JP6854708B2 - How to maintain osmotic water intake devices and biological filtration membranes - Google Patents
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Description
本発明は、浸透取水装置および生物濾過膜の維持方法に関する。 The present invention relates to an osmotic water intake device and a method for maintaining a biological filtration membrane.
従来、海底の砂層を浸透した海水を取水する海底浸透取水(以下、単に「浸透取水」という。)が行われている。浸透取水では、砂層に付着している好気性微生物が、海水中の有機物を摂食、分解することにより清澄な海水が得られる。砂層の好気性微生物は、浸透取水における濾過性能に大きな影響を及ぼす生物濾過膜としての役割を果たす。 Conventionally, seabed infiltration water intake (hereinafter, simply referred to as “osmotic water intake”) is performed to take in seawater that has permeated the sand layer on the seabed. In osmotic water intake, clear seawater is obtained by aerobic microorganisms adhering to the sand layer feeding and decomposing organic matter in seawater. Aerobic microorganisms in the sand layer play a role as a biological filtration membrane that greatly affects the filtration performance in osmotic water intake.
なお、特許文献1では、砂ろ過層内に埋め込まれた取水管に定期的に海水を逆流させて、砂ろ過層を逆洗する逆洗装置が提案されている。逆洗装置では、海洋に対し上げ潮時に連通する一方、下げ潮時に隔離される海水貯留部と、取水管に接続された導水管と海水貯留部との間に連結される連結管とが設けられる。そして、下げ潮により下降する海洋の潮位と海水貯留部内の水位との間に所定の水頭差が生じたときに、連結管において海水の流通が許容され、海水貯留部の海水が連結管を介して逆流する。
In
ところで、浸透取水を行う浸透取水装置において通常運転を停止している間、海底の砂層内の海水が、ほとんど入れ替わることなく滞留する。この場合、砂層内の海水中の酸素が好気性微生物により消費され、当該海水中の溶存酸素量(Dissolved Oxygen)が低くなる。溶存酸素量が0に近くなると、好気性微生物が死滅して腐敗汚泥が発生する。したがって、通常運転の長期間の停止後、通常運転を再開する際には、砂層内の腐敗汚泥を除去するために複数回の逆洗作業が必要になる。また、好気性微生物の死滅により砂層における有機物の除去能力が低下し、濾過性能が低下する。砂層において好気性微生物が繁殖して濾過性能が回復するまでには、数日〜数ヶ月の時間が必要となる。よって、浸透取水装置において通常運転を停止している間、砂層内の好気性微生物を生存させて、生物濾過膜を適切に維持する手法が求められている。 By the way, while the normal operation of the osmotic water intake device for osmotic water intake is stopped, the seawater in the sand layer on the seabed stays with almost no replacement. In this case, oxygen in the seawater in the sand layer is consumed by aerobic microorganisms, and the amount of dissolved oxygen (Dissolved Oxygen) in the seawater becomes low. When the amount of dissolved oxygen approaches 0, aerobic microorganisms are killed and putrefactive sludge is generated. Therefore, when the normal operation is restarted after the normal operation is stopped for a long period of time, a plurality of backwashing operations are required to remove the putrefactive sludge in the sand layer. In addition, the killing of aerobic microorganisms reduces the ability to remove organic matter in the sand layer and reduces the filtration performance. It takes several days to several months for aerobic microorganisms to propagate in the sand layer and restore the filtration performance. Therefore, there is a need for a method for appropriately maintaining the biological filtration membrane by allowing aerobic microorganisms in the sand layer to survive while the normal operation of the osmotic water intake device is stopped.
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、生物濾過膜を適切に維持することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to appropriately maintain a biological filtration membrane.
