JP2004008948A - 水中浮遊物採取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水面下の一定幅を有する層に分布する水中浮遊物を効率的に採取する水中浮遊物採取装置を提供する。
【解決手段】水面に浮いた状態に設置され、アオコ等の水中浮遊物を採取する採取フロート１１と、水中に沈んだ状態に設置され、水中浮遊物を捕捉し水中浮遊物と共に水面に向かって上昇する泡を発生させる泡発生器１４と、水面に浮いた状態に設置され、上昇する泡が衝突して水中浮遊物を採取フロート１１に向かわせる水流を発生させる水流形成板１３とを有する。採取フロート１１は、採取フロート１１の側面及び下面に吸引口１６ａが開口する溝状に形成され、水中浮遊物を水と共に吸引する、複数の流入水路１６を有する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水中浮遊物採取装置に関し、特に、水面や水中に浮遊する浮遊生物（プランクトン）を収集し採取する水中浮遊物採取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、淡水域の水面や水中に浮遊する水中浮遊物として、所謂アオコが知られている。アオコについては、第１に「湖沼で藻類が大発生する現象の一つで、特に水面に集積し水の色が濃い緑色を呈する状態」、第２に「このような原因を作り出している藻類群」、の２つを意味するものと解釈されている。また、第１のものは「水の華」とも呼ばれている。
【０００３】
アオコは、閉鎖性水域である湖沼等において、水面下約３ｍ以内の水中に浮遊する。これが水面に浮上してスカム状になり、腐敗するようになると、悪臭を放つばかりでなく、棲息する魚類等の生存を脅かす場合もある。また、その水を飲料水として利用する場合には、飲料水の味を悪くするばかりでなく不快な臭いも付着し、観光地の場合には、景観を損ねて不評を買うことにもなる。
【０００４】
このため、湖沼等に溜まった水の水質保全に関する諸施策の内でも、特にアオコヘの対策は緊急を要するものであり、その対策技術の開発が望まれている。
【０００５】
このような状況におけるアオコ対策技術としては、大別して、富栄養化防止・日光遮断・水温低下・ＰＨ調整・曝気等による「アオコを発生させない直接的技術」、下水道の整備・葦等の植栽・生態系の管理・流入水の管理等による「環境を変化させて徐々に減少させる間接的技術」、「発生したアオコを直接除去する技術」、の３つが考えられている。
【０００６】
この中で、「アオコを発生させない直接的技術」については、窒素・リン濃度を減少させるために水質を改善する必要があり、また、日光・水温等の自然現象に密接に関わることから、単独では対処できない。更に、「環境を変化させて徐々に減少させる間接的技術」については、即効性や結果の確実性を得難い。従って、上述した何れの技術も、大規模な対応や長期に渡る対応を必要とすることから、実現が困難な場合が多い。
【０００７】
これに対し、「発生したアオコを直接除去する技術」については、アオコを除去するための除去対象水量や面積を任意に設定することができる上に、アオコの発生する時期を対象として実施することができるため、効果的な対応が可能である。
【０００８】
アオコ対策のための「発生したアオコを除去する技術」としては、薬品で沈殿除去する方法、超音波で除去する方法、電気的な処理により除去する方法、物理的な処理により除去する方法、オゾンで除去する方法等があり、これらは、収集手段を用いない方法と、収集手段を用いてアオコを採取する方法に、大別することができる。
【０００９】
収集手段を用いない方法では、装置を定置式にする場合が多く、河川等のように一方向の流れがある場合以外では、隙間無く対応するために装置設置箇所の増加が避けられず、即効性に劣るものが多い。
【００１０】
一方、収集手段を用いてアオコを採取する方法では、装置を移動式にすることが可能なものも多く、定置式にする場合でも表層部のアオコを収集することにより、アオコを積極的に採取しない方法ほど多くの装置設置箇所を必要としない。また、短期間の対策に適している。
【００１１】
ところで、アオコは、水面下約３ｍ以内の水中に浮遊し、水面に集積する性質があることから、例えば、浮遊油を回収するための器具等を用いて、浮遊油と同様に、水面に集積するアオコを収集採取することが考えられる。このような浮遊油を回収するための器具が幾つか提案されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、浮遊油を回収する器具は、厚さが約１ｍｍ以下の極めて薄い層を回収対象としたものであり、水面からその下３ｍ程の厚さの層を分布範囲とするアオコの収集採取には、対応することが難しい。
【００１３】
このように、水面下の一定幅を有する層に分布するアオコ等の水中浮遊物を効率的に採取するための技術については、未だ確立されていないのが現状である。
