(57)【要約】【課題】低コストで、簡易に地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑えることができる地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法および低コストで、簡易に地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑えることができ、メンテナンスの頻度を十分に低減できる揚水システムを提供する。【解決手段】井戸１００内に挿入された揚水管２０を通って井戸１００から汲み上げられる地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑える方法であり、空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸１００内に供給する地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法、および井戸１００内に挿入された揚水管２０と、揚水管２０に接続したポンプ（水中ポンプ１０）と、空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸１００内に供給するガス供給手段３０とを備えた揚水システム１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑える方法であり、
空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸内に供給する、地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
【請求項２】
前記井戸の上端が開放状態にある、請求項１に記載の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
【請求項３】
前記井戸から地下水を汲み上げるために前記井戸内に挿入された揚水管が、前記井戸内の気体の移動を妨げる、１つ以上の抵抗部を有する、請求項１または２に記載の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
【請求項４】
前記抵抗部が、前記揚水管のフランジ、または前記揚水管の外周に設けられた部材である、請求項３に記載の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
【請求項５】
前記空気よりも比重が高い不活性ガスの供給の頻度が、１カ月以上に１回である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
【請求項６】
前記井戸から地下水を汲み上げるために前記井戸内に挿入された揚水管内への空気の流入を抑える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
【請求項７】
前記井戸からの地下水の汲み上げの頻度が、１日あたり１回以上である、請求項６に記載の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
【請求項８】
前記井戸内の地下水の動水位と自然水位との差が、０．５ｍ以上である、請求項６または７に記載の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
【請求項９】
井戸内に挿入された揚水管と、
前記揚水管に接続したポンプと、
空気よりも比重が高い不活性ガスを前記井戸内に供給するガス供給手段と
を備えた、揚水システム。
【請求項１０】
前記揚水管が、前記井戸内の気体の移動を妨げる、１つ以上の抵抗部を有する、請求項９に記載の揚水システム。
【請求項１１】
前記抵抗部が、前記揚水管のフランジ、または前記揚水管の外周に設けられた部材である、請求項１０に記載の揚水システム。
【請求項１２】
前記揚水管における地下水の逆流を抑える逆止弁が、前記揚水管およびポンプのいずれか一方または両方に設けられている、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の揚水システム。
【請求項１３】
前記揚水管の上端に接続された導水管をさらに備え、
前記導水管に空気取り入れ口が設けられ、
前記空気取り入れ口が塞がれている、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の揚水システム。
【請求項１４】
前記揚水管の上端に接続された導水管をさらに備え、
前記導水管の途中にバルブが設けられている、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の揚水システム。
【請求項１５】
