(57)【要約】【課題】  簡単な構成で浄化効率が極めて良く、浄化能力を長期にわたり保持できて実用性に優れた水質浄化水路装置を提供する。【解決手段】    水流れ全体を導く水路枠１０に、その長手方向に所要間隔で水の流れを複数段に遮断するように複数の仕切りゲート１４が設けられる。仕切りゲート１４は、それぞれ水路枠１０の底部１０ａ近縁側に流路孔１２を有し、該水路枠１０の底部付近に流路孔１２間を結ぶように通流する強い流れの洗い出し流Ｆを生起させる。各仕切りゲート間に一部または全部を水に没する状態と空気中に露出する状態とに周期的に変位させるポーラスコンクリート成型体を含む可動曝気装置と、を設ける。ポーラスコンクリート成型体は、例えば水流を受けて回転し，その際に、自身の一部又は全部を周期的に水中と空気中とに変移させ、これにより、十分な酸素供給を微小孔内の微生物に対して行い、有機物等を効果的に分解して水質を浄化させる。【選択図】図１ 
2005220624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水流れ全体を導く水路枠の長手方向に所要間隔で設置され水の流れを複数段に遮断するように設けられる複数の仕切りゲートであって、それぞれ水路枠の底部近縁側に流路孔を有し該水路枠の底部付近に流路孔間を結ぶように通流する強い流れの洗い出し流を生起させる仕切りゲートと、
各仕切りゲート間に配置され一部または全部を水に没する状態と空気中に露出する状態とに周期的に変位させるポーラスコンクリート成型体を含む可動曝気装置と、を備えたことを特徴とする水質浄化水路装置。
【請求項２】
ポーラスコンクリート成型体は、少なくとも一部を水中に没した状態で支軸回りに回転する回転体からなることを特徴とする請求項１記載の水質浄化水路装置。
【請求項３】
可動曝気装置は、水の流れに直交する軸回りに回転する回転体を含む請求項２記載の水質浄化水路装置。
【請求項４】
可動曝気装置は、水の流れに平行な軸回りに回転する回転体を含む請求項２記載の水質浄化水路装置。
【請求項５】
回転体は、水の流れに平行な軸回りに連続螺旋状に形成されたことを特徴とする請求項４記載の水質浄化水路装置。
【請求項６】
回転体には、羽根体が設けられたことを特徴とする請求項３または４記載の水質浄化水路装置。
【請求項７】
回転体は円盤体からなり、その厚み方向に貫通する数個または多数の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の水質浄化水路装置。
【請求項８】
ポーラスコンクリート成型体は、回転自在に設けられた支軸から半径方向に突出させた羽根体ブロックからなる請求項１ないし７のいずれかに記載の水質浄化水路装置。
【請求項９】
流路孔は、水流れ方向に対して芯ずれ位置に配置されている請求項１ないし８のいずれかに記載の水質浄化水路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生活排水路、農業用水路その他の水路における水質を浄化する水質浄化水路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
農業用水、工業用水、生活用水として利用された後の河川水は、汚濁を受けた後再び流域に戻る。また、畜産排水や森林由来の汚濁物質等も流域に流れ込む。そして、汚濁を受けた河川水は生態系や人間の健康にも大きな影響を与える。一方、湖沼や内海、湾などに戻る水に多量の有機物質が含まれる場合には、窒素やリンが過度に多くなり、富栄養状態となって藍藻類や珪藻類の異常増殖によりアオコの異常発生や、赤潮発生が起こり悪臭発生や魚介類を死滅させる被害を生じさせる。湖や湾等に注ぐ川にはさらに農業、工業、生活用排水路が接続されて流れ込むものや、湖や湾等に直接に流れ込む水路が多く、これらの水路の水質浄化が下流域での利用や、水処理、あるいは、湾や湖での健全な生態系保持に欠かせないといっても過言ではない。従来、水路における水質浄化を意図する提案が例えば特許文献１（特開平６−３３０５５０号）においてなされている。
【特許文献１】特開平６−３３０５５０号（明細書０００１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１の水質浄化水路では、水路内において、貫通孔を有する仕切版をその水路側壁に平行に固定し、仕切版と水路側壁との間に、石、土砂等を投入して水質浄化を企図するものが示されている。しかしながら、この水質浄化水路では水路内を仕切版により排水等が流れる水路部と、浄化用部材としての石等を配置した浄化部とに長手方向に二分割した構造であるから、結局、流路断面が大きな水路側に多くの水が流れ、効率の良い水質浄化機能を行なえないばかりか、石等の多くの浄化用部材を充填すると貫通孔を塞ぎ、流路抵抗を大きくして水路部から浄化部へ殆ど水の流入がなく、浄化効率は低いものであった。また、浄化部には単に小形の石灰石やコンクリートブロックを、不規則に充填しただけであるから、経時的にしかも早期に上流側から流されてくる土砂や、塵類が流れ込んで浄化用石類間の空隙に入り込み、目詰まりを起こして浄化機能をすぐに損なってしまうおそれが高く、結局、有効かつ実用的な水路を構成し得ないという課題があった。