JP6764169B2 - Water environment improvement device - Google Patents
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Description
本発明は水環境改善装置に係り、更に詳しくは、藍藻が群体を構成したアオコを含む植物プランクトンや、河川等の淀んだ場所に生育している水草の繁茂を抑制することで、水環境を改善しようとする水環境改善装置に関する。 The present invention relates to a water environment improving device, and more specifically, the water environment is improved by suppressing the growth of phytoplankton including blue-green algae forming a colony of blue-green algae and aquatic plants growing in stagnant places such as rivers. Regarding the water environment improvement device to be improved.
近年、河川や湖沼等において、オオカナダモ、エビモ、コカナダモ、ウォーターレタスやホテイアオイ等の水草の異常繁茂が社会的にも大きな問題となっている。特に、ウォーターレタス等は、繁茂力が非常に強く、短期間で水面全体を覆ってしまう。
そのため、水中に太陽光が届かず、水中植物による光合成が行われなくなるので、水中での酸素濃度が大幅に低下し、水中植物が枯れて水質が悪化すると共に、魚等の水生生物も生息できない環境となっている。
In recent years, abnormal overgrowth of aquatic plants such as Egeria densa, Potamogeton crispus, Elodea nuttallii, water lettuce and water hyacinth has become a major social problem in rivers and lakes. In particular, water lettuce and the like have a very strong prosperity and cover the entire water surface in a short period of time.
As a result, sunlight does not reach the water and photosynthesis by underwater plants does not occur, so the oxygen concentration in the water drops significantly, the underwater plants die and the water quality deteriorates, and aquatic organisms such as fish cannot live. It is an environment.
アオコ等の植物性プランクトンを含む上記各種の水草の除去対策としては、多種にわたる技術、方法が開発されている。 Various techniques and methods have been developed as measures for removing the above-mentioned various aquatic plants including phytoplankton such as blue-green algae.
例えば、植物性プランクトンでもあるアオコを、乱流を含む水流の水圧で不活性化させる水流発生攪拌装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1に開示された水流発生攪拌装置では、水深差を与えて、アオコが水面を覆うアオコ現象の原因である藍藻が細胞内に持つ偽空胞をゲージ圧で0.1Mpa程度の水圧により圧縮し、空気の小さな泡である偽空胞の浮力を低減させ、藍藻の水面への再浮上を困難にするような構成となっている。
また、水深差を与えることで水温が表層よりも5℃程度以上低い低層水中にアオコ等を放出し、アオコ等の植物性プランクトンを冬眠状態にさせて不活性化させる技術である。
For example, there is known a water flow generation agitator that inactivates blue-green algae, which is also phytoplankton, by the water pressure of a water flow including a turbulent flow (see, for example, Patent Document 1).
In the water flow generation stirring device disclosed in Patent Document 1, a water pressure of about 0.1 MPa is applied to the pseudo-vacuules contained in the cells of blue-green algae, which is the cause of the blue-green algae phenomenon in which blue-green algae cover the water surface by giving a water depth difference. It is configured to reduce the buoyancy of pseudovesicles, which are small bubbles of air, and make it difficult for blue-green algae to resurface on the water surface.
Further, it is a technique for releasing blue-green algae or the like into low-rise water whose water temperature is about 5 ° C. or higher lower than that of the surface layer by giving a difference in water depth, and hibernating and inactivating phytoplankton such as blue-green algae.
さらに、振動波を利用してアオコの発生を防止または軽減を防止するアオコ制御方法も知られている(例えば、特許文献2参照)。
このアオコ制御方法では、夏季においては、湖中に設置された振動発生装置と酸素発生装置とを併用稼動させ、湖底からの栄養塩類の溶出を抑制してアオコの発生を防止または軽減し、冬季においては、振動発生装置のみを稼動させ、湖底からの栄養塩類の溶出、回収する技術が開示されている。
Further, a blue-green algae control method for preventing or reducing the generation of blue-green algae by using a vibration wave is also known (see, for example, Patent Document 2).
In this blue-green algae control method, in the summer, a vibration generator installed in the lake and an oxygen generator are operated together to suppress the elution of nutrients from the lake bottom to prevent or reduce the occurrence of blue-green algae, and in the winter. Discloses a technique for eluting and recovering nutrient salts from the bottom of a lake by operating only a vibration generator.
ところで、河川の淀み等に生育している多くの水草は、流れが強くなると流されてしまう生育環境である。そのため、突然流れが変わったりすると生育環境に変化が生じることになり、水草にとっては大きなストレスとなる。
水草等の植物に限らず、すべての生物にとっては、ストレスは大敵であると言われている。逆に考えると、水草にストレスを与えることで、その水草の生育状況を変えることが可能であり、また、水草の生育を抑制することも可能である。
By the way, many aquatic plants that grow in the stagnation of rivers are a growing environment that is washed away when the flow becomes strong. Therefore, if the flow suddenly changes, the growing environment will change, which will be a great stress for aquatic plants.
It is said that stress is a great enemy not only for plants such as aquatic plants but also for all living things. Conversely, by stressing aquatic plants, it is possible to change the growth status of the aquatic plants, and it is also possible to suppress the growth of the aquatic plants.
河川の淀み等に流れを生じさせようとすると、人工的に乱流を発生させることが考えられる。
そして、人工的に乱流を発生させるものとして非特許文献1に記載された乱流発生装置100が挙げられる。この乱流発生装置100は、図16に示すような構成となっており、この乱流発生装置100を用いた実験では、乱流強度の違いが沈水植物の生理特性や、その結果としての成長特性に与える影響を明らかにし、構造物による効果的な制御を可能にすることを目的として行われたものである。
When trying to generate a flow in the stagnation of a river, it is conceivable to artificially generate a turbulent flow.
Then, as a device that artificially generates turbulence, the
実験内容について説明する。
まず、実験に用いた植物として、イトシャジクモ、オオカナダモ、エビモ、コカナダモの5種の沈水植物を、振動用格子を設置したタンク内で所定期間培養し、成長率、クロロフィル濃度、植物ホルモン、酸化酵素活性等を測定し、さらにその結果を野外調査の結果と比較した。
The contents of the experiment will be explained.
First, as the plants used in the experiment, five kinds of submerged plants, Chara braunii, Egeria densa, Potamogeton crispus, and Elodea nuttallii, were cultivated for a predetermined period in a tank equipped with a vibration lattice, and the growth rate, chlorophyll concentration, plant hormones, and oxidases were observed. The activity was measured, and the results were compared with the results of the field survey.
図16に示すように、乱流発生装置100は、15.7cm×15.7cm×24.5cmの大きさの水槽110を用いた。
水槽110中には、4cmの厚さで土壌111を敷き、上縁から3cmの深さまで水を満たして対象とする植物(水草)wpを生育した。
As shown in FIG. 16, the
In the
乱流の発生に関しては、等方性が高いことから振動用格子101を使用し、この振動用格子101上下動させることによって発生される格子乱流を用いた。
そして、振動用格子101は、2.5cm間隔のグリッド(格子)で構成されている。
振動用格子101の駆動は、例えば旋回動作するスライダークランク102に連結された振動用格子101を、スライダークランク102を駆動装置105で駆動させることで行われる。
Regarding the generation of turbulence, the
The
The driving of the
次に、上記装置を使用して、かつ上記内容に従って実験した結果を、前記非特許文献1に基づいて説明する。
それによれば、上記各水草wpに関しては、乱流強度の増加と共に、成長量は明確に減少した。
Next, the result of the experiment using the above-mentioned device and according to the above-mentioned contents will be described based on the above-mentioned Non-Patent Document 1.
According to it, for each of the above aquatic plants wp, the amount of growth clearly decreased as the turbulent flow intensity increased.
この原因としては以下のことが考えられる。
まず、クロロフィル濃度は、成長量が減少した種に関しては、乱流強度と共に低下しており、光合成量が抑制されたと考えられる。
なお、振動用格子101による乱流強度は、深さが深くなるほど弱くなっていた。
The possible causes for this are as follows.
First, the chlorophyll concentration decreased with the turbulent intensity for the species whose growth amount decreased, and it is considered that the photosynthesis amount was suppressed.
The turbulent flow strength of the vibrating
IAA(インドール酢酸)濃度は、成長量が減少した種については、乱流強度の増加と共に、減少した。
この理由として、酸化酵素であるIAAOやPODの活性が上昇していることから、乱流ストレスが増加することで、酸化酵素活性が高まり、IAAが分解されたものと考えられる。この結果、本来IAAの働きである伸長量が低下し、また、根のバイオマスに比較し、葉茎の割合が減少したと考えられる。
IAA (indoleacetic acid) concentrations decreased with increasing turbulent intensity for species with reduced growth.
The reason for this is that the activities of the oxidases IAAO and POD are increased, and it is considered that the increased turbulent stress increases the oxidase activity and decomposes the IAA. As a result, it is considered that the amount of elongation, which is originally the function of IAA, decreased, and the proportion of leaf stems decreased as compared with the biomass of roots.
上記特許文献1に開示された水流発生攪拌装置では、表層にあるアオコを吸込んで低層に吐出させることで、アオコの大発生を抑制しようとするものであるが、例えば、河川の淀んだ場所に生育している水草の生育を抑制しようとするものではない。
しかし、上記水流発生攪拌装置で用いられている水流発生混合機から吐出される吐出噴流を水草に当てることができれば、水草にストレスを与えてその成長を抑制できる可能性もある。
ところが、上記水流発生攪拌装置では、アオコを吸込みホースの吸込口から吸込み、低層水中に吐出させているが、水温が表層よりも5℃程度以上低くなるようにするためには、水深差が10m程度必要である。また、吐出噴流は整流筒内を経由するため、その吐出噴流の及ぶ範囲が限定されている。
一方で、水草が生育しているような河川の淀み等は岸辺付近にあるため、一般的な河川では、水深はそれほど深いものではない。
そのため、特許文献1に開示された水流発生攪拌装置を用いることはできない。
The water flow generation agitator disclosed in Patent Document 1 attempts to suppress the outbreak of blue-green algae by sucking the blue-green algae on the surface layer and discharging the blue-green algae to a low layer. For example, in a stagnant place in a river. It does not try to suppress the growth of growing aquatic plants.
However, if the discharge jet discharged from the water flow generation mixer used in the water flow generation stirring device can be applied to the aquatic plants, there is a possibility that the aquatic plants can be stressed and their growth can be suppressed.
However, in the above-mentioned water flow generation stirring device, the blue-green algae are sucked from the suction port of the suction hose and discharged into the low-layer water. However, in order to make the water temperature lower than the surface layer by about 5 ° C. or more, the water depth difference is 10 m. Degree is needed. Further, since the discharge jet passes through the inside of the rectifying cylinder, the range of the discharge jet is limited.
