(57)【要約】【課題】低コストで高い曝気効果が得られる曝気方法および落水管を提供する。【解決手段】落水により曝気を促す曝気方法であって、水中に一定長だけ挿入した落水管4の水面上に出ている部分に複数個の空気孔4bを設置し、落水管4の上部に設置した漸拡部4aを通して水を流し込むことを特徴とする。【選択図】図１０
2011020043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
落水により曝気を促す曝気方法であって、
水中に一定長だけ挿入した落水管の水面上に出ている部分に複数個の空気孔を設置し、前記落水管の上部に設置した漸拡部を通して水を流し込むことを特徴とする曝気方法。
【請求項２】
前記落水管下端の高さ位置は、水表面近傍の高さ位置であって、かつ、落水による水表面の撹乱によって前記落水管下端が大気中に露出しない高さ位置であることを特徴とする請求項１記載の曝気方法。
【請求項３】
曝気効果を示す再曝気係数がピーク値となる流量をフルード数に基づいて予め求めておき、求めた流量で前記落水管に水を流し込むことを特徴とする請求項１記載の曝気方法。
【請求項４】
自然の落差を利用して落水させる場合は、その落差範囲内であって、かつ、前記落水管の最も高い位置近傍に前記空気孔を設置することを特徴とする請求項１記載の曝気方法。
【請求項５】
落水により曝気を促す曝気方法に用いる落水管であって、
円管の途中に複数の空気孔を備えるとともに、前記円管の一方端から他方端に向かって管径が漸拡する漸拡部を前記円管の一方端に備えることを特徴とする落水管。
【請求項６】
前記複数の空気孔を前記漸拡部の下流側に備えることを特徴とする請求項５記載の落水管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落水により曝気を促す曝気方法および落水管に関する。
【背景技術】
【０００２】
多量の生活排水が流入する東南アジアの都市河川や、湖沼、養殖池などの貧酸素化の問題がクローズアップされている。このような水域の貧酸素化による水質悪化を防止するために、様々な手法の検討が行われている（非特許文献１〜７、特許文献１〜５参照）。具体的には、河道に設置した越流堰を越える流れによる再曝気効果の検討（非特許文献１、２参照）や、微小気泡による曝気効果の検討（非特許文献３、４参照）、気液界面を極限まで大きくして酸素溶解を促すための検討（非特許文献６、７参照）、気液混合体を邪魔板へ噴射して気液の接触面積を多くして曝気を促そうとする検討（特許文献３参照）等、があげられる。これら貧酸素化防止技術は、(1)コンプレッサーにより得た圧縮空気を水中の散気装置から吐出する方法や水中プロペラ等によって水表面近傍を攪拌して大気中から酸素を供給する方法（機械的方法）、(2)水路中に段落部や堰を設置して落水により曝気を図る方法（自然の落差を利用する方法）、(3)特殊な装置により発生させたマイクロバブルを水中に放出する方法などに分類することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７０７７３号公報
【特許文献２】特開２００３−２６５９３８号公報
【特許文献３】特開２００４−１８８２６３号公報
【特許文献４】特開２０００−６１４８９号公報
【特許文献５】特開２００７−３０７５３０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】長勝史：落差工における再曝気能力に関する研究，鹿大農学術報告，47，pp.37-41，1997.
【非特許文献２】炭本祥生，森健，井上英二，原口智和：堰を越える落下水による酸素再曝気モデル，九大農学芸誌，57(1)，pp.59-65，2002.
【非特許文献３】道奥康治，神田徹，大成博文，守口昌仁，松尾昌和，白澤静敏，松尾克美：マイクロバブルによる富栄養化貯水池の水質改善工と浄化効率，水工学論文集，第45巻，pp.1201-1206，2001.
【非特許文献４】池田裕一，佐々木俊典，須賀尭三：二成層水域での微細気泡発生装置を用いた曝気循環流の流動形態と酸素供給に関する基礎的実験，水工学論文集，第45巻，pp.1213-1218，2001.
【非特許文献５】豊島靖，天野邦彦，田中康泰：ダム貯水池における曝気循環による成層破壊状況の現地観測と評価，水工学論文集，第47巻，pp.1243-1248，2003.
【非特許文献６】奥貴則，羽田野袈裟義，原田利男，藤里哲彦，馬駿：水質浄化技術の水理に関する研究，土木学会第61回年次学術講演会，pp.395-396，2006.
