(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部が開放された処理槽と、
前記処理槽の内部に収容され微生物が繁殖可能で植物が植えられた土壌層と、
前記処理槽に排水を供給する排水供給部と、
前記土壌層の底部に一端が連通すると共に、中間部が前記処理槽の側壁の上端寄りで側壁の上端よりも低い箇所に位置し、他端が土壌層の底部とほぼ同じ高さかあるいは底部より低位に位置するサイフォン状の通路を設け、
前記通路は、前記処理槽内の水位が前記管路の中間部よりも高くなった状態で前記通路内を流れる水量が、前記排水供給部から処理槽に供給される水量よりも多くなるように設定され、
前記処理槽の内部の側部には、処理槽の側壁と間隔をあけて処理槽の底部から隔壁が立設され、この隔壁と側壁により処理槽の内部と区画された整流部が設けられ、
前記排水供給部による前記処理槽への排水の供給は、前記整流部内の排水が隔壁を越え溢れ出ることで、あるいは、隔壁の上部の流通孔から流出することで行われる、
ことを特徴とする水質浄化装置。
【請求項２】
前記排水供給部と通路の一端は、処理槽内の互い対向する側部箇所に配置されている請求項１記載の水質浄化装置。
【請求項３】
前記土壌層の底部と処理槽の底部との間には、土壌を支持すると共に水の透過を可能とした透水層が設けられ、前記通路の一端はこの透水層に接続されている請求項１記載の水質浄化装置。
【請求項４】
前記通路の中間部は土壌層の上面よりも上位に位置する請求項１記載の水質浄化装置。
【請求項５】
前記水質浄化装置が複数設けられ、排水の流れの上流側に位置するサイフォン状の通路の他端が、排水の流れの下流側に位置する水質浄化装置の排水供給部の一部を構成するように複数の水質浄化装置が直列的に連結されている請求項１記載の水質浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生活系排水等の水質浄化の高度処理に用いて好適な水質浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水質浄化を行なうために湿地を用いる水質浄化方法は既に知られている。
このような湿地を用いる水質浄化方法は、従来、排水の流し方から見て大きく次の２種類に分けられる。
▲１▼  表面流れ方式・・・浄化機能を想定した湿地の表面に処理対象排水を流下させ、湿地末端表面で処理水を集水する方式。
▲２▼  浸透流れ方式・・・浄化機能を想定した湿地の表面から処理対象排水を流下させ、下部土壌あるいは排水層から処理水を集水する方式。
そして、いづれの方式においても、土壌の物理、化学的作用や土壌中の微生物、植物による吸収などが組み合わさった複雑な機構により水質浄化がなされるといわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
水質浄化機能という観点からみると、土壌および植物の根圏との接触頻度が大きい浸透流れ方式のほうが浄化効率は高いと考えられる。
浸透流れ方式では、短絡流をさけて排水を一様に湿地に流下させるために、表面を湛水させることが求められる。
そして、湛水条件下では酸素供給が、水面からの拡散と植物の茎・根からの輸送に限られ、排水中の負荷が大きい場合、分解に用いる酸素消費量が大きくなり土中は嫌気化する。
しかしながら、脱窒素という観点からみると嫌気状態は望ましいものの、有機物の腐敗や低質土壌の溶出等の問題が生じる。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、構造的に嫌気条件と好気条件を無動力で繰り返すことにより、水質浄化効率を高めるようにした水質浄化装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の水質浄化装置は、上部が開放された処理槽と、前記処理槽の内部に収容され微生物が繁殖可能で植物が植えられた土壌層と、前記処理槽に排水を供給する排水供給部と、前記土壌層の底部に一端が連通すると共に、中間部が前記処理槽の側壁の上端寄りで側壁の上端よりも低い箇所に位置し、他端が土壌層の底部とほぼ同じ高さかあるいは底部より低位に位置するサイフォン状の通路を設け、前記通路は、前記処理槽内の水位が前記管路の中間部よりも高くなった状態で前記通路内を流れる水量が、前記排水供給部から処理槽に供給される水量よりも多くなるように設定され、前記処理槽の内部の側部には、処理槽の側壁と間隔をあけて処理槽の底部から隔壁が立設され、この隔壁と側壁により処理槽の内部と区画された整流部が設けられ、前記排水供給部による前記処理槽への排水の供給は、前記整流部内の排水が隔壁を越え溢れ出ることで、あるいは、隔壁の上部の流通孔から流出することで行われることを特徴とする。
