JPH0427920B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、流水路の水面に水生植物または水上
で生育可能な他の維管束植物を用いて、窒素、リ
ンなどの栄養塩類で富栄養化された河川、湖沼な
どの水又は雑排水などの原水を処理する水処理装
置に関するものである。

【従来技術】

家庭用雑排水、下水、工場排水、田畑の農耕水
等各種汚水が流入する河川や湖沼、池あるいは人
工的な池、噴水池、排水溝、貯水槽等において
は、前記汚水中に含まれる浮遊懸濁物ならびに有
機物及び窒素、リン等の栄養塩類により、富栄養
化され、水質が悪化し、魚類の生息が不可能にな
り、さらにその水質を悪化させるという問題があ
る。 なぜなら、前記汚水によつて汚染された水（以
下本発明では「原水」という）は富栄養化してプ
ランクトン等が大量に発生し、水中の酸素不足に
よつて死滅した魚類やプランクトン類の遺体の沈
降、堆積によつて底泥の泥質がヘドロ化し、死滅
した魚類やプランクトンは酸素分解されるため、
溶存酸素（DO）は消費され酸素不足の状態とな
り、この酸欠状態が起きるとH₂Sが発生しはじ
め、同時に鉄、マンガン、窒素、リンが溶出する
からである。 したがつて、前記原水の富栄養化を停止させる
ためには水底に酸素を供給し、栄養塩類等の溶出
を防止すること、あるいは底泥から溶出した栄養
塩類を何らかの方法で除去することが必要であ
る。 溶出した栄養塩類を除去する一般的な手段とし
ては、底泥をかき寄せ集め、ポンプ等にて吸い上
げ、吸い上げた汚泥を濃縮して固形物を作つて廃
棄するなどの機械的な手段と、硫酸バンド等の凝
集剤を投入してリンと難溶性化合物を生成し不活
性化したり、あるいは塩素等による滅菌による化
学的手段が知られている。 しかし、前者の機械的な処理手段では大規模な
装置を必要とし、後者の化学的な処理手段では、
化学的処理装置や多量の凝集剤が必要となり、魚
類や他の生物の生息に不向きである。そして、両
者ともに最観上も好ましくない。 さらに、富栄養化現象が起きると植物の三大栄
養素と光合成の作用により藻が発生し、透明度を
悪くするが、発生した藻は微生物であるので濾過
しても完全に除去できないという問題があつた。 そこで、浮遊性または挺水生の水草、たとえば
ホテイアオイやオランダガラシ、または水上で生
育可能な他の維管束植物を一過性または循環する
水路の水面下に設けた網状容器内に植え込み、水
中に発達した根の周辺に形成する根圏微生物群の
活動を主体として原水を処理する装置がいくつか
開示されている。（例えば特公昭62−28720号参
照） 前記水生植物の水中根の周辺に形成する根圏微
生物群の活動を主体として原水を浄化する装置
（以下本発明では「水生植物による処理装置」と
いう）においては、流入した原水中の栄養塩類等
の栄養物を植物の水中根に有効に付着せしめれ
ば、根圏微生物の活性を高め、原水中の栄養物の
吸収が促進されるので、原水の処理効果を高める
ことができる。

【発明が解決しようとする課題】

従来の水生植物による水処理装置においては、
流入した原水中の栄養物を植物の水中根に有効に
付着せしめるために、流水路の底部の流水に適度
の乱流を起こすための阻止体、たとえば砂利や阻
止板を設け、乱流の一部が植物の水中根域を緩や
かに流れるようにしている。 しかし、この手段では、有効な根圏微生物のコ
ロニーを発達させるためには、植物の根を流下す
る原水を有効に上下に混合させるためにかなり激
しい乱流を起こさなければならず、そのためにす
でに形成した根圏微生物のコロニーが剥離する危
険がある。しかも、この手段では、水路の随所に
配置した乱流を起こす物体の大きさ、原水の流
量、流速、植物の根の発育による水路面積の変化
等によつて乱流の発生状態が変化することもあ
り、阻止体を適性に配置することは難しく、水処
理の効果性も低いという問題点があつた。 さらに、この手段では、水路の上部に繁殖した
植物が水没するのを防止する網状容器の直下に水
中根が発達して密集すると、前記乱流によつて混
合された原水は、前記水中根の上と下の部分とで
は侵入状態が異なつてくるので、原水中の栄養物
の付着が効果的に行われず、結果的には栄養物の
吸収される効果が低いという問題点があつた。 さらに、この手段では乱流を起こすための阻止
体を水生植物の下面全体に渡つて設置する必要が
あり、費用も高いという問題点があつた。 本発明は、簡単な装置で原水の流水路に適度の
渦流を発生せしめ、原水中の栄養物を水生植物の
水中根に有効に付着せしめ、原水を効果的に処理
し、魚類、他生物が住むことができる程度の例え
ば、約0.5ｍの透明度の澄んだ中水を得るための
水生植物による水処理装置を提供することを目的
とする。