さらに、その目詰まり砂除去等のメンテナンスは、頻繁に行なう必要があり、労力や作業コストがかかり、運用上支障をきたすという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その１つの目的は、簡単な構成で浄化効率が極めて良く、浄化能力を長期にわたり保持でき、メンテナンスも簡単でしかも実用性に優れた水質浄化水路装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明は、水流れ全体を導く水路枠１０の長手方向に所要間隔で設置され水の流れを複数段に遮断するように設けられる複数の仕切りゲートであって、それぞれ水路枠１０の底部１０ａ近縁側に流路孔１２を有し該水路枠１０の底部付近に流路孔１２間を結ぶように通流する強い流れの洗い出し流Ｆを生起させる仕切りゲート１４と、各仕切りゲート１４間に配置され一部または全部を水に没する状態と空気中に露出する状態とに周期的に変位させるポーラスコンクリート成型体１８，１８１，１８２，１８３を含む可動曝気装置１６と、を備えたことを特徴とする水質浄化水路装置から構成される。ポーラスコンクリート成型体に無数の微生物を生息させ、有機物分解を行なわせるとともに、該ポーラスコンクリート成型体の一部又は全部の空気中と水中との変位移動に伴い、コンクリートの微小孔内に酸素を直接に取り込むことにより特に、好気性微生物を活性化させ有機物分解機能を促進させる。さらに、ポーラスコンクリート成型体の変位移動により水の攪拌機能を生じさせ、未分解有機物を常に微生物に接触させるようにしてそれらの分解除去作用に資する。ここで、可動曝気装置の具体的構成は任意であり、例えば、チェーン等の一部に１個または複数のポーラスコンクリート成型体を固定し、該チェーン等を周回移動させることにより、水に没する状態と空気中に露出する状態とに周期的に変位させるようにしてもよい。また、上下あるいは斜めにスライド移動させるスライダにポーラスコンクリート成型体を固定させ、該スライダを周期的にスライド駆動させることにより、水中と空気中との間を移動させるようにしてもよい。ポーラスコンクリート成型体の具体的形状、構造、大きさ等は任意に設定してよい。水中と空気中を周期的に変位するポーラスコンクリート成型体の具体的周期も任意であるが、高速に変位移動しても好気性菌活性の促進にならないと思われるので、例えば１分間に数回〜数十回程度の低速移動でよい。周期は一定周期でも不定の周期でもよい。さらに、流路孔１２間を結ぶように通流する強い流れの洗い出し流Ｆにより、土砂や微生物残渣を洗い流すから水路枠の中央部から底部にかけてのヘドロ沈殿が防止でき、可動曝気装置による変位移動と相乗して、有機物分解機能の実効化が図れる。水路枠内の水は仕切りゲートによって流れを遮断され、流路断面を大きく狭められて流路孔１２から高速で吸引され次段の仕切り段側に放出される。仕切りゲート間の間隔は、上流側の仕切りゲートとこれに対向する仕切りゲートとのそれぞれの流路孔を結ぶように通流する相対的に強い流れの洗い出し流Ｆを常時生起させる程度の距離に設定される。また、水路は流れがない場合には例えば上流側でポンプ等を介して人工的に流れを生成するか、あるいは、流れやすくするために補助的に強制した流れを作るようにしてもよい。
【０００６】
その際、ポーラスコンクリート成型体１８、１８１〜１８３は、少なくとも一部を水中に没した状態で支軸２０，４０，５０回りに回転する回転体からなるようにするとよい。回転体とすることにより、水中と空中との周期的変位移動を簡単に実現できる。回転体としてのポーラスコンクリート成型体の具体的形状、構造は任意に設定してよく、車輪形、バケット水車形等がある。また、回転体の外形形状は側面四角形，五角形、六角形その他の多角形状としても良い。水中と空中との周期的変位移動は、例えば回転体の上部のみを空中に出した状態で低速回転させることにより実現される。回転周期は例えば回転軸を外部に取り出してモータ等の外部動力で該回転体を強制回転させることにより、回転制御させることにより設定させてもよいが、できるだけ、相対的に速い流れの洗い出し流の推力を利用し、水流による自然回転によらしめるのが好ましい。
【０００７】
可動曝気装置１６は、水の流れに直交する軸２０回りに回転する回転体を含むとよく、水路枠の両側壁に軸受部分を構成しこれに支軸２０を回転自在に架設させることにより無理なくポーラスコンクリート成型体としての回転体による水中、空中の周回変位移動を実現する。
【０００８】
また、可動曝気装置１６は、水の流れに平行な軸４０，５０回りに回転する回転体を含むとよい。この場合には、例えば直接に相対向する仕切りゲート間に支軸を渡して回転自在に軸支させるとよい。この場合には、水流に沿う方向を軸線とする支軸回りにポーラスコンクリート成型体としての回転体が回転し、いわゆるスクリュ状に回転する構成である。
【０００９】
さらに、その場合、回転体は、水の流れに平行な軸５０回りに連続螺旋状に形成してもよい。
【００１０】
また、回転体には、羽根体３０，４８，５８を設けるとよい。羽根体を設けることにより、洗い出し流Ｆを効果的に受け、洗い出し流Ｆの推力のみにより、外部モータ等を不要として水中と、空中との周期変位移動を実現させ、維持あるいは稼働コストを削減しうる。
