(57)【要約】【課題】稼働中の取水設備に適用でき、環境汚染を発生させず、既存の取水設備に対して大きな改造を行うことなく低コストで取水設備への水生生物の付着を低減する。【解決手段】取水設備の上流側流水中に、水生生物の幼生が付着しやすく、流れを停滞させない人工基質ユニットを流れに沿って３段配備し、一週間ごとに、流れに対して最後段の人工基質ユニットを付着した水生生物の幼生が大きく成長する前に水上に回収する工程と、残された流水中の人工基質ユニットを流れに対して後段側に移設する工程と、水上で待機中の人工基質ユニットを移設させた人工基質ユニットの前段側に設置する工程と、回収された人工基質ユニットを水洗い・乾燥させて付着した水生生物の幼生を除去する工程と、付着した水生生物の幼生を除去した人工基質ユニットを次に設置する人工基質ユニットとして待機させる工程を実行し、人工基質を３週間周期で回収して・再利用する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取水設備の上流側流水中に、水生生物の幼生が付着しやすく、流れを停滞させない人工基質を配備することで、取水設備への水生生物の付着を低減させる方法であって、
前記取水設備の上流側流水中に配備された人工基質を付着した水生生物の幼生が大きく成長する前に水上に回収する工程と、水上で待機中の人工基質を前記回収された人工基質に代えて設置する工程と、前記回収された人工基質に付着した水生生物の幼生を除去する工程と、前記水生生物が除去された人工基質を次に設置する人工基質として水上で待機させる工程を繰り返し実行させるようにしたことを特徴とする、取水設備の水生生物付着低減方法。
【請求項２】
取水設備の上流側流水中に、水生生物の幼生が付着しやすく、流れを停滞させない人工基質を流れに沿って複数段配備することで、取水設備への水生生物の付着を低減させる方法であって、
前記取水設備の上流側流水中に配備された人工基質のうち、流れに対して最後段に配備された人工基質を付着した水生生物の幼生が大きく成長する前に水上に回収する工程と、残された流水中の人工基質を流れに対して後段側に移設する工程と、水上で待機中の人工基質を前記移設させた人工基質の前段側に設置する工程と、前記回収された人工基質に付着した水生生物の幼生を除去する工程と、前記付着した水生生物の幼生を除去した人工基質を次に設置する人工基質として水上で待機させる工程を繰り返し実行させるようにしたことを特徴とする、取水設備の水生生物付着低減方法。
【請求項３】
前記人工基質を取水設備の上流側流水中に３段配備し、前記各工程を概ね１週間周期で実行するものであって、取水設備の上流側から第１段目に流水中に設置後概ね０〜１週間の人工基質が、第２段目に流水中に設置後概ね１〜２週間の人工基質が、第３段目に流水中に設置後概ね２〜３週間の人工基質が、それぞれ設置されるようにしたことを特徴とする、請求項２に記載の取水設備の水生生物付着低減方法。
【請求項４】
前記人工基質に付着した水生生物の幼生を除去する工程は、前記人工基質を水洗い・乾燥させる工程を含むことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の取水設備の水生生物付着低減方法。
【請求項５】
前記人工基質は、水生生物の幼生が付着しやすい繊維体を所定の密度でループ状に形成した紐状の担体を取水設備の上流側の配管内に付設するようにしたことを特徴とする、請求項１ないし請求項４に記載の取水設備の水生生物付着低減方法。
【請求項６】
前記人工基質は、水生生物の幼生が付着しやすい繊維体を所定の密度でフレーム内に充填してブロック状に形成した人工基質充填ユニットを取水設備の上流側流水中に配備するようにしたことを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の取水設備の水生生物付着低減方法。
【請求項７】
前記人工基質は、ビニロンを含む混紡系の繊維体により形成されたものであることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載の取水設備の水生生物付着低減方法。
【請求項８】
前記人工基質は、対象とする水生生物の幼生を誘引する誘引物質を付着させたものであることを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の取水設備の水生生物付着低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は発電所の冷却設備等の取水設備への水生生物の付着を低減させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所の冷却海水設備等においては、海水とともにイガイやカキなどの水生生物の幼生が取り込まれるため、これらが取水設備に付着し、プランクトン等を捕食して成長することにより、流動抵抗を増加させて冷却効率を低下させたり、大量脱落を生じて出力制限を余儀なくされたり、極端な場合には発電設備の稼動を停止させる必要が生ずるなど、重大なトラブルの原因となっている。
【０００３】
