JP3172952U - 水の浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト的には非常に安く、又ランニングコストが殆どかからない浄化装置を提供する。
【解決手段】池１などに隣接して排水貯留タンク２と浄化藻床水路３を設置し、池１などと排水貯留タンク２、排水貯留タンク２と浄化藻床水路３、及び浄化藻床水路３と池１などをパイプ４ａ，４ｂ，４ｃにて接続し、そして池１などと排水貯留タンク２を接続するパイプ４ａにはポンプ５を取付け、さらに上記浄化藻床水路３の内面に栽培促進材を混合した塗料を塗布して藻を生やしている。
【選択図】図３

Description

本考案は池、川、湖などを対象とした水の浄化装置に関するものである。

近年では工場からの排水が厳しく規制されていることで、河川を流れる水は昔から比べると幾分奇麗に成っている。しかし、各家庭から流れ出る排水までも厳しく規制することは困難であり、河川水の汚れが無くなることはない。その為に、その水の浄化手段として一般に浄化槽を中心とした浄化が行われており、その主たる方法は水に高分子凝集剤など薬品を投入して不純物を凝集させ、凝集層やろ過層、曝気層、活性炭処理などの各種の浄化装置が多用されている。

また、水質処理の対象は家庭や工場などの色々な所から流れ込む河川、湖、池などがあり、これらの水を浄化する手段としては、汚れた水を単に清浄な水と交換するだけの対処方法が一般的である。他の方法としては特別な浄化装置に水を循環させて不純物を除去する方法や、容器やタンク内に活性炭などの浄化脱臭材を詰めたものを水中に投入して不純物を吸着する手段がとられている。

特に湖沼の水質については閉鎖性の水域であり、一度汚濁物質が溜まってしまうと浄化が困難であるなどの特有の条件を抱え、有機汚濁の指標であるＣＯＤ（化学的酸素要求量）の環境基準の達成率が５０％程度と他の水域に比べ低い状態のまま推移している。又、湖沼水質の悪化は、流域からのリン等の栄養塩と有機汚濁物質の流入との蓄積によって引き起され、植物プランクトンの異常増殖等による水道異臭味被害、景観障害が全国各地で発生している。

すなわち、湖沼においては周辺地区における排水処理施設の管理が適正に行なわれていないことも窒素やリン等を含む栄養塩類の流入が止まらない原因であると考えられる。その他に、畑作や田作に使用される肥料にもリンを多く含んでおり、田畑に撒いた肥料の一部が降雨などで湖沼に流れ込み、結果的に水質汚染に繋がる。

湖沼水質保全対策として、従来の有機物等に係る排水規制に加え、昭和６０年より水質汚濁防止法に基づいて、富栄養化の原因となるチッソ又はリン含有量に係る排水規制対象湖沼を指定して、排水規制を強化しているが、依然として湖沼の水質改善ははかばかしくない。近年では、廃水処理技術の開発などによる湖沼へ流入する汚濁負荷の削減とならび、湖沼の水そのものを直接浄化する技術が多く提案されている。

例えば、特開２００３−１１２１９１号に係る「水質浄化システム」は、既存の河川、池、湖、沼などの生態系機能を活かし、それごと浄化装置として利用するため、浄化材を収納した浄化装置を水中に浮遊させることにより、浄化材を直接水に接触させて浄化を行うものである。
そこで、浄化材を収納した構造体に、浮力体を固定した水質浄化装置を水中に浮遊させ、浄化材が水に接触することで池や沼などがもつ生態系機能と相乗させながら水質を浄化するように構成している。

また、特開２００４−３２１９６０号に係る「ため池等閉鎖性水域の浄化装置及び浄化方法」は、閉鎖水域の浄化システムであり、廉価で、多岐にわたる水質項目を総合的に高効率で安定して浄化でき且つ閉鎖水域全体を平均的に浄化できるシステムである。
そこで、該浄化システムは、ため池、湖沼、ダム等の滞留しやすい閉鎖水域の水質を浄化するのに用いられ、閉鎖水域の適所に配置して藻類等の汚濁物を局所に集めるように水流を発生する水流機と、水流機により集められた汚濁物を含む水の浄化処理を行なう複合浄化装置とを備える。そして、複合浄化装置は、汚濁物に凝集剤を添加して凝集させる凝集槽、汚濁物を沈降させる沈降槽、および汚濁物を濾過するヒモ状繊維接触材を充填した濾過槽の順に組み合わせて構成している。

