JPH07284795A - 深水域における水質改善方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、水深の大きい水域の溶存酸素量
の改善又はＰＨの改善を目的としたものである。 【構成】 水質改善の水深度を多段とし、各段水深度の
相互間を必要な深さ宛重複させることを特徴とした深水
域における水質改善方法。浅水域用揚水筒と、深水域用
揚水筒を併用すると共に、浅水域用揚水筒の下端を深水
域用揚水筒の上端より深い位置に臨ませることを特徴と
した深水域における水質改善方法。一つの揚水筒を浅水
域と深水域の両様に設置できるように構成すると共に、
浅水域に設置した場合の揚水筒の下端を、深水域へ設置
した場合の揚水筒の上端より深くすることを特徴とした
深水域における水質改善方法。上段揚水筒と下段揚水筒
とを連結した装置において下段揚水筒の下端に伸縮筒の
上端を連設し、伸縮筒の下端を水底に固定すると共に、
前記伸縮筒に伸縮手段を付設したことを特徴とする深水
域における水質改善装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、水深の大きい水域
（例えば水深４０ｍ以上）の溶存酸素量の改善又はＰＨ
の改善を目的とした深水域における水質改善方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来深水域の水質を改善するには二段揚
水筒を用いて、上下別々に循環流動させている（特開平
３−１０９９９７号公報、特開平３−１２３６９２号公
報）。

【０００３】前記特開平３−１０９９９７号公報の発明
は下段揚水筒に高濃度酸素水を送水して下段水域の溶存
酸素量の改善に努めている。

【０００４】また特開平３−１２３６９２号公報の発明
は、下段揚水筒の下端部にアルカリ高濃度水を注入し、
ＰＨを調整している。

【０００５】

【発明により解決すべき課題】前記先行技術によれば、
深度の比較的小さい深水域又は深度の大きい所の水量が
少ない場合（例えば水深３０ｍ以下の水量が、水深３０
ｍ以上の水量の１０倍以上あるようなダム、湖・沼等）
には、十分有効であって、全水深に亘り水質改善効果を
十分期待することができる。

【０００６】然し乍ら溶存酸素量の改善だけでなく、Ｐ
Ｈ調整のような場合には、前記先行技術によって水質改
善を期待することはむつかしく、また深水域の水量が比
較的多い場合（例えば水深３０ｍ以下の水量が水深３０
ｍ以上の水量と同等又は５倍以下程度）には、深水層の
水質改善（溶存酸素量に関する）が不十分であると推定
される。即ち浅水域における溶存酸素量の改善は、溶存
酸素量が飽和状態に近い水面部分の水を水中に巻き込
み、これを上下対流させることによって、急速に溶存酸
素量を向上させることができる。

【０００７】間欠空気揚水装置を設置した実施例によれ
ば、水深３０ｍ程度、水量２００万トンのダムに、直径
５０ｃｍ、長さ１０ｍの揚水筒２基を設置した所、１週
間で溶存酸素量をほぼ均一に改善したと報告されてい
る。

【０００８】前記理由は、全水量に対する水面の面積が
広大であるから、水面からの酸素の溶け込みは無制限で
あって、必要な酸素量を供給できるからである。

【０００９】然し乍ら、二段揚水筒における下段揚水筒
に付与できる酸素量は、高濃度酸素水又は微細気泡から
の溶解酸素に限定されるのみならず、深水域の水中及び
水底における微生物による有機物分解の為に厖大な酸素
量が消費されるから水質改善がむつかしいのである。従
って深水域の溶存酸素量を増加させる為の水質改善に
は、深水域で消費される酸素量を上廻る酸素を付与しな
ければならない。然して酸素を供給すれば、好気性微生
物による有機物の分解を促進し、更に多くの酸素を消費
することになるので、前記のように改善すべき深水域の
水量が著しく多い場合には、前記従来の技術による水質
の改善が困難になったのである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】然るにこの発明は、浅水
域の上下対流と、深水域の上下対流とを、その界層にお
いて重複させることにより、浅水域で改善した水流の一
部を深水域まで循環させることにより前記従来の問題点
を解決したのである。

