特開 2022-84245 遮光システム

(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】P2022084245

(43)【公開日】2022-06-07

(54)【発明の名称】遮光システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/00 20060101AFI20220531BHJP

【ＦＩ】

C02F1/00 U

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020195980

(22)【出願日】2020-11-26

(71)【出願人】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504136568

【氏名又は名称】国立大学法人広島大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐尾 具視

(72)【発明者】

【氏名】青木 未知子

(72)【発明者】

【氏名】西嶋 渉

(72)【発明者】

【氏名】橋本 くるみ

(57)【要約】

【課題】水処理施設における貯留水での藻類の発生を抑制するため、大掛かりな設備を必要とせず、比較的安価に設置でき、メンテナンスが容易な遮光システムを提供する。
【解決手段】遮光システム１００は、気泡発生装置２００と、前記気泡発生装置２００に連結されて、前記貯留水の所定深さ位置に配置され、前記貯留水の水面の下方に広がる気泡の層ＡＲを生成する気泡噴出部２０５とを備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水処理施設における貯留水に対して適用される遮光システムであって、
気泡発生装置と、
前記気泡発生装置に連結されて、前記貯留水の所定深さ位置に配置され、前記貯留水の水面の下方に広がる気泡の層を生成する気泡噴出部とを備えていることを特徴とする遮光システム。

【請求項2】

前記気泡噴出部は、水平方向に向けた吐出口を有しており、該吐出口から噴出される気泡が水流に乗って移動しつつ水面に到達する距離に基づいて、別の気泡噴出部又は前記貯留水を囲む壁が配置されている、請求項１記載の遮光システム。

【請求項3】

前記貯留水が配置された環境下における光強度を測定する第１センサと、
前記第１センサによって測定された光強度に基づいて、前記気泡発生装置の出力を制御する気泡発生量制御装置とを備える、請求項１又は２記載の遮光システム。

【請求項4】

前記気泡発生装置が作動するとき、前記貯留水の前記気泡の層が生成される水面下に設置され、水中の光強度を測定する第２センサと、
前記第２センサによって測定された光強度に基づいて、前記気泡発生装置の出力を制御する気泡発生量制御装置とを備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の遮光システム。

【請求項5】

前記気泡発生装置は、気泡径１００μｍ未満の気泡を生成するものである、請求項１～４のいずれか１項に記載の遮光システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水処理施設の貯留水における藻類の発生や塩素の光分解を抑制するために、気泡の層を設けて遮光するようにした遮光システムに関する。

【背景技術】

【0002】

水処理施設におけるフロック形成池、沈殿池、急速濾過地などの貯留水では、日中太陽光の照射環境下にある場合、滞留時間あるいは流速にも影響されるが、藻類が発生しやすいという問題があった。藻類が発生すると、例えば、炭酸同化作用によるｐＨの上昇、かび臭の発生に伴う活性炭使用量の増加、沈殿不良の発生、清掃頻度の増加、ろ過水の濁度の上昇など、様々な問題が生じる。

【0003】

また、日中太陽光の照射環境下にある場合、貯留水中の塩素が紫外線によって分解されるため、塩素の注入量を増加しなければならず、トリハロメタンなどの副生成物が増加するという問題もあった。

【0004】

藻類の発生や塩素の光分解を抑制する１つの手段としては、水中に射し込む太陽光を遮光する方法がある。遮光する手段として、例えば下記特許文献１には、複数のアルミニウム製の中空状押出形材からなる覆蓋材を浄化槽、上水路等の開口部に被覆並設してなる浄水場用覆蓋が記載されている。また、下記特許文献２には、太陽に照射される浄水場の沈殿池の水面に遮光性浮体を浮かべることを特徴とする浄水場の沈殿池での藻類発生防止方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６－３６２１０号公報

【特許文献2】特開平３－２６３０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載のような覆蓋材を被せる方法では、日常点検がしにくいという問題がある。

【0007】

また、特許文献２に記載のような遮光性浮体を浮かべる方法では、天候により飛散の虞れがあり、定期的なメンテナンスが必要となるという問題がある。

【0008】

したがって、本発明の目的は、水処理施設の貯留水における藻類の発生や塩素の光分解を抑制するため、メンテナンスが容易な遮光システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明の遮光システムは、水処理施設における貯留水に対して適用される遮光システムであって、水中に気泡が含まれる気泡含有水を作成する気泡発生装置と、前記気泡発生装置に連結されて、前記貯留水の所定深さ位置に配置され、前記貯留水の水面の下方に広がる気泡の層を生成する気泡噴出部とを備えていることを特徴とする。

