JP6779475B2 - アオコ濃縮回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、アオコ濃縮回収装置に係り、特に湖沼、池、河川、閉鎖性海域等の閉鎖性水域のアオコを濃縮して回収するアオコ濃縮回収装置に関する。

湖沼、池、河川等の閉鎖性水域において水中のリンや窒素の栄養分濃度が増加し、アオコと呼ばれる植物性プランクトンが大量発生することがある。

富栄養化した水から速やかに栄養分を取り除くことができれば、水草や適度な植物性プランクトンで水を浄化することは可能である。しかし、水に溶けた栄養分を速やかに取り除くことは難しく、アオコが大量発生し易い。

大量発生したアオコを放置すると、その水域の酸素濃度が低下して魚が死んだり、水辺やその水域の水を水源とする水道水に異臭がしたりする被害が発生する。この為、閉鎖性水域が富栄養化する原因を改善すると同時に、発生したアオコを効率的に回収することにより閉鎖性水域から除去する必要がある。

このような閉鎖性水域からアオコを効率的に回収するアオコ回収装置としては、例えば特許文献１や特許文献２がある。

特許文献１のアオコ回収装置は、湖沼や池等のアオコの存在する箇所から取水したアオコを含有する混濁水を濾過部に移送する。移送した混濁水を濾過部に設けた濾過フィルタにより濾過することで高濃度のアオコを含むアオコ混入水と濾過水とを分離する。そして、濾過フィルタに付着したアオコをハケブラシで掻き取ることによりアオコを効率的に回収できるとされている。

また特許文献２の水域の水質底質活性浄化装置は、池等の水域の汚濁物質（アオコも含む）を含む原水を浮上分離凝集物回収装置に取水する。そして、原水中に凝集剤を注入して攪拌することで汚濁物質を凝集物化する。その後、微細気泡（例えばマイクロバブル）により凝集物を浮上させることにより効率的に水中から汚濁物質を分離除去し、分離除去した汚濁物質を回収することができるとされている。

特開２００７−０９８３４２号公報 特開２００３−１１７５６２号公報

しかしながら、特許文献１のアオコ回収装置は、使用しているうちに濾過フィルタが目詰まりし易い。このため、頻繁に濾過フィルタを洗浄する必要があり、メンテナンスが大変であるという問題がある。

また、特許文献２の水質底質活性浄化装置は、マイクロバブルによる浮上分離を行うものであるが、汚濁物質（アオコも含む）を効率的に浮上分離するために凝集剤を使用して汚濁物質を凝集化する必要があり、ランニングコストが高くなるという問題がある。

このような背景から、アオコ原水からアオコを効率的に回収でき、しかもメンテナンスが容易で且つランニングコストを低減できるアオコ回収装置が要望されている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、アオコ原水からアオコを効率的に回収でき、しかもほぼメンテナンスフリーで且つランニングコストを低減できるアオコ回収装置を提供することを目的とする。

本発明のアオコ濃縮回収装置は目的を達成するために、アオコを含有するアオコ原水からアオコを濃縮して回収するアオコ濃縮回収装置において、アオコ濃縮槽と、アオコ濃縮槽にアオコ原水を取水するアオコ原水取水手段と、気泡径がマイクロオーダーレベルのマイクロバブルを含有するマイクロバブル水を生成するマイクロバブル水生成手段と、生成したマイクロバブル水をアオコ濃縮槽の液中に連続的に送り込むことによりアオコ濃縮槽の液面近傍にマイクロバブルの気泡密集層であるマイクロバブル膜を形成するマイクロバブル膜形成手段と、形成したマイクロバブル膜の上側（好ましくは上側の膜面近傍）にアオコ原水を溢流させる溢流管を有するアオコ原水溢流手段と、アオコ原水の溢流量と同等の液量をマイクロバブル膜の下側からアオコ濃縮槽外に排出してマイクロバブル膜の上側から下側に向かう流れを形成することにより溢流したアオコ原水をマイクロバブル膜で濾過するための濾過流を形成する濾過流形成手段と、濾過によりマイクロバブル膜の上側に濃縮されたアオコをアオコ濃縮槽外に回収するアオコ回収手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の発明者は、気泡径が極めて小さく気泡にかかる浮力も小さいために浮上速度が極めて遅く水中に滞在している時間が長いというマイクロバブルの特性（水中長時間滞在特性）、気泡がマイナスに帯電しており気泡同士の合体や吸収が起こりにくいため、小さい気泡径のまま長い時間均一に液中に分散することができるというマイクロバブルの特性（気泡小径維持特性）、及びアオコ等の藻類はマイナスに帯電しておりマイクロバブルと反発するというマイクロバブルの特性（マイナス帯電特性）に着目し、マイクロバブルの気泡密集層であるマイクロバブル膜でアオコを含有するアオコ原水を濾過することによりアオコを濃縮して回収すれば、効率的で且つメンテナンスフリーの濾過膜を有するアオコ濃縮回収装置を構築できるのではないかとの発想の基に本発明を構成した。

本発明のアオコ濃縮回収装置によれば、アオコ濃縮槽の液面近傍にマイクロバブル膜を形成し、マイクロバブル膜の上側にアオコを含有するアオコ原水を溢流すると共に、アオコ原水の溢流量と同等の液量をマイクロバブル膜の下側から排出してアオコ濃縮槽内にマイクロバブ膜の上側から下側に向かう濾過流を形成させる。

これにより、マイクロバブル膜の上側にアオコが濃縮するので、アオコ原水からアオコを効率的に回収できる。しかもマイクロバブル膜は目詰まりしないと共に凝集剤も必要ない。凝集剤を使用すると密度が大きくなり、かえってマイクロバブル膜を沈むので濾過性能が低下する。したがって、ほぼメンテナンスフリーで且つランニングコストを低減できるアオコ濃縮回収装置を提供することができる。