このような取水設備への水生生物の付着を防止するために、従来は、過酸化水素や次亜塩素酸などの薬物を注入して水生生物を死滅させる薬物注入法、取水設備の内部に塗装を施して水生生物の付着を防止する防汚塗装法が行われてきた。さらに、海水及び水中構造物に紫外線を照射して付着防止を図る紫外線照射法（例えば、特許文献１参照）、海水を加熱して水生生物を死滅させる温水処理法（例えば、特許文献２参照）、レーザを照射して水生生物を死滅させるレーザ照射法（例えば、特許文献３参照）などが提案されてきた。
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８７６３７号公報
【特許文献２】特開平０７−１９０６８４号公報
【特許文献３】特開平０５−２２８４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、薬物注入法は、環境汚染を発生する可能性があるため、海域と濃度において限定的な使用に限られ、この方法だけで十分な効果を上げることは難しい。
防汚塗装法は、塗膜の劣化による性能劣化が生ずるため、定期的に塗り替えることが必要となり、そのための労力とコストを要する。
紫外線照射法は、特許文献１の記載では紫外線ランプをＬＥＤ化することにより海棲生物の着生・繁殖を低コストで防止できるとしているが、これは実験室レベルでの検証であり、実際の発電所の取水設備において海水中の幼生を不活性化するためには、高いエネルギーが必要となりコスト高になると考えられる。また、取水設備内の海水の濁度により紫外線が減衰することから効果が安定しないという課題がある。
温水処理法は、取水設備のすべての付着生物を死滅させるには、大量の海水を一定時間以上加熱する必要があるため、多大なコストを要する。また、この方法は、取水設備の稼動を止めて行う必要があるため、長期運転のニーズに対応することができない。
レーザ照射法は、稼働中の取水設備に適用することが可能であるが、稼働中に取水される海水中のすべての水生生物の幼生を死滅させるためには、取水設備の大幅な改造を行うことが必要となり、多大なコストを要する。
このため、発電所では、取水設備に対して環境汚染を発生しない範囲で防汚塗装を施し、定期点検時や予防保全の必要時に取水設備を清掃して付着した水生生物を除去するようにしている場合が多く、発電所の稼働率向上の観点からも防汚塗装に加えて、稼働中の取水設備に適用できる新たな対策が望まれていた。
【０００６】
それ故に、本願発明は、稼働中の取水設備に適用でき、環境汚染を発生させず、既存の取水設備に対して大きな改造を行うことなく低コストで取水設備への水生生物の付着を低減できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明の取水設備の水生生物付着低減方法は、取水設備の上流側流水中に、水生生物の幼生が付着しやすく、流れを停滞させない人工基質を配備することで、取水設備への水生生物の付着を低減させる方法であって、前記取水設備の上流側流水中に配備された人工基質を付着した水生生物の幼生が大きく成長する前に水上に回収する工程と、水上で待機中の人工基質を前記回収された人工基質に代えて設置する工程と、前記回収された人工基質に付着した水生生物の幼生を除去する工程と、前記水生生物が除去された人工基質を次に設置する人工基質として水上で待機させる工程を繰り返し実行させるようにしたものである。
【０００８】
取水設備における水生生物の付着状況を調べると、上流ほど付着量が多く、下流に行くほど指数関数的に付着量が低減することが知られている。これは、流水中の水生生物の幼生は、生命を存続させるためにできる限り早く構造物に付着して餌を捕食しようとするためであると考えられる。このことから、発明者は、取水設備への水生生物の幼生の付着を避ける技術を開発するよりも、取水設備の上流側流水中に水生生物の幼生が付着しやすい人工基質を設け、これに水生生物の幼生を積極的に付着させ、付着した水生生物の幼生が大きく成長する前に人工基質ごと回収することの方が、稼働中の取水設備への水生生物の付着を低コストで効果的に低減できるのではないかと着想をするに到った。
【０００９】
この発明によれば、水生生物の幼生が付着しやすく、流れを停滞させない人工基質を取水設備の上流側流水中に配備することによって、流水中に含まれる水生生物の幼生が人工基質に付着し、取水設備内への水生生物の幼生の流入が抑制されるので、取水設備自体を改造することなく取水設備への水生生物の付着を低減できる。
また、取水設備の上流側流水中に配備した人工基質を、付着した水生生物の幼生が大きく成長する前に回収して交換するので、成長した水生生物の幼生が流れを停滞させたり、一度付着した水生生物の幼生がはがれて取水設備内に取り込まれたりすることを抑制でき、取水設備への水生生物の付着を効果的に低減できる。
また、流水中から回収された人工基質は、付着した水生生物の幼生を除去して再利用するようにしたので、廃棄物の発生を抑制して低コストで効率よく取水設備への水生生物の付着を低減できる。
