JP2003103282A - バクテリア式海水浄化装置 - Google Patents

バクテリア式海水浄化装置

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JP2003103282A
JP2003103282A JP2001301465A JP2001301465A JP2003103282A JP 2003103282 A JP2003103282 A JP 2003103282A JP 2001301465 A JP2001301465 A JP 2001301465A JP 2001301465 A JP2001301465 A JP 2001301465A JP 2003103282 A JP2003103282 A JP 2003103282A
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Masayuki Kawami
雅幸 川見
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気ポンプを備え、効率のよいバクテリア式
海水浄化装置を提供すること。 【解決手段】 浮体構造（１００）の上の上部構造体
（２００）の上の太陽電池（２１０）が発生し蓄電池
（２２０）に蓄えられた電力により駆動される空気ポン
プ（２３０）が圧送した空気が、空気送気管（３２０）
を介してバクテリアケージ支持枠（３００）に取付けら
れた複数のバクテリアケージユニット（３１０）の下蓋
補強部材から放出され上方に流れる。空気はバクテリア
ケージユニット内に収容されているセラミック製の多孔
体から成るバクテリアボールの外殻部の気孔に吸蔵され
ているバクテリアを活性化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はバクテリアで水、特
に、海、川、湖沼等の水を浄化するバクテリア式水浄化
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】環境問題の一つに水質汚染があり、それ
に対応して、汚染された水を浄化する装置が色々開発さ
れている。例えば、バクテリアを使用して浄化するバク
テリア式水浄化装置がある。このような、バクテリア式
水浄化装置では、バクテリアを活性化させるために空気
を送りこむことが肝要である。空気を送り込むには空気
ポンプが必要であり、空気ポンプを駆動するためには駆
動エネルギが必要である。下水処理場や川、湖沼等は陸
地内にあるために、例えば、電線を空気ポンプのところ
まで延設することにより、あるいは内燃機関で、容易に
駆動エネルギを得ることができるので低コストで空気ポ
ンプを駆動できる。
【０００３】一方、水質汚染は海水にも発生し、海水を
上記のようなバクテリア式水浄化装置で浄化することが
望まれている。しかし、陸地から離れたところでは電線
を延設するためにはコストがかかり、内燃機関では燃料
の補給に手間がかかるため、海中にバクテリア式浄化装
置を配設することは断念され、あるいは、空気ポンプ無
しで使用され効率が悪かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑み、空気ポンプを備え効率のよいバクテリア式海水浄
化装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、多孔性セラミックの気孔にバクテリアを吸蔵せしめ
たバクテリア担体を海水と接触可能に収容するバクテリ
アケージを浮体構造の下に取付けて成るバクテリア式海
水浄化装置であって、浮体構造に、該浮体構造上で捕捉
可能なエネルギで発電する自給式発電手段と、自給式発
電手段で発電された電力で駆動される電動空気ポンプを
付設し、該電動空気ポンプでバクテリア担体に向けて空
気を送給する、ことを特徴とするバクテリア式海水浄化
装置が提供される。このように構成されたバクテリア式
海水浄化装置では、浮体構造上で捕捉可能なエネルギで
発電する自給式発電手段が発電した電力で電動空気ポン
プが駆動されてバクテリア担体に向けて空気が送供給さ
れる。
【０００６】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、発電手段は、太陽光発電手段、および、また
は風力発電手段であることを特徴とするバクテリア式海
水浄化装置が提供される。
