(57)【要約】【課題】低コストで懸濁物質を捕捉する。【解決手段】懸濁物質捕捉装置１００は、懸濁液が滞留される懸濁液滞留部１１０と、懸濁液滞留部内に配され、複数の孔が形成され鉛直方向に延在した中空形状であり、上端１２２ａを懸濁液の水面より上方に位置させることで内部上方に空気層１２２ｂを形成させ空気層が外気と連通する本体部１２２と、空気層より下方に形成された開口部１２４とを含んで構成され、開口部と排出口とが連通するように懸濁液滞留部に接続され、本体部の外面において懸濁物質を捕捉することで本体部によって濾過された濾液を排出口へ流し出す第１捕捉部１２０と、第１捕捉部の本体部の外面を気泡で洗浄する散気部１５０と、を備え、本体部内の濾液の水位が懸濁液滞留部内に滞留された懸濁液の水位より低く、かつ、本体部内の濾液の水位が排出口の出口より高い位置関係となるように設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁物質が懸濁された懸濁液が滞留され、滞留された該懸濁液の水面より下方に排出口が設けられる懸濁液滞留部と、
前記懸濁液滞留部内に配され、複数の孔が形成され鉛直方向に延在した中空形状であり、上端を前記懸濁液の水面より上方に位置させることで内部上方に空気層を形成させ、該空気層が外気と連通する本体部と、該空気層より下方に形成された開口部とを含んで構成され、該開口部と前記排出口とが連通するように該懸濁液滞留部に接続され、該本体部の外面において前記懸濁物質を捕捉することで該本体部によって濾過された濾液を該排出口へ流し出す１または複数の第１捕捉部と、
前記第１捕捉部の本体部の外面を気泡で洗浄する散気部と、
を備え、
前記本体部内の濾液の水位が前記懸濁液滞留部内に滞留された懸濁液の水位より低く、かつ、該本体部内の濾液の水位が前記排出口の出口より高い位置関係となるように設定されることを特徴とする懸濁物質捕捉装置。
【請求項２】
前記排出口から排出された濾液が滞留される濾液滞留部と、
前記濾液滞留部に滞留した濾液を、前記排出口の出口より上方に送出するポンプと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の懸濁物質捕捉装置。
【請求項３】
前記懸濁液滞留部は、河川または水路を流れる懸濁液を堰き止めることで、該懸濁液を滞留させる面止部を含んで構成され、
前記懸濁液滞留部による前記懸濁液の滞留領域は、前記面止部の上流側における該懸濁液が堰き止められた領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の懸濁物質捕捉装置。
【請求項４】
前記懸濁液滞留部の上流側に設けられ、前記本体部の孔よりも大きい孔を複数有し、前記懸濁物質を通過させるとともに、該懸濁物質より大きい物質を捕捉する第２捕捉部をさらに備え、
前記懸濁液滞留部には、前記第２捕捉部を通過した懸濁液が導入されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の懸濁物質捕捉装置。
【請求項５】
前記懸濁液滞留部に滞留された懸濁液の水位を検出する水位検出部と、
検出された前記水位が前記第１捕捉部の本体部における予め定められた位置以上となった場合に、前記散気部を駆動する制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の懸濁物質捕捉装置。
【請求項６】
懸濁物質が懸濁された懸濁液が滞留され、滞留された該懸濁液の水面より下方に排出口が設けられる懸濁液滞留部と、
前記懸濁液滞留部内に配され、複数の孔が形成され鉛直方向に延在した中空形状であり、上端を前記懸濁液の水面より上方に位置させることで内部上方に空気層を形成させ、該空気層が外気と連通する本体部と、該空気層より下方に形成された開口部とを含んで構成され、該開口部と前記排出口とが連通するように該懸濁液滞留部に接続され、該本体部の外面において前記懸濁物質を捕捉することで該本体部によって濾過された濾液を該排出口へ流し出す１または複数の第１捕捉部と、
前記第１捕捉部の本体部の外面を気泡で洗浄する散気部と、
を含んで構成される懸濁物質捕捉装置を複数備え、
１の前記懸濁物質捕捉装置において、前記本体部内の懸濁液の水位が該懸濁液滞留部内に滞留された懸濁液の水位より低く、かつ、該本体部内の濾液の水位が前記排出口の出口より高い位置関係となるように設定され、
前記懸濁液滞留部における前記排出口より上方には、滞留された前記懸濁液が予め定められた水位となると、該懸濁液を外部に越流させる越流部が設けられ、
１の前記懸濁物質捕捉装置の越流部は、下流側に配される懸濁物質捕捉装置の越流部よりも上方に設置され、
前記１の懸濁物質捕捉装置の越流部から越流された懸濁液は、下流側に配される前記懸濁物質捕捉装置の懸濁液滞留部に導入されることを特徴とする懸濁物質捕捉システム。
【請求項７】
最も上流側に配される前記懸濁物質捕捉装置の懸濁液滞留部の上流側に設けられ、前記本体部の孔よりも大きい孔を複数有し、前記懸濁物質を通過させるとともに、該懸濁物質より大きい物質を捕捉する第２捕捉部をさらに備え、
前記最も上流側に配される懸濁物質捕捉装置の懸濁液滞留部には、前記第２捕捉部を通過した懸濁液が導入されることを特徴とする請求項６に記載の懸濁物質捕捉システム。
【請求項８】
複数の前記懸濁物質捕捉装置それぞれの、前記懸濁液滞留部内に滞留された懸濁液の水位を検出する水位検出部と、