【００１４】
この発明の目的は、水面下の一定幅を有する層に分布する水中浮遊物を効率的に採取することができる水中浮遊物採取装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る水中浮遊物採取装置は、水面に浮いた状態に設置され、水中浮遊物を採取する採取手段と、水中に沈んだ状態に設置され、前記水中浮遊物を捕捉し前記水中浮遊物と共に水面に向かって上昇する泡を発生させる泡発生手段と、水面に浮いた状態に設置され、上昇する前記泡が衝突して前記水中浮遊物を前記採取手段に向かわせる水流を発生させる水流形成手段とを有することを特徴としている。
【００１６】
上記構成を有することにより、水中に沈んだ状態に設置された泡発生手段により、水中浮遊物を捕捉し水中浮遊物と共に水面に向かって上昇する泡が発生し、水面に浮いた状態に設置された水流形成手段により、上昇する泡が衝突して水中浮遊物を採取手段に向かわせる水流が発生し、水面に浮いた状態に設置された採取手段により、流れてくる水中浮遊物を採取する。これにより、水面下の一定幅を有する層に分布する水中浮遊物を効率的に採取することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明に係る水中浮遊物採取装置は、水中浮遊物である、例えば、植物プランクトン（所謂赤潮）や動物プランクトン等の水面や水中に浮遊する浮遊生物（プランクトン）、特に、淡水域に発生する浮遊性藍藻（所謂アオコ）を、効率的に収集・捕捉するための装置であり、以下の機能を備えていることが望ましい。
【００１８】
なお、この実施の形態においては、採取対象の水中浮遊物が湖沼等に発生するアオコの場合について説明する。
１．水面（表層）に浮上したアオコ（所謂水の華）を採取できること。
２．水中（中層）に浮遊するアオコも採取できること。
３．吸引ポンプに悪影響を与えないように空気を混入させないこと。
４．高濃度のアオコを採取できること。
５．広範囲のアオコを採取できること。
６．粒径の大きなゴミを吸引しないこと。
７．効率的に採取できること。
【００１９】
ところで、アオコを採取する場合、採取対象となるのは、水面に浮上している「水の華」に対するものが一般的であるが、アオコの増殖速度を考えた場合、水面に浮上したアオコを除去しただけでは不十分であり、水中に浮遊するアオコの除去も考えなければならない。
【００２０】
しかしながら、水中に浮遊するアオコの濃度は、水面に浮上している「水の華」より薄いので、水中に浮遊するアオコをポンプ等で直接吸引し採取しようとすれば、採取に際し、アオコの量に比して大量の水を処理しなければならない。よって、効率的な採取方法とは言えない。そこで、水中に浮遊するアオコについては、強制的に水面に浮上させて、既に水面に浮上しているアオコと共に採取することにする。
【００２１】
なお、空気を混入させない機能については、吸引機器に一般的なポンプを接続することを前提としたために必要となるものであり、空気混入が能率低下の要因とならないポンプを使用する場合は、必要としない。
【００２２】
次に、水中浮遊物採取装置におけるアオコの捕捉力と対象水深について説明する。水面に浮遊する物体を捕捉する場合、一般的には、油回収機器に見られるように周囲から中心に向かって自由水面から流下させて捕捉する方法が主流である。この方法で捕捉能率を上げるためには、機器の中心に位置する採取部の取水高さを下げることが考えられるが、これでは、同時に大量の水を採取してしまい効率的に採取することができない。
【００２３】
また、自由流下させた場合、機器の中心樋から吸引する量と流下量のバランスを取ることが難しく、ポンプの吸引力に対し流下量が不足すると、空気を吸引してしまうことになってポンプ故障等の原因になり、反対に流下量が多いと、効率的なアオコ収集ができないことになる。
【００２４】
従って、このバランスを取るため、水中浮遊物採取装置においては、自由流下方法ではなく、中心樋を介してポンプ吸引力を利用した吸引方法を採用する。
【００２５】
また、アオコの浮遊濃度分布は、水面下５ｃｍ程度の水深では高濃度であり、水面下２〜３ｍ程度の水深では低濃度であり、それより深い水深では極少濃度である。よって、水面表層の浮遊油回収のように極薄表層部の採取を考えるより、水面下５ｃｍ程度の水面下層部の採取を対象にする方が効率的である。
【００２６】
このことから、水中浮遊物採取装置は、ポンプ等の吸引力を利用することとし、その吸引力による採取対象水深は、水面下５ｃｍ程度の水面下層部とする。なお、対象水深以下のアオコに対しては、後述する水中に浮遊するアオコの採取方法により対処する。
【００２７】
次に、水中浮遊物採取装置によって採取したアオコ含有水への空気混入を防止することについて説明する。一般的に、吸引式のポンプにおいて、気液混合物に対応したものは少なく、空気がある程度以上混入するとキャビデーション等を発生し、ポンプ故障の原因となる。
