JP2004267977A

JP2004267977A - 水質浄化装置

Info

Publication number: JP2004267977A
Application number: JP2003065514A
Authority: JP
Inventors: Hirotada Hayashi; 弘忠林; Seiji Sugimura; 誠司杉村; Kazuya Yamaguchi; 和也山口
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】浄化効率を上げる。
【解決手段】閉鎖水域Ｐの水面に浮揚する水中ポンプ１５により水処理接触材層３０及び光触媒層４０を通して水を噴出する水質浄化装置１０である。水中ポンプの吸水により、ため池内の水は、水処理接触材層及び光触媒層を通って吸引されるため、水処理接触材層にて水中の汚濁物質が、接触材３２に付着した微生物により分解され、光触媒層により、微生物で分解できなかった難分解性有機物が、光媒体の強力な酸化作用に分解される。このとき、水処理接触材層３０を通過した水は、微生物による分解作用により浄化されているので、後段の光触媒層での難分解性有機物での酸化作用が効率的に行われる。すなわち、光触媒は太陽光などの光を必要とするが、前段の浄化により汚濁物質量が減っているので、光触媒の担体に付着する汚濁物質が少なく、しかも浄化により水の透明度が増しているので、水中でも光が光触媒に到達しやすくなる。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、閉鎖水域である農業用水などのため池（以下、ため池）において、水処理接触材層を介し噴水してそのため池の水質浄化を行う水質浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の水質浄化装置は、閉鎖水域の水面に浮揚するフロートの中央に水中ポンプを設け、前記フロートの下面の前記水中ポンプの周りには水処理接触材層を設けて、その水中ポンプにより前記水処理接触材層を通して水を噴出する形式が一般的である（特許文献１、２、３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１０７９４号公報
【特許文献２】
特開平１０−１０９０９９号公報
【特許文献３】
特開２００２−２８２８９３号公報
【０００４】
また、水処理接触材層以外による水質浄化として、酸化チタン等の光触媒活性を有する物質（以下、光触媒という）に紫外線を照射すると、強力な酸化作用を発揮して有機物を分解することに着目し、その光触媒を担持した担体をため池等に装入して水質浄化を行う技術がある（特許文献４、５、６参照）。
【０００５】
【特許文献４】
特開平９−１７４０４６号公報
【特許文献５】
特開平１１−１８８２６９号公報
【特許文献６】
特開２００１−１９１０６６公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記水処理接触部材及び光触媒による水質浄化はそれなりに有効であるが、その両技術を組み合わせれば、少なくとも両技術の効果は担保できる。その際、水中ポンプに光触媒が吸い込まれないようにしたり、両技術の作用が同じ水の浄化に寄与しなければ、例えば、ため池全体の水質浄化にはならない。すなわち、別個の水域で浄化していては、単に両技術を採用したに過ぎず、水質浄化効率は低い。
【０００７】
この発明は、水処理接触材層と光触媒による水質浄化を関連させて効果よく行い得るようにすることを課題とする。
【０００８】
【課題を達成するための手段】
上記課題を達成するために、この発明は、水処理接触材層と光触媒層の両者を通して水中ポンプに水を送り込むようにしたのである。
【０００９】
このようにすれば、水中ポンプの吸水により、例えば、ため池内の水は、水処理接触材層及び光触媒層を通って吸引されるため、水処理接触材層にて水中の汚濁物質が、接触材に付着した微生物により分解され、光触媒層により、微生物で分解できなかった難分解性有機物が、光触媒の強力な酸化作用に分解される。
【００１０】
このとき、前段が水処理接触材層、後段が光触媒層の場合、水処理接触材層を通過した水は、微生物による分解作用により浄化されているので、後段の光触媒層での難分解性有機物での酸化作用が効率的に行われる。すなわち、光触媒は太陽光などの光を必要とするが、前段の浄化により汚濁物質量が減っているので、光触媒の担体に付着する汚濁物質が少なく、しかも浄化により水の透明度が増しているので、水中でも光が光触媒に到達しやすくなる。
