(57)【要約】【課題】広い領域に渡って効率良く酸素を供給することが可能な水質浄化システムを提供する。【解決手段】水温又は塩分濃度または浮遊物質濃度が異なる「密度成層」（密度差により成層化された領域）を有する水域において、溶存酸素濃度を改善すべき水塊の水を吸引する吸引手段と、吸引した水に酸素を溶解し、その酸素溶解水を前記吸引した水塊へ吐出する吐出手段と、前記水域の物理現象を検出する検出器とを具備し、前記改善すべき密度の異なる最低２地点を含むように前記検出器を水深方向に複数個配置した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水温又は塩分濃度または浮遊物質濃度が異なる「密度成層」（密度差により成層化された領域）を有する水域において、溶存酸素濃度を改善すべき水塊の水を吸引する吸引手段と、吸引した水に酸素を溶解し、その酸素溶解水を前記吸引した水塊へ吐出する吐出手段と、前記水域の物理現象を検出する検出器とを具備し、前記改善すべき密度の異なる最低２地点を含むように、前記検出器を水深方向に複数個配置したことを特徴とする水質浄化システム。
【請求項２】
前記検出器は温度計であることを特徴とする請求項１記載の水質浄化システム。
【請求項３】
前記検出器は導電率計であることを特徴とする請求項１記載の水質浄化システム。
【請求項４】
前記検出器は浮遊物質濃度計であることを特徴とする請求項１記載の水質浄化システム。
【請求項５】
前記検出器は前記溶存酸素濃度を改善すべき水塊を含んで、少なくとも２個設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水質浄化システム。
【請求項６】
前記検出器はフロートから延長された紐に吊るされ、紐の端部が水底に配置したアンカーにより所定位置に固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水質浄化システム。
【請求項７】
前記酸素溶解水を前記溶存酸素濃度を改善すべき水塊に吐出するに際しては水面に対して平行若しくは僅かに下方に向けて吐出するようにしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の水質浄化システム。
【請求項８】
前記酸素溶解水を前記溶存酸素濃度を改善すべき水塊に吐出するに際しては水面に対して垂直方向に吐出した水が水平方向に広がるように構成し、かつ、吐出された水によって水平方向の乱流が発生しない程度の速度で吐出するようにしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の水質浄化システム。
【請求項９】
前記酸素溶解水を前記溶存酸素濃度を改善すべき水塊に吐出するに際してはその水塊の水温と同等の温度に冷却するための冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の水質浄化システム。
【請求項１０】
前記冷却手段は前記溶存酸素濃度を改善すべき水塊に配置され、パイプの外側に熱交換用のフィンを複数設けたことを特徴とする請求項８記載の水質浄化システム。
【請求項１１】
前記冷却手段は前記溶存酸素濃度を改善すべき水塊に配置され、コイル状又は蛇行配管等により配管を延長して構成したことを特徴とする請求項８記載の水質浄化システム。
【請求項１２】
前期水域を前記温度計で監視し、前記溶存酸素濃度を改善すべき水塊の温度が所定のレベルに達したときに吸引及び吐出を中止するようにしたことを特徴とする請求項１または２又は請求項４乃至１０のいずれかに記載の水質浄化システム。
【請求項１３】
前期水域を前記導電率計で監視し、前記溶存酸素濃度を改善すべき水塊の導電率が所定のレベルに達したときに吸引及び吐出を中止するようにしたことを特徴とする請求項１または３又は請求項４乃至１０のいずれか記載の水質浄化システム。
【請求項１４】
