JPH0957286A

JPH0957286A - 水質浄化装置

Info

Publication number: JPH0957286A
Application number: JP21168595A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Katayama; 敬一片山
Original assignee: KAIYO KENSETSU KK
Current assignee: KAIYO KENSETSU KK
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 1997-03-04
Anticipated expiration: 2015-08-21
Also published as: JP3393962B2

Abstract

(57)【要約】【課題】製造コスト、運用コストを抑えながら、水棲
生物の生息環境を整え、かつ小型な水質浄化装置を開発
する。【解決手段】内部に表面粗度が比較的大きな物質を充
填した通水性の網体を重ねて一体にし、エアコンプレッ
サを連結した空気の拡散器を前記網体の間又は周辺に取
り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水の流出入が比較
的少ない閉鎖系の湖沼、ダム、貯水池や、水の流出入は
あるが汚濁が認められる開放系の河川、海、水路、上下
水道等の水を浄化する水質浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水の流出入が比較的少ない閉鎖系である
貯水池は、汚濁しやすい。この貯水池の水質汚濁は、下
水(工場排水、家庭排水)や浮遊物質の混入する一方、水
の流出入が少ないことから水中の酸素が欠乏し、水棲生
物の死骸が適切に分解されないために生ずる。汚濁がひ
どくなれば、微生物や水棲生物の死骸が腐敗してスカム
が生じ、更に水質が悪化する。そこで、例えば人工の貯
水槽に曝気形の浄化装置を設け、強制的に貯水槽等へ酸
素を供給しながら水質浄化を図っている。

【０００３】従来の曝気形浄化装置には、水を機械的に
撹拌して酸素と水とを接触させるもの、水を空中に噴
射、落下させて水面下の水の対流と波立作用とを相乗さ
せて曝気するものや、強制的に水への通気を試みて貯水
池深層での曝気を行う給気式等がある。例えば、特公昭
62-18231号に見られるものは給気式であり、貯水池に発
生するスカムを除去することにより、嫌気性醗酵による
ガスの発生を抑え、曝気の効率を低下させないようにし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】人工的な貯水池、すな
わち比較的狭い範囲の閉鎖系の水域に対する水質浄化で
あれば単純な曝気のみで十分であるが、自然の湖沼や、
人工のダム、貯水池等、水域が広い場合や、更に自然の
河川、海や人工の水路、上下水道等、水の流出入をもつ
開放系の水域も含めて浄化を考えた場合、より進んで水
棲生物が生息する環境を整える働きを有するのが望まし
い。本発明者は、水棲生物の生息環境を整える目的か
ら、微生物増殖充填材、例えばカキ殻、砂礫、サンゴ砂
等を詰めたケーシングに空気噴出装置を設けた海水浄化
装置(特開平3-229692号)を提案している。この浄化装置
は、カキ殻等が持つ微生物等の死骸の分解能力と好気性
菌の繁殖能力とを水質浄化に利用したものである。

【０００５】上記浄化装置は、より多くの微生物増殖充
填材に水が流出入を繰り返すことにより、水棲生物の生
息環境を整えるので、主に開放系の水域に適しており、
程度のひどい汚濁を浄化する能力はない。水質浄化に力
点を置いたものとしては「水中礫間浄化システム」(共和
技術計画株式会社製)がある。この浄化システムは、大
量の砂礫又は多孔質セラミックスをフィルタとして用
い、この砂礫又は多孔質セラミックスに空気を送り込ん
で強制的に水の流れを形成して汚濁を浄化するものであ
るが、すべての砂礫又は多孔質セラミックスに気泡が行
き渡らず、付着物質の洗い落としの作業が別途必要にな
る手間の問題がある。

