JP2003170179A

JP2003170179A - 水質改善装置

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Publication number: JP2003170179A
Application number: JP2001374943A
Authority: JP
Inventors: Hideyo Tada; 穎代多田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2003-06-17
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: JP4207181B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】この発明は、セラミックスボールを用いて、プ
ール、池、沼などの比較的浅い水域の水を循環浄化する
ことを目的としたものである。【解決手段】この発明は、ポンプ（２）の吸入側にセ
ラミックスボール（３）を充填した活水手段を設け、ポ
ンプの吐出側に吐出水の撹拌手段と、給気手段（２１）
を設けたことを特徴とする水質改善装置により目的を達
成した。【効果】水の循環中にセラミックボールと必要な時間接
触させ浄化することができるので、池、沼、またはプー
ルなどの水量が多い場合、または浅くて他の浄水方法が
使用できない場合などに有効な浄水処理ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】この発明は汚染した大容量
水槽、池または沼などの水質を改善することを目的とし
た水質改善装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来セラミックスボールを用いた水質改
善装置としては、水道の送水管に介装する活水器が知ら
れている（特開２００１−５８１９１）。また浄水槽を
利用する浄水装置も知られている（特許第３２１６０５
４号）。

【０００３】

【発明により解決しようとする課題】前記送水管に介装
する活水器は、送水管を通過する水のみを活水化するの
で、送水管の敷設を要件としており、家庭内及び工場内
などにおいて使用され夫々効果を上げている。いわゆる
水栓付近に設置する浄水器と異なり、住宅などの引き込
み送水管に介装すれば、その住宅の使用水全部に効力が
及ぶ特質がある。

【０００４】また工場などの浄水槽は、当該工場の使用
水全部を活水化する特質がある。

【０００５】然し乍ら、水量が大きい場合には、前記送
水管方式と、浄水槽方式は採用できない問題点があっ
た。例えば１０００トン〜１００００トンというような
大量水、または池または沼のように数万トンということ
になると、汚染速度と浄水速度のバランス問題もあっ
て、効率のよい浄水（水質保全）は難しい問題点があっ
た。

【０００６】また、１００万トン〜５０００万トンとい
う大量水については、間欠空気揚水装置(特公平５−１
９６０３号他)が多数知られているが、前記装置は、水
深が大きい湖・沼・ダム（例えば水深３ｍ以上）に有効
であり、水深３ｍ以下では十分な能力を発揮し得ない問
題点があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、主としてセ
ラミックスボールを使用して水質改善を図り、処理水を
螺旋状に旋回しつつ放出すると共に、循環処理すること
によって、前記従来の問題点を解決したのである。この
発明の場合には水深に制約はなく、例えば水深５０ｃｍ
であっても有効に利用することができる。

【０００８】即ちこの発明は、ポンプの吸入側にセラミ
ックスボールを充填した活水手段を設け、ポンプの吐出
側に吐出水の撹拌手段を設けると共に、ポンプの吸入水
に給気手段を設けたことを特徴とする水質改善装置であ
る。また、活水手段は、ポンプの吸水パイプを、セラミ
ックスボール槽に挿入設置し、またはセラミックスボー
ル槽を通過した水をポンプに給水することとしたもので
あり、撹拌手段は、ポンプの吐出パイプに、先端程大径
になる撹拌パイプを連接し、該撹拌パイプの内壁にセラ
ミックス塊を螺旋状に配列固定したものである。更に、
給気手段は、ポンプまたはその吐出パイプに給気パイプ
を連設し、もしくは吸入水に散気したものである。

【０００９】前記発明は、例えば渦巻きポンプを使用し
（その他の水中ポンプを使用し得る）、ポンプの吸水パ
イプの周囲にセラミックスボール（例えば直径５ｍｍ〜
３０mmの球体）を充填し、セラミックスボール槽とす
る。一般にセラミックスボールの集合体は一定の形状を
保つことができないので、パンチングメタル板または網
板で構成した充填槽を使用する。前記吸水パイプへの給
水がセラミックスボールにより活水処理されればよいの
で、水とセラミックスボールとの接触時間は１秒以上が
好ましい。この発明の場合には、循環処理するので、例
えば循環１０回とすれば、１０回の総接触時間が１０秒
以上が好ましい。

