JP2003236574A - 閉鎖性水域の水質浄化システム - Google Patents

閉鎖性水域の水質浄化システム

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JP2003236574A
JP2003236574A JP2002037930A JP2002037930A JP2003236574A JP 2003236574 A JP2003236574 A JP 2003236574A JP 2002037930 A JP2002037930 A JP 2002037930A JP 2002037930 A JP2002037930 A JP 2002037930A JP 2003236574 A JP2003236574 A JP 2003236574A
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Kazuhiro Nomura
和弘 野村
Shuichi Yamaguchi
修一 山口
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Hazama Gumi Ltd
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

(57)【要約】 【課題】 藻類の増殖を抑制し、水域自体の浄化作用を
助長することができて、浄化設備の規模縮小やコスト削
減可能にする水質浄化システムを提供する。 【解決手段】 湖沼、堀、池などの閉鎖性水域の汚濁水
を浄化するシステムであって、閉鎖性水域11において
水流を発生させるための水流促進装置30と、閉鎖性水
域における汚濁物質及び燐などの富栄養物質を除去する
ために閉鎖性水域との間で汚濁水を循環させるための浄
化設備12とを備え、この浄化設備は接触材13、繊維
性濾過材14および燐吸着材15が充填されたものであ
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
る汚濁水を浄化するシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】湖沼、堀、池などの閉鎖性水域において
は、従来、浚渫、薬剤散布、池内での浄化などの方法に
より水質の浄化が行われている。しかしながら、これら
の閉鎖性水域では汚濁濃度が比較的低く、分解しにくい
成分が主であり、且つ、閉鎖性水域ではアオコなどの藻
類が増殖しやすいため、池内で浄化や浚渫を行っても充
分な効果が得られなかった。また藻類の増殖を抑制する
ために、閉鎖性水域に薬剤散布を行うことは生態系への
影響が大きいため、その実施は憚られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】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、藻類の増殖を抑制し、水域自体の浄化作用を助長す
ることができて、浄化設備の規模縮小やコスト削減可能
にする水質浄化システムを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、湖沼、
堀、池などの閉鎖性水域の汚濁水を浄化するシステムで
あって、前記閉鎖性水域において水流を発生させるため
の水流促進手段と、前記閉鎖性水域における汚濁物質及
び燐などの富栄養物質を除去するために閉鎖性水域との
間で汚濁水を循環させるための浄化手段とを備え、該浄
化手段はプラスチック製の接触材が充填されたものであ
ることを特徴とする水質浄化システムが提供される。
【0005】湖沼、堀、池などの閉鎖性水域では、昼間
は表層水が日射により暖められ、深層水は低い温度のま
ま保たれており、一方、夕方から夜間には表層水が冷や
されて水は上下方向に環流する。このような水の状態変
化は、日成層と呼ばれており、アオコなどの藻類の増殖
にとって好条件になっている。これに対して、本発明の
水質浄化システムは水流促進手段を備えているので、こ
れにより水流を発生させれば、日成層の発生を防止する
ことができて、藻類の増殖を抑制することができる。ま
た水流促進手段により水を流動させることにより、水質
浄化に必要な酸素を大気から取り入れたり、浄化した水
を拡散させることができる。その結果、水中の汚濁物質
と水域内や側面・底面に付着・棲息する微生物や各種生
物、植物との接触機会が増加し、水域自体の自然浄化作
用が向上し、水質改善が図られる。また本発明は、水流
促進手段と浄化手段を組み合わせて水質浄化を行ってい
るので、効率的な水質改善が可能になる。すなわち、ア
オコなどの藻類は水域の汚濁の程度に応じて指数関数的
に増殖し、汚濁の進んだ水域では水域外部から流入する
汚濁物質よりも藻類増殖による汚濁進行が卓越している
ため、小規模な浄化設備で浄化を行うだけでは、藻類の
増殖速度が浄化速度を上回り、水質の改善が進まない。
したがって、水流促進手段により藻類の増殖速度を抑制
