(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川の水質を改善するための浄化水路システムで、
上記河川に沿って設けられた水路と、該水路に設けられた水質浄化手段とを具備してなり、
上記水路の取水口が上記河川の下流側に設けられ、上記水路の放流口が上記河川の上流側に設けられ、
上記水路の取水口から取水された上記河川の水が上記取水口から上記放流口に向かって上記水路を流されて上記水質浄化手段により浄化されるとともに、上記放流口から上記河川に放流された水が上記河川の流れに沿って、上記河川の上流の上記放流口側から下流の取水口側に流れる浄化水路システムであって
上記水質浄化手段が、アルミニウムを含む電極を有して水中のリン酸イオンを不溶化するとともに、水中に浮遊する粒子を団粒化する電解・凝集装置と、微生物が付着した礫材により濾過及び有機物の除去を行う礫間接触槽と、吸着材を収納した多数の袋からなる吸着ユニットとを備えていることを特徴とする浄化水路システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平野部の河川等のように流れが遅く水が滞留する河川の水質を改善するための浄化水路システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
平野部の河川では、上流と下流との高低差が小さく、もともと水の流れが緩やかなものとなっているとともに、他の河川等の合流する部分などに水門等が形成され、水の流入や流出が制御されていたり、海面との高低差がなく、潮の満ち引きにより、河川で水が行き来していたりするので、水が河川に長期に滞留してしまう可能性がある。
このような河川では、有機汚濁物質や窒素、リンなどの栄養塩類が水域内に蓄積し、景観を悪化させるばがりではなく悪臭の発生源となっている場合がある。
そこで、従来、下水道の普及などにより、河川への有機汚濁物質の流入量の低減などが図られ、河川の浄化が進められており、ある程度の改善が認められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、市街地においては、公園の確保や樹林地の保全といった量的な緑の確保が困難になるなかで、土や自然に親しみたいといった市民のニーズは次第に高まり、季節感のうるおい、快適性など、緑の質的な向上が求められるようになってきており、市街地の河川においてもコンクリート製の護岸により仕切られた空間ではなく、水や緑に親しめる空間とすることが求められている。
【０００４】
しかし、上述のように河川の浄化が図られたといっても、未だに河川の浄化が十分なものとはいえず、河川の親水性を高めるためには、さらなる河川の浄化が求められていた。
特に、水門やその他の要因により、流入水量に比較して貯水量が多く、水の循環が悪い河川では、上述のように下水道の普及などにより、ある程度きれいな水が流入し、有機汚濁物質や、窒素、リンなどの栄養塩類の流入量が減少しても、やはり、自然浄化機能で浄化しきれずに、有機汚濁物質等が蓄積している場合がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上述のように水の循環の悪い河川において、河川を浄化させて河川の親水性を高めることができる浄化水路システムを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の浄化水路システムは、河川の水質を改善するためのものであり、上記河川に沿って設けられた水路と、該水路に設けられた水質浄化手段とを具備してなり、上記水路の取水口が上記河川の下流側に設けられ、上記水路の放流口が上記河川の上流側に設けられ、上記水路の取水口から取水された上記河川の水が上記取水口から上記放流口に向かって上記水路を流されて上記水質浄化手段により浄化されるとともに、上記放流口から上記河川に放流された水が上記河川の流れに沿って、上記河川の上流の上記放流口側から下流の取水口側に流れることを上記課題の解決手段とした。
【０００７】
上記構成によれば、水質浄化手段により水が浄化されるとともに、浄化された水の放流による攪拌、溶存酸素濃度の増加等により自然浄化機能が高められることになる。特に、放流に際して、浄化された水を滝や噴水として河川に戻すことにより、攪拌効果を高めることができるので、より自然浄化機能が高められることになる。また、河川の下流側から取水された水が浄化されて河川の上流側に放流されることにより、流れの遅い河川の水を循環させながら浄化していくことができるので、流れの遅い河川の水質を徐々に高めていくことができる。
