JPS6161697A - 閉鎖水域の浄化装置 - Google Patents

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】 〔意莱上の利用分野〕 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Ｏ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・１！Ｆ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、ｉｌ素、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。

〔発明が解決しよりとする問題点〕

しかし、富栄養化のメカニズムの全容が未だ解明されて
いないこと、動車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積極的に浄化、再生しよ
うという試みはほとんどなさｎていないのが現状である
Ｏ 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らる口 〔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九〇わが国の湖沼等は温帯
側にハし、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。停滞期においては、第２図に示
すように表層（ａ）、水温Ｒ層（ｂ）及び低層（ｃ）　
Ｋ分かれ、湖水の状態はａｉ的に変化するＯ すなわち、表ｉ　Ｃ＆）部では太陽光を利用した光合成
により植物性プランクトンが増殖し、溶存酸素（Ｄｏ）
は過飽和の状態になる・一方、低Ｍ　（ｅ）部では表層
（＆）で死滅したプランクトンが落ち工きて醇化分解さ
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Ｂが起きると、ＨｌＢ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Ｏ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）、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Ｏ悪循環を断ち切るためには
湖底（１０１）に酸素を供給し、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ｒｌｐ、素を供給する方法に関しては湖沼等の
水性、富栄養化の進行状況等にょシ異なるが、その目的
、機能から次の２方法が考えられる。

■循環曝気法、これは成層を破壊することになるので比
軟的水深が浅く溶存酸素が極端に不足し′ｃｂるような
湖沼等に適する０またＡＡ味水で困っている水源池の水
質改善にも有効である＠゛ ■深層曝気法、これは成層を破壊することなく深層水に
十分なｅ索を与える方法であル、夏期の表層水の水温低
下防止、濁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気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、本発明は外管（１
）と、内管（２）と、変流板（３）と、送水装！（４）
とを有している。尚、（１００）は水面、（１０１）は
湖底を示している。

外管（１）は、二重管のうち外側の管で構成されたもの
で、水中に垂設され上部が浮体等により水面（１００）
上に突出せしめら九ている。又その下端は水中で開口さ
れている。この外管（１）は表層水と空気の混合水によ
シ曝気された低層水を低層（ｅ）側に降水する時の通路
となるものである。

、　内管（２）は、二重管構造のうち、前記外管（１）
内に挿入される管であシ、両端が開口さ九て表層水と空
気の混合水により曝気された低層水を上昇せしめ、前記
外管（１）内に注ぎ込むようにする時の通路となるもの
である。この内管（２）が外管（１）内に挿入された時
、消熱ながら外管（１）との間に通水路用夜間が形成さ
れる。

変流板（３）は、前記内管（２）下端を七の周シに拡径
させ、七Ｏ拡径面（３ａ）を前記外管（１〕下端よシ離
間せしめて設けら１’したもので、外管（１）内を下降
してきた下降水の流れの向きを変え、仁の下降水が直ぐ
に内管（２）下端ぺ迂回するのを防止しようとするもの
である◎ 送水装置（４）は、表層水と空気を混和すると共に、そ
の混合水を内管（２）下部より上方に向けて送水し、そ
の時溶解しき九なかった気泡状の空気がエアリフトポン
プ効果を生じさせて、低層水を内管（２）上方へ吸い上
げさせるようにしたものである＠ 〔作　用〕 湖沼等の表７＠（ｊＬ）においては、風等の影響によ）
湖沼水面（１００）で自然曝気が起っておｐ１更に前記
した通多藻類等による光合成の影響もあるため、表層水
は溶存酸素が飽和近くまで達している。しかも太陽熱に
よって湖沼水面（１０の温度は気温近くまで上昇してい
る。

この温度の高い溶存＠素の豊富な表層水を送水ｉ　［（
４）により汲み上げ（矢印イン、七の中に空気を吸引し
て（矢印口）、それらを混和すると共に、この混合水を
内管（２）下部へ送液する。そして内管（２ン下部へ達
した混合水は矢印ハに示すよりに上方へ向けて送水され
る〇それと共に溶解しきれなかった気泡状の空気が同様
に上昇して（矢印ハ）、エアリフトポンプ効果を生じさ
せ、低層水を矢印二に示すように内管（２］下端から吸
い込む。この時、水圧の上昇によって溶解しきれなかっ
た気泡状の空気の一部は低層水中にも溶解し、低層水の
溶存酸素豊富は高くなる。更に以上のような低層水と前
記混合水とは共に混合しながら矢印ハ方向に上昇し、矢
印ホに示すように内管（２）上端よシ噴出して外管（１
）上端側内部に汲み上げられる。この際、低温の低層水
は溶存酸素！＃、富な表層水との混合攪拌が促進さｎ。

更にその水温も上昇している。そして外管（１）内にお
いては水面（１００）との水頭差により１矢印へのよう
に下降し、外管（１）下端よ）矢印トのように排出され
、溶存酸素豊富な表層水と低層水の混合水によって低Ｎ
Ｊ（ｅ）ｆｉｌｌを更に曝気する。この時、変流板（３
）によって矢印トのように流ｆＬの方向が（＠直方向か
ら水平方向に）変えられ、外管（１）下端よｐ排出され
た直後に内ｇ（２）下端より吸い込まれるような迂回流
の発生を避けている。

