(57)【要約】【課題】ヘドロの有無にかかわらず、溶存酸素濃度を中心とした水質測定を水深毎に持続的かつ安定的に測定可能なシステムを提供すること。【解決手段】観測船２００と測定装置３００とを有し、観測船２００が、平面視において軸対象な外形を有しつつ当該軸上に船体重心が位置するものであって、測定装置３００を当該軸上からワイヤ２０２を介して昇降させるウインチ２０３と、水底の検知に基づいてウインチ２０３の下降停止を制御する制御装置２０４と、船体を浮遊させる円筒浮２０７と、を備え、測定装置３００が、γ線検出器３０２と、溶存酸素濃度センサを少なくとも含んだ水質センサ３０４と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測船と測定装置とを有する水質測定システムにおいて、
観測船は、平面視において軸対象な外形を有しつつ当該軸上に船体重心が位置するものであって、
測定装置を当該軸上から紐体を介して昇降させる昇降装置と、
水底の検知に基づいて昇降装置の下降停止を制御する停止制御手段と、
船体を浮遊させるフロートと、
前記軸上の水面下に位置させる中空円筒体と、
を備え、
測定装置は、
水底検知手段と、
溶存酸素濃度センサを少なくとも含んだ水質センサと、
を備えたことを特徴とする水質測定システム。
【請求項２】
中空円筒体は、第２中空円筒体が第１中空円筒体から前記軸方向下側に延伸する入籠構造を有し、第１中空円筒体は、測定装置を収容可能な内径を有することを特徴とする請求項１に記載の水質測定システム。
【請求項３】
水底検知手段は、γ線源とγ線検出器とにより泥底位置を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の水質測定システム。
【請求項４】
水質センサは、更に、ｐＨ、濁度、電気伝導度、および、水温、の中から選ばれる一つ以上の値を測定するセンサを有することを特徴とする請求項１、２または３に記載の水質測定システム。
【請求項５】
紐体の繰出長さと水底検知手段に基づく船体から水底までの距離とを比較する比較手段を備え、
繰出長さと水底までの距離との差が所定値を超える場合に、異常事態と判定し緊急避難措置として測定装置を上昇または停止させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の水質測定システム。
【請求項６】
測定装置の水底検知結果とセンサの測定値とを観測船へ送信する伝送線を、紐体内部に被包貫入したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の水質測定システム。
【請求項７】
アンカーを更に設け、観測船を所定範囲内に係留することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の水質測定システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の水質測定システムに加え、高濃度酸素溶解水を供給する酸素水供給装置を備え、
測定装置は、水深毎の溶存酸素濃度を測定し、
溶存酸素濃度に基づいて、高濃度酸素溶解水の供給口の水深を変更する水深変更手段を備えたことを特徴とする水質改善システム。
【請求項９】
酸素水供給装置が、酸素または大気と、システム稼働場所における水と、を混合して高濃度酸素溶解水をつくる気液溶解装置であることを特徴とする請求項８に記載の水質改善システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水質測定システムおよび水質改善システムに関し、特に、底層で水が停滞しヘドロが堆積した湖沼やダムなどにおいて、水深毎に酸素濃度を中心とした水質を測定し、また、溶存酸素濃度を高めるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、湖沼やダムなどにおいては、底層に水が停留しやすく、ヘドロ化している場所が多数ある。また、一部の内湾も、波止や防波堤の整備により海水の出入りが少なくなり、ヘドロ化しているところもある。これらの領域は、外海のようには波浪も激しくないため、水面の揺動が底層まで到達せず、この点も、ヘドロ化を招来する要因となっている。
【０００３】