【０００８】
従って、浄化水路システムにおいては、水路に設けられた水質浄化手段により水を浄化するとともに、河川の自然浄化機能を高めることにより水を浄化し、さらに、流れの遅い河川の水を循環させながら浄化して流れの遅い河川の水質を徐々に高めていくので、小さなコストで水を浄化することができる。
なお、上記水質浄化手段としては、周知の各種の浄化装置を用いることができる。
また、水路において、河川と逆方向に水を流すためには、取水口側でポンプ等により水を汲み上げるか、放流口側で水をポンプ等により汲み上げて放流するなどする必要があるが、水路に水を流す手段は特に限定されるものではない。
また、水を汲み上げるために、水車や風車を用いるものとしても良い。
また、水を放流する際に、水を滝状にして放出したり、噴水状にして放出することにより、水を攪拌して溶存酸素濃度を高めることにより、さらに、自然浄化機能を高めるとともに、滝や噴水により、河川の親水性を高めることができる。
【０００９】
さらに、本発明の浄化水路システムは、上記水質浄化手段が、アルミニウムを含む電極を有して水中のリン酸イオンをコロイド状にさせるとともに、水中に浮遊する粒子を団粒化する電解・凝集装置と、微生物が付着した礫材により濾過及び有機物の除去を行う礫間接触槽と、吸着材を収納した多数の袋からなる吸着ユニットとを備えていることを上記課題の解決手段とした。
【００１０】
上記構成によれば、アルミニウムを含む電極を有する電解・凝集装置において、電解で溶出するアルミニウムイオンにより、富栄養化の原因の一つであるリン酸イオンをコロイド状のリン酸アルミニウムにさせることができる。また、電解により生じるアルミニウム水酸化物により、水に浮遊する土粒子や上述のように生成したコロイド状のリン酸アルミニウム粒子の団粒化（フロック形成）が促進される。
すなわち、リン酸イオンや土粒子などの粒子がフロックとなり、水から分離除去しやすい状態となる。
【００１１】
そして、これらのフロックは、礫間接触槽において、礫材により濾過されることになる。また、礫間接触槽においては、礫材の表面に藻や原生動物やその他の微生物が付着し、これら生物により、水に含まれる有機物が除去される。
また、吸着ユニットにおいては、例えば、窒素化合物等が、吸着材に吸着され、さらに水が浄化される。
また、吸着ユニットにおいては、吸着材が袋に詰められた状態となっているので、吸着材の流出を防止できるとともに、袋毎容易に吸着材を交換することができる。また、袋同士の間を水が通過可能なので、水路が完全に閉塞してしまうようなことがない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態の一例を浄化水路システムを図面を参照して説明する。
図１は、この一例の浄化水路システムの概略構成を説明するための図面である。
図１に示すように、この一例の浄化水路システムは、河川の一部をなす堀１の水の浄化を行うためのものであり、堀１に沿って設けられた水路２と、水路２内に設けられた第一、第二及び第三の浄化装置３、４、５とからなるものである。
なお、図１においては、水路２を各浄化装置３、４、５に対応して、三つのブロックとして図示したが、実際の水路２が三つにブロック化される必要はない。
また、水路２は、護岸内に隠されてトンネル状となっている。
【００１３】
また、上記水路２は、取水口２ａが堀１の下流側端部に接続され、放流口２ｂが堀１の上流側端部に接続され、水路２の水の流れる方向と堀１の水の流れる方向が逆になっている。
なお、上述のように堀１は、河川の一部であり、その下流側端部及び上流側端部には、河川が接続した状態となっているが、上流側端部において、河川から流入する水量が堀１の貯水量に比較して僅かなものとなっており、堀１における流れは極めて遅いものとなっている。
【００１４】
そして、水路２においては、取水口２ａ側が放流口２ｂ側より高い水勾配となっており、取水口２ａにおいて、ポンプ（図３に図示）６により堀１ａの下流側端部から水を汲み上げて水路２に水を流すようになっている。
従って、上記構成により、水路２において、堀１の下流側端部から汲み上げられた水が取水口２ａから放流口２ｂに流れ、そして、放流口２ｂから堀１の上流側端部に放流された水が堀１の下流側端部に流れることになるので、水路２の流量に対応した流量の水が堀１においても上流から下流に流れることになり、堀１に流入する水量に水路２の流量を加えた流量で堀１が流れることになる。
また、放流口２ｂにおいては、ポンプ等を用いて水路２から堀１に放流される水を滝状や噴水状としている。
