JPH105785A - 深水層曝気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で、揚水管及び循環水管の収縮範
囲を大きくでき大きな水位変動に追従できる深水層曝気
装置を提供すること。 【解決手段】 浮上槽２の底部に揚水管４及び循環水管
５を鉛直方向に接続配置すると共に、該揚水管４及び循
環水管５の上端を該浮上槽２の底部に開口し、該揚水管
４の下端に空気泡を該揚水管４の内部に供給する散気管
１０を配置し、循環水管の下端を深水層内に開口する返
流水吐出口１２を設けた構成の深水層曝気装置であっ
て、揚水管４及び循環水管５はそれぞれ外管４−１、５
−１内を内管４−２、５−２が摺動する二重管構造であ
り、内管４−２、５−２が外管４−１、５−１内を摺動
する摺動力は内管が有する浮力であり、内管のそれぞれ
は水底に設置されたアンカーにワイヤーで係留すること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、湖沼、ダム貯水池
等に適用する深水層曝気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、湖沼、ダム貯水池には、生活排
水、農畜産排水、工場排水等が流入して富栄養化が進行
し、貯水池中の栄養塩濃度が高くなっている。水深の比
較的深い湖沼や、ダム貯水池では季節的に成層が形成さ
れる。成層が未形成の場合には、植物プランクトンの光
合成作用により生産された酸素や、空気中より溶け込ん
だ酸素が、水域全体に行き渡り、嫌気状態は形成されな
い場合が多い。

【０００３】しかしながら、成層が形成された場合に
は、成層下部の深水層への酸素供給が行なわれなくな
り、低層及び低泥中の有機物分解に伴い、溶存酸素が消
費され、殆どゼロに近づく。このような状況下では、底
泥近傍で還元反応が進行し、底泥表面の堆積物より、栄
養塩、重金属等の溶出が起る。このような状態に置かれ
たとき、棲息している生物に重大な障害が起ることは広
く知られており、深水層曝気装置は酸素を付加した深層
水を深層中に拡散させ、上記のような障害を取り除くた
めに用いられる。

【０００４】従来この種の深水層曝気方法としては、直
接曝気する方法と深水層の水を汲み揚げ空気と接触させ
て返還する方法とがある。深水層水を汲み揚げて空気と
接触させる場合は、揚水量が多く、全揚程の高いポンプ
が必要であり、常時このポンプを運転するには運転費が
高くなるという問題がある。そのため直接曝気する方法
が広く行なわれている。

【０００５】直接曝気方法を実施する曝気装置は、揚水
管内に空気泡を放射し、該空気泡が揚水管内を上昇する
ときの浮力を利用して、貯水池の下層の水を上昇させて
汲み揚げると共に曝気し、その後、循環水管を通して該
曝気した水を下層に返流するように構成したもので、こ
れにより、溶存酸素の豊富な水を下層に供給することが
できる。この曝気装置は比較的低動力で、底層部全層に
酸素を付加できることから広く利用されている。

【０００６】上記のように直接曝気による曝気装置は、
成層ができ水位変動幅の大きい水域で利用される場合が
多い。この水位変動に対応するため曝気装置の揚水管及
び循環水管を水位変動に応じて伸縮自在にする必要があ
る。従来、この種の曝気装置の揚水管及び循環水管で水
位変動に対応するものとして、蛇腹方式（例えば、公開
実用昭和５８−４０３００号参照）と二重管方式（例え
ば、特開昭５８−２４３９７号公報参照）がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の蛇腹式の曝気装置も二重管式の曝気装置もそれぞれ
下記のような問題があった。

【０００８】蛇腹方式にあっては、蛇腹が収縮している
ため、揚水管、循環水管における配管損失が大きく、水
位変動に追従するための装置構造が複雑且つ大規模にな
ると共に、浮上槽や全体の装置規模が大きくなる。

【０００９】また、二重管方式にあっては、揚水管及び
循環水管の伸縮範囲がその最大長さの１／２未満とな
り、大きな水位変動への追従は困難である。また、蛇腹
方式と同様、水位変動に追従するための装置構造が複雑
且つ大規模になると共に、浮上槽や全体の装置規模が大
きくなる。

【００１０】また、上記蛇腹方式も二重管方式も、カウ
ンターウエートの重量で揚水管及び循環水管の収縮を行
なう必要があり、水位変動が大きく、最低水深が非常に
低い場合には、ワイヤリングが複雑になるという問題も
あった。

