JP2002045877A - 水質浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理水域が鉛直方向に水質の変動を有する場
合や、鉛直下方に温度成層などが形成されている場合に
おいても、処理水域全体として効率よく浄化処理を行う
ことができる水質浄化装置の提供。 【解決手段】 ポンプで、浄化処理された処理水を処理
水域において下方に吐出させることで、処理水域の鉛直
方向に対して水の攪拌・混合を行う。

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、水槽等の処理水域において、水質汚
染対策として、処理水域の被処理水を浄化処理する処理
部と、該処理部で浄化処理された被処理水を吸引し処理
水域に吐出するポンプ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。この種の水質浄化装置の従来の
ものでは、浄化処理された被処理水をポンプが処理水域
において側方に吐出させるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような水質浄化
装置では、浄化処理された被処理水を処理水域において
側方に吐出させるようになっているため、処理水域内に
おいて水の流れが水平方向にしか発生しない。よって、
処理水域内が鉛直方向に水質の変動を有する場合や、水
深が深く鉛直下方に温度成層などが形成されている場合
に、処理水域全体として見ると、効率よく浄化処理でき
ていない可能性があった。

【０００４】したがって、本発明は、処理水域が鉛直方
向に水質の変動を有する場合や、鉛直下方に温度成層な
どが形成されている場合においても、処理水域全体とし
て効率よく浄化処理を行うことができる水質浄化装置の
提供を目的とする。

【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、処理水域
の被処理水を浄化処理する処理部と、該処理部で浄化処
理された処理水を吸引し処理水域に吐出するポンプとを
有するものであって、前記ポンプは、浄化処理された処
理水を処理水域において下方に吐出させることを特徴と
している。

【０００６】これにより、浄化処理された処理水を処理
水域においてポンプで下方に吐出させることにより、処
理水域の鉛直方向に対して水の攪拌・混合を行うことが
できる。

【０００７】本発明の請求項２記載の水質浄化装置は、
請求項１記載のものに関して、前記ポンプによる処理水
の吐出方向を変更させる吐出方向変更手段を設けたこと
を特徴としている。

【０００８】これにより、浄化処理された処理水を処理
水域においてポンプで下方に吐出させることにより、処
理水域の鉛直方向に対して水の攪拌・混合を行うことが
できる上、アオコが発生した場合等、必要に応じて、吐
出方向変更手段がポンプによる処理水の吐出方向を変更
し例えば上方向とすることでアオコが発生した水面付近
で水を攪拌・混合させることができる。

【０００９】

【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および図２を参照して以下に説明する。

【００１０】この水質浄化装置１１は、池あるいは湖沼
等の閉鎖系の処理水域１０の水面１０ａに浮かせられる
複数（図示は一つ）の浮体１と、これら複数の浮体１を
連結させる連結金具２と、この連結金具２にロープ３を
介して支持され水面１０ａ下に保持されて処理水域１０
の被処理水を浄化処理する浄化処理ユニット１２と、陸
側あるいは浮体１上に設置される駆動装置１３（図２参
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、浄化処理ユニット１２について説明
する。浄化処理ユニット１２は、正方形状をなして環状
に連結される四枚の側板部１６と、これら側板部１６の
下端開口側を閉塞するよう取り付けられた正方形状の下
板部１８と、逆側の上端開口側を閉塞するよう取り付け
られた正方形状の上板部１９とからなる、略立方体状の
外体２０を有している。この外体２０には、全方向に多
数の流入孔１５が形成されている。また、外体２０は、
四枚の側板部１６のうちの一つの下部所定位置に流入孔
１５より大きい貫通孔２１が形成されている。

【００１２】外体２０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１８の下面の外周側にはフレーム２２がボル
ト等の図示せぬ取付手段にて固定されている。

【００１３】そして、外体２０には、第一管部２４と第
二管部２５とからなる屈曲形状の円筒の集水管体２６が
内包されている。第一管部２４は、一端側にフランジ部
２７を有しており、貫通孔２１に内周面を一致させた状
態で、該フランジ部２７において側板部１６に取り付け
られている。この取付状態で、第一管部２４は、外体２
０の下板部１８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、第二管部２５は、第一管部２
４のフランジ部２７に対し反対側から上方に、外体２０
の高さ方向の略中心位置まで延在し開口部２６ａを上方
に向けている。