前記井戸の上端が開放状態にある、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の揚水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法、および井戸内の地下水を汲み上げる揚水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
井戸内の地下水を汲み上げる揚水システムとしては、例えば、井戸内に挿入された揚水管と、揚水管の下端に接続した水中ポンプと、揚水管の上端に接続する導水管と、導水管によって供給された原水を貯留する原水槽とを備えたものが挙げられる。揚水システムによって汲み上げられた地下水は、生活用水、工業用水、農業用水等に利用される。
【０００３】
地中の地下水には、二価の鉄がイオン化した溶存鉄として存在している。また、環境中には、二価の鉄を酸化する鉄バクテリアが存在している。
地中の地下水は、井戸内に湧出すると空気に触れるため、井戸内の地下水には、水面から酸素が供給される。そのため、地下水に含まれる二価の鉄は、酸素および鉄バクテリアによって酸化されて不溶化し、鉄スケールとなる。鉄スケールは、水中ポンプ、揚水管および導水管の閉塞を引き起こす。
【０００４】
鉄スケールによる揚水管および導水管の閉塞を防止するためには、定期的に揚水システムのメンテナンスが必要となる。メンテナンスにおいては、揚水管については、水中ポンプとともに揚水管を井戸内から引き上げ、揚水管の内部をブラシや高圧力水で洗浄した後、再び、水中ポンプとともに揚水管を井戸内に設置する作業が行われる。導水管については、ピグ洗浄や薬液による循環洗浄が行われる。
【０００５】
このようなメンテナンスは、年に数回必要になり、コストがかかる。井戸の設置場所が人や車の通行場所である場合には、メンテナンスの際に安全性への配慮が必要になる。そのため、このような場所では、夜間にメンテナンスを行うことが要求される場合も多い。このように、コスト面のみならず安全性の面からも、揚水システムのメンテナンスの頻度を低減することが要望されている。
【０００６】
揚水システムのメンテナンスの頻度を低減するためには、鉄スケールの発生を抑えることが考えられる。鉄スケールの発生を抑える方法としては、例えば、下記の方法が提案されている。
（１）井戸の入口を封止した状態で、空気よりも比重が低い無酸素ガスを井戸内に供給し、井戸内の空気を無酸素ガスで置換する方法（特許文献１）。
（２）井戸内の地下水の水面に、地下水と空気との接触を妨げる接触防止剤を供給する方法（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５１９０１０８号明細書
【特許文献２】特開２０１６−１０２３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
（１）の方法においては、空気よりも比重が低い無酸素ガスとして窒素等を用いる。（１）の方法には、下記の問題がある。
・井戸の入口を完全に封止した場合、地下水を汲み上げて地下水の水位が下がることによって、井戸内の気圧が下がる。井戸内が減圧状態になると、地下水を汲み上げることが困難になるため、井戸内に無酸素ガスを追加で供給する必要がある。一方、地下水の汲み上げを停止すると、地下水の水位が上がることによって、井戸内の気圧が上がる。井戸内が加圧状態になると、地下水が井戸内に湧出することが困難になる。そのため、井戸内の無酸素ガスをパージする必要がある。このように、無酸素ガスの供給とパージとを繰り返すため、無酸素ガスの消費量が多くなり、揚水システムの運転コストが高くなる。
・井戸の入口を完全に封止するためのシール部材を設ける必要がある。また、井戸の入口を完全に封止した場合、地下水の水位変動によって井戸内の気圧が変動するため、井戸内の気圧を調整するための気圧調整機構を設ける必要がある。このように、新たな部材や機構を設ける必要があるため、揚水システムの構造が複雑になり、鉄スケールの発生を簡易に抑えることができない。
【０００９】
（２）の方法においては、接触防止剤として、油や不活性ガス（窒素、アルゴン等）を用いる。（２）の方法には、下記の問題がある。
・接触防止剤として窒素を選択した場合、窒素は空気よりも比重が低いため、井戸から抜けやすい。そのため、常に不活性ガスを供給する必要があり、窒素の消費量が多くなり、揚水システムの運転コストが高くなる。
・接触防止剤として窒素を選択した場合、窒素は空気よりも比重が低いため、地下水の水面に留まりにくい。そのため、地下水と空気との接触を妨げる効果が不十分であり、地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑えることができない。そのため、鉄スケールの発生を十分に抑えられず、揚水システムのメンテナンスの頻度を十分に低減できない。
【００１０】