【００１０】セラミックスボールの大きさには特別の制
約はないけれども、小さいと全体の接触面積は広くなる
が抵抗が大きくなり、大きいと全体の接触面積が小さく
なって、処理不十分になるおそれがあるので、通常３mm
〜２０mmを使用し、直径の異なるボールを混在させるこ
ともある。

【００１１】例えば、直方体のパンチングメタル容器に
セラミックスボールを充填してセラミックスボール槽と
し、その中央部にポンプの吸水パイプを挿入する構造が
考えられるが、前記セラミックスボールの位置が固定さ
れないように、好ましくは定期的に振動を付与して、水
の流動路が一定にならないような手段を講じることが好
ましい。例えばポンプの回転数を変えて流速に変化を付
与することもできる。

【００１２】この発明における吐出水の螺旋状放出は、
処理水槽（例えば長さ５０ｍ、幅２５ｍ、水深１．５
ｍ）の中で死角を生じることなく、循環浄水できるため
の一方法である。

【００１３】前記はこの発明の装置について説明した
が、この装置を使用するには、浄化容量、設置場所の水
深、平面形状、循環の難易などを考慮し、適宜有効な設
計をしなければならない。

【００１４】例えば平均水量１００００トンの池を浄化
するには、浄化容量１０００トンならば１０台の装置が
必要である。セラミックスボールと水との接触時間が基
礎になるので、セラミックスボール槽を通過する時間
（例えば、１０秒〜６０秒とか）に循環回数を乗じ、更
に汚染係数を乗ずれば、基本的能力を算出することがで
きる。

【００１５】例えば、プールなどのように汚水の流入の
ない状態ならば、前記汚染係数は不必要であるが、池ま
たは沼のように、自然汚染がある場合には、これを考慮
しないと浄化が難しくなる。

【００１６】また、池とか沼のように有機物が浮遊し、
または沈殿している場合には、この発明の浄化と同時
に、曝気して水中へ酸素を供給する手段を併用すること
が望ましい。

【００１７】前記は公知の曝気装置を使用しても良い
が、セラミックスボール槽内へ微細気泡を吹き込むこと
によってより効果的に給気することができる。セラミッ
クスボール槽に微細気泡（例えば１．０ｍｍ以下気泡）
を吹き込むと、セラミックスボールの遠赤外線と相俟っ
て水を活性化し、またはセラミックスボールによる活性
化を助長する作用効果がある。前記微細気泡を発生させ
るには、連続気孔を有する素焼盤その他公知の技術を使
用することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明は、ポンプを水中に設置
し、ポンプの吸水パイプへの給水は、セラミックスボー
ルにより活水化できているようにする。この場合に、セ
ラミックスボールと給水との接触時間は、何秒以上とい
うような特定の基準はないが、要は何回、何十回の循環
浄化により、所定の水質改善ができればよいことにな
る。

【００１９】前記吸水パイプは、セラミックスボール槽
内へ挿入されるようにすれば、その容量により、給水の
滞留時間（接触時間）を大幅に増大させることができ
る。例えば、滞留１時間で所定の浄化ができるとすれ
ば、６０回の循環で、１回１分の滞留にすればよく、１
２０回にすれば、１回３０秒の滞留でよいことになる。
３０秒の滞留とするならば、ポンプの能力が、１秒で
０．１ｍ^３の水を送ると仮定すると、セラミックスボー
ル槽内の水量を３ｍ^３とすればよいことになる。前記に
おける送水量と、セラミックスボール槽内の水量とは、
前記のように相関性があるので、前記水量に安全率を乗
じたセラミックスボール槽内の水量（セラミックスボー
ル槽の容量からセラミックスボールの容量を差し引いた
量）とすることになる。