【００１４】集水管体２６の開口部２６ａには、開口部
２６ａを覆うように集水部３０が取り付けられている。
集水部３０は、図示せぬ集水孔が側面および上面に多数
形成された略有底円筒状をなしている。そして、集水部
３０は、開口側を集水管体２６の第二管部２５の開口部
２６ａに向けて該第二管部２５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３０の中心位置となる点
は、外体２０の中心位置となる点に一致させられてい
る。

【００１５】外体２０の内側の隙間には、流入孔１５お
よび集水部３０の図示せぬ集水孔より径大の浄化材とし
ての木炭２９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、処理部３６が形成されている。

【００１６】外体２０の外側には、第一管部３９と第二
管部４０とからなる略Ｌ字形状の円筒の揚水管体４１が
設けられている。揚水管体４１の第一管部３９は、端部
にフランジ部４２を有しており、フランジ部４２が、貫
通孔２１に内周面を一致させた状態で、外体２０の側板
部１６に取り付けられている。なお、フランジ部４２
は、間に側板部１６を挟んだ状態で集水管体２６のフラ
ンジ部２７とボルト等で連結されることにより側板部１
６に取り付けられることになる。このような取り付け状
態において、第一管部３９は集水管体２６に連通させら
れる。

【００１７】第二管部４０は、このように第一管部３９
が外体２０に取り付られた状態で、該第一管部３９の外
端位置から、該第一管部３９に直交して上方に延出し、
外体２０より上側位置において上方に上部開口部４１ａ
を向けている。

【００１８】揚水管体４１の上部開口部４１ａには、９
０度湾曲する形状の湾曲管体７０が一端において取り付
けられている。この湾曲管体７０は、他端が外体２０に
対し反対方向に向くように揚水管体４１に取り付けられ
ている。

【００１９】湾曲管体７０の他端部には、略円錐形状を
なす吐出管体７１がその大径側において取り付けられて
いる。この吐出管体７０は、小径側が外体２０に対し反
対方向を向くように湾曲管体７０に取り付けられてお
り、小径側の吐出口７１ａにおいて処理水域１０内に開
口している。ここで、吐出管体７１の吐出口７１ａの内
径は、吐出管体７１の他の部分よりも小径（すなわち流
路断面積が小）とされており、これに連通する湾曲管体
７０、揚水管体４１および集水管体２６のいずれよりも
小径（すなわち流路断面積が小）とされている。

【００２０】揚水管体４１には、第二管部４０の下端近
傍に該第二管部４０の中心軸線に直交して貫通孔４３が
形成されており、該貫通孔４３に円筒状の空気噴出管４
４が嵌合固定されている。該空気噴出管４４の揚水管体
４１内に突出する一端部には、第二管部４０内に空気を
噴出させる図示せぬ空気噴出孔が多数形成されており、
他側は、第二管部４０の外側において上方に向け屈曲さ
れて連結管４６に連結され、陸側に設置された駆動装置
１３に連結されている。

【００２１】外体２０の下側の支持フレーム２２には、
下板部１８に沿った水平状態で、洗浄ノズル４９が固定
されている。この洗浄ノズル４９は、下板部１８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４９
ａと、幹管４９ａから多数分岐して下板部１８に平行に
配置される先端が閉塞された円筒状の枝管４９ｂとを有
しており、枝管４９ｂ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４９の幹管４９ａの他端
側は、外体２０の側方で鉛直に沿う連結管５１に連結さ
れている。洗浄ノズル４９は、該連結管５１を介して駆
動装置１３に連結されている。

【００２２】そして、浮体１に取り付けられた連結金具
２には、下方に延出する支持具７４が固定されており、
該支持具７４の延出先端部には、吐出管体７１の吐出口
７１ａと対向可能に平板からなる方向変更部材７５が固
定されている。この方向変更部材７５は、吐出管体７１
の水平方向に延びる中心軸線の延長線上に配置されてお
り、吐出管体７１側が上側に位置するよう前記延長線に
対し４５度傾斜した状態で固定されている。

