JP4144952B2

JP4144952B2 - Purification methods for rivers and lakes

Info

Publication number: JP4144952B2
Application number: JP35245898A
Authority: JP
Inventors: 聰松本; 輝彦鈴木; 圭一高尾; 昌煕野村
Original assignee: 聰松本; 鉄建建設株式会社; 東洋電化工業株式会社; ヒューマンネット株式会社
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2018-12-11
Also published as: JP2000176489A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、河川・湖沼等の浄化方法に関し、さらに詳細には、河床や沼底に堆積したヘドロを生態系に影響を与えない手法で処理することにより底質を改善すると同時に、水質を改善する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川や湖沼の水質浄化は、河床に堆積した砂礫（礫間浄化）や、水辺の水生植物（窒素、燐を吸収）などの、自然の作用によりなされるのが、本来の姿である。しかし、近年、都市部周辺の流れの緩やかな河川や湖沼は、流入する不純物が河床や湖底に堆積し、自然の力では水質が復元できないほど、汚濁が進み、人工の力を以て水質を改善しなければならない状況にある。特に、夏期には、窒素・燐を含む富栄養化した水域は、アオコの発生や堆積汚泥（ヘドロ）から発生するメタンガス等により、水質は著しく悪化する。
【０００３】
従来、この人工的な処理方法は種々提案されている。しかしながら、いずれも水質改善と堆積ヘドロの処理すなわち底質改善は別個に行われており、このため処理設備の設置コスト及びランニングコストが高価になる。また、近年では、環境保全が重視され、処理にあたり生態系への影響がないことが要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、河川・湖沼の底質及び水質改善を同一システムで行うことにより、設備の低コスト化を図ることができ、また生態系に影響を与えることのない河川・湖沼の浄化方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、河川・湖沼等の底部に堆積したヘドロを原位置で撹拌し、懸濁水としてヘドロ凝集処理プラントに輸送する工程と、
前記ヘドロ凝集処理プラントに輸送された前記懸濁水に天然素材からなる凝集剤を添加し、ヘドロ凝集物と一次処理水とに分離する工程と、
前記ヘドロ凝集物を脱水する工程と、
前記一次処理水及び前記脱水処理水を浄化槽に導入して、窒素分及び燐分を除去し、二次処理水として河川・湖沼等に放流還元する工程とを含む河川・湖沼等の浄化方法にある。
【０００６】
この発明によれば、河川・湖沼等の底部に堆積したヘドロは、水中ポンプ等により原位置で撹拌され、懸濁水としてヘドロ凝集プラントに輸送される。ヘドロ凝集プラントでは、懸濁水に凝集剤が添加され、ヘドロ凝集物と一次処理水とに固液分離される。ここで、凝集剤としては、天然素材からなるもの例えば珪酸カルシウム系凝集剤が使用される。
【０００７】
固液分離の結果、生成されたヘドロ凝集物は例えばフィルタープレス等の脱水装置により脱水され、脱水固化物は陸地に還元される。他方、ヘドロ凝集プラントで固液分離された一次処理水及び脱水処理水は浄化槽に導入される。
【０００８】
この浄化槽としては、生態系に害を及ぼさない天然系資材からなる浄化材を使用した自然循環式のもの、例えば、処理水の通過順に沈殿槽、多孔質接触濾材槽、炭素系有機物・燐除去用資材槽、第１曝気槽、マイクロハビタット用木炭槽、第２曝気槽及び木炭槽を具備した浄化槽が用いられる。この自然循環式浄化槽で、処理水はヘドロ凝集処理プラントで除去しきれなかったＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、ＳＳ（浮遊物量）、Ｔ−Ｎ（全窒素）及びＴ−Ｐ（全燐）が除去され、二次処理水として、河川・湖沼等に放流還元される。以上のように、この発明によれば、生態系に影響を与えることなく、１つの処理システムで河川・湖沼等の底質改善と水質改善とが同時に行われる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明を実施するための処理設備の全体を概略的に示す図であり、図２は処理プロセスを示すフローシートである。
【００１０】
図１に示す実施の形態は、処理設備を湖沼の岸辺１に設置した例である。この処理設備は台船に搭載してもよい。処理設備は主たる装置として、ヘドロ凝集処理プラント２と自然循環式浄化槽３とを備えている。これらの装置２，３は可搬式のものであり、湖沼の１つの区域を浄化した後、他の区域に移動され、区域ごとに順次浄化処理が行われる。浄化処理のフローは次の通りである。
【００１１】
処理すべき区域を遮蔽板４で囲い、この区域内に堆積しているヘドロを水中ポンプ５で撹拌し、懸濁水の状態で輸送パイプ６によりヘドロ凝集処理プラント２に輸送する。なお、遮蔽板４で処理区域を囲うのは、底質改善及び水質浄化の状況を把握するためであり、必ずしも囲いを設けなくともよい。
【００１２】
図３は、ヘドロ凝集処理プラントを概略的に示す図である。ヘドロ凝集処理プラント２は、凝集槽７と固液分離槽８とヘドロ凝集物の貯留槽９とを備えている。輸送パイプ６により輸送された懸濁水は凝集槽７に流入する。この凝集槽７に流入した懸濁水には、凝集剤タンク１０から凝集剤が添加され、駆動モータ１１により回転する撹拌部材１２により撹拌混合される。
【００１３】
ここで、凝集剤としては、天然素材からなる珪酸カルシウム系凝集剤が使用される。この凝集剤は、太古の時代に大量のホタテ貝が海底に堆積し、地圧を受けて形成された隆起地層から採取された貝化石アラゴナイトを原料としている。成分は表１に示すように、カルシウム、珪素を主成分とする天然材料であり、従来のアルミニウム系あるいは高分子系凝集剤と異なり、生態系に害がなく、凝集効果に優れていることが特徴である。
【００１４】
【表１】

