JP2007014952A - アオコによって汚染された水の浄化方法またはアオコによって水が汚染されるのを防止する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アオコによって汚染された水を浄化するか、またはアオコによって水が汚染されるのを防止する手段を提供する。
【解決手段】アオコによって汚染された水を浄化する方法またはアオコによって水が汚染されるのを防止する方法であって、浄化すべき水または汚染を防止すべき水に浸された一対の電極に直流電源から供給される直流電圧または交流電源から供給される交流電圧を印加することを特徴とする、前記浄化方法または防止方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、アオコによって汚染された水の浄化方法またはアオコによって水が汚染されるのを防止する方法に関するものである。

農業、漁業または工業のような産業で、またはビルや一般の家屋で種々の目的で水が蓄えられる水槽、貯水槽、例えばクーリングタワー、金魚、熱帯魚等の水棲動物を鑑賞や販売の目的で飼育するための水槽、魚介類や藻類等を養殖するための水槽や貯水池、飲料用、洗浄用、水泳用または消火用のプール、あるいは天然の池や湖沼もしくは人工的な池やダム等の場所に置かれている水には、所謂アオコと言われる藻類が一般に発生し易く、このアオコは単に水を濁らせるような見掛け上の汚染を引き起こすばかりでなく、水中の溶存酸素量を減少させて、その水の中に棲む魚等の動物を窒息死させるという問題があった。

このようなアオコによって汚染された水を浄化するか、またはアオコによって水が汚染されるのを防止するには、例えば、水面をかき混ぜる水車等の装置または適宜の攪拌用具を動かして、その水面から水中に酸素を混入させるか、あるいはエアーポンプのような空気導入装置によって空気を空中から水中へと送り込むという方法が従来考えられてきた。

しかしながら、このような方法では、酸素ばかりでなく、空気中の窒素も同時に送り込むことになって、却ってアオコの増殖を促すという問題があり、また、複雑な機構を具えた特別な装置や用具を必要とするばかりでなく、それらを操作するためのかなりの動力も必要となり、更に、上記の装置や用具は絶えず運動を伴う運転に曝されているために順調な運転状態が保持され難く、その運転を中断させないで長期間水の攪拌または空気の導入を続けるのは困難であるという問題があった。

それで、空気中の酸素と窒素が水中に多量に取り込まれることもなく、しかも上記のような装置や用具を必要としないで、アオコによって汚染された水の浄化にも、また、アオコによって水が汚染されるのを防止するのにも有効な手段の開発が望まれていた。

本発明者は、前述のような従来技術の状況に鑑みて種々研究を重ねた結果、
（１）アオコによって汚染された水またはアオコによって汚染されるのを防止すべき水に浸された一対の電極に直流電源から供給される直流電圧または交流電源から供給される交流電圧を印加すると、汚染されていた水が、例えば５〜１０日間のような非常に短い期間で完全に浄化され、また、アオコが未だ発生していない水では、それのアオコによる汚染が完全に防止されること、および

（２）前記一対の電極を複数個用いて、その各々の一対の電極に前記直流電圧または交流電圧のいずれかをそれぞれ印加すると、前記の浄化作用および防止作用が、前記一対の電極を１個用いた場合よりも増強されること、
を見出した。

本発明は、このような知見に基づいて発明されたもので、
１．アオコによって汚染された水を浄化する方法またはアオコによって水が汚染されるのを防止する方法であって、浄化すべき水または汚染を防止すべき水に浸された一対の電極に直流電源から供給される直流電圧または交流電源から供給される交流電圧を印加することを特徴とする、前記浄化方法または防止方法、

２．前記一対の電極が複数個用いられて、その各々の一対の電極に前記直流電圧または交流電圧のいずれかが印加される、前記１記載の浄化方法または防止方法、
に係わるものである。

本発明によれば、回転や水の攪拌等の運動を起こしたり、あるいは水中に絶えず空気を吹き込むための機構を含んだ格別な装置や用具を必要とすることなく、非常に簡単な手段、装置、操作および管理によって、アオコによって汚染された水を極めて効果的に浄化することも、また、アオコによって水が汚染されるのを極めて効果的に防止することもできる。

また、本発明によれば、回転や水の攪拌等の運動を起こすための機構を必要としないので、装置の故障や劣化が極めて起こり難く、その結果、安定した静かな運転を長期間にわたって容易に得ることができ、その上、消費する電力が極めて少なくて済み、しかも、比較的安全に、かつ静かに実施できるという利点も得られる。