【0010】

本発明の遮光システムにおいて、前記気泡噴出部は、水平方向に向けた複数の吐出口を有しており、該吐出口から噴出される気泡が水流に乗って移動しつつ水面に到達する距離に基づいて、別の気泡噴出部又は前記貯留水を囲む壁が配置されていることが好ましい。

【0011】

また、前記貯留水が配置された環境下における光強度を測定する第１センサと、前記第１センサによって測定された光強度に基づいて、前記気泡発生装置の出力を制御する気泡発生量制御装置とを備えることが好ましい。

【0012】

また、前記気泡発生装置が作動するとき、前記貯留水の前記気泡の層が生成される水面下に設置され、水中の光強度を測定する第２センサと、前記第２センサによって測定された光強度に基づいて、前記気泡発生装置の出力を制御する気泡発生量制御装置とを備えることが好ましい。

【0013】

更に、前記気泡発生装置は、気泡径１００μｍ未満の気泡を生成するものであることが好ましい。

【発明の効果】

【0014】

本発明の遮光システムによれば、貯留水の水面の下方に広がる気泡の層によって太陽光を反射させ、その遮光効果によって藻類の発生や塩素の光分解を抑制することができる。

【0015】

また、水中に気泡が含まれる気泡含有水を作成する気泡発生装置と、気泡発生装置に連結されて、貯留水の所定深さ位置に配置され、貯留水の水面の下方に広がる気泡の層を生成する気泡噴出部とを設けるだけでよいので、メンテナンスが容易である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の遮光システムの一実施形態を示す説明図である。

【図2】同実施形態の平面図である。

【図3】気泡の到達距離を示す説明図である。

【図4】気泡発生量制御装置の制御フローの第１の例を示すフローチャートである。

【図5】気泡発生量制御装置の制御フローの第２の例を示すフローチャートである。

【図6】気泡発生量制御装置の制御フローの第３の例を示すフローチャートである。

【図7】気泡発生量制御装置の制御フローの第４の例を示すフローチャートである。

【図8】本発明の遮光システムの他の実施形態を示す説明図である。

【図9】同実施形態の平面図である。

【図10】本発明の遮光システムの更に他の実施形態を示す平面図である。

【図11】気泡による遮光率を測定する試験方法を示す説明図である。

【図12】水深５０ｃｍの深さから気泡を発生させて遮光率を測定した結果を示す図表である。

【図13】水深５０ｃｍの深さから気泡を発生させた場合の単位表面積当たりの気泡の添加量と遮光率との関係を示す図表である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１、図２には、本発明による遮光システムの一実施形態が示されている。

【0018】

この実施形態の遮光システム１００は、浄水場のフロック沈殿池１０２に適用されたものである。すなわち、浄水場には、原水に図示しない凝集剤添加槽にて凝集剤を添加混合し、フロック形成池１０１に導入して、原水中に含まれる微細な固形物を凝集させてフロックを形成した後、フロック沈殿池１０２に導入して、フロックを沈殿させる操作が行われている。フロック沈殿池１０２では、水平方向の線速が、例えば０．３ｍ／分程度の緩やかな速度で水が流れるため、太陽光がそのまま照射される環境下では、藻類が発生しやすくなる。また、塩素の光分解が生じやすくなる。

【0019】

この実施形態の遮光システム１００は、フロック沈殿池１０２の貯留水中に微細な気泡を吹き込んで気泡の層ＡＲを生成して、気泡の層ＡＲによって太陽光を反射させることにより、遮光して、藻類の発生や増殖、並びに塩素の光分解を抑制するものである。

【0020】

そして、そのような光の強度にするには、気泡の層ＡＲによる遮光率が、好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上にすることが望まれる。

【0021】

図１に示すように、遮光システム１００は、気泡発生装置２００を有している。この実施形態では、この気泡発生装置２００には、気泡含有水を生成するための水を供給する水供給管２０１と、この気泡発生装置２００にて気泡を吹込むことによって生成された気泡含有水を送り出す気泡含有水送出管２０２とが連結されている。気泡含有水送出管２０２は、フロック沈殿池１０２の水の流れ方向Ｏに沿って延出され、所定長さ毎に第１分岐管２０３が連結されている。各第１分岐管２０３は、貯留水Ｗ中に挿入されて、それらの先端部には、フロック沈殿池１０２の幅方向に伸びる第２分岐管２０４が連結されている。

【0022】

図２に示すように、第２分岐管２０４は、フロック沈殿池１０２の水の流れ方向に沿って、所定の間隔Ｆで配列されている。そして、第２分岐管２０４には、その長さ方向に沿って所定の間隔で、複数の気泡噴出部２０５が設けられている。この実施形態では、気泡噴出部２０５は、水平方向に向けた吐出口を有している。この実施形態では、吐出口は、水の流れ方向Ｏに向けて開口しており、気泡含有水を水の流れ方向に噴出するようになっている。

