JP3964415B2

JP3964415B2 - 水質改善方法

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Publication number: JP3964415B2
Application number: JP2004254245A
Authority: JP
Inventors: ▲隆▼ 桝井
Original assignee: ▲隆▼ 桝井
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2024-09-01
Also published as: JP2006068624A

Description

この発明は、湖沼池、生け簀又は水槽などの水域の水質改善方法に関する。

湖沼や池には、生活排水や肥料を含んだ雨水、落ち葉や動物の死骸などの有機物が入り込んだり、生息する生物の排出物が蓄積したりすることで、水が富栄養化する場合がある。流れのよどんだ河川や水路でも同様のことが起こり得、また、養殖などに用いられる生け簀や水槽、小学校内の水生生物を飼育する池のように人が管理している箇所であっても、飼っている鯉等の排出物や投入される餌などによって富栄養化が進むことがある。

富栄養化が進むと、日光や温度などの条件が重なってアオコ等の微小藻類その他のプランクトンが異常発生し、その死骸が腐敗分解してさらに水が富栄養化するといった悪循環が起こりうる。このように汚染が進むとヘドロで水質が悪化するだけではなく、悪臭を発生するようになるので、これらの汚染物質を浄化することが必要となる。

その浄化方法としては、湖沼池に人為的な流れを生じさせてそこに凝集剤を混合し、汚染物質と凝集剤との反応により生じたフロックを、微細な気泡により浮上させて、オイルフェンス状物により水面で回収する方法が特許文献１に記載されている。

また、水域からくみ上げた泥水に凝集剤を添加してそのまま水域に戻したり、直接凝集剤を添加させたりして、凝集させた処理土を水底に堆積させることで、水を浄化する方法が特許文献２に記載されている。

特開平６−２２６２４９号公報特開２００３−１８１４６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、浮上しない高比重の汚染物質は回収することができずに水底に残り、長時間水中に懸濁していたりし、浄化処理時間が長時間となったり、浄化が不完全となったりする場合があった。また、浮上したフロックが水中で生息している魚のえらにつまり、呼吸困難を起こさせる場合もあった。
さらに、特許文献２の方法では、水質を浄化することはできるが、産業廃棄物が発生しない代わりに、水底に処理土が堆積して残るために、水域全体を完全に浄化することはできなかった。

そこでこの発明は、湖、沼、池、河川、水路、生け簀又は水槽などの、浄化対象水域において、水質を浄化するとともに、水底に蓄積される沈殿物まで取り除いて、水域全体を効率よく浄化することを目的とする。

この発明は、浄化対象水域内を周回する循環水流を発生させ、その水域に沈降性凝集剤を投入して上記水域内の不純物を凝集させてフロックとし、上記循環水流が通過するように、水底から水面まで立ち上がるフィルターを設けて、このフィルターにより上記フロックを濾し集め、上記フロックを水とともに吸い上げ、濾過槽で濾過して、上記フロックを回収するとともに、濾過水を上記水域に戻すことにより、上記の課題を解決したのである。

この発明では、水底から水面まで立ち上がるフィルターによりフロックを濾し集めるため、生じたフロックの比重に依らずに、水面から水底まで全層を一括して短時間に不純物を回収することができる。また、水と共に集めたフロックを回収しつつ、濾過水を水域に戻すため、水域の水量をそれほど減らさずに済み、かつ短時間に作業を終わらせることができるので、その水域に生息する魚などへの影響を抑えて浄化作業を行うことができる。

以下、この発明について、実施の形態例を示す図１及び図２を用いつつ、詳細に説明する。図１は浄化処理対象の水域１１を俯瞰した模式図の例であり、図２は水域１１の断面図の例である。また、これらの図中の矢印は水の流れを示す。

この発明は、浄化処理対象である水域１１内を周回する循環水流を発生させ、その水域１１に沈降性凝集剤を投入して上記水域１１内の不純物を凝集させてフロック１２とし、上記水域の少なくとも一箇所に、上記循環水流が通過するように、水底から水面まで立ち上がるフィルター１３を設けて、このフィルター１３により、上記フロック１２を濾し集め、上記の濾し集めたフロック１２を水とともに水底から吸い上げ、濾過槽１４で濾過して、上記フロック１２を回収するとともに、濾過水を上記水域１１に戻す、対象水域の水質改善方法である。

