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JP2004290893A - Method and apparatus for improving/purifying bottom mud - Google Patents

Method and apparatus for improving/purifying bottom mud Download PDF

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JP2004290893A
JP2004290893A JP2003088976A JP2003088976A JP2004290893A JP 2004290893 A JP2004290893 A JP 2004290893A JP 2003088976 A JP2003088976 A JP 2003088976A JP 2003088976 A JP2003088976 A JP 2003088976A JP 2004290893 A JP2004290893 A JP 2004290893A
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JP
Japan
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water
bottom mud
oxygen
layer
improving
Prior art date
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Application number
JP2003088976A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Onari
博文 大成
Koji Michioku
康治 道奥
Kunio Maeda
邦男 前田
Koji Ueno
浩司 上野
Katsumi Matsuo
克美 松尾
Yasutsugu Yamahara
康嗣 山原
Toshinori Oda
敏範 尾田
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Chuden Engineering Consultants Co Ltd
Original Assignee
Chuden Engineering Consultants Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for improving/purifying bottom mud which can surely improve a bottom mud layer and at the same time improve the water quality of a bottom layer by supplying oxygen efficiently to the bottom mud layer to remarkably increase dissolved oxygen without destroying water temperature stratification. <P>SOLUTION: A layer 100 of hyperfine bubbles comprising gas containing at least oxygen is formed so as to cover the surface of the bottom mud 90 accumulating on the water bottom at a prescribed depth. Oxygen is supplied from the layer 100 of the hyperfine bubbles to improve and purify the bottom mud 90. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超微細気泡(マイクロバブル)を用いて、例えば、ダム貯水池等の閉鎖水域内に堆積した底泥層を改善及び浄化するための底泥改善・浄化方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ダム貯水池、内湾、河川、ため池、汽水湖等の閉鎖水域では、底泥の堆積及びこれに伴う底層の貧酸素化が原因となって各種水質障害が生じてしまう。この水質障害を防止するために、一般的には、底泥浚渫や砂利による底泥被覆等の方法が採用されているが、このような方法では、底泥の影響による水質障害を完全に防止することはできず、また費用も高額になってしまうという問題があった。
【0003】
このような問題を解決するために、例えば、湖等の水域における表層水又は、予め用意した水を、水域の底に張り巡らせたパイプを用いて、水域の底に堆積した底泥の直上又は底泥の中に送入することにより直上水の溶存酸素を増加させ、これにより底泥中に含まれている栄養塩類を不溶化して、栄養塩類が水中に供給されるのを防止する方法がある(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
また、例えば、底泥(ヘドロ)の上に微細気泡発生装置を配置し、この微細気泡発生装置から水面に向けて微細気泡を発生させることによって気流を発生させ、この気流により循環流を形成し、表面水と底部水とを入れ替えることにより底泥に酸素供給する方法がある(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平8−281292号公報(第1図、第2欄〜第3欄)
【特許文献2】
特許第3026023号公報(第1図、[0008][0009])
【特許文献3】
特開2002−102894号公報([0008]〜[0020])
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方法では、比較的狭い範囲においては溶存酸素を増加させることはできるが、泥層の直上又はその中に供給することによって溶存酸素を増加させているため、その増加量は比較的少なく、底泥を十分に改善することができないという問題がある。
【0007】
また、後者の方法は、微細気泡を用いているため、水中の溶存酸素の増加量は比較的多いが、水を循環させることにより底泥に酸素を供給しているため、底泥自体に供給される酸素量は比較的少なく、底泥を十分に改善することができないという問題がある。
【0008】
さらに、汚濁水と大量の電磁場を伴った活性エアーとを混合して微細な気泡が混入した汚濁水を噴射し、水域全体に水流を作ることにより、電磁場の作用を利用して底泥層内の溶存酸素率を向上する方法がある(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、この方法は、水域全体に水流を作り、循環させた水に含まれる酸素を電磁場の作用により底泥層に入り込ませるものである。したがって、池全体を混合して上昇気流を発生させるものであるので、比較的狭い水域では適用可能であるが、例えば、ダム貯水池等の比較的広い水域では、効果範囲が限定され、また、電磁場の作用を利用するための大がかりな設備を必要とし現実的ではない。
【0009】
一般に、ダムでは、水表面から数メートルの範囲で水温成層が形成されあおこ等の問題が生じ、下層部に貧酸素及び無酸素の問題が生じるが、中層部には他の領域と水温の違いがある水温躍層が形成される。また、このようなダムでは、大雨などの際に流れ込む濁水は水温躍層に流れ込み、水量が増した際の排出口は水温躍層が形成される深さに形成され、排出される水に水温成層や下層部の水が混じらないように設計されている。したがって、水質改善のためであっても、全体を攪拌してしまうと、他の環境問題が生じてしまう。
【0010】
本発明は、このような事情に鑑み、底泥層に水温成層を破壊することなく酸素を効率的に供給して溶存酸素を著しく向上し、底泥層を確実に改善できると共に底層の水質も改善することのできる底泥改善・浄化方法及び装置を提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の態様は、所定深度の水底に堆積した底泥の表層上を覆うように少なくとも酸素を含む気体からなる超微細気泡の層を形成し、当該超微細気泡の層から前記底泥に酸素を供給して当該底泥の改善及び浄化を行うことを特徴とする底泥改善・浄化方法にある。
【0012】
かかる第1の態様では、底泥の表層上を覆うように形成された超微細気泡の層が、比較的長時間に亘って留まるため、この超微細気泡の層から酸素が底泥に効果的に供給される。これにより、底泥の質が改善されると共に、嫌気状態に伴う底泥からの栄養塩類・金属塩類の溶出による富栄養化が防止されて底層水の水質が著しく改善される。
