(57)【要約】【課題】本発明は，沈殿槽と生物膜槽を有しながらも装置全体がコンパクトで，かつ自然エネルギーを利用した水質改善装置を提供する。【解決手段】全体が平面視において前後左右対称の略田の字状となるように配設された樋状の枠体と，前記閉鎖水域の水を風力で揚水する揚水装置と，水を空気と混合して前記閉鎖水域に噴射する曝気装置備え，該枠体により形成される水路が，中央に配置され前記枠体の略田の字内の十字部分を形成する十字水路部と，前記十字水路部の直交する中心線で画定する４つの枡目を形成する略口字状水路部を有し，前記十字水路部を，表面に生物膜が形成される微生物担体を内部に有する生物膜槽とし，前記４つの略口字状水路部を，揚水した水の浮遊汚泥を沈殿させて除去する沈殿槽とした水質改善装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖水域に浮上設置され，全体が平面視において前後左右対称の略田の字状となるように配設された生物膜槽あるいは沈殿槽を成す水路を形成する樋状の枠体と，
前記枠体の平面視前後方向の中心線上の両側の外周部から前後外方に突設された前方揚水槽及び後方揚水槽と，
該前方揚水槽及び後方揚水槽に配設され，前記閉鎖水域の水を風力で揚水する揚水装置と，
前記枠体の平面視左右方向の中心線上の両側の外周部から左右外方に突設された左方ポンプ槽及び右方ポンプ槽と，
該左方ポンプ槽及び右方ポンプ槽に配設され，槽内の水を空気と混合して前記閉鎖水域に噴射する曝気装置と，
該曝気装置に電力を供給する太陽電池パネルと，
を備えたことを特徴とする水質改善装置。
【請求項２】
前記枠体に形成される水路が，前記枠体中央に配置される十字水路部と，
前記十字水路部の中心線で枠体内を略４等分割した位置にそれぞれ配置される略口字状水路部から成り，
前記十字水路部は，左右端が，それぞれ，曝気装置を備える前記左方及び右方ポンプ槽に連通すると共に，前記略口字状の水路部は，平面正方形を成す４辺が樋状部材から成り，それぞれ，前記前方又は後方揚水槽を始端としてこれに連通する水路を介して，終端が前記十字水路部の前方又は後方に連通していることを特徴とする請求項１記載の水質改善装置。
【請求項３】
前記十字水路部を，表面に生物膜が形成される微生物担体を内部に配設して生物膜槽とし，かつ，前記４つの略口字状水路部を，揚水した水の浮遊汚泥を沈殿させて除去する沈殿槽としたことを特徴とする請求項１又は２記載の水質改善装置。
【請求項４】
前記曝気装置が前記十字水路部の前記左右方向の中心線上に配設され，前記左右方向の中心線の延長方向に噴射することを特徴とする請求項１又は２記載の水質改善装置。
【請求項５】
前記十字水路部の左右両端部に，該水路内の水に紫外線を照射するＵＶ灯を備える紫外線照射装置が設置されていることを特徴とする請求項１又は３記載の水質改善装置。
【請求項６】
前記ＵＶ灯から照射される紫外線に反応して発生したオゾンを前記曝気装置に供給する，一端が前記紫外線照射装置に連通し，他端が前記曝気装置に連通する供給管が設置されていることを特徴とする請求項５記載の水質改善装置。
【請求項７】
前記枠体の架台となるベースフレームと，該ベースフレームに浮力を与えるフロートを備え，前記ベースフレームが縦横に枡目状に枠組みされ，該枡目内に前記フロートが配置されていることを特徴とする請求項１記載の水質改善装置。
【請求項８】
前記沈殿槽内に邪魔板が設置されていることを特徴とする請求項１又は３記載の水質改善装置。
【請求項９】
前記揚水装置が，回転軸と，該回転軸の中央から下端部にかけて設置された螺旋状のブレードと，前記回転軸の上端部に設置された風力により回転する風車とを備える揚水風車であることを特徴とする請求項１記載の水質改善装置。
【請求項１０】
前記揚水装置が，閉鎖水域の底層に向かって垂設された揚水筒を備えることを特徴とする請求項１又は９記載の水質改善装置。
【請求項１１】
前記前方揚水槽及び前記後方揚水槽に，前記揚水装置の４方を網状のフェンスで囲んで形成したダストバケットを備えることを特徴とする請求項１，９又は１０いずれか１項記載の水質改善装置。
【請求項１２】
支柱と該支柱に支持される切妻屋根状に形成された屋根とから構成される支持枠体を備え，前記屋根の上面に前記太陽電池パネルを設置したことを特徴とする請求項１記載の水質改善装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ダム，湖，沼，池等の閉鎖水域に設置される水質改善装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
閉鎖水域（例えば，ゴルフ場池，庭園池，ダム，貯水池，ため池，沼，用水池，湖等）の水質悪化の原因は種々にわたる。
【０００３】
