(57)【要約】 【課題】貧酸素水塊や青潮に曝されても石積み浄化堤の水質浄化機能を維持する。【解決手段】本発明に係る石積み浄化堤の機能維持システム１は、石積み浄化堤２で囲まれた内水域７に設置され該内水域から取水可能な取水ポンプ８と、該取水ポンプからの海水にマイクロバブルを混入して気泡混入水を生成可能な気泡混入水生成手段としての気泡発生装置９と、該気泡発生装置で生成された気泡混入水を石積み浄化堤２に供給可能な気泡混入水供給手段としての送水ポンプ１１及び吐出管１２と、外水域１４の潮位を計測する潮位計２１と、外水域１４の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素計２２と、潮位計２１及び溶存酸素計２２で計測された値に応じて気泡発生装置９、送水ポンプ１１及び取水ポンプ８を駆動制御する制御装置２３とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石積み浄化堤で囲まれた内水域、該石積み浄化堤の外側に拡がる外水域又はその堤体内から取水し、取水された水にマイクロバブルを混入して気泡混入水とし、該気泡混入水を前記石積み浄化堤を構成する堤体材の礫間に供給する石積み浄化堤の機能維持方法であって、前記マイクロバブルの混入を前記石積み浄化堤の堤体外部で行うことを特徴とする石積み浄化堤の機能維持方法。
【請求項２】
吐出口が前記礫間に位置決めされるように前記石積み浄化堤に埋設された吐出管を介して前記気泡混入水を供給する請求項１記載の石積み浄化堤の機能維持方法。
【請求項３】
前記内水域、前記外水域又は前記堤体内の水位が上昇しているときに前記供給を行う請求項１又は請求項２記載の石積み浄化堤の機能維持方法。
【請求項４】
前記内水域、前記外水域又は前記堤体内の溶存酸素濃度が所定値未満のときに前記供給を行う請求項１又は請求項２記載の石積み浄化堤の機能維持方法。
【請求項５】
前記取水を前記内水域から行う請求項１又は請求項２記載の石積み浄化堤の機能維持方法。
【請求項６】
石積み浄化堤で囲まれた内水域、該石積み浄化堤の外側に拡がる外水域又はその堤体内に設置され該内水域、外水域又は堤体内から取水可能な取水ポンプと、入力側に前記取水ポンプが接続され該取水ポンプからの水にマイクロバブルを混入して気泡混入水を生成する気泡混入水生成手段と、該気泡混入水生成手段の出力側に接続された気泡混入水供給手段とを備えてなり、該気泡混入水供給手段を、前記気泡混入水が前記石積み浄化堤を構成する堤体材の礫間に供給されるように構成するとともに、前記気泡混入水生成手段を、前記石積み浄化堤の堤体外部に設置したことを特徴とする石積み浄化堤の機能維持システム
【請求項７】
前記気泡混入水供給手段を、前記気泡混入水生成手段の出力側に接続された吐出管で構成するとともに、該吐出管を、その吐出口が前記礫間に位置決めされるように前記石積み浄化堤に埋設した請求項６記載の石積み浄化堤の機能維持システム。
【請求項８】
前記内水域、前記外水域又は前記堤体内の水位を計測する水位計と該水位計で計測された水位の値に応じて前記気泡混入水生成手段を駆動制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記水位計による値からその水位が上昇中であるかどうかを判断し、該水位が上昇中であると判断されたときに前記気泡混入水生成手段を作動させるようになっている請求項６又は請求項７記載の石積み浄化堤の機能維持システム。
【請求項９】
前記内水域、前記外水域又は前記堤体内の溶存酸素を計測する溶存酸素計と該溶存酸素計で計測された溶存酸素濃度の値に応じて前記気泡混入水生成手段を駆動制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記溶存酸素計による値が所定値未満のときに前記気泡混入水生成手段を作動させるようになっている請求項６又は請求項７記載の石積み浄化堤の機能維持システム。
【請求項１０】
前記取水ポンプを前記内水域に設置した請求項６又は請求項７記載の石積み浄化堤の機能維持システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水質浄化堤が貧酸素水塊や青潮に曝されたときにその水質浄化機能を維持する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
