JPH08243588A - 噴水型水質浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 噴水ノズルの水面からの深さを簡単に調節す
ることができ、溶存酸素量の多い表層水を曝気して溶存
酸素量を増加させ低層域へ供給してアオコの発生促進要
因を減少させて水質を改善する浮遊型の噴水型水質浄化
装置を提供する。 【構成】 浮遊型の噴水型水質浄化装置において、噴水
ユニット１と、導水路ユニット２にそれぞれフロート１
３，２４を調節可能に取付け、かつ噴水部の導水管１２
内に設置した噴水ノズル１５をキャンドル型の噴水ノズ
ルとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、農業用水溜池のような
小規模な湖沼池や河川の水質浄化を図るに適した浮遊型
の噴水型水質浄化装置に関する。さらに詳細には、本発
明は、小規模な湖沼池や河川の低層域の酸素量を増大さ
せて水質浄化能力を向上させた浮遊型の噴水型水質浄化
装置に関する。

【０００２】さらに、本発明は、富栄養化した水域の表
層水を曝気して低層域へ供給するようにした浮遊構造の
噴水型水質浄化装置に関する。

【０００３】さらに、本発明は、噴水ノズルを水面下に
設けて水面より上方へ吐出する噴水を用いた浮遊型の噴
水型水質浄化装置に関する。

【０００４】

【従来の技術】農業用水用の溜池は全国でおよそ２２万
個所が設けられている。これらの農業用溜池は、水田の
減少などの理由から農業用水としての使用が減少し、閉
鎖性の水域となって水の流れが無い水たまりとなってい
る。これらの溜池は、水深や池の底の形状が不定であ
り、全体に浅い水深と、狭い面積であることから水温が
上昇しやすくなっている。さらに、これら使用されなく
なった溜池は、都市近郊にあり生活雑排水が流入するの
で富栄養化している。このような環境におかれた溜池の
底はヘドロ状態になっており、溶存酸素量が不足してア
オコ等の植物性プランクトンの発生が著しく水圏の破壊
が進み問題となっている。

【０００５】これらの溜池などを浄化する方法として、
噴水を用いて池水を汲み上げて空中に噴出させ空気に曝
して酸素を補給した水を水面に供給して水質を改善する
ことが試みられている。しかしながら、これらの方法や
装置による水質浄化法によっても、次ぎのような条件が
あるときには、十分に水質を浄化することは困難であっ
た。

【０００６】すなわち、湖沼池などの閉鎖水域における
水質悪化は、直接的には閉鎖水域への汚濁物質の流入が
原因であるといえるが、間接的には流入した汚濁物質に
起因した、アオコなどの植物性プランクトンの大量発生
による水の着色や異臭の発生や、この植物性プランクト
ンが死滅し腐敗することによって生じる悪臭の発生など
の水質汚濁や、硫化水素ガス等の低層域から発生するガ
スの悪臭などによる水質汚濁などの環境悪化がある。

【０００７】上記のような閉鎖性水域における水質悪化
は以下のように進行すると考えられる。生活排水や農業
排水や畜産排水等が流入すると、窒素やリンを含む有機
汚濁物が閉鎖性水域に供給される。これら有機汚濁物
は、そのまま水に溶解して拡散するか水底に沈殿して堆
積する。このうち水中に溶け出した有機汚濁物は、表層
付近で水中の微生物の食物となって好気的に分解され
る。この有機汚濁物の分解時に水中の酸素を消費するこ
とから、有機汚濁物が流入すれば水中の溶存酸素は減少
していき、水の富栄養化が進行する。ここで、有機汚濁
物を分解することで増殖した微生物はやがて死に、その
死骸は有機物として水底に沈殿する。

【０００８】一方、これら死骸を含む沈殿堆積した有機
汚濁物は、底泥の中で別の微生物によって嫌気的に分解
され、植物性プランクトンの栄養源となる無機塩類（栄
養塩類）とメタンやアンモニアや硫化水素などのガスに
なる。嫌気分解で発生したガスのうちメタンガスは、そ
の後水中で好気的な酸化を受けて二酸化炭素となる。こ
れらはみな植物性プランクトンが光合成を行う際に必要
なものである。従って、流入した有機汚濁物は微生物に
よる分解をうけ、結局、そのほとんどが植物性プランク
トンに利用されるものとなって、植物性プランクトンが
大量発生する要因になる。

