JP2003166224A

JP2003166224A - 曝気システム

Info

Publication number: JP2003166224A
Application number: JP2001402348A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamamoto; 孝山本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】広範囲の水域においても、簡易に、かつ設備
費もあまりかからず、経済的に曝気することができ、さ
らには浚渫時には水域の汚濁、汚染を防止することがで
きる曝気システムを提供するを提供すること。【解決手段】船舶に搭載した曝気水噴射装置と、水中
に配設した噴射ノズルと、曝気水噴射装置と噴射ノズル
間を接続した配管とから構成し、ポンプにて供給する高
圧水を曝気水噴射装置にて混気水流として噴射ノズルよ
り水中に微細気泡を含む高圧水流を噴射するようにした
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、曝気システム、特
に船舶にポンプと曝気水噴射装置を搭載し、水中に噴射
ノズルを配設することにより水中曝気を移動式とし、広
範囲の水域においても曝気を確実に、簡易に行うように
した曝気システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、池、湖沼等の閉鎖水域、或いは河
川、港湾などの解放水域において、水質の改善を目的と
して曝気をする場合、水面の水を単にかき混ぜる水車
式、噴水式、さらには水底に又は水中に配設した散気管
よりブロワにて供給される空気を微細気泡として噴射す
る散気管式などが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の曝
気システムは、いずれも曝気装置を所定位置に配設固定
して稼働するようにしているから、曝気される水面域が
限定され、広範囲の水域にて曝気する場合は、複数台の
曝気装置を所定間隔で配設する必要があるため、設備及
び運転費が高価となり、各曝気装置の保守点検に手数が
かかり、また、曝気装置が配設できない岸辺から遠方の
水域では、曝気が行えないという問題があった。さらに
は、港湾、湖沼、又は河川等を浚渫する場合には、岸辺
より遠くの水域においては、例えば図２に示すような浚
渫船Ｓを浮かべ、クレーン６を操作することにより、該
クレーンに吊垂支持したバケット６１を開閉と昇降とを
行い、海底、川底、湖沼底に沈澱している汚泥などを浚
渫するようにするか、或いは底部に沈澱している汚泥を
汚水と共に水中ポンプにて吸い上げて浚渫している。こ
のため、沈澱汚泥が掻き揚げられるとき、汚泥の一部が
水中に落下したり、水域内の水と混合されて水域を汚
濁、汚染させるとともに、漁業問題にも発展しかねない
という問題があった。また、散気管式では、高圧空気を
微細なノズルより噴射しても、気泡は数１０ミクロン〜
１００ミクロン程度で、ミクロン単位までは微細化する
ことができないので、溶存性の向上にも限度があり、さ
らには散気管のノズル孔径を小さくすれば、目詰まりが
使用じて散気効率を低下させ、メンテナンスが不便であ
るという問題があった。

【０００４】本発明は、従来の曝気システムの有する問
題に鑑み、広範囲の水域においても、簡易に、かつ設備
費もあまりかからず、経済的に曝気することができ、さ
らには浚渫時には水域の汚濁、汚染を防止することがで
きる曝気システムを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、船舶に搭載した曝気水噴射装置と、水中に配
設した噴射ノズルと、曝気水噴射装置と噴射ノズル間を
接続した配管とから構成し、ポンプにて供給する高圧水
を曝気水噴射装置にて混気水流として水中に配設した噴
射ノズルより水中に微細気泡を含む高圧水流を噴射する
ようにしたことを特徴とする。なお、ここで言う「船
舶」とは、漁船、貨物船、客船、荷役船など搭載推進装
置にて自走することができる船舶と、浚渫船、クレーン
船など推進装置を備えない荷役専用船等を含むものとす
る。

【０００６】本発明の曝気システムにおいては、水面に
浮上または浮上自走する船舶に、曝気水噴射装置と、水
中に混気を噴射するように吐出する噴射ノズルとを搭載
しているから、広い水域内の何れの水域においても曝気
することができ、特に自走することにより、従来商業電
源のない海域等においては、曝気は不可能であったが、
船舶に搭載した動力用いることができるので、容易に曝
気することができる。

【０００７】また、本第２発明は、曝気水噴射装置を、
高圧水の噴射により曝気水噴射本体内に発生する負圧を
利用して空気を吸引し、高圧水流にて該曝気水噴射本体
内にて吸引空気を微細化し、混気水流として先端に配設
した噴射ノズルより噴射するように構成することができ
る。

