JP3908961B2 - 湖沼等の浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は湖沼等の浄化装置に関し、更に詳細にはアオコなどの有害生物の栄養源となる水中のリンを吸着除去すると共にアオコなどの有害生物自体を酸化分解するようになした湖沼等の浄化装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
湖沼には絶えず多量の生活排水が流入し、これによって水中の窒素やリンの濃度が上昇して所謂富栄養化と云われる状況となっている。そしてこのような状況になるとリンを栄養源として増殖するアオコと云われる藻類が異常に繁殖し、魚介類を死滅させる等の問題を生じさせる。
【０００３】
そして近年このアオコの異常繁殖の問題が大きくクローズアップされ、これの増殖を抑制するための装置も種々案出されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、斯かる従来の装置は構造が複雑であり且つ大型であるために設備費が高くつくという問題点がある。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、簡単な構造であって効率よくアオコなどの有害生物の栄養源となるリンを吸着除去すると共にアオコなどの有害生物自体を酸化分解することができるようになした湖沼等の浄化装置を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
而して、本発明の要旨とするところは、粒状光触媒と、該粒状光触媒を収容する擂り鉢状の光触媒収容槽と、該光触媒収容槽の中心部に、該光触媒収容槽の底面から下端を僅かに離した状態において垂直に支持した水流誘導筒と、該水流誘導筒の上端部に所要の間隔をとって取り付けた水流反射板と、前記水流誘導筒の上端側における水面より高くなる位置に取り付けた、外径が前記光触媒収容槽の上端部の径より小径で且つ中心の水流誘導筒との接続部側が高くなるようにして所要角度に傾斜させた傘状の太陽光反射板と、前記光触媒収容槽の底部中心に縦貫するよう取り付けると共に上端部を前記水流誘導筒の下端側開口に臨ませた、前記水流誘導筒より小径の原水送出筒と、該原水送出筒に取り付けた水中ポンプと、前記光触媒収容槽を囲み、該光触媒収容槽との間の隙間を取水通路としてその内底中心部に前記水中ポンプを配置し、更に前記光触媒収容槽の上部から溢れる水を外部に放出する放水通路を設けたケーシングと、前記光触媒収容槽に浮力をもたせるフロートと、前記ケーシングに取り付けたアンカー等の適宜の係留具とからなる湖沼等の浄化装置にある。
【０００７】
また、上記構成において、太陽光反射板の上面に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン又は銀のいずれかを塗布するようにしてもよい。
【０００８】
また、粒状光触媒としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステンのいずれかを、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、多孔質ガラス等の粒状多孔質担体の表面及び内部に分散含有させてなるものが望ましい。
【０００９】
また、上記粒状光触媒としては、その担体の粒径が０．５〜１０ｍｍ、望ましくは１〜４ｍｍで、且つ真比重が１以上であって、水中では沈降して容易に水と分離するものが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は中央縦断正面図、図２は係留具を省略して示した平面図である。
【００１１】
図中、１は粒状光触媒である。また、該粒状光触媒１は、酸化チタンを多孔質担体であるゼオライトの表面及び内部に分散含有させてなるものである。更にまた、該粒状光触媒１は、その担体の粒径が２ｍｍで、かつ真比重が１．１である。
【００１２】
２は前記粒状光触媒１を収容する擂り鉢状の光触媒収容槽である。３は前記光触媒収容槽２の中心部に、該光触媒収容槽２の底面から下端を僅かに離した状態において垂直に支持した水流誘導筒である。４は前記水流誘導筒３の上端部に所要の間隔をとって取り付けた水流反射板である。該水流反射板４は水流誘導筒３の上端開口から吹き上げられた水を反射させて四方に撒き散らすものである。