【非特許文献７】羽田野袈裟義，馬駿，今井剛，藤里哲彦，原田利男：液膜を利用するDO改善技術に関する基礎的研究，土木学会論文集G，63(1)，pp.1-11，2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記(1)の従来技術によるとイニシャルおよびランニングコストが比較的高価な電機機械装置類が必要である。また、上記(2)の従来技術は十分な落水高が得られない地点では曝気効果が弱いという欠点を持っている。更に、上記(3)の従来技術はマイクロバブルの発生装置が特殊であり高価である。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低コストで高い曝気効果が得られる曝気方法および落水管を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴は、落水により曝気を促す曝気方法において、水中に一定長だけ挿入した落水管の水面上に出ている部分に複数個の空気孔を設置し、前記落水管の上部に設置した漸拡部を通して水を流し込むことである。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、前記曝気方法において、前記落水管下端の高さ位置が、水表面近傍の高さ位置であって、かつ、落水による水表面の撹乱によって前記落水管下端が大気中に露出しない高さ位置であることである。
【０００９】
本発明の第３の特徴は、前記曝気方法において、曝気効果を示す再曝気係数がピーク値となる流量をフルード数に基づいて予め求めておき、求めた流量で前記落水管に水を流し込むことである。
【００１０】
本発明の第４の特徴は、前記曝気方法において、自然の落差を利用して落水させる場合は、その落差範囲内であって、かつ、前記落水管の最も高い位置近傍に前記空気孔を設置することである。
【００１１】
本発明の第５の特徴は、落水により曝気を促す曝気方法に用いる落水管において、円管の途中に複数の空気孔を備えるとともに、前記円管の一方端から他方端に向かって管径が漸拡する漸拡部を前記円管の一方端に備えることである。
【００１２】
本発明の第６の特徴は、前記落水管において、前記複数の空気孔を前記漸拡部の下流側に備えることである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低コストで高い曝気効果が得られる曝気方法および落水管を提供することができる。従って、水質悪化により貧酸素化した養殖場や貯水池などの水域を効果的に曝気して水質改善を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る曝気装置（実験装置）の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る落水管の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る実験結果を示す図である。
【図４】落水高の違いによる曝気効果の違いを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る実験結果を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る実験結果を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る実験結果を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る実験結果を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る実験結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る空気孔設置方法における流況の模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る曝気装置の利用場面の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る曝気装置の利用場面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
本発明は、水路中の越流堰や段落部からの落水による曝気（以下では落水工法という）を念頭に置き、その効果を向上させる手法について実験的に検討し、提案するものである。ただし、本発明は落差が得られる水路のみを念頭に置いているのでは無く養殖池や自然流下方式の省資源・省エネルギー型の汚水処理装置など、広く一般的な応用を目指している。また、本発明で取り扱った円管を使用する曝気法に関する研究は本発明者等の知る限り存在しないことを付記する。なお、本報では落水管が円管の場合のみについて実験的に検証したが、矩形など落水管の断面が異なる場合にもメカニズム的に考えて効果は落ちるものの類似の曝気向上効果が生ずると考えられる。
