JP2014141802A - 超微細気泡を用いた井戸改修方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削井戸に内設された井戸ケーシングにおけるストレーナー区間に集積する鉄スケール等の付着物を、該ストレーナー区間を損傷することなく除去し、容易に井戸の揚水能力を向上させる、地下水・温泉等用水用井戸の改修方法およびその装置を提供する。
【解決手段】ストレーナー区間３近傍に、横方向への水流を創出するポンプと気体を加圧状態で水中に送出するエアレーションとで構成された超微細気泡含有水生成装置４を配設し、ストレーナー区間３の内周面に向けて、横方向への水勢を付与した超微細気泡含有水を噴射することにより、鉄スケール等の付着物に圧壊作用等を有する超微細気泡を効率よく浸透、吸着させ、ストレーナー区間３に付着した鉄スケール等の離脱を促進する。次に、揚水ポンプ等を用いて連続揚水を行うことで、ストレーナー区間３を損傷することなく付着物等を除去し、容易に井戸の揚水能力を向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、産業や、生活に欠かせない地下水の水源である井戸内の汚れを除去する井戸改修の技術に係り、特に長期に亘り使用され、老朽化した井戸のケーシングに設けられたストレーナーを著しく破損もしくは劣化させることなく、該ストレーナーに付着して目詰まりや汚濁の要因となる鉄スケール等の付着物を排除することにより、簡便に揚水能力を向上させる井戸の改修方法およびその装置に関するものである。

従来より、井戸ケーシングに設けられたストレーナーには鉄スケール等の異物が付着して目詰まりを起こす要因となっており、その結果、揚水能力が著しく低下して、井戸としての機能が損なわれることになる。

現状、井戸の揚水能力を向上させる改修方法として、ワイヤーブラシを昇降させてストレーナ内側の該鉄スケール等付着物を掻出す方法や、ジェット水流の水圧を用いた高圧水によって強制的にストレーナ内側の該鉄スケール等の付着物を剥離させる方法等が採用されている。

しかし、井戸ケーシングの一部に損傷や破損が存在している場合、ワイヤーブラシを昇降させたり、高圧水を噴射することにより大きな物理的外力を加えることとなって、ストレーナ面をさらに損傷・劣化せしめ、老朽化の増長要因となり、結果的に長期に亘る井戸の能力を低下させることとなる。更に、これらの方法ではストレーナー外側の洗浄については不十分となって、必ずしも有効な方法とは云い難く、装置も大掛かりとなる。

本発明が解決しようとする課題は、前記問題点を解消することであり、ストレーナーの一部が損傷や破損している場合であっても、それ以上の破損や劣化を極力増長させることなく井戸ケーシングにおけるストレーナーの内側と外側の汚れを除去し、井戸の揚水能力を向上させることのできる洗浄方法とその装置を提供することにある。

本発明は、地下水取水用の井戸に設けられたストレーナー区間に集積する鉄スケール等の付着物を除去する際に発生する該ストレーナーの破損、磨耗等の劣化を極力抑える方法であって、井戸ケーシング内ストレーナー近傍に配設された横方向への水流を創出するポンプと、気体を加圧状態で水中に送出するエアレーションで構成される超微細気泡含有水生成装置の噴出口より、該ストレーナーの内周面に微細気泡含有水を放射状に噴出して横方向への水流を利用し、該鉄スケール等の付着物中に該微細気泡を浸透、並びに該鉄スケール等の付着物表面に吸着し易くさせることにより、該ストレーナーから該鉄スケール等付着物の離脱を促進するもので、前記作用は、加圧状態の気体からなるナノ・マイクロサイズの超微細な気泡の有する圧壊（反発）作用、吸着作用等によりなされる。

本発明に係る井戸改修方法にあって、取水用井戸のストレーナー区間を洗浄する超微細気泡含有水生成装置は、井戸ケーシング内の水を取り入れる吸水口と、微細気泡含有水を吐出する噴出口とを有する筒状体で形成され、筒状体内には少なくとも、ポンプを起動するモータと、水流を創出するポンプと、気体を加圧状態で水中に送出するエアレーションが収納され、該エアレーションの気体透過面より水中に送出される加圧状態の気体が、該送出の初期段階において、ポンプで創出された水流により剪断されることで水中に超微細な気泡が含有される。