【０００７】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
において、さらに、浮体構造に、水温が低いときにバク
テリア担体に向けて送給する空気を加熱する空気加熱手
段を備えることを特徴とするバクテリア式海水浄化装置
が提供される。このように構成されたバクテリア式海水
浄化装置では、空気加熱手段で加熱された空気がバクテ
リア担体に向けて送給される。請求項４の発明によれ
ば、請求項３の発明において、空気加熱手段は、太陽熱
で直接空気を加熱する太陽熱式空気加熱手段であること
を特徴とするバクテリア式海水浄化装置が提供される。
請求項５の発明によれば、請求項３の発明において、空
気加熱手段は、発電手段の発生した電力で空気を加熱す
ることを特徴とするバクテリア式海水浄化装置が提供さ
れる。
【０００８】請求項６の発明によれば、請求項１の発明
において、さらに、浮体構造に、水温が低いときに海水
を加熱してバクテリア担体に向けて放出する海水加熱手
段を備えることを特徴とするバクテリア式海水浄化装置
が提供される。このように構成されたバクテリア式海水
浄化装置では、海水加熱手段で加熱された海水がバクテ
リア担体に向けて放出される。請求項７の発明によれ
ば、請求項６の発明において、海水加熱手段は、太陽熱
で加熱する太陽熱式海水加熱手段であることを特徴とす
るバクテリア式海水浄化装置が提供される。請求項８の
発明によれば、請求項６の発明において、海水加熱手段
は、発電手段の発生した電力で海水を加熱することを特
徴とするバクテリア式海水浄化装置が提供される。
【０００９】請求項９の発明によれば、請求項１の発明
において、さらに、浮体構造に、海水の浄化状態を検出
する浄化状態検出手段と、浄化状態検出手段が検出した
浄化状態を陸上に設けた監視装置に送信する送信手段を
設けたことを特徴とするバクテリア式海水浄化装置が提
供される。このように構成されたバクテリア式海水浄化
装置では、陸上で海水の浄化状態を監視できる。
【００１０】請求項１０の発明によれば、請求項１の発
明において、バクテリアケージが、細長い複数のケージ
ユニットを集合して形成されていることを特徴とするバ
クテリア式海水浄化装置が提供される。請求項１１の発
明によれば、請求項９の発明において、複数のケージユ
ニットが垂直に配列されていることを特徴とするバクテ
リア式海水浄化装置が提供される。請求項１２の発明に
よれば、請求項９の発明において、複数のケージユニッ
トを所望の角度に傾斜できるようにされていることを特
徴とするバクテリア式海水浄化装置が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明の実施の形態について説明する。図１は海水
を浄化するために海上設置される本発明によるバクテリ
ア式水浄化装置の第１の実施の形態の全体の構成を示す
図であって、２個の浮体構造１００の上には箱状の上部
構造体２００が取付けられ、浮体構造１００の下には支
柱１１０を介してバクテリアケージ支持枠３００が取付
けられている。
【００１２】上部構造体２００の上面には太陽電池２１
０が配設されている。また、吸気用ベンチレータ２５０
が設置されている。上部構造体２００の内部には太陽電
池２１０が発生した電力を蓄える蓄電池２２０、蓄電池
２２０から供給される電力により空気を圧送する空気ポ
ンプ２３０、空気を一旦蓄える空気タンク２３３及びそ
のタンクに付属する安全弁及び排気管２３２、送気管及
び止弁２３１、ドレントラップ及び排出管２３４が付設
されている。また、空気吸入部にはドレンパン２５１が
設けられている。一方、バクテリアケージ支持枠３００
には複数のバクテリアケージユニット３１０が取付けら
れている。バクテリアケージユニット３１０はこの実施
の形態では四角柱状に形成されているが円柱状にしても
良い。なお、バクテリアケージ支持枠３００は回転軸２
８０を中心に角度を変えて固定することができるので流
れが一定しているところではバクテリアケージユニット
３１０を流に合わせて、例えば、横向きに配設すること
もできる
【００１３】図２は１つのバクテリアケージユニット３
１０を、対角を通る平面で切った拡大断面図であって、
側壁３１１の上端部と下端部には、対向する角部を結ぶ
上側補強部材３１２と下側補強部材３１３が付設されて
いる。上側補強部材３１２の直ぐ下には上蓋部材３１４
が配設され上蓋部材３１４には多数の穴３１６が形成さ
れている、同様に、下側補強部材３１３の直ぐ上には空