【0013】
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記気体は、濃度が95%以上の酸素ガスであることを特徴とする底泥改善・浄化方法にある。
【0014】
かかる第2の態様では、超微細気泡の酸素濃度が高いため、底泥の溶存酸素が著しく向上する。
【0015】
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様において、前記気体を、前記所定深度の水温程度の温度に冷却することを特徴とする底泥改善・浄化方法にある。
【0016】
かかる第3の態様では、超微細気泡の層が所定深度の水温と同等程度に冷却されているため、密度流現象を効果的に利用でき、超微細気泡の層が比較的容易に広範囲に形成される。
【0017】
本発明の第4の態様は、第1〜3の何れかの態様において、閉鎖自然水域の水底に堆積した底泥の改善及び浄化を行うことを特徴とする底泥改善・浄化方法にある。
【0018】
かかる第4の態様では、底泥の改善と共に閉鎖自然水域の水質が改善される。
【0019】
本発明の第5の態様は、所定濃度の酸素ガスを発生させる酸素ガス発生装置と、水底に堆積された底泥の表層近傍の所定深度に配置され前記酸素ガス発生装置から供給された酸素ガスを超微細気泡として水平方向に噴射する複数のエアレータを有するエアレータユニットとを具備することを特徴とする底泥改善・浄化装置にある。
【0020】
かかる第5の態様では、超微細気泡を水平方向に噴射することで、底泥の表層を覆うように超微細気泡の層が形成され、この超微細気泡の層から底泥に酸素が供給されて底泥が改善・浄化される。
【0021】
本発明の第6の態様は、第5の態様において、前記酸素ガスの酸素濃度が95%以上であることを特徴とする底泥改善・浄化方法にある。
【0022】
かかる第6の態様では、底泥に酸素が効果的に浸透し、底泥が大幅に改善・浄化される。
【0023】
本発明の第7の態様は、第5又は6の態様において、前記酸素ガスを冷却するための冷却装置をさらに有し、前記エアレータから噴射される前記超微細気泡を前記所定深度の水温程度に冷却することを特徴とする底泥改善・浄化装置にある。
【0024】
かかる第7の態様では、密度流現象を効果的に利用でき、超微細気泡の層を広範囲に亘って形成できる。
【0025】
本発明の第8の態様は、第5〜7の何れかの態様において、前記エアレータユニットが水底に配置される固定ウェイトに連結されると共に当該エアレータユニットを浮上させる浮上手段が連結され、前記エアレータユニットが前記固定ウェイトを介して所定の位置に固定されていることを特徴とする底泥改善・浄化装置にある。
【0026】
かかる第8の態様では、エアレータユニットを水底に固設することなく所定の深さに安定して保持でき、水面の高さに影響されることもない。
【0027】
本発明の第9の態様は、第8の態様において、前記浮上手段が、一端側が前記エアレータユニットに連結され且つ水面に係留された係留部材に固定される滑車を介して折り返される連結ワイヤの他端側に設けられて水中に吊り下げられている所定重量の浮上用ウェイトであることを特徴とする底泥改善・浄化装置にある。
【0028】
かかる第9の態様では、エアレータユニットは、固定ウェイトに連結されるとともに浮上用ウェイトにより上方へ引っ張られた状態で安定して保持される。
【0029】
本発明の第10の態様は、第8の態様において、前記浮上手段が、前記エアレータユニットにも設けられて当該エアレータユニットを浮上可能な程度の浮力を生じるフロート部材であることを特徴とする底泥改善・浄化装置にある。
【0030】
かかる第10の態様では、固定ウェイトに連結されるとともにフロート部材により浮力を得て上方へ引っ張られた状態で安定して保持される。
【0031】
ここで、富栄養化が進行し無酸素化・嫌気化した底層水及び底泥中では、嫌気的微生物の作用によって嫌気分解が行われ、硫化物(硫化水素)やメタンガスが発生すると共に、有機物の酸化分解は、COまで進行せず、酢酸などの有機酸が蓄積する。これらは悪臭の原因となる他、例えば、閉鎖海域に蓄積された場合には、硫化水素は青潮を形成する。また、有機物分解は、好気的条件下に比較して効率が遙かに劣るため、有機性汚濁の蓄積・水底での汚泥の堆積が進行する。
【0032】
また、長期にわたり底泥が貧酸素状態にさらされると、底層水中の酸素を含む種々の物質が還元される。すなわち、鉱物中には鉄・マンガンなどの炭素塩・硫化塩が多く含まれており、還元されて鉄・マンガンのイオン態を溶出する。そして、溶出した鉄・マンガンは、例えば、ダム貯水池等では上水における浄水機能障害や下流の黒水・赤水障害の原因物質となる。また、土粒子に吸着している窒素・リン等の栄養塩も、塩類の還元・溶出に伴って遊離し水中に溶出する。溶出した栄養塩類は、富栄養化の原因物質として表層部における藻類増殖に利用され、水域の富栄養化を助長する。
【0033】
すなわち、貧酸素化した底層水から水底にかけては、貧酸素化により、底泥からの溶出と表層からの沈降・堆積によって栄養塩をはじめとする様々な物質が溶解・浮遊し、栄養塩濃度と電気伝導度、金属塩類濃度が高くなり、水底には有機性の汚泥が堆積してしまう。
【0034】
かかる本発明では、水底に堆積した底泥の表層上を覆うように超微細気泡の層を形成するようにしたので、嫌気化した底泥に十分な酸素が供給され、底泥表面の酸化還元電位が上昇して、微生物による有機物分解の形態(エネルギー代謝形式)は嫌気分解から好気分解へと移行する。そして、嫌気分解から好気分解への移行に伴って、まず悪臭の元となる硫化物やメタンガスの発生が抑制され、続いて底層水中の窒素・リン等の栄養塩類も酸化されて不溶性の金属塩を形成して沈降し底質中に吸着固定されることにより、底層水中のこれらの濃度は減少する。さらに、硝酸還元による脱窒反応が活発化して底層水中の無機態窒素イオン濃度が減少する。酸素濃度が行き渡り、十分に好気的環境に復元されると、微生物による有機物の呼吸分解が活発となり、底泥に蓄積した有機物の分解が進行し、底泥表面は改質され砂質化すると共に底泥の堆積量が減少する。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を各実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0036】
図1は、本発明の実施形態1に係る底泥改善・浄化装置の概略図である。
【0037】
本発明に係る底泥改善・浄化方法は、例えば、貯水池等の閉鎖水域に堆積した底泥層に超微細気泡(マイクロバブル)によって酸素を供給して溶存酸素を増加させることにより、底泥層を改善及び浄化する方法である。そして、本実施形態に係る底泥改善・浄化装置は、図1に示すように、超微細気泡を発生させる複数のエアレータ11を具備するエアレータユニット10と、各エアレータ11に所定濃度の酸素を供給するための酸素発生器20及びコンプレッサ30とで構成されている。
【0038】
エアレータユニット10は、加圧ポンプ12によって底層水が吸引されこの底層水が加圧された圧力水が供給される圧力水配管13と、酸素発生装置20から送気チューブ25を介してエアヘッダ14に供給された酸素を各エアレータ11に流入させるための送気配管15とを具備する。圧力水配管13には、例えば、10基〜数十基、本実施形態では、20基のエアレータ11が所定間隔で固定されている。また、本実施形態では、圧力水配管13がフレームとして機能しており、加圧ポンプ12及びエアヘッダ14も、この圧力水配管13に固定されている。なお、加圧ポンプ12は陸上に設置された電源40からの電力供給を受けて駆動する。
【0039】
また、本実施形態では、エアヘッダ14と酸素発生器20との間に酸素を冷却するための冷却装置50が設置されており、酸素発生器20から供給された酸素は、この冷却装置50によってエアレータユニット10が設置される水深の水温程度の温度に冷却される。そして、冷却装置50によって冷却された酸素は送気チューブ25を介してエアヘッダ14に供給される。
【0040】
エアレータ11は、直径20μm以下、好ましくは10μm以下の超微細気泡を発生させると共にこの超微細気泡を含む水を噴射するものである。各エアレータには、加圧ポンプ12を駆動することによって圧力水配管13に吸入された圧力水が流入し、この圧力水の流れによって発生する負圧により送気配管15から酸素が流れ込む。ただし、エアレータユニット10の設置深度が、比較的深い場合、例えば、水深15m以上である場合には、酸素を強制送気することが好ましい。水深が深くなるにつれて水圧が高くなり、圧力水の流れによって発生する負圧のみでは、酸素を十分に吸引することができなくなるためである。例えば、本実施形態では、後述する固定手段60上にコンプレッサ31を設け、このコンプレッサ31により、送気チューブ25を介して各エアレータ11に強制送気するようにしている。
