(57)【要約】【課題】この発明は、使用し続けてもろ過材の目詰まりによる浄化能力の低下を起こすことなく、長期間継続して使用できる水浄化装置および水浄化方法を提供することを目的とする。【解決手段】この発明の水浄化装置は１、ろ過材５と、このろ過材５を支持する浮き３とを有し、ろ過材５が水中に浸された状態と水中に浸されていない状態とに切替えることができるようになしたものであり、水中に浸されていない状態とに切替えることによってろ過材５の洗浄を行い、ろ過材５の目詰まりを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過材と、このろ過材を支持する浮きとを有し、ろ過材が水中に浸された状態と水中に浸されていない状態とに切替えることができるようになした水浄化装置。
【請求項２】
ろ過材を水面上と水面下に上げ下げすることによりろ過材が水中に浸された状態と水中に浸されていない状態とに切替える請求項１に記載の水浄化装置。
【請求項３】
予め設定された条件に従ってろ過材を水面上と水面下に上げ下げする制御器を有する請求項２に記載の水浄化装置。
【請求項４】
ろ過材をろ過槽内に有し、過槽底部にドレンを有する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の水浄化装置。
【請求項５】
ろ過槽底部にバイブレータを有する請求項４に記載の水浄化装置。
【請求項６】
浮きによってろ過材を浄化を行う水域に設置し、ろ過材を水中に浸された状態で保持して水の浄化を行い、水中に浸されていない状態に切替えてろ過材の洗浄を行う水浄化方法。
【請求項７】
予め設定された条件に従ってろ過材を水面上と水面下に上げ下げする請求項６に記載の水浄化方法。
【請求項８】
ろ過材によって浄化処理された水を光触媒を有する浄化パネルに送ってさらに浄化する請求項６または請求項７に記載の水浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水浄化装置および水浄化方法に関するもので、特に、アオコ等の発生した水の浄化に関するものである
【背景技術】
【０００２】
城の周辺の堀や公園の池等は、都市部に多く存在しており、生活廃水等が流入することなどで汚濁が進みやすい。このような場所では、泳いでいる魚がはっきりと見えるような水の透明度や、不快な臭いの防止が強く求められている。しかし、城や多くの公園は文化財としての価値が高く、その価値や景観を損なわないようにしなければならないという制約があるので、そこに大規模な浄化設備を建設することは困難である。
【０００３】
アオコや淡水赤潮の原因となるプランクトンを除去する方法として、ろ過材を水中に保持してこれらのプランクトンを捕捉し、水中の微生物に分解させる方法が考えられる。しかし、ろ過材を水中に保持し続けると次第に目が詰まって、浄化能力が失われる。また、ろ過材を収納しているろ過槽の底に汚泥が堆積していく。そこで、特許文献１には、ろ過材が収容された軸心を中心として周方向に回転自在に構成された略円筒状の通液性容器を保持手段によって河川等に浮遊状態で保持する発明が記載されている。この特許文献１に記載の浮遊式液体浄化装置は、自力でろ過材を洗浄できるとされている。
【特許文献１】特開平１０−２６３３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ろ過材を水中に保持し続けて水の浄化を行えば、時間とともに目詰まり等で浄化力が低下する。特許文献１にはろ過材を流動させて捕捉された汚濁物質を外部に排出することが記載されているが、ろ過材を流動させることのみで十分なろ過材の洗浄が行えるのかは不明である。この発明は、使用し続けてもろ過材の目詰まりによる浄化能力の低下を起こすことなく、長期間にわたって浄化を継続することができる水浄化装置および水浄化方法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】
【０００５】
上述の課題を解決するため、この発明の水浄化装置は、ろ過材と、このろ過材を支持する浮きとを有し、ろ過材が水中に浸された状態と水中に浸されていない状態とに切替えることができるようになしたものである。これに加えて、ろ過材を水面上と水面下に上げ下げするようにしてもよい。予め設定された条件に従ってろ過材を水面上と水面下に上げ下げする制御器を設けてもよい。ろ過材をろ過槽内に設け、過槽底部にドレンを設けてもよく、また、ろ過槽底部にバイブレータを設けてもよい。
【０００６】
