JP2004081119A

JP2004081119A - 水生生物の除去及び付着防止方法

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Publication number: JP2004081119A
Application number: JP2002247540A
Authority: JP
Inventors: Shinta Kunitomo; 國友　新太; Tadashi Daiho; 大保　忠司
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】化学薬品を使わずに低コストでありながら、効果的な水生生物の付着防止・除去方法及び装置を提供する。
【解決手段】水中において、水生生物の付着を防止すべき対象物又は対象物に付着した水生生物に対し、パルス放電に伴って発生する衝撃波及び紫外線が直接照射される近傍に電極を配置し、該電極でパルス放電を発生させ放電に伴って発生する衝撃波及び紫外線を直接水生生物に照射する水生生物の付着防止及び除去方法。及びその装置。パルス放電を行う際に、電極の近くに水中で気泡を存在させること、パルス放電によって発生する衝撃波と紫外線の一方もしくは両方を反射する構造を有する反射体を使用することが好ましい。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中でのパルス放電を用いて発電所取水路や水族館取水設備、船舶の船底、堤防や護岸壁、生簀網や定置網など魚網の他、フロートなどの漁具に付着する貝類・藻類・細菌などの水生生物の付着防止又は除去に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ムラサキイガイやフジツボなどは発電所や臨海工場の取水路などに付着し、取水流量の低下や復水器管の腐食や、伝熱性能の低下などの問題を引き起こしている。船の船底に付着すると、滑らかだった船底に凹凸ができ、摩擦が大きくなって船足が遅くなるばかりでなく、燃費も悪化し、それとともに排気ガス量が増加するので、結果として大気汚染を助長することにつながる。このため定期的にそれらの貝類を何らかの方法で除去しているが、除去された貝類の廃棄処理にかかる費用や、その死骸からの悪臭の発生などが大きな問題となっている。
【０００３】
また、定置網や生簀網に付着したこれらの生物や海藻類も網目を閉塞させて、海流による流体抵抗が増すため係留施設への負担を増やし、アンカーの固定力が十分でない場合は網がずれることがあるだけでなく、網内の海水の流出入を妨げ、網内の海水の酸素欠乏による養殖魚等の致死が大きな損失を発生させることもある。
【０００４】
このためフジツボ類、イガイ類、珪藻・海藻類、カキ類、ホヤ類、ヒドロ虫類など、これらの水生生物に対しては従来から付着防止・除去対策が行なわれてきた。塩素注入や有機スズ塗装の方法が最も多く用いられてきたが、環境保護の立場から注入量や使用が著しく規制されるようになり、現在ではこれに代わる様々な手法が試みられている。付着期幼生を麻痺させる方法としては薬品（ＣｌＯ_２、臭素、臭素化合物、ＮａＢｒ、オゾン、過酸化水素、界面活性剤、塩化第二銅、電解銅イオン）、基盤塗装（亜酸化銅、銅）、基盤材質（銅、キュプロニッケル、銅ベリリウム合金、特殊コンクリート）、その他の物理的手法（超音波、高周波、レーザー、紫外線、赤外線、マイクロウェーブ、昇温、酸欠）などの方法が、着生を防止する方法としては第一鉄イオン、半導体光触媒、音波、磁場、光、忌避剤などの方法がある。既に付着している生物に対する除去方法しては、ロボットやダイバーによる剥離作業、高速流、ブラシ、スポンジボールなどの物理的剥離がある。
【０００５】
水力発電所の取水口や排水口に設置される水路を通って侵入する水中生物を阻止し、水路の壁面に貝類の付着を防止するために直流パルス発生装置を設置することが提案されているが、これは水中生物や貝類に電気的ショックを与えるもので、効果が低いものであった。また、同じ分野で、水中で２００Ｈｚ以下の断続音を発生させ、水生生物に対して成長阻害及び／又は忌避行動を誘起させる方法が提案されているが、そこではその断続音を発生させるのに、アーク放電を用いているが、そのためのパルス電圧は音響発生部に供給されていて、水中で良く伝達する音波の作用を利用して水生生物に対して防除することを目的とするものであった。
