(57)【要約】【課題】河川や水路を流れる、汚染物質が付着した粒子を効率よく捕捉する。【解決手段】汚染粒子捕捉装置１００は、河川または水路に設置され、河川または水路における水の流れを堰き止める面止部１１２と、面止部を貫通するように形成され、面止部の上流側で堰き止められた水を下流側へ通過させる１または複数の通過孔１１４とを有する堰止構造体１１０と、複数の孔が形成された袋形状であり、堰止構造体の上流側に配される本体部１３２と、本体部に形成された開口部１３４とを含んで構成され、開口部と通過孔とが連通するように堰止構造体に接続され、本体部の外面１３２ａにおいて汚染粒子を捕捉することで本体部によってろ過された水を通過孔へ流し出す１または複数の第１捕捉部１３０と、第１捕捉部に対応する位置に設けられ、第１捕捉部の本体部の外面を気泡で洗浄する散気部１５０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】
水とともに河川または水路を流れる、汚染物質が付着した粒子である汚染粒子を捕捉する汚染粒子捕捉装置であって、
前記河川または水路に設置され、該河川または水路における水の流れを堰き止める面止部と、該面止部を貫通するように形成され、該面止部の上流側で堰き止められた水を下流側へ通過させる１または複数の通過孔とを有する堰止構造体と、
複数の孔が形成された袋形状であり、前記堰止構造体の上流側に配される本体部と、該本体部に形成された開口部とを含んで構成され、該開口部と前記通過孔とが連通するように該堰止構造体に接続され、該本体部の外面において前記汚染粒子を捕捉することで該本体部によってろ過された水を該通過孔へ流し出す１または複数の第１捕捉部と、
前記第１捕捉部に対応する位置に設けられ、該第１捕捉部の本体部の外面を気泡で洗浄する散気部と、
を備えたことを特徴とする汚染粒子捕捉装置。
【請求項２】
前記本体部は、前記河川または水路の上流に向かって延伸して配され、
前記開口部は、前記本体部の下流側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の汚染粒子捕捉装置。
【請求項３】
前記本体部は、
複数の孔が形成された袋形状であり、鉛直方向に向かって延伸した機能部と、該機能部の下方側に形成された流通口と含んで構成される１または複数のフィルタ部と、
前記流通口に接続され、該流通口から受入した水が流通する集水管と、
を含んで構成され、
前記開口部は、前記集水管の下流側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の汚染粒子捕捉装置。
【請求項４】
少なくとも前記第１捕捉部の上流側に設けられ、前記本体部の孔よりも大きい孔を複数有し、前記汚染粒子を通過させるとともに、該汚染粒子より大きい物質を捕捉する第２捕捉部をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の汚染粒子捕捉装置。
【請求項５】
前記堰止構造体の上流側の水位を検出する水位検出部と、
検出された前記水位が前記第１捕捉部の本体部における予め定められた位置以上となった場合に、前記散気部を駆動する制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の汚染粒子捕捉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川や水路を流れる、汚染物質が付着した粒子を捕捉する汚染粒子捕捉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射性物質（例えば、Ｃｓ１３７）による、山や森等の河川の水源となる箇所の汚染が問題となっている。水源が汚染されると、汚染された土砂や、汚染された植物残渣（樹皮、落ち葉等）が河川に流れ込み、海へ流出するため、水源のみならず、河川や海も放射性物質で汚染されてしまう。
【０００３】
河川に流れ込む土砂のうち、細砂（０．０７５ｍｍ〜０．４ｍｍの土砂）やシルト（０．０７５ｍｍ未満の土砂）といった懸濁物質や、植物残渣に放射性物質が多く吸着されていることが分かってきた。したがって、河川を流れる土砂や植物残渣のうち、特に懸濁物質および植物残渣を除去すれば、河川から海への放射性物質の流出を大幅に削減できると考えられる。
【０００４】
そこで、放射性物質に汚染された、河川や湖沼の底泥を浚渫することで、放射性物質に汚染された懸濁物質を除去する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２４２２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の技術のように浚渫を行うと、沈殿させることで他の箇所への拡散が折角抑制された底泥を、却って掻き乱してしまい、汚染箇所を広げるおそれがある。このように、河川を流れる土砂や植物残渣を除去して海への流出を防止する技術は、未だ確立されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、汚染された懸濁物質や汚染された植物残渣等の、河川や水路を流れる、汚染物質が付着した粒子を効率よく捕捉することが可能な汚染粒子捕捉装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の汚染粒子捕捉装置は、水とともに河川または水路を流れる、汚染物質が付着した粒子である汚染粒子を捕捉する汚染粒子捕捉装置であって、河川または水路に設置され、河川または水路における水の流れを堰き止める面止部と、面止部を貫通するように形成され、面止部の上流側で堰き止められた水を下流側へ通過させる１または複数の通過孔とを有する堰止構造体と、複数の孔が形成された袋形状であり、堰止構造体の上流側に配される本体部と、本体部に形成された開口部とを含んで構成され、開口部と通過孔とが連通するように堰止構造体に接続され、本体部の外面において汚染粒子を捕捉することで本体部によってろ過された水を通過孔へ流し出す１または複数の第１捕捉部と、第１捕捉部に対応する位置に設けられ、第１捕捉部の本体部の外面を気泡で洗浄する散気部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本体部は、河川または水路の上流に向かって延伸して配され、開口部は、本体部の下流側に形成されるとしてもよい。