【００１１】
また、回転体は円盤体からなり、その厚み方向に貫通する数個または多数の貫通孔２８，４６を設けるとよい。ポーラスコンクリート成型体の周辺での乱流による水の攪拌機能を生じさせ、微生物に対する未分解の有機物の接触率を向上させる。貫通孔の形状、個数、分布度合い等は水の攪拌機能を阻害しない範囲において、任意に設定してよい。
【００１２】
また、ポーラスコンクリート成型体１８２は、回転自在に設けられた支軸５０から半径方向に突出させた羽根体ブロック５４からなるようにしてもよい。羽根体ブロックの個数は少なくとも複数本であり、好ましくは周方向に例えば６〜２０個、より好ましくは１２個程度がよい。
【００１３】
さらに、流路孔１２は、水流れ方向に対して芯ずれ位置に配置させてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、水流れ全体を導く水路枠の長手方向に所要間隔で設置され水の流れを複数段に遮断するように設けられる複数の仕切りゲートであって、それぞれ水路枠の底部近縁側に流路孔を有し該水路枠の底部付近に流路孔間を結ぶように通流する強い流れの洗い出し流を生起させる仕切りゲートと、各仕切りゲート間に配置され一部または全部を水に没する状態と空気中に露出する状態とに周期的に変位させるポーラスコンクリート成型体を含む可動曝気装置と、を備えたことを特徴とする水質浄化水路装置から構成されるから、好気性菌を活性化させて有機物分解機能を大幅に向上させるとともに、底部のヘドロ化を防止し、水質浄化機能を具体的に実現し得る。また、洗い出し流は微生物共同体であるバイオフィルムから離脱した残渣除去を効果的に行なうから、定期的な水路の底部の掬い上げ作業等のメンテナンスが殆ど不要で、かつ浄化機能を長期に保持させ、実用性に優れた水質浄化水路装置を提供し得る。
【００１５】
また、ポーラスコンクリート成型体は、少なくとも一部を水中に没した状態で支軸回りに回転する回転体からなる構成とすることにより、水中と空気中との周期的変位移動構成を簡単に実現し得るとともに、回転体としてのポーラスコンクリート成型体の製作自由度が高く、必要に応じて種々の外径、形状、構造の回転体を低廉に製造しうる。
【００１６】
また、可動曝気装置は、水の流れに直交する軸回りに回転する回転体を含む構成とすることにより、水流れに対してラジアル回転状の回転体を簡単に実現させ、水中と空気中との周期的変位移動構成の実効を図れる。
【００１７】
また、可動曝気装置は、水の流れに平行な軸回りに回転する回転体を含む構成とすることにより、スクリュ回転形の回転体構成を容易に実現し、水中と空気中との周期的変位移動構成の実効を図れる。
【００１８】
また、回転体は、水の流れに平行な軸回りに連続螺旋状に形成された構成とすることにより、水中と空気中との周期的変位移動構成を容易に実現させる上に、水流れ方向を軸線とした水流と一体化した回転により、大きな動きによる攪拌機能、ひいては未分解の有機物の分解機能の実効に資する。
【００１９】
また、回転体には、羽根体が設けられた構成とすることにより、洗い出し流Ｆを受けてその推力を回転体の回転方向へ変換させて外部動力を必要とせずに回転体の回転を維持し、かつ、攪拌作用により有機物分解除去作用を促進させる。
【００２０】
また、回転体は円盤体からなり、その厚み方向に貫通する数個または多数の貫通孔が設けられた構成とすることにより、ポーラスコンクリート成型体の表面部分での乱流化を確実に生起し、ポーラスコンクリート成型体に生息する微生物による未分解有機物の確実な分解を促進させ、水質浄化に資する。
【００２１】
また、ポーラスコンクリート成型体は、回転自在に設けられた支軸から半径方向に突出させた羽根体ブロックからなる構成とすることにより、ポーラスコンクリート成型体である羽根体ブロックと水との接触面積を大きくし、ポーラスコンクリート成型体に生息する微生物による未分解有機物の分解処理作用を促進させ得る。
【００２２】
また、流路孔１２は、水流れ方向に対して芯ずれ位置に配置された構成とすることにより、できるだけ広い範囲の水底部分について、土砂や微生物残渣等の洗い出し作用を行わせ、ヘドロ化を防止する上に、蛇行状の流れを生起させることで攪拌作用も行なわせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について説明する。本発明は、水路枠を長手方向に仕切りゲートで仕切って複数の仕切段を設け、それぞれの仕切ゲートの下部に流路孔を形成して水路枠の底部近縁で流路孔間を結ぶように通流する強い流れを生じさせる洗い出し流を生起させるようにし、それぞれの仕切段にポーラスコンクリート成型体を含む可動曝気装置を設けた水質浄化水路装置である。
【００２４】
