JPH08156876A - 浮体式水域浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、河川や湖沼等の水底へ酸素濃度の
高い水流を圧送して水域の浄化を行なうための装置に関
し、特に水底へ向け斜向流を発生させて、広い水域にわ
たり水質改善を図れるようにしたものである。 【構成】 浮体21の水中部に表層水５を吸引して水流を
発生する水流発生筒１が支持部材20を介して設けられ、
これにより吐出される斜向流３に予め微細気泡を混入す
るための空気圧入手段39が設けられている。また、水
温、塩分および溶存酸素の水質計測器や水中テレビカメ
ラを含んだ水中監視装置10が設けられるとともに、その
検出情報を受けるモニター装置11が設けられている。こ
のようにして、底層土の巻き上げを伴うことなく、酸素
濃度の高い斜向流３を連行流７とともに大量に且つ効率
よく水底へ圧送することにより直接に底層の溶存酸素を
改善するとともに、温度および塩分の躍層を撹拌し破壊
して、総合的に水質改善を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、河川や湖沼等の水域に
浮体を浮遊させて同浮体からの作業により水域の浄化を
行なうための装置に関し、特に水底付近の酸素濃度を高
めて水域全体としての水質改善をはかれるようにした浮
体式水域浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の浮体式水域浄化装置の一例として
図４に示すようなものがあり、浮体に装着されたプロペ
ラを利用する送水装置47により酸素濃度の高い表層水５
を吸引して、送水管46を介して水底まで送水するように
なっている。その際、送水装置47で吸引された表層水に
は、多孔質の空気吐出ノズルを利用する通常の気泡混合
装置48により気泡が混入されるようになっている。な
お、図４において、符号４は貧酸素水層を示し、14は発
電機，26はエアコンプレッサー，49は揚貨機を示してい
る。

【０００３】従来の浮体式水域浄化装置の他の例として
は図５に示すようなものがあり、浮体50に設置されたモ
ータ51の鉛直軸を介して回転駆動されるインペラ式送水
装置52で下方に向かう下向流53を発生させるようになっ
ている。そして、このような下向流53の発生に伴い酸素
濃度の高い表層水５が水底付近の貧酸素水層４へ到達す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示す
ような従来の浮体式水域浄化装置では、長い送水管46を
必要とし、送水管内の摩擦抵抗が大きいため、単位動力
当たりの送水量が少なく、また周辺水の連行が生じない
ので水質改善範囲が狭いという問題点がある。さらに、
通常の気泡混合手段が用いられていめので、発生する気
泡の径を微細にすることができず、気泡の水中滞留時間
が短くなって、酸素の溶け込み効率が低くなるという問
題点もある。

【０００５】また、図６に示すような浮体式水域浄化装
置では水流発生装置が直接浮体に固定され、流向調節機
構がないため、吐出水の水深や方向の制御が困難であ
る。このため、水底が浅くなったり、水面の水位が下が
ったりして水深が変わる等の環境変化が生じた場合、流
速の調節が難しく、下向流53が強すぎると、底層土54を
そのまま直撃し底層土の巻き上げを招くという不具合が
あり、また下向流53が弱すぎると、表層水５の短絡回流
となり、貧酸素水層４が残るという不具合がある。

【０００６】本発明は、上述のような問題点の解消をは
かろうとするもので、浮体により水流発生装置を水中の
必要深度に支持して、酸素濃度の高い表層水や中層水の
吸引と、所要の吐出深度とを確保するとともに、水底ま
での到達距離を長くして水底への直撃を避けることがで
きる斜向流の発生により、水底に到達するまでに大量の
連行水量を加算して、水底への経済的な大容量送水を図
れるようにし、しかも新鮮空気の微細気泡も含ませるこ
とにより、溶存酸素濃度の向上も図れるようにした、浮
体式水域浄化装置を提供することを目的とする。

