JP2004290863A

JP2004290863A - 底水域における水質改善方法及び装置

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Publication number: JP2004290863A
Application number: JP2003088159A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Sado; 公明佐渡; Takashi Nakao; 隆志中尾; Katsuhiro Kiyono; 勝博清野; Jiro Chin; 二郎陳; Mitsunori Mori; 光典森; Hideki Motomae; 秀樹本前
Original assignee: HOKKAIDO FUJI DENKI KK; Mori Kikai Seisakusho KK; Narasaki Seisakusyo Co Ltd
Current assignee: HOKKAIDO FUJI DENKI KK; Mori Kikai Seisakusho KK; Narasaki Seisakusyo Co Ltd
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】水の成層を破壊することなく、水底の貧酸素水域に酸素を効果的に供給し得るようにした底水域における水質改善方法及び装置を提供する。
【解決手段】船体２により牽引して、水底８に沿って移動するようにした移動体１０に、噴射ノズルをほぼ水平かまたはそれより下方に向けた気泡及び薬剤噴射装置１１を設け、該噴射装置１１と船体２とを結ぶホース９、１５により、船体２側から空気とアルカリ性中和剤とを噴射装置１１に供給するようにする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海洋や湖沼等の底水域における水質改善方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海底や湖底等においては、沈積した有機汚泥が分解する際に酸素が消費されて、貧酸素水域が形成され、また、淡水の流入と日射による加熱により、表層が軽くなり、低層に重い密度成層が形成されることが多い。
このような貧酸素水域や密度成層の水質を改善するための従来の手段としては、水移送手段により、表層水を低層に送り込むようにしたもの（例えば特許文献１参照）や、貧酸素水域に酸素を供給する散気装置を設けたもの（例えば特許文献２参照）等がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−０５７９８５号公報
【特許文献２】
特開平７−２５６２９３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の前者では、貧酸素水が上昇して青潮となり、養殖水産物を死滅させることがあり、また後者では、供給された酸素の大部分が、腐敗物中に含まれる硫酸イオンと結合して消費され、十分な酸素供給効果が得られないという問題がある。
【０００５】
本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、水の成層を破壊することなく、水底の貧酸素水域に酸素を効果的に供給し得るようにした、底水域における水質改善方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。
（１）底水域における水質改善方法において、水底において微小気泡とアルカリ性中和剤とを噴射する。
【０００７】
（２）上記（１）項において、アルカリ性中和剤を消石灰とする。
【０００８】
（３）底水域における水質改善装置において、船体により牽引して、水底に沿って移動するようにした移動体に、噴射ノズルをほぼ水平かまたはそれより下方に向けた気泡及び薬剤噴射装置を設け、該噴射装置と船体とを結ぶホースにより、船体側から空気とアルカリ性中和剤とを噴射装置に供給するようにする。
【０００９】
（４）上記（３）項において、移動体を、水底に沿って摺動するそり状のものとする。
【００１０】
