(57)【要約】【課題】湖沼、調整池、公園の池、噴水池、堀、釣り堀、養殖池、自然池、河川、用水路等、汚染水や汚泥の性質等が多様な各地の湖沼等に対して、極めて効率的に水質を浄化することを可能にする水質浄化システムを提供する。【解決手段】湖沼等の表層水と底層水を循環させる循環手段と、当該湖沼水等の水質及び／又は汚泥に応じて当該湖沼水等に水質浄化能力を有する微生物を供給する微生物供給手段と、を備える水質浄化システムを構成することにより、上記課題を解決した。この水質浄化システムは、水質分析手段、微生物制御手段、情報処理手段、循環制御手段、底層汚泥モニタリング手段、情報処理手段及び中央情報管理装置、等をさらに備えるように構成できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湖沼等の表層水と底層水を循環させる循環手段と、当該湖沼水等の水質及び／又は汚泥に応じて当該湖沼水等に水質浄化能力を有する微生物を供給する微生物供給手段と、を備えることを特徴とする水質浄化システム。
【請求項２】
湖沼等の表層水と底層水を循環させる循環手段と、当該湖沼水等の水質及び／又は汚泥に応じて湖沼水等に水質浄化能力を有する微生物を供給する微生物供給手段と、当該湖沼水等の水質を定期的に又は連続的に測定する水質分析手段と、を備えることを特徴とする水質浄化システム。
【請求項３】
湖沼等の表層水と底層水を循環させる循環手段と、当該湖沼水等の水質及び／又は汚泥に応じて湖沼水等に水質浄化能力を有する微生物を供給する微生物供給手段と、当該湖沼水等の水質を定期的に又は連続的に測定する水質分析手段と、当該水質分析手段で測定された水質データに基づいて水質浄化能力を有する微生物の種類とその投入量を選択する微生物制御手段と、を備えることを特徴とする水質浄化システム。
【請求項４】
湖沼等の表層水と底層水を循環させる循環手段と、当該湖沼水等の水質及び／又は汚泥に応じて湖沼水等に水質浄化能力を有する微生物を供給する微生物供給手段と、当該湖沼水等の水質を定期的に又は連続的に測定する水質分析手段と、当該水質分析手段で測定された水質データに基づいて水質浄化能力を有する微生物の種類とその投入量を選択する微生物制御手段と、前記水質分析手段で測定された水質データ及び当該水質データに基づいて投入された前記微生物の種類とその投入量を含む情報を管理する情報処理手段と、を備えることを特徴とする水質浄化システム。
【請求項５】
前記循環手段の循環能力を調整する循環制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水質浄化システム。
【請求項６】
湖沼等の底層汚泥の堆積量を測定する装置を使用し、当該装置で定期的又は連続的に汚泥の堆積量を記録及び／又は監視する底層汚泥モニタリング手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水質浄化システム。
【請求項７】
前記循環手段、微生物供給手段、水質分析手段、微生物制御手段、情報処理手段、循環制御手段及び底層汚泥モニタリング手段から得られる１又は２以上の情報を通信手段を介して集信して解析すると共に、
必要に応じて当該循環手段、微生物供給手段、水質分析手段、微生物制御手段、情報処理手段、循環制御手段及び底層汚泥モニタリング手段のいずれか１又は２以上に対し、前記解析された情報に基づく制御情報を通信手段を介して配信する、中央情報管理装置を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の水質浄化システム。
【請求項８】
前記中央情報管理装置が、複数の湖沼等に設定された水質浄化システムの管理を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の水質浄化システム。
【請求項９】
前記微生物が、水質浄化能力を有する微生物を含むバイオ又はバイオ製剤であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の水質浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湖沼、調整池、公園の池、噴水池、堀、釣り堀、養殖池、自然池、河川、用水路、等々の水質浄化システムに関し、更に詳しくは、それら湖沼等の水質状況に応じて水質浄化能力を有する微生物を供給することにより、湖沼等の水質浄化期間を格段に短縮できる水質浄化システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