更に、本発明によれば、後述のように、電極の種類、組合せ、形態、形状、寸法もしくは配置、または印加電圧の大きさ等を適宜変えることによって、様々な形状、大きさの水槽、プールまたは貯水池のような種々の容器、設備または場所等に貯えられている様々な量の水に対しても、所望の浄化または汚染防止の効果が速やかに得られる。

本発明を実施するための幾つかの形態を図で示して説明すれば、例えば、次のようになる。
図１は、アオコによって汚染された水またはアオコによって汚染されるおそれのある水Ｗが水槽１の中に入れられていて、その汚染された水を浄化したり、あるいはその汚染されるおそれのある水がアオコによって汚染されるのを防止する場合に、これらの水に対して適用される本発明の実施形態の一例を示す一部縦断側面図である。

図面の図１において、水槽１の中にある水Ｗには一対の電極２，３が浸され、これらの電極２，３には直流電源または交流電源４からそれぞれ供給される直流電圧または交流電圧が導線５を介して印加される。

一般に、電極に対して直流電圧を供給するための直流電源としては、様々な用途のために安定した直流電圧を供給するために従来使われてきた直流電源を用いることができ、例えば、乾電池または蓄電池のような種々の電池、あるいは、一般の交流から安定した所望の直流電圧を供給するための電源装置、例えば、トランス、整流器、平滑コンデンサーおよび出力安定化回路で構成されている直流安定化電源を適宜用いることができ、このような直流安定化電源としては、種々のタイプのものが現在市販されている。

交流電源としては、産業用または家庭用等の広範囲の用途のために普通電力会社から商業的に供給される交流電源等を用いることができる。

電極の材料としては、十分な導電性を具えているならば、一般にどのような材料でも用いることができるが、本発明で使用される場合のような、水に浸されて直流電圧がかけられるような環境下にあっても錆びたり、あるいは有毒な成分を生じるようなことがない化学的に安定した材料が好ましく用いられ、このような材料としては、例えば、炭素、ステンレス鋼またはチタンもしくはチタン鍍金が施された金属板が挙げられる。

例えば、上記の炭素およびステンレス鋼が電極の材料として用いられる場合には、一対の電極の両方を互いに同じ材料としても、また、異なる材料としてもよく、また、直流電源を用いて一対の電極の材料を異なるものとする場合には、その電源のプラス側の電極材料を炭素とし、そしてマイナス側の電極材料をステンレス鋼とするのが好ましい。

炭素電極としては、例えば、木炭、ピッチのような炭素質材料または炭素に富む有機物を焼き固めるかまたは焼結したもの等を用いることができ、一般に種々の電池で使われる炭素電極または電解用の炭素電極等も用いることができる。

電極は一般に棒状または板状の形で使用されるが、この電極の形状はこれらに限られることなく、その他の様々な形状、例えば網状または格子状を呈していてもよく、電極の大きさも、処理される水の量に応じて適宜変更するのが一般に好ましい。

電極はまた、同種または異種の材料を様々に組み合わせたり、あるいは複合させたりしてもよい。
このようなものの一つの例としては、ステンレス鋼製のネットの中に粒状または塊状の炭素材料が詰め込まれているものが挙げられる。炭素およびステンレス鋼以外の材料であっても、この材料が炭素またはステンレス鋼のように電極材料として好ましい特性を有するものであるならば、勿論、このような材料も上記のような形状または形態として利用することができる。

本発明はまた、図１のように一対の電極を１個用いる代わりに、この一対の電極を複数個用いてもよく、その場合にこれらの各々の電極には、複数個の直流電源または交流電源からそれぞれ供給される直流電圧または交流電圧のいずれかがそれぞれ印加される。

このように一対の電極が複数個用いられる場合、それぞれの一対の電極には１個または２個以上の電源によって電圧を印加してよく、そしてまたこの１個または２個以上の電源は直流電源、交流電源またはこの両者を組み合わせたものであってもよい。

２個の電源と一対の電極が２個用いられる場合の一例が図面の図２に示されており、図２において水槽１の中にある水Ｗには一対の電極２，３と、もう一個の一対の電極２’，３’とが浸され、これらの一対の電極２，３および２’，３’には、別々の２個の電源４および４’からそれぞれ導線５および５’を介して供給される直流電圧または交流電圧が印加される。電源４と４’とは同一種の電源でも、あるいは別種の電源、すなわち一方が直流電源で、他方が交流電源であってもよく、また、本発明においてはこれらの一対の電極２，３および２’，３’に加えて更に一対の電極を同様に１個以上設けても、あるいはこれらの２個の電源４および４’に加えて更に１個以上の電源を同様に１個以上設けてもよい。

