(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合流式の下水が流入するマンホールと、該マンホールから下水を受けてこの下水を処理水と汚水に分離する分離装置と、この汚水を排出するボルテックスバルブとを有する水処理装置において、マンホール、分離装置そしてボルテックスバルブが一つの処理槽として一体化して設けられており、処理槽は略直方体の外形をなし、区画板により槽内空間が上空間と下空間とに区画され、下空間内に分離装置とボルテックスバルブが配置され、上空間で区画板の一部が下方へ没するように段部をもって形成された凹部空間がマンホールをなし、該マンホールに下水の流入管を接続可能とし、段部が上空間に対するマンホールの堰部を形成し、分離装置は該マンホールから下水を受ける導入管により該マンホールと接続され、分離装置の処理水出口が上記マンホールの領域以外で上記区画板に開口して上記上空間に連通し、流出管が流入管に対して下流側で上記上空間に連通して処理槽の周壁に設けられており、分離装置で処理水から分離された汚水の排出のための汚水排出管が下空間の下部位置で分離装置に接続され、該汚水排出管がボルテックスバルブに対向して位置し、そしてボルテックスバルブを経て汚水を槽外へ排出する排出管が槽周壁から突出して設けられもしくは槽周壁へ接続可能となっていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
分離装置は渦流式分離装置であり、縦型の円筒槽の下部に接線方向に導入管が接続され、該導入管から接線方向に円筒槽内へ導入された汚水が渦流を生じながら上昇し、円筒槽下部から汚水をそして上部から浮上処理水を分離して排出するようになっていることとする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
処理槽の二方向における横幅の一方は分離装置の円筒槽の直径にほぼ等しいこととする請求項２に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマンホールに流入する下水としての合流式下水を処理するため水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
雨天時等にマンホールに流入する下水としての合流式下水は、一時的にでも多量となったときには、越流水として放流され、公共用水域に重大な水質汚濁をもたらすので、その対策が求められる。
【０００３】
一般に、越流水の対策としては、添付図面の図５（Ａ)のごとくのマンホール５１が用いられる。このマンホール５１は堰５１Ａを有しており、平常時には流入水５２を下水処理場５３へ向けて送っている。雨天時に、流入水が所定量以上となると、堰５１Ａを越流して河川等５４に向け放流する。
【０００４】
一方、合流式下水の簡単処理のために渦流式の分離装置が提案されている。例えば、特公昭５８−３８２０３、特公昭６０−２８５２５には、円筒状の分離槽へ下水を接線方向から流入せしめて槽内に上昇渦流を生じさせ、処理水と汚水とに分離して、処理水を上方から越流排水し、汚水を下方から排水しているものが開示されている。この分離装置は、例えば、図５（Ｂ）のごとくに用いられ、マンホール５５からの合流式下水が分離装置５６で処理されて処理水と汚水とに分離される。処理水は河川等５４に向け放流され汚水は下水処理場５３へ向け送られる。しかし、上記分離装置５６では、雨天時、特に大量降雨時には処理しきれない。又、処理しようとすると、平常時に必要な能力に比し、著しく大型の装置を用意しておかなくてはならない。
【０００５】
そこで、上記分離装置５６とマンホール５１とを組み合わせて対処することが行なわれている。図５（Ｃ）において、マンホール５１への流入水５２は、平常時には、他のマンホール５７を経て下水処理場５３へ送られる。雨天時には、所定量に達すると越流水が分離装置５６へ送られ、ここで分離され、処理水は河川等５４へ放流され、汚水は上記マンホール５７を経て下水処理場５３へ送られる。このようにして、雨天時の処理と越流対策を行なっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
雨水による汚濁の流出に関しては、降雨時の初期にこの汚濁が流出するということが知られている。したがって、図５（Ｃ）のような装置では、降雨時初期の汚濁を含む合流式下水は多量に下水処理場に流れ込むこととなり下水処理場の負担が大きくなる。又、大量に降雨のあったときには、所定量以上の合流式下水はすべて分離装置に送り込まれてくるので、処理能力を超えてしまうことにもなる。この点では、装置は依然として大型化してしまう。
