(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水池、湖沼または堀の表層水を取り出し、そのｐＨを６以下に調整すると同時に該水に空気を吹き込み、その後この酸性水を元の貯水池、湖沼または堀の表層に戻し、表層水のｐＨを中性あるいは弱酸性にすることを特徴とする、貯水池、湖沼または堀の藻類増殖抑制方法。
【請求項２】
貯水池、湖沼または堀の表層水を取り出し、これを電気透析し、電気透析により生じたｐＨ６以下の酸性水を元の貯水池、湖沼または堀の表層に戻して表層水のｐＨを中性あるいは弱酸性にすると共に、電気透析により生じたアルカリ水を元の貯水池、湖沼または堀の底層に戻すことを特徴とする、貯水池、湖沼または堀の藻類増殖抑制方法。
【請求項３】
表層に戻す酸性水に空気を混入ないしは同伴せしめることを特徴とする、請求項２記載の藻類増殖抑制方法。
【請求項４】
貯水池、湖沼または堀の表層と底層にそれぞれ電極を配置し、表層側電極を陰極に底層側電極を陽極にして両電極間に直流電流を流して電気透析を行い、表層水のｐＨを中性あるいは弱酸性に維持することを特徴とする、貯水池、湖沼または堀の藻類増殖抑制方法。
【請求項５】
太陽電池を備えたフロートを貯水池、湖沼または堀に浮かべ、発生する電気エネルギーを電気透析用電源として利用することを特徴とする、請求項４記載の藻類増殖抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯水池、湖沼、堀等（本明細書全体を通してこれらを総称して「貯水池等」という）においてアオコ等の発生原因である藻類の増殖を抑えて、藻類の大量発生による水域環境の低下を防ぎ、藻類の適度な存在の下で水域環境が保全され生命サイクルが営まれるようにする藻類増殖抑制方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、貯水池等における藻類の発生を抑制するには、１）水域内の窒素やリンの濃度を低下せしめる方法や、２）藻類に硫酸銅を直接に作用し、藻類の活性や濃度を低下せしめる方法、３）紫外線処理ないしはオゾン処理により藻類を死滅させるかその活性を低下せしめる方法、更には４）循環濾過や凝集分離により藻類を除去する方法等が実施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、１）窒素やリンの濃度低下は、広域、大量の水を対象とするには実施上難があり、２）硫酸銅散布は、簡便で応急処理的によく行われるが、藻類増殖抑制効果が一時的であること、水中に銅イオンが残留する等の問題を有する。また、３）紫外線処理、オゾン処理は、貯水池等の藻類濃度を低下せしめるには増殖速度に匹敵する貯水の循環処理を行う必要があり、循環量が大量となるという難点を有する。４）藻類除去は、藻類濃度を低下し結果としてその増殖量を抑制しているが、紫外線処理等と同じく循環量を大量にする必要があり、また除去した藻類の処分に苦慮するという問題がある。
【０００４】
本発明は、従来法の上記のような問題点を解決することができる貯水池等の藻類増殖抑制方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、貯水池、湖沼または堀の表層水を取り出し、そのｐＨを６以下に調整すると同時に該水に空気を吹き込み、その後この酸性水を元の貯水池、湖沼または堀の表層に戻し、表層水のｐＨを中性あるいは弱酸性にすることを特徴とする、貯水池、湖沼または堀の藻類増殖抑制方法である。
請求項２に係る発明は、貯水池、湖沼または堀の表層水を取り出し、これを電気透析し、電気透析により生じたｐＨ６以下の酸性水を元の貯水池、湖沼または堀の表層に戻して表層水のｐＨを中性あるいは弱酸性にすると共に、電気透析により生じたアルカリ水を元の貯水池、湖沼または堀の底層に戻すことを特徴とする、貯水池、湖沼または堀の藻類増殖抑制方法である。