【００２０】前記吐出水の螺旋放出については、セラミ
ックス塊の大きさ形状及び配置密度などが影響するの
で、これを勘案して設計する。例えば長さ１ｍのラッパ
状パイプであって、大径端３０ｃｍ、小径端２０ｃｍ、
セラミックス突起の高さ２５ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ５
０ｍｍを、間隔１４０ｍｍで角度４５度のスパイラル状
に配置した場合に、ポンプの吐出口における流速１ｍ／
ｓｅｃにすれば、水深１．５ｍの水底から５０ｃｍの深
さで吹き出した所、３０分後に０．２ｍ／ｓｅｃの循環
水流が認められた。このような場合には、１分間１．９
ｍ^３の割合で水を循環することができる。

【００２１】前記におけるセラミックスボールは、直径
１０ｍｍ、容量０．６ｍ^３の直方体に８０％充填した。
前記において、ポンプには空気を吸入させるようにし
て、吐出水に微細気泡（直径１ｍｍ程度）を混在させ
た。

【００２２】前記におけるセラミックスボールは、例え
ば麦飯石に各種セラミックスを粉砕混合し、これを成形
して１０００℃〜１２００℃で焼結したもので、強固で
あって、加圧水流などにより破損及び摩損のおそれはな
い。また、遠赤外線を発生し、自浄作用があり、長く使
用しても汚損により性能を低下するおそれはなく、通常
の使用状態であれば４〜５年以上連続使用することがで
きる。微細気泡との併用により活水化を促進することが
できる。

【００２３】前記セラミックスボールの成分は、例え
ば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、また
は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ、ＴｉＯ_２などで
ある。

【００２４】

【実施例１】この発明の実施例を図１、２について説明
すれば、次の通りである。浄水すべき水を収容した水槽
１（例えば水量１００ｍ^３）の一側へ、長壁に沿って浄
水装置２０を設置する。この浄水装置２０は、ポンプ２
２の吸水パイプ２ａをセラミックスボール３ｄを収容し
たセラミックスボール槽３に挿入し、前記ポンプ２の吐
出パイプ２ｂに撹拌パイプ４を連設する。該撹拌パイプ
４は、１ｍ〜２ｍの長さであって、基部内径を２００ｍ
ｍにすれば、先端部内径を３００ｍｍにしたラッパ状の
形状であり、その内壁には、長さ５０ｍｍ、高さ２５ｍ
ｍ、幅２５ｍｍの半割卵形のセラミックス塊５が、５０
ｍｍ間隔でピッチ１００ｍｍ程度のスパイラル状に固定
してあり、吐出水を加圧流送させることにより、吐出水
がスパイラル状になって吹き出すようにしてある。図中
２３はモータ、２４は間隙である。

【００２５】前記吸水パイプ２ａを、セラミックスボー
ル槽３内へ挿入してある。前記セラミックスボール槽３
の外側には、所定の間隔Ｓをおいて金網槽６が設けてあ
って、水槽１内へ入った大きな異物を分離するようにし
てある。

【００２６】前記ポンプ２には、給気パイプ２１を連結
し、ポンプ２から空気を吸入し、吐出水に微細気泡を混
在させるようにしてある。

【００２７】前記実施例において、ポンプ２を始動する
と、吸水パイプ２ａから矢示７のように吸水し、吐出パ
イプ２ｂから矢示８のように吐出する。この場合に、前
記吸水により、水槽１内の水は、セラミックスボール槽
３を矢示９のように通過し、前記のように吐出するが、
吐出した水は、撹拌羽根１０により撹拌されると共に、
矢示１３のように撹拌パイプ４に送られる。この撹拌パ
イプには、セラミックス塊５がスパイラル状に固定され
ているために、撹拌された水は、矢示１４、１５のよう
に螺旋状に流動し、矢示１６のように水槽１内へ放出さ
れる。このように吸入と吐出を繰り返すことにより、水
槽１内の水は、全体として矢示１７、１８、１９のよう
に環流する。前記水槽１が大容量の場合には、整然とし
た環流は困難になるので、中間部に前記と同様の浄水装
置２０ａを設置するか、または環流を補助するために案
内２２を設け、或いは補助ポンプを設置することもでき
る。

