JPH1128489A - 水質浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微生物の状態や処理部の目詰り状態によら
ず、被処理水を微生物で十分に浄化処理して処理部から
排出させることができる水質浄化装置を提供する。 【解決手段】 浄化処理する処理部２９に被処理水を通
過させるよう水流を生じさせるポンプ３７が、処理部２
９の被処理水の通過流速が高流速となる高流速状態と処
理部２９の被処理水の通過流速が０または低流速となる
低流速状態とに切換可能とされており、該ポンプ３７を
高流速状態と低流速状態とに切り換える制御手段を具備
することにより、ポンプ３７を低流速状態とし微生物が
活動しやすい状態として微生物による浄化処理を十分に
行わせ、その後、高流速状態として、浄化処理された被
処理水を即座に処理部２９外に排出させ新たな被処理水
を処理部２９内に導入させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば湖沼、池、
ダム、溜池、貯水池、河川、用水路、堀、運河、水槽等
において水を浄化する水質浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】湖沼、池、ダム、溜池、貯水池、河川、
用水路、堀、運河、水槽等の浄化対象において、水質汚
染対策として水を浄化する水質浄化装置を設置すること
が行われている。このような水質浄化装置として、担持
された微生物により被処理水を浄化処理する処理部と、
該処理部に被処理水を通過させるよう水流を生じさせる
ポンプとを有するものがある。この水質浄化装置は、ポ
ンプで水流を生じさせて処理部に被処理水を一定流速で
通過させることで被処理水を浄化処理するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記水質浄
化装置では、ポンプによる被処理水の処理部における通
過流速が一定であるため、処理部に担持された微生物の
状態に関わらず、前記一定流速で被処理水が処理部を通
過してしまう。これにより、微生物の状態によっては、
被処理水が微生物で十分に浄化処理されないまま処理部
から外に排出されてしまう可能性があった。また、処理
部に汚泥等で多少の目詰りが生じてきた場合も被処理水
が微生物で十分に浄化処理されないまま処理部から外に
排出されてしまう可能性があった。したがって、本発明
の目的は、微生物の状態や処理部の目詰り状態によら
ず、被処理水を微生物で十分に浄化処理して処理部から
排出させることができる水質浄化装置を提供することで
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の水質浄化装置は、担持した
微生物により被処理水を浄化処理する処理部と、該処理
部に被処理水を通過させるよう水流を生じさせるポンプ
とを有するものであって、前記ポンプは、前記処理部に
おける被処理水の通過流速が高流速となる高流速状態
と、前記処理部における被処理水の通過流速が０または
低流速となる低流速状態とに切換可能とされており、該
ポンプを高流速状態と低流速状態とに切り換える制御手
段を具備することを特徴としている。これにより、ポン
プを低流速状態（流速０も含む）とすることにより微生
物が活動しやすい状態として微生物による浄化処理を十
分に行わせ、その後、高流速状態として、浄化処理され
た被処理水を即座に処理部外に排出させるとともに新た
な被処理水を即座に処理部内に導入させる。本発明の請
求項２記載の水質浄化装置は、上記に関して、前記制御
手段は、前記ポンプを高流速状態と低流速状態とに所定
時間毎に切り換えることを特徴としている。これによ
り、ポンプを所定時間低流速状態（流速０も含む）とし
被処理水が処理部内に滞留する時間を長くして微生物に
よる浄化処理を十分に行わせ、その後、所定時間高流速
状態として、浄化処理された被処理水を即座に処理部外
に排出させるとともに新たな被処理水を即座に処理部内
に導入させる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の水質浄化装置の第１の実
施の形態を図１〜図３を参照して以下に説明する。ま
ず、図１において符号１１で示すものが水質浄化装置で
ある。この水質浄化装置１１は、池あるいは湖沼等の浄
化対象としての水域１０の水面１０ａ下に水底１０ｂに
固定された状態で配置される浄化処理ユニット１２と、
陸側に設置される駆動装置１３（図２参照）とから構成
されている。

【０００６】浄化処理ユニット１２は、ステンレス鋼や
塩化ビニル等の非腐食性の部材あるいは非腐食処理され
た鋼板等からなる外体１４を有しており、この外体１４
は、長方形状の底面部１４ａと該底面部１４ａの四辺か
ら垂直同側に延在する側面部１４ｂとを有し、上端側の
みが全面的に開口とされた直方体状をなしている。この
外体１４の開口には、全面に多数の通水孔１７が形成さ
れた網あるいはパンチングメタル等の被覆部材１８が取
り付けられている。この外体１４は底面部１４ａにおい
て水底１０ｂに設置され、この状態で図示せぬ固定手段
で水底１０ｂに固定される。

【０００７】この外体１４内には、その底面部１４ａの
近傍上側に、一側が該底面部１４ａに沿って水平に配置
されるとともに先端側が閉塞された円筒状の幹管１５ａ
と、該幹管１５ａの水平延在部分から多数分岐して外体
１４内において水平側方に延出する先端側が閉塞された
円筒状の枝管１５ｂとを有する集水管１５が設けられて
いる。そして、その枝管１５ｂには、被処理水が流通可
能となるよう内外を貫通する図示せぬ集水孔が所定の間
隔で多数形成されている。

【０００８】また、集水管１５は、その幹管１５ａの他
側を外体１４内において鉛直に延在するよう屈曲させて
おり、この状態で、外体１４の上端側にフランジ２０に
おいて固定されている。この固定状態で集水管１５は、
その上端側の開口部１９を水面１０ａ下で外体１４の外
側に配置している。

【０００９】フランジ２０には、集水管１５の鉛直延在
部分に平行をなして近接するように空気噴出管（水流発
生用空気噴出手段）２１が固定されており、該空気噴出
管２１は、下端側が屈曲形状をなして集水管１５内の鉛
直延在部分の下部に挿入されている。空気噴出管２１の
集水管１５内に位置する一端部の円周側には内外を貫通
させる図示せぬ空気噴出孔が複数設けられており、その
他端部には連結管２３の一端側が連結され、該連結管２
３の他端側は駆動装置１３に連結されている。