図１ないし図８は、本発明の第１実施形態に係る水質浄化水路装置を示しており、図１，２に示すように、この水質浄化水路装置は、上面を開口した開水路に適用された例を示している。なお、本発明の水質浄化水路装置は、閉水路に適用してもよい。本実施形態において、水質浄化水路装置は、例えばＲＣコンクリート製の水路枠１０を長手方向の複数箇所で遮断するように設けられた、流路孔１２を備えたところの複数の仕切りゲート１４と、仕切りゲート間に配置される複数の可動曝気装置１６と、を有している。水路枠１０は、水路内を流れる河川水や種々の排水等の水流れ全体を下流側に導く水路の外枠であり、本実施形態では勾配差により上流から下流河川域に向けて水が流れるものとしている。本実施形態では水路枠１０は、上面を開口したコ字形に形成されているが、この水路枠は、水底幅を水面幅より小さくした逆台形状に形成してもよい。以下の実施形態では図示の都合上コ字形状の水路枠で説明するが、以降の実施例すべてについて逆台形状の水路枠にも同様に適用し得るものとする。なお、本実施形態では、可動曝気装置１６を設けた仕切り段１５１と、例えばポーラスコンクリートパネルを流れに水平にしかも立てた状態で相互に間隙を配して設けた仕切り段１５２、あるいはリン吸着材を収容させた仕切り段１５３とを長手方向に１つおきに混在させて設置しているが、すべての仕切り段について本実施形態の可動曝気装置を取り付けてもよい。
【００２５】
図１ないし図７において、水路枠１０の長手方向に所要間隔で、水の流れを複数段に遮断するように複数の仕切りゲート１４が設けられている。図１、２、６に示すように、仕切りゲート１４は、水路枠内において水流れと直交方向に立てられた例えばＲＣコンクリート板から形成されている。仕切りゲート１４は、水路枠の側壁１０ｂの内面側と仕切りゲート側に設けられた図示しない受溝と突条とを上方からスライドさせて嵌合させる構成や、水路枠の側壁内面側に予め設けたガイドにより水路枠の設定位置に挿入配置される。この仕切りゲート１４の水路枠長手方向間隔は例えば仕切りゲートサイズが横２ｍ、縦１．５ｍとして、２ｍ〜５ｍ程度に設定されて、水路枠内の水の流れを複数段に遮断するように設けられている。仕切りゲートは強度が確保できれば、ポーラスコンクリートあるいは、それに強度補強を施した成型体で構成してもよいし、あるいは、防錆金属やプラスチックなどで構成してもよい。
【００２６】
それぞれの仕切りゲート１４は、水路枠の底部近縁側に流路孔１２を有し該水路枠１０の底部１０ａ付近に流路孔間を結ぶように通流する強い流れの洗い出し流Ｆを生起させる。
図１、２、５、６、８において、流路孔１２は、底部１０ａに接する部分を円弧状に切り欠いた半円形の孔からなり、仕切りゲートを貫通して当該仕切りゲートの上下の仕切り段を連通させる。図７に示すように水の流れは遮断壁としての仕切りゲートの唯一の開口部分である流路孔１２から次の仕切り段側に出る際に大きな流速で吸引、放出され、これによって、各流路孔１２間を結ぶように通流する強い流れの一定の洗い出し流Ｆが常時流れ、土砂や砂粒等を常に洗い流してそれらが水底に溜まらないようにするとともに、ポーラスコンクリートを用いた際の微生物から離脱するバイオフィルム残渣を常に下流側に洗い流してその沈殿堆積を防止し、底部を含む水路枠内のヘドロ化を確実に防止する。洗い出し流Ｆの一部は下流側の仕切りゲートにぶつかり、反転して反転流Ｒとなり、再び洗い出し流Ｆに合流する。流路孔１２の孔形状や大きさは洗い出し機能を阻害しない範囲で任意の形状、大きさに設定できる。
【００２７】
本実施形態において、図８に示すように、それぞれの上流側の仕切りゲートとこれに対向する下流側の仕切りゲートの流路孔１２は、水流れ方向に対して芯ずれ位置に配置されている。これによって、洗い出し流は仕切り段を平面視斜めに蛇行するように流れるから各仕切り段でのできるだけ広い範囲の水底部分について、土砂等の洗い出し作用を行わせ、また、蛇行状の流れを生起させることで可動曝気装置とも相俟って攪拌作用も行う。
【００２８】
図１、２、４、５において、１つの対向する仕切りゲート１４間にポーラスコンクリート成型体１８を含む可動曝気装置１６が設けられている。ポーラスコンクリート成型体１８は、その一部または全部を水に没する状態と空気中に露出する状態とに周期的に変位させる微生物担持のポーラスコンクリート成型体であり、その内部及び表面の無数の微小孔に好気性微生物が生息する。本実施形態において、ポーラスコンクリート成型体１８は、主に洗い出し流Ｆにより回転させられる回転体から形成されている。そして、該可動曝気装置は、空気中の酸素をポーラスコンクリート成型体の無数の孔に供給しそこに生息する微生物を活性させる。同時にポーラスコンクリート成型体は、その一部または全部を水に没する状態と空気中に露出する状態とに周期的に変位させることにより、その周辺の水を乱流化し攪拌して新鮮な水をポーラスコンクリート成型体の内部に供給し、それに含まれる多量の有機物を微生物に取り込ませやすくさせる。
【００２９】