都市部近傍の沿岸水域においては、河川による流入負荷や堆積ヘドロからの溶出負荷が大きく、広域かつ根本的な水質浄化を行うことは容易ではないが、かかる水域の一部を石積み浄化堤で取り囲み、その内側に拡がる内水域を浄化する試みが実施されるようになってきた。
【０００３】
石積み浄化堤は、礫あるいは石を堤体材として海底から積み上げてなる海洋構造物であり、潮の干満や波が生じると、外水域の海水は堤体材の礫間を通過して内水域へと移動する。
【０００４】
ここで、プランクトン等の海水中の汚濁成分は、堤体材の表面に付着形成された微生物群からなる生物膜によって付着あるいは捕捉されるとともに、付着捕捉された濁り成分は、微生物群によって分解されたり、礫間に棲息する貝類や甲殻類によって摂取される。
【０００５】
すなわち、外水域の海水は、石積み浄化堤を構成する堤体材の礫間を通過することで汚濁成分が除去され、清浄な海水となって内水域に流入することとなり、かくして石積み浄化堤は、自然の生態を利用した水質浄化機能を果たす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１８４０８１号公報
【特許文献２】特開２０００−４５２４４号公報
【特許文献３】特開平８−５７４８９号公報
【特許文献４】特開平７−２９００８４号公報
【特許文献５】特開２００５−４６７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、出願人による実証試験の結果、貧酸素水塊や青潮が潮汐や波浪によって石積み浄化堤に流入する懸念があることがわかってきた。かかる場合に遭遇した場合、石積み浄化堤の水質浄化機能は著しく低下することになる。
【０００８】
すなわち、貧酸素水塊は、海底近傍での有機物分解による多量の酸素消費によって溶存酸素濃度が例えば３．５ｍｇ／ｌ未満に低下した海水であり、青潮は、かかる海水が表層部に湧昇し、それに含まれていた硫化水素が海面近傍で酸素と接触してコロイド状の硫黄になったものである。
【０００９】
そのため、貧酸素塊や青潮が潮の干満や波によって石積み浄化堤を通過すると、堤体材に付着していた生物膜や棲息生物は、無酸素あるいは貧酸素の状態に曝されることとなり、その結果、生物膜や棲息生物が死滅し、ひいては石積み浄化堤の水質浄化機能が著しく低下するという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、貧酸素塊や青潮に曝されても水質浄化機能を維持することが可能な石積み浄化堤の機能維持方法及びシステムを提供することを目的とする。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る石積み浄化堤の機能維持方法は請求項１に記載したように、石積み浄化堤で囲まれた内水域、該石積み浄化堤の外側に拡がる外水域又はその堤体内から取水し、取水された水にマイクロバブルを混入して気泡混入水とし、該気泡混入水を前記石積み浄化堤を構成する堤体材の礫間に供給する石積み浄化堤の機能維持方法であって、前記マイクロバブルの混入を前記石積み浄化堤の堤体外部で行うものである。
【００１２】
また、本発明に係る石積み浄化堤の機能維持方法は、吐出口が前記礫間に位置決めされるように前記石積み浄化堤に埋設された吐出管を介して前記気泡混入水を供給するものである。
【００１３】
また、本発明に係る石積み浄化堤の機能維持方法は、前記内水域、前記外水域又は前記堤体内の水位が上昇しているときに前記供給を行うものである。
【００１４】
また、本発明に係る石積み浄化堤の機能維持方法は、前記内水域、前記外水域又は前記堤体内の溶存酸素濃度が所定値未満のときに前記供給を行うものである。
【００１５】
また、本発明に係る石積み浄化堤の機能維持方法は、前記取水を前記内水域から行うものである。
【００１６】