検出された前記水位が前記第１捕捉部の本体部における予め定められた位置以上となった前記懸濁物質捕捉装置があった場合に、当該懸濁物質捕捉装置の散気部を駆動する制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項６または７に記載の懸濁物質捕捉システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川や水路等を流れる水や、湖沼や溜池等に滞留された水に懸濁された懸濁物質（粒径２ｍｍ以下の不溶解性物質）を捕捉する懸濁物質捕捉装置および懸濁物質捕捉システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水中の懸濁物質を捕捉する懸濁物質捕捉装置は、様々な分野で利用されている。例えば、上水処理装置、下水処理装置、産業排水処理装置といった水処理装置における原水（源水）の浄化や、活性汚泥処理装置等から送出される水に残存する懸濁物質の除去、湖沼や溜池の水の浄化に懸濁物質捕捉装置が利用されている。
【０００３】
このような懸濁物質捕捉装置として、被処理液が収容された水槽に濾過袋全体が液中に浸るように配し、被処理液を水槽に導入するとともに、濾過袋の内部からポンプで液体（濾液）を引き抜くことで、濾過袋の外部から内部へ被処理液を流通させて、濾過袋の外面で被処理液中の懸濁物質を捕捉して濾過する技術が開示されている（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５６７９４６号公報
【特許文献２】特許第４７７７８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１、２の技術を採用した従来の懸濁物質捕捉装置では、ポンプを利用しなければ、運転中の目詰まりにより濾過速度が遅くなるため、一般的にポンプを利用する構成となっている。したがって、ポンプを駆動するための電力消費を要する。
【０００６】
また、従来の懸濁物質捕捉装置では、ポンプで濾液を吸引するため濾過袋の内側（ポンプの吸入側）の圧力が負圧になり、濾過の状態如何によっては濾過袋が拉げて濾過袋同士が密着してしまうおそれがある。濾過袋における密着した箇所は濾過に寄与しなくなるため、濾過袋同士が密着すると濾過面積が低減し、濾過効率が著しく低下してしまう。したがって、従来の懸濁物質捕捉装置では、剛性が高く、濾過袋が拉げるのを防止できる構造の補強材を濾過袋内に配する必要があった。
【０００７】
そこで、本発明は、濾過袋や水槽の構成を工夫することで、ポンプを利用せずとも、濾過袋の内部から液体を引く抜くことができ、低コストで懸濁物質を捕捉することが可能な懸濁物質捕捉装置および懸濁物質捕捉システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の懸濁物質捕捉装置は、懸濁物質が懸濁された懸濁液が滞留され、滞留された懸濁液の水面より下方に排出口が設けられる懸濁液滞留部と、懸濁液滞留部内に配され、複数の孔が形成され鉛直方向に延在した中空形状であり、上端を懸濁液の水面より上方に位置させることで内部上方に空気層を形成させ、空気層が外気と連通する本体部と、空気層より下方に形成された開口部とを含んで構成され、開口部と排出口とが連通するように懸濁液滞留部に接続され、本体部の外面において懸濁物質を捕捉することで本体部によって濾過された濾液を排出口へ流し出す１または複数の第１捕捉部と、第１捕捉部の本体部の外面を気泡で洗浄する散気部と、を備え、本体部内の濾液の水位が懸濁液滞留部内に滞留された懸濁液の水位より低く、かつ、本体部内の濾液の水位が排出口の出口より高い位置関係となるように設定されることを特徴とする。
【０００９】
また、排出口から排出された濾液が滞留される濾液滞留部と、濾液滞留部に滞留した濾液を、排出口の出口より上方に送出するポンプと、を備えるとしてもよい。
【００１０】
また、懸濁液滞留部は、河川または水路を流れる懸濁液を堰き止めることで、懸濁液を滞留させる面止部を含んで構成され、懸濁液滞留部による懸濁液の滞留領域は、面止部の上流側における懸濁液が堰き止められた領域であるとしてもよい。
【００１１】
また、懸濁液滞留部の上流側に設けられ、本体部の孔よりも大きい孔を複数有し、懸濁物質を通過させるとともに、懸濁物質より大きい物質を捕捉する第２捕捉部をさらに備え、懸濁液滞留部には、第２捕捉部を通過した懸濁液が導入されるとしてもよい。
【００１２】
また、懸濁液滞留部に滞留された懸濁液の水位を検出する水位検出部と、検出された水位が第１捕捉部の本体部における予め定められた位置以上となった場合に、散気部を駆動する制御部と、をさらに備えるとしてもよい。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の懸濁物質捕捉システムは、懸濁物質が懸濁された懸濁液が滞留され、滞留された懸濁液の水面より下方に排出口が設けられる懸濁液滞留部と、懸濁液滞留部内に配され、複数の孔が形成され鉛直方向に延在した中空形状であり、上端を懸濁液の水面より上方に位置させることで内部上方に空気層を形成させ、空気層が外気と連通する本体部と、空気層より下方に形成された開口部とを含んで構成され、開口部と排出口とが連通するように懸濁液滞留部に接続され、本体部の外面において懸濁物質を捕捉することで本体部によって濾過された濾液を排出口へ流し出す１または複数の第１捕捉部と、第１捕捉部の本体部の外面を気泡で洗浄する散気部と、を含んで構成される懸濁物質捕捉装置を複数備え、１の懸濁物質捕捉装置において、本体部内の懸濁液の水位が懸濁液滞留部内に滞留された懸濁液の水位より低く、かつ、本体部内の濾液の水位が排出口の出口より高い位置関係となるように設定され、懸濁液滞留部における排出口より上方には、滞留された懸濁液が予め定められた水位となると、懸濁液を外部に越流させる越流部が設けられ、１の懸濁物質捕捉装置の越流部は、下流側に配される懸濁物質捕捉装置の越流部よりも上方に設置され、１の懸濁物質捕捉装置の越流部から越流された懸濁液は、下流側に配される懸濁物質捕捉装置の懸濁液滞留部に導入されることを特徴とする。
【００１４】
