JP2005058957A - 浮体式水域浄化処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 淡水系に限らず海水系等いかなる水域系においても適用できるようにするとともに、対象とする水域の水質汚染を総合的な観点から未然に防止するように水質の浄化を経済的な手段で実施可能な浮体式水域浄化処理装置を提供する。
【解決手段】 対象水域に係留される浮体構造物１と、対象水域の原水を取り入れて処理槽内に充填された水質浄化材の間隙を流下させることにより原水中の有機物を分解して浄化水を対象水域に放流する有機物分解手段２と、休眠胞子を含む浮泥を捕集する浮泥捕集手段３と、捕集された浮泥を濃縮・回収する浮泥除去手段４と、更に無酸素または貧酸素水塊を形成する下層水を汲み上げて躍層部より上層部に放出する揚水手段５を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、海、湖沼、ダム湖、河口堰や河川堰、養魚等の養殖池などの水域を対象とし、その対象水域の水質を総合的に浄化するための浮体式水域浄化処理装置に関する。

人間活動の活発化に伴い、海や湖沼、河川等の水質汚染が深刻な問題となってきている。例えば、ある種の植物プランクトンが大量に発生するといわゆる赤潮やアオコ（水の華）と呼ばれる現象が発生する。また、植物プランクトンの死滅によりそれを分解するための微生物が多量の酸素を消費することにより、底層部に無酸素水塊あるいは貧酸素水塊と呼ばれる極端に酸素の少ない水域が生じ、これが風や潮流などにより水面付近に移動することによりいわゆる青潮と呼ばれる現象が発生する。このような赤潮やアオコ、あるいは青潮の発生は悪臭を伴うだけでなく、魚貝類を多量に死滅させ甚大な被害をもたらす。赤潮やアオコ、青潮の発生は、生活廃水、工場廃水、農業廃水、家畜廃水等から多量に窒素やリン等の栄養物質が流入することにより富栄養化することが原因とされ、その結果、その栄養成分を餌とする植物プランクトンの異常増殖につながる。

植物プランクトンの異常増殖を抑えるためには発芽前の休眠胞子の段階で休眠胞子を除去する技術が開発され実用化されている（例えば、特許文献１参照）。これは、後で詳しく述べるように流離と称する固液分離の自然現象に基づき、水中に漂っている休眠胞子を筐体内部に流入させて捕捉し、捕捉された休眠胞子を吸引除去するものである。なお、休眠胞子というのは、植物プランクトンの増殖から死滅の過程において分化する耐環境性の高い細胞であり、過酷な環境でも休眠して生き延び、好環境になると発芽して増殖するものである。
特開２００２−５９１７２号公報

一方、水質浄化処理技術の一例としては、特に窒素やリンなどの有機物質を含む汚濁水の浄化処理には、生物的処理方法の一つである礫間接触酸化法と呼ばれる方法が注目を浴びている。これは、自然の浄化力・回復力を活用した処理方法であり、化学薬剤を使用しないため環境破壊のおそれがきわめて少なく、またコスト的にも経済的であるからである。そこで、更なる処理能力の向上や処理時間の短縮等を目的として様々な工夫がなされており、その一つに、礫間浄化域に特殊な浄化材を用い、上記流離現象を利用して浄化する技術がある（例えば、特許文献２参照）。
また、浮体式のものとしては、海域浄化設備を備えた浮体式人工島が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特許第３１７７４３２号公報 特開平１１−３６２７５号公報

しかしながら、上記の従来技術は対象水域の水質を総合的・統合的に浄化処理するものとはなっていない。水質汚染は様々な原因によって引き起こされるものであり、その一つ一つを単独に除去すればよいというものではない。例えば、上記特許文献１は、湖沼、河川等の淡水系の水域に発生するアオコの発生原因となる休眠胞子を除去することとしている。特許文献２では淡水系の水質の浄化に焦点が当てられている。特許文献３では、人工島の内側に内海を形成するように外周部に礫状物質で囲まれた海水浄化装置を設けたものであるが、このような海水浄化装置では休眠胞子の除去は不可能であるだけでなく、ろ過槽の目詰まりが起こりやすいため、自動逆洗処理が必要になり、さらにはそのときの逆洗処理した処理水の処分方法をどのようにするかが大きな問題となる。また、総合的な浄化設備として組み上げるには建設コスト、処理コスト等の経済性も重視される。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、淡水系に限らず海水系等いかなる水域系においても適用できるようにするとともに、対象とする水域の水質汚染を総合的な観点から未然に防止するように水質の浄化を経済的な手段で実施可能な浮体式水域浄化処理装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る浮体式水域浄化処理装置は、対象水域に係留される浮体構造物と、対象水域の原水を取り入れて処理槽内に充填された水質浄化材の間隙を流下させることにより原水中の有機物を分解して浄化水を対象水域に放流する有機物分解手段と、休眠胞子を含む浮泥を捕集する浮泥捕集手段と、捕集された浮泥を濃縮・回収する浮泥除去手段とを備えたものである。

