特許 7394452 藻類除去装置及び藻類処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-30

(45)【発行日】2023-12-08

(54)【発明の名称】藻類除去装置及び藻類処理システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/40 20230101AFI20231201BHJP

   E02B 15/00 20060101ALI20231201BHJP

【ＦＩ】

C02F1/40 B

E02B15/00 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020034505

(22)【出願日】2020-02-29

(65)【公開番号】P2021137672

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-11-11

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 （１）試験の実施による公開 試験日 令和１年７月１日から１１月３０日 試験場所 千波湖（茨城県水戸市千波町３０８０）

(73)【特許権者】

【識別番号】512078708

【氏名又は名称】有限会社アルファサービス

(74)【代理人】

【識別番号】100163533

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 義信

(72)【発明者】

【氏名】藤岡 吉男

【審査官】片山 真紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１２９５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３０３４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１９００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－００８９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０１７９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３６５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１３８４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０４６６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５４０９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ１／００－７８

Ｅ０２Ｂ１５／００－１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

沼や池の閉鎖水域の表層水中に浮遊する藻類を収集する藻類収集手段を備えた藻類除去装置において、
前記藻類収集手段は、
前記閉鎖水域の表層水中に浮くことが可能な複数本の第１棒状部材を放射状に配置して、前記浮遊する藻類が流入する流入口が流出口よりも拡径された逆ハの字状の収集水路を放射状に複数形成した藻類収集部と、
前記閉鎖水域の表層水中に浮くことが可能な複数本の第２棒状部材を、前記複数の収集水路の前記流出口に連続して平行に配置して、前記複数の収集水路で収集された藻類を前記複数の収集水路のうちの１つの収集水路に誘導する複数の誘導水路を形成する藻類誘導部と、
前記複数本の第１棒状部材及び前記複数本の第２棒状部材を連結固定する連結固定部材と、を少なくとも備え、
前記藻類収集手段は、
前記第１棒状部材に吊設され、前記第１棒状部材と略同等の幅を有するシート状部材と、
前記シート状部材を前記表層水中に垂下させる錘部材と、を更に有する藻類除去装置。

【請求項2】

前記１つの収集水路には、前記複数の収集水路で収集した藻類を回収する藻類回収手段が配置される請求項１に記載の藻類除去装置。

【請求項3】

前記複数の収集水路は４水路であって、４本の前記第１棒状部材が９０°間隔で放射状に配置されている請求項１又は２に記載の藻類除去装置。

【請求項4】

前記第１棒状部材及び前記第２棒状部材は両端が水密された塩ビパイプである請求項１から３の何れか１項に記載の藻類除去装置。

【請求項5】

前記収集水路の前記第1棒状部材は入れ子構造によって伸縮自在である請求項１から４の何れか１項に記載の藻類除去装置。

【請求項6】

前記藻類収集手段は、
前記複数の収集水路の逆ハの字角度の変動を防止する逆ハの字角度変動防止手段を更に有し、
前記逆ハの字角度変動防止手段は、
前記収集水路を形成する複数本の第１棒状部材の前記流入口の位置にそれぞれ立設されたピン部材と、
前記ピン部材の隣接するピン部材同士を緊張した状態で連結する紐状部材と、で構成されている請求項１から５の何れか１項に記載の藻類除去装置。

【請求項7】

前記複数の誘導水路には、前記誘導水路の表層水に前記収集水路から前記藻類回収手段へ向いた水流を発生させる水流発生手段が設けられている請求項２に記載の藻類除去装置。

【請求項8】

前記藻類回収手段は、前記藻類収集手段で藻類と一緒に収集された前記閉鎖水域のゴミ類を分離して前記藻類を選択的に回収する機構を備えている請求項２に記載の藻類除去装置。

