(57)【要約】【課題】エネルギ消費が極めて少なく、低コストで浮遊粒子を沈降させることが可能な濁水処理装置および濁水処理方法の提供。【解決手段】被搬送体１を収容するタンク２と、このタンク２に循環的に接続された配管３と、タンク２内の被搬送体１を配管３内に搬送するファン４とを備える。配管３は、水中に設置され、被搬送体１との摩擦によってプラスに帯電する性質を有するものである。配管３内を被搬送体１が搬送される際、配管３が被搬送体１との摩擦によってプラスに帯電し、マイナスに帯電した水中の浮遊粒子が、このプラス帯電した配管３に引き寄せられ、吸着される。配管３に吸着されたマイナス帯電の粒子は、プラス帯電の配管３により中和され、粒子同士で結合して、自然沈降する。【選択図】        図１
2004305845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被搬送体を収容するタンクと、このタンクに循環的に接続された配管と、前記タンク内の被搬送体を前記配管内に搬送する搬送手段とを備え、前記配管が、水中に設置され、前記被搬送体との摩擦によってプラスに帯電する性質を有するものである濁水処理装置。
【請求項２】
前記配管に、前記被搬送体との摩擦によってマイナスに帯電する性質を有する第２の配管を併設した請求項１記載の濁水処理装置。
【請求項３】
前記被搬送体とともに前記配管内を循環させる気体の除湿を行う除湿手段を設けた請求項１または２に記載の濁水処理装置。
【請求項４】
前記除湿手段は、スクリーンフィルタによって前記被搬送体と隔離された前記タンク内の空間に接続されており、この空間には、吸入量を調節して前記気体を吸入する弁と、前記気体を排出する弁とが接続された請求項１から３のいずれかに記載の濁水処理装置。
【請求項５】
前記配管に沿って走行することにより前記配管に付着した粒子を掻き落とす手段を備えた請求項１から４のいずれかに記載の濁水処理装置。
【請求項６】
水中に設置した配管内に、タンクから被搬送体を循環的に搬送し、この搬送した被搬送体と前記配管との摩擦によって前記配管をプラスに帯電させ、前記水中の浮遊粒子を吸着、沈降させる濁水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダム湖や貯水池等における濁水の原因物質である浮遊粒子を沈降処理する濁水処理装置および濁水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダム湖や貯水池等において濁水が問題となっている。この濁水の原因物質は、降雨に伴い河川を経由してダム湖や貯水池等に流れ込む、直径が１０μｍ以下の微細な土粒子である。この土粒子は、コロイド溶液の性質を有しているためマイナスに帯電しており、互いに反発し合っている。そのため、粒子と粒子が結合することができず、凝集作用が起こらないため、沈降速度が遅くなる。その結果、長期間水中を浮遊した状態で留まることになる。
【０００３】
土粒子の場合、その表面荷電の強さは、ゼータ電位で−２０〜−３０ｍＶ程度の範囲に分布している。また、湖沼、貯水池や池などに発生した藻類もカルボキシル基やアミノ基のイオン化によって表面電荷が発生しているため、土粒子同様に凝集作用が起こらず、水中に浮遊粒子となって存在する。
【０００４】
このような浮遊粒子を含む水を、そのまま放水した場合、白く濁った水が川を汚し、景観の問題だけでなく生態系にも大きな影響を与える。例えば、浮遊粒子が川の岩や石に付着するため、苔の生育が悪くなり、これを餌とする魚が減少する。田畑に流れ込めば作物の生育不良も起こる。
【０００５】
そこで、上記浮遊粒子を除去する技術として、プラス電荷を持つ凝集剤を懸濁水中に投入して浮遊粒子を中和し凝集させ、粒子の直径を大きくして沈降させる凝集沈降処理（例えば、特許文献１を参照。）と、電極から発生したプラスイオンにより浮遊粒子を中和して凝集させる電気分解処理（例えば、特許文献２を参照。）とが知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１３６９７８号公報
【特許文献２】
特開２００２−２８２８６１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
