JPS6154289A

JPS6154289A - 閉鎖水域の浄化装置

Info

Publication number: JPS6154289A
Application number: JP59174134A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hara; 淳原; Takao Ikehata; 池端　隆夫; Ichiro Sato; 一郎佐藤; Masaaki Ito; 公明伊藤; Hatsuo Uehara; 上原　初男; Yoji Ogaki; 陽二大垣
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1984-08-23
Filing date: 1984-08-23
Publication date: 1986-03-18
Also published as: JPS6344439B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、富栄養化が進行している湖沼、貯水池、内
湾等の閉鎖水域に効率良く空気を供給し浄化する閉鎖水
域の浄化装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、湖沼や内湾などの閉鎖性水域においては周辺流域
からの窒素、リン等の栄養塩類の流入・蓄積に起因する
富栄養化が進行し社会問題となっている。このため現状
としては閉鎖水域流入水中の有機物、窒金、リンを規制
するという方法が富栄養化防止対策の有効な手段として
実施されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、富栄養化のメカニズムの全容が未だ解明さ九て
いないこと、効率の良い浄化方法が確立されていないこ
と等から、湖沼等の閉鎖水域をａ視的に浄化、再生しよ
うといり試みはほとんどなされていないのが現状である
。

本発明はこのような現状に鑑みなされたもので、富栄養
化のメカニズムの全容を解明し、そこから閉鎖水域を浄
化、再生する装置を創案したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、まず前提となる富栄養化のメカニズムが
次のようにして進行すると考えた０わが国の湖沼等は温帯湖に属し年間を通じて秋と春の２
回の循環期、冬と夏の２回の停滞期がある。停滞期にお
いＣは、第２図に示すように表層（ａ）、水温羅層（ｂ
）及び低層（ｃ）に分かル、湖水の状態は垂直的に変化
する。

すなわち表層（ａ）部では、太陽光を利用した光合成に
よシ植物性プランクトンが増殖し、溶存酸素（ｐｏ）は
過飽和の状態になる。一方低層（Ｃ）部では表層（ａ）
で死滅したプランクトンが落ちてきて酸化分解されるの
でＤｏは消費され、しばしば無酸素状態になる。この酸
欠状態が起きると、Ｈ，Ｓが発生しはじめ、同時に鉄、
マンガン、窒素、リンが溶出する。

そして次の循環期になると溶出した栄養塩類等が閉鎖水
域全体に拡散することになり、富栄養化の進行を促進す
ることになる。

したがって、この富栄養化の悪循環を断ち切るためには
、湖底（１０１）に散索を供給し、栄養塩類等の溶出を
防止することが必要である。

湖沼等にｒＲ索を供給する方法に関しては湖沼等の水深
、富栄養化の進行状況のにより異なるが、その目的、機
能から次の２方法が考えら九る。

■循環曝気法、こｎは成層を破壊することになるので比
較的水深が浅く溶存ｒＲ累が極端に不足しているような
湖沼等に適する。ま之異臭味水で困つ工いる水源池の水
質改善にも有効である。

■深層曝気法、こｎに成層を破壊することなく深層水に
十分な酸素を与える方法であＱ１夏期の表層水の水温低
下防止、Ｇ）水の流出防止にも有効である。

本発明は、これらのうち循環曝急法によシ閉鎖水域を浄
化、再生する装置を考案したものである。

第１図は本発明の構成を示すもので、本発明は、沈澱槽
（１）と、浮体（２）と、揚水管（３）と、仕切壁（４
）と、吹き込み装置（５ンとを有している。

尚、（１００）は水面、（１０１）は湖底を示している
。

沈澱槽（１）は、後述の低層水吸い上げ時にその中に循
環させて低層水中に含まれる浮遊物を沈澱させる容器で
あシ、その底部の形状を先細シのものにす几ば、沈澱物
がそこに集中し、取シ出しやすくすることができる。

浮体（２）は、前記沈澱槽（１）を水上に浮かべるもの
である。沈澱槽（１）を直接水上に浮かべる場合は浮体
（２）として７０−トを用いこ几を沈澱槽（１）の壁面
に固定す几ば良い。又、浮体（２）として船舶を用いて
も良い０その場合、船艙内に沈澱槽（１）を収納するこ
とになる。

揚水管（３）は沈＃Ｌ槽（１）側から延ばして、その下
端を水中の湖底（１０１）側に垂設すると共に、上部を
沈澱槽（１）底面から貫通させてその上端を該沈Ｒ槽（
１）内に開放し、沈澱槽（１）内に低層水を汲み上げる
ための通路となるものである。

