JP3815655B2 - 池水等の閉鎖性水域の浄化装置 - Google Patents

池水等の閉鎖性水域の浄化装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、農業用ため池、湖沼、貯水池等の閉鎖性水域の水質浄化装置に関し、特に省エネルギーとした水質浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、湖沼、貯水池等の閉鎖性水域では、生活排水等の流入により汚染が進み、水が滞留して酸欠による有機物の腐敗を招き、悪臭やアオコの発生等の環境破壊が問題となっている。その対策として、汚水を循環対流させながら溶解空気を供給し、好機性微生物による生物処理が一般に行われている。そして、太陽電池を使用して湖沼等の停止貯留水域の汚水を撹拌流動させ、曝気作用により汚水を浄化する装置は、実開平7−17399号公報に記載してあるように公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来、曝気装置は浄化の対象となる設置場所に応じて昼間のみの連続運転、或は、昼夜連続する方式のため、運転電力費がかさむといった問題があり、ため池等の環境を保全する上で特に要求されることは、省エネルギー、保守の容易さであった。そして、太陽電池をエネルギー源としたものにあっては、電気を送ることの出来ない場所にも設置が可能となり半永久的な装置となるものであるが、季節と天候に左右され、装置の連続運転が不可能であった。また、商用電力を使用するものにあっては、電力費が多大となる欠点があった。この発明は、太陽光エネルギーを利用する太陽電池と低価格料金の深夜電力を時間帯に応じて使用する装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨は、太陽電池を利用して汚水を循環流動させながら汚水中に空気を溶解させるフロート付曝気装置において、太陽電池と深夜電力受電設備をチャージコントローラーを介してブロワーと蓄電池に接続し、チャージコントローラーにマスターコントローラーを併設し、マスターコントローラーの設定時間に応じて太陽電池と深夜電力受電設備からの給電を切換えると共に、ブロワーに供給する定格電力の過不足に応じて、蓄電池の充電とブロワーへの放電をチャージコントローラーで制御して、深夜には深夜電力受電設備より電力を供給し、同時に蓄電池を充電し、太陽光照射時には太陽電池よりブロワーに電力を供給し、深夜電力受電設備の停止時のブロワーに供給する定格電力不足を蓄電池より放電電力を供給してブロワーを作動させ、汚水中に空気を供給して汚水を循環流動させるものである。そして、曝気装置が、周囲に平坦部を有する凸状の浮体を枠体の周部に複数個止着して浮力体を構成し、浮体の平坦部を水没させると共に、上部に蛇腹管を連結し周部に空気室を設けた曝気筒を浮力体の中央部に垂下させ、浮力体に載置したブロワーを空気室に連通させて、空気室から噴射される気泡を水中に溶けこませ、空気の浮力により上昇流を発生させ、水流を浮体の間から拡散させるものである。使用する電力源は、曝気装置の浮力体に載置した太陽電池と、陸上部に設置した深夜電力受電設備を併用したものである。この電力源の太陽電池は、複数枚の太陽電池を平板状に配設した太陽電池パネルを、池水等の閉鎖性水域の水面に浮遊させてアオコの光合成を阻害させてもよいもので、特に、水面の1/2以上を太陽電池パネルで被覆すれば、アオコの増殖を押えることができる。
【0005】
【発明の実施の形態】
この発明に係る装置は上記のように構成してあり、昼間の晴天時には、太陽電池で発電された電気エネルギーがブロワーを作動させる。曇天あるいは、雨天時には、太陽電池の出力不足を蓄電池からの放電により定格電力をブロワーに供給する。また、深夜電力料金となる前の暮夜には、蓄電池から供給した電力でブロワーを作動させるものである。そして、深夜には深夜電力を利用して、交流電流を直流電流にインバーターで変換し、直接ブロワーを作動させ、同時に深夜電力で蓄電池の充電不足を補充する。このように電力を与えられたブロワーから空気室に圧縮空気が供給され、空気室から揚水筒に噴出した空気が汚水中で気泡となり、浮力となって上昇流が発生する。この上昇流により底層の有機物を含んだ汚水を、浮力体の中央部まで上昇させ、浮力体の周部に配設した浮体の凸状部の両側から曝気装置の周囲に拡散させる。そして、汚水を循環流動させて表層水と底層水を撹拌し、底層から有機物質を表層に移動させ、表層から溶解酸素を底層に移動させて生物浄化作用を活性化するものである。
【0006】
【実施例】