本発明は、低コストで、簡易に地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑えることができる地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法、および低コストで、簡易に地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑えることができ、メンテナンスの頻度を十分に低減できる揚水システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸内に供給することによって、低コストで、簡易に地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑えることができ、揚水システムのメンテナンスの頻度を十分に低減できることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
すなわち、本発明は、下記の態様を有する。
＜１＞地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑える方法であり、空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸内に供給する、地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
＜２＞前記井戸の上端が開放状態にある、前記＜１＞の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
＜３＞前記井戸から地下水を汲み上げるために前記井戸内に挿入された揚水管が、前記井戸内の気体の移動を妨げる、１つ以上の抵抗部を有する、前記＜１＞または＜２＞の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
＜４＞前記抵抗部が、前記揚水管のフランジ、または前記揚水管の外周に設けられた部材である、前記＜３＞の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
＜５＞前記空気よりも比重が高い不活性ガスの供給の頻度が、１カ月以上に１回である、前記＜１＞〜＜４＞のいずれかの地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
＜６＞前記井戸から地下水を汲み上げるために前記井戸内に挿入された揚水管内への空気の流入を抑える、前記＜１＞〜＜５＞のいずれかの地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
＜７＞前記井戸からの地下水の汲み上げの頻度が、１日あたり１回以上である、前記＜６＞の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
＜８＞前記井戸内の地下水の動水位と自然水位との差が、０．５ｍ以上である、前記＜６＞または＜７＞の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法。
＜９＞井戸内に挿入された揚水管と、前記揚水管に接続したポンプと、空気よりも比重が高い不活性ガスを前記井戸内に供給するガス供給手段とを備えた、揚水システム。
＜１０＞前記揚水管が、前記井戸内の気体の移動を妨げる、１つ以上の抵抗部を有する、前記＜９＞の揚水システム。
＜１１＞前記抵抗部が、前記揚水管のフランジ、または前記揚水管の外周に設けられた部材である、前記＜１０＞の揚水システム。
＜１２＞前記揚水管における地下水の逆流を抑える逆止弁が、前記揚水管およびポンプのいずれか一方または両方に設けられている、前記＜９＞〜＜１１＞のいずれかの揚水システム。
＜１３＞前記揚水管の上端に接続された導水管をさらに備え、前記導水管に空気取り入れ口が設けられ、前記空気取り入れ口が塞がれている、前記＜９＞〜＜１２＞のいずれかの揚水システム。
＜１４＞前記揚水管の上端に接続された導水管をさらに備え、前記導水管の途中にバルブが設けられている、前記＜９＞〜＜１３＞のいずれかの揚水システム。
＜１５＞前記井戸の上端が開放状態にある、前記＜９＞〜＜１４＞のいずれかの揚水システム。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法によれば、低コストで、簡易に地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑えることができる。
本発明の揚水システムによれば、低コストで、簡易に地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑えることができ、メンテナンスの頻度を十分に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の揚水システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】井戸内の気体の移動を妨げる抵抗部を有する揚水管の一例を井戸内に挿入した様子を示す概略構成図である。
