JP4648782B2

JP4648782B2 - 曝気装置

Info

Publication number: JP4648782B2
Application number: JP2005205133A
Authority: JP
Inventors: 孝也矢延; 公人藤村; 功 ▲吉▼村
Original assignee: 株式会社丸島アクアシステム
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: JP2007021319A

Description

本発明は、湖底付近の層の水をエアーレーションにより循環させる曝気装置に関する。

従来、図４に示すように、ダム湖等の湖底１に係留されて、湖底付近の層の水をエアーレーションにより循環させる曝気装置２がある（特許文献１参照）。

前記曝気装置２は、湖底１に係留された状態で浮力により起立状態に保持される曝気本体３を備えて、エアーレーションの上昇流で内筒４内に吸水して、溶存酸素量を上げた水を外筒５との間の出口６から外部（深層）に排水することで、深層の嫌気化を予防するものである。

前記曝気装置２では、曝気本体３の上部（エアー溜まり）と、水面Ｌ１上に浮上する排気フロート７の排気弁８とを排気用ホース９で連結して、曝気本体３内の余剰エアーを排気用ホース９から排気弁８を介して大気中に排気することで、曝気本体３の上層の水を攪拌しないようにしている。

前記曝気装置２の曝気本体３は、例えば水深Ｍ１が５０ｍとすると、水深Ｍ２が２０ｍの付近に位置するように設定されていて、排気用ホース９の長さＭ３は約３０ｍとなる。
特公平７−１０３９６号公報

しかしながら、前記背景技術では、曝気本体３内の余剰エアーは、常に大気中に排気するようになっているので、余剰エアーが全く無駄になっていた。

また、排気用ホース９の長さＭ３が非常に長いことから（前記例では約３０ｍ）、水面Ｌ１（例えば水深５０ｍ）が水面Ｌ２（例えば水深３０ｍ）まで下がったような場合、約２０ｍ相当分の排気用ホース９が水面上に浮き上がるので、排気フロート７と接触して損傷するおそれがあり、景観が悪くなるとともに、長時間に亘って直射日光にあたることで耐久性が低下して、排気用ホース９の交換等の維持管理費が高くなるという問題があった。

本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、余剰エアーを有効に利用することによって、上層におけるアオコのような藻類の発生を抑制できるとともに、景観を損なうことなく、維持管理費も削減できる曝気装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は、ダム湖等の湖底に係留されて、湖底付近の層の水をエアーレーションにより循環させる曝気装置であって、前記曝気装置の曝気本体は、外筒と内筒とを備え、下端開口に供給されたエアーレーションとともに内筒内を上昇流が上昇し、上端開口で反転して、外筒との間の下降流路を下降する下降流が出口から排水される構成であり、前記外筒の頂部と内筒の上端部との間にエアー溜め室が形成されて、前記外筒の頂部には、エアー溜め室の余剰エアーを水中に散気するための散気口が設けられている一方、上下方向に撓み可能な筒状膜部材を設けて、この筒状膜部材の下端開口縁は、前記散気口を取り囲むように、前記曝気本体の頂部に固定するとともに、前記筒状膜部材の上端開口縁に開口形状保持枠を設けて、水面上に浮上するフロートに設置したウインチを前記開口形状保持枠に連結して、ウインチで開口形状保持枠を上下動させることで、筒状膜部材を開口形状保持枠と曝気本体との間で上下方向に撓ませるようにしたことを特徴とする曝気装置を提供するものである。

前記筒状膜部材に内向き折り返し部を形成して、この内向き折り返し部の内部に、筒状膜部材の上下方向の弛みを取るようにテンションを付与する可動式ウエイトを設けることができる。

前記フロートは、曝気本体のほぼ真上に位置するように湖底から係留していることが好ましい。

本発明によれば、ウインチで開口形状保持枠をフロート付近まで上動させると、散気口から散気された曝気本体内の余剰エアーが筒状膜部材内を通って水面上から大気中に排気されるので、曝気本体の上層の水を攪拌しないようになる。

また、ウインチで開口形状保持枠を所定の水深まで下動させると、これに伴って筒状膜部材が下方に撓まされて、散気口から散気された曝気本体内の余剰エアーが筒状膜部材内を通って所定の水深から水中に放出されるから、水面と所定の水深との間の上層に散気による水流が生じるようになり（循環曝気攪拌）、余剰エアーを有効に利用することによって、上層におけるアオコのような藻類の発生を抑制できるようになる。

