JP2738823B2

JP2738823B2 - 炭ユニット並びに水質浄化装置及び水質浄化方法

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Publication number: JP2738823B2
Application number: JP11685895A
Authority: JP
Inventors: 登内橋
Original assignee: DAISETSU KK
Current assignee: DAISETSU KK
Priority date: 1995-05-16
Filing date: 1995-05-16
Publication date: 1998-04-08
Anticipated expiration: 2013-04-08
Also published as: JPH08309375A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汚濁した池、川等の水
質を清澄化し浄化する装置及び方法に関する。特に、炭
を水中に沈め、炭の表面及び微細孔中にバクテリアを発
生させる水質浄化ユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】池、川、湖、沼等の水質の悪化が近年問
題となっている。水質悪化の原因として以下の原因が挙
げられる。池、沼では対流が起こらず水面付近と底層部では水温
が異なり、上層部では比較的に高温であるため、水面付
近に、アオコ、赤潮、藻類が発生しやすい。水面付近から底層部に向かう水流がないため、底層部
では、酸素が不足している。又、底にヘドロが堆積する
と、それを分解、吸収するバクテリアが発生し、酸素不
足が進行し、底層部に高等生物が生息できなくなる。従
来、水質の浄化を図るために、様々な方法が取られてい
る。その一例として、浄化された水を池等に供給するこ
とによって、積極的に水を交換したり(良質水導入法)、
水を撹拌し又は噴水して酸素を水中に供給する(接触酸
化法)等が行なわれている。

【０００３】又、従来より炭(13)は、活性化作用がある
ことが知られており、この炭(13)の活性化作用を利用し
て、図１２に示す如く、網状の袋に炭(13)を充填し、該
袋を池底に沈めて、池の水質浄化を図ることも行なわれ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記良
質水導入法、接触酸化法等の浄化方法は、何れも装置の
建設費、管理費が高価であるため、容易に設置すること
は難しく、又、装置が外部に配備されるため、景観を損
ねることがある。又、例えば、良質水導入法に於いて
は、池等に流入する水(汚濁水)の源が複数ある場合に
は、源毎に水を浄化することは困難である。

【０００５】広葉樹を原料にする炭は、気管の内径がラ
ンダムに分布し、バクテリアの繁殖に好適な条件を具え
ているから、水質浄化の手段として特に望ましいものと
されている。しかし、炭(13)を袋(５)に充填して沈める
ものに於いては、池等の水流がない所で使用すると、袋
(５)上にヘドロ(43)が堆積して、網目が詰まり、所望の
効果が得られなかった。又、炭(13)の活性化作用が低下
すると、これを交換する必要があり、不便であった。

【０００６】発明者は、炭を用いた水質浄化を鋭意研究
し、その結果、炭の気管及び表面層にバクテリアが繁殖
できるのは、水中から酸素の供給を受け得る範囲を限度
とし、炭層の表面から略15cmまでの領域であることを知
った。炭層をそれ以上に厚くしても、深部には酸素供給
は出来ず、バクテリアの繁殖はないから、水質浄化には
役立たないことが判明した。

【０００７】本発明の目的は、炭を瀘過材として用いる
のではなく、炭にバクテリア等の微生物を繁殖させ、微
生物による有機物、リン、窒素等を吸収、分解させて、
池全体を自然の浄化施設とする水質浄化ユニットを提供
することを目的とする。更に、本発明は、中空の筒体の
炭ユニットを構成して、筒孔中に水流を送ることによ
り、炭層は外層のみならず内層にも酸素供給を受ける。
これによって、バクテリアの繁殖領域は、外層および内
層から夫々15センチの深部に達し、炭を用いた生物浄化
の能力を著しく高めることが出来る。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】上記課題を解決するため
に、本発明の水質浄化炭装置に於いては、中央に貫通孔
(14a)を有し、通気性シート(15)によって形成された内
管(14)の周囲へ、通気性のシート(12)によって形成され
た袋に炭(13)を詰めた１本又は複数本の炭チューブ(11)
を配置して、内管(14)の外周に炭層(13a)を形成し、炭
チューブ(11)の外周を結束して筒状とした１又は２以上
の炭ユニット(１)と、該筒状炭ユニット(１)の内管(14)
の一端に向けて配置され、該炭ユニット(１)の開口部(1
0)に向かう水流を起こす水中ミキサー(２)、及び水中ミ
キサー(２)の上流側の水面に配置され、水面(４)から水
中に向けて空気を含んだ水を送る水上ミキサー(３)を具
える。又、本発明の水質浄化方法に於いては、水中に１
又は２以上の筒状炭ユニット(１)を沈め、該炭ユニット
(１)の開口部(10)に向かう水流が発生するよう水中ミキ
サー(２)を配置し、水中ミキサー(２)の駆動によって、
筒状炭ユニット(１)の開口部(10)に向けて水流を送り込
む。