【０００７】さらに本発明は、溶存酸素量の低下の一因
となっている底層の滞留水塊に流動力を与えるようにし
て、溶存酸素の増加を図るとともに、酸素消費の原因と
なる水底滞留物としての汚濁物の拡散も図れるようにし
て、水域の浄化を総合的に能率よく行なえるようにした
浮体式水域浄化装置を提供することも目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
め、本発明の浮体式水域浄化装置は、自航または非自航
の浮体に支持部材を介して装着された両端開放型の水流
発生筒と、同水流発生筒を水中における使用状態から水
面上方の格納位置へ移動させる格納機構と、上記水流発
生筒を上記支持部材により水中に支持した使用状態で同
水流発生筒の一端の吸入口を通じ酸素濃度の高い上方の
水を吸入し斜め下方に向けた他端の吐出口から水底方向
へ斜向流を圧送すべく同水流発生筒内に装着された送水
装置とをそなえるとともに、上記水流発生筒に吸入され
た水に空気の微細気泡を混入させるべく上記浮体に搭載
され上記水流発生筒に接続された空気圧入手段をそなえ
て構成されたことを特徴としている。

【０００９】また、本発明の浮体式水域浄化装置は、水
温，塩分および溶存酸素を計測する水質計測器ならびに
水中テレビカメラを含んだ水中監視装置が装備されると
ともに、同水中監視装置で得られた情報のモニター装置
が装備されていることを特徴としている。

【００１０】さらに、本発明の浮体式水域浄化装置は、
上記浮体が双胴船として構成され、上記支持部材がアー
ム状に形成されて双胴船の双胴間で船体中心線を含む鉛
直面と平行に旋回できるように基端を船体に軸支される
とともに先端に上記水流発生筒を装着されていることを
特徴としている。

【００１１】また、本発明の浮体式水域浄化装置は、上
記水流発生筒が上記支持部材の先端に回動可能に軸支さ
れるとともに、同水流発生筒の使用時における傾斜角を
調節する水流発生筒傾斜角調節機構が同水流発生筒と上
記支持部材との間に装架されていることを特徴としてい
る。

【００１２】さらに、本発明の浮体式水域浄化装置は、
上記格納機構が、上記支持部材をほぼ水平な状態へ回動
させることにより上記水流発生筒を水面上方の位置に格
納する支持部材回動機構として構成されたことを特徴と
している。

【００１３】また、本発明の浮体式水域浄化装置は、上
記水流発生筒が複数個並設され、左右の各外側の水流発
生筒の吐出口が互いに末広がりとなる方向へ向くように
船体中心線より外向きの角度をもって上記支持部材に装
着されていることを特徴としている。

【００１４】

【作用】上述の本発明の浮体式水域浄化装置では、酸素
濃度の高い表層水や中層水が水流発生筒に吸引され斜向
流として水底へ向け圧送されるので、水塊の水平流動が
促進され、酸素濃度の高い表層や中層付近の水を大量に
連行する作用が行なわれるようになって、底層部の溶存
酸素量が大幅に高められるようになる。また、上記水流
発生筒の傾斜筒調節機構が設けられていると、斜向流の
方向が調節されるので、水域の水深に応じ水底への斜向
流の圧送が適切に行なわれるようになる。

【００１５】そして、同斜向流に空気圧入手段により微
小気泡が混入されることと相まって、大量の酸素濃度の
高い水を水底に沿う貧酸素水層へ送り込む作用が行なわ
れるほか、水底付近に滞留する温度差および塩分差をも
った躍層を破壊する作用が行なわれる。さらに、水層に
おけるアオコなどの微細藻類を光の届きにくい水底付近
に送り込み、その増殖作用を減じる作用もある。

【００１６】また本発明の浮体式水域浄化装置では、上
記水流発生筒の支持部材が、アーム状に形成されて、双
胴船の双胴間の水面上方でほぼ船長方向に延在する格納
状態から、支持部材回動機構による下方への旋回に伴っ
て上記水流発生筒を水中の使用状態へ降下させる構成に
なっているので、水流発生筒の使用および格納のための
移動操作が簡便に行なわれるようになる。そして、上記
アーム状の支持部材の先端に上記水流発生筒が複数並設
され、左右の各外側の水流発生筒の吐出口が互いに末広
がりに向けられることにより、水底付近への斜向流の圧
送が広い範囲にわたって行なわれるようになる。

