JP2003236525A - 閉鎖性水域の浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水質改善期間と水質維持期間に必要になる浄
化設備の浄化容量の差を減少させ、浄化設備が過剰にな
ることを防止することができる閉鎖性水域における浄化
方法を提供する。 【解決手段】 湖沼、堀、池などの閉鎖性水域の汚濁水
を浄化設備で浄化する方法であって、閉鎖性水域１０に
おける所定範囲１１，１２，１３，１４を仕切り部材２
１により画定し、この画定した水域の汚濁水を浄化設備
１５，１６に循環させて浄化し、残りの非浄化水域にお
いても所定範囲の画定工程と浄化設備による浄化工程と
を順次行なうことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は閉鎖性水域における
浄化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、湖沼、堀、池などの閉鎖性水域に
おいて水質が悪化した水を接触酸化法などの浄化設備を
用いて浄化する場合、当該水域の水を浄化設備に導いて
浄化した後に、閉鎖性水域に還流させることにより、当
該水域の水質を徐々に浄化する方法が取られている。

【０００３】ここで、上記従来の浄化方法を説明するた
めに下記のように記号を定義する。 Ｖ：浄化対象水域の水の総量（ｍ³） Ａ：浄化開始当初の汚濁物質（COD、SS等）の総量
（ｇ） ａ：浄化開始当初の汚濁の程度Ａ／Ｖ（mg／L） Ｂ：浄化後の目標とする汚濁物質（COD、SS等）の総量
（ｇ） ｂ：浄化後の目標とする汚濁の程度Ｂ／Ｖ（mg／L） Ｃ：汚濁自体の内部生産や流入・流出負荷の差により１
日に増加するＶ中の汚濁物質（COD、SS等）の総量
（ｇ） Ｔ：ａの水質をｂまで浄化するための期間（ｄ） なお、前記CODは化学的酸素要求量により汚濁物質を定
量化したものであり、前記SSは浮遊物質の重量である。

【０００４】上記のような浄化方法において、浄化開始
当初のＴ日間、すなわち、水質改善期間には１日あたり
Ｃ＋（Ａ−Ｂ）／Ｔの汚濁物質を浄化設備で除去する必
要がある。またＴ日間後、すなわち、汚濁の程度が目標
値まで達した後は、水質が悪化しないように維持するだ
けで良く、この水質維持期間には１日あたりＣの値のみ
の汚濁物質を除去すれば良いことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、問題となるの
は、水質改善期間と水質維持期間に必要になる浄化設備
の浄化容量の差である。従来の浄化方法では、浄化開始
当初における汚濁物質の除去期間Ｔを短くすればするほ
ど、（Ａ−Ｂ）／Ｔが増加し、水質改善期間に比較的大
規模な浄化設備が必要になる。一方で、水質維持期間に
はＣの値のみに対応した小規模な浄化設備で充分であ
り、当初に設置した大規模な浄化設備は無駄になるとい
う問題点があった。

【０００６】また植物プランクトン自体も汚濁物質であ
り、Ｃのうち汚濁の内部生産は主に植物プランクトンの
増殖によるものである。充分な生息条件が整った環境下
では、プランクトンは指数関数的に増殖する。例えば、
１日に２倍に増殖するという環境下では、１０ｇの植物
プランクトンは２０ｇに増加するのに対し、１ｇの植物
プランクトンは２ｇに増加するだけであり、Ｃは浄化期
間を通じて一定にならない。したがって、特にプランク
トンが多い浄化開始直後には、Ｃの値が多大なものにな
り、浄化が進んで或る程度までプランクトンの含有量が
減少した場合にはＣの値も減少する。このことも、水質
維持期間に比べて、浄化開始当初に比較的大きな浄化負
荷が生じる原因であった。

【０００７】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたものであり、その課題は、水質改善期間と
水質維持期間に必要になる浄化設備の浄化容量の差を減
少させ、浄化設備が過剰になることを防止することがで
きる閉鎖性水域における浄化方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明によれば、湖沼、堀、池などの閉鎖性水域の汚濁水を
浄化設備で浄化する方法であって、前記閉鎖性水域にお
ける所定範囲を仕切り材により画定し、該画定した水域
の汚濁水を浄化設備に循環させて浄化し、該浄化された
範囲と非浄化水域とを仕切った状態を維持しながら、既
に浄化された範囲では浄化設備により水質を維持すると
共に、残りの非浄化水域では前記所定範囲の画定工程と
前記浄化設備による浄化工程とを順次行なうことを特徴
とする閉鎖性水域の浄化方法が提供される。

