JP2012223748A - 水浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】 エビ等の魚介類の養殖場で、その問題となるのは、エビ等の魚介類が排泄する糞尿や、投与するえさ等が沈澱し汚泥となることである。
その結果、水は窒素、リン等が含有度が上がり、水中の酸素が不足し、エビ等の魚介類の生息を妨げていた。 従って、汚泥の除去と水質浄化が必要とされていた。
【解決手段】 水域の水底には、水生植物Ａ等が存在しており、それらの周囲には、藻等の生成物Ｂが生育して、プランクトンや、魚介類Ｃの餌となる生成物Ｂが存在している水域の富栄養水Ｄを取出し、流水桝に流し、前記流水桝の中に生育した水辺植物Ｅの間を富栄養水Ｄを通過させることにより、水辺植物Ｅの浄化機能により、富栄養水Ｄを浄化し、再度水域に循環することを特徴とする水浄化システムを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水浄化システムに関する。

従来より、淡水、海水の浄化方法としては、水中の有機物を酸化分解する方法が主体となっていたが、分解産物である窒素や、リンがプランクトンの大発生の原因となるため、現在問題となっている富栄養水の浄化方法としては利用できないことが解ってきている。

これらの問題点を解決する方法として、「特公平３−４６２００」による有価植物栽培による浄化システムが提案されている。本発明は、この「特公平３−４６２００」を更に探求し、現実的な実施技術を改良し、開発したものである。

特公平３−４６２００

本発明は、特に魚介類養殖場の水が富栄養化し養殖場を劣化するのを防止し、養殖場を持続可能にするためのシステムである。
自然力を活用して生態系生命の連還システムを利用する画期的な水浄化システムを提供するものである。
本発明は、淡水系、又は海水系、又は汽水系における浄化のいずれも可能にするものである。

特にエビ等の魚介類の養殖場で、その問題となるのは、エビ等の魚介類が排泄する糞尿や、投与するえさ等が沈澱し汚泥となることである。
その結果、水は窒素、リン等の含有度が上がり、水中の酸素が不足し、エビ等の魚介類の生育を妨げており、汚泥の除去と水質浄化が必要とされていた。

エビ等の魚介類は、淡水域と海水域が混ざり合う「汽水（Ｂｒａｃｋｉｓｈ Ｗａｔｅｒ）域」においてプランクトン等が発生することにより、それを好んで生育することが多い。
亜熱帯から熱帯においては、「汽水域」に、マングローブ林が成立することが多く、現在問題となっているマングローブ林を伐採し、エビ等の魚貝類の養殖場としてしまうことが、環境破壊問題となってきている。
本発明はその養魚場等の機能を持続可能に浄化し、マングローブ林の伐採をなくすことを可能にするものである。

加えて、「植生浄化法」と呼ばれる水辺植物が生育のため窒素や燐を吸収し水の浄化を行うシステムにより、現実的な安価な装置で浄化を可能にした構成を提供するものである。

閉鎖系、又は半閉鎖系の淡水、又は海水、又は汽水域の水域１において、
水域１の水底には、水生植物Ａ等が存在しており、それらの周囲には、藻等の生成物Ｂが生育して、プランクトンや、魚介類Ｃの餌となる生成物Ｂが存在している水域の富栄養水Ｄを取出し、流水桝１１に流し、前記流水桝の中に生育した水辺植物Ｅの間を富栄養水Ｄを通過させることにより、水辺植物Ｅの浄化機能により、富栄養水Ｄを浄化し、再度水域１に循環することを特徴とする水浄化システムを提供する。