また、最も上流側に配される懸濁物質捕捉装置の懸濁液滞留部の上流側に設けられ、本体部の孔よりも大きい孔を複数有し、懸濁物質を通過させるとともに、懸濁物質より大きい物質を捕捉する第２捕捉部をさらに備え、最も上流側に配される懸濁物質捕捉装置の懸濁液滞留部には、第２捕捉部を通過した懸濁液が導入されるとしてもよい。
【００１５】
また、複数の懸濁物質捕捉装置それぞれの、懸濁液滞留部内に滞留された懸濁液の水位を検出する水位検出部と、検出された水位が第１捕捉部の本体部における予め定められた位置以上となった懸濁物質捕捉装置があった場合に、当該懸濁物質捕捉装置の散気部を駆動する制御部と、をさらに備えるとしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、濾過袋や水槽の構成を工夫することで、ポンプを利用せずとも、濾過袋の内部から液体を引く抜くことができ、低コストで懸濁物質を捕捉することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態にかかる懸濁物質捕捉装置を説明するための図である。
【図２】第１捕捉部と懸濁液滞留部との接続機構の一例を説明するための図である。
【図３】第１の実施形態にかかる懸濁物質捕捉装置と、従来の懸濁物質捕捉装置との、本体部の透過流束を比較した実験結果を示す図である。
【図４】第１の実施形態の変形例にかかる懸濁物質捕捉装置を説明するための図である。
【図５】第２の実施形態にかかる懸濁物質捕捉装置を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態の変形例にかかる懸濁物質捕捉装置を説明するための図である。
【図７】第３の実施形態にかかる懸濁物質捕捉システムを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１９】
以下の実施形態では、例えば、上水処理装置、下水処理装置、産業排水処理装置といった水処理装置における原水の浄化や、活性汚泥装置から送出される水に残存する懸濁物質（粒径２ｍｍ以下の不溶解性物質）の除去、湖沼や溜池の水の浄化に利用可能な懸濁物質捕捉装置および懸濁物質捕捉システムについて説明する。また、懸濁物質捕捉装置および懸濁物質捕捉システムは、Ｃｓ１３７などの放射性物質に汚染された土壌粒子や植物残渣（樹皮、落ち葉等）などが河川中に懸濁して流下し、下流に汚染を拡げるのを抑えるために用いることも考えられる。
【００２０】
（第１の実施形態：懸濁物質捕捉装置１００）
図１は、第１の実施形態にかかる懸濁物質捕捉装置１００を説明するための図である。本実施形態の図１では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図１中、水の流れを白抜き矢印で、信号の流れを破線の矢印で示す。
【００２１】
図１に示すように、懸濁物質捕捉装置１００は、懸濁液滞留部１１０と、第１捕捉部１２０と、散気部１５０と、水位検出部１６０と、制御部１７０とを含んで構成される。懸濁物質捕捉装置１００は、例えば、上水処理装置、下水処理装置、産業排水処理装置といった水処理装置の工程の、懸濁物質の除去が必要な部分に設置することができる。また、懸濁物質捕捉装置１００は、活性汚泥装置から送出される水の流路や懸濁物質の除去が必要な用水路の堰の下流などに設置することもできる。
【００２２】
懸濁液滞留部１１０は、例えば、水槽で構成され、懸濁物質が懸濁された懸濁液が導入されることで、懸濁液滞留部１１０内に懸濁液が滞留される。また、懸濁液滞留部１１０の底部近傍には、排出口１１２が設けられる。
【００２３】
第１捕捉部１２０は、懸濁液滞留部１１０内に配され、本体部１２２と、開口部１２４とを含んで構成される。本体部１２２は、複数の孔が形成され鉛直方向（図１中Ｚ方向）に延在した中空形状であり、不図示の吊り具によって、上端１２２ａが懸濁液の水面Ｗより上方に位置するように懸濁液滞留部１１０内に配される。これにより、本体部１２２の内部上方に空気層１２２ｂが形成され、空気層１２２ｂが外気と連通することとなる。
【００２４】
本体部１２２に形成された孔の径（または目開き、目合い）は、懸濁物質の多くが通過不可能、もしくは、通過困難な大きさである。具体的に説明すると、本体部１２２に形成された孔の径は、捕捉の目的とする懸濁物質に応じて決定され、例えば、１０μｍ〜１００μｍのうち予め定められた大きさ（例えば、６０μｍ程度）である。なお、ここでは、図示を省略するが、本体部１２２には（例えば、本体部１２２の内部）、本体部１２２の形状を維持するための支持材が配されている。
【００２５】
開口部１２４は、本体部１２２の下部（空気層１２２ｂより下方）に形成された穴であり、第１捕捉部１２０は、開口部１２４と排出口１１２とが連通するように、懸濁液滞留部１１０に接続される。
【００２６】
本実施形態において、本体部１２２は、下部に、図１中Ｙ方向に延在した筒部１２２ｃを有し、筒部１２２ｃの先端に開口部１２４が形成されている。
【００２７】
図２は、第１捕捉部１２０と懸濁液滞留部１１０との接続機構の一例を説明するための図であり、図１の円ＩＩを拡大した図である。図２に示すように、本実施形態では、接続部材１３０によって、第１捕捉部１２０と懸濁液滞留部１１０とが接続される。具体的に説明すると、接続部材１３０は、接続管１３２と、バンド１３４と、ゴム、エラストマ等で構成された２つのＯリング１３６と、ナット１３８と、を含んで構成される。
【００２８】
接続管１３２は、外径が、懸濁液滞留部１１０の排出口１１２の径より極わずかに小さい管であり、接続管１３２の外周面にはフランジ１３２ａが形成されている。また、接続管１３２の外周面のうち、フランジ１３２ａによって分割された一方の外周面の一部には、ナット１３８と螺合する溝１３２ｂが形成されている。
【００２９】