【０００８】この本第２発明においては、簡単な構成
で、ポンプからの高圧水を曝気水噴射装置の流通路内を
流通させるだけで、流通路内に発生する負圧を利用して
空気を吸引し、かつ微細化することができるとともに、
高圧水流に混合できるので、移動する船舶にも簡単に備
えることができ、機械的駆動部が水中にないので、摩耗
等がなく、メンテナンスも簡易に行える。

【０００９】また、本第３発明は、曝気水噴射装置を、
船舶に吊垂支持するよう構成することができる。

【００１０】この本第３発明においては、曝気水噴射装
置を船舶に吊垂支持し、水中に配設するようにしている
から、新造船だけでなく、既に運行されている船舶にお
いても簡易に適用することができると共に、その船舶の
用途、種別、大きさに関係なく適用することができ、か
つ曝気装置の設置、保守点検が簡易に行える。

【００１１】また、本第４発明は、曝気水噴射装置を、
船舶に吊垂支持し、水中内に配設することができる。

【００１２】この本第４発明においては、曝気水噴射装
置を、直接水中内に吊垂支持することができるので、ポ
ンプのみ船舶に搭載されているか、或いは搭載可能なら
ば該ポンプと曝気水噴射装置とを配管にて接続するだけ
で、簡易に水域の曝気が可能となり、吊垂支持位置が限
定されることなく自由に選定使用することができ、不使
用持には水面より引き上げることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の曝気システムの実
施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の
第１実施例を示す。図において１は、船舶Ｓの所定位置
に搭載した曝気水噴射装置で、該曝気水噴射装置１を船
舶Ｓに搭載したポンプＰとを配管３を介して接続し、高
圧水、これは特に限定されるものではないが、０．０５
〜２．０ＭＰａ、望ましくは０．２〜０．５ＭＰａ（最
も用途が多い）を供給するようにするとともに、船舶Ｓ
の船首部分或いは船尾部分、その他適切な位置に船舷に
沿って吊垂支持し、水中に配設した噴射ノズル２とを接
続するようにした配管３とから構成し、これにより曝気
水噴射装置１にポンプＰにて供給する高圧水を曝気水噴
射装置１内にて発生した微細気泡と水とを混合して混気
水流とし、これを水中に配設した噴射ノズル２より水中
に高圧の微細気泡水流として噴射するように構成する。
なお、配管３は、曝気水噴射装置１の後端となる噴射筒
１４の先端に接続し、これによりポンプＰから供給され
る高圧水を、曝気水噴射装置１内を高速で流通する混気
水を噴射ノズル３に供給するようにする。

【００１４】曝気水噴射装置１及びポンプＰを搭載する
船舶Ｓとしては、図１に示す実施例のように、漁船、貨
物船、客船、荷役船などに搭載した推進装置により自走
することができる船舶Ｓを初めとして、図２に示すよう
に、浚渫船、クレーン船など自ら推進装置を備えない荷
役専用船等を含むもので、これは特に限定されるもので
はなく、船舶Ｓならばその目的、機能等は関係ないもの
とする。

【００１５】また、船舶Ｓに搭載する曝気水噴射装置１
とポンプＰは、その配設箇所は、図示の実施例のよう
に、船首や船尾に限定されるものではなく、船舶の荷役
作業、接岸等に支障のない場所であれば、どの位置、場
所にも設置することができる。また、ポンプＰはあらか
じめ船舶Ｓに搭載されている冷却用、その他のポンプを
兼用して使用することもできる。

【００１６】また、ポンプＰの吸水口には、吸水管４を
接続し、該管先端の水中にストレーナ等５を取り付け、
これにより、曝気水噴射装置１内の流路や噴射ノズルが
詰まらないように水中の不純物を除去し、水のみを吸水
できるようにする。この曝気水噴射装置１としては、ポ
ンプＰより供給される高圧水流により曝気水噴射装置１
内の水路内に発生する負圧を利用して大気を吸引し、か
つ高圧水流の流速等により剪断、破砕して微細気泡と
し、これを高速水流と混合し、先端の噴射筒１４より配
管３内へ噴射するようにするもので、この一例として、
図３に示すが、これは、特に図示するものに限定される
ものではない。図３に示す曝気水噴射装置１は、端部に
加圧給水管Ｐ１を、外周面に給気管Ｐ２をそれぞれ接続
した外筺１５内に、筒状をした吸込ノズル部材１１と、
一段又は二段以上（図面に示す実施例では２段とした
が、３段以上とすることもできる）の中間ノズル部材１
２、１３と、噴射筒１４とを、その各軸心を同一直線上
に配置されるよう順次配列するよう嵌合し、一体に結合
して構成される。

