JPH08331998A - 自然水系の浄水構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 河川や湖沼などの自然水系を、複雑な浄水設
備を設けることなく自然に近い条件において浄化するこ
と。工事／メンテナンスを単純化すること。 【構成】 自然水系の底または壁部にアンカーを配し、
アンカーに固定したロープを植物繊維濾過材に固定し、
当該濾過材を水中に浮遊させる。アンカーに固定したロ
ープの端末を浮遊ユニットに固定し、浮遊ユニットに、
木炭や植物繊維からなる濾過材を配する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は河川や湖沼の浄水構造に
係り、特に自然繊維を使用した微生物の繁殖および自然
環境サイクルを整備する構造技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】河川の浄化は河川水をポンプで組み上
げ、これを浄水施設において浄化するのが一般である
が、浄化施設は建設コストがかかりランニングコストも
多額となることから、限られた公共予算では設置に限界
がある。そこでコストを抑えつつ河川の浄化を促進する
手段として、微生物または浄水セラミックを使用するこ
とが提案されるに至った。生活排水や産業排水には多く
の油分や有機物が含まれるが、その多くは好気性バクテ
リアの活動で分解消滅することが知られており、また水
分子に含まれる汚染ガスは浄水セラミックによる水分子
の寸断などで開放可能であることが報告されている。

【０００３】しかし一般河川は増水によって流勢が増す
ため、単に浄水濾材を河川に散布してもその効果は極め
て薄い。また汚濁しやすい湖沼は水深が浅いケースが多
く、ここに微生物や浄水セラミック粒子を無計画に散布
すると、却って自然環境のバランスを崩すという難があ
る。このため浄水濾材を装填した樹脂容器あるいは浄化
ユニットを適当な固定手段で河床（湖沼底）に固定し、
または濾材ユニットの自重を大きくして洪水時の流失を
防止する方法が採られるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の河川／湖沼（自
然水系）の浄水システムは、汚水を浄化する微生物／セ
ラミック封入パッケージ（またはより大型のユニット）
を自然水系の底床に配するのであるが、河川では増水時
の流勢に抗するため、また湖沼では広いエリアにわたる
効果を期するため、パッケージを大型させ（重量を増大
させ）る必要があって、このためユニットの設置交換時
の作業性が悪くなるという問題があった。とくに河川で
は洪水時の流失を防止するための固定作業も煩雑で、工
期も遅れ、コストも嵩む。

【０００５】また微生物や浄水セラミックの装填パッケ
ージ（ユニット）は耐久性やコストの面から、透水性の
ある樹脂素材や金属ネットが使用された。しかし自然水
系の環境を改善するという点では更に改良の余地を残し
ている。つまり自然の水系では河床の自然石や淵や瀬が
曝気作用を営み、石に付着した有機物をバクテリアが分
解し、これを魚が食べて排泄するという一連の食物連鎖
が成立しているが、大型の浄水ユニットを自然水系に配
すると水の流れが不自然に妨げられ、また樹脂や金属に
は有機物が付着しにくく、微生物の棲息や植物成長（根
張り）にとっては必ずしも良好な結果をもたらさない。
河川の浄化は単に水を人工的に浄化するに留まらず、自
然な美観や景観を保持し、しかも自然な食物連鎖を促
し、微生物や植物成長を促進することによってスムース
に達成することが望まれる。

【０００６】そこで本発明は、自然水系の浄水作用を、
より自然に近い条件下において達成することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成して課題
を達成するため本発明に係る自然水系の浄水構造は、自
然水系の底または壁部にアンカー手段を配する一方、当
該アンカー手段に固定した索条の端末を植物繊維によっ
て成形した濾過材に固定し、当該濾過材を水中に浮遊さ
せる。

【０００８】また自然水系の底または壁部にアンカー手
段を配する一方、該アンカー手段に固定した索条の端末
を浮遊ユニットに固定し、該浮遊ユニットに、少なくと
も炭および植物繊維のいずれか一方からなる濾過材を配
する。

【０００９】

【作用】本発明に係る自然水系の浄水構造は、河床や河
川法面、湖沼底や湖沼壁面にアンカー手段を配し、植物
繊維からなる濾過材を当該アンカー手段に索条を介して
接続固定する。植物繊維からなる濾過材は索条によって
支持されているだけであるから水中に浮遊し、流勢に柔
軟に対応する。天然の植物繊維は耐水性に優れ、長期間
水に浸しても半永久的に腐敗しない。