【００２３】次に、駆動装置１３について説明する。駆
動装置１３は、陸側等に設置される筐体５３を有してお
り、図２に示すように、空気噴出管４４側の連結管４６
および洗浄ノズル４９側の連結管５１は、筐体５３内で
電磁式の切換弁５４に連結されている。該切換弁５４
は、筐体５３内に配置されたコンプレッサ５７の空気吐
出側にも連結されている。

【００２４】切換弁５４は、コンプレッサ５７の吐出側
を連結管５１に連通させることなく連結管４６に連通さ
せる状態と、連結管４６に連通させることなく連結管５
１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。

【００２５】これら切換弁５４およびコンプレッサ５７
は、筐体５３内に設けられたコントローラ５８に電気的
に接続されている。このコントローラ５８は、外部電源
５９に接続されており、外部電源５９からのコンプレッ
サ５７および切換弁５４への電力供給の制御を行う。

【００２６】ここで、コントローラ５８がコンプレッサ
５７を駆動状態とするとともに、切換弁５４を、コンプ
レッサ５７の吐出側を連結管５１に連通させることなく
連結管４６に連通させる浄化処理状態とすると、コンプ
レッサ５７から連結管４６を介して空気噴出管４４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４４の図示せぬ空気噴出孔から噴出され揚水管体４
１の第二管部４０内で気泡となって下から上へ移動し、
この気泡の移動で、該揚水管体４１の第二管部４０内に
上方への水流すなわちエアリフトが生じて、処理部３６
の中心近傍の水を、集水部３０から吸い込み、集水管体
２６、揚水管体４１、湾曲管体７０および吐出管体７１
を通じて、該吐出管体７１の小径の吐出口７１ａで流速
を高めて処理水域１０に向け水平側方に排出させる。

【００２７】すると、吐出管体７１の吐出口７１ａから
吐出される処理水は、方向変更部材７５にぶつかってそ
の方向が鉛直下方に向けられ、鉛直下向きに流れる。そ
して、このようにして集水管体２６等から処理部３６内
の水を吸い込むことで、強制的に外体２０の外側の水
が、側板部１６、上板部１９および下板部１８の流入孔
１５から、処理部３６内に導入され、処理部３６を中心
に向け移動して中心の集水部３０に至り、その際に、処
理部３６を構成する木炭２９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。

【００２８】そして、このように浄化処理された水が集
水部３０から集水管体２６内に吸引され、該集水管体２
６から揚水管体４１、湾曲管体７０および吐出管体７１
内を移動して吐出口７１ａから水域１０に排出される。
このような水の環流で浄化対象が浄化される。

【００２９】この場合、コンプレッサ５７、切換弁５
４、連結管４６、空気噴出管４４、集水部３０、集水管
体２６、揚水管体４１、湾曲管体７０、吐出管体７１お
よび方向変更部材７５が、処理部３６の内側から該処理
部３６で浄化処理された処理水を吸引し処理水域１０に
吐出することにより該処理部３６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（ポンプ）６１を構成
している。なお、このエアリフトポンプ６１の吐出口７
１ａの流路断面積は、上記したように、それより上流側
の吸引系流路の流路断面積より小さくされ、吐出時の流
速を高めるようになっている。

【００３０】他方、コントローラ５８がコンプレッサ５
７を駆動状態とするとともに、切換弁５４を、コンプレ
ッサ５７の吐出側を連結管４６に連通させることなく連
結管５１に連通させる洗浄処理状態とすると、コンプレ
ッサ５７から連結管５１に空気が供給され、該空気が連
結管５１に連通された洗浄ノズル４９の図示せぬ空気噴
出孔から噴出させられ、該洗浄ノズル４９の上側の下板
部１８の流入孔から処理部３６内に入り、処理部３６全
体を通って上方に移動する。この空気の移動で、木炭２
９の表面と空気が接触し、木炭２９の表面から汚泥等が
付着した生物膜が剥離される。さらに、処理部３６内の
空気の上昇により、処理部３６内で外体２０の下板部１
８から上板部１９に向かう水の流れが生じ、この流れに
より、処理部３６内で剥離された汚泥等が付着した生物
膜は、処理部３６の外側に排出される。このようにして
処理部３６が洗浄される。ここで、この場合、コンプレ
ッサ５７、切換弁５４、連結管５１および洗浄ノズル４
９が、処理部３６を洗浄する洗浄装置６２を構成してい
る。