【００１７】また、最先端に配置された吸込ノズル部材
１１に、加圧給水管Ｐ１を接続し、ポンプＰより高圧の
圧力水、望ましくは水道水或いはごみなどを予め除去し
た清浄水で、曝気水噴射装置１の流路やノズル孔を詰ま
らせないようにした水を高圧で、該吸込ノズル部材１１
内に供給するようにする。さらに、外筺１５に接続され
た給気管Ｐ２の先端は、外筺１５内に形成した空気導入
室１５ｈに大気から空気を自吸できるように大気中に解
放するか、加圧空気或いは酸素等の気体を吸気できるよ
うに圧力タンク、或いはブロアー（いずれも図示せず）
に接続する。

【００１８】また、それぞれ筒状をした吸込ノズル部材
１１、中間ノズル部材１２、１３及び噴射筒１４の接続
位置には、空気導入孔ＨとリングノズルＮ１，Ｎ２を形
成する。最前列（１段目）の空気導入孔Ｈは、小孔形と
し、１又は周回方向に沿って複数個をほぼ等間隔になる
ように穿設し、また２段目以降の空気導入ノズルＮ１，
Ｎ２をリングスリット状とする。そしてこのリングスリ
ット状の空気導入ノズルＮ１，Ｎ２は、互いに中間ノズ
ル部材１２、１３、噴射筒１４を嵌め合わせて接続する
際、予め定めたわずかな隙間をリング状に設けて形成す
るもので、この噴射ノズル部材間の隙間よりなる空気導
入ノズルＮ１，Ｎ２は、水量、流速、溶存酸素率などの
条件により最も適したものとなるように設定する。これ
は、設計時に予め定めておくようにするか、各部材間の
接続をねじ嵌合等の調整可能な構造とすることにより適
宜調整できるものとする。

【００１９】これにより、加圧給水管Ｐ１を経て導入さ
れた加圧水が、この同一軸心となるよう配列接続された
各ノズル部材１１，１２，１３，１４の流通路１１ａ，
１２ａ，１３ａ，１４ａ内を高速流となって流通すると
き、流通路内周面に負圧が発生する。この負圧により吸
込ノズル部材１１と中間ノズル部材１２との間に形成し
た小孔形の空気導入孔Ｈを経て直接、また中間ノズル部
材１２と１３との間、中間ノズル部材１３と噴射筒１４
との間にそれぞれ形成したリングスリット状の空気導入
ノズルＮ１，Ｎ２を経て、給気管Ｐ２、外筺１５内の空
気導入室１５ｈ、接線方向に形成した空気導入孔１２
ｂ，１３ｂより空気が流通路内に吸入される。そしてこ
の吸引された空気が、中間ノズル部材１２、１３の内周
面に流通路内を流通する際、高速水流にて打ち叩かれる
ように剪断され、微細化されるとともに、加圧された高
速水流と混合されるものとなる。これにより、微細気泡
と水との混合水が噴射筒１４より噴射されるようにす
る。

【００２０】また、水中に配設される噴射ノズル２は、
図１に示す船舶の船尾側に配設された噴射ノズルのよう
に単孔式とすることも、或いは船首側に配設された複孔
式とすることも、さらには単一の噴射ノズルで相反する
双方向、三方向、放射方向へ噴射するようにすることも
可能で、これは使用箇所、用途などに応じて選定するも
のとし、この噴射ノズルの形状は限定されるものではな
い。

【００２１】図２は、本発明の第２実施例を示す。船舶
Ｓとして浚渫船を使用する場合で、底部Ｂに沈澱或いは
堆積している汚泥８を浚渫し、船舶内に一時的に貯留す
る汚泥貯留槽７と、バケット６１を開閉及び昇降可能に
して備えたクレーン６とを配設し、その他、曝気水噴射
装置１、ストレーナ等５を先端に取り付けた吸水管４を
接続したポンプＰ、及び該ポンプＰと曝気水噴射装置１
とを給水管Ｐ１を介して接続することは、図１に示す実
施例と同じであるため、詳細な構成の説明を省略する。

【００２２】このように、浚渫船やクレーン船のように
単に水面に浮上して作業する船舶、または漁船、貨物
船、遊覧船等のように浮上し、かつ自走する船舶に、曝
気水噴射装置１とポンプＰとを搭載し、曝気水噴射装置
１から供給される混気を水中に噴射するように吐出する
噴射ノズル２と備えているから、従来曝気機の設置が困
難であった広い水域内の何れの水域においても船舶を移
動することにより曝気することができる。特に、従来商
業電源のない海域等において曝気不可能であったが、船
舶に搭載した動力用いることができるので、船舶Ｓが自
走することにより広い水域内での曝気も容易に行うこと
ができる。