また、本発明に係る石積み浄化堤の機能維持システムは請求項６に記載したように、石積み浄化堤で囲まれた内水域、該石積み浄化堤の外側に拡がる外水域又はその堤体内に設置され該内水域、外水域又は堤体内から取水可能な取水ポンプと、入力側に前記取水ポンプが接続され該取水ポンプからの水にマイクロバブルを混入して気泡混入水を生成する気泡混入水生成手段と、該気泡混入水生成手段の出力側に接続された気泡混入水供給手段とを備えてなり、該気泡混入水供給手段を、前記気泡混入水が前記石積み浄化堤を構成する堤体材の礫間に供給されるように構成するとともに、前記気泡混入水生成手段を、前記石積み浄化堤の堤体外部に設置したものである。
【００１７】
また、本発明に係る石積み浄化堤の機能維持システムは、前記気泡混入水供給手段を、前記気泡混入水生成手段の出力側に接続された吐出管で構成するとともに、該吐出管を、その吐出口が前記礫間に位置決めされるように前記石積み浄化堤に埋設したものである。
【００１８】
また、本発明に係る石積み浄化堤の機能維持システムは、前記内水域、前記外水域又は前記堤体内の水位を計測する水位計と該水位計で計測された水位の値に応じて前記気泡混入水生成手段を駆動制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記水位計による値からその水位が上昇中であるかどうかを判断し、該水位が上昇中であると判断されたときに前記気泡混入水生成手段を作動させるようになっているものである。
【００１９】
また、本発明に係る石積み浄化堤の機能維持システムは、前記内水域、前記外水域又は前記堤体内の溶存酸素を計測する溶存酸素計と該溶存酸素計で計測された溶存酸素濃度の値に応じて前記気泡混入水生成手段を駆動制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記溶存酸素計による値が所定値未満のときに前記気泡混入水生成手段を作動させるようになっているものである。
【００２０】
また、本発明に係る石積み浄化堤の機能維持システムは、前記取水ポンプを前記内水域に設置したものである。
【００２１】
石積み浄化堤が貧酸素水に曝されたとき、石積み浄化堤を構成する堤体材の表面に形成されている生物膜や礫間に棲息する生物は、上述したように貧酸素状態におかれて死滅し、石積み浄化堤はその水質浄化機能を喪失する。
【００２２】
本出願人は、かかる問題を解決すべく、石積み浄化堤の堤体に酸素を供給すればどうかという点に着眼して研究開発を行ったところ、曝気やエアレーションといった従来の手法によって石積み浄化堤の機能を維持することは困難であることが判明した。
【００２３】
すなわち、上述した従来手法は、水中の微生物活性を高める上で一定の効果があるが、水中に吹き出された気泡はすぐに上昇して水面で破裂放散するため、石積み浄化堤を構成する堤体材間隙の隅々にまで十分な量の酸素を供給することは難しい。特に、青潮の場合、空気中の酸素と未反応の硫化水素が残存しているところ、供給された酸素は、硫化水素の酸化に最初に消費されてしまうため、エアレーションや曝気によって溶存酸素濃度を高めることはきわめて困難となる。
【００２４】
それに対し、本発明においては、石積み浄化堤で囲まれた内水域、該石積み浄化堤の外側に拡がる外水域又はその堤体内から取水し、取水された水にマイクロバブルを混入して気泡混入水とし、該気泡混入水を、気泡混入水供給手段を介して石積み浄化堤を構成する堤体材の礫間に供給する。
【００２５】
このようにすると、混入されたマイクロバブルの一部は、水中で消滅してその気体成分である酸素が溶解し、気泡混入水は、高濃度酸素水となって堤体材の礫間に吐出される。
【００２６】
一方、残りのマイクロバブルは、水中での滞留時間が長いがゆえに水中に溶解することなく気泡混入水中に残存するが、かかるマイクロバブルは、電荷による互いの反発力によって堤体の隅々に拡散し、しかる後、堤体材の礫間で消滅して該マイクロバブル内の気体成分である酸素が水に溶解する。
【００２７】
そのため、石積み浄化堤を構成する堤体材の礫間に十分な量の酸素を供給することが可能となり、かくして堤体材の表面に付着する生物膜や礫間に棲息する生物の死滅を未然に防止することができる。
【００２８】