湖沼、調整池、公園の池、噴水池、堀、釣り堀、養殖池、自然池、河川、用水路、等々（以下においては、特に断らない限り「湖沼等」という。また、湖沼等の水を「湖沼水等」という。）においては、浮遊性物質、その腐敗物、その変質物及びそれらの沈殿物等の浮遊物や汚泥により、水質の悪化が生じる。こうした水質悪化は、好気性微生物の繁殖を阻害し、藻類の異常増殖を発生させ、その嫌気性分解も起こって悪臭発生の原因ともなり易い。
【０００３】
湖沼等の水質を浄化する方法として、従来より各種の方法が適用されている。例えば、（１）湖沼等に沈殿した汚泥を除去すると共に、その汚泥の原因となる環境負荷を軽減するために酸素を含む水を流して好気性微生物や嫌気性微生物による汚泥分解作用を促進する方法、（２）湖沼水等を撹拌して湖沼等の底層部に酸素分の多い表層水を供給し、その酸素によって好気性微生物や嫌気性微生物の働きを活発にして水質浄化を行う方法、（３）水質浄化能力を持つ好気性微生物や嫌気性微生物を湖沼等に供給して水質浄化を行う方法、等が実施されている。
【０００４】
上記方法は、酸素を含む水を循環装置等で循環させて微生物による水質浄化作用を促進させる（１）及び（２）の方法と、湖沼等に積極的に水質浄化作用を持つ微生物を供給して水質浄化を行う（３）の方法に大別できる。
【０００５】
しかしながら、上述した（１）及び（２）の方法は、汚泥の除去と除去した汚泥の処理に莫大な費用がかかると共に、好気性微生物の作用で水質を浄化するのに長い期間が必要となるという難点がある。また、上述した（３）の方法は、汚染水や汚泥の性質等が各湖沼等で様々であり、それに最も効果のある好気性微生物や嫌気性微生物を選択し難く、その効果の判断に時間かかかり結果として水質浄化期間が長くなるという難点がある。
【０００６】
こうした問題に対するものとして各種の方法が報告されている。例えば、微生物保持担体の充填層に循環水を供給することにより水質を浄化する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。また、湖沼等の汚染水に適合した微生物を選択する設備を別途施工し、その選択結果をもとにして投入する微生物の種類を選択し、その微生物を湖沼等に投入して浄化する方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２７５８９３号公報（図１〜図３）
【特許文献２】
特開２００２−３３６８８１号公報（図１、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、微生物保持担体の充填層が固定されるため、汚染水や汚泥の性質等が各湖沼等で様々異なる場合に充分に対処できず、水質浄化にかなりの期間が必要となってしまう。また、上記特許文献２に記載の方法では、そのような設備の施工は多くの経費を要すると共に、環境要因が日々刻々変化する湖沼等の浄化を効率的に行うには未だ不十分であった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、湖沼、調整池、公園の池、噴水池、堀、釣り堀、養殖池、自然池、河川、用水路等、汚染水や汚泥の性質等が多様な各地の湖沼等に対して、極めて効率的に水質を浄化することを可能にする水質浄化システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の水質浄化システムは、湖沼等の表層水と底層水を循環させる循環手段と、当該湖沼水等の水質及び／又は汚泥に応じて当該湖沼水等に水質浄化能力を有する微生物を供給する微生物供給手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、湖沼等の表層水と底層水を循環させてその湖沼等に存在する好気性微生物や嫌気性微生物等の微生物による浄化作用を促進すると共に、日々刻々変化する湖沼等の状況に対応した水質浄化能力を有する微生物を供給するので、浄化対象となる個別の湖沼等に適合した水質浄化を行うことができ、従来に比べて極めて短期間に水質浄化を行うことができる。さらに、大規模な施工費用や処理費用がかからずコストメリットもあるので、規模の小さい各地の湖沼等に対しても適用し易い。
