JP2004033918A - 水質浄化方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】湖沼の水質浄化を容易に行うことができるとともに、土壌の流出がなく、設置やメンテナンス等も容易な水質浄化方法および装置を提供する。
【解決手段】水耕栽培用の複数の植栽ユニット１ａを、湖沼３の近傍に階段状に配置し、最上段に位置する植栽ユニット１ａに、湖沼から揚水された栄養塩類を含む水を給水して、この水を最上段に位置する前記植栽ユニット１ａから最下段に位置する前記植栽ユニット１ａまで行き渡らせて前記植栽ユニット１ａで植物を育成することによって、栄養塩類を除去する。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湖沼の水を浄化する浄化方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダム湖や湖沼などの閉鎖性水域では、流入河川により水中懸濁物質、ならびに窒素やリンなどの栄養塩類が供給され、水質汚染が焦眉の問題となっている。また、これら栄養塩類により植物プランクトンのブルーム（異常繁殖）が梅雨から夏季にかけて、しばしばおこることが確認されており、その色合いから景観を害するとともに、プランクトンの種によっては、カビ臭を伴うため環境への悪影響をもたらす。
そこで、植物の生育過程を利用して水中の栄養塩類を除去する技術の一例として、特開平１０−３２３６９０号公報に記載の技術が知られている。この技術は、ポット植栽した植物を富栄養化排水の流路又は流入先に存置し育成することにより、その生育過程を利用して排水中の栄養塩類を除去することができ、設置が簡単で流水にも植物が流れないというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記技術では、植栽ポットを河川に設置するようにしているため、湖沼などの水質を浄化するには不向きである。
また、植物の根の固定に土壌を使用するために、植栽ポットに流入する水量によっては土粒子の流出が懸念される。
さらに、河川に半分くらい水につかるようにして設置するので、植栽ポットの設置が難しいばかりか、植栽ポットのメンテナンスにも手間がかかるという問題がある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、湖沼の水質浄化を容易に行うことができるとともに、土壌の流出がなく、設置やメンテナンス等も容易な水質浄化方法および装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、水耕栽培用の複数の植栽ユニット１ａを、湖沼３の近傍に階段状に配置し、最上段に位置する植栽ユニット１ａに、湖沼から揚水された栄養塩類を含む水を給水して、この水を最上段に位置する前記植栽ユニット１ａから最下段に位置する前記植栽ユニット１ａまで行き渡らせて前記植栽ユニット１ａで植物を育成することによって、栄養塩類を除去することを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、湖沼から揚水された栄養塩類を含む水を給水して、この水を最上段に位置する前記植栽ユニットから最下段に位置する前記植栽ユニットまで行き渡らせて植物を育成することによって、栄養塩類を除去するので、湖沼の水質浄化を容易に行える。
また、植栽ユニットは階段状に配置されているので、全ての植栽ユニットに水を行き渡らせるのが容易である。
さらに、植栽ユニットは水耕栽培用であり、土壌を必要としないので、土壌流出の懸念もない。
加えて、植栽ユニットを湖沼の近傍に階段状に配置するので、植栽ユニットの設置やメンテナンスも容易である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の水質浄化方法において、
最上段に位置する植栽ユニット１ａより上方位置に、貯水槽９を設置し、この貯水槽９に湖沼から揚水された栄養塩類を含む水を一時貯留した後、この貯水槽９から最上段に位置する前記植栽ユニット１ａに栄養塩類を含む水を給水することを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記貯水槽内部は、嫌気化　（酸素が欠乏し、底泥中に含まれる窒素、リン、鉄、マンガン等が溶出してくる状態）するのが望ましい。嫌気化すればそれ以上の溶存態リンが溶出するので、より多くの栄養塩類を植栽ユニットの植物に供給でき、植物の育成を促して水質浄化を促進できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、湖沼から揚水された栄養塩類を含む水を貯水槽に一時貯留するので、この貯水槽内で揚水された水に含まれている水中懸濁物質が沈殿する。したがって、貯水槽からは給水される水は、水中懸濁物質が除去されているので、植栽ユニットへの水中懸濁物質の流入を防止できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、湖沼３の近傍に階段状に配置される複数の水耕栽培用の植栽ユニット１ａと、