前記作用は、加圧状態の気体からなるナノ・マイクロサイズの超微細な気泡が圧壊（反発）作用、吸着作用等を有することによりなされる。これらの作用を採用することにより、ストレーナーの一部が損傷や破損している場合であっても、該ストレーナーに及ぼす水勢は極めて小さいことから、それ以上の破損や劣化を増長させることなく井戸ケーシングにおけるストレーナーの内側と外側の汚れを容易に除去することが出来る。
また、エアレーションに供給する加圧気体は、超微細気泡含有水生成装置を配設する水深における水圧に、僅か０．１ＭＰａ程度加えた気圧を供給すればよく、水深５００ｍ程度の深井戸であれば、高圧の二酸化炭素等の気体が充填された市販の５ＭＰａ対応耐圧ボンベの使用で済み、操作性に優れていると共に、地上部に大型の水槽等が不要で装置全体の小型化を図れる点、ナノ・マイクロバブルの発生をストレーナー区間内においてのみ行うことから、短時間のうちに地上からの簡単な牽引操作によって作業時間の短縮を図れる点においても優位なものといえる。

図１は本発明の実施方法を示した概略説明図である。 図２は本発明の実施工程と主たる作用を説明する概略図であり、（イ）は超微細気泡含有水生成装置をストレーナーの近傍に配設した状態を示す概略説明図である。（ロ）は超微細気泡含有水の全周方向噴射と界面活性化作用を示す概略説明図である。（ハ）は超微細気泡のカオス的挙動を伴った壁面集積作用による狭小部への浸透促進を示す概略説明図である。（ニ）は連続揚水による弱酸性水と吸着物の強制排除を示す概略説明図である。 図３は超微細気泡含有水生成装置の概略図である。

図１は、本発明の実施方法を示した概略説明図である。通常井戸１内には、孔壁保護のためのケーシング２と地下水取水と取水時の異物の混入を防ぐためのストレーナー３が複数の区間に設置されている。

井戸使用時は、井戸ケーシング２内に井戸水を揚水する吸水ポンプの吸水口が配設されているが、井戸の改修時には、該吸水ポンプを引き上げた後、地上より垂下された少なくとも水流を創出するポンプと、気体を加圧状態で水中に送出するエアレーションで構成される超微細気泡含有水生成装置４の噴出口が設置されている複数のストレーナー３の区間内を地上から牽引昇降により配設される。配設間隔は２０〜５０ｃｍ、１配設箇所当り噴出時間は２〜３０分程度である。５は起電源・制御機器、６はエアレーション１１に加圧気体を供給する圧縮気体収納容器（耐圧ボンベ）、もしくは圧縮気体生成機器（コンプレッサ）、および調圧器（レギュレーター）等である。

エアレーションに供給する加圧気体は、超微細気泡含有水生成装置４を配置する水深における水圧に、僅か０．１ＭＰａ程度加えた気圧を供給すればよく、水深５００ｍ程度の深井戸であれば、高圧の二酸化炭素等の気体が充填された市販の５ＭＰａ対応耐圧ボンベの使用が簡便な点においても優位なものといえる。水深１０００ｍ程度の温泉・深井戸であれば、１０ＭＰａ対応耐圧ボンベの使用が可能であるが、安全性、懸かるコストを考慮すると、コンプレッサ（気体圧縮機）等の圧縮気体生成機器を採用することにより、長期に亘る加圧気体の安定供給とさらなる高圧気体の供給がなされ、水深１０００ｍ以上の温泉・深井戸においても超微細な気泡を水中に供給することができる。

本発明に係る超微細気泡含有水生成装置４を、ストレーナー３区間内において所定の深度に移設させる際には、予め該超微細気泡含有水生成装置４に設置されたセンサーにより水圧が感知され、この水圧に対応する加圧気体がエアレーションに送気される。エアレーションに送気される気体の加圧度合いは、前記データに基づき主にレギュレータが制御されて適宜なされる。

