JP6068224B2 - 水環境改善対象水域への酸素溶解水供給システム - Google Patents

Description

本発明は、河川・湖沼の底層部などの水環境改善対象水域への酸素溶解水供給システムに関する。

河川や湖沼などでは、溶存酸素が少ない貧酸素水塊が底部に成層化し、汚泥の浮上（スカム）や悪臭などが発生する。そこで、この貧酸素水塊が存在する底部層に対して高濃度酸素溶解水を供給して水環境を改善する試みが古くから行われている。

こうした場合に適する装置として、内部に備えた整流板により、容器内でカーテン状の水幕を形成し、液体が気体に両面から挟まれた状態で広い面積にて接触し合って落下する状態を形成することにより、容器内に充填した気体を高濃度に溶解させた水を製造する装置の提案がなされている（特許文献１）。

特許文献１の気体溶解装置を用いて高濃度酸素溶解水を製造する場合、容器内に充填した酸素が水に溶解する際に、既に水に溶解していたる窒素が容器内に放出され、容器内は次第に窒素ガスの濃度が高くなって酸素の溶解効率が低下する。このため、特許文献１の装置は、処理の途中で窒素ガスを抜き、再び酸素ガスを充填し、装置内の酸素濃度を高めるといった間欠的な運転制御を採用している。

特開２０１３−２７８１４

特許文献１の装置では、前述の様な間欠的な運転制御を実施する結果、溶解装置内の酸素ガスの層厚や酸素濃度が変動し、酸素溶解濃度が安定しないという問題がある。

また、高濃度酸素溶解水を河川や湖沼の底部に供給する際に気泡が発生すると、この気泡の上昇により上昇水流が発生し、底層部への効率的な酸素供給を阻害するという問題がある。

上記目的を達成するためになされた本発明の水環境改善対象水域への高濃度酸素溶解水供給システムは、（１）容器内に酸素を充填すると共に、当該容器内に設置した整流板でカーテン状の水幕を形成しつつ落下する様に水を供給することによって高濃度酸素溶解水を製造する酸素溶解装置と、（２）当該酸素溶解装置で製造された高濃度酸素溶解水を水環境改善対象水域に対して供給する酸素溶解水供給装置とを備えると共に、さらに、以下の構成をも備えていることを特徴とする。
（１Ａ）前記酸素溶解装置は、前記整流板の下側の空間に放出口を位置させた酸素ガス供給管と、前記容器の天井部付近に開口させたガス抜き管とを備え、運転中は、前記ガス抜き管を常時開放にすると共に前記酸素ガス供給管から酸素ガスを連続的に供給する連続運転制御装置を備えていること。
（１Ｂ）前記酸素溶解装置は、前記容器内の水面位置を前記整流板の下部に収まる様に維持する水位維持機構を備え、前記酸素ガス供給管の放出口が、前記水位維持機構によって維持されている水面とその直上の整流板との間に位置する様に構成したこと。

上記目的を達成するためになされた本発明の水環境改善対象水域への高濃度酸素溶解水供給システムは、（１）容器内に酸素を充填すると共に、当該容器内に設置した整流板でカーテン状の水幕を形成しつつ落下する様に水を供給することによって高濃度酸素溶解水を製造する酸素溶解装置と、（２）当該酸素溶解装置で製造された高濃度酸素溶解水を水環境改善対象水域に対して供給する酸素溶解水供給装置とを備えると共に、さらに、以下の構成をも備えていることを特徴とする。
（１Ａ）前記酸素溶解装置は、前記整流板の下側の空間に放出口を位置させた酸素ガス供給管と、前記容器の天井部付近に開口させたガス抜き管とを備え、運転中は、前記ガス抜き管を常時開放にすると共に前記酸素ガス供給管から酸素ガスを連続的に供給する連続運転制御装置を備えていること。
（１Ｂ）前記酸素溶解装置は、前記容器内の水面位置を前記整流板の下部に収まる様に維持する水位維持機構を備えていること。

なお、「水位維持機構」は、「前記容器内の液面高さを計測する液面センサを備え、該液面センサの計測値に基づき、前記容器内の液面高さが所定高さに収束する様に前記酸素ガス供給管の弁の開度を調整する液面高さ制御装置」として構成するとよい。この場合に、酸素ガス供給管の放出口は、水位維持機構によって維持されている水面とその直上の整流板との間に位置する様にするとよい。