【００２８】
水中浮遊物採取装置に用いるポンプは、吸引式のポンプを基本に考えており、機械的な能率向上を図るために、採取したアオコ含有水への空気混入は極力防止する必要がある。
【００２９】
日本における代表的なアオコであるミクロキスチス（Ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ）やアナベナ（Ａｎａｂａｅｎａ）の増殖速度は、
比増殖速度μ＝０．６４〜０．６６ｄａｙ^−１
倍加時間ｔｄ＝２５．０〜２５．９ｈｒ
であり、増殖条件が良いと爆発的な速度で繁殖する。アオコを採取し処理するためには、繁殖速度より早い処理速度で対応する必要がある。従って、この処理速度を考慮した場合、アオコの大量採取が必要となり、吸引ポンプの容量も大きなものが必要となる。一例として、ポンプ容量が４２０ｍ^３／ｈｒのものがある。
【００３０】
しかしながら、ポンプ容量が４２０ｍ^３／ｈｒの吸引ポンプの場合、その吸引力が非常に強く、表層水の採取に当たって取水口を水面下５０ｃｍ程度より浅くすると、吸い込み渦が発生して空気を吸引してしまうこととなる。従って、取水口を水面下５０ｃｍより深くする必要があるが、この場合、大量の水を採取することになりアオコ採取の効率が非常に悪くなる。
【００３１】
このため、吸引ポンプの吸引口は、大容量ポンプでも空気の混入を無くすために、吸い込み渦を発生させない機構とし、吸引口の水面上に蓋状物を設ける。
【００３２】
また、アオコの濃度は、一般的に、昼間の水面下５ｃｍ（場合によっては１０ｃｍ）程度の水面下層が最も高くなる（１日を単位とすれば、朝方から夕方にかけて表層が濃くなり、夕方から夜中にかけて表層が薄くなる）。
【００３３】
このため、高濃度のアオコを昼間に採取するためには、できるだけ水面近くから採取することが望ましい。吸引ポンプの吸引口が大中口径の場合、水面に蓋をするだけでその下からその口径で直接吸引するのは、アオコ濃度の薄いものまで吸引することになることから、効率的でない。
【００３４】
従って、水中浮遊物採取装置は、吸引ポンプの吸込口に連絡部を設置し、その連絡部から放射状に流入水路を形成して、流入水路の先端から水面下層（水深５ｃｍ程度）のアオコを採取する構造とする。これにより、高濃度のアオコを効率よく採取することができる。
【００３５】
次に、水中浮遊物採取装置におけるアオコ採取対象範囲の拡大について説明する。吸引ポンプの吸込口径は、ポンプ容量が４２０ｍ^３／ｈｒクラスの場合、φ２５０ｍｍ程度が必要であることから、この口径での吸引を考えると、その吸引影響範囲は２．５ｍ程度（口径のほぼ１０倍と仮定）となる。この吸引影響範囲を拡大し採取効率を上げるため、連絡部に接続する流入水路を伸張する。
【００３６】
更に、流入水路は、その断面積の合計が吸込口径の断面積より小さくなるように設定し、水路による吸引速度を高めることが、その影響範囲を拡大するために効果的である。
【００３７】
また、これら連絡部や流入水路等を設置固定するためには、水上に浮かぶフロートが必要である。特に、流入水路は、空気を吸い込まないようにするため、フロートに凹部を設けて水面下に内蔵した構造とする。
【００３８】
アオコは、フロートに設置した吸引口から採取されるが、その採取口が固定されていると、吸引力による吸入範囲が限られてしまうため効率的でない。そこで、各流入水路における流入水の圧力方向の変化が同一となるように各流入水路を一定方向に曲げて形成し、流入水の圧力方向変化力によってフロート自体を回転させるようにする。
【００３９】
各流入水路の曲げ角度は、２０度〜７０度程度とする。フロートの回転速度は、効率的に採取することができるように吸引ポンプの吸引力や流入水路の形状を調整して、適宜調整する。
【００４０】
また、フロートの外周面には、複数の羽根板が設置されている。各羽根板は、フロートに放射状に設けられた各吸入水路毎に、吸入水路の延長方向に沿って延びるように取り付けられている。その長さは、フロート半径の１／４〜３／４程度が望ましく、フロートの回転力調整やごみ吸い込み防止対策のために、板体を湾曲させて形成しても良い。この羽根板の設置は、フロートの回転力による効果を高めて更に広範囲なアオコ採取を可能とし、回転力の調整にも寄与する。
【００４１】
次に、水中浮遊物採取装置におけるゴミ対策について説明する。アオコが発生する湖沼等は、閉鎖水域であることが多く、水面上にはアオコと共に浮上ゴミが多く存在する。効率的なアオコ採取のためには、ゴミ対策が重要である。
【００４２】
一般的な対策としては、水中浮遊物採取装置のアオコ採取口前面に金網等を設けて、浮上ゴミを取り込まないようにする。また、吸入水路からの水流が金網を通り抜けてポンプとの連絡部に流れ込むように、吸入水路と連絡部の間に金網筒を設置し、更に吸入口にも金網を設置する。これら金網の格子寸法は、吸入口より金網筒の方が小さいものとする。