図２は本発明の実施工程と主たる作用を説明する概略図であり、図２（イ）は超微細気泡含有水生成装置４の噴出口をストレーナー３区間内において所定の深度に配設した状態を示す概略説明図である。超微細気泡含有水生成装置４を配設した段階では、ストレーナー３の内側と外側に鉄スケール等の付着物７が厚く、広範囲に付着しており、長期に亘り使用され、老朽化した井戸ではストレーナー３の大半が前記付着物等により閉塞された状態となっており、揚水能力低下の原因となる。また長期に亘り使用され、老朽化した井戸では、ストレーナー外側の充填砂利９、地盤の空隙、割れ目８にも鉄スケール、スライムが付着している。

図２（ロ）は超微細気泡含有水生成装置４を用いて生成された超微細気泡含有水の噴出口における全周方向噴射と、加圧状態の気体からなるナノ・マイクロサイズの超微細な気泡が成し得る界面活性化作用を示す概略説明図である。超微細気泡含有水生成装置４の噴出口は全周方向に開口されており、水勢は送水ポンプの送水量を制御することでも成されるが、該噴出口の開口割合を水勢により該ストレーナーに損傷を与えることの無いよう、予め設定することにより所望する水勢を容易に得ることができる。

図２（ロ）における孔内環境にあっては、噴出口における超微細気泡含有水の全周方向噴射により井戸ストレーナー３内に横方向の水勢を得て放出された超微細気泡が、ストレーナー３の内側から圧壊（反発）しながら、鉄スケール等の付着物中の微細な空隙や狭小な亀裂を徐々に開口させ、該微細気泡が浸透、並びに該鉄スケール等の付着物表面に吸着するとともに、ストレーナー３の開口部を透過した超微細気泡は充填砂利９、地盤の空隙、割れ目８中にも浸透することによりストレーナー３の内側と外側に厚く、広範囲に分布する除去物の超微細気泡による溶脱・吸着（界面活性化作用）が喚起される。

また、加圧する気体の種類として二酸化炭素を採用することにより短時間のうちに水平方向の水勢による浸透（界面活性化作用）が促進されると共に、超微細気泡含有生成装置４の有する特性の一つでもあるナノ・マイクロバブルサイズのレンジ幅の広さより、小さい気泡が圧壊（反発）し付着物により閉塞されたストレーナーを開口した後、浸入可能な大きな大量の気泡がストレーナー開口部からストレーナー外側に向かって逐次深部に供給、浸透されることとなる。

図２（ハ）は超微細気泡含有水生成装置４を用いて生成された超微細気泡のカオス的挙動を伴った壁面集積作用による狭小部への浸透促進を示す概略説明図である。超微細な気泡は浮力が小さく、さらに気泡同士が合体しない特質を有するものであり、超微細な気泡が短時間で浮上しないことから、噴出口より放出された超微細な気泡は、複数の区間に設置されたストレーナー近傍において気泡群の長期滞留作用を発現して、除去対象物への吸着促進が有効になされる。

図２（ハ）における孔内環境にあっては、ストレーナーの近傍において気泡群の長期滞留作用が発現され、除去対象物である鉄スケール等の付着物に対する超微細な気泡の吸着が促進されるとともに、超微細気泡のカオス的挙動を伴った壁面集積作用によって、狭小部への浸透促進、除去物の溶脱・吸着が効果的になされる。

加圧状態の気体として二酸化炭素を採用した場合には、空気を採用した場合に比べて溶解性であることから、短時間のうちに濡性の向上が図れ（界面活性化作用の促進）、ストレーナーの近傍において気泡群の長期滞留作用に伴う短時間での溶解作用によって、弱酸性水層が発現されることになる。

図２（ニ）は連続揚水による鉄スケール等の付着物と井戸改修にともない発生した汚濁水の強制排除を示す概略説明図である。連続揚水は超微細気泡含有水生成装置４を引き上げ、給水ポンプを所定の深度に設置した後、強制的に行われるが、物理的に大きな外力を加えないことから、ストレーナーに集積している硬質で膠着した鉄スケール等の付着物が、強引に掻出されることはない。

［超微細気泡含有水生成装置］
水中に、２０ｎｍ〜５００μｍ程度の微細な気泡を生成する超微細気泡含有水生成装置４は、井戸ケーシング内の水を取り入れる吸水口と、微細気泡含有水を吐出する噴出口とを有する筒状体で形成され、筒状体内には少なくとも、水流を創出する送水ポンプ１０と、送水ポンプ１０を起動するモータと、気体を加圧状態で水中に送出するエアレーション１１が収納され、該エアレーション１１の気体透過面より水中に送出される加圧状態の気体が、該送出の初期段階において、送水ポンプで創出された水流により剪断されることで水中に超微細な気泡が含有される。

