JP2000024678A - 湖沼または河川の浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的簡易なシステムで安価に、かつ周囲の景
観を崩さず、閉鎖性水域等における富栄養化水を浄化す
ることである。 【解決手段】水域の水が直接的に流入せず、かつ水域の
水が土壌を浸透して流入する位置にウェルポイント１を
設け、そのウェルポイント１内に取水孔２より流入する
土壌浸透水をポンプ手段５により強制的に汲み上げて水
域に戻し、水域の水を土壌を介して強制的に循環させ
て、水域の水に含有される汚濁物質を土壌に捕捉させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湖沼または河川水
域の浄化方法に係り、特に水域の水を揚水井戸に導く過
程でその土壌に水域中の汚濁物質を捕捉させることによ
り浄化を図る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、湖沼および河川の水質汚濁が問題
となっている。この水質汚濁の原因の一つに、生活レベ
ルの向上に伴い水域に流入する生活排水の増加や農業耕
地等からの化学肥料成分の流入による水質の富栄養化が
あげられる。湖沼および河川水の富栄養化は、家庭排水
や食品産業などから排出されるＢＯＤ（有機物の指標と
なる生物化学的酸素要求量）の高い排水の流入による直
接的有機汚濁や栄養塩類である窒素やリン等が過剰に流
入して藻類などが異常増殖してＢＯＤ，ＣＯＤ（有機物
の指標で化学的酸素要求量）が高まる間接的汚濁が原因
である。

【０００３】水中の有機物が増加すると微生物などによ
る有機物の分解が起こるため、酸素が消費されてＢＯＤ
やＣＯＤは減少し水は透明になるが、水中は還元状態と
なるため堆積した有機物層からメタンガス等が発生し、
水棲動物や水生植物の生存が困難になる。水中の有機物
の分解が進めば、再び酸素消費が減少し、水中の酸素量
は増加する。加えて有機物の分解によっても窒素やリン
が生産されるため、その濃度は増加し藻類の成育を再び
増長する。

【０００４】富栄養化水域では上述の過程を繰り返すの
で、水質汚濁の程度が一層進行し、悪循環である。従っ
て、この循環系を断ち切ることが水浄化のために最も重
要な点である。

【０００５】従来より、富栄養化水の浄化手段として、
富栄養化水を物理的、化学的、あるいは生物学的に処理
する方法がいくつか開発されている。富栄養化水を直接
的に浄化する方法として、微生物を用いた活性汚泥法、
濾過フィルターを使用して富栄養化水を濾過する方法、
吸着材を用いて富栄養化物質を吸着する方法およびこれ
らを組み合わせた処理方法が知られている。

【０００６】一方、「アオコ」に代表される藻類の発生
を抑制して富栄養化水域の水浄化を行う方法として、エ
アーポンプ等で水中に空気を供給して気泡を発生させ、
水中の酸素濃度を上昇させる方法や、藻類はその発生に
適度な水温を必要とするため、水深の深いところに位置
する低温水を機械的に上昇させて水面近くの水温を低下
させ、その発生を抑制する方法が知られている。

【０００７】また、近年比較的新しい浄化方法として、
水生植物を湖沼および河川の水面に水上栽培しそれらの
根に富栄養化水中の栄養塩類を吸収させるという新しい
方法も開発されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
活性汚泥法は、９０％近くの有機物の除去が可能である
が、窒素やリンなどの無機栄養分の除去には適さず、使
用済み汚泥の二次処理経費も大きい。また濾過および吸
着による水浄化方法では、濾過材および吸着材などのラ
ンニングコストや設備のメンテナンスコストがかかる。
さらに、これらの方法では、岸辺に大規模な水浄化プラ
ントを建設しなくてはならないので景観的に好ましくな
いうえ、その建設費も莫大である。また、富栄養化水域
から取水する際に、藻類等が取水口に集まるため、取水
効率および濾過効率が悪い。

【０００９】一方、藻類等の発生を抑制する間接的な富
栄養化水域の水浄化方法は、水深が深い水域で、水面と
湖沼底および川底との水温差が大きい場合にしかその効
果を十分に発揮できない。よって水深の浅い湖沼には適
さない。また、酸素供給方法は効果が局部的であるた
め、富栄養化水域が広範囲になりやすい水深が浅く比較
的面積の広い湖沼等では効果が低い。特に沼等ではその
効果は低い。

【００１０】さらに、水生植物を水上栽培して、水浄化
を行う方法は、水面を水生植物が覆うため水生植物栽培
区域では水中に日光が届かない、そのため水生植物の育
成や水温の上昇を妨げる。また、浮草のような水面に浮
く水生植物以外を利用する場合にはそれらを保持し浮遊
させるための装置が必要となるため簡易ではない。