また、従来の曝気やエアレーションにおいては、吹き込んだ気泡がすぐに水面に上昇して大気に放散するため、酸素の供給が必要とされる領域、石積み浄化堤であれば堤体材の礫間領域で空気や酸素を通常気泡の形で噴出させるしかなかったが、本発明においては、このような礫間領域、すなわち石積み浄化堤の堤体内ではなく、石積み浄化堤の堤体外部でマイクロバブルの混入を行って気泡混入水を生成し、しかる後、該気泡混入水を石積み浄化堤の堤体内に拡がる礫間領域に送り込むことで、堤体材の礫間に酸素を供給する。
【００２９】
かかる構成においては、誕生してから消滅するまでの寿命が通常の気泡に比べて格段に長いというマイクロバブルの性質上、マイクロバブルが混入された気泡混入水を石積み浄化堤の堤体外部で生成してから堤体内の礫間領域に送り込むようにしても、マイクロバブルは、十分な気泡密度を保持したまま、堤体材の礫間に供給されることとなり、堤体材の礫間には十分な量の酸素が供給される。
【００３０】
一方、石積み浄化堤の堤体外部で気泡混入水を生成すれば足りるため、気泡混入水生成手段を石積み浄化堤の堤体内に設置する場合に比べ、被覆石や堤体材の一時撤去、設置ピットの構築といった石積み浄化堤への設置工事負担が大幅に軽減されるとともに、気泡混入水生成手段を石積み浄化堤の外部に設置すれば足りるため、保守点検も容易となる。
【００３１】
本発明において石積み浄化堤の外部とは、石積み浄化堤の堤体内を除く任意の部位や場所を指し、例えば堤体頂部の上面への設置や、石積み浄化堤近傍の沿岸部への設置が該当する。なお、設置場所は気中（陸上）である必要はなく、例えば堤体側方の海底に水中設置するようにしてもかまわない。
【００３２】
貧酸素水又はその可能性がある水を取水する位置としては、
(a)石積み浄化堤の外側に拡がる外水域
(b)石積み浄化堤で囲まれた内水域
(c)石積み浄化堤の堤体内
の３つから適宜選択することが可能であるが、石積み浄化堤の内水域から取水するようにすれば、貧酸素水が石積み浄化堤を通過して内水域に流入した後であっても、該内水域から貧酸素水を除去することができるので、内水域の水質浄化を行うことも可能となる。
【００３３】
一方、石積み浄化堤の堤体内、例えば堤体に取水ピットを設けて該取水ピットから取水するようにすれば、気泡混入水は、供給後、速やかに取水ポンプで回収されるため、堤体材の礫間には常に新鮮な気泡混入水が供給されることとなり、生物膜や礫間棲息生物の死滅をより確実に防止することが可能となる。
【００３４】
マイクロバブルは、取水された水に混入された後、水中に滞留しながら該水中で消滅する微細気泡であって、例えば気泡径が数μｍ〜数十μｍの微細気泡が該当する。
【００３５】
気泡混入水生成手段は、マイクロバブルを発生可能な気泡発生装置を用いて構成すればよいが、かかる気泡発生装置をどのように構成するかは任意であり、加圧溶解方式や旋回せん断方式といった公知の発生方式から適宜選択しあるいは組み合わせて構成することができる。
【００３６】
マイクロバブルは、空気又は酸素のみで構成することができるが、酸素のみでマイクロバブルを発生させる場合には、例えばＰＳＡ方式の酸素濃縮装置を用いればよい。
【００３７】
本発明において貧酸素水とは、溶存酸素濃度がきわめて小さい場合として実質的に無酸素水をも含むとともに、いわゆる貧酸素水塊もこれを含む概念で用いるものとする。また、青潮は、硫化水素や該硫化水素が酸化された硫黄酸化物を含むため、溶存酸素濃度が低い単なる貧酸素水塊とは区別されることがあるが、本明細書で貧酸素水とは、溶存酸素濃度が低い水であって、青潮も含む概念として用いるものとする。
【００３８】
気泡混入水は、石積み浄化堤を構成する堤体材の礫間に任意の方法で供給すれば足りるものであって、気泡混入水供給手段をどのように構成するかも任意である。
【００３９】
例えば、石積み浄化堤の堤体頂部近傍に設置された散水装置で気泡混入水供給手段を構成することにより、気泡混入水を石積み浄化堤の表面から内部へと浸透させるようにしてもよいし、石積み浄化堤の外水域側でかつ水面下方に配置された供給管で気泡混入水供給手段を構成することにより、気泡混入水を石積み浄化堤の外水域側で噴出させて堤体内に流入させてもよい。
【００４０】
ここで、気泡混入水供給手段を、気泡混入水生成手段の出力側に接続された吐出管で構成するとともに、該吐出管を、その吐出口が礫間に位置決めされるように石積み浄化堤に埋設したならば、気泡混入水を拡散させることなく石積み浄化堤の礫間に吐出することができるので、生物膜や礫間棲息生物の死滅をより確実に防止することが可能となる。