前期水域を前記浮遊物質濃度計で監視し、前記溶存酸素濃度を改善すべき水塊の浮遊物質濃度が所定のレベルに達したときに吸引及び吐出を中止するようにしたことを特徴とする請求項１または３又は請求項４乃至１０のいずれか記載の水質浄化システム。
【請求項１５】
溶存酸素濃度を改善すべき水塊が存在する水域を複数領域に分割しそれぞれの領域に所定の距離を隔てて吸引／吐出口を設け、所定時間毎もしくはそれぞれの領域の溶存酸素濃度が所定のレベルに達したときに吸引／吐出口を切換えるようにしたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の水質浄化システム。
【請求項１６】
吸引／吐出する水の少なくとも一方の溶存酸素濃度を測定する手段を設け、溶存酸素濃度が所定のレベルに達したときに吸引及び吐出を中止するようにしたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の水質浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は湖沼、池、ダム等の閉鎖性水域等における溶存酸素（以下、ＤＯという）濃度や底層の水質および底質の改善システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
海（港湾）、湖沼、河川、ダム、堀等には生活排水や産業排水等が流入し、汚濁負荷を増大させている。また、港湾、ダム、堰は人工的な閉鎖性水域となり、自浄作用に必要な酸素を供給できなくなる。特に下層は酸素供給が消費量より少なくなり貧酸素状態となってしまう。
【０００３】
下層水が貧酸素状態に陥ると、底泥中の有機物は嫌気分解され、硫化水素やメタンガス等の生物にとって有害な物質が生成される。
また、底泥が酸素不足になるとリン等の栄養塩が溶出し易くなり、水中の栄養塩濃度を高め、赤潮等、植物プランクトンの異常増殖を引き起こす原因となる。
【０００４】
図１３は、港湾、湖沼、ダム、湖等（以下これらを総称して湖沼という）において夏季は水面付近（上層）は温度が高く、水深が下がると急に温度が低下する温度躍層Ａが形成された状態を示すもので、水底（下層）付近は温度が一番低くなっている（実線Ｃは温度分布曲線を示している）。
【０００５】
こうした状態では下層の温度が低く密度が大きい水は水塊を形成しており、表層付近の水温が高く密度が小さい水との混ざり合いはほとんどない。
従って、表層付近のＤＯ濃度の高い水は、下層へ供給されることはなく、下層の貧酸素状態は解消されない状態となっている。
【０００６】
このようなことは水温により成層化される水域だけでなく、汽水域のように塩分濃度の急激な変化が起きる塩分躍層の形成によっても同様な現象を生ずる。
本発明では、温度や塩分濃度または浮遊物質濃度の急変により密度差が生じ、成層化された水域より深い層を下層と定義する。
【０００７】
図１４はこのように劣化した下層の水質を改善する従来の装置を示すもので、散気装置によるもの、水流発生装置によるものなどの改善技術があり、図１４では湖沼の左側に散気装置による酸素供給技術を右側に水流発生装置による酸素供給技術を示している。
【０００８】
先づ、散気装置による酸素供給技術について説明する。散気装置はコンプレッサ２２により水底まで空気を送り、これを散気板２３から水底に放出するもので、下層の溶存酸素増加、及び連行水による温度躍層の破壊による上層からの溶存酸素を下層に供給することを狙ったものである。
【０００９】
次に、水流発生装置による酸素供給技術について説明する。図１４の右側に示すように、この酸素供給技術においては、水流発生装置を構成するポンプ２４によって溶存酸素の豊富な上層の水を吸い、下層に放出することにより周囲の水を連行水とし、下層水と混合させて溶存酸素供給を行うものである。
【００１０】
図１５は従来技術の他の例（原理図）を示すもので特開平１１−４７７８６号公報に記載されたものである。
