JP2011235260A - 池や濠等の水の浄化処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生分解性凝集剤を用いて池や濠の水の浄化処理を高能率で安価に行え、しかも凝集沈殿物を容易に水内から回収除去できるようにする。
【解決手段】 池や濠の水内に、水が左右方向へジグザグ状に反転し乍ら流通する凝集槽と，凝集槽からの水が流通する沈澱槽とから成る浄化処理槽を配設すると共に，前記凝集槽の入口側にポリグルタミン酸架橋物を主体とする生分解性凝集剤の投入配置を設け，水内に配置した水流発生器によって水流を起して水を凝集槽の水入口から内部へ流入させると共に，所定量の生分解性凝集剤を凝集槽の入口近傍で水内へ混入させ，凝集槽内を流通する間に水内の汚濁物質を凝集させると共に水が沈澱槽を流通する間に前記凝集物を沈澱させ、沈澱槽からの処理済水を水出口から池や濠の水内へ流出させ、更に、沈殿槽の底部に沈澱した凝集物を適宜の間隔で沈殿槽から外部へ排出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生分解性浄化剤（凝集剤）を用いた庭園池や城・古墳等の濠の水の浄化処理方法の改良に関するものである。

近年、水環境の回復が社会の重要な課題となっており、その中でも、特に公園や庭園の池、城や古墳の濠の水環境の回復、改善は、緊急に解決されるべき問題となっており、 そのため、各種の水処理用薬剤や水処理方法が開発されている。
ところが、従前の水処理用薬剤、例えば凝集用薬剤を用いた水の浄化処理に於いては、水中の汚濁物質をうまく凝集沈澱させることが出来たとしても、凝集物の大部分が池底等に未分解のまま堆積することになり、ヘドロ化すると云う問題があった。

勿論、凝集した沈殿物の一部は微生物により自然分解されて行く。しかし、この微生物による自然分解の速度は極めて遅いため、現実には凝集した沈殿物の６０〜８０％が水中へ再浮上することになる。そのため、水環境をより良好な状態に保持するには凝集物の回収除去が避けられず、手数と費用を要すると云う問題がある。

一方、上述の如き問題を解決するものとして、本願発明者等は先に、ポリグルタミン酸架橋物を主体とする生分解性の水質浄化剤（日本ポリグル株式会社製 商品名 ＰＧα２１Ｃａ）を開発すると共に、この生分解性の水質浄化剤を用いて、各地の池や河川の水中汚濁物質の凝集沈澱実験を繰り返して来た。生分解性の水質浄化剤（凝集剤）を用いたのは、従前のポリアクリルアミド等の合成高分子凝集剤の場合よりも凝集速度が速く、且つ、残留した凝集剤が速く自然分解するからである。
尚、上記生分解性凝集剤は、自然界で容易に分解されて天然アミノ酸の一種であるグルタミン酸に変換される物質であり、分解されるとモノマーのアクリルアミドになる従前のポリグルタミンアミドを主体とする高分子凝集剤とは、物性を基本的に異にするものである。

また、本願発明者等は、先に、当該生分解性凝集剤を用いた池や河川等の水質浄化処理方法を開発し、これを公開している。
先ず、図８は、船舶等に生分解性凝集剤Ｂを貯留した薬剤タンク２６を積載すると共に、船体の後方に吸水管２１を介して筒状噴射体２２を取り付け、そして、回転駆動装置２４によってインペラ２３を高速回転させることにより、吸水孔２５から水を吸入すると共に、制御弁２７を通して適宜量の凝集剤Ｂを吸水管２１内へ吸引させ、これ等を噴射口２２ａから被処理水Ｗ中へ噴出するようにした後方である（特開２００５−１４４３４０号）

次に、図９は、上記特開２００５−１４４３４０号の技術を改良したものであり、船体の後方に多数のメッシュ状薄板体を組み合せして成る回収具Ａを牽引させ、水中の凝集物をこれに付着せしめて回収するようにしたものである（特許第４３８１１５４号）。

