JPH11319824A - 水面浮遊生物の沈降方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水量が膨大な水域でも生態系に影響を与えずに
アオコの発生を抑制できる水面浮遊生物の沈降方法及び
装置の提供。 【解決手段】気泡が付着した水面浮遊生物６の存する水
面２に接する取込口14から自給式ポンプ17により水面浮
遊生物６を吸入して回収し、回収した浮遊生物６を自給
式ポンプ17から脱気筒23の頂部ノズル27へ送り、ノズル
27から噴出して浮遊生物６から付着気泡を分離し、気泡
分離後の浮遊生物７を脱気筒底部に落下させる。脱気筒
底部の落下生物７を排出口30から管路36により水中深部
へ導いて沈降させる。好ましくは、落下生物７を管路36
により水底３に沈積させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水面浮遊生物の沈降
方法及び装置に関し、とくに海洋、湖沼、ゴルフ場修景
池、オフィスビルなど建物周辺修景池、ダム湖等の水面
に塊となって浮遊する藻類等の浮遊生物（以下、水面浮
遊生物という。）を水中深部に沈降させて大量増殖を抑
制する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】富栄養化した海洋、湖沼、人工池などで
は、浮遊性の藻類や微小動物等の水面浮遊生物が大量に
増殖して水面を変色させる、いわゆるアオコなどの現象
（以下、この現象を纏めてアオコという。）が発生す
る。近年では図４に示すように、湖沼などの水域１の水
面に大量増殖した水面浮遊生物６が風などにより岸に吹
き寄せられ、腐敗して悪臭を発する等の問題が顕在化し
ている（図４の吹き寄せられた水面浮遊生物6aを参
照）。また修景池などではアオコによる見苦しい変色の
ため景観が損なわれる等の問題もある。

【０００３】アオコの原因となる水面浮遊生物（以下、
アオコ原因生物という。）は、窒素、リンなどの栄養塩
類が高濃度で且つ光の照射量が十分である条件下で大量
増殖することが知られている。アオコの発生を根本的に
抑制するためには、水中の栄養塩類濃度を減少させるこ
とが重要である。

【０００４】しかしアオコ原因生物は低濃度の栄養塩類
でも増殖することから、その増殖を抑えるためには栄養
塩類を十分低濃度にする必要がある。既に富栄養化した
膨大な水量の湖沼等から水面浮遊生物が増殖しない程度
にまで溶存栄養塩類を除去すには莫大な処理費用が必要
となり、コスト的に見て実施不可能である。

【０００５】そこで従来は、アオコの発生時期である春
から秋にかけて、以下に述べる方法により湖沼や修景池
などの水域からアオコ原因生物を除去することにより、
アオコの発生を避けている。 殺藻剤などの化学物質の添加によるアオコ原因生物の
除去。 塩素イオン、銅イオン、紫外線、オゾンなどによるア
オコ原因生物の物理化学的除去。 砂濾過などによるアオコ原因生物の物理的除去。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記化学物
質の添加、オゾンなどによる物理化学的手法は、水面
浮遊生物にとって有害な物質を投与するものであり、ア
オコ原因生物のみをターゲットにしているものの、生態
系を構成する他の微生物や水生植物、昆虫、魚介類に影
響を及ぼす危険性が懸念される。特に公共の用に供され
る湖沼への実施に関しては特別な配慮が必要である。

【０００７】また上記砂濾過による物理的処理は、小
規模な修景池などには適用可能であるが、一般の湖沼や
ダム湖などでは処理すべき水量が多く処理コストが膨大
となるため適用が困難である。

【０００８】そこで本発明の目的は、水量が膨大な水域
でも生態系に影響を与えずにアオコの発生を抑制できる
水面浮遊生物の沈降方法及び装置の提供にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、アオコ原因
生物も通常は水中に浮遊しながら光合成を行っており、
光合成で生成された酸素の小気泡が付着すると浮力を得
て水面に浮上することに注目した。アオコ原因生物の多
くは増殖に伴い寒天質を分泌するため、水面に浮上して
群体（塊）を形成し、大きな塊となって水面を被いアオ
コとなることが多い。本発明者は、水面に浮上したアオ
コ原因生物から気泡を分離すればアオコ原因生物を水中
に沈降させ得ること、及びアオコ原因生物をノズルから
気中に噴出すれば気泡を分離できることを実験的に見出
した。本発明はこれらの知見に基づき開発されたもので
ある。

