JP3584950B2

JP3584950B2 - 溶存酸素量増強装置

Info

Publication number: JP3584950B2
Application number: JP14224995A
Authority: JP
Inventors: 道男牧野; 久男牧野
Original assignee: 海洋工業株式会社
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1995-06-08
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: JPH08332500A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は揚水中へ高濃度酸素水を混入することにより、広水域の厖大な水の溶存酸素量を効率よく増大させることを目的とした溶存酸素量増強装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来広水域の溶存酸素量増強方法としては、間欠空気揚水装置により、ダム、湖、沼等の大量水を上下対流させ、水面付近の飽和酸素水を水底側へ巻き込む技術が提案されている（特開平４−３６１００号）。
【０００３】
また大容量揚水方法として、単数又は複数の直立閉水域の中央部に間欠空気揚水方法により上昇流を生成する技術が提案されている（特開平７−５１６９６号）。
【０００４】
更に高濃度酸素水を揚水筒内へ注入する技術の提案もある（特開平３−５３８３２号）。
【０００５】
【発明により解決すべき課題】
前記揚水筒による上下対流方法は多大の効果をあげているが、水量が厖大になる場合（例えば５０００万トン以上）、水面の面積に比し、水深が比較的大きい場合（例えば水深５０ｍ以上）、亜熱帯又は熱帯のように水面付近における飽和水層が薄い場合などにおいては、効率よく溶存酸素量を増強することがむつかしい。
【０００６】
例えば水深の大きい場合には、水中における酸素の消費量が供給量を上回る為に、間欠空気揚水装置が稼働中でも酸欠状態を招くおそれがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明は、揚水量を飛躍的に増大させ（２倍〜１０倍）ると共に、斯る大量水中へ高濃度酸素水を放出することにより、前記従来の問題点を悉く解決したのである。
【０００８】
即ちこの発明は、大型筒体の中央部に間欠空気揚水装置を設置し、大型筒体の上端を、間欠空気揚水装置の上端より高くすると共に、前記大型筒体の下部内壁と、前記間欠空気揚水装置の下部に連結した整流筒外壁との間に高濃度酸素水の環状放水管を設けたことを特徴とする溶存酸素量増強装置であり、同心状に配置した複数の大型筒体の、最内側中央部に間欠空気揚水装置を設置し、前記複数の大型筒体の上端を、前記間欠空気揚水装置の上端より高くすると共に、前記複数の大型筒体の下部であって、前記大型筒体の相互間及び前記大型筒体と、前記間欠空気揚水装置の下部に連結した整流筒外壁との間に、高濃度酸素水の環状放水管を夫々設置したことを特徴とする溶存酸素量増強装置である。
【０００９】
前記における大型筒体は円筒又は多角筒であって単筒又は複筒（同心状の２本〜４本）を用いることができる。
【００１０】
複筒の場合には、各筒は所定間隔の同心状とし、各筒の内側下部へ夫々高濃度酸素水の放出管を設置することもある。前記放水管に代え放水盤とすることもできる。
【００１１】
この発明における高濃度酸素水は、予め陸上で生成し、これを送水ホースで放出位置まで送水するのが普通であるが、筏、船などにより水上で高濃度酸素水を生成することもできる。
【００１２】
尤も間欠空気揚水装置に対する加圧空気は、陸上のコンプレッサー又は船上のコンプレッサーから送ることになるので、コンプレッサー設置場所と高濃度酸素水生成装置の設置場所とを同一場所にすることが望ましい。
【００１３】
高濃度酸素水の生成装置は公知の装置を使用する。例えば触媒を介して高酸素空気を生成し、この高酸素空気を水中へ放散混合させて高濃度酸素水とする方法もある。
【００１４】
【作用】
この発明によれば、直立閉水域の上昇流中へ高濃度酸素水を混入するので、混合水は連続的に上昇し、撹拌混合されると共に、水面近辺を放射状に拡散する。
【００１５】
【実施例１】
この発明の実施例を図１、２、３について説明する。直径７０ｃｍの円筒４本１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを並列結束した複合揚水筒１の上端部外側に浮子２を固定し、下端部外側に空気室３を嵌装し、下端へ索条８を介して重錘４を連結する。
【００１６】
前記複合揚水筒１の外側へ直径５ｍの円筒（大径筒）を遊嵌し、円筒５の下端を水底６の基礎７に設置する。
