路面排水処理装置
【課題】路面排水からの汚染物質の除去処理を簡易且つ安価な構成によって達成する路面排水処理装置を提供する。
【解決手段】略鉛直方向に配設された排水管９０の途中又は終端に処理ユニット１を介設した路面排水処理装置において、処理ユニット１を、流路中に濾材３０が配設された第１流路２と、濾材３０を迂回して排水管９０に接続された第２流路３を備えて構成する。係る構成によれば、地中に処理槽を設ける構成に比して、設置に伴う占有スペースが小さく、スペース面での設置自由度が高く、また、大規模な土木建築工事を必要とせず、設置コストの低減という面において極めて有用であり、延いては路面排水処理装置をより安価に提供することができる。
【解決手段】略鉛直方向に配設された排水管９０の途中又は終端に処理ユニット１を介設した路面排水処理装置において、処理ユニット１を、流路中に濾材３０が配設された第１流路２と、濾材３０を迂回して排水管９０に接続された第２流路３を備えて構成する。係る構成によれば、地中に処理槽を設ける構成に比して、設置に伴う占有スペースが小さく、スペース面での設置自由度が高く、また、大規模な土木建築工事を必要とせず、設置コストの低減という面において極めて有用であり、延いては路面排水処理装置をより安価に提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、路面排水の処理装置、さらに詳しくは、高架道路の路面に降った雨水とか路面洗浄水等の路面排水を、高架道路の橋脚に沿って略鉛直に配設された排水管を通して地面側に流下させて放水路へ排出するようにした路面排水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車が走行する道路の路面上には、自動車の排気ガス中の有害物質を含んだ微粒子、濁水の原因となる微粒子、タイヤの摩耗塵、アスファルト摩耗塵等の環境破壊を招来する恐れのある様々な物質（以下、これを総称して「汚染物質」という）が堆積している。
【０００３】
このような路面上に堆積した汚染物質は、降雨によって洗い流され、雨水に混入した状態で雨水と共に側溝に流入し、該側溝を通って路面排水として放水路へ排出される。この場合、特に道路が高架道路である場合には、広範囲から側溝に集水された路面排水は、集水後、側溝部分から橋脚に沿って略鉛直に配設された排水管を通って地面まで流下し、地面側の放水路へ排出される（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、各種の汚染物質が混入した路面排水を何等の汚染物質除去処理を行うことなくそのまま放水路へ排出すると、この汚染物質が河川に流入して水質汚染を引き起こすとか、土壌中に浸透して土壌汚染を引き起こす危険性のあることは容易に想像でき、そのため路面排水に混入した汚染物質の除去を主旨とする路面排水処理技術が種々提案されている（例えば、特許文献２〜５参照）。
【０００５】
一方、汚染物質の除去を目的とする路面排水処理技術を開発するに際しては、降雨開始時点からの時間の経過に伴う「路面排水量の変化」と、路面排水への「汚染物質の混入量の変化」の関係を考慮することが必要である。
【０００６】
「路面排水量の変化」 路面排水はその殆どが雨水によってもたらされるものである。そして、路面排水量は、時間当たりの雨量が少ない「小降り状態」であっても、時間当たりの雨量が多い「大降り状態」であっても、また断続的な降雨であっても「継続的な降雨」であっても、「降雨の継続時間」という観点からすれば、これら何れの場合も、「降雨の継続時間の経過とともに路面排水量が増加する」ものとして総括できる。
【０００７】
「汚染物質の混入量の変化」 路面に堆積した汚染物質は雨水によって洗い流されるが、その多くは降雨初期の雨水によって集中的に洗い流される。従って、降雨初期の路面排水には汚染物質が多量に含まれるが、それ以降の路面排水には汚染物質は殆ど含まれていない、換言すれば、汚染物質は降雨初期の路面排水に集中する、と考えられる。
【０００８】
これら二点を勘案すれば、降雨初期に発生する路面排水、いわゆる「初期フラッシュ排水」には「水量は少ないが汚染物質の混入量は多い」という特性がある一方、それ以降に発生する路面排水には「汚染物質の混入量は極めて少ないものの、その水量が多い」という特性がある。
【０００９】
以上のことから、路面排水の全量に対して同じような浄化処理を行うのは非現実的であり、汚染物質の混入量の多い初期フラッシュ排水に対してのみ浄化処理を行うべきであると考えられ、係る観点から、路面排水を初期フラッシュ排水とこれ以外の排水に分水し、初期フラッシュ排水を処理対象とする技術も提案されている（例えば、特許文献２〜５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】 特開２００９−２５７００５号公報
【特許文献２】 特開２００４−１８３３７６号公報
【特許文献３】 特開２００１−３３４２５７号公報
【特許文献４】 特開２００６−０２８８４４号公報
【特許文献５】 特開２００９−０３５９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、特許文献１〜５に示されるものは、共に、路面排水を、地面に設置した処理槽に導入し、処理槽内において汚染物質を沈殿除去するもの（特許文献１、２、５）、処理槽内において汚染物質を沈殿及び濾過により除去するもの（特許文献３）、処理槽内において汚染物質を旋回分離により除去するもの（特許文献４）であって、何れも処理槽を用いることから、大きな設置スペースを必要とし、その結果、装置の設置に伴うイニシャルコストが高くつくとともに、処理槽に溜まった汚染物質の取り除き作業が面倒であり、その維持管理に係るランニングコストも高くつくという問題がある。
【００１２】
また、特許文献２〜５のそれぞれに固有の問題としては以下の点が挙げられる。
【００１３】
特許文献１に示されるものは、高架道路の雨水を利用するに際して、降雨初期に発生する路面排水を初期汚濁水として初期汚濁水槽に貯留した後、これをポンプによって下水道へ排出し、初期汚濁水以降の路面排水のみを雑用水として利用するものである。従って、この技術では、初期汚濁水は、雑用水とは分水されるものの、汚染物質の除去処理がなされることなくそのまま下水道へ排出されることから、環境汚染の防止という観点からすれば無意味な技術といわざるを得ないものである。
【００１４】
特許文献２に示されるものでは、「道路側溝排水枡蓋」を、該排水枡蓋の外周縁に沿って設けられた集水溝とその内側に位置する大きな開口部からなる二重構造とし、水量の少ない初期フラッシュ排水を上記集水溝に導入し、これを処理槽に流入させる一方、初期フラッシュ排水以降の水量の多い路面排水は上記開口から直接処理槽へ流入させることで、初期フラッシュ排水とそれ以外の路面排水を分水するものである。しかし、この分水機能は、路面勾配に依存して上記排水枡蓋側へ流れてくる路面排水を、初期フラッシュ排水とそれ以外の路面排水との間における水量差及び流速差を利用して分水するものであるため、路面状態（例えば、路面上における土砂の堆積状態等）によって分水機能が左右され、その信頼性という点において問題がある。
【００１５】
特許文献３に示されるものは、処理槽にＵ型の初期フラッシュ排水の流路を設け、その流入口から流入する初期フラッシュ排水を一旦降下移動させてその底部で汚染物質を沈殿除去し、さらに初期フラッシュ排水を上記底部から流出口へ向けて上昇移動させるとともに、この上昇移動の間に上昇流路に設けた処理体で汚染物質を濾過し、最終的に上記流出口から排出させるようになっている。しかし、初期フラッシュ排水の流れは、上記流入口と流出口のヘッド差に依存し、流入に伴う動圧は殆ど寄与しない構成であるところ、このヘッド差自体が少ないため上記処理体透過時の圧損の影響が顕著となり、その結果、初期フラッシュ排水の流れは極めて緩慢となり、初期フラッシュ排水からの汚染物質の除去機能は低いものと考えられる。
【００１６】
特許文献４及び特許文献５に示されるものは、ともに、初期フラッシュ排水に混入した汚染物質を旋回分離によって除去するものであるが、初期フラッシュ排水はその水量が少ないことから、旋回分離機能は低いものとならざるを得ず、従って、汚染物質の除去機能の信頼性という点において問題がある。
【００１７】
そこで本願発明は、高架道路のように路面排水を略鉛直に配設された排水管を通して排出するようにした路面排水処理装置において、路面排水からの汚染物質の除去処理を簡易且つ安価な構成によって確実に実現することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【００１９】
本願の第１の発明では、路面排水を略鉛直方向に配設された排水管９０を通して放水路９５へ排出するようにした路面排水処理装置において、上記排水管９０の途中又は終端に介設される処理ユニット１を備えるとともに、上記処理ユニット１を、上記排水管９０に対して略同軸上に接続され且つその流路中に濾材３０が配設された第１流路２と、該第１流路２の上記濾材３０を迂回するように該第１流路２の上流部２ａと下流部２ｂを連通し且つその流路面積が上記排水管９０の流路面積と略同等となるように設定された第２流路３を備えて構成したことを特徴としている。
【００２０】