なお、「水位維持機構」は、「前記容器内の液面高さを計測する液面センサを備え、該液面センサの計測値に基づき、前記容器内の液面高さが所定高さに収束する様に前記酸素ガス供給管の弁の開度を調整する液面高さ制御装置」として構成することとよい。この場合に、酸素ガス供給管の放出口は、水位維持機構によって維持されている水面とその直上の整流板との間に位置する様にするとよい。なお、酸素ガス供給管の放出口が水中に位置していることも妨げない。これは、水中においてエアレーション作用を発揮させると共に水面へ浮き上がった酸素ガスの気泡で水面上に酸素ガス層を形成する効果としては、目的に適うからである。

ここで、こうして酸素溶解装置によって生成された酸素溶解水は、カーテン状の水膜として容器内を落下する間に酸素ガスとの接触面積の広さと水膜の薄さ等の作用により、容器内を大気圧より若干高い程度に維持するだけで、原水に高濃度に酸素を溶け込ませることができ、高濃度酸素溶解水を製造することができる。この高濃度酸素溶解水は、微細気泡を含んで大気圧よりも若干高い圧力となっているため、特に、河川の様な水深の浅い水域へと投入したとき、気泡を発生させる可能性がある。

そこで、本発明の酸素溶解水供給システムは、さらに、以下の構成をも備えるとよい。
（２Ａ）前記酸素溶解水供給装置は、前記水環境改善対象水域の底層部へと前記酸素溶解水を放出する底層放出装置を備えると共に、該底層放出装置と前記酸素溶解装置との間に、当該酸素溶解装置から排出される酸素溶解水を容器の上部から注入し、当該容器の下部から排出するまでの間に当該容器内で螺旋流を形成させるホッパを有するサイクロン式消泡装置を備えていること。

（２Ａ）の構成をも備えさせることにより、酸素溶解装置で作られた酸素溶解水は、サイクロンの原理によって消泡装置の容器内を上部から底部へと円錐状のホッパーに沿ってらせん状に落下させられる時の遠心力により、酸素溶解水と気泡とが分離される。この結果、消泡装置下部には気泡の除去された酸素溶解水が、消泡装置の上部には放出された気泡によるエア層が形成される。そして、消泡装置下部から酸素溶解水を取り出して河川や湖沼へと供給してやれば、河川等において気泡を発生させることがなく、躍層を破壊したり、上昇流によって底部のヘドロ等を巻き上げたりすることもなく、底部の貧酸素水塊のみに対して効率よく水環境改善を実施することができる。

本発明の酸素溶解水供給システムは、さらに、以下の構成をも備えるとよい。
（３）前記水環境改善対象水域の底層部の原水を汲み上げる汲み上げ装置と、該汲み上げ装置によって汲み上げられた原水を一旦蓄える原水タンクと、該原水タンクから前記酸素溶解装置へと原水を供給する原水供給装置と、前記酸素溶解装置に対して酸素ガスを連続的に供給する酸素ガス生成装置と、前記サイクロン式消泡装置の上部から放出される酸素ガスを前記原水タンク内にエアレーションするエアレーション装置とを備えていること。

本発明の酸素溶解水供給システムは、さらに、以下の構成をも備えるとよい。
（３）前記水質改善対象水域の底層部の原水を汲み上げる汲み上げ装置と、該汲み上げ装置によって汲み上げられた原水を一旦蓄える原水タンクと、該原水タンクから前記酸素溶解装置へと原水を供給する原水供給装置と、前記酸素溶解装置に対して酸素ガスを連続的に供給する酸素ガス生成装置と、前記サイクロン式消泡装置の上部から放出される酸素ガスを前記原水タンク内にエアレーションするエアレーション装置とを備えていること。

また、この酸素溶解水供給システムは、さらに、以下の構成をも備えるとよい。
（４）前記汲み上げ装置は、前記水環境改善対象水域の躍層の下側の層から原水を汲み上げる様に汲み上げ口が設置されると共に、前記底層放出装置は、前記水環境改善対象水域の躍層の下側の層へと酸素溶解水を供給する様に放出口が設置されていること。

