(57)【要約】【課題】気泡を発生する圧縮空気供給装置等の機械自体の大きさを大きくすることなく、より多くの底層部の滞留水へ酸素の溶け込ます量を増大させることのできる水質改善装置を提供する。【解決手段】閉鎖水域１の底層部２の滞留水と高圧の圧縮空気３を貯めることのできる空間を有する圧縮空気室４と、該圧縮空気室４内に圧縮空気３を送り込むための空気導入部１７と、圧縮空気室４内の圧縮空気３を排出するための排出部２０とを有する水質改善装置であって、空気導入部１７から圧縮空気室４へ送り込まれた圧縮空気３が排出部２０から気泡となって閉鎖水域１の水面方向に上昇する流れに伴って、圧縮空気室４内の滞留水を排出部２０から排出させる。【選択図】図１
2007209883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖水域の底層部の滞留水と高圧の圧縮空気を貯めることのできる空間を有する圧縮空気室と、該圧縮空気室内に圧縮空気を送り込むための空気導入部と、前記圧縮空気室内の圧縮空気を排出するための排出部とを有する水質改善装置であって、前記空気導入部から前記圧縮空気室へ送り込まれた圧縮空気が前記排出部から気泡となって前記閉鎖水域の水面方向に上昇する流れに伴って、前記圧縮空気室内の滞留水を前記排出部から排出させるようにしたことを特徴とする水質改善装置。
【請求項２】
閉鎖水域の底層部の滞留水と高圧の圧縮空気を貯めることのできる空間を有する圧縮空気室と、該圧縮空気室内に圧縮空気を送り込むための空気導入部と、前記圧縮空気室内の圧縮空気を排出するための排出部とを有する水質改善装置であって、前記圧縮空気室は、底面が開口した立体形状のカバー体と前記閉鎖水域の水底とで形成され、前記カバー体の開口縁部と前記閉鎖水域の水底との接触部を前記排出部として前記圧縮空気が排出できるようにしたことを特徴とする水質改善装置。
【請求項３】
前記圧縮空気室には、前記底層部の滞留水を導入するための水導入部を有し、前記圧縮空気の流れに伴って連続的に前記圧縮空気室の外の滞留水を前記水導入部から導入して前記排出部から排出させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の水質改善装置。
【請求項４】
前記水導入部と前記排出部との間には、前記圧縮空気室の天井部から下方に向かう仕切壁が設けられており、水圧と空気圧のバランスによって前記滞留水と前記圧縮空気とを隔てる接触界面が形成されるようにしていることを特徴とする請求項３に記載の水質改善装置。
【請求項５】
前記水導入部と前記仕切壁との間に少なくとも一つの隔壁が設けられており、隔壁と仕切壁又は隔壁と隔壁とで仕切られた区画内の水位が前記排出部に近いほど高くなるように前記隔壁の高さが設定されていることを特徴とする請求項４に記載の水質改善装置。
【請求項６】
前記圧縮空気室が上下に複数配置されており、下段の圧縮空気室と上段の圧縮空気室とは連絡部によって連通されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の水質改善装置。
【請求項７】
前記圧縮空気室が並列に配置されており、それぞれの圧縮空気室の一端部に前記水導入部を有し、それぞれの圧縮空気室の他端部は前記排出口を備えた連結部材で一体化されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の水質改善装置。
【請求項８】
前記圧縮空気室の底面の中央部に前記水導入部と前記空気導入部を設け、前記圧縮空気室の外周部に前記排出部を設け、前記接触界面を撹拌することのできる攪拌装置を設けたことを特徴とする請求項４又は５に記載の水質改善装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内海、港湾、湖沼、池、堀、貯水池、養殖場、水槽、浄化槽等の閉鎖水域に滞留した滞留水の水質を改善する水質改善装置に関するものであり、より詳しくは、流動することのない底層部の滞留水に対して高圧の圧縮空気を送り込むことによって良好な酸素溶存状態に改善する水質改善装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内海、港湾、湖沼、池、堀、貯水池、養殖場、水槽、浄化送等の閉鎖水域では水の交換が行われ難いため、水中の溶存酸素量が極めて少なく、このため有機物が分解され難く、水底には有機分を含む底泥が大量に堆積する。このような有機分を含む底泥は、富栄養化等の水質汚染の原因となり、生息環境の悪化及び周辺への臭気の影響が問題となっていた。
【０００３】
そのため、閉鎖水域においては、その水質を改善すべく、底層水に酸素を供給しながら表層水との間で強制的に対流を起こさせる水質改善装置が使用されている。
【０００４】
