(57)【要約】  【課題】  閉鎖性水域の水質改善を効率良く十分に行える水質浄化装置を提供する。  【解決手段】  閉鎖性水域から滞留水を汲み上げて送り出す送水ポンプ１と、送水ポンプ１から送り出された水が駆動水として導入され、この水に少なくとも酸素を含む気体を受け入れて、微細な気泡が混入した水を生成しながら送り出す微細気泡発生装置６と、微細気泡発生装置６からの水を溜め、その水圧を高めて送り出す圧力容器２と、圧力容器２から送り出された気泡混入の水が駆動水として導入され、周囲の滞留水を吸入しながら気泡混入の水と共に噴射する水流発生装置３とを備えた構成とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖性水域に滞留した水を浄化する水質浄化装置において、
閉鎖性水域から滞留水を汲み上げて送り出す送水ポンプと、
該送水ポンプから送り出された水が駆動水として導入され、この水に少なくとも酸素を含む気体を受け入れて、微細な気泡が混入した水を生成しながら送り出す微細気泡発生装置と、
該微細気泡発生装置からの水を溜め、その水圧を高めて送り出す圧力容器と、
該圧力容器から送り出された気泡混入の水が駆動水として導入され、周囲の滞留水を吸入しながら気泡混入の水と共に噴射する水流発生装置と、
を備えたことを特徴とする水質浄化装置。
【請求項２】
前記圧力容器内の水を循環させることにより攪拌する循環ポンプを設けたことを特徴とする請求項１に記載の水質浄化装置。
【請求項３】
前記圧力容器内の水を直接攪拌する攪拌機を設けたことを特徴とする請求項１に記載の水質浄化装置。
【請求項４】
前記微細気泡発生装置は、散気板からの気泡を駆動水の高速旋回流による気泡せん断で微細気泡とするようにしてなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の水質浄化装置。
【請求項５】
前記圧力容器を閉鎖性水域の水中に設置するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の水質浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば湖沼，池，内海，港湾，貯水槽，プール，養殖場等といった閉鎖性水域に滞留した水を浄化する水質浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、このような閉鎖性水域は、水の交換が行われ難い状況下にあることから、ここには汚濁物質が蓄積されたり、水底付近に溶存酸素の少ない貧酸素領域が生じたりし易くなっており、結果として水質が悪化し易くなっている。従って、このような閉鎖性水域の水質を改善するために、滞留した水を浄化する水質浄化装置は欠かせないものとなっている。
【０００３】
そこで、滞留した水を浄化し、水環境を蘇生するために有効な水質浄化装置として、例えば気泡発生装置が特許文献１に開示されている。具体的には、有底円筒形のスペースを有する容器本体と、同スペースの内壁円周面の一部にその接線方向に開設された加圧液体導入口と、前記円筒形のスペース底部に開設された気体導入孔と、前記円筒形スペースの先部に開設された旋回気液混合体導出口とから構成されてなる旋回式微細気泡発生装置としている。
【特許文献１】ＷＯ００／６９５５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来の水質浄化装置では、吐出される水に混入している気泡は、吐出された後は早期に浮上してしまい、到底遠方まで到達し得ない。そのため、滞留水への酸素の溶解効率は決して良いとは言えず、閉鎖性水域の水質改善は実質的に不十分となる。また、離れた個所の水中に気泡を供給すべく出口に配管した場合に、発生した気泡がその配管中で旋回流により集合させられて、再び気泡塊になるという欠点を有するので、適用範囲が限定されることになる。
【０００５】