本発明の有機物分解手段では、対象水域の原水を取り入れて処理槽内を流下させるだけで、処理槽内に充填された水質浄化材が原水中の有機物を流離の作用で捕捉し、生物学的処理及び曝気作用により、該有機物を水とガスに分解し、しかも有機汚泥を発生させることなく汚泥を減量させながら浄化することができる。したがって、原水中のＳＳ（浮遊微細固形物）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、ＢＯＤ（生物学的酸素要求量）、窒素成分、カビ臭物質などを効率よく除去することができるとともに、汚泥の発生がないので処理槽の目詰まりを発生することがなく、自動逆洗処理（自動逆洗装置）が不要となり、浄化処理コストの大幅な低減が可能となる。
ここで、流離について説明すると、流離は以下の原理・現象により生起しているものと判断される。
流体の流れの中に置かれた物体は、物体の左右あるいは前後で流速差が生じ、その流速差と流体の粘性とにより流速の遅い方への回転運動が起き、物体はその方向へ移動する。
このような流離の作用によって、原水中の有機物は多孔性の水質浄化材の内部に取り込まれる。
また、本発明の浮泥捕集手段では、水域中に沈降ないし浮遊している休眠胞子を主体とする浮泥を上記流離の作用によって装置本体の内部に取り込み集積する。集積された浮泥は浮泥除去手段へ吸引除去され、ここで濃縮・回収されることになる。
したがって、海水汚染で最も甚大な被害を与える赤潮を発生させることなく、赤潮の発生原因と目されている休眠胞子を効率よく除去することが可能である。
また、本発明では、上記の有機物分解手段、浮泥捕集装置、及び浮泥除去手段の浄化設備を浮体構造物に装備したものであるので、移動が自由であり、固定式と異なり、対象とする水域が限定されないという特長がある。したがって、建設コスト、ランニングコスト等も相対的に低減することができる。

また、本発明の浮体式水域浄化処理装置は、無酸素または貧酸素水塊を形成する下層水を汲み上げて躍層部より上層部に放出する揚水手段を更に具備することが好ましい。 無酸素・貧酸素水塊は溶存酸素のほとんどない水域であるので、その下層水を水中ポンプで汲み上げて躍層部よりも上層部に放出するだけで簡単に無酸素・貧酸素水塊を解消することができる。これによって、赤潮と同様に甚大な被害を与える青潮の発生を未然に防止することができる。

また、本発明の浮体式水域浄化処理装置において、前記有機物分解手段は、原水流入部及び浄化水流出部と、これらの間の領域内に水質浄化材が充填された浄化部とを有し、この浄化部を原水が流下することにより原水中の有機物を分解する有機物分解槽からなるものが好適である。
大量の海水等を連続的かつ短時間に浄化処理するためには原水を処理槽内で流下させながら浄化処理する構成とするのがよい。この場合問題となるのは浄化領域（浄化部）での原水の滞留時間（浄化処理時間）であるが、水質浄化材の構造により滞留時間を短くすることが可能である。

特に、前記水質浄化材を、直径２０〜３０ｍｍの砕石を複数相互に接着して所定の総空隙率を有する直径７〜１０ｃｍの砕石集合体とすることにより、原水の滞留時間（浄化処理時間）を短くすることができ、連続的な浄化処理が可能となる。また、浄化処理された浄化水は対象水域に放流されるので、対象水域全体のＳＳ、ＣＯＤ（ＢＯＤ）、窒素成分、カビ臭物質などが次第に減少していき、水域全体を好環境に復元することが可能となる。

また、前記浮泥捕集手段は、側面及び上面の一方または両方が多数の通水孔を有し、底面が平板からなる筐体と、この筐体の前記底面に沿って回転する吸引管と、この吸引管に連通し、前記浮泥除去手段の沈澱槽に連絡する吸引配管とを備えたものとすることが適している。
このような簡単な構成とすることによって、主に休眠胞子を多く含む浮泥を効率よく捕集することができ、かつ、浮泥除去手段へと移送することができる。