例えば，水面上に溜まった浮遊汚泥物が細菌の繁殖源となり水質が悪化したり，また，生活排水等に起因する栄養塩等の流入や蓄積によって富栄養化することで，アオコ等の藍藻類や褐藻類等が大量発生し水の色の変化や濁りが発生したり，また，閉鎖水域内の溶存酸素量が減少することで，嫌気性バクテリアが増え，アンモニアや硫化水素を排出し悪臭を発する。
【０００４】
上述した種々の水質悪化の原因に対処する水質改善装置として，閉鎖水域から取水する水中取水ポンプと，取水した水に含まれる水中汚濁源（各種有機物や植物プランクトン等）を,捕食分解する生物膜が表面に形成される濾材を,内部に有する生物膜槽（濾過槽）と，前記生物膜槽による浄化処理後の水の浮遊物質を沈降させて除去するための沈殿槽と，前記沈殿槽内の水を循環して曝気する循環ポンプとを備えた水質改善装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４２２１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし，特許文献１に開示される水質改善装置のように，水質悪化の種々の原因に対処するために多くの機器を搭載すると装置全体が大きくなってしまい，比較的小さい閉鎖水域，例えば，ゴルフ場池，庭園池では設置できないという問題があった。
【０００７】
特に，上述の生物膜槽のみでは水質の改善が不十分であるため，特許文献１に開示される水質改善装置のように沈殿槽を設けることが理想的であるが，取水して前記生物膜槽や沈殿槽を通過させて浄化処理した後に排水するという一連の水の流れの中で浮遊物を沈殿させるには，沈殿に要する時間を確保すべく沈殿槽のリーチ（槽内の滞留時間）を長くする必要が有り，装置全体を大きくせざるを得なかった。
【０００８】
また，取水又は排水のためのポンプ等を作動させるためには電力が必要となるが，この点，特許文献１に開示される水質改善装置は，ソーラーパネルを利用して，取水用のポンプの電気を賄っており，このように自然エネルギーの利用した水質改善装置が環境面から望まれている。
【０００９】
上述の現状における開示技術に鑑み，本発明は，沈殿槽と生物膜槽を有しながらも装置全体がコンパクトで，かつ自然エネルギーを利用した水質改善装置を提供することを目的とする。  
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の水質改善装置１は，閉鎖水域に浮上設置され，全体が平面視において前後左右対称の略「田」の字状となるように配設された生物膜槽２３あるいは沈殿槽２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを成す水路１１，１２ａ〜１２ｄを形成する樋状の枠体１０と（本明細書において，前後左右とは，それぞれ，図１において紙面，下方及び上方並びに左右を指す。），
該枠体１０の平面視前後方向の中心線Ａ上の両側の外周部から前後外方に突設された前方揚水槽２５及び後方揚水槽２６と，
該前方揚水槽２５及び後方揚水槽２６に配設され，前記閉鎖水域の水を風力で揚水する揚水装置３０，３０’と，
前記枠体１０の平面視左右方向の中心線Ｂ上の両側の外周部から左右外方に突設された左方ポンプ槽２８及び右方ポンプ槽２９と，
該左方ポンプ槽２８及び右方ポンプ槽２９に配設され，槽内の水を空気と混合して前記閉鎖水域に噴射する曝気装置４０，４０’と，
該曝気装置４０，４０’に電力を供給する太陽電池パネル５０（ａ，ｂ）と，
を備えたことを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
前記枠体１０内に形成される水路が，前記枠体中央に配置される十字水路部１１と前記中心線Ａ，Ｂで,前記枠体を略４等分割した位置に配置される４辺２０ａ〜２０ｄで形成される略口字状の水路部１２ａ〜１２ｄとから成り，
前記十字水路部１１は，左右端が，それぞれ，曝気装置４０を備える前記左方及び右方ポンプ槽２８，２９に連通すると共に，
前記略口字状の水路部１２ａ〜１２ｄは，平面正方形を成す４辺が樋状部材から成り，図２において，装置１前方（同図下方）で右方に配置される水路１２ａ〜１２ｄについて説明すると，それぞれ，前記前方揚水槽２５を始端としてこれに連通する水路２０ａから，枠体１０に沿って，水路２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと連通し，終端が前記十字水路部１１の前方に連通している。
【００１２】
図１後方の前記略口字状の水路部１２ｃ，１２ｄは，揚水槽２６，揚水装置３０’の位置関係が図１中，上下方向（前後方向）が逆となるのみで，同様の構成である。
【００１３】
すなわち，揚水槽２６は，図１において，これを始端として，終端が十字水路部１１の後方に連通している（請求項２）。
【００１４】
