JP5702260B2 - Deep aeration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、湖沼やダムなどの水源貯水池、港湾などの水域における水層部の水質を改善するために用いる深層曝気装置に関する。 The present invention relates to a deep aeration apparatus used for improving the water quality of a water layer in a water source reservoir such as a lake or a dam or a harbor.
図8は、従来の深層曝気装置1を示す概念図である(例えば、特許文献1参照)。深層曝気装置1は、ダム湖などの湖沼2に係留させて、湖沼付近の深層の水をエアーレーションにより循環(矢印a参照)させる装置である。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a conventional deep aeration apparatus 1 (see, for example, Patent Document 1). The
前記深層曝気装置1は、湖底1にシンカー16で係留された状態で、フロート3の浮力により起立状態に保持される装置本体4を備えている。図8に示すように、深層曝気装置1では、コンプレッサーから送気ホース5を介して送り込まれた圧縮空気は、装置本体4底部に設けられた散気管6を経て細かい気泡となり、装置内筒7を上昇する。この気泡の上昇と共に、深層部の水も、上昇する(矢印b)。この際に、気泡中の酸素が深層水に溶解する。酸素が溶解した深層水は、装置外筒8を下降して、内筒7と外筒8との間に設けられた出口9から深層部に戻る(矢印c)。この操作を繰り返すことで、嫌気化している深層水を好気化し、底生生物(ベントス)の生育を促すと共に、深層水中の還元菌の活動を抑制し、硫化水素の発生を抑えることができる。
The
一方、送り込んだ空気のうち、溶解されない余剰空気は、装置本体4上部のエアー溜め室10に溜まる。この余剰空気は、装置本体4上部に設けた排気装置11により放出される。排気装置11は、水面に浮上する排気フロート12に排気ホース13が繋がれているまた、排気ホース13には、排気量を制限し、装置内の上部に水面を保つ必要から、排気弁14が設けられている。
On the other hand, surplus air that is not dissolved out of the supplied air is accumulated in the air reservoir 10 at the upper part of the apparatus
前記装置本体4内のエアー溜め室10には、反転水面L2が設定される。反転水面L2が低すぎると、溶存酸素量を上げた水が反転できないので、深層に排水できなくなる恐れがある。一方、反転水面L2が高すぎると、溶存酸素量を上げた水が排気ホース12から排気弁14を介して水面L1に排水される恐れがある。この反転水面L2の設定は、圧縮空気の圧力と排気弁14とを調整することによって行う。
A reversing water surface L2 is set in the air reservoir chamber 10 in the
しかし、排気弁14に異物が詰まったり、排気ホース12が絡まったり、キンク(kink)したりして、排気不能になった場合、余剰空気を排出できず、装置本体4内に余剰空気が蓄積され、装置本体4が突然浮き上がることになる。
However, if the
これらの問題を解決するために、図8に示すように緊急排気ホース15を設けることが行われている。緊急排気ホース15は、通常状態では作動しない。装置1内の余剰空気が一定以上に蓄積されると、緊急排気ホース15を介して排気される。緊急排気ホース15は、出口端を大気面に露出させ、他端を装置1上部に接合させて、装置1本体を水面下に水没させる。このため、緊急装置11が大掛かりになる、排気装置11の排気ホース13と緊急排気ホース15とが絡み排気し難くなるという問題がある。また、貯水量が減少した場合に、ホースが水面に露出したり、浮遊したりする。この場合に、緊急排気ホース15が水面の浮遊異物により損傷するという問題がある。
In order to solve these problems, an
また、本発明者らは余剰空気を有効に利用するために、浅層散気装置を開発している(例えば、特許文献2参照)。しかし、この場合にも、緊急排気ホースには、上記と同じ問題がある。 In addition, the present inventors have developed a shallow air diffuser in order to effectively use surplus air (see, for example, Patent Document 2). However, even in this case, the emergency exhaust hose has the same problem as described above.