例えば、比較的水深の浅い閉鎖水域で使用される水質改善装置としては、図１３に示したように、水底に設置された回転軸体５０と、その回転軸体５０に一方端が取り付けられその回転軸体５０から略横向きに延設される長尺管体５１と、その長尺管体５１に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段５２と、圧縮空気供給手段５２から長尺管体５１まで圧縮空気を送るための配管５３と、圧縮空気を所定の方向に向けて吹き出す噴射孔５４とを有し、その噴射孔５４が、圧縮空気の吹き出しにより長尺管体５１に回転方向の推力を与えることができ、かつ長尺管体５１上に上昇水流を形成し得るように配設されているものが知られている（特許文献１を参照のこと）。
【０００５】
これにより、簡単な構造でありながら、圧縮空気の吹き出しによって長尺管体５１を回転させつつ長尺管体５１から吹き出された圧縮空気Ｗが水中を上昇することによって、長尺管体５１の回転範囲内の底層水を上昇させる水流を形成することで、長尺管体５１の回転範囲での水質を改善することができるといった利点を有している。
【０００６】
また、比較的水深の深い閉鎖水域で使用される比較的規模の大きい水質改善装置としては、図１４に示したような、閉鎖性水域から滞留水を汲み上げて送り出す送水ポンプ６０と、送水ポンプ６０から送り出された水が駆動水として導入され、この水に少なくとも酸素を含む気体を受け入れて、微細な気泡が混入した水を生成しながら送り出す気泡発生器６１を地上に備え、気泡発生器６１から送り出された気泡混入の水が駆動水として導入され、周囲の滞留水を吸入しながら気泡混入の水と共に噴射する噴流ポンプ６２を閉鎖性水域の水底に設置するものが知られている（特許文献２を参照のこと）。
【０００７】
これにより、噴流ポンプ６２から噴射された後の気泡は早期に浮上してしまうことはなく、その気泡を含む水は遠方まで到達し得るため、滞留水への酸素の溶解効率がよく、閉鎖性水域全体の滞留水の循環が行える。
【特許文献１】特開２０００−３１７４９０号公報
【特許文献２】特開２００５−２６２２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された水質改善装置にあっては、水質を改善する範囲を広げようとする場合には長尺管体５１の長さを長くしなければならないが、そうすると長尺管体５１が水の中で回転する際の水の抵抗力が大きくなってしまうため、長尺管体５１の強度を上げると共に圧縮空気供給手段５２から供給される圧縮空気の供給量を増大しなければならない。しかしながら、特許文献１に記載された水質改善装置には、その構造からして長尺管体５１の大きさには限界があり、複数の水質改善装置を使用するにしても、その用途が小規模な貯水池、養殖場等の閉鎖水域の水質改善に限られるものであった。
【０００９】
また、特許文献２に記載された水質改善装置にあっては、その性能を効果的に発揮するためには、噴流ポンプ６２の出口から気泡混入された水を遠方まで到達させるべく底層部の滞留水に高い圧力で噴射しなければならない。そのためには、容量の大きな気泡発生器６１、送水ポンプ６０及び噴流ポンプ６２が必要となると共に、より広範囲の範囲の水質を改善しようとする場合には、それら大規模な水質改善装置を複数使用しなければならず、機械設備に掛かる費用が嵩むといった問題があった。
【００１０】
そこで、この発明は、上記のような従来の水質改善装置の問題点を解消すべく、気泡を発生する圧縮空気供給装置等の機械自体の容量を大きくすることなく、より多くの底層部の滞留水へ酸素の溶け込ます量を増大させることのできる水質改善装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するため、請求項１に記載の発明は、閉鎖水域の底層部の滞留水と高圧の圧縮空気を貯めることのできる空間を有する圧縮空気室と、該圧縮空気室内に圧縮空気を送り込むための空気導入部と、前記圧縮空気室内の圧縮空気を排出するための排出部とを有する水質改善装置であって、圧縮空気室の圧縮空気が底層部の滞留水と広く接触させられることにより酸素を溶存させると共に、前記空気導入部から前記圧縮空気室へ送り込まれた圧縮空気が前記排出部から気泡となって前記閉鎖水域の水面方向に上昇する流れに伴って、前記圧縮空気室内の滞留水を前記排出部から排出させるようにしたことを特徴としている。  
【００１２】