実施形態において、当該仕切り段１５１であって、水の流れに直交するようにステンレス製ロッド等からなる支軸２０が回転自在に支持されている。すなわち、当該仕切り段１５１の長手方向並びに上下中間位置で水路枠１０の両側壁に埋め込み状に軸受２２が取り付けられ、該軸受２２に支持されて支軸２０が回転自在に支持されている。そして、この支軸２０に円筒ドラム状に組みつけられたポーラスコンクリート成型体１８が取り付けられて、自由に回転可能に設けられている。実施形態では、ポーラスコンクリート成型体は回転体として構成され、その回転体の上端部寄り部分を常時水面から空気中に突出させる状態で回転自在に軸支されている。詳細には、図５に示すように、ポーラスコンクリート成型体１８は、支軸２２の外周を取り巻くように該支軸２２を埋め込んで一体成型された円柱状の胴部２４と、胴部２４を中心軸としてその長手方向に所要の間隙を開けて固定された３個のポーラスコンクリート円板２６と、を含む。胴部２４は例えばＲＣコンクリートで形成されるとともに、このＲＣコンクリートに一体に３個のポーラスコンクリート円板２６がその中心部を接合された態様で固定されている。図４，５に示すように胴部の長手中間部のポーラスコンクリート円板２６はその両端側のものよりも短く設定され、流路孔１２に殆ど重ならないように設けられている。胴部２４と、３個のポーラスコンクリート円板２６とは支軸２０とともに洗い出し流Ｆに対していわばラジアル回転するように一体回転する。
【００３０】
図２、４に示すように、ポーラスコンクリート成型体１８は少なくとも一部を水中に没した状態で水の流れに直交する支軸２０回りに回転する。すなわち、３個のポーラスコンクリート円板２６がその一部を水に没する状態と空気中に露出する状態とに周期的に変位する。これによって、複数で相互に間隙Ｇを置いた水流れに平行方向で、しかも立てた状態のポーラスコンクリート円板の、例えば２５〜３０％空隙率の空隙を水と空気が入れ替わりながら曝気を行なう。ポーラスコンクリートは、軽量コンクリートに採用される独立気泡成型体としてのコンクリートではなく、通常のコンクリートに比して粗骨材に対する細骨材の割合を極端に低くして２０〜３０％程度の連通空隙率を有する多孔質コンクリートであり、微視的には両方の板面を貫いて自由に水成分が移動し得る成型体である。ポーラスコンクリートの無数の孔には好気性の微生物が着床生息し、水路を流れる水中の有機物は二酸化炭素と水に、また、窒素化合物は窒素ガスに分解される。さらに、この実施形態では、ポーラスコンクリート円板２６は当該仕切り段中の水の流れを平面視で略均等に分流させるように設置され、しかも相互の空隙Ｇを保持している。洗い出し流Ｆの一部はこれらの複数のポーラスコンクリート円板２６の間隙Ｇ中に入り、乱流化する。その間、ポーラスコンクリート成型体１８は低速回転し、再び洗い出し流Ｆに合流する際に各ポーラスコンクリート円板２６に十分に接触し、浄化すべき他の排水部分に含まれる有機物に効率的に接触して微生物に有効に有機物を取り込ませる。また、ポーラスコンクリートの空隙を水と空気が入れ替わりながら曝気を行なうことにより、直接に空気中の酸素をポーラスコンクリートの微小孔内に供給して好気性微生物の活性を促す。なお、間隙Ｇは必ずしも均等にすることなく、適宜異なるように設定してもよい。
【００３１】
さらに、本実施形態において、図２ないし図５に示すように、両端側のものよりも半径長さを短く設定された胴部の長手中間部のポーラスコンクリート円板２６ｂの円周外縁部と、該両端側のポーラスコンクリート円板２６ａ、２６ｃの内壁部分と、で形成される四角形状の空隙を中心軸から外側に向かう方向Ｕに向けて羽根体３０が固定されている。羽根体３０は薄板状の矩形板からなり、両端側のポーラスコンクリート円板２６ａ、２６ｃのスリット穴に差し込まれて円板２６の全周にわたり所要のピッチ間隔で本実施形態では１２個固定されている。羽根体３０は、回転体あるいはその一部としてのポーラスコンクリート円板の外周に取り付けられ、底部の流路孔１２を介した洗い出し流Ｆにより例えば図３上、反時計回り方向に低速回転する。その際、水面ＷＬから一部を空中に突設させた回転体の部分が水に没する状態と空気中に露出する状態とに周期的に変位する。
【００３２】
さらに、本実施形態において、図２，４に示すように、各ポーラスコンクリート円板２６自体には、その板面２６ａを対向する他の板面側に貫通するように設けられた数個あるいは多数の貫通孔２８を含む。貫通孔２８は、各ポーラスコンクリート円板相互間の間隙Ｇに流れ込む水の流れに多くの渦流を含む乱流Ｃを生じさせ攪拌機能を起こさせて水を入れ替え、常に新鮮な水がポーラスコンクリート円板２６の表面あるいはその内部に浸透して未分解の有機物を常に微小孔内の微生物に供給する攪拌機能発生手段である。
【００３３】
本実施形態では、ほぼ等間隔で配置された多数の貫通孔２８がポーラスコンクリート円板２６の板面を水流れに交差する方向（本実施形態では直交方向）に貫通して設けられている。貫通孔２２はパネル体の開口率と攪拌機能による未分解有機物の接触効率を考慮して任意の孔形状、大きさ、間隙ピッチ、配置態様、密度等を設定するとよい。
【００３４】
さらに、本実施形態では、対向する仕切りゲート１４の壁部分から中央のポーラスコンクリート成型体１８に向けて襞状の補助壁３２が突設形成されている。補助壁３２は、それ自身がポーラスコンクリートから成型されており、ポーラスコンクリート成型体１８の外周大きさに対応して襞状に分かれて伸びしかも円板２６の外周に対応して凹状に凹設された円弧襞３４を有している。これによって、補助壁３２の円弧襞３４の突設縁部分と３個のポーラスコンクリート円板２６の外周部分の隙間が小さくなり、洗い出し流Ｆによる羽根体３０の押し出し、押し上げ力を効率よく回転体に伝達するようにしている。また、この円弧壁にも両板面を貫通する貫通孔３６が複数個適宜位置に設けられている。
【００３５】