図１５において、２０はポンプ船と称され、植物プランクトン及びＤＯ濃度の豊富な湖沼２１の表層水を吸水管２５を介してポンプ２４で吸込み、送水管２６にて下層（図中Ｂの領域）まで送り吐出口２７から放出させるものである。
【００１１】
下層Ｂと上層（図中Ａの領域）の境界は温度躍層２８と称され水の密度差が存在する。このため、下層Ｂへ送り込まれた表層水は下層Ｂの密度が大きい水と混合して、多少下層Ｂに留まり、プランクトン増殖を抑制する作用がある。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−４７７８５号公報  （第７頁、図８）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１４の左側に示す水底に配置した散気板から空気を放出する方法では上昇流が発生して底泥を巻き上げ、水質をかえって悪化させてしまうという問題があった。
【００１４】
次に図１４の右側に示す水流発生装置を用いたものや、図１５に示す表層水をポンプで吸込み、下層で吐出させるものは上層の水の酸素溶解率が限られており、また、上層の水と下層の水に温度差があるため下層に送られた上層水は上方へ移動してしまい、この場合も改善箇所が限られたものとなり、効率的に問題があった。
【００１５】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、ＤＯ濃度を改善すべき水塊の水を汲み上げて酸素を注入し、高濃度酸素溶解水として再び汲み上げた水塊に戻すことにより、改善すべき水塊に限定し広い領域に渡って効率良く酸素を供給するとともに、底泥を巻き上げることのない水質浄化システムを提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する為に本発明は、請求項１においては、
水温又は塩分濃度又は浮遊物質濃度が異なる「密度成層」（密度差により成層化された領域）を有する水域において、溶存酸素濃度を改善すべき水塊の水を吸引する吸引手段と、吸引した水に酸素を溶解し、その酸素溶解水を前記吸引した水塊へ吐出する吐出手段と、前記水域の物理現象を検出する検出器とを具備し、前記改善すべき密度の異なる最低２地点を含むように、前記検出器を水深方向に複数個配置したことを特徴とする。
【００１７】
請求項２においては、請求項１記載の水質浄化システムにおいて、前記検出器は温度計であることを特徴とする。
【００１８】
請求項３においては、請求項１記載の水質浄化システムにおいて、前記検出器は導電率計であることを特徴とする。
【００１９】
請求項４においては、請求項１記載の水質浄化システムにおいて、前記検出器は浮遊物質濃度計であることを特徴とする。
【００２０】
請求項５においては、請求項１乃至４のいずれかに記載の水質浄化システムにおいて、前記検出器は前記ＤＯ濃度を改善すべき水塊を含んで少なくとも２個設けたことを特徴とする。
【００２１】
請求項６においては、請求項１乃至４のいずれかに記載の水質浄化システムにおいて、前記検出器はフロートから延長された紐に吊るされ、紐の端部が水底に配置したアンカーにより所定位置に固定されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項７においては、請求項１乃至６のいずれかに記載の水質浄化システムにおいて、前記酸素溶解水を前記ＤＯ濃度を改善すべき水塊に吐出するに際しては水面に対して平行若しくは僅かに下方に向けて吐出するようにしたことを特徴とする。
【００２３】
請求項８においては、請求項１乃至６のいずれかに記載の水質浄化システムにおいて、前記酸素溶解水を前記溶存酸素濃度を改善すべき水塊に吐出するに際しては水面に対して垂直方向に吐出した水が水平方向に広がるように構成し、かつ、吐出された水によって水平方向の乱流が発生しない程度の速度で吐出するようにしたことを特徴とする。
【００２４】