この発明に係る池水の浄化装置について、図面に基づき詳述すると、図1は、ため池等の滞流水域に設置した曝気装置1であって、曝気装置1に太陽電池2が搭載してある。また、岸辺には深夜電力受電設備3が設置してあり、電源ケーブル4が深夜電力受電設備3と曝気装置1に配設したブロワー5に接続されている。そして、昼間には太陽電池2を利用し、低価格料金(電気料金27円03銭/KW−Hが深夜料金7円15銭/KW−H)となる深夜には、深夜電力受電設備3を利用してブロワー5に電力を供給させるようにしてある。なお、ブロワー5はコンプレッサーであってもよいものである。曝気装置1を作動させるブロワー5の給電システムについて、図2のフローチャートに基づき詳述すると、太陽電池2と交流を直流に変換するインバーター6を介して深夜電力受電設備3とがチャージコントローラー7に接続され、このチャージコントローラー7にはブロワー5と蓄電池8が接続してある。チャージコントローラー7にブロワー5に供給する定格電力値と蓄電池8の充電設定値が設けられ、蓄電池8に充電回路と放電回路が配設されている。
【0007】
そして、ブロワー5に供給する定格電圧値が不足する時には、蓄電池8の放電回路を接続して不足電力を補充して定格電圧をブロワー5に供給するようにしてある。また、太陽電池2あるいは深夜電力受電設備3の供給電力が、ブロワー5の定格電圧を上回り、蓄電池8が充電設定値に満たない時には、充電回路を接続して、蓄電池8を充電するようにしてある。チャージコントローラー7にはブロワー5への供給時間を切換えるマスターコントローラー9が備えてあり、商用電力の深夜料金の時間帯である22時から翌日の朝7時までは、深夜電力受電設備3の回路をチャージコントローラー7に接続してブロワー5に電力を供給し、同時に、蓄電池8の充電回路を作動させ、充電設定値まで電力を供給して蓄電するようにしてある。また、朝7時から夕方の19時頃までの太陽光の照射時間には、太陽電池2で発電された電力をブロワー5に供給し、曇天あるいは、雨天時等の太陽電池2の出力不足を蓄電池8からの放電回路を接続して定格電力をブロワー5に供給するようにしてある。そして、深夜電力料金となる前の夕方の19時頃から夜の22時までは、蓄電池8の放電回路を作動させ、蓄電池8からの放電による電力でブロワー5を駆動させ、低価格の深夜料金と太陽光エネルギーを利用して動力費を削減し、生物浄化作用を活性化するものである。
【0008】
次に、曝気装置1の浮力体10について詳述すると、図3は曝気装置1の縦断面図、図4は曝気装置1の浮力体10に太陽電池2を搭載した平面図であって、滞流水域へ移動させ、水中に曝気装置1を吊設するための浮力体10は、上下に配設した角型の枠体11、11の四隅に凸状に形成された浮体12…が止着してあり、この浮体12は水面上に突出させた四角形状の凸部12aの外側部が上側の枠体11の四隅にそれぞれ連結してある。この凸部12aの内側半周側に水没させた平坦部12bが形成され、その外側部が下側の枠体11に連結してあり、浮体12の水面上に突出させた凸部12aをできるだけ小さくしてある。そして、枠体11から立設した支持枠13に4枚の太陽電池2が傾斜させて配設してあり、この太陽電池2で太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換して太陽電池2の間に載置したブロワー5に電力を供給するようにしてある。
【0009】
上記の浮力体10の下方には、図3に示すように、枠体11から垂下させたサポート14に蛇腹管15が吊設してある。蛇腹管15の下端に周部に空気室16を設けた曝気筒17が連結してあり、空気室16の下端に止着したチエーン18がため池等の水底のウエイト19に連結してある。そして、雨水等の流入により水位が変動しても蛇腹管15が伸縮して、曝気筒17の下端を水底近くに開口させ、曝気装置1が風等で流動しないように係留したものである。空気室16には圧縮空気をブロワー5から供給する空気管20が連結してあり、空気室16は頂部を密閉して下部を水中に開放して、ブロワー5から空気室16に供給した圧縮空気を水圧で加圧しながら貯留するようにしてある。また、空気室16と曝気筒17の間にはU字状の連通管21が設けてあり、両側の開口端が空気室16と曝気筒17の中央部に開放させてある。曝気筒17は上下を開放して汚水が流動できるようにしてあり、空気室16の圧縮空気を曝気筒17の中央部に噴出させ、連通管21のエジェクター作用により微細な気泡を汚水中に混入させ、気泡の浮力により汚水に上昇流を発生させるようにしてある。曝気筒17の上端には漏斗状のガイド板22が止着してあり、このガイド板22はその筒部を長くして蛇腹管15に挿通して上端部を蛇腹管15の上方で末広がり状に開口してある。そして、曝気筒17を上昇した汚水を浮力体10の中心部に案内するようにしてあり、曝気筒17を上昇した汚水がガイド板22に案内されて浮力体10の中心部に浮上させ、枠体11の四隅の水面上にわずかに突出した浮体12の凸部12aを迂回して流出するので、曝気装置の全周外方に拡散し、汚水を循環流動させて表層水と底層水を撹拌し、底層から有機物質を表層に移動させ、表層から溶解酸素を底層に移動させて生物浄化作用を活性化するようにしてある。
