JP3200773B2 - 浄化構造物およびその使用方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、海、河川、運河、湖沼
等の水を浄化する浄化構造物およびその使用方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、防災、流量制御等の目的で、石積
護岸、消波堤等の港湾構造物が設けられている。このよ
うな港湾構造物は、生物濾過、エアレーション作用等に
より、ある程度の水質浄化作用を有するものである。こ
の水質浄化作用は、構造物の表面に付着した微生物に依
存するところが大きい。しかしながら、前記従来の港湾
構造物は、要求される水質浄化能力を発揮できるほどの
微生物が付着する表面が存在しないので、海水浄化への
寄与は極めて限定されたものである。

【０００３】前記問題を解決するため本発明者らは、
海、河川、運河、湖沼等の水中に設けられる各種の構造
物において、壁間の領域に、生物膜を付着させる接触材
が充填されていると共に、上記壁、または壁間の上部を
封鎖する天端部に、開口部が設けられている水質浄化構
造物を提案した。（特願平１ー１３７２９８号）

【０００４】また、図７は、特願平２ー１７１９２５号
にて発明者らが提案した海水浄化構造物である。この海
水浄化構造物１は、半閉鎖性海域２の干潟３に設けら
れ、前記半閉鎖性海域２の海水を前記干潟３内を透過さ
せることによりこの海水の水質を浄化する海水浄化構造
物１であって、前記干潟３に底面の位置が潮間帯の中等
水位以下となる池４を設け、前記干潟３にこの干潟３の
周辺海域５から前記池４の内部に海水を進入させるため
の透水性の導水路６を設け、当該導水路６の前記周辺海
域５側に天端の位置が潮間帯の中等水位以上の潜堤７を
設け、前記干潟３内にこの干潟３に海水を透過させるた
めに前記池４から前記周辺海域５に向って延びる複数の
配水路８を設けてなり、導水路６内には、砕石９…が充
填され、配水路８内には、礫１０…が充填されたもので
ある。このような海水浄化構造物１によれば、導水路６
及び配水路８の透水性は干潟３と比較して非常に大きく
なり、導水路６及び配水路８の圧損は干潟３と比較して
著しく小さくなり、干潟３全域を有効浄化領域とするこ
とができる。したがって、干潟３において海水交換量を
大きくとることができ、干潟３の浄化能力を著しく増加
させることができる。また、周辺海域５の自然エネルギ
ーである潮汐力を利用することにより効率的かつ低コス
トで海水の水質の浄化を行うことができる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】このような礫等の接触
材が充填された浄化構造物は、主に、接触沈殿作用、吸
着作用および酸化分解作用により浄化がなされるもので
ある。有機物を酸化分解することにより増殖する生物膜
は、厚くなると内部に酸素が届かなくなり、礫等の接触
材から剥離する。しかし、稚貝は、極く小さいときに接
触材間に入り込み接触材表面に固着し成育して、空隙を
徐々に塞いでいくものである。これは、水路等の始端部
において、顕著に起こり、特に代表径が小さい接触材、
空隙率が少ない接触材において著しい。始端部の空隙が
小さくなると、全体としての流量が減少し、浄化能力が
低下する。ところで、生活排水や産業排水の浄化処理に
おいて、接触材が目詰まりした場合には、空気曝気装置
や逆洗装置等を運転して処理空間内を洗浄していた。し
かし、生活排水や産業排水の浄化処理施設と比較して格
段に大形化する海水浄化構造物に、生活排水等の処理施
設で用いていた空気曝気装置や逆洗装置を設けると、処
理空間の洗浄を行うたびに莫大なコストがかかるという
問題がある。本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、接触材の目詰まりを防止する浄化構造物およびその
使用方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明の請求項１記載の浄化構造物は、水域から水を
導入し前記処理空間へと水を導出する流入室を有し、前
記処理空間内の水の流通を阻害する好気性生物を捕獲す
る濾材が前記流入室内に設けられ、該流入室の導入部お
よび導出部が開閉機構を具備してなるものである。

【０００７】前記課題を解決するために本発明の請求項
２記載の浄化構造物は、請求項１記載の浄化構造物の流
入室が複数設けられたものである。

【０００８】前記課題を解決するために本発明の請求項
３記載の浄化構造物の使用方法は、閉鎖した流入室内
に、還元剤を添加し、これにより閉鎖された流入室内を
嫌気状態とする方法である。