前記浮泥除去手段は、前記浮泥捕集手段から供給される浮泥を沈澱させ、上澄水を前記有機物分解手段に供給する沈澱槽と、沈澱した濃縮浮泥を貯蔵する貯蔵槽とを備えたものであり、浮泥捕集手段によって捕集された浮泥は、まず、沈澱槽に送られ、ここで沈降濃縮された後、貯蔵槽に送られて一時的に保存される。また、沈澱槽の上澄水は前記有機物分解手段に供給して原水と一緒になって上述のように浄化処理される。これにより、浮泥捕集手段からの汚濁水も同時に浄化処理することができる。

また、本発明の浮体式水域浄化処理装置において、前記浮体構造物は、鋼製箱形バージからなり、移動式とするのがよい。つまり、水上を移動可能な水域浄化設備である。そのため、目的の水域に自由に移動することができ、重点的かつ総合的に水域の浄化を行うことができる。また、きわめて経済的な浄化設備となる。

本発明によれば、上述の説明から明らかなように、どのような水域系においても適用できるものであり、しかも対象とする水域の水質を総合的、重点的、かつ経済的に浄化処理することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の浮体式水域浄化処理装置のシステムとしての浄化処理フローを示す図であり、図２はそのシステムの概念図である。
この浮体式水域浄化処理装置は、対象水域に係留される浮体構造物１と、対象水域の原水中の有機物を分解して浄化処理する有機物分解手段２と、植物プランクトンの休眠胞子を含む浮泥を捕集する浮泥捕集手段３と、捕集された浮泥を濃縮・回収する浮泥除去手段４と、無酸素・貧酸素水塊を解消する揚水手段５とから主として構成される。

浮体構造物１は、鋼製箱形パージで構成されている。また、水深６ｍ以下でも使用可能なように浅喫水のものとすることが好ましい。その理由は、例えば、赤潮の発生原因の一つとされている植物プランクトンの一種であるラン藻類や鞭毛藻等の休眠胞子は、一般的に、水深６ｍ以下の浅くて、淀んだ閉鎖水域の底部に沈降もしくは浮遊しているからである。浮体構造物１の寸法（長さ、幅、深さ、喫水）は、例えば処理水量10,000ｍ³／日を目標として設計される。また、浮体構造物１は、曳航または自航により目的の対象水域に移動し、例えばアンカー及びチェーン１０１等の係留手段で作業現場に係留される。

本発明の有機物分解手段２は、原水中の有機物を分解するだけでなく、還元性無機物、例えば硫化水素、アンモニア態窒素を分解して水域の汚濁物を浄化する機能を有するものである。ここでは、有機物分解手段２の好ましい一例として有機物分解槽２０として構成されている。この有機物分解槽２０は、浮体構造物１の上甲板の上あるいは内部空間に配置され、原水供給管１０２及びポンプ１０３等の原水供給手段により対象水域の原水を取り入れて、処理槽内に充填された水質浄化材の間隙を流下させることにより、原水中の有機物及び還元性無機物を分解して浄化水を例えば排水管１０４により対象水域に放流するようになっている。
浮泥捕集手段３は、対象の水域中に浮遊あるいは沈降している休眠胞子や植物プランクトンの死骸などの浮泥を捕集するもので、例えばウインチ１０５及び係留ロープ１０６により目的の場所の水底部に着底させて捕集する。捕集された浮泥は吸引配管１０７及びポンプ１０８により浮泥除去手段４の沈澱槽４１に回収される。沈澱槽４１では、濃縮浮泥と上澄水とに分離され、上澄水は供給管１０９及びポンプ１１０により有機物分解槽２０に供給して浄化処理されるようになっている。一方、沈澱槽４１で沈澱し濃縮された濃縮浮泥は供給管１１１及びポンプ１１２により貯蔵槽４２に圧送され、ここで一時的に貯留される。濃縮浮泥量がある程度貯留された際には、適宜の集積場（例えば、海岸近辺に設けられた流出防止の囲いのある海上の区画水域等）に貯蔵槽４２内の濃縮浮泥を投棄する。
揚水手段５は、水中ポンプ５１を例えばウインチ１１３及び係留チェーン１１４により目的の場所に沈降させて、無酸素または貧酸素水塊を形成する下層水を汲み上げて、ホース５２先端よりその下層水を躍層部よりも上層部に放出するものである。