そこで、本発明は、余剰空気の排気装置に不具合が生じた場合に、簡単な構成で、排気装置のホースと絡むことなく、ホースが水面に浮遊、露出するという問題を生じずに、緊急かつ確実に余剰空気を排気することができる、深層曝気装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a simple configuration, when there is a problem with the exhaust device for surplus air, without being entangled with the hose of the exhaust device, without causing the problem that the hose floats and is exposed on the surface of the water. An object of the present invention is to provide a deep layer aeration apparatus capable of exhausting excess air with certainty.
本発明者らは、上記課題を鋭意検討した結果、水中に浸漬して自立可能な装置本体と、この装置本体に設けられた装置本体内のエアーを排出する排気管とを備える、深層曝気装置であって、前記装置本体の上部と前記装置本体外部とを連通する1以上の流路を備え、この流路の一端は、前記装置本体の上部のエアー層に面し、他端は通常使用時における反転水面より低い位置に設けられているという簡単な構成で、排気装置のホースと絡むことなく、強制排気ホースが水面に露出しない深層曝気装置が得られることを見出し、本発明を完成した。 As a result of earnestly examining the above problems, the inventors of the present invention have a deep aeration apparatus including an apparatus main body that can be immersed in water and can stand on its own, and an exhaust pipe that discharges air in the apparatus main body provided in the apparatus main body. And having one or more flow paths communicating between the upper part of the apparatus main body and the outside of the apparatus main body, one end of the flow path facing the air layer on the upper part of the apparatus main body, and the other end being normally used. The present invention was completed by finding that a deep aeration apparatus in which the forced exhaust hose is not exposed to the water surface can be obtained without being entangled with the exhaust apparatus hose with a simple configuration of being provided at a position lower than the reversing water surface at the time. .
上記流路は、装置本体に取り付けられていてもよく、あるいは装置本体の一部であってもよい。 The flow path may be attached to the apparatus main body, or may be a part of the apparatus main body.
前記流路は、装置本体内に設けられていてもよく、装置本体外に設けられていてもよく、あるいは装置本体内から装置本体外に渡って設けられていてもよい。 The flow path may be provided inside the apparatus main body, may be provided outside the apparatus main body, or may be provided from inside the apparatus main body to outside the apparatus main body.
前記流路は、チャンバ箱を介して連結されていてもよい。 The flow path may be connected via a chamber box.
本発明の深層曝気装置では、前記装置本体の上部と前記装置本体外部とを連通する1以上の流路を備える。この流路の一端は、前記装置本体の上部のエアー層に面し、他端は通常使用時における反転水面より低い位置に設けられている。このように、本発明の排気路の構成は簡易である。また、この構成により、装置内で、排気路の出口より低い位置まで余剰空気が増加した場合に、余剰空気を効率よく排出することができる。また、ホースの出口を水面上まで設ける必要がないので、排気装置のホースと絡むという問題を生じない。 The deep aeration apparatus according to the present invention includes one or more flow paths that communicate between the upper part of the apparatus main body and the outside of the apparatus main body. One end of this flow path faces the air layer above the apparatus main body, and the other end is provided at a position lower than the reversal water surface during normal use. Thus, the configuration of the exhaust path of the present invention is simple. Further, with this configuration, when the excess air increases to a position lower than the outlet of the exhaust passage in the apparatus, the excess air can be efficiently discharged. Moreover, since it is not necessary to provide the outlet of the hose up to the surface of the water, there is no problem of entanglement with the hose of the exhaust device.