【００１１】即ちこの発明は、水質改善の水深度を多段
とし、各水深度の相互間を必要な深さ宛重複させること
を特徴とした深水域における水質改善方法であり、他の
発明は浅水域用揚水筒と、深水域用揚水筒を併用すると
共に、浅水域用揚水筒の下端を深水域用揚水筒の上端よ
り深い位置に臨ませることを特徴とした深水域における
水質改善方法である。

【００１２】また他の発明は一つの揚水筒を浅水域と深
水域の両様に設置できるように構成すると共に、浅水域
に設置した場合の揚水筒の下端を、深水域へ設置した場
合の揚水筒の上端より深くすることを特徴とした深水域
における水質改善方法である。

【００１３】次に二段揚水筒を用いた発明は、上下二段
に構成した揚水筒の上段揚水筒の吸水の一部又は全部
を、下段揚水筒による循環水層内から吸水させることを
特徴とした深水域における水質改善方法である。

【００１４】また装置の発明は上段揚水筒と下段揚水筒
とを連結した装置において下段揚水筒の下端に伸縮筒の
上端を連設し、伸縮筒の下端を水底に固定すると共に、
前記伸縮筒に伸縮手段を付設したことを特徴とする深水
域における水質改善装置であり、伸縮筒の伸縮手段は、
ワイヤーにより、伸縮筒を上下方向へ引張ることとした
ものである。

【００１５】前記において、浅水域の改善は比較的容易
であり、通常の設置数（１００万トンの水量に直径５０
ｃｍ長さ１０ｍの揚水筒一基）であれば、７日〜１０日
位で溶存酸素量を改善することができる。このことは、
前記で説明したように水面の無尽蔵に近い酸素を無制限
に利用できるからである。通常空気中の酸素の溶解度は
きわめて小さいけれども、水面と空気とは広大な面積で
常時接触しているので、空気中の酸素は必要に応じ急速
に溶解吸収される。

【００１６】

【作用】この発明は、浅水域水流循環の下層と、深水域
水流循環の上層とを所定の範囲（例えば上下２ｍ〜３
ｍ）に亘って重複させることにより、又は深水域の上層
の水を浅水域の揚水筒内へ導くことによって、浅水域の
水質改善に伴って、深水域の水質も改善し得るようにし
て前記従来の問題点を解決したのである。

【００１７】

【実施例１】上部に浮子２を固着させた揚水筒１の下部
に空気室３を装着し、前記揚水筒１の下端へ索条４を介
し、重錘６を連結して自立性の揚水装置５を構成した。
この揚水装置５の基本的構造は広く知られているが、図
３に基づいて揚水の実施例を説明する。

【００１８】図３において、送気ホース７から矢示８の
ように加圧空気を送入する。この加圧空気は、空気室３
内の水圧より若干高い程度（例えば水圧が２kg／cm² な
らば、空気圧は２．５kg／cm² 位にする）である。前記
空気室３は、外室９、仕切壁１０、内室１１よりなり、
内室１１と揚水筒１の外壁との間に連通室１２が介在し
ている。前記のように送気ホース７から空気室内へ加圧
空気を送入すると、空気室３内（外室９と内室１１）の
上部へ逐次溜るので、空気室３内の水位は矢示１３のよ
うに下降する。前記空気室３内の水位が、内室１１の内
壁１１ａの連通孔１５に達すると、空気室３内の空気は
矢示１７、１８、１９のように、各連通孔１４、１５、
１６を経て揚水筒１の下部へ入り、１つの大きな気泡２
０となって矢示２１のように上昇する。この場合の気泡
２０の大きさは、空気室３の容量によって異なるが、一
般的には、揚水筒１の直径を直径とする球体の体積より
大きくしてあるので（例えば１．３〜１．７５倍）、前
記気泡２０の外側は揚水筒１の内壁に密接した状態で上
昇する。そこで恰も気泡２０の上昇浮力により揚水する
ような状態となる。