このように電源および一対の電極の一方または双方が複数個用いられる場合には、一対の電極と電源とは必ずしも１対１の数で対応している必要はなく、複数個の電源と複数個の一対の電極とは、それらのうちの幾つかが、１個の電源と複数個の一対の電極とが互いに接続している関係にあってもよいが、一般に一対の電極と電源とは１対１に対応して個々別々に接続し、それらの数は互いに同一であるのが好ましい。

本発明において適用される直流電圧および交流電圧は極く低い値で十分であり、例えば１０Ｌ（リットル）〜５０Ｌ程度の量の水に対しては一般に１．５Ｖ（ボルト）〜１２Ｖくらいの電圧で十分であり、また、例えば、２ｔ（トン）〜１０ｔ程度の量の水に対しては一般に６Ｖ（ボルト）〜１２Ｖ位の電圧で十分である。

一対の電極が複数個用いられる場合には、それぞれの一対の電極にかかる電圧の大きさは異なっているのが一般に好ましく、例えば、一対の電極が２個使用される場合には、一方の一組の電極にかける電圧を、例えば６Ｖに、そして他方の一組の電極にかける電圧を、例えば１２Ｖのようにするのが好ましい。

上記のような低い電圧が採用される本発明が実施される場合には、図１に示されるように導線５の途中に設けられた通常の電流計６（例えば精度２５ｍＡ）では、一般にこの導線５に流れる電流が検出されることがない。すなわち、本発明が実施される場合には、一般に、上記の電流計６で検出されるほどの大きい電流が２つの電極２と３との間に流れることがない。

このように、一般に、電流計で検出されるほどの大きい電流が２つの電極の間に流れないという点が本発明の重要な特徴であって、本発明では、一般に、このような特徴を示すように印加電圧の値並びに電極の材料、形状、大きさおよび配置等が、水の量などの条件に応じて適宜選択される。

したがって、本発明は、その実施に伴って消費される消費電力は極めて少なくて済み、したがって電気的な面から見ても本発明は極めて安全に実施できるという特徴を具えている。それで、例えば、魚などの生き物を飼育している水槽で本発明を実施しても、その生き物に有害な作用が及ぶということがない。

本発明によって奏する効果は単なる目視による観察によっても簡単に確認することができるが、僅かな変化までも観察する必要がある場合には、浄化または汚染の程度を確認するために、例えば、市販の透視度計等の測定器具を利用してもよい。

ついで、実施例を参照して本発明を説明するが、本発明は勿論この実施例によって限定されない。
実施例１

約６０Ｌの水道水を入れた縦６０ｃｍ×横３０ｃｍ×高さ４５ｃｍの寸法を有する直方形のガラス製水槽を用意し、そしてこの水の中に、太さ約２ｃｍ×長さ約１２ｃｍの円柱状の備長炭と縦２０ｃｍ×横５ｃｍ×厚さ２ｍｍの寸法を有するステンレス鋼製の板とを、互いに約３０ｃｍの間隔をあけて双方の電極の頭の部分を約２ｃｍ位水の上に出した状態にして、ほぼ垂直に、かつ平行させた状態で浸した。

ついで、前記備長炭の頂部に１．５Ｖの単１乾電池の陽極側を導線で接続する一方、その陰極側に前記ステンレス鋼製の板の頂部を導線で接続することによって、これらの電極に１．５Ｖの直流電圧を印加した。

このようにして、水の中に浸された２つの電極に１．５Ｖの直流電圧を印加したまま温室内の室温（大体１６℃〜３２℃位の温度）で１６日間放置したところ、アオコの発生は全く観察されず、水は最初の頃と同様に透明のままであった。
以上の実験中、導線の途中に設けられた電流計（精度２５ｍＡ）の針はゼロを示したままで動かなかった。
比較例１

上記の実施例１と比較するために、この実施例１の開始の時点に合わせて、実施例１で使用したのと同じ大きさの同様な水槽にやはり約６０Ｌの水道水を入れて、上記の温室内で実施例１の水槽の傍に置くことによって、この水槽も上記の室温（大体１４℃〜２８℃位の温度）に同時に曝したまま同じく９日間放置したところ、実験開始後４日目頃から水が次第に濁り始めて、時間が経つにつれて水が緑色を帯びるようになり、そして９日目の最終日には水槽全体が濃い緑色と灰色の微細な浮遊物によって著しく不透明になった。
以上の２つの実験の結果によれば、本発明が水槽中の水にアオコが発生するのを極めて効果的に抑制することが判った。
実施例２

