JP2001179292A

JP2001179292A - 循環式水施設における水質浄化装置及び水質浄化方法

Info

Publication number: JP2001179292A
Application number: JP36775099A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Arai; 一行荒井; Manzo Ozawa; 満三小澤
Original assignee: OZAWA CONCRETE INDUSTRIES CO Ltd; Ozawa Concrete Industry Co Ltd; Nissanryokka Co Ltd
Current assignee: OZAWA CONCRETE INDUSTRIES CO Ltd; Ozawa Concrete Industry Co Ltd; Nissanryokka Co Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】公園、庭園、各種公共或いは民間施設内に観
賞・休息・遊びの場などとして設けられた池、流れ（水
路）、カスケード、噴水などの循環式水施設における水
質浄化装置及び水質浄化方法を提案する。【解決手段】循環式水施設に配設する水質浄化装置１
であって、骨材を少量の結合材で連結して連続する微細
空隙を形成させてなるポーラスコンクリート製の上方が
開放する透水性桝体内２の下部には、浄化材３が収容さ
れ、その上部には、植裁ポット４が収容され、該植裁ポ
ット４は通水性容器５と培土６と植物７とからなり、少
なくとも植裁ポット４は脱着可能であって、植物７や培
土６の交換が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、公園、庭園、各種
公共或いは民間施設内に観賞・休息・遊びの場などとし
て設けられた池、流れ（水路）、カスケード、噴水など
の循環式水施設における水質浄化装置及び水質浄化方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より池、流れ等では水の汚れ、富栄
養化が問題視されており、具体的には藻類が大量に発生
して景観を損ねるだけでなく、ひどくなると悪臭を発す
ることもあり、衛生上も好ましくなく、各種の弊害を生
じている。そのため、以下に示すような水質浄化方法が
提案されている。特開平１０−２６３５３１号公報に
は、池、湖沼、河川等の水中又は水際に、リン吸着剤塊
を一体化した水質浄化ブロック、或いはリン吸着剤を骨
材として含むポーラスコンクリート製の水質浄化ブロッ
クを設置することにより、水中のリン除去を行う方法が
記載されている。特開昭６３−３１０６９６号公報に
は、中空部を設けたポーラスコンクリートを水質浄化材
として用いることにより、中空部の嫌気性微生物群にて
窒素系の栄養塩類を除去する方法が記載されている。特
開平７−１８４４９０号公報には、ポーラスコンクリー
トにて植裁枡を形成し、その内部に水辺植物を植生させ
た状態で河川等に設置することにより、窒素及びリンを
除去する方法が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平１０−２６３５３１号公報や特開昭６３−３１０６
９６号公報に記載の方法は、水中の汚損成分の一部を除
去するに過ぎないものであり、水質浄化方法としては十
分な効果をあげることができなかった。これらに対して
特開平７−１８４４９０号公報に記載の方法は、水辺植
物の自然浄化機能を活用した植生浄化方法であり、リン
及び窒素、栄養塩類の除去作用を有しており、それ以外
にも多様性のある生態系への復帰、植物プランクトンの
増殖抑制等の効果が期待される。詳しくは植物による汚
濁負荷の吸収作用、植物の根や茎の回りに付着した生物
膜や底泥界面における吸着，硝化，脱窒，分解等の作用
等があり、また植物の根や茎が、水中の窒素やリンを栄
養分として吸収し、低湿地に生息する脱窒菌が水中の脱
窒作用を促進し、底泥がリンを吸着し、汚濁水が水生植
物の茎と接触することで汚濁物質が沈澱し、茎に付着、
生息する微生物が有機物を分解する。しかし、冬期には
窒素やリン等の無機栄養塩類については浄化能力が低下
する。これは枯死した植物体や底泥からの溶出に起因す
るものであり、これらを防ぐ目的で成長した植物を毎年
収穫する必要があるが、その作業が極めて困難且つ面倒
であった。さらに、植裁される植物が生育する季節や天
候に左右されるため、安定した浄化を期待できない，と
いう問題をも有していた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑み提案
されたもので、循環式水施設に配設する水質浄化装置で
あって、骨材を少量の結合材で連結して連続する微細空
隙を形成させてなるポーラスコンクリート製の上方が開
放する透水性桝体内の下部には、浄化材が収容され、そ
の上部には、植裁ポットが収容され、該植裁ポットは通
水性容器と培土と植物とからなり、少なくとも植裁ポッ
トは脱着可能であって、植物や培土の交換が可能である
ことを特徴とする循環式水施設における水質浄化装置に
関するものである。

