(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揚水ポンプを台船上に設置して、該揚水ポンプに接続した吸込管を、その先端の吸込口が湖沼等の深層部の低温域から表層部の高温域まで変位できるように昇降可能に配置すると共に、上記揚水ポンプに接続した吐出管の吐出口を台船外に導設し、且つ上記台船の吃水線よりも下側に位置する船側部の複数個所に導水口を部分的に穿設して、該各導水口と連通する台船内の導水室の船底部に、インペラーの回転により導水室内の水を船底下方へ押し出すようにする水循環装置を設置し、更に、該水循環装置の上記インペラーの下部位置に散気管を組み付け、該散気管に空気を供給する装置を台船上に設置した構成を有することを特徴とする湖沼等の浄化装置。
【請求項２】
揚水ポンプに接続してある吐出管を、導水室内に導いた請求項１記載の湖沼等の浄化装置。
【請求項３】
水循環装置のドラフトチューブを長くして、伸縮構造とした請求項１又は２記載の湖沼等の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は湖沼等において植物プランクトンやアオコ等の異常発生を防止して水質保全を図るために用いる湖沼等の浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
湖沼やダム湖等の閉鎖性水域においては、春から夏にかけて湖水が富栄養化し易い傾向にあり、富栄養化すると、水深数メートル程度までの比較的温度の高い表層部に、植物プランクトンやアオコや藻等が大量に発生する問題がある。
【０００３】
かかる植物プランクトン等の異常発生を抑えて上記湖沼等の水質の保全を図るための対策としては、表層部に比べて温度が低くなっている水深３〜１０メートル程度の深層部の水を揚水して表層部に放出させて循環させることにより、表層部の水温を下げて植物プランクトン等の異常発生を抑えるようにすることが考えられ、更に、上記揚水により湖底部の流れの停滞を防ぐことができ、この際に、水中に曝気を行って表層部の酸素溶存量を増やすことにより、窒素やリン等の栄養塩類の濃度を低下させるようにすることが考えられる。
【０００４】
かかる考え方にもとづいて、従来、図８に示す如く、湖沼等の水上に浮かべて船外機ｂの駆動で航行できるようにした台船ａに、複数の温度センサーｃを、互いに異なる深さで水中に垂下させるように設けて、該温度センサーｃで検出した異なる水深部の水温をレコーダーｄにて記録できるようにし、又、上記台船ａ上に、揚水手段昇降装置ｅを設置して、該揚水手段昇降装置ｅに、下端に揚水ポンプの如き揚水手段ｆを取り付け且つ内部にホースを有するケーブルｇを巻上下できるように巻き取り、且つ上記台船ａ上に空気管昇降装置ｈを設置し、該空気管昇降装置ｈに、先端に下垂管ｉの上端を回動自在に連結した回動管ｊの基端を上下方向へ回動可能に支持させると共に、上記下垂管ｉの下端に空気噴出手段ｋを取り付け、更に、上記回動管ｊの基端部に，配管ｌを介してブロワｍを接続した構成の浄化装置が提案されている。なお、図８において、ｎはウインチｏの操作で昇降するアンカー、ｐは燃料油タンク、ｑは発電装置、ｒはバラスト水タンクを示し、Ａは浄化しようとする高温域，Ｂは高温域より少し深い低温域を示す。又、図示してないが、台船ａ上には所要の制御盤や水深検知機等を備えている。
【０００５】
上記従来提案されている浄化装置では、温度センサーｃで検出してレコーダーｄで記録した水温に基づいて浄化する場所と水深を決め、その場所で揚水手段ｆと空気噴出手段ｋの深さを低温域Ｂに調整した後、揚水手段ｆによって低温域Ｂの水を吸引して揚水し、台船ａ上から水面に吐出させるようにして表層部の温度を下げるようにすると共に、空気噴出手段ｋによって空気を気泡にして水中に噴出させることにより、酸素を水中に曝気することができて効果的に浄化することができるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記提案されている浄化装置を更に一歩進めて、表層部の水を水中へ下向流として強制的に押し込んで循環と攪拌作用を積極的に行わせるようにすると同時に水中への曝気もできるようにして、構成簡単にして澱みをより効果的になくすことができるようにしようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、揚水ポンプを台船上に設置して、該揚水ポンプに接続した吸込管を、その先端の吸込口が湖沼等の深層部の低温域から表層部の高温域まで変位できるように昇降可能に配置すると共に、上記揚水ポンプに接続した吐出管の吐出口を台船外に導設し、且つ上記台船の吃水線よりも下側に位置する船側部の複数個所に導水口を部分的に穿設して、該各導水口と連通する台船内の導水室の船底部に、インペラーの回転により導水室内の水を船底下方へ押し出すようにする水循環装置を設置し、更に、該水循環装置の上記インペラーの下部位置に散気管を組み付け、該散気管に空気を供給する装置を台船上に設置した構成とする。
【０００８】
したがって、揚水ポンプの運転により、深層部の低温域の水が揚水されて表層部の高温域の水に混合させられ、且つ水循環装置の運転により、表層部の水が気泡を含む下向流として水中へ強制的に押し流されると同時に曝気が行われる。