【００１３】
５は前記水流誘導筒３の上端側における水面より高くなる位置に取り付けた金属製の太陽光反射板であり、外径は前記光触媒収容槽２の上端部の径より小径で且つ中心の水流誘導筒３との接続部側が高くなるようにして所要角度に傾斜させた傘状となしている。また、該金属製の太陽光反射板５は上面を鏡面に仕上げている。また、図示はしないが上面に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン又は銀のいずれかを塗布するようにしてもよい。
【００１４】
６は前記光触媒収容槽２の底部中心に縦貫するように取り付けると共に上端部を前記水流誘導筒３の下端側開口に臨ませた、前記水流誘導筒３より小径の原水送出筒である。７は該原水送出筒６に取り付けた水中ポンプである。
【００１５】
８は前記光触媒収容槽２を囲み、該光触媒収容槽２との間の隙間を取水通路９としてその内底中心部に前記水中ポンプ７を配置し、更に前記光触媒収容槽２の上端から溢れ出る水を外部に放出する放水通路１０を設けたケーシングである。
【００１６】
１１は前記光触媒収容槽２に浮力をもたせるためのフロートであり、本実施形態では発泡スチロールを用いている。そしてまた、本実施形態では、該フロート１１は光触媒収容槽２を囲むようにして設けている。１２は前記ケーシング８に取り付けたアンカーである。また、１３はケーシング８の底部中心外面に固着した錘であり、重心を安定させると共に浮力を調節させるためのものである。また１４は水中ポンプ７に電流を送るケーブルである。また、その他図中１５は太陽光を示す。
【００１７】
次に、上記実施形態の作用について説明する。
アンカー１２を用いて本発明装置を湖沼等の適所、望ましくは生活排水の流入口付近に固定する。そして水中ポンプ７を作動すると、取水通路９から流入した原水は、原水送出筒６から水流誘導筒３中に急いよく吹き込まれる。このとき光触媒収容槽２の底部に沈澱堆積している粒状光触媒１も、水流による負圧の作用によって水流誘導筒３の中に吸い込まれる。そして粒状光触媒１と接触混合した状態において水流誘導筒３内を上昇した原水は、水流誘導筒３の上部開口から吹き出され、水流反射板４に反射して四方に撒き散らかされる。そして撒き散らかされた原水は太陽光反射板５の上面を流下するが、このとき混合された粒状光触媒１が太陽光１５と太陽光反射板５によるこれの反射光を受けて光触媒作用をなし、リンをその表面に吸着すると共にアオコなどの有害生物自体を酸化分解する。そして、粒状光触媒１は太陽光反射板５の外端から落下して光触媒収容槽２の底部に至り、そこで再び前記の如く水流誘導筒３中に吸い込まれて新たな原水と接触混合せしめられる。また一方、光触媒収容槽２中に溜まった処理水は、該光触媒収容槽２の上端から溢れ出て、放水通路１０を経て湖沼等に戻されるものである。
【００１８】
また、上記の如くして粒状光触媒１が原水中のリンを吸着してこれを除去すると共にアオコなどの有害生物自体を酸化分解するものであり、そしてリンの吸着が飽和状態になったときには粒状光触媒１を取り替えるものであるが、弱酸性の薬品で酸洗浄することによりこの吸着したリンを容易に除去することができ、こうすれば再び利用することが可能である。
【００１９】
尚、酸化チタン等の光触媒がリンを吸着する作用を有することは、次の試験例で示す通りである。
[試験例１]
リン酸水素カリウムをリン酸濃度が５ｐｐｍになるように調整した溶液に、酸化チタンを濃度を変えて加え、１時間攪拌したものの上澄みのリン酸濃度を測定した。結果は図３のグラフに示す通りであり、酸化チタンの添加率が高いほどリン酸濃度は低下し、０．５％添加したものは殆ど検出されなかった。
【００２０】
[試験例２]
培養液における酸化チタンの添加試験
培養条件
器具 ３００ｍｌ三角フラスコ
培地 ＣＴ培地 ２００ｍｌ
培養液 Ｎ−５１２（対数増殖期のもの）１０ｍｌ
光条件 ３０００ｌｕｘ（１２Ｌ１２Ｄ）
温度 ２０℃
通気 連続
装置 図４に示す通り
結果