第１捕捉部１２０を懸濁液滞留部１１０に接続する際には、まず、本体部１２２の下部に形成された筒部１２２ｃに、接続管１３２の他方（溝１３２ｂが形成されていない方）を挿入する。そして、筒部１２２ｃの外周面から、接続管１３２をバンド１３４で巻き回すことで、本体部１２２を接続管１３２に固定する。
【００３０】
続いて、接続管１３２のフランジ１３２ａと溝１３２ｂの間にＯリング１３６を挿着して、接続管１３２の一方（溝１３２ｂが形成されている方）を、懸濁液滞留部１１０の内側から排出口１１２に貫通させる。そして、懸濁液滞留部１１０の外側から、接続管１３２にＯリング１３６を挿着して、さらにナット１３８を接続管１３２に螺合させることで、開口部１２４と排出口１１２とが連通されて、第１捕捉部１２０が懸濁液滞留部１１０に接続されることとなる。
【００３１】
したがって、懸濁液滞留部１１０に滞留された懸濁液は、第１捕捉部１２０を通じてすべて排出口１１２に導かれることとなる。つまり、図１に戻って説明すると、本体部１２２の外面（外表面）１２２ｄにおいて懸濁物質が捕捉され、本体部１２２によって濾過された濾液は、本体部１２２内から筒部１２２ｃを通って排出口１１２へ導かれることとなる。したがって、第１捕捉部１２０は、本体部１２２の孔の径以上の大きさの懸濁物質を確実に捕捉することができる。
【００３２】
また、懸濁物質捕捉装置１００において、本体部１２２内の濾液の水位Ｓｃが懸濁液滞留部１１０内に滞留された懸濁液の水位Ｓａ（水面Ｗの位置）より低く、かつ、本体部１２２内の濾液の水位Ｓｃが排出口１１２の出口の位置Ｓｂ（排出口１１２の出口の鉛直方向の位置）より高い位置関係となるように設定される。
【００３３】
上述したように、本体部１２２の内部上方に空気層１２２ｂを形成させ、空気層１２２ｂを外気と連通させるように第１捕捉部１２０を懸濁液滞留部１１０内に配しておき、上記位置関係となるように水位Ｓａ、Ｓｃ、位置Ｓｂを設定することで、重力方向（図１中、Ｚ方向）の水の流れにより、ポンプを使わずとも、懸濁液を、第１捕捉部１２０を通じて排出口１１２にスムーズに導くことができる。
【００３４】
散気部１５０は、ブロワ１５２と、散気管１５４とを含んで構成され、後述する制御部１７０の制御指令に応じて、第１捕捉部１２０の本体部１２２の外面１２２ｄを気泡で洗浄する。散気管１５４は、第１捕捉部１２０に対応する位置に設けられ、散気管１５４には、ブロワ１５２から送出された空気を水中に放出する複数の孔（例えば、孔径が３００μｍ〜１０００μｍ）が形成されている。
【００３５】
散気部１５０が本体部１２２の外面１２２ｄを気泡で洗浄する構成により、本体部１２２の外面１２２ｄにおいて捕捉された懸濁物質を本体部１２２から脱離させることができる。これにより、懸濁物質による本体部１２２の目詰まりを抑制することができ、本体部１２２が目詰まりすることで排出口１１２を通じた水の流れが停滞してしまう事態を回避することが可能となる。
【００３６】
図３は、第１の実施形態にかかる懸濁物質捕捉装置１００と、従来の懸濁物質捕捉装置１０との、本体部の透過流束を比較した実験結果を示す図であり、図３（ａ）は懸濁物質捕捉装置１０の構成を説明するための図であり、図３（ｂ）は懸濁物質捕捉装置１０における本体部１２２の透過流束および水位差Ｄを示す図であり、図３（ｃ）は懸濁物質捕捉装置１００における本体部１２２の透過流束および水位差Ｄを示す図である。なお、図３（ｂ）、（ｃ）中、水位差Ｄを丸で、本体部の透過流束を四角で示す。
【００３７】
本願発明者らは、面積が０．０７５ｍ２程度のプランクトンネットで構成された本体部１２２を備えた従来の懸濁物質捕捉装置１０と、面積が０．０７５ｍ２程度のプランクトンネットで構成された本体部１２２を備えた本実施形態の懸濁物質捕捉装置１００を用いて、懸濁物質の濃度が３００ｍｇ／Ｌ程度の懸濁液を濾過する実験を行った。
【００３８】
図３（ａ）に示すように、従来の懸濁物質捕捉装置１０は、懸濁液滞留部１１０と、第１捕捉部１２０とを含んで構成され、第１捕捉部１２０の本体部１２２全体が懸濁液内に浸るように懸濁液滞留部１１０に配される点が懸濁物質捕捉装置１００と相違する。なお、従来の懸濁物質捕捉装置１０も、本実施形態の懸濁物質捕捉装置１００と同様に、散気部１５０（図３（ａ）では図示を省略）を備えており、散気管１５４から放出された気泡で第１捕捉部１２０の外面１２２ｄを洗浄する構成となっている。このように構成された懸濁物質捕捉装置１０において、水位差Ｄが０．６ｍ〜１．４ｍ程度となるように懸濁液滞留部１１０に懸濁液を導入しながら、本体部１２２の透過流束（単位面積当たり単位時間に本体部を透過する液量）を測定したところ、図３（ｂ）に示すように、導入当初の、懸濁物質の負荷（本体部１２２の単位面積あたりに負荷された懸濁液中の懸濁物質量の、懸濁液導入開始時からの累積値）が５０ｇ／ｍ２のときでは、０．０００７ｍ／ｓ程度であり、導入を継続するにしたがって透過流束が低下し、本体部１２２に対する懸濁物質の負荷が１００ｇ／ｍ２を超えると、０．０００１ｍ／ｓまで低下してしまうことが確認された。
【００３９】
一方、図３（ｃ）に示すように、懸濁物質捕捉装置１００において、水位差Ｄが０．０６〜０．１ｍ程度となるように懸濁液滞留部１１０に懸濁液を導入しながら、本体部１２２の透過流束を測定したところ、導入当初（本体部１２２に対する懸濁物質の負荷が５０ｇ／ｍ２）では、０．００２ｍ／ｓ程度であり、導入を継続するにしたがって透過流束が低下するものの、本体部１２２に対する懸濁物質の負荷が２００ｇ／ｍ２を超えても、０．００１５ｍ／ｓ程度までしか低下しないことが確認された。つまり、本実施形態にかかる懸濁物質捕捉装置１００では、懸濁物質捕捉装置１０と比較して水位差Ｄを１／１０程度にしたとしても、透過流束を１５倍程度大きくできることが分かった。
【００４０】
なお、懸濁物質捕捉装置１０でも、懸濁物質捕捉装置１００でも、濾液からは、粒径が２０μｍ〜３０μｍ以上の懸濁物質は除去されていることが確認された。