また、本発明の深層曝気装置において水面に通ずる排気ホースを有する構造のものでは、緊急排気時に排出された空気は、水泡となって水中を上昇する。このため、水面を観察し水泡が観察されれば、深層曝気装置内で余剰空気が多量に発生していることが容易に把握できる。これにより、装置に何らかの異常が生じていることが把握できる。すなわち、本発明の深層曝気装置では、特に検知手段を設けなくても、装置内に多量の余剰空気が発生したことを検知することができる。 Further, in the deep aeration apparatus of the present invention having a structure having an exhaust hose that communicates with the water surface, the air discharged during emergency exhaust rises into the water as water bubbles. For this reason, if the water surface is observed and water bubbles are observed, it can be easily grasped that a large amount of excess air is generated in the deep aeration apparatus. Thereby, it can be understood that some abnormality has occurred in the apparatus. That is, in the deep layer aeration apparatus of the present invention, it is possible to detect that a large amount of surplus air is generated in the apparatus without providing any detection means.
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。図1は、流路を設ける本発明の深層曝気装置21の一例を示す要部断面図である。この図の例では、水中に浸漬して自立可能な装置本体24に、装置本体内のエアーを排出する排気管23と、前記装置本体24の上部と前記装置本体24外部とを連通する1以上の流路25とを備える。また、他の構成については、図7に記載のものと同一である。本発明では、この流路を用いて、排気管内で排気障害を生じた場合に、緊急排気を行う。
The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing an example of a deep layer aeration apparatus 21 of the present invention in which a flow path is provided. In the example of this figure, the apparatus
上記流路24の一端26は、前記装置本体24の上部のエアー層30に面して、他端27は通常使用時における反転水面L2より低い位置に設けられている。多管構造の深層曝気装置22では、装置の中心部の管または周縁部に導入された水は内筒28から外筒29あるいは外筒29から内筒28に反転しながら移動する。この図の例では、装置の中心部の管に導入された水は内筒27から外筒28に反転しながら移動する。
One
また、水と空気とを効率よく混合するために、装置下部から圧縮空気が導入される。混合水を効率よく反転させるため、装置本体24の上部にエアー層30を形成させる。上記流路25の一端26は、前記装置本体24の上部のエアー層30に面する。エアー層24と水層との境目に反転水面L2が形成される。上記流路25の他端27は、通常使用時における反転水面L2より低い位置に設けられている。反転水面L2の位置は、装置本体24内のエアーを排出する排気管23の先端に設けたバルブ22の調整により排気されるエアーの圧力と供給する圧縮空気の圧力とを調整して、装置本体24内の適切な位置に決定する。例えば、反転水位L2の位置が高い場合、排気管23から水が排出される、この場合、空気の供給量を増やして、反転水位L2の位置を下げる。一方、反転水位L2の位置が低い場合は、流路25から空気が排出される。空気の排出は、水面から水泡が発生していることを観察する。この場合、空気の供給量を減らして、反転水位L2の位置を上げる。この反転水位L2の位置は、排気装置に設けられた制御バルブ22により制御する。
Moreover, in order to mix water and air efficiently, compressed air is introduced from the lower part of the apparatus. In order to invert the mixed water efficiently, an
本発明では、本発明の流路25の他端27から空気が流出しない限り、装置内部の反転水面L2の水位と流路25の他端27から流路25に浸入した水の水位がほぼ同じであることを用いる。図2は、本発明の流路の機能を説明するための図である。図2(a)は、流路を設ける深層曝気装置において正常運転時の状態を示す図である。この図の例では、正常運転時における反転水面L2の水位と流路25の他端27から流路25に浸入した水の水位L3は、ほぼ同じである。図2(b)は、排出路がキンクなどして排気障害を起こし始めた状態を示す図である。図2(b)に示すように、装置本体24内のエアー層30が増加し、反転水面L2の水位が下がると共に、流路他端27から流路25に浸入した水の水位L3も下がる。この図の例では、L2とL3の水位は、図2(a)の場合より低いが、ほぼ同じである。図2(c)に示すように、排気障害がさらに進行し、装置内の余剰空気が更に増加して反転水面L2の水位が流路の他端27の開口部より下まで下がると、流路の他端27から余剰空気が排出される。流路の他端27からの余剰空気は、反転水面L2の水位が少なくとも流路の他端27の開口部まで上昇するまで排出される。その後、排出障害が解消され、正常運転されるようになると、反転水面L2の水位と流路の他端27から流路25に浸入した水の水位L3は図2(a)の状態に戻る。
