特開 2016-131911 水質改善装置及び水質改善方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-131911(P2016-131911A)

(43)【公開日】2016年7月25日

(54)【発明の名称】水質改善装置及び水質改善方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/58 20060101AFI20160627BHJP

   C02F 1/46 20060101ALI20160627BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/58 R

   C02F1/46 Z

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-6743(P2015-6743)

(22)【出願日】2015年1月16日

(11)【特許番号】特許第5738499号(P5738499)

(45)【特許公報発行日】2015年6月24日

(71)【出願人】

【識別番号】393003505

【氏名又は名称】復建調査設計株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】501381837

【氏名又は名称】株式会社ジオデザイン

(71)【出願人】

【識別番号】591139895

【氏名又は名称】株式会社ゲット

(71)【出願人】

【識別番号】391047190

【氏名又は名称】岡三リビック株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】593035696

【氏名又は名称】杉本 幹生

(74)【代理人】

【識別番号】100082418

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 朔生

(72)【発明者】

【氏名】福田 直三

(72)【発明者】

【氏名】丸山 健吉

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 茂

(72)【発明者】

【氏名】小浪 岳治

(72)【発明者】

【氏名】杉本 幹生

【テーマコード（参考）】

4D038

4D061

【Ｆターム（参考）】

4D038AA02

4D038AB46

4D038BA02

4D038BA04

4D038BB10

4D038BB18

4D038BB19

4D061DA09

4D061DB09

4D061DB11

4D061EA07

4D061EB01

4D061EB08

4D061EB14

4D061EB28

4D061EB29

4D061FA15

4D061FA20

(57)【要約】

【課題】リンや窒素等の栄養塩を効率的に除去して水質浄化が図られると共に、有害植物プランクトンや藻草類の発生を効果的に抑制できて生態系に配慮した水質改善技術を提供すること。
【解決手段】鉄イオン溶出装置３０と、取水路２６に設けた取水ポンプＰ_１と、鉄イオン溶出装置の付着物を加振、又は回転により除去する手段と、水中で曝気する曝気体４０とブロア４１からなる曝気手段と、を具備し、鉄イオン溶出装置３０から離隔した位置に曝気体４０を配置した。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善装置であって、
通水性の容器内に鉄イオン溶出体を収容した単数又は複数の鉄イオン溶出装置と、
前記取水ポンプと鉄イオン溶出装置との間を結ぶ取水路と、
前記取水路に設けた取水ポンプと、
前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段と、
水中で曝気する曝気体と、曝気体へ送気するブロアからなる曝気手段と、を具備し、
前記鉄イオン溶出装置から離隔した位置に曝気体を配置したことを特徴とする、
水質改善装置。

【請求項2】

鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善装置であって、
反応室と曝気室を有し、該反応室と曝気室の間が通水可能な処理槽と、
通水性の容器内に鉄イオン溶出体を収容した単数又は複数の鉄イオン溶出装置と、
前記取水ポンプと鉄イオン溶出装置との間を結ぶ取水路と、
前記取水路に設けた取水ポンプと、
前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段と、
前記曝気室内に配置し、水中で曝気する曝気体と、曝気体へ送気するブロアからなる曝気手段と、を具備し、
前記曝気体を鉄イオン溶出装置から離隔した曝気室内に配置したことを特徴とする、
水質改善装置。

【請求項3】

鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善装置であって、
通水性の容器内に鉄イオン溶出体を収容した単数又は複数の鉄イオン溶出装置と、
前記取水ポンプと鉄イオン溶出装置との間を結ぶ取水路と、
前記取水路に設けた取水ポンプと、
前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段と、
水中で曝気する曝気体と、曝気体へ送気するブロアからなる曝気手段と、
前記取水ポンプとブロアとを取着するフロートとを具備し、
前記鉄イオン溶出装置から離隔した位置に曝気体を配置したことを特徴とする、
水質改善装置。

【請求項4】

前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段が、前記容器を振動させる振動手段であることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項の水質改善装置。

【請求項5】

前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段が、前記容器を回転させる回転手段であることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項の水質改善装置。

【請求項6】

鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善方法であって、
前記請求項１乃至５の何れか一項に記載の水質改善装置を使用し、
前記鉄イオン溶出装置を原水に浸水させて溶出した鉄イオンをリン酸イオンと反応させて溶解性のリンを低減する反応工程と、
前記反応工程で溶存酸素濃度が低減した処理水を前記曝気手段で曝気する曝気工程と、
前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段で鉄イオン溶出装置の付着物を除去する工程とを、繰り返し行うことを特徴とする、
水質改善方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は池沼、湖、濠、ダム、河川、水路等に適用可能な水質改善技術に関し、原水に溶存するリンや窒素等の栄養塩を効率的に除去して水質浄化を図ると共に、有害植物プランクトンや藻草類の発生を効果的に抑制する生態系に配慮した水質改善装置及び水質改善方法に関する。

