(57)【要約】【課題】飽和濃度以上の高酸素水をつくりだす高酸素水製造装置を提供し、広い水域を浄化することを可能にした底質の浄化方法を提供することを目的とする。【解決手段】水や貧酸素水７１を収容する加圧タンク１０と、前記加圧タンク１０を加圧するコンプレッサ２０と、前記加圧タンク内に回転自在に設けた攪拌翼３０と、からなり、前記コンプレッサ２０で加圧しながら、攪拌翼３０を回転して加圧タンク１０内の空気を水や貧酸素水７１に溶存させて高酸素水８０を製造する。また、貧酸素水７１を連続して揚水し、管路の中間に高酸素水製造装置１を配置し、製造した高酸素水８０を連続的に貧酸素水域７０へ放水する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を収容する加圧タンクと、
前記加圧タンクを加圧するコンプレッサと、
前記加圧タンク内に回転自在に設けた攪拌翼と、からなり、
前記コンプレッサで加圧しながら、攪拌翼を回転して加圧タンク内の空気を水に溶存させて高酸素水を製造することを特徴とする、
高酸素水製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載する高酸素水製造装置において、
前記加圧タンクに接続する給水パイプ、放水パイプ及び送気パイプに夫々給水バルブ、放水バルブ及び加圧バルブを設けてなることを特徴とする、
高酸素水製造装置。
【請求項３】
貧酸素水域に高酸素水を供給する高酸素水製造装置であって、
貧酸素水を加圧タンクへ揚水する揚水ポンプと、
貧酸素水を収容する前記加圧タンクと、
前記加圧タンクを加圧するコンプレッサと、
前記加圧タンク内に回転自在に設けた攪拌翼と、
前記加圧タンクに接続し、脱気泡装置を有する放水パイプと、からなり、
貧酸素水を連続的に揚水し、コンプレッサで加圧しながら、攪拌翼を回転して加圧タンク内の空気を貧酸素水に溶存させて高酸素水を製造し、該高酸素水を連続的に放水することを特徴とする、
高酸素水製造装置。
【請求項４】
貧酸素水域に高酸素水を供給して行う底質の浄化方法であって、
請求項１または２に記載する高酸素水製造装置の加圧タンクに水を収容し、
給水バルブを閉塞してコンプレッサで加圧タンクを加圧し、
同時に加圧タンク内の攪拌翼を回転して加圧タンク内の空気を水に溶存させて高酸素水を製造し、
加圧バルブを閉塞し、
放水バルブを開放して高酸素水を貧酸素水域へ放水して行う、
底質の浄化方法。
【請求項５】
貧酸素水域に高酸素水を供給して行う底質の浄化方法であって、
請求項３に記載する高酸素水製造装置の加圧タンクに貧酸素水を揚水ポンプで連続して揚水し、
コンプレッサで加圧タンクを連続して加圧し、
同時に加圧タンク内の攪拌翼を回転して加圧タンク内の空気を貧酸素水に溶存させて高酸素水を製造し、
残存した気泡を脱気泡装置で除外しながら高酸素水を連続的に貧酸素水域へ放水して行う、
底質の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川、湖沼、運河、閉鎖性海域などの貧酸素水域に高酸素水を供給する高酸素水製造装置及び底質の浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各地の河川、湖沼、運河、閉鎖性海域などでは、生活排水の流入によって水質が富栄養化し、それに伴ってプランクトンなどが大増殖している。
表層で大増殖したプランクトンが死骸となって水底に沈降し、水底では、かかる死骸の有機物分解で多量の酸素が消費され、底質表面付近の水が貧酸素（低濃度の酸素）状態になっている。
貧酸素水の存在により好気的な生物環境が形成されず、さらに嫌気的な腐敗を進行させるという悪循環を繰り返している。嫌気環境下では多様な生物が生息できず、硫化水素の発生（青潮の発生）などを招くことになる。
このような水域環境の改良には好気環境の維持が必要であり、好気環境を維持することにより有機物を酸化分解する多様な生物が生息し、汚濁した底質の浄化が可能となる。