On the other hand, the stagnation of rivers where aquatic plants grow is near the shore, so the water depth is not so deep in general rivers.
Therefore, the water flow generation stirring device disclosed in Patent Document 1 cannot be used.
さらに、上記特許文献2に開示されたアオコ制御方法では、アオコ制御装置が、フロートを備えた筏形基台、その筏形基台に設けられた基台部、複数の攪拌翼、攪拌筒、酸素発生装置、水中モータ等を備えた構成となっており、構成が複雑である。
そのうえ、上記アオコ制御方法は、前述のように、夏季においては、湖中に設置された振動発生装置と酸素発生装置とを併用稼動させ、湖底からの栄養塩類の溶出を抑制してアオコの発生を防止または軽減し、冬季においては、振動発生装置のみを稼動させ、湖底からの栄養塩類の溶出、回収するものである。そのため、特許文献2のアオコ制御方法では、水草に乱流を当ててストレスを与え、それによって水草の生育を抑制しようという技術思想はまったくない。
Further, in the blue-green algae control method disclosed in
In addition, as described above, in the above-mentioned blue-green algae control method, in the summer, a vibration generator and an oxygen generator installed in the lake are operated in combination to suppress elution of nutrients from the lake bottom and generate blue-green algae. In winter, only the vibration generator is operated to elute and recover nutrients from the bottom of the lake. Therefore, in the blue-green algae control method of
また、上記実験に用いた格子振動式の乱流発生装置100では、確かに、乱流を発生させることはできるが、あくまでも実験室用であるため規模が小さく、河川の淀んだ場所等のフィールドに設置して実施しようとすると、次のような諸問題が生じる。
Further, the lattice vibration
すなわち、河川や池や湖では、当然のことながら、駆動装置の防水や軸受け等の潤滑のメンテナンス、及び電動モータを使用する場合では給電に対しての水対策が必要となり、装置が複雑な構成となり、費用も嵩む。
また、実験結果によれば、水深が深くなるにつれて乱流強度が弱くなっている。一方、フィールドでは、水槽内と異なり対象水域が広く、また、水深も深いところもあり、深い所まで乱流強度を届かせるためには、格子構造の大型化も必要となり、格子要素の長尺化に伴い強度確保の必要性が生じる。
さらに、大型化した格子構造は質量、抵抗が共に増加するので、ロッドの強度、駆動装置の大出力化が必要となる。
That is, in rivers, ponds and lakes, as a matter of course, maintenance of waterproofing of the drive device and lubrication of bearings, etc., and water measures for power supply when using an electric motor are required, and the device has a complicated configuration. And the cost is high.
Moreover, according to the experimental results, the turbulent flow intensity becomes weaker as the water depth becomes deeper. On the other hand, in the field, unlike the inside of the water tank, the target water area is wide and the water depth is deep, so in order to reach the deep turbulent flow strength, it is necessary to increase the size of the lattice structure, and the lattice element is long. With the change, it becomes necessary to secure the strength.
Further, since the mass and resistance of the enlarged lattice structure increase, it is necessary to increase the strength of the rod and the output of the drive device.
また、乱流発生装置100を、水面上に浮かべる浮体に設置するにしても、水中に沈めてしまうにしても、装置が大型化することになるため、浮体方式の場合は、浮力体の浸水対策や、河川の流れ、風等の影響に対応できるような保留方法を考慮する必要がある。
沈体方式の場合は、沈設体の浸水対策、特に耐圧性が問題となるため、充分な対策が必要となる。
Further, even if the
In the case of the submerged body method, measures against inundation of the submerged body, especially pressure resistance, are problems, so sufficient measures are required.
以上に述べたように、前記実験に用いた乱流発生装置100では、あまりにも問題点が多くて、河川等の淀みに生育しているアオコや水草用として用いることは適さない。
As described above, the
〔発明の目的〕
本発明は、上記各問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、簡単な構成で、河川等の淀んだ場所等に生育している水草の生育を抑制することで水環境を改善することができる水環境改善装置を提供することにある。
[Purpose of Invention]
The present invention has been proposed to solve each of the above problems, and an object of the present invention is to suppress the growth of aquatic plants growing in a stagnant place such as a river with a simple structure. The purpose is to provide a water environment improvement device that can improve the environment.
前記目的を達成するために、本発明に係る水環境改善装置は、藍藻類等の植物性プランクトンが存在する水系にあり、水草の生育水域に乱流を与えることで当該水草にストレスを生じさせて水草の生育を抑制する装置において、
前記乱流を与える手段が、外部から供給される流体の噴出により自ら振動して乱流を発生させる自励振動体と、この自励振動体を保持する振動体保持部材と、を備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the water environment improving device according to the present invention is located in a water system in which phytoplankton such as cyanobacteria exists, and causes stress on the aquatic plants by giving turbulence to the growing water area of the aquatic plants. In a device that suppresses the growth of aquatic plants
The means for giving the turbulent flow includes a self-excited vibrating body that vibrates by itself by ejecting a fluid supplied from the outside to generate a turbulent flow, and a vibrating body holding member that holds the self-excited vibrating body. It is a feature.
本発明の水環境改善装置によれば、自励振動体が、外部から供給された流体を噴出することで自ら振動して乱流を発生させる。この乱流を、水草に向けて発生させることで、水草にストレスを与え、その水草の生育を抑制することができる。その結果、簡単な構成で、河川等の淀んだ場所等に生育している水草の生育を抑制することができ、水環境を改善することができる。 According to the water environment improving device of the present invention, the self-excited vibrating body vibrates by itself by ejecting a fluid supplied from the outside to generate turbulent flow. By generating this turbulent flow toward the aquatic plants, it is possible to stress the aquatic plants and suppress the growth of the aquatic plants. As a result, with a simple configuration, the growth of aquatic plants growing in a stagnant place such as a river can be suppressed, and the water environment can be improved.
〔第1実施形態〕
以下に、図1〜図11に基づいて、本発明に係る水環境改善装置の第1実施形態を説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment of the water environment improvement device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11.
図1は第1実施形態の水環境改善装置1を示す全体図であり、図2は水環境改善装置1を構成する振動体保持部材であるノズル保持パイプ11の全体を示す斜視図である。
FIG. 1 is an overall view showing the water environment improving device 1 of the first embodiment, and FIG. 2 is a perspective view showing the entire
本第1実施形態の水環境改善装置1は、河川等の淀んだ場所に生育している水草に対しては、それらの水草に向けて乱流を発生させてその水草にストレスを与え、水草の生育を抑制すると共に、アオコが生育している水域では、アオコを捕集しかつそのアオコの群体を微粉砕して動物プランクトンに捕食されやすくすることで、水環境を改善しようとするものである。 The water environment improvement device 1 of the first embodiment generates turbulent flow toward the aquatic plants growing in a stagnant place such as a river to stress the aquatic plants, and the aquatic plants are stressed. In the water area where blue-green algae are growing, it is intended to improve the aquatic environment by collecting blue-green algae and finely crushing the colonies of the blue-green algae to make them easily preyed on by zooplankton. is there.
水環境改善装置1は、図1に示すように、外部から供給される流体の噴出により自ら振動して乱流を発生させる自励振動体であるチューブノズル10と、このチューブノズル10を保持する上記ノズル保持パイプ11と、チューブノズル10に流体を供給する前記流体供給手段20と、捕集したアオコの群体を微粉砕・加圧して放出するアオコ粉砕・加圧手段39とを備えて構成されている。
なお、図1では、各構成部材同士の接続状態が示されているのみであるため、流体(水)の流れを切替える第1の三方弁27、第2の三方弁37については流れの方向は示していない。
As shown in FIG. 1, the water environment improving device 1 holds a
Since FIG. 1 only shows the connection state between the constituent members, the flow directions of the first three-
ノズル保持パイプ11,11は、河川等の淀んだ場所の川底に沈めて使用されるようになっており、実施形態では、2本のノズル保持パイプ11,11が間隔をおいて略平行に配置されている。
これらの各ノズル保持パイプ11,11には、それぞれ、内部に供給された流体である水の噴出により自ら振動して乱流を発生させる前記チューブノズル10が取付けられている。
The
Each of these
図1に示すように、各ノズル保持パイプ11,11には、所定長さのチューブノズル10が複数本(実施形態では3本づつ)取付けられている。
チューブノズル10は、例えば、シリコンゴムで形成されており、その内径寸法が例えば4mmで、外径寸法が6mmのものが用いられている。
そして、各チューブノズル10は、それぞれが、例えば30cmの同じ長さに形成されており、各チューブノズル10の基端部が上記ノズル保持パイプ11,11に予め設けられているノズル取付け部11Aに着脱自在に取付けられている。
As shown in FIG. 1, a plurality of
The
Each of the
なお、チューブノズル10としては、シリコンゴムに限らず、ナイロンチューブ、ウレタンチューブ等、水の噴出により自ら充分に自励振動できる程度の可塑性を有するものであれば使用することができる。
The
また、チューブノズル10の内径寸法および外径寸法は、上記各寸法に限定されず、例えば、上記寸法の±0.5mm程度のものを使用してもよい。
さらに、本実施形態では、チューブノズル10を30cmの長さのものを使用したが、その長さに限定されない。使用箇所、水草の繁茂状態、水草の種類等に応じて、例えば、10cm〜50cmのものを使用してもよい。
また、本実施形態では、ノズル保持パイプ11,11に3本のチューブノズル10を取付けてあるが、3本以下、あるいは3本以上取り付けてもよい。
Further, the inner diameter dimension and the outer diameter dimension of the
Further, in the present embodiment, the