請求項1に記載の発明は、浸透取水装置であって、海底に設けられた砂層内に埋め込まれた取水部と、前記取水部に接続された接続部と、前記接続部を介して前記取水部に連通し、前記砂層を浸透した海水である浸透水を前記取水部を介して取水する取水ポンプとを備え、前記接続部が、前記取水部に接続された接続管と、前記取水ポンプの停止状態において、前記取水部から前記接続管に前記浸透水を流動させる補助取水手段とを備え、前記補助取水手段が、前記接続管を通過した前記浸透水が流入する貯溜部が設けられるとともに、前記取水ポンプの停止状態において、前記貯溜部に貯溜される前記浸透水の水位と潮位との差により、前記取水部から前記貯溜部へと前記浸透水を流動させる補助取水構造を有し、前記補助取水構造が、前記貯溜部内の前記浸透水に空気を供給する空気供給部を有し、前記取水ポンプの停止状態において前記浸透水を逆流させる際に、前記貯溜部内の前記水位と潮位との差により、前記貯溜部内の前記浸透水を前記取水部から排出する。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の浸透取水装置であって、前記補助取水構造が、前記貯溜部内の前記水位を維持する水位維持機構を有する。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の浸透取水装置であって、前記補助取水手段により前記取水部から取り込まれる前記浸透水の取水速度が5〜200m/日である。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、浸透取水装置であって、海底に設けられた砂層内に埋め込まれた取水部と、前記取水部に接続された接続部と、前記接続部を介して前記取水部に連通し、前記砂層を浸透した海水である浸透水を前記取水部を介して取水する取水ポンプとを備え、前記接続部が、前記取水部に接続された接続管と、前記接続管を通過した前記浸透水が流入する貯溜部と、前記貯溜部内の前記浸透水に空気を供給する空気供給部と、前記貯溜部内の前記浸透水を前記取水部から排出する手段とを有する。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、浸透取水装置による浸透取水に用いられる生物濾過膜の維持方法であって、前記浸透取水装置が、海底に設けられた砂層内に埋め込まれた取水部と、前記取水部に接続された接続部と、前記接続部を介して前記取水部に連通し、前記砂層を浸透した海水である浸透水を前記取水部を介して取水する取水ポンプとを備え、前記接続部が、前記取水部に接続された接続管と、前記接続管を通過した前記浸透水が流入する貯溜部と、前記貯溜部内の前記浸透水に空気を供給する空気供給部とを有し、前記生物濾過膜の維持方法が、a)前記空気供給部により前記貯溜部内の前記浸透水に空気を供給する工程と、b)前記接続部により前記貯溜部内の前記浸透水を前記取水部から排出する工程とを備える。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の生物濾過膜の維持方法であって、前記取水ポンプの停止状態において、前記接続部により前記取水部から前記接続管に前記浸透水を流動させる工程をさらに備える。
The invention according to claim 5 is a method for maintaining a biological filtration membrane used for osmotic water intake by an osmotic water intake device, wherein the osmotic water intake device has a water intake portion embedded in a sand layer provided on the sea floor and the above. The connection is provided with a connection portion connected to the intake portion and an intake pump that communicates with the intake portion via the connection portion and takes in permeated water, which is seawater that has permeated the sand layer, through the intake portion. The unit has a connecting pipe connected to the water intake unit, a storage unit into which the permeated water that has passed through the connecting pipe flows, and an air supply unit that supplies air to the permeated water in the storage unit. The method for maintaining the biological filtration membrane is as follows: a) a step of supplying air to the osmotic water in the reservoir by the air supply unit, and b) discharging the osmotic water in the reservoir from the intake unit by the connection portion. It is provided with a process to be performed.
The invention according to claim 6 is the method for maintaining a biological filtration membrane according to claim 5, wherein the permeated water flows from the intake portion to the connecting pipe by the connecting portion in a stopped state of the intake pump. Further prepare for the process of causing.