【００１０】図１の実施例を参照するに、本発明の水面
浮遊生物の沈降方法は、気泡が付着した水面浮遊生物６
を集め、ノズル27から気中へ噴出し、生物６から付着気
泡を分離して生物６を落下させ、落下生物７を集めて水
中深部へ導き沈降させてなるものである。好ましくは、
前記水中深部を水底３とし、落下生物７を水底３に沈積
させる。ここに落下生物７とは、気泡分離後の浮遊生物
（以下、無気泡生物７ということがある。）である。

【００１１】また図１を参照するに、本発明の水面浮遊
生物の沈降装置は、水面２に浮ぶフロート12と該水面２
に接する取込口14とを有する回収装置10、取込口14に連
通する吸入口18と吐出口19と有する自給式ポンプ17、吐
出口19に連通する頂部ノズル27と排出口30付き底部とを
有する脱気筒23、及び排出口30から水中深部へ伸ばした
管路23を備えてなり、水面２に浮かぶ気泡付着浮遊生物
６を取込口14から吸入口18へ回収し、回収した生物６を
ノズル27から脱気筒23内へ噴出し、生物６から付着気泡
を分離して生物６を脱気筒底部へ落下させ、脱気筒底部
の落下生物７を管路23により水中深部へ導き沈降させて
なるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１に示す水面浮遊生物の沈降装
置１は、浮遊生物回収装置10と自給式ポンプ17と脱気装
置22とを有する。回収装置10はフロート12により水面２
に浮び、水面２に接する取込口14を有する。取込口14は
吸入管34により自給式ポンプ17の吸入口18と連通する。
自給式ポンプ17の吸引力により、水面２上に浮遊する水
面浮遊生物２を取込口14から取り込み回収する。回収装
置10のフロート12に対する取込口14の位置を調節するこ
とにより、取込口14から取り込む水の量をできるだけ少
なくし、できるだけ多くの水面浮遊生物６を集めること
ができる。

【００１３】なお本発明による水面２からの水面浮遊生
物６の取り込み方法は図１の例に限定されず、例えば水
面２の浮遊生物６を適当な網などですくい取る方法によ
ることもできる。

【００１４】取込口14から取り込んだ水面浮遊生物６を
自給式ポンプ17により集め、自給式ポンプ17の吐出口19
に接続した脱気装置22のノズル27へ送る。図１に示す脱
気装置22は、頂面に空気穴24を有する脱気筒23と、脱気
筒23の頂部に設けたノズル27と、排出口30付き底部とを
有する。自給式ポンプ17から送られる水面浮遊生物６を
ノズル27から脱気筒22内に勢いよく噴出させる。

【００１５】本発明者は、気泡が付着した水面浮遊生物
６をノズルから気中に勢いよく噴出させることにより、
群体となった水面浮遊生物６を分散させ且つ水面浮遊生
物６から付着気泡を分離できることを実験的に見出し
た。図１では、脱気筒23の頂部ノズル27から水面浮遊生
物６を脱気筒23内の空気中へ噴出することにより、水面
浮遊生物６から付着気泡を分離し、無気泡生物７を脱気
筒底部に落下させる。分離した気泡は空気穴24から脱気
筒23外へ放出される。

【００１６】無気泡生物７を脱気筒底部へ落下させるこ
とにより集め、集めた無気泡生物７を水中深部へ導き沈
降させる。図１では脱気筒23の底部の排出口30に沈降管
36を接続し、落下生物７を沈降管36により水中深部へ導
いて沈降させている。無気泡生物７を導く水中深部は、
好ましくは、照射光強度が弱く、沈降した無気泡生物７
の光合成速度が十分低い深さとする。例えば無気泡生物
７を十分に深い水中に導くか、又は水中の懸濁物質濃度
が高い場合は十分な光照射のない適当な深さに導いて沈
降させる。

