JP4819469B2 - アオコ回収装置 - Google Patents

Description

この発明は、湖沼や池などで発生するアオコを回収するアオコ回収装置に関する。

湖沼や池などの湖水は、淡水性の植物プランクトンの繁殖によりアオコが発生して水面を濁らせることがある。アオコは、水辺の美観を損ねて周囲の環境を悪くするばかりでなく、湖水が水道の水源となっている場合には、ダム取水管の詰まりや汚染など、深刻な問題を引き起こすこともある。

従来、湖沼から回収したアオコの処理方法については、例えば、特許文献１、２に開示されたものがあるが、湖沼からアオコを効率的に回収する装置や方法に関する提案は少ない。本発明者らの知る従来のアオコ回収方法は、専用の回収船に作業員が搭乗し、手作業をもってアオコを回収するというものであり、回収効率はきわめて悪いというのが実情であった
特開平６−１８２３２４ 特許第２６２２８０８号

この発明は、上述のような実状に鑑みてなされたもので、湖沼や池などに発生したアオコを効率的に回収することができるアオコ回収装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、水中に取水口を配置してアオコを含んだ混濁水を吸水する取水部と、取水部から吸水した混濁水を濾過槽内で濾過するとともに、当該濾過槽内に高濃度のアオコ混入水を蓄える濾過部と、濾過漕内のアオコ混入水を移送して、当該アオコ混入水からアオコを回収するアオコ回収部と、を備えたことを特徴とする。

取水部から吸水した混濁水は、濾過部によって濾過された濾過水と高濃度のアオコを含むアオコ混入水とに分離される。濾過槽内に残存する高濃度のアオコ混入水は、アオコ回収部に移送され、ここで混入水に含まれるアオコが回収される。このように、本発明によれば、湖沼や池などに発生したアオコを効率的に回収することができる。

ここで、取水口と濾過部とを連通する流路には、混濁水を吸水する吸水ポンプを設け、この吸水ポンプによって取水部から混濁水を吸水する構成とすればよい。

また、取水口を水中で移動させる取水口移動手段を備えることが好ましい。
アオコは、湖沼や池の状態によって、その密集濃度に差がある。アオコを効率的に回収するには、濃度の高い箇所に取水口を配置することが好ましい。取水口移動手段は、取水口を任意の操作で移動させることができるため、濃度の高い位置に取水口を移動して混濁水を吸水することができる。

更に、取水部には、水底付近から気泡を噴出させてアオコを浮上させる気泡発生手段を設けることが好ましい。
気泡発生手段から噴出した気泡は、水底付近から水面に向かって水中を浮上するため、水中に浮遊しているアオコが、この気泡に付着し気泡とともに水面付近へ浮上してくる。水面付近に取水口を配置すれば、浮上してきたアオコを効率的に取水口から取り込むことができる。

濾過部は、濾過槽内に吸水された混濁水を濾過用フィルタによって濾過して排水するとともに、混濁水中のアオコを濾過用フィルタで堰き止め濾過槽内に残存させる構成とすることができる。
このような構成にすることで、濾過槽内に高濃度のアオコ混入水が蓄えられる。アオコ混入水に含まれるアオコは比重が重いため、濾過槽内で底部に沈殿する。この沈殿したアオコを、濾過槽の底部から移動手段によりアオコ回収部へ移送する構成とすれば、段階を追って効率的にアオコを回収することが可能となる。

アオコ回収部は、濾過槽から移送されてきたアオコ混入水を蓄える回収槽を備え、当該回収漕に蓄えられたアオコ混入水を回収用フィルタによって濾過して排水するとともに、アオコ混入水中のアオコを回収用フィルタの表面に付着させる構成とすることができる。
回収用フィルタにアオコを付着させることで、掻き取り操作をもって容易かつ効率的にアオコを回収することができる。この掻き取り作業を自動化するアオコ掻取り手段を設けることもできる。

