JPH0880498A

JPH0880498A - 水質浄化装置

Info

Publication number: JPH0880498A
Application number: JP21994794A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Sano; 正浩佐野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】閉鎖水域の低層域にオゾンを供給して底泥か
らの栄養塩類などの成長促進物の溶出を抑えるととも
に、低層域の栄養塩類を表層域の植物性プランクトンに
供給しないようにして水質浄化をはかる。【構成】酸素発生手段３２およびオゾン発生手段３３１
ならびに水面近傍の水を吸引するポンプ３３２からなり
該ポンプが吸引した水と前記オゾン発生手段が発生した
オゾンとを混合してオゾン水を生成するオゾン水生成手
段３３を内部に設けた浮遊体２と、散水口を設けた散水
管５と、前記オゾン水生成手段の排出口と前記散水管と
を繋ぐ導水管４とからなるオゾン水を池沼の低層域に注
入するようにした水質浄化装置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

【０００２】本発明は、農業用水溜池のような小規模な
湖沼池の水質浄化を図るに適した水質浄化装置に関す
る。さらに詳細には、本発明は、小規模な湖沼池の低層
域へオゾン水を供給することによって湖沼池の水質を浄
化する装置に関する。

【０００３】また、本発明は、河川、湖沼、溜池などの
低層域の酸素付加装置に関する。

【０００４】

【従来の技術】

【０００５】農業用水用の溜池は全国でおよそ２２万個
所が設けられている。これらの農業用溜池は、水田の減
少などの理由から農業用水としての使用が減少し、閉鎖
性の流域となって水の流れが無くなって水たまりとなっ
ている。これらの溜池は、水深や池の底の形状が不定で
あり、全体に浅い水深と、狭い面積であることから水温
が上昇しやすくなっている。さらに、これら使用されな
くなった溜池は、都市近郊にあり生活雑排水が流入する
ので富栄養化している。このような環境から、これら溜
池の底はヘドロ状態になっており、さらにごみの不法投
棄等によってごみが浮遊し、アオコ等の発生が著しく水
圏の破壊が進み問題となっている。

【０００６】これらの溜池などの浄化方法として、噴水
を用いて池水を汲み上げて空中に噴出させ空気に曝して
酸素を供給して水質を改善することが試みられている。
しかしながら、これらの方法や装置による水質浄化法に
よっても、次ぎのような条件があるときには、十分に水
質を浄化することは困難であった。

【０００７】すなわち、湖沼池などの閉鎖水域における
水質悪化は、直接的には閉鎖水域への汚濁物質の流入が
原因であるといえるが、間接的には流入した汚濁物質に
起因した、アオコなどの植物性プランクトンの大量発生
による水の着色や異臭の発生や、この植物性プランクト
ンが死滅し腐敗することによって生じる悪臭の発生など
の水質汚濁や、硫化水素ガス等の低層域から発生するガ
スの悪臭などによる水質汚濁などの環境悪化がある。

【０００８】閉鎖性水域における水質悪化は以下のよう
に進行すると考えられる。生活排水や農業排水や畜産排
水等が流入すると、窒素やリンを含む有機汚濁物が閉鎖
性水域に供給される。これら有機汚濁物は、そのまま水
に溶解して拡散するか水底に沈殿して堆積する。このう
ち水中に溶け出した有機汚濁物は、表層付近で水中の微
生物の食物となって好気的に分解される。この時に水中
の酸素を消費することから、有機汚濁物が流入すれば水
中の溶存酸素は減少していき、水の富栄養化が進行す
る。ここで、有機汚濁物を分解することで増殖した微生
物はやがて死に、その死骸は有機物として水底に沈殿す
る。

【０００９】一方、これら死骸を含む沈殿堆積した有機
汚濁物は、底泥の中で別の微生物によって嫌気的に分解
され、植物性プランクトンの栄養源となる無機塩類（栄
養塩類）とメタンやアンモニアや硫化水素などのガスに
なる。嫌気分解で発生したガスのうちメタンガスは、そ
の後水中で好気的な酸化を受けて二酸化炭素となる。こ
れらはみな植物性プランクトンが光合成を行う際に必要
なものである。従って、流入した有機汚濁物は微生物に
よる分解をうけ、結局、そのほとんどが植物性プランク
トンに利用されるものとなって、植物性プランクトンが
大量発生する要因になる。