【０００９】近年、夏場に大量に発生して環境への影響
が問題となっているアオコ等の植物性プランクトンが異
常に発生するには、前述の栄養塩類特にオルトリン酸と
二酸化炭素のほか、植物性プランクトンの成長を促進す
る微量金属（Ｍｎ，Ｆｅ等）の生成促進物質と、高水温
と充分な光（日光）の生成促進条件が必要である。

【００１０】この微量金属からなる成長促進物質は、低
層域に酸素が存在するときには、底泥から溶出した微量
金属は酸化されて底泥上に沈殿し蓄積されている。しか
し、低層域が無酸素状態になると底泥から栄養塩類と共
に溶出して表層部へ上昇し植物性プランクトンを育成促
進することになる。したがって、有機汚濁物が流入する
ことによって水中の酸素が消費されると底泥から成長促
進物質が水中に供給されることになり、植物性プランク
トンの異常増殖を誘発する。

【００１１】一方、ガスによって生じる悪臭について
は、水が富栄養化することによって溶存酸素が不足して
好気性微生物の活動が妨げられ、底泥における嫌気的分
解で発生したメタンやアンモニアや硫化水素ガスが酸化
分解されずに水面からそのまま大気中に放出されてしま
うことが原因である。

【００１２】以上のことから、有機性汚濁物の流入する
溜池等の小規模な閉鎖性水域では、低層域が無酸素状態
になったときから、急速にその水質の悪化が進んでい
く。従って、アオコ等植物性プランクトンの異常発生を
抑制するには、低層域の溶存酸素量を確保し、底泥から
の栄養塩類と成長促進物の溶出を抑えるとともに、低層
域の栄養塩類を表層域の植物性プランクトンに供給しな
いことが必要となる。

【００１３】従来から、水の溶存酸素量を増加させる方
法として、曝気噴水や水中撹拌装置がある。これらは低
層域の溶存酸素量の改善、および表層水と低層水の混合
による水温上昇の抑制を目的としており、そのほとんど
は、低層域の水を表層域へ移動する方向への水流を発生
している。

【００１４】しかしながら、前述の植物性プランクトン
異常増殖のしくみを考慮すると、この方法では、低層域
の無酸素状態の水に底泥から溶出している栄養塩類及び
成長促進物を、直接表層域の植物性プランクトンに供給
してしまう状態になってしまい、かえって植物性プラン
クトンの異常増殖を引き起こす恐れがある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、溶存酸素量
の多い表層水をさらに曝気して低層域へ供給することに
よって効果的に水質を改善することができる浮遊型の噴
水型水質浄化装置を提供することを目的とする。さらに
本発明の他の目的は、噴水ノズルの水面からの深さおよ
び導水管上部の水面から突出する高さを簡単に調節する
ことができる浮遊型の噴水型水質浄化装置を提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、表層域に発生したア
オコなどの植物性プランクトンをこれらが生活するのに
適さない低層域に移送することで増殖を抑制し、植物性
プランクトンを減少させるようにした浮遊型の水質浄化
装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、水面に浮遊する噴水部の導水管内に設置
した噴水ノズルを有し、該噴水ノズルから噴出された水
を該導水管に受けて低層域に導くようにした、浮遊型の
噴水型水質浄化装置において、噴水ノズル部の水面から
の深さを調節可能とした。

【００１７】加えて、本発明は、上記浮遊型の噴水型水
質浄化装置において、噴水部を、フレームを有し、該フ
レームにフロートが調整可能に取り付けられることによ
って噴水ノズルの噴出口の水面からの深さおよび導水管
上部の水面から突出する高さを調節可能とした。

【００１８】また、本発明は、上記浮遊型の噴水型水質
浄化装置において、フレームとフロートの取り付けを、
フレームとフロートとを接続するボルトを固定するナッ
トを調整することによって噴水ノズル噴出口の水面から
の深さおよび導水管上部の水面から突出する高さを調節
可能とした。

