JP2016077206A - 藻類への栄養供給用の資材、及び、藻類への栄養供給用のシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ケイ酸カルシウム系材料とリンとの反応生成物を含む粉粒状物からなる藻類4への栄養供給用の資材。上記粉粒状物中のリンの含有率は、酸化物(P2O5)換算で、好ましくは5〜30質量%である。藻類4への栄養供給用の資材を、通水性を有する部分を備えた袋に収容してなる栄養供給体2と、藻類保持体3と、浮力付与体5を含む藻類4への栄養供給用のシステム。
【選択図】図1
Description
近年、日本の沿岸各地において、藻場が衰退あるいは消失する磯焼けと呼ばれる現象が進行している。磯焼けの原因は、場所や地域によって異なり、また、複数の要因によって生じる場合もあることから、一般化して説明することは難しいが、主な要因として、温暖化による海水温の上昇に伴う生態系の変化;海中のリンおよび窒素等の栄養塩の不足;ウニや魚類等による食害;沿岸や流域の改変による海水の流動性の低下等が挙げられる。
しかし、下水、し尿、及び産業排水が高度に処理されるようになった結果、河川や海に流入するリン及び窒素等の栄養塩の量が減少し、さらには、護岸工事、森林伐採、及び耕作地の減少等によって陸上からの栄養塩の流入量も減少するようになったため、海中の栄養塩の濃度が著しく低下し、磯焼けの大きな要因となっていると考えられている。
そこで、本発明は、簡易に設置が可能であり、使用後に残渣がほとんど残らない藻類への栄養供給用の資材を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[9]を提供するものである。
[1] ケイ酸カルシウム系材料とリンとの反応生成物を含む粉粒状物からなることを特徴とする藻類への栄養供給用の資材。
[2] 上記粉粒状物中のリンの含有率が、酸化物(P2O5)換算で、5〜30質量%である前記[1]に記載の藻類への栄養供給用の資材。
[3] 前記[1]又は[2]に記載の藻類への栄養供給用の資材を、通水性を有する部分を備えた袋に収容してなる栄養供給体を含むことを特徴とする藻類への栄養供給用のシステム。
[4] 藻類を付着させて生育させるための藻類保持体を含み、かつ、上記藻類保持体に上記栄養供給体を当接または近傍に配設してなる前記[3]に記載の藻類への栄養供給用のシステム。
[5] 上記藻類保持体および上記栄養供給体が、浮力付与体と共に、水面またはその近傍に配設されており、かつ、上記藻類保持体および上記栄養供給体の周囲に、魚類による藻類の食害を防止するための通水性を有する網を配設してなる前記[4]に記載の藻類への栄養供給用のシステム。
[6] 上記藻類保持体および上記栄養供給体が、アンカー部材と共に、水底またはその近傍に配設されており、かつ、上記藻類保持体および上記栄養供給体の周囲に、魚類による藻類の食害を防止するための通水性を有する網を配設してなる前記[4]に記載の藻類への栄養供給用のシステム。
[7] 藻類を付着させて生育させるための藻類保持体、上記栄養供給体を液状物に浸漬させて該液状物に栄養を溶出させるための溶出槽、及び、栄養を溶出させた液状物を移送して栄養供給用部材から上記藻類保持体に該液状物を供給するための栄養移送管を含み、かつ、上記栄養供給用部材を上記藻類保持体に当接または近傍に配設してなる前記[3]に記載の藻類への栄養供給用のシステム。
[8] 上記藻類保持体が、浮力付与体と共に、水面またはその近傍に配設されており、上記溶出槽が陸上に配設されており、かつ、上記藻類保持体の周囲に、魚類による藻類の食害を防止するための通水性を有する網を配設してなる前記[7]に記載の藻類への栄養供給用のシステム。
[9] 上記藻類保持体が、アンカー部材と共に、水底またはその近傍に配設されており、上記溶出槽が陸上に配設されており、かつ、上記藻類保持体の周囲に、魚類による藻類の食害を防止するための通水性を有する網を配設してなる前記[7]に記載の藻類への栄養供給用のシステム。
また、本発明の藻類への栄養供給用の資材は、水中に栄養塩を供給することができ、藻類の生育を促進して、藻場の造成を図ることができる。したがって、磯焼けを防止することができる。
なお、本明細書中、「藻類」とは、水中で独立栄養の生活を営む植物の総称をいい、海藻、淡水藻、水草(海草を含む)を含むものである。