【０００７】
合流式下水を処理するための分離装置の水槽は道路下に設置されることが多く、直径が１０ｍ程度にもなる大きさであり、鉄筋コンクリート製であるので、施工現場で型枠を組んだり、鉄筋を組み立てたりする工事が必要であり、施工期間が４〜６ヶ月もかかる。
【０００８】
又、鉄筋コンクリート製の水槽の強度の点から、水槽の側壁の厚さが厚くなり、広い設置スペースが必要となる。
【０００９】
これに加え、この分離装置の流入側にマンホールをそして汚水の流出側にボルテックスバルブを接続することとなるので、好ましくない。これらを接続するとなると、工事がさらに長びきそして設置スペースもより大きく必要となる。
【００１０】
本発明は、従来技術の上述のような問題点を解消するためになされたものであり、下水処理場の負担を大きくすることなく越流対策を可能とし、工期が短く設置スペースも小さくて済む、水処理装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る水処理装置は、合流式の下水が流入するマンホールと、該マンホールから下水を受けてこの下水を処理水と汚水に分離する分離装置と、この汚水を排出するボルテックスバルブとを有する。
【００１２】
かかる水処理装置において、本発明では、マンホール、分離装置そしてボルテックスバルブが一つの処理槽として一体化して設けられており、処理槽は略直方体の外形をなし、区画板により槽内空間が上空間と下空間とに区画され、下空間内に分離装置とボルテックスバルブが配置され、上空間で区画板の一部が下方へ没するように段部をもって形成された凹部空間がマンホールをなし、該マンホールに下水の流入管を接続可能とし、段部が上空間に対するマンホールの堰部を形成し、分離装置は該マンホールから下水を受ける導入管により該マンホールと接続され、分離装置の処理水出口が上記マンホールの領域以外で上記区画板に開口して上記上空間に連通し、流出管が流入管に対して下流側で上記上空間に連通して処理槽の周壁に設けられており、分離装置で処理水から分離された汚水の排出のための汚水排出管が下空間の下部位置で分離装置に接続され、該汚水排出管がボルテックスバルブに対向して位置し、そしてボルテックスバルブを経て汚水を槽外へ排出する排出管が槽周壁から突出して設けられもしくは槽周壁へ接続可能となっていることを特徴としている。
【００１３】
このように、マンホール、分離装置そしてボルテックスバルブが一つの処理槽に一体化している本発明装置は、きわめて小型であり取り扱い易く設置スペースも少なくて済む。設置工事に際しては、設置する装置は一つなので、装置間のレベル調整などの複雑な作業なく簡単に行なわれ、工期も短い。又、装置を工場で製作してから設置現場へ収めるので、現場での製作期間が不要で、工期は設置時間だけでよくきわめて短い。
【００１５】
本発明において、分離装置は渦流式分離装置とすることができる。このような形式の分離装置では、縦型の円筒槽の下部に接線方向に導入管が接続される。該導入管から接線方向に円筒槽内へ導入された汚水は渦流を生じながら上昇し、円筒槽下部から汚水をそして上部から浮上処理水を分離して排出する。処理槽の二方向における横幅の一方は分離装置の円筒槽の直径にほぼ等しい寸法とすることができ、この点で装置の小型化が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面の図１ないし図４にもとづき、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態としての水処理装置をその蓋部分を外した状態で示す斜視図であり、一部が破断されている。
【００１８】
本実施形態の水処理装置１は、外形が略直方体をなす箱状の処理槽１Ａ内に収められており、マンホール部２、分離装置３そしてボルテックスバルブ４を有している。
【００１９】
処理槽１Ａ内には、ほぼ水平面をなす区画板１Ｂが槽内の比較的上方位置に設けられていて、上記処理槽１Ａの空間は該区画板１Ｂによって上空間と下空間とに区画されている。上記区画板１Ｂは一部（隅部）が下方に没していて凹部２１をなし、該凹部２１の空間がマンホール部２を形成している。
【００２０】