【００１０】近年、夏場の大量発生による環境への影響
が問題となっているアオコ等の植物性プランクトンが異
常に発生するには、前述の栄養塩類特にオルトリン酸と
二酸化炭素のほか、植物性プランクトンの成長を促進す
る微量金属（Ｍｎ，Ｆｅ等）の生成促進物質と、高水温
と充分な光（日光）の生成促進条件が必要である。

【００１１】この成長促進物質は、通常底泥中に沈殿・
蓄積されており、低域層に酸素が存在するときには、底
泥から溶出した微量金属は酸化されて底泥上に沈殿する
が、低層域が無酸素状態になると底泥から栄養塩類と共
に溶出して表層部へ上昇し植物性プランクトンを育成す
ることになる。従って、有機汚濁物が流入することによ
って水中の酸素が消費されると底泥から成長促進物質が
水中に供給されることになり、植物性プランクトンの異
常増殖を誘発する。

【００１２】一方、ガスによる悪臭については、水が富
栄養化することによって溶存酸素が不足して好気性微生
物の活動が妨げられ、底泥の嫌気的分解で発生したメタ
ンやアンモニアや硫化水素ガスが酸化分解されずに水面
からそのまま大気中に放出されてしまうことが原因であ
る。

【００１３】以上のことから、有機性汚濁物の流入する
溜池等の小規模な閉鎖性水域では、低層域が無酸素状態
になったときから、急速にその水質の悪化が進んでい
く。従って、アオコ等植物性プランクトンの異常発生を
抑制するには、低層域の溶存酸素量を確保し、底泥から
の栄養塩類と成長促進物の溶出を抑えるとともに、低層
域の栄養塩類を表層域の植物性プランクトンに供給しな
いことが必要となる。

【００１４】従来から、水の溶存酸素量を増加させる方
法として、曝気噴水や水中撹拌装置がある。これらは低
層域の溶存酸素量の改善、および表層水と低層水の混合
による水温上昇の抑制を目的としており、そのほとんど
は、低層域の水を表層域へ移動する方向への水流を発生
している。

【００１５】しかしながら、前述の植物性プランクトン
異常増殖のしくみを考慮すると、この方法では、低層域
の無酸素状態の水に底泥から溶出している栄養塩類及び
成長促進物を、直接表層域の植物性プランクトンに供給
してしまう状態になってしまい、かえって植物性プラン
クトンの異常増殖を引き起こす恐れがある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】

【００１７】本発明は、これらの状況に鑑み閉鎖水域の
低層域の溶存酸素量を確保して底泥からの栄養塩類など
の成長促進物の溶出を抑えるとともに、低層域の栄養塩
類を表層域の植物性プランクトンに供給しないようにし
て水質浄化をはかる水質浄化装置を提供することを目的
とする。

【００１８】また、本発明は、表層域に発生したアオコ
などの植物性プランクトンをこれらが生活できない低層
域に送り込んで死滅させ、植物性プランクトンを減少さ
せるようにした水質浄化装置を提供することを目的とす
る。

【００１９】さらに、本発明の他の目的は、噴水型の水
質浄化装置などと組み合わせて使用するときに、移動可
能とすることによって、低層域の水質汚濁要因を減少さ
せた後この浄化装置が他の区域に移動して新たな区域の
水質浄化を行えるような水質浄化装置を提供することを
目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】

【００２１】上記の目的を達成するために、本発明は、
表層部から取り入れた水とオゾンとを混合して湖沼池の
低層域に送り込むようにするとともに、この装置を水上
を浮遊する形式とし、さらに浮遊体の側面または底面か
ら水を取り込むようにした。

【００２２】

【作用】

【００２３】本発明に係る低層域酸素付加装置は、栄養
塩類および成長促進物を表層の植物性プランクトンに対
して供給することなく、効率よく低層域に酸素を付加す
ることによって、底泥から栄養塩類や微量金属の溶出を
抑制する。

【００２４】本発明は、オゾン水供給装置を浮遊体に設
けるととも吸水口を浮遊体の側面または底面などの表層
域の水を取り込むようにしたので、表層域に発生した植
物性プランクトンを生活できない低層域に送り込んで死
滅させることができる。さらに、オゾン水を低層域に供
給することによって低層域の底泥から微量金属が発生す
ることを阻止でき、植物性プランクトンの大量発生を阻
止することができる。また、取り込まれた表層域の植物
性プランクトンは、殺藻力の大きなオゾンとともに導水
管中を送られるので、この間に植物性プランクトンは多
くの部分が死滅し、表層部へ還流する量を極めて小さく
することができる。

