(57)【要約】【課題】  河川、池、湖沼、汽水域等の一般水域の水質を効果的に浄化することのできる環境改善装置及び環境改善方法に関するもので、特に深層水域の溶存酸素量を増大させる方法と装置を提供する。【解決手段】  気体を圧縮した状態で高分子樹脂フィルムに生成されたクレーズに強制的に透過させ、気体を微細な気泡の状態で混入させるとともに、吸引装置並びに該エアコンプレッサ，ブロア等の気体圧縮機を深層水域の底部に配置することにより、従来気体の圧送にかかる動力費を排除して稼動コストを低減させたことを主たる特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧状態にある２００ｎｍ〜５μｍサイズの微細な気泡を水域の底部より水中へ放出する微細気泡発生手段と、吸気管を経て吸引装置により吸引した大気中の外気もしくは気体保存容器に収納された酸素等の気体を圧縮して気体透過部へ送気する圧縮気体供給手段からなる水質浄化システムであり、水中へ放出する微細気泡発生手段が、圧縮気体を水中へ透過させる気体透過材を高分子樹脂フィルムにクレーズを生成してなる通気性フィルムにて構成して、該圧縮空気が、前記通気性フィルムによる透過量の制御下において、２００ｎｍ〜５μｍサイズの微細な気泡状態において水中に徐々に放出されるようにしたものであり、吸引装置にて外部より取り入れた気体を圧縮して気体透過部へ送気する圧縮気体供給手段が、吸気管を経て吸引装置により吸引された気体を圧縮するエアコンプレッサ，ブロア等の気体圧縮機と、気体圧縮機で圧縮された気体を制御して気体透過部へ送気するレギュレタ（減圧弁）で構成され、該吸引装置並びに該エアコンプレッサ，ブロア等の気体圧縮機を深層水域の底部に配置して、吸気管を経て大気中の外気もしくは気体保存容器に収納された酸素等の気体を吸引し、圧縮することにより、気体を外部より強制的に深層部へ送気する手段（圧送）と比較して吸気管にかかる負荷を軽減することでかかる浮力を低減させることと、従来気体の圧送にかかる動力費を排除して稼動コストを低減させたことを主たる特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋等の深層水域並びに河川、池、湖沼、汽水域等の一般水域における水質の浄化に関し、より詳しくは深層水域の溶存酸素量を増大させることにより水域全体の水質浄化を図る水質浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水質の改善においては一般的に、空気を送気管で水底へ導き、送気管に設けられた吐出口より水中に気泡を送り込んで水中溶存酸素濃度を高め、これにより好気性生物の活性化を図ることで水質の浄化を行なわせる方法等が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４２３９６号公報
【特許文献２】特開２００３−０８０２８３号公報
【特許文献３】特開２００５−２４６３５１号公報
【特許文献４】特開２００５−２６２２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記方法は、吐出口より吹き出される気泡の多くが１ｍｍ前後の直径であることから気泡の浮上速度が速く、気泡が水域に滞留して溶存酸素となるよりも脱気が進んで役割効果が低くなっている。また、吐出口より吹き出された気泡は略垂直に浮上するため、広範囲の水域を浄化することができず、吐出口を増やすことも一案であるがそのためには装置の増設が必要となり、設備費の負担が増大することとなる。
【０００５】
前記問題を解消する対策として、送り込んだ空気を微細化して水中に送出すことが考えられる。空気を微細化する手段として、ユニットに水を圧送することにより空気を自吸引し（アスピレータ効果）、この自吸引した空気を微細化して水中に噴出するものである。
【０００６】
また、水深１０ｍ以上の水深の深い場所にこのユニットを設置した場合においては、水面上から導管で導いた空気をそのまま自吸引することは不可能で、コンプレッサで空気を圧送して目的を果たしている。
【０００７】