【0041】
そして、エアレータ11内に流入した圧力水と酸素とによって気液二層の旋回流が生み出され、旋回流の中心軸付近に生じる強せん断力により気体(酸素)を細分化して超微細気泡を含む気液混相流を生成して水中に噴射するものである。なお、このエアレータ11の構造は、所定径の超微細気泡を発生させることができれば、特に限定されるものではない。
【0042】
また、エアレータユニット10は、水面上に浮かべられ岸に係留された筏等の固定手段60に吊り下げられて所定深度に配置されている。具体的には、エアレータユニット10は、固定手段60上に設けられた巻回装置等の昇降手段70にワイヤ80等を介して昇降可能に固定されている。なお、エアレータユニット10の固定方法は特に限定されず、例えば、水底のアンカーに固定してもよいし、エアレータユニット自体にアンカーを取り付けて水底に定着させるようにしてもよい。
【0043】
酸素発生器20は、所定濃度の酸素ガス、本実施形態では、濃度が95%以上の酸素ガスを生成し、エアレータユニット10の送気配管15に供給する。具体的には、この酸素発生器20は、コンプレッサ30から供給された空気から窒素を分離除去することにより、濃度が95%以上の酸素ガスを生成し、この酸素ガスを、送気チューブ25を介してエアレータ11に送気にする。なお、濃度が95%以上の酸素ガスを発生させるため、コンプレッサ30によって、例えば、必要な酸素ガス量の10倍程度の空気を酸素発生器20に供給する。
【0044】
以下、このような底泥層改善・浄化装置を用いた底泥層改善・浄化方法について説明する。
【0045】
まず、エアレータユニット10が吊り下げられた係留筏(固定手段)60を所定位置で係留し、エアレータユニット10を所定深度、すなわち、水底に堆積した底泥層90の直上まで降下させて固定する。ここで、エアレータユニット10の配置深度は、海水中に配置する場合には10m以下、淡水中に配置する場合には、20m以下であることが好ましい。すなわち、本発明の底泥層改善・浄化装置は、比較的水深の深い場所に堆積した底泥層の改善・浄化に好適に用いることができるものである。なお、この点については詳しくは後述するが、エアレータユニット10の配置深度が浅すぎると、超微細気泡が上昇する割合が増加してしまい、底泥層に酸素を供給することができないためである。
【0046】
そして、このように所定深度にエアレータユニット10を設置した状態で、加圧ポンプ12によって圧力水配管13を介して各エアレータ11に圧力水を流入させる一方、この圧力水の流れによる負圧とコンプレッサ31による強制送気とによって酸素を供給する。このとき、酸素は、冷却装置50によってエアレータユニット10の設置深度の水温と同等の温度に冷却されて各エアレータ11に供給される。そして、各エアレータ11内で生成された超微細気泡を含む気液混相流を噴射し、底泥層90の表層上を覆うように超微細気泡層100を形成する。すなわち、各エアレータ11から水平方向に超微細気泡を含む気液混相流を噴射することより、超微細気泡を含む気液混相流の噴流が密度流として水平方向に広範囲に拡散し、底泥層90の表層上を覆うように超微細気泡層100が形成される。なお、この超微細気泡層100の層厚は、底泥の厚さを考慮して適宜決定すればよいが、例えば、10m以下、好ましくは数m程度、さらに好ましくは2〜3m程度の厚さであることが好ましい。
【0047】
ここで、一般的にダム貯水池等の閉鎖水域では、例えば、水温成層の形成等により、鉛直方向の密度成層が発達しやすい特性を持っている。このような密度成層が発達した水域では、水平方向には、水温、密度、その他の特性が一様化しており、水平方向で不連続な密度勾配や濃度勾配が生じた場合、これを均一化する拡散現象が働くことが知られている。また、ある特性を持った噴流は、これと等密度の層に貫入して密度流として水平方向に拡散する。
【0048】
そして、本発明の方法では、エアレータ11によって、底層水を加圧した加圧水と酸素とによって発生した超微細気泡を含む気液混相流を噴射することにより、底層水中における密度流現象を利用し、底層水・底泥層を撹乱せずに底泥層90の表層上を覆うように超微細気泡層100を形成することができる。
【0049】
また、本実施形態では、エアレータ11に供給する酸素をエアレータユニット10の設置深度の水温と同等の温度に冷却するようにしたので、密度流現象を効果的に利用でき、より広範囲に亘って超微細気泡層100を形成することができる。
【0050】
そして、このような超微細気泡層100を構成する超微細気泡は、気泡表面積が大きいため、気泡の浮上速度は極めて遅く、図2に示すように、エアレータユニット10を移動した後も、超微細気泡層100は、一定期間その位置に停滞する。
【0051】
このように超微細気泡層100が底泥層90を覆い、所定期間停滞していることで、底泥層90にはこの超微細気泡層100から酸素が供給されて溶存酸素が著しく向上し、底泥層90は大幅に改善及び浄化される。また、この微細気泡層100によって底層水も同時に浄化される。さらに、底泥層が90改善・浄化されることによって底泥層90による底層水の水質悪化も抑えられる。したがって、超微細気泡層100によって底泥層90を改善・浄化させることで、結果的に、所定水域全体の水質を向上させることができる。
【0052】
特に、本実施形態では、酸素発生器20を用いて濃度が95%以上の酸素ガスをエアレータ11に供給して超微細気泡を発生させているため、酸素供給能力が大幅に向上し、底泥層90の溶存酸素を確実に増加させることできる。例えば、空気を供給する場合、酸素成分割合は21%であるが、酸素ガスを用いることにより、酸素供給を約4.5倍に増やすとともに、気体の溶解効率をさらに高めることができる。
【0053】
(実施形態2)
図3は、実施形態2に係る底泥改善・浄化装置の概略図である。
【0054】
本実施形態は、昇降手段70の替わりにエアレータユニットに浮上手段を接続し、この浮上手段によってエアレータユニット10を水中の所定位置に配置するようにした例である。
【0055】
本実施形態では、図3に示すように、エアレータユニット10の上部側には、浮上手段である浮上用ウェイト110が、連結ワイヤ111を介して連結されている。具体的には、固定手段60に配設された滑車112を介して吊り下げられた連結ワイヤ111の一端部側にエアレータユニット10が固定されると共に、他端部側に所定重量の浮上用ウェイト110が固定されている。
【0056】
ここで、浮上用ウェイト110は、エアレータユニット10が浮上する程度の張力が生じる重量を有する。すなわち、連結ワイヤ111によってエアレータユニット10と浮上用ウェイト110とが水中に吊り下げられると、所定重量の浮上用ウェイト110が下降することで、連結ワイヤ111を介してエアレータユニット10が引き上げられるようになっている。なお、エアレータユニット10にその水中荷重を軽くするためのフロート部材を設けてもよい。
【0057】
また、エアレータユニット10の水底側には、固定ワイヤ121によって所定重量の固定ウェイト120が連結固定され、エアレータユニット10はこの固定ウェイト120によって移動が規制されている。固定ウェイト120は、エアレータユニット10を繋ぎ止めて安定して保持する重量を有するのが好ましく、また、少なくとも浮上ウェイト110よりも重い重量を有するのが好ましい。例えば、本実施形態では、浮上用ウェイト110が、100kg程度の重量であるのに対し、固定ウェイト120は、200kg程度の重量を有する。したがって、エアレータユニット10は、上述したように浮上用ウェイト110が沈むことによって浮上するが、固定ワイヤ121が伸びきった時点で停止する。これにより、エアレータユニット10は、所定深度、すなわち、水底から常に一定の高さに配置される。そして、この位置は、水面位置が変化しても変わらない。
【0058】
そして、このような状態で、上述の実施形態と同様に各エアレータ11から超微細気泡を含む気液混相流を噴射し、底泥層90の表層上を覆うように超微細気泡層100を形成して底泥層90の改善及び浄化を行う。
【0059】
このような本実施形態の構成では、水底に固設することなく、エアレータユニット10を水面位置に影響されない所定深度に容易に配置することができる。また、エアレータユニット10は、固定ウェイト120によって固定されているだけであるため、この固定ウェイト120と共に容易に移動させることもできる。
【0060】
なお、本実施形態では、浮上手段として、浮上用ウェイト110をエアレータユニット10に連結するようにしたが、浮上手段は、エアレータユニット10を浮上させることが可能であれば、特に限定されるものではない。例えば、図4に示すように、エアレータユニット10の上部に、エアレータユニット10が浮上可能な程度の浮力を生じるフロート部材130を設けるようにしてもよい。なお、この場合、係留ワイヤ140によってエアレータユニット10を固定手段60に係留しておくことが好ましい。
