WO1996023405A1 - Ferme marine equipee d'algues artificielles - Google Patents

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WO1996023405A1
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carbon fiber
strand
artificial
carbon
shape
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PCT/JP1995/001842
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Inventor
Akira Kojima
Norihiko Hirano
Original Assignee
Akira Kojima
Norihiko Hirano
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G33/00—Cultivation of seaweed or algae
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K61/00—Culture of aquatic animals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K61/00—Culture of aquatic animals
    • A01K61/10—Culture of aquatic animals of fish
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/80—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in fisheries management
    • Y02A40/81—Aquaculture, e.g. of fish

Definitions

  • the present invention relates to a seaweed bed composed of artificially formed algal plants installed in the sea, rivers, lakes and marshes. Background art
  • seaweed beds provide a place for biological chains.
  • synthetic resins and synthetic fibers are used as a material for forming artificial seaweed, but these have low biocompatibility and biocompatibility, and these are left in large quantities. If this occurs, it will become industrial waste, which may cause pollution problems, and is not desirable in the global environment. Further, natural fibers have excellent biocompatibility and biocompatibility, but have a problem that they perish easily and have poor durability.
  • carbon material which is a hardly decomposable substance existing in nature.
  • carbon materials are extremely excellent in biocompatibility and biocompatibility.
  • the carbon material has a brass charge, so it is considered to be a very easily established place for microorganisms with mainly negative charges.
  • the carbon materials include various graphite materials, glassy carbon materials, carbon black, activated carbon, charcoal, coke, and the like. When using a carbon material, it should be formed into a shape suitable for the application.
  • One of the carbon materials is carbon fiber. Carbon fibers are widely used in the space and aviation industries, sports equipment, etc. because of their excellent specific strength, specific elastic modulus, and chemical resistance.
  • carbon fiber can be molded by combining it with resin or concrete, or it can be molded into any shape using carbon fiber alone, and it has high durability. Furthermore, when the degree of colonization of microorganisms on artificial seagrass formed by carbon fiber was examined by experiments, very good results were obtained.Based on these results, the inventor proposed the present invention. It is.
  • the present invention has been made based on the problems of the prior art and the consideration by the inventor described above, and its object is to have excellent biocompatibility and biocompatibility, durability, and excellent fish collecting effect.
  • the microorganism-adhering carrier is formed by binding, compressing, knitting, or weaving a large number of flexible and flexible carbon fiber filaments. It is composed of a molded body formed into a predetermined shape that can swing underwater.A flexible and flexible carbon moth filament is bound, compressed, knitted, or woven. Underwater, the molded body swings like natural seagrass or algae, providing a place where small creatures and fish prefer.
  • the molded body composed of carbon fiber filament is formed into a strand, a net, a braid, and a strand with a tassel having both ends bound together.
  • the exposed surface area of the carbon fiber filament under water is large, such as the shape of a strand, the shape of a strand, the shape of a strand, the shape of a strand, the shape of a broom, the shape of a strand of Akita, the shape of a float, etc.
  • the carbon fiber filaments constituting the molded body oscillate, and the exposed surface area (area where microorganisms can be fixed) of the carbon woven filament increases.
  • FIG. 1 shows an artificial seaweed constituting an artificial seaweed bed according to a first embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a schematic diagram of various artificial seaweeds constituting the artificial algae bed of the present invention
  • Fig. 3 is a diagram showing changes in COD in carbon fiber strands, nylon strings, and polyethylene tables,
  • (a) is a graph showing the change in the amount of settled sludge between carbon fiber strand and polyethylene tape
  • (b) is a graph showing the change over time of C0D between the carbon fiber strand and polyethylene tape
  • (c) is the carbon.
  • FIG. 5 (a) is a graph showing the change in the amount of settled sludge for each type of carbon fiber strand, and (b) is a graph showing the change over time of the COD for each type of carbon fiber strand.
  • Fig. 6 (c) is a graph showing the change in weight of carbon fiber strands by type
  • Fig. 6 (a) is a graph showing the change in settled sludge amount by type of carbon fiber strand
  • (b) is a graph showing the change in carbon fiber strands.
  • (C) is a graph of the weight change characteristics of each type of carbon fiber.
  • FIG. 1 is a view showing an artificial algae bed according to a first embodiment of the present invention.
  • Reference numeral 10 denotes an artificial structure composed of a carbon fiber strand in which a large number (tens of thousands) of carbon fiber filaments 12 having a diameter of, for example, 7 m to 15 m are bundled and both ends are bound. It is seaweed.
  • One end of this artificial seaweed 10 is connected and supported by a cord-like connecting member 14 such as a lobe supported by anchor bolts 13 fixed to the sea floor, and the other end is attached by a rope such as a rope to a float 15.
  • An artificial seaweed bed having a structure in which artificial seaweeds 10 are arranged at predetermined intervals is formed by being connected and supported by a pipe 17 connected via a connecting member 16.