【０００６】上記「水中礫間浄化システム」は、砂礫又は
多孔質セラミックスにフィルタとしての機能を持たせる
ため、大型化する傾向にある。貯水池でも、例えばゴル
フコースへの散水を目的として設けたゴルフ場の貯水池
では、比較的小規模なものが多数存在するのが通例であ
り、こうした大型の浄化装置を個別に設けるのは現実的
でなく、しかも設置コストが掛かりすぎ、当然運用コス
トもかさんできてしまう。そこで、自然の湖沼、河川や
海、人工のダム、水路、上下水道や貯水池等、水の流出
入のある開放系、水が停滞する閉鎖系を問わず、水質浄
化から進んで水棲生物の生息環境を整えることで浄化し
た状態を保つことができる水質浄化装置を開発すること
とし、しかも小型化することを前提に、製造コスト、運
用コストとも抑えられる構造について検討した。

【０００７】

【課題を解決するための手段】検討の結果、開発したも
のが、内部に表面粗度が比較的大きな物質を充填した通
水性の網体を重ねて一体にし、エアコンプレッサを連結
した空気の拡散器を前記網体の間又は周辺に取り付けた
水質浄化装置である。網体に充填する物質はカキ殻が好
ましいが、他の貝の殻でもよいし、砂礫、珊瑚砂や凹凸
のある人工的なブロック、多孔質セラミックス等でもよ
い。以下、この充填物質を「カキ殻等」の語で代表する。
網体は、プラスチック製剛性ネットのほか、素材を問わ
ず、十分な通水性があれば容器状のものでも構わない。
本発明の浄化装置は、網体に充填したカキ殻等に好気性
菌を繁殖させ、この好気性菌により水棲生物の死骸を分
解して水質浄化を図るもので、網体の大きさ、設置方法
を工夫して、浄化の効果の拡散とカキ殻等の洗浄とを同
時に実現するものである。

【０００８】拡散器は気泡を放出し、この気泡により、
重ねた網体に充填したカキ殻等に付着、残存する微生物
又は水棲生物の死骸やその分解物、汚泥を継続して払い
落として、改めて浄化装置を洗浄する必要を省く。気泡
は、複雑な形状をしたカキ殻等の隅々にまで行き渡るよ
うに細かいほどよく、十分な洗浄ができるように、拡散
器への空気の供給圧力を高め、気泡に放出の勢いを与え
るとよい。また、拡散器による気泡の放出で、一方でカ
キ殻等に酸素が間断なく供給されて好気性菌の繁殖が促
進され、他方でカキ殻等からのミネラル等の拡散が促さ
れる。更に、曝気作用も併せ持ち、これらが相乗してよ
り質の高い浄化を実現するのである。

【０００９】網体に充填したカキ殻等は、好気性菌の繁
殖場所を確保して、水の対流により網体へ送り込まれる
微生物や水棲生物の死骸等を分解する。特にカキ殻は自
然素材なので水質浄化を妨げる金属等の流出がなく、む
しろ各種ミネラルを放出し、水棲生物の生態系の回復及
び維持を図る。これは、水の流出入を問わず、あらゆる
水域、自然の湖沼、河川や海、人工のダム、水路、上下
水道や貯水池等、開放系、閉鎖系の水域すべてに対して
効果がある。

【００１０】上記浄化装置は、長尺の筒の網体を所定間
隙で同一面内に並べた層を複数重ねて一体にするのがよ
い。網体は、偏平な板状でもよいが、長尺の筒、特に円
筒状の網体を所定間隔で並べて積層することで、気泡又
は水の流れを各網体の内部にまで十分に到達させ、この
気泡又は水の流れにより網体に充填したカキ殻等から付
着物を引き剥がすことができる。この円柱の底面の直径
は、30cm以下が好ましい。各網体の間隔は、広すぎても
狭すぎても、気泡や水の流れが網体を避けてしまうの
で、網体とほぼ同幅にするのがよい。更に、こうして並
べた網体の層を重ねることで、好気性菌の繁殖場所を広
範囲に確保しながら、気泡の到達が難しい死角の形成を
防止するのである。

【００１１】具体的な水質浄化装置は、内部にカキ殻等
を充填した通水性の網体を積み重ねて一体にし、エアコ
ンプレッサを連結した空気の拡散器を最下層の網体の下
方又は該下方の周辺に取り付けた構造となる。網体は、
長尺の筒の形状のものを同幅の間隔を設けて並べて層を
形成し、この層を水の流れに対して直交する向きに重ね
るのがよい。例えば、河川では、上流から下流に沿った
線上に、各網体が直立状態となるように層を重ねること
になる。更に、前記のように網体を積層した浄化装置
を、上流から下流に沿った線上に配列するとなおよい。
つまり、浄化装置の群を形成するわけである。