次に、本実施形態の水質浄化水路装置の作用について説明すると、例えば、常にある程度の水流れがある場合、図７のように仕切りゲート１４により大きく水路枠内の水の流路断面を狭められた水は、ベルヌーイの定理により各仕切りゲートの流路孔１２から大きな流速で吸引され、当該流路孔１２から次段の仕切段に放出される。これによって、各流路孔１２間を直線的に結ぶように通流する強い一定の流れが洗い出し流Ｆとして流れており、水路の底面に収束する土や砂、あるいはバイオフィルム残渣等のヘドロ原因物質を常に下流側に向けて洗い出している。このとき、１つの仕切り段の仕切りゲート１４間には、可動曝気装置１６が設けられ、回転体としてのポーラスコンクリート成型体１８が回転自在に支持されているから、水路枠の底部を流れる強い流れの洗い出し流Ｆがポーラスコンクリート円板２６の羽根体３０を推進し支軸２０周りにポーラスコンクリート成型体１８を低速で周回駆動させる。これによって、水面ＷＬから一部を空中に突設させた回転体の部分が水に没する状態と空気中に露出する状態とに周期的に変位する結果、ポーラスコンクリート円板の微小孔を水と空気が入れ替わりながら曝気を行ない、微小孔に生息する微生物に十分な量の酸素を供給する。
【００３６】
この際、複数のポーラスコンクリート円板２６は、水流れに平行方向に、しかも所要の間隙Ｇを隔てて立てた状態で配置されているから、洗い出し流の一部の水は一定割合で分流されかつ、接触面積を大きくしてポーラスコンクリート成型体１８に十分に接触し、身分解の有機物の分解除去効率を向上させる。また、上流側からの水は多数の貫通孔に流れ込みさらに隣接の仕切ゲートの貫通孔を通流する流れともあいまって複雑な流れとなり多くの渦流を生じて乱流化する。これらの貫通孔２８の攪拌機能により、常に未分解微生物を含む水の部分が供給されて微生物分解効率を向上させる。
【００３７】
ポーラスコンクリート成型体１８のポーラスコンクリート円板２６は、板状の成型体であって、水路枠に設置され常時一定の分流を生じさせ、さらに底部の洗い出し流Ｆにより土砂の目詰まりなどがなくメンテナンスがほとんど不要である。また、それ自体に浄化機能を有するポーラスコンクリート円板２６自体を接触面積増加のための水流れの整流板として機能させるから、効率よく水質浄化を実現する。のみならず、ポーラスコンクリート成型体に攪拌機能発生部としての貫通孔２８を設けているから、水の入れ替えが十分に行なわれ未分解の有機物を含む水が常にポーラスコンクリート成型体の微小孔中の微生物に対して供給され，水質浄化機能の実効を確保し得る。また、芯ずれ位置に仕切ゲートの流路孔を設定することにより、底部での土砂堆積を防止しまた水流攪拌機能も促進させる。なお、図１の実施形態では、上述した回転体としての厚板からなるポーラスコンクリート成型体１８を用いた仕切段構成と、その隣の仕切段にはポーラスコンクリートパネル体を配備させた仕切段、可動曝気装置設置の仕切り段．．．等々ランダムに設備しているが、例えばリン吸着材を収容したポーラスコンクリートパネル体を配備させた仕切段などを混在させて長手方向に配置させるようにしてもよい。また、支軸２０はシールゴムで軸受部分を水密シールした状態で水路枠の側壁から外部に突設させてモータ駆動により回転させてもよい。
【００３８】
次に、図９、図１０に基づいて、本発明の第２実施形態に係る水質浄化水路装置を説明するが、第１実施形態と同一部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。この第２実施形態の水質浄化水路装置は、ポーラスコンクリート成型体１８の具体的構成及びその支持構造が第１実施形態と異なる。この実施形態で、ポーラスコンクリート成型体１８１は、少なくとも一部を水中に没した状態で支軸回りに回転する回転体からなる構成は、第１実施形態と同様であるが、可動曝気装置１６は、水の流れに平行な支軸４０回りに回転する回転体としてのポーラスコンクリート成型体１８１を含む点が大きく第１実施形態と異なる。この実施形態では相対向する仕切りゲート１４に軸受４２を支持させ、該軸受４２に支軸４０を軸支させて該支軸回りにポーラスコンクリート成型体１８１を回転自在に支持している。支軸４０は、ポーラスコンクリート成型体１８１の一部が水路枠内の水に没する程度の高さ位置であって、水路枠の中央部を両仕切りゲート間に渡架されて設置されている。
【００３９】
本実施形態において、ポーラスコンクリート成型体１８１は、水流れに沿うように長く設けられた支軸４０を共通軸として串刺し状にその中心部を固着された複数の厚板状のポーラスコンクリート円板４４からなる。それぞれのポーラスコンクリート円板４４相互間には所要の間隙Ｇが設けられている。そして、該ポーラスコンクリート円板４４の両板面を貫通するように貫通孔４６が複数個形成されている。すなわち、貫通孔４６は水の流れと平行方向に形成されている。さらに、それぞれのポーラスコンクリート円板４４の外周面には図１０に示すように、水の支軸長手方向の流れに対して所要の斜め角度で交差するように外周にわたって複数個の羽根体４８が取り付けられている。この羽根体４８が、水路枠１０の底部１０ａを流れる洗い出し流Ｆを受けて設定された回転方向への回転力に変換し、ポーラスコンクリート成型体全体を軸周りに回転させる。