【０００５】また、本発明は前記の水質浄化装置を用い
た水質浄化方法をも提案するものであり、透水性桝体内
の浄化材や透水性桝体により水中のリン、陽イオン、有
害化学物質等を吸着或いは難溶性物質への化学変化を生
じさせると共に、透水性桝体内の植物により窒素やリン
等を除去するようにし、季節並びに季節の変化などに応
じて植物や培土を選定、交換し、より望ましくは水質並
びに水質の変化などに応じて浄化材を選定、交換するよ
うにした。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の水質浄化装置は、透水性
桝体、浄化材、植裁ポットからなり、以下、各構成材料
ごとに説明する。

【０００７】まず、透水性桝体は、骨材を少量の結合材
で連結して連続する微細空隙を形成させてなるポーラス
コンクリート製であって、上方が開放してその内部に後
述する浄化材や植裁ポットが収容される桝状であれば良
く、特にその素材構成及び形状構成、並びに寸法、付加
構成等を限定するものではない。例えばこの透水性桝体
の形状構成としては、一般的に円形、多角形等の筒状又
は上方が拡径するラッパ状の側面部分と、底面部分とか
らなる桝状に成形されるが、後述する植裁ポットを保持
する段部（棚）などを設けるようにしても良く、望まし
くは後述する浄化材を収容する下層部分への水の透過を
補助する（浄化材が流出しない）孔等を側面部分や底面
部分に設ける。流れの弱い場合には特に好適である。ま
た、この透水性桝体の素材構成としては、既にポーラス
コンクリート製の成形体の材料として使用されている各
種の骨材、結合材を用いることができ、例えば骨材とし
ては砂や採石等の無機材料、発泡スチロール等の有機材
料などが使用され、特に限定するものではないが透水性
等を考慮して粒径２．５〜２０ｍｍのものが使用され、
結合材としてはセメントや水ガラス等の無機材料、樹脂
等の有機材料などが使用される。また、水セメント比、
骨材セメント比、空隙率等も強度及び透水係数等に応じ
て適宜に設定すればよい。さらに、水面から露出する側
面部分の上端などは洗い出し等の装飾を施すようにして
も良い。さらに、寸法についても設置する循環式水施設
の標準水位などに応じてどのようにでも適宜に設定する
ことができる。

【０００８】尚、軽量骨材を用いることにより、透水性
桝体の重量を軽減することができ、設置、搬送等の作業
性が良いが、さらに本発明においては後述する浄化材を
交換する作業が容易となる。また、透水性桝体は、底面
部分（底部）と側面部分（側壁）とを分離可能としても
良く、この場合、作業性の改善も可能となる。さらに、
この場合、側面部分を構成する部材を複数個積み重ねる
ことによって高さ調整も容易となる。

【０００９】次に、浄化材は、各種の吸着或いは難溶性
物質への化学変化を生じさせる材料からなり、前記透水
性桝体内の下層部分に収容されて主としてリンの除去を
期待されるが、設置する循環式水施設の水質などに応じ
てどのようなものを用いても良い。具体的には吸リン
材、鹿沼土などの脱リン材、ゼオライトなどの陽イオン
吸着資材、有害化学物質を吸着する活性炭、木炭などか
ら選ばれる一種以上が用いられる。また、循環式水施設
中の溶解性リンを難溶性リン酸塩として水中より分離除
去するために、硫酸アルミニウムやアルミン酸ソーダの
アルミニウム塩、塩化第二鉄や塩化第一鉄の鉄塩、ポル
トランドセメントの水和によって生じるカルシウム塩な
どの陽イオンを生じさせる物質を含む浄化材も有用であ
る。これらの浄化材は、水質に応じて一種、或いは複数
種類を組み合わせて選択することができ、回収後は土壌
改良材、肥料として再利用することができる。また、こ
の浄化材は、前記透水性桝体内に直接的に収容しても良
いし、交換作業を考慮して後述する植裁ポットにおける
通水性容器と同様な容器、或いはポリエチレンなどの繊
維を編んだネットを袋状に縫製した容器などに充填した
状態で透水性桝体内に収容するようにしても良い。

