(57)【要約】【課題】安価で、設置が容易で、水面付近のみへの設置も可能な水質浄化構造物を提供する。【解決手段】少なくとも一部を水中に浸漬して設置される水質浄化構造物１であって、少なくとも二つの係留手段２に取り付けられて保持された担体懸吊手段３と、担体懸吊手段３に、並列するように吊り下げられた複数の微生物固定化担体４とを具える、水質浄化構造物。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部を水中に浸漬して設置される水質浄化構造物であって、
少なくとも二つの係留手段に取り付けられて保持された担体懸吊手段と、
前記担体懸吊手段に、並列するように吊り下げられた複数の微生物固定化担体と、
を具える、水質浄化構造物。
【請求項２】
請求項１に記載の水質浄化構造物において、前記担体懸吊手段が屈曲可能な柔軟素材からなる、水質浄化構造物。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の水質浄化構造物において、前記微生物固定化担体が主として炭素繊維よりなる、水質浄化構造物。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかに記載の水質浄化構造物において、
前記微生物固定化担体が、両端部が前記担体懸吊手段に固定された、紐状または帯状の芯材と、当該芯材に一端部が固定された、少なくとも１本の炭素繊維ストランドとを備えた暖簾状の微生物固定化担体である、水質浄化構造物。
【請求項５】
請求項１から請求項３の何れかに記載の水質浄化構造物において、
前記微生物固定化担体が、一端部が前記担体懸吊手段に固定された、紐状または帯状の芯材と、当該芯材に一端部が固定された、少なくとも１本の炭素繊維ストランドとを備えた房状の微生物固定化担体である、水質浄化構造物。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れかに記載の水質浄化構造物において、前記微生物固定化担体に錘が設けられている、水質浄化構造物。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかに記載の水質浄化構造物において、前記担体懸吊手段が主として炭素繊維よりなる、水質浄化構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特には海や河川や湖沼等に設置されて水質を浄化する、水質浄化構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭素繊維を主材料とした人工藻を具える人工藻場として、水底固定具によって水底の所定位置に位置決めするとともに浮体によって水中立ち上げさせ、かつ水面下にその浮体を維持する長さにした房状またはムカデ状の人工藻を具えた炭素繊維人工藻場が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、この様な人工藻場を湖沼等に設置して水中生物の良好な生育環境を提供すると共に、人工藻（担体）に付着した微生物膜で水中の汚濁物質を分解することにより湖沼等の水質浄化が行われている。
【特許文献１】特許第３３３１３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述のような従来技術に係る炭素繊維人工藻場では、人工藻（担体）の設置を、水底固定具で設置位置の位置決めを行うとともに浮体によって人工藻を水中立ち上げさせるようにして個別に行っており、湖沼等の広範な面積を浄化する場合には人工藻の設置点数が多くなり人工藻の設置に膨大な労力および費用がかかるという問題があった。
【０００５】
また、空気中からの酸素の溶け込みが多く溶存酸素（ＤＯ）濃度が比較的高い水面付近で好気性微生物を用いた水質浄化を行いたい場合に、従来技術に係る人工藻を好気性微生物の担体として用いるには固定具を水底に沈めた上で水面付近まで人工藻を立ち上げさせる必要があるため、水面付近のみに担体を設置することができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、安価で、設置が容易で、水面付近のみへの設置も可能な水質浄化構造物を提供することを目的とするものであり、この発明の水質浄化構造物は、少なくとも一部を水中に浸漬して設置される水質浄化構造物であって、少なくとも二つの係留手段に取り付けられて保持された担体懸吊手段と、前記担体懸吊手段に、並列するように吊り下げられた複数の微生物固定化担体と、を具えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