【００１０】表面平滑な樹脂繊維と異なり、植物繊維は
表面に微小凹凸を多数備えており、有機物が非常に付着
しやすい。このため微生物の繁殖条件は最適となって、
水中の有機物／油分分解が爆発的に促進される。また微
生物の繁殖に伴い、より上位の食物連鎖生物の棲息条件
も改善され、微生物の活動による水質改善と相俟って魚
介の数も相乗的に増加する。また植物繊維が水面に存在
しても美観を害さないのはいうまでもない。

【００１１】自然植物で成形した濾過材は、丸太状（ロ
グ形状）またはボール状に加圧成形しても、各繊維が複
雑に絡み合って多数の空隙を保ちつつ柔軟性を維持す
る。この場合における繊維間空隙は、流水を淀みなく通
過させるが活性セラミック粒子などの微小粒子は流出し
ない程度に設計可能であり、従って繊維空隙に活性セラ
ミック粒子を装填することは容易である。またログ形状
等の成形が容易であるから、配設位置の条件に応じて成
形品を組み合わせ、浮島状の構造ユニットを構成するこ
とも容易となる。

【００１２】請求項２の発明では、アンカー手段に固定
した浮遊ユニットに、少なくとも炭（石炭、木炭、モミ
灰等）および植物繊維のいずれか一方からなる濾過材を
配する。植物繊維（形状は問わない）は、水中の有機物
を捕捉して微生物による分解を促進させ自然生態を回復
させるが、石炭や木炭、或いはシリカブラック等の浄水
石材は、水分子クラスタを分断するなど水分子に取り込
まれた汚染成分を分子レベルで開放除去する。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。図１および図２は、本発明に係る自然水系の
浄水構造例を示すものである。この浄水構造は、アンカ
ー手段として自然石１１を使用し、この自然石１１に貫
通孔１２を穿設してロープ１４を挿通し、このロープ１
４にココナツ繊維ログ１５を係止したものである。符号
１６はフロートとしての丸太（添木）、１７はフロー
ト、１８はロープであり、符号Ｔは河床、Ｗは水面であ
る。

【００１４】この構造は最も単純な例を示すものであ
り、自然石１１の重量によって濾過材であるココナツ繊
維ログ１５を係留させてある。ココナツ繊維ログ１５
は、例えば図２に示すように流水（矢印Ａ）に応じて複
数配置することが出来る。ココナツ繊維ログ１５には、
浄水効果の高い活性セラミック粒子１９を装填しても良
い。例えば石炭粉末、木炭粉末、その他の微多孔性セラ
ミック素材である。炭素系粉末や遠赤外線放出セラミッ
クは、水分子の鎖（クラスタ）を分断して有害成分を開
放する機能があるからであり、また汚染有機物を分解す
る微生物はその多くが好気性であり、酸素および住処と
なる微小空間を必要とするからである。

【００１５】ココナツ繊維ログ１５は、樹脂（天然）繊
維材によって成形したネット材により表面を被覆するこ
とが好ましい。型くずれを防止し、初期形状を維持させ
るためである。フロート１６は、ココナツ繊維ログ１５
の全体比重が１を超える場合に必要となる。しかし、装
填するセラミック粒子１９が軽石の如く比重の軽いもの
であれば必ずしも必要ではない。植物繊維だけでも水中
に浮遊できるからである。またフロート１７、ロープ１
８は、必要に応じて設けるものであり、必ずしも必要な
ものではない。湖沼や河川の美観を損なう可能性がある
場合には、フロート１７は最小限の大きさとし、メンテ
ナンスや流勢調査に資する目印とすれば良い。

【００１６】ココナツ繊維ログ１５と、その内部に装填
する活性セラミック粒子１９との関係は、植物繊維にセ
ラミック粒子と散布混合して成形しても良いが、例えば
図３に示すように、植物繊維マットの表面に活性セラミ
ック粒子１９を散布して所謂のり巻き状に成形しても同
一効果を得ることが出来る。いずれの方式によっても植
物繊維は水を透過し、セラミック粒子を保持する。

