JP2001009483A - 水質浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理中に懸濁態有機物（藻類
等）が多く含まれている場合でも、良好な浄化処理が行
える水質浄化装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 オゾン曝気装置３９を浄化処理体
１９の外周に設け、浄化処理体１９は外周から中心の集
水体１４に向かって水を還流させながら浄化処理を行う
構成としたため、オゾン曝気装置３９によって懸濁体有
機物を溶存態有機物に分解し、その溶存態有機物を浄化
処理体１９で分解するということとなり、浄化能力が向
上し、かつ浄化の処理効率が良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、湖沼、
池、ダム、溜池、貯水池、河川、用水路、堀、運河、水
槽等において水を浄化する水質浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】湖沼、池、ダム、溜池、貯水池、河川、
用水路、堀、運河、水槽等の浄化対象において、水質汚
染対策として浄化する水質浄化装置を設置することが行
われている。

【０００３】このような水質浄化装置として、集水孔か
ら被処理水を吸引可能な集水部と、該集水部の周囲に配
設されて被処理水を微生物が溶存態有機物を分解するこ
とによって浄化処理する処理部とを有し、集水部から集
水孔を介して被処理水を吸引することで処理部に被処理
水を通過させ、この追加時に該処理部で浄化処理を行う
ものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記水質浄化装置にお
いては、被処理中に懸濁態有機物（藻類等）が多く含ま
れている場合では、微生物処理のみでは懸濁態有機物を
分解しきれないといった問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明は、被処理水を吸引する集水部と、該集水部
の周囲に配設されて被処理水を浄化処理する処理部とを
有する水質浄化装置において、前記処理部の外側にオゾ
ンガスを曝気するオゾンガス曝気ノズルを設けたことを
特徴とする。

【０００６】これにより、本発明の水質浄化装置では、
オゾン曝気ノズルによって懸濁体有機物を溶存態有機物
に分解し、その溶存態有機物を処理部で分解する。

【０００７】また、請求項２の発明は、前記オゾンガス
曝気ノズルによってオゾンガスが曝気される領域を取り
囲むように設けられた筒状体と、該筒状体の上部を塞ぐ
ように設けられたオゾンガス捕集フィルタと、からなる
オゾン曝気槽を設けたことを特徴とする。

【０００８】これにより、請求項２の発明の水質浄化装
置では、オゾン曝気槽内で反応しきれず、水に溶存せず
に気体のままで残ったオゾンガスはオゾン曝気槽内を上
昇し、上部のフィルタで捕集される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の水質浄化装置の実施の形
態を図１乃至図４を参照して以下に説明する。

【００１０】水質浄化装置１は、池あるいは湖沼等の浄
化対象としての閉鎖系の水域２の水面２ａ下に水底２ｂ
に固定された状態で配置される浄化処理ユニット３と、
陸側に設置される駆動装置４（図３参照）とから構成さ
れている。なお、以下の説明における上下は配置時の状
態における上下である。

【００１１】まず、図１および図２を用いて浄化処理ユ
ニット３について説明する。

【００１２】浄化処理ユニット３は、多数の通水孔５ａ
が全面に形成されるとともにそれぞれが正方形状をなし
て環状に連結される四枚の側板部５と、これら側板部５
の下端開口側を閉塞するよう取り付けられるとともに多
数の通水孔６ａが全面に形成された正方形状の下板部６
と、逆側の上端開口側を閉塞するよう取り付けられると
ともに多数の通水孔７ａが全面に形成された正方形状の
上板部７とからなる、略立方体状の外体８を有してい
る。

【００１３】外体８は、塩化ビニルやステンレス鋼等の
非腐食性部材や非腐食処理された鋼板等からなるもの
で、下板部６の下面の外周側に固定された支持フレーム
９を介して水底２ｂ上に固定されている。

【００１４】そして、外体８には、第一管部１０と第二
管部１１と第三管部１２とからなる略Ｊ字形状の円筒の
集水管１３が設けられている。

【００１５】第一管部１０は、一の側板部５の内側に近
接しかつ外体８の中心軸線に平行をなすとともに、下端
側が下板部８の近傍まで延在し、一端側が水面２ａに対
して水平となるように屈曲しており、その開口部が水面
２ａ下に来るように設けられている。

【００１６】また、第二管部１１は、第一管部１０の下
端から連続して外体８の中心軸線方向に向くよう湾曲し
下板部６に沿って外体８の中心軸線の近傍まで延在して
さらに該中心軸線に沿って上方を向くよう湾曲してい
る。