さらに、上述したような従来の水質浄化装置により気泡を水中へ放出する場合、対象とする水域においてはその静水圧に応じた飽和溶存酸素濃度しか得られないので、これ以上に実際の溶存酸素濃度を高くすることはできない。本発明は、以上のような問題点に鑑み、閉鎖性水域の水質改善を効率良く十分に行える水質浄化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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、閉鎖性水域に滞留した水を浄化する水質浄化装置において、閉鎖性水域から滞留水を汲み上げて送り出す送水ポンプと、該送水ポンプから送り出された水が駆動水として導入され、この水に少なくとも酸素を含む気体を受け入れて、微細な気泡が混入した水を生成しながら送り出す微細気泡発生装置と、該微細気泡発生装置からの水を溜め、その水圧を高めて送り出す圧力容器と、該圧力容器から送り出された気泡混入の水が駆動水として導入され、周囲の滞留水を吸入しながら気泡混入の水と共に噴射する水流発生装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、前記圧力容器内の水を循環させることにより攪拌する循環ポンプを設けたことを特徴とする。或いは、前記圧力容器内の水を直接攪拌する攪拌機を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記微細気泡発生装置は、散気板からの気泡を駆動水の高速旋回流による気泡せん断で微細気泡とするようにしてなることを特徴とする。その他、前記圧力容器を閉鎖性水域の水中に設置するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、閉鎖性水域の水質改善を効率良く十分に行える水質浄化装置を提供することができる。具体的には、送水ポンプにより圧力容器に滞留水を送り込み、圧力容器内部に溜められたその滞留水の水圧を高めて、飽和溶存酸素濃度を上昇させる。この状態で、循環ポンプ或いは攪拌機により圧力容器内部の微細気泡を含んだ水を攪拌して気液の接触を高め、酸素過飽和水を生成する。そして、この酸素過飽和水を水流発生装置で噴射することにより、閉鎖性水域全体に溶存酸素を行き渡らせる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例１に係る水質浄化装置の構成を模式的に示す縦断面図である。同図に示すように、本実施例の水質浄化装置は、大きくは、送水ポンプ１，圧力容器２，及び水流発生装置３より構成される。送水ポンプ１は水中ポンプであって、閉鎖性水域Ａに水没されて設置されている。また、圧力容器２は閉鎖性水域Ａの水から脱した状態、例えば閉鎖性水域Ａ周辺の地面に設置されている。さらに、水流発生装置３は閉鎖性水域Ａの水底近傍に水没されて設置されている。
【００１２】
送水ポンプ１と圧力容器２は、柔軟性を有するビニル系等の配管４を介して連結され、圧力容器２と水流発生装置３は、同じく柔軟性を有するビニル系等の配管５を介して連結されている。なお、図示しないが、配管４の経路中には、流量調整弁，流量計，及び圧力計が設けられており、流量調整弁の開閉度合いで、送水ポンプ１から送り出される水の流量が調整される。また、圧力容器２の後端壁２ａ内側には、微細気泡発生装置６が突設している。微細気泡発生装置６は、例えば略円筒状の外筒６ａと、その内側に同じく略円筒状の内筒６ｂとを、断面視同心円状に配置した構成となっており、内筒６ｂはその周壁に多数の微小な孔が開けられていて、ここから気泡を噴き出す散気板としての働きを有する。
【００１３】
圧力容器２の後端壁２ａ外側には、微細気泡発生装置６と連通する駆動水導入部７がテーパ状に縮径しつつ突設している。そして、この駆動水導入部７の先端に上記配管４の一端が接続されている。また、圧力容器２の後端壁２ａで上記内筒６ｂの中心軸位置には、駆動水道入部７を経て気体供給管８の一端が接続されている。さらに、圧力容器２の近傍には、外部から空気を取り入れて圧縮する空気圧縮機９が閉鎖性水域Ａの水から脱した状態で設置されており、この空気圧縮機９には気体供給管８の他端が接続されている。
【００１４】
気体供給管８の経路中には、流量調整弁１０が設けられており、この流量調整弁１０の開閉度合いで、空気圧縮機９から圧力容器２に向けて気体供給管８を流通する気体（本実施例では空気）の流量が調整される。さらに、圧力容器２の前端壁２ｂ側には、圧力容器２内の水を循環させる循環ポンプ１１が設けられており、その入口及び出口が配管１２を介して前端壁２ｂに連結されている。なお、上記配管５の一端がこの前端壁２ｂに接続されている。
【００１５】
