(57)【要約】      （修正有）【課題】木炭に付着した汚泥を効率的に除去できると共に、除去した汚泥が装置周辺の水を汚染するのを防止することが可能な木炭式水質浄化装置を提供する。【解決手段】水質浄化装置２０は、木炭２４からなる浄化槽２５を収容し、上面２２ａおよび底面２２ｂが水を通過させ得るように構成された本体容器２２と、本体容器２２の底部近傍に設けられ、送風機３０から供給された空気を木炭２４へ上向きに噴出する空気導入管２８と、被処理水を汲み上げる水中ポンプ３４と、水中ポンプ３４により汲み上げられた被処理水を大気中から本体容器２２の上方の水面へ注水するための注水管３２とを備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木炭で構成された浄化手段に被処理水を通過させることにより当該被処理水を浄化する木炭式水質浄化装置であって、
前記浄化手段を収容し、上面および底面が水を通過させ得るように構成された本体容器と、
該本体容器の底部近傍に設けられ、ノズル孔を有する空気導入管と、
該空気導入管に空気を供給する給気手段と、
被処理水の水中に設置されたポンプと、
該ポンプにより吐出された被処理水を、大気中から前記本体容器の上方の水面へ注水するための注水管と、を備えることを特徴とする木炭式水質浄化装置。
【請求項２】
前記ポンプは前記本体容器の近傍に配置されると共に、吐出量の小さい第１の作動状態と、吐出量の大きい第２の作動状態とで作動可能であり、
前記第１の作動状態では、前記ポンプが被処理水を吸い込むことによって生じた水流により被処理水が前記浄化手段を通過し、
前記第２の作動状態では、前記ポンプから吐出されて前記注水管から注水された被処理水により、前記浄化手段内の汚泥が前記本体容器の底面を通って下方へ流出することを特徴とする請求項１記載の木炭式水質浄化装置。
【請求項３】
前記ポンプを前記第１の作動状態で所定時間作動させた後、前記ポンプを停止させると共に、前記給気手段を一時的に作動させ、前記給気手段の停止後、前記ポンプを前記第２の作動状態で作動させる制御手段を備えることを特徴とする請求項２記載の木炭式水質浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水質浄化装置に係り、特に、木炭を用いて水質を浄化する木炭式水質浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特許文献１に開示される如く、木炭を用いた水質浄化装置が知られている。この水質浄化装置は、図７にその概略構成を示すように、集水孔１を有する外体２と、通水孔３を有する集水管４とを備えている。外体２と集水管４との間には木炭５を詰めた処理層６が設けられている。集水管４の中にはリフト管７が配設されており、このリフト管７の中には第１の空気導入管９が配設されている。第１の空気導入管９の先端部にはノズル８が設けられており、空気導入管９は、このノズル８がリフト管７の下部近傍に位置するように配置されている。また、外体２の底面１０には、ノズル１１を有する第２の空気導入管１２が設けられている。第１の空気導入管９および第２の空気導入管１２には、切替弁１７を介して空気圧縮機１６，１８が接続されている。
【０００３】
以上の構成によれば、第１の空気導入管９へ圧縮空気が送られると、この空気がノズル８から噴出してリフト管７内を上昇する。かかる空気の流れに伴って、被処理水が外体２の集水孔１から吸い込まれて処理層６を通過することで浄化され、さらに、集水体４の通水孔３を通って、リフト管７の流入口１４から吸い込まれて、流出口１３から吐出される。また、第２の空気導入管１２に圧縮空気が送られると、この空気はノズル１１から処理層６へ向けて上向きに噴出される。こうして噴出された空気により処理層６の木炭５に付着した汚泥が落とされ、外体２から外部へ放出される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１８７４９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記従来の水質浄化装置では、圧縮空気により木炭５に付着した汚泥を外部へ放出する構成である。このため、放出された汚泥が水質浄化装置から拡散して周囲の水を汚染してしまう。また、処理層６の下部から圧縮空気を噴出させるため、処理層６の上部で汚泥が溜りやすく、汚泥の除去を効率的に行うことが難しい。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、木炭に付着した汚泥を効率的に除去できると共に、除去した汚泥が装置周辺の水を汚染するのを防止することが可能な木炭式水質浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、木炭で構成された浄化手段に被処理水を通過させることにより当該被処理水を浄化する木炭式水質浄化装置であって、前記浄化手段を収容し、上面および底面が水を通過させ得るように構成された本体容器と、