本発明によれば、生物濾過膜を適切に維持することができる。 According to the present invention, the biological filtration membrane can be properly maintained.
図1は、本発明の一の実施の形態に係る浸透取水装置1の構成を示す図である。浸透取水装置1は、例えば海水を取水、処理して淡水を製造する海水淡水化システムに設けられる。当該システムでは、浸透取水装置1により取水された海水は、図示省略の処理部により処理され、淡水が製造される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
浸透取水装置1は、取水部2と、接続部3と、取水ポンプ4と、水位センサ51と、図示省略の制御部とを備える。制御部は、浸透取水装置1の全体制御を担う。取水部2は、海底に設けられた砂層91内に埋め込まれる。図1の例では、箱状の筐体90内に所定の粒径の砂が砂層91として敷き詰められ、砂層91内に取水部2が配置される。砂層91には、取水部2を支持するための砂利(砂利層)等が含まれてもよい。取水部2は、例えば周囲にスクリーンが設けられた取水管であり、砂層91を浸透した海水(以下、「浸透水」という。)が取水部2に取り込まれる。
The permeation
接続部3は、取水部2に接続される。詳細には、接続部3は、接続管31と、取水井32と、送水管33と、空気供給部34とを備える。接続管31の一端は、取水部2に接続される。接続管31には接続バルブ311が設けられており、接続バルブ311を開いた状態において、取水部2により取り込まれた浸透水が接続管31を流れる。取水井32は、例えば、地面を掘って形成した井戸である。接続管31の他端は、取水井32の底部または底部の近傍に接続される。接続管31を通過した浸透水は取水井32に流入し、取水井32にて貯溜される。取水井32は、浸透水を貯溜する貯溜部である。取水井32は、大気開放されており、浸透水の水平な液面が形成される。
The connecting
空気供給部34は、コンプレッサ341と、噴出管342とを備える。コンプレッサ341は地上に配置され、噴出管342は、取水井32の底部に配置される。コンプレッサ341により生成された圧縮空気は、噴出管342に供給される。噴出管342には、多数の微小な孔が形成されており、当該微小な孔を介して圧縮空気が取水井32内に吹き込まれる。このように、空気供給部34では、バブリングにより、取水井32内の浸透水に空気が供給される、すなわち、取水井32内の浸透水に対する曝気が行われる。
The
送水管33は、取水井32と取水ポンプ4とを接続する。具体的には、送水管33の一端は、取水井32内において底部の近傍に配置される。送水管33の他端は、地上に設置された取水ポンプ4に接続される。接続管31の接続バルブ311を開いた状態では、取水ポンプ4は、接続部3を介して取水部2に連通する。すなわち、取水部2と取水ポンプ4との間において浸透水が流通可能となる。水位センサ51は、地上に配置され、超音波により海水面との間の距離を測定する。水位センサ51として、静電容量式の水位センサや、海中に設置される水圧計等が利用されてもよい。本実施の形態では、取水井32内にも水位センサ(図示省略)が設けられる。
The
浸透取水装置1の通常運転では、例えば、接続バルブ311を全開した状態で取水ポンプ4が作動し、送水動作を行う。これにより、取水井32内の浸透水が連続的に吸い上げられ、濾過部等の後段(下流側)の設備へと送られる。また、取水ポンプ4が常時作動することにより、図1中に矢印A1にて示すように、取水井32に貯溜される浸透水の水位(液面の位置)が、取水部2が設けられた位置における海の潮位よりも低い状態が維持される。これにより、浸透水が取水部2を介して連続的に取水され、取水井32に流入する。図1では、砂層91内に示す矢印により、浸透水が流れる方向を示している(後述の図3、図5、図7、図8、図10において同様)。
In the normal operation of the permeation
海水が砂層91を浸透する際に、砂層91に付着している好気性微生物が、海水中の有機物を摂食、分解することにより、取水部2において清澄な浸透水が得られる。また、取水部2から下流側において、海生生物が付着することが防止される。浸透取水装置1では、取水ポンプ4による取水井32内の浸透水の吸い上げ、および、取水部2を介した浸透水の取水が並行して行われる。なお、浸透取水装置1の通常運転では、空気供給部34は利用されない。もちろん、通常運転において、空気供給部34が作動されてもよい。
When seawater permeates the
また、浸透取水装置1の通常運転では、定期的に、または、任意のタイミングで逆洗処理が行われる。例えば、取水ポンプ4よりも後段において浸透水を貯溜する浸透水タンクが設けられており、逆洗処理では、取水ポンプ4を停止し、かつ、接続バルブ311を閉じた状態で、当該浸透水タンクから取水井32内に浸透水が供給される。取水井32内の水位が潮位よりも所定値以上高くなると、接続バルブ311が開かれる。これにより、取水井32内の浸透水が、接続管31を介して取水部2へと逆流し、取水部2から排出される。その結果、砂層91中の砂が攪拌され、通常運転時に砂層91に捕捉される目詰まり物質が、砂と共に巻き上げられ、海中に拡散して除去される。逆洗処理では、取水部2から浸透水が所定の流速(流量)で排出されるように、接続バルブ311の開度が調整される。
Further, in the normal operation of the permeation
次に、海水淡水化システムにおけるポンプの交換、あるいは、配管のクリーニング等のメンテナンスのため、浸透取水装置1における通常運転を停止する場合の動作について、図2を参照して説明する。
Next, the operation when the normal operation of the infiltration