【００１７】さらに、第三管部１２は、第二管部１１の
第一管部１０に対し反対側から連続して外体８の中心軸
線上を高さ方向の略中心位置まで延在して開口部１２ａ
を上方に向けている。

【００１８】そして、本実施の形態においては、集水管
１３の第三管部１２の開口部１２ａ側に、集水体１４が
設けられている。集水体は、第三管部１２に取り付けら
れた主管１５と、主管１５から左右に枝分かれした複数
の副管１６からなっており、各副官１６には、後述する
木炭１７が進入しないように木炭１７の径より小径の集
水孔１６ａが全面に多数貫通形成されている。

【００１９】外体８の内部には、通水孔５ａ，６ａ，７
ａおよび集水体１４の集水孔１６ａより径大の浄化材と
しての木炭１７が充填されしかも有機物を分解する好気
性の微生物が坦持されて、処理部１８が形成されてい
る。なお、処理部１８と外体８とで浄化処理体１９が構
成されている。

【００２０】第一管部１０に近接する側板部５の外側に
は、空気噴出管２０が、該第一管部１０と平行をなして
設けられており、該空気噴出管２０は、下端側が外体８
の中心方向に屈曲して側板部５を通って第一管部１０の
下部に挿入されて、該第一管部１０で上方に屈曲されて
いる。空気噴出管２０は、該第一管部１０内に位置する
一端部に内外を貫通させる空気噴出孔２０ａが設けられ
ており、他端部に屈曲形状の連結管２１を介して連結ホ
ース２２が連結されている。空気噴出管２０は、この連
結ホース２２を介して、陸側に固定された駆動装置４に
連結されている。

【００２１】また、外体８の下側には、洗浄ノズル２３
が支持フレーム９に支持固定された状態で設けられてい
る。この洗浄ノズル２３は、主管２３ａと主管２３ａか
ら左右に枝分かれした複数の副管２３ｂとからなってお
り、各副管２３ｂには、その内部を外部に連通させる空
気噴出孔２４ｃが多数所定の間隔でほぼ全長にわたって
形成されている。この洗浄ノズル２３の一側は、側板部
５の外側であって空気噴出管２０に対し反対側の位置に
鉛直延在されており、その上端部に屈曲形状の連結管２
４を介して連結ホース２５が連結されている。洗浄ノズ
ル２３は、この連結ホース２５を介して駆動装置４に連
結されている。

【００２２】また、外体８の下側、支持フレーム９の外
周を取り囲むように四角環状のオゾン曝気ノズル２６が
設けられている。このオゾン曝気ノズル２６には、その
内部を外部に連通させるオゾン噴出孔２６ａが多数所定
の間隔で略全長にわたって形成されている。このオゾン
曝気ノズル２６は、一部が枝分かれして側板部５の外側
に鉛直延在されており、その上端部に屈曲形状の連結管
２７を介して連結ホース２８が連結されている。オゾン
曝気ノズル２６は、この連結ホース２８を介して駆動装
置４に連結されている。

【００２３】さらに、オゾン曝気ノズル２６の外周から
浄化処理体１９を取り囲むように、有蓋四角筒状のオゾ
ン曝気槽２９が設けられている。該オゾン曝気槽２９の
蓋部分はオゾンガスを捕集する活性炭からなるフィルタ
２９ａとなっている。

【００２４】次に、駆動装置４について説明する。

【００２５】駆動装置４は、陸側に固定される筐体３０
を有しており、図２に示すように、連結ホース２２およ
び連結ホース２５は、筐体３０内で電磁三方切換弁（以
下、切換弁と称す）３１に連結され、該切換弁３１を介
して一つの空気圧縮機３２に連結されている。該切換弁
３１は、空気圧縮機３２の吐出側を、連結ホース２２の
みに連通させる状態と連結ホース２５のみに連結させる
状態とに切り換えるようになっている。また、連結ホー
ス２８は、筐体３０でオゾン発生器３３に連結されてお
り、オゾン発生器３３はもう１つの空気圧縮機３４に連
結されている。

【００２６】これら、切換弁３１と空気圧縮機３２，３
４とオゾン発生器３３とは、筐体３０内に設けられたコ
ントローラ３５に電気的に接続されている。このコント
ローラ３５は、空気圧縮機３２，３４およびオゾン発生
器３３とともに外部電源３６に接続されており、外部電
源３６からの切換弁３１への電力供給の制御を行う。ま
た、コントローラ３５には、浄化処理ユニット３内部に
設けられて水の濁度を検出する濁度センサ（図示せず）
が電気的に接続されている。