【００１２】
上記本発明の水質浄化システムにおいて、前記湖沼水等の水質を定期的に又は連続的に測定する水質分析手段を、さらに備えるように構成する。
【００１３】
この発明によれば、湖沼水等の水質が定期的に又は連続的に測定されるので、その測定結果に基づいた微生物が供給される。従って、湖沼等の状況に対応した水質浄化能力を有する微生物を分析結果に基づいて供給するので、浄化対象となる個別の湖沼等に適合した水質浄化を行うことができる。
【００１４】
上記本発明の水質浄化システムにおいて、前記水質分析手段で測定された水質データに基づいて水質浄化能力を有する微生物の種類とその投入量を選択する微生物制御手段を、さらに備えるように構成する。
【００１５】
この発明によれば、水質分析で測定された水質データに基づいた微生物の種類とその投入量が選択されるので、浄化対象となる個別の湖沼等に最も適合した効率的な水質浄化を行うことができる。
【００１６】
上記本発明の水質浄化システムにおいて、前記水質分析手段で測定された水質データ及び当該水質データに基づいて投入された前記微生物の種類とその投入量を含む情報を管理する情報処理手段を、さらに備えるように構成する。
【００１７】
この発明によれば、分析した水質データや供給した微生物に関する情報を管理するので、浄化期間の予測や微生物の投入量等を調整することができる。さらに、蓄積されたデータをデータベース化することにより、湖沼等の効率的な浄化予測が容易になり、さらに汚染水や汚泥の性質等が多様な各地の湖沼等に対して、極めて効率的に水質を浄化することが可能になる。
【００１８】
上記本発明の水質浄化システムにおいて、前記循環手段の循環能力を調整する循環制御手段を、さらに備えるように構成する。
【００１９】
この発明によれば、循環手段の循環能力を調整できるので、湖沼等の好気性微生物や嫌気性微生物により浄化作用を調整でき、浄化期間の短縮を実現できる。
【００２０】
上記本発明の水質浄化システムにおいて、湖沼等の底層汚泥の堆積量を測定する装置を使用し、当該装置で定期的又は連続的に汚泥の堆積量を記録及び／又は監視する底層汚泥モニタリング手段をさらに備えるように構成する。
【００２１】
この発明によれば、例えば超音波検知器等の装置により定期的又は連続的に汚泥の堆積量をモニタリングしながら、汚泥の削減量に応じた種類の微生物や投入量等を調整することができる。
【００２２】
上記本発明の水質浄化システムにおいて、前記循環手段、微生物供給手段、水質分析手段、微生物制御手段、情報処理手段、循環制御手段及び底層汚泥モニタリング手段から得られる１又は２以上の情報を通信手段を介して集信して解析すると共に、必要に応じて当該循環手段、微生物供給手段、水質分析手段、微生物制御手段、情報処理手段、循環制御手段及び底層汚泥モニタリング手段のいずれか１又は２以上に対し、前記解析された情報に基づく制御情報を通信手段を介して配信する、中央情報管理装置を、さらに備えるように構成する。
【００２３】
この発明によれば、上記の中央情報管理装置により、水質浄化システムの遠隔制御を実現できる。
【００２４】
上記本発明の水質浄化システムにおいて、前記中央情報管理装置が、複数の湖沼等に設定された水質浄化システムの管理を行うように構成する。
【００２５】
この発明によれば、中央情報管理装置に複数の湖沼等に設定された水質浄化システムからの情報を集信させることにより、一カ所でのシステム管理が可能となると共に、多くの水質浄化情報が集約されるので、その集約された情報をもとに、個々の湖沼等における効率的な水質浄化のための最適な制御情報を発信することができる。
【００２６】
上記本発明の水質浄化システムにおいて、前記微生物が水質浄化能力を有する微生物を含むバイオ又はバイオ製剤であることが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の湖沼等の水質浄化システムについて説明する。
【００２８】