【０００５】
また、本発明は、前記排水供給部と通路の一端が、処理槽内の互い対向する側部箇所に配置されていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、前記土壌層の底部と処理槽の底部との間には、土壌を支持すると共に水の透過を可能とした透水層が設けられ、前記通路の一端はこの透水層に接続されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記通路の中間部が土壌層の上面よりも上位に位置することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、前記水質浄化装置が複数設けられ、排水の流れの上流側に位置するサイフォン状の通路の他端が、排水の流れの下流側に位置する水質浄化装置の排水供給部の一部を構成するように複数の水質浄化装置が直列的に連結されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、土壌層において水位の上昇と下降が無動力で繰り返されて行われる。
水位が低い状況では、植物が植えられた土壌層が好気的雰囲気となり、有機物や窒素の酸化反応が促進され、また、水位が高い状況では嫌気的雰囲気となり、脱窒素が促進される。
これらにより水質浄化効率が高められる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る水質浄化装置について説明する。
図１は水質浄化装置の断面正面図を示す。
水質浄化装置２は、処理槽４と、植物６が植えられた土壌層８と、透水層１０と、排水供給部１２と、サイフォン状の通路１４等により構成されている。
前記処理槽４は、例えば、矩形状の底壁４０２と四つの側壁４０４から上部が開放された平面視矩形状に形成されている。
また、一つの側壁４０４寄り箇所には、該側壁４０４に平行して底壁４０２から隔壁４０６が立設され、この隔壁４０６により、処理槽４の内部が隔壁４０６の外側の本体部４１０と、隔壁４０６の内側の整流部４２０に区画され、隔壁４０６の上端４０６Ａは側壁４０４の上端４０４Ａよりも低く形成されている。
前記整流部４２０には、排水路１６から定常的に排水が供給され、これにより整流部４２０内の水位が上昇し、隔壁４０６の上端４０６Ａを越えて本体部４１０に排水が流入する。あるいは、隔壁４０６の上部に複数の流通孔が形成され、これら流通孔から本体部４１０に排水が流入する。
【００１０】
前記処理槽４の本体部４１０の底壁４０２上には前記透水層１０が設けられている。
透水層１０は、土壌層８を支持する共に水の通過を可能とした材料、すなわち、水のみを透過する材料で所定の高さ（上下方向の厚さ）で形成され、例えば、合成樹脂製の排水材や、メッシュ材、あるいは、砂利や小石、砕石等で構成することができ、市販品としては、新光ナイロン株式会社の「ヘチマロン」を用いることができる。
透水層１０は、処理槽４内の排水を放流する際に、土壌層８内の水を確実に底方へ移動させる上で有利となる。
【００１１】
前記土壌層８は前記透水層１０の上に設けられ、土壌層８の高さ（上下方向の厚さ）は、例えば、０．５〜１．０ｍ程度に設定され、土壌層８の上面（表面）８Ａは隔壁４０６の上端４０６Ａよりも低位に形成されている。
土壌層８には草花等の植物６が植えられている。
前記土壌層８は微生物が繁殖できるような土が用いられ、空気が流通し易いように、例えば、黒土等をベースとしてパーライト等を混合し空隙率が確保されている。
【００１２】
前記サイフォン状の通路１４は、一端開口１４０２が前記透水層１０の下部に臨み、他端開口１４０４が処理槽４の外部に位置するように形成されている。
前記サイフォン状の通路１４は、一端開口１４０２と他端開口１４０４が低位で、延在方向の中間部１４０６が高位となるように形成され、詳細には、一端開口１４０２が処理槽４の底壁４０２の上面とほぼ同じ高さで、その延在方向の中間部１４０６が前記隔壁４０６の上端４０６Ａより僅かに低い高さで、他端開口１４０４が処理槽４の底壁４０２の上面とほぼ同じ高さで形成されている。
また、サイフォン状の通路１４の断面形状や水位差は、前記処理槽４内の水位が前記通路１４の中間部１４０６よりも高くなった状態で前記通路１４内を流れる水量が、隔壁４０６の上端４０６Ａを越えて本体部４１０に流入する水量、すなわち、排水路１６から排水供給部１２に供給される水量よりも多くなるように設定されている。
尚、上記のような構成の処理槽４は、例えば、コンクリートや合成樹脂等で製作可能であり、サイフォン状の通路１４は処理槽４の側壁４０４に、処理槽４の製作時に一体的に製作してもよく、あるいは、管体を用いて製作する等任意である。