また、本発明は、濾過部とアオコ回収部を台船に搭載するとともに、取水口を当該台船とともに移動する構成とすることができる。このように構成すれば、湖沼や池においてアオコが密集する領域へ台船を移動させ、効率的に高濃度のアオコを含む混濁水を取水することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、湖沼や池などに発生したアオコを効率的に回収することが可能となる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るアオコ回収装置の全体構成を示す概略図である。
同図に示すようにアオコ回収装置は、取水部１０と、濾過部２０と、アオコ回収部４０とを備えている。このうち、取水部１０は、アオコが発生する湖沼や貯水池等（以下、単に貯水池と称する）の水面ないし水中に、一定の領域で設けてある。取水部１１の水中には、取水口１１が配置してある。また、濾過部２０とアオコ回収部４０とは、貯水池周縁の陸地にそれぞれ設置してある。

取水口１１と濾過部２０とは、吸水ホース１２によって連通してある。さらに、濾過部２０とアオコ回収部４０には、排水ホース２１が設けてあり、その先端は貯水池の水中に配置してある。

図２は、アオコ回収装置の全体構成を示すブロック図である。
同図に示すように、貯水池の水中に浮遊するアオコは、取水部１０の取水口１１に混濁水として吸水される。吸水された混濁水は、吸水ホース１２を通して濾過部２０へ移送される。混濁水は濾過部２０で濾過されて、高濃度のアオコを含むアオコ混入水と濾過水とに分離される。アオコ混入水は、アオコ回収部４０に移送され、アオコ回収部４０でアオコと処理水に分離される。濾過部２０で分離した濾過水と、アオコ回収部４０で分離した処理水は、排水ホース２１を通して貯水池に戻される。

取水部１０には、水面上に浮かぶフロート１３を取水口１１の周囲に並べて配置してあり、さらにアオコが密集する方向に開くフェンス１４が設けてある（図１参照）。さらに、取水部１０には、取水口１１に下方にある湖底付近に、気泡発生装置１５（気泡発生手段）の噴出口１６が配置してあり、この噴出口１６から気泡を噴出するようにしてある。

取水口１１と濾過部２０とを連通している吸水ホース１２は、その中間部に吸水ポンプ１７が設けてあり、この吸水ポンプ１７の駆動によって取水口１１から混濁水を吸水している。

取水口１１は、アオコを含む混濁水を効率的に吸水するするために、水深の浅い水面付近に配置することが好ましい。本発明者らの実験によれば、同じ実験装置を用いて同じ条件下で取水した場合、取水口１１を水面から約５ｃｍの深さに固定したときの方が、取水口１１を水面から約５０ｃｍの深さに固定したときよりも、取水した混濁水に含まれるクロロフィルａの濃度比率が高かった。

なお、取水口１１の位置は、植物プランクトンの種類や水中の環境、アオコ回収の条件等の応じて、任意の移動できるようにすることが好ましい。また、取水口１１付近に、クロロフィルの濃度を検知するセンサを設置し、その検知結果に基づいて手動または自動で取水口１１の位置を移動させる構成とすることもできる。
ここでクロロフィルは、植物プランクトンの量の指標であり、水中の植物プランクトンの量が多くなるに従って、クロロフィルの濃度も高くなる。したがって、クロロフィルの濃度が高い領域には、アオコが多く発生していることになる。

取水口１１の周囲に設けたフロート１３は、上面から見てコの字状に互いを連結してある。取水口１１は、このフロート１３に紐で繋げてある。フロート１３は、容易に移動させることができる。取水口１１は、フロート１３とともに移動する。すなわち、本実施形態では、フロート１１が取水口１１を移動させる取水口移動手段としても機能している。なお、取水口移動手段の構成はこれに限定されるものではないことは勿論である。

フェンス１４は、フロート１３の開放端に基端を連結するとともに、放射状に広げて配置してある。このフェンス１４は、取水口１１の吸水によって生じる水の流れを取水口１１へ向かわせる機能を有している。したがって、フェンス１４をアオコの密集濃度の高い場所に配置することで、アオコ濃度の高い混濁水を効率よく取水口１１へ引き寄せることができる。

気泡発生装置１５は空気供給ポンプ等で構成してあり、本体を水上に設置し、噴射口１６を水中に挿入して極小の気泡（以下、マイクロバブルと称する）を噴射する。マイクロバブルは、水の抵抗が少なく気泡噴流の発生が少ないので、水中を撹拌することが少なく、穏やかに水面へ浮上する。このマイクロバブルを水中で噴射すると、気泡にアオコが付着して水面方向へ浮上する。このようにしてアオコを水面近くに集めることができる。取水口１１は、水面付近に配置してあるので、アオコ濃度の高い混濁水を吸水することができる。