【００１２】自然の湖沼、人工のダム、貯水池等、閉鎖
系の水域に上記浄化装置を設置する場合、水の流れを形
成する必要がある。そこで、上記浄化装置の網体に対
し、下端をエアコンプレッサと連結した対流パイプを取
り付けて、パイプ内面に摺接しながら上昇する気泡を形
成する程度の空気をエアコンプレッサからこの対流パイ
プ下端に供給するのである。対流パイプの長さは、設置
する水域の水深の半分程度でよく、通常下層から上層へ
の対流を形成することが目的であるから、必ずしも水質
浄化装置の本体である網体と一体に構成する必要はな
い。対流パイプは、ポリ塩化ビニルで構成すると、安価
で錆びない。

【００１３】対流パイプ下端へ供給した空気は、断面へ
の字形の気泡を形成し、対流パイプ内に摺接しながら上
昇する。この気泡は、対流パイプ内の水を上下に分断
し、対流パイプをシリンダーと見た場合のピストンに相
当する。そして、この気泡のピストンが上昇すること
で、気泡上部の水を押上げ、同時に気泡下部の水を吸い
上げて、下から上へと水の流れを作る。更に、押上げら
れた水は上方の水を下方へ追いやり、水底では対流パイ
プ下端から水が吸い上げられることで周りの水を呼び込
む結果、全体として水の対流を形成するのである。対流
パイプ上端から放出する気泡は、水域への酸素の供給を
も担い、曝気の作用も有する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下図を参照しながら、本発明の
水質浄化装置の実施形態について説明する。図１は対流
パイプ１を立設した構造の水質浄化装置２を表した斜視
図、図２はカキ殻３を充填した網体としてのプラスチッ
ク製剛性ネット４の斜視図で、図３は同装置２を貯水池
５に設置した状態を表した断面図である。この例では、
カキ殻３を充填した円筒状のネット４を４列ずつネット
４とほぼ同幅の間隔をあけて並べたものを一層とし、各
層のネット４の向きを直交させながら９層に重ねて鋼製
アングル材を外枠６として組付け、最下層のネット７下
方に設けた拡散器８の中央から各層を貫通してポリ塩化
ビニル製の対流パイプ１を立設している。

【００１５】図２に見られるように、円筒形のネット４
の中には、カキ殻３がぎっしりと詰め込まれている。カ
キ殻３のほかには、バカ貝の殻等も使用できるが、カキ
は養殖が進んでおり、比較的殻を入手しやすい利点があ
る。このような貝殻を利用することは、従来廃棄物扱と
して処分されていた貝殻を有効利用する点で有意義であ
り、ほとんど購入費用が掛からないので、比較的安価に
浄化装置を製作できる利点がある。

【００１６】本発明の水質浄化装置は、カキ殻に繁殖す
る好気性菌の働きを借りて、カキ殻に付着する微生物や
水棲生物の死骸を分解し、無機物にすることで用水を浄
化する点に特徴がある。カキ殻は、砕いてネットに詰め
込むことで表面粗度を大きくでき、好気性菌の繁殖が容
易になる上、ミネラル等を流出させやすくなることか
ら、好気性菌による水質浄化がより促進される。しか
し、小さく砕いたカキ殻を保持するには、ネットの網目
を小さくする必要があり、カキ殻も小さくなるために通
水性が阻害される問題があるほか、カキ殻を砕く手間も
掛かる。よって、通常は、図２にみられるように、カキ
殻３をそのままネット４に充填する。

【００１７】このように、カキ殻３を充填したネット４
を積層した浄化装置２は、図３に見られるように、例え
ばゴルフ場の貯水池５の水底９に設置し、外部のエアコ
ンプレッサ10から連結パイプ11を通して拡散器８と対流
パイプ１とに空気を供給し、対流パイプ１は大きな気泡
をピストンとして水を押上げて、貯水池５全体の対流12
を形成し、拡散器８から細かな気泡を放出して各ネット
４のカキ殻３を洗浄する。もちろん、各気泡は曝気作用
も有する。

