(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔をもって略水平に配された、植生すべき植物の苗を挿入支持する潜在孔を有する複数のシートを含んで成る植生基材と、該植生基材を水面又は水面近くの水中に浮揚させる浮揚手段とを含み、該シートが織物から成り、前記潜在孔が、該織物の経糸と緯糸とが交錯しない無交錯の部分であることを特徴とする浮き植生床。
【請求項２】
前記シートが筒状であり、前記植生基材が該シートと該シートを支える枠体とを含んで構成され、筒状の該シートの内側に、該枠体が該シートを両端Ｕ字形に張るように挿入されて成ることを特徴とする請求項１に記載の浮き植生床。
【請求項３】
前記複数のシートが袋織りの織物であることを特徴とする請求項２に記載の浮き植生床。
【請求項４】
前記浮揚手段がフロートであり、前記枠体が該フロートの少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の浮き植生床。
【請求項５】
前記浮き植生床が、前記植生基材の下方又は上流に備えられた気泡発生装置を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の浮き植生床。
【請求項６】
前記植生基材が、該植生基材に吊り下げられた接触濾材を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の浮き植生床。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の前記浮き植生床の前記潜在孔に植物苗を貫通して前記植生基材の底面の下方に該苗の根を出した状態で該苗を植えて該苗を複数箇所で支持せしめ、前記複数のシートを水面又は水面近くの水中に浮揚させて該植物を植生させるようにしたことを特徴とする植生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は水の浄化に関する。なかでも、湖沼、池等に設置し、水質を浄化する水質浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
湖沼、池等の水質の浄化に関しては、従来から、各種の方式が提案されている。大別すれば、物理的な濾過を行なうもの、担体を水中に保持し、そこに担持されたバクテリアの作用で水を浄化するもの、水生植物の水浄化作用を利用するものなどがある。しかし、これらはいずれも技術上、実施上の問題があり、充分に実用上の効果を発揮しているとはいえない。
【０００３】
即ち、物理的な濾過は、濾過のため水を循環させる必要があり、湖沼のような水量が多い場に適用すると、水を循環させるためのポンプ系の設備費と電力費が過大となる。又、濾過に用いるフィルタが目詰まりするので定期的に交換あるいは掃除を必要とし、この費用も大きなものとなる。
【０００４】
担体を水中に保持し、そこに担持されたバクテリアの作用で水を浄化する方式は、担体を水中に保持しておくための担体の設置、固定に多大の労力と設備費用を要する。又、担体に担持されたバクテリアが増加してくると、担体の回りに厚く層をなし、所謂活性汚泥の塊となり、その塊の内部が無酸素状態となって嫌気性菌による腐敗が生じてかえって水質を悪化させることになる。そのため、定期的な担体の掃除を必要とし、これは、労力や、活性汚泥の塊の廃棄の点で大きな問題となる。
【０００５】
水生植物の水浄化作用を利用するものとしては、ホテイアオイのような成長の速い浮草の利用が試みられているが、これまた、成長した植物の廃棄に多大の労力を要し、且つ、廃棄された植物は埋め立て等の廃棄物処理を行なわなければならず、公害問題発生の原因になるおそれがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような湖沼、池等の水質の浄化に関する従来の各種の方法の問題点に鑑み、過大な設備を要せず、且つ、設置、保守が容易な、湖沼、池等の水質の浄化に適した水質浄化装置及び水質浄化方法を提供しようとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは、水面又は水面近くに浮揚し、所定の間隔をもって略水平状に配された、植生すべき植物の苗を挿入支持する複数層のシートから構成される植生基材と、フロートとから構成されたことを特徴とする浮き植生床である。
【０００８】
又、前記シートが植物の苗を挿入支持する潜在孔を有することを特徴とする浮き植生床であり、前記シートが織物から成り、前記植物の苗を挿入する、経糸と緯糸とが交錯しない無交錯の部分を部分的に有していることを特徴とする浮き植生床である。
【０００９】