通常運転の停止時には、まず、接続バルブ311が閉じられ、続いて、取水ポンプ4が停止される(ステップS11)。取水ポンプ4の停止直後では、潮位と取水井32内の水位との間に、ある程度の水位差が設けられる。ここでは、上げ潮時に取水ポンプ4が停止されたものとする。もちろん、取水ポンプ4は下げ潮時に停止されてもよい。浸透取水装置1では、取水ポンプ4を停止するとともに、接続バルブ311を閉じることにより、取水井32内の水位が一定に保持(維持)される。接続バルブ311は、取水ポンプ4の停止状態において取水井32内の水位を維持する水位維持機構である。その後、空気供給部34の作動が開始される(ステップS12)。これにより、取水井32内の浸透水に空気が供給され、取水井32内の浸透水において溶存酸素量が高い状態が維持される。
When the normal operation is stopped, the
浸透取水装置1では、水位センサ51により潮位が常時測定され、制御部により、測定結果に基づいて満潮であるか否か、および、干潮であるか否かが判定される。満潮および干潮の判定は、潮汐表(理論計算値)を参照することにより行われてもよい。図3に示すように、満潮となると(すなわち、満潮であると判定されると)、接続バルブ311が開かれる。これにより、取水井32内の水位の維持が解除される。図3中に矢印A3にて示すように、潮位が取水井32内の水位よりも高くなっており、通常運転時と同様に、取水部2により浸透水が取り込まれ、接続管31を介して取水井32へと流動する(ステップS13)。また、砂層91において取水部2の上方の部分にも、新たな海水が流れ込む。
In the permeation
以上のように、浸透取水装置1では、接続管31、接続バルブ311および取水井32を含む補助取水構造が、取水ポンプ4の停止状態において、取水井32内の水位と潮位との差を利用して、取水部2から取水井32へと浸透水を流動させる。このとき、取水部2における浸透水の流速、すなわち、取水速度が、通常運転時の取水速度よりも過度に速い場合、砂層91が固くなる(締まる)可能性がある。補助取水構造により、取水部2から取り込まれる浸透水の取水速度は、通常運転時の取水速度以下であることが好ましく、例えば、5〜200[m/日]である。なお、取水速度は、単位時間当たりの取水量[m3]を1日当たりの取水量に換算し、換算値を取水部2の面積[m2]で割ることにより求められる。本実施の形態における取水速度の算出では、取水井32内に設けられる既述の水位センサにより得られる水位上昇速度と、取水井32の断面積とが用いられる。取水部2における取水速度は、接続バルブ311の開度を調整することにより変更(制御)可能である。
As described above, in the
取水井32内の水位が次第に高くなり、図4に示すように、潮位とほぼ等しくなると、取水部2および接続管31における浸透水の流動が停止する。その後、接続バルブ311が閉じられ、満潮時の潮位に相当する高さにて取水井32内の水位が維持される。既述のように、接続バルブ311は、上記補助取水構造における水位維持機構である。図4では、閉じた状態の接続バルブ311を黒く塗りつぶしている(後述の図6ないし図11において同様)。
When the water level in the intake well 32 gradually rises and becomes substantially equal to the tide level as shown in FIG. 4, the flow of seepage water in the
図5に示すように、干潮となると(すなわち、干潮であると判定されると)、接続バルブ311が開かれ、取水井32内の水位の維持が解除される。図5中に矢印A5にて示すように、潮位が取水井32内の水位よりも低くなっており(実際には、両者間において満潮時の潮位と干潮時の潮位との差に相当する水位差となっており)、取水井32内の浸透水が接続管31を流動して取水部2から排出される(ステップS14)。換言すると、取水井32内の浸透水が、接続管31を介して取水部2へと逆流する。取水井32内の浸透水では、空気供給部34により溶存酸素量が高い状態が維持されており、取水部2の近傍の砂層91に対して、溶存酸素量が高い水が供給される。
As shown in FIG. 5, when the tide is low (that is, when it is determined that the tide is low), the
このとき、取水部2から排出される浸透水の流速は、通常運転における逆洗処理時の流速以下であることが好ましい。なお、逆洗処理時の流速は、例えば500〜1000[m/日]であり、好ましくは600〜800[m/日]である。排出される浸透水の流速の算出では、取水速度の算出と同様に、取水井32内に設けられる既述の水位センサにより得られる水位低下速度と、取水井32の断面積とが用いられる。取水部2から排出される浸透水の流速も、既述の取水速度と同様に、接続バルブ311の開度を調整することにより変更(制御)可能である。
At this time, the flow velocity of the permeated water discharged from the
取水井32内の水位が次第に低くなり、図6に示すように、潮位とほぼ等しくなると、取水部2および接続管31における浸透水の流動が停止する。その後、接続バルブ311が閉じられ、干潮時の潮位に相当する高さにて取水井32内の水位が維持される。次に満潮となるときには、潮位が取水井32内の水位よりも高くなっており、接続バルブ311を開くことにより、取水部2により浸透水が取り込まれる(ステップS13)。
When the water level in the intake well 32 gradually decreases and becomes substantially equal to the tide level as shown in FIG. 6, the flow of seepage water in the
以上のように、浸透取水装置1では、通常運転を再開するまで、上記ステップS13,S14の動作が繰り返される。満潮および干潮は、約6時間置きに発生するため、取水ポンプ4の停止状態において、1日に4回、浸透水を取水部2内で流動させることが可能となる。浸透取水装置1では、大掛かりな装置や、大きな電力を使用することなく、潮汐を利用して、低コストにて取水部2に海水を通水することが可能である。
As described above, in the permeation