さらに、上記有機物分解槽２０の構成について、図３の断面側面図により詳しく説明する。この有機物分解槽２０は、多数の多孔性の水質浄化材６が充填された処理槽（浄化部）を有する構成となっており、槽本体２１内を流れる水の流下方向に、原水流入部２２、浄化部２３、及び浄化水流出部２４の３つの領域に区分されている。浄化部２３は、原水流入部２２との間に設けられた入側通水壁２５と、浄化水流出部２４との間に設けられた出側通水壁２６とにより区画されている。さらに、浄化部２３の底面には所定間隔で複数の散気管２７が水の流下方向とほぼ直交する方向に配設されている。また、浄化水流出部２４は排水路のままの形態でもよいが、この例では浄化水流出部２４の内部に堰２８が設けられ、堰２８を越える溢流水を３０ｃｍ以上の落差でもって落下させてから流出させるようにしている。

水質浄化材６の充填量は、例えば、長さ（流下距離）が５ｍ以上、高さが２〜５ｍ、幅は処理水量に合わせて任意となっている。有機物分解槽２０は、無蓋あるいは有蓋のいずれでもよいが、波浪による動揺で処理水等が溢流出するのを防ぐためには有蓋とすることが好ましい。また蓋２９を設けることによって、蓋２９上を諸設備、機器（例えば、発電設備や太陽光発電設備）等の設置スペースとして有効利用することが可能である。また、有機物分解槽２０は浮体構造物１の上甲板の上あるいは内部空間に配置されるが、浮体構造物１の上甲板の上に設置した方がコスト面でも安価になるので有利である。有機物分解槽２０は必要に応じて１槽または２槽以上とする。

浄化部２３に充填される水質浄化材６は、例えば、図３に一部拡大して示すように、砕石６１として４号砕石（直径２０〜３０ｍｍ）を用い、これらの砕石６１を複数個、エポキシ樹脂やセメント等の接着剤で相互に接着することにより、直径７〜１０ｃｍのほぼ球状に形成された砕石集合体６２からなるものである。このように形成された砕石集合体６２は、表面に複数の開口部６３を有し、かつ内部にはその開口部６３に連通する少なくとも１つの通路を有する。この砕石集合体の総空隙率（砕石集合体を球状体としたときの球状体体積に対する砕石集合体内部の全空隙部の合計体積の割合）は、６０％以上であることが適している。また、砕石集合体の圧縮強度は1,962Ｎ以上となっている。
このような砕石集合体からなる水質浄化材６は、微生物が付着し得る表面の面積が実質的に増大する。また、浄化部２３において水質浄化材６間の空隙率が６０％以上となるように水質浄化材６を充填する。

有機物分解槽２０は上に述べたように構成されており、次に有機物分解槽２０における作用について図３、図４を参照しながら説明する。
対象水域の汚濁水などの原水は原水供給管１０２及びポンプ１０３により原水流入部２２に供給される。また、沈澱槽４１の上澄水も原水流入部２２に供給される。原水流入部２２に供給された原水は入側通水壁２５を流通して水質浄化材６が充填されている浄化部２３を流下し、その間に下記に述べる水質浄化材６での流離作用のもとに原水中のＳＳ（浮遊微細固形物質）を水質浄化材６内部に取り込み、生物処理と散気管２７による曝気作用により有機物等を含む汚濁物の分解及び浄化が行われる。ここで、流離とは、いかなる水域系においても、存在する流動の大小によって生じる固液分離現象をいう。すなわち、自然環境におけるいかなる水域系においても水流が見られ、しかも、その中では流動の大小が必ず存在し、さらに、この流動の大小によって、流体中の固形物は次第に流動の少ない方向に移動させられ、最終的に流動が少ない区域に停滞し、これによって水域系において固液分離現象が起こる。例えば、この現象の発現として、河川において、沈水植物の群落の中や、流れの遅い川辺や淀みに、細かい浮遊汚泥が多数集積することは、経験的によく知られている。