閉鎖系、又は半閉鎖系の海水、又は汽水域の水域１において、
水域１の水底には、水生植物Ａ等が存在しており、それらの周囲には、藻等の生成物Ｂが生育して、プランクトンや、魚介類Ｃの餌となる生成物Ｂが存在している水域の富栄養水Ｄを取出し、流水桝１１に流し、
流水桝の中に生育した海水、又は汽水域向けのアツケシ草、長命草、シチメンソウ、イソホウキギ、アイシン、シオクグ、ウラギク、ハマサジ、シバナ、ハママツナ、ハマアサザ、ツルナ、チャイボ、ハマボウ、オカヒジキ等の水辺植物Ｅの間を、富栄養水Ｄを通過させることにより、水辺植物Ｅの浄化機能により、富栄養水Ｄを浄化し、再度水域１に循環することを特徴とする水浄化システムを提供する。

水域１において、その水底の土壌２に、パイプ等の支持柱が、打ち込まれており、支持柱は、土壌中に沈まないように、沈下防止具が設けられており、支持柱の上部は、梁に対しクランプ等の固定具で相互に結合されており、対角状に設けたワイヤー等の結合材により結合されており、調節具を介して、強固な構造体として構成されており、その上部に、前記流水桝が設置されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の水浄化システムを提供する。

流水桝の流水量は、流水桝の平面積１平方メートル当たり「２．０から６トン／日」となるように断面、及び傾斜等が調整されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２、又は請求項３記載の水浄化システムを提供する。

前記流水桝の下には、中空の容器や、軽量の合成樹脂、又は木材、又は中空のアルミ等の金属で構成された浮き体が、水面に自在に浮くことにより水位を考慮せず流水桝の設置をすることができることを特徴とする請求項１、又は請求項２、又は請求項３、又は請求項４記載の水浄化システムを提供する。

（１）水域１は、養殖場として、淡水、又は海水、又は汽水域として構成され、餌や魚介類の排泄物により富栄養化した水を取出し、流水桝１１の中に流すと、窒素とリンは、肥料となり、水辺植物Ｅが吸収する「植生浄化」が行われ、浄化された水を、再び水域１に循環することにより、魚介類Ｃに好ましい状態とすることができる。
（２）水域１の上に簡単な組合わせにより設置した強固な構造体９で、流水桝１１を支持することで、少ない面積で効率よく構成され、簡単で安価な構造で水浄化システムを提供できる。
（３）亜熱帯から熱帯においては、「汽水域」に、マングローブ林が成立することが多く、マングローブ林を伐採し、エビ等の魚貝類の養殖場としてしまうことが、環境破壊問題となってきており、本発明はその養魚場等の機能を持続可能に浄化し、マングローブ林の伐採をなくすことができる。
（４）図６に示す別の実施例では、流水桝１１は、浮上式となっており、水域１の水面高さに応じて、上下できるよう構成されているため、浮き体２０が、水面に自在に浮くため、水位を考慮せず流水桝１１の設置をすることができる。

本発明の実施例の全体断面図である。 図１の全体断面図である。 図１の拡大断面模式図である。 流水桝１１の別の配置を示す断面図である。 図４の実施例の全体平面図である。 浮上式の実施例を示す断面図である。 図６のＹ−Ｙ断面図である。 流水桝１１の別の形態を示す断面図である。

本発明は、特に魚介類養殖場の水が富栄養化し、養殖場が劣化するのを防止し、養殖場を持続可能にするためのシステムであって、自然の生態系生命連鎖を利用する画期的な水浄化システムを提供するものである。

なお、本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一つの実施例の全体断面図である。
閉鎖系、又は半閉鎖系の淡水、又は海水、又は汽水域の水域１において、
その水底の土壌２に、パイプ等の支持柱３が、小型の杭打ち機等により、打ち込まれている。

支持柱３は、土壌中に沈まないように、沈下防止具４が設けられており、沈下防止具４の上部にはクランプ等の固定具５が設けられており、沈下防止具４により沈下しないように構成されている。
支持柱３の上部は、パイプ等の梁６に対し、クランプ等の固定具５で相互に結合されている。
それぞれの支持柱３は、対角状にワイヤーやロッド、ロープ等である結合材７により結合されており、その張力はターンバックル等の調節具８を介して、強固な構造体９として構成されている。

