(57)【要約】【課題】自然の生態系をそのまま取り入れた環境空間を提供するという、ビオトープの理念に反することがなく、自然景観を損ない難く、ビオトープの貯留部の水を清浄な状態に保つことができ、構造が簡単で、製造コストの低廉な水循環型ビオトープを提供する。【解決手段】観察池１ａと雑木林１ｂとからなるビオトープ本体１と、観察池１ａの水を浄化するための水質浄化部２とが備えられている。観察池１ａの水はポンプ３によって水質浄化部２に通水可能とされている。観察池１ａには放水路１０が接続されており、観察池１ａのオーバーフロー水を図示しない下水路に放流可能とされている。水質浄化部２は水耕植物６の生育の場所となる生育苗床２ａが設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工の池や人工の川等の貯水部を有し、植物や昆虫等の生物が持続して生息できる生態系が確保されたビオトープ本体と、該貯水部に水を供給するための水源と、該貯水部の水を浄化するための浄化手段と、該貯水部の水を該浄化手段との間で循環させるための循環手段と、該水源からの該水の供給によってオーバーフローした余水を外部へ排水するための放流路とを備えた水循環型ビオトープにおいて、
前記浄化手段は、水耕植物を生育するための場所を提供する生育苗床と、該生育苗床に張られた水である苗床水と、該苗床水に根の部分を水没させた水耕植物とからなり、該生育苗床には前記貯水部の水を該苗床水として取り入れるための取水口と、該苗床水を該貯水部に戻すための出水口とが設けられていることを特徴とする水循環型ビオトープ。
【請求項２】
浄化手段の生育苗床には、水耕植物が支持したり固定したりすることなく置かれており、該水耕植物の根の実質的部分は該生育苗床の底まで完全に達するようにされていることを特徴とする請求項１記載の水循環型ビオトープ。
【請求項３】
生育苗床には、取水口から出水口に向かって勾配が設けられた細長い水路が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の水循環型ビオトープ。
【請求項４】
水路はつづら折状とされていることを特徴とする請求項３記載の水循環型ビオトープ。
【請求項５】
水源から供給される水は、生活排水、浄化槽排水、プールからの排水、雨水等、通常そのまま排水される水であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１記載の水循環型ビオトープ。
【請求項６】
学校の校庭に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の水循環型ビオトープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビオトープ本体に備えられた貯水部の水を浄化手段との間で循環させながら浄化を行う水循環型ビオトープに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の驚異的な経済の発展は、人間に対する物質的欲求を満足させた反面、自然破壊を進行させる結果となり、人間が心豊かに生活するために必要な自然との共存や、自然の保護などに関心がもたれるようになってきた。しかし、野生の生態系を観察できる自然環境は都市開発等によって激減しており、実際に自然に触れる機会は極めて少なくなってきている。
【０００３】
こうした社会背景下、最近「ビオトープ」なる概念が提唱されてきている。ビオトープとは、野生生物が持続して生息できる生態系の確立した、まとまりのある環境空間を意味する。そして、かかる見地から、身近な動植物の生息空間の創出や都市環境の改善等を目的として、いわゆるビオトープの創出へのニーズが増大している。
【０００４】
ビオトープは通常、生物にとってきわめて重要な水を蓄える貯水部を備えている。しかし、貯水部の水をそのままの状態で放置した場合、アオコなどの藻が繁殖し、溶存酸素濃度の低下によって生物が生存できない状態となってしまう。このため、水源から貯水部に水を供給し続け、絶えず水を入れ替えてしまうことによって水質の悪化を防ぐことも考えられる。しかし、このためには水の使用量が膨大となり、水源の確保が困難であり、水道料等の経費も多くかかってしまう。
【０００５】