また、この酸素溶解水供給システムは、さらに、以下の構成をも備えるとよい。
（４）前記汲み上げ装置は、前記水質改善対象水域の躍層の下側の層から原水を汲み上げる様に汲み上げ口が設置されると共に、前記底層放出装置は、前記水質改善対象水域の躍層の下側の層へと酸素溶解水を供給する様に放出口が設置されていること。

上述の様に、本発明のシステムによれば、河川等へ供給したときに気泡を生じることのない酸素溶解水を生成することができる。そして、上記（４）の構成をも備えることで、躍層を破壊することなく、躍層の下側の貧酸素水塊の酸素濃度を良好に改善することができ、躍層の上にある清浄な層には何ら影響を及ぼさない。

本発明によれば、濃度の安定した酸素溶解水を、河川や湖沼の底層部などの水環境改善対象水域へと的確に供給することができる。

実施例１のシステム全体を示す構成図である。 実施例１の酸素溶解装置を示し、（Ａ）は内部の構造を示した正面図、（Ｂ）は内部の構造を示した側面図、（Ｃ）は平面図、（Ｄ）はＸ−Ｘ矢視図である。 実施例１の消泡装置を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は９０度回転させた平面図、（Ｄ）は側面図、（Ｅ）は衝突緩和板の平面図、（Ｆ）は衝突緩和板の正面図である。 実施例１における水中ポンプの運転フロー図である。 実施例１における原水ポンプの運転フロー図である。 実施例１における酸素発生装置の運転フロー図である。 実施例１における酸素溶解装置の運転フロー図である。 実施例１におけるサイクロン式消泡装置の運転フロー図である。 実験例を示し、（Ａ）は実験装置の構成図、（Ｂ）は消泡装置の作用・効果を示す説明図である。 実験例の作用・効果を示す説明図である。 比較例を示し、（Ａ）は比較例のための実験装置の構成図、（Ｂ）は消泡装置を介さずに排水した場合の上昇気泡の発生状況を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態を、実施例及び実験例で説明する。

実施例１の酸素溶解水供給システム１は、図１に示す様に、道路橋２が設置され、鉄橋３が設置された河川４の川底の貧水塊水域の酸素濃度を高め、水環境を改善するためのシステムである。

河川４の鉄橋３付近に水中ポンプ１１を設置し、河川横の歩道５に架台１２を設置し、この架台１２に水中ポンプ１１からの原水汲み上げパイプ１３を敷設する。原水汲み上げパイプ１３の先には、フロート式リミットスイッチ２１を備えた原水タンク２０を設置する。水中ポンプ１１は、この原水タンク２０のフロート式リミットスイッチ２１によって起動・停止の指令がなされる構成となっていて、原水タンク２０内に所定水位の原水を蓄えた状態を保つ様に構成されている。

原水タンク２０の先には、酸素溶解装置３０と、サイクロン式消泡装置４０とが設置されている。原水タンク２０の下部の原水取り出し管２２には原水ポンプ２３が設置され、酸素溶解装置３０へと原水を送り込むための原水供給管２４が備えられている。

原水供給管２４は、酸素溶解装置３０の中程に設けられた給水口３１に接続されている。なお、原水供給管２４の途中には流量計２５が設置されていて、流量計測を行うことができる構成となっている。

酸素溶解装置３０には、中程の給水口３１の他に、下部に出水口３２とドレン抜き３３とが備えられている。また、酸素溶解装置３０の上部には、酸素発生装置５０から酸素ガスを供給する酸素ガス供給管３４が接続されている。この酸素ガス供給管３４には電磁弁３５が備えられ、水位計３６の計測値に基づいて作動するリミットスイッチ３７によって開度調整される構成となっている。

酸素溶解装置３０の出水口３２は、出水管３８を介して、サイクロン式消泡装置４０の上部の注水口４１へと接続されている。サイクロン式消泡装置４０には、下部に放水口４２が備えられている。この放水口４２から延びる放水配管４３は架台１２に支持された後、河川４に沿って道路橋２の近くまで配管されている。そして、この放水管４３の先には、河川４の川底近くに放流口を備えた放流装置６０から放流される様になっている。なお、放水配管４３の途中には、酸素濃度センサ４４が設置され、河川４へと放流する水の酸素濃度を計測することができる様に構成されている。また、サイクロン式消泡装置４０から排出する酸素ガスを原水タンク２０に導入して原水に対するエアレーションを実行するためのエアレーション配管４５も備えられている。

