JPH07256292A

JPH07256292A - 河川曝気装置およびその制御方法

Info

Publication number: JPH07256292A
Application number: JP4827094A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tsuzuki; 浩一都築; Takashi Mizumori; 隆司水守; Hiroaki Yoda; 裕明依田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: KR950026822A; JP3477801B2; KR0143855B1

Abstract

(57)【要約】【目的】河川の底層近傍の水に効率よく酸素を付加する
河川浄化用曝気装置を提供する。【構成】水面下に気体層を保持するケーシング１と、給
気孔２３を備えた給気管２をケーシング内に備え、ケー
シング内水面１９に乱れを与えるように給気孔２３から
空気を噴出するとともに、外部に設けた集光板４で集光
した太陽光を光ファイバー５でケーシング内に照射す
る。【効果】小さなエネルギで河川底層近傍の水に効率よく
酸素を付加するとともに、光合成を促進させることによ
って河川底層の水生生物の生息を維持し、河川の健全な
生態系を保全することで河川を浄化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、河川等の水質を改良す
る水質改善装置に係り、特に水中の溶存酸素を増加させ
るための曝気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置では、河川内に多数の孔を有
するパイプを設置し、そのパイプから空気を送り込む散
気管方式が最も一般的である。また、散気管方式の改良
としては、土木学会論文集（No.452/II-20,pp.21-30 1
992.8)にエアリフト型の曝気装置が記載されている。

【０００３】また、他の方式として、気泡を混入した流
れを強制的に作る方式があり、例えば特開平４−４８９
２０号公報にエゼクタポンプを用い気泡を混入した流れ
を強制的に作る浄化装置が、特開平１−１２７０９９号
公報にプロペラ型の水流発生装置と空気送出装置の組み
合わせた水路の水質浄化システムが開示されている。

【０００４】さらに、装置を用いずに河川自体を土木的
に改良する方法としては、河川の途中に落差を設け、落
下した水による曝気、撹拌作用を利用する落差工による
方法がよく知られている（例えば、清水「水質浄化技術
の展望」河川,539,pp16-21(1991.6)）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】河川の浄化を図る時、
河川水の溶存酸素を高めること、特に、河川底層部分の
水の溶存酸素を高めることが重要である。汚濁した河川
では、未分解の有機物が川底に堆積し、川底付近で溶存
酸素量が急激に減少して、生態系に重要な底生生物に大
きな打撃を与える。また、川底に付着した藻類が夜間呼
吸することによって、川底付近での溶存酸素が急激に減
少することもある。一般に、魚が生息するためには、溶
存酸素が3ppm以上であることが必要とされているが、汚
濁した河川では、川底付近の溶存酸素量がそれ以下にな
りことがあり、そのために、そこでの生態系が不安定な
ものとなる。

【０００６】上記従来技術のうち、底層部分の水の溶存
酸素を高めるという目的を充分に達成しているのは、土
木工事により河川に落差を設ける方式だけである。ただ
し、この方法には、汚濁が進んでいる平野部には地形的
にそのような工事が困難な部分が多いという欠点があ
る。

【０００７】従来の曝気装置を用いる方法やその他の技
術は、上記のような地形的な影響は受けないが、以下に
述べる理由で、川底への酸素補給という点に関して充分
にその目的を達成することが困難である。

【０００８】曝気は、気泡の界面を通した水中への酸素
の拡散よりも、気泡が上昇することによって誘起された
流れによって、水面の酸素が豊富な水が水中に混合する
ことの方が主要なメカニズムである。

【０００９】従来の散気管方式の曝気やエアリフト方式
の曝気でも、気泡の上昇により、底と水面の間での循環
流が生じ、湖沼のような静止した水圏ではよくその目的
を達成しているが、河川では、水が常に上流から下流に
流れているために、上記の循環が下流方向に伸びてしま
い、それに伴なって水面の水が川底に到達するまでに川
の流れによって流れ方向に拡散してしまい、循環流の効
果が薄まってしまう。そのため、川底への酸素供給が充
分に行なえないという欠点が生じる。

【００１０】一方、エゼクタポンプやプロペラ型水流発
生機などを用いて気泡が混入した流れを強制的に作る方
式でも、エゼクタポンプや水流発生機の作用及び気泡の
上昇で生じた水底と水面間の循環流による効果が主要で
ある。ところが、散気管方式等の場合と同様、河川では
河川の流れのために循環流の効果が小さくなること、ま
た、水深が深くなると、機械的に川底と水面の間の循環
流を作るには大きなエネルギが必要になることから、や
はり川底への酸素供給が充分に行なえない。

【００１１】以上述べたように、従来の曝気方式に共通
した欠点は、川底近傍に重点的に酸素を供給しなければ
ならないのに、川底と最も離れた水面の酸素リッチの水
を循環流によって川底に送り込むという基本メカニズム
であるがために、水面の水が川底に到達するまでに川の
流れによって流れ方向に拡散してしまい、川底への酸素
供給が充分に行なえないことである。

【００１２】さらに、従来の曝気方法では、上記の欠点
のために、川底への酸素供給を充分に行なおうとすれ
ば、循環流の強度を強くすることが必要となり、そのた
めに大きなエネルギーを消費することになる。

