JP2002001371A - 富栄養化された水域の浄化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 富栄養化された水域を効率良くかつ低コスト
に浄化し得る浄化方法及び浄化装置を提供する。 【解決手段】 浄化すべき水域を航行可能な船体１に、
水域の表層の水を取り込む取水管２と、この取水管から
の原水に含まれる植物プランクトン及び有機物を除去す
るろ過器３と、このろ過器からの水の溶存酸素量を増大
させる空気混合器４と、得られた処理水を水底に放出す
る放水管５と、取水から放水に至るまでの水の流れを生
起させるポンプ６とを搭載したものとし、これにより、
すでに増殖した植物プランクトンの回収と、植物プラン
クトンの餌となる有機物の除去と、植物プランクトンの
増殖を促進するリンの溶出を抑制するための水底堆積物
の好気化とを一連の処理工程内で同時に行うことがで
き、少ない動力費で効率良く水域を浄化することができ
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、富栄養化により水
質汚濁を招いた水域を浄化するための浄化方法及び装置
に関し、特に富栄養化が顕著で水底にヘドロが堆積し易
いダムや湖沼などの閉鎖性水域及び流れの緩やかな河川
の浄化に適した浄化方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】窒素やリンなどの栄養塩類の増加による
富栄養化が進行した水域では、植物プランクトンが異常
増殖して悪臭の発生や透明度の低下などの水質障害を招
き、特にアオコの排出するミクロシスチンの毒性が強い
ことから水道原水として使用する場合に重大な問題を生
じる。

【０００３】このような富栄養化により水質汚濁を招い
た水域を浄化するには、従来、水面を浮遊するアオコを
回収するアオコ回収船や、水域の自然の浄化機能を回復
させるために嫌気状態にある深層部の溶存酸素濃度を高
めて好気化させる曝気装置などが用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、アオコの回
収のみでは、抜本的な水質の改善がなされていないた
め、アオコの再増殖を招き、極めて非効率である。ま
た、曝気による方法では、明瞭な効果が現れるまでに長
期間を要し、早急な解決を要する水質障害に対応するこ
とができない。

【０００５】他方、これらの方法を併用すると共に、ポ
ンプで汲み上げてろ過などの浄化処理を行って水質の改
善を図れば、それ相当の効果が得られるが、各方法毎に
ポンプなどの動力費がかかるため、全体として莫大な浄
化コストを要するものとなる。さらに植物プランクトン
の増殖を左右する窒素やリンなどの栄養塩類の量を減ら
すための脱窒・脱リン処理を加えると、煩雑な処理操作
を必要とすることから処理費用が益々増大する。

【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
富栄養化された水域を効率良くかつ低コストに浄化し得
るように構成された浄化方法及び浄化装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、本発明においては、富栄養化された水域を浄化
するにあたり、水域の表層の水から植物プランクトン及
び有機物を除去すると共に、酸素を含む気体との接触に
より水中の溶存酸素量を増大させ、これにより得られた
処理水を水底に放出するものとした。

【０００８】また、本発明においては、水域の浄化装置
を、水域の表層の水を取り込む取水手段と、この取水手
段からの原水に含まれる植物プランクトン及び有機物を
除去するろ過手段と、取水手段からの原水の溶存酸素量
を増大させる気液接触手段と、処理水を水底に放出する
放水手段と、取水から放水に至るまでの水の流れを生起
させるポンプとを有するものとした。

【０００９】この浄化方法及び浄化装置によると、水域
の表層の水を取水することにより表層に浮遊するアオコ
などの植物プランクトンが回収され、ついで処理水を水
底に放出することにより、植物プランクトンの餌となる
水中の有機物濃度を低下させると同時に、嫌気状態にあ
る水底堆積物（ヘドロ）を好気化させて水底堆積物から
のリンの溶出を抑制して水中のリン濃度を低く抑え、こ
れにより効果的に植物プランクトンの増殖を抑えること
ができる。そして植物プランクトンの回収及び有機物の
除去と水底堆積物の好気化とを一連の処理工程内で同時
に行うことで動力費を節減し、水域を効率良く浄化する
ことができる。

【００１０】特に前記の取水手段、ろ過手段、気液接触
手段、放水手段、及びポンプを浄化すべき水域を航行可
能な船体に搭載した構成とすると、取水位置及び放水位
置を適宜に移動させることができるため、水域全体の浄
化を能率良く進めることができる。

【００１１】なお、前記の植物プランクトンの除去に
は、凝集分離処理が効果的であり、取り込まれた原水に
所要の凝集剤を添加すると良い。有機物の除去には、好
気的生物膜処理が効果的である。溶存酸素量の増大に
は、酸素を含む気体と原水とを接触させる気液接触装置
を用いれば良く、この気液接触装置は、有機物の除去過
程で好気的生物処理を促進するための曝気装置と兼用す
ることも可能であるが、これとは別にその後段に設け
て、必要に応じて作動させて所要の溶存酸素量を得るよ
うにすると安定した量の溶存酸素を水底に供給すること
ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して本発
明の構成を詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明に基づき構成された浄化装
置を示している。この浄化装置は、浄化すべき水域Ａを
航行可能な船体１に、水域の表層の水を取り込む取水管
（取水手段）２と、この取水管２からの原水に含まれる
植物プランクトン及び有機物を除去するろ過器（ろ過手
段）３と、このろ過器３からの水の溶存酸素量を増大さ
せる空気混合器（気液接触手段）４と、これにより得ら
れた処理水を水底に放出する放水管（放水手段）５と、
取水から放水に至るまでの水の流れを生起させるポンプ
６とを搭載してなっている。

【００１４】取水管２は、水域の表層水中に入口を開口
させ、表層水を水面に浮遊する植物プランクトンと共に
取り込む。この他、取水手段として、船体１の適所に表
層水の取り入れ口を設けてこれを導入路を介してろ過器
３に接続した構成も可能である。

