JP4510387B2

JP4510387B2 - 電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善方法及びその装置

Info

Publication number: JP4510387B2
Application number: JP2003019811A
Authority: JP
Inventors: 和生石橋; 大進小倉; 亮太篠原
Original assignee: WEST JAPAN FLUID ENGINEERING LABORATORY CO., LTD.
Current assignee: WEST JAPAN FLUID ENGINEERING LABORATORY CO., LTD.
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: JP2004230244A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、海底底質及び海底水質の浄化方法及びその装置に係り、特に、魚類等の養殖における養殖場海域の水質または海底底質の悪化した場所における環境の改善を行う電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
養殖場などでは、残餌や魚類の排泄物などが、生簀下の海底に蓄積してヘドロができ、海底底質や水質が汚染される。従来、養殖場などでの海底底質及び水質が悪化した場合、海上から底質改善剤を散布するか、海底底質上への覆砂または海底浚渫を行なうか、更には、養殖場場所の移動を行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような解決法では、陸上で生成した底質改善剤材料の運搬輸送費や、生成時のエネルギー消費量が多いために環境負荷が多いと言われている。また覆砂においては覆砂材料の不足、覆砂海域の枯渇、覆砂域の環境悪化が問題となっている。更には浚渫に至っては、浚渫土の処理場所に関する制約や環境面での問題が生じている。
【０００４】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、海水の電気分解を通じて海水中のマグネシウムイオンから水酸化マグネシウムを生成し、生成した水酸化マグネシウムを海底底質上に沈殿・堆積させることにより老廃した海底底質を改善して、環境負荷を可能な限り少なくすることのできる電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善方法及びその装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、この発明は、海水を弱電圧で電気分解し、陰極部に海水中のマグネシウムイオンから水酸化マグネシウムを生成させ、水酸化マグネシウムが生成される上記陰極部が収容される陰極収容室の側面を閉塞して生成した水酸化マグネシウムが潮流により攪拌されて流出するのを防止して、生成した水酸化マグネシウムを海底に沈殿及び堆積させて海底底質をアルカリ性に移行させ、アルカリ性を好むバクテリアを活性化及び増殖させて、当該バクテリアよる海底ヘドロに含まれる有機物の分解促進を通じて海底底質の改善を図る手段よりなるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に記載の発明の実施の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
ここで、図１は電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善システムの模式図である。
【０００７】
図１において、電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善システムは、海上浮体１上に設置される電力供給装置２と海水中３に設置される電気分解装置４から構成される。
【０００８】
海上浮体１から吊環５により海底６に吊り下ろされた電気分解装置４は、電力供給装置２の陰極部７と陽極部８とそれぞれ電線７ａ，８ａを介して接続された陰極部９と陽極部１０、及びその内部に陰極部９が収容される陰極収容室９ａとその内部に陽極部１０が収容される陽極収容室１０ａとを備えた電極収容容器４ａからなる装置である。
【０００９】
