水質浄化方法及び水質浄化装置
【課題】浄化対象水域内における好気性微生物の生息状態に左右されず、長期間に亘って優れた水質浄化作用を持続可能な水質浄化技術を提供する。
【解決手段】水質浄化装置１０は、好気性微生物を担持し浄化対象水域１１内に配置された状態で前記好気性微生物が繁殖可能な複数の水質浄化材１２と、酸素を含有する微細気泡ＭＢを浄化対象水域１１内に供給する微細気泡供給手段である複数の微細気泡発生器１３と、を備えている。浄化対象水域１１に浮かべられた浮島１４から水中にワイヤ１６で吊り下げ保持されたポンプＰに複数の微細気泡発生器１３が連結され、これらの微細気泡発生器１３から水中に供給される微細気泡ＭＢが到達可能な領域に複数の水質浄化材１２が配置されている。また、大気中の空気を微細気泡発生器１３に供給するための通気管１５が浮島１４からそれぞれの微細気泡発生器１３に向かって配管されている。
【解決手段】水質浄化装置１０は、好気性微生物を担持し浄化対象水域１１内に配置された状態で前記好気性微生物が繁殖可能な複数の水質浄化材１２と、酸素を含有する微細気泡ＭＢを浄化対象水域１１内に供給する微細気泡供給手段である複数の微細気泡発生器１３と、を備えている。浄化対象水域１１に浮かべられた浮島１４から水中にワイヤ１６で吊り下げ保持されたポンプＰに複数の微細気泡発生器１３が連結され、これらの微細気泡発生器１３から水中に供給される微細気泡ＭＢが到達可能な領域に複数の水質浄化材１２が配置されている。また、大気中の空気を微細気泡発生器１３に供給するための通気管１５が浮島１４からそれぞれの微細気泡発生器１３に向かって配管されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湖沼、ダム湖、貯水池あるいは下水処理場などの各種閉鎖水域内の水質を浄化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
湖沼、ダム湖、貯水池などの各種閉鎖水域内の水質を浄化する技術に関しては、従来、様々な提案がなされているが、本発明に関連するものとして、マイクロバブルを利用した底質等浄化技術（例えば、特許文献１参照。）あるいは超微細気泡を利用したケミカルリアクター装置やバイオリアクター装置（例えば、特許文献２参照。）などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３００６４号公報
【特許文献２】特開２００５−１５２７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
湖沼、溜め池あるいは排水貯留槽などの浄化対象水域に対して特許文献１，２記載の水質浄化技術を使用すれば所定の水質浄化作用を得られるのであるが、これらの水質浄化技術は、好気性バクテリアなどの好気性微生物が浄化対象水域内に生息していないときは予定していた浄化作用が得られない。また、最初は生息していた好気性微生物が、浄化処理の進行に伴って減少したり、失われたりすると、水質浄化作用が著しく低下する。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、浄化対象水域内における好気性微生物の生息状態に左右されず、長期間に亘って優れた水質浄化作用を持続可能な水質浄化技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の水質浄化方法は、好気性微生物を担持した水質浄化材を浄化対象水域内に配置し、酸素を包含する微細気泡を前記浄化対象水域に供給することを特徴とする。
【０００７】
このような構成とすれば、酸素を包含する微細気泡を浄化対象水域に供給することにより、浄化対象水域の溶存酸素濃度が上昇し、嫌気性微生物の活動が抑制されるとともに、浄化対象水域内に配置された水質浄化材に担持された好気性微生物の活動が促進され、浄化対象水域に存在する汚濁物質が分解されるので、浄化対象水域内における好気性微生物の生息状態に左右されず、優れた水質浄化作用を得ることができる。
【０００８】
また、水質浄化材に担持された好気性微生物は、微細気泡の供給により生成される溶存酸素を利用して繁殖し続けるので、浄化対象水域内の好気性微生物が減少したり、死滅したりすることがなくなり、長期間に亘って優れた水質浄化作用を持続可能である。
【０００９】
ここで、前記微細気泡の少なくとも一部が前記水質浄化材に接触するように供給することが望ましい。このような構成とすれば、水質浄化材に担持された好気性微生物近傍の溶存酸素量を集中的に高めることができるので、水質浄化作用が向上する。
【００１０】
次に、本発明の水質浄化装置は、好気性微生物を担持し浄化対象水域内に配置された状態で前記好気性微生物が繁殖可能な水質浄化材と、酸素を含有する微細気泡を前記浄化対象水域内に供給する微細気泡供給手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような構成とすれば、浄化対象水域内に前記水質浄化材を配置し、微細気泡供給手段により前記浄化対象水域内へ酸素を含有する微細気泡を供給することにより、浄化対象水域の溶存酸素濃度が上昇し、嫌気性微生物の活動が抑制されるとともに、水質浄化材に担持された好気性微生物の活動が促進され、浄化対象水域に存在する汚濁物質が分解されるので、浄化対象水域内における好気性微生物の生息状態に左右されず、優れた水質浄化機能を発揮する。
【００１２】
この場合、前記水質浄化材が多孔構造を有することが望ましい。このような構成とすれば、多孔構造に含まれる多数の微細孔が好気性微生物にとって好適な生息場所となり、好気性微生物の繁殖や活動が活発となるため、浄化対象水域に存在する汚濁物質の分解作用が高まり、水質浄化機能が向上する。
【００１３】
また、前記水質浄化材に、通水性を有する貫通孔を設けることが望ましい。このような構成とすれば、水質浄化材の表面積が増え、水との接触面積が増大するので、浄化作用が高まる。また、酸素を含有する微細気泡を貫通孔内に送り込むことにより水質浄化材全体に酸素を供給できるので、水質浄化材に生息する好気性微生物の活性化に有効である。
【００１４】
さらに、前記水質浄化材が、粒状骨材、セメント系固化剤及び好気性微生物の混合物を固化させて形成されたものであることが望ましい。このような構成とすれば、好気性微生物の生息に適した多孔構造を有する水質浄化材を比較的容易に形成することができる。
【００１５】
一方、前記好気性微生物として、バチルスサブチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ）、バチルスツリュゲナイセス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）、バチルススパリカス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐｈａｅｒｉｃｕｓ）のうちの１以上を含むことが望ましい。これら好気性微生物は、耐アルカリ性に優れ、高温にも耐え得るので、セメント系固化剤を用いた水質浄化材の製造工程で死滅することがなく、長期間に亘って優れた水質浄化作用を発揮する。