また、マイクロバブル水をアオコ濃縮槽の液中に連続的に送り込んでマイクロバブル膜を形成するだけでなく、マイクロバブル膜の上側の膜面近傍にアオコ原水を溢流させる溢流管を設けて、アオコ原水の供給水流によるマイクロバブル膜への衝撃を極力小さくした。

更には、アオコ原水の溢流量と同等の液量をマイクロバブル膜の下側から排出してアオコ濃縮槽内にマイクロバブ膜の上側から下側に向かう濾過流を形成させることにより、アオコ濃縮槽の液面が一定に維持されるようにした。したがって、マイクロバブル膜に対する溢流管の位置を常に膜面近傍に位置させることができるので、アオコ原水の供給水流によるマイクロバブル膜への衝撃を小さいままで変化しないようにできる。

これにより、マイクロバブル膜を構成する気泡が衝撃によって消滅しにくくなるので、マイクロバブル膜を安定的に形成できる。

本発明において、マイクロバブル水生成手段は平均気泡径が５μｍ以下のマイクロバブルを含有するマイクロバブル水を生成することが好ましい。

これは、マイクロバブル膜を安定的に形成するための構成である。このように、平均気泡径が５μｍ以下のマイクロバブルは、上記した水中長時間滞在特性、気泡小径維持特性、及びマイナス帯電特性が一層良くなり、マイクロバブル膜を安定的に形成できるので、濾過効率に優れたマイクロバブル膜を形成できる。

本発明において、マイクロバブル膜形成手段は、マイクロバブル水生成手段で生成されたマイクロバブル水をアオコ濃縮槽内に送液する送液配管と、マイクロバブル膜の下方に配設され、送液配管で送液されたマイクロバブル水をアオコ濃縮槽内に拡散する拡散管と、を有する。

マイクロバブル膜の下方にマイクロバブル水の拡散管を配設してアオコ濃縮槽の液面全体にマイクロバブルが拡散し易くすることで、マイクロバブル膜の部分によって膜厚が異なることがない均等な厚みのマイクロバブル膜を形成できる。これにより、マイクロバブル膜の部分による濾過性能のバラツキをなくすことができる。

本発明において、濾過流形成手段は、拡散管の下方に一端が開口すると共にアオコ濃縮槽の液面よりも高い位置で大気に他端が開口するようにアオコ濃縮槽に沿って立設され、アオコ濃縮槽との間で液面高さが同一なＵ字状連通路を形成するＬ字管と、Ｌ字管の液面高さに位置に接続され、アオコ濃縮槽の液を排出する排出管と、を備えた。

これにより、アオコ濃縮槽へ溢流する溢流量の分だけ排出管から排出されるので、アオコ濃縮槽の液面高さが変化しない。したがって、溢流管がアオコ原水中に水没することがないので、マイクロバブル膜に対する溢流管の位置を常に膜面近傍に位置させることができる。

本発明において、アオコ回収手段は、マイクロバブル膜の上側に濃縮されたアオコを含むアオコ濃縮液の液層であるアオコ濃縮層に越流口を有し、アオコ濃縮液をアオコ濃縮槽外に排出するアオコ濃縮液排出管である。これは、アオコ回収手段の一態様であり、アオコ濃縮液のまま回収する場合である。

本発明において、アオコ回収手段は、マイクロバブル膜の上側に濃縮されたアオコを含むアオコ濃縮液の液層であるアオコ濃縮層に外周部分が浸漬して縦向きに回転すると共に表面がプラスに帯電した回転円板と、回転円板に吸着したアオコを掻き取るレーキと、れーキによって掻き取られたアオコをアオコ濃縮槽外に排出するアオコ排出部材と、を備えた。

これは、アオコ回収手段の別態様であり、アオコ濃縮液から更にアオコを回収する場合である。アオコ回収手段によれば、プラスに帯電した回転円板の外周部分がアオコ濃縮層に潜るように回転することで、マイナスに帯電したアオコ濃縮液のアオコは回転円板に効率的に吸着される。吸着されたアオコはレーキで掻き取られ、アオコ排出部材によりアオコ濃縮槽外に排出される。これにより、アオコ濃縮液をそのままアオコ濃縮槽外に排出する場合に比べてアオコを一層濃縮した状態で回収することができる。

本発明において、アオコ原水溢流手段の前段には、アオコ原水中の群体状のアオコをアオコのガス胞を破壊しないように細かく解すアオコ群分割機を備えた。

アオコが大量発生すると、数十〜数百μｍスケールの立体構造を有するアオコの群体がマット状になって水面を覆う。本発明では、アオコ原水溢流手段の前段に、アオコ原水中の群体状のアオコをアオコのガス胞を破壊しないように細かく分割するアオコ群分割機を備えた。これにより、マイクロバブル膜で濾過されるアオコの密度が小さくなりマイクロバブル膜を沈降しにくくなるので、マイクロバブル膜によるアオコの濾過効率を一層向上させることができる。

本発明によれば、アオコ原水からアオコを効率的に回収でき、しかもほぼメンテナンスフリーで且つランニングコストを低減できるアオコ濃縮回収装置を提供することができる。

本発明のアオコ濃縮回収装置を上方及び側方から見た全体構成の概念図 アオコ濃縮回収装置のアオコ濃縮槽の部分を示す斜視図 図２のａ−ａ線に沿った断面図 アオコ濃縮回収装置におけるアオコ回収手段の別態様の斜視図 図４のａ−ａ線に沿った断面図 アオコ濃縮回収装置にアオコ群分割機を組み込んだ概念図

以下、添付図面にしたがって本発明のアオコ濃縮回収装置の好ましい実施の形態について説明する。

本発明は以下の好ましい実施の形態により説明される。本発明の範囲を逸脱することなく、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
［アオコ濃縮回収装置の全体構成］