【0061】
また、以上説明した各実施形態では、一カ所で超微細気泡層100を形成した例を説明したが、例えば、一カ所で超微細気泡層100を形成後、固定手段60を移動させ、複数箇所で超微細気泡層100を形成するようにしてもよい。これにより、所定水域の底泥層90全体を確実に改善・浄化することができる。また、この動作を繰り返し行い、各箇所で一定期間毎に超微細気泡層100が形成されるようにしてもよい。これにより、底泥層90の溶存酸素を大幅に増加させることができ、底泥層90をより確実に改善・浄化することができる。
【0062】
勿論、所定の複数箇所に、エアレータユニットをそれぞれ設置し、各箇所でそれぞれ超微細気泡層を形成するようにしてもよい。この場合にも、一定期間毎に超微細気泡を形成するようにすれば、溶存酸素を大幅に向上して底泥層を確実に改善及び浄化することができる。
【0063】
(試験例)
A県の最上流のダム貯水池(幅130m、高さ20mの小規模ダム)にはヘドロが大量に発生しており、水深2m以下の領域は無酸素状態であった。当該ダム貯水池では、春から秋にかけて水温成層が形成されており、出水時の濁水問題を大きくしないため、大規模エアレーションを行って、ダム全体をかき混ぜることはできなかった。
【0064】
そこで、図3に示すようなエアレータユニット(エアレータを28個搭載したもの)を用い、水深4.5mの位置で、95%酸素を30L/minで約50日、マイクロバブルとして供給した。
【0065】
この結果、マイクロバブル供給前に採取したヘドロは植物性プランクトンの死骸と粘土とからなり、ひどい腐敗臭を有し、わずかな攪拌で浮いてきて透視度を低下させるものであった。
【0066】
一方、マイクロバブル供給後に採取した底泥は、腐敗臭が低減して、ほとんどなくなっており、プランクトンの死骸等も観察されなかった。
【0067】
マイクロバブル供給前後のヘドロの顕微鏡写真を図5に示す。供給前には50μm程度の粘土粒子とそれよりも比較的大きな植物性プランクトンの死骸の固まりが観察されたが、供給後は粘土粒子は観察されるものの、植物性プランクトンの死骸の固まりは消失していた。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、水底に堆積した底泥の表層上を覆うように超微細気泡の層を形成するようにしたので、超微細気泡の層から底泥に酸素を効果的に供給することができ、底泥を大幅に改善及び浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る底泥改善・浄化装置の概略を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る底泥改善・浄化方法の概略を示す図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る底泥改善・浄化装置の概略を示す図である。
【図4】本発明の他の実施形態に係る底泥改善・浄化装置の概略を示す図である。
【図5】本発明の試験例の結果を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
10 エアレータユニット
11 エアレータ
12 加圧ポンプ
13 圧力水配管
14 エアヘッダ
15 送気配管
20 酸素発生器
30,31 コンプレッサ
40 電源
50 冷却装置
60 固定手段
70 昇降手段
110 浮上用ウェイト
112 滑車
120 固定ウェイト
130 フロート部材
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for improving and purifying a bottom mud layer, for example, for improving and purifying a bottom mud layer deposited in a closed water area such as a dam reservoir using microbubbles.
[0002]
[Prior art]
In closed water areas such as dam reservoirs, inner bays, rivers, reservoirs, brackish lakes, etc., various types of water quality disturbances occur due to sedimentation of sediment and the resulting deoxygenation of the bottom layer. In order to prevent this water quality obstacle, methods such as bottom mud dredging and sediment covering with gravel are generally adopted, but such a method completely prevents water quality damage due to the influence of bottom mud. There was a problem that it was not possible to do so and the cost was high.
[0003]
In order to solve such a problem, for example, surface water in a water area such as a lake, or water prepared in advance, using a pipe laid around the bottom of the water area, directly above the bottom mud deposited on the bottom of the water area or A method of increasing the dissolved oxygen in the water directly above the bottom by injecting it into the bottom mud, thereby insolubilizing the nutrients contained in the bottom mud and preventing nutrients from being supplied to the water. (For example, see Patent Document 1).
[0004]
Also, for example, a microbubble generator is arranged on bottom mud (sludge), and an airflow is generated by generating microbubbles from the microbubble generator toward the water surface, and a circulating flow is formed by the airflow. There is a method of supplying oxygen to bottom mud by exchanging surface water and bottom water (for example, see Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-281292 (FIG. 1, columns 2 to 3)
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3026023 (FIG. 1, [0008] [0009])
[Patent Document 3]
JP-A-2002-102894 ([0008] to [0020])
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the former method, although the dissolved oxygen can be increased in a relatively narrow range, the dissolved oxygen is increased just above or in the mud layer. There is a problem that the amount of sediment cannot be sufficiently improved.