  • the artificial seaweed 10 is apparently a single bundle in the air due to the viscosity of the binding agent applied to the surface of each filament 12, but in the sea or underwater, each filament 1 2 is a spindle type that is separated from each other, It can rock like seaweed in response to movement. For this reason, in the sea or underwater, the surface area of artificial seaweed 10 (carbon fiber filament 12), which is a carrier for attaching microorganisms, to the microbes increases, and the microorganisms become artificial seaweed 10 (artificial seaweed 10). It easily adheres to the carbon fiber filaments 12) that make up the microbes, and has a high colonization speed and amount of microorganisms.
  • FIGS. 2 (a) to (g) As artificial seagrass, in addition to the strand-shaped molded body having both ends bound as shown in FIG. 1, various forms as shown in FIGS. 2 (a) to (g) can be considered.
  • FIG. 2 (a) shows a braided strand formed body in which the carbon fiber filaments 12 are formed into a braided shape and the filaments 12 are bulged at predetermined intervals in the longitudinal direction.
  • Fig. 2 (b) shows a dendritic strand formed from the strand base 12a of the carbon fiber filament 12 with several strands.
  • Fig. 2 (c) shows a broom-type strand formed by connecting and integrating a plurality of carbon fiber strands 12b with the strand backbone 12a of the carbon fiber filament 12.
  • FIG. 2 (d) shows a lantern-shaped strand formed by forming a plurality of arc-shaped strands 12 c in the middle of the strand base 12 a of the carbon fiber filament 12.
  • Fig. 2 (e) shows an Akita straight strand molded product in which the carbon fiber strands 12b are connected to and integrated with the strand base 12 of the carbon fiber filament 12 at predetermined intervals in the longitudinal direction. .
  • Fig. 2 (f) shows that the cord-like connecting members 22 such as lobes are arranged at a predetermined interval, and the carbon fiber strands 12b are twisted to connect the lobes into a ring shape between the lobes. It is integrated.
  • Reference numeral 24 indicates a connecting portion.
  • Fig. 2 (g) shows a net-shaped strand formed by braiding carbon fiber strands 12b in a turtle-shape.
  • the carbon fiber filament molded article examples include a felt obtained by compressing a strand into a felt shape, a strand wound into a coil, a burned yarn, a plain weave or a plain weave.
  • a woven shaped article woven in various styles such as Suzio can be considered.
  • the carbon fiber filaments 12 that are the components of artificial seaweed can be dislodged and rocked in the sea or water, and the carbon fiber filaments 12 that are carriers for attaching microorganisms have a large contact surface area with microorganisms.
  • the molded body has the following form, the molded body is not limited to the above-described form.
  • Fig. 3 shows braided carbon fiber strands (hereinafter referred to as "braids") and artificial carbon seaweed strands (hereinafter referred to as rocking) as shown in Fig. 1.
  • a linear strand), a felt-like carbon fiber (hereinafter referred to as felt), a nylon string and a polyethylene tape are each suspended in a water tank containing artificial sewage, and the COD (chemical oxygen demand) in the artificial sewage is suspended.
  • COD chemical oxygen demand
  • the upper and lower ends were fixed so that they could be used.
  • Artificial sewage in a clear water tank is prepared by dissolving reagents (glucose, ammonium sulfate, dipotassium phosphate, sodium chloride, magnesium sulfate, lithium chloride, etc.) in one liter of water. 500 ppm of human sewage was produced, and 10 times the volume of pond water was added to this artificial sewage, and water with a total volume of about 80 liters was used. Each of the above-mentioned test materials (braid, oscillating linear strand, felt, nylon string and polyethylene tape) is suspended in a water tank and aerated for about one week while aerating. An experiment to establish the organism was performed. The change in COD in the artificial sewage was measured by potassium permanganate titration.
  • Fig. 3 (a) shows the results of the first experiment (after 3 days), and Fig. 3 (b) shows the results of the second experiment (after 1 day).
  • the first experiment (Fig. 3 (a))
  • the second experiment (Fig. 3 (b))
  • there is a large difference in COD value due to the difference in test materials.
  • the COD value decreases most remarkably.
  • Fig. 4 shows the PAN-based carbon fiber strands (12K oscillating straight di-type strands) as the test material and the tape-like polyethylene as the comparative material, which were aerated in activated sludge.
  • Figure 4 (a) shows the amount of sludge when settled for 30 minutes after standing for one day, and the amount of sludge settled in Fig. 4 ( b) shows the change over time in COD, and Fig. 4 (c) shows the change in the weight i of the sample.
  • a molded body as shown in Table 1 was used.
  • the length of the carbon arrow fiber strand was 30 cm, and the total weight of the five carbon fiber strand molded articles bundled was about 0.3 g. Five sets of this carbon fiber strand molded body were prepared, and the weight was measured for each set.
  • Fig. 4 (a) the amount of settled sludge is not changed at all in the case of polyethylene tape, while the amount of settled sludge is changed in the case of the oscillating straight di-type carbon fiber strand compact. It has decreased significantly. This is due to the fixing biofilm carbon O ⁇ , said carbon fiber strand, 8 4 9 cm 3 phases question sludge, i.e., the microorganism has been fixed. According to the visual observation, a large spherical mass adheres to the carbon fiber strand molded body, whereas almost no adherence is observed to the polyethylene tape. From this, it can be said that the degree of microbial settlement on carbon fibers is significantly higher than the degree of microbial settlement on polyethylene tape.