さて、以上のような構成において、送水ポンプ１は、閉鎖性水域Ａから滞留水を汲み上げ、この水を微細気泡発生装置６の駆動水として、配管４及び駆動水道入部７を通じて微細気泡発生装置６の外筒６ａ，内筒６ｂ間に送り込む。一方、空気圧縮機９は、微細気泡の素になる空気を外部から取り入れて圧縮し、気体供給管８を通じて微細気泡発生装置６の内筒６ｂ内部に送り込む。これにより、外筒６ａ，内筒６ｂ間には駆動水が高速で流れる一方、内筒６ｂ周壁の孔からは気泡が噴き出される。そして、この気泡が駆動水の高速流による気泡せん断で微細気泡となる。このような微細気泡を含んだ駆動水は、矢印ａで示すように圧力容器２内に流れ込む。
【００１６】
ところで、上述したように、気泡を水中へ放出する場合、対象とする水域においてはその静水圧に応じた飽和溶存酸素濃度しか得られないので、これ以上に実際の溶存酸素濃度を高くすることはできない。そこで、送水ポンプ１により圧力容器２に滞留水を送り込み、圧力容器２内部に溜められたその滞留水の水圧を高めて、飽和溶存酸素濃度を上昇させている。この状態で、循環ポンプ１１により圧力容器２内部の微細気泡を含んだ水を循環させ、その循環流により攪拌を行って気液の接触を高め、酸素過飽和水を生成する。この酸素過飽和水は、圧力容器２内の水圧により、配管５を通じて水流発生装置３に送り出される。
【００１７】
図２は、本実施例で使用される水流発生装置の構成を模式的に示す縦断面図である。同図において、水流発生装置３は、内筒２０及びこれと同軸状の外筒２１より成る。内筒２０の後端２０ｂには配管５（ここでは不図示）が接続される。外筒２１は、内筒２０を収容する後端部２１ｃ、この後端部２１ｃから急激に縮径されたスロート状の中間部２１ｂ、及び、この中間部２１ｂから緩やかに拡径された前端部２１ａを有する。その後端部２１ｃの周壁には、周囲の滞留水を内部に吸入するための吸入口２１ｄが形成され、前端部２１ａの先端には、噴射口２１ｅが形成されている。
【００１８】
このような構成の水流発生装置３では、配管５を通じて圧送された圧力容器２からの酸素過飽和水（駆動水）が、矢印Ｂで示すように内筒２０の内部に導入され、その前端２０ａの開口２０ｃから外筒２１の中間部２１ｂに向けて噴出される。これにより、吸入口２１ｄから周囲の滞留水が、矢印Ｃで示すように外筒２１の後端部２１ｃの内部に吸入される。そして、これらの噴出された水（圧力容器２からの酸素過飽和水）と吸入された水（周囲の滞留水）は、そのまま中間部２１ｂに導入されて一体となり、前端部２１ａを経て噴射口２１ｅから噴射される。
【００１９】
本実施例のような水質浄化装置によれば、水流発生装置３から噴射される水は、圧力容器２から送り出された酸素過飽和水（駆動水）と吸入口２１ｄから吸入された滞留水とで構成されるが、その水に混入している気泡の径は、送水ポンプ１の送水力を受けて微細気泡発生装置６で生成された微細なものとなっている。しかもその水には、圧力容器２からの水圧を受けて高い噴射力が与えられる。
【００２０】
これにより、噴射された後のその気泡は早期に浮上してしまうことは無く、またその気泡を含む水は遠方まで到達し得る。そのため、滞留水への酸素の溶解効率が良く、閉鎖性水域Ａ全体の滞留水の循環が円滑に行える。これに加えて、水流発生装置３の駆動水自体が酸素過飽和水であるため、閉鎖性水域Ａ全体に溶存酸素が行き渡ることとなる。従って、閉鎖性水域の水質改善を効率良く十分に行うことが可能になる。
【００２１】
また、本実施例における水流発生装置３によれば、圧力容器２から送り出された水（駆動水）の流量に対して、１０倍程度の流量の滞留水を吸入口２１ｄから吸入することが可能である。つまり、比較的小流量の駆動水で周囲から大流量の滞留水を吸入でき、これらの総流量の水を噴射できる。これにより、能力の小さい送水ポンプ１更には圧力容器２であっても十分に噴射機能を賄うことができる。
【００２２】
なお、送水ポンプ１を水流発生装置３と同様にして、例えば水底近傍のような貧酸素領域に配置する構成とすれば、このような貧酸素領域の水を送水ポンプ１により圧力容器２に導入し、ここで酸素過飽和水に変換して再び貧酸素領域に戻すことができるので、閉鎖性水域Ａの溶存酸素量アップを更に効率良く行うことが可能となる。また、本実施例では、圧力容器２やこれに収容されている微細気泡発生装置６、さらには空気圧縮機９等が閉鎖性水域Ａの水から脱した状態で設置されているので、これらのメンテナンスが容易に行えるという利点がある。
【実施例２】
【００２３】