しかしながら、前述した多くの方法は、その効果が曖昧であったり、その手法に巨額な費用がかかるもの、他の生物に害を与えるものなど未だ決定的な方法はない。このため環境へ影響を与えずに生物を付着させない方法、付着した生物を除去する方法が望まれてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の問題点を克服し、化学薬品を使わずに低コストでありながら、効果的な水生生物の付着防止・除去方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、水中でパルス放電を行うことにより紫外線、衝撃波を発生させ、それらを直接対象物に照射することにより、取水路や漁具に付着する貝類や藻類の付着防止・除去ができることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題は次の構成により達成させる。
【０００８】
（１）水中において、水生生物の付着を防止すべき対象物又は対象物に付着した水生生物に対し、パルス放電に伴って発生する衝撃波及び紫外線が直接照射される近傍に電極を配置し、該電極でパルス放電を発生させ放電に伴って発生する衝撃波及び紫外線を直接水生生物に照射することを特徴とする水生生物の付着防止及び除去方法。
（２）前記パルス放電を行う際に、電極の近くに水中で気泡を存在させることを特徴とする前記（１）記載の水生生物の付着防止及び除去方法。
（３）電極の周囲に、前記パルス放電によって発生する衝撃波及び紫外線を反射する構造を有し、該衝撃波及び紫外線に方向性を持たせる反射体を設けたことを特徴とする前記（１）記載の水生生物の付着防止及び除去方法。
【０００９】
（４）水中で水生生物の付着を防止すべき対象物又は対象物に付着した水生生物に対し、その近傍に配置するパルス放電用電極と、パルス放電を起すための電源と、衝撃波を発生させるパルス放電の放電電圧、放電エネルギー、放電間隔、電極間距離等を制御するための制御装置と、該電極と該電源を接続するための導線を有することを特徴とする水生生物の付着防止及び除去装置。
【００１０】
すなわち、本発明の骨子は下記に示すとおりである。
１）水中でパルス放電を行うことを特徴とする付着防止・除去方法。
２）水生生物の近傍に電極を配置し、パルス放電により発生した衝撃波を直接作用させることを特徴とする付着防止・除去方法。
３）水生生物の近傍に電極を配置し、パルス放電により発生した紫外線を直接作用させることを特徴とする付着防止・除去方法。
４）気泡を用いて不要な衝撃波を吸収することを特徴とする前記２）記載の付着防止・除去方法。
５）衝撃波及び紫外線を反射する構造を持つ水中電極を持つことを特徴とする水中のパルス放電による付着防止・除去方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるパルス電源は、コンデンサを用いた静電エネルギー蓄積型、コイルを用いた誘導エネルギー蓄積型、蒸気タービンやフライホイールを用いた運動エネルギー蓄積型、爆薬を用いた化学エネルギー蓄積型など、特に限定されないが、小型でかつ制御性の良い誘導エネルギー蓄積型がより望ましい。
本発明で、パルス放電で、水生生物に対して衝撃波及び紫外線を同時に発生させるためには、放電電圧は例えば５ｋＶ、エネルギーが１．３ｋＪの程度とする。また、発生させる衝撃波としては、被照射物が細胞の場合、数ＭＰａ〜１０ＭＰａで破壊し、貝の場合、数１０ＭＰａ〜数１００ＭＰａで破壊するので、そのような範囲の衝撃波が発生するように放電の条件を設定することが好ましい。更に、水生生物に対して電極を近接させる近傍とする距離は、水生生物の種類と放電電圧及び放電エネルギーの大きさによって変わるが、水生生物がムラサキイガイの場合、例えば８０ｍｍ以下で、４０ｍｍ以下が好ましい。
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
