JPH1015530A - 水浄化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】川や水路などの水を浄化する浄化池の能力を向
上させると共に浄化池自体の快適性を向上させること。 【解決手段】水路２から浄化池１に水を送水する送水ポ
ンプ３と浄化池１内で水を滞留させる滞留部７と、滞留
部７から取水して水を浄化する浄化装置８と、池岸に設
けられ浄化装置８で浄化した浄化水を流すための浄化水
開水流路９と、開水流路９を流れた浄化水が滞留部７に
流れ込む浄化水混合部１１と、浄化池１から水路２に水
を返流する浄化池放水部１４とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水路や河川の水を
浄化する浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水路や河川の多くは充分に処理されない
生活排水などが流れ込んでいて汚濁が進んでいる。１９
６０年代に見られたどぶ川のような状態は各方面の努力
により、特に大河川においては改善されているものの、
中小河川では汚濁が改善されていないものがまだ多い。
また、水路や河川の水の有機汚濁物濃度は一時よりも低
減し、水路や河川自体は水質が改善されたように見えて
も、窒素やリンなど、水路や河川の下流にある湖沼、海
洋などで富栄養化の原因となる栄養塩濃度は必ずしも低
減されていない。

【０００３】有機汚濁物に加えて窒素やリンを除去する
方法として古くから知られているのは、浄化対象となる
水を池に導いて、一定期間池で滞留させてから放流する
方法である。このようにすると、汚濁物のうち粒子状の
ものは沈降によって水中から除去され、また有機汚濁物
は微生物作用によって分解されるものもある。更に、滞
留することで、植物プランクトンが増殖しはじめて水中
の窒素やリンを吸収し、最終的には植物プランクトン自
体が沈降することで窒素やリンも水中から除去される。

【０００４】また、池に導かれた水を単に滞留させるだ
けでなく、この池にて景観を考慮しながら曝気を施して
自浄能力を高め、放流するシステムが「生態系保全をめ
ざした水辺と河川の開発と設計」（１９９５年１０月１
４日発行、工業技術院、第１９４頁から第２０３頁）に
記載されている。

【０００５】さらに、特開平６−２２６２４９号公報に
は、湖沼に人為的に流れを生じさせ、その流れの中にフ
ィルタを設けることにより、湖沼の浄化行うことが記載
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、池を利
用して水を浄化する方法には次のような欠点がある。第
１に、池で滞留することで水は浄化されるものの、池に
導入する浄化対象水の水質が悪いので池の水質も当然か
なり汚濁した状態であり、悪臭などの不快な状態が池周
辺に発生することがある。また、浄化作用の一つである
植物プランクトンの増殖は、流入水中の窒素、リンの濃
度が高いため、過剰増殖してアオコの発生等を引き起こ
すこともある。第２に、浄化のためには池の貯水量が水
路や河川から一日あたりに導入する水量の数倍から数１
０倍必要である（このことを、池の滞留時間が数日から
数１０日必要、という表現で記述することが多い）。従
って池を設けるたもの土地の確保が困難なことが多い。

【０００７】このような欠点はあるものの、池を利用し
た水の浄化は自然の浄化力を使う優れた方法であるこ
と、池自体が原因となる不快感を解消できれば地域に水
辺空間が創生され、潤いを与えてくれるだけでなく、地
震などの非常時に使う非常用水の貯留としても使うこと
ができる等、長所が多い。そこで、上記の欠点を克服す
ることが求められる。

【０００８】即ち、上記従来技術はいずれも、水を浄化
する目的で池を利用するに際して導入する浄化対象とな
る水が汚濁している場合、池を親水の場として利用する
者が不快感を感じるという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、例え、池に導入される水
が汚濁していたとしても、池を利用する者に対して不快
感を与えにくい水浄化システムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、浄化対象水
を導入し滞留させる滞留部を有する浄化池と、この滞留
部の水を取水して浄化する浄化装置と、前記浄化池の岸
辺に沿って設けられこの浄化装置からの水を流す上部が
開放された流路とを備えることにより達成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】上記従来技術においては、曝気設
備という自然浄化力を高める付帯設備はあるものの、導
入した水を池そのものの自然浄化力を期待して水を浄化
している。このためかなり汚濁している水が流入してく
ると池全体として不快感を示す。また、それより汚濁し
ていなくとも河川から汚れた水が流入してくる池である
という印象は拭い去ることはできない。そこで、以下に
示す複数の実施の形態においては、従来技術に記載のよ
うな自らは水を浄化しない曝気設備ではなく、自ら水を
浄化する浄化装置、例えば、微生物の生体反応を利用し
た浄化設備やフィルタにより水を浄化する設備を導入す
ることにより池の自浄作用に加えて人為的に水を浄化す
るようにする。このため、自浄作用と浄化装置の処理能
力の範囲の量の汚濁水が流入しても不快感のない水を保
つことができる。すなわち、浄化池に池水を浄化する設
備を導入することで浄化池内のアオコ発生等を防止し、
浄化池自体による不快感の発生をなくすことができる。
また、浄化装置設置により浄化池の水質が設置しない場
合よりも向上することになり、このことは、浄化池の容
量（滞留時間）を増したことと等価であり、小さな浄化
池でより大きな浄化池と同等の浄化効果を実現すること
ができる。