しかし前記方法にあっては、設備費に重ねて，空気の圧送にかかる動力費が必要となり稼動コストの高いものとなっている。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題を解決しようとするもので、目的とする深層水域の溶存酸素量を増大させて好気性バクテリアの増殖を図り、これにより水質を浄化して環境を改善する水質浄化システムを低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明は、圧縮された気体が気体透過部を加圧透過されてなる２００ｎｍ〜５μｍサイズの微細な気泡を深層水域の底部より水中へ放出することにより、広範囲の水域における溶存酸素量を増大させて、水質の浄化、しいては環境の改善を図るものであり、外気を吸引する吸引装置、気体を圧縮するエアコンプレッサ（気体圧縮機）を水域の底部に配置して吸気管を経て大気中の外気もしくは気体保存容器に収納された酸素等の気体を吸引することにより、従来気体の圧送にかかる動力費を排除して稼動コストを低減させたものである。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、加圧状態にある２００ｎｍ〜５μｍサイズの微細な気泡を水域の底部より水中へ放出する微細気泡発生手段と、吸気管を経て吸引装置により吸気した大気中の外気もしくは気体保存容器に収納された酸素等の気体をエアコンプレッサ（気体圧縮機）で圧縮して気体透過部へ送気する圧縮気体供給手段からなる水質浄化システムである。
【００１１】
水中へ前記微細な気泡放出する微細気泡発生手段は、圧縮気体を水中へ透過させる気体透過材を高分子樹脂フィルムにクレーズを生成してなる通気性フィルムにて構成して、該圧縮空気が、前記通気性フィルムによる透過量の制御下において、２００ｎｍ〜５μｍサイズの微細な気泡状態において水中に徐々に放出してなされる。
【００１２】
また、吸引装置にて外部より取り入れた気体を圧縮して気体透過部へ送気する圧縮気体供給手段は、吸気管を経て吸引装置により吸引された気体を圧縮するエアコンプレッサ，ブロア等の圧縮気体製造機と、前記圧縮気体製造機で圧縮された気体を制御して気体透過部へ送気するレギュレタ（減圧弁）で構成され、該吸引装置並びに該エアコンプレッサ，ブロア等の圧縮気体製造機を水域の底部に配置して、吸気管を経て大気中の外気もしくは気体保存容器に収納された酸素等の気体を吸気し、圧縮することにより、気体を外部より強制的に深層部へ送気する手段（圧送）と比較して吸気管にかかる負荷を軽減することでかかる浮力が低減されとともに、従来気体の圧送にかかる動力費を排除して稼動コストも低減される。また、吸気管の径を小さく設定できることが吸気管、さらには、システム全体の浮き上がり防止につながる。
【００１３】
本発明において、水中に微細な気泡を発生させる手段は、高分子樹脂フィルムにクレーズを生成してなる通気性フィルムにて構成した気体透過材を気体透過部に配し、圧縮気体製造機で圧縮された気体を、通気性フィルムに強制的に透過させることにより、前記通気性フィルムによる透過量の制御下において、圧縮気体が２００ｎｍ〜５μｍサイズの微細な気泡の状態で水中に徐々に放出される。
【００１４】
水域の底部から水中へ放出される加圧状態にある２００ｎｍ〜５μｍサイズの微細な気泡は、気泡同士が合体することがないことから、水中へ放出された後も浮力は急に増加することなく水中に漂う。
【００１５】
請求項１に記載の発明においては、気体透過部に配する気体透過材を、高分子樹脂フィルムにクレーズを生成してなる通気性フィルムにて構成して、前記レギュレタより供給された圧縮気体が、前記通気性フィルムによる透過量の制御下において、２００ｎｍ〜５μｍサイズの微細な気泡状態において水中に徐々に放出されるため、圧縮気体製造機で製造された圧縮気体を圧縮気体貯蔵タンクに貯蔵することで、エアコンプレッサ（気体圧縮機）を常時作動させておくことなく、センサー等を用いて圧縮気体貯蔵タンクの減圧を感知させることにより、必要に応じてエアコンプレッサ（気体圧縮機）起動され、圧縮空気が圧縮気体貯蔵タンクに一定量充填されて、エアコンプレッサ（気体圧縮機）は静止する。
【００１６】
加圧状態の気体としてエアコンプレッサ（気体圧縮機）により生成された圧縮空気は、レギュレタ（減圧弁）を介して減圧され、前記通気性フィルムによる透過量の制御下において、２００ｎｍ〜５μｍサイズの微細な気泡の状態において水中に徐々に放出される。
【発明の効果】
【００１７】
