JPH01107895A

JPH01107895A - 河川浄化法及び浄化装置

Info

Publication number: JPH01107895A
Application number: JP62265430A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sato; 幸雄佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-10-22
Filing date: 1987-10-22
Publication date: 1989-04-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、河川の浄化技術、特に曝気を利用して河川
の浄化を行う河川浄化法及び浄化装置に関連する。

袋ｓｏｎ班現在、河川の汚染に対する水ｙの浄化は種々の方法で行
われている。水質の浄化は生物学的処理と物理化学的処
理に大別される。生物学的処理は自然界における物質循
環の一現象である自浄作用において生物の働きを人為的
に拡大して積極的に利用できる反面、この方法では水を
生物の生育に適した好気的処理又は嫌気的処理用の環境
に変質しなければならない難点がある。物理化学的処理
は、スクリーニング又は沈降等の一次処理と、浮上分離
法、凝集沈殿法、酸化−還元法、中和処理又はｆ過等の
二次処理と、電気透析法、活性炭吸着法、イオン交換樹
脂吸着法、逆浸透圧法、泡沫分離法又はイオンフロチー
ジョン等を行う三次処理に分けられる。エアレーション
は汚水中に空気を供給して、曝気によって形成された好
気性環境の下で、生物の新陳代謝、無機物及び有機物の
酸化を促進する方法である。

具体的には、エアレーションは、水中に空気を吹き込み
又は空気中に水を噴霧して、水と空気を十分に接触させ
、水中の鉄、マンカン、硫化水素、水の臭気、メタンガ
ス、炭酸ガス等を除去する操作である。活性汚泥法によ
り汚水処理を行う場合、汚水中に空気を吹き込み、空気
中の酸素を汚泥に供給して好気性菌の増殖を図り、有機
物の分解を促進することができる。

河川が一般有機汚濁を受けたとき、汚濁及びその自然浄
化作用の過程を溶存酸素（Ｄｏ）の変化によって把握す
ることが可能である。清浄な河川中のＤＯ１００％の位
置において汚染水が流入すると、汚染物質は河川水中の
酸素を摂取して次第に生物化学的分解を進行する。従っ
て、河川中のＤｏは次第に減少する。しかし、河川の流
水間に、空気と良く接触し空中から酸素をとって溶存酸
素量を増加しようとする。このため汚染物質が分解して
減少するにつれて１次第に酸素の補給量が消費量を上回
ることになり、ついに河川はもとの清浄な状態に戻る。

このような曝気により、汚水中の有機物がより低分子の
有機物に分解され次第に無機化され、最終的には炭酸ガ
ス、硝酸塩等が形成される。

月浬μυ忙汲ル、！−５ζＩ擾ＩＬ’Ｊ　Ｍ盛ところで
、従来より河川の浄化には種々の方法が提案されている
。例えば、特開昭５９−１３２９９７号公報には、河川
の水面に配置される移動式曝気装置が開示されている。

この装置では、河川の水面に空気が供給されるが、水面
から供給される空気は河川の水底部には達しないから、
水底部で曝気が十分に行われない欠点がある。一般に富
栄養化した湖水の溶存酸素量（ＤＯ）は水面から僅かに
下方の水中において最大濃度を示すが、最大濃度点から
下方では水底に向かって濃度が減少し、水面から一定の
深さでは溶存酸素量が零となる現象が認められている。

また、この公報に示される装置は、河川の水面上に回転
式撹拌装置を取付けなければならないので、装置が大掛
かりになる難点がある。

次に、特開昭６０−７１０９６号公報には、無数の毛羽
を有する汚泥担持用の紐状体と浮保に吊下げてなるが材
を河川や湖沼の流水域に浮遊設置して汚泥の担持層水域
を形成する河川湖沼等における汚水処理システムが示さ
れている。このシステムでは、水中の生物性汚泥が炉材
に順次付着して高濃度の生物性汚泥の担持層が形成され
ると共に、水中のＢＯＤ及びＣＯＤが汚泥に付着して酸
化吸収されかつ水中の浮遊懸濁物が吸収される。

しかし、この方法では河川の水の浄化に時間がかかり、
また川底の水の浄化が困難となる欠点がある。

更に、特開昭６０−２１６８９８号公報は水源の水を閉
水域まで導き、水源の水をノズルから閉水域に噴出して
ベンチュリー効果を利用して閉水域に空気を供給する閉
水域の水浄化装置を示している。しかし、この装置では
水源の水を導く導水装置及びノズル装置が大型化しかつ
高価になる欠点がある。