【背景技術】

【0002】

池沼等の閉鎖水域において、リンや窒素等の栄養塩の溶存濃度が増して富栄養化が進行すると、アオコやヒシ等の植物プランクトンや藻草類が水面に大量発生し、景観性だけでなく、悪臭、利水、ヘドロ化といった環境問題を引き起こす。
このような環境の改善方法としては、例えば塩素系の薬剤の散布、紫外線の照射により植物プランクトンや藻草類の細胞を破壊する方法、嫌気性・好気性微生物を活用する方法、マイクロバブルを供給する方法等の様々な技術が提案されてきた。
特許文献１〜３には、鉄材と炭材をバインダーで固めて形成した鉄イオン溶出体を水底に投入し、鉄イオン溶出体から溶出される鉄イオンを餌とする藻、魚介類、微生物等の水中生物を育成、又は増殖させることが開示されている。
特許文献４には、鉄材と炭材を収容した収容容器に振動を与えることで鉄材と炭材を互いに擦れ合わせて鉄イオンの溶出効率を高めることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−４６１０５号公報

【特許文献2】特開２００２−５８３８２号公報

【特許文献3】特開２００７−２６８５１１号公報

【特許文献4】特許第５３３９５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の水質改善技術には次のように問題点がある。
＜１＞薬剤や紫外線により植物プランクトンや藻草類の細胞を破壊する方法は生態系に及ぼす悪影響が大きく、又、嫌気性・好気性微生物による方法は設備が大規模となる問題があり、又、マイクロバブルによる方法は水質の改善効果が出るまでに長時間を要するといった問題点がある。
＜２＞鉄イオン溶出体を使用する特許文献３，４に記載の技術は、微生物の増殖、活性化によるヘドロの分解効果が得られるものの、水中に浮遊する懸濁物質等を浄化することについては開示がなく、しかも水質改善の定量的メカニズムについても明らかにされていない。
＜３＞鉄イオン溶出体を水中で使用すると、鉄イオンを溶出する際に水中の酸素が使用されるため、多量に使用すると水域における溶存酸素濃度が低下して水生生物の生態環境に悪影響を及ぼす。
＜４＞鉄イオンの溶出に伴って鉄イオン溶出体の表面に酸化皮膜や凝集フロック等の付着物等が付着するために鉄イオンの溶出効率が低下し、長期間に亘り鉄イオンを安定して溶出することができない。
＜５＞実際の現場水域は自然界の多様な環境条件の影響下にある。そのため、環境改善を目的として単に鉄イオンを溶出しただけでは、鉄イオンに起因して、鉄バクテリアの増殖、溶存酸素の低減、酸化皮膜や凝集フロック等の付着物等による反応の阻害といった副次的課題が生じる。
上記した副次的課題が未解決であるため、これまでに提案された様々な水質の改善技術は、室内実験では成果があるものの、実際の現場では十分な水質改善効果を得ていないのが実情である。
このようなことから、実際の現場における水質浄化作用を有効に発揮できる技術の提案が切望されている。

【0005】

本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、リンや窒素等の栄養塩を効率的に除去して水質浄化を図ると共に、有害植物プランクトンや藻草類の発生を効果的に抑制できて生態系に配慮した水質改善装置及び水質改善方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善装置であって、通水性の容器内に鉄イオン溶出体を収容した単数又は複数の鉄イオン溶出装置と、前記取水ポンプと鉄イオン溶出装置との間を結ぶ取水路と、前記取水路に設けた取水ポンプと、前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段と、水中で曝気する曝気体と、曝気体へ送気するブロアからなる曝気手段と、を具備し、前記鉄イオン溶出装置から離隔した位置に曝気体を配置したことを特徴とする。
本発明は、鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善装置であって、反応室と曝気室を有し、該反応室と曝気室の間が通水可能な処理槽と、通水性の容器内に鉄イオン溶出体を収容した単数又は複数の鉄イオン溶出装置と、前記取水ポンプと鉄イオン溶出装置との間を結ぶ取水路と、前記取水路に設けた取水ポンプと、前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段と、前記曝気室内に配置し、水中で曝気する曝気体と、曝気体へ送気するブロアからなる曝気手段と、を具備し、前記曝気体を鉄イオン溶出装置から離隔した曝気室内に配置したことを特徴とする。
本発明は、鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善装置であって、通水性の容器内に鉄イオン溶出体を収容した単数又は複数の鉄イオン溶出装置と、前記取水ポンプと鉄イオン溶出装置との間を結ぶ取水路と、前記取水路に設けた取水ポンプと、前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段と、水中で曝気する曝気体と、曝気体へ送気するブロアからなる曝気手段と、前記取水ポンプとブロアとを取着するフロートとを具備し、前記鉄イオン溶出装置から離隔した位置に曝気体を配置したことを特徴とする。
更に本発明の他の形態において、前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段が、前記容器を振動させる振動手段、又は前記容器を回転させる回転手段である。
本発明は、鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善方法であって、前記した何れかの水質改善装置を使用し、前記鉄イオン溶出装置を原水に浸水させて溶出した鉄イオンをリン酸イオンと反応させて溶解性のリンを低減する反応工程と、前記反応工程で溶存酸素濃度が低減した処理水を前記曝気手段で曝気する曝気工程と、前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段で鉄イオン溶出装置の付着物を除去する工程とを、繰り返し行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明は、従来技術では達成し得なかった、自然界の生態系に配慮してリンや窒素等の栄養塩を効率的に除去して水質浄化を実現できると共に、有害植物プランクトンや藻草類の発生を効果的に抑制することができる。
さらに本発明では、鉄イオン溶出装置を加振又は回転させることで、鉄イオン溶出装置に付着した酸化皮膜や凝集フロック等の付着物等を除去し、好適な鉄イオン溶出性能を維持できるので、水質改善効果を長期間に亘って保証できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１に係る水質改善装置の断面モデル図