前記湖沼３から栄養塩類を含む水を揚水して、最上段に位置する前記植栽ユニット１ａに給水する給水手段２とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、最上段に位置する植栽ユニットに、給水手段によって湖沼から栄養塩類を含む水を揚水して給水し、この水を最上段に位置する植栽ユニットから最下段に位置する植栽ユニットまで行き渡らせて植物を育成することによって、栄養塩類を除去することができるので、湖沼の水質浄化を容易に行える。
また、植栽ユニットは階段状に配置されているので、全ての植栽ユニットに水を行き渡らせるのが容易である。
さらに、植栽ユニットは水耕栽培用であり、土壌を必要としないので、土壌流出の懸念もない。
加えて、植栽ユニットを湖沼の近傍に階段状に配置するので、植栽ユニットの設置やメンテナンスも容易である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の水質浄化装置において、
前記給水手段２は、最上段に位置する前記植栽ユニット１ａより上方に設置され、揚水された水を一時貯留する貯水槽９を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、湖沼から揚水された栄養塩類を含む水を貯水槽に一時貯留することによって、この貯水槽内で揚水された水に含まれている水中懸濁物質を沈殿させることができる。したがって、貯水槽からは給水される水は、水中懸濁物質が除去されているので、植栽ユニットへの水中懸濁物質の流入を防止できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の水質浄化装置において、
最上段から最下段のうちの少なくとも一つの段に配置され、植栽された前記植栽ユニット１ａを、植栽されていない植栽ユニット１ｂが複数上下に積重ねられてなる植栽ユニット群４上に設置したことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、植栽ユニット群上に、植栽された植栽ユニットを設置しているので、植栽ユニット群の植栽ユニットの個数を調整することによって、植栽された植栽ユニットの高さを、設置場の高さレベルに応じて容易に調整できる。
また、植物の栄養塩類の吸収能が低下した場合や植物を刈り取った際に、この植物が植栽された植栽ユニットを除去することによって、植栽ユニット群の最上段の植栽ユニットに新たに植物を育成でき、よって、水質浄化能を容易に復旧できる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の水質浄化装置において、
前記植栽ユニット１（１ａ，１ｂ）を、生分解性プラスチックによって形成したことを特徴とする。
【００１７】
ここで、生分解性プラスチックとは、土中で徐々に微生物によって生分解し消滅するようなプラスチックのことであり、例えば、天然の高分子物質である澱粉と、親水性で且つ生分解性を有する変性ポリビニルアルコールを主成分とする複合樹脂からなる生分解性プラスチックが知られている。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、植物の栄養塩類の吸収能が低下した場合や、植栽ユニットが破損した場合等に、この植物が植栽された植栽ユニットを植物とともに除去して、地中へ埋め戻すことができるので、植栽ユニットの廃棄が簡単であり、環境に悪影響を及ぼすこもない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る水質浄化装置の概略構成を示すものである。この水質浄化装置は、多数の水耕栽培用の植栽ユニット１…と、給水手段２とを備えている。
植栽ユニット１は、ダム湖３の近傍に階段状に配置されている。ダム湖３の近傍は下方に向けて傾斜する傾斜地となっており、この傾斜地を略階段状に造成し、その造成した段部分に植栽ユニット１が設置されている。
【００２０】
植栽ユニット１には、図２に示すように、空心菜等の植物Ｓが植栽された植栽ユニット１ａと、植物が植栽されていない空の植栽ユニット１ｂとがある。空の植栽ユニット１ｂは所定の個数だけ上下に積重ねられて植栽ユニット群４を構成しており、この植栽ユニット群４上に植物Ｓが植栽された植栽ユニット１ａが設置されている。
植栽ユニット群４の高さは、図２において左右に隣接する植栽ユニット群４上の植栽ユニット１ａ，１ａが上下に１段ずれるような高さに、設置場の高さレベルに応じて設定されている。なお、植栽ユニット群４は平面視において縦横に配置されており、各植栽ユニット群４上に植栽ユニット１ａが設置されている。なお、隣り合う植栽ユニット群４，４どうしは、図示しない連結手段によって連結してもよい。
【００２１】