【請求項9】

前記藻類回収手段は、
前記収集した藻類を含む前記表層水が流通可能な門型の装置フレームと、
前記装置フレーム内に前記表層水の流通方向に直交して横向きに配置され、周面にゴミ分離用のフィルタが形成されるとともに側面に浮遊藻類を表層水と一緒に吸引して取り込む吸引配管の一方端部及び前記フィルタを洗う水を吐出する吐出配管の一方端部を内部に導く導入口が開口された円筒状のゴミ分離ドラムと、
前記装置フレームに回転自在に片持ち支持され、前記ゴミ分離ドラムの両端部周面をそれぞれ３点支持する合計６個の支持ローラと、
前記６個の支持ローラの少なくとも１つに回転動力を付与して前記ゴミ分離ドラムを回転する回転動力手段と、
前記装置フレームに固定され、前記ゴミ分離ドラムの下部が前記表層水中に浸漬するように前記装置フレームを浮かせる浮き部材と、
前記ゴミ分離ドラム内に設けられ、前記吸引配管に連通状態で支持されるとともに前記ゴミ分離ドラムの軸芯方向に長いスロット形状の吸引口が前記表層水中に位置するように形成された吸引ノズルと、
前記ゴミ分離ドラム内に設けられ、前記吐出配管に連通状態で支持されるとともに前記ゴミ分離ドラムの軸芯方向に長いスロット形状の吐出口が前記表層水の水面上に位置するように形成された吐出ノズルと、
前記ゴミ分離ドラムの外面に突起した状態で複数枚設けられ、前記ゴミ分離ドラムの軸芯方向に長い板状のスキーマと、を備えている請求項２に記載の藻類除去装置。

【請求項10】

請求項２に記載の藻類除去装置と、
前記藻類除去装置の前記藻類収集手段で収集されてから前記藻類回収手段で回収された藻類を破壊する多段渦巻ポンプ構造の藻類破壊手段と、を備えたことを特徴とする藻類処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、藻類除去装置及び藻類処理システムに係り、特に湖沼や池等の閉鎖水域に発生した藻類を収集する藻類収集手段を備えた藻類除去装置及び藻類収集手段で収集した藻類を回収した後、最終的に処理するまでの藻類処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、工業の発展や人口の増加などにより、湖沼や池等の閉鎖水域において水中のリンや窒素の栄養分濃度が増加し、閉鎖水域が富栄養化状態になり易い。この結果、アオコや赤潮等と呼ばれる植物性プランクトンである藻類が大量発生し、水が緑色や赤色に濁ってしまう現象がしばしば見られる。

【0003】

富栄養化した水から速やかに栄養分を取り除くことができれば、水草や適度な植物性プランクトンで水を浄化することは可能である。しかし、水に溶けた栄養分を速やかに取り除くことは難しく、アオコや赤潮等の藻類が大量発生し易い。

【0004】

大量発生したアオコや赤潮等の藻類を放置すると、その水域の酸素濃度が低下して魚が死んだり、水辺やその水域の水を水源とする水道水に異臭がしたりする被害が発生する。この為、閉鎖性水域が富栄養化する原因を改善すると同時に、水中のこれらの藻類を排除する必要がある。

【0005】

例えば藻類の代表例であるアオコは、比較的に球状な藍藻類（数ミクロン程度のミクロシスチス：Ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓが主な構成）であり、細胞内のガス胞によって水面から数ｃｍ程度下の表層水中に浮遊している。そして、アオコが大量発生すると、数十～数百μｍスケールの立体構造を有するアオコの群体がマット状になって水面を覆う。アオコの群体は数百以上の細胞が一定の規則性を有して集合したものである。このような群体状のアオコの処理方法としては、例えば特許文献１や特許文献２がある。

【0006】

特許文献１では、取水ポンプで吸い込んだ群体状のアオコを含む水を、超音波照射器に通してアオコを破壊することによりアオコの比重を重くした後、遠心濃縮機及び遠心脱水機にかけて脱水して固形物化することで、閉鎖性水域からアオコを効率よく回収する方法が提案されている（超音波方式）。

【0007】

また、特許文献２では、取水ポンプで吸い込んだ群体状のアオコを含む水を、筒体の両端から対向噴射させて筒体内で水を衝突させることにより、群体状のアオコを細かく分断することが提案されている（対向噴射方式）。また、特許文献２には、アオコのガス胞を破壊して沈降し易くした後、元の閉鎖性水域に戻すことが提案されている。アオコの群体構造を細かく分断し、またガス胞を破壊して沈降し易くして閉鎖性水域に戻せば、閉鎖性水域に存在する動物プランクトンによる捕食が促進され、閉鎖性水域におけるアオコの増殖を抑制することができる。

【0008】

このように、閉鎖水域からアオコを採取した後のアオコ処理に関しては各種の提案がなされている。しかし、閉鎖水域に発生したアオコを如何に効率的に収集して回収するかに関する技術は十分とは言えない。

【0009】

例えば、特許文献３には、藻類を衝撃で破壊する衝撃殺藻装置を備えた水質保全装置が開示され、川の被保全水域に設置された事例が開示されている。この水質保全装置は、表層水中に含まれる藻類を水質保全装置の衝撃殺藻装置に導くための誘導手段を備えている。