請求項２に記載の発明は、閉鎖水域の底層部の滞留水と高圧の圧縮空気を貯めることのできる空間を有する圧縮空気室と、該圧縮空気室内に圧縮空気を送り込むための空気導入部と、前記圧縮空気室内の圧縮空気を排出するための排出部とを有する水質改善装置であって、前記圧縮空気室は、底面が開口した立体形状のカバー体と前記閉鎖水域の水底とで形成され、前記カバー体の開口縁部と前記閉鎖水域の水底との接触部を前記排出部として前記圧縮空気が排出できるようにしたことを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記圧縮空気室には、前記底層部の滞留水を導入するための水導入部を有し、前記圧縮空気の流れに伴って連続的に前記圧縮空気室の外の滞留水を前記水導入部から導入して前記排出部から排出させるようにしたことを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加えて、前記水導入部と前記排出部との間には、前記圧縮空気室の天井部から下方に向かう仕切壁が設けられており、水圧と空気圧のバランスによって前記滞留水と前記圧縮空気とを隔てる接触界面が形成されるようにしていることを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成に加えて、前記水導入部と前記仕切壁との間に少なくとも一つの隔壁が設けられており、隔壁と仕切壁又は隔壁と隔壁とで仕切られた区画内の水位が前記排出部に近いほど高くなるように前記隔壁の高さが設定されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の構成に加えて、前記圧縮空気室が上下に複数配置されており、下段の圧縮空気室と上段の圧縮空気室とは連絡部によって連通されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項４又は５に記載の構成に加えて、前記圧縮空気室が並列に配置されており、それぞれの圧縮空気室の一端部に前記水導入部を有し、それぞれの圧縮空気室の他端部は前記排出口を備えた連結部材で一体化されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項４又は５に記載の構成に加えて、前記圧縮空気室の底面の中央部に前記水導入部と前記空気導入部を設け、前記圧縮空気室の外周部に前記排出部を設け、前記接触界面を撹拌することのできる攪拌装置を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
この発明は、以上のような構成を有するため、請求項１に記載の発明によれば、空気導入部から圧縮空気室内に送り込まれた圧縮空気が圧縮空気室内に滞留水と圧縮空気とが接触する十分な大きさを有する接触界面が形成され、この境界界面によって滞留水への酸素の供給が促進されると共に、排出部を経由して気泡となって閉鎖水域の水面方向に上昇する流れに伴って、圧縮空気室内の滞留水を排出部から排出させるようにしたので、気泡の上昇過程で滞留水に酸素が溶け込むため、圧縮空気室内に滞留水と圧縮空気とが接触する十分な大きさを有する接触界面が形成され、この境界界面によって滞留水への酸素の供給が促進されるため、気泡を発生する空気圧縮装置等の機械自体の大きさを大きくすることなく、より多くの底層部の滞留水へ酸素の溶け込ます量を増大させることのできる水質改善装置が提供できる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、圧縮空気室を形成するためのカバー体が簡単な構造のもので足りるため、水質改善装置を製作費が少なくて済む。また、圧縮空気の排出部が閉鎖水域の水底に位置しているため、水底地盤内に圧縮空気が侵入することになり、水底の改質と共に水底に含まれる滞留水へ酸素が溶け込むことにも役立つ。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、水導入部から導入された底層部にある滞留水が圧縮空気の流れに伴って排出部から排出されて水面部に至ることで、表層水が水導入部へ導入されるといった連続した循環流を発生させることができるため、より効率的に閉鎖水域の水質が改善される。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加えて、仕切壁の下端部によって圧縮空気室内の水位が規定されて接触界面が形成されるので、この接触界面により滞留水と圧縮空気との接触面積を十分な大きさとすることができ滞留水に酸素が溶け込み易くなるため、より効率的に閉鎖水域の水質が改善される。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加えて、滞留水が隔壁を通過する毎に滞留水内の隔壁の下端部から圧縮空気の気泡が発生し、その気泡がはじける際に発生する渦や乱流により滞留水に酸素が溶け込み易くなるため、より効率的に閉鎖水域の水質が改善される。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、請求項４又は５に記載の発明の効果に加えて、圧縮空気室を複数有し、それらの圧縮空気室毎に接触界面が形成されて滞留水と圧縮空気との接触面積を十分な大きさとすることができるため、より効率的に閉鎖水域の水質が改善される。