し、これに加えて、浄化手段により汚濁水を循環させて
水質浄化を図れば、この浄化手段は比較的小規模な設備
であっても汚濁の程度を低いレベルにすることができ、
さらに、浄化手段による水質の改善速度も加速させるこ
とができる。さらに、水流促進手段により水域の汚濁水
を流動させることにより、水域の汚濁濃度を均質化する
ことができるので、たとえ、閉鎖性水域が広域になって
も浄化手段への取水・放流箇所を少なくすることができ
て、また淀み域が無くなるので浄化手段の設備規模を小
さくすることができる。
【発明の実施の形態】
【0006】前記浄化手段には、前記プラスチック製の
接触材に加えて、微細浮遊物質の濾過材、燐吸着材のい
ずれか一方、または両方を充填することが好ましく、さ
らに、これら全ての材料を充填する場合には、閉鎖性水
域から取り込んだ汚濁水が接触材、微細浮遊物質の濾過
材、燐吸着材の順に通過するように、これらの材料を配
置することが好ましい。
【0007】ここで、前記プラスチック製の接触材は浮
遊物質や有機物を或る程度除去することができるもので
あって、接触材の表面に付着した微生物が浮遊物質や有
機物を吸着し、酸化分解して水を浄化できるものであれ
ば良く、例えば、プラスチック製のものを使用すること
ができる。前記微細浮遊物質の濾過材は、プラスチック
製の接触材により濾過されず通過した藻類などの微細な
浮遊物質を除去できるように構成したものを使用する。
微細浮遊物質の濾過材としては、例えば、繊維性濾過
材、木炭などがある。プラスチック製の接触材は目が粗
いため、アオコなどの微細な浮遊物質の一部は当然に濾
過されず流出するが、この流出した浮遊物質は、微細浮
遊物質の濾過材により除去することができる。したがっ
て、微細浮遊物質濾過材を通過した汚染水が燐吸着材の
充填された槽内に達したときに、微細浮遊物質により燐
吸着材が閉塞するのを防止することができる。
【0008】また前記燐吸着材は、特に材料や大きさが
限定されるものではないが、例えば、酸化鉄、酸化アル
ミニウムなどを主成分とする物質を使用することができ
る。燐吸着材は、粒径を小さくするほど表面積が大きく
なり、より良好な吸着効果が得られる一方で、閉塞し易
くなるものであるが、上述したように汚濁水を微細浮遊
物質の濾過材に通過させた後に燐吸着材で濾過するよう
に構成すれば、この濾過材で微細な浮遊物質は除去され
るため、粒径が比較的小さい燐吸着材の使用が可能にな
る。すなわち、酸化アルミニウムを主成分とする物質は
太さが1〜5mm程度、長さが5〜20mm程度の棒状
のもの、また酸化鉄を主成分とする物質は直径2.5〜
10mm程度の粒状の多孔質体を使用することが可能に
なる。なお、前記浄化手段では、閉鎖性水域から取り込
んだ汚濁水がプラスチック製の接触材、燐吸着材、微細
浮遊物質の濾過材の順に通過するように、これらの材料
を配置することも可能であるが、この場合には、燐吸着
材の充填された槽内が微細な浮遊物質により閉塞しない
ように、燐吸着材は比較的粒径の大きなものを使用する
ことが好ましい。
【0009】前記浄化手段には、浮遊性の汚濁物質の除
去を促進するための曝気手段を設けることもできる。
【0010】前記閉鎖性水域には、日光を遮断するため
の遮光手段を設けても良い。浄化対象水域の水面を遮光
シートや水草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て内部生産を
減少させるものである。これにより植物プランクトンの
内部生産に起因する汚濁の生成が大幅に減少するため、
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。また水質改
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除去
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。なお、遮光手段として水草を使用
する場合には、例えば、ボタンウキクサ、コウキクサ、
ミジンコウキクサ、ホテイアオイなどの繁殖が速い植物
を用いる。
【0011】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の好適な実
施例を説明する。
【0012】図1は本発明の閉鎖性水域における浄化シ
ステム10を示す概念図である。本発明の浄化システム
10は、閉鎖性水域において水流を発生させるための水
流促進装置30と、閉鎖性水域11における汚濁物質及
び燐などの富栄養物質を除去するために汚濁水を循環さ
せる浄化装置12とを備える。ここで、水流促進装置3
0は、水域に浮かんだフロート31が移動しないように
ケーブル(図示せず)などで固定され、フロート31に
モーター33が取り付けられ、モーター33はスクリュ
ウ32を備え、モーター33を駆動するとスクリュウ3
2が回転して水面付近に矢印Cで示したような水流が発
生するように構成されている。この水流促進装置30に