このように、水に含まれる不純物を除去する浄化装置は色々存在している。しかし、これらの装置は複雑化して大型であり、しかも浄化装置の製造コストは高くつく。
特開２００３−１１２１９１号に係る「水質浄化システム」 特開２００４−３２１９６０号に係る「ため池等閉鎖性水域の浄化装置及び浄化方法」

このように、水を浄化する為の方法及び装置は色々存在している。しかし、一般にランニングコストがかかり、装置も高価なものが多く、池や湖及び川の膨大な水量を浄化するには適していない。本考案が解決しようとする課題はこの問題点であり、コスト的には非常に安く、又ランニングコストが殆どかからない浄化装置を提供する。

本考案に係る浄化装置は土壌性緑藻類（藻）や水草が備えている浄化能力を利用し、その為に水路の底面及び内側面には藻や水草を生やし、該水路を水が流れることで、水に含まれている不純物(特にリンやチッソ)は藻や水草によって浄化される。また、水路内に柵を配置し、この柵に藻や水草を生やす場合もある。
ところで、本考案は特に池、湖、川などを対象とし、これらの水をポンプで吸い上げて上記水路に流し、浄化した水は再び池、湖、川に戻される。

水路内面に藻や水草を生やした浄化藻床水路には複数枚の仕切り板を設け、これら仕切り板にも藻や水草を生やすことで浄化能力を高めることもある。そして、浄化対象を工場排水とする場合には、夜間であっても藻や水草の働きを促す為に照明装置を備えることも可能である。そして、湖沼であれば水を水路へ導くことなく柵を湖沼の定位置に配置し、該柵に藻や水草を生やすことも可能である。

ところで、本考案では水路内面又は該水路や湖沼に設置する柵に藻及び水草が生え易いように表面処理が行なわれる。必須成分として炭素質粉末にトルマリン粉末を含有してなる栽培促進材を用い、これを塗料に混合して水路の内面（底面及び内側面）や柵に塗布している。また、上記栽培促進材にキチン・キトサン類を含有してもよく、更に土壌活性化微生物による発酵液を含有することも出来る。

本考案に係る浄化装置は自然に生える藻や水草の浄化能力を利用して水を浄化することが出来る。特に水に含まれているチッソやリンを吸収して浄化されるが、浄化に際してのランニングコストはかからない。すなわち、浄化藻床水路を水が流れるだけであり、流れる際に水に含まれる不純物がろ過、吸収、分解される。
浄化藻床水路へ導く為にポンプを稼動させる場合もあるが、このポンプも太陽光を用いたソーラーシステムとして構成すれば、ランニングエネルギーは０となる。

そして、水路の底面及び内側面に栽培促進材を混合した塗料を塗布することで、該水路には藻や水草が短時間に早く自生して水を浄化することが出来る。水の浄化はホタルやカエルなどを育て、水生生物が生育することが出来る環境となる。同じく、湖沼では柵の表面に栽培促進材を混合した塗料を塗布して水中に沈めることで水が浄化させる。特に、藻や水草が自生することで自然にシジミ及び二枚貝が発生して浄化能力は一段と向上する。

本考案の浄化処理フロー図。 浄化藻床通水前と通水後の不純物の浄化率を示すグラフ。 本考案に係る水の浄化装置を示す実施例。 浄化藻床水路の他の具体例。

図１は隔離水塊の水を揚水し、藻床水路に導入・通過させて浮遊物質（ＳＳ成分）のろ過、吸着、並びに栄養塩類の吸収を行なうことが出来る不純物の浄化処理フロー図である。
水路内に実証実験区として処理する隔離水塊を設け、この隔離水塊には揚水管を配置してポンプ（Ｐ）にて水を吸上げて流量調整貯留タンクに貯め、この流量調整貯留タンクに水が貯まって水位が所定の高さに達したならば、浄化藻床水路へ水を流す。そして、該浄化藻床水路にて水が浄化されて元の隔離水塊に戻される。隔離水塊内の３ヶ所で放流している。