本発明の水質浄化システムが適用される湖沼等としては、湖沼、調整池、公園の池、噴水池、堀、釣り堀、養殖池、自然池、河川、用水路等が挙げられるが、これらに限られず、水質浄化の対象とされる様々な汚染水系が挙げられる。浄化前の湖沼等の状態は様々であり、その状態は特に問題とされないが、通常は、遊性物質、その腐敗物、その変質物及びそれらの沈殿物等の浮遊物や汚泥により水質が悪化された湖沼等が、本発明の水質浄化システムの実施対象となる。
【００２９】
図１は、本発明の水質浄化システムのシステム図である。上記の湖沼等を効率的に浄化する本発明の水質浄化システムは、少なくとも、湖沼等の表層水と底層水を循環させる循環手段と、その湖沼水等の水質及び／又は汚泥に応じて当該湖沼水等に水質浄化能力を有する微生物を供給する微生物供給手段とを備えている。この水質浄化システムには、さらに、水質分析手段、微生物制御手段、情報処理手段、循環制御手段、底層汚泥モニタリング手段、情報処理手段、中央情報管理装置、等を備えるように構成できる。
【００３０】
なお、本発明明細書において、「定期的に」とは、一定期間隔てていることをいい、例えば１日毎、１週間毎、１ヶ月毎のような場合であり、「連続的に」とは、逐次測定している場合、その経時変化を逐次記録している場合、逐次測定しながら一定期間毎に記録している場合等である。
【００３１】
（循環手段及び循環制御手段）
循環手段は、湖沼等の表層水と底層水を循環させる手段であって、湖沼等の底層部に表層水を循環させる機能を有するものである。こうした循環により、底層部に酸素を含む表層水を供給できるので、水質浄化に有効な好気性微生物及び嫌気性微生物の働きを活発にすることができる。
【００３２】
循環手段としては、例えば湖沼に循環流を生じさせる循環装置であれば特に限定されず、各種のものを適用することができる。現在知られている有効な循環装置としては、「耕水機」、「オロイド」と呼ばれている循環装置を好ましく用いることができる。耕水機とは、湖沼等の水を循環する機械であり、バイオファン（商品名）と呼ばれるものも好ましく使用できる。なお、言うまでもなく、本発明を構成する循環手段はこれら以外のものであっても構わない。この循環手段及び循環制御手段は、水質浄化対象となる湖沼等に、１又は２以上設けることができる。設置数は、個々の湖沼等の形状、地質的な問題、汚染の程度等により検討される。
【００３３】
図２は、循環装置の一例としての耕水機の設置態様を示す構成図である。耕水機１１は、少なくとも２以上の羽根１２とその羽根１２を回転させる駆動部１６とを備え、それらの羽根１２が回転することにより湖沼等の水を循環させるものである。耕水機１１を浮かべて羽根１２を回転させると、羽根１２で掻かれた表面水は水面を広がる流れを起こし、湖沼の底層部からは、多量の水が耕水機１１に向かって自然に上昇し、底層部では、耕水機１１の下方に集まるように広範囲から這うような流れが起こる。耕水機１１はこうした循環流１８を起こすものであり、図２の態様には必ずしも限定されない。なお、符号１７は、堆積した汚泥１７である。
【００３４】
耕水機１１の実際の設置においては、池に支点１３を浮かべ、その支点１３を固定アンカー１４で流されないように固定し、支点１３と耕水機１１とをパイプ１５で連結すると、耕水機１１の羽根１２が水を掻く力の反作用により、支点１３に対して耕水機１１を移動させる力のモーメントが現れる。耕水機１１は、この力の作用により水を上昇させながら支点１３を中心に旋回する。その時の旋回は、支点１３と連結したパイプ１５の長さで描いた円周上を廻りながら行われる。
【００３５】
耕水機１１の駆動部１６は、羽根１２を回転させるためのモーターを備えている。モーターの形式は特に限定されないが、一定回転をするものであってもよいし、耕水機１１の循環能力を調整する循環制御手段により回転数が制御されるものであってもよい。
【００３６】
図３は、循環装置の他の一例としてのオロイドの形状を示す構成図であり、図４は、オロイドを用いた水の循環形態を示すモデル図である。
【００３７】
オロイド２１は、図３に示すようなスイス国のオロイド社の「オロイド攪拌機」のことであり、ユニークな回転体であるオロイド球をインバージョン運動させることにより、従来の攪拌機ではあり得なかった超省エネルギーの水攪拌を実現したものである。しかも、従来の機械的攪拌機の欠点であった微生物のフロックせん断を一切発生させず、著しく広範囲の水を動かすことが可能であり、水処理の嫌気攪拌や好気攪拌、さらには本発明の攪拌装置として好ましく用いられる。オロイド２１の動きは、魚のひれと同じ８の字をなぞるような、加速・減速を伴う独特の動きであり、従来のメカ機構や流体工学の域を超越した自然の摂理に基づくものである。これにより流体に大きな押しの力を与え、津波波の波動水流を形成する。