図１の（Ａ）は、アオコ濃縮回収装置１０の全体構成を上方から見た概念図であり、（Ｂ）は全体構成を側方から見た概念図である。また、図２はアオコ濃縮回収装置の主としてアオコ濃縮槽の部分を示す斜視図である。また、図３は、図２のａ−ａ線に沿った断面図である。

図１に示すように、アオコ濃縮回収装置１０は、湖沼、池、河川等のアオコが大量発生した閉鎖性水域１２の岸辺に配置される。

アオコ濃縮回収装置１０は、主として、アオコ濃縮槽１４と、アオコを含有するアオコ原水をアオコ濃縮槽１４に取水するアオコ原水取水手段１６と、マイクロバブル水生成手段１８と、マイクロバブル膜形成手段２０と、アオコ原水溢流手段２２と、濾過流形成手段２４と、アオコ回収手段２６とで構成される。
（アオコ濃縮槽）

図２及び図3に示すように、アオコ濃縮槽１４は、マイクロバブル膜Ａでアオコ原水を濾過することでマイクロバブル膜Ａの上側にアオコが濃縮したアオコ濃縮液を得る槽であり、アオコ原水が供給されると共にマイクロバブル水生成手段１８で生成されたマイクロバブル水が供給される。

アオコ濃縮槽１４の形状は、上面が開放された容器形状であれば円筒容器形状、四角容器形状等どのような形状でもよいが、本実施の形態では、図２に示すように四角容器形状の場合で示す。アオコ濃縮槽１４のサイズは、特に限定されないが、本実施の形態では、縦横のサイズが約１ｍの正方形の底辺と、約１ｍの高さを有する四角容器形状のものを用いた。

アオコ濃縮槽１４の材質は、水槽としての頑丈さを有していれば金属製、プラスチック製、木製等のどのような材質でもよいが、本実施の形態では金属製のアオコ濃縮槽１４を用いた。
（アオコ原水取水手段）

図1に示すように、アオコ原水取水手段１６は、アオコを含有するアオコ原水をアオコ濃縮槽１４に取水するものであり、例えばアオコが繁茂した池等の閉鎖性水域１２に取水口が配置された取水配管１６Ａと、取水ポンプ１６Ｂとで構成される。

アオコは、比較的に球状な藍藻類（数ミクロン程度のミクロシスチス：Ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓが主な構成）であり、細胞内のガス胞によって水面から数ｃｍ程度下の表層水中に浮遊している。したがって、取水配管１６Ａの取水口は水面近傍に配置される。

また、本発明のようにマイクロバブル膜Ａによってアオコ原水を濾過する場合、アオコ以外のプラスチックゴミ、木片、木の葉等の夾雑物はマイクロバブル膜Ａをかき乱して気泡消滅の原因になる。したがって、取水口に夾雑物を除去する夾雑物除去装置（図示せず）を設けることが好ましい。

また、本発明のように、マイクロバブル膜Ａでアオコ原水を濾過する場合、取水ポンプ１６Ｂでアオコの気泡が破壊されるとアオコ自体の密度が大きくなり、マイクロバブル膜Ａを通過して沈み易くなる。したがって、取水ポンプ１６Ｂの種類としては、アオコの気泡を破壊しにくいポンプ、例えばモーノポンプやダイヤフラムポンプが好ましい。
（マイクロバブル水生成手段）

マイクロバブル水生成手段１８は、気泡径がマイクロオーダーレベルのマイクロバブルを含有するマイクロバブル水を生成するものであり、平均気泡径が５μｍ以下のマイクロバブルを含有するマイクロバブル水を生成することが好ましい。

平均気泡径が５μｍ以下のマイクロバブルは、課題を解決するための手段で述べた水中長時間滞在特性、気泡小径維持特性、及びマイナス帯電特性が一層良くなるので、濾過性能に優れたマイクロバブル膜Ａを形成できる。

マイクロバブル水生成手段１８は、例えば加圧溶解方式、高速旋回方式、超音波方式等の何れでもよいが、本実施の形態では加圧溶解方式を用いた。

図１に示すように、マイクロバブル水生成手段１８は、主として、空気と水とを高圧下で混合することにより空気が過飽和状態で溶解した空気飽和水を形成するエアー混合ポンプ１８Ａと、高圧下にある空気飽和水を減圧することで空気飽和水から溶解した溶存空気を発泡させる減圧ノズル１８Ｂとで構成される。

マイクロバブル水生成手段１８で使用される水は、イオン化物質や不純物が多く含まれている水の方がマイクロバブルを生成し易く、水道水よりも工業用水、海水あるいは異物が除去された排水の方が好ましい。本実施の形態では、アオコ濃縮槽１４のマイクロバブル膜Ａによる濾過液を使用した。即ち、アオコ濃縮槽１４の底部近傍に引き抜き管１８Ｃの一端が接続され、他端がエアー混合ポンプ１８Ａの吸水口に接続される。引き抜き管１８Ｃには、濾過液中のゴミ等の異物を除去するフィルタ（図示せず）が設けられる。

エアー混合ポンプ１８Ａでは６ＭＰａ近傍の圧力下で水と空気を混合することが好ましく、減圧ノズルでは６ＭＰａから２ＭＰａ近傍まで急激に減圧することが好ましい。
（マイクロバブル膜形成手段）

マイクロバブル膜形成手段２０は、生成したマイクロバブル水をアオコ濃縮槽１４の液中に連続的に送り込むことによりアオコ濃縮槽１４の液面近傍にマイクロバブルの気泡密集層である白濁したマイクロバブル膜Ａを形成する。