植栽ユニット１（１ａ，１ｂ）は生分解性プラスチックによって、箱状に形成されており、図３に示すように、底部にはヤシガラマット等の植物繊維系材料で形成されたマット５が敷設されており、このマット５に植物Ｓの種をまき、水耕栽培によって育成できるようになっている。
また、植栽ユニット１の上縁部には、凸部１ｃが形成されており、一方、植栽ユニット１の下縁部には、凹部１ｄが形成されている。そして、上下に積重ねられた植栽ユニット１，１どうしは、下側の植栽ユニット１の凸部１ｃに、上側の植栽ユニットの凹部１ｄを嵌合することによって、水平方向の位置ずれが防止されている。
【００２２】
給水手段２は、図１および図２に示すように、ダム湖３から栄養塩類を含む水を揚水して、最上段に位置する植栽ユニット１ａに給水するもので、ダム湖３の底部付近から水を引き込む引込管６と、この引込管６を介してダム湖３の水を揚水する揚水ポンプ７と、この揚水ポンプの駆動する駆動源８と、最上段に位置する植栽ユニット１ａより上方に設置され、揚水ポンプ７が接続された貯水槽９とを備えている。
【００２３】
引込管６は、ダム湖３の底部から地山を貫通して、貯水槽９の上端部まで延出されており、この引込管６を介して揚水ポンプ７によって揚水されたダム湖３の水は貯水槽９に一時貯留されるようになっている。
揚水ポンプ７の駆動源８はポンプ室７ａの屋根に設けられた太陽光発電装置７ｂや風力発電装置７ｃによって構成されているが、発電所からの配電によるものでもよい。貯水槽９の下部には流出口が設けられており、この流出口から最上段に位置する植栽ユニット１ａに直接あるいは給水管等を介して給水するようになっている。
前記貯水槽９には、ダム湖３から揚水された栄養塩類を含む水を一時貯留することによって、この水に含まれている水中懸濁物質を沈殿させるようになっていいる。したがって貯水槽９からは給水される水は、水中懸濁物質が除去されているので、植栽ユニット１ａへの水中懸濁物質の流入を防止できる。
また、貯水槽９の内部は、嫌気化されており、これによって、溶存態リンが溶出するので、より多くの栄養塩類を植栽ユニットの植物に供給でき、植物の育成を促して水質浄化を促進できる。
【００２４】
次に上記構成の水質浄化装置によってダム湖３の水を浄化するには、まず、ダム湖３の栄養塩類や水中懸濁物質を含む水を揚水ポンプ７によって引込管６を通して揚水し、貯水槽９に一時貯留する。貯水槽９では、水に含まれている水中懸濁物質が自然に沈殿し、沈殿層の上には栄養塩類を含んだ水が貯留される。
次に、栄養塩類を含んだ水を、貯水槽９の流出口から流出させて、最上段に位置する植栽ユニット１ａに給水する。そして、最上段の植栽ユニット１ａに給水された水は、この植栽ユニット１ａが満水になると、次の段の植栽ユニット１ａに流入し、その後、次々に下の段の植栽ユニット１ａに流入していき、最下段に位置する植栽ユニット１ａまで行き渡る。
全ての植栽ユニット１ａが満水になった時点で、貯水槽９の流出口を閉鎖する。そして、植栽ユニット１ａに植栽されている植物Ｓが栄養塩類を吸収しながら育成され、これによって植栽ユニット１ａ中の栄養塩類が除去される。
【００２５】
そして、植栽ユニット１ａ中に水が少なくなると、貯水槽９の流水口を開放して、再び植栽ユニット１ａに栄養塩類を含んだ水を供給する工程を繰り返しながら、植物Ｓの育成を行いつつ、栄養塩類を除去していく。
また、貯水槽９には、例えば、貯留されている水量を検出する検出器を設けておき、水量が一定量より少なくなったところで、揚水ポンプ７を自動的に作動させて、ダム湖３から水を揚水して貯留する。
【００２６】
このように、本実施の形態の形態では、ダム湖３から栄養塩類を含む水を揚水して給水し、この水を最上段に位置する植栽ユニット１ａから最下段に位置する植栽ユニット１ａまで行き渡らせて水耕栽培が可能な植物Ｓを育成することによって、栄養塩類を除去することができるので、ダム湖３の水質浄化を容易に行える。
【００２７】
また、植栽ユニット１ａは階段状に配置されているので、全ての植栽ユニット１ａに水を行き渡らせるのが容易である。
さらに、植栽ユニット１ａは水耕栽培用であり、土壌を必要としないので、土壌流出の懸念もない。
加えて、植栽ユニット１ａをダム湖３の近傍に階段状に配置しており、水中や水面に配置していないので、植栽ユニット１ａの設置やメンテナンスも容易である。
【００２８】
また、植栽ユニット群４上に、植物Ｓが植栽された植栽ユニット１ａを設置しているので、植栽ユニット群４の植栽ユニット１ｂの個数を調整することによって、植物Ｓが植栽された植栽ユニット１ａの高さを、設置場の高さレベルに応じて容易に調整できる。
また、植物Ｓの栄養塩類の吸収能が低下した場合や刈り取った場合に、この植物Ｓが植栽された植栽ユニット１ａを除去することによって、植栽ユニット群４の最上段の植栽ユニット１ａに新たに植物を育成でき、よって、水質浄化能を容易に復旧できる。
