JP2642894B2 - 水質改善装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水質の改善装置で、更
に詳しくは比較的水が停滞し易い河川、沼、堀等の水質
を改善するのに有効な水質改善装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術】都市河川、沼、堀の停滞水域の水質改善策
は、水の循環と水中の溶存酸素の増加だけでは解決しな
い。河川、沼、堀等の底に堆積した底泥の無機化あるい
は除去が大きな課題となっている。この底泥の除去は従
来から浚渫や固化によっておこなっているが、沿川が密
集した都市河川等においてはこれらの工法を実施する場
合、浚渫汚泥の処理先や浚渫機械設置上の用地確保等が
困難であると共に相当の費用がかかるし、固化は二次的
な汚染の心配がある。また、都市部の下水道からはその
機構上雨水等と共に汚泥の流入があり、流れの緩慢な停
滞水域ではこれがすぐに堆積してしまい、汚泥の除去を
繰り返し行う必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来から底
に載置した散気板等からエアレーションによって停滞水
域の水質を改善する試みがなされている。エアレーショ
ンは溶存酸素の増加と共に酸素濃度が低い水塊と酸素濃
度が高い水塊とを良好に混合させることを目的とするも
のである。しかし、現実問題として単なるエアレーショ
ンでは水中に数％程度しか溶けこまないし、純酸素を使
用するにしても１０数％程度しか溶けこまない。また、
有機性の汚泥の存在は溶存酸素を消費するため、底部の
無酸素状態を招き、水質を切望できる程改善できないの
が実情である。

【０００４】本発明は、従来事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処はエアレーションを行う手段に上
昇渦流を発生させる機能と汚泥を掻揚げる機能とを具備
させ、その渦流勢力で気泡を細分化し、また底泥を撹拌
して、溶存酸素の増加と掻揚げられた撹拌汚泥への酸素
の混入率の向上を図って、水質の改善と底泥の無機化と
を効果的に行う水質改善装置を提供することにある。更
に他の目的とする処は、河川、堀、沼等の所望水域を移
動して上記目的を達成する水質改善装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に講じた技術的手段は、請求項１は河底、沼底、堀底等
に載置される筒状隔離壁の底に空気噴出圧の反力で回転
するスイベル式の回転体を設け、該回転体に底泥掻揚げ
用空気吹出部を設けたことを要旨とする。また、請求項
２は請求項１記載のスイベル式の回転体が、筒状隔離壁
の底部分に設けられ供給空気を導入する導入部と、その
導入部に対して連通して回転可能に接続され放射状の複
数本の中空腕部を有する回転部と、必要本の中空腕部先
端に設けた空気吹出部と、同１乃至必要本の中空腕部先
端に回転部の回転方向とは逆方向で且つ斜め下向きに設
けた底泥掻揚げ用空気吹出部とを備えていることを要旨
とする。更に、請求項３は請求項１または２記載におい
て供給空気の浮力で筒状隔離壁を回転体と共に浮上させ
るフロートが同筒状隔離壁に設けられ、そのフロートが
筒状隔離壁を水平移動させる方向に向く移動用空気吹出
部を有していることを要旨とする。そして、請求項４は
請求項３記載の筒状隔離壁がその上部開放部の回りに可
撓受け膜を周設し、その可撓受け膜の先端周縁に常時水
面に浮上している平面環状の浮体を備えていることを要
旨とする。更にまた請求項５は請求項４記載の筒状隔離
壁のフロート及びスイベル式の回転体への空気供給ホー
スを錨着手段で固定した基地に設置する空気供給手段に
連絡すると共に、該基地に空気供給ホースを巻取または
巻戻す巻取手段を備え、前記移動用空気吹出部を基地を
中心とした筒状隔離壁の回転方向とは逆方向に向かせた
ことを要旨とする。そして、請求項６は請求項５記載の
基地は所定時間宛に筒状隔離壁を浮上させ且つ所定量だ
け同基地を中心にしてその筒状隔離壁を移動させるよう
に空気供給手段を制御すると共に筒状隔離壁を河底、沼
底、堀底の前記基地を中心とした同一平面円環域の終端
域まで移動させた前記所定移動回数の計数後に、その筒
状隔離壁を所定量基地を中心にして接近または離間させ
るように巻取手段で空気供給ホースを巻取または巻戻す
制御部を備えていることを要旨とする。加えて請求項７
は請求項６記載の筒状隔離壁が基地を中心に対向して２
体配置されていることを要旨とする。