ヘドロは、陸上から流入する生活廃水や農耕廃水に起因した有機物、または、この有機物を栄養源として増殖した水生植物やプランクトンの遺骸が堆積したものである。したがって、分解などにより底層の酸素は徐々に消費されていき、ヘドロがたまる底層は貧酸素化水域となっていく。
【０００４】
底層の貧酸素化は、湖沼等の環境に様々な悪影響を及ぼすことが知られている。たとえば、底層が貧酸素な状態であると底生生物が死滅してしまう場合がある。また、底層が貧酸素化すると、還元雰囲気となり、周辺岩石やヘドロから金属が溶出し水質の悪化を招く場合もある。すなわち、湖沼等の水質改善をおこなう場合には、貧酸素状態を解消していくことが重要となってくる。
【０００５】
貧酸素状態を解消するためには、まず、ロケーション毎および水深毎に溶存酸素濃度の変化を長期にわたり観測し、それに応じて酸素供給対策を立てる必要がある。貧酸素化した水域に酸素を供給し溶存酸素濃度を高める技術としては、特許第３８４９９８６号「気液溶解装置」、特開２００７−０７５７４９号「気液溶解装置」が挙げられる。また、水質測定技術としては、特開２００６−１０５８３４号「水質測定装置」、特開２００３−１２１４３２号「自動的に水面に沿って昇降する水質監視測定装置」などが挙げられる。
【０００６】
【特許文献１】特許第３８４９９８６号公報
【特許文献２】特開２００７−０７５７４９号公報
【特許文献３】特開２００６−１０５８３４号公報
【特許文献４】特開２００３−１２１４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水の溶存酸素濃度は市販のセンサを用いることができるが、従来のセンサは、たとえば、水門付近などの定点測定することを主眼としたものであった。すなわち、水深毎の溶存酸素濃度をロケーション毎に長期間測定し、湖沼などを全域にわたり貧酸素の推移を季節毎、時間毎に測定するものではなかった。
【０００８】
また、測定に際しては、人や機械を用いてセンサを昇降させることはできるが、ヘドロがある場所では、
（１）センサがヘドロに浸かると、その後の水質測定のデータの信頼性が損なわれる場合がある、
（２）センサがヘドロに埋入してしまい抜き出せない（回収できない）場合があり、また、センサを破損させてしまう場合がある、
という問題点があった。
【０００９】
また、（３）そもそもセンサを下降させていくだけではヘドロの有無、ヘドロまでの水深が予め把握できない、という問題点があった。水深を予備測定していたような場合であっても、降雨の前後、日照りつづき、など、気候要因、季節要因によって水深が変動するため、長期的な観測をおこなう場合には、依然としてヘドロまでの水深が把握できないという問題点が残存する。
【００１０】
また、ヘドロがない場合であっても、水深を誤ってセンサを底面に衝突させてしまうという問題点も残存する。ここで、水質センサは、数百万円するものもあり、損傷させないように用いる必要がある。また、高価であるため、水深毎に複数のセンサを静置するなど多数個を用いる測定も現実的ではない。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ヘドロの有無にかかわらず、溶存酸素濃度を中心とした水質測定を水深毎に持続的かつ安定的に測定可能なシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の水質測定システムは、観測船と測定装置とを有する水質測定システムにおいて、観測船が、平面視において軸対象な外形を有しつつ当該軸上に船体重心が位置するものであって、測定装置を当該軸上から紐体を介して昇降させる昇降装置と、水底の検知に基づいて昇降装置の下降停止を制御する停止制御手段と、船体を浮遊させるフロートと、前記軸上の水面下に位置させる中空円筒体と、を備え、測定装置が、水底検知手段と、溶存酸素濃度センサを少なくとも含んだ水質センサと、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