【００４１】
また、本願発明者らは、幅１ｍ、長さ２ｍの水深０．５ｍの懸濁液滞留部１１０に、表面積２０ｍ２の本体部１２２を有する第１捕捉部１２０を配置した場合の懸濁液滞留部１１０の滞留時間のシミュレーションを行った。ここでは、水位差Ｄを図３（ｃ）の場合の４倍程度とし、透過流束が０．００１５ｍ／ｓの４倍となったと仮定した。この場合、懸濁液滞留部１１０を通過する懸濁液（濾液）の流速は、０．００１５（ｍ／ｓ）×４×２０（ｍ２）／０．５（ｍ２）で求めることができ、約０．３ｍ／ｓとなる。また、滞留時間は、２（ｍ）／０．３（ｍ／ｓ）で求めることができ、約７ｓとなる。
【００４２】
粒径が２０μｍ〜３０μｍ程度の懸濁物質を濾過する場合、従来の懸濁物質捕捉装置１０では、滞留時間が１分以上となるが、本実施形態にかかる懸濁物質捕捉装置１００では、滞留時間を７ｓ程度とすることができ、従来技術と比較して、極めて迅速に濾過できることが確認できた。
【００４３】
本実施形態にかかる懸濁物質捕捉装置１００が、従来の懸濁物質捕捉装置１０よりも極めて迅速に濾過できた理由として、以下の理由が考えられる。すなわち、従来の懸濁物質捕捉装置１０では、本体部１２２が目詰まりしたときに本体部１２２の内側からの濾液の流出によって本体部１２２の内側が負圧になる。そうすると、本体部１２２の外側と内側との圧力差が極めて大きくなって懸濁物質が本体部１２２の外面１２２ｄに強固に付着して、気泡による洗浄によっても容易に剥離せず、濾過面積が縮小されてしまうと考えられる。
【００４４】
これに対し、本実施形態にかかる懸濁物質捕捉装置１００では、本体部１２２の空気層１２２ｂが外気と連通するように第１捕捉部１２０を懸濁液滞留部１１０内に配しているため、本体部１２２の内側が負圧になることはない。したがって本体部１２２の外面１２２ｄに付着した懸濁物質を気泡による洗浄によって容易に剥離することができ、濾過面積の縮小を抑制して迅速に濾過することが可能となると考えられる。
【００４５】
また、従来の懸濁物質捕捉装置１０では、本体部１２２が目詰まりした際に本体部１２２の内側が負圧になるため、本体部１２２が拉げて本体部１２２同士が密着しないように、負圧によっても変形しない程度に剛性の高い補強材を本体部１２２内に配して、本体部１２２の形状維持を図っている。
【００４６】
しかし、本実施形態にかかる懸濁物質捕捉装置１００では、本体部１２２の内側が負圧になることがないため、負圧によっても変形しない程度に剛性の高い補強材を本体部１２２内に配さずとも、本体部１２２同士の密着を抑制することが可能となる。したがって、補強材に要するコストを低減することができる。さらに、従来の懸濁物質捕捉装置１０の透過流束を上げるために、排出口１１２からポンプで濾液を吸引するとすれば、補強材には一層の剛性と形状の工夫が必要となる。
【００４７】
なお、本体部１２２内に本体部１２２の形状を維持するための支持材を配する場合であっても、支持材の剛性を補強材程度まで高める必要がなく、支持材に要するコストを低減することが可能となる。
【００４８】
また、従来の懸濁物質捕捉装置１０では、剛性が高い補強材を備えているため、散気部１５０から放出される気泡によって、本体部１２２が張り付いた剛性の高い補強材が揺動されることがなく、散気部１５０による洗浄効果には限界があった。
【００４９】
しかし、本実施形態の本体部１２２は、従来の懸濁物質捕捉装置１０ほど剛性の高い補強材が不要であるため、内部に本体部１２２の形状を維持するための支持材を配したとしても、本体部１２２が支持材に密着することがなく、散気部１５０からの気泡によって本体部１２２のみを揺動させることができる。したがって、気泡による洗浄のみならず、本体部１２２の揺動によっても、本体部１２２の外面１２２ｄにおいて捕捉された懸濁物質を本体部１２２から脱離させることが可能となる。
【００５０】
図１に戻って説明すると、水位検出部１６０は、懸濁液滞留部１１０に滞留された懸濁液の水位Ｓａを検出する。
【００５１】
制御部１７０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して懸濁物質捕捉装置１００全体を管理および制御する。本実施形態において、制御部１７０は、水位検出部１６０が検出した水位Ｓａに基づいて、散気部１５０のブロワ１５２を駆動制御する。
【００５２】
具体的に説明すると、制御部１７０は、水位検出部１６０によって検出された水位Ｓａが、本体部１２２の目詰まりなどで透過流束が低下することにより第１捕捉部１２０の本体部１２２における予め定められた位置以上となった場合に、ブロワ１５２を駆動し、散気によって本体部１２２から懸濁物質を脱離させる。かかる構成により、消費電力を最小限に抑えつつ、散気部１５０による散気によって本体部１２２から懸濁物質を脱離させることができる。
【００５３】
（第１の実施形態の変形例）
上記第１の実施形態では、懸濁液滞留部１１０として水槽を利用する場合を例に挙げて説明した。しかし、懸濁液滞留部１１０は、懸濁液を滞留させることができれば、構成に限定はない。
【００５４】
図４は、第１の実施形態の変形例にかかる懸濁物質捕捉装置２００を説明するための図であり、図４（ａ）は懸濁物質捕捉装置２００を上面から見た図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶ（ｂ）−ＩＶ（ｂ）線のＹＺ断面図である。本実施形態の図４では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図４中、水の流れを白抜き矢印で示す。なお、図４に示す懸濁物質捕捉装置２００は、Ｃｓ１３７などの放射性物質に汚染された土壌粒子や植物残渣が懸濁された河川水の浄化を想定している。
【００５５】
