(57)【要約】【課題】浄化対象水域の水質を効率的に浄化させ、これを継続的又は長期間にわたって持続させることができる閉鎖性水域浄化のための浄化装置及び浄化方法を提供する。【解決手段】浄化対象水域１１の汚染の程度を検査し、酸素を水と混合して酸素溶解水を製造し、これを浄化対象水域１１に吐出し、浄化対象水域１１内の自生微生物を活性化させた状態で汚染源を浄化する自生微生物均衡状態を測定し、その均衡が正常の浄化能力基準値以下かどうかを確認し、自生微生物が浄化均衡維持に至らない場合、別途、特定の浄化微生物を高濃度に培養して、その浄化微生物を浄化対象水域１１に散布し自生微生物と追加投与された浄化微生物が混合した全体の浄化微生物群を活性化させ、浄化対象水域１１の自浄能力を復元させて維持させる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄化対象水域の汚染の程度を検査する工程Ａと、
酸素を水と混合して酸素溶解水を予め製造し、該酸素溶解水を前記浄化対象水域に吐出する工程Ｂとを有することを特徴とする閉鎖性水域浄化のための浄化方法。
【請求項２】
浄化対象水域の汚染の程度を検査する工程Ａと、
酸素を水と混合して酸素溶解水を製造し、該酸素溶解水を前記浄化対象水域に吐出する工程Ｂと、
前記浄化対象水域内の自生微生物を活性化させた状態で、汚染源を浄化する自生微生物均衡状態を測定し、その均衡が正常の浄化能力基準値以下かどうかを確認する工程Ｃと、
前記自生微生物が浄化均衡維持に至らない場合、別途、特定の浄化微生物を高濃度に培養して、その浄化微生物を前記浄化対象水域に散布し、前記自生微生物と追加投与された前記浄化微生物が混合した全体の浄化微生物群を活性化させ、前記浄化対象水域の自浄能力を復元させて維持させる工程Ｄとを有することを特徴とする閉鎖性水域浄化のための浄化方法。
【請求項３】
請求項２記載の閉鎖性水域浄化のための浄化方法において、前記工程Ｄにおいて、前記浄化微生物はバチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、プシュドモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　）、及びアルカリゲネス（　Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）のいずれか１又は２以上からなる微生物を含み、前記浄化微生物を優占化、及び高濃度化するために、接触表面を極大化させた培地を利用して、反復的な作業によって濃度を増加させることを特徴とする閉鎖性水域浄化のための浄化方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の閉鎖性水域浄化のための浄化方法において、前記工程Ｂにおいて、前記酸素溶解水を吐出する吐出口を前記浄化対象水域の低層に位置させることにより、前記吐出口を通じて吐出された酸素が上層まで上昇する時間を延長させることを特徴とする閉鎖性水域浄化のための浄化方法。
【請求項５】
水を吸入する吸入部と、
前記吸入部と連結し、前記吸入部を通して吸入された水と酸素を混合して酸素溶解水を製造し、該酸素溶解水を浄化対象水域に吐出し水質を浄化させる酸素溶解部と、
浄化微生物を濃縮して培養し、該培養した浄化微生物を前記浄化対象水域に散布することによって水質を浄化させる微生物供給部とを有することを特徴とする閉鎖性水域浄化のための浄化装置。
【請求項６】
請求項５記載の閉鎖性水域浄化のための浄化装置において、前記浄化微生物はバチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、プシュドモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　）、及びアルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ　）の中のいずれか１又は２以上の微生物を含み、前記浄化微生物を優占化、及び高濃度化するために、接触表面を極大化した培地を利用して反復的な培養増殖作業によって濃度を増加させることを特徴とする閉鎖性水域浄化のための浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、閉鎖性水域の継続的な又は長期間にわたる浄化のための装置及び方法に関するもので、より詳細には、酸素を水に溶解させた酸素溶解水を浄化対象水域へ供給することにより、酸素の溶存時間を延長させ不純物の酸化及び分解を促進させ浄化対象水域の浄化効率を向上させることができる閉鎖性水域浄化のための浄化装置及び浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、地域の産業化によって、川、河川、池等の水域から緑藻現象が頻繁に発生して、水質の悪化が増大し悪臭の発生や魚の集団斃死等が頻繁に発生している。また、池のような停滞水域のところでは富栄養化による藻類の大量発生が頻繁に起きている。このような現象は、短期的には上水源の水質悪化をもたらし浄水処理の障害現象を起こし、深層の酸素を枯渇させ、生物相の変化を招来させ、毒性還元物質の発生と、浄水費用の増加、観光資源の著しい価値下落等の被害を招く。