仕切壁（４）は沈澱槽（１）内壁と該沈澱槽（１）内に
貫通した揚水管（３）上部側との間に設けられ、揚水管
（３）から沈澱槽（１）内に汲み上げられてきた低層水
を揚水管（３）から出たところで一旦揚水ｇ（３）と仕
切壁（４）との間を通る下降流となす。

その後、沈澱槽（１）底面側にぶつかった所で反転し、
仕切壁（４）と沈澱槽（１）内壁との間を通る上昇流と
なす。このように仕切壁（４）ｔ、ｔ、汲み上□げられ
次低層水を一旦下降させ、゛その後上昇させる沈澱循環
路を沈澱槽（１）内に形成するものである。

吹き込み装置（５）は、揚水管（３）内に連節する送気
管及びこの送気管に空気を送シ込むブロア又にコンプレ
ッサ等から構成さ几、揚水管（３）内の低層水中に空気
を吹き込むものである。

〔作　用〕

湖沼等の表層（＆）においては、Ｋ等の影響によシ湖沼
水面（１００）で自然曝気が起こっており、更に前述の
藻類等による光合成の影砦もあるため、表Ｉ−水は溶存
酸素が飽和値近くまで達している。然も太陽熱によって
湖沼水面（１００）温度は気温近くまで上昇している。

一方、低層水は反対に無酸素且つ低温状態になり、栄養
塩類が゛多く溶出している。本発明は以上の低層水をエ
アリフトポンプに呈シ水面（ｉｏｏ）側に汲み上げ、こ
の時、低層水中に含まれる栄養塩類その他浮遊物を沈澱
除去せしめ、その後、低層水を溶存酸素豊富且つ温度の
高い表層水に混合して曝気せしめるようにしたものであ
る。

即ち、吹き込み装置（５）により空気を矢印イのように
吸引し、気泡状にして揚水管（３）内に吹き込むと、矢
印口のように上昇する。するとエアリフトポンプ効果に
よって揚水管（３）下端から低層水を矢印ハのように吸
い込み、矢印二のように沈澱槽（１）内に汲み上げる。

該沈澱槽（１）内に入った低層水は揚水管（３）を出た
ところで一旦揚水管（３）と仕切壁（４）との間を矢印
ホのように通る下降流となって流れる。この時、低層水
中の上記栄養塩類その他浮遊物は分離さｎて矢印へのよ
うに沈澱槽（１）底面側へ沈澱することになる。その後
、矢印トのように反転し仕切壁（４）と沈澱槽（１）内
壁との間を通る上昇流となって流れる。そして矢印チに
示すように沈澱槽（１）の外に流ｎ′ｔ″溶存酸素豊富
な表層水と温合さｎ曝気さ九る。沈＃　４’Ｊ　（１）
の底部に溜まった沈澱物は定期的に閉鎖水域外へ取シ出
され、該水域の浄化が図１る０〔実施例〕以下本発明の具体的実施例を図面に基づいて説明する。

ｗＪ３図に本発明の一実施例を示しており、本発明は、
沈澱槽（１（ｌと、浮体…と、揚水管（至）と、仕切壁
００と、吹き込み装置図とから構成される。

沈澱槽ｑＯは、上面が開放された円筒体の底面側を断面
テーパ状傾斜面α℃で仕切り、該傾斜面αη上側で囲ま
れたじょうろ状部分からなる０浮体■は、上記沈澱槽αａの形成された円筒体において
、傾斜面αηによって仕切られた該傾斜面Ｑ１）下側隅
の部分を空洞にして形成されたものである。従って沈澱
槽００と一体的に形成さ几ながら、これを水面（１００
）上にσがべることかできる。

揚水管（１）は沈澱槽αＯのじよりろ状底面のほぼ中央
から貫通してその上端を沈澱槽αＯ内に開放し、又その
下端をチェーン０］）を介して湖底（１０１）のおもり
０）に係留してお）、このような構成で水中に垂設され
ｆｃＩＧｌのである。尚、該υｂ水ＩｆＩＯＩｊの内径
をｄｍ、沈澱槽（＋（Ｊの内径をＤｍとした時の両者の
内径の大きさの関係、即ち、Ｄ／ｄは、揚水管頭巾の揚
水速度を０．３ｍ／ｓとして計算すると、３２〜２５が
適当である（但し、沈澱槽αＱにおける水面積負荷は２
５〜４０　ｍ’／ｍＬｄａｙ　　を標準としている）。