【０００６】

【作用】上記技術的手段によれば、下記の作用がある。 （請求項１）スイベル式の回転体の回転によって筒状隔
離壁内の限られた制限水域で渦流勢力と底泥を掻揚げる
撹拌勢力とが共に生じる。この渦流勢力は酸素を溶け込
み易くする気泡の細分化と溶け込み強制力とを付与し、
且つ水面までの気泡の上昇時間を長くし、その移動範囲
も広くする。他方、撹拌勢力は筒状隔離壁内の底泥を表
面側から徐々に細かく分離させて掻揚げ、酸素を効率よ
く混入させる。よって一方では溶存酸素の大幅な増大が
図られ、他方では底泥に対する酸素の混入率が高まり、
その追随時間を長くする。 （請求項２）渦流勢力を発生させる放射状の中空腕部に
回転方向とは逆方向で且つ斜め下向きの底泥掻揚げ用空
気吹出部を設けている。この機能でもって渦流勢力を低
減させることなく底泥を掻揚げることができる。 （請求項３）所望水域の水質改善や底泥の無機化が行わ
れた後、フロートに空気を供給して内部の水を排除し筒
状隔離壁と共に回転体を浮上させる。そのまま空気の供
給を継続して移動用空気吹出部から吹出される空気の反
力で筒状隔離壁を回転体を保持したまま移動させ、隣設
する水域に達した時点で空気の供給をストップして筒状
隔離壁を自重で落下させて底泥に載置（定着）させ、順
次目的とする水域の水質の改善、底泥の無機化を行って
いく。 （請求項４）常時水面に浮上している浮体と筒状隔離壁
とをその筒状隔離膜の上部開放部に周設した可撓受け膜
で連結している。そのため、掻揚げられた底泥が上昇渦
流勢力にのって筒状隔離壁から溢出してもその可撓受け
膜で受け止められて筒状隔離壁以外の水域への濁りの拡
散を防止する。 （請求項５）空気の供給と空気供給ホースの巻取、巻き
戻しだけで錨着手段で固定された簡易構造の基地を中心
とした所望水域の水質の改善、底泥の無機化を行う。 （請求項６）その所望水域の水質の改善、底泥の無機化
を自動制御により所定時間（期間を含む）おきに移動さ
せながら無人化でくまなく行う。 （請求項７）更に加えて水質の改善、底泥の無機化を対
象水域全域に亘ってくまなく且つ自動的に行うに際し
て、その稼働時間を半減させる。