図１から図３に示すように、マイクロバブル膜形成手段２０は、主として、マイクロバブル水生成手段１８で生成されたマイクロバブル水をアオコ濃縮槽１４内に送液する送液配管２０Ａと、マイクロバブル膜Ａの下方に配設され、送液配管２０Ａで送液されたマイクロバブル水をアオコ濃縮槽１４内に拡散する拡散管２０Ｂと、で構成される。

マイクロバブル膜Ａの下方にマイクロバブル水の拡散管２０Ｂを配設してアオコ濃縮槽１４の液面Ｃの全体にマイクロバブルが拡散することで、マイクロバブル膜Ａの部分によって膜厚が異なることがない均等なマイクロバブル膜Ａを形成し易い。これにより、マイクロバブル膜Ａの部分による濾過性能のバラツキをなくすことができる。

また、拡散管２０Ｂはアオコ濃縮槽１４に水平方向に延設された少なくとも１本の円筒パイプの上面にマイクロバブル水を吹き出す吹出口２０Ｃを等間隔で複数穿設した構造に形成される。拡散管２０Ｂの先端部は閉塞され、基端部は送液配管２０Ａを介してマイクロバブル水生成手段１８に接続される。

拡散管２０Ｂの吹出口２０Ｃから吹き出されたマイクロバブル水中の気泡は、アオコ濃縮槽１４の液面方向にゆっくりと上昇していき、液面近傍に気泡が密集した気泡密集層である乳白色のマイクロバブル膜Ａを形成する。形成されるマイクロバブル膜Ａの厚みは、拡散管２０Ｂの吹出口２０Ｃから吹き出されたマイクロバブル水の吹出量によって調整する。

マイクロバブルは、気泡同士がマイナスに帯電しており互いに反発しアオコ濃縮槽１４内に拡散し易いので、上記したアオコ濃縮槽１４のサイズであれば１本の拡散管２０Ｂでも問題ない。このため、本実施の形態では、アオコ濃縮槽１４の幅方向の真ん中に１本の拡散管２０Ｂを水平方向に配設した。しかし、アオコ濃縮槽１４に形成されるマイクロバブル膜Ａの厚み分布やアオコ濃縮槽１４の容積に応じて複数本の拡散管２０Ｂを配置することができる。
（アオコ原水溢流手段）

図２に示すように、アオコ原水溢流手段２２は、アオコ濃縮槽１４に形成したマイクロバブル膜Ａの上側の膜面近傍にアオコ原水を溢流させるものであり、２本の溢流管２２Ａと、取水配管１６Ａで取水されたアオコ原水を２本の溢流管２２Ａに分流させる分流管２２Ｂとで構成される。

溢流管２２Ａは円筒パイプ管の上面に長さ方向に沿ってスリット口２２Ｃを形成したものであり、図２及び図３のようにスリット口２２Ｃからアオコ原水が溢れ出る。

マイクロバブル膜Ａを形成するマイクロバブルは、時間の経過以外に外的な衝撃によって消滅する。したがって、アオコ濃縮槽１４に供給するアオコ原水の供給方法としては、マイクロバブル膜Ａに当たるアオコ原水の供給水流の衝撃をできるだけ小さくすることが好ましい。

本発明では、マイクロバブル膜Ａの上側の膜面近傍に配設した溢流管２２Ａからアオコ原水を溢流させるようにしたので、アオコ原水がマイクロバブル膜Ａの上に静かに載るように供給することができる。これにより、マイクロバブル膜Ａに対する衝撃を小さくできるので、マイクロバブル膜Ａの膜形成を安定化できる。

溢流管２２Ａをマイクロバブル膜Ａの上側の膜面近傍に配置するとは、溢流管２２Ａの管径にもよるが、溢流管２２Ａの円周下端がマイクロバブル膜Ａの上面に接しない膜面近傍であることが好ましい。
（濾過流形成手段）

濾過流形成手段２４は、マイクロバブル膜Ａの上側から下側に向かう水流を形成することにより溢流したアオコ原水をマイクロバブル膜Ａで濾過するための濾過流を形成するものである。

この濾過流により、図３に示すように、アオコ原水溢流手段２４の溢流管２２Ａのスリット口２２Ｃからマイクロバブル膜Ａの上側に溢流されたアオコ原水は、マイクロバブル膜Ａによって濾過され、マイクロバブル膜Ａの上側にアオコが濃縮したアオコ濃縮液の液層（以下、「アオコ濃縮層Ｂ」という）が形成される。

この場合、アオコ原水の溢流量と同等の液量をマイクロバブル膜Ａの下側からアオコ濃縮槽１４外に排出することにより、一定速度の濾過流を形成することが重要である。これにより、マイクロバブル膜Ａがかく乱されないので、濾過性能を向上できる。

更には、アオコ原水の溢流量と同等の液量をマイクロバブル膜Ａの下側からアオコ濃縮槽１４外に排出することにより、アオコ濃縮槽１４の液面Ｃを一定に維持することが重要である。これにより、アオコ原水溢流手段２４の溢流管２２Ａのスリット口２２Ｃからマイクロバブル膜Ａの上面までの距離、即ちマイクロバブル膜Ａに対する溢流管２２Ａの位置を一定に維持することができる。

図２及び図3に示すように、濾過流形成手段２４としては、アオコ原水の溢流量と同等の液量をマイクロバブル膜Ａの下側からアオコ濃縮槽１４外に排出することができればどのようなメカニズムでもよいが、本実施の形態では、Ｌ字管２８と排出管３０とで構成するようにした。

Ｌ字管２８は水平部２８Ａと垂直部２８ＢとでＬ字状に形成され、水平部２８Ａの端部がアオコ濃縮槽１４の側面下部に連通して接続される。また、Ｌ字管２８の垂直部２８Ｂはアオコ濃縮槽１４の基準液面より高く（例えばアオコ濃縮槽１４の高さ）になるようにアオコ濃縮槽１４に沿って立設され、垂直部２８Ｂの端部は大気に解放される。これにより、Ｌ字管２８はアオコ濃縮槽１４との間で液面Ｃ高さが同一なＵ字状連通路を形成する。

