JPH02122897A - 環境水浄化装置および人工藻場 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、水中において藻類が行なう光合成を利用し
て河川水または海水等の環境水を浄化する環境水浄化装
置、および藻類を人工的に生育させる人工藻場に関する
ものである。

「従来の技術」 海域を浄化するためには、河川水などの汚れた環境水の
海域への流入を防くことが重要であるが、例えば汚れた
河川水の海域への流入を防ぐためには、その河川の河口
付近に処理場を設け、この処理場において、河川水中に
含まれる窒素、リンなどの汚濁物質を除去し、かつＣＯ
Ｄ　　（化学的酸素要求量）を低下させることにより汚
れた河川水を浄化処理し、その後、その処理水を海域へ
放流することが望ましい。

ところで、通常の水処理施設においては、排水中の窒素
、リンなどの濃度を満足の得られる程度まで低下させる
ことは、コストあるいは技術面から見て困難なため、必
ずしも十分な濃度まで低下させているとは限らない。ま
た、原水の水質よりも水量によって処理能力の限界が決
まるため、比較的良好な水質であっても、河川水を導入
することにより水量が処理能力の限界を越えた場合には
、その越えた分の原水は全く処理することができず、原
水をそのまま放流するという事帖が生じることがある。

したがって、河川水のような大量の環境水を浄化処理す
る場合には、通常の下水処理場などよりも遥かに大きな
処理能力の処理場が必要となり、その処理場の建設コス
トおよびランニングコストが膨大な額になる。

このため、最近では、例えば藻類の光合成を利用して河
川水のような大量の環境水を低コストで効率的に浄化処
理することが望まれている。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、河川水のような大量の環境水を藻類を用いて
浄化する場合には、処理槽内に大量の藻類を生育させる
必要があるため、藻類を高濃度状態で生育させなければ
ならない。しかし、通常の処理槽内においては、藻類の
生育に必要な光の供給は水面上からの太陽光の入射だけ
に限られ、しかもその光が水中に入ると速やかに減衰し
てしまうため、上記のような高濃度状態で藻類を生育さ
せた場合には、全ての藻類に光が十分に行き渡らなくな
るという問題が生じる。また、処理槽内において藻類を
水中に浮上させた状態で生育させた場合には、処理水を
海域へ放流する際に、処理水の流れと共に藻類もプロセ
スの系外へ流出してしまう恐れがある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、藻類を
高濃度状態で生育させた場合にも全ての藻類に光を十分
に供給することができ、その大量の藻類が行なう光合成
によって、河川水のような大量の環境水を低コストで効
率的に浄化する環境水浄化装置を提供することを目的と
しており、さらに、上記環境水浄化装置と同様な構成に
より、大量の藻類を人工的に生産する人工藻場の提供も
目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明の環境水浄化装置は、水中において藻類か行な
う光合成により河川水または海水等の環境水を浄化する
環境水浄化装置であって、水中に必要■の漏光性光ファ
イバを密集状態で配置すると共にその漏光性光ファイバ
に太陽光集光器または藻類の生育に適した波長分布の光
を発生する発光装置を連結し、上記漏光性光ファイバの
表面に藻類を付着固定化してこれをろ床としたものであ
る。

ここで、上記漏光性光ファイバについて説明する。

通常の光ファイバは、石英ガラス、多成分系ガラス、プ
ラスチックなどの光に対して透明な誘電体材料からなり
、その中心部の屈折率の高い誘電体で構成された断面円
形のコアと、その周囲に積層された屈折率の低いクラッ
ドとから構成されている。そして、例えば石英ガラス系
の光ファイバの場合には、Ｇｅｍ、、ｐ、ｏ、、Ａ　Ｉ
、０　、などの添加剤をコアに添加してコアの屈折率を
高めるか、またはＦ、８．０３などの添加剤をクラッド
に添加してクラッドの屈折率を下げることによって、コ
アとクラッドとの間に屈折率差を生じさせている。

このような通常の光ファイバは、光の伝送路などとして
用いられており、その光の伝送は、光かコア・クラッド
境界で全反射するか、またはコア内を蛇行しながら伝搬
することにより行なわれ、光が途中で外部に漏れること
なく、極めて低損失で伝送されるようになっている。

ところが、この発明において用いられる漏光性光ファイ
バの場合には、その表面に固定化される藻類に光を供給
するために、光を表面から僅かに漏らす必要があり、そ
のため、この漏光性光ファイバでは、コアまたはクラッ
ドに添加する添加剤の添加量が通常の光ファイバよりも
少なく、したがって、コアとクラッドとの屈折率差が小
さくなっている。

