(57)【要約】      （修正有）【課題】表層水と混合して植物プランクトンの活動層の水温制限効果、循環混合層の拡大により植物プランクトンの活動光制限効果及び植物プランクトンの高い表層水を希釈効果等で閉鎖性水域を浄化する曝気混合循環施設を提供する。【解決手段】閉鎖性水域の水面下にダム貯水池、湖沼、閉鎖性海域等の水面下に流入口が沈下している吸水管４をポンプ３のサクション側に連通接続し、ダム貯水池、湖沼、閉鎖性海域等の貧酸素水塊層に吐出口を配設すると共にポンプ直近に空気または酸素を散気する散気手段を配設した送水管をポンプのデリベリ側に配設する。また、水面下に吐出口である一端を有し、水温躍層位置に流入口である他端を有する管状体の内部であって、エアーリフト揚水能力を確保した上に省エネルギーとなる水深位置に空気、酸素又はオゾンを散気する散気手段を配設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面下に流入口が沈下している吸水管をポンプのサクション側に連通接続し、貧酸素水塊層に吐出口を配設すると共にポンプ直近に空気または酸素を散気する散気手段を配設した送水管をポンプのデリベリ側に配設して構成したことを特徴とする曝気混合循環施設
【請求項２】
水面下に吐出口である一端を有し、水温躍層位置に流入口である他端を有する管状体の内部であって、エアーリフト揚水能力を確保した上に省エネルギーとなる水深位置に空気、酸素又はオゾンを散気する散気手段を配設して構成したことを特徴とする曝気混合循環施設。
【請求項３】
水質自動測定装置と水位自動測定装置及び放流口または流入口位置水深センサーからの情報で吐出口または流入口の水深位置を制御する水深選択操作手段とした請求項１または２記載の曝気混合循環施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダム貯水池、湖沼、海域等の閉鎖性水域の貧酸素水塊に冨酸素水を供給し、または水温差によって成層化している閉鎖性水域の水温躍層の水を、省エネルギーを達成するに十分な水深位置に散気手段を配設してエアーリフトポンプを構成することにより表層水と混合して植物プランクトンの活動層の水温制限効果、循環混合層の拡大により植物プランクトンの活動光制限効果及び植物プランクトンの高い表層水を希釈効果等で閉鎖性水域を浄化する曝気混合循環施設。
【背景技術】
【０００２】
湖沼水中において、湖沼流入量測定装置及び水質自動測定装置からの情報で上下数段に配置した複数の散気装置からの散気を制御する装置が開示されている（例えば、特許文献１。）。
また、内筒下部に流入孔を有すると共に該流入孔上部位置に散気装置を配設して、エアーリフト上昇流による水流速と気放流速を減速させると共に外筒で流路長を延長して酸素溶解を確保する装置が開示されている（例えば、特許文献２。）。
また、湖沼水中において、散気装置から空気を水中に散気して気泡の上昇流により周囲の水を誘引して上昇水流となりその後水平流を経て下降流となる循環流を生起する深層曝気循環施設とし、また、水質自動測定装置からの情報信号で多段散気口を有する散気装置の各散気口に対応した切替弁を操作している（例えば、特許文献３。）。
そしてまた、エジェクタで水中にオゾンガスを溶解するオゾン水製造装置が開示されている（例えば、特許文献４。）。
【０００３】
【特許文献１】特許２５９０４５２号（特開平７−２５１１９６）
【特許文献２】特開２００５−５８９５４
【特許文献３】特許２５９０４２５号
【特許文献４】特開２００３−１４４８７５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の曝気混合循環施設においては、散気手段を深層部に配設していたが、散気手段を浅層部に配設して深層部に配設した場合と同じ程度の酸素溶解度を得る手段が開示されていなかった。
【０００５】
また、散気手段を浅層部に配設した場合に比較して、深層部に配設すれば動力費が水深（水圧）のべき乗に比例して増加する問題があった。
【０００６】
また、単に散気手段を浅層部に配設しただけでは、水中への酸素溶解度が小さい問題があった。
【０００７】