まず、図４（ａ）に示すように、各水質浄化材６において流離作用により原水中のＳＳの取り込みが始まる。これは、水質浄化材６の周囲における流れＡにのったＳＳが流離により流速の遅い方へ移動し、水質浄化材６の開口部６３内ではほとんど流速がないため、ＳＳは矢印Ｂで示すように開口部６３へ引き寄せられ、水質浄化材６内部に取り込まれることになるからである。
次に、散気管２７による曝気作用を受けている好気ゾーンにある水質浄化材６ではその内部に開口部６３から曝気用空気あるいは酸素ガスの微小気泡が十分に入り込むため、水質浄化材６の内部は好気条件となる（図４（ｂ）参照）。水質浄化材６は複数の砕石６１を相互に接着剤で接合した集合体であるため、それらの砕石６１表面に付着した微生物によって、水質浄化材６内部に取り込まれたＳＳ中の有機物を分解する。そして、水質浄化材６の内部で有機物の分解が進行するにつれて、水質浄化材６内部は次第に嫌気状態となり、有機物は液状化して水質浄化材６の表面に滲み出てくる（図４（ｃ）参照）。ついで、この液状化した有機物（汚泥）は水質浄化材６から流出して下流へ移動し、その水質浄化材６の内部に空隙が生じる（図４（ｄ）参照）。これにより、水質浄化材６はもとの状態に復元する（図４（ａ）参照）。また、水質浄化材６から離脱した液状の有機物は次の好気ゾーンから嫌気ゾーンへの遷移ゾーンないし嫌気ゾーンへ流動して当該ゾーンに存在する水質浄化材６の内部に上記のごとく流離作用により取り込まれる。

遷移ゾーン及び嫌気ゾーンにある水質浄化材６においても内部に取り込まれたＳＳに対して、微生物による嫌気処理が行われ、主として還元性無機物質、例えば硫化水素やアンモニア態窒素などを分解することになる。したがって、遷移ゾーンや嫌気ゾーンにある水質浄化材６においても図４（ａ）〜（ｄ）のような状態の移行が繰り返し行われる。
このように、有機物分解槽２０の浄化部２３において、原水の流下中に好気・嫌気・還元等が多数回繰り返し行われるため、原水中に含まれる有機物並びに還元性無機物は最終的に水とガスに分解されて減量していき、有機汚泥は発生しない。そして、浄化水流出部２４内に流入する浄化水中に浮遊する微細固形物質は例えば、海岸の砂のごとく無臭で、色も黒くないものとなる。したがって、有機汚泥を発生しないので逆洗処理は全く必要としない。よって、対象の水域を効率よく、連続的かつ迅速に浄化することができる。しかも、原水の自然流下の過程で１工程で浄化することができる。この浄化時間つまり浄化部２３での原水滞留時間は汚濁度にもよるが、少なくとも３０分以上で、長くても３時間程度で浄化することができる。また、浄化部２３における曝気量、曝気間隔は散気管２７の弁制御により自由に調整することが可能である。

有機物分解槽２０で浄化された浄化水は、出側通水壁２６を流通し、浄化水流出部２４内に入り、その内部に設けられている堰２８を越えて溢流する。堰２８は落差が３０ｃｍ以上あるように設けてあるので、溢流水が落下する際に空気を取り込むことができ、浄化水のＤＯ（溶存酸素量）は３ｍｇ／リットル以上となる。つまり、このような落差を持つ堰２８を浄化水流出部２４内に設けることによってＤＯ回復機能を持たせ、たとえ浄化部２３での浄化水のＤＯが標準より少ない場合であっても一定値以上にＤＯを回復させることができる。
このようにして浄化された浄化水は対象水域に放流される。なお、浄化水は対象水域の下流側に放流することが望ましい。浄化すべき原水中になるべく浄化済みの水を取り込むことのないようにするためである。対象水域の流動が少ない場合にはプロペラ等で流動を発生させてその中に浄化水を放流するようにするとよい。
よって、このような有機物分解槽２０を使用することにより、例えば大量の海水を連続的かつ短時間に、しかも経済的な方法で効率よく浄化することができる。

次に、本発明の浮泥捕集手段の一例である浮泥捕集装置３について、さらに図５〜図８を参照して説明する。
浮泥捕集装置３は、前述したように、浮泥捕集作業時、例えば、ウインチ１０５及び係留ロープ１０６等により植物プランクトンの休眠胞子が沈降・浮遊している水底部に着底させて休眠胞子等の浮泥を捕集するようになっている。もちろん浮泥捕集装置３は複数浮体構造物１に装備してもよい。この浮泥捕集装置３は、図５に側面の一部を拡大して示すように、側面及び上面の一方または両方が多数の通水孔３２を有し、底面は平板からなる筐体３１を有する。筐体３１は、例えば八角形のような多角形体、または円筒体として形成される。通水孔３２の開口径としては、筐体３１内へ水が自由に出入りでき、植物プランクトンの休眠胞子を含む浮泥は通過し得るが、大きなごみや生物等は通過できないような大きさとする。ここでは、通水孔３２の開口径を１０ｍｍ角としているが、５〜３０ｍｍ、より好ましくは、１０〜２５ｍｍの角または円形とすることが好ましい。また、側面及び上面の一方または両方を上記のような開口径を有する網体で形成してもよい。
筐体３１の底面積は、浮泥処理量により、例えば、３ｍ²、５ｍ²、１０ｍ²等となっている。また、筐体３１内部の高さは２０〜１００ｃｍ程度であればよい。