従って、このような湖水等の閉鎖性水域の水質汚染を防止するための様々な技術が開発されている（例えば、特許文献１、２参照）。即ち、堆積物の浚渫、水中曝気、希釈、凝集剤投入、水生植物、生物学的除去、化学的処理等の方法が開発されている。図３には、空気を浄化対象水域へ吐出し、あるいは微生物を散布して、浄化対象水域の水質を浄化する方法を図示している。
【０００３】
図に示されているように、従来の方法による水質の浄化方法は、事前に、圧縮機５０で大気を混入圧縮させて水域５１の上層から吐出させ、溶存酸素量を増加させる。そして、供給ポンプ５２で溶存酸素量が豊富な水域の上層部の水を水域５１の下部に移してジェット水流を発生させ、水流発生装置５３に供給する。従って、混入された空気は水流発生装置５３によって水域５１の下層部から上層部に上昇しながらジェット水流に酸素が混合されて富栄養化物を酸化及び分解させ、水域５１の水質を浄化することができる。
また、別途用意された微生物培養装置５４によって培養された微生物を配管を通して水流発生装置５３に供給し、供給された微生物が水域５１内に散布されて水質を浄化する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２２５４８６号公報
【特許文献２】
特開平１０−５７９８６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような水質浄化方法は、空気を直接に水域内部に吐出し水域内部の溶存酸素量を増加させようとするが、水域内部に吐出された空気は、下層部から上層部に短時間ですばやく上昇して大気中に出ていく。よって、空気が浄化水域に残存する時間が不足し富栄養化物等の不純物を充分に酸化及び分解することができず水質浄化効率が低下するという問題点がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので本発明の目的は、浄化対象水域の外部で酸素を水に溶解させて酸素溶解水を作った後、この酸素溶解水を液状状態で浄化対象水域の底部に吐出し、酸素が水域内部に残存する時間を延長し汚染源の酸化分解及び自生微生物の活性化を促進させ、浄化対象水域の水質を効率的に浄化させ、これを恒久的に（即ち持続的、長期間にわたって）持続させることができる閉鎖性水域浄化のための浄化装置及び浄化方法を提供することにある。
【０００７】
また本発明が持つ特別な目的は、特定の微生物を浄化対象水域に散布して、自生微生物の不足した浄化力を、追加投入した微生物によって向上させることが出来る閉鎖性水域浄化のための浄化装置及び浄化方法を提供することである。
本発明の他の目的は、持続的に浄化対象水域の微生物数値を計量して、不足した場合は、微生物を追加投入することによって自浄能力の復元を継続的に向上させることができる閉鎖性水域浄化のための浄化装置及び浄化方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る閉鎖性水域浄化のための浄化方法は、浄化対象水域の汚染の程度を検査する工程Ａと、
酸素を水と混合して酸素溶解水を予め製造し、該酸素溶解水を前記浄化対象水域に吐出する工程Ｂとを有する。
【０００９】
また、第２の発明に係る閉鎖性水域浄化のための浄化方法は、浄化対象水域の汚染の程度を検査する工程Ａと、
酸素を水と混合して酸素溶解水を製造し、該酸素溶解水を前記浄化対象水域に吐出する工程Ｂと、
前記浄化対象水域内の自生微生物を活性化させた状態で、汚染源を浄化する自生微生物均衡状態を測定し、その均衡が正常の浄化能力基準値以下かどうかを確認する工程Ｃと、
前記自生微生物が浄化均衡維持に至らない場合、別途、特定の浄化微生物を高濃度に培養して、その浄化微生物を前記浄化対象水域に散布し、前記自生微生物と追加投与された前記浄化微生物が混合した全体の浄化微生物群を活性化させ、前記浄化対象水域の自浄能力を復元させて維持させる工程Ｄとを有する。
【００１０】
