(57)【要約】【課題】木炭式水質浄化装置により高い脱窒効果が得られるようにする。【解決手段】水質浄化装置２０は、木炭２４からなる浄化槽２５と、被処理水を浄化槽２５に通過させるための水中ポンプ３４および集水管５２と、浄化槽２５の上側に設けられ、植物３２が植生された植生基盤３０と、木炭に付着した汚泥の除去を行うための送風機４０および空気導入管３６と、送風機４０からの空気を植生基盤３０に供給するための曝気配管４２とを備える。【選択図】      図２
2005000843.tif 000002
【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、前記浄化手段の上部に設けられ、植物が植生された植生部と、当該植生部に空気を供給する曝気手段とを備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記浄化手段の木炭に付着した汚泥を除去するための空気導入管と、該空気導入管に空気を供給する給気手段とを備え、前記曝気手段は、前記給気手段を用いて前記植生部に空気を供給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】
前記植生部は、浄化手段の上側に配設された植生基盤であることを特徴とする請求項１又は２記載の木炭式水質浄化装置。
【請求項４】
前記植生部は、前記浄化手段の上面に直接植物を植生することにより構成されていることを特徴とする請求項１又は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４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、集水管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は、被処理水を、木炭５からなる処理層６に通過させることにより浄化している。すなわち、木炭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や各種有機物を分解することで被処理水を浄化するのである。
【０００６】
ところで、湖沼等の水中には、汚染物質として窒素化合物も含まれている。したがって、水質浄化にあたっては、アオコ等の有機物のみならず、窒素化合物の除去（脱窒）も行えることが望ましい。しかしながら、従来の木炭式水質浄化装置は、アオコ等は十分に除去できるものの、脱窒の能力は低かった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、木炭式水質浄化装置により高い脱窒効果を得られるようにすることを目的とする。
【０００８】
【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、前記浄化手段の上部に設けられ、植物が植生された植生部と、当該植生部に空気を供給する曝気手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、浄化手段の上部に植生部が設けられるため、植生された植物がその根部から被処理水中の窒素化合物を吸収することで脱窒効果が得られる。また、曝気手段により植生部に空気が供給されるので、植物の根部が好気雰囲気となって植物の成長が促進され、それに応じて、植物による脱窒効果も高まることになる。
【００１０】
また、本発明において、前記浄化手段の木炭に付着した汚泥を除去するための空気導入管と、該空気導入管に空気を供給する給気手段とを備え、前記曝気手段は、前記給気手段を用いて前記植生部に空気を供給することを特徴とする。
【００１１】
また、前記植生部は、浄化手段の上側に配設された植生基盤であってもよいし、あるいは、前記浄化手段の上面に直接植物を植生することにより構成されていてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態である水質浄化装置２０の断面図である。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５０により、水面Ｓ近傍の水中に保持されている。
【００１３】
図１に示すように、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。
【００１４】
本体容器２２の上面２２ａ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。この上面２２ａの上側には、例えばヨシ等の植物３２が植生された植生基盤３０が配設されている。植生基盤３０の側部は水を通過させ得るように構成されている。この植生基盤３０は、例えば、発砲スチロールのビーズが詰められて構成されており、軽量で植物３２の根が付き易くなっている。ただし、浄化槽２５自体に植物３２を根付かせることができる場合は、植生基盤３０を省略して、直接、浄化槽２５の上面に植物３２を植生してもよい。また、植物３２としては、ヨシの他、シロガヤツリ、クレソン等の窒素の吸収効率の高い植物を用いることができる。
【００１５】
また、フロート５０には、植生基盤３０と同様の構成の、植物３２が植生された植生基盤からなる浮島３４が連結されている。植生基盤３４はフロート５０によって水質浄化装置２０の近傍の水面に保持されている。
【００１６】
本体容器２２の底部には、上向きのノズル孔３６を有する空気導入管３８が設けられている。空気導入管３８は、配管３９を介して送風機４０に接続されている。また、配管３９は途中で分岐して、植生基盤３０および浮島３４に設けられた曝気配管４２，４４に接続されている。配管３９の曝気配管４２，４４への分岐部には、バルブ４６，４８が設けられている。バルブ４６，４８は、後述するように、制御装置６０により制御され、送風機４０の接続先を、空気導入管３８又は曝気配管４２，４４に切り替える。
【００１７】