このとき、水面ＷＬから一部を空中に突設させた回転体の部分が水に没する状態と空気中に露出する状態とに周期的に変位する結果、ポーラスコンクリート円板の微小孔を水と空気が入れ替わりながら曝気を行ない、微小孔に生息する微生物に十分な量の酸素を供給する。また、ポーラスコンクリート円板４４を貫通する数個又は多数の貫通孔により乱流を生じて効果的に微小孔の微生物に対して未分解の有機物供給を行なう。ポーラスコンクリート円板を含むポーラスコンクリート成型体の有機物分解機能、酸素の直接取り込みによる好気性微生物の活性作用、貫通孔による水の攪拌を介した微生物への有機物取り込み促進機能は、第１実施形態と同様である。また、洗い出し流によるバイオフィルム残渣除去、ヘドロ化防止、土砂等の洗い出し機能も第１実施形態と同様に行なうことができる。
【００４０】
次に、本発明の第３実施形態について、図１１ないし図１４に基づいて説明するが、前記した実施形態と同一部材には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。この実施形態では、可動曝気装置１６が水の流れに平行な軸周りに回転する回転体を含む点は、第２実施形態と同様であるが、ポーラスコンクリート成型体１８２の具体的構成並びに水路枠１０の形状が前記実施形態と異なる。この実施形態では、対向する両仕切りゲート１４間に架設されて回転自在に軸支された支軸５０の外周に通常のＲＣコンクリートを周囲抱き込み状に成型固着して胴部５２を形成し、この胴部５２から半径方向にポーラスコンクリートから成る羽根体ブロック５４を複数突設したものである。実施形態では羽根体ブロック５４は、図１４のような断面扁平楕円状の一方向に長いブロックから形成されており、それらが十字状でかつ水の流れ方向に対して斜め角度に設定された状態で半径方向に突設するように小断面側に設けた支持ピン穴５５を介して一端側を固定されている。図示の都合上、本実施形態では、羽根体ブロック５４は胴部周りに十字状に４個のみ設けているが、例えば中心角３０度に１個程度の割合で、軸方向に見て投影形状は空隙部分がない円形状となるように１２個程度突設させるようにするとよい。なお、この羽根体の個数自体は任意に設定してもよい。さらに、この羽根体ブロック５４は、半径方向の突設端の方がその胴部５２との接合部側である基部よりも断面扁平楕円形状が大きくなるように設定されており、これによって、図１２のように、洗い出し流Ｆが流路孔１２間を通流する際に確実にその羽根体ブロック５４の先端大断面側に斜めに当たり、所定の回転トルクを生じさせて回転させる。この実施形態では、水路枠１０は、羽根体ブロックの軸方向回転円形投影形状に対応してその円形輪郭線から少しの空隙を空けた半円状の円弧形の内壁を含む形状で形成されている。このように、螺旋成型体の外縁に沿った底壁を含む内壁形状とすることにより軸方向に流れる水のエネルギーを無駄なく同回転体の回転方向への駆動力に変換して水の流れにより回転させるようにしている。この第３実施形態においても、ポーラスコンクリート成型体１８２全体の軸周り回転に際し、水面ＷＬから一部を空中に突設させた回転体の部分が水に没する状態と空気中に露出する状態とに周期的に変位する結果、ポーラスコンクリート円板の微小孔を水と空気が入れ替わりながら曝気を行ない、微小孔に生息する微生物に十分な量の酸素を供給する。ポーラスコンクリート成型体の有機物分解機能、酸素の直接取り込みによる好気性微生物の活性作用、貫通孔による水の攪拌を介した微生物への有機物取り込み促進機能は、第１実施形態と同様である。また、洗い出し流によるバイオフィルム残渣除去、ヘドロ化防止、土砂等の洗い出し機能も第１実施形態と同様に行なうことができる。
【００４１】
次に、本発明の第４実施形態について、図１５ないし図１７に基づいて説明するが、前記した実施形態と同一部材には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。この実施形態では、可動曝気装置１６が水の流れに平行な軸周りに回転する回転体を含む点は、第２実施形態と同様であるが、回転体としてのポーラスコンクリート成型体１８３の具体的構成並びに水路枠１０の形状が前記実施形態と異なる。この実施形態では、ポーラスコンクリート成型体１８３としての回転体は、水の流れに平行な軸５０回りに連続螺旋状に形成されている。この連続螺旋成型体５６は、複数の形枠を組み合わせて螺旋空隙を形成しこの中にポーラスコンクリートを打設することにより得られる。さらに、この螺旋成型体５６の外縁部分には同じく連続螺旋状に周回するように帯状に長い薄板状の例えば合成樹脂や耐食性の軽金属などから成る羽根体５８が取り付けられている。また、この実施形態では、水路枠１０は、螺旋成型体５６の軸方向円形投影形状に対応してその円形輪郭線から少しの空隙を空けた半円状の円弧形の内壁を含む形状で形成されている。このように、螺旋成型体の外縁に沿った底壁を含む内壁形状とすることにより軸方向に流れる水のエネルギーを無駄なく同回転体の回転方向への駆動力に変換して水の流れにより回転させるようにしている。ここにおいて、図１５、図１７のように、洗い出し流Ｆが流路孔１２間を通流する際に確実にその螺旋成型体５６の外縁の薄板状羽根体５８に斜めに当たり、所定の回転トルクを生じさせて回転させる。