【００１８】図４は、対流パイプ１の働きを表わした断
面図である。対流パイプ下端13に挿入した連結パイプ11
から供給する空気14は、球状から変形しながら膨張し、
断面への字形につぶれた気泡15となって対流パイプ内面
16に摺接しながら上昇する。これは、気泡15が浮力によ
って上昇するとき、気泡15の上面の水が側面に沿って気
泡15の下面に回り込み、気泡15の上面の水の密度が低下
して上面が突出し、逆に気泡15の下面の水の密度が高く
なって下面が凹むからである。このように、対流パイプ
１をシリンダーとすれば、気泡15がピストンとして機能
し、この気泡15は対流パイプ１内の水を押上げ、気泡15
が上昇した分(図４中ハッチング部分)だけ対流パイプ１
内が負圧となるから、対流パイプ下端13から新たに水17
を吸い込むことになる。こうして形成された対流12(図
３参照)は、カキ殻３に付着した好気性菌の働きで浄化
した水底９付近の水を上方へ押上げ、未だ汚濁状態にあ
る水面18付近の水を浄化装置２へ導く。

【００１９】この例の拡散器８は、図３に見られるよう
に、エアコンプレッサ10から連結パイプ11を通して供給
される空気を細かな気泡として広範囲に拡散させて放出
するため、図１に見られるように、上面に細かな空気孔
19を多数設けた構造をしている。このように、本発明に
おける拡散器８は、細かな気泡を拡散させることができ
る構造であればよく、例えば、長尺方向に空気孔を配し
た中空パイプの一端から空気を供給して、この空気の供
給端を軸に中空パイプを回転させるなどの拡散器も考え
られる。

【００２０】図５は拡散器(図中省略)から放出された気
泡20がカキ殻３にぶつかり、このカキ殻３の表面に付着
した微生物等の死骸又は汚泥等21を引き剥がす状態を表
わした正面図である。拡散器が放出した気泡20は、浮力
により、カキ殻３の表面との衝突を繰り返しながら上昇
する。この衝突による衝撃が、カキ殻３の表面に付着し
た微生物等の死骸又は汚泥等21を引き剥がすのである。
細かい気泡20は、どんなにいりくんだ構造のカキ殻３の
表面にも衝突でき、また気泡20は無数かつ間断なく生成
されるため、すべてのカキ殻３が継続して洗浄されるの
である。

【００２１】こうした拡散器の働きをより効果的にする
には、図２に見られるように、網体として直径30cm以下
の円筒状のネット４にカキ殻３を充填するのがよい。ま
た、このネットを互いに密接して配すると、隣り合うネ
ットが密接する部分に微生物等の死骸又は汚泥等が堆積
しやすくなる上、気泡や水の流れも阻害されるので、図
１に見られるように、各ネット４を、このネット４とほ
ぼ同幅の間隔をあけて並べるのである。こうして、ネッ
トの表面積の対容積比を増やし、気泡や水の流れが十分
にカキ殻と接触できるようにし、カキ殻に繁殖する好気
性菌による水質浄化の促進を図り、そしてカキ殻のミネ
ラルをより広範囲に拡散させて、効率的な浄化を実現す
るのである。こうした効率的な水質浄化を図る意味か
ら、図６に見られるように、平行な複数のネット４を互
い違いに積層した浄化装置22も考えられる。

【００２２】自然の河川や海、人工的な水路や上下水道
等、水の流出入がある開放系の水域に本発明の浄化装置
を設置した場合でも、その水の流出入だけではカキ殻に
付着した微生物等の死骸又は汚泥等を完全に洗い流すこ
とは難しいから、拡散器は設けることが望ましい。これ
に対して、対流パイプは水の流れがない閉鎖系、自然の
湖沼や人工的なダム、貯水池において、対流を生成する
ことを目的としているから、必要に応じて設ければよ
い。図７は、河川23に本発明の浄化装置24を設置した状
態を表わす斜視図である。この例の浄化装置24は、垂直
に立てた各ネット４を河川23の流れに直交して重ねるよ
うに配列し、かつ複数の浄化装置24を多段に配列して群
を形成している。このように、本発明の浄化装置は、対
流パイプと拡散器との組み合わせにより、様々な運用形
態を構築できるため、製造コストを抑えることができる
のである。