より、水質浄化に必要な酸素を大気から取り入れたり、
浄化した水を拡散させ、その結果、水中のアオコなどの
汚濁物質と、水域内に付着・棲息する微生物などとの接
触機会が増加し、水域自体の自然浄化作用が向上し、水
質改善が図られる。また前記浄化装置12には、閉鎖性
水域11から送水管Aを介して取り込んだ汚濁水がプラ
スチック製接触材13、繊維性濾過材14、燐吸着材1
5の順に通過するように、これらの材料が配置されてお
り、浄化された水が環流管Bを介して閉鎖性水域11に
戻されるように構成されている。
【0013】図2は浄化実験に用いた浄化装置20の構
成を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)
のIIb−IIb線に沿った断面図である。浄化装置20は、
側壁、底版、隔壁により仕切られた6つの浄化槽22〜
27の上に蓋33が載せられており、浄化槽22には閉
鎖性水域11から汚濁水を取りこむための送水管Aが接
続され、環流管Bは汚濁水を閉鎖性水域11に戻すため
浄化槽27に接続され、各浄化槽22〜27の上端付近
には図2(a)における矢印のように汚濁水を隣の浄化
槽に流すための開口が設けられている。各浄化槽22〜
27の底面付近には、通水可能な板材29が設けられて
下方に汚泥溜31が形成され、各汚泥溜31には配泥管
32が連通されている。また各浄化槽22〜27には縦
に仕切る仕切板22a〜27aが設けられている。5つ
の浄化槽22〜26において、通水板29の上方にはプ
ラスチック製接触材が充填され、残り1つの浄化槽27
においては、プラスチック製接触材27bが一方の隔室
に充填され、他方の隔室27bには木炭27cと燐吸着
材27dが充填されている。この燐吸着材27dは、太
さが1〜2mm程度、長さが5mm程度の棒状の酸化ア
ルミニウムを使用した。
【0014】上記浄化装置20では、送水管Aを介して
浄化槽22に取り込まれた汚濁水が仕切板22aの一方
側の隔室内を下降し、通水板29を通って汚泥溜31に
入り、ここから他方の隔室内を上昇して隣の浄化槽23
に流れ込み、このような汚濁水の流れが浄化槽22〜2
7で繰り返される。送水管Aを介して浄化装置20に取
り込まれた汚濁水は、最初に、プラスチック製接触材を
通過することにより有機物と浮遊物質の一部が除去さ
れ、ここを通過した微細な浮遊物質は木炭27cに吸着
され、最後に、燐などの富栄養物質が燐吸着材27dに
より除去される。
【0015】次に、図2の浄化装置20を用いた浄化実
験について説明する。浄化実験を行なったA池は、平面
形状がほぼ台形、面積がほぼ3000m2、貯水量がほ
ぼ6000m3である。水流促進装置は二台使用し、台
形の対角位置に各1台ずつ配置し、送水管Aと環流管B
は台形のA池の対岸に配置される。A池の水面は、ボタ
ンウキクサなどの浮き草により覆われており、これによ
りA池の水中に達する日光は或る程度まで遮断される。
【0016】以上の条件で浄化実験を行い、その実験前
後の計測結果を図4〜図6に示した。図4は、A池にお
けるCOD濃度、すなわち化学的酸素要求量と、クロロ
フィルa濃度との経時変化を計測した結果を示すグラフ
であり、左縦軸にCOD濃度、右縦軸にクロロフィルa
濃度をとった。図4のグラフからは、水質浄化システム
を稼動した後、COD濃度とクロロフィルa濃度が多少
のリバウンドを見せながら、徐々に減少したことが判
る。図5は、A池における全窒素濃度の経時変化を計測
した結果を示すグラフであり、このグラフからは、水質
浄化システムを稼動した後、全窒素濃度が徐々に減少し
たことが判る。図6は、A池における透視度の経時変化
を計測した結果を示すグラフであり、このグラフではデ
ータのばらつきが大きいものの、水質浄化システム稼動
前の3つのデータと、稼動1年後のデータとを比較する
と、透視度が上昇したことが判る。以上の3つのグラフ
から、本発明の水質浄化システムを用いれば、COD濃
度、クロロフィルa濃度、全窒素濃度、透視度の計測項
目において、閉鎖性水域は確実に浄化されることが判っ
た。
【0017】次に、図3は、図2とは異なる浄化装置4
0の構成を示す図であって、この浄化装置40は図2の
ものに代えて本発明の浄化システムに適用可能なもので
ある。すなわち、浄化装置40は、閉鎖性水域から取り
込んだ汚濁水を溜めるための離隔水槽41と、離隔水槽
41から送水管を介して送られた汚濁水を計量するため
の計量枡44と、この計量枡44から配管を介して送ら
れた汚濁水を酸化するためプラスチック製接触材が充填
された酸化槽45と、この酸化槽45から配管を介して
送られた汚濁水から微細な浮遊物質を除去するために繊
維性濾過材が充填された繊維濾過槽48と、この繊維濾
過槽48から配管を介して送られた汚濁水から燐などの
富栄養物質を吸着するために燐吸着材が充填された燐吸
着槽47と、この燐吸着槽47と酸化槽45のそれぞれ
の槽内を曝気するために配管を介して圧縮空気を送る空