さらに、筒状膜部材は、上下方向に撓み可能であるから、水位が下がっても筒状膜部材が水面上に浮き上がらないので、フロートと接触して損傷するおそれがなく、景観を損なうおそれもないとともに、直射日光にあたることもないので耐久性が向上して、維持管理費を削減できるようになる。しかも、水位が下がっても筒状膜部材が水面上に浮き上がらないことから、曝気装置を深層用または浅層用として兼用できるようになる。

また、筒状膜部材の内向き折り返し部の内部に可動式ウエイトを設けると、筒状膜部材がゴム製や布製のような場合、可動式ウエイトでテンションを付与することにより、上下方向の弛みを確実に取れるから、水位が下がっても筒状膜部材が水面上に全く浮き上がらないので、フロートと接触して損傷するおそれがなく、景観を損なうおそれもないとともに、直射日光にあたることも全くないので耐久性が向上して、維持管理費を削減できるようになる。

さらに、フロートを曝気本体のほぼ真上に位置するように湖底から係留すると、フロートやフロートとともに筒状膜部材が風力や水流によって動き回るのを有効に防止できるようになる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、曝気装置１１の曝気本体１２には、外筒１３と内筒１４とが設けられて、この内筒１４は、外筒１３の内部に嵌入されて、複数のスぺーサー部材１５によって外筒１３との間に下降流路１６を形成した状態で、外筒１３に固定されている。

前記外筒１３の外周にはフロート１７が取付けられるとともに、前記内筒１４の下部には、下向きコーン状部１４ａが取付けられ、このコーン状部１４ａは、湖底１に設置されたシンカー１８にチェーン若しくはロープ１９で連結されている。

そして、前記フロート１７の浮力により、チェーン等１９を連結長さだけ引っ張り上げた状態で、外筒１３と内筒１４とは、水中においてほぼ垂直状態で自立するようになる。

前記外筒１３の頂部は半球状に形成され、内筒１４の上端部との間にエアー溜め室２０が形成されて、外筒１３の頂部には、エアー溜め室２０の余剰エアーを水中に散気するための散気口２１が設けられている。

そして、ダム湖等の湖岸に設置されたコンプレッサー室から延びるホース２２を介してエアレーション用ノズル（不図示）に空気が供給されると、このノズルで発生したエアレーション（曝気）がコーン状部１４ａから内筒１４の下端開口に供給されるようになる。

前記エアレーションは、内筒１４内を上昇し、このエアレーションの上昇流で内筒１４の下端開口から内筒１４の内部に深層水が吸水されて、エアレーションとともに上昇するようになる。この深層水には、エアレーションとともに上昇する過程で、エアレーションの酸素が溶け込むようになる。そして、内筒１４の上端部から外筒１３の内部に排出されたエアレーションは、空気溜め室２０に溜められて、余剰エアーとして散気口２１から水中に散気（符号ａ参照）されるようになる。

また、酸素が溶け込んだ深層水は、エアレーションとともに内筒１４の上端開口から外筒１３の内部に排出されると、上昇流が下降流に反転して、内筒１４との間の下降流路１６を下降して出口２３から深層内に排水されることで（矢印ｂ参照）、深層の嫌気化が予防されるようになる。

一方、上下方向に撓み可能な円筒状膜部材２５を設けている。この円筒状膜部材２５は、上下方向に撓み可能なゴム製や布製、あるいはゴム引き布製であり、厳密な遮水性が要求されないので、メッシュ状の金属製若しくは合成樹脂製、あるいは鎖編み状の金属製若しくは合成樹脂製であっても良い。

円筒状膜部材２５は、下端開口側が狭く、上端開口側が広いコーン状に形成されていて、下端開口縁２５ａは、前記曝気本体１２の上部の散気口２１を取り囲むように、曝気本体１２に固定しているとともに、上端開口縁２５ｂには、開口形状保持枠２６を設けている。なお、円筒状膜部材２５は必ずしも円筒状である必要は無く、四角筒状等の多角筒状であっても良い。また、上端開口縁２５ｂに硬化処理等が施されていて、開口形状保持枠と同様に開口形状を保持できれば、開口形状保持枠２６を必ずしも設ける必要は無い。