酸素発生装置５０は、コンプレッサ５１と、酸素発生器５２とを備えている。コンプレッサ５１で圧縮した大気を酸素発生器５２に注入することにより、酸素発生器５２内に収納されている触媒物質の作用によって酸素ガスが分離生成される。この酸素ガスが、酸素ガス供給管３４を介して酸素溶解装置３０へと供給される。なお、酸素ガス供給管３４の途中には流量計５３及び圧力計５４が設置され、流量及び圧力の確認ができる構成となっている。

酸素溶解装置３０の内部は、図２に示す様に、容器本体１３１と、この容器本体１３１の天井部から容器内に気体を供給するガス供給管１３２と、同じく天井部から容器内の気体を排出するガス排出管１３３と、高さ方向の中程の側壁部から容器内に液体を注入する液体注入管１３４と、底部から容器内の液体を排出する液体排出管１３５と、ドレン配管１３６とを備えている。なお、天井には圧力センサ装着口１３７も備えられている。

図１で説明した給水口３は、液体注入管１３４につながれ、出水口３２は液体排出管１３５につながれ、ドレン抜き３３はドレン配管１３６につながれている。また、酸素発生装置５０からの酸素ガス供給管３４がガス供給管１３２につながっている。

液体注入管１３４は、容器内の中心部まで水平に伸びた後、垂直上方に伸ばされ、容器の上部に向かって液体を吐出する様に、容器内で上方に屈曲され、先端に吐出ノズル１３４ａを備えている。容器本体１３１の内壁には、リング状の４枚の整流板１４１〜１４４が取り付けられている。一番上の整流板１４１は、液体注入管１３４の吐出ノズル先端とほぼ同じ高さに取り付けられ、斜め下方向に傾斜した傾斜リングで構成されている。２番目及び３番目の高さの整流板１４２，１４３は、一番上の整流板１４１と同一形状である。一方、一番下の整流板１４４は中心の円孔を取り巻く様に１２枚の羽根が斜め下向きとなる様に形成された羽根付き整流板となっている。また、１番目と２番目の間、２番目と３番目の間となる高さ位置には、液体注入管１３４の垂直部分に８枚の下向き傾斜羽根が形成された羽根付き整流板１４５，１４６も取り付けられている。

羽根付き整流板１４５，１４６の羽根の傾斜方向は、互いに反対向きになる様に構成されている。羽根突き整流板１４５，１４６の各羽根は、根元から先端に近づくに従って傾斜角度が大きくなる様にひねりが加えられていて、船のスクリューの様に形成されている。この結果、羽根と羽根の水平方向及び垂直方向の隙間は、根元から先端に向かって次第に広くなっている。こうした構造的な特徴により、原水中の浮遊物は羽根の根元側に留まることなく羽根の先端側へと誘導されて液体と共に落下し、羽根の上には堆積したままにならない様になっている。リング状の整流板１４１〜１４３も内側に下り傾斜とされていて浮遊物等が整流板の上に堆積しない構造であり、一番下の整流板１４４も１２枚の羽根が斜め下方に傾斜することで同じく浮遊物等の堆積を防止している。

これら整流板１４１〜１４６の存在により、液体注入管１３４の吐出ノズル１３４ａから上方に向かって吐出された原水は、１番目の整流板１４１の上面に沿って流れた後にその縁からリング状のカーテンの様な態様の水膜となって下方に落下し、上側の羽根付き整流板１４５の上面で各羽根に沿って旋回する流れとなって各羽根の縁から斜め方向に向かう水膜となって流れ落ちる。その後、２番目の整流板１４２に当たり、２番目の羽根付き整流板１４６に当たり、再びリング状の水膜と螺旋状の水膜を形成しつつ落下する。そして、３番目の整流板１４３に当たって内側に流れてリング状の水膜となって落下する。すると、一番下の１２枚羽根付き整流板１４４に当たり、再び螺旋状の水膜を形成しつつ容器の底部へ向かって落下する。