この発明で浄化処理対象である水域１１は、図１では池を示しているが、特にこれに限るものではなく、湖、沼、箱形の閉鎖性生け簀及び水槽のように元から区切られた水域の他、海や河川、水路のように開放された水域の一部を一時的に区切った水域も含むものである。また、湖や沼、池などにおいても、さらにその一部を一時的に区切ってこの発明を行ってもよい。

上記の循環水流は、上記の浄化処理対象である水域１１全体を周回するものである必要がある。この循環水流によって、上記沈降性凝集剤を上記水域全体に行き渡らせ、かつ上記水域全体で発生した上記フロックを集めるためである。この循環水流を発生させる方法としては、例えば、攪拌翼を上記水域内に挿入して回転させる方法や、図１及び図２に記載のように、水底の複数の箇所に、複数の循環用ポンプ１５又は循環用スクリューを、発生する水流が周回する方向に向けて設置して、これらを一斉に動作させる方法などがある。攪拌翼を用いる方法は、上記水域１１の大きさが、一つの攪拌翼で水域全体を周回する上記循環水流を発生し得る程度である場合に有効である。また、循環用ポンプ１５などを複数設置する方法は、上記水域１１の大きさに関わらず用いることができるが、上記水域１１が上記の攪拌翼による方法では循環水流を十分に発生させられないほど大きい場合に特に有効である。

上記循環水流を発生させる際には、上記の方法の他に、上記水域の所定水深部に吸込口１６ａを設けた吸引ポンプ１６で水を吸い上げ、この水を、上記所定水深部とは異なる水深に設けた吐出口１６ｂから上記循環水流の流れ方向に沿って噴射する作業を行うと好ましい。これにより、上記水域の水を水平方向だけではなく、上下方向にも混合することができ、後述する沈降性凝集剤をより満遍なく上記水域全体に行き渡らせることができるためである。ここで、上記所定水深部が水面に近い場合は、上記の異なる水深を水底に近くし、上記所定水深部が水底に近い場合は、上記の異なる水深を水面に近くすると、上記水域の上下方向に水を攪拌する効果がより大きくなる。

上記水域１１に投入する沈降性凝集剤とは、水中を浮遊したり水底に堆積したりしているヘドロや汚泥、藻類、懸濁物などの不純物を凝集させ、フロック１２とすることができる薬剤をいう。なお、フロックとは凝集した綿状の塊をいう。この沈降性凝集剤としては、無機性の沈降性凝集剤を用いると、それ自体によって水質を悪化させる可能性が、有機性の沈降性凝集剤を用いる場合よりも少ないため好ましい。中でも有効成分として硫酸カルシウムを用いると、凝集を迅速に行うことができより好ましい。

上記沈降性凝集剤を上記循環水流の発生した上記水域１１に投入することで、上記沈降性凝集剤を上記水域１１全域に拡散させ、上記水域全体の上記不純物をフロック１２として凝集させることができる。この投入する量は上記水域の大きさと汚染の度合いによって変化するが、例えば、アオコの発生した原水１ｍ^３あたり硫酸カルシウムを主成分とする沈降性凝集剤を１００〜１５０ｇ添加して、３０分間攪拌処理することにより、水生生物の飼育に適した透明度の高い水が得られることが判明している。１５０ｇ／１ｍ^３を超えて添加させると、上記水域に魚などの生物が生息している場合、それら生物の健康を害するおそれがある。一方、１００ｇ／１ｍ^３未満であると、凝集が不完全になりやすい。

