JP2002035778A - 水質浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浄化部で浄化しきれない未浄化成分を除去す
ることができる水質浄化装置の提供。 【解決手段】 担持した微生物により被処理水を浄化処
理する浄化部３４と、該浄化部３４を通過するよう被処
理水に水流を発生させる通水手段３８と、植物を生育さ
せるための植生層１８と、浄化部３４を通過後の被処理
水を植生層１８へ供給する給水手段４５とを設け、浄化
部３４で浄化しきれない未浄化成分（例えば、窒素およ
びリン）を含む被処理水を植生層１８で生育されている
植物１７に栄養分として吸収させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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、水槽等の浄化対象水域において、水
質汚染対策として、水域に配置されて担持した微生物に
より被処理水を浄化処理する浄化部と、該浄化部を通過
するよう被処理水に水流を発生させる通水手段とを有す
る水質浄化装置を設置することが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の水質浄化装
置においては、有機物については効率よく浄化すること
ができるものの、藻類の発生を助長する窒素やリンにつ
いては、ごくわずかしか除去できないという問題があっ
た。また、浄化処理を長期間行うことで浄化部には浄化
しきれない成分が汚泥として堆積し浄化処理能力が落ち
ることになるため、浄化部を洗浄することが行われてい
るが、浄化部の洗浄により排出される汚泥や生物膜等
を、回収しなければならず、この回収作業に手間がかか
るという問題もあった。

【０００４】したがって、本発明は、浄化部で浄化しき
れない未浄化成分を除去することができる水質浄化装置
の提供を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の水質浄化装置は、担持した
微生物により被処理水を浄化処理する浄化部と、該浄化
部を通過するよう被処理水に水流を発生させる通水手段
とを有するものであって、植物を生育させるための植生
層と、前記浄化部を通過後の被処理水を前記植生層へ供
給する給水手段と、を具備することを特徴としている。

【０００６】これにより、給水手段が浄化部を通過後の
被処理水を植生層へ供給すると、浄化部で浄化しきれな
い未浄化成分（例えば、窒素およびリン）を含む被処理
水が植生層で生育されている植物に供給され、該未浄化
成分が植物に栄養分として吸収される。

【０００７】また、本発明の請求項２記載の水質浄化装
置は、担持した微生物により被処理水を浄化処理する浄
化部と、該浄化部を通過するよう被処理水に水流を発生
させる通水手段と、前記浄化部を洗浄する洗浄手段とを
有するものであって、植物を生育させるための植生層
と、前記洗浄手段による前記浄化部の洗浄時に該浄化部
から排出される未浄化成分を含む被処理水を吸引して前
記植生層に供給する給水手段と、を具備することを特徴
としている。

【０００８】これにより、給水手段が、洗浄手段による
浄化部の洗浄時に該浄化部から排出される未浄化成分
（例えば汚泥や生物膜等）を含む被処理水を吸引して植
生層へ供給すると、浄化部で浄化しきれないで該浄化部
に堆積された未浄化成分を含む被処理水が植生層で生育
されている植物に供給され、該植物に栄養分として吸収
される。

【０００９】本発明の請求項３記載の水質浄化装置は、
請求項１または２記載のものに関して、前記給水手段
は、前記植生層に供給する被処理水にオゾンガスを供給
するオゾンガス供給手段を含むことを特徴としている。

【００１０】これにより、オゾンガス供給手段で植生層
に供給する被処理水にオゾンガスを供給すると該被処理
水の未浄化成分が植物に吸収されやすくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態の水質浄化
装置を図１〜図４を参照して以下に説明する。

【００１２】図１に示すように、第１実施形態の水質浄
化装置１１は、池あるいは湖沼等の浄化対象としての処
理水域１０に浮かせられる複数のフロート１２と、これ
らフロート１２同士を連結させる連結部材１３と、フロ
ート１２にロープ１４でつり下げられることにより水面
１０ａの下に保持される浄化処理ユニット１５と、連結
部材１３上に設置される有底円筒状の植生容器１６とを
有しており、該植生容器１６には、水生植物１７を生育
させるための植生層１８が設けられている。なお、以下
の説明における上下は処理水域１０へ配置された状態に
おける上下である。

【００１３】浄化処理ユニット１５は、軸線方向を上下
に沿わせて配置される円筒状の外周円筒部２１と、該外
周円筒部２１の下部開口部側を閉塞させるように取り付
けられる円板状の底板部２２と、外周円筒部２１の上部
開口部側を閉塞させるように取り付けられる円板状の上
板部２３とを有する外体２４を有している。ここで、外
体２４には、全面に多数の通水孔２５が形成されてお
り、上板部２３には、通水孔２５より大きい貫通孔２６
が中心に形成されている。

【００１４】そして、外体２４には、互いに同一直線上
に配置される円筒状の第一管部２８および第二管部２９
と、これら第一管部２８および第二管部２９の間からこ
れらに対して直交するように延出する円筒状の第三管部
３０とからなる三つ又状の通水管体３１が設けられてい
る。なお、第一管部２８の第二管部２９および第三管部
３０に対し反対側は閉塞されている。

【００１５】通水管体３１は、第一管部２８が貫通孔２
６に挿通された状態で外体２４に取り付けられており、
この取付状態で、第一管部２８および第二管部２９は、
それぞれの中心軸線を外体２４の中心軸線に一致させて
いる。

【００１６】また、同取付状態で、第三管部３０は、外
体２４の外部で上板部２３に平行をなして側方に延在し
ており、その開口部３０ａを水面１０ａの下に開口させ
ている。第一管部２８には、外体２４内に配置される部
分の全周に多数の通水孔３２が形成されている。

【００１７】外体２４の内側と第一管部２８とで形成さ
れる隙間には、通水孔２５および通水孔３２より径大の
浄化用の担体としての木炭が充填されしかも通過する被
処理水の有機物を分解し浄化処理する好気性の微生物が
担持されて浄化部３４が形成されている。なお、浄化用
の担体としては木炭以外にも活性炭等の他の炭素系材、
無機質材あるいは高分子材等を用いることができる。