【0023】

気泡発生装置２００は、例えばマイクロバブル発生器を有しており、例えば、水供給管２０１から供給された水中に空気を吹き込んで、気泡を含む気泡含有水を生成することにより、気泡を生成する。気泡径は、好ましくは１００μｍ未満、より好ましくは５０μｍ以下であることが好ましい。このような微細気泡であれば、水中で浮上しにくく、遮光効果を高めることができる。

【0024】

微細気泡の浮上速度は、ストークスの公式により求められ、直径100μｍの気泡は、325mm/minの速度で浮上する。また直径200μmの気泡は、1301mm/minの速度で浮上する。本システムにおいて、藻類の発生や塩素の光分解の抑制を考えた場合、水面下数10cm内に高濃度の気泡層を生成し、遮光する事が最も効果的な方法となる。従って、水平方向への拡散の効率化および水中での滞留時間を考慮した場合、100μm以上の気泡では、浮上速度が速く水深の浅い部分に遮光層を形成する事は吐出口の数、気泡含有水の吐出量などの観点から現実的ではない。

【0025】

マイクロバブル発生器は、各社から市販されており、当業者であれば、容易に入手することができる。水供給管２０１から気泡発生装置２００に供給する水は、特に限定されないが、フロック沈殿池１０２を経て、膜ろ過装置に通されて急速ろ過した後の水が好ましく採用される。

【0026】

なお、この実施形態では、気泡発生装置２００で作られた気泡含有水を、第２分岐管２０４の気泡噴出部２０５から噴出するようにしているが、気泡含有水を生成することなく気泡を生成できる気泡発生装置２００を用いる場合には、気泡噴出部２０５からフロック沈殿池１０２の貯留水中に気泡を直接吹き込んで、気泡の層を生成してもよい。

【0027】

気泡噴出部２０５の水平方向における配列間隔（この実施形態の場合、気泡噴出部２０５を有する第２分岐管２０４の配列間隔となる）Ｆは、気泡噴出部２０５の吐出口から噴出される気泡が水流に乗って移動しつつ水面に到達する距離に基づいて、設定されることが好ましい。すなわち、上記配列間隔Ｆは、気泡噴出部２０５の吐出口から噴出される気泡が水流に乗って移動しつつ水面に到達する距離内に、別の気泡噴出部２０５又は貯留水を囲む壁（この実施形態ではフロック沈殿池１０２の壁）が配置されるような距離に設定されることが好ましい。

【0028】

ただし、気泡の層は、必ずしも水面の全面を覆う必要はない。藻類の発生や塩素の光分解効果が得られる必要な範囲において水面の一部を覆うだけでもよく、気泡噴出部２０５の水平方向における配列間隔Ｆが、気泡噴出部２０５の吐出口から噴出される気泡が水流に乗って移動しつつ水面に到達する距離以上に設定される場合も許容される。

【0029】

図３には、気泡の吹込みの水深（Ｅ）と、気泡の浮上速度（Ｃｍｍ／ｍｉｎ）と、水槽の流速（この実施形態ではフロック沈殿池１０２の水の流速）（Ｄｍｍ／ｍｉｎ）と、気泡の到達距離（Ｈ）との関係が示されている。この関係は、下記の式（１）、（２）、（３）で表される。

【0030】

上部に到達する時間(Ｔ) = 水深(Ｅ)÷浮上速度(Ｃ) …（１）
設置間隔(Ｆ)＜泡の到達距離(Ｈ) = 上部に到達する時間(Ｔ)×流束(Ｄ) …（２）
水深（Ｅ）＞浮上速度(Ｃ)×上部に到達する時間(Ｔ) = 浮上速度(Ｃ)×設置間隔(Ｆ) ÷ 流速(Ｄ) …（３）
なお、気泡径（Ａ）は、浮上速度（Ｃｍｍ／ｍｉｎ）と相間関係を有しており、気泡径（Ａ）が求められれば、ストークスの法則より、浮上速度（Ｃｍｍ／ｍｉｎ）を算出することができる。

【0031】

また、気泡径は、写真撮影法、音響式気泡径分布計測法、画像干渉法によって測定する事ができる。

【0032】

なお、本発明における気泡径は、写真撮影法で測定した平均気泡径である。すなわち、メスシリンダーにマイクロバブル（MB）水を流し、マイクロバブルの流入を止めた時点から、MB層の界面の浮上速度を計測し、求められた界面の浮上速度から平均気泡径を算出することができる。