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、請求項４又は５に記載の発明の効果に加えて、圧縮空気室を複数有し、それらの圧縮空気室毎に接触界面が形成されて滞留水と圧縮空気との接触面積を十分な大きさとすることができるため、より効率的に閉鎖水域の水質が改善される。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、請求項４又は５に記載の発明の効果に加えて、圧縮空気室の外周部に複数の排出口を設けた場合であっても、水導入部と空気導入部を圧縮空気室の中央部に一つずつ設けることで水質改善装置を完成することができる。また、撹拌装置の撹拌動作により接触界面に乱流を発生させて高圧の圧縮空気を滞留水に混ぜ合わせるこができ、結果として、酸素の溶け込みが促進され、より水質改善効果が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
［発明の実施の形態１］  
【００２８】
まず、この発明の実施の形態１に係る水質改善装置の構成について説明する。
【００２９】
図１は、この発明の実施の形態１に係る水質改善装置の一部断面とした正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００３０】
図１には、圧縮空気３を貯めることのできる空間を有する圧縮空気室４を備えた水質改善槽５を閉鎖水域１の底層部２に設置された状態を示している。水質改善槽５は、天版６と床版７と側壁８で囲まれた直方体をしており、水底９の不陸をなくすために設けた基礎部１０の上面に設置されている。水質改善槽５は、一体で形成してもよく、天版６、床版７、側壁８等を別々の部材で形成してもよい。水質改善槽５は、自重で浮力に耐えられる構造が好ましいが、必要に応じて杭やアンカー材によって固定することの他、重垂を加えてもよい。材質としては、比較的質量が高く水中での耐久性のあるコンクリート製や防食塗装を施した鋼製が好適であり、それらの組み合わせとしてもよい。
【００３１】
水質改善槽５の床版７の長手方向の一端部には、閉鎖水域１の底層部２に位置する滞留水１２を圧縮空気室４に導入するための水導入部１３を有している。水導入部１３には水底２の泥や水中のごみが圧縮空気室４に混入しないようにするため、細かな網目を持ったストレーナ１４を設けている。また、水質改善槽５の床版７の長手方向の一端部には、大気中に設けた空気圧縮機１５から配管１６を介して高圧の圧縮空気３を圧縮空気室４に導入するための空気導入部１７が設けられている。空気導入部１７は管状をしており、ストレーナ１４を貫通して水導入部１３から圧縮空気室４内へ取り込まれており、その周囲には圧縮空気の噴出孔１８が複数が形成されている。配管１６は、固定しやすい鋼管や、フレキシブルで配管しやすいゴム製ホース、樹脂製ホースが使用できる。
【００３２】
水導入部１３と反対側に相当する水質改善槽５の天版６には、圧縮空気３と滞留水１２が排出できる排出部２０を有している。圧縮空気室４と排出部２０との間には、垂直な平面を形成する仕切壁２１が設けられている。仕切壁２１は、その下端部で圧縮空気３と圧縮空気室４内に導入された滞留水１２と圧縮空気室４内に導入された圧縮空気３との接触界面Ｓの水位を決めるものであり、仕切壁２１の下方が圧縮空気室４と排出部２０との連通口２２となっている。仕切壁２１の下端部は厚み方向に傾斜させることで圧縮空気３が排出部２０側へ移動し易いようにすると共に、正面から見て例えば鋸歯状の凹凸を形成することで、圧縮空気３が仕切壁２１の下端部を通過する際に気泡Ｂが発生し易くするとよい。
【００３３】
排出部２０には、仕切壁２１より上方に伸びる筒状の延出部２３を設けることで、排出部２０から排出する圧縮空気３と滞留水１２との流れを特定の方向へ向けると共に、エアーリフト効果を促進させるようにするとよい。
【００３４】
圧縮空気室４内への圧縮空気３の送り込みは、空気圧縮機１５に備えられた自動制御装置（図示せず）を利用して連続的に行ってもよいし間欠的に行ってもよい。図１では、空気圧縮機１５を水質改善槽５の天版６の上部に設けた脚注２４で支えた架台２５の上に設置しているが、水質改善槽５の近傍の陸地に設置してもよい。
【００３５】
なお、水質改善槽５の天版６等に透光性のあるアクリル樹脂等を採用れば、水深が浅くて日光の照射が期待できる箇所において、魚介類や海草類の繁殖を促すことが可能となり、緑色植物の生育環境が整い、生物の光合成による酸素放出を損なうこともない。
【００３６】
次に、この発明の実施の形態１に係る水質改善装置の作用について説明する。