【課題を解決するための手段】

上記目的を解決するために、流水路に水生植物
を生育させて成る水処理装置において、前記流水
路内に、水生植物を植え付けた網状容器を複数
個、前記流水路の流壁を成す対向する両側壁の少
なくとも一方の側壁に適宜間隔を介して着脱自在
に設けると共に、前記各容器と対向する流水路の
他方の側壁との間に主流路を形成して、前記隣接
する容器間に渦流を発生するようにしたことを特
徴とするものである。 さらに、前記流水路内の流れの方向に流壁を成
す一又は複数の隔壁を設けて該一の隔壁及び前記
流水路の側壁間に、または前記複数の隔壁間に分
割流水路を形成すると共に、該分割流水路内に、
水生植物を植付けた網状容器を複数個、前記分割
流水路の流壁を成す少なくとも一方の前記側壁又
は隔壁に適宜間隔を介して着脱自在に設けると共
に、前記各容器と対向する分割流水路の側壁間に
主流路を形成して、前記隣接する容器間に渦流を
発生するようにしたことを特徴とするものであ
る。 また主流路を、対向する流壁すなわち、側壁及
び又は隔壁の両方に相対向して設けた各容器間に
形成するようにすれば、渦流が前記主流路の両側
で発生し、効果的な水処理ができる。 そして、前記流水路の底面に排泥手段を設ける
と水処理が効果的である。 さらに、前記水生植物を植付けた網状容器にフ
ツクを設け、該フツクを介して前記容器を前記流
水路又は分割流水路の側壁の上端に懸吊するとよ
い。

【作用】

流水路に原水を流入させると、流水路の上部か
ら見た原水の流れは流水路あるいは分割流水路の
少なくととも一方の前記流壁に取り付けた前記水
生植物を植え付けた網状容器と対向する流水路な
いしは分割流水路の流壁との間の主流路を通過す
ると、その流れの一部は前記容器を適宜間隔を介
して下流に取り付けている前記容器との間に流れ
込み、緩やかな渦状の乱流が発生する。前記水生
植物の水中根は網状容器の直下及び周囲に発達
し、原水中の栄養塩類などの栄養物は前記水中根
に付着し、根圏微生物のコロニーが形成され、微
生物によつて汚水中の有機物が分解され、前記水
中根から吸収される。この時発生する渦流は緩や
かに渦を巻きながら降下するので、すでに形成し
た根圏微生物のコロニーが剥離することなく原水
の栄養物は水中根の上下全体に渡つて、ほどよく
付着することになり、根圏微生物の活性は高めら
れ、原水の栄養物の吸収が効果的に促進される。 このようにして、前記流水路あるいは分割流水
路内の側壁または隔壁から成る流壁に前記水生植
物を植付けた網状容器を複数個設けているので、
流下した原水は次第に処理され、魚類、他の生物
が生息でき、且つこれを水上から観察できるほど
の約0.5ｍの透明度の澄んだ中水を得ることがで
きる。流水路を流下中に生物の作用によつて凝集
し粗大化した原水中の懸濁物は、前記水生植物の
水中根に付着せず、底面に落下すると、底面をゆ
つくりと押し流されることになるが、流水路の底
面に設けた排泥手段により、粗大化した落下懸濁
物は効果的に排出される。 また前記容器にフツクを設け、該フツクを前記
側壁及び隔壁から成る流壁の上端に懸吊すると、
前記容器を前記側壁から簡単に取り外すことが可
能となるので、繁茂した水生植物あるいは枯死し
た水生植物を容易に植替え可能となり、又倍養土
の取り替えも、根を除去することも簡単である。