【0033】

上記のような配列間隔で気泡噴出部２０５を配置することにより、気泡噴出部２０５の吐出口から噴出される気泡が水流に乗って移動しつつ水面に到達する距離内に、別の気泡噴出部２０５又は貯留水を囲む壁が配置されているので、貯留水の水面下を途切れることなく気泡の層で覆うことができ、水面の全体に遮光効果をもたらして、藻類の発生や塩素の光分解を効果的に抑制することができる。

【0034】

気泡噴出部２０５を設置する水深（Ｅ）は、前述した式で設定することができるが、あまり深い位置に設置すると、貯留水に撹拌流を発生させることになる。そこで、フロック沈殿池１０２のような沈殿池に適用する場合には、フロックの沈殿に悪影響を与えないような深さに設定するのが好ましい。

【0035】

一方で、気泡噴出部２０５を設置する水深（Ｅ）が浅すぎると、必要とされる遮光効果を得るための気泡含有量が増大するので、気泡発生装置２００の出力を高める必要があり、エネルギーコストが増大するという問題がある。

【0036】

上記のような事情から、フロック沈殿池１０２のような沈殿池に設置する場合、気泡噴出部２０５の水深（Ｅ）は、フロック沈殿池１０２の深さＧ（図１参照）の１０～２０％の深さとすることが好ましく、５～１０％の深さとすることがより好ましい。一般的な沈殿池であれば、気泡噴出部２０５の水深（Ｅ）は、２０～８０ｃｍが好ましく、２０～４０ｃｍがより好ましい。

【0037】

この実施形態においては、気泡発生装置２００の出力を制御する気泡発生量制御装置２０６が設けられている。この気泡発生量制御装置２０６に関連して、貯留水が配置された環境下における光強度を測定する第１センサ２０７（例えば照度計）が設けられている。この実施形態の場合、第１センサ２０７は、水槽２０８内にフロック沈殿池１０２と同じ水を充填し、気泡噴出部２０５を設置する水深（Ｅ）と同じ深さに沈めて配置されているため、フロック沈殿池１０２と同じ環境下における光強度を測定できる。外光は、水槽２０８の水面のみから照射されるようにして、水槽２０８の水が入った部分の側壁は遮光されている。

【0038】

なお、遮光システム１００（この実施形態においては、特にフロック沈殿池１０２）の周囲の光強度が高くない状況（例えば、曇天や雨など）等であれば、藻類の発生や塩素の光分解を抑制するために、気泡発生装置２００から気泡を発生させる必要性は高くない。そのため、貯留水が配置された環境下における光強度は、遮光システム１００が設置されている外部環境（フロック沈殿池１０２）を把握できる情報であればよく、換言すると、気泡発生装置２００による気泡発生などの制御の要否を判断するために必要な情報であればよい。また、水槽２０８内にはフロック沈殿池１０２と異なる水を充填してもよいし、水中の光強度を測ることに限定されず、環境下における光強度を直接測るようにしてもよい。

【0039】

なお、本発明において「光強度」とは、光の強さの指標となる各種の単位、例えば光量子密度（単位：μmol m^-2 s^-1）や、放射照度（単位：W m^-2）や、照度（単位：lux）、遮光率などを包含する意味で用いられている。

【0040】

また、更なる実施形態として、フロック沈殿池１０２の気泡の層ＡＲの下方に、その部分の光の強度を測定する第２センサ２０９（例えば照度計）を配置してもよい。第２センサ２０９は、気泡の層ＡＲを通して入射される光の強度を測定し、フロック沈殿池１０２の所定の深さにおける実際の明るさを測定することができる。

【0041】

第１センサ２０７、第２センサ２０９は、いずれも気泡発生量制御装置２０６に接続されており、光強度の測定値を気泡発生量制御装置２０６に送るようになっている。第１センサ２０７、第２センサ２０９としては、例えば光量子密度（単位：μmol m^-2 s^-1）や、放射照度（単位：W m^-2）や、照度（単位：lux）などで出力される光強度を測ることができる一般的なセンサが用いられる。

【0042】

なお、第１センサ２０７、第２センサ２０９による光強度の測定には、光量子密度等を測定することだけでなく、測定した光量子密度等から遮光率等を算出することや、天候や気温等に基づいて光強度を算出したり推定したりすることを含む。

【0043】

気泡発生量制御装置２０６における制御は、第１センサ２０７だけで行うこともでき、第２センサ２０９だけで行うこともでき、第１センサ２０７及び第２センサ２０９を併用して行うこともできる。以下に、それぞれの制御方法の具体例について図４～図７を参照して説明する。

【0044】

図４には、第１センサ２０７を用いた気泡発生量制御装置２０６の制御フロー（第１の例）を示されている。

【0045】

まず、気泡発生量制御装置２０６は、第１センサ２０７の光強度を取得し（ＳＴＥＰ０１）、続いて、第１センサ２０７の光強度が所定値Ｉを超えているか否かを判定する（ＳＴＥＰ０２）。