電極部を構成する陰極部９及び陽極部１０には、電気分解により海水中に溶出しても環境に影響の無い炭素電極、または海水の電気分解により金属腐蝕を起こし金属成分の溶出が少ない金属電極例えば白金電極などが使用される。炭素電極から溶出する炭素は魚が食べても悪影響がない。
【００１０】
電極収容容器４ａの内部は上下に仕切られ、又その底部が開口されており、底部が開口された下側に陰極部９が収容される陰極収容室９ａが配置され、上側に陽極部１０が収容される陽極収容室１０ａが配置されている。陽極収容室１０ａに収容される陽極部１０と陰極収容室９ａに収容される陰極部９とは、両電極間が好ましい間隔を維持するように、上下で平行になるように水平に取り付けられている。
【００１１】
通電することにより陰極部９では、海水の電気分解により、海水中のマグネシウムイオンから水酸化マグネシウム１１が生成され、又水素１２が生成される。なお、陰極部９では水酸化ナトリウムも生成されるが、水溶性が高いため海水中に容易に水溶する。海底６上に沈殿・堆積した水酸化マグネシウム１１は、水溶するとアルカリ性を示し、海底底質を長期間にわたりアルカリ性に維持する効果を有する。
【００１２】
陰極部９において生成された水酸化マグネシウム１１を潮流により撹拌され流出することを防止するために、電極収容容器４ａの内部の中央の電極間には水平な通水板１３が取り付けられ、この通水板１３によって陽極収容室１０ａと陰極収容室９ａとは上下に仕切られている。通水板１３には小さな通水孔が複数形成されている。
【００１３】
また、陰極部９を収容した陰極収容室９ａは、陰極部９で生成した水酸化マグネシウム１１が潮流により撹拌されて流出するのを防ぐために、室の全ての側面が閉塞板で形成されて外部とは遮断されており、外部の海水の流出入を防いでいる。
【００１４】
陰極収容室９ａの開口する底部は、改善地点の海底底質上に位置しており、陰極部９で生成した水酸化マグネシウム１１は陰極収容室９ａの開口する底部から海底底質上に容易に沈殿・堆積できるようになっている。
【００１５】
陰極部９において生成された水酸化マグネシウム１１を速やかに海底底質上に、沈殿・堆積させ、底質をアルカリ性に効果的に移行させるため、予め改善地点は海底底質上を耕しておくか浅い穴１４をあけておくようにする。
【００１６】
通電することにより陽極部１０では、海水の電気分解によって、海水中の塩素イオンから塩素１５及び次亜塩素酸１６が生成される。これら塩素１５及び次亜塩素酸１６は、海水の殺菌効果を高める効果を有する。
【００１７】
陽極部１０において塩素１５及び次亜塩素酸１６が生成されるため、陽極収容室１０ａの向かい合う両側面には、電気分解装置４の外部から常に新鮮な海水を継続的に陽極収容室１０ａ内に供給及び室内から排出できるように海水の給排水孔１７が設けられている。
【００１８】
電気分解に必要な電源として海上浮体１上に設置された電力供給装置２には、陸上電源１８から供給する方法と移動可能な海上浮体１上に電源となる太陽電池電源１９を搭載する方法がある。太陽電池を使用する場合はエネルギーコストがかからず、環境負荷が少なく好ましい。
【００１９】
次に、上記発明の実施の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
海上浮体１に吊環５によって吊り下げられた電気分解装置４を所定の海底底質改善地点まで曳航して、電気分解装置４を海底６の所定の海底底質改善地点に下ろして設置する。この場合、電気分解装置４の電極収容容器４ａの陰極収容室９ａの開口された底部が海底底質改善地点に下りるようにする。
【００２０】
また、この場合、予め改善地点の海底６の底質上を耕しておくか浅い穴１４をあけておくようにすると、海水の電気分解により生成した水酸化マグネシウム１１を速やかに海底底質上に、沈殿・堆積させ、底質をアルカリ性に効果的に移行させることができる。
【００２１】
電気分解装置４を海底６の所定の海底底質改善地点に設置した後、電極収容容器４ａの陰極収容室９ａに収容された陰極部９及び陽極収容室１０ａに収容された陽極部１０に、海上浮体１に設置された電力供給装置２の陰極部７と陽極部８から電線７ａ，８ａを介して通電する。電力供給装置２は陸上電源１８又は太陽電池電源１９から電力が供給される。
【００２２】
通電することにより陰極部９では、海水の電気分解により、海水中のマグネシウムイオンから水酸化マグネシウム１１が生成され、又水素１２が生成される。なお、陰極部９では水酸化ナトリウムも生成されるが、水溶性が高いため海水中に容易に水溶する。