尚、外管（１）下端より排出さ−れた混合水は下降途中
で既に熱交換され、低層水ｉ度近くに達しておシ、成層
破壊を起こすことはないので生態維持が可能である。又
、低７１　（Ｃ）部で溶存配素が豊富になった低層水は
、内管（２）内を上昇して水面（１００）で過飽和状態
になる場合がおるが、内管（２）から噴出された後、す
みやかに外°管（１）内を低層（Ｃ）部へ向け１下降す
るため、水面（Ｚｏｏ）で酸素を放出することなしに低
Ｍ　（（り部まで搬送される０ 以上のように重装ｆは溶存酸素豊富な表層水に更に堅気
を混和せしめ、これを内管（２）内で上昇せしめるごと
によシ、低層水を上記混合水と８合曝気せしめなから内
ｖ（２）上部へ汲み上げ、その後再びこれを外管（１）
を通して低層（ｅ）側に送水し、排出することによって
低＠　（Ｃ）部に酸素の供給と閉鎖水域全体の循狽を行
なおうとするものである。

〔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。

第３図は本発明の一実施例を示しておシ、本発明は外管
αＧと、内管−と、変流板（至）と、送水装置θＱとか
ら構成されている。

外管Ｑａは、これと−緒に二重管を構成する内管翰下端
の変流板（至）の外縁部と湖底（１０１）のアンカーＣ
ＬＩとがチェーン（２）を介して連結さｎておｐ、又、
外管ＣＩＧ上部側外周にフロー）０３が装備されて浮上
せしめているため、水中に垂設されることになる。但し
、外ｗＯＱの上端はフロート四より突き出て設値さｎて
おυ、外管α０上部は水面（１００）上に突出している
。更に該外管ＱＱの上端は空中で、又その下端は水中（
低層（（り側）で開口している。尚、このような垂設の
仕方は一例にすぎず、他の方法で垂設しても良いことは
言うまでもない。

内管（７）は、上記外管（１０内に挿入され、その両端
を開口している。その上端開口は外管αｑ上端開口より
低い位置で開口し、この内管■上端開口から噴出した混
合水が外管頭上端開口を飛び越えてその外側に出てしま
うことがないようにしている。又、内管■下端開口も後
述する変流板（イ）を設ける関係から、外管図下端開口
よシ低い位置で開口している。

変流板曽は、上記内管四下端開口周）に、これと直交す
る方向に固着された板状体であル、前述のように外管叩
下端より流出してきた水を変流させ、内管叫下端開口に
直ぐに迂回させないようにするため、その変流板（２）
の拡径面０カは外管αＱ下端よシ離閲せしめ、更に拡径
面０埠は外管αＱＣＩ径より大きな径を有している。又
、前記内管（イ）下端開口を水中と連通せしめるため、
変流板（１）にも内管四下端開口に相当する位ｔＫ開口
部ａカを設けている・尚、前述のよう罠変流板−の外縁
部はチェーン（ロ）を介して湖底（１０１）のアンカー
（ロ）と連結している。

送水装置θＱは、一端を表層水中に浸漬する吸水ｇ（ロ
）と、これに連通するポンプ−及び工ジエクタθ）と、
そこから内′！？（４）下部側に引き出し、その内部に
連通する送水管θ◆とで構成され、吸水管（ロ）を通し
ポンプ０りで矢印イのように汲み上げられた表層水にエ
ジェクタ■で矢印口のよりに空気を吸引し、混和すると
共に、この混合水を送プて管６ゆで内管図下部側へと送
り込み、内管翰内で上方に向けて送水するものである。

未発明塔等は気泡上弁速度を調べ、０．３　ｍ／８の測
定値を得た。従って内管図下部側へ表層水を送水する場
合、０．３　ｍ／Ｓ以上の流速を保りて送水管θ◆内に
送水する必声がある。又、吸水管αυ、ポンプ−及びエ
ジェクタに）の代わルに、送水管（財）路中にブロワや
；ンプレツサにより（圧縮）堅気を吹き込むようＫして
も良い。

、以上の装置によれば、エジェクタ輪で空気Ｏ混和さｎ
た溶存酸素ｉＩｋ宵な表層水をポンプに）で内管四内下
゛部に送ル込み、溶解しきれなかった気泡状の脂気の上
昇によシ内管四内に吸い上げられた低層水と混合させる
◎その際この低層水の水圧上昇に伴い前記気泡状空気を
低層水に溶解させる＠そして一旦水面（ｉｏｏ）上ｔで
上昇せしめた後、外管αＯ内を通って再び低ｆｌ　（０
）部へ送シ排出する。これによって低ＩＶＩ（ｃ）　’
ｆｉｇ　Ｋ　ｒＩ！素の供給と循環を行なう。

〔発明の効果〕

以上のような本発明の浄化装置によ几ば、溶存酸系豊富
な表層水を空気と混和させて汲み上げ、一方、内管内で
気泡状のを気を上昇せしめることで発生するエアリフト
ポンプ効果により低層水を吸い上げて、この低層水に気
泡状の空気を溶解させ、更に溶存ｒＲ素濃度の高い前記
表層水とも混合させτいるので、水頭差を利用して内管
から出たこれらの混合水が外管によって低ｆｆｉ部に排
出さｎることにより、低層部への酸素供給を効率的に行
なうことがてきるという優れた効果を有しており、これ
によって閉鎖水域全体の循環曝気を行なうことができる
という利点も有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す説明図、第２図は停滞期の
閉鎖水域の状況を示す慨略図、第３図は本発明の一実施
例を示す説明図である。 図中、（１）Ｑ□は外管、（２）ｔｌＯは内管、（３）
ｔｙＪは変流板、（４）に）は送水装置、（１００）は
水面、（１０１）は湖底を各示す。 特許用願人　日本鋼管株式会社 発明者　原　　　　淳

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 上部が水面上に突出せしめられ、水中に 垂設された下端が開口された外管と、該外 管内に挿入され両端が開放された内管と、 該内管下端をその周りに拡径させその拡径 面を前記外管下端より離間せしめて設けら れた変流板と、表層水を空気と混和し、そ の混合水を内管内下部より上方に向けて送 水する送水装置とを有することを特徴とす る閉鎖水域の浄化装置。