図３は、濾過部の概要を示す斜視図である。
同図に示すように、濾過部２０は、貯水池から吸水してきた混濁水を貯水する長方形状の濾過槽２２を有している。
濾過槽２２の内部には、濾過用フィルタ３１を備えたフィルタ装置３０が設置してある。また、濾過槽２２の底面は、逆三角錐状となって傾斜しており、その頂部に濾過槽排水管２３が連結してある。濾過漕排水管２３は、濾過槽２０とアオコ回収部４０と連通する。

図４は、フィルタ装置の要部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、パイプ状の通水管３２を中心として、複数本のスポーク３３を放射状に設置し、さらにスポーク３３の先端に環状の外枠３４を設置して枠組みを構成してある。この枠組みは、通水管３２の軸方向に沿って複数設けてある。そして、枠組みの外周に濾過用フィルタ３１を設け、この濾過用フィルタ３１の内側は中空部３５としてある。

通水管３２には、濾過用フィルタ３１の中空部３５と接する部位に、吸水孔３６が穿設してある。通水管３２は、図２に示す濾過水用ポンプ２４に連通しており、濾過水用ポンプ２４の駆動によって吸水孔３６から濾過槽２２内の水を吸水する構成となっている。吸水孔３６から吸水される水は、その周囲に配設された濾過用フィルタ３１により不純物が濾過された水（すなわち、濾過水）である。この濾過水は、図２に示す排水ホース２１を通して貯水池に戻される。

濾過用フィルタ３１は、外部に設置した回転駆動源（図示せず）によって、通水管３２と一体に回転する。さらに、濾過用フィルタ３１の表面には、アオコ除去手段を構成するハケブラシ３７が接触して設けてある。濾過用フィルタ３１の表面に付着したアオコは、同フィルタ３１の回転に伴い、ハケブラシ３７によって掻き取られ、濾過槽２２内の混濁水中に戻される。

なお、濾過用フィルタ３１の表面からアオコを除去する手段としては、ハケブラシ３７に限定されず、例えば、濾過用フィルタ３１の表面に気泡を噴射して、その圧力をもって表面に付着したアオコを除去する構成としてもよい。

上述したように、濾過部２０に吸水された混濁水は、濾過槽２２内に貯水され、濾過用フィルタ３１を備えたフィルタ装置３０によって濾過処理される。濾過された水（濾過水）は、濾過水用ポンプ２４によって通水管３４から排水ホース２１へ移送され、排水ホース２１を通り貯水池へ戻される。一方、濾過用フィルタ３１に付着して凝集したアオコは、ハケブラシ３７により濾過用フィルタ３１から掻き取られる。
濾過槽２２内で高濃度になったアオコは、比重が増して底部に沈殿する。濾過槽２２の底部には、濾過槽排水口２３が連通しているので、この濾過槽排水口２３から高濃度のアオコを含む水（アオコ混入水）が取り出されて、アオコ回収部４０へ移送される。

図５は、アオコ回収部の概要を示す構成図である。
アオコ回収部４０は、回収槽４１内に回収フィルタ装置５０を設置した構成となっている。
回収槽４１は、濾過部２０に設けた濾過槽２２の底部よりも下方位置に設置してあり、この高低差によって濾過槽排水口２３から取り込まれたアオコ混入水が供給される仕組みになっている。なお、アオコ混入水の移送手段として、移送ポンプを設置することもできる。

回収フィルタ装置５０は、既述したフィルタ装置３０と同様の構成となっている。すなわち、回収フィルタ装置５０は、パイプ状の通水管５１を中心として、複数本のスポーク（図示せず）を放射状に設置し、さらにスポークの先端に環状の外枠５３を設置して枠組みを構成してある。この枠組みは、通水管５１の軸方向に沿って複数設けてある。そして、枠組みの外周に回収用フィルタ５４を設け、この回収用フィルタ５４の内側は中空部５５としてある。
本実施形態では、濾過槽２２内の濾過用フィルタ３１は縦配置にしてあり、一方、回収漕４１内の回収用フィルタ５４は横配置にしてある。回収用フィルタ５４は、横配置（すなわち、表面を水平配置）にした方が、比重の重くなったアオコが自重によって同フィルタ５４の表面に付着しやすくなる。ただし、必要に応じてこれら各フィルタ３１，５４の配置は変更してもよい。