【００１７】
実験では、まず円管を利用した落水工法の曝気効果を明らかにするための一連の実験を実施する。その上で、円管に空気孔を設置した曝気方法（以下では空気孔設置工法という）を提案し、その工法の曝気向上効果とメカニズムを明らかにする。
【００１８】
《実験概要》
本発明で用いる実験装置の円管のサイズは現地でこのサイズのまま使用するプロトタイプを念頭に置いているが、満管状態における流れの相似則の検討により、より大きな水域を持つ現地において適用可能な大型化が可能となる。
【００１９】
（１）実験装置と方法
実験には図1に示すような縦27cm×横120cm×高さ80cmのアクリル製の水槽1を使用した。水槽1中に落水させるための水の供給には水槽1内に設置した2台の水中ポンプを使用した。水槽1の水は水中ポンプに接続された直径25mmの塩化ビニール製の送水管2を通して一定の高さまで上昇させた後に合流部3を通して、鉛直円管の落水管4で水槽1中に落下させた。なお、落水管4が送水管2の管径より小さい場合は漸縮管を、大きい場合は漸拡管を使用して接続した。実験は、管径、流量、落水高（水表面から落水管4下端までの高さ）の諸量を任意に設定可能である。なお、流量は送水管2に設置した流量計で計測した。
【００２０】
実験開始に当たっては水槽1内に亜硫酸ナトリウムを添加して水中の酸素を消費させ、溶存酸素量をゼロ付近まで低下させた。その後、落水を開始すると落水の時間経過tとともに水槽1中の水の曝気が促され溶存酸素濃度CＬがCＬ=0から上昇し、最終的に水槽1中の水が飽和酸素濃度CＳに到達して安定する。実験では曝気効果を計測するためのDOメーターと水温計を水槽1内の水深25cm、真中から左に30cmの地点（図1参照）に設置して実験開始から30秒ごとに測定した。同測定位置は落水によって水槽1内に形成される空気泡の影響を直接受けない事を実験中に目視により確認している。なお、本実験では、落水管4より落下した水が水槽1内の水を局所的に曝気し、その後の移流により測定点を含む水槽1内のDO濃度を上昇させることとなる。すなわち、測定点のDO濃度は必ずしも水槽1内の平均値を示しているわけでは無い。しかし、提案する工法の曝気効果が高ければ、測定地点のDO値に反映されることから、簡易的に定点のDOメーターの値を利用して曝気効果を調べることとした。
【００２１】
落水の曝気による水槽1中の溶存酸素（DO）濃度の時間変化を次式で表現する。
【数１】
2011020043.tif 000003
【００２２】
ここに、CLは水槽1中の水の溶存酸素濃度、CSは飽和溶存酸素濃度、K2は再曝気係数、tは落水開始後の経過時間である。〔数1〕は一般的には水表面全域からの曝気を仮定して誘導されるものであり、厳密には提案する工法の曝気メカニズムを再現するものでは無い。しかし、本工法の平均的曝気効果を表すために使用可能であると考える。なお、同様の手法は過去に堰からの落水による曝気の評価に採用されている（非特許文献１、２参照）。
【００２３】
本実験では各種条件における落水による曝気効果の評価のために再曝気係数K2を求めて比較検討することとする。K2の算出においては、実験により得られるCL-t曲線よりCLが安定して上昇することが認められている、CLがCSの10〜80％となる領域のデータを使用した。これらのデータを〔数1〕を積分した次式に代入し、その平均値を求めてK2の値とした。
【数２】
2011020043.tif 000004
【００２４】
ここに、A=(CS-CL)/(CS-C0)、C0は計測開始時溶存酸素量であり、一般にはC0=0である。
【００２５】
（２）落水管4の概略と現象を支配するパラメータ
図2は本実験で使用する円管である落水管4を示している。同図に示すように本発明では二つのパターンについて実験を実施した。
【００２６】
パターンAは落水工法であり、図2(a)に示すように、管径Dの落水管4の先端から流量Qを落水高Hで自由落下させる場合である。このパターンAの実験結果は、後述のパターンBの効果を検討するための基準となるものである。一方、パターンBは図2(b)に示すように、管径Dの落水管4の先端から流量Qを流す点は落水工法と同様であるが、落水管4を水中にLの長さだけ挿入した上で、開口高lの位置に直径dの空気孔4bをn個設置して空気を管内に流入させて再曝気効果の向上を図ろうとするものである。ただし、後述のメカニズムを促進するように落水管4の上部に漸拡部4aを設置している。本報ではこのパターンBの手法を空気孔設置工法と呼ぶこととする。