【００３１】なお、処理部３６の洗浄は、長期間浄化処
理を行い、処理部３６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揚水管体４
１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
に自動的に実行される。

【００３２】以上の第１実施形態の水質浄化装置１１に
よれば、エアリフトポンプ６１の小径とされた吐出口７
１ａから流速が高められて吐出される処理水が、方向変
更部材７５にぶつかってその方向が鉛直下方に向けら
れ、鉛直下向きに流れる。これにより、処理水域１０の
鉛直方向に対して水の攪拌・混合を行うことができる。

【００３３】したがって、処理水域１０内が鉛直方向に
水質の変動を有する場合や、水深が深く鉛直下方に温度
成層などが形成されている場合においても、これらを攪
拌・混合し温度成層等を破壊することにより、処理水域
１０全体に対して水質を悪化させる要因を効率良く除去
することができ、処理水域１０全体として効率よく浄化
処理を行うことができる。

【００３４】しかも、エアリフトポンプ６１の吐出方向
を鉛直下方に変更する方向変更部材７５として平板を用
いるため簡便な構造となる。

【００３５】加えて、エアリフトポンプ６１の吐出口で
ある吐出口７１ａの流路断面積は、それより上流側の流
路断面積より小さくされ、吐出時の流速を高めるように
なっているため、処理水域１０の攪拌・混合を効率よく
行うことができる。

【００３６】なお、方向変更部材７５を設けるのではな
く、例えば、湾曲管体７０を１８０度湾曲する形状とす
ることで、吐出管体７１をその吐出口７１ａが下方向に
向くように設け、吐出管体７１から直接鉛直下方向に処
理水を吐出させるようにしても良い。

【００３７】次に、本発明の第２実施形態の水質浄化装
置を図３〜図５を参照して以下に第１実施形態との相違
部分を中心に説明する。なお、第１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。

【００３８】第２実施形態の水質浄化装置１１において
は、吐出管体７１の水平方向に延びる中心軸線の延長線
上に配置された平板からなる吐出方向変更手段としての
方向変更部材７５が支持具７４に対し回動可能とされて
おり、該方向変更部材７５には、これを、第１実施形態
と同様、吐出管体７１側が上側に位置するよう前記延長
線に対し４５度傾斜した下方噴出状態（図３（ａ）に示
す状態）と、吐出管体７１側が下側に位置するよう前記
延長線に対し４５度傾斜した上方噴出状態（図３（ｂ）
に示す状態）の二つの向きに切り換える吐出方向切換手
段として吐出方向切換装置７６が設けられている（図４
参照）。

【００３９】また、処理水域１０の水面１０ａ付近に
は、水の濁度を検出する濁度計７７が設けられている
（図４参照）。この濁度計７７は、コントローラ５８に
電気的に接続されており、コントローラ５８はこの濁度
計７７からの出力信号により吐出方向切換装置７６を制
御して、方向変更部材７５の向きを切り換える。

【００４０】すなわち、通常の浄化処理時においてコン
トローラ５８は、吐出方向切換装置７６により、図３
（ａ）に示すように、第１実施形態と同様に方向変更部
材７５を下方噴出状態としておき、エアリフトポンプ６
１の吐出口７１ａから吐出された処理水の方向を鉛直下
向きとすることで、鉛直方向の水の攪拌・混合を促進さ
せることになる。

【００４１】他方、アオコが発生した場合には、処理水
域１０の水面１０ａ付近において濁度が悪化するため、
水面１０ａ付近に設けられた濁度計７７からの出力信号
によりこのことを検出すると、コントローラ５８は、吐
出方向切換装置７６により、図３（ｂ）に示すように、
方向変更部材７５を自動的に上方噴出状態とする。する
と、エアリフトポンプ６１の吐出口７１ａから吐出され
る処理水は、方向変更部材７５にぶつかってその方向が
鉛直上方に向けられ、鉛直上向きに流れ、水面１０ａ付
近で水平方向に向きが変えられて、水平側方に流れる。

