JP5797869B2 - 水質浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダム湖や溜池などの半閉鎖性水域や閉鎖性水域などで使用される水質浄化装置に関する。詳しくは、本発明は、濾過能力を有する生物を使用して、水質を浄化する水質浄化装置に関する。

ダム湖や溜池などの半閉鎖性水域や閉鎖性水域の水質は、生活排水などの流入や水の循環不良によって悪化する。具体的には、このような水域は、生活排水などに含まれる窒素、リン、栄養塩類などによって富栄養化される。富栄養化の進んだ水域では、大量のアオコなどの植物プランクトンその他の水質汚濁物が増殖し、さらに、死骸が水底に沈むことから、水質が悪化する。水質が悪化すると、その水域だけでなく、下流域や上水道において悪臭が発生するなど、広範囲に亘って悪影響が及ぶ。

水質を浄化するための対策として、アオコ採取船によってアオコを回収・除去するという方法がある。しかし、アオコ採取船では、アオコの回収・除去に時間や労力が掛かり、効率的でない。また、薬品などを散布することで水質を浄化するという方法もある。しかし、薬品の散布は、別の環境問題を起こしかねない。また、ポンプによって水を循環させることで水質を浄化するという方法もある。しかし、ポンプを使用するためには、大きな駆動源が必要となるだけでなく、水が循環することで、水底に沈殿しているヘドロを舞い上げ、新たな水質汚濁を起こしてしまう。

このため、労力が掛からず、新たな環境問題を起こすことなく、さらに、駆動源などのエネルギを不要として水質を浄化することができるようにした装置や方法が種々提案されている。例えば、特許文献１に記載された浮遊体は、中央開口部を有する環状体と、この環状体に浮力を与えるため、環状体の外周を囲む浮力体と、環状体の中央開口部に垂下した籠状メッシュ材と、この籠状メッシュ材の内部に収容した多数のシジミ貝とを備えている。そして、浮力体の外周に連結具が設けられ、複数の浮遊体が連結具によって連結されることで、浮遊体ユニットが組み立てられる。

浮遊体が水面に浮かべられることで、籠状メッシュ材内に収容されたシジミ貝が水面付近で飼育される。シジミ貝は、酸素を摂りつつ植物プランクトンを食することで飼育される。また、シジミ貝は、濾過食性を有していることから、アオコなどの植物プランクトンを除去する。

しかし、浮遊体は、水面に浮いているため、ダム湖のように発電取水によって水流が発生する半閉鎖性水域において浮動する。したがって、この浮遊体は、水質汚濁物を十分に除去していない状態で移動することがあるだけでなく、水質汚濁物がない水域に移動することで、効率的に水質浄化することができない。また、この浮遊体は、隣り合っている籠状メッシュ材を離した状態で連結したものであることから、入江内の水質汚濁物が籠状メッシュ材の間を移動し、入江外に拡散してしまうことがある。

日本国特開２００８−２６３７８７号公報

そこで、本発明は、流れのない閉鎖性水域だけでなく、流れのある半閉鎖性水域などにおいても使用することができ、また、水質汚濁物を一定の水域から拡散させないことで、悪化した水質を浄化することができるようにした水質浄化装置を提供することを課題とする。

本発明に係る水質浄化装置は、鉛直方向の姿勢で上端部を除いて水中に沈められる多孔筒状体と、該多孔筒状体内に収納された濾過能力を有する水生生物と、水平方向に隙間なく多数並べられた多孔筒状体を連結する連結部材とを備え、前記連結された多数本の多孔筒状体は、大径の多孔筒状体と１本又は複数本の小径の多孔筒状体とを備え、小径の多孔筒状体が大径の多孔筒状体内に挿入されて、一定の水域に係留されている。

ここで、本発明に係る水質浄化装置の一態様として、前記多孔筒状体は、樹脂製網状体である構成を採用することができる。

また、本発明に係る水質浄化装置の他態様として、前記多孔筒状体は、硬質樹脂製である構成を採用することができる。

また、本発明に係る水質浄化装置の他態様として、前記濾過能力を有する水生生物は、濾過食性の貝類である構成を採用することができる。

また、本発明に係る水質浄化装置の他態様として、前記連結部材は、水面から突出している上端部と水中に沈んでいる中間部との境界部で多孔筒状体を連結する上部連結部材である構成を採用することができる。