【００２７】ここで、空気圧縮機３２、切換弁３１、連
結ホース２２、連結管２１、空気噴出管２０、集水管１
３および集水体１４が、エアリフトポンプ３７を構成し
ており、また、空気圧縮磯３２、切換弁３１、連結ホー
ス２５、連結管２４および洗浄ノズル２３が、洗浄装置
３８を構成しており、さらに、空気圧縮機３４、オゾン
発生器３３、連結ホース２８、連結管２７、オゾン曝気
ノズル２６およびオゾン曝気槽２９が、オゾン曝気装置
３９を構成している。

【００２８】次に、上記構成の水質浄化装置１のコント
ローラ３５の処理を図４のフローチャートを用いて以下
に説明する。

【００２９】Ｓ１でフラグＦ＝０とし、Ｓ２で切換弁３
１を連結ホース２２側に切り換えさせる。Ｓ３で空気圧
縮機３２、３４を駆動し、Ｓ４で洗浄時期判断処理を行
う。Ｓ５では、Ｓ４の洗浄時期判断処理で洗浄時期と判
断されたか否かを判断し、洗浄時期ではないと判断した
場合には、Ｓ６で濁度センサからの信号を読み取って濁
度Ｃを検出する。

【００３０】Ｓ７で濁度Ｃが所定の濁度Ｃ₀よりも大き
いか否かを判断し、濁度Ｃが所定の濁度Ｃ₀よりも大き
いと判断したときには、Ｓ８でＦ＝１か否か判断し、Ｆ
＝１ならばＳ４の洗浄時期判断処理に戻る。Ｓ８で、Ｆ
＝１ではないと判断したならば、Ｓ９でＦ＝１とし、Ｓ
１０でオゾン発生器３３を駆動したのち、Ｓ４の洗浄時
期判断処理に戻る。

【００３１】また、Ｓ７で濁度Ｃが所定の濃度Ｃ₀より
も大きくないと判断したときには、Ｓ１１でＦ＝０か否
か判断し、Ｆ＝０ならばＳ４の洗浄時期判断処理に戻
る。Ｓ１１で、Ｆ＝０ではないと判断したならば、Ｓ１
２でＦ＝０とし、Ｓ１３でオゾン発生器３３を停止させ
たのち、Ｓ４の洗浄時期判断処理に戻る。

【００３２】Ｓ４の洗浄時期判断処理で洗浄時期と判断
されたとＳ５で判断した場合には、Ｓ１４でＦ＝１か否
か判断し、Ｆ＝１でなければＳ１５でＦ＝１とし、Ｓ１
６でオゾン発生器３３を駆動してＳ１７へ進む。また、
Ｓ１４でＦ＝１と判断した場合もそのままＳ１７へ進
む。Ｓ１７では、切換弁３１を連結ホース２５側に切り
換えさせ、Ｓ１８で内蔵のタイマの時間Ｔをリセットし
たのちカウントを開始させる。Ｓ１９で時間Ｔが所定時
間Ｔ₁よりも大きいか否かを判断し、時間Ｔが所定の時
間Ｔ₁よりも大きいと判断するまでＳ１９を繰り返した
のち、時間Ｔが所定の時間Ｔ₁よりも大きいと判断した
ならば、Ｓ２０で切換弁３１を連結ホース２２側に切り
換え、Ｓ４の洗浄時期判断処理に戻る。

【００３３】次に、上記コントローラ３５の処理に基づ
き、水質浄化装置１の動作を説明する。

【００３４】まず、外部電源３６から電源が供給される
と、Ｓ１でオゾン発生装置３３の駆動状況を示すフラグ
Ｆが０に設定される。（Ｆ＝０ならばオゾン発生器３３
は停止しており、Ｆ＝１ならばオゾン発生器３３は駆動
していることを示す。）次に、Ｓ２で切換弁３１が連結
ホース２２側に切り換えられ、Ｓ３で空気圧縮機３２，
３４が駆動されることにより、空気圧縮機３２の圧縮空
気は連結ホース２２、連結管２１を介して空気噴出管２
０に供給される。すると、圧縮空気は空気噴出孔２０ａ
から噴出され集水管１３の第一管部１０内で気泡となっ
て下から上へ移動し、この気泡の移動で、該集水管１３
の第一管部１０内に上方への水流すなわちエアリフトが
生じる。このとき処理部１８の中心近傍の水が集水体１
４の集水孔１６ａから吸い込まれ、集水管１３を通過
し、第一管部１０の開口部から処理部１８の外部に排出
される。これにより、強制的に浄化処理体１９の外側の
水が、側板部５の通水孔５ａ、下板部６の通水孔６ａお
よび上板部７の通水孔７ａの全方向から、処理部１８内
に導入され、処理部１８を中心に向け移動して中心の集
水体１４の集水孔１６ａに至り、その際に、処理部１８
を構成する木炭１７に担持された好気性微生物に、溶存
態有機物等が分解されることで水が浄化される。