【０００９】上記請求項１の発明は、浄化対象水域を複
数の区域に分けて、そのうちの一つの区域をシートなど
の仕切り材で仕切ってから、当該仕切られた比較的小さ
な区域のみを浄化設備により目標とする水質まで浄化
し、その後、浄化された範囲と非浄化水域との仕切った
状態を維持しながら、非浄化水域も同様にして仕切り工
程と浄化工程を順次行うものである。したがって、浄化
設備は、浄化対象水域の全域を同時に浄化できるような
大きなものを当初に設置する必要がなく、仕切られた比
較的小さな区域のみを浄化できる小さなものであれば良
いため、浄化設備の効率的な稼動が可能になるものであ
る。なお、目標とする水質まで浄化が完了した区域につ
いては、隣接した先行浄化完了区域との水質の差がなく
なるため、先行浄化完了区域との間のシートなどの仕切
り材は撤去することができる。

【００１０】ここで、前記仕切り材としては、海洋工事
や河川工事で水域の汚濁拡散防止用に一般的に多用され
ているシルトフェンスなどを使用することが可能であ
り、このシルトフェンスは、例えば、下端付近に錘が取
付けられると共に上端付近に浮きが設けられたシート材
を備えるものがある。前記浄化設備は、湖沼、堀、池な
どの閉鎖性水域の汚濁水を浄化することができる慣用の
設備を使用するものであり、例えば、接触酸化法、凝集
沈殿法、砂濾過法、膜濾過法などにより構成された浄化
設備を使用することができる。

【００１１】次に、請求項２に記載された発明によれ
ば、湖沼、堀、池などの閉鎖性水域の汚濁水を浄化設備
で浄化する方法であって、前記閉鎖性水域における浄化
対象の水域を遮光により遮光し、該遮光した水域の汚濁
水を前記浄化設備に循環させることを特徴とする閉鎖性
水域の浄化方法が提供される。

【００１２】上記請求項２の発明では、浄化開始当初の
汚濁の大きい、したがって、内部生産の原因となる植物
プランクトンの含有量も大きい時点において、浄化対象
水域の水面を遮光シートなどの遮光手段で覆うことによ
り、日光を遮り、植物プランクトンの活動を停止させる
ことにより内部生産を減少させるものである。このこと
により内部生産に起因する汚濁の生成が大幅に減少する
ため、当初の水質改善期間における浄化設備で除去すべ
き汚濁物質量が大幅に減少し、比較的小さな浄化設備で
水質改善が可能になる。水質改善が進んだ時点では、残
存する植物プランクトンの含有量も少なくなるので、遮
光シートなどの遮光手段を撤去して本来の増殖速度に戻
ったとしても１日あたりの内部生産量は遥かに小さくな
り、比較的小さな浄化設備で水質維持が可能になる。

【００１３】当初の水質改善期間における内部生産を抑
制するために、当該水域に直接凝集沈殿剤や殺藻剤を投
入してプランクトンを沈降させたり、死滅させて増殖を
抑えるというようなことも行われることもあるが、薬剤
の投入は水域の生態系に悪影響を及ぼすという問題点が
あった。また、浮島などを設置して日光を遮断し、プラ
ンクトンの増殖を抑えることも行われるが、これには景
観上や水面の利用上の問題点があった。これに対して、
本発明では、上記のような薬剤を使用せず、遮光シート
などの遮光手段によるため生態系に悪影響を与えず、ま
た水質改善期間が終了すれば簡単に撤去できるので景観
上や水面の利用上の問題点も少ないという利点がある。
ここで、遮光手段としては、これにより湖沼、堀、池な
どの閉鎖性水域の汚濁水域を覆ったときに、植物プラン
クトンの増殖を抑制することができる程度の遮光性を有
するものであれば良く、例えば、農業用に使用されてい
るものを使用することができる。