【００１０】
また、本体部は、複数の孔が形成された袋形状であり、鉛直方向に向かって延伸した機能部と、機能部の下方側に形成された流通口と含んで構成される１または複数のフィルタ部と、流通口に接続され、流通口から受入した水が流通する集水管と、を含んで構成され、開口部は、集水管の下流側に形成されるとしてもよい。
【００１１】
また、少なくとも第１捕捉部の上流側に設けられ、本体部の孔よりも大きい孔を複数有し、汚染粒子を通過させるとともに、汚染粒子より大きい物質を捕捉する第２捕捉部をさらに備えるとしてもよい。
【００１２】
また、堰止構造体の上流側の水位を検出する水位検出部と、検出された水位が第１捕捉部の本体部における予め定められた位置以上となった場合に、散気部を駆動する制御部と、をさらに備えるとしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、汚染された懸濁物質や汚染された植物残渣等の、河川や水路を流れる、汚染物質が付着した粒子を効率よく捕捉することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態にかかる汚染粒子捕捉装置を上面から見た図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線のＹＺ断面図である。
【図３】第１の実施形態にかかる第１捕捉部の具体的な構成を説明するための図である。
【図４】第１の実施形態にかかる散気部における散気管の配置を説明するための図である。
【図５】第１の実施形態の変形例にかかる汚染粒子捕捉装置を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態にかかる汚染粒子捕捉装置を上面から見た図である。
【図７】図６のＶＩ−ＶＩ線のＹＺ断面図である。
【図８】第２の実施形態にかかる第１捕捉部の斜視図である。
【図９】第２の実施形態の変形例にかかる汚染粒子捕捉装置の第１捕捉部を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
近年、放射性物質に汚染された樹皮、落ち葉等の植物残渣や土砂といった、汚染物質が付着した粒子（以下、「汚染粒子」と称する）が河川から海へ流出し、海が放射性物質で汚染されることが問題となっている。放射性物質が海へ流出すると、海洋生物に悪影響を及ぼすことが分かっており、河川から海への汚染粒子（土砂や植物残渣）の流出防止が希求されている。
【００１７】
本願発明者らは、河川敷の土壌を、粒径が２００μｍ未満の粒子（主成分は、シルト、細砂、以下、試料Ａと称する）、粒径が２００μｍ以上１０００μｍ以下の粒子（主成分は、細砂のうち粗いもの（≧２００μｍ）、粗砂、以下、試料Ｂと称する）、粒径が１０００μｍを上回る粒子（主成分は、植物残渣、以下、試料Ｃと称する）に分級し、各粒径範囲の粒子の放射性濃度を測定した。詳細には、試料Ａ〜Ｃの乾燥重量当たりのＣｓ１３４、Ｃｓ１３７をそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。
【表１】
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【００１８】
表１に示すように、Ｃｓ１３４、Ｃｓ１３７のいずれにおいても試料Ｂが最も低いことが分かった。また、Ｃｓ１３４については、試料Ａは試料Ｂの４．７倍程度の濃度であり、試料Ｃは試料Ｂの７．３倍程度の濃度であった。また、Ｃｓ１３７については、試料Ａは試料Ｂの４．８倍程度の濃度であり、試料Ｃは試料Ｂの６．２倍程度の濃度であった。
【００１９】
また、シルトや細砂は、河川の土砂のうち相対的に粒径が小さく、植物残渣は河川を流れる物質のうち相対的に比重が小さいため、いずれも沈降速度が相対的に小さい。したがって、シルトや細砂、植物残渣は、河川の水の流れに乗って海へ流出しやすい。本願発明者らは、沈降速度が小さく海へ流出しやすい、シルトや細砂、植物残渣が、特に放射性物質に汚染されていることを確認した。
【００２０】
そこで、以下では、汚染されたシルトや細砂（水中で懸濁物質となる粒子、以下、単に「懸濁物質」と称する）、汚染された植物残渣等の、河川を流れる汚染粒子を効率よく捕捉することが可能な汚染粒子捕捉装置について説明する。
【００２１】
（第１の実施形態：汚染粒子捕捉装置１００）
図１は、第１の実施形態にかかる汚染粒子捕捉装置１００を上面から見た図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線のＹＺ断面図である。本実施形態の図１、図２では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図１、図２中、水の流れを白抜き矢印で、信号の流れを破線の矢印で示す。
【００２２】