請求項９においては、請求項１乃至８のいずれかに記載の水質浄化システムにおいて、前記酸素溶解水を前記ＤＯ濃度を改善すべき水塊に吐出するに際してはその水塊の水温と同等の温度に冷却するための冷却手段を設けたことを特徴とする。
【００２５】
請求項１０においては、請求項９記載の水質浄化システムにおいて、前記冷却手段は前記ＤＯ濃度を改善すべき水塊に配置され、パイプの外側に熱交換用のフィンを複数設けたことを特徴とする。
【００２６】
請求項１１においては、請求項９記載の水質浄化システムにおいて、前記冷却手段は前記ＤＯ濃度を改善すべき水塊に配置され、コイル状又は蛇行配管等により配管を延長して構成したことを特徴とする。
【００２７】
請求項１２においては、請求項１または２又は請求項５乃至１１のいずれかに記載の水質浄化システムにおいて、前記水域を前記温度計で監視し、前記ＤＯ濃度を改善すべき水塊の温度が所定のレベルに達したときに吸引及び吐出を中止するようにしたことを特徴とする。
【００２８】
請求項１３においては、請求項１または３又は請求項５乃至１１のいずれか記載の水質浄化システムにおいて、前記水域を前記導電率計で監視し、前記ＤＯ濃度を改善すべき水塊の導電率が所定のレベルに達したときに吸引及び吐出を中止するようにしたことを特徴とする。
【００２９】
請求項１４においては、請求項１または４又は請求項５乃至１１のいずれか記載の水質浄化システムにおいて、前記水域を前記浮遊物質濃度計で監視し、前記ＤＯ濃度を改善すべき水塊の浮遊物質濃度が所定のレベルに達したときに吸引及び吐出を中止するようにしたことを特徴とする。
【００３０】
請求項１５においては、請求項１乃至１４のいずれかに記載の水質浄化システムにおいて、ＤＯ濃度を改善すべき水塊が存在する水域を複数領域に分割しそれぞれの領域に所定の距離を隔てて吸引／吐出口を設け、所定時間毎もしくはそれぞれの領域の溶存酸素濃度が所定のレベルに達したときにに吸引／吐出口を切換えるようにしたことを特徴とする。
【００３１】
請求項１６においては、請求項１乃至１５のいずれかに記載の水質浄化システムにおいて、吸引／吐出する水の少なくとも一方の溶存酸素濃度を測定する手段を設け、溶存酸素濃度が所定のレベルに達したときに吸引及び吐出を中止するようにしたことを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の水質浄化システムの構成例を示す概略図である。図において、１は例えば市販のＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式を用いた酸素発生装置である。２は酸素発生器に空気を送出するコンプレッサである。３は吸引ポンプであり、湖沼２１の下層からパイプ５ａを介して水を汲み上げ、酸素溶解装置４に供給する。
【００３３】
酸素溶解装置４は例えば特開平１１−２０７１６２号公報に記載されたようなもので、図では省略するが、汲み上げた水が密閉タンクに注入され、同時に酸素発生装置で生成された酸素が加圧状態で供給される。そして、タンクに貯溜された水の水面に斜め上方向から汲み上げた水を噴射することにより、水に渦巻きを発生させながら酸素を溶け込ませるように構成されている。
【００３４】
上述の装置によれば泡の発生を抑制しながら高濃度の酸素溶解水を生成することができる。
生成された高濃度酸素溶解水は図示しない加圧ポンプ等の加圧手段により加圧されてパイプ５ｂを介して湖沼などの下層水塊に吐出される。
【００３５】
６（ａ，ｂ）はフロート（浮子）で、フロート６ａには所定の箇所に紐７ａの一端が接続され、他端は水底に配置されたアンカー８ａに接続されている。なお、この紐は例えばステンレス鋼やプラスチック樹脂等の腐食し難いものが使用され、深さ方向に所定の間隔で複数（図では６個）の温度センサ（９ａ〜９ｆ）が固定されている。なお、温度センサはＤＯ濃度を改善すべき水塊を含んで最低２台あればよい。
【００３６】