また、この発明の水浄化方法は、浮きによってろ過材を浄化を行う水域に設置し、ろ過材を水中に浸された状態で保持して水の浄化を行い、水中に浸されていない状態に切替えてろ過材の洗浄を行うものである。予め設定された条件に従ってろ過材を水面上と水面下に上げ下げするように制御してもよい。
【０００７】
ろ過材によって浄化処理された水を光触媒を有する浄化パネルに送ってさらに浄化することもできる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の水浄化装置は、ろ過材が水中に浸された状態と水中に浸されていない状態とに切替えることによって、ろ過材に過剰に付着した汚れ成分を落とし、ろ過材の目詰まりを防止することにより、水浄化作用を長期間に渡って維持できるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は水浄化装置の平面図であり、図２はそのＡ断面図、図３はＢ断面図である。
【００１０】
水浄化装置１は、ろ過槽２と装置全体を水中に保持するための浮きとして空気室３を有する。この例では、水浄化装置１は略直方体の外形を有するが、円柱状や多角形柱状に形成してもよい。ろ過槽２は複数の小部屋４に区切られており、各小部屋４にはろ過材５が設けられている。ろ過材５は、微生物が定着しやすく、接触酸化による浄化が効率的に行えるものが適しており、木炭、竹炭、プラスチック、軽石など様々なものを使用することができる。ここでは、廉価な素材である発泡ガラスを使用している。発泡ガラスは主に使用済みのガラス瓶などから作られるものであり、資源のリサイクルとしても意義がある。
【００１１】
図３に示すように、中央部には排水ポンプ６が設けられており、一方、両側には水導入室７が設けられている。小部屋４は排出用ポンプ６を中心に左右対称に設けられている。そして、外側の小部屋から内側の小部屋へと水が流れるように接続されている。水導入室７の上部には上部水取入口８が設けられている。また、水導入室７内にはパイプ９が垂直に設けられており、パイプ９は水導入室７の底を貫通して水中に達している。すなわち、排水ポンプ６を作動させると上部水取入口８またはパイプ９から水導入室７へ水が流入し、外側の小部屋から順々に内側の小部屋を通り、排水ポンプ６より、外部へ排出される。なお、本例においては、４本のパイプ９は略直方体の外形を有する水浄化装置１のほぼ４隅付近にそれぞれ配置してある。したがって、水中に設置するまでに一時的に水浄化装置１を地上に置く場合や、設置場所の水面が低下した場合に、４本のパイプ９は装置全体を支持する脚として作用する。
【００１２】
水浄化装置１はオゾン発生器１０を備えており、ろ過槽２内の水にオゾンを放出するようになっている。
【００１３】
ろ過槽２内にはバイブレータ１１が設けられていて、ろ過槽２の底部に振動を与えることができるようになっている。
【００１４】
水浄化装置１は、エアーコンプレッサー１２を備えており、このエアーコンプレッサー１２は通気管１３によって空気室３の天井部に接続されている。また、通気管１３には３方電磁弁１４が設けられている。また、空気室３の底にはドレンパイプ１５が排水口として設けられている。さらに、空気室３の外側には水位を検知するためのフロートスイッチ１６、１７、１８が設けられている。最上部に第１フロートスイッチ１６、そのやや下に第２フロートスイッチ１７、そして、ろ過材５の下端付近の高さに第３フロートスイッチ１８がそれぞれ設けられている。さらに、水浄化装置１は制御器１９を備えており、排水ポンプ６、オゾン発生器１０、バイブレータ１１、エアーコンプレッサー１２、３方電磁弁１４を制御するとともに、フロートスイッチ１６、１７、１８の出力を読み取るようになっている。
【００１５】
つぎに、この水浄化装置１の動作および水浄化装置１を使用した水浄化方法について説明する。水浄化を行うべき水域にこの水浄化装置１を設置する。設置した位置から水浄化装置１が移動しないようにアンカー（図示省略）で固定することが好ましい。
【００１６】
日中は、図２において水面−１と示された高さになるように水浄化装置１の位置を合わせる。空気が上方向へ流れるように３方電磁弁１４を制御すると、空気室３内の空気は通気管を通って排出され、一方、ドレン１５より水が空気室３内に流入する。これによって、水浄化装置１は沈下する。そして、第１フロートスイッチ１５が水面に達したときに３方電磁弁１４を閉じることにより、水浄化装置１は水面−１の高さに保たれる。
【００１７】