【００４３】
この方法の場合、金網の格子寸法とほぼ同一の大きさのゴミは、金網の目詰まりを発生させて採取能率を低下させてしまう原因となる。ゴミにより金網に目詰まりが発生した場合、ポンプとの連絡部の圧力低下やポンプ流量の低下現象を引き起こすことから、例えば、圧力計や流量計等の目詰まり監視用センサを設置し、センサからの検出情報により、必要に応じて排水管に設置している弁を自動的に開閉し、目詰まり解消のために逆洗するシステムを設置しても良い。
【００４４】
次に、水中浮遊物採取装置による水中浮遊アオコの採取方法について説明する。上述した水中浮遊物採取装置により、所謂「水の華」と言われている表層アオコは効果的に採取することができるが、水中に浮遊するアオコについては同様な効率で採取することができない。
【００４５】
一般的に、アオコの除去対策として提案されている採取装置は、殆ど「水の華」に対するものであり、「水の華」より下層の水中に浮遊するアオコに対しては、考慮されていない。ここでは、水中に浮遊するアオコを水面に浮上させ、表層のアオコと共に採取する方法を提案する。
【００４６】
「水の華」の代表とされるミクロキスチスの細胞は、直径平均値が３．０〜５．５μｍ程度であり、それらの集合体が「水の華」を形成している。水中に浮遊しているアオコは、細胞が集合体を形成しているものもあるが、細胞のまま或いはそれに近い大きさのものもある。
【００４７】
このような極小物であるアオコを捕捉するために、微細空気泡をアオコに付着させて微細空気泡と共にアオコを浮上させ、浮上したアオコを水中浮遊物採取装置により採取する。
【００４８】
微細空気泡の発生装置は、アオコが浮遊する水深より深い位置（一般的に水深２〜３ｍ程度）に設置する。微細空気泡の大きさは、アオコ細胞の大きさと同等或いはそれ以下とする。空気泡を微細にすることにより、アオコ細胞に付着し易くなり、アオコを効率的に浮上させることができる。
【００４９】
この微細空気泡の発生装置は、水中浮遊物採取装置の外周囲に、採取フロートを中心にした同心円状の複数箇所に離間して配置する。微細空気泡の各発生装置のほぼ真上の水面には、水流形成板が配置されている。各水流形成板は、微細空気泡の発生装置が発生させた微細空気泡を受け止め、受け止めた微細空気泡が採取フロートに向かう表面水流となるように、下面側が採取フロートに向かって上り傾斜となる傾斜面により形成されている。
【００５０】
更に、ゴミを逆洗するための逆洗用ポンプを利用して、水中浮遊物採取装置の中心方向に向けて表面水流を発生させる。逆洗用ポンプは、ゴミの逆洗時以外は使用しないので、表面水流を発生させるため通常時運転することが可能である。この逆洗用ポンプは、中心から放射線状に配置されたパイプに分岐して吐出口を中心方向に向けるように、設置する。
【００５１】
このように、傾斜面による表面水流の作用、及び逆洗用ポンプによる表面水流の作用が、採取フロートの吸入口からの吸入作用に相乗的効果を与え、採取フロートの中心へと向かう表面水流を加速する。この結果、水中浮遊物採取装置の周囲の広い範囲をアオコ採取範囲とすることができるので、広範囲な面積の水面及び水中に浮遊するアオコを採取することが可能になる。
【００５２】
また、この水中浮遊アオコの浮上には、微細空気泡を使用することから、曝気効果が現れ、アオコの増殖速度を減速させ、アオコ除去期間の大幅短縮となる。
【００５３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００５４】
図１は、この発明の一実施の形態に係る水中浮遊物採取装置の構成を示す部分斜視図であり、図２は、図１の水中浮遊物採取装置の設置状態を示す平面図である。
【００５５】
図１及び図２に示すように、水中浮遊物採取装置１０は、水面に浮いた状態に設置される、１個の採取フロート（採取手段）１１、４個の調整フロート（保持調整手段）１２、及び４個の水流形成板１３（図２参照）と、水中に沈んだ状態に設置される４個の泡発生器１４（図１参照）とを有している。
【００５６】
４個の調整フロート１２は、架台１５により位置決め固定されており、採取フロート１１を中心に、採取フロート１１の周囲にほぼ等間隔離間して同心円状に配置されている。４個の水流形成板１３は、調整フロート１２の外側で各調整フロート１２の間に位置するように、ほぼ等間隔離間して同心円状に配置されている（図２参照）。４個の泡発生器１４は、発生させた泡が上昇して水流形成板１３に衝突するように、それぞれ各水流形成板１３のほぼ真下に配置されている。
【００５７】
採取フロート１１には、採取フロート１１の流入水路１６に連通する連結部１７が設けられ、連結部１７には、アオコを吸引する吸引ポンプ（図示しない）に連結された送出管１８が取り付けられている。
【００５８】