【００２５】

【実施例】

【００２６】本発明に係る水質浄化装置１実施例を、図
１を用いて説明する。図１は、本発明に係る水質浄化装
置の全体構成を示す概念図である。

【００２７】この図に示すように、水質浄化装置１は、
水面に浮遊する１もしくは複数の浮遊体２に設けたオゾ
ン水供給手段３と、該オゾン水供給手段からのオゾン水
を水底付近に設けた散水管５に送る導水管４とから構成
される。オゾン水供給手段３は、空気取入手段３１と、
酸素発生手段３２と、オゾン水生成手段３３とから構成
される。オゾン供給手段３は、それぞれ別の浮遊体に分
散して設けることもできるし、一つの浮遊体内に設ける
こともできる。

【００２８】浮遊体２は、フロート２１と枠２２と、太
陽電池パネル２３と例えばＦＲＰ製の防水ケース２４か
ら構成される。防水ケース２４には、水密的に閉じられ
る蓋２４１が設けられ、防水ケース内に水が侵入するこ
とを防いでいる。太陽電池パネル２３には図示を省略し
た蓄電池が充放電制御回路を介して接続させ、その出力
は、空気取入手段３１や酸素発生手段３２やオゾン水生
成手段３３の電源として用いられる。各浮遊体は連結器
２５を用いて結合されている。

【００２９】空気取入手段３１は、既知の空気圧縮機３
１１と雨水の侵入を阻止するように構成された吸気口３
１２から構成されており、圧縮空気はパイプ３１３を介
して酸素発生手段３２へ送り出される。酸素発生手段３
２は、例えば、複数の吸着槽３２１と酸素ガス糟３２２
からなるＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）式酸素
ガス発生装置から構成され、空気取入手段３１から送ら
れてきた圧縮空気を用いて酸素ガスを生成し、オゾン水
生成手段３３へ送り出す。オゾン水生成手段３３は、オ
ゾナイザ３３１と、吸水口３３３が水中に開口した水中
ポンプ３３２と、オゾンガス供給パイプ３３６が内部に
挿入された反応糟３３５と、オゾン水送給パイプ３３７
とからなり、酸素発生手段３２から送られた酸素ガスに
オゾナイザ３３１で放電してオゾンを生成し、このオゾ
ンと水中から取り入れた植物性プランクトンを含んだ水
とが混合されてオゾン水を生成する。オゾン水は、オゾ
ン水送給パイプ３３７から、散水管５へ向けて送りださ
れる。これらの各手段の運転動作は、制御装置３３８に
よって制御される。

【００３０】導水管４は、屈曲自在に構成され、水位の
変動や水深の変化に対応し得るようになっている。散水
管５は、オゾン水供給パイプ５１と、これから放射状に
延びた散水枝管５２と、着底アンカー５４とから構成さ
れ、散水管高さ調節アーム５３を備えることによって散
水管の高さを調節し、散水管埋没転倒防止板５５によっ
て散水管の埋没と転倒を防止している。さらに、散水枝
管５２は、散水管保持ロープ５６によってほぼ水平に保
持されている。散水枝管５２には、小孔が多数設けられ
ており、オゾン水が広い範囲に排出されるようになって
いる。

【００３１】散水枝管５２の近傍に溶存オゾン濃度検出
手段６を設けることによって、低層域の溶存オゾン濃度
を検出して制御装置３３８に送ることができ、検出値に
基づいてオゾン供給量を最適な値に制御することができ
る。

【００３２】第２図を用いて散水管の他の構成例を示
す。散水枝管５２は、可撓性のホースで構成され、その
先端は散水枝管端固定アンカー５４´に固定されてい
る。固定アンカー５４´には散水枝管引き上げ用ブイ５
７が繋がれており、散水管を自由に移動させることがで
きるようになっている。この構成によれば底の形状にか
変わりなく散水枝管を設置することができる。