【図2】一部を破断した鉄イオン溶出装置の説明図

【図3】水質改善方法を説明するための水質改善装置の断面モデル図

【図4】実施例２に係る水質改善装置の断面モデル図

【図5】鉄イオン溶出装置に付着した酸化皮膜を除去する変形例に係る鉄イオン溶出装置の断面図

【図6】鉄イオン溶出装置に付着した酸化皮膜を除去する他の変形例に係る鉄イオン溶出装置の断面図

【発明を実施するための形態】

【0009】

［実施例１］
図１〜３を参照しながら本発明の水質改善装置について詳しく説明する。

【0010】

＜１＞水質改善装置の概要
図１に陸上に設置して使用する水質改善装置１０の一例を示す。
本例の水質改善装置１０は、処理槽２０と、処理槽２０内へ原水を取り込む取水ポンプＰ_１と、処理槽２０内の処理水を原水へ放水する排水ポンプＰ_２と、処理槽２０内へ加振可能に配置した単数又は複数の鉄イオン溶出装置３０と、処理槽２０内の前記鉄イオン溶出装置３０から離隔した位置に配置した単数又は複数の曝気体４０と、曝気管４０へエアを送気するブロア４１とを具備する。
尚、処理槽２０内の処理水を自然流下させる場合もあるので、排水ポンプＰ_２は必須ではない。

【0011】

＜２＞処理槽
処理槽２０は平面形状が矩形または円形を呈する容器であり、本例では隔壁２１を介して２つの第１、第２槽２０Ａ，２０Ｂを隣接させて構成する場合を示すが、処理槽２０を構成する槽の数は１つ、又は３つ以上の槽を隣接させて構成してもよい。
下方を開放した垂下壁２２は各槽２０Ａ，２０Ｂをふたつに区画していて、垂下壁２２を間に挟んでその両側に反応室２３と曝気室２４とを区画している。
反応室２３と曝気室２４は垂下壁２２の下部空間を通じて水が移動可能である。
各第１、第２槽２０Ａ，２０Ｂの両室２３，２４の間は垂下壁２２の下部開口を通じて通水可能である。
隣り合う第１、第２貯槽２０Ａ，２０Ｂの間は、隔壁２１の一部に開設した透孔２５を通じて通水可能である。
原水は取水ポンプＰ_１とホース等の取水路２６を通じて、右方の第１槽２２の反応室２３へ取水可能であり、処理槽２０内の処理水は排水ポンプＰ_２とホース等の排水路２７を通じて、左方の第２槽２０Ｂの曝気室２４から水圏へ排水可能である。
第１、第２槽２０Ａ，２０Ｂの内底面はすり鉢状に傾斜していて、その最底部には排泥ポンプＰ_３とホース等の排泥路２８を通じて、第１、第２槽２０Ａ，２０Ｂ内の沈殿物を外部へ排出可能である。
尚、取水路２６及び排泥路２８の途中には、各路を開閉するバルブＶ_１，Ｖ_２が介装してある。

【0012】

＜３＞鉄イオン溶出装置
処理槽２０の反応室２３内に配置した鉄イオン溶出装置３０は、鉄イオンを溶出して反応室２３内の原水に溶存するリンや窒素を低減する。
図２に例示した鉄イオン溶出装置３０について説明すると、鉄イオン溶出装置３０は通水性を有する容器３１と、容器３１内に収容した公知の鉄イオン溶出体３２からなり、吊材３３を介して処理槽２０の反応室２３に垂下してある。

【0013】

＜３．１＞容器
容器３１は金網、有孔板等の通水可能な素材で形成し、その全体形状は筒体、立方体の何れでもよく、形状的な制約は特にない。又、容器３１にはネット状の袋体も含む。
鉄イオン溶出装置３０を交換可能なカートリッジ式に構成すると、鉄イオン溶出体３２の溶出性能が低下した際に簡単に交換することができる。

