JP6131020B2

JP6131020B2 - 汚染物質の除去装置

Info

Publication number: JP6131020B2
Application number: JP2012234084A
Authority: JP
Inventors: 三輪　俊彦; 俊彦三輪; 清水　英樹; 英樹清水; 利彰安井; 将英岩田; 耕一辻田
Original assignee: Maeda Corp; Fujimi Corp
Current assignee: Maeda Corp; Fujimi Corp
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2032-10-23
Also published as: JP2014083493A

Description

本発明は、汚染物質の除去装置に関する。

河川の浄化装置として、セメントをバインダーとして骨材とゼオライト粒を結合した三角錘形状の浄化ブロックを用いたものがある（例えば、特許文献１を参照）。

特開平８−２７６１９８号公報

放射性物質などの汚染物質の除去技術として、いくつかの技術が提案されている。例えば、イオン化したセシウムの除去技術としは、ゼオライト鉱物あるいは、プルシアンブルーを用いてイオン交換し、フィルター材を通して水を浄化する技術がある。また、粘土等に吸着したセシウムの除去技術としては、様々な凝集沈殿剤を用いてフロックを形成させ、清濁分離することにより、水を浄化する技術がある。

ここで、畑や水田に水を導く水路など、森林に近い水路を流れる水にも、放射性物質や重金属などの汚染物質が含まれている可能性があり、上記水路を流れる水に含まれる汚染物質を簡易に除去できる新たな技術が望まれている。

本発明は、上記の問題に鑑み、水路を流れる水に含まれる汚染物質を簡易に除去できる技術を提供することを課題とする。

本発明では、上記課題を解決するため、水が供給される領域と、この領域に水を供給する水路との動水勾配を利用して、汚染物質を除去することとした。

詳細には、本発明は、汚染物質の除去装置であって、箱状の本体部と、前記本体部の上流側、かつ水路よりも低い位置に設けられ、当該水路から供給される汚染物質を含む水が流入する流入部と、前記本体部の下流側に設けられ、前記汚染物質が除去された水を排出する排出部と、前記流入部と前記排出部との間に設けられる潜り堰板部と、前記本体部内、かつ前記潜り堰板部よりも上流側に設置され、前記流入部から流入する水に含まれる汚染物質を捕捉する捕捉部と、を備える。

本発明に係る汚染物質の除去装置では、流入部が水路よりも低い位置に設けられ、水が供給される領域と、この領域に水を供給する水路との動水勾配を利用して水が除去装置内に流入する。除去装置には、潜り堰板部が設けられており、流入部から流入した水は、潜り堰板部の下方を潜り抜けて排出部から排出される。潜り堰板部の上流側には、捕捉部が設けられていることから、流入部から流入した水に含まれる汚染物質は捕捉部で捕捉される。流入した水が潜り堰板部の下方を潜り抜ける構成とすることで、除去装置内に流入した水がゆっくりと除去装置内を通過する。そのため、水に含まれる汚染物質を確実に捕捉することができる。また、除去装置内に流入した全ての水が捕捉部が設けられた領域を通過することから汚染物質の除去をより効果的に行うことができる。また、本発明に係る汚染物質の除去装置は簡易な構成であり、簡易に汚染物質を除去することができる。

本発明に係る汚染物質の除去装置で吸着あるいは捕捉可能な汚染物質には、水に溶けてイオン化しているもの、粘土等に吸着され懸濁物質として存在しているものが含まれる。捕捉部には、例えば、多孔質コンクリートブロックを用いることができる。多孔質コンクリートブロックは、例えば、ゼオライト、骨材（例えば、砕石）を含む、ポーラスコンクリートによって構成することができる。多孔質コンクリートブロックは、骨材寸法や空隙率が異なる複数のブロックを組み合わせて構成することができ、水の流速や流量、水に含まれる汚染物質の種類や量が異なる場合でも、効果的に汚染物質を吸着・捕捉することができる。また、捕捉部には、ゼオライト鉱物やプルシアンブルーによりイオン交換し、フィルター材を通して水を浄化する技術におけるフィルター材を用いてもよい。

ここで、前記汚染物質の除去装置は、水が供給される領域の地盤高さと前記水路の高さに応じて、前記流入部の高さ位置を調整する流入部の調整部を更に備える構成でもよい。また、前記汚染物質の除去装置は、水が供給される領域の地盤高さと前記水路の高さに応じて、前記排出部の高さ位置を調整する排出部の調整部を更に備える構成でもよい。設置条件は除去装置の設置場所によって異なるが、調整部を備えることで、様々な設置条件に対応させることができる。その結果、除去装置の利便性が向上する。