繰り返されるステップS13,S14では、原則として、取水井32における、満潮時と干潮時との水位差に相当する高さ分の水量が、取水部2により取り込まれる、または、取水部2から排出される。砂層91に滞留する海水、詳細には、砂層91において取水部2から上側の部分に滞留する海水の全体を、満潮時および干潮時に入れ替えるには、上記水量が、砂層91における上記部分の容積(以下、「砂層91における浸透容積」という。)以上であることが好ましい。水平面における取水井32の断面積が高さ方向に一定である場合には、例えば、砂層91における浸透容積[m3]を、満潮時と干潮時との水位差[m]で除して得た面積が、取水井32にて必要な最小断面積となる。
In the repeated steps S13 and S14, as a general rule, the amount of water corresponding to the height difference between the high tide and the low tide in the intake well 32 is taken in by the
通常運転を再開する際には、空気供給部34の作動が停止され、取水再開時の所定の処理が行われる。既述のように、取水ポンプ4は下げ潮時に停止されてもよく、この場合、ステップS11,S12の後、ステップS14,S13の動作が順に行われる。
When the normal operation is restarted, the operation of the
ここで、取水部2と取水ポンプ4とが1つの接続管により直接的に接続される比較例の浸透取水装置を想定する。比較例の浸透取水装置では、通常運転の停止後、再開まで砂層91内の海水が、ほとんど入れ替わることなく滞留する。この場合、砂層91内の海水中の酸素が好気性微生物により消費され、当該海水中の溶存酸素量が低くなる。溶存酸素量が0に近くなると、好気性微生物が死滅して腐敗汚泥が発生する。したがって、比較例の浸透取水装置では、通常運転の長期間の停止後、通常運転を再開する際に、砂層91内の腐敗汚泥を除去するために複数回の逆洗処理が必要になる。また、好気性微生物の死滅により砂層91における有機物の除去能力が低下しており、濾過性能が低下する。砂層91において好気性微生物が繁殖して濾過性能が回復するまでには、数日〜数ヶ月の時間が必要となる。したがって、濾過性能が回復するまで、海水淡水化システムにおける後段の処理において薬剤の投入量を増加させる必要がある。
Here, an osmotic water intake device of a comparative example in which the
これに対し、浸透取水装置1では、通常運転を停止している間、取水井32に貯溜される浸透水の水位と潮位との差により、取水部2から取水井32への浸透水の流動が間欠的に生じる。このように、取水ポンプ4の停止状態において、取水部2から浸透水を取り込むことにより、砂層91内に海水を流入させ、砂層91内の海水において、ある程度の溶存酸素量を確保することができる。これにより、生物濾過に寄与する砂層91内の好気性微生物に対する、通常運転の停止によるダメージを少なくして好気性微生物を生存させ、生物濾過膜を適切に維持することが実現される。その結果、通常運転を再開する際における逆洗処理が不要となる、または、逆洗処理の回数を少なくすることができる。また、通常運転の再開時における濾過性能の低下を抑制して、好気性微生物の死滅に起因する薬剤の投入量の増加を抑制することができる。
On the other hand, in the
ところで、取水速度が過度に低い場合には、砂層91の上部に存在する好気性微生物により海水中の酸素が消費されてしまい、砂層91における取水部2近傍に存在する好気性微生物に対して酸素があまり供給されない可能性がある。これに対し、浸透取水装置1では、接続バルブ311が、水位維持機構として取水井32内の水位を維持することにより、取水井32内の水位と潮位との差を大きくした状態で、取水部2から取水井32への浸透水の流動を開始することができる。その結果、取水部2における取水速度を容易に高くすることができ、砂層91における取水部2近傍の好気性微生物に対してある程度の量の酸素を供給することが可能となる。既述のように、取水部2における好ましい取水速度は、5〜200[m/日]である。
By the way, when the water intake rate is excessively low, oxygen in the seawater is consumed by the aerobic microorganisms existing in the upper part of the
上記比較例の浸透取水装置では、取水部2と取水ポンプ4とを直接的に接続する接続管内の浸透水も、入れ替わることなく滞留する。したがって、接続管内の浸透水に含まれる好気性微生物により浸透水中の酸素が消費され、当該浸透水の溶存酸素量が低くなる。これにより、嫌気性微生物である硫酸塩還元菌が活性化し、硫化水素等の有毒ガスを発生させる。硫化水素は、接続管内の浸透水に溶け込んで、当該浸透水を酸性にする。したがって、比較例の浸透取水装置では、通常運転の長期間の停止後、通常運転を再開する際に、接続管内の腐敗した水を除去するための捨て水工程が必要になる。
In the permeation water intake device of the above comparative example, the permeation water in the connecting pipe that directly connects the
これに対し、浸透取水装置1では、取水井32内の浸透水に空気を供給する空気供給部34が設けられる。これにより、取水井32に貯溜される浸透水の溶存酸素量が高い状態を維持することができ、硫酸塩還元菌による硫化水素等の発生を抑制することができる。その結果、通常運転を再開する際における捨て水工程を省略することが可能となる。また、取水井32内の水位と潮位との差により、取水井32内の浸透水を取水部2に逆流させる際に、溶存酸素量が高い浸透水を取水部2から排出することができる。これにより、砂層91における取水部2近傍の好気性微生物に対して、十分な量の酸素を供給することができ、生物濾過膜を適切に維持することが可能となる。砂層91における取水部2近傍の好気性微生物に対して酸素を供給するという観点では、取水井32内の浸透水を取水部2から排出する直前の期間、例えば満潮時から干潮時までの期間にのみ、空気供給部34が作動されてもよい。