【００１７】かかる浄水構造によれば、ココナツ繊維ロ
グ１５を自然石１１に係留しておくだけでよいから、予
めロープ１４を介して一体化させた自然石１１およびコ
コナツ繊維ログ１５を水系の適当箇所に投下するだけで
簡単に配設作業が完了する。尚、流出を防止するアンカ
ー手段は、自然石１１に限らず杭でも良いが、水深のあ
る河川や湖沼では自然石１１の投下が最も単純な作業と
なる。またアンカーは金属塊やコンクリートブロックで
も構わないが、自然環境を考慮すれば、自然石１１を使
用するのが最も好ましい。

【００１８】またココナツ繊維ログ１５は、絡まり合っ
た各繊維の表面に無数の微小凹凸を備え、平面平滑な樹
脂繊維と異なり多量の有機物を効率的に付着させる。有
機物は好気性微生物の餌となる。従って、有機物を分解
する無害微生物（特殊バクテリア）が植物繊維を中心と
して爆発的に繁殖し、有機物を分解することによって水
質を改善浄化する。またバクテリア（死骸を含む）およ
び分解排泄された有機物成分は、より大きな生態系の養
分となり、魚の繁殖や水生植物の繁殖を促進する。しか
も植物繊維は水生植物の根張りの土台となるので、植物
成長をより促進することが出来る。

【００１９】図５は、ココナツ繊維ログの他の実施例を
示すものである。このココナツ繊維ログ２５は、コア部
分に編目管（例えばトリカルパイプ）２６を使用し、そ
の周囲にココナツ繊維等の植物繊維２７を巻装して構成
したものである。植物繊維２７の表面には、形状保持用
のネット２８を設けることが望ましい。また植物繊維２
７には微生物や木炭等の濾材粉末２８を装填しても構わ
ない。かかるココナツ繊維ログ２５を使用すれば、図６
の矢印の如くに水流が動く。外部水圧Ｂよりも編目管２
６内を通過する水流Ａの水圧のほうが、圧力が高くなる
ためであり、これによって植物繊維２７への有機物付着
量も増大し、浄水効果を飛躍的に向上させることが出来
る。

【００２０】図４は本発明に係る浄水構造の第二の実施
例を示すものである。この浄水構造は、水底および側壁
面にアンカーとしての自然石１１を配し、この自然石１
１に固定したロープ１４の他端に繊維浄化ユニット２０
を固定したものである。繊維浄化ユニット２０は、適当
な植物繊維、例えば複数本のココナツ繊維ログ１５を係
合させて一体化させたものである。尚、符号１６はフロ
ートとしての丸太（添木）である。各ココナツ繊維ログ
１５には、好気性微生物や木炭粉末あるいは浄水セラミ
ック（シリカブラック等の自然岩石を含む）粉末を含ま
せても良い。

【００２１】繊維浄化ユニット２０を作るため、ココナ
ツ繊維ログ１５および丸太１６は、堅縛用のロープ２１
を用いて、例えば図４（ｂ）に示すように結合させる。
各ロープ２１は、座金２２を介して結び目２３を作って
縛り、筏のように適当個数ごとに締付固定すれば良い。
尚、破線２４は貫通孔である。

【００２２】かかる浄水構造によれば、繊維集合体であ
る浄化ユニット２０によって有機物の付着量が増大する
とともに微生物の繁殖活動エリアが広がり、浄水効果が
一層高まる。また浄水ユニット２０に根付いた抽水植物
Ｐが、水面下に根を伸ばし、水中や植物繊維に付着した
有機リンや有機窒素を吸収する。従って、浄水効果はこ
の面からも相乗的に促進される。また浄化ユニット２０
は、植物繊維で構成されているから自然の浮島の如き景
観を呈し、美観の点でも好ましい効果をもつ。さらに浮
島となった浄水ユニット２０の下部は日陰となるため、
魚類の絶好の棲家となる。

【００２３】図７は、ココナツ繊維ログ１５を自然石１
１に固定させる際の他の実施例を示すものであり、
（ａ）は湖沼等の止水にフロート１８を使用して複数本
のログを係留させた状態例を示すもの、（ｂ）は河川に
おいて複数本のログを配した状態を例示するもの、
（ｃ）は縦方向にログを配設する場合を例示するもので
ある。尚、ロープ１４は、ココナツ繊維ログ１５の端部
に係合固定しても良いし、貫通固定させても良い。