この筐体３１内の中央部には、図６に示すように、水中モータ３３により駆動される回転軸３４が軸支される。回転軸３４は中空部３４１と、中空部３４１にそれぞれ連通する下部開口部３４２と上部開口部３４３とを有する。そして、吸引管３５が下部開口部３４２に連通するように回転軸３４に取り付けられ、また上部開口部３４３には外管３６内の環状溝３６１が対向するように回転軸３４が外管３６内に回転自在に挿通されている。また図６において、３６２は環状溝３６１に連通する取出口で、この取出口３６２にエルボ等の適当な接続具を介してホース、チューブ等の吸引配管１０７及びポンプ１０８が接続される（図２参照）。３６３は環状溝３６１の両側をシールするためのＯリングである。
回転軸３４に取り付けられた吸引管３５は、筐体３１の底面を掃くように底面に沿って回転するもので、例えば、合成樹脂でつくられており、底面に対向する吸引管３５の下半部には少なくとも１つの吸引口３５１が設けられている。吸引口３５１の形状は特に限定するものではないが、円形や長穴となっている。なお、３７は筐体３１の底板に設けられた回転軸３４の下部軸受部材である。

上記のように構成された浮泥捕集装置３を、例年赤潮やアオコなどが発生すると予測される水域で沈め水底部に着底させる。植物プランクトンの休眠胞子は、通常、水の流動の少ない閉鎖水域に沈降し浮遊しているので、休眠胞子や植物プランクトンの死骸などの浮泥が前述した流離の作用に基づき、筐体３１の側面あるいは上面の通水孔３２より自然に筐体３１内部へ入り集積してくる。ある程度の時間が経過した後、あるいは浮泥捕集中常時、水中モータ３３により回転軸３４及び吸引管３５をきわめてゆっくりと回転させるとともに、ポンプ１０８で吸引管３５内部を負圧にする。吸引管３５は吸引口３５１が筐体３１の底面上を掃くように回転するので、筐体３１底面上に集積された休眠胞子等の浮泥は吸引口３５１より吸引管３５内部に吸い込まれ、さらに回転軸３４の下部開口部３４２、中空部３４１、上部開口部３４３を経て外管３６内の環状溝３６１及び取出口３６２へと流通し、引き続き吸引配管１０７を通って浮体構造物１上の沈澱槽４１内に投入される。これにより、水域中に浮遊している休眠胞子を捕集・除去することができる。なお、休眠胞子の除去は休眠胞子の発芽前、通常、１１月頃から翌年の２月頃までの期間中に重点的に行えばよい。
よって、この浮泥捕集装置３により、赤潮やアオコなどの発生原因の一つとされている休眠胞子を積極的に捕集・除去することができるので、海洋等の汚染、悪臭の発生等を未然に防止することができる。

沈澱槽４１では、捕集された休眠胞子等の浮泥が沈降し濃縮され、上澄水は前記有機物分解槽２０の原水流入部２２に送られる。この濃縮された浮泥はさらに貯蔵槽４２に圧送され、ここで濃縮浮泥として一時的に貯蔵される。そして、この回収された濃縮浮泥は定期的に所定の集積場（例えば、海岸近辺に設けられた浮泥流出防止用の囲いのある区画水域）に投棄すればよい。やがて休眠胞子等は枯死し分解して水とガスとなって消失するため、水域系を汚染することはない。

次に、図９は、無酸素・貧酸素水塊を解消するための揚水手段５の説明図である。この揚水手段５は、水中ポンプ５１と吸引ホース５２により構成され、吸引ホース５２のホース先端開口部５３は少なくとも躍層部２０１より上層部に位置させる。もちろんホース５２先端を水面上またはその近傍に開口させてもよい。
無酸素・貧酸素水塊２００は、例えば海底の凹所や窪地など海水流動のほとんどない所に発生するため、そのような個所を重点的にねらって（無酸素・貧酸素水塊の発生場所はその水域では大概決まっており、また溶存酸素濃度を測定すればわかる）、水中ポンプ５１を投下し、無酸素・貧酸素水塊２００を形成する下層水を汲み上げ、吸引ホース５２先端から躍層部２０１よりも上層部に放出する。この下層水の放出により躍層部２０１より上層部では対流が引き起こされるため、周囲の溶存酸素を十分に含む上層水を巻き込み混合し、その結果、下層水の溶存酸素濃度が上がる。よって、無酸素・貧酸素水塊を簡単に解消することができ、青潮の発生を未然に防止することができる。