  • FIG. 4 (c) shows the change in the total weight of the carbon fiber strand molded product and the polyethylene tape including the deposits on the polyethylene tape, and there was a very large difference between the two. That is, in the case of the former, there was a weight increase (weight increase due to attached matter) of 9.20 g to 31.lg (average 16.32 g) one day later. On the other hand, the weight increase (weight increase due to attached matter) in the latter was 0.1 g or less.
  • the carbon male fiber strands used in the experiment were the chin type shown in Fig. 2 (d), the broom type shown in Fig. 2 (c), and the Akita Nokan shown in Fig. 2 (e).
  • a mold was used.
  • Polyethylene tape was weighed the same as the carbon fiber strand molded body, and used as a comparative sample.
  • Approximately 500 ml of activated sludge was added to each of the four 5-liter air collection bottles, and the total volume was made up to approximately 4 liters with water. The contents of each air collection bottle were mixed well, allowed to settle naturally for 30 minutes, and the amount of settled sludge was measured (the amount of settled sludge after 0 minutes).
  • Each of the weighed samples is suspended in a separate air collection bottle containing activated sludge, and oxygen is sent by aeration, and artificial sewage adjusted to COD 1000 ppm is used as microbial nutrients. About 5% of the total volume was added. The liquid in the air-gathering bottle, which had been stirred by aeration, was collected, and the sludge was allowed to settle for 30 minutes. Then, the COD of the supernatant was measured by potassium permanganate titration. Polyethylene tape was treated in the same manner as above, and both were left in the sun for one day while being aired.
  • Figure 5 (a) is shows the settling sludge volume, sedimentation sludge amount after 1 day, since in the case of using the carbon fiber strand is 74 2 to 8 84 cm 3, the carbon O ⁇ strand Means that 247 to 407 cm 3 of sludge adhered.
  • the amount of attached sludge is only 8 cm 3, which is about 1 Z30 to 1 Z50 in the case of carbon fiber strand.
  • “Akita-no-kanto type” had the largest effect (large amount of sludge attached).
  • Fig. 5 (b) shows the measurement results of COD. In any case, what is the COD value in one day? ⁇ 11 ppm, and no significant difference was found due to differences in the type of test material and morphology of carbon fiber strands.
  • Fig. 5 (c) shows the amount of sludge attached to the carbon fiber strands and polyethylene tape. A remarkable difference was observed depending on the type and form of the test material. That is, while carbon fiber strands increased by 22 to 38 g, polyethylene tape increased by only about 9 g, and the carbon fiber strand attached sludge fi It was 2.7 to 4.2 times that of polyethylene tape. Regarding the effect of carbon fiber strand morphology on the amount of coating, the “broom type” was the largest. This result was consistent with the small amount of COD in Fig. 5 (b). It is not inconsistent with the results of the settled sludge amount in Fig. 5 (a).
  • the carbon fiber is a PAN-based carbon arrow fiber strand (12K, Toray, T-130 with the applied sizing agent removed) and a pitch-based carbon fiber twisted yarn (two fibers Twisted) were used. If a sizing agent layer is formed on the surface of the carbon fiber, the rate of attachment of microorganisms to the carbon fiber is poor, so if the sizing agent has been applied to the carbon fiber strands, remove the sizing agent beforehand. It is necessary to put. In addition, the form of the carbon fiber was the “oscillating direct di type” shown in FIG. 1 and the “broom type” shown in FIG. 2 (c).
  • Figure 6 (a) shows the change in the amount of settled sludge after one day.
  • the “oscillating linear type” has a larger deposition amount than the “broom type”.
  • Fig. 6 (b) shows that the force ⁇ PAN system, which indicates the change in the amount of COD, is larger than the pitch system, and moreover than the "swing linear type”.
  • Fig. 6 (c) shows the change in weight of the carbon fiber strand after one day.
  • the effect of the PAN system was greater (larger sludge deposition) than the pitch system.
  • the weight increase is only 1.5 g, but this is the case where the test material is twisted, which is out of the data.
  • the amount of sludge adhering to PAN-based carbon fibers is larger than that of pitch-based carbon fibers, but this is not the difference between pitch-based and PAN-based carbon fibers, but PNA-based carbon fibers.
  • the carbon fiber in the form of a strand is in the form of a strand
  • the carbon fiber in the pitch system is in the form of a twisted thread, which is considered to be the reason that the state of the twisted thread reduced the contact surface area of the carbon fiber and reduced the amount of adhering sludge.
  • carbon male fiber adheres a larger amount of microorganisms in a short time than nylon polyethylene, i.e., has a very high degree of microbial colonization. .
  • the present invention can be applied similarly, and of course, the present invention can be similarly applied to activated carbon fibers having a large number of micropores formed on the surface.