容器本体１３１の内部では、原水がカーテン状の水膜を形成しつつ落下する間に、カーテンを挟み付ける様に広い面積で容器内の気体と接触する。容器内には、ガス供給管１３２から酸素ガスが供給されている。このガス供給管１３２のガス放出口１３２ａは、一番下の整流板１４４の下側に位置している。この結果、原水と酸素ガスとが接触して原水内の窒素ガスと酸素ガスが置換され、原水の酸素濃度が上昇する。このとき原水から放出される窒素ガスは、比重の重い酸素ガスに追いやられる様に容器内の上部へと逃がされ、天井部のガス排出管１３３から排出される。このガス排出管１３３は、運転中は常時開放とされる。

サイクロン式消泡装置４０は、図３に示す様に、容器本体１５１の内部に円錐を逆さまにした形状となる様にホッパ１５２が設置され、上部空間と下部空間とに分けられている。上部空間には、中心に対して偏心させた位置に前述の注入口４１が形成されていて、酸素溶解装置３０で製造した酸素溶解水を上部空間の側壁内面に沿って旋回しながら流入させる構造となっている。この上部空間に流入した酸素溶解水は、重力によって斜め下方に下がりながら側壁内面に沿った旋回流となり、ホッパ１５２によって中心に向かって旋回をし続けながら下部空間へと落下する。下部空間には、衝突緩和板１５３が水平に設置されている。この衝突緩和板１５３は、中心に下に凸の円錐形の受け皿部１５３ａを備えると共に、この受け皿部１５３ａの周囲に中心角９０度の扇形貫通孔１５３ｂが４個形成されたものとなっている。

サイクロン式消泡装置４０内でホッパ１５２に誘導されて旋回する間に、酸素溶解水の水流には遠心力が作用し、水中の気泡は比重が小さいからホッパ１５２の中心部へと集まり、気泡を含まない水はホッパ１５２の下端開口から下部空間へと流入する。下部空間へ流入した水は衝突緩和板１５３に衝突し、扇形貫通孔１５３ｂからさらに下方に流入する。こうして、サイクロン式消泡装置４０内には螺旋水流が形成されながら、酸素溶解水が満たされていく。

容器本体１５１の底部近くには下向き開口とした放水管１５４が設置されている。この放水管１５４は放水口４２とつながっている。なお、ドレン抜き１５５も容器底部に備えられている。

また、容器上部には、手動開閉式のガス抜き管１５６が備えられている。このガス抜き管１５６は、原水タンク２０へと酸素ガスを送るエアレーション配管４５に接続され、このエアレーション配管４５によって原水タンク２０に対するエアレーションが実施できる様に構成されている。

この他、サイクロン式消泡装置４０の容器上部には、圧力モニタリング用配管１５７、空気抜き弁１５８，１５８も設置されている。

本実施例の酸素溶解水供給システム１は、次の様な件で連続運転される。

水中ポンプ１１は、図４のフローに従って運転制御され、起動指令によって駆動を開始する（Ｓ１０，Ｓ２０）。その後、原水タンク２０のフロート式リミットスイッチ２１がオンに切り替わるまで駆動され続ける（Ｓ３０：ＮＯ）。そして、フロート式リミットスイッチ２１がオンに切り替わると（Ｓ３０：ＹＥＳ）、一旦停止に切り換えられる（Ｓ４０）。そして、フロート式リミットスイッチ２１がオフに戻ったら（Ｓ５０：ＹＥＳ）、再起動される（Ｓ６０）。なお、連続運転中であっても、停止指令がなされると運転を停止する（Ｓ７０，Ｓ８０）。また、フロート式リミットスイッチ２１には所定のヒステリシスを備えさせてあり、風などの影響で水面が変動しても反応しない様にチャタリングを防止している。

原水ポンプ２３は、図５のフローに従って運転制御される。原水タンク２０内に十分な量の原水が蓄えられて起動指令を行うと運転を開始し（Ｓ１１０，Ｓ１２０）、その後は、停止指令がなされるまで連続的に運転を継続する（Ｓ１３０）。停止指令がなされたときは（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、運転を停止する（Ｓ１４０）。