【００１８】植生層１８は、樹脂等からなる植生容器１
６内に充填された多孔質の吸水部材やゲル状部材等から
なっており、この植生層１８に水生植物１７が植えられ
ている。

【００１９】通水管体３１の第三管部３０には、該第三
管部３０を開閉させるバルブ３５が設けられており、ま
た該バルブ３５と開口部３０ａとの間にポンプ３６が設
けられている。このポンプ３６は開口部３０ａ側から吸
引を行いバルブ３５側に吐出を行う。

【００２０】具体的に、第二管部２９側が閉じられた状
態でバルブ３５を開弁させポンプ３６を駆動状態とする
と、第三管部３０の開口部３０ａから処理水域１０の被
処理水をポンプ３６が吸引し第一管部２８に向け吐出す
る。すると、第一管部２８の通水孔３２から被処理水が
吐出され、浄化部３４を通過して外体２４の通水孔２５
から処理水域１０に戻される。この浄化部３４を通過す
る際に、被処理水は浄化される（このときの水流を図１
において矢印で示す）。よって、これら第三管部３０、
バルブ３５、ポンプ３６および第一管部２８が、浄化部
３４を通過するよう被処理水に水流を発生させるための
通水装置（通水手段）３８を構成している。

【００２１】通水管体３１の第二管部２９には、該第二
管部２９を開閉させるバルブ４０が設けられており、ま
た該バルブ４０の第一管部２８に対し反対側に、第二管
部２９内の被処理水にオゾンガスを供給し反応させるオ
ゾン反応槽（オゾンガス供給手段）４１が設けられてい
る。また、第二管部２９には、オゾン反応槽４１のバル
ブ４０に対し反対側にポンプ４２が設けられており、さ
らに、該ポンプ４２のオゾン反応槽４１に対し反対側
に、植生層１８に給水を行うための給水配管４３が、図
２に示すように第二管部２９を中心に横方向に放射状に
延出するように接続されている。ポンプ４２は、オゾン
反応槽４１側から吸引を行い給水配管４３側に吐出を行
う。

【００２２】具体的に、第三管部３０のバルブ３５が閉
じられた状態でバルブ４０を開弁させポンプ４２および
オゾン反応槽４１を駆動状態とすると、第一管部２８の
通水孔３２から浄化部３４内の被処理水すなわち浄化部
３４を通過後の被処理水をポンプ４２が吸引し給水配管
４３に向け吐出する。すると、外体２４の通水孔２５か
ら処理水域１０の被処理水が浄化部３４内に導入され第
一管部２８に吸入される。このとき、浄化部３４の木炭
にたまった汚泥や生物膜等が逆方向の水流で木炭から剥
離されて被処理水とともに第一管部２８に吸入される。
そして、このように汚泥や生物膜を含む被処理水がオゾ
ン反応槽４１でオゾンガスと反応させられた後に給水配
管４３から吐出され、植生層１８に供給される（このと
きの水流を図３において矢印で示す）。

【００２３】よって、これら第一管部２８、バルブ４
０、オゾン反応槽４１、ポンプ４２、第二管部２９およ
び給水配管４３が、浄化部３４を洗浄させるとともに浄
化部３４を通過後の被処理水を植生層１８へ供給する洗
浄給水装置（洗浄手段および給水手段）４５を構成して
いる。

【００２４】そして、上記バルブ３５、ポンプ３６、バ
ルブ４０、オゾン反応槽４１およびポンプ４２は、コン
トローラ４６に接続されて該コントローラ４６によりそ
れぞれの作動が制御される。

【００２５】次に、第１実施形態の水質浄化装置１１の
動作について説明する。すなわち、コントローラ４６
は、図４のフローチャートに示すように、ステップＳＡ
１において、通水装置３８のポンプ３６に駆動信号を出
力して該ポンプ３６を駆動状態にするとともに、ステッ
プＳＡ２において、バルブ３５に開弁信号を出力して該
バルブ３５を開状態とする。このとき、バルブ４０は開
弁信号が出力されず閉状態とされ第二管部２９は閉じら
れていることから、第三管部３０の開口部３０ａから処
理水域１０の被処理水をポンプ３６が吸引し第一管部２
８に向け吐出する。すると、第一管部２８の通水孔３２
から被処理水が吐出され、浄化部３４を通過して外体２
４の通水孔２５から処理水域１０に戻される。そして、
この浄化部３４を通過する際に、浄化部３４を構成する
木炭に担持された好気性微生物に、アオコ等の藻類や有
機質浮遊物質、溶解性有機物質等が分解されることで水
が浄化される。

【００２６】そして、ステップＳＡ３において、予め設
定された所定時間経過したか否かを判定し、所定時間経
過していなければステップＳＡ１に戻り、浄化部３４に
よる被処理水の浄化処理を継続させる。

【００２７】他方、ステップＳＡ３において予め設定さ
れた所定時間経過していると、ステップＳＡ４におい
て、ポンプ３６への駆動信号の出力を停止させ該ポンプ
３６の駆動を停止させるとともに、バルブ３５への開弁
信号の出力を停止させ該バルブ３５を閉状態とする。

【００２８】次に、ステップＳＡ５において、洗浄給水
装置４５のバルブ４０に開弁信号を出力して該バルブ４
０を開状態とするとともに、ステップＳＡ６においてオ
ゾン反応槽４１に駆動信号を出力して該オゾン反応槽４
１を駆動状態とし、さらに、ステップＳＡ７において、
ポンプ４２に駆動信号を出力して該ポンプ４２を駆動状
態にする。このとき、バルブ３５は開弁信号が出力され
ず閉状態とされ第三管部３０は閉じられていることか
ら、第一管部２８の通水孔３２から浄化部３４内の被処
理水すなわち浄化部３４を通過後の被処理水をポンプ４
２が吸引し給水配管４３に向け吐出する。すると、外体
２４の通水孔２５から処理水域１０の被処理水が浄化部
３４内に導入され第一管部２８に吸入される。このと
き、浄化部３４の木炭にたまった未浄化成分である汚泥
および生物膜が逆方向の水流で木炭から剥離されて、同
じく未浄化成分である窒素およびリンを含む、浄化部３
４を通過した被処理水とともに第一管部２８に吸入され
る。そして、このように窒素、リン、汚泥および生物膜
を含んだ被処理水がオゾン反応槽４１でオゾンガスと反
応させられた後に給水配管４３から吐出され、植生層１
８の植物に供給される。すると、被処理水の汚泥および
生物膜は植生層１８に捕捉されることになり、浄化部３
４を通過後の被処理水に含まれる窒素やリン等ととも
に、植生層１８に張り巡らされた水生植物１７の根によ
り吸収される。