【０００９】

【作用及び効果】筒状炭ユニット(１)及び水中ミキサー
(２)を水中に沈めて、筒状炭ユニット(１)の内管(14)の
開口部に向けて水流が発生するように、水中ミキサー
(２)を配置する。炭(13)は、多孔質であって、水中に沈
めて酸素を含んだ水と接触することにより、天然水に含
まれているバクテリアが炭(13)の多孔質中にて繁殖し、
水中に溶存しているリン、窒素等を分解吸収する。

【００１０】水中ミキサー(２)を稼働すると、水面(４)
付近の水が底(41)方向に流れ、水面(４)付近と底付近と
の水温差がなくなり、水面付近に発生しやすかったアオ
コ、藻類の繁殖を抑制できる。又、水中ミキサー(２)に
よって酸素の溶存している水が炭ユニット(１)に向けて
流れ、炭チューブ(11)に充填された炭(13)に、バクテリ
アが繁殖する。バクテリアは、水に含まれる有機物、窒
素、リン等を分解、吸収する。本発明に於いては、炭(1
3)が網状のシート(12)(15)(17)によって包囲されてお
り、内管(14)の内部が空洞であるため、筒体の外側及び
内側の両面から炭層(13a)及び炭(13)に水流が供給さ
れ、炭(13)に水流の届かない部分がなくなるので、より
効果的に炭を活用することが出来る。又、筒状炭ユニッ
ト(１)は、網状のシート(12)(15)(17)によって包囲され
た筒体であるため、ヘドロが堆積しにくく、堆積した場
合も、バクテリアによって吸収、分解される。又、水中
ミキサー(２)は必要に応じて、夜間又は一定時間のみ稼
働すれば充分な効果を得ることが出来る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき、図面に沿っ
て詳述する。本発明の水質浄化ユニットは、その目的と
して、炭(13)にバクテリアを繁殖させて、脱臭及び窒
素、リン等の分解、吸収、水中ミキサー(２)により水温
の上下均一化により、アオコ、赤潮、藻類等の発生の防
止、水底の無酸素化防止、溶存酸素による自然浄化作
用、水流停滞部を減少させることによる水質改善、水上
ミキサー(３)による水中への酸素供給を行なうことによ
って、池、川、沼、湖等の水質の改善を行なうことであ
る。尚、以下で記載する実施例中の寸法、重量、本数等
は、後述する試験で用いた水質浄化ユニットの寸法、重
量、本数であって、必要に応じて様々な寸法、重量、本
数を選択することが出来る。図１は、本発明の水質浄化
ユニットを池に配置した場合の池の断面図である。水質
浄化ユニットは、炭ユニット(１)と、水中ミキサー(２)
及び必要に応じて配置される水上ミキサー(３)とから構
成される。

【００１２】炭ユニット(１)は、図２乃至図８に示す如
く、内管(14)と、炭(13)を充填した複数本の炭チューブ
(11)と、外周を包囲する外面シート(17)とから構成され
る。

【００１３】内管(14)は、直径略300mm、厚み略10mm、
幅を略70mmの環状の補強部材(16)を250mmから300mmの間
隔で複数配置し、該補強部材(16)の外周を略2,000mmの
長さの網状のシート(15)で包囲し、中央に貫通孔(14a)
を有する円筒体に構成した多孔質の管である。該内管(1
4)の外周には、６本の炭チューブ(11)が等間隔で配置さ
れる。炭チューブ(11)は、略2,000mmの長さの網状のシ
ート(12)を直径略400mmの袋状にし、袋の開口から粒径
略10mm〜20mmの炭(13)を略20kg充填し、開口を閉じて形
成した略円筒状のチューブである。シート(12)の網目の
径は、内管シート(15)及び外面シート(17)よりも小径で
ある。内管(14)の外周に６本の炭チューブ(11)を配置し
た後、円筒側面の外周を長さ略2,000mmの網状の外面シ
ート(17)で包囲し、バンド(17a)によって一体に結束し
て、直径略750mm、長さ略2,000mmの炭ユニット(１)が形
成される。尚、炭ユニット(１)の炭層(13a)の厚さは、
水中からの酸素供給を受けるために、300mm以内である
ことが望ましい。これ以上厚くすると、炭層内部の炭
が、循環する水と接しないため、酸素が供給されず、好
気性バクテリアの繁殖が起こりにくいことがある。