【００１６】
ここで、前記微細気泡供給手段として、流体が通過可能な管体と、前記管体内に配置されたオリフィスと、酸素を含む気体を前記管体内に導入するため当該管体の前記オリフィスの下流側に配置された気体導入経路と、を備えた微細気泡発生器を用いることが望ましい。
【００１７】
このような構成とすれば、前記オリフィスの上流側の前記管体の開口端から当該管体内に向かって流体を圧送すれば、前記気体導入経路を経由してオリフィスの下流側に流入する酸素を含む気体が管体内にて大量の微細気泡に変化し、管体の下流側の開口端から放出されるので、酸素を含有する微細気泡を効率的に浄化対象水域内へ供給することが可能となり、優れた水質浄化機能が得られる。また、管体の入口から管体内へ流入した流体はオリフィスを通過することによって流速を増した状態となって管体の出口から微細気泡を伴って浄化対象水域内へ放出されるので、微細気泡の到達距離を伸ばすことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、浄化対象水域内における好気性微生物の生息状態に左右されず、長期間に亘って優れた水質浄化作用を持続可能な水質浄化技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態である水質浄化装置の使用状態を示す図である。
【図２】図１に示す水質浄化装置を構成する水質浄化材の斜視図である。
【図３】図１に示す水質浄化装置を構成する微細気泡発生器の断面図である。
【図４】微細気泡発生器と水質浄化材の配置形態を示す図である。
【図５】微細気泡発生器と水質浄化材の配置形態を示す図である。
【図６】微細気泡発生器と水質浄化材の配置形態を示す図である。
【図７】微細気泡発生器と水質浄化材の配置形態を示す図である。
【図８】本発明の実施形態である水質浄化装置の水質浄化機能を確認する試験装置を示す図である。
【図９】図８に示す試験装置による試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に示すように、水質浄化装置１０は、好気性微生物（図示せず）を担持し浄化対象水域１１内に配置された状態で前記好気性微生物が繁殖可能な複数の水質浄化材１２と、酸素を含有する微細気泡ＭＢを浄化対象水域１１内に供給する微細気泡供給手段である複数の微細気泡発生器１３と、を備えている。浄化対象水域１１に浮かべられた浮島１４から水中に長さ調節可能なワイヤ１６で吊り下げ保持されたポンプＰに複数の微細気泡発生器１３が連結され、これらの微細気泡発生器１３から水中に供給される微細気泡ＭＢが到達可能な領域に複数の水質浄化材１２が配置されている。また、大気中の空気を微細気泡発生器１３に供給するための通気管１５が浮島１４からそれぞれの微細気泡発生器１３に向かって配管されている。通気管１５の上方部分（浮島１４から大気中に突出している部分）には微細気泡発生器１３への空気供給量を調整するための吸気バルブ２９が設けられている。
【００２１】
それぞれ水質浄化材１２を水中にて保持する手段は限定しないが、例えば、浮島１４からワイヤやチェーン（図示せず）などで吊り下げたり、水中に留まる浮体（図示せず）に係止したり、水底１１ｂに沈めたりすることができる。
【００２２】
また、浄化対象水域１１に存在する水１１ａの溶存酸素濃度を測定するための酸素濃度計ＤＯが浮島１４から水１１ａの中に向かって垂下され、酸素濃度計ＤＯの測定データを陸地Ｌにある制御部１９に送信するための通信機２０が浮島１４に立設され、浮島１４を浄化対象水域１１で航行させるためのプロペラ１７が浮島１４の底部に設けられている。ポンプＰ、酸素濃度計ＤＯ、プロペラ１７及び通信機２０などは、浮島１４の上面に敷設された太陽電池パネル１８から供給される電力により稼働する。なお、浮島１４の移動手段はプロペラ１７に限定しないので、例えば、陸地Ｌに配備した電動ウインチ（図示せず）などから繰り出したワイヤロープを浮島１４に繋ぎ、電動ウィンチなどを作動させてワイヤロープを巻き取ることによって浮島１４引き寄せて動かすなどの手段を採用することも可能である。
【００２３】
制御部１９は、通信機２０から送信された酸素濃度計ＤＯの測定データに基づいて決定した制御信号を通信機２０へ送信し、ポンプＰ、吸気バルブ２９及びプロペラ１７の稼働状態をコントロールする。浮島１４はプロペラ１７の回転により浄化対象水域１１を航行することができるので、浄化対象水域１１の所定範囲内を自動的に回遊するように設定したり、酸素濃度計ＤＯの測定値の低い領域へ自動的に移動するように設定したり、あるいは陸地Ｌからの遠隔操作により浮島１４を特定領域へ移動させたりすることができる。
【００２４】
図２に示すように、水質浄化材１２は全体が肉厚の円筒形状をした多孔構造体であり、円筒形の軸心に相当する部分に、通水性を有する貫通孔１２ａが設けられている。水質浄化材１２は、粒状骨材である粒径２．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の砕石と、セメント系固化剤であるセメントペーストと、好気性微生物であるバチルスサブチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ）に分類される好気性納豆菌群との混合物を固化させて形成されたものである。具体的には、好気性納豆菌群を混ぜ込んだセメントペーストに砕石と水とを混合し、この混合物を型枠に入れて成型した後、養生、固化させ、脱型すれば水質浄化材１２が完成する。
【００２５】
水質浄化材１２の形状や材質は限定しないので、好気性微生物の繁殖に適した多数の微細孔を有する多孔構造体であれば、円筒形状以外の形状（例えば、多角筒形状、ブロック形状、平板形状、曲板形状など）とすることができる。また、好気性微生物として、好気性納豆菌群以外の微生物、例えば、バチルスツリュゲナイセス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）あるいはバチルススパリカス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐｈａｅｒｉｃｕｓ）のうちの１以上を使用することができる。
【００２６】
図３に示すように、微細気泡発生器１３は、流体（水及び微細気泡）が通過可能な円筒状の管体２１と、管体２１内に配置されたオリフィス２２と、酸素を含む気体（空気）を管体２１内に導入するため管体２１のオリフィス２２の下流側に設けられた気体導入経路である導入管２３及び導入室２４と、導入室２４に配置された通気性を有する円筒状の多孔構造体２５と、を備えている。
【００２７】