この場合、前記上部連結部材は、水面に浮くフロートである構成を採用することができる。

また、この場合、前記連結部材は、水中で多孔筒状体を連結する下部連結部材を備えている構成を採用することができる。

また、本発明に係る水質浄化装置の他態様として、前記連結部材は、前記多孔筒状体を直線状に連結する構成を採用することができる。

また、本発明に係る水質浄化装置の他態様として、前記連結部材には、複数本の連結部材を接続して延長するための接続具が設けられている構成を採用することができる。

また、本発明に係る水質浄化装置の他態様として、前記多孔筒状体又は連結部材と岸のアンカーとに架け渡す係留部材をさらに備えている構成を採用することができる。

本発明によれば、流れのない閉鎖性水域だけでなく、流れのある半閉鎖性水域などにおいても使用することができ、また、水質汚濁物を一定の水域から拡散させないことで、悪化した水質を浄化することができるようにした水質浄化装置を提供するすることができる。

図１は、本発明に係る水質浄化装置の一実施形態を示す概略斜視図である。 図２は、本発明に係る水質浄化装置の一実施形態を示す断面側面図である。 図３は、本発明に係る水質浄化装置の他の実施形態の要部を示す概略斜視図である。

本発明に係る水質浄化装置の一実施形態について図１及び図２を参照しながら説明する。

この水質浄化装置は、鉛直方向の姿勢で上端部１１を除いて水中に沈められる多孔筒状体１０と、この多孔筒状体１０内に収納された濾過能力を有する生物２０と、水平方向に多数本並べられた多孔筒状体１０を連結する連結部材３０と、連結された多数本の多孔筒状体１０を一定の水域１に係留する係留部材４０とを備えている。

多孔筒状体１０は、ポリエチレンその他の軟質樹脂製とされ、円筒状の本体部１２と、この本体部１２の底部を閉じる閉鎖部１３とを有し、ともに網状に成形されている。本体部１２と閉鎖部１３とは、一体成形されていてもよい。網目の形状は、正方形、長方形、菱形、亀甲形など限定しない。ただし、網目の大きさは、当然ながら、濾過能力を有する生物２０よりも小さく、多孔筒状体１０内に収納された濾過能力を有する生物２０が多孔筒状体１０外に出ないようにされている。

また、多孔筒状体１０は、塩化ビニルその他の硬質樹脂製として、剛性を高めたものとしてもよい。硬質樹脂製の多孔筒状体１０は、撓（しな）りにくいため、水流の変化によって繰返し荷重が加えられても、疲労して破断しない。そして、硬質樹脂製の多孔筒状体１０には、濾過能力を有する生物２０よりも小さな孔が多数形成され、多孔筒状体１０内に水が進入できるようにされている。

いずれにしても、多孔筒状体１０内には、閉鎖部１３から上端部１１付近まで濾過能力を有する生物２０が収納される。濾過能力を有する生物２０としては、シジミ貝などの濾過食性の貝類（以下、「シジミ貝」として説明する。）を採用する。シジミ貝２０は、アオコなどの植物プランクトンを水と一緒に吸い込み、濾過して、水を吐き出すという特質を有している。

なお、シジミ貝２０を収納する多孔筒状体１０の長さは、例えば、４ｍ程度とされる。シジミ貝２０は、水深４ｍ以上の深い水中１ｂにおいて棲息しにくいからである。

そして、多数本の多孔筒状体１０を連結する連結部材３０は、上部連結部材３１と下部連結部材３２を組み合わせたものとされる。上部連結部材３１は、多孔筒状体１０が水面１ａから突出している上端部１１と水中１ｂに沈んでいる中間部１４との境界部１５で多数本の多孔筒状体１０を並べた状態に連結する。

また、上部連結部材３１は、水面１ａに浮くフロートとして作用するような水よりも比重が小さな材質で剛性を有するバーのように成形されている。この上部連結部材３１は、多数本の多孔筒状体１０を一方の面と他方の面の両面から挟むような２本一組として多数本の多孔筒状体１０を連結する。