【００１９】さらに、本発明は、上記浮遊型の噴水型水
質浄化装置において、噴水ノズルが水面下に配置され、
水面より上方へ吐出する噴水とした。

【００２０】

【作用】本発明は、上記構成としたことによって、フレ
ームとフロートの距離を容易に調整することができ、噴
水の噴水ノズルの水面からの深さおよび導水管上部の水
面から突出する高さを簡単な構成でかつ簡単な操作で調
整することができる。

【００２１】

【実施例】本発明に係る浮遊型の噴水型水質浄化装置の
第１の実施例を、図面を用いて説明する。図１および図
２は、本発明に係る噴水型水質浄化装置の全体構成を示
す図であって、図１は上平面図であり、図２は図１の右
側から見た側面図である。図３および図４は、噴水ユニ
ット１の上面図および一部破断正面図である。図５およ
び図６は、導水ユニット２の上面図および一部破断側面
図である。図７は、噴水ユニット１のフレーム１１と導
水ユニット２のフレーム２１の接合構造を示す一部破断
正面図である。

【００２２】図１および図２に示すように、浮遊型の噴
水型水質浄化装置は、噴水装置を有する噴水ユニット１
と、噴水装置から吹き上げられた水を受けて水底付近に
導く導水ユニット２とから構成される。噴水ユニット１
にはフレーム１１と導水管１２とフロート１３が、導水
ユニット２にはフレーム１２と導水管２２とフロート１
３が設けられている。噴水ユニット１と導水ユニット２
とは、図７に詳細に示す係合手段１２０によって一体の
構造物とされ、導水管１２と導水管２２とは係合して１
本の導水路を形成している。例えば導水ユニット２は、
耐屈曲性の係溜用ケーブル４によって水底に設置した係
溜用アンカ３に係溜されている。

【００２３】図３および図４に示すように、噴水ユニッ
ト１には、フレーム１１上に導水管１２と、噴水ノズル
１５と、噴水用ポンプ１７と、バランサ１８が取り付け
られている。さらに、フレーム１１には、例えば発泡ウ
レタンや発泡スチロールなどからなるフロート１３が、
取付位置を自由に調整できるように取り付けられてお
り、噴水ユニット１の水面上への突出高さ、すなわち、
噴水ユニットに設けられた噴水ノズル１５の深さを自由
に調節することができる。

【００２４】上下が開放された導水管１２は、フレーム
１１のほぼ中央に位置する井桁部に固定され、その内部
に導水路１４を形成している。フロート１３は、フロー
ト用ボルト受け１３２によって受けられ、フロートに設
けたボルト貫通孔を貫通したフロート用ボルト１３１に
よってフレーム１１に設けたボルト穴に取り付けられた
水深調節ネジ１１１に固定されて噴水ユニット１に浮力
を与えている。水深調節ネジ１１１またはボルト１３１
を回転することによって、噴水ユニット１の水面上への
突出量を自由に調整することができる。

【００２５】噴水ノズル１５が導水管１２の導水路１４
内部に設けられており、配水管１６によって噴水用ポン
プ１７と接続されている。噴水ノズル１５は、水面下に
その上端があるように配置されることによって、導水路
１４内の水をノズルから噴出される噴出水とともに空中
に吹き上げる所謂水面より上方へ吐出するタイプのもの
であり、その噴水ノズルの水面からの深さを調整するこ
とによって噴水の径と高さならびに水柱の大きさを調整
して曝気効果を上げている。噴水用ポンプ１７は、スト
レーナ１７１によって囲まれ、フレームの一方の端に設
けられる。噴水ポンプ１７は、水面近くの水を吸い込み
圧力を加えて配水管１６を介して噴水ノズル１５に供給
する。噴水ポンプ１７は、狭い導水管１２の内部に設け
られることなく外部に設けられるので、保守時の作業空
間が大きくなり作業を極めて容易に行なうことができ
る。フレーム１１の噴水ポンプ１７が設置された側の反
対側にはバランサ１８が設けられ、フレーム１１が水平
に浮くようにバランスをとっている。