【0010】
図5は池水の浄化装置の他の実施例であって、太陽電池2を曝気装置1の浮力体10に載置する代りに、複数枚の太陽電池2…を平板状のフロート23に配設した太陽電池パネル24を池水等の閉鎖性水域の水面に浮遊させたもので、ため池等の一部を覆うことにより池水が遮光され、太陽電池パネル24の下方の藻類の光合成が弱められる。そして、ため池の日射部と遮光部の温度差と風により水は循環し、光合成が弱められた藻類は、再び日差しを受けても光合成能力が回復せず、ため池全体の藻類の発生を抑止させることができる。特に、水面の1/2以上を太陽電池パネルで被覆すれば、アオコの増殖を押えることができ、太陽電池パネル24は大きくなり、複数の曝気装置1…の設置も可能となるものである。図6は太陽電池パネル24を利用する曝気装置1aの他の実施例であって、空気室16aにジグザグ状の連通路21aを設け、汚水と圧縮空気を混合させながら曝気筒17aに連通させてもよいものである。
【0011】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る池水の浄化装置は、太陽電池と深夜電力受電設備をブロワーと蓄電池に接続し、チャージコントローラーとマスターコントローラーを併設して、時間帯に応じて電力供給源を切換えて、料金の安い深夜電力と設備費のみの太陽光エネルギーを利用するもので、空気溶解汚水を循環流動させる動力費が安くつくものである。また、この発明の曝気装置は、空気室に供給した圧縮空気を水圧を加えて曝気筒に噴出させるので、汚水への空気の溶け込みが容易となるものである。そして、水位の変動に応じて蛇腹管が伸縮し常時水底近くに曝気筒の下端を開口させるので、上昇流により底層の有機物を含んだ汚水を、浮力体の中央部まで上昇させ、浮力体の周部に配設した浮体の水面上に突出する凸状部を小さくして曝気装置の周囲に拡散させるので表層から溶解酸素を底層に循環流動させて生物浄化作用を活性化させることができるものである。なお、太陽エネルギーを利用する太陽電池パネルを、池水等の閉鎖性水域の水面に浮遊させてアオコの光合成を阻害させてもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係る池水の浄化装置の概念図である。
【図2】 この発明に係る池水の浄化装置の給電システムのフローチャートである。
【図3】 同じく、曝気装置の縦断側面図である。
【図4】 同じく、曝気装置の平面図である。
【図5】 他の実施例の、太陽電池パネルをため池等に浮遊させた概念図である。
【図6】 他の実施例の、曝気装置の縦断側面図である。
【符号の説明】
1 曝気装置
2 太陽電池
3 深夜電力受電設備
5 ブロワー
7 チャージコントローラー
8 蓄電池
9 マスターコントローラー
10 浮力体
11 枠体
12 浮体
15 蛇腹管
16 空気室
17 曝気筒
24 太陽電池パネル

Claims (4)

  1. 太陽電池(2)を利用して汚水を循環流動させながら汚水中に空気を溶解させる曝気装置(1)において、太陽電池(2)と深夜電力受電設備(3)をチャージコントローラー(7)を介してブロワー(5)と蓄電池(8)に接続し、チャージコントローラー(7)にマスターコントローラー(9)を併設し、マスターコントローラー(9)の設定時間に応じて太陽電池(2)と深夜電力受電設備(3)からの給電を切換えると共に、ブロワー(5)に供給する定格電力の過不足に応じて、蓄電池(8)の充電とブロワー(5)への放電をチャージコントローラー(7)で制御して、汚水中に空気を供給して汚水を循環流動させることを特徴とする池水等の閉鎖性水域の浄化装置。
  2. 周囲に平坦部を有する凸状の浮体(12)を枠体(11)の周部に複数個止着して浮力体(10)を構成し、浮体(12)の平坦部を水没させると共に、上部に蛇腹管(15)を連結し周部に空気室(16)を設けた曝気筒(17)を浮力体(10)の中央部に垂下させ、浮力体(10)に載置したブロワー(5)を空気室(16)に連通させたことを特徴とする請求項1記載の池水等の閉鎖性水域の浄化装置。
  3. 上記太陽電池(2)を曝気装置(1)の浮力体(10)に載置し、深夜電力受電設備(3)を陸上部に設置したことを特徴とする請求項1又は2記載の池水等の閉鎖性水域の浄化装置。
  4. 上記太陽電池(2)を曝気装置(1)の浮力体(10)に載置する代りに、複数枚の太陽電池(2…)を平板状に配設した太陽電池パネル(24)を池水等の閉鎖性水域の水面に浮遊させることを特徴とする請求項1乃至3記載の池水等の閉鎖性水域の浄化装置。
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