図１に示す通気管１５の下流側が導入管２３に接続され、ポンプＰの出水管Ｐ１が管体２１の上流側の入口２１ｆに接続される。浄化対象水域１１内からポンプＰによって吸い込まれた水１１ａを管体２１の入口２１ｆに圧送すると、通気管１５を経由して管体２１内に空気が吸い込まれ、後述する生成過程によって形成された、酸素を含有する多数の微細気泡ＭＢ混じりの水が管体２１の出口２１ｅから放出される。
【００２８】
微細気泡発生器１３は、同軸上に隙間をおいて配置された外内径の等しい２つの短管２１ａ，２１ｂの間に多孔構造体２５及びオリフィス２２を挟持し、多孔構造体２５の外周側に円筒状の封止部材２７を取り付けて導入室２４を形成し、封止部材２７の一部に開設された導入孔２７ａに導入管２３を接続した構造である。短管２１ａの下流側の開口端に形成された凹部２６ａにオリフィス２２及び多孔構造体２５の上流側開口端２５ａが嵌め込まれ、短管２１ｂの上流側の凹部２６ｂに多孔構造体２５の下流側開口端２５ｂが嵌め込まれている。２１ａ，２１ｂの外周と封止部材２７との間にはそれぞれＯリング２８が配置されている。
【００２９】
図３に示すように、ポンプＰ（図１参照）から管体２１の入口２１ｆに水が送り込まれると、オリフィス２２を通過して高速化した水流によりオリフィス２２の下流側に負圧が生じるので、通気管１５（図１参照）及び導入管２３を経由した空気が導入室２４に流入し、多孔構造体２５を通過して管体２１内に流れ込む。管体２１内に流入した空気は、オリフィス２２下流に発生している高速の加圧水流及び循環渦Ｖによって剪断されるとともに当該加圧水流に混合され、出口２１ｅから酸素を含有する多数の微細気泡ＭＢ混じりの水となって放出される。なお、ポンプＰからの給水量および吸気バルブ２９の開度を調整することにより微細気泡ＭＢの発生量とサイズを調整することができる。
【００３０】
従って、図１に示すように、浄化対象水域１１に水質浄化装置１０をセッティングした後、ポンプＰを稼働させると、複数の微細気泡発生器１３から浄化対象水域１１内へ酸素を含有する大量の微細気泡ＭＢが供給されるので、浄化対象水域１１の溶存酸素濃度が上昇する。これにより、浄化対象水域１１内においては、嫌気性微生物の活動が抑制されるとともに、水質浄化材１２に担持された好気性納豆菌群の活動が促進され、浄化対象水域１１に存在する汚濁物質が分解されるため、水質が大幅に浄化される。水質浄化装置１０においては、予め好気性納豆菌群を担持した水質浄化材１２を水中に投入して、水質浄化作業を開始するので、浄化対象水域１１内における好気性微生物の生息状態に左右されず、優れた水質浄化機能を発揮する。
【００３１】
水質浄化材１２を構成する多孔構造に含まれる多数の微細孔が好気性納豆菌群にとって好適な生息場所となり、好気性納豆菌群の繁殖や活動が活発となるため、浄化対象水域１１に存在する汚濁物質を効率良く分解することができる。また、水質浄化材１２に担持された好気性納豆菌群は、微細気泡ＭＢの供給により生成される水１１ａ中の溶存酸素を利用して繁殖し続けるので、長期間に亘って優れた水質浄化作用を持続可能である。
【００３２】
一方、図１に示すように、微細気泡発生器１３から放出される微細気泡ＭＢの少なくとも一部が水質浄化材１２に接触するように設定したことにより、水質浄化材１２に担持された好気性納豆菌群近傍の溶存酸素量を集中的に高めることができるので、好気性納豆菌群の活動が活発となり、水質浄化作用の向上に有効である。また、微細気泡ＭＢ混じりの水流が水質浄化材１２に接触することにより、水質浄化材１２から好気性納豆菌群の一部が離脱し、微細気泡ＭＢ混じりの水流とともに浄化対象水域１１へ拡散していくので、浄化領域の拡大を図ることができる。
【００３３】
また、水質浄化材１２に、通水性を有する貫通孔１２ａを設けたことにより、広い表面積を確保することができるので、水１１ａと水質浄化材１２との接触面積が増大し、浄化作用の向上に有効である。また、微細気泡発生器１３から放出された、酸素を含有する微細気泡ＭＢを水質浄化材１２の貫通孔１１内に送り込めば、水質浄化材１２全体に酸素を供給できるので、水質浄化材１２に生息する好気性納豆菌群の活性化に有効である。
【００３４】
さらに、水質浄化材１２に担持させている好気性納豆菌群は、耐アルカリ性に優れ、高温にも耐え得るので、セメントペーストを用いた水質浄化材１２の製造工程で死滅することがなく、長期間に亘って優れた水質浄化作用を発揮する。
【００３５】
一方、微細気泡供給手段である微細気泡発生器１３は、円筒状の管体２１と、管体２１内に配置されたオリフィス２２と、管体２１のオリフィス２２の下流側に設けられた導入管２３及び導入室２４と、導入室２４に配置された通気性を有する円筒状の多孔構造体２５と、を備えている。このような構造としたことにより、管体２１内において、前述した生成過程を経て形成される、酸素を含有する大量の微細気泡ＭＢを効率的に浄化対象水域１１内へ供給することができるため、優れた水質浄化機能を発揮する。
【００３６】
また、管体２１の入口２１ｆから管体２１内へ流入した水はオリフィス２２を通過することによって流速を増した状態となって管体２１の出口２１ｅから微細気泡ＭＢを伴って放出されるので、微細気泡ＭＢをより遠くまで到達させることができ、浄化領域の拡大を図ることができる。
【００３７】
微細気泡発生器１３と水質浄化材１２の配置形態は限定しないので、使用条件に応じて任意の配置形態を採用することができるが、図４〜図７に基づいて、微細気泡発生器１３と水質浄化材１２の配置形態について例示する。
【００３８】
図４に示す配置形態においては、微細気泡発生器１３の管体２１の軸心と、水質浄化材１２の貫通孔１２ａの軸心と、を略水平方向にて一致させ、且つ、管体２１の出口２１ｅを水質浄化材１２の一方の開口端に接近させた状態で配置されている。これにより、微細気泡発生器１３の管体２１の出口２１ｅから放出された微細気泡ＭＢ混じりの水流は水質浄化材１２の貫通孔１２ａ内を通過して拡散していくので、水質浄化材１２に担持された好気性微生物に十分な酸素を供給することができる。また、微細気泡ＭＢ混じりの水流が水質浄化材１２の貫通孔１２ａを通過する際に水質浄化材１２から好気性微生物の一部が離脱し、前記水流とともに拡散していくので、水質浄化領域の拡大を図ることができる。
【００３９】
図５に示す配置形態においては、微細気泡発生器１３の管体２１の軸心と、水質浄化材１２の貫通孔１２ａの軸心と、を略垂直方向にて一致させ、且つ、管体２１の出口２１ｅを水質浄化材１２の一方の開口端に接近させた状態で配置されている。これにより、微細気泡発生器１３の管体２１の出口２１ｅから放出された微細気泡ＭＢ混じりの水流は水質浄化材１２の貫通孔１２ａ内を通過して水底１１ｂに向かって拡散していくので、水質浄化材１２に担持された好気性微生物及び水底１１ｂに生息する好気性微生物に十分な酸素を供給することができる。また、微細気泡ＭＢ混じりの水流が水質浄化材１２の貫通孔１２ａを通過する際に水質浄化材１２から好気性微生物の一部が離脱し、前記水流とともに水底１１ｂに到達するので、水底１１ｂ中の好気性微生物の増加を図ることができる。
【００４０】