In the present invention, unless the air flows out from the
本発明において、流路25の一端26は、装置本体24の上面または上側部に設けられている。流路25の一端26は、初期設定時または正常運転時に、余剰空気が存在する部位に開口している。流路25の他端27は、初期設定時または正常運転時に、反転水面L2より下になる位置より下で、エアー層10に余剰空気が溜まり過ぎて深層曝気装置22が浮上などを起こさない部位に開口している。したがって、流路25の他端27は、装置本体24で流路25の一端26が設けられる位置より、低い位置に設けられる。流路25の一端26および他端27を設ける位置は、曝気装置の大きさ(容積、装置全体の高さ、内筒の高さ、内径など)や処理量に応じて、任意に設定することができる。
In the present invention, one
本発明において、流路25が上記機能を奏するものであれば、流路の形状や構造、個数などに特に制限はない。流路25は、装置本体24の外側または内側に付設させてもよく、装置本体24の一部が流路25を構成するものであってもよい。
In the present invention, the shape, structure, number, etc. of the flow channel are not particularly limited as long as the
流路は、ホース状、パイプ状、ダクト状などの管状物を装置本体に設けてもよい。図3は、本発明の深層曝気装置において流路の一例を示す図である。この図の例では、ホース状、パイプ状、ダクト状などの管状物を装置本体の外側に設けるものである。図3(a)に示すように、ホース状のように可撓性の管状物を設ける場合は、装置本体の壁面に固定することとしてもよい。また、この図の例以外に、装置本体の上部または上側部に孔を開け、この孔にパイプなどを固定することとしてもよい。 The flow path may be provided with a tubular object such as a hose shape, a pipe shape, or a duct shape in the apparatus main body. FIG. 3 is a diagram showing an example of a flow path in the deep aeration apparatus of the present invention. In the example of this figure, tubular objects such as a hose shape, a pipe shape, and a duct shape are provided outside the apparatus main body. As shown to Fig.3 (a), when providing a flexible tubular thing like a hose shape, it is good also as fixing to the wall surface of an apparatus main body. In addition to the example of this figure, a hole may be formed in the upper part or upper part of the apparatus main body, and a pipe or the like may be fixed in this hole.
図4は、本発明の深層曝気装置において流路の別の一例を示す図である。この図の例では、ホース状、パイプ状、ダクト状などの管状物を装置本体の内側に設けるものである。図4(a)の例に示すように、装置本体24の上側部に孔を開け、屈曲した管状物を取り付けた形態にしてもよい。また、図4(b)の例に示すように、装置本体24の上側部に複数の孔を開け、分岐管を有する管状物で、孔間を連結する形態としてもよい。この場合、分岐管は、エアー層内に開口している。
FIG. 4 is a diagram showing another example of the flow path in the deep aeration apparatus of the present invention. In the example of this figure, tubular objects such as a hose shape, a pipe shape, and a duct shape are provided inside the apparatus main body. As shown in the example of FIG. 4A, a configuration may be adopted in which a hole is formed in the upper portion of the apparatus
図5は、本発明の深層曝気装置において流路の別の一例を示す図である。図5の例では、上記流路は、壁面に部材を固定して管状構造を形成させている。図5の例では、半円柱の部材を装置内壁に固定して流路を形成する。壁面に固定する部材としては、例えば、半円柱、半角柱(V字状、コの字状など)、U字状柱などの半管を用いる。 FIG. 5 is a diagram showing another example of the flow path in the deep aeration apparatus of the present invention. In the example of FIG. 5, the channel has a tubular structure formed by fixing a member to a wall surface. In the example of FIG. 5, a semi-cylindrical member is fixed to the inner wall of the apparatus to form a flow path. As a member to be fixed to the wall surface, for example, a half tube such as a half cylinder, a half prism (V shape, U shape, etc.), a U shape column, or the like is used.