本願の第２の発明では、上記第１の発明に係る路面排水処理装置において、上記濾材３０を、上記第１流路２に対して着脱自在に構成したことを特徴としている。
【００２１】
本願の第３の発明では、上記第１又は第２の発明に係る路面排水処理装置において、上記濾材３０を、上記第１流路２の流路方向に前後して併設される複数の濾材３１，３２，３３で構成したことを特徴としている。
【００２２】
本願の第４の発明では、上記第３の発明に係る路面排水処理装置において、上記各濾材３１，３２，３３を、繊維素材で構成された繊維濾材、濾過砂、濾過砂利、活性炭の何れか一つ又は二つ以上を主要素として構成したことを特徴としている。
【００２３】
本願の第５の発明では、上記第３の発明に係る路面排水処理装置において、上記各濾材３１，３２，３３の濾過速度を、該各濾材３１，３２，３３相互間において略均等に設定したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
（ａ）本願の第１の発明に係る路面排水処理装置では、路面排水を略鉛直方向に配設された排水管９０を通して放水路９５へ排出するようにした路面排水処理装置において、上記排水管９０の途中又は終端に介設される処理ユニット１を備えるとともに、上記処理ユニット１を、上記排水管９０に対して略同軸上に接続され且つその流路中に濾材３０が配設された第１流路２と、該第１流路２の上記濾材３０を迂回するように該第１流路２の上流部２ａと下流部２ｂを連通し且つその流路面積が上記排水管９０の流路面積と略同等となるように設定された第２流路３を備えて構成しているので、以下のような特有の効果が得られる。
【００２５】
（ａ−１）処理ユニット１が、上記濾材３０を備えた上記第１流路２と上記第２流路３の二つの流路を併設した極めて簡単且つコンパクトな構成とされ、しかも排水管９０の途中又は終端に介設される構成であることから、従来のように地中に処理槽を設ける構成に比して、設置に伴う占有スペースが小さいため、スペース面での設置自由度が高く、また、大規模な土木建築工事を必要とせず、設置コストの低減という面において極めて有用であり、これらの結果、路面排水処理装置をより安価に提供することができる。
【００２６】
（ａ−２）上記処理ユニット１においては、その第１流路２と第２流路３の流路方向が共に略鉛直方向とされていることから、路面排水は流路壁との間に接触摩擦を殆ど生じることなく重力によって流下し、特に上記濾材３０が備えられた上記第１流路２においてはこれが上記排水管９０に対して略同軸上に接続されているため、初期フラッシュ排水は高い動圧をもって上記濾材３０に直接流入し、該濾材３０の流通抵抗に起因する圧損の影響を殆ど受けることなく該濾材３０をスムーズに透過することで高い濾過速度が得られ、その結果、上記濾材３０において路面排水に混入している汚染物質が効率的に且つより確実に除去され、該汚染物質が放水路９５側に排出されることに起因する環境破壊が可及的に防止されるなど、環境保全という面において極めて有用である。
【００２７】
（ａ−３）降雨継続時間の経過に伴って路面排水の水量が増大して上記第１流路２側の許容流量（上記濾材３０の流通抵抗を加味した許容流量）を越えると、次第に上記濾材３０の上流側に路面排水の溜まりが生じることになるが、この路面排水の溜まりが上記第１流路２の上流部２ａに達すると、それまで上記第１流路２側に流入していた路面排水の多くは上記第２流路３側へ流入し、該第２流路３を通って流下排出されることで路面排水の高い排水性が確保され、例えば、上記排水管９０に路面排水が溜まって水位が上昇しこれが路面に噴出する路面排水の逆流状態の発生が未然に且つ確実に回避されるなど、路面排水処理装置の信頼性という面において有用な効果が得られる。この場合、路面排水の全量に対する上記濾材３０を透過する水量の割合は小さくなるが、このように上記第２流路３側へ路面排水が流入する時点においては路面排水への汚染物質の混入は皆無か、有っても極めて少量であるため、汚染物質による環境破壊の懸念は生じない。
【００２８】
なお、このような路面排水処理装置の信頼性の確保という効果は、上述のような路面排水の水量増加時のみではなく、例えば、上記濾材３０に目詰まりが生じてその透過速度が大きく低下したような場合においても得られるものである。
【００２９】
（ｂ）本願の第２の発明に係る路面排水処理装置によれば、上記（ａ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記濾材３０を、上記第１流路２に対して着脱自在に構成しているので、上記濾材３０において捕捉された汚染物質を取り除く等のメンテナンス作業に際しては、該濾材３０を上記第１流路２側から取り外して十分な作業スペースがある場所でメンテナンスを実施することができ、その結果、メンテナンス作業の簡易化が促進され、延いては高い保守管理性を備えた路面排水処理装置を提供することができる。
【００３０】
（ｃ）本願の第３の発明に係る路面排水処理装置によれば、上記（ａ）又は（ｂ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記濾材３０を、上記第１流路２の流路方向に前後して併設される複数の濾材３１，３２，３３で構成しているので、例えば、上記濾材３０が単体構成である場合に比して、各濾材３１，３２，３３をコンパクト且つ軽量に形成することができ、そのメンテナンス作業における作業性が良好となり、延いては路面排水処理装置の保守管理性のさらなる向上が期待できる。
【００３１】
また、通常、路面上に堆積する汚染物質の種類とか量は一定ではなく、その路面の使用条件（例えば、走行する自動車の種類とか台数等）とか、その路面の位置的な条件（例えば、降雨、降雪の多い場所と少ない場所、砂埃が多い場所と少ない場所等）によって異なるものであるところ、例えば、上各濾材３１，３２，３３相互間において異なる種類あるいは性状の濾材を選択して使用することで、上記濾材３０全体としての濾過特性を上記各使用条件に対応させて任意に設定することができ、その結果、路面排水処理装置の要求性能面での多様化が促進され、延いては路面排水処理装置の適用範囲の拡大及び汎用性の向上が期待できる。
【００３２】
（ｄ）本願の第４の発明に係る路面排水処理装置によれば、上記各濾材３１，３２，３３を、繊維素材で構成された繊維濾材、濾過砂、濾過砂利、活性炭の何れか一つ又は二つ以上を主要素として構成しているので、これら濾材それぞれの特性を考慮してこれを適宜選択することで、上記（ｃ）に記載の効果をより確実に得ることができる。
【００３３】
（ｅ）本願の第５の発明に係る路面排水処理装置によれば、上記（ｃ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記各濾材３１，３２，３３の濾過速度を、該各濾材３１，３２，３３相互間において略均等に設定しているので、路面排水は上記各濾材３１，３２，３３を略同じ速度で淀みなく流れ、該各濾材３１，３２，３３における汚染物質の除去作用が安定的に且つ効率良く行われ、より高い汚染物質の除去性能をもつ路面排水処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】 本願発明の第１の実施形態に係る路面排水処理装置の設置状態を示す斜視図である。
【図２】 図１に示した路面排水処理装置を構成する処理ユニットの拡大図である。
【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】 図３のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】 図３のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】 図３のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】 図３に示した濾材の収納体の構造を示す拡大斜視図である。
【図９】 図３に示したスクリーン支持体の構造を示す拡大斜視図である。
【図１０】 本願発明の第２の実施形態に係る路面排水処理装置の設置状態を示す斜視図である。
【図１１】 図１０に示した路面排水処理装置を構成する処理ユニットの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００３５】
Ａ：第１の実施形態
図１には、本願発明の第１の実施形態に係る路面排水処理装置Ｚを示している。この路面排水処理装置Ｚは、高速道路等の高架道路１０１の路面上に降った雨水による路面排水を、これに混入した汚染物質を除去しながら地面側の放水路９５へ排出するためのものであって、高架道路１０１の路側に設置された側溝（図示省略）と、該側溝にて集水された路面排水を橋脚１０２側へ引き出す導水管（図示省略）と、上記橋脚１０２の壁面に沿って略鉛直方向に設置されるとともに、その上端が上記導水管に接続された排水管９０と、該排水管９０の下端寄り部位に介設された処理ユニット１を備えて構成される。
【００３６】
上記排水管９０は、樹脂管とか鋼管で構成されるが、特にこの実施形態ではこれを樹脂製丸管で構成したものを例示している。そして、この排水管９０の下端寄り部位に次述の処理ユニット１が介設される。この場合、上記処理ユニット１の介設形態としては、新規に設けられる排水管９０に上記処理ユニット１を介設する場合と、既設の排水管９０に上記処理ユニット１を介設する場合とが考えられるが、この実施形態では後者の場合を例示している。なお、ここでは、上記排水管９０を、上記処理ユニット１より上流側に位置する部分を上流側管部９１、下流側に位置する部分を下流側管部９２として示している。