【0046】

光強度が所定値Ｉを超えている場合、すなわち、水槽２０８に光が入射して所定の明るさとなっている場合には、ＳＴＥＰ０３に進む。一方、光強度が所定値Ｉを超えていない場合には、ＳＴＥＰ０５に進む。

【0047】

光強度が所定値Ｉを超えている場合（ＳＴＥＰ０２で「ＹＥＳ」）から説明する。この場合、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００が作動中であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ０３）。気泡発生装置２００が作動中である場合には、フロック沈殿池１０２の表面は既に気泡で覆われているため、一連の処理を終了（エンド）する。一方、気泡発生装置２００が作動中でない場合には、ＳＴＥＰ０４に進む。

【0048】

気泡発生装置２００が作動中でない場合（ＳＴＥＰ０３で「ＮＯ」）、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００をオンして作動させる（ＳＴＥＰ０４）。これにより、フロック沈殿池１０２の表面に気泡を発生させることができる。その後、一連の処理を終了（エンド）する。

【0049】

次に、光強度が所定値Ｉを超えていない場合（ＳＴＥＰ０２で「ＮＯ」）、すなわち、水槽２０８の環境がある程度、暗い場合を説明する。この場合も、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００が作動中であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ０５）。気泡発生装置２００が作動中である場合には、ＳＴＥＰ０６に進む。一方、気泡発生装置２００が作動中でない場合には、一連の処理を終了（エンド）する。

【0050】

気泡発生装置２００が作動中である場合（ＳＴＥＰ０５で「ＹＥＳ」）、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００をオフして作動を停止する（ＳＴＥＰ０６）。これは、フロック沈殿池１０２の表面に気泡を発生させる必要がないためである。その後、一連の処理を終了（エンド）する。

【0051】

なお、ＳＴＥＰ０２において、第１センサ２０７の光強度が所定値Ｉを超えているか否かを判定する場合の所定値Ｉは、貯留水が配置された環境下の明るさで何もしないときに藻類の発生が抑制されるか否かの境界値によって設定されることが好ましい。

【0052】

また、第１センサ２０７の代わりに第２センサ２０９を用いて、気泡の発生を制御することも可能である。図５には、第２センサ２０９を用いた気泡発生量制御装置２０６の制御フロー（第２の例）を示されている。

【0053】

気泡発生量制御装置２０６は、第２センサ２０９の光強度を取得し（ＳＴＥＰ１１）、続いて、第２センサ２０９の光強度が下限値Ｊを下回っているか否かを判定する（ＳＴＥＰ１２）。光強度が下限値Ｊを下回っている場合、すなわち、フロック沈殿池１０２に光が入射しているが、ある程度、暗い場合には、ＳＴＥＰ１３に進む。一方、光強度が下限値Ｊを超えている場合には、ＳＴＥＰ１４に進む。

【0054】

光強度が下限値Ｊを下回っている場合（ＳＴＥＰ１２で「ＹＥＳ」）、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００の出力を低下させる（ＳＴＥＰ１３）。これは、フロック沈殿池１０２の気泡発生を抑えても問題がないためである。その後、ＳＴＥＰ１１にリターンする。

【0055】

また、光強度が下限値Ｊを超えている場合（ＳＴＥＰ１２で「ＮＯ」）、気泡発生量制御装置２０６は、第２センサ２０９の光強度が上限値Ｋを超えているか否かを判定する（ＳＴＥＰ１４）。光強度が上限値Ｋを超えている場合、すなわち、フロック沈殿池１０２に光が入射して所定の明るさとなっている場合には、ＳＴＥＰ１５に進む。一方、光強度が上限値Ｋを下回っている場合には、光強度は適正な範囲であるため、一連の処理を終了（エンド）する。

【0056】

光強度が上限値Ｋを超えている場合（ＳＴＥＰ１４で「ＹＥＳ」）、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００の出力を上昇させる（ＳＴＥＰ１５）。これは、フロック沈殿池１０２表面の気泡を増やす必要があるためである。その後、ＳＴＥＰ１１にリターンする。以上の一連の処理により、第２センサ２０９で取得される光強度は、適正な範囲に収まるようになる。

【0057】

なお、ＳＴＥＰ１２における下限値Ｊ、及びＳＴＥＰ１４における上限値Ｋは、藻類の発生が抑制される明るさで、かつ、気泡発生装置２０による気泡発生量が過剰とならないような明るさの範囲に設定されることが好ましい。

【0058】

また、第１センサ２０７と第２センサ２０９の両方を用いて、気泡の発生を制御するようにしてもよい。図６には、第１センサ２０７と第２センサ２０９を用いた気泡発生量制御装置２０６の制御フロー（第３の例）を示されている。