【００２７】
本発明では、曝気現象を支配する因子として、パターンAについて流量Q、落水高H、管径D、落水管断面積Aを使用して次式の落水管下端で定義される落水全エネルギーEを採用した。
【数３】
2011020043.tif 000005
【００２８】
ここに、右辺第一項は落水の運動エネルギー、第二項は位置エネルギーである。
【００２９】
一方、パターンBでは開口高lの空気孔4bより空気が流入するため、そこでの管内圧力は近似的に大気圧(p=0)と見なすことが可能である。よって、落水全エネルギーEは〔数3〕のHをlに置き換えて計算できるものとする(H=l)。
【００３０】
本発明ではEを現象を支配するパラメータとして考察する。なお、Eは主要なパラメータであると考えられるものの、厳密には管径Dなどの他のパラメータの影響も考慮する必要がある。しかし、本報では提案する空気孔設置工法の効果を明らかにすることを主たる目的としているため、以下ではEのみを使用して考察を進める。
【００３１】
《実験結果および考察》
パターンAとパターンBの実験における曝気効果に関する実験結果と考察を示す。
【００３２】
（１）パターンA（落水工法）の実験と考察
パターンAの実験条件一覧を表1に示す。同表に示すように実験では管径Dを20mmと30mmの２種類とし、流量Qと落水高Hを変化させた。
【００３３】
図3はcase4(D=30mm、流量Q=90l/min)の実験結果より、全エネルギーEと再曝気係数K2の関係を描いたものである。同図よりEの増加（落水高Hの増加）に伴いK2が上昇していることが分かる。同図で落水管4が水表面に接している場合(H=0)は、K2〜0となっているが、これは落水と大気との接触面積がほぼ0であるために曝気効果が極めて小さいことを意味している（Eが小さいので水表面の撹乱も小さい）。また、落水高Hが小さい領域（H=0、1cm）ではEに対してK2が急増していることが分かる。これは同領域では、落水高Hが大きくなると、落水と大気との接触面積が増加して空気の水平連行量が増加するためであると考えられる。なお、このようにして落水中に混入した空気が水中で空気泡となる結果、水中における曝気が生ずる事となる。この時の再曝気係数K2の上昇メカニズムをメカニズムＩとする（図4(a)参照）。
【００３４】
一方、Hが大きな領域でのEに対するK2の増加は、メカニズムＩの空気連行の他に、落水の水脈の乱れによる空気の混入、重力による落水速度の増大による水表面の攪乱による空気の混入、などが原因となって生ずる。このようなK2の上昇メカニズムをメカニズムIIとする（図4(b)参照）。ただし、本領域ではEに対するK2の増加が小さいことが認められる。これは、空気連行による曝気効果はHが大きくなると増加の割合が小さくなること、落水への空気抵抗が大きくなること、水槽1中で落下する水塊中の空気泡が大きくなりその浮力効果が増大することなどの原因が考えられる。
【００３５】
図5は表1の実験の全データをプロットしたものである。各実験ケースのE- K2曲線の傾向は流量Q、管径Dに関わらず図3と類似であることが分かる。図5中のデータより、メカニズムＩの曝気現象が生じていると考えられる領域、つまりH=0cm、1cmのデータを削除した結果を図6に示す。同図にはメカニズムIIの曝気現象が生じている領域のデータがプロットされていることになる。図中に示すように、メカニズムIIの領域ではK2はEの増加とともに増加するが、同領域の全てのデータを含む一点鎖線で囲まれる部分の平均的な関係を表す式は次式で与えられる。
【数４】
2011020043.tif 000006
【００３６】
なお、K2が急上昇しているH=0cm、1cmのデータをメカニズムＩの領域として取り扱ったが、本来は実験条件毎にメカニズムＩとメカニズムIIの領域区分は変化すると考えられる。しかし、両領域を正確に分割するためには、両メカニズムに関する詳細な追加的検討が必要である。それ故、本発明では工学的な応用を優先し、定性的ではあるが、簡易的な領域区分を行ったものである。
【表１】
2011020043.tif 000007
【００３７】
（２）パターンB（空気孔設置工法）の実験と考察
本節では本報で提案するパターンB（空気孔設置工法）の曝気効果についての実験事例を示す。図7にパターンBに関する実験結果の一例とパターンAの実験結果（図6の一点鎖線で囲まれる領域を陰影部として示す）を比較して示す。同図に示すパターンBの実験は、流量Q=90l/min、管径D=50mm（落水管上部に直径25mmからD=50mmとなる漸拡部4aを設置）、開口高l=10cm、空気孔直径d=11mm、空気孔個数n=6とし、円管の貫入水深Lを変化させてK2を求めたものである。
【００３８】