【００１７】
前記実施例において、円筒５に代えて多角筒（例えば六角筒）を用いても同様である。前記基礎７は十分の強度を考慮しなければならない。前記基礎７は、水深の比較的浅い場合（例えば水深３０ｍ以下）には海藻用ブロック、魚礁などを兼用した水底構造物の一部とすることができる。また移動用としては、円筒５の上部外側壁に浮室２９を固定することも考えられ、必要に応じて浮室２９を中空とし、これに空気又は水を注入することにより、円筒５を浮上又は沈降させることができる。
【００１８】
前記実施例において、空気室３は、各揚水筒の外側へ遊嵌した内筒１１と、最外側の外筒９との中間の仕切筒１０よりなり（図５）、空気室３内に入った空気量が増大して、内筒１１の通水孔１２に達すると空気室３内の空気は通水孔１３、１２、１４を経て矢示１５、１６、１７のように整流筒３０に入ってほぼまとまった気泡彈３１となり、ついで分割されて各揚水筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ内へ同時に供給され、各揚水筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ内を気泡彈１８、１８となって上昇し、これに伴って各揚水筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ内の水が所定の流速で上昇する。実験の結果によれば直径５０ｃｍ、長さ１０ｍの揚水筒における空気室容量は、前記揚水筒の直径を気泡球の直径とした場合の空気量の１．３〜１．７倍とした時に上昇水の最大流速は１．３／ｓｅｃであった。
【００１９】
前記円筒５の内側下部へ環状放水管３４を設置し、環状放水管３４に送水ホース３５の先端を連結し、送水ホース３５の基端は、高濃度酸素水の生成装置３６に連結してある。図中３７は生成装置３６に連結した吸水管である。
【００２０】
前記において、複合揚水筒１の上端から上方へ上昇水を矢示１９のように放出すると、上昇水は慣性により閉水域（円筒５）内を上昇する。そこで円筒５の上端内側の水は、前記複合揚水筒１からの上昇水に連行して上昇し、図３中矢示２０、２１、２１のように一端水面を持ち上げた後、矢示２２、２２、２３、２３、２４、２４のように広水域に亘って流動還流する。図中３２は円筒５の下部の通水孔である。
【００２１】
前記において、複合揚水筒１内の上昇水は、主として気泡彈１８の浮力によるが、円筒５内の上昇水は、前記複合揚水筒１から噴出した上昇水に連行されるものである。即ち円筒５内の揚水は、複合揚水筒１の上昇水の連行により、円筒５の上部内側に上昇流を生じ、該部の水圧が低下するので、円筒５の下部に掛っている水圧（例えば水深１０ｍにつき１ｋｇ／ｃｍ^２）により押し上げられる。換言すれば、円筒５内の上部の水圧を複合揚水筒１の上昇流によって除くことにより、水底側の水が押し上げられるのである。
【００２２】
前記送水ホース３５から高濃度酸素水を矢示３８のように送水し、環状放水管３４から矢示３９のように放出させると、高濃度酸素水は上昇水に混入して矢示４０のように上昇し、円筒５の上端から撹拌して混合水となって放出され、更に撹拌されつつ矢示２０、２１のように上昇拡散する。
【００２３】
次に水底部の水温が例えば１０℃であり、水面部の水温が例えば２０℃であった場合には、間欠的に噴出する上昇水と、円筒５の上方の水辺付近の水との混合水は、例えば水温１８℃〜１９℃位になる。この場合に、円筒５の上端を水面下５ｍに位置させると水面までの水量は約１００ｍ^３であるが、例えば１ｍ／ｓｅｃの速度の上昇水は、円筒５の上端から水面まで上昇する間に、付近の水を巻き込み、水面ではほぼ４倍の容積となる。従って水温は例えば１８℃〜１９℃位となる。前記混合水は、例えば水温１８℃〜１９℃の温度躍層（水面下２ｍ〜３ｍ位）の深さを放射状（矢示２１、２１）に拡散する。
【００２４】
然して拡散混合水の温度は、上昇することはあっても下降することがないので、拡散水は遠方に達する（単筒による実験では揚水筒を中心にして１０００ｍ以上の遠方まで拡散した）。
【００２５】
前記のように、揚水は間欠的である方が揚水の混合による拡散効率がよいのは間欠空気による揚水だからである。この場合に揚水とその上方の水が混合する為に、混合水の水温が水面付近の水温に近くなり、比重の関係上急激に沈降できないからである。
【００２６】
前記は温度躍層がある場合であるが、塩分濃度による塩分躍層がある場合も同様である。
【００２７】
例えば水面の塩分濃度が３．１％であり、水底の塩分濃度が例えば３．５％の場合に、塩分濃度３．５％の水を水面まで揚水して混合すると、塩分濃度が３．１５％又は３．２％となる。そこで揚水は塩分躍層の同一塩分濃度の水域（例えば水面下３ｍ）を放射状に拡散することになり沈降しないので、混合水の広域拡散ができるのである。