【0014】

＜３．２＞鉄イオン溶出体
鉄イオン溶出体３２は鉄材と炭素材を接触させ水に浸漬させることで二価鉄イオン（Ｆｅ^２＋）を溶出させる公知の鉄イオン溶出体である。

【0015】

＜３．３＞鉄イオン溶出装置の加振手段
鉄イオン溶出装置３０は加振手段を具備していて、鉄イオン溶出装置３０を加振することで内部に収容した鉄イオン溶出体３２同士を擦れ合わせて、容器３１や鉄イオン溶出体３２の表面に付着した酸化皮膜や凝集フロック等の付着物を除去することができる。

【0016】

本例の加振手段について説明すると、吊材３３の上端がバイブロモータ等の起振機３３に接続されていて、吊材３２を介して鉄イオン溶出装置３０の全体を加振できるようになっている。
吊材３３を省略し、起振機３４の振動を鉄イオン溶出装置３０へ直接伝えて加振するようにしてもよい。

【0017】

又、他の加振手段としては、ブロア４１を駆動する電動ポンプのモータ等の振動を利用して鉄イオン溶出装置３０を加振するように構成してもよい。
このように他の機器の振動を利用して鉄イオン溶出装置３０を加振するように構成すれば専用の起振機３４は不要となる。
又、鉄イオン溶出装置３０の他の加振手段として、超音波振動機を適用することも可能である。

【0018】

＜４＞曝気手段
曝気室２４に配備した曝気手段は、曝気体４０とブロア４１とにより構成する。
本例ではブロア４１を一台で共有させて形態を示すが、曝気体４０毎にブロア４１を設けてもよい。

【0019】

＜４．１＞曝気目的
曝気体４０は曝気室２４内の水中で酸素を放出することで水中の酸素濃度を高めるために機能する。
後述するように、反応室２３内で二価鉄イオンが水酸化第二鉄となりリン酸イオンと化学的吸着をする際に水中の酸素が消費されるために水中の溶存酸素量が低減する。
したがって、曝気室２４内で曝気して溶存酸素濃度を高めて上記反応の促進をさせるようにしたものである。
溶存酸素量が低減したまま原水へ戻すと、生態環境に大きな悪影響を及ぼす。
そこで、原水へ戻す前に曝気して溶存酸素濃度を高める上記の処理は、生態環境に及ぼす影響を防止する効果も発揮する。

【0020】

＜４．２＞鉄イオン溶出装置から離れた位置で曝気する理由
本例では鉄イオン溶出装置３０から離れた位置で曝気するようにした。
仮に鉄イオン溶出装置３０を配置した反応室２３内で曝気すると、曝気が鉄イオン溶出体３２に直接触れて、鉄イオン溶出体３２の表面に酸化皮膜を生じて鉄イオンの溶出能力が極端に低下する。
鉄イオン溶出体３２への酸化皮膜の形成を抑制するために、垂下壁２２を間に介在させて反応室２３から隔絶した曝気室２４内で曝気するようにした。

【0021】

［水質の改善方法］
図３を参照して水質改善装置１０を用いた水質の改善方法について説明する。

【0022】

＜１＞取水工程
取水ポンプＰ_１と取水路２６を通じて、第１貯槽２０Ａの反応室２３内へ原水を揚水する。
反応室２３内において、原水に含まれる土粒子等の各種不純物が自重により第１貯槽２０Ａの底部へ沈降する。

【0023】

＜２＞反応工程
反応室２３内に配置した鉄イオン溶出装置３０が水に漬かることで、鉄イオン溶出体３２から鉄イオン(二価鉄イオン（Ｆｅ^２＋）)を溶出する。溶出した鉄イオンは水中のリン酸イオンと化学的吸着をすることで溶解性のリンが除去される。
この反応により生成された化学的吸着体は第１貯槽２０Ａの底部へ沈降する。
時間の経過に伴い、反応室２３内に取り込んだ原水中の溶解性リンの濃度が低下するとともに、懸濁物質の凝集効果により水の透明度が上昇する。

【0024】

＜３＞加振による付着物の除去工程
湖沼等には懸濁物質や鉄バクテリア等が多く含まれるため、鉄イオンの溶出により鉄バクテリアが増殖し、凝集物が装置に付着することでリンの低減効果を発揮させる上で阻害する状況が生じる。
鉄イオンの溶出は溶解性リンの低減と懸濁物質の凝集沈殿の二つの作用がある。
問題は後者の作用が鉄イオン溶出体３２や容器３１の表面に付着して懸濁物質の被膜をつくり、処理をしようとする原水との反応を阻害することである。
更に、鉄イオン溶出体３２が浄化処理する過程において、周囲の酸素と反応してその表面に鉄イオンの溶出を阻害する酸化皮膜を形成する。

