JP4207181B2 - 水質改善装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術の分野】
この発明は汚染した大容量水槽、池または沼などの水質を改善することを目的とした水質改善装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来セラミックスボールを用いた水質改善装置としては、水道の送水管に介装する活水器が知られている(特開2001−58191)。また浄水槽を利用する浄水装置も知られている(特許第3216054号)。
【0003】
【発明により解決しようとする課題】
前記送水管に介装する活水器は、送水管を通過する水のみを活水化するので、送水管の敷設を要件としており、家庭内及び工場内などにおいて使用され夫々効果を上げている。いわゆる水栓付近に設置する浄水器と異なり、住宅などの引き込み送水管に介装すれば、その住宅の使用水全部に効力が及ぶ特質がある。
【0004】
また工場などの浄水槽は、当該工場の使用水全部を活水化する特質がある。
【0005】
然し乍ら、水量が大きい場合には、前記送水管方式と、浄水槽方式は採用できない問題点があった。例えば1000トン〜10000トンというような大量水、または池または沼のように数万トンということになると、汚染速度と浄水速度のバランス問題もあって、効率のよい浄水(水質保全)は難しい問題点があった。
【0006】
また、100万トン〜5000万トンという大量水については、間欠空気揚水装置(特公平5−19603号他)が多数知られているが、前記装置は、水深が大きい湖・沼・ダム(例えば水深3m以上)に有効であり、水深3m以下では十分な能力を発揮し得ない問題点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、主としてセラミックスボールを使用して水質改善を図り、処理水を螺旋状に旋回しつつ放出すると共に、循環処理することによって、前記従来の問題点を解決したのである。この発明の場合には水深に制約はなく、例えば水深50cmであっても有効に利用することができる。
【0008】
即ちこの発明は、水中に設置するポンプの吸入パイプの吸入側をセラミックスボール槽内に挿入設置し、該セラミックスボール槽の外側に間隙Sを保って異物を除去する為の金網槽を設けると共に、前記ポンプに給気パイプを連設し、又はポンプの吸入水に散気して、ポンプの吐出水に微細気泡を混在させ、前記ポンプの吐出パイプに、セラミックス塊を内壁に固定して吐出水の撹拌手段とし、かつ先端程大径になる撹拌パイプを連設し、該撹拌パイプの先端を前記金網槽の金網から外に突出させたことを特徴とする水質改善装置であり、撹拌パイプは、その内壁にセラミックス塊を螺旋状に配列固定したものである。
【0009】
前記発明は、例えば渦巻きポンプを使用し(その他の水中ポンプを使用し得る)、
ポンプの吸水パイプの周囲にセラミックスボール(例えば直径5mm〜30mmの球体)を充填し、セラミックスボール槽とする。一般にセラミックスボールの集合体は一定の形状を保つことができないので、パンチングメタル板または網板で構成した充填槽を使用する。前記吸水パイプへの給水がセラミックスボールにより活水処理されればよいので、水とセラミックスボールとの接触時間は1秒以上が好ましい。この発明の場合には、循環処理するので、例えば循環10回とすれば、10回の総接触時間が10秒以上が好ましい。
【0010】
セラミックスボールの大きさには特別の制約はないけれども、小さいと全体の接触面積は広くなるが抵抗が大きくなり、大きいと全体の接触面積が小さくなって、処理不十分になるおそれがあるので、通常3mm〜20mmを使用し、直径の異なるボールを混在させることもある。
【0011】
例えば、直方体のパンチングメタル容器にセラミックスボールを充填してセラミックスボール槽とし、その中央部にポンプの吸水パイプを挿入する構造が考えられるが、前記セラミックスボールの位置が固定されないように、好ましくは定期的に振動を付与して、水の流動路が一定にならないような手段を講じることが好ましい。例えばポンプの回転数を変えて流速に変化を付与することもできる。
【0012】
この発明における吐出水の螺旋状放出は、処理水槽(例えば長さ50m、幅25m、水深1.5m)の中で死角を生じることなく、循環浄水できるための一方法である。
【0013】
前記はこの発明の装置について説明したが、この装置を使用するには、浄化容量、設置場所の水深、平面形状、循環の難易などを考慮し、適宜有効な設計をしなければならない。
【0014】