この第４実施形態においても、ポーラスコンクリート成型体全体の軸周り回転に際し、水面ＷＬから一部を空中に突設させた回転体の部分が水に没する状態と空気中に露出する状態とに周期的に変位する結果、ポーラスコンクリート円板の微小孔を水と空気が入れ替わりながら曝気を行ない、微小孔に生息する微生物に十分な量の酸素を供給するものである。ポーラスコンクリート円板を含むポーラスコンクリート成型体の有機物分解機能、酸素の直接取り込みによる好気性微生物の活性作用、貫通孔による水の攪拌を介した微生物への有機物取り込み促進機能は、第１実施形態と同様である。また、洗い出し流によるバイオフィルム残渣除去、ヘドロ化防止、土砂等の洗い出し機能も第１実施形態と同様に行なうことができる。
【００４２】
以上説明した水質浄化水路装置は、上記した実施形態のみの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸脱しない範囲において，任意の改変を行ってもよい。上記の第２〜第４実施形態においても、図１と同様にポーラスコンクリートパネル板を立てて配置した仕切り段、吸リン材収容の仕切り段、その他の任意構成の仕切り段を任意の配列で混在させて適用してもよい。また、本発明の可動曝気装置を配置させた仕切り段のみを任意の配列構成で延長させてもよい。また、その際、ポーラスコンクリートパネル板自体をその片面あるいは両面の板面に凹凸構造を施したり、貫通孔を形成したり、多孔繊維質圧縮体部を設けることにより攪拌機能を行なって微生物への有機物取り込み促進を行なっても良い。また、仕切りゲートは通常のセメントによるＲＣコンクリートではなく、例えば網状鉄筋を配筋して補強したポーラスコンクリート板で構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の水質浄化水路装置は、農業，工業，生活用水路、その他の一般排水用の水路に適用して有効にその水質浄化を行える。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水質浄化水路装置を適用した水路の一部省略斜視説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る水質浄化水路装置の１つの仕切段における構成の一部切り欠き斜視説明図である。
【図３】図２の省略を行わない状態の装置の平面説明図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図１の水質浄化水路装置の仕切段の内部を省略して示した仕切りゲート配置構成の斜視説明図である。
【図７】図１の水質浄化水路装置の仕切りゲートのみを配置させた状態で示す断面作用説明図である。
【図８】図６の仕切りゲートの水流れ正面側から見た拡大説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る水質浄化水路装置の１つの仕切段の一部省略斜視説明図である。
【図１０】図９の装置の１つのポーラスコンクリート成型体の斜視説明図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る水質浄化水路装置の１つの仕切段の一部省略斜視説明図である。
【図１２】図１２の装置のポーラスコンクリート成型ブロックを組み付けた回転体を軸方向から見た軸方向正面図である。
【図１３】図１２の回転体の平面説明図である。
【図１４】図１１の回転体に取り付けられる１つのポーラスコンクリート羽根体ブロックの拡大斜視説明図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る水質浄化水路装置の一部切欠き斜視説明図である。
【図１６】図１５の装置の回転体の一部省略斜視説明図である。
【図１７】図１５の装置の縦断面説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  水路枠
１０ａ  底壁
１２  流路孔
１４  仕切りゲート
１６  可動曝気装置
１８  ポーラスコンクリート成型体
２０  支軸
２６  ポーラスコンクリート円板
３０  羽根体
３６  貫通孔
４０  支軸  
４２  軸受
４４  ポーラスコンクリート円板
４６  貫通孔
４８  羽根体
５０  支軸
５４  羽根体ブロック
５６  螺旋成型体
５８  薄板状羽根体
１８１  第２実施形態のポーラスコンクリート成型体
１８２  第３実施形態のポーラスコンクリート成型体
１８３  第４実施形態のポーラスコンクリート成型体
Ｆ  洗い出し流
Ｇ  間隙
Ｒ  反転流
【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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【図１６】
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【図１７】
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