  • the artificial seaweed bed in the first embodiment is merely an embodiment of the present invention, and a structure that can maintain the artificial seaweed 10 at a constant water depth position by using a weight instead of the anchor bolt 13 is used. It goes without saying that various structures can be considered depending on the specification of the artificial seaweed 10 arrangement.
  • the carbon fiber constituting the microorganism-adhering carrier has high biocompatibility and biocompatibility, and can conform to the natural environment.
  • carbon fibers are easily charged with brass, they are very easily attached to microorganisms that are easily charged with a negative charge, and thus have a high degree of microbial fixation on the microbial carrier composed of carbon fibers. It has excellent fish collecting effect.
  • the molded body formed into a predetermined shape by bundling, compressing, knitting, or weaving a flexible and flexible carbon fiber filament is similar to natural seaweed or algae underwater. It provides a place where small creatures and fish prefer to oscillate, further improving the effect of collecting fish.
  • the carbon fiber filament constituting the molded body oscillates underwater to increase the exposed surface area of the filament (the area where microorganisms can be fixed), thereby increasing the degree of colonization of microorganisms and further improving the effect of collecting fish. Can be expected.

Description

明 紬 書
人工藻場 技術分野
本発明は、 海や河川や湖沼等に設置される人工的に造られた藻草から 構成された藻場に関する。 背景技術
藻場には、 一股に多数の海草や藻が繁茂しており、 これらには無数の 微生物が定着し、 この微生物を餌とする小生物が藻場に自然と集まる。 さらに小生物を餌にする小魚が集まると、 小魚を餌にする大型の魚が集 まる。 そして小生物や大小の魚類の死骸は微生物にとっての栄養分とな る。 この様に、 藻場は生物連鎖の場を提供している。
しかし、 近年、 種々の理由により藻場は減少する傾向にあり、 生物連 鎖上における重大な問題を提起している。
そこでこれまでにも、 人工的な藻場や漁礁を提供して、 生物連鎖の適 正化を図ろうとする試みが成されている。
これらの従来技術としては、 例えば特開平 3— 2 0 6 8 2 9号がある これは、 ブラスチックテープやフィルムから構成した人工藻草を浮遊 体である係留物に連結した構造となっている。
また他の例として特開昭 5 7 - 1 2 5 6 2 4号に示されるように、 帯 状に形成した木綿， 麻， パルプ等の天然セルローズやレーヨン等の再生 セルローズを浮遊体に取り付けた構造や、 実開平 2— 1 0 5 3 4 6号に 示されるように、 合成樹脂， 合成繊維あるいは天然繊維を所定長さの紐 状， 糸伏あるいは帯状に形成して、 ロープやネッ ト等の係止体に取付け た構造がある。 しかし前記した従来の人工藻場や漁礁では、 人工海草を形成する素材 として合成樹脂や合成繊維が用いられているが、 これらは、 生体親和性 および生物親和性が低く、 さらにこれらが大量に放置されると産業廃棄 物ともなり、 公害問題を引き起こしかねないし、 地球環境上においても 好ましくない。 また天然繊維は、 生体親和性および生物親和性には優れ ているものの、 腐敗し易く耐久性が悪いという問題がある。