【００２９】そして、ステップＳＡ８において、予め設
定された所定時間経過したか否かを判定し、所定時間経
過していなければステップＳＡ５に戻り、洗浄給水装置
４５により被処理水の植生層１８への給水処理を継続さ
せる。

【００３０】他方、ステップＳＡ８において予め設定さ
れた所定時間経過していると、ステップＳＡ９におい
て、バルブ４０への開弁信号の出力を停止させ該バルブ
４０を閉状態とするとともに、オゾン反応槽４１への駆
動信号の出力を停止させ該オゾン反応槽４１の駆動を停
止させ、さらに、ポンプ４２への駆動信号の出力を停止
させ該ポンプ４２の駆動を停止させてステップＳＡ１に
戻る。

【００３１】以上に述べたように、第１実施形態の水質
浄化装置１１によれば、洗浄給水装置４５が、浄化部３
４を通過後の被処理水を植生層１８へ供給すると、浄化
部３４で浄化しきれない未浄化成分である窒素およびリ
ンを含む被処理水が、浄化部３４で浄化しきれないで浄
化部３４に堆積された未浄化成分である汚泥および生物
膜等とともに、植生層１８で生育されている水生植物１
７に供給され、窒素やリン、さらには汚泥および生物膜
が水生植物１７に栄養分として吸収される。

【００３２】したがって、浄化部３４で浄化しきれずに
排出される窒素やリン等の未浄化成分および浄化部３４
で浄化しきれずに堆積し洗浄時に排出される汚泥および
生物膜等からなる未浄化成分を除去することができる。
その結果、洗浄時に排出される汚泥および生物膜等を廃
棄のため回収する作業についてその回数を減らすことが
できる。しかも、未浄化成分を植物の栄養源として有効
利用することができる。

【００３３】また、植生層１８に供給する被処理水にオ
ゾン反応槽４１でオゾンガスを供給すると該被処理水の
未浄化成分が水生植物１７に吸収されやすくなる。特
に、汚泥および生物膜等が酸化分解されて液体状となり
水生植物１７に吸収されやすくなる。したがって、未浄
化成分を確実に水生植物１７に吸収させることができ
る。

【００３４】本発明の第２実施形態の水質浄化装置を図
５〜図９を参照して以下に説明する。

【００３５】図５に示すように、第２実施形態の水質浄
化装置５１は、池あるいは湖沼等の浄化対象としての水
域１０に浮かせられる複数のフロート５２と、該フロー
ト５２同士を連結させる連結部材５３と、フロート５２
にロープ５４でつり下げられることにより水面１０ａ下
に保持される浄化処理ユニット５５と、フロート５２間
に連結される植生容器５６と、連結部材５３上に取り付
けられる駆動装置５７とを有している。そして、植生容
器５６には、水生植物５８を生育させるための植生層５
９が設けられている。

【００３６】まず、浄化処理ユニット５５について説明
する。なお、以下の説明における上下は水域１０へ配置
された状態における上下である。浄化処理ユニット５５
は、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６１と、これら側板部６１の下端開口側を閉塞
するよう取り付けられる正方形状の下板部６２と、逆側
の上端開口側を閉塞するよう取り付けられる正方形状の
上板部６３とからなる略立方体状の外体６４を有してい
る。なお、外体６４には、多数の通水孔６５が全面に形
成されており、また、四枚の側板部６１のうちの一つの
下部所定位置には、通水孔６５より大きい貫通孔６６が
形成されている。この外体６４は、ステンレス製あるい
は樹脂製とされる。

【００３７】外体６４の下板部６２の下面の外周側には
フレーム６８が固定されている。また、外体６４の上板
部６３の上面の外周部には該外周部から上方に延出する
枠体６９が全周にわたり筒状をなして固定されている。

【００３８】そして、外体６４には、該外体６４の内側
に配置される第一管部７１および第二管部７２と、該外
体６４の外側に配置される第三管部７３とからなる円筒
の集水管体７４が設けられている。集水管体７４は、第
二管部７２が貫通孔６６に挿通された状態で外体６４に
取り付けられており、この取付状態で、第二管部７２
は、外体６４の下板部６２に平行をなしてその略中心位
置まで延在している。同取付状態で、第一管部７１は、
第二管部７２の第三管部７３に対し反対側から上方に、
外体６４の高さ方向の略中心位置まで延在し開口部７１
ａを上方に向けている。

【００３９】集水管体７４の開口部７１ａには、浄化材
としての木炭７５の侵入を防ぐ目的で、開口部７１ａを
覆うように集水部７６が取り付けられている。集水部７
６は、略有底円筒状をなすとともに、木炭７５の径より
小径の集水孔７７が全面に多数形成されている。そし
て、集水部７６は、開口側を集水管体７４の第一管部７
１の開口部７１ａに向けて該第一管部７１の外側に嵌め
られており、この状態で図示せぬホースバンド等で固定
される。この固定状態において、集水部７６の中心位置
となる点は、外体６４の中心位置となる点に一致されて
いる。

【００４０】外体６４の内側の隙間には、通水孔６５お
よび集水孔７７より径大の浄化用の担体としての木炭７
５が充填されしかも有機物を分解する好気性の微生物が
担持されて、浄化部７９が形成されている。なお、浄化
用の担体としては木炭７５以外にも活性炭等の他の炭素
系材、無機質材あるいは高分子材等を用いることができ
る。集水管体７４の第三管部７３は、外体６４への取付
状態において第二管部７２の外端位置から、該第二管部
７２に直交して上方に延出しており、その開口部７３ａ
を、水面１０ａ下の水面１０ａ近傍かつ浄化部７９より
上側に開口させている。