図４に示すように、懸濁物質捕捉装置２００は、河川に設置され、懸濁液滞留部２１０と、第１捕捉部１２０と、第２捕捉部２２０と、散気部１５０と、水位検出部１６０と、制御部１７０とを含んで構成される。なお、第１の実施形態で説明した構成要素と実質的に機能が等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図４中、理解を容易にするために、散気部１５０、水位検出部１６０、制御部１７０の図示を省略する。
【００５６】
図４に示すように、懸濁物質捕捉装置２００は、河川の川幅方向に渡って複数（ここでは、図４に示すように５つ）の第１捕捉部１２０を備える構成について説明するが、第１捕捉部１２０の数は、河川の大きさや流速等に応じて任意に決定することができ、１つであってもよい。
【００５７】
懸濁液滞留部２１０は、例えば、土嚢やコンクリート構造物で構成され、河川に設置される。例えば、懸濁液滞留部２１０は、河川の川幅全幅に亘って設置される。懸濁液滞留部２１０は、河川（または水路）における水（懸濁液）の流れを堰き止める面止部２１２と、面止部２１２を貫通するように形成され、面止部２１２の上流側で堰き止められた懸濁液を下流側へ通過させる１または複数の排出口２１４とを含んで構成される。つまり、面止部２１２の上流側における懸濁液が堰き止められた領域が、懸濁液滞留部２１０による懸濁液の滞留領域であると言える。
【００５８】
第１捕捉部１２０の開口部１２４には、集水管２５０が接続される。集水管２５０は、開口部１２４に接続された流通管２５２と、流通管２５２同士を連通させ、流通管２５２を通じて回収された濾液を受け入れる回収管２５４と、回収管２５４から延伸した延伸管２５６とを含んで構成される。
【００５９】
そして、集水管２５０を構成する管のうち、最も下流側に配される延伸管２５６の下流側端部が排出口２１４に接続されることとなる。
【００６０】
つまり、面止部２１２に堰き止められた懸濁液は、第１捕捉部１２０の本体部１２２の外面１２２ｄにおいて懸濁物質が捕捉され、本体部１２２によって濾過された濾液は、本体部１２２内を通って、開口部１２４から流通管２５２へ流れ込む。そして、流通管２５２に流れ込んだ濾液は、回収管２５４、延伸管２５６を通じて、懸濁液滞留部２１０の排出口２１４へ流れ込むこととなる。したがって、懸濁液は、濾液としてほぼ全量が本体部１２２の外面１２２ｄを通過することとなるため、本体部１２２は、孔の径以上の大きさの懸濁物質をほぼ完全に捕捉することができる。
【００６１】
なお、本実施形態において、集水管２５０は、可撓性を有するフレキシブル管で構成される。かかる構成により、水位変動や水流等によって第１捕捉部１２０が移動したとしても、第１捕捉部１２０と排出口２１４とを安定して接続することが可能となる。
【００６２】
第２捕捉部２２０は、少なくとも第１捕捉部１２０に流入する河川の水の全てが通過するように、第１捕捉部１２０の上流側に設けられ、本体部１２２の孔よりも大きい孔を複数有し、懸濁物質を通過させるとともに、懸濁物質より大きい物質を捕捉する。ここで、第２捕捉部２２０に形成された孔の径（または目開き）は、例えば、０．２ｃｍ〜１０ｃｍのうち、河川の状態により予め定められた大きさである。
【００６３】
第２捕捉部２２０を備える構成により、水とともに河川を流れる固形物のうち、懸濁物質よりも粒径の大きい、礫、流木等（以下、単に「粗粒子」と称する）を捕捉することができる。これにより、第１捕捉部１２０と粗粒子が接触するのを阻止し、粗粒子によって第１捕捉部１２０の本体部１２２が破損して、破損箇所から懸濁物質がリークしてしまう事態を回避することが可能となる。
【００６４】
また、第１捕捉部１２０の上流側に第２捕捉部２２０を配することにより、第２捕捉部２２０において粗粒子を捕捉し、第１捕捉部１２０においては懸濁物質のみを捕捉することができる。つまり、第１捕捉部１２０が捕捉する固形物は、粗粒子が取り除かれた状態となっている。かかる構成により、第１捕捉部１２０によって捕捉された固形物を回収した後に、放射性物質の吸着量が相対的に少ない粗粒子と、放射性物質の吸着量が相対的に多い懸濁物質との分離が仮に必要になった場合であっても、分離作業を行う必要がなく、それに要するコストや手間を削減することが可能となる。また、第１捕捉部１２０の周辺に粗粒子が蓄積して第１捕捉部１２０の機能を阻害するおそれもなくなる。
【００６５】
また、第２捕捉部２２０は、河川における水の流れと直交する面から予め定められた角度傾けて設けられるとよい。第２捕捉部２２０を傾けて設置することにより、第２捕捉部２２０を、河川における水の流れと直交するように設置した場合と比較して第２捕捉部２２０による捕捉面積を拡大することができ、大量の固形物が到来したとしても目詰まりしにくくなる。
【００６６】
（第２の実施形態：懸濁物質捕捉装置３００）
図５は、第２の実施形態にかかる懸濁物質捕捉装置３００を説明するための図である。本実施形態の図５では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図５中、水の流れを白抜き矢印で、信号の流れを破線の矢印で示す。
【００６７】
図５に示すように、懸濁物質捕捉装置３００は、懸濁液滞留部１１０と、第１捕捉部１２０と、散気部１５０と、水位検出部１６０と、制御部１７０と、濾液滞留部３１０と、ポンプ３２０とを含んで構成される。懸濁物質捕捉装置３００は、例えば、上水処理装置、下水処理装置、産業排水処理装置といった水処理装置の工程の、懸濁物質の除去が必要な部分に設置することができる。また、懸濁物質捕捉装置３００は、活性汚泥装置から送出される水の流路や懸濁物質の除去が必要な用水路の堰の下流などに設置することもできる。なお、第１の実施形態で説明した構成要素と実質的に機能が等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、ここでは、濾液滞留部３１０およびポンプ３２０について詳述する。