[0007]
In the latter method, the amount of dissolved oxygen in water is relatively large because fine bubbles are used.However, oxygen is supplied to the sediment by circulating water, so that it is supplied to the sediment itself. The amount of oxygen to be produced is relatively small, and there is a problem that the bottom mud cannot be sufficiently improved.
[0008]
Furthermore, by mixing the polluted water with active air accompanied by a large amount of electromagnetic fields, and spraying the polluted water mixed with fine bubbles to create a stream of water throughout the water area, the action of the electromagnetic field is used to create a bottom mud layer. There is a method of improving the dissolved oxygen ratio of the sapphire (see, for example, Patent Document 3). However, in this method, a water flow is created in the entire water area, and oxygen contained in the circulated water is caused to enter the bottom mud layer by the action of an electromagnetic field. Therefore, since the updraft is generated by mixing the entire pond, it can be applied to a relatively narrow water area.For example, the effect area is limited in a relatively wide water area such as a dam reservoir, and the electromagnetic field is limited. It requires a large-scale facility for utilizing the function of (1) and is not practical.
[0009]
Generally, at a dam, a water temperature stratification is formed within a range of several meters from the surface of the water, causing problems such as burning, and the problem of low oxygen and anoxia in the lower part. A thermocline with a difference is formed. In such a dam, turbid water flowing in the event of heavy rain flows into the thermocline, and when the amount of water increases, the outlet is formed at the depth where the thermocline is formed. It is designed so that stratified and lower layer water does not mix. Therefore, even if it is for improving water quality, if the whole is agitated, other environmental problems will occur.
[0010]
In view of such circumstances, the present invention significantly improves dissolved oxygen by efficiently supplying oxygen to the bottom mud layer without destroying water temperature stratification, and can reliably improve the bottom mud layer and improve the water quality of the bottom layer. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for improving and purifying bottom mud that can be improved.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a layer of ultrafine bubbles made of a gas containing at least oxygen is formed so as to cover a surface layer of sediment deposited on a water bottom at a predetermined depth, and the layer of the ultrafine bubbles is formed from the layer of ultrafine bubbles. The present invention is directed to a method for improving and purifying bottom mud by supplying oxygen to the mud to improve and purify the bottom mud.
[0012]
In the first aspect, since the layer of ultrafine bubbles formed so as to cover the surface layer of the bottom mud stays for a relatively long time, oxygen is effectively applied to the bottom mud from the layer of ultrafine bubbles. Supplied to As a result, the quality of the bottom mud is improved, and eutrophication due to elution of nutrients and metal salts from the bottom mud due to anaerobic conditions is prevented, and the quality of bottom water is remarkably improved.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the gas is an oxygen gas having a concentration of 95% or more, wherein the gas is an oxygen gas having a concentration of 95% or more.
[0014]
In the second aspect, since the oxygen concentration of the ultrafine bubbles is high, the dissolved oxygen in the bottom mud is significantly improved.
[0015]
A third aspect of the present invention is the method for improving and purifying sediment of the first or second aspect, wherein the gas is cooled to a temperature of about the water temperature at the predetermined depth.
[0016]
In the third aspect, since the ultrafine bubble layer is cooled to the same level as the water temperature at a predetermined depth, the density flow phenomenon can be effectively used, and the ultrafine bubble layer can be relatively easily formed over a wide area. Is done.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for improving and purifying bottom mud according to any one of the first to third aspects, wherein the method improves and purifies sediment deposited on a water bottom in a closed natural water body.
[0018]
In the fourth aspect, the water quality of the closed natural water area is improved together with the improvement of the bottom mud.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an oxygen gas generator for generating an oxygen gas having a predetermined concentration, and an oxygen gas disposed at a predetermined depth near a surface layer of sediment deposited on a water bottom and supplied from the oxygen gas generator. And an aerator unit having a plurality of aerators for horizontally injecting as fine bubbles in the horizontal direction.
[0020]
In the fifth aspect, by injecting the ultrafine bubbles in the horizontal direction, a layer of the ultrafine bubbles is formed so as to cover the surface layer of the bottom mud, and oxygen is supplied to the bottom mud from the layer of the ultrafine bubbles. The bottom mud is improved and purified.
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the method for improving and purifying bottom mud according to the fifth aspect, wherein the oxygen concentration of the oxygen gas is 95% or more.
[0022]
In the sixth aspect, oxygen effectively penetrates into the bottom mud, and the bottom mud is greatly improved and purified.
[0023]
A seventh aspect of the present invention, in the fifth or sixth aspect, further comprises a cooling device for cooling the oxygen gas, wherein the ultra-fine bubbles injected from the aerator are cooled to a water temperature at the predetermined depth. An apparatus for improving and purifying sediment characterized by cooling.
[0024]
In the seventh aspect, the density flow phenomenon can be effectively used, and a layer of ultrafine bubbles can be formed over a wide range.
[0025]
An eighth aspect of the present invention is the air conditioner according to any one of the fifth to seventh aspects, wherein the aerator unit is connected to a fixed weight arranged on the bottom of the water, and levitation means for floating the aerator unit is connected. The unit is fixed at a predetermined position via the fixed weight, and is an apparatus for improving and purifying sediment.
[0026]
In the eighth aspect, the aerator unit can be stably held at a predetermined depth without being fixed to the water bottom, and is not affected by the height of the water surface.
[0027]
A ninth aspect of the present invention is the ninth aspect, wherein in the eighth aspect, the levitation means includes a connecting wire that is folded back via a pulley having one end connected to the aerator unit and fixed to a mooring member moored on the water surface. A bottom mud improving / purifying apparatus, characterized in that it is a floating weight of a predetermined weight provided on an end side and suspended in water.
[0028]
In the ninth aspect, the aerator unit is connected to the fixed weight, and is stably held while being pulled upward by the floating weight.
[0029]
According to a tenth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the levitation means is a float member which is provided also in the aerator unit and generates buoyancy to a degree capable of levitation of the aerator unit. It is in the mud improvement and purification equipment.
[0030]
In the tenth aspect, the floating member is stably held in a state where it is connected to the fixed weight and is pulled upward by the float member while obtaining buoyancy.
[0031]
Here, anaerobic decomposition is performed by anaerobic microorganisms in bottom water and sediment that have become anaerobic and anaerobic due to the progress of eutrophication. Oxidative decomposition of CO 2 Organic acids such as acetic acid accumulate. In addition to causing odors, hydrogen sulfide forms a blue tide when accumulated in a closed sea area, for example. In addition, since the efficiency of organic matter decomposition is much lower than that under aerobic conditions, the accumulation of organic pollutants and the accumulation of sludge on the water bottom progress.