各上部連結部材３１の各端部には、複数本の上部連結部材３１を接続して延長するための接続具３３が設けられている。なお、図示しないが、上部連結部材３１が多孔筒状体１０と接する面には、多孔筒状体１０の外面を嵌め込む縦方向の円弧状溝が多数連続して形成されていてもよい。

そして、下部連結部材３２は、多数本並べられた多孔筒状体１０の下端部１６が水中１ｂで揃えられた状態を維持するように連結する。この下部連結部材３２としては、ワイヤーやバンドなどが採用されるが、多数本の多孔筒状体１０が直線状に並んだ状態を維持する剛性を有していることが好ましい。また、下部連結部材３２は、潜水作業によって多数本の多孔筒状体１０を纏（まと）った状態に連結する。

そして、係留部材４０は、最も外側の多孔筒状体１０の各上端部１１と岸のアンカー（図示せず）とに架け渡され、多数本の多孔筒状体１０を一定の水域１に係留する。すなわち、係留部材４０の一端部４１は、最も外側の多孔筒状体１０の上端部１１に固定され、係留部材４０の他端部４２は、岸のアンカーに係止される。なお、図示しないが、係留部材４０は、上部連結部材３１に固定してもよい。そして、係留部材４０は、切断されない強度を有している限り、材質を限定するものでなく、また、ロープやチェーンのように形態を特定するものでない。

ここで、以上のように構成された水質浄化装置の組立方法について説明する。例えば、アオコなどの植物プランクトンその他の水質汚濁物（以下、「アオコ」として説明する。）２が入江などで増殖している場合は、アオコ２を入江に閉じ込め、拡散しないように水質浄化装置を係留する。

水質浄化装置は、多孔筒状体１０や連結部材３０などが分解された状態で船積みされる。そして、船積みされる前又は船上で、多孔筒状体１０内にシジミ貝２０を入れる。このシジミ貝２０入りの多孔筒状体１０は、図２に示すように、鉛直方向の姿勢で上端部１１を除いて水中１ｂに沈められる。そして、シジミ貝２０を収納した多孔筒状体１０は、水平方向に隣り合うように次々と並べられる。

そして、所定本数並べられた多孔筒状体１０は、上部連結部材３１と下部連結部材３２とによって連結される。上部連結部材３１は、フロートとして作用し、水面１ａに浮くため、多孔筒状体１０内にシジミ貝２０が収納されても、上部連結部材３１よりも上側の多孔筒状体１０の上端部１１は、水面１ａよりも突出する。また、各多孔筒状体１０内には、シジミ貝２０が収納されているため、重心が水中１ｂにあるが、フロートとして作用する上部連結部材３１によって沈み込まない。そして、下部連結部材３２は、水中１ｂで所定本数並べられた多孔筒状体１０の下端部１６を連結する。

このようにして連結された多数本の多孔筒状体１０の中間部１４及び下端部１６は、不揃いになることなく、上部連結部材３１から鉛直方向の姿勢でフラットなカーテンウォールのような仕切りとなって吊り下げらる。なお、鉛直方向の姿勢とは、厳格な鉛直姿勢だけでなく、水流などによって、傾斜した姿勢となる場合を含む。

そして、上部連結部材３１及び下部連結部材３２の長さには、限界があるため、この限界の長さで連結された多数本の多孔筒状体１０を一つのユニットとする。したがって、ユニットを次々と連結することで、多孔筒状体１０を例えば１００ｍ以上連結することができる。隣り合う上部連結部材３１の接続具３３を接続することで、複数のユニットを継ぎ足すことができる。

そして、最も外側の多孔筒状体１０に係留部材４０の一端部４１を固定し、係留部材４０の他端部４２を岸のアンカーに係止する。このようにして、この水質浄化装置は、一定の水域１に係留される。

この水質浄化装置に備えられた多数本の多孔筒状体１０の上端部１１は水面１ａから隙間なく突出し、また、中間部１４及び下端部１６が隙間なく水中１ｂに沈められる。したがって、この水質浄化装置は、アオコ２を入江内に閉じ込め、拡散させない閉鎖領域を作る。