例えば平均水量10000トンの池を浄化するには、浄化容量1000トンならば10台の装置が必要である。セラミックスボールと水との接触時間が基礎になるので、セラミックスボール槽を通過する時間(例えば、10秒〜60秒とか)に循環回数を乗じ、更に汚染係数を乗ずれば、基本的能力を算出することができる。
【0015】
例えば、プールなどのように汚水の流入のない状態ならば、前記汚染係数は不必要であるが、池または沼のように、自然汚染がある場合には、これを考慮しないと浄化が難しくなる。
【0016】
また、池とか沼のように有機物が浮遊し、または沈殿している場合には、この発明の浄化と同時に、曝気して水中へ酸素を供給する手段を併用することが望ましい。
【0017】
前記は公知の曝気装置を使用しても良いが、セラミックスボール槽内へ微細気泡を吹き込むことによってより効果的に給気することができる。セラミックスボール槽に微細気泡(例えば1.0mm以下気泡)を吹き込むと、セラミックスボールの遠赤外線と相俟って水を活性化し、またはセラミックスボールによる活性化を助長する作用効果がある。前記微細気泡を発生させるには、連続気孔を有する素焼盤その他公知の技術を使用することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
この発明は、ポンプを水中に設置し、ポンプの吸水パイプへの給水は、セラミックスボールにより活水化できているようにする。この場合に、セラミックスボールと給水との接触時間は、何秒以上というような特定の基準はないが、要は何回、何十回の循環浄化により、所定の水質改善ができればよいことになる。
【0019】
前記吸水パイプは、セラミックスボール槽内へ挿入されるようにすれば、その容量により、給水の滞留時間(接触時間)を大幅に増大させることができる。例えば、滞留1時間で所定の浄化ができるとすれば、60回の循環で、1回1分の滞留にすればよく、120回にすれば、1回30秒の滞留でよいことになる。30秒の滞留とするならば、ポンプの能力が、1秒で0.1m3の水を送ると仮定すると、セラミックスボール槽内の水量を3m3とすればよいことになる。前記における送水量と、セラミックスボール槽内の水量とは、前記のように相関性があるので、前記水量に安全率を乗じたセラミックスボール槽内の水量(セラミックスボール槽の容量からセラミックスボールの容量を差し引いた量)とすることになる。
【0020】
前記吐出水の螺旋放出については、セラミックス塊の大きさ形状及び配置密度などが影響するので、これを勘案して設計する。例えば長さ1mのラッパ状パイプであって、大径端30cm、小径端20cm、セラミックス突起の高さ25mm、幅40mm、長さ50mmを、間隔140mmで角度45度のスパイラル状に配置した場合に、ポンプの吐出口における流速1m/secにすれば、水深1.5mの水底から50cmの深さで吹き出した所、30分後に0.2m/secの循環水流が認められた。このような場合には、1分間1.9m3の割合で水を循環することができる。
【0021】
前記におけるセラミックスボールは、直径10mm、容量0.6m3の直方体に80%充填した。前記において、ポンプには空気を吸入させるようにして、吐出水に微細気泡(直径1mm程度)を混在させた。
【0022】
前記におけるセラミックスボールは、例えば麦飯石に各種セラミックスを粉砕混合し、これを成形して1000℃〜1200℃で焼結したもので、強固であって、加圧水流などにより破損及び摩損のおそれはない。また、遠赤外線を発生し、自浄作用があり、長く使用しても汚損により性能を低下するおそれはなく、通常の使用状態であれば4〜5年以上連続使用することができる。微細気泡との併用により活水化を促進することができる。
【0023】
前記セラミックスボールの成分は、例えば、SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、または、SiO2、Al2O3、Na2O、TiO2などである。
【0024】
【実施例1】
この発明の実施例を図1、2について説明すれば、次の通りである。浄水すべき水を収容した水槽1(例えば水量100m3)の一側へ、長壁に沿って浄水装置20を設置する。この浄水装置20は、ポンプ22の吸水パイプ2aをセラミックスボール3dを収容したセラミックスボール槽3に挿入し、前記ポンプ2の吐出パイプ2bに撹拌パイプ4を連設する。該撹拌パイプ4は、1m〜2mの長さであって、基部内径を200mmにすれば、先端部内径を300mmにしたラッパ状の形状であり、その内壁には、長さ50mm、高さ25mm、幅25mmの半割卵形のセラミックス塊5が、50mm間隔でピッチ100mm程度のスパイラル状に固定してあり、吐出水を加圧流送させることにより、吐出水がスパイラル状になって吹き出すようにしてある。図中23はモータ、24は間隙である。