酸素発生装置５０も、図６のフローに従って連続運転される。即ち、起動指令がなされるとコンプレッサ５１を起動し（Ｓ２１０，Ｓ２２０）、その後、停止指令がなされたらコンプレッサ５１を停止する（Ｓ２３０，Ｓ２４０）。

酸素溶解装置３０は、図７のフローに従って運転制御される。原水ポンプ２３が駆動されることにより、容器本体１３１の中に河川４の底層部から汲み上げた原水が、液体注入管１３４のノズル１３４ａから噴水の様に流入し、整流板１４１〜１４６によってカーテン状の水膜を形成しつつ容器の下部へと落下する。そして、容器本体１３１内に原水が蓄積されて水位計３６が上限水位を計測すると（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、電磁弁３５を開放し（Ｓ３２０）、ガス供給管１３２を介して酸素ガスを流入させる。この酸素ガスは、酸素発生装置５０によって連続的に発生されている。

酸素ガスが導入されることにより、容器本体１３１の内部に形成された水膜は両側から酸素ガスの圧力を受け、分圧の差により、水膜内の窒素ガスが酸素ガスに置換され、酸素が水中に溶け込むと共に窒素が水中から放出される状態となる。このとき、ガス排出管１３３は開放状態となっていて、比重の軽い窒素ガスは容器上部へと上昇し、ガス排出管１３３から大気中へと放出される。

このとき、窒素ガスは動力によらずに放出される一方、酸素ガスは酸素発生装置５０のコンプレッサ５１によって押し込まれる状態となるから、容器本体１３１の内部の気体充填量が次第に増大する。この結果、水位が押し下げられ、水位計３６が下限水位を検出する（Ｓ３３０：ＹＥＳ）。すると、リミットスイッチ３７が作動し、電磁弁３５を閉じる（Ｓ３４０）。この結果、酸素ガスが充填された容器内では上部から徐々に気体が放出され、水位が上昇していく。やがて、上限水位が計測され（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、再び電磁弁３５が開放に制御される（Ｓ３２０）。

以下、運転初期を除き、酸素溶解装置３０の内部は、酸素発生装置５０が連続的に発生する酸素ガスと原水ポンプ２３によって流入される原水とによる気液面が所定範囲内に収束した状態で水膜に酸素ガスが溶解し、窒素ガスが放出される安定した運転状態となる。

なお、本実施例では、ガス供管１３２の下端の開放口１３２ａが、安定した運転状態の水面近傍上方となる様に水位計３６及びリミットスイッチ３７の設定を行っている。この結果、連続運転状態においては、水面付近に酸素ガス層が十分な厚さで形成され、窒素ガスが上部から放出される状態となる。

サイクロン式消泡装置４０は、図８のフローに従って運転される。サイクロン式消泡装置４０の空気抜き弁１５８，１５８は、図８（Ａ）に示す様に、容器の内圧が上限側設定圧力を越えると（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、開放され（Ｓ４２０）、下限側設定圧力を下回ると（Ｓ４３０：ＹＥＳ）、閉鎖される（Ｓ４４０）。この動作は、空気抜き弁１５８，１５８のバネの設定によって調整することができる。手動開閉式のガス抜き管１５６は、図８（Ｂ）に示す様に、開放操作が手動で行われると開き（Ｓ５１０，Ｓ５２０）、閉鎖操作が手動で行われると閉じる（Ｓ５３０，Ｓ５４０）。

このサイクロン式消泡装置４０は、酸素溶解装置３０によって酸素ガスが溶解された酸素溶解水の気泡除去の装置であり、手動開閉式のガス抜き管１５６は、開放状態としておいて構わない。このガス抜き管１５６はエアレーション配管４５に接続されているから、サイクロン式消泡装置４０によって除去された気泡中の酸素ガスは、原水タンク２０のエアレーションに再利用され、無駄がない。原水タンク２０の原水はエアレーションによって多少なりとも酸素濃度が高められた状態となって酸素溶解装置３０へと供給されることになる。