【００３８】
図４（ａ）は、１台のオロイド４１を使用し、そのオロイド球を１／２〜１／３程度水没させたときの水の流れ４３を示している。オロイド４１は、大気中の酸素を水中に送りながら攪拌も同時に行うが、表層は津波状の定常波を形成して宇面積が倍増するので、酸素の供給も倍増し、また、底層の貧酸素水も循環流により徐々に酸素リッチな表層水と入れ替えることができる。
【００３９】
図４（ｂ）は、完全に水没させた２台のオロイド４１，４１を使用し、一台を表層付近に配置し、他の一台を底層に配置したときの水の流れ４３を示している。２台のオロイド４１，４１の作用により、２つの渦が発生し、この波動が作用しあって水が循環し、攪拌される。
【００４０】
図４（ｃ）は、２台のオロイド４１，４１とエアレーション装置４２とを組み合わせた場合の水の流れ４３を示している。散気管やディフューザーによる深層曝気装置４２と２台のオロイド４１，４１を組み合わせることにより、深層曝気から発生する微細気泡４４を含む水は、オロイドにより形成された循環流に乗り、滞留時間が伸び、実質的な溶解効率が向上し、ブロワーの大幅な省エネ化を可能とすることができる。また、間欠曝気により嫌気状態と好気状態を繰り返せば、簡単に脱窒能力を上げることができるという利点もある。
【００４１】
循環制御手段は、循環手段の循環能力を調整する手段であればよく、特にその態様については限定されないが、例えば上述した耕水機１１やオロイド球駆動モーターの回転数などの制御を挙げることができる。この循環制御手段は、循環装置内に装備されていてもよいし、遠隔制御できる態様であってもよい。
【００４２】
（微生物供給手段及び微生物制御手段）
微生物供給手段は、湖沼水等の水質及び／又は汚泥に応じて湖沼水等に水質浄化能力を有する微生物を供給する手段であればよく、具体的な供給装置は特に限定されず、各種のものを使用することができる。一例としては、微生物を含む液体を供給する場合には、各種の定量ポンプ等を使用することができる。また、微生物を湖沼等に投入する場合には、投入位置表示装置を使用することができる。この投入位置表示装置は、微生物を投入した位置を表示するものであり、湖沼等において、微生物の供給をどの位置で行ったかをモニタリングするのに便利である。
【００４３】
微生物制御手段は、後述する水質分析手段で測定された水質データに基づいて水質浄化能力を有する微生物の種類とその投入量を選択する手段であり、特に限定されないが、具体例としては、上記の定量ポンプの回転数制御回路を含む装置等を例示できる。この微生物供給手段及び微生物制御手段は、水質浄化対象となる湖沼等に、１又は２以上設けることができる。設置数は、個々の湖沼等の形状、地質的な問題、汚染の程度等により検討される。
【００４４】
この微生物供給手段及び微生物制御手段は、日々刻々変化する湖沼等の状況に対応した水質浄化能力を有する微生物を供給するので、浄化対象となる個別の湖沼等に適合した水質浄化を行うことができる。
【００４５】
微生物は、水質浄化能力を有する微生物であり、市販されている各種のものが挙げられる。例えば、バクテリア種としては、ロドシュードモナス（紅色無硫黄細菌）、ロドスピリルム（紅色無硫黄細菌）、チオバチルス（紅色硫黄細菌）、シュードモナス（シュードモナス）、アルカリゲネス（アルカリゲネス）、フラモバクトリム（フラモバクテリアム）、ニトロバクター（ニトロバクター）、ニソロモナス（ニソロモナス）、セラチア（リクイファシエンス）、Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ  ｓｐ．、Ｎｏｒｃａｒｄｉａ  ｓｐ．、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｓｐ．、Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｕｔｂｔｉｌｉｓ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｍｅｇａｔｅｒｉｕｍ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｕｓ、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ  ｓｐ．、等の公知の菌種を挙げることができる。ここで、カッコ内はバクテリアの族を示している。