請求項３に係る発明は、表層に戻す酸性水に空気を混入ないしは同伴せしめることを特徴とする、請求項２記載の藻類増殖抑制方法である。
請求項４に係る発明は、貯水池、湖沼または堀の表層と底層にそれぞれ電極を配置し、表層側電極を陰極に底層側電極を陽極にして両電極間に直流電流を流して電気透析を行い、表層水のｐＨを中性あるいは弱酸性に維持することを特徴とする、貯水池、湖沼または堀の藻類増殖抑制方法である。
請求項５に係る発明は、太陽電池を備えたフロートを貯水池、湖沼または堀に浮かべ、発生する電気エネルギーを電気透析用電源として利用することを特徴とする、請求項４記載の藻類増殖抑制方法である。
【０００６】
藻類の増殖する春から秋に掛けては、貯水池等の表層水の温度は上昇し、昼間は太陽熱の照射により表層は更に高温の層を形成している。本発明方法は、この表層水のｐＨを調整することによる藻類増殖抑制方法である。
【０００７】
貯水池等の表層水のｐＨを中性あるいは弱酸性に調整するには、塩酸、硫酸のような無機酸を添加するか、あるいは表層水の電気透析を行うのが好ましい。
【０００８】
表層水のｐＨをこのように調整することによって、空気中から表層水への炭酸ガスの溶解を低減し、藻類の炭酸吸収量を制限し、その増殖を抑制することができる。
【０００９】
表層水のｐＨを目的の範囲に調整する第１の方法は、貯水池等の表層水を取り出し、そのｐＨを６以下、好ましくはｐＨ４〜６に調整し、その後この酸性水を元の貯水池等の表層に戻し、拡散によって表層水のｐＨを中性あるいは弱酸性にすることを特徴とする、貯水池等の藻類増殖抑制方法である。
【００１０】
表層水のｐＨを目的の範囲に調整する第２の方法は、貯水池等の表層水を取り出し、これを電気透析し、電気透析により生じたｐＨ６以下、好ましくはｐＨ４〜６の酸性水を元の貯水池等の表層に戻して表層水のｐＨを中性あるいは弱酸性にすると共に、電気透析により生じたアルカリ水を元の貯水池等の底層に戻すことを特徴とする、貯水池等の藻類増殖抑制方法である。
【００１１】
上記第１および第２の方法において、貯水池等の表層水の温度上昇に伴って形成される高温の表層水を取り出し、酸添加もしくは電気透析によるｐＨ調整後、酸性水を表層に戻すと、酸性水は密度の関係から下層には流れず表層部全体に水平方向に拡散し、アルカリ性の表層水ｐＨを中性ないし弱酸性に低下せしめる。
【００１２】
また、上記第１および第２の方法において、表層に戻す酸性水に空気を混入ないしは同伴せしめることが好ましい。酸性水への空気の混入あるいは同伴によって、生成した気泡の浮力により表層における酸性水の拡散が促進され、かつ水中の溶存炭酸ガスの一部はガス平衡の関係で大気中へ追い出される。
【００１３】
上記第２の方法では、陽極側で生じるアルカリ水は溶存酸素を充分含んでいるので、これを貯水池等の底層に戻すことで底層水の酸性化を防ぎ（実際貯水池等の底層ではｐＨが低く、溶存酸素も少ない）、溶存酸素量の増大にも寄与し、底層の水質改善の助けとなる。
【００１４】
表層水のｐＨを目的の範囲に調整する第３の方法は、貯水池等の表層と底層にそれぞれ電極を配置し、表層側電極を陰極に底層側電極を陽極にして両電極間に低い電圧を掛けて直流電流を流し、電気透析を行い、表層水のｐＨを中性あるいは弱酸性、例えば６〜７．５に維持することを特徴とする、貯水池等の藻類増殖抑制方法である。
【００１５】
上記第３の方法では、表層側陰極と底層側陽極の間に直流電流を流して電気透析を行うことによって、強制的に水流を起こすことなく表層を酸性化すると共に、底層に設けられた陽極周辺のアルカリ水により底層をアルカリ性化し、底泥からの鉄やマンガン等の金属の溶出を抑制する効果を発揮させることができる。電気透析の電源は、通常の電源の外、太陽電池、風力発電電源等であってもよい。