１０はドーナツ状に形成された浮き輪で、この浮き輪１０には外周を略３等分した箇所に３本の紐７ｃ，７ｄ，７ｅの一端が接続されている。そして、紐の他端はアンカー８ａを中心に所定の半径で描いた円周を略３等分した箇所に配置されたアンカー８ｂ，８ｃ，８ｄに接続されており、浮き輪１０は温度センサ９ｂと９ｃの間に沈められた状態で配置されている。
【００３７】
浮き輪１０には紐７ｂの一端が接続され他端は水面に浮かぶ浮子６ｂに接続されている。この紐７ｂの長さは増水や潮が満ちた場合などにより水面が上昇して浮子６ａが水中に没しても、６ｂのフロートは水中に没しないように余裕が持たせてある。
【００３８】
１２は測温抵抗体や熱電対等の温度センサ（９ａ〜９ｅ）からの信号を計測信号に変換する温度変換器、１３は入出力装置、１４は演算機能を有する表示手段であり、水深と水温の関係や水温の制御ポイント、躍層警報設定、制御目標水位、躍層範囲を演算した結果の傾き等が表示される。１６は吸引口、１７は吐出口である。
【００３９】
図２は湖沼２１の近傍に酸素発生装置１や酸素溶解装置４を配置した場合の本発明による水質浄化システムを示すもので、吐出パイプの先端に冷却手段１５を設けたものである。ここではパイプにドーナツ状のフィンを複数個設けた例を示している。この冷却手段１５の吐出口は水面に対して平行若しくは僅かに下向きにされる。なお、吸引口も平行か僅かに下向きに設けられ、これらは同じ深さの下層に配置されている。
【００４０】
図３は図２に示す冷却手段１５の詳細（ａ）と他の実施例（ｂ）を示すもので、（ｂ）は蛇行配管により下層での滞留時間を長くしている。この他パイプをコイル状に巻いたりしてもよい。
なお、吸入／吐出口を平行に維持する手段としては例えば水面に浮かべたフロート船をアンカーで繋留し、この船から平行に、かつ垂直に下層まで２本の棒を降しその棒の先端に水平に固定する。
【００４１】
図４は架台を設けたアンカー１８を水底に沈め、この架台に吸引口１６、吐出口１７を水平に固定した例を示す構成図である。
図４において、（１）で示す深さは例えば８ｍ，（２）は７．５ｍ，（３）で示す深さ（温度躍層Ａ）は４ｍである。また、アンカー１８は浮子６により水の吸引／吐出口が僅かに下方に向くように傾斜して配置されている。
【００４２】
図１，２，４において、高濃度酸素溶解水吐出口１７が水平若しくは僅かに下方に向けられ、また、吐出口からは高濃度酸素溶解水が吐出される為、吸引／吐出の水量は少ない水量で済む。その結果、水による底泥の巻き上げを防止することができる。なお、吸引されたＤＯ濃度を改善すべき水塊の水は酸素溶解装置４により高濃度に酸素が溶解され、生成された高濃度酸素溶解水は再びＤＯ濃度を改善すべき水塊に吐出されるが、吸引／吐出される途中や地上に配置された酸素溶解装置４で酸素を溶解している間に温度上昇が生じる。
【００４３】
その温度上昇は冷却手段により下層の水温と同等に冷却されるので高濃度酸素溶解水と下層の温度差に起因する上方（図２の矢印Ｂ方向）への拡散を防止することができ広い範囲に渡って水質浄化が可能である。
【００４４】
ところで、高濃度酸素溶解水が所定量吐出されると鉛直方向に緩やかな混合が起こりＤＯ濃度を改善すべき水塊（下層領域）の低温レベルが上昇する（又は上層領域の水温が下降する）。温度センサ９はＤＯ濃度を改善すべき水塊の上層と下層の温度変化を監視しており、ＤＯ濃度を改善すべき水塊の温度が予め定めた値に達すると温度変換器を介して表示手段１４に伝達される。その結果、表示手段の内部に組み込まれた警報機能が作動して吸入／吐出ポンプや酸素発生装置１及び酸素溶解装置４に対して運転の停止信号が出力される。
【００４５】
なお、広大な湖沼などの場合は１システムだけでは吸入／吐出量が限られ、酸素供給量が酸素消費量を下回ることが考えられる。その場合、湖沼の広さ、水深の具合、季節、流入／流出の程度を考慮して複数のシステムを配置する。