【００３７】
水質改善槽５を大気中から水平姿勢を保ったまま閉鎖水域１の水底９へと沈めていって基礎部１０に設置した場合、その直後の未だ圧縮空気３を圧縮空気室４へ送り込んでいない状態では、閉鎖水域１の底層部２に位置する滞留水１２が水圧で水導入部１３から圧縮空気室４に入り込んできて、圧縮空気室４内に閉じこめられた大気中の空気の圧力と閉鎖水域１の水圧とがバランスする位置に接触界面Ｓが形成される。つまり、仕切壁２１の下端部よりも高い位置（水面に近い位置）に接触界面Ｓが形成されるように仕切壁２１の高さが設定されている。
【００３８】
そこで、空気圧縮機１５を作動させて空気圧縮機１５で高圧の圧縮空気３を製造して、その圧縮空気３を空気導入部１７の噴出孔１８から圧縮空気室４内に送り込んで行くと、圧縮空気室４内の圧縮空気３に接触界面Ｓが曝されるので酸素が溶存され、かつ、噴出孔１８から出た圧縮空気３が圧縮空気室４内の滞留水１２の中を通って気泡Ｂとなって浮力により上昇していき、圧縮空気室４の圧縮空気３へ放出されることになる。これにより、滞留水１２へ圧縮空気３が曝されることで滞留水１２へ酸素が供給され底層部２の滞留水１２の水質が改善される。そして、圧縮空気室４内の圧縮空気３の量が増えてくると圧縮空気３の圧力が高まっていき、圧縮空気室４の滞留水１２の水位（接触界面Ｓの位置）が次第に下がっていくことになり、ついには、仕切壁２１の下端部の位置と一致することになる。
【００３９】
その後、連続して高圧の圧縮空気３を圧縮空気室４へ送り続けた場合には、圧縮空気３は仕切壁２１の下の連通口２２を通って排出部２０へ排出される。排出部２０から排出される圧縮空気３は仕切壁２１を通過することで気泡Ｂとなりその浮力により水圧の低い水面の方に向かって上昇していくことになるが、このとき圧縮空気室４内の滞留水１２が圧縮空気３の上昇に伴って一緒になって水面の方に向かって流れていくことになる。これにより、滞留水１２が高圧の圧縮空気３に曝されることで滞留水１２へ酸素が供給され、底層部２の滞留水１２の水質が改善される。
【００４０】
排出部２０から排出されて水面まで至った滞留水１２は水面で水平方向に方向変換されるため、表層部にあった表層水が水平方向に移動することになる。他方、連続して高圧の圧縮空気３を圧縮空気室４へ送り続けた場合には、圧縮空気室４内の圧縮空気３と滞留水１２は仕切壁２１の下の連通口２２を通って排出部２０へ排出されることで、反対側の水導入部１３の圧力が低くなるため、水導入部１３には底層部２にある滞留水１２が次から次へと導入されることになる。そのため、閉鎖水域１の表層部の表層水が水底９近くに設けられている水導入部１３へと移動することとなり、結果として、底層部２の滞留水１２が表層部の表層水へ移動し、表層部の表層水が底層部２の滞留水１２へ移動すると行った対流が生じることになる。これにより、底層部２の滞留水１２と表層部の表層水との入れ替えにより閉鎖水域１の水質が改善される。
［発明の実施の形態２］  
【００４１】
次に、この発明の実施の形態２に係る水質改善装置の構成について説明する。
【００４２】
図３は、この発明の実施の形態２に係る水質改善装置の一部断面とした正面図である。図４は、図３のＢ−Ｂ断面図である。
【００４３】
図３に示したように、水導入部１３と仕切壁２１との間に複数の隔壁２６が設けられており、隔壁２６と仕切壁２１又は隔壁２６と隔壁２６とで仕切られた圧縮空気室４内の水位が排出部２０に近いほど高くなるように（この場合、水深ＨはＨ１＞Ｈ２＞Ｈ３＞Ｈ４＞Ｈ５の関係となる）、隔壁２６の高さが設定されている。また、隔壁２６の下端部は厚み方向に傾斜させることで圧縮空気３が排出部２０側へ移動し易いようにすると共に、正面から見て例えば鋸歯状の凹凸を形成することで、圧縮空気３が仕切壁２１の下を通過する際に気泡Ｂが発生し易くするとよい。
【００４４】
図３に示した例では、このような複数の隔壁２６を設けることで複数の圧縮空気室４を直列に配置した水質改質槽５を、さらに、図４においては並列に複数配置することで、より水質改善性能を向上させるようにしている。この場合、それぞれの水質改善槽５の長手方向の一端部に水導入部１３を有し、水質改善槽５の長手方向の他端部は排出口２０を備えた連結部材２７で一体化されている。
【００４５】
その他の構成は実施の形態１に係る水質改善装置と同様であるため、同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
次に、この発明の実施の形態２に係る水質改善装置の作用について説明する。
【００４７】