【００３７】
上記処理ユニット１は、本願発明の要旨を成すものであって、図２〜図４に示すように、縦長の略矩形の外観形体をもち、その全長に亘って伸び且つ上記排水管９０と略同等の流路面積をもつ第１流路２と、該第１流路２と略同等の流路面積をもち且つ該第１流路２よりも流路長さの短い第２流路３が、流路方向に延設された隔壁１４を挟んでその両側に隣接状態で併設されている。
【００３８】
上記第１流路２は、図３に示すように、その上端部２ａが上記上流側管部９１の下端に、その下端部２ｂが上記下流側管部９２の上端に、それぞれ接続されることから、該上端部２ａと下端部２ｂを上記上流側管部９１及び下流側管部９２に対応した径寸法をもつ丸管状に形成し、これら上端部２ａと下端部２ｂの中間に位置する部分は角管状に形成している（図２、図５、図７参照）。
【００３９】
上記第２流路３は、図３に示すように、上記隔壁１４を挟んで上記第１流路２の角管部に対応するように形成された角管状の流路であって、その上流側は上記隔壁１４に形成した流入口１７を介して上記第１流路２に連通され、その下流側は上記隔壁１４に形成した流出口１８を介して上記第１流路２に連通されており、上記第１流路２との関係では該第１流路２の角管部（後述するスクリーン支持体１９及び各収納体２１〜２３の配置部分）を迂回する迂回流路となっている。
【００４０】
一方、上記第１流路２の角管部の軸方向中央寄り部分（即ち、上記第２流路３による迂回部分）には、次述のスクリーン支持体１９及び三個の収納体２１〜２３が、それぞれ着脱自在に配置される。これら各部材１９、２１〜２３の着脱を可能とするために、図３に示すように、上記第１流路２の反第２流路３側の壁面１３に縦長の作業用開口１６を形成し、この作業用開口１６を蓋体１５によって開閉蓋し得るようにしている。さらに、上記作業用開口１６を通して臨み得る上記第１流路２の内部の上記作業用開口１６を挟んで対向する両壁面１１，１１（図４、図７参照）には、奥行き方向に伸びる左右一対の桟材２８，２８が上下方向に所定間隔をもって、多段（この実施形態では、上記スクリーン支持体１９及び三個の収納体２１〜２３に対応させて４段）に設けられている。
【００４１】
そして、上から一番目の桟材２８部分には次述のスクリーン支持体１９が、二番目〜四番目の桟材２８部分には次述の第１収納体２１〜第３収納体２３が、それぞれ上記第１流路２の奥行き方向に移動可能に収納配置される（図３、図４、図７参照）。なお、この場合、図４に示すように、上記第１収納体２１の上面と上記流入口１７の下縁１７ａの間に寸法ｈの高低差を確保している。
【００４２】
上記第１収納体２１〜第３収納体２３であるが、これら各収納体２１〜２３は、その内部に収納される濾材の種類とか収納量等が異なるのみであってそれ自体の構造は同一であるので、ここでは、図８に示すように、第１収納体２１を例にとって説明し、これを第２収納体２２及び第３収納体２３の構成にそれぞれ援用する。
【００４３】
上記第１収納体２１は、例えば、樹脂材あるいはステンレス鋼等の金属材によって形成された上面開口の箱体であって、その底壁２５には適宜径の通孔２６が多数形成されている。また、その周壁２４の対向する一対に壁部の上端寄り部位には横長スリット状の手掛部２７が形成されており、第１収納体２１の着脱時にはこの手掛部２７に手を掛けて作業を行うようになっている。
【００４４】
ここで、上記各収納体２１〜２３内にそれぞれ収納される濾材３１〜３３について説明する。濾材の種類としては、繊維素材で構成された繊維濾材とか、濾過砂とか、濾過砂利又は活性炭が考えられる。
【００４５】
上記繊維濾材の素材繊維としては、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ガラス繊維等があり、これらの素材繊維を用いた繊維濾材が市販されている。これら各繊維濾材は、空隙率（濾材体積から繊維体積を除いた空間率）が高いため濾過速度が高く、濾過に伴う圧損が低く、極微細粒子の捕捉も可能で、しかも軽量で且つ変形容易性に富むという素材繊維に由来する特性を有することから、濾過対象である路面排水に混入した夾雑物の形体とか汚染物質の形体及び性状等に照らして、最適なものを選択して使用すれば良い。
【００４６】
また、繊維濾材の形体としては、球状、糸状、帯状、板状等のものが市販されているので、これらを選択して使用すれば良い。
【００４７】
なお、この実施形態のように、上記収納体２１〜２３を着脱する構成としたものにあっては、繊維濾材の軽量性は濾材選択に際しての重要ポイントとなる。また、繊維濾材の変形容易性は、特に糸状、帯状、板状の繊維濾材を採用した場合には、該繊維濾材の上記収納体への収納あるいは取出しに際してその作業が極めて容易となることから、これも濾材選択に際しての重要ポイントとなる。
【００４８】
また、繊維濾材は、一の収納体に同一種類及び形体のものを用いることに限定されるものではなく、例えば、複数種類及び形体のものを組み合わせて用いることもできる。この点は、上記各収納体２１〜２３相互間においても同様である。また、繊維濾材と濾過砂、濾過砂利あるいは活性炭を組み合わせて用いることも可能である。
【００４９】
なお、濾過砂、濾過砂利及び活性炭については周知であるため説明を省略する。
【００５０】
一方、上記各収納体２１〜２３において路面排水に混入した汚染物質の除去作用を安定的に且つ効率良く行うという観点から、該各収納体２１〜２３に収納される各濾材３１，３２，３３の濾過速度を、これら相互間において略均等に設定することも必要である。また、上記各収納体２１〜２３相互間においては、上流側に配置されるものほど汚染物質の捕捉量が多いと考えられるため、この捕捉物の貯留容積を確保する観点から、上流側に配置される収納体ほど、ここに収納される濾材の体積を小さくすることが必要となるが、単に濾材体積を増減させたのでは、濾過速度の均等化が阻害される。これらの点を勘案すれば、上流側の収納体に収納される濾材を圧縮してその充填度を高めることが最適と考えられ、また、係る要請に対しては変形容易性に富む繊維濾材が好適であるといえる（図３参照）。
【００５１】
このように上記各収納体２１〜２３相互間において、これらにそれぞれ収納される繊維濾材３１〜３３の充填度を変化させるということは、該各繊維濾材３１〜３３における繊維密度が変化し、該各繊維濾材３１〜３３の微粒子捕捉性能が変化するということに他ならず、従って、この実施形態の場合には、上記第１収納体２１の第１濾材３１、上記第２収納体２２の第２濾材３２、上記第３収納体２３の第３濾材３３の順に微粒子捕捉性能が変化する設定となっている。なお、濾過砂、濾過砂利あるいは活性炭において微粒子捕捉性能変化させる場合には、その粒径を収納体の配置位置に応じて変更設定する。
【００５２】
上記スクリーン支持体１９は、上記第１流路２側から流下する路面排水の動圧を調整して過度の動圧が上記各収納体２１〜２３側にかかるのを抑制する緩衝機能と、上記第１流路２側から流下する路面排水を上記第２流路３側へ偏流させる偏流機能を併せ持つものであって、図９に示すように、上面が開口した矩形箱体をその上面側から底壁１９ａ側に向けて斜めにカットした側面視略三角状の形体をもつとともに、その斜めカットの開口部分を閉蓋するように、通孔２０ａを多数備えた多孔板で成るスクリーン２０を着脱自在に取付けて構成される。なお、上記底壁１９ａには、多数の通穴１９ｂが設けられている。
【００５３】
続いて、上記処理ユニット１における路面排水の浄化作用について、図３を参照して説明する。
【００５４】
既述のように、高架道路１０１の路面に堆積した各種の汚染物質は、降雨時に雨水に混入して路面排水として上記排水管９０側へ集水される。また、この汚染物質の混入量は降雨初期の雨水による路面排水、即ち、初期フラッシュ排水に集中的に含まれ、降雨初期以降の路面排水には殆ど含まれないため、汚染物質の除去処理は初期フラッシュ排水に対して行われれば十分と考えられる。さらに、路面排水の水量は、初期フラッシュ排水の発生期間においては少なく、当該期間経過後においては増大する。そして、この増大した水量の最大量は、上記排水管９０の設計時において設定された最大水量に対応するものと考えられる。
【００５５】
この実施形態の路面排水処理装置は、上述のような排水条件及び汚染物質の除去条件に適応すべく構成されたものであり、これによって所期の目的が確実に達成されるものである。
【００５６】
図３において、降雨初期の路面排水、即ち、初期フラッシュ排水は、矢印「ｗ１ａ」で示すように、上記排水管９０の上流側管部９１から直接に処理ユニット１の上記第１流路２側に流下流入する。この場合、初期フラッシュ排水は、その水量が少ないため、流通抵抗を殆ど受けることなく上記スクリーン支持体１９の上記スクリーン２０を通過して上記スクリーン支持体１９内に導入される。そして、上記スクリーン支持体１９の底壁１９ａの各通穴１９ｂを通過する際、初期フラッシュ排水に混入していた比較的大きな夾雑物が捕集除去される。
【００５７】