構造体９の上部には、必要に応じ支持板１０が設けられ、更にその上に流水桝１１が設置されている。
寸法的には、支持柱３の土壌２への打込み深さは、５００ｍｍから２，０００ｍｍ位であり、土質や水流により調整される。
土壌２から水面までの高さは、１，０００ｍｍから２，０００ｍｍ位が望ましい。
支持柱は、相当直径３０ｍｍφから１００ｍｍφのパイプやロッドで構成される。

図２は、本発明の図１の全体平面図である。
図３は、本発明の図１の拡大断面模式図である。

図３に示すように、水域１は、エビ等の魚介類の養殖場となることが多い。特に汽水域においては、プランクトンが発生しやすい。
水域１の水底の土壌２には、水生植物Ａ等が存在しており、それらの周囲には、藻等の生成物Ｂが生育して、ミミズや微小生物の餌となり、そのミミズや微小生物や、プランクトンが、エビや魚や貝類の魚介類Ｃの餌となる。これら魚介類Ｃの排泄物が、汚泥となり、水域１の水は、富栄養水Ｄとなる。
その水域１は、養殖場として、閉鎖系、又は半閉鎖系の淡水、又は海水、又は汽水域として構成される。
養殖の経過により、富栄養化すると浄化する必要があり、魚介類Ｃの養殖の妨げとなってくる。
この富栄養水Ｄを取出し、流水桝１１の中に植え込んだ水辺植物Ｅの間を流すと、窒素とリンは、肥料として水辺植物Ｅが吸収する「植生浄化」が行われるのである。浄化された水を、再び水域１に循環することにより、魚介類Ｃに好ましい状態とすることができる。
この生態系の生命連鎖を利用し、それを効率よく達成したのが本発明である。

水域１の一部には、吸水管１２が浸漬され、電動ポンプ１３等により、富栄養水Ｄが吸い上げられ、流水桝１１の給水溝１４に分配管１５を介して供給される。
その富栄養水Ｄは、流水桝１１の一端より調節堰１６の間を流れて、植生域に流れてくる。調節堰１６は、固定しても、移動可能でも良い。
流水桝１１は、コンクリート、又は合成樹脂、又は金属等の材料で形成される。
流速が速すぎると、水辺植物Ｅが、流れてしまうため、流水桝１１の底に、適切に設けられた流れ止め部１７により、水辺植物Ｅが、流れ去るのを防止している。
また、流水桝１１の底には、腐葉土等１８が敷き込められ、水辺植物Ｅの生育を助け、それも流れ防止効果を発揮する。

流水桝１１の寸法構成は、先行特許文献「特公平３−４６２００」に示す如く、水深が、２０ｍｍから２００ｍｍとなるように構成される。この水深は、水辺植物Ｅの根の実質的部分が水面下にあり、かつ根が、水路底に完全に達するよう水辺植物Ｅの種類により調整される。
流水桝１１での流速は水辺植物Ｅが流されることのないよう、一般的には６ｍ／時〜６０ｍ／時に水辺植物Ｅに応じ選択される。

本発明での最も重要なパラメータは、流水量である。
流水桝１１の平面積の１平方メートル当たり「２．０から６トン／日」となるように断面、及び傾斜等が調整されている。
流水桝１１の幅は自由に選べる。
又流水桝１１の長さは１０〜２０メートルに構成される。これは長すぎると、植生の浄化能力が低下することと、前述の酸素の供給のための段差を形成することである。
流水桝１１の下流の端部は解放されており、水域１に循環される。
その時に落差により水は空気と混合され、水域１に酸素を供給するのである。