Further, in the present embodiment, three
図2に示すように、ノズル保持パイプ11,11の長さ方向両端部には、当該ノズル保持パイプ11,11を支持すると共に、そのノズル保持パイプ11,11を河川の底部に沈める際にその底部に接地する保持部材設置手段13が設けられている。
この保持部材設置手段13は、例えば、所定幅寸法のステンレスのプレートで形成され、図3にも示すように、ノズル保持パイプ11の略全周に巻付けられた状態で下方に連続して略末広がり状に形成された本体部13Aが形成されており、この本体部13Aの先端にはそれぞれ外側に折り曲げられた接地部13Bが設けられている。
As shown in FIG. 2, the
The holding member installing means 13 is formed of, for example, a stainless steel plate having a predetermined width dimension, and as shown in FIG. 3, is continuously drawn downward in a state of being wound around substantially the entire circumference of the
本体部13Aの上部には、当該本体部13Aのノズル保持パイプ11に対する取付けの程度を調整する取付け調整機構14が対向して形成されており、これらの取付け調整機構14は、対向する本体部13A間に架けわたされたボルト15と、そのボルト15に螺合するナット16とで構成されている。
したがって、ボルト15に対してナット16を、緩めたり、締めたりすることで、図3に示すように、ノズル保持パイプ11の向き、ひいては各チューブノズル10の向きを調整することができる。その結果、河川等の淀みに生育している水草の状態に対応することができる。
On the upper part of the
Therefore, by loosening or tightening the
各ノズル保持パイプ11,11は、例えば、所定径のステンレス製の丸パイプ部材で所定長さに形成されており、その内部を流体である水、あるいは水とエアとが流通するようになっている。
なお、ノズル保持パイプ11,11は、ステンレス製でなくてもよく、PP(ポリプロピレン)や塩ビ等の合成樹脂製のものとしてもよい。また、ノズル保持パイプ11,11は必ずしも丸パイプ部材でなくてもよく、角パイプ等で構成してもよい。要は、耐水性と剛性に優れたパイプ部材であればよい。
Each of the
The
図2に示すように、ノズル保持パイプ11,11の長さ方向一方側端部はエンドプレート(図略)で塞がれており、他方側端部には、前記流体供給手段20を構成するポンプ21から送られる水をノズル保持パイプ11,11内に送るノズル側送水ホース34の分岐ホース34A用のホース取付け部11Bが設けられている。
上記ノズル側送水ホース34は、ポンプ21と第1の三方弁27とにわたって設けられた吐出ホース24に、第1の三方弁27を切り替えることで接続されるようになっている。
As shown in FIG. 2, one end of the
The nozzle-side
また、ノズル保持パイプ11,11の外周部には、上述のように、各チューブノズル10の基端部を取付けるノズル取付け部11Aが設けられている。
ノズル取付け部11Aは、例えば、5本のチューブノズル10を取付けることができるように5箇所に設けられているが、第1実施形態ではそのうちの3箇所のノズル取付け部11Aが利用され、それぞれのノズル取付け部11Aにチューブノズル10,10,10が取り付けられている。
そして、前述のように、水草の種類、繁茂状態に応じて、チューブノズル10を何本用いてもよいが、使用しないノズル取付け部11Aには、ブラインドプラグ(図略)を取付けておけばよい。
Further, as described above,
Then, as described above, any number of
図1に示すように、水環境改善装置1は、前述のように、複数本のチューブノズル10のそれぞれに流体である水を供給する流体供給手段20を備えている。
すなわち、流体供給手段20は、吐出ホース24、第1の三方弁27、およびノズル側送水ホース34を介して水をノズル保持パイプ11,11に送り込むポンプ21と、このポンプ21を駆動するモータ22および発電機23と、ポンプ21の駆動により水を河川等から吸い上げる吸込みホース25とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, as described above, the water environment improving device 1 includes a fluid supply means 20 for supplying water as a fluid to each of the plurality of
That is, the fluid supply means 20 includes a
吸込みホース25は、その先端部が、例えば、河川内に投入されるようになっており、ホース基端部は上記ポンプ21に接続されている。
そして、この吸込みホース25の吸入口にはゴミ等を吸込まないように、比較的目の粗いフィルター26が装備されている。
また、吐出ホース24において、ポンプ21と第1の三方弁27とを繋ぐ途中には、リリーフバルブ29と圧力計30とが設けられている。
このリリーフバルブ29は安全弁とも言われるものであり、装置全体の最大圧力を監視して装置を保護する役目を担っており、リリースされた流体は大気開放か水中開放されるようになっている。
さらに、ポンプ21とリリーフバルブ29および圧力計30との間にはエアバルブ31およびチェックバルブ32を装備した曝気用空気(エア)を供給するパイプ33が配置されている。
The tip of the
The suction port of the
Further, in the
This
Further, a
吐出ホース24は、上述のように、ポンプ21と第1の三方弁27との間に設けられると共に、第1の三方弁27を切り替えることでノズル側送水ホース34に接続されるようになっている。
そして、ノズル側送水ホース34の流れの先端側がチーズ等の分岐管35により2本の分岐ホース34A,34Aに接続されている。
そして、これらの分岐ホース34A,34Aがノズル保持パイプ11,11の前記ホース取付け部11Bに接続されるようになっている。
As described above, the
The tip side of the flow of the nozzle-side
Then, these
次に、図4に基づいてチューブノズル10の自励振動の説明をする。
図4(A)には、本実施形態のチューブノズル10の自励振動状態が示され、図4(B)には、フィン部を有するチューブノズル10Aの自励振動状態が示され、図4(C)には、チューブノズル10の先端にチューブノズル10Aを接合して構成された複合チューブノズル10Bの自励振動状態が示されている。
ここで、本実施形態では図4(A)のチューブノズル10が使用されているが、図4(B)のチューブノズル10A、図4(C)のチューブノズル10Bを使用することもできる。
そして、これらの各チューブノズル10,10A,10Bの先端から噴出する噴流Jと、乱流Tとが振動要素となっている。
Next, the self-excited vibration of the
FIG. 4A shows the self-excited vibration state of the
Here, although the
The jet flow J ejected from the tips of the
各流れをさらに詳細に説明する。
噴流Jは、元来が流体(水)の高速流であり、静水中に噴出することにより界面で強い剪断力が働き、断続流を発生しつつ層流L方向に進む。
噴流Jはチューブノズル10等の自励振動に伴って方向が変動することでも、静水に対しては振動要素の振動と同じ働きをする。
Each flow will be described in more detail.
The jet J is originally a high-speed flow of a fluid (water), and when jetted into still water, a strong shearing force acts at the interface, and the jet J travels in the laminar flow L direction while generating an intermittent flow.
Even if the direction of the jet J changes due to the self-excited vibration of the
ここで、層流Lの部分は断続的に噴流が入るので、流れの定義では乱流となり、噴流を観測できないもう少し下流側になれば、噴流と噴流に引込まれて起こる流れとが十分に攪拌された流れとなる。そして、図4中、噴流が点線で表現される領域では乱流領域である。
さらに、厳密に言うならば、乱流Tは格子振動による乱流と同等の原理でチューブノズル10が発生する格子乱流T、噴流Jは噴流の乱流J、層流Lは噴流の断続流の乱流L、とそれぞれ表現することができる。
Here, since a jet flows intermittently in the laminar flow L part, it becomes a turbulent flow by the definition of the flow, and if the jet flow is a little further downstream where the jet flow cannot be observed, the jet flow and the flow generated by being drawn into the jet flow are sufficiently agitated. It becomes the flow that was done. Then, in FIG. 4, the region where the jet is represented by the dotted line is a turbulent region.
Strictly speaking, the turbulent flow T is the lattice turbulent flow T generated by the
チューブノズル10等は、条件次第で数Hz〜数十Hzで自励振動によって扇状や円や8の字運動が組み合わさった複雑な振動を行い、乱流Tを発生する。
つまり、チューブノズル10等は、当該チューブノズル10等から水または空気が噴出される際に発生する反動力で自励振動して屈曲運動を惹起し、この屈曲運動は前進性波動運動と呼ばれ魚の尾鰭とほぼ同じ運動であるので、推進力または攪拌力を生じる。
Depending on the conditions, the
That is, the
水草の場合は、新たな知見の乱流によって植物にストレスを与えて生育を阻害させるという仕組みが技術要素なので、乱流の及ぶ範囲が本装置の設計と施工の技術要素に入っている必要がある。
格子乱流は一種の波の伝播であるから伝播範囲は噴流や対流ほど広くないが、本発明では、格子乱流と噴流などによる乱流とを併せて発生させるので、影響範囲が広い。
In the case of aquatic plants, the technical element is a mechanism that stresses plants and inhibits their growth by turbulent flow of new knowledge, so the range of turbulent flow must be included in the technical elements of the design and construction of this device. is there.
Since lattice turbulence is a kind of wave propagation, the propagation range is not as wide as jets and convections, but in the present invention, lattice turbulence and turbulence caused by jets are generated together, so the range of influence is wide.
ノズル保持パイプ11,11は、チューブノズル10の振動運動の反動を常に担っているので、支持部の弾性や運動範囲を規制することが必要となり、これにより、チューブノズル10が予期された通りの振動をすることになる。
Since the
ここで、図5、図6に基づいて、チューブノズル10から吹出される水流を直接受ける位置にピエゾ式加速度センサーを配置しておいて、実際に水流を吹出した場合と、水流を吹出さない場合との波形を説明する。なお、この実験は水槽等の容器に水を満たして行ったものである。
Here, based on FIGS. 5 and 6, the piezo type acceleration sensor is arranged at a position where the water flow blown from the
まず、チューブノズル10から水流を吹出さない場合の波形は、図5に示すようなものであり、何の変化も見られない。その結果、水草に何らの影響も与えない。
次に、実際にチューブノズル10から水流を吹出した場合の波形は、図6に示すようなものであり、振幅の幅が大きいものであった。その結果、水草に強い衝撃を与えることを推察できる。
First, the waveform when the water flow is not blown out from the
Next, the waveform when the water flow was actually blown out from the
図4(A)〜図4(C)の各チューブノズル10,10A,10Bを水環境改善装置1として利用する場合、前述のような実験用として用いた乱流発生装置100の振動用格子101に対して、次のような利点が挙げられる。
すなわち、各チューブノズル10,10A,10Bを加振源として捉えた場合、各チューブノズル10,10A,10Bは加振装置と言えるが、この加振装置の原理は流体機構に属し、圧力流体が動力源となる。
When the
That is, when each
また、圧力流体は、水、空気等でよく、さらに、それらの混合2層流体でよく、圧力流体源は、水の場合は、水道水、河川等のポンプアップ水、高所タンクの水等を利用することができ、空気の場合は、その場所の圧縮空気、ボンベ等の空気等を利用することができ、対象水系に対して支障のないものを使うことで、使用後の流体を回収する必要がない。
従って、水中に潤滑などを用いる装置がないため、装置の故障や破壊の場合でも潤滑油などによる汚染が生じない。
The pressure fluid may be water, air, etc., and a mixed two-layer fluid thereof may be used, and the pressure fluid source may be tap water, pump-up water such as a river, water in a high-altitude tank, etc. In the case of air, compressed air at that location, air such as a bomb, etc. can be used, and by using something that does not interfere with the target water system, the fluid after use can be recovered. You don't have to.
Therefore, since there is no device that uses lubrication or the like in water, contamination by lubricating oil or the like does not occur even in the case of failure or destruction of the device.