更に、図１０は、溜池や濠の水の浄化処理方法であり、筏Ｃに薬剤タンク２６、エゼクター２７、水中ポンプ２８、予備混合器２９等を設け、予備混合器２９から水面下に付設したホース３０内へ凝集剤Ｂと水との混合水を圧送し、ノズル孔３０ａから混合水内へ噴出させることにより、水中の浮遊汚濁物質を凝集沈澱させる工法である（特開２００６−１４２１８３号）。

特開２００５−１４４３４０号公報 特許第４３８１１５４号公報 特開２００６−１４２１８３号公報

前記特開２００５−１４４３４０号や特許第４３８１１５４号に係る水の浄化処理方法は、作業用の船舶を必要とするうえ、前者にあっては沈澱した凝集物の回収に手数が掛かるという問題が依然として残ることになる。また、後者の特許第４３８１１５４号に於いては、回収具Ａによる凝集物の回収率が相対的に低いため、沈澱する凝集物を皆無に出来ないうえ、回収具Ａに吸着した凝集物の除去に手数が掛かり過ぎると云う問題がある。

更に、特開２００６−１４２１８３号に係る水の浄化処理方法では、ホース３０から水中へ噴射した凝集剤と水の混合体の到達範囲が狭いため、ホースの位置を移動しなければ広範囲に亘って水の浄化処理を行うことが出来ないうえ、別途に沈澱凝集物の回収をしなければならないと云う問題がある。

本願発明は、従前の生分解性凝集剤を利用した池や濠等の水の浄化処理工法に於ける上述の如き問題、即ち（１）作業用船舶を必要とするうえ、凝集物の回収に手数が掛かること、（２）船舶で回収具Ａを牽引する方法では、凝集物の回収率が悪いために沈殿物が生じるうえ、回収具Ａにより回収した凝集物の除去に手数が掛かること、（３）ホースにより凝集剤と水の混合体を水中へ噴射する工法では、噴射した凝集剤と水とが十分に混合されず、凝集性能が悪いうえ、水の処理範囲が比較的狭いためにホースの移動を必要とし、手数が掛かること等の問題を解決せんとするものであり、水の浄化処理に船舶等の大掛りな機器を必要とせず、しかも、高能率で水中の浮遊汚濁物の凝集固化と凝集固化物の分離並びに回収を行えるようにした水の浄化処理方法を提供するものである。

本願請求項１の発明は、池や濠の水内に、水が左右方向へジグザグ状に反転し乍ら流通する凝集槽と、凝集槽からの水が流通する沈澱槽とから成る浄化処理槽を配設すると共に、前記凝集槽の水入口側にポリグルタミン酸架橋物を主体とする生分解性凝集剤の投入装置を設け、水内に配置した水流発生器によって水流を起して水を凝集槽の水入口から内部へ流入させると共に所定量の生分解性凝集剤を凝集槽の入口近傍で水内へ混入させ、凝集槽内を流通する間に水内の汚濁物質を凝集させると共に、水が沈澱槽を流通する間に前記水内の凝集物を沈澱させ、処理済水を沈澱槽の水出口から池や濠の水内へ流出させると共に沈殿槽の底部に沈澱した凝集物を適宜の間隔で沈殿槽から外部へ排出するようにするようにしたことを発明の基本構成とするものである。

浄化処理槽は、沈殿槽の下流側に処理済水槽を設けた浄化処理槽とし、沈殿槽から流入した処理済水を処理済水槽の水出口から池や濠の水内へ流出させるようにするのが望ましい。

沈殿槽は、内部に隔壁を設けて凝集槽からの水が上下方向にジグザグ状に反転し乍ら流通するようにするのが望ましい。

水流発生器は、複数個の水流発生器を池や濠の水内に分散して設け、水を浄化処理槽の水入口側へ向けて循環流通させるようにするのが望ましい。

沈殿槽の水入口側と水出口側の何れか一方又は両方に、水の流通方向と直交する方向の整流板を設け、沈殿槽内の水の流れを整えるようにするのが望ましい。

生分解性凝集剤は、コンプレッサーからの圧縮空気流によりエジェクターを介して吸入した生分解性凝集剤を圧送するようにした投入装置により、沈殿槽の水内へ供給するのが望ましい。

