特許 6282511 散水管および散水ろ床装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6282511

(24)【登録日】2018年2月2日

(45)【発行日】2018年2月21日

(54)【発明の名称】散水管および散水ろ床装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/04 20060101AFI20180208BHJP

   B01J 4/00 20060101ALI20180208BHJP

   B05B 3/02 20060101ALI20180208BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/04

   B01J4/00 103

   B05B3/02 B

【請求項の数】6

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-70129(P2014-70129)

(22)【出願日】2014年3月28日

(65)【公開番号】特開2015-188871(P2015-188871A)

(43)【公開日】2015年11月2日

【審査請求日】2016年12月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】田畑 雅郎

(72)【発明者】

【氏名】栗波 智樹

【審査官】 松井 一泰

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１６１３３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭５１−０３４０１２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−１８７５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３６０８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１３５８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０２４７６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５６−０５９１６６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ ３／０２− ３／１０

Ｂ０１Ｊ ４／００− ７／０２

Ｂ０５Ｂ １／００− ３／１８

Ｂ０５Ｂ ７／００− ９／０８

Ｂ０１Ｄ ５３／１４− ５３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の部分を有する主管と、
前記主管の筒状曲面に、前記主管に連通しつつ前記主管の長手方向に沿って並べて設置された複数の支管と、
を備える散水管において、
前記主管の管径Ｄ₀に対する前記支管の管径Ｄ₁の管径比Ｄ₁／Ｄ₀が、０．２より大きく０．８未満であり、前記主管に流入する液体の流速範囲を０．５ｍ／ｓより大きく１００ｍ／ｓ以下とすることで、それぞれの前記支管からの流出流量の、前記主管への流入流量に対する流量比である流出流量比が、前記支管の設置順で定まるように設定し、
前記流出流量比と、それぞれの前記支管における前記液体の散布面積とに応じた前記支管同士の間隔で、前記複数の支管がそれぞれ配置されている
ことを特徴とする散水管。

【請求項2】

前記所定の流速範囲が０．５ｍ／ｓより大きく５．０ｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項１に記載の散水管。

【請求項3】

前記支管の数が５管以上９管以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の散水管。

【請求項4】

前記主管の管径Ｄ₀に対する前記支管の管径Ｄ₁の比Ｄ₁／Ｄ₀が、０．５以上０．７以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の散水管。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の散水管と、
前記散水管から吐出する処理水により生物処理を行う散水ろ床と、を備え、
それぞれの前記支管に割り当てられる円状または中空円状の領域における面積が前記散水ろ床に対する水平面に沿った散水面積である
ことを特徴とする散水ろ床装置。

【請求項6】

前記散水ろ床装置における前記散水管が、前記散水ろ床に対して上方から吊り下げ保持されていることを特徴とする請求項５に記載の散水ろ床装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の流出孔を有する散水管、および当該散水管を用いた散水ろ床装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、生活排水または工場排水等の下水を処理する下水処理システムとして、標準活性汚泥法によるものや、散水ろ床法によるものなどの様々な下水処理システムが実用化されている。これらのうちの標準活性汚泥法による下水処理システムにおいては、反応タンク内に処理対象の下水を流入しつつ、反応タンク内に存在する多種類の好気性微生物に対して酸素を供給する曝気処理を行う。これによって、反応タンク内の下水中に含まれる有機物は、好気性微生物の作用によって分解処理され、この結果、安定した処理水質が得られる。

【0003】

また、このような下水処理システムに採用される排水処理施設においては、活性汚泥法に代表される好気性処理が実施されている。この活性汚泥法においては、排水中の有機分を分解処理した後に河川等へ放流する処理が行われる。散水ろ床法は、このような好気性処理方法の１つであり、岩、石、またはプラスチックなどからなるろ材を散水ろ床装置に充填し、ろ材表面に生物膜を生成させている。そして、散水ろ床装置においては、排水を装置の上部からろ床に供給して、ろ材に担持された生物膜によって、排水に対して好気性処理が行われる。なお、ろ材が充填された部分を「ろ床」と称する。

【0004】

このろ床に対する散水方式としては、固定式の散水桶方式、固定ノズル方式、または回転散水器がある。これらの散水方式のうち、設備のコスト面および散水の均一性から、主に回転散水器方式が採用されている（非特許文献１参照）。この従来の回転散水器の設置方法としては、散水ろ床装置の底部に高さ方向に沿った支柱が設置され、この支柱の上部に回転散水器が設置されている。設置された回転散水器は、電動機を利用したり散水時の反動を利用したりすることによって、アームが回転することにより、ろ床の全体に対して散水を行う。

【0005】

また、固定式の散水桶方式や固定ノズル方式においては、支柱が設けられていない上部散水方式が提案されている（特許文献１，２）。特許文献１に記載された固定式の散水桶方式においては、散水の均一性を確保するために、分散用のろ材を設置する方法を採用している。また、特許文献２に記載された固定ノズル方式においては、散水の均一性を向上させるために、分散具を設置する方法を採用している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１０−３２８６８３号公報

【特許文献2】特開２００７−１６０２８０号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】「下水道施設設計指針と解説」建設省監修、（社）日本下水道協会（昭和４７年発行）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、本発明者の知見によれば、上述した非特許文献１および特許文献１，２に記載された散水ろ床装置においては、散水強度の分布において散水強度の強弱のばらつきが確認され、ろ床に対して均一に散水することは困難であった。さらに、下水処理場においては、処理負荷変動が生じることによって、均一散水が困難になるという問題があった。

【0009】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、散水ろ床装置において、ろ床に対して、散水強度のばらつきを低減して均一に散水することができる散水管、およびこの散水管を用いた散水ろ床装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る撒水管は、筒状の部分を有する主管と、主管の筒状曲面に、主管に連通しつつの主管の長手方向に沿って並べて設置された複数の支管と、を備える散水管において、主管の管径Ｄ₀に対する支管の管径Ｄ₁の管径比Ｄ₁／Ｄ₀が、０．２より大きく０．８未満であり、所定の流速範囲で主管に液体が流入する際の、主管の長手方向に沿った上流側から下流側への向きに沿った支管の設置順に応じて定まる流出流量比と、それぞれの支管に割り当てられる円状または中空円状の領域における面積とに応じて、複数の支管がそれぞれ配置されていることを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係る散水管は、上記の発明において、所定の流速範囲が０．５ｍ／ｓより大きく５．０ｍ／ｓ以下であることを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係る散水管は、上記の発明において、支管の数が５管以上９管以下であることを特徴とする。

【0013】

また、本発明に係る散水管は、上記の発明において、主管の管径Ｄ₀に対する支管の管径Ｄ₁の比Ｄ₁／Ｄ₀が、０．５以上０．７以下であることを特徴とする。

【0014】

また、本発明に係る散水ろ床装置は、上記の発明による散水管と、散水管から吐出する処理水により生物処理を行う散水ろ床と、を備え、それぞれの支管に割り当てられる円状または中空円状の領域における面積が散水ろ床に対する水平面に沿った散水面積であることを特徴とする。