【００１４】上記構成の炭ユニット(１)は、池の底に固
定して配備される。効果を高めるために、図９に示す如
く、４〜５本の炭ユニット(１)を同方向に並べて、骨組
(18)によって固定し、池等の底面(41)に沈めることも出
来る。

【００１５】水中ミキサー(２)は、図１に示す如く、前
記炭ユニット(１)の一端に、酸素を含んだ水を供給する
装置であって、池の底に沈められ、発生する水流が炭ユ
ニット(１)に向うように配置する。水中ミキサー(２)
は、水流を発生する装置であれば、プロペラ型、ポンプ
型等、形式に限定されない。尚、後述する水上ミキサー
(３)と一体化して、酸素を水に送り込み、同時に水流を
発生するミキサーを水中ミキサー(２)として配置するこ
とも出来る。

【００１６】水上ミキサー(３)は、図１に示す如く、酸
素を含んだ空気を水に供給する装置であって、水面(４)
付近の水を撹拌するプロペラ等を具えた装置、又は噴
水、エアーポンプ等の装置が挙げられる。尚、水上ミキ
サー(３)は、川、又は外部から酸素を含んだ水が供給さ
れる池、湖等、又は噴水等の設備が既にある池等では配
置は省略してもよい。

【００１７】水質浄化ユニットは、上記炭ユニット(１)
と、水中ミキサー(２)とから構成され、必要に応じて水
上ミキサー(３)を構成要素として加えることが出来る。
図１は、水質浄化ユニットを池に配備した例である。炭
ユニット(１)は、縦及び／又は横に複数本並設し、プラ
スチックのパイプにて構成される骨組(18)により固定さ
れ、池の底面(41)に固定して配置される。前記炭ユニッ
ト(１)の円筒の一端から他端に向って水流を発生するよ
うに、水中ミキサー(２)を池底に配置する。水上ミキサ
ー(３)は、水中ミキサー(２)が発生させる水流よりも上
流側に配置されることが望ましいが、水上ミキサー(３)
によって取り入れられた酸素を含む水が、水中ミキサー
(２)の水流に含まれればよい。

【００１８】上記の如く、配置した水質浄化ユニットの
水上ミキサー(３)及び水中ミキサー(２)を駆動すると、
水上ミキサー(３)にて水中に酸素が供給され、酸素を含
んだ水が水中ミキサー(２)によって、炭ユニット(１)に
供給される。炭ユニット(１)の炭(13)の多孔質の孔に
は、池に元来生息するバクテリア等の微生物が、水温に
よって多少左右されるが２〜３週程度で繁殖、増殖を開
始し、該微生物が、水に含まれる有機物、窒素、リン等
を吸収し、分解する。

【００１９】又、図１０に示す如く、炭ユニット(１)の
下方をコンクリート(19)によって固め、水流を直接当て
ないようにして、炭ユニット(１)の上方では好気性バク
テリアを繁殖させ、下方では嫌気性バクテリアを繁殖さ
せて、多種類の有機物、窒素、リン等を吸収、分解させ
ることも出来る。