【0025】

本例では、起振機３４を適宜作動させて鉄イオン溶出装置３０を強制的に加振することで、上記した鉄イオン溶出を阻害するすべての要因を取り除くことができる。

【0026】

即ち、鉄イオン溶出装置３０を加振することで、容器３１内の鉄イオン溶出体３２相互間で表面摩擦が生じ、この摩擦により酸化皮膜や凝集フロック等の付着物が除去されるだけでなく、鉄イオン溶出体３２の接触部が擦れ合って新鮮な面が露出する。
そのため、鉄イオン溶出体３２による良好な鉄イオン溶出性能を長期間に亘って維持することができる。
又、容器３１に付着した凝集フロック等の付着物も併せて除去されるので、容器３１の良好な通水性が保たれる。

【0027】

鉄イオン溶出装置３０は交換可能なカートリッジ式であるから、長期間使用して鉄イオン溶出性能が低下したら、新たなものと交換する。

【0028】

＜４＞曝気工程
反応室２３内において、二価鉄イオンがリン酸イオンと反応して水酸化第二鉄となる。
反応室２３内の原水は、リン酸イオンを化学的に吸着する際に酸素が消費されて水中の溶存酸素濃度が低減したまま、垂下壁２２の下方を通過して曝気室２４へ流入する。
曝気室２４内においては、曝気体４０とブロア４１とにより曝気されているため、曝気室２４内に流入した水の溶存酸素濃度が高くなる。
曝気室２４内で曝気することで水中の不純物が沈降して水の透明度が更に増す。
更に、曝気に伴い水中の亜硝酸菌、又は硝酸菌が増殖活性化され、これらの菌が水中の溶存窒素を非可逆的に分解消化することで溶存窒素量が低減する。

【0029】

＜５＞泥土の排出工程
鉄イオン溶出装置３０の加振によって除去された酸化皮膜や付着物等が沈降する。
又、鉄イオン溶出体３２から溶出された鉄イオン（陽イオン）が陰イオンで帯電した懸濁物質や植物プランクトン等を電気的に中和して凝集させ、凝集フロックとなって沈降する。
これらの沈降物は凝集沈殿泥土となって第１槽２０Ａの底部に堆積する。

【0030】

堆積した凝集沈殿泥土の内部が還元条件になり、これを放置すると沈殿したリンが再溶出する可能性がある。
しかし、曝気により第１槽２０Ａ内が酸化条件となっていることから、リンの再溶出を抑制できるが、第１槽２０Ａの底部に連通した排泥路２８を通じて、堆積した凝集沈殿泥土を外部へ排出することで沈殿したリンの再溶出を確実に防止することができる。
回収した凝集沈殿泥土は栄養塩を多く含むことから肥料として活用することもできる。

【0031】

尚、処理槽２０に振動を与えることで、処理槽２０の内面に付着した凝集体を除去して沈降させることも可能である。
処理槽２０に振動を与えるには、処理槽２０に搭載した起振機３４やブロア４１の振動を利用することの他に、処理槽２０に専用の起振機を取り付ければよい。

【0032】

＜６＞第２槽による処理工程
第１槽２０Ａ内で上水と曝気された処理水は、図１に示すように隔壁２１の透孔２５を通じて第２槽２０Ｂの反応室２３へ流入する。
第２槽２０Ｂにおいても、第１槽２０Ａと同様に反応室２３内において鉄イオン溶出装置３０による浄水処理を行った後に、曝気室２４内において曝気処理を行い、水中の不純物を更に取り除き、溶存酸素量を増やす。
最終的に水質改善装置１０で処理した処理水は、排水ポンプＰ_２と排水路２７を通じて元の水圏へ戻す。
水質改善装置１０と水圏の間で水を循環させながら原水の水質を徐々に改善していく。

【0033】

＜７＞水質の改善内容
鉄イオン（二価鉄イオンＦｅ^２＋）を水中に溶出するとリン（全リンＴ−Ｐ）が低減されるという考え方があるが、アオコ等の増殖は溶解性リン（Ｄ−Ｔ−Ｐ）に起因するものであり、不溶性のリン（アオコ等に吸収されたリン）を下げるものではない。
本発明は、アオコ等が栄養源とする溶解性リンを鉄イオンで固定して先取りする（水域の溶解性リンの濃度低減）ことによってアオコ等が増殖し難い環境に改質させるものである。
したがって、水質改善前の原水がリン等を多量に溶存する富栄養であっても、曝気することで溶存酸素量を低減させることなく、原水中のリンや窒素等の栄養塩を効果的に取り除いて正常な栄養状態に整えることができる。
又、水中の酸素濃度が低減して還元側の雰囲気となると、水酸化鉄と溶解性リンが化学的吸着により沈殿するが、水質改善装置１０で処理することで、溶存酸素濃度が高まるので、水酸化鉄と溶解性リンの化学的吸着現象を促進させることも可能となる。
上記したように植物プランクトンや藻草類の栄養源であるリン成分が徐々に低減されるので、アオコやヒシ等の植物プランクトンや藻草類が大量に発生している水域であっても、安全に植物プランクトンや藻草類の成長を抑え、早期に衰退させることができる。
更にＣＯＤ（化学的酸素要求量）、Ｔ−Ｎ（全窒素）、Ｔ−Ｐ（全リン）等を調整して、魚類等の生息に適した良好な生息環境を提供できる。
したがって、最終的に、富栄養化した水域において景観性の問題だけでなく、悪臭、利水、ヘドロ化といった環境問題を解消することができる。

