JPH08276198A - 河川の浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で、嫌気性微生物と好気性微生物
の両方により、効率よく河川水を綺麗に浄化する。 【構成】 浄化装置は河川に、複数個の嫌気性ブロック
２Ａと好気性ブロック２Ｂからなる浄化ブロック２を布
設している。嫌気性ブロック２Ａを下に敷き、この嫌気
性ブロック２Ａの上に好気性ブロック２Ｂを載せてい
る。浄化ブロック２は、骨材３とゼオライト粒４をセメ
ントで空隙のある状態に結合したポーラスコンクリート
である。ゼオライト粒４は、ゼオライト粉末を多孔質の
粒状に固形状に結合したものである。好気性ブロック２
Ｂは、骨材３とゼオライト粒４の両方、あるいは一方
が、嫌気性ブロック２Ａのものよりも大きく、嫌気性ブ
ロック２Ａよりも空隙率を大きく設計している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は河川に敷設して水を浄化
する装置に関する。ところで、本明細書において河川は
湖沼を含む広い意味に使用する。

【０００２】

【従来の技術】建設省は平成４年度の建設技術評価制度
の課題として「河川の公共用水域における高効率直接浄
化システムの開発」を掲げた。その結果が建設大臣から
発表され、砕石、木炭、プラスチック成形品等を使用し
た浄化システムが開発されている。砕石を使用した浄化
システムは、木炭やプラスチック成形品を使用した浄化
システムに比較して、耐久性に優れる特長がある。それ
は、無機質材である砕石は、長期間使用されても、プラ
スチックのように劣化せず、また、木炭のように変形し
ないからである。

【０００３】砕石を使用した浄化システムは、コンクリ
ート成形品を河川に敷設する。コンクリート成形品は、
大きさが２０〜３０ｍｍである砕石を、コンクリートで
空隙ができるように、約１０ｃｍの直径の球状に成形し
たものである。コンクリート成形品を河川に敷設する
と、隙間を通過する河川水は、「流離」と呼ばれる間液
分離現象で浄化される。この浄化システムは、河川水を
コンクリート成形品の隙間に通過して乱流を発生させ、
これによって、比重の重いＳＳをコンクリート成形品の
表面の生物膜に接触して流して分解する。この構造の浄
化システムは、例えば、湖沼では薬師池（東京都）、霞
が裏（茨城県）、野間大池（福岡県）に採用され、河川
では秋川（東京都）等に採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】砕石を使用した浄化シ
ステムは、優れたシステムであるが、河川水を綺麗に浄
化するために、相当に多量の砕石を使用する必要があ
る。木炭を使用する浄化システムは、砕石よりも効率よ
く河川水を浄化できる特長がある。それは、木炭の空隙
に多数の微生物が生息し、この微生物が河川水の汚濁成
分を分解、捕捉して綺麗に浄化するからである。しかし
ながら、木炭を使用する浄化システムは、耐久性がない
ので、木炭を交換する必要がありメンテナンスに極めて
手間とコストがかかる欠点がある。とくに、河川の浄化
システムは、相当量の木炭を使用するので、木炭の交換
は簡単にできない。

【０００５】さらに、微生物を利用した有効な河川の浄
化システムとして、フッ石を破砕した天然ゼオライトを
使用した浄化装置が、特開平４−１８７２８４号公報と
特開平５−３０６１８３号公報に記載される。特開平４
−１８７２８４号公報に記載される浄化装置は、嚢袋に
粒状のゼオライトと軽量気泡コンクリートを入れて浄化
嚢とし、この浄化嚢を排水溝に配設して汚水を浄化する
ものである。特開平５−３０６１８３号公報には、ゼオ
ライトを含む混和材料と水とセメントと化学混和剤とを
混合したペーストを骨材に付着させ、凹凸を設けること
により、植物、微生物、小動物等の棲息に対する悪影響
を防止する水質浄化システムが記載される。これ等の公
報に記載される浄化システムに使用されるゼオライト
は、無数の空隙があって、ここに微生物を生息させるこ
とができる。このため、ゼオライトを使用した浄化シス
テムは、木炭に勝るともおとらない優れた浄化作用があ
る。しかしながら、これ等の公報に記載される浄化シス
テムは、好気性微生物を活発に働かせて水質を浄化する
ものであるが、好気性微生物と嫌気性微生物の両方で効
率よく水質を浄化することができない欠点がある。

