(57)【要約】【課題】  池の水等の貯留水の浄化処理に於いて、イニシャルコスト及びランニングコストが安価で良好な浄水効果が得られること。【解決手段】  筒状濾材１を貯留水域である丸池３ａの水の体積に対して外形換算２〜３％の割合で用い、その丸池３ａの底部に循環流に沿って配設し、丸池３ａの水をその一隅底部に配した水中ポンプ４で汲み上げ送水管５を介して水面上まで圧送し、散水ノズル６より水面上に連続散水する。また散水による蒸発分は、池の水位を水位検出手段７で検出し、その低下分を清水管８を通じて池に補充する。こうして丸池３ａ内には循環流が生じ、流水が底部に流れに沿って配された筒状濾材１に接触し、これに付着している微生物の活動によって水中の有機性の汚れ成分が分解除去される。【選択図】  図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
貯留水域の中にその循環流に沿った向きに配して該貯留水を処理する複数の筒状濾材であって、河川の浚渫土と植物性繊維の乾燥細片と調整水とで混練して円筒状に成形しこれを焼成してなる複数の筒状濾材と、
該貯留水を、その貯留水域の一隅底部から汲み上げて水面上に散水する循環流発生及び散水手段と、
散水による該貯留水の蒸発分を清水で補充する清水補充手段と、
で構成した貯留水の浄化設備。
【請求項２】
前記貯留水域の中にその循環流に沿った向きに配した複数の筒状濾材の一部を、貯留水と大気との界面付近に並列に配した複数の支持棒に貫通係止させて配し、他の一部を該貯留水域の底部に沈めて配した請求項１の貯留水の浄化設備。
【請求項３】
前記筒状濾材を貯留水域の容積に対して外形換算で２〜３％の割合で使用する請求項１又は２の貯留水の浄化設備。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、公園やゴルフ場その他の水その他の貯留水を濾材に接触させて浄化処理する貯留水の浄化設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
公共施設の公園、ゴルフ場、或いは個人の屋敷の庭等にある池の水は、これを池に入れた後そのまま放置しておくと、次第に藻やのろが発生して水質が悪化し、含有酸素が不足して異臭を発するようになり、魚などの生息に支障を来すようになってくる。そのため定期的に池の中の藻やのろ等を網や杓ですくって取り除いたり、池の水をポンプで汲み上げてこれを浄化処理したり、池の水の一部又は全部を新しい水と入れ換えるなどの対策を講じている。
【０００３】
このような池の水などのような貯留水の浄化設備としては、簡単な設備で維持管理コストが掛からないことが要求され、例えば、次のような技術の採用が提案されている。
【０００４】
第１の例は、河川浄化施設、産業排水処理施設、汚水浄化施設、浄化槽等の接触ろ材に使用するろ材（筒状のろ材）に関するものであって、ろ材の目詰まり対策と維持管理の簡素化及び処理能力の向上などにポイントを置いたものである。（特許文献１）
第２の例は、雨水を精製して水道水、工業用水程度の水質の用水とする濾過設備に関するものであって、二重筒の内側の内筒体の中に濾材を充填して、これに雨水を導入して浄化させるものである。（特許文献２）
【０００５】
前者は、ろ材として乳酸菌飲料「ヤクルト（登録商標）４００」の空容器の底を切り抜き筒状にしたものを採用して、これを処理槽の中にランダムに充填して曝気させながら対象の排水等を浄化処理するものである。ろ材として、前記のような空容器を使用することで空隙率が大きくなって、目詰まりが起こり難く、また容器の材質上、微生物が非常に多く繁殖し付着しやすく高度な処理能力が得られ、その交換の必要もなくなり、メンテナンスの手間と費用が最小限に抑えられると言うものである。
【０００６】