（５）上記（３）または（４）項において、噴射装置が、気体を充満可能な気体室と、該気体室外より供給された液体を該気体室内で噴射する液体噴射ノズルと、前記気体室内に空気を導入するエアーホースと、前記液体噴射ノズルに液体を供給する液体ホースとを備え、かつ前記気体室の壁面に、前記液体噴射ノズルから噴射された液体が前記気体室内の気体を誘引して気体室外へ通過するように、液体噴射ノズルの噴射方向に対応させて噴出孔が形成された微細気泡発生器を備えるものとする。
【００１１】
（６）上記（５）項において、液体ホースの中間部、または液体ホースにポンプを介して接続された集水管の中間部に、船体上に設けた薬剤供給手段から延出された薬剤供給管を接続する。
【００１２】
（７）上記（５）または（６）項において、液体ホースにおける液体噴射ノズルが接続された端部と反対側の端部をポンプの吐出口に接続し、かつこのポンプの吸込口に接続した集水管の集水口を、移動体の深度とほぼ同深度の位置に配設する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の装置の一実施形態を示す。
【００１４】
この例では、海洋または湖水等の水面（１）に浮かべた船体（２）に、好ましくは高圧ポンプとしたポンプ（３）と、薬剤供給手段（４）と、給気手段（５）とが設けられている。
ポンプ（３）の吸込口（３ａ）には、ストレーナ（７）を取り付けた集水口（６ａ）を水底（８）に近い位置に達するまで垂下させた集水管（６）の上端が接続され、またポンプ（３）の吐出口（３ｂ）には、液体ホース（９）が接続されている。
【００１５】
液体ホース（９）は、船体（２）から水中に垂下され、その下端は、水底（８）に沿って摺動しうるようにしたそり状の移動体（１０）に設けられた気泡及び薬剤噴射装置（以下単に噴射装置という）（１１）に接続され、船体（２）が進行することによって、移動体（１０）は、液体ホース（９）により牽引され、水底（８）に沿って摺動しうるようになっている。
【００１６】
噴射装置（１１）は、図２に示すような微細気泡発生器（１２）を備えている。
この微細気泡発生器（１２）は、気体を充満可能な気体室（１３）と、上述の液体ホース（９）の端末に接続され、液体ホース（９）から送られてきた加圧液体を気体室（１２）内で噴射する液体噴射ノズル（１４）と、気体室（１３）内に空気を導入するエアーホース（１５）とを備えており、液体噴射ノズル（１４）の先方に位置する気体室（１３）の壁面（１３ａ）には、液体噴射ノズル（１４）から噴射された液体が気体室（１３）内の気体を誘引して気体室（１３）外へ通過するように、液体噴射ノズル（１４）の噴射方向に対応させて噴出孔（１６）が形成されている。
【００１７】
噴射装置（１１）は、液体噴射ノズル（１４）及び噴出孔（１６）が、水底（８）に向かって下向き傾斜するか、またはほぼ水平方向を向くようにして、移動体（１０）に取付けられている。なお、この取付角度は、自由に調節し得るようにしておくのが望ましい。
【００１８】
エアーホース（１５）は、液体ホース（９）とともに、船体（２）まで延設され、船体（２）において、単なるコーン形の空気取入れ口とした給気手段（５）に接続されている。
【００１９】
薬剤供給手段（４）は、モータ（１７）により攪拌翼（１８）を回転させるようにした攪拌槽（１９）と、ホッパー（２０）に投入された薬剤（２１）を、僅かずつ攪拌槽（１９）に供給する振動式のフィーダ（２２）と、攪拌槽（１９）に船体（２）外の水を供給する給水管（２３）と、攪拌槽（１９）内の溶液を汲み出す出口管（２４）とを備え、この例では、消石灰とした薬剤（２１）を、攪拌槽（１９）内において、所望濃度で船体（２）外の海水または湖水で溶解し、そのアルカリ溶解剤を出口管（２４）より取り出すことができるようになっている。
【００２０】
出口管（２４）には絞り弁（２５）と、必要に応じてポンプ（２６）とが設けられ、また出口管（２４）の外側の端部は、集水管（６）の中間部にほぼＴ字状なすように接続され、絞り弁（２５）を開いて、ポンプ（２６）を作動させることにより、出口管（２４）内のアルカリ溶解剤を集水管（６）内の液体に合流させて、ポンプ（３）から液体ホース（９）へ供給しうるようになっている。
【００２１】