【００４１】集水管体７４の第三管部７３の下部には円
筒状の空気噴出管８０がその一側を挿通させている。該
空気噴出管８０には、第三管部７３内において図示せぬ
空気噴出孔が複数形成されている。該空気噴出管８０の
他側は第三管部７３の外側に導かれ、連結管８１を介し
て駆動装置５７に連結されている。

【００４２】外体６４の下側のフレーム６８には、下板
部６２に沿った水平状態で、洗浄ノズル８２が固定され
ている。この洗浄ノズル８２は、下板部６２に平行に配
置される一端側が閉塞された円筒状をなす幹管８３と、
幹管８３から多数分岐して下板部６２に平行に配置され
る先端が閉塞された円筒状の枝管８４とを有しており、
枝管８４には内外を貫通する図示せぬ空気噴出孔がそれ
ぞれ全長にわたって所定の間隔で多数形成されている。
他方、洗浄ノズル８２の幹管８３の他端側は、外体６４
の側方で鉛直に沿う連結管８５に連結されている。洗浄
ノズル８２は、該連結管８５を介して駆動装置５７に連
結されている。

【００４３】植生層５９は、樹脂製の植生容器５６内に
充填された多孔質の吸水部材やゲル状部材等からなって
おり、この植生層５９は、上面が水面１０ａに一致する
ように設けられている。そして、植生容器５６は、植生
層５９の上面位置までは被処理水を保持しそれ以上の被
処理水は処理水域１０に戻すように図示せぬ穴等が形成
されている。この植生層５９に水生植物５８が植えられ
ている。ここで、図６に示すように、植生容器５６は一
対のフロート５２同士の間に複数（図示例は２つ）が連
結されている。

【００４４】次に、駆動装置５７について説明する。駆
動装置５７は、陸側等に設置される筐体８７を有してお
り、図７に示すように、空気噴出管８０側の連結管８１
および洗浄ノズル８２側の連結管８５は、筐体８７内で
電磁式の切換弁８８に連結されている。該切換弁８８
は、筐体８７内に配置されたコンプレッサ８９の空気吐
出側にも連結されている。

【００４５】切換弁８８は、コンプレッサ８９の吐出側
を連結管８５に連通させることなく連結管８１に連通さ
せる状態と、連結管８１に連通させることなく連結管８
５に連通させる状態とに切り換えられるようになってい
る。

【００４６】これら切換弁８８およびコンプレッサ８９
は、筐体８７内に設けられたコントローラ９０に電気的
に接続されている。このコントローラ９０は、外部電源
９１に接続されており、外部電源９１からのコンプレッ
サ８９および切換弁８８への電力供給の制御を行う。

【００４７】図５に示すように、筐体８７の下部には、
浄化処理ユニット５５の枠体６９で囲まれた部分まで延
出して開口する吸引管９３が取り付けられており、筐体
８７の側部には、植生容器５６まで延出して開口する吐
出管９４が取り付けられている。筐体８７内には、コン
プレッサ９５と該コンプレッサ９５から供給される圧縮
空気をオゾンガスとするオゾンガス発生器９６とが設け
られており、さらに、処理水域１０の枠体６９内の被処
理水を吸引管９３を介して吸引し吸引した被処理水をオ
ゾンガス発生器９６のオゾンガスと混合・攪拌し、吐出
管９４を介して植生容器５６の植生層５９に吐出するミ
キシングポンプ９７が設けられている。これらコンプレ
ッサ９５、オゾンガス発生器９６およびミキシングポン
プ９７もコントローラ９０によりそれぞれの駆動が制御
される。

【００４８】ここで、コントローラ９０がコンプレッサ
８９を駆動状態とするとともに、切換弁８８を、コンプ
レッサ８９の吐出側を連結管８５に連通させることなく
連結管８１に連通させる浄化処理状態（このときの水流
を図５において矢印で示す）とすると、コンプレッサ８
９から連結管８１を介して空気噴出管８０に向け圧縮空
気が供給される。すると、該圧縮空気は空気噴出管８０
の図示せぬ空気噴出孔から噴出され集水管体７４の第三
管部７３内で気泡となって下から上へ移動し、この気泡
の移動で、該集水管体７４の第三管部７３内に上方への
水流すなわちエアリフトが生じて、浄化部７９の中心近
傍の水を、集水部７６から吸い込み、集水管体７４を通
じて処理水域１０に向け水平側方に排出させる。

【００４９】そして、このようにして集水部７６および
集水管体７４で浄化部７９内の被処理水を吸い込むこと
で、強制的に浄化処理ユニット５５の外側の水が、側板
部６１、上板部６２および下板部６２の通水孔６５か
ら、浄化部７９内に導入され、浄化部７９を中心に向け
移動して中心の集水部７６に至り、その際に、浄化部７
９を構成する木炭７５に担持された好気性微生物に、ア
オコ等の藻類や有機質浮遊物質、溶解性有機物質等が分
解されることで水が浄化される。

【００５０】そして、このように浄化処理された水が集
水部７６から集水管体７４内に吸引され、該集水管体７
４内を移動して処理水域１０に排出される。このような
水の環流で処理水域１０が浄化される。

【００５１】この場合、コンプレッサ８９、切換弁８
８、連結管８１、空気噴出管８０、集水部７６および集
水管体７４が、浄化部７９の内側から該浄化部７９で浄
化処理された被処理水を吸引し処理水域１０に吐出する
ことにより該浄化部７９に外側から内側への水流を発生
させるエアリフトポンプ（通水手段）９９を構成してい
る。

【００５２】このような浄化処理時に、コンプレッサ９
５、オゾンガス発生器９６およびミキシングポンプ９７
を駆動状態とすると、吸引管９３から処理水域１０の藻
類（アオコ）を含んだ水面１０ａ付近の被処理水が吸い
込まれることになり、ミキシングポンプ９７が、この被
処理水と、コンプレッサ９５およびオゾンガス発生器９
６から供給されるオゾンガスとを混合・攪拌する。その
際に、被処理水中の未浄化成分である藻類や難分解性有
機物がオゾンの酸化作用により分解される。そして、分
解処理された水は、吐出管９４を介して植生層５９に吐
出される。