また、従来の閉鎖性水域におけるアオコ対策においては、散気手段を深層部に配設していたが、散気手段を浅層部に配設して深層部の水と表層水を直接に混合して循環流を形成する知見が開示されていなかった。
【０００８】
そして、散気手段を浅層部に配設して水質自動測定装置と水深センサーからの情報で水温躍層の水を表層に省エネルギーを達成して揚水する吐出口または流入口水深位置とブロワー、ポンプ等の運転操作を制御する水深選択および運転操作手段が開示されていなかった。
【０００９】
また、散気手段を浅層部に配設した場合に比較して、深層部に配設すれば動力費が水深（水圧）のべき乗に比例して増加する問題があった。
【００１０】
本発明は、散気手段を浅層部に配設して深層部に配設した場合と同様の酸素溶解度を得ることを第一の課題とする。また、散気手段を浅層部に配設して深層部の水を直接表層水と混合すると共に循環流を生起することを第二の課題とする。また、水質自動測定装置及び放流口または流入口水深センサーからの情報で吐出口または流入口水深位置とブロワー、ポンプ等の運転操作を制御する水深選択および運転操作を制御することを第三の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、以下に記載されるような技術構成とする。即ち、第一の課題解決手段は水面下に流入口が沈下している吸水管をポンプのサクション側に、ダム貯水池、湖沼、閉鎖性海域等の貧酸素水塊層に吐出口を配設すると共にポンプ直近に空気または酸素を散気する散気手段を内設した送水管をポンプのデリベリ側に配設して構成したものである。
【００１２】
また、第二の課題解決手段は閉鎖性水域の水面下に吐出口である一端を有し、任意の水深に流入口である他端を有する管状体の内部であって、エアーリフト揚水能力を確保した上に省エネルギーとなる水深位置に空気、酸素又はオゾンを散気する散気手段を配設して構成したものである。
【００１３】
そしてまた、第三の課題解決手段は水質自動測定装置及び水深センサーからの情報信号で吐出口または流入口水深位置とブロワー、ポンプ等の運転操作を制御する水深選択および運転操作手段とする。
【００１４】
上記第一の課題解決手段による作用は次のようである。すなわち、水面下であって浮遊物の無い水域層に流入孔が沈下している吸水管をポンプのサクション側に、ダム貯水池、湖沼、閉鎖性海域等の貧酸素水塊層に吐出口を配設すると共にポンプ直近に空気または酸素を散気する散気手段を内設した送水管をポンプのデリベリ側に配設して構成すると、アオコ等の植物プランクトンを含有した水はポンプで任意水深の貧酸素水塊層へ沈降底泥を巻上げない様に吐出口を水平方向よりも僅かに斜め以上の上方向にして放水していて、上記散気手段で散気すると送水管内の下降流速を散気手段から散気した空気の上昇速度よりも大きくなるようにポンプで送水すると、散気された気泡は浅層から深層へ移動するに従って気泡中酸素ガスの水中への溶解度が増大する。そして、酸素溶解度が増大した冨酸素水を深層の貧酸素水塊へ吐出すると冨酸素水と貧酸素水が混合拡散し、他の一部は周囲の貧酸素水を巻き込んで上昇するに従って、水中に溶解していた空気または微細気泡は徐々に大きな気泡へ成長して、大きな上昇力を生じて周囲の水塊を巻き込んで水面へ上昇する。従って、深層貧酸素水塊は冨酸素化すると共に水温が上昇し、上層の高温水塊と深層低温水塊とが混合すると共に旋回下降水流に伴って上層高温水塊が下降する。すると上層に生息していた植物性プランクトンは低温で光の無い環境に運ばれて死滅する。
【００１５】
上記第二の課題解決手段による作用は次のようである。すなわち、  閉鎖性水域の水面下に吐出口である一端を有し、水温躍層に流入口である他端を有する管状体の内部であって、エアーリフト揚水能力を確保した上に省エネルギーとなる水深位置に空気、酸素又はオゾンを散気する散気手段を配設することにより、低温である水温躍層の水は途中の中間水温の水と混合することなく上層の高温で植物プランクトンを高濃度に含有する水と直接混合しながら水面層を水平に放射状に流れ、さらに下方への流れとなり、水温躍層と水面層間の循環混合層を形成する。その結果、水表面層の水温が低下することにより、植物プランクトンの活動増殖が制限されると共に、希釈効果により植物プランクトン濃度が低下する。そしてまた、水面層から水温躍層への循環流で運ばれた植物プランクトンは低水温増殖制限効果と光制限増殖抑制効果により減少する。