【００３５】また、ここで、懸濁態有機物等が増加する
ことにより水が所定以上濁ってきたとき（Ｓ６で図示し
ない濁度センサで測定した水の濁度Ｃが所定の濁度Ｃ₀
よりも大きくなったと判断したとき）にはＳ１０でオゾ
ン発生器３３を駆動する。このとき、オゾン発生器３３
が駆動していることを示すフラグＦが１でないとＳ８で
判断したときはＳ９でＦ＝１とする。オゾン発生器３３
では空気圧縮機３４から供給された圧縮空気からオゾン
を発生させ、連結ホース２８、連結管２７を介してオゾ
ン曝気ノズル２６に供給する。これにより、オゾン曝気
槽２９内の被処理水は、オゾンガスに接触し、被処理水
中の懸濁態有機物（アオコ等の藻類、難分解性の有機物
等）とオゾンとが反応して懸濁態有機物が溶存態有機物
に変化する。ここで変化した溶存態有機物は上述のよう
に処理部１８で分解される。

【００３６】ここで、長期間浄化処理を行うことによ
り、処理部１８の目詰まりが進み、目標とする浄化性能
が得られないような場合（Ｓ４で行う処理部１８の洗浄
時期判断処理で洗浄時期と判断された場合）には、処理
部１８の洗浄（逆洗）を行う必要がある。Ｓ４で行う洗
浄時期判断処理は、たとえば集水管１３に圧力センサを
設けて集水管１３の吸い込み圧力が所定値以上になった
か否か判断したり、タイマにより、浄化処理を行った時
間が所定時間を超えたか否か判断することなどによって
行う。

【００３７】そして、Ｓ４で行った洗浄時期判断処理が
洗浄時期と判断されると（Ｓ５）、切換弁３１を連結ホ
ース２５側に切り換える。これにより、空気圧縮機３４
から吐出された圧縮空気は、連結ホース２８、連結管２
７、洗浄ノズル２６の順に通過し、空気噴出孔２６ａか
ら噴出され、気泡となり、下板部６の通水孔６ａから処
理部１８内に入り、処理部１８内を上方に移動する。こ
の気泡の移動による衝撃等で、処理部１８を構成する木
炭１７に振動が生じる。この振動や衝撃により、浄化処
理を行うことで処理部１８内で増殖した好気性微生物あ
るいは好気性微生物が分解し生成した物質や処理部１８
内の被処理水内に含まれる浮遊物等が木炭から剥離等さ
れ、気泡の移動で生じる水流で空気とともに処理部１８
内を上昇し、主として上側の上板部７の通水孔７ａを通
過して処理部１８の外側に排出される。

【００３８】このとき、Ｓ１５でフラグＦが１か否か判
断することによってオゾン発生器３３が駆動されている
かを判断し、Ｆ＝０つまりオゾン発生器３３が駆動され
ていなければオゾン発生器３３を駆動させる。これによ
り、オゾン発生器３３では空気圧縮機３４供給された圧
縮空気からオゾンを発生させ、連結ホース２５、連結管
２４を介してオゾン曝気ノズル２３に供給する。これに
より、処理部１８から排出された被処理水は、オゾンガ
スに接触し、被処理水中の懸濁態有機物（アオコ等の藻
類、難分解性の有機物等）とオゾンとが反応して懸濁態
有機物が溶存態有機物に変化する。このようにして浄化
処理体１９の処理部１８が洗浄される。

【００３９】そして、所定時間が経過したならば（Ｓ１
８，１９）、Ｓ２０で切換弁３１と連結ホース２５側か
ら連結ホース２２側に切り換えることで、逆洗ノズル２
６に供給されていた圧縮空気が空気噴出管２０に供給さ
れるようになり、処理部１８の洗浄（逆洗）が終了し
て、水の浄化処理が再開する。