また、排出管３０は、アオコ濃縮槽１４の液面ＣであるＬ字管２８の液面高さに位置に水平方向に接続される。これにより、アオコ濃縮槽１４の液面Ｃが排出管３０の高さよりも高くなると、元の液面Ｃに戻るまで排出管３０からアオコ濃縮槽１４の濾過液がアオコ濃縮槽１４外に排出される。逆に、アオコ濃縮槽１４の液面Ｃが排出管３０の高さより低いときには排出管３０から濾過液は排出されないので、アオコ原水がアオコ濃縮槽１４に供給されてマイクロバブル膜Ａで濾過される濾過液が増えることでアオコ濃縮槽１４の液面Ｃに戻る。

これにより、アオコ濃縮槽１４へ溢流する溢流量の分だけ排出管３０から排出されるので、濾過流が一定速度になると共にアオコ濃縮槽１４の液面Ｃが変化しない。したがって、マイクロバブル膜Ａがかく乱され難いと共に溢流管２２Ａとアオコ濃縮槽１４の液面Ｃとの関係を常に一定に維持することができるので、溢流管２２Ａを当初設定したマイクロバブル膜Ａの上側の膜面近傍に常に位置させることができる。

また、Ｌ字管２８の水平部２８Ａのアオコ濃縮槽１４における接続位置は、上記した拡散管２０Ｂよりも下方に位置することが好ましい。これにより、マイクロバブル膜Ａを形成する気泡がＬ字管２８に吸い込まれることを防止できると共に、マイクロバブル膜Ａからの距離が遠くなるので、マイクロバブル膜Ａに対して斜め下方ではなく真っ直ぐ下向きの濾過流が形成され易い。

ここで、本発明におけるアオコ濃縮槽１４の液面Ｃとは、図３に示すように、アオコ濃縮層Ｂの上面ではなく、アオコ濃縮回収装置１０の運転前の準備としてアオコ濃縮槽１４に水を貯留してマイクロバブル膜Ａを形成したときのアオコ濃縮槽１４の液面Ｃをいい、図３における排出管３０の高さをいう。
（アオコ回収手段）

図２及び図３に示すように、アオコ回収手段２６は、マイクロバブル膜Ａの上側に濃縮されたアオコを含むアオコ濃縮液の液層であるアオコ濃縮層Ｂに越流口２６Ｂを有し、アオコ濃縮液をアオコ濃縮槽１４外に排出するアオコ濃縮液排出管２６Ａとして構成される。

これにより、マイクロバブル膜Ａの上側に濃縮されたアオコ濃縮液は、アオコ濃縮液排出管２６Ａの越流口２６Ｂからアオコ濃縮液排出管２６Ａの内部に越流し、アオコ濃縮槽１４外に排出される。アオコ濃縮液排出管２６Ａによりアオコ濃縮槽１４から排出されたアオコ濃縮液は、図２に示すように、アオコ回収容器２６Ｃに回収される。

また、アオコ濃縮液排出管２６Ａの越流口２６Ｂは、溢流管２２Ａのスリット口２２Ｃよりも低い位置になるように配置される。これにより、アオコ濃縮層Ｂに溢流管２２Ａが水没することがない。溢流管２２Ａがアオコ濃縮層Ｂに水没した状態でアオコ原水をスリット口２２Ｃから溢流させると、アオコ濃縮層Ｂが攪拌されるので、マイクロバブル膜Ａがかき乱され易くなる。この結果、マイクロバブル膜Ａの気泡が破壊され易くなり濾過性能が低下する。
（アオコ回収手段の別態様）

図４は、アオコ濃縮回収装置１０におけるアオコ回収手段２６の別態様の斜視図であり、図５は、図４のａ−ａ線に沿った断面図である。

アオコ回収手段２６の別態様は、主として、マイクロバブル膜Ａの上側に濃縮されたアオコ濃縮液からアオコを回収するものであり、表面がプラスに帯電している回転円板３２と、レーキ３４と、アオコ排出部材３６とで構成される。

回転円板３２は、マイクロバブル膜Ａの上側に濃縮されたアオコ濃縮液のアオコ濃縮層Ｂに回転円板３２の外周部分が常時潜っているように縦向きに回転する。また、回転円板３２の中心は、回転軸３８及び減速器４０を介してアオコ濃縮槽１４の搭載台１４Ａに搭載されたモータ４２に連結される。これにより、回転円板３２は、外周部分がアオコ濃縮層Ｂに潜りながらゆっくりと回転（例えば５〜１０ｒｐｍ）し、アオコ濃縮層Ｂのマイナスに帯電したアオコをプラスに帯電した回転円板３２に吸着させる。回転円板３２に吸着されたアオコはレーキ３４で掻き取られる。これにより、マイクロバブル膜Ａによって濾過されたアオコ濃縮液のアオコを効率的且つ自動的に回収できる。

この場合、回転円板３２の外周部分はアオコ濃縮層Ｂに潜るが、マイクロバブル膜Ａには接触しないようにする。回転円板３２がマイクロバブル膜Ａに接触すると、マイクロバブル膜Ａをかき乱すので、マイクロバブル膜Ａの膜形成が安定しない要因になる。

濾過液流形成手段２４でアオコ濃縮槽１４の液面Ｃを一定に維持することで、回転円板３２がマイクロバブル膜Ａに接触しないようにすることができる。更に、回転円板３２がマイクロバブル膜Ａに確実に接触しないようにアオコ濃縮槽１４の液面Ｃ位置を下げたい場合には、図４及び図５のように、Ｌ字管２８の液面Ｃ位置よりも低い位置にアオコ濃縮槽１４の濾過液を排出する補助排出管４４及び排出バルブ４６を設けて、液面Ｃを強制的に下げることもできる。