結果は表１及び図５のグラフに示す通りであり、酸化チタンを０．０２５、０．０５、０．１％の濃度で加えて、同条件で培養したところ、添加率０．０５％で増殖が抑えられ、０．１％では完全に抑制された。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【発明の効果】
本発明は上記の如き構成、作用であるから、簡単な構造であって効率よくアオコなどの有害生物栄養源となるリンを吸着除去すると共にアオコなどの有害生物自体を酸化分解することができるものである。また、簡単な構造であって部品点数も少ないから、設備費用も少なくて済むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる浄化装置の中央縦断正面図である。
【図２】図１に示した浄化装置の係留具を省略して示した平面図である。
【図３】試験例１の結果を示すグラフである。
【図４】試験例２に用いる装置の説明図である。
【図５】試験例２の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 粒状光触媒
２ 光触媒収容槽
３ 水流誘導筒
４ 水流反射板
５ 太陽光反射板
６ 原水送出筒
８ ケーシング
９ 取水通路
１０ 放水通路
１１ フロート
１２ アンカー
【発明の属する技術分野】
本発明は湖沼等の浄化装置に関し、更に詳細にはアオコなどの有害生物の栄養源となる水中のリンを吸着除去すると共にアオコなどの有害生物自体を酸化分解するようになした湖沼等の浄化装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
湖沼には絶えず多量の生活排水が流入し、これによって水中の窒素やリンの濃度が上昇して所謂富栄養化と云われる状況となっている。そしてこのような状況になるとリンを栄養源として増殖するアオコと云われる藻類が異常に繁殖し、魚介類を死滅させる等の問題を生じさせる。
【０００３】
そして近年このアオコの異常繁殖の問題が大きくクローズアップされ、これの増殖を抑制するための装置も種々案出されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、斯かる従来の装置は構造が複雑であり且つ大型であるために設備費が高くつくという問題点がある。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、簡単な構造であって効率よくアオコなどの有害生物の栄養源となるリンを吸着除去すると共にアオコなどの有害生物自体を酸化分解することができるようになした湖沼等の浄化装置を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
而して、本発明の要旨とするところは、粒状光触媒と、該粒状光触媒を収容する擂り鉢状の光触媒収容槽と、該光触媒収容槽の中心部に、該光触媒収容槽の底面から下端を僅かに離した状態において垂直に支持した水流誘導筒と、該水流誘導筒の上端部に所要の間隔をとって取り付けた水流反射板と、前記水流誘導筒の上端側における水面より高くなる位置に取り付けた、外径が前記光触媒収容槽の上端部の径より小径で且つ中心の水流誘導筒との接続部側が高くなるようにして所要角度に傾斜させた傘状の太陽光反射板と、前記光触媒収容槽の底部中心に縦貫するよう取り付けると共に上端部を前記水流誘導筒の下端側開口に臨ませた、前記水流誘導筒より小径の原水送出筒と、該原水送出筒に取り付けた水中ポンプと、前記光触媒収容槽を囲み、該光触媒収容槽との間の隙間を取水通路としてその内底中心部に前記水中ポンプを配置し、更に前記光触媒収容槽の上部から溢れる水を外部に放出する放水通路を設けたケーシングと、前記光触媒収容槽に浮力をもたせるフロートと、前記ケーシングに取り付けたアンカー等の適宜の係留具とからなる湖沼等の浄化装置にある。
【０００７】
また、上記構成において、太陽光反射板の上面に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン又は銀のいずれかを塗布するようにしてもよい。
【０００８】
また、粒状光触媒としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステンのいずれかを、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、多孔質ガラス等の粒状多孔質担体の表面及び内部に分散含有させてなるものが望ましい。