浄化処理槽は、池や濠の堤又は池や濠の底の一部を用いて形成した浄化処理槽とするのが望ましい。

浄化処理槽は、長尺状のフロートと当該フロートに一側を吊下げ支持した合性樹脂シートと当該合成樹脂シートの他側に吊下げ支持した合成樹脂板とから成る複数枚の壁体を組み合せて水内に形成し、当該浄化処理槽を用いて水の浄化処理を行うようにしても良く、また、浄化処理槽の底面は池や濠の底面を兼用するのが望ましい。

浄化処理槽は、池や濠の堤又は池や濠の底の一部を用いて形成した浄化処理槽とするのが望ましい。

本願発明では、池や濠の水内へ凝集槽と沈殿槽とからなる浄化処理槽を配設し、水内に設けた水流発生器によって水流を起して水を浄化処理槽内へ循環流動させると共に、浄化処理槽を形成する凝集槽の水入口近傍で生分解性凝集剤を水内へ流入せしめて、水が凝集槽内を流通する間に水中に浮遊する汚濁物質を凝集させると共に、凝集物を含む水を沈殿槽内へ流入せしめて、沈殿槽内を比較的遅い速度で流通させることにより凝集物を沈澱させ、処理済水を池等の水内へ放出する構成としている。

そのため、凝集槽内で形成された凝集物が沈殿槽内で能率よく分離されてその底面へ沈澱することになり、沈澱した凝集物が池内に拡散することなしに沈殿槽内にとじ込められることとなる。これにより沈澱した凝集物の回収が極めて容易に行える。
また、沈殿槽内を凝集槽からの水が上下方向にジグザグ状に反転し乍ら流通させることにより、凝集物の沈澱分離性能が大幅に向上する。

更に、長尺状のフロートと合成樹脂シートと合成樹脂板とから成る壁体を組み合せて水の浄化処理槽を池の水内に形成し、この組立式浄化処理槽を用いて浄化処理を行う場合には、池等の自然地形を利用したより経済的な水の浄化処理が行える。

本発明の第１実施形態を示す平面概要図である。 第１実施形態で使用する浄化処理槽の斜面図である。 本発明の第２実施形態を示す平面概要図である。 第２実施形態で使用する浄化処理槽の斜面図である。 本発明の第３実施形態を示す平面概要図である。 第３実施形態で使用する浄化処理槽を形成する壁体の斜面図である。 凝集剤供給装置の系統図である。 従前の水浄化処理方法の一例を示す説明図である。 従前の水浄化処理方法の他の例を示す説明図である。 従前の水浄化処理方法の更に他の例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態を示す平面概要図、図２は第１実施形態で使用する浄化処理槽の斜面図である。
図１及び図２に於いて、１は池又は濠、１ａは池内の小島、１ｂは池の水の流入口、１ｃは池の水の放流口、２は水の浄化処理槽、３は水流発生器、４は凝集剤供給装置、５は凝集槽、５ａは凝集槽水入口、５ｂは凝集槽水出口、５ｃは隔壁板、６は沈殿槽、６ａは沈殿槽水入口、６ｂは沈殿槽水出口、７は処理済槽、７ａは処理済水槽水入口、７ｂは処理済水槽水出口、８は整流板である。

池１は、表面積Ｓ＝３２５０ｍ^３（約５０^ｍ×６５^ｍ）、深さＨ＝２．１ｍ（平均）、貯水量Ｑ＝６８００ｔｏｎ（平均）のものであり、熊本県下の公園の日本庭園池を対象としている。

水の浄化処理槽２は、合成樹脂板により凝集槽５（横幅４ｍ×長さ５ｍ）、沈殿槽６（横幅４ｍ×長さ１５ｍ）及び処理済水槽７（横幅４ｍ×長さ５ｍ）を一体的に連結することにより、外形寸法が横幅４ｍ×長さ３０ｍ×高さ１ｍの長方形型に形成されており、且つ各槽５，６，７には夫々水入口５ａ、６ａ、７ａ及び水出口５ｂ、６ｂ、７ｂが夫々設けられている。