【0015】

また、本発明に係る散水ろ床装置は、上記の発明において、散水ろ床装置における散水管が、ろ床に対して上方から吊り下げ保持されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明による散水管および散水ろ床装置によれば、ろ床に対して、散水強度のばらつきを低減することができ、均一に散水することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の一実施形態による下水処理システムの概略構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態による散水ろ床装置の一構成例を示す模式図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態による散水ろ床装置の一構成例を示す側断面図である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態による散水管の全体構成を示す模式図である。

【図5A】図５Ａは、本発明の一実施形態による散水管の主管および支管の１つを示す模式図である。

【図5B】図５Ｂは、本発明の一実施形態による散水管の流出側端部に支管を設ける場合の流出側端部の部分を示す模式図である。

【図5C】図５Ｃは、本発明の一実施形態による散水管の支管における流出状態を説明するための模式図である。

【図6】図６は、本発明の一実施形態による、散水管における流出流量比の入口からの距離依存性を、流入流量ごとに示した結果を示すグラフである。

【図7】図７は、本発明の一実施形態による、散水管における支管の流出流量比の入口からの距離依存性を、散水管の主管径と支管径と流出側端部の支管径との比ごとに示すグラフである。

【図8】図８は、本発明の一実施形態における、散水管における支管の流出流量比の入口からの距離依存性を、散水管の主管径と支管径と流出側端部の支管径との比ごとに示すグラフである。

【図9】図９は、本発明の一実施形態における、散水管における支管の流出流量比の入口からの距離依存性を、流入流速ごとに示すグラフである。

【図10】図１０は、本発明の一実施形態における、散水管における支管の流出流量比の入口からの距離依存性を、主管の長さが異なる散水管ごとに示すグラフである。

【図11】図１１は、本発明の一実施形態における散水管における流出流量の入口からの距離依存性を示すグラフである。

【図12】図１２は、本発明の一実施形態における、散水管の入口からの流出孔の番号ごとの流出流量比を、散水管における流出孔の個数ごとに示すグラフである。

【図13】図１３は、本発明の一実施形態における、散水管に対する流入流量を変化させた状態における、流出流量比の入口からの距離依存性を示すグラフである。

【図14】図１４は、本発明の一実施形態による散水管における各支管の吐出孔からの散水量に関する、散水割当面積の算出方法を説明するための模式図である。

【図15】図１５は、本発明の一実施形態における実施例および比較例による散水管の単位面積かつ単位時間当たりの散水量の流入口からの距離依存性を示すグラフである。

【図16】図１６は、本発明の一実施形態における実施例による散水管の単位面積かつ単位時間当たりの散水量の流入口からの距離依存性を流入流量ごとに示すグラフである。

【図17】図１７は、本発明の一実施形態の変形例による散水ろ床装置の一構成例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する一実施形態によって限定されるものではない。

【0019】

まず、本発明の一実施形態による下水処理システムの構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態による下水処理システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、この一実施形態による下水処理システム１は、固液分離装置２、散水ろ床装置３、および後段固液分離装置４を備える。固液分離装置２は、下水Ｗ１に対する第１段階目の浄水処理を行って、下水Ｗ１中の固形成分と被処理水Ｗ２とを分離する。なお、固液分離装置２の代わりに、従来の最初沈殿池を設けることも可能である。また、散水ろ床装置３は、固液分離装置２の後段に設置され、下水Ｗ１に対する第２段階目の浄水処理を行って、被処理水Ｗ２を生物処理して処理水Ｗ３を得る。後段固液分離装置４は、散水ろ床装置３の後段に設置され、下水Ｗ１に対する第３段階目の浄水処理である沈殿処理およびろ過処理を行って、得られた処理水Ｗ４を外部環境に排出する。なお、後段固液分離装置４の代わりに、生物膜ろ過装置などの他の装置を設置することも可能であり、例えば沈殿部内にろ過層を備えていない固液分離装置、曝気式の生物膜ろ過装置、または、通常の最終沈殿池を設置することが可能である。

【0020】

次に、上述した散水ろ床装置３について説明する。図２は、この一実施形態による下水処理システム１の散水ろ床装置３の一構成例を示す模式図であり、図３は、図２に示す散水ろ床装置３の側断面図である。図２および図３に示すように、この一実施形態による散水ろ床装置３は、ろ床本体１０、散水管１１、ワイヤ１２ａを備えた回転式散水装置１２、および流通管１３を備えるとともに、装置天井３ａに固定支持された流入管３ｂを有して構成されている。ろ床本体１０は、微生物が付着したろ材１０ａが充填されたろ材充填層を内包する。このろ材１０ａは、ポリウレタンまたはポリプロピレンなどの物質の表面に微生物を付着させた生物処理を行うための微生物付着材である。ろ材１０ａの比重は、水の比重（＝１．０）に近似する例えば０．９である。この一実施形態において、ろ材１０ａは、例えば図３に示すように円筒形状に形成された円筒形ろ材からなる。

【0021】

また、図２および図３に示すように、散水ノズルとしての散水管１１は、固液分離装置２から供給された被処理水Ｗ２をろ床本体１０の内部に散布する。回転式散水装置１２は、ワイヤ１２ａによって散水管１１を支持するとともに、散水管１１をその長手方向に対して直角方向かつ一方の流入側端部近傍を軸として平面内で回転可能に構成されている。流通管１３は、ろ床本体１０の下層から、自然流下またはポンプ等の作用によって、処理水Ｗ３を後段固液分離装置４に供給するための管である。

【0022】

ろ床本体１０は、ろ床底部１０ｂ上に設けられ、表面に微生物が付着した複数のろ材１０ａが充填された槽であり、複数の処理水槽、具体的に例えば６つの処理水槽からなる。回転式散水装置１２は、固液分離装置２から供給された被処理水Ｗ２を、散水管１１を、軸Ｃを中心に回転させてろ床本体１０の各処理水槽内部に散布する散水手段である。また、流入管３ｂは、図１に示す固液分離装置２と連通している。回転式散水装置１２は、ろ床本体１０の円周方向に沿って、例えば被処理水Ｗ２の吐出水流の反作用によって回転可能に構成された回転機構を有する。なお、回転式散水装置１２にモータなどを設け、このモータを用いて散水管１１を回転させてもよい。

【0023】

また、ろ床本体１０の上部には、ろ床本体１０の円周部Ａに向けて放射状に複数、具体的には例えば３本の散水管１１が設けられている。なお、回転式散水装置１２に連結される散水管１１の本数は３本に限定されず、１本でも複数でもよい。散水管１１には、流入管３ｂを通じて固液分離装置２から被処理水Ｗ２が供給されて、被処理水Ｗ２の吐出時の推進力により各散水管１１をろ床本体１０の円周方向にそって回転させる。この散水管１１の詳細については後述する。

【0024】

さらに、この一実施形態による散水ろ床装置３においては、回転式散水装置１２を装置天井３ａから吊り下げて支持固定した、吊下げ設置方式を採用している。これによって、排水処理施設の散水ろ床装置における回転式散水装置１２を、ろ床底部上に支柱を鉛直に設けて支柱の上部に設置した支柱式設置方式に比して、有効ろ床面積の増加を図ることができるので、処理能力が向上する。また、装置天井３ａを有する既設の例えば好気性処理や嫌気性処理を行う排水処理設備の反応槽に対して、回転式散水装置１２を設置するのが容易になる。これによって、従来の排水処理設備における反応槽を散水ろ床装置とする際において、散水管１１の設置に伴う大規模な改造が不要となり、施工期間を短縮できるとともにコストを低減できる。