【００１０】また、外体１４内には、その底面部１４ａ
と集水管１５との間に、一側が該底面部１４ａに沿って
水平に配置されるとともにその一端側が閉塞された円筒
状の幹管２４ａと、該幹管２４ａの水平延在部分から多
数分岐して外体１４内において水平側方に延出する先端
側が閉塞された円筒状の枝管２４ｂとを有する洗浄ノズ
ル（処理部洗浄用空気噴出手段）２４が設けられてい
る。そして、枝管２４ｂには、内外を貫通する図示せぬ
空気噴出孔が全長にわたって所定の間隔で多数形成され
ている。また、幹管２４ａの他側は、外体１４内におい
て、鉛直上方に延在するよう屈曲されており、その上端
部に連結管２６の一端側が連結され、該連結管２６の他
端側は、駆動装置１３に連結されている。

【００１１】外体１４内には、被覆部材１８の通水孔１
７、集水管１５の図示せぬ集水孔および洗浄ノズル２４
の図示せぬ空気噴出孔より径大の浄化材としての木炭２
８が充填されしかも有機物を分解する好気性の微生物が
担持されて、処理部２９が形成されている。

【００１２】連結管２３および連結管２６は、陸側に設
けられた駆動装置１３に導入されており、図２に示すよ
うに、駆動装置１３内には、空気を供給するコンプレッ
サ３２と、該コンプレッサ３２の吐出側に連結された電
磁式の三方の浄化・洗浄切換弁３３と、これらの作動を
制御するコントローラ（制御手段）３４とが設けられて
いる。連結管２３および連結管２６は浄化・洗浄切換弁
３３に接続されており、該浄化・洗浄切換弁３３は、コ
ンプレッサ３２の吐出側を連結管２６に連結させること
なく連結管２３に連結させる状態と、コンプレッサ３２
の吐出側を連結管２３に連結させることなく連結管２６
に連結させる状態とに切り換えられるようになってい
る。コントローラ３４は、図示せぬ外部電源に接続され
ており、この外部電源からのコンプレッサ３２および浄
化・洗浄切換弁３３の電力供給および制御を行う。

【００１３】ここで、コンプレッサ３２の吐出側と連結
管２３とを連通させるよう浄化・洗浄切換弁３３が切り
換えられた状態においては、運転中のコンプレッサ３２
から連結管２３を介して空気噴出管２１に向け圧縮空気
が供給される。すると、該圧縮空気は空気噴出管２１の
図示せぬ空気噴出孔から噴出され集水管１５の鉛直延在
部分内で気泡となって下から上へ移動し、この気泡の移
動で、該集水管１５内に上方への水流すなわちエアリフ
トが生じ、よって集水管１５の図示せぬ集水孔から処理
部２９の底面部１４ａの近傍の水を吸い込んで、開口部
１９から外部に排出させる。これにより、強制的に浄化
処理ユニット１２の外側の水が外体１４の上部の開口の
みから被覆部材１８の通水孔１７を通過して導入され処
理部２９を通過して底面部１４ａの近傍に至り、その際
に、処理部２９を構成する木炭２８に担持された好気性
微生物に、アオコ等の藻類や有機質浮遊物質、溶解性有
機物質等が分解されることで水が浄化される。

【００１４】そして、このように浄化処理された水が図
示せぬ集水孔から集水管１５内に集水され、該集水管１
５内をエアリフトで上昇して上端の開口部１９から水域
１０に排出される。このような水の環流で水域１０が浄
化される。なお、この場合、コンプレッサ３２、連結管
２３、空気噴出管２１および集水管１５が、処理部２９
に被処理水を通過させるよう水流を生じさせるエアリフ
ト式のポンプ３７を構成している。

【００１５】他方、コンプレッサ３２の吐出側と連結管
２６とを連通させるよう浄化・洗浄切換弁３３が切り換
えられた状態においては、運転中のコンプレッサ３２か
ら連結管２６を介して洗浄ノズル２４に向け圧縮空気が
供給される。すると、該圧縮空気は洗浄ノズル２４の図
示せぬ空気噴出孔から噴出され、気泡となって、処理部
２９内を底面部１４ａの近傍から上方に移動する。この
気泡の移動による摩擦等で、浄化処理を行うことで処理
部２９内で増加した好気性微生物が分解し生成した物質
や浮遊物質等からなる汚泥等が、木炭２８から剥離され
気泡の移動で生じる水流で処理部２９の外部に被覆部材
１８の通水孔１７を介して排出される。このようにして
処理部２９内に溜まった物質が除去され、処理部２９が
洗浄される。ここで、この場合、コンプレッサ３２、連
結管２６および洗浄ノズル２４が、処理部２９を洗浄す
る洗浄装置３８を構成している。

【００１６】次に、上記構成の第１の実施の形態の作動
を図３に示すフローチャート等を参照して以下に説明す
る。図示せぬ外部電源からコントローラ３４に電力が供
給されると、コントローラ３４は、コンプレッサ３２の
吐出側を連結管２６に連通させることなく連結管２３に
連通させる状態すなわち処理部２９への通水側に浄化・
洗浄切換弁３３を切り換える（ステップＳＡ１）。ここ
で、第１の実施の形態では、コンプレッサ３２が非駆動
状態にあるときのポンプ３７の状態を、処理部２９の被
処理水の通過流速を流速０とする流速０状態（低流速状
態の一種）と称す。この状態において、処理部２９内で
静止した被処理水が木炭２８すなわち微生物と十分な時
間接触して浄化処理される。

