(57)【要約】【課題】本発明は高濃度酸素供給機構部付底泥水質改善装置に関し、特に湖沼等の閉鎖水域における水質改善を行うものであり、底泥水を好気状態に保ち、かつ中和剤散布によるアルカリ性雰囲気によって微生物を活性して水の浄化とリンの溶出を抑制するものである。【解決手段】湖沼等の閉鎖水域２の水面上２ａに浮かせる浮体１と、該浮体上に設けられる酸素発生機構部３および酸素圧縮機構部４と、閉鎖水域の水面下２ｂでの水Ｗを吸入し、酸素溶解槽６に接続される駆動源としての水中ポンプ５と、該水中ポンプから供給される水Ｗ１と酸素圧縮機構部から圧送される酸素Ｏ２とを混合し、前記酸素溶解槽内に一緒に圧送させるエジェクター７と、該エジェクターの外側に設けられた散布ノズル８とよりなる酸素供給機構部９を閉鎖水域の底泥層Ｔ近くに巻上機１０を介して上昇可能に前記浮体から懸垂される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湖沼等の閉鎖水域の水面上に浮かせる浮体と、該浮体上に設けられる酸素発生機構部および酸素圧縮機構部と、閉鎖水域の水面下で水を吸入し、酸素溶解槽に接続される駆動源としての水中ポンプと、該水中ポンプから供給される水と前記酸素圧縮機構部から圧送される酸素とを混合し、前記酸素溶解槽内に一緒に圧送させるエジェクターと、該酸素溶解槽の外側に設けられた散布ノズルとよりなる酸素供給機構部を前記閉鎖水域の底泥層近くに巻上機を介して昇降可能に前記浮体から懸垂されることを特徴とした高濃度酸素供給機構部付底泥水質改善装置。
【請求項２】
前記酸素供給機構部は、前記巻上機の牽引索を中心に前記散布ノズルから噴射される高濃度酸素水の噴射時の反力を利用して設置位置を調整自在に旋回可能に設けられることを特徴とした請求項１に記載の高濃度酸素供給機構部付底泥水質改善装置。
【請求項３】
前記酸素供給機構部には、噴射手段を設けることにより、該噴射手段から噴射される噴射水により前記閉鎖水域における底泥層を深耕可能に設けることを特徴とした請求項１、請求項２に記載の高濃度酸素供給機構部付底泥水質改善装置。
【請求項４】
前記浮体には、前記酸素供給機構部の散布ノズルに中和剤を薬液供給管を介して供給可能な中和剤供給口を設けることにより、高濃度酸素水に対し中和剤を混和して前記散布ノズルから底泥層に散布可能に設けたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３に記載の高濃度酸素供給機構部付底泥水質改善装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高濃度酸素供給機構部付底泥水質改善装置に関し、特に湖沼、ダム等の閉鎖水域における水質改善を行うものであり、底泥水を好気状態に保ち、かつ中和剤散布によるアルカリ性雰囲気によって微生物を活性化して底泥水の浄化とリンの溶出を抑制するものである。
【０００２】
【従来の技術】
湖沼等の水処理として底層に酸素を供給する装置には、深層曝気方法と陸上設置形の酸素供給方法とが知られている。
このうち、陸上設置形の酸素供給方法は、陸上に設置したポンプにより底層水を汲み上げ、酸素溶解装置により酸素を供給管を通じて溶解して底層に酸素水を返送するものであった。
【０００３】
また、深層曝気方法の装置としては、例えば縦型の処理槽の中央部に槽底近くまで垂設し、外周の所望深さには略円弧状をなした返流板が設けられ、下端はフラワー状に拡開する拡管部および該拡管部内には円錐台状の隆起頭部を設けた下降水流用の内筒管と、該内筒管の外周に上端部から所要位置まで同心状に設けられた下降曝気水流用の外筒管と、該外筒管の上端部に設けられた好気性雰囲気を造り出すための空気供給管と、前記内筒管および前記外筒管の各上端部における入口を臨むように設けられ、かつ内筒管および外筒管に下降水流を形成するためのインペラを駆動源としてのモータにより回転自在に地上部に設けたものがある（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２３９３９５号公報（第１−第４頁、図１，図６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記特許文献１に記載の従来の深層曝気方法は、内筒管の上端部に臨まれるように外筒管の外周部に取付けられている空気供給管から空気が外筒管内に噴出することにより外筒管内を水流が降下して内筒管の外周の所望深さに設けた返流板により案内されて上方向への返流として換流される。そして、前記内筒管および外筒管の上端部に臨まれて設けられたインペラがモータの駆動により回転されると、表面水は曝気されて下降水流になり、内筒管内を降下して行く。このように、内水管内を移送される下降水流は、内筒管の下端のフラワー状に拡開する拡管部内に設けた円錐台状の隆起頭部から湖沼の底層近くにおいて勢い良く噴出し、噴流を形成する。従って、底層の泥土を浮遊させ、底層水が表層へ回帰するものであるので、汚濁物質が拡散する等の問題を生じていた。