【００４２】したがって、アオコが発生した水面１０ａ
付近の水を攪拌・混合させることができるため、アオコ
発生時に問題となる景観についての改善を図ることがで
きる。しかも、アオコ発生場所の水を攪拌・混合するこ
とで、アオコ同士が結びついて塊となるのを防止でき、
よって、他のアオコ処理装置などによりアオコを処理す
る場合にも処理を行いやすくなる。さらに、エアリフト
ポンプ６１の吐出方向を鉛直下方および鉛直上方に切り
換える方向変更部材７５として平板を用いるため簡便な
構造となる。

【００４３】なお、エアリフトポンプ６１の処理水の吐
出方向を方向変更部材７５を用いずに変更することも可
能である。すなわち、図５に示すように湾曲管体７０
に、吐出方向変更手段である三方の切換弁７８を連結さ
せ、該切換弁７８に吐出管体７１を二つそれぞれの吐出
口７１ａが鉛直上方向および鉛直下方向に向くようにし
て連結させる。そして、コントローラ５８が切換弁７８
で上側の吐出管体７１を閉状態とし下側の吐出管体７１
を開状態とすることで鉛直下方向に処理水を吐出させる
一方、コントローラ５８が切換弁７８で上側の吐出管体
７１を開状態とし下側の吐出管体７１を閉状態とするこ
とで鉛直上方向に処理水を吐出させる（すなわち、弁７
８の開閉切り換えでエアリフトポンプ６１による処理水
の吐出方向を変更可能とする）ようにしてもよい。

【００４４】また、アオコの発生を検出するものとして
は濁度計に限定されることはなく、種々のものを用いる
ことができる。例えば、クロロフィルや透視度を測定し
てもよい。

【００４５】さらに、自動計測および自動制御を行う必
要がない場合は、人間が水質測定等で判断し、手動で方
向変更部材７５の向きあるいは切換弁７８を切り換える
ようにしてもよい。なお、本実施形態ではエアリフトポ
ンプ６１の吐出方向を方向変更部材７５にぶつけること
により鉛直下方もしくは鉛直上方に変更させる方法をと
っているが、吐出方向変更手段として、方向変更部材７
５を用いずに、例えば、吐出管体７１の向きを直接切り
替えるようにしてもよい。

【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、浄化処理された処理水を
処理水域においてポンプで下方に吐出させることによ
り、処理水域の鉛直方向に対して水の攪拌・混合を行う
ことができる。したがって、処理水域内が鉛直方向に水
質の変動を有する場合や、水深が深く鉛直下方に温度成
層等が形成されている場合においても、これらを攪拌・
混合し温度成層等を破壊することにより、水域全体に対
して水質を悪化させる要因を効率良く除去することがで
き、処理水域全体として効率よく浄化処理を行うことが
できる。

【００４７】本発明の請求項２記載の水質浄化装置によ
れば、浄化処理された処理水を処理水域においてポンプ
で下方に吐出させることにより、処理水域の鉛直方向に
対して水の攪拌・混合を行うことができる上、アオコが
発生した場合等、必要に応じて、吐出方向変更手段がポ
ンプによる処理水の吐出方向を変更し例えば上方向とす
ることでアオコが発生した水面付近で水を攪拌・混合さ
せることができる。したがって、アオコが発生した水面
付近の水を攪拌・混合させることができるため、アオコ
発生時に問題となる景観についての改善を図ることがで
きる。しかも、アオコ発生場所の水を攪拌・混合するこ
とで、アオコ同士が結びついて塊となるのを防止でき、
よって、他のアオコ処理装置などによりアオコを処理す
る場合にも処理を行いやすくなる。

【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
側断面図である。

【図２】 本発明の第１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３】 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る。

【図４】 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５】 本発明の第２実施形態の水質浄化装置の変形
例を示す側断面図である。

【符号の説明】

１０ 処理水域 １１ 水質浄化装置 ３６ 処理部 ６１ エアリフトポンプ（ポンプ） ７５ 方向変更部材（吐出方向変更手段） ７８ 切換弁（吐出方向変更手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理水域の被処理水を浄化処理する処理
   部と、該処理部で浄化処理された処理水を吸引し処理水
   域に吐出するポンプとを有する水質浄化装置において、 前記ポンプは、浄化処理された処理水を処理水域におい
   て下方に吐出させることを特徴とする水質浄化装置。
2. 【請求項２】 前記ポンプによる処理水の吐出方向を変
   更させる吐出方向変更手段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。