送水ポンプ１０を起動するモータの起電源・制御機器５と、エアレーション１１に加圧気体を供給する圧縮気体収納容器-耐圧ボンベ、もしくはコンプレッサ（気体圧縮機）等の圧縮気体収納容器、圧縮気体生成機器、調圧器６は地上に配置され、超微細気泡含有水生成装置４を、所定の井戸ケーシング内ストレーナー３区間を移設する際に、センサーで感知された水圧に基づいて制御され、適切な加圧気体がエアレーション１１に送気される。

［エアレーション］
エアレーション１１に送気された加圧気体は、エアレーションに気体透過材として装着された、高分子樹脂フィルムに発生させたクレーズを構成する微細なボイド（連通孔）を拡張して強制的に透過される。一方、加圧気体はボイドの微細な空孔に透過量を制限されながら徐々に微細な泡となって水中に送出されるが、該微細な泡が水中に送出される初期段階において、ポンプで創出された水流により剪断されることで水中に超微細な気泡が含有される。

［加圧された微細な気泡］
加圧された微細な気泡が容易に液中に融合されることは、次式により表される。
ｗ＝ｋＰ
この式においてｗは液体に溶ける気体の質量、Ｐは気体の圧力であり、ｋは比例定数である。
このことから、溶ける気体の質量は気体の圧力に正比例することが解る。
つまり液体に気体が溶けるときには、その液体に接触している気体の圧力が高くなるほど多くの気体が液体に溶けることになるのである。

本発明に用いる加圧された微細な気泡は、２０ｎｍ〜５００μｍのサイズ幅の広い微細な気泡であって、目視できる程度の大きなものでも、浮力が小さいことから、ゆっくりと浮上し、この間の吸着時間を長くとれる。一方視認できない程度に微細なナノサイズの気泡にあっては水に溶け込みあるいは混合されて水中に滞留、壁面に集積していくことから、吸着作用は更に向上する。

［泡の大きさ］
本発明に用いられる泡のサイズは、高分子樹脂フィルムに発生させたクレーズを構成する微細なボイド（連通孔）に透過量を制限されながら徐々に微細な泡となって水に溶解、或いは混合される程度に微細な直径２０ｎｍ〜５００μｍ程度の小さな泡であり、不純物に泡を吸着させて水面へゆっくりと浮上させることもできる。

［泡の成分］
本発明に用いられる泡の成分は、溶解性の二酸化炭素であることから、短時間のうちに界面活性化作用が促進され、作業時間の短縮を図ることが可能となる。空気の場合、空気中に存在する難溶性の窒素、酸素等の成分が主であることから、二酸化炭素等を混合することにより、界面活性化作用を促進させ、作業時間の短縮を図ることができる。また、空気を単独で使用する場合は、サイズの更に小さい多量の泡を発生させることにより、界面活性化作用を促進させて作業時間の短縮を図ることができる。

［高分子樹脂フィルムの素材］
高分子樹脂フィルムの素材として使用される高分子樹脂としては、フィルム或いはシートの成形が可能な熱可塑性樹脂であれば特別に制限されるものではない。その様な熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、スチレン系樹脂、ポリカーボネート、ハロゲン含有熱可塑性樹脂、ニトリル樹脂等を挙げることができる。

これらの熱可塑性樹脂の中でも、フィルムやシートへの成形性や経済性の観点から、ポリオレフィン、ポリエステル、スチレン系樹脂、ハロゲン含有熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いても、複合して組成物として用いても、或いは、別の高分子樹脂をブレンドしたりしても良く、更には二種以上の樹脂を多層化して用いても良い。

［クレーズ］
高分子樹脂フィルムにクレージング処理を施すことにより発生されたクレーズは、基本的に、特許第３１５６０５８号公報に開示されているものと同様なものであり、高分子樹脂フィルムの分子配向の方向と略平行に、幅が一般に０．５〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍのものである。このクレーズが、フィルムの厚み方向に貫通しているクレーズの数の割合が全クレーズの数に対して１０％以上、好ましくは２０％以上、特に好ましくは４０％以上必要であり、貫通している割合が上記範囲未満であると十分な通気性が得られ難くなる。