【００１９】前記のような揚水筒１内の揚水は、所定の
長さだけ上昇した後（事実上１０ｍとか１５ｍの揚水筒
の長さだけ上昇）水中へ放出される。

【００２０】前記における揚水は、揚水筒内の中央部が
最も速く、内壁部が最も遅いので、揚水は図４のように
中央部から外側へ向けて回転している。従って揚水筒１
の先端から放出された揚水は、付近の水を巻き込み乍ら
上昇し、一旦水面に盛り上った後、矢示２２、２３のよ
うに水温に見合う水深を進行し、陸岸に到達し、反転し
て矢示２４、２５のように揚水筒に到り、再び矢示２１
のように上昇する。また図１中下部の揚水筒１ａ、１ｂ
から放出された水は、矢示２６、２７のように水平方向
へ拡散し、岸で反転して矢示２８、２９のように水底付
近を移動した後、再び矢示３０のように上昇する。

【００２１】前記実施例は説明の為に、浅水域Ａの揚水
筒１を１本設け、深水域Ｂの揚水筒１ａ、１ｂを２本と
したが必ずしも本数に限定はない。重要な点は、揚水筒
１の下端より、揚水筒１ａ、１ｂの上端を高くして、三
つの揚水筒により生じる上下対流層を中間部において重
複させた点にある。

【００２２】

【実施例２】図２の実施例は、同一揚水筒１を浅水域で
使用し、所定時間経過後（例えば７日間）深水域に沈降
させて使用したものである。この深度調節には色々の技
術があるが、浮力と、重錘との関係を適宜調節すること
によって容易に目的を達成することができる。例えば浅
水域では浮力を浮子３１、浮室３２に求めて大きくし、
錨３３とその索条３４により深度を定め、深水域では、
浮力を浮子３１にのみ求めて小さくし重錘３５と索条３
６で深度を決めることができる。この場合においても、
水底３７と、水面３８とを測定し、錨３３の索条３４の
長さを規制すれば、揚水筒１の深度を調節することがで
きる。

【００２３】前記浮子３１は合成樹脂発泡体とし、浮室
３２は中空であって、送気ホースを具備させ、送気ホー
スにより浮室３２内の水を排除すれば、浮力を生じるよ
うにしておけば、揚水筒１を上昇又は沈降させることが
できる。

【００２４】前記の外にも、図５のように揚水筒１を水
面に浮べた浮体５５と吊条４２、４２ａで吊り下げ、必
要に応じて吊条４２、４２ａを巻き取り又は巻き出すこ
とにより揚水筒１を矢示６９、７０のように移動させて
深度を調節することができる。前記実施例においては、
浮子３９と重錘４０により揚水筒１を直立安定させ、巻
取機４１、４１ａと吊条４２、４２ａによって、揚水筒
１の上端と水面との距離を調節する。この点は索条３６
の巻取量により測定することができる。予め索条３６に
印をつけておけば、水深の調節は操作時には印の確認を
すればよいことになる。

【００２５】

【実施例３】図６の実施例は２段揚水筒を用いた場合の
ものである。

【００２６】即ち上段揚水筒４３の下部に空気室４４を
嵌装し、空気室４４の直上の揚水筒に、吸水管４５、４
５の基部を連結し、吸水管４５の先端を下段揚水筒４６
の上部拡散層Ｃ付近より下方に開口させたものである。
前記下段揚水筒４６の下部には空気室４７を嵌装し、そ
の周囲には、散気管４８を周続設置する。

【００２７】前記実施例において、送気ホース４９、５
０から加圧空気を矢示５１、５２のように送り込むと、
空気室４７内に空気が溜り、相当量に達すると前記実施
例１（図３）で説明したように、下段揚水筒４６内へ一
度に放出され、気泡弾５３となって下段揚水筒４６内を
矢示６３のように上昇するので、その下端から矢示５４
のように水底３７の水を吸入する。一方散気管４８の周
面に設けた穴から微小気泡５６が発生し、矢示５７のよ
うに上昇する。