【図３】井戸内の気体の移動を妨げる抵抗部を有する揚水管の他の例を井戸内に挿入した様子を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含むことを意味する。
図１〜図３における寸法比は、説明の便宜上、実際のものとは異なったものである。
【００１６】
＜揚水システム＞
図１は、本発明の揚水システムの一例を示す概略構成図である。
揚水システム１は、井戸１００内に挿入されて、地下から地上に延びる揚水管２０と；揚水管２０の下端に接続し、井戸１００内の地下水２００に浸漬した水中ポンプ１０と；揚水管２０の上端に接続して、水平方向に延びる導水管２２と；導水管２２の終端に接続し、導水管２２によって導入された地下水を貯留する原水槽１２と；原水槽１２に貯留された地下水を引き出す原水引出配管２４と；原水引出配管２４の途中に設けられた原水ポンプ１４と；原水引出配管２４の終端に接続し、原水引出配管２４によって引き出された地下水を処理する水処理装置１６と；水処理装置１６で処理された地下水を外部に供給する供給配管２６と；空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸１００内に供給するガス供給手段３０とを備える。
【００１７】
井戸１００は、地面から下方に向かって不帯水層２０２より下の被圧帯水層２０４まで掘削された掘削穴１０２に挿入された有底管状の井戸管１０４を有する。井戸管１０４の底部近傍には、被圧帯水層２０４の位置に、被圧帯水層２０４から湧出した地下水２００を井戸管１０４内に取り込む取水口１０４ａが形成されている。取水口１０４ａには、井戸管１０４内への砂等の侵入を防ぐための金網（図示略）が取り付けられている。
井戸１００が開放状態にする。解放状態とは、井戸１００の井戸管１０４の上端にはシール部材等の密閉部材が設けられないことである。密閉部材ではない部材を設けてよい。例えば、井戸１００に空気穴が形成された蓋（図示略）をして、不活性ガスを供給してもよい。井戸１００に蓋をすれば、井戸１００内に枯葉等のゴミが混入することを抑制できる。
【００１８】
水中ポンプ１０としては、水中カスケードポンプ、水中渦巻ポンプ、水中タービンポンプ、水中斜流ポンプ等が挙げられる。
水中ポンプ１０には、揚水管２０における地下水の逆流を抑える逆止弁１１が設けられている。
【００１９】
既存の導水管２２には、通常、空気取り入れ口２２ａが設けられている。水中ポンプ１０の停止時に揚水管２０内が地下水で満たされていると、水頭差による水圧によって水中ポンプ１０の稼働開始時の負荷が大きくなる。そのため、水中ポンプ１０の停止時に、空気取り入れ口２２ａから導水管２２および揚水管２０内に空気を取り入れて、揚水管２０内の地下水の水頭を下げることが常識となっている。本発明においては、空気取り入れ口２２ａをあえて栓２１で塞ぐことによって、水中ポンプ１０の停止時に導水管２２および揚水管２０内への空気の流入を抑える。
【００２０】
水中ポンプ１０の停止時に導水管２２の終端から地下水が抜けやすい場合、導水管２２の途中にバルブ２３が設けられていることが好ましい。バルブ２３としては、電磁弁、逆止弁等が挙げられ、水中ポンプ１０の動作に合せて自動で開閉できる電磁弁が好ましい。
【００２１】
水処理装置１６としては、逆浸透膜装置、ｐＨ調整装置、ろ過装置、イオン交換処理装置、生物処理装置等が挙げられる。
【００２２】
ガス供給手段３０は、空気よりも比重が高い不活性ガスが充填されたガスボンベ３２と、先端が井戸１００の井戸管１０４内に挿入され、基端がガスボンベ３２に接続されたガス供給管３４と、ガス供給管３４の途中に設けられたバルブ３６とを有する。
【００２３】
空気よりも比重の高い不活性ガスとしては、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、オガネソン等が挙げられる。空気よりも比重の高い不活性ガスは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。空気よりも比重の高い不活性ガスとしては、低コスト、かつ入手しやすい点から、アルゴン単独が好ましい。
不活性ガスとしては、窒素が知られているが、窒素は空気よりも比重が低い。空気よりも比重の高いガスとしては、二酸化炭素が知られているが、二酸化炭素は地下水２００に溶け込み、金属イオンの酸化を引き起こすため、不活性ガスには分類されない。
【００２４】
ガス供給管３４の先端は、井戸１００内の地面に近い位置であってもよく、井戸１００内の地下水２００の水面近傍であってもよく、井戸１００内の地下水２００の水面よりも下であってもよい。不活性ガスが空気よりも比重の高いガスであることから、不活性ガスを井戸１００の井戸管１０４内のどの位置に供給しても、不活性ガスが地下水の水面に留まりやすい。
【００２５】
（作用機序）