【００１２】しかしながら、これらの処理能力を上回る
水が流入してきた場合、池は不快なものとなってしま
う。そこで、以下に説明する各実施の形態においては、
浄化装置から出力される水を池の中央部とは隔離されて
池の周囲に設けられた流路に流すようにした。即ち、池
の水辺には浄化装置によってきれいにされた水が流れる
こととなり、目視できる範囲内の水がきれいであること
によって不快感を低減することができる。また、浄化装
置からの浄化水が流れる流路を形成することで、浄化水
が池全体に混合するような調整が容易になり、しかもそ
の流路を開水流路にすることで、管路で流すよりも圧力
損失が小さくて済み、浄化水を流すための動力が小さく
てすむ。また、浄化水を開水流路で流すことで、浄化水
中の溶存酸素濃度が高まり、曝気と同様の効果を得るこ
とができる。

【００１３】上記、開水流路は池内に設置するので、開
水流路に必要な土地を別途確保することは必要でなく、
しかも、上記したように、池岸に沿って設置すること
で、人の目につく部分の水が清浄であることから水辺空
間としての価値が高まる。

【００１４】以下、個々の実施の形態を図面を用いて説
明する。図１において、水路２より送水ポンプ３で送水
された水は原水導入口４より浄化池１に導入される。原
水導入口４の近傍は浄化池１内に設置されるラグーン部
５（浅瀬で葦などの水草を植えた部分）になっている。
ラグーン部５の面積は一日あたりの導水量をQトンとし
た時、4Q平米程度としている。例えば、一日あたりの導
水量を２５０ｔならばラグーン部の面積は１０００平米
程度である。このラグーン部５では主に沈降によって水
が浄化される。尚、すばやく沈降させるために浅くして
ある。これは、沈降した汚泥は浮遊しているよりも再び
浮遊状態に戻りにくいという性質を利用したものであ
る。

【００１５】ラグーン部５を経た水は、ラグーン仕切６
に所々設けられた切り欠きから浄化池１のラグーン部５
の周囲に設けられた滞留部７に流出する。滞留部７の水
は浄化装置８で取水されて浄化され、浄化水は開水流路
仕切１０によって滞留部７と仕切られ、滞留部７の周囲
に設けられた浄化水開水流路９を分流して、浄化装置８
が設けられた場所の対岸に設けられた浄化水混合部１１
より滞留部７に戻る。このように分流させる理由は、浄
化装置８からの水を池を一巡させて再び浄化装置８付近
で滞留部７に合流させるよりも、合流部における混合を
促進するためである。浄化水混合部１１の近くには混合
を促進するために水流発生機１２を設置している。

【００１６】浄化水開水流路９は、浄化池１の岸辺に設
置されることにより、親水性を高めると共に、滞留部７
よりも浅く形成されていることからこの流路を流れる浄
化された水は空気中から多くの酸素を取り込み滞留部７
の曝気を促進する。

【００１７】そして、滞留部７には浄化水放水ポンプ１
３が設置され、浄化装置８を経た水と滞留部７の水とが
混合され、浄化装置８を経た水よりもきれいではないが
原水よりも十分浄化された水が浄化水放水部１４を経
て、水路２に放水される。