表２に原水と処理水の分析結果を示し、図５に原水２００ｍｌに対し凝集剤を０．４ｇ添加した場合の凝集速度を示す。
【００１５】
【表２】

【００１６】
凝集剤を添加され、撹拌混合された懸濁水はヘドロ凝集物のフロックを形成し、固液分離槽８に流入する。この固液分離槽８には振動機１３により振動するスクリーンコンベア１４が配置されている。懸濁水は、このスクリーンコンベア１４によってヘドロ凝集物と一次処理水とに固液分離される。固液分離されたヘドロ凝集物はスクリーンコンベア１４により上方に搬送され、貯留槽９に一時的に貯溜される。
【００１７】
そして、このヘドロ凝集物は、フィルタープレス等の脱水機により脱水処理され、固化した後、陸地還元される。このヘドロ凝集物の固化物は上記のように天然素材からなる凝集剤により得られたものであるので、生態系に害がなく培土として利用することができる。因みに、珪酸カルシウム系凝集剤及び塩化アルミニウム凝集剤をそれぞれ添加して得られた凝集固化物を用いて発芽試験を行ったところ、前者の発芽率は高く、後者との間では顕著な差がみられた。
【００１８】
一方、スクリーンコンベア１４で固液分離された一次処理水は、脱水処理水とともに、図４に示す自然循環式浄化槽３に流入する。この自然循環式浄化槽３は、一次処理水及び脱水処理水（以下、単に一次処理水という）が順次通過する沈殿槽１５、多孔質接触濾材槽１６、炭素系有機物・燐除去資材槽１７、第１曝気槽１８、マイクロハビタット用木炭槽１９、第２曝気槽２０、木炭槽２１とを備えている。
【００１９】
すなわち、一次処理水は沈殿槽１５に流入し、砂礫、ごみ等が沈殿除去され、その上澄み水は多孔質接触濾材槽１６に送られる。多孔質接触濾材としてはマリモストーン（商品名）を使用することができ、この濾材槽１６を通過する際に主としてＢＯＤ、ＳＳが除去される。
【００２０】
一次処理水はさらに、炭素系有機物・燐除去資材槽１７を通過する際に、燐分が除去され、第１曝気槽１８で曝気された後、マイクロハビッタット用木炭槽１９に送られる。マイクロハビッタット用木炭は、木炭内の微細孔にバクテリアが生息するようにしたもので、ここを一次処理水が通過することで主としてＢＯＤ、ＳＳ及びＬＡＳ（陰イオン界面活性剤）が除去される。一次処理水は、さらに第２曝気槽２０で曝気され、木炭槽２１を通過して二次処理水として、放流パイプ２２を介して湖沼に放流還元される。
【００２１】
このように、自然循環式浄化槽３での処理によりＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳ、Ｔ−Ｎ及びＴ−Ｐが除去されて、放流還元される。そして、処理前の一次処理水は、上記のように天然素材からなる凝集剤を用いて凝集し、固液分離の結果得られたものであり、しかも自然循環式浄化槽に用いられる各資材はいずれも天然系の資材であるので、二次処理水として放流しても生態系に影響を与えることがない。この自然循環式浄化槽を用いて、生活排水の処理を行った際のＣＯＤ、Ｔ−Ｎ及びＴ−Ｐの各経時変化をそれぞれ図６、図７及び図８に示した。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、河川・湖沼の底質及び水質改善を同一システムで行うので、設備の低コスト化を図ることができ、また生態系に影響を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明を実施するための処理設備の全体を概略的に示す図である。
【図２】図２は、処理プロセスを示すフローシートである。
【図３】図３は、ヘドロ凝集処理プラントを示す概略図である。
【図４】図４は、自然循環式浄化槽を示す概略図である。
【図５】図５は、凝集速度を示すグラフである。
【図６】図６は、自然循環式浄化槽を用いて生活排水を処理した際のＣＯＤの経時変化を示すグラフである。
【図７】図７は、自然循環式浄化槽を用いて生活排水を処理した際のＴ−Ｎの経時変化を示すグラフである。
【図８】図８は、自然循環式浄化槽を用いて生活排水を処理した際のＴ−Ｐの経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１：岸辺
２：ヘドロ凝集処理プラント
３：自然循環式浄化槽
４：遮蔽板
５：水中ポンプ
６：輸送パイプ
７：凝集槽
８：固液分離槽
９：貯留槽
１０：凝集剤タンク
１２：撹拌部材
１４：スクリーンコンベア
１５：沈殿槽
１６：多孔質接触濾材槽
１７：炭素系有機物・燐除去資材槽
１８：第１曝気槽
１９：マイクロハビタット用木炭槽
２０：第２曝気槽
２１：木炭槽
２２：放流パイプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for purifying rivers, lakes, and marshes, and more specifically, by improving sludge deposited on riverbeds and marshes by a method that does not affect the ecosystem, while improving water quality. On how to do.
[0002]
[Prior art]
The purification of water quality in rivers and lakes is naturally due to natural actions such as gravel accumulated on the riverbed (clearance between gravel) and waterside aquatic plants (absorbing nitrogen and phosphorus). However, in recent years, rivers and lakes with gentle flow around urban areas have accumulated impurities on the riverbed and lake bottom, and the pollution has progressed to such an extent that the water quality cannot be restored by natural forces. There is a situation that must be. Especially in the summer, the water quality of eutrophied water containing nitrogen and phosphorus is significantly deteriorated due to the generation of blue sea urchin and methane gas generated from sediment sludge.
[0003]
Conventionally, various artificial processing methods have been proposed. However, in both cases, the water quality improvement and the treatment of sediment sludge, that is, the bottom quality improvement, are performed separately, which increases the installation cost and running cost of the treatment equipment. In recent years, environmental conservation has been emphasized, and it is required that the treatment does not affect the ecosystem.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made based on the technical background as described above, and achieves the following object.