【００２３】また、浚渫船に搭載することにより、浚渫
作業により水域が汚濁しても、この汚濁水を曝気するこ
とにより、汚濁物質中の有機物質は生物処理により分解
され、短期間内にて汚濁を解消することができるととも
に、再び沈澱する汚泥に微細気泡が含むものとなり、有
機物質の分解が促進されるものとなる。これにより、広
い水域での曝気が促進されるものとなる。

【００２４】また、汚泥中に有機物以外に、有機塩素系
有害化合物、例えばダイオキシン、ＰＢＣ等が含む場合
であっても、これら有機塩素系有害化合物の減量化にも
有効である。これは、曝気水噴射装置１の流通路内を、
高圧水が高速で流通する際、発生する負圧により吸引さ
れる空気は、高速流水により剪断、破砕され、ミクロン
単位の超微細な気泡となる時、超音波が発生すると共
に、汚水内に電離作用が発生する。この超音波及び／又
は電離作用により、有機塩素系有害化合物が電気的に分
離され、化学的作用によって有害物質が改質され、無害
化されるものである。

【００２５】

【発明の効果】本発明の曝気システムによれば、水面に
浮上または浮上自走する船舶に、曝気水噴射装置と、水
中に混気を噴射するように吐出する噴射ノズルとを搭載
しているから、広い水域内の何れの水域においても曝気
することができ、特に自走することにより、従来商業電
源のない海域等においては、曝気は不可能であったが、
船舶に搭載した動力用いることができるので、容易に曝
気することができる。

【００２６】また、本第２発明によれば、簡単な構成
で、ポンプからの高圧水を曝気水噴射装置の流通路内を
流通させるだけで、流通路内に発生する負圧を利用して
空気を吸引し、かつ微細化することができるとともに、
高圧水流に混合できるので、移動する船舶にも簡単に備
えることができ、機械的駆動部がないので、摩耗等がな
く、メンテナンスも簡易に行える。

【００２７】また、本第３発明によれば、曝気水噴射装
置を船舶に吊垂支持し、水中に配設するようにしている
から、新造船だけでなく、既に運行されている船舶にお
いても適用することができるとともに、その船舶の用
途、種別、大きさに関係なく適用することができ、かつ
曝気装置の設置、保守点検が簡易に行える。

【００２８】また、本第４発明によれば、曝気水噴射装
置を、直接水中内に吊垂支持することができるので、ポ
ンプのみ船舶に搭載されているか、或いは搭載可能なら
ば該ポンプと曝気水噴射装置とを配管にて接続するだけ
で、簡易に水域の曝気が可能となり、吊垂支持位置が限
定されることなく自由に選定使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の曝気システムの実施の形態を示す第１
実施例の説明図である。

【図２】本発明の曝気システムの実施の形態を示す第２
実施例の説明図である。面図である。

【図３】本発明の曝気システムに採用する曝気水噴射装
置の断面図である。

【符号の説明】

１曝気水噴射装置２噴射ノズル３配管４吸水管５ストレーナ６クレーン７汚泥貯留糟８沈澱汚泥又はヘドロＰポンプＳ船舶Ｐ１給水管Ｐ２吸気管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】船舶に搭載した曝気水噴射装置と、水中
に配設した噴射ノズルと、曝気水噴射装置と噴射ノズル
間を接続した配管とから構成し、ポンプにて供給する高
圧水を曝気水噴射装置にて混気水流として噴射ノズルよ
り水中に微細気泡を含む高圧水流を噴射するようにした
ことを特徴とする曝気システム。
【請求項２】曝気水噴射装置を、高圧水の噴射により
曝気水噴射装置本体内に発生する負圧を利用して空気を
吸引し、高圧水流にて該曝気水噴射装置本体内にて吸引
空気を微細化し、混気水流として先端に配設した噴射筒
より噴射するように構成したこと特徴とする請求項１記
載の曝気システム。
【請求項３】曝気水噴射装置を、船舶に吊垂支持する
よう構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の曝
気システム。
【請求項４】曝気水噴射装置を、船舶に吊り上げ可能
に吊垂支持し、水中内に配設したことを特徴とする請求
項１又は２記載の曝気システム。