次に、本発明の作用・効果を確認するための実験例及び比較例について説明する。

［実験例の装置構成］
実験装置は、図９（Ａ）に示す様に、酸素溶解水を放出するための水槽Ａと、原水を収容しておく水槽Ｂと、酸素ボンベＣと、酸素溶解装置Ｄと、消泡装置Ｅとから構成される。水槽Ａ，Ｂは、共に最大有効容量１．３ｍ^３ のものとした。酸素溶解装置Ｄは、株式会社大栄製作所製の「ＯＤ−２６０」を用いた。消泡装置Ｅは、外径３２０ｍｍ×内径３００ｍｍの透明塩ビパイプの内部に円錐形ホッパを装着して内部が目視できる様にしたものを用いた。水槽Ｂ内に投入する水中ポンプＰとしては、株式会社鶴見製作所製の「ツルミ６５ＰＵ２２．２ ３相×２００Ｖ×６０Ｈｚ」を用いた。

［比較例の装置構成］
比較例の実験装置は、図１１（Ａ）に示す様に、消泡装置を備えずに、酸素溶解装置Ｄから水槽Ａへと直接排水を行う構成とした。

［実験方法］
まず、比較例の装置構成を用いて、水槽Ｂに人工的に生成した海水を張り、水中ポンプを使ってＯＤ−２６０へ送水し、酸素を溶解する。その際の酸素溶解装置内圧力と水位は様子を見ながら調整する。酸素溶解装置吐出口から水槽Ａに排水し気泡が発生している事を確認する。気泡が発生してる状況でいったんポンプを停止し、実験例の装置構成となる様に、溶解装置から消泡装置へと配管接続を行い、消泡装置を介して水槽Ａへと排水し、変化を確認する。また、水槽Ｂへの循環も行い確認する。

［実験結果］
図１１（Ａ）の構成で消泡装置を介さずに排水した場合、図１１（Ｂ）に示す様に、溶解装置から直接排水した際、排出ホースの先よりやや細かい気泡が発生しているのが確認できた。溶解装置の圧力は０．１Ｍｐａ、水位は低めであった。

図９（Ａ）の構成で消泡装置へ接続し、通水した際の様子を図９（Ｂ）に示す。実験に当たっては、消泡装置から排水する前準備として筒内を溶解装置からの水で満水にする。そうすることでどれだけ水中に混載する気泡が除去（分離）できるかを目視で確認するためである。満水状態になったら消泡装置の吐出バルブを開放し水槽Ａへ排水を開始する。通水中の筒内の様子は通水開始直後は筒内全域が水であったのに対し、時間の経過とともに中央に設けた仕切板付近に空間ができ始め、その空間は徐々に拡大していく様子が確認できた。図９（Ｃ）に枠で囲って示した様に、空間が徐々に拡大し、大きな泡が空間部分に滞留しているのが目視でき、気泡の除去が良好に行われていた。

また、消泡装置からの水槽Ａの水中に排水する様子を図１０に示す。図示の様に、排水ホースの付近、及び水槽全域に気泡が上昇してくる様子はない。なお、微細気泡のようなものが水中を浮遊していたが、上昇気泡は見られなかった。

図９（Ａ）の装置において海水を原水とし、排出先を水道水を張った水槽として実験を行ったが、図１０と同様に、微細気泡の浮遊は見られるものの上昇する泡は確認できなかった。

さらに、海水に家庭用洗剤を混入させて通水する実験も行ったが、この場合も、微細気泡の発生はあるものの、排出先の水槽Ａに上昇気泡は確認できなかった。

なお、この実験装置において消泡装置通過後の水槽Ａ内にて測定したＤＯ値は、水温３２．０度にて最高３４ｐｐｍであった。

以上、発明を実施するための実施例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内における種々の変更が可能である。