そこで発明者は、 自然界に存在する難分解性物質である炭素材に注目 した。 即ち、 まず第 1に、 炭素材は生体親和性および生物親和性に非常 に優れている。 第 2に、 炭素材はブラスの電荷をもつことから、 主とし てマイナスの電荷をもつ微生物にとっては非常に定着し易い場所である と考えられる。 また炭素材には、 各種黒鉛材， ガラス状炭素材， カーボ ンブラック， 活性炭， 木炭， コークス等樣々なものがある。 炭素材を使 用する際には、 用途に応じた形状に成形加工して使用する。 そして炭素 材の 1つに炭素繳維がある。 炭素縑維は、 比強度， 比弾性率および耐薬 品性等に優れていることから、 宇宙 ·航空産業やスポーツ用品等に広く 使用されている。 第 3に、 炭素繊維は、 樹脂やコンクリートと複合化す ることで成形できることは勿論、 炭素繊維単独でも、 任意の形態に成形 でき、 かつ耐久性にも ffiれている。 さらに、 炭素織維によって成形した 人工海草への微生物の定着度を実験で調べたところ、 非常に良好な結果 が得られ、 この結果を基に、 発明者は本発明を提案するにいたったもの である。
本発明は前記従来技術の問題点および前記した発明者による考察のも とになされたもので、 その目的は、 生体親和性および生物親和性に優れ 、 耐久性があり、 かつ集魚効果に優れた人工藻場を提供することにある 発明の開示
前記目的を達成するために、 請求項 1に係わる人工藻場においては、 藻草等の微生物付着担体を炭素織維によつて構成するようにしたもので 、 微生物付着担体を構成する炭素繊維は生体親和性および生物親和性が 高く、 自然環境に逆行しない。 また炭素織維はプラスの電荷を帯び易く 、 マイナスの電荷を帯び易い微生物が付着し易い。 従って炭素繊維への 微生物の定着度は高く、 微生物が小生物を、 小生物が小魚を、 小魚が大 型の魚を呼び込む、 即ち、 集魚効果が高くなる。
請求項 2においては、 請求項 1記載の人工藻場において、 微生物付着 担体を、 多数の柔軟かつ可换な炭素繊維フィラメン トを結束したり， 圧 縮したり， 編んだり， 織ったりして、 水中下で揺動できる所定の形憨に 成形した成形体によつて構成するようにしたもので、 柔軟かつ可攙な炭 素蛾維フィラメントが結束されたり圧縮されたり編まれたり織られたり して所定形状に成形された成形体は、 水中下では天然の海草や藻のよう に揺動して小生物や魚類が好む場所を提供する。
請求項 3においては、 請求項 2記載の人工藻場において、 炭素繳維フ イラメン卜から構成された成形体を、 両端部を結束したストランド状， ネッ ト状， 組紐状， ふさ付ス トラン ド状， 技付ストラン ド状， ちょ うち ん型ストランド状， ほうき型ストランド状， 秋田のかんとう型ストラン ド状， フ Xルト状等、 水中下での炭素織維フィラメントの露出表面積が 大きくなる所定の形態に成形するようにしたもので、 水中下では成形体 を構成する炭素繊維フィラメン卜がそれぞれ揺動して、 炭素織維フイラ メン トの露出表面積 （微生物の定着できる面積） が大きくなる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の第 1の実施例である人工藻場を構成する人工海草 の概要図、 第 2図は、 本発明の人工藻場を構成する各種人工海草の概要 図、 第 3図は、 炭素繊維ストランド， ナイロン紐およびボリエチレンテ ーブにおける C O Dの変化を示す図、 第 4図の （a ) は炭素繊維ストラ ンドとボリエチレンテープにおける沈降汚泥量の変化特性図、 （b ) は 炭素繊維ストランドとボリエチレンテープにおける C 0 Dの経時変化特 性図、 （ c ) は炭素繊維ストランドとボリエチレンテープにおける重量 変化特性図、 第 5図の （a ) は炭素雄維ストランドの形態別沈降汚泥量 の変化特性図、 （b ) は炭素繳維ストラン ドの形態別 C O D経時変化特 性図、 （ c ) は炭素縝維ストランドの形態別重量変化特性図であり、 第 6図 （a ) は炭素織維の種類別沈降汚泥量の変化特性図、 （b ) は炭素 繊維の種類別 C O D経時変化特性図、 （c ) は炭素繊維の種類別重量変 化特性図である。 発明を実施するための最良の形態
次に、 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第 1図は本発明の第 1の実施例である人工藻場を示す図である。
符号 1 0は、 例えば直径 7 m〜 l 5 mの炭素繊維フィラメン ト 1 2の多数本 （数万本） が束ねられて、 両端部が結束された炭素繊維ス ト ラン ドから構成された人工海草である。 この人工海草 1 0の一端部は、 海底に固定されたアンカーボルト 1 3に支持されたローブ等の紐状連結 部材 1 4に連結支持され、 他端部はフロート 1 5にロープ等の紐状連結 部材 1 6を介し連結されたパイプ 1 7に連結支持されて、 人工海草 1 0 が所定間隔に配列された構造の人工藻場が構成されている。