【０００９】
又、揚水ポンプの吐出管を導水室に導いて導水室へ揚水を吐出させるようにすると、導水室へ吐出されたときに発生した気泡を船底下方へ押し込むことができて大量の気泡を下向流に乗せることができ、曝気量を増大させることができることになる。
【００１０】
更に、水循環装置のドラフトチューブを長くして伸縮構造とすると、任意の深さの位置へ曝気することができるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１乃至図６は本発明の実施の一形態を示すもので、船外機２の駆動で航行できるようにしてあり且つアンカーウインチ３の駆動で昇降させられるアンカー４によって停泊できるようにしてある台船１に、水深により異なる温度を検出できるように異なる深さの水中に垂下させた複数の温度センサー５を備え、該各温度センサー５で検出した水温をレコーダー６にて記録させられるようにする。
【００１３】
又、上記台船１上には、所要の位置に複数個の揚水ポンプ７を設置し、該各揚水ポンプ７の吸込側に、湖沼等の深層部の低温域まで達する長さ（１０ｍ程度）として船側部１ａの外方に位置させた吸込管８の上端を、Ｕ字管８ｂ、短管８ｃ、エルボ８ｄを介して接続し、上記短管８ｃをＵ字管８ｂの一端に対し回転自在に接続して、図５に拡大して示す如く、該短管８ｃの途中に固定した操作レバー１０に、上下方向に配設したシリンダ１１のロッド先端（下端）を回動自在に連結して、該シリンダ１１の伸縮作動で操作レバー１０を介して短管８ｃを回転させることにより吸込管８を短管８ｃの軸心を中心に上下方向へスイングさせることができるようにし、該吸込管８を上下方向へスイングさせることにより吸込管８の下端吸込口８ａを深層部の低温域から表層部の高温域まで昇降変位して任意の深さに位置させられるようにし、更に、上記揚水ポンプ７の吐出側に吐出管９を接続し、該吐出管９の吐出口９ａを、台船１の船側部１ａの外方に導いて下向きに配置し、揚水ポンプ７の駆動により吸込管８にて吸い込んだ深層部の水を吐出管９を通し湖沼等の水面に向けて吐出させられるようにする。
【００１４】
更に、上記台船１には、上記揚水ポンプ７の設置位置の近くに、各々船側部１ａの吃水線ＤＬよりも下側位置を開口させて導水口１３ａを形成した導水室１２をそれぞれ区画形成し、該各導水室１２の船底部を上下方向に貫通させて、この貫通部１３ｂに、導水口１３ａより導水室１２に導いた水を台船１の底部下方へ下向流として押し出すための水循環装置１４をそれぞれ設置する。
【００１５】
上記水循環装置１４は、図６にその詳細を示す如く、導水室１２に船底外方へ貫通させた貫通部１３ｂに、上端に導水案内部１８を有するドラフトチューブ１９を挿入して、導水案内部１８を貫通部１３ｂの周縁部に固定し、且つドラフトチューブ１９の上端部の内側に配置したインペラー１７を、導水室１２の上方位置に設置したモータ１５にシャフト１６を介して連結し、更に、上記ドラフトチューブ１９内における上記インペラー１７の下部位置に、環状の散気管２０を設置し、該散気管２０を台船１に設置したブロワ２１に図示しない空気管を介し接続してなる構成とし、モータ１５の駆動でシャフト１６を介しインペラー１７を回転させることにより、導水口１３ａから導水室１２内に導入された水を、導水案内部１８よりドラフトチューブ１９内を通して船底部１ｂの下方へ下向流として強制的に押し出せるようにすると共に、このとき、散気管２０から噴出された空気を気泡の状態で下向流に乗せて水中へ送り込めるようにしてある。
【００１６】
なお、２２はバラスト水タンク、２３は水深探知機、２４は燃料油タンク、２５は発電装置、２６は制御盤、２７は開閉弁、２８は仕切壁を示す。
【００１７】
アオコや植物プランクトン等により水が澱んで水質が悪化している湖沼等を浄化する場合には、先ず、その湖沼等に台船１を浮かべて航行させ、温度センサー５により水深の異なる位置の水温を検出してレコーダー６に記録させるようにする。
【００１８】
水質を悪化させるアオコや植物プランクトン等は比較的水温の高い表層部で繁殖することから、上記レコーダー６に記録された水温に基づいて浄化する場所と水深を決め、その場所で揚水ポンプ７と水循環装置１４を運転させるようにする。この場合、温度センサー５により検出された水深の温度勾配を利用して予め設定された水温域まで吸込管８の吸込口８ａを移動させるため、シリンダ１１により操作レバー１０を介して吸込管８を上下方向に回動調整して、吸込口８ａを設定された水温域、たとえば、深層部の低温域に位置させるようにする。
【００１９】
次に、台船１上の揚水ポンプ７を運転すると、吸込管８の吸込口８ａより深層部の水が吸い込まれて揚水され、台船１上の吐出管９の吐出口９ａより湖沼等の水面に吐出される。これにより深層部の低温域の水が表層部の高温域の水に混合されることになって表層部の水温を下げることができる。一方、水循環装置１４を運転すると、導水口１３ａを通して導水室１２に導かれた表層部の高温域の水がインペラー１７の回転により導水案内部１８からドラフトチューブ１９内を通って下向流として深層部の低温域へ強制的に押し込まれて行く。これにより積極的に高温域の水と低温域の水とが循環させられることになる。このとき同時に、散気管２０を通して空気を吹き出させると、空気はインペラー１７で発生させられた下向流で剪断されて微細気泡となった後、気泡の上昇速度よりも大きい水の下降流速によってその気泡は水深の深い方向へ移動させられ、その後に上昇することにより有効に攪拌作用が行われると共に、気泡の微細化によって気液接触面積の増加と接触面の更新が助長されることにより、酸素の水中への溶解が効率よく行われ、その結果、表層部の酸素溶存量を増やすことができる。