後者は、雨水などの被処理水を地中に直立して設けた縦長の二重筒の内筒体に導き、内筒に収納された生物処理ろ材によってこれを浄化処理するもので、該生物処理濾材として径が１〜５mm程度の中空又は球状のプラスチック体又はセラミック体を採用して、これに有機物を分解する微生物を担持させたものである。この例では、このような浄化処理を行うことによって、被処理水を水道水としても利用可能な良好な水質の用水を得ることができ、かつ濾材の洗浄や交換などのメンテナンスも該濾材を内筒体の上部より容易に取り出すことができるので容易であると言うものである。
【０００７】
しかしこれらをよく検討してみると、確かに前者は、ろ材として廃棄物として処理される空容器を再利用するという点での利点はあるが、ろ材を充填する容器（処理槽）の設置が必要であってこれに入れて浄化処理しないと、ろ材の比重が小さいのでろ材が被処理水と一緒に流されてしまう欠点がある。また後者は、処理後の水質は期待できるものの、ろ材の洗浄や交換などの手間やコストの削減については余り期待できないものである。このように現状では池の水などの貯留水の浄化処理に対しては、いずれも費用や手間が掛かりすぎて能率が悪く、好適な浄化設備が見当たらない。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２２９２９５号公報
【特許文献２】特開平１０−２６３５７２号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
本考案は、前述の不都合を解消し、濾材を貯留水の中に入れて或いはその一部を貯留水と大気との界面付近に配して、貯留水をその水面に散水して浄化処理すると言う、手間が掛からず、イニシャルコスト及びランニングコストの安価な貯留水の浄化設備を提供することを解決の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本考案の１は、貯留水域の中にその循環流に沿った向きに配して該貯留水を処理する複数の筒状濾材であって、河川の浚渫土と植物性繊維の乾燥細片と調整水とで混練して円筒状に成形しこれを焼成してなる複数の筒状濾材と、
該貯留水を、その貯留水域の一隅底部から汲み上げて水面上に散水する循環流発生及び散水手段と、
散水による該貯留水の蒸発分を清水で補充する清水補充手段と、
で構成した貯留水の浄化設備である。
【００１１】
本考案の２は、本考案の１の貯留水の浄化設備に於いて、前記貯留水域の中にその循環流に沿った向きに配した複数の筒状濾材の一部を、貯留水と大気との界面付近に並列に配した複数の支持棒に貫通係止させて配し、他の一部を該貯留水域の底部に沈めて配したものである。
【００１２】
本考案の３は、本考案の１又は２の貯留水の浄化設備に於いて、前記筒状濾材を貯留水域の容積に対して外形換算で２〜３％の割合で使用するものである。
【考案の効果】
【００１３】
本考案の１の貯留水の浄化設備によれば、筒状濾材を貯留水の中にその循環流に沿った向きに配して、その貯留水を汲み上げ水面に散水させるだけで、貯留水はその中に含まれ又は発生する有機質の汚れが筒状濾材に付着する微生物の活動によって分解され、その浄化が行われる。また大雨が降っても、大風によって貯留水が波立っても、該筒状濾材は適度の比重を保持しているので水の中で移動することもなく、当初に設置した部位に留めおくことができる。
【００１４】
また浄化にともなって発生する汚泥は、更に散水による曝気の過程で微生物の活動により炭酸ガスと水とに分解されるので、該筒状濾材に汚泥や沈殿物の付着がなく、また藻などの発生もないので該筒状濾材の洗浄や交換する必要もなく長期間の連続運転が可能で、手間がかからずランニングコストが安価な浄化設備となる。
【００１５】
またこの浄化設備は、池の水の浄化に利用できるだけでなく、水族館の水槽の浄化や、露天風呂の浴槽の浴水等を含む貯留水の浄化に広く好適に利用することが出来る。
【００１６】
本考案の２の貯留水の浄化設備によれば、用いる筒状濾材の一部を貯留水と大気との界面付近に配し、他の一部を貯留水域の底部に敷設して配したため、それぞれの環境に適する微生物がそれぞれの一の筒状濾材に付着し、それらの種類の異なる微生物によってより効果的に有機質の汚れ成分の分解除去が行われることとなる。