レーキ３４は、回転円板３２に吸着したアオコを掻き取るものであり、例えば図４及び図５のように、アオコ排出部材３６の内側に回転円板３２の両面に接触して設けることができる。

アオコ排出部材３６は、アオコ回収容器２６Ｃまで延びた樋状に形成され、基端部（上端部）に回転円板３２が遊挿する切り欠き（図示せず）が形成される。そして、アオコ排出部材３６の基端部の内側面と回転円板３２の両面との隙間が埋まるように一対のレーキ３４、３４が対向して設けられる。レーキ３４自体はアオコ排出部材３６に固定される。

これにより、回転円板３２に付着したアオコは回転円板３２が回転することでレーキ３４によって掻き取られ、アオコ排出部材３６に落下する。アオコ排出部材３６に落下したアオコはアオコ排出部材３６を滑ってアオコ回収容器２６Ｃに回収される。

したがって、アオコ回収手段２６の第２の実施の形態によれば、マイクロバブル膜Ａによって濾過されたアオコ濃縮液のアオコを第１の実施の形態よりも更に濃縮した状態で回収できる。

また、回転円板３２の表面をプラスに帯電させる方法としては、どのような方法でもよいが、回転円板３２とレーキ３４が接触して擦れあうことを利用する方法を好適に使用できる。即ち、回転円板３２の材質に帯電列のプラス帯電物質（例えばアクリル樹脂、ガラス、ナイロン等）を使用し、レーキ３４の材質に帯電列のマイナス帯電物質［例えば、テフロン（登録商標）、シリコーン等］を使用するとよい。

これにより、回転円板３２とレーキ３４が接触して擦れあうことにより、回転円板３２をプラスに帯電させることができるので、アオコの掻き取りと回転円板３２のプラス帯電操作とを同時に行うことができる。
（アオコ群体分割機）

図６は、本発明のアオコ濃縮回収装置１０の全体構成にアオコ群分割機４８を組み込んだ概念図である。

閉鎖性水域１２にアオコが大量発生すると、数十〜数百μｍスケールの立体構造を有するアオコの群体がマット状になって水面を覆う。

本発明のようにマイクロバブル膜Ａを利用してアオコを濾過する濾過方式では、アオコ群体のようにアオコ同士が寄り集まって大きくなることで密度が大きくなり、マイクロバブル膜Ａを通過して沈み易くなる。一方、群体を構成していない小さなアオコは密度が小さく、マイクロバブル膜Ａを通過しにくく沈み難い。したがって、アオコ群体をそのまま取水してマイクロバブル膜Ａで濾過すると、濾過効率が悪くなる。

しかし、アオコ群体を細かく分割するときにアオコのガス胞を壊すと密度が大きくなってしまいマイクロバブル膜Ａを通過して沈んでしまう。

そこで、本発明の実施の形態のアオコ濃縮回収装置１０では、アオコ原水溢流手段２２の前段に、アオコ原水中のアオコ群体のアオコをアオコのガス胞を破壊しないように細かく分割するアオコ群分割機４８を備えるようにした。これにより、マイクロバブル膜Ａによるアオコの濾過効率を一層向上させることができる。この結果、マイクロバブル膜Ａの上側に濃縮されるアオコ濃縮液の濃縮率を向上させることができ、一層効率的にアオコを回収することができる。

アオコ群分割機４８としては、アオコ群のアオコのガス胞を破壊しないように解すことができれば特に限定されないが、例えばアオコの群体を回転するトゲ付きドラムで小さな塊に解きほぐす解砕機を用いたり、アオコのガス胞を破壊しない程度のジェット流をアオコ群体に噴射してアオコ群体を小さく分割するジェット流噴射機を用いたりすることができる。また、取水ポンプ１６Ｂとしてアオコの気泡を破壊しない程度の渦巻きを有する渦巻きポンプを使用することで、アオコ原水の取水機能とアオコ群分割機能の両方を行うことも可能である。アオコ群分割機４８は、図６のように、取水配管１６Ａの途中に組み込んでも、あるいは取水配管１６Ａの取水口の位置に組み込んでもよい。
［アオコ濃縮回収方法］

次に、上記の如く構成されたアオコ濃縮回収装置１０によってアオコを濃縮して回収するアオコ濃縮回収方法を説明する。なお、アオコ回収手段２６は、図４及び図５に示した別態様の場合で説明する。

先ず、アオコ濃縮槽１４内にアオコを含まない水、例えば工業用水あるいは閉鎖性水域１２から取水してアオコや夾雑物を除去した水を貯留する。即ち、アオコ濃縮槽１４に水を供給して、アオコ濃縮槽１４に貯留される水深が濾過液流形成手段２４の排出管３０の高さになるまで貯留する。アオコ濃縮槽１４に貯留される水深が排出管３０の高さを超えると排出管から排出されるので、これによりアオコ濃縮槽１４の液面Ｃが設定される。

次に、マイクロバブル生成手段１８を稼働してマイクロバブル膜形成手段２０の散気管２０Ｂからマイクロバブル水を吐出し、液面Ｃ近傍にマイクロバブルの気泡が密集した密集層であるマイクロバブル膜Ａを形成する。これにより、アオコ濃縮回収の前準備が完了する。

次に、アオコ原水取水手段１６の取水配管１６Ａの取水口を閉鎖性水域１２の表層水中に動かないように配置し、取水ポンプ１６Ｂを稼働する。これにより、閉鎖性水域１２の表層水中に浮遊するアオコを含有するアオコ原水をアオコ濃縮槽１４に取水する。合わせて、アオコ回収手段２６のモータ４２を駆動し、減速機４０を介して回転円板３２をゆっくりと回転させる。