尚、人工基質を水上に回収する工程は、水生生物の幼生の付着効率が低下する前に行うことが好ましい。これにより、一度付着した水生生物の幼生がはがれて取水設備内に取り込まれることをより効果的に抑制し、取水設備への水生生物の付着を低減できる。
【００１０】
また、この発明の取水設備の水生生物付着低減方法は、取水設備の上流側流水中に、水生生物の幼生が付着しやすく、流れを停滞させない人工基質を流れに沿って複数段配備することで、取水設備への水生生物の付着を低減させる方法であって、前記取水設備の上流側流水中に配備された人工基質のうち、流れに対して最後段に配備された人工基質を付着した水生生物の幼生が大きく成長する前に水上に回収する工程と、残された流水中の人工基質を流れに対して後段側に移設する工程と、水上で待機中の人工基質を前記移設させた人工基質の前段側に設置する工程と、前記回収された人工基質に付着した水生生物の幼生を除去する工程と、前記付着した水生生物の幼生を除去した人工基質を次に設置する人工基質として水上で待機させる工程を繰り返し実行させるようにしたものでもよい。
【００１１】
後述のように、水生生物の幼生は、最初に出会った人工基質に付着しやすく、人工基質への水生生物の幼生の付着率は、人工基質を流水中に設置して馴染ませることで上昇し、一定期間以上流水中に設置すると低下することが実験により確認されており、この発明によれば、人工基質を取水設備の上流側流水中に流れに沿って複数段配備し、一定の周期で流れに沿って移設させ、付着した水生生物の幼生が大きく成長する前に流水中から回収して交換するようにしたので、水生生物の幼生の付着率を一定の状態に維持しながら運用することができ、取水設備への水生生物の付着を効果的に低減できる。
尚、上述のように、人工基質を水上に回収する工程は、水生生物の幼生の付着率が低下する前に行うことが好ましい。
【００１２】
また、この発明の取水設備の水生生物付着低減方法は、前記人工基質を取水設備の上流側流水中に３段配備し、前記各工程を概ね１週間周期で実行するものであって、取水設備の上流側から第１段目に流水中に設置後概ね０〜１週間の人工基質が、第２段目に流水中に設置後概ね１〜２週間の人工基質が、第３段目に流水中に設置後概ね２〜３週間の人工基質が、それぞれ設置されるようにしたものでもよい。
【００１３】
後述のように、人工基質への水生生物の幼生の付着率は、人工基質を流水中に概ね１週間馴染ませることで上昇し、流水中で概ね３週間使用すると低下することが実験により確認されており、この発明によれば、取水設備の上流側から第１段目には流水中に設置後概ね０〜１週間の人工基質が、第２段目には流水中に設置後概ね１〜２週間の人工基質が、第３段目には流水中に設置後概ね２〜３週間の人工基質が、それぞれ設置されるように人工基質のローテーションが行われるので、水生生物の幼生の付着率を全体として高い状態に維持しながら運用することができ、取水設備への水生生物の付着をより効果的に低減できる。
【００１４】
前記人工基質に付着した水生生物の幼生を除去する工程は、前記人工基質を水洗い・乾燥させる工程を含むものでもよい。
人工基質を水洗い・乾燥させることで、人工基質に付着した水生生物の幼生を適切に除去し、人工基質の再利用を図ることができる。
【００１５】
前記人工基質は、水生生物の幼生が付着しやすい繊維体を所定の密度でループ状に形成した紐状の担体を取水設備の上流側の配管内に付設するようにしたものでもよい。
水生生物の幼生が付着しやすい繊維体を所定の密度でループ状に形成した紐状の担体を取水設備の上流側の配管内に付設することで、水流に対する人工基質の接触条件が一定化するので、所望の水生生物付着低減効果を安定的に達成することが可能となる。
尚、人工基質の設置・回収は、人工基質が付設された配管ごと行うようにしてもよく、上流側から配管内に人工基質を挿入することで設置し、配管内の人工基質を上流側から引き出すことで回収するようにしてもよい。
【００１６】
前記人工基質は、水生生物の幼生が付着しやすい繊維体を所定の密度でフレーム内に充填してブロック状に形成した人工基質ユニットを取水設備の上流側流水中に配備するようにしたものでもよい。
水生生物の幼生が付着しやすい繊維体を所定の密度でフレーム内に充填して形成した人工基質充填ユニットを取水設備の上流側流水中に配備することで、水流に対する人工基質の接触条件が一定化するので、所望の水生生物付着低減効果を安定的に達成することが可能となる。
尚、人工基質ユニットは、水生生物の幼生が付着しやすい繊維体を所定の密度でループ状に形成した紐状の担体を用い、これをフレームに設けた編地に配列して固定するようにしたものでもよく、ハニカム構造の通路を有するブロック内に付設するようにしたものでもよい。
【００１７】
前記人工基質は、ビニロンを含む混紡系の繊維体により形成することが好ましい。
ビニロンを含む混紡系の繊維体は、バイオフィルムが良く繁殖するので、水生生物の幼生の付着率が高い。また、流水中での使用に対して高い耐久性を有するため、繰り返し使用することができ、廃棄物の発生を抑制して低コストで取水設備への水生生物の付着低減を図ることができる。
【００１８】
前記人工基質は、対象とする水生生物の幼生を誘引する誘引物質を付着させたものでもよい。