上記スクリーン支持体１９を通過した初期フラッシュ排水は、その下流側にそれぞれ位置する上記各収納体２１〜２３に順次流入し、該第１収納体２１の第１濾材３１、上記第２収納体２２の第２濾材３２及び上記第３収納体２３の第３濾材３３を順次透過して、上記下流側管部９２側へ流出する。
【００５８】
上記各収納体２１〜２３の各濾材３１〜３３を初期フラッシュ排水が透過する際に、この初期フラッシュ排水に混入していた汚染物質、即ち、自動車の排気ガス中の有害物質を含んだ微粒子とか、タイヤの摩耗塵とか、アスファルト摩耗塵等の環境破壊を招来する恐れのある様々な物質が、濾過により捕集され、最下段の第３収納体２３の第３濾材３３を通過した路面排水は、汚染物質の除去された清浄排水「ｗａ２」として、放水路９５から河川等に排出される。従って、初期フラッシュ排水に混入した汚染物質が河川等に排出されるということがなく、この汚染物質による環境汚染とか土壌汚染が未然に且つ確実に防止され、環境保全が図られるものである。
【００５９】
なお、初期フラッシュ排水は、その水量が少ないため、最上段に位置する第１収納体２１の上流側に貯留されることは殆ど無く、もし貯留されるとしても上記第１収納体２１の上面よりも上記流入口１７の下縁１７ａが上方へ寸法ｈだけ上位に位置しているため、この部分が堰となるので、上記初期フラッシュ排水が上記流入口１７を通って上記第２流路３側へ流入することは無く、初期フラッシュ排水の全量に対して汚染物質の除去処理が為される。
【００６０】
一方、降雨継続時間の経過とともに路面排水の水量は次第に増加するが、上記第１流路２側の許容通水量は上記各濾材３１〜３３の流通抵抗によって自ずと制限されるので、初期フラッシュ排水の発生期間の経過後においては、路面排水が最上段に位置する第１収納体２１の第１濾材３１の上側から上記スクリーン支持体１９の底部側に掛けての部分に溜まり始める。そして、その水位が上記流入口１７の下縁１７ａを越えて上昇すると、路面排水は、その一部は依然として上記第１流路２側へ流入するものの、その大部分は矢印「ｗ１ｂ」で示すように、上記流入口１７を通って上記第２流路３側へ流入し、上記各濾材３１〜３３を通ることなくこれを迂回した状態で、該各濾材３１〜３３よりも下流側の上記流出口１８から上記第１流路２側へ再流入し、未処理の路面排水「ｗ２ｂ」として、上記第１流路２側を通った処理済の路面排水「ｗ２ａ」と合流して放水路９５側へ排出される。この時点での路面排水には汚染物質が殆ど含まれていないため、未処理の路面排水「ｗ２ｂ」が河川等に排出されても環境汚染を引き起こすことはない。
【００６１】
なお、水量が増加した路面排水が上記第１流路２側から上記流入口１７を通って上記第２流路３側へ流れる場合、上記スクリーン支持体１９の上記スクリーン２０の緩衝機能によって路面排水による過度の動圧が上記各収納体２１〜２３側にかかるのが抑制される一方、上記スクリーン２０の偏流機能によって路面排水は上記第１流路２側からスムーズに上記第２流路３側へ流入することになる。
【００６２】
また、上記第２流路３は、その流路面積が上記排水管９０の流路面積と略同等とされているので、降雨量が激増した場合でも、これが当初の設計流量を越えない限り、良好な排水性が確保される。
【００６３】
上記処理ユニット１の長期に亘る稼動に伴って、上記スクリーン支持体１９内には捕集された比較的大きな夾雑物が堆積し、また上記各収納体２１〜２３の上記各濾材３１〜３３には濾過捕集物が付着堆積し、それぞれその機能低下を招来するため、定期的にあるいは必要に応じてこれらを清掃してその機能回復を図るとか、上記各濾材３１〜３３にあっては新たな濾材に取り替える等の点検保守作業が必要である。係る場合には、図３に示すように、上記処理ユニット１に設けた上記蓋体１５を取り外して上記作業用開口１６から上記スクリーン支持体１９及び上記各収納体２１〜２３を外部へ引き出せばよい。このように上記各収納体２１〜２３を上記処理ユニット１側から取り出すことで、その点検保守作業を広い作業スペースにおいて迅速且つ的確に行うことができる。点検保守後は、上記スクリーン支持体１９及び上記収納体２１〜２３を上記作業用開口１６から上記処理ユニット１内に差し入れて所定位置にセットし、さらに上記蓋体１５によって上記作業用開口１６を閉蓋する。
【００６４】
Ｂ：第２の実施形態
図１０及び図１１には、本願発明の第２の実施形態に係る路面排水処理装置Ｚを示している。この路面排水処理装置Ｚは、上記第１の実施形態に係る路面排水処理装置Ｚとその基本構成を同じにするものであって、これと異なる点は、上記第１の実施形態の路面排水処理装置においては上記排水管９０が樹脂製の丸管で構成されていたのに対して、この第２の実施形態の路面排水処理装置Ｚでは上記排水管９０を角型の鋼管で構成した点である。このように上記排水管９０を角型の鋼管で構成した場合には、上記第１の実施形態において説明したと同様の作用効果が得られることは勿論であるが、これに加えて、以下のような特有の利点が得られる。
【００６５】
即ち、上記排水管９０を鋼管製としたことで、該排水管９０と上記処理ユニット１とを溶接にて接続することができ、特に既設の排水管９０に対して、その一部を切り取ってここに上記処理ユニット１を介設するような場合には、その作業性が良好となることから、路面排水処理装置の低コスト化を図る上においても好適である。
【００６６】
また、上記排水管９０を鋼管製としたことで、これに接続される上記処理ユニット１においては、上記第１の実施形態のように該処理ユニット１の上下両端部を丸管状に形成することなく、該処理ユニット１の全体を角管状に形成することができるのでその製作が容易であり、上記処理ユニット１の製作コストをより低く抑えることができる。
【００６７】
これ以外の構成及び作用効果については、上記第１の実施形態の該当説明を援用してここでの説明を省略する。
【００６８】
Ｃ：その他
（１）上記各実施形態においては、上記処理ユニット１を上記排水管９０の下端寄りの途中に介設しているが、本願発明は係る構成に限定されるものではなく、他の実施形態においては、例えば、上記処理ユニット１を上記排水管９０の下端に配置し、該処理ユニット１の上記第１流路２から上記放水路９５へ直接路面排水を排出するように構成することもできる。係る構成とした場合には、上記処理ユニット１の介設作業が簡易となることから、作業コストのさらなる低減が期待できる。
【００６９】
（２）上記各実施形態においては、上記処理ユニット１を角管構造としているが、本願発明は係る構成に限定されるものではなく、例えば、他の実施形態においては、これを丸管構造とすることもできるものである。
【００７０】
（３）上記各実施形態においては、上記各収納体２１〜２３を同一形状としているが、本願発明は係る構成に限定されるものではなく、例えば、他の実施形態においては、該各収納体２１〜２３の形状、例えば、高さ寸法を必要に応じて適宜異ならせることもできるものである。
【００７１】
（４）上記各実施形態においては、上記濾材３０を第１濾材３１〜第３濾材３３の三つの濾材で構成しているが、本願発明は係る構成に限定されるものではなく、例えば、他の実施形態においては、この濾材３０を構成する濾材の数を必要に応じて適宜増減させることもできるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１ ・・処理ユニット
２ ・・第１流路
３ ・・第２流路
１１ ・・側面壁
１２ ・・背面壁
１３ ・・前面壁
１４ ・・隔壁
１５ ・・蓋体
１６ ・・作業用開口
１７ ・・流入口
１８ ・・流出口
１９ ・・スクリーン支持体
２０ ・・スクリーン
２１ ・・第１収納体
２２ ・・第２収納体
２３ ・・第３収納体
２４ ・・周壁
２５ ・・底壁
２６ ・・通孔
２７ ・・手掛部
２８ ・・桟材
３０ ・・濾材
３１ ・・第１濾材
３２ ・・第２濾材
３３ ・・第３濾材
９０ ・・排水管
９５ ・・放水路
１０１・・高架道路
１０２・・橋脚
Ｚ ・・路面排水処理装置
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、路面排水の処理装置、さらに詳しくは、高架道路の路面に降った雨水とか路面洗浄水等の路面排水を、高架道路の橋脚に沿って略鉛直に配設された排水管を通して地面側に流下させて放水路へ排出するようにした路面排水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車が走行する道路の路面上には、自動車の排気ガス中の有害物質を含んだ微粒子、濁水の原因となる微粒子、タイヤの摩耗塵、アスファルト摩耗塵等の環境破壊を招来する恐れのある様々な物質（以下、これを総称して「汚染物質」という）が堆積している。
【０００３】
このような路面上に堆積した汚染物質は、降雨によって洗い流され、雨水に混入した状態で雨水と共に側溝に流入し、該側溝を通って路面排水として放水路へ排出される。この場合、特に道路が高架道路である場合には、広範囲から側溝に集水された路面排水は、集水後、側溝部分から橋脚に沿って略鉛直に配設された排水管を通って地面まで流下し、地面側の放水路へ排出される（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、各種の汚染物質が混入した路面排水を何等の汚染物質除去処理を行うことなくそのまま放水路へ排出すると、この汚染物質が河川に流入して水質汚染を引き起こすとか、土壌中に浸透して土壌汚染を引き起こす危険性のあることは容易に想像でき、そのため路面排水に混入した汚染物質の除去を主旨とする路面排水処理技術が種々提案されている（例えば、特許文献２〜５参照）。