【００４０】以上のように構成された本実施の形態は、
空気圧縮機３４、オゾン発生器３３、連結ホース２８、
連結管２７、オゾン曝気ノズル２６およびオゾン曝気槽
２９からなるオゾン曝気装置３９を設けているため、処
理部１８内の木炭１７に担持された好気性微生物では分
解しきれない懸濁態有機物をオゾンガスによって好気性
微生物が容易に分解可能な溶存態有機物に分解すること
ができる。これによって、水質浄化装置１は溶存態有機
物だけでなく懸濁態有機物も分解することができ、浄化
能力が向上する。

【００４１】また、本実施の形態では、オゾン曝気装置
３９が浄化処理体１９の外周に設けられ、浄化処理体１
９は外周から中心の集水体１４に向かって水を還流させ
ながら浄化処理を行う構成となっているため、オゾン曝
気装置３９によって懸濁体有機物を溶存態有機物に分解
し、その溶存態有機物を浄化処理体１９で分解するとい
う順番となり、浄化の処理効率が良い。

【００４２】また、本実施の形態では、濁度センサを設
けて所定濁度Ｃ₀以下の場合には、オゾン発生器３３を
作動させないため、不必要に電力を消費することがな
い。

【００４３】なお、オゾン曝気槽２９内で反応しきれず
に、被処理水に溶存しているオゾンも処理部１８内で分
解・吸着され、水質浄化装置１の外部に流出することは
ない。また、オゾン曝気槽２９内で反応しきず、水に溶
存せずに気体のままで残ったオゾンガスはオゾン曝気槽
２９内を上昇し、蓋部のフィルタ２９ａで捕集されるた
め、オゾン曝気槽２９の外部に流出することはない。

【００４４】また、本実施の形態では、処理部１８の洗
浄（逆洗）を行うときにも、オゾン曝気装置３９を作動
させるようにしているため、処理部１８の目詰まり等の
要因である藻類などの懸濁態有機物が、洗浄装置３８に
よって処理部１８から排出されても、オゾン曝気槽２９
内で溶存態有機物に分解するため、一旦水質浄化装置１
によって捕集された懸濁態有機物が、処理部１８の洗浄
のときに再び水質浄化装置１外部に排出されることがな
い。

【００４５】なお、本実施の形態では、オゾン曝気槽２
９内で反応や溶存せず、ガスのまま残ったオゾンを捕集
するためにフィルタ２９ａを設けているので、フィルタ
２９ａが水面２ａ下にあっても、オゾンガスをオゾン曝
気槽２９外部に流出させることはないが、水中で反応・
溶存できるオゾンガスまでフィルタ２９ａによって捕集
されてしまうことになり、オゾンガスが有効に反応・溶
存できなくなるおそれがあるため、フィルタ２９ａは、
本実施の形態のように、水面２ａよりも上にあることが
望ましい。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の水質浄化装置によれば、オゾン曝気ノズルが処理
部の外側に設けられ、処理部は外周から内部の集水部に
向かって水を還流させながら浄化処理を行う構成となっ
ているため、オゾン曝気ノズルによって懸濁体有機物を
溶存態有機物に分解し、その溶存態有機物を処理部で分
解することになり、浄化能力が向上し、また浄化処理効
率が向上する。

【００４７】本発明の請求項２記載の水質浄化装置によ
れば、オゾン曝気槽内で反応しきれず、水に溶存せずに
気体のままで残ったオゾンガスはオゾン曝気槽内を上昇
し、上部のフィルタで捕集されるため、オゾンガスがオ
ゾン曝気槽の外部に流出することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態の水質浄化装置１の浄化
処理ユニット３を示す側断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態の水質浄化装置１の浄化
処理ユニット３を示すＡ−Ａ断面図である。

【図３】 本発明の実施の形態の水質浄化装置１の駆動
装置４を示す図である。

【図４】 本発明の実施の形態の水質浄化装置１のコン
トローラ３５の作動を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 水質浄化装置 ３ 浄化処理ユニット ４ 駆動装置 １３ 集水管 １４ 集水部 １８ 処理部 １９ 浄化処理体 ２３ 洗浄ノズル ２６ オゾン曝気ノズル ２９ オゾン曝気槽 ２９ａ フィルタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理水を吸引する集水部と、該集水部の
   周囲に配設されて被処理水を浄化処理する処理部とを有
   する水質浄化装置において、 前記処理部の外側にオゾンガスを曝気するオゾンガス曝
   気ノズルを設けたことを特徴とする水質浄化装置。
2. 【請求項２】前記オゾンガス曝気ノズルによってオゾン
   ガスが曝気される領域を取り囲むように設けられた筒状
   体と、該筒状体の上部を塞ぐように設けられたオゾンガ
   ス捕集フィルタと、からなるオゾン曝気槽を設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の水質浄化装置。