人工基質に、対象とする水生生物の幼生が好むたんぱく質等の誘引物質を付着させておくことで、少ない人工基質によって、多くの水生生物の幼生を付着させることができ、より高い付着低減効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本願発明によれば、稼働中の取水設備に適用でき、環境汚染を発生させず、既存の取水設備に対して大きな改造を行うことなく低コストで取水設備への水生生物の付着を低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】発電所の取水設備の上流側に人工基質としてロープを設置して行ったロープ浸漬試験の結果得られた知見を示す図である。
【図２】人工基質付設配管を用いて行ったモデル試験における人工基質の設置・回収の手順を示す工程図であり、本願発明の水生生物付着低減方法を取水設備の上流側に人工基質付設配管を設ける場合の実施態様の例を示す概念図でもある。
【図３】人工基質付設配管を用いて行ったモデル試験において、水生生物付着低減効果を確認するために構成した装置系統図である。
【図４】人工基質付設配管を用いて行ったモデル試験において、設置３週間後に回収した人工基質への生物付着状況の写真である。
【図５】人工基質付設配管を用いて行ったモデル試験において、設置５０日後の人工基質を付設しない配管を設置した対照区の下流側配管と、人工基質付設配管を設置した試験区の下流側配管の生物付着状況を比較した写真である。
【図６】人工基質付設配管を用いて行ったモデル試験において、設置２ヵ月後（試験終了時）の人工基質を付設しない配管を設置した対照区の下流側配管と、人工基質付設配管を設置した試験区の下流側配管の生物付着状況を比較した写真である。
【図７】人工基質付設配管を用いて行ったモデル試験において、人工基質付設配管を設置した試験区の下流側配管と、人工基質を付設しない配管を設置した対照区の下流側配管に付着した生物の付着量（乾燥重量）を比較した図である。
【図８】人工基質付設配管を用いて行ったモデル試験において、人工基質付設配管を設置した試験区の下流側配管と、人工基質を付設しない配管を設置した対照区の下流側配管に付着した水生生物の種類別の付着数を比較した図である。
【図９】本願発明の水生生物付着低減方法を取水路の除塵機の水生生物の付着低減に適用した場合の実施態様の例を示す概念図である。
【図１０】本願発明の水生生物付着低減方法を取水路の除塵機の水生生物の付着低減に適用した場合の人工基質ユニットの一構成例を示す図である。
【図１１】本願発明の水生生物付着低減方法を取水路の除塵機の水生生物の付着低減に適用した場合の人工基質ユニットの昇降機構の一構成例を示す図である。
【００２１】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本願発明の方法の有効性を検証するため、発明者は、最初に、発電所の取水設備の取水路に試験用人工基質としてロープを一定期間設置し、水生生物の幼生の付着状況を確認するロープ浸漬試験を行った。
図１に、ロープ浸漬試験を行った実験装置の構成と、それによって得られた試験結果を示す。尚、対象とした発電所においては、取水設備に付着・成長して被害を発生させているのは主としてムラサキイガイであるため、除去対象とする水生生物をムラサキイガイとした。
【００２３】
ロープ浸漬試験に用いた実験装置の構成を図１（１）に示す。水生生物の幼生は、繊維状の基質に多く付着することが知られているため、流水中での使用に対して高い耐久性を有するビニロンを含む混紡系で直径８ｍｍ、長さ１５ｃｍの汎用ロープを試験用人工基質として用い、これを塩ビ管のフレームに取り付け、オモリで取水路の水面下１〜１．５ｍに垂下させて設置した。また、人工基質の最適な交換周期を検討するため、塩ビ管のフレームには４本の試験用人工基質を付設し、それぞれ１，２，３，４週間で回収するようにし、このような実験装置を取水路に３セット設置して、それぞれについて回収された各試験用人工基質の幼生の付着数を計測した。尚、幼生の付着数の計測は、回収した人工基質をガラスシャーレに置き、実体顕微鏡で観察しながら付着している幼生をピンセットで繊維から外し、シャーレ上に残った幼生を計数することによって行った。
【００２４】
浸漬後３週間の試験用人工基質に付着していたムラサキイガイの幼生の観測写真を図１（２）に示す。このように、付着した幼生が大きく成長する前に人工基質を回収することで、流れを停滞させず、また一度付着した幼生が外れて取水設備に流入することを防止できるので、取水設備への水生生物の付着を効率よく低減できると考えられる。
【００２５】
上記ロープ浸漬試験により計測された水生生物の幼生の付着数と人工基質の回収期間との関係を図１（３）に示す。これは、３セットの実験装置によって計測された水生生物の幼生の付着数の平均と標準偏差を示したものである。このように、１週間目から２週間目にかけては付着数が大きく増大しているが、３週間目では付着数の増加が小さくなり、４週間目では付着数が減少していることが観測された。このロープ浸漬試験により、新しい人工基質よりも、ある程度流水中で馴染ませた人工基質の方がバイオフィルムが形成されて付着率が高められること、３週間を超えるとバイオフィルムが古くなって付着率が低下するとともに、一度付着した幼生が外れて下流側に流れ出す可能性があるため、３週間程度で人工基質を回収して交換することが好ましいことが確認された。