【００２６】噴水ユニット１の電源は、図示を省略した
太陽電池のような個別電源または通常の商用電源とする
ことができる。

【００２７】図５および図６に示すように、導水ユニッ
ト２は、フレーム２１と、導水管２２と、蛇腹２５とか
ら構成される。さらに、フレーム２１には、例えば発泡
ウレタンや発泡スチロールなどからなるフロート２３
が、取付け高を自由に調整できるように取り付けられて
おり、導水ユニット２の水面上への突出高さを自由に調
節することができる。

【００２８】上下が開放された導水管２２は、フレーム
２１のほぼ中央に位置して設けられその内部に導水路２
４を形成している。フロート２３は、フロート用ボルト
受け２３２によって受けられ、フロートに設けたボルト
貫通孔を貫通したフロート用ボルト２３１によってフレ
ーム２１に設けた水深調整ナット２１１によって固定さ
れる。このことによって、導水ユニット２の浮き高さは
調整されるとともに、導水ユニット２に浮力を与えてい
る。

【００２９】塩化ビニルなどからなる伸縮自在な蛇腹２
５は、導水管２２の下部に取り付けられており、その下
端部には複数の蛇腹引上用フロート２７が取り付けられ
た下端枠２６が設けられている。

【００３０】噴水ユニット１と導水ユニット２とを係合
する結合手段１２０について、図７を用いて説明する。
噴水ユニット１には、導水管１２の外側に４箇のボルト
ガイド１２１が設けられるとともに、導水管１２が固定
されるフレーム１１の井桁の角部分に、フレーム用ボル
ト貫通穴が設けられたボルト受け１１２が設けられてい
る。一方、導水ユニット２には、導水管２２が固定され
るフレーム２１の井桁の角部分に、ナット２１２が固定
されたボルト受け２１３が設けられている。噴水ユニッ
ト１と導水ユニット２とは、それぞれのフレームの長手
方向が直交するように配置された後、ボルトガイド１２
１とボルト受け１１２を貫通してボルト受け２１３のナ
ット２１２に接合ボルト１２２を螺着することによって
接合される。接合ボルト１２２を水面近くまで延びる長
い形状とし、接合ボルト１２２の上端にボルト用取手１
２３を設けることによって、噴水ユニット１と導水ユニ
ット２を水面に浮かべた状態で容易に接合することがで
きるとともに、接合された両ユニットを水面に浮かべた
状態で容易に分解することもできる。このことは各ユニ
ットが浮力を有しているので、組立て時や修理時の操作
が極めて簡単になる効果を有する。

【００３１】このように組み立てられた、噴水浄化装置
は、以下のように働く。噴水ポンプ１７によって、水込
まれた酸素を大量に含むとともに、アオコなどを含む水
面近くの水は、噴水ノズル１５から噴出され、空気と触
れることによってさらに酸素を含んで導水路１４内に落
下する。噴水ノズル１５から水が継続的に供給される
と、導水路内１４の水位は導水路１４の外の水位より高
くなり、この水頭圧によって、導水路１４内の水は下方
に向かって蛇腹２５内を流れ落ちる。したがって、低層
域に酸素含有量の多い水が供給されると、底泥中に沈殿
・蓄積されている植物性プランクトンの成長を促進する
微量金属（Ｍｎ，Ｆｅ等）の生成促進物質は底泥中から
溶出しても酸化されて再び底泥上に沈殿し、栄養塩類と
共に表層域へ上昇することがなくアオコ等の植物性プラ
ンクトンの異常発生を抑えることができる。

【００３２】さらに、低層域の酸素量が増加することに
よって底泥で嫌気的な分解によって発生するメタンやア
ンモニアや硫化水素ガスは発生しにくくなり、仮に、悪
臭を発生するガスが発生しても水の富栄養化が妨げられ
ているので、溶存酸素が充分に確保されて活発となった
好気性微生物の活動によって酸化分解されて悪臭の発生
を抑えることができる。

【００３３】さらに、表層域から低層域に送り込まれた
アオコなどの植物性プランクトンは、水温が低く充分な
光（日光）が存在しない生成促進条件が欠けた低層域で
やがて死滅するので、アオコの異常な発生を抑えること
ができる。