以上説明した揚水システム１にあっては、空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸１００内に供給するガス供給手段３０を備えているため、空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸１００内に供給できる。空気よりも比重の高い不活性ガスを井戸１００内に供給すると、不活性ガスが地下水２００の水面に長時間留まり、不活性ガス層を長時間安定して形成しやすい。不活性ガス層が地下水２００と空気との接触を長時間妨げるため、地下水２００中の溶存酸素濃度の増加を長い期間にわたって抑えることができる。
また、揚水システム１にあっては、井戸１００内に供給された不活性ガスが、空気よりも比重が高いため、井戸１００内から抜けにくい。そのため、井戸１００の上端を開放状態でき、井戸１００の上端にシール部材等の密閉部材を設ける必要がなく、井戸１００内の気圧を調整するための気圧調整機構を設ける必要もない。そのため、不活性ガスの消費量が抑えられるとともに、揚水システムの構造が複雑にならない。そのため、低コストで、簡易に地下水２００中の溶存酸素濃度の増加を抑えることができる。
そして、揚水システム１にあっては、地下水２００中の溶存酸素濃度の増加が長い期間にわたって抑えられることによって、井戸１００内の地下水２００中や揚水管２０等内での鉄スケールの発生が長い期間にわたって抑えられる。井戸１００内の地下水２００中や揚水管２０等内での鉄スケールの発生が長い期間にわたって抑えられることによって、揚水システム１のメンテナンスの頻度を十分に低減できる。
【００２６】
また、本発明においては、導水管２２の空気取り入れ口２２ａをあえて栓２１で塞ぐことによって、水中ポンプ１０の停止時に導水管２２および揚水管２０内への空気の流入を抑えている。そのため、揚水管２０内の地下水中の溶存酸素濃度の増加をさらに抑えることができる。そのため、揚水管２０内での鉄スケールの発生が長い期間にわたってさらに抑えられ、揚水システム１のメンテナンスの頻度をさらに低減できる。
また、導水管２２の途中にバルブ２３が設けられているため、水中ポンプ１０の停止時に導水管２２および揚水管２０内への空気の流入が抑えられる。そのため、揚水管２０内の地下水中の溶存酸素濃度の増加をさらに抑えることができる。そのため、揚水管２０内での鉄スケールの発生が長い期間にわたってさらに抑えられ、揚水システム１のメンテナンスの頻度をさらに低減できる。
また、水中ポンプ１０には、揚水管２０における地下水の逆流を抑える逆止弁１１が設けられているため、揚水管２０における地下水の逆流が抑えられる。そのため、水中ポンプ１０の停止時に揚水管２０内への空気の流入を抑え、揚水管２０内の地下水中の溶存酸素濃度の増加をさらに抑えることができる。そのため、揚水管２０内での鉄スケールの発生が長い期間にわたってさらに抑えられ、揚水システム１のメンテナンスの頻度をさらに低減できる。
【００２７】
（他の実施形態）
本発明の揚水システムは、井戸内に挿入された揚水管と、揚水管に接続したポンプと、空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸内に供給するガス供給手段とを備えたものであればよく、図示例の揚水システム１に限定されない。
【００２８】
例えば、逆止弁は、図示例では水中ポンプ１０のみに設けているが、揚水管２０のみに設けてもよく、水中ポンプ１０および揚水管２０の両方に設けてもよい。逆止弁が地下水２００の水面よりも上にある場合、水頭差に由来する負圧が逆止弁よりも下の揚水管２０内に発生するため、逆止弁の位置は、水中ポンプ１０が稼働している間の地下水２００の揚水中の水面、すなわち動水位Ｌ２よりも下が好ましい。逆止弁の種類としては、スイングチャッキバルブ、リフトチャッキバルブ、ウエハチャッキバルブ等が挙げられる。
また、導水管２２の空気取り入れ口２２ａを塞ぐ手段としては、図示例のような栓２１の他に、プラグ、バルブ等が挙げられ、低コストである点から、栓が好ましい。
【００２９】
また、導水管２２に空気取り入れ口２２ａが設けられてなくてもよい。
また、水中ポンプ１０の停止時に導水管２２の終端から地下水が抜けにくい場合、導水管２２の途中にバルブを設けなくてもよい。
また、水中ポンプ１０の停止時に揚水管２０内の地下水が逆流しにくい場合、揚水管２０および水中ポンプ１０に逆止弁を設けなくてもよい。
【００３０】
また、図示例の揚水システム１は、不帯水層２０２より下の被圧帯水層２０４から湧出する地下水２００を汲み上げる深井戸に設置されているが、地下水が嫌気的であるならば、不圧帯水層から湧出する地下水を汲み上げる浅井戸に設置されてもよい。また、浅井戸等のように揚程が低い場合は、水中ポンプの代わりに吸引式ポンプを地上に設けてもよい。
【００３１】
また、本発明の揚水システムにおいては、揚水管が、井戸内の気体の移動を妨げる、１つ以上の抵抗部を有することが好ましい。抵抗部は、揚水管から突出する部分であり、つまり、揚水管の断面積より大きい部分である。
抵抗部は、図２に示すような、揚水管２０の接続部分のフランジ４２であってもよく、図３に示すような、揚水管２０の外周に設けられたリング状の部材４４であってもよい。