【０００６】
また、陸上設置形の上記従来の酸素供給方法は、陸上に設置したポンプにより先ず湖沼等の底層水を汲み上げる。それから、酸素溶解装置により酸素を供給管を通じて汲み上げた水内に溶解する。その後、このように酸素が溶存された水を再び湖沼等の底層に返送する方法であるので、底層に溶存酸素水を返送する間、水温が３〜５℃程度上昇してしまう。従って、折角、酸素が溶解されて底層に返送された溶存酸素水は、底層内に定着せずに熱対流を起こし、温度躍層を破壊する等の不都合を生じて水処理に支障を来たしていた。
【０００７】
また、特許文献１に記載の上記従来の深層曝気方法、および陸上設置形の上記従来の酸素供給方法の何れも水処理を行うために微生物の活性を促すのに必要なＰＨを調整するのに、中和剤を処理水に散布させる方策を採用してはいなかった。
【０００８】
本発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであり、湖沼等の底泥層の泥土を浮遊させて周囲に汚濁物質が拡散したり、温度が上昇して熱対流を生ずることなく、必要な適度な酸素を供給し、微生物の活性を促して効率的に水の浄化とリンの溶出を抑制し、さらには、構造が簡単で保守・点検が容易かつ確実に行え、製作、組立が容易に行え、製作コストおよび設備費が安価な高濃度酸素供給機構部付底泥水質改善装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の不都合を解決し、請求項１に記載の発明は、湖沼等の閉鎖水域の水面上に浮かせる浮体と、該浮体上に設けられる酸素発生機構部および酸素圧縮機構部と、閉鎖水域の水面下での水を吸入し、酸素溶解槽に接続される駆動源としての水中ポンプと、該水中ポンプから供給される水と前記酸素圧縮機構部から圧送される酸素とを混合し、前記酸素溶解槽内に一緒に圧送させるエジェクターと、該酸素溶解槽の外側に設けられた散布ノズルとよりなる酸素供給機構部を前記閉鎖水域の底泥層近くに巻上機を介して昇降可能に前記浮体から懸垂されることを特徴とするという手段を採用した。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記酸素供給機構部は、前記巻上機の牽引索を中心に前記散布ノズルから噴射される高濃度酸素水の噴射時の反力を利用して設置位置を調整自在に旋回可能に設けられることを特徴とするという手段を採用した。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１、請求項２において、前記酸素供給機構部には、噴射手段を設けることにより、該噴射手段から噴射される噴射水により前記閉鎖水域における底泥層を深耕可能に設けることを特徴とするという手段を採用した。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３において、前記浮体には、前記酸素供給機構部の散布ノズルに中和剤を薬液供給管を介して供給可能な中和剤供給口を設けることにより、高濃度酸素水に対し中和剤を混和して前記散布ノズルから底泥層に散布可能に設けたことを特徴とするという手段を採用した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の具体例の詳細を説明する。
図１は本発明の高濃度酸素供給機構部付底泥水質改善装置の一実施形態を示す配管図である。
【００１４】
１は湖沼、ダム等の閉鎖水域２における深層の水面上２ａに浮かせる浮体であり、この浮体１上には酸素発生機構部３および酸素圧縮機構部４とが設けられる。
５は酸素溶解槽６に接続される駆動源としての水中ポンプであり、この水中ポンプ５はエジェクター７と並列に接続され、前記閉鎖水域２の水面下２ａにおいて底泥層Ｔ近くの水Ｗを吸入するためのものである。そして、この水中ポンプ５は、吸入後に供給される水Ｗ１と前記酸素圧縮機構部４から圧送される酸素Ｏ２とを混合し、前記酸素溶解槽６内に一緒に圧送させる前記エジェクター７と、該酸素溶解槽６の外側に設けられる散布ノズル８とよりなる酸素供給機構部９を前記閉鎖水域２の底泥層Ｔ近くに巻上機１０を介して昇降可能に前記浮体１から水面下２ｂに懸垂される。深層とは３０〜８０ｍ位である。
【００１５】