【００２８】前記実施例に近似の装置を用いて下記実験
を行った所、表１の結果を得た。

【００２９】

【表１】

【００３０】条件原水別所沼の沼水槽１２５０Ｌ×１７５０Ｗ×６．５０Ｈポンプ０．１ｍ^３／分セラミックスボール量０．０８ｍ^３期間平成１３年９月７日〜１０月２５日比較試験前記と同一大きさの槽で、ポンプを動かしただけの場合
には水質の変化は認められなかった（撹拌しただけでは
水質改善はできない）。

【００３１】

【実施例２】この発明のセラミックスボール槽と給気と
についての実施例を図４について説明する。

【００３２】パンチングメタル板２６により形成したセ
ラミックスボール槽２５の下部に散気盤２７を設置し、
給気パイプ２８から、矢示２９のように加圧空気を給送
することによって例えば０．１ｍｍの微細気泡１１を矢
示３０のように散気させることができる。

【００３３】前記微細気泡１１は、セラミックスボール
１２から照射される遠赤外線の作用と協同して水を活性
化すると共に、微細気泡の酸素が効率よく溶解し、溶存
酸素量を増加させる。溶存酸素量が増加すると、好気性
菌が増殖し、浮遊有機物が分解されるので、この点から
も、透明度の向上のみならず水質改善になる。

【００３４】

【発明の効果】この発明によれば、循環流動中にセラミ
ックスボールと、水とを必要な時間接触させ浄化するこ
とができるので、池、沼、またはプールなどの水量が多
い場合、または浅くて他の浄水方法が使用できない場合
などに有効な浄水処理をすることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）この発明の実施例の正面より見た概念
図。（ｂ）同じく平面より見た概念図。

【図２】（ａ）同じくポンプの吸水パイプとセラミック
ス槽との関係を示す正面より見た概念図。（ｂ）同じく平面より見た概念図。

【図３】（ａ）同じく撹拌パイプの断面拡大図。（ｂ）同じくセラミックス塊の拡大図。

【図４】同じく他の実施例の一部を省略した図。

【符号の説明】

１水槽２ポンプ２ａ吸水パイプ２ｂ吐出パイプ３、１２セラミックスボール４撹拌パイプ５セラミックス塊６金網槽１０撹拌羽根１１微細気泡

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/68 ５４０Ｃ０２Ｆ 1/68 ５４０ＺＢ０１Ｆ 3/04 Ｂ０１Ｆ 3/04 Ａ 3/08 3/08 ＺＣ０２Ｆ 3/20 Ｃ０２Ｆ 3/20 Ｚ 7/00 7/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプの吸入側にセラミックスボールを
充填した活水手段を設け、ポンプの吐出側に吐出水の撹
拌手段を設けると共に、ポンプの吸入水に給気手段を設
けたことを特徴とする水質改善装置。
【請求項２】活水手段は、ポンプの吸水パイプを、セ
ラミックスボール槽内に挿入設置し、またはセラミック
スボール槽を通過した水をポンプに給水することとした
請求項１記載の水質改善装置。
【請求項３】撹拌手段は、ポンプの吐出パイプに、先
端程大径になる撹拌パイプを連接し、該撹拌パイプの内
壁にセラミックス塊を螺旋状に配列固定したことを特徴
とする請求項１記載の水質改善装置。
【請求項４】給気手段は、ポンプまたはその吐出パイ
プに給気パイプを連設し、もしくは吸入水に散気したこ
とを特徴とする請求項１記載の水質改善装置。