【００１７】光合成速度が十分低い水中深部では酸素が
気泡となって落下生物７に付着することは少なく、沈降
した落下生物７は水の乱れが大きくない限り再浮上せ
ず、水中深部に沈降したまま浮遊する。また、たとえ落
下生物７が水面に再浮上した場合でも、再浮上した浮遊
生物は取込口14からノズル27へ送られ、ノズル27からの
噴出により付着気泡と分離されたのち、再び水中深部へ
導かれる。このように本発明では浮遊生物を水面上、脱
気装置、水中深部で移動させることにより、水面２が水
面浮遊生物６又はその分解物により被われるアオコなど
の発生を抑制できる。なお水中深部は水面に比し溶存無
機炭素濃度が低いことからも沈降した落下生物７の光合
成速度は低く抑えられると考えられる。

【００１８】本発明は、化学物質やオゾン等により水面
浮遊生物６を除去するのではなく、水面浮遊生物６の水
中深部への沈降によりアオコの発生を抑制するので、生
態系に悪影響を及ぼすおそれがない。また図１に示すよ
うに沈降装置１を水面２に浮かべて移動させながら水面
浮遊生物を順次に沈降させることができるので、水量が
膨大なダム湖等においても適用できる。但し沈降装置１
の浮遊生物回収装置10と自給式ポンプ17と脱気装置22と
は全て水面２に浮かべる必要はなく、自給式ポンプ17と
脱気装置22とは陸上に設置することができる。

【００１９】こうして本発明の目的である「水量が膨大
な水域でも生態系に影響を与えずにアオコの発生を抑制
できる水面浮遊生物の沈降方法及び装置」の提供が達成
できる。

【００２０】好ましくは、図１に示すように、沈降管36
を水底３に達する管路とし、沈降管36により無気泡生物
７を水底３まで導いて沈積させる。水中の懸濁物質の濃
度が低い等の場合には水中深部にも光が十分に透過する
ので、水中深部に沈降した落下生物７が活発に光合成を
行い、再び酸素気泡を抱いて水面２に浮上するおそれが
ある。図１のように無気泡生物７を水底３に沈積させた
場合は、沈積した無気泡生物７の上部に次々と新たな無
気泡生物７が堆積するので、沈積した無気泡生物７の極
表面のみが光の照射を受け、大部分の無気泡生物７を光
が照射されない状況下に置くことができ、落下生物７の
再浮上を一層確実に防止することができる。

【００２１】また、湖沼などの水底に存在する好気性バ
クテリア、嫌気性バクテリア、その他原生動物、水生昆
虫など水生生物により、ゆるやかではあるが、沈積した
落下生物７の分解も期待できる。

【００２２】なお水底が嫌気状態であれば、メタンガス
など嫌気分解に基づく生成ガスの付着による無気泡生物
７の再浮上はありうる。この場合においても、浮上した
浮遊生物又は分解物を回収してノズル27へ送り、ノズル
27からの噴出により付着気泡と分離して水底へ導いて沈
積させることが可能である。

【００２３】

【実施例】図１は、本発明の水面浮遊生物沈降装置の一
実施例を示す。図１の沈降装置１は、それぞれフロート
12、21、32により水面２上で浮かぶ浮遊生物回収装置10
と自給式ポンプ17と脱気装置22とを有する。回収装置10
は吸入管34によりポンプ17の吸入口18と接続され、ポン
プ17の吐出口19は送り管35により脱気装置22と接続され
ている。吸入管34及び送り管35はそれぞれビニールホー
ス等の可撓性管路とすることができる。

【００２４】なお図１では回収装置10とポンプ17との
間、及びポンプ17と脱気装置22との間にそれぞれ所定距
離以上の離隔を制限する流れ止め37、38が設けられ、吸
入管34又は送り管35に過度の張力が働いて破損するのを
防止している。また水面２には水面浮遊生物６の他に、
木の葉などのノズル27の目詰まりの原因となる夾雑物が
存在するので、回収装置の取込口14、又は取込口14から
ノズル27に至る配管中に、目詰まり防止用のストレーナ
（図示せず）を設置することができる。

【００２５】図２を参照するに、浮遊生物回収装置10
は、パイプ支持部11aとフロート支持部11bとが設けられ
た枠体11、枠体11のフロート支持部11bに保持された発
砲スチロール等のフロート12、及び枠体11のパイプ支持
部11aに位置調整可能に取り付けられた取込パイプ13を
有する。図示例の枠体11は、取込パイプ13が挿入可能な
円筒状のパイプ支持部11aと、パイプ支持部11aから放射
状に伸びる腕部材と、各腕部材の先端に固定された下向
き碗状のフロート支持部11bとからなる。

