JPH06296996A - 浮体式水域浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 淡水あるいは海水域の水質およびヘドロの浄
化装置を水面附近に位置させて、揚水エネルギーの省力
化をはかり、かつ浄化装置から排出される濾過水を水域
へ還流させるようにした。 【構成】 浮体１の中央部を濾過槽４に形成し、ここに
濾材５を充填する一方、浮体１にバラストタンク６を付
設して装置を水面附近に位置させ、揚水筒３ａの水底13
近くの吸入口附近に散気管11の噴出口を開口させ、散気
管11から供給される酸素（気泡）12の上昇を利用して底
層水を揚水することで揚水エネルギーの省力化をはか
り、濾過槽４から排出される濾過水を、濾過槽４の底板
７により水平方向に遠方まで導いて、濾過水の局所的循
環を防止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、淡水および海水域の水
質、汚染土壌（ヘドロ）を浄化するための水域浄化装置
に関し、特に上記水域の水面近傍に配設されて上記の浄
化作用を行なう浮体式水域浄化装置に関する。なお、休
止中のプールの水浄化のほか、ダム、湖沼、養殖池およ
び噴水プールの浄化等にも適用できる。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】域外
の水域との水交換性の悪い閉鎖性水域では、近年過度の
有機物負荷に帰因した水質汚濁現象（以下「富栄養化現
象」と称する）が生じており、水生生物や景観等の障害
となっている。つまり、水中に流入した有機物（家庭排
水、工場排水、養殖餌料等の形で流入してくる）は、好
気性生物による分解合成、摂餌など一連の生物活動によ
り浄化されうるが、自然界の許容できる負荷量以上に流
入すると、やがて浄化機能が滞こおり、特に底層の水中
や底泥上で溶存酸素の欠乏や硫化水素等の還元性物質等
の水生生物に有害な物質が蓄積してくる。

【０００３】このような事態に対応すべく、従来から種
々な対策が講じられているが、総合的な対策をとったも
のはなく、従来のものには例えば次のような問題点があ
る。 (1) 底層水を表面に曝気するもの…濾過機能がないため
汚染された底層水が水域に拡散される害がある。 (2) ポンプなどの機械装置により浮体上に設けた濾過装
置に汲上げ浄化するもの…揚水エネルギーが過大であり
経済効果は少なく実用的でない。 (3) 上記(1),(2)ともに揚水した底層水は表面水より水
温が低く、比重の重い事が多く、再び沈降し易いので局
所的な水の上下循環となる事が多い。 (4) なお、域外の水域との水交換により、域内の有機物
や栄養塩負荷を域外に排出する事により浄化効果を向上
するようにしたものもなかった。 本発明は、このような問題点の解決をはかろうとするも
ので、閉鎖性水域の富栄養化現象を解消した新しい浮体
式水域浄化装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載の浮体式水域浄化装置は、
水域浄化装置において、浮体と、同浮体に形成された濾
過槽と、同濾過槽に上記水域の底層水やヘドロなどを揚
水するための揚水装置とをそなえ、上記濾過槽の下方に
同濾過槽から排出される濾過水を水平方向に吐出させる
還流手段が設けられ、上記浮体を水面近傍に位置させる
ために深度調整手段としてのバラストタンクが上記浮体
に付設されていることを特徴としている。

【０００５】また同請求項２に記載の浮体式水域浄化装
置は、請求項１に記載の浮体式水域浄化装置において、
上記揚水装置が、上記濾過槽の内部に充填された濾材の
上方に排出口を開口する揚水筒と同揚水筒の下端部の吸
入口附近に噴出口を開口する散気管とで構成されて、曝
気装置を兼用するエアーリフトを形成していることを特
徴としている。

【０００６】

【作用】上述の本発明では次のような作用が行なわれ
る。 (1) 深度調整手段としてのバラストタンクにより浄化装
置が水面近く（上面部の高さが水面上２ｍもしくは（水
深の深い場合は）水深の１／10の値のどちらか大きいも
のより低い位置）に位置させられ、これにより揚水エネ
ルギーを極力小さくできる。 (2) 汚染水を揚水装置で汲上げ曝気する事により、まず
汚染水中の溶存酸素量が増加する。 (3) 曝気され、濾過槽を通過する間に有害な還元物質
（硫化水素等）は酸化されるとともに濾過槽で吸着さ
れ、有害性が減じる。 (4) 濾過水の吐出方向を水平とし、場合によっては水流
発生装置を併用する事により、濾過水を遠方に吐出し局
所的循環となる事を防ぐとともに、域外の水との置換性
の向上も可能となる。