図１、図２に示すように、汚染粒子捕捉装置１００は、水とともに河川１０を流れる汚染粒子を捕捉する装置であり、堰止構造体１１０と、第１捕捉部１３０と、散気部１５０と、第２捕捉部１６０と、水位検出部１７０と、制御部１８０とを含んで構成される。なお、本実施形態にかかる汚染粒子捕捉装置１００は、複数（ここでは、図１に示すように５つ）の第１捕捉部１３０（詳細には、通過孔１１４および第１捕捉部１３０）を備える構成について説明するが、第１捕捉部１３０の数は、河川１０の大きさや流速等に応じて任意に決定することができ、１つであってもよい。
【００２３】
堰止構造体１１０は、例えば、土嚢やコンクリート構造物で構成され、河川１０に設置される。本実施形態において堰止構造体１１０は、河川１０の川幅全幅に亘って設置される。堰止構造体１１０は、河川１０における水の流れを堰き止める面止部１１２と、面止部１１２を貫通するように形成され、面止部１１２の上流側で堰き止められた水を下流側へ通過させる１または複数の通過孔１１４とを含んで構成される。
【００２４】
第１捕捉部１３０は、複数の孔が形成された袋形状であり、河川１０の上流に向かって延伸して配される本体部１３２と、本体部１３２の下流側に形成された開口部１３４とを含んで構成され、開口部１３４と通過孔１１４とが連通するように堰止構造体１１０に接続される。ここで、袋形状は、内部に空間が形成され、開口部１３４を通じて内部と外部とが連通する形状である。また、本体部１３２における開口部１３４が形成される端部と反対側の端部は、錘等を含んで構成される固定部１３６によって河川１０に固定される。
【００２５】
本体部１３２に形成された孔の径（または目開き、目合い）は、汚染粒子の多くが通過不可能、もしくは、通過困難な大きさである。具体的に説明すると、本体部１３２に形成された孔の径は、目的とする捕捉対象（例えば、懸濁物質と植物残渣の両方の捕捉を目的とするか植物残渣のみの捕捉を目的とするか）に応じて決定され、例えば、０．０２ｍｍ〜２ｍｍのうち予め定められた大きさである。
【００２６】
また、第１捕捉部１３０の開口部１３４は、通過孔１１４の径と実質的に等しく、本体部１３２および第１捕捉部１３０の開口部１３４を通過した水がすべて通過孔１１４に導入されるように、第１捕捉部１３０が堰止構造体１１０に接続される。
【００２７】
したがって、豪雨時等河川１０の水量が大幅に増加し、河川１０を流れる水が堰止構造体１１０をオーバーフローしない限り、面止部１１２に堰き止められた水は、第１捕捉部１３０を通じてすべて通過孔１１４に導入されることとなる。つまり、本体部１３２の外面１３２ａにおいて汚染粒子が捕捉され、本体部１３２によってろ過された水は、本体部１３２内を通って通過孔１１４へ流れ込むこととなる。したがって、水は、ほぼ全量が第１捕捉部１３０の本体部１３２の外面１３２ａを通過することとなるため、第１捕捉部１３０は、本体部１３２の孔の径以上の大きさの汚染粒子をほぼ完全に捕捉することができる。
【００２８】
また、面止部１１２によって、堰止構造体１１０の上流側と下流側とで水位差が形成されることとなるため、本体部１３２を通過する水の流速を大きくすることができ、第１捕捉部１３０による汚染粒子の捕捉量を高めることが可能となる。
【００２９】
図３は、第１の実施形態にかかる第１捕捉部１３０の具体的な構成を説明するための図である。図３に示すように、第１捕捉部１３０の本体部１３２は、１または複数のフィルタユニット１４０と、閉塞部１４４と、接続部材１４６とを含んで構成される。
【００３０】
フィルタユニット１４０は、複数の孔が形成され可撓性を有する筒形状の捕捉部１４２ａと、複数の孔が形成され捕捉部１４２ａよりも剛性が高く小径の筒形状の支持部１４２ｂとを含んで構成され、捕捉部１４２ａに支持部１４２ｂが挿通されてなる。かかる構成により、支持部１４２ｂが、汚染粒子を捕捉する機能を有する捕捉部１４２ａの形状を維持することができ、河川１０を流れる水によって捕捉部１４２ａが変形してしまう事態を回避することが可能となる。
【００３１】
なお、捕捉部１４２ａに形成された孔の径（または目開き、目合い）は、汚染粒子の多くが通過不可能、もしくは、通過困難な大きさであり、例えば、０．０２ｍｍ〜２ｍｍのうち予め定められた大きさである。つまり、捕捉部１４２ａの外周面が本体部１３２の外面１３２ａを構成することとなる。また、支持部１４２ｂに形成された孔の径（または目開き、目合い）は、少なくとも捕捉部１４２ａの孔の径以上である。
【００３２】
閉塞部１４４は、例えば、有底筒形状の管で構成され、接続部材１４６によってフィルタユニット１４０に接続される。
【００３３】
接続部材１４６は、フィルタユニット１４０同士、フィルタユニット１４０と閉塞部１４４、または、フィルタユニット１４０と通過孔１１４を構成する連通管１２０を覆う筒形状のクッション部１４６ａと、クッション部１４６ａの外周面から、閉塞部１４４、捕捉部１４２ａ、連通管１２０を巻き回すバンド１４６ｂとを含んで構成され、フィルタユニット１４０同士、フィルタユニット１４０と閉塞部１４４、または、フィルタユニット１４０と連通管１２０を接続する。
【００３４】
図３に示すように、本実施形態においてバンド１４６ｂが、２箇所固定することにより、フィルタユニット１４０同士、フィルタユニット１４０と閉塞部１４４、または、フィルタユニット１４０と連通管１２０を強固に接続することができる。ここで、２箇所は、クッション部１４６ａにおける閉塞部１４４に対応する位置とフィルタユニット１４０に対応する位置、クッション部１４６ａにおけるフィルタユニット１４０に対応する位置２箇所、または、クッション部１４６ａにおけるフィルタユニット１４０に対応する位置と連通管１２０に対応する位置である。