さらに、圧力流体を生産する装置のエネルギー源が電気であるとしても、この装置は地上(陸上)に設置し、圧力流体をホースで供給できるため、動力電気設備が水中になく、万一、洪水が起こってもモーター等の動力電気設備が水没しない高い場所に設置することが可能で、電気的安全性が高い、という利点がある。 Furthermore, even if the energy source of the device that produces the pressure fluid is electricity, this device can be installed on the ground (land) and the pressure fluid can be supplied by a hose, so there is no power electrical equipment in the water and a flood should occur. It is possible to install it in a high place where the power and electrical equipment such as a motor is not submerged even if it occurs, and there is an advantage that the electrical safety is high.
前述のように、水環境改善装置1は、アオコa等の植物性プランクトンが生育している水域において、そのアオコaを捕集すると共に収容し、かつ粉砕するアオコの群体粉砕・加圧手段39を備えている。 As described above, the water environment improving device 1 collects, stores, and crushes the blue-green algae in the water area where the phytoplankton such as the blue-green algae grows. It has.
すなわち、図1、図8等に示すように、アオコの群体粉砕・加圧手段39は、アオコaを含む流体(水)の流速を急激に変化させて衝撃的な圧力変化と大きな剪断力とによってアオコaの群体を微粉砕するアオコの群体粉砕機構41と、群体を微粉砕されたアオコaを収容しかつ加圧するアオコ加圧機構である加圧容器40と、を備えて構成されている。
That is, as shown in FIGS. 1, 8 and the like, the colony crushing / pressurizing means 39 of blue-green algae abruptly changes the flow velocity of the fluid (water) containing blue-green algae, resulting in a shocking pressure change and a large shearing force. It is configured to include a
加圧容器40の内部は密閉空間となっており、この加圧容器40内には、長さ方向一方側端部にアオコaを濾し採るためのフィルター49が配置されている。このフィルター49は、比較的目の細かいものが使用されている。
加圧容器40の上記一方側端部には、前記ポンプ21に接続された加圧容器用ホース44が設けられている。この加圧容器用ホース44のポンプ21側には第2の三方弁37が配置されており、この第2の三方弁37とポンプ21との間にはフィルター28が配置されている。
The inside of the
A
前記吐出ホース24のポンプ21と反対側端部は、前述のように第1の三方弁27に接続されている。
この第1の三方弁27には、当該第1の三方弁27を適宜切り替えることで、吐出ホース24からの水を、前記ノズル保持パイプ11,11に送り込めるノズル側送水ホース34、あるいは、加圧容器用ホース44を介して加圧容器40に送り込める容器側ホース45とが接続されている。
この容器側送水ホース45には、吐出ホース24からの水を通過させるチェックバルブ46が設けられている。
そして、第1の三方弁27、第2の三方弁37は、いわゆるL字タイプのものが用いられている。
The end of the
By appropriately switching the first three-
The container-side
As the first three-
加圧容器40には、アオコaを捕集するためのアオコ捕集用パイプ42が設けられ、このアオコ捕集用パイプ42には、アオコ生育位置からのアオコaを含む水を通過させるチェックバルブ43が設けられており、このチェックバルブ43は、前記アオコの群体粉砕機構41を構成している。
また、加圧容器40の長さ方向他端部には、加圧容器40の内部の微粉砕されたアオコaを加圧水と共に前記各ノズル保持パイプ11,11に吐出する加圧水吐出パイプ47が設けられている。この加圧水吐出パイプ47には、加圧容器40内からのアオコaを含む水を通過させるリリーフバルブ48が設けられており、このリリーフバルブ48は、上記チェックバルブ43と共にアオコの群体粉砕機構41を構成している。
The
Further, at the other end of the
ここで、アオコ捕集用パイプ42で捕集される水およびアオコaは、チェックバルブ43で絞り部分によって流速が高まって弁内部で衝突し、さらに加圧容器40内で速度が急に落ちることで圧力変化が急激に起こり、これにより、アオコaの群体が粉砕される。
また、アオコaがチェックバルブ43を通過する際、そのチェックバルブ43の内部構造の絞り部分等に衝突するため大きな剪断力が生じ、それによってもアオコaの群体が微粉砕される。
Here, the water collected by the blue-green
Further, when the blue-green algae a pass through the
さらに、加圧容器40に設けられた加圧水吐出パイプ47にもリリーフバルブ48が設けられているので、加圧容器40内から加圧水をノズル保持パイプ11,11に吐出する際にも、上述した剪断力によりアオコaの群体は微粉砕されるようになっている。
そして、ここにおいて、前記チェックバルブ43およびリリーフバルブ48により、前述のように、アオコの群体粉砕機構41が構成される。
ここで、リリーフバルブ48は、加圧容器40の加圧力を決めるものであり、リリーフバルブ48を通過した流体は加圧水吐出パイプ47へ流れるようになっており、リリース後の流体を逃がさない構造となっている。
そのため、リリーフバルブ48の設定圧力は前記リリーフバルブ29の設定圧力に比較して小さな設定値とする。つまり、設定圧力は、リリーフバルブ29>リリーフバルブ48となっていて、リリーフバルブ29の設定圧力は本装置の最大圧力を決める安全弁として働く。
Further, since the
Then, here, the
Here, the
Therefore, the set pressure of the
次に、図8〜図11に基づいて、水環境改善装置1によりアオコを捕集および加圧し、また、水草wpに向けて乱流を発生させる作用について説明する。 Next, based on FIGS. 8 to 11, the action of collecting and pressurizing blue-green algae by the water environment improving device 1 and generating a turbulent flow toward the aquatic plant wp will be described.
まず、図8に基づいて、アオコ吸引モード時の水の流れを説明する。
図8において、第1の三方弁27および第2の三方弁37の内部の太線で示した部分は、予め水の流れる方向に切替えられた状態であり、黒塗りの太線で示したAとA´に沿った流れが、加圧容器40から吸い上げられた水の流れの方向である。
なお、点線で示した矢印B、B´は水が流れていない状態を示す。
First, the flow of water in the blue-green algae suction mode will be described with reference to FIG.
In FIG. 8, the portions indicated by the thick lines inside the first three-
The arrows B and B'indicated by the dotted lines indicate a state in which water is not flowing.
アオコaの捕集は、ポンプ21を稼動させて、まず、アオコaの生育水域に配置したアオコ捕集用パイプ42からアオコa共々その水域の水を加圧容器40内に吸引すると共に、加圧容器40内のフィルター49を通してポンプ21側に吸引する。
アオコaが加圧容器40内に水と共に吸引されるとき、前述のように、チェックバルブ43を通過する際、および加圧容器40内に吸引された際の急激な圧力変化と、チェックバルブ43の内部構造の絞り部分等に衝突して生じる大きな剪断力により、アオコaの群体が粉砕される。
To collect the blue-green algae a, the
When the blue-green algae a is sucked into the
ポンプ21の稼働により加圧容器40内の水と共にアオコaも吸引される。
しかし、加圧容器40に目の細かいフィルター49が設けられているため、上述のように、チェックバルブ43を通過する際に微粉砕されたアオコaの群体は、フィルター49に補足され、加圧容器用ホース44に水が吸引され、アオコaの群体は微粉砕された状態で加圧容器40内に浮遊している。
By the operation of the
However, since the pressurizing
加圧容器40内から吸引された水と微粉砕されたアオコaとは、第2の三方弁37を経由してポンプ21に達し、そのポンプ21から吐出ホース24に吐出されると共に、第1の三方弁27を経由して太線の矢印A´方向に沿って延出されているノズル側ホース34に流れる。
The water sucked from the
ノズル側ホース34内を流れる水は、ノズル側ホース34の先端の分岐ホース34Aから、水底に設置されているノズル保持パイプ11,11に導入されると共に、各ノズル保持パイプ11,11に装備されているそれぞれのチューブノズル10から噴出され、各チューブノズル10を自励振動させる。
そして、そのチューブノズル10の自励振動により発生する乱流が水草wpに衝突し、これにより、水草wpにストレスを与える。
The water flowing in the nozzle-
Then, the turbulent flow generated by the self-excited vibration of the
加圧容器40内に群体が微粉砕され浮遊状態で存在しているアオコaと、フィルター49に捕捉されているアオコaとがある程度の量に達するまで、上記作用が継続される。そして、この作用は後で述べる乱流発生モードに相当するものである。
The above action is continued until the amount of the blue-green algae a in which the colony is finely pulverized and exists in the floating state in the
浮遊状態のアオコaと、フィルター49に補足されているアオコaとが、加圧容器40内にある程度の量、例えば、ポンプ21による加圧容器40内からの水の吸入が悪くなる程度の量、溜まった場合、図9に示すように、アオコ加圧モードに移行し、加圧容器40内に加圧水を送り込み、加圧容器40内に浮遊しているアオコaを水と共に加圧容器40の外部、つまりノズル保持パイプ11,11側に吐出するようになっている。
すなわち、まず、第2の三方弁37を、水がポンプ21の吸込み側と吸込みホース25が連通するように切り替えると共に、第1の三方弁27をポンプ21の吐出側からの水が容器側送水ホース45側に流れるように切り替えて、加圧容器40側に流れるようにしておく。
A certain amount of the floating blue-green algae a and the blue-green algae a supplemented by the
That is, first, the second three-
ポンプ21の駆動により、水が吸込みホース25から第2の三方弁37を経由してポンプ21に吸い上げられ、かつポンプ21から吐出ホース24に吐出される。
吐出ホース24の水は、第1の三方弁27を経由して容器側送水ホース45に送られ、その容器側送水ホース45から加圧容器用ホース44を経由して加圧容器40内に流入する。
By driving the
The water of the
そして、加圧された水が、群体が微粉砕されたアオコaと共に加圧容器40から加圧水吐出パイプ47を介して、各ノズル保持パイプ11,11に送られ、それぞれに取付けられているチューブノズル10を自励振動させる。
加圧水吐出パイプ47には前記リリーフバルブ48が設けられており、先に群体が粉砕されたアオコaがリリーフバルブ48を通過する際、前述のように、急激な圧力変化等によりさらに微粉砕された状態で加圧水吐出パイプ47から吐出される。
Then, the pressurized water is sent from the
The pressurized
これらのチューブノズル10の自励振動により発生する乱流が水草wpに衝突し、淀んだ場所に生育しているそれらの水草wpにストレスを与えることになる。
The turbulent flow generated by the self-excited vibration of these
ここで、アオコを加圧し衝突させるとアオコの群体が微粉砕される、ということは、「土木学会第58回年次学術講演会(平成15年9月)」において発表された「アオコの急速処理装置の開発」の論文により証明されている。
すなわち、概略を説明すると、ガス胞を有する藍藻類は、0.3MPa以上に加圧すると浮力が消失するとされている。浮力を失った藍藻類は沈降し、光合成を行うことができなくなりやがて死滅する。また、群体構造を形成していた藍藻類は、衝突により小さく分断されるため動物プランクトンに捕食されやすくなる、とされている。
そして、アオコの処理装置は、それらを証明するために開発されたものである。
Here, the fact that the colony of blue-green algae is finely crushed when the blue-green algae are pressed and collided is that the "rapid blue-green algae" announced at the "58th Annual Scientific Lecture Meeting of the Japan Society of Civil Engineers (September 2003)". It is proved by the paper "Development of processing equipment".