【００２６】
次に、発明者は、流れを停滞させず、水生生物の幼生が付着しやすい人工基質を配管内に付設した人工基質付設配管を用い、これに海水を通水することで、下流側においてどの程度の水生生物の付着低減効果が得られるかを確認するモデル試験を行った。
モデル試験に用いた人工基質は、木綿製三つよりロープ、ポリプロピレン製三つよりロープ、ビニロン製三つよりロープ、ナイロン製三つよりロープ、ビニール製ネット、ナイロン製ネット、ビニール製ネット、ポリエチレン製接触材、ポリエステル製接触材、ビニロン製接触材、ポリプロピレン製接触材についての予備浸漬試験の結果に基づき、水生生物の幼生が付着しやすく、流れの停滞を発生させないビニロン製接触材を選定した。
【００２７】
モデル試験に用いたビニロン製接触材は、ビニロンを含む混紡系の繊維体を所定の密度でループ状に形成した紐状の担体であり、通常河川等の排水浄化に使用されるものである。これは、接触材に付着した種々の細菌により形成されるバイオフィルムにより、汚染された排水が浄化されるという原理に基づくものであるが、ここでは、バイオフィルムが形成されて一定期間の接触材には水生生物の幼生がよく付着する性質を利用し、取水設備の上流側での水生生物の幼生の回収に転用を図ったものである。
【００２８】
今回人工基質として採用したビニロン製接触材は、直径約４５ｍｍであることから、内径５０ｍｍの配管に接触材を封入したものを人工基質付設配管として用いた。
また、ここで除去対象としたイガイは、経験上流速が１５〜３０ｃｍ／秒のときに好んで配管に付着することから、今回のモデル試験では、人工基質と海水との接触時間が最も長くなる流速１５ｃｍ／秒とし、流量２０Ｌ／分とした。
通常、接触材を排水浄化に用いる際には、流量６０Ｌ／分、流速１ｃｍ／秒に対して６０ｍを使用するので、流量２０Ｌ／分、流速１５ｃｍ／秒に対しては同率で使用するとすれば約１．４ｍと考えられ、確実な効果を得るため、約２倍の３ｍの接触材を使用することとした。
【００２９】
図２に、人工基質付設配管を用いたモデル試験における人工基質の設置・回収の手順を示す。図において、１０は人工基質、１２は配管内に人工基質を付設した人工基質付設配管であり、長さ１ｍの人工基質付設配管を上流側から下流側に向かって３段配備し、１週間ごとに、第３段目の人工基質付設配管を回収する工程と、第１段目と第２段目の人工基質付設配管を下流側の第２段目と第３段目に移設させる工程と、改めて第１段目に待機中の補充用人工基質付設配管を設置する工程と、回収された人工基質付設配管内の人工基質を水洗い・乾燥させて付着幼生を除去して補充用人工基質として待機させる工程とを実行させる。これにより、上流側から第１段目には流水中に設置後０−１週間の人工基質付設配管が、第２段目には流水中に設置後１−２週間の人工基質付設配管が、第３段目には流水中に設置後２−３週間の人工基質付設配管が、それぞれ設置されるように人工基質がローテーションされる。
このようにすることで、水生生物が付着しやすい条件となった１〜３週間目の人工基質が流れの方向に常に含まれ、水生生物の幼生の付着率を全体として常に一定水準以上に保ちながら運用されるので、取水設備への水生生物の付着を安定的に低減できる。
【００３０】
図３に、人工基質付設配管を用いたモデル試験において、下流側での水生生物の付着低減効果を確認するためのモデル試験系統の構成を示す。モデル試験系統は、上流側に、人工基質を付設したモデル配管を配備した試験区配管系統と、効果を確認するための対照用として人工基質を付設しない配管を配備した対照区配管系統とを設け、それぞれの下流に水生生物の付着状況を観察する観察管と、付着重量を測定する付着量測定管とを設けた。
また、これらの配管系統に対して、一定の流量２０Ｌ／分で連続して通水するために５００Ｌのヘッドタンクを設け、揚水ポンプにより汲み上げた海水を送水ポンプによりそれぞれの配管系統に通水するようにした。
上記のようなモデル試験系統を用い、約２ヶ月間の海水通水実験を行った。尚、モデル試験は、試験実施時期の関係で、春季に付着するムラサキイガイに代えて、夏場の高水温時期に付着するミドリイガイで効果を確認することとした。
【００３１】
図４に、上記人工基質付設配管を用いたモデル試験において、設置３週間後に回収した人工基質への生物付着状況の写真を示す。写真に示すように、人工基質には評価対象のミドリイガイの他に、同じイガイ科のホトトギスガイや二枚貝のマガキが数多く付着し、糸状の人工基質には付着しないと考えていたフジツボ類の付着も確認された。
設置後３週間で最も大きく成長したマガキは、殻長が１４ｍｍあったが、全体としては概ね１０ｍｍ以下であり、幼生の成長によって流れを停滞させることや、脱落して下流に悪影響が生ずる可能性のないサイズであった。
【００３２】