井戸１００内に１つ以上の抵抗部（フランジ４２や部材４４）が存在することによって、井戸管１０４の内壁と揚水管２０の外壁と抵抗部とに囲まれた１つ以上の環状型空間が形成される。これにより、外部の空気がこの環状型空間に入り込みにくくなるとともに、井戸１００内に注入された不活性ガスがこの環状型空間から抜けにくくなる。特に、抵抗部が複数存在し、環状型空間が複数存在する場合は、最も底部の環状型空間の不活性ガスが高濃度で維持されることになる。
【００３２】
フランジ４２からなる抵抗部は、複数のフランジ付きの配管を連結部材で連結して揚水管２０として使用するときに形成される。
フランジ４２の外径は、井戸管１０４の内径に近づけることが好ましい。このようなフランジ４２は、井戸管１０４の内壁と揚水管２０の外壁とフランジ４２とに囲まれた１つ以上の環状型空間を形成しやすい。
フランジ４２は、気体の移動を十分に妨げる点から、できるだけ地下水２００の水面より上に存在することが好ましい。
【００３３】
部材４４からなる抵抗部は、例えば、複数のソケット型の配管を連結部材で連結して揚水管２０として使用するときに、井戸管１０４の内径に近い外径を有するリング状の部材を揚水管２０の外周に設置することによって形成される。
部材４４は、気体の移動を妨げる部材であればよい。部材４４としては、例えば、スポンジが挙げられる。
部材４４の外径は、井戸管１０４の内径に近づけることが好ましい。このような部材４４は、井戸管１０４の内壁と揚水管２０の外壁と部材４４とに囲まれた１つ以上の環状型空間を形成しやすい。
部材４４は、気体の移動を十分に妨げる点からは、地下水２００の水面より上に設置することが好ましい。部材４４の一部は、地下水２００中に設置してもよい。スポンジからなる部材４４を地下水２００中に設置した場合には、スポンジは地下水２００中に含まれている鉄バクテリア菌を担持できる。鉄バクテリア菌は、スポンジの中で繁殖し、地下水２００中の酸素を消費できる。
【００３４】
＜地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法＞
本発明の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法は、井戸内の地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑える方法であり、空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸内に供給する方法である。本発明の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法は、井戸内に挿入された揚水管を通って井戸から汲み上げられる地下水の中の溶存酸素濃度の増加を抑える方法として特に有用である。
図示例の揚水システム１における地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法は、例えば、下記の通りである。
【００３５】
ガス供給手段３０のバルブ３６を開け、空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸１００の井戸管１０４内に供給する。井戸管１０４内の雰囲気中の酸素濃度があらかじめ設定した初期値以下となったところで、バルブ３６を閉じ、空気よりも比重が高い不活性ガスの供給を止める。
【００３６】
導水管２２のバルブ２３を開き、水中ポンプ１０を稼働させ、水中ポンプ１０の取水口から地下水２００を取水し、水中ポンプ１０によって地下水２００を汲み上げ、揚水管２０および導水管２２を経由して原水槽１２に導入する。原水槽１２が満水になった場合、水中ポンプ１０を停止し、導水管２２のバルブ２３を閉じる。
原水ポンプ１４は、後段の水処理装置１６における地下水の処理頻度や処理量に応じて、連続的または断続的に稼働する。水処理装置１６で処理された地下水は、生活用水、工業用水、農業用水等として外部に供給される。原水槽１２内の地下水の水位があらかじめ設定した閾値以下になった場合、導水管２２のバルブ２３を開き、水中ポンプ１０を再び稼働させる。
【００３７】
定期的に井戸管１０４内の雰囲気中の酸素濃度を測定し、雰囲気中の酸素濃度があらかじめ設定した上限値を超えたところで、ガス供給手段３０のバルブ３６を開け、空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸１００の井戸管１０４内に、井戸管１０４内の雰囲気中の酸素濃度があらかじめ設定した初期値以下となるまで供給する。
【００３８】
空気よりも比重が高い不活性ガスの供給の頻度は、１カ月以上に１回が好ましく、１カ月から３カ月に１回がより好ましく、３カ月から１２カ月に１回がより好ましい。空気よりも比重が高い不活性ガスの供給の頻度が下限値以上であれば、さらに低コストで、さらに簡易に地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑えることができる。空気よりも比重が高い不活性ガスの供給の頻度が上限値以下であれば、地下水中の溶存酸素濃度の増加をさらに抑えることができる。