【００１７】そして、コントローラ３４は、処理部２９
の洗浄タイミングを計るためのタイマＴをリセットし
（ステップＳＡ２）、該タイマＴとは別のタイマｔをリ
セットして（ステップＳＡ３）、それぞれの計時を開始
する。次に、コントローラ３４は、タイマｔが、ポンプ
３７を流速０状態とする、すなわち処理部２９への通水
を停止させる予め設定された所定時間（処理部２９内の
被処理水を静止した状態で微生物担体である木炭２８と
接触させる時間）ｔ１に対して、ｔ＞ｔ１を満たすか否
かを判定し（ステップＳＡ４）、満たさない場合はｔ＞
ｔ１を満たすまで、ポンプ３７を処理部２９に被処理水
を通水しないそのままの流速０状態に保持する。

【００１８】他方、ステップＳＡ４でｔ＞ｔ１を満たす
場合は、処理部２９内の静止した被処理水が微生物担体
である木炭２８と十分な時間接触したとして、処理部２
９内の水を強制的に排出する。すなわち、コンプレッサ
３２を最大の空気量を吐出させる最大流量吐出状態で駆
動し（ステップＳＡ５）、タイマｔをリセットして（ス
テップＳＡ６）、計時を開始する。このコンプレッサ３
２の最大流量吐出状態での駆動により、連結管２３に大
量の圧縮空気が供給され、該連結管２３に供給された圧
縮空気は、空気噴出管２１の図示せぬ空気噴出孔から噴
出され、この大量に噴出する空気により、集水管１５の
鉛直延在部分内の被処理水が上昇するエアリフトが十分
に生じ、高流速の水流が発生する。

【００１９】これにより、処理部２９内の浄化処理がな
された被処理水が集水管１５の図示せぬ集水孔から吸い
込まれて集水管１５の開口部１９から処理部２９外に高
流速で排出されるとともに、浄化処理ユニット１２の外
側の水が外体１４の上部の開口から処理部２９内に高流
速で導入される。第１の実施の形態では、このように浄
化・洗浄切換弁３３がコンプレッサ３２の吐出側を連結
管２６に連通させることなく連結管２３に連通させる状
態にあってコンプレッサ３２が最大流量吐出状態で駆動
状態にあるときのポンプ３７の状態を、処理部２９の被
処理水の通過流速を高速とする高流速状態と称す。

【００２０】次に、コントローラ３４は、タイマｔが、
ポンプ３７を高流速状態とする、すなわち処理部２９に
水を通水する予め設定された所定時間（処理部２９内に
あって浄化処理された被処理水を処理部２９外に排出さ
せるとともに新たな被処理水を処理部２９内に導入させ
る時間）ｔ２に対して、ｔ＞ｔ２を満たすか否かを判定
し（ステップＳＡ７）、ｔ＞ｔ２を満たすまで、処理部
２９に被処理水を通水するそのままの高流速状態に保持
する。

【００２１】他方、ステップＳＡ７でｔ＞ｔ２を満たす
場合は、処理部２９内に担持された微生物により浄化処
理された被処理水が略完全に処理部２９外に排出される
とともに新たな被処理水が処理部２９内に導入されたと
判定し、次に、長期間浄化処理を行い処理部２９に目詰
まりが生じて目標とする浄化性能が得られない状態にあ
るか否かを判定する。すなわち、処理部２９の洗浄タイ
ミングを計るためのタイマＴが、処理部２９の洗浄周期
の予め設定された時間Ｔｗに対して、Ｔ＞Ｔｗを満たす
か否かを判定する（ステップＳＡ８）。

【００２２】このステップＳＡ８において、Ｔ＞Ｔｗを
満たさない場合には、処理部２９に目詰まりが生じてお
らず浄化性能に影響がないと判定して、コンプレッサ３
２の駆動を停止させポンプ３７を流速０状態にするとと
もに（ステップＳＡ８ａ）、ステップＳＡ３に戻る。こ
れにより、洗浄処理は行わずに、処理部２９内の水を静
止させた状態で浄化処理を行わせる。他方、ステップＳ
Ａ８でＴ＞Ｔｗを満たす場合は、処理部２９に目詰まり
が生じていて目標とする浄化性能が得られない状態にあ
ると判定して、処理部２９の洗浄処理を行う。すなわ
ち、コントローラ３４は、コンプレッサ３２の吐出側を
連結管２３に連通させることなく連結管２６に連通させ
る状態に浄化・洗浄切換弁３３を切り換える（ステップ
ＳＡ９）。そして、タイマｔをリセットして（ステップ
ＳＡ１０）、計時を開始する。これにより、最大流量吐
出状態で駆動されているコンプレッサ３２から連結管２
６に圧縮空気が供給され、該連結管２６に供給された圧
縮空気は、洗浄ノズル２４の図示せぬ空気噴出孔から噴
出され、処理部２９内を上昇して、処理部２９内の洗浄
を行う。

【００２３】次に、コントローラ３４は、タイマｔが、
処理部２９を洗浄するのに十分な、予め設定された所定
時間ｔ３に対して、ｔ＞ｔ３を満たすか否かを判定し
（ステップＳＡ１１）、ｔ＞ｔ３を満たすまで、コンプ
レッサ３２の圧縮空気を洗浄ノズル２４に供給し、処理
部２９を洗浄する状態を保持する。他方、ステップＳＡ
１１でｔ＞ｔ３を満たす場合は、処理部２９の洗浄が十
分に行われたとして、処理部２９の洗浄を終了し再び処
理部２９内の被処理水を静止させた状態（流速０の状
態）で浄化処理を行うために、コントローラ３４はコン
プレッサ３２を停止してポンプ３７を流速０状態として
（ステップＳＡ１２）、ステップＳＡ１に戻る。