【００３４】表層水が供給される蛇腹の下端部の水底か
らの高さは所定の高さであることが望ましい。水底から
の高さを一定に保つために蛇腹２５の下端枠２６には係
溜用ケーブル４１が設けられ、水底に固定された係溜用
アンカ５に係溜され、蛇腹支持用フロート２７と共動し
てその高さを所定の値に保っている。

【００３５】蛇腹の係溜方法として、図８に示すよう
に、移動用ケーブルガイド５１を設けた係溜用アンカ５
を複数設け、このガイドの穴を通して設けた接続用ケー
ブル４２の接続用金具４３に蛇腹２５の下端枠２６に接
続された係溜用ケーブル４４を接続する方法がある。こ
の方法によれば、陸上に引き上げられた移動用ケーブル
４２の端を引くことによって、蛇腹の下端部を移動させ
ることができ、水質浄化領域を拡大することができる。
また、係溜用アンカ３と係溜用ケーブル４を移動可能と
することによって、噴水式水質浄化装置そのものを移動
可能とすることもできる。

【００３６】つぎに、本発明の他の実施例について図９
を用いて説明する。この実施例は、例えば堆積物などに
よって水底の高さが上昇した場合でも、蛇腹の下端部の
水底からの高さを所定の値に調整することができるよう
にした実施例である。この実施例では、導水ユニット２
の蛇腹２５の下端部２６を上下させる機構を設けてあ
る。この下端部を上下させる機構は、水深調整用ロープ
２８と、水深調整用ロープロック機構２９と、ロック機
構制御ロープ３０とから構成される。水深調整用ロープ
２８およびロック機構制御ロープ３０の一端は、水深調
整操作の後、噴水ユニット１または導水ユニット２に設
けられたロープ端固定部１２４に固定される。蛇腹２５
の下端部２６には支持部材３１に支持された水深用調整
用ロック機構３０と、ロープ固定部３２が設けられてお
り、水深調整用ロープ２８はロック機構２９および蛇腹
固定用アンカ５のガイド５１を経由して他端がロープ固
定部３２に固定されている。下端部２６は蛇腹引上用フ
ロート２７によって常に上方に付勢されている。

【００３７】下端部２６の水深を調整するときには、ま
ず、ロック機構制御用ロープ３０を操作してロック機構
２９のロックを解除する。次いで、水深調整用ロープ２
８の張りを調整することによって下端部２６を所望の水
深に調整した後、ロック機構制御用ロープ３０を操作し
て水深調整用ロープ２８を固定する。ロック機構２９を
解除した後、水深調整用ロープ２８を引き上げることに
よって、ロック機構２９とロープ固定部３２間のロープ
２８の長さは短くなり、水深を深く、すなわち、下端部
２６の水底からの高さを低くすることができる。水深調
整用ロープ２８を弛めることによって、ロック機構２９
とロープ固定部３２間のロープ２８の長さは長くなり、
水深を浅く、すなわち、下端部２６の水底からの高さを
高くすることができる。

【００３８】つぎに、本発明の更に他の実施例を図１０
および図１１を用いて説明する。図１０はこの実施例の
一部を拡大して示す側面断面図であり、図１１はその平
面図である。この実施例は、表層付近から吸い込んだ水
に含まれているアオコなどを殺したり、不要物を除去す
るようにした。この実施例の噴水型水質浄化装置は、紫
外線殺菌灯１９と活性炭層１２６を設けた点に特徴があ
る。噴水ユニット１の導水路部１４には図示を省略した
電源に接続された複数の紫外線殺菌灯１９が設けられて
いる。さらに、導水管１２の下部付近には網１２５が張
られこの上に活性炭のペレット１２６が層状に１層また
は複数層設けられている。導水路１４内に落下してきた
水に含まれたアオコなどの植物性プランクトンは、紫外
線殺菌灯１９から放射される紫外線に照射されて、染色
体が破壊され増殖能力を失わせている。さらに、導水路
１４内に落下した水は活性炭１２６によって浄化され
る。アオコ等の植物性プランクトンの量を減らされ浄化
された水は、導水ユニット２の蛇腹２５内を流れて、低
層域に供給される。