【００３５】
図１、図２に戻って説明すると、散気部１５０は、ブロワ１５２と、送出管１５４と、散気管１５６（図４中、１５６ａ〜１５６ｄで示す）とを含んで構成される。散気管１５６は、第１捕捉部１３０に対応する位置に設けられ、散気部１５０は、後述する制御部１８０の制御指令に応じて、第１捕捉部１３０の本体部１３２の外面１３２ａを気泡で洗浄する。
【００３６】
散気部１５０が本体部１３２の外面１３２ａを気泡で洗浄する構成により、本体部１３２の外面１３２ａにおいて捕捉された汚染粒子を本体部１３２から脱離させることができる。これにより、汚染粒子による本体部１３２の目詰まりを抑制することができ、本体部１３２が目詰まりすることで通過孔１１４を通じた水の流れが停滞してしまう事態を回避することが可能となる。
【００３７】
図４は、第１の実施形態にかかる散気部１５０における散気管１５６の配置を説明するための図である。本実施形態の図４では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図４中、水の流れを白抜き矢印で、信号の流れを破線の矢印で示す。なお、図４中、理解を容易にするために第１捕捉部１３０を破線で示す。
【００３８】
図４に示すように、送出管１５４は、ブロワ１５２に接続され、送出管１５４から散気管１５６ａ〜散気管１５６ｄが分岐される。また、河川１０の上流側から堰止構造体１１０に向けて順に、散気管１５６ａ、散気管１５６ｂ、散気管１５６ｃ、散気管１５６ｄ、が配される。
【００３９】
散気管１５６ａ〜散気管１５６ｄには、ブロワ１５２から送出された空気を水中に放出する複数の孔（例えば、孔径が３００μｍ〜１０００μｍ）が形成され、河川１０における水の流れ方向と直交する方向（図４中Ｘ軸方向）に延伸して配される。つまり、散気管１５６ａ〜散気管１５６ｄは、第１捕捉部１３０の延伸方向（図４中Ｙ軸方向）と直交する方向に延伸して配されることとなる。このように、第１捕捉部１３０の延伸方向と散気管１５６ａ〜散気管１５６ｄの延伸方向が直交するように配される構成により、河川１０における水の流れによって第１捕捉部１３０の本体部１３２が川幅方向（図４中Ｘ軸方向）に移動したとしても、散気管１５６ａ〜散気管１５６ｄの鉛直上方に位置することになるので、確実に本体部１３２の外面１３２ａを気泡で洗浄することが可能となる。
【００４０】
また、散気管１５６ａ〜散気管１５６ｄの鉛直方向（図４中Ｚ軸方向）の高さは、各々が実質的に等しいとよい。これにより、第１捕捉部１３０の本体部１３２を偏りなく、安定して気泡で洗浄することができる。
【００４１】
図１、図２に戻って説明すると、第２捕捉部１６０は、少なくとも河川１０における第１捕捉部１３０の上流側に設けられ、本体部１３２の孔よりも大きい孔を複数有し、汚染粒子を通過させるとともに、汚染粒子より大きい物質を捕捉する。ここで、第２捕捉部１６０に形成された孔の径（または目開き）は、例えば、１ｃｍ〜１０ｃｍのうち、河川１０の状態により予め定められた大きさである。
【００４２】
第２捕捉部１６０を備える構成により、水とともに河川１０を流れる固形物のうち、懸濁物質や植物残渣よりも粒径の大きい、中砂、粗砂、礫等（以下、単に「粗粒子」と称する）を捕捉することができる。これにより、第１捕捉部１３０へ粗粒子が流入するのを阻止し、粗粒子によって第１捕捉部１３０の本体部１３２が破損して、破損箇所から汚染粒子がリークしてしまう事態を回避することが可能となる。
【００４３】
また、第１捕捉部１３０の上流側に第２捕捉部１６０を配することにより、第２捕捉部１６０において粗粒子を捕捉し、第１捕捉部１３０においては汚染粒子（懸濁物質、植物残渣）のみを捕捉することができる。つまり、第１捕捉部１３０が捕捉する固形物は、粗粒子が取り除かれた状態となっている。かかる構成により、第１捕捉部１３０によって捕捉された固形物を回収した後に、放射性物質の吸着量が相対的に少ない粗粒子と、放射性物質の吸着量が相対的に多い汚染粒子との分離が仮に必要になった場合であっても、分離作業を行う必要がなく、それに要するコストや手間を削減することが可能となる。また、第１捕捉部１３０の周辺に粗粒子が蓄積して第１捕捉部１３０の機能を阻害するおそれもなくなる。
【００４４】
また、本実施形態において第２捕捉部１６０は、河川１０の川幅全幅に亘って設けられる（図１、図２参照）。これにより、河川１０を流れる粗粒子を確実に捕捉することが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態において第２捕捉部１６０は、河川１０における水の流れと直交する面から予め定められた角度傾けて設けられるとよい。河川１０における水の流れと直交するように設置した場合と第２捕捉部１６０の深さ（図１、図２中、Ｚ軸方向の長さ）が等しいとすると、第２捕捉部１６０を傾けて設置することにより、直交するように設置した場合と比較して第２捕捉部１６０による捕捉面積を拡大することができ、大量の固形物が到来したとしても目詰まりせず、粗粒子を捕捉し続けることが可能となる。
【００４６】
水位検出部１７０は、堰止構造体１１０の上流側の水位を検出する。
【００４７】
制御部１８０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して汚染粒子捕捉装置１００全体を管理および制御する。本実施形態において、制御部１８０は、水位検出部１７０が検出した水位に基づいて、散気部１５０のブロワ１５２を駆動制御する。
【００４８】