該クレーズを分子配向の方向と略平行の方向に形成するのは、分子鎖の配向の方向と直角の方向に引っ張ることによってクレーズが形成され、分子鎖の配向の方向と直角の方向にクレーズを形成することが難しいからである。ここで言うクレーズとは、高分子樹脂フィルムの表面に現れる表面クレーズと内部に発生する内部クレーズを含むものであって、微細なひび状の模様を有する領域を言う。

このクレーズは分子束（フィブリル）とボイドから構成されており、この部分で各種気体の通気性が生じることになる。

［クレーズの気体透過性能］
クレーズの気体透過性能は、用いる樹脂の種類により異なるが、例えばポリ弗化ビニリデンのホモ重合体を用いると、酸素及び窒素ガスのガス透過度で一般に（０．３〜１００，０００×１０^４）ｃｍ^３／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍの範囲内のものに、透湿度で一般に（１０〜１００，０００×１０^４）ｇ／ｍ^２・２４ｈｒの範囲内のものに、引張強度で一般に５〜５０ＭＰａ、好ましくは６〜５０ＭＰａ、特に好ましくは７．５〜５０ＭＰａの範囲内のものにすることができる。

１ 井戸
２ 井戸ケーシング
３ ストレーナー
４ 超微細気泡含有水生成装置
５ 起電源機器・制御機器
６ 圧縮気体収納容器または圧縮気体生成機器、調圧器
７ 鉄スケール等付着物
８ 地盤の空隙、割れ目
９ 充填砂利
１０ 送水ポンプ
１１ エアレーション
１２ 噴出口
１３ 吸水口

本発明は、産業や、生活に欠かせない地下水・温泉等の取水源である井戸内の汚れを除去する井戸改修の技術に係り、特に長期に亘り使用され、老朽化した井戸の改修において、井戸ケーシングに設けられたストレーナー区間に付着して目詰まりや汚濁の要因となる鉄スケール等の付着物を排除するにあたり、該ストレーナー区間を著しく破損もしくは劣化させることなく簡便に揚水能力を向上することのできる、井戸の改修方法およびその装置に関するものである。

従来より、井戸ケーシングに設けられたストレーナー区間には鉄スケール等の異物が付着して目詰まりを起こす要因となっており、その結果、揚水能力が著しく低下して、井戸としての機能が損なわれることになる。

現状、井戸の揚水能力を向上させる改修方法として、ワイヤーブラシを昇降させてストレーナー区間内側の該鉄スケール等付着物を掻出す方法や、ジェット水流の水圧を用いた高圧水によって強制的にストレーナー区間内側の該鉄スケール等の付着物を剥離させる方法等が採用されている。

しかし、井戸ケーシングの一部に損傷や破損が存在している場合、ワイヤーブラシを昇降させたり、ジェット水流の水圧を用いた高圧水を噴射する方法は、より大きな物理的外力を加えることとなって、ストレーナー区間をさらに損傷・劣化せしめ、老朽化の増長要因となり、結果的に長期に亘る井戸の能力を低下させることとなる。
更に、これらの方法ではストレーナー区間外側の洗浄については不十分となって、必ずしも有効な方法とは云い難く、装置も大掛かりとなる。

本発明が解決しようとする課題は、前記問題点を解消することであり、ストレーナー区間の一部が損傷や破損している場合であっても、それ以上の破損や劣化を極力増長させることなく井戸ケーシングにおけるストレーナー区間の内側と外側の汚れを除去し、井戸の揚水能力を向上させることのできる洗浄方法とその装置を提供することにある。