【実施例】

以下本発明の実施例について図面を参照して説
明すると、第２図において、窒素、リンなどの栄
養塩類で富栄養化された河川、湖沼などの水又は
雑排水などの原水が流れる流水路１１の水面に、
浮遊性または挺水性の水草、たとえばホテイアオ
イやオランダガラシ又は水上で生育可能な他の維
管束植物などの水生植物１６を生育させて、水中
に発達した根の周辺に形成する根圏微生物群の活
動を主体として、前記原水を処理する水処理装置
１０において、前記流水路１１に隔壁１３を設け
て該隔壁１３及び前記流水路１１の側壁３５を流
壁４０とする分割流水路１２を形成する。前記隔
壁１３の上流側端と下流側端にはそれぞれ整流板
１４，１４′を流水路１１の全断面に渡つて設け、
前記隔壁１３を支持固定する。前記整流板１４の
上流側には前記原水を前記各分割流水路１２に分
配する分配池２２を設け、前記整流板１４′の下
流側には各分割流水路１２で処理された水の集合
池２３を設けてある。 前記分配池２２に前記原水を送水するための導
入管２０を配管し、前記集合池２３内には前記処
理水を送水するための送水管２１がポンプ２４を
介して配置されている。 前記各分割流水路１２内には、前記水生植物１
６を石、スポンジ、ロツクウールなど（土ではな
く、又、植物の種類によつて異なる）の培養土１
８と共に上部断面、四角形状を成すカゴ状の網状
容器１５に植え込み、該網状容器１５の上端に設
けたフツク１９を介して複数個、前記分割流水路
１２の流壁たる一方の前記側壁３５を適宜間隔を
介して懸吊すると共に、前記各容器１５と対向す
る分割流水路の側壁３５との間に主流路４１を形
成して、前記各容器１５間に渦流を発生するよう
に設けている。 なお、前記容器１５を複数個、前記分割流水路
１２の両方の流壁たる前記側壁３５および隔壁１
３に適宜間隔を介して着脱自在に設ける場合は、
前記両方の側壁３５に設けた各容器１５をそれぞ
れ対向する位置に配設すると共に、対向する各容
器１５間に主流路４１を形成して、水流方向に並
設した前記容器１５間に渦流を発生するように設
ける。 なお、前記網状容器１５は上部断面略円形状を
成すカゴ状のものであつてもよい。さらに、前記
網状容器１５の上端に前記フツク１９を設けず
に、網状容器１５を同様に配列して前記流壁４０
に取外し可能に固着してもよい。 前記流水路１１の底面は幅方向に傾斜させ、そ
の最低位置にバルブ２６を介して排泥管２５を設
け、粗大化した落下懸濁物を集合せしめ排出でき
るようにしている。 次に、本発明の実施例の作用を説明すると、富
栄養化された原水は導入管２０から流水路１１の
分配池２２へ送水されると、整流板１４を通過す
ることによつて整流され、各分割流水路１２へ分
流される。分割流水路１２に流入された原水中の
栄養塩類などの栄養物は前記側壁３５及び隔壁１
３から成る流壁４０に取付けられた網状容器１５
に植え付けられた水生植物１６の水中根１７に付
着し、根圏微生物のコロニーが形成され、根圏微