【００１１】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、構造が簡単で、揚水管及び循
環水管の収縮範囲を大きくでき大きな水位変動に追従で
きる深水層曝気装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、浮上槽底部に揚水管及び循環
水管を鉛直方向に接続し配置すると共に、該揚水管及び
循環水管の上端を該浮上槽底部に開口し、該揚水管の下
端に空気泡を該揚水管内部に供給する散気管を配置し、
循環水管の下端を深水層内に開口する返流水吐出口を設
けた構成の深水層曝気装置であって、揚水管及び循環水
管はそれぞれ外管内を内管が摺動する二重管構造であ
り、内管が外管内を摺動する摺動力は内管が有する浮力
であり、内管のそれぞれは水底に設置されたアンカーに
ワイヤーで係留することを特徴とする。

【００１３】また、請求項２に記載の発明は請求項１に
記載の深水層曝気装置において、内管の外周には上下方
向及び水平方向に所定の間隔で摺動用ローラーが設けら
れ、該摺動用ローラーに案内されて内管が外管内を摺動
することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の深水層曝気装置の
全体構造を示す断面図である。図において、本深水層曝
気装置１は、後に詳述する構造の浮上槽２を具備し、該
浮上槽２の上面には開口部３が設けられている。４は揚
水管であり、５は循環水管であり、該揚水管４及び循環
水管５はいずれも浮上槽２の底部に鉛直方向に接続配置
されている。

【００１５】揚水管４は外管４−１と該外管４−１内を
摺動する内管４−２からなり、該内管４−２は水より比
重が軽く浮力を有するような構造になっているか、又は
水より比重の軽い材料で構成されている。そして内管４
−２が外管４−１内を摺動するときの摺動力はこの浮力
となるようになっている。

【００１６】また、循環水管５も揚水管４と同様、外管
５−１と内管５−２からなり、該外管５−１内を内管５
−２が摺動するようになっている。また、該内管５−２
は水より比重が軽く浮力を有するような構造になってい
るか、又は水より比重の軽い材料で構成されている。そ
して内管５−２が外管５−１内を摺動するときの摺動は
この浮力で行なうようになっている。

【００１７】揚水管４の内管４−２及び循環水管５の内
管５−２はいずれも水底に設置されたアンカー６、７に
ワイヤー８、９で係留している。揚水管４の内管４−２
の下端開口には散気管１０が配置しており、該散気管１
０に接続された配管１１から空気を供給することによ
り、空気泡が内管４−２内に供給されるようになってい
る。また、循環水管５の内管５−２の下端には吐出口１
２を設けている。

【００１８】上記構成の曝気装置において、配管１１か
ら散気管１０に空気を送り、散気管１０から大量の空気
泡を揚水管４の内管４−２に供給すると、空気泡の浮上
に伴い連行流が生じ、内管４−２内の水は内管４−２内
及び外管４−１内を通って上方に流動する。外管４−１
の上端より浮上槽２内に流入する。

【００１９】上記揚水管４の内管４−２及び外管４−２
内を流動する間に水と微細な空気泡が水中に効率良く混
合し、水中に酸素が溶解する。更に浮上槽２内に流入し
て水中に含まれている余剰の空気泡が大気中に放出され
る。

【００２０】浮上槽２内の水位Ｗ１が貯水池の水面Ｗ２
より高くなると、その水位差により豊富に酸素の溶解し
た浮上槽２内の水は循環水管５の外管５−１内及び内管
５−２内を通って下流し、内管５−２の下端には吐出口
１２から吐き出され深水層内に戻される。

【００２１】図２は揚水管４の詳細構造を示す図で、同
図（ａ）一部断側面、同図（ｂ）は外管４−１の横断
面、同図（ｃ）は内管４−２の横断面、同図（ｄ）は摺
動用ローラー部の側面図、同図（ｅ）は摺動用ローラー
部正面図である。

【００２２】図示するように、外管４−１の下方の内面
に４個の受金物２１が水平に等間隔で設けられている。
また、内管４−２の上端外周には頂部フランジ２２が設
けられ、該頂部フランジ２２の外周に前記４個の受金物
２１に係止する４個の受金物２３が設けられている。

【００２３】また、内管４−２の外周には上下方向で且
つ水平方向に等間隔で複数（図では上下方向に５個、水
平方向に４個）の摺動用ローラー２４が設けられてい
る。摺動用ローラー２４は内管４−２の外周面に固定さ
れたローラー金物２４−１に、ローラー２４−２がロー
ラー軸２４−３で回転自在に支持された構造である。ま
た、内管４−２の下端開口部には散気管１０が配置され
ている。

【００２４】上記構成の揚水管４において、内管４−２
は水より比重が軽く水中で浮力を有する材料で構成され
ている。貯水池の水面Ｗ２の上昇時には浮上槽２及び揚
水管４の外管４−１も上昇し、該外管４−１の内面に設
けた受金物２１に内管４−２の外周面に設けた受金物２
３が係止すると共に、内管４−２の外周面最上段に設け
た摺動用ローラー２４のローラー２４−２が外管４−１
下端の内周面に当接している。従って、この状態で内管
４−２は受金物２１、２３及び摺動用ローラー２４によ
る８点で外管４−１に支持されることになる。