上記人工基質付設配管を用いたモデル試験において、設置５０日経過後に上流側に人工基質を付設しない対照区の流量が著しく低下したため、配管内部を点検した所、下流部配管０〜４ｍにマガキが付着・成長し、ほぼ閉塞状態になっていた。そこで、閉塞のあった下流側配管０〜４ｍを、対照区と試験区をともに撤去し、半割にして生物の付着状況を観察した。
図５に、設置５０日後の人工基質を付設しない対照区の下流側配管０〜３ｍと、人工基質を付設した試験区の下流側配管０〜３ｍの生物付着状況を比較した写真を示す。写真に示すように、対照区の下流側配管には殻長約２〜４ｃｍに成長したマガキが配管を閉塞した様子が観測された。一方、試験区の下流側配管にはマガキがほとんど認められず、閉塞は生じていなかった。但し、試験区の下流側配管の地側に堆積した泥の中には、イガイ科のホトトギスガイが多く付着していることが観測された。
【００３３】
その後、１０日間は下流側配管０〜４ｍを新しい配管に交換し、２ヶ月経過後に試験を終了し、下流側０ｍ、４ｍ、８ｍ、１２ｍの付着量測定管における付着生物重量と、種類別の付着数を測定した。
図６に、試験終了後の対照区と試験区の下流側０ｍ、４ｍ、８ｍ、１２ｍの付着量測定管における生物付着状況を比較した写真を示す。写真に示すように、対照区の０ｍと４ｍにおいて殻長が約２〜３ｃｍのマガキの付着が認められ、８ｍと１２ｍにはフジツボの付着が認められた。一方、試験区の下流側配管の地側には泥状の堆積があり、そのなかにホトトギスガイが多く認められた。
【００３４】
図７に、各付着量測定部位における付着生物の重量（乾燥重量）を対照区と試験区で比較した結果を示す。対照区では下流ほど付着量が減少する傾向が認められ、試験区の付着量は、最上流で対照区の約１／３であり、全体では対照区の付着量の５８％に抑えられ、全体の付着低減率は４２％という結果が得られた。
【００３５】
図８に、各付着量測定部位における付着数を種類別に合計した種類別付着数を対照区と試験区で比較した結果を示す。付着低減対象としたミドリイガイについては付着が少なく、イガイ類についての評価はできなかったが、優占種となったマガキでは７５％、フジツボでは２４％の付着低減効果がそれぞれ確認された。
尚、試験区の下流側配管の地側においては、泥を住処とするホトトギスガイが多く付着し、対照区を上回る結果となったが、これは試験装置の流速が発電所の取水設備の流速よりも低いため配管内に泥が堆積したことに起因して付着したものと想定され、発電所の取水設備に適用する場合には問題にならないと考えられる。
【００３６】
以上のように、ビニロン製接触材を配管内に付設した人工基質付設配管を用いたモデル試験により、取水設備の上流側に人工基質を設置して所定のタイミングでローテーションさせることで下流側の水生生物の付着を低減できることと、ビニロン製の接触材はバイオフィルムの生成や水生生物の幼生の付着により流量の低下を発生せず、取水設備の水生生物付着を低減させるための人工基質として適していることが確認された。
【００３７】
図２に示したモデル試験における人工基質付設配管をローテーションさせる工程は、本願発明の水生生物付着低減方法の一実施態様をなすものであり、小規模の取水設備においてはそのまま水生生物の付着を低減する方法として適用することができる。このように、取水設備の上流側に、人工基質付設配管を配備し、これを所定の周期で設置・交換することで、所期の水生生物付着低減効果が得られる。また、多数の人工基質付設配管を取水設備の上流側に並列して設けることで、より大きな取水量に対応させるようにすることもできる。
尚、上記モデル試験では、人工基質は配管とともに設置・交換するものとして説明したが、配管自体は固定設備とし、上流側から人工基質を配管内に挿入することで設置し、配管内から人工基質を引き出すことで回収するようにしてもよい。
【００３８】
ここで、前述のロープ浸漬試験で用いたビニロン製ロープやモデル試験で用いたビニロン製接触材を人工基質として発電所の取水設備の上流側に設置したときのムラサキイガイの付着低減率についての試算評価を行う。
まず、直径８ｍｍ、長さ１５ｃｍのビニロン製ロープを流れに対して垂直に１週間設置したときのムラサキイガイの付着低減率を試算する。ロープ浸漬試験を開始した際の発電所の取水設備に存在するムラサキイガイの幼生密度は、海水を採取して計測したところ、取水口で９９個体／ｍ3、循環水管（スポンジボール回収器のドレン）で４１個体／ｍ3であったことから、取水設備に付着するムラサキイガイは５８個体／ｍ3と推定される。これに対して、ロープ浸漬試験において付着した幼生の付着数の変化に基づいて幼生密度の変化率を求めて反映すると、１週間当りの幼生数は９８．４７８個体／ｍ3と推定される。従って、ビニロン製ロープを流れに対して垂直に１週間設置したときのムラサキイガイの付着低減率は、２４６÷９８．４７８≒０．２５％と推定される。また、取水路の流速は１．３３ｍ／秒であることから、直径８ｍｍのロープが海水に接触する接触時間は、８÷１３３０＝０．００６秒である。
【００３９】