好気的な環境を創り出す手法の一つとして、貧酸素の底質表面付近に高濃度の溶存酸素を注入し、底質表面付近の水を高酸素濃度の状態にする方法がある。高濃度の溶存酸素を注入する方法として、空気気泡を現位置（底質表面）で発生させる曝気方式や、陸上で曝気を行い、溶存酸素濃度を高めた水を現位置に放水する方式などが開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来の曝気方式では、次のような問題がある。
＜イ＞大気圧下の飽和濃度までしか酸素を溶存させることができない。
＜ロ＞飽和濃度程度の溶存酸素では、これを底質表面付近の水域に放流しても速やかに希釈拡散してしまう。このため、底質の改善は放流口周辺となり、浄化水域が狭い水域に限定される。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題点に鑑みて考えられたもので、飽和濃度以上の高酸素水をつくりだす高酸素水製造装置を提供することを目的とする。
また本発明は、広い水域を浄化することを可能にした底質の浄化方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的のうち少なくとも一つを達成するようにしたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の高酸素水製造装置は、水を収容する加圧タンクと、前記加圧タンクを加圧するコンプレッサと、前記加圧タンク内に回転自在に設けた攪拌翼と、からなり、前記コンプレッサで加圧しながら、攪拌翼を回転して加圧タンク内の空気を水に溶存させて高酸素水を製造することを特徴とする。
【０００６】
ここで、貧酸素水を加圧タンクへ揚水する揚水ポンプを設けるとともに、脱気泡装置を有する放水パイプを設けることができる。また、コンプレッサの前段に酸素ボンベを加え、空気あるいは酸素を加圧、溶解することができる。
【０００７】
また、本発明の底質の浄化方法は、貧酸素水域に高酸素水を供給して行う底質の浄化方法であって、前記の高酸素水製造装置の加圧タンクに水を収容し、給水バルブを閉塞してコンプレッサで加圧タンクを加圧し、同時に加圧タンク内の攪拌翼を回転して加圧タンク内の空気を水に溶存させて高酸素水を製造し、加圧バルブを閉塞し、放水バルブを開放して高酸素水を貧酸素水域へ放水して行うものである。
【０００８】
ここで、揚水ポンプで貧酸素水を連続して揚水し、コンプレッサで加圧タンクを連続して加圧し、同時に加圧タンク内の攪拌翼を回転して加圧タンク内の空気を貧酸素水に溶存させて高酸素水を製造し、残存した気泡を脱気泡装置で除外しながら高酸素水を連続的に貧酸素水域へ放水することができる。
【０００９】
【本発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら、本発明に係る一実施の形態について説明する。
図１は高酸素水製造装置の基本構成を示す説明図で、図２は実施例を示す概略図である。
【００１０】
＜イ＞高酸素水製造装置（図１）
高酸素水製造装置１は、水や貧酸素水７１を収容する加圧タンク１０と、この加圧タンク１０を加圧するコンプレッサ２０と、加圧タンク１０内に回転自在に設けた攪拌翼３０とからなる。
コンプレッサ２０で加圧しながら、攪拌翼３０を回転して加圧タンク１０内の空気を水や貧酸素水７１に溶存させて溶存酸素濃度の高い高溶存酸素水８０（以下、高酸素水８０という）を製造する。
【００１１】
＜ロ＞加圧タンク（図１、図２）
加圧タンク１０は、鉛直方向に延びる円筒状の本体１１と、この本体１１の上下端を塞ぐ上蓋１２と下蓋１３とからなる密閉状の圧力容器である。
上蓋１２には給水パイプ４０と送気パイプ２１が接続しており、下蓋１３には放水パイプ５０が接続している。また、上蓋１２に加圧タンク１０内の圧力を測定する圧力計１６を取り付けている。
給水パイプ４０の先端を河川、湖沼、運河などの貧酸素水域７０に設置しており、貧酸素水７１を加圧タンク１０へ導くことができる。なお、給水パイプ４０は水道水を導くようにしてもよい。
加圧タンク１０内は、水や貧酸素水７１による液相部１５と空気による気相部１４とが形成される。
【００１２】