また、１システムで稼動した場合、所定の領域の溶存酸素量が高くなるに従って酸素移動効率が低下する。その場合は、図５に示すように吸引／吐出口を湖沼の所定の領域に複数個配置することも可能である。
【００４６】
図５において、Ａ，Ｂ，Ｃで示す部分は湖沼を３領域に区分けした状態を示すもので、それぞれの領域の水底付近にはパイプ５ａ〜５ｄを介して吸引口１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び吐出口１７ａ，１７ｂ，１７ｃが所定の距離を隔てて配置されている。１８ａ〜１８ｄはパイプ５ａ〜５ｆの流路を切換える例えば電磁弁である。
【００４７】
上述の構成において、はじめは電磁弁（ａ，ｂ）のみが開とされ、領域Ａの下層の吸引／吐出がおこなわれ、所定時間経過して酸素移動効率が低下したら電磁弁（ａ，ｂ）を閉として電磁弁（ｃ，ｄ）のみを開として、領域Ｂの浄化を行なう。更に所定時間が経過して領域Ｂの酸素移動効率が低下したら電磁弁（ｃ，ｄ）を閉として電磁弁（ｅ，ｆ）のみを開として、領域Ｃの浄化を行なう。
【００４８】
このように所定時間（日時）毎に又は図５に示すように吸引した下層水の溶存酸素の量をＤＯ濃度計１９ａで計測し、その計測値が予め定めた所定の値に改善された時点で電磁弁を切換えて運転することにより、１システムの稼動で広範囲の浄化が可能となる。なお、酸素溶解装置４の後段に設けたＤＯ濃度計１９ｂは前段に設けたＤＯ濃度計１９ａの値と比較して酸素溶解装置４の性能を監視するものである。この場合、所定の領域は深さ方向を含めた立体的な領域を含んでいるものとする。
【００４９】
例えば湖沼の底が階段状に深くなっている場合、段差部分の夫々に吸引／吐出口を配置し、最深部のＤＯ濃度が所定の値になった時にはその部分の吸引／吐出を中止し、他の段差部分の吸引／吐出を行なうことにより効率的な酸素の供給が可能となる。
【００５０】
図６，図７は本発明の水質浄化システムを用いて、ある貯水池における水塊のＤＯ濃度の改善を行った配置例を示すものである。
図６は本発明の水質浄化システムを設置した貯水池の平面図、図７は図６のセンターラインにおける断面図を示すものである。これらの図に示すように前ダム堤体のフロート２８上に設置された酸素溶解装置４から吸引／吐出パイプ５ａ，５ｂを延長し貯水池内の前ダム堤体から３０ｍのところに吸込口、７０ｍのところに吐出口を設けた。
【００５１】
また、前ダム堤体から５０ｍと１１０ｍのところに水深方向の水温とＤＯを測定するための温度センサおよびＤＯセンサを設置した。
センサ底部はアンカーで固定し、水面のフロートからケーブルを展張、温度センサは水深０．５ｃｍ、１．５ｍ、及び２．５ｍ以深は０．５ｍ間隔で、ＤＯ及びＯＲＰセンサは湖底面より約１ｍ上となる位置にそれぞれ設置した。吸込、吐出口にはそれぞれ水質分析用のサンプリング目標点とするためのブイを設置した。酸素発生装置は地上に設置したが、圧力容器を含む酸素溶解装置４は提体付近のフロート２８上に設置した。
【００５２】
また、この実施例では吸入／吐出口１６，１７をスピーカー状（末広がり）とし、水が３６０度の方向から吸引／吐出される構成とした。更に吸入に際しては底泥を吸込み難いように、また、吐出に際しては底泥を巻き上げないように中央部にコーン状の突起を有する円板３０を用い、これを吸入／吐出口１６，１７に所定の距離を隔てて対向して配置した。
【００５３】
このような吐出口１７から吐出される酸素溶解水は円板３０に当って３６０度の方向に広がっていくが、この場合の広がり速度によっては乱流となって底泥を巻き上げたり、水域層を乱す原因となる。従って本発明では酸素溶解水が層流状態で広がるように吐出速度を２０ｃｍ／秒以下とした。
【００５４】
図８は運転開始の前日の、提体から５０ｍ地点の水温と水深及びＤＯの状況を示している。両地点とも水深はおよそ６．３ｍとなっていた。この前週の台風の影響によって水温の勾配はなだらかになってしまったため、水温躍層はあまり明確ではないが、湖面付近と底層では１０℃以上の水温差が生じていた。また、ＤＯは４．５ｍ以深では完全に消費されている状況となっていた。