水面−１の高さにおいて、上部水導入口８は水面にかかるように設定されている。この例では、上部水導入口８の高さの２／３から３／４程度が水中に入るようになっている。ここで、アオコなどの藻類は日中は比較的表面付近を浮遊しているが、その深度は藻類ごとに異なる。処理対象の藻類がその水域において最も多くいる深度に上部水導入口８がくるように第１フロートスイッチ１６の位置を設定しておく。
【００１８】
水面−１の高さにおいて水浄化装置１が安定したら、排水ポンプ６を作動させる。処理対象の藻類を含む表層付近の水が上部水導入口８を通って水導入室７に入る。この表層付近の水の深度を第１深度とする。流入した水は水導入室７の底付近まで下がった後、外側の小部屋４のろ過材５に下側から入り、上昇しながらろ過材５を通過していく。ろ過材５の上面を通過した水は、隣の小部屋４との間の狭い通路を通って下降した後、隣のろ過材５に下側より入る。これを繰り返しながら水は順次内側の小部屋へと流れていき、最も内側の小部屋４を通過する。この過程で、藻類などの汚れは、発泡ガラスなどのろ過材５に自然発生した微生物により捕捉・分解され、浄化された水が、排水ポンプ６によって、外部へ排出される。さらに、オゾン発生器１０も作動させ、ディフューザー２７よりろ過槽２内の水にオゾンを放出してアオコ等の細胞を分解することにより、浄化力を高めることができる。これはまた、汚れ成分を分解する好気性微生物に酸素を供給することにもなる。
【００１９】
夜間になると、水浄化装置１はＳＷ−２の高さに移動する。エアコンプレッサー１２を作動させるとともに、通気が下向きに流れるように３方電磁弁１４を制御する。通気管１３を通って空気が上方より空気室３内に送り込まれ、空気室３の水位が下がる。これによって、水浄化装置１はＳＷ−２の高さに向かって浮上を始める。そして、第２フロートスイッチ１７が水面に達したときに３方電磁弁１４を閉じるとともにエアコンプレッサー１２を停止することにより、水浄化装置１は水面−２の高さに保たれる。
【００２０】
水面−２の高さにおいて、上部水導入口８が水面上に出ている。したがって、表層付近の水は流入しなくなる。パイプ９により、比較的深い位置の水が水導入室７に取り込まれる。このパイプ９の開口部が下部水取入口として作用する。このとき取り込まれる水の深度を第２深度とする。パイプ９より水が水導入室７に取り込まれた水は、水面−１の高さの場合と同様に処理されていく。
【００２１】
以上、日中は水浄化装置１を水面−１の高さに保持して表層付近の第１深度の水を処理し、夜間は水浄化装置１を水面−２の高さに保持して第１深度より深い第２深度の水を処理する。このように複数の水取入口からの取水を制御しながら取水位置を切替えることにより、常に藻類を多く含む水を効果的に浄化することができる。取水位置の切替えとして、３以上の深度を切替えてもよい。さらに、図５に示すように、異なる複数の場所を切替えて取水してもよい。このように、浄化効果が高い取水位置を選択することにより、効率的な処理が行える。
【００２２】
以上、水浄化装置１を上下させることによって日中と夜間で取水位置を切替え制御する例を説明した。しかし、これは本発明における取水の作用を単純化して説明するためのものであり、取水複数の水取入口からの取水を制御しながらの取水位置の切替えは、上述の例に限定されない。たとえば、長さの異なる複数の取水パイプを取り付けて異なる深さに水取入口を設け、各取水パイプを切替制御して使用することにより、取水位置の切替えることができる。その取水パイプの切替制御も択一的なものに限らず、例えば複数の取水パイプを同時に使用しながら、それぞれのパイプからの取水量の割合を切替えるようなことも可能である。さらに、１日を周期とした固定スケジュールでけではなく、１年を周期とした切替でもよく、予め汚染物質やその原因物質の増減・移動・外部からの流入状況などを調査しておき、その調査結果に基いて効率的な浄化が行える切替制御プログラムを設定してもよい。汚染物質やその原因物質の濃度や位置を検知するセンサーや、風向き・風速・水流の方向・気温・水温・水面の反射、水面の色や様子、水中の濁度などを検知するセンサーなど、環境条件を測定するセンサーを設け、このセンサーの出力を参照して切替え制御を行ってもよい。
【００２３】