本発明は、地下水・温泉の取水源である井戸等に揚水を目的として内設される井戸ケーシングに設けられたストレーナー区間に集積する鉄スケール等の付着物を除去する際に発生する該ストレーナー区間の破損、磨耗等の劣化を極力抑える方法であって、井戸ケーシング内ストレーナー区間近傍に配設された横方向への水流を創出するポンプと、気体を加圧状態で水中に送出するエアレーションで構成される超微細気泡含有水生成装置の噴出口より、該ストレーナー区間の内周面に超微細気泡含有水を放射状に噴出して横方向への水流を利用し、該鉄スケール等の付着物中に該超微細気泡を浸透、並びに該鉄スケール等の付着物表面に吸着し易くさせることにより、該ストレーナー区間から該鉄スケール等付着物の離脱を促進するもので、前記作用は、加圧状態の気体からなるナノ・マイクロサイズの超微細な気泡の有する反発作用、圧壊作用、該鉄スケール表面に存在するマイクロクラックへの界面活性化作用、帯電特性に伴う吸着作用等によりなされる。

本発明に係る井戸改修方法にあって、地下水・温泉等取水用井戸のストレーナー区間を洗浄する超微細気泡含有水生成装置は、井戸ケーシング内の水を取り入れる吸水口と、微細気泡含有水を吐出する噴出口とを有する筒状体で形成され、筒状体内には少なくとも、ポンプを起動するモータと、水流を創出するポンプと、気体を加圧状態で水中に送出するエアレーションが収納され、該エアレーションの気体透過面より水中に送出される加圧状態の気体が、該送出の初期段階において、ポンプで創出された水流により剪断されることで水中に超微細な気泡が含有される。

前記作用は、加圧状態の気体からなるナノ・マイクロサイズの超微細な気泡が圧壊、反発、吸着等の作用を有することによりなされる。
これらの作用を活用することにより、ストレーナー区間の一部が損傷や破損している場合であっても、該ストレーナー区間に及ぼす水勢は極めて小さいことから、それ以上の破損や劣化を増長させることなく井戸ケーシングにおけるストレーナー区間の内側と外側に集積する付着物を容易に除去することが出来る。
また、エアレーションに供給する加圧気体は、超微細気泡含有水生成装置を配設する水深における水圧に、僅か０．１ＭＰａ程度加えた気圧を供給すればよく、水深５００ｍ程度の深井戸であれば、高圧の気体が充填された市販の５ＭＰａ対応耐圧ボンベの使用で済み、操作性に優れていると共に、地上部に大型の水槽等が不要で装置全体の小型・軽量化を図れる点、ナノ・マイクロバブルの発生をストレーナー区間内においてのみ行うにあっては、短時間のうちに地上からの簡単な牽引操作によって作業時間の短縮を図れる点においても優位なものといえる。

図１は本発明の実施方法を示した概略説明図である。 図２は本発明の実施工程と主たる作用を説明する概略図であり、（イ）は超微細気泡含有水生成装置をストレーナー区間の近傍に配設した状態を示す概略説明図である。（ロ）は超微細気泡含有水の全周方向噴射による圧壊作用や反発作用などに伴う付着物の剥離、懸濁物への吸着作用と界面活性化作用を示す概略説明図である。（ハ）は超微細気泡群の長期滞留作用に伴う個々の超微細気泡のカオス的挙動を伴った狭小部への浸透促進に伴う壁面集積作用を示す概略説明図である。（ニ）は連続揚水による壁面付着物、吸着物の強制排除を示す概略説明図である。 図３は超微細気泡含有水生成装置の概略図である。

図１は、本発明の実施方法を示した概略説明図である。通常井戸１内には、孔壁保護のための井戸ケーシング２が内設され、該井戸ケーシング２の複数の箇所に、取水時の異物の混入を防ぐ構造を有する地下水・温泉等を取水するためのストレーナー区間３が設置されている。

井戸使用時は、井戸ケーシング２内に井戸水を揚水する吸水ポンプの吸水口が配設されているが、井戸の改修時には、該吸水ポンプを引き上げた後、地上より垂下された少なくとも水流を創出するポンプと、気体を加圧状態で水中に送出するエアレーションで構成される超微細気泡含有水生成装置４の噴出口が、牽引昇降により該井戸ケーシング２に複数箇所配設されているストレーナー区間３の近傍に順次移送される。井戸ケーシング２におけるストレーナー区間３の配設間隔は１０〜２０ｃｍ、１配設箇所当り超微細気泡含有水の噴出時間は２〜５分程度である。５は起電源・制御機器、６はエアレーション１１に加圧気体を供給する手段である圧縮気体収納容器（耐圧ボンベ）、もしくは圧縮気体生成機器（コンプレッサ）、調圧器（レギュレーター）等である。