【００４６】
また、上記のバクテリアを任意に含む市販のバイオ製剤としては、例えば（有）バイオフューチャーが販売する液体バイオの商品名で、ＳＴ、ＡＣ、ＡＱ、ＦＭ−ＰＯ４、ＨＣ、ＣＬ、マイクロブリフト等のバイオ製剤が好ましく用いられると共に、これらのバイオ製剤が含む微生物と同じ種の微生物、及びその微生物を含む剤を好ましく用いられる。
【００４７】
なお、上記のバイオ製剤については、例えばＦＭ−ＰＯ４はリン・窒素を摂取してアオコや藻類抑制に有効であり、ＳＴはタンパク質・糖・脂質・セルロース等を分解して好気性汚泥の削減や透視度の改善に有効である。このＦＭ−ＰＯ４やＳＴは、液体のバイオ製剤である。また、例えばマイクロブリフトは、好気性微生物と嫌気性微生物とを合計１２種類含む固形のバイオ製剤であり、アンモニア・メタン・硫化水素の濃度を下げて嫌気性汚泥の削減に有効である。
【００４８】
図５は、微生物供給手段の一例を示す説明図である。図５に例示した微生物供給手段５０は、異なる種類の微生物が入ったタンク５１，５２，５３を３つ備え、それぞれのタンクには定量ポンプ又は電磁弁５４，５５，５６が取り付けられている。その定量ポンプ又は電磁弁には、後述する水質分析手段で測定されたデータ５７に基づいて投入する微生物の種類とその投入量を選択する微生物制御手段５８からの制御信号が与えられる。微生物制御手段５８には、後述する情報処理手段５９が内蔵されていてもよく、その情報処理手段５９で処理された結果を基にして微生物供給手段に制御信号を与えるように構成することもできる。なお、図５は一例であり、例えばタンク数、各々のタンクに含まれる１又は２以上の微生物の種類、微生物制御手段に与えられる水質分析データの種類（例えば、ＢＯＤ，ＣＯＤ，ＳＳ，ＤＯ，ｐＨ等）と数、等々は任意に設計できる。
【００４９】
（水質分析手段）
水質分析手段は、湖沼水等の水質を定期的に又は連続的に測定する手段であって、その分析項目としては、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、ｐＨ、水温、透視度、ＤＯ（溶存酸素）、総窒素量、総リン量、汚泥厚、クロロフィル、ＳＳ（浮遊物質）、臭気、色度、濁度、アンモニア性窒素、亜硝酸態窒素、鉄等が挙げられる。これらの分析項目は、自動で測定可能なものは自動測定器で測定してもよいが、手動で測定してもよい。自動で測定できるものとしては、ｐＨ、水温、ＤＯ等が挙げられる。なお、この水質分析手段は、湖沼等の汚染状態に応じて分析項目を変えることができる。この水質分析手段は、水質浄化対象となる湖沼等に、１又は２以上設けることができる。設置数は、個々の湖沼等の形状、地質的な問題、汚染の程度等により検討され、必ずしも上述した微生物供給手段と同じ箇所に設けることを要しない。
【００５０】
この水質分析手段により、例えば環境省による環境基準を満たす値に浄化された否かも判断できる。環境省の湖沼水質保全計画概要によれば、湖沼等の地域、湖沼等の種類や用途等によってその水質基準（環境基準とも言う。）が多様に異なるが、例えば霞ヶ浦の西浦水域では、ＣＯＤが３ｍｇ／Ｌ以下、全窒素が０．４ｍｇ／Ｌ以下、全隣が０．０３ｍｇ／Ｌ以下が環境基準とされ、例えばコイやフナ等の富栄養湖型の水域の水産生産用、工業用水１級、農業用水等においては、ｐＨが６．５以上８．５以下、ＣＯＤが５ｍｇ／Ｌ以下、ＳＳが１５ｍｇ／Ｌ以下、ＤＯが５ｍｇ／Ｌ以上が環境基準とされている。本発明の水質浄化システムは、上記の水質分析手段で定期的に又は連続的に測定しながら循環能力を調整し且つ微生物を供給するので、そうした環境基準に短期間で到達可能である。
【００５１】
（底層汚泥モニタリング手段）
底層汚泥モニタリング手段は、湖沼等の底層汚泥の堆積量を測定する装置を使用し、その装置で定期的又は連続的に汚泥の堆積量を記録及び／又は監視するものである。この底層汚泥モニタリング手段は、水質浄化対象となる湖沼等に、１又は２以上設けることができる。設置数は、個々の湖沼等の形状、地質的な問題、汚染の程度等により検討される。
