置」という）について説明する。図３は、本実施形態に係る浄化装置８として、流出管７と接合する導入部８１、処理剤を充填した処理槽を有する本体８２、本体８２の上部に設けられた点検孔（図示せず）の１つに接続する袋体導入部８３、排出管と接合する排出部８４から構成される。
【００２７】
ここで、本体８２を構成する処理槽として、図３に例示するように、嫌気性槽８２ａと好気性槽８２ｂの２つの処理槽を有すること、もしくは１つで両方を兼ねた準好気性槽を有することが好ましい。つまり、家畜液状糞尿などの排水は、有機性汚濁物質が多く含まれる一方、生物系汚濁物質も無視することができない。従って、こうした排水を浄化するためには、有機性汚濁物質の浄化に有効な嫌気性の処理機能と生物系汚濁物質好気性の処理機能の両方を有することが好ましく、各々の機能を有する処理槽の組合せることによって、こうした浄化装置を通過した排水は、臭気のない、所定の基準を満たした水質の排水として排水することができる。また、処理剤導入部８３および点検孔（図示せず）を介して充填剤を交換することができるような構造であることが好ましい。
【００２８】
嫌気性槽８２ａでは、嫌気性汚泥などの処理剤を充填する方法などを用いることができるが、本システムにおいては、木材細片８ａによる有機物の分解あるいは有機性排水の浄化方法を用いること可能であり好適である。バイオマス技術の応用として有用であり、費用面等の負荷が少なく使用後の処理が容易な浄化装置を構成することが可能となる。
【００２９】
具体的には、図３のように、木材細片８ａを封止させた袋体８ｂが嫌気性槽８２ａ内部に充填され、袋体８ｂ全体を交換可能とすることが好ましい。これを出し入れ可能とすることによって、作業性の向上を図ることができる。袋体８ｂは、汚濁物質および水に対して通過性があれば、特に限定されないが、例えば、不織布を用いた場合には、内部の木材細片８ａに対して均等に接液させることが容易である。
【００３０】
木材細片８ａとして使用する木材には、種々の樹木、草類等を用いることができる。例えば、樹木として、カエデ・カシ・クヌギ・クリ・ケヤキ・サクラ・サワラ・シイ・スギ・ナラ・ヒノキ・ブナ・マツ・モミ等を、草類として・イネ・サトウキビ・タケ・ムギ・ムギ・トウモロコシ・豆類等を挙げることができる。これらの本体やその皮部、葉部、根部を一辺数ｍｍ〜数１０ｍｍ程度に切断したもの、あるいはこれらの混合物を用いることができる。また、これらを一部腐朽化し、多孔質化が進んだもの、あるいは嫌気性菌やバクテリアを増殖した状態で使用することが好ましい。
【００３１】
好気性槽８２ｂでは、処理剤として、例えば活性汚泥や活性炭などを槽内に充填する方法や、新鮮空気あるいはオゾンなどによって槽内に循環的に曝気する方法を用いることができる。活性炭などを充填する場合には、上記と同様、袋体８ｂに充填し、これを出し入れ可能とすることによって、作業性の向上を図ることができる。また、槽内を曝気する場合には、点検孔１０を介して曝気装置（図示せず）が槽内に挿入され、内部に貯留されている排水に新鮮空気あるいはオゾンを取り入れて適宜曝気させ、酸化させることにより、排水の清浄化を図ることができる。
【００３２】
また、本浄化装置には、嫌気性槽８２ａと好気性槽８２ｂとを問わず、充填材として、上記以外に各種充填材を使用できる。表面積が大きく、高い空間率を有する充填材が好適であり、具体的には、鞍形フラップとその鞍形フラップの両面に立設された流体が通過自在な空隙を有する中空筒体およびリブを備え、空間率が９０％以上の樹脂成形物（例えば商品名ハイレックスやバイオハイレックス（いずれも東洋ゴム工業社製）を使用できる。ポリプロピレン（ＰＰ）や耐熱塩化ビニル（ＨＴＰＶＣ）あるいは熱可塑性フッ素樹脂（ＥＴＦＥ）などの材質からなり、軽量で強度および耐久性に優れるとともに、その構造的に大きな気液接触面積を有することから、効率の高い浄化処理が可能となる。
【００３３】
〔その他本システムの付加機能について〕