また、前記汚染物質の除去装置は、前記汚染物質の除去装置は、当該除去装置内への飛来物の流入を抑制する蓋部を更に備える構成でもよい。蓋部を備えることで、落ち葉、木くず、塵などの飛来物の流入を抑制することができる。その結果、除去装置の詰まりや、捕捉部の目詰まり等の発生を抑制することができる。

前記汚染物質の除去装置は、複数の前記潜り堰板部と、複数の前記排出部とを備える構成としてもよい。これにより、汚染物質が除去された水を複数方向へ排出することが可能となる。そのため様々な設置条件に対応させることができ、効率よく汚染物質が除去された水を排出することができる。

前記汚染物質の除去装置は、使用者が容易に移動できる程度の大きさとすることが好ましい。したがって、除去装置は、比較的小さい水路から供給される水に含まれる汚染物質の除去に適している。ここで、水田や畑に水を供給する水路は市街地などの水路と比較して小さいものが多い。また、水田や畑では、例えば堰板を設置して引水時に水位を上昇させることで水田や畑に引水する。すなわち、動水勾配を利用して水を水田や畑に引き込んでいる。また、水田や畑に流入する水にも汚染物質が含まれていることが懸念されている。そこで、一例として、前記汚染物質の除去装置は、水田又は畑に設置され、前記流入部には、前記水田又は畑へ水を供給する水路からの水が流入するものとすることができる。除去装置を水田や畑に設置することで、水田や畑に流入する水に含まれる汚染物質を除去することができる。

本発明によれば、水路を流れる水に含まれる汚染物質を簡易に除去することができる。

第一実施形態に係る汚染物質の除去装置が設置された平面図を示す。第一実施形態に係る汚染物質の除去装置の斜視図を示す。第二実施形態に係る汚染物質の除去装置の斜視図を示す。第三実施形態に係る汚染物質の除去装置の背面図を示す。第三実施形態に係る汚染物質の除去装置の正面図を示す。第四実施形態に係る汚染物質の除去装置の平面図を示す。

次に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、汚染物質として、イオン化している放射性セシウム（Ｃ_Ｓ）と粘土等に吸着した懸濁物質を含む水を浄化する場合を一例として説明する。但し、以下で説明する実施形態は本発明を実施するための例示であり、本発明は以下で説明する態様に限定されない。例えば、汚染物質には、重金属なども含まれる。

＜第一実施形態＞
＜＜構成＞＞
第一実施形態に係る汚染物質の除去装置１（以下、単に除去装置ともいう。）は、水田７に流入する水に含まれる汚染物質を除去する目的で、水田７に水を供給する水路８近傍に設置されている。水路８には堰板が設けられており（図示せず）、堰板を上下させることで、水田７に引き込む水量の調整が可能である。換言すると、堰板を調整することで、水路８と水田７との動水勾配により、水田に水が流入する。そして、第一実施形態に係る除去装置１は、水路８と水田７との動水勾配により水田に流入する水に含まれる汚染物質を除去する。なお、図１では、水田７から排出される水が流れる水路９近傍にも除去装置１が設置されている。これにより、雨水など、水田７の上流側に設置された除去装置１を介さずに水田７に蓄えられた水に含まれる汚染物質を除去することができる。その結果、図１の水田７の更に下流側を流れる水の汚染濃度をより低減することができる。

第一実施形態に係る除去装置１は、箱状の本体部１０と、本体部１０の上流側、かつ水路８よりも低い位置に設けられ、水路８から供給される汚染物質を含む水が流入する流入部１０Ａと、本体部１０の下流側に設けられ、汚染物質が除去された水を排出する排出部１０Ｂと、流入部１０Ａと排出部１０Ｂとの間に設けられる潜り堰板１５と、本体部１０内、かつ潜り堰板１５よりも上流側に設置され、流入部から流入する水に含まれる汚染物質を捕捉する捕捉部１７と、を備える。