人工海草 1 0は、 各フィラメ ン ト 1 2の表面に塗布されている結束剤 の粘性によって、 空気中では見掛け上一本の束となっているが、 海中や 水中では、 各フィ ラメン ト 1 2は互いにばらけた紡錘型となって、 潮の 動きに応じて海草の如く揺動できる。 このため海中や水中においては、 微生物付着担体である人工海草 1 0 (炭素織維フイラメン ト 1 2 ) の微 生物との接触表面積が増えて、 それだけ微生物が人工海草 1 0 (人工海 草 1 0を構成する炭素織維フィラメン ト 1 2 ) に付着し易く、 微生物の 定着速度および定着量も多い。
また人工海草としては、 第 1図に示すような両端を結束したストラン ド状成形体の他に、 第 2図 （a ) 〜 （g ) に示す様な種々の形態が考え られる。
第 2図 （a ) は、 炭素繊維フィラメント 1 2を欐んで組紐状となし、 長手方向所定間隔にフィラメント 1 2をふさ状に膨出させた組紐状スト ランド成形体である。
第 2図 （b ) は、 炭素織維フィラメン ト 1 2のストラン ド基幹部 1 2 aから幾本にもストランドを技分かれさせた樹枝状ストランド成形体で ある。
第 2図 （ c ) は、 炭素織維フイラメン ト 1 2のストランド基幹部 1 2 aに複数本の炭素織維ストラン ド 1 2 bを連結一体化したほうき型スト ランド成形体である。
第 2図 （d ) は、 炭素織維フィラメン ト 1 2のストラン ド基幹部 1 2 aの途中に複数本の円弧型のストランド 1 2 cを形成したちょうちん型 ストランド成形体である。
第 2図 （ e ) は、 炭素織維フイラメン ト 1 2のストランド基幹部 1 2 に長手方向所定間隔に炭素敏維ストランド 1 2 bを連結一体化した秋 田のかんとう型ストランド成形体である。
第 2図 （ f ) は、 所定間隔にローブ等の紐状連結部材 2 2を配設し、 炭素織維ストランド 1 2 bを捩じって各ローブ間にストランド力 リング 状となる様に連結一体化したものである。 符号 2 4は、 連結部を示す。 第 2図 （g ) は、 炭素繊維ストラン ド 1 2 bを亀甲状に編んだネッ ト 状ストランド成形体である。
また炭素繊維フィ ラメントの成形体のその他の例としては、 ストラン ドをフェルト状に圧縮成形したもの、 ストランドに巻きぐせをつけてコ ィル状にしたもの、 燃り糸状にしたもの、 平織あるいは朱子雄等の各種 様式で織った織物状成形体等が考えられる。
なお人工海草としては、 人工海草構成部材である炭素繊維フイラメン ト 1 2が海中や水中でばらけて揺動できるとともに、 微生物付着担体で ある炭素繊維フィラメン ト 1 2の微生物との接触表面積が大きくなる形 態の成形体であれば、 前記した形態の成形体に限るものではない。 第 3図は、 人工海草の試材として、 組紐状の炭素縑維ストラン ド （以 下、 組紐という） ， 第 1図に示すような形態の紐状の炭素織維ストラン ド （以下、 揺動直線型ストラン ドという） ， フェルト状炭素織維 （以下 、 フェルトという） ， ナイロン紐およびボリエチレンテープをそれぞれ 人工下水を入れた水槽に吊るして、 人工下水中の C O D (化学的酸素要 求量） の変化特性を調べた結果を示す図表である。
試材である組紐， 揺動直線型ストランド， フ ルト， ナイロン紐およ びボリエチレンテープは、 いずれも同一重量 （ 1 8 . 9 g ) で、 第 1図 に示すように、 水中で揺動できるように上下両端を固定した。
透明水槽に入れる人工下水は、 まず水 1 リッ トルの中に試薬 （グルコ ース， 硫酸アンモニゥム， リ ン酸二カリウム， 塩化ナト リウム， 硫酸マ グネシゥ厶， 塩化力リウ厶等） を溶かして B O D 5 0 0 p p m相当の人 ェ下水をつく り、 この人工下水に対し 1 0倍容の池水を加え、 全容を約 8 0 リ ツ トルとした水を用いた。 そして前記した各試材 （組紐， 揺動直 線型ストランド， フェルト， ナイロン紐およびボリエチレンテープ） を 水槽内に吊るし、 曝気を行いながら、 約 1週間日向でこれらの試材に微 生物を定着させる実験を行った。 そして人工下水中の CODの変化を過 マンガン酸力リウム滴定法により測定した。
第 3図 （a) は第 1回目の実験結果 （ 3日後） 、 第 3図 （b) は第 2 回目の実験結果 （ 1 日後） をそれぞれ示すものである。 第 1回目の実験 (第 3図 （a) ) によれば、 いずれの試材においても COD値の差があ まり見られないが、 第 2回目の実験 （第 3図 （b) ) によれば、 試材の 違いにより COD値に大きな差が見られる。 即ち、 炭素繊維材料で、 し かも表面積の大きいもの （フェルト） を用いた場合に最も COD値の減 少が著しい。
第 4図は、 試材である PAN系の炭素繊維ストランド （ 1 2K揺動直 棣型ストランド） と比較材料であるテープ状ボリエチレンをそれぞれ活 性汚泥中で曝気し、 これらの試材への生物膜の付着度の比較を行い、 材 料の違いによる微生物定着度を検討した図表で、 第 4図 （a) は 1 日間 放置後 3 0分沈降させたときの汚泥量を、 第 4図 （b) は CODの経時 変化を、 第 4図 （c) は試材の重 iの変化をそれぞれ示している。