【００１５】
上記第一の浄化装置１は、電解・凝集装置であって、図２及び図３に示すように水路２の取水口２ａの直ぐ後方に設けられた電極部８と電源ユニット９とを備えたものである。
電極部８は、図３に示すように、水路２の取水口２ａの後方に水の流れに沿って設けられた複数の電極板８ａ…からなるものであり、電極板８ａ…には、電源ユニット９から電圧が印加されている。
また、電極板８ａ…は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなるものである。
【００１６】
また、上述のように、堀１に接続された取水口２ａからは、ポンプ６により水が汲み上げられ、汲み上げれた水が電極部８を通過するようになっており、電極部８を通過した水には電極板８ａ…により電圧がかけられた状態となる。
そして、この際に、図４に示すように、堀１から汲み上げられた水に溶けたリン酸イオンと電極板８ａ…から溶出したアルミニウムイオンとが反応して、コロイド状のリン酸アルミニウムの粒子になる。
また、アルミニウム電極を用いた電解により生じるアルミニウム水酸化物により、水中の土粒子、上述のようにコロイド状になったリン酸アルミニウムの粒子などの水中に浮遊する粒子の団粒化（フロック形成）が促進される。
【００１７】
従って、第一の浄化装置３においては、富栄養化の要因となる水中に溶けたリン酸イオンがコロイド状のリン酸アルミニウム粒子となるとともに、水中に浮遊する粒子が比較的大きな塊であるフロックｆとなって濾過しやすい状態となる。
なお、第一の浄化装置３には、上述の電解・凝集装置には、電極板の洗浄のために、図３に示すように、エアレーション装置１０が設けられており、ブロワー１１から水中のエアレーション装置１０に空気を供給してエアレーションを行うようになっている。
【００１８】
第二の浄化装置４は、図５に示すように、礫間接触槽であって、礫材（砕石、石等）１２…が水路２に多数充填された状態となっている。
そして、水が礫材からなる礫間接触槽を通過することにより、上述のように形成されたフロックｆ…が濾過されるようになっている。
また、礫材１２…の表面には、原生動物や藻などの生物が付着しており、水が通過した際に、水に含まれる有機汚濁物質が生物により取り込まれて、水から有機物が除去されるようになっている。
【００１９】
第三の浄化装置５は、図６に示すように、窒素吸着ユニットであって、衝撃緩衝材として使用されている周知の多孔質の廃材１３と、栄養塩類である窒素化合物の吸着能力の高い周知の土質材料１４とが土嚢袋１５に詰められ、このような土嚢袋１５…多数が籠１６に抑えられた状態で、水路２に充填されたものである。
この第三の浄化装置５により、窒素化合物や、その他の水に溶け込んだ物質や、水に浮遊するとともに礫間接触槽で濾過しきれなかった粒子が多孔質の廃材１３や土質材料１４に吸着されることになる。
【００２０】
また、多孔質の廃材１３や土質材料１４がそのまま水路２に充填されているのではなく、土嚢袋１５に詰められた後に充填されているので、土嚢袋１５ごと多孔質の廃材１３や土質材料１４を容易に交換することができる。
また、土嚢袋１５同士の間を水が流通可能なので、多孔質の廃材１３や土質材料４が目詰まりした状態となっても、水路２自体が詰まってしまうようなことがない。
【００２１】
以上のような浄化水路システムによれば、堀１から水路２に取水された水が第一の浄化装置３により主に栄養塩類であるリン酸イオンをコロイド状のリン酸アルミニウムになるとともに、コロイド状のリン酸アルミニウム等の浮遊する粒子が団粒化されてフロックｆとなり、第二の浄化装置４において、充填された礫材１２…により、上述のフロックｆが濾過され、かう、礫材の表面に付着した生物により有機物が除去されることになり、第三の浄化装置５において、栄養塩類である窒素化合物やその他の物質が多孔質の廃材１３と土質材料１４に吸着されて除去されることになる。
従って、水路２に堀１の水を汲み上げて通過させることにより、リン、窒素等の栄養塩類や、有機汚濁物質や、その他の粒子等が除去され、浄化された水が堀１に放流されることになる。
【００２２】
また、上述のように水路２から水を放流することにより、堀１の水を攪拌して溶存酸素濃度を高めて堀１の自然浄化能力を高めることができる。特に、水を放流する際に、噴水状や滝状とすることにより、攪拌効果を高めて、堀１の自然浄化能力をさらに高めることができる。
そして、堀１の自然浄化能力を向上させることにより、堀１における有機汚濁物質や、窒素、リンなどの栄養塩類の蓄積を防止することができる。