該本体容器の底部近傍に設けられ、ノズル孔を有する空気導入管と、
該空気導入管に空気を供給する給気手段と、
被処理水の水中に設置されたポンプと、
該ポンプにより吐出された被処理水を、大気中から前記本体容器の上方の水面へ注水するための注水管と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、給気手段により空気導入管へ空気が供給されると、空気がノズル孔から噴出されることで、浄化手段の木炭に付着した汚泥が剥がされ、あるいは、剥がれ易くなる。この状態で、ポンプを作動させることにより浄化手段の上方から注水すると、水が容器本体へその上面から流入して、上記の汚泥が下方に流され、底面から排出される。このように、本発明によれば、上方から注水した水の流れにより汚泥が下方へ排出されるので、汚泥が装置から拡散して周囲の水を汚染するのを防止できる。また、汚泥を水流で流し出すので、汚泥が浄化手段内に溜まることがなく、汚泥の除去を効率的に行うことができる。
【０００９】
また、本発明において、前記ポンプは前記本体容器の近傍に配置されると共に、吐出量の小さい第１の作動状態と、吐出量の大きい第２の作動状態とで作動可能であり、
前記第１の作動状態では、前記ポンプが被処理水を吸い込むことによって生じた水流により被処理水が前記浄化手段を通過し、
前記第２の作動状態では、前記ポンプから吐出されて前記注水管から注水された被処理水により、前記浄化手段内の汚泥が前記本体容器の底面を通って下方へ流出することとしてもよい。
【００１０】
このようにすれば、本体容器の近傍に設けたポンプを第１の作動状態で作動させると、このポンプに被処理水が吸い込まれることにより生じた水流で、被処理水が浄化手段を通過する。また、ポンプを第２の作動状態で作動させると、ポンプが吐出して注水管から注水された水により、浄化装置内の汚泥が下方へ流出する。このように、ポンプが浄化手段内の汚泥を排出させるための手段と、浄化手段に被処理水を通過させるための手段とを兼ねることとなり、装置構成が簡単となる。
【００１１】
この場合、本発明の木炭式水質浄化装置は、前記ポンプを前記第１の作動状態で所定時間作動させた後、前記ポンプを停止させると共に、前記給気手段を一時的に作動させ、前記給気手段の停止後、前記ポンプを前記第２の作動状態で作動させる制御手段を備えることとしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態である水質浄化装置２０の概略の外観を示す側面図であり、図２は、水質浄化装置２０の詳細構成を示す断面図である。図１に示すように、水質浄化装置２０は、被処理水の水面Ｓに浮かべられたフロート４０により、水面Ｓ近傍の水中に保持されている。
【００１３】
水質浄化装置２０は本体容器２２を備えている。本体容器２２には、多数の木炭２４が詰められており、浄化槽２５を構成している。木炭２４は、例えば、粒径１０〜５０ｍｍ程度の多孔質（例えば１ｇ当りの表面積が３００ｍ２程度）の木炭であり、その表面に生息する好気性微生物の働きにより、被処理水に含まれるアオコ等の各種有機物を分解することで被処理水を浄化する。本体容器２２の上面２２ａおよび底面２２ｂは、例えば通水孔が設けられ、あるいは、メッシュ材で構成されることなどにより、水を通過させ得るようになっている。
【００１４】
本体容器２２内の底部には、上向きのノズル孔２６を有する空気導入管２８が設けられている。空気導入管２８は送風機３０（給気手段）に接続されており、この送風機３０から送り込まれた空気が、空気噴出孔２６から上向きに噴出される。また、本体容器２２の上方には、注水管３２が、その先端の注水口３２ａが下向きとなるように保持されている。注水管３２は水中ポンプ３４に接続されている。水中ポンプ３４は、本体容器２２に隣接した水中に保持されている。送風機３０および水中ポンプ３４は、制御装置３６により制御される。なお、送風機３０および制御装置３６は例えばフロート４０あるいはこれとは別のフロートで支持された架台上に設置されてもよいし、あるいは、陸地上に設置されていてもよい。
【００１５】
次に、水質浄化装置２０の動作について説明する。
図３は、送風機３０および水中ポンプ３４の運転状態を表すタイムチャートである。先ず、水質浄化装置２０による通常の浄化処理を行う場合には、図３の区間Ｔ１のように、送風機３０を停止させると共に、水中ポンプ３４を吐出量の小さい第１の動作状態Ｌ１で作動させる。この場合、被処理水が比較的緩やかに水中ポンプ３４へ吸入されて、注水管３２の注水口３２ａから本体容器２２へ向けて注水される。これにより、図４に矢印で示すような被処理水の流れが生じ、被処理水が本体容器２２の上面２２ａから導入されて浄化槽２５を下向きに通過し、底面２２ｂから下方へ流出する。こうして、被処理水が浄化槽２５を通過することにより浄化される。
【００１６】