【００１３】本発明の目的は、河川の川底近傍にも充分
に酸素を供給し、河川底層に生息する水生生物の生態系
を安定に保持し、結果として河川の水質を改善する装置
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、河川水へ酸
素を含む気体を供給して河川水を浄化する河川曝気装置
において、河川水面下に気体溜り部を設け、前記気体溜
り部に気体を供給する気体供給部を備えることにより達
成される。

【００１５】また上記目的は、河川水へ酸素を含む気体
を供給して河川水を浄化する河川曝気装置において、河
川水面下に、窪み形状を成し開放側が河川底側となるも
のであって窪み部に気体を保持する気体保持部材を備
え、気体保持部材の窪み部に気体を供給する気体供給部
を備えることにより達成される。

【００１６】また、上記気体保持部材と、光を照射する
部分が気体保持部材内に配置される光照射手段とを備え
てもよい。

【００１７】また、上記気体保持部材と、気体を保持し
た気体保持部材内に形成される水面を波立たせる手段と
を備えてもよい。

【００１８】また、上記気体保持部材と、この気体保持
部材の窪み部に備えた気体を供給する気体供給部と、気
体を保持した前記気体保持部材内に形成される水面を波
立たせる手段とを有するようにしてもよい。

【００１９】さらに、上記のいずれかの手段において、
下記の態様がある。

【００２０】気体供給部は気体保持部材の開放側に気体
を噴出させる気体噴出孔を備える。

【００２１】気体供給部は圧縮気体を発生する圧縮装置
に結合する。

【００２２】気体保持部材は気体供給部から供給される
気体の一部を所定の方向に放出する放出部を有する。

【００２３】気体保持部材は河川底側に前記気体保持部
材との間に間隔を有するように板状部材を結合する。

【００２４】気体供給部は気体噴出孔が気体保持部材内
の水面を向き、且つ噴出気体が水を撹拌する位置に設置
する。

【００２５】気体供給部は気体保持部材の開放側に気体
を噴出させる気体噴出孔を備える複数のパイプからな
る。

【００２６】気体供給部は気体保持部材の開放側に気体
を噴出させる気体噴出孔を備える複数のパイプと、前記
複数のパイプの夫々から噴出させる気体を気体保持部材
内に形成される水面の下まで導くガイドとを備える。

【００２７】複数のパイプは制御弁を備え、制御弁の開
閉を制御する制御装置により気体の噴出を制御する。

【００２８】光照射手段は、光照射部に供給するための
光を集光する集光部と、集光した光を光照射部に伝播す
るための伝播部を備えるか、光照射部が気体保持部材の
窪み側に配置した光源であってもよい。

【００２９】気体保持部材の河川底側に気体保持部材と
間隔を持って気体供給部材を配置してもよい。

【００３０】水面を波立たせる手段は、気体保持部材の
窪み内側に回転羽根を配置した水流発生機であればよ
く、水流発生機の回転に伴って気体を搬送可能なもので
もよい。また、上記目的は、河川水へ酸素を含む気体
を供給して河川水を浄化する河川曝気装置において、河
川水面下に、窪み形状を成し開放側が河川底側となるも
のであって窪み部に気体を保持する気体保持部材を備
え、気体保持部材の窪み部に気体を供給する気体供給部
と気体を排気する気体排気部とを有することにより達成
される。

【００３１】気体供給部は圧縮気体を発生する圧縮装置
に、前記気体排気部は排気装置に結合する。

【００３２】また、上記目的は、河川水へ酸素を含む気
体を供給して河川水を浄化する河川曝気装置において、
河川水面下に、窪み形状を成し開放側が河川底側となる
ものであって窪み部に気体を保持する気体保持部材と、
この気体保持部材の窪み部に備えた気体を供給する気体
供給部と、この気体供給部に圧縮気体を供給する圧縮装
置と、気体保持部材に配置した溶存酸素濃度検出器とを
備え、溶存酸素濃度検出器により検出した河川水の溶存
酸素濃度に基づいて圧縮装置を制御し気体供給部への気
体の供給を制御することにより達成される。

【００３３】上記各手段において、気体保持部材は多孔
質材を用いるとよい。

【００３４】また、上記目的は、河川水へ酸素を含む気
体を供給して河川水を浄化する河川曝気装置において、
窪み部に気体を保持する気体保持部材を備える河川曝気
装置を、河川水面から河川底に向かって複数段重ねたも
のであって、気体保持部材を備える河川曝気装置は上記
のいずれかに記載のものを用いることにより達成され
る。

【００３５】また、上記目的は、上記各手段に記載の河
川曝気装置の気体保持部材を、水面上に設置した巻き上
げ装置により上下方向へ移動可能とするか、若しくは水
面に平行な方向に変えることができるようにすることに
よって達成される。