【００５３】このとき、吸引管９３、吐出管９４、コン
プレッサ９５、オゾンガス発生器９６およびミキシング
ポンプ９７が、被処理水を植生層５９に供給する給水装
置（給水手段）１００を構成する。

【００５４】ここで、藻類はオゾンの酸化作用により死
滅し、藻類内に蓄積（固定化）されていた窒素およびリ
ン成分が被処理水に溶け出すことになる。したがって、
藻類を含んだ被処理水をオゾンにより酸化処理した後に
は窒素およびリン成分が含まれることになり、しかも、
水に溶けた状態で存在しているため、植物に吸収されや
すい状態となっている。この水が植生層５９に吐出さ
れ、植生層５９を通過する際に、被処理水中の窒素およ
びリン成分が水生植物５８に吸収され浄化処理される。
そして、窒素およびリン成分が浄化処理された水は処理
水域１０に再び戻される。

【００５５】他方、コントローラ９０がコンプレッサ８
９を駆動状態とするとともに、切換弁８８を、コンプレ
ッサ８９の吐出側を連結管８１に連通させることなく連
結管８５に連通させる洗浄処理状態（このときの水流を
図８において矢印で示す）とすると、コンプレッサ８９
から連結管８５に空気が供給され、該空気が連結管８５
に連通された洗浄ノズル８２の図示せぬ空気噴出孔から
噴出させられ、該洗浄ノズル８２の上側の下板部６２の
通水孔６５から浄化部７９内に入り、浄化部７９全体を
通って上方に移動する。この空気の移動で、木炭７５の
表面と空気が接触し、木炭７５の表面から汚泥および生
物膜が剥離される。さらに、浄化部７９内の空気の上昇
により、浄化部７９内で下板部６２から上板部６３に向
かう水の流れが生じ、この流れにより、浄化部７９内で
剥離された未浄化成分である汚泥および生物膜は、浄化
部７９の主として上板部６３の通水孔６５を通って枠体
６９で囲まれた範囲に排出される。このようにして浄化
部７９が洗浄される。ここで、枠体６９は、洗浄時に浄
化部７９から排出される成分が処理水域１０に拡散して
処理水域１０が濁って景観を損なうのを防止する隔壁の
役目をしている。

【００５６】この場合、コンプレッサ８９、切換弁８
８、連結管８５および洗浄ノズル８２が、浄化部７９を
洗浄する洗浄装置（洗浄手段）１０１を構成している。

【００５７】このような洗浄処理時に、給水装置１００
のコンプレッサ９５、オゾンガス発生器９６およびミキ
シングポンプ９７を駆動状態とすると、処理水域１０の
枠体６９の範囲内に排出された未浄化成分である汚泥お
よび生物膜等を含む被処理水が吸引管９３から吸い込ま
れることになり、ミキシングポンプ９７が、この被処理
水と、コンプレッサ９５およびオゾンガス発生器９６か
ら供給されるオゾンガスとを混合・攪拌する。その際
に、被処理水中の汚泥および生物膜等がオゾンの酸化作
用により分解される。その後、被処理水は、吐出管９４
を介して植生層５９に吐出される。すなわち、給水装置
１００は、洗浄装置１０１による浄化部７９の洗浄時に
該浄化部７９から排出される汚泥および生物膜等の未浄
化成分を含む被処理水を植生層５９に供給する。

【００５８】ここで、汚泥および生物膜もオゾンの酸化
作用により分解され、固定化されていた窒素およびリン
成分が被処理水に溶け出すことになる。したがって、汚
泥および生物膜等を含んだ被処理水をオゾンにより酸化
処理した後には窒素およびリン成分が含まれることにな
り、しかも、水に溶けた状態で存在しているため、水生
植物５８に吸収されやすい状態となっている。この水が
植生層５９に吐出され、植生層５９を通過する際に、被
処理水中の窒素およびリン成分が水生植物５８に吸収さ
れ浄化処理される。そして、窒素およびリン成分が浄化
処理された水は処理水域１０に再び戻される。このよう
にして、浄化部７９の洗浄時に剥離された汚泥および生
物膜等が処理水域１０に拡散することを防止することに
より、処理水域１０を汚染することを防止かつ洗浄時に
処理水域１０の景観を損ねることを防止する。

【００５９】次に、第２実施形態の水質浄化装置５１の
動作について図９のフローチャートを参照して説明す
る。外部電源９１から電力がコントローラ９０に供給さ
れると、コントローラ９０は、まず、コンプレッサ８９
からの圧縮空気を連結管８１に供給するように切換弁８
８を切り換え（ステップＳＢ１）、コンプレッサ８９，
９５およびオゾンガス発生器９６、ミキシングポンプ９
７を駆動する（ステップＳＢ２）。そして、オゾンガス
発生器９６の駆動電圧を予め設定された所定値Ｖ１とす
る（ステップＳＢ３）。すると、コンプレッサ８９から
連結管８１に供給された圧縮空気は、空気噴出管８０か
ら噴出され、集水管体７４の第三管部７３内にエアリフ
トを生じさせて、浄化部７９に外側から内側に被処理水
を流し該被処理水を浄化処理する。一方で、給水装置１
００のミキシングポンプ９７により吸引管９３を介して
吸い込んだ被処理水とオゾンガスとを混合・攪拌し、藻
類等が分解された後の被処理水を吐出管９４を介して植
生層５９に供給し、該被処理水に含まれる窒素およびリ
ン成分を水生植物５８に吸収させて浄化する。

【００６０】コントローラ９０は、浄化部７９の洗浄時
期か否かを判定し（ステップＳＢ４）、洗浄時期でない
場合には、ステップＳＢ４を繰り返して浄化処理を続け
る。ここで、浄化部７９の洗浄時期は、長期間浄化処理
を行い、浄化部７９の目詰まりが進み、目的とする浄化
性能が得られないような場合に実行されるもので、例え
ば、別途設けた圧力センサにより検出した集水管体７４
の下部における吸込圧力が予め設定された値以上となっ
たときや、タイマにより一定期間浄化を行ったとき等に
実行される。