【００１４】なお、本願の請求項１と請求項２はそれぞ
れ独立する方法として記載したが、請求項２は請求項１
に従属する態様で実施することも可能である。すなわ
ち、湖沼、堀、池などの閉鎖性水域の汚濁水を浄化設備
で浄化する方法であって、該浄化方法は、前記閉鎖性水
域における所定範囲を仕切り材により画定し、該画定し
た水域を遮光手段により遮光し、該画定して遮光した水
域の汚濁水を浄化設備に循環させて浄化し、該浄化され
た範囲と非浄化水域とを仕切った状態を維持しながら、
既に浄化された範囲では浄化設備により水質を維持する
と共に、残りの非浄化水域では前記所定範囲の画定工
程、遮光工程及び前記浄化設備による浄化工程とを順次
行なうように構成しても良い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施形態を説明する。

【００１６】図１は本発明の閉鎖性水域における浄化方
法の概念図であり、各工程をSTEP1からSTEP5まで時系列
的に並べている。STEP１において、浄化対象の閉鎖性水
域１０を第一区域１１から第四区域１４まで４分割し、
第一区域１１と他の区域１２，１３，１４との間に仕切
り材２１としてのシルトフェンスを設置し、第一区域１
１と浄化設備１５とを還流管Ａと送水管Ｂにより接続し
た。そして、浄化設備１５を稼動させると、汚濁水は送
水管Ｂを通って第一区域１１から浄化設備１５に送ら
れ、浄化設備１５で浄化された後に、還流管Ａを通って
浄化設備１５から第一区域１１に還流する。これによ
り、閉鎖性水域１０のうちで第一区域１１のみが浄化さ
れ、他の区域１２，１３，１４は浄化されずに残され
る。またSTEP１では、浄化設備１５は水質改善のための
運転を行うが、浄化設備１６は停止状態であり稼動して
いない。なお、以上では閉鎖性水域１０を４分割するも
のを例示したが、分割する区域数やそれぞれの広さは、
浄化対象水域の形状や規模に応じて適宜定められる。

【００１７】第一区域１１における水質が目標値に達し
たら、次に、STEP２の工程を実施する。STEP２では、第
一区域１１と第二区域１２との間の仕切り材２１をその
まま残し、新たに第二区域１２と第三区域１３との間を
仕切り材２１で仕切ると共に、第一区域１１は還流管Ｃ
と送水管Ｄにより浄化設備１６へ接続し、第二区域１２
は還流管Ａと送水管Ｂにより浄化設備１５へ接続した。
第二区域１２における汚濁水は、還流管Ａと送水管Ｂに
より浄化設備１５との間で循環されて水質が改善される
一方で、既に浄化された第一区域１１の水は還流管Ｃと
送水管Ｄにより浄化設備１６との間で循環されて汚染が
進まないように水質が維持される。

【００１８】第二区域１２における水質が目標値に達し
たら、次に、STEP３の工程を実施する。STEP３では、第
一区域１１と第二区域１２との間の仕切り材２１を取り
除く一方で、第二区域１２と第三区域１３との間の仕切
り材２１はそのまま残し、さらに、第三区域１３と第四
区域１４との間を新たな仕切り材２１で仕切る。また還
流管Ｃと送水管ＤはSTEP２のものを残し、これにより第
一区域１１と第二区域１２の両区域を浄化設備１６に接
続し、第三区域１３には還流管Ａと送水管Ｂを設けて浄
化設備１５へ接続する。浄化設備１５，１６を稼動する
と、第三区域１３における汚濁水は、還流管Ａと送水管
Ｂにより浄化設備１５との間で循環して水質が改善され
る一方で、既に浄化された第一区域１１と第二区域１２
の水は還流管Ｃと送水管Ｄにより浄化設備１６との間で
循環されて汚染が進まないように水質が維持される。

