JPH05309396A - 上下成層を有する水域の水質改善方法及び装置 - Google Patents

上下成層を有する水域の水質改善方法及び装置

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JPH05309396A
JPH05309396A JP14220692A JP14220692A JPH05309396A JP H05309396 A JPH05309396 A JP H05309396A JP 14220692 A JP14220692 A JP 14220692A JP 14220692 A JP14220692 A JP 14220692A JP H05309396 A JPH05309396 A JP H05309396A
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Michio Makino
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 表層と低層の上下2層に分れた水域の水質改
善を、表層と低層の夫々において行う。 【構成】 上下成層に夫々対応する上下二段の揚水筒
1,5からの気泡彈7により、各成層毎に対流循環させ
る方法において、上成層は水面付近の酸素量の多い水を
巻き込んで溶存酸素量の改善を図り、下成層は下段揚水
筒の外側下部に微細気泡46を発生させて緩徐な上昇流
を生起し、前記微細気泡を含んだ水を下成層の上層部に
おいて放射状に拡散させることにより溶存酸素量を増大
させることによりなした上下成層を有する水域の水質改
善方法。上部揚水筒1の空気室2の底部へ、下部揚水筒
5の放出空気流入孔を設けると共に、前記上部空気室の
下部周縁へ集気傘3を連設し、前記下部揚水筒の空気室
11の外側へ、散気手段12を配置した上下成層を有す
る水域の水質改善装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、表層と低層の上下2
層に分れた水域(例えば汽水湖)の水質改善を目的とし
た上下成層を有する水域の水質改善方法及び装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、上下2層に分れた水域の水質改善
については、特許出願人によって既に提案された2段揚
水装置を用いる上下循環対流する技術が知られていた
(特公平1−26760号、特公平3−7440号)。
【0003】従来汽水湖においては、上成層が淡水で下
成層が塩水であって、上下二段の成層が形成されてい
る。このような場合に、水域全体を上下に循環対流させ
ると、淡水と塩水が混合して魚類の生息に不向きとなる
ことが知られていた。そこで、従来多用されている一段
式揚水筒は使用でない。
【0004】また、湖沼およびダム等においては、夏季
に、表成層と、深成層とを分割する水温躍層が生じるこ
とが知られていた。このような場合においても、全体を
循環対流させると水温が平均化され、農業用水温として
必要な水温(例えば17℃以上)以下になるおそれがあ
った。そこで表成層(上成層)と深成層(下成層)の水
質を別々に改善しようとしたものである。
【0005】
【発明により解決すべき課題】前記従来の2段揚水装置
には、色々の構造が提案され、下部揚水筒で使用した空
気を上部揚水筒で用いる方式、下部揚水筒内に散気手段
を配置した技術もある。
【0006】然し乍ら、前記従来の技術においては、下
成層(低成層)の溶存酸素量を改善することが困難であ
った。
【0007】特に水底部では有機物が浮游、又は沈澱し
ている場合に、水中に含まれた酸素は、前記有機物の分
解に多量消費され、遂には酸欠を生じて魚類の生息を不
可能にするのみならず、有機物の嫌気性分解によって有
害ガスを生成し、更に悪臭を発するなどの問題点があっ
た。そこで、前記従来の2段揚水装置により多大の効果
を期待したのであるが、下層の酸素消費量が多い時に
は、気泡彈又は揚水筒内の散気だけの循環対流では十分
の効果を期待できない問題点があった。
【0008】然して上成層は、溶存酸素量の多い水面付
近(殆んど飽和状態にあり)の水を巻き込むので、上成