【0059】

気泡発生量制御装置２０６は、第１センサ２０７と第２センサ２０９の光強度を取得し（ＳＴＥＰ２１）、続いて、第１センサ２０７の光強度が所定値Ｉを超えているか否かを判定する（ＳＴＥＰ２２）。光強度が所定値Ｉを超えている場合には、ＳＴＥＰ２３に進む。一方、光強度が所定値Ｉを超えていない場合には、ＳＴＥＰ２５に進む。

【0060】

光強度が所定値Ｉを超えている場合（ＳＴＥＰ２２で「ＹＥＳ」）から説明する。この場合、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００が作動中であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ２３）。気泡発生装置２００が作動中である場合には、ＳＴＥＰ２７に進む。一方、気泡発生装置２００が作動中でない場合には、ＳＴＥＰ２４に進む。

【0061】

気泡発生装置２００が作動中でない場合（ＳＴＥＰ２３で「ＮＯ」）、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００をオンして作動させる（ＳＴＥＰ２４）。これにより、フロック沈殿池１０２の表面に気泡を発生させることができる。その後、ＳＴＥＰ２７に進む。

【0062】

次に、光強度が所定値Ｉを超えていない場合（ＳＴＥＰ２２で「ＮＯ」）を説明する。この場合も、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００が作動中であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ２５）。気泡発生装置２００が作動中である場合には、ＳＴＥＰ２６に進む。一方、気泡発生装置２００が作動中でない場合には、一連の処理を終了（エンド）する。

【0063】

気泡発生装置２００が作動中である場合（ＳＴＥＰ２５で「ＹＥＳ」）、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００をオフして作動を停止する（ＳＴＥＰ２６）。これは、フロック沈殿池１０２の表面に気泡を発生させる必要がないためである。その後、一連の処理を終了（エンド）する。

【0064】

次に、気泡発生装置２００が作動中である場合（ＳＴＥＰ２３で「ＹＥＳ」）、また、気泡発生装置２００をオンした場合（ＳＴＥＰ２４）を説明する。この場合、気泡発生量制御装置２０６は、第２センサ２０９の光強度が下限値Ｊを下回っているか否かを判定する（ＳＴＥＰ２７）。光強度が下限値Ｊを下回っている場合には、ＳＴＥＰ２８に進む。一方、光強度が下限値Ｊを超えている場合には、ＳＴＥＰ２９に進む。

【0065】

光強度が下限値Ｊを下回っている場合（ＳＴＥＰ２７で「ＹＥＳ」）、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００の出力を低下させる（ＳＴＥＰ２８）。これは、フロック沈殿池１０２の気泡発生を抑えても問題がないためである。その後、ＳＴＥＰ２１にリターンする。

【0066】

また、光強度が下限値Ｊを超えている場合（ＳＴＥＰ２７で「ＮＯ」）、気泡発生量制御装置２０６は、第２センサ２０９の光強度が上限値Ｋを超えているか否かを判定する（ＳＴＥＰ２９）。光強度が上限値Ｋを超えている場合には、ＳＴＥＰ３０に進む。一方、光強度が上限値Ｋを超えていない場合には、一連の処理を終了（エンド）する。

【0067】

光強度が上限値Ｋを超えている場合（ＳＴＥＰ２９で「ＹＥＳ」）、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００の出力を上昇させる（ＳＴＥＰ３０）。これは、フロック沈殿池１０２表面の気泡を増やす必要があるためである。その後、ＳＴＥＰ２１にリターンする。以上の一連の処理により、第１センサ２０７及び第２センサ２０９で取得される光強度は、適正な範囲に収まるようになる。

【0068】

さらに、第１センサ２０７と第２センサ２０９の両方を用いて、遮光率で気泡の発生を制御するようにしてもよい。図７には、第１センサ２０７と第２センサ２０９を用いた、遮光率による気泡発生量制御装置２０６の制御フロー（第４の例）を示されている。

【0069】

気泡発生量制御装置２０６は、第１センサ２０７と第２センサ２０９の光強度を取得し（ＳＴＥＰ３１）、続いて、第１センサ２０７の光強度が所定値Ｉを超えているか否かを判定する（ＳＴＥＰ３２）。光強度が所定値Ｉを超えている場合には、ＳＴＥＰ３３に進む。一方、光強度が所定値Ｉを超えていない場合には、ＳＴＥＰ３５に進む。

【0070】

光強度が所定値Ｉを超えている場合（ＳＴＥＰ３２で「ＹＥＳ」）から説明する。この場合、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００が作動中であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ３３）。気泡発生装置２００が作動中である場合には、ＳＴＥＰ３７に進む。一方、気泡発生装置２００が作動中でない場合には、ＳＴＥＰ３４に進む。