生物によつて原水中の有機物が分解されて前記水
中根１７から吸収される。そこで、分割流水路１
２に流入された原水は、水生植物１６を植え付け
た網状容器１５と対向する分割流水路１２の前記
隔壁１３との間の主流路４１を通過すると、その
流れの一部は前記網状容器１５を適宜間隙を介し
て下流に取付けている前記網状容器１５との間に
流れ込み、緩やかな渦状の乱流、すなわち渦流２
７が発生する。この渦流２７は緩やかに渦を巻き
ながら降下するので、すでに形成した根圏微生物
のコロニーが剥離することなく原水中の栄養物は
水中根の上下全体に渡つてほどよく付着すること
になり、根圏微生物の活性は高められ、原水中の
栄養物の吸収が効果的に促進される。このように
して前記分割流水路１２内に水生植物１６を植付
けた網状容器１５を複数個設けているので、流下
した原水は次第に処理され、整流板１４′を通過
して集合池２３に到達する。このようにして魚類
や他生物が生育できるほどの0.5ｍの透明度の澄
んだ中水を得ることができる。流水路を流下中に
生物作用によつて凝集し、粗大化した原水中の懸
濁物は前記水生植物１６の水中根１７に付着せず
流水路１１の底部に落下し、この落下した懸濁物
２９は幅方向に傾斜している流水路１１の底面を
低位置に、かつ下流にゆつくりと押し流されて移
動し、随所に設けた排泥管２５のバルブ２６を開
けると、排泥管２５を通過して外部へ排出され
る。 第４図Ｂ，Ｃに示すように前記排泥管２５を設
けた位置周辺の底面に堆積槽２８を設け、前記落
下懸濁物２９を前記堆積槽２８に堆積させて随時
前記排泥管２５から排出するようにしてもよく、
又第５図に示すように集合池２３の底面に沈澱槽
３０を設け、流水路１１の底面をゆつくり流され
てきた前記落下懸濁物２９を堆積させ、この堆積
された落下懸濁物２９を沈澱槽３０まで延長した
排泥管３１から、排泥管３１に備えたポンプ３２
により排出してもよい。 前記水生植物１６を植え込む網状容器１５はカ
ゴ状なので水中根１７は網状容器１５の直下およ
び周囲に発達し、水中根１７の周辺に原水中の栄
養懸濁物が捕捉されやすくなり、根圏微生物のコ
ロニーが形成されやすくなる。さらに、フツク１
９を設けた網状容器１５を前記隔壁１３の上端に
前記フツク１９を介して懸吊するので、前記網状
容器１５を隔壁１３から簡単に交換可能となり、
繁茂した水生植物１６、あるいは枯死した水生植
物１６を容易に植替え可能となる。又培養土の取
り替え、根の除去作業も簡単である。 本発明の装置は、第６図に示すように、池に流
水路１１を設け該流水路１１に本発明の水処理装
置１０を設置し、処理された水を汲み上げるポン
プ３３を備えた循環パイプ３４にて前記池に送水
するようにして利用できる。さらに、第７図に示
すように、自然あるいは人工の河川にバイパスの
流水路１１を設け、該流水路１１に本発明の水処
理装置１０を設置して水処理を行うこともでき
る。とにかく、本発明の水処理装置は流水路があ
ればその流水路自体に簡単に設置することができ
る。