なお、実施の形態および実施例を説明するための全図において、同一機能を有する構成要素は同一符号を用いて示す。
【００１３】
付着防止に最も適したパルス放電装置は、例えば図１のような構造を持つ。この装置はコンピュータ１、パルス電源２、水中放電電極３及び各々を接続する高電圧ケーブル（電気ケーブル）４から構成されている。コンピュータ１は放電電圧、放電エネルギー、放電間隔、電極間距離などを制御する。
【００１４】
船上や岸壁から直接又は浮き具をつけて、水中電極３を生物が付着している場所付近に浸漬させて放電を行う。放電により衝撃波が発生して付着した生物は破砕されたり、生物付着の基盤となる生物皮膜ごと引き剥がされて脱落する。このため処理後は生物が付着しにくくなり、付着防止効果が現れる。また衝撃波と同時に発生する紫外線により、付着面の微生物が死滅するため生物皮膜の成長が抑制される。この作用からも付着防止の効果が高まる。本発明では、実施の形態としては、水中に直接電極３を配置する形態を取ることに限定されない。本発明は制御性に優れているため、放電電圧や放電エネルギーなどを変えることで部分的な洗浄や水生生物種の違いによる適切な運転が可能となる。
【００１５】
図２に、本発明を生簀網の洗浄に適用した例を示す。図１に示したコンピュータ１およびパルス電源２と散気装置用コンプレッサ５を生簀上部の桟橋に設置し、桟橋から生物が付着している網側面に水中電極３を浸漬させ、網６を挟んで魚側に散気装置７を取り付け、空気ホース８を用いて散気を行いながらパルス放電を行うものである。散気装置７は固定式のものでもよい。この方式では水中電極３を水中に浸漬するだけで処理ができるため、新たな特別な設備が不要である。電源装置一式を台車や船に載せるなどすれば、移動も容易であり、遠隔操作もできる。また低電力で動作するため、漁船などから供給される電源で十分であり、定置網などに用いる場合は太陽電池や風力発電でも給電が可能である。
【００１６】
図２においては、散気装置を用いて気泡を存在させているが、気泡９存在下では、水中の衝撃波や紫外線に対して、気泡９がそのエネルギーを吸収することが知られている。生簀網のような内部に魚などの有用生物が飼育されている場合には、付着生物の除去時に水中電極３の反対側に散気を行い、気泡９を保護バリヤーとして利用することは非常に有効である。また、図３に示すように、水中電極３の背後に放物面や楕円面を持つ反射板１０を配置することで、発生した衝撃波及び紫外線に方向性をもたせることができ、必要な個所に効率良く衝撃することができる。また反射板１０の表面を研磨するなど鏡面状に加工することで、衝撃波と同様に紫外線も効率よく照射することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されない。
【００１８】
（実施例１）
図４に示すように、海岸よりフジツボが付着した岩石１１を採取し、本発明によるムラサキイガイ除去試験を行った。内容積３０リットルの水槽１２に、人工海水１３と体長３０ｍｍ程度のムラサキイガイ１４が多数付着した岩石片１１（１０ｃｍ×１０ｃｍ×３ｃｍ程度）を入れ、その岩石１１の真上からの距離を４０ｍｍ、８０ｍｍまたは１６０ｍｍと変化させて、ステンレス製φ６ｍｍの棒状電極３を対向させて配置させ、放電電圧５ｋＶ、出力１．３ｋＪで放電を行い、放電回数を変化させることでムラサキイガイ１４の除去効果試験を行った。そのときの電極間距離は２ｍｍである。今回、水中電極３にはステンレスＳＵＳ３０４を用いたが、実際の海水の腐食環境では耐塩性のある金属、たとえばチタンやＳＵＳ３２９Ｊ１などが好ましい。
【００１９】