具体的に説明すると、制御部１８０は、水位検出部１７０によって検出された水位が第１捕捉部１３０の本体部１３２の上面以上（例えば、複数の本体部１３２のうちいずれか１の上面以上）となった場合に、ブロワ１５２を駆動する。かかる構成により、消費電力を最小限に抑えつつ、散気部１５０による散気によって本体部１３２から効率よく汚染粒子を脱離させることができる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態にかかる汚染粒子捕捉装置１００によれば、汚染された懸濁物質や汚染された植物残渣等の、河川を流れる汚染粒子を効率よく捕捉することができる。これにより、堰止構造体１１０から送出される水は、汚染粒子が除去された状態となり、河川１０から海への汚染粒子の流出を防止することが可能となる。
【００５０】
なお、第１捕捉部１３０によって捕捉された汚染粒子は、堰止構造体１１０の上流側に滞留することになるため、予め定められた量の汚染粒子が滞留したら、不図示の浚渫装置で河川１０から汚染粒子を浚渫し、適切な処理（例えば、さらなる濃縮）を施し、適切な場所に保管するとよい。
【００５１】
また、堰止構造体１１０の上流側の川底に、予め窪みを形成しておくと、浚渫が容易となる。なお、この場合、窪みを川岸の近傍に形成することで、浚渫をより容易とすることができる。
【００５２】
（第１の実施形態の変形例）
図５は、第１の実施形態の変形例にかかる汚染粒子捕捉装置１００を説明するための図である。本実施形態の図５では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図５中、水の流れを白抜き矢印で示す。
【００５３】
図５に示すように、第１の実施形態の変形例において第２捕捉部１６０は、本体部１３２の孔よりも大きい孔（例えば、１ｃｍ〜１０ｃｍ）を複数有した、例えば、平坦な形状の網で構成され、略水平方向に延在して、第１捕捉部１３０および堰止構造体１１０の鉛直上方（図５中Ｚ軸方向）に設置される。つまり、第２捕捉部１６０の上流側端部１６０ａの位置は、第１捕捉部１３０よりも上流側であり、下流側端部１６０ｂは、堰止構造体１１０の上方であり、第２捕捉部１６０が堰止構造体１１０および第１捕捉部１３０を覆うように設置される。
【００５４】
このように第２捕捉部１６０を設置する構成により、第２捕捉部１６０の一部が目詰まりしたとしても、目詰まりした箇所の下流側で粗粒子を捕捉することができるため、第２捕捉部１６０の目詰まりのリスクを低減することが可能となる。これにより、メンテナンスに要するコストを低減することができる。
【００５５】
（実施例）
本願発明者らは、本体部１３２として目開き３５μｍ、面積０．１ｍ２のプランクトンネットを用い、堰止構造体１１０による水位差と第１捕捉部１３０を通過する水の流量について検討した。その結果、清水を用いたところ、水位差（圧力損失）が８ｍｍであるとき、第１捕捉部１３０を通過する水の流量は、０．５５Ｌ／ｓｅｃ（第１捕捉部１３０の本体部１３２の面を通過する水の流速は、０．５ｃｍ／ｓｅｃ）であることが分った。
【００５６】
また、土壌懸濁液を用い、清水と実質的に等しい流速で第１捕捉部１３０を通過させたところ、圧力損失は上がるものの、６０％〜８５％の懸濁物質除去率を得ることができることが確認できた。
【００５７】
つまり、堰止構造体１１０によって、例えば８０ｃｍの水位差が得られれば、清水では最大５０ｃｍ／ｓｅｃの流速となる可能性があり、本体部１３２の表面積／設置箇所の容積＝５と仮定すると、堰止構造体１１０によって１ｍ３の水が堰き止められている場合、第１捕捉部１３０を通過する清水の流量は２．５ｍ３／ｓｅｃ（０．５ｍ／ｓｅｃ×５）となる。したがって、汚染粒子捕捉装置１００によって、滞留時間１秒以下といった高速処理も可能である。また、捕捉された汚染粒子によって流量が１／１０となっても、数秒の滞留時間での処理が可能であることが分った。
【００５８】
（第２の実施形態：汚染粒子捕捉装置２００）
図６は、第２の実施形態にかかる汚染粒子捕捉装置２００を上面から見た図であり、図７は、図６のＶＩ−ＶＩ線のＹＺ断面図である。本実施形態の図６、図７では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図６、図７中、水の流れを白抜き矢印で、信号の流れを破線の矢印で示す。
【００５９】
図６、図７に示すように、汚染粒子捕捉装置２００は、水とともに河川１０を流れる汚染粒子を捕捉する装置であり、堰止構造体１１０と、捕捉ユニット２１０と、水位検出部１７０と、制御部１８０とを含んで構成される。なお、第１の実施形態で説明した構成要素と実質的に機能が等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
捕捉ユニット２１０は、支持機構２２０と、第１捕捉部２３０と、散気部１５０と、第２捕捉部２６０とを含んで構成される。支持機構２２０は、中央に切り欠きが形成された平板形状の部材であり、第１捕捉部２３０、第２捕捉部２６０を支持する。支持機構２２０には、浮き２２２が設けられており、支持機構２２０は、浮き２２２によって水面に配され、第１捕捉部２３０、第２捕捉部２６０が水中に維持されるように支持する。また、散気部１５０を構成する散気管１５６は、第２捕捉部２６０によって支持される。したがって、第２捕捉部２６０に支持された散気管１５６も水中に維持されることとなる。
【００６１】
図８は、第２の実施形態にかかる第１捕捉部２３０の斜視図である。なお、図８中、理解を容易にするために、第２捕捉部２６０の図示を省略する。図８に示すように、第１捕捉部２３０は、フィルタ部２４０と、集水管２５０とを含んで構成される本体部２３２と、集水管２５０の下流側に形成された開口部２３４とを含んで構成され、固定機構２３６によって支持機構２２０に固定される。