【発明の効果】

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。 流水路に水生植物を生育させて成る水処理装置
において、前記流水路内に、水生植物を植付けた
網状容器を複数個、前記流水路の少なくとも一方
の流壁に適宜間隔を介して着脱自在に設けると共
に、前記各容器と対向する流水路の他方の側壁と
の間に主流路を形成して、前記隣接する容器間に
渦流を発生するようにしたので、非常に簡単な装
置であり、費用が安く、前記水生植物を植付けた
各網状容器間に発生する渦流は緩やかに降下する
ために、すでに形成した根圏微生物のコロニーが
剥離されることなく、原水中の栄養物は水中根の
上下全体に渡つてほどよく付着することになり、
その結果根圏微生物の活性は高められ、原水中の
栄養物の吸収が効果的に促進され、魚類や他生物
が生育できるほどの0.5ｍの透明度の澄んだ中水
を得ることができる。 さらに、本発明の装置は全て自然な水処理装置
であるので、魚類や他の生物に対して無害で安全
な処理を行うことができ、他の水処理装置と組合
せるに際し、前処理あるいは後処理装置として用
いることができる。 そして、人工的な流れにおいては流れの中間に
本発明の水生植物による水処理装置を簡単に設置
することが可能であり、公園などに設置すれば
様々な観賞に耐える植物を植え込むことにより、
水生植物園的な見本園になるので、水の上では景
観になり、水の下では原水処理装置となる。 さらに、各水生植物は各網状容器毎に植込まれ
ているので、各網状容器毎に維持管理することが
できる。 また、流水路に隔壁を設けて分割流水路を形成
し、該分割流水路内に、本発明の水生植物による
水処理装置を設けることにより、非常に効果的に
水処理を行うことができる。 さらに、流水路の底面に排泥手段を設けること
により、流水路を流下中に生物の作用によつて凝
集し粗大化した原水中の落下懸濁物は効果的に排
出され、水処理がなお一層効果的に行われる。 また、前記水生植物を植込んだ網状容器にフツ
クを設け、該フツクを介して前記網状容器を流水
路あるいは分割流水路の流壁を成す隔壁の上端に
懸吊することによつて、前記網状容器を前記側壁
から簡単に交換可能となるので、繁茂した水生植
物あるいは枯死した水生植物を容易に植替え可能
となり、また培養土の取り替え、根の除去作業も
簡単に行ううことができ、管理が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る水性植物による水処理装
置の部分斜視図、第２図Ａは平面図、第２図Ｂは
矢視Ａ−Ａ断面図、第２図Ｃは矢視Ｂ−Ｂ断面
図、第３図は水性植物を植付けた網状容器を側壁
に取付けた斜視図、第４図Ａは本発明に係る装置
の平面図、第４図Ｂは矢視Ｃ−Ｃ断面図、第４図
Ｃは矢視Ｄ−Ｄ断面図、第５図は集合池の底面に
沈澱槽を設けた要部断面図、第６図、第７図は、
本発明の装置を用いた応用例の説明図を示す。 １０……水処理装置、１１……流水路、１２…
…分割流水路、１３……隔壁、１４……整流板、
１５……網状容器、１６……水生植物、１７……
水中根、１８……培養土、１９……フツク、２０
……導入管、２１……送水管、２２……分配位
置、２３……集合池、２４……ポンプ、２５……
排泥管、２６……バルブ、２７……渦流、２８…
…堆積槽、２９……落下懸濁物、３０……沈澱
槽、３１……排泥管、３２，３３……ポンプ、３
４……循環パイプ、３５……流水路側壁、４０…
…流壁、４１……主流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流水路に水生植物を生育させて成る水処理装
   置において、 前記流水路内に、水生植物を植付けた網状容器
   を複数個、前記流水路の流壁を成す対向する両側
   壁の少なくとも一方の側壁に適宜間隔を介して着
   脱自在に設けると共に、前記各容器と、対向する
   流水路の他方の側壁との間に主流路を形成して、
   前記隣接する容器間に渦流を発生するようにした
   ことを特徴とする水生植物による水処理装置。 ２ 流水路に水生植物を生育させて成る水処理装
   置において、 前記流水路内の流水方向に流壁を成す一又は複
   数の隔壁を設けて該一の隔壁及び前記流水路の側
   壁間に、または前記複数の隔壁間に分割流水路を
   形成すると共に、該分割流水路内に、水生植物を
   植付けた網状容器を複数個、前記分割流水路の流
   壁を成す少なくとも一方の前記側壁又は隔壁に適
   宜間隔を介して着脱自在に設けると共に、前記各
   容器と対向する分割流水路の他方の側壁又は隔壁
   間に主流路を形成して、前記隣接する容器間に渦
   流を発生するようにしたことを特徴とする水生植
   物による水処理装置。 ３ 前記流水路又は分割流水路の流壁を成す対向
   する両側壁、又は一方の側壁と対向する隔壁又は
   両隔壁に前記各容器を対向させて適宜間隔を介し
   て着脱自在に設け、前記両側壁、又は一方の側壁
   と対向する隔壁又は両隔壁の対向する各容器間に
   主流路を形成した請求項１又は２記載の水生植物
   による水処理装置。 ４ 前記流水路の底面に排泥手段を設けることを
   特徴とする請求項１又は２記載の水生植物による
   水処理装置。 ５ 前記容器にフツクを設け、該フツクを介して
   前記容器を前記側壁の上端に懸吊する請求項１又
   は２記載の水生植物による水処理装置。