本システムにおいては、ピット２の内部に貯留された排水を対流させる対流生成機構（図示せず）を設けることが可能である。例えば、対流生成機構の先端に設けられたスクリューをピット２の内部に挿入し、貯留されている排水を撹拌・対流させ、構造体３に付着している土砂や汚濁物質あるいは固形物などの堆積物を底部に落下させるとともに、これらを排水管７に向けて押しやることができる。この場合、ピット２の底部が排水管７に向けて傾斜状になっていれば、一層その効果は高い。
【００３４】
上記は、被覆部材として遮水シート１ｂを用いた場合について説明したが、本システムにおいては、これに限定されるものではなく、例えば透水シートの使用が可能である。家畜液状糞尿貯留施設における糞尿等の排水処理とともに、本システムに降り注ぐ雨水を処理することが可能となり、排水処理量が少ない場合の局部的な濃縮を防止することができる。また、透水シート周辺の覆土によって臭気の拡散を防止しつつ、本システム内部に発生するガス等の排気を行うことができる。このように、悪臭の拡散防止機能を保持しながら、補助的にピット内部の洗浄機能を確保することが可能となる。
【００３５】
また、上記のようなシートに代えて、ボードを用いることも可能である。設置条件や覆土の厚みが大きいときなど、例えば発泡スチロールなどのボードを用いることによって、十分な強度を確保することができるとともに、臭気を外部に拡散させずに通気性のよい被覆を行うことができる。
【００３６】
〔本システムの形成〕
次に、本システムを形成するに当たり、図１に示すような断面を有する円錐および円筒の組み合わせた形状を有する場合を想定して、その方法および留意点について述べる。
【００３７】
本システムを形成するに当たり、まず地面に１〜５ｍ程度のピット２を掘削・形成するとともに、ピット２の底面に砕石、砂などを敷設・施工し、平準化して基礎を形成する。このとき、排水中に含まれる土砂や汚濁物質あるいは固形物などの堆積物の移動が容易になるように、ピット２の底部を流出管７が配設される位置に向けて傾斜状になるように構成してもよい。次にその表面に遮水材である遮水シート１ａを敷設した後、樹脂製の縦部材と横部材とから、図１に示すように、ピット２の内容積に応じた構造体３を形成する。ピット２の内容積が大きい場合には、ピット２内で構造体３を組み立ててもよいし、構造体３をピット２外で組み立てた後、ピット２内に配置するようにしてもよい。このようにして組み立てた構造体３は、樹脂製あるいは金属製などのベルトで締結・固定されることが好ましい。
【００３８】
ついで、ピット２周辺の少なくとも１つの側面上部に、ピット２内に排水を流入可能に連通する流入管６を敷設し、さらに、ピット２の１つの側面下部に排水を排出可能に連通する流出管７、これと連結し排水の浄化処理を担う浄化装置８、およびこれから流出される排水を排出可能に連通する排水管９を敷設する。この状態で、ピット２の側面部を、必要に応じて埋め戻しを行うとともに、上面に遮水シート１ｂを被覆し、その上から０．５〜１ｍ程度の土砂を被覆して覆土４とする。これら遮水シート１ｂおよび覆土４によって被覆層を形成する。そして、これら被覆層の複数箇所には、点検孔（図示せず）が設けられる。また、この点検孔の１つは、浄化装置８上部に設けられ、内部の充填物を交換することができるような構造であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る排水浄化システム全体の概要を例示する説明図
【図２】本発明に係る排水浄化システムに用いられる構造体を例示する説明図
【図３】本発明に係る排水浄化システムに用いられる浄化装置を例示する説明図
【図４】従来技術に係る家畜液状糞尿貯留施設を例示する説明図。
【図５】従来技術に係る雨水貯留構造物を例示する説明図。
【符号の説明】
【００４０】
１ａ，１ｂ  遮水シート
２    地面凹部（ピット）
３    三次元構造体（構造体）
４    覆土
５    空間
６    流入管
７    流出管
８    浄化装置
９    排水管
【図１】
2009006280.tif 000003
【図２】
2009006280.tif 000004
【図３】
2009006280.tif 000005
【図４】
2009006280.tif 000006
【図５】
2009006280.tif 000007