該凹部２１は、弓形に延びる段状の堰部２２と、処理槽１Ａの二つの隣接周壁の内面に取り付けられ堰部２２と対向しこれに対して反対方向に弯曲せる曲板２３と、没した底部２４とによって形成されている。かかる凹部２１内の空間により形成されるマンホール部２には、周壁から突出して接続されている流入管２５が連通している。上記処理槽１Ａは平面形状が四角形であるが、二方向での幅寸法のうち少なくとも一方向では、後述する分離装置の直径とほぼ同じであり、対向せる一対の周壁は分離装置にほぼ密着して位置している。
【００２１】
処理槽１Ａ内には上記区画板１Ｂの下方に分離装置３が配設されている。該分離装置３は、本実施形態の場合、渦流式のものが採用されており、上記区画板１Ｂから処理槽１Ａの底面にわたる高さ範囲に延びる縦型の円筒槽３１内に、上記区画板１Ｂから下方に中間位置まで垂下する内筒体３２が円筒槽３１と同心に設けられている。又、処理槽１Ａの底面には、上記内筒体３２よりも小径の円錐頭の形態の案内体３３が内筒体３２の下方に位置して配設されている。さらに、処理槽１Ａにはその高さ方向で中間部（内筒体３２の下端近傍）の位置に導入管３４が半径方向に突出して設けられている。該導入管３４は、分離装置３の円筒槽３１と上記マンホール部２とを接続しており、したがってＬ字状をなしかつ斜方に向いている。上記導入管３４は、上記円筒槽３１に対しては接線方向に接続され、マンホール２に対しては段状の堰部２２に接続されている。
【００２２】
又、上記円筒槽３１の下部で、比較的下端に近い位置には、該円筒槽３１に汚水排出管３５が接続されている。この汚水排出管３５は案内体３３下部に対して接線方向に接続されている。接線方向の上記導入管３４から導入される下水は分離装置３の円筒槽３１内で、旋回流を形成し比較的比重の大きい汚水が旋回沈降し案内体下部に沈降するが、上記汚水排出管３５はその汚水の流れを受けるに好都合の方向で案内体３３に対して接線方向をなしている。
【００２３】
上記汚水排出管３５に対向して、ボルテックスバルブ４が配設されており、その出口管部（排出管）４１が処理槽１Ａの周壁を貫通して処理槽外へ突出している。このボルテックスバルブは、汚水排出管３５から受ける汚水の量が多いときには、増大した流速によりバルブ内に旋回流を生じ、円周面に沿った領域でしか流れなくなり、流量を規制するものである。流量が少ないときには旋回流を生じないで直線流であるため内部のすべての領域で流れる。このボルテックスバルブ自体は、ハイドロブレーキ等の名称で知られており、公知である。
【００２４】
上記処理槽１Ａ内に設けられた区画板１Ｂには、上記分離装置３の円筒槽３１の中心軸線の位置に処理水出口３６が開口して形成されている。この処理水出口３６の周囲には内筒体３２と同径の案内壁３７が設けられている。この案内壁３７は、上記処理水出口３６から上昇排出される処理水の旋回流を流出管３８へ案内するのに好都合なように一部が切り欠かれた短筒壁３７Ａとその接線方向に延びる一対の平行壁３７Ｂとを有している。平行壁３７Ｂの出口側開口端は、区画板１Ｂが局部的に没して形成される溝部３９に臨んでいる。該溝部３９は流出管３８に連通している。ここで、上記案内壁３７の内側域では区画板１Ｂは外側域よりも若干低くなっている。
【００２５】
かかる本実施形態装置は、地下に埋没される。地下には、すでに合流式下水の集水管、この下水を処理した後の処理水を河川等へ流す配管そして汚水を汚水処理場へ導く管が既設されており、上記本実施形態装置の埋設の際には、流入管２５を集水管と、流出管３８を河川への管と、そしてボルテックスバルブの出口管部４１を汚水処理への管と、それぞれ接続するだけで工事が完了する。
【００２６】
かかる本実施形態装置にあっては、合流式下水は、先ず流入管２５を通じてマンホール部２に流入する。流入量が平常時そして降雨初期では少ないので、このマンホール部２内の下水はすべてマンホール部２から導入管３４を経て分離装置３へ達するが、降雨が進行して流入量が多くなってくるとマンホール２から堰部２２を越流して区画板１Ｂの上に溢れ出てここから溝部３９を経て流出管３８へ排水され河川等へ放水される（図２の矢印Ａ参照）。
【００２７】
導入管３４から分離装置３へ送られた下水は、ここで渦流を生じて、既述のごとく、汚水と処理水とに分離される。汚水は旋回しながら沈降し案内体３３に案内されて汚水排出管３５から排出されボルテックスバルブ４に至り、ここで流量規制されつつ出口管部４１から下水処理場へ送られ、ここで浄化処理される。又、分離装置３の内筒体３２内の処理水は処理水出口３６から上昇流出し、案内壁３７に案内されて溝部３９に至り（図２の矢印Ｂ参照）、流出管３８を経て河川等へ放水される。