【００２３】また、貯水池に本発明の浄化装置を設置す
る場合、その数、大きさは、その貯水池の大きさ、水底
の形状等を勘案して決定する。例えば、単純なすり鉢状
の比較的小型な貯水池には、浄化装置を１体配すれば十
分だが、複雑に入り組んだ貯水池や大型の貯水池では、
適当な間隔で複数の浄化装置を配する必要がある。この
場合、連結パイプを分岐して、１台のエアコンプレッサ
に複数の浄化装置を並列に接続することで、運用コスト
を抑えることができる。また、設置場所の関係から１本
の連結パイプに直列で複数の浄化装置を接続する場合も
考えられる。いずれにしても、対流パイプの生成する対
流が相乗するように、連結パイプと対流ポンプとの接続
点における空気圧を調整することが肝要である。

【００２４】本発明の水質浄化装置は、人為的な手段に
頼るのではなく、自然が持つ浄化能力を助勢する形を採
用している。つまり、カキ殻の浄化作用(好気性菌の繁
殖、ミネラル等の流出)により、水棲生物が生息できる
状態、すなわち水を浄化した状態に変容させ、これに気
泡による曝気作用を相乗させているのである。また、特
別な材料や薬品を用いず、主構成品が自然の産物のカキ
殻であるので、新たな汚染の問題もなく、自然に優しい
浄化装置を構築できるのである。

【００２５】

【発明の効果】本発明の水質浄化装置は、あらゆる場
所、自然の湖沼、河川や海、人工的なダム、水路、上下
水道、貯水池等を問わず、また水の流出入の有無を問わ
ずに適用できる汎用性を持ちながら、構造が簡単で、安
価に製造でき、しかも運用コストが低廉である。しかし
ながら、カキ殻の持つ浄化作用を助勢する形で、極めて
自然的に、かつ効果的に浄化を進めていく点が優れてい
る。こうして浄化された水は、水棲生物が生息可能な環
境として復活し、食物連鎖が正しく行われるようになる
ので、異臭の発生もなくなり、例えばゴルフコースへも
安心して散水できるような用水の確保が達成できるので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】対流パイプを立設した構造の水質浄化装置を表
した斜視図である。

【図２】カキ殻を充填したプラスチック製剛性ネットの
斜視図である。

【図３】同装置を貯水池に設置した状態を表した断面図
である。

【図４】対流パイプの働きを表わした断面図である。

【図５】拡散気が放出する気泡の働きを表わした正面図
である。

【図６】平行な複数の網体を互い違いに積層した浄化装
置を表わした斜視図である。

【図７】川に本発明の浄化装置を設置した状態を表わす
斜視図である。

【符号の説明】

１対流パイプ２水質浄化装置３カキ殻４ネット８拡散器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に表面粗度が比較的大きな物質を充
填した通水性の網体を重ねて一体にし、エアコンプレッ
サを連結した空気の拡散器を前記網体の間又は周辺に取
り付けてなる水質浄化装置。
【請求項２】請求項１記載の網体が長尺の筒であり、
該網体を所定間隙で同一面内に並べた層を複数重ねて一
体にしてなる水質浄化装置。
【請求項３】内部にカキ殻等を充填した通水性の網体
を積み重ねて一体にし、エアコンプレッサを連結した空
気の拡散器を最下層の網体の下方又は該下方の周辺に取
り付けてなる水質浄化装置。
【請求項４】請求項３記載の網体に対し、下端をエア
コンプレッサと連結した対流パイプを取り付けて、パイ
プ内面に摺接しながら上昇する気泡を形成する程度の空
気をエアコンプレッサから該対流パイプ下端に供給する
ことを特徴とする水質浄化装置。