エアレーションに供給する加圧気体は、超微細気泡含有水生成装置４を配置する水深における水圧に、僅か０．１ＭＰａ程度加えた気圧を供給すればよく、水深５００ｍ程度の深井戸であれば、高圧の気体が充填された市販の５ＭＰａ対応耐圧ボンベの使用が簡便な点においても優位なものといえる。水深１０００ｍ程度の温泉・深井戸であれば、１０ＭＰａ対応耐圧ボンベの使用が可能であるが、安全性、懸かるコストを考慮すると、コンプレッサ（気体圧縮機）等の圧縮気体生成機器を採用することにより、長期に亘る加圧気体の安定供給とさらなる高圧気体の供給がなされ、水深１０００ｍ以上の温泉・深井戸においても超微細な気泡を水中に供給することができる。

本発明に係る超微細気泡含有水生成装置４を、井戸ケーシング内において、所定深度のストレーナー区間３に移設して作動させる際には、水圧に対応する加圧気体が随時エアレーションに送気される。エアレーションに送気される気体の加圧度合いは、レギュレータを操作することで容易に調整することができる。

図２は本発明の実施工程と主たる作用を説明する概略図であり、図２（イ）は超微細気泡含有水生成装置４の噴出口をストレーナー区間３内において所定の深度に配設した状態を示す概略説明図である。超微細気泡含有水生成装置４を配設した段階では、ストレーナー区間３の内側と外側に鉄スケール等の付着物７が厚く、広範囲に付着しており、長期に亘り使用され、老朽化した井戸ではストレーナー区間３の大半が前記付着物等により閉塞された状態となっており、揚水能力の低下や水質変化等の要因となっている。また長期に亘り使用され、老朽化した井戸では、ストレーナー区間外側の充填砂利９、地盤の空隙、割れ目８にも鉄スケール、スライム等が付着している。

図２（ロ）は超微細気泡含有水生成装置４を用いて生成された超微細気泡含有水の噴出口における全周方向噴射による反発作用、圧壊作用に伴う付着物の剥離、懸濁物への吸着作用と、加圧状態の気体からなるナノ・マイクロサイズの超微細な気泡が成し得る界面活性化作用を示す概略説明図である。超微細気泡含有水生成装置４の噴出口は全周方向に開口されており、水勢は送水ポンプの送水量を制御することでも成されるが、該噴出口の開口割合を水勢により該ストレーナー区間に損傷を与えることの無いよう、予め設定することにより所望する水勢を容易に得ることができる。

図２（ロ）における井戸環境にあっては、噴出口における超微細気泡含有水の全周方向噴射により井戸ストレーナー区間３内に横方向の水勢を得て放出された超微細気泡が、ストレーナー区間３の内側から超微細気泡の有する圧壊、反発等の作用を活用して、鉄スケール等の付着物中の微細な空隙や狭小な亀裂を徐々に開口させ、該微細気泡が浸透、並びに該鉄スケール等の付着物表面に吸着するとともに、ストレーナー区間３の開口部を透過した超微細気泡は充填砂利９、地盤の空隙、割れ目８中にも浸透することによりストレーナー区間３の内側と外側に厚く、広範囲に分布する除去物の超微細気泡による溶脱・吸着（界面活性化作用）が喚起される。

また、超微細気泡含有水生成装置４の有する特性の一つでもあるナノ・マイクロバブルサイズのレンジ幅の広さより、小さい気泡が反発作用、圧壊作用等により、付着物により閉塞されたストレーナー区間を開口した後、浸入可能なサイズの大量の気泡をストレーナー区間開口部からストレーナー区間外側に向かって逐次充填砂利９の空隙、地盤の空隙、割れ目８に供給、浸透させることができる。

図２（ハ）は、超微細気泡含有水生成装置４を用いて生成された超微細気泡群の長期滞留作用に伴う、個々の超微細気泡のカオス的挙動を伴った、狭小部への浸透促進に伴う壁面集積作用を示す概略説明図である。
超微細な気泡は浮力が小さく、さらに気泡同士が合体しない特質を有するものであり、超微細な気泡が短時間で浮上しないことから、噴出口より放出された超微細な気泡は、ストレーナーが配設されてなるストレーナー区間近傍において気泡群の長期滞留作用を発現して、除去対象物への吸着促進が有効になされる。