図7より、Lが適当な大きさではK2の値がパターンAの実験に比較して4〜5倍程度に上昇して曝気効果が著しく向上していることが分かる。なお、図中の陰影部分の●の実験データは、比較の事例として採用したパターンBの実験と同一のQ、Dを採用した上で、H=l=10cmとしたものであり、両パターンの曝気効果の差を明らかにするためのものである。一方、Lが十分に大きく（ここではL=45cm）なると、K2=0となることが分かる。これは管内に空気孔4bから流入した空気が水中に突入した後に管内で再浮上するため、水槽1内を効果的に曝気できなくなるためである。以上のように、空気孔設置工法は曝気効果を著しく向上させるものの貫入水深Lの影響を受けることが明らかになった。
【００３９】
空気孔設置工法の曝気向上効果を系統的に調べるために管径D=50mm、開口高l=10cmを一定とし、流量Q、貫入水深Lを変化させて実施した実験条件・結果一覧を表2に示す。また、同表の実験結果を三次元グラフにして図8(a)に示す。同図より貫入水深Lを一定とすると再曝気係数K2が流量Qに対してピーク値を持っていることが分かる。これは、Qが大きい領域では満管状態（管内が全域で水で満たされて流れる状態）で流れるようになるため、空気孔4bから空気が流入出来ないことがK2が小さくなる原因である。一方、Qが小さい領域ではEが小さいので、そもそも曝気効果が小さいのみならず、後述の空気孔設置工法における曝気効果向上のメカニズムが機能しないために、K2が小さくなると考えられる。また、Lが大きくなるとK2が小さくなることが分かる。これは前述のように空気の管内での再浮上によるものである。従って、Lは落水による水表面の撹乱によって落水部下端が大気中に露出しない範囲で小さいほど曝気効果が高くなると考えられる。
【００４０】
図8(b)、(c)は、表2の実験条件の中で、lのみをl=30cm、l=50cmと大きくした場合のK2に関する実験結果の三次元グラフを示したものである。同図より、開口高lが大きくなると、全体としてK2が大きくなること、K2のピーク値を与えるQが大きくなること、K2が大きくなるQの領域が大きくなること、Lが大きくなってもK2の減少が小さいなどが分かる。これはlが大きくなると、空気孔4bからの空気の落水管4への流入が促されること（後述のメカニズム参照）、落水管4での空気と水の接触時間が大きくなり、両者の混合が強くなることに主因があると考えられる。なお、lが大きくなると落水の全エネルギーEが大きくなることも原因の一つであることを念頭に置く必要がある。
【表２】
2011020043.tif 000008
【００４１】
《曝気効果向上のメカニズム》
提案するパターンBの曝気効果が向上するメカニズムについて流れの可視化により考察する。
【００４２】
（１）可視化による流れの観察
流れの可視化により観察する実験の実験条件一覧を表3に示す。同表に示すようにすべての実験で流量Q=70l/min、管径D=5cmとしている。
【００４３】
写真−1（図9(a)参照）は落水高H=10cmとしたCASE I（パターンA）の流れの可視化写真である。同写真より、落水は穏やかであり曝気効果が弱いことが認められる。なお、管内流れは満管状態となっている。
【００４４】
写真−2（図9(b)参照）はCASE II（パターンB）の可視化写真であり、貫入水深L=5cmとした上で、開口高lをCASE Iの落水高Hと同一(H=l=10cm)としている。このケースの落水全エネルギーEはCASE Iと同一であるにもかかわらず曝気効果が大きく向上していること、つまり、空気孔設置工法の著しい曝気向上効果が可視化されている。なお、CASE Iでは、実験開始直後に満管状態で流れるようになったのに対し、CASE IIでは30分程度の実験実施中に満管状態の流れとはならなかった。これは、CASE IIでは曝気向上のメカニズムが機能していることを意味している。
【００４５】
写真−3（図9(c)参照）はCASE III（パターンB ）の可視化写真であり、開口高lをCASE IIより大きいl=55cmとし、その他の条件は同一としている。同写真を見ると、写真−2と比較して、より深い位置まで空気塊が侵入していること、また、空気泡を含む水塊の体積が大きくなっており、より高い曝気効果が得られていると推察することが可能である。これはlが大きくなるときのEの増大の他に後述の曝気向上のメカニズムがより効果的に働くためであると考えられる。
【００４６】
（２）曝気効果向上のメカニズムに関する考察
表3の空気孔設置工法の曝気向上効果が強く現れるCASE IIIの実験をビデオ撮影し、スロー再生して流況を観察した。以下に観察により得られた落水管4内の流動と曝気効果向上のメカニズムを箇条書きにして示す。なお、落水の挙動を模式的に図10に示す。
【００４７】