前述のごとく、水域１は、養殖場として、閉鎖系、又は半閉鎖系の淡水、又は海水、又は汽水域として構成され、餌や魚介類の排泄物により富栄養化した富栄養水Ｄを取出し、流水桝１１の中に植え込んだ水辺植物Ｅの間を流すと、窒素とリンは、肥料となり、水辺植物Ｅが吸収する「植生浄化」が行われるのである。
浄化された水を、再び水域１に循環することにより、魚介類Ｃに好ましい状態とすることができる。
水域１の上に簡単な組合わせにより設置した構造体９で、流水桝１１を支持することで、少ない面積で効率よく構成することで、簡単な安価な構造で水浄化システムを提供できるのである。

水辺植物Ｅは、淡水向け、又は海水向け、又は汽水域向けと水域に応じて適切な種類が選択される。
淡水向けにおいては、クレソン、クウシンサイ、ミント、セリ、ホテイアオイ、オオフサモ、カラー、ポンテデリア、忘れな草、キショウブ、ミソハギ、ルイジアナ・アヤメ等が用いられる。

その実施例としては、先行特許文献「特公平３−４６２００」に示す「クレソン」及び「クウシンサイ」の例示の通りである。
雑草の種が流され生育しない効果や、水生昆虫の幼虫・成虫を蜘蛛が除去する効果、又ドジョウが、生育する生物を餌として生育し富栄養化を助ける効果、微生物が、病原菌の発生を防ぐ効果等も、先行文献の通りである。

本発明は、それらで得られた効果を延用し、その水浄化効果と有価植物の生成効果を、海水向け、汽水域向けに応用したことに大きな特徴を持つものである。

海水向け、又は汽水域向けの水辺植物Ｅの場合は、アツケシ草、長命草、シチメンソウ、イソホウキギ、アイシン、シオクグ、ウラギク、ハマサジ、シバナ、ハママツナ、ハマアサザ、ツルナ、チャイボ、ハマボウ、オカヒジキ等が選定される。
又、クレソン等の陸生植物の一部においては、海水又は汽水域に耐える品種も確認されている。

前述のごとく、亜熱帯から熱帯においては、「汽水域」に、マングローブ林が成立することが多く、マングローブ林を伐採し、エビ等の魚貝類の養殖場としてしまうことが、大きな環境破壊問題となってきている。
特に日本国民が、エビを大量に消費すると言われており各国の非難の的となっているのである。
本発明はその養魚場等の機能を持続可能に浄化し、マングローブ林の伐採をなくすことができることが最も環境破壊に寄与する効果があるのである。

又、これらの水辺植物Ｅは、食用や、観賞用に供することができる品種であり、別のコスト・メリットを発揮することができる。

図４は、流水桝１１の別の配置を示す断面図である。
図４に示す如く、流水桝１１は地上の土壌２の上に配置されている。
これは養殖場と流水桝１１の配置に必要な面積が十分ある場合の配置であり、構造体９が不要となるため、更に建設費を安価にすることができる。
図５は、図４の実施例の全体平面図である。

又、図６、図７は浮上式の実施例を示すものである。
流水桝１１は、浮上式となっており、水域１の水面高さに応じて、上下できるよう構成されている。
流水桝１１の下には、両端に蓋をしたパイプ等の中空の容器や、軽量の合成樹脂、又は木材、又は中空のアルミ等の金属で構成された浮き体２０が、固定横梁２１を介して、Ｕ字型ボルト等の固定具２２で、強固に取付けられている。

このような構成では浮き体２０が、水面に自在に浮くため、水位の変化を考慮せず流水桝１１の設置をすることができる。浮上する距離は、前述の生態系の機能を損なわない距離に調節されるのは当然である。
又、構造体９、及び浮き体２０、流水桝１１が、波により移動しない様繋留具２３により固定されている。

寸法的には、浮き体の直径、断面寸法は自由に選べるが、相当外径が１００ｍｍφ〜３００ｍｍφの範囲が好ましい。
又本実施例の浮上式では、流水桝１１は、軽量な発泡ウレタン等の合成樹脂、又は木材等が好ましい。
図７は、図６のＹ−Ｙ断面図である。幅寸法は、強度と水域１に合わせて自由に設定できる。