そこで、この発明は上記欠点を解消して安価な装置によ
り河川の水を十分に曝気できる河川浄化法及び浄化装置
αを程供することを目的とする。

１ｉｊｌ　ｑ点を解決するための祖この発明の河川浄化法は、河川の水中で空気を放出する
曝気過程と、曝気過程を経た水を取水する取水過程と、
曝気過程を行う位置より上流に取水された水を搬送する
送水過程とで構成される。

また、この出願の第二の発明の河川浄化装置は、河川の
底部に形成された凹部と、この凹部内に配置された容器
と、容器内に収容されたび材と、容器内の底部で空気を
放出する第一の導管と、第一の導管の空気噴出孔より下
流の水を取水しかつ第一の導管内に取水した水を第一の
導管の空気噴出孔より上流に送水する第二の導管と、第
一及び第二の導管内に空気を供給する空気供給装置とで
構成される。

作用河川の水中で空気を放出して空気の浮力により空気が水
面に向かって移動する。この空気の上昇移動を利用して
曝気を行う。曝気により、好気性環境が形成され、生物
の新陳代謝、無機物及び有機物の酸化が促進される。更
に、曝気された水を取水して、前記曝気を行った位置よ
り上流に送水して、反復して水の曝気が行われる。

河川の底部に配置された容器内の底部において第一の導
管から空気が水中に放出される。このため、第一の導管
から放出された空気は浮力で水面に向い上昇する。央に
、第二の導管によって、第一の導管の空気噴出孔より下
流の水が、曝気を兼ねて自動的に取水されかつ第一の導
管の空気噴出孔より上流に送水される。同一の空気供給
装置を利用して第一及び第二の導管内に空気を供給する
。

容器内に収容されたろ材に微生物が発生し、水中の有機
物が微生物によって分解される。これらの作用は第一及
び第二の導管を通じて反復される。

実施例以下、この出願の発明の詳細な説明する。

まず、第一の発明である河川浄化法は、河川の水中で空
気を放出する曝気過程と、この曝気過程を経た水を取水
する取水過程と、前記曝気過程を行う位置より上流に耐
記取水された水を搬送する送水過程とで構成される。曝
気過程において河川の水中に空気を供給すると、空気の
浮力により空気が水面に向かって移動する。浮力による
空気の上昇移動を利用して曝気が行われる。曝気された
水は下流において取水され、曝気を行った位置より上流
に搬送される。取水過程及び送水過程は河川の底部に供
給した空気が浮力で上昇するエアリフトにより行うこと
が可能である。このように、曝気過程、取水過程及び送
水過程は河川の上流から下流に沿って複数段繰り返して
行い、河川の水を反復して曝気することか可能である。

次に、この出願の第二の発明である河川浄化装置の実施
例を第１図〜第３図について説明する。

この発明の河川浄化装置は、河川１の底部２に形成され
た凹部３と、四部３内に配置された容器４と、容器４内
の底部で空気を放出する第一の導管５と、第一の導管５
の下流の水を取水しかつ第一の導管５内に取水した水を
第一の導管５の上流に送水する第二の導管６と、第一及
び第二の導管５．６内に空気を供給する空気供給装置７
とで構成される。第一及び第二の導管５，６は同一の容
器４内に取付けられる。

四部３は、例えば、サンドポンプ等の渦巻ポンプにより
河底に容易に形成される。容器４は例えばＦＲＰ等の合
成樹脂又はステンレス又は防錆処理を施した金属により
円錐形又は川幅に沿う溝形に形成される。第一の導管５
及び及び第二の導管６は川岸に設置された空気供給装置
７に接続された金属製又は合成樹脂製のパイプで形成さ
れる。

第一の導管５は空気供給装置７の同一のエアポンプ８か
ら容器４の底部４ａに空気を排出する。

容器４内の底部４ａには格子部材１１が取付けられ、格
子部材１１の下方には小室１０が形成され、格子部材１
１の上方の容器４内には炉材９が収容される。炉材９は
容器４の上部から下部に向かって異なる大きさの多孔質
の礫層９ａ、　９ｂ、９Ｃ及び９ｄとして積層された多
層が材である。礫層９ｄは、格子部材１１上に載置され
た小石状の礫から上方に砂状の粒子礫まで順次大きさの
異なる礫が積層されて形成される。

が材９は、多孔質の礫か良好に使用されるが、砂又はア
ンスラサイトを使用することもできる。

また、炉材９を上層、中層及び下層の二層又は三層等の
多層濾過層として構成し、上層にアンスラサイト、中層
に砂、下層にザクロ石を使用することができる。しかし
、このような多層濾過層では水中の固形物は殆ど表層近
くの数１のところで捕捉され、抑留されて炉層内部には
殆ど侵入せず、大部分のが材は表層が材の単なる支持層
として作用するに過ぎない。従って、この発明では川底
から浮力で上昇する気泡の通過に適した多孔質の炉材が
好ましい。