図６に示す配置形態においては、微細気泡発生器１３の管体２１の軸心を略水平方向に配置し、水質浄化材１２の貫通孔１２ａの軸心を略垂直方向に配置し、且つ、管体２１の出口２１ｅを水質浄化材１２の外周面に接近させた状態で配置されている。これにより、微細気泡発生器１３の管体２１の出口２１ｅから放出された微細気泡ＭＢ混じりの水流は水質浄化材１２の外周面に接触した後、拡散していくこととなる。従って、水質浄化材１２に担持された好気性微生物に十分な酸素を供給することができ、また、微細気泡ＭＢ混じりの水流が水質浄化材１２の外周面に接触する際に水質浄化材１２から好気性微生物の一部が離脱し、前記水流とともに拡散していくので、水質浄化領域の拡大を図ることができる。
【００４１】
図７に示す配置形態においては、微細気泡発生器１３の管体２１の軸心が略垂直方向をなすとともに管体２１の出口２１ｅを水底１１ｂに向けて配置し、水質浄化材１２の貫通孔１２ａの軸心が略垂直方向をなすともに水底１１ｂから離した状態で配置されている。これにより、管体２１の出口２１ｅから放出された微細気泡ＭＢ混じりの水流は水底１１ｂに接触した後、水底１１ｂに沿って流動したり、水底１１ｂとの接触によって跳ね返されて流動したりする。
【００４２】
水底１１ｂに沿って流動する微細気泡ＭＢは水底１１ｂに生息する好気性微生物に対する酸素供給源となり、水底１１ｂとの接触によって跳ね返されて流動する微細気泡ＭＢは水質浄化材１２に担持された好気性微生物に対する酸素供給源となる。また、水質浄化材１２の貫通孔１２ａの軸心が略垂直方向をなすように配置されたことにより、浄化対象水域内に自然発生する上下方向の対流が水質浄化材１２の貫通孔１２ａを通過するので、水質浄化作用の向上に有効である。
【００４３】
次に、図８，図９に基づいて、本発明に係る水質浄化装置を使用した水質浄化試験の結果について説明する。図８に示す試験装置３０においては、タンク３０内に収容した供試液（生活排水）Ｗ中に、図２に示す水質浄化材１２及び図３に示す微細気泡発生器１３が配置され、タンク内３０内の生活排水Ｗを吸い込んで微細気泡発生器１３の管体２１の入口２１ｆに圧送するポンプＰと、微細気泡発生器１３に大気中の空気を供給する通気管３５と、が設けられている。タンク３０内の供試液Ｗの容量は５００リットルであり、供試液Ｗの水面から２３００ｍｍの深さに微細気泡発生器１３が配置されている。また、比較例とするため、試験装置３０から水質浄化材１２を無くした構成の試験装置（図示せず）を用意した。
【００４４】
図８に示す試験装置３０と、試験装置３０から水質浄化材１２を無くした構成の試験装置において、１日３回（朝、昼、夕）各１時間ずつポンプＰを稼働させることを３週間に亘って行った後、各タンク内の供試液ＷのＢＯＤ（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ）を測定したところ、図９に示すような結果が得られた。図９（ａ）は試験装置３０における試験結果を示し。図９（ｂ）は試験装置３０から水質浄化材１２を無くした構成の試験装置における試験結果を示している。図９（ａ），（ｂ）のいずれも、試験開始日（Ｆｉｒｓｔ ｄａｙ）におけるＢＯＤの測定値を基準値（１）とし、試験開始から３週間後のＢＯＤを前記基準値に対する割合で算出して棒グラフ化したものである。
【００４５】
試験装置３０における試験結果を示す図９（ａ）を見ると、試験開始から３週間経過した時点でＢＯＤは１／１０程度までに大幅に低下しており、水質浄化材１２と微細気泡発生器１３とを使用したことにより、優れた水質浄化作用が得られることが分かる。
【００４６】
一方、試験装置３０から水質浄化材１２を無くした構成の試験装置における試験結果を示す図９（ｂ）を見ると、試験開始から３週間経過した時点でのＢＯＤは７／１０程度までに低下しているが、図９（ａ）の結果に比べると、その水質浄化作用は不十分であることが分かる。なお、図９（ｂ）においてＢＯＤが７／１０程度まで低下した理由は、供試液（生活排水）中に初めから含まれていた好気性微生物が、微細気泡発生器１３から供給される酸素を含有した微細気泡ＭＢによって増殖したり、活性化したりしたことによるものではないかと推測される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の水質浄化技術は、湖沼、ダム湖、貯水池、水源地、クリーク、港湾・内海などの閉鎖水域あるいは下水処理場などにおける水質浄化手段として広く利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 水質浄化装置
１１ 浄化対象水域
１１ａ 水
１２ 水質浄化材
１２ａ 貫通孔
１３ 微細気泡発生器
１４ 浮島
１５，３５ 通気管
１６ ワイヤ
１７ プロペラ
１８ 太陽電池パネル
１９ 制御部
２０ 通信機
２１ 管体
２１ａ，２１ｂ 短管
２１ｆ 入口
２１ｅ 出口
２２ オリフィス
２３ 導入管
２４ 導入室
２５ 多孔構造体
２５ａ 上流側開口端
２５ｂ 下流側開口端
２６ａ，２６ｂ 凹部
２７ 封止部材
２７ａ 導入孔
２８ Ｏリング
２９ 吸気バルブ
３０ 試験装置
３１ タンク
Ｌ 陸地
ＭＢ 微細気泡
Ｐ ポンプ
Ｖ 循環渦
Ｗ 供試液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湖沼、ダム湖、貯水池あるいは下水処理場などの各種閉鎖水域内の水質を浄化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
湖沼、ダム湖、貯水池などの各種閉鎖水域内の水質を浄化する技術に関しては、従来、様々な提案がなされているが、本発明に関連するものとして、マイクロバブルを利用した底質等浄化技術（例えば、特許文献１参照。）あるいは超微細気泡を利用したケミカルリアクター装置やバイオリアクター装置（例えば、特許文献２参照。）などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３００６４号公報
【特許文献２】特開２００５−１５２７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
湖沼、溜め池あるいは排水貯留槽などの浄化対象水域に対して特許文献１，２記載の水質浄化技術を使用すれば所定の水質浄化作用を得られるのであるが、これらの水質浄化技術は、好気性バクテリアなどの好気性微生物が浄化対象水域内に生息していないときは予定していた浄化作用が得られない。また、最初は生息していた好気性微生物が、浄化処理の進行に伴って減少したり、失われたりすると、水質浄化作用が著しく低下する。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、浄化対象水域内における好気性微生物の生息状態に左右されず、長期間に亘って優れた水質浄化作用を持続可能な水質浄化技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の水質浄化方法は、好気性微生物を担持した水質浄化材を浄化対象水域内に配置し、酸素を包含する微細気泡を前記浄化対象水域に供給することを特徴とする。