気逆止弁３１９に連結されたセラミックス製等の気泡発
生ストーン３２２があり、さらに下蓋部材３１５が形成
され、下蓋部材３１５には多数の穴３１７が形成されて
いる。また、上記の補強部材は、例えばプラスチック等
の海水に強い材料で作られている。上記のように構成さ
れるバクテリアケージユニット３１０の上蓋部材３１４
と下蓋部材３１５の間に多数のバクテリアボール４００
が詰め込まれている。また、各バクテリアケージユニッ
ト３１０は上側補強部材３１２と下側補強部材３１３に
各々取付けられた側壁ストッパ３２３によって保持され
ている。
【００１４】そして、上側補強部材３１２と下側補強部
材３１３は中空に形成されていて、その内、下側補強部
材３１３には、他端が空気ポンプ２３０から支柱１１０
内部に配管された空気送気管３２０によってバクテリア
ケージ支持枠３００を通って各バクテリアケージユニッ
ト３１０の下側補強部材３１３に送気され、送りこまれ
た空気は空気逆止弁３１９を通って気泡発生ストーン３
２２でバクテリアケージ全体に気泡が分散され、下側補
強部材３１３の上側部分に形成された穴３１８から放出
され上方に流れる。図３は、空気がバクテリアボール４
００の周りを流れる様子を示す図である。
【００１５】図４は本発明に使用されるバクテリアボー
ル４００の断面図であって、コア部４１０と外殻部４２
０とから成る。コア部４１０と外殻部４２０は、いずれ
もセラミック製の多孔体であるが、コア部４１０は浮力
を得るために、軽石のように空隙率が大きい。一方、外
殻部４２０はコア部よりは小さな空隙率にされていて、
外殻部４２０の気孔内には好気性のバクテリアが吸蔵さ
れている。バクテリアの種類は、海水を汚染している物
質、すなわちバクテリアが食べる餌となる物質により選
択される。図５は本発明に使用されるバクテリアケージ
ユニット３１０に用いられる補強部材５００の構造を示
すものであって、中空の角型パイプＡ５０１及び角型パ
イプＢ５０２を互いに切り欠いた部位を組合せて構成さ
れた構造ものと、補強部材５００は上下に２つに割れた
型材Ａ５０３及び型材Ｂ５０４を互いに重ねて貼り合わ
せた構造のものが示されている。このような構造のた
め、補強部材５００内部は全体が連通した構造となるた
め、一箇所から供給された空気（ないしは海水）は補強
部材５００全体に供給することが可能となる。また、図
６は補強部材の例を示すものであり、格子型補強部材Ａ
５１０の例を示す。図7も同様に補強部材の例を示すも
のであり、格子型補強部材Ｂ５２０の例を示す。図8は
バクテリアケージユニット３１０が垂直に配列されてい
る例を示したものである。バクテリアケージユニット３
１０を数個組合せて１個のバクテリアケージモジュール
５３０を構成した例を示す。また、図9はバクテリアケ
ージモジュール５３０がバクテリアケージ支持枠３００
に挿入され、バクテリアモジュール５３０を繋げて大型
化する例を示す。
【００１６】図10は、第２の実施の形態の構成を示す図
であって、上部構造体２００の上に太陽電池２１０に加
えて、風力発電装置２４０を備える点が第１の実施の形
態と異なる。このようにすることで、この第２の実施の
形態では、曇天、雨天のときでも発電をし、空気ポンプ
２３０を駆動して空気をバクテリアボール４００に向け
て送給することが可能となり天候の影響を受けない。
【００１７】図11は、第３の実施の形態の構成を示す図
であって、上部構造体２００に太陽電池２１０に加えて
太陽熱式空気加熱装置２６０を備える。太陽熱式加熱装
置２６０は空気タンク２３３に蓄えられた空気を加熱す
るためのものである。空気タンク２３３の出口に調節弁
２６３が設置されており、この調節弁２６３の出口は、
一方は太陽熱式空気加熱装置２６０、他方は太陽熱式空
気加熱装置２６０と送気管３２０を結ぶ管に連結されて
いる。調節弁２６３は温度センサ２６１が検出した海水
温度が予め設定した温度以下になった場合に制御器２６
２からの指令信号により太陽熱式空気加熱装置２６０側
に開くようにされている。このようにすることで、この
第３の実施の形態では、例えば、冬季のような海水温度
が低い場合に、バクテリアボール４００を活性化するこ
とができ、季節の影響を受けない。なお、電力で空気を
加熱するようにしてもよい。
【００１８】図12は、第４の実施の形態の構成を示す図
であって、上部構造体２００に太陽電池２１０に加えて
太陽熱式海水加熱装置２６９を備え、上部構造体２００
の内部には太陽熱式海水加熱装置２６９に海水を圧送す