前記十字水路部１１を，表面に生物膜が形成される微生物担体を内部に配設して生物膜槽２３とし，前記４つの略口字状水路部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを，揚水した水の浮遊汚泥を沈殿させて除去する沈殿槽２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄとしたことを特徴とする（請求項３）。
【００１５】
なお，前記揚水装置３０，３０’が前記前後方向の中心線Ａ上に配設され，前記曝気装置４０，４０’が前記左右方向の中心線Ｂ上に配設され該左右方向の中心線Ｂの延長方向に噴射するものとしても良い（請求項４）。
【００１６】
また，本発明の水質改善装置１は，前記十字水路部１１の左右両端部に，該水路内の水に紫外線を照射するＵＶ灯６２を備える紫外線照射装置６０が設置されていても良い（請求項５）。
【００１７】
また，前記ＵＶ灯６２から照射される紫外線に反応して発生したオゾンを前記曝気装置４０，４０’に供給する，一端が紫外線照射装置６０に連通し，他端が前記曝気装置４０，４０’に連通する供給管６４を設置しても良い（請求項６）。 
【００１８】
また，本発明の水質改善装置１は，前記枠体１０の架台となるベースフレーム８１と，該ベースフレーム８１に浮力を与えるフロート８０を備え，前記ベースフレーム８１が縦横に枡目状に枠組みされ，該枡目内に前記フロート８０が配置されるものとしても良い（請求項７）。
【００１９】
また，本発明の水質改善装置１は，前記沈殿槽２１内に邪魔板を設置しても良い（請求項８）。
【００２０】
また，本発明の水質改善装置１は，前記揚水装置３０，３０’を，回転軸３４と，該回転軸３４の中央から下端部にかけて設置された螺旋状のブレード３６と，前記回転軸３４の上端部に設置された風力により回転する風車３２とを備える揚水風車としても良い（請求項９）。
【００２１】
また，前記揚水装置３０，３０’が，閉鎖水域の底層に向かって垂設された揚水筒３８を備えても良い（請求項１０）。
【００２２】
本発明の水質改善装置１は，前記前方揚水槽２５及び前記後方揚水槽２６内に，前記揚水装置３０，３０’の４方を網状のフェンスで囲んで形成したダストバケット９０，９０’を備えても良い（請求項１１）。
【００２３】
本発明の水質改善装置１は，支柱５２と該支柱５２に支持される切妻屋根状に形成された屋根５３とから構成される支持枠体５１を備え，前記屋根５３の上面に前記太陽電池パネル５０を設置してもよい（請求項１２）。
【発明の効果】
【００２４】
水質改善装置１は，揚水装置３０，３０’，曝気装置４０，４０’，沈殿槽２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ及び生物膜槽２３を備えているにもかかわらず，全体がコンパクトであり，さらに，前記各沈殿槽２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのリーチが十分に長く，浮遊汚泥物の沈殿に必要な時間が確保されている。
【００２５】
また，本発明の水質改善装置１の動力は，太陽光及び風力による自然エネルギーで賄うことができる。
【００２６】
なお，水質改善装置１は，太陽光が得られなくとも，一定の風が得られるときには，この風力により前記揚水装置３０，３０’が作動し，揚水に伴う水の流れが閉鎖水域内に発生し，閉鎖水域内の水が循環され水質を改善させることができる。
【００２７】
また，本発明の水質改善装置１は，沈殿槽２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）により閉鎖水域から揚水した水に含まれる濁りの元となる粘土等の浮遊汚泥物を沈殿させて除去し，また，前記生物膜槽２３内の前記微生物膜が，閉鎖水域中の水中汚濁源である各種有機物や植物プランクトン，窒素化合物，リン化合物等を捕食分解して水質を改善する。
【００２８】
さらに，曝気装置４０により空気と混合されて噴出される水は，空気中の酸素が溶け込み溶存酸素量が多くなっており，該溶存酸素により閉鎖水域内の汚染物の分解（即ち，アオコの殺藻や有機物の分解等）が行なわれるようになり，水質を改善させる。
【００２９】
また，前記紫外線照射装置６０を備える水質改善装置１は，前記ＵＶ灯６２から照射される紫外線により水中に含まれるアオコ等を殺藻することができる。
【００３０】
さらに，前記ＵＶ灯６２から照射される紫外線に反応して発生したオゾンを前記曝気装置４０，４０’に供給し，曝気装置４０により水と混合して閉鎖水域内に噴射されることで，オゾンが水中の有機物（殺藻されたアオコ等を含む）を分解し，また，オゾン自身は酸素へと変化するため閉鎖水域内の溶存酸素量を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】閉鎖水域に浮上設置された，本発明の実施形態である太陽電池パネル５０ａ，５０ｂを含む水質改善装置１の全体を示す平面図。