【0025】

（散水管）
次に、以上のように構成された下水処理システム１における散水ろ床装置３に使用される散水ノズルとしての散水管１１について説明する。図４は、この一実施形態による散水管１１の全体構成を示す模式図である。また、図５Ａは、散水管１１の主管１１１および支管１１２の１つを示す模式図であり、図５Ｂは、散水管１１の流入側端部とは反対側の一端部（以下、流出側端部）に支管１１３を設ける場合の流出側端部の部分を示す模式図である。なお、散水管１１において、流入側端部が被処理水Ｗ２の流れに沿った上流側になり、流出側端部が被処理水Ｗ２の流れに沿った下流側になる。

【0026】

図４および図５Ａに示すように、この一実施形態による散水管１１は、主管１１１と複数の支管１１２とを有して構成されている。そして、図４および図５Ａに示すように、主管１１１は、例えば中空円筒状の部分を有して構成されている。また、吐出管を構成する支管１１２は、例えば中空円筒状の部分を有するとともに、被処理水Ｗ２などの液体を外部に吐出するための流出孔１１２ａが設けられている。この支管１１２は、主管１１１の中空部分と連通しているとともに、主管１１１の長手方向に沿いつつ主管１１１の円筒側面に並べて設けられている。ここで、主管１１１の長手方向に直角な断面に沿った管径Ｄ₀は例えば２８ｍｍである。なお、本明細書において、管径とは主管や支管の外径を意味し、管の肉厚はたとえば従来公知のバローの式に従って得られる。具体的に、主管１１１においては肉厚が２．８〜３．０ｍｍ程度、支管１１２においては肉厚が２．１〜３．０ｍｍ程度、支管１１３においては、肉厚が１．７〜２．０ｍｍ程度とするのが好ましい。また、支管１１２の長手方向に直角な断面に沿った管径Ｄ₁は、管径Ｄ₀に対して０．２倍より大きく０．８倍未満の例えば１５．７ｍｍ、主管１１１から突出した部分の長手方向に沿った長さは例えば１１．２ｍｍである。散水管１１に被処理水Ｗ２が供給されて、主管１１１の内部に被処理水Ｗ２が流れると、被処理水Ｗ２は、それぞれの支管１１２において分流されて流出孔１１２ａを通じて外部に吐出される。吐出された被処理水Ｗ２は、ろ床本体１０のろ材充填層に散布される。

【0027】

また、図４に示すように、支管１１２は、主管１１１の流入側端部から１番目の支管１１２（位置ｄ₁）までの間隔ｌ₁、１番目の支管１１２と２番目の支管１１２（位置ｄ₂）との間隔ｌ₂、…と、主管１１１の長手方向に順次併設されている。なお、それぞれの支管１１２の間隔を以下、ｉ番目の支管１１２（位置ｄ_i）とさらに流入側端部の側で隣り合う支管１１２（位置ｄ_i-1）との間隔ｌ_iや、最も流出側端部の側に位置するｎ番目の支管１１２（位置ｄ_n）と主管１１１の流出側端部との間隔ｌ_n+1などで表す。

【0028】

また、図５Ｂに示すように、主管１１１に対して、流入側とは反対側の流出側端部に、吐出ノズル（吐出管）を構成する支管１１３を設けてもよく、この場合においては、主管１１１および支管１１２，１１３から散水管１１が構成されている。この支管１１３は、主管１１１における被処理水Ｗ２の流入側とは反対側の端部において、主管１１１の中空部分と連通している。支管１１３は、例えば中空円筒状の部分を有するとともに、被処理水Ｗ２などの液体を外部に吐出するための流出孔１１３ａを有する。そして、主管１１１内に被処理水Ｗ２が流れると、支管１１３の部分に被処理水Ｗ２が分流して外部に吐出される。

【0029】

散水管１１の流出側端部に支管１１３を設ける場合には、散水管１１の内部において圧力変動が低減されるため、支管１１２，１１３における流出流量が安定するという効果が得られる。すなわち、支管１１３が設けられていない場合、または支管１１３が閉じられている場合、被処理水Ｗ２の流れによる主管１１１内の圧力変動の影響は、枝管である支管１１２が受けることになる。そのため、支管１１２からの流出流量が時間ごとに変動して、流出量の時間変動が若干不安定になる可能性が生じる。そのため，例えば１日間という周期においては、被処理水Ｗ２の処理流量の増減による圧力変動が生じる可能性がある。これに対し，散水管１１の流出側端部に支管１１３を設けることにより、この支管１１３が圧力変動の開放孔として作用することから、主管１１１内の圧力変動に対する不安定性を軽減できるので、散水管１１内の圧力変動に対するばらつきを低減できる。これにより、散水管１１を、例えば１日間のサイクル中の処理流量の増減による圧力変動の影響を受けにくい構成にできる。

【0030】

ここで、本発明者は、さらなる処理能力の向上を図るために、散水管１１について鋭意検討を行った。まず、本発明者は図４に示す散水管１１において、散水管１１の流入側端部に供給する被処理水Ｗ２の流入流量Ｑ_allを、基準の流入流量Ｑ₀に対して１／２〜３／２倍までの範囲で種々変化させて、それぞれの支管１１２，１１３から吐出される被処理水Ｗ２の流出流量Ｑ_i（ｉ＝１，２，…，７）を導出した。ここで、散水管１１の主管１１１の長手方向に沿った主管長ｌ₀を１６００ｍｍ、支管１１２の数を６管（図４中、ｎ＝６）、支管１１３を１管とし、管径比は、主管１１１：支管１１２：支管１１３＝１．０：０．６：０．２５とした。図６は、このように構成された散水管１１における流出流量比の入口からの距離依存性を、数値解析を用いて算出した流入流量ごとに示した結果を示すグラフである。なお、図６における入口からの距離Ｌ（ｍｍ）は、以下の（１）式で得られるそれぞれの支管１１２における流入側端部からの距離Ｌ_kである。

【0031】

【数1】

【0032】

図６から、流入流量Ｑ_allをどのように変化させても、それぞれの支管１１２から吐出される被処理水Ｗ２の吐出流量の流入流量に対する比（以下、流出流量比）Ｑ_i／Ｑ_allは、それぞれの支管１１２において変化しないことが分かる。なお、本発明者が、図４に示す散水管１１において上述と同様の流出流量を計測したところ、上述と同様の結果が得られることが確認された。また、支管１１３においても、流出流量比Ｑ₇／Ｑ_allは極めて小さくなるが、流入流量Ｑ_allをどのように変化させても流出流量比Ｑ₇／Ｑ_allは変化しないことが分かる。従来技術からは、基本的に吐出される流量は、支管１１２のうちの散水管１１の流入側になるに従って大きくなる傾向になると予想されていた。しかしながら、以上の点から本発明者は、支管１１２において、散水管１１の流入側から流出側に沿って、流出流量比Ｑ_i／Ｑ_allが単調増加する特性を有する場合があることを新たに知見するに至った。