【００２３】
陰極部９の表面に晶析した水酸化マグネシウム１１の粒は成長して或る程度の塊になると、陰極部９の表面に発生する水素１２の気泡によって、剥ぎ落とされて陰極収容室９ａの開口する底部から海底底質上に沈殿・堆積する。海底６に浅い穴１４があけられている場合には、初期に生成された水酸化マグネシウム１１の一部は浅い穴１４内に沈殿・堆積する。
【００２４】
なお、海水を高電圧で電気分解すると、陰極部９の表面からの水素１２の発生が激しくなり、陰極部９の表面に晶析した水酸化マグネシウム１１の粒が成長する前に、激しく発生する水素１２の気泡によって、海水中３に放出されて海水中３を浮遊して沈殿しないおそれがある。
【００２５】
このため、海水の電気分解は、弱電圧で行い、陰極部９の表面からの水素１２の発生を弱めて、陰極部９の表面に晶析した水酸化マグネシウム１１の粒が或る程度の大きさの塊りに成長するように対処する。このように、海水の電気分解を弱電圧で行うことが好ましい。
【００２６】
この発明による電気分解電源は、使用電力が小さく、小規模太陽電池でも十分に電源となるため、使用電圧も弱電圧にできて環境負荷を極力少なくすることができる。
【００２７】
海底６上に沈殿・堆積した水酸化マグネシウム１１は、水溶するとアルカリ性を示し、海底底質を長期間にわたりアルカリ性に維持する効果を有する。そして、長期間海底底質のｐＨを弱アルカリ性に維持する事が出来るため、アルカリ性を好むバクテリアが活性し、増殖する。バクテリアがヘドロに含まれる有機物を分解促進してヘドロを減少させる一方、魚類にとっては有害な硫化水素を発生させる悪玉菌・硫酸還元菌の増殖を抑えるとともに、海底底質からの硫化水素の発生も抑制する。このようにして、海底底質の改善を図ることができる。
【００２８】
一方、通電することにより陽極部１０では、海水の電気分解によって、海水中の塩素イオンから塩素１５及び次亜塩素酸１６が生成される。これら塩素１５及び次亜塩素酸１６は陽極部１０が収容された陽極収容室１０ａ内の海水中３に水溶する。
【００２９】
陽極収容室１０ａの向かい合う両側面には給排水孔１７が形成されているため、外部から新鮮な海水が片方の給排水孔１７から陽極収容室１０ａ内に流入して、陽極収容室１０ａ内の塩素１５及び次亜塩素酸１６が水溶した海水は他方の給排水孔１７から排出される。
【００３０】
これにより、塩素１５及び次亜塩素酸１６が水溶した海水が電気分解装置４の電極収容容器４ａが設置された周囲の海水中３に放出されることになり、塩素１５及び次亜塩素酸１６が水溶した海水によって、海水の殺菌が行われる。
【００３１】
浄化する対象海域が広い場合は、図２に示すように、電気分解装置４を大型化して複数個設置し、定期的に設置位置の移動を行うことにより、浄化効果を高めることができる。
【００３２】
なお、この発明は上記発明の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。例えば、前記実施の形態では、電気分解装置４は海上浮体１につり下げられて海底６に設置されている場合で説明したが、海上浮体１を使用せずに直接、海底６に沈下させて設置させてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上の記載より明らかなように、この発明に係る電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善方法によれば、海水を電気分解し、陰極部に海水中のマグネシウムイオンから水酸化マグネシウムを生成させ、生成した水酸化マグネシウムを海底に沈殿・堆積させることにより、海底底質上に沈殿・堆積した水酸化マグネシウムは、水溶するとアルカリ性を示す。酸性化している老廃した海底において、底質上にアルカリ剤を散布すると底質改善効果が発生する。即ち、長期間海底底質のｐＨを弱アルカリ性に維持する事が出来るため、アルカリ性を好むバクテリアが活性し、増殖する。バクテリアがヘドロに含まれる有機物を分解促進してヘドロを減少させることができる一方、魚類にとっては有害な硫化水素を発生させる悪玉菌・硫酸還元菌の増殖を抑えるとともに、海底底質からの硫化水素の発生も抑制することができる。
【００３４】
また、請求項２の場合には、海上浮体を利用して所定の海域に容易に電気分解装置を移動させて海底に設置させることができる。
【００３５】