【００１６】
上記第３の方法では、太陽電池を備えたフロートを貯水池等に浮かべ、発生する電気エネルギーを電気透析用電源として利用することが好ましい。
【００１７】
［作用］
藻類は、その生体構成要素である炭素を、水中に溶解している炭酸塩から摂取しているが、水中炭酸塩が不足すると空気中の炭酸ガスが、気液平衡から自然に水中に移行して来る。藻類の増殖速度が大きく空気中の炭酸ガスの表層への移行が間に合わなくなると、藻類は、炭酸ガスの水中への移行速度を高めるため、自己の代謝作用により水中のｐＨを高め、炭素源としての炭酸分を摂取し、益々増殖してゆく。夏場の日中は表層のｐＨが高いのはこのためである。
【００１８】
本発明は、空気中からの炭酸ガスの表層への溶解を抑制するため、水域の表層水のｐＨを中性から弱酸性、好ましくはｐＨ６から７．５の範囲に維持し、これによって上述した藻類の自己の代謝作用による炭酸分の摂取を制限し、藻類の増殖を抑制する方法である。
【００１９】
したがって、本発明は、硫酸銅散布のように、貯水池等の藻類に薬剤を直接に作用させ、藻類の活性や濃度を低下せしめる方法ではなく、窒素やリンの低減による藻類の増殖抑制と同じように、その増殖に必要な元素の１つである無機炭素の摂取量を制限し藻類の増殖を抑制する方法である。すなわち、本発明による藻類増殖抑制方法は、炭酸ガスの水中への移行を制限することで水中炭酸濃度を低下し、炭酸同化作用を減速せしめ、藻類の増殖を抑制し、もって貯水池等の内生産性（藻類生産性）を低減し、有機物負荷を下げ水域浄化を行おうとする方法である。ただし、適度な藻類の存在は、水域の溶存酸素向上や動物性プランクトンなどの餌として水域環境維持や生命サイクル維持に貢献しており、その根絶は好ましくない。
【００２０】
かくして、本発明の藻類増殖抑制方法によれば、藻類の大量発生による水域環境の低下を防ぎ、藻類の適度な存在の下で水域環境が保全され生命サイクルが営まれるようにすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の藻類増殖抑制方法の実施例を幾つか挙げ、本発明を具体的に説明する。
【００２２】
実施例１（参考例１）
ｐＨ変化と藻類の増殖速度の変化を調べるため、一定照度の蛍光灯照射下で一日１０時間（１４時間は消灯）、２０℃で恒温室内で培養液中の藻類を培養し、培養液の水質変化を調べた。
【００２３】
培養液として、上水質試験法に記載のＡＧＰ試験に使用されるものを用いた。但し、リンや窒素は水産２級相当水のレベルに調整し、これに標準的な緑藻を加えた。
【００２４】
培養器は無菌状態とせずその上部は開放し、藻類は自由に炭酸ガスを取り込めるようにした。
【００２５】
照射開始前とその照射中において、培養液のｐＨを測定し、ｐＨが所定値となるよう１規定塩酸にてｐＨを調整した。
【００２６】
定期的に培養液を採取し、その中の藻類細胞数および炭素分（全有機炭素、全無機炭素、全炭素）を測定した。
【００２７】
図１はｐＨ値の異なる培養液毎に藻類細胞数の経日変化を示すものである。同図から判るように、ｐＨを８および９に設定した培養液では、細胞数が経過日数に比例して増加しているのに対し、ｐＨを７および７．５に制御した培養液では藻類は１２日までは増殖してゆくが、それ以降は僅かな増加にとどまっている。またｐＨを６および６．５に制御した培養液では細胞数の増加が少なく、藻類の増殖が抑制されている。
【００２８】