【0025】
前記吸水パイプ2aを、セラミックスボール槽3内へ挿入してある。前記セラミックスボール槽3の外側には、所定の間隔Sをおいて金網槽6が設けてあって、水槽1内へ入った大きな異物を分離するようにしてある。
【0026】
前記ポンプ2には、給気パイプ21を連結し、ポンプ2から空気を吸入し、吐出水に微細気泡を混在させるようにしてある。
【0027】
前記実施例において、ポンプ2を始動すると、吸水パイプ2aから矢示7のように吸水し、吐出パイプ2bから矢示8のように吐出する。この場合に、前記吸水により、水槽1内の水は、セラミックスボール槽3を矢示9のように通過し、前記のように吐出するが、吐出した水は、撹拌羽根10により撹拌されると共に、矢示13のように撹拌パイプ4に送られる。この撹拌パイプには、セラミックス塊5がスパイラル状に固定されているために、撹拌された水は、矢示14、15のように螺旋状に流動し、矢示16のように水槽1内へ放出される。このように吸入と吐出を繰り返すことにより、水槽1内の水は、全体として矢示17、18、19のように環流する。前記水槽1が大容量の場合には、整然とした環流は困難になるので、中間部に前記と同様の浄水装置20aを設置するか、または環流を補助するために案内22を設け、或いは補助ポンプを設置することもできる。
【0028】
前記実施例に近似の装置を用いて下記実験を行った所、表1の結果を得た。
【0029】
【表1】
【0030】
条件
原水 別所沼の沼水
槽 1250L×1750W×6.50H
ポンプ 0.1m3/分
セラミックスボール量 0.08m3
期間 平成13年9月7日〜10月25日
比較試験
前記と同一大きさの槽で、ポンプを動かしただけの場合には水質の変化は認められなかった(撹拌しただけでは水質改善はできない)。
【0031】
【実施例2】
この発明のセラミックスボール槽と給気とについての実施例を図4について説明する。
【0032】
パンチングメタル板26により形成したセラミックスボール槽25の下部に散気盤27を設置し、給気パイプ28から、矢示29のように加圧空気を給送することによって例えば0.1mmの微細気泡11を矢示30のように散気させることができる。
【0033】
前記微細気泡11は、セラミックスボール12から照射される遠赤外線の作用と協同して水を活性化すると共に、微細気泡の酸素が効率よく溶解し、溶存酸素量を増加させる。溶存酸素量が増加すると、好気性菌が増殖し、浮遊有機物が分解されるので、この点からも、透明度の向上のみならず水質改善になる。
【0034】
【発明の効果】
この発明によれば、循環流動中にセラミックスボールと、水とを必要な時間接触させ浄化することができるので、池、沼、またはプールなどの水量が多い場合、または浅くて他の浄水方法が使用できない場合などに有効な浄水処理をすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)この発明の実施例の正面より見た概念図。
(b)同じく平面より見た概念図。
【図2】(a)同じくポンプの吸水パイプとセラミックス槽との関係を示す正面より見た概念図。
(b)同じく平面より見た概念図。
【図3】(a)同じく撹拌パイプの断面拡大図。
(b)同じくセラミックス塊の拡大図。
【図4】同じく他の実施例の一部を省略した図。
【符号の説明】
1 水槽
2 ポンプ
2a 吸水パイプ
2b 吐出パイプ
3、12 セラミックスボール
4 撹拌パイプ
5 セラミックス塊
6 金網槽
10 撹拌羽根
11 微細気泡
Claims (2)
- 水中に設置するポンプの吸入パイプの吸入側をセラミックスボール槽内に挿入設置し、該セラミックスボール槽の外側に間隙Sを保って異物を除去する為の金網槽を設けると共に、前記ポンプに給気パイプを連設し、又はポンプの吸入水に散気して、ポンプの吐出水に微細気泡を混在させ、前記ポンプの吐出パイプに、セラミックス塊を内壁に固定して吐出水の撹拌手段とし、かつ先端程大径になる撹拌パイプを連設し、該撹拌パイプの先端を前記金網槽の金網から外に突出させたことを特徴とする水質改善装置。
- 撹拌パイプは、その内壁にセラミックス塊を螺旋状に配列固定したことを特徴とする請求項1記載の水質改善装置。
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