【００１１】そこで本発明の主たる課題は、比較的簡易
なシステムで周囲の景観を崩さず、ランニングコストが
低く、浄化効果が高い浄化方法を提案することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、湖沼または河川水域の、底または近傍に
揚水井戸を設け、この揚水井戸に土壌を通して流入する
流入水を汲み上げて前記水域に戻すことによって解決で
きるまた、湖沼または河川水域の、近傍に処理池を新設
し、その処理池の底または近傍に揚水井戸を設け、この
揚水井戸に土壌を通して流入する流入水を汲み上げて前
記水域に戻すことによっても解決できる。

【００１３】一方、汲み上げた流入水は濾過させた後に
湖沼または河川水域に戻してもよいし、前記水域に戻す
過程で空気を混入させてもよし、前記水域に戻す際に自
然落下させてもよい。

【００１４】揚水井戸の設置部位は、その揚水井戸の流
入水取り込み部位を湖沼または河川水域または処理池の
水生植物生育個所の水域底または近傍とすることもでき
る。

【００１５】前述の水域または処理池に対して揚水井戸
の外側に遮水壁を構築することができる。

【００１６】湖沼または河川水域、あるいはその近傍に
新設した処理池、の底に濾過層を設け、この濾過層より
下方の土壌中に達して揚水井戸を設け、この揚水井戸に
土壌を通して流入する流入水を汲み上げて湖沼または河
川水域に戻すことができる。

【００１７】さらに、上述の方法に加えて水面部分の水
を吸引させて、その吸引水を濾過層に通して浄化を図る
ことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す湖沼を例
に採り、かつ揚水井戸としてウェルポイントを用いた実
施の形態によってさらに詳説する。ここで、本発明の揚
水井戸としては、ウェルポイントやディープウェルのほ
か、井戸に水中ポンプを設置して揚水を図るなどの広義
のものを言い、井戸から揚水できるものであれば限定さ
れるものではない。

【００１９】本発明に係る水浄化方法の原理を図１を参
照しながら説明する。まず、湖沼の底または図示のよう
にその近傍の岸辺にウェルポイント１を設ける。ウェル
ポイント１を設けて、流入水を汲み上げると、地下水位
の勾配が生じ、湖沼水がウェルポイント１に流入する。
この湖沼水は、岸辺の地盤たとえば砂質地盤をウェルポ
イント１に向かって通るので、その地盤がフィルターと
なり浄化される。

【００２０】地盤内に流入水と共に流入した栄養分（窒
素、リンなど）は、地盤内に生息する微生物によって消
費される。清浄化したウェルポイント１により汲み上げ
た水は、再び湖沼Ｌに戻す。かかる運転を連続的または
定期的に行うことで、順次湖沼水は浄化が進行する。

【００２１】この浄化原理から判るように、本発明は、
湖沼底または岸辺地盤をフィルターおよび微生物による
栄養分消費領域として利用することを発想の原点とする
ものである。

【００２２】したがって、最低限必要な設備は、ウェル
ポイントのみであり、ランニングコストはその動力費の
みであり、コスト的にきわめて有利となるばかりでな
く、メンテナンスがほとんど不要となる。設備的には小
さいもので足り、周囲の景観を崩すことがない。

【００２３】続いて本発明の実施の形態の幾つかを挙げ
て本発明の適用例を示す。

【００２４】＜第１の実施の形態＞図１は第１の実施の
形態を示したもので、水面には汚濁物質１３Ａが浮遊
し、底にはヘドロ１３Ｂが堆積している汚濁湖沼Ｌの岸
辺に取水孔２を有するウェルポイント１を設けたもの
で、このウェルポイント１内へ流入する水は、たとえば
ストレーナー３により不純物を濾過しながら取水管４を
通して汲み上げ（吸い上げ）ポンプ５により汲み上げ
る。

【００２５】汲み上げられた水は、排水導管６によって
湖沼Ｌまで送水し、排水口７より湖沼に放流する。この
際に、湖沼水面よりかなり高所から放水する（自然落下
する）ことで放水水面部分に空気を混入させることがで
き、浄化効果が高まる。

【００２６】かかる態様における浄化作用は前述のとお
りである。

【００２７】＜第２の実施の形態＞図２は第２の実施の
形態を示したもので、流入水を汲み上げポンプ５により
汲み上げた後、湖沼Ｌに戻す過程で、曝気槽または空気
混入槽９Ａに導き、空気を混入するとともに、濾過槽９
Ｂを通して濾過した後に湖沼Ｌに戻すようにしたもので
ある。この態様によれば、空気混入効果をより高め、か
つ濾過槽９Ｂにおいて汚濁物質を捕捉でき、より清浄な
戻り水として湖沼Ｌに戻すことができる。

