JP4207181B2

JP4207181B2 - 水質改善装置

Info

Publication number: JP4207181B2
Application number: JP2001374943A
Authority: JP
Inventors: 穎代多田
Original assignee: 穎代多田
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: JP2003170179A

Description

【０００１】
【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０．１ｍ^３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３ｍ^３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１．９ｍ^３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０．６ｍ^３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、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、または、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ、ＴｉＯ_２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１００ｍ^３）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０．１ｍ^３／分
セラミックスボール量０．０８ｍ^３
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

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。