かかる本発明の水質浄化構造物によれば、係留手段の間に保持された担体懸吊手段に複数の微生物固定化担体を吊り下げているので、微生物固定化担体を個別に設置する必要が無く、設置の労力および費用を削減することができる。また、微生物固定化担体を水底（水底固定具）まで延在させる必要がないので、微生物固定化担体を水面付近のみに設置して浄化対象水域の上層部のＤＯ濃度が高い領域で好気性微生物による効率的な処理を行うことができる。更に、微生物固定化担体を並列させて吊り下げているので、広範な面積に対して浄化を行うことができる。
【０００８】
なお、この発明の水質浄化構造物は、前記担体懸吊手段が屈曲可能な柔軟素材からなっても良い。このように担体懸吊手段を、例えば紐、帯、またはロープ等の折り曲げや巻取りが可能な柔軟な素材で構成すれば、微生物固定化担体を担体懸吊手段に取り付けた状態で巻き取って、コンパクトな状態にして収納、運搬を行うことができる。また、担体懸吊手段を曲げることができるので、係留手段の間に担体懸吊手段を取り付ける際の取り付け作業が容易になる。
【０００９】
更に、この発明の水質浄化構造物は、前記微生物固定化担体が主として炭素繊維よりなっても良い。生物親和性が高く、また水中生物の良好な養育環境を提供することができる炭素繊維を微生物固定化担体に用いれば、より効果的に水質浄化を行うことが可能な水質浄化構造物を提供することができる。また、炭素繊維は比重が１．７ｇ／ｃｍ３であり水より重いので、炭素繊維を微生物固定化担体に用いれば錘などを設けることなく微生物固定化担体を水中に沈めることができる。
【００１０】
その他にも、この発明の水質浄化構造物は、前記微生物固定化担体が、両端部が前記担体懸吊手段に固定された、紐状または帯状の芯材と、当該芯材に一端部が固定された、少なくとも１本の炭素繊維ストランドとを備えた暖簾状の微生物固定化担体であっても良い。この様な暖簾状の微生物固定化担体を用いれば、デッドスペースを少なくしてより広範な範囲の水質浄化を行うことができる。
【００１１】
また、この発明の水質浄化構造物は、前記微生物固定化担体が、一端部が前記担体懸吊手段に固定された、紐状または帯状の芯材と、当該芯材に一端部が固定された、少なくとも１本の炭素繊維ストランドとを備えた房状の微生物固定化担体であっても良い。この様な房状の微生物固定化担体を用いれば、複数の微生物固定化担体を長手方向（水面から水底へ向かう方向）に芯材部分の端部で連結することで、微生物固定化担体の長さを容易に調整することができる。
【００１２】
更に、この発明の水質浄化構造物は、前記微生物固定化担体に錘が設けられていても良い。このように錘を設ければ、微生物固定化担体が絡み合ったり、捩れたりすることを防止することができる。
【００１３】
その上、この発明の水質浄化構造物は、前記担体懸吊手段が炭素繊維よりなっても良い。担体懸吊手段を炭素繊維で構成すれば、担体懸吊手段も水中に浸漬して効果的な微生物固定化担体として機能させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。ここに図１は、本発明の第１実施例の水質浄化構造物を湖沼に取り付けた状態を概略的に示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図であり、図２は、図１に示す水質浄化構造物の担体懸吊手段および微生物固定化担体の構造を説明する説明図である。
【００１５】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本発明の第１実施例の水質浄化構造物１は、水質浄化対象水域である湖沼１００に設置されて水質を浄化するものであり、湖沼１００内および湖沼１００の沿岸に設けられた係留手段としての杭２と、その杭２に取り付けられた担体懸吊手段としてのロープ３と、そのロープ３に吊り下げられた微生物固定化担体としての担体４とを具える。