【００２４】ここで、上述した所定時間ｔ１，ｔ２，ｔ
３，Ｔｗは、予め実験等により求められた値を用いる。
すなわち、処理部２９への通水を停止させる所定時間ｔ
１は、被処理水が静止した状態で木炭２８と接触する時
間であるため微生物による浄化処理に適した接触時間、
例えば１０〜２０分とする。また、処理部２９に水を通
水する時間ｔ２は、処理部２９内の水を強制的に処理部
２９外に排出させるための時間であるため、処理部２９
の容積およびポンプ３７の能力により、処理部２９内の
水が処理部２９外に排出されるのに十分な時間を予め算
出しておく。

【００２５】また、冬場等の水温が低下する条件下にお
いては、処理部２９内に生息する微生物の活動も低下す
るので、それに応じた接触時間すなわち流速０状態とす
る所定時間ｔ１の設定をすることも可能である。その場
合、予め水温と微生物の活動状態（浄化性能）との関
係、および微生物の活動状態と効率的な浄化に必要な接
触時間との関係を求めておく。そして、処理部２９の近
傍に別途水温を測定する水温測定手段としての図示せぬ
温度センサを設け、これをコントローラ３４に電気的に
接続させておき、この温度センサにより測定された水温
と、予め求められている水温と微生物の活動状態との関
係より、微生物の活動状態を推定し、さらに、予め求め
られた微生物の活動状態と効率的な浄化に必要な接触時
間の関係より、微生物の活動状態に応じた浄化処理の所
定時間ｔ１を設定する。この場合、このような制御を上
記ステップＳＡ３とステップＳＡ４の間に追加すればよ
い。

【００２６】さらに、別途設けた溶存酸素量を測定する
溶存酸素量測定手段としての図示せぬＤＯセンサ等を用
いて、処理部２９の溶存酸素量を測定し、該溶存酸素量
から処理部２９内に生息する微生物の量を推定して、該
微生物量に応じて接触時間すなわち流速０状態とする所
定時間ｔ１を設定してもよい。すなわち、処理部２９の
通水の下流（集水管１５付近）において、溶存酸素量の
減少が大きい場合には、処理部２９内に生息する微生物
量が多いと判定して接触時間ｔ１を短く設定し、溶存酸
素量の減少が小さい場合には、処理部２９内に生息する
微生物量が少ないと判定して浄化処理の所定時間ｔ１を
長く設定する。この場合も、このような制御を上記ステ
ップＳＡ３とステップＳＡ４の間に追加すればよい。

【００２７】以上のような構成の第１の実施の形態によ
れば、所定時間ｔ１の間ポンプ３７を流速０状態とし被
処理水が処理部２９内に滞留する時間を長くして微生物
による浄化処理を十分に行わせ、その後、所定時間ｔ２
の間ポンプ３７を高流速状態として、浄化処理された被
処理水を処理部２９外に即座に排出させるとともに新た
な被処理水を処理部２９内に導入させる。したがって、
微生物の状態や処理部２９の目詰り状態によらず、被処
理水を微生物で十分に浄化処理することができる。しか
も、十分に浄化処理された被処理水を処理部２９から排
出させかつ新たな被処理水を処理部２９に導入させるこ
とについては即座に行うことができる。

【００２８】また、浄化処理を被処理水を停止させた状
態で行うため、処理部２９内で流しながら浄化処理を行
う場合に比して、処理部２９を構成する木炭２８を全面
的に（すなわち流れがある場合の流れの方向における裏
側部分も）活用することができるため、木炭２８をより
大きな表面積で被処理水と接触させることができ、多く
の微生物を被処理水と接触させることができる。このた
め、単位時間当りの浄化能力、すなわち浄化効率を向上
させることができる。しかも、処理部２９内で流しなが
ら浄化処理を行う場合に生じた集水管１５からの距離に
よる処理部２９内の通過流速の位置的な不均一がなく、
処理部２９の木炭２８のすべてを有効に利用することが
でき、浄化性能を最適に維持できる。

【００２９】加えて、ポンプ３７を高流速状態と流速０
状態とに所定時間毎に切り換えるため、処理部２９を構
成する木炭２８すなわち微生物と被処理水との接触時間
である流速０状態の所定時間ｔ１と、浄化処理された被
処理水を処理部２９外に排出させるとともに新たな被処
理水を処理部２９内に導入させる高流速状態の所定時間
ｔ２とを任意に設定することができる。よって、様々の
レベルの浄化の目標値に対して対応することができる。

【００３０】さらに、水温を測定する水温測定手段を設
け、該水温測定手段により測定した被処理水の水温に応
じて、浄化処理の所定時間ｔ１を設定すれば、水温に対
応する微生物の活動（活性）の状態に応じて、浄化処理
すなわち流速０状態の所定時間ｔ１を設定することがで
き、水温の低い冬場にも対応することができて、一年を
通して安定した浄化性能を維持することができる。ま
た、溶存酸素量を測定する溶存酸素量測定手段等、処理
部２９内に生息する微生物量を推定する微生物量推定手
段を設け、該微生物量推定手段で推定される微生物量に
応じて浄化処理すなわち流速０状態の所定時間ｔ１を設
定することで、より効率的に浄化を行うことができる。

【００３１】なお、以上においては、高流速状態と流速
０状態とに所定時間毎に切り換える場合を例にとり説明
したが、時間で切り換えるのではなく、処理部２９内に
酸素センサを設けて、該酸素センサで検出される処理部
２９内の酸素量が予め定められた所定値以下となったら
流速０状態とし、該酸素センサで検出される処理部２９
内の酸素量が予め定められた所定値を越えたら高流速状
態とするように切り換えてもよい。加えて、処理部２９
内の水の濁度を検出する濁度センサを設け、該濁度セン
サで検出される濁度が予め定められた所定値を越えたら
（濁ったら）流速０状態とし、該濁度センサで検出され
る濁度が予め定められた所定値以下となったら（澄んだ
ら）高流速状態とするように切り換えてもよい。