また、凝集槽５の内部には複数板の隔壁板５ｃが設けられており、水入口５ａから流入した水が長手方向の軸芯と直角方向（即ち、左右方向）に矢印に示す如くジグザグ状に流通し、水出口５ｂを通して沈殿槽６内へ流入する。

更に、当該浄化処理槽２は、その側壁の上端部が僅かに池の水面上に突出する状態で池の底に適宜の方法、例えば支持杭や重錘を用いて配設固定されており、水流によって移動することはない。

凝集槽５の水入口近傍には凝集剤供給装置４が配置されており、本実施例では、図７で示すように、コンプレッサ９とエジェクター１０と生分解性凝集剤Ｂを貯留した凝集剤タンク１１と供給量調整弁１２と噴射ノズル１３等から成る凝集剤供給装置４が使用されている。
尚、凝集剤供給装置４は如何なる型式のもの、例えば前記図10に示した水流を用いる形式のものであっても良いことは勿論のことである。

前記生分解性凝集剤Ｂは粉体状の凝集剤であり、本実施形態に於いては、粉体状の凝集剤Ｂとして、下記の成分量（ｗｔ％）を有する凝集剤Ｂ（日本ポリグル株式会社製・製品名ＰＧα２１Ｃａ）が用いられている。
成分構成（ｗｔ％）
ＰＧα２１Ｃａ＝１４％、Ｃ＝０．５％、Ｏ＝４５％、Ｎａ＝８％、Ａｌ＝０．５％、Ｓｉ＝１２％、Ｃｌ＝０．４、Ｃａ＝１５％、Ｋ＝０．１％、Ｆｅ＝１５％。

尚、前記ＰＧα２１Ｃａは、生分解性を有するγ＝ポリグルタミン酸を主体とする新規な自然分解性の物質であり、下記の構造式であらわされるものである。

また、凝集剤Ｂ内のＯ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｓｉ等は通常２ＣａＳＯ_４・Ｈ_２Ｏ、ＮａＣＯ_３・Ｈ_２Ｏ、ＮａＳＯ_４、ＭｇＳＯ_４・６Ｈ２Ｏ、Ａｌ_２（ＳＯ_４）・１８Ｈ_２Ｏ等の化学構造式で表される物質の型で当該凝集剤Ｂ内に含まれている。

本実施形態に於いては、水の処理速度を１ｍ^３／ｍｉｎ＝６０ｍ^３／ｈｒ＝１４４０ｍ^３／日に設定しており、そのため、前記水流発生器３として２．２ｋｗのプロペラ型水流発生器を使用している。

また、撹拌混合によりフロックの成長を促す凝集処理に約２０分の時間を確保するため、凝集槽の容積を処理速度（１ｍ^３／ｍｉｎ）と反応時間（２０分）の積から２０ｍ^３としている。そして、フロック成長のための撹拌効果を得るために、凝集槽内を左右ジグザグの水路構造としている。更に、沈降分離の時間に６０分を確保するため、沈殿槽の容積を６０ｍ^３としている。

本実施形態では、水の処理速度を１ｍ^３／ｍｉｎとしているため、延７０００ｍ^３の水の処理に要する時間は７０００分（４１９日）となる。
また、凝集剤の使用量は、凝集剤の濃度を５０ｐｐｍと設定した場合、３０００ｇ／Ｈｒとなり、１日当りの使用量は７２ｋｇ、７０００ｍ^３の水の処理時点での使用量は約３５０ｋｇとなる。

更に、凝集物（フロック）の含水率を９８％と仮定すると、水内へ供給する凝集剤濃度ｇ平均５０ｐｐｍの場合、１時間当りのフロックの生成量は１５０ｋｇ／Ｈｒ、１日当り３６００ｋｇとなり、７０００ｍ^３の水の処理時点でのフロックの生成量は約１７．５tｏｎとなる。