２００ｎｍ〜５μｍサイズの微細な気泡は、水中において微細な気泡の状態で水に溶解あるいは混合されて、漂いながら水中に滞留する性質を有するものであり、該２００ｎｍ〜５μｍサイズの微細な気泡を含有する水を水域の底部より水中へ放出することにより、広範囲の水底から水面に至る全体の溶存酸素濃度を、長期に亘り徐々に増やすことができるため、環境に急激な変化を与えることなく、水質の浄化を自然な形で着実に効率良く行なうことができる。
【００１８】
従来においては、気体を水中に配置された吐出口へ送気する方法として、水面上に設置されたコンプレッサで気体を圧送することで目的を果たしているが、この方法は設備費に重ねて，空気の圧送にかかる動力費が必要となり稼動コストの高いものとなっている。
【００１９】
本発明の水質浄化システムは、気体を圧縮するエアコンプレッサ（気体圧縮機）を水域の底部に配置して吸気管を経て吸引装置により吸気された大気中の外気もしくは気体保存容器に収納された酸素等の気体を吸引することにより、従来気体の圧送にかかる動力費を排除して稼動コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の水質浄化システムの構成を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。もちろんこの発明は以下の実施の形態によって限定されるものではない。
【００２２】
本発明の水質浄化システム１は、図１に示されるように、水域の水中底部に配置されて微細気泡を水域の底部より水中へ放出するための気体透過部２、大気中の外気もしくは気体保存容器に収納された酸素等の気体を吸引装置３に導く吸気管４、吸気管４を経て吸引した前記気体をエアコンプレッサ５供給する吸引装置３、吸引装置３より供給された気体を圧縮するエアコンプレッサ５、エアコンプレッサ５で圧縮された気体を充填する圧縮気体貯蔵タンク６、圧縮気体貯蔵タンク６に充填された圧縮気体を制御して気体透過部２へ送気するレギュレタ（減圧弁）７等で構成されている。
【００２３】
本発明においては、水中に微細な気泡を放出させる手段として、加圧状態の気体として圧縮空気が水中へ透過される気体透過部を、気体透過材として、高分子樹脂フィルムにクレーズを生成してなる通気性フィルムにて構成することにより、前記気体透過部に供給された圧縮空気が、前記通気性フィルムによる透過量の制御下において、２００ｎｍ〜５μｍサイズの微細な気泡状態において水中に徐々に放出される方法が採択される。
【００２４】
本発明は、少なくとも吸気管を経て吸引装置により吸引された気体を圧縮するエアコンプレッサ（気体圧縮機）と、エアコンプレッサ（気体圧縮機）で圧縮された気体を制御して気体透過部へ送気するレギュレタ（減圧弁）で構成され、エアコンプレッサ（気体圧縮機）を水域の底部に配置することを主たる特徴とすることから、実施に際しては、細部にわたり防水加工が施され、起動制御は陸上もしくは海上において遠隔操作される。
【００２５】
［微細気泡発生装置］
水中に、２００ｎｍ〜５μｍ程度の微細な気泡を生成する水質浄化システム１は、少なくとも図１に示されるように吸引装置３、エアコンプレッサ（気体圧縮機）５、圧縮気体貯蔵タンク６、気体透過部２で構成されている。エアコンプレッサ（気体圧縮機）５で圧縮された気体は圧縮気体貯蔵タンク６に貯蔵され、レギュレタ（減圧弁）７を介して減圧され、気体透過部２に送気される。
【００２６】
［気体透過部］
圧縮気体貯蔵タンクに貯蔵された圧縮空気は、気体透過部に気体透過材として配された高分子樹脂フィルムに発生させたクレーズを構成する微細なボイド（連通孔）を拡張して強制的に透過される。一方、圧縮空気はボイドの微細な空孔に透過量を制限されながら徐々に微細な泡となって水中に溶け込む、あるいは混合され溶存酸素濃度が富化される。
【００２７】
［加圧された微細な気泡］
加圧された微細な気泡が容易に液中に融合されることは、次式により表される。
ｗ ＝ ｋ Ｐ
この式においてｗは液体に溶ける気体の質量、Ｐは気体の圧力であり、ｋは比例定数である。このことから、溶ける気体の質量は気体の圧力に正比例することが解る。つまり液体に気体が溶けるときには、その液体に接触している気体の圧力が高くなるほど多くの気体が液体に溶けることになるのである。
【００２８】