(I) 落水管4の漸拡部4a(25mm→50mm)に向かって空気孔4bから空気が侵入する。また、送水管2から漸拡部4aに至った水が管径の大きい落水管4に落水するとき、コアンダ効果により管壁からの剥離と再付着現象が生ずる（図10(a)参照）。この、剥離点と再付着点の位置が安定せず、流軸が不安定化する。
【００４８】
(II) 流軸が不安定化した流れは落水管4中を、落水管4の管壁に沿って「時計回り」もしくは「反時計回り（図10(a)参照）」に回転しながら落下、管央を落下（図10(b)参照）など、不規則かつ間欠的な挙動を示す。その結果、落水流れは絡み合う。
【００４９】
(III) 複雑で間欠的な挙動を示す落水は強い乱れを生じて空気孔4bから流入した空気を十分混入させ、白濁化する。一方で、絡み合った流れは落水管4内で空気塊と白濁した水塊に分離する（図10(c)参照）。
【００５０】
(IV) 空気塊が水中に落下するとき、それに続く水塊により水槽1中に押し込まれる。つまり、空気塊は空気弾となり、間欠的に水槽1中に侵入する。このとき、空気を十分含んだ落水と間欠的な空気弾の水槽1中への貫入により、水槽1中の水は強く曝気されることとなる。なお、写真−3には空気弾が水中に深く侵入する時の挙動が可視化されている。
【表３】
2011020043.tif 000009
【００５１】
《まとめ》
本発明は曝気方法として、円管を用いた空気孔設置工法を提案して実験的にその効果を検証したものである。本発明によって提案された空気孔設置工法は、空気孔4bを設置しない場合と比較して4〜5倍程度強い曝気効果が得られることが判明した。これは、空気孔4bから取り込まれた空気が、コアンダ効果が誘因となって激しく乱れる落水中に混入するとともに、落水管4中に間欠的に空気弾が形成されて水槽1中に押し込まれるという曝気向上のメカニズムが機能するためであることが判明した。
【００５２】
提案する工法の曝気向上効果のメカニズムが機能するためには、貫入水深Lは落水管4の下端が攪乱の影響を受ける水表面から露出しないことが条件であるものの短い方が良いことが明らかになった。一方、流量Qについては最適な流量の範囲が存在することが明らかになった。また、開口高lは大きいほど有利であるが、より大きな落水エネルギーEを必要とする点に注意が必要である。従って、養殖池などの現地で自然の落差を利用する場合は、lを大きくすればよいが、ポンプを利用して落水を生じさせる場合は経済性の観点から、ポンプの出力による制限を受ける。
【００５３】
以上のように、本発明では、水中に一定長だけ挿入した落水管4の水面上に出ている部分に複数個の空気孔4bを設置し、落水管4の上部に設置した漸拡部4aを通して水を流し込むようにしている。これにより、低コストで高い曝気効果が得られ、貧酸素化した養殖場や貯水池などの水域を効果的に曝気して水質改善を図ることが可能となる。
【００５４】
言い換えると、曝気を行うための特殊で高価な機械装置が不要な点が本工法の特徴である。特に、養殖場などで地形を利用して自然の落水高が得られる地点では水補給用の配管に若干の工作をすることにより曝気効果を高めることが可能である（図１１参照）。また、図１２に示すように、水路中の越流堰10等に落水管4を設置するだけでも高い曝気効果を期待することができる。この場合、落水管4の本数は特に限定されるものではない。越流堰10の幅や設置コスト等を考慮して適切な本数の落水管4を設置すればよい。このように、本発明は、近年問題となっている水域の貧酸素化に伴う水質悪化障害、例えば、異臭、有毒藻類発生、生活環境悪化、水界生態系の劣化等の問題に低コストで広範囲に対応することができ、非常に実用的価値の高い発明である。
【００５５】
なお、前記では、貫入水深Lを一定とすると再曝気係数K2が流量Qに対してピーク値を持つと説明したが、このピーク値はフルード数Flを用いて分析することができる。フルード数Flは、落水管4内の流速v、重力の加速度g、管径Dを用いて次式で表される。更に、落水管4の断面比などを考慮すれば、より精度よく分析をすることが可能となる。再曝気係数K2がピーク値となる流量をフルード数Flに基づいて予め求めておき、求めた流量で落水管4に水を流し込む流量調整機構を設けてもよいのは勿論である。
【数５】
2011020043.tif 000010
【符号の説明】
【００５６】
１    水槽
２    送水管
３    合流部
４    落水管
４ａ  漸拡部
４ｂ  空気孔
Ｈ    落水高
ｌ    開口高
Ｌ    貫入水深
Ｑ    流量
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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