ムラサキイガイ１４と電極３との距離が４０ｍｍの場合には、放電１回で電極３周辺のムラサキイガイ１４は完全に岩石１１より脱落した。脱落したもののほとんどは外殻が大きく割れていた。脱落した周辺部のムラサキイガイ１４は外殻の一部を破損しているのもが多く存在した。放電２回以降、回数が増えるに従い周辺部ムラサキイガイ１４まで破壊され、４回で岩石１１の端にムラサキイガイ１４の一部が付着しているだけとなった。電極３からの距離が８０ｍｍの場合には、上記の４０ｍｍの場合より効果が少なく、ほぼ完全に破壊されるのは１０回、８０ｍｍの場合には２４回であった。衝撃波は放電点から距離が遠くなるに従い減衰するため、効果が距離に応じて減少したと思われる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明では、水中において水生生物の付着を防止する対象物又は対象物に付着した水生生物の近傍でパルス放電を行わせ、水中のパルス放電により強力な紫外線、衝撃波が発生させるときには、この衝撃波は数千気圧に及ぶため固い外殻をもつ水生生物も破砕することができる。また、紫外線は通常殺菌に用いられている紫外線ランプの強度に比べ非常に高いため、不純物を多く含む海水においても付着した微生物を殺菌することができる。本発明は、従来の付着防止・除去方法に比べ、薬品を用いないため、自然界に生息している魚や貝などの生物を化学汚染する心配がない。生簀網や定置網などの食用魚介類の施設へ用いる場合には、特に魚介類への化学汚染がないためその鮮度を落とすことがない。
紫外線や衝撃波などの物理的作用を利用しているため、化学的手段のように耐性菌ができず、定期的な作業でも付着防止・除去効果に差がない。
【００２１】
漁具などに適用する場合には、陸上での作業が必要ない。従来行われていた陸上での除去作業では、漁具を引き上げる作業、除去作業、除去作業後の防汚処理などの問題があるが、水中で付着物を除去できればこのような必要がなくなり、時間やコストの面で有利になる。また、生物が多量に付着した漁具を引き上げる際には、通常よりも重量が増えているために網が破れるなどの破損に対する配慮の必要がなくなる。
【００２２】
生簀網・定置網に付着した生物の除去においては、水中での魚を飼育したままの除去が可能であり、魚を殺傷したり、魚に逃げられる心配がない。また、漁具が地面に固定されておらず、フロートで吊るされているだけでも衝撃波は瞬間的に作用するため、ダイバーやロボットなどの機械的剥離作業で生じる“フケ（網が押されて逃げること）”に関係ない。
【００２３】
放電により発生する紫外線は、水生微生物を殺菌するだけでなく、水中電極周囲の微生物も殺菌するため、養殖などにおいては魚類の病気予防にも効果がある。また、海洋牧場などで用いられている水中スピーカーに代わるものとして、魚の馴致音源にもなるとともに、水生生物の除去・防止を兼ねることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生物の付着除去・付着防止原理の一実施形態を説明する概略説明図である。
【図２】本発明による魚具に付着した生物の付着除去・付着防止方法の一実施形態を説明する概略説明図である。
【図３】本発明による水中電極に反射板を設置した形態の説明図である。
【図４】本発明によるムラサキイガイ除去実験の概略説明図である。
【符号の説明】
１　コンピュータ
２　パルス電源
３　水中電極
４　高電圧ケーブル
５　コンプレッサ
６　水生生物が付着している漁網
７　散気装置
８　空気ホース
１０　反射板
１１　岩石
１２　水槽
１３　人工海水
１４　ムラサキイガイ

Claims

水中において、水生生物の付着を防止すべき対象物又は対象物に付着した水生生物に対し、パルス放電に伴って発生する衝撃波及び紫外線が直接照射される近傍に電極を配置し、該電極でパルス放電を発生させ放電に伴って発生する衝撃波及び紫外線を直接水生生物に照射することを特徴とする水生生物の付着防止及び除去方法。
前記パルス放電を行う際に、電極の近くに水中で気泡を存在させることを特徴とする請求項１記載の水生生物の付着防止及び除去方法。
電極の周囲に、前記パルス放電によって発生する衝撃波及び紫外線を反射する構造を有し、該衝撃波及び紫外線に方向性を持たせる反射体を設けたことを特徴とする請求項１記載の水生生物の付着防止及び除去方法。
水中で水生生物の付着を防止すべき対象物又は対象物に付着した水生生物に対し、その近傍に配置するパルス放電用電極と、パルス放電を起すための電源と、衝撃波を発生させるパルス放電の放電電圧、放電エネルギー、放電間隔、電極間距離等を制御するための制御装置と、該電極と該電源を接続するための導線を有することを特徴とする水生生物の付着防止及び除去装置。