図３は、本発明の実施例２に係る水質浄化装置の構成を模式的に示す縦断面図である。本実施例では、同図に示すように、上記実施例１における駆動水道入部７を介さずに、配管４から直接に微細気泡発生装置６へ駆動水を導入する構成としている。具体的には、微細気泡発生装置６の外筒６ａ周壁で、圧力容器２の後端壁２ａ側に寄った位置に、配管４の一端が接続されている。この配管４の接続部は、配管４を通じて圧送された水（駆動水）を外筒６ａの円周方向に沿ってその内部に噴出できるように開口している。
【００２４】
なお、内筒６ｂの中心軸位置に気体供給管８の一端が接続されている構成、及びその他の部分の構成は、実施例１と同様である。以上のような構成により、外筒６ａ，内筒６ｂ間には駆動水が軸周りに高速で旋回する一方、内筒６ｂ周壁の孔からは気泡が噴き出される。そして、この気泡が駆動水の高速旋回流による気泡せん断で微細気泡となる。このような微細気泡を含んだ駆動水は、旋回しつつ矢印ａで示すように圧力容器２内に流れ込む。これにより、水と気泡との接触確率を上げ、溶存酸素濃度を更に高めることができる。
【００２５】
また、本実施例においても、送水ポンプ１を水流発生装置３と同様にして、例えば水底近傍のような貧酸素領域に配置する構成とすれば、このような貧酸素領域の水を送水ポンプ１により圧力容器２に導入し、ここで酸素過飽和水に変換して再び貧酸素領域に戻すことができるので、閉鎖性水域Ａの溶存酸素量アップを更に効率良く行うことが可能となる。
【実施例３】
【００２６】
図４は、本発明の実施例３に係る水質浄化装置の構成を模式的に示す縦断面図である。本実施例では、同図に示すように、上記実施例１における循環ポンプ１１の代わりに、攪拌機１３を用いた構成としている。上記循環ポンプ１１は、圧力容器２内の水を循環させる過程において、その水中の空気がポンプ内に入り込む現象が起こることがあり、この場合はポンプの効率が低下する。
【００２７】
そこで、このような効率低下の影響を受けないようにするため、循環ポンプ１１の代わりに、圧力容器２内の水を直接攪拌する攪拌機１３を用いている。攪拌機１３は主として、圧力容器２内に設けられるプロペラ１３ａと、圧力容器２外に設けられプロペラ１３ａを回転させるモータ１３ｂとより成る。そして、プロペラ１３ａの回転により圧力容器２内部の微細気泡を含んだ水を直接攪拌し、これにより気液の接触を高め、酸素過飽和水を生成する。
【００２８】
なお、本実施例においても、送水ポンプ１を例えば水底近傍のような貧酸素領域に配置する構成とすれば、このような貧酸素領域の水を送水ポンプ１により圧力容器２に導入し、ここで酸素過飽和水に変換して再び貧酸素領域に戻すことができるので、閉鎖性水域Ａの溶存酸素量アップを更に効率良く行うことが可能となる。
【実施例４】
【００２９】
本実施例では、図示しないが、上記圧力容器２を閉鎖性水域Ａの水中に設置する構成としている。これにより、圧力容器２周囲の水圧を利用することができるので、送水ポンプ１の動力が小さくても圧力容器２内の水圧を高めることができる。また、圧力容器２を設置する水深が深いほど、周囲の水圧が高くなるので、送水ポンプ１の動力を下げることが可能となる。
【００３０】
なお、本実施例においても、上記各実施例と同様にして、送水ポンプ１を例えば水底近傍のような貧酸素領域に配置する構成とすれば、このような貧酸素領域の水を送水ポンプ１により圧力容器２に導入し、ここで酸素過飽和水に変換して再び貧酸素領域に戻すことができるので、閉鎖性水域Ａの溶存酸素量アップを更に効率良く行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１に係る水質浄化装置の構成を模式的に示す縦断面図。
【図２】水流発生装置の構成を模式的に示す縦断面図。
【図３】本発明の実施例２に係る水質浄化装置の構成を模式的に示す縦断面図。
【図４】本発明の実施例３に係る水質浄化装置の構成を模式的に示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１    送水ポンプ
２    圧力容器
３    水流発生装置
４，５    配管
６    微細気泡発生装置
７    駆動水導入部
８    気体供給管
９    空気圧縮機
１０    流量調整弁
１１    循環ポンプ
１２    配管
１３    攪拌機
Ａ    閉鎖性水域
【図１】
2006142220.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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