【００３６】さらに、上記目的は、河川水へ酸素を含む
気体を供給して河川水を浄化する河川曝気装置の制御方
法において、河川水面下に備えた窪み部の開放側が河川
底側となる気体保持部材の窪み部に気体を供給する気体
供給部と気体を排気する気体排気部とを備え、上記気体
供給部からの給気流量を気体排気部からの排気流量より
も多くし、前記気体保持部材内に気体層を形成し、気体
層が所定の厚さになった後は、給気量と排気量を制御し
て空気層の厚みを保つようにするか、河川水面下に備え
た窪み部の開放側が河川底側となる気体保持部材の窪み
部に気体を噴出させる気体噴出孔が河川底側を向くよう
に複数のパイプを備え、前記複数のパイプに備えた制御
弁の開閉を制御する制御装置により気体の噴出を夫々の
パイプ毎に制御することにより達成される。

【００３７】

【作用】河川の水面下に設けた窪み形状からなる気体保
持部材（以下、ケーシングと称する）の内側に放出され
た酸素または酸素を含む空気等の気体は、浮力によって
水中を上昇するが、ケーシングにさえぎられてその内側
に溜る。ケーシングの内側に溜った気体が多くなると、
ケーシング内に気体が充満した層が形成される。気体層
の下端は当然のことながら、水面となる。即ち、河川の
下部に、実際の河川水面とは異なる水面を有することに
なる。

【００３８】ケーシングは下方が開放されているため、
ケーシング内の気体層の下は河川の流れがそのまま保持
される。ケーシングの下を流れる河川の水は、本来は河
川表面から離れているために、曝気されることはなかっ
たが、ケーシング内に形成された新しい水面の部分で曝
気される。

【００３９】しかも、気体層を形成するための供給気体
をケーシング内の水面に向かって、ケーシング上部より
噴出する、気体の供給孔の他に排気孔をケーシング上部
に設けて気体層内に気流を形成する、若しくは供給気体
をケーシング内水面よりも下の水中から噴出する等によ
って、ケーシング内の水面を乱すことにより、表面再曝
気により酸素を付加された水が下方に混合し、ケーシン
グの下を流れる河川水全般に酸素を行き渡らせることが
できる。

【００４０】また、ケーシング内の水面をプロペラによ
って撹拌することにより撹拌された水の中に酸素が効率
良く拡散する。さらにプロペラの回転に伴って酸素を含
む気体を水中に放出するとより効果がある。

【００４１】また、気体供給部の複数のパイプからの気
体の放出を制御弁により制御することによりケーシング
内の水面を効率良く乱したり、水中への酸素の拡散を効
果的に行うことができる。

【００４２】また、ケーシングの下を流れる河川水はケ
ーシング内表面が近くにあるために、表面乱れに伴なう
酸素拡散の効果が大きくなる。従って、本装置を河川底
のすぐ上方に設置すれば、従来酸素供給が困難であった
河川底近傍の水にも効果的に酸素を付加することができ
る。

【００４３】また、集光板で集光し光ファイバーにてケ
ーシング内部に導入した光若しくは、ケーシング内の光
源による光を水面及び水中に照射することによって、ケ
ーシング下部の水中や河川底部に付着している藻類や水
生植物の光合成を促進させる。その結果、藻類及び水生
植物は水中に酸素を放出し、水中の溶存酸素濃度を増加
する。

【００４４】多孔質材は、水中バクテリア等の有用な小
生物の繁殖場所となる。

【００４５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を用い説明する。

【００４６】図１は、本発明の実施例を示す河川曝気装
置の概略図である。この装置の本体５０は、水中に設置
される。本体構造は平板状の天板１’とその４辺から河
川底方向に延伸した側壁１”により構成されるケーシン
グ１と河川底よりわずか上方に位置する下板１０と、側
壁１”と下板１０とを結合する柱８とからなり、それら
は河川の水面上にある構造物からワイヤ７により吊り下
げられている。

【００４７】本実施例では柱８及びワイヤ７は、角状の
天板１’の四方に結合しているが必要に応じて各辺に追
加しても良い。

【００４８】下板１０とケーシング１の間は自由な空間
であり、河川流６０は阻害されずに流動する。

【００４９】天板１’の河川底側には複数の給気孔２３
が下を向くように給気管２が複数本配置されている。こ
れらの複数本の給気管２は、河川水面上に備えた圧縮機
３と給気管２’により結合されており、圧縮機３により
送られた空気をケーシング１内に噴出する。

【００５０】ケーシング１内に噴出した空気は、ケーシ
ング１内で天板側から側壁１”の河川底側までを最大厚
さとする気体層を形成する。この結果、上記ケーシング
１内の気体層の下端は水表面となる。上記空気供給孔よ
り噴出する空気は上記新たな水面に吹き付けるため、水
表面は常に波打っておりさらに水中にも噴出空気が吹き
付けられることにより乱れが生じる。

【００５１】しかし、河川底側には下板１０が設置され
ているため、上記ケーシング１内の水面及びその下の水
が空気の噴出によって乱れても河川底に堆積したヘドロ
や底泥は舞い上がることがない。

【００５２】更に、河川外には、集光板４が設置されて
おり、集光板４で集光された太陽光は光ファイバ５を経
て光学装置６によりケーシング１の内部に放射される。
この放射光によって、日中は、ケーシング１の下でも、
水中に含まれる植物プランクトン等の光合成が確保さ
れ、それによる水中への酸素付加が行なわれる。