【００１７】
本考案の３の貯留水の浄化設備によれば、筒状濾材の使用量が少ないのでイニシャルコストが低額である。また筒状濾材の形状や色（レンガ色）がごく平凡なものであると共に、その使用量が少ないので目立ち難く、貯留水の中に沈めても、或いは貯留水と大気との界面付近に配しても違和感を感じることがない。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１８】
本考案は、貯留水、例えば、各種の池の水などを特定の筒状濾材に接触させて浄化処理する浄化設備であり、被処理水である貯留水の中にその流れに沿って配した多数の筒状濾材と、該貯留水を、その貯留水域の一隅底部から汲み上げて水面上に散水する循環流発生及び散水手段と、散水による該貯留水の蒸発分を清水で補充する清水補充手段とで構成するものである。
【００１９】
前記筒状濾材は、河川の浚渫土と植物性繊維の乾燥細片と調整水とでよく混練して円筒状に成形しこれを高温度、例えば、１１５０℃程度の温度で焼成してなるものである。
【００２０】
より具体的には、該筒状濾材は、その原料としては河川の補修や改修の時等に発生する河川の浚渫土（ローム質土壌）を主体として用い、これに植物性繊維の乾燥細片、例えば、松の葉や枝等の乾燥細片を該河川の浚渫土に対して０．５〜２％程度に添加したもの採用する。そしてこれらの原料の混合物中に適度の調整水を加えて良く混練し、押し出し式成形機に供給して、例えば、外径１００mm、内径７５mm、長さ１００mm程度の円筒状に成形し、これを乾燥した後に焼成炉に入れて、前記したように、例えば、１１５０℃程度の高温度で４〜５時間焼成して濾材とする。なお該筒状濾材は、その外周に周方向に等間隔で並ぶ複数の谷（放射方向の突出する多数の突起を定間隔で形成したとも言い得る）であって、各々長さ方向に延びる幅１０mm、深さ１．５mm程度の谷を備えた円筒状に成形するのが適当である。
【００２１】
該筒状濾材は、このような原料を用いて焼成炉で前述のような高温度で焼成すると、前記浚渫土に元来含まれている有機質物や添加した植物性繊維の乾燥細片が、焼成の際に焼失して全体に微細孔を持った多孔性になると共に、前記浚渫土の主成分であるローム質土壌及び前記植物性繊維の乾燥細片（松の葉や枝等の乾燥細片）に含まれている各種金属（Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｋ等）の酸化物が磁器化されて、硬く壊れ難いものとなり濾材として好都合なものとなる。
【００２２】
前記筒状濾材の成分の元素分析結果を次の表１に示す。
分析試料として前記筒状濾材の１０５℃で２４時間乾燥したものを採用し、ガラスビード法（四ほう酸リチウム：試料＝１０：１）により蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定し、得られた簡易定量値（％）を示した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
また該筒状濾材の形状を、前記のように、その周方向には定間隔で、かつ長さ方向には全長に渡って複数の谷を備えた形状（端面から見て放射方向に突起を備えた形状）とするのが適当であるとした理由は、その表面積大きくし得ること、強度的により壊れ難いものとし得ること、また筒状としたのは、そして貯留水の中に魚などを飼った時に、内側の空間に魚が入るための魚礁的な役割を果たし得るようにする趣旨である。
【００２５】
該筒状濾材は、いずれも前記したように、前記貯留水域の中にその循環流に沿った向きに配するものであるが、その内の一部を、貯留水と大気との界面付近に配し、他の一部を該貯留水域の底部に沈めて配することとすることができる。
【００２６】