以上に述べた有機物分解手段２、浮泥捕集手段３（浮泥除去手段４を含む）、揚水手段５はそれぞれ単独で働かせることも可能であるが、これらのうち２つもしくはそれ以上を組み合わせて並行的もしくは総合的に実施することで、対象水域の水質を総合的かつ経済的に浄化することができる。

以下に、本発明の有機物分解槽の実施例について説明する。
実施例１．
水質浄化材６として、４号砕石を複数相互にエポキシ樹脂で接着し、直径約１０ｃｍの球状の砕石集合体に作製したものを用いた（図３の付記拡大図参照）。この砕石集合体の表面には、直径がほぼ１〜５ｃｍの開口部が多数形成されていた。次いで、幅１．０ｍ、長さ６．８ｍ、高さ１．２ｍの直方体の浄化槽（本体）に、浄化部底部に約５０ｃｍ間隔で散気管２７を１１本配設し、浄化部２３に上記の砕石集合体からなる水質浄化材を空隙率６０％で充填し、図３と同様な有機物分解槽２０を製作した。水質浄化材の充填した浄化部は長さが５ｍであり、実質的な浄化域容量は５．５０ｍ³であった。このように製作した有機物分解槽２０に、平均ＳＳ８５．１ｍｇ／リットル（変動４２．５〜１５１．２ｍｇ／リットル）、平均ＣＯＤ２１６ｍｇ／リットル、平均ＢＯＤ１２７．３ｍｇ／リットル（変動６４．２〜２０．３．７ｍｇ／リットル）、大腸菌１１９，２００個／ミリリットルの被処理汚濁水を、滞留時間１時間で平均流量２．２ｍ³／時（水質浄化材内部の空隙には汚濁水の流通が実質的にないため）を流通させ連続的に浄化処理した。また、浄化処理において、常時、散気管より曝気用空気を噴出した。曝気流量は汚濁水流量の１０倍の２２Ｎｍ³／時で曝気した。連続浄化処理を連続５ヶ月行った後に、引き続き約２４時間の連続浄化処理して得られた浄化水について水質検査を行った。その結果、浄化水は２４時間の平均値でＳＳ２４．５ｍｇ／リットル（除去率７１．２％）、ＣＯＤ４７．６ｍｇ／リットル、（除去率７８％）、ＢＯＤ２８．１ｍｇ／リットル（除去率７８．０％）、大腸菌１７，０００個／ミリリットル（除去率８６．０％）であった。

実施例２．
幅１．５ｍ、浄化部長さ５ｍ、高さ１．５ｍの直方体の浄化槽に、浄化部底部に約５０ｃｍ間隔で散気管を８本配設し、浄化部に上記の砕石集合体からなる水質浄化材を空隙率６０％で充填し、有機物分解槽２０を製作した。浄化域容量は２２．５ｍ³であり、浄化通水容量は９．０ｍ³であった。この有機物分解槽２０に、平均ＳＳ２８．８１ｍｇ／リットル（変動６．３〜６９．０ｍｇ／リットル）、平均ＣＯＤ８６．７ｍｇ／リットル、平均ＢＯＤ５０．９ｍｇ／リットル（変動７．５〜９３．５ｍｇ／リットル）、大腸菌１６８，８３３個／ミリリットルの被処理汚濁水を、滞留時間１時間で平均流量３．９ｍ³／時を流通させ連続的に浄化処理した。また、浄化処理において、常時、散気管より曝気用空気を噴出した。曝気流量は汚濁水流量の約５倍の２０Ｎｍ³／時で曝気した。連続浄化処理を連続５ヶ月行った後に、引き続き約２４時間の連続浄化処理して得られた浄化水について水質検査を行った。その結果、２４時間の平均値でＳＳ１．５ｍｇ／リットル（除去率９２．６％）、ＣＯＤ１７ｍｇ／リットル（除去率８０％）、ＢＯＤ１０ｍｇ／リットル（除去率８０％）、大腸菌５２個／ミリリットル（除去率９９．９％）であった

