JP2003190978A - 水質浄化方法及び水質浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 騒音等に関する新たな問題を引き起こすこと
なく、広い範囲で浄化性能を簡単に向上させる。 【解決手段】 籠７内に石８が充填されたふとん籠３
に、放出孔９を有する放水管３を取付け、その放出孔９
から超過飽和酸素水１９を略水平方向に放出するように
する。そして、その超過飽和酸素水１９の拡散等に通じ
て、溶存酸素を、高い溶存状態で籠７内の各石８（微生
物等）に対して長時間に亘って供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水質浄化方法及び
その水質浄化方法に用いられる水質浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】汚水等の被処理液の生物学的処理方法と
して、種々の好気性処理法がある。好気性処理法におい
ては、汚濁物質の酸化、微生物等の呼吸作用等のために
十分な酸素が必要とされており、このため、気体として
の酸素（具体的には空気）を被処理液中に供給する曝気
が広く行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、曝気による酸
素の供給では、酸素が、供給後、直ちに上昇して空気中
に逸散することから、被処理液中での酸素の滞留時間は
極めて短く、被処理液中への酸素の溶存も極めて低くな
らざるを得ない。このため、供給酸素の溶存率の低い曝
気の下では、高い浄化性能を期待することは困難となっ
ている。これに対して、上記供給酸素の低い利用率を考
慮して、多量の酸素を被処理液中に供給することも考え
られるが、その場合には、エアレーション（曝気）等の
機械による騒音等に関する問題を新たに引き起こすこと
になる。しかも、酸素は、供給後、直ちに上昇し、横方
向において広い範囲に亘って行き渡ることができないこ
とから、酸素を放出する酸素放出孔を、酸素を供給すべ
き領域の下方側において満遍なく多数準備しなければな
らず、手軽には広い範囲において酸素を供給することは
困難となっている。

【０００４】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、その第１の技術的課題は、騒音等に関する新たな問
題を引き起こすことなく、広い範囲で浄化性能を簡単に
向上させることができる水質浄化方法を提供することに
ある。第２の技術的課題は、上記水質浄化方法に用いら
れる水質浄化装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記第１の技術的課題を
達成するために本発明（請求項１に係る発明）にあって
は、酸素を過飽和状態で溶存する過飽和酸素水を、被処
理液中における底層において、放出する、ことを特徴と
する水質浄化方法とした構成としてある。この請求項１
の好ましい態様としては、請求項２、３の記載の通りと
なる。

【０００６】上記第２の技術的課題を達成するために本
発明（請求項４に係る発明）にあっては、籠内に接触材
が充填された重量部材に、酸素を過飽和状態で溶存する
過飽和酸素水を放出する放水管が取付けられている、こ
とを特徴とする水質浄化装置とした構成としてある。こ
の請求項４の好ましい態様としては、請求項５〜８の記
載の通りとなる。

【０００７】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、酸素を過
飽和状態で溶存する過飽和酸素水を、放出することか
ら、過飽和酸素水の性質を利用して、過飽和の溶存酸素
の状態（液体状態）で被処理液中に供給できることにな
り、酸素の高い溶存状態をもって長時間に亘ってその酸
素を被処理液中に滞留させることができると共に、その
間を利用して、被処理液中に、液体として共通する過飽
和酸素水を拡散させることができることになる。しかも
この場合、過飽和酸素水を被処理液の底層において放出
することから、酸素が被処理液の液面までに到達する時
間を増大させることができることになり、この観点から
も、酸素の滞留時間と過飽和酸素水の拡散領域とを、増
大させることができることになる。このため、多量の酸
素を供給する曝気を広い範囲で行わなくても、過飽和酸
素水の底層への供給により水処理（好気性処理）が効果
的に広い範囲で行われることになり、騒音等に関する新
たな問題を引き起こすことなく、広い範囲で浄化性能を
簡単に向上させることができることになる。

【０００８】請求項２に係る発明によれば、過飽和酸素
水を、略水平方向から下方側方向にかけての範囲で放出
することから、その過飽和酸素水の放出方向、速度（勢
い）を、被処理液中での溶存酸素の滞留時間の増加と過
飽和酸素水の拡散とに利用できることになり、一層、広
い範囲で浄化性能を向上させることができることにな
る。