次に、ビニロン製接触材を流れに対して垂直に１週間設置したときのムラサキイガイの付着低減率を試算する。ビニロン製接触材は、直径０．１８ｍｍのビニロン繊維８本をひとつの束として６束を軸となるナイロン繊維に織り込んだものであるから、繊維数は４８本である。また、各繊維は約１０ｃｍ間隔でループをなしており、ループの全長は約３０ｃｍであることから、繊維の長さはコードの長さの約４倍である。従って、接触材１５０ｍｍの表面積は、０．１８×３．１４×１５０×４×４８＝１６，２７７．７６ｍｍ2であり、直径８ｍｍのロープの表面積の４．３２倍である。また、直径４５ｍｍの接触材が海水に接する接触時間は、４５÷１３３０＝０．０３４秒であり、直径８ｍｍのロープの５．７倍である。従って、ビニロン製接触材を流れに対して垂直に１週間設置したときのムラサキイガイの付着低減率は、０．２５×４．３２×５．７≒６．２％と推定される。
【００４０】
次に、ビニロン製接触材を流れの方向に１週間設置したときのムラサキイガイの付着低減率を試算する。直径４５ｍｍ、長さ１３３０ｍｍの接触材とすると、流速１．３３ｍ／秒では３０本並べたことに相当する。従って、ビニロン製接触材を流れの方向に１週間設置したときのムラサキイガイの付着低減率は、最初の接触材の付着低減率６．２％に対して、２番目以降の接触材の付着低減率は流れの方向の幼生数の減少率０．１２６で指数的に減少していくので、各接触材の付着低減率を演算して合計することで求められ、長さ１３３０ｍｍの接触材に対しては約４８％、長さ１ｍであれば約４７％と推定される。
【００４１】
以上の試算結果から、対象とする発電所の取水設備の循環水量８９，１６０ｍ3／時に対して、ムラサキイガイの付着低減率４７％を実現するために必要となる接触材の長さは、２０Ｌ／分（１．２ｍ3／時）に対して接触材１ｍを使用することから、８９１６０÷１．２＝７４３００ｍであり、１ｍ3の枠に５ｃｍピッチでコードを設置すると、２１×２１＝４４１本であることから、装置容積は７４３００÷４４１＝１６８．５ｍ3となり、取水路の断面を高さ６ｍ×幅１０ｍとすると、長さは２．８ｍ必要であると推定される。
【００４２】
このように、モデル試験で用いたビニロン製接触材により発電所の取水設備の水生生物の付着低減を図るには、相当量の接触材が必要となることが予想されるが、取水路の流れを停滞させず、対象とする水生生物の幼生に対して更に付着率のよい接触材を用いることができれば、実用的な水生生物の付着低減方法を実現できると考えられる。
また、既存の接触材に対して、対象とする水生生物の幼生が好むたんぱく質等の誘引物質を付着するようにしてもよい。これにより、特定の水生生物の幼生に対して高い付着率を得ることが可能となり、設置場所の気候条件や設置目的等に対応したより実用性の高い水生生物の付着低減方法を実現できると考えられる。
【００４３】
尚、発電所の取水設備においては、取水路に除塵機を設けて取水設備への異物の進入を防ぐようにしているが、この除塵機の水面下１〜２ｍの範囲にイガイの幼生が付着し、これが成長することで除塵機の上流と下流で水位差が生じ、循環水ポンプが自動的に絞られて発電出力が抑えられるという障害を発生する場合がある。
このような除塵機への生物付着による障害発生を予防するためには、水深２ｍの範囲の水生生物の付着低減を図ればよいので、上記ビニロン製接触材を用いた本願発明の水生生物付着低減方法をそのまま適用することが可能と考えられる。
【００４４】
図９に、本願発明の水生生物付着低減方法を取水路の除塵機の水生生物の付着低減に適用した場合の実施態様の例を示す。図において、３０は水生生物の付着低減を図る対象となる除塵機であり、取水路に設けられるレーキ付ロータリースクリーンである。このロータリースクリーンは、水深２ｍの範囲にイガイの幼生が付着して成長することが多く、取水制限が発生して障害となる危険性を有している。２０は、除塵機への水生生物の付着を低減するために除塵機の上流側流水中に設置する人工基質ユニットであり、高さ２ｍ、長さ２ｍ、幅は水路幅の人工基質ユニットを４機用い、図２のモデル試験の場合と同様に、除塵機の上流側流水中の第１段目に設置後０〜１週間の人工基質ユニットを、第２段目に設置後１〜２週間の人工基質ユニットを、第３段目に設置後２〜３週間の人工基質ユニットを配備し、１週間周期で、最後段の人工基質ユニットを取り出す工程、下流側に向かってローテーションし、人工基質ユニットの設置・交換する工程を実行し、全体として３週間周期で流水中の設置した人工基質ユニットを回収する。尚、４０は、流水中に設置した人工基質ユニットの下部の海水が除塵機の水深２ｍの範囲に回り込むことで、水生生物付着低減効果を低下させることを防止するための整流板である。
【００４５】
図１０に、本願発明の水生生物付着低減方法を取水路の除塵機の水生生物の付着低減に適用した場合の人工基質ユニットの一構成例を示す。図において、２２は人工基質１０を流れに沿ってフレームに固定するための網地、２４は人工基質１０をブロック状に充填するための人工基質充填フレーム、２６は人工基質ユニット２０を除塵機の上流側流水中に３機配備するために連結固定した人工基質ユニットの結合体である。このように、人工基質充填フレーム内に所定の密度で人工基質を充填した人工基質ユニットを連結して除塵機の上流側流水中に設置し、前述の人工基質ユニットのローテーションを行うことで、除塵機に対して所期の水生生物付着低減効果を得ることができる。