【０００９】
また、上記粒状光触媒としては、その担体の粒径が０．５〜１０ｍｍ、望ましくは１〜４ｍｍで、且つ真比重が１以上であって、水中では沈降して容易に水と分離するものが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は中央縦断正面図、図２は係留具を省略して示した平面図である。
【００１１】
図中、１は粒状光触媒である。また、該粒状光触媒１は、酸化チタンを多孔質担体であるゼオライトの表面及び内部に分散含有させてなるものである。更にまた、該粒状光触媒１は、その担体の粒径が２ｍｍで、かつ真比重が１．１である。
【００１２】
２は前記粒状光触媒１を収容する擂り鉢状の光触媒収容槽である。３は前記光触媒収容槽２の中心部に、該光触媒収容槽２の底面から下端を僅かに離した状態において垂直に支持した水流誘導筒である。４は前記水流誘導筒３の上端部に所要の間隔をとって取り付けた水流反射板である。該水流反射板４は水流誘導筒３の上端開口から吹き上げられた水を反射させて四方に撒き散らすものである。
【００１３】
５は前記水流誘導筒３の上端側における水面より高くなる位置に取り付けた金属製の太陽光反射板であり、外径は前記光触媒収容槽２の上端部の径より小径で且つ中心の水流誘導筒３との接続部側が高くなるようにして所要角度に傾斜させた傘状となしている。また、該金属製の太陽光反射板５は上面を鏡面に仕上げている。また、図示はしないが上面に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン又は銀のいずれかを塗布するようにしてもよい。
【００１４】
６は前記光触媒収容槽２の底部中心に縦貫するように取り付けると共に上端部を前記水流誘導筒３の下端側開口に臨ませた、前記水流誘導筒３より小径の原水送出筒である。７は該原水送出筒６に取り付けた水中ポンプである。
【００１５】
８は前記光触媒収容槽２を囲み、該光触媒収容槽２との間の隙間を取水通路９としてその内底中心部に前記水中ポンプ７を配置し、更に前記光触媒収容槽２の上端から溢れ出る水を外部に放出する放水通路１０を設けたケーシングである。
【００１６】
１１は前記光触媒収容槽２に浮力をもたせるためのフロートであり、本実施形態では発泡スチロールを用いている。そしてまた、本実施形態では、該フロート１１は光触媒収容槽２を囲むようにして設けている。１２は前記ケーシング８に取り付けたアンカーである。また、１３はケーシング８の底部中心外面に固着した錘であり、重心を安定させると共に浮力を調節させるためのものである。また１４は水中ポンプ７に電流を送るケーブルである。また、その他図中１５は太陽光を示す。
【００１７】
次に、上記実施形態の作用について説明する。
アンカー１２を用いて本発明装置を湖沼等の適所、望ましくは生活排水の流入口付近に固定する。そして水中ポンプ７を作動すると、取水通路９から流入した原水は、原水送出筒６から水流誘導筒３中に急いよく吹き込まれる。このとき光触媒収容槽２の底部に沈澱堆積している粒状光触媒１も、水流による負圧の作用によって水流誘導筒３の中に吸い込まれる。そして粒状光触媒１と接触混合した状態において水流誘導筒３内を上昇した原水は、水流誘導筒３の上部開口から吹き出され、水流反射板４に反射して四方に撒き散らかされる。そして撒き散らかされた原水は太陽光反射板５の上面を流下するが、このとき混合された粒状光触媒１が太陽光１５と太陽光反射板５によるこれの反射光を受けて光触媒作用をなし、リンをその表面に吸着すると共にアオコなどの有害生物自体を酸化分解する。そして、粒状光触媒１は太陽光反射板５の外端から落下して光触媒収容槽２の底部に至り、そこで再び前記の如く水流誘導筒３中に吸い込まれて新たな原水と接触混合せしめられる。また一方、光触媒収容槽２中に溜まった処理水は、該光触媒収容槽２の上端から溢れ出て、放水通路１０を経て湖沼等に戻されるものである。
【００１８】
また、上記の如くして粒状光触媒１が原水中のリンを吸着してこれを除去すると共にアオコなどの有害生物自体を酸化分解するものであり、そしてリンの吸着が飽和状態になったときには粒状光触媒１を取り替えるものであるが、弱酸性の薬品で酸洗浄することによりこの吸着したリンを容易に除去することができ、こうすれば再び利用することが可能である。