【００６２】
フィルタ部２４０は、複数の孔が形成された袋形状であり、鉛直方向（図８中Ｚ軸方向）に向かって延伸した機能部２４２と、機能部２４２の下方側に形成された流通口２４４とを含んで構成される。なお、本実施形態にかかる捕捉ユニット２１０は、複数（ここでは、図８に示すように３６個）のフィルタ部２４０を備える構成について説明するが、フィルタ部２４０の数は、河川１０の大きさや流速等に応じて任意に決定することができ、１つであってもよい。
【００６３】
機能部２４２は、例えば、上述したフィルタユニット１４０と、閉塞部１４４と、接続部材１４６とを含んで構成される。なお、機能部２４２（捕捉部１４２ａ）に形成された孔の径（または目開き、目合い）は、汚染粒子の多くが通過不可能、もしくは、通過困難な大きさである。具体的に説明すると、機能部２４２に形成された孔の径は、目的とする捕捉対象（例えば、懸濁物質と植物残渣の両方の捕捉を目的とするか植物残渣のみの捕捉を目的とするか）に応じて決定され、例えば、０．０２ｍｍ〜２ｍｍのうち予め定められた大きさである。
【００６４】
本実施形態において、閉塞部１４４は、中空の有底筒形状の管で構成され、閉塞部１４４が水面の位置に配されるように、固定機構２３６によって支持機構２２０に固定される。かかる構成により、フィルタユニット１４０が、閉塞部１４４の浮力によって、鉛直方向に支持されることとなるため、汚染粒子を捕捉する機能を有するフィルタユニット１４０の形状を維持することができ、河川１０を流れる水によってフィルタユニット１４０が変形してしまう事態を回避することが可能となる。
【００６５】
機能部２４２の下方側に形成された流通口２４４には、集水管２５０が接続される。集水管２５０は、流通口２４４に接続された流通管２５２と、流通管２５２同士を連通させ、流通管２５２を通じて回収された水を受け入れる回収管２５４と、回収管２５４から延伸した延伸管２５６とを含んで構成される。
【００６６】
そして、集水管２５０を構成する管のうち、最も下流側に配される延伸管２５６の下流側端部に開口部２３４が形成されることとなる。
【００６７】
つまり、面止部１１２に堰き止められた水は、機能部２４２の外面において汚染粒子が捕捉され、機能部２４２によってろ過された水は、機能部２４２内を通って、流通口２４４から流通管２５２へ流れ込む。そして、流通管２５２に流れ込んだ水は、回収管２５４、延伸管２５６、延伸管２５６に形成された開口部２３４を通じて、通過孔１１４へ流れ込むこととなる。したがって、水は、ほぼ全量が機能部２４２の外面を通過することとなるため、機能部２４２は、孔の径以上の大きさの汚染粒子をほぼ完全に捕捉することができる。
【００６８】
なお、本実施形態において、延伸管２５６は、可撓性を有するフレキシブル管で構成される。かかる構成により、水位変動や水流等によって捕捉ユニット２１０が移動したとしても、捕捉ユニット２１０と通過孔１１４とを安定して接続することが可能となる。
【００６９】
図６、図７に戻って説明すると、本実施形態においても、散気部１５０は、ブロワ１５２と、送出管１５４と、散気管１５６とを含んで構成される。散気管１５６は、フィルタ部２４０に対応する位置に設けられ、散気部１５０は、制御部１８０の制御指令に応じて、フィルタ部２４０の機能部２４２の外面を気泡で洗浄する。
【００７０】
散気部１５０がフィルタ部２４０の外面を気泡で洗浄する構成により、機能部２４２の外面において捕捉された汚染粒子を機能部２４２から脱離させることができる。これにより、汚染粒子による機能部２４２の目詰まりを抑制することができ、機能部２４２が目詰まりすることで通過孔１１４を通じた水の流れが停滞してしまう事態を回避することが可能となる。
【００７１】
第２捕捉部２６０は、例えば、金網で構成され、図７に示すように、本体部２３２を囲繞するように支持機構２２０に支持される。第２捕捉部２６０は、機能部２４２の孔よりも大きい孔を複数有し、汚染粒子を通過させるとともに、汚染粒子より大きい物質を捕捉する。ここで、第２捕捉部２６０に形成された孔の径（または目開き）は、例えば、１ｃｍ〜１０ｃｍのうち、河川１０の状態により予め定められた大きさである。
【００７２】
第２捕捉部２６０が本体部２３２を囲繞するように支持機構２２０に支持されるため、河川１０を流れる水は、まず、第２捕捉部２６０を通過し、その後、本体部２３２のフィルタ部２４０、集水管２５０を通過し、開口部２３４を通じて通過孔１１４に流れ込むこととなる。つまり、第２捕捉部２６０は、河川１０における本体部２３２（第１捕捉部２３０）の上流側に設けられることとなる。
【００７３】
第２捕捉部２６０を備える構成により、水とともに河川１０を流れる固形物のうち、懸濁物質や植物残渣よりも粒径の大きい粗粒子を捕捉することができる。これにより、本体部２３２へ粗粒子が流入するのを阻止し、粗粒子によって本体部２３２のフィルタ部２４０が破損して、破損箇所から汚染粒子がリークしてしまう事態を回避することが可能となる。
【００７４】
また、第２捕捉部２６０を、金網等の高い剛性を有する材料で構成することにより、散気管１５６を支持することができる。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態にかかる汚染粒子捕捉装置２００によれば、汚染された懸濁物質や汚染された植物残渣等の、河川を流れる汚染粒子を効率よく捕捉することができる。これにより、堰止構造体１１０から送出される水は、汚染粒子が除去された状態となり、河川１０から海への汚染粒子の流出を防止することが可能となる。