【００５３】本実施例では、集光板で集光した光を用い
た例を説明したが、もちろんケーシング１内に光源を設
置してもよく、その場合には夜間にも照射することがで
きる。

【００５４】また、下板１０の上に魚礁９を設置しても
良い。

【００５５】上記河川用曝気装置の河川への設置方法の
一例を図２に示す。図２は、曝気装置を橋桁に取り付け
た状況を示す河川流に垂直な断面図である。ケーシング
１は、橋１２のたもとに設置した巻上げ機５１によりワ
イヤ７を橋桁の底面に取り付けた滑車１１を介して巻き
上げ及び巻き下げることにより、上下させることができ
る。集光板４は橋の側面に固定し、圧縮機３は橋のたも
とに設置される。

【００５６】図３は、河川の増水や定期点検等により曝
気装置本体５０を橋桁の底面まで引き上げた状態を示
す。

【００５７】図４は、曝気装置を河川へ設置した他の実
施例を示す。本実施例では、曝気装置本体５０は、ワイ
ヤ７により筏１５から吊り下げられている。筏１５の上
に葉巻上げ機５１、集光板４及び圧縮機３が設置されて
いる。

【００５８】筏１５は、川岸１３の繋留点１７にロープ
１６によって繋留されている。曝気装置本体５０は、筏
１５上の巻上げ機５１により河川底から筏底面まで上下
させることができる。圧縮機３及び巻上げ機５１等を作
動させるための電気は、電気供給線１４により供給され
る。本実施例では、筏１５は、それ自身の浮力により水
面に浮いている。従って増水や定期点検時に繋留点を移
動させることにより装置の設置場所を移動させることが
容易である。例えば河川の流れと平行な退避ピットを設
けておき、ロープ１６を引いて退避することができる。
本実施例は近くに橋のない個所への設置する場合に適し
ている。

【００５９】また、図５に示すように川岸からオーバー
ハングした状態で設けた設置装置５２により曝気装置本
体５０をワイヤ７により吊り下げてもよい。この方法
は、河川の幅が広い場合に適している。図にはワイヤが
１本の例を示したがワイヤを２本用いると曝気装置本体
５０の方向が安定する。

【００６０】さらに、図６に示すように川幅を横切る設
置装置５３を設けても良い。図６に示す例では河川を横
切るように２本のレール５４を渡し、その上に曝気装置
本体５０を吊り下げている、ワイヤ７を巻き上げ及び巻
き下げするための巻上げ機５１を設置した移動台５５を
載せ、必要に応じて曝気装置本体５０を引き上げる。集
光板４は川岸に設置しても移動台５５上に設置しても良
い。

【００６１】定期点検等の場合には、曝気装置本体５０
を引き上げた後移動台５５を川岸まで移動させることに
よって容易に行うことができる。これらの操作は、川岸
に設けた建家５６から行う。

【００６２】この方法は、河川の幅が広い場合に適して
いるとともに、設置装置５３の設置範囲内に曝気装置本
体５０を適宜移動させて設置することができるという効
果がある。

【００６３】本発明の他の実施例を図７に示す。本実施
例の曝気装置は、図１に示した装置本体とは、河川底側
に設置した下板及び下板とケーシングを結合する柱が無
い点が異なる。即ち、複数の給気管２を内側に設置した
ケーシング１のみをワイヤ７で吊り下げたものである。
圧縮機及び集光板は図１に示した装置と同じように設置
した。圧縮機３から給気管２’を経て送られる空気は、
夫々の給気管２に設けたバルブ４４を経て給気孔２３よ
りケーシング１内部に噴出する。給気孔２３は第１図に
示す実施例と同様に下側に向いている。本実施例の曝気
装置では、図１に示した下板１０がないため、上記空気
噴出によるケーシング１の下の水の乱れによる川底のヘ
ドロや底泥の舞い上がりを積極的に実現させる。この作
用により、ヘドロや底泥中の未分解有機物が酸素と接触
して分解が促進される。

【００６４】夫々のバルブ４４は、コントローラ４３か
らの信号ｉ”で開閉する。各バルブ４４は独立に制御す
ることができるため、給気管ごとに給気のタイミングが
制御される。

【００６５】また、集光板４には光量計４１を設けてい
る。この光量計４１で感知する光の光量からケーシング
１内部に導入される光量すなわちケーシング１内部の明
かるさがわかることになる。ケーシング１内部が一定値
以上の明かるさであれば、水中の植物プランクトンや川
底の藻などの光合成による水中への酸素供給が期待でき
るので、光量計４１の信号ｉをコントローラ４３に送
り、圧縮機３の運転を制御する。制御は、光量計４１で
感知した光量がある一定値以下の時だけ圧縮機を作動さ
せて空気をケーシング１内へ供給するか、あるいは光量
計で感知する光量により空気の流量を変化させる。