【００２８】前記下段揚水筒４６内を上昇した水は、水
中へ放出され、気水分離し、分離水は付近の水と混合し
乍ら矢示５９のように、拡散する。

【００２９】一方分離された空気と、微細気泡とは、上
段揚水筒４３の空気室４４の下部より上昇して、該空気
室４４の上部に溜る。そこで空気室４４内の空気量が一
定量に達すると、前記実施例１（図３）で説明したよう
に、一度に上段揚水筒４３内へ放出され、気泡弾５８と
なって上段揚水筒４３内を上昇する。そこで気泡弾５８
の上昇につれて、吸水管４５から矢示６１のように吸水
し、この吸水された水も上段揚水筒４３内を矢示６０の
ように上昇する。爾後上段揚水筒の上端から拡散した水
は水面付近の水と混合すると共に、その水温に該当する
水深を保って拡散し、上下対流を実現するのである。図
中６２は浮子、６４、６５、６６は案内、６７は水の出
入する孔、６８は重錘である。

【００３０】即ち上段揚水筒の吸入水は下段揚水筒の循
環水の一部である為に、上段揚水筒による浅水域の循環
層と、下段揚水筒による深水域の循環層とは、その境界
付近で重複することになり、浅水域の水質改善の影響
が、深水域に順次浸透することになり、全体の水質を改
善することができる。

【００３１】

【実施例４】図７の実施例は、下段揚水筒の下端に伸縮
筒を連設して、揚水の噴出する水深を調節できるように
したものである。

【００３２】即ち下段揚水筒１０３の下端に蛇腹状の伸
縮筒１０４の上端を連設し、伸縮筒１０４の下端を水底
３７に固定した基台７１上に連結する。伸縮筒１０４の
下部外側には環状の散気管７２を設置すると共に、基台
７１の側壁には通水口７３を設けて伸縮筒１０４と連通
させてある。

【００３３】前記下段揚水筒１０３には空気室７４が嵌
装固定され、空気室７４は外筒７５、仕切筒７６、内筒
７７により構成され、前記各実施例と同様に間欠的に空
気を送るようになっている。前記伸縮筒の内側には、ワ
イヤ７８の先端固定具７９が吊下しており、ワイヤ７８
の基端は基台７１内の滑車８０を介して地上へのウイン
チ（図示してない）まで延長されている。従ってワイヤ
７８を矢示８１の方向へ引張ると、下段揚水筒１０３が
矢示８２の方向へ下降するので、下段揚水筒１０３の上
昇水の噴出位置Ａが下降すると共に、上段揚水筒８３の
上端も下降する。この場合に上段揚水筒８３の上端は下
降しても、気泡弾８４は水面まで上昇するので、水面付
近で揚水が拡散する点で変化はない。これに反し下段揚
水筒１０３の上端が下降すると、下段における循環水の
水位が下降することになり、深水層改善の位置が変化す
る。

【００３４】前記伸縮筒１０４の長さによって改善すべ
き水位も変化するが、水深を３ｍ〜５ｍ調整するのは容
易である。

【００３５】前記下段揚水筒６９の上端には漏斗筒８５
の下端を連結し、漏斗筒８５の上端は支持杆８６を介し
て截頭円錐状の案内蓋８７を介して空気室８８に連結
し、空気室８８の上部には上段揚水筒８３の下端が固定
されている。図中８９は上段揚水筒８３の中間部へ設け
た吸水口、９０は吸水口の案内、９１は浮子、９２、９
３は送気ホース、９４は漏斗筒８５の逆円錐状の芯体、
９５は気泡弾である。

【００３６】前記実施例において、送気ホース９２から
矢示９６のように加圧空気を送入すると、空気室７４に
よって一定量宛下段揚水筒内へ放出されるので、気泡弾
９５となって矢示９７のように上昇し、芯体９４と漏斗
筒８５との間を矢示９８のように上昇し、案内蓋８７に
衝突する。そこで水は矢示９９のように四方へ拡散し、
空気は矢示１００のように上昇して空気室８８に溜り、
所定量（水位が連通筒１０１の下端に達する）溜ったな
らば一度に放出され、気泡弾８４となって矢示１０２の
ように上昇する。