【0033】

また、本発明者は、これらの支管１１２の管径Ｄ₁における主管１１１の管径Ｄ₀および支管１１３の管径Ｄ₂に対する比を種々変化させて、それぞれの支管１１２から吐出される被処理水Ｗ２の流出流量比Ｑ_i／Ｑ_allを導出した。ここで、流入流量Ｑ_allは６７Ｌ／ｍｉｎ、支管１１２を６管、支管１１３を１管とした。また、主管１１１の管径Ｄ₀と支管１１３の管径Ｄ₂との比は、たとえば１：０．２５とした。この比率に関して、本発明者の検討により得た知見から、支管１１３の管径Ｄ₂の主管１１１の管径Ｄ₀に対する管径比Ｄ₂／Ｄ₀を大きくしすぎると、ろ床本体１０に散布する被処理水Ｗ２の流量が減少して処理性能が落ちてしまう。これにより、支管１１３の管径Ｄ₂の主管１１１の管径Ｄ₀に対する管径比Ｄ₂／Ｄ₀は０．２５付近とするのが望ましい。そして、支管１１２の管径Ｄ₁の主管１１１の管径Ｄ₀に対する管径比Ｄ₁／Ｄ₀を、０．２〜１．０の範囲で種々変化させる。また、流入流量Ｑ_allは例えば図６における流入流量Ｑ₀などで一定とした。図７に、散水管１１の支管１１２における流出流量比Ｑ_i／Ｑ_allの入口からの距離依存性を、散水管１１の主管１１１の管径Ｄ₀と支管１１２の管径Ｄ₁と支管１１３の管径Ｄ₂との比ごとのグラフを示す。

【0034】

図７から、支管１１２から吐出される流量は、全体的に、入口からの距離Ｌが大きくなると増加することが分かる。また、支管１１２の管径Ｄ₁の主管１１１の管径Ｄ₀に対する比が０．２となると、支管１１３から吐出される流量が支管１１２から吐出される流量に比して大きくなるのが分かる。すなわち、支管１１２の管径Ｄ₁の主管１１１の管径Ｄ₀に対する比を０．２以下にすると、流入された被処理水Ｗ２は支管１１３から主に吐出されることが分かる。他方、支管１１２の管径Ｄ₁の主管１１１の管径Ｄ₀に対する比を０．２より大きくすると、支管１１３から吐出される被処理水Ｗ２の流量は大幅に低減し、被処理水Ｗ２は主にそれぞれの支管１１２から吐出されることが分かる。また、本発明者の知見によれば、支管１１２の管径Ｄ₁の主管１１１の管径Ｄ₀に対する比が０．２以下と小さい場合、支管１１２の流出孔１１２ａからの必要な流出量に対して、主管１１１の管径Ｄ₀が大きくなりすぎてしまう。そのため、コストの増加や施工性の悪化という問題が生じる。

【0035】

また、支管１１２の管径Ｄ₁の主管１１１の管径Ｄ₀に対する比が０．８または１．０となると、入口から１番目の支管１１２から吐出する流量に比して、入口から２番目の支管１１２から吐出する流量が小さくなることが分かる。すなわち、支管１１２の管径Ｄ₁の主管１１１の管径Ｄ₀に対する比を０．８以上とすると、主管１１１の流入側から流出側になるに従って、流出流量比Ｑ_i／Ｑ_allが流入側（入口側）から流出側に向かって単調増加しないことが分かる。すなわち、支管１１２の管径Ｄ₁の主管１１１の管径Ｄ₀に対する比を０．８以上とした場合、それぞれの支管１１２からの流出量が入口からの距離Ｌに対する線形性を維持できなくなって、設計が困難になるという問題が生じる。従って、本発明者は、支管１１２の管径Ｄ₁の主管１１１の管径Ｄ₀に対する比Ｄ₁／Ｄ₀は、０．２より大きく０．８未満とするのが好ましいことを知見するに至った。また、図６および図７に基づいて、本発明者が支管１１２の数を６管以外の数でさらに確認したところ、支管１１２の数が７管付近の５〜９管程度である場合には、支管１１２の管径Ｄ₁の主管１１１の管径Ｄ₀に対する比Ｄ₁／Ｄ₀は、０．４以上０．８未満が好ましく、０．５以上０．７以下がより好ましく、０．５以上０．６５以下がさらに好ましいことを知見した。

【0036】

また、本発明者は、上述した散水管１１において、支管１１３を設けない場合と支管１１３を設けた場合で主管１１１の管径Ｄ₀との管径比Ｄ₂／Ｄ₀を種々変化させた場合において、流出流量比の数値解析を行った。図８は、支管１１２が６管設けられた条件下で、支管１１３が設けられていない場合と、支管１１３が設けられている場合とにおける、散水管における流出流量比の入口からの距離依存性を、主管１１１の管径Ｄ₀に対する支管１１３の管径Ｄ₂の管径比Ｄ₂／Ｄ₀ごとに示すグラフである。なお、図８において、「Ｎｏ」は散水管１１における流入側端部からの支管１１２，１１３の順番を示し、支管１１２の管径Ｄ₁の主管１１１の管径Ｄ₀に対する比率は０．６とする。

【0037】

図８から、支管１１３の管径Ｄ₂の主管１１１の管径Ｄ₀に対する管径比Ｄ₂／Ｄ₀を０（支管１１３を設けない）〜０．６５まで変更した場合において、流出側端部側になるに従って支管１１２からの被処理水Ｗ２の流量が大きくなる傾向があることが分かる。すなわち、支管１１３を設けた場合と設けない場合とにおいて、散水管１１の支管１１２からの流出特性は大きく変わらないことが分かる。また、支管１１３の管径Ｄ₂を支管１１２の管径Ｄ₁に比して大きくした場合、すなわち管径比Ｄ₂／Ｄ₀を０．６５〜１．０とした場合において、支管１１３から流出する流量が、支管１１２から流出する流量より大きくなることが分かる。

【0038】

また、本発明者は、上述した支管１１２を６管、支管１１３を１管備えた散水管１１において、流入流速を種々変化させて、それぞれの支管１１２および支管１１３から吐出する被処理水Ｗ２の流出流量比の数値解析を行った。その結果を図９に示す。図９は、散水管１１の支管１１２における流出流量比Ｑ_i／Ｑ_allの入口からの距離依存性を、流入流速Ｖ_inごとに示すグラフである。なお、図９において、流入流速Ｖ_inは、０．３〜１００ｍ／ｓの範囲とした。