【００１８】ちなみに、浄化装置８としては、湖沼性状
や浄化に用いるコスト等により以下の通り様々な手段、
及び、それらの組み合わせが選択される。（１）流動床
濾過あるいは固定床濾過あるいは紐状接触材濾過のごと
く濾過をするもの。（２）凝集剤、カルシウム・金属等
の正イオンによる凝集のように汚濁物を凝集して除去す
るもの。ただし、凝集後の固液分離操作としては、沈
降、加圧浮上法、磁気分離あるいは超電導磁気分離があ
る。（３）紫外線もしくはオゾンによる殺菌、殺藻や有
機汚濁物の分解あるいは抑制を行うもの（微生物の物理
化学的抑制）。（４）膜により汚濁物を除去する膜分離
によるもの。（５）活性汚泥による微生物浄化法である
活性汚泥法。（６）２酸化チタンなどの光触媒による有
機物分解や殺菌、殺藻を行う光触媒のよるもの。（７）
沈澱、磁気分離あるいは超電導磁気分離による固体汚濁
物除去法。（８）加圧によって水中の植物プランクトン
を抑制する加圧浄化手段、具体的にはポンプ加圧と噴水
による噴出によって加圧するもの。

【００１９】図２は浄化池１の断面を示すものであり、
浄化池１の中央付近に盛り土によって最も水質の悪いラ
グーン部５が形成されている。また、最も水質の良い浄
化水開水流路９は滞留部７の周囲に開水流路仕切１０に
よって滞留部７と仕切られている。開水流路仕切１０の
上には植生１１０を設けて池岸からあまり水質のよくな
い滞留部７やラグーン５が直接目につかないようにする
こともできる。

【００２０】図３はラグーン仕切６の一部分であり、ラ
グーン仕切６に所々設けられた切り欠き６’を通って、
ラグーン部５から滞留部７に水が流れる。前述したよう
にラグーン部５は原水に含まれる固形物を沈殿させるこ
とにより水を浄化させるものであるため、この切り欠き
６’の底部は、ラグーン部５の底部よりも高い位置にな
るように設定される。

【００２１】ところで、図２に示す実施の形態では、浄
化池１を３分割するために各仕切を構造物として固定し
て敷設したが、ラグーン部５は盛り土が必要である等池
全体を有効に利用していない。池が元々広いのであれば
それほど問題がないのであるが、狭い池を浄化池１とし
て利用する場合は、池を有効に活用することは必須であ
る。

【００２２】図４は浄化池１の断面構造が図２の場合と
異なる場合を示すものである。ラグーン５全体はラグー
ンアンカー５２で停留されたラグーン浮島５０の上に形
成されている。ラグーン５は比較的広い面積が必要なの
で、先に示した図２の場合のように盛り土によってラグ
ーン部５を浄化池内に設置すると浄化池全体の面積が広
くなってしまうが、図４に示す構造ではラグーン部５の
下部空間が、最も水の浄化に寄与する滞留部７として有
効に活用されるために浄化池全体がよりコンパクトにな
る。また、図４に示す実施の形態では浄化水開水路９は
アンカー１０３で停留されるカーテンタイプ開水流路仕
切１０１で滞留部７と仕切られている。このようにする
ことで開水流路９の浄化池１内への設置が容易に実現で
きる。

【００２３】さらに、図５に示す実施の形態では、浄化
水開水流路９をとい支え１０５で支持された、とい型開
水流路１０４で形成している。この構成により、上記同
様、最も浄化に寄与する滞留部７をさらに広げることが
できると共に、開水流路９の水深が浄化池１の底面形状
にかかわらず自由に選択でき、水深を充分に浅くするこ
とで開水流路を流れることによる水中への酸素取り込み
が有利であり、浄化池１の池岸まで浄化池内部に生息す
る魚が近寄れることから産卵などに悪影響を与えること
がなく、浄化池の生態系を良好に保つことができるとい
う効果がある。

【００２４】ここで、浄化池１による浄化効果が浄化装
置８の導入でどのように改善されるかを図６を用いて説
明する。このグラフの横軸は浄化池１の滞留部７の滞留
時間であり、縦軸は水中のリンや窒素などの栄養塩が水
中から除去される除去率である。滞留部７の水深を１ｍ
とする。なお、ここではラグーン５での浄化効果は考慮
にいれていない。

【００２５】このグラフでは、浄化装置８の処理容量を
パラメータとして振っている。浄化装置８による栄養塩
の除去率は２０％に固定して考える。浄化装置８の処理
容量はグラフ横に記した記号の説明中に記述している
が、例えば「１循環／３０日」とあるのは浄化装置８の
処理容量が滞留部７の貯水量分の水を３０日で処理でき
ることを示している。このグラフより例えば滞留部７の
滞留時間が２０日であるとすると、浄化装置８がない場
合では栄養塩の除去率が約５５％であるのに対して、処
理容量１循環／１０日の浄化装置８を設置すると、同じ
滞留時間でも除去率が６２％程度まで向上することがわ
かる。これは、滞留部７での滞留時間を３０日まで大き
くしたこととほぼ同等である。