図6は、本発明の深層曝気装置において流路の別の一例を示す図である。上記流路は、連続した環状物や半管でなくてもよい。例えば、図6に示すように複数の管状物や半管をコネクタなどのチャンバ箱31で連結してもよい。
FIG. 6 is a diagram showing another example of the flow path in the deep aeration apparatus of the present invention. The flow path may not be a continuous annular object or a half tube. For example, as shown in FIG. 6, a plurality of tubular objects or half tubes may be connected by a
図7は、装置の外筒が流路を構成する一例を示す図である。この図の例では、装置本体24の外筒28を上部28aとそれ以外の部材28bで形成する。外筒28の上部28aの内径は、それ以外の部材28bの外径より大きく、外筒28の上部28aとそれ以外の部材28bとは、嵌合する。例えば、外筒28の上部28aとそれ以外の部材28bとの両者を嵌合する際に、1以上の流路が得られるように、外筒28の上部28aの内面またはそれ以外の部材28bの外面に溝部を形成しておく。接合の方法は、水底に設置し使用する場合に安全に使用することができる強度が得られるものであれば、公知の方法でよい。この例による流路は、装置本体の上部とそれ以外の部材との間の空間で形成される。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which the outer cylinder of the apparatus forms a flow path. In the example of this figure, the outer cylinder 28 of the apparatus
本発明において、装置本体24の上部と前記装置本体外部とを連通する流路25は、過剰空気を有効に排出することができるものであれば、1以上設ければよい。流路25が管状構造の場合は、流路25は複数で構成されていてもよい。流路が複数であると、1の流路が何らかの理由で閉塞しても、過剰空気を排出することができる。また、装置本体の周囲に複数の流路を均等に設置することで、バランスよく過剰空気を排出することができる。
In the present invention, the
本発明において、流路を設ける深層曝気装置は、図1に示す例に限られず、装置本体上部にエアー層が形成されるものに広く適用することができる。また、例えば、公知の緊急排気ホースを設けた深層曝気装置の緊急排気ホースを除去した後の孔に本発明にかかる流路を設けることもできる。また、公知の深層曝気装置に、本発明にかかる流路を設けることもできる。例えば、特開2007−229662号公報や特開2011−98265号公報に記載されている浅層曝気装置に、さらに本発明にかかる流路を設けてもよい。2重管構造に限らず、装置本体上部に余剰空気が溜まる構造の深層曝気装置であれば、その構造に関係なく適用することができる。例えば、特開2003−220396号公報に記載される単管構造であってもよく、装置が多重管構造を有するものであってもよい。すなわち、本発明にかかる流路を設ける深層曝気装置は、装置内でエアー層を形成する方式のものであれば、全ての方式の深層曝気装置に適用することができる。 In the present invention, the deep aeration apparatus provided with the flow path is not limited to the example shown in FIG. 1, and can be widely applied to an apparatus in which an air layer is formed on the upper part of the apparatus main body. For example, the flow path concerning this invention can also be provided in the hole after removing the emergency exhaust hose of the deep layer aeration apparatus provided with the well-known emergency exhaust hose. Moreover, the flow path concerning this invention can also be provided in a well-known deep layer aeration apparatus. For example, a flow path according to the present invention may be further provided in the shallow aeration apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-229662 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-98265. The present invention is not limited to the double pipe structure, and can be applied regardless of the structure as long as it is a deep layer aeration apparatus having a structure in which excess air accumulates in the upper part of the apparatus body. For example, the single tube structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-220396 may be used, and the apparatus may have a multiple tube structure. That is, the deep aeration apparatus provided with the flow path according to the present invention can be applied to all types of deep aeration apparatuses as long as the air layer is formed in the apparatus.