【００６６】また、本実施例では、ケーシング１よりも
河川底側で、且つ河川の上流側に溶存酸素計４２を設け
た。この溶存酸素計４２でケーシング１に流入する河川
水中の溶存酸素濃度を計り、ある一定値以下であれば信
号ｉ’をコントローラ４３に送り、圧縮機３を作動させ
てケーシング１内へ空気を供給する。

【００６７】水中の溶存酸素濃度が3ppm以下になると魚
の生存が困難になるといわれており、したがって、余裕
を見て5ppmを空気供給開始の目安にするように制御する
のが良く、さらに清浄化するためには8ppm乃至10ppmで
行なうのがよい。

【００６８】上記実施例では、河川水面下に、空気など
の気体を保持できるケーシングを設置し、ケーシング内
に水面を形成し、その水面に空気を吹き付けることによ
って水面及び水面下の水に乱れを生じさせることで酸素
供給を効率よく行なう。

【００６９】上記、ケーシング内の水面及びその下の水
に乱れを与えるいくつかの手法を装置断面の図を用いて
以下に説明する。なお、以下の説明は曝気装置本体とし
てケーシング１の河川底側に配置する下板及び柱の無い
図７で示したものにより行うが、図１に示したものを用
いても本質的な効果には差が無い。

【００７０】図８は、ケーシング１内上部の供給管２の
供給孔２３から空気を下向きに噴出させる方法の説明図
である。供給管２の供給孔２３から噴出した噴出空気２
２は、水面及び水中に吹き付けられた後ケーシング１内
の上部に溜り、気体層１８を形成する。気体層１８の下
端は、即ちケーシング内の水面１９となる。ケーシング
１に流入する河川水は、河川底付近を流れており河川水
面から離れているために表面曝気は決して生じなかった
が、ケーシング内の水面１９の出現によりその水面部で
表面曝気される。

【００７１】更に、噴出気体２２がケーシング内水面１
９に衝突することにより、ケーシング内水面１９及びそ
の下の水に乱れが生じ、表面曝気で酸素飽和した水がケ
ーシング１内の水面下に拡散するとともにケーシング１
の外側にも流れだす。このようにして、本実施例では、
ケーシング１の下に流入してきた河川水全体に対して表
面曝気作用を付加することができる。

【００７２】また、図８に示す装置では、河川水の流れ
６０に対しケーシング１の上流側側壁２０の河川底方向
の長さがケーシング１の他の側壁２１の長さより短いた
め、供給孔２３より空気が供給されて気体層１８の厚み
が増加して、ケーシング前面２０の下端にまで達する
と、空気がそこからケーシング１の外部に放出される。
このようにケーシング１の外に放出された剰余空気は、
河川水面に向かって、上昇しながら、同時に河川流によ
って下流の方に流される。この剰余空気の上昇流は、ケ
ーシング１と河川水面の間に循環流を形成し、河川水面
で表面曝気された水を河川内部に取り込み通常の曝気を
行う。また、他の側壁より短い側壁を河川流の下流側及
び河川流に平行に位置するように配置しても同じ効果が
得られる。

【００７３】本発明の他の実施例を図９を用いて説明す
る。本実施の装置は、図８の装置に対し、ケーシング１
内の給気管２の配置が異なる。即ち給気管２をケーシン
グ内の一方の隅にのみ、且つ給気孔２３の向きが天板
１’と平行となる方向に設ける。また、反対側の隅には
排気孔２５を設けその孔に排気管２４を結合する。排気
管２４は河川外のブロワに結合し、ケーシング１から気
体層１８の空気を排気する。給気管２の向きを図のよう
にすることにより、ケーシング１内の気体層１８に気流
を形成し、気流がケーシング内水面１９に作用する力に
よってケーシング１の下の水に渦運動を引き起こして、
酸素の拡散を促進する。また積極的に水面を波立たせる
ように給気孔２３の向きを少し水面側に向けても良い。
なお、給気流量をＱａ、排気流量をＱａ’とすると、
Ｑａ＞Ｑａ’、すなわち給気流量を排気流量よりも多く
して、前述の他の実施例と同様に、気体層１８がある一
定の厚みに達するようにしている。

【００７４】本実施例の装置では、給気管をケーシング
１上部の上流側に設置したため、河川流の流れ方向の下
流側のケーシング側壁２１を他の側壁より短くしてお
り、剰余空気はケーシング１の下流側からケーシング１
の外に放出している。剰余空気が抜ける側と空気を供給
する側を同じにすると、供給したばかりの新鮮な空気が
ケーシング１の外に抜け、ケーシング１内部には古い空
気が停留する可能性があるためである。

【００７５】本発明の他の実施例を図１０を用いて説明
する。

【００７６】本実施例の装置は、ケーシング１内部に形
成される水面下の水を乱し、酸素付加率を高めるための
構造を採用している。即ち、給気管２及び２’はパーテ
ションで区切られた給気室２７上部に設置される。給気
室２７は下端面のみが開放となっており、給気室２７の
下端はケーシング内水面１９より下の水中に達してい
る。給気管２及び２’から空気が流れない時、給気室２
７内の空気の圧力は、給気室２７での水面と給気室外の
水面が同じレベルとなるように調整されている。給気系
のバルブ制御によって、給気管ごとにタイミングをずら
して空気が噴出するようにする。空気が出てきた時、給
気室２７内の水が押されて流出し、それに続いて空気が
給気室２７から出てくる。この時の水流がケーシング内
水面１９及びその下の水中に大きな乱れを発生させる。
本実施例によれば、給気管の空気を確実に水中に噴出さ
せることができる。