【００３２】次に、本発明の水質浄化装置の第２の実施
の形態を主に図４を参照して以下に、第１の実施の形態
との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１の実
施の形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は
略す。第２の実施の形態は、コントローラ３４によりコ
ンプレッサ３２の駆動を、微小な空気量を吐出させる微
小流量吐出状態と、これより大量な最大の空気量を吐出
させる最大流量吐出状態とに切り換えられるようになっ
ている。そして、図示せぬ外部電源からコントローラ３
４に電力が供給されると、第１の実施の形態と同様、コ
ントローラ３４は、コンプレッサ３２の吐出側を連結管
２６に連通させることなく連結管２３に連通させる状態
すなわち処理部２９への通水側に浄化・洗浄切換弁３３
を切り換える（ステップＳＢ１）。そして、処理部２９
の洗浄タイミングを計るためのタイマＴをリセットし
（ステップＳＢ２）、計時を開始する。さらに、コンプ
レッサ３２を微小流量吐出状態で駆動し（ステップＳＢ
３）、タイマＴとは別のタイマｔをリセットして（ステ
ップＳＢ４）、計時を開始する。このコンプレッサ３２
の微小流量吐出状態での駆動により、連結管２３に圧縮
空気が微小量供給され、該連結管２３に供給された圧縮
空気は、空気噴出管２１の図示せぬ空気噴出孔から噴出
され、この噴出した空気により、集水管１５の鉛直延在
部分内の被処理水が上昇するエアリフトが生じ、低流速
の水流が発生する。

【００３３】これにより、処理部２９内の被処理水が集
水管１５の図示せぬ集水孔から吸い込まれて集水管１５
の開口部１９から処理部２９外に徐々に排出されるとと
もに、浄化処理ユニット１２の外側の水が外体１４の上
部の開口から処理部２９内に徐々に導入される。このと
き、処理部２９内を低流速で移動する被処理水が木炭２
８すなわち微生物と十分な時間接触して浄化処理され
る。第２の実施の形態では、このように浄化・洗浄切換
弁３３がコンプレッサ３２の吐出側を連結管２６に連通
させることなく連結管２３に連通させる状態にあってコ
ンプレッサ３２が微小流量吐出状態にあるときのポンプ
３７の状態を、処理部２９の被処理水の通過流速を低速
とする低流速状態と称す。

【００３４】次に、コントローラ３４は、タイマｔが、
ポンプ３７を低流速状態とする、すなわち処理部２９へ
の通水を微小流量で行わせる予め設定された所定時間
（処理部２９内の被処理水を低流速で移動させつつ微生
物担体である木炭２８と接触させる時間）ｔ１’に対し
て、ｔ＞ｔ１’を満たすか否かを判定し（ステップＳＢ
５）、満たさない場合はｔ＞ｔ１’を満たすまで、ポン
プ３７を、処理部２９の被処理水の通過流速を低速とす
る低流速状態に保持する。

【００３５】他方、ステップＳＢ５でｔ＞ｔ１’を満た
す場合は、処理部２９内で低流速移動する被処理水が微
生物担体である木炭２８と十分な時間接触したとして、
処理部２９内の水を強制的に排出する。すなわち、コン
プレッサ３２を最大流量吐出状態で駆動し（ステップＳ
Ｂ６）、タイマｔをリセットして（ステップＳＢ７）、
計時を開始する。このコンプレッサ３２の最大流量吐出
状態での駆動により、連結管２３に大量の圧縮空気が供
給され、該連結管２３に供給された圧縮空気は、空気噴
出管２１の図示せぬ空気噴出孔から噴出され、この大量
に噴出する空気により、集水管１５の鉛直延在部分内の
被処理水が上昇するエアリフトが十分に生じ、高流速の
水流が発生する。

【００３６】これにより、第１の実施の形態と同様、処
理部２９内の浄化処理された被処理水が処理部２９外に
高流速で排出されるとともに新たな被処理水が高流速で
処理部２９内に導入される。第２の実施の形態において
も、このように浄化・洗浄切換弁３３がコンプレッサ３
２の吐出側を連結管２６に連通させることなく連結管２
３に連通させる状態にあってコンプレッサ３２が最大流
量吐出状態で駆動状態にあるときのポンプ３７の状態
を、処理部２９の被処理水の通過流速を高速とする高流
速状態と称す。

【００３７】次に、コントローラ３４は、タイマｔが、
ポンプ３７を高流速状態とする、すなわち処理部２９に
水を通水する予め設定された所定時間（処理部２９内に
あって浄化処理された被処理水を処理部２９外に排出さ
せるとともに新たな被処理水を処理部２９内に導入させ
る時間）ｔ２’に対して、ｔ＞ｔ２’を満たすか否かを
判定し（ステップＳＢ８）、ｔ＞ｔ２’を満たすまで、
処理部２９に被処理水を通水するそのままの高流速状態
に保持する。

【００３８】他方、ステップＳＢ８でｔ＞ｔ２’を満た
す場合は、処理部２９内に担持された微生物により浄化
処理された被処理水が高流速で略完全に処理部２９外に
排出されるとともに新たな被処理水が処理部２９内に導
入されたと判定し、次に、長期間浄化処理を行い処理部
２９に目詰まりが生じて目標とする浄化性能が得られな
い状態にあるか否かを判定する。すなわち、処理部２９
の洗浄タイミングを計るためのタイマＴが、処理部２９
の洗浄周期の予め設定された時間Ｔｗに対して、Ｔ＞Ｔ
ｗを満たすか否かを判定する（ステップＳＢ９）。