各調整フロート１２の側面には、水流供給管１９のノズル１９ａが配置されている。このノズル１９ａは、水流供給管１９から送り出された水流が採取フロート１１に向かって吐出されるように、採取フロート１１に向けられている。水流供給管１９は、送出管１８にも連通しており、架台１５に沿って設置されると共に、水流を発生させる水中ポンプ２０に接続されている。
【００５９】
この水中浮遊物採取装置１０は、例えば、湖沼等に設置されて、湖沼等の水中に浮遊するアオコ（水中浮遊物）を採取フロート１１に吸引し採取する。アオコは、水面下約３ｍの範囲に浮遊しており、水面下約３ｍより深い水中には、一見して浮遊していないように見え極めて少ない。
【００６０】
水面下約５ｃｍ以内の表層部を浮遊するアオコ（以後、表層アオコと略称する）は、採取フロート１１により直接採取することができ、水面下約５ｃｍから約３ｍの中層部を浮遊するアオコ（以後、中層アオコと略称する）は、泡発生器１４を用いて発生させた微細泡をアオコに付着させてアオコを表層部に上昇させることにより、採取することができる。
【００６１】
図３は、図１の採取フロートの斜視図である。図４は、図３の採取フロートを示し、（ａ）は底面図、（ｂ）は部分断面図である。図３及び図４に示すように、採取フロート１１は、厚みのある円盤状に形成され、それ自体で水面に浮くための浮力を有することが望ましい。
【００６２】
流入水路１６は、フロート側面及びフロート下面に吸引口１６ａが開口し矩形状横断面を有する溝状に形成され（図４参照）、連結部１７は、フロート中央の上下面を貫通する円筒状に形成されている（図３参照）。
【００６３】
従って、連結部１７に連通する流入水路１６の吸引口１６ａは、主に表層アオコを採取対象としてフロート側面に開口するものと、主に中層アオコを採取対象としてフロート中心部分を除いて下面に開口するものの、二種類が設けられることになる（図４（ｂ）参照）。
【００６４】
フロート下面に開口する吸引口１６ａからは、空気を含まない表面水を採取することができる。また、フロート側面に開口する吸引口１６ａは、アオコの流入抵抗を低減するため、水路側壁１６ｂ（図４参照）が水路屈曲方向に沿う円弧状に形成されて、横に広げられている。
【００６５】
この流入水路１６は、アオコの吸引時、採取フロート１１に送出管１８を回転軸とした回転力（図４中、矢印参照）が加わるように、連結部１７から放射状に、且つ、ほぼ水路中央部で屈曲する形状に（図４（ａ）参照）、形成されている。この流入水路１６の断面形状は、採取フロート１１を回転させるための速度を必要とすることから、吸引ポンプの能力を加味して決められる。流入水路１６の水路屈曲部迄のフロート中心部分は、採取フロート１１の回転力を効果的に得るため、流入水路確保板２１により塞がれている。
【００６６】
また、フロート外周面には、流入水路１６の吸引口１６ａ近傍に、複数（この例では８枚）の羽根板２２が取り付けられており（図３，４参照）、流入水路１６の全ての吸引口１６ａは、ゴミの流入を阻止するための金網２３で覆われている。
【００６７】
連結部１７は、流入水路１６を介して取り込んだアオコを一時的に滞留させる密閉された空間を形成し、流入水路１６と上部に突設された送出管１８を連結する。従って、連結部１７に取り込まれたアオコは、連結部１７から送出管１８を経て吸引ポンプに吸引され、その後、アオコ処理装置（図示しない）に運ばれ処理される。連結部１７の内部には、吸引対象ではないゴミ等（対象外吸引物）の流入防止対策として、連結部１７と相似形状の金網からなる筒体（金網筒）２４が装着されており、流入水路１６から流れ込んだゴミを容易に取り除くことができる。
【００６８】
アオコは、吸引作用により採取フロート１１に採取されるが、その際、アオコと共にゴミ等も流入水路１６に取り込まれてしまうので、吸引口１６ａを覆う金網２３によりゴミ等の流入を阻止している。更に、連結部１７に金網筒２４を設置することで、ゴミ等が入り込むのを二重に阻止している。
【００６９】
連結部１７と送出管１８は、接続ボルト等の連結手段を用いて連結されており、連結手段を取り外すことにより、例えば目詰まりした金網筒２４を連結部１７から取り出し、簡単に掃除することができる。また、連結部１７は、送出管１８を介して供給される水流供給管１９からの水流により逆洗して、自動的にゴミ等を取り除くことができる。この逆洗用水流は、ノズル１９ａから採取フロート１１に向かって吐出される水流と同様に、水流供給管１９に接続される水中ポンプ２０から供給される。
【００７０】
送出管１８は、ベアリング部２５を介して連結部１７に取り付けられており、連結部１７、即ち、採取フロート１１が、送出管１８に対し自在に回動可能である（図３中、矢印参照）。採取フロート１１が水面に沿って回転することにより、採取フロート１１の周囲のより広い範囲で、アオコを効率的に採取することができる。
【００７１】