【００２６】また、浄化装置８の処理容量を１循環／２
日まで大きくすると、２０日の滞留時間で除去率が７５
％以上となり、浄化装置８がない場合の滞留時間１００
日以上の滞留部と同等の浄化性能が得られることにな
る。

【００２７】一例として、住民１０００人の生活排水が
不十分な処理のまま流れ込む水路の水を浄化することを
想定する。日本人一人あたりが生活で使用する水は２５
０リットル程度であり、従って１０００人では１日２５
０トンの生活排水が発生する。これだけの水量を２０日
滞留させる滞留部７の容量は５０００立米であり、滞留
部の水深１ｍであれば広さ５０００平米が必要である。
ここに上記のような除去率の浄化装置を設置した場合、
浄化装置の処理容量が１循環／１０日、すなわち１日５
００トンの水を処理する能力であれば、滞留部が滞留時
間で３０日、容積では７５００立米、面積で７５００平
米の滞留部を設置したのと同等の浄化効果があげられる
ことになる。

【００２８】以上、図１乃至図５に示した実施の形態で
は、浄化池１に浄化装置８を設置したことで、浄化池１
の浄化能力が向上するため、浄化池１の面積を狭くする
ことができ、浄化装置からの浄化水が流れる流路を形成
することで、浄化水が池全体に混合するような調整が容
易になる。

【００２９】特に図１に示した実施の形態では、開水流
路９を流れた浄化水が浄化水混合部１１で滞留部７に流
れ込み、しかもそこに水流発生機１２を設置すること
で、浄化装置８で浄化され、十分に曝気された水が滞留
部７に完全に混合する。しかもその流路を開水流路にす
ることで、管路で流すよりも圧力損失が小さくて済み、
浄化水を流すための動力が小さくてよい。また、浄化水
を開水流路で流すことで、浄化水中の溶存酸素濃度が高
まり、曝気と同様の効果を得ることができる。

【００３０】さらに、開水流路は池内に設置するので、
開水流路に必要な土地を別途確保することは必要でな
く、しかも、池岸に沿って設置することで、人の目につ
く部分の水が清浄であることから水辺空間としての価値
が高まる。

【００３１】図７に本発明の他の実施の形態を示す。こ
の実施の形態では、図１に示された実施の形態と異な
り、浄化装置８で浄化された浄化水は浄化水開水流路９
を流れ、浄化水受け桝１５に流入し、そこから滞留部７
には戻さずに、直接、水路２に返流される。

【００３２】例えば、滞留時間１０日の滞留部７を設定
し、前記と同じく１日２５０トンの水が流入する場合、
滞留部７の容積は２５００立米と小さくなるが、図６に
示したグラフから読みとれるように、滞留部７での栄養
塩除去率は４５％程度である。この時、浄化装置８を通
過した浄化水では浄化装置８の除去率を２０％とするな
ら、４５％除去された残りの５５％の栄養塩のうち２０
％が除去されるわけであるからその分が１１％となり、
滞留部７での除去分４５％と合わせて５６％の栄養塩が
除去されることになる。浄化装置８の処理容量が１循環
／１０日、この場合だと１日あたりの処理量が２５０ト
ンとすると、浄化装置８で浄化した水を全て滞留部８に
放流した場合のシステム全体の栄養塩除去率が図６のグ
ラフより５０％程度であるから、水路２の下流にある湖
沼や海洋での富栄養化防止を重点的に考えるのであれ
ば、本実施の形態のように、浄化水を直接水路２に返流
するほうがよい。

【００３３】図８は本発明の他の実施の形態である。図
１及び図７に示した実施の形態と異なる点は、浄化装置
８で浄化された浄化水の一部を浄化水混合部１１から滞
留部７に流し、残りを水路２に返流することである。

【００３４】例えば、滞留時間２０日の滞留部７を設
定、浄化装置８の処理容量を１循環／１０日であるとす
る。浄化装置８で浄化された浄化水を全て滞留部７に流
す場合、システムとしての栄養塩除去率は図６より６２
％程度である。もしも、浄化装置８で浄化した浄化水の
半分を直接、水路２に返流すると、滞留部７自体は１循
環／２０日の浄化装置を設置したケースと等価になるの
で浄化装置込みの滞留部での栄養塩除去率は５９％程度
である。浄化装置８では残り約４０％の栄養塩のうち２
０％、すなわち８％分を除去するのであるから、浄化装
置８から出た浄化水では５９％＋８％＝６７％の栄養塩
が除去されていることになる。