通水管５１には、回収用フィルタ５４の中空部５５と接する部位に、吸水孔５６が穿設してある。通水管５１は、図２に示す処理水用ポンプ４２に連通しており、処理水用ポンプ４２の駆動によって吸水孔５６から回収槽４１内の水を吸水する構成となっている。吸水孔５６から吸水される水は、その周囲に配設された回収用フィルタ５４により不純物が濾過された水（すなわち、処理水）である。この処理水は、図２に示す排水ホース２１を通して貯水池に戻される。

回収フィルタ装置５０の上方には、駆動装置５８が設置してあり、フィルタ装置５０の通水管５１とともに回収用フィルタ５４を回転駆動する構成となっている。さらに、本実施形態では、駆動装置５８が回収用フィルタ５４を引き上げる昇降機能も備えており、手動又は自動制御にて回収用フィルタ５４を回収槽４１から引き上げることができる。
なお、駆動装置５５に昇降機能を設けず、手作業にて回収用フィルタ５４を回収漕４１から引き上げてもよい。

本実施形態では、回収槽４１から引き上げられた回収用フィルタ５１に対し、その表面に付着しているアオコを手作業にて掻き取っている。掻き取り作業は、へら状の掻取り具を回収用フィルタ５１の表面に接触させ、この状態で回収用フィルタ５１を回転させればよい。
なお、回収用フィルタ５１の表面に付着したアオコを自動的に掻き取る装置を、回収用フィルタ５１の引き上げ位置に設置することもできる。

また、アオコ回収部４０には、返送用ポンプ４３が設置してあり、規定量を超えるアオコ混入水が回収漕４１内に供給された場合は、この返送用ポンプ４３を駆動して、回収漕４１から濾過槽２２へアオコ混入水を戻すように構成されている。

以上、本実施形態に係るアオコ回収装置によれば、湖沼や池などに発生したアオコを効率的に回収することが可能となる。なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の応用実施または変形実施が可能であることは勿論である。

〔その他の実施形態〕
図６は、本発明の他の実施形態に係るアオコ回収装置を示す図である。
なお、本実施形態に係るアオコ回収装置において、先に示した実施形態に係るアオコ回収装置と同一部分または相当する部分には、同一符号を付しその部分の詳細な説明は省略する。

図６に示すように、本実施形態のアオコ回収装置は、濾過部２０と、アオコ回収部４０とを台船６０に搭載した構成となっている。

濾過部２０には吸水ホース１２を連結し、この吸水ホース１２の先端を取水口１１として水中に配置してある。混濁水の吸水は、吸水ホース１２と濾過部２０の中間に設けた吸水ポンプ１７により行う。また、台船６０には気泡発生装置１５が搭載してあり、同装置１５の噴出口１６を取水口１１よりも水深が深い位置に配置し、この噴出口１６から気泡を噴出させる構成となっている。

濾過部２０とアオコ回収部４０は、台船６０上に並べて配置してある。濾過部２０とアオコ回収部４０の構成は、先に説明した実施形態のものと同じである（図３乃至図５参照）。

さらに、台船６０には、太陽光発電パネル６１を設置してある。太陽光発電パネル６１は、太陽光により発電して、吸水ポンプ１７や気泡発生装置１５をはじめとする各種電動機器の電源となる。

このように、台船６０にアオコ回収装置の各種設備を搭載することで、貯水池を自由に移動して、アオコが高密度で発生している場所でアオコの回収作業を効率的に実行することができる。台船６０の移動操作は、操作員が搭乗して手動にて行うほか、遠隔制御装置を設置して、陸地から遠隔操作する構成とすることもできる。陸地から遠隔操作する場合は、アオコ回収部４０の回収用ファイルタ５５に付着したアオコを自動的に掻き取って回収する機能を備えた自動掻取り装置を付設することが好ましい。

アオコ回収装置の全体構成を示す概略図である。 アオコ回収装置の全体構成を示すブロック図である。 濾過部の全体構成の概略を示す斜視図である。 フィルタ装置のフィルタ部分の構成を示した図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。 アオコ回収部の全体構成の概略を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態に係るアオコ回収装置を示す図である。