容器４に隣接して設けられた第一の導管５は、エアポン
プ８及び制御弁１２に接続された上方部５ａと、この上
方部に接続されかつ土中に埋設され川底に延びる下方部
５ｂとを有する。下方部５ｂの下端は容器４内に導かれ
その先端には容器４内の小室１０内の配置されたノズル
２０が取付けられる。ノズル２０は、第２図に示すよう
に、ノズル本体２１と、ノズル本体２１の端部に取付け
られかつ複数の開口部２２が形成された端板２３と、端
板２３の中心に穿設された孔２４を通り内側に延びる金
属製ボス２５が埋設されかつ剛性ゴム等の弾性材料で形
成された弁部２６とを有する。ノズル本体２１内に供給
された加圧空気は、端板２３の開口部２２を通り端板２
３と弁部２６との間に排出される。その後、排出された
空気は加圧下で弁部２６の外周部２６ａを外側に抑圧し
、この外周部２６ａを端板２：３から分離して、ノズル
２０の外に排気される。排気後は、弁部２６は自身の弾
性で閉弁するから、水が逆流しない。

第１図に示すように、第二の導管６はエアポンプ８及び
制御弁１３が接続された上方部６ａと、上方部６ａに接
続されかつ土中に埋設され川底に延びる下方部６ｂと、
下方部６ｂに接続されかつ容器４内に導かれ容器４の内
壁に沿って下方の小室１０内に延びる下方傾斜部６ｃと
、下方傾斜部６ｃに接続されたエアリフト管１４とを有
する。エアリフト管１４は、第二の導管６の下方傾斜部
６ｃに接続されかつ小室１０から上方に延びる上方傾斜
部１４ａと、上方傾斜部１４ａの上端から土中に延びる
埋設部１４ｂと、埋設部１４ｂから河川の上流に向かっ
て延びる上流延長部１４ｃとを有する。

上方傾斜部１４ａの下端には小室１０内の水が流入する
取水口１４ｄが形成される。また、上流延長部１４ｃの
先端部には上方傾斜部１４ａから供給された水を排出す
る排水口１４ｅが設けられる。

上記構成において、上流から流れてきた水が容器４を通
過する際に、第一の導管５から噴出される空気により川
底から水面まで曝気される。即ち、空気供給装置７のエ
アポンプ８がら空気を第一の導管５に供給すると、容器
４の小室１０内においてノズル２０がら空気が噴出され
る。この空気は、容器４の底部の小室１０から浮力によ
り河川の水面１ａに向かって上昇する。この際、格子部
材１１及び濾過部材９を通過する空気は、格子部材１１
及び濾過部材９により、容器４の全横断面積にわたり容
器４内で自動的にほぼ均一に分散される。

このため、分散された気泡は、容器４内でほぼ均一に河
川の底部２から水面１ａに向かって上昇する。気泡の上
昇間、河川の底部２から水面１ａまで曝気が行われる。

その後、−度曝気された水は、第二の導管６を通じてエ
アリフト作用により更に上流Ｕ（第３図）に送水される
。即ち、河川の水は、小室１０及び取水口１４ｄからエ
アリフト管１４内に流入している。この状態で、エアポ
ンプ８から第二の導管６内に空気を圧送すると、エアリ
フト管１４内の水中で気泡が発生し、この気泡は浮力で
上昇する。

従って、エアリフト管１４内の水面はエアリフト作用に
より上昇する。実験の結果では、河川の水深を２ｍとし
て川底から水をエアリフトで上昇したとき、約３０ｃｍ
〜５０口の高さでエアリフト管１４内の液面が河川の水
面１ａから上昇することが判明した。従って、水の汚染
が発生する低地での河川では流路勾配が１１５００〜１
／１０００であると仮定すると、エアリフト管１４のエ
アリフトにより、第３図に示す下流の曝気位置りから２
００ｍ以上の上流位［Ｕへ送水することが可能である。

上流に送水された水は容器４を通るとき、再び曝気され
る。容器４内に収容された多孔質のが材９を通じて、水
質が恋い場合には、曝気とエアリフトが同時に行われ、
炉材９の目詰まりを防止することができる。また、長時
間の使用により炉材≦３内に細菌等の好気性微生物が発
生する。Ｚ　ｏｏｇ１ｅａ％Ｃｏｍａｍｏｎａｓ、　Ｐ
　ｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ等の好気性微生物は、増殖作用
によって汚水中の有機物をより低分子の有機物に分解し
次第に無機化する作用がある。