【００１６】
また、水質自動測定装置及び吐出口または流入口位置水深センサーからの情報信号で吐出口または流入口の水深位置を制御するようにしていて、そして任意の吐出口または流入口水深位置を選択して電動昇降機等で操作する吐出口または流入口水深位置を選択する。また、水深センサーの情報信号でインバータ制御するブロワー及びポンプの吐出量を制御する作用を付加することも出来る。
【００１７】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１８】
散気手段を浅層に配設しても、深層に配設した場合と同様程度の酸素溶解度となるので、水質浄化効果がある。
【００１９】
散気手段をポンプのサクション側に内設して散気量が多くなる程キャビテーションの危険が大きくなるが、散気手段をポンプのデリベリ側に内設するとキャビテーションの危険性は低下する。
【００２０】
深層の貧酸素水塊に酸素を供給するので、嫌気性菌による難溶性栄養塩の再溶出を抑制する効果がある。
【００２１】
深層で水中に溶解しない空気が水面に向かって上昇すると、表層から深層へ向かう循環混合層を形成し、またエアーリフトポンプ効果で水温躍層の水と空気、酸素、またはオゾン等が水面へ上昇すると循環混合層を形成すると植物プランクトン含有の表層水は深層または水温躍層へ移流混合し、低温の深層水または水温躍層水は表層水層へ移流混合して植物プランクトンが異常増殖し難い、即ち表層水温上昇制限、植物プランクトンへの光制限及び植物プランクトン固体数の高い表層水を希釈する等の環境を創出する効果が有る。
【００２２】
低温である水温躍層の水が途中の中温層の水と混合しないので、高温である水面層の水温を低下させる効果がより大きい。
【００２３】
また、散気装置が浅層に配設されるので、深層に配設される場合と同一の空気量を送気しても、水深差に相当する吐出圧を減少出来るので、吐出圧減少に相当する所要電力費削減効果がある。
【００２４】
また、電力削減に見合う地球温暖化防止効果がある。
【００２５】
また、オゾン含有空気を散気することによりアオコ（植物性プランクトン）を滅菌することが出来る。
【００２６】
そしてまた、水深センサーを配設することにより、吐出口または流入口水深位置を無段階に選択することが出来る効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施の形態を図１〜図６を参照して説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１に示した第一の発明に係る第一の実施例において、フロート１を装備した浮上槽２に配設したポンプ３のサクション側に吸水管４の一端を連通接続すると共に該吸水管４の他端である吸水口４bを水面下であって浮遊物が無い水層にスクリーン５を通して吸水する吸水口４bを配設し、また前記ポンプ３のデリベリ側にディフューザー６内装の送水管７を連通接続すると共に該送水管７の他端である吐出口７aを深層であって底泥が無い水層に配設し、さらに該吐出口７aからの吐出水を上方向へ吐出している。この吐出水の吐出方向は水平方向よりも僅かに斜め方向以上になるように上向きに吐出することが、底泥を巻上げないために必要である。そして、高濃度空気溶解水は深層の貧酸素水塊と混合し、気泡は周囲の水塊を巻込みながら水面へ向かって上昇すると共に深層へ向かう循環流を形成する。本実施例では図示しない陸上設置のブロワー及び空気供給配管から前記ディフューザー６へ空気を送気して散気しているが、水質に応じて空気の代替として酸素を送気して散気することも出来る。そして又、ウェイト８で風及び波浪に対抗して前記浮上槽２のバランスを取ると共にアンカー９で流出を防止している。
【実施例２】
【００２９】
図２に示した第一の発明に係る第二の実施例においては、上記図１における浮上槽２の代替として地上のポンプ室１０にポンプ３を配設していて、該ポンプ３に吸水管４および送水管７を連通接続している。