符号の説明

１０：取水部、１１：取水口、１２：吸水ホース、１３：フロート、
１４：フェンス、１５：気泡発生装置、１６：噴出口、１７：吸水ポンプ
２０：濾過部、２１：排水ホース、２２：濾過槽、２３：濾過槽排水管、
２４：濾過水用ポンプ、
３０：フィルタ装置、３１：濾過用フィルタ、３２：通水管、３３：スポーク、３４：外枠、３５：中空部、３６：吸水孔、３７：ハケブラシ
４０：アオコ回収部、４１：回収槽、４２：処理水用ポンプ、４３：返送用ポンプ、
４４：タンク、
５０：回収フィルタ装置、５１：通水管、５３：外枠、５４：回収用フィルタ、５５：中空部、５６：吸水孔、５８：駆動装置、
６０：台船、６１：太陽光発電パネル

Claims (3)

1. 水中に取水口を配置してアオコを含んだ混濁水を吸水する取水部と、
   前記取水部から吸水した混濁水を濾過槽内で濾過するとともに、当該濾過槽内に高濃度のアオコ混入水を蓄える濾過部と、
   前記濾過漕内のアオコ混入水を移送して、当該アオコ混入水からアオコを回収するアオコ回収部と、を備え、
   前記濾過部は、次の（イ）〜（ト）の構成を備え、
   （イ）前記混濁水を貯水する濾過槽を有している
   （ロ）前記濾過槽の内部には、濾過用フィルタを備えたフィルタ装置が設置してある
   （ハ）前記フィルタ装置は、パイプ状の通水管を中心として、複数本のスポークを放射状に設置し、さらに当該スポークの先端に環状の外枠を設置して枠組みが構成されている
   （ニ）前記枠組みは、前記通水管の軸方向に沿って複数設けてある
   （ホ）前記枠組みの外周には濾過用フィルタが設けてあり、この濾過用フィルタの内側は中空部としてある
   （ヘ）前記通水管には、前記濾過用フィルタの中空部と接する部位に、吸水孔が穿設してある
   （ト）前記通水管は、濾過水用ポンプに連通しており、当該濾過水用ポンプの駆動によって前記吸水孔から前記濾過槽内の水を吸水するとともに、当該吸水孔から吸水された水は、排水ホースを通して外部へ排出する構成となっている
   さらに、前記アオコ回収部は、次の（ａ）〜（ｈ）の構成を備えることを特徴とするアオコ回収装置。
   （ａ）前記濾過槽から移送されてきたアオコ混入水を貯える回収槽を有している
   （ｂ）前記回収槽の内部には、回収用フィルタを備えた回収フィルタ装置が設置してある
   （ｃ）前記回収フィルタ装置は、パイプ状の通水管を中心として、複数本のスポークを放射状に設置し、さらに当該スポークの先端に環状の外枠を設置して枠組みが構成されている
   （ｄ）前記枠組みは、前記通水管の軸方向に沿って複数設けてある
   （ｅ）前記枠組みの外周には回収用フィルタが設けてあり、この回収用フィルタの内側は中空部としてある
   （ｆ）前記通水管には、前記回収用フィルタの中空部と接する部位に、吸水孔が穿設してある
   （ｇ）前記通水管は、処理水用ポンプに連通しており、当該処理水用ポンプの駆動によって前記吸水孔から前記回収槽内の水を吸水するとともに、当該吸水孔から吸水された水は、排水ホースを通して外部へ排出する構成となっている
   （ｈ）前記回収フィルタ装置の上方には、駆動装置が設置してあり、前記フィルタ装置の通水管とともに前記回収用フィルタを回転駆動する構成となっている
2. 前記濾過槽内の前記濾過用フィルタは、表面が鉛直配置となる縦配置にしてあり、一方、前記回収漕内の前記回収用フィルタは、表面が水平配置となる横配置にしてあることをことを特徴とする請求項１のアオコ回収装置。
3. 前記駆動装置は、前記回収用フィルタを前記回収槽内から引き上げる昇降機能を備えていることを特徴とする請求項１又は２のアオコ回収装置。

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