【００５２】
底層汚泥モニタリング手段としては、例えば図６に示すように、湖沼等の水面上又は水面中に設置される超音波検知器６１等が用いられる。この超音波検知器６１は、堆積した汚泥６２との距離を超音波の反射から測定することができ、その距離の変化から堆積した汚泥６２の減少量（削減量）を見積もることができる。本発明においては、汚泥の堆積量の推移を定期的又は連続的に記録及び／又はモニタリングすることにより、特に汚泥に有効に作用する微生物の種類や量を選定し、湖沼等に投入することができるので、汚泥の削減を極めて効率的に行うことができる。
【００５３】
測定された汚泥の堆積量データは、記録及び／又は監視されると共に情報処理手段により解析され整理される。さらに、堆積量データや処理されたデータは、インターネット、電話回線又は衛星回線等で、中央情報管理装置に送信されたり、図８に示す各部門に送信される。
【００５４】
（情報処理手段）
情報処理手段は、水質分析手段で測定された水質データ及び当該水質データに基づいて投入された微生物の種類とその投入量を含む情報を管理する手段である。例えば、記録媒体を有するコンピューターが利用され、各種の情報が演算処理され記録媒体で記録されることにより管理される。そうして得られた管理情報は、浄化期間の予測や微生物の投入量等の調整に利用される。さらに、蓄積されたデータをデータベース化することにより、湖沼等の効率的な浄化予測が容易になり、さらに汚染水や汚泥の性質等が多様な各地の湖沼等に対して、極めて効率的に水質を浄化することが可能になる。
【００５５】
図７は、情報処理手段の一例を示す説明図である。図７に例示したデータテーブルは、水質分析手段で測定された水質データ及びその水質データに基づいて投入された微生物の種類（Ａ、Ｂ、Ｃ）とその投入量を含む情報の管理テーブルである。このデータテーブルは、例えば、上述した図５中の微生物制御手段からの制御信号により投入された微生物の種類（Ａ、Ｂ、Ｃ）と量（αｉ、βｉ、γｉ）の効果を、定期的又は連続的に分析された水質データ等を用いて多変量解析手法の重回帰分析等を使用して予測し、その予測結果に基づいて、さらに微生物制御手段から微生物供給手段に制御信号を与えるために適用されるデータテーブルである。この情報処理手段によれば、Ｙ１〜Ｙｎは、水質目標である環境省の水質基準値であり、α１〜αｎ、β１〜βｎ、γ１〜γｎは、投入量αｉ、βｉ、γｉにおける各分析項目の水質データである。従って、Ｙｉ＝ｆ（αｉ、βｉ、γｉ）となり、Ｙｉはαｉ、βｉ、γｉの関数で表される。
【００５６】
（中央情報管理装置）
本発明の水質浄化システムは、中央情報管理装置を備えていることが好ましい。中央情報管理装置は、上述した循環手段、微生物供給手段、水質分析手段、微生物制御手段、情報処理手段、循環制御手段及び底層汚泥モニタリング手段から得られる１又は２以上の情報を通信手段を介して集信して解析すると共に、必要に応じて循環手段、微生物供給手段、水質分析手段、微生物制御手段、情報処理手段、循環制御手段及び底層汚泥モニタリング手段のいずれか１又は２以上に対し、解析された情報に基づく制御情報を通信手段を介して配信する装置である。
【００５７】
すなわち、中央情報管理装置は、水質浄化を行う湖沼等に設置されていなくてもよく、電話回線または衛星回線等の通信手段により、現地以外の遠隔地の情報センターに設置することができる。この中央情報管理装置は、現地から送られた情報を解析整理するだけでなく、その情報から新たな制御情報を各手段（装置）に配信することもできるので、日々刻々変化する湖沼等の状況に対応した制御が可能になる。
【００５８】
さらに、こうした中央情報管理装置は、複数の湖沼等に設定された水質浄化システムの管理を行うことができる。そのため、一カ所でのシステム管理が可能となると共に、多くの水質浄化情報が集約されるので、その集約された情報をもとに、個々の湖沼等における効率的な水質浄化のための最適な制御情報を発信することができる。
【００５９】