[0032]
In addition, when the bottom mud is exposed to a low oxygen state for a long time, various substances including oxygen in the bottom water are reduced. That is, the mineral contains a large amount of carbon salts and sulfides such as iron and manganese, and is reduced to elute the ionic state of iron and manganese. The eluted iron and manganese, for example, in dam reservoirs and the like, cause water purification dysfunction in water supply and black water and red water damage in the downstream. Also, nutrients such as nitrogen and phosphorus adsorbed on the soil particles are released and eluted in water as the salts are reduced and eluted. The eluted nutrients are used as a causative substance of eutrophication for algae growth in the surface layer, and promote eutrophication of water bodies.
[0033]
In other words, from the low oxygenated bottom water to the water bottom, various substances including nutrients dissolve and float due to elution from sediment and sedimentation / sedimentation from the surface layer due to hypoxia, Electric conductivity and metal salt concentration increase, and organic sludge accumulates on the water bottom.
[0034]
In the present invention, since a layer of ultrafine bubbles is formed so as to cover the surface layer of the bottom mud deposited on the water bottom, sufficient oxygen is supplied to the anaerobic bottom mud, and the redox of the bottom mud surface is reduced. As the potential increases, the form of organic matter decomposition (energy metabolism form) by microorganisms shifts from anaerobic decomposition to aerobic decomposition. With the shift from anaerobic decomposition to aerobic decomposition, the generation of sulfide and methane gas, which are the source of offensive odor, is first suppressed, and then nutrients such as nitrogen and phosphorus in the bottom water are oxidized and insoluble metal These concentrations in the bottom water are reduced by salt formation, sedimentation and adsorption and fixation in the sediment. Furthermore, the denitrification reaction by nitrate reduction is activated, and the concentration of inorganic nitrogen ions in the bottom water decreases. When the oxygen concentration is widespread and the environment is sufficiently restored to an aerobic environment, the respiratory decomposition of organic matter by microorganisms becomes active, the decomposition of organic matter accumulated in the bottom mud progresses, and the bottom mud surface is reformed and becomes sandy At the same time, the amount of sediment decreases.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
[0036]
FIG. 1 is a schematic diagram of a bottom mud improvement / purification device according to Embodiment 1 of the present invention.
[0037]
The method for improving and purifying the bottom mud according to the present invention includes, for example, supplying dissolved oxygen by supplying micro-bubbles to the bottom mud layer deposited in a closed water area such as a reservoir to increase dissolved oxygen. It is a method of improving and purifying. As shown in FIG. 1, the bottom mud improving / purifying apparatus according to the present embodiment supplies an aerator unit 10 having a plurality of aerators 11 for generating ultra-fine bubbles, and supplies a predetermined concentration of oxygen to each aerator 11. And an oxygen generator 20 and a compressor 30.
[0038]
The aerator unit 10 is connected to a pressure water pipe 13 through which bottom water is sucked by a pressurizing pump 12 and supplied with pressurized water obtained by pressurizing the bottom water, and an air header 14 from an oxygen generator 20 through an air supply tube 25. An air supply pipe 15 for allowing the supplied oxygen to flow into each aerator 11 is provided. In the pressure water pipe 13, for example, ten to several tens, in this embodiment, twenty aerators 11 are fixed at predetermined intervals. Further, in the present embodiment, the pressure water pipe 13 functions as a frame, and the pressurizing pump 12 and the air header 14 are also fixed to the pressure water pipe 13. The pressurizing pump 12 is driven by receiving power supply from a power source 40 installed on land.
[0039]
Further, in the present embodiment, a cooling device 50 for cooling oxygen is provided between the air header 14 and the oxygen generator 20, and the oxygen supplied from the oxygen generator 20 is supplied to the aerator by the cooling device 50. The unit 10 is cooled to a temperature approximately equal to the water temperature at the depth where the unit 10 is installed. Then, the oxygen cooled by the cooling device 50 is supplied to the air header 14 via the air supply tube 25.
[0040]
The aerator 11 generates ultra-fine bubbles having a diameter of 20 μm or less, preferably 10 μm or less, and sprays water containing the ultra-fine bubbles. The pressure water sucked into the pressure water pipe 13 by driving the pressurizing pump 12 flows into each aerator, and oxygen flows from the air supply pipe 15 due to the negative pressure generated by the flow of the pressure water. However, when the installation depth of the aerator unit 10 is relatively deep, for example, when the water depth is 15 m or more, it is preferable to forcibly supply oxygen. This is because the water pressure increases as the water depth increases, and oxygen cannot be sufficiently sucked by only the negative pressure generated by the flow of the pressurized water. For example, in the present embodiment, a compressor 31 is provided on a fixing means 60 to be described later, and the compressor 31 forcibly supplies air to each aerator 11 via the air supply tube 25.
[0041]
Then, a gas-liquid two-layer swirling flow is generated by the pressurized water and oxygen flowing into the aerator 11, and the gas (oxygen) is subdivided by a strong shear force generated near the central axis of the swirling flow to include ultrafine bubbles. A gas-liquid multiphase flow is generated and injected into water. The structure of the aerator 11 is not particularly limited as long as it can generate ultrafine bubbles having a predetermined diameter.
[0042]
Further, the aerator unit 10 is suspended at a predetermined depth by a fixing means 60 such as a raft floating on the water surface and moored on the shore and arranged at a predetermined depth. Specifically, the aerator unit 10 is fixed to an elevating means 70 such as a winding device provided on the fixing means 60 so as to be able to move up and down via wires 80 and the like. The method of fixing the aerator unit 10 is not particularly limited. For example, the aerator unit 10 may be fixed to an anchor at the bottom of the water, or an anchor may be attached to the aerator unit itself and fixed to the bottom of the water.
[0043]
The oxygen generator 20 generates oxygen gas having a predetermined concentration, in this embodiment, oxygen gas having a concentration of 95% or more, and supplies the oxygen gas to the air supply pipe 15 of the aerator unit 10. Specifically, the oxygen generator 20 generates oxygen gas having a concentration of 95% or more by separating and removing nitrogen from the air supplied from the compressor 30, and supplies the oxygen gas to the air supply tube 25. The air is supplied to the aerator 11 through the air. In order to generate oxygen gas having a concentration of 95% or more, the compressor 30 supplies air to the oxygen generator 20, for example, about 10 times the required amount of oxygen gas.
[0044]
Hereinafter, a method for improving and purifying a bottom mud using such a device for improving and purifying a bottom mud will be described.
[0045]
First, the mooring raft (fixing means) 60 on which the aerator unit 10 is suspended is moored at a predetermined position, and the aerator unit 10 is lowered to a predetermined depth, that is, immediately above the bottom mud layer 90 deposited on the water bottom, and fixed. Here, the arrangement depth of the aerator unit 10 is preferably 10 m or less when arranged in seawater, and 20 m or less when arranged in freshwater. That is, the bottom mud layer improvement / purification device of the present invention can be suitably used for improvement / purification of a bottom mud layer deposited at a relatively deep place. Although this point will be described in detail later, if the arrangement depth of the aerator unit 10 is too shallow, the rate at which the ultrafine bubbles rise will increase, and oxygen cannot be supplied to the bottom mud layer. .