【００３３】次ぎに、本発明の水質浄化装置の運用例を
説明する。まず、着底アンカー５４を底から引き上げて
装置を処理地点に移動させる。処理地点に到達すると、
着底アンカーを降ろして着底させ、太陽電池を南向きに
して装置を係溜する。一定点に係溜した状態で、酸化力
の強いオゾン水を低層域に注入することによって、低層
部の還元溶出物を酸化沈殿させる。オゾン濃度が十分に
高くなった状態で、オゾナイザ３３１の働きを停止し、
酸素水の注入に切り替え、低層部に酸素を供給して好気
的状態を作る。低層部の好気的状態が安定したら、その
状態を保持するためにこの区域に他の曝気装置などを設
置して、本装置は次ぎの処理地点へ移動させる。この浄
化サイクルを繰り返すことで、短期間で汚染の強い場所
の状態を改善することができる。

【００３４】

【発明の効果】

【００３５】本発明の水質浄化装置は、低層部に酸化力
の大きなオゾン水を供給するようにしたので、底泥から
鉄（Ｆe）やマンガン（Ｍn）などの植物性プランクトン
成長促進物が溶出しても酸化して沈殿させるので、これ
らの表層域への移行を抑制することができる。

【００３６】オゾンとともに酸素を低層域に供給するこ
とができるので、底泥表層および低層域での好気性性物
の活動を可能としてリン酸等の栄養塩類の溶出を抑制
し、水域の自浄作用を回復させることができる。

【００３７】底泥から水面までの間を好気的状態にし、
底泥内部から発生するガスを酸化することによって分解
し、悪臭ガスが大気中へ放出されることを抑制すること
ができる。

【００３８】表層から低層へ継続的に水を循環させるこ
とにより、水温躍層の形成を抑制し、低層の栄養塩類お
よび成長促進物を表層の植物性プランクトンに供給する
ことなく、水域全体の水を、溶存酸素量と水温が均一な
状態にする。

【００３９】比重が同じ水の形でオゾン水を供給するの
で、水深の大小にかかわらず、少ないエネルギーで効率
よく低層に酸素を付加することができる。

【００４０】植物性プランクトンの覆い表層水を取り込
み、ポンプで加圧後、植物性プランクトンの活動に適さ
ない低層部へ移送するので、それらの異常増殖を抑制す
ることができる。

【００４１】オゾン水を使用するときには、取り込まれ
た植物性プランクトンが導水管内で殺藻力のあるオゾン
に曝されながら低層域へ移送されるので、それらの増殖
を抑制することができる。

【００４２】ソーラー発電と装置の浮遊構造とによっ
て、装置自体の移動が容易であり、自由に移動しながら
広い範囲に渡って、処理することができる。

【００４３】積極的に移動しながら植物性プランクトン
を取り込むことによって、水域全体の表層域から植物性
プランクトンを除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水質浄化装置の構造を示す概念
図。

【図２】散水枝管の他の構成を示す図。

【符号の説明】

１水質浄化装置２浮遊体３オゾン水生成装置４導水管５散水管６溶存オゾン濃度検出手段２１フロート２３太陽電池パネル２４防水ケース３１圧縮空気生成手段３２酸素発生手段３３オゾン水生成手段５２散水枝管５４着底アンカー３３１空気圧縮機３２１吸着槽３２２酸素ガス槽３３１オゾナイザ３３２水中ポンプ３３５反応槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オゾン水を池沼の低層域に注入するよう
にした水質浄化装置において、酸素発生手段およびオゾ
ン発生手段ならびに水面近傍の水を吸引するポンプから
なり該ポンプが吸引した水と前記オゾン発生手段が発生
したオゾンとを混合してオゾン水を生成するオゾン水生
成手段を内部に設けた浮遊体と、散水口を設けた散水管
と、前記オゾン水生成手段の排出口と前記散水管とを繋
ぐ導水管とからなる水質浄化装置。
【請求項２】ポンプが水中ポンプである請求項１記載
の水質浄化装置。
【請求項３】ポンプの吸水口が水面近くの水中に設け
られている請求項１または請求項２に記載の水質浄化装
置。
【請求項４】ポンプの吸水口が浮遊体の側面または底
面に設けられている請求項１ないし請求項３のいずれか
に記載の水質浄化装置。
【請求項５】導水管が屈曲自在なホースで構成されて
いる請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の水質浄
化装置。
【請求項６】散水管が可撓性の管で構成されている請
求項１ないし請求項５のいずれかに記載の水質浄化装
置。