JP2005007378A - 木炭式水質浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮空気を用いることなく浄化手段に被処理水を通過させることが可能な木炭式水質浄化装置を提供する。
【解決手段】水質浄化装置２０は、木炭２４からなる浄化槽２５を収容する本体容器２２と、本体容器２２内の底部近傍に設置された水中ポンプ３４と、水中ポンプ３４により汲み上げられた被処理水を、水面の上方から放出する放水管４０とを備える。別の実施形態では、水中ポンプ３４は、本体容器２２の外側近傍の水中に設置され、本体容器２２の底面が水を通過させ得るように構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は水質浄化装置に係り、特に、木炭を用いて水質を浄化する木炭式水質浄化装置に関する。

従来より、例えば特許文献１に開示される如く、木炭を用いた水質浄化装置が知られている。この水質浄化装置は、図１２にその概略構成を示すように、集水孔１を有する外体２と、通水孔３を有する集水管４とを備えている。外体２と集水管４との間には木炭５を詰めた処理層６が設けられている。集水管４の中にはリフト管７が配設されており、このリフト管７の中には第１の空気導入管９が配設されている。第１の空気導入管９の先端部にはノズル８が設けられており、空気導入管９は、このノズル８がリフト管７の下部近傍に位置するように配置されている。また、外体２の底面１０には、ノズル１１を有する第２の空気導入管１２が設けられている。第１の空気導入管９および第２の空気導入管１２には、切替弁１７を介して空気圧縮機１６，１８が接続されている。

以上の構成によれば、第１の空気導入管９へ圧縮空気が送られると、この空気がノズル８から噴出してリフト管７内を上昇する。かかる空気の流れに伴って、被処理水が外体２の集水孔１から吸い込まれて処理層６を通過することで浄化され、さらに、集水管４の通水孔３を通って、リフト管７の流入口１４から吸い込まれて、流出口１３から吐出される。また、第２の空気導入管１２に圧縮空気が送られると、この空気はノズル１１から処理層６へ向けて上向きに噴出される。こうして噴出された空気により処理層６の木炭５に付着した汚泥が落とされ、外体２から外部へ放出される。
特開平８−１８７４９６号公報

このように、上記従来の水質浄化装置では、リフト管７のノズル８から圧縮空気を噴出させることにより、被処理水を処理層６へ流入させている。このため、給気系統は、木炭に付着した汚泥を除去するための給気系統と併せて２系統が必要となり、そのために切替弁１７が必要となるなど給気系統の構成が複雑化してしまう。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、圧縮空気を用いることなく浄化手段に被処理水を通過させることが可能な木炭式水質浄化装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、木炭で構成された浄化手段に被処理水を通過させることにより当該被処理水を浄化する木炭式水質浄化装置であって、
前記浄化手段を収容する、表面の少なくとも一部分が水を通過させ得るように構成された本体容器と、
該本体容器の内部に設置されたポンプと、
該ポンプにより汲み上げられた被処理水を、大気中から水面へ放出する放水管と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、本体容器内の表面の少なくとも一部分が水を通過させ得るように構成されているので、本体容器内に設置されたポンプが作動すると、被処理水が本体容器内へ流入し、浄化手段を通過して、ポンプに吸い込まれて、放水管から放出される。したがって、本発明によれば、圧縮空気を用いることなく、ポンプの作動により浄化手段に被処理水を通過させることができる。

この場合、前記ポンプの吸入口には、前記本体容器内を延びる集水管が接続されていることとしてもよい。このようにすれば、浄化手段内を通過する被処理水の流れをより効果的に生成できる。この場合、例えば集水管を水平方向に延びるように設置すれば、上下方向の水の流れを効果的に生成できる。

また、本発明において、前記本体容器の上面又は底面の少なくとも一方が水を通過させ得るように構成されていてもよいし、前記本体容器の側面が水を通過させ得るように構成されていてもよい。

また、本発明は、木炭で構成された浄化手段に被処理水を通過させることにより当該被処理水を浄化する木炭式水質浄化装置であって、
前記浄化手段を収容する、上面および底面が水を通過させ得るように構成された本体容器と、
該本体容器の外部近傍の水中に設置されたポンプと、
該ポンプにより汲み上げられた被処理水を、大気中から前記本体容器の上方の水面へ放出する放水管と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、木炭で構成された浄化手段に被処理水を通過させることにより当該被処理水を浄化する木炭式水質浄化装置であって、
前記浄化手段を収容する、上面と、下面及び側面の少なくとも一方とが水を通過させ得るように構成された本体容器と、
該本体容器の外部近傍の水中に設置されたポンプと、
該ポンプにより汲み上げられた被処理水を、大気中から前記本体容器の上方の水面へ放出する放水管と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、本体容器の表面の上面と、底面又は下面及び側面の少なくとも一方とが水を通過させ得るように構成されているので、本体容器の外部近傍の水中に設置されたポンプが作動すると、放水管から放出された被処理水が本体容器内へその上面から導入され、浄化手段を通過して、底面、下面又は側面から流出してポンプに吸い込まれる。したがって、本発明によれば、圧縮空気を用いることなく、ポンプの作動により被処理水を浄化手段へ流入させることができる。

