JP5273962B2 - 水の浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は池、川、湖などを対象とした水の浄化装置に関するものである。

近年では工場からの排水が厳しく規制されていることで、河川を流れる水は昔から比べると幾分奇麗に成っている。しかし、各家庭から流れ出る排水までも厳しく規制することは困難であり、河川水の汚れが無くなることはない。その為に、その水の浄化手段として一般に浄化槽を中心とした浄化が行われており、その主たる方法は水に高分子凝集剤など薬品を投入して不純物を凝集させ、凝集層やろ過層、曝気層、活性炭処理などの各種の浄化装置が多用されている。

また、水質処理の対象は家庭や工場などの色々な所から流れ込む河川、湖、池などがあり、これらの水を浄化する手段としては、汚れた水を単に清浄な水と交換するだけの対処方法が一般的である。他の方法としては特別な浄化装置に水を循環させて不純物を除去する方法や、容器やタンク内に活性炭などの浄化脱臭材を詰めたものを水中に投入して不純物を吸着する手段がとられている。

湖沼の水質については、閉鎖性の水域であり、一度汚濁物質が溜まってしまうと浄化が困難であるなどの特有の条件を抱え、有機汚濁の指標であるＣＯＤ（化学的酸素要求量）の環境基準の達成率が５０％程度と他の水域に比べ低い状態のまま推移している。又、湖沼水質の悪化は、流域からのリン等の栄養塩と有機汚濁物質の流入との蓄積によって引き起され、植物プランクトンの異常増殖等による水道異臭味被害、景観障害が全国各地で発生している。

湖沼水質保全対策として、従来の有機物等に係る排水規制に加え、昭和６０年より水質汚濁防止法に基づいて、富栄養化の原因となるチッソ又はリン含有量に係る排水規制対象湖沼を指定して、排水規制を強化しているが、依然として湖沼の水質改善ははかばかしくない。近年では、廃水処理技術の開発などによる湖沼へ流入する汚濁負荷の削減とならび、湖沼の水そのものを直接浄化する技術が多く提案されている。

例えば、特開２００３−１１２１９１号に係る「水質浄化システム」は、既存の河川、池、湖、沼などの生態系機能を活かし、それごと浄化装置として利用するため、浄化材を収納した浄化装置を水中に浮遊させることにより、浄化材を直接水に接触させて浄化を行うものである。
そこで、浄化材を収納した構造体に、浮力体を固定した水質浄化装置を水中に浮遊させ、浄化材が水に接触することで池や沼などがもつ生態系機能と相乗させながら水質を浄化するように構成している。

又、特開２００４−３２１９６０号に係る「ため池等閉鎖性水域の浄化装置及び浄化方法」は、閉鎖水域の浄化システムであり、廉価で、多岐にわたる水質項目を総合的に高効率で安定して浄化でき且つ閉鎖水域全体を平均的に浄化できるシステムである。
そこで、該浄化システムは、ため池、湖沼、ダム等の滞留しやすい閉鎖水域の水質を浄化するのに用いられ、閉鎖水域の適所に配置して藻類等の汚濁物を局所に集めるように水流を発生する水流機と、水流機により集められた汚濁物を含む水の浄化処理を行なう複合浄化装置とを備える。そして、複合浄化装置は、汚濁物に凝集剤を添加して凝集させる凝集槽、汚濁物を沈降させる沈降槽、および汚濁物を濾過するヒモ状繊維接触材を充填した濾過槽の順に組み合わせて構成している。

このように、水に含まれる不純物を除去する浄化装置には色々存在している。しかし、これらの装置は複雑化して大型であり、しかも浄化装置の製造コストは高くつく。
特開２００３−１１２１９１号に係る「水質浄化システム」 特開２００４−３２１９６０号に係る「ため池等閉鎖性水域の浄化装置及び浄化方法」