【００３９】
地下水は、通常、鉄酸化細菌（鉄バクテリア）、溶存酸素、二価の鉄イオン、有機物、アンモニア、メタン等を含む。地下水の溶存酸素濃度は、鉄スケールの発生を十分に抑える点から、１ｍｇ／Ｌ以下が好ましい。地下水のｐＨは、二価の鉄イオンの酸化や鉄バクテリアの繁殖を抑える点からは、６以下が好ましい。地下水のｐＨは、地下水の水質の点からは、５以上が好ましい。地下水のｐＨを前記範囲内にするために、ｐＨ調整剤添加手段を揚水システム１にさらに設けて、地下水にｐＨ調整剤を添加してもよい。
【００４０】
（作用機序）
以上説明した本発明の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法にあっては、空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸１００内に供給しているため、不活性ガスが地下水２００の水面に長時間留まり、不活性ガス層を長時間安定して形成しやすい。不活性ガス層が地下水２００と空気との接触を長時間妨げるため、地下水２００中の溶存酸素濃度の増加を長い期間にわたって抑えることができる。
また、本発明の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法にあっては、井戸１００内に供給された不活性ガスが、空気よりも比重が高いため、井戸１００内から抜けにくい。そのため、井戸１００の上端を開放状態でき、井戸１００の上端にシール部材等の密閉部材を設ける必要がなく、井戸１００内の気圧を調整するための気圧調整機構を設ける必要もない。そのため、不活性ガスの消費量が抑えられるとともに、揚水システム１の構造が複雑にならない。そのため、低コストで、簡易に地下水２００中の溶存酸素濃度の増加を抑えることができる。
そして、本発明の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法にあっては、地下水２００中の溶存酸素濃度の増加が長い期間にわたって抑えられることによって、井戸１００内の地下水２００中や揚水管２０等内での鉄スケールの発生が長い期間にわたって抑えられる。井戸１００内の地下水２００中や揚水管２０等内での鉄スケールの発生が長い期間にわたって抑えられることによって、揚水システム１のメンテナンスの頻度を十分に低減できる。
【００４１】
また、本発明の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法にあっては、導水管２２の空気取り入れ口２２ａをあえて栓２１で塞いだり、導水管２２の途中にバルブ２３を設けたり、水中ポンプ１０に逆止弁１１を設けたりすることによって、水中ポンプ１０の停止時に揚水管２０内への空気の流入を抑えている。そのため、揚水管２０内の地下水中の溶存酸素濃度の増加をさらに抑えることができる。そのため、揚水管２０内での鉄スケールの発生が長い期間にわたってさらに抑えられ、揚水システム１のメンテナンスの頻度をさらに低減できる。
【００４２】
本発明の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法は、井戸１００からの地下水の汲み上げの頻度が１日あたり１回以上である揚水システム１において特に効果的である。地下水の汲み上げの頻度が多いと、井戸１００の井戸管１０４内に供給された不活性ガスが頻繁に上下し、井戸１００から抜けやすくなるが、本発明においては、不活性ガスとして、空気よりも比重が高いガスを用いているため、地下水の汲み上げの頻度が多くても、不活性ガスが井戸１００から抜けにくい。
【００４３】
また、本発明の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法は、水中ポンプ１０が稼働している間の地下水２００の揚水中の水面、すなわち動水位Ｌ２と、地下水２００の揚水開始直前の水面、すなわち自然水位Ｌ１との差が０．５ｍ以上である揚水システム１において特に効果的である。井戸１００内の地下水２００の動水位Ｌ２と自然水位Ｌ１との差が大きいと、井戸１００の井戸管１０４内に供給された不活性ガスが大きく上下し、井戸１００から抜けやすくなるが、本発明においては、不活性ガスとして、空気よりも比重が高いガスを用いているため、地下水２００の動水位Ｌ２と自然水位Ｌ１との差が大きくても、不活性ガスが井戸１００から抜けにくい。
【００４４】
（他の実施形態）
本発明の地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法は、井戸内の地下水中の溶存酸素濃度の増加を抑える方法であり、空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸内に供給する方法であればよく、図１の揚水システムを設けた井戸における地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法に限定されない。例えば、図２や図３のように抵抗部を有する揚水管を用いた井戸において、空気よりも比重が高い不活性ガスを井戸内に供給する方法であってもよい。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４６】