【０００７】
このような構成とすれば、酸素を包含する微細気泡を浄化対象水域に供給することにより、浄化対象水域の溶存酸素濃度が上昇し、嫌気性微生物の活動が抑制されるとともに、浄化対象水域内に配置された水質浄化材に担持された好気性微生物の活動が促進され、浄化対象水域に存在する汚濁物質が分解されるので、浄化対象水域内における好気性微生物の生息状態に左右されず、優れた水質浄化作用を得ることができる。
【０００８】
また、水質浄化材に担持された好気性微生物は、微細気泡の供給により生成される溶存酸素を利用して繁殖し続けるので、浄化対象水域内の好気性微生物が減少したり、死滅したりすることがなくなり、長期間に亘って優れた水質浄化作用を持続可能である。
【０００９】
ここで、前記微細気泡の少なくとも一部が前記水質浄化材に接触するように供給することが望ましい。このような構成とすれば、水質浄化材に担持された好気性微生物近傍の溶存酸素量を集中的に高めることができるので、水質浄化作用が向上する。
【００１０】
次に、本発明の水質浄化装置は、好気性微生物を担持し浄化対象水域内に配置された状態で前記好気性微生物が繁殖可能な水質浄化材と、酸素を含有する微細気泡を前記浄化対象水域内に供給する微細気泡供給手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような構成とすれば、浄化対象水域内に前記水質浄化材を配置し、微細気泡供給手段により前記浄化対象水域内へ酸素を含有する微細気泡を供給することにより、浄化対象水域の溶存酸素濃度が上昇し、嫌気性微生物の活動が抑制されるとともに、水質浄化材に担持された好気性微生物の活動が促進され、浄化対象水域に存在する汚濁物質が分解されるので、浄化対象水域内における好気性微生物の生息状態に左右されず、優れた水質浄化機能を発揮する。
【００１２】
この場合、前記水質浄化材が多孔構造を有することが望ましい。このような構成とすれば、多孔構造に含まれる多数の微細孔が好気性微生物にとって好適な生息場所となり、好気性微生物の繁殖や活動が活発となるため、浄化対象水域に存在する汚濁物質の分解作用が高まり、水質浄化機能が向上する。
【００１３】
また、前記水質浄化材に、通水性を有する貫通孔を設けることが望ましい。このような構成とすれば、水質浄化材の表面積が増え、水との接触面積が増大するので、浄化作用が高まる。また、酸素を含有する微細気泡を貫通孔内に送り込むことにより水質浄化材全体に酸素を供給できるので、水質浄化材に生息する好気性微生物の活性化に有効である。
【００１４】
さらに、前記水質浄化材が、粒状骨材、セメント系固化剤及び好気性微生物の混合物を固化させて形成されたものであることが望ましい。このような構成とすれば、好気性微生物の生息に適した多孔構造を有する水質浄化材を比較的容易に形成することができる。
【００１５】
一方、前記好気性微生物として、バチルスサブチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ）、バチルスツリュゲナイセス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）、バチルススパリカス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐｈａｅｒｉｃｕｓ）のうちの１以上を含むことが望ましい。これら好気性微生物は、耐アルカリ性に優れ、高温にも耐え得るので、セメント系固化剤を用いた水質浄化材の製造工程で死滅することがなく、長期間に亘って優れた水質浄化作用を発揮する。
【００１６】
ここで、前記微細気泡供給手段として、流体が通過可能な管体と、前記管体内に配置されたオリフィスと、酸素を含む気体を前記管体内に導入するため当該管体の前記オリフィスの下流側に配置された気体導入経路と、を備えた微細気泡発生器を用いることが望ましい。
【００１７】
このような構成とすれば、前記オリフィスの上流側の前記管体の開口端から当該管体内に向かって流体を圧送すれば、前記気体導入経路を経由してオリフィスの下流側に流入する酸素を含む気体が管体内にて大量の微細気泡に変化し、管体の下流側の開口端から放出されるので、酸素を含有する微細気泡を効率的に浄化対象水域内へ供給することが可能となり、優れた水質浄化機能が得られる。また、管体の入口から管体内へ流入した流体はオリフィスを通過することによって流速を増した状態となって管体の出口から微細気泡を伴って浄化対象水域内へ放出されるので、微細気泡の到達距離を伸ばすことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、浄化対象水域内における好気性微生物の生息状態に左右されず、長期間に亘って優れた水質浄化作用を持続可能な水質浄化技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態である水質浄化装置の使用状態を示す図である。
【図２】図１に示す水質浄化装置を構成する水質浄化材の斜視図である。
【図３】図１に示す水質浄化装置を構成する微細気泡発生器の断面図である。
【図４】微細気泡発生器と水質浄化材の配置形態を示す図である。
【図５】微細気泡発生器と水質浄化材の配置形態を示す図である。
【図６】微細気泡発生器と水質浄化材の配置形態を示す図である。
【図７】微細気泡発生器と水質浄化材の配置形態を示す図である。
【図８】本発明の実施形態である水質浄化装置の水質浄化機能を確認する試験装置を示す図である。
【図９】図８に示す試験装置による試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に示すように、水質浄化装置１０は、好気性微生物（図示せず）を担持し浄化対象水域１１内に配置された状態で前記好気性微生物が繁殖可能な複数の水質浄化材１２と、酸素を含有する微細気泡ＭＢを浄化対象水域１１内に供給する微細気泡供給手段である複数の微細気泡発生器１３と、を備えている。浄化対象水域１１に浮かべられた浮島１４から水中に長さ調節可能なワイヤ１６で吊り下げ保持されたポンプＰに複数の微細気泡発生器１３が連結され、これらの微細気泡発生器１３から水中に供給される微細気泡ＭＢが到達可能な領域に複数の水質浄化材１２が配置されている。また、大気中の空気を微細気泡発生器１３に供給するための通気管１５が浮島１４からそれぞれの微細気泡発生器１３に向かって配管されている。通気管１５の上方部分（浮島１４から大気中に突出している部分）には微細気泡発生器１３への空気供給量を調整するための吸気バルブ２９が設けられている。
【００２１】
それぞれ水質浄化材１２を水中にて保持する手段は限定しないが、例えば、浮島１４からワイヤやチェーン（図示せず）などで吊り下げたり、水中に留まる浮体（図示せず）に係止したり、水底１１ｂに沈めたりすることができる。
【００２２】