【０００７】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明する
と、図１は第１実施例としての浮体式水域浄化装置の側
断面図、図２は同斜視図、図３は第２実施例としての浮
体式水域浄化装置の側断面図である。

【０００８】まず、図１，２により第１実施例を説明す
る。この実施例の浮体式水域浄化装置も淡水および海水
域の汚染水の浄化やヘドロの浄化を行なうもので、図
１，２中の符号１は中央部分に空胴部を形成された有底
箱形の浮体を示している。浮体１は浄化水域の水面に係
留装置８により係留されるようになっており、その中央
部分の空胴部には、下方に***を穿設された通水性の中
底板９が取付けられて濾過槽４を構成し、この濾過槽４
に濾材５が充填されている。濾材５としては、プラスチ
ックス、活性炭、軽量コンクリート等軽量なものが適し
ており、水抵抗の少ない形状のものが望ましい。また、
有害物質の吸着や生物浄化機能上効果のあるものを選ぶ
とき、浄化機能を早くさせることができる。

【０００９】浄化装置、すなわち浮体１を図１に示した
水面近傍に設定するためのバラストタンク６が、浮体１
の両側部に、付設されている。符号３は、濾過槽４へ底
層水を汲上げるための揚水装置を示している。この揚水
装置３は通水性中底板９および底板７を貫通して海底13
近くまで延出する揚水筒３ａと、この揚水筒３ａの下端
部の吸入口附近に噴出口を開口した散気管11とから構成
されていて、散気管11から吹出される空気（気泡）12の
上昇力を利用して底層水を濾材５の上方まで揚水するい
わゆるエアーリフト式揚水装置となっている。なお散気
管11は曝気装置を兼用していて、この実施例の場合、揚
水装置と曝気装置とが一体化されている。

【００１０】符号15は揚水筒の下端部に取付けられたフ
ロートを示しており、また符号22は通水口を有する接触
子を示していて、フロート15、接触子22により揚水筒３
ａの吸入口の高さを適度に保つようになっている。ま
た、揚水装置（揚水筒）３は、濾過槽４の近傍に配設し
てもよい。さらに、揚水装置は、揚水筒のほかに揚水機
器（エゼクタ、ポンプなど）により構成してもよいが、
いずれの場合も、浮体１の下部に突出す部分には、他の
異物との接触損傷を防ぐため、柔構造部を設けることが
望ましい。濾過槽４の上部は大気に開放する必要がある
が、雨水の侵入を防ぐため、通気性天板を設けてもよ
い。

【００１１】さらに、濾過槽４の側方で中底板９と底板
７との間に吐出口４ａが形成されていて、濾過槽４から
排出される濾過水を水平方向へ導くようになっている。
したがって、この実施例の場合底板７が濾過水の還流手
段を兼ねることになる。なお、濾過水の還流手段として
プロペラ装置やジェット噴流装置などを用い、濾過槽４
から排出される濾過水を積極的に水域へ還流させるよう
にしてもよい。また、濾過槽４上部の側壁は濾過槽４の
側壁10よりも軽量な構造材料により構成してもよい。上
述の構成において、汚染水を揚水装置３で汲上げ曝気す
ることにより、まず汚染水中の溶存酸素量が増加する。
そして、汚染水が曝気され、濾過槽４を通過する間に、
有害な還元物質（硫化水素等）は酸化されるとともに濾
過槽４で吸着され有害性が減じる。

【００１２】ここで、濾材５に予め多毛類等の浄化生物
を付着させておくと、溶存酸素が増加し生物浄化が可能
となったのち、濾過槽で多毛類等の底生生物等による有
機物の捕食、好気性微生物による有機物の吸着分解、硝
化細菌によるアンモニア態チッ素の硝化等の活動によ
り、水質浄化が行なわれる。また、通水性の良い形状の
濾材５と、通水性の中底板９とにより、濾過槽４の通水
抵抗が小さく、駆動エネルギーを小さくでき、またこの
ため流量も大とできる。さらに、濾過水の吐出方向を底
板７により水平とする事により、濾過水を遠方まで吐出
でき、局所的循環となる事を防ぐとともに、域外の水と
の置換性の向上も可能となる。

【００１３】次に、図３により第２実施例を説明する。
この第２実施例では、浮体１が有蓋状の箱体で構成され
るとともにその中央部分の空胴部に形成された濾過槽４
に、濾材５を収納した網袋20が吊下げられている。ま
た、揚水装置がジャバラ状の揚水筒14とプロペラ装置16
とで構成されている。なお、揚水筒の下端部に散気管11
が開口するとともに、フロート15、接触子22が取付けら
れている点は、第１実施例の場合と同様である。またプ
ロペラ装置16に代えて、水ジェットエゼクタが用いられ
ることもある。