【００６１】そして、ステップＳＢ４において、浄化部
７９の洗浄時期である場合、コントローラ９０は、コン
プレッサ８９からの圧縮空気を連結管８５に供給するよ
うに切換弁８８を切り換える（ステップＳＢ５）。そし
て、オゾンガス発生器９６の駆動電圧を上記所定値Ｖ１
より大きい予め設定された所定値Ｖ２としてオゾンガス
量を増大させる（ステップＳＢ６）。コンプレッサ８９
から連結管８５を介して洗浄ノズル８２に供給された圧
縮空気は、洗浄ノズル８２から噴出され、浄化部７９内
を上昇して浄化部７９の洗浄を行う。すると、浄化部７
９から処理水域１０の主として枠体６９内に汚泥および
生物膜等を含む被処理水が排出され、給水装置１００
が、ミキシングポンプ９７においてこの被処理水を吸引
管９３を介して吸引して、オゾンガスと混合・攪拌し、
汚泥および生物膜等が分解された後の被処理水を吐出管
９４を介して植生層５９に供給し、該被処理水に含まれ
る窒素およびリン成分を水生植物５８に吸収させて浄化
する。

【００６２】上記したように、浄化処理時には、植生層
５９に供給する被処理水にオゾンガスを供給する一方、
洗浄処理時には、植生層５９に供給する、洗浄により排
出された汚泥および生物膜等を含む被処理水にオゾンガ
スを供給することになり、しかも、浄化処理時に被処理
水に供給するオゾンガス量と、洗浄処理時に洗浄により
排出された汚泥および生物膜等を含む被処理水に供給す
るオゾンガス量とを異ならせている。

【００６３】これは、浄化部７９の洗浄処理時において
は、汚泥等を含んだ高濃度の汚濁水を酸化処理する必要
があるため、オゾンガスの供給量を浄化処理時における
オゾンガスの供給量に比して大きくするのである。

【００６４】そして、コントローラ９０は、タイマーＴ
をリセットし、カウントを開始する（ステップＳＢ
７）。次に、予め設定された時間Ｔ１が経過したか否か
すなわちＴ＞Ｔ１となったか否かを判定し（ステップＳ
Ｂ８）、時間Ｔ１が経過するまでステップＳＢ８を繰り
返して浄化部７９の洗浄処理を続ける。

【００６５】ステップＳＢ８において、予め設定された
時間Ｔ１が経過したと判定されると、コントローラ９０
は、圧縮空気を連結管８１に供給するように切換弁８８
を切り換える（ステップＳＢ９）。これにより、浄化部
７９の洗浄処理が終了し、再び水域１０の浄化処理を行
うことになる。

【００６６】ここで、浄化部７９の洗浄処理が終了して
も、しばらくの間は、浄化部７９から排出される汚泥お
よび生物膜等が浄化部７９の上方に滞留するため、オゾ
ンガス発生器９６の駆動電圧は予め設定された所定値Ｖ
２のままとした状態で、コントローラ９０は、タイマー
Ｔをリセットし、カウントを開始する（ステップＳＢ１
０）。次に、予め設定された時間Ｔ２が経過したか否か
すなわちＴ＞Ｔ２となったか否かを判定し（ステップＳ
Ｂ１１）、時間Ｔ２が経過するまでステップＳＢ１０を
繰り返して、オゾンガス発生器９６の駆動電圧を所定値
Ｖ２のままとする一方、予め設定された時間Ｔ２が経過
したと判定した場合、ステップＳＢ３に戻り、オゾンガ
ス発生器９６の駆動電圧を所定値Ｖ１に戻す。

【００６７】以上に述べたように、第２実施形態の水質
浄化装置５１によれば、給水装置１００が、浄化部７９
の洗浄時に該浄化部７９から排出される未浄化成分（汚
泥や生物膜等）を含む被処理水を吸引して植生層５９へ
供給すると、浄化部７９で浄化しきれない未浄化成分で
ある窒素やリンを含む被処理水が、浄化部７９で浄化し
きれないで浄化部７９に堆積された未浄化成分である汚
泥および生物膜等ともに、植生層５９で生育されている
植物に供給され、窒素やリン、さらには汚泥および生物
膜等が植物に栄養分として吸収される。

【００６８】したがって、浄化部７９で浄化しきれずに
排出される窒素やリン等の未浄化成分および浄化部７９
で浄化しきれずに堆積し洗浄時に排出される汚泥および
生物膜等からなる未浄化成分を除去することができる。
その結果、洗浄時に排出される汚泥および生物膜等を廃
棄のため回収する作業についてその回数を減らすことが
できる。しかも、未浄化成分を植物の栄養源として有効
利用することができる。

【００６９】また、植生層５９に供給する被処理水にオ
ゾンガスを供給すると該被処理水の未浄化成分が植物に
吸収されやすくなる。特に、汚泥および生物膜等が酸化
分解されて液体状となり植物に吸収されやすくなる。し
たがって、未浄化成分を確実に植物に吸収させることが
できる。

【００７０】なお、図示は略すが、給水装置１００のミ
キシングポンプ９７により吸い込まれる被処理水の濁度
を検出する濁度センサ（濁度検出手段）を設け、該濁度
センサの検出結果に基づいてオゾンガス発生器９６の駆
動電圧を制御するようにすることも可能である。

【００７１】このようにすれば、夏期に藻類が異常発生
した場合など、処理水域１０の被処理水の実際の状態に
応じてオゾンガスの被処理水への供給量を制御すること
ができるため、被処理水の水質に適した条件で浄化がで
き、浄化効率を向上させることができる。しかも、浄化
部７９の洗浄時においても、浄化部７９から剥離した汚
泥および生物膜等の量に応じてオゾンガスの被処理水へ
の供給量を制御することができるため、浄化効率を向上
させることができる。