また、浄化対象水域１１に存在する水１１ａの溶存酸素濃度を測定するための酸素濃度計ＤＯが浮島１４から水１１ａの中に向かって垂下され、酸素濃度計ＤＯの測定データを陸地Ｌにある制御部１９に送信するための通信機２０が浮島１４に立設され、浮島１４を浄化対象水域１１で航行させるためのプロペラ１７が浮島１４の底部に設けられている。ポンプＰ、酸素濃度計ＤＯ、プロペラ１７及び通信機２０などは、浮島１４の上面に敷設された太陽電池パネル１８から供給される電力により稼働する。なお、浮島１４の移動手段はプロペラ１７に限定しないので、例えば、陸地Ｌに配備した電動ウインチ（図示せず）などから繰り出したワイヤロープを浮島１４に繋ぎ、電動ウィンチなどを作動させてワイヤロープを巻き取ることによって浮島１４引き寄せて動かすなどの手段を採用することも可能である。
【００２３】
制御部１９は、通信機２０から送信された酸素濃度計ＤＯの測定データに基づいて決定した制御信号を通信機２０へ送信し、ポンプＰ、吸気バルブ２９及びプロペラ１７の稼働状態をコントロールする。浮島１４はプロペラ１７の回転により浄化対象水域１１を航行することができるので、浄化対象水域１１の所定範囲内を自動的に回遊するように設定したり、酸素濃度計ＤＯの測定値の低い領域へ自動的に移動するように設定したり、あるいは陸地Ｌからの遠隔操作により浮島１４を特定領域へ移動させたりすることができる。
【００２４】
図２に示すように、水質浄化材１２は全体が肉厚の円筒形状をした多孔構造体であり、円筒形の軸心に相当する部分に、通水性を有する貫通孔１２ａが設けられている。水質浄化材１２は、粒状骨材である粒径２．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の砕石と、セメント系固化剤であるセメントペーストと、好気性微生物であるバチルスサブチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ）に分類される好気性納豆菌群との混合物を固化させて形成されたものである。具体的には、好気性納豆菌群を混ぜ込んだセメントペーストに砕石と水とを混合し、この混合物を型枠に入れて成型した後、養生、固化させ、脱型すれば水質浄化材１２が完成する。
【００２５】
水質浄化材１２の形状や材質は限定しないので、好気性微生物の繁殖に適した多数の微細孔を有する多孔構造体であれば、円筒形状以外の形状（例えば、多角筒形状、ブロック形状、平板形状、曲板形状など）とすることができる。また、好気性微生物として、好気性納豆菌群以外の微生物、例えば、バチルスツリュゲナイセス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）あるいはバチルススパリカス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐｈａｅｒｉｃｕｓ）のうちの１以上を使用することができる。
【００２６】
図３に示すように、微細気泡発生器１３は、流体（水及び微細気泡）が通過可能な円筒状の管体２１と、管体２１内に配置されたオリフィス２２と、酸素を含む気体（空気）を管体２１内に導入するため管体２１のオリフィス２２の下流側に設けられた気体導入経路である導入管２３及び導入室２４と、導入室２４に配置された通気性を有する円筒状の多孔構造体２５と、を備えている。
【００２７】
図１に示す通気管１５の下流側が導入管２３に接続され、ポンプＰの出水管Ｐ１が管体２１の上流側の入口２１ｆに接続される。浄化対象水域１１内からポンプＰによって吸い込まれた水１１ａを管体２１の入口２１ｆに圧送すると、通気管１５を経由して管体２１内に空気が吸い込まれ、後述する生成過程によって形成された、酸素を含有する多数の微細気泡ＭＢ混じりの水が管体２１の出口２１ｅから放出される。
【００２８】
微細気泡発生器１３は、同軸上に隙間をおいて配置された外内径の等しい２つの短管２１ａ，２１ｂの間に多孔構造体２５及びオリフィス２２を挟持し、多孔構造体２５の外周側に円筒状の封止部材２７を取り付けて導入室２４を形成し、封止部材２７の一部に開設された導入孔２７ａに導入管２３を接続した構造である。短管２１ａの下流側の開口端に形成された凹部２６ａにオリフィス２２及び多孔構造体２５の上流側開口端２５ａが嵌め込まれ、短管２１ｂの上流側の凹部２６ｂに多孔構造体２５の下流側開口端２５ｂが嵌め込まれている。２１ａ，２１ｂの外周と封止部材２７との間にはそれぞれＯリング２８が配置されている。
【００２９】
図３に示すように、ポンプＰ（図１参照）から管体２１の入口２１ｆに水が送り込まれると、オリフィス２２を通過して高速化した水流によりオリフィス２２の下流側に負圧が生じるので、通気管１５（図１参照）及び導入管２３を経由した空気が導入室２４に流入し、多孔構造体２５を通過して管体２１内に流れ込む。管体２１内に流入した空気は、オリフィス２２下流に発生している高速の加圧水流及び循環渦Ｖによって剪断されるとともに当該加圧水流に混合され、出口２１ｅから酸素を含有する多数の微細気泡ＭＢ混じりの水となって放出される。なお、ポンプＰからの給水量および吸気バルブ２９の開度を調整することにより微細気泡ＭＢの発生量とサイズを調整することができる。
【００３０】
従って、図１に示すように、浄化対象水域１１に水質浄化装置１０をセッティングした後、ポンプＰを稼働させると、複数の微細気泡発生器１３から浄化対象水域１１内へ酸素を含有する大量の微細気泡ＭＢが供給されるので、浄化対象水域１１の溶存酸素濃度が上昇する。これにより、浄化対象水域１１内においては、嫌気性微生物の活動が抑制されるとともに、水質浄化材１２に担持された好気性納豆菌群の活動が促進され、浄化対象水域１１に存在する汚濁物質が分解されるため、水質が大幅に浄化される。水質浄化装置１０においては、予め好気性納豆菌群を担持した水質浄化材１２を水中に投入して、水質浄化作業を開始するので、浄化対象水域１１内における好気性微生物の生息状態に左右されず、優れた水質浄化機能を発揮する。
【００３１】
水質浄化材１２を構成する多孔構造に含まれる多数の微細孔が好気性納豆菌群にとって好適な生息場所となり、好気性納豆菌群の繁殖や活動が活発となるため、浄化対象水域１１に存在する汚濁物質を効率良く分解することができる。また、水質浄化材１２に担持された好気性納豆菌群は、微細気泡ＭＢの供給により生成される水１１ａ中の溶存酸素を利用して繁殖し続けるので、長期間に亘って優れた水質浄化作用を持続可能である。
【００３２】
一方、図１に示すように、微細気泡発生器１３から放出される微細気泡ＭＢの少なくとも一部が水質浄化材１２に接触するように設定したことにより、水質浄化材１２に担持された好気性納豆菌群近傍の溶存酸素量を集中的に高めることができるので、好気性納豆菌群の活動が活発となり、水質浄化作用の向上に有効である。また、微細気泡ＭＢ混じりの水流が水質浄化材１２に接触することにより、水質浄化材１２から好気性納豆菌群の一部が離脱し、微細気泡ＭＢ混じりの水流とともに浄化対象水域１１へ拡散していくので、浄化領域の拡大を図ることができる。