ここで、浄化藻床水路は木製で、幅が３０ｃｍ、高さが５ｃｍ、長さが９６ｍとし、１日の処理水量は７２ｍ^３／日である。この水量は揚水管に取付けた調整バルブにて設定できる。
ところで、上記浄化藻床水路の底面及び側面には栽培促進材を混合した塗料を塗布して藻及び水草が十分に生えており、隔離水塊内の浮遊物質（ＳＳ）、科学的酸素要求量（ＣＯＤ）、窒素（Ｔ−Ｎ）、リン（Ｔ−Ｐ）の濃度は低下する。

ここで、上記隔離水塊の面積は２８ｈａ、容量は約１９０ｍ^３、平均水深は１．４ｍである。そして、水路から水を隔離水塊へ平均２８ｍ^３／日注入している。２０４０時間稼動した場合の水の平均浄化率は、ＣＯＤが１８．５％、ＳＳが５１．６％、クロロフィル−ａが３６．７％、Ｔ−Ｎが１５．１％、Ｔ−Ｐが３２．５％となった。図２（ａ）〜（ｅ）はＣＯＤ、ＳＳ、クロロフィル−ａ、Ｔ−Ｎ、及びＴ−Ｐの浄化率の変化を示すグラフである。同グラフの横軸は月日、縦軸は浄化率を示している。

ところで、本考案では河川、湖沼などの水を浄化する為の浄化藻床水路の底面及び両内側面には藻や水草を生やしている。そこで、これら藻や水草が水路底面及び両内側面に短時間で早く生えることが出来、浄化能力が得られるように、表面処理が施される。すなわち、栽培促進材を塗料に混合して底面及び内側面に塗布している。上記塗料の種類は特に限定しないが、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレン−スチレンなどがあげられる。

上記栽培促進材とは 必須成分として炭素質粉末１００重量部に対しトルマリン粉末１〜１００重量部を含有して構成され、必要に応じてキチン・キトサン類１〜１００重量部を含有する。また、土壌活性化微生物による発酵液を含有する場合もあり、栽培促進材は粉末状混合物又は粒状成形物として構成される。そして、該栽培促進材はこのままで水路底面及び両内側面に付着することが出来ない為に、樹脂に混合して塗布する。

栽培促進材の必須成分としての炭素質粉末は、完全に炭化されたものでもよいし、部分的に炭化されたものでもよい。このような炭素質粉末としては、例えば木炭粉末、コークス粉末、活性炭などの１種類又は２種類が挙げられるが、好ましくは木炭粉である。炭素質粉末の平均粒径は、１〜１００μｍ程度で２０メッシュ篩通過分が好ましい。

また、栽培促進材の必須成分としてのトルマリン（ＴＯＵＲＭＡＬＩＮＥ）は、基本的にはホウ素を含む珪酸塩鉱物で、六方晶系に属し、上下非対象の異極像を示し、モース硬度７〜７．５、比重２．９〜３．１、その代表的なものの化学式はＮａＸ₃ Ａｌ₆ Ｂ₃ Ｓi ₆ ( Ｏ, ＯＨ )₃₀( ＯＨ, Ｆ )（式中、ＸはＭｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｌｉ又はＡｌを表す）である。

このトルマリンはその電気的特性により、吸着作用、電界（電場）効果、微弱電流効果、水の電気分解、水の界面活性効果（ヒドロニウムイオン、ヒドロキシルイオンの生成）、水質調整効果（弱アルカリ化）、ミネラルの溶出作用など様々な作用を示すことが知られている。
このトルマリンは粉末状態であることを要し、平均粒径が１〜５０μm で４０メッシュ篩通過分が好ましい。その含有割合は、炭素質粉末１００重量部に対し１〜１００重量部、好ましくは１〜５０重量部程度がよい。