【００１６】
ここで、処理対象水域である湖沼１００は、例えば横２０ｍ、縦１８ｍの略台形であり、図１（ａ）では右側の沿岸から横方向に８ｍ、下側の沿岸から縦方向に１２ｍの領域内に水質浄化構造物１が１．５ｍ間隔で９列設置されて水質の浄化が行われている。
【００１７】
杭２は、図では詳細には示さないが、水底または地面に刺し込んで設置できるように先端を尖らせた棒よりなり、その上部にはロープ３を結び付けて取り付けるための金属製のリング（図示せず）が設けられている。そして湖沼１００には、図１（ａ）では右側の沿岸に設けられた９本の杭２と、その沿岸の各杭２から図１（ａ）では左の方向へ向かう直線上にそれぞれ設けられた３つの杭２とが設置され、各列（９列）の杭２が横方向に１本のロープ３で結ばれて、後に詳細に説明する担体４が水面ＷＬ下に位置するようにされている。
【００１８】
ロープ３には、図１（ｂ）および図２に示すように、複数の担体４が吊り下げられており、担体４は、例えば幅３ｃｍで長さ７０ｃｍの帯状の炭素繊維からなる芯材５と、その芯材５に一端部が固定された多数の炭素繊維ストランド６と、芯材５の長手方向略中央に取り付けられた錘７よりなる。ここで、炭素繊維ストランド６は、例えば弾性率１００ＧＰａ〜４００ＧＰａの炭素繊維フィラメントからなり水溶性のサイジング剤が塗布されており、錘７は例えば取り付けが容易な丸座がねよりなる。そして担体４は、芯材５の両端部をロープ３に結束バンド等の固定手段（図示せず）で固定されており、その固定された芯材５の一端と他端との間にあるロープ３の長さは例えば４０ｃｍとなるようにされている。これにより、芯材５はロープ３にＵ字状に垂れ下がって取り付けられることとなり、担体４は芯材５から炭素繊維ストランド６が垂れ下がった暖簾状をなす。
【００１９】
そして、前述したようにこの担体４は水面下に吊り下げられて浸漬されているので、その周囲に微生物が微生物膜等の形で固定化されることとなり、その微生物の作用により水質浄化を行うことができる。この際に、芯材５および炭素繊維ストランド６は炭素繊維よりなり、炭素繊維は生物親和性が高いので、担体４は微生物の固定化を非常に速やかに達成することができる。また、炭素繊維が水中の懸濁物質（ＳＳ）や汚濁物質を吸着することによっても水質浄化を図ることができる。更に、湖沼１００のような水中生物がいる環境下では、担体４に微生物膜が形成されることで担体４の周囲に二次的な微生物、小生物群が大量、かつ急速に集合して水中生物の食物連鎖が形成されるので、担体４を人工藻のように機能させて水中生物の生態系を構築して水質浄化を図ることもできる。
【００２０】
ここで、担体４に付着した微生物膜による水質浄化は、一例として水中のアンモニア成分の処理を考えると、微生物膜の外側（水中側）領域で好気性細菌であるアンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌がアンモニアおよび亜硝酸を酸化して亜硝酸および硝酸にし、微生物膜の内側（担体４側）領域で嫌気性細菌である脱窒菌が亜硝酸および硝酸を脱窒することによりなされる。これにより、湖沼１００のアンモニア性窒素を除去して水質浄化を図り、湖沼１００の富栄養化を防止することができる。なお、担体４に付着する微生物膜による水質浄化は、アンモニアを対象としたものに限られず、リンや有機物質等のＢＯＤ成分全般を対象として水質浄化を行うことが可能である。
【００２１】
以上のような構成により、本実施例の水質浄化構造物１によれば、少数の杭２を設置してその杭２に担体４を懸吊したロープ３を固定するだけで水質浄化構造物１を設置できるので、設置の労力および費用を削減することができる。また、担体４を並列させて吊り下げているので、処理対象水域の上層部で広範な面積に対して浄化を行うことができる。更に、ロープ３および担体４は折り曲げが可能な柔軟な素材よりなるので、巻き取ってコンパクトな状態にして収納、運搬を行うことができ、また設置時の取り付け作業が容易である。その上、担体４は暖簾状なのでデッドスペースを少なくして水質浄化を行うことができ、更に錘が設けられているので水流等によって炭素繊維が捩れたり、絡み合ったりするのを防止することもできる。
【００２２】