【０００９】請求項３に係る発明によれば、被処理液
を、多数の接触材により形成された接触層を通り抜ける
ように略水平方向に流すと共に、過飽和酸素水を、被処
理液の流れ方向において接触層の上流側から放出するこ
とから、被処理液が接触層を通り抜ける間に、その被処
理液中の汚濁物質が沈殿、吸着されて、それが接触層に
おける各接触材に付着した微生物等により酸化、分解さ
れる一方、過飽和酸素水は、被処理液の流れ及び自らの
拡散に基づき、高い溶存状態の酸素を接触層（微生物
等）全体に供給して、微生物等の呼吸作用等を促進する
ことになり、接触層における浄化性能を向上させること
ができることになる。しかも、過飽和酸素水を接触層の
上流側から流すことから、接触層が、被処理液の流れ方
向において広い範囲に亘って構築されている場合であっ
ても、過飽和酸素水を、自らの拡散機能だけでなく被処
理液の流れをも利用して、その広い接触層に行き渡らせ
ることができ、極めて簡単に、広い範囲に亘る接触層の
浄化性能を向上させることができることになる。

【００１０】請求項４に係る発明によれば、重量部材の
重量安定性を利用して、放水管を被処理液中における所
定位置（底層）に位置させ、その位置から過飽和酸素水
を確実に放出することができることになる。このため、
前記請求項１に係る水質浄化方法に用いられる水質浄化
装置を具体的に提供できることになる。また、当該水質
浄化装置の主要部分が、重量部材に過飽和酸素水を供給
する放水管が取付けられる構成であることから、ユニッ
トとして簡単に扱うことができ、設置等を容易に行うこ
とができることになる。さらに、当該水質浄化装置の重
量部材が、水質浄化を行っている間、河床等に設置され
ることから、当該水質浄化装置の重量部材に、護床ない
しは根固めとしての機能をも発揮させることができるこ
とになる。

【００１１】請求項５に係る発明によれば、放水管の放
出孔が、籠内の接触材に向くように設定されていること
から、その放水管からの過飽和酸素水と籠内の接触材と
により、高い浄化性能の下で、被処理液中の汚濁物質を
接触酸化（好気性処理）することができることになる。

【００１２】請求項６に係る発明によれば、放水管の放
出孔が、籠の他端側に向けて、略水平方向から下方側方
向にかけての範囲で指向されていることから、その放水
管からの過飽和酸素水の放出の方向、速度（勢い）を利
用して、被処理液中での溶存酸素の滞留時間及び過飽和
酸素水の拡散領域の増加を図ることができることにな
る。しかもこの場合、放水管が、籠の一端側下部に取付
けられていることから、河川等に対する当該水質浄化装
置の設置に際して、放水管が取付けられる側の籠の一端
側を、被処理液（河川水等）に対向するように配置する
ことにより、自らの拡散機能と被処理液の流れとに基づ
き、過飽和酸素水を接触層の上流側から流すことができ
ることになる。このため、前記請求項３に係る水質浄化
方法に用いられる水質浄化装置を具体的に提供できるこ
とになる。

【００１３】請求項７に係る発明によれば、放水管が前
記籠の内底部に設けられていることから、籠の底部から
放水管が突出して設けられることがなくなり、当該水質
浄化装置（籠）の設置を容易にすることができると共
に、放水管が施工面下に埋もれて過飽和酸素水が放出で
きなくなることを防止できることになる。しかも、放水
管が籠の内底部に配置されて接触材により押圧され、籠
に対する放水管の取付けに接触材を利用できることか
ら、放水管を籠に取付ける手間を省くことができること
になる。

【００１４】請求項８に係る発明によれば、重量部材の
下部に、該重量部材の下部から上部に向けて空気を供給
する空気供給管が取付けられていることから、籠内の接
触材間がゴミ、有機物等により目詰まりしても、空気供
給管から空気を吹き上げることにより、その有機物等を
簡単に取り除くことができることになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づいて説明する。

