JP3624327B2 - 湖沼等の浄化装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は湖沼等において植物プランクトンやアオコ等の異常発生を防止して水質保全を図るために用いる湖沼等の浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
湖沼やダム湖等の閉鎖性水域においては、春から夏にかけて湖水が富栄養化し易い傾向にあり、富栄養化すると、水深数メートル程度までの比較的温度の高い表層部に、植物プランクトンやアオコや藻等が大量に発生する問題がある。
【0003】
かかる植物プランクトン等の異常発生を抑えて上記湖沼等の水質の保全を図るための対策としては、表層部に比べて温度が低くなっている水深3〜10メートル程度の深層部の水を揚水して表層部に放出させて循環させることにより、表層部の水温を下げて植物プランクトン等の異常発生を抑えるようにすることが考えられ、更に、上記揚水により湖底部の流れの停滞を防ぐことができ、この際に、水中に曝気を行って表層部の酸素溶存量を増やすことにより、窒素やリン等の栄養塩類の濃度を低下させるようにすることが考えられる。
【0004】
かかる考え方にもとづいて、従来、図8に示す如く、湖沼等の水上に浮かべて船外機bの駆動で航行できるようにした台船aに、複数の温度センサーcを、互いに異なる深さで水中に垂下させるように設けて、該温度センサーcで検出した異なる水深部の水温をレコーダーdにて記録できるようにし、又、上記台船a上に、揚水手段昇降装置eを設置して、該揚水手段昇降装置eに、下端に揚水ポンプの如き揚水手段fを取り付け且つ内部にホースを有するケーブルgを巻上下できるように巻き取り、且つ上記台船a上に空気管昇降装置hを設置し、該空気管昇降装置hに、先端に下垂管iの上端を回動自在に連結した回動管jの基端を上下方向へ回動可能に支持させると共に、上記下垂管iの下端に空気噴出手段kを取り付け、更に、上記回動管jの基端部に,配管lを介してブロワmを接続した構成の浄化装置が提案されている。なお、図8において、nはウインチoの操作で昇降するアンカー、pは燃料油タンク、qは発電装置、rはバラスト水タンクを示し、Aは浄化しようとする高温域,Bは高温域より少し深い低温域を示す。又、図示してないが、台船a上には所要の制御盤や水深検知機等を備えている。
【0005】
上記従来提案されている浄化装置では、温度センサーcで検出してレコーダーdで記録した水温に基づいて浄化する場所と水深を決め、その場所で揚水手段fと空気噴出手段kの深さを低温域Bに調整した後、揚水手段fによって低温域Bの水を吸引して揚水し、台船a上から水面に吐出させるようにして表層部の温度を下げるようにすると共に、空気噴出手段kによって空気を気泡にして水中に噴出させることにより、酸素を水中に曝気することができて効果的に浄化することができるものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記提案されている浄化装置を更に一歩進めて、表層部の水を水中へ下向流として強制的に押し込んで循環と攪拌作用を積極的に行わせるようにすると同時に水中への曝気もできるようにして、構成簡単にして澱みをより効果的になくすことができるようにしようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、揚水ポンプを台船上に設置して、該揚水ポンプに接続した吸込管を、その先端の吸込口が湖沼等の深層部の低温域から表層部の高温域まで変位できるように昇降可能に配置すると共に、上記揚水ポンプに接続した吐出管の吐出口を台船外に導設し、且つ上記台船の吃水線よりも下側に位置する船側部の複数個所に導水口を部分的に穿設して、該各導水口と連通する台船内の導水室の船底部に、インペラーの回転により導水室内の水を船底下方へ押し出すようにする水循環装置を設置し、更に、該水循環装置の上記インペラーの下部位置に散気管を組み付け、該散気管に空気を供給する装置を台船上に設置した構成とする。
【0008】
したがって、揚水ポンプの運転により、深層部の低温域の水が揚水されて表層部の高温域の水に混合させられ、且つ水循環装置の運転により、表層部の水が気泡を含む下向流として水中へ強制的に押し流されると同時に曝気が行われる。
【0009】
又、揚水ポンプの吐出管を導水室に導いて導水室へ揚水を吐出させるようにすると、導水室へ吐出されたときに発生した気泡を船底下方へ押し込むことができて大量の気泡を下向流に乗せることができ、曝気量を増大させることができることになる。
【0010】
更に、水循環装置のドラフトチューブを長くして伸縮構造とすると、任意の深さの位置へ曝気することができるようになる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0012】
図1乃至図6は本発明の実施の一形態を示すもので、船外機2の駆動で航行できるようにしてあり且つアンカーウインチ3の駆動で昇降させられるアンカー4によって停泊できるようにしてある台船1に、水深により異なる温度を検出できるように異なる深さの水中に垂下させた複数の温度センサー5を備え、該各温度センサー5で検出した水温をレコーダー6にて記録させられるようにする。