揺動直線型の炭素繊維ストランド成形体は、 炭素繊維ストランド （ 1 2K) を 5本 （ 1 2Kx 5 = 6 0 K) 束ねて、 上端部と下端部をそれぞ れ結束一体化した第 1図に示すような成形体を用いた。 炭素鏃維ストラ ンドの長さは 30 cmで、 5本束ねた炭素織維ストランド成形体全体の 重量は約 0. 3 gであった。 この炭素織維ス トラン ド成形体を 5組用意 し、 一組毎に重量を測定しておいた。
また、 2つの 5 リ ッ トル集気瓶に活性汚泥をそれぞれ約 50 0 m 1ず つ加え、 水で全容を約 3リ ッ トルとした。 集気瓶の内容物はよく攪拌し 、 3 0分間自然沈降させ、 沈積した汚泥量の測定を行った （ 0分後の沈 降汚泥量） 。 次に、 重量を測定してある炭素繊維ス トラン ド成形体 5組 を活性汚泥の入った集気瓶中に吊るし、 曝気した。 また BODを 1 0 0 0 p pm相当に調整した人工下水を、 微生物の養分として全容の約 5 % を加えた。 曝気で 81拌されている集気瓶中の液を採取し、 3 0分汚泥を 沈降させたのち、 上澄み液の CODを過マンガン酸力リウム滴定法によ り測定した。 一方、 重置が 0. 3 g〜0. 4 gの範囲に調整されたボリ エチレンテープ （幅 5 cm) 5組についても、 上記と同様の処理を行い 、 共に 1 日間日向で曝気しながら放置した。
1 日間放置後、 3 0分自然沈降させて沈積した汚泥量の则定を行った 。 さらに、 上澄み液を採取し CODを測定した。 また、 各試材を取り出 してその重量を測定し、 重量の増加量を生物膜の付着量として、 各試材 における微生物定着度を検討した。
第 4図 （a) では、 ボリエチレンテープの場合には、 全く沈降汚泥量 に変化が見られないのに対し、 揺動直棣型炭素繳維ストランド成形体の 場合には、 沈降汚泥量が著しく減少している。 これは炭素織維に生物膜 が定着したことによるもので、 炭素繊維ストランドに、 8 4 9 cm3相 当の汚泥、 即ち、 微生物が定着したと言える。 また視覚的観察によると 、 炭素繊維ストラン ド成形体には、 球形状の大きな塊が付着しているの に対し、 ボリエチレンテープには付着物がほとんど見られない。 このこ とからもボリエチレンテープへの微生物定着度に比べて炭素繊維への微 生物定着度が著しく高いと言える。
また、 第 4図 （c) では、 炭素繊維ス トランド成形体とボリエチレン テープにおける付着物を含む総重量の変化が示されており、 両者の間に は、 極めて大きな差があった。 即ち、 前者の場合には、 1 日後に、 9. 2 0 g〜3 1. l g (平均 1 6. 3 2 g) の重量増 （付着物による重量 増） があった。 これに対し、 後者における重量増 （付着物による重量増 ) は 0. 1 g以下であった。
次に、 炭素繊維ストランド成形体の形態の微生物定着度への影響につ いて、 同様の実験を行った。
実験に用いた炭素雄維ストラン ド成形体は、 第 2図 （d) に示すちょ うちん型と、 第 2図 （c) に示すほうき型と、 第 2図 （e) に示す秋田 のかんとう型を用いた。 またボリエチレンテープを、 炭素維維ストラン ド成形体と同重量を量りとり、 比較試材とした。 4個の 5リッ トル集気 瓶に活性汚泥をそれぞれ約 50 0 m lずつ加え、 水で全容を約 4 リッ ト ルとした。 各集気瓶の内容物はよく «拌し、 3 0分間自然沈降させ沈接 した汚泥量の測定を行った （0分後の沈降汚泥量） 。
重量測定をした各試材を活性汚泥の入ったそれぞれの集気瓶内に吊る し、 曝気で酸素を送りながら、 また COD 1 00 0 p pm相当に調整し た人工下水を、 微生物の養分として全容の約 5 %を加えた。 曝気で攬拌 されている集気瓶中の液を採取し、 30分汚泥を沈降させた後、 上澄み 液の CODを過マンガン酸力リウム滴定法により測定した。 ボリエチレ ンテープについても上記と同様の処理を行い、 共に 1 日間日向で嗫気し ながら放置した。
第 5図 （a) は、 沈降汚泥量を示すもので、 1日後の沈降汚泥量は、 炭素繊維ストランドを用いた場合には 74 2〜8 84 cm3であること から、 炭素織維ストランドには、 24 7〜4 07 cm 3の汚泥が付着し たこととなる。 一方、 ボリエチレンテープの場合には、 付着汚泥量がわ ずか 8 cm3で、 炭素維維ストランドの場合の約 1 Z30〜 1 Z5 0程 度である。 また炭素繊維ストランドの形態による付着量への影響では、 「秋田のかんとう型」 が最も効果大 （汚泥付着量大） であった。
第 5図 （b) は、 CODの測定結果を示すもので、 いずれの場合にも 、 一日で COD値は？〜 1 1 p pm程度減少しており、 試材の種類およ び炭素繊維ストラン ドの形態の違いによる頭著な差異は見られなかった 第 5図 （c) は、 炭素繊維ストランドおよびボリエチレンテープに付 着した汚泥量を示すもので、 試材の種類と形態の違いによって顕著な差 異が見られた。 即ち、 炭素繳維ストランドの場合には、 22〜3 8 gも 増加したのに対し、 ボリエチレンテープの場合にはわずか 9 g程度の増 加で、 炭素織維ストラン ドの付着汚泥 fiは、 ボリエチレンテープの場合 の 2. 7〜4. 2倍であった。 炭素繊維ストラン ドの形態による付着量 への影響では、 「ほうき型」 の場合が最も大であった。 この結果は、 第 5図 （b) の COD威少量とも一致していた。 また第 5図 （a) の沈降 汚泥量の結果とも矛盾しない。