【００２８】
【実施例２】
図４の実施例は、実施例１の円筒５の外側へ更に大径の外筒２６を遊嵌した場合を示す。即ち実施例１のように円筒５の上端から矢示２７のように連行水が噴出すると、外筒２６の上端内側の水は、前記円筒５からの上昇水に連行して矢示２８のように上昇し、外筒２６の上端から噴出する。
【００２９】
この実施例の場合には、環状放水管４２、４３を円筒５の内側下部と、外筒２６の内側下部へ設置し、夫々に送水ホース４４、４５を連結する。環状放水管４２、４３から矢示４６、４７のように放出された高濃度酸素水は、前記実施例１と同様に混合されつつ上昇撹拌混合され、外筒の２６の上端から放射状に拡散する。
【００３０】
この場合に複合揚水筒１の上端は、円筒５の上端より４ｍ〜５ｍ低く、円筒５の上端は外筒２６の上端より５ｍ〜７ｍ低くしてある。前記高さを順次低くすることによって、連行水の流速が調整され、高い効率を保つことができる。前記筒上端の高度差は１ｍでも十分効果を期待できるが、内筒５又は外筒２６の直径に夫々相当する高低差があれば、上昇水が整流となり上昇速度について、平均化すると共に、連行水量の全部に影響を与えることができる。
【００３１】
【実施例３】
図６、７に示す実施例は、大円筒３３内へ複合揚水筒１をＡ、Ｂ、Ｃの三組設置した場合を示す。
【００３２】
即ち複合揚水筒１は、前記実施例１と同様に、四本の揚水筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄよりなりその下部に整流筒３０を連結し、整流筒３０の外側に空気室３を嵌装し、索条８を介して重錘４を連結すると共に、揚水筒の上部に浮子２を固定して直立設置してある。
【００３３】
前記複合揚水筒１は、平面三角状（図７参照）に、かつ大円筒３３内の中央部に配置してある。複合揚水筒１の単筒の直径を例えば７０ｃｍとすれば、大円筒３の直径は例えば１０ｍ前後とする。
【００３４】
この実施例の場合には、大円筒３３の内側下部へ環状放水管４８、４９を設置し、連結管５０で適宜連結する。図中５１は送水ホースである。前記において、送水ホース５１から矢示５２のように高濃度酸素水を送水すれば、各環状放水管４８、４９から矢示５３、５４のように放出し、上昇水と混合して混合水となり、大円筒３３の上端から放射状に拡散する。
【００３５】
前記大円筒３３の直径を１０ｍとし、上昇水の流速を１ｍ／ｓｅｃとすれば、毎秒約７８ｍ^３の水を吹き上げることになり、大円筒３３の上端から水面まで５ｍとした場合に、上昇水の混合域の水量は４００ｍ^３〜１２００ｍ^３となる。
【００３６】
前記のような厖大な水量を動かすことができるので大円筒３３を有する揚水装置一基の浄水容量は２０００万トン以上であり、数億トンの水量に対しても容易に管理できる少数の揚水装置で所期の目的を達成することができる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によれば、大型筒体の下部内側へ高濃度酸素水の環状放水管を設置して大量の上昇水に高濃度酸素水を混入するので上昇水との混合水となると共に、揚水筒等の上端から放出される際に更に撹拌されて均一に混合水となり、そのまま放射状に拡散する効果がある。従って大量の揚水と共に拡散して大量水の溶存酸素量を急速に増大させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施装置の一部を省畧した一部断面拡大図。
【図２】同じく平面図。
【図３】同じく水中への設置状態の一部断面図。
【図４】同じく他の実施例の一部断面拡大図。
【図５】同じく空気室及び整流筒の断面拡大図。
【図６】同じく複合揚水筒を三組用いた実施例の一部断面拡大図。
【図７】同じく平面拡大図。
【符号の説明】
１複合揚水筒
２浮子
３空気室
４重錘
５円筒
６水底
７基礎
８索条
９外筒
１０仕切筒
１１内筒
１２、１３、１４、３２通水孔
１８、３１気泡彈
２６外筒
２９浮室
３０整流筒
３３、３５大円筒
３６生成装置
３７吸水管
３４、４２、４３、４８、４９環状放水管
３５、４４、４５、５１送水ホース
５０連結管

Claims

大型筒体の中央部に間欠空気揚水装置を設置し、大型筒体の上端を、間欠空気揚水装置の上端より高くすると共に、前記大型筒体の下部内壁と、前記間欠空気揚水装置の下部に連結した整流筒外壁との間に高濃度酸素水の環状放水管を設けたことを特徴とする溶存酸素量増強装置。
同心状に配置した複数の大型筒体の、最内側中央部に間欠空気揚水装置を設置し、前記複数の大型筒体の上端を、前記間欠空気揚水装置の上端より高くすると共に、前記複数の大型筒体の下部であって、前記大型筒体の相互間及び前記大型筒体と、前記間欠空気揚水装置の下部に連結した整流筒外壁との間に、高濃度酸素水の環状放水管を夫々設置したことを特徴とする溶存酸素量増強装置。