凝集沈降処理を行う場合、浮遊粒子が多くなるほど多量の凝集剤が必要となる。また、凝集剤の種類によっては環境汚染を招くことになる。一方、電気分解処理でも、浮遊粒子が多くなるほど多くのプラスイオンを発生させる必要があるため、電力コストが増大する。
【０００８】
そこで、本発明においては、エネルギ消費が極めて少なく、低コストで浮遊粒子を沈降させることが可能な濁水処理装置および濁水処理方法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】
本発明の濁水処理装置は、被搬送体を収容するタンクと、このタンクに循環的に接続された配管と、タンク内の被搬送体を配管内に搬送する搬送手段とを備え、配管が、水中に設置され、被搬送体との摩擦によってプラスに帯電する性質を有するものである。
【００１０】
本発明の濁水処理装置では、水中に設置された配管内を被搬送体が搬送される際、配管が被搬送体との摩擦によってプラスに帯電する。これにより、マイナスに帯電した水中の浮遊粒子が、このプラス帯電した配管に引き寄せられ、吸着される。配管に吸着されたマイナス帯電の粒子は、プラス帯電の配管により中和され、粒子同士で結合し、自然沈降するようになる。
【００１１】
ここで、配管のプラス帯電の量は、配管内への被搬送体の搬送量や搬送速度を制御することによって調整することができる。また、配管のプラス帯電の量が多すぎる場合には、この配管に、被搬送体との摩擦によってマイナスに帯電する性質を有する第２の配管を併設し、この第２の配管をマイナス帯電させて調整することもできる。
【００１２】
本発明の濁水処理装置は、さらに、被搬送体とともに配管内を循環させる気体の除湿を行う除湿手段を設けたものとするのが望ましい。配管と被搬送体との摩擦によって配管の温度が上がり、配管の外側の水温が下がると、被搬送体とともに配管内を循環させる気体に含まれる水分が結露する可能性があるが、気体の除湿を行う除湿手段を設けることで、この結露を防止することができる。
【００１３】
ここで、除湿手段は、スクリーンフィルタによって被搬送体と隔離されたタンク内の空間に接続されており、この空間には、吸入量を調節して気体を吸入する弁と、気体を排出する弁とが接続されたものとすれば、スクリーンフィルタによって、被搬送体がタンク内の気体とともに除湿手段に吸引されるのが阻止されるとともに、前記空間に気体を吸入して圧力を高めることにより、スクリーンフィルタに被搬送体が付着して目詰まりを起こすのが防止される。
【００１４】
また、本発明の濁水処理装置は、配管に沿って走行することにより配管に付着した粒子を掻き落とす手段を備えたものとするのが望ましい。これにより、粒子同士で結合したにも関わらず、自然沈降せずに配管に付着した粒子を、掻き落として沈降させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態における濁水処理装置の概略構成図、図２は図１の濁水処理装置をダム湖等に設置した場合の平面配置図、図３はダム湖等の水中における配管の配置を示す断面図である。
【００１６】
図１において、本発明の実施の形態における濁水処理装置は、被搬送体１を収容するタンク２と、このタンク２に循環的に接続された配管３と、タンク２内の被搬送体１を配管３内に搬送する搬送手段としてのファン４とを備える。
【００１７】
配管３は、被搬送体１との摩擦によってプラスに帯電する材料により形成されたものである。配管３としては、例えばアクリル管を用いることができる。被搬送体１としては、配管３内を抵抗なく循環でき、かつ配管３との摩擦によって配管３をプラスに帯電させる材料、例えば綿、毛髪やティッシュペーパなどを用いることができる。
【００１８】
タンク２は、配管３と同じ材料、例えばアクリルにより形成されたものである。このタンク２の外側は、絶縁体（例えばゴム）によりコーティングし、タンク２内に収容する被搬送体１が外の影響を受けないようにしている。
【００１９】
タンク２の内部は、スクリーンフィルタ５によって上下二つの空間２ａ，２ｂに隔離されている。配管３は、このスクリーンフィルタ５によって隔離された二つの空間２ａ，２ｂのうち、下部の空間２ａに接続されている。被搬送体１も、この下部の空間２ａに収容されている。
【００２０】