【００３９】このステップＳＢ９において、Ｔ＞Ｔｗを
満たさない場合には、処理部２９に目詰まりが生じてお
らず浄化性能に影響がないと判定してステップＳＢ３に
戻る。これにより、洗浄処理は行わずに、ポンプ３７を
低流速状態として、処理部２９内の被処理水を低流速で
移動させる状態で浄化処理を行わせる。他方、ステップ
ＳＢ９でＴ＞Ｔｗを満たす場合は、コントローラ３４
は、処理部２９に目詰まりが生じていて目標とする浄化
性能が得られない状態にあると判定して、処理部２９の
洗浄処理を行う。すなわち、コントローラ３４は、コン
プレッサ３２の吐出側を連結管２３に連通させることな
く連結管２６に連通させる状態に浄化・洗浄切換弁３３
を切り換える（ステップＳＢ１０）。そして、タイマｔ
をリセットして（ステップＳＢ１１）、計時を開始す
る。これにより、最大流量吐出状態で駆動されているコ
ンプレッサ３２から連結管２６に圧縮空気が供給され、
該連結管２６に供給された圧縮空気は、洗浄ノズル２４
の図示せぬ空気噴出孔から噴出され、処理部２９内を上
昇して、処理部２９内の洗浄を行う。

【００４０】次に、コントローラ３４は、タイマｔが、
処理部２９を洗浄するのに十分な、予め設定された所定
時間ｔ３に対して、ｔ＞ｔ３を満たすか否かを判定し
（ステップＳＢ１２）、ｔ＞ｔ３を満たすまで、コンプ
レッサ３２の圧縮空気を洗浄ノズル２４に供給し、処理
部２９を洗浄する状態を保持する。他方、ステップＳＢ
１２でｔ＞ｔ３を満たす場合は、処理部２９の洗浄が十
分に行われたとして、処理部２９の洗浄を終了し再び処
理部２９内の被処理水を低流速状態で浄化処理を行うた
めに、コントローラ３４はステップＳＢ１に戻る。

【００４１】ここで、上述した所定時間ｔ１’，ｔ２’
も、予め実験等により求められた値を用いる。すなわ
ち、処理部２９へ低流速で通水させる所定時間ｔ１’
は、木炭２８に担持された微生物で浄化処理する時間で
あるため、処理部２９内に被処理水が十分滞留できる時
間に設定する。また、処理部２９に水を高流速で通水さ
せる時間ｔ２’は、処理部２９内の水を強制的に処理部
２９外に排出させるための時間であるため、処理部２９
の容積およびポンプ３７の能力により、処理部２９内の
水が処理部２９外に排出されるのに十分な時間を予め算
出しておく。

【００４２】以上のような構成の第２の実施の形態によ
れば、所定時間ｔ１’の間ポンプ３７を低流速状態とし
被処理水が処理部２９内に滞留する時間を長くして微生
物による浄化処理を十分に行わせ、その後、所定時間ｔ
２の間ポンプ３７を高流速状態として、浄化処理された
被処理水を処理部２９外に即座に排出させるとともに新
たな被処理水を処理部２９内に導入させる。したがっ
て、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができ
る。加えて、常時コンプレッサ３２を運転し水域１０に
空気を噴出させているため、被処理水の溶存酸素濃度の
低下を防止できる。

【００４３】次に、本発明の水質浄化装置の第３の実施
の形態を主に図５〜図７を参照して以下に、第１の実施
の形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第
１の実施の形態と同様の部分には同一の符号を付しその
説明は略す。第３の実施の形態においては、浄化処理ユ
ニット１２の外側であって該浄化処理ユニット１２から
十分に離れた位置の水底１０ｂに設置される散気ノズル
４０を有している。

【００４４】この散気ノズル４０は、一側が水底１０ｂ
に沿って水平に配置されるとともにその一端側が閉塞さ
れた円筒状の幹管４０ａと、該幹管４０ａの水平延在部
分から多数分岐して水平側方に延出する先端側が閉塞さ
れた円筒状の枝管４０ｂとを有している。そして、枝管
４０ｂには、内外を貫通する図示せぬ空気噴出孔が全長
にわたって所定の間隔で多数形成されている。また、幹
管４０ａの他側は、鉛直上方に延在するよう屈曲されて
おり、その上端部に連結管４２の一端側が連結され、該
連結管４２は駆動装置１３に連結されている。加えて、
第３の実施の形態においては、図６に示すように、駆動
装置１３内に、第１の実施の形態と同様のコンプレッサ
３２、浄化・洗浄切換弁３３およびコントローラ３４に
加えて、コンプレッサ３２と浄化・洗浄切換弁３３との
間に設けられてコントローラ３４で制御される電磁式の
三方の空気供給先切換弁４３と、該空気供給先切換弁４
３と浄化・洗浄切換弁３３とを連結させる連結管４４と
が設けられている。

【００４５】そして、空気供給先切換弁４３はコンプレ
ッサ３２の吐出側に連結されるとともに、連結管４２お
よび連結管４４に連結されており、コンプレッサ３２の
吐出側を連結管４４に連通させることなく連結管４２に
連通させる状態と、コンプレッサ３２の吐出側を連結管
４２に連通させることなく連結管４４に連通させる状態
とに切り換えられるようになっている。また、浄化・洗
浄切換弁３３は上記連結管４４に連結されるとともに、
連結管２３，２６に連結されており、連結管４４を連結
管２６に連通させることなく連結管２３に連通させる状
態と、連結管４４を連結管２３に連通させることなく連
結管２６に連通させる状態とに切り換えられるようにな
っている。

【００４６】そして、コンプレッサ３２の吐出側と連結
管４２とを連通させるよう空気供給先切換弁４３が切り
換えられた状態においては、運転中のコンプレッサ３２
から連結管４２を介して散気ノズル４０に向け圧縮空気
が供給される。すると、該圧縮空気は散気ノズル４０の
図示せぬ空気噴出孔から水域１０内に噴出する。なお、
散気ノズル４０は、水域１０内へ空気を噴出できる構造
であればよく、例えば、一端側が閉塞された円筒状の配
管に内外を貫通する空気噴出孔が所定の間隔で多数形成
されているようなものでもよい。