本発明に用いる加圧された微細な気泡は、２００ｎｍ〜５μｍ程度の微細な気泡であって、目視できるものでも、浮力が小さく、水中を漂いながら上昇する。従って上昇時に水域に過流を発生させることなく大気中に放出される。一方視認できない程度に微細なナノサイズの気泡にあっては水に溶け込みあるいは混合されて水中に滞留することにより、水域の溶存酸素量は富加された状態で安定する。
【００２９】
［泡の大きさ］
本発明に用いられる泡のサイズは、高分子樹脂フィルムに発生させたクレーズを構成する微細なボイド（連通孔）に透過量を制限されながら徐々に微細な泡となって水に溶解、或いは混合される程度に微細な直径が２００ｎｍ〜５μｍ程度の小さな泡であり、水の中に含まれる酸素の量を増やすことが容易であり、小さなゴミであれば、泡を付着させて水面へ浮上させることもできる。その他にも、水中の水をゆるやかにかき混ぜる作用やさらに、殺菌作用などをもつものである。
【００３０】
［泡の成分］
本発明に用いられる泡の成分は、一例として空気を圧縮して強制的に透過材を透過させ、微細な泡を発生させていることから、空気中に存在する窒素、酸素等の成分が主であるが、精製された二酸化炭素、酸素等を単独或いは、複合して用いることができるため、状況に適した水質の改善を図ることができる。
【００３１】
［高分子樹脂フィルムの素材］
高分子樹脂フィルムの素材として使用される高分子樹脂としては、フィルム或いはシートの成形が可能な熱可塑性樹脂であれば特別に制限されるものではない。その様な熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、スチレン系樹脂、ポリカーボネート、ハロゲン含有熱可塑性樹脂、ニトリル樹脂等を挙げることができる。
【００３２】
これらの熱可塑性樹脂の中でも、フィルムやシートへの成形性や経済性の観点から、ポリオレフィン、ポリエステル、スチレン系樹脂、ハロゲン含有熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いても、複合して組成物として用いても、或いは、別の高分子樹脂をブレンドしたりしても良く、更には二種以上の樹脂を多層化して用いても良い。
【００３３】
［クレーズ］
高分子樹脂フィルムにクレージング処理を施すことにより発生されたクレーズは、基本的に、特許第３１５６０５８号公報に開示されているものと同様なものであり、高分子樹脂フィルムの分子配向の方向と略平行に、幅が一般に０．５〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍのものである。このクレーズが、フィルムの厚み方向に貫通しているクレーズの数の割合が全クレーズの数に対して１０％以上、好ましくは２０％以上、特に好ましくは４０％以上必要であり、貫通している割合が上記範囲未満であると十分な通気性が得られ難くなる。
【００３４】
該クレーズを分子配向の方向と略平行の方向に形成するのは、分子鎖の配向の方向と直角の方向に引っ張ることによってクレーズが形成され、分子鎖の配向の方向と直角の方向にクレーズを形成することが難しいからである。ここで言うクレーズとは、高分子樹脂フィルムの表面に現れる表面クレーズと内部に発生する内部クレーズを含むものであって、微細なひび状の模様を有する領域を言う。
【００３５】
このクレーズは分子束（フィブリル）とボイドから構成されており、この部分で各種気体の通気性が生じることになる。
【００３６】
［クレーズの気体透過性能］
クレーズの気体透過性能は、用いる樹脂の種類により異なるが、例えばポリ弗化ビニリデンのホモ重合体を用いると、酸素及び窒素ガスのガス透過度で一般に０．３〜１００，０００×１０４ｃｍ３／ｍ２・２４ｈｒ・ａｔｍの範囲内のものに、透湿度で一般に１０〜１００，０００×１０４ｇ／ｍ２・２４ｈｒの範囲内のものに、引張強度で一般に５〜５０ＭＰａ、好ましくは６〜５０ＭＰａ、特に好ましくは７．５〜５０ＭＰａの範囲内のものにすることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１    水質浄化システム
２    気体透過部
３    吸引装置
４    吸気管
５    エアコンプレッサ（気体圧縮機）
６    圧縮気体貯蔵タンク
７    レギュレタ（減圧弁）
【図１】
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