【００６８】
濾液滞留部３１０は、例えば、懸濁液滞留部１１０と並行して設けられた水槽で構成され、排出口１１２から排出された濾液が導入されることで、濾液滞留部３１０内に濾液が滞留されることとなる。
【００６９】
ポンプ３２０は、濾液滞留部３１０に滞留した濾液を、排出口１１２の出口の位置Ｓｂより上方に送出する。
【００７０】
かかる構成により、ポンプを使わずとも、懸濁液を排出口１１２にスムーズに導くための水位差Ｄを維持しつつ、排出口１１２の出口の位置Ｓｂより上の位置まで濾液を輸送することが可能となる。
【００７１】
（第２の実施形態の変形例）
上記第２の実施形態では、懸濁液滞留部１１０として水槽を利用する場合を例に挙げて説明した。しかし、懸濁液滞留部１１０は、懸濁液を滞留することができれば、構成に限定はない。
【００７２】
図６は、第２の実施形態の変形例にかかる懸濁物質捕捉装置４００を説明するための図である。本実施形態の図６では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図６中、水の流れを白抜き矢印で、信号の流れを破線の矢印で示す。
【００７３】
図６に示すように、懸濁物質捕捉装置４００は、湖沼や溜池等に設置され、懸濁液滞留部４１０と、第１捕捉部１２０と、第２捕捉部４２０と、散気部１５０と、水位検出部１６０と、制御部１７０と、濾液滞留部３１０と、ポンプ３２０とを含んで構成される。なお、第２の実施形態で説明した構成要素と実質的に機能が等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
図６に示すように、懸濁物質捕捉装置４００において、湖沼や溜池等（人工的に造成されたものを含む）の自然界において懸濁液が滞留している箇所を懸濁液滞留部４１０として利用する。かかる構成により、自然界において懸濁液が滞留している箇所の懸濁液を濾過することが可能となる。つまり、自然界において懸濁液が滞留している箇所から取水する際に、懸濁物質を除去した状態で、濾液（水）を取得することが可能となる。
【００７５】
また、本変形例において、濾液滞留部３１０および第２捕捉部４２０の少なくともいずれか一方には、第１捕捉部１２０の上端１２２ａを懸濁液の水面Ｗより上方に位置させるための、水上に浮かぶ浮き（不図示）が設けられている。
【００７６】
第２捕捉部４２０は、第１捕捉部１２０を囲繞するように、第１捕捉部１２０の上流側（懸濁液の流れ方向の上流側）に設けられ、本体部１２２の孔よりも大きい孔を複数有し、懸濁物質を通過させるとともに、懸濁物質より大きい物質を捕捉する。ここで、第２捕捉部４２０に形成された孔の径（または目開き）は、例えば、０．２ｃｍ〜１０ｃｍのうち、河川の状態により予め定められた大きさである。
【００７７】
第２捕捉部４２０を備える構成により、懸濁液滞留部４１０に滞留した固形物のうち、懸濁物質よりも粒径の大きい粗粒子を捕捉することができる。これにより、第１捕捉部１２０と粗粒子が接触するのを阻止し、粗粒子によって第１捕捉部１２０の本体部１２２が破損して、破損箇所から懸濁物質がリークしてしまう事態を回避することが可能となる。
【００７８】
（第３の実施形態：懸濁物質捕捉システム５００）
図７は、第３の実施形態にかかる懸濁物質捕捉システム５００を説明するための図である。本実施形態の図７では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図７中、水の流れを白抜き矢印で示す。
【００７９】
図７に示すように、懸濁物質捕捉システム５００は、砂防ダム５０２等の下流に設けられ、複数（ここでは、３つ）の懸濁物質捕捉装置５１０（図７中、５１０Ａ〜５１０Ｃで示す）と、第２捕捉部５２０と、水位検出部１６０と、制御部１７０とを含んで構成される。懸濁物質捕捉装置５１０は、懸濁液滞留部５３０と、第１捕捉部１２０と、散気部１５０とを含んで構成される。なお、第１の実施形態で説明した構成要素と実質的に機能が等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図７中、理解を容易にするために、散気部１５０、水位検出部１６０、制御部１７０の図示を省略する。
【００８０】
図７に示すように、砂防ダム５０２の下流には、砂防ダム５０２を越流した懸濁液が流通する流通部５０４が設けられている。また、流通部５０４の上部には、第２捕捉部５２０が設けられている。
【００８１】
第２捕捉部５２０は、懸濁物質捕捉装置５１０の本体部１２２の孔よりも大きい孔を複数有し、懸濁物質を通過させるとともに、懸濁物質より大きい物質を捕捉する。ここで、第２捕捉部５２０に形成された孔の径（または目開き）は、例えば、０．２ｃｍ〜１０ｃｍのうち、砂防ダム５０２を越流する懸濁液の状態により予め定められた大きさである。
【００８２】
第２捕捉部５２０を備える構成により、砂防ダム５０２を越流した懸濁液に含まれる固形物のうち、懸濁物質よりも粒径の大きい粗粒子を捕捉することができる。これにより、第１捕捉部１２０と粗粒子が接触するのを阻止し、粗粒子によって懸濁物質捕捉装置５１０の第１捕捉部１２０が破損して、破損箇所から懸濁物質がリークしてしまう事態を回避することが可能となる。
【００８３】
このように、砂防ダム５０２を越流し、第２捕捉部５２０を通過した懸濁液は、流通部５０４を通って、最も上流側に配される懸濁物質捕捉装置５１０Ａの懸濁液滞留部５３０に設けられた導入口５３２を通じて、懸濁物質捕捉装置５１０Ａの懸濁液滞留部５３０に導入されることとなる。
【００８４】
そして、懸濁物質捕捉装置５１０Ａの第１捕捉部１２０によって濾過された濾液は、排出口１１２を通じて、外部に排出される。
【００８５】