上記リンを含む排水としては、特に限定されるものではないが、例えば、下水、し尿、または産業排水(農林漁業及び鉱工業からの排水)の処理において発生するリンを含む液状物が挙げられる。具体的には、下水処理において、下水汚泥を固液分離することによって得られる排水(下水汚泥脱水ろ液);し尿または食品工場で発生した排水等の処理において、生物膜法を用いて処理した排水;畜産業または食品工場で発生した排水等の処理において、該排水を、活性汚泥を用いて処理した後、沈殿池等から回収される処理水(活性汚泥処理水);化学工場等で発生したリン酸廃液;食品工場で発生した排水等の処理において、汚泥を固液分離することによって得られる排水(汚泥脱水ろ液)等が挙げられる。
中でも、ヒューミン、フミン酸及びフルボ酸等の腐植質を一定量含み、該腐植質を含む藻類への栄養供給用の資材を得ることができる観点から、下水、し尿、または畜産業で発生した排水の処理において発生する、リンを含む排水が好ましい。
なお、上記腐植質は、リン及び窒素等の栄養塩と同様に水中に溶出することで、藻類の生育を促進することができる。
中でも、リンを含む排水の処理において、リンの回収率が高く、ケイ酸カルシウム系材料とリンとの反応生成物中のリンの量が多い観点から、非結晶質のケイ酸カルシウム系材料が好ましい。
非結晶質のケイ酸カルシウム系材料としては、易溶解性シリカと水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液と石灰を原料としてなるリン回収資材や、ケイ酸ナトリウム水溶液と石灰を原料としてなるリン回収資材等が挙げられる。
トバモライトとは、Ca5・(Si6O18H2)・4H2O(板状の形態)、Ca5・(Si6O18H2)(板状の形態)、Ca5・(Si6O18H2)・8H2O(繊維状の形態)等の化学組成を有するものである。
ゾノトライトとは、Ca6・(Si6O17)・(OH)2(繊維状の形態)等の化学組成を有するものである。
ウォラストナイトとは、CaO・SiO2(繊維状又は柱状の形態)等の化学組成を有するものである。
軽量気泡コンクリートは、Ca5・(Si6O18H2)・4H2Oの化学式で表されるトバモライト、および、未反応の珪石からなるものであり、かつ、80体積%程度の空隙率を有するものである。ここで、空隙率とは、粒体の全体積中の、空隙の体積の合計の割合をいう。
軽量気泡コンクリート中のトバモライトの割合は、コンクリートの内部の空隙部分を除く固相の全体を100体積%として、65〜80体積%程度である。
軽量気泡コンクリートは、例えば、珪石粉末、セメント、生石灰粉末、発泡剤(例えば、アルミニウム粉末)、水等を含む原料(例えば、これらの混合物からなる硬化体)をオートクレーブ養生することによって得ることができる。
なお、本明細書中、「粉粒状物」とは、粉状物(0.1mm未満の粒径を有するもの)の集合体、粒状物(0.1mm以上の粒径を有するもの)の集合体、または、粉状物および粒状物を含む集合物を意味する。
また、本明細書中、粒径の値は、篩の目開き寸法に対応する値である。
また、上記粉粒状物は、水中に設置した際に、リンの溶出速度(単位時間当たりのリンの溶出量)が緩やかであるため、藻類への栄養供給用の資材として好適である。リンの溶出速度が大きすぎる場合、富栄養化の原因となり、赤潮やヘドロ等が発生して水質環境の悪化を招くとともに、水中に栄養を供給する効果が長続きしない。
また、上記粉粒状物は、水中に設置して使用した後に、残渣がほとんど残らないことから、使用後の回収を行う必要がない。
なお、上記粉粒状物は、リンの他に、窒素、および、腐植質(ヒューミン、フミン酸及びフルボ酸)等の藻類の生育に必要な成分(以下、「栄養成分」ともいう。)を含んでいてもよい。
また、本発明の藻類への栄養供給用のシステムを設置する場所の水質に応じて、生育に必要な栄養成分の中で不足しているものを栄養供給用の資材と混合して用いてもよい。該栄養成分としては、例えば、窒素、カリウム、ホウ素、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、有機酸、各種のアミノ酸、各種のビタミン(例えば、ビタミンB1、ビタミン12等)等が挙げられる。
本発明によれば、従来、再利用することが難しかった、脱リン法によって回収されたリン(リン回収物)の有効利用を図ることができる。
通水性を有する部分を備えた袋としては、袋に収容された固体物(藻類への栄養供給用の資材)が通過せず、液状物のみが通過するものであれば特に限定されず、例えば、セルロース繊維、ポリアミド合成繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、レーヨン繊維、アラミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維等の有機繊維;ガラス繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ロックウール、スラグウール等の無機繊維;等の繊維を用いた織布または不織布からなる袋等が挙げられる。通水性を有する部分は、上記袋の一部の領域に存在すればよいが、袋の全ての領域が通水性を有していてもよい。