図８は、湖沼等の水質浄化システムのモニタリングシステムの一例を示す説明図である。図８においては、湖沼本等８１の水質や汚泥堆積量を測定する測定手段８２からの測定データ又はデータ信号は、コントローラー等の情報処理手段８３を経由し、例えばその湖沼等を管理する市役所、その湖沼等の水質浄化システムを管理するメンテナンス会社、及び／又はその湖沼等の水質浄化システムを総括管理する管理会社などに、電話回線８５又は衛星回線等により送信される。このときの電話回線８５は、有線でも無線でもよい。また、本発明の水質浄化システムには、監視カメラ８４を備えることもでき、さらにその監視カメラ８４から上記の各部門に監視カメラでのモニタリング情報を逐次送信し、水質浄化システムの安全稼働の確保に役立てることもできる。
【００６０】
図９及び図１０は、複数の水質浄化システムの情報管理形態の例を示す説明図である。図９において、個々の湖沼等９１の水質データや制御等の情報Ａ（水質及び汚泥の両方を含む。上記においても同じ。）は、情報処理手段からインターネットを介して送信され、中央情報管理装置に集信される。中央情報管理装置は、その情報Ａを受け、その情報Ａに基づく各湖沼等９１それぞれ固有の制御情報Ｂをインターネットを介して各湖沼等９１に配信する。なお、図１０は、図９における集配信を電話回線９２又は衛星回線で行った形態である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水質浄化システムによれば、湖沼等の表層水と底層水を循環させてその湖沼等に存在する好気性微生物及び嫌気性微生物による浄化作用を促進すると共に、日々刻々変化する湖沼等の状況に対応した水質浄化能力を有する微生物を供給するので、浄化対象となる個別の湖沼等に適合した水質浄化を行うことができ、従来に比べて極めて短期間に水質浄化を行うことができる。さらに、大規模な施工費用や処理費用がかからずコストメリットもあるので、規模の大小にかかわらず各地の湖沼等に対しても適用し易い。
【００６２】
また、湖沼等の状況に対応した水質浄化能力を有する微生物の種類や投入量を分析結果に基づいて選択できるので、浄化対象となる個別の湖沼等に最も適合した効率的な水質浄化を行うことができる。また、蓄積されたデータをデータベース化することにより、湖沼等の効率的な浄化予測が容易になるので、汚染水や汚泥の性質等が多様な各地の湖沼等に対して、極めて効率的に水質を浄化することが可能になる。また、各地にある複数の湖沼等の効率的な水質浄化が可能となると共に、環境省により公表された環境基準を満たす水質に浄化可能である。また、水質浄化情報を湖沼等の管理をする国、県、市町村、各種団体又は個人所有者等と、水質浄化を担当する会社等とが、その水質情報や制御履歴をリアルタイムに共有することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水質浄化システムの構成図である。
【図２】循環装置の一例としての耕水機の設置態様を示す構成図である。
【図３】循環装置の他の一例としてのオロイドの形状を示す構成図である。
【図４】オロイドを用いた水の循環形態を示すモデル図である。
【図５】微生物供給手段の一例を示す説明図である。
【図６】底層汚泥モニタリング手段の一例を示す説明図である。
【図７】情報処理手段の一例を示す説明図である。
【図８】湖沼等の水質浄化システムのモニタリングシステムの一例を示す説明図である。
【図９】複数の水質浄化システムの情報管理形態の一例を示す説明図である。
【図１０】複数の水質浄化システムの情報管理形態の他の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１  耕水機
１２  羽根
１３  支点
１４  固定アンカー
１５  パイプ
１６  駆動部
２１、４１  オロイド
４２  エアレーション装置
５０  微生物供給手段
５１，５２，５３  タンク
５４，５５，５６  電磁弁
５７  データ
５８  微生物制御手段
５９  情報処理手段
６１  超音波検知器
６２  汚泥
【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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【図９】
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【図１０】
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