【０００７】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したから下記
の利点がある。 （請求項１）筒状隔離壁内の限られた制限水域で渦流勢
力と底泥を掻揚げる撹拌勢力とを共に生じさせて、渦流
勢力で酸素を溶け込み易くする気泡の細分化と溶け込み
強制力とを生成し、尚且つ水面までの気泡の上昇時間を
長くし、またその移動範囲も広くする。そして、撹拌勢
力で筒状隔離壁内の底泥を表面側から徐々に細かく分離
させて掻揚げ、効率良く酸素を混入させる。よって一方
では溶存酸素の大幅な増大が図られ、他方では底泥に対
する酸素の混入率が高まり、その追随時間も長くなる。
従って、溶存酸素の効率の良い供給と溶存酸素の全水深
に対する均一化と掻揚げ底泥の無機化に必要な酸素の安
定供給とが併行して行われ、継続運転で水質の改善、底
泥の無機化とを効果的に図ることができる。 （請求項２）しかも、渦流勢力を発生させる放射状の中
空腕部に回転方向とは逆方向で且つ斜め下向きに底泥掻
揚げ用空気吹出部を設けているため、渦流勢力を低減さ
せることなく、底泥を掻揚げることが可能になる。よっ
て溶存酸素のより高い安定供給が図られ、水質の改善、
底泥の無機化とがより効果的に行える。 （請求項３）更にフロートへの空気の供給で浮上し且つ
移動するため、大掛かりなクレーン等の担持手段でその
都度移動させずとも空気の供給及びその停止を所定時間
または所定期間おきに行うことで順次目的とする水域の
水質の改善、底泥の無機化を行うことができる。 （請求項４）そして、筒状隔離壁の上部開放部に可撓受
け膜を設けて掻揚げられた底泥が上昇渦流勢力にのって
筒状隔離壁から溢出してもその可撓受け膜で受け止める
ようになるから、筒状隔離壁以外の水域を濁すことがな
い。 （請求項５）更に、錨着手段で固定した簡易構造の基地
を中心にして周方向及び前後方向に移動させながら空気
供給ホースの長さの範囲内すべての水域の水質の改善、
底泥の無機化を行うことができる。 （請求項６）しかも、筒状隔離壁の周方向への移動、前
後方向への移動を制御するものであるから、その基地を
中心とした所定範囲（空気供給ホースの長さの範囲）内
の水域の水質改善、底泥の無機化を無人化で自動的に行
うことができる。しかも、錨着した基地、筒状隔離壁と
もども他の水質改善箇所に移動させて水質改善できる汎
用性もある。 （請求項７）更に、その筒状隔離壁を２体備えているか
ら、対象水域を分担してことにあたらせることが可能と
なり、それに費やす作業時間を半減させ、高効率とな
る。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図面は本実施例水質改善装置を示している。

【０００９】水質改善装置Ａは筒状隔離壁１、その底部
分に設置されるスイベル式の回転体２、必要に応じて筒
状隔離壁１を浮上させ且つ移動させるフロート３、その
回転体２やフロート３へ空気供給ホース14を介して連絡
する空気供給手段４、その空気供給ホース14の巻き取っ
たり、巻き戻す巻取手段５、その空気供給手段４、巻取
手段５を設置する基地６、筒状隔離壁１に周設された可
撓受け膜７等から構成されている。

【００１０】筒状隔離壁１は、直径を１０００ｍｍ程
度、高さを２０００ｍｍ程度（２段で伸縮可能な形状）
とする上面、底面を開放した筒状を呈し、１０ｍｍ径の
丸棒11を高さ方向に適宜間隔をおいて縦設し、その丸棒
群11ａと高さ方向に適宜間隔をおいて設けた平面視環状
の丸棒11とを溶接等所望の手段で固着し、内面に不織布
21を張り巡らすと共に、底部分に放射状に丸棒11…を固
定してスイベル式の回転体２の支持部２’を形成し、底
近傍の側周面部分をワイヤメッシュ31で形成している。
尚、不織布21やワイヤメッシュ31は筒状隔離壁１内を外
部の水域と隔離するために軽量で目が細かいものを使用
する。

【００１１】スイベル式の回転体２は、前記支持部２’
に固定される導入部12と、その導入部12に対してその内
部と連通して回転可能に接続された放射状の複数本（本
実施例では４本）の中空腕部22ａを備えた回転部22と、
その回転部22の回転方向とは逆方向を向いて所望の中空
腕部22ａ先端に設けた空気吹出部32と、中空腕部22ａの
１乃至必要本の先端に設けた底泥掻揚げ用空気吹出部42
とを備えている。

【００１２】前記空気吹出部32は、回転部22の回転方向
とは逆方向を向いて水平状に突設させて空気噴出圧の反
力で中空腕部22ａ…を回転させて筒状隔離壁１内に渦巻
流を生成する働きがある。

【００１３】底泥掻揚げ用空気吹出部42は、４本の中空
腕部22ａ…の中の１本または２本の先端に中空腕部22ａ
の回転方向とは逆方向で且つ斜め下向きに突設されてお
り、底泥（ヘドロ等）を筒状隔離壁１内に掻き揚げる働
きがある。尚、中空腕部22ａの本数、その先端に設ける
空気吹出部32及び底泥掻揚げ用空気吹出部42の数並びに
その配置関係は渦巻勢力、底泥の掻揚げ率を勘案して決
定する。