こうした問題を解決するために、ビオトープに近接して活性汚泥法等の微生物処理による浄化装置を設け、この浄化装置とビオトープとの間で水を循環させる水循環型ビオトープも提案されている。例えば特許文献１では、ビオトープに近接して暴気式等の浄化槽を設け、ビオトープにおける水の浄化を図っている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来の水循環型ビオトープでは、ビオトープに近接して浄化槽等の人工的な浄化装置を設けることとなり、自然の生態系をそのまま取り入れた環境空間を提供するという、ビオトープの理念に反することとなる。
【０００８】
また、ビオトープに近接する浄化装置は人工的な外観をしているため、ビオトープの自然景観を損ないやすい。
【０００９】
さらに、微生物処理による浄化装置では、ＢＯＤやＣＯＤなどの数値は下がるものの、窒素やリンなどの栄養塩類を充分に除去することは困難である。このため、ビオトープの貯水部の水が富栄養化し、アオコ等の植物プランクトンが異常に発生したりする。さらには、こうして異常発生した植物プランクトンは死んで腐敗分解し、その分解産物によって植物プランクトンが増殖するという、悪循環が繰り返されることとなる。
【００１０】
また、微生物処理の浄化装置は構造が複雑で、製造コストが高いという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、自然の生態系をそのまま取り入れた環境空間を提供するという、ビオトープの理念に反することがなく、自然景観を損ない難く、ビオトープの貯留部の水を清浄な状態に保つことができ、構造が簡単で、製造コストの低廉な水循環型ビオトープを提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の水循環型ビオトープは、人工の池や人工の川等の貯水部を有し、植物や昆虫等の生物が持続して生息できる生態系が確保されたビオトープ本体と、該貯水部に水を供給するための水源と、該貯水部の水を浄化するための浄化手段と、該貯水部の水を該浄化手段との間で循環させるための循環手段と、該水源からの該水の供給によってオーバーフローした余水を外部へ排水するための放流路とを備えた水循環型ビオトープにおいて、前記浄化手段は、水耕植物を生育するための場所を提供する生育苗床と、該生育苗床張られた水である苗床水と、該苗床水に根の部分を水没させた水耕植物とからなり、該生育苗床には前記貯水部の水を該苗床水として取り入れるための取水口と、該苗床水を該貯水部に戻すための出水口とが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の水循環型ビオトープでは、ビオトープの貯水部の水を浄化するための浄化手段の生育苗床に水耕植物が生育されている。このため、浄化手段自体が自然の生態系に準じた外観を呈することとなり、自然の生態系をそのまま取り入れた環境空間を提供するという、ビオトープの理念に合致する。また、ビオトープ本体の自然景観を損なうこともない。
【００１４】
ここで水耕植物とは、根の部分を水没させた状態で生育することができる植物をいい、例えば、クレソン、川セリ、クウシンサイ、ハッカ、スペアミント、ミツバ、イネ、サトイモ、ヤチガシラ、クワイ、オオクロクワイ、サジオモダカ、レモンバーム、トマト、キュウリ、ナス、ネギ、セロリ、シュンギク、レタス、キョウナ、ターサイ、パクチョイ、コウサイタイ、ダイズなどが挙げられる。
【００１５】
また、水耕植物は、生育苗床に張られた水である苗床水により根の部分が水没した状態で生育することとなるため、水耕植物の根やその周りは、プランクトンが生息し易い環境となり、小魚や水生昆虫の生息場所ともなる。さらに、生育苗床の底には、貝類や甲殻類等に適した環境となる。また、水耕植物の水上部分においても、クモ類、蝶やトンボ等の昆虫類の生息場所が提供される。こうして水中や水上において様々な生物が繁殖することとなり、こうした生物を捕食する鳥等もやってくることとなる。このため、苗床水中の汚濁原因物質はプランクトンによって吸収され、様々な食物連鎖を繰り返しながら、鳥類等のより高位の捕食者によって持ち去られることとなる。
【００１６】
また、窒素やリンは水耕植物の養分としても取り込まれるため、苗床水中の窒素やリンが低減化される。こうして成長した水耕植物は、単に刈り取って焼却処分とすることもできるし、水耕植物が野菜やハーブの場合には、収穫してこれらを食料等に利用することもできる。さらには、生育苗床の底に沈殿した泥土や水耕植物の根は、取り出して堆肥化することにより、再利用することもできる。
【００１７】
以上のように、取水口より取り入れられた貯留部の水の中の汚濁物質は、生育苗床において分解除去されたり、捕食や収穫によって持ち去られたりして減少し、出水口からは浄化された水が貯留部に戻されることとなる。
【００１８】