図３及び図４において、水底９に近い左端の第一の圧縮空気室４ａへ空気導入部１７の噴出孔１８から高圧の圧縮空気３が連続して送り込まれると、隔壁２６の下端部まで水位が押し下げられ、第一の圧縮空気室４ａに貯まっていた圧縮空気３が第二の圧縮空気室４ｂへ移動するが、このとき圧縮空気３は気泡Ｂとなって滞留水１２の中を通って第二の圧縮空気室４ｂへ放出される。同様にして、第二の圧縮空気室４ｂに貯まっていた圧縮空気３が第三の圧縮空気室４ｃへ移動するが、このとき圧縮空気３は気泡Ｂとなって滞留水１２の中を通って第三の圧縮空気室４ｃへ放出される。同様にして、第四の圧縮空気室４ｄ、第五の圧縮空気室４ｅへと順次圧縮空気３が移動していくことになる。
【００４８】
実施の形態２では、各圧縮空気室には接触界面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５が形成され、圧縮空気は水圧と同圧力に圧縮されており空気と水面が広く接触することにより空気中の酸素が滞留水１２に溶存される。また、隔壁２６付近で発生する気泡Ｂが水面ではじけることによる渦や乱流によって滞留水１２に圧縮空気３中の酸素が溶け込むことになるが、その回数が複数回に渡って発生するため、滞留水１２に溶け込む酸素量が多くなり、より水質の改善が促進される。
【００４９】
なお、図３に示した水質改善槽５は横断面を一様として、各区画の圧縮空気室４内の水位が順次高くなるように隔壁２６の高さを調整しているが、図５及び図６のように、各圧縮空気室４を水導入部１３と排出部２０を有するほぼ同一形態のユニット化した水質改善槽５ｕで構成し、かつ、水質改善槽５ｕを縦列して圧縮空気室４内の水位の低い方の水質改善槽５ｕの排出部２０と圧縮空気室４内の水位の高い方の水質改善槽５ｕの水導入部１３とを接続するようにしてもよい。この場合には、同様の形態をした水質改善槽５ｕを組み合わせることで、所望の水質改善装置が得られることになるので、製造が容易となる。
【００５０】
また、図５及び図６に示した水質改善槽５ｕでは、底面部に相当する床版７を有していない点に特徴がある。
【００５１】
天版６と床版７と側壁８で囲まれた直方体の水質改質槽５を水底９に設けた基礎部１０の上に設置した場合には、基礎部１０がべた基礎の場合は勿論、独立又は連続した基礎（架台）を使用したとしても、水底９と水質改質槽５の床板７との間隔がほとんどない状態になるため、水底９の活性化が阻害されることになる。
【００５２】
これに対して、図５及び図６に示した水質改善槽５ｕのように、底面部に相当する床版７を有していない水質改善槽５ｕの側壁８の下端部を水底９に設置した脚柱２８で支える構造を採用すれば、水底９と水質改善槽５ｕとの間の滞留水１２に高圧の圧縮空気３によって酸素を溶け込ませることができ、良好な酸素溶存状態に改善することが可能となる。
［発明の実施の形態３］  
【００５３】
図７は、この発明の実施の形態３に係る水質改善装置の一部断面とした正面図である。図８は、図７のＤ−Ｄ断面図である。
【００５４】
図７には、圧縮空気室４を上下に複数配置した例を示している。下段の圧縮空気室４Ｌと上段の圧縮空気室４Ｕとは、下段の圧縮空気室４Ｌの排出部２０と上段の圧縮空気室４Ｕの水導入部１３とを連結する連絡部１９によって連通されている。下段の圧縮空気室４Ｌの水導入部１３と下段の圧縮空気室４Ｕの仕切壁２１との間、及び上段の圧縮空気室４Ｕの水導入部１３と上段の圧縮空気室４Ｕの仕切壁２１との間には、複数の隔壁２６が設けられており、隔壁２６と仕切壁２１又は隔壁２６と隔壁２６とで仕切られた圧縮空気室４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ内の水位が排出部２０に近いほど高くなるように（この場合、水深ＨはＨ１＞Ｈ２＞Ｈ３＞Ｈ４＞Ｈ５＞Ｈ６の関係となる）、隔壁２６の高さが設定されている。
【００５５】
仕切壁２１や隔壁２６の直前に活性炭や牡蠣殻を網袋に詰めた水質浄化材３０を配置することで、水質の改善を促進させるようにしている。水質浄化材３０は網袋単位で洗浄や交換をすることできるのでメンテナンスが容易である。
【００５６】
図７に示した例では、階層を２段としているが、水深の深い場所ではより段数を増やしてもよい。
【００５７】
この場合には、圧縮空気３と滞留水１２との接触面積の増大と、隔壁２６付近で発生する気泡Ｂが水面ではじけることによる渦や乱流によって滞留水１２に圧縮空気３中の酸素が溶け込む機会も増大させることができるため、水質改善槽５の設置面積を増やすことなく、水質の改善が促進される。
［発明の実施の形態４］  
【００５８】
図９は、この発明の実施の形態４に係る水質改善装置の一部断面とした正面図である。
【００５９】
図９において、水質改善槽５の中央部の圧縮空気室４の床版７の中央に水導入部１３を有しており、中央部の圧縮空気室４の左右の側壁８，８に隔壁２６，２６を有し、水質改善槽５の左右の圧縮空気室４の外側にそれぞれ排出部２０が設けられている。
【００６０】