【００１４】フロート３は、ステンレス等所望の金属材
料や合成樹脂材料で成形されたもので、筒状隔離壁１の
上部開放部に周設してある。

【００１５】このフロート３は、本実施例では平面視矩
形環状を呈し、空気の入口部13と移動用空気吹出部23と
を備え、空気の供給を受けて内部に留水している水を排
出しながらスイベル式の回転体２を備えた筒状隔離壁１
を浮上させる程度の浮力を得るに十分な大きさしてあ
り、空気の継続供給によって移動用空気吹出部23から吹
出される空気の噴出圧でスイベル式の回転体２を備えた
筒状隔離壁１を浮上させたまま移動させることができ
る。本実施例では後述する基地６に設置した空気供給手
段４に連絡する空気供給ホース14を半径として回転させ
るべくその回転方向とは逆方向を向いて移動用空気吹出
部23を２個突設している。

【００１６】また、前記フロート３と筒状隔離壁１との
間に生じる空間は盲板で塞いでいる。

【００１７】可撓受け膜７は、前記筒状隔離壁１の上部
開放部の回りに周設され、先端周縁を水面に浮遊する環
状の浮体17に固着してある。

【００１８】従って、供給空気によってスイベル式の回
転体２の中空腕部22ａ…が支持部２’の中心を中心にし
て回転して筒状隔離壁１内の限られた制限水域で渦流勢
力と底泥を掻揚げる撹拌勢力とを共に発生させる。渦流
勢力は水に対して酸素を溶け込み易くする気泡の細分化
と溶け込み強制力とを付与し、且つ水面までの気泡の上
昇時間を長くし、またその移動範囲を広範囲にする。撹
拌勢力は底泥を表面側から徐々に細かく分離して掻揚
げ、効率良く酸素を混入させる。よって、一方では溶存
酸素の増大が図られ、他方では底泥に対する酸素の混入
率が高まり、その追随時間も長くなる。これによって溶
存酸素の高効率な供給とその循環による溶存酸素の均一
化と掻揚げ、底泥の無機化への必要な酸素の安定供給と
が併行して行われ、フロート３への空気の供給コントロ
ールによって所望水域を逐次移動しながら水質を改善し
ていく。また、掻揚げられた底泥は渦流勢力による上昇
・落下を繰り返して無機化されていく。その際に筒状隔
離壁１から溢出する掻揚げられた底泥は可撓受け膜７で
受けられ、筒状隔離壁１以外の水域を汚濁しない。

【００１９】斯様な筒状隔離壁１は基地６に設けた空気
供給手段４及び巻取手段５に連絡されている。

【００２０】基地６は、例えばドラム缶等の簡単構造の
浮遊体16を必要個集合させたブロックに載せ台26を固定
すると共に、その載せ台26を水質改善対象水域の底に錨
着手段（錨）36で移動不能に固定され、この基地６を挟
んで対向する２つのスイベル式の回転体２、フロート３
に空気供給ホース14を介して空気を供給する空気供給手
段４、その空気供給ホース14を必要に応じて巻取・巻き
戻す巻取手段５が設けられている。

【００２１】空気供給手段４はコンプレッサー、巻取手
段５は自動巻取ドラムである。

【００２２】また、前記基地６には所定時間宛に筒状隔
離壁１を浮上させ且つ所定量だけ同基地６を中心にして
その筒状隔離壁１を移動させるように空気供給手段４を
制御すると共に筒状隔離壁１を河底、沼底、堀底の同一
平面円環域の終端域まで移動させた後、その筒状隔離壁
１を所定量基地６を中心にして接近または離間させるよ
うに巻取手段５で空気供給ホース14を巻取または巻戻す
制御部８を備えている。