曝気装置１１の曝気本体１２は、背景技術と同様に、例えば水深Ｍ１が５０ｍとすると、水深Ｍ２が２０ｍの付近に位置するように設定されていて、この場合の円筒状膜部材２５の長さＭ３は約３０ｍとなる。なお、図１のように、円筒状膜部材２５の下端開口側は、内向き折り返し部２５ｃにより内向きに折り返すようになっているので、実際には、折り返し長さ分だけ長くなっている。

水面Ｌ１上に浮上するフロート２７を設けて、このフロート２７上に電動ウインチ２８を設置して、電動ウインチ２８の複数本のロープ２９を開口形状保持枠２６に連結している。なお、電動ウインチ２８は、リモートコントロールで正逆転駆動させることができる。

そして、電動ウインチ２８の正逆転駆動でロープ２９を巻き取り、巻き戻して、開口形状保持枠２６を上下動させることで、円筒状膜部材２５が開口形状保持枠２６と曝気本体１２との間で上下方向に撓むようになる。

円筒状膜部材２５の内向き折り返し部２５ｃの内部には、円筒状膜部材２５の上下方向の弛みを取るようにテンションを付与するリング状の可動式ウエイト（錘）３０を設けている。

前記のような構成の曝気装置１１であれば、図２（ａ）のように、例えば水深Ｍ１が５０ｍとして、この水深Ｍ１のときの水面Ｌ１上にフロート２７が浮上している場合、電動ウインチ２８でロープ２９を巻き取って開口形状保持枠２６をフロート２７付近まで上動させると、曝気本体１２とフロート２７との間で円筒状膜部材２５が上下方向に展張されるようになる。これにより、散気口２１から散気された曝気本体１２内の余剰エアーが円筒状膜部材２５内を通って水面上から大気中に排気（符号ａ参照）されるので、曝気本体１２の上層の水を攪拌しないようになる。

また、図２（ｂ）のように、例えば水深Ｍ４が４０ｍとして、この水深Ｍ４のときの水面Ｌ３上にフロート２７が浮上している場合、ウインチ２８でロープ２９を巻き戻して開口形状保持枠２６を水面Ｌ３から例えば１０ｍ下げた３０ｍの水深Ｍ５まで下動させると、これに伴って円筒状膜部材２５が下方に撓まされて、散気口２１から散気された曝気本体１２の余剰エアーが円筒状膜部材２５内を通って３０ｍの水深Ｍ５から水中に放出されるから、水面Ｌ３と水深Ｍ５との間の上層に散気による水流（矢印ｃ参照）が生じるようになり（循環曝気攪拌）、余剰エアーを有効に利用することによって、上層におけるアオコのような藻類の発生を抑制できるようになる。

さらに、図２（ｃ）のように、例えば水深Ｍ５が３０ｍとして、この水深Ｍ５のときの水面Ｌ２上にフロート２７が浮上している場合、ウインチ２８でロープ２９を巻き戻して開口形状保持枠２６を水面Ｌ２から例えば１０ｍ下げた２０ｍの水深Ｍ６まで下動させると、これに伴って円筒状膜部材２５が下方に撓まされて、図２（ｂ）と同様に、散気口２１から散気された曝気本体１２の余剰エアーが円筒状膜部材２５内を通って２０ｍの水深Ｍ６から水中に放出されるから、水面Ｌ２と水深Ｍ６との間の上層に散気による水流（矢印ｃ参照）が生じるようになり（循環曝気攪拌）、余剰エアーを有効に利用することによって、上層におけるアオコのような藻類の発生を抑制できるようになる。

また、円筒状膜部材２５は、上下方向に撓み可能であるから、水位が下がっても（Ｌ１→Ｌ３→Ｌ２）、円筒状膜部材２５が水面上に浮き上がらないので、フロート２７と接触して損傷するおそれがなく、景観を損なうおそれもないとともに、直射日光にあたることもないので耐久性が向上して、維持管理費を削減できるようになる。