【０００５】
一方、汚染物質の除去を目的とする路面排水処理技術を開発するに際しては、降雨開始時点からの時間の経過に伴う「路面排水量の変化」と、路面排水への「汚染物質の混入量の変化」の関係を考慮することが必要である。
【０００６】
「路面排水量の変化」 路面排水はその殆どが雨水によってもたらされるものである。そして、路面排水量は、時間当たりの雨量が少ない「小降り状態」であっても、時間当たりの雨量が多い「大降り状態」であっても、また断続的な降雨であっても「継続的な降雨」であっても、「降雨の継続時間」という観点からすれば、これら何れの場合も、「降雨の継続時間の経過とともに路面排水量が増加する」ものとして総括できる。
【０００７】
「汚染物質の混入量の変化」 路面に堆積した汚染物質は雨水によって洗い流されるが、その多くは降雨初期の雨水によって集中的に洗い流される。従って、降雨初期の路面排水には汚染物質が多量に含まれるが、それ以降の路面排水には汚染物質は殆ど含まれていない、換言すれば、汚染物質は降雨初期の路面排水に集中する、と考えられる。
【０００８】
これら二点を勘案すれば、降雨初期に発生する路面排水、いわゆる「初期フラッシュ排水」には「水量は少ないが汚染物質の混入量は多い」という特性がある一方、それ以降に発生する路面排水には「汚染物質の混入量は極めて少ないものの、その水量が多い」という特性がある。
【０００９】
以上のことから、路面排水の全量に対して同じような浄化処理を行うのは非現実的であり、汚染物質の混入量の多い初期フラッシュ排水に対してのみ浄化処理を行うべきであると考えられ、係る観点から、路面排水を初期フラッシュ排水とこれ以外の排水に分水し、初期フラッシュ排水を処理対象とする技術も提案されている（例えば、特許文献２〜５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】 特開２００９−２５７００５号公報
【特許文献２】 特開２００４−１８３３７６号公報
【特許文献３】 特開２００１−３３４２５７号公報
【特許文献４】 特開２００６−０２８８４４号公報
【特許文献５】 特開２００９−０３５９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、特許文献１〜５に示されるものは、共に、路面排水を、地面に設置した処理槽に導入し、処理槽内において汚染物質を沈殿除去するもの（特許文献１、２、５）、処理槽内において汚染物質を沈殿及び濾過により除去するもの（特許文献３）、処理槽内において汚染物質を旋回分離により除去するもの（特許文献４）であって、何れも処理槽を用いることから、大きな設置スペースを必要とし、その結果、装置の設置に伴うイニシャルコストが高くつくとともに、処理槽に溜まった汚染物質の取り除き作業が面倒であり、その維持管理に係るランニングコストも高くつくという問題がある。
【００１２】
また、特許文献２〜５のそれぞれに固有の問題としては以下の点が挙げられる。
【００１３】
特許文献１に示されるものは、高架道路の雨水を利用するに際して、降雨初期に発生する路面排水を初期汚濁水として初期汚濁水槽に貯留した後、これをポンプによって下水道へ排出し、初期汚濁水以降の路面排水のみを雑用水として利用するものである。従って、この技術では、初期汚濁水は、雑用水とは分水されるものの、汚染物質の除去処理がなされることなくそのまま下水道へ排出されることから、環境汚染の防止という観点からすれば無意味な技術といわざるを得ないものである。
【００１４】
特許文献２に示されるものでは、「道路側溝排水枡蓋」を、該排水枡蓋の外周縁に沿って設けられた集水溝とその内側に位置する大きな開口部からなる二重構造とし、水量の少ない初期フラッシュ排水を上記集水溝に導入し、これを処理槽に流入させる一方、初期フラッシュ排水以降の水量の多い路面排水は上記開口から直接処理槽へ流入させることで、初期フラッシュ排水とそれ以外の路面排水を分水するものである。しかし、この分水機能は、路面勾配に依存して上記排水枡蓋側へ流れてくる路面排水を、初期フラッシュ排水とそれ以外の路面排水との間における水量差及び流速差を利用して分水するものであるため、路面状態（例えば、路面上における土砂の堆積状態等）によって分水機能が左右され、その信頼性という点において問題がある。
【００１５】
特許文献３に示されるものは、処理槽にＵ型の初期フラッシュ排水の流路を設け、その流入口から流入する初期フラッシュ排水を一旦降下移動させてその底部で汚染物質を沈殿除去し、さらに初期フラッシュ排水を上記底部から流出口へ向けて上昇移動させるとともに、この上昇移動の間に上昇流路に設けた処理体で汚染物質を濾過し、最終的に上記流出口から排出させるようになっている。しかし、初期フラッシュ排水の流れは、上記流入口と流出口のヘッド差に依存し、流入に伴う動圧は殆ど寄与しない構成であるところ、このヘッド差自体が少ないため上記処理体透過時の圧損の影響が顕著となり、その結果、初期フラッシュ排水の流れは極めて緩慢となり、初期フラッシュ排水からの汚染物質の除去機能は低いものと考えられる。
【００１６】
特許文献４及び特許文献５に示されるものは、ともに、初期フラッシュ排水に混入した汚染物質を旋回分離によって除去するものであるが、初期フラッシュ排水はその水量が少ないことから、旋回分離機能は低いものとならざるを得ず、従って、汚染物質の除去機能の信頼性という点において問題がある。
【００１７】
そこで本願発明は、高架道路のように路面排水を略鉛直に配設された排水管を通して排出するようにした路面排水処理装置において、路面排水からの汚染物質の除去処理を簡易且つ安価な構成によって確実に実現することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【００１９】
本願の第１の発明では、路面排水を略鉛直方向に配設された排水管９０を通して放水路９５へ排出するようにした路面排水処理装置において、上記排水管９０の途中又は終端に介設される処理ユニット１を備えるとともに、上記処理ユニット１を、上記排水管９０に対して略同軸上に接続され且つその流路中に濾材３０が配設された第１流路２と、該第１流路２の上記濾材３０を迂回するように該第１流路２の上流部２ａと下流部２ｂを連通し且つその流路面積が上記排水管９０の流路面積と略同等となるように設定された第２流路３を備えて構成したことを特徴としている。
【００２０】
本願の第２の発明では、上記第１の発明に係る路面排水処理装置において、上記濾材３０を、上記第１流路２に対して着脱自在に構成したことを特徴としている。
【００２１】
本願の第３の発明では、上記第１又は第２の発明に係る路面排水処理装置において、上記濾材３０を、上記第１流路２の流路方向に前後して併設される複数の濾材３１，３２，３３で構成したことを特徴としている。
【００２２】
本願の第４の発明では、上記第３の発明に係る路面排水処理装置において、上記各濾材３１，３２，３３を、繊維素材で構成された繊維濾材、濾過砂、濾過砂利、活性炭の何れか一つ又は二つ以上を主要素として構成したことを特徴としている。
【００２３】
本願の第５の発明では、上記第３の発明に係る路面排水処理装置において、上記各濾材３１，３２，３３の濾過速度を、該各濾材３１，３２，３３相互間において略均等に設定したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
（ａ）本願の第１の発明に係る路面排水処理装置では、路面排水を略鉛直方向に配設された排水管９０を通して放水路９５へ排出するようにした路面排水処理装置において、上記排水管９０の途中又は終端に介設される処理ユニット１を備えるとともに、上記処理ユニット１を、上記排水管９０に対して略同軸上に接続され且つその流路中に濾材３０が配設された第１流路２と、該第１流路２の上記濾材３０を迂回するように該第１流路２の上流部２ａと下流部２ｂを連通し且つその流路面積が上記排水管９０の流路面積と略同等となるように設定された第２流路３を備えて構成しているので、以下のような特有の効果が得られる。
【００２５】
（ａ−１）処理ユニット１が、上記濾材３０を備えた上記第１流路２と上記第２流路３の二つの流路を併設した極めて簡単且つコンパクトな構成とされ、しかも排水管９０の途中又は終端に介設される構成であることから、従来のように地中に処理槽を設ける構成に比して、設置に伴う占有スペースが小さいため、スペース面での設置自由度が高く、また、大規模な土木建築工事を必要とせず、設置コストの低減という面において極めて有用であり、これらの結果、路面排水処理装置をより安価に提供することができる。
【００２６】
（ａ−２）上記処理ユニット１においては、その第１流路２と第２流路３の流路方向が共に略鉛直方向とされていることから、路面排水は流路壁との間に接触摩擦を殆ど生じることなく重力によって流下し、特に上記濾材３０が備えられた上記第１流路２においてはこれが上記排水管９０に対して略同軸上に接続されているため、初期フラッシュ排水は高い動圧をもって上記濾材３０に直接流入し、該濾材３０の流通抵抗に起因する圧損の影響を殆ど受けることなく該濾材３０をスムーズに透過することで高い濾過速度が得られ、その結果、上記濾材３０において路面排水に混入している汚染物質が効率的に且つより確実に除去され、該汚染物質が放水路９５側に排出されることに起因する環境破壊が可及的に防止されるなど、環境保全という面において極めて有用である。