【００１１】
【実施の形態】
この発明の実施形態としては、閉鎖水域の水面に浮揚する水中ポンプを設け、その水中ポンプの周りに水処理接触材層を設けて、水中ポンプにより前記水処理接触材層を通して水を噴出する水質浄化装置において、前記水中ポンプの周りにスクリーンで囲まれた水槽部を形成し、その水槽に光触媒を担持した担体を装入するとともに、前記スクリーンにより前記担体を水槽部から抜け出ないようにし、前記水中ポンプに、前記水槽部及び前記水処理接触材層を介して水を送り込むようにした構成を採用し得る。
【００１２】
上記スクリーンとしては、光触媒を担持した担体が抜け出ないものであればいずれでもよく、例えば、金網、プラスチック網、多孔板などを採用する。光触媒としては、有機物分解作用を発揮すればいずれでもよく、例えば、酸化チタン、酸化タングステン、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウムなどの各種のものを採用し得る。この光触媒を、上記特許文献４〜６に開示されているように、石炭灰成形体、ガラス成型体、樹脂、繊維、紙などの成形体内に光触媒を担持し、その成形体を浮遊させるようにするとよい。
【００１３】
この発明において、上記水処理接触材層と水槽部の少なくとも一方に散気管を設ければ、水処理接触材層においては、その散気により、微生物が増殖して浄化効率が高められ、水槽部（光触媒部）においては、その散気により、光触媒を担持した担体が浮遊されて水との接触率が増し、それによって水に対する酸化作用が向上して有機物分解が促進される。
【００１４】
このとき、水槽部内の水流出部のスクリーン近傍に、水流出方向反対に上向き傾斜する板を設ければ、上昇する空気がこの傾斜板に当たって外向きの流れとなり、その流れにともなって担体もスクリーンから離れる方向に移動するため、スクリーンの閉塞が防止され、スクリーンを介し水槽部から水が円滑に流れ出る。
【００１５】
また、上記水処理接触材層の上に上記水槽部を形成し、前記水処理接触材層の下部に上記散気管を設ければ、一の散気管で水処理接触材層と水槽部に空気を送り込むことができて、上記両作用を得ることができる。
【００１６】
さらに、上記水処理接触材層及び水槽部を、その上面を除く各面を閉塞し、前記水処理接触材層の下部から水を吸い込むようにすれば、水中ポンプへの水はその水処理接触材層及び水槽部を上下方向全長に亘って通ることとなって、処理時間が長くなり、水浄化率がさらに向上する。
【００１７】
【実施例】
一実施形態を図１乃至図６に示し、この実施形態の水質浄化装置１０は、図１に示すようにため池Ｐのほぼ中央に配置するものであり、四角箱状の枠体１２の上面各辺に四角パイプ状フロート１１が設けられ、枠体１２の上面にはプラスチック板などの透光性の足場板１３が設けられている。この枠体１２は上面を除く他面はステンレス板１２ａなどによって閉塞されている（図６参照）。この閉塞は、完全なものである必要はなく、後述の取水管１８の取水作用に支障を与えない程度の閉塞をいう。フロート１１は両端が閉塞されて、中央の孔１１ａから適宜量の水を注入することにより浮力調整を行う。枠体１２の中段１２ｂ下面には水処理接触材層３０が設けられ、その上面の水中ポンプ１５の周りに光触媒を担持した担体４１を装入した水槽部４０が設けられている。
【００１８】
水処理接触材層３０は、四角箱状の枠３１内に例えば、倉敷紡績株式会社：商品名：バイオアクターなどのフリンジ接触材３２を枠体１２の中段１２ｂに吊設して装填したものであり、この中を水が通過することにより、その水はフリンジで微生物と接触して浄化される。また、枠体１２の上段１２ｃ上面外側には、後述の散気管２１及びエアリフト管２２に空気を供給するエアレーションポンプ１７が設けられている（図５参照）。
【００１９】
水槽部４０の外周壁はステンレス板、内周壁及び下面壁は多孔板４２、上面壁は金網４３からそれぞれ成り、多孔板４２を介して水槽部４０内に水が円滑に流出入するとともに、担体４１が抜け出ないようになっている。水槽部４０上面は、金網４３及び透光性の足場板１３から成るため、太陽光が水槽部４０内に照射されて、担体４１による有機物分解作用が円滑になされる。上面壁の金網４３は省略し得る。
【００２０】