そして、取水ポンプ１６Ｂで取水されたアオコ原水を、アオコ原水溢流手段２２の２本の溢流管２２Ａのスリット口２２Ｃからマイクロバブル膜Ａの上側に溢流させる。これにより、アオコ濃縮槽１４の貯留量が液面Ｃより高くなるので、濾過流形成手段２４の排出管３０から貯留量の増加分がアオコ濃縮槽１４から排出される。したがって、アオコ濃縮槽１４には、マイクロバブル膜Ａの上側から下側に向かう濾過流が自動的に形成される。これにより、アオコ原水はマイクロバブル膜Ａにより濾過される。

この濾過により、アオコ原水の水のみがマイクロバブル膜Ａを透過して濾過液となり、マイクロバブル膜Ａの上側にアオコが濃縮したアオコ濃縮液の液層が形成される。即ち、アオコ濃縮回収装置１０の運転によって、図５に示すように、マイクロバブル膜Ａの上側にアオコが濃縮されたアオコ濃縮液の液層であるアオコ濃縮層Ｂが形成される。

マイクロバブル膜Ａの上側に濃縮したアオコ濃縮液中のアオコは、アオコ回収手段２６の回転円板３２に付着する。そして、回転円板３２に付着したアオコはレーキ３４によって掻き取られ、アオコ排出部材３６を介してアオコ回収容器２６Ｃに回収される。

本発明の実施の形態のアオコ濃縮回収装置１０によれば、回収されたアオコの濃縮率を７０％以上にすることが可能である。

本発明のアオコ濃縮回収装置１０では、マイクロバブル膜Ａを構成するマイクロバブルの気泡は、時間や衝撃によって破壊して消滅するため、マイクロバブル膜Ａを濾過膜として使用するには、マイクロバブル膜Ａの厚みや気泡の密集性を一定に維持することが必要になる。

本発明では、マイクロバブルを含有するマイクロバブル水をアオコ濃縮槽１４の液中に連続的に送り込むだけでなく、マイクロバブル膜Ａの上側の膜面近傍にアオコ原水を溢流させる溢流管２２Ａを有すると共にアオコ原水の溢流量とアオコ濃縮槽１４からの排出量とを同等になるように構成した。

これにより、溢流管２２Ａを常にマイクロバブル膜Ａの膜面近傍に位置させることができるので、溢流するアオコ原水によるマイクロバブル膜への衝撃が小さくなり気泡が破壊されにくくなると共に、マイクロバブル膜Ａが動揺しにくくなり気泡の密集性が維持され易くなる。この結果、マイクロバブル膜Ａの厚みや気泡の密集性を一定に維持することができる。これにより、マイクロバブル膜Ａの膜形成を安定化でき、アオコ原水を効率的に濾過することができる。

このように、本発明では、アオコ原水からアオコを濾過する濾過膜としてマイクロバブル膜Ａを使用するので、従来の濾過膜や金網を使用する場合のようにアオコが目詰まりするという現象が生じない。これにより、ほぼメンテナンスフリーのアオコ濃縮回収装置１０を構成できる。

また、本発明の実施の形態のアオコ濃縮回収装置１０は、従来のアオコ回収のようにアオコを凝集剤で凝集させてからマイクロバブルで浮上させる浮上分離方式のように凝集剤を使用する必要がない。凝集剤を使用すると凝集物の密度が大きくなり、かえってマイクロバブル膜Ａを沈むので濾過性能が低下する。この結果、ランニングコストを低減できる。

これにより、本発明の実施の形態のアオコ濃縮回収装置１０は、アオコ原水からアオコを効率的に回収でき、しかもほぼメンテナンスフリーで且つランニングコストを低減できるアオコ濃縮回収装置を提供することができる。

また、本発明の実施の形態のアオコ濃縮回収装置１０では、アオコ原水の濾過に通常の濾過フィルタや金網ではなくマイクロバブル膜Ａを利用するが故の工夫として以下の構成を更に組み込んだ。

（１）取水ポンプ１６Ｂとしてアオコの気泡を破壊しないポンプを使用してアオコの密度が大きくならないようにし、マイクロバブル膜Ａの上側に溢流したアオコ原水中のアオコがマイクロバブル膜Ａを通過して沈みにくいようにした。これにより、マイクロバブル膜Ａによるアオコの濾過効率を向上できるので、マイクロバブル膜の上側に濃縮されるアオコの濃縮率を向上できる。

（２）更には、アオコ群分割機４８によりアオコの気泡を壊さないようにアオコ群体を小さく分割するようにし、マイクロバブル膜Ａの上側に溢流したアオコ原水中のアオコの密度が小さくなるようにした。これにより、マイクロバブル膜Ａによるアオコの濾過効率を一層向上できるので、マイクロバブル膜Ａの上側に濃縮されるアオコの濃縮率を向上できる。

（３）また、夾雑物除去装置（図示せず）でアオコ原水に夾雑物が含有しないようにしたので、マイクロバブル膜Ａに夾雑物による衝撃を与えないようにした。これにより、マイクロバブル膜Ａの膜形成が安定化する。

（４）また、アオコ回収手段２６の別態様として、回転円板３２がマイクロバブル膜Ａに接触しないように配置されているので、マイクロバブル膜Ａの膜形成が一層安定化する。また、回転円板３２をプラスに帯電させるようにしたので、マイナスに帯電するアオコを効率的に付着することができ、アオコの回収効率を向上できる。