ろ過材５を水中に保持して浄化を継続していくと、さまざまな要因によってろ過材５の目詰まりが進行する。特に、汚れの多い水域においては次第にろ過材５に過剰な汚れ成分が付着し始める。このように浄化能力を超えた分の汚れがろ過材に蓄積していくと、目詰まりを起こして水を通過させることができなくなったり、新たな汚れを吸着・処理できなくなり、次第に浄化能力が低下する。また、汚れ成分の分解を行う好気性微生物に十分な酸素が供給されなくなる場合もある。そこで、定期的に、水浄化装置１を水面−３の高さに浮上させる。エアコンプレッサー１２を作動させるとともに、通気が下向きに流れるように３方電磁弁１４を制御する。通気管１３を通って空気が上方より空気室３内に送り込まれ、空気室３の水位が下がる。これによって、水浄化装置１はＳＷ−３の高さに向かって浮上を始める。そして、第３フロートスイッチ１８が水面に達したときに３方電磁弁１４を閉じるとともにエアコンプレッサー１２を停止することにより、水浄化装置１は水面−３の高さに保たれる。この間、排水ポンプ６およびオゾン発生器１０は停止させる。
【００２４】
水面−３の高さにおいて、ろ過材５のほとんどの部分は水面上に出る。ろ過材５から水が流れ落ち、付着していた汚れもろ過材５から洗い落とされる。各小部屋４の底にはドレンパイプ２０が設けられていて、ろ過材から流れ落ちる水はこのドレンパイプ２０より外部へ排出される。このとき、バイブレータ１１を作動させてろ過槽２の底板に振動を与えることにより、底に沈殿した汚泥も排出することができる。
以上、本例においてはろ過材を水面上と水面下に上げ下げすることによりろ過材が水中に浸された状態と水中に浸されていない状態とに切替える。このようにしてろ過材を水面上に持ち上げることにより、ろ過材５に過剰に蓄積した汚れは取り除かれ、ろ過材５は浄化能力を維持することができる。水面−３の高さへの浮上は、その水域の汚染の程度や水浄化装置１の浄化能力に応じて適宜選択すればよいが、本例では、例えば一日一回、早朝時に行う。ろ過材５およびろ過槽２の洗浄が終了すれば、水面−１または水面−２の高さに移動させて浄化を行う。
【００２５】
以上、本例においてはろ過材を水面上と水面下に上げ下げすることによりろ過材が水中に浸された状態と水中に浸されていない状態とに切替える。このようにしてろ過材を水面上に持ち上げることにより、ろ過材５に過剰に蓄積した汚れは取り除かれ、ろ過材５は浄化能力を維持することができる。水面−３の高さへの浮上は、その水域の汚染の程度や水浄化装置１の浄化能力に応じて適宜選択すればよいが、本例では、例えば一日一回、早朝時に行う。ろ過材５およびろ過槽２の洗浄が終了すれば、水面−１または水面−２の高さに移動させて浄化を行う。
【００２６】
ろ過材５の水面上への持上げ・下降は連続して複数回繰り返してもよい。さらに、ポンプなどで汲み上げた水をろ過材５の上部から注ぎかけて、ろ過材５に過剰に付着した生物膜などを落としてもよい。この場合、ろ過材５から流れ落ちた水はドレーンなどより排出されるが、このときにろ過槽の底面も洗浄される。また、ろ過材５が水中にある状態において、ろ過槽内の水を逆流させて、ろ過槽を洗浄することもできる。なお、ろ過材が水中に浸された状態と水中に浸されていない状態とに切替える方式として、ろ過槽の水を汲み出すためのポンプを別途設けて、ろ過槽の水を抜くことも可能である。すなわち、ろ過槽の底部や側面の主要な通過口を遮断した上でろ過槽内の水を汲み出すことによって、それまで水中に浸されていたろ過材は、水中に浸されていない状態になる。
【実施例１】
【００２７】
ついで、この発明の第１の実施例について説明する。この発明の水浄化装置は単独で使用してもよいが、他の手段による浄化装置と組合わせて使用することができる。図４は、この実施例を示す概略図である。水浄化装置１は、例えば図１〜３に示すものを使用することができる。そして、この実施例においては、後処理浄化装置が水浄化装置１の近くに設置される。後処理浄化装置２１は浮き２２を備えており、水浄化装置１と同様に浄化を行う水域に浮かせて設置する。
【００２８】
後処理浄化装置２１は光触媒の分解作用により、浄化を行うものである。表面に光触媒を有する浄化パネル２３を備えている。浄化パネル２３の基材としてはプラスチック、ステンレス、或いは鋼板等が使用できるが、ここでは、内部に空隙を有する網目状の組織を持つセラミックパネルを基材とし、その表面に光触媒としてアナターゼ型の酸化チタン（ＴｉＯ２）を設けたものを使用する。この浄化パネル２３は、傾斜あるいは階段状に並べられ、浄化パネル２３に沿って水が流れるように構成されている。
【００２９】
浄化パネル２３の上方には、紫外線ランプ２４が設けられていて、浄化パネル２３に紫外線を照射できるようになっている。日中は日光を併用して光触媒を作用させることも可能であるが、紫外線ランプ２４を使用することにより夜間や曇天のときも含めて光触媒の作用に必要な紫外線を供給することができ、常時有機物の分解処理を常時行うことができる。