すなわち、請求項１にかかる発明は、水深毎の溶存酸素濃度を測定可能であって、最も揺れの少ない船体中央から測定装置を昇降させることにより、水底位置の認識精度を向上させてセンサ破損を防止する。また、軸上に船体重心が位置するように内部機器等を配置するので、揺れが偏ることなく、この点からも、水底位置の認識精度が向上する。加えて、中空円筒体を水面下に位置させて重心位置を下げ安定性を高め、かつ、中空とすることにより紐体を貫入させるだけでなく内包される水の慣性を利用して揺れ防止を向上させる。また、昇降装置は、測定装置を降下だけでなく上昇もさせるので、一日に同一場所を往復させることにより、水深毎の溶存酸素濃度の時間推移や季節推移を把握可能となる。また、昇降させることにより、測定装置を減数でき、定点測定のような複数個の観測装置が不要となる。なお、ヘドロがたまるような湖沼やダムは、基本的には水面も穏やかであり、波が高くない環境であるため、観測船中心の上下動は小さい。
【００１４】
なお、軸対象な外形とは、波が常に一方向から来るとも限らないので、９０度回転対称以上が好ましく、最も好ましくは円形（ドーナツ形）である。なお、フロートとは、観測船外部に露出して外付けされる態様のほか、浮力を得る部分として船体筐体、たとえば、船底部分として形成されていてもよいものとする。なお、水底とは、ヘドロがない場合は、湖沼等の底面部分（砂面、泥面、岩盤面部分）を意味し、ヘドロがある場合は、ヘドロと水との界面をいうものとする。
【００１５】
また、請求項２に記載の水質測定システムは、請求項１に記載の水質測定システムにおいて、中空円筒体が、第２中空円筒体が第１中空円筒体から軸方向下側に延伸する入籠構造を有し、第１中空円筒体が、測定装置を収容可能な内径を有することを特徴とする。
【００１６】
すなわち、請求項２にかかる発明は、効率的に重心を下げ安定性を高めると共に、測定装置の待避場所を確保する。
【００１７】
また、請求項３に記載の水質測定システムは、請求項１または２に記載の水質測定システムにおいて、水底検知手段が、γ線源とγ線検出器とにより泥底位置を検知することを特徴とする。
【００１８】
すなわち、請求項３にかかる発明は、水とヘドロの密度差を利用して泥面位置を的確に検知可能となる
【００１９】
また、請求項４に記載の水質測定システムは、請求項１、２または３に記載の水質測定システムにおいて、水質センサが、更に、ｐＨ、濁度、電気伝導度、および、水温、の中から選ばれる一つ以上の値を測定するセンサを有することを特徴とする。
【００２０】
すなわち、請求項４にかかる発明は、副次的なデータも取得し、水質改善の方策決定および効果把握に資することができる。
【００２１】
また、請求項５に記載の水質測定システムは、請求項１〜４のいずれか一つに記載の水質測定システムにおいて、紐体の繰出長さと水底検知手段に基づく船体から水底までの距離とを比較する比較手段を備え、繰出長さと水底までの距離との差が所定値を超える場合に、異常事態と判定し緊急避難措置として測定装置を上昇または停止させることを特徴とする。すなわち、紐体の繰出長さと水底検知手段に基づく船体から水底までの距離とを比較する比較手段を備え、繰出長さと水底までの距離との差が所定値を超える場合に、測定装置を上昇させることを特徴とする。
【００２２】
すなわち、請求項５にかかる発明は、水流や流木等により測定装置や紐体があおられた場合であっても、ふれ戻しによるセンサ破損を防止する。
【００２３】
また、請求項６に記載の水質測定システムは、請求項１〜５のいずれか一つに記載の水質測定システムにおいて、測定装置の水底検知結果とセンサの測定値とを観測船へ送信する伝送線を、紐体内部に被包貫入したことを特徴とする。
【００２４】
すなわち、請求項６にかかる発明は、紐体を一本化して、昇降装置を簡素化してシステムの信頼性を向上させる。
【００２５】
また、請求項７に記載の水質測定システムは、請求項１〜６のいずれか一つに記載の水質測定システムにおいて、アンカーを更に設け、観測船を所定範囲内に係留することを特徴とする。
【００２６】
すなわち、請求項７にかかる発明は、観測船が風や水流で流されることなく、ほぼ定点にて水深毎の溶存酸素濃度を長期間観測することが可能となる。
【００２７】
また、請求項８に記載の水質改善システムは、請求項１〜７のいずれか一つに記載の水質測定システムに加え、高濃度酸素溶解水を供給する酸素水供給装置を備え、測定装置が、水深毎の溶存酸素濃度を測定し、溶存酸素濃度に基づいて、高濃度酸素溶解水の供給口の水深を変更する水深変更手段を備えたことを特徴とする。
【００２８】