【0039】

図９から、被処理水Ｗ２の流入流速Ｖ_inが０．３〜０．５ｍ／ｓであると、流出流量比に関して、入口から１番目の支管１１２からの流出流量比に比して、入口から２番目の支管１１２から吐出する流出流量比が小さくなることが分かる。すなわち、被処理水Ｗ２の流入流速Ｖ_inを０．５ｍ／ｓ以下にすると、流出流量比Ｑ_i／Ｑ_allが、主管１１１の流入側から流出側に向かって単調増加しないことが分かる。すなわち、被処理水Ｗ２の流入流速Ｖ_inが０．５ｍ／ｓ以下の場合、それぞれの支管１１２からの流出量が線形性を維持できなくなって、設計が困難になるという問題が生じる。そして、図９中の点線は、支管１１２において流出流量比Ｑ_i／Ｑ_allが単調増加する場合の境界を示す。これにより、本発明者は、支管１１２の入口からの距離Ｌに従って流出流量比が単調増加するという流出特性の傾向を維持可能な下限として、被処理水Ｗ２の流入流速Ｖ_inを、０．５ｍ／ｓより大きくするのが好ましいことを知見するに至った。また、本発明者が、流入流速Ｖ_inを０．５ｍ／ｓ以下として主管１１１および支管１１２中の液体の占有容積および空気の占有容積を計算した結果、主管１１１内部が被処理水Ｗ２で満たされず、流出特性が変化してしまうことが判明した。さらに、本発明者は、これらの知見に基づいて、支管１１２の管径Ｄ₁の主管１１１の管径Ｄ₀に対する比Ｄ₁／Ｄ₀を０．８とした散水管１１に対して検討を行い、そして、被処理水Ｗ２の流入流速Ｖ_inを、０．５ｍ／ｓより大きくした場合においても、主管１１１を満管状態にできることが確認した。

【0040】

他方、流入流速Ｖ_inを０．５ｍ／ｓより大きくして１００ｍ／ｓ以下の範囲であれば、支管１１２の入口からの距離Ｌに従って流出流量比が単調増加するという流出特性を維持できることが分かる。しかしながら、流入流速を５．０ｍ／ｓより大きくすると、散水管１１の主管１１１の内部に被処理水Ｗ２を流入させる際の、流入圧力が極めて大きくなるため好ましくない。これらの点から、流入流速Ｖ_inの上限としては、５．０ｍ／ｓ以下とするのが好ましい。他方、本発明者は、主管１１１の管径Ｄ₀を４２．７ｍｍ（Ｓｃｈ２０の場合の３２Ａの配管の内径が３６．７ｍｍ）以上６０．５ｍｍ（Ｓｃｈ２０の場合の５０Ａの配管の内径が５３．５ｍｍ）以下とした場合において、上述した流出特性の傾向が維持されることを確認した。これにより、散水管１１に流入する被処理水Ｗ２の流量の下限としては、配管面積が１．０５×１０^-3ｍ²、流体速度が０．５ｍ／ｓの場合において、３１．５Ｌ／ｍｉｎとなる。一方、散水管１１に流入する被処理水Ｗ２の流量の上限としては、配管面積が２．２５×１０^-3ｍ²、流体速度が５．０ｍ／ｓの場合において、６７４．４Ｌ／ｍｉｎとなる。以上の検討から、本発明者は、散水管１１に流入させる被処理水Ｗ２の流入流量の範囲は、３１．５Ｌ／ｍｉｎ以上６７４．４Ｌ／ｍｉｎ以下が好ましいことを想起した。

【0041】

また、本発明者は、主管１１１の長手方向に沿った長さを長くした場合においても、上述した流出特性の傾向が得られるかについて検討を行い、主管１１１の長さを長くした場合において、種々実験および解析を行った。その実験および解析の結果を図１０に示す。図１０は、この一実施形態による散水管１１において、主管１１１の長さを変化させた場合において、流出流量比Ｑ_i／Ｑ_allの入口からの距離依存性を示すグラフである。図１０においては、主管１１１の長さを１６００ｍｍとした場合と、各支管１１２の流入側からの設置位置の比率を維持しつつ主管１１１の長さを３６００ｍｍと大きくして計測した場合および数値解析を行った場合とを示す。なお、図１０に示す横軸は、主管１１１に対する支管１１２の入口からの相対距離Ｌ_k／ｌ₀を示す。図１０から、主管１１１の長さを長くしても、それぞれの支管１１２から流出する被処理水Ｗ２の流出流量比Ｑ_i／Ｑ_allが流入側から流出側に向かって単調増加して、ほぼ同じ傾向になっていることが分かる。また、本発明者が理論値と計測値との差を算出したところ、それらのずれが２％以内に収まっていることを確認した。

【0042】

また、本発明者は、上述した図６に示す実験に基づいて、散水管１１に関し鋭意検討を行った。本発明者は、上述した図４に示す散水管１１の支管１１２の数や支管１１２間の間隔を変えて実験およびシミュレーションを行った。なお、この実験およびシミュレーションにおいては、散水管１１の流入側端部を、回転式散水装置１２の軸Ｃの中心からフランジの位置である４００ｍｍ程度離れた位置としている。その結果を、図１１に示す。図１１は、３通りの散水管１１における流出流量の入口からの距離依存性を示すグラフである。ここで、図１１におけるモデル１，２の散水管１１はそれぞれ、支管１１３を設けることなく、主管１１１の主管長ｌ₀を例えば２２００ｍｍとし、支管１１２の数を７管（ｎ＝７）としている。そして、モデル１，２において、主管１１１に沿った支管１１２間の間隔をモデルごとに相違させて、流出孔１１２ａの間隔の違いによる流出流量比の変化を測定している。また、図１１中のモデル３の散水管１１は、主管１１１の主管長ｌ₀を例えば２０００ｍｍとし、支管１１２の数を６管（ｎ＝６）としている。

【0043】

図１１に示すように、モデル１〜３の散水管１１においては、入口からの距離が大きくなるに従って、流出流量が単調増加する流出特性を有する。そこで、本発明者は、これらのモデル１〜３の散水管１１についてさらに検討を行った。そして、本発明者は、図１１から、モデル１とモデル２との結果が定量的に一致していることを知見した。換言すると、本発明者は、吐出管としての支管１１２における流出流量は、流入側端部（入口）からの距離や支管１１２どうしの間隔にはほとんど影響されないことを知見した。図１１から、モデル１およびモデル２の支管１１２において、それらの順番に基づく流出特性がほとんど一致していることが分かる。これにより、本発明者は、流出孔間隔を変更しても流出流量比への影響は少なく、流出流量比に関する決定要因が、支管１１２の入口からの設置順であることを発見した。そして、本発明者は、被処理水Ｗ２の流出流量が、散水管１１の流入側からの支管１１２の数、すなわち支管１１２の流入側からの順番に依存することを想起し、この特性を実験および流体解析により導出するに至った。

【0044】

また、本発明者は、この支管１１２の数をさらに増減させ、散水管１１における各支管１１２の流出流量比に関する実験および検討を行った。その結果を図１２に示す。図１２は、図１１に示すモデル２，３の散水管１１と、支管１１２の数を２管（流出孔数：２穴）および１２管（流出孔数：１２穴）とした散水管１１とを用いた場合の、入口からの支管１１２の順番（流出孔番号）ごとの流出流量比を示すグラフである。

【0045】

図１２から、散水管１１において管数を増減させた場合においても、流出孔番号に従って流出流量比が略直線的に単調増加することが分かる。すなわち、支管１１２の管数、すなわち流出孔数を変化させても、流入側から流出側に向かって線形的に流量が増加する傾向は変わらないことが分かる。なお、本発明者の検討によれば、増加勾配に関しては、主管１１１の管径Ｄ₀に対する支管１１２の管径Ｄ₁の比にて決定されると考えられる。ところが、散水管１１はそもそも、ろ床本体１０に被処理水Ｗ２を散布するための散水手段である。この点を考慮すると、支管１１２が２管（流出孔数：２穴）程度と少ないと、流出流量を維持できる反面、被処理水Ｗ２を広範囲に散布させることが困難になる。他方、支管１１２の管数が１２管（流出孔数：１２穴）程度と多いと、それぞれの支管１１２から流出される流量は減少する。さらに、支管１１２の流出孔１１２ａの流出損失は配管損失より大きいことから、最も流入側に設けられた１番目の支管１１２からの流出量は、支管数、すなわち流出孔数で決定されると考えられる。