That is, to explain roughly, it is said that cyanobacteria having gas vesicles lose their buoyancy when pressurized to 0.3 MPa or more. Blue-green algae that have lost buoyancy settle and become unable to perform photosynthesis and eventually die. In addition, it is said that the blue-green algae that formed the colony structure are easily preyed on by zooplankton because they are divided into small pieces by collision.
And the blue-green algae processing device was developed to prove them.
水草wpのみが生育している場所では、図10に示すように、乱流発生モードで行われる。
すなわち、まず、第2の三方弁37を、吸込みホース25からの水がポンプ21の吸込み側に流れるように切り替えると共に、第1の三方弁27を、ポンプ21の吐出側からの水が吐出ホース24、ノズル側送水ホース34を経てノズル保持パイプ11,11側に流れるように切り替えておく。
In the place where only aquatic plants wp grow, as shown in FIG. 10, the turbulent flow generation mode is performed.
That is, first, the second three-
ポンプ21の駆動により、水が吸込みホース25から第2の三方弁37を経由してポンプ21に吸い上げられ、かつ吐出される。そのポンプ21から吐出された水は、吐出ホース24から第1の三方弁27、ノズル側送水ホース34を経てノズル保持パイプ11,11側に流れる。
By driving the
そして、ノズル保持パイプ11,11に送られた水が、それぞれに取付けられているチューブノズル10の先端から噴出され、これにより各チューブノズル10を自励振動させる。
これらのチューブノズル10の自励振動により発生する乱流が水草wpに衝突し、それらの水草wpにストレスを与えることになる。
Then, the water sent to the
The turbulent flow generated by the self-excited vibration of these
チューブノズル10から水を噴出して水草wpに向けて乱流を発生させる際に、エアを同時に噴出することもできる。
この場合、図11に示すような流れとなる。すなわち、図10で示した乱流モードにおいて、ポンプ21と第1の三方弁27との間に配置されているエアバルブ31を開き、エアー導入パイプ33を介してエアを吐出ホース24に送り込む。
When water is ejected from the
In this case, the flow is as shown in FIG. That is, in the turbulent flow mode shown in FIG. 10, the
そうすると、吐出ホース24から第1の三方弁27、ノズル側送水ホース34を経てエア混入の水がノズル保持パイプ11,11に送られ、かつそれぞれに取付けられているチューブノズル10の先端から噴出され、これにより各チューブノズル10を自励振動させる。
そして、これらのチューブノズル10の自励振動により発生する気泡b混じりの乱流が水草wpに衝突し、それらの水草wpにストレスを与えることになる。
また、エア混入水は、水とエア及び微小エア気泡水と言った、密度が大きく異なる流体がノズル10内を不規則な塊として通過するために、ノズル10の自励振動で発生する屈曲部を通過する際の遠心力が不規則に変化するために自励振動の振幅が大きくなり、かつ不規則化する。
そして、ノズル10から噴出する時の反動力が不規則に変化してノズル10の振動を不規則化・拡大化させる。この結果、発生する乱流も大きくなる。さらに、噴出されたエアは、曝気効果を伴う。
なお、前述した図8の説明のアオコ吸引モード時に加圧容器40からの水をノズル保持パイプ11,11側に送る際にも、上述のように、エア混入の水を送り、気泡b混じりの乱流を水草wpに衝突させることができる。
Then, the water mixed with air is sent from the
Then, the turbulent flow mixed with the bubbles b generated by the self-excited vibration of these
Further, the air-mixed water is a bent portion generated by the self-excited vibration of the
Then, the reaction force when ejected from the
In addition, when the water from the pressurizing
アオコaが生育していない水域において、吸込みホース25で河川等の水を直接取り込む場合、フィルター26に細かい泥や千切れた葉等が吸い込まれることもあるため十分な量の水を取り込めないことも生じる。
そのようなとき、定期的に、加圧容器40をフィルター代わりとして使用することもできる。
When water such as a river is directly taken in by the
In such a case, the pressurizing
この場合、前述したようなアオコ捕集モード時の水の流れの状態とすればよい。
すなわち、まず、加圧容器用ホース44からの水をポンプ21で吸い上げることができるように第2の三方弁37を切り替えておくと共に、ポンプ21から吐出された水が吐出パイプ24、ノズル側ホース34を経由してノズル保持パイプ11,11側に流れるように第1の三方弁27を切り替えておいて、ポンプ21を駆動させるようにすればよい。
In this case, the water flow state in the blue-green algae collection mode as described above may be used.
That is, first, the second three-
図7には、水環境改善装置1のノズル支持パイプ11、加圧容器40等を河川に沈め、ポンプ21等を稼働させてチューブノズル10からの乱流を水草wpに当てた結果が示されている。
この図7に示された計測結果では、乱流が水草wpに与える影響を確認することができた。なお、この実験では、1本のチューブノズル10を使用して乱流を発生させている。
ここで、図2に示すように、ノズル支持パイプ11には5本のチューブノズル10が使用可能であるが、実験に際しては、そのうちの1本のチューブノズル10を使用して乱流を発生させたものである。
FIG. 7 shows the results of submerging the
From the measurement results shown in FIG. 7, it was possible to confirm the effect of turbulence on the aquatic plants ww. In this experiment, one
Here, as shown in FIG. 2, five
図7の計測結果を得るために、水環境改善装置1を河川に沈めてフィールド実験を行った。
フィールド実験は、次のような条件で行われた。
日時:2016年9月17日(土)
場所:広島県三次市土師ダム下流江の川合流1km手前
対象水生植物:水草(オオカナダモ)
設置装置:マニホールド(保持パイプ)接続チューブノズル(長さ500mm)1本
設置位置:川底(水深500mm程度)
噴出流体:川水(現地取り込み)
In order to obtain the measurement result of FIG. 7, the water environment improvement device 1 was submerged in a river and a field experiment was conducted.
The field experiment was conducted under the following conditions.
Date and time: Saturday, September 17, 2016
Location: 1km before the confluence of Gonokawa River, downstream of Haji Dam, Miyoshi City, Hiroshima Prefecture Target aquatic plants: Aquatic plants (Egeria densa)
Installation device: Manifold (holding pipe) connection tube Nozzle (length 500 mm) 1 installation position: Riverbed (water depth about 500 mm)
Erupted fluid: River water (local intake)
水草wpの生育環境等に対応して、乱流発生による水草wpへのより効果的な影響を得るためには、乱流強度の増大を図ることが必須条件である。
そのために、装置のサイズアップ、チューブノズル10の数を増やす、チューブノズル10の配置の検討、チューブノズル10の構造を検討する、噴出流体の検討(水/エア)等が考えられる。
なお、本第1実施形態では、上記実験結果に基づいてチューブノズル10の本数や長さ、流体の種類を設定したものである。
In order to obtain a more effective effect on the aquatic plants ww due to the occurrence of turbulence in accordance with the growing environment of the aquatic plants ww, it is an essential condition to increase the turbulent flow intensity.
For that purpose, it is conceivable to increase the size of the device, increase the number of
In the first embodiment, the number and length of the
(第1実施形態の効果)
以上のような構成の第1実施形態の水環境改善装置1によれば、次のような効果が得られる。
(Effect of the first embodiment)
According to the water environment improving device 1 of the first embodiment having the above configuration, the following effects can be obtained.
(1)流体供給手段20を構成するポンプ21から吐出された水を噴出することでチューブノズル10が自励振動するので、このチューブノズル10をアオコ等の植物性プランクトンを含む水草wpの生育水域に配置し、チューブノズル10の噴出口を水草wpに向け乱流を発生させることで、特に水草wpにストレスを与え、その水草wpの生育を抑制することができる。その結果、簡単な構成で、河川等の淀んだ場所等に生育しているアオコや、特に水草wpの生育を抑制することができ、水環境を改善することができる。
(1) Since the
(2)河川の淀んだ箇所や湖沼に生育している水草wpに向けて、チューブノズル10の先端から噴出される水またはエア混入の水により生じる乱流を衝突させるので、水草wpにストレスを与えることができる。その結果、水草wpの生育が抑えられ、水草wpの繁茂を未然に防止することができ、水環境を改善することができる。
(2) Stress is applied to the aquatic plants wp because the turbulent flow generated by the water ejected from the tip of the
(3)チューブノズル10が、全長が30cm、内径寸法が4mm、外径寸法が6mmのシリコンゴムで形成されているので、ポンプ21から吐出ホース24を経て送り込まれる水または空気でも自励振動が可能となり、より大きな乱流を発生させることができ、水草wpに対してより大きなストレスを与えることができる。
(3) Since the
(4)2本のノズル保持パイプ11,11のそれぞれに、全長30cmのチューブノズル10を使用しているので、チューブノズル10が水の噴射により自励振動する際、チューブノズル10と水草wpとが接触している場合、チューブノズル10と水草wpとが直接接触することで、乱流よりも強いストレスを与えることができる。
(4) Since a
(5)全長30cmのチューブノズル10が、所定の間隔をおいて3本設けられており、自励振動の範囲が大きくなるので、水草wpに対して広範囲で対応することができる。
(5)
(6)ノズル保持パイプ11,11は、長さ方向両端側がそれぞれ支持脚13で支持されており、これらの支持脚13には、それぞれ2個づつの本体部13Aと接地部13Bとが形成されているので、河川等の底部に安定して置くことができる。
(6) The
(7)ノズル保持パイプ11,11には、チューブノズル10が取り換え自在になっており、アオコaや水草wpの生育状況に応じてチューブノズル10の取付け本数を増やしたりすることができる。その結果、水草wp等のどのような生育場所に対しても使用することができるので、利用価値が高い。
(7) The tube nozzles 10 can be freely replaced in the
(8)アオコaと水草wpとの両方が生育している河川等にあっては、水環境改善装置1を使用することで、捕集したアオコaをアオコ粉砕・加圧手段39によりアオコaの群体を微粉砕した後、加圧水と共にノズル保持パイプ11,11に供給することができ、これにより、チューブノズル10から乱流を水草wpに当てることができる。その結果、水草wpに強いストレスが与えられるので、生育を抑制することができる。また、アオコaは群体が微粉砕されたことで動物プランクトンの餌となりやすい大きさにまで小さくなることで捕食される。このように、アオコaと水草wpとの両方の生育を抑制することで、水環境を改善することができる。
(8) In a river or the like where both blue-green algae and aquatic plants ww are growing, by using the water environment improving device 1, the collected blue-green algae a is crushed and pressurized by the blue-green algae a. After the colony of the above is finely pulverized, it can be supplied to the
(9)アオコaが生育していない水域では、場合によっては、第1、第2の三方弁27,37を適宜切り替えることで、加圧容器40をフィルター替わりとして用いることができるので、利用価値が高い。
(9) In a water area where blue-green algae do not grow, the
〔第2実施形態〕
次に、図12に基づいて、本発明に係る水環境改善装置の第2実施形態を説明する。
本実施形態の水環境改善装置2では、チューブポンプ51、インラインミキサー57および圧力チューブ54を含み構成された流体供給手段50を備えている。
なお、この第2実施形態の水環境改善装置2を示す図12において、前記第1実施形態の水環境改善装置1と同一部材には同一符号を付し、異なる部分のみ説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the water environment improving device according to the present invention will be described with reference to FIG.