しかも、水位が下がっても円筒状膜部材２５が水面Ｌ１，Ｌ３，Ｌ２上に浮き上がらないことから、曝気装置１１を深層用または浅層用として兼用できるようになる。例えば、水深Ｍ１が５０ｍの深層用から水深Ｍ５が３０ｍ（水深Ｍ６が２０ｍでも可）の浅層用の曝気装置１１として兼用できるようになる。

円筒状膜部材２５がゴム製や布製のような場合、円筒状膜部材２５の内向き折り返し部２５ｃの内部に、円筒状膜部材２５の上下方向の弛みを取るようにテンションを付与する可動式ウエイト３０を設けると、円筒状膜部材２５の上下方向の弛みを確実に取れるから、水位が下がっても、円筒状膜部材２５が水面上に全く浮き上がらないので、フロート２７と接触して損傷するおそれがなく、景観を損なうおそれもないとともに、直射日光にあたることも全くないので耐久性が向上して、維持管理費を削減できるようになる。

円筒状膜部材２５の内向き折り返し部２５ｃの内部に可動式ウエイト３０を設ける代わりに、図３（ａ）のように、円筒状膜部材２５の内面（外面でも可。）の上下方向の適所に、リング状の固定式ウエイト３１を設けることもできる。この多段の固定式ウエイト３１を利用して、円筒状膜部材２５を蛇腹状に形成することで、円筒状膜部材２５と上下方向に撓ませるようにすることもできる。また、円筒状膜部材２５の内面や外面に、多数個の錘（鉄球やチェーン片）をぶら下げて取付けることもできる。

さらに、図３（ｂ）のように、円筒状膜部材２５が前記したような鎖編み状の金属製のように、ある程度の重量があれば、円筒状膜部材２５は自重で上下方向の弛みを取るようになるので、各ウエイト３０，３１は不要である。

図１に示したように、フロート２７が曝気本体１２のほぼ真上に位置するように湖底から係留用ロープ３３等で係留すれば、フロート２７やフロート２７とともに円筒状膜部材２５が風力や水流によって動き回るのを有効に防止できるようになる。

本発明の実施形態に係る曝気装置の側面図である。（ａ）〜（ｃ）は水深の変化に伴う円筒状膜部材の状態を示す曝気装置の側面図である。（ａ）は固定式ウエイトを設けた円筒状膜部材の側面図、（ｂ）は鎖編み状の金属製の円筒状膜部材の側面図である。従来の曝気装置の側面図である。

符号の説明

１湖底
１１曝気装置
１２曝気本体
２５円筒状膜部材（筒状膜部材）
２５ａ下端開口縁
２５ｂ上端開口縁
２５ｃ内向き折り返し部
２６開口形状保持枠
２７フロート
２８電動ウインチ
２９ロープ
３０可動式ウエイト
３３係留用ロープ

Claims

ダム湖等の湖底に係留されて、湖底付近の層の水をエアーレーションにより循環させる曝気装置であって、
前記曝気装置の曝気本体は、外筒と内筒とを備え、下端開口に供給されたエアーレーションとともに内筒内を上昇流が上昇し、上端開口で反転して、外筒との間の下降流路を下降する下降流が出口から排水される構成であり、
前記外筒の頂部と内筒の上端部との間にエアー溜め室が形成されて、前記外筒の頂部には、エアー溜め室の余剰エアーを水中に散気するための散気口が設けられている一方、
上下方向に撓み可能な筒状膜部材を設けて、この筒状膜部材の下端開口縁は、前記散気口を取り囲むように、前記曝気本体の頂部に固定するとともに、前記筒状膜部材の上端開口縁に開口形状保持枠を設けて、水面上に浮上するフロートに設置したウインチを前記開口形状保持枠に連結して、ウインチで開口形状保持枠を上下動させることで、筒状膜部材を開口形状保持枠と曝気本体との間で上下方向に撓ませるようにしたことを特徴とする曝気装置。
前記筒状膜部材に内向き折り返し部を形成して、この内向き折り返し部の内部に、筒状膜部材の上下方向の弛みを取るようにテンションを付与する可動式ウエイトを設けたことを特徴とする請求項１に記載の曝気装置。
前記フロートは、曝気本体のほぼ真上に位置するように湖底から係留していることを特徴とする請求項１または２に記載の曝気装置。