次に、本願発明による池の水の浄化処理方法について説明する。池の水を浄化処理する場合には、先ず水流発生器３を作動させ、池の水Ｗを凝集槽５の水入口５ａより１ｍ^３／ｍｉｎの流量でその内部へ流入させる。
また、凝集剤供給装置４を作動させ、凝集槽５の水入口５ａの近傍に於いて、水流内へ凝集剤Ｂを混入し、水内へ撹拌混合させる。尚、本実施形態では、前述の通り１時間当り３０００ｇの凝集剤Ｂを混合し、凝集槽５の水入口近傍の被処理水内の凝集濃度が約５０ｐｐｍとなるように調整している。

凝集剤Ｂが撹拌混合された被処理水は、図１の矢印に沿ってジグザグ状に凝集槽５内を流通し、その間に水内に浮遊する汚濁物質を凝集させる。
凝集物（フロック）を含む水は水出口５bを通して沈殿槽６内へ流入し、整流板８を介して整流されたあと、沈殿槽６内を流通する間に内部の凝集物（フロック）を順次沈降させ、凝集物と水とが分離される。そして、分離された凝集物は沈澱槽６の底部に溜り、また浄化された処理済水は水出口６ｂから処理済水槽７の内へ流入し、水出口７ｂから処理済水が池１の水内へ放流される。

尚、水流発生器３には通常水中ポンプが使用されるが本実施形態では２．２ｋｗのプロペラ型水流発生器が使用されており、凝集剤Ｂの供給量３０００ｇ／Ｈｒの時に、水内の凝集剤の濃度が約５０ｐｐｍとなる程度の水流量（約１ｍ^３／ｍｉｎ）を凝集槽５の水入口５aへ送り込むようにしている。

水の浄化処理は、水の汚濁のレベルに応じて適宜に運転され、通常は１日に２〜３時間程度、毎日運転される。また、沈澱槽６の底部に溜った凝集物は、適宜の間隔で真空吸引等の方法により浄化処理槽２の外部へ排出されて行く。

図３及び図４は、本発明の第２実施形態の平面概要図及び使用する水の浄化処理槽２の斜面図である。
この第２実施形態は、古墳の周囲に設けられた濠１の水を浄化処理するものであり、池の形状が特殊な形状であるため、（１）水中仕切壁１４を設けて水の循環路を形成している点、（２）沈澱槽６の内部に複数の隔壁板６ｃを設けて、凝集物（フロック）を含んだ水が図４の矢印で示す如く沈澱槽６の深さ方向（即ち高さの方向）にジグザグ状に反転し乍ら流通するようにした点、（３）処理済水槽７を水中仕切壁１４の一部を用いて代用形成し、独立した完全な状態の処理済水槽７を設けていない点及び（４）複数の水流発生器３を設けている点が前記第１実施形態の場合と異なるだけであり、その他は第１実施形態の場合と同じである。

尚、前記水中仕切壁１４は、硬質合成樹脂製パネル等により形成されており、上端面を水中へ僅かに没した状態で適宜に配設固定されている。
また、水の浄化処理槽２は、水面よりその両側壁の上端を僅かに上方へ突出させた状態で適宜に配置固定されている。

図５及び図６は、本発明の第３実施形態を示す平面概要図及び水の浄化処理槽２を形成する壁体の斜面図である。
この第３実施形態は池の水の浄化処理を行うのもであるが、浄化処理槽２を図６に示すような長尺状のフロート１５と、フロート１５に吊り下げ支持した合性樹脂製シート１６と、合性樹脂製シート１６の下端部に吊り下げ支持した合成樹脂板１７とからなる壁体１８を用いて組立形成するようにしたものである。

また、浄化処理槽２の底面には、池１の底面１９を用いているため、池１の底面１９をコンクリート等により形成する必要があるが、池１の底面１９が利用できない時には、コンクリート底面の代替となるパネル等を池底に設ける必要がある。