すなわち、請求項８にかかる発明は、効率的な水質改善をおこなうことが可能となる。なお、供給口の水深を変更するとは、酸素水供給装置自体を上下させる態様であってもよく、また、酸素水供給装置は水上もしくは地上に配置し、ホース等を水中で上下させる態様のいずれであってもよい。
【００２９】
また、請求項９に記載の水質改善システムは、請求項８に記載の水質改善システムにおいて、酸素水供給装置が、酸素または大気と、システム稼働場所における水と、を混合して高濃度酸素溶解水をつくる気液溶解装置であることを特徴とする。
【００３０】
すなわち、請求項９にかかる発明は、既存の気液溶解装置を用いて水質改善をおこなうことが可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ヘドロの有無にかかわらず、溶存酸素濃度を中心とした水質測定を水深毎に持続的かつ安定的に測定可能なシステムを提供することが可能となる。また、水質改善を効率的におこなうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、本発明である水質測定システムを含む水質改善システムの一実施の形態を説明する。まず、水質改善システムを概説し、次いで、その主たる構成要素である、観測船、測定装置、気液溶解装置について説明していく。図１は、水質改善システムを示したシステム概要図である。
【００３３】
水質改善システム１００は、大きく、観測船２００と、測定装置３００と、気液溶解装置４００と、により構成される。このシステムは、測定装置３００が観測船２００を基点として昇降し、溶存酸素濃度を含む水質データを水深毎に測定し、このデータに基づいて気液溶解装置４００が高濃度酸素溶解水を供給する。これにより、微生物等が住める環境作りをしてヘドロの分解を促進するなど、水質改善をおこなう。
【００３４】
図２は、水質測定システムの観測船と測定装置の概要図である。観測船２００は、中空円盤形状である基体２０１と、測定装置３００をつるすワイヤ２０２と、ワイヤ２０２を繰りだし、また巻き取るウインチ２０３と、ウインチ２０３の回動を制御する制御装置２０４と、これらを覆うドーム２０５と、ドーム２０５を支持する支柱２０６と、観測船２００に浮力を与える８本の円筒浮２０７と、ウインチ２０３や制御装置２０４に電力を供給する太陽電池パネル２０８と、観測船を一定のエリアに係留するためのアンカー２０９と、を有する。また、観測船２００は、その中心下部に、安定化部２１０を有する。
【００３５】
支柱２０６、円筒浮２０７、太陽電池パネル２０８、安定化部２１０を含め、船体は構成要素を軸対象な形状または配置としており、更に、船体重心がこの軸上に位置するように各構成要素を配置している。また、後述の安定化部２１０の作用もあり、いずれの方向から波が来ても、船体中心のぶれが少なくなるように安定化を図っている。そこで、観測船２００では、ワイヤ２０２の繰出基点を船体中心軸の下部に位置させ、波による測定装置３００の上下動を最小限にするようにしている。実際、船体直径が５ｍ、船体重量が１５００ｋｇであり、波の高さが１０ｃｍまでであれば、約２０ｋｇの測定装置の上下動は、観測船、測定装置、ワイヤの慣性もあり、３ｃｍ未満であることを確認している。なお、船体重心は低い位置にあるほどよい。
【００３６】
制御装置２０４は、ウインチ２０３の回動を制御し測定装置３００の昇降を制御する。また、制御装置２０４は、ワイヤ２０２内部の伝送線（後述）を介して送信される水底検知結果を受けて、測定装置３００の下降を停止する制御をおこなう（その後上昇させる）。測定装置３００の上昇下降は、分速１５０ｃｍ以下でおこなう。これは、（１）万一、水底（ヘドロ、砂地、岩盤）に測定装置３００が衝突しても、計器破損が生じないようにするため、（２）ヘドロ面検知のためにγ線を用いるが、測定用に用いることのできる線源は２．５ＭＢｑであって、反射分（後方散乱分）は更に線量が少なくなり、検知および解析に時間を要するため、（３）ヘドロを巻き上げないため、である。
【００３７】
また、制御装置２０４は、ワイヤ２０２の繰出長さも監視し、水底までの距離との差が所定値を超える場合に、測定装置３００を上昇させる制御もおこなう。これは、測定装置３００自体やワイヤ２０２が流木などに一時的にあおられる場合があり、揺れ戻しで測定装置が水底に衝突ないし埋入することを防止するためである。なお、この比較は、たとえば、測定装置３００が一日に数回往復するような場合では、前回の繰出長さから直前の水深を認識し、これと今回の繰出長さとを比較することにより実現できる。