【図２】図１の水質改善装置１内の水の流れ及び閉鎖水域内に発生する水の流れを示す図（太陽電池パネル５０ｂを省略）。
【図３】図１の水質改善装置１の太陽電池パネル５０ａ，５０ｂの設置状態を示す側面図。
【図４】図１の水質改善装置１の下部に配設されるベースフレーム８１とフロート８０の平面図。
【図５】図４のベースフレーム８１の上部に沈殿槽２１ａ〜２１ｄ，生物膜槽２３，揚水槽２５，２６及びポンプ槽２８，２９を設置した状態を示す図（図１における，揚水装置３０，３０’及び太陽電池パネル５０ａ，５０ｂを省略。図１及び図７における曝気装置４０，紫外線照射装置６０を省略。）。
【図６】図４の水質改善装置１のベースフレーム８１及びフロート８０の側面図。
【図７】図１の水質改善装置１の揚水装置３０を示す側面図。
【図８】図１の水質改善装置１の曝気装置４０を示す側面図。
【図９】図１の水質改善装置１の電力供給システムの概要図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下，図を参照しながら，本発明の水質改善装置１の実施形態について説明する。
【００３３】
まず，本実施形態の水質改善装置１の全体構成を説明する。
【００３４】
本実施形態の水質改善装置１は，図１に示すように，閉鎖水域に浮上設置される，全体が平面視において，略方形の枠体内を４つの同面積の方形に画定する２の直交する中心線，Ａ及びＢにより前後左右対称の略田の字状（以下，「略田の字」という。）となるように配設された樋状の枠体１０を備える。
【００３５】
そして，前記枠体１０は，平面視前後方向の中心線Ａ上の両側の外周部から前後外方に突設された前方揚水槽２５及び後方揚水槽２６を備え，前記前方揚水槽２５及び後方揚水槽２６には閉鎖水域内の水を風力で揚水する揚水装置３０，３０’が前記中心線Ａ上に配設されている。
【００３６】
また，前記枠体１０は，同図平面視左右方向の中心線Ｂ上の両側の外周部から左右外方に突設された左方ポンプ槽２８及び右方ポンプ槽２９を備え，該左方ポンプ槽２８及び右方ポンプ槽２９には空気と混合して水を閉鎖水域内に噴射する曝気装置４０，４０’が前記中心線Ｂ上に配設されている。なお，本実施形態の前記曝気装置４０，４０’は前記中心線Ｂの延長方向に噴射する。
【００３７】
また，前記枠体１０により形成される水路は，全体を図１及び図２に示すように，生物膜槽２３あるいは沈殿槽２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを成す水路１１，１２ａ〜１２dを形成する枠体１０と，この枠体１０上に配置された揚水装置３０，３０’と紫外線照射装置６０を備える曝気装置４０，４０’を有し，さらに，ポンプ槽２８，２９と揚水槽２５，２６を備えている。
【００３８】
前記水路は，中央に配置され前記枠体１０の略田の字内の十字部分を形成する十字水路部１１が形成され，この十字水路部１１は，左端が前記左方ポンプ槽２８に連通し右端が前記右方ポンプ槽２９に連通する。そして，前記十字水路部１１には，略口字状水路部１２ａ〜１２ｄがそれぞれ連通する。
【００３９】
すなわち，前記十字水路部１１の直交する前記中心線Ａ，Ｂで,前記枠体を略４等分割した位置に配置される４辺２０ａ〜２０ｄで形成される略口字状の水路部１２ａ〜１２ｄが形成されている。 
【００４０】
そして，本実施形態の水質改善装置１は，４つの前記略口字状水路部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを，揚水した水の浮遊汚泥を沈殿させて除去する沈殿槽２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄとし，前記十字水路部１１を，生物膜が形成される微生物担体を内部に配設して生物膜槽２３とし，また，前記十字水路部１１の左右両端部にはＵＶ灯６２からの紫外線照射により藻の分解及びオゾンを発生させる紫外線照射装置６０が設置されている。
【００４１】
また，本実施形態の水質改善装置１は，前記曝気装置４０，４０’や前記ＵＶ灯６２に電力を供給するために，太陽光発電のための複数の太陽電池パネル５０が設置されている。
【００４２】
上述した構成を有する本実施形態の水質改善装置１内の水の流れは，図２に示すように，前記揚水装置４０，４０’で汲み上がった水が，前記前方揚水槽２５又は後方揚水槽２６から４つの前記沈殿槽２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのいずれかに導入され各槽を通過した後，前記生物膜槽２３を経由し，さらに紫外線照射装置６０による処理がなされた後，前記左方ポンプ槽２８か前記右方ポンプ層２９に流入し前記曝気装置４０，４０’によって噴射される。なお，水質改善装置１内の水の流れは，水頭差を利用している。