第３の発明に係る閉鎖性水域浄化のための浄化方法は、第２の発明に係る閉鎖性水域浄化のための浄化方法において、前記工程Ｄにおいて、前記浄化微生物はバチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、プシュドモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　）、及びアルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）のいずれか１又は２以上からなる微生物を含み、前記浄化微生物を優占化、及び高濃度化するために、接触表面を極大化させた培地を利用して、反復的な作業によって濃度を増加させる。
【００１１】
第４の発明に係る閉鎖性水域浄化のための浄化方法は、第１〜第３の発明に係る閉鎖性水域浄化のための浄化方法において、前記工程Ｂにおいて、前記酸素溶解水を吐出する吐出口を前記浄化対象水域の低層に位置させることにより、前記吐出口を通じて吐出された酸素が上層まで上昇する時間を延長させる。
【００１２】
第５の発明に係る閉鎖性水域浄化のための浄化装置は、水を吸入する吸入部と、前記吸入部と連結し、前記吸入部を通して吸入された水と酸素を混合して酸素溶解水を製造し、該酸素溶解水を浄化対象水域に吐出し水質を浄化させる酸素溶解部と、
浄化微生物を濃縮して培養し、該培養した浄化微生物を前記浄化対象水域に散布することによって水質を浄化させる微生物供給部とを有する。
【００１３】
そして、第６の発明に係る閉鎖性水域浄化のための浄化装置は、第５の発明に係る閉鎖性水域浄化のための浄化装置において、前記浄化微生物はバチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、プシュドモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　）、及びアルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ　）の中のいずれか１又は２以上の微生物を含み、前記浄化微生物を優占化、及び高濃度化するために、接触表面を極大化した培地を利用して反復的な培養増殖作業によって濃度を増加させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る閉鎖性水域浄化のための浄化方法に適用される浄化装置の説明図、図２は同閉鎖性水域浄化のための浄化方法を示す工程図である。
【００１５】
図１に示したように、本発明の一実施の形態に係る閉鎖性水域浄化のための浄化方法に適用される浄化装置（閉鎖性水域浄化装置）１０は、浄化対象水域１１の水を吸入する吸入部１２と、吸入部１２を通じて吸入された水と酸素とを混合して酸素溶解水を製造し、浄化対象水域１１に吐出する酸素溶解部１３と、高濃度微生物を培養、増殖させ浄化対象水域１１に散布する微生物供給部１４とを有している。
【００１６】
前記のような構造を持った閉鎖性水域浄化装置１０において、吸入部１２は浄化対象水域１１に沈め、一方に吸入部１２が接続されたホースの他方の端１５は酸素溶解部１３の吸入ポンプ（図示せず）に連結させる。したがって、前記吸入ポンプが駆動した場合、圧力差によって浄化対象水域１１の水が吸入部１２を通じて吸入される。
酸素溶解部１３は、吸入部１２を通じて吸入された水に酸素を溶解させ酸素溶解水を製造するようになる。すなわち、空気中の酸素又は純酸素を吸入して、これを吸入した水に一定の比率で、望ましくは飽和状態になるように添加する。このようにして、酸素が飽和状態で溶解した酸素溶解水を製造する。また、酸素溶解部１３は、本出願人が出願した韓国特許出願第２００１−５６４９１号（名称：食料廃棄物処理方法）に記載された酸素溶解部を利用することが望ましいが、従来から知られている水に酸素を溶解させる方法、例えば多数の酸素の微細気泡を作って攪拌溶解する方法、高圧状態で酸素を水に溶解させ徐々に圧力を下げて飽和状態の酸素溶解水を作る方法、酸素を発生する物質や手段を水に入れて発泡溶解させる方法などがある。
【００１７】
こうして製造された酸素溶解水は、拡散装置（図示せず）によって吐出口１６を通じて浄化対象水域１１内部に液状で排出され、浄化対象水域１１の内部と混じり合う。そのようにして、混じり合った酸素溶解水は、液状のため空気だけが直接浄化対象水域１１に吐出される場合に比べて浄化対象水域１１内に酸素が残存する時間が顕著に増加するようになる。
【００１８】
また、酸素溶解水は酸素が飽和状態のため、浄化対象水域１１内に吐出された場合、酸素が微細な気泡を作り上昇していくので、浄化対象水域１１内の溶存酸素量が増加する。したがって、湖水、沼、池のような閉鎖性水域の溶出ガス及び富栄養物質の酸化と分解を高めることにより水質の浄化効率を増加させる。
さらに、前記酸素溶解水の吐出口１６を浄化対象水域１１の低層部に位置させることによって、酸素が溶解した微細気泡が上層部に上昇する時間をより延長させ、溶存酸素量を増加させる。
【００１９】