【００１９】
尚、酸化チタン等の光触媒がリンを吸着する作用を有することは、次の試験例で示す通りである。
[試験例１]
リン酸水素カリウムをリン酸濃度が５ｐｐｍになるように調整した溶液に、酸化チタンを濃度を変えて加え、１時間攪拌したものの上澄みのリン酸濃度を測定した。結果は図３のグラフに示す通りであり、酸化チタンの添加率が高いほどリン酸濃度は低下し、０．５％添加したものは殆ど検出されなかった。
【００２０】
[試験例２]
培養液における酸化チタンの添加試験
培養条件
器具 ３００ｍｌ三角フラスコ
培地 ＣＴ培地 ２００ｍｌ
培養液 Ｎ−５１２（対数増殖期のもの）１０ｍｌ
光条件 ３０００ｌｕｘ（１２Ｌ１２Ｄ）
温度 ２０℃
通気 連続
装置 図４に示す通り
結果
結果は表１及び図５のグラフに示す通りであり、酸化チタンを０．０２５、０．０５、０．１％の濃度で加えて、同条件で培養したところ、添加率０．０５％で増殖が抑えられ、０．１％では完全に抑制された。
【００２１】
【表１】
【発明の効果】
本発明は上記の如き構成、作用であるから、簡単な構造であって効率よくアオコなどの有害生物栄養源となるリンを吸着除去すると共にアオコなどの有害生物自体を酸化分解することができるものである。また、簡単な構造であって部品点数も少ないから、設備費用も少なくて済むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる浄化装置の中央縦断正面図である。
【図２】図１に示した浄化装置の係留具を省略して示した平面図である。
【図３】試験例１の結果を示すグラフである。
【図４】試験例２に用いる装置の説明図である。
【図５】試験例２の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 粒状光触媒
２ 光触媒収容槽
３ 水流誘導筒
４ 水流反射板
５ 太陽光反射板
６ 原水送出筒
８ ケーシング
９ 取水通路
１０ 放水通路
１１ フロート
１２ アンカー
Claims (4)
- 粒状光触媒と、該粒状光触媒を収容する擂り鉢状の光触媒収容槽と、該光触媒収容槽の中心部に、該光触媒収容槽の底面から下端を僅かに離した状態において垂直に支持した水流誘導筒と、該水流誘導筒の上端部に所要の間隔をとって取り付けた水流反射板と、前記水流誘導筒の上端側における水面より高くなる位置に取り付けた、外径が前記光触媒収容槽の上端部の径より小径で且つ中心の水流誘導筒との接続部側が高くなるようにして所要角度に傾斜させた傘状の太陽光反射板と、前記光触媒収容槽の底部中心に縦貫するよう取り付けると共に上端部を前記水流誘導筒の下端側開口に臨ませた、前記水流誘導筒より小径の原水送出筒と、該原水送出筒に取り付けた水中ポンプと、前記光触媒収容槽を囲み、該光触媒収容槽との間の隙間を取水通路としてその内底中心部に前記水中ポンプを配置し、更に前記光触媒収容槽の上部から溢れる水を外部に放出する放水通路を設けたケーシングと、前記光触媒収容槽に浮力をもたせるフロートと、前記ケーシングに取り付けたアンカー等の適宜の係留具とからなる湖沼等の浄化装置。
- 太陽光反射板の上面に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン又は銀のいずれかを塗布してなる請求項１記載の湖沼等の浄化装置。
- 粒状光触媒が、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステンのいずれかを、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、多孔質ガラス等の粒状多孔質担体の表面及び内部に分散含有させてなる粒状光触媒である請求項１又は２記載の湖沼等の浄化装置。
- 粒状光触媒が、その担体の粒径が０．５〜１０ｍｍ、望ましくは１〜４ｍｍで、且つ真比重が１以上であって、水中では沈降して容易に水と分離する粒状光触媒である請求項３記載の湖沼等の浄化装置。
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