図２は異なるｐＨ値毎に無機炭素の経日変化を示すものである。この図から、ｐＨを６から７に制御した培養液では、ある日数が経過すると無機炭素は殆どゼロになり、藻類の利用できる水中無機炭素は無くなり、表層から溶解する炭酸ガスが炭素源となっていることが判る。ｐＨを７．５に制御した培養液でも水中無機炭素は徐々に減じてゆくが、あるレベルまで下がると空気中からの炭酸ガス溶解もあり、一定レベルの無機炭素濃度を維持するようになる。ｐＨが８および９になると、空気中からの炭酸ガスの溶解量も多くなり、水中無機炭素の維持されるレベルが高くなり、藻類の増殖に利用される量も多く、図１の細胞数の変化でも示したように、藻類は経日的に増殖してゆく。
【００２９】
このように、培養液を中性あるいは弱酸性にすることで、藻類の炭酸ガス吸収が制限され、その増殖が抑制されることが判る。
【００３０】
実施例２（参考例２）
春から秋にかけて貯水池は太陽熱を受けて、池の水は高温の表層と低温の底層とに層分離する。高温の表層と低温の底層の間には水温が急に変化する水温躍層があり、表層と底層は上下混合の少ない安定した層を形成している。
【００３１】
貯水池の表層では藻類が太陽光を利用し、盛んに炭酸同化作用を営み、増殖を繰り返しており、昼間は溶存酸素が過飽和状態となっている。これに対し、水温の低い底層では、溶存酸素が極めて少なく、ｐＨが酸性側にあり、硫化物や金属化合物、燐やアンモニアが溶出している。
【００３２】
図３において、水温の高い表層水を揚水ポンプ(1) で揚水し、汲み上げた水に適当量の酸を加え、そのｐＨを４〜６に調整し、得られた酸性水を元の貯水池の表層に戻し、混合拡散の過程で表層水のｐＨを中性あるいは弱酸性とする。酸を添加するには、表層のｐＨをｐＨ計(6) で測定し、ｐＨ調節計(2) の信号によりポンプあるいはバルブよりなる酸調整装置(3) を制御し、酸を混合槽(4) へ供給して水と混合する。(5) は揚水管入口に取付けられたフロートである。
【００３３】
表層に戻された酸性水はもともと高温であるから、底層へ拡散することなく表層を水平方向へ拡散してゆく。そのため、池の水全体のｐＨを下げるのではなく、表層のみのｐＨを下げることができ、藻類増殖に必要な表層への炭酸ガスの溶解を抑制することができる。
【００３４】
表層に戻す酸性水のｐＨは４以下でもよいが、酸性の強い水は、表面拡散が充分でないと局所的にｐＨの低い表層水を生じ、植物や生物に悪影響を及ぼす恐れもある。したがって、酸性水のｐＨは好ましくは４〜６である。
【００３５】
実施例３（請求項２記載の発明の実施例）
図４において、水温の高い表層水を揚水ポンプ(1) で揚水し、汲み上げた水を電気透析装置(7) によって電気透析し、電気透析により水を酸性水とアルカリ水に分け、生じたｐＨ４〜６の酸性水を元の貯水池等の表層に戻して表層に拡散せしめ表層水のｐＨを中性あるいは弱酸性にすると共に、アルカリ水を周辺低水温を利用して冷却させながら水温の低い底層へゆっくりと戻す。表層のｐＨはｐＨ計(6) で測定し、ｐＨ調節計(2) の信号により電流制御装置(12)を制御し、これによって電気透析装置(7) を作動させる。
【００３６】
実施例２と同様に、表層に戻された酸性水はもともと高温であるから、底層へ拡散することなく表層を水平方向へ拡散してゆく。そのため、池の水全体のｐＨを下げるのではなく、表層のみのｐＨを下げることができ、藻類増殖に必要な表層への炭酸ガスの溶解を抑制することができる。
【００３７】
アルカリ水を水温を下げながら底層に戻すことで、溶存酸素が少なくｐＨの低い底層水を改善することができる。(8) は電流制御装置(12)の電源である。その他の構成は実施例２（図３）のものと同じである。
【００３８】
実施例４（請求項１記載の発明の実施例）
図５において、水温の高い表層水を揚水ポンプ(1) で揚水し、汲み上げた水に適当量の酸を加えると同時に空気を吹き込む。その他の構成は実施例２（図３）のものと同じである。