また、上記沈降性凝集剤を上記水域全体に行き渡らせて、上記水域全体の上記不純物をフロック１２とするために、攪拌機１７を挿入して水を水底から水面まで上下に攪拌させると好ましい。上記水域が広大で、上記循環水流だけでは上下方向の攪拌が進まない場合にこのような攪拌を行うと、特に効果的である。上記水域がさらに広大である場合は、複数の攪拌機を上記水域の各所に挿入して、水面から水底まで全層が攪拌されるようにするとより好ましい。このような攪拌機１７としては、例えば図１に記載のようなプロペラ型の攪拌機や、エアーの注入による曝気式の攪拌機が挙げられる。ただし、上記水域に魚などが生息している場合には、このような攪拌を行うと、攪拌により浮上したフロック１２が魚のえらに詰まり、呼吸困難を起こさせる場合がある。そのため上記の攪拌は魚などが生息していない上記水域で行うのが好ましく、魚などが生息している上記水域では、上記循環水流のみで攪拌すると好ましい。

次に、上記のようにして発生したフロック１２を濾し集めるために用いるフィルター１３について説明する。このフィルター１３は、上記フロック１２を濾し集められるように、水を透過し、フロック１２を透過させない網又は繊維等からなる濾過部を備え、水底から水面まで立ち上がる高さを有する濾過材である。このフィルター１３を、上記循環水流が通過するように設けることで、水底に溜まった上記フロック１２だけではなく、凝集されずに浮遊している上記不純物まで集めることができる。

このフィルター１３は、あらかじめ上記水域１１に設けておく場合と、上記フロック１２を発生・沈降させてから設ける場合とがある。あらかじめ上記水域１１に設けておくと、上記沈降性凝集剤を投入してフロック１２を発生させるとともに、そのフロック１２を濾し集めることができるので、作業を迅速に進めることができる。

また、上記フロック１２を発生させた後、上記循環水流を一時的に停止して、上記フロック１２を水底に沈降させた後に、上記フィルター１３を設け、次いで上記循環水流を再発生させて、上記フロック１２を濾し集めるようにすると、上記不純物のフロック化を徹底させ、さらに生じた上記フロックをより効率よく濾し集めることができる。なお、再発生させる循環水流の勢いを一時停止前よりもゆるやかなものにすると、沈降してより大きな塊となった上記フロックが拡散しにくく、回収しやすい。

このフィルター１３の設置数は、少なくとも一箇所以上であり、上記水域の大きさに応じて複数個を設けてもよい。このフィルター１３を設置する位置としては、上記循環水流の流れがはっきりした水流の外縁部に設けると、上記循環水流の緩い中心付近に設けるよりも、通過する水の量が多くなり、上記フロック１２を集めやすい。また、上記フィルター１３は、少なくとも上記フロック１２を濾し集めることができるだけの幅を有していることが必要である。

上記フィルター１３の構造は、平面状であってもよいし、曲面を有していてもよい。また、一枚のみで構成されるだけではなく、複数枚を合わせて用いてもよい。フィルター面は水流に対して直交させるか、又は、水流の勢いを逃がしながら上記フロック１２を集められるように、水平方向又は上下方向に傾けて斜面状としても良い。

上記フィルター１３により濾し集めた上記フロック１２は、水とともに水底から吸い上げる。吸い上げる方法は、例えば、図１及び図２のように、吸引ポンプ１６につないだ吸込口１６ａを、上記フロック１２の集まった箇所に配置すると効率よく吸い上げることができる。吸い上げた上記フロック１２は水と共に濾過槽１４に送り、この濾過槽１４で濾過水と分離して回収する。

なお、濾し集めた上記フロック１２を吸引ポンプ１６で吸い上げる前に、上記フロック１２の一部を上記フィルター１３の面上にすくい上げて回収してもよい。この手法は、上記フロック１２が多量であるためにフィルター１３が目詰まりした場合や、吸引ポンプ１６で吸い上げて上記濾過槽１４で濾過するだけでは上記水域１１から取り出すのに時間がかかりすぎる場合に有効である。

上記濾過槽１４は、水とともに導入されたフロック１２を濾過膜１８ａにより水と分離する濾過装置１８からなるものである。上記濾過槽１４はこの濾過装置１８を少なくとも一段備えている必要があり、複数段備えていると浄化が徹底されてより好ましい。複数段の濾過装置１８からなる場合、それぞれの濾過装置１８で用いる濾過膜１８ａを、下流の段で用いるものほど目の細かいものにするとより好ましい。また、濾過装置１８は、図３のように、槽の下部にフロック排出口１８ｂを設けていると、装置内に蓄積された上記フロック１２を効率よく濾過装置１８から排出できるので、特に上記フロック１２が多量にある場合に運用しやすくなる。