【０００６】本発明は、これ等の従来の欠点を解決する
ことを目的に開発されたものである。本発明の重要な目
的は、施工コストを低減して、嫌気性微生物と好気性微
生物の両方で能率よく河川水を綺麗に浄化できる河川の
浄化装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の河川の浄化装置
は、前述の目的を達成するために下記の構成を備える。 （ａ） 河川または河川のバイパス路に複数個の浄化ブ
ロック２を布設している。 （ｂ） 浄化ブロック２は、複数個の嫌気性ブロック２
Ａと好気性ブロック２Ｂとからなる。嫌気性ブロック２
Ａは下に、嫌気性ブロック２Ａの上に好気性ブロック２
Ｂを載せている。 （ｃ） 浄化ブロック２は、骨材３とゼオライト粒４
を、セメントをバインダー５として空隙のある状態に結
合したものである。 （ｄ） ゼオライト粒４は、ゼオライト粉末をバインダ
ーで多孔質の粒状に固形状に結合したものである。 （ｅ） 好気性ブロック２Ｂは、骨材３とゼオライト粒
４の両方、あるいは一方が、嫌気性ブロック２Ａのもの
よりも大きく、嫌気性ブロック２Ａよりも空隙率を大き
く設計している。

【０００８】

【作用】本発明の浄化装置は、嫌気性ブロック２Ａの上
に好気性ブロック２Ｂを敷設する。嫌気性ブロック２Ａ
は空隙が小さく、好気性ブロック２Ｂは空隙を大きくし
ている。このため、嫌気性ブロック２Ａの空隙には河川
水が充分に循環されず、好気性ブロック２Ｂの空隙には
河川水が充分に循環される。河川水の充分に循環されな
い嫌気性ブロック２Ａの空隙は、供給される酸素が制限
されて、嫌気性微生物の繁殖に快適な環境となる。好気
性ブロック２Ｂの空隙には充分に河川水が循環されるの
で、ここには充分に酸素が補給され、好気性微生物の繁
殖に快適な環境となる。さらに、本発明の河川の浄化装
置は、嫌気性ブロック２Ａと好気性ブロック２Ｂの両方
に、ゼオライト粉末を多孔質な粒状に成形したしたゼオ
ライト粒４を、骨材３と一緒に混入して、空隙ができる
ように成形している。ゼオライト粒４を空隙ができる状
態に結合した好気性ブロック２Ｂと嫌気性ブロック２Ａ
は、多孔質であるゼオライト粒４の無数の空隙に微生物
が棲息し、ここに棲息する微生物に、ゼオライト粒４と
骨材３の間に設けられた空隙から河川水が能率よく供給
され、ゼオライト粒４に棲息する微生物が、河川水を能
率よく浄化する。とくに、本発明の浄化装置は、浄化ブ
ロック２に、ゼオライト粉末を多孔質に成形したゼオラ
イト粒４を分散しているので、ゼオライト粒４によっ
て、微生物の生息に快適な環境を設けることができ、微
生物でもって河川水を能率よく浄化できる。また、ゼオ
ライト粒４を骨材３の間に分散させるので、ゼオライト
の使用量を少なくでき、しかも、骨材３の間に分散する
ゼオライト粒４に多量の微生物を繁殖できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための河川の浄化装置を例示するものであ
って、本発明の浄化装置は、構成部品の種類、タイプ、
材質、形状、構造、配置を下記のものに特定するもので
ない。

【００１０】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および
「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付
記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、
実施例の部材に特定するものでは決してない。