【００１０】尚、この浄化材を前記透水性桝体の骨材の
一部に用いることにより、透水性桝体にも吸着効果を付
加するようにしても良い。

【００１１】植裁ポットは、通水性容器と培土と植物と
からなり、前記透水性桝体内の上層部分に収容される
が、季節や水量等に応じて多様な植物から適宜に選択、
交換することができる。具体的には、植物としては水生
・陸生植物、山・野草、食用・観賞用植物などを、浄化
機能の強化、観賞用、教育用などの付加目的に応じて、
或いは季節などの諸条件に応じて適宜に選択、交換する
ことができる。特に、水質浄化効率が高く、メンテナン
スの頻度が少ないクレソン、ミント、セリなどの根が細
かく、株が横に広がる中型の多年草が望ましい。培土と
しては水の濁りを起こさないもの、その下方に配される
前記浄化材の目詰まりを生じないものを用いることが望
ましく、ゼオライト、けいそう土焼成粒（粒状セラミッ
クス多孔体）、鹿沼土、赤玉土、砂利、ヤシがら繊維マ
ット、軽石、軽量人工培土などを一種類、或いは複数種
類を適宜に組み合わせて使用することができ、植物の種
類に適したものが選ばれる。ゼオライト等は前記浄化材
としても上げたようにこの培土と前記浄化材とをして同
じ材料を用いるようにしても良い。通水性容器としては
プラスチック製のざる（網状）容器（台所用品）、パン
チングメタルや金網等の通水性素材を加工した容器など
を使用することができる。特に植物の根が伸長した際
に、下方の浄化材層への根の侵入を妨げないものを用い
る。そのため、植物の根からの窒素やリンの吸収が十分
に行われ、水質浄化効率が向上する。また根が十分に深
く張られるので、背の高い植物の安定性も向上する。さ
らに、通水性容器の高さを低くして培土の量を少なくし
ても植物の生育を妨げないし、植物の交換や収穫の際に
は培土の量が少なくなることで軽量化が図れるので、作
業がより容易になる。

【００１２】尚、この植裁ポットの通水性容器の上端に
把手やそれに類する構成を設けることにより、植裁ポッ
トの交換作業を容易にするようにしても良い。

【００１３】このような各構成材料からなる本発明の水
質浄化装置は、富栄養化の原因物質である窒素やリン、
その他の栄養塩類を除去することができる。即ち本発明
の水質浄化装置を循環式水施設に設置した場合、透水性
桝体の外部は好気性環境、内部は嫌気性環境となり、好
気性微生物、嫌気性微生物がそれぞれ微生物の膜を形成
し、この微生物膜にて各種有機物の分解がなされる。透
水性桝体自体の内部（微細空隙）にも微生物膜が形成さ
れる。また、透水性桝体の下層には各種成分を吸着或い
は難溶性物質への化学変化を生じさせる浄化材が収容さ
れ、さらに上層にはリンや窒素などを栄養として吸収す
る他、自然浄化機能を有する植物が収容されている。そ
のため、水中の窒素化合物、リン化合物、有機物（Ｓ
Ｓ）は吸収、吸着、或いは分解されて水質が浄化され
る。例えば窒素化合物は、微生物膜にて微生物分解され
てアンモニア、アンモニウムイオンに、続いて連鎖的に
亜硝酸塩から硝酸塩に微生物分解され、最終的に植物に
吸収されるか、さらに微生物分解されて窒素ガスとして
大気中に放出される。リン化合物は、浄化材に吸着さ
れ、植物に吸収される。このように窒素やリンを除去す
ることにより、藻類の繁殖及び植物プランクトンの繁茂
抑制も果たされる。