さらに、上記濾過槽１４は、上記の濾過膜１８ａを用いた濾過装置１８だけではなく、図３のように活性炭１９ｂにより微細な汚れや臭いを吸着して水を浄化する活性炭濾過装置１９を採用すると、上記フロック１２の濾過が徹底されるので好ましい。この場合、上記活性炭濾過装置１９は、上記濾過装置１８を複数段経過させた水を処理するように設けてあると好ましい。

上記濾過槽１４で上記フロック１２と分離された濾過水は、上記水域１１へ戻すことが必要である。水を上記フロック１２とともに吸水ポンプ１６で吸い込み、濾過水を吐出口１９ａから上記水域１１へ戻すことによって、上記水域１１の水位を必要に応じて維持し、上記水域１１で生活する魚などを待避させなくても、そのまま作業を続けることができるようになる。また、ここで、濾過水を上記水域１１へ戻す際に、吐出口１９ａの先端を水面より上とし、空気を巻き込むように上記水域へ落下させると、上記水域の水を曝気させることができてより好ましい。

なお、この発明にかかる水質改善方法は、一度の作業で全ての上記不純物を取り除こうとするよりも、日にちを置いて複数回繰り返すことにより、処理対象水域の水質をさらに改善することができる。

アオコが発生して水底が見えなくなった、深さ５０ｃｍである容量３６トンの池において、循環水流を発生させて、硫酸カルシウムを主成分とする沈降性凝集剤（ニルドプラント（株）製：ＳＣＷ−１）を４３２０ｇ（１ｍ^３あたり１２０ｇ）添加し、１５分間に亘って循環水流により拡散させた。上記循環水流を停止させて１５分間静置した後、フィルター（ゼンスイ（株）製；繊維系水濾過材、板状：厚み３０ｍｍ）を設けて循環水流を再発生させて、生じたフロックを集めた。集めたフロックを、吸引ポンプにより濾過槽に送り、濾過槽（スイコー容器（株）製：ＳＫ−１５００、容量１５００リットル）で濾過膜（フィルターと同じ）を用いた濾過装置によりフロックを分離して濾過水を池に戻す工程を１時間行ったところ、池の水は水道水に近い透明度となり、水底まで見通せるようになった。
また、これらの作業は生息している亀を待避させることなく行うことができた。

この発明にかかる浄化方法を実施する形態例の鳥瞰図この発明にかかる浄化方法を実施する形態例の断面図濾過槽の拡大図

符号の説明

１１水域
１２フロック
１３フィルター
１４濾過槽
１５循環用ポンプ
１６吸引ポンプ
１６ａ吸込口
１６ｂ吐出口
１７攪拌機
１８濾過装置
１８ａ濾過膜
１８ｂフロック排出口
１９活性炭濾過装置
１９ａ吐出口
１９ｂ活性炭

Claims

浄化処理対象である水域内を周回する循環水流を発生させ、
その水域に沈降性凝集剤を投入して上記水域内の不純物を凝集させてフロックとし、
上記水域の少なくとも一箇所に、上記循環水流が通過するように、水底から水面まで立ち上がるフィルターを設けて、このフィルターにより、上記フロックを濾し集め、
上記フロックを水とともに吸い上げ、濾過槽で濾過して、上記フロックを回収するとともに、濾過水を上記水域に戻す対象水域の水質改善方法。
上記循環水流を一時的に停止して上記フロックを水底に沈降させた後、上記フィルターを設け、次いで上記循環水流を再発生させて、上記フロックを濾し集めることを特徴とする請求項１に記載の水質改善方法。
上記循環水流を発生させる際に、所定水深部で水を吸い上げ、この水を上記所定水深部とは異なる水深で上記循環水流の流れ方向に沿って噴射することで、上記水域の水を攪拌する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の水質改善方法。
上記濾過槽が活性炭濾過装置を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の水質改善方法。
上記沈降性凝集剤が、硫酸カルシウムを有効成分とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水質改善方法。