【００１７】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
浮体式水域浄化装置について説明すると、図１はその縦
断側面図、図２はその喫水面付近の水平断面図、図３は
その横断面図である。

【００１８】図１〜３に示すように、浮体としての双胴
船21の船体端部より張り出して、酸素濃度の高い表層水
（中層水の酸素濃度が高い場合は中層水も含む）５を吸
引し、水底へ向け圧送するための３個の両端開放型水流
発生筒１が、２本のアーム状支持部材20の先端部に、固
縛フレーム15を介して取り付けられている。なお、各水
流発生筒１は上方からの水の吸引を行ないやすいよう
に、吸入口１ａをもつ筒体端部が、図１に示すごとく、
やや上方へ弯曲して形成されている。

【００１９】各アーム状支持部材20は、双胴船21の双胴
間において船体中心線を含む鉛直面と平行に旋回できる
ように基端を船体にヒンジ31を介し軸支されており、同
支持部材20をほぼ水平な状態へ回動させることにより水
流発生筒１を水面上方の位置に格納するための支持部材
回動機構として、油圧シリンダ32による回動機構が設け
られるか、または懸吊ロープ33，ダビット35および巻き
上げウインチ34からなる巻き上げ式回動機構が設けられ
る。

【００２０】各水流発生筒１は、いずれも内部にジェッ
トノズル（あるいはインペラ）のごとき送水装置47を装
備されており、表層水が船内の送水ポンプ16で吸引され
て吐出管22，30を介し水流発生筒１内のジェットノズル
より噴出され、斜向流３を発生するようになっている。

【００２１】その際、表層水は加圧水ポンプ17によって
も吸引され、エアコンプレッサー26より圧送された空気
と空気混合装置９により混合された状態で加圧タンク27
に送水されて酸素の溶存量が高められる。なお、空気の
代わりに、純酸素の混合を行なってもよい。すなわち本
実施例では、空気の概念に酸素ガスを含むものとする。
そして、加圧タンク27からの吐出管28は吐出圧力が比較
的低い送水ポンプ16の吐出管22からの水流と合流するよ
うになっており、その合流はエダクターの原理で吸引効
果を発生できる合流ノズル29を介して行なわれる。この
ようにして吐出管30に流れるジェットノズル用駆動水に
は、微細気泡が混入されるようになる。

【００２２】アーム状支持部材20は、パイプで形成し
て、駆動水の送水パイプに兼用してもよい。駆動水の吐
出管22，28，30として鋼管や耐圧ホースなどが使用され
る。図２および図３に示すように、３個の水流発生筒１
のうち左右の各外側の水流発生筒１の吐出口１ｂは、互
いに末広がりとなる方向へ向くように船体中心線より外
向きの角度をもって固縛フレーム15に取り付けられてい
る。そして固縛フレーム15と一体の各水流発生筒１が、
水中での使用時における傾斜角を調節できるように、固
縛フレーム15はアーム状支持部材20の先端部に軸支さ
れ、水流発生筒傾斜角調節機構としての油圧シリンダ23
が、水流発生筒１と一体の固縛フレーム15と支持部材20
との間に装架されている。

【００２３】水流発生筒１またはその固縛フレーム15に
は水質計測器８が設けられるが、このような水質計測器
は必要に応じ船体にも取り付けられる。また、水流発生
筒１の後方で水質改善の効果を確認できるように、水質
計測器や水中テレビカメラを含んだ吊下げ式または曳航
式の水中監視装置10も設けられるようになっており、こ
れらの機器８，10で得られた情報は船上のモニター装置
11で観測される。なお、上記の各水質計測器では水温や
塩分濃度，溶存酸素などが計測される。

【００２４】モニター装置11で観測される情報により水
流発生筒１の設置水深を最適深さに設定する操作が行な
われ、このようにして最適運転となるような調整が行な
われる。さらに、船上には人工衛星を利用した船位測定
装置37やエコーサウンダー等の測深装置36が設けられ、
水深計測を行なって作業の安全性および効果が高められ
るようになっている。なお、図１において、符号４は水
底部の貧酸素水層を示し、６は底泥層，７は連行流，12
は自航装置，13は舵装置，14は発電装置，38は船体後部
に張出した点検調整用プラットフォーム、Ｅは主機を示
す。