また、請求項２の場合には、陰極部で生成した水酸化マグネシウムが潮流により撹拌され流出するのを防ぐことができる。
【００３６】
また、請求項２の場合には、陰極部で生成した水酸化マグネシウムを速やかに海底底質に沈殿・堆積させることができる。
【００３７】
また、請求項３の場合には、塩素及び次亜塩素酸を生成する陽極部に新鮮な海水を継続的に供給できると共に、塩素及び次亜塩素酸が水溶した海水を外部に流出させることができる。
【００３８】
また、請求項１の場合には、陰極部で生成した水酸化マグネシウムが沈殿せずに海水中に浮遊するのを回避できると共に、消費電力を少なくでき、太陽電池電源の使用を可能にし、使用エネルギーコストを廉価にでき、環境負荷も小さくできる。
【００３９】
また、請求項４の場合には、海水の殺菌を図ることができる。
【００４０】
また、請求項５の場合には、海水の汚染を防ぐことができる。
【００４１】
また、請求項６の場合には、ヘドロの浄化効果を高めることができる。
【００４２】
また、請求項７の場合には、陸上電源が使用できない場所でもこの発明を使用できるようにすると共に、使用エネルギーコストを廉価にでき、環境負荷も小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善システムの模式図である。
【図２】この発明の他の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１海上浮体
２電力供給装置
３海水中
４電気分解装置
４ａ電極収容容器
５吊環
６海底
７陰極部
７ａ電線
８陽極部
８ａ電線
９陰極部
９ａ陰極収容室
１０陽極部
１０ａ陽極収容室
１１水酸化マグネシウム
１２水素
１３通水板
１４穴
１５塩素
１６次亜塩素酸
１７給排水孔
１８陸上電源
１９太陽電池電源

Claims

海水を弱電圧で電気分解し、陰極部に海水中のマグネシウムイオンから水酸化マグネシウムを生成させ、水酸化マグネシウムが生成される上記陰極部が収容される陰極収容室の側面を閉塞して生成した水酸化マグネシウムが潮流により攪拌されて流出するのを防止して、生成した水酸化マグネシウムを海底に沈殿及び堆積させて海底底質をアルカリ性に移行させ、アルカリ性を好むバクテリアを活性化及び増殖させて、当該バクテリアよる海底ヘドロに含まれる有機物の分解促進を通じて海底底質の改善を図ることを特徴とする電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善方法。
請求項１の方法に使用する装置であって、海上浮体上に設置された電力供給装置と海上浮体に吊り下げられ海水中に設置される電気分解装置とを有し、当該電気分解装置を、電力供給装置の陰極部及び陽極部とそれぞれ電線を介して接続された陰極部と陽極部、及びその内部に陰極部が収容される陰極収容室とその内部に陽極部が収容される陽極収容室とを備えた電極収容容器から構成し、陽極収容室と陰極収容室とを通水板により上下に仕切り、水酸化マグネシウムが生成される陰極部が収容される陰極収容室の側面を閉塞して生成した水酸化マグネシウムが潮流により攪拌されて流出するのを防止し、陰極収容室の底部を開口して生成した水酸化マグネシウムを海底に沈殿及び堆積させたことを特徴とする電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善装置。
陽極収容室の側面に給排水孔を設けた請求項２記載の電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善装置。
陽極部に生成した塩素及び海水に水溶した次亜塩素酸を海水の殺菌に使用する請求項１記載の電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善方法。
電極部に電気分解により海水中に溶出しても環境に影響の無い炭素電極を使用する請求項１記載の電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善方法。
改善する海域の海底底面は予め表層を耕し或いは浅い穴を開け、電気分解により生成されて沈殿する水酸化マグネシウムを蓄積したヘドロの深層まで到達させるようにした請求項１記載の電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善方法。
海水を電気分解させる電源に太陽電池の電源を使用する請求項１記載の電気分解電極による晶析法を応用した海底底質改善方法。