【００３８】
この他、制御装置２０４は、測定装置３００から水温、ｐH等の他の測定データの伝送も受け、これらを、気液溶解装置４００側に送り、また、遠隔地にある図示しない制御ＰＣにも送信する。ここで、測定装置３００からの各種データは、ワイヤ２０２内に被包貫入された伝送線（図示せず）を介して制御装置に送信される。ワイヤ２０２の素材は、外皮をフッ素樹脂とした金属メッシュを用い、柔軟性と堅強性をもたせている。
【００３９】
支柱２０６間には金網（図示せず）を張り、風の通りを確保して、観測船２００が風にあおられにくくすると共に、鳥の営巣、木の枝等の障害物の付着等を防止している。
【００４０】
観測船２００は、湖沼の水深毎の水質を長期間観測することとしているので、アンカー２０９により固定し、一定領域内にとどまるようにしている。測定装置３００による水質の観測は観測者の設定事項で、１日の測定回数を１回から１２回に設定でき、電力の続く限り長期にわたり観測することが可能である（長期間とは、観測者の設定事項であるが、たとえば、１日、１週間、１ヶ月、半年、とすることができる）。測定装置３００は、約２０ｋｇの重さであり、そのままでは引き上げるのに大きな消費電力が必要になることから、ウインチ２０３の軸にバランサー（図示せず）を取り付けて必要なトルクを低減し、ウインチ２０３の消費電力を１８Ｗと低く抑えた。また、制御装置２０４の消費電力は測定装置への電力供給、データ解析やデータ転送には１２Ｗ以上が好ましい。
【００４１】
太陽電池パネル２０８の出力は、冬季および梅雨時期の日照時間を考慮し、観測船２００の消費電力３０Ｗの１５倍の４５０Ｗと設計した。なお、図示しないが、観測船２００はバッテリーを備え、無充電状態が６日間続いた場合でも連続運転を実現するように設計している。
【００４２】
安定化部２１０は、入籠構造の第１中空円筒体２１０ａと第２中空円筒体２１０ｂとからなり、第２中空円筒体２１０ｂは船体の着水後、第１中空円筒体２１０ａから重力方向に延伸するようにしている。また、図示したように、安定化部２１０は、その軸が船体中心軸と一致するように配置されている。第２中空円筒体２１０ｂが下に移動するので、船体全体の重心位置がより下がり、また、両円筒体が抱える水の慣性もあり、波の揺れを吸収し観測船２００の安定性がより高まる。なお、ワイヤ２０２は、この安定化部２１０の中心をとおる。また、第１中空円筒体２１０ａは、測定装置３００を収容可能な内径とし、嵐の時などに、測定装置３００をこの中に待避させるようにしている。たとえば、延伸した際の安定化部２１０の長さは１５０ｃｍ、直径を７５ｃｍ程度にすることができる。
【００４３】
次に測定装置３００について説明する。測定装置３００は、略円筒形の形状であって、底面部には、γ線源３０１と、γ線検出器（シンチレーション検出器）３０２とを有する。測定装置３００の側周部には、溶存酸素濃度を始め、ｐＨ、濁度、電気伝導度、および、水温、を検出するセンサ３０４と、センサを保護する網目カバー３０５とを有する。
【００４４】
水底は、それがヘドロ面である場合に、最も境界を検出するのが難しい。超音波センサでは、ヘドロからメタンガスが発生すると境界面の検出が困難となり、光センサでは水の濁度が高い場合には、検出精度が劣ってしまう。本水質改善システム１００は、水が停留し貧酸素化してヘドロがたまっているような場所における水質改善を目的としているので、ヘドロ面検知が可能であることが前提となる。そこで、本願発明者らは鋭意検討の結果、γ線による界面検知を見いだし、これを採用することとした。
【００４５】
測定装置３００には、γ線源として、２４１Ａｍ、強度２．５ＭＢｑのものを用い、シンチレーション検出器３０２は直径４インチのものを使用した。なお、シンチレーション検出器３０２へ線源から直接γ線が入射するのを防ぐため、γ線源３０１は、５ミリ厚の鉛の円筒形状とした。図３は、測定装置底面に配置された水底検出部の概要図を示している。
【００４６】