＜ハ＞コンプレッサ（図１、図２）
コンプレッサ２０はエアコンプレッサなどである。
コンプレッサ２０と加圧タンク１０との間を送気パイプ２１で接続し、コンプレッサ２０からの圧縮エアを加圧タンク１０に供給する。なお、コンプレッサ２０の前段に酸素ボンベ（図示せず）を加え、酸素を加圧、供給してもよい。
送気パイプ２１の途中にレギュレータ２３を取り付けておく。レギュレータ２３を調整して圧縮エアの供給量を調節することで、加圧タンク１０に対する加圧力を調整できる。
【００１３】
＜ニ＞バルブ（図１、図２）
バルブには、給水バルブ４１、加圧バルブ２２及び放水バルブ５１がある。
給水バルブ４１は給水パイプ４０に取り付けてあり、開放することで水や貧酸素水７１を加圧タンク１０内へ供給する。加圧バルブ２２は送気パイプ２１に取り付けてあり、開放することで圧縮したエアを加圧タンク１０内に供給し、加圧タンク１０内を加圧する。
放水バルブ５１は放水パイプ５０に取り付けてあり、開放することで加圧タンク１０内の高酸素水８０を放出する。なお、放水パイプ５０は途中に流量計５２を設け、先端が底質付近の貧酸素水域７０に配置されるように設置する。
これらバルブ２２、４１、５１を、例えば電磁弁などで構成すれば、バルブ２２、４１、５１の切り替えを自動的に行うことができる。
【００１４】
＜ホ＞攪拌翼（図１、図２）
攪拌翼３０は加圧タンク１０内の液相部１５を攪拌するもので、例えば複数枚のプロペラ状の攪拌羽根などからなる。
攪拌翼３０を先端に取り付けた攪拌棒３１を、加圧タンク１０の中央に回転自在に設置する。攪拌棒３１の後端を上蓋１２から突出し、図示していないモータに連結する。
モータを駆動して攪拌翼３０を回転させることにより、液相部１５を攪拌して内部に渦をつくり、急激に気相部１４の空気を加圧状態に応じた飽和濃度まで容易に溶解することができる。
【００１５】
＜ヘ＞高酸素水の製造（図１、図２）
水や貧酸素水７１を加圧タンク１０内に導き、加圧タンク１０内に水や貧酸素水７１による液相部１５と、空気による気相部１４とを形成する。
コンプレッサ２０で加圧しながら、攪拌翼３０を回転することで内部に渦をつくり、気相１４の空気を液相１５に加圧状態に応じた飽和濃度まで溶解し、高酸素水８０を製造する。溶解濃度は、加圧する圧力と攪拌速度及び攪拌時間によって任意に調整が可能である。
【００１６】
一例をあげると、約２０リットルの加圧タンク１０に水道水を入れ、２気圧の加圧を行いながら攪拌翼３０を毎分１００回転程度で回転させると、約１０秒の回転で溶存酸素濃度は飽和濃度の１２２％の高酸素水８０をつくる。４気圧の加圧では約２０秒の回転で飽和濃度の２１５％以上の高酸素水８０をつくる。
従来の曝気方式では大気圧下の飽和濃度までしか酸素を溶存させることができないが、本発明によれば加圧力に応じた飽和濃度まで溶存することができる。
【００１７】
次に高酸素水製造装置１を使用して、底質を浄化する方法について説明する。
【００１８】
＜イ＞揚水
底質付近の貧酸素水域７０に給水パイプ４０を設置する（図１参照）。
給水パイプ４０の途中に揚水ポンプ６０（図４参照）を設置し、揚水ポンプ６０で底質直上の貧酸素水７１を揚水し、給水バルブ４１を開放して貧酸素水７１を陸上の加圧タンク１０内に供給する。なお、揚水した貧酸素水７１をフィルタ（図示せず）でゴミなどの不要物を除去して加圧タンク１０内へ供給するのが好ましい。
このように貧酸素水７１を給水パイプ４０で加圧タンク１０内に導き、加圧タンク１０内に貧酸素水７１による液相部１５と空気による気相部１４とを形成する。
【００１９】
＜ロ＞加圧、攪拌
給水バルブ４１を閉塞して加圧バルブ２２を開放し、コンプレッサ２０から圧縮したエアを加圧タンク１０内へ供給する。
コンプレッサ２０の駆動と同時に、モータ（図示せず）を駆動して攪拌棒３１とともに攪拌翼３０を回転する。
圧縮したエアによって加圧タンク１０内が加圧され、加圧と同時に攪拌翼３０で攪拌されて内部に渦をつくるので、急激に気相の空気を液相に加圧状態に応じた飽和濃度まで溶解する。なお、コンプレッサ２０の前段に酸素ボンベを加えた場合は、空気あるいは酸素を加圧、溶解する。