【００３５】従って、この実施の形態においても水路２
の下流にある湖沼や海洋の富栄養化防止が重点的に考慮
されることになる。なお、図８に示した実施の形態では
開水流路仕切１０’の上部を植生帯として、景観上の価
値を高めている。

【００３６】図９に他の実施の形態を示す。本実施の形
態では、原水導入口４の前に有機物分解部１６を設置し
ている。有機物分解部１６には紫外線照射、オゾン曝
気、光触媒処理などを場合に応じて使用するが、これに
よって、導入する原水の有機汚濁物がある程度分解され
るので、原水中の有機汚濁物濃度が高い時の悪臭発生が
防止される。また、冬には浄化池１全体で生物による汚
濁物除去の作用が低下するため、このように有機物分解
部１６を設置することで冬季でもシステム全体の浄化効
果を維持することができる。

【００３７】図１０に示す実施の形態ではラグーン５を
設置せずに、原水を直接、滞留部７に導入する。ラグー
ン５では水の浄化効果はあるものの、冬季に枯れた水草
を除去するなど、維持管理の必要がある。本実施の形態
はその点を解決するものである。

【００３８】即ち、ラグーン部５を設置しないと、汚濁
した原水が滞留部７の特定箇所に停滞して悪臭などが発
生してしまう。これを防止ため、浄化装置８で浄化され
た浄化水を水路２に直接流さずに、一旦滞留部７に流れ
込むようにしている。さらに、浄化水混合部１１と原水
導入口４とを隣接させ、しかもそのそばに水流発生機１
２を設置して、原水、浄化水が滞留部７ですぐに混合す
るようにしている。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、浄化池に池水を浄化す
る設備を導入することで浄化池内のアオコ発生等を防止
し、浄化池自体による不快感の発生をなくすことができ
る。また、浄化装置設置により浄化池の水質が設置しな
い場合よりも向上することになり、このことは、浄化池
の容量（滞留時間）を増したことと等価であり、小さな
浄化池でより大きな浄化池と同等の浄化効果を実現する
ことができる。

【００４０】そして、浄化装置からの浄化水を池岸に沿
って流すことで、人の目につく部分の水が清浄であり水
辺空間として池の価値を保全することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の水平面図。

【図２】本発明の浄化池の断面。

【図３】ラグーン仕切の構造。

【図４】本発明の他の一実施例の断面。

【図５】本発明の他の一実施例の断面。

【図６】本発明の効果を示すグラフ。

【図７】本発明の一実施例の水平面図。

【図８】本発明の一実施例の水平面図。

【図９】本発明の一実施例の水平面図。

【図１０】本発明の一実施例の水平面図。

【符号の説明】

１…浄化池、２…水路、３…送水ポンプ、４…原水導入
口、５…ラグーン ６…ラグーン仕切、７…滞留部、８
…浄化装置、９…浄化水開水流路、１０…開水流路仕
切、１１…浄化水混合部、１２…水流発生機、１３…浄
化水放水ポンプ、１４…浄化水放水部、１５…浄化水受
け桝、１６…有機物分解部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲平 四郎 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 (72)発明者 高田 国雄 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内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】浄化対象水を導入し滞留させる滞留部を有
   する浄化池と、この滞留部の水を取水して浄化する浄化
   装置と、前記浄化池の岸辺に沿って設けられこの浄化装
   置からの水を流す上部が開放された流路とを備えた水の
   浄化システム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記停留部に浄化対象
   水を導入する前に、沈降槽を介するようにした水の浄化
   システム。
3. 【請求項３】請求項１において、前記流路を流れた水を
   前記停留部に放流するようにし、この停留部の水を浄化
   池外部に放流するようにした水の浄化システム。
4. 【請求項４】請求項１において、前記流路を流れた水を
   浄化池外部に放流するようにした水の浄化システム。
5. 【請求項５】請求項１において、前記流路を流れた水の
   一部を前記停留部に放流し、残りを前記浄化池外部に放
   流するようにした水の浄化システム。
6. 【請求項６】請求項１において、前記浄水装置からの水
   を前記流路上を２方に分流させるようにした水の浄化シ
   ステム。
7. 【請求項７】請求項１において、前記停留部上部に前記
   沈降槽を設けた水の浄化システム。
8. 【請求項８】請求項１において、前記停留部上部に前記
   流路を設けた水の浄化システム。