層全域の溶存酸素量を急速に改善できるが、下成層は下
部空気室からの気泡彈から溶け込む酸素のみが循環溶入
する為に、酸素の絶対量が著しく不足する問題点があっ
た。
【0009】
【課題を解決するための手段】然るにこの発明は、散気
手段を用いて、下成層の溶存酸素量の改善を計り、前記
従来の問題点を解決したのである。
【0010】即ち方法の発明は、上下成層毎に夫々対応
する上下二段の揚水筒からの気泡彈により各成層を対流
循環させる方法において、上成層は水面付近の酸素量の
多い水を巻き込んで溶存酸素量の改善を図り、下成層は
下段揚水筒の外側下部に微細気泡を発生させて緩徐な上
昇流を生起し、前記微細気泡中の酸素を溶解させて溶存
酸素量の改善を図り、前記微細気泡を含んだ水を下成層
の上層部において放射状に拡散させることを特徴とした
上下成層を有する水域の水質改善方法である。また他の
発明は、微細気泡は、下段揚水筒の外側で、環状に生成
させるようにしたものであり、下部揚水筒の上部付近に
おいて、気泡彈は逆円錐状に放出させることを特徴とし
たものである。次に装置の発明は、上部揚水筒の下部に
下部揚水筒の上部を連設すると共に、夫々の揚水筒の下
部に空気室を設け、前記上下部の揚水筒によって上成層
と下成層の夫々において、上下循環対流を生起するよう
にした揚水装置において、上部揚水筒の空気室の外筒底
部へ、下部揚水筒の放出空気流入孔を設けると共に、前
記上部空気室の下部周縁へ集気傘を連設し、前記下部揚
水筒の空気室の外側へ、散気手段を配置したことを特徴
とする上下成層を有する水域の水質改善装置である。更
に下部揚水筒の上部には、逆円錐状の空気彈通路を設け
たものであり、散気手段は、中空環体又は中空盤体の上
面に微小散気孔を穿設し、前記中空環体又は中空盤体に
加圧空気の給送ホースを連結したものである。
【0011】前記において、下部揚水筒の上部へ、気泡
彈の逆円錐通路を用いたが、通常の円筒体でもよいこと
は勿論である。前記逆円錐通路の場合には、下成層が比
較的薄い場合(例えば厚さ1m〜3m)でも気泡彈の成
形を図り、所定の揚水能力を保有させることができる。
【0012】即ち空気室から放出された空気が一つの気
泡彈にならなければ、揚水能力が小さいので、気泡彈を
1つにまとめなければならない。然し乍ら気泡彈を1つ
にまとめるには、揚水筒の直径と長さとの間に一定の関
係がある。例えば直径20cmの揚水筒の場合に、順次
放出された空気が1つの気泡彈としたまとまるには筒長
は少くとも1mの長さを要する。一方揚水量は、流速と
揚水筒の直径により定まる。そこで下成層が薄い場合
(例えば1.5m)には、揚水筒の直径を小さく(例え
ば直径15cm)しなければならないから、必然的に揚
水量が少なくなる。然し乍ら逆円錐形の揚水筒を用いる
場合には、間隙幅が揚水筒の直進に相当するのみなら
ず、間隙が斜に形成されているので必然的に気泡彈の通
路が円筒の場合よりも長くなる。従って一般的に逆円錐
揚水筒の方が下成層の薄い場合に有効ということができ
る。
【0013】また、前記揚水筒は何れも一本であるけれ
ども、揚水筒を複数本(2本〜10数本)結束して使用
すれば、集合揚水筒の総断面積が大きくなり、下成層が
薄い場合であっても、比較的多量水を循環対流させるこ
とができる。
【0014】前記散気環又は散気盤については、必ずし
も空気室付近である必要はないが、空気を可及的に微粒
子にして水中へ放出し、効率よく酸素を溶解させること
が望ましい。従って溶存酸素量の少ない水を微粒気泡に
長時間接触させる工夫が必要であるから、水底側の水を
上昇させ、かつ下成層中を上昇後においては勿論、更に
その大部は気液分離することはなく、拡散させることも
考えられる。
【0015】
【作用】即ちこの発明によれば、下成層において散気さ
せるので、下成層の溶液酸素量を急速に改善することが
できる。
【0016】また揚水筒による下成層の循環中に微粒気
泡を拡散させることにより、気泡中の酸素を可及的に溶
解させることができる。
【0017】
【実施例1】上部揚水筒1の下部外側に空気室2を嵌装
固定し、該空気室2の下部周縁から外方へ集気傘3を截
頭円錐状に連設し、前記集気傘3の内壁と所定の間隙を