【００２０】
このように、揚水ポンプ７の運転により、深層部の低温域の水を表層部の高温域の水に混合させることにより表層部の水温を下げることができると共に、水循環装置１４の運転により、表層部の水を下向流として船底下方へ積極的に押し出して水の循環を強制的に行うことができて澱みをなくすことができると同時に曝気することができて栄養塩類の濃度を低下させることができるので、湖沼等の水をより効果的に浄化することができる。
【００２１】
なお、上記実施の形態では、水循環装置１４のドラフトチューブ１９の長さを台船１の船底部１ｂに合わせてあるが、たとえば、ドラフトチューブ１９を、低温域まで達する長さを有する蛇腹式の伸縮構造として、その長さを調整できるようにしておけば、図４において二点鎖線で示す如く、ドラフトチューブ１９を伸長状態とすることによって、インペラー１７と散気管２０で発生させた気泡を含む下向流を深層部の低温域へ容易に強制的に送り込むことができて、深層部へ曝気することができる。
【００２２】
次に、図７は本発明の他の実施の形態を示すもので、図１乃至図６に示した浄化装置と同様な構成において、揚水ポンプ７に接続してある吐出管９を導水室１２内の吃水線ＤＬよりも上方位置に導き、且つ上記吐出管９の吐出口９ａをインペラー１７側へ向けて下向きに配置したものである。
【００２３】
図７に示す実施の形態とした場合、揚水ポンプ７の運転で吸込管８を通して揚水された水は吐出管９にて導水室１２内に吐出されることになり、これにより、散気管２０で発生させる気泡とは別に、インペラー１７の上方位置に気泡を発生させることができるので、この気泡を下向流に乗せて下方へ送り込むことができ、したがって、曝気量を増大させることがてきて酸素の溶解効率を更に向上させることができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、たとえば、吸込管８を上下方向にスイングして先端の吸込口８ａの位置を上下方向へ昇降させる場合を示したが、吸込管８を蛇腹式、テレスコピック式の如き伸縮式として、台船１上からの操作で昇降させるようにしてもよく、又、図７に示す実施の形態において、水循環装置１４のドラフトチューブ１９を、台船１の船底部１ｂから下方の所要量延びる長さの伸縮構造としてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の湖沼等の浄化装置によれば、台船上に、揚水ポンプを設置して、該揚水ポンプに接続した吸込管の吸込口を任意の水深位置に置けるように昇降できるようにし、且つ台船内に、船側部に開口させた導水口に連通する導水室を形成して、該導水室の船底部を上下方向に貫通させ、該貫通部に、導水口から導水室に入った表層部の水を強制的に船底下方へ押し込むようにする水循環装置を設置し、該水循環装置に散気管を取り付けた構成とし、揚水ポンプの運転により深層部の低温域の水を揚水して表層部の高温域の水に混合させることができるようにすると共に、水循環装置の運転により表層部の高温域の水を気泡と共に下向流として船底下方へ強制的に押し出して循環させることができると同時に水中に曝気することができるようにしてあるので、深度に応じて湖沼等の水をより効果的に浄化することができて、湖沼等の水質保全を図ることができ、又、揚水ポンプに接続してある吐出管を、水循環装置を設置させた導水室内の上部位置に導いて、揚水した水を導水室内に吐出させるようにすることにより、大量の気泡を下向流に乗せることができることになり、曝気量を増大させることができて酸素の溶解効率を著しく向上させることができ、更に、水循環装置のドラフトチューブを長くして伸縮構造とすることにより、曝気すべき最良の位置へ容易且つ強制的に曝気することができる、等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の湖沼等の浄化装置の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図１のＩＩＩ  −ＩＩＩ  矢視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ矢視図である。
【図５】図１のＶ部拡大図である。
【図６】図４のＶＩ部拡大図である。
【図７】本発明の他の実施の形態を示す概要図である。
【図８】従来提案されている浄化装置の概要図である。
【符号の説明】
１  台船
１ａ  船側部
１ｂ  船底部
７  揚水ポンプ
８  吸込管
８ａ  吸込口
９  吐出管
９ａ  吐出口
１２  導水室
１３ａ  導水口
１４  水循環装置
１７  インペラー
１９  ドラフトチューブ
２０  散気管
２１  ブロワ
ＤＬ  吃水線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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