The water
In FIG. 12 showing the water
第2実施形態の水環境改善装置2では、流体供給手段50が、河川等の水をアオコ共々吸い上げる吸込みホース55と、この吸込みホース55から水を吸い上げるチューブポンプ51と、このチューブポンプ51に接続された公知の上記インラインミキサー57と、このインラインミキサー57と前記ノズル保持パイプ11,11とを接続する圧力チューブ54と、チューブポンプ51を駆動させる電動モータ52および発電機53とを備えて構成されている。
In the water
チューブポンプ51には、インラインミキサー57が接続されており、チューブポンプ51から吐出された水とアオコaとが、上記インラインミキサー57の内部を通過する際に攪拌されるので、アオコaの群体が微粉砕されるようになっている。
そして、インラインミキサー57で微粉砕されたアオコaが水と共に圧力チューブ54に送られるようになっている。
An in-
Then, the blue-green algae pulverized by the in-
圧力チューブ54の先端は分岐管56により分岐ホース54A,54Aに接続され、これらの分岐ホース54A,54Aが前記ノズル保持パイプ11,11に接続されており、また、これらのノズル保持パイプ11,11には、それぞれ3本の前記チューブノズル10が装備されている。
The tip of the
吸込みホース55の先端は、河川や沼等のアオコ生育水域中に差し込まれ、チューブポンプ51の駆動によりアオコ共々水を吸い上げることができるように、ホース内径が、例えば50〜60mmのものが使用されている。
なお、ホース内径は上記寸法50〜60mmのものに限定されない。
The tip of the
The inner diameter of the hose is not limited to the above size of 50 to 60 mm.
流体供給手段50を構成するチューブポンプ51は、ローターの回転方向に流体等を押出すと共に、押しつぶされたチューブが復元する際に発生する真空圧によって移送物質、つまり流体等が吸引されるような構成となっている。
The
また、前記電動モータ52によりチューブポンプ51の回転を制御して、流量、圧力調整をすることができるようになっている。そして、アオコ共々水を吸い上げ、圧力チューブ54に送り込む際、例えば、0.5Mpa程度の圧力で送り込めるようになっている。
そのため、チューブポンプ51に吸い上げられたアオコaがインラインミキサー57で微粉砕され、その微粉砕されたアオコaが加圧水と共にノズル保持パイプ11,11に送り込まれ、ノズル保持パイプ11,11のチューブノズル10から乱流を水草wpに衝突させることができる。
Further, the
Therefore, the blue-green algae sucked up by the
なお、前述のように、第2実施形態の水環境改善装置2はアオコaと水草wpとが生育している水域に適用しているが、水草wpのみが生育している水域に配置してもよいのは当然である。
この場合、吸込みホース55を水草wpのみが生育している水域中に差し込み、そこから圧力チューブ54により水を吸い上げ、その水をインラインミキサー57から圧力チューブ54に吐出し、分岐ホース54A,54Aからノズル保持パイプ11,11に送り込めばよい。
また、エアバルブ31を調整して曝気用のエアを圧力チューブ54に送り込み、エア混入の水を噴出してもよい。さらに、前述のようにアオコaが生育している水域に水環境改善装置2を適用する際もエア混入の水を噴出するようにしてもよい。
As described above, the water
In this case, the
Further, the
以上のような構成の第2実施形態の水環境改善装置2によれば、前記(1)、(2)、(4)、(6)、(7)の各効果と略同様の効果の他、次のような効果を得ることができる。
(11)水環境改善装置2の流体供給手段50が、チューブポンプ51、インラインミキサー57、および圧力チューブ54を備えて構成されているので、アオコaを吸込みホース55で吸込んで、チューブポンプ51から吐出されたアオコaの群体をインラインミキサー57で微粉砕して動物プランクトンに捕食され易くすることができる。その結果、アオコaと水草wpとの両方の生育を抑制することができ、水環境の改善を図ることができる。
According to the water
(11) Since the fluid supply means 50 of the water
(12)水環境改善装置2の流体供給手段50がチューブポンプ51および圧力チューブ54を備えて構成されており、これらを稼動させることで、アオコaと水草wpとの両方の生育を抑制することができるので、第1実施形態の水環境改善装置1で用いられている第1,2の三方弁27,37および加圧容器40が不要となる。その結果、装置の簡略化を図ることができる。
(12) The fluid supply means 50 of the water
〔第3実施形態〕
次に、図13に基づいて、本発明に係る水環境改善装置の第3実施形態を説明する。
前記第1、第2実施形態の水環境改善装置1,2においては、ノズル保持パイプ11,11に、自励振動体としてのチューブノズル10を3本取付けると共に、それぞれを同一長さに統一して構成したが、本第3実施形態の水環境改善装置3は、ノズル保持パイプ11,11に種類の異なるノズルを取付けて構成したものである。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the water environment improving device according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the water
すなわち、一つの種類として、図13(A)に示すように、異なる長さの2本のチューブノズル60A,60Bを組合せたものを、それぞれの長さ方向の途中の、例えば、1箇所を結束部材61で縛って1本の組合せノズル60として、その組合せノズル60をノズル保持パイプ11,11のノズル取付け口11Aに取付けた構成としてもよい。
2本のチューブノズル60A,60Bを組合せる場合、上述のように、それぞれの長さ方向の途中位置を所定の結束部材61で結束し、これにより、自励振動中に互いが絡み合わないようになっている。
That is, as one type, as shown in FIG. 13A, a combination of two
When two
あるいは、図13(B)に示すように、チューブノズル65の途中に、例えば3本の分岐ノズル65A,65B,65Cを設けて加振部を増やした構成のものを用いてもよい。
そして、そのチューブノズル65をノズル保持パイプ11,11のノズル取付け口11Aに取付けた構成としてもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 13B, for example, three
Then, the
本第3実施形態では、ノズル保持パイプ11,11に、図13(A)に示す組合せノズル60を例えば2本、図13(B)に示すチューブノズル65を例えば1本の合計3本が取り付けられている。
In the third embodiment, for example, two
なお、上記構成において、組合せノズル60およびチューブノズル65を前記図4(C)に示した形状のチューブノズル10Bを用いてもよい。
また、組合せノズル60およびチューブノズル65の全長に沿って、あるいは、長さ方向の途中位置、かつ複数個所にフィン部(図略)を設けた形状としてもよい。
In the above configuration, the
Further, the shape may be such that fin portions (not shown) are provided along the entire length of the
以上のような構成の第3実施形態の水環境改善装置3によれば、前記(1)〜(7)の各効果と略同様の効果の他、次のような効果を得ることができる。
(13)ノズル保持パイプ11,11のそれぞれに、2本、あるいは3本の組合せノズル60およびチューブノズル65を取付けた構成されており、個々の組合せノズル60およびチューブノズル65自体が、それぞれ予測不能の複雑な動きをするので、乱流の及ぶ範囲が拡大され、その結果、より広範囲の水草wpに対応することができる。
According to the water
(13) Two or three
〔第4実施形態〕
次に、図14,15に基づいて、本発明に係る水環境改善装置の第4実施形態を説明する。
本第4実施形態の水環境改善装置4は、広い範囲にわたって繁茂している水草wpに対応させるために開発されたものであり、互いに対向配置されたA列ノズル群77とB列ノズル群78、およびA列ノズル群77´とB列ノズル群78´の2列をそれぞれ対向させて併設した構成としたものである。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the water environment improving device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 14 and 15.
The water environment improving device 4 of the fourth embodiment was developed in order to correspond to the aquatic plants wp that grows over a wide range, and the
そして、これらのA列ノズル群77とB列ノズル群78、およびA列ノズル群77´とB列ノズル群78´の2列を、対象とする水草wpのある領域を挟んで対向配置させ、それぞれのA列ノズル群77とB列ノズル群78、およびA列ノズル群77´とB列ノズル群78´を交互に作動させることで、各ノズル群77と78等の間にある水草wpに揺さぶりをかけてストレスを与えるように構成したものである。
Then, the two rows of the
図14に示すように、水環境改善装置4では、A列ノズル群77とB列ノズル群78との各チューブノズル10が対向し、A列ノズル群77´とB列ノズル群78´との各チューブノズル10が対向して配置されている。
ここで、図14では、A列ノズル群77,77´とB列ノズル群78,78´とが同一平面上に配置されているが、ノズル取付け部71A,72Aの取付け位置を、例えば、上下に変えることで向きを変えることができる。
As shown in FIG. 14, in the water environment improving device 4, the
Here, in FIG. 14, the row
A列ノズル群77,77´は、パイプ部材71と複数のチューブノズル10とで構成され、B列ノズル群78,78´は、パイプ部材72と複数のチューブノズル10とで構成されている。
これらのパイプ部材71,72には、先端から流体である水を噴出させかつ乱流を発生させる複数の前記チューブノズル10が取付けられている。
そして、これらの各チューブノズル10は、当該各チューブノズル10の流体噴出口が向き合う状態で、各パイプ部材71,72のノズル取付け部71A,72Aに取付けられている。
Row A
A plurality of the
Each of these
図14に示すように、各ノズル保持パイプ71,72の一端部は電磁切替えバルブ73に接続されており、この電磁切替えバルブ73はポンプ74に接続されている。
また、電磁切替えバルブ73には、各ノズル保持パイプ71,72の各チューブノズル10、つまり、A列ノズル群77とB列ノズル群78とに送水するタイミングの切り替えを制御するコントローラ76が接続されている。
As shown in FIG. 14, one end of each
Further, the
ここで、水草用ノズルとその配置を考えると、それぞれのチューブノズル10が個別に作動して、自励振動を行うため、乱流の振動が伝播する際に干渉して減衰する場所が起こりうるために、乱流が有効なのはノズルの噴流やチューブノズル10の振動の直近に限られ、各ノズルの配置がノズルによって発生する乱流同士が干渉を起こさない程度に離れていれば、干渉による減衰は軽微となる。
しかし、対象とする水域に強い乱流を生成しようとすると、ノズルの配置密度は高いことが望まれるので、干渉を起こしにくい間隔に配置されている。そして、この間隔は、実施例では例えば30cmに設定されている。
Here, considering the waterweed nozzle and its arrangement, each
However, when trying to generate a strong turbulent flow in the target water area, it is desired that the nozzles have a high arrangement density, so they are arranged at intervals that are unlikely to cause interference. Then, this interval is set to, for example, 30 cm in the embodiment.