また、栽培促進材は上記の必須成分の以外にキチン・キトサン類を含有することが好ましい。ムコ多糖類の一種であるキチンは、アミノ基のアセチル化されたＤ−グルコサミンがβ−１，４で結合した直鎖分子からなる。化学構造や性質がセルローズに類似し、節足動物、環形動物、軟体動物などの有機骨格物質として存在する。また、キトサンは、キチンを濃アルカリと加熱して得られる脱アセチル化物である。このキトサンは、生のままでもよいし、これを焼成したものでもよく、場合によっては両者を併用してもよい。

栽培促進材には土壌活性化微生物を含有することが好ましい。この場合、糖蜜などを加えた培養液に土壌活性化微生物を加えて発酵させた発酵液として配合することが好ましい。このような土壌活性化微生物としては、例えばＥＭ１号、ＥＭＸ号などが挙げられるが、これ以外の土壌活性化微生物であってもよい。栽培促進材は炭素質粉末を含有するので、これに発酵液を添加すると発酵液が炭素質粉末の気孔に吸着され、長期間保存できる。発酵液の含有量は、炭素質粉末１００重量部に対し５〜１００重量部、好ましくは１０〜５０重量部程度がよい。

図３は本考案に係る水の浄化装置を示す実施例である。同図の１は池、２は排水貯留タンク、３は浄化藻床水路、４ａ，４ｂ，４ｃはパイプをそれぞれ示している。パイプ４ａにはポンプが取付けられ、池１の水は該ポンプ５にて吸い上げられて排水貯留タンク２へ送られ、該排水貯留タンク２の水位が所定の高さを越えるならば、三角堰６から水が流れ出てパイプ４ｂに入り、該パイプ４ｂを介して浄化藻床水路３へ流れる。

浄化藻床水路３を流れた水はパイプ４ｃから再び池１に戻される。このように、池１の水は排水貯留タンク２から浄化藻床水路３へと時計方向に循環して流れ、浄化藻床水路３を流れる際に含まれている不純物が除去される。水中に生える藻は色々な不純物を除去することが出来るが、特に人体にも大きな悪影響を及ぼすチッソ及びリンに対してその効果を発揮することが出来る。すなわち、藻は水中の不純物を吸収して生育するものであることから、該藻が生育するためにはチッソやリンなどの不純物が必要となる。

ところで、図３はテスト用の浄化装置を表している概略図であり、テスト条件は色々あるが、今回の場合、
池の大きさ ２８８ｍ^３（１２ｍ×１２ｍ×２ｍ）
ポンプ能力 １００Ｖ、２５ｋｗ（電源：ソーラーシステム）
排水貯留タンクの大きさ Ｗ１０００×Ｌ１０００×Ｈ１０００
浄化藻床水路 Ｗ３００×Ｈ１００×Ｌ１８０００

池１の水はポンプ５にて吸い上げられ、パイプ４ａを流れるが、その量は３４リットル／分となるように流量調整バルブ７を取付けている。そこで、排水貯留タンク２には３４リットル／分の水が供給され、所定の水位に達したところで三角堰６からパイプ４ｂへ流れ出る。パイプ４ｂを流れる水量も３４リットル／分である。

そして、水はパイプ４ｂから浄化藻床水路を流れるが、この浄化藻床水路３の底面には藻が生えている。ここで、藻の高さは３〜５ｃｍとし、浄化藻床水路３を流れる水位はこの藻の高さより幾分低くしている。例えば、２〜３ｃｍが好ましい。従って、該浄化藻床水路３を流れる水に含まれているチッソやリンなどの不純物は該藻に吸収されて浄化される。浄化された水はパイプ４ｃを流れて再び池１に戻される。このように、池１の水を吸い上げて浄化藻床走路３を流すことで、該池の水は少しづつ奇麗になる。