An object of the present invention is to reduce the cost of facilities by performing the bottom sediment and water quality improvement of rivers and lakes in the same system, and to purify rivers and lakes without affecting the ecosystem Is to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to achieve the above object.
That is, this invention is a step of stirring sludge deposited in the bottom of rivers, lakes, etc. in situ and transporting it to sludge flocculation treatment plant as suspended water,
Adding a flocculant made of a natural material to the suspension water transported to the sludge agglomeration treatment plant, and separating the sludge into sludge agglomerates and primary treated water;
Dehydrating the sludge aggregates;
Introducing the primary treated water and the dehydrated treated water into a septic tank, removing nitrogen and phosphorus, and releasing the secondary treated water to a river, lake, etc. as a purification method for rivers, lakes, etc. is there.
[0006]
According to the present invention, sludge accumulated at the bottom of rivers, lakes, and the like is stirred in situ by an underwater pump or the like and transported to a sludge aggregation plant as suspended water. In the sludge flocculation plant, a flocculant is added to the suspension water, and solid-liquid separation is performed into sludge flocculate and primary treated water. Here, as the flocculant, a natural material such as a calcium silicate flocculant is used.
[0007]
As a result of the solid-liquid separation, sludge aggregates generated are dehydrated by a dehydrating device such as a filter press, and the dehydrated solidified substances are reduced to the land. On the other hand, the primary treated water and the dehydrated treated water that have been solid-liquid separated in the sludge aggregation plant are introduced into the septic tank.
[0008]
This septic tank is of a natural circulation type using a clarifier made of natural materials that do not harm the ecosystem, for example, a sedimentation tank, a porous contact filter medium tank, a carbon-based organic matter / phosphorus removal in order of passage of treated water A septic tank equipped with a material tank, a first aeration tank, a microhabitat charcoal tank, a second aeration tank, and a charcoal tank is used. In this natural circulation septic tank, the treated water could not be removed by sludge flocculation plant, BOD (biochemical oxygen demand), COD (chemical oxygen demand), SS (floating matter quantity), TN (total Nitrogen) and T-P (total phosphorus) are removed, and the secondary treated water is discharged and reduced to rivers and lakes. As described above, according to the present invention, the bottom quality improvement and water quality improvement of rivers, lakes, and the like are simultaneously performed with one treatment system without affecting the ecosystem.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing an entire processing facility for carrying out the present invention, and FIG. 2 is a flow sheet showing a processing process.
[0010]
The embodiment shown in FIG. 1 is an example in which treatment facilities are installed on the shore 1 of a lake. This processing facility may be mounted on a trolley. The treatment facility includes a sludge aggregation treatment plant 2 and a natural circulation septic tank 3 as main devices. These