【００２５】本実施例の浮体式水域浄化装置は上述のよ
うに構成され、表層水５を水底の貧酸素水層４へ斜向流
３として圧送するジェット式水流発生筒１が設けられる
とともに、斜向流３の方向を調節する傾斜角機構として
り油圧シリンダ23が装備されているので、水域の水深
や、水質に応じて水底への斜向流３の圧送が適切に行な
われるようになり、しかも斜向流３は連行流７を伴うの
で、同斜向流３にエアコンプレッサー26や加圧タンク2
7，加圧水ポンプ17等を含む加圧水装置39からの微細気
泡が混入されることと相まって、大量の酸素高濃度水を
貧酸素水層４に送水することが可能になる。

【００２６】また、作業を停止して本装置の浮体として
の双胴船21の移動が行なわれる場合は、あらかじめ水流
発生筒１が昇降・格納機構により水面上方へ引き上げら
れるので、双胴船21の航行が抵抗の少ない状態で行なわ
れる効果もある。さらに、本装置では、作業員がモニタ
ー装置11を見ながら、水流発生筒の設置水深や傾斜角度
の制御を行なったり、バルブ19の開度調整による気泡混
入制御やバルブ18による水流発生筒１への流量調節を行
なったりできるようになっているが、これらの制御を水
質計測器８，水中監視装置10およびエコーサウンダー36
からの検出情報に基づき自動的に行なう制御系を設ける
ようにしてもよい。

【００２７】また、本実施例では、すべての水流発生筒
１が船体と分離した支持・格納機構に取り付けられてい
るが、同支持・格納機構の深度調整機能を省略し船体部
に固定された水流発生筒も設けることができる。また水
流発生筒１の支持・格納機構は油圧ロッド等で駆動され
る回転式・伸縮ロッド方式にしてもよい。この方式で
は、水流発生筒の船上での格納長さを短くすることがで
きるので、作業終了時に水流発生筒を甲板上へ格納し保
守・点検が容易となる。

【００２８】また状況によっては、空気の混入のための
加圧水システムの代わりに、水流発生筒の内部に空気吐
出用の散気管を取り付けるか、送水ポンプの吐出側の配
管系に空気混合装置を追加設置したものを用いてもよ
い。さらに、状況によっては、水流発生筒の傾斜角調節
機構23の代わりに、水流発生筒を船体または支持部材に
固定し、その吐出側に流向を制御するための上下、横方
向に方向を変えられる可動ノズルを取り付けてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の浮体式水
域浄化装置によれば、次のような効果が得られる。 (1) 表層水を水底へ斜向流として圧送する水流発生筒
や、同斜向流の方向を調節する装置をそなえているの
で、水域の水深に応じ水底への斜向流の圧送が適切に行
なわれるようになり、しかも斜向流は連行流を伴うの
で、同斜向流に気泡混入手段からの微小気泡が混入され
ることと相まって、大量の酸素高濃度水を水底に沿う貧
酸素水層へ効率よく送り込むことができる。 (2) 表層水を水底へ斜向流として圧送する複数の水流発
生筒のうち左右の最外側のものは互いに末広がりに取り
付けられているので、吐出水が広範囲に広がり、面的改
善効果が大きい。 (3) 同時に大量の表層水の底層への圧送が行なわれるこ
とにより、その水域の温度および塩分の躍層を破壊する
ことができる。 (4) 水温、塩分および溶存酸素の水質計測器や水中テレ
ビカメラを含んだ水中監視装置が装備されて、検出され
た情報がモニター装置で観測されるので、装置運転のコ
ントロールが的確に行なわれ、水底への斜向流の圧送が
適切に行なわれるようになる。 (5) 水流発生筒が格納機構を介し昇降可能に設けられ、
同水流発生筒の不使用時は水面上方にまで引き上げられ
るため、浮体の移動は水抵抗の少ない状態で行なわれ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての浮体式水域浄化装置
の縦断側面図である。