一方、上部の空間２ｂには、タンク２内の気体、例えば空気（エアー）の除湿を行うための除湿機６が接続されている。除湿機６は、タンク２内の上部の空間２ｂ内の気体を吸引して除湿し、除湿後の空気を再びタンク２内の上部空間２ｂに戻すものである。この除湿機６による吸引の際、下部空間２ａの被搬送体１はスクリーンフィルタによって遮られているため、除湿機６内に吸い込まれることはない。
【００２１】
また、上部の空間２ｂには、タンク２内に吸入量を調節してエアーを吸入するエアー吸入量調整弁７ａと、タンク２外にエアーを排出するエアー抜き弁７ｂとが接続されている。これらのエアー吸入量調整弁７ａおよびエアー抜き弁７ｂによって、エアーの吸入量および排出量を調節することにより、空間２ｂ内の圧力が空間２ａ内の圧力よりも０．０１〜０．０５ｋＰａ高く維持されている。
【００２２】
上記構成の濁水処理装置は、図２および図３に示すようにダム湖や貯水池等のダム１０や堰（図示せず。）等の放水口１１や取水口（図示せず。）の近くに配管３を沈めて使用する。放水口１１や取水口から濁水が流出しなければ良いからである。また、配管３は、水面近くの水面から一定の深さの同一平面内だけでなく、図３に示すように、水面から異なる深さに千鳥配置してもよい。
【００２３】
図４は浮遊粒子の沈降の様子を示している。
上記構成の濁水処理装置において、ファン４を駆動すると、タンク２から配管３内に被搬送体１が循環的に搬送される。すると、この搬送された被搬送体１と配管３との摩擦により、配管３がプラスに帯電する。
【００２４】
これにより、図４（ａ）に示すように、マイナスに帯電した水中の浮遊粒子２０が、このプラス帯電した配管３に引き寄せられ、吸着される。図４（ｂ）に示すように、配管３に吸着されたマイナス帯電の粒子２１は、プラス帯電の配管３により中和され、粒子２１同士で結合し、自然沈降するようになる。
【００２５】
このように、本実施形態における濁水処理装置では、ダム湖等の水中に設置した配管３内に、タンク２から被搬送体１を循環的に搬送し、この搬送した被搬送体１と配管３との摩擦によって配管３をプラスに帯電させることにより、水中の浮遊粒子２０を吸着、沈降させるものである。
【００２６】
このような濁水処理装置では、主なエネルギ消費が、被搬送体１を循環的に搬送するために駆動しているファン４によるものである。被搬送体１は、綿や毛髪などの配管３内を抵抗なく循環できるような材料を用いているため、これを循環的に搬送するために必要なエネルギは極めて少なく、本実施形態における濁水処理装置によれば、低コストで浮遊粒子を沈降させて濁水を処理することが可能である。
【００２７】
なお、配管３のプラス帯電の量は、ファン４の回転数を調整することにより、配管３内への被搬送体１の搬送量や搬送速度を制御することによって調整する。また、図示していないが、配管３に、被搬送体１との摩擦によってマイナスに帯電する物質により形成された第２の配管を併設しておき、配管３のプラス帯電の量が多すぎる場合には、この第２の配管内に被搬送体１を循環的に搬送して第２の配管をマイナス帯電させて調整する。
【００２８】
さらに、本実施形態における濁水処理装置では、タンク２の上部の空間２ｂに除湿機６を設けて、被搬送体１とともに配管３内を循環させるエアーの除湿を行っているため、配管３と被搬送体１との摩擦によって配管３の温度が上がり、配管３の外側の水温が下がった場合であっても、エアーに含まれる水分が結露することはない。これにより、エアーの結露による被搬送体１の循環搬送が阻害されることはない。
【００２９】
その上、エアー吸入量調整弁７ａおよびエアー抜き弁７ｂによって、タンク２の上部の空間２ｂ内の圧力を、下部の空間２ａ内の圧力よりも０．０１〜０．０５ｋＰａ高く維持しているため、スクリーンフィルタ５に被搬送体１が付着することがない。そのため、スクリーンフィルタ５の目（図示せず。）に被搬送体１が付着して目詰まりを起こすこともない。
【００３０】
また、図５（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態における濁水処理装置は、配管３に沿って走行することにより配管３に付着した粒子を掻き落とす清掃装置８を備えることも可能である。図５（ａ）は水底支持の場合の例を、図５（ｂ）は水面支持の場合の例をそれぞれ示している。
【００３１】