本体部１０は、上方が開放された箱型形状であり、前壁１１、側壁１２，１２、後壁１３、下壁１４、支持板１６によって構成されている。前壁１１、側壁１２，１２、後壁１３、及び下壁１４は、何れも矩形状であり、前壁１１は、側壁１２，１２や後壁１３よりも高さ寸法が小さく形成されている。前壁１１と後壁１３は対向し、側壁１２，１２は対向し、前壁１１と後壁１３の両側端部が、側壁１２，１２の両側端部と接続されている。また、下壁１４は矩形状であり、４つの端部が、前壁１１、側壁１２，１２、後壁１３の下側端部と接続されている。支持板１６は、捕捉部１７を支持するもので、矩形状である。また、支持板１６は、水が通過するよう網状であり、下壁１４よりも奥行の寸法が小さく形成されている。また、支持板１６は、下壁１４よりも上側において、４つの端部が、潜り堰板１５、側壁１２，１２、後壁１３の下側端部と接続されている。なお、支持板１６を省略し、捕捉部１７は下壁１４上に設置するようにしてもよい。

潜り堰板１５は、本体部１０内の前壁側に前壁１１や後壁１３と平行となるように設けられている。潜り堰板１５は、両端部が側壁１２，１２の内側面と接続されている。潜り堰板１５は、側壁１２，１２や後壁１３の高さ寸法よりも小さく形成され、潜り堰板１５の下方を水が潜り抜けるように本体部１０内に設置されている。潜り堰板１５の上側端部は、側壁１２，１２や後壁１３の上側端部と同じ高さ位置にある。

流入部１０Ａは、潜り堰板１５よりも上流側（後壁１３側）の上方が開口した開口部によって構成されている。排出部１０Ｂは、潜り堰板１５よりも下流側（前壁１１側）の前方及び上方が開口した開口部によって構成されている。なお、図２における矢印は、水の流れを示す。

捕捉部１７は、支持板１６によって支持される。第一実施形態では、捕捉部１７が複数の人工ゼオライトブロックを組合せることで構成されている。そして、流入する水に含まれる汚染物質を人工ゼオライトブロックからなる捕捉部１７で吸着・捕捉する。人工ゼオライトブロックは、骨材の表面をゼオライトを混入したペースト状の結合材で被覆し、骨材同士を結合材で固化することで形成することができる。骨材には、天然の砕石、天然のゼオライト骨材、粉状の人工ゼオライトを造粒した人工ゼオライト造粒物が例示される。骨材の粒径は、例えば２ｍｍ以上とすることができる。なお、捕捉部１７には、ゼオライト鉱物やプルシアンブルーによりイオン交換し、フィルター材を通して水を浄化する技術におけるフィルター材を用いてもよい。

＜＜使用方法＞＞
第一実施形態に係る除去装置１は、図１に示すように、水田７に流入する水に含まれる汚染物質を除去するため、水田７へ水を供給する水路８付近に設置することができる。水田７へ水を供給する水路８は、例えば断面が２０ｃｍ×２０ｃｍであり、比較的小さく、水田７に引き込む水の流量も例えば３５０〜４００ｌ／ｍｉｎ程度である。そのため、除去装置１は、水路８の断面積や水田７に引き込む水の水量などに合わせて設計すればよく、使用者が持ち運びできる程度の大きさとすることができる。したがって、使用者は、水田や畑に水を引き込む箇所に除去装置１を容易に設置することができる。

設置後は、水路８を流れる汚染物質の濃度を定期的に測定するなどして、捕捉部１７の交換時期を算出するとよい。そして、捕捉部１７の交換時期が到来したら、汚染物質を捕捉した捕捉部１７を交換することで、水に含まれる汚染物質を常に捕捉することが可能となる。また、捕捉部１７を複数の人工ゼオライトブロックで構成することで、捕捉部１７を部分的に交換することも可能となる。

＜＜作用効果＞＞
第一実施形態に係る除去装置１では、流入部１０Ａが水路８よりも低い位置に設けられ、水が供給される水田７と、水田７に水を供給する水路８との動水勾配を利用して水が除去装置１内に流入する。除去装置１には、潜り堰板１５が設けられており、流入部１０Ａから流入した水は、潜り堰板１５の下方を潜り抜けて排出部１０Ｂから排出される。潜り堰板１５の上流側には、捕捉部１７が設けられていることから、流入部１０Ａから流入した水に含まれる汚染物質は捕捉部１７で捕捉される。流入した水が潜り堰板１５の下方を潜り抜ける構成とすることで、除去装置１内に流入した水がゆっくりと除去装置１内を通過する。そのため、水に含まれる汚染物質を確実に捕捉することができる。また、除去装置１内に流入した全ての水が捕捉部１７が設けられた領域、すなわち潜り堰板１５、側壁１２，１２、及び後壁１３で囲まれた領域を通過することから汚染物質の除去をより効果的に行うことができる。また、第一実施形態に係る除去装置１は簡易な構成であり、簡易に汚染物質を除去することができる。