【０００９】前記課題を解決するために本発明の請求項
４記載の浄化構造物の使用方法は、閉鎖した流入室内
に、酸化剤を添加し、酸化剤の酸化作用によって流入室
内の生物を死滅させる方法である。

【００１０】前記課題を解決するために本発明の請求項
５記載の浄化構造物の使用方法は、請求項２記載の複数
の流入室の少なくとも一つを閉鎖状態として前記好気性
生物を死滅させる一方、他の流入室を流通状態として浄
化作用を継続させ、これら複数の各流入室を、選択的に
閉鎖状態、流通状態とする方法である。

【００１１】

【作用】本発明の請求項１記載の浄化構造物によれば、
水域から水を導入し処理空間へ水を導出する流入室内
に、貝類等の生物を捕獲する濾材が設けられているの
で、浄化構造物内に流入した貝類等が前記濾材に付着
し、処理空間内に貝類等が流入するのを防止する。ま
た、濾材が粒径の大きい懸濁物質を濾材の上流側および
内部に留め、処理空間内に流入するのを防止する。

【００１２】本発明の請求項３記載の浄化構造物の使用
方法によれば、閉鎖された流入室内に還元剤を添加する
ので、溶存酸素が減少し流入室内が嫌気状態となり、流
入室の内部の貝類等が死滅する。

【００１３】本発明の請求項４記載の浄化構造物の使用
方法によれば、閉鎖された流入室内に酸化剤を添加する
ので、酸化作用によりこの流入室内の好気性生物が死滅
する。

【００１４】本発明の請求項５記載の浄化構造物の使用
方法によれば、複数の流入室の少なくとも一つを閉鎖状
態とするので、閉鎖された流入室内の水の溶存酸素が、
この流入室内の好気性生物により消費され、この流入室
内の水の溶存酸素濃度が低下する。また、栄養分が補給
されないので、この流入室の内部の貝類等が死滅する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の海水浄化構造物およびその使
用方法について、実施例によって詳しく説明する。図１
ないし図３は本発明の浄化構造物の一実施例を示す図で
あり、これらの図において符号１１は浄化構造物であ
る。この浄化構造物１１は、海域内に設置された水路型
のもので、浄化処理室１２と、第一流入室１３と、第一
流入室１３に囲まれた連通路１４と、連通路１４と連通
した第二流入室１５とからなるものである。

【００１６】浄化処理室１２はその内部が処理空間１２
ａであり、この処理空間１２ａは、表面に生物膜が付着
した接触材１６…が充填されたものである。この処理空
間では、主に生物膜による有機物の酸化分解により、海
水の浄化がなされるものである。接触材１６…には、例
えば礫や砕石が用いられる。この浄化処理室１２には、
流入側の端部に多孔板等の整流板１７が取り付けられて
いる。

【００１７】整流板１７の上流側には、第一流入室１３
が設けられている。この第一流入室１３は、整流板１７
と対向する位置すなわち下流側端部に、開閉機構１８ａ
を有した導出部１８が備えられ、水域Ａとの隔壁１３ａ
に開閉機構１９ａを有した導入部１９が備えられている
ものである。この第一流入室１３は、その内部に圧損が
ほとんど生じないように濾材２０…が配置されている。

【００１８】濾材２０は、図３に示すようにプラクチッ
ク製紐状体が絡み合った状態に形成された板体等であ
る。この濾材２０は、その空隙率が９０％以上となるよ
うに成形されたものである。

【００１９】連通路１４は、第一流入室１３の中央部の
下に形成されたもので、導出部１８とほぼ同じ位置に開
閉機構２１ａを有した導出部２１を備えたものである。
この連通路１４は、上流側の第二流入室１５と連通して
おり、第二流入室１５からの水を浄化処理室１２へと送
るものである。

【００２０】第二流入室１５は、水域Ａとの隔壁１５ａ
に開閉機構２２ａを有した導入部２２を備えたもので、
流入室１５の内部には、第一流入室１３と同様に接触材
２０…が配置されている。