【００２７】
（ａ−３）降雨継続時間の経過に伴って路面排水の水量が増大して上記第１流路２側の許容流量（上記濾材３０の流通抵抗を加味した許容流量）を越えると、次第に上記濾材３０の上流側に路面排水の溜まりが生じることになるが、この路面排水の溜まりが上記第１流路２の上流部２ａに達すると、それまで上記第１流路２側に流入していた路面排水の多くは上記第２流路３側へ流入し、該第２流路３を通って流下排出されることで路面排水の高い排水性が確保され、例えば、上記排水管９０に路面排水が溜まって水位が上昇しこれが路面に噴出する路面排水の逆流状態の発生が未然に且つ確実に回避されるなど、路面排水処理装置の信頼性という面において有用な効果が得られる。この場合、路面排水の全量に対する上記濾材３０を透過する水量の割合は小さくなるが、このように上記第２流路３側へ路面排水が流入する時点においては路面排水への汚染物質の混入は皆無か、有っても極めて少量であるため、汚染物質による環境破壊の懸念は生じない。
【００２８】
なお、このような路面排水処理装置の信頼性の確保という効果は、上述のような路面排水の水量増加時のみではなく、例えば、上記濾材３０に目詰まりが生じてその透過速度が大きく低下したような場合においても得られるものである。
【００２９】
（ｂ）本願の第２の発明に係る路面排水処理装置によれば、上記（ａ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記濾材３０を、上記第１流路２に対して着脱自在に構成しているので、上記濾材３０において捕捉された汚染物質を取り除く等のメンテナンス作業に際しては、該濾材３０を上記第１流路２側から取り外して十分な作業スペースがある場所でメンテナンスを実施することができ、その結果、メンテナンス作業の簡易化が促進され、延いては高い保守管理性を備えた路面排水処理装置を提供することができる。
【００３０】
（ｃ）本願の第３の発明に係る路面排水処理装置によれば、上記（ａ）又は（ｂ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記濾材３０を、上記第１流路２の流路方向に前後して併設される複数の濾材３１，３２，３３で構成しているので、例えば、上記濾材３０が単体構成である場合に比して、各濾材３１，３２，３３をコンパクト且つ軽量に形成することができ、そのメンテナンス作業における作業性が良好となり、延いては路面排水処理装置の保守管理性のさらなる向上が期待できる。
【００３１】
また、通常、路面上に堆積する汚染物質の種類とか量は一定ではなく、その路面の使用条件（例えば、走行する自動車の種類とか台数等）とか、その路面の位置的な条件（例えば、降雨、降雪の多い場所と少ない場所、砂埃が多い場所と少ない場所等）によって異なるものであるところ、例えば、上各濾材３１，３２，３３相互間において異なる種類あるいは性状の濾材を選択して使用することで、上記濾材３０全体としての濾過特性を上記各使用条件に対応させて任意に設定することができ、その結果、路面排水処理装置の要求性能面での多様化が促進され、延いては路面排水処理装置の適用範囲の拡大及び汎用性の向上が期待できる。
【００３２】
（ｄ）本願の第４の発明に係る路面排水処理装置によれば、上記各濾材３１，３２，３３を、繊維素材で構成された繊維濾材、濾過砂、濾過砂利、活性炭の何れか一つ又は二つ以上を主要素として構成しているので、これら濾材それぞれの特性を考慮してこれを適宜選択することで、上記（ｃ）に記載の効果をより確実に得ることができる。
【００３３】
（ｅ）本願の第５の発明に係る路面排水処理装置によれば、上記（ｃ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記各濾材３１，３２，３３の濾過速度を、該各濾材３１，３２，３３相互間において略均等に設定しているので、路面排水は上記各濾材３１，３２，３３を略同じ速度で淀みなく流れ、該各濾材３１，３２，３３における汚染物質の除去作用が安定的に且つ効率良く行われ、より高い汚染物質の除去性能をもつ路面排水処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】 本願発明の第１の実施形態に係る路面排水処理装置の設置状態を示す斜視図である。
【図２】 図１に示した路面排水処理装置を構成する処理ユニットの拡大図である。
【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】 図３のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】 図３のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】 図３のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】 図３に示した濾材の収納体の構造を示す拡大斜視図である。
【図９】 図３に示したスクリーン支持体の構造を示す拡大斜視図である。
【図１０】 本願発明の第２の実施形態に係る路面排水処理装置の設置状態を示す斜視図である。
【図１１】 図１０に示した路面排水処理装置を構成する処理ユニットの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００３５】
Ａ：第１の実施形態
図１には、本願発明の第１の実施形態に係る路面排水処理装置Ｚを示している。この路面排水処理装置Ｚは、高速道路等の高架道路１０１の路面上に降った雨水による路面排水を、これに混入した汚染物質を除去しながら地面側の放水路９５へ排出するためのものであって、高架道路１０１の路側に設置された側溝（図示省略）と、該側溝にて集水された路面排水を橋脚１０２側へ引き出す導水管（図示省略）と、上記橋脚１０２の壁面に沿って略鉛直方向に設置されるとともに、その上端が上記導水管に接続された排水管９０と、該排水管９０の下端寄り部位に介設された処理ユニット１を備えて構成される。
【００３６】
上記排水管９０は、樹脂管とか鋼管で構成されるが、特にこの実施形態ではこれを樹脂製丸管で構成したものを例示している。そして、この排水管９０の下端寄り部位に次述の処理ユニット１が介設される。この場合、上記処理ユニット１の介設形態としては、新規に設けられる排水管９０に上記処理ユニット１を介設する場合と、既設の排水管９０に上記処理ユニット１を介設する場合とが考えられるが、この実施形態では後者の場合を例示している。なお、ここでは、上記排水管９０を、上記処理ユニット１より上流側に位置する部分を上流側管部９１、下流側に位置する部分を下流側管部９２として示している。
【００３７】
上記処理ユニット１は、本願発明の要旨を成すものであって、図２〜図４に示すように、縦長の略矩形の外観形体をもち、その全長に亘って伸び且つ上記排水管９０と略同等の流路面積をもつ第１流路２と、該第１流路２と略同等の流路面積をもち且つ該第１流路２よりも流路長さの短い第２流路３が、流路方向に延設された隔壁１４を挟んでその両側に隣接状態で併設されている。
【００３８】
上記第１流路２は、図３に示すように、その上端部２ａが上記上流側管部９１の下端に、その下端部２ｂが上記下流側管部９２の上端に、それぞれ接続されることから、該上端部２ａと下端部２ｂを上記上流側管部９１及び下流側管部９２に対応した径寸法をもつ丸管状に形成し、これら上端部２ａと下端部２ｂの中間に位置する部分は角管状に形成している（図２、図５、図７参照）。
【００３９】
上記第２流路３は、図３に示すように、上記隔壁１４を挟んで上記第１流路２の角管部に対応するように形成された角管状の流路であって、その上流側は上記隔壁１４に形成した流入口１７を介して上記第１流路２に連通され、その下流側は上記隔壁１４に形成した流出口１８を介して上記第１流路２に連通されており、上記第１流路２との関係では該第１流路２の角管部（後述するスクリーン支持体１９及び各収納体２１〜２３の配置部分）を迂回する迂回流路となっている。
【００４０】
一方、上記第１流路２の角管部の軸方向中央寄り部分（即ち、上記第２流路３による迂回部分）には、次述のスクリーン支持体１９及び三個の収納体２１〜２３が、それぞれ着脱自在に配置される。これら各部材１９、２１〜２３の着脱を可能とするために、図３に示すように、上記第１流路２の反第２流路３側の壁面１３に縦長の作業用開口１６を形成し、この作業用開口１６を蓋体１５によって開閉蓋し得るようにしている。さらに、上記作業用開口１６を通して臨み得る上記第１流路２の内部の上記作業用開口１６を挟んで対向する両壁面１１，１１（図４、図７参照）には、奥行き方向に伸びる左右一対の桟材２８，２８が上下方向に所定間隔をもって、多段（この実施形態では、上記スクリーン支持体１９及び三個の収納体２１〜２３に対応させて４段）に設けられている。
【００４１】
そして、上から一番目の桟材２８部分には次述のスクリーン支持体１９が、二番目〜四番目の桟材２８部分には次述の第１収納体２１〜第３収納体２３が、それぞれ上記第１流路２の奥行き方向に移動可能に収納配置される（図３、図４、図７参照）。なお、この場合、図４に示すように、上記第１収納体２１の上面と上記流入口１７の下縁１７ａの間に寸法ｈの高低差を確保している。