また、浄化手段は暴気槽を設けるなどの複雑な装置を必要としないため、構造が簡単でり、従来の水循環型ビオトープよりも製造コストの低廉化が可能である。
【００１９】
浄化手段の生育苗床の水耕植物は、支持したり固定したりすることなく置かれており、水耕植物の根の実質的部分は生育苗床の底まで完全に達するようにされていても良いし、通常の水耕栽培のように、水耕植物が支持されたり固定したりして置かれ、根が水中に浮かんだ状態とされていてもよい。水耕植物が前者の状況にあれば、水耕植物を留めておくための治具が不要となり、水耕植物の根が生育苗床の底に溜まった泥土中の養分も吸収しやすくなるため、好適である。
【００２０】
また、生育苗床には、取水口から出水口に向かって勾配が設けられた細長い水路が形成されていることが好ましい。こうであれば、取水口から取り入れられた貯留部の水は、細長い水路を自動的に滞ることなく流れ、水耕植物によって浄化された後、取水口から流されることとなるため、苗床水を効果的に浄化することができる。
【００２１】
この場合において、水路はつづら折状とされていることが好ましい。こうであれば、狭い面積において取水口から出水口までの距離を長くすることができるため、水の浄化を狭い面積で効率的に行うことができる。
【００２２】
水源から供給される水は、生活排水、浄化槽排水、プールからの排水、雨水等、通常そのまま排水される水とすることができる。こうであれば、従来そのまま排水されていた生活廃水等の浄化が浄化手段によってなされることとなり、水の有効利用が図られ、水循環型ビオトープの運転コストも低廉となる。
【００２３】
本発明の水循環型ビオトープは、学校の校庭、工場の緑化帯、公園、遊園地、病院の敷地内等に設けることができる。学校の校庭に設ければ、自然観察や環境学習用の教材として利用することができる。また、校舎、手洗い場、トイレ等から排出される排水を有効利用することもでき、水の有効利用について学習することもできる。さらに、設置場所を比較的容易に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本考案を具体化した実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
（実施形態１）
実施形態１の水循環型ビオトープは、学校の敷地内に設置されるものであり、図１に示すように、観察池１ａと雑木林１ｂとからなるビオトープ本体１と、観察池１ａの水を浄化するための水質浄化部２とが備えられている。
【００２６】
観察池１ａの近くには、観察池１ａの水を汲み上げるためのポンプ３が設けられており、ポンプ３は水質浄化部２に接続された水路４へ通水可能とされている。また観察池１ａには放水路１０が接続されており、観察池１ａのオーバーフロー水を図示しない下水路に放流可能とされている。
【００２７】
水質浄化部２はコンクリート製のプール形状とされており、図２にも示すように、生育苗床２ａと沈砂枡２ｂとが設けられている。沈砂枡２ｂには水路４に接続された取水口２ｃと、雨水や足洗い場の水などを集水する水路５に接続された取水口２ｄとが設けられている。沈砂枡２ｂと生育苗床２ａとは取水口２ｅによって連通されており、生育苗床２ａにおける取水口２ｅと反対側の一端には出水口２ｆが設けられている。取水口２ｃ及び出水口２ｆには、図示しない仕切板が設けられており、仕切板の高さを調節することにより、生育苗床２ａの水位を調整することが可能とされている。生育苗床２ａの底は取水口２ｃ側から出水口２ｆ側に向かって１／１００〜４／１００程度の勾配が設けられている。出水口２ｆは、図２に示すように、水路５を介して観察池１ａに接続されている。
【００２８】
生育苗床２ａにはクレソン、川セリ、クウシンサイ、ハッカ、スペアミント、ミツバ等の水耕植物６が置かれており、水耕植物６の根の部分は生育苗床２ａの底に達しており、苗床水の流れによって流されないようにされている。
【００２９】
以上のように構成された実施形態１の水循環型ビオトープでは、図２に示す観察池１ａの水がポンプ３によって汲み上げられ、水路４を経由して取水口２ｃから沈砂枡２ｂに入る。さらに沈砂枡２ｂで砂が落とされた後、上澄みが取水口２ｅを介して生育苗床２ａに流される。こうして生育苗床２ａに入った苗床水は勾配によって自然流下し、出水口２ｆから水路５を経由して再び観察池１ａに戻される。
【００３０】
こうして、観察池１ａの水が水質浄化部２との間で循環されている間、水質浄化部２の生育苗床２ａでは、図３に示すように、水耕植物６が苗床中の窒素分やリン分等の養分を吸収して生育するため、苗床水中の窒素分やリン分等、富栄養化の原因となる汚濁成分が除去される。水耕植物が野菜やハーブの場合には、収穫してこれらを食料等に利用することもできる。こうした、水耕植物６の収穫による汚濁物質の除去作用の分担割合は、全体の約３０％と見積もられる。