【００３３】
また、水質浄化材１２に、通水性を有する貫通孔１２ａを設けたことにより、広い表面積を確保することができるので、水１１ａと水質浄化材１２との接触面積が増大し、浄化作用の向上に有効である。また、微細気泡発生器１３から放出された、酸素を含有する微細気泡ＭＢを水質浄化材１２の貫通孔１１内に送り込めば、水質浄化材１２全体に酸素を供給できるので、水質浄化材１２に生息する好気性納豆菌群の活性化に有効である。
【００３４】
さらに、水質浄化材１２に担持させている好気性納豆菌群は、耐アルカリ性に優れ、高温にも耐え得るので、セメントペーストを用いた水質浄化材１２の製造工程で死滅することがなく、長期間に亘って優れた水質浄化作用を発揮する。
【００３５】
一方、微細気泡供給手段である微細気泡発生器１３は、円筒状の管体２１と、管体２１内に配置されたオリフィス２２と、管体２１のオリフィス２２の下流側に設けられた導入管２３及び導入室２４と、導入室２４に配置された通気性を有する円筒状の多孔構造体２５と、を備えている。このような構造としたことにより、管体２１内において、前述した生成過程を経て形成される、酸素を含有する大量の微細気泡ＭＢを効率的に浄化対象水域１１内へ供給することができるため、優れた水質浄化機能を発揮する。
【００３６】
また、管体２１の入口２１ｆから管体２１内へ流入した水はオリフィス２２を通過することによって流速を増した状態となって管体２１の出口２１ｅから微細気泡ＭＢを伴って放出されるので、微細気泡ＭＢをより遠くまで到達させることができ、浄化領域の拡大を図ることができる。
【００３７】
微細気泡発生器１３と水質浄化材１２の配置形態は限定しないので、使用条件に応じて任意の配置形態を採用することができるが、図４〜図７に基づいて、微細気泡発生器１３と水質浄化材１２の配置形態について例示する。
【００３８】
図４に示す配置形態においては、微細気泡発生器１３の管体２１の軸心と、水質浄化材１２の貫通孔１２ａの軸心と、を略水平方向にて一致させ、且つ、管体２１の出口２１ｅを水質浄化材１２の一方の開口端に接近させた状態で配置されている。これにより、微細気泡発生器１３の管体２１の出口２１ｅから放出された微細気泡ＭＢ混じりの水流は水質浄化材１２の貫通孔１２ａ内を通過して拡散していくので、水質浄化材１２に担持された好気性微生物に十分な酸素を供給することができる。また、微細気泡ＭＢ混じりの水流が水質浄化材１２の貫通孔１２ａを通過する際に水質浄化材１２から好気性微生物の一部が離脱し、前記水流とともに拡散していくので、水質浄化領域の拡大を図ることができる。
【００３９】
図５に示す配置形態においては、微細気泡発生器１３の管体２１の軸心と、水質浄化材１２の貫通孔１２ａの軸心と、を略垂直方向にて一致させ、且つ、管体２１の出口２１ｅを水質浄化材１２の一方の開口端に接近させた状態で配置されている。これにより、微細気泡発生器１３の管体２１の出口２１ｅから放出された微細気泡ＭＢ混じりの水流は水質浄化材１２の貫通孔１２ａ内を通過して水底１１ｂに向かって拡散していくので、水質浄化材１２に担持された好気性微生物及び水底１１ｂに生息する好気性微生物に十分な酸素を供給することができる。また、微細気泡ＭＢ混じりの水流が水質浄化材１２の貫通孔１２ａを通過する際に水質浄化材１２から好気性微生物の一部が離脱し、前記水流とともに水底１１ｂに到達するので、水底１１ｂ中の好気性微生物の増加を図ることができる。
【００４０】
図６に示す配置形態においては、微細気泡発生器１３の管体２１の軸心を略水平方向に配置し、水質浄化材１２の貫通孔１２ａの軸心を略垂直方向に配置し、且つ、管体２１の出口２１ｅを水質浄化材１２の外周面に接近させた状態で配置されている。これにより、微細気泡発生器１３の管体２１の出口２１ｅから放出された微細気泡ＭＢ混じりの水流は水質浄化材１２の外周面に接触した後、拡散していくこととなる。従って、水質浄化材１２に担持された好気性微生物に十分な酸素を供給することができ、また、微細気泡ＭＢ混じりの水流が水質浄化材１２の外周面に接触する際に水質浄化材１２から好気性微生物の一部が離脱し、前記水流とともに拡散していくので、水質浄化領域の拡大を図ることができる。
【００４１】
図７に示す配置形態においては、微細気泡発生器１３の管体２１の軸心が略垂直方向をなすとともに管体２１の出口２１ｅを水底１１ｂに向けて配置し、水質浄化材１２の貫通孔１２ａの軸心が略垂直方向をなすともに水底１１ｂから離した状態で配置されている。これにより、管体２１の出口２１ｅから放出された微細気泡ＭＢ混じりの水流は水底１１ｂに接触した後、水底１１ｂに沿って流動したり、水底１１ｂとの接触によって跳ね返されて流動したりする。
【００４２】
水底１１ｂに沿って流動する微細気泡ＭＢは水底１１ｂに生息する好気性微生物に対する酸素供給源となり、水底１１ｂとの接触によって跳ね返されて流動する微細気泡ＭＢは水質浄化材１２に担持された好気性微生物に対する酸素供給源となる。また、水質浄化材１２の貫通孔１２ａの軸心が略垂直方向をなすように配置されたことにより、浄化対象水域内に自然発生する上下方向の対流が水質浄化材１２の貫通孔１２ａを通過するので、水質浄化作用の向上に有効である。
【００４３】
次に、図８，図９に基づいて、本発明に係る水質浄化装置を使用した水質浄化試験の結果について説明する。図８に示す試験装置３０においては、タンク３０内に収容した供試液（生活排水）Ｗ中に、図２に示す水質浄化材１２及び図３に示す微細気泡発生器１３が配置され、タンク内３０内の生活排水Ｗを吸い込んで微細気泡発生器１３の管体２１の入口２１ｆに圧送するポンプＰと、微細気泡発生器１３に大気中の空気を供給する通気管３５と、が設けられている。タンク３０内の供試液Ｗの容量は５００リットルであり、供試液Ｗの水面から２３００ｍｍの深さに微細気泡発生器１３が配置されている。また、比較例とするため、試験装置３０から水質浄化材１２を無くした構成の試験装置（図示せず）を用意した。
【００４４】
図８に示す試験装置３０と、試験装置３０から水質浄化材１２を無くした構成の試験装置において、１日３回（朝、昼、夕）各１時間ずつポンプＰを稼働させることを３週間に亘って行った後、各タンク内の供試液ＷのＢＯＤ（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ）を測定したところ、図９に示すような結果が得られた。図９（ａ）は試験装置３０における試験結果を示し。図９（ｂ）は試験装置３０から水質浄化材１２を無くした構成の試験装置における試験結果を示している。図９（ａ），（ｂ）のいずれも、試験開始日（Ｆｉｒｓｔ ｄａｙ）におけるＢＯＤの測定値を基準値（１）とし、試験開始から３週間後のＢＯＤを前記基準値に対する割合で算出して棒グラフ化したものである。
【００４５】
試験装置３０における試験結果を示す図９（ａ）を見ると、試験開始から３週間経過した時点でＢＯＤは１／１０程度までに大幅に低下しており、水質浄化材１２と微細気泡発生器１３とを使用したことにより、優れた水質浄化作用が得られることが分かる。