【００７７】本発明の他の実施例を図１１を用いて説明
する。

【００７８】河川あるいは運河等では、場合によって流
れが滞留してしまい、汚染を深刻にしている。そのよう
な場合、水流を強制的に発生させる手段を備えることが
好ましい。本実施例の装置は、前記の図１０で説明した
実施例の装置の上流側に水流を発生させるためのエゼク
タポンプ２８を設置したものである。エゼクタポンプ２
８内には、給水管２９より他のポンプで昇圧されたエゼ
クタポンプ駆動用水３０が噴出する。その際に周囲の水
が引きずられ、ケーシング１の上流側より河川水が強制
的にケーシング１の下に送り込まれる。この結果ケーシ
ング１の下に流れが生じ、この流れに乗って河川底の曝
気の必要な水が効率良くケーシング１内に供給され効率
良く曝気が行われる。

【００７９】また、水流を発生させるエゼクタポンプ２
８をケーシング１の下流側に配置してもケーシング内に
河川底の水を供給する効果は変わらない。

【００８０】なお、エゼクタポンプ２８によって供給す
る水が河川底のヘドロや底泥を巻き上げるのを防止する
ためにエゼクタポンプ２８の上流側の河川底にヘドロや
底泥の巻き上げ防止の板を設置すると効果がある。

【００８１】本発明の他の実施例を図１２により説明す
る。本実施例の装置は、ケーシング１内に強制的に水流
を発生させる手段としてプロペラ型水流機を用いている
点が前述の各実施例と異なる。

【００８２】先端にプロペラ３５を備えるプロペラ型水
流機３２は、水流機支持部材３６によってケーシング１
の上流側にに固定されており、シャフト３４を通じて河
川水面上に設置したモータ３３の回転力をケーシング１
内のプロペラ３５に伝え、プロペラ３５によってケーシ
ング１内の水を掻きまぜることにより水流を発生させ
る。

【００８３】また、ケーシング１内上部には給気管２が
設置されており、給気孔２３から供給される空気で気体
層１８が形成されるとともに、給気孔２３からの噴出空
気によってケーシング１内の水面を乱し且つ水中に空気
を拡散する効果は前述の実施例と同様である。プロペラ
型水流機を用いると、水流の発生だけでなく、ケーシン
グ内水面１８及びその下の水に大きな乱れが発生し、酸
素の拡散が促進される。

【００８４】本実施例によるとケーシング１内の水面及
び水面下の乱れが助長され曝気効果が促進される。本実
施例の装置はプロペラ型水流機を用いておりモータとの
連結長さの制限から比較的浅い河川へ設置するのに適し
ている。

【００８５】本発明の他の実施例を図１３により説明す
る。本実施例の装置は、前記図１２図の装置に対し、給
気管２を取り除きプロペラ型水流機３２’としてシャフ
ト３４の回転を利用して空気６５が送り込まれるものを
用いた点が異なる。

【００８６】給気管４５から吸入された空気６５は、プ
ロペラ型水流機３２’内のシャフト３４の回転を利用し
て昇圧され、プロペラ３５の近傍よりケーシング１内の
水中に放出される。

【００８７】本実施例では、空気の供給はすべてプロペ
ラ型水流機３２によって行なう。従って、前述の各実施
例のように空気を供給する圧縮機及び給気管を排除でき
装置の構成が簡単になる。

【００８８】本発明の他の実施例として、ケーシング内
への空気の供給を水中から行う構造を図１４に示す。図
１４では、給気管２は下板１０の上に固定されており、
従って、ケーシング内水面よりも下の水中より空気が供
給されることになる。この構造においては、給気管から
直接空気が水中に放出されるため水中での拡散効果が増
す。

【００８９】本発明の他の実施例を、図１５を用いて説
明する。本実施例の装置は図に示すように、ケーシング
３９の材質に多孔質材を用いる点が前記図８の実施例と
異なる。多孔質材を用いると、多孔質材の多数の小孔に
はバクテリアが繁殖しやすく、そのバクテリアが水中の
有機物を分解し水質浄化を促進する。また、多孔質内部
の多数のポーラスネットワークとでもいうべき、小孔の
網の目状の結合を通じてケーシング１内上部の気体層１
８の空気がケーシング１の外面にまでしみこんでいき、
結果として、ケーシング１の外側に酸素リッチの層４０
が形成され、上記の小孔で繁殖したバクテリアの活動を
促進する。

【００９０】上記の各実施例で説明した装置は、単体で
用いても良く、図１６に示すように河川深さ方向に２段
に重ねて設置してもよい。この場合、河川深さ方向の広
い範囲で効率的に水中の溶存酸素を増加させることがで
きる。さらに水面と平行に複数設置してもよいことは当
然である。