【００３７】この実施例によれば、下段揚水筒の上端の
水深を調節することにより、深水層の改善水位を調節す
ることができる。

【００３８】

【発明の効果】この発明によれば、浅水域と深水域との
境界水流を上下相当の範囲に亘って交わるようにしたの
で、浅水域における水質改善効果が深水域に及び全体の
水質改善を円滑かつ早くする効果がある。

【００３９】また高深度の水域においても、全水を効率
よく処理できると共に、浅水域と深水域の水質を近似に
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】この発明を実施する装置を説明する図。

【図２】同じく他の実施する装置を説明する図。

【図３】同じく空気室の一例を示す一部断面拡大図。

【図４】同じく放出流の上昇時における状態の説明図。

【図５】同じく同一揚水筒を用いる実施装置の説明図。

【図６】同じく上下二段の揚水筒の一部を切断した正面
図。

【図７】同じく上下二段の揚水筒の他の実施例の一部を
切断した正面図。

【符号の説明】

１ 揚水筒 ２ 浮子 ３ 空気室 ４ 索条 ５ 揚水装置 ６ 重錘 ７ 送気ホース ９ 外室 １０ 仕切壁 １１ 内室 １２ 連通室 １４、１５、１６ 連通孔 ２０ 気泡 ３１、３９ 浮子 ３２ 浮室 ３３ 錨 ３４、３６ 索条 ３５、４０ 重錘 ３７ 水底 ３８ 水面 ４１、４１ａ 巻取機 ４２、４２ａ 吊条 ４３ 上段揚水筒 ４４ 空気室 ４５ 吸水管 ４６ 下段揚水筒 ４７ 空気室 ４８ 散気管 ４９、５０ 送気ホース ５３ 気泡弾 ５５ 浮体 ５６ 微小気泡 ５８ 気泡弾 ６２ 浮子 ６４、６５、６６ 案内 ６７ 孔 ６８ 重錘 ７１ 基台 ７２ 散気管 ７３ 通水口 ７４ 空気室 ７５ 外筒 ７６ 仕切筒 ７７ 内筒 ７８ ワイヤ ７９ 固定具 ８０ 滑車 ８４ 上段揚水筒 ８５ 漏斗筒 ８６ 支持杆 ８７ 案内蓋 ８８ 空気室 ８９ 吸水口 ９０ 案内 ９１ 浮子 ９２、９３ 送気ホース ９４ 芯体 ９５ 気泡弾 １０３ 下段揚水筒 １０４ 伸縮筒

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水質改善の水深度を多段とし、各段水深
   度の相互間を必要な深さ宛重複させることを特徴とした
   深水域における水質改善方法。
2. 【請求項２】 浅水域用揚水筒と、深水域用揚水筒を併
   用すると共に、浅水域用揚水筒の下端を深水域用揚水筒
   の上端より深い位置に臨ませることを特徴とした深水域
   における水質改善方法。
3. 【請求項３】 一つの揚水筒を浅水域と深水域の両様に
   設置できるように構成すると共に、浅水域に設置した場
   合の揚水筒の下端を、深水域へ設置した場合の揚水筒の
   上端より深くすることを特徴とした深水域における水質
   改善方法。
4. 【請求項４】 上下二段に構成した揚水筒の上段揚水筒
   の吸水の一部又は全部を、下段揚水筒による循環水層内
   から吸水させることを特徴とした深水域における水質改
   善方法。
5. 【請求項５】 上段揚水筒と下段揚水筒とを連結した装
   置において下段揚水筒の下端に伸縮筒の上端を連設し、
   伸縮筒の下端を水底に固定すると共に、前記伸縮筒に伸
   縮手段を付設したことを特徴とする深水域における水質
   改善装置。
6. 【請求項６】 伸縮筒の伸縮手段は、ワイヤーにより、
   伸縮筒を上下方向へ引張ることとした請求項５記載の深
   水域における水質改善装置。