【0046】

以上の検討に基づいて本発明者は、流出孔数を５〜９穴、すなわち支管１１２を５管以上９管以下にするのが好ましく、流出孔数を６〜８穴、すなわち支管１１２を６管以上８管以下にするのがより好ましいことを知見した。そして、本発明者は、支管１１２の管数をこれらの範囲にすることによって、被処理水Ｗ２の均等散布を実現できる可能性があることを想起した。なお、これらの支管１１２の管数については、散水ろ床装置３の大きさ、すなわち装置の処理能力に応じて決定され、必ずしもこれらの管数に限定されるものではないが、従来の散水ろ床装置３におけるろ床本体１０の大きさを考慮すると、上述の範囲に設定するのが好ましい。

【0047】

また、本発明者は、上述した支管１１２が７管設けられたモデル２の散水管１１を用いて、流入流量を標準の流入流量Ｑ₀に対して１／２〜２倍の範囲で変化させて、それぞれの支管１１２における流出流量比Ｑ_i／Ｑ_allを計測した。なお、流入流速は例えば１．８１ｍ／ｓとした。図１３は、この結果を示す流出流量比の入口からの距離依存性を示すグラフである。なお、この流出流量比Ｑ_i／Ｑ_allの計測においては、散水管１１の流入側端部を、回転式散水装置１２の軸Ｃの中心から、フランジの位置である４００ｍｍ程度離れた位置としている。

【0048】

図１３から、流入流量を変化させても、それぞれの支管１１２における流出流量比がほとんど変化せず、流出流量比が流入流量に依存しないことが分かる。なお、本発明者が流入流量の変化に応じた流出流量比のずれを算出したところ、流出流量比のずれは７％以内のほとんど無視できる範囲であることが確認された。また、本発明者は、支管１１２が７管設けられたモデル２の散水管１１に関して、流入流量を基準の流入流量Ｑ₀に対して１／２〜２倍とした場合において、流体解析を行ったところ、同様の結果が得られることも確認した。本発明の一実施形態による散水管１１は、以上の鋭意検討に基づいて案出されたものである。

【0049】

次に、この一実施形態による散水管１１における支管１１２の配置を、ろ床本体１０の水平面に平行な面に対して均等散水する方法について説明する。図１４は、この一実施形態による散水管１１における支管１１２の設置位置と散布面積との対応関係を示す模式図である。

【0050】

図１４に示すように、散水管１１は、主管１１１と複数の支管１１２とから構成される。散水管１１は、支管１１２から吐出される被処理水Ｗ２の流出の反作用によって、一方の流入側端部を中心として回転される。この場合、設置位置ｄ₁，ｄ₂，…，ｄ_i，…，ｄ_nの支管１１２はそれぞれ、ろ床本体１０の水平面において円状または中空円状の領域に被処理水Ｗ２を散布する。このときの各支管１１２の散布面積は、以下の（２）式で表すことができる。すなわち、設置位置ｄ_iに位置する支管１１２はそれぞれ、以下の（２）式において定義される散布面積Ａ_iに対して被処理水Ｗ２を散布する必要がある。

【数2】

なお、ｒ_iは、設置位置ｄ_iに設置された支管１１２により散水される領域の、ろ床本体１０の水平面の中心から遠い側の距離である。また、ｒ₀＝０、Ａ₁＝πｒ₁²である。

【0051】

他方、ろ床本体１０の水平面に沿った単位面積当たりに散布される被処理水Ｗ２の目標流量ｑ_aveが、ろ床本体１０の水平面に沿った全面積Ａ_allと被処理水Ｗ２の流入流量Ｑ_allとから、以下の（３）式により算出される。
ｑ_ave＝Ｑ_all／Ａ_all…（３）

【0052】

そして、ろ床本体１０における水平面に沿った面に対して被処理水Ｗ２を均等に散布するには、それぞれの支管１１２に割り当てられる領域における被処理水Ｗ２の単位面積当たりの流量が、目標流量ｑ_aveに等しくなるのが望ましい。すなわち、ろ床本体１０の水平面に対して、散水管１１における設置位置ｄ_iに設置された支管１１２から流出する被処理水Ｗ２の単位面積当たりの流出流量Ｑ_i／Ａ_iが、目標流量ｑ_aveに等しくなるように、以下の（４）式が成立するのが望ましい。

【数3】

【0053】

具体的に例えば、散水ろ床装置３に流入される被処理水Ｗ２の流入流量Ｑ_allが７２Ｌ／ｍｉｎ、流入流速Ｖ_inが１．８ｍ／ｓ、およびろ床本体１０の水平面に沿った面積が１８ｍ²であるとする。この場合、ろ床本体１０に供給する被処理水Ｗ２の単位面積当たりの目標流量ｑ_aveは、例えば４．０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ²である。

【0054】

ここで、上述したように、本発明者によって設置位置ｄ_iにおける各支管１１２の流出流量比Ｑ_i／Ｑ_allは、流入流量Ｑ_allに依存しないことが判明している。さらに、流出流量Ｑ_iは、主管１１１と支管１１２との管径比を所定範囲にすることによって、散水管１１における支管１１２の設置位置に依存することなく、流入側からの支管１１２の設置順に依存して単調増加することも判明している。そのため、ろ床本体１０に対して被処理水Ｗ２を均等均一に散布できる散水管１１を得るためには、まず、図１２に示す各支管１１２における流出流量比Ｑ_i／Ｑ_allを、流体解析により得られた結果から近似関数を作成し、この近似関数により算出する。ここで、流入流量Ｑ_allを定数と仮定すると、流出流量Ｑ_iは支管１１２の設置順によって決定される定数と仮定できる。次に、この仮定に基づいて、各支管１１２の設置位置ｄ_iを、上述した（４）式が成立するように決定する。これによって、散水管１１による均等散水を実現できると考えられる。なお、設置位置ｄ_iの支管１１２に割り当てられる散布面積Ａ_iは、設置位置ｄ_iが確定すればｒ_iがほぼ確定するため、実質的には設置位置ｄ_iと設置位置ｄ_i-1との間隔によってほぼ決定される。

【0055】

ここで、上述した定数と仮定したＱ_iの導出方法の一例について説明する。すなわち、まず、支管１１３の管径Ｄ₂を決定する。ここで、上述したように支管１１３の管径Ｄ₂は、主管１１１の管径Ｄ₀に対する管径比に基づいて決定される。そこで、この一実施形態においては、支管１１３の管径Ｄ₂の主管１１１の管径Ｄ₀に対する管径比Ｄ₂／Ｄ₀を例えば０．２５とする。次に、支管１１２の管数を決定する。この一実施形態においては、上述した管数の範囲内における例えば６管とする。ここで、これまでに行った数値解析より得られた管数に対する支管１１２の流出孔１１２ａの入口における入口流速Ｖ_zの結果に基づいて、モデル化された近似式として以下の（５）式を導出する。この（５）式は支管１１２の設置順によって決定される。なお、以下の（５）式において、Ｖ_inは流入流速、ｉは支管１１２の設置順序、Ｎは散水管１１における支管１１２の管数である。