羽根板２２は、流入水路１６の開口の採取フロート回転方向側に、採取フロート回転方向に沿って湾曲した形状で放射状に設置されている（図３，４参照）。この羽根板２２により、採取フロート１１の回転に伴い、採取フロート１１周囲の水が流入水路１６の開口に向けて掻き寄せられる。よって、採取フロート１１に吸引可能なアオコの範囲を、採取フロート１１の周辺部分に広げることができる。
【００７２】
調整フロート１２（図１及び図２参照）は、矩形状或いは円盤状に形成されており、自ら浮力を有している。調整フロート１２が備える浮力は、採取フロート１１、架台１５、送出管１８、及び水流供給管１９等を水面に浮かせたまま保持することができるために十分なものである。各調整フロート１２は、水底に投錨係止されたアンカー２６が結ばれたアンカロープ２６ａにそれぞれ繋がれている（図１参照）。
【００７３】
また、調整フロート１２には、調整フロート１２に対して架台１５の位置を上下に移動させることができる調整ネジ（上下調整手段）２７が設けられている。調整ネジ２７を調整して架台１５を移動させることにより、架台１５に固定された採取フロート１１も上下に移動するので、流入水路１６の吸引口１６ａの水面に対する位置を上下に調整することができる。
【００７４】
水流形成板１３（図１及び図２参照）は、例えば、発泡スチロール或いは鋼材等によって、水面に浮遊できる十分な浮力を有するように、且つ、下面が、採取フロート１１に向かって上向きに傾斜する傾斜面１３ａからなる立方体状に、形成されている。
【００７５】
各水流形成板１３は、その両側の水面上に位置する調整フロート１２に、ロープ２８によりそれぞれ繋がれており、同時に、水底に投錨係止されたアンカー２６が結ばれたアンカロープ２６ａにも繋がれている（図１参照）。
【００７６】
泡発生装置１４（図１及び図２参照）は、連結された空気供給管２９から装置内に空気が供給されることにより、微細な泡を発生させる。この泡発生装置１４は、各水流形成板１３に吊り下げられて各水流形成板１３のほぼ真下の水中に保持される。
【００７７】
この泡発生装置１４により、直径が数μｍの中層アオコを水面に浮上させる浮上分離を行うためには、アオコより小さい直径の泡をアオコに付着させることが必要である。従って、非常に微細な泡を発生させるために、特殊渦流タービンポンプ等の特殊ポンプや特殊ラインミキサ等の特殊発生管を組み合わせた微細泡発生装置が用いられる。
【００７８】
これら水流形成板１３と泡発生装置１４の組み合わせにより、泡発生装置１４が発生させた微細な泡が中層アオコを捕捉し、更に、捕捉した中層アオコを泡の浮上力を利用して水面近傍に浮上させる。浮上した中層アオコは、水流形成板１３の傾斜面１３ａに衝突し、傾斜面１３ａに沿って採取フロート１１に向かう。
【００７９】
即ち、傾斜面１３ａにより、アオコの浮上速度と泡の押し出し力を利用した、採取フロート１１に向かう水流が発生し、浮上した中層アオコを、各水流形成板１３から採取フロート１１に向けて送り出す。この結果、採取フロート１１が配置された水中浮遊物採取装置１０のほぼ中央に、水中から浮上させた中層アオコが集積する。
【００８０】
このように、採取フロート１１により、表層アオコを直接吸引して採取することができると共に、水面に浮上させた中層アオコを採取することができる。
【００８１】
架台１５は、例えばＨ型鋼材等からなる２本の構成部材１５ａにより、水面に沿う縦横十字形状に組み合わせて形成されており、採取フロート１１に取り付けられた送出管１８や調整フロート１２等を位置決め固定した状態に保持することができるための十分な強度を有している。各構成部材１５ａ同士及び各構成部材１５ａと送出管１８との接続は、例えばボルト接合により行われる。なお、採取フロート１１は、架台１５に直接取り付けられておらず、送出管１８を介して架台１５に取り付けられている。
【００８２】
従って、採取フロート１１は、架台１５を介した調整フロート１２の浮力とそれ自身の浮力が作用して、フロートの側面及び下面に開口する二種類の流入水路１６の吸引口１６ａが何れも水面下に没するように、水面に浮かせたまま保持されることになる（図４（ｂ）参照）。
【００８３】
そして、この採取フロート１１を中心としてその周囲の水面に浮かんだ状態で、４個の調整フロート１２が架台１５を介し、更に、これら４個の調整フロート１２の外側に４個の水流形成板１３がロープ２７を介し、それぞれほぼ等間隔離間して配置固定されている（図２参照）。
【００８４】
なお、調整フロート１２、水流形成板１３、及び泡発生装置１４は、それぞれ必ずしも４個設置する必要はなく、必要に応じて３個或いは５個以上設置しても良い。
【００８５】
上述した水中浮遊物採取装置１０により、泡発生器１４が発生させた泡が、水中浮遊物であるアオコを捕捉したまま水面に向かって上昇し、水流形成部１３に衝突して採取フロート１１に向かう水流を形成する。この水流と共に、アオコが採取フロート１１に吸引され取り込まれる。採取フロート１１に採取されたアオコは、採取フロート１１から送出管１８を介して排出される。以下、その具体的手順を説明する。