【００２３】この制御部８は、筒状隔離壁１内の底泥を
渦流及び掻揚げによって無機化させるに必要な時間また
は期間と、隣設する水質改善対象水域への移動に必要な
空気量及びその移動時間をともに予め記憶すると共に、
更に各同一平面円環域の終端域まで移動する移動回数を
記憶し、その移動回数が記憶回数まで計数されて上記時
間または期間経過後、空気供給ホース14を所定量（筒状
隔離壁１を一つ外側または内側に基地６を中心とした平
面視円環域に移動させる移動量）だけ巻取ドラム５を巻
取または巻き戻すようになっている。この移動回数は基
地６を中心として筒状隔離壁１の直径で描かれる各平面
視円環域ごとに記憶されており、移動回数の計数が対応
する記憶値と一致すると、空気供給ホース14を前記のよ
うに所定量だけ巻取ドラム５を巻取または巻き戻す。

【００２４】また、本実施例では筒状隔離壁１を基地６
を中心に回転移動させる時の空気供給ホース14の巻き付
きを防止するために、錨36を上半部36ａ’と下半部36
ａ”とが連通状態を維持したまま回転可能に掛合する回
転バルブ36ａで形成すると共にその下半部36ａ”を底に
定置する座36ｂに対して回転可能に連結した構成とし、
該回転バルブ36ａの上半部36ａ’に空気供給手段４に連
絡する第１空気供給ホース14ａ、14ａを、また下半部36
ａ”にフロート３、回転体２に連絡する第２空気供給ホ
ース14ｂ、14ｂを連絡し、更に、その下半部36ａ”にそ
の第２空気供給ホース14ｂ、14ｂを巻取または巻き戻す
巻取手段５を備設して、基地６を中心にして第２空気供
給ホース14ｂ、14ｂの半径をもって筒状隔離壁１が回転
移動する時には回転バルブ36の下半部36ａ”や上半部36
ａ’がそれに伴って回転してホースの捩じれを防止して
空気供給手段４からの空気の供給を阻害しないようにし
てある。

【００２５】このように基地６を中心にして筒状隔離壁
１が制御部８のコントロールを基に回転移動して同一平
面円環域を所定の面積ごとに水質の改善、底泥の無機化
を図りながら同一平面円環域終端域まで達しその水域で
の水質の改善、底泥の無機化が完了すると巻取手段（自
動巻取ドラム）５が所定量（筒状隔離壁１の１個分）だ
け前記する第２空気供給ホース14ｂ、14ｂを巻取または
巻き戻して一つ外側または一つ内側の同一平面円環域の
水質改善、底泥を無機化させていく。これを継続して第
２空気供給ホース14ｂ、14ｂの長さが許す範囲内を２個
のスイベル式の回転体２と筒状隔離壁１とで分担しなが
ら自動制御でもって水質改善と底泥の無機化とを行って
いく。

【００２６】また、空気供給手段４、巻取手段５、錨着
手段36を有する基地６、空気供給ホース14を介して連絡
したスイベル式の回転体２を有する筒状隔離壁１は、共
に目的とする河川、沼、堀等の改善対象帯の浄化が終了
すると、所望の荷揚げ機械等で運搬車や運搬船に載せら
れ、他の水質改善の対象となる河川、沼、堀等まで運ば
れてその目的とする水質改善帯の浄化に使用される。

【００２７】尚、本実施例では錨着手段36で固定した基
地６を中心に回転移動しながら水質改善、底泥の無機化
を実行する水質改善装置について詳述したが、請求項１
乃至４については、図示しないが水質改善の対象となる
河川、堀、沼に隣設する岸等に空気供給手段４を設置
し、その空気供給手段４からの空気の供給で筒状隔離壁
１が逐次移動して目的とする水域を空気供給ホース14の
長さが許す範囲で前述実施例と同様にして水質を改善し
ていくことを包含する。この場合には、前記するフロー
ト３を筒状隔離壁１に回転可能に連結すると共に、更に
適宜モータでその回転角度を任意に設定可能にして、移
動用空気吹出部23の向きを自由に変更できるようにする
のが好ましい。このようにすると筒状隔離壁１を自由な
方向に移動することができる。また、請求項１または２
においては、図示しないが水質改善の対象となる河川、
堀、沼の所望水域に定置し、水質の改善と共に底泥の無
機化が行われた後にクレーンや船等の手段で逐次微動さ
せる所謂移動手段を具備しないタイプの水質改善装置を
包含するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例水質改善装置の平面図。