【００３０】
浄化パネル２３の上流には、貯水槽２５が設けられている。貯水槽２５は送水管２６によって水浄化装置１の排水ポンプ６に接続されており、水浄化装置１より排出された水が貯水槽２５へ供給される。そして、この貯水槽２５の上部よりあふれた水が、浄化パネル２３に送られるようになっている。この水は浄化パネル２３を通過しながら光触媒の分解作用によって浄化され、その後、外部に排出される。
【００３１】
後処理浄化装置２１は単独でも水浄化を行うことができるものである。また、環境ホルモンなどのうち水浄化装置１だけでは分解が困難な有機物質も存在するが、そのような物質でも後処理浄化装置２１は分解することができる。しかし、光触媒に光が照射されているときだけしか作用しないものであり、処理能力を超える汚れが送られてくると、浄化パネル２３の表面にアオコ等が付着して光触媒を覆ってしまい、浄化作用が停止する。したがって、後処理浄化装置２１は単体では長期間連続運転をすることが困難である。しかし、本実施例においては、前処理段階として水浄化装置１が設けられており、ある程度浄化処理された水が後処理浄化装置２１に送られてくる。特にアオコなど浄化パネル２３の表面に付着・堆積しやすいものは予め除去されているので、後処理浄化装置２１は本来の浄化能力を長期間保持することができる。特に懸濁物質が相当に除去されているので処理対象水の透明度は高く、光触媒に届く前に光が遮られることがない。このため、光触媒が効果的に作用する。
【実施例２】
【００３２】
この発明の第２の実施例について説明する。図６は、水浄化方法の第２の実施例を示す概略図である。この実施例においては、ろ過材５によって浄化する前処理段階の部分と、光触媒と紫外線ランプによって浄化を行う後処理浄化装置の部分が一体の装置をして結合されている。水浄化装置１は図１〜３に示すものに類似しており、中央部に設けられた排水ポンプ６を作動させることにより水は外側から導入され、外側から中心部へ向かってろ過材５を有する小部屋４を通過する。そしてこの実施例においては、最も中心側にある小部屋４の次に光触媒を担持した浄化パネルが設けられており、ろ過材５を通過した水が光触媒に接触しながらさらに浄化されて外部に排出される。
【００３３】
ろ過材５によって浄化する前処理段階の部分と光触媒によって浄化を行う後処理浄化装置の部分を一体の装置に結合する場合、図６に示すように構成する以外に、ろ過材を下段に設けて、その上に浄化パネルと紫外線ランプを設ける、というように上下２段に構成することもできる。この場合、ろ過材上で浄化した水の全量又は一部を揚水ポンプなどで水を汲み上げて、浄化パネルへ注ぐように構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
この発明は、城の周囲の濠や公園の池など、汚染が著しい水域の水を効果的に浄化することができる水浄化装置および水浄化方法として利用することができる。浮きの浮力によって装置を浮遊させて設置するものであり、設置および撤去は容易であり、大規模な工事を必要とせず、周囲への影響もきわめて小さい。長期間に渡って効果的な水の浄化を行うことができる水浄化装置および水浄化方法として利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】水浄化装置の平面図である。
【図２】同Ａ断面図である。
【図３】同Ｂ断面図である。
【図４】水浄化方法の第１の実施例を示す説明図である。
【図５】取水位置の切替えの例を示す説明図である。
【図６】水浄化方法の第２の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１．水浄化装置
２．ろ過槽
３．浮き（空気室）
４．小部屋
５．ろ過材
６．排水ポンプ
７．水導入室
８．上部水取入口
９．パイプ
１０．オゾン発生器
１１．バイブレータ
１２．エアーコンプレッサー
１４．３方電磁弁
１６，１７，１８．フロートスイッチ
１９．制御器
２１．後処理浄化装置
２３．浄化パネル（光触媒パネル）
【図１】
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【図２】
2006122744.tif 000004
【図３】
2006122744.tif 000005
【図４】
2006122744.tif 000006
【図５】
2006122744.tif 000007
【図６】
2006122744.tif 000008