On the other hand, the
図7は、浸透取水装置の他の例を示す図である。図7の浸透取水装置1aでは、接続部3の構成が、図1の浸透取水装置1と相違する。具体的には、図1の取水井32に代えてチャンバ32aが設けられる。チャンバ32aは、浸透水を貯溜する貯溜部である。チャンバ32aの底部には、水位センサ52が設けられており、チャンバ32a内の浸透水の水位が水位センサ52により監視される。
FIG. 7 is a diagram showing another example of the osmosis intake device. In the permeation
チャンバ32aの上部には、通気管321が設けられる。接続管31はチャンバ32aの下部に接続され、送水管33の一端が、チャンバ32a内に配置される。チャンバ32aは、通気管321、接続管31および送水管33を除いて密閉される。通気管321には、通気バルブ322が設けられる。送水管33には、送水バルブ331が設けられる。浸透取水装置1aにおいて、通気バルブ322を閉じた状態では、接続管31、チャンバ32aおよび送水管33は、一繋がりの配管と等価であり、当該配管において、立ち上がり部分(チャンバ32a)の直径が大きくされていると捉えることができる。なお、接続管31には、バルブ(接続バルブ311)は設けられない。また、図7の浸透取水装置1aでは、空気供給部34が省略される。
A
浸透取水装置1aの通常運転では、例えば、通気バルブ322を閉じ、かつ、送水バルブ331を全開した状態で取水ポンプ4が作動する。これにより、チャンバ32a内の浸透水が連続的に吸い上げられ、濾過部等の後段(下流側)の設備へと送られる。また、チャンバ32a内の浸透水の吸い上げにより、浸透水が取水部2を介して取水され、チャンバ32a内に流入する。逆洗処理では、例えば、取水ポンプ4よりも後段に設けられた浸透水タンクからチャンバ32a内に浸透水が供給される。これにより、チャンバ32a内の浸透水が、接続管31を介して取水部2へと逆流し、取水部2から排出される。
In the normal operation of the permeation
浸透取水装置1aにおいて通常運転を停止する際には、取水ポンプ4が停止されるとともに、送水バルブ331が閉じられる(図2:ステップS11)。浸透取水装置1aでは、通気バルブ322は予め閉じられており、チャンバ32a内の液面上方の空間における気密性が保たれている。その結果、チャンバ32a内の水位がほぼ一定に保たれる(水位が維持される。)。通気バルブ322は、チャンバ32aに対する水位維持機構として捉えることが可能である。なお、チャンバ32a内の空気の圧縮および膨張により、多少の水位の変動は発生してもよい。ここでは、下げ潮時に取水ポンプ4が停止されたものとする。したがって、ステップS14,S13の動作が順に行われる。図7の浸透取水装置1aでは、空気供給部34が省略されており、ステップS12の動作は行われない。
When the normal operation of the infiltration
図8に示すように、干潮となると、通気バルブ322が開かれ、チャンバ32a内の水位の維持が解除される。このとき、潮位がチャンバ32a内の水位よりも低くなっており、チャンバ32a内の浸透水が、接続管31を介して取水部2へと逆流し、取水部2から浸透水が排出される(ステップS14)。また、通気管321を介して空気がチャンバ32a内に流入する。取水部2から排出される浸透水の流速等の好ましい条件は、図1の浸透取水装置1と同様である。当該流速の算出では、水位センサ52により得られる水位低下速度と、チャンバ32aの断面積とが用いられる。浸透水の流速は、通気バルブ322の開度を調整することにより変更可能である(ステップS13において同様)。チャンバ32a内の水位が次第に低くなり、図9に示すように、潮位とほぼ等しくなると、取水部2および接続管31における浸透水の流動が停止する。その後、通気バルブ322が閉じられ、干潮時の潮位に相当する高さにてチャンバ32a内の水位が維持される。
As shown in FIG. 8, at low tide, the
図10に示すように、満潮となると、通気バルブ322が開かれ、チャンバ32a内の水位の維持が解除される。このとき、潮位がチャンバ32a内の水位よりも高くなっており、取水部2により浸透水が取り込まれ、接続管31を介してチャンバ32aへと流動する(ステップS13)。また、通気管321を介して空気がチャンバ32aから流出する。取水部2から取り込まれる浸透水の流速等の好ましい条件は、図1の浸透取水装置1と同様である。当該流速の算出では、水位センサ52により得られる水位上昇速度と、チャンバ32aの断面積とが用いられる。浸透取水装置1aでは、接続管31、チャンバ32aおよび通気バルブ322を含む補助取水構造が、取水ポンプ4の停止状態において、チャンバ32a内の水位と潮位との差により、取水部2からチャンバ32aへと浸透水を流動させる。
As shown in FIG. 10, when the tide is high, the
チャンバ32a内の水位が次第に高くなり、図11に示すように、潮位とほぼ等しくなると、取水部2および接続管31における浸透水の流動が停止する。その後、通気バルブ322が閉じられ、満潮時の潮位に相当する高さにてチャンバ32a内の水位が維持される。浸透取水装置1aでは、通常運転を再開するまで、上記ステップS14,S13の動作が繰り返される。
When the water level in the
図7の浸透取水装置1aも、図1の浸透取水装置1と同様に、潮汐を利用して、取水部2からチャンバ32aへの浸透水の流動、および、チャンバ32aから取水部2への浸透水の流動が生じる。このように、取水ポンプ4の停止状態において、取水部2に海水を通水することにより、砂層91における好気性微生物に対して酸素を供給し、生物濾過膜を適切に維持することが実現される。なお、浸透取水装置1aでは、空気供給部34が省略されるが、潮汐を利用して、チャンバ32a内の浸透水が入れ替えられるため、チャンバ32a内の浸透水においてある程度の溶存酸素量を確保することが可能である。したがって、硫酸塩還元菌の活性化を抑制して、通常運転を再開する際における捨て水工程を省略する、または、捨て水の量を少なくすることができる。