【００２１】この濾材２０…の配置は、図２に示すよう
に両壁面１３ａ，１３ａに濾材２０ａ，２０ａの一辺を
固定し下流方向に徐々間隔が狭くなるように配し、その
下流側に濾材２０ａ，２０ａとやや間隔を置き、流れと
垂直方向に壁１３ａ，１３ａと間隔を設けて濾材２０ｂ
を配する。そして、このような配置を流れ方向に連続さ
せる。圧損が生じないような配置は、流入室の大きさ等
に応じて例えば図４に示すように、前記図２に示した配
置を横方向に連続させたものとしてもよい。流入室１
３，１５内の流速は、濾材２０ａ，２０ａ間の徐々に狭
まる流路の接触速度が５０ｃｍ/ｓｅｃ以下で、かつ濾
材２０の内部を通過する流速が１０ｃｍ/ｓｅｃ以下と
するのが、稚貝が濾材２０…に付着、補足されるのに、
好適である。

【００２２】濾材は、上述の例に限られず、例えば図５
に示すようなプラクチック製紐状体が絡み合った状態の
棒状の成形体３０で、その内部に長さ方向の孔３０ａ…
が形成されたものなど、微生物が付着する表面積が大き
いものが適宜使用される。また、図６に示すようにその
周囲が金網４０ａで構成された長方形板体４０で、移動
用フック４０ｂ，４０ｂが取り付けられ、その内部にか
き殻等からなる粒状物質、ないしは前記プラスチック製
紐状体が絡み合った成型体ないしは他の成型体が充填さ
れたものでもよい。特にかき殻は、廃棄物を有効に利用
したものである。

【００２３】次に、上記の構成からなる浄化構造物１１
の使用方法および作用について説明する。まず、開放さ
れていた第一流入室１３の導入部１９および導出部１８
を閉め、第二流入室１５の導入部２２および連通路１４
の導出部２１を開く。干満エネルギー等により、水域Ａ
から導入部２２を通って第二流入室１５へと海水が流入
し、第二流入室１５内を流下する。流入した海水は、濾
材２０…により粒径の大きい懸濁物質が取り除かれ、砂
等が沈降する。また、濾材２０…には、極く小さい稚貝
等が取り付き、固着成育する。この時、閉鎖された第一
流入室１３内は、流入室１３内の好気性微生物等によっ
て溶存酸素が消費され、１０分から５時間でほぼ溶存酸
素がなくなる。溶存酸素がなくなると、濾材２０…に付
着していた稚貝等は１日から３日で死滅する。

【００２４】所定期間後、第一流入室１３の導入部１９
および導出部１８を開け、第二流入室１５の導入部２２
および連通路１４の導出部２１を閉めて、第一流入室１
３へ海水を流入させる。第一流入室１３と第二流入室１
５との作用は、上述の作用と同様のものとなる。このよ
うにして流入室の一方を閉鎖し、他方を流通させて使用
し、所定期間毎に切り換える。この切り換えは、冬期に
おいては、１０日から１箇月、春から秋期においては１
週間から１０日間毎が適当である。

【００２５】閉鎖された流入室１３，１５内の溶存酸素
量の低下速度は、濾材２０…の配置や生物膜の付着量に
より異なる。この速度を速くするには、水域Ａを汚染し
ない還元剤、例えば亜硫酸ナトリウムを、流入室内の水
１ｍ³当り９０ｇ程度添加することが効果的である。

【００２６】あるいは、閉鎖された流入室１３，１５内
に、次亜塩素酸ナトリウム等の殺傷性がありかつ水域Ａ
を汚染しない塩素剤等の酸化剤を、有効塩素濃度５ｍｇ
/ｌ〜１０ｍｇ/ｌ添加し、貝類および生物膜の微生物を
同時に死滅させる。

【００２７】以上のような本実施例の浄化構造物１１に
よれば、処理空間１２ａ内に稚貝等が流入しないので接
触材間の空隙が稚貝等の固着成育により塞がれることが
ない。また、濾材２０…の濾過作用により粒径の大きい
有機物および無機物が前記処理空間に流入することが少
なく、また砂等の沈降性のものが、流入室内で沈降する
ので処理室内に沈殿することが少ない。そのため、接触
材間の空隙が塞がれることがなく、透水性が低下せず、
高い処理能力を維持する浄化構造物となる。また、長期
間使用し、濾材２０…が目詰まりした場合には、この濾
材２０…を取り外して洗浄することができる。

【００２８】なお、上記実施例は水路型の浄化構造物で
あるが、本発明は水路型に限定されるものではない。例
えば、微生物の付着面積を大きくするために接触材を使
用したケーソン型仕切堤、防波堤および消波構造物等に
適用可能である。また、本発明の浄化構造物は、海域の
浄化に限定されるものではなく、河川、運河、湖沼等の
水域を浄化するものである。