図５（ａ）の例では、配管３が、ダム湖等の水底１２からロープやワイヤ等の支持部材３１によって支持されている。水底１２には、支持部材３１の巻き取り装置３２が設置されている。この巻き取り装置３２による巻き取り量によって、配管３の水面からの深さを調節することが可能である。
【００３２】
清掃装置８は、配管３の上部に設けられたレール３３に沿って走行する走行装置８１と、この走行装置８１に固定された束子８２とにより構成される。走行装置８１は、陸上から遠隔操作することによりレール３３上を走行する。束子８２は、配管３の外周に接触して走行装置８１とともに走行することにより、配管３に付着した粒子を掻き落とすものである。
【００３３】
本実施形態における濁水処理装置は、このような清掃装置８を備えることで、前述のように配管３に吸着され、粒子２１同士で結合したにも関わらず、自然沈降せずに配管３に付着したままの粒子２１を、掻き落として沈降させることが可能である。
【００３４】
図５（ｂ）の例では、配管３が、ダム湖等の水面１３に浮かせた浮子３４に接続された支持部材３１によって支持されている。この例では、支持部材３１の長さを予め設定することで、配管３の水面からの深さを調節することができる。この場合の清掃装置８では、配管３の下部に設けられたレール３３に沿って走行すること以外は図５（ａ）の例と同じである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により、以下の効果を奏することができる。
【００３６】
（１）水中に設置した配管内に、タンクから被搬送体を循環的に搬送し、この搬送した被搬送体と配管との摩擦によって配管をプラスに帯電させ、水中の浮遊粒子を吸着、沈降させる構成であるため、エネルギ消費は、被搬送体を循環的に搬送させる搬送手段によるものだけで十分である。これにより、低コストで浮遊粒子を沈降させて濁水を処理することが可能となる。
【００３７】
（２）配管に、被搬送体との摩擦によってマイナスに帯電する性質を有する第２の配管を併設することにより、配管のプラス帯電の量が多すぎる場合には、この第２の配管内に被搬送体を循環的に搬送して第２の配管をマイナス帯電させて調整することが可能となる。
【００３８】
（３）被搬送体とともに配管内を循環させる気体の除湿を行う除湿手段を設けたことにより、配管と被搬送体との摩擦によって配管の温度が上がり、配管の外側の水温が下がった場合であっても、エアーに含まれる水分が結露することがなく、エアーの結露による被搬送体の循環搬送が阻害されるのを防止することができる。これにより、長期に渡り、安定して濁水を処理することが可能となる。
【００３９】
（４）除湿手段が、スクリーンフィルタによって被搬送体と隔離されたタンク内の空間に接続され、この空間に、吸入量を調節して気体を吸入する弁と、気体を排出する弁とが接続された構成によって、被搬送体がタンク内の気体とともに除湿手段に吸引されることがなく、また、スクリーンフィルタに被搬送体が付着して目詰まりを起こすのが防止される。
【００４０】
（５）配管に沿って走行することにより配管に付着した粒子を掻き落とす手段を備えたことで、粒子同士で結合したにも関わらず、自然沈降せずに配管に付着した粒子を、掻き落として沈降させることができ、より効率良く濁水を処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における濁水処理装置の概略構成図である。
【図２】図１の濁水処理装置をダム湖等に設置した場合の平面配置図である。
【図３】ダム湖等の水中における配管の配置を示す断面図である。
【図４】浮遊粒子の沈降の様子を示す説明図である。
【図５】（ａ）は配管の水底支持の場合の例を示す図、図５（ｂ）は水面支持の場合の例を示す図である。
【符号の説明】
１  被搬送体
２  タンク
３  配管
４  ファン
５  スクリーンフィルタ
６  除湿機
７ａ  エアー吸入量調整弁
７ｂ  エアー抜き弁
８  清掃装置
１０  ダム
１１  放水口
１２  水底
１３  水面
３１  支持部材
３２  巻き取り装置
３３  レール
３４  浮子
８１  走行装置
８２  束子
【図１】
2004305845.tif 000003
【図２】
2004305845.tif 000004
【図３】
2004305845.tif 000005
【図４】
2004305845.tif 000006
【図５】
2004305845.tif 000007