したがって、アオコ２は、図２に示すように、多数本の多孔筒状体１０内と岸との間の閉鎖領域内に閉じ込められた状態となる。アオコは、水面から突出している多孔筒状体１０の上端部１１を乗り越えて、閉鎖水域外へ流出しない。換言すれば、多数本の多孔筒状体１０の上端部１１は、入江内のアオコ２を水面１ａ側から流出させない堤防のように機能する。

ただし、アオコ２は、多孔筒状体１０の中間部１４内に進入する。このアオコ２は、多孔筒状体１０内のシジミ貝２０に接触する。シジミ貝２０は、濾過食性により、アオコ２を水と一緒に吸い込み、濾過して水を吐き出す。したがって、多孔筒状体１０によって仕切られた入江外には、濾過された水が流出し、また、入江内に濾過された水が戻される。このようにして、シジミ貝２０の濾過食性により、低環境負荷で水質浄化を図り、水の透明度を高めることができる。

そして、シジミ貝２０の***物は、多孔筒状体１０の閉鎖部１３から水底に落下し、多孔筒状体１０内に残留しない。したがって、多孔筒状体１０内は、シジミ貝２０の***物によって水質汚濁のない状態が維持される。そのため、多孔筒状体１０内で生育したシジミ貝２０は、食用としても提供される。

シジミ貝２０は、多孔筒状体１０を引き上げることで取り出される。すなわち、引き上げる多孔筒状体１０と隣り合っている多孔筒状体１０は、連結部材３０に連結されたままとし、その両側の多孔筒状体１０に挟まれた中間の多孔筒状体１０を引き上げることで、生育したシジミ貝２０を取り出す。そして、新たなシジミ貝２０を収納した多孔筒状体１０を水中１ｂに沈める。これにより、シジミ貝２０の新陳代謝を促進することができる。なお、死滅したシジミ貝２０は、廃棄される。

あるいは、多孔筒状体１０は、図３に示すように、大径の多孔筒状体（以下、主として「大径筒状体」という。）１０ａと複数本の小径の多孔筒状体（以下、主として「小径筒状体」という。）１０ｂとを備えたものとしてもよい。なお、図示しないが、小径筒状体１０ｂは、大径筒状体１０よりも一回り小さいなサイズのものを１本のみ備えてもよい。

いずれにしても、小径筒状体１０ｂが大径筒状体１０ａ内に挿入される。そして、小径筒状体１０ｂ内にシジミ貝２０が収納される。なお、図３には示していないが、大径筒状体１０ａの上端部と中間部との境界部が上部連結部材３１によって連結され、大径筒状体１０ａの下端部が下部連結部材３２によって連結される。

そして、この小径筒状体１０ｂは、大径筒状体１０ａから容易に抜き挿しすることができる。したがって、この水質浄化装置は、シジミ貝２０を容易に交換することができる。なお、この場合は、例えば、大径筒状体１０ａを硬質樹脂製とし、小径筒状体１０ｂを軟質樹脂製として組み合わせるなど、適宜、材質を変更してもよい。

以上、本実施形態に係る水質浄化装置は、鉛直方向の姿勢で上端部を除いて水中１ｂに沈められる多孔筒状体１０と、該多孔筒状体１０内に収納された濾過能力を有する生物２０と、水平方向に多数並べられた多孔筒状体１０を連結する連結部材３０とを備え、前記連結された多数本の多孔筒状体１０が一定の水域に係留されている。

そのため、この水質浄化装置は、閉鎖性水域や半閉鎖性水域などの水域１の水質がアオコ２のような植物プランクトンその他の水質汚濁物によって悪化したとしても、濾過能力を有する生物２０を収納した多孔筒状体１０が水中１ｂに沈められた状態で係留されることで水質を浄化することができる。多数本の多孔筒状体１０は、鉛直方向の姿勢で隙間なく並べられ、連結部材３０に連結されている。したがって、多数本並べられた多孔筒状体１０は、植物プランクトンなどの水質汚濁物を入江内などに閉じ込め、拡散させない。そして、濾過能力を有する生物２０が植物プランクトンなどの水質汚濁物を濾過することによって、水質が浄化される。

また、本実施形態に係る水質浄化装置によれば、前記多孔筒状体１０は、樹脂製網状体である。これにより、植物プランクトンなどの水質汚濁物が多孔筒状体１０の内部に進入しやすくなる。したがって、多孔筒状体１０内の濾過能力を有する生物２０は、多孔筒状体１０の内部に侵入した水質汚濁物と接触しやすくなる。これにより、この水質浄化装置は、水質を効率的に浄化することができる。