devices

2 and 3 are portable, and after purifying one area of the lake, the apparatus is moved to another area, and a purification process is sequentially performed for each area. The flow of the purification process is as follows.
[0011]
An area to be treated is surrounded by a shielding plate 4, and sludge accumulated in this area is stirred by a submersible pump 5 and transported to a sludge aggregation treatment plant 2 by a transport pipe 6 in a suspended water state. The reason why the treatment area is surrounded by the shielding plate 4 is to grasp the state of bottom sediment improvement and water purification, and it is not always necessary to provide an enclosure.
[0012]
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a sludge aggregation treatment plant. The sludge flocculation treatment plant 2 includes a flocculation tank 7, a solid-liquid separation tank 8, and a sludge agglomerate storage tank 9. Suspended water transported by the transport pipe 6 flows into the coagulation tank 7. The suspended water that has flowed into the coagulation tank 7 is added with the coagulant from the coagulant tank 10 and is stirred and mixed by the stirring member 12 that is rotated by the drive motor 11.
[0013]
Here, as the flocculant, a calcium silicate flocculant made of a natural material is used. This coagulant is made from shell fossil aragonite collected from the uplift formation formed by a large amount of scallops deposited on the seabed during the ancient times. As shown in Table 1, the ingredients are natural materials mainly composed of calcium and silicon, and unlike conventional aluminum-based or polymer-based flocculants, they are harmless to the ecosystem and have excellent coagulation effects. It is a feature.
[0014]
[Table 1]

Table 2 shows the analysis results of raw water and treated water, and FIG. 5 shows the flocculation rate when 0.4 g of the flocculant is added to 200 ml of raw water.
[0015]
[Table 2]

[0016]
The suspension water to which the flocculant is added and stirred and mixed forms sludge floc flocs and flows into the solid-liquid separation tank 8. A screen conveyor 14 that is vibrated by a vibrator 13 is disposed in the solid-liquid separation tank 8. The suspended water is solid-liquid separated into sludge aggregates and primary treated water by the screen conveyor 14. The sludge aggregate separated into solid and liquid is conveyed upward by the screen conveyor 14 and temporarily stored in the storage tank 9.
[0017]
The sludge aggregate is dehydrated by a dehydrator such as a filter press, solidified, and then returned to land. Since the solidified product of the sludge aggregate is obtained by a flocculant made of a natural material as described above, it can be used as a soil without harm to the ecosystem. By the way, when a germination test was carried out using the agglomerated solidified product obtained by adding calcium silicate-based flocculant and aluminum chloride flocculant respectively, the germination rate of the former was high, and there was a significant difference with the latter. It was.
[0018]
On the other hand, the primary treated water that has been solid-liquid separated by the screen conveyor 14 flows into the natural circulation septic tank 3 shown in FIG. 4 together with the dehydrated treated water. The natural circulation septic tank 3 includes a sedimentation tank 15 through which primary treated water and dehydrated treated water (hereinafter simply referred to as primary treated water) sequentially pass, a porous contact filter medium tank 16, a carbon-based organic matter / phosphorus