【００１４】さらに、他の散気管２が濾材５の下方に設
置されていて、濾過槽４内部の溶存酸素の向上をはかっ
ている。なお、散気管２に代えて水面攪拌車を用いても
よい。符号18は濾過槽４から排出される濾過水を水平方
向に吐出して水域内へ還流させるための水流発生装置を
示しており、この水流発生装置18はスライド式支持装置
19を介してバラストタンク６に取付けられていて、点検
時に水面上へ容易に引上げることができるようになって
いる。符号17は空気抜き穴、符号21はプロペラ装置16お
よび水流発生装置18駆動用の太陽電池を示している。な
お太陽電池に代えて、商業電源あるいは内燃機関式発電
機、風車発電機、波浪発電機などを用いてもよいことは
云うまでもない。

【００１５】この第２実施例の浮体式水域浄化装置で
は、第１実施例の浮体式水域浄化装置の上述の作用効果
のほかに、次のような作用効果が得られる。すなわち、
濾材５の下方に配設した散気管２により、濾過槽４内の
溶存酸素の向上をはかることができ、さらに、水流発生
装置18により浄化水の移動のみならず表面附近の水の移
送も行なうことができ、水の大循環を行なうことができ
る。なお上述の各実施例において、曝気装置の上部を、
気泡分離による微細有機物を除去する機能を加えること
により、浄化効果を高めることができ、さらに、浮体１
を係留装置８により定まった位置に保つほか、自航装置
を付設して、移動可能な構成としてもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の浮体式水
域浄化装置によれば、次のような効果ないし利点が得ら
れる。 (1) 底層水域に流量を与え、かつ底層水を揚水して曝気
装置中や水面で空気にふれさせて、水中溶存酸素を増加
させ、その後濾過水として大循環により水底に戻すこと
により、水底の酸素を増加させることができる。 (2) 水底における汚染水を汲上げたまま有害物質（硫化
水素等の還元物質、病原菌、栄養塩類等）をそのまま拡
散すると２次災害を生じるおそれがあるが、濾過槽によ
り浄化した後に、拡散させているため、このようなおそ
れがない。 (3) 濾過槽に生物浄化機能を付与する事により、水域全
体の生物浄化能力を向上できるとともに、予め熟成して
性能の上がった濾材を使用する事により、直ちに浄化能
力の向上が得られる。

【００１７】(4) 装置を水面近傍に位置させるため、揚
水エネルギーを抑制でき、省エネルギー化が達成でき
る。 (5) 外部の清澄な水域と水置換する事により、閉鎖水域
での栄養塩蓄積を防ぐ事ができる。 (6) 貧酸素水中の汚染物の酸化を促進するため、揚水筒
の吸入口附近に散気管の酸素（空気）噴出口を開口した
ため、酸素富化を行ないながら揚水することができ、揚
水装置を、揚水筒酸素（空気）を管内に噴出して筒内に
上昇流を発生させ、これを利用して酸化を行ないながら
揚水するエアーリフト方式としたため、揚水エネルギー
の低減化と水中溶存酸素の増化とを同時に達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての浮体式水域浄化装
置の側断面図。

【図２】同斜視図。

【図３】同第２実施例としての浮体式水域浄化装置の側
断面図。

【符号の説明】

１ 浮体 ２ 散気管 ３ 揚水装置 ３ａ 揚水筒 ４ 濾過槽 ４ａ 開口 ５ 濾材 ６ バラストタンク ７ 底板 ８ 係留装置 ９ 通水性の中底板 10 側壁 11 散気管 12 気泡 13 水底 14 ジャバラ状揚水筒 15 フロート 16 プロペラ装置 18 水流発生装置 20 網袋 21 太陽電池 22 接触子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 3/22 ＡＡＢ Ｚ 7/00 ＺＡＢ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水域浄化装置において、浮体と、同浮体
   に形成された濾過槽と、同濾過槽に上記水域の底層水や
   ヘドロなどを揚水するための揚水装置とをそなえ、上記
   濾過槽の下方に同濾過槽から排出される濾過水を水平方
   向に吐出させる還流手段が設けられ、上記浮体を水面近
   傍に位置させるために深度調整手段としてのバラストタ
   ンクが上記浮体に付設されていることを特徴とする、浮
   体式水域浄化装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の浮体式水域浄化装置に
   おいて、上記揚水装置が、上記濾過槽の内部に充填され
   た濾材の上方に排出口を開口する揚水筒と同揚水筒の下
   端部の吸入口附近に噴出口を開口する散気管とで構成さ
   れて、曝気装置を兼用するエアーリフトを形成している
   ことを特徴とする、浮体式水域浄化装置。