又、本発明の要旨とするところは、前記シートが筒状であり、前記植生基材が該シートと該シートを支える枠体とから構成され、筒状の該シートの内側に、該枠体が該シートを両端Ｕ字形に張るように挿入されて成ることを特徴とする浮き植生床であり、前記シートが袋織りの織物であることを特徴とする浮き植生床である。
【００１０】
更に、本発明の要旨とするところは、前記枠体が前記フロートの少なくとも一部を含むことを特徴とする浮き植生床である。
【００１１】
又更に、本発明の要旨とするところは、前記植生基材が、該植生基材に吊り下げられた接触濾材を含むことを特徴とする浮き植生床であり、又、前記浮き植生床が、前記植生基材の下方又は上流に備えられた気泡発生装置を含むことを特徴とする浮き植生床である。
【００１２】
又、本発明の要旨とするところは、所定間隔を有して略水平に配せられた複数のシートに植物苗を貫通して該苗を複数箇所で支持せしめ、前記複数のシートを水面又は水面近くの水中に浮揚させて該植物を植生させるようにしたことを特徴とする植生方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の水質浄化設備は、植物を水面で栽培することにより、その植物の有する水質浄化作用を利用して、湖沼、池等の富栄養化の原因といわれている窒素、リンを除去し水質の浄化を行うものであり、この目的で植物を水面で栽培するのに最適な水質浄化設備である。
【００１４】
本発明の水質浄化設備即ち浮き植生床の構成を図１に示す。浮き植生床２はシート４及びそのシート４を延展した状態で固定する固定枠６とから成る植生基材５と、固定枠６に固定されたシート４を水面付近に保持するための浮揚手段（フロート）８とから構成される。植生基材５は植物を植生する培地マットの役割をし、更に、植生基材５はその下面にバクテリアを担持する担体即ち、接触濾材１０を備え、接触濾材１０は層状に垂下するように取り付けられている。接触濾材１０はシート状をなしている。
【００１５】
更に、シート４は図２に示すように、２層になって植生基材５を構成している。図２は図１のＡ−Ａ’方向の断面図であり、１又は複数のシート４を縫合して筒状にし、その筒状のシート４で固定枠６を囲んだ構成となっている。
【００１６】
シート４は、織物、編物、不織布等の繊維集合体から成る。又、シート４は植物を植生する位置に対応して苗を挿入する孔が設けられている。もしくは、容易に指で押し開けるなどして孔が開けられる潜在孔を有し、潜在孔の部分は繊維もしくは糸同士の結合のゆるい集合体構成となっている。この繊維同士の結合のゆるい集合体構成は経糸、緯糸の密度が１．５乃至７本／ｃｍの織り密度の粗い織物、ゲージが１／２乃至５／３２の編み物、もしくは、体積密度が０．００２乃至０．０５ｇ／ｃｃの不織布により得られる。ここで不織布の体積密度を計測するための不織布の厚さは、荷重０．５ｇ／ｃｍ２  下で測定したものである。尚、編織物の糸の組織密度が粗らすぎると糸同士の結合がゆる過ぎて苗を保持出来ない。同様に不織布の体積密度が小さすぎても繊維同士の結合がゆる過ぎて苗を保持出来ない。又、シート４としては、織物を袋織りにより筒状に製織したものが用いられてもよい。
【００１７】
植生する植物としては、クレソン、インパチェス、ポトス、ミント等の植物が用いられる。図３に、植生基材５に植物の苗１４を植えた態様を示す。シート４に挿入され、２層のシート４を貫通し、それぞれの層のシートにより植物の苗１４が支持されることにより、植物の苗１４は倒れること無く安定して植えられる。層間の幅は略３ｃｍである。尚、層間の幅は植物の種類や苗の大きさにより適宜選定してもよい。又、植生基材５にヒヤシンス等の球根植物を植えることも出来る。この場合は、上層のシートのみを貫通させて下層のシートの上に球根を置くような態様で植えることが出来る。下層のシートの潜在孔は、指等で突き刺さないかぎり穴があかないので、球根を安定して載置出来る。
【００１８】
又、本発明においては、根１５を植生基材５の底面１７の下方に出した状態で植物の苗１４を植えて支えることが出来る。これにより植えた当初から根１５が水中に充分露出され、植えた当初から水中の養分を充分吸収出来る。又、成長した根は接触濾材の役目をして水を浄化し、且つ、植生基材５や根に付着するバクテリアの異常繁殖を抑制し、植生基材５や根に付着する汚泥の異常な腐敗を防ぐ。
【００１９】
又、植生基材５が接触濾材１０を備える場合には、植えた当初から根１５と接触濾材１０との接触を計ることが出来る。接触濾材と根とが接触することにより、根が接触濾材を足場として成長し、水生植物の生育を促進する。又、接触濾材を足場として成長した根は、接触濾材に付着する汚泥から養分を吸収し、接触濾材に付着するバクテリアの異常繁殖を抑制し、接触濾材に付着する汚泥の異常な腐敗を防ぐ。
【００２０】