【００７６】
なお、汚染粒子捕捉装置２００は、機能部２４２の鉛直方向の長さを長くするほど、同じ気泡量で、第１捕捉部２３０の機能部２４２の外面を広く洗浄できるため、堰止構造体１１０の上流側の水深が深くとれる場所に設置するとよい。また、既存の堰堤やダムを堰止構造体１１０として利用することもできる。なお、堰止構造体１１０の上流側の水深が深くとれる場所に設置する場合、堰止構造体１１０の上流側の水量が大きくなるため、粗粒子は、捕捉ユニット２１０に到達する前に川底に沈殿すると考えられる。
【００７７】
また、本実施形態にかかる汚染粒子捕捉装置２００の捕捉ユニット２１０は、機能部２４２が第２捕捉部２６０によって囲繞されることとなるため、川底への接触によって機能部２４２が破損する事態を回避することができる。
【００７８】
また、汚染粒子捕捉装置２００の捕捉ユニット２１０は、工場で製作できるため、汚染粒子捕捉装置１００と比較して、汚染粒子捕捉装置２００の設置工事を容易にすることができる。
【００７９】
また、本実施形態において、制御部１８０は、水位検出部１７０によって検出された水位が第１捕捉部２３０の本体部２３２における予め定められた位置（例えば、機能部２４２の鉛直方向における中央の高さ）以上となった場合に、ブロワ１５２を駆動する。かかる構成により、消費電力を最小限に抑えつつ、散気部１５０による散気によって本体部１３２から効率よく汚染粒子を脱離させることができる。
【００８０】
（第２の実施形態の変形例）
第２の実施形態の変形例にかかる汚染粒子捕捉装置２００は、堰止構造体１１０と、捕捉ユニット３１０と、水位検出部１７０と、制御部１８０とを含んで構成される。また、捕捉ユニット３１０は、支持機構３２０と、第１捕捉部３３０と、散気部１５０と、第２捕捉部２６０とを含んで構成される。なお、第２の実施形態で説明した構成要素と実質的に機能が等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、ここでは、構成の異なる支持機構３２０、および、第１捕捉部３３０について詳述する。
【００８１】
図９は、第２の実施形態の変形例にかかる汚染粒子捕捉装置２００の第１捕捉部３３０を説明するための図であり、図９（ａ）は第１捕捉部３３０を上面から見た図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＩＸ（ｂ）−ＩＸ（ｂ）線のＸＺ断面図である。本実施形態の図９では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。なお、図９中、理解を容易にするために、第２捕捉部２６０の図示を省略する。
【００８２】
図９に示すように、第１捕捉部３３０は、フィルタ部３４０と、集水管３５０とを含んで構成される本体部３３２と、集水管３５０の下流側に形成された開口部３３４とを含んで構成され、支持機構３２０に固定される。
【００８３】
フィルタ部３４０は、機能部３４２と、支持管３４６とを含んで構成される。機能部３４２は、複数の孔が形成された袋形状であり、鉛直方向（図９中Ｚ軸方向）に向かって延伸した捕捉部３４２ａと、捕捉部３４２ａ内部に設けられた支持部３４２ｂとを含んで構成される。
【００８４】
支持部３４２ｂは、捕捉部３４２ａに形成された孔より径が大きい孔が形成された剛性の大きい、例えば、プラスチックで形成された管であり、支持部３４２ｂの下端に開口３４２ｃが形成される。また、支持部３４２ｂは鉛直方向に延伸するように配される。支持部３４２ｂを捕捉部３４２ａ内に配することで、捕捉部３４２ａの内側の水が支持管３４６を経て集水管３５０内に流入することによって形成される負圧で、支持部３４２ｂを囲繞する捕捉部３４２ａが密着してしまう事態を回避することがきる。
【００８５】
支持管３４６は、例えば、プラスチックで形成された管であり、捕捉部３４２ａの内側に配される。詳細に説明すると、支持管３４６ａには、開口が形成されており、当該開口は、支持部３４２ｂに形成された開口３４２ｃに接続される。支持管３４６ｂは、支持管３４６ａに接続され、開口３４２ｃから受入した水が流通する。また、支持管３４６ｂの下端には、流通口３４４が形成されており、当該流通口３４４は、集水管３５０を構成する流通管３５２に接続される。
【００８６】
また、支持管３４６ｃは、支持管３４６ｂ同士を接続する管であり、内部には、空気が溜まるように構成される。
【００８７】
集水管３５０は、流通口３４４に接続された流通管３５２と、流通管３５２同士を連通させ、流通管３５２を通じて回収された水を受け入れる回収管３５４と、回収管３５４から延伸した延伸管３５６とを含んで構成される。
【００８８】
そして、集水管３５０を構成する管のうち、最も下流側に配される延伸管３５６の下流側端部に開口部３３４が形成されることとなる。
【００８９】
続いて、第１捕捉部３３０の製造方法について説明すると、まず、支持部３４２ｂと、支持管３４６とを組み立て、その上から捕捉部３４２ａを被せる。なお、捕捉部３４２ａは、例えば、シート形状の網を長方形に切断し、１回折り返して２方向の縁を縫う、もしくは、接着して縫い代を形成して、袋形状とするとよい。
【００９０】
そして、捕捉部３４２ａの下部を支持管３４６ｂの、支持管３４６ａとの接続部よりも下部と密着させるように固定し、捕捉部３４２ａからの水のリーク、または、捕捉部３４２ａ内への水のリークを防止する。続いて、支持管３４６ｂを集水管３５０の流通管３５２に接続する。
【００９１】
このように第１捕捉部３３０を製造する構成により、フィルタ部３４０を作成する作業の手間が大幅に削減できる。