[0046]
With the aerator unit 10 installed at a predetermined depth in this manner, the pressurized pump 12 allows the pressurized water to flow into each aerator 11 via the pressurized water pipe 13, while the negative pressure due to the flow of the pressurized water and the compressor Oxygen is supplied by forced air supply by 31. At this time, the oxygen is cooled by the cooling device 50 to a temperature equal to the water temperature at the installation depth of the aerator unit 10 and supplied to each aerator 11. Then, a gas-liquid mixed phase flow including the ultrafine bubbles generated in each aerator 11 is injected to form the ultrafine bubble layer 100 so as to cover the surface layer of the bottom mud layer 90. That is, by injecting a gas-liquid multiphase flow containing ultra-fine bubbles from each aerator 11 in the horizontal direction, the jet of the gas-liquid multiphase flow containing the ultrafine bubbles diffuses in the horizontal direction as a density flow over a wide range, and the bottom mud layer is formed. An ultrafine bubble layer 100 is formed so as to cover the surface layer 90. The thickness of the ultrafine bubble layer 100 may be appropriately determined in consideration of the thickness of the bottom mud, and is, for example, 10 m or less, preferably about several m, and more preferably about 2 to 3 m. It is preferable that
[0047]
Here, generally, in a closed water area such as a dam reservoir, a density stratification in the vertical direction is easily developed due to, for example, formation of a water temperature stratification. In the water area where such density stratification has developed, the water temperature, density, and other characteristics are uniform in the horizontal direction, and when a discontinuous density gradient or concentration gradient occurs in the horizontal direction, it is made uniform. It is known that the diffusion phenomenon that works is performed. A jet having a certain characteristic penetrates a layer having the same density as the jet and diffuses in the horizontal direction as a density flow.
[0048]
Then, in the method of the present invention, by using the aerator 11 to inject a gas-liquid multiphase flow including ultrafine bubbles generated by pressurized water and oxygen that pressurized the bottom water, the density flow phenomenon in the bottom water is utilized, The ultrafine bubble layer 100 can be formed so as to cover the surface of the bottom mud layer 90 without disturbing the bottom water / sludge layer.
[0049]
Further, in the present embodiment, the oxygen supplied to the aerator 11 is cooled to a temperature equal to the water temperature at the installation depth of the aerator unit 10, so that the density flow phenomenon can be effectively used, and the The fine bubble layer 100 can be formed.
[0050]
The ultra-fine bubbles constituting such an ultra-fine bubble layer 100 have a very large bubble surface area, so that the floating speed of the bubbles is extremely low, and as shown in FIG. The bubble layer 100 stays at that position for a certain period.
[0051]
As described above, since the ultrafine bubble layer 100 covers the bottom mud layer 90 and stays for a predetermined period, oxygen is supplied to the bottom mud layer 90 from the ultrafine bubble layer 100, and the dissolved oxygen is significantly improved. The bottom mud layer 90 is greatly improved and purified. Further, the bottom water is also purified by the fine bubble layer 100 at the same time. Further, by improving and purifying the bottom mud layer 90, deterioration of the quality of bottom water due to the bottom mud layer 90 is also suppressed. Therefore, by improving and purifying the bottom mud layer 90 by the ultrafine bubble layer 100, as a result, the water quality of the entire predetermined water area can be improved.
[0052]
In particular, in the present embodiment, oxygen gas having a concentration of 95% or more is supplied to the aerator 11 using the oxygen generator 20 to generate ultrafine bubbles. The dissolved oxygen in the layer 90 can be reliably increased. For example, when supplying air, the oxygen component ratio is 21%, but by using oxygen gas, the oxygen supply can be increased to about 4.5 times and the gas dissolving efficiency can be further increased.
[0053]
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic diagram of a bottom mud improvement / purification device according to the second embodiment.
[0054]
The present embodiment is an example in which a floating unit is connected to an aerator unit instead of the lifting / lowering unit 70, and the aerator unit 10 is arranged at a predetermined position in water by the floating unit.
[0055]
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a floating weight 110 serving as a floating means is connected to the upper side of the aerator unit 10 via a connecting wire 111. Specifically, the aerator unit 10 is fixed to one end of a connecting wire 111 suspended via a pulley 112 provided in the fixing means 60, and a predetermined weight of a lifting weight is attached to the other end. 110 is fixed.
[0056]
Here, the lifting weight 110 has such a weight that a tension is generated such that the aerator unit 10 floats. That is, when the aerator unit 10 and the lifting weight 110 are suspended in the water by the connection wire 111, the lifting weight 110 having a predetermined weight is lowered, so that the aerator unit 10 is pulled up via the connection wire 111. Has become. The aerator unit 10 may be provided with a float member for reducing the underwater load.
[0057]
Further, a fixed weight 120 having a predetermined weight is connected and fixed to the water bottom side of the aerator unit 10 by a fixing wire 121, and the movement of the aerator unit 10 is regulated by the fixed weight 120. The fixed weight 120 preferably has a weight that secures the aerator unit 10 and stably holds it, and preferably has a weight that is heavier than at least the floating weight 110. For example, in the present embodiment, the floating weight 110 weighs about 100 kg, whereas the fixed weight 120 weighs about 200 kg. Therefore, the aerator unit 10 floats as the floating weight 110 sinks as described above, but stops when the fixed wire 121 is fully extended. Thereby, the aerator unit 10 is arranged at a predetermined depth, that is, always at a constant height from the water bottom. This position does not change even if the water surface position changes.
[0058]
In this state, a gas-liquid multiphase flow including ultrafine bubbles is injected from each aerator 11 in the same manner as in the above-described embodiment, and the ultrafine bubble layer 100 is formed so as to cover the surface of the bottom mud layer 90. Then, the bottom mud layer 90 is improved and purified.
[0059]
In such a configuration of the present embodiment, the aerator unit 10 can be easily arranged at a predetermined depth that is not affected by the water surface position, without being fixed to the water bottom. Further, since the aerator unit 10 is merely fixed by the fixed weight 120, it can be easily moved together with the fixed weight 120.
[0060]
In the present embodiment, the levitation weight 110 is connected to the aerator unit 10 as the levitation means, but the levitation means is not particularly limited as long as the aerator unit 10 can be levitated. Absent. For example, as shown in FIG. 4, a float member 130 that generates buoyancy such that the aerator unit 10 can float may be provided above the aerator unit 10. In this case, it is preferable that the aerator unit 10 is moored to the fixing means 60 by the mooring wire 140.