【0071】

気泡発生装置２００が作動中でない場合（ＳＴＥＰ３３で「ＮＯ」）、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００をオンして作動させる（ＳＴＥＰ３４）。これにより、フロック沈殿池１０２の表面に気泡を発生させることができる。その後、ＳＴＥＰ３７に進む。

【0072】

次に、光強度が所定値Ｉを超えていない場合（ＳＴＥＰ３２で「ＮＯ」）を説明する。この場合も、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００が作動中であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ３５）。気泡発生装置２００が作動中である場合には、ＳＴＥＰ３６に進む。一方、気泡発生装置２００が作動中でない場合には、一連の処理を終了（エンド）する。

【0073】

気泡発生装置２００が作動中である場合（ＳＴＥＰ３５で「ＹＥＳ」）、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００をオフして作動を停止する（ＳＴＥＰ３６）。これは、フロック沈殿池１０２の表面に気泡を発生させる必要がないためである。その後、一連の処理を終了（エンド）する。

【0074】

次に、気泡発生装置２００が作動中である場合（ＳＴＥＰ３３で「ＹＥＳ」）、また、気泡発生装置２００をオンした場合（ＳＴＥＰ３４）を説明する。この場合、気泡発生量制御装置２０６は、遮光率が所定値Ｌを超えているか否かを判定する（ＳＴＥＰ３７）。遮光率は、第２センサ２０９として遮光率用照度計を採用することで取得される（ＳＴＥＰ３１）。遮光率が所定値Ｌを超えている場合には、一連の処理を終了（エンド）する。一方、遮光率が所定値Ｌを超えていない場合には、ＳＴＥＰ３８に進む。

【0075】

遮光率が所定値Ｌを超えていない場合（ＳＴＥＰ３７で「ＮＯ」）、気泡発生量制御装置２０６は、気泡発生装置２００の出力を上昇させる（ＳＴＥＰ３８）。これは、フロック沈殿池１０２表面の気泡を増やす必要があるためである。その後、ＳＴＥＰ３１にリターンする。以上の一連の処理によっても、第１センサ２０７及び第２センサ２０９で取得される光強度は、適正な範囲に収まるようになる。

【0076】

図８、図９には、本発明による遮光システムの他の実施形態が示されている。なお、図１～図７に示した実施形態と実質的に同一部分には同符号を付してその説明を省略する。

【0077】

この実施形態の遮光システム１００ａは、フロック沈殿池１０２の水の流れ方向Ｏに対して交差する方向に気泡噴出部２０５の吐出口が向けられている点が、前記実施形態と相違している。

【0078】

すなわち、気泡発生装置２００から、フロック沈殿池１０２の水の流れ方向Ｏに向けて複数本の気泡含有水送出管２０２が延出されており、各気泡含有水送出管２０２には、その長さ方向に所定間隔で第１分岐管２０３が連結されている。第１分岐管２０３は、下方に延出されて、貯留水Ｗ中に挿入されており、その先端部に第２分岐管２０４が連結されている。

【0079】

この実施形態の場合、第２分岐管２０４は、フロック沈殿池１０２の水の流れ方向Ｏに沿って所定長さで伸びており、水平方向に向けた複数の気泡噴出部２０５を有している。そして、フロック沈殿池１０２の幅方向に隣接して平行に並ぶ第２分岐管２０４の対向する部分には、互いに向き合う方向に配置された気泡噴出部２０５が配置されており、対向する気泡噴出部２０５からそれぞれ水平方向に気泡が噴出するようになっている。

【0080】

上記のように、この実施形態では、水の流れ方向Ｏに対して交差する方向に気泡が噴出されるので、気泡は、噴出方向の流れと、フロック沈殿池１０２の水の流れとが合わさった方向に流れる。また、フロック沈殿池１０２の幅方向に隣接して平行に並ぶ第２分岐管２０４の対向する部分に設けられた気泡噴出部２０５から、互いに向き合う方向（衝突する方向）に気泡が噴出されるので、フロック沈殿池１０２の水面の下方に、より均一に広がる気泡の層ＡＲを生成することができる。

【0081】

図１０には、本発明による遮光システムの他の実施形態が示されている。なお、図１～図７に示した実施形態と実質的に同一部分には同符号を付してその説明を省略する。

【0082】

この遮光システム１００ｂは、第２分岐管２０４が、フロック沈殿池１０２の水の流れ方向Ｏの始端部と終端部とに、フロック沈殿池１０２の幅方向に伸びるように、それぞれ配置されている。そして、各第２分岐管２０４の対向する部分に、第２分岐管２０４の長さ方向に所定間隔で、複数の気泡噴出部２０５が形成されている。