【００９２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９３】
例えば、上述した第１の実施形態において、一端が閉塞部１４４によって閉塞された本体部１３２について説明したが、本体部１３２は、その外面１３２ａで汚染粒子を捕捉し、本体部１３２によってろ過された水を通過孔１１４へ流し出すことができれば形状に限定はない。例えば、第１捕捉部１３０は、両端部に２つの開口部１３４を有する筒形状の本体部で構成され、一方の開口部１３４を１の通過孔１１４に接続し、他方の開口部１３４を他の通過孔１１４に接続してもよい。この場合、本体部１３２は、略Ｕ字形状となる。
【００９４】
また、上述した第１の実施形態において、フィルタユニット１４０の閉塞部１４４が水中に位置する場合を例に挙げて説明したが、少なくとも閉塞部１４４より下方に捕捉部１４２ａが配されればよく、閉塞部１４４は、水面上に位置してもよい。
【００９５】
また、上述した第１の実施形態において、通過孔１１４と第１捕捉部１３０との組み合わせが、鉛直方向に１つのみ形成される汚染粒子捕捉装置１００について説明した。しかし、通過孔１１４と第１捕捉部１３０との組み合わせの数や配置に限定はなく、通過孔１１４と第１捕捉部１３０との組み合わせが、鉛直方向に２つ以上形成されるとしてもよい。
【００９６】
また、上述した第１の実施形態において、第２捕捉部１６０が平坦な形状である場合について説明したが、網であれば、湾曲していても屈曲していてもよい。
【００９７】
また、上述した第１の実施形態において、汚染粒子捕捉装置１００は第２捕捉部１６０を１つ備える構成について説明したが、第２捕捉部１６０を複数備えてもよい。この場合、各第２捕捉部１６０の孔の径を異にしておき、河川１０の上流側から下流側になるにしたがって、孔の径が小さい第２捕捉部１６０を配するとよい。
【００９８】
また、上述した第１の実施形態において、堰止構造体１１０が、河川１０の川幅全幅に亘って設置される構成について説明した。しかし、堰止構造体１１０の面止部１１２は、河川１０における水の流れを少なくとも一部堰き止めることができればよく、堰止構造体１１０は河川１０の川幅の一部に設置されるとしてもよい。
【００９９】
また、上述した汚染粒子捕捉装置１００においては、どの通過孔１１４に接続された第１捕捉部１３０が破損したか否かを、堰止構造体１１０の下流側から目視することで検出することができる。つまり、第１捕捉部１３０が破損すると、当該破損した第１捕捉部１３０に接続された通過孔１１４から流出する水が濁ることとなるため、容易に第１捕捉部１３０の破損を検出することができる。破損を検出した場合には、第１捕捉部１３０を交換するとよい。
【０１００】
また、例えば、河川１０の状態（川底の石、木片等）によって本体部１３２、２３２が破損するおそれがある場合、川底にシート、魚網、金網等、本体部１３２、２３２を破損から保護するための保護材を敷設してもよい。
【０１０１】
また、汚染粒子捕捉装置１００、２００は、隣り合う本体部１３２、２３２同士、または、機能部２４２、３４２同士の間隙を維持するための機構を備えるとしてもよい。
【０１０２】
また、本体部１３２の、水の流れ方向の長さ（図１、図２Ｙ軸方向）に限定はないが、長ければ長いほど、表面積（ろ過面積）を稼ぐことができるため、例えば、１０ｍ程度が好ましい。
【０１０３】
また、上述した第２の実施形態の変形例において、汚染粒子捕捉装置２００が支持機構３２０を備える構成について説明したが、集水管３５０の強度が十分であれば、支持機構３２０を省略してもよい。
【０１０４】
また、上述した実施形態において、水位検出部１７０によって検出された水位が第１捕捉部１３０、２３０、３３０の本体部１３２、２３２、３３２における予め定められた位置以上となった場合に、散気部１５０を駆動する機能を遂行する制御部をソフトウエアで構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、かかる機能を遂行する制御部をハードウエア、例えば、リレー回路で構成してもよい。
【０１０５】
また、上述した実施形態において、汚染粒子捕捉装置１００、２００を河川１０に設置する場合を例に挙げて説明したが、設置箇所は河川１０に限定されず、例えば、住宅の除染で生じた排水が流通する排水路や農業用水路等の水路に設置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、河川や水路を流れる、汚染物質が付着した粒子を捕捉する汚染粒子捕捉装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１００、２００  汚染粒子捕捉装置
１１０  堰止構造体
１１２  面止部
１１４  通過孔
１３０、２３０、３３０  第１捕捉部
１３２、２３２、３３２  本体部
１３２ａ  外面
１３４、２３４、３３４  開口部
１５０  散気部
１６０、２６０  第２捕捉部
１７０  水位検出部
１８０  制御部
２４０  フィルタ部
２４２、３４２  機能部
２４４、３４４  流通口
２５０、３５０  集水管
【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】
2015074919.tif 000010
【図８】
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【図９】
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