る海水圧送ポンプ２６８を備える。海水圧送ポンプ２６
８は取り入れ管２６６、海水ストレーナ２６７から取り
入れた海水を太陽熱式海水加熱装置２６９に圧送する。
太陽熱式海水加熱装置２６９で加熱された海水は、海水
供給管２７０を介して各バクテリアケージユニット３１
０の中空の上側補強部材３１２内に送られる。バクテリ
アケージユニット３１０の上側補強部材３１２には図13
に示す内管３２４が連結されており、加熱された海水は
この内管３２４を通ってバクテリアケージユニット３１
０の下側から放出される。海水圧送ポンプ２６８は温度
センサ２６１が検出した海水温度が予め設定した温度以
下になった場合に制御器２６１からの指令信号により作
動する。このようにすることで、この第４の実施の形態
では、例えば、冬季のような海水温度が低い場合に、バ
クテリアボール４００を活性化することができ、季節の
影響を受けない。なお、電力で海水を加熱するようにし
てもよい。
【００１９】図14は、第５の実施の形態の構成を示す図
であって、上部構造体２００に太陽電池２１０に加え
て、例えば、海水中の所定成分の濃度から海水の浄化状
態を検出する海水浄化度合い検出装置２９１と、海水浄
化度合い検出装置２９１の検出した海水の浄化度合いを
送信する送信器２９２を備える。送信器２９２の発信し
た信号は陸上に設置されている監視装置２９３に送られ
記録される。このようにすることにより陸上で海水の浄
化度合いを監視することができる。
【００２０】以上、説明した、第１の実施の形態から第
５の実施の形態は適宜組み合わせることが可能である。
また、本発明は海水の浄化のみならず、陸地内の湖沼、
川等に応用することも可能である。
【００２１】
【発明の効果】各請求項に記載の発明は、多孔性セラミ
ックの気孔にバクテリアを吸蔵せしめたバクテリア担体
を海水と接触可能に収容するバクテリアケージを浮体構
造の下に取付けて成るバクテリア式海水浄化装置である
が、浮体構造に、該浮体構造上で捕捉可能なエネルギで
発電する自給式発電手段と、自給式発電手段で発電され
た電力で駆動される電動空気ポンプを付設し、該電動空
気ポンプでバクテリア担体に向けて空気を送給するよう
にされている。したがって、浮体構造上で捕捉可能なエ
ネルギで発電する自給式発電手段が発電した電力で電動
空気ポンプが駆動されてバクテリア担体に空気が送供給
され、海上に配設されてもバクテリアを活性化でき、浄
化効率を向上できる。しかも、運転コストはゼロであ
る。
【００２２】特に、請求項３のように、さらに、浮体構
造に、水温が低いときにバクテリア担体に向けて送給す
る空気を加熱する空気加熱手段を備えるようにする、あ
るいは、さらに、請求項６のように、さらに、浮体構造
に、水温が低いときに海水を加熱してバクテリア担体に
向けて放出する海水加熱手段を備えるようにすれば、水
温が低いときにも、バクテリアの温度を上昇して活性化
することができ寒い時期にも浄化能力を維持することが
できる。
【００２３】また、特に、請求項９のように、さらに、
浮体構造に、海水の浄化状態を検出する浄化状態検出手
段と、浄化状態検出手段が検出した浄化状態を陸上に設
けた監視装置に送信する送信手段を設ければ、陸上で海
水の浄化状態を監視できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】バクテリアケージユニットの内部構造を示す図
である。
【図３】バクテリアボールの周りを流れる空気の様子を
示す図である。
【図４】バクテリアボールの内部構造を示す図である。
【図５】バクテリアケージユニットの補強部材の構造を
示すものである。
【図６】補強部材の例を示すものである。
【図７】補強部材の例を示すものである。
【図８】バクテリアケージユニットが垂直に配列されて
いる例を示すものである。
【図９】バクテリアケージモジュールがバクテリアケー
ジ支持枠に挿入され、大型化した例を示すものである。
【図１０】第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図１２】第４の実施の形態の構成を示す図である。
【図１３】第４の実施の形態のバクテリアケージユニッ
ト内部構造を示す図である。
【図１４】第５の実施の形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