また、水中ポンプ１５の周りの多孔板４２近傍の水槽部４０全周には、図４（ｂ）に示すように傾斜板４４が設けられている。このため、散気管２１からの空気ｂがこの傾斜板４４に至ると、矢印のごとく外向きの流れとなって、多孔板４２近傍の担体４１を矢印のごとく外側に導いて、多孔板４２への担体４１の付着を防止する。これにより、多孔板４２を通して水中ポンプ１５に水が円滑に流れる。
【００２１】
水処理接触材層３０の上部中央部（水槽部４０内側部）は空洞となっており、この空洞内に水中ポンプ１５が設けられている。この水中ポンプ１５は、周囲に発泡樹脂などからなるフロート１６を有する自己浮揚型であって、そのフロート１６の周囲のガイド（図示せず）を介して上下動自在となっている（詳細は特許文献３：図７参照）。このポンプ１５は、下部から吸水して上部の噴出口から図４のように水ａを噴出する。
【００２２】
枠体１２の壁面上部四隅にはバルブ１９を介してプラスチックフレキシブルホース１８が接続されており、そのホース１８の長さはため池Ｐの広さに応じて適宜に設定する。このホース１８の接続個所の水処理接触材層３０は下方に欠如された通路２０となっており、その通路２０に臨む水処理接触材層３０表面は断面Ｌ字状の板材２０ａで被われて、通路２０は水処理接触材層３０と隔離されている。このため、ホース１８からの流水はその通路２０に入り込んだ後、下方から水処理接触材層３０（接触材３２）内に流れ込む。
【００２３】
枠体１２の底面には上記エアレーションポンプ１７に接続された散気管２１が図６の態様で設けられている。また、水中ポンプ１５の真下底面近くには、散気管２１の直上を這うように設置されたエアリフト管２２が開口し、このエアリフト管２２は枠体１２を横方向に突き抜けて、その外壁を下端から上端まで至って水面近くに開口している。そのエアリフト管２２下端近くに上記エアレーションポンプ１７からのホース１７ａが上向きに接続されており、エアレーションポンプ１７から空気が送り込まれると、エアリフト管２２においてその上端に向かう矢印方向の空気流れが生じ、この空気流れにより、水処理接触材層３０内の水が矢印のようにエアリフト管２２に流れ込む。
【００２４】
枠体１２の外底面には脚２３が設けられ、この脚２３により装置１０全体が支持される。また、図２に示すように、ロープ２４を介して水底のアンカー２５に装置１０が連結されて、浮揚の安定化が図られている。また、枠体１２の側面には、四角箱状枠２７内に発泡樹脂体を嵌めたフロート２６が設けられており、このフロート２６が水質浄化装置１０の浮力の大部分を担う。
【００２５】
この水質浄化装置１０は、図１に示すように、ため池Ｐの中心付近に設置し、フレキシブルホース１８の取水口１８ａを、装置から離れた水域に設ける。特に、コーナー部のように止水域（水滞流域）になり易い箇所へ設けることが望ましい。このとき、取水管としてフレキシブルホース１８を使用したことで、ため池Ｐ内での移動及びコーナー部等への持ち込みが容易であり、設置の変更も容易にできる。勿論、取水管として、剛性の配管を使用し、ため池Ｐの底部に張り巡らせて設置する方法でも構わない。
【００２６】
水中ポンプ１５を作動すると、枠体１２内部から水ａが外部水域に噴出され、その結果、枠体１２内外に発生する水位差により、取水口１８ａからフレキシブルホース１８内に水が吸い込まれて、枠体１２内部に送り込まれる。このとき、各バルブ１９の開度を調整しておくことにより、各取水管１８の取水量を調整することができる。
【００２７】
枠体１２内部に取り込まれた水ａは、通路２０に沿って下方に至り、その後、水処理接触材層３０の接触材３２を下端から上端まで通過して水槽部４０に至る。その水槽部４０からポンプ１５により吸引して、外部水域へ噴出する。このように、水ａを枠体１２内部の底層まで取り込むことにより、水処理接触材層３０を通過する時間が長くなり、かつ底層における水の滞留を防止するため、装置１０の浄化効率は一段と高くなる。また、水槽部４０では、担体４１に担持された光触媒による有機物分解が行われて、水浄化が促進される。
【００２８】
噴出して装置１０周囲の水域に落下する水ａは、接触材３２によって浄化された上、空気に触れて酸素を多く含有しているため、装置１０周囲の水質を改善し、この一連の作用が続くと、装置１０周囲の水域と装置１０から離れた水域に循環流を引き起こし、その結果、ため池Ｐ全体を浄化する。
【００２９】