次に炭素織維の種類およびストランドの形による微生物定着度への影 響について検討した。
炭素織維は PAN系炭素鏃維ストラン ド （ 1 2K, 東レ， T一 3 0 0 であって、 塗布されたサイジング剤を除去したもの） とピッチ系炭素繊 維の撚糸 （2本のファイバーを撚つたもの） の 2種類を用いた。 炭素繊 維表面にサイジング剤層が形成されていると、 微生物の炭素繊維への付 着率が悪いので、 炭素繊維ストランドにサイジング剤が塗布されている 場合には、 予めサイジング剤を除去しておくことが必要である。 また炭 素繊維の形態としては、 第 1図に示す 「揺動直棣型」 および第 2図 （c ) に示す 「ほうき型」 であった。 前者の場合は、 長さ 4 5 cm (重さ約 0. 3 g) の炭素維維ストランドを 5本束ねて用いた。 後者 「ほうき型 」 では、 長さ 30 cmの 1 2 Kストランド 5本を束ねて、 重さを約 1. 6 gとした。 第 6図 （a) は、 一日後の沈降汚泥量の変化を示すが、 P AN系炭素繊維ス トラン ドの場合には、 「揺動直線型」 の方が 「ほうき 型」 よりも付着量が多い。 また第 6図 （b) は、 COD量の変化を示す 力 \ PAN系の方がピッチ系より大きく、 しかも 「揺動直線型」 よりも
「ほうき型」 の方が大であった。 また第 6図 （c ) は一日後における炭素織維ストランドの重量変化を 示す。 P A N系の方が、 ピッチ系よりも効果は大 （汚泥付着量大） であ つた。 P A N系の場合のデータの中に、 重量の増加が 1 . 5 gしかない ものがあるが、 これは試材が捩じれてしまった場合であり、 データ外の ものである。 またピッチ系よりも P A N系の炭素織維の方が汚泥の付着 量は大であるが、 これはピッチ系か P A N系かという炭素織維の種類の ちがいというよりも、 P N A系の炭素雄維がストランド状であるのに対 しピッチ系の炭素織維では撚り糸状態になつており、 この撚り糸状態が 炭素繊維の接触表面積を小さく して付着汚泥量を低下させた理由と考え られる。
前記した第 3図〜 6に示す実験結果から、 炭素雄維は、 ナイロンゃボ リエチレンと比べて短時間のうちに多量の微生物が付着する、 即ち、 非 常に微生物定着度に優れているといえる。
し力、も、 炭素鏃維フィラメン卜がばらけて表面積が大きい形態である 程、 微生物定着度が高いといえる。
なお前記した実施例では、 P A N系炭素維維とピッチ系炭素維維につ いてのみ言及したが、 炭素織維には、 その他にフヱノール系炭素織維お よびセル口ース系炭素織維もあって、 これらも所定の形態に成形するこ とで、 本発明を同様に適用することができることは勿論、 表面に多数の 微钿孔を構築した活性炭素繊維にも同様に適用することができる。 また前記第 1の実施例における人工藻場は本発明の一実施例にすぎず 、 アンカーボルト 1 3に代えて重りを使用することで、 人工海草 1 0を 常に一定の水深位置に保持できる構造とする等、 人工海草 1 0の配設の 仕様により種々の構造のものが考えられることはいうまでもない。 産業上の利用可能性 以上の説明から明らかなように、 請求項 1に係る人工藻場によれば、 微生物付着担体を構成する炭素織維は、 生体親和性および生物親和性が 高く、 自然環境に合致できるものである。 また炭素繊維はブラスの電荷 を帯び易いので、 マイナスの電荷を帯び易い微生物にとっては非常に付 着し易く、 従つて炭素維維によつて構成された微生物担体への微生物の 定着度は高く、 集魚効果に優れたものとなる。
請求項 2では、 柔軟かつ可撓な炭素縑維フイラメントが結束されたり 圧縮されたり編まれたり織られたりして所定形状に成形された成形体が 、 水中下では天然の海草や藻のように揺動して小生物や魚類が好む場所 を提供するので、 さらに集魚効果に優れたものとなる。
請求項 3では、 水中下では成形体を構成する炭素繳維フイラメントが それぞれ揺動してフィラメントの露出表面積 （微生物の定着できる面積 ) が大きくなるので、 微生物の定着度が高められ、 さらなる集魚効果を 期待できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 藻草等の微生物付着担体が炭素繊維によって構成されたことを特徴 とする人工藻場。
2 . 前記微生物付着担体は、 多数の柔軟かつ可撓な炭素織維フイ ラメン 卜が結束されたり圧縮されたり編まれたり雜られたりして、 水中下で摇 動できる所定の形態に成形された成形体によって構成されたことを特徴 とする請求項 1記載の人工藻場。
3 . 前記炭素繊維フィラメントから構成された成形体は、 両端部が結束 されたストラン ド状， ネッ ト状， 組紐状， ふさ付ストラン ド状， 技付ス トラン ド状， ちょうちん型ストラン ド状， ほうき型ストラン ド状， 秋田 のかんとう型ストランド状， フ； Lルト状等、 水中下での炭素雄維フイラ メン卜の露出表面積が大きくなる所定の形態に成形されてなることを特 徴とする請求項 2記載の人工藻場。
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