【００４１】
なお、気泡混入水供給手段は、吐出管のみで構成する以外に、吐出管及び該吐出管の上流側又は下流側に接続された送水ポンプで構成することが可能であるが、かかる送水ポンプは必要に応じて適宜備えるようにすればよい。
【００４２】
気泡混入水生成手段をどのタイミングで作動させるかは任意であるが、貧酸素水は主として外水域側で発生して内水域側に流入するため、石積み浄化堤の内水域、外水域又は堤体内の水位が上昇しているときに気泡混入水の供給を行うようにすれば、貧酸素水の流入に合わせて気泡混入水が石積み浄化堤の堤体材間隙に供給されることとなり、効率的な維持管理が可能となる。
【００４３】
気泡混入水生成手段を作動させるには、内水域、外水域又は堤体内の水位を水位計で計測し、その値から水位が上昇中であるかどうかを制御手段で判断し、該水位が上昇中であると判断されたときに該制御手段で気泡混入水生成手段を作動させるようにすればよい。
【００４４】
水位は、石積み浄化堤の内水域、外水域又は堤体内のいずれで計測してもよく、堤体内で計測する場合には例えば計測ピットを設けて該計測ピットの水位を計測するようにすればよい。
【００４５】
また、石積み浄化堤の内水域、外水域又はその堤体内の溶存酸素濃度が所定値未満のときに気泡混入水の供給を行うようにすれば、石積み浄化堤が貧酸素水に曝されるおそれがあるときのみ、気泡混入水が供給されることとなり、水位上昇に基づく作動と同様、石積み浄化堤の効率的な維持管理が可能となる。
【００４６】
気泡混入水生成手段を作動させるには、内水域、外水域又は堤体内の溶存酸素を溶存酸素計で計測し、その値が所定値未満のときに制御手段で気泡混入水生成手段を作動させるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】石積み浄化堤の機能維持システム１の概略図。
【図２】吐出管１２の図であり、(a)は堤体の軸線に直交する断面に沿った配置図、(b)はＡ−Ａ線に沿う鉛直断面図、(c)は吐出管の拡大詳細図。
【図３】石積み浄化堤の機能維持システム１の実施手順を示したフローチャート。
【図４】変形例に係る石積み浄化堤の機能維持システムを示した概略図。
【図５】別の変形例に係る石積み浄化堤の機能維持システムを示した概略図。
【図６】別の変形例に係る石積み浄化堤の機能維持システムを示した概略図。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明に係る石積み浄化堤の機能維持方法及びシステムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
図１は、本実施形態に係る石積み浄化堤の機能維持システムを示した概略図である。同図でわかるように本実施形態に係る石積み浄化堤の機能維持システム１は、石積み浄化堤２で囲まれた内水域７に設置され該内水域から取水可能な取水ポンプ８と、該取水ポンプからの海水にマイクロバブルを混入して気泡混入水を生成可能な気泡混入水生成手段としての気泡発生装置９と、該気泡発生装置で生成された気泡混入水を石積み浄化堤２に供給可能な気泡混入水供給手段としての送水ポンプ１１及び吐出管１２とからなる。
【００５０】
石積み浄化堤２は、礫、石等の堤体材３を海底４から積み上げ、これを被覆石５で被覆して堤体を構成してある。
【００５１】
気泡発生装置９は、取水ポンプ８から送られてきた海水を図示しない海水導入部を介して導入するとともに、その導入時に生じる負圧によって、大気中の空気を自然導入し、これらを図示しない気液混合部で混合した後、高速旋回状態で切断することによってマイクロバブルを発生させ、該マイクロバブルを、取水された海水とともに気泡混入水として吐出するようになっている。
【００５２】
送水ポンプ１１は、その入力側を気泡発生装置９の出力側に、該送水ポンプの出力側を吐出管１２にそれぞれ接続してあるとともに、吐出管１２は図２でよくわかるように、該吐出管に形成された多数の吐出口１３が石積み浄化堤２を構成する堤体材３の礫間に位置決めされるように石積み浄化堤２に埋設してあり、かかる構成により、気泡発生装置９で生成された気泡混入水を、石積み浄化堤２を構成する堤体材３の礫間に供給できるようになっている。