また、本実施形態に係る水質浄化装置によれば、前記多孔筒状体１０は、硬質樹脂製としてもよい。これにより、多孔筒状体１０は、撓（しな）りにくくなり、水流の変化によって、繰返し荷重が加えられても、疲労して破断することがない。

また、本実施形態に係る水質浄化装置によれば、前記多孔筒状体１０は、大径の多孔筒状体１０ａと１本又は複数本の小径の多孔筒状体１０ｂとを備え、小径の多孔筒状体１０ｂが大径の多孔筒状体１０ａ内に挿入されている。これにより、小径の多孔筒状体１０ｂ内に濾過能力を有する生物２０を収納し、この小径の多孔筒状体１０ｂを大径の多孔筒状体１０ａ内から容易に抜き挿しすることができる。したがって、小径の多孔筒状体１０ｂ内で成長した濾過能力を有する生物２０を水中１ｂに沈められた大径の多孔筒状体１０ａ内から容易に取り出し、新たな濾過能力を有する生物２０を収納した小径の多孔筒状体１０ｂを大径の多孔筒状体１０ａ内に容易に挿入することができる。

また、本実施形態に係る水質浄化装置によれば、前記濾過能力を有する生物２０は、濾過食性の貝類である。濾過食性の貝類は、植物プランクトンなどの懸濁物を水と一緒に吸い込み、濾過して水を吐き出すという特質を有している。そして、成長した貝類は、食用として利用することができる。

また、本実施形態に係る水質浄化装置によれば、前記連結部材３０は、水面１ａから突出している上端部１１と水中１ｂに沈んでいる中間部１４との境界部１５で多孔筒状体１０を連結する上部連結部材３１である。多孔筒状体１０は、濾過能力を有する生物２０が収納されることによって重心が水中１ｂにあるため、上部連結部材３１が多孔筒状体１０の上端部１１と中間部１４との境界部１５を連結することで、多孔筒状体１０の中間部１４及び下端部１６が上部連結部材３１から吊り下げられた状態で水中１ｂに沈められる。

また、本実施形態に係る水質浄化装置によれば、前記上部連結部材３１は、水面１ａに浮くフロートである。これにより、上部連結部材３１がフロートによって水面１ａに浮くため、濾過能力を有する生物２０を収納した多孔筒状体１０は、浮力が与えられ、水中１ｂに沈み込まないようにすることができる。

また、本実施形態に係る水質浄化装置によれば、前記連結部材３０は、水中１ｂで多孔筒状体１０を連結する下部連結部材３２を備えている。これにより、多孔筒状体１０の中間部１４及び下端部１６が下部連結部材３２によって真っ直ぐに並んだ状態に揃えられ、フラットなカーテンウォールのような仕切りとなる。

また、本実施形態に係る水質浄化装置によれば、前記連結部材３０は、前記多孔筒状体１０を直線状に連結する。これにより、水質浄化装置は、水質汚濁物を入江内に閉じ込めた状態にすることができる。

また、本実施形態に係る水質浄化装置によれば、前記連結部材３０には、複数本の連結部材３０を接続して延長するための接続具３３が設けられている。接続具３３を備えていることにより、多数本の多孔筒状体１０を連結したユニットを継ぎ足すことが可能となり、多孔筒状体１０を並べる長さを連結部材３０の長さと無関係に長くし、また、多孔筒状体１０や連結部材３０などを所定の水域１まで搬送しやすく、また、組み立てやすくすることができる。

また、本実施形態に係る水質浄化装置によれば、前記多孔筒状体又は連結部材と岸のアンカーとに架け渡す係留部材をさらに備えている。係留部材により、連結された多数本の多孔筒状体を一定の水域に係留することができる。

なお、本発明に係る水質浄化装置は、上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、多孔筒状体１０の本体部１２は、円筒状に限らず、角筒状であってもよい。

また、多孔筒状体１０が十分な浮力を有している場合は、上部連結部材３１は、フロートでなく、ベルトやワイヤーとしてもよい。また、下部連結部材３２は、ベルトやワイヤーでなく、隣り合っている多孔筒状体１０の閉鎖部１３や下端部１６をそれぞれ連結するクリップなどで構成してもよい。