上述したように、浄化槽２５による浄化は、木炭２４に生息する好気性細菌が被処理水中のアオコ等の有機物を分解することにより行われるが、この有機物は、シルト等の無機微粒成分が核となって形成されている。このため、有機物が分解されると、その核であった無機微粒成分が汚泥となって木炭２４の表面に蓄積し、浄化性能が次第に低下する。そこで、上記のような浄化処理を一定時間行った後、木炭２４に付着した汚泥を除去する処理を行う。
【００１７】
図３の例では、時刻ｔ１において水中ポンプ３４を停止させた後、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの短時間の間、送風機３０を作動させている。送風機３０が作動すると、空気導入管２８のノズル孔２６から空気が上向きに噴出される。これにより、木炭２４に付着した汚泥が剥がれ、あるいは、剥がれ易くなるが、送風機３０を短時間だけ作動させるようにしているので、空気の噴出により汚泥が本体容器２２の上面２２ａから外部へ放出されることはない。
【００１８】
時刻ｔ３において送風機３０を停止させた後、時刻ｔ４において、水中ポンプ３４を吐出量の大きい第２の作動状態Ｌ２で作動させる。これにより、注水管３２から浄化槽２５へ多量の水が注ぎ込まれることで、上記のように木炭から剥がれ、あるいは剥がれ易くなった汚泥が洗い流されて、その比重が水より大きいことと相俟って浄化槽２５内を下方へ移動し、本体容器２２の底面２２ｂから被処理水中へ排出される。
【００１９】
このように、本実施形態の水質浄化装置２０では、水中ポンプ３４によって浄化槽２５の上方から注水することにより木炭２４内の汚泥を洗い流し、本体容器２２の底面２２ｂから下方へ排出するようにしている。このため、排出された汚泥が水質浄化装置２０から拡散して、周辺の被処理水を汚染するのを防止することができる。また、木炭２４に付着した汚泥を水流により下方へ流出させる構成であるため、汚泥が浄化槽２５内に溜まることがなく、これにより、汚泥の除去を効率的に行うことができる。
【００２０】
また、本実施形態では、水中ポンプ３４を吐出量の小さい第１の作動状態Ｌ１で作動させて注水管３２から水を放出することで被処理水に穏やかな水流を作り出し、これにより、被処理水を浄化槽２５へ流入させるようにしている。このため、上記図７に示す従来の水質浄化装置のように、被処理水を流入させるためのリフト管を設けることが不要であり、装置の構成を簡単化することができる。また、本実施形態では、注水管３２が必要であるが、この注水管３２は装置上方の大気中に設置されるため、維持管理作業が簡単となり、ランニングコストを抑えることが可能である。
【００２１】
なお、図６に示すように、水中ポンプ３４の吸入口に、本体容器２２の下方に配置された、給水口５０を有する給水管５２を接続して、上記図４に示すような水流をより効率的に生じさせるようにしてもよい。
ただし、本発明においては、浄化槽２５への被処理水の導入を水中ポンプ３４の作動により行うことは必須ではなく、例えば、上記従来技術のように、リフト管を用いて被処理水を吸い込む構成としてもよい。
【００２２】
また、本実施形態では、水中ポンプ３４から吐出された水を、大気中から水面へ放出するため、酸素を多く含んだ被処理水を浄化槽２５へ流入させることができる。このため、木炭２４に生息する好気性微生物の活動を活発化させることができ、これにより、浄化槽２５による高い浄化性能を維持できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明に係る木炭式水質浄化装置によれば、木炭に付着した汚泥を効率的に除去できると共に、除去した汚泥が装置周辺の水質を汚染するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である水質浄化装置の概略外観を示す側面図である。
【図２】図１に示す水質浄化装置の詳細構成を示す断面図である。
【図３】本実施形態における送風機および水中ポンプの運転状態を表すタイムチャートである。
【図４】水中ポンプが第１の作動状態で作動している場合に生ずる水流を示す図である。
【図５】水中ポンプが第２の作動状態で作動している場合に生ずる水流を示す図である。
【図６】本実施形態の水質浄化装置の変形例を示す図である。
【図７】従来の水質浄化装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
２０  水質浄化装置
２２  本体容器
２２ａ  上面
２２ｂ  底面
２４  木炭
２５  浄化槽
２６  ノズル孔
２８  空気導入管
３０  送風機
３２  注水管
３２ａ  注水口
３４  水中ポンプ
３６  制御装置
【図１】
2004351300.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004351300.tif 000006
【図５】
2004351300.tif 000007
【図６】
2004351300.tif 000008
【図７】
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