【００３１】
実際に、水耕植物としてクレソン及びセリを混合して生育苗床２ａで生育し、苗床水を２４時間循環させた場合の、原水と処理水の水質を測定した結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
この表から分かるように、水質浄化部２によってＢＯＤやＣＯＤだけでなく、全リンや全窒素、ＳＳ等も除去可能であることが分かる。この結果から、水質浄化部２は２４時間の水循環で１ｍ2当たり２〜５ｍ3の処理能力があるとことが分かった。
【００３４】
また、この結果から、観察池１ａの水面積が２０〜３０ｍ2であって、貯水量が１０ｍ3程度であった場合において、水質浄化部２に必要とされる面積は３〜４ｍ2となり、観察池１ａの面積に対して水質浄化部２の面積は比較的小さくてすむことが分かった。
【００３５】
さらに、生育苗床２ａの底に沈殿した泥土や水耕植物６の根は、取り出して堆肥化することにより、再利用することもできる。こうした堆肥化による汚濁物質の除去作用の分担割合は、全体の約４５％と見積もられる。
【００３６】
また、水耕植物６の根やその周りは、プランクトンが生息し、小魚や水生昆虫の生息場所ともなる。また、生育苗床の底には、貝類や甲殻類等に適した環境となる。さらに水耕植物の水上部分においても、クモ類、蝶やトンボ等の昆虫類の生息場所が提供される。こうして水中や水上において様々な生物が繁殖することとなり、こうした生物を捕食する鳥等もやってくることとなる。このため、苗床水中の汚濁原因物質はプランクトンによって吸収され、様々な食物連鎖を繰り返しながら、鳥類等のより高位の捕食者によって持ち去られることとなる。こうした、食物連鎖による汚濁物質の除去作用の分担割合は、全体の約２５％と見積もられる。
【００３７】
この水循環型ビオトープでは、水質浄化部２に水耕植物が生育されいるため、自然の生態系が形成されているビオトープ部１との違和感がなく、自然景観を損なうこともない。
【００３８】
また、水質浄化部２の構造が極めて簡単であるため、全体としての建設コストも低廉となる。
【００３９】
さらには、この水循環型ビオトープでは、ポンプ３の駆動に僅かなエネルギーを要するだけであり、維持経費が極めて低廉となる。
【００４０】
また、手洗い場の水や建物の屋上に降った雨が集められ、取水口２ｄから水質浄化部２に流れ込み、補給水として利用されため、本来捨てられていた水を資源として有効に利用することができる。
【００４１】
（実施形態２）
実施形態２の水循環型ビオトープは、図４に示すように、生育苗床２ａにつづら折状の水路７が設けられている。水路７の幅は３０〜６０ｃｍ程度とされており、水路７の底は、取水口２ｃ側から出水口２ｆ側に向かって１／１００〜４／１００程度の勾配が設けられている。他の構成は実施形態１の水循環型ビオトープと同様であり、同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
この水循環型ビオトープでは、水路７がつづら折状とされているため、取水口２ｅから出水口２ｆまでの距離を長くなり、狭い面積を有効に利用した浄化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、学校や公共施設等において、ビオトープの理念に反することがなく、自然景観を損ない難く、ビオトープの貯留部の水を清浄な状態に保つことができ、製造コストの低廉なビオトープが必要とされる場合に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態１の水循環型ビオトープの斜視図である。
【図２】実施形態１の水循環型ビオトープの断面模式図である。
【図３】水質浄化部における水質浄化の仕組みを表す模式図である。
【図４】実施形態２の水循環型ビオトープにおける水浄化部の平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…ビオトープ本体
２…浄化手段（水質浄化部）
３…循環手段（ポンプ）
１０…放水路
１ａ…貯水部（観察池）
６…水耕植物
２ａ…生育苗床
２ｃ、２ｄ、２ｅ…取水口
２ｆ…出水口
７…水路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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