【００５３】
吐出管１２は、気泡混入水が石積み浄化堤２のあらゆる箇所、特に堤体中央の底層部に確実に供給されるよう、断面積、本数、埋設深さ等を適宜設定するとともに、同様な観点で吐出口１３の孔径や個数を適宜設定する。
【００５４】
ここで、上述した気泡発生装置９は、石積み浄化堤２の堤体外部、例えば石積み浄化堤２近傍の沿岸部や石積み浄化堤２の堤体頂部上面に設置することにより、マイクロバブルの混入を石積み浄化堤２の堤体外部で行うように構成してある。
【００５５】
本実施形態に係る石積み浄化堤の機能維持システム１は図１に示すように、石積み浄化堤２の外水域１４の潮位と溶存酸素濃度をそれぞれ計測する潮位計２１及び溶存酸素計２２と、潮位計２１と溶存酸素計２２とで計測された値に応じて気泡発生装置９及び送水ポンプ１１並びに取水ポンプ８を駆動制御する制御装置２３とを備えており、該制御装置は、潮位計２１による値から外水域１４の水位が上昇中であるかどうかを判断し、該水位が上昇中であると判断されたとき、又は溶存酸素計２２による値が所定値、例えば３．５ｍｇ／ｌ未満のとき、気泡発生装置９及び送水ポンプ１１並びに取水ポンプ８を作動させるようになっている。
【００５６】
図３は、本実施形態に係る石積み浄化堤の機能維持システム１を用いて石積み浄化堤２の機能を維持する方法を実施する手順を示したフローチャートである。同図でわかるように、本実施形態に係る石積み浄化堤の機能維持方法においては、まず、石積み浄化堤２の外水域１４の潮位と溶存酸素濃度を潮位計２１及び溶存酸素計２２でそれぞれ計測する（ステップ１０１）。
【００５７】
次いで、潮位計２１による値から、外水域１４の潮位が上昇中であるかどうかを判断する（ステップ１０２）。
【００５８】
ここで、上昇中でない場合には（ステップ１０２、NO）、溶存酸素濃度が所定値、例えば３．５ｍｇ／ｌ未満がどうかを判断し（ステップ１０３）、所定値以上であれば（ステップ１０３、NO）、潮位計２１及び溶存酸素計２２による計測を継続して行う（ステップ１０１）。
【００５９】
一方、外水域１４の潮位が上昇中であれば（ステップ１０２、YES）、貧酸素水が外水域１４の側に存在していた場合、潮汐によって貧酸素水が外水域１４から内水域７に流入している可能性があるので、制御装置２３で取水ポンプ８を作動させ、石積み浄化堤２で囲まれた内水域７から貧酸素水又はその可能性がある海水を取水する（ステップ１０４）。
【００６０】
また、溶存酸素計２２による値が所定値未満であれば（ステップ１０３、YES）、波浪によって貧酸素水が外水域１４から内水域７に流入している可能性があるので、制御装置２３で取水ポンプ８を作動させ、石積み浄化堤２で囲まれた内水域７から貧酸素水又はその可能性がある海水を取水する（ステップ１０４）。
【００６１】
次に、制御装置２３で気泡発生装置９を作動させることにより、取水された貧酸素水又はその可能性がある海水にマイクロバブルを混入させ、気泡混入水とする（ステップ１０５）。
【００６２】
次に、送水ポンプ１１を制御装置２３で制御することにより、気泡発生装置９で生成された気泡混入水を吐出管１２を介して送水し、該吐出管に形成された吐出口１３を介して堤体材３の礫間に吐出する（ステップ１０６）。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態に係る石積み浄化堤の機能維持システム１及び方法によれば、貧酸素水又はその可能性がある海水を取水ポンプ８で取水し、次いで、取水された海水に気泡発生装置９でマイクロバブルを混入して気泡混入水を生成した後、該気泡混入水を送水ポンプ１１で送水し、吐出管１２に形成された吐出口１３から堤体材３の礫間に吐出するようにしたので、混入されたマイクロバブルの一部は、水中で消滅してその気体成分である酸素が該気泡混入水に溶解し、気泡混入水は、高濃度酸素水となって堤体材３の礫間に吐出される。
【００６４】
一方、残りのマイクロバブルは、水中での滞留時間が長いがゆえに水中に溶解することなく気泡混入水中に残存し、電荷による互いの反発力によって堤体の隅々に拡散した後、堤体材３の礫間で消滅して酸素が水に溶解する。
【００６５】