【００７２】加えて、給水装置１００をエアリフトポン
プで構成し、被処理水を空気ではなくオゾンガスのリフ
トで汲み上げるようにしてもよい。このようにすれば、
給水装置１００の駆動と被処理水の酸化処理とを同時に
行うことができる。さらには、上記した浄化処理ユニッ
ト５５を処理水域１０の水底に固定してもよい。

【００７３】本発明の第３実施形態の水質浄化装置を図
１０〜図１４を参照して第２実施形態との相違部分を中
心に以下に説明する。なお、第２実施形態と同様の部分
には同一の符号を付しその説明は略す。

【００７４】第３実施形態の水質浄化装置５１は、第２
実施形態に対し、植生容器５６、枠体６９および駆動装
置５７の構成が主に相違している。すなわち、図１０お
よび図１１に示すように、第３実施形態の枠体６９は、
四角筒状をなしてその内側に外体６４の上部を嵌合させ
る内側枠部１０５と、該内側枠部１０５の下部から側方
に延出する底板部１０６と、該底板部１０６の外体６４
に対し反対側から内側枠部１０５の外側を囲むように設
けられる四角筒状の外側枠部１０７とを有しており、断
面コ字状をなしている。なお、外側枠部１０７は内側枠
部１０５よりも高さが高くされており、その上端部は植
生容器５６の下端部に一致している。ここで、内側枠部
１０５と外側枠部１０７との間は、上方に開口する汚泥
溜まり１１０とされている。

【００７５】植生容器５６には、浄化処理ユニット５５
側の側面５６ａの底部５６ｂ側に、通水孔１０８が形成
されており、浄化処理ユニット５５に対し反対側の側面
５６ｃの底部５６ｂ側にも、通水孔１０９が形成されて
いる。ここで、図１２に示すように、互いに連結された
植生容器５６同士は、通水孔１０８および通水孔１０９
同士を連通させており、浄化処理ユニット５５側の植生
容器５６の通水孔１０８および浄化処理ユニット５５に
対し反対側の植生容器５６の通水孔１０９は、処理水域
１０に開口している。

【００７６】次に、駆動装置１３について説明する。駆
動装置１３は、図１３に示すように、第２実施形態に対
し、上記した給水装置１００が設けられておらず、それ
に代えて、洗浄装置１０１が、該洗浄装置１０１による
浄化部７９の洗浄時に該浄化部７９から排出される未浄
化成分である汚泥および生物膜等を含む被処理水を植生
層５９に供給するようになっている。

【００７７】ここで、コントローラ９０がコンプレッサ
８９を駆動状態とするとともに、切換弁８８を、コンプ
レッサ８９の吐出側を連結管８５に連通させることなく
連結管８１に連通させる浄化処理状態とする（このとき
の水流を図１０および図１２において矢印で示す）と、
コンプレッサ８９から連結管８１を介して空気噴出管８
０に向け圧縮空気が供給される。すると、該圧縮空気は
空気噴出管８０の図示せぬ空気噴出孔から噴出され集水
管体７４の第三管部７３内で気泡となって下から上へ移
動し、この気泡の移動で、該集水管体７４の第三管部７
３内に上方への水流すなわちエアリフトが生じて、浄化
部７９の中心近傍の水を、集水部７６から吸い込み、集
水管体７４を通じて処理水域１０に向け水平側方に排出
させる。

【００７８】そして、このようにして集水管体７４で浄
化部７９内の水を吸い込むことで、強制的に浄化処理ユ
ニット５５の外側の水が、通水孔６５から、浄化部７９
内に導入され、浄化部７９を中心に向け移動して中心の
集水部７６に至り、その際に、浄化部７９を構成する木
炭７５に担持された好気性微生物に、アオコ等の藻類や
有機質浮遊物質、溶解性有機物質等が分解されることで
水が浄化される。

【００７９】そして、このように浄化処理された水が集
水部７６から集水管体７４内に吸引され、該集水管体７
４内を移動して処理水域１０に排出される。このような
水の環流で処理水域１０が浄化される。

【００８０】このような浄化処理時に、上記した浄化処
理ユニット５５の枠体６９より内側の被処理水の浄化部
７９内への流れで、植生容器５６には、浄化処理ユニッ
ト５５に対し反対側の通水孔１０９からその内部を通過
して浄化処理ユニット５５側の通水孔１０８への水流が
生じ、該植生容器５６内の植生層５９に被処理水が供給
される。そして、植生層５９を通過する際に、被処理水
中の窒素およびリン成分が水生植物５６に吸収され浄化
処理される。そして、窒素およびリン成分が浄化処理さ
れた水は浄化処理ユニット５５で浄化された後、処理水
域１０に再び戻される。

【００８１】他方、コントローラ９０がコンプレッサ８
９を駆動状態とするとともに、切換弁８８を、コンプレ
ッサ８９の吐出側を連結管８１に連通させることなく連
結管８５に連通させる洗浄処理状態（このときの水流を
図１４において矢印で示す）とすると、コンプレッサ８
９から連結管８５に空気が供給され、該空気が連結管８
５に連通された洗浄ノズル８２の図示せぬ空気噴出孔か
ら噴出させられ、該洗浄ノズル８２の上側の下板部６２
の通水孔６５から浄化処理ユニット５５内に入り、浄化
部７９全体を通って上方に移動する。この空気の移動
で、木炭７５の表面と空気が接触し、木炭７５の表面か
ら未浄化成分である汚泥および生物膜が剥離される。さ
らに、浄化部７９内の空気の上昇により、浄化部７９内
で外体６４の下板部６２から上板部６３に向かう水の流
れが生じ、この流れにより、浄化部７９内で剥離された
汚泥および生物膜等は、主として上板部６３の通水孔６
５から枠体６９内に排出される。このようにして浄化部
７９が洗浄される。