【００４３】
また，本実施形態の水質改善装置１は，図２に示すように，閉鎖水域内に水の流れを発生させ，閉鎖水域内の水を循環させることができる。
【００４４】
次に，本実施形態の水質改善装置１の個々の構成について説明する。
【００４５】
本実施形態の水質改善装置１は，前記枠体１０の架台となるベースフレーム８１と，水面に浮かぶフロート８０を有し，図４に示すように，ベースフレーム８１が縦横に枡目状に枠組みされ，枡目内に配置されるフロート８０がベースフレーム８１に浮力を与えて支持することで，閉鎖水域内での浮上設置を可能としている。また，ベースフレーム８１の桝目内に形成された通水孔８６，８７により，閉鎖水域内に波が発生しても，本実施形態の水質改善装置１が水平に維持される。
【００４６】
図４及び図６に示すように，前記フロート８０の４方にはロッド８４が前記ベースフレーム８１から立設され，該ロッド８４には下方から順に，振れ止め金具８５と，十字状の押圧金具８２と，取り付け位置の高さ調整が可能なナット８３が配設されている。
【００４７】
そして，前記振れ止め金具８５と前記押圧金具８２とで前記フロート８０の上下を狭持するように，前記振れ止め金具８５と前記押圧金具８２との間に前記フロート８０が配設され，該フロート８０の浮力を得るために，前記押圧金具８２が前記フロート８０の上部を適度な力で押圧する所望の高さに前記ナット８３が位置決めされている。
【００４８】
なお，水質改善装置１の閉鎖水域内での浮上設置の方法は，特に上述に限定されるものではない。 
【００４９】
また，本発明の水質改善装置１は，枠体１０を種々の係留装置（図示しない）を用いて係留させても良く，例えば，閉鎖水域の底部に設置されたアンカにワイヤーロープを介して係留させても良い。
【００５０】
次に，本実施形態の水質改善装置１の沈殿槽２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）は，閉鎖水域から揚水した水に含まれる濁りの元となる粘土等の浮遊汚泥物を沈殿させて除去するものである。
【００５１】
なお，通常，浮遊汚泥物は時間を掛けて沈殿させるが，上述の水質改善装置１の全体構成で説明したように，水質改善装置１は，全体がコンパクトでありながら４つの各沈殿槽２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのリーチが十分に長く設計されており，浮遊汚泥物の沈殿に必要な時間が確保されている。
【００５２】
また，汚物の沈殿を促進させるために，例えば，炭などの多孔質物を沈殿槽２１の底に堆積させておいても良い。 
【００５３】
また，沈殿槽２１の適宜箇所に邪魔板を設置し，該邪魔板により沈殿槽２１内の水の流れを遮断して渦流を発生して沈殿を促進させても良い。
【００５４】
次に，本実施形態の前記生物膜槽２３は，微生物を利用した生物処理を主体に汚濁物の除去を行うものであり，該微生物を表面にて繁殖させる微生物担体を槽の内部に備える。
【００５５】
前記微生物担体としては，合成繊維，プラスチック，セラミック，砕石，鉱石，木炭，活性炭，不織布などを素材とする球状，紐状，棒状，板状など様々な担体を状況に応じて選定することができる。
【００５６】
例えば，合成繊維で形成した紐状の微生物担体を生物膜槽２３内に設置した場合，閉鎖水域中に存在する微生物が前記微生物担体の表面で繁殖して微生物膜を形成し，閉鎖水域中の水中汚濁源である各種有機物や植物プランクトン，窒素化合物，リン化合物等を前記微生物膜で捕食分解して水質を改善する。なお，前記微生物膜は，放射能物質を吸着できることが知られている。
【００５７】
次に，本実施形態の揚水装置３０は，図７に示すように，水を揚水する螺旋状のブレード３６が中央から下端部にかけて設置された回転軸３４を備え，該回転軸３４の上端部に風力により回転する風車３２が設置されたいわゆる揚水風車から成る。前記回転軸３４は，前記揚水槽２５の底部に形成された孔２７に挿着され，風を受けた前記風車３２の回転により，前記回転軸３４を介して，水中の前記ブレード３６を回転させて揚水する。なお，図７は，前方揚水槽２５に設置された揚水装置３０を例にしているが，後方揚水槽２６に設置された揚水装置３０’も同様である。
【００５８】
上述の通り，本実施形態の揚水装置３０は，自然エネルギーである風力により揚水することができる。
【００５９】
また，本実施形態の揚水装置３０は，図７に示すように，前記揚水槽２５の底部の前記孔２７から閉鎖水域の底層に向かって垂設された蛇腹状の揚水筒３８を備え，底層域の水を揚水するようにすることができる。揚水筒３８の長さは，閉鎖水域の底の深さに合わせて適宜変更することが好ましい。