【００２０】以下、本発明の水質浄化ユニットによる効
果を、奈良市あやめ池遊園地内のあやめ池にて試験し
た。図１１は、この池の平面図である。場所：奈良市あ
やめ池遊園地、上池(面積1500ｍ²、水深平均0.8ｍ、水量
1,200ｍ³)上池に、下記の水質浄化ユニットを敷設し
た。炭ユニット(１)…外径600mm、内径300mm、炭(13)の
容積5,000リットル、粒径10〜20mmの広葉樹の炭(13)、
合計33本(５，６，９，１３本ずつまとめて４箇所に配
置)。外面及び内管のシートとしてタキロン社製のグラ
スネットを使用。水中ミキサー(２)…フリクト社製SR44
0、6m³/min×1.1kw、重量43kg、水流角度調整板付きを
計３台、このミキサーは、酸素を水中に供給する機能を
有しているため、水上ミキサー(３)は不要である。尚、
これら水中ミキサー(２)を制御するために、制御盤(21)
を１台、池の周辺に配備し、水中ミキサー(２)を接続し
た。又、配線(22)は、池底に埋設した。上池の浄化前の
状況は、流入水が少なく、動物の排泄、生活排水等が流
入しており、汚染が激しく、又、ヘドロが平均20cmと厚
く、水深も浅いため、水温が高い。又、酸性度が高く、
悪臭が発生している。従って、水質浄化ユニットの効果
を高めるために、予め、硫酸バンドの粉体60kgを散布し
て、水中に浮遊しているコロイド状の不純物を固めて、
浮上させ、除去した。その後、水中ミキサー(２)を駆動
させて、水質の浄化を試みた。表１に結果を示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１から判る通り、池の水質が、酸性度、
窒素、リン、クロロフィル等全ての値が低下しており、
悪臭も低下し、水の透明度が増した。又、堆積していた
ヘドロも殆どなくなった。又、炭ユニット(１)は、炭を
瀘過材としてではなく、バクテリアの繁殖材として用い
ているため、定期的な交換は不要である。

【００２３】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。

【００２４】例えば、炭ユニット(１)の形状及び寸法、
炭の量及び粒径、ミキサーの配置場所等は、対象となる
池、川、湖、沼等の形状、水深、汚染状況を考慮し、様
々な変更が可能であることは明白であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】水質浄化ユニットの代表的な使用例である。

【図２】炭ユニットを一部断面した斜視図である。

【図３】炭ユニットの平面図である。

【図４】図３の領域Ａの断面図である。

【図５】炭ユニットの側面図である。

【図６】図３の線Ｂ−Ｂに沿う矢視断面図である。

【図７】外面シート及び内管シートの拡大図である。

【図８】炭チューブのシートの拡大図である。

【図９】炭ユニットを４本並設した骨組の斜視図であ
る。

【図１０】コンクリートによって炭ユニットに流入する
水を一部遮断した図である。

【図１１】あやめ池の平面図である。

【図１２】従来の炭を用いた水質浄化方法を示す図であ
る。

【符号の説明】

(１) 炭ユニット (11) 炭チューブ (13) 炭 (14) 内管 (17) 外面シート (２) 水中ミキサー (３) 水上ミキサー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中央に貫通孔(14a)を有し、通気性シー
ト(15)によって形成された内管(14)の周囲へ、通気性の
シート(12)によって形成された袋に炭(13)を詰めた１本
又は複数本の炭チューブ(11)を配置して、内管(14)の外
周に炭層(13a)を形成し、炭チューブ(11)の外周を結束
した筒状の水質浄化炭ユニット。
【請求項２】請求項１に記載の１又は２以上の筒状炭
ユニット(１)と、該筒状炭ユニット(１)の内管の一端に
向けて配置され、該炭ユニット(１)の開口部(10)に向か
う水流を起こす水中ミキサー(２)とから構成される水質
浄化装置。
【請求項３】水中ミキサー(２)の上流側の水面に配置
され、水面(４)から水中に向けて空気を含んだ水を送る
水上ミキサー(３)を具えることを特徴とする請求項２に
記載の水質浄化装置。
【請求項４】通気性シート(15)によって形成され中央
に貫通孔(14a)を有する内管(14)の周囲へ、通気性のシ
ート(12)によって形成された袋に炭(13)を詰めた１本又
は複数本の炭チューブ(11)を配置して内管(14)の外周に
炭層(13a)を形成し、炭チューブ(11)の外周を結束した
筒状の１又は２以上の炭ユニット(１)を水中に沈め、該
筒状炭ユニット(１)の中央貫通孔(14a)の開口部(10)に
向かう水流が発生するように、水流を起こす水中ミキサ
ー(２)を炭ユニット(１)の開口部(10)に向けて配置し、
水中ミキサー(２)の駆動によって、炭ユニット(１)の中
央貫通孔(14a)の開口部(10)に水流を送り込み、筒状炭
ユニット(１)の内側及び外側の両面から炭層(13a)全体
に亘って水流を浸透させて、筒状炭チューブ(11)内の炭
(13)にバクテリアを発生させることを特徴とする水質浄
化方法。