複数の筒状濾材の内、貯留水と大気との界面付近に配するそれは、例えば、該界面付近に循環流に沿って複数の支持棒を並列に配すると共に、該支持棒に貫通係止させて配することができる。該支持棒としては、プラスチックス製の棒等を採用することができる。そのような支持棒は貯留水域の縁まで延ばしてそこで支持し、或いは貯留水域から立ち上げたコンクリートブロック等に載せて支持することができる。このような界面に配した筒状濾材によって一層曝気が進むこととなり、適合する微生物がこれに生育し、貯留水域の底部に沈めた筒状濾材には当然それに適合する微生物が成育し、それぞれ異なる微生物の活動による良い結果を得ることができる。
【００２７】
なお貯留水域の底部に沈める筒状濾材は、該貯留水域の底部が泥状の場合には、例えば、これらを前記のように支持棒に貫通させた上で、底部直上付近につり下げて配置することが可能であり、このようにすることにより、該筒状濾材が土で目詰まりを起こすこともなく高い処理効果が得られるようになる。
【００２８】
またこれらの筒状濾材は、対象となる貯留水と接触させることによって、これを構成する原料に含まれる表１に示したＡｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎａ等の酸化物が、極微量ながらイオンとなって貯留水に溶け出し、微生物の活動を活発化させると推測されるものである。
【００２９】
なおこの筒状濾材は、対象となる貯留水の容積に対して、外形換算で２〜３％の割合で使用するのが適当である。
【００３０】
前記循環流発生及び散水手段は、貯留水をその貯留水域の一隅底部から汲み上げて水面上に散水する手段であり、貯留水を汲み上げる揚水ポンプと、汲み上げた貯留水を圧送するための送水管と、該送水管に連結して汲み上げた水を貯留池の水面に散水させる散水ノズルとで構成する。散水ノズルは、汲み上げた水を水面上に広く分散させつつ散水して適度に空気と接触できるものであれば、どの様な形式のものでもよい。このように貯留水をその水面に散水させることによって、空気中の酸素が貯留水の中に導入されて十分に曝気がなされ、処理によって発生する汚泥も炭酸ガスと水とに分解される。また散水することによって泡立ちも抑えられるようになる。更に貯留水域の一隅底部から貯留水を汲み上げることにより、貯留水域の他の部位から該一隅への流れが生じ、前記散水動作と相まって貯留水の循環流が発生することにもなる。
【００３１】
前記清水補充手段は、貯留水を前述のように散水させ、その過程で蒸発して減量した分を清水で補充する手段であって、例えば、貯留池の水位を検出する水位検出手段と、清水配管及び清水バルブと、水位検出手段からの検出信号を受けて清水バルブに開閉信号を送る制御装置とで構成する。
【００３２】
次にこの貯留水の浄化設備の用法を説明する。
初めに対象となる貯留池の貯留水量を算出して、その貯留水の容積に対して２〜３％の容積割合の筒状濾材を用意する。筒状濾材を全て貯留水域の底部に沈めて使用する場合には、該筒状濾材はその循環流の流れに沿って配する。こうして貯留水が該筒状濾材の筒内部を循環流に従って流動できるようにする。
【００３３】
筒状濾材の一部を前記のように沈めて使用し、他の一部を貯留水と大気との界面付近に配して使用する場合には、プラスチックス製等の複数の支持棒を並列に配し、かつこれらに筒状濾材を貫通させ、それらの支持棒の両端を貯留水の中に置いたコンクリートブロックの上に載せ、または貯留水域の縁の上に載せ、濾材を吊るした状態に配設する。この場合も筒状濾材は貯留水の循環流に沿った向きに配する。
【００３４】
以上のように筒状濾材をセットした後は、前記循環流発生及び散水手段を動作させ、前記揚水ポンプにより貯留水を汲み上げ、前記散水ノズルから貯留水域の水面及び界面付近に配した濾材の上に散水する。同時に前記清水補充手段も動作させ、貯留水域の水が散水等によって蒸発し、減量した場合分を適時清水で補充されるようにする。このようにして運転を開始すれば、その後は人手は全く掛かることなく、筒状濾材に目詰まりを起こすこともなく、連続して安定した浄化効果が得られる浄化設備となる。
【実施例１】
【００３５】