【００２８】さらに、湖沼水の汲み上げにより地盤の沈
下や周囲の地下水位の変化を招くことを防止するため
に、遮断壁１１を、たとえば不透水層３０まで達して構
築することができる。

【００２９】＜第３の実施の形態＞図３は第３の実施の
形態を示したもので、岸辺にウェルポイントを設けるこ
とに代えて、湖沼Ｌの底に達してウェルポイント１を設
けたものである。湖沼Ｌ底からウェルポイント１の取水
孔２に到る過程で、湖沼Ｌ底地盤において、浄水を図る
ことができる。

【００３０】さらに、この例においては、湖沼Ｌ底にフ
ィルター８を設け、汚濁物質を捕捉することができる。

【００３１】＜第４の実施の形態＞図４は第４の実施の
形態を示したもので、岸辺のヨシなどの水生植物による
浄化作用をより有効に利用するために、ウェルポイント
１のウェルポイントの流入水取り込み部位を水生植物生
育個所近傍としたものである。すなわち、ウェルポイン
ト１を傾斜して設置し、その取水孔２近傍に水生植物の
根が存在させるようにしたものである。

【００３２】ウェルポイント１による強制的な湖沼水の
流れを生成させることにより、酸素分がその流れに混入
し、水生植物の生育が促進され、湖沼水中の窒素分、燐
酸分、カリ分などの栄養分が水生植物によりその根から
取り込まれて消費され、湖沼水から栄養分（汚濁成分）
が除去される。過度に水生植物が繁茂した時点で、刈り
取って焼却し、新たな水生植物の生育を図る。かかる態
様によれば、土壌による浄化のほか水生植物による浄化
作用が相まって浄化効果がより高まる。

【００３３】＜第５の実施の形態＞図５は第５の実施の
形態を示したものである。上述の各例においては、湖沼
水を直接ウェルポイントに導くようにしたものである
が、この第５の実施の形態においては、湖沼Ｌの近傍に
処理池（天然池、人工池のほか、槽であってもよい）１
２に導入管１４およびポンプにより導き、この処理池１
２の近傍（または底でもよい）にウェルポイント１を設
けたものである。

【００３４】処理池１２の導入水は、壁面の排出孔１２
ａからウェルポイント１に向かって流れ、汲み上げられ
た流入水が元の湖沼Ｌに戻される。

【００３５】この場合においても、水生植物または地上
植物を生育させると浄化効果の高まりを図ることができ
る。

【００３６】＜その他の実施の形態＞湖面に浮遊してい
る汚濁物質は、本発明の方法によっても除去できにく
い。そこで、図６に示す態様によって、この汚濁物質１
３Ａについては強制的に排除することができる。すなわ
ち、湖面に吸引船をフロート２３により浮かべ、錨２４
で固定した状態で、吸引ポンプ２２により汚濁物質１３
Ａを吸引口２１からきゅうしい吸引し、これを直接陸上
に、あるいは捕捉袋２５に導き、透過水は湖沼に戻し、
汚濁成分のみを捕捉した捕捉袋２５を陸上に持込み、捕
捉成分を焼却できる。かかる態様を採用することによ
り、土壌の目詰まりを抑制することができるほか、岸に
集積するプランクトンの死骸が放つ悪臭を防止できる。
さらに、汚濁物質の除去と余剰プランクトンの除去を同
時に行うので効率よく水浄化がおこなえる。

【００３７】なお、上記の各実施の形態は適宜組み合わ
せて実施できることはもちろんである。

【００３８】また、本発明におけるウェルポイント１
は、汲み上げ機能を有しておればよく、広義の意味であ
ることに理解されたい。このウェルポイント１による流
入水汲み上げ量は、周辺地盤および周辺地下水に与える
影響を考慮して決定される。また、年間を通じて連続的
に行うこともできるし、気候、天候そのほか自然環境を
考慮して汲み上げ量を調整することもできる。この場
合、汲み上げ量を調節するための手段を設けるほか、地
下水位の検出装置等を設けポンプに連動させることで自
動的に調節することも可能である。ポンプに関しては、
真空ポンプ、電磁ポンプ等が使用され、その電源は太陽
電池などで行えば電源が不要で好ましい。

【００３９】前記ウェルポイント１の浄化能力は、湖沼
水の水質、周辺地下水の水質、揚水の水質を測定するこ
とによって評価される。水質試験項目としては、ＣＯ
Ｄ，アンモニウム塩、亜硝酸塩。硝酸塩、リン酸塩、水
温、濁度があげられる。このために、流入水汲み上げ量
の決定および浄化効率の評価は、ウェルポイント１付近
に観測井戸を設けて、地下水等の状況を調査することで
達成できる。