【００６０】
また，本発明の水質改善装置１は，本実施形態のように，前記前方揚水槽２５及び後方揚水槽２６内に前記揚水装置３０の４方を網状のフェンスで囲んで形成したダストバケット９０，９０’を設けても良い。
【００６１】
該ダストバケット９０，９０’により閉鎖水域内の落ち葉やプラスチックバックなどが回収される。
【００６２】
図８は，本実施形態の曝気装置４０と紫外線照射装置６０を示す図である。
【００６３】
本実施形態の曝気装置４０は，水質改善装置１で処理された水と，酸素を含む空気とを混合して閉鎖水域に噴射するものである。
【００６４】
曝気装置４０，４０’は，詳しくは，図８に示すように，前記左方ポンプ槽２８の外壁に挿着され前記中心線Ｂの延長方向に噴射する噴射ノズル４２と，前記ポンプ槽２８に設置され槽内の水を前記噴射ノズル４２に供給するモーターポンプ４３と，モーターポンプ４３の力により噴射ノズル４２に供給される水の負圧により空気を引き込んで噴射ノズル４２に供給する一端が外気に連通し他端が噴射ノズル４２に連通する給気管４４を備え，前記噴射ノズル４２は，供給された水と空気を混合して，閉鎖水域に噴射する。なお，図８は，左方ポンプ槽２８に設置された曝気装置４０を例にしているが，右方ポンプ槽２９に設置された曝気装置４０’も同様である。
【００６５】
曝気装置４０により空気と混合されて噴出される水は，空気中の酸素が溶け込み溶存酸素量が多くなっており，該溶存酸素により閉鎖水域内の汚染物の分解（即ち，アオコの殺藻や有機物の分解等）が行なわれるようになり，水質の改善を確実に進めることができる。
【００６６】
なお，本発明の水質改善装置１には，後述する紫外線照射装置６０を設置しても良く，この場合，図８に示すように，前記給気管４４を，後述する紫外線照射装置６０から発生されるオゾンを引き込むための供給管６４と連通させ，噴射ノズル４２にオゾンも供給するようにしても良い。なお，前記供給管６４は，前記給気管４４を介さずに直接前記噴射ノズル４２に連通させても良い。
【００６７】
本実施形態の水質改善装置１では，紫外線照射装置６０が設置されており，図８に示すように，該紫外線照射装置６０は，枠体１０の上部に設置される下面が開口した箱状のケース６１と，該ケース６１内の上部に設置された紫外線を照射する複数のＵＶ灯６２と，枠体１０の底面上に設置された略直方体の堰体６３と，一端が前記ケース６１の側壁に挿着され他端が前記給気管４４に連通する供給管６４と，前記ケース６１の側壁に設けられた吸気孔６５と，前記堰体６３の上面に設置された乱流板６６と，ケース６１内に架設された整流板６８とを備える。
【００６８】
前記ＵＶ灯６２から照射される紫外線に反応して水中に含まれるアオコ等が殺藻される。
【００６９】
また，前記吸気孔６５から前記ケース６１内に流入した空気中の酸素が，前記ＵＶ灯６２から照射される紫外線に反応してオゾンへと化学変化する。
【００７０】
ケース６１内に発生したオゾンは，噴射ノズル４２に供給される水の負圧により前記供給管６４を介し，前記給気管４４を経由して噴射ノズル４２に供給され水と混合されて閉鎖水域内に噴射される。オゾンは，水中の有機物（殺藻されたアオコ等を含む）を分解して，自身は酸素へと変化するため閉鎖水域内の溶存酸素量が増える。
【００７１】
なお，紫外線照射装置６０は，前記ＵＶ灯６２から照射される紫外線が水全体に届くようにするために，図８に示すように，前記堰体６３により水路（枠体１０）内の水を堰き止めて少量の水が堰体６３の上面を流れるようにし，これに紫外線を照射して，水中に含まれるアオコ等を殺藻する。
【００７２】
さらに，前記乱流板６６と前記整流板６８により，堰体６３の上面の水の流れを遅滞させ，この遅滞した期間を利用して紫外線照射の時間を長くでき，また，前記乱流板６６と前記整流板６８による乱流と整流を繰り返す過程で水をひっくり返して水全体に紫外線の照射が行き届くようにすることができる。
【００７３】
なお，図８は，十字状水路部１１の左端部に設置された紫外線照射装置６０を例にしているが，十字状水路部１１の右端部に設置された紫外線照射装置６０’も同様である。
【００７４】
次に，本発明の水質改善装置１は，前記曝気装置４０のモーターポンプ４３や，ＵＶ灯６２に電力を供給する太陽電池パネル５０を備える。
【００７５】
本実施形態における太陽電池パネル５０（５０ａ，５０ｂ）の設置については，図１に示すように，前記枠体１０の４つの枡目内と，平面視中央に設置されている。
【００７６】
図３に示すように，枠体１０の桝目内は，太陽電池パネル５０ａを設置するために，前記ベースフレーム８１から立設された支柱５２と該支柱５２に支持される屋根５３とからなる支持枠体５１が設置され，該支持枠体５１の屋根５３が，中央（最頂部）から左右両側に向かって下向きに傾斜する傾斜面を有する切妻屋根状に形成されており，前記傾斜面上に太陽電池パネル５０ａが配設されている。