＜第二実施形態＞
図３は、第二実施形態に係る汚染物質の除去装置の斜視図を示す。なお、第一実施形態に係る汚染物質の除去装置１と同様の構成については、同一符号を付し、説明は割愛する。

第二実施形態に係る除去装置１ａは、蓋２を更に備える点で第一実施形態に係る除去装置１と構成が異なる。蓋２は、矩形状の網状部材によって構成され、本体部１０の上部を覆う面積を有する。後壁１３の上側端部には、ヒンジ２１が設けられており、このヒンジ２１を軸として、蓋２は開閉自在である。水路８から供給される水は、蓋２の網を通過して除去装置１ａ内に流入する。流入した水に含まれる汚染物質は、捕捉部１７で捕捉され、汚染物質が除去された水は潜り堰板１５の下方を潜り抜け、排出部１０Ｂから排出され
る。

第二実施形態に係る除去装置１ａは、第一実施形態に係る除去装置１の効果に加えて、蓋２を備えることで、落ち葉、木くず、塵などの飛来物の除去装置１ａ内への流入を抑制することができる。その結果、除去装置１ａの詰まりや、捕捉部１７の目詰まり等の発生を抑制することができる。

なお、蓋２は、飛来物の除去装置１ａ内への流入を抑制できればよく、図３以外の構成でもよい。例えば、蓋２に代えて、平面状、又は傾斜を持たせた屋根を用いてもよい。また、例えば、後壁１３に流入部１０Ａを設け、蓋２は、網状部材でなく、平板によって構成してもよい。

＜第三実施形態＞
図４Ａは、第三実施形態に係る汚染物質の除去装置の背面図を示す。図４Ｂは、第三実施形態に係る汚染物質の除去装置の正面図を示す。なお、先に説明した実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明は割愛する。

第三実施形態に係る除去装置１ｂは、流入部１０Ａ１の調整部１８、及び排出部１０Ｂ１の調整部１９を更に備える点で第一実施形態に係る除去装置１と構成が異なる。流入部１０Ａ１の調整部１８は、後壁１３の幅方向中央部に上下方向に一定間隔で形成された貫通孔によって構成されている。図４Ａでは、３つの貫通孔が流入部１０Ａ１及び流入部１０Ａ１の調整部１８として機能する。使用しない貫通孔に蓋を設置することで、流入部１０Ａ１の高さ位置を調整することが可能となる。また、排出部１０Ｂ１の調整部１９は、前壁１１ｂの前側面に設置された上下方向に移動自在な移動板によって構成されている。例えば、側壁１２，１２に排出部１０Ｂ１の調整部１９としてお移動板の両側端部を係合する溝やレールを設けることで、移動板を上下方向に移動自在とすることができる。なお、第三実施形態では、前壁１１ｂの高さ寸法を第一実施形態よりも小さくしている。これにより、前壁１１の最小高さ寸法を第一実施形態よりも小さくすることができる。

水路８と水田７との高低差が小さい場合には、高低差に応じて、後壁１３に設けられた貫通孔からなる流入部１０Ａ１の調整部１８を適宜用いればよい。また、これに合わせて、排出部１０Ｂ１の調整部１９としての移動板の高さ位置を適宜調整すればよい。

第三実施形態に係る除去装置１ｂは、第一実施形態に係る除去装置１の効果に加えて、流入部１０Ａ１及び流入部１０Ａ１の調整部１８としての機能をもつ貫通孔、及び排出部１０Ｂ１の調整部１９としての移動板を備えることで、様々な設置条件に対応させることができる。その結果、除去装置１ｂの利便性が向上する。

なお、第三実施形態に係る除去装置１ｂは、流入部１０Ａ１の調整部１８と排出部１０Ｂ１の調整部１９とのうち、何れか一方を備える構成としてもよい。

＜第四実施形態＞
図５は、第四実施形態に係る汚染物質の除去装置の平面図を示す。なお、先に説明した実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明は割愛する。

第四実施形態に係る除去装置１ｃは、３枚の潜り堰板１５ｃ１，１５ｃ２，１５ｃ３を備え、水の排出が前方だけでなく両側から可能である点で第一実施形態に係る除去装置１と構成が異なる。３枚の潜り堰板１５ｃ１，１５ｃ２，１５ｃ３は、側壁１２ｃ，１２ｃの内側、及び前壁１１ｃの内側に、側壁１２ｃ，１２ｃの内側、及び前壁１１ｃと平行に設けられている。また、側壁１２ｃ，１２ｃは、前壁１２ｃと同じく、後壁１３ｃの高さ
寸法よりも小さく形成されている。潜り堰板１５ｃ１，１５ｃ３は、後壁側の端部が後壁１３の内面と接続され、前壁側の端部が潜り堰板１５ｃ２の両側端部と接続されている。また、潜り堰板１５ｃ１，１５ｃ３の下方は、水が潜り抜けるようになっている。