【００２６】フロート12の上端を各フロート支持部11b
へ嵌め込むことによりフロート12を枠体11に取り付け
（図２（Ｂ）参照）、パイプ支持部11aの筒側壁貫通の
パイプ位置調節ネジ16と筒内側の取込パイプ13のネジ穴
（図示せず）との螺合により取込パイプ13を枠体11に取
り付ける（図２（Ａ）参照）。取込パイプ13の異なる位
置に複数のネジ穴を設け、位置調節ネジ16と螺合するネ
ジ穴を選択することにより、フロート12に対する取込パ
イプ13の下端位置を調整することできる。このネジ穴の
選択により、フロート12を水面２に浮かべたときに、取
込口14を水面２と接する位置に位置付ける。取込パイプ
13の他端の取付金具15に吸入管34の一端を取り付ける。

【００２７】また図１に示す自給式ポンプ17は、例えば
羽根車の回転の遠心作用により液体にエネルギーを与え
る自給式渦巻ポンプとすることができ、羽根車の中心部
に水面浮遊生物６を導く吸入口18と、羽根車の外周に送
られ加圧された水面浮遊生物６を吐出する吐出口19と、
羽根車の回転駆動装置20と、水面２上に浮かべるための
フロート21とを有する。吸入口18に吸入管34の他端を取
り付け、吐出口19に送り管35の一端を取り付ける。吸入
管34からは、水面浮遊生物６を含む液体の他に空気も取
り込まれるが、自給式ポンプ17によれば、ある程度の空
気を吸入しても水面２からの揚水が可能である。自給式
ポンプ17を陸上に設置するときはフロート21を省略でき
る。

【００２８】図３を参照するに、脱気装置22は、頂面に
空気穴24が設けられた脱気筒23と、ノズル27付き自動回
転式スプリンクラー25と、スプリンクラー25を脱気筒23
の頂部に支持する取付金具29付きスプリンクラー支持台
28と、排出口30が設けられた底部と、水面２上に浮かべ
るためのフロート32とを有する。支持台28の取付金具29
に送り管35の他端を取り付け、排出口30の取付金具31に
沈降管36の一端を取り付ける。スプリンクラー支持台28
は、一端に取付金具29が設けられ他端にスプリンクラー
25が取り付け可能である通路部材と、通路部材に固定の
係止部材とを有する。図３に示すように、支持台28の係
止部材を、脱気筒23の内側から空気穴24を通して脱気筒
23の頂面へ係止することにより、スプリンクラー25を脱
気筒23の内側の頂部に支持する。

【００２９】自給式ポンプ17で加圧された水面浮遊生物
６は、送り管35及び支持台28の通路部材を経由してスプ
リンクラー25へ送られ、スプリンクラー25の回転アーム
26に設けた複数の散水ノズル27から脱気筒23内の空気中
に噴射される。スプリンクラー25は散水ノズル27の噴射
反力で自動回転する。但しスプリンクラー27は本発明に
必須のものではなく、本発明は水面浮遊生物６を噴出す
るノズル27があれば足りる。水面浮遊生物６は気中へ噴
出されることで群体の分散及び付着気泡からの分離が促
進され、自然沈降する性状に変わる。

【００３０】付着気泡が分離された無気泡生物７を脱気
筒23の底部に落下させることにより収集し、脱気筒23底
部の排出口30から沈降管36へ送り、沈降管36の他端まで
重力により自然沈降させる。沈降管36は例えばビニール
ホースとすることができ、沈降管36の他端を湖沼また人
口池の水底に接するように設けることができる。図１の
実施例では、沈降管36により無気泡生物７を水底に導
き、沈積させている。

【００３１】図１の水面２上に浮かぶ沈降装置１に適当
な水面移動手段を取り付けることにより、水面２上で移
動可能な装置としてもよい。その場合には、水面浮遊生
物６が特に多く存在する個所に沈降装置１を移動させて
水面浮遊生物６を沈降させる重点的な浄化が可能とな
る。