当該第３実施形態に係る水の浄化処理槽２は池の任意の箇所に組立て形成することが出来、便利である。
尚、凝集槽５の隔壁板５ｃや沈澱槽６の整流板８等も当該壁体１８でもって構成されることは勿論であり、池の堤２０を浄化処理槽２の一側辺を形成する部材として利用しても良いことは勿論である。

本発明は池や濠の水の浄化処理だけでなく、河川や沼湖等の水や貯水槽内の水の浄化処理にも適用できるものである。

Ｂ 生分解性凝集剤
１ 池又は濠
１ａ 小島
１ｂ 池の水の流入口
１ｃ 池の水の放流口
２ 水の浄化処理槽
３ 水流発生器
４ 凝集剤供給装置
５ 凝集槽
５ａ 水入口
５ｂ 水出口
５ｃ 隔壁板
６ 沈澱槽
６ａ 水入口
６ｂ 水出口
６ｃ 隔壁板
７ 処理済水槽
７ａ 水入口
７ｂ 水出口
８ 整流板
９ コンプレッサー
１０ エジェクター
１１ 凝集剤タンク
１２ 供給量調整弁
１３ 噴射ノズル
１４ 水中仕切壁
１５ 長尺状のフロート
１６ 合成樹脂シート
１７ 合成樹脂板
１８ 壁体
１９ 池の底面
２０ 池の堤

Claims (8)

1. 池や濠の水内に、水が左右方向へジグザグ状に反転し乍ら流通する凝集槽と凝集槽からの水が流通する沈澱槽とから成る浄化処理槽を配設すると共に、前記凝集槽の水入口側にポリグルタミン酸架橋物を主体とする生分解性凝集剤の投入装置を設け、水内に配置した水流発生器によって水流を起して水を凝集槽の水入口から内部へ流入させると共に所定量の生分解性凝集剤を凝集槽の入口近傍で水内へ混入させ、凝集槽内を流通する間に水内の汚濁物質を凝集させると共に水が沈澱槽を流通する間に前記水内の凝集物を沈澱させ、処理済水を沈澱槽の水出口から池や濠の水内へ流出させると共に沈殿槽の底部に沈澱した凝集物を適宜の間隔で沈殿槽から外部へ排出するようにしたことを特徴とする池や濠等の水の浄化処理方法。
2. 浄化処理槽を、沈殿槽の下流側に処理済水槽を設けた浄化処理槽とし、沈殿槽から流入した処理済水を処理済水槽の水出口から池や濠の水内へ流出させるようにした請求項１に記載の池や濠等の水の浄化処理方法。
3. 沈殿槽内を、凝集槽からの水が上下方向にジグザグ状に反転し乍ら流通するようにした請求項１又は請求項２に記載の池や濠等の水の浄化処理方法。
4. 複数個の水流発生器を池や濠の水内に分散して設け、水を浄化処理槽の水入口側へ向けて循環流通させるようにした請求項１又は請求項２に記載の池や濠等の水の浄化処理方法。
5. 沈殿槽の水入口側と水出口側の何れか一方又は両方に、水の流通方向と直交する方向の整流板を設け、沈殿槽内の水の流れを整えるようにした請求項１又は請求項２に記載の池や濠等の水の浄化処理方法。
6. コンプレッサーからの圧縮空気流によりエジェクターを介して吸入した生分解性凝集剤を圧送するようにした投入装置により、凝集剤を沈殿槽の水内へ供給するようにした請求項１又は請求項２に記載の池や濠等の水の浄化処理方法。
7. 長尺状のフロートと当該フロートに一端を支持した合性樹脂シートと当該合成樹脂シートの他側に吊下げ支持した合成樹脂板とから成る壁体を、複数枚組み合せして池や濠の水内に浄化処理槽を形成し、当該浄化処理槽を用いて水の浄化処理を行うようにした請求項１又は請求項２に記載の池や濠等の水の浄化処理方法。
8. 池や濠の堤又は池や濠の底の一部を用いて浄化処理槽を形成すると共に、当該浄化処理槽を用いて水の浄化処理を行うようにした請求項７に記載の池や濠等の水の浄化処理方法。

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