その状態で、図15の通水タイミングに示すように、ノズル保持パイプ71,72を介して、まず、例えば、A列ノズル群77,77´の各チューブノズル10に振動用の水が前記ポンプ74から送り込まれる。
そうすると、まず、チューブノズル10の前進性波動運動が起こす乱流の伝播と、対象領域に波動的に供給される噴流の軌跡とにより水草wpを細かく揺さぶり、噴流によるチューブノズル10の前進性波動運動による水流により、水草wpを傾ける。
In that state, as shown in the water flow timing of FIG. 15, first, for example, water for vibration is pumped to each
Then, first, the aquatic plants wp are finely shaken by the propagation of the turbulent flow caused by the forward wave motion of the
次に、A列ノズル群77,77´の各チューブノズル10への通水を休止することで、対象領域に波動的に供給される噴流がなくなるので、水草wpの揺り戻りが起こり、水草wpや水の慣性力でオーバーシュートが発生する。
Next, by suspending the flow of water to each of the
その後、ノズル保持パイプ71を介して、B列ノズル群78,78´の各チューブノズル10に振動用の水がポンプ74から送り込まれる。
そうすると、チューブノズル10の前進性波動運動が起こす乱流の伝播と、対象領域に波動的に供給される噴流の軌跡とにより水草wpを細かく揺さぶり、噴流によるチューブノズル10の前進性波動運動による水流により、水草wpをA列ノズル群77,77´側に傾ける。
以後は、上記の動作が繰り返される。
After that, water for vibration is sent from the
Then, the aquatic plants wp are finely shaken by the propagation of the turbulent flow caused by the forward wave motion of the
After that, the above operation is repeated.
上記通水の制御は、シーケンサー等を用いて、水草wpの傾き具合や揺り戻しの具合を見て、電磁切換弁のON時間や、通水の休止時間をあらかじめ設定して制御する。 The control of water flow is controlled by setting in advance the ON time of the electromagnetic switching valve and the suspension time of water flow by observing the inclination and swinging back of the aquatic plant wp using a sequencer or the like.
以上のような構成の第4実施形態の水環境改善装置4によれば、前記(1)〜(7)の各効果と略同様の効果の他、次のような効果を得ることができる。
(14)第4実施形態の水環境改善装置4では、A列ノズル群77,77´の各チューブノズル10およびB列ノズル群78,78´の各チューブノズル10から交互に水を噴出させて、水草wpの揺り戻しを利用してその水草wpを細かく揺さぶっているので、水草wpによりストレスを生じさせることができる。その結果、水草wpの生育を抑制することができ、水環境の改善を図ることができる。
According to the water environment improving device 4 of the fourth embodiment having the above configuration, in addition to the effects substantially the same as the effects of the above (1) to (7), the following effects can be obtained.
(14) In the water environment improving device 4 of the fourth embodiment, water is alternately ejected from the
(15)水草wpが広い範囲にわたって繁茂している水域であっても、それらの水草wpを2列のA列ノズル群77とB列ノズル群78、A列ノズル群77´とB列ノズル群78´で挟み込んで、かつ対向して取付けられている複数本のチューブノズル10から噴出される水により発生する乱流を、水草wpに吹き付けることができる。その結果、広い範囲にわたって繁茂している水草wpにまとめてストレスを与えることができ、それらの水草wpの生育を抑制することができるので、水環境を改善することができる。
(15) Even in a water area where aquatic plants wp grows over a wide range, those aquatic plants wp are arranged in two rows of
以上、前記各実施形態および各応用例を参照して本発明を説明したが、本発明は前記各実施形態および各応用例に限定されるものではない。
本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることが出来る。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
Although the present invention has been described above with reference to the above-described embodiments and application examples, the present invention is not limited to the above-described embodiments and application examples.
Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the structure and details of the present invention. Further, the present invention also includes a part or all of the configurations of the above-described embodiments appropriately combined with each other.
例えば、前記第1実施形態では、水環境改善装置1が、ポンプ21を含む流体供給手段20と、アオコ粉砕・加圧手段39と、このアオコ粉砕・加圧手段39を構成する加圧容器40を備え、アオコaと水草wpの双方が生育している水域に対応できるようになっているが、これに限らない。
水草wpのみに対応できるように、加圧容器40や第1,2の三方弁27,37を備えず、ポンプ21を含む流体供給手段20とノズル保持パイプ11、チューブノズル10のみを備えた構成としてもよい。
For example, in the first embodiment, the water environment improving device 1 comprises a fluid supply means 20 including a
A configuration in which the
また、前記第1実施形態では、アオコaが生育していない水域において、ポンプ21により吸込みホース25から水を吸込んで、吐出ホース24側に送り込んでいるが、アオコaが生育している水域であっても、第2の三方弁37を加圧容器用ホース44からの水をストップするように切り替えておいて、上述のような流れとしてもよい。
Further, in the first embodiment, in the water area where the blue-green algae a is not growing, water is sucked from the
さらに、前記第4実施形態の水環境改善装置4では、A列ノズル群77とB列ノズル群78およびA列ノズル群77´とB列ノズル群78´からなる2列のノズル群を併設した2段構成とされているが、これに限らない。
水環境改善装置4の2段構成のノズル群のうち、A列ノズル群77とB列ノズル群78、あるいはA列ノズル群77´とB列ノズル群78´の2列からなる1段構成のノズル群からなる水環境改善装置としてもよい。
このような構成とすれば、簡単な構成で、水草wpが大量に繁茂していない水域に適用することができ、また、前記(14)、(15)と略同様の効果を得ることができる。
Further, in the water environment improving device 4 of the fourth embodiment, two rows of nozzle groups including row A
Of the two-stage nozzle group of the water environment improvement device 4, the one-stage configuration consists of two rows of
With such a configuration, it can be applied to a water area where a large amount of aquatic plants wp is not overgrown with a simple configuration, and an effect substantially similar to that of (14) and (15) can be obtained. ..
また、上記変形形態の水環境改善装置に、水草wpの揺れをセンシングするセンサーを装備させた構成としてもよい。
すなわち、前記第4実施形態および変形形態の水環境改善装置における制御は、シーケンサー等を用いて、水草wpの傾き具合や揺り戻しの具合を見て、電磁切換弁のON時間や、通水の休止時間をあらかじめ設定して制御している。
しかし、この制御では、水草wpの成長や増殖や水深や流れの変化によって水草wpの固有振動が変わってしまっても、同じタイミングを保って制御するので、揺り戻しをうまく利用できないことが生じる。
Further, the water environment improving device in the modified form may be equipped with a sensor that senses the shaking of the aquatic plant wp.
That is, in the control in the water environment improving device of the fourth embodiment and the modified form, the ON time of the electromagnetic switching valve and the water flow are checked by observing the inclination and swinging back of the aquatic plant wp using a sequencer or the like. The pause time is set and controlled in advance.
However, in this control, even if the natural vibration of the aquatic plant wp changes due to the growth and proliferation of the aquatic plant wp and changes in the water depth and flow, the control is performed while maintaining the same timing, so that the swing back cannot be used well.
そこで、本変形形態の水環境改善装置では、水草wpの揺れをセンサーによりセンシングして、揺り戻しのタイミングをタイムリーに掴んで電磁切換弁を操作するように構成したものである。
ここで、センシング方式には様々考えられるが、本変形形態では、水草wpの位置を超音波で検出するもの、水草wpの動きに押されて振動する傾斜センサーや、加速度センサーや、歪ゲージ等のいずれかのセンサーが配置されている。
そして、これらのセンサーは、水草wpを模した擬似水草に仕組み、水草wpの近傍に設置することで実施してもよい。
Therefore, the water environment improving device of this modified form is configured to sense the shaking of the aquatic plant wp with a sensor, grasp the timing of the swinging back in a timely manner, and operate the electromagnetic switching valve.
Here, various sensing methods can be considered, but in this modified form, the position of the aquatic plant wp is detected by ultrasonic waves, a tilt sensor that vibrates when pushed by the movement of the aquatic plant wp, an acceleration sensor, a strain gauge, etc. One of the sensors is located.
Then, these sensors may be implemented by working on a simulated aquatic plant that imitates the aquatic plant wp and installing it in the vicinity of the aquatic plant wp.
このような変形形態の水環境改善装置では、水草wpをA列ノズル群とB列ノズル群とで挟み込んだ状態で、各ノズル群の複数本のチューブノズルから交互に水を噴出する際、水草wpの揺れをセンサーで検知して、揺り戻しのタイミングをタイムリーに行えるようになっているので、大量に繁茂している水草wpに対しても、より効率よく水を噴出し、ストレスを与えることができる。その結果、それらの水草wpの生育を抑制することができるので、水環境を改善することができる。 In such a modified form of the water environment improving device, when water is alternately ejected from a plurality of tube nozzles in each nozzle group while the aquatic plant wp is sandwiched between the A row nozzle group and the B row nozzle group, the aquatic plant is ejected. Since the sway of the ww can be detected by a sensor and the timing of the swaying back can be performed in a timely manner, even for a large amount of aquatic plants ww, water is ejected more efficiently and stress is applied. be able to. As a result, the growth of these aquatic plants wp can be suppressed, so that the water environment can be improved.