【００３９】
この酸性水への空気の吹き込みによって、酸性水中に含まれる炭酸ガスを脱炭酸することができると共に、貯水池表層に戻された酸性水が、同伴された空気により浮力を受けて表層をより早く拡散してゆくことができる。
【００４０】
実施例５（請求項４記載の発明の実施例）
図６において、貯水池等の表層と底層にそれぞれ電極(9) (10)を配置し、表層側電極(9) を陰極に、底層側電極(10)を陽極にして、両電極間に低い電圧を掛けて生物を感電させない程度の低い直流電流を流し、フロート(11)上の電流制御装置(12)によって電気透析を行った。その他の構成は実施例３（図４）のものと同じである。
【００４１】
この方法によれば、揚水ポンプ等で表層水を強制的に取り上げることなく、低圧の直流電流を流すことで電気透析を行い、表層を酸性化すると共に、底層に設けられた陽極周辺のアルカリ水により底層をアルカリ性化し、金属溶出を抑制する効果を発揮させることができる。
【００４２】
実施例６（請求項５記載の発明の実施例）
図７において、貯水池に浮かべたフロート(11)上に太陽電池パネル(13)を取り付け、ここで得られた直流電流を用いてフロート(11)上の電流制御装置(12)を作動させる。図７には表示していないが、実施例５（図６）と同様に、表層水のｐＨ測定を行い、電気透析の電流を制御する。
【００４３】
その他の構成は実施例５（図６）のものと同じである。
【００４４】
この方法によれば、電気透析用電源を準備することなく、太陽光の届くところであれば貯水池の任意の場所にフロートを係留することができ、表層を酸性化することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明による藻類増殖抑制方法は、貯水池等の表層水のｐＨを中性あるいは弱酸性に調整することによって、炭酸ガスの水中への移行を制限し、水中炭酸濃度を低下し、炭酸同化作用を減速せしめ、藻類の増殖を抑制し、もって貯水池等の内生産性を低減し、有機物負荷を下げ水域浄化を行おうとする方法である。したがって、硫酸銅散布のように銅イオンの残留がなく、また大量の水を循環する必要もなく、藻類を系外に取り出して処分する必要もない。
【００４６】
かくして、本発明の藻類増殖抑制方法によれば、藻類の大量発生による水域環境の低下を防ぎ、水域環境を構成する重要生物の一つである藻類の適度な存在の下で水域環境が保全され生命サイクルが営まれるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は経過日数と細胞数の関係を示すグラフである。
【図２】  図１は経過日数と無機炭素濃度の関係を示すグラフである。
【図３】  実施例２の方法を示す概略図である。
【図４】  実施例３の方法を示す概略図である。
【図５】  実施例４の方法を示す概略図である。
【図６】  実施例５の方法を示す概略図である。
【図７】  実施例６の方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１：揚水ポンプ
２：ｐＨ計
３：酸調整装置
４：混合槽
７：電気透析装置
８：電源
９：表層側電極
１０：底層側電極
１１：フロート
１２：電流制御装置
１３：太陽電池パネル
【図１】
0004221533.tif 000002
【図２】
0004221533.tif 000003
【図３】
0004221533.tif 000004
【図４】
0004221533.tif 000005
【図５】
0004221533.tif 000006
【図６】
0004221533.tif 000007
【図７】
0004221533.tif 000008