【００２４】図８は、複数の植物繊維ログ１５を組み合
わせて、構造ユニット３０を構成したものである。この
構造ユニット３０は、すでに説明したように、自然石１
１をアンカー手段として使用し、フロート１８を使用し
て全体構造に浮力を与えたものである。各植物繊維ログ
１５を連結するための、縦方向および横方向のロープ１
４は通常のロープで良く、その場合にはロープ１４をロ
グ端部に固定するだけで構造ユニット３０を構成でき
る。植物繊維ログ１５を縦方向に配するには一定の水深
を要するから、この構造ユニット３０は特に湖沼の浄化
に適する。

【００２５】このような構造ユニットの形状構成は自由
であり、例えば図９（ａ）に示すように略正三角形に組
み合わせた上面ログ１５Ｕと、当該上面ログ１５Ｕの三
隅から下方に向けて配した縦ログ１５Ｖによって構成す
ることも出来る。１１はアンカーとしての自然石、１８
はフロートである。また各ログ１５を連結する部分のジ
ョイントは、縦横の自由な動きを許容する部材とするこ
とが望ましい。湖沼においても水流に自由に対応可能と
するためである。

【００２６】この構造ユニットは、上面ログ１５Ｕが三
角形を呈するので、適当部分（例えば符号Ｆで示す部
分）に植物繊維マットや植生基盤（板材など）を配する
ことにより、当該部分に水生植物を成長させることも可
能である。マットや板材を配しない部分（上面を被覆し
ない部分）からは太陽光線が入るので、植物成長や藻の
成長などの生物活動にも支障はない。また角錘ユニット
であるから、ログ内部は漁礁類似の閉鎖空間となり、魚
類の棲息環境という観点からみても好ましい空間構造と
なる。

【００２７】逆に図９（ｂ）に示すように、三角錐の頂
点を上向きに配すると、ログ面が波によって揺れ、下面
ログ１５Ｄを大きく動かすことから、下面ログ１５Ｄの
内側を水が流動し、効率的に有機物を付着させる。ログ
構成は三角錐であるから、波によって動いても構造的な
剛性は十分確保できる。また繊維ログ１５を連結するロ
ープ１４の端末を、固定金具Ｇによって締結すれば、小
さな波でもログ面が大きく動き、下面ログ１５Ｄへの有
機物の付着効率を高める。さらに構造ユニットを固定す
るアンカー手段（自然石１１）を、沼底（湖底）だけに
設置して水際側面への係留をしない場合、小さな波でも
ログ面は大きく揺れるから、下面ログ１５Ｄの動きは増
大し、有機物の付着効率が一層向上する。尚、固定金具
Ｇに代えて回動可能なヒンジを使用しても良いことは勿
論である。

【００２８】図１０および図１１は、植物繊維ログ１５
を湖沼に配する場合の具体例を示す斜視図である。各構
成についてはすでに説明したから、同一符号を附して重
複する説明を省略する。図１０に示すユニットは、図１
および図２に示した構成と同一であり、図１１に示すユ
ニットは、横方向ログＹを複数段に組み上げ、その内部
空間に図７（ａ）（ｂ）のような縦ログ１５Ｖを収納し
た状態を示した。大きな湖や沼においては、ログ構造体
を大型化させても、河川のような流出問題は生じない。

【００２９】図１２は、請求項２に係る浄水構造を示す
ものである。これは、自然石１１にロープ１４を介して
浮遊ユニット４０を係留させ、この浮遊ユニット４０内
部に各種の濾過材４１を収納配置して構成するものであ
る。浮遊ユニット４０は、例えばＶＵ管等の樹脂管４３
を使用して組み立て、濾過材４１の脱落を防止する適当
なネット、例えばトリカルネット４４を外周に配し、当
該トリカルネットの上蓋部分を開閉可能な構成として、
濾過材４１の交換を可能としてある。