また、前記特許公報1として採り上げた水流発生攪拌装置(特許4420452号公報)に、本発明の水環境改善装置を付加させてもよい。
すなわち、上記特許公報1の水流発生攪拌装置では、比較的酸素濃度の高い表層水を吸引して酸素濃度の低い水深10m以上の低層に噴出撹拌することで表面水付近のアオコを深いところに誘導し、光制限により不活性化させる仕組みである。
その際、限られた水量で、できるだけ多くの水を循環し撹拌させる必要があるが、このような、従来の水流発生装置の吐出口へ本発明の水環境改善装置を付加させた場合、吐出口となるノズルの自励振動による撹拌効果が加わる為、撹拌させ得る水量を格段に増加させることが可能となる。
Further, the water environment improving device of the present invention may be added to the water flow generation stirring device (Patent No. 4420452) taken up as Patent Publication 1.
That is, in the water flow generation stirring device of Patent Publication No. 1, the surface water having a relatively high oxygen concentration is sucked and spouted into a low layer having a low oxygen concentration of 10 m or more to induce the blue-green algae near the surface water to a deep place. However, it is a mechanism that inactivates by light restriction.
At that time, it is necessary to circulate and agitate as much water as possible with a limited amount of water. However, when the water environment improving device of the present invention is added to the discharge port of such a conventional water flow generator, the water is discharged. Since the stirring effect due to the self-excited vibration of the nozzle serving as the outlet is added, the amount of water that can be stirred can be significantly increased.
また、曝気によって上昇流を得て対流を起こすことで表面水を底層に運ぶ従来の方法について説明すると、貯水池などの比較的水深が大きい水域の場合、底部から曝気することで、気泡が上昇するに従って衝突し合って合体してある程度大きな気泡となり、これによって気泡の上昇速度が増し、周囲の水を引きこんで強い上昇流となり、結果的に強い対流を生むことになる。
その反面、気泡を噴出するノズル付近では概ね定常的な引き込み流となり気泡が衝突し合って合体し易い為に、気泡の総合表面積が気泡体積に比べて小さくなり、水中に溶け込む率が低減する。所詮気泡は衝突し合って合体し、成長しすぎると分裂して一定の大きさの分布の気泡になるので、対流を起こす力は送る気体量で決まる。
Further, to explain the conventional method of transporting surface water to the bottom layer by obtaining an ascending current by aeration and causing convection, in the case of a water area such as a reservoir where the water depth is relatively deep, aeration from the bottom causes bubbles to rise. As a result, they collide with each other and coalesce into a large bubble to some extent, which increases the rate of rise of the bubble and draws in the surrounding water to form a strong updraft, resulting in a strong convection.
On the other hand, in the vicinity of the nozzle that ejects the bubbles, a generally steady drawing flow is formed, and the bubbles collide with each other and easily coalesce. Therefore, the total surface area of the bubbles becomes smaller than the volume of the bubbles, and the rate of dissolution in water is reduced. After all, bubbles collide with each other and coalesce, and when they grow too much, they split into bubbles with a certain size distribution, so the force that causes convection is determined by the amount of gas sent.
溶解酸素量を増やす為には、細かい気泡の寿命を延ばすか、水中で撹拌しながら噴出して他の気泡との接触機会を減らすことになる。前者はマイクロバブルが主流であるが、マイクロバブルの寿命が長すぎると対流を生む効果は大きくならない。 In order to increase the amount of dissolved oxygen, the life of fine bubbles is extended, or the chances of contact with other bubbles are reduced by ejecting while stirring in water. In the former, microbubbles are the mainstream, but if the life of the microbubbles is too long, the effect of creating convection will not increase.
本発明では、ノズルが自励振動して撹拌しながら水中に噴射されることで、気泡同士の接触機会を減らしつつ対流を生む気泡の合体をそれほど阻害しないために、強い対流を生むことが可能と考えられる。
また、水草を対象とする水域では概ね水深が浅いために、元々対流を生じにくい構造である。それでも、水面付近のアオコを強制的に吸引してストレスを与えて水底付近に散布する本発明で曝気も行う意義は、群体が粉砕されたアオコを捕食する動物性プランクトンが生育しやすい酸素が多く溶け込んだ水環境を作ることにある。
対流を期待しないので、酸素を供給する気泡は広範囲に分布していることが有利であることから、本発明の様に自励振動するノズルが散在する方式は打ってつけの構成である。
In the present invention, it is possible to generate strong convection because the nozzle is self-excited and vibrated and jetted into water while stirring, so that the chances of contact between bubbles are reduced and the coalescence of convection-producing bubbles is not so hindered. it is conceivable that.
In addition, since the water depth is generally shallow in the water area where aquatic plants are targeted, the structure is originally less likely to cause convection. Even so, the significance of aeration in the present invention is that the blue-green algae near the water surface are forcibly sucked and stressed and sprayed near the bottom of the water, because the zooplankton that prey on the blue-green algae whose colonies are crushed has a lot of oxygen. The purpose is to create a blended water environment.
Since convection is not expected, it is advantageous that the bubbles that supply oxygen are widely distributed. Therefore, the method in which self-excited oscillating nozzles are scattered as in the present invention is a perfect configuration.
本発明の水環境改善装置は、アオコを含む植物プランクトンや、河川等の淀んだ場所に生育している水草の繁茂を抑制することで、水環境を改善しようとする際に利用できる。 The water environment improving device of the present invention can be used when trying to improve the water environment by suppressing the overgrowth of phytoplankton including blue-green algae and aquatic plants growing in a stagnant place such as a river.
1 水環境改善装置(第1実施形態)
2〜4 水環境改善装置(第2〜4実施形態)
10 チューブノズル(自励振動体)
11 ノズル保持パイプ(振動体保持部材)
13 保持部材設置手段
20 流体供給手段
21 ポンプ
24 吐出ホース
25 吸込みホース
27 第1の三方弁
34 ノズル側送水ホース
39 アオコの群体粉砕・加圧手段
40 加圧容器(アオコ加圧機構)
41 アオコの群体粉砕機構
42 アオコ捕集用パイプ
44 加圧容器用ホース
45 送水ホース
47 加圧水吐出パイプ
50 流体供給手段(第2実施形態)
51 チューブポンプ
54 吐出用圧力チューブ
55 吸込みホース
57 インラインミキサー
100 乱流発生装置
101 振動用格子
wp 水草
a アオコ
T 乱流
J 噴流
L 層流
1 Water environment improvement device (first embodiment)
2-4 water environment improvement device (2-4 embodiments)
10 Tube nozzle (self-excited vibrating body)
11 Nozzle holding pipe (vibrating body holding member)
13 Holding member installation means 20 Fluid supply means 21
41 Colony crushing mechanism of blue-
51
T turbulence J jet L laminar flow
Claims (7)
前記乱流を与える手段が、外部から供給される流体の噴出により自ら振動して乱流を発生させる自励振動体と、この自励振動体を保持する振動体保持部材と、を備えていることを特徴とする水環境改善装置。 In a device that suppresses the growth of aquatic plants by causing stress on the aquatic plants by giving turbulent flow to the growing water area of the aquatic plants in the water system where phytoplankton such as blue-green algae exist.
The means for giving turbulence includes a self-excited vibrating body that vibrates by itself by ejecting a fluid supplied from the outside to generate turbulent flow, and a vibrating body holding member that holds the self-excited vibrating body. A characteristic water environment improvement device.
前記振動体保持部材に、当該振動体保持部材を前記水草の生育水域に設置する保持部材設置手段を連結して設けたことを特徴とする水環境改善装置。 In the water environment improvement device according to claim 1.
A water environment improving device characterized in that the vibrating body holding member is provided with a holding member installing means for installing the vibrating body holding member in the growing water area of the aquatic plant.
前記自励振動体に前記流体を供給する流体供給手段を備えていることを特徴とする水環境改善装置。 In the water environment improving device according to claim 1 or 2.
A water environment improving device comprising a fluid supply means for supplying the fluid to the self-excited vibrating body.
前記流体供給手段を、
前記植物性プランクトンを含む水域から吸込みホースを介して前記流体を吸い上げるポンプと、このポンプを駆動させるモータと、前記ポンプと前記振動体保持部材とを連結すると共に前記ポンプからの前記流体を前記振動体保持部材に送り込む吐出ホースと、を備えて構成したことを特徴とする水環境改善装置。 In the water environment improvement device according to claim 3.
The fluid supply means
A pump that sucks up the fluid from a water area containing the phytoplankton via a suction hose, a motor that drives the pump, the pump and the vibrating body holding member are connected, and the fluid from the pump vibrates. A water environment improving device characterized by being provided with a discharge hose that feeds into a body holding member.
前記自励振動体をチューブノズルで構成すると共に前記振動体保持部材をパイプ部材で構成し、
前記チューブノズルを前記パイプ部材に少なくとも1本配置したことを特徴とする水環境改善装置。 In the water environment improvement device according to any one of claims 1 to 4.
The self-excited vibrating body is composed of a tube nozzle, and the vibrating body holding member is composed of a pipe member.
A water environment improving device characterized in that at least one tube nozzle is arranged on the pipe member.
前記パイプ部材を対向配置する複数本で構成すると共に、これらの各パイプ部材にそれぞれ前記チューブノズルを設け、
前記各チューブノズルを当該各チューブノズルの流体端噴出口を対向させて設けると共に、前記各チューブノズルから時間差を与えて前記流体を噴出させることを特徴とする水環境改善装置。 In the water environment improvement device according to claim 5.
The pipe members are arranged so as to face each other, and each of these pipe members is provided with the tube nozzle.
A water environment improving device characterized in that each of the tube nozzles is provided so that the fluid end ejection port of each of the tube nozzles faces each other, and the fluid is ejected from each of the tube nozzles with a time lag.
前記藍藻であるアオコを流体と共に捕集しかつ微粉砕するアオコの群体粉砕・加圧手段を備え、
このアオコの群体粉砕・加圧手段を、
前記アオコを含む前記流体の流速を急激に変化させて衝撃的な圧力変化と大きな剪断力とによって前記アオコの群体を微粉砕するアオコの群体粉砕機構と、
前記アオコを加圧することでアオコの偽空胞を圧縮するためのアオコ加圧機構と、を備えて構成したことを特徴とする水環境改善装置。 In the water environment improvement device according to any one of claims 1 to 5.
A means for crushing and pressurizing a colony of blue-green algae that collects and finely pulverizes the blue-green algae together with a fluid.
This blue-green colony crushing / pressurizing means,
A colony crushing mechanism for blue-green algae that abruptly changes the flow velocity of the fluid containing the blue-green algae to finely pulverize the colony of blue-green algae by a shocking pressure change and a large shearing force.
A water environment improving device characterized in that it is configured to include a blue-green algae pressurizing mechanism for compressing false vacuoles of blue-green algae by pressurizing the blue-green algae.
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