なお、ポンプ（２６）を省略して、ポンプ（３）の吸い込み力により、攪拌槽（１９）内のアルカリ溶解剤を出口管（２４）を介して吸引するようにしてもよい。
【００２２】
また、図１に想像線で示すように、出口管（２４）の外側の端部を、液体ホース（９）の中間部にほぼＴ字状なすように接続し、いわゆる霧吹きの原理で、すなわち液体ホース（９）内を流体が流れるときのホースの内壁に形成される負圧により、攪拌槽（１９）内のアルカリ溶解剤を出口管（２４）を介して吸引するようにしてもよい。
【００２３】
したがって、絞り弁（２５）を開いた状態で、ポンプ（３）を作動させると、水底（８）に近い貧酸素水域の水が、ストレーナ（７）から集水口（６ａ）を通って、集水管（６）に吸い込まれ、ポンプ（３）より液体ホース（９）を通り、その途中で出口管（２４）より供給されたアルカリ溶解剤と合流して、移動体（１０）に設けられた噴射装置（１１）に供給される。
【００２４】
噴射装置（１１）においては、液体ホース（９）により送られてきた加圧液体は、液体噴射ノズル（１４）より噴射され、かつ気体室（１３）の壁面（１３ａ）に設けられた噴出孔（１６）を通過する際に、気体室（１３）内の気体、すなわち給気手段（５）より取入れられて、エアーホース（１５）を通ってきた空気が誘引されて、噴出孔（１６）より微小気泡となって噴出される。
【００２５】
本発明の底水域における水質改善方法は、上述した装置を用いて、次のようにして実施される。
すなわち、上述したようにして、噴射装置（１１）の噴出孔（１６）から、アルカリ溶解剤を含んだ液体と微小気泡とを、水底（８）に向かって、または水底（８）とほぼ平行に噴射する。
【００２６】
すると、このときの液体と微小気泡との噴出により、水底（８）に溝が形成されたり、水底（８）に堆積した有機汚泥等が巻き上げられ、攪拌される。
【００２７】
噴流中に含まれるアルカリ性中和剤は、攪拌された有機汚泥や、噴流によって水底に形成された溝を通して底質中にも浸透し、その中の硫酸イオンを中心とする酸性イオンと結合してそれらを中和する。したがって、噴流中に含まれる微小気泡中の酸素が上記酸性イオンと結合する割合が著しく低下し、それによって、水底（８）に近い貧酸素水域に酸素を効果的に供給することができる。
【００２８】
また、噴流によって攪拌されるのは、水底（８）から近い部分だけであり、しかも気泡は微小であるので、水底（８）の貧酸素水が上昇することはなく、成層を破壊することはない。
【００２９】
さらに、噴射装置（１１）より噴出される液体の大部分は、集水管（６）により吸い上げられた水底（８）に近い貧酸素水域の水であるので、貧酸素水域の水量はほとんど変動することはなく、貧酸素水域が上昇して、害を及ぼすことはない。
【００３０】
このようにして、船体（２）側から空気とアルカリ性中和剤とを噴射装置（１１）に供給しつつ、船体（２）を適宜進行させて、移動体（１０）を水底（８）に沿って曳航するだけで、海底や湖底に近い広範囲の貧酸素水域の水質改善を、容易かつ安価に、連続して、効率よく行うことができる。
【００３１】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、幾多の変形が可能である。
例えば、出口管（２４）を可撓性の長いホースにより形成して、その端末を噴射装置（１１）における液体噴射ノズル（１４）に直接接続するか、もしくは直前の液体ホース（９）の端部に接続したり、または、エアーホース（１５）を利用して、空気と薬剤との両方を噴射装置（１１）に供給したりするようにしてもよい。
【００３２】
また、図３に示すように、ポンプ（３）と集水管（６）と液体ホース（９）とをコンパクトにまとめて移動体（１０）に装着し、船体（２）から防水ケーブル（２７）を介して、水中のポンプ（３）に給電するようにしてもよい。
【００３３】
使用する薬剤は、消石灰に限られるものではなく、水棲生物に対する毒性がないものであれば、どのようなアルカリ性中和剤でも用いることができる。
【００３４】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明は、次のような効果を奏することができる。