【００１４】また、本発明の水質浄化装置は、植裁ポッ
トを脱着可能としたので、季節やその他の条件、付加目
的に応じて植物及び培土を容易に選定、交換できるた
め、通年に亘る使用が可能となると共に、極めて多種の
循環式水施設に適用することができる。言い換えれば通
年に亘って良好な水質浄化効果を上げることができ、多
種の循環式水施設の水質浄化を行うことができる。例え
ば池、人工池、噴水、水路、防火用貯水池、防災調整池
などに設置できるため、各種のリゾート施設、レジャー
施設、ゴルフ場、イベント会場、学校、病院、老人ホー
ム、高速道路（ＩＣ、ＳＡ、ＪＣＴ）、公園、団地、建
物屋上、屋内、周辺などに適用することができる。尚、
上記適用施設には循環装置を具備していないものも多い
が、本発明の水質浄化装置の設置に伴って新たに循環装
置を設けるようにしても良いし、該循環装置は適宜に水
の流れが生ずるものであればよい。さらに、既存の浄化
設備と併用することもできる。この場合、既存浄化設備
の稼働時間の短縮、濾材の交換時期の延長などのメンテ
ナンスコストの縮減が果たされる。

【００１５】さらに、本発明の水質浄化装置は、塩素系
消毒剤などを用いないので、コンクリート製の水槽など
の無機的な水施設に対しても魚や昆虫、鳥等の生き物と
共生できる環境を付加し、景観を創出、或いは向上する
ことができ、特に観葉植物、花卉、ハーブ類他の導入に
よりその効果は増大する。したがって、例えば環境教育
の場所作り、病院、老人ホーム等での園芸療法への活用
が可能である。

【００１６】図１は、本発明の水質浄化装置の一例を示
すものであり、この水質浄化装置１は、円筒状の側面部
分と底面部分とからなるポーラスコンクリート製の透水
性桝体２の内部に浄化材３が収容され、その上方に植裁
ポット４が収容された構造であり、植裁ポット４を構成
する通水性容器５には、一般的に台所用品として用いら
れる開口部が円形のプラスチック製のざる（網状）容器
を流用した。この内部には培土６及び植物（水生植物）
７が入れられている。図２は、このように構成された水
質浄化装置１を循環式水施設に配設した状態を示すもの
であり、水面８から透水性桝体２の上端が僅かに露出し
ている。そして、植物７は、通水性容器５の底部を突き
抜けて浄化材３内にまで根を伸ばしている。この状態で
本発明の水質浄化装置１は、前述のように水中の窒素化
合物、リン化合物、有機物（ＳＳ）を吸収、吸着、或い
は分解して水質を浄化することができる。さらには、季
節などの変化に応じて容易に通水性容器５ごと取り外し
て植物７を交換することができ、同様に浄化材３につい
ても容易に交換することができる。

【００１７】尚、図２は、水量の多い循環式水施設に、
植物７として水生植物を選択して配設した例であるか
ら、浄化材層ばかりか培土までも殆ど水中に埋没するよ
うに配設したが、陸生植物を選択する場合などには、選
択した陸生植物に適した湿度環境になるように例えば浄
化材のみが水没するように配設する。或いは培土層の高
さ（深さ）を変えるようにしても良い。また、循環式水
施設の水量に応じて浄化材層の高さ（深さ）を変えるよ
うにすることが望ましい。

【００１８】

【実施例】実施例１；〔１−１〕循環式水処理施設循環式水施設として、１．１５ｍ×１．１５ｍの水槽内
に人工汚水が水槽内を循環し、人工汚水はグルコース，
ＫＮＯ₃，ＮＨ₄Cl，ＫＨ₂ＰＯ₄を含み、ＢＯＤ３０，Ｔ
−Ｎ９．６，Ｔ−Ｐ０．９ｍｇ／リットルに調整された
ものであって、その２０００リットルを１日で循環する
ようにした。