【００３２】但し、図示例のように沈降装置１の回収装
置10、自給式ポンプ17、及び脱気装置22を別々に水面２
に浮かべる必要はなく、例えば三つの装置10、17、22を
筏などの上に一括設置することも可能である。また、自
給式ポンプ17及び脱気装置22を陸上に設置し、回収装置
10のみを水面２上に浮かべて移動可能とすることもでき
る。更に、１台の脱気装置22に複数の回収装置10と自吸
式ポンプ17とを取り付けることも可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の水面浮遊
生物の沈降方法及び装置は、気泡が付着した水面浮遊生
物をノズルから気中へ噴出して付着気泡を分離し、気泡
分離後の落下生物を集めて水中深部へ導き沈降させるの
で、次の顕著な効果を奏する。

【００３４】（イ）殺藻剤などの化学物質を使用しない
ので、生態系に対する悪影響や二次汚染の心配が皆無で
ある。 （ロ）このため、魚介類や水生昆虫などが生息する湖
沼、修景池のように、化学物質の汚染が懸念される水域
に広く適用できる。 （ハ）水面浮遊生物が出現した時点で沈降処理を開始し
た場合でも十分な効果が期待できる。

【００３５】（ニ）水面を移動しながら水面浮遊生物の
沈降処理が行えるので、広い水面への適用や、特定の水
面部分のみへの重点的適用が可能である。 （ホ）冬期など水面浮遊生物の発生がない時には、沈降
装置を簡単に撤去することができる。 （ヘ）散水ノズルによる噴霧時に酸素が溶解するので、
湖底面の嫌気状態が緩和され、好気的分解が促進され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の一実施例の説明図である。

【図２】は、浮遊生物回収装置の一例の平面図及び断面
図である。

【図３】は、脱気装置の一例の平面図及び断面図であ
る。

【図４】は、浮遊生物の挙動を示す説明図である。

【符号の説明】

１…水域 ２…水面 ３…水底 ５…浮遊生物 ６…水面浮遊生物 ７…無気泡生物 ９…水面浮遊生物沈降装置 10…浮遊生物回収装置 11…枠体 11a…パイプ支持部 11b…フロート支持部 12…フロート 13…取込パイプ 14…取込口 15…吸入管取付金具 16…パイプ位置調整ネジ 17…自給式ポンプ 18…吸入口 19…吐出口 20…駆動装置 21…フロート 22…脱気装置 23…脱気筒 24…空気穴 25…自動回転式スプリンクラー 26…回転アーム 27…ノズル 28…スプリンクラー支持台 29…送り管取付金具 30…底部排出口 31…沈降管取付金具 32…フロート 34…吸入管 35…送り管 36…沈降管 37、38…流れ止め

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気泡が付着した水面浮遊生物を集め、ノズ
   ルから気中へ噴出し、前記生物から付着気泡を分離して
   前記生物を落下させ、落下生物を集めて水中深部へ導き
   沈降させてなる水面浮遊生物の沈降方法。
2. 【請求項２】請求項１の沈降方法において、頂部ノズル
   と底部排出口とを有する脱気筒を設け、前記集めた水面
   浮遊生物を前記頂部ノズルから前記脱気筒内へ噴出して
   前記生物を前記脱気筒底部に落下させ、落下生物を前記
   底部排出口から前記水中深部へ導き沈降させてなる水面
   浮遊生物の沈降方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２の沈降方法において、前記
   水中深部を水底とし、前記落下生物を水底に沈積させて
   なる水面浮遊生物の沈降方法。
4. 【請求項４】水面に浮ぶフロートと該水面に接する取込
   口とを有する回収装置、前記取込口に連通する吸入口と
   吐出口と有する自給式ポンプ、前記吐出口に連通する頂
   部ノズルと排出口付き底部とを有する脱気筒、及び前記
   排出口から水中深部へ伸ばした管路を備えてなり、前記
   水面に浮かぶ気泡付着浮遊生物を前記取込口から前記吸
   入口へ回収し、回収した前記生物を前記ノズルから脱気
   筒内へ噴出し、前記生物から付着気泡を分離して前記生
   物を脱気筒底部へ落下させ、脱気筒底部の落下生物を前
   記管路により水中深部へ導き沈降させてなる水面浮遊生
   物の沈降装置。
5. 【請求項５】請求項４の沈降装置において、前記管路を
   水底に達する管路とし、前記管路により前記落下生物を
   前記水底まで導いて沈積させてなる水面浮遊生物の沈降
   装置。