次に、本発明の浮泥捕集装置の実施例について説明する。
実施例３．
毎年のようにアオコの発生が見られる水域で、水深約１．５ｍの、藻が生えている水底部分に、図５〜図８に示した構造を有する浮泥捕集装置３を設置した。筐体３１の形状は一辺の長さが１５０ｃｍの正八角形体とし、高さは約５０ｃｍ、底面積は３ｍ²とした。また、筐体の側面及び上面には、１５×１５ｍｍの多数の通水孔３２を設けた厚さ２０ｍｍのプラスチック製パネルを用いた。回転軸３４に取り付けた吸引管３５は長さ約１６０ｃｍで、筐体の底板に相対する吸引管側面に３×２０ｍｍ程度の長穴の吸引口を多数設けた。この浮泥捕集装置を、１２月から翌年の２月にかけて、水底に１２０日間設置し、その後、吸引管を水中モータにより０．１ｒｐｍ／分の低速度で回転しながら吸引ポンプで筐体内部に集積している集積物を吸引、除去した。吸引除去された集積物について、顕微鏡で観察したところ、多数の休眠胞子の存在を確認できた。さらに、試験をした水域は、毎年、夏になるとアオコの発生が観察されていたが、その年の夏は、アオコが発生せず、休眠胞子の除去が植物プランクトンの異常増殖防止に効果があることを確認できた。

本発明の一実施形態における浮体式水域浄化処理装置の浄化処理フローを示す図。 浮体式水域浄化処理装置の概念図。 水質浄化材の拡大図とともに示す有機物分解槽の断面側面図。 水質浄化材の作用説明図。 側面の構造を一部拡大して示す浮泥捕集装置の斜視図。 浮泥捕集装置の要部の断面側面図。 図６のＡ−Ａ断面図。 図７のＢ−Ｂ断面図。 揚水手段の説明図。

符号の説明

１ 浮体構造物
２ 有機物分解手段
３ 浮泥捕集手段（浮泥捕集装置）
４ 浮泥除去手段
５ 揚水手段
６ 水質浄化材
２０ 有機物分解槽
２１ 槽本体
２２ 原水流入部
２３ 浄化部
２４ 浄化水流出部
２５ 入側通水壁
２６ 出側通水壁
２７ 散気管
２８ 堰
３１ 筐体
３２ 通水孔
３４ 回転軸
３５ 吸引管
５１ 水中ポンプ
５２ 吸引ホース
５３ ホース先端開口部
６１ 砕石
６２ 砕石集合体
６３ 開口部
１０７ 吸引配管
２００ 無酸素・貧酸素水塊
２０１ 躍層部

Claims (8)

1. 対象水域に係留される浮体構造物と、対象水域の原水を取り入れて処理槽内に充填された水質浄化材の間隙を流下させることにより原水中の有機物を分解して浄化水を対象水域に放流する有機物分解手段と、休眠胞子を含む浮泥を捕集する浮泥捕集手段と、捕集された浮泥を濃縮・回収する浮泥除去手段とを備えたことを特徴とする浮体式水域浄化処理装置。
2. 無酸素または貧酸素水塊を形成する下層水を汲み上げて躍層部より上層部に放出する揚水手段を更に具備することを特徴とする請求項１記載の浮体式水域浄化処理装置。
3. 前記有機物分解手段は、原水流入部及び浄化水流出部と、これらの間の領域内に水質浄化材が充填された浄化部とを有し、この浄化部を原水が流下することにより原水中の有機物を分解する有機物分解槽からなることを特徴とする請求項１または２記載の浮体式水域浄化処理装置。
4. 前記水質浄化材は、直径２０〜３０ｍｍの砕石を複数相互に接着して所定の総空隙率を有する直径７〜１０ｃｍの砕石集合体としたものであることを特徴とする請求項１または３記載の浮体式水域浄化処理装置。
5. 前記浮泥捕集手段は、側面及び上面の一方または両方が多数の通水孔を有し、底面が平板からなる筐体と、この筐体の前記底面に沿って回転する吸引管と、この吸引管に連通し、前記浮泥除去手段の沈澱槽に連絡する吸引配管とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の浮体式水域浄化処理装置。
6. 前記浮泥除去手段は、前記浮泥捕集手段から供給される浮泥を沈澱させ、上澄水を前記有機物分解手段に供給する沈澱槽と、沈澱した濃縮浮泥を貯蔵する貯蔵槽とを備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の浮体式水域浄化処理装置。
7. 前記浮体構造物は、鋼製箱形バージからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の浮体式水域浄化処理装置。
8. 前記浮体構造物は、移動式であることを特徴とする請求項７記載の浮体式水域浄化処理装置。
   

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