そのため、石積み浄化堤２を構成する堤体材３の礫間に十分な量の酸素を供給することが可能となり、かくして堤体材３の表面に付着する生物膜や礫間に棲息する生物の死滅を未然に防止し、ひいては石積み浄化堤２の水質浄化機能を維持することが可能となる。
【００６６】
また、本実施形態に係る石積み浄化堤の機能維持システム１及び方法によれば、気泡発生装置９を石積み浄化堤２の堤体外部に設置してマイクロバブルの混入を石積み浄化堤２の堤体外部で行うようにしたので、気泡発生装置９を石積み浄化堤２の堤体内に設置する場合に比べ、被覆石や堤体材の一時撤去、設置ピットの構築といった石積み浄化堤２への設置工事負担が大幅に軽減されるとともに、気泡発生装置９の保守点検も容易となる。
【００６７】
一方、マイクロバブルの性質上、マイクロバブルが混入された気泡混入水を石積み浄化堤２の堤体外部で生成してから堤体内の礫間領域に送り込むようにしても、マイクロバブルは、十分な気泡密度を保持したまま、堤体材３の礫間に供給されることとなり、かくして堤体材３の礫間に十分な量の酸素を供給することが可能となる。
【００６８】
また、本実施形態に係る石積み浄化堤の機能維持システム１及び方法によれば、取水ポンプ８を石積み浄化堤２の内水域７に設置することで、貧酸素水又はその可能性がある海水を該内水域から取水するようにしたので、貧酸素水が石積み浄化堤２を通過して内水域７に流入した後であっても、該内水域から貧酸素水を除去することが可能となり、石積み浄化堤２の水質維持のみならず、内水域７の水質浄化も併せて行うことが可能となる。
【００６９】
また、本実施形態に係る石積み浄化堤の機能維持システム１及び方法によれば、石積み浄化堤２の外水域１４の潮位を潮位計２１で計測し、該潮位計で計測された値に応じて気泡発生装置９及び送水ポンプ１１並びに取水ポンプ８を制御装置２３で駆動制御するようにしたので、気泡混入水を、貧酸素水の流入に合わせて石積み浄化堤２を構成する堤体材３の礫間に吐出することが可能となり、かくして石積み浄化堤２の効率的な維持管理が可能となる。
【００７０】
また、本実施形態に係る石積み浄化堤の機能維持システム１及び方法によれば、石積み浄化堤２の外水域１４の溶存酸素濃度を溶存酸素計２２で計測し、該溶存酸素計で計測された値に応じて気泡発生装置９及び送水ポンプ１１並びに取水ポンプ８を制御装置２３で駆動制御するようにしたので、石積み浄化堤２が貧酸素水に曝されるおそれがあるときのみ、気泡混入水を堤体材３の礫間に吐出することが可能となり、石積み浄化堤２のさらなる効率的な維持管理が可能となる。
【００７１】
本実施形態では、気泡発生装置として気液混合旋回方式のものを採用したが、上述したように気泡発生装置をどのように構成するかは任意であって、例えば気液混合旋回方式に代えて、加圧溶解方式の気泡発生装置を用いることが可能である。
【００７２】
また、本実施形態では、石積み浄化堤２の外水域１４における潮位と溶存酸素濃度を潮位計２１及び溶存酸素計２２でそれぞれ計測するとともに、それらの計測値に応じて気泡発生装置９及び送水ポンプ１１並びに取水ポンプ８を制御装置２３で駆動制御するようにしたが、潮位計２１及び溶存酸素計２２のうち、いずれか一方のみを設置し、潮位又は溶存酸素濃度のいずれかだけで気泡発生装置９及び送水ポンプ１１並びに取水ポンプ８を制御装置２３で駆動制御するようにしてもよい。
【００７３】
例えば溶存酸素計２２のみを外水域１４に設置し、潮位とは関係なく溶存酸素濃度の計測値に応じて、気泡発生装置９及び送水ポンプ１１並びに取水ポンプ８を制御装置２３で駆動制御するようにすれば、貧酸素水が石積み浄化堤２に到来した時点で、石積み浄化堤２の堤体材３の礫間には、気泡混入水が既に満たされていることとなり、かくして気泡混入水は、石積み浄化堤２及びその内水域７を守るバリアとしての役目を果たし、石積み浄化堤２の機能低下を予防することが可能となる。
【００７４】
また、これとは逆に、制御装置２３による各装置の作動条件を、潮位が上昇中でかつ溶存酸素濃度が所定値未満とすることが可能であり、かかる変形例においては、貧酸素水が流入している可能性がきわめて高い場合のみ、システムを稼働させるものであり、システムの運転コストを低減することが可能となる。
【００７５】