（地下水中の溶存酸素濃度）
原水槽から地下水を採取し、隔膜電極法（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２  ３２．３）に準拠して地下水中の溶存酸素濃度を測定した。
【００４７】
（揚水システム）
Ａ県某市の井戸に設けられた揚水システムを利用した。この揚水システムは、井戸内に挿入されて、地下から地上に延びる揚水管と、揚水管の下端に接続し、井戸内の地下水に浸漬した水中ポンプと、揚水管の上端に接続して、水平方向に延びる導水管と、導水管の終端に接続し、導水管によって導入された地下水を貯留する原水槽とを備える。水中ポンプには逆止弁が設けられ、導水管には空気取り入れ口およびバルブが設けられている。井戸の動水位Ｌ２は地下５９ｍであり、井戸の自然水位Ｌ１は地下５６ｍであり、井戸管の内径は１００ｍｍであった。水中ポンプは、地下６４ｍに設置した。揚水管としては、１本当たりの長さ５ｍ、内径２８ｍｍの配管を複数接続したものを用いた。
【００４８】
（比較例１）
まず、井戸管内に不活性ガスを供給しない状態で地下水の汲み上げを行った。汲み上げ期間は１９１日であり、揚水量は１１０〜１２０ｍ３／ｄａｙ、揚水頻度は１回／ｄａｙとした。水中ポンプを止めている間も導水管のバルブは開いたままとした。
汲み上げ開始から１９１日後、原水槽から地下水を採取し、地下水中の溶存酸素濃度を測定したところ、１．２ｍｇ／Ｌであった。
【００４９】
（比較例２）
井戸管内に不活性ガスとして窒素を供給した。窒素の供給は、井戸管の上端における雰囲気中の酸素濃度が１ｐｐｍ以下になるまで行った。引き続き、地下水の汲み上げを行った。汲み上げ期間は１８０日であり、揚水量は１１０〜１２０ｍ３／ｄａｙ、揚水頻度は１回／ｄａｙとした。水中ポンプを止めている間も導水管のバルブは開いたままとした。
汲み上げ開始から１８０日後、原水槽から地下水を採取し、地下水中の溶存酸素濃度を測定したところ、１．２ｍｇ／Ｌであった。
【００５０】
（実施例１）
井戸管内に不活性ガスとしてアルゴンを供給した。アルゴンの供給は、井戸管の上端における雰囲気中の酸素濃度が１ｐｐｍ以下になるまで行った。引き続き、地下水の汲み上げを行った。汲み上げ期間は１８０日であり、揚水量は１１０〜１２０ｍ３／ｄａｙ、揚水頻度は１回／ｄａｙとした。水中ポンプを止めている間も導水管のバルブは開いたままとした。
汲み上げ開始から１８０日後、原水槽から地下水を採取し、地下水中の溶存酸素濃度を測定したところ、０．０ｍｇ／Ｌであった。
【００５１】
（実施例２）
井戸管内に不活性ガスとしてアルゴンを供給した。アルゴンの供給は、井戸管の上端における雰囲気中の酸素濃度が１ｐｐｍ以下になるまで行った。導水管の空気取り入れ口を栓で塞いだ後、地下水の汲み上げを行った。汲み上げ期間は１９２日であり、揚水量は１１０〜１２０ｍ３／ｄａｙ、揚水頻度は１回／ｄａｙとした。水中ポンプを止めている間は、導水管のバルブを閉じて揚水管に空気が流れ込まないようにした。
汲み上げ開始から１９２日後、原水槽から地下水を採取し、地下水中の溶存酸素濃度を測定したところ、０．０ｍｇ／Ｌであった。
【００５２】
（実施例３）
揚水管として、接続部分に外径９０ｍｍのフランジを有する配管を複数接続したものに変更した以外は、実施例１と同様にして地下水の汲み上げを行った。
汲み上げ開始から１８０日後、原水槽から地下水を採取し、地下水中の溶存酸素濃度を測定したところ、０．０ｍｇ／Ｌであった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、井戸から地下水を汲み上げる揚水システムにおける地下水中の溶存酸素濃度増加抑制方法として特に有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１  揚水システム、
１０  水中ポンプ、
１１  逆止弁、
１２  原水槽、
１４  原水ポンプ、
１６  水処理装置、
２０  揚水管、
２１  栓、
２２  導水管、
２２ａ  空気取り入れ口、
２３  バルブ、
２４  原水引出配管、
２６  供給配管、
３０  ガス供給手段、
３２  ガスボンベ、
３４  ガス供給管、
３６  バルブ、
４２  フランジ、
４４  部材、
１００  井戸、
１０２  掘削穴、
１０４  井戸管、
１０４ａ  取水口、
２００  地下水、
２０２  不帯水層、
２０４  被圧帯水層。
【図１】
2020105855.tif 000003
【図２】
2020105855.tif 000004
【図３】
2020105855.tif 000005