図３は、本発明の第２実施例の水質浄化構造物１について担体懸吊手段および微生物固定化担体の構造を説明する説明図である。本実施例は、担体４の構成およびロープ３の材質が先の実施例と異なり、他の点では先の実施例と同様に構成されている。
【００２３】
ここで、本実施例のロープ３は炭素繊維よりなり、ロープ３の一部も水中に浸漬して微生物膜を付着させることで水質浄化に利用することができる。
【００２４】
また、担体４は、例えば長さ６５ｃｍの紐状の炭素繊維よりなる芯材８と、その芯材８に一端部が固定された多数の炭素繊維ストランド６とからなる房状の担体ユニット９を、芯材８の端部で３つ直列接続したものである。そして、担体４の上端では芯材８が結束バンドでロープ３に固定されており、下端では例えば丸座がねよりなる錘７が芯材８に取り付けられている。なお、担体ユニット９間の接続は、本実施例では芯材８同士を結ぶことで行っているが、ジョイント等の接続具を用いて接続しても良い。また、直列接続する担体ユニットの個数は、処理対象水域の水深等に応じて自由に変更することができる。
【００２５】
以上のような構成により、本実施例の水質浄化構造物によれば、担体ユニット９の接続個数を変更することで、処理対象の水深に対応するよう担体４の長さを容易に変化させることができる。また、先の実施例と同様、構造物の設置の労力および費用を削減でき、ロープ３および担体４を巻き取ってコンパクトな状態にして収納、運搬を行うことができる。更に、担体４には錘７が設けられているので水流等によって炭素繊維が捩れたり、絡み合ったりするのを防止することもできる。
【００２６】
なお、これらの実施例以外にも、本発明の水質浄化構造物は、河川や海洋等に設置しても良く、また工場内に設置して工業排水の処理に用いても良い。更に、係留手段として浮体を用いても良い。浮体を係留手段として用いれば、風等により処理水域内を自由に移動しながら広範囲にわたって水質の浄化を行う水質浄化構造物を提供し得る。その他にも、係留手段の設置個数および設置箇所は担体懸吊手段の強度および処理対象水域の大きさ等に応じて自由に設計変更することができ、例えば処理水域の両岸の２点のみで担体懸吊手段を固定すれば、水質浄化構造物設置の労力を削減することができる。
【００２７】
また、微生物固定化担体の素材には、炭素繊維以外にポリプロピレン、ポリビニルアルコール等の任意の素材を選択することができる。更に、より早い水質浄化を達成するために、微生物固定化担体として予め微生物膜を馴養したものを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
かくして、本発明の水質浄化構造物によれば、係留手段の間に保持された担体懸吊手段に複数の微生物固定化担体を吊り下げているので、微生物固定化担体を個別に設置する必要が無く、設置の労力および費用を削減することができる。また、微生物固定化担体を水底（水底固定具）まで延在させる必要がないので、微生物固定化担体を水面付近のみに設置して浄化対象水域の上層部のＤＯ濃度が高い領域で好気性微生物による効率的な処理を行うことができる。更に、微生物固定化担体を並列させて吊り下げているので、広範な面積に対して浄化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施例の水質浄化構造物を湖沼に取り付けた状態を概略的に示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図である。
【図２】図１に示す水質浄化構造物の担体懸吊手段および微生物固定化担体の構造を説明する説明図である。
【図３】本発明の第２実施例の水質浄化構造物について担体懸吊手段および微生物固定化担体の構造を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  水質浄化構造物
２  杭
３  ロープ
４  担体
５  芯材
６  炭素繊維ストランド
７  錘
８  芯材
９  担体ユニット
１００  湖沼
ＷＬ  水面
【図１】
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【図２】
2009195849.tif 000004
【図３】
2009195849.tif 000005