【００１９】〔１−２〕水質浄化装置の作製透水性桝体は、以下の表１に示す配合で混練されたポー
ラスコンクリート組成物を用いて、外径３５０×内径２
５０×内高３００ｍｍで前記図１に示す形状に打設・成
形した。

【表１】このポーラスコンクリート製透水性桝体に、浄化材とし
て粒径を５〜２０ｍｍに調整した木炭を７リットル、及
び以下の植裁ポットを収容して水質浄化装置とした。通
水性容器としてプラスチック製ざる容器を用い、その中
に培土として赤玉土とゼオライトとの混合土６リットル
を充填し、植物としてクレソン１株を植裁して植裁ポッ
トとした。

【００２０】〔１−３〕水質浄化実験前記循環式水施設の水槽内に前記水質浄化装置９基を設
置し、継続７日間の通水を行い、水中の各汚濁成分の除
去量（率）を測定した。水温は１５〜２５℃、平均２０
℃であった。また、比較例として、透水性桝体なしの浄
化試験も実施した。即ちこの場合、前記水槽内に、厚さ
１５ｃｍの浄化材として木炭２００リットルとその木炭
上にポリエステル長繊維不織布を敷設し、培土として赤
玉土とゼオライトの混合土を厚さ１３ｃｍ（１８０リッ
トル）重ね、この培土にクレソン９株を植裁した。さら
に、水槽内を循環する人工汚水の流量は、植物に接する
水深及び滞留時間を同一とするため、１１４０リットル
／日とした。

【００２１】〔１−４〕試験結果前記水質浄化実験における水中の汚濁指標除去率を以下
の表２に示す。

【表２】上表２より明らかなように本発明の水質浄化装置では、
優れた水質浄化作用が確認された。次に、各汚濁指標の
除去量を施設容積で除した値を以下の表３に示す。尚、
浄化施設の容積は汚水に浸漬している透水性桝体の外容
積（３０３リットル）と比較例の浄化材及び培土の容積
（３７０リットル）により算出した。

【表３】上表３より明らかなように本水質浄化装置は、ポーラス
コンクリート製の透水性桝体の浄化機能に加え、浄化
材、及び植裁ポット中の培土と植物とが汚水と効率よく
接触して汚水中の汚濁成分を除去している。植生は人の
心をひきつけ、ある種の安心感を与える景観の構成要素
としても重要な役割を担っているが、本発明はこのよう
な景観に配慮したシステムとして栄養塩類の除去を効率
的に行えることが確認できた。

【００２２】実施例２；〔２−１〕循環式水施設循環式水施設として、リゾートホテルの中水（約７０ｍ
³／日）を循環利用した水路、人工池を用いた。

【００２３】〔２−２〕水質浄化装置前記実施例１に用いたポーラスコンクリート製透水性桝
体を用いた。浄化材；上流の水路部：吸リン材と硬質鹿沼土の混合物下流の池部：ゼオライトと木炭の混合物培土；ゼオライトと硬質鹿沼土の混合土硬質赤玉土と焼成珪藻土とヤシがら繊維マットの混合土上記以外は前記実施例１と全く同様にして後述する植物
を植裁して水質浄化装置を作製した。

【００２４】〔２−３〕植物春期（４月〜６月）：ハナショウブ、ミント夏期（７月〜９月）：ミソハギ、ポンテデリア、イネ、ケナフ秋期（１０月〜１１月）：リシマキア、オオフサモ、サトイモ冬期（１２月〜３月）：クレソン、セキショウ、トクサ

【００２５】〔２−４〕水質浄化実験及び結果前記循環式水施設に前記水質浄化装置を２０基を設置
し、１年を通じての水質の浄化状態を観察した。尚、季
節の移り変わりにおいては、前記のように植裁した植物
を入れ替えた。その際、浄化材や培土についても適宜に
交換するようにしたが、その作業は極めて容易であっ
た。何れの植物も順調に生育し、開花するものもあり、
交換作業においては根部が充分に繁茂し、植裁ポットか
ら浄化材層に到達していることが観察された。そして、
施工前の水路や人工池には何れもアオコが発生し、透明
度が著しく低いものであったが、実験中は１年を通じて
透明度の高い水質に浄化されていることが確認された。