[0061]
Further, in each of the embodiments described above, the example in which the ultrafine bubble layer 100 is formed in one place is described. However, for example, after the ultrafine bubble layer 100 is formed in one place, the fixing unit 60 is moved to a plurality of places. May form the ultrafine bubble layer 100. Thus, the entire bottom mud layer 90 in the predetermined water area can be reliably improved and purified. In addition, this operation may be repeatedly performed so that the ultrafine bubble layer 100 is formed at each location at regular intervals. Thereby, the dissolved oxygen in the bottom mud layer 90 can be greatly increased, and the bottom mud layer 90 can be more reliably improved and purified.
[0062]
Of course, an aerator unit may be installed at each of a plurality of predetermined locations, and an ultrafine bubble layer may be formed at each of the locations. Also in this case, if ultrafine bubbles are formed at regular intervals, the dissolved oxygen can be greatly improved and the bottom mud layer can be surely improved and purified.
[0063]
(Test example)
A large amount of sludge was generated in the uppermost dam reservoir (130m wide and 20m high) in A prefecture, and the area below 2m in depth was anoxic. In the dam reservoir, water temperature stratification was formed from spring to autumn, and large-scale aeration was not possible to stir the entire dam in order to not increase the problem of turbid water during flooding.
[0064]
Then, using an aerator unit as shown in FIG. 3 (with 28 aerators), 95% oxygen was supplied as microbubbles at a depth of 4.5 m at a rate of 30 L / min for about 50 days.
[0065]
As a result, the sludge collected before the supply of the microbubbles consisted of corpse of phytoplankton and clay, had a bad odor of decay, and floated with slight stirring to lower the visibility.
[0066]
On the other hand, in the bottom mud collected after the supply of the microbubbles, the putrefaction odor was reduced and almost disappeared, and no carcass of plankton was observed.
[0067]
FIG. 5 shows micrographs of the sludge before and after the supply of the microbubbles. Before the supply, a mass of clay particles of about 50 μm and a relatively large phytoplankton carcass was observed, but after the supply, clay particles were observed, but the phytoplankton carcass mass disappeared. I was
[0068]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, since a layer of ultrafine bubbles is formed so as to cover the surface layer of sediment deposited on the water bottom, oxygen is effectively supplied from the layer of ultrafine bubbles to the bottom mud. Can be supplied, and the bottom mud can be greatly improved and purified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a bottom mud improving / purifying apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a method of improving and purifying bottom mud according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a bottom mud improving / purifying apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view schematically showing a bottom mud improving / purifying apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a micrograph showing a result of a test example of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Aerator unit
11 Aerator
12 Pressure pump
13 Pressure water piping
14 Air header
15 Air supply piping
20 oxygen generator
30,31 compressor
40 power supply
50 Cooling device
60 fixing means
70 Lifting means
110 Lifting weight
112 pulley
120 fixed weight
130 Float member

Claims (10)

所定深度の水底に堆積した底泥の表層上を覆うように少なくとも酸素を含む気体からなる超微細気泡の層を形成し、当該超微細気泡の層から前記底泥に酸素を供給して当該底泥の改善及び浄化を行うことを特徴とする底泥改善・浄化方法。Forming a layer of ultrafine bubbles made of at least oxygen-containing gas so as to cover the surface layer of sediment deposited on the bottom of the water at a predetermined depth, supplying oxygen to the sediment from the layer of ultrafine bubbles, and A method for improving and purifying bottom mud, comprising improving and purifying mud. 請求項1において、前記気体は、濃度が95%以上の酸素ガスであることを特徴とする底泥改善・浄化方法。2. The method according to claim 1, wherein the gas is an oxygen gas having a concentration of 95% or more. 請求項1又は2において、前記気体を、前記所定深度の水温程度の温度に冷却することを特徴とする底泥改善・浄化方法。3. The method for improving and purifying bottom mud according to claim 1, wherein the gas is cooled to a temperature about the water temperature at the predetermined depth. 4. 請求項1〜3の何れかにおいて、閉鎖自然水域の水底に堆積した底泥の改善及び浄化を行うことを特徴とする底泥改善・浄化方法。The method for improving and purifying bottom mud according to any one of claims 1 to 3, wherein the bottom mud deposited on the bottom of the closed natural waters is improved and purified. 所定濃度の酸素ガスを発生させる酸素ガス発生装置と、水底に堆積された底泥の表層近傍の所定深度に配置され前記酸素ガス発生装置から供給された酸素ガスを超微細気泡として水平方向に噴射する複数のエアレータを有するエアレータユニットとを具備することを特徴とする底泥改善・浄化装置。An oxygen gas generator for generating a predetermined concentration of oxygen gas, and an oxygen gas supplied from the oxygen gas generator, which is arranged at a predetermined depth near the surface layer of sediment deposited on the bottom of the water and is horizontally injected as ultrafine bubbles. And an aerator unit having a plurality of aerators. 請求項5において、前記酸素ガスの酸素濃度が95%以上であることを特徴とする底泥改善・浄化装置。The apparatus for improving and purifying sediment according to claim 5, wherein the oxygen concentration of the oxygen gas is 95% or more. 請求項5又は6において、前記酸素ガスを冷却するための冷却装置をさらに有し、前記エアレータから噴射される前記超微細気泡を前記所定深度の水温程度に冷却することを特徴とする底泥改善・浄化装置。7. The improvement of bottom mud according to claim 5 or 6, further comprising a cooling device for cooling the oxygen gas, wherein the ultrafine bubbles injected from the aerator are cooled to a water temperature at the predetermined depth.・ Purification device. 請求項5〜7の何れかにおいて、前記エアレータユニットが水底に配置される固定ウェイトに連結されると共に当該エアレータユニットを浮上させる浮上手段が連結され、前記エアレータユニットが前記固定ウェイトを介して所定の位置に固定されていることを特徴とする底泥改善・浄化装置。The aerator unit according to any one of claims 5 to 7, wherein the aerator unit is connected to a fixed weight disposed on the bottom of the water, and levitation means for lifting the aerator unit is connected, and the aerator unit is connected to the predetermined weight via the fixed weight. A bottom mud improvement / purification device, which is fixed at a position. 請求項8において、前記浮上手段が、一端側が前記エアレータユニットに連結され且つ水面に係留された係留部材に固定される滑車を介して折り返される連結ワイヤの他端側に設けられて水中に吊り下げられている所定重量の浮上用ウェイトであることを特徴とする底泥改善・浄化装置。9. The floating means according to claim 8, wherein the floating means is provided at the other end of a connecting wire which is connected to the aerator unit at one end and is turned back via a pulley fixed to a mooring member moored at the water surface, and is suspended underwater. A sludge improving / purifying apparatus characterized in that it is a floating weight having a predetermined weight. 請求項8において、前記浮上手段が、前記エアレータユニットにも設けられて当該エアレータユニットを浮上可能な程度の浮力を生じるフロート部材であることを特徴とする底泥改善・浄化装置。9. The apparatus for improving and purifying bottom mud according to claim 8, wherein the levitation means is a float member that is also provided in the aerator unit and generates buoyancy to the extent that the aerator unit can float.
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