縦２ｍ×横２ｍ×高さ約１．５ｍの寸法を有するコンクリート製の貯水槽に貯えられている約６ｔの水がアオコによって著しく汚染されていたので、この水を本発明によって浄化する目的で次の実験を実施した。
太さ約３ｃｍ×長さ約２０ｃｍの円柱状の備長炭と縦６０ｃｍ×横３０ｃｍ×厚さ２ｍｍの寸法を有するステンレス鋼製の板とを、互いに約２ｍの間隔をあけて双方の電極の頭の部分を約６ｃｍ位水の上に出した状態にして、ほぼ垂直に、かつ平行させた状態で浸した。

ついで、交流を直流に変換するための直流電源として市販の直流安定化電源を用いて、そのプラス側を導線で前記備長炭の頂部に接続する一方、そのマイナス側を同じく導線で前記ステンレス鋼製の板の頂部に接続することによって、これらの電極に１２Ｖの直流電圧を印加した。

このようにして、水の中に浸された２つの電極に１２Ｖの直流電圧を印加したまま屋外の気温（大体１０℃〜２４℃位の温度）で放置したところ、アオコによる緑色と水の濁りは実験開始後３日目当たりから次第に消え始めて、それらの色と濁りは急速に薄らぎ、７日目頃にはその色も濁りも完全に消え失せて、この貯水槽から掬い取ってガラスの容器に移した水は完全に透明な状態にあって、僅かな濁りや浮遊物も観察されなかった。
以上の実験中、導線の途中に設けられた電流計（精度２５ｍＡ）の針はゼロを示したままで動かなかった。
実施例３

実施例１の実験における電源を１２Ｖの交流電源に替えて、その他の条件は実施例１と同一にして実験を繰り返したところ、実施例１の場合と同様な結果が得られた。
実施例４

図２に示されるような２つの電源と２組の電極を設け、その電源として１．５Ｖと３Ｖの直流電源を用いて、その他の条件は実施例３と同一にして実験を繰り返したところ、９か月経過してもアオコの発生は完全に抑えられ、水槽の水は汲み立ての水と全く変わらない無職透明な状態を保っており、２組の電極を設けた場合の方がアオコによる汚染がより一層効果的に防止されることが確認された。
実施例５

実施例４における１．５Ｖと３Ｖの直流電源の替わりに、３Ｖと６Ｖの交流電源を用いてその他の条件は実施例４と同一にして実験を繰り返したところ、実施例４の場合と同様な結果が得られた。
実施例６

図２で示されるように、２つの交流電源と２組の電極を設け、その印加電圧を３Ｖおよび９Ｖとし、その他の条件は実施例２と同一にして実験を繰り返したところ、アオコによって汚染された水は６日後に完全に透明な状態になり、実施例２の場合よりも水野浄化が速やかに進んだことが判った。

以上の実験によって、本発明が貯水槽でアオコが発生するのを長期間にわたって極めて効果的に抑制し、またアオコによって汚染された水を短期間で極めて効果的に浄化することが実証された。

以上述べたことから明らかなように、本発明は非常に広範囲にわたり様々な水に対して適用することができ、例えば、農業、漁業または工業のような産業で、またはビルや一般の家屋で種々の目的で水が蓄えられる水槽、貯水槽、例えばクーリングタワー、金魚、熱帯魚等の水棲動物を鑑賞や販売の目的で飼育するための水槽、魚介類や藻類等を養殖するための水槽や貯水池、飲料用、洗浄用、水泳用または消火用のプール、あるいは天然の池や湖沼もしくは人工的な池やダム等の場所にある水がアオコによって汚染され易いか、またはアオコによって汚染される可能性がある場合に、これらの水に対して便利に利用することができる。

本発明の実施の形態の一例を示す一部縦断側面図である。 本発明の別の実施の形態の一例を示す一部縦断側面図である。

符号の説明

１ ・・・・・水槽
２，３，２’，３’ ・・・・・電極
４，４’ ・・・・・電源
５，５’ ・・・・・導線
６ ・・・・・電流計
Ｗ ・・・・・水

Claims (4)

1. アオコによって汚染された水を浄化する方法またはアオコによって水が汚染されるのを防止する方法であって、浄化すべき水または汚染を防止すべき水に浸された一対の電極に直流電源から供給される直流電圧または交流電源から供給される交流電圧を印加することを特徴とする、前記浄化方法または防止方法。
2. 前記一対の電極が複数個用いられて、その各々の一対の電極に前記直流電圧または前記交流電圧のいずれかがそれぞれ印加される、請求項１記載の浄化方法または防止方法。
3. 複数個の前記一対の電極のそれぞれに互いに異なる大きさの電圧が印加される、請求項１または２に記載された浄化方法または防止方法。
4. 前記電極の材料として炭素またはステンレス鋼が用いられる、請求項１ないし３のいずれかに記載された浄化方法または防止方法。

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