【００１９】さらに、第三区域１３における水質が目標
値に達したら、次に、STEP４の工程を実施する。STEP４
では、第二区域１２と第三区域１３との間の仕切り材２
１を取り除き、第３区域１３と第四区域１４との間の仕
切り材２１はそのまま残す。また還流管Ｃと送水管Ｄは
STEP３のものを残し、これにより既に浄化された区域１
１，１２，１３を浄化設備１６に接続し、第四区域１４
には還流管Ａと送水管Ｂを設けて浄化設備１５へ接続す
る。浄化設備１５，１６を稼動すると、第四区域１４に
おける汚濁水は、還流管Ａと送水管Ｂにより浄化設備１
５との間で循環して水質が改善される一方で、既に浄化
された区域１１，１２，１３の水は還流管Ｃと送水管Ｄ
により浄化設備１６との間で循環されて汚染が進まない
ように水質が維持される。

【００２０】第四区域１４における水質が目標値に達し
たら、第３区域１３と第四区域１４との間の仕切り材２
１を取り除き、還流管Ａ，Ｃと送水管Ｂ，ＤはSTEP４の
状態で残して閉鎖性水域１０と浄化設備１５，１６とを
接続し、浄化設備１５，１６を稼動させる。これによ
り、閉鎖性水域１０における水質は汚染が進まないよう
に維持される。

【００２１】次に、図２を参照して別の浄化方法につい
て説明する。図２は閉鎖性水域における別の浄化方法の
概念図であり、ここでは、STEP1の工程を実施した後にS
TEP２の工程を実施するものである。図２のSTEP１で
は、浄化対象の閉鎖性水域３０の水面３１上に遮光シー
ト３２を広げ、閉鎖性水域３０と浄化設備３３とを還流
管と送水管により接続した。そして、浄化設備３３を稼
動させ、汚濁水を閉鎖性水域３０から送水管を通して浄
化設備３３に送り、浄化設備３３で浄化した後に、還流
管を通して浄化設備３３から閉鎖性水域３０に還流させ
る。以上のような水質改善工程において、閉鎖性水域３
０は遮光シート３２で覆われて日光が遮られることによ
り、植物プランクトンの活動は抑制されて内部生産が減
少し、汚濁の生成が大幅に減少する。したがって、当初
の水質改善期間において、浄化設備で除去すべき汚濁物
質量は大幅に減少し、比較的小さな浄化設備でも水質改
善が可能になる。閉鎖性水域３０の水質が目標値に達し
たら、次に、STEP２の工程に移る。ここでは、閉鎖性水
域３０と浄化設備３３とを還流管と送水管により接続し
たままで、遮光シート３２を取り除く。浄化設備３３
は、浄化後の閉鎖性水域３０で汚染が進まないように水
質を維持するために適宜稼動される。

【００２２】次に、実存するＡ池に本発明を適用するた
めの設計例について説明する。Ａ池は冬期以外の期間は
ボート池として利用されており、面積がほぼ３万ｍ²、
貯水量がほぼ２６０００ｍ³である。Ａ池は、現状の水
質（SS）がａ＝３４mg／L、目標水質がｂ＝５mg／Lであ
る。このとき、滞留時間０．９時間、浄化槽の空隙率９
５％の浄化設備を用いて浄化を行なう場合、実験や計算
により以下のことが明らかになった。なお、遮光材は遮
光率が９０％程度の遮光シートを使用した。 （１）水質改善期間に遮光を併用しないで汚濁水をその
まま浄化する場合には、汚濁水は１日につき１４．９回
ほど浄化設備に循環させる必要がある。 （２）水質改善期間に遮光を併用して水を浄化する場合
には、汚濁水は１日につき３．１回ほど浄化設備に循環
させる必要がある。 （３）水質改善期間が終了して水質（SS）が５mg／L以
下になった場合には、遮光を併用しなくても、１日につ
き１．１回ほど浄化設備に循環させれば、水質（SS）を
継続的に５mg／L以下に維持できる。

【００２３】上記（１）〜（３）を満たすべく、３ケー
スについて試算した結果を下記に示す。ケース１は、従
来方法であって、仕切り材による分割と、遮光材による
日光の遮断とを行わないで閉鎖性水域の全ての水を対象
に浄化を行うものである。またケース２は、総貯水量V
＝２６０００ｍ³を１区域当たり５２００ｍ³の５区域に
分割して順次浄化を行うものである。さらにケース３
は、ケース２における浄化区域に遮光シートによる日光
の遮断を併用するものである。上記３ケースについて、
浄化槽の必要容量、その容積比、イニシャルコストを求
めた結果を表１に示す。なお、イニシャルコストには、
浄化槽を含めた浄化設備の全体の費用、浄化設備への給
排水設備費用を含んでいる。またケース２とケース３に
ついては、区域ごとに仕切るためのシート等の設置費用
とその撤去費用、遮光シートの設置費用とその撤去費用
を含んでいる。