【数4】

【0056】

そして、係数ａ，ｂについては、上述の数値解析より得られた支管１１２の入口流速Ｖ_zの結果に基づいて、近似式の係数を算出される。これらの係数ａ，ｂの値を（５）式に代入すると、以下の（６）式が導出される。これにより、支管１１２における入口流速Ｖ_zの流入流速Ｖ_inに対する比の近似式が得られる。

【数5】

【0057】

ここで、図５Ｃは、支管１１２における流出状態を示す模式図である。図５Ｃに示すように、支管１１２から流出される被処理水Ｗ２は、支管１１２の主管１１１に対する管径比が０．２より大きい場合には、支管１１２の長手方向に直角の断面に対して三日月型となる。また、本発明者の知見によれば、三日月型の有効流路面積Ａ_efは、支管１１２の主管１１１に対する管径比Ｄ₁／Ｄ₀に応じて変化する。具体的には、以下の（ｉ）〜（ｖ）に示すように、２次関数近似式としての（７）式〜（１１）式が得られる。
（ｉ）管径比Ｄ₁／Ｄ₀＝０．２のとき、寄与率が１となり、以下の（７）式となる。

【数6】

（ｉｉ）管径比Ｄ₁／Ｄ₀＝０．４のとき、寄与率が０．９９となり、以下の（８）式となる。

【数7】

（ｉｉｉ）管径比Ｄ₁／Ｄ₀＝０．６のとき、寄与率が０．９９となり、以下の（９）式となる。

【数8】

（ｉｖ）管径比Ｄ₁／Ｄ₀＝０．８のとき、寄与率が０．９９となり、以下の（１０）式となる。

【数9】

（ｖ）管径比Ｄ₁／Ｄ₀＝１のとき、寄与率が０．９８となり、以下の（１１）式となる。

【数10】

【0058】

そして、以上の支管１１２からの流出時における有効流路面積Ａ_efに基づいて、それぞれの支管１１２から流出する流出流量Ｑ_iは、それぞれの支管１１２における有効流路面積Ａ_efに平均流出流速Ｖ_outを乗算することによって求められる。ここで、本発明者の知見によれば、支管１１２の管径Ｄ₁の主管１１１の管径Ｄ₀に対する管径比Ｄ₁／Ｄ₀に対して数値解析を行うことによって、流入流速Ｖ_inに対する平均流出流速Ｖ_outの流速比Ｖ_out／Ｖ_inを得ることができる。そして、この平均流出流速Ｖ_outの流入流速Ｖ_inに対する流速比Ｖ_out／Ｖ_inの一例としては、以下の近似式である（１２）式で表すことができる。

【数11】

【0059】

そして、上述した（６）式〜（１１）式における有効流路面積Ａ_efに対して、この（１２）式の平均流出流速Ｖ_outを乗算（以下の（１３）式）することによって、流出流量Ｑ_iを導出することができる。
Ｑ_i＝Ａ_ef・Ｖ_out……（１３）

【0060】

設置位置ｄ_iの支管１１２における流出流量Ｑ_iが決定された後は、この流出流量Ｑ_iを定数と仮定できるので、それぞれの支管１１２の設置位置ｄ_iを、上述した（４）式が成立するように決定することによって、散水管１１による均等散水を実現できる。

【0061】

（実施例）
次に、以上のようにして決定された散水管１１の一例を挙げる。なお、図４に示す支管１１２の管数は７管（ｎ＝７）とする。この場合、設置位置ｄ₁の支管１１２と主管１１１の流入側端部との間隔ｌ₁における、主管１１１の主管長ｌ₀に対する比ｌ₁／ｌ₀は、ｌ₁／ｌ₀＝０．１２となる。また、設置位置ｄ₂の支管１１２と設置位置ｄ₁の支管１１２との間隔ｌ₂における、主管１１１の主管長ｌ₀に対する比ｌ₂／ｌ₀は、ｌ₂／ｌ₀＝０．２０となる。同様に、比ｌ₃／ｌ₀は例えばｌ₃／ｌ₀＝０．１４、比ｌ₄／ｌ₀は例えばｌ₄／ｌ₀＝０．１２３、比ｌ₅／ｌ₀は例えばｌ₅／ｌ₀＝０．１１９、比ｌ₆／ｌ₀は例えばｌ₆／ｌ₀＝０．１１９、比ｌ₇／ｌ₀は例えばｌ₇／ｌ₀＝０．１１９である。なお、設置位置ｄ₇の支管１１２と主管１１１の流出側端部との間隔ｌ₈における主管１１１の主管長ｌ₀に対する比ｌ₈／ｌ₀は、ｌ₈／ｌ₀＝０．０６である。

【0062】

ここで、本発明者は、以上のように構成された実施例による散水管１１を用いて、単位面積当たりの流出流量Ｑ_i／Ａ_iを計測した。また、比較例として、上述した本発明者の鋭意検討に用いたモデル２の散水管１１を用いて、単位面積当たりの流出流量を計測した。それらの計測結果を図１５に示す。図１５は、実施例および比較例による散水管における単位面積かつ単位時間当たりの散水量の流入口からの距離依存性を示すグラフである。なお、図１５において、理想的な単位面積当たりの流出流量Ｑ_i／Ａ_iを一定目標値（図中、白抜き三角）として記載した。また、この単位面積当たりの流出流量の計測においては、散水管１１の流入側端部を、散水時における実際の回転に近い条件として、回転式散水装置１２の軸Ｃの中心からフランジの位置として４００ｍｍ程度離れた位置としている。

【0063】

図１５から、比較例においては、散水管の流入側端部から１〜３番目の支管において目標値から大きくずれているのに対し、実施例による散水管１１によれば、目標値とほぼ同様の特性を有し、ろ床本体１０に対して、均等散水が実現できていることが分かる。なお、本発明者が算出したところによると、この散水管１１における各支管１１２からの流出流量の目標値からのずれは、最大で７％程度であった。

【0064】

また、以上のように構成された実施例による散水管１１を用いて、流入流量が基準となる流入流量の１／２〜２倍となる条件の場合における単位面積当たりの流出流量Ｑ_i／Ａ_iを計測した。それらの計測結果を図１６に示す。図１６は、実施例による散水管１１における単位面積かつ単位時間当たりの散水量の流入口からの距離依存性を、流入流量ごとに示すグラフである。なお、図１６において、理想的な単位面積当たりの流出流量Ｑ_i／Ａ_iを、水平線を用いた一定目標値として記載した。また、単位面積当たりの流出流量の計測においては、散水管１１の流入側端部を、回転式散水装置１２の軸Ｃの中心から４００ｍｍ程度離れた位置としている。図１６から、実施例による散水管１１によれば、流入流量が増減した場合であっても、目標値とほぼ同様の特性を維持でき、均等散水が実施できることが分かる。