【実施例３】
【００３０】
図３に示した第一の発明に係る第三の実施例においては、上記図１における送水管７の他端である吐出口７aにフレキシブルホース１１の一端を連通接続すると共に前記フレキシブルホース１１の他端である吐出口１１aを水深センサー１２の図示していない信号情報モニターを目視して電動昇降機１３をリモコン操作している。
【実施例４】
【００３１】
図４に示した第二の発明に係る第一の実施例において、フロート１を装備した浮上槽２から長さが相違する３本の円筒状のエアーリフト本体１４A、１４B、１４Cを吊下げていて、そして前記３本の円筒状のエアーリフト本体１４A、１４B、１４Cは吐出口１４aを水面下に浸漬すると共に吸水口１４bを水温躍層に配設している。また、前記３本の円筒状のエアーリフト本体１４A、１４B、１４C内であって水面下の浅層位置にディフューザー６を吊下浸漬すると共に図示しない陸上設置のブロワー及び空気供給配管から前記ディフューザー６へ空気を送気して散気することで水温躍層の水を水面方向へ揚水すると、気液混合水が円錐状のバッフルプレート１５に衝突して水流は略水平方向へ流れを変え、最終的に前記吸水口１４bへ向かう循環流を形成する。本実施例では空気を送気して散気しているが、水質に応じて空気の代替として酸素又はオゾン含有空気を送気して散気することも出来る。前記ディフューザー６を配設する水深としては、エアーリフト効果による揚程により混合及び循環流を生起すると共に省エネルギーを達成出来ることを判断して選択する。尚、本実施例では三箇所同時に散気しているが、任意に一箇所又は二箇所を選択して散気することも出来る。
【実施例５】
【００３２】
図５に示した第二の発明に係る第二の実施例において、エアーリフト本体１４の吐出口１４aを水面下に浸漬すると共に前記エアーリフト本体１４の吸水口１４bを水温躍層に配設している。また、前記吐出口１４aから上方向へ吐出した水を水平方向へ方向転換させるための円錐状のバッフルプレート１５を配設している。
【実施例６】
【００３３】
図６に示した第三の発明に係る第一の実施例において、図５の円筒状のエアーリフト本体１４の各円筒長手方向に伸縮自在の伸縮自在ホース１６を連通接続したものである。そして、前記伸縮自在ホース１６の伸縮を電動昇降機１３を図示していない水質測定装置及び水深センサー１２の情報信号により電動昇降機１３を自動昇降操作して水温躍層に吸水口１６bの配設水深を変更する。本実施例では図示してない水質測定装置および前記水深センサー１２の情報信号により電動昇降機１３を自動昇降操作しているが、前記情報信号を目視して前記電動昇降機１３を手動昇降操作することも出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第一の発明に係わる第一実施例を示す深層曝気循環装置の概略縦断面図。
【図２】第一の発明に係わる第二実施例を示す深層曝気循環装置の概略縦断面図。
【図３】第一の発明に係わる第三実施例を示す深層曝気循環装置の概略縦断面図。
【図４】第二の発明に係わる第一実施例を示す閉鎖性水域曝気混合循環施設の概略縦断面図。
【図５】第二の発明に係わる第二実施例を示す閉鎖性水域曝気混合循環施設の概略縦断面図。
【図６】第三の発明に係わる第一実施例を示す概略縦断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１  フロート
２  浮上槽
３  ポンプ
４  吸水管
４b、１４b、１６b  吸水口
５  スクリーン
６  ディフューザー
７  送水管
７a、１１a、１４a  吐出口
８  ウェイト
９  アンカー
１０  ポンプ室
１１  フレキシブルホース
１２  水深センサー
１３  電動昇降機
１４A、１４B、１４C、１４  エアーリフト本体
１５  バッフルプレート
１６  伸縮自在ホース
【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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