さらに、植栽ユニット１ａの植物Ｓが食用の空心菜である場合は、この植物Ｓが成長したら、これを刈り取るか、あるいは植栽ユニット１ａごと搬出して、次の植栽ユニット１ｂに植物の種をまいて育成することができる。
さらに、植栽ユニット１ａは生分解性プラスチックで形成され、植栽ユニット１ａ底部に敷設されたマット５はヤシガラマット等の植物繊維系材料で形成されているので、植物Ｓの栄養塩類の吸収能が低下した場合や、植物Ｓを刈り取った場合、さらに、植栽ユニット１が破損した場合等に、この植物Ｓが植栽された植栽ユニット１ａを植物とともに除去して、地中へ埋め戻すことができるので、植栽ユニットの廃棄が簡単である。
【００２９】
なお、本実施の形態では、水質浄化装置をダム湖３の近傍に設置したが、この水質浄化装置は、ダム湖以外の湖沼に設置してもよいのは勿論のことである。
また、本実施の形態では、貯留槽９の流出口は全ての植栽ユニット１ａが満水になった時点で閉鎖したが、少し開放したままので状態で少しずつ水を流出させてもよい。この場合、最下段の植栽ユニット１ａから水が少しずつ溢れ出て、傾斜地を流れてダム湖３に戻るが、この場合も植物によって栄養塩類がある程度除去されているので、その水に含まれる栄養塩類の量は、揚水したときの水に含まれる栄養塩類の量より少なくなり、よって、ダム湖３の水質浄化を行える。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、湖沼から揚水された栄養塩類を含む水を給水して、この水を最上段に位置する植栽ユニットから最下段に位置する植栽ユニットまで行き渡らせて水性植物を育成することによって、栄養塩類を除去するので、湖沼の水質浄化を容易に行える。
また、植栽ユニットは階段状に配置されているので、全ての植栽ユニットに水を行き渡らせるのが容易である。
さらに、植栽ユニットは水耕栽培用であり、土壌を必要としないので、土壌流出の懸念もない。
加えて、植栽ユニットを湖沼の近傍に階段状に配置するので、植栽ユニットの設置やメンテナンスも容易である。
【００３１】
また、貯水槽内で水中懸濁物質が沈殿するので、貯水槽からは給水される水は、水中懸濁物質が除去されており、植栽ユニットへの水中懸濁物質の流入を防止できる。
また、植栽ユニット群の植栽ユニットの個数を調整することによって、植物が植栽された植栽ユニットの高さを、設置場の高さレベルに応じて容易に調整できる。
さらに、植栽された植栽ユニットを除去しても、植栽ユニット群の最上段の植栽ユニットに新たに植物を育成でき、よって、水質浄化能を容易に復旧できる。また、植栽ユニットを生分解性プラスチックによって形成したので、地中へ埋め戻すことができ、よって植栽ユニットの廃棄が簡単であり、環境に悪影響を及ぼすこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水質浄化装置の一例を示すもので、水質浄化装置の概略構成を示す図である。
【図２】同、植栽ユニットを設置した状態を示す側面図である。
【図３】同、植栽ユニットの断面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ　植栽ユニット
２　給水手段
３　ダム湖（湖沼）
４　植栽ユニット群
９　貯水槽

Claims (6)

1. 水耕栽培用の複数の植栽ユニットを、湖沼の近傍に階段状に配置し、最上段に位置する植栽ユニットに、湖沼から揚水された栄養塩類を含む水を給水して、この水を最上段に位置する前記植栽ユニットから最下段に位置する前記植栽ユニットまで行き渡らせて前記植栽ユニットで植物を育成することによって、栄養塩類を除去することを特徴とする水質浄化方法。
2. 請求項１に記載の水質浄化方法において、
   最上段に位置する植栽ユニットより上方位置に、貯水槽を設置し、この貯水槽に湖沼から揚水された栄養塩類を含む水を一時貯留した後、この貯水槽から最上段に位置する前記植栽ユニットに栄養塩類を含む水を給水することを特徴とする水質浄化方法。
3. 湖沼の近傍に階段状に配置される複数の水耕栽培用の植栽ユニットと、
   前記湖沼から栄養塩類を含む水を揚水して、最上段に位置する前記植栽ユニットに給水する給水手段とを備えたことを特徴とする水質浄化装置。
4. 請求項３に記載の水質浄化装置において、
   前記給水手段は、最上段に位置する前記植栽ユニットより上方に設置され、揚水された水を一時貯留する貯水槽を含むことを特徴とする水質浄化装置。
5. 請求項３又は４に記載の水質浄化装置において、
   最上段から最下段のうちの少なくとも一つの段に配置され、植栽された前記植栽ユニットを、植栽されていない植栽ユニットが複数上下に積重ねられてなる植栽ユニット群上に設置したことを特徴とする水質浄化装置。
6. 請求項３〜５のいずれか一項に記載の水質浄化装置において、
   前記植栽ユニットを、生分解性プラスチックによって形成したことを特徴とする水質浄化装置。

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