ヘドロと水とは、５％の密度差があり、これを利用してγ線の後方散乱量を測定する。図４にヘドロ界面からの高さと線の後方散乱量の変化との関係を測定した結果を示す。図の第１縦軸は計数値（counts/0.1sec）であり、横軸はヘドロ面からの高さ（mm）である。また、後方散乱量の変化率Ｒを調べるためｈ＝１３０ｍｍを基準として第２軸をＲ＝１−Ｉｈ／Ｉｈ＝１３０としてプロットした。図示したように、Ｒはｈ＝５０ｍｍから顕著に変化が見られる。
【００４７】
また、後方散乱量をＩ、基準値における後方散乱量をＩ０とすると、放射線自身の相対誤差は（Ｉ０）１／２／Ｉ０と表されるので、Ｉ０＝４６００（ｃ／０．１ｓ）では、相対誤差は１．５％となる。よって、放射線自身の相対誤差以上で、かつ変化率Ｒの変化が顕著に現れ始めている２．２％を超えた場合に泥面を検出したと判定することとした。
【００４８】
なお、詳述しないが、この判定基準を用いることにより、水底が砂面、泥面、岩盤でも検知可能であることを確認している。
【００４９】
水質改善には、前述したように底層の溶存酸素濃度の把握が重要であり、このヘドロ面検知を用いれば、ｃｍ単位で底面の把握が可能となり、界面付近の詳細な水質情報を得ることが可能となる。
【００５０】
次に、気液溶解装置４００について説明する。気液溶解装置４００は、溶解装置４０１と、酸素水吐出船４０２と、を有し、観測船２００からの水質データに基づいて、酸素水吐出船４０２の水深を制御し、溶存酸素濃度を高める。図５は、溶解装置の断面図である。
【００５１】
溶解装置４０１は、水を取り込みノズル４１２へ供給するポンプ４１３と、空気をノズル４１２へ供給する酸素供給部４１４と、水と空気とを上向きに噴出させるノズル４１２と、噴出した水と空気とを攪拌して高濃度酸素溶解水を生成する気液溶解室４１５と、気液溶解室４１５内で生成した高濃度酸素溶解水と水に溶けなかった酸素ガスの気泡とを貯留して分離する気液分離室４１６と、を有している。
【００５２】
気液溶解室４１５は、有底の縦長筒状体で、天板部分４１５ａがドーム形状をしており、下部側面には複数の孔４１５ｂを有し、この孔４１５ｂとノズル４１２部分を除いて密閉した構成となっている。気液溶解室４１５には、切頭ドーム形状のかえし４１５ｃが設けられている。このドーム形状およびかえし４１５ｃにより、噴流が生じ、効率的に酸素が水に溶存していく。
【００５３】
気液分離室４１６は、縦長筒状体であって、気液溶解室４１５をすっぽりと覆うように設けられ、固定部４２０により気液溶解室４１５を保持する構成としている。気液分離室４１６の底部には吐出口４１６ｂを設け、可撓性を有しつつ中空部が折れ曲がらないチューブＴを介して高濃度酸素溶解水を酸素水吐出船４０２に供給する。気液分離室４１６により気泡の少ない水となり、底層を掻き乱すことなく高濃度酸素溶解水を所望の水深に送り込むことが可能となる。
【００５４】
酸素水吐出船４０２は、上部に空気だまり４３１をもつ略円筒形状の外形を有し、下部に吐出口４３２を有する。底面中央にはチューブＴが接続され、吐出口４３２を介して四方へ穏やかに高濃度酸素溶解水を供給する。なお、チューブＴは、予め水底に沈めてある滑車兼重り４０３をかいくぐらせ、その繰出量により酸素水吐出船４０２の水深を調整する。なお、繰出機構は溶解装置４０１側に備わっている（図示せず）。
【００５５】
次に、水質改善システムの機能をブロック図により説明する。図６は、水質改善システムの機能ブロック図である。水質改善システムは、機能的に、繰出量認識部５０１と、水底検知部５０２と、回動制御部５０３と、水質測定部５０４と、データ格納部５０５と、データ送信部５０６と、データ受信部５０７と、溶解水製造部５０８と、吐出船昇降部５０９と、待避部５１０と、を有する。
【００５６】
動作としては、繰出量認識部５０１がワイヤ２０２の繰出量を認識し、水底検知部５０２により水底が検知されると、回動制御部５０３の制御によりウインチ２０３の回転を停止し逆向きに回転するように制御する。また、繰出量認識部５０１がワイヤ２０２の繰出量が所定の値未満となったと認識すると、回動制御部５０３の制御によりウインチ２０３の回転を反転させ測定装置３００を下降に転じさせる。すなわち、回動制御部５０３は、ウインチ２０３の正回転・逆回転・停止を制御し、測定装置３００を往復させる。また、繰出量が所定値よりも大きな場合に、ウインチ２０３を逆回転して測定装置３００を回収する制御をおこなう。
【００５７】