苗を挿入するのに好適なシートの態様を図４に示す。このシートは織物４ｓから成り、植物を植生するのに適した織組織を有している。図４において、符号１２は織物４の経糸であり、符号１４は緯糸である。織物４は通常の平織等の組織を有する交錯の部分１６と、経糸と緯糸とが交錯しない無交錯の部分１８とから構成される。図５は織物４ｓの交錯の部分１６と無交錯の部分１８との配置を示す模式図である。無交錯の部分１８の１区画の大きさは一辺が１乃至１５ｃｍであることが苗を植えるのに好適である。１ｃｍ未満では苗を挿入しにくい。１５ｃｍを越えると苗を保持する力が弱くなる。又、無交錯の部分１８の１区画の大きさは一辺が５乃至１０ｃｍであることが、苗の挿入のしやすさと苗を保持する力のバランス上最も好ましい。
【００２１】
無交錯の部分１８には植生すべき植物の苗を差し込む。無交錯の部分１８は潜在孔となっていて、苗を差し込んだとき、容易に糸を寄せて開口をつくることが出来るので、苗を植える作業を効率よく行なうことが出来る。
【００２２】
図６は、植生基材５を構成する２層になった織物４ａ、４ｂに植物１４ａを植える態様を断面模式図で示す。織物４ａ、４ｂのそれぞれ無交錯の部分１８を貫通して植物の苗１４ａが植えられる。２層の織物４ａ、４ｂを貫通することにより、植物の苗１４ａは倒れること無く安定して植えられる。又、根１５ａを織物４ｂの下方に出した状態で植物の苗１４ａを植えることが出来る。これにより根１５ａが接触濾材に達することが容易となり、根の接触濾材への絡み付きと、接触濾材に付着する汚泥等からの栄養分の吸収を早期に計ることが出来る。
【００２３】
植生基材５の下面には、接触濾材のシート１０が層状に垂下するように取り付けられている。接触濾材は活性汚泥や浮遊した泥等が付着し、成長した植生物の根が接触濾材に接触、又は絡合することで、植生物は効率よく栄養素を吸収出来る。
【００２４】
図７は本発明の浮き植生床２を水に配した態様を植生基材５の断面からみた図に示す。図７において、植生基材５は浮揚手段（フロート）８により水面２０に半分浮いた状態で配される。植生基材５に植えられた苗１４は根が植生其材５の底面９の下方に突き出している。浮揚手段（フロート）８は引綱２２の一端に連結され、引綱２２の他端は水底に沈められた錘２３に結ばれて植生基材５の遊出を防止している。引綱は図７のように水底に沈められた錘２３に結んでもよいが、陸上又は水中又は水面又は空中の固定物に結んで植生基材５の遊出を防止してもよい。又、引綱を浮揚手段として用い、空中に張って植生基材５をつり下げる態様でもよい。
【００２５】
更に、植生基材５の直下の水底に気泡発生器２４を設置し、エアレーションを行って接触濾材１０の作用を促進させている。植生基材５が流れのある場所に設置される場合には、気泡発生器２４は植生基材５の直下の水底でなく、流れの上流に設置する。エアレーションは陸地又は浮揚体に設置したコンプレッサーからエアホース２６を通じて気泡発生器２４へ圧縮空気を送り込むことにより行なわれる。気泡発生器２４は微多孔質の材質の容器を備える。その容器の中へ圧縮空気を送り込むと、空気は微多孔を通して細かい泡となって容器の外へ出てゆく。あるいは、水ポンプにより高速水流を発生させ、アスピレータ方式により、空気をこの水流にまきこんで水中で放出してもよい。このエアレーションにより気泡が水底から上方へ植生基材５に向かって上昇し、この上昇する気泡に伴い水が水底から上方へ移動する。尚、コンプレッサーあるいは水ポンプの電力は陸の引き込み線から取るが、太陽電池を利用したソーラーパネルから電力を供給してもよい。この場合は、浮き植生床の直近に電源ソース及び、コンプレッサーあるいは水ポンプを設置出来る。又、引き込み線が不要となる。
【００２６】
気泡発生器２４により発生した気泡の上昇にともなって、水底部から植生基材５や接触濾材１０への随伴の水流も生じ、酸素と栄養素が接触濾材１０に絶えず供給され、接触濾材１０に付着するバクテリアの活動を活発にする。また、エアレーションは底に堆積した泥や栄養物を拡散し、且つ酸化作用により、栄養分を植物が吸収しやすい状態に変える。例えば、窒素分に関しては、アンモニア態から、硝酸態へと変えて植物が吸収しやすくする。
【００２７】
本発明においては、上下２層になったシート４で苗１４を支持する図７のような態様により、植物の苗１４は２点で支持され、倒れることなく安定して植えられ、且つ育成する。
【００２８】
又、植物の苗１４の根の部分１５は苗の植え付けの当初から植生其材５の底面９の下方に突き出しているので、苗の植え付けの当初からエアレーションの影響を受けて成長が促進される。更に、根を下方に伸ばしやすく、接触濾材１０に絡合しやすい。接触濾材１０に絡合することでさらに根は成長が促進され、且つ、接触濾材１０に付着する活性汚泥や泥等から養分を吸収して成長することにより、水中の窒素、リン等の富栄養成分を吸収し、水を浄化する。
【００２９】