中央部の圧縮空気室４内には隔壁２６の下端部より下方に、圧縮空気室４内の滞留水１２接触界面Ｓを強制的に撹拌することのできる垂直方向の回転軸３１を有する撹拌翼２９が回転自在に設けられている。周方向に等間隔で複数配置される撹拌翼２９が支持アーム３０を介して回転軸３１の下端部に固定されており、回転軸３１の中央部は水質改善槽５の天版６に設けた軸受３２で支承され、回転軸３１の上端部は水質改善槽５の天版６上に設けた駆動部架台３３に固定されている駆動モータ３４の駆動軸（図示せず）に連結された駆動伝達部３５によって回転されるようになっている。回転軸３１は中空状をしており、その上部先端には自在継手３６を介して圧縮空気３を供給するための配管１６が接続されている。そして、配管１６から供給された圧縮空気３は回転軸３１の中空部を通って、支持アーム３０から撹拌翼２９の背面に至る空気導入部１７を通り、撹拌翼２９の背面に上向きに形成された噴出孔１８から圧縮空気室４内に排出されるようになっている。
【００６１】
これにより、撹拌翼２９による接触界面Ｓを撹拌する撹拌動作により、接触界面Ｓに乱流を発生させて高圧の圧縮空気３を滞留水１２に混ぜ合わせるこができ、結果として、酸素の溶け込みが促進され、より水質改善効果が高まる。水質改善槽５の中央部の圧縮空気室４内の滞留水１２は撹拌翼２９に撹拌されながら高圧の圧縮空気３が吹き込まれることになるから、撹拌翼２９によって積極的に滞留水１２に乱流を発生させている分だけ酸素の溶け込みが促進され、より水質改善効果が高まる。
【００６２】
なお、図９に示した例では、撹拌翼２９の駆動系である駆動モータ３４、駆動伝達部３５を水中に設けているが、水上に設置してもよい。
［発明の実施の形態５］
【００６３】
図１０は、この発明の実施の形態５に係る水質改善装置の一部断面とした正面図である。
【００６４】
図１０において、水質改善槽５の圧縮空気室４の床版７の中央部に水導入部１３を有しており、圧縮空気室４の左右の側壁８，８に排出部２０，２０を有している。左右の排出部２０，２０と圧縮空気室４との間には、それぞれ仕切壁２１，２１が設けられている。
【００６５】
図１０では、水面に浮かんでいる台船３７に水質改善槽５をワイヤ等の吊部材３８にて吊り下げて、閉鎖水域１の底層部２に設置できるようにしている。
【００６６】
台船３７の上には空気圧縮機１５が設置されている。圧縮空気室４の中央部には、滞留水１２の表面である接触界面Ｓを強制的に撹拌することのできる水平方向の回転軸３９を有するスクリュー部材４０が回転自在に設けられている。スクリュー部材４０の一端部は、圧縮空気室４の中央部の水質改善槽５の天版６に設けられたスクリュー駆動装置４１に連結されており、スクリュー部材４０の他端部は、水質改善槽５の天版６から下方に向けて設けられた吊下支保部材４２に設けた軸受４３に支承されている。スクリュー部材４０は、その他端部が仕切壁２１に接近するだけの長さを有していることが望ましい。また、滞留水１２の表面である接触界面Ｓの水の流れは圧縮空気室４の中央部から仕切壁２１へ向かうようにスクリュー部材４０の回転方向が決められる。
【００６７】
台船３７上の空気圧縮機１５に接続されている配管１６の先端部には空気導入部１７が設けられており、圧縮空気室４の床版７の中央にある水導入部１３に接近して空気導入部１７の噴出孔１８が形成されている。
【００６８】
これにより、空気導入部１７の噴出孔１８から供給された高圧の圧縮空気３は、気泡Ｂとなって浮力によりその位置から真上に滞留水１２中を上昇して行くが、水導入部１３の上部にはスクリュー部材４０が回転しているので、圧縮空気３の気泡Ｂはスクリュー部材４０の翼４４に絡みつきくことになる。したがって、空気導入部１７から供給された高圧の圧縮空気３は、スクリュー部材４０の回転運動によって生じる接触界面Ｓ部での移動に伴い、仕切壁２１に向かって移動させられて仕切壁２１を経て排出部２０から排出されることになる。
【００６９】
図１０で示した例では、スクリュー部材４０の翼４４による接触界面Ｓを撹拌する撹拌動作により、接触界面Ｓに乱流を発生させて高圧の圧縮空気３を滞留水１２に混ぜ合わせるこができ、結果として、酸素の溶け込みが促進され、より水質改善効果が高まる。また、水質改善槽５は台船３７から吊り下げられているため、設置場所を簡単に移動できる利点がある。
【００７０】
なお、図１０に示した例では、圧縮空気室４を形成する水質改善槽５を台船３７から吊り下げて閉鎖水域１の底層部２に設置するようにしているが、設置場所が予め決まっているのであれば、台船３７を使わずに水底９に架台を設けて架台の上に設置してもよい。
［発明の実施の形態６］
【００７１】
図１１は、この発明の実施の形態６に係る水質改善装置の一部断面とした正面図である。図１２は、その平面図である。
【００７２】