水処理接触材層３０では、水中の汚濁物質が、接触材３２に付着した微生物により分解が行われる。このとき、エアレーションポンプ１７を作動して散気管２１から接触材３２へ空気を吹き付けると、前記微生物が増殖し、より一層浄化効率を高められる。この空気は水槽部４０内の担体４１の浮遊動作を促進し、水との接触がより行われるとともに多孔板４２への集中が抑制される。また、図示していないエアレーションポンプ１７のバルブを定期的に切り換えて、エアリフト管２２に空気を送り込むことにより、水処理接触材層３０からそのエアリフト管２２内への水流れが生じて、枠体１２内部から外部水域へ向かう水流が発生し、枠体１２内部に蓄積した無害の汚泥や微生物が外部水域に排出される。
【００３０】
この実施例では、複数の接触材３２を、枠体１２内部に簾状に吊り下げているが、枠体１２内への収納方法は特に限定されたものではなく、例えば、粒体を袋詰めにして枠体１２内部に設置するようにしてもよい。また、材質も上述のものの他に、ポリプロピレン、ビニロンなど、汚泥や微生物を付着し易く、水質に悪影響を与えないものなら何でもよい。
【００３１】
また、水中ポンプ１５によりホース１８を介して水処理接触材層３０内に流入する水ａが、その接触材３２を通過してポンプ１５に至ることができるなら、枠体１２、フロート１４、ポンプ１５の支持方法等、装置１０の構成は上述の実施例に限定されるものではない。
【００３２】
上記実施例は、足場板１３を透光性として、太陽光が担体４１の光触媒に照射されるようにしたが、足場板１３を鉄板などの非透光性素材で作る場合には、例えば、図７に示すように、水槽部４０上面は開口した足場１３の取付構造とする。
【００３３】
この発明は、実施例の態様に限らず、種々の水質浄化装置に採用できることは勿論であり、例えば、特許文献６に記載のように、取水管１８を有しないものなどにも採用できる。また、脚２３などでため池などの底面に載置されない浮遊型の水質浄化装置にも採用し得ることは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は、以上のように、光触媒を担持した担体をスクリーンで囲んで水槽部を形成し、その水槽部と水処理接触材層に水を通して水噴射するようにしたので、水浄化効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の設置例を示す概略図
【図２】同実施例の一部切欠側面図
【図３】同平面図
【図４】（ａ）は同切断正面図、（ｂ）は同一部拡大図
【図５】同切断平面図
【図６】図２のＸ−Ｘ線断面図
【図７】他の実施例の平面図
【符号の説明】
１０水質浄化装置
１１パイプ状フロート
１２四角箱状枠体
１６，２６フロート
１５水中ポンプ
１７エアレーションポンプ
１８フレキシブルホース（取水管）
１８ａ取水口
１９取水量調整バルブ
２０通路
２１散気管
２２エアリフト管
３０水処理接触材層
３２接触材
４０水槽部
４１光触媒を担持した担体
４２多孔板
４３金網
４４傾斜板

Claims

閉鎖水域Ｐの水面に浮揚する水中ポンプ１５を設け、その水中ポンプ１５の周りに水処理接触材層３０を設けて、水中ポンプ１５により前記水処理接触材層３０を通して水を噴出する水質浄化装置１０であって、
上記水中ポンプ１５の周りにスクリーン４２、４３で囲まれた水槽部４０を形成し、その水槽部４０に光触媒を担持した担体４１を装入するとともに、前記スクリーンにより前記光触媒を担持した担体４１を水槽部４０から抜け出ないようにし、前記水中ポンプ１５に、前記水槽部４０及び上記水処理接触材層３０を介して水を送り込むようにしたことを特徴とする水質浄化装置。
上記水処理接触材層３０と水槽部４０の少なくとも一方に散気管２１を設けたことを特徴とする請求項１に記載の水質浄化装置。
上記水槽部４０内の水流出部のスクリーン４２近傍には、水流出方向反対上向きに傾斜する板４４を設けたことを特徴とする請求項２に記載の水質浄化装置。
上記水処理接触材層３０の上に上記水槽部４０を形成し、前記水処理接触材層３０の下部に上記散気管２１を設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載の水質浄化装置。
上記水処理接触材層３０及び水槽部４０を、その上面を除く各面を閉塞し、前記水処理接触材層３０の下部から水を吸い込むようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水質浄化装置。