【0013】
又、上記台船1上には、所要の位置に複数個の揚水ポンプ7を設置し、該各揚水ポンプ7の吸込側に、湖沼等の深層部の低温域まで達する長さ(10m程度)として船側部1aの外方に位置させた吸込管8の上端を、U字管8b、短管8c、エルボ8dを介して接続し、上記短管8cをU字管8bの一端に対し回転自在に接続して、図5に拡大して示す如く、該短管8cの途中に固定した操作レバー10に、上下方向に配設したシリンダ11のロッド先端(下端)を回動自在に連結して、該シリンダ11の伸縮作動で操作レバー10を介して短管8cを回転させることにより吸込管8を短管8cの軸心を中心に上下方向へスイングさせることができるようにし、該吸込管8を上下方向へスイングさせることにより吸込管8の下端吸込口8aを深層部の低温域から表層部の高温域まで昇降変位して任意の深さに位置させられるようにし、更に、上記揚水ポンプ7の吐出側に吐出管9を接続し、該吐出管9の吐出口9aを、台船1の船側部1aの外方に導いて下向きに配置し、揚水ポンプ7の駆動により吸込管8にて吸い込んだ深層部の水を吐出管9を通し湖沼等の水面に向けて吐出させられるようにする。
【0014】
更に、上記台船1には、上記揚水ポンプ7の設置位置の近くに、各々船側部1aの吃水線DLよりも下側位置を開口させて導水口13aを形成した導水室12をそれぞれ区画形成し、該各導水室12の船底部を上下方向に貫通させて、この貫通部13bに、導水口13aより導水室12に導いた水を台船1の底部下方へ下向流として押し出すための水循環装置14をそれぞれ設置する。
【0015】
上記水循環装置14は、図6にその詳細を示す如く、導水室12に船底外方へ貫通させた貫通部13bに、上端に導水案内部18を有するドラフトチューブ19を挿入して、導水案内部18を貫通部13bの周縁部に固定し、且つドラフトチューブ19の上端部の内側に配置したインペラー17を、導水室12の上方位置に設置したモータ15にシャフト16を介して連結し、更に、上記ドラフトチューブ19内における上記インペラー17の下部位置に、環状の散気管20を設置し、該散気管20を台船1に設置したブロワ21に図示しない空気管を介し接続してなる構成とし、モータ15の駆動でシャフト16を介しインペラー17を回転させることにより、導水口13aから導水室12内に導入された水を、導水案内部18よりドラフトチューブ19内を通して船底部1bの下方へ下向流として強制的に押し出せるようにすると共に、このとき、散気管20から噴出された空気を気泡の状態で下向流に乗せて水中へ送り込めるようにしてある。
【0016】
なお、22はバラスト水タンク、23は水深探知機、24は燃料油タンク、25は発電装置、26は制御盤、27は開閉弁、28は仕切壁を示す。
【0017】
アオコや植物プランクトン等により水が澱んで水質が悪化している湖沼等を浄化する場合には、先ず、その湖沼等に台船1を浮かべて航行させ、温度センサー5により水深の異なる位置の水温を検出してレコーダー6に記録させるようにする。
【0018】
水質を悪化させるアオコや植物プランクトン等は比較的水温の高い表層部で繁殖することから、上記レコーダー6に記録された水温に基づいて浄化する場所と水深を決め、その場所で揚水ポンプ7と水循環装置14を運転させるようにする。この場合、温度センサー5により検出された水深の温度勾配を利用して予め設定された水温域まで吸込管8の吸込口8aを移動させるため、シリンダ11により操作レバー10を介して吸込管8を上下方向に回動調整して、吸込口8aを設定された水温域、たとえば、深層部の低温域に位置させるようにする。
【0019】
次に、台船1上の揚水ポンプ7を運転すると、吸込管8の吸込口8aより深層部の水が吸い込まれて揚水され、台船1上の吐出管9の吐出口9aより湖沼等の水面に吐出される。これにより深層部の低温域の水が表層部の高温域の水に混合されることになって表層部の水温を下げることができる。一方、水循環装置14を運転すると、導水口13aを通して導水室12に導かれた表層部の高温域の水がインペラー17の回転により導水案内部18からドラフトチューブ19内を通って下向流として深層部の低温域へ強制的に押し込まれて行く。これにより積極的に高温域の水と低温域の水とが循環させられることになる。このとき同時に、散気管20を通して空気を吹き出させると、空気はインペラー17で発生させられた下向流で剪断されて微細気泡となった後、気泡の上昇速度よりも大きい水の下降流速によってその気泡は水深の深い方向へ移動させられ、その後に上昇することにより有効に攪拌作用が行われると共に、気泡の微細化によって気液接触面積の増加と接触面の更新が助長されることにより、酸素の水中への溶解が効率よく行われ、その結果、表層部の酸素溶存量を増やすことができる。
【0020】
このように、揚水ポンプ7の運転により、深層部の低温域の水を表層部の高温域の水に混合させることにより表層部の水温を下げることができると共に、水循環装置14の運転により、表層部の水を下向流として船底下方へ積極的に押し出して水の循環を強制的に行うことができて澱みをなくすことができると同時に曝気することができて栄養塩類の濃度を低下させることができるので、湖沼等の水をより効果的に浄化することができる。
【0021】