【００７７】
また，枠体１０の中央には，枠体１０の上方に底板５４を架設し，該底板５４から立設された支柱５６の上端に方形屋根５７を設置し，該方形屋根５７から前後左右の４方に下向きに傾斜する傾斜屋根５９を前記ベースフレーム８１から立設された支柱５８の上端に架けて設けた支持枠体５５を備え，前記傾斜屋根５９に太陽電池パネル５０ｂが配設されている。
【００７８】
なお，図１に示すように，枠体１０の各桝目内に設置された各前記支持枠体５１には，６つの太陽電池パネル５０ａが設置され，枠体１０の中央に設置された前記支持枠体５５には４つの太陽電池パネル５０ｂが設置されており，各太陽電池パネル５０は，上述の通り，水平に対し角度を付けて配設されており，風通しがよく太陽光がよく当たるようになっている。
【００７９】
なお，本発明の水質改善装置１は，前記太陽電池パネル５０を陸上に別個に設置し，電源ケーブルを介して電気を供給するようにしても良い。
【００８０】
次に，本実施形態の水質改善装置１には，太陽電池の起電力を充電するためのバッテリー７２，直流を交流に変換するためのインバータ７３，電圧等の設定，変更をするシーケンサ（操作盤）７４等の補機類を備えている。
【００８１】
本実施形態の水質改善装置１は，図３に示すように，前記バッテリー７２を収納するバッテリー凾７０と，シーケンサ７４やインバータ７３等を収容する操作凾７１が，前記底板５４に背中合わせに設置されている。
【００８２】
図９は，本実施形態の水質改善装置１の電力供給システムの概要図である。
【００８３】
枠体１０の４つの桝目内に設置された太陽電池パネル５０ａの発電電流は，スイッチ７６を介し，インバータ７３を通して前記ＵＶ灯６２と，前記左方ポンプ槽２８及び右方ポンプ槽２９に設置された曝気装置４０，４０’の駆動源となるモーターポンプ４３，４３’に通電される。
【００８４】
また，枠体１０の中央に設置された太陽電池パネル５０ｂは，スイッチ７７及び太陽電池充放電コントローラー７５を介してバッテリー７２に接続されている。
【００８５】
そして，前記シーケンサ７４は，前記インバータ７３及び前記太陽電池充放電コントローラー７５に接続され，太陽電池パネル５０ａ，５０ｂからの供給電力の設定，制御を可能にしている。
【００８６】
また，前記バッテリー７２に蓄電された電力は，前記シーケンサ７４と太陽電池充放電コントローラー７５に供給される。
【００８７】
なお，本発明の水質改善装置１は，太陽光が得られなくとも，一定の風が得られるときには，この風力により前記揚水装置３０，３０’が作動し，揚水された水が揚水槽２５，２６から沈殿槽２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ及び生物膜槽２３を経由してポンプ槽２８，２９に流入され，一定以上の高さまで水が溜まるとポンプ槽２８，２９の上部に設けられたオーバーフロー部４５から排出される。このように，太陽光が得られないために曝気装置４０が起動しなくとも，揚水に伴う水の流れ（底層から水面に向かう水の流れ）が閉鎖水域内に発生し，閉鎖水域内の水が循環され水質を改善させることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１  水質改善装置
１０  枠体（水路）
１１  十字水路部
１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）  略口字状水路部
２０  （ａ〜ｄ）略口字状水路部１２の各水路
２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）  沈殿槽
２３  生物膜槽
２５  前方揚水槽
２６  後方揚水槽
２７  孔
２８  左方ポンプ槽
２９  右方ポンプ槽
３０，３０’ 揚水装置
３２  風車
３４  回転軸
３６  ブレード
３８  揚水筒
４０，４０’  曝気装置
４２  噴射ノズル
４３  ４３’  モーターポンプ
４４  給気管
４５  オーバーフロー部
５０  太陽電池パネル
５０ａ  太陽電池パネル
５０ｂ  太陽電池パネル
５１  支持枠体
５２  支柱
５３  屋根
５４  底板
５５  支持枠体
５６  支柱
５７  屋根
５８  支柱
５９  傾斜屋根
６０  紫外線照射装置
６１  ケース
６２  ＵＶ灯
６３  堰体
６４  供給管
６５  吸気孔
６６  乱流板
６８  整流板
７０  バッテリー凾
７１  操作・制御凾
７２  バッテリー
７３  インバータ
７４  シーケンサ
７５  太陽電池充放電コントローラー
７６  スイッチ
７７  スイッチ
８０  フロート（浮き）
８１  ベースフレーム（架台）
８２  押圧金具