【００４０】図示例においては、単体のウェルポイント
１としたが、湖沼の規模などにより複数のウェルポイン
ト１を構築し水浄化を行うことができる。

【００４１】また本発明では、土壌に汚濁物質を捕捉さ
せるが、土壌の捕捉能力が弱い場合、３５に示すように
フィルター材８を埋設することができる。濾過材はウェ
ルポイント１近傍または内部に設けてもよいし、土壌を
掘削して敷設してもよい。フィルター材としては、透水
性粒径材料、砂利、砂、繊維状もしくは不織布フィルタ
ー等、土壌の汚濁物質捕捉能力を高めるもの、または直
接汚濁物質を捕捉する吸着材のようなものであってもよ
く、地下水のウェルポイント１内への流れを妨げないも
のであればよい。

【００４２】水生植物としては水辺に育成できるもので
あればよいが、好ましくはイネ科植物、アヤメ科植物、
カヤツリグサ科植物である。これらの水生植物は、水浄
化に加えて観賞用、家畜の飼料などに利用でき付加価値
をつけることができる。また水生植物を育成させること
で、土壌中に植物の根が張りめぐらされるため、土壌の
汚濁物質の捕捉を助長する。

【００４３】上記の遮水壁は比較的簡易に構築できる矢
板などでよく、木製矢板、コンクリート矢板、鋼矢板な
ど状況等によって個々のケースで決定できる。

【００４４】本発明は、汚濁物質を含む水域の汚濁水浄
化方法であるが、特に閉鎖性水域における富栄養化水の
水浄化に有効である。

【００４５】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、比較的簡
易なシステムにより安価に、かつ景観性を損なうことな
く水域の汚濁水の浄化をおこなうことができる。さら
に、土壌や水生植物の根により汚濁物質の捕捉を行う循
環型の水浄化方法なので、メンテナンスフリーでかつ恒
久的に機能が持続される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す概要図である。

【図２】第２の実施の形態を示す概要図である。

【図３】第３の実施の形態を示す概要図である。

【図４】第４の実施の形態を示す概要図である。

【図５】第５の実施の形態を示す概要図である。

【図６】その他の例を示す概要図である。

【符号の説明】

１…ウェルポイント（揚水井戸）、２…取水孔、３…ス
トレーナー、４…取水管、５…ポンプ、６…排水導管、
７…排水口、８…フィルター（材）、９Ａ…空気混入
槽：９Ｂ…濾過槽、１１…遮断（水）壁、１２…処理
池、１３Ａ…汚濁物質、１３Ｂ…ヘドロ、１４…導入
管、Ｌ…湖沼。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲田 広文 東京都中央区日本橋本町４−12−20 佐藤 工業株式会社中央技術研究所内 Ｆターム(参考） 4D027 AC01 AC02 AC04 4D029 AB01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湖沼または河川水域の、底または近傍に揚
   水井戸を設け、この揚水井戸に土壌を通して流入する流
   入水を汲み上げて前記水域に戻すことを特徴とする湖沼
   または河川の浄化方法。
2. 【請求項２】湖沼または河川水域の、近傍に前記水域の
   水を導入させる処理池を新設し、その処理池の底または
   近傍に揚水井戸を設け、この揚水井戸に土壌を通して流
   入する流入水を汲み上げて前記水域に戻すことを特徴と
   する湖沼または河川の浄化方法。
3. 【請求項３】汲み上げた流入水を濾過させた後に前記水
   域に戻す請求項１または２記載の湖沼または河川の浄化
   方法。
4. 【請求項４】汲み上げた流入水を前記水域に戻す過程で
   空気を混入させる請求項１または２記載の湖沼または河
   川の浄化方法。
5. 【請求項５】水域に流入水を戻す際に自然落下させる請
   求項１または２記載の湖沼または河川の浄化方法。
6. 【請求項６】揚水井戸の設置部位を、その揚水井戸の流
   入水取り込み部位を前記水域または処理池の水生植物生
   育個所の水域底または近傍とする請求項１または２記載
   の湖沼または河川の浄化方法。
7. 【請求項７】水域または処理池に対して揚水井戸の外側
   に遮水壁を構築する請求項１または２記載の湖沼または
   河川の浄化方法。
8. 【請求項８】湖沼または河川水域、あるいはその近傍に
   新設した前記水域の水を導入させる処理池、の底に濾過
   層を設け、この濾過層より下方の土壌中に達して揚水井
   戸を設け、この揚水井戸に土壌を通して流入する流入水
   を汲み上げて前記水域に戻すことを特徴とする湖沼また
   は河川の浄化方法。
9. 【請求項９】さらに、水面部分の水を吸引させて、その
   吸引水を濾過層に通して浄化を図る請求項１〜８のいず
   れか１項記載の湖沼または河川の浄化方法。