圧縮空気室４は、底面が開口した立体形状のカバー体４５と閉鎖水域１の水底９とで形成され、カバー体４５の開口縁部４６と閉鎖水域１の水底９との接触部を排出部２０として圧縮空気３が排出できるようにしている。
【００７３】
図１１に示した例では、カバー体４５が、高圧の圧縮空気３による圧力に耐え得る引張強度を持った、例えばラミネートフィルムゴム製、樹脂製或いは薄い鋼板等で気密状態を保つことのできるドーム状を呈する気密膜でできている。カバー体４５の周囲の開口縁部４６には浮力に抵抗できる重錘４７を設けるか、アンカー材（図示ぜす）を使用して水底９に固定する。開口縁部４６の下方には仕切壁２１を有し、その下端部には正面から見て鋸歯状の凹凸が形成されている。仕切壁２１の一部及び鋸歯状の凹凸は水底９に埋設される。
【００７４】
カバー体４５の開口縁部４６の近傍には、圧縮空気室４に高圧の圧縮空気３を送り込むための空気導入部１７が取り付けられており、空気導入部１７には圧縮空気３を排出する噴出孔１８が形成されている。
【００７５】
図１１に示した例では、圧縮空気室４内へ空気導入部１７を介して高圧の圧縮空気３が送り込まれると、カバー体４５を水底９に固定した当初に圧縮空気室４内に閉じこめられている滞留水１２が、圧縮空気３に押し出されるようにして仕切壁２１の鋸歯状の凹凸からカバー体４５の外側の滞留水１２へ排出される。そして、連続して高圧の圧縮空気３を圧縮空気室４内に送り続けると、仕切壁２１の一部及びその下端部の鋸歯状の凹凸が水底９に埋設されているため、水底９の表層部に圧縮空気３が侵入すると接触界面Ｓが当初の水底９より下がり、圧縮空気室４内の水底９に干潟が形成されることになる。
【００７６】
これにより、水底９には圧縮空気３が侵入して酸素が供給されることになるから、水底下の土粒子間に酸素が満たされるので土粒子間に残留する有機物質との酸化が促進されるため圧縮空気室４内の水底９の活性化も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】この発明の実施の形態１に係る水質改善装置の一部断面とした正面図である。
【図２】同実施の形態１に係る水質改善装置の図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る水質改善装置の一部断面とした正面図である。
【図４】同実施の形態２に係る水質改善装置の図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る水質改善装置の別態様の一部断面とした正面図である。
【図６】同実施の形態２に係る水質改善装置の別態様の図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る水質改善装置の一部断面とした正面図である。
【図８】同実施の形態３に係る水質改善装置の図７のＤ−Ｄ断面図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係る水質改善装置の一部断面とした正面図である。
【図１０】この発明の実施の形態５に係る水質改善装置の一部断面とした正面図である。
【図１１】この発明の実施の形態６に係る水質改善装置の一部断面とした正面図である。
【図１２】実施の形態６に係る水質改善装置の平面図である。
【図１３】従来の小規模用の水質改善装置の概念図である。
【図１４】従来の大規模用の水質改善装置の概念図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  閉鎖水域
２  底層部
３  圧縮空気
４  圧縮空気室
５  水質改善槽
６  天版
７  床版
８  側壁
９  水底
１０  基礎部
１２  滞留水
１３  水導入部
１５  空気圧縮機
１６  配管
１７  空気導入部
１８  噴出孔
２０  排出部
２１  仕切壁
２２  連通口
２６  隔壁
２７  連結部材
３７  台船
４５  カバー部材
４６  開口縁部
【図１】
2007209883.tif 000003
【図２】
2007209883.tif 000004
【図３】
2007209883.tif 000005
【図４】
2007209883.tif 000006
【図５】
2007209883.tif 000007
【図６】
2007209883.tif 000008
【図７】
2007209883.tif 000009
【図８】
2007209883.tif 000010
【図９】
2007209883.tif 000011
【図１０】
2007209883.tif 000012
【図１１】
2007209883.tif 000013
【図１２】
2007209883.tif 000014
【図１３】
2007209883.tif 000015
【図１４】
2007209883.tif 000016