【００１６】図１〜図３は第１実施形態を示すものであ
る。その図１〜図３において、符号１は、実施形態に係
る水質浄化装置で、この水質浄化装置１は、重量部材と
してのいわゆるふとん籠３と、放水管４と、超過飽和酸
素水製造装置５とから概略構成されている。

【００１７】前記ふとん籠３は、当該水質浄化装置１の
重量安定性を確保すると共に、汚濁物質等を捕捉して接
触酸化、分解する接触層としての役割を担っている。こ
のため、ふとん籠３は、金網等を用いて直方体形状に形
成された籠７内に多数の石８（例えば２００ｍｍ前後）
が充填された構成とされており（図２においては石８に
ついて図示略、図３においては石８の一部のみを図
示）、その籠７内の多数の石８は、重量を確保すると共
に、捕捉して接触酸化、分解のための接触層を構成する
接触材（汚濁物質を沈殿、吸着し、付着する微生物によ
り汚濁物質を分解するもの）としての機能を発揮するこ
とになっている。しかも本実施形態においては、このふ
とん籠３（籠７）の上部金網７ａに、生物膜層を形成す
るべく、粗朶、葉付き植物等の植物１０が取付けられて
おり、これらによっても、汚濁物質の分解が行われるこ
とになっている。このようなふとん籠３は、当該水質浄
化装置１が河川の水質浄化に用いられる場合には、底層
としての河床等２に設置されることになっており、その
設置に際しては、図３に示すように、その長手方向の一
端側（図３中、左側）が被処理液としての河川水１８の
流れ方向に対向するように敷設され、河川水１８の流れ
方向において、その長手方向一端側が、その長手方向他
端側（図３中、右側）よりも上流側に位置することにな
っている。

【００１８】前記放水管４は、後述の超過飽和酸素水
（過飽和酸素水）を前記ふとん籠３底部に放出する役割
を担っている。このため、放水管４は、ふとん籠３の長
手方向一端側における内底部において、幅方向（図２
中、上下方向）にふとん籠３を横切るように延ばされて
おり、その位置において、放水管４は、ふとん籠３内の
石８に基づく押圧力により固定されている。この放水管
４には、その延び方向において、所定間隔毎に放出孔９
が形成されており、その各放出孔９は、ふとん籠３の長
手方向他端側に向けて、略水平方向に指向されている。
勿論この場合、ふとん籠３内底部の網目を利用して、放
水管４を針金等によりふとん籠３内底部に固定してもよ
い。

【００１９】前記超過飽和酸素水製造装置５は、水道水
等を原水として、通常（通常の酸素溶存量６〜８ｐｐ
ｍ）以上の酸素を溶存させた超過飽和酸素水（過飽和酸
素水）を生成する役割を担っている。本実施形態におい
ては、この超過飽和酸素水製造装置５は、１７０〜１８
０ｐｐｍの酸素を溶存させた超過飽和酸素水を生成する
ことになっており、その超過飽和酸素水は、常温の大気
中に２４時間放置しても、当初の半分程度の酸素溶存量
を維持する性質を有している。この超過飽和酸素水製造
装置５は、具体的には、所定圧の水道水等と圧力調整さ
れた酸素とをミキシングチャンバ内でミキシングするこ
とにより、水道水等に酸素を過飽和状態で溶存させるこ
とになっており、その溶存状態は、原水としての水道水
の温度、酸素の供給量、供給圧等により、調整できるこ
とになっている。勿論この場合、浄化しようとする河川
水等を使用して超過飽和酸素水を作ってもよい。これに
より、水道水等の準備負担をなくすことができることに
なる。この超過飽和酸素水製造装置５は、供給管１１、
ジョイント１２を介して前記放水管４に、ふとん籠３の
外側において接続されており、超過飽和酸素水製造装置
５において得られた超過飽和酸素水は、供給管１１、ジ
ョイント１２、放水管４、放出孔９を介して放水できる
ことになっている。