また、処理槽４の容量は、排水の土壌層８における平均滞留時間が数日程度になるように設定されている。
【００１３】
次に、作用について説明する。
水質浄化装置２では、整流部４２０に排水路１６から定常的に排水が供給され、排水は隔壁４０６の上端４０６Ａを越えて本体部４１０に流入する。
そして、排水は土壌層８を通って底壁４０２上に溜り、本体部４１０内の排水の水位が土壌層８内において徐々に上昇していく。
やがて、水位が前記通路１４の中間部１４０６よりも高位となった時点で、処理槽４内の排水は通路１４から処理槽４の外部に放流され、今度は、処理槽４内の水位が徐々に下降していく。
そして、処理槽４内の水位が通路１４の他端開口１４０４よりも低くなった時点で、あるいは、空気が他端開口１４０４に入った時点で、通路１４による排水の放流が停止される。
通路１４による排水の放流が停止されると、本体部４１０内の排水の水位が徐々に上昇し、前記と同様に、通路１４による排水の放流、本体部４１０内の排水の水位の下降、通路１４による排水の放流の停止、本体部４１０内の排水の水位の上昇が、無動力で繰り返されて行われる。
【００１４】
本実施例によれば、土壌のフィルターとしての物理的な作用により、粉塵の捕捉やメタン等の炭化水素ガス等の不純成分の吸着が行なわれることは無論のこと、微生物により不純成分等、汚染物質の分解が行なわれる。
処理槽４内の水位が低い状況では、植物６が植えられた土壌層８に空気が流通して好気的雰囲気となり、好気性微生物が繁殖し、これら好気性微生物の菌体内や植物６により消費されたり、呼吸で使われる等することで有機物や窒素の酸化反応が促進される。
また、処理槽４内の水位が高い状況では、植物６が植えられた土壌層８が嫌気的雰囲気となり、嫌気的微生物が繁殖し、これら嫌気性微生物の菌体内や植物６により消費されたり、呼吸で使われる等することで脱窒素が促進される。
そして、上記の好気、嫌気の異なる雰囲気場を時間的に変化させつつ無動力で繰り返して作り、植物６が植えられた土壌層８の水質浄化効率が格段と高められる。
【００１５】
また、実施例では、土壌層８の下方に透水層１０を設けたので、排水の放流時、土壌層８内の水を確実に排出でき、好気的雰囲気を作る上で有利となる。
また、本実施例では、通路１４の中間部１４０６が土壌層８の上面８Ａよりも高く形成されているので、高水位時、土壌層８の上面８Ａは湛水され、排水供給部１２と通路１４の一端とは処理槽４の対向する箇所に配置されたことと相まって、短絡流が防止され、水質浄化効率がより格段と高められる。
また、排水の土壌層８への供給は、整流部４２０から静穏に行われるので、水質浄化効率がより格段と高められる。
さらに、流入水量や放流水量、サイフォン状の通路１４の水位差等を適宜変更することにより汚染物質の除去効率が大きくなるような制御をすることも可能である。
【００１６】
次に、図２を参照して第２実施例について説明する。
図２は第２実施例に係る水質浄化装置２００の断面正面図を示す。
第２実施例に係る水質浄化装置２００は、一部の側壁４０４を共通化して第１実施例に係る水質浄化装置２を二つ直列的に連結して構成したものである。
すなわち、排水の流れの上流側に配置された水質浄化装置２のサイフォン状の通路１４の他端が、下流側に配置された水質浄化装置２の整流部４２０の上部に配置され、下流側の整流部４２０の隔壁４０６の上端４０６Ａが上流側の処理槽４の底壁４０２上面よりも低位に設定され、二つの水質浄化装置２により浄化されるようにしたものである。
このように、複数の水質浄化装置２を直列的に連結し、浄化を行う水質浄化装置２を数を増やすことで、より高度な処理を行う上で有利となる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかように本発明に係る水質浄化装置によれば、何ら動力を用いることなく、植物が植えられた土壌の嫌気的雰囲気と好気的雰囲気との切り換えを繰り返して行うことができ、土壌及び、微生物、植物による水質浄化が効率的になされ、水質浄化効率を格段と高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水質浄化装置の断面正面図である。
【図２】第２実施例に係る水質浄化装置の断面正面図である。
【符号の説明】
２  水質浄化装置
４  処理槽
４０２  底壁
４０４  側壁
４０６  隔壁
４１０  本体部
４２０  整流部
６  植物
８  土壌層
１０  透水層
１２  排水供給部
１４  サイフォン状の通路
【図１】
0003838579.tif 000002
【図２】
0003838579.tif 000003