【００４６】
一方、試験装置３０から水質浄化材１２を無くした構成の試験装置における試験結果を示す図９（ｂ）を見ると、試験開始から３週間経過した時点でのＢＯＤは７／１０程度までに低下しているが、図９（ａ）の結果に比べると、その水質浄化作用は不十分であることが分かる。なお、図９（ｂ）においてＢＯＤが７／１０程度まで低下した理由は、供試液（生活排水）中に初めから含まれていた好気性微生物が、微細気泡発生器１３から供給される酸素を含有した微細気泡ＭＢによって増殖したり、活性化したりしたことによるものではないかと推測される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の水質浄化技術は、湖沼、ダム湖、貯水池、水源地、クリーク、港湾・内海などの閉鎖水域あるいは下水処理場などにおける水質浄化手段として広く利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 水質浄化装置
１１ 浄化対象水域
１１ａ 水
１２ 水質浄化材
１２ａ 貫通孔
１３ 微細気泡発生器
１４ 浮島
１５，３５ 通気管
１６ ワイヤ
１７ プロペラ
１８ 太陽電池パネル
１９ 制御部
２０ 通信機
２１ 管体
２１ａ，２１ｂ 短管
２１ｆ 入口
２１ｅ 出口
２２ オリフィス
２３ 導入管
２４ 導入室
２５ 多孔構造体
２５ａ 上流側開口端
２５ｂ 下流側開口端
２６ａ，２６ｂ 凹部
２７ 封止部材
２７ａ 導入孔
２８ Ｏリング
２９ 吸気バルブ
３０ 試験装置
３１ タンク
Ｌ 陸地
ＭＢ 微細気泡
Ｐ ポンプ
Ｖ 循環渦
Ｗ 供試液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
好気性微生物を担持した水質浄化材を浄化対象水域内に配置し、酸素を包含する微細気泡を前記浄化対象水域に供給することを特徴とする水質浄化方法。
【請求項２】
前記微細気泡の少なくとも一部が前記水質浄化材に接触するように供給することを特徴とする請求項１記載の水質浄化方法。
【請求項３】
好気性微生物を担持し浄化対象水域内に配置された状態で前記好気性微生物が繁殖可能な水質浄化材と、酸素を含有する微細気泡を前記浄化対象水域内に供給する微細気泡供給手段と、を備えたことを特徴とする水質浄化装置。
【請求項４】
前記水質浄化材が多孔構造を有することを特徴とする請求項３記載の水質浄化装置。
【請求項５】
前記水質浄化材に、通水性を有する貫通孔を設けたことを特徴とする請求項３または４記載の水質浄化装置。
【請求項６】
前記水質浄化材が、粒状骨材、セメント系固化剤及び好気性微生物の混合物を固化させて形成されたものである請求項３〜５のいずれかに記載の水質浄化装置。
【請求項７】
前記好気性微生物が、バチルスサブチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ）、バチルスツリュゲナイセス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）、バチルススパリカス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐｈａｅｒｉｃｕｓ）のうちの１以上を含むことを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の水質浄化装置。
【請求項８】
前記微細気泡供給手段として、流体が通過可能な管体と、前記管体内に配置されたオリフィスと、酸素を含む気体を前記管体内に導入するため当該管体の前記オリフィスの下流側に配置された気体導入経路と、前記気体導入経路に配置された通気性を有する多孔構造体と、を備えた微細気泡発生器を用いたことを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の水質浄化装置。
【請求項１】
好気性微生物を担持した水質浄化材を浄化対象水域内に配置し、酸素を包含する微細気泡を前記浄化対象水域に供給することを特徴とする水質浄化方法。
【請求項２】
前記微細気泡の少なくとも一部が前記水質浄化材に接触するように供給することを特徴とする請求項１記載の水質浄化方法。
【請求項３】
好気性微生物を担持し浄化対象水域内に配置された状態で前記好気性微生物が繁殖可能な水質浄化材と、酸素を含有する微細気泡を前記浄化対象水域内に供給する微細気泡供給手段と、を備えたことを特徴とする水質浄化装置。
【請求項４】
前記水質浄化材が多孔構造を有することを特徴とする請求項３記載の水質浄化装置。
【請求項５】
前記水質浄化材に、通水性を有する貫通孔を設けたことを特徴とする請求項３または４記載の水質浄化装置。
【請求項６】
前記水質浄化材が、粒状骨材、セメント系固化剤及び好気性微生物の混合物を固化させて形成されたものである請求項３〜５のいずれかに記載の水質浄化装置。
【請求項７】
前記好気性微生物が、バチルスサブチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ）、バチルスツリュゲナイセス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）、バチルススパリカス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐｈａｅｒｉｃｕｓ）のうちの１以上を含むことを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の水質浄化装置。
【請求項８】
前記微細気泡供給手段として、流体が通過可能な管体と、前記管体内に配置されたオリフィスと、酸素を含む気体を前記管体内に導入するため当該管体の前記オリフィスの下流側に配置された気体導入経路と、前記気体導入経路に配置された通気性を有する多孔構造体と、を備えた微細気泡発生器を用いたことを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の水質浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１８９２５４（Ｐ２０１１−１８９２５４Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５６３８６（Ｐ２０１０−５６３８６）
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（５０４１５９２３５）国立大学法人 熊本大学 (314)
【出願人】（３０３０４８３４１）株式会社ビッグバイオ (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（５０４１５９２３５）国立大学法人 熊本大学 (314)
【出願人】（３０３０４８３４１）株式会社ビッグバイオ (10)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]