【００４２】
上記第１収納体２１〜第３収納体２３であるが、これら各収納体２１〜２３は、その内部に収納される濾材の種類とか収納量等が異なるのみであってそれ自体の構造は同一であるので、ここでは、図８に示すように、第１収納体２１を例にとって説明し、これを第２収納体２２及び第３収納体２３の構成にそれぞれ援用する。
【００４３】
上記第１収納体２１は、例えば、樹脂材あるいはステンレス鋼等の金属材によって形成された上面開口の箱体であって、その底壁２５には適宜径の通孔２６が多数形成されている。また、その周壁２４の対向する一対に壁部の上端寄り部位には横長スリット状の手掛部２７が形成されており、第１収納体２１の着脱時にはこの手掛部２７に手を掛けて作業を行うようになっている。
【００４４】
ここで、上記各収納体２１〜２３内にそれぞれ収納される濾材３１〜３３について説明する。濾材の種類としては、繊維素材で構成された繊維濾材とか、濾過砂とか、濾過砂利又は活性炭が考えられる。
【００４５】
上記繊維濾材の素材繊維としては、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ガラス繊維等があり、これらの素材繊維を用いた繊維濾材が市販されている。これら各繊維濾材は、空隙率（濾材体積から繊維体積を除いた空間率）が高いため濾過速度が高く、濾過に伴う圧損が低く、極微細粒子の捕捉も可能で、しかも軽量で且つ変形容易性に富むという素材繊維に由来する特性を有することから、濾過対象である路面排水に混入した夾雑物の形体とか汚染物質の形体及び性状等に照らして、最適なものを選択して使用すれば良い。
【００４６】
また、繊維濾材の形体としては、球状、糸状、帯状、板状等のものが市販されているので、これらを選択して使用すれば良い。
【００４７】
なお、この実施形態のように、上記収納体２１〜２３を着脱する構成としたものにあっては、繊維濾材の軽量性は濾材選択に際しての重要ポイントとなる。また、繊維濾材の変形容易性は、特に糸状、帯状、板状の繊維濾材を採用した場合には、該繊維濾材の上記収納体への収納あるいは取出しに際してその作業が極めて容易となることから、これも濾材選択に際しての重要ポイントとなる。
【００４８】
また、繊維濾材は、一の収納体に同一種類及び形体のものを用いることに限定されるものではなく、例えば、複数種類及び形体のものを組み合わせて用いることもできる。この点は、上記各収納体２１〜２３相互間においても同様である。また、繊維濾材と濾過砂、濾過砂利あるいは活性炭を組み合わせて用いることも可能である。
【００４９】
なお、濾過砂、濾過砂利及び活性炭については周知であるため説明を省略する。
【００５０】
一方、上記各収納体２１〜２３において路面排水に混入した汚染物質の除去作用を安定的に且つ効率良く行うという観点から、該各収納体２１〜２３に収納される各濾材３１，３２，３３の濾過速度を、これら相互間において略均等に設定することも必要である。また、上記各収納体２１〜２３相互間においては、上流側に配置されるものほど汚染物質の捕捉量が多いと考えられるため、この捕捉物の貯留容積を確保する観点から、上流側に配置される収納体ほど、ここに収納される濾材の体積を小さくすることが必要となるが、単に濾材体積を増減させたのでは、濾過速度の均等化が阻害される。これらの点を勘案すれば、上流側の収納体に収納される濾材を圧縮してその充填度を高めることが最適と考えられ、また、係る要請に対しては変形容易性に富む繊維濾材が好適であるといえる（図３参照）。
【００５１】
このように上記各収納体２１〜２３相互間において、これらにそれぞれ収納される繊維濾材３１〜３３の充填度を変化させるということは、該各繊維濾材３１〜３３における繊維密度が変化し、該各繊維濾材３１〜３３の微粒子捕捉性能が変化するということに他ならず、従って、この実施形態の場合には、上記第１収納体２１の第１濾材３１、上記第２収納体２２の第２濾材３２、上記第３収納体２３の第３濾材３３の順に微粒子捕捉性能が変化する設定となっている。なお、濾過砂、濾過砂利あるいは活性炭において微粒子捕捉性能変化させる場合には、その粒径を収納体の配置位置に応じて変更設定する。
【００５２】
上記スクリーン支持体１９は、上記第１流路２側から流下する路面排水の動圧を調整して過度の動圧が上記各収納体２１〜２３側にかかるのを抑制する緩衝機能と、上記第１流路２側から流下する路面排水を上記第２流路３側へ偏流させる偏流機能を併せ持つものであって、図９に示すように、上面が開口した矩形箱体をその上面側から底壁１９ａ側に向けて斜めにカットした側面視略三角状の形体をもつとともに、その斜めカットの開口部分を閉蓋するように、通孔２０ａを多数備えた多孔板で成るスクリーン２０を着脱自在に取付けて構成される。なお、上記底壁１９ａには、多数の通穴１９ｂが設けられている。
【００５３】
続いて、上記処理ユニット１における路面排水の浄化作用について、図３を参照して説明する。
【００５４】
既述のように、高架道路１０１の路面に堆積した各種の汚染物質は、降雨時に雨水に混入して路面排水として上記排水管９０側へ集水される。また、この汚染物質の混入量は降雨初期の雨水による路面排水、即ち、初期フラッシュ排水に集中的に含まれ、降雨初期以降の路面排水には殆ど含まれないため、汚染物質の除去処理は初期フラッシュ排水に対して行われれば十分と考えられる。さらに、路面排水の水量は、初期フラッシュ排水の発生期間においては少なく、当該期間経過後においては増大する。そして、この増大した水量の最大量は、上記排水管９０の設計時において設定された最大水量に対応するものと考えられる。
【００５５】
この実施形態の路面排水処理装置は、上述のような排水条件及び汚染物質の除去条件に適応すべく構成されたものであり、これによって所期の目的が確実に達成されるものである。
【００５６】
図３において、降雨初期の路面排水、即ち、初期フラッシュ排水は、矢印「ｗ１ａ」で示すように、上記排水管９０の上流側管部９１から直接に処理ユニット１の上記第１流路２側に流下流入する。この場合、初期フラッシュ排水は、その水量が少ないため、流通抵抗を殆ど受けることなく上記スクリーン支持体１９の上記スクリーン２０を通過して上記スクリーン支持体１９内に導入される。そして、上記スクリーン支持体１９の底壁１９ａの各通穴１９ｂを通過する際、初期フラッシュ排水に混入していた比較的大きな夾雑物が捕集除去される。
【００５７】
上記スクリーン支持体１９を通過した初期フラッシュ排水は、その下流側にそれぞれ位置する上記各収納体２１〜２３に順次流入し、該第１収納体２１の第１濾材３１、上記第２収納体２２の第２濾材３２及び上記第３収納体２３の第３濾材３３を順次透過して、上記下流側管部９２側へ流出する。
【００５８】
上記各収納体２１〜２３の各濾材３１〜３３を初期フラッシュ排水が透過する際に、この初期フラッシュ排水に混入していた汚染物質、即ち、自動車の排気ガス中の有害物質を含んだ微粒子とか、タイヤの摩耗塵とか、アスファルト摩耗塵等の環境破壊を招来する恐れのある様々な物質が、濾過により捕集され、最下段の第３収納体２３の第３濾材３３を通過した路面排水は、汚染物質の除去された清浄排水「ｗａ２」として、放水路９５から河川等に排出される。従って、初期フラッシュ排水に混入した汚染物質が河川等に排出されるということがなく、この汚染物質による環境汚染とか土壌汚染が未然に且つ確実に防止され、環境保全が図られるものである。
【００５９】
なお、初期フラッシュ排水は、その水量が少ないため、最上段に位置する第１収納体２１の上流側に貯留されることは殆ど無く、もし貯留されるとしても上記第１収納体２１の上面よりも上記流入口１７の下縁１７ａが上方へ寸法ｈだけ上位に位置しているため、この部分が堰となるので、上記初期フラッシュ排水が上記流入口１７を通って上記第２流路３側へ流入することは無く、初期フラッシュ排水の全量に対して汚染物質の除去処理が為される。
【００６０】
一方、降雨継続時間の経過とともに路面排水の水量は次第に増加するが、上記第１流路２側の許容通水量は上記各濾材３１〜３３の流通抵抗によって自ずと制限されるので、初期フラッシュ排水の発生期間の経過後においては、路面排水が最上段に位置する第１収納体２１の第１濾材３１の上側から上記スクリーン支持体１９の底部側に掛けての部分に溜まり始める。そして、その水位が上記流入口１７の下縁１７ａを越えて上昇すると、路面排水は、その一部は依然として上記第１流路２側へ流入するものの、その大部分は矢印「ｗ１ｂ」で示すように、上記流入口１７を通って上記第２流路３側へ流入し、上記各濾材３１〜３３を通ることなくこれを迂回した状態で、該各濾材３１〜３３よりも下流側の上記流出口１８から上記第１流路２側へ再流入し、未処理の路面排水「ｗ２ｂ」として、上記第１流路２側を通った処理済の路面排水「ｗ２ａ」と合流して放水路９５側へ排出される。この時点での路面排水には汚染物質が殆ど含まれていないため、未処理の路面排水「ｗ２ｂ」が河川等に排出されても環境汚染を引き起こすことはない。
【００６１】
なお、水量が増加した路面排水が上記第１流路２側から上記流入口１７を通って上記第２流路３側へ流れる場合、上記スクリーン支持体１９の上記スクリーン２０の緩衝機能によって路面排水による過度の動圧が上記各収納体２１〜２３側にかかるのが抑制される一方、上記スクリーン２０の偏流機能によって路面排水は上記第１流路２側からスムーズに上記第２流路３側へ流入することになる。