１０…アオコ濃縮回収装置、１２…閉鎖性水域、１４…アオコ濃縮槽、１４Ａ…搭載台、１６…アオコ原水取水手段、１６Ａ…取水配管、１６Ｂ…取水ポンプ、１８…マイクロバブル水生成手段、１８Ａ…エアー混合ポンプ、１８Ｂ…減圧ノズル、１８Ｃ…引き抜き管、２０…マイクロバブル膜形成手段、２０Ａ…送液配管、２０Ｂ…拡散管、２０Ｃ…吹出口、２２…アオコ原水溢流手段、２２Ａ…溢流管、２２Ｂ…分流管、２２Ｃ…スリット口、２４…濾過流形成手段、２６…アオコ回収手段、２６Ａ…アオコ濃縮液排出管、２６Ｂ…越流口、２８…Ｌ字管、２８Ａ…水平部、２８Ｂ…垂直部、３０…排出管、３２…回転円板、３４…レーキ、３６…アオコ排出部材、３８…回転軸、４０…減速機、４２…モータ、４４…補助排出管、４６…排出バルブ、４８…アオコ群分割機、Ａ…マイクロバブル膜、Ｂ…アオコ濃縮層、Ｃ…液面

Claims (5)

1. アオコを含有するアオコ原水からアオコを濃縮して回収するアオコ濃縮回収装置において、
   アオコ濃縮槽と、
   前記アオコ濃縮槽に前記アオコ原水を取水するアオコ原水取水手段と、
   気泡径がマイクロオーダーレベルのマイクロバブルを含有するマイクロバブル水を生成するマイクロバブル水生成手段と、
   前記生成したマイクロバブル水を前記アオコ濃縮槽の液中に連続的に送り込むことにより前記アオコ濃縮槽の液面近傍にマイクロバブルの気泡密集層であるマイクロバブル膜を形成するマイクロバブル膜形成手段と、
   前記形成したマイクロバブル膜の上側に前記アオコ原水を溢流させる溢流管を有するアオコ原水溢流手段と、
   前記アオコ原水の溢流量と同等の液量を前記マイクロバブル膜の下側から前記アオコ濃縮槽外に排出して前記マイクロバブル膜の上側から下側に向かう流れを形成することにより前記溢流したアオコ原水を前記マイクロバブル膜で濾過するための濾過流を形成する濾過流形成手段と、
   前記濾過により前記マイクロバブル膜の上側に濃縮されたアオコを前記アオコ濃縮槽外に回収するアオコ回収手段と、を備え、
   前記マイクロバブル膜形成手段は、
   前記マイクロバブル水生成手段で生成されたマイクロバブル水を前記アオコ濃縮槽内に送液する送液配管と、
   前記マイクロバブル膜の下方に配設され、前記送液配管で送液されたマイクロバブル水を前記アオコ濃縮槽内に拡散する拡散管と、を有し、
   前記濾過流形成手段は、
   前記拡散管の下方に一端が開口すると共に前記アオコ濃縮槽の前記液面よりも高い位置で大気に他端が開口するように前記アオコ濃縮槽に沿って立設され、前記アオコ濃縮槽との間で液面高さが同一なＵ字状連通路を形成するＬ字管と、
   前記Ｌ字管の前記液面高さの位置に接続され、前記アオコ濃縮槽の液を排出する排出管と、を備えたことを特徴とするアオコ濃縮回収装置。
2. アオコを含有するアオコ原水からアオコを濃縮して回収するアオコ濃縮回収装置において、
   アオコ濃縮槽と、
   前記アオコ濃縮槽に前記アオコ原水を取水するアオコ原水取水手段と、
   気泡径がマイクロオーダーレベルのマイクロバブルを含有するマイクロバブル水を生成するマイクロバブル水生成手段と、
   前記生成したマイクロバブル水を前記アオコ濃縮槽の液中に連続的に送り込むことにより前記アオコ濃縮槽の液面近傍にマイクロバブルの気泡密集層であるマイクロバブル膜を形成するマイクロバブル膜形成手段と、
   前記形成したマイクロバブル膜の上側に前記アオコ原水を溢流させる溢流管を有するアオコ原水溢流手段と、
   前記アオコ原水の溢流量と同等の液量を前記マイクロバブル膜の下側から前記アオコ濃縮槽外に排出して前記マイクロバブル膜の上側から下側に向かう流れを形成することにより前記溢流したアオコ原水を前記マイクロバブル膜で濾過するための濾過流を形成する濾過流形成手段と、
   前記濾過により前記マイクロバブル膜の上側に濃縮されたアオコを前記アオコ濃縮槽外に回収するアオコ回収手段と、を備え、
   前記アオコ回収手段は、
   前記マイクロバブル膜の上側に濃縮されたアオコを含むアオコ濃縮液の液層であるアオコ濃縮層に外周部分が浸漬して縦向きに回転すると共に表面がプラスに帯電した回転円板と、
   前記回転円板に吸着したアオコを掻き取るレーキと、
   前記レーキによって掻き取られたアオコを前記アオコ濃縮槽外に排出するアオコ排出部材と、を備えたことを特徴とするアオコ濃縮回収装置。
3. 前記マイクロバブル水生成手段は、平均気泡径が５μｍ以下のマイクロバブルを含有するマイクロバブル水を生成する請求項１または２に記載のアオコ濃縮回収装置。
4. 前記アオコ回収手段は、
   前記マイクロバブル膜の上側に濃縮されたアオコを含むアオコ濃縮液の液層であるアオコ濃縮層に越流口を有し、前記アオコ濃縮液を前記アオコ濃縮槽外に排出するアオコ濃縮液排出管である請求項１から３の何れか1項に記載のアオコ濃縮回収装置。
5. 前記アオコ原水溢流手段の前段には、前記アオコ原水中の群体状のアオコをアオコのガス胞を破壊しないように細かく分割するアオコ群分割機を備えた請求項１から４の何れか１項に記載のアオコ濃縮回収装置。

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