ところで、上記浄化藻床水路３を水が流れることで、該水に含まれているチッソやリンは約４０％低下する。大きな池１ともなれば、３４リットル／分の水量では不純物の浄化には時間がかかるが、浄化藻床水路３の長さを長くすると共に、流れる水量を多くすることで、浄化能力を高めることが出来る。そして、浄化藻床水路３の底面及び両内側面には栽培促進材を混合した塗料が塗布されていることで、藻や水草は短時間で早く生えることが出来、浄化能力を向上させることが出来る。

図３の実施例で示した浄化藻床水路３の形態はジグザグ状に屈曲しているが、大きな長方形の容器に複数の仕切りを設けて浄化藻床水路３を構成することも出来る。図４は長方形のタンク１０に複数の仕切り板８ａ，８ｂ，８ｃ・・を取付けて、浄化藻床水路９を構成した場合である。各仕切り板８ａ，８ｂ，８ｃ・・にて構成した浄化藻床水路９は同じくジグザグを成して形成される。

タンク１０の一方側には流入パイプ４ｂが接続し、他方側には流出パイプ４ｃが接続している。そして、タンク１０の大きさが同じであっても、仕切り板８ａ，８ｂ，８ｃ・・の枚数を調整することで、浄化藻床水路９の長さを増減することが出来る。

図３の実施例では、池１の水を浄化する場合であるが、大きな湖であっても、又は川であっても同じように浄化藻床水路を近接して設置することが出来る。大きな湖や川の場合には、一箇所ではなく複数箇所に浄化藻床水路３，３・・を設置することで、水の浄化能力を高めることが可能である。

そして、浄化藻床水路３には複数本の部材を縦横に枠組みした柵を設置し、この柵にも栽培促進材を混合した塗料を塗布することで藻や水草を生やして浄化能力を一段と向上させ得る。一方、池、湖沼では浄化藻床水路３を設置することなく、栽培促進材を混合した塗料を塗布した柵を、池や湖沼の水中に沈めて設置する場合もある。そして、藻や水草が自生するならば自然にシジミや二枚貝が発生して浄化能力は一段と向上する。

１ 池
２ 排水貯留タンク
３ 浄化藻床水路
４ パイプ
５ ポンプ
６ 三角堰
７ バルブ
８ 仕切り板
９ 浄化藻床水路
10 タンク

Claims (6)

1. 池、湖、川、沼などの不純物を含んだ水を浄化する為の装置において、上記池、湖、川、沼などに隣接して浄化藻床水路を迂回するように設置して池、湖、川、沼などの水を上記浄化藻床水路を流すようにし、浄化藻床水路の底面及び両内側面に藻や水草を短時間で早く生えるように栽培促進材を混合した塗料を塗布したことを特徴とする水の浄化装置。
2. 池、湖、川、沼などの不純物を含んだ水を浄化する為の装置において、上記池、湖、川、沼などに隣接して排水貯留タンクと浄化藻床水路を設置し、池、湖、川、沼などと排水貯留タンク、排水貯留タンクと浄化藻床水路、及び浄化藻床水路と池、湖、川、沼などをパイプや細い水路にて接続し、そして池、湖、川、沼などと排水貯留タンクを接続するパイプや細い水路にはポンプを取付け、さらに上記浄化藻床水路の底面及び内側面に藻や水草を短時間で早く生やす為に、栽培促進材を混合した塗料を塗布したことを特徴とする水の浄化装置。
3. 上記浄化藻床水路を大きなタンクに仕切り板を取付けて構成した請求項２記載の水の浄化装置。
4. 池、湖、川、沼などと排水貯留タンクを接続するパイプには流量調整バルブを取付けた請求項２、又は請求項３記載の水の浄化装置。
5. 栽培促進材を混合した塗料を塗布した柵を浄化藻床水路に設置した請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４記載の水の浄化装置。
6. 池、湖、川、沼などの不純物を含んだ水を浄化する為の装置において、上記池、湖、川、沼などに柵を設置し、該柵の表面に藻や水草を短時間で早く生えるように栽培促進材を混合した塗料を塗布したことを特徴とする水の浄化装置。

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