また、連結部材３０は、上部連結部材３１と下部連結部材３２の上下の組み合わせに限定することなく、多孔筒状体１０の中間部１４でも連結してもよいし、逆に、下部連結部材３２を省略し、上部連結部材３１のみとしてもよい。

また、多数本の多孔筒状体１０は、フラットなカーテンウォールのように並べられず、アオコ２の発生状況に合わせて、アーチ状や環状のカーテンウォールのように並べられてもよい。この場合の連結部材３０は、可撓性を有するものを使用する。

また、多孔筒状体１０は、本体部１２の底部を閉鎖部１３によって閉じるのではなく、本体部１２の中間部１４を閉鎖部１３によって閉じてもよい。この閉鎖部１３は、本体部１２の中間部１４を突き刺す複数の軸によって構成してもよい。

この場合は、多孔筒状体１０を４ｍ以上の長さとし、下端部１６を水底に突き刺すようにしてもよい。この多孔筒状体１０は、水中１ｂに浮いた状態とならない。したがって、この水質浄化装置における上部連結部材３１は、フロートとして作用しなくてもよい。また、多孔筒状体１０が安定した状態で水底に突き刺さる場合は、係留部材４０が不要となる。

また、濾過食性の生物２０として、シジミ貝２０以外に種々の水生生物を採用することができる。例えば、水生植物としては、ホテイアオイ、ヨシ、スギナモ、タヌキモ、バイカモ、マツモなどを採用してもよい。また、水生動物としては、クルミ貝、シワロウバイ、フネ貝、イ貝、ウグイス貝、マルスダレ貝、オオノ貝、ウミタケ貝モドキ、ツノ貝、イケチョウ貝、カワニナ、イシ貝、ドブ貝、カラス貝、タニシなどの貝類、ミミズ、ゴカイ、ヒルなどの軟体動物を採用することができる。これらの水生植物と水生動物を多孔筒状体１０内に混在させてもよい。

１…………水域
１ａ………水面
１ｂ………水中
２…………水質汚濁物（アオコ）
１０………多孔筒状体
１１………上端部
１３………閉鎖部
１４………中間部
１５………境界部
２０………濾過能力を有する生物（シジミ貝）
３０………連結部材
３１………上部連結部材
３２………下部連結部材
３３………接続具
４０………係留部材

Claims (10)

1. 鉛直方向の姿勢で上端部を除いて水中に沈められる多孔筒状体と、該多孔筒状体内に収納された濾過能力を有する水生生物と、水平方向に隙間なく多数並べられた多孔筒状体を連結する連結部材とを備え、前記連結された多数本の多孔筒状体は、大径の多孔筒状体と１本又は複数本の小径の多孔筒状体とを備え、小径の多孔筒状体が大径の多孔筒状体内に挿入されて、一定の水域に係留されている水質浄化装置。
2. 前記多孔筒状体は、樹脂製網状体である請求項１に記載の水質浄化装置。
3. 前記多孔筒状体は、硬質樹脂製である請求項１又は２に記載の水質浄化装置。
4. 前記濾過能力を有する水生生物は、濾過食性の貝類である請求項１ないし３のいずれか一項に記載の水質浄化装置。
5. 前記連結部材は、水面から突出している上端部と水中に沈んでいる中間部との境界部で多孔筒状体を連結する上部連結部材である請求項１ないし４のいずれか一項に記載の水質浄化装置。
6. 前記上部連結部材は、水面に浮くフロートである請求項５に記載の水質浄化装置。
7. 前記連結部材は、水中で多孔筒状体を連結する下部連結部材を備えている請求項５又は６に記載の水質浄化装置。
8. 前記連結部材は、前記多孔筒状体を直線状に連結する請求項１ないし７のいずれか一項に記載の水質浄化装置。
9. 前記連結部材には、複数本の連結部材を接続して延長するための接続具が設けられている請求項１ないし８のいずれか一項に記載の水質浄化装置。
10. 前記多孔筒状体又は連結部材と岸のアンカーとに架け渡す係留部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の水質浄化装置。
    

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