【００２０】また本実施形態においては、逆洗用空気供
給管１３が、前記籠７内の底部に設けられている。この
空気供給管１３は、ふとん籠３の長手方向に延びてお
り、その空気供給管１３には、上方に向かう空気放出孔
１４が、その延び方向において所定間隔毎に形成されて
いる。この空気供給管１３も籠７内の石８の重さに基づ
き籠７内底部に固定されているが、勿論この場合にも、
ふとん籠３内底部の網目を利用して、空気供給管１３を
針金等により籠７に固定してもよい。この空気供給管１
３には、ふとん籠３の外側において、開閉弁１５、空気
送り出し管１６を介してエアポンプ１７に接続されてお
り、そのエアポンプ１７に基づき、空気送り出し管１
６、開閉弁１５、空気供給管１３、空気放出孔１４を介
してふとん籠３内に空気が供給できることになってい
る。これにより、籠７内の石８間がゴミ、有機物等によ
り目詰まりしても、空気供給管１３から空気を吹き上げ
ることにより、その有機物等を簡単に取り除くことがで
きることになる。尚、開閉弁１５は、空気供給管１３に
空気を送り出さないときには閉じられることになってお
り、これにより、各空気放出孔１５から河川水が空気送
り出し管１６，エアポンプ１７側に逆流することが防止
されることになっている。

【００２１】したがって、このような水質浄化装置１を
河床等２に上述のように敷設すれば、河川水１８が籠７
内の石８間を通り抜けている間に、その河川水１８中の
汚濁物質が、沈殿、吸着され、それが石８に付着した微
生物等により酸化、分解される。

【００２２】この際、汚濁物質の酸化、微生物等の呼吸
作用等のため十分な酸素供給が必要となるが、当該水質
浄化装置１においては、水質浄化に際して、図３に示す
ように、河川の底層に位置する放出管４の各放出孔９か
ら超過飽和酸素水１９が、河川水１８の流れ方向でもあ
るふとん籠３の長手方向他端側に向けて略水平方向に放
出されることになる。このため、その超過飽和酸素水１
９中の溶存酸素は、高い溶存状態をもって長時間に亘っ
て河川水１８中に滞留され、その滞留時間を利用して、
その溶存酸素は、超過飽和酸素水の拡散、河川水１８の
流れ、各石８のバッフル作用を通じて、ふとん籠３内全
体の石８に行き渡ることになる。この結果、多量の酸素
（空気）を供給する曝気をふとん籠３の下部全体におい
て行わなくても、上記過飽和酸素水の放水によりふとん
籠３内の各石８（ふとん籠３全体）に供給できることに
なり、騒音等に関する新たな問題を引き起こすことなく
該水質浄化装置１の浄化性能を簡単に向上させることが
できることになる。したがって、通常の河川だけでな
く、水深の浅い海域や渇水期の河川等においても、効果
的に水質浄化を図ることもできることになる。

【００２３】この場合、過飽和酸素水を河川の底層であ
る河床等２（ふとん籠３の内底部）において超過飽和酸
素水１９が放出されることは、酸素が被処理液の液面ま
でに到達する時間を増大させて、酸素の滞留時間と超過
飽和酸素水１９の拡散領域とを増大させることに寄与
し、超過飽和酸素水１９の放出方向が略水平方向である
ことは、溶存酸素の滞留時間が短縮されることを抑制し
つつ酸素のふとん籠３全体に亘って拡散することに寄与
することになる。

【００２４】図４は第２実施形態を示す。この第２実施
形態において、前記第１実施形態と同一構成要素につい
ては、同一符号を付してその説明を省略する。

【００２５】図４に示す第２実施形態においては、放水
管４が、ふとん籠３の底部金網全体に亘ってジグザグ状
に配設されており、その放水管４は、空気供給管１３及
び底部金網に対して針金等の紐部材２０を用いて固定さ
れている。これにより、籠７の底部金網の強度が高めら
れることになっている。また、空気供給管１３における
各放出孔９は上方を向けられており、その各放出孔９を
介して超過飽和酸素水は上方に向けて放出されることに
なっている。これにより、超過飽和酸素水は、籠７内の
各石８のバッフル作用を受けつつ拡散されることにな
り、各石における微生物等に溶存酸素が供給されること
になる。本実施形態においては、各放出孔９の向きは、
上方を向けられているが、略水平方向よりも下方側方向
にかけての範囲が、より好ましい。そのような方向に超
過飽和酸素水を放水することによって、溶存酸素の滞留
時間の増大を図ることができると共に、ジグザグ状の放
水管４形状に基づき、超過飽和酸素水の拡散層が重なり
合って、より高い溶存状態の溶存酸素を各石８に対して
供給できることになるからである。