【0083】

フロック沈殿池１０２の水の流れ方向Ｏの始端部に設けられた第２分岐管２０４の気泡噴出部２０５は、水の流れ方向Ｏに沿って気泡を噴出し、フロック沈殿池１０２の水の流れ方向Ｏの終端部に設けられた第２分岐管２０４の気泡噴出部２０５は、水の流れ方向Ｏとは逆流する方向に気泡を噴出する。

【0084】

その結果、フロック沈殿池１０２の始端部に設けられた気泡噴出部２０５から噴出された気泡の方が、フロック沈殿池１０２の終端部に設けられた気泡噴出部２０５から噴出された気泡よりも流速が早くなる。そして、フロック沈殿池１０２の水の流れ方向の途中でそれぞれの気泡噴出部２０５から噴出された気泡が衝突する領域が設けられ、フロック沈殿池１０２の水面の下方に、均一に広がる気泡の層ＡＲを生成することができる。

【0085】

上記のように、第２分岐管２０４の気泡噴出部２０５の配置や、気泡噴出方向については、各種の態様が採用可能であり、適用する貯留水の環境条件に応じて、適宜設定することができる。

【0086】

なお、上記各実施形態は、フロック沈殿池１０２に適用されたものであるが、本発明の遮光システムは、例えば、覆蓋のない混和池、沈殿池やろ過池、着水井や配水池、貯水池などにも採用することができる。

【0087】

上記各実施形態によれば、水処理施設の貯留水における藻類の発生や塩素の光分解を抑制するために、メンテナンスが容易な遮光システムを提供することができる。さらに、覆蓋材のような大がかりな設備を必要とせず、比較的安価に設置できる点でも利点を有する。

【実施例0088】

＜試験例１＞
図１１に示す実験装置を用いて、遮光に必要な泡の層の検討を行った。すなわち、５０Ｌの水槽３０１にイオン交換水３０２を５０Ｌ貯留させ、マイクロバブル発生器を有する気泡発生装置と連結して、両者の間に水を循環させながら、水中に５０分間気泡の混入を行い、気泡含有水を生成した。この気泡含有水には、平均粒径５０μｍ未満（浮上速度）の気泡が１０⁴個／ｍＬ以上含まれていた。

【0089】

一方、１０Ｌメスシリンダー３０３の底部に、照度計３０４に接続されたセンサ３０５を配置した。また、メスシリンダー３０３の開口部上方には、ＬＥＤ懐中電灯３０６を配置して、メスシリンダー３０３の開口部に向けて光を照射できるようにした。

【0090】

そして、ＬＥＤ懐中電灯３０６でメスシリンダー３０３の開口部に向けて光を照射した状態で、メスシリンダー３０３に、上記気泡含有水を所定の割合で含有する水を、センサ３０５の水深が、５０ｃｍとなる量で注入し、照度計３０４によって２０秒後及び２分後の照度を測定した。なお、メスシリンダー３０３の外周には、アルミ箔を巻いて、外周面から光が入射されないようにした。

【0091】

なお、気泡含有水を所定の割合で含有する水は、気泡含有水とイオン交換水とを所定の割合で混ぜることによって生成した。具体的には、気泡含有水を０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％含有する１１種類の水について試験を行った。

【0092】

そして、イオン交換水１００％の時の照度（Blank）と、気泡含有水を任意の割合で添加したときの照度（測定値）を比較し、遮光率８０％以上になる希釈割合から、必要とされる気泡含有量を求めた。なお、遮光率は、下記の式（４）にて求めることができる。

【0093】

遮光率＝（１－測定照度÷Blank照度）×１００ …（４）
こうして試験した水深５０ｃｍの結果を図１２に示す。また、この実験結果を、単位表面積当たりの気泡の添加量（個／ｍ²）として遮光率を計算した結果を図１３に示す。

【0094】

図１２の結果から、水深５０ｃｍの位置において、気泡含有水の添加率が４０％以上であれば、２０秒後、２分後のいずれも、遮光率を８０％以上にできることがわかる。また、図１３の結果から、単位表面積当たりの気泡量としてみた場合にも、気泡の添加量が２．Ｅ＋０９個／ｍ²であれば、遮光率を８０％以上にできることがわかる。すなわち、気泡の層によって遮光されていることがわかる。

【符号の説明】

【0095】

１００ 遮光システム
１０１ フロック形成池
１０２ フロック沈殿池
２００ 気泡発生装置
２０１ 水供給管
２０２ 気泡含有水送出管
２０３ 第１分岐管
２０４ 第２分岐管
２０５ 気泡噴出部
２０６ 気泡発生量制御装置
２０７ 第１センサ
２０９ 第２センサ
ＡＲ 気泡の層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】