植生植物は、植生基材５に保持されているので、ホテイアオイのように際限なく繁茂して処置に困ることはない。成長した時点で葉や茎を刈り取ればよい。又、根が接触濾材１０に絡合して接触濾材１０に付着する活性汚泥や泥等から養分を吸収するので、活性汚泥が成長しすぎて内部が無酸素状態になって腐敗することが抑えられる。これにより植生基材５の交換の周期が長くなり、且つ、新品との交換の作業がし易くなる。
【００３０】
又、植生基材５を構成するシート４として無交錯の部分を有する織物を用いたときは、無交錯の部分に苗を差し込んだとき、容易に糸を寄せて開口をつくることが出来るので、作業を効率よく行なうことが出来る。
【００３１】
尚、接触濾材１０を吊り下げるために、織物４に鳩目孔を設けるのが望ましいが、織物４の鳩目孔を設けるべき位置を無交錯の組織としておくことにより、鳩目打ちが容易になる。
【００３２】
本発明に用いられる織物４ｓのような編織物を構成する糸としてはフィラメント糸も使用可能であるが、太番手の紡績糸を用いて製織することが望ましい。紡績糸は毛羽があり、植物を保持するときの摩擦保持力に優れる。フィラメント糸、紡績糸等の各種の糸を合糸したものも使用出来る。各種の糸を交編織織物として使用出来る。本発明に用いられるシートあるいは糸の素材は、天然繊維、合成繊維、再生繊維のいずれでもよい。ポリプロピレン繊維のような比重が水より小さい繊維からなる織物は、水面での浮遊状態が安定して好ましい。中空繊維の使用も好ましい。耐久性の点からはポリエステル、アクリル等の合成繊維の使用が望ましい。自然分解して環境負荷が小さい点では、天然繊維或いは、生物が産生する原料から合成して得られる生分解性の素材から成る繊維が望ましい。
【００３３】
尚又、フロートは固定枠と一体をなしていてもよい。即ち、図８のように筒状に形成された織物４ｃを張るようにフロート８ｃを配し、フロート８ｃは固定枠６ｃと一体をなして図面視左右の方向に関して固定されていてもよい。
【００３４】
本発明に用いられる接触濾材１０は、繊維集合体のシートから成ることが望ましい。あるいは、樹脂発泡体から成るシート状物であってもよい。繊維集合体のシートとしては、織物、編物、不織布、あるいはそれらの複合されたシートのいずれであってもよい。
【００３５】
又、本発明に用いられる接触濾材１０はシート状物でなく、紐状物であってもよい。紐状物としては、繊維束、糸状物、テープ状物のいずれであってもよい。又、ブロック状の担体を紐状物で数珠状に連ねたものであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の浮き植生床は複数層のシートから構成されているので、効率よく苗を植えることが出来る。なかでも、無交錯の部分を有する織物から構成されている場合は、特に効率よく苗を植えることが出来る。且つ織物等のシートが少なくとも２層になっているので苗を２層の織物とも貫通させることにより安定した状態で苗を植えることが出来る。又、シートを袋織りにより筒状に製織した織物から構成することが出来、組み立てが簡易である。更に、苗を織物等のシートの複数層を貫通させて、安定した植えつけが出来、且つ、根の部分を、植え付けの当初から植生其材の底面の下方に突き出して接触濾材に直接達するように植えることが出来、接触濾材の表面の付着物から根が養分を吸収することが容易となり、植物の成長を助け、且つ水の浄化を促進する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浮き植生床の構成を示す要部斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’方向の断面図であり、筒状にしたシートが固定枠を囲んだ構成を示す。
【図３】植生基材に植物の苗を植えた態様を示す断面模式図である。
【図４】本発明の浮き植生床を構成する主要な部材である織物の組織構造を示す模式図である。
【図５】織物の交錯の部分と無交錯の部分との配置を示す模式図である。
【図６】２層になった織物に植物の苗を植える態様を示す断面模式図である。
【図７】本発明の浮き植生床を水に配した態様を示す断面模式図である。
【図８】筒状に形成された織物を張るように配したフロートの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
２；浮き植生床
４；シート
４ａ、４ｂ、４ｓ；織物
５；植生基材
６、６ｃ；固定枠
８；浮揚手段（フロート）
８ｃ；フロート
１０；接触濾材
１２；経糸
１４；緯糸
１６；交錯の部分
１８；無交錯の部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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