保って連結杆4を介して下部揚水筒5の頂部を固定す
る。前記下部揚水筒5は、逆截頭円錐6(中空)の外側
へ、気泡彈7の通路となる間隙8を介して逆截頭円錐9
を遊嵌固定し、該逆截頭円錐9の下部へ、中間筒10の
上端を連結し、前記中間筒10の下部へ下部接続筒10
aの上部を嵌挿し、上部接続筒10aの下部へ下部接続
筒10bの上部を連結し、下部接続筒10bの外側へ空
気室11を嵌装固定すると共に、空気室11の外側へ散
気環12を嵌着固定して、この発明の揚水装置16を構
成した。前記上部揚水筒1の上部外側に浮子13を固定
すると共に、下部接続筒10bの下部へ索条14を介し
てシンカー15を連結し、前記浮子13の浮力とシンカ
ー15により揚水装置16を自立型に設置することがで
きる。
【0018】前記実施例について、その動作を説明す
る。
【0019】前記実施例において、エアーホース17か
ら矢示18のように、空気室11へ加圧空気を送入する
と、空気は空気室11の上部から溜り、空気室内の水位
を順次押し下げる。空気室内の水位が鎖線19に達する
と、空気室内の空気は、矢示20、21、22のように
流動して下部接続筒10b内へ入り、上部接続筒10a
中を上昇中に気泡彈7となり、ついで逆截頭円錐9の内
側間隙8を矢示24のように上昇し、集気傘3内に達す
ると、更に矢示25のように移動し、矢示26のように
空気室2内へ入る。一方散気環12から矢示45のよう
に噴出した微細気泡46は、逆截頭円錐9、中間筒1
0、上部接続筒10a及び下部接続筒10bよりなる下
部揚水筒47の周囲を矢示39、39のように上昇し乍
ら、付近の水に酸素を溶解されつつ集気傘3に達する
と、該集気傘3の内壁に沿って矢示25のように上昇
し、前記気泡7と共に上部の空気室2内へ入り、前記説
明のように気泡彈7aとなって上昇し、上部揚水筒によ
る循環対流の駆動源となる。空気室2内では、その頂部
より溜り、水位を順次押し下げるが、水位が鎖線27の
位置に達すると、空気は矢示28、29、30のように
移動し、揚水筒1に入り、気泡彈7aとなって矢示31
のように上昇する。気泡彈7aが上昇すると、揚水筒1
の下部に設けた給水孔32から矢示23、23のように
水を吸入し、この水も同様に上昇し、図3中矢示33の
ように水面34に放出される。一旦水面を盛り上げた水
は、ついで矢示35のように四周へ拡散し、更に矢示3
6のように水平方向へ移動した後、矢示37のように下
降し、矢示38のように揚水筒1の下側へもどり、再び
給水孔32から給水されるので、循環対流することにな
る。
【0020】また気泡彈7が中間筒10内を矢示48の
ように上昇するにつれて、中間筒10の下端から水底4
0の付近の水を矢示49、49のように吸い込み、前記
気泡彈7と共に上昇させるので、逆截頭円錐から出た水
は、集気傘3に沿って矢示41、41のように拡散し、
ついで矢示42、42のように水平に進んだ後、矢示4
3、43のように下降し、更に水底部を矢示44、44
のように下部接続筒10bの下部へもどって矢示49、
49のように再び吸入される。即ち下成層内で循環対流
することになる。
【0021】前記において、集気傘3により捕集されな
かった微細気泡は、下部揚水筒からの放出水と共に、矢
示41、41の方向へ拡散し、循環対流中にその酸素を
更に溶解した後、水面へ上昇する。
【0022】
【実施例2】この実施例は、実施例1の下部揚水筒47
の外側へ所定間隔を保って案内筒45を設置したもので
ある。これにより、散気環12から出る微細気泡46に
より生じた上昇流は水底40付近の水を確実に上昇させ
ることができる。従って溶存酸素量の少ない水がよりよ
く微細気泡46に接触することになる。
【0023】前記実施例における揚水装置16の動作に
ついては、実施例1と同様に付詳細な説明を省略する。
【0024】前記案内筒45によって、散気環12の微
細気泡により生じる緩徐な上昇流に方向性を付与させる
ことができる。
【0025】前記のように、上昇流に方向性を与える
と、水底付近の溶存酸素量の少ない水が矢示50のよう
に流動し、矢示51のように上昇するので、より早く微
細気泡に接触する為に微細気泡中の酸素の溶解効率も良