このように、水を浄化する為の方法及び装置は色々存在している。しかし、一般にランニングコストがかかり、装置も高価なものが多く、池や湖及び川の水を浄化するには適していない。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、コスト的には非常に安く、又ランニングコストが殆どかからない浄化装置を提供する。

本発明に係る浄化装置は土壌性緑藻類（藻）や水草が備えている浄化能力を利用し、その為に水路の底面には藻や水草を生やし、該水路を水が流れることで、水に含まれている不純物(特にリンやチッソ)は藻や水草によって浄化される。ところで、本発明は特に池、湖、川などを対象とし、これらの水をポンプで吸い上げて上記水路に流し、浄化した水は再び池、湖、川に戻される。

池、湖、川などに隣接して排水貯留タンクと浄化藻床水路を設置し、池、湖、川などと排水貯留タンク、排水貯留タンクと浄化藻床水路、及び浄化藻床水路と池、湖、川などをパイプ又は細い水路にて接続している。そして池、湖、川などと排水貯留タンクを接続するパイプや水路にはポンプを取付け、さらに上記浄化藻床水路の底面に土壌性緑藻類（藻）や水草を生やした構造と成っている。

上記排水貯留タンクは、浄化藻床水路へ流れる水量を調節し、一定量を超えたところでパイプや水路を流れて浄化藻床水路へ入る。ここで、浄化藻床水路には複数枚の仕切り板を設け、これら仕切り板にも藻や水草を生やすことで浄化能力を高めることもある。そして、浄化対象を工場排水とする場合には、夜間であっても藻や水草の働きを促す為に照明装置を備えることも可能である。

本発明に係る浄化装置は自然に生える藻や水草の浄化能力を利用して水を浄化することが出来る。特に水に含まれているチッソやリンを吸収して浄化されるが、浄化に際してのランニングコストはかからない。すなわち、浄化藻床水路をポンプを稼動して水が流れるだけであり、流れる際に水に含まれる不純物がろ過、吸収、分解される。このポンプも太陽光を用いたソーラーシステムとして構成すれば、ランニングエネルギーは０となる。

そして、該浄化装置には排水貯留タンクが備わっているために、浄化藻床水路へは穏やかに水が流れ、底面に生える藻や水草が水の流れによって剥がれることはない。又、浄化藻床水路をタンク形態とし、これに複数の仕切り板を取付け、これら各仕切り板の間に藻や水草を生やすことで、水路の実質的な浄化能力をより向上させることが出来る。

図１は本発明に係る水の浄化装置を示す実施例である。同図の１は池、２は排水貯留タンク、３は浄化藻床水路、４ａ，４ｂ，４ｃはパイプをそれぞれ示している。パイプ４ａにはポンプが取付けられ、池１の水は該ポンプ５にて吸い上げられて排水貯留タンク２へ送られ、該排水貯留タンク２の水位が所定の高さを越えるならば、三角堰６から水が流れ出てパイプ４ｂに入り、該パイプ４ｂを介して浄化藻床水路３へ流れる。

浄化藻床水路３を流れた水はパイプ４ｃから再び池１に戻される。このように、池１の水は排水貯留タンク２から浄化藻床水路３へと時計方向に循環して流れ、浄化藻床水路３を流れる際に含まれている不純物が除去される。水中に生える藻は色々な不純物を除去することが出来るが、特に人体にも大きな悪影響を及ぼすチッソ及びリンに対してその効果を発揮することが出来る。すなわち、藻は水中の不純物を吸収して生育するものであることから、該藻が生育するためにはチッソやリンなどの不純物が必要となる。

ところで、図１はテスト用の浄化装置を表している概略図であり、テスト条件は色々あるが、今回の場合、
池の大きさ ２８８ｍ^３（１２ｍ×１２ｍ×２ｍ）
ポンプ能力 １００Ｖ、２５ｋｗ（電源：ソーラーシステム）
排水貯留タンクの大きさ Ｗ１０００×Ｌ１０００×Ｈ１０００
浄化藻床水路 Ｗ３００×Ｈ１００×Ｌ１８０００
池１の水はポンプ５にて吸い上げられ、パイプ４ａを流れるが、その量は３４リットル／分となるように流量調整バルブ７を取付けている。そこで、排水貯留タンク２には３４リットル／分の水が供給され、所定の水位に達したところで三角堰６からパイプ４ｂへ流れ出る。パイプ４ｂを流れる水量も３４リットル／分である。