また、この発明の人工藻場は、藻類を人工的に生育させ
る人工藻場であって、水中に必要量の漏光性光ファイバ
を密集状態で配置すると共にその漏光性光ファイバに太
陽光集光器または藻類の生育に適した波長分布の光を発
生する発光装置を連結し、上記漏光性光ファイバの表面
に藻類を付着させたものである。

「作用」 この発明の環境水浄化装置においては、水中に必要量の
漏光性光ファイバを密集状態で配置すると共にその漏光
性光ファイバに太陽光集光器または藻類の生育に適した
波長分布の光を発生する発光装置を連結し、上記漏光性
光ファイバの表面に藻類を付着固定化して戸床としたこ
とによって、上記漏光性光ファイバの表面に固定化され
た藻類に対して、太陽光集光器により藻類に太陽光を供
給するか、または発光装置により藻類の生育に適した波
長分布の光を供給する。このようにすると、上記藻類が
高濃度状態においても良好に生育し、その藻類が行なう
光合成によって、上記環境水中の窒素、リンが藻類に取
り込まれて除去され、かつ藻類からの酸素放出により環
境水中のＣＯＤが低下して、大量の環境水が効率的に浄
化されることとなる。

また、この発明の人口藻場においては、上記環境水浄化
装置と同様な構成となっていることによって、藻類が高
濃度状態で良好に生育し、これにより大量の藻類が効率
的に生産されることとなる。

「実施例」 以下、この発明の第１実施例として、環境水浄化装置に
ついて第１図、第２図を参照して説明する。

この環境水浄化装置は、第１図に示すように、河川１か
ら取り入れた河川水をポンプ２により処理槽３に導入し
、この処理槽３内で処理された処理水を海域４に放流す
るようにしたものであって、上記処理槽３内に必要量の
漏光性光ファイバ５が密集状態で配置され、その漏光性
先ファイバ５の表面に藻類を付着固定化してこれが戸床
とされていると共に、その処理槽３の隣接地に太陽追尾
機構を備えた太陽光集光器６が設置されているものであ
る。

上記処理槽３の隣接地には、第２図に示すように、上記
太陽光集光器６と共に、藻類の生育に適した波長分布の
光を発生する発光装置７が設置されており、この発光装
置７および上記太陽光集光器６に連結された通常タイプ
の光ファイバ８．９がそれぞれ光源切替ユニット１０に
連結され、かつ、この光源切替ユニットＩＯには、複数
の上記漏光性光ファイバ５が連結されている　（第２図
では三本表示されているが、数十本または数百本以」二
連結しても良い。）。

ここで、上記漏光性光ファイバ５と通常タイプの光ファ
イバ８．９との違いについて説明する。

通常タイプの光ファイバ８．９は、石英ガラス、多成分
系ガラス、プラスチツクなどの光に対して透明な誘電体
材料からなるものであって、その中心部の屈折率の高い
誘電体で構成された断面円形のコアと、その周囲に積層
された屈折率の低いクラッドとから構成されたものであ
る。そして、例えば石英ガラス系の光ファイバの場合、
Ｇｅｍ、、Ｐ、０５、Ａ　ｌ　ｔ　０３などの添加剤を
コアに添加してコアの屈折率を高めるか、またはＦ、Ｂ
、０３などの添加剤をクラッドに添加してクラッドの屈
折率を下げることによって、コアとクラッドとの間に屈
折率差を生じさせている。このような通常タイプの光フ
ァイバ８．９は、光の伝送路なととして一般的に用いら
れており、その光の伝送は、光がコア・クラッド境界で
全反射するか、またはコア内を蛇行しながら伝搬するこ
とにより行なわれ、光が途中で外部に漏れることなく、
極めて低損失で伝送されるようになっている。

これに対して、上記漏光性光ファイバ５は、コアまたは
クラッドに添加する添加剤の添加量が通常の光ファイバ
８．９よりも少なくすることによって、コアとクラッド
との屈折率差が小さくなっており、これによりその表面
から光を僅かに漏らして、その表面に固定化される藻類
に光を供給するようになっている。

このような環境水浄化装置によって河川水を浄化する場
合には、ポンプ２を常時作動させてわくことによって、
河川ｌの河川水を処理槽３内に連続的に導入し続ける。

そして、昼間は、太陽光集光器６により処理槽３内の漏
光性光ファイバ５に太陽光を供給することによって、そ
の漏光性光ファイバ５の表面に固定化されている藻類に
太陽光を供給し、夜間は、光源切替ユニット１０を切り
替えることによって上記漏光性光ファイバ５を発光装置
７に接続し、その発光装置７によって藻類の生育に適し
た波長分布の光を供給するようにする。