図２（ハ）における井戸環境にあっては、ストレーナー区間の近傍において気泡群の長期滞留作用が発現され、除去対象物である鉄スケール等の付着物に対する超微細な気泡の吸着が促進されるとともに、超微細気泡のカオス的挙動を伴った壁面集積作用によって、狭小部への浸透促進、除去物の溶脱・吸着が効果的になされる。

加圧状態の気体として二酸化炭素を採用した場合には、空気を採用した場合に比べて溶解性であることから、短時間のうちに濡性の向上が図れる一方（界面活性化作用の促進）、ストレーナー区間の近傍において気泡群の長期滞留作用に伴う短時間での溶解作用によって、弱酸性水層が発現されることになる。
超微細気泡の短時間での溶解作用は、特に深度が深くなるほど顕著となる。

図２（ニ）は、水中ポンプを配設してなす、連続揚水による鉄スケール等の壁面付着物と吸着物の強制排除を示す概略説明図である。
連続揚水は超微細気泡含有水生成装置４を引き上げ、水中ポンプを所定の深度に設置した後、強制的に行われるが、図１に示す方法においては、物理的にも大きな外力が加えられないことにより、ストレーナー区間に集積している硬質で膠着した鉄スケール等の付着物が、強引に掻出されることはない。

送水ポンプ１０を起動するモータの起電源・制御機器５と、エアレーション１１に加圧気体を供給する圧縮気体収納容器（耐圧ボンベ）、もしくはコンプレッサ（気体圧縮機）等の圧縮気体収納容器、圧縮気体生成機器、調圧器６は地上に配置され、超微細気泡含有水生成装置４が、井戸ケーシングに配設された所定のストレーナー区間３を移設する際には、移設に伴う水圧の変化に基づいて送気圧が制御され、適切な加圧気体がエアレーション１１に送気される。

［泡の成分］
本発明に用いられる超微細気泡は、短時間のうちに界面活性化作用が促進され、作業時間の短縮を図ることが可能となる。
空気を主たる気体として用いる場合、空気中に存在する難溶性の窒素、酸素等の成分が主であることから、二酸化炭素等を混合することにより、界面活性化作用を促進させ、作業時間の短縮を図ることができる。
また、空気を単独で使用しても、サイズの更に小さい多量の泡を発生させることにより、界面活性化作用を促進させて作業時間の短縮を図ることができる。

１ 井戸
２ 井戸ケーシング
３ ストレーナー区間
４ 超微細気泡含有水生成装置
５ 起電源機器・制御機器
６ 圧縮気体収納容器または圧縮気体生成機器、調圧器
７ 鉄スケール等付着物
８ 地盤の空隙、割れ目
９ 充填砂利
１０ 送水ポンプ
１１ エアレーション
１２ 超微細気泡含有水噴出口
１３ 吸水口

Claims (3)

1. 地下水導入用の井戸ケーシングに設けられたストレーナーに集積する鉄スケール等の付着物を除去する方法であって、井戸ケーシング内ストレーナー近傍に配設された少なくとも水流を創出するポンプと、気体を加圧状態で水中に送出するエアレーションで構成される超微細気泡含有水生成装置の噴出口より、該ストレーナーの内周面に微細気泡含有水を放射状に噴出して該鉄スケール等の付着物中に該微細気泡を浸透、並びに該鉄スケール等の付着物表面に吸着させた後、連続揚水によって該ストレーナーから該鉄スケール等付着物の離脱を促進するもので、水に含有される気泡が圧壊作用を有する加圧状態の気体からなるナノ・マイクロサイズの超微細な気泡であることを特徴とする井戸の改修方法。
2. エアレーションにおける、加圧状態の酸素，二酸化炭素等の気体透過が、耐圧ボンベに充填された高圧の酸素、二酸化炭素等の気体を制御して該エアレーションに送気してなることを特徴とする請求項１に記載の井戸の改修方法に用いる超微細気泡含有水生成装置。
3. エアレーションに送気される加圧状態の気体が、二酸化炭素もしくは二酸化炭素と他の気体からなる混合ガスもしくは空気であることを特徴とする請求項１に記載の井戸改修方法。