本発明に係る木炭式水質浄化装置によれば、圧縮空気を用いることなく被処理水を浄化手段へ導入することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態である水質浄化装置２０の断面図であり、図２は、図１におけるII-II断面図である。図１に示すように、水質浄化装置２０は、被処理水の水面Ｓに浮かべられたフロート５０により、水面Ｓ近傍の水中に保持されている。

図１および図２に示すように、水質浄化装置２０は本体容器２２を備えている。本体容器２２には、多数の木炭２４が詰められており、浄化槽２５を構成している。木炭２４は、例えば、粒径１０〜５０ｍｍ程度の多孔質（例えば１ｇ当りの表面積が３００ｍ^２程度）の木炭であり、その表面に生息する好気性微生物の働きにより、被処理水に含まれるアオコ等の各種有機物を分解することで被処理水を浄化する。本体容器２２の上面２２ａは、例えば通水孔が設けられ、あるいは、メッシュ材で構成されることなどにより、水を通過させ得るようになっている。なお、本体容器２２の平面形状は円形、四角形など任意である。

本体容器２２の底部には、上向きのノズル孔２６を有する空気導入管２８が設けられている。空気導入管２８は、送風機３０に接続されており、送風機３０から送り込まれた空気がノズル孔２６から上向きに噴出される。さらに、本体容器２２の底部には、水中ポンプ３４が設けられている。水中ポンプ３４の吸入口には、集水管３６が接続されている。集水管３６には集水孔３８が設けられている。また、水中ポンプ３４の吐出口には、放水管４０が接続されている。放水管４０は上向きに延びて水面から突き出し、その先端部には、例えばＴ字型に分岐された放水口４２が設けられている。

送風機３０および水中ポンプ３４は、制御装置４４により制御される。送風機３０および制御装置４４は例えばフロート５０あるいはこれとは別のフロートで支持された架台上に設置されてもよいし、あるいは、陸地上に設置されていてもよい。

次に、水質浄化装置２０の動作について説明する。
水質浄化装置２０による通常の浄化処理を行う場合には、制御装置４４により水中ポンプ３４を作動させると共に、送風機３０を停止させる。この運転状態では、被処理水が水中ポンプ３４に吸入されて集水孔３８から集水管３６へ流入し、ポンプ３４から吐出された被処理水は、放水口４２から本体容器２２の周囲の水面へ放出される。これにより、図３に矢印で示すように、被処理水が本体容器２２の上面２２ａから浄化槽２５へ流入し、浄化槽２５を下向きに通過して、本体容器２２の底部の集水管３６に吸入される。このように被処理水が浄化槽２５を通過することにより浄化される。

上述したように、浄化槽２５による被処理水の浄化は、木炭２４に付着した好気性細菌が被処理水中のアオコ等の有機物を分解することにより行われるが、この有機物はシルト等の無機微粒成分が核となって形成されている。このため、有機物が分解されると、その核であった無機微粒成分が汚泥となって木炭２４の表面に蓄積し、浄化性能が次第に低下する。そこで、上記のような浄化処理を一定時間行った後、木炭２４に付着した汚泥を除去する処理（以下、逆洗処理という）を行う。

逆洗処理は、水中ポンプ３４を停止させると共に、送風機３０を作動させることにより行われる。送風機３０を作動させると、空気導入管２８のノズル孔２６から空気が上向きに噴出され、この空気により木炭２４内の汚泥が除去されて、本体容器２２の上面２２ａから排出されるのである。

以上説明したように、本実施形態の水質浄化装置２０では、水中ポンプ３４を作動させることにより、被処理水に水流を生じさせ、この水流により浄化槽２５に被処理水を通過させる。すなわち、浄化槽２５に被処理水を通過させるのに圧縮空気を用いることが不要であるため、空気系統は逆洗処理用の１系統のみで済み、装置構成が簡単となる。