前記浮体１は、例えば合成樹脂、金属板などにより封鎖された内部を中空に形成されることにより湖沼、ダム等の閉鎖水域２の水面上２ｂに浮かせる場合に、充分に浮力を得るようになっている。そして、浮体１は全体が一体に形成されても良いし、または複数個の浮体１を連結部材を用いて相互に結合されるものでもよい。また、この浮体１は、その外形は図に示されるものに限らず、適宜形状をなし、しかもその大きさは自由に設定される。
【００１６】
そして、巻上機１０の牽引索１１の巻上操作は、図には示さないが駆動源としてのモータを用いて巻上機１０の牽引索１１の巻上操作や繰出し操作を自動的に行い底泥層Ｔに対する酸素供給機構部９の特に散布ノズル８の設置距離Ｈを長短加減する。この際、図には示さないセンサーを用いてその信号により巻上機１０の前記モータを始動、停止、回転方向等を制御して牽引索１１を伸縮することにより散布ノズル８の底泥層Ｔからの設置距離Ｈを容易に加減することができる。
【００１７】
また、前記酸素供給機構部９は、前記巻上機１０の牽引索１１を中心に前記散布ノズル８から噴射される高濃度酸素水Ｗ２の噴射時の反力を利用して設置位置を調整自在に旋回可能に設けられる。この時、巻上機１０の牽引索１１の巻上操作や繰出し操作は、図には示さないがモータを用いて巻上げや繰出しが自動的に行われる。
【００１８】
また、前記酸素供給機構部９には、噴射手段１２を設けることにより、該噴射手段１２から噴射される噴射水Ｗ３により前記閉鎖水域２における底泥層Ｔを深耕可能に設ける。また、噴射手段１２は、本実施形態では噴射ノズルが使用されるが、この噴射ノズルの噴射方向や底泥層Ｔに対する距離並びに深耕深さは、自動的に自由に選択することができる。
【００１９】
また、前記浮体１には、前記酸素供給機構部９の散布ノズル８に中和剤Ｓを薬液供給管１３を介して供給可能な中和剤供給口１４を水面上２ｂに設けることにより、この薬液供給管１３から高濃度酸素水Ｗ２に対し中和剤Ｓを混和してＰＨを調整し、前記散布ノズル８から底泥槽Ｔに散布可能に設けている。
【００２０】
１５は水面上２ａの前記酸素発生機構部３と前記酸素溶解層６との間に接続された移送管１６の途中に水面下２ｂにおいて酸素溶解槽６に対して設けられたフロート式の酸素抜弁である。
【００２１】
また、１７は前記水中ポンプ５と前記エジェクター７との前段に設けられた水量調整弁である。
【００２２】
また、１８は散布ノズル８の噴射圧力を迅速かつ効率的に発揮するための絞り機構である。
【００２３】
本発明の一実施形態は以上の構成からなり、湖沼、ダム等の閉鎖水域２において、深層での水面上２ａに浮かせた浮体１上には酸素発生機構部３および酸素圧縮機構部４とが設けられるので、この酸素発生機構部３にて発生される酸素Ｏ２は、酸素圧縮機構部４にて圧縮されて高濃度になる。そして、この高濃度の酸素Ｏ２は、浮体１に対して牽引索１１を介して閉鎖水域２の水面下２ｂの底泥層Ｔ近くに懸垂されているエジェクター７に酸素供給管４Ａを通じて供給され、エジェクター７内に設けられたノズル（図には示さず）からエジェクター７に並列に配設した水中ポンプ５の前段に噴射される。
【００２４】
そして、水中ポンプ５が駆動されると、湖沼、ダム等の閉鎖水域２での底泥層Ｔ近くの水Ｗが水中ポンプ５内に吸引され、それから水Ｗ１は水中ポンプ５に並列に接続されたエジェクター７へと供給されるので、前述のように酸素圧縮機構部４から圧送される酸素Ｏ２と水Ｗ１とはエジェクター７にて混合され、水中ポンプ５の駆動力により後段の酸素溶解槽６内に一緒に圧送される。
【００２５】
その後、酸素溶解槽６内において所望量の高濃度の酸素Ｏ２が溶解され、散布ノズル８から閉鎖水域２の底泥層Ｔの近くの水中に散布される。このため、必要にして充分な酸素Ｏ２が、好気性の微生物に供給されて活性化し、微生物の働きを促し水Ｗの浄化に役立てることができる。
【００２６】
この際、エジェクター７により酸素Ｏ２が混合される水Ｗは、駆動ポンプ５が駆動されることにより前述のように底層水をホースなしに直接的に汲み上げられ、散布ノズル８から噴出するので、温度上昇がない。
従って、例えば陸上設置形の上記従来の酸素供給方法のように、酸素溶解装置により酸素を供給管を通じて溶解して酸素が溶存された水を再び湖沼の底泥層に返送するのとは異なり、陸上から湖沼等の底層に酸素水を返送する間、水温が３〜５℃程度も上昇して折角、酸素が溶存されて底層に返送される溶存酸素水が、底泥層内に定着せずに熱対流を起こし、温度躍層を破壊する等の不都合は生じない。
【００２７】
また、中和剤供給口１４が浮体１により水面上２ｂに設けられ、薬剤供給管１３を介して散布ノズル８の前段に接続されているので、中和剤Ｓは中和剤供給口１４から薬剤供給管１３を介して散布ノズル８に供給され、散布ノズル８から底泥層Ｔに対して散布されるため、ＰＨの調整が容易に行われて弱アルカリ性雰囲気になすことにより微生物を活性化し、リンの溶出を抑制することができる。
