JP4430914B2 - 水生生態系再生工法 - Google Patents
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Description
ところが、緩速ろ過処理の研究から、最近になってようやくその実態が明らかにされるようになり、時速20〜30cm程度の河川流に比べて大変遅い流れがメロシラ等の付着珪藻の生育には適していることが定量的に明らかにされつつある。長期にわたる政策により、伏流水が多く見られる蛇行する川原や遊水地のような遅い流速環境を大きく削減したため、河川水生生態系の基盤をなす珪藻等の独立栄養生物の生産が大きく減少し、結果として、動物プランクトンから始まる従属栄養生物の生存環境が著しく狭められたことが判明してきた。
また、特開平6−182384号公報(特許文献2)の流入水浄化設備では、藻類等の微生物環境の季節的変化により、流水に対する負荷抵抗(濾過機能)が大きく変化するため、浄化ユニット入り口での流量調節では、水層の流速を一定に維持するために煩雑な調整作業を必要とすると共に、糸状藻類の培養条件が著しく乱され、培養効率を大きく低下させる要因となり、安定した流速環境を形成し、その流速環境を維持することはできない。したがって、糸状藻類にとって好適な環境とはいえず、効率的にリン、窒素等の有機栄養塩を除去することもできない。
さらに、河川等からの水に含まれるリン、窒素等の有機栄養塩等は、付着藻類等の独立栄養生物により吸収分解されるので、河川等の水質浄化を同時に行うことが可能となる。
また、前記培養槽は、付着藻類等の独立栄養生物を増殖させる上層域と、流速負荷抵抗を高める中層域と、流速負荷抵抗の少ない下層域とから構成することで、極めて安定した垂直方向への流速環境を形成することができ、しかも、太陽光等の光量を効率的に確保することが可能となる。
さらに、前記下層域の水平方向への流速環境は、前記上層域と中層域の垂直方向への流速環境より速い流れとすることで、上層域及び中層域を通過した水を速やかに流速調整槽へ流すことが可能となる。
垂直方向の流れを毎時2cmから2mという極めてゆっくりとした流速環境を容易につくり出すことが可能となり、季節により水温・太陽光量等の違いによって、培養条件が大きく異なることに対しても、確実に対応することが可能となる。
さらに、河川水に含まれるリン、窒素等の有機栄養塩等は、付着藻類等の独立栄養生物により吸収分解されるので、河川の水質浄化を同時に行うことが可能となる。
さらに、河川の場合、水量が大きく減少した時に汚染が悪化する事例が多く、そのような場合でも河川浄化に向けて効率良く培養環境を維持することが可能となる。
さらに、間伐材等のチップ素材を利用することで、間伐材等の利用促進を図ることが可能となる。
図1は、本発明の水生生態系再生工法1の概略説明図であり、同図に示すように、付着藻類等の独立栄養生物(以下、付着藻類Aという)の培養を行う培養域3と、この培養域3と連通した流速調整域4とを設け、この流速調整域4内の水位を調整して、河川水5等が供給された培養域3内に、安定した垂直方向への流速環境を形成し、この流速環境のもとで、効率的に確保された太陽光等の光量と、河川水5等に含まれるリンや窒素等の有機栄養塩等により、培養域3内に生息する付着藻類Aを効率的に培養すると共に、群体A(付着藻類等)から剥離浮上した付着藻類等(以下、付着藻類Bという)を河川等に供給し、従属栄養生物が住みやすい多様性に富む環境を形成すると共に、河川水5等からリンや窒素等の有機栄養塩等を除去して水質浄化を行う工法となっている。
また、同図に示すように、前記培養域3内に生息する付着藻類Aの光合成を盛んにさせるため、培養域3の上流側に前濾過域2を設け、河川等から流入した泥、浮遊物等を除去し、培養域3へ供給される処理水5(河川水等)の光透過性等を高めるようにするとよい。
図2は、本発明の河川水生生態系再生工法を適用した装置1(以下、本装置1という)の斜視図であり、図3は、その断面図である。図2及び図3に示すように、本装置1は、主として河川水5の光透過性を高める等の処理を行う前濾過槽2と、付着藻類A(本例では、主としてメロシラ)の培養を行う培養槽3と、この培養槽3と連通した流速調整槽4等から構成されている。
前記した前濾過槽2は、培養槽3の上流側に位置し、河川水5とともに流入した泥や浮遊物等を除去し、河川水5の光透過性を高める等の処理機能を有している。この前濾過槽2で処理された河川水(処理水)5を下流側に位置する培養槽3へ供給することで、太陽光等の光量を底層まで十分に供給することが可能となり、培養槽3内に生息する付着藻類Aの光合成を盛んに行わせることが可能となる。なお、図3に示すように、本例では底部との間に所定の隙間2a(以下、流路口2aという)を設けて仕切板2bを設置し、この仕切板2bと壁部2cとの間には、フィルター等の浄化手段6を設けている。この浄化手段6は、あらゆる構造のものを採用することが可能であり、実施に応じて任意である。