【００３０】浮遊ユニット４０はこの実施例では上下二
段のフレーム構造とし、上側フレーム４３Ｕと下側フレ
ーム４３Ｄとを縦方向パイプ４３Ｖによって連結し、十
分な浮力と撓み剛性を確保した。かかる浮遊パイプ（４
３）に濾過材４１を装填するが、濾過材４１の種類とし
ては、少なくとも炭と食物繊維塊のいずれか一方を使用
する。尚、ここでいう炭は石炭、木炭その他モミ灰等を
含む。また必要に応じて、例えばゼオライト（沸石）、
シリカ含有物質（シリカブラック等の自然石を含む）、
二価三価鉄塩含有物質、角閃石岩（角閃石，長石，石
英，シャモス石等を含有する岩石）などの自然岩石また
は固形物質の浄化石材を用いる。当然であるが特定セラ
ミックを統一使用しても良く、異なるセラミックを複合
して使用しても良い。

【００３１】すでに説明したように植物繊維（形状は問
わない）は、水中の有機物を捕捉して微生物による分解
を促進させ自然生態を回復させるが、これとは別に炭や
シリカブラック等の浄水材は、水分子クラスタを分断す
るなど、水分子に取り込まれた汚染成分を分子レベルで
開放除去する点に効果がある。つまり微生物の活動によ
る水中の有機物分解と、浄水石材による汚染物質（ガ
ス）の開放効果とが相俟って、浮遊ユニット４０を流動
通過する湖水（沼水）を高効率で浄化するものである。

【００３２】浮遊ユニット４０の配設に際しては、トリ
カルネット４４の上蓋部分を水面Ｗに近い部分に位置さ
せる。浮力調整により、例えば水面下数センチメートル
に設置することは容易である。より具体的には水面下５
〜１０ｃｍが望ましい。このような位置に浮遊させるこ
とにより、一定期間ごとの濾過材４１の交換が非常に容
易になる。交換作業を効率化するため、濾過材４１を収
納するケースネットを別体として設けても良く、その場
合には濾過材４１を納めたケースネットごと交換すれば
短時間でメンテナンス作業を完了できる。

【００３３】勿論、この場合もアンカーは自然石に限ら
ず杭その他の適宜手段で良く、また係留ロープ（１４）
の材質は問わない。また浮遊ユニット４０のフレームに
は樹脂管４３に代えて、金属管、丸太や角材、その他の
剛性浮遊材を使用できる。外周を覆うネット（４４）の
使用素材も、樹脂または金属腺のいずれであっても良
い。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る自然水
系の浄水構造によれば、水の浄化作用をより自然に近い
状態で達成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る浄水構造の第一の実施例を示す図
である。

【図２】図１に示す浄水構造の上から見た平面図であ
る。

【図３】植物繊維ログへの活性セラミック装填例を示す
断面図である。

【図４】本発明に係る浄水構造の第二の実施例を示す図
である。

【図５】本発明に係る植物繊維ログの他の構造例を示す
斜視図である。

【図６】図５に示す植物繊維ログの作用を示す図であ
る。

【図７】本発明に係る浄水構造の他の実施例を示す図で
ある。

【図８】本発明に係る浄水構造の組み合わせ例を示す斜
視図である。

【図９】本発明に係る浄水構造を三角錐として組み合わ
せた状態を示す図である。

【図１０】図１に示す浄水構造を具体的に示す斜視図で
ある。

【図１１】図１０に示す浄水構造を発展させた具体的構
造例を示す斜視図である。

【図１２】請求項２に係る浄水構造を例示する斜視図で
ある。

【符号の説明】

１１ 自然石 １２，２４ 貫通孔 １４，１８，２１ ロープ １５，２５ 繊維ログ １６，１７，１８ フロート １９ セラミック粒子 ２０ 繊維浄化ユニット ２６ 編目管 ２７ 植物繊維 ２８ 形状保持用ネット ３０ 構造ユニット ４０ 浮遊ユニット ４１ 濾過材 ４３ 樹脂管 ４４ トリカルネット Ａ 水流 Ｇ 固定金具 Ｐ 成長した植物 Ｔ 河床 Ｗ 水面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自然水系の底または壁部にアンカー手段を
   配する一方、当該アンカー手段に固定した索条の端末を
   植物繊維によって成形した濾過材に固定し、当該濾過材
   を水中に浮遊させることを特徴とする自然水系の浄水構
   造。
2. 【請求項２】自然水系の底または壁部にアンカー手段を
   配する一方、該アンカー手段に固定した索条の端末を浮
   遊ユニットに固定し、該浮遊ユニットに、少なくとも炭
   および植物繊維のいずれか一方からなる濾過材を配する
   ことを特徴とする自然水系の浄水構造。