【００２５】貯水池の水面Ｗ２が下降すると、内管４−
２の浮力により該内管４−２は外管４−１内を摺動しな
がら上昇する。このとき摺動用ローラー２４のローラー
２４−２は外管４−１の内周面に沿って回転し、内管４
−２を滑らかに摺動する。貯水池の水面Ｗ２が下降し、
内管４−２が外管４−１内に収まるにつれ、摺動用ロー
ラー２４のローラー２４−２と外管４−１の内周面との
当接部が増え、内管４−２と外管４−１の中心線のずれ
ができるだけ少なくなるような位置が確保される。

【００２６】図３は循環水管５の詳細構造を示す図で、
図示するように、循環水管５は内管５−２の下端に吐出
口１２を設けているだけで、揚水管と同様、外管５−１
内を内管５−２がその浮力により摺動用ローラー２４を
介して上下に摺動する構造であるから、その詳細の説明
は省略する。

【００２７】貯水池の水面Ｗ２の水位が低下した場合、
揚水管４の内管４−２及び循環水管５の内管５−２は浮
力により浮上した状態を続け、浮上槽２は該水位に合わ
せて下降してきて、内管４−２及び内管５−２は浮上槽
２の上部に突出し、図４に示すようになり、最終的には
浮上槽２は貯水池底部に着底する。頂部フランジ２２が
水面内にある間は運転することが可能である。

【００２８】図５は浮上槽２の全体構造を示す外観図で
ある。図示するように、浮上槽２は左右側部浮体構造物
３１、３２及び中央部浮体構造物３３を具備し、これら
を一体的に固定し、上面に開口部３を設けた構造であ
る。浮上槽２の底部には支柱や梁３４が固定され貯水池
の水面Ｗ２が下がり、浮上槽２が貯水池底部に着底する
場合、支柱や梁３４で浮上槽２を支持する。

【００２９】本実施の形態では、深水層曝気装置を上記
のように構成するので、揚水管４の内管４−２及び循環
水管５の内管５−２はフロートの作用も備えていて、浮
上槽２の必要浮上力はその分軽減される。また、内管４
−２及び内管５−２の上下動はカウンターウエートによ
るものではなく、これら内管４−２及び内管５−２が有
する浮上力で行なうので複雑なワイヤリングが必要でな
い。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本願発明によれば、
揚水管及び循環水管はそれぞれ外管内を内管が摺動する
二重管構造であり、該内管が該外管内を摺動する摺動力
は該内管が有する浮力であるから、構造が簡単で、揚水
管及び循環水管の収縮範囲を大きくでき、大きな水位変
動に追従できる深水層曝気装置が提供できるという優れ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の深水層曝気装置の全体の断面構造を示
す図である。

【図２】揚水管の詳細構造を示す図で、同図（ａ）は一
部断側面、同図（ｂ）は外管の横断面、同図（ｃ）は内
管の横断面、同図（ｄ）は摺動用ローラー部の側面、同
図（ｅ）は摺動用ローラー部正面を示す図である。

【図３】循環水管の詳細構造を示す一部断側面図であ
る。

【図４】本発明の深水層曝気装置の水面が低下した場合
の状態を示す図である。

【図５】本発明の深水層曝気装置の浮上槽の外観を示す
図である。

【符号の説明】

１ 深水層曝気装置 ２ 浮上槽 ３ 開口部 ４ 揚水管 ５ 循環管 ６ アンカー ７ アンカー ８ ワイヤー ９ ワイヤー １０ 散気管 １１ 配管 １２ 吐出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 猛 広島県広島市西区東観音町２番15−202号 株式会社エイゼット内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 浮上槽底部に揚水管及び循環水管を鉛直
   方向に接続し配置すると共に、該揚水管及び循環水管の
   上端を該浮上槽底部に開口し、該揚水管の下端に空気泡
   を該揚水管内部に供給する散気管を配置し、循環水管の
   下端を深水層内に開口する返流水吐出口を設けた構成の
   深水層曝気装置であって、 前記揚水管及び循環水管はそれぞれ外管内を内管が摺動
   する二重管構造であり、該内管が該外管内を摺動する摺
   動力は該内管が有する浮力であり、該内管のそれぞれは
   水底に設置されたアンカーにワイヤーで係留することを
   特徴とする深水層曝気装置。
2. 【請求項２】 前記内管の外周には上下方向及び水平方
   向に所定の間隔で摺動用ローラーが設けられ、該内管は
   該摺動用ローラーに案内されて前記外管内を摺動するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の深水層曝気装置。