【００１１】図１に示す河川の浄化装置１は、河川に浄
化ブロック２を布設した状態を表している。浄化ブロッ
ク２は、嫌気性ブロック２Ａと好気性ブロック２Ｂから
なる。図に示す浄化装置は、川底に複数の嫌気性ブロッ
ク２Ａを敷き、この嫌気性ブロックの上に複数の好気性
ブロック２Ｂを載せている。嫌気性ブロック２Ａは４段
に積層して敷き、好気性ブロック２Ｂは２段に敷いてい
る。

【００１２】浄化ブロックは、骨材３とゼオライト粒４
を、セメントをバインダー５として空隙のある状態に結
合して、図２ないし図４に示すように三角錘形状に成形
したものである。浄化ブロック２の大きさは、１片をた
とえば４０ｃｍとする三角錘である。ただ、本発明の浄
化装置は、浄化ブロックの大きさと形状を特定しない。
浄化ブロックの大きさは、前記の寸法よりも大きく、あ
るいは小さくすることもできる。さらに、形状は、たと
えば、直方体とすることもできる。

【００１３】三角錘あるいは直方体に形成した嫌気性ブ
ロック２Ａは、互いに隣接して敷設する嫌気性ブロック
の表面を面接触状態に配設できる。このようにして、敷
設できる嫌気性ブロックは、隙間を少なくして敷設でき
る。嫌気性ブロックの間に隙間がないと、嫌気性微生物
は活発に活動できる。それは、嫌気性ブロックに棲息す
る嫌気性微生物に充分に酸素が補給されないからであ
る。

【００１４】図２ないし図４に示す浄化ブロック２と
は、各面に凹部６を成形している。表面に凹部６のある
浄化ブロックは、表面を密着させる状態して敷設して、
凹部で境界空隙を設けることができる。

【００１５】好気性ブロック２Ｂに棲息する好気性微生
物は充分に酸素を補給する必要がある。このため、図１
に示すように、好気性ブロック２Ｂの間に隙間ができる
ように、嫌気性ブロック２Ａの上に載せて敷設される。
図１に示す浄化装置は、好気性ブロック２Ｂを２段に敷
設している。好気性ブロックは、好ましくは、図１に示
すように上端の一部を河川の水面から突出させ、あるい
は上端を水面の近傍に配設して敷設される。この状態に
敷設される好気性ブロックは、水面付近にあって酸素の
溶解量の多い河川水が好気性ブロックに循環されて、好
気性微生物を活発に働かせることができる。

【００１６】さらに、浄化ブロック２は、図５の拡大断
面図に示すように、骨材３とゼオライト粒４を、セメン
トをバインダー５として空隙のある状態に結合したポー
ラスコンクリートである。バインダーであるセメントに
は、ゼオライト粉末を添加することもできる。セメント
にゼオライト粉末を添加して製造される浄化ブロック
は、下記の材料を混合して製造される。 セメント………………３３０ｋｇ ゼオライト粉末…………５０ｋｇ 骨材…………………１６５０ｋｇ ゼオライト粒…………３３０ｋｇ 水…………………………９０ｋｇ

【００１７】ただ、本発明は浄化ブロックの配合比を前
記の範囲に特定しない。浄化ブロックには、セメントに
ゼオライト粉末を添加しないで成形することもできる。
セメントにゼオライト粉末を添加して成形された浄化ブ
ロックは、セメントに添加されるゼオライトによって、
骨材とゼオライト粒を結合するセメントの硬化部分にも
微生物を棲息できる特長がある。ゼオライト粉末の混合
量を多くすると、セメントの硬化部分の微生物の棲息環
境を向上できる特長がある。ただ、セメントに対するゼ
オライト粉末の添加量が多すぎると、骨材とゼオライト
粒の結合強度が低下する。

【００１８】骨材に対するゼオライト粒の混合率を高く
することによっても、微生物の棲息環境を改善できる。
ただ、ゼオライト粒は骨材に比較して高価である。この
ため、ゼオライト粒を添加量を多くすると、浄化ブロッ
クの原料コストが高くなる。したがって、骨材に対する
ゼオライト粒の混合率は、コストと微生物の棲息環境と
を考慮して最適値に設計される。たとえば、骨材１００
重量部に対するゼオライト粒の混合率は、２〜６０重量
部、好ましくは５〜５０重量部、さらに好ましくは１０
〜３０重量部、最適には約２０重量部に設計される。