好になる。
【0026】前記案内筒45は、例えば支材52、5
2、53、53により下部揚水筒47に支持させれば、
下部揚水筒47を安定させることができる。
【0027】この発明は、前記散気環12に代えて散気
盤54、54の複数個を図5のように適宜数並べること
ができる。このようにすれば、必要とする散気量を得る
ことができる。
【0028】
【発明の効果】この発明によれば、揚水筒を上下2段と
し、下部揚水筒の外側に散気環等を設けて、これにより
生じる微細気泡を水と共に上昇すると共に拡散させたの
で効率よく下成層の溶存酸素量を増大させ、上下成層夫
々毎の水質改善を行うことができる効果がある。従っ
て、汽水湖のような塩水と淡水が上下成層を形成してい
る水域においても、魚類などに悪影響を与えることな
く、各成層の溶存酸素量を増大させ、水質を改善するこ
とができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の一部を切断した正面図。
【図2】同じく他の実施例の一部を切断した正面図。
【図3】同じく設置状態を示す正面図。
【図4】同じく散気環を示す一部横断平面図。
【図5】同じく散気盤を示す一部横断平面図。
【符号の説明】
1 上部揚水筒 2、11 空気室 3 集気傘 5 下部揚水筒 6、9 逆截頭円錐 7 気泡彈 10 中間筒 12 散気環 32 吸水孔 45 案内筒 46 微細気泡 52 散気盤

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下成層に夫々対応する上下二段の揚水
    筒からの気泡彈により各成層毎に対流循環させる方法に
    おいて、上成層は水面付近の酸素量の多い水を巻き込ん
    で溶存酸素量の改善を図り、下成層は下段揚水筒の外側
    下部に微細気泡を発生させて緩徐な上昇流を生起し、前
    記微細気泡中の酸素を溶解させて溶存酸素量の改善を図
    り、前記微細気泡を含んだ水を下成層の上層部において
    放射状に拡散させることを特徴とした上下成層を有する
    水域の水質改善方法。
  2. 【請求項2】 微細気泡は、下段揚水筒の外側で、環状
    に生成させるようにした請求項1記載の上下成層を有す
    る水域の水質改善方法。
  3. 【請求項3】 下部揚水筒の上部付近において、気泡彈
    は逆円錐状に放出させることを特徴とした請求項1記載
    の上下成層を有する水域の水質改善方法。
  4. 【請求項4】 上部揚水筒の下部に下部揚水筒の上部を
    連設すると共に、夫々の揚水筒の下部に空気室を設け、
    前記上下部の揚水筒によって上成層と下成層の夫々にお
    いて、上下循環対流を生起するようにした揚水装置にお
    いて、上部揚水筒の空気室の底部へ、下部揚水筒の放出
    空気流入孔を設けると共に、前記上部空気室の下部周縁
    へ集気傘を連設し、前記下部揚水筒の空気室の外側へ、
    散気手段を配置したことを特徴とする上下成層を有する
    水域の水質改善装置。
  5. 【請求項5】 下部揚水筒の上部には、逆円錐状の空気
    彈通路を設けた請求項4記載の上下成層を有する水域の
    水質改善装置。
  6. 【請求項6】 散気手段は、中空環体又は中空盤体の上
    面に微小散気孔を穿設し、前記中空環体又は中空盤体に
    加圧空気の給送ホースを連結した請求項4記載の上下成
    層を有する水域の水質改善装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011098256A (ja) * 2009-11-04 2011-05-19 Japan Water Agency 水没式複合型曝気装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011098256A (ja) * 2009-11-04 2011-05-19 Japan Water Agency 水没式複合型曝気装置

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