【００２６】以上実施形態について説明したが本発明に
あっては、次のような態様を包含する。 １）河川の他に、湖沼、堀、池、海等、水処理が必要な
個所に適宜、用いること。 ２）河川の底部（河床）の他に、池や沼やダム等の底
部、湾内や港内の閉鎖性海域底部に直接設置すること。 ３）接触材として、石の他に、コンクリートブロック片
等を、単独或いは複合的に用いること。 ４）ふとん籠３（籠７）の上部金網７ａに、粗朶等の他
に、接触材として、水流により浮遊する紐状部材、プラ
スチック類で形成された筒状、球状の接触材等を設ける
ことにより、河川に生息する微生物や水生生物を生息さ
せて、有機物等を分解処理するようにすること。 ５）放水管４の放出孔９の向きを、略水平方向よりも下
向きとすること。これにより、一層、酸素の滞留時間、
超過飽和酸素水の拡散領域を拡大することができること
になる。 ６）超過飽和酸素水を、微生物の呼吸作用等だけでな
く、主として、汚濁物質の酸化を目的とする場合にも使
用すること。

【００２７】尚、本発明の目的は、明記されたものに限
らず、実質的に好ましい或いは利点として記載されたも
のに対応したものを提供することをも含むものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る水質浄化装置を示す説明
図。

【図２】第１実施形態に係る水質浄化装置の内部構造を
石を除いた状態で平面的に示す説明図。

【図３】第１実施形態に係る水質浄化装置の使用状態を
説明する説明図。

【図４】第２実施形態に係る水質浄化装置を示す説明
図。

【符号の説明】

１ 水質浄化装置 ３ ふとん籠 ４ 放水管 ９ 放出孔 １３ 空気供給管 １８ 河川水 １９ 超過飽和酸素水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 行本 功 東京都日野市南平９丁目24番13号 (72)発明者 長谷川 聖記 東京都立川市高松町３丁目８番１号 ファ ーレ高松ビル３Ｆ (72)発明者 高崎 みつる 宮城県桃生郡矢木町大曲上納南88 Ｆターム(参考） 4D003 AA01 AA17 AB01 AB02 BA07 DA18 EA14 EA15 EA17 EA22 EA23 EA30 4D029 AA00 BB11

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素を過飽和状態で溶存する過飽和酸素
   水を、被処理液中における底層において、放出する、こ
   とを特徴とする水質浄化方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記過飽和酸素水を、略水平方向から下方側方向にかけ
   ての範囲で放出する、ことを特徴とする水質浄化方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記被処理液を、多数の接触材により形成される接触層
   を通り抜けるように略水平方向に流すと共に、 前記過飽和酸素水を、被処理液の流れ方向において接触
   層の上流側から放出する、ことを特徴とする水質浄化方
   法。
4. 【請求項４】 籠内に接触材が充填された重量部材に、
   放出孔を有する放水管が取付けられ、 前記放水管の放出孔が、酸素を過飽和状態で溶存する過
   飽和酸素水を放出するように設定されている、ことを特
   徴とする水質浄化装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記放水管の放出孔が、前記籠内の接触材に向くように
   設定されている、ことを特徴とする水質浄化装置。
6. 【請求項６】 請求項４において、 前記放水管が、前記籠の一端側下部に取付けられ、 前記放水管の放出孔が、前記籠の他端側に向けて、略水
   平方向から下方側方向にかけての範囲で指向されてい
   る、ことを特徴とする水質浄化装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、 前記放水管が前記籠の内底部に設けられている、ことを
   特徴とする水質浄化装置。
8. 【請求項８】 請求項４において、 前記重量部材の下部に、該重量部材の下部から上部に向
   けて空気を供給する空気供給管が取付けられている、こ
   とを特徴とする水質浄化装置。