【0065】

以上説明したように、本発明の一実施形態による散水管１１を用いた散水ろ床装置３によれば、散水管１１における主管１１１の管径Ｄ₀と支管１１２の管径Ｄ₁との比Ｄ₁／Ｄ₀を所定の範囲内に設定するとともに、散水管１１における複数の支管１１２の設置位置を適切に配置することによって、均等散水を実現できる。これによって、散水ろ床装置３における処理性能の向上を図ることができるとともに、散水管１１に供給される被処理水Ｗ２の流量が変動して処理負荷変動が生じた場合においても、それぞれの支管１１２からの流出流量比を一定に維持することができて均等散水が可能になるので、処理性能を維持可能になる。

【0066】

具体的に、ろ床本体１０の水平面に沿った散布面積に対する散布量のばらつきにおいては、図１４および（２）式から、ｒ_i−ｒ_i-1が互いに等しい値の場合、ろ床の散布面積は、回転半径方向に広がるほど、すなわち支管１１２の順番ｉに沿って増加する。ところが、支管１１２を、主管との管径比を０．２以下とした、従来技術によるヘッダ管にすると、支管１１２からの流出流量は、主管径に対し枝管径が小さい場合に、各枝管径から流出する流量が互いに同じになるという、いわゆるヘッダ管の原理に従う。そのため、すべての支管１１２から流出する被処理水Ｗ２の流量は互いに等量になる。そして、散布量密度は、散水管１１の流入側端部、すなわち回転式散水装置１２の軸Ｃの中心に近づくほど過多になる一方、散水管１１の流出側端部、すなわち外側になるほど漸近的に減少する。これに対し、上述した本発明の一実施形態においては、主管１１１の管径Ｄ₀に対する支管１１２の管径Ｄ₁を大きくし、その比率を０．２より大きくすることによって、上述したヘッダ管の原理を意図的に崩している。その上で、散布面積の増加と同様に支管１１２からの流出流量も流出側端部に近づくほど増加するように調整可能に構成しているので、ろ床本体１０に対する散水強度のばらつきを抑制でき、均等散布可能な散水管１１および散水ろ床装置３を実現できる。

【0067】

さらに、本発明の一実施形態によれば、散水管１１を、装置天井３ａから吊り下げる構成にしている。これにより、ろ床本体の底部に支柱を設置して支柱の上部に散水管を設ける構成に比して、ろ床本体の有効面積が、散水器や散水管を支持するための支柱の設置面積分減少することによって、処理性能が低下する問題を回避することができる。また、天井を有する既設の反応槽に対して散水ろ床装置を設置する際に、ろ床本体の底部に支柱を設置して支柱の上部に散水管を設ける構成に比して、既設の反応槽の上方の天井に対して大規模な改造が必要になったり、散水管を設けるための支柱を設置するために、反応槽内の大規模な施工が必要になったりという問題も生じない。そして、散水ろ床装置における回転式散水装置１２を天井から吊下げる方式とすることによって、ろ床本体の底部に支柱を設置して支柱の上部に散水管を設ける構成に比して、ろ床の有効面積を増加させることができる。また、この一実施形態による散水管によれば、散水管１１を、装置天井３ａから吊り下げる構成にした場合において、新たに増加するろ床面積も考慮した均等散水を実現することが可能になるので、処理性能の向上を図ることができる。

【0068】

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

【0069】

例えば上述した一実施形態においては、散水管１１および回転式散水装置１２を天井から吊り下げ保持した吊り下げ型の散水ろ床装置３としているが、図１７に示すような、従来構成の支柱式の散水ろ床装置５を採用することも可能である。図１７は、図３に対応する一実施形態の変形例による散水ろ床装置の一構成例を示す断面図である。図１７に示すように、支柱式の散水ろ床装置５は、ろ材５０ａが充填されたろ材充填層を内包したろ床本体５０、散水管１１、ワイヤ５２ａを備えた回転式散水装置５２、および流通管５３を備えるとともに、ろ床底部５０ｂ上に高さ方向に起立した支柱５４を備える。そして、支柱５４の上部に回転式散水装置５２が設けられている。回転式散水装置５２は、ワイヤ５２ａによって散水管１１を支持するとともに、散水管１１をその長手方向に対して直角方向かつ一方の流入側端部側を軸として水平面内で回転可能に構成されている。また、被処理水Ｗ２は、図１に示す固液分離装置２から図１７に示す流入管５ａを通じて、散水管１１まで供給される。流通管５３は、流通管１３と同様に、ろ床本体５０の内部と図１に示す後段固液分離装置４とを連通するための管であり、散水ろ床装置５において処理された処理水Ｗ３を後段固液分離装置４に供給する。

【0070】

上述した一実施形態においては、散水ろ床装置３の後段に後段固液分離装置４を設けているが、散水ろ床装置３を最終浄水手段として散水ろ床装置３の後段に浄水処理施設を設置することなく、散水ろ床装置３による処理水Ｗ３を外部環境に排出してもよい。なお、上述した散水ろ床装置３による処理水Ｗ３は、後段固液分離装置４による処理水Ｗ４に比して透明度は劣るものの、外部環境に流出しても環境上問題ない程度に浄化処理される。

【0071】

また、上述した一実施形態において、ろ材充填層の洗浄機能を有する散水ろ床装置を採用することも可能である。

【0072】

さらに、上述した一実施形態においては、散水ろ床装置３に用いられるろ材１０ａとして、円筒形ろ材を用いていたが、必ずしもこれに限定されるものではない。具体的に、ろ材１０ａの形状は、ろ材１０ａと被処理水Ｗ２との接触面積を可能な限り大きくする形状であれば、多角形状または十字形状などの種々の形状を採用することが可能である。

【0073】

さらに、上述した一実施形態においては、６槽の処理水槽を組み合わせたろ床本体１０を備えた散水ろ床装置３について説明したが、ろ床本体１０を構成する処理水槽の数は、６槽に限定されない。すなわち、ろ床本体１０は、単一の処理水槽によって構成することも可能であり、６槽以外の複数の処理水槽によって構成することも可能である。

【0074】

また、上述した一実施形態による散水ろ床装置３において、散水管１１による均等散水が可能な場合であっても、一時的な汚濁の過負荷によって処理性能が維持できない場合がある。この場合、処理した汚水を前段に返送して再度処理を行うことにより、散水ろ床装置３における処理性能を確保することができる。また、返送された処理水Ｗ３は流入する下水Ｗ１とともに再処理して、一時的に処理量の増加が生じる場合であっても、流入流量に依存しない流出特性を有していることから、ろ床本体１０への均等散水が可能になる。これにより、散水ろ床装置３における処理性能の低下を招くことなく、循環処理を実行することが可能になる。

【0075】

また、上述した一実施形態により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した一実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0076】

１ 下水処理システム
２ 固液分離装置
３，５ 散水ろ床装置
３ａ 装置天井
３ｂ 流入管
４ 後段固液分離装置
５ａ 流入管
１０ ろ床本体
１０ａ ろ材
５０ｂ ろ床底部
１１ 散水管
１２，５２ 回転式散水装置
１２ａ，５２ａ ワイヤ
１３，５３ 流通管
５０ ろ床本体
５４ 支柱
１１１ 主管
１１２，１１３ 支管
１１２ａ，１１３ａ 流出孔
Ｗ１ 下水
Ｗ２ 被処理水
Ｗ３，Ｗ４ 処理水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】