【００４６】
図１１に、除塵機の上流側流水中に設置した人工基質ユニットのローテーションを行うための人工基質ユニット結合体の昇降機構の構成例を示す。図に示すように、人工基質ユニット結合体の昇降機構は、人工基質ユニット結合体２６をレールに沿って流水中と水上の間で上下移動させるための昇降架台２８を備え、昇降架台２８に人工基質ユニット結合体２６をセットし、昇降架台２８を吊り下げる吊具にクレーン等のフックを掛けて上下移動させることで、人工基質ユニット結合体２６を昇降させる。なお、昇降架台２８は、万が一装置が流されても下流の取水設備（除塵機等）に損傷を与えたり、取水を妨げたりすることがないように、保険ワイヤを介して陸上の構造物に固定されている。
このような昇降架台２８を用いて、人工基質ユニット結合体２６を所定の水深に設置し、１週間ごとに人工基質ユニット結合体２６を水上に引き上げ、水上で最後段の人工基質ユニットを取り外し、最前段に待機中の人工基質ユニットを連結し、再び流水中に投入することで、人工基質ユニットのローテーションを行う。
【００４７】
上記実施態様では、人工基質ユニットを３段連結させた人工基質ユニット結合体を用い、人工基質ユニットのローテーションを水上において人手により行うものであるが、人工基質ユニットを連結固定せず、３機の人工基質ユニットを流れに沿って流水中で固定する固定機構と、固定機構により固定されている最後段の人工基質ユニットを水上に引き上げる引上機構と、固定機構に固定されている人工基質ユニットを後段側に移設させるスライド機構と、水上で待機中の人工基質ユニットを流水中の固定機構の最前段に降下させる降下機構と、引上機構により引き上げられた人工基質ユニット内の人工基質を水洗い・乾燥させて付着している水生生物の幼生を除去する水洗い・乾燥機構とを備え、人工基質ユニットのローテーションを機械的に行わせるようにしてもよい。
【００４８】
上記実施態様では、回収した人工基質ユニット内の人工基質に付着している幼生は、水洗い・乾燥させることで除去するものとして説明したが、自然乾燥のみを行って死滅した幼生を取水路に流すようにしてもよい。また、紫外線照射や加熱処理により水生生物の幼生を死滅させるようにしてもよく、人工基質に付着した水生生物の幼生を除去できるものである限りどのような手段を用いてもよい。
【００４９】
上記実施態様では、人工基質ユニットを流れの方向に３段配備するとして説明したが、これは水生生物の幼生が付着しやすい条件となった１〜３週間目の人工基質が流れの方向に常に含まれるようにすることで、水生生物の幼生の付着率を全体として常に一定水準以上に保つようにしたものであるが、このような効果は人工基質を複数段配備すれば得られるものであり、必ずしも３段に限定されるものではない。
また、水生生物の幼生の付着率を全体として一定水準に保ちながら運用する必要がない場合には、１段の人工基質ユニットでもよい。
【００５０】
上記実施態様では、人工基質は流水中に設置後３週間で回収するものとして説明したが、これはビニロン製ロープを人工基質として用い、ムラサキイガイを付着低減の対象とした場合に好ましいとされた設置条件であり、他の材質・形状の人工基質を用いた場合や、付着低減の対象とする水生生物の種類が異なる場合には異なる設置条件となることも考えられる。従って、使用する人工基質を用いて、対象とする水生生物の幼生の付着数の時間変化を事前に測定し、これに基づいて人工基質のローテーション周期を設定するようにすることがより好ましいと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本願発明によれば、稼働中の取水設備に適用でき、環境汚染を発生させず、既存の取水設備に対して大きな改造を行うことなく低コストで取水設備への水生生物の付着を低減することができる。
尚、本願発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本願発明の効果を奏する限り、各実施形態で述べた構成要素を適宜入れ替えたり、新たな構成要素を追加したり、一部の構成要素を削除したりしてもよいことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５２】
１０  人工基質（ビニロン製の接触材）
１２  人工基質付設配管
２０  人工基質ユニット
２２  人工基質固定網地
２４  人工基質充填フレーム
２６  人工基質ユニットの結合体
２８  人工基質ユニットの昇降機構
３０  除塵機
４０  整流板
【図３】
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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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【図１１】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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