なお、図1〜3は、海水中における藻類への栄養供給用のシステムを示しているが、該システムは淡水中においても設置することが可能である。
図1は、藻類4を付着させて生育させるための藻類保持体3と、栄養供給体(本発明の藻類への栄養供給用の資材を、通水性を有する部分を備えた袋に収容したもの)2を、紐等の締着手段で互いに当接させてなる藻類への栄養供給用のシステム1を示す図である。
藻類保持体3としては、藻類を海水8中において固定することができればよく、例えば、母藻として周辺から採取した藻類4を挿し込んだ網;藻類4を固着したロープ;藻類の胞子または種子を入れた織布または不織布からなる袋;藻類の胞子または種子を固着したロープ;藻類の胞子または種子を混入させた生分解性のシート等が挙げられる。
上記網、ロープ、袋の材質としては、上述した通水性を有する部分を備えた袋の材質と同様のもの等、一般的なものを使用することができる。
藻類保持体3を栄養供給体2に当接(または近傍に配設)する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ロープ状の藻類保持体3を栄養供試体2に巻きつける方法や、袋状の藻類保持体3を栄養供試体2に固着する方法や、藻類保持体3の近傍に栄養供給体2を吊るす方法等が挙げられる。
栄養供給体2および藻類保持体3を、ロープ7等を用いて浮力付与体5に固定することで、水面またはその近傍に、栄養供給体2および藻類保持体3を配設することができる。このように配設することで、以下の効果を得ることができる。
(1)海底9の形状や底質に影響を受けずに、栄養供給体2および藻類保持体3の設置を行うことができる。
(2)藻類4が光のエネルギーを効率的に受けることができ、藻類4の生育を促進することができる。
(3)藻類4が海底9に接していないため、磯焼けの原因となるウニ類等の底生生物による食害を受けない。
(4)高潮や台風等の際に一時的に移動することが容易である。
(5)藻類保持体3が浮力付与体5につなげられているため、成長した藻類4を容易に収穫できる。
(6)浮力付与体5、栄養供給体2等の交換やメンテナンスを容易に行うことができ、重機を用いたり、潜水等の作業を行う必要がない。
(7)増殖した藻類4をそのまま海底に沈めることで、海底9に藻場を容易に造成することができる。
浮力付与体5としては、栄養供給体2および藻類保持体3が浮力付与体5に固定されていても、十分に浮力を有するものであればよく、例えば、ブイや筏等が挙げられる。
栄養供給体12および藻類保持体13は、図2に示すように、アンカー部材14と共に、水底またはその近傍に配設されている。
栄養供給体12および藻類保持体13を、このように配設することで、以下の効果を得ることができる。
(1)最初に大量の藻類への栄養供給用の資材を沈めることが可能であるため、栄養供給体12を交換する手間を省くことができる。
(2)海底9に施肥することになるため、海底に付着している既存の藻類に栄養を供給することができ、藻場の回復に直接的に貢献することができる。
アンカー部材14としては、栄養供給体12および藻類保持体13を、水底またはその近傍に固定できればよく、例えば、コンクリート製、鉄筋コンクリート製、レンガ製、又は鉄製のブロック等が挙げられる。
なお、藻類への栄養供給用の資材を収容してなる栄養供給体12を、藻類が自生している場所に直接設置してもよい。
液状物20としては、栄養供給体22に含まれる栄養成分を溶出することができ、かつ、藻類4の生育に悪影響を及ぼさないものであればよいが、藻類4の生育する環境に合わせて選択することが好ましい。例えば、海水中で生育する藻類4への栄養供給用のシステムの場合、海水を用いることが好ましい。
溶出槽19において、栄養供給体22を液状物20に浸漬させることで、栄養供給体22に含まれる栄養成分(例えば、リン)が、液状物20中に溶出する。溶出槽19には、栄養供給体22に含まれる栄養成分の溶出を容易にする目的で、攪拌機21または循環ポンプ等を配設してもよい。
また、栄養供給用部材24の一部を、図1に示す栄養供給体2と同様に、海面に対して垂直になるように吊り下げて配設してもよい。また、垂直に吊り下げられた栄養供給用部材24(図示せず)に当接するように藻類保持体23を垂直に吊り下げてもよい。