【００４７】次に、上記構成の第３の実施の形態の作動
を図７に示すフローチャート等を参照して以下に説明す
る。図示せぬ外部電源からコントローラ３４に電力が供
給されると、コントローラ３４は、連結管４４を連結管
２６に連通させることなく連結管２３に連通させる状態
すなわち処理部２９への通水側に浄化・洗浄切換弁３３
を切り換える（ステップＳＣ１）。さらに、コンプレッ
サ３２の吐出側を連結管４４に連通させることなく連結
管４２に連通させる状態すなわち曝気側に空気供給先切
換弁４３を切り換える（ステップＳＣ２）。そして、コ
ンプレッサ３２を最大の空気量を吐出させる最大流量吐
出状態で駆動する（ステップＳＣ３）。ここで、第３の
実施の形態では、コンプレッサ３２が駆動状態にあって
も、コンプレッサ３２の吐出側を連結管４４に連通させ
ることなく連結管４２に連通させる状態に空気供給先切
換弁４３が切り換えられた状態にあるときのポンプ３７
の状態を、処理部２９の被処理水の通過流速を流速０と
する流速０状態（低流速状態の一種）と称す。この状態
において、処理部２９内で静止した被処理水が木炭２８
すなわち微生物と十分な時間接触して浄化処理されると
ともに、浄化処理ユニット１２にその影響が及ばない位
置に配置された散気ノズル４０からコンプレッサ３２の
空気が最大流量で水域１０内に噴出される。

【００４８】そして、コントローラ３４は、処理部２９
の洗浄タイミングを計るためのタイマＴをリセットし
（ステップＳＣ４）、該タイマＴとは別のタイマｔをリ
セットして（ステップＳＣ５）、それぞれの計時を開始
する。次に、コントローラ３４は、タイマｔが、ポンプ
３７を流速０状態とする、すなわち処理部２９への通水
を停止させる予め設定された所定時間ｔ１に対して、ｔ
＞ｔ１を満たすか否かを判定し（ステップＳＣ６）、満
たさない場合はｔ＞ｔ１を満たすまで、ポンプ３７を処
理部２９に被処理水を通水しないそのままの流速０状態
に保持する。

【００４９】他方、ステップＳＣ６でｔ＞ｔ１を満たす
場合は、処理部２９内の静止した被処理水が微生物担体
である木炭２８と十分な時間接触したとして、処理部２
９内の水を強制的に排出するよう、コンプレッサ３２の
吐出側を連結管４２に連通させることなく連結管４４に
連通させる状態すなわち浄化装置側に空気供給先切換弁
４３を切り換える（ステップＳＣ７）。そして、タイマ
ｔをリセットして（ステップＳＣ８）、計時を開始す
る。このとき、コンプレッサ３２は最大流量吐出状態で
駆動されており、浄化・洗浄切換弁３３は連結管４４を
連結管２６に連通させることなく連結管２３に連通させ
る状態に切り換えられているため、連結管２３に大量の
圧縮空気が供給され、該連結管２３に供給された圧縮空
気は、空気噴出管２１の図示せぬ空気噴出孔から噴出さ
れ、この大量に噴出する空気により、集水管１５の鉛直
延在部分内の被処理水が上昇するエアリフトが十分に生
じ、高流速の水流が発生する。

【００５０】これにより、第１の実施の形態と同様、処
理部２９内の浄化処理された被処理水が処理部２９外に
高流速で排出されるとともに新たな被処理水が高流速で
処理部２９内に導入される。第３の実施の形態では、こ
のように、空気供給先切換弁４３がコンプレッサ３２の
吐出側を連結管４２に連通させることなく連結管４４に
連通させる状態にあり、浄化・洗浄切換弁３３が連結管
４４を連結管２６に連通させることなく連結管２３に連
通させる状態にあってコンプレッサ３２が最大流量吐出
状態で駆動状態にあるときのポンプ３７の状態を、処理
部２９の被処理水の通過流速を高速とする高流速状態と
称す。

【００５１】次に、コントローラ３４は、タイマｔが、
ポンプ３７を高流速状態とする、すなわち処理部２９に
水を通水する予め設定された所定時間ｔ２に対して、ｔ
＞ｔ２を満たすか否かを判定し（ステップＳＣ９）、ｔ
＞ｔ２を満たすまで、処理部２９に被処理水を通水する
そのままの高流速状態に保持する。

【００５２】他方、ステップＳＣ９でｔ＞ｔ２を満たす
場合は、処理部２９内に担持された微生物により浄化処
理された被処理水が略完全に処理部２９外に排出される
とともに新たな被処理水が処理部２９内に導入されたと
判定し、次に、長期間浄化処理を行い処理部２９に目詰
まりが生じて目標とする浄化性能が得られない状態にあ
るか否かを判定する。すなわち、処理部２９の洗浄タイ
ミングを計るためのタイマＴが、処理部２９の洗浄周期
の予め設定された時間Ｔｗに対して、Ｔ＞Ｔｗを満たす
か否かを判定する（ステップＳＣ１０）。