【0034】

＜８＞適用可能な水域
水質改善装置１０を適用可能な水域は、池沼、ダム湖、濠等の静水域に限定されず、河川や水路等の流水域への適用も可能である。

【0035】

[実施例２]
以降に他の実施例について説明するが、その説明に際し、前記した実施例１と同一の部位は同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

【0036】

＜１＞浮体式の水質改善装置
図４に浮体式の水質改善装置１０の一例を示す。
本例の水質改善装置１０は、原水を取り込む取水ポンプＰ_１と、取水ポンプＰ_１の吐出側に接続した硬質塩ビ管又は鋼管製の取水路２６と、取水路２６の終端に接続し、内部に鉄イオン溶出体３２を収容した単数又は複数の鉄イオン溶出装置３０と、鉄イオン溶出装置３０から離隔した位置に配置した単数又は複数の曝気体４０と、曝気管４０へエアを送気するブロア４１と、これらの機材を支持するフロート５０とを具備する。
本例の水質改善装置１０が先の実施例１と異なる点は、鉄イオン溶出装置３０と曝気手段(曝気体４０とブロア４１)を陸上に据え付けるのではなく、フロート５０に取り付けたことである。
尚、取水ポンプＰ_１やブロア４１の電源としては、陸上側からケーブル送電することの他に、フロート５０上に太陽光発電設備や蓄電池等を搭載して給電することも可能である。

【0037】

＜２＞フロート
フロート５０は浮力体であり、その上面にブロア４１を搭載し、その下面には取水ポンプＰ_１を取着している。取水路２６はフロート５０に垂下してある。

【0038】

＜３＞鉄イオン溶出装置
取水路２６の終端に接続した鉄イオン溶出装置３０は、通水性の容器３１と、容器３１内に収容した鉄イオン溶出体３２からなり、取水ポンプＰ_１及び取水路２６を通じて取り込んだ原水が通水可能である。

【0039】

＜４＞鉄イオン溶出装置の加振手段
鉄イオン溶出装置３０は取水ポンプＰ_１、又はブロア４１のモータの振動を活用して加振可能である。

【0040】

＜５＞曝気手段
フロート５０の上面に搭載したブロア４１と、水中で曝気する曝気体４０とにより曝気手段を構成する。
本例では曝気体４０を複数の鉄イオン溶出装置３０，３０の中間位置に配置した形態を示すが、曝気体４０の配置位置はこの形態に限定されず、鉄イオン溶出装置３０の外方に位置させてもよい。

【0041】

＜６＞水質の改善方法
本例の水質改善装置１０を用いた水質の改善方法について説明するが、基本的な作用は先の実施例１と同様であるので詳しい説明を省略する。

【0042】

＜６．１＞鉄イオンの溶出
取水ポンプＰ_１で取り込んだ原水は、取水路２６を通じて鉄イオン溶出装置３０へ送水される。
鉄イオン溶出装置３０へ到達した原水は、容器３１内の鉄イオン溶出体３２の粒子間を通過する際に、鉄イオン溶出体３２から溶出した鉄イオン(二価鉄イオン（Ｆｅ^２＋）)が水中のリン酸イオンと反応して化学的吸着体を生成し、この反応によって原水中の溶解性リンが取り除かれる。
鉄イオン溶出装置３０を通水して処理された処理水は鉄イオン溶出装置３０の下端から排水されて水圏へ戻される。

【0043】

＜６．２＞曝気
鉄イオン溶出装置３０の周囲に滞留する処理水は既述した反応により溶存酸素濃度が低減しているが、曝気体４０により曝気されることで溶存酸素濃度が高くなり、貧酸素状態となることを回避できる。

【0044】

＜６．３＞鉄イオンの溶出と曝気の繰り返し
水質改善装置１０は上記した鉄イオンの溶出と曝気を継続的に行うことで、水質改善装置１０を浮遊させた周辺水域の水質が徐々に改善されていく。

【0045】

＜７＞本例の効果
本例の浮遊式の水質改善装置１０にあっては、先の実施例１と同様の効果が得られることにくわえ、陸上で揚水する場合と比べて浮遊式であるため取水位置に制限がなく、岸から離れた沖合の任意の位置で水質改善が行えるといった利点がある。
また図１で示した処理槽２０が不要となるので、装置コストを低減できるといった経済的な利点もある。