図８は、流水桝１１の別の形態を示す断面図である。
本実施例においては、流水桝１１の中間部に、段差部２４を設けている。この構成では、段差部２４により水が滝状に流れることにより、空気と混合され、酸素が多く供給できるため、魚介類Ｃの生育に好ましくなる。

本発明の活用例としては、以上説明したように、植生浄化により、安価な設備で、水浄化システムを設置でき、更にマングローブ林の伐採を止めることにより、地球温暖化問題に大きく貢献できると共に、新商品による産業の発展に貢献できる、きわめて実用的な発明である。

Ａ 水生植物
Ｂ 藻等の生成物
Ｃ 魚介類
Ｄ 富栄養水
Ｅ 水辺植物
１ 水域
２ 土壌
３ 支持柱
４ 沈下防止具
５ 固定具
６ 梁
７ 結合材
８ 調節具
９ 構造体
１０ 支持板
１１ 流水桝
１２ 吸水管
１３ 電動ポンプ
１４ 給水溝
１５ 分配管
１６ 調節堰
１７ 流れ止め部
１８ 腐葉土等
２０ 浮き体
２１ 固定横梁
２２ 固定具
２３ 繋留具
２４ 段差部

Claims (5)

1. 閉鎖系、又は半閉鎖系の淡水、又は海水、又は汽水域の水域１において、
   水域１の水底には、水生植物Ａ等が存在しており、それらの周囲には、藻等の生成物Ｂが生育して、プランクトンや、魚介類Ｃの餌となる生成物Ｂが存在している水域の富栄養水Ｄを取出し、流水桝１１に流し、前記流水桝の中に生育した水辺植物Ｅの間を富栄養水Ｄを通過させることにより、水辺植物Ｅの浄化機能により、富栄養水Ｄを浄化し、再度水域１に循環することを特徴とする水浄化システム。
2. 閉鎖系、又は半閉鎖系の海水、又は汽水域の水域１において、
   水域１の水底には、水生植物Ａ等が存在しており、それらの周囲には、藻等の生成物Ｂが生育して、プランクトンや、魚介類Ｃの餌となる生成物Ｂが存在している水域の富栄養水Ｄを取出し、流水桝１１に流し、
   流水桝の中に生育した海水、又は汽水域向けのアツケシ草、長命草、シチメンソウ、イソホウキギ、アイシン、シオクグ、ウラギク、ハマサジ、シバナ、ハママツナ、ハマアサザ、ツルナ、チャイボ、ハマボウ、オカヒジキ等の水辺植物Ｅの間を、富栄養水Ｄを通過させることにより、水辺植物Ｅの浄化機能により、富栄養水Ｄを浄化し、再度水域１に循環することを特徴とする水浄化システム。
3. 水域１において、その水底の土壌２に、パイプ等の支持柱が、打ち込まれており、支持柱は、土壌中に沈まないように、沈下防止具が設けられており、支持柱の上部は、梁に対しクランプ等の固定具で相互に結合されており、対角状に設けたワイヤー等の結合材により結合されており、調節具を介して、強固な構造体として構成されており、その上部に、前記流水桝が設置されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の水浄化システム。
4. 流水桝の流水量は、流水桝の平面積１平方メートル当たり「２．０から６トン／日」となるように断面、及び傾斜等が調整されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２、又は請求項３記載の水浄化システム。
5. 前記流水桝の下には、中空の容器や、軽量の合成樹脂、又は木材、又は中空のアルミ等の金属で構成された浮き体が、水面に自在に浮くことにより水位を考慮せず流水桝の設置をすることができることを特徴とする請求項１、又は請求項２、又は請求項３、又は請求項４記載の水浄化システム。

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