このため、水中の有機物は、曝気による酸化に加えて、
炉材９内に発生した好気性微生物によっても分解される
。

現在、河川の水質を改善するために、河川に設置できる
河川浄化装置の開発が急がれているが、設置の条件が厳
しいため、従来では適当な装置が開発されていない。即
ち、設置のため下記の条件が必要である。

■　増水時に河川の流れを妨害しないこと、■　増水時
の水の衝撃により破壊されない又は復旧を容易に行える
こと。

■　河川内に設置できること、 ■　工事が容易であること、 ■　錆等の経年変化が少ないこと、この発明はこれらの全ての条件に合致する。従って、河
川の水汚染に対し極めて有効な公害防止手段となり得よ
うにの発明の上記実施例は変更が可能である。第３図に示す
ように、第一の導管５及び第二の導管６の端部が取付け
られた容器４は、河川内に１個のみならず、河川１の上
流位１ｆｉＵから下流位置りに沿って複数段設けること
が可能である。このように、容器４が河川の流路に沿っ
て複数段設置された場合には、更に繰返し曝気が行われ
る。このため、エアリフトにより酸素を補給すると同時
に、上流へ水を返送して河川水の増加を図ると共に、炉
材９に発生した微生物による浄化を繰返し実施すること
ができる。

また、例えば、第一の導管と第二の導管とを異なる容器
内に取付けることができる。また、第一の導管と第二の
導管には異なる空気供給装置で空気を送ってもよい。容
器の形状は円錐状に限らず、種々のものを使用できる。

更に、上記実施例では第一の導管５と第二の導管６とを
別個のものとして説明したが、第二の導管６の上方部６
ａ、下方部６ｂ及び下方傾斜部６Ｃを省略することも可
能である。この場合１例えば。

第一の導管５の上方部５ａ及び下方部５ｂとノズル２０
及び第二の導管１６を構成するエアリフト管１４とを接
続して、第一の導管５のみでノズル２０及びエアリフト
管１４に空気を供給することが可能となる。

夕明の効果この発明では、河川の水中で空気を放出してこの空気の
上昇移動を利用して曝気を行い、曝気された水を取水し
て、前記曝気を行った位置より上流に取水された水を搬
送して１反復して水の曝気を行うことができる。従って
、ＰＭ雑な装置を必要とせす、河川の水の曝気を反復し
て行うことが可能である。このため、水中に供給された
酸素により、１Ｉｊｌ川の自浄作用を助長することがで
き、酸素の補給により、河川内の汚物の堆積及び悪臭の
発生を防止できる。更に、この発明では同一の空気供給
装置を利用して第一及び第二の導管内に空気を供給する
ことができるので、大型の水中空気供給装置を必要とし
ない。更に、容器内に収容されたろ材に発生した微生物
によって水中の有機物が分解され、上記曝気作用及び微
生物による有機物分解作用は、第一及び第二の導管を通
じて反復して打つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の河川装置の断面図、第２図は第一の
導管に取付けられるノズルの断面図、第：３図はこの装
置を複数段に河川内に取付けた場合の平面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）河川の水中で空気を放出する曝気過程と、該曝気
過程を経た水を取水する取水過程と、前記曝気過程を行
う位置より上流に前記取水された水を搬送する送水過程
とで構成されることを特徴とする河川浄化法。
（２）前記曝気過程は河川の底部に空気を供給すること
により行う特許請求の範囲第（１）項記載の河川浄化法
。
（３）前記取水過程及び送水過程は河川の底部に供給し
た空気が浮力で上昇するエアリフトにより行う特許請求
の範囲第（１）項記載の河川浄化法。
（４）前記曝気過程、取水過程及び送水過程は河川の上
流から下流に沿って複数段繰り返して行う特許請求の範
囲第（１）項記載の河川浄化法。
（５）河川の底部に形成された凹部と、該凹部内に配置
された容器と、該容器内に収容されたろ材と、前記容器
内の底部で空気を放出する第一の導管と、前記第一の導
管の空気噴出孔より下流の水を取水しかつ前記第一の導
管内に取水した水を前記第一の導管の空気噴出孔より上
流に送水する第二の導管と、該第一及び第二の導管内に
空気を供給する空気供給装置とで構成されることを特徴
とする河川浄化装置。
（６）前記容器はＦＲＰで成形された特許請求の範囲第
（５）項記載の河川浄化装置。
（７）前記第一及び第二の導管の端部が取付けられた前
記容器は河川の上流から下流に沿って複数段設けられた
特許請求の範囲第（５）項記載の河川浄化装置。
（８）前記容器には多孔質物質が収容された特許請求の
範囲（５）項記載の河川浄化装置。