公園内の丸池（直径１０ｍ×深さ０．７ｍ）３ａの水を浄化対象とした。
これに用いる筒状濾材１は、図２に示す形状のものであるが、これは次のようにして作成した。原料として、那珂川の河川改修時の浚渫土と、この浚渫土に対して１．５％の割合の植物性繊維の乾燥細片（松の葉と枝との乾燥細片）とを採用して、両者をよく混ぜ合わせ、調整水を適量に加えてよく混練した。この混練物を押し出し式成形機に供給して、外径１００mm、内径７５mm、長さ１００mm程度の円筒状であって、かつ外周に周方向に定間隔で幅１０mm、深さ１．５mm程度の複数条の窪みを付けた円筒状に成形し、これを乾燥した後に焼成炉に入れて１１５０℃程度の高温度で４〜５時間焼成して、多数の微細孔２を有するレンガ色の筒状濾材１を作成した。
【００３６】
先ず次に示すように計算により丸池３ａの容積とその浄化処理に必要な筒状濾材１の量を算出した。
丸池３ａの水の体積＝３．１４×５2×０．７＝５４．９５ｍ3
筒状濾材１個の外形容量＝３．１４×０．０５2×０．１≒７．８５×１０-4ｍ3
なおこの実施例１では、筒状濾材の使用割合を丸池の水の容積に対して濾材の外形換算で２．５％とした。
浄化処理に必要な濾材量（個）＝５４．９５×０．０２５÷７．８５×１０-4＝１７５０個
【００３７】
図１に示すように、先ず丸池３ａの中央付近から池の縁に向かって池の底に、濾材１の必要量１７５０個の全てを沈め、循環流の方向に沿って、即ち、概ね図中左右方向に沿って配した。
【００３８】
循環流発生及び散水手段として、丸池３ａの水を汲み上げる揚水ポンプである水中ポンプ４を図中右隅底部に配し、汲み上げた水を送る送水管５を該水中ポンプ４から立ち上げ、水面上を反対側隅の近傍まで延長すると共に、該送水管５に複数個の散水ノズル６を定間隔で配設したものである。該送水管５には、図示しないステーが配してある。
【００３９】
また清水補充手段として、丸池３ａの水位を検出する水位検出手段７と、水道管に接続し、その途中に清水バルブ９を挿入し、末端を水位検出手段７の近傍から垂下させた清水管８と、水位検出手段７からの信号を受けて清水バルブ９に開閉信号制御を送る制御装置１０とを、これらを取り付けるステーと共に丸池３ａの縁に配設した。
【００４０】
このように構成した貯留水の浄化設備を、その循環流発生及び散水手段の水中ポンプ４、水位検出手段７及び制御装置１０の動作を開始させてその運転を開始する。
【００４１】
丸池３ａの一隅の水が汲み上げられて水面に散水され、貯留水の循環流が発生した。水位が下がると水位検出手段７で検出され、その信号に基づき制御装置１０から開閉制御信号が清水バルブ９に送られて、これが制御され、水位低下分の清水が清水管８から供給された。このような連続処理が継続した。
【実施例２】
【００４２】
鯉を飼っている公園内の不定型池３ｂの水を浄化対象とした。
またその筒状濾材１として実施例１と同一のそれを採用した。
先ず計算により不定型池３ｂの水の体積と浄化処理に必要な濾材１の量を算出した。
不定型池３ｂの水の体積＝全体を４分割して近似的に計算で求めた≒４０ｍ3
筒状濾材１個の外形容量≒７．８５×１０-4ｍ3（実施例１で計算した通り）
筒状濾材の使用割合は池の水の体積に対して筒状濾材の外形換算で２．５％とした。
浄化処理に必要な濾材量（個）＝４０×０．０２５÷７．８５×１０-4≒１２７４個
【００４３】
図３に示すように、先ず不定型池３ｂの両縁から各々一定範囲に筒状濾材１の一部（９１６個）を底部に寝かせて配設した。向きは循環流に合わせて、図中左右方向とした。また不定型池３ｂの両縁を除いて残りの筒状濾材１（３５８個）を界面に配した。これらは、図４に示すように、複数の平行な支持棒１２を貫通させて向きを揃え、かつそれらの支持棒１２の両端を両側のコンクリートブロック１１に載せて、その高さを維持することとした。該コンクリートブロック１１は、底部から所定高さまで積み上げたものである。該筒状濾材１は、水面から露出し、かつ循環流に一致する向きに配してある。
【００４４】