また、水中ポンプ３４から吐出された水を、大気中から水面へ放出するため、酸素を多く含んだ被処理水を浄化槽２５へ流入させることができる。このため、木炭２４に生息する好気性微生物の活動を活発化させることができ、これにより、木炭２４による高い浄化性能を維持できる。

図４は、上記実施形態の水質浄化装置２０の変形例を示す断面図である。図１及び図２に示した実施形態では、本体容器２２の上面２２ａが水を通過させ得るように構成され、水中ポンプ３４が本体容器２２内の底部近傍に設置されることで、浄化槽２５に下向きの水流を生成されるものとした。これに対して、図４に示す変形例では、本体容器２２の底面２２ｂが、通水孔が設けられ、あるいは、メッシュ材で構成されることなどにより、水を通過させ得るように構成されている。また、水中ポンプ３４および集水管３６は、本体容器２２内の上部近傍に設置されて集水孔３８が集水管３６の下側に設けられている。かかる構成によれば、被処理水が本体容器２２の底面２２ｂから流入し浄化槽２５を上向きに通過して水中ポンプ３４に吸い込まれることになる。

また、図５は、水質浄化装置２０の別の変形例を示す断面図であり、図６は、この変形例における水流を示す概略平面図である。これらの図面に示す変形例では、本体容器２２の側面２２ｃが、通水孔が設けられ、あるいは、メッシュ材で構成されることなどにより、水を通過させ得るように構成されている。かかる構成では、図５及び図６に矢印で示すように、被処理水は本体容器２２の側面２２ｃから浄化槽２５へ流入し、浄化槽２５内を本体容器２２の中心に向けて通過しながら集水管３６に吸入される。なお、図５及び図６に示す変形例では、水中ポンプ３４及び集水管３６を本体容器２２の底部に限らず、上部あるいは中間部に設けてもよい。また、集水管３６を水平に設置するのではなく、本体容器２２の中心付近に鉛直に設置する構成としてもよい。

図７は、本発明の第２の実施形態である水質浄化装置１００の断面図である。なお、図７において図１および図２と同様の構成部分には同一の符号を付して説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、水中ポンプ３４が本体容器２２の外側近傍位置に配置されている。水中ポンプ３４の吐出口には注水管１０２が接続されている。注水管１０２は、水上へ突き出して本体容器２２の上方まで延び、その先端に下向きの注水口１０２ａが設けられている。また、本体容器２２の底面２２ｂは、上面２２ａと同様に、例えば通水孔が設けられ、あるいは、メッシュ材で構成されることなどにより、水を通過させ得るように構成されている。

かかる構成によれば、送風機３０を停止させると共に水中ポンプ３４を作動させると、被処理水は水中ポンプ３４に吸入されて、注水管１０２の注水口１０２ａから本体容器２２へ向けて注水される。これにより、図８に矢印で示すような被処理水の流れが生じ、被処理水が浄化槽２５へ上方から流入して、下向きに通過し、本体容器２２の底面２２ｂを通って下方へ流出する。

また、水中ポンプ３４を停止させると共に送風機３０を作動させると、上記第１実施形態の場合と同様に、空気導入管２８のノズル孔２６から空気が上向きに噴出され、この空気により木炭２４に付着した汚泥が除去されて、本体容器２２の上面２２ａから排出される。

なお、図７に示す構成において、図９に示すように、水中ポンプ３４の吸入口に、本体容器２２の下方に配置された、給水口１０４を有する給水管１０６を接続して、上記図８に示すような水流をより効率的に生じさせるようにしてもよい。

ところで、上記第２の実施の形態において、水中ポンプ３４を、吐出量の小さい第１の作動状態と、吐出量の大きい第２の作動状態とで動作できるようにして、木炭２４に付着した汚泥の除去を、水中ポンプ３４を上記第２の作動状態で作動させることにより行うことも可能である。

図１０は、この場合の送風機３０および水中ポンプ３４の運転状態を示すタイムチャートである。先ず、水質浄化装置２０による通常の浄化処理を行う場合には、図１０の区間Ｔ１のように、送風機３０を停止させると共に、水中ポンプ３４を吐出量の小さい第１の動作状態Ｌ１で作動させる。この場合、被処理水が水中ポンプ３４へ吸入されて、注水管１０２の注水口１０２ａから本体容器２２へ向けて注水されることで、上記図８に矢印で示すような被処理水の流れが生じる。これにより、被処理水が浄化槽２５を通過して浄化される。