気圧送器46とを備える。浄化装置40は、離隔水槽4
1、酸化槽45、繊維濾過槽48及び燐吸着槽47がそ
れぞれ独立して設けられ、各槽が配管により接続されて
汚濁水が循環するように構成されたものである。
【0018】ここで、前記離隔水槽41は送水管と環流
管とを介して閉鎖性水域に接続され、この離隔水槽41
内で汚濁水の水質が所定以上に改善されたら、水は環流
管を介して閉鎖性水域に環流される。前記燐吸着材は、
酸化鉄と酸化アルミニウムとからなる直径2.5〜5m
m程度の粒状の濾材が使用される。前記繊維性濾過材
は、椰子繊維と、ケナフを粉砕して取れた繊維とが使用
される。
【0019】
【発明の効果】本発明は、水流を発生させる水流促進装
置を閉鎖性水域に設け、この閉鎖性水域の汚濁水を浄化
手段に循環させ、この浄化手段が接触材、微細浮遊物質
の濾過材および燐吸着材を充填したものである。したが
って、水流促進手段により閉鎖性水域に水流を発生させ
れば、藻類の増殖を抑制することができると共に、水質
浄化に必要な酸素を大気から取り入れることができる。
また浄化手段においては、接触材により浮遊物質や有機
物が或る程度まで除去され、ここで濾過されず流出した
微細な浮遊物質は、微細浮遊物質濾過材により除去さ
れ、さらに、燐などの富栄養物質は燐吸着材により除去
されるので、この浄化手段から閉鎖性水域に環流させた
水からは、アオコなどの藻類の増殖を抑制することがで
きる。
【0020】また本発明では、水流促進手段と浄化手段
を組み合わせて水質浄化を行っているので、効率的な水
質改善が可能になる。すなわち、汚濁の進んだ水域では
水域外部から流入する汚濁物質よりもアオコなどの藻類
の増殖による汚濁進行が卓越しているため、小規模な浄
化設備だけでは、藻類の増殖速度が浄化速度を上回り水
質改善が進まないものであるが、本発明では、水流促進
手段により藻類の増殖速度を抑制し、浄化手段により汚
濁水を循環させて水質浄化を図るため、浄化手段は比較
的小規模な設備であっても汚濁の程度を低いレベルにす
ることが可能になり、さらに、浄化手段による水質の改
善速度も加速させることができる。
【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システムを示
す概念図である。
【図2】浄化実験における浄化装置の構成を示す図であ
って、(a)は平面図、(b)は(a)のIIb−IIb線に
沿った断面図である。
【図3】図2とは異なる浄化装置の構成を示す図であ
る。
【図4】図2の装置による浄化実験の効果を示すグラフ
である。
【図5】図4とは異なるグラフである。
【図6】図4及び図5とは異なるグラフである。
【符号の説明】
10 水質浄化システム 11 閉鎖性水域 12 浄化装置 13 接触材 14 微細浮遊物質の濾過材 15 燐吸着材 20 浄化装置 30 水流促進装置 40 浄化装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D003 AA01 AB01 AB11 BA02 BA07 BA08 CA02 CA10 EA30 4D024 AA05 AB12 BA13 BA14 BB05 BC02 CA07 DA06 DB03 DB15 4D029 AA09 BB11 DD05

Claims (3)

    【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
    を浄化するシステムであって、前記閉鎖性水域において
    水流を発生させるための水流促進装置と、前記閉鎖性水
    域における汚濁物質及び燐などの富栄養物質を除去する
    ために閉鎖性水域との間で汚濁水を循環させるための浄
    化手段とを備え、該浄化手段はプラスチック製の接触材
    が充填されたものであることを特徴とする水質浄化シス
    テム。
  2. 【請求項2】 前記浄化手段には、前記プラスチック製
    の接触材に加えて、燐吸着材も充填されたものであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の水質浄化システム。
  3. 【請求項3】 前記浄化手段には、前記プラスチック製
    の接触材及び燐吸着材に加えて、微細浮遊物質の濾過材
    も充填されたものであることを特徴とする請求項2に記
    載の水質浄化システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007131522A2 (en) * 2006-05-15 2007-11-22 Bioptech Ab Method and device for purification of wastewater
JP2018061454A (ja) * 2016-10-11 2018-04-19 トーホー工業株式会社 藻抑制体

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