湖沼・河川等の水の浄化に利用することができる。

１・・・酸素溶解水供給システム、２・・・道路橋、３・・・鉄橋、４・・・河川、１１・・・水中ポンプ、５・・・歩道、１２・・・架台、１３・・・原水汲み上げパイプ、２０・・・原水タンク、２１・・・フロート式リミットスイッチ、２２・・・原水取り出し管、２３・・・原水ポンプ、２４・・・原水供給管、２５・・・流量計、３０・・・酸素溶解装置、３１・・・給水口、３２・・・出水口、３３・・・ドレン抜き、３４・・・酸素ガス供給管、３５・・・電磁弁、３６・・・水位計、３７・・・リミットスイッチ、３８・・・出水管、４０・・・サイクロン式消泡装置、４１・・・注水口、４２・・・放水口、４３・・・放水配管、４４・・・酸素濃度センサ、４５・・・エアレーション配管、５０・・・酸素発生装置、５１・・・コンプレッサ、５２・・・酸素発生器、５３・・・流量計、５４・・・圧力計、６０・・・放流装置、１３１・・・容器本体、１３２・・・ガス供給管、１３２ａ・・・ガス放出口、１３３・・・ガス排出管、１３４・・・液体注入管、１３４ａ・・・吐出ノズル、１３５・・・液体排出管、１３６・・・ドレン配管、１３７・・・センサ装着口、１４１〜１４３・・・傾斜リング状の整流板、１４４・・・羽根付き整流板、１４５，１４６・・・羽根付き整流板、１５１・・・容器本体、１５２・・・ホッパ、１５３・・・衝突緩和板、１５３ａ・・・受け皿部、１５３ｂ・・・扇形貫通孔、１５４・・・放水管、１５５・・・ドレン抜き、１５６・・・ガス抜き管、１５７・・・圧力モニタリング用配管、１５８・・・空気抜き弁、Ａ・・・水槽、Ｂ・・・水槽、Ｃ・・・酸素ボンベ、Ｄ・・・酸素溶解装置、Ｅ・・・消泡装置。

Claims (4)

1. （１）容器内に酸素を充填すると共に、当該容器内壁から突設させた整流板の上面に沿って流れた後に当該整流板の縁からカーテン状の水幕を形成しつつ落下する様に原水を供給することによって酸素溶解水を製造する酸素溶解装置と、
   （２）当該酸素溶解装置で製造された酸素溶解水を水環境改善対象水域に対して供給する酸素溶解水供給装置と
   を備えると共に、さらに、以下の構成をも備えていることを特徴とする水環境改善対象水域への酸素溶解水供給システム。
   （１Ａ）前記酸素溶解装置は、前記整流板の下側の空間に放出口を位置させた酸素ガス供給管と、前記容器の天井部付近に開口させたガス抜き管とを備え、運転中は、前記ガス抜き管を常時開放にすると共に前記酸素ガス供給管から酸素ガスを連続的に供給する連続運転制御装置を備えていること。
   （１Ｂ）前記酸素溶解装置は、前記容器内の水面位置を前記整流板の下部に収まる様に維持する水位維持機構を備え、前記酸素ガス供給管の放出口が、前記水位維持機構によって維持されている水面とその直上の整流板との間に位置する様に構成したこと。
2. さらに、以下の構成をも備えていることを特徴とする請求項１に記載の酸素溶解水供給システム。
   （２Ａ）前記酸素溶解水供給装置は、前記水環境改善対象水域の底層部へと前記酸素溶解水を放出する底層放出装置を備えると共に、該底層放出装置と前記酸素溶解装置との間に、当該酸素溶解装置から排出される酸素溶解水を容器の上部から注入し、当該容器の下部から排出するまでの間に当該容器内で螺旋流を形成させるホッパを有するサイクロン式消泡装置を備えていること。
3. さらに、以下の構成をも備えていることを特徴とする請求項２に記載の酸素溶解水供給システム。
   （３）前記水環境改善対象水域の底層部の原水を汲み上げる汲み上げ装置と、該汲み上げ装置によって汲み上げられた原水を一旦蓄える原水タンクと、該原水タンクから前記酸素溶解装置へと原水を供給する原水供給装置と、前記酸素溶解装置に対して酸素ガスを連続的に供給する酸素ガス生成装置と、前記サイクロン式消泡装置の上部から放出される酸素ガスを前記原水タンク内にエアレーションするエアレーション装置とを備えていること。
4. さらに、以下の構成をも備えていることを特徴とする請求項３に記載の酸素溶解水供給システム。
   （４）前記汲み上げ装置は、前記水環境改善対象水域の躍層の下側の層から原水を汲み上げる様に汲み上げ口が設置されると共に、前記底層放出装置は、前記水環境改善対象水域の躍層の下側の層へと酸素溶解水を供給する様に放出口が設置されていること。