【図２】図１の装置の喫水面付近の水平断面図である。

【図３】図１の装置の横断面図である。

【図４】従来の一例としての浮体式水域浄化装置を示す
側面図である。

【図５】従来の浮体式水域浄化装置の他の例を示す立面
図である。

【符号の説明】

１ 水流発生筒 １ａ 吸入口 １ｂ 吐出口 ３ 斜向流 ４ 貧酸素水層 ５ 表層水 ６ 底泥層 ７ 連行流 ８ 水質計測器 ９ 空気混合装置 10 水中監視装置 11 モニター装置 12 自航装置 13 舵装置 14 発電機 15 固縛フレーム 16 送水ポンプ 17 加圧水ポンプ 18，19 バルブ 20 アーム状支持部材 21 浮体（双胴船） 22 吐出管 23 水流発生筒傾斜角機構としての油圧シリンダ 24 駆動部 25 送水管 26 エアコンプレッサー 27 加圧タンク 28 吐出管 29 合流ノズル 30 吐出管 31 ヒンジ 32 油圧シリンダ 33 ロープ 34 巻き上げウインチ 35 ダビット 36 エコーサウンダー 37 船位測定装置 38 プラットフォーム 39 加圧水装置 41 ストレーナー 42 シーチェスト 43 錨 44 係船ロープ 45 係船ウインチ 46 送水管 47 送水装置 48 通常の気泡混合装置 49 揚貨機 50 浮体 51 モータ 52 インペラ式送水装置 53 下向流 Ｅ 主機

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自航または非自航の浮体に支持部材を介
   して装着された両端開放型の水流発生筒と、同水流発生
   筒を水中における使用状態から水面上方の格納位置へ移
   動させる格納機構と、上記水流発生筒を上記支持部材に
   より水中に支持した使用状態で同水流発生筒の一端の吸
   入口を通じ酸素濃度の高い上方の水を吸入し斜め下方に
   向けた他端の吐出口から水底方向へ斜向流を圧送すべく
   同水流発生筒内に装着された送水装置とをそなえるとと
   もに、上記水流発生筒に吸入された水に空気の微細気泡
   を混入させるべく上記浮体に搭載され上記水流発生筒に
   接続された空気圧入手段をそなえて構成されたことを特
   徴とする、浮体式水域浄化装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の浮体式水域浄化装置に
   おいて、水温，塩分および溶存酸素を計測する水質計測
   器ならびに水中テレビカメラを含んだ水中監視装置が装
   備されるとともに、同水中監視装置で得られた情報のモ
   ニター装置が装備されていることを特徴とする、浮体式
   水域浄化装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の浮体式水域浄
   化装置において、上記浮体が双胴船として構成され、上
   記支持部材がアーム状に形成されて双胴船の双胴間で船
   体中心線を含む鉛直面と平行に旋回できるように基端を
   船体に軸支されるとともに先端に上記水流発生筒を装着
   されていることを特徴とする、浮体式水域浄化装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の浮体式水域浄化装置に
   おいて、上記水流発生筒が上記支持部材の先端に回動可
   能に軸支されるとともに、同水流発生筒の使用時におけ
   る傾斜角を調節する水流発生筒傾斜角調節機構が同水流
   発生筒と上記支持部材との間に装架されていることを特
   徴とする、浮体式水域浄化装置。
5. 【請求項５】 請求項３または４に記載の浮体式水域浄
   化装置において、上記格納機構が、上記支持部材をほぼ
   水平な状態へ回動させることにより上記水流発生筒を水
   面上方の位置に格納する支持部材回動機構として構成さ
   れたことを特徴とする、浮体式水域浄化装置。
6. 【請求項６】 請求項３〜５のいずれか１つに記載の浮
   体式水域浄化装置において、上記水流発生筒が複数個並
   設され、左右の各外側の水流発生筒の吐出口が互いに末
   広がりとなる方向へ向くように船体中心線より外向きの
   角度をもって上記支持部材に装着されていることを特徴
   とする、浮体式水域浄化装置。