また、潮位や溶存酸素濃度を別システムで監視しつつ、あるいは潮位や溶存酸素濃度とは関係なく適宜に、気泡発生装置９及び送水ポンプ１１並びに取水ポンプ８を手動で操作するようにしてもよい。
【００７６】
一方、気泡発生装置９及び送水ポンプ１１並びに取水ポンプ８を常時運転することで、気泡混入水を連続供給するようにしてもかまわない。
【００７７】
かかる変形例においては、システムの運転コストよりも、石積み浄化堤の機能維持が優先される。図４(a)は、かかる変形例を示したものであって、潮位計２１、溶存酸素計２２及び制御装置２３は不要となる。
【００７８】
また、本実施形態では、石積み浄化堤２で囲まれた内水域７から貧酸素水又はその可能性がある海水を取水するようにしたが、これに代えて、石積み浄化堤２の堤体内から取水するようにしてもよい。
【００７９】
図４(b)は、かかる変形例を示したものであり、堤体に取水ピットを設けて該取水ピットに取水ポンプ８を設置してなる。かかる変形例においては、吐出口１３を出た気泡混入水が貧酸素水又はその可能性が高い海水とともに取水ポンプ８で回収される流れが比較的短い経路で形成されるため、常に新鮮な気泡混入水が堤体材３の礫間に供給されることとなり、かくして生物膜や礫間棲息生物の死滅をより確実に防止することが可能となる。
【００８０】
また、本実施形態では、気泡混入水供給手段として送水ポンプ１１を設けるようにしたが、場合によってはこれを省略してもかまわない。かかる変形例においては、気泡混入水供給手段は吐出管１２のみで構成されることになるとともに、制御装置２３は、気泡発生装置９及び取水ポンプ８を駆動制御することとなる。
【００８１】
また、本実施形態では、石積み浄化堤２に埋設された吐出管１２を介して気泡混入水を石積み浄化堤２を構成する堤体材３の礫間に直接供給することで、気泡混入水の拡散を防ぐようにしたが、場合によっては気泡混入水を堤体材３の礫間に間接的に供給するようにしてもかまわない。
【００８２】
図５及び図６はかかる変形例を示したものであり、図５に示した変形例においては、気泡混入水供給手段としての散水装置５２を石積み浄化堤２の堤体頂部に設置するとともに該散水装置の入力側を送水ポンプ１１の出力側に接続することにより、気泡混入水を石積み浄化堤２の表面から内部へと浸透させるように構成してあり、図６に示した変形例においては、気泡混入水供給手段としての供給管６２を石積み浄化堤２の外水域１４側でかつ水面下方に配置するとともに該供給管の基端側を送水ポンプ１１の出力側に接続することにより、気泡混入水を石積み浄化堤２の外水域１４側で噴出させて堤体内に流入させるように構成してある。
【００８３】
かかる構成においても、気泡密度が多少低下するものの、気泡混入水を石積み浄化堤２を構成する堤体材３の間隙に供給することは可能であって、上述した実施形態と同様の作用効果を奏するとともに、既存の石積み浄化堤に手を加える必要がないため、構築コストを安価に抑えることができるという作用効果も奏する。
【符号の説明】
【００８４】
１                  石積み浄化堤の機能維持システム
２                  石積み浄化堤
３                  堤体材
７                  内水域
８                  取水ポンプ
９                  気泡発生装置（気泡混入水生成手段）
１１                  送水ポンプ（気泡混入水供給手段）
１２                  吐出管（気泡混入水供給手段）
１３                  吐出口
１４                  外水域
２１                  潮位計（水位計）
２２                  溶存酸素計
２３                  制御装置（制御手段）
５２                  散水装置（気泡混入水供給手段）
６２                  供給管（気泡混入水供給手段）
【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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