また、上述のように水路２と堀１とで水を循環させならが、水を浄化していくことにより、堀１の水質を徐々に高めていくことができる。
従って、自然浄化能力の向上と、水を循環させながら徐々に水質を向上させることとにより、水路２に設けられた第一、第二及び第三の浄化装置３、４、５の浄化能力に限界があっても、堀１の水質を向上することが可能となる。
【００２３】
そして、上述のように水路２において、有機汚濁物質や、窒素、リンなどの栄養塩類を除去していくことにより、確実に堀１の水を浄化することができる。
すなわち、この一例の浄化水路システムによれば、単に、堀１の汚濁物質等を除去するだけではなく、堀１の自然浄化能力を高めるとともに水を循環させながら浄化させることにより、汚濁物質等の蓄積を防止することができるので、低コストで水の浄化を推進することができるとともに、浄化された水が再び汚染されるのを防止することができる。
【００２４】
なお、水路２に設けられる浄化装置は、上述の第一、第二及び第三の浄化装置３、４、５に限定されるものではなく、他の浄化装置を用いても良い。また、第一、第二及び第三の浄化装置３、４、５にさらに他の浄化装置を組み合わせるものとしても良いし、第一、第二及び第三の浄化装置３、４、５のうちの一部の浄化装置だけを用いるようにしても良いし、第一、第二及び第三の浄化装置３、４、５のうちの一部の浄化装置に他の浄化装置３、４、５を組み合わせるものとしても良い。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の浄化水路システムによれば、河川の水が水路に導かれて、水路において水質浄化手段により浄化され、水路で浄化された水が河川に放流されることになるとともに、水路により河川の下流側の水が上流側に戻されることになり、流れの遅い河川の水が循環させられながら浄化されることになる。従って、浄化水路システムにおいては、流れの遅い河川において水を循環させながら浄化させることにより、流れの遅い河川の水質を徐々に向上することができるとともに、河川の水を浄化された水の放流により攪拌して、河川の自然浄化機能を高めて水を浄化させることができるので、小さなコストで水を浄化することができる。
【００２６】
さらに、本発明の浄化水路システムによれば、電解・凝集装置において、リン酸イオンがコロイド状のリン酸アルミニウムとなるとともに、電解により生じるアルミニウム水酸化物により、水に浮遊する土粒子や上述のように生成したリン酸アルミニウム粒子の団粒化が促進される。また、礫間接触槽において、上述の団粒化により生じたフロック等の浮遊物が礫材により濾過されるとともに、礫材の表面に藻や原生動物やその他の生物が付着し、これら生物により、水に含まれる有機物が除去される。
【００２７】
また、吸着ユニットにおいては、例えば、窒素化合物等が、吸着材に吸着され、さらに水が浄化される。
すなわち、浄化水路システムによれば、水路を通過する水からリン酸イオンや窒素化合物等の栄養塩類や有機汚濁物質等を除去することができる。
また、吸着ユニットにおいては、吸着材が袋に詰められた状態となっているので、吸着材の流出を防止できるとともに、袋毎容易に吸着材を交換することができる。また、袋同士の間を水が通過可能なので、水路が完全に閉塞してしまうようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の浄化水路システムを説明するための概略図である。
【図２】上記例の浄化水路システムの第一の浄化装置を示す概略斜視図である。
【図３】上記例の第一の浄化装置を説明するためのブロック図である。
【図４】上記例の第一の浄化装置の作用を説明するための図面である。
【図５】上記例の第二の浄化装置を説明するための図面である。
【図６】上記例の第三の浄化装置を説明するための図面である。
【符号の説明】
１      河川の一部をなす堀（河川）
２      水路
２ａ    取水口
２ｂ    放流口
３      第一の浄化装置（電解・凝集装置）
８      電極部
８ａ    電極板
４      第二の浄化装置（礫間接触槽）
５      第三の浄化装置（吸着ユニット）
１２    礫材
１３    多孔質の廃材（吸着材）
１４    土質材料（吸着材）
１５    土嚢袋
【図１】
0003907751.tif 000002
【図２】
0003907751.tif 000003
【図３】
0003907751.tif 000004
【図４】
0003907751.tif 000005
【図５】
0003907751.tif 000006
【図６】
0003907751.tif 000007