請求項１記載の発明によると、水底において噴射された噴流により、沈積した有機汚泥が攪拌され、噴流中に含まれるアルカリ性中和剤が、有機汚泥や底質中に浸透し、その中の硫酸イオンを中心とする酸性イオンと結合して中和されるので、噴流中に含まれる微小気泡中の酸素が上記酸性イオンと結合する割合を著しく低減でき、それによって、水底の貧酸素水域に酸素を効果的に供給することができる。
また、噴流によって攪拌されるのは、水底から近い部分だけであり、しかも気泡は微小であるので、水底の貧酸素水が上昇することはなく、水の成層を破壊することはない。
【００３５】
請求項２記載の発明のように、アルカリ性中和剤を消石灰とすると、安価に実施できるとともに、水棲生物に対して無害であり、安全性が高い。
【００３６】
請求項３記載の発明によると、船体側から空気とアルカリ性中和剤とを噴射装置に供給しつつ、船体を適宜進行させて、移動体を水底に沿って曳航するだけで、海底や湖底に近い広範囲の貧酸素水域の水質改善を、容易かつ安価に、連続して、効率よく行うことができる。
その他の効果は、請求項１記載の発明によるのと同一である。
【００３７】
請求項４記載の発明のように、移動体を、水底に沿って摺動するそり状のものとすると、移動体に推進装置等を設ける必要がなく、安価にしかも容易に実施することができる。
【００３８】
請求項５記載の発明によると、噴射装置から微小気泡を発生させることができ、水底の貧酸素水域への酸素の浸透性を高めることができる。
【００３９】
請求項６記載の発明によると、薬剤を液体に効果的に供給することができる。
【００４０】
請求項７記載の発明によると、水底に近い貧酸素水域における水を液体として利用し、それを微小気泡と絡めて、元の貧酸素水域に戻すので、水の成層を破壊することはなく、しかも貧酸素水への酸素供給効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の一実施形態の実施状況を模式的に示す概略縦断面側面図である。
【図２】同じく、噴射装置の拡大縦断側面図である。
【図３】変形例の要部の側面図である。
【符号の説明】
（１）水面
（２）船体
（３）ポンプ
（３ａ）吸込口
（３ｂ）吐出口
（４）薬剤供給手段
（５）給気手段
（６）集水管
（６ａ）集水口
（７）ストレーナ
（８）水底
（９）液体ホース
（１０）移動体
（１１）気泡及び薬剤噴射装置
（１２）微細気泡発生器
（１３）気体室
（１３ａ）壁面
（１４）液体噴射ノズル
（１５）エアーホース
（１６）噴出孔
（１７）モータ
（１８）攪拌翼
（１９）攪拌槽
（２０）ホッパ
（２１）薬剤
（２２）フィーダ
（２３）給水管
（２４）出口管
（２５）絞り弁
（２６）ポンプ
（２７）防水ケーブル

Claims

水底において、微小気泡とアルカリ性中和剤とを噴射することを特徴とする底水域における水質改善方法。
アルカリ性中和剤が消石灰である請求項１記載の底水域における水質改善方法。
船体により牽引して、水底に沿って移動するようにした移動体に、噴射ノズルをほぼ水平かまたはそれより下方に向けた気泡及び薬剤噴射装置を設け、該噴射装置と船体とを結ぶホースにより、船体側から空気とアルカリ性中和剤とを噴射装置に供給するようにしたことを特徴とする底水域における水質改善装置。
移動体を、水底に沿って摺動するそり状のものとした請求項３記載の底水域における水質改善装置。
噴射装置が、気体を充満可能な気体室と、該気体室外より供給された液体を該気体室内で噴射する液体噴射ノズルと、前記気体室内に空気を導入するエアーホースと、前記液体噴射ノズルに液体を供給する液体ホースとを備え、かつ前記気体室の壁面に、前記液体噴射ノズルから噴射された液体が前記気体室内の気体を誘引して気体室外へ通過するように、液体噴射ノズルの噴射方向に対応させて噴出孔が形成された微細気泡発生器を備えている請求項３または４記載の底水域における水質改善装置。
液体ホースの中間部、または液体ホースにポンプを介して接続された集水管の中間部に、船体上に設けた薬剤供給手段から延出された薬剤供給管を接続した請求項５記載の底水域における水質改善装置。
液体ホースにおける液体噴射ノズルが接続された端部と反対側の端部をポンプの吐出口に接続し、かつこのポンプの吸込口に接続した集水管の集水口を、移動体の深度とほぼ同深度の位置に配設した請求項５または６記載の底水域における水質改善装置。