そして、水はパイプ４ｂから浄化藻床水路を流れるが、この浄化藻床水路３の底面には藻が生えている。ここで、藻の高さは３〜５ｃｍとし、浄化藻床水路３を流れる水位はこの藻の高さより幾分低くしている。例えば、２〜３ｃｍが好ましい。従って、該浄化藻床水路３を流れる水に含まれているチッソやリンなどの不純物は該藻に吸収されて浄化される。浄化された水はパイプ４ｃを流れて再び池１に戻される。このように、池１の水を吸い上げて浄化藻床走路３を流すことで、該池の水は少しづつ奇麗になる。

ところで、上記浄化藻床水路３を水が流れることで、該水に含まれているチッソやリンは約４０％低下する。大きな池１ともなれば、３４リットル／分の水量では不純物の浄化には時間がかかるが、浄化藻床水路３の長さを長くすると共に、流れる水量を多くすることで、浄化能力を高めることが出来る。

図１の実施例で示した浄化藻床水路３の形態はジグザグ状に屈曲しているが、大きな長方形の容器に複数の仕切りを設けて浄化藻床水路３を構成することも出来る。図２は長方形のタンク１０に複数の仕切り板８ａ，８ｂ，８ｃ・・を取付けて、浄化藻床水路９を構成した場合である。各仕切り板８ａ，８ｂ，８ｃ・・にて構成した浄化藻床水路９は同じくジグザグを成して形成される。

タンク１０の一方側には流入パイプ４ｂが接続し、他方側には流出パイプ４ｃが接続している。そして、タンク１０の大きさが同じであっても、仕切り板８ａ，８ｂ，８ｃ・・の枚数を調整することで、浄化藻床水路９の長さを増減することが出来る。

図１の実施例では、池１の水を浄化する場合であるが、大きな湖であっても、又は川であっても同じように浄化藻床水路を近接して設置することが出来る。大きな湖や川の場合には、一箇所ではなく複数箇所に浄化藻床水路３，３・・を設置することで、水の浄化能力を高めることが可能である。

本発明に係る水の浄化装置を示す実施例。 浄化藻床水路の他の具体例。

符号の説明

１ 池
２ 排水貯留タンク
３ 浄化藻床水路
４ パイプ
５ ポンプ
６ 三角堰
７ バルブ
８ 仕切り板
９ 浄化藻床水路
10 タンク

Claims (3)

1. 池、湖、川の不純物を含んだ水を浄化する為の装置において、上記池、湖、川に隣接して排水貯留タンクと浄化藻床水路を設置し、池、湖、川と排水貯留タンク、排水貯留タンクと浄化藻床水路、及び浄化藻床水路と池、湖、川をパイプや細い水路にて接続して池、湖、川の水を排水貯留タンクから浄化藻床水路、そして池、湖、川に流れるように循環し、そして池、湖、川と排水貯留タンクを接続するパイプや細い水路には水を吸い上げるポンプを取付けると共に該ポンプは太陽光を用いたソーラーシステムとして構成し、排水貯留タンクの水位が所定の高さを超えたところで流れ出るように流量計量装置を設け、さらに上記浄化藻床水路の底面に土壌性緑藻類や水草を生やしたことを特徴とする水の浄化装置。
2. 上記浄化藻床水路を大きなタンクに仕切り板を取付けて構成した請求項１記載の水の浄化装置。
3. 池、湖、川と排水貯留タンクを接続するパイプには流量調整バルブを取付けた請求項１、又は請求項２記載の水の浄化装置。

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