循環流発生及び散水手段として、不定形池３ｂの水を汲み上げる揚水ポンプである水中ポンプ４を図中右隅底部に配し、汲み上げた水を送る送水管５を該水中ポンプ４から立ち上げ、水面上を反対側隅の近傍まで延長すると共に、該送水管５に複数個の散水ノズル６を定間隔で配設したものである。該送水管５には、図示しないステーが配してある。
更に清水補充手段として、実施例１と同様にしこれを不定型池３ｂの縁に配設した。
【００４５】
このように構成した貯留水の浄化設備を、その循環流発生及び散水手段の水中ポンプ４、水位検出手段７及び制御装置１０の動作を開始させてその運転を開始する。
【００４６】
不定形池３ｂの一隅の水が汲み上げられて水面及び水面上の筒状濾材１に散水され、貯留水の循環流が発生した。水位が下がると水位検出手段７で検出され、その信号に基づき制御装置１０から開閉制御信号が清水バルブ９に送られて、これが制御され、水位低下分の清水が清水管８から供給された。このような連続処理が継続した。
【００４７】
実施例１及び実施例２のそれぞれの池で浄化処理を開始して、処理前後の各池の水質を次に示す試験項目及び試験方法の中から選択して測定した水質試験結果を表２及び表３に示す。
【００４８】
＜試験項目及び試験方法＞
(1)溶存酸素量（ＤＯ）
ＪＩＳ−Ｋ０１０２−３２．１
(2)透視度
底に二重十字標識板を入れた直径３５mm、高さ５００mmのガラス管に測定液を満たし、該ガラス管の上部から覗いて、二重十字標識が識別できる底からの高さ（cm）を計測して測定液の透視度とした。数値が大きい程透明性が高い。
(3)水素イオン濃度（ｐＨ）
ＪＩＳ−Ｋ０１０２−１２．１
(4)ＢＯＤ
ＪＩＳ−Ｋ０１０２−２１，３２．３
【００４９】
(5)ＳＳ
Ｓ４６環告第５９号  付表８
(6)全窒素
ＪＩＳ−Ｋ０１０２−４５
(7)アンモニア性窒素
ＪＩＳ−Ｋ０１０２−４２．２
(8)亜硝酸性窒素
ＪＩＳ−Ｋ０１０２−４３．１．１
(9)硝酸性窒素
ＪＩＳ−Ｋ０１０２−４３．２．３
(10)全リン
ＪＩＳ−Ｋ０１０２−４６．３
【００５０】
【表２】
0003102502.tif 000004
【００５１】
【表３】
0003102502.tif 000005
【００５２】
＜各水質試験結果からの考察＞
表２及び表３の水質試験結果から判るように、実施例１、２の貯留水の浄化設備を用いることにより、処理を開始して２０日後にはそれぞれの池の水に浄化効果が明確に認められ、１８０日後には顕著な結果が得られている。
特に池の水をその表面に散水させることによって、池の水のＤＯ値が高くなると共に、微生物による浄化作用や発生する汚泥の酸化分解も活発に進んでいると見られ、透視度、ＢＯＤ及びＳＳの値に顕著な結果が得られている。
また実施例２では、窒素、リンについても分析を行っているが、その低下度は小さいものの良好な結果が得られて来ている。
また浄化処理を開始して２０日後及び１８０日後のそれぞれの池に使用した濾材の状態を視覚で観察したところ、汚泥の付着や目詰まりは全く無かった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施例１の丸池に適用した貯留水の浄化設備の断面概略説明図。
【図２】実施例１及び実施例２に用いた筒状濾材の斜視図。
【図３】実施例２の不定型池に適用した貯留水の浄化設備の断面概略説明図。
【図４】実施例２の不定型池に適用した貯留水の浄化設備に於ける水面付近に配した筒状濾材の概略拡大平面図。
【符号の説明】
【００５４】
１    筒状濾材
２    微細孔
３ａ  丸池
３ｂ  不定型池
４    水中ポンプ
５    送水管
６    散水ノズル
７    水位検出手段
８    清水管
９    清水バルブ
１０  制御装置
１１  コンクリートブロック
１２  支持棒
【図１】
0003102502.tif 000006
【図２】
0003102502.tif 000007
【図３】
0003102502.tif 000008
【図４】
0003102502.tif 000009