このような溶存酸素量の増加は、底部に近い低い部分の泥の層（ジョニ層とも呼ばれる）から際限なく溶出する汚染物をまず飽和状態の酸素溶解水で酸化分解させ、悪臭及び汚染の発生源を遮断する。さらに自生した浄化微生物（自生微生物）が活性化できる環境を造成することもできる。
また、酸素溶解水を浄化対象水域１１に吐出させることにより、湖水内部のＤＯ（溶存酸素）数値を高め浄化効率をより向上させることもできる。
【００２０】
一方、微生物供給部１４は、水質を浄化させるための微生物を高濃度で培養させる。このような微生物供給部１４は多数のチェンバー（Ｃｈａｍｂｅｒ　）１７で構成され、各々のチェンバー１７内部に微生物を貯蔵して培養する。
前記微生物は通常の浄化微生物にバチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、プシュドモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　）、アルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ　）属の浄化微生物を優占化、主体化、高濃度化するために、接触表面を極大化させた培地を利用して、反復的な培養増殖作業で濃度を高めることによって増殖させる。このような微生物は、一般微生物に比べて約１０００倍程度高濃度化した浄化微生物を優占化した微生物である。
【００２１】
したがって、前記のような浄化微生物を酸素溶解部１３に供給して酸素溶解水と混合し、浄化対象水域１１に散布することで、汚染物質の流入により自浄能力をもった自生微生物が減少し嫌気性化することを防ぐことができる。また、微生物が浄化対象水域１１に散布されることによって、富栄養化した浄化対象水域１１内の自生微生物の種類を短期間で増加させることができる。
さらに、微生物供給部１４は、浄化対象水域１１の微生物の数値を測定して適正な均衡値に到達しない場合、特化した高濃度の浄化微生物を自動的に湖水に散布することによって微生物を補充する。
【００２２】
以下、添付した図面を参照しつつ本発明の一実施の形態に係る水質浄化の方法をより詳細に説明する。
図１及び図２に示したように、本発明が提案する水質浄化方法は、浄化対象水域１１の汚染度を検査する工程（ステップＳ１）、酸素を水と混合して酸素溶解水を製造し、前記酸素溶解水を浄化対象水域１１に吐出させる工程（ステップＳ２）、前記浄化対象水域１１内の自生微生物を活性化させた状態で、汚染源を浄化する自生微生物均衡状態を測定し、その均衡が正常な浄化能力基準値以下であるかどうかを確認する工程（ステップＳ３）、そして自生微生物が浄化均衡の維持に至らない場合、別途、高濃度に培養した特定の浄化微生物を浄化対象水域１１に散布し、自生微生物と追加投与された浄化微生物が混じった全体的な浄化微生物群を活性化して浄化対象水域１１の自浄能力を復元させ、それを恒久的に（又は長期間にわたって）維持させる工程（ステップＳ４）などが下記のように実施される。
【００２３】
前記汚染程度検査工程（ステップＳ１）では、浄化対象水域１１の汚染の程度を化学分析法及び生化学分析法を用いて測定することによって正確な水質評価を行なう。この評価結果は、後述する酸素の吐出量と微生物の散布量及び周期を決定する基準となる。
【００２４】
こうして、汚染の程度を測定した後、浄化対象水域１１内の富栄養物質を迅速に処理し作業工程を短縮させるために、汚染物質をすべて浮上させて一方に集め除去する方法（加圧浮上方式）を採用して比較のために実験した。この時、富栄養化物質が含まれた浮遊物質の凝集浮上には化学物質を使用せず、高濃度微生物の投入と酸素溶解水だけによって除去した。
前記過程を通して浄化対象水域１１の汚染は１次的に浄化処理が可能となるが、このような処理は浄化対象水域１１の完全な自浄機能の回復、すなわち悪化した環境の下で水質の浄化が持続的に行なえる諸般の均衡が復元したものではない。そのため、一定時間の経過後に再び水質汚染が発生する。
【００２５】
したがって、浄化対象水域１１が完全な自浄機能を回復できるように、後述する工程を進行させる。
持続的な吐出工程（ステップＳ２）では、まず、吸入部１２を通じて浄化対象水域１１内の水を吸入する。吸入された例えば湖水の水は酸素溶解部１３に供給され、酸素溶解部１３で酸素と混合される。したがって、酸素溶解部１３では酸素が飽和状態で溶解した酸素溶解水が製造される。
【００２６】
そして、前記のように酸素溶解水を製造した後、酸素溶解水を浄化対象水域１１（例えば、閉鎖性水域）内に吐出させる。すなわち、酸素溶解部１３で製造された酸素溶解水が吐出口１６を通じて浄化対象水域１１内に吐出される。
この時、浄化対象水域１１に吐出された酸素溶解水は、多量の酸素を含有している液体状態で、そのような酸素溶解水に含まれた酸素は浄化対象水域１１の低層から微細化した気泡を含む形態で散布される。そして、微細気泡形態の酸素は浮力によって浄化対象水域１１の上層部にゆっくり上昇するようになるため溶存時間を増加させることができる。