【表１】

【００２４】表１に示したように、従来方法のケース１
と、本発明のケース２とを比較すると、ケース２では浄
化槽の必要容量を従来の２６％まで小さくすることがで
きて、イニシャルコストでも従来の約３１％まで削減で
きた。また、本発明のケース３では、従来方法のケース
１に比べて、浄化槽の必要容量を従来の１０％まで小さ
くすることができて、イニシャルコストでも従来の約１
４％まで削減できた。ケース２とケース３は、イニシャ
ルコストに、区域ごとに仕切るためのコストと、遮光す
るためのコストとが含まれるものであるが、このような
コスト増加要因を含めても上述のようなコスト削減効果
が得られることから、本発明の設備効率化の優位性が判
る。

【００２５】またケース２とケース３では、浄化槽の必
要容量が小さくなるため、浄化設備の設置面積も小さく
なり、敷地に充分な余裕がない場所でも実施可能であ
る。なお、上記設計例の場合、水質改善に要する期間は
余裕をもたせても、各区域ごとに３週間程度であるた
め、５区域全ての水質改善が終了するまで１５週間程度
となり、その後は区域を画定するための仕切り材や、日
光を遮蔽するための遮光シートは全て撤去できる。した
がって、冬期に水質改善を行えば、他の季節におけるボ
ート池としての水面の利用も可能になるという利点があ
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明では、浄化対象水域のうちの所定
区域をシートなどの仕切り材で仕切ってから、当該仕切
られた比較的小さな区域のみを浄化設備により目標とす
る水質まで浄化するものであるため、浄化設備は、浄化
対象水域の全域を同時に浄化できるような大きなものを
当初に設置する必要がなく、仕切られた比較的小さな区
域のみを浄化できる小さなものであれば良く、したがっ
て、浄化設備の効率的な稼動が可能になるものである。

【００２７】また本発明では、浄化対象水域の水面を遮
光シートなどの遮光手段で覆いながら、浄化設備により
目標とする水質まで浄化するものであるため、浄化開始
当初の植物プランクトンの含有量が大きい時点におい
て、植物プランクトンの活動を停止させることにより内
部生産を減少させ、これにより内部生産に起因する汚濁
の生成が大幅に減少するため、当初の水質改善期間にお
ける浄化設備で除去すべき汚濁物質量が大幅に減少し、
比較的小さな浄化設備で水質改善が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の閉鎖性水域における浄化方法の概念図
である。

【図２】図１とは異なる本発明の閉鎖性水域における浄
化方法の概念図である。

【符号の説明】

１０ 閉鎖性水域 １５ 浄化設備 １６ 浄化設備 ２１ 仕切り材 ３０ 閉鎖性水域 ３２ 遮光シート ３３ 浄化設備

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湖沼、堀、池などの閉鎖性水域の汚濁水
   を浄化設備で浄化する方法であって、前記閉鎖性水域に
   おける所定範囲を仕切り材により画定し、該画定した水
   域の汚濁水を前記浄化設備に循環させて浄化し、該浄化
   された範囲と非浄化水域とを仕切った状態を維持しなが
   ら、既に浄化された範囲では浄化設備により水質を維持
   すると共に、残りの非浄化水域では前記所定範囲の画定
   工程と前記浄化設備による浄化工程とを順次行なうこと
   を特徴とする閉鎖性水域の浄化方法。
2. 【請求項２】 湖沼、堀、池などの閉鎖性水域の汚濁水
   を浄化設備で浄化する方法であって、前記閉鎖性水域に
   おける浄化対象の水域を遮光手段により遮光し、該遮光
   した水域の汚濁水を前記浄化設備に循環させることを特
   徴とする閉鎖性水域の浄化方法。