８３  ナット
８４  ロッド
８５  振れ止め金具
８６  通水孔
８７  通水孔
９０，９０’  ダストバケット
【図１】
2020040018.tif 000003
【図２】
2020040018.tif 000004
【図３】
2020040018.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020040018.tif 000009
【図８】
2020040018.tif 000010
【図９】
2020040018.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月25日(2019.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖水域に浮上設置され，全体が平面視において前後左右対称の略田の字状となるように配設された生物膜槽あるいは沈殿槽を成す水路を形成する樋状の枠体と，
前記枠体の平面視前後方向の中心線上の両側の外周部から前後外方に突設された前方揚水槽及び後方揚水槽と，
該前方揚水槽及び後方揚水槽に配設され，前記閉鎖水域の水を風力で揚水する揚水装置と，
前記枠体の平面視左右方向の中心線上の両側の外周部から左右外方に突設された左方ポンプ槽及び右方ポンプ槽と，
該左方ポンプ槽及び右方ポンプ槽に配設され，槽内の水を空気と混合して前記閉鎖水域に噴射する曝気装置と，
該曝気装置に電力を供給する太陽電池パネルと，
を備えたことを特徴とする水質改善装置。
【請求項２】
前記枠体に形成される水路が，前記枠体中央に配置される十字水路部と，
前記十字水路部の中心線で枠体内を略４等分割した位置にそれぞれ配置される略口字状水路部から成り，
前記十字水路部は，左右端が，それぞれ，曝気装置を備える前記左方及び右方ポンプ槽に連通すると共に，前記略口字状の水路部は，平面正方形を成す４辺が樋状部材から成り，それぞれ，前記前方又は後方揚水槽を始端としてこれに連通する水路を介して，終端が前記十字水路部の前方又は後方に連通していることを特徴とする請求項１記載の水質改善装置。
【請求項３】
前記十字水路部を，表面に生物膜が形成される微生物担体を内部に配設して生物膜槽とし，かつ，前記略口字状水路部を，揚水した水の浮遊汚泥を沈殿させて除去する沈殿槽としたことを特徴とする請求項２記載の水質改善装置。
【請求項４】
前記曝気装置が前記十字水路部の前記左右方向の中心線上に配設され，前記左右方向の中心線の延長方向に噴射することを特徴とする請求項２記載の水質改善装置。
【請求項５】
前記十字水路部の左右両端部に，該水路内の水に紫外線を照射するＵＶ灯を備える紫外線照射装置が設置されていることを特徴とする請求項３記載の水質改善装置。
【請求項６】
前記ＵＶ灯から照射される紫外線に反応して発生したオゾンを前記曝気装置に供給する，一端が前記紫外線照射装置に連通し，他端が前記曝気装置に連通する供給管が設置されていることを特徴とする請求項５記載の水質改善装置。
【請求項７】
前記枠体の架台となるベースフレームと，該ベースフレームに浮力を与えるフロートを備え，前記ベースフレームが縦横に枡目状に枠組みされ，該枡目内に前記フロートが配置されていることを特徴とする請求項１記載の水質改善装置。
【請求項８】
前記沈殿槽内に邪魔板が設置されていることを特徴とする請求項１又は３記載の水質改善装置。
【請求項９】
前記揚水装置が，回転軸と，該回転軸の中央から下端部にかけて設置された螺旋状のブレードと，前記回転軸の上端部に設置された風力により回転する風車とを備える揚水風車であることを特徴とする請求項１記載の水質改善装置。
【請求項１０】
前記揚水装置が，閉鎖水域の底層に向かって垂設された揚水筒を備えることを特徴とする請求項１又は９記載の水質改善装置。
【請求項１１】
前記前方揚水槽及び前記後方揚水槽に，前記揚水装置の４方を網状のフェンスで囲んで形成したダストバケットを備えることを特徴とする請求項１，９又は１０いずれか１項記載の水質改善装置。
【請求項１２】
支柱と該支柱に支持される切妻屋根状に形成された屋根とから構成される支持枠体を備え，前記屋根の上面に前記太陽電池パネルを設置したことを特徴とする請求項１記載の水質改善装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
前記十字水路部１１を，表面に生物膜が形成される微生物担体を内部に配設して生物膜槽２３とし，前記略口字状水路部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを，揚水した水の浮遊汚泥を沈殿させて除去する沈殿槽２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄとしたことを特徴とする（請求項３）。