Similar to the permeation
上記浸透取水装置1,1aでは様々な変形が可能である。
The permeation
上記浸透取水装置1,1aでは、潮汐を利用する補助取水構造により浸透水を流動させることが実現されるが、例えば、送水能力および消費電力が取水ポンプ4よりも小さい小型の補助ポンプが接続部3(例えば、接続管31)に設けられ、補助ポンプの作動により、取水部2から接続管31に浸透水が流動してもよい。このように、取水ポンプ4の停止状態において、取水部2から接続管31に浸透水を流動させる補助取水手段は、補助取水構造のみならず、様々な構成により実現可能である。同様に、補助ポンプの作動により貯溜部(上記の例では、取水井32またはチャンバ32a)内の浸透水が取水部2から排出されてもよく、貯溜部内の浸透水を取水部2から排出する手段も、様々な構成により実現可能である。なお、上記補助ポンプを利用する場合において、貯溜部を省略した構成が採用されてもよい。
In the above-mentioned osmotic
図1の浸透取水装置1において、十分な大きさの貯溜部が設けられる場合には、接続バルブ311が省略されてもよい。この場合、取水部2から貯溜部への浸透水の流動、および、貯溜部内の浸透水の取水部2からの排出が、潮汐に合わせて少しずつ行われる。
In the permeation
空気供給部34では、バブリング以外により曝気が行われてもよい。例えば、取水井32の底部から吸い上げた浸透水を、取水井32の上方から空気中に噴出して取水井32に戻すことにより、曝気が行われてもよい。このように、空気供給部34では、貯溜部における浸透水の液面以外から、貯溜部内の浸透水に対して空気を供給する様々な構成が利用可能である。
In the
取水井32またはチャンバ32a内の水位を維持する水位維持機構は、接続バルブ311および通気バルブ322以外により実現されてもよい。例えば、図12に示す接続部3では、取水井32において、接続管31が接続される開口にゲート311aが設けられる。ゲート311aが接続管31の開口を閉じることにより、取水ポンプ4の停止状態において、取水井32内の水位が維持される。
The water level maintaining mechanism for maintaining the water level in the intake well 32 or the
上記浸透取水装置1,1aでは、筐体90内に敷き詰められた砂層91内に取水部2が埋め込まれるが、図13に示すように、海底に設けられた凹部に取水部2を配置し、取水部2上に砂を敷き詰めることにより、取水部2が海底の砂層91内に埋め込まれてもよい。
In the permeation
満潮および干潮が操作者により判断され、浸透取水装置1,1aの制御部に対する操作者の入力により、図2のステップS13,S14の動作が行われてもよい。また、浸透取水装置1,1aの設計によっては、接続バルブ311、通気バルブ322およびゲート311aの開閉、すなわち、水位維持機構による貯溜部内の水位の維持および解除の切り替えが、操作者により手動にて行われてもよい。
The high tide and the low tide may be determined by the operator, and the operations of steps S13 and S14 of FIG. 2 may be performed by the input of the operator to the control unit of the infiltration
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。 The above-described embodiment and the configurations in each modification may be appropriately combined as long as they do not conflict with each other.
1,1a 浸透取水装置
2 取水部
3 接続部
4 取水ポンプ
31 接続管
32 取水井
34 空気供給部
91 砂層
311 接続バルブ
311a ゲート
322 通気バルブ
32a チャンバ
S11〜S14 ステップ
1,1a
Claims (6)
海底に設けられた砂層内に埋め込まれた取水部と、
前記取水部に接続された接続部と、
前記接続部を介して前記取水部に連通し、前記砂層を浸透した海水である浸透水を前記取水部を介して取水する取水ポンプと、
を備え、
前記接続部が、
前記取水部に接続された接続管と、
前記取水ポンプの停止状態において、前記取水部から前記接続管に前記浸透水を流動させる補助取水手段と、
を備え、
前記補助取水手段が、前記接続管を通過した前記浸透水が流入する貯溜部が設けられるとともに、前記取水ポンプの停止状態において、前記貯溜部に貯溜される前記浸透水の水位と潮位との差により、前記取水部から前記貯溜部へと前記浸透水を流動させる補助取水構造を有し、
前記補助取水構造が、前記貯溜部内の前記浸透水に空気を供給する空気供給部を有し、前記取水ポンプの停止状態において前記浸透水を逆流させる際に、前記貯溜部内の前記水位と潮位との差により、前記貯溜部内の前記浸透水を前記取水部から排出することを特徴とする浸透取水装置。 It is a permeation water intake device
Intake part embedded in the sand layer provided on the seabed,
The connection part connected to the water intake part and
An intake pump that communicates with the intake portion via the connection portion and takes in permeated water that is seawater that has permeated the sand layer through the intake portion.