【００８２】このような洗浄処理時に、上記した浄化処
理ユニット５５内から枠体内６９への被処理水の流れ
で、植生容器５６には、浄化処理ユニット５５側の通水
孔１０８からその内部を通過して浄化処理ユニット５５
に対し反対側の通水孔１０９への水流が生じ、該植生容
器５６内の植生層５９に、汚泥および生物膜等を含む被
処理水が供給される。そして、植生層５９を通過する際
に、被処理水中の汚泥および生物膜等が水生植物５８に
栄養分として吸収され浄化処理される。このようにして
汚泥および生物膜等が浄化処理された水は処理水域１０
に再び戻される。ここで、汚泥および生物膜等の一部
は、植生容器５６を通過する前に、枠体６９の汚泥溜ま
り１１０に溜まることになり、植生容器５６に流入する
汚泥および生物膜等の量を減らすことができる。また、
洗浄処理から浄化処理に戻った場合に、植生容器５６か
ら戻される汚泥および生物膜等についても汚泥溜まり１
１０に溜まることになって、浄化部７９に戻され該浄化
部７９を再び詰まらせることが防止される。そして、こ
のように汚泥溜まり１１０に溜められた汚泥および生物
膜等は、定期的な機器類のメンテナンス時に簡単に引き
抜いて除去することができ、日常のメンテナンスは不要
となる。

【００８３】

【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、給水手段が、浄化部を通
過後の被処理水を植生層へ供給すると、浄化部で浄化し
きれない未浄化成分（例えば、窒素およびリン）を含む
被処理水が植生層で生育されている植物に供給され、未
浄化成分が植物に栄養分として吸収される。したがっ
て、浄化部で浄化しきれない未浄化成分を除去すること
ができる。しかも、未浄化成分を植物の栄養源として有
効利用することができる。

【００８４】また、本発明の請求項２記載の水質浄化装
置によれば、給水手段が、洗浄手段による浄化部の洗浄
時に該浄化部から排出される未浄化成分（例えば汚泥や
生物膜等）を含む被処理水を吸引して植生層へ供給する
と、浄化部で浄化しきれないで浄化部に堆積された未浄
化成分を含む被処理水が植生層で生育されている植物に
供給され、該植物に栄養分として吸収される。したがっ
て、浄化部で浄化しきれずに堆積し洗浄時に排出される
未浄化成分を除去することができる。その結果、洗浄時
に排出される未浄化成分を廃棄のため回収する作業につ
いてその回数を減らすことができる。しかも、未浄化成
分を植物の栄養源として有効利用することができる。

【００８５】本発明の請求項３記載の水質浄化装置によ
れば、オゾンガス供給手段で植生層に供給する被処理水
にオゾンガスを供給すると該被処理水の未浄化成分が植
物に吸収されやすくなる。したがって、未浄化成分を確
実に植物に吸収させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態の水質浄化装置を示す
側断面図であって浄化処理時の水流を矢印で示すもの。

【図２】 本発明の第１実施形態の水質浄化装置を示す
平面図である。

【図３】 本発明の第１実施形態の水質浄化装置を示す
側断面図であって洗浄処理時の水流を矢印で示すもの。

【図４】 本発明の第１実施形態の水質浄化装置のコン
トローラによる制御内容を示すフローチャートである。

【図５】 本発明の第２実施形態の水質浄化装置の要部
を示す側断面図であって浄化処理時の水流を矢印で示す
もの。

【図６】 本発明の第２実施形態の水質浄化装置を示す
側断面図であって浄化処理時の水流を矢印で示すもの。

【図７】 本発明の第２実施形態の水質浄化装置の駆動
装置等を示すブロック図である。

【図８】 本発明の第２実施形態の水質浄化装置の要部
を示す側断面図であって洗浄処理時の水流を矢印で示す
もの。

【図９】 本発明の第２実施形態の水質浄化装置のコン
トローラによる制御内容を示すフローチャートである。

【図１０】 本発明の第３実施形態の水質浄化装置の要
部を示す側断面図であって浄化処理時の水流を矢印で示
すもの。

【図１１】 本発明の第３実施形態の水質浄化装置を示
す平面図である。

【図１２】 本発明の第３実施形態の水質浄化装置を示
す側断面図であって浄化処理時の水流を矢印で示すも
の。

【図１３】 本発明の第３実施形態の水質浄化装置の駆
動装置等を示すブロック図である。

【図１４】 本発明の第３実施形態の水質浄化装置の要
部を示す側断面図であって洗浄処理時の水流を矢印で示
すもの。

【符号の説明】 １０ 処理水域 １１，５１ 水質浄化装置 １７，５８ 水生植物（植物） １８，５９ 植生層 ３４，７９ 浄化部 ３８ 通水装置（通水手段） ４１ オゾン反応槽（オゾンガス供給手段） ４５ 洗浄供給装置（給水手段，洗浄装置） ９６ オゾンガス発生器（オゾンガス供給手段） ９９ エアリフトポンプ（通水手段） １００ 給水装置（給水手段） １０１ 洗浄装置（洗浄手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D003 AA06 AB11 BA07 DA18 DA20 DA21 DA22 DA29 EA06 EA22 EA25 EA30 FA05 4D040 CC02 CC07 4D050 AA02 AA06 AB07 AB34 AB47 BB02 BD03 BD06 BD08 CA06 CA17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 担持した微生物により被処理水を浄化処
   理する浄化部と、該浄化部を通過するよう被処理水に水
   流を発生させる通水手段とを有する水質浄化装置におい
   て、 植物を生育させるための植生層と、 前記浄化部を通過後の被処理水を前記植生層へ供給する
   給水手段と、を具備することを特徴とする水質浄化装
   置。
2. 【請求項２】 担持した微生物により被処理水を浄化処
   理する浄化部と、該浄化部を通過するよう被処理水に水
   流を発生させる通水手段と、前記浄化部を洗浄する洗浄
   手段とを有する水質浄化装置において、 植物を生育させるための植生層と、 前記洗浄手段による前記浄化部の洗浄時に該浄化部から
   排出される未浄化成分を含む被処理水を吸引して前記植
   生層に供給する給水手段と、を具備することを特徴とす
   る水質浄化装置。
3. 【請求項３】 前記給水手段は、前記植生層に供給する
   被処理水にオゾンガスを供給するオゾンガス供給手段を
   含むことを特徴とする請求項１または２記載の水質浄化
   装置。