なお、上記実施の形態では、水循環装置14のドラフトチューブ19の長さを台船1の船底部1bに合わせてあるが、たとえば、ドラフトチューブ19を、低温域まで達する長さを有する蛇腹式の伸縮構造として、その長さを調整できるようにしておけば、図4において二点鎖線で示す如く、ドラフトチューブ19を伸長状態とすることによって、インペラー17と散気管20で発生させた気泡を含む下向流を深層部の低温域へ容易に強制的に送り込むことができて、深層部へ曝気することができる。
【0022】
次に、図7は本発明の他の実施の形態を示すもので、図1乃至図6に示した浄化装置と同様な構成において、揚水ポンプ7に接続してある吐出管9を導水室12内の吃水線DLよりも上方位置に導き、且つ上記吐出管9の吐出口9aをインペラー17側へ向けて下向きに配置したものである。
【0023】
図7に示す実施の形態とした場合、揚水ポンプ7の運転で吸込管8を通して揚水された水は吐出管9にて導水室12内に吐出されることになり、これにより、散気管20で発生させる気泡とは別に、インペラー17の上方位置に気泡を発生させることができるので、この気泡を下向流に乗せて下方へ送り込むことができ、したがって、曝気量を増大させることがてきて酸素の溶解効率を更に向上させることができる。
【0024】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、たとえば、吸込管8を上下方向にスイングして先端の吸込口8aの位置を上下方向へ昇降させる場合を示したが、吸込管8を蛇腹式、テレスコピック式の如き伸縮式として、台船1上からの操作で昇降させるようにしてもよく、又、図7に示す実施の形態において、水循環装置14のドラフトチューブ19を、台船1の船底部1bから下方の所要量延びる長さの伸縮構造としてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0025】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の湖沼等の浄化装置によれば、台船上に、揚水ポンプを設置して、該揚水ポンプに接続した吸込管の吸込口を任意の水深位置に置けるように昇降できるようにし、且つ台船内に、船側部に開口させた導水口に連通する導水室を形成して、該導水室の船底部を上下方向に貫通させ、該貫通部に、導水口から導水室に入った表層部の水を強制的に船底下方へ押し込むようにする水循環装置を設置し、該水循環装置に散気管を取り付けた構成とし、揚水ポンプの運転により深層部の低温域の水を揚水して表層部の高温域の水に混合させることができるようにすると共に、水循環装置の運転により表層部の高温域の水を気泡と共に下向流として船底下方へ強制的に押し出して循環させることができると同時に水中に曝気することができるようにしてあるので、深度に応じて湖沼等の水をより効果的に浄化することができて、湖沼等の水質保全を図ることができ、又、揚水ポンプに接続してある吐出管を、水循環装置を設置させた導水室内の上部位置に導いて、揚水した水を導水室内に吐出させるようにすることにより、大量の気泡を下向流に乗せることができることになり、曝気量を増大させることができて酸素の溶解効率を著しく向上させることができ、更に、水循環装置のドラフトチューブを長くして伸縮構造とすることにより、曝気すべき最良の位置へ容易且つ強制的に曝気することができる、等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の湖沼等の浄化装置の実施の一形態を示す概要図である。
【図2】図1のII−II矢視図である。
【図3】図1のIII −III 矢視図である。
【図4】図1のIV−IV矢視図である。
【図5】図1のV部拡大図である。
【図6】図4のVI部拡大図である。
【図7】本発明の他の実施の形態を示す概要図である。
【図8】従来提案されている浄化装置の概要図である。
【符号の説明】
1 台船
1a 船側部
1b 船底部
7 揚水ポンプ
8 吸込管
8a 吸込口
9 吐出管
9a 吐出口
12 導水室
13a 導水口
14 水循環装置
17 インペラー
19 ドラフトチューブ
20 散気管
21 ブロワ
DL 吃水線
Claims (3)
- 揚水ポンプを台船上に設置して、該揚水ポンプに接続した吸込管を、その先端の吸込口が湖沼等の深層部の低温域から表層部の高温域まで変位できるように昇降可能に配置すると共に、上記揚水ポンプに接続した吐出管の吐出口を台船外に導設し、且つ上記台船の吃水線よりも下側に位置する船側部の複数個所に導水口を部分的に穿設して、該各導水口と連通する台船内の導水室の船底部に、インペラーの回転により導水室内の水を船底下方へ押し出すようにする水循環装置を設置し、更に、該水循環装置の上記インペラーの下部位置に散気管を組み付け、該散気管に空気を供給する装置を台船上に設置した構成を有することを特徴とする湖沼等の浄化装置。
- 揚水ポンプに接続してある吐出管を、導水室内に導いた請求項1記載の湖沼等の浄化装置。
- 水循環装置のドラフトチューブを長くして、伸縮構造とした請求項1又は2記載の湖沼等の浄化装置。
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