１００…浮体 １１０…支柱 ２００…上部構造体 ２１０…太陽電池 ２２０…蓄電池 ２３０…空気ポンプ ２３１…送気管及び止め弁 ２３２…安全弁及び排気管 ２３３…空気タンク ２３４…ドレントラップ及び排出管 ２４０…風力発電装置 ２５０…吸気用ベンチレータ ２５１…ドレンパン ２６０…太陽熱式空気加熱装置 ２６１…温度センサ ２６２…制御器 ２６３…調節弁 ２６４…空気加熱装置空気管 ２６５…海水流入口 ２６６…海水吸込管 ２６７…海水ストレーナ ２６８…海水圧送ポンプ ２６９…太陽熱式海水加熱装置 ２７０…海水供給管 ２８０…回転軸 ２９１…海水浄化度合い検出装置 ２９２…送信器 ２９３…監視装置 ３００…バクテリアケージ支持枠 ３１０…バクテリアケージユニット ３１１…側壁 ３１２…上側補強部材 ３１３…下側補強部材 ３１４…上蓋部材 ３１５…下蓋部材 ３１６、３１７、３１８…穴 ３１９…空気逆止弁 ３２０…空気送気管 ３２１…海水流入口 ３２２…気泡発生ストーン ３２３…側壁ストッパ ３２４…内管 ４００…バクテリアボール ４１０…コア部 ４２０…外殻部 ５００…補強部材 ５０１…角型パイプA ５０２…角型パイプＢ ５０３…型材Ａ ５０４…型材Ｂ ５１０…格子型補強部材A ５２０…格子型補強部材B ５３０…バクテリアケージモジュール

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多孔性セラミックの気孔にバクテリアを
    吸蔵せしめたバクテリア担体を海水と接触可能に収容す
    るバクテリアケージを浮体構造の下に取付けて成るバク
    テリア式海水浄化装置であって、 浮体構造に、該浮体構造上で捕捉可能なエネルギで発電
    する自給式発電手段と、自給式発電手段で発電された電
    力で駆動される電動空気ポンプを付設し、該電動空気ポ
    ンプでバクテリア担体に向けて空気を送給する、ことを
    特徴とするバクテリア式海水浄化装置。
  2. 【請求項２】 発電手段は、太陽光発電手段、および、
    または風力発電手段であることを特徴とするバクテリア
    式海水浄化装置が提供される。
  3. 【請求項３】 さらに、浮体構造に、水温が低いときに
    バクテリア担体に向けて送給する空気を加熱する空気加
    熱手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のバク
    テリア式海水浄化装置が提供される。
  4. 【請求項４】 空気加熱手段は、太陽熱で直接空気を加
    熱する太陽熱式空気加熱手段であることを特徴とする請
    求項３に記載のバクテリア式海水浄化装置。
  5. 【請求項５】 空気加熱手段は、発電手段の発生した電
    力で空気を加熱することを特徴とする請求項３に記載の
    バクテリア式海水浄化装置。
  6. 【請求項６】 さらに、浮体構造に、水温が低いときに
    海水を加熱してバクテリア担体に向けて放出する海水加
    熱手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のバク
    テリア式海水浄化装置。
  7. 【請求項７】 海水加熱手段は、太陽熱で加熱する太陽
    熱式海水加熱手段であることを特徴とする請求項６に記
    載のバクテリア式海水浄化装置。
  8. 【請求項８】 海水加熱手段は、発電手段の発生した電
    力で海水を加熱することを特徴とする請求項６に記載の
    バクテリア式海水浄化装置。
  9. 【請求項９】 さらに、浮体構造に、海水の浄化状態を
    検出する浄化状態検出手段と、浄化状態検出手段が検出
    した浄化状態を陸上に設けた監視装置に送信する送信手
    段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のバクテリ
    ア式海水浄化装置。
  10. 【請求項１０】 バクテリアケージが、細長い複数のケ
    ージユニットを集合して形成されていることを特徴とす
    るバクテリア式海水浄化装置が提供される。
  11. 【請求項１１】 複数のケージユニットが垂直に配列さ
    れていることを特徴とする請求項１０に記載のバクテリ
    ア式海水浄化装置。
  12. 【請求項１２】 複数のケージユニットを所望の角度に
    傾斜できるようにされていることを特徴とする請求項１
    ０に記載のバクテリア式海水浄化装置。
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