【００２９】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の浄化構造物によ
れば、水域から水を導入し処理空間へ水を導出する流入
室内に、貝類等の生物を捕獲する濾材が設けられている
ので、浄化構造物内に流入した貝類等の生物が前記濾材
に付着し、処理空間内に貝類等の生物が流入するのを防
止する。また、濾材が粒径の大きい懸濁物質を濾材の上
流側および内部に留め、処理空間内に流入するのを防止
する。また、流入室内には砂等の沈降性のものが沈殿す
る。このため、接触材間の空隙が塞がれることがなく、
処理空間が目詰まりしないものである。そのため、長期
にわたって高い処理能力を有する。

【００３０】本発明の請求項３記載の浄化構造物の使用
方法によれば、閉鎖された流入室内に還元剤を添加する
ので、流入室内の水の溶存酸素が減少し嫌気状態とな
り、流入室内の貝類等が死滅する。そのため、処理空間
内に充填された接触材に貝等が固着し成育することがな
く、処理空間が目詰まりしない。

【００３１】本発明の請求項４記載の浄化構造物の使用
方法によれば、閉鎖された流入室内に酸化剤を添加する
ので、酸化作用によりこの流入室内の生物が死滅する。
そのため、下流側の処理空間内に生きている貝類等が流
入することがない。そのため、処理空間内の接触材に貝
等が固着し成育することがなく、処理空間が目詰まりし
ない。

【００３２】本発明の請求項５記載の浄化構造物の使用
方法によれば、複数の流入室の少なくとも一つを閉鎖状
態とする一方、他の流入室を流通状態として浄化作用を
継続させるので、閉鎖状態の流入室内の水の溶存酸素が
低下し、この流入室の内部の貝類が死滅する。そのた
め、処理空間内に充填された接触材に貝等が固着し成育
することがなく、処理空間が目詰まりしない。また、逆
洗のように浄化処理を一時停止することなく、継続的に
浄化処理を行い、浄化処理と同時に貝類等を死滅させる
ことができる。また、複数の各流入室を、選択的に閉鎖
状態、流通状態とするので、適切な期間毎に切り換える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浄化構造物の一実施例を示す平面図で
ある。

【図２】図１に示した浄化構造物の流入室内を示す平面
図である。

【図３】図２に示した濾材の斜視図である。

【図４】流入室内の他の実施例を示す平面図である。

【図５】濾材の他の実施例を示す斜視図である。

【図６】濾材の他の実施例を示す斜視図である。

【図７】従来の浄化構造物の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１１ 浄化構造物 １２ 浄化処理室 １２ａ 処理空間 １３ 第一流入室 １５ 第二流入室 １６ 接触材 １８ 導出部 １８ａ 開閉機構 １９ 導入部 １９ａ 開閉機構 ２０ 濾材 ２１ 導出部 ２１ａ 開閉機構 ２２ 導入部 ２２ａ 開閉機構 Ａ 水域

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 海、河川、運河、湖沼等の水域を浄化す
   るものであり、生物膜が付着した接触材が充填された処
   理空間を有する浄化構造物であって、 前記水域から水を導入し前記処理空間へと水を導出する
   流入室を有し、この流入室内に前記処理空間内の水の流
   通を阻害する好気性生物を捕獲する濾材が設けられ、該
   流入室の導入部および導出部が開閉機構を具備してなる
   ことを特徴とする浄化構造物。
2. 【請求項２】 請求項１記載の浄化構造物において、 前記流入室が複数設けられていることを特徴とする浄化
   構造物。
3. 【請求項３】 請求項１記載の浄化構造物の使用方法で
   あって、 閉鎖した流入室内に還元剤を添加し、これにより閉鎖さ
   れた流入室内を嫌気状態とすることを特徴とする浄化構
   造物の使用方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の浄化構造物の使用方法で
   あって、 閉鎖した流入室内に酸化剤を添加し、酸化作用により生
   物を死滅させることを特徴とする浄化構造物の使用方
   法。
5. 【請求項５】 請求項２記載の浄化構造物の使用方法で
   あって、 前記複数の流入室の少なくとも一つを閉鎖状態として前
   記好気性生物を死滅させる一方、他の流入室を流通状態
   として浄化作用を継続させ、これら複数の各流入室を、
   選択的に閉鎖状態、流通状態とすることを特徴とする浄
   化構造物の使用方法。