【００９１】また、上記各実施例では、ケーシング１内
の気体層がある一定の厚みに達すると、ケーシング側壁
の最も短い部分より剰余空気がケーシング外に放出され
る。

【００９２】また、ケーシング１の上板１’の河川底側
に設けた各側壁の長さを一様に形成し、特定の側壁部分
に図１７のような切欠き３７及び図１８のようなスリッ
ト３８を設けても同様の効果が得られる。

【００９３】さらに、上記各実施例では気体の供給をケ
ーシング１内に設けた給気管により行ったが、ケーシン
グ１を空間を有する２重構造とし、河川底側に噴出孔を
設け空間内に気体を供給し噴出孔から吹き出させてもよ
い。

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、河川水面下に水面を形
成できるため、河川水面下を流れる河川水に対して表面
曝気することができる。また、河川底付近の水を積極的
に流動させることにより曝気作用を効率良く行うことが
できる。さらに光を照射することにより水中あるいは河
川底の植物や植物プランクトンの光合成を促進させ、植
物及びプランクトンからの酸素発生を増加させることが
できる。

【００９５】これらの作用により、河川水中の溶存酸素
濃度を増加させ、河川底に堆積した未分解有機物の分解
を促進させて河川を浄化することができる。

【００９６】また本発明によれば、装置の移動及び退避
を行うことができるため、計画的に河川を浄化できると
共に、大雨時など河川流量が平常時に比べて極端に増加
する場合などには、事前に装置を安全な場所に移動させ
ること容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の装置の設置状況の一例を示す断面図で
ある。

【図３】図２で説明した装置を引き上げた状況を示す断
面図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す一部断面の斜視図で
ある。

【図７】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図８】図７の装置を作動させた状況を説明する断面図
である。

【図９】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図１０】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図１１】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図１２】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図１３】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図１４】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図１５】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図１６】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図１７】本発明の各実施例に用いるケーシングの構造
を示す斜視図である。