次に、時刻ｔ１において水中ポンプ３４を停止させた後、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの短時間の間、送風機３０を作動させる。この場合、空気導入管２８のノズル孔２６から空気が上向きに噴出されることで、木炭２４に付着した汚泥が剥がれ、あるいは、剥がれ易くなるが、送風機３０を短時間だけ作動させるようにしているので、汚泥が本体容器２２の上面２２ａから外部へ放出されることはない。

次に、時刻ｔ３において送風機３０を停止させた後、時刻ｔ４において、水中ポンプ３４を吐出量の大きい第２の作動状態Ｌ２で作動させる。これにより、注水管１０２から浄化槽２５へ多量の水が注ぎ込まれる。この場合、図１１に示すような水流が生じ、上記の如く木炭から剥がれ、あるいは剥がれ易くなった汚泥が洗い流されて浄化槽２５の内部を下方へ移動し、本体容器２２の底面２２ｂから被処理水中へ排出される。

このように、図１０に示す運転方式によれば、水中ポンプ３４によって多量の水を木炭２４の上方から注ぎ込むことにより、木炭２４内の汚泥を洗い流し、本体容器２２の底面２２ｂから下方へ排出させることができる。このため、排出された汚泥が水質浄化装置１００の周囲へ拡散して、周辺の被処理水を汚染するのを防止することができる。また、水流により木炭に付着した汚泥を下方へ流出させる構成であるため、汚泥が浄化槽２５内に溜まることがなく、これにより、汚泥の除去を効率的に行うことができる。

本発明の第１の実施形態である水質浄化装置の断面図である。 図１におけるII-II断面図である。 本実施形態の水質浄化装置の浄化処理中に生ずる水流を示す図である。 上記実施形態の変形例である水質浄化装置を示す断面図である。 上記実施形態の別の変形例である水質浄化装置を示す断面図である。 図５の水質浄化装置における水流を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態である水質浄化装置の断面図である。 本実施形態の水質浄化装置の浄化処理中に生ずる水流を示す図である。 図７に示す水質浄化装置の変形例を示す図である。 本実施形態の水質浄化装置の運転状態の一例を示すタイムチャートである。 図１０に示す運転方式において水中ポンプを第２の作動状態で作動させた場合に生ずる水流を示す図である。 従来の水質浄化装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

２０，１００ 水質浄化装置
２２ 本体容器
２２ａ 上面
２２ｂ 底面
２２ｃ 側面
２４ 木炭
２５ 浄化槽
２６ ノズル孔
２８ 空気導入管
３０ 送風機
３４ 水中ポンプ
３６ 集水管
３８ 集水口
４０ 放水管
４２ 放水口
４４ 制御装置
１０２ 注水管
１０２ａ 注水口

Claims (7)

1. 木炭で構成された浄化手段に被処理水を通過させることにより当該被処理水を浄化する木炭式水質浄化装置であって、
   前記浄化手段を収容する、表面の少なくとも一部分が水を通過させ得るように構成された本体容器と、
   該本体容器の内部に設置されたポンプと、
   該ポンプにより汲み上げられた被処理水を、大気中から水面へ放出する放水管と、を備えることを特徴とする木炭式水質浄化装置。
2. 前記ポンプの吸入口には、前記本体容器内を延びる集水管が接続されていることを特徴とする請求項１記載の木炭式水質浄化装置。
3. 前記集水管は前記本体容器内をほぼ水平に延びることを特徴とする請求項２記載の木炭式水質浄化装置。
4. 前記本体容器の上面又は底面の少なくとも一方が水を通過させ得るように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載の木炭式水質浄化装置。
5. 前記本体容器の側面が水を通過させ得るように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載の木炭式水質浄化装置。
6. 木炭で構成された浄化手段に被処理水を通過させることにより当該被処理水を浄化する木炭式水質浄化装置であって、
   前記浄化手段を収容する、上面および底面が水を通過させ得るように構成された本体容器と、
   該本体容器の外部近傍の水中に設置されたポンプと、
   該ポンプにより汲み上げられた被処理水を、大気中から前記本体容器の上方の水面へ放出する放水管と、を備えることを特徴とする木炭式水質浄化装置。
7. 木炭で構成された浄化手段に被処理水を通過させることにより当該被処理水を浄化する木炭式水質浄化装置であって、
   前記浄化手段を収容する、上面と、下面及び側面の少なくとも一方とが水を通過させ得るように構成された本体容器と、
   該本体容器の外部近傍の水中に設置されたポンプと、
   該ポンプにより汲み上げられた被処理水を、大気中から前記本体容器の上方の水面へ放出する放水管と、を備えることを特徴とする木炭式水質浄化装置。

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