【００１９】骨材と一緒に混合されるゼオライト粒は、
ゼオライト粉末をバインダーで多孔質の粒状に固形状に
結合したものである。

【００２０】ゼオライト粒に使用するゼオライトには人
工ゼオライトを使用する。人工ゼオライトは、発電所等
で多量に廃棄物として発生している石炭灰であるフライ
アッシュを使用して製造される。フライアッシュを使用
すると、廃棄物を有効利用できる特長がある。フライア
ッシュは下記の処理をして人工ゼオライトとすることが
できる。

【００２１】 フライアッシュを、１基底の苛性ソー
ダ水溶液に数時間浸漬して攪拌する。苛性ソーダ水溶液
の濃度は１基底〜３基底とすることができる。 その後、水洗、乾燥して、粉末状の人工ゼオライト
とする。苛性ソーダ水溶液に浸漬されたフライアッシュ
は、ＳｉとＡｌとがＯを介して結合されて、Ｎａ型の人
工ゼオライトとなる。このようにして製造される人工ゼ
オライトは、ＳｉとＡｌに４個のＯが結合さる。Ｓｉは
プラスの４価、Ａｌはプラスの３価であるので、Ａｌの
部分で電子が１個余剰になってこの部分がマイナスにチ
ャージする人工ゼオライトとなる。 Ｎａ型の人工ゼオライトは、Ａｌのマイナスにチャ
ージする部分に、プラスイオンであるカルシウムを結合
させる。カルシウムを結合させるために、人工ゼオライ
トを、カルシウムイオンを含む水溶液に浸漬して、人工
ゼオライトにカルシウムイオンを吸着させる。カルシウ
ムイオンを含む水溶液には、濃度を１Ｎとする塩化カル
シウムの水溶液を使用する。人工ゼオライトの浸漬時間
は３時間とする。人工ゼオライトを塩化カルシウムの水
溶液に浸漬すると、マイナスにチャージする部分にカル
シウムイオンが結合されて、カルシウム型人工ゼオライ
トとなる。カルシウムイオンを吸着させた後、水洗、乾
燥して粉末状のカルシウム型の人工ゼオライトとする。
このようにして製造された人工ゼオライトは、陽イオン
交換容量が約２００ｍｅｑ／１００ｇとなる。

【００２２】フライアッシュから得られたカルシウム型
の人工ゼオライトは、バインダーとして、セメントや合
成樹脂接続剤を使用して、多孔質の粒状に成形してゼオ
ライト粒とする。ただし、ゼオライト粒は、ゼオライト
を多孔質に焼結して成形することもできる。ゼオライト
粒をバインダーで結合して多孔質な粒状に成形するに
は、バインダーの添加量を少なくする。バインダーが多
すぎると、ゼオライト粉末の間をバインダーが塞いでし
まうからである。ゼオライト粒にカルシウム型の人工ゼ
オライトを使用すると、微生物を活発に繁殖できる特長
がある。ただ、ゼオライト粒には鉄型、ナトリウム型、
アルミニウム型のものも使用できる。

【００２３】以上のようにして製造されたゼオライト粒
は、骨材に混合されて、ポーラスコンクリートである浄
化ブロックに成形される。好気性ブロックに使用される
骨材は、嫌気性ブロックに使用される骨材よりも大き
い。好気性ブロックは、大きい骨材によって、嫌気性ブ
ロックのものよりも空隙率を大きく設計している。たと
えば、好気性ブロックの骨材には、平均粒子径を５〜１
３ｍｍとするものを使用し、嫌気性ブロックの骨材には
平均粒子径を２．５〜５ｍｍのものを使用する。