本体容器２２の底部には、更に、水中ポンプ５０が設けられている。水中ポンプ５０の吸入口には、集水管５２が接続されている。集水管５２には集水孔５４が設けられている。また、水中ポンプ５０の吐出口には、放水管５６が接続されている。放水管５６は上向きに延びて水面から突き出し、その先端部には、例えばＴ字型に分岐された放水口５８が設けられている。
【００１８】
送風機４０、水中ポンプ５０、および上記したバルブ４６，４８は、制御装置６０により制御される。なお、送風機４０および制御装置６０は例えばフロート５０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。
【００１９】
次に、水質浄化装置２０によりアオコや各種有機物を除去する通常の動作について説明する。
【００２０】
水質浄化装置２０による通常の浄化処理を行う場合には、制御装置６０により、水中ポンプ５０を作動させると共に、バルブ４６，４８を制御して送風機４０と曝気配管４２，４４とを接続し、更に、送風機４０を送風量が比較的小さい状態で運転させる。この送風機４０の送風量は、曝気配管４２から植生基盤３０へ供給される空気の上向きの流れが、植生基盤３０を経て浄化槽２５へ向かう被処理水の下向きの流れを阻害しない程度の量に設定する。
【００２１】
上記運転状態では、被処理水が水中ポンプ５０に吸入されて集水孔５４から集水管５２へ流入し、ポンプ５０から吐出された被処理水は、放水口５８から本体容器２２の周囲の水面へ放出される。これにより、図１中に矢印で示すように、被処理水が植生基盤３０から本体容器２２の上面２２ａを経て浄化槽２５へ流入し、浄化槽２５を下向きに通過して、本体容器２２の底部の集水管５２に吸入される。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。また、送風機４０と曝気配管４２とが接続されることで、植生基盤３２に空気が供給されて植物３２の根部は好気雰囲気となり、これにより、植物３２の生育が促進される。上記のように、植物３２として窒素の吸収効率の大きい植物を用いているが、その窒素の吸収効率は、成長の度合いが大きいほど向上する。したがって、被処理水が植生基盤３０を通過する際に、被処理水に含まれる窒素化合物が植物３２の根部からより効率的に吸収される。このように、水質浄化装置２０によれば、被処理水から窒素化合物を除去する効果も得ることができる。
【００２２】
ところで、上述したように、浄化槽２５による被処理水の浄化は、木炭２４に付着した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、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（以下、逆洗処理という）を行う。この逆洗処理は、制御装置６０により、水中ポンプ５０を停止させると共に、バルブ４６，４８を切り替えて送風機４０と空気導入管３８とを接続し、さらに、送風機４０を送風量の大きい運転状態とすることにより行われる。この場合、送風機４０から空気導入管３８へ多量の空気が導入され、空気導入管３８のノズル孔３６から上向きに噴出される。この空気により木炭２４内の汚泥が除去されて、本体容器２２の上面２２ａから植生基盤３０を経て被処理水中へ排出される。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態の水質浄化装置２０によれば、木炭２４で構成された浄化槽２５により被処理水に含まれるアオコや各種有機物を除去できると共に、植物３２が有する脱窒作用により、被処理水に含まれる窒素化合物も除去することができる。また、曝気配管４２から植生基盤３０へ空気を供給することで、植物３２の成長を促進して、窒素の吸収効率を高めることができ、しかも、植生基盤３０への空気の供給は、逆洗用の送風機４０を用いて行うので、新たな送風機を設置することは不要である。
【００２４】
また、浄化槽２５の上側に植物３２が植生されることで、水質浄化装置２０はその上部が植物３２で覆われる。このため、水質浄化装置２０の傍らに植生された浮島５４が配置されることと相俟って、全体に浮島が点在するような景観を呈することとなり、水質浄化装置２０が湖沼等に設置された場合の景観面も大幅に改善することができる。
【００２５】
なお、上記実施形態の水質浄化装置２０では水中ポンプ５０が本体容器２２の内側の底部近傍に設置されるものとしたが、これに限らず、例えば図２に示すように上部近傍に設置して被処理水を本体容器２２の底面２２ｂから浄化槽２５へ供給するようにしてもよい。また、図３に示すように、水中ポンプ５０を本体容器２２の外側に設置して、植生基盤３０の上方から水を供給するようにしてもよい。その他、例えば、上記従来例のように、リフト管へ空気を供給することにより被処理水を浄化槽に吸入させる構成など、木炭からなる浄化槽を用いたあらゆる水質浄化装置において、浄化槽の上側に植物を植生する構成が本発明の範囲に含まれる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る木炭式水質浄化装置によれば、被処理水の脱窒処理を行うことができる。
【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断面図である。
【図２】本実施形態の水質浄化装置の第１の変形例を示す断面図である。
【図３】本実施形態の水質浄化装置の第２の変形例を示す断面図である。
【図４】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
２４  木炭
２５  浄化槽（浄化手段）
２６  ノズル孔
２８  空気導入管
３０  植生基盤
３２  植物
３６  空気導入管
４０  送風機
４２  曝気配管
【図１】
2005000843.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005000843.tif 000005
【図４】
2005000843.tif 000006