【００５３】このステップＳＣ１０において、Ｔ＞Ｔｗ
を満たさない場合には、処理部２９に目詰まりが生じて
おらず浄化性能に影響がないと判定して、コンプレッサ
３２の吐出側を連結管４４に連通させることなく連結管
４２に連通させる状態に空気供給先切換弁４３を切り換
えてポンプ３７を流速０状態にするとともに（ステップ
ＳＣ１０ａ）、ステップＳＣ５に戻る。これにより、洗
浄処理は行わずに、処理部２９内の水を静止させた状態
で浄化処理を行わせる。他方、ステップＳＣ１０でＴ＞
Ｔｗを満たす場合は、処理部２９に目詰まりが生じてい
て目標とする浄化性能が得られない状態にあると判定し
て、処理部２９の洗浄処理を行うよう、コントローラ３
４は、連結管４４を連結管２３に連通させることなく連
結管２６に連通させる状態すなわち洗浄側に浄化・洗浄
切換弁３３を切り換える（ステップＳＣ１１）。そし
て、タイマｔをリセットして（ステップＳＣ１２）、計
時を開始する。このとき、コンプレッサ３２の最大流量
吐出状態で駆動されており、コンプレッサ３２の吐出側
を連結管４２に連通させることなく連結管４４に連通さ
せる状態に空気供給先切換弁４３が切り換えられている
ため、連結管２６に大量の圧縮空気が供給され、該連結
管２６に供給された圧縮空気は、洗浄ノズル２４の図示
せぬ空気噴出孔から噴出され、処理部２９内を上昇し
て、処理部２９内の洗浄を行う。

【００５４】次に、コントローラ３４は、タイマｔが、
処理部２９を洗浄するのに十分な、予め設定された所定
時間ｔ３に対して、ｔ＞ｔ３を満たすか否かを判定し
（ステップＳＣ１３）、ｔ＞ｔ３を満たすまで、コンプ
レッサ３２の圧縮空気を洗浄ノズル２４に供給し、処理
部２９を洗浄する状態を保持する。他方、ステップＳＣ
１３でｔ＞ｔ３を満たす場合は、処理部２９の洗浄が十
分に行われたとして、処理部２９の洗浄を終了し再び処
理部２９内の被処理水を静止させた状態で浄化処理を行
うために、コントローラ３４は、連結管４４を連結管２
６に連通させることなく連結管２３に連通させる状態す
なわち通水側に浄化・洗浄切換弁３３を切り換え（ステ
ップＳＣ１４）、コンプレッサ３２の吐出側を連結管４
４に連通させることなく連結管４２に連通させる状態す
なわち曝気側に空気供給先切換弁４３を切り換える（ス
テップＳＣ１５）。すなわち、ポンプ３７を流速０状態
として、ステップＳＣ４に戻る。

【００５５】以上のような構成の第３の実施の形態によ
れば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは勿
論、さらに、浄化処理を行うため処理部２９への通水を
停止させている、すなわちポンプ３７を流速０状態とし
ている間にも、浄化処理ユニット１２から十分に離れた
位置に配置された散気ノズル４０から水域１０に空気を
噴出させることができるため、被処理水中の溶存酸素濃
度の低下を防止することができる。

【００５６】なお、以上の第１〜第３の実施の形態にお
いては、水域１０の水底１０ｂに浄化処理ユニット１２
を固定する場合を例にとり説明したが、浮体等により、
浄化処理ユニット１２を水面１０ａ下に吊り下げて保持
してもよい。また、第１〜第３の実施の形態において
は、一つの直方体形状の浄化処理ユニット１２で上面側
のみから被処理水を吸い込む構造のものを例にとり説明
したが、浄化処理ユニット１２が直方体以外の形状であ
ってもよく、また、被処理水を側面からも吸い込む構造
や周囲全方向から吸い込む構造としてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の水質浄化装置によれば、ポンプを低流速状態（流
速０も含む）とすることにより微生物が活動しやすい状
態として微生物による浄化処理を十分に行わせ、その
後、高流速状態として、浄化処理された被処理水を即座
に処理部外に排出させるとともに新たな被処理水を即座
に処理部内に導入させる。したがって、微生物の状態や
処理部の目詰り状態によらず、被処理水を微生物で十分
に浄化処理することができる。しかも、十分に浄化処理
された被処理水を処理部から排出させかつ新たな被処理
水を処理部に導入させることについては即座に行うこと
ができる。本発明の請求項２記載の水質浄化装置によれ
ば、ポンプを所定時間低流速状態（流速０も含む）とし
被処理水が処理部内に滞留する時間を長くして微生物に
よる浄化処理を十分に行わせ、その後、所定時間高流速
状態として、浄化処理された被処理水を即座に処理部外
に排出させるとともに新たな被処理水を処理部内に導入
させる。したがって、微生物の状態や処理部の目詰り状
態によらず、被処理水を微生物で十分に浄化処理するこ
とができる。しかも、十分に浄化処理された被処理水を
処理部から排出させかつ新たな被処理水を処理部に導入
させることについては即座に行うことができる。加え
て、センサ類を使用しないため、コストを低減できる上
故障の発生率を下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の水質浄化装置の第１の実施の形態を
示す側断面図である。

【図２】 本発明の水質浄化装置の第１の実施の形態の
駆動装置の構成を示すブロック図である。

【図３】 本発明の水質浄化装置の第１の実施の形態の
コントローラの制御内容を示すフローチャートである。

【図４】 本発明の水質浄化装置の第２の実施の形態の
コントローラの制御内容を示すフローチャートである。

【図５】 本発明の水質浄化装置の第３の実施の形態を
示す側断面図である。

【図６】 本発明の水質浄化装置の第３の実施の形態の
駆動装置の構成を示すブロック図である。

【図７】 本発明の水質浄化装置の第３の実施の形態の
コントローラの制御内容を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１１ 水質浄化装置 ２９ 処理部 ３４ コントローラ（制御手段） ３７ ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 担持した微生物により被処理水を浄化処
   理する処理部と、該処理部に被処理水を通過させるよう
   水流を生じさせるポンプとを有する水質浄化装置におい
   て、 前記ポンプは、前記処理部における被処理水の通過流速
   が高流速となる高流速状態と、前記処理部における被処
   理水の通過流速が０または低流速となる低流速状態とに
   切換可能とされており、 該ポンプを高流速状態と低流速状態とに切り換える制御
   手段を具備することを特徴とする水質浄化装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記ポンプを高流速状
   態と低流速状態とに所定時間毎に切り換えることを特徴
   とする請求項１記載の水質浄化装置。