【００８６】
先ず、各泡発生装置１４が発生させた微細泡が、中層アオコに付着することにより、中層アオコは、気泡付着アオコとなって水面に浮上する。水面に浮上した気泡付着アオコは、各水流形成板１３の傾斜面１３ａに衝突した後、その傾斜方向に沿って形成される水流により、それぞれが採取フロート１１へと向かって流される。
【００８７】
また、各水流供給管１９のノズル１９ａから、採取フロート１１へと向かって吐出される水流により、表層アオコ（気泡付着アオコとなって表層部に浮遊する中層アオコも含む）は、採取フロート１１に向かって流される。
【００８８】
即ち、各水流形成板１３によって形成される水流と、各水流供給管１９によって形成される水流とで、表層アオコは、水中浮遊物採取装置１０の中心方向である採取フロート１１へと向かう方向へ流される。
【００８９】
次に、採取フロート１１へと向かって採取フロート１１の周囲に集まった表層アオコは、回転する採取フロート１１の羽根板２２で掻き寄せられる。掻き寄せられた表層アオコは、吸引ポンプ（図示しない）の吸引力により、回転する採取フロート１１の側面及び下面に開口する吸引口１６ａから流入水路１６に吸引される。
【００９０】
採取フロート１１の側面及び下面の吸引口１６ａから吸引されたアオコは、連結部１７内に貯留され、その後、送出管１８の内部を吸引されて行く。吸引されたアオコは、吸引ポンプを経て、アオコ処理装置（図示しない）に運ばれる。
【００９１】
次に、アオコ処理装置に運ばれて湖沼等の水面及び水中から取り除かれたアオコには、アオコ処理装置において、例えば再生不能処理等の後処理が施される。なお、再生不能処理されたアオコについては、吸引ポンプ等の排出圧を利用して、再び湖沼等へ排出することもできる。
【００９２】
図５は、図１の送出管の他の取り付け例を示す説明図である。図５に示すように、送出管１８を、採取フロートの下部に取り付けても良い。この場合、採取フロートの上部に突設する（図１参照）ときには必要なかった、吊り下げ手段が必要となる。
【００９３】
送出管１８を採取フロート３０の下部に取り付ける場合、採取フロート３０は、例えば、アオコ処理船３１等に設置された採取フロート吊り下げ機構３２により、水面に吊り下げられた状態に保持される。このとき、採取フロート３０は、架台１５を介した調整フロート１２の浮力により水面に保持された場合（図１参照）と同様に、フロートの側面及び下面に開口する二種類の流入水路１６の吸引口１６ａが何れも水面下に没するように、水面に浮かせたまま保持される。
【００９４】
採取フロート３０は、上面に、採取フロート吊り下げ機構３２の吊りフック３２ａが係止される係止部３３を、採取フロート３０に対しを回動自在に形成すると共に、送出管１８が、連結部１７の底面にベアリング部２５を介して回動自在に取り付けられており、更に、上面に、連結部１７を目で見て確認するための点検用窓３４を有する他は、採取フロート１１（図１，３，４参照）と同様の構成及び作用を有している。なお、送出管１８は、途中、可撓性の部材からなるホース３５に連結されて吸引ポンプに接続されている。
【００９５】
このように、採取フロート３０を、採取フロート吊り下げ機構３２を用いて水面に吊り下げられた状態に保持した場合、調整フロート１２及び架台１５を必要としないので、水中浮遊物採取装置１０の構造が大幅に簡略化される。このため、装置コストの低減、設置条件の緩和、装置移動の容易性等の効果が得られる。
【００９６】
図６は、図１の水流供給管の他の取り付け例を示す説明図である。図６に示すように、水流供給管１９のノズル１９ａを、調整フロート１２ではなくノズル用フロート３６により保持しても良い。ノズル用フロート３６は、水流供給管１９から送り出された水流が採取フロート１１に向かって吐出されるように、ノズル１９ａを採取フロート１１に向けると共に、浮力を調整して、調整フロート１２とは無関係に、ノズル１９ａの位置を水中或いは水面上の任意の位置に固定することができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、採取手段は、水面に浮いた状態に設置されて水中浮遊物を採取し、泡発生手段は、水中に沈んだ状態に設置されて、水中浮遊物を捕捉し水中浮遊物と共に水面に向かって上昇する泡を発生させ、水流形成手段は、水面に浮いた状態に設置されて、上昇する泡が衝突して水中浮遊物を採取手段に向かわせる水流を発生させるので、水面下の一定幅を有する層に分布する水中浮遊物を効率的に採取することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る水中浮遊物採取装置の構成を示す部分斜視図である。
【図２】図１の水中浮遊物採取装置の設置状態を示す平面図である。
【図３】図１の採取フロートの斜視図である。