第三実施形態に係る除去装置１ｃでは、流入部１０Ａが水路８よりも低い位置に設けられ、水が供給される水田７と、水田７に水を供給する水路８との動水勾配を利用して水が除去装置１ｃ内に流入する。除去装置１ｃには、３枚の潜り堰板１５ｃ１，１５ｃ２，１５ｃ３が設けられており、流入部１０Ａから流入した水は、３枚の潜り堰板１５ｃ１，１５ｃ２，１５ｃ３の下方を潜り抜け、３つの排出部１０Ｂ２，１０Ｂ３，１０Ｂ４、すなわち、前方だけでなく両側から排出される。３枚の潜り堰板１５ｃ１，１５ｃ２，１５ｃの上流側、換言する３枚の潜り堰板１５ｃ１，１５ｃ２，１５ｃ３及び後壁１３で囲まれた領域には、捕捉部１７が設けられていることから、流入部１０Ａから流入した水に含まれる汚染物質は捕捉部１７で捕捉される。流入した水が３枚の潜り堰板１５ｃ１，１５ｃ２，１５ｃ３の下方を潜り抜けることで、除去装置１ｃ内に流入した水がゆっくりと除去装置１ｃ内を通過する。そのため、水に含まれる汚染物質を確実に捕捉することができる。また、除去装置１ｃ内に流入した全ての水が捕捉部１７が設けられた領域を通過することから汚染物質の除去をより効果的に行うことができる。また、第三実施形態に係る除去装置１ｃは簡易な構成であり、簡易に汚染物質を除去することができる。また、第三実施形態に係る除去装置１ｃは様々な設置条件に対応させることができ、効率よく汚染物質が除去された水を排出することができる。

なお、潜り堰板の枚数は、上記に限定されるものではない。潜り堰板は、２枚としてもよい。また、これに合わせて排出部の数も適宜変更することができる。更に、本体部１０の形状を、平面視において三角形や多角形とし、潜り堰板も本体部を構成する外壁に対応させて設けるようにしてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明に係る汚染物質の除去装置はこれらに限らず、可能な限りこれらの組合せを含むことができる。

１・・・汚染物質の除去装置
２・・・蓋
７・・・水田
８、９・・・水路
１０・・・本体部
１５・・・潜り堰板
１７・・・捕捉部
１０Ａ・・・流入部
１０Ｂ・・・排出部

Claims

汚染物質の除去装置であって、
箱状の本体部と、
前記本体部の上流側、かつ水路よりも低い位置に設けられ、当該水路から供給される汚染物質を含む水が流入する流入部と、
前記本体部の下流側に設けられ、前記汚染物質が除去された水を排出する排出部と、
前記流入部と前記排出部との間に設けられ、下端と前記本体部の下壁との間に隙間を形成する潜り堰板部と、
前記本体部内、かつ前記潜り堰板部よりも上流側に設置され、前記流入部から流入する水に含まれる汚染物質を捕捉する捕捉部と、
前記本体部の下壁と対向すると共に当該下壁と隙間を形成するように設置され、前記捕捉部が載置される通水可能な支持板であって、前記汚染物質が捕捉された水を通過させることによって、当該水を前記潜り堰板部の下端と前記本体部の下壁との間に形成された隙間に導く支持板と、
を備え、
水が供給される領域の地盤高さと前記水路の高さに応じて、前記流入部の高さ位置を調整する流入部の調整部と、
水が供給される領域の地盤高さと前記水路の高さに応じて、前記排出部の高さ位置を調整する排出部の調整部と、を更に備え、
前記排出部の調整部は、前記本体部の下流側に位置する面に設置された上下方向に移動自在な移動板によって構成されており、
前記汚染物質の除去装置は、水田又は畑に設置され、前記流入部には、前記水田又は畑へ水を供給する水路からの水が流入する汚染物質の除去装置。
前記汚染物質の除去装置内への飛来物の流入を抑制する蓋部を更に備える、請求項１に記載の汚染物質の除去装置。
複数の前記潜り堰板部と、複数の前記排出部とを備える、請求項１又は２に記載の汚染物質の除去装置。