このように高酸素水製造装置１で製造された高酸素水８０は、加圧タンク１０内に蓄えられる。
【００２０】
＜ハ＞放水
加圧バルブ２２を閉塞して放水バルブ５１を開放し、必要な量の高酸素水８０を放水バルブ５１、流量計５２、放水パイプ５０を通して底質付近の貧酸素水域７０へ放水する。放水が終了したら、再び揚水し、同様の手順を繰り返して貧酸素の環境を高酸素濃度の環境に改善する。
溶存酸素濃度が飽和濃度の２００％以上の高酸素水８０とすることができるため、広い水域に対しても少量の高酸素水８０を水底に送ることで水質の改善を図り、浄化することが可能となる。
放水パイプ５０の途中に冷却器などを取り付けて、高酸素水８０を冷却して密度を高めてから水底へ放水してもよい。冷却することによって高酸素水８０が水面上に上昇するまでに時間がかかり、水底近くの貧酸素水域７０と長時間接触するため、より多くの溶存酸素を貧酸素水域７０に供給する。
また、高酸素水製造装置１を船上などに搭載し、移動しながら底質を浄化するようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態２】
加圧タンク１０を複数設置し、これら加圧タンク１０に１台のコンプレッサ２０を接続して構成してもよい（図３参照）。
給水パイプ４０を分岐して、給水バルブ４１を介して夫々の加圧タンク１０に接続するとともに、放水パイプ５０を途中で合流する。交互に運転することによって高酸素水８０の放水流量を一定に保つことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態３】
貧酸素水７１を連続して揚水し、管路（供給パイプ４０と放水パイプ５０）の中間に高酸素水製造装置１を配置し、高酸素水８０を連続的に放水してもよい（図４参照）。
貧酸素水７１を揚水ポンプ６０で連続的に加圧タンク１０へ揚水し、コンプレッサ２０で加圧タンク１０を連続的に加圧し、同時に加圧タンク１０内の攪拌翼３０を回転しながら、加圧タンク１０内の空気を貧酸素水７１に溶存させて高酸素水８０を製造する。この場合、コンプレッサ２０からは管内水圧より高い圧力に調整したエアを加圧タンク１０へ供給する。
放水パイプ５０の途中に脱気泡装置５３を設け、溶存せずに残存した気泡を脱気泡装置５３で除外しながら高酸素水８０を連続的に貧酸素水域７０へ放水する。
本例によれば連続的に高酸素水８０を供給でき、効果的に貧酸素水域７０を浄化できる。
【００２３】
【本発明の効果】
本発明は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞従来の曝気方式では大気圧下の飽和濃度までしか酸素を溶存させることができないが、本発明ではコンプレッサで任意に加圧できるので、加圧力に応じた飽和濃度まで溶存させることができる。
＜ロ＞従来のような飽和濃度程度の溶存酸素水と異なり、溶存酸素濃度が飽和濃度の２００％以上の高酸素水とすることができるため、広い水域に対しても少量の高酸素水を水底に送ることで水質の改善を図り、浄化することが可能となる。
＜ハ＞酸素の溶存濃度は加圧力と攪拌速度、攪拌時間を調整することによって任意の濃度にすることができる。このため、周辺状況や底質の条件に適した浄化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高酸素水製造装置の基本構成を示す説明図。
【図２】高酸素水製造装置の実施例を示す概略図。
【図３】他の実施例を示す説明図。
【図４】他の実施例を示す説明図。
【符号の説明】
１・・・・高酸素水製造装置
１０・・・加圧タンク
２０・・・コンプレッサ
２２・・・加圧バルブ
３０・・・攪拌翼
４１・・・給水バルブ
５１・・・放水バルブ
５３・・・脱気泡装置
６０・・・揚水ポンプ
７０・・・貧酸素水域
７１・・・貧酸素水
８０・・・高酸素水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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