このように、栄養供給体22を藻類保持体23から隔離して配設し、栄養供給体22から栄養成分を溶出させた液状物20を、栄養移送管28内を介して供給するシステムによれば、必要な量の栄養成分を適宜藻類保持体23に供給することができるため、藻類の生育を促進し、海中の富栄養化を防ぐことができる。
また、藻類の生育に必要な栄養成分を、別途、液状物20に添加、混合してもよい。該栄養成分としては、例えば、窒素、カリウム、ホウ素、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、有機酸、各種のアミノ酸、各種のビタミン(例えば、ビタミンB1、ビタミン12等)等が挙げられる。
栄養成分を添加、混合して、液状物20に含まれる栄養成分を藻類の生育に最適な配合となるように調整(例えば、窒素とリンの比を特定の数値とする等)した後、液状物20を藻類保持体23に供給することで、効率的に藻類4の生育を促進することができる。
栄養移送管28には、図3に示すように、フィルター30や、滅菌装置31(例えば、紫外線滅菌装置、オゾン滅菌装置等)を配置してもよい。
栄養供給用部材24としては、藻類4に適宜、液状物20を供給することができるものであればよく、例えば、点滴潅水チューブ等が挙げられる。
また、栄養供給用部材24および藻類保持体23の周囲に、魚類による藻類の食害を防止するための通水性を有する網26を配設してもよい。網26としては網6と同様のものを用いればよい。網26は、浮力付与体25、アンカー部材32、海底9、海岸11等に直接あるいはロープ27等を用いて固定され、栄養供給用部材24および藻類保持体23の周囲に、魚類が侵入できないように配設すればよい。
2,12,22 栄養供給体
3,13,23 藻類保持体
4 藻類
5,15,25 浮力付与体(ブイ)
6,16,26 網
7,17,27,33 ロープ
8 海水
9 海底
11 海岸
14,32 アンカー部材
19 溶出槽
20 液状物
21 攪拌機
24 栄養供給用部材(点滴潅水チューブ)
28 栄養移送管
29 ポンプ
30 フィルター
31 滅菌装置
Claims (9)
- ケイ酸カルシウム系材料とリンとの反応生成物を含む粉粒状物からなることを特徴とする藻類への栄養供給用の資材。
- 上記粉粒状物中のリンの含有率が、酸化物(P2O5)換算で、5〜30質量%である請求項1に記載の藻類への栄養供給用の資材。
- 請求項1又は2に記載の藻類への栄養供給用の資材を、通水性を有する部分を備えた袋に収容してなる栄養供給体を含むことを特徴とする藻類への栄養供給用のシステム。
- 藻類を付着させて生育させるための藻類保持体を含み、かつ、上記藻類保持体に上記栄養供給体を当接または近傍に配設してなる請求項3に記載の藻類への栄養供給用のシステム。
- 上記藻類保持体および上記栄養供給体が、浮力付与体と共に、水面またはその近傍に配設されており、かつ、上記藻類保持体および上記栄養供給体の周囲に、魚類による藻類の食害を防止するための通水性を有する網を配設してなる請求項4に記載の藻類への栄養供給用のシステム。
- 上記藻類保持体および上記栄養供給体が、アンカー部材と共に、水底またはその近傍に配設されており、かつ、上記藻類保持体および上記栄養供給体の周囲に、魚類による藻類の食害を防止するための通水性を有する網を配設してなる請求項4に記載の藻類への栄養供給用のシステム。
- 藻類を付着させて生育させるための藻類保持体、上記栄養供給体を液状物に浸漬させて該液状物に栄養を溶出させるための溶出槽、及び、栄養を溶出させた液状物を移送して栄養供給用部材から上記藻類保持体に該液状物を供給するための栄養移送管を含み、かつ、上記栄養供給用部材を上記藻類保持体に当接または近傍に配設してなる請求項3に記載の藻類への栄養供給用のシステム。
- 上記藻類保持体が、浮力付与体と共に、水面またはその近傍に配設されており、上記溶出槽が陸上に配設されており、かつ、上記藻類保持体の周囲に、魚類による藻類の食害を防止するための通水性を有する網を配設してなる請求項7に記載の藻類への栄養供給用のシステム。
- 上記藻類保持体が、アンカー部材と共に、水底またはその近傍に配設されており、上記溶出槽が陸上に配設されており、かつ、上記藻類保持体の周囲に、魚類による藻類の食害を防止するための通水性を有する網を配設してなる請求項7に記載の藻類への栄養供給用のシステム。
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