従って、ｄｍ１５０ｗダとすｎばＤｍ４．８ｍｍ〜３．
７５ｍダとなる。

仕切壁Ｏ０は上記揚水管（７）の径より大きな俤を有す
る短ＩＪ状のもので構成され、これを揚水管（イ）土部
ｔ１１１に装嵌せしめて沈澱槽αｑ内を、揚水管国と仕
切壁（６）との間及び仕切壁θＱと沈＠槽叫内壁との間
の二つの水路に分け、この二つの水路を下方で連絡せし
めて沈澱循環路を形成している。尚、この仕切壁θＱの
上端は揚水管（至）上端の位置よす少し高い位置になけ
れば、揚水管（イ）から汲み上げられてきた低層水が仕
切壁（６）を直接越して流れてしまうので、その位置よ
シ少し高くする必要がある、吹き込み装置間は、大気中
の空気を送り１するプロア（又はコンプレッサ）（９）
と、揚水管（１）の途中に連絡し、プロア←υから送気
さｊ、て気泡状となった空気を散気ノズル６２を介して
揚水ｆ′＃■内に吹き込む吹き込み管（財）とからなる
。

以上の装置に、スず吹き込み輪によって揚水管（至）内
に気泡状の空気を吹き込み、エアリフトポンプ効果を利
用して低層水を沈澱槽ＯＯへ汲み上げる。汲み上げらｎ
た低層水は院政循環路を流れる間に、その中に含まれる
栄１；塩類等を沈澱桶αＯ底面側に沈澱させ、更に沈澱
槽αｑ横壁面オーバー７０−して表層水と混合せしめる
。

第４図は更に他の実施例を示している。本実施例では、
浮体？℃として船舶を用い、沈澱槽Ｏｑをその船炉内に
収納すると共に、前記フ。

ロアもめ等も船舶上に設置したこと、及び沈澱ｆｆｆ　
（ＩＧ底面側からパイプ（６）及びポンプ斡を介して可
搬コンテナ形式の濃縮槽（ロ）に連絡し、沈澱物を濃縮
■◆に回収する機構を船艙内に設けたことが前記実施例
と異なる。尚、同一構成には同一番号が付されている。

以上のような構成の変更に伴い、揚水管（１）は船底エ
フ水中に垂下されると共に、又その下端は湖底（１０１
）に係留場ｎずフリーにされている。又、沈澱楢αＯ及
び漉縮槽α→から出た低層水は排出管（１５）　（１５
ａ）　Ｋよ〕矢印りに示すように船外の水面（１００）
に排出され、表層水に混合されることになる。

尚、濃引０るに溜まった沈澱物は適宜濃縮槽Ｑｌを系外
に搬出して処理されることになる。

以上のように浮体Ｑηを船舶にし次ことに伴い、閉鎖水
域の水面（１００）を自在に移動出来、よ）広範囲に閉
鎖水域の浄化を行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上のような構成′に有する本発明の浄化装置によれば
、吹き込み装置により低ｍ水を沈澱槽内に汲み上げ、溶
存酸拡−ｆｉ官な表層水に混合させて酸素を供給せしめ
ることができるため、閉鎖水域の抛ノｑ÷気が可能にな
ると共に、低層水を表層水に混合する前に沈澱槽内に該
低層水を替環でせて栄養塩ｒＡ等を分離沈澱させるため
、よシ閉鎖水域の浄化率を高めろことができるという侵
れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す概略断面図、第２図は停滞
期の湖沼の状況を示す説明図、第３図は本発明の一実施
例を示す説明図、第４図は他の実施例を示す説明図であ
る。図中、（１）αｑは沈＃宿、（２）ｇＪＧ！ηは浮体、
（３）（１）は揚水管、（４）に）に仕切壁、（５）（
イ）は吹ａ込み装置、（１００）は水面、（１０１）は
湖底を谷示す。第４図〜〜−北二一一一二

Claims

【特許請求の範囲】沈澱槽と、該沈澱槽を水上に浮かべる浮体と、水中に垂設され前記沈澱槽底面から貫通してその上端を沈澱槽内で開放した揚水管と、沈澱槽内壁と該沈澱槽内に貫通した揚水管上部側との間に設けられその間に沈澱循環路を形成する仕切壁と、前記揚水管内に空気を吹き込む吹き込み装置とを有することを特徴とする閉鎖水域の浄化装置。