removal material tank

17, 1 aeration tank 18, microhabitat charcoal tank 19, second aeration tank 20, and charcoal tank 21.
[0019]
That is, the primary treated water flows into the settling tank 15, sand and gravel, dust and the like are precipitated and removed, and the supernatant water is sent to the porous contact filter medium tank 16. Marimo stone (trade name) can be used as the porous contact filter medium, and BOD and SS are mainly removed when passing through the filter medium tank 16.
[0020]
When the primary treated water further passes through the carbon-based organic matter / phosphorus removal material tank 17, the phosphorus content is removed, and after being aerated in the first aeration tank 18, the primary treated water is sent to the charcoal tank 19 for microhabitat. Charcoal for microhabitat is made by bacteria inhabiting the micropores in the charcoal, and BOD, SS and LAS (anionic surfactant) are mainly removed by the passage of primary treated water. The The primary treated water is further aerated in the second aeration tank 20, passes through the charcoal tank 21, and is discharged and reduced as secondary treated water to the lake through the discharge pipe 22.
[0021]
Thus, BOD, COD, SS, TN, and TP are removed by the treatment in the natural circulation type septic tank 3, and are discharged and reduced. The primary treated water before the treatment is agglomerated using a flocculant made of natural materials as described above, and is obtained as a result of solid-liquid separation, and each material used for the natural circulation septic tank is any Since it is a natural material, it does not affect the ecosystem even if it is discharged as secondary treated water. Changes in COD, TN, and TP over time when the domestic wastewater was treated using this natural circulation septic tank are shown in FIGS. 6, 7, and 8, respectively.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the bottom quality and water quality of rivers and lakes are improved by the same system, so that the cost of equipment can be reduced and the ecosystem is not affected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an entire processing facility for carrying out the present invention.
FIG. 2 is a flow sheet showing a processing process.
FIG. 3 is a schematic view showing a sludge aggregation treatment plant.
FIG. 4 is a schematic view showing a natural circulation septic tank.
FIG. 5 is a graph showing the aggregation rate.
FIG. 6 is a graph showing changes in COD over time when domestic wastewater is treated using a natural circulation septic tank.
FIG. 7 is a graph showing a change with time of TN when domestic wastewater is treated using a natural circulation septic tank.
FIG. 8 is a graph showing changes in TP over time when domestic wastewater is treated using a natural circulation septic tank.
[Explanation of symbols]
1: Kishibe 2: Sludge coagulation plant 3: Natural circulation septic tank 4: Shield plate 5: Submersible pump 6: Transport pipe 7: Coagulation tank 8: Solid-liquid separation tank 9: Storage tank 10: Coagulant tank 12: Stirring member 14: Screen conveyor 15: Settling tank 16: Porous contact filter medium tank 17: Carbon-based organic matter / phosphorus removal material tank 18: First aeration tank 19: Charcoal tank for microhabitat 20: Second aeration tank 21: Charcoal tank 22: Discharge pipe

Claims

A process of stirring sludge deposited in the bottom of rivers, lakes, etc. in situ and transporting it as sludge to a sludge aggregation treatment plant;
Adding a flocculant made of a natural material to the suspension water transported to the sludge agglomeration treatment plant, and separating the sludge into sludge agglomerates and primary treated water;
Dehydrating the sludge aggregates;
A method for purifying rivers, lakes, and the like, including a step of introducing the primary treated water and the dehydrated treated water into a septic tank, removing nitrogen and phosphorus, and releasing and reducing the secondary treated water to rivers, lakes, and the like.

2. The method for purifying rivers and lakes according to claim 1, wherein the flocculant is of calcium silicate type.

The septic tank includes a sedimentation tank through which the primary treated water and the dehydrated treated water sequentially pass, a porous contact filter medium tank, a carbon-based organic matter / phosphorus removal material tank, a first aeration tank, a microhabitat charcoal tank, and a second aeration tank. The method for purifying rivers, lakes, and the like according to claim 1 or 2, comprising a tank and a charcoal tank.