このようにすると、上記藻類が高濃度状態においても良
好に生育し、その藻類が行なう光合成によって、上記処
理槽３内の河川水中の窒素、リンが藻類に取り込まれて
除去され、かつ藻類からの酸素放出により環境水中のＣ
ＯＤが低下して、大量の河川水が効率的に浄化されるこ
ととなる。そして、上記のように河川水を処理槽３内に
連続的に取り入れながらその処理槽３内において河川水
を連続的に処理していき、同時に、潮の干満差を利用す
ることによって、海水面とほぼ同じ高さに設定された海
域側の壁部の上を通して処理槽３内の水を徐々に海水と
交換していき、さらに、必要に応じて図示しない水門を
開けて処理槽３内の水量を調節することによって、処理
槽３内で処理された処理水を海域４に放流していくよう
にする。

なお、この環境水浄化装置では、河川水をポンプ２で処
理槽３内に導入するようにしているが、河川水を水のレ
ベル差によって処理槽３内に導入することも可能である
。

次に、この発明の第２実施例として、人工藻場について
第３図を参照して説明する。

この人工藻場は、上記環境水浄化装置と同様に、漏光性
光ファイバ５と太陽光集光器６と発光装置７と光源切替
ユニット１０とから構成され、かつ上記漏光性光ファイ
バ５の表面に藻類を付着させた状態でその藻類を人工的
に生育させるものであって、上記漏光性光ファイバ５を
海中に密集状態で配置したものである。

この人口藻場においては、藻類が高濃度状態でも良好に
生育し、これにより大量の藻類が効率的に生産され−る
こととなる。

なお、これら各実施例では、海域汚染防止を目的とした
環境水浄化装置、および藻類の生産を目的とした人工藻
場について説明したが、この発明の環境水浄化装置およ
び人工藻場の構成は、上記以外の各種目的に応用するこ
ともでき、例えば上記の漏光性光ファイバを底泥中に埋
設することによって、底泥中の有機物を光合成細菌によ
り分解することもでき、さらには、宇宙空間におけるコ
ンパクトな生物水処理システム等に応用することもてき
る。

「発明の効果」 この発明の環境水浄化装置によれば、水中に必要量の漏
光性光ファイバを密集状態で配置すると共にその漏光性
光ファイバに太陽光集光器または藻類の生育に適した波
長分布の光を発生する発光装置を連結し、上記漏光性光
ファイバの表面に藻類を付着固定化して理法としたので
、上記漏光性先ファイバの表面に固定化された藻類に対
して、例えば昼間は太陽光集光器により藻類に太陽光を
供給することができ、夜間は発光装置により藻類の生育
に適した波長分布の光を供給することができる。このた
め、上記藻類を高濃度状態でも良好に生育させることが
できるので、その藻類が行なう光合成によって上記環境
水中の窒素およびリンを除去し、かつＣＯＤを低下させ
ることができ、それによって大量の環境水を効率的に浄
化することができる。その上、藻類を漏光性光ファイノ
＼の表面に固定化させた状態で生育させるようにしたの
で、処理水を海域へ放流する際に水の流れと共に藻類が
処理槽の外へ流出してしまうようなことはなく、処理槽
内の藻類を有効に利用することができる。

また、この発明の人口藻場によれば、上記環境水浄化装
置と同様な構成となっていることによって、藻類を高ａ
度状態でも良好に生育させることができ、これにより大
量の藻類を効率的に生産することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、この発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は環境水浄化装置の概略構成図、第２図は太
陽光集光器と発光装置と光源切替ユニットとの接続状態
を示す概略構成図である。 第３図は、この発明の第２実施例を示す人工藻場の概略
構成図である。 ■・・・・・河ｊ ２・・・・ポンプ、 ３・・・・・処理槽、 ４・・・・海域、 ５・・・・・・漏光性光ファイバ ６・・・・・・太陽光集光器、 ７・・・・・・発光装置、 ８．９・・・・・光ファイバ ＩＯ・・・・・光源切替ユニット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水中において藻類が行なう光合成により河川水ま
   たは海水等の環境水を浄化する環境水浄化装置であって
   、水中に必要量の漏光性光ファイバを密集状態で配置す
   ると共にその漏光性光ファイバに太陽光集光器または藻
   類の生育に適した波長分布の光を発生する発光装置を連
   結し、上記漏光性光ファイバの表面に藻類を付着固定化
   してこれをろ床としたことを特徴とする環境水浄化装置
   。
2. （２）藻類を人工的に生育させる人工藻場であって、水
   中に必要量の漏光性光ファイバを密集状態で配置すると
   共にその漏光性光ファイバに太陽光集光器または藻類の
   生育に適した波長分布の光を発生する発光装置を連結し
   、上記漏光性光ファイバの表面に藻類を付着させたこと
   を特徴とする人工藻場。