【００２８】
また、湖沼、ダム等の閉鎖水域２の底泥層Ｔの近くの水中に散布ノズル８から高濃度酸素水が噴射されると、浮体１に牽引索１１を介して懸垂された高濃度酸素機構部９は、散布ノズル８から噴射される高濃度酸素水Ｗ２の噴射時の反力により牽引索１１を中心に旋回可能になる。従って、底泥層Ｔに存在する流木等の障害物に邪魔されずに高濃度酸素機構部９の設置位置を調整し、移動することができ、散布ノズル８から広範囲に高濃度酸素水Ｗ２を噴射して散布することができる。
【００２９】
さらに、酸素供給機構部９には、噴射手段１２が設けられているので、噴射手段１２から噴射される噴射水により閉鎖水域２における底泥層Ｔは深耕される。
そして、底泥層Ｔに万遍なくかつ均一に噴射手段１２から高濃度酸素水Ｗ２を噴射して深耕することができる。
この際、噴射手段１２は、本実施形態では噴射ノズルが使用されるが、この噴射ノズルの噴射方向や底泥層Ｔに対する距離は、センサーを用いて検知し、その検知信号に基づいて自動的に自由に設定することにより閉鎖水域２における底泥層Ｔを所望深さに深耕することができる。
【００３０】
上記実施形態では、湖沼の深層での水質改善について代表的に説明したが、本発明の用途はこれに限ることなく広範であり、また設計変更は容易に行える。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の発明は、湖沼等の閉鎖水域の水面上に浮かせる浮体と、該浮体上に設けられる酸素発生機構部および酸素圧縮機構部と、閉鎖水域の水面下で水を吸入し、酸素溶解槽に接続される駆動源としての水中ポンプと、該水中ポンプから供給される水と前記酸素圧縮機構部から圧送される酸素とを混合し、前記酸素溶解槽内に一緒に圧送させるエジェクターと、該酸素溶解槽の外側に設けられた散布ノズルとよりなる酸素供給機構部を前記閉鎖水域の底泥層近くに巻上機を介して昇降可能に前記浮体から懸垂されることを特徴とするので、湖沼等の底層の泥土を浮遊させて周囲に汚濁物質が拡散したり、温度が上昇して熱対流を生ずることなく、必要な適度な酸素を供給し、微生物の活性を促して効率的に水の浄化とリンの溶出を抑制することができ、さらには、構造が簡単で保守・点検が容易かつ確実に行え、しかも製作、組立が容易に行え、製作コストおよび設備費が安価になる。
【００３２】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記酸素供給機構部は、前記巻上機の牽引索を中心に前記散布ノズルから噴射される高濃度酸素水の噴射時の反力を利用して設置位置を調整自在に旋回可能に設けられることを特徴とするので、設置位置を調整したり、移動することができるため広範囲に散布ノズルから高濃度酸素水を噴射して散布することができる。
【００３３】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１、請求項２において、前記酸素供給機構部には、噴射手段を設けることにより、該噴射手段から噴射される噴射水により前記閉鎖水域における底泥層を深耕可能に設けることを特徴とするので、底泥層に万遍なくかつ均一に散布ノズルから高濃度酸素水を噴射して散布することができる。
【００３４】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３において、前記浮体には、前記酸素供給機構部の散布ノズルに中和剤を薬液供給管を介して供給可能な中和剤供給口を設けることにより、高濃度酸素水に対し中和剤を混和して前記散布ノズルから底泥層に散布可能に設けたことを特徴とするので、中和剤はこの薬液供給管を介して散布ノズルの前段に供給されて散布ノズルから底泥層に散布されるため、ＰＨの調整が容易に行われて弱アルカリ性雰囲気になすことによりリンの溶出を抑制し、微生物を活性化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高濃度酸素供給機構部付底泥水質改善装置の一実施形態を示す配管図である。
【符号の説明】
１    浮体
２    閉鎖水域
２ａ  水面上
２ｂ  水面下
３    酸素発生機構部
４    酸素圧縮機構部
５    水中ポンプ
６    酸素溶解槽
７    エジェクター
８    散布ノズル
９    酸素供給機構部
１０  巻上機
１１  牽引索
１４  中和剤供給口
Ｗ    水
Ｗ２  高濃度酸素水
【図１】
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