【００５５】
この翌日からテスト１として、酸素を溶解させずに２０時間、６時間３０分ほど停止した後さらに４２時間あまりの合計約３日間、９０ｍ３／ｈｒの流量で３０ｍ地点から底層水を汲み上げ７０ｍ地点で吐出させる運転を行った。
【００５６】
図９はテスト１の前日、運転開始後１日、同３日、及び運転停止３日後の水温と水深の状況を示している。
水温変化の状況から、テスト１によって４ｍ以深の底層水が緩やかに撹拌混合されているものと推測された。表層付近の水温上昇は好天が続いた影響と考えられた。
【００５７】
図１０は１１０ｍ地点の水温と水深の状況を示している。５０ｍ地点とほぼ同様の結果を示しており、４ｍ以深の水温の推移に、上流方向にも吐出水が拡散し湖底から約２ｍの高さまでの底層水が撹拌されている様子が顕れていた。終了後３日間の運転停止期間では、テスト１によって撹拌混合した湖底から２ｍまでの底層水の水温は、深さ方向にむかってなだらかに低下していたテスト１の前日のような状況までは戻らなかった。
【００５８】
テスト１終了の４日後から、酸素を溶解させた水を底層に戻すテスト２を開始した。吸込み及び吐出流量はテスト１と同じ９０ｍ３／ｈｒで、溶解装置出口で測定した吐出水のＤＯは運転開始から約５時間で５０ｍｇ／ｌに達し、その後の装置連続稼働中は５０〜６０ｍｇ／ｌ台で推移していた。５０ｍ地点のＤＯ上昇が確認された運転開始後３５時間経過以降は、水温の状況等を勘案し間欠運転とした。
【００５９】
図１１はテスト２の前日から開始５日後までの５０ｍ地点の水温と水深及びＤＯの状況を示している。吐出口の開口部が水深でおよそ５．５ｍから６ｍにかけて位置していることから、同地点で吐出位置より１．０〜１．５ｍ程度上方まで酸素供給が行われており、また、池底付近では底質によって酸素が消費されているものと考えられる。
【００６０】
図１２は吸入口と吐出口の中間である５０ｍ地点だけでなく、図６に示す貯水池の提体と垂直方向に引いたセンターラインに沿って、テスト２開始１日後のＤＯを測定した結果をにまとめたものである。
図１２によれば、約１日間の底層への高濃度酸素水の供給によって、吸込部（３０ｍ地点）と吐出口（７０ｍ地点）間だけでなく、上流方向にも酸素の供給ができていることが確認できる。水温に関しても、酸素供給開始後３日目以降、概ね５０％以下の稼働率での間欠運転により表層部と底層部で１０℃以上の温度差が保たれており、実験に用いたシステムによって、温度躍層を破壊せずに底層のみへの酸素供給ができることが実証できた。
【００６１】
本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。例えば温度センサ９の固定方法や浮き輪１０の形状等は実施例に限るものではない。
【００６２】
また、実施例では密度変化の検出の目安として温度センサを用いたが、汽水域などで塩水を含む場合は導電率計を用いて密度変化を検出する。また浮遊物質による密度変化がある水域では、浮遊物質濃度計を用いてその密度変化を検出する。
また、パイプ５の流路を切換える手段は電磁弁に限るものではない。
特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜５の発明によれば、水温又は塩分濃度または浮遊物質濃度が異なる「密度成層」（密度差により成層化された領域）を有する水域において、溶存酸素濃度を改善すべき水塊の水を吸引する吸引手段と、吸引した水に酸素を溶解し、その酸素溶解水を前記吸引した水塊へ吐出する吐出手段と、前記水域の物理現象を検出する検出器とを具備し、前記改善すべき密度の異なる最低２地点を含むように前記検出器を水深方向に複数個配置したので、下層の水質・底質改善を効果的に行なうことができる。
【００６４】
請求項６の発明によれば、検出器がフロートから延長された紐に吊るされ、紐の端部が水底に配置したアンカーにより所定位置に固定されているので所定の領域の水温を連続して監視することができる。