繰出量認識部５０１は、ウインチ２０３とワイヤ２０２と制御装置２０４などによりその機能を実現する。水底検知部５０２は、γ線源３０１とγ線検出器３０２とワイヤ２０２などによりその機能を実現する。回動制御部５０３は、ウインチ２０３と制御装置２０４などによりその機能を実現する。
【００５８】
水質測定部５０４は、溶存酸素濃度を含み、このほか、ｐＨ、濁度、電気伝導度、および、水温の各種データを測定する。このデータは、データ格納部５０５に蓄積され、データ送信部５０６により、気液溶解装置４００側へ送信される。また、データ格納部５０５では、時刻や水深データもあわせて格納し、長期間の観測データを蓄積する。これらのデータは、データ送信部５０６により、遠隔地にある監視ＰＣにも送信する。監視ＰＣでは、暴風などの悪天候、繰出量の異常、その他の計器の異常を検知し、待避部５１０が作動し、測定装置３００の観測船２００への収容（場合によっては、中層への待避）をおこなう。
【００５９】
水質測定部５０４は、センサ３０４と網目カバー３０５などによりその機能を実現できる。データ格納部５０５は制御装置２０４とワイヤ２０２などによりその機能を実現できる。データ送信部５０６は制御装置２０４などによりその機能を実現できる。
【００６０】
データ受信部５０７は、観測船２００から送信された水深毎の溶存酸素濃度等の各種データを受信する。溶解水製造部５０８は、高濃度酸素溶解水を製造しこれを吐出口４３２へ供給する。吐出船昇降部５０９は、酸素水吐出船４０２を昇降させる。これにより、水深毎に所望の酸素濃度とすることが可能となる。また、待避部５１０が吐出船昇降部５０９を制御して、暴風などの悪天候、チューブＴの繰出量の異常、その他の計器の異常に基づいて酸素水吐出船４０２を底層近くへ待避させる。また、溶解水製造部５０８を制御して運転停止をおこなう。
【００６１】
水質浄化システム１００は、以上のような構成であり、ヘドロのあるような湖沼やダム湖の水質把握および水質改善を長期間おこなうことが可能となる。なお、適宜観測船を移動させることにより、広範囲な情報も得ることが可能となる。なお、図７は、水質改善システム１００の実際の運転の様子をモニタした画面構成例である。
【００６２】
水質浄化システムは、以上説明した以外に種々の態様をとることができる。たとえば、フロートの数を１２本としてもよく、また、観測船は、全体が浮き輪形状であってもよく、また、気液溶解装置は、溶解装置と酸素水吐出船が一体化して、装置自身が上下して高濃度酸素溶解水を供給するようにしてもよい。このときは、酸素ないし空気供給のチューブが水面上に配置されているか、酸素ボンベを内蔵するようにする。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本システムにおいて、溶解装置に代えて、中和剤供給装置として、水底の汚泥を分解するように使用する応用例が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】水質改善システムを示したシステム概要図である。
【図２】水質測定システムの観測船と測定装置の概要図である。
【図３】測定装置底面に配置された水底検出部の概要図を示している。
【図４】ヘドロ界面からの高さと線の後方散乱量の変化との関係を測定した結果を示した図である。
【図５】溶解装置の断面図である。
【図６】水質改善システムの機能ブロック図である。
【図７】水質改善システムの実際の運転の様子をモニタした画面構成例である。
【符号の説明】
【００６５】
１００  水質改善システム
２００  観測船
２０１  基体
２０２  ワイヤ
２０３  ウインチ
２０４  制御装置
２０５  ドーム
２０６  支柱
２０７  円筒浮
２０８  太陽電池パネル
２０９  アンカー
２１０  安定化部
３００  測定装置
３０１  γ線源
３０２  γ線検出器（シンチレーション検出器）
３０４  センサ
３０５  網目カバー
４００  気液溶解装置
４０１  溶解装置
４０２  酸素水吐出船
４１２  ノズル
４１３  ポンプ
４１４  酸素供給部
４１５  気液溶解室
４１６  気液分離室
４２０  固定部
４３２  吐出口
【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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