この過程で、微細気泡は富栄養化物などの不純物と充分な時間接触するため、効率的に不純物を酸化及び分解させる。また、自生微生物の活性化を促進させることができる。したがって、浄化対象水域１１の汚染源の浄化効率が増大する。
【００２７】
一方、前記工程（ステップＳ２）後、浄化対象水域１１の微生物数値を測定する工程（ステップＳ３）が進行する。この工程（ステップＳ３）では、前記工程（ステップＳ１、ステップＳ２）を経て浄化された浄化対象水域１１の微生物の数値を通じて浄化程度を測定することになる。
測定した微生物の数値が基準以下の場合、高濃度微生物を浄化対象水域１１に散布する微生物投入工程（ステップＳ４）が進行することによって、浄化対象水域１１の汚染物質を除去するようになる。
【００２８】
このような微生物投入工程（ステップＳ４）では、特定微生物を培養装置によって高濃度で培養する。そして、培養した微生物を酸素溶解部１３に供給して酸素溶解水と混合し、浄化対象水域１１に均一に散布し、散布された浄化微生物は浄化対象水域１１の富栄養化物などの不純物を酸化、分解するようになる。この時、前記全工程を通じて吐出された酸素によって、浄化対象水域１１は酸素が豊富な状態となり、浄化微生物が活発に繁殖できる環境が備わった状態となる。したがって、浄化対象水域１１の汚染源を効率的に浄化できるのである。
前記工程を反復することによって、結果的に浄化対象水域１１に新しい汚染源が流入した場合に、自動的に酸素溶解水及び微生物の投入などの対応が行われることにより自浄能力の復元が可能となる。
【００２９】
一方、本発明の水質浄化処理方法によって浄化効率の実験を行ない、次のような結果を得た。
【００３０】
【表１】
2004034027.tif 000003
【００３１】
表１に記されているように、本発明による水質浄化方法は、従来の水質浄化方法に比べて際立った浄化効果が期待できる。特に、ＳＳ（浮遊物質）及び透視度において１００％以上の向上率を示しており、それ以外のＴ−Ｎ（全窒素量）においても相当な向上率を示している。ＤＯ（溶存酸素）の場合、これまで下層部の水の中には、ほとんど酸素が存在しない状態だったが、本発明の場合５．４０ｐｐｍの数値から分かるように上層部と大きな差異のない溶存酸素値を示している。それ以外の項目においても、従来の例に比べて相当な向上を示していることが分かる。なお、表１中のＢＯＤは生物学的酸素要求量を、ＣＯＤは化学的酸素要求量を、Ｔ−Ｐは全リン量を示す。
また、本発明は当該発明が属する分野に通常の知識を有する者であれば、何人でも特許請求の範囲内で、本発明の要旨を逸脱せずに多様に変更実施できるので、上述した特定の望ましい実施の形態に限定されることはない。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１〜４記載の閉鎖性水域浄化のための浄化方法、及び請求項５、６記載の閉鎖性水域浄化のための浄化装置は、以上の説明からも明らかなように、酸素を水と混合して液状にし、浄化対象水域の内部に吐出することによって、酸素溶解水に含まれた酸素が浄化対象水域内部に溶存する時間を延長させることができるため、富栄養化物の酸化及び分解を促進させ、浄化効率を向上させることができる。
【００３３】
請求項２及びこれに従属する請求項３、４記載の閉鎖性水域浄化のための浄化方法及び請求項５、６記載の閉鎖性水域浄化のための浄化装置においては、特定化した微生物を浄化対象水域に散布することによって、浄化微生物をより活性化させ水質を効率的に浄化させることができる。
そして、微生物を浄化対象水域に散布することによって、汚染物質を浄化させる環境親和的生態空間をつくり各浄化対象水域の規模に合った酸素溶解水と微生物処理システムの最適な運転条件を定立することができる。
また、別の上水高度処理施設に依存せずに、酸素及び微生物などの環境親和的要素を利用することによって、浄化処理費用を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る閉鎖性水域浄化のための浄化方法に適用される浄化装置の説明図である。
【図２】同閉鎖性水域浄化のための浄化方法を示す工程図である。
【図３】従来例に係る水質の浄化方法の説明図である。
【符号の説明】
１０：閉鎖性水域浄化装置、１１：浄化対象水域、１２：吸入部、１３：酸素溶解部、１４：微生物供給部、１５：端、１６：吐出部、１７：チェンバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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