【００２６】以上本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明は前記した実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りど
のようにでも実施することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の水質浄化装
置及び水質浄化方法は、植物の吸収作用、浄化材の吸着
或いは難溶化作用、微生物膜による分解作用などによ
り、循環式水施設の水中の窒素化合物、リン化合物、有
機物（ＳＳ）を除去し、水質を浄化することができる。
また、植裁ポットを脱着可能にしたので、季節や気候条
件、或いは季節の変化などに応じて植物や培土を選定、
交換することができ、そのため、通年に亘る使用が可能
となると共に、極めて多種の循環式水施設に適用するこ
とができる。或いは浄化機能の強化、観賞用、教育用、
食用などの付加目的に適応することができる。さらに、
水質や植物の種類、或いは水質の変化等に応じて浄化材
を選択、交換することができ、水質浄化効率を一層向上
することができる。また、塩素系消毒剤を用いないの
で、魚類を始め多様な水生生物の生育が可能になり、さ
らに前述のような水質浄化によって、水生生物の生育環
境の創生、改善が果たされる。さらに、既存の浄化設備
と併用することもでき、その場合、既存浄化設備の稼働
時間の短縮、濾材の交換時期の延長などのメンテナンス
コストの縮減が果たされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水質浄化装置の一実施例を示す分解斜
視図である。

【図２】図１の水質浄化装置の配設状態を示す断面図で
ある、

【符号の説明】

１水質浄化装置２透水性桝体３浄化材４植裁ポット５通水性容器６培土７植物

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 3/06 Ｃ０２Ｆ 3/06 (72)発明者小澤満三東京都杉並区上高井戸１−７−16 小沢コンクリート工業株式会社内Ｆターム(参考） 4D003 AA01 BA07 EA01 EA06 EA18 EA19 EA21 EA22 EA24 EA25 EA30 4D024 AA05 AB12 BA02 BA03 BA07 BB01 DB14 DB19 4D025 AA01 BA08 DA03 4D038 AA08 AB24 AB28 AB43 BB06 BB18 BB19 4D040 CC01 CC02 CC07 CC09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】循環式水施設に配設する水質浄化装置で
あって、骨材を少量の結合材で連結して連続する微細空
隙を形成させてなるポーラスコンクリート製の上方が開
放する透水性桝体内の下部には、浄化材が収容され、そ
の上部には、植裁ポットが収容され、該植裁ポットは通
水性容器と培土と植物とからなり、少なくとも植裁ポッ
トは脱着可能であって、植物や培土の交換が可能である
ことを特徴とする循環式水施設における水質浄化装置。
【請求項２】浄化材は、脱リン材、陽イオン吸着資
材、活性炭などから選ばれる一種以上であることを特徴
とする請求項１に記載の循環式施設における水質浄化装
置。
【請求項３】植栽用培土は、ゼオライト、けいそう土
焼成粒（粒状セラミックス多孔体）、砂利、ヤシがら繊
維マット、軽石、軽量人工培土などから選ばれる一種以
上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の循環
式水施設における水質浄化装置。
【請求項４】循環式水施設における水質浄化方法であ
って、骨材を少量の結合材で連結して連続する微細空隙
を形成させてなるポーラスコンクリート製の上方が開放
する透水性桝体内の下部に、浄化材が収容され、その上
部に、植裁ポットが収容され、該植裁ポットは通水性容
器と培土と植物とからなり、少なくとも植裁ポットは脱
着可能であって、植物や培土の交換が可能である水質浄
化装置を循環式水施設に配設することにより、透水性桝
体内の浄化材や透水性桝体により水中のリン、陽イオ
ン、有害化学物質等を吸着或いは難溶性物質への化学変
化を生じさせると共に、透水性桝体内の植物により窒素
やリン等を除去するようにしたことを特徴とする循環式
水施設における水質浄化方法。
【請求項５】水質並びに水質の変化に応じて浄化材を
選定、交換するようにした請求項４に記載の循環式水施
設における水質浄化方法。