【図２】図１の正面図。

【図３】可撓受け膜を有する筒状隔離膜の拡大平面図。

【図４】図３の縦断正面図。

【図５】フロートを有する筒状隔離膜の平面図で可撓受
け膜を省略して示す。

【図６】スイベル式の回転体の空気吹出部分の拡大図
で、（イ）は、渦流を発生させる空気吹出部の拡大正面
図、（ロ）は、底泥を掻揚げる底泥掻揚げ用空気吹出部
の拡大正面図。

【符号の説明】

Ａ ：水質改善装置 １ ：筒状隔離壁 32 ：空気吹出部（渦流生成用） 42 ：底泥掻揚げ
用空気吹出部 ２ ：スイベル式の回転体 12 ：導入部 22ａ：中空腕部 22 ：回転部 ３ ：フロート 23 ：移動用空気
吹出部 ７ ：可撓受け膜 17 ：浮体 36 ：錨着手段 ４ ：空気供給手
段 14 ：空気供給ホース ６ ：基地 ８ ：制御部 ５ ：巻取手段

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 河底、沼底、堀底等に載置される筒状隔
   離壁の底に空気噴出圧の反力で回転するスイベル式の回
   転体を設け、該回転体に底泥掻揚げ用空気吹出部を設け
   たことを特徴とする水質改善装置。
2. 【請求項２】 前記スイベル式の回転体が、筒状隔離壁
   の底部分に設けられ供給空気を導入する導入部と、その
   導入部に対して連通して回転可能に接続され放射状の複
   数本の中空腕部を有する回転部と、必要本の中空腕部先
   端に設けた空気吹出部と、同１乃至必要本の中空腕部先
   端に回転部の回転方向とは逆方向で且つ斜め下向きに設
   けた底泥掻揚げ用空気吹出部とを備えていることを特徴
   とする請求項１項記載の水質改善装置。
3. 【請求項３】 供給空気の浮力で筒状隔離壁を回転体と
   共に浮上させるフロートが同筒状隔離壁に設けられ、そ
   のフロートが筒状隔離壁を水平移動させる方向に向く移
   動用空気吹出部を有していることを特徴とする請求項１
   または２記載の水質改善装置。
4. 【請求項４】 前記筒状隔離壁がその上部開放部の回り
   に可撓受け膜を周設し、その可撓受け膜の先端周縁に常
   時水面に浮上する平面環状の浮体を備えていることを特
   徴とする請求項３記載の水質改善装置。
5. 【請求項５】 前記筒状隔離壁のフロート及びスイベル
   式の回転体への空気供給ホースを錨着手段で固定した基
   地に設置する空気供給手段に連絡すると共に、該基地に
   空気供給ホースを巻取または巻戻す巻取手段を備え、前
   記移動用空気吹出部を基地を中心とした筒状隔離壁の回
   転方向とは逆方向に向かせたことを特徴とする請求項４
   記載の水質改善装置。
6. 【請求項６】 前記基地は所定時間宛に筒状隔離壁を浮
   上させ且つ所定量だけ同基地を中心にしてその筒状隔離
   壁を移動させるように空気供給手段を制御すると共に筒
   状隔離壁を河底、沼底、堀底の前記基地を中心とした同
   一平面円環域の終端域まで移動させた前記所定移動回数
   の計数後に、その筒状隔離壁を所定量基地を中心にして
   接近または離間させるように巻取手段で空気供給ホース
   を巻取または巻戻す制御部を備えていることを特徴とす
   る請求項５記載の水質改善装置。
7. 【請求項７】 前記筒状隔離壁が基地を中心に対向して
   ２体配置されていることを特徴とする請求項６記載の水
   質改善装置。