【図１８】本発明の各実施例に用いるケーシングの構造
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…ケーシング、２…給気管、３…圧縮機、４…集光
板、５…光ファイバー、６…光学系、７…ワイヤ、１８
…気体層、１９…ケーシング内水面、２３…給気孔、２
４…排気管、２５…排気孔、２７…給気室、２８…エゼ
クタポンプ、３２…プロペラ型水流機、５０…装置本
体、５１…巻き上げ機。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】河川水へ酸素を含む気体を供給して河川水
を浄化する河川曝気装置において、河川水面下に気体溜
り部を設け、前記気体溜り部に気体を供給する気体供給
部を備えたことを特徴とする河川曝気装置。
【請求項２】河川水へ酸素を含む気体を供給して河川水
を浄化する河川曝気装置において、河川水面下に、窪み
形状を成し開放側が河川底側となるものであって窪み部
に気体を保持する気体保持部材を備え、前記気体保持部
材の窪み部に気体を供給する気体供給部を備えたことを
特徴とする河川曝気装置。
【請求項３】河川水へ酸素を含む気体を供給して河川水
を浄化する河川曝気装置において、河川水面下に、窪み
形状を成し開放側が河川底側となるものであって窪み部
に気体を保持する気体保持部材と、光を照射する部分が
前記気体保持部材内に配置される光照射手段とを備える
ことを特徴とする河川曝気装置。
【請求項４】河川水へ酸素を含む気体を供給して河川水
を浄化する河川曝気装置において、河川水面下に、窪み
形状を成し開放側が河川底側となるものであって窪み部
に気体を保持する気体保持部材と、気体を保持した前記
気体保持部材内に形成される水面を波立たせる手段とを
備えることを特徴とする河川曝気装置。
【請求項５】河川水へ酸素を含む気体を供給して河川水
を浄化する河川曝気装置において、河川水面下に、窪み
形状を成し開放側が河川底側となるものであって窪み部
に気体を保持する気体保持部材と、この気体保持部材の
窪み部に備えた気体を供給する気体供給部と、気体を保
持した前記気体保持部材内に形成される水面を波立たせ
る手段とを有することを特徴とする河川曝気装置。
【請求項６】請求項１又は５に記載の河川曝気装置にお
いて、前記気体供給部は前記気体保持部材の開放側に気
体を噴出させる気体噴出孔を備えることを特徴とする河
川曝気装置。
【請求項７】請求項１又は５に記載の河川曝気装置にお
いて、前記気体供給部は圧縮気体を発生する圧縮装置に
結合していることを特徴とする河川曝気装置。
【請求項８】請求項１又は５に記載の河川曝気装置にお
いて、前記気体保持部材は前記気体供給部から供給され
る気体の一部を所定の方向に放出する放出部を有するこ
とを特徴とする河川曝気装置。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれかに記載の河川曝
気装置において、前記気体保持部材は河川底側に前記気
体保持部材との間に間隔を有するように板状部材を結合
したことを特徴とする河川曝気装置。
【請求項１０】請求項６に記載の河川曝気装置におい
て、前記気体供給部は気体噴出孔が気体保持部材内の水
面を向き、且つ噴出気体で水が撹拌される位置に設置さ
れることを特徴とする河川曝気装置。
【請求項１１】請求項１又は５に記載の河川曝気装置に
おいて、前記気体供給部は気体保持部材の開放側に気体
を噴出させる気体噴出孔を備える複数のパイプからなる
ことを特徴とする河川曝気装置。
【請求項１２】請求項１又は５に記載の河川曝気装置に
おいて、前記気体供給部は気体保持部材の開放側に気体
を噴出させる気体噴出孔を備える複数のパイプと、前記
複数のパイプの夫々から噴出させる気体を前記気体保持
部材内に形成される水面の下まで導くガイドとを備える
ことを特徴とする河川曝気装置。
【請求項１３】請求項１１又は１２に記載の河川曝気装
置において、前記複数のパイプは制御弁を備え、前記制
御弁の開閉を制御する制御装置により気体の噴出を制御
することを特徴とする河川曝気装置。
【請求項１４】請求項３に記載の河川曝気装置におい
て、前記光照射手段は、前記光照射部に供給するための
光を集光する集光部と、集光した光を光照射部に伝播す
るための伝播部を備えることを特徴とする河川曝気装
置。
【請求項１５】請求項３に記載の河川曝気装置におい
て、前記光照射部は前記気体保持部材の窪み側に配置し
た光源であることを特徴とする河川曝気装置。
【請求項１６】請求項３に記載の河川曝気装置におい
て、前記気体保持部材の河川底側に気体保持部材と間隔
を持って気体供給部材を配置したことを特徴とする河川
曝気装置。
【請求項１７】請求項４に記載の河川曝気装置におい
て、前記水面を波立たせる手段は、前記気体保持部材の
窪み内側に回転羽根を配置した水流発生機であることを
特徴とする河川曝気装置。
【請求項１８】請求項１７に記載の河川曝気装置におい
て、前記水流発生機は回転に伴って気体を搬送可能なも
のであることを特徴とする河川曝気装置。
【請求項１９】河川水へ酸素を含む気体を供給して河川
水を浄化する河川曝気装置において、河川水面下に、窪
み形状を成し開放側が河川底側となるものであって窪み
部に気体を保持する気体保持部材を備え、前記気体保持
部材の窪み部に気体を供給する気体供給部と気体を排気
する気体排気部とを有することを特徴とする河川曝気装
置。
【請求項２０】請求項１９に記載の河川曝気装置におい
て、前記気体供給部は圧縮気体を発生する圧縮装置に、
前記気体排気部は排気装置に結合したことを特徴とする
河川曝気装置。
【請求項２１】河川水へ酸素を含む気体を供給して河川
水を浄化する河川曝気装置において、河川水面下に、窪
み形状を成し開放側が河川底側となるものであって窪み
部に気体を保持する気体保持部材と、この気体保持部材
の窪み部に備えた気体を供給する気体供給部と、この気
体供給部に圧縮気体を供給する圧縮装置と、前記気体保
持部材に配置した溶存酸素濃度検出器とを備え、前記溶
存酸素濃度検出器により検出した河川水の溶存酸素濃度
に基づいて前記圧縮装置を制御し前記気体供給部への気
体の供給を制御することを特徴とする河川曝気装置。
【請求項２２】請求項１乃至２１のいずれかに記載の河
川曝気装置において、前記気体保持部材は多孔質材を用
いることを特徴とする河川曝気装置。
【請求項２３】河川水へ酸素を含む気体を供給して河川
水を浄化する河川曝気装置において、窪み部に気体を保
持する気体保持部材を備える河川曝気装置を、河川水面
から河川底に向かって複数段重ねたものであって、前記
気体保持部材を備える河川曝気装置は請求項１乃至２２
のいずれかに記載のものであることを特徴とする曝気装
置。
【請求項２４】請求項１乃至２３のいずれかに記載の河
川曝気装置において、前記気体保持部材は、水面上に設
置した巻き上げ装置により上下方向へ移動可能であるこ
とを特徴とする河川曝気装置。
【請求項２５】請求項１乃至２３のいずれかに記載の河
川曝気装置において、河川曝気装置はその設置位置を水
面に平行な方向に変えることができることを特徴とする
河川曝気装置。
【請求項２６】河川水へ酸素を含む気体を供給して河川
水を浄化する河川曝気装置の制御方法において、河川水
面下に備えた窪み部の開放側が河川底側となる気体保持
部材の窪み部に気体を供給する気体供給部と気体を排気
する気体排気部とを備え、上記気体供給部からの給気流
量を気体排気部からの排気流量よりも多くし、前記気体
保持部材内に気体層を形成し、気体層が所定の厚さにな
った後は、給気量と排気量を制御して空気層の厚みを保
つことを特徴とする河川曝気装置の制御方法。
【請求項２７】河川水へ酸素を含む気体を供給して河川
水を浄化する河川曝気装置の制御方法において、河川水
面下に備えた窪み部の開放側が河川底側となる気体保持
部材の窪み部に気体を噴出させる気体噴出孔が河川底側
を向くように複数のパイプを備え、前記複数のパイプに
備えた制御弁の開閉を制御する制御装置により気体の噴
出を夫々のパイプ毎に制御する河川曝気装置の制御方
法。