【００１５】ろ過器３の上流では、取水管２から取り込
まれた原水に硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウム
などの無機系凝集剤（金属塩凝集剤）を注入する薬注処
理が行われ、これによりアオコが凝集され、ろ過器３の
底部に沈殿し、ドレン７から適宜に回収される。また、
無機系凝集剤の注入により、水中のリン（オルトリン
酸）が不溶性の化合物を作ってろ過器３内で捕捉され、
これにより水中のリン濃度を低下させることができる。

【００１６】ろ過器３は、水中に浮遊可能なプラスチッ
ク発泡体からなる浮遊ろ材を多数充填してなるろ層８を
内部に備え、このろ層８では、浮遊ろ材の表面に形成さ
れた微生物膜と原水との接触により水中のＳＳや溶解性
成分が摂取・固定化され、水中の有機物量が低減され
る。ろ層８の下方には、ろ層８内の好気性生物膜処理を
促進するための曝気装置９が設けられている。

【００１７】空気混合器４は、バイパス管１０と並列に
設けられ、リンの溶出を抑制可能な程度に水底堆積物を
好気化させるのに要する溶存酸素量が得られるように必
要に応じてろ過器３からのろ過水が導入される。ろ過器
３内の曝気装置９で十分な溶存酸素量が得られる場合に
はバイパス管１０を介してそのまま放流され、動力費を
節約する。

【００１８】この空気混合器４は、大型の装置では、図
２に示すような気液接触装置が好適である。この気液接
触装置は、圧力容器２１内に水中に浮遊可能なプラスチ
ック発泡体からなる不均一な粒径の充填材２２が多数充
填され、下部に水及び空気の入口２３が、上部に水及び
空気の出口２４がそれぞれ設けられ、水と空気とを同時
に流入させて大気圧よりも高い圧力で通過させると、水
と空気とが充填材２２が引き起こす乱流により激しく攪
拌され、溶存酸素量が増大した水と微細気泡との混合物
が排出され、この微細気泡が長時間持続することから、
放水後にも水中への酸素の溶解が促進され、水底堆積物
及び深層の水を好気化するのに都合が良い。

【００１９】また、小型の装置では、配管途中に介装可
能な静止型混合器、例えば図３に示すように、長方形の
板を１８０度ねじった形状のエレメント３１をパイプ状
のケーシング３２に内装した構成のスタティックミキサ
（ノリタケカンパニーリミテド社製）が好適である。

【００２０】放水管５は、出口を水底の近傍に開口さ
せ、溶存酸素に富む処理水との接触によって水底堆積物
Ｂを好気化させる。放水管５には、例えば可撓性のホー
スを用いれば良く、放水管５の先端が水底の近傍の所要
の水深に到達するように放水管５を船体１から垂れ下げ
る。

【００２１】このように構成された浄化装置では、水域
Ａの汚濁状況に応じて船体１を航行させて適宜に取水位
置及び放水位置を移動させながら浄化処理が行われ、閉
鎖性水域内の総水量を３０〜６０日で一巡処理すること
の可能な処理能力を有する装置とすると、水域の全体的
な浄化処理を効率良く行うことが可能となる。

【００２２】

【実施例】生物膜ろ過法によるろ過器と空気混合器とを
備えた試験プラントを用いて、霞ヶ浦において採取した
表層のアオコを含む湖水の浄化試験を行った。まず、原
水をろ過器で処理したところ、アオコはその９８％を除
去することができ、ＣＯＤ、ＢＯＤ、リンは共に約７０
％の除去率を達成した。そしてこのろ過水に空気を注入
することで溶存酸素濃度を７ｍｇ／ｌ以上に保持するこ
とができた。

【００２３】

【発明の効果】このように本発明によれば、すでに増殖
した植物プランクトンの回収と、植物プランクトンの餌
となる有機物の除去と、植物プランクトンの増殖を促進
するリンの溶出を抑制するための水底堆積物の好気化と
を一連の処理工程内で同時に行うことができ、これによ
り少ない動力費で効率良く水域を浄化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による浄化装置の模式図。

【図２】本発明における気液接触装置の一例を示す断面
図。

【図３】同じく本発明における気液接触装置の一例を示
す断面図。

【符号の説明】

１ 船体 ２ 取水管 ３ ろ過器 ４ 空気混合器 ５ 放水管 ６ ポンプ ７ ドレン ８ ろ層 ９ 曝気装置 １０ バイパス管 ２１ 圧力容器 ２２ 充填材 ２３ 入口 ２４ 出口 ３１ エレメント ３２ ケーシング Ａ 水域 Ｂ 水底堆積物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水域の表層の水から植物プランクトン
   及び有機物を除去すると共に、酸素を含む気体との接触
   により水中の溶存酸素量を増大させ、これにより得られ
   た処理水を水底に放出することを特徴とする富栄養化さ
   れた水域の浄化方法。
2. 【請求項２】 水域の表層の水を取り込む取水手段
   と、該取水手段からの原水に含まれる植物プランクトン
   及び有機物を除去するろ過手段と、前記取水手段からの
   原水の溶存酸素量を増大させる気液接触手段と、前記ろ
   過手段及び気液接触手段により処理された処理水を水底
   に放出する放水手段と、取水から放水に至るまでの水の
   流れを生起させるポンプとを有することを特徴とする富
   栄養化された水域の浄化装置。
3. 【請求項３】 前記取水手段、前記ろ過手段、前記気
   液接触手段、前記放水手段、及び前記ポンプを、浄化す
   べき水域を航行可能な船体に搭載したことを特徴とする
   請求項２に記載の富栄養化された水域の浄化装置。