本発明の深層曝気装置を用いれば、簡単な構成で効率よく余剰空気を排出することができる。また、外部に設ける流路がないか、あっても極めて短い。この結果。従来の緊急排気ホースを用いる場合のように、緊急排気ホースが固着などにより機能しなくなるという問題を生じない。また、湖沼などの水位が下がった場合でも、調整の必要はない。 If the deep layer aeration apparatus of the present invention is used, excess air can be efficiently discharged with a simple configuration. Moreover, even if there is no channel provided outside, it is extremely short. As a result. As in the case of using a conventional emergency exhaust hose, there is no problem that the emergency exhaust hose stops functioning due to sticking or the like. Also, even if the water level in the lake or the like falls, no adjustment is necessary.
1 深層曝気装置
2 湖底
3 フロート
4 装置本体
5 送気ホース
6 散気管
7 内筒
8 外筒
9 出口
10 エアー溜め室
11 排気装置
12 排気フロート
13 排気ホース
14 排気弁
15 緊急排気ホース
16 シンカー
21 深層曝気装置
23 排気管
24 装置本体
25 流路
26 一端
27 他端
28 内筒
29 外筒
30 エアー層
31 チャンバ箱
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記装置本体上部に設けられ、前記装置本体から前記装置本体内の空気を排出する排気管とを備え、
前記内筒の下部側の開口から気泡が送り込まれることにより、前記気泡と共に深層水が前記内筒内を上昇し、
前記装置本体内において、前記気泡中の酸素が前記深層水中に溶解し、
前記装置本体内には、前記気泡のうち前記深層水に溶解されない余剰空気が留まるエアー層と、前記深層水が流れる水層とが形成され、
前記深層水が、前記内筒の上部側の開口から前記外筒内に流出して、前記外筒内を通って下降し、前記外筒の下部側の開口から前記外筒外に流出し、
前記余剰空気が、前記装置本体上部に設けられた前記排気管を通じて排出される深層曝気装置であって、
前記装置本体の上部と前記装置本体の外部とを連通し、前記エアー層の前記余剰空気を前記装置本体の外部に排出する1以上の流路を備え、
前記流路の一端が、前記装置本体の上部のエアー層に面し、前記流路の他端が、前記深層曝気装置の通常使用時における、前記エアー層と前記水層との境界面より低く、前記外筒の下部側の開口より高い位置に設けられ、
前記エアー層の前記余剰空気によって前記深層曝気装置が浮上しないように、前記余剰空気が前記装置本体の外部に排出されることを特徴とする深層曝気装置。 An inner cylinder having an opening on the upper side and the lower side, an outer cylinder having the inner cylinder provided therein and having an opening on the lower side, and an apparatus main body installed below the water surface ;
An exhaust pipe that is provided at the upper part of the apparatus main body and exhausts air in the apparatus main body from the apparatus main body ;
When bubbles are sent from the opening on the lower side of the inner cylinder, deep water rises in the inner cylinder together with the bubbles,
In the apparatus main body, oxygen in the bubbles dissolves in the deep water,
In the apparatus main body, an air layer in which surplus air that is not dissolved in the deep layer water remains among the bubbles, and a water layer in which the deep layer water flows are formed,
The deep water flows out from the upper side opening of the inner cylinder into the outer cylinder, descends through the outer cylinder, flows out of the outer cylinder from the lower side opening of the outer cylinder,
The surplus air is a deep aeration apparatus that is exhausted through the exhaust pipe provided at the upper part of the apparatus body ,
The device top and to communicate with the outside of the apparatus main body, comprising one or more channels for discharging the surplus air to the outside of the device main body of the air layer,
One end of the flow channel, facing the air layer of the upper portion of the apparatus main body, the other end of the channel is generally in use in the deep aerator, lower than the interface between the aqueous layer and the air layer Ku, provided higher have a position from the lower side of the opening of the outer cylinder,
The deep layer aeration apparatus is characterized in that the excess air is discharged to the outside of the apparatus main body so that the deep layer aeration apparatus does not float by the excess air of the air layer.
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JP2011230880A JP5702260B2 (en) | 2011-10-20 | 2011-10-20 | Deep aeration equipment |
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