【００３９】この実施例によれば、前述の実施例の効果
に加えて、アオコの死滅を促進することができ、アオコ
の発生を抑制する働きが大きくなり、水質浄化効果を一
層顕著なものにすることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明の浮遊型の噴水型
水質浄化装置は、低層域の水底から一定の高さの領域に
噴水ユニットで曝気されて溶存酸素が増した表層水を水
頭圧を利用して供給するようにしたので、吐出速度が低
くなり、湖沼に生成された水層を撹拌して破壊すること
なく、低層域から溶出する微量金属を酸化して再度沈殿
させることができるので、上層部でのアオコなどの植物
性プランクトンの発生を抑制し、さらに低層域に移行し
た植物性プランクトンを死滅させることができ、湖沼の
浄化を効果的に行なうことができる。

【００４１】また、本発明によれば、噴水ノズルの水面
（溜池の水面または導水路部の水面）からの深さを簡単
な構成で極めて容易に調整することができる。

【００４２】さらに、本発明によれば、浮遊体の水深を
簡単な構成で容易に調整することができる。

【００４３】加えて、本発明の実施例によれば、噴水装
置を噴水ユニットと導水路ユニットの二つに分割し、両
者を結合装置によって結合分離自在に結合したので、各
ユニットを水中に浮かべた状態で結合したり分離させた
りすることができるので、重量のある噴水型浄化装置を
容易に組み立てたり分解したりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る浮遊型の噴水型水質浄化装置の全
体構成を示す上面図。

【図２】本発明に係る浮遊型の噴水型水質浄化装置の全
体構成を示す正面図。

【図３】噴水ユニットの形状を示す上面図。

【図４】噴水ユニットの形状を示す１部破断正面図。

【図５】導水路ユニットの形状を示す上面図。

【図６】導水路ユニットの形状を示す１部破断正面図。

【図７】噴水ユニットと導水路ユニットの接合部の構成
を示す一部破断側面図。

【図８】本発明に係る浮遊型の噴水型水質浄化装置の他
の実施例の全体構成を示す側面図。

【図９】本発明に係る浮遊型の噴水型水質浄化装置のさ
らに他の実施例の全体構成を示す側面図。

【図１０】本発明に係る浮遊型の噴水型水質浄化装置の
他の実施例の構成を示す一部破断正面図。

【図１１】本発明に係る浮遊型の噴水型水質浄化装置の
他の実施例の全体構成を示す上面図。

【符号の説明】

１ 噴水ユニット ２ 導水ユニット ３，５ 係溜用アンカ ４ 係溜用ケーブル １１，２１ フレーム １２，２２ 導水管 １３，２４ フロート １５ 噴水ノズル １６ 配水管 １７ 噴水用ポンプ １８ バランサ １９ 紫外線殺菌ランプ ２５ 蛇腹 ２６ 蛇腹下端部 ２７ 蛇腹引上用フロート ２８ バランサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 有司 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 小林 和男 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水面に浮遊する噴水部の導水管内に設置
   した噴水ノズルを有し、該噴水ノズルから噴出された水
   を該導水管に受けて低層域に導くようにした、浮遊型の
   噴水型水質浄化装置において、噴水ノズル部の水面から
   の深さを調節可能としたことを特徴とする浮遊型の噴水
   型水質浄化装置。
2. 【請求項２】 噴水部は、フレームを有し、該フレーム
   にフロートが調整可能に取り付けられることによって噴
   水ノズルの噴出口の水面からの深さおよび導水管上部の
   水面から突出する高さを調節可能とした請求項１に記載
   の浮遊型の噴水型水質浄化装置。
3. 【請求項３】 フレームとフロートの取り付けは、フレ
   ームとフロートとを接続するボルトのネジを調整するこ
   とによって噴水ノズル噴出口の水面からの深さおよび導
   水管上部の水面から突出する高さを調節可能とした請求
   項２に記載の浮遊型の噴水型水質浄化装置。
4. 【請求項４】 噴水ノズルが水面下に配置される水面よ
   り上方へ吐出する噴水ノズルである請求項１ないし請求
   項３のいずれかに記載の浮遊型の噴水型水質浄化装置。