【0046】

[変形例]
先の実施例は鉄イオン溶出装置３０に付着した酸化皮膜や凝集フロック等の除去手段が、鉄イオン溶出装置３０の加振手段である場合について説明した。
図５,６を用いて、他の除去手段について説明する。

【0047】

＜１＞回転による除去手段
図５は縦置き又は横置きした鉄イオン溶出装置３０の横断面を示したもので、通水性の容器３１はその内部に鉄イオン溶出体３２を収容している。
本例は鉄イオン溶出装置３０が容器３１の回転手段３５を更に具備していて、この回転手段３５を稼動させて容器３１を一方向、又は正逆両方向へ回転させて鉄イオン溶出体３２と容器３２の付着物を除去するものである。
鉄イオン溶出体３２の収容量は、回転中の容器３１内で鉄イオン溶出体３２が良好に転動し得るように容器３１のサイズ等を考慮して適宜選択する。

【0048】

本例では容器３１が回転することで、容器３１内で鉄イオン溶出体３２が転動し、鉄イオン溶出体３２相互間での表面が擦れ合って、酸化皮膜等の付着物を除去するだけでなく、鉄イオン溶出体３２の露出面が活性化されて鉄イオンの良好な溶出性能を持続することができる。
更に容器３１内で鉄イオン溶出体３２が転動することで、容器３１の内周面に付着した付着物も同時に除去される。
尚、鉄イオン溶出装置３０の回転手段３５としては、ベルト伝達機構や歯車伝達機構等を適宜組み合せた公知の回転手段を適用できる。

【0049】

＜２＞回転と払拭による除去手段
図６は縦置き又は横置きした一対の鉄イオン溶出装置３０，３０の横断面を示したものである。
本例では鉄イオン溶出装置３０が回転手段３５と、払拭体３６を更に具備していて、この回転手段３５を稼動させて容器３１を回転させることで、容器３１の内外周面に付着した付着物の除去と、鉄イオン溶出体３２の付着物の除去を行うものである。
本例では、払拭体３６としてブラシ状物を例示するが、払拭体３６はその他に耐摩耗性に優れた金属、石、樹脂、板等の硬質材、或いは繊維、スポンジ等の軟質材で形成してもよい。
本例では払拭体３６を共有させた形態について示すが、鉄イオン溶出装置３０毎に単数又は複数の払拭体３６を設けてもよい。

【0050】

本例にあっては、容器３２の内外周面の付着物を除去できるので、容器３２の初期の通水性を長期間に亘って保証できるので、図５と比べて鉄イオンの良好な溶出性能の持続期間が長くなるといった利点が得られる。

【0051】

更に、既述した水質改善装置及び水質改善方法では、陽イオンである鉄イオンを溶出することにより陰イオンに帯電した懸濁物質を凝集してリン酸などの富栄養化物（栄養塩）を多量に含む泥土が生成されることから、富栄養化した水源・水域のすべてや産業排水からリン酸などの富栄養化（栄養塩）を肥料養分として回収する用途にも応用することができる。

【符号の説明】

【0052】

１０・・・・・水質改善装置
２０・・・・・処理槽
２０Ａ・・・・第１槽
２０Ｂ・・・・第２槽
２１・・・・・隔壁
２２・・・・・垂下壁
２３・・・・・反応室
２４・・・・・曝気室
２５・・・・・透孔
２６・・・・・取水路
２７・・・・・排水路
２８・・・・・排泥路
３０・・・・・鉄イオン溶出装置
３１・・・・・容器
３２・・・・・鉄イオン溶出体
３３・・・・・吊材
３４・・・・・起振機
３５・・・・・回転手段
３６・・・・・払拭体
４０・・・・・曝気体
４１・・・・・ブロア
５０・・・・・フロート
Ｐ_１・・・・・取水ポンプ
Ｐ_２・・・・・排水ポンプ
Ｐ_３・・・・・排泥ポンプ
Ｖ_１，Ｖ_２・・・・バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2015年3月27日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善装置であって、
原水に浸水させたときに通水可能な容器と、該容器内に転動可能に収容した鉄イオン溶出体とよりなる単数又は複数の鉄イオン溶出装置と、
取水ポンプで取水した原水を鉄イオン溶出装置へ向けて供給する取水路と、
前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段と、
水中で曝気する曝気体と、曝気体へ送気するブロアからなる曝気手段と、を具備し、
曝気が鉄イオン溶出体と直接接触しないように、前記鉄イオン溶出装置から離隔した位置に曝気体を配置し、
前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段が、前記容器を振動させる振動手段、又は前記容器を回転させる回転手段であり、前記振動手段又は回転手段により鉄イオン溶出体を容器内で転動可能に構成したことを特徴とする、
水質改善装置。