With
The connection part
The connection pipe connected to the water intake and
Auxiliary water intake means for flowing the permeated water from the water intake unit to the connection pipe when the water intake pump is stopped.
Equipped with a,
The auxiliary water intake means is provided with a storage portion into which the permeated water that has passed through the connecting pipe flows in, and the difference between the water level and the tide level of the permeated water stored in the storage portion when the intake pump is stopped. As a result, it has an auxiliary water intake structure that allows the permeated water to flow from the water intake part to the storage part.
The auxiliary water intake structure has an air supply unit that supplies air to the permeated water in the storage unit, and when the permeated water is backflowed in a stopped state of the water intake pump, the water level and the tide level in the storage unit are adjusted. A permeation water intake device, characterized in that the permeated water in the reservoir is discharged from the water intake unit due to the difference between the two.
前記補助取水構造が、前記貯溜部内の前記水位を維持する水位維持機構を有することを特徴とする浸透取水装置。 The permeation water intake device according to claim 1.
An osmotic water intake device, wherein the auxiliary water intake structure has a water level maintaining mechanism for maintaining the water level in the storage unit.
前記補助取水手段により前記取水部から取り込まれる前記浸透水の取水速度が5〜200m/日であることを特徴とする浸透取水装置。 The osmotic water intake device according to claim 1 or 2.
An osmotic water intake device characterized in that the intake speed of the osmotic water taken in from the water intake unit by the auxiliary water intake means is 5 to 200 m / day.
海底に設けられた砂層内に埋め込まれた取水部と、
前記取水部に接続された接続部と、
前記接続部を介して前記取水部に連通し、前記砂層を浸透した海水である浸透水を前記取水部を介して取水する取水ポンプと、
を備え、
前記接続部が、
前記取水部に接続された接続管と、
前記接続管を通過した前記浸透水が流入する貯溜部と、
前記貯溜部内の前記浸透水に空気を供給する空気供給部と、
前記貯溜部内の前記浸透水を前記取水部から排出する手段と、
を有することを特徴とする浸透取水装置。 It is a permeation water intake device
Intake part embedded in the sand layer provided on the seabed,
The connection part connected to the water intake part and
An intake pump that communicates with the intake portion via the connection portion and takes in permeated water that is seawater that has permeated the sand layer through the intake portion.
With
The connection part
The connection pipe connected to the water intake and
A storage section into which the permeated water that has passed through the connecting pipe flows in,
An air supply unit that supplies air to the permeated water in the storage unit,
A means for discharging the permeated water in the storage unit from the intake unit, and
An osmotic water intake device characterized by having.
前記浸透取水装置が、
海底に設けられた砂層内に埋め込まれた取水部と、
前記取水部に接続された接続部と、
前記接続部を介して前記取水部に連通し、前記砂層を浸透した海水である浸透水を前記取水部を介して取水する取水ポンプと、
を備え、
前記接続部が、
前記取水部に接続された接続管と、
前記接続管を通過した前記浸透水が流入する貯溜部と、
前記貯溜部内の前記浸透水に空気を供給する空気供給部と、
を有し、
前記生物濾過膜の維持方法が、
a)前記空気供給部により前記貯溜部内の前記浸透水に空気を供給する工程と、
b)前記接続部により前記貯溜部内の前記浸透水を前記取水部から排出する工程と、
を備えることを特徴とする生物濾過膜の維持方法。 A method for maintaining a biological filtration membrane used for osmotic water intake by an osmotic water intake device.
The osmotic water intake device
Intake part embedded in the sand layer provided on the seabed,
The connection part connected to the water intake part and
An intake pump that communicates with the intake portion via the connection portion and takes in permeated water that is seawater that has permeated the sand layer through the intake portion.
With
The connection part
The connection pipe connected to the water intake and
A storage section into which the permeated water that has passed through the connecting pipe flows in,
An air supply unit that supplies air to the permeated water in the storage unit,
Have,
The method for maintaining the biological filtration membrane is
a) A step of supplying air to the permeated water in the storage unit by the air supply unit, and
b) A step of discharging the permeated water in the storage portion from the intake portion by the connection portion, and
A method for maintaining a biological filtration membrane, which comprises.
前記取水ポンプの停止状態において、前記接続部により前記取水部から前記接続管に前記浸透水を流動させる工程をさらに備えることを特徴とする生物濾過膜の維持方法。 A method for maintaining a biological filtration membrane, further comprising a step of flowing the permeated water from the intake portion to the connecting pipe by the connecting portion in a stopped state of the water intake pump.
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