【００６２】
また、上記第２流路３は、その流路面積が上記排水管９０の流路面積と略同等とされているので、降雨量が激増した場合でも、これが当初の設計流量を越えない限り、良好な排水性が確保される。
【００６３】
上記処理ユニット１の長期に亘る稼動に伴って、上記スクリーン支持体１９内には捕集された比較的大きな夾雑物が堆積し、また上記各収納体２１〜２３の上記各濾材３１〜３３には濾過捕集物が付着堆積し、それぞれその機能低下を招来するため、定期的にあるいは必要に応じてこれらを清掃してその機能回復を図るとか、上記各濾材３１〜３３にあっては新たな濾材に取り替える等の点検保守作業が必要である。係る場合には、図３に示すように、上記処理ユニット１に設けた上記蓋体１５を取り外して上記作業用開口１６から上記スクリーン支持体１９及び上記各収納体２１〜２３を外部へ引き出せばよい。このように上記各収納体２１〜２３を上記処理ユニット１側から取り出すことで、その点検保守作業を広い作業スペースにおいて迅速且つ的確に行うことができる。点検保守後は、上記スクリーン支持体１９及び上記収納体２１〜２３を上記作業用開口１６から上記処理ユニット１内に差し入れて所定位置にセットし、さらに上記蓋体１５によって上記作業用開口１６を閉蓋する。
【００６４】
Ｂ：第２の実施形態
図１０及び図１１には、本願発明の第２の実施形態に係る路面排水処理装置Ｚを示している。この路面排水処理装置Ｚは、上記第１の実施形態に係る路面排水処理装置Ｚとその基本構成を同じにするものであって、これと異なる点は、上記第１の実施形態の路面排水処理装置においては上記排水管９０が樹脂製の丸管で構成されていたのに対して、この第２の実施形態の路面排水処理装置Ｚでは上記排水管９０を角型の鋼管で構成した点である。このように上記排水管９０を角型の鋼管で構成した場合には、上記第１の実施形態において説明したと同様の作用効果が得られることは勿論であるが、これに加えて、以下のような特有の利点が得られる。
【００６５】
即ち、上記排水管９０を鋼管製としたことで、該排水管９０と上記処理ユニット１とを溶接にて接続することができ、特に既設の排水管９０に対して、その一部を切り取ってここに上記処理ユニット１を介設するような場合には、その作業性が良好となることから、路面排水処理装置の低コスト化を図る上においても好適である。
【００６６】
また、上記排水管９０を鋼管製としたことで、これに接続される上記処理ユニット１においては、上記第１の実施形態のように該処理ユニット１の上下両端部を丸管状に形成することなく、該処理ユニット１の全体を角管状に形成することができるのでその製作が容易であり、上記処理ユニット１の製作コストをより低く抑えることができる。
【００６７】
これ以外の構成及び作用効果については、上記第１の実施形態の該当説明を援用してここでの説明を省略する。
【００６８】
Ｃ：その他
（１）上記各実施形態においては、上記処理ユニット１を上記排水管９０の下端寄りの途中に介設しているが、本願発明は係る構成に限定されるものではなく、他の実施形態においては、例えば、上記処理ユニット１を上記排水管９０の下端に配置し、該処理ユニット１の上記第１流路２から上記放水路９５へ直接路面排水を排出するように構成することもできる。係る構成とした場合には、上記処理ユニット１の介設作業が簡易となることから、作業コストのさらなる低減が期待できる。
【００６９】
（２）上記各実施形態においては、上記処理ユニット１を角管構造としているが、本願発明は係る構成に限定されるものではなく、例えば、他の実施形態においては、これを丸管構造とすることもできるものである。
【００７０】
（３）上記各実施形態においては、上記各収納体２１〜２３を同一形状としているが、本願発明は係る構成に限定されるものではなく、例えば、他の実施形態においては、該各収納体２１〜２３の形状、例えば、高さ寸法を必要に応じて適宜異ならせることもできるものである。
【００７１】
（４）上記各実施形態においては、上記濾材３０を第１濾材３１〜第３濾材３３の三つの濾材で構成しているが、本願発明は係る構成に限定されるものではなく、例えば、他の実施形態においては、この濾材３０を構成する濾材の数を必要に応じて適宜増減させることもできるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１ ・・処理ユニット
２ ・・第１流路
３ ・・第２流路
１１ ・・側面壁
１２ ・・背面壁
１３ ・・前面壁
１４ ・・隔壁
１５ ・・蓋体
１６ ・・作業用開口
１７ ・・流入口
１８ ・・流出口
１９ ・・スクリーン支持体
２０ ・・スクリーン
２１ ・・第１収納体
２２ ・・第２収納体
２３ ・・第３収納体
２４ ・・周壁
２５ ・・底壁
２６ ・・通孔
２７ ・・手掛部
２８ ・・桟材
３０ ・・濾材
３１ ・・第１濾材
３２ ・・第２濾材
３３ ・・第３濾材
９０ ・・排水管
９５ ・・放水路
１０１・・高架道路
１０２・・橋脚
Ｚ ・・路面排水処理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面排水を略鉛直方向に配設された排水管（９０）を通して放水路（９５）へ排出するようにした路面排水処理装置であって、
上記排水管（９０）の途中又は終端に介設される処理ユニット（１）を備えるとともに、
上記処理ユニット（１）が、上記排水管（９０）に対して略同軸上に接続され且つその流路中に濾材（３０）が配設された第１流路（２）と、該第１流路（２）の上記濾材（３０）を迂回するように該第１流路（２）の上流部（２ａ）と下流部（２ｂ）を連通し且つその流路面積が上記排水管（９０）の流路面積と略同等となるように設定された第２流路（３）とを備えた構成であることを特徴とする路面排水処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記濾材（３０）は、上記第１流路（２）に対して着脱自在に構成されていることを特徴とする路面排水処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記濾材（３０）は、上記第１流路（２）の流路方向に前後して併設される複数の濾材（３１），（３２），（３３）で構成されていることを特徴とする路面排水処理装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記各濾材（３１），（３２），（３３）は、繊維素材で構成された繊維濾材、濾過砂、濾過砂利、活性炭の何れか一つ又は二つ以上を主要素として構成されていることを特徴とする路面排水処理装置。
【請求項５】
請求項３において、
上記各濾材（３１），（３２），（３３）の濾過速度を、該各濾材（３１），（３２），（３３）相互間において略均等に設定したことを特徴とする路面排水処理装置。
【請求項１】
路面排水を略鉛直方向に配設された排水管（９０）を通して放水路（９５）へ排出するようにした路面排水処理装置であって、
上記排水管（９０）の途中又は終端に介設される処理ユニット（１）を備えるとともに、
上記処理ユニット（１）が、上記排水管（９０）に対して略同軸上に接続され且つその流路中に濾材（３０）が配設された第１流路（２）と、該第１流路（２）の上記濾材（３０）を迂回するように該第１流路（２）の上流部（２ａ）と下流部（２ｂ）を連通し且つその流路面積が上記排水管（９０）の流路面積と略同等となるように設定された第２流路（３）とを備えた構成であることを特徴とする路面排水処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記濾材（３０）は、上記第１流路（２）に対して着脱自在に構成されていることを特徴とする路面排水処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記濾材（３０）は、上記第１流路（２）の流路方向に前後して併設される複数の濾材（３１），（３２），（３３）で構成されていることを特徴とする路面排水処理装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記各濾材（３１），（３２），（３３）は、繊維素材で構成された繊維濾材、濾過砂、濾過砂利、活性炭の何れか一つ又は二つ以上を主要素として構成されていることを特徴とする路面排水処理装置。
【請求項５】
請求項３において、
上記各濾材（３１），（３２），（３３）の濾過速度を、該各濾材（３１），（３２），（３３）相互間において略均等に設定したことを特徴とする路面排水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２６２５６（Ｐ２０１２−２６２５６Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８１４５８（Ｐ２０１０−１８１４５８）
【出願日】平成２２年７月２７日（２０１０．７．２７）
【出願人】（５１０２０３９２４）大真興業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２７日（２０１０．７．２７）
【出願人】（５１０２０３９２４）大真興業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]