【００６５】
請求項７の発明によれば、酸素溶解水を前記ＤＯ濃度を改善すべき水塊に吐出するに際し、水面に対して平行方向に吐出するようにしたので底泥を巻き上げることがない。
【００６６】
請求項８の発明によれば、
前記酸素溶解水を前記溶存酸素濃度を改善すべき水塊に吐出するに際しては水面に対して垂直方向に吐出した水が水平方向に広がるように構成し、かつ、吐出された水によって水平方向の乱流が発生しない程度の速度で吐出するようにしたので、限定した水塊の水質浄化が可能となる。
【００６７】
請求項９〜１１の発明によれば、酸素溶解水をＤＯ濃度を改善すべき水塊に吐出するに際し、ＤＯ濃度を改善すべき水塊の水温と同等の温度に冷却するための冷却手段を設けたので、効果的な水質浄化を図ることができる。
【００６８】
請求項１２〜１４の発明によれば、水域のＤＯ濃度を改善すべき水塊を温度計や導電率計または浮遊物質濃度計で監視し、ＤＯ濃度を改善すべき水塊の温度や導電率、浮遊物質濃度が所定のレベルに達した時に吸引及び吐出を中止するようにしたので電力の消費を押さえることができ、経済的な水質浄化システムを実現することができる。
【００６９】
請求項１５の発明によれば、浄化すべき領域を複数領域に分割しそれぞれの領域に所定の距離を隔てて吸引／吐出口を設け所定時間毎に吸引／吐出口を切換えるようにしたので、所定時間（日時）毎もしくはそれぞれの領域の溶存酸素濃度が所定のレベルに達したときに電磁弁を切換えて運転することにより、１システムの稼動で広範囲の浄化が可能な水質浄化システムを実現することができる。
【００７０】
請求項１６の発明によれば、吸引／吐出する水の少なくとも一方の溶存酸素濃度を測定する手段を設け、溶存酸素濃度が所定のレベルに達したときに吸引及び吐出を中止するようにしたので、電力の消費を押さえることができ、経済的な水質浄化システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す図である。
【図２】冷却手段を用いた場合の高濃度酸素溶解水の広がり具合を示す図である。
【図３】冷却手段の一例を示す図である。
【図４】冷却手段を用いた場合の高濃度酸素溶解水の広がり具合を示す図である。
【図５】冷却手段の一例を示す図である。
【図６】本発明の水質浄化システムを用いて実証テストを行った貯水池の設置平面図である。
【図７】図６のセンタラインでの断面図である。
【図８】実験開始前の５０ｍ地点でのＤＯと水温と水深の関係を示す図である。
【図９】実験開始（テスト１）前後の５０ｍ地点での水温と水深の関係を示す図である。
【図１０】実験開始（テスト１）前後の７０ｍ地点での水温と水深の関係を示す図である。
【図１１】実験開始（テスト２）後の５０ｍ地点でのＤＯと水温と水深の関係を示す図である。
【図１２】実験開始（テスト２）１日後のセンターライン上でのＤＯと水深の分布を示す図である。
【図１３】湖沼などにおける温度躍層の状態を示す図である。
【図１４】従来例を示す図である。
【図１５】他の従来例を示す図である。
【符号の説明】
１    酸素発生装置
２    コンプレッサ
３    吸引ポンプ
４    酸素溶解装置
５ａ  吸引パイプ
５ｂ  吐出パイプ
６（ａ，ｂ）  浮子
７（ａ，ｂ）  紐
８（ａ〜ｄ）  アンカー
９（ａ〜ｅ）  温度センサ
１０  浮き輪
１２  温度変換器
１３  入出力装置
１４  表示手段
１５  冷却手段
１６  吸引口
１７  吐出口
１８  電磁弁
１９  ＤＯ（溶存酸素）計
２０  ポンプ船
２１  湖沼
２８  フロート
２９  ブイ
３０  円板
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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