すなわち、上層域3aに酸素の豊富な状況を形成させることにより、付着藻類Aによる有機物の吸収分解を促進させる一方で、中層域3bでは、微生物の体内における嫌気性分解を促進する環境をつくり出す。このように、好気性と嫌気性の両方の環境を上層域3aと中層域3bでつくり出し、有機物を効率よく吸収分解することで、河川水5を効果的に浄化させている。
図4及び図5に示すように、河川10から流入した河川水5は、流路を通って、先ず、図5aに示す前濾過池2に供給され、この前濾過池2において、流入水中の泥等を自然沈殿させ、水の光透過性が高められる。この前濾過池2を経た河川水5は、図5bに示す付着藻類Aが生息する培養池3に供給される。この培養池3内には、安定した垂直方向への流速環境が形成されており、この流速環境のもとで、太陽光等の光量と、河川水5に含まれるリンや窒素等の有機栄養塩等により、効率的に付着藻類Aが培養される。また、培養池3内では、盛んに光合成が行われて酸素が生産され、その酸素は気泡となり、気泡の成長とともに気泡の持つ浮力が増大し、これにより、群体A(付着藻類等)の一部分は剥離浮上する。この剥離浮上した付着藻類Bは、藻類排出口9を介して河川10に供給され、これにより、河川10には、動物プランクトンから始まる従属栄養生物の生存に適した環境がつくり出される。
上述のように、付着藻類等の独立栄養生物として、主としてメロシラを挙げて説明してきたが、例えば、フラジリアなど、その他多種類の付着藻類等の独立栄養生物に適用することができる。
図6において、図中20は、止水水域の水面に浮上させて利用する浮上型装置であり、その構造は、止水水域の水5を吸引して装置20内へ供給する給水ポンプ21と、主として水5の光透過性等を高める前濾過槽22と、付着藻類A(本例では、主としてメロシラ)の培養を行う培養槽23と、この培養槽23と連通した流速調整槽24と、給水ポンプ21等へ電力供給を行うソーラーパネル25等から構成されている。
さらに、この浮上型装置20は、容易に移動させることが可能であるので、設置場所の変更に対して迅速に対応することができる。さらに、装置20により浄化された水は、ポンプ等の供給手段を介して浄化水として供給することができる。また、図示しないが、適宜の温度調整器を設けて、培養槽23に生息する付着藻類等の独立栄養生物にとっての最適温度を設定し、増殖率を更に高めることもできる。
2 前濾過域(前濾過槽、前濾過池)
3 培養域(培養槽、培養池)
3a 上層域
3b 中層域
3c 下層域
4 流速調整域(流速調整槽、流速調整池)
5 水(河川水)
6 浄化手段
9 藻類排出口
10 河川
11 開閉板、バルブ(流量調整手段)
A 付着藻類(メロシラ)
B 付着藻類(メロシラ)
Claims (7)
- 少なくとも、付着藻類等の独立栄養生物の培養を行う上層域、中層域、下層域の3層から成る培養域と、この培養域と連通した流速調整域を設け、流速調整域の水位を調整することにより、培養域の上層域から下層域に向かって、毎時2cmから毎時2mの範囲の速度で調整する垂直方向の流れをつくり出し、前記下層域の水平方向への流速は、前記上層域と中層域の垂直方向への速度より速い流れとして下層域の水平方向から前記流速調整域へ流し、前記上層域において、メロシラをはじめとする付着藻類等の独立栄養生物を効率的に増殖させ、水生生態系の水に含まれるリン、窒素等の有機栄養塩等を除去すると共に、培養した付着藻類を水生生態系に供給して、動物プランクトンから始まる従属栄養生物の生存に適した環境をつくり出すことを特徴とする水生生態系再生工法。
- 前記培養域の上流側に前濾過域を設け、この前濾過域で処理した処理水を培養域に供給するようにした請求項1に記載の水生生態系再生工法。
- 河川水の光透過性を高める前濾過域である前濾過槽と、付着藻類等の独立栄養生物の培養を行う培養域である培養槽と、この培養槽と連通した流速調整域である流速調整槽を設け、前記培養槽には、前濾過槽で処理された河川水が供給され、流速調整槽の水位を調整して、培養槽内に垂直方向への流速を形成し、この流速のもとで、効率的に増殖させた付着藻類等の独立栄養生物を河川に供給すると共に、有機栄養塩等を除去して河川の水質浄化を行うようにした請求項1又は2に記載の水生生態系再生工法。
- 前記前濾過槽に過剰に流入した河川水を流出させるオーバーフローを備え、前記上層域の深さを30cm以内とした請求項3に記載の水生生態系再生工法。
- 流水に対する負荷抵抗を高めるチップ形状のチップ素材から成る中層域の上部に砂層を設け、この砂層の上部に付着藻類が生息する上層域を設けた請求項1乃至4の何れか1項に記載の水生生態系再生工法。
- 開閉板、バルブ等の流量調整手段を介して、流速調整槽の水位を調整するようにした請求項3に記載の水生生態系再生方法。
- 前記培養槽内の剥離浮上した付着藻類等の独立栄養生物を藻類排出口から河川に供給するようにした請求項3に記載の水生生態系再生方法。
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