また、懸濁物質捕捉装置５１０Ａの懸濁液滞留部５３０における排出口１１２より上方には、滞留された懸濁液が予め定められた水位となると、懸濁液を外部に越流させる越流部５３４が設けられている。本実施形態おいて、１の懸濁物質捕捉装置５１０の越流部５３４は、下流側に配される懸濁物質捕捉装置５１０の越流部５３４よりも上方に設置される。したがって、砂防ダム５０２を越流した懸濁液が多すぎて、懸濁物質捕捉装置５１０Ａのみでは処理しきれない場合、懸濁物質捕捉装置５１０Ａの懸濁液滞留部５３０に一旦導入された懸濁液は、越流部５３４を通って、下流側に配される懸濁物質捕捉装置５１０Ｂの導入口５３２を通じて、懸濁物質捕捉装置５１０Ｂに導入されることとなる。つまり、下流側に配される懸濁物質捕捉装置５１０は、上流側に配される懸濁物質捕捉装置５１０の緩衝部として機能する。
【００８６】
かかる構成により、１の懸濁物質捕捉装置５１０で処理できない量の懸濁液が砂防ダム５０２を越流した場合であっても、確実に懸濁液を濾過して、懸濁物質を捕捉することが可能となる。
【００８７】
また、本実施形態において、水位検出部１６０は、複数の懸濁物質捕捉装置５１０それぞれの、懸濁液滞留部５３０内に滞留された懸濁液の水位を検出する。そして、制御部１７０は、検出された水位が第１捕捉部１２０の本体部１２２における予め定められた位置以上となった懸濁物質捕捉装置５１０があった場合に、その懸濁物質捕捉装置５１０の散気部１５０を駆動する。これにより、消費電力を最小限に抑えつつ、散気部１５０による散気によって本体部１２２から効率よく懸濁物質を脱離させることができる。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態にかかる懸濁物質捕捉システム５００によれば、ポンプを利用せずとも、第１捕捉部１２０の本体部１２２の内部から濾液を引く抜くことができ、低コストで懸濁物質を捕捉することが可能となる。
【００８９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９０】
例えば、上述した実施形態において、本体部１２２の上端１２２ａが閉じている構成を例に挙げて説明した。しかし、本体部１２２は、上部が外気と連通すれば、上端１２２ａは開口されていてもよい。
【００９１】
また、上述した実施形態において、第２捕捉部２２０、５２０が平坦な形状である場合について説明したが、網であれば、湾曲していても屈曲していてもよい。
【００９２】
また、上述した実施形態において、懸濁物質捕捉装置２００、４００、懸濁物質捕捉システム５００は、第２捕捉部２２０、４２０、５２０を１つ備える構成について説明したが、第２捕捉部２２０、４２０、５２０を複数備えてもよい。この場合、各第２捕捉部２２０、４２０、５２０の孔の径を異にしておき、上流側から下流側になるにしたがって、孔の径が小さい第２捕捉部２２０、４２０、５２０を配するとよい。
【００９３】
また、例えば、河川の状態（川底の石、木片等）によって本体部１２２が破損するおそれがある場合、川底にシート、魚網、金網等、本体部１２２を破損から保護するための保護材を敷設してもよい。
【００９４】
また、上述した実施形態において、水位検出部１６０によって検出された水位が本体部１２２における予め定められた位置以上となった場合に、散気部１５０を駆動する機能を遂行する制御部１７０をソフトウエアで構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、かかる機能を遂行する制御部をハードウエア、例えば、リレー回路で構成してもよい。
【００９５】
また、上述した第１の実施形態で説明した懸濁物質捕捉装置１００、あるいは、第２の実施形態で説明した懸濁物質捕捉装置３００を、活性汚泥装置の曝気槽として用いてもよい。また、段差ある地形に設けられた配管から低地に落下する沢水や排水の落ち口に設置してもよいし、河川や水路の既設の堰の下流に置いて堰からのオーバーフロー水を流入させてもよい。
【００９６】
また、上述した第１の実施形態の変形例では、懸濁物質捕捉装置２００を河川に設置する場合を例に挙げて説明したが、設置箇所は河川に限定されず、例えば、住宅の除染で生じた排水が流通する排水路や農業用水路等の水路に設置してもよい。
【００９７】
また、上述した第３の実施形態で説明した懸濁物質捕捉システム５００を河川や水路等の既設の堰の下流に設置して堰からのオーバーフロー水を流入させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、上水処理装置、下水処理装置、産業排水処理装置といった水処理装置における原水中の懸濁物質、活性汚泥装置から送出される水に残存する懸濁物質、湖沼や溜池の水の中の懸濁物質、あるいはＣｓ１３７などの放射性物質に汚染された土壌粒子や植物残渣（樹皮、落ち葉等）を含む河川や用水路中の懸濁物質を捕捉する懸濁物質捕捉装置および懸濁物質捕捉システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１００、２００、３００、４００、５１０  懸濁物質捕捉装置
１１０、２１０、４１０、５３０  懸濁液滞留部
１１２  排出口
１２０  第１捕捉部
１２２  本体部
１２２ｂ  空気層
１２４  開口部
１５０  散気部
１６０  水位検出部
１７０  制御部
２１２  面止部
２１４  排出口
２２０、４２０、５２０  第２捕捉部
３１０  濾液滞留部
３２０  ポンプ
５００  懸濁物質捕捉システム
５３４  越流部
【図１】
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【図２】
2015134339.tif 000004
【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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