【請求項2】

鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善装置であって、
反応室と曝気室を有し、該反応室と曝気室の間が通水可能な処理槽と、
前記反応室内の原水に浸水させたときに通水可能な容器と、該容器内に転動可能に収容した鉄イオン溶出体とよりなる単数又は複数の鉄イオン溶出装置と、
取水ポンプで取水した原水を鉄イオン溶出装置を配置した反応室内へ供給する取水路と、
前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段と、
前記曝気室内に配置し、水中で曝気する曝気体と、曝気体へ送気するブロアからなる曝気手段と、を具備し、
前記曝気体を鉄イオン溶出装置から離隔した曝気室内に配置し、
前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段が、前記容器を振動させる振動手段、又は前記容器を回転させる回転手段であり、前記振動手段又は回転手段により鉄イオン溶出体を容器内で転動可能に構成したことを特徴とする、
水質改善装置。

【請求項3】

鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善装置であって、
原水に浸水させたときに通水可能な容器と、該容器内に転動可能に収容した鉄イオン溶出体とよりなる単数又は複数の鉄イオン溶出装置と、
取水ポンプで取水した原水を鉄イオン溶出装置へ向けて供給する取水路と、
前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段と、
水中で曝気する曝気体と、曝気体へ送気するブロアからなる曝気手段と、
前記取水ポンプとブロアとを取着するフロートとを具備し、
曝気が鉄イオン溶出体と直接接触しないように、前記鉄イオン溶出装置から離隔した位置に曝気体を配置し、
前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段が、前記容器を振動させる振動手段、又は前記容器を回転させる回転手段であり、前記振動手段又は回転手段により鉄イオン溶出体を容器内で転動可能に構成したことを特徴とする、
水質改善装置。

【請求項4】

鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善方法であって、
前記請求項１乃至３の何れか一項に記載の水質改善装置を使用し、
前記鉄イオン溶出装置を原水に浸水させて溶出した鉄イオンをリン酸イオンと反応させて溶解性のリンを低減する反応工程と、
前記反応工程で溶存酸素濃度が低減した処理水を前記曝気手段で曝気する曝気工程と、
前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段で鉄イオン溶出装置の付着物を除去する工程とを、繰り返し行うことを特徴とする、
水質改善方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

本発明は、鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善装置であって、原水に浸水させたときに通水可能な容器と、該容器内に転動可能に収容した鉄イオン溶出体とよりなる単数又は複数の鉄イオン溶出装置と、取水ポンプで取水した原水を鉄イオン溶出装置へ向けて供給する取水路と、前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段と、水中で曝気する曝気体と、曝気体へ送気するブロアからなる曝気手段と、を具備し、曝気が鉄イオン溶出体と直接接触しないように、前記鉄イオン溶出装置から離隔した位置に曝気体を配置し、前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段が、前記容器を振動させる振動手段、又は前記容器を回転させる回転手段であり、前記振動手段又は回転手段により鉄イオン溶出体を容器内で転動可能に構成したことを特徴とする。
本発明は、鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善装置であって、反応室と曝気室を有し、該反応室と曝気室の間が通水可能な処理槽と、前記反応室内の原水に浸水させたときに通水可能な容器と、該容器内に転動可能に収容した鉄イオン溶出体とよりなる単数又は複数の鉄イオン溶出装置と、取水ポンプで取水した原水を鉄イオン溶出装置を配置した反応室内へ供給する取水路と、前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段と、前記曝気室内に配置し、水中で曝気する曝気体と、曝気体へ送気するブロアからなる曝気手段と、を具備し、前記曝気体を鉄イオン溶出装置から離隔した曝気室内に配置し、前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段が、前記容器を振動させる振動手段、又は前記容器を回転させる回転手段であり、前記振動手段又は回転手段により鉄イオン溶出体を容器内で転動可能に構成したことを特徴とする。
本発明は、鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善装置であって、原水に浸水させたときに通水可能な容器と、該容器内に転動可能に収容した鉄イオン溶出体とよりなる単数又は複数の鉄イオン溶出装置と、取水ポンプで取水した原水を鉄イオン溶出装置へ向けて供給する取水路と、前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段と、水中で曝気する曝気体と、曝気体へ送気するブロアからなる曝気手段と、前記取水ポンプとブロアとを取着するフロートとを具備し、曝気が鉄イオン溶出体と直接接触しないように、前記鉄イオン溶出装置から離隔した位置に曝気体を配置し、前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段が、前記容器を振動させる振動手段、又は前記容器を回転させる回転手段であり、前記振動手段又は回転手段により鉄イオン溶出体を容器内で転動可能に構成したことを特徴とする。
本発明は、鉄イオンと曝気により原水を処理する水質改善方法であって、前記した何れかの水質改善装置を使用し、前記鉄イオン溶出装置を原水に浸水させて溶出した鉄イオンをリン酸イオンと反応させて溶解性のリンを低減する反応工程と、前記反応工程で溶存酸素濃度が低減した処理水を前記曝気手段で曝気する曝気工程と、前記鉄イオン溶出装置の付着物を除去する手段で鉄イオン溶出装置の付着物を除去する工程とを、繰り返し行うことを特徴とする。