【図４】図３の採取フロートを示し、（ａ）は底面図、（ｂ）は部分断面図である。
【図５】図１の送出管の他の取り付け例を示す説明図である。
【図６】図１の水流供給管の他の取り付け例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０　水中浮遊物採取装置
１１　採取フロート
１２　調整フロート
１３　水流形成板
１３ａ　傾斜面
１４　泡発生器
１５　架台
１５ａ　構成部材
１６　流入水路
１６ａ　吸引口
１６ｂ　水路側壁
１７　連結部
１８　送出管
１９　水流供給管
１９ａ　ノズル
２０　水中ポンプ
２１　流入水路確保板
２２　羽根板
２３　金網
２４　金網筒
２５　ベアリング部
２６　アンカー
２６ａ　アンカロープ
２７　調整ネジ
２８　ロープ
２９　空気供給管
３０　採取フロート
３１　アオコ処理船
３２　採取フロート吊り下げ機構
３２ａ　吊りフック
３３　係止部
３４　点検用窓
３５　ホース
３６　ノズル用フロート

Claims (14)

1. 水面に浮いた状態に設置され、水中浮遊物を採取する採取手段と、
   水中に沈んだ状態に設置され、前記水中浮遊物を捕捉し前記水中浮遊物と共に水面に向かって上昇する泡を発生させる泡発生手段と、
   水面に浮いた状態に設置され、上昇する前記泡が衝突して前記水中浮遊物を前記採取手段に向かわせる水流を発生させる水流形成手段と
   を有することを特徴とする水中浮遊物採取装置。
2. 前記採取手段は、
   前記採取手段の少なくとも側面に吸引口が開口する溝状に形成され、前記水中浮遊物を水と共に吸引する、複数の流入水路を有することを特徴とする請求項１に記載の水中浮遊物採取装置。
3. 前記採取手段は、
   前記各流入水路の吸引口が水面下に没する状態に保持されることを特徴とする請求項２に記載の水中浮遊物採取装置。
4. 前記採取手段は、
   前記各流入水路に吸引される流入水の圧力により、水面に沿って自転することを特徴とする請求項２または３に記載の水中浮遊物採取装置。
5. 前記採取手段は、
   前記各流入水路と前記水中浮遊物を吸引する吸引ポンプに連通する送出管とを連結し、前記採取手段に対し離脱自在に装着された連結手段を有することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の水中浮遊物採取装置。
6. 前記連結手段は、前記連結手段に対し離脱自在に装着されて、前記水中浮遊物と共に吸引される対象外吸引物が入り込むのを阻止する阻止手段を有することを特徴とする請求項５に記載の水中浮遊物採取装置。
7. 前記採取手段の周囲に配置され、前記採取手段に向かう水流を吐出するノズルを備えた水流供給手段を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の水中浮遊物採取装置。
8. 水面に浮いた状態に設置され、前記採取手段を水面に浮いた状態に保持するための浮力を備えた保持調整手段を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の水中浮遊物採取装置。
9. 前記保持調整手段は、
   前記採取手段の周囲に固定配置する位置固定手段を介して複数個配置され、それぞれ前記採取手段の水面に対する位置を上下に移動させることができる上下調整手段を有することを特徴とする請求項８に記載の水中浮遊物採取装置。
10. 前記採取手段を中心としてその周囲の水面に浮かんだ状態で、３個以上の前記保持調整手段が、更に、前記保持調整手段の外側に３個以上の前記水流形成手段が、それぞれほぼ等間隔離間して配置固定されていることを特徴とする請求項８または９に記載の水中浮遊物採取装置。
11. 前記採取手段を吊り下げて、前記採取手段を水面に浮いた状態に、且つ、水面に沿って自転可能に保持する吊り下げ機構を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の水中浮遊物採取装置。
12. 前記吊り下げ機構は、水面に浮かぶ船体に設置されていることを特徴とする請求項１１に記載の水中浮遊物採取装置。
13. 前記水流形成手段は、前記採取手段に向かって上向きに傾斜する傾斜面からなる下面を有し、
    前記泡発生手段は、上昇する泡が前記傾斜面に衝突するように、前記水流形成手段の下方に保持されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の水中浮遊物採取装置。
14. 前記水中浮遊物は、植物プランクトンや動物プランクトン等の水面や水中に浮遊する浮遊生物であることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の水中浮遊物採取装置。

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