【００２８】
一般に、マンホール部２の堰部２２を越流するような水位に達するというときは、大量の降雨時であるが、汚濁は降雨初期に多く含まれ、その後次第に減じて行くことが判っており、その初期の汚濁は上記堰部２２を越流する前に分離装置３へもたらされる。したがって、その後に堰部２２を越流する下水には汚濁があまり含まれておらず、分離装置３を経ないで放水されても汚染の心配はない。かくして、大量降雨時でも、越流する分はすべて河川等へ放水できるので、分離装置あるいは下水処理場の能力を超えることはない。
【００２９】
本発明は、図１の形態に限定されず種々変更が可能である。例えば、図３のごとく、マンホール部２を単純な形状とし、又、導入管３４を長くすることができる。図３ではマンホール部２の平面形状を一辺のみを曲状としているが他の三辺を直線状としてその形状の単純化がなされている。又導入管３４は一旦処理槽１Ａの壁に近づいた後に分離装置３に至るように屈曲形成して、分離装置３に近い直線部分の長さを十分に確保している。この導入管３４は、管内の乱流を整流して分離装置内に流入せしめて旋回流を有効に生じさせることが望ましい。したがって、図３のごとく分離装置３に接続される部分の直線距離を大きくすることは、整流を確実に行なえる点で好ましい。
【００３０】
図４の例では、若干弯曲してはいるものの導入管３４の全長がすべて整流に寄与する。すなわち、分離装置３と処理槽１Ａの一つの隅部とを結んで得られる空間の流入管２５に近い領域をマンホール部２とし、その堰部２２の一端（分離装置３から遠い側の端部）に導入管３４の開口３４Ａを形成し、この堰部２２に沿って若干弯曲しているものの直線に近い導入管３４を形成することができる。この導入管３４は長いので整流効果は大きい。
【００３１】
本発明において、分離装置自体は図示の渦流式でなくとも他の公知の形式のものでもよい。又、処理槽内の空間を上空間と下空間とに区画する区画板は、水平でなくとも、若干傾斜していてもよい。該区画板は、流入管側に対して流出管側が低くなるように傾斜していればマンホール部の堰部を越えた下水は少量であっても流水管へ向けて良く流れるであろうし、逆に流出管側が、高く傾斜していれば若干の汚泥が下水に含まれているときにこの汚泥はマンホール部へ戻されて導入管を通じて分離装置へ送られるであろう。どれを採用するかは設計環境に依ることとなる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、マンホール部、分離装置そしてボルテックスバルブとを一つの処理槽に一体化したので、装置全体が小型化されると共に、現場での配管接続が三箇所だけであり、据付工事等その取扱いも簡単となる。したがって、装置そして工事のための必要経費も低減される。又、導入管等の配管あるいは諸部材が処理槽内部に収められてしまい地下の土砂に接触しないので、それらの腐蝕等の配慮をしなくともよく、汎用的な材質の使用が可能となる。さらには、処理槽内の空間を有効に用いて、マンホール部の堰部の長さを大きくとることができ堰部越流時の水面上昇が小さくなり上流への水位上昇の悪影響がない。そして、導入管の長さも大きくできるので整流が有効になされて、分離装置内での旋回流も良好に発生する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態装置を蓋部を外した状態で示す部分破断斜視図である。
【図２】図１装置の部分縦断面図で、溝部及び流出管の周辺を示している。
【図３】他の実施形態装置の蓋部を外した状態で示す部分破断斜視図である。
【図４】さらに他の実施形態装置の概要平面図である。
【図５】従来装置の概要構成を示し、（Ａ）はマンホールを用いたもの、（Ｂ）は渦流式の分離装置を用いたもの、（Ｃ）は両者を組み合わせたものの例をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１  水処理装置
１Ａ  処理槽
１Ｂ  区画板
２  マンホール
３  分離装置
４  ボルテックスバルブ
２２  堰部
２５  流入管
３４  導入管
３５  汚水排出管
３６  処理水出口
３８  流出管
４１  排出管（出口管部）
【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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