【００２４】骨材の大きさによらず、好気性ブロックの
ゼオライト粒を嫌気性ブロックのゼオライト粒よりも大
きくし、ゼオライト粒の大きさを調整して、好気性ブロ
ックの空隙率を嫌気性ブロックよりも大きくすることも
できる。さらに、好気性ブロックの骨材とゼオライト粒
の両方の粒径を、嫌気性ブロックよりも大きくし、骨材
とゼオライト粒の両方で、好気性ブロックの空隙率を嫌
気性ブロックの空隙率よりも大きくすることもできる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の河川の浄化装置は、安価に施工
して、嫌気性微生物と好気性微生物の両方で能率よく河
川水を綺麗に浄化できる特長がある。それは、本発明の
浄化装置が、嫌気性ブロックの上に好気性ブロックを載
せて敷設し、さらに、嫌気性ブロックおよび好気性ブロ
ックの両方を、骨材と、ゼオライト粉末を多孔質な粒状
に成形したしたゼオライト粒とを空隙ができるように成
形し、さらにまた、骨材とゼオライト粒の粒径を調整し
て、好気性ブロックの空隙率を嫌気性ブロックの空隙率
よりも大きくしているからである。

【００２６】このような独特の構造をしている本発明の
河川の浄化装置は、嫌気性ブロックの空隙には河川水が
充分に循環されず、好気性ブロックの空隙には河川水が
充分に循環され、河川水の充分に循環されない嫌気性ブ
ロックには供給酸素量が制限されて嫌気性微生物が繁殖
し、好気性ブロックの空隙には充分に河川水が循環され
て好気性微生物が繁殖し、嫌気性微生物と好気性微生物
の両方で、河川水が能率よく浄化されるからである。

【００２７】さらに、本発明の河川の浄化装置は、骨材
とゼオライト粒との間に空隙を設け、さらに、ゼオライ
ト粒を多孔質としてここに微生物を棲息させている。こ
の構造の浄化ブロックは、多孔質なゼオライト粒に棲息
する微生物が、骨材とゼオライト粒の隙間に流動する河
川水を効率よく浄化する。さらにまた、骨材とゼオライ
ト粒との間に空隙を設けることによって、骨材の間にゼ
オライト粒を分散させている。このため、ゼオライト粒
の使用量を少なくして、膨大な量の河川水を能率よく浄
化できる特長もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の河川の浄化装置の具体例を
示す概略断面図

【図２】 浄化ブロックの具体例を示す平面図

【図３】 浄化ブロックの具体例を示す正面図

【図４】 浄化ブロックの具体例を示す断面図

【図５】 浄化ブロックの材料構成を示す拡大断面図

【符号の説明】

１…河川の浄化装置 ２…浄化ブロック ２Ａ…嫌気性ブロック ２Ｂ…
好気性ブロック ３…骨材 ４…ゼオライト粒 ５…バインダー ６…凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 健二 香川県観音寺市瀬戸町二丁目14番16号 開 発コンクリート株式会社内 (72)発明者 逸見 彰男 愛媛県松山市来住町645−20 (72)発明者 益田 茂明 徳島県板野郡松茂町豊岡字山ノ手16番地の ７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の全ての構成を有することを特徴と
   する河川の浄化装置。 （ａ） 河川または河川のバイパス路に複数個の浄化ブ
   ロック(2)を布設している。 （ｂ） 浄化ブロック(2)は、複数個の嫌気性ブロック
   (2A)と好気性ブロック(2B)とからなり、嫌気性ブロック
   (2A)を下に、この嫌気性ブロック(2A)の上に好気性ブロ
   ック(2B)を載せている。 （ｃ） 浄化ブロック(2)は、骨材(3)とゼオライト粒
   (4)を、セメントをバインダー(5)として空隙のある状態
   に結合したものである。 （ｄ） ゼオライト粒(4)は、ゼオライト粉末をバイン
   ダーで多孔質の粒状に固形状に結合したものである。 （ｅ） 好気性ブロック(2B)は、骨材(3)とゼオライト
   粒(4)の両方、あるいは一方が、嫌気性ブロック(2A)の
   ものよりも大きく、嫌気性ブロック(2A)よりも空隙率を
   大きく設計している。