【0010】

この誘導手段は、河川の上流側への表層水の流れを遮る上流側フェンスと、下流側への表層水の流れを遮る下流側フェンスと、上流側フェンスに逆ハの字状に向いており、上流側から下流側への風が吹いたときに表層水を水質保全装置の取水口に導く導流フェンスと、表層水を導流フェンスから衝撃殺藻装置に導く水路とで構成されている。

【0011】

これにより、河川の下流側から上流側に吹く風につられて表層水が流され、表層水中の藻類が上流側フェンス近傍に集められ、その後、上流側から下流側に吹く風につられて表層水が流され、上流側フェンス近傍に集められた藻類の大部分が導流フェンスを介して取水口に取り込まれるというものである。即ち、特許文献３の誘導手段は、上流側から下流側への一方向の風によって表層水が流されたときに藻類の収集効果が高まるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】特開平８－３３８８８号公報

【文献】特開２００６－２３８７０３号公報

【文献】特開２００２－０７９２９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかしながら、特許文献３の藻類を収集するための誘導手段は、河川には効果的かもしれないが、湖沼や池等の閉鎖水域のように風の吹く向きによって表層水の流れる方向がその都度変化し、表層水中に浮いた藻類の流れもそれに応じて変化する場合には効果的と言えない。

【0014】

即ち、従来技術の水質保全装置の誘導手段は、１方向のみの表層水の流れ（上述の上流側から下流側への流れ）にしか対応できない。これにより、湖沼や池等の閉鎖水域のように風の吹く向きによって表層水の流れる方向がその都度変化し、表層水中に浮いた藻類の流れもそれに応じて変化する場合には、風の吹く向きに応じて誘導手段の向きをその都度変える必要がある。あるいは風の吹く向きに予め複数基の水質保全装置を配置しておく必要がある。したがって、閉鎖水域における藻類の収集及び回収効率が悪いと共に複数基配置する場合には装置コストが高くなる。

【0015】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、湖沼や池等の閉鎖水域に発生した藻類を風の向きに関係なく効率的に収集することができる藻類収集手段を備えた藻類除去装置及び藻類収集手段で収集した藻類を回収して藻類を最終的に処理するまでの藻類処理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】

【0016】

本発明の藻類除去装置は目的を達成するために、沼や池等の閉鎖水域の表層水中に浮遊する藻類を収集する藻類収集手段を備えた藻類除去装置において、藻類収集手段は、閉鎖水域の表層水中に浮くことが可能な複数本の第１棒状部材を放射状に配置して、浮遊する藻類が流入する流入口が流出口よりも拡径された逆ハの字状の収集水路を放射状に複数形成した藻類収集部と、閉鎖水域の表層水中に浮くことが可能な複数本の第２棒状部材を、複数の収集水路の流出口に連続して平行に配置して、複数の収集水路で収集された藻類を複数の収集水路のうちの１つの収集水路に誘導する複数の誘導水路を形成する藻類誘導部と、複数本の第１棒状部材及び複数本の第２棒状部材を連結固定する連結固定部材と、を少なくとも備えたことを特徴とする。

【0017】

本発明の藻類除去装置によれば、閉鎖水域の表層水中に浮くことが可能な複数本の第１棒状部材を放射状に配置することによって、浮遊する藻類が流入するための逆ハの字状の収集水路を東西南北の全方位に向けて複数形成するようにした。また、閉鎖水域の表層水中に浮くことが可能な複数本の第２棒状部材を、複数の収集水路の流出口に連続して平行に配置して、複数の収集水路で収集された藻類を複数の収集水路のうちの１つの収集水路に誘導する複数の誘導水路を形成するようにした。そして、連結固定部材によって、複数本の第１棒状部材及び複数本の第２棒状部材を連結固定することで藻類収集手段を一体的に構築した。

【0018】

これにより、湖沼や池等の閉鎖水域のように風の吹く向きによって表層水の流れる方向がその都度変化し、藻類の流れる方向もそれに応じて変化する場合であっても、藻類の大分部は何れかの収集水路（1つ又は複数）に流れ込むようにすることができる。

【0019】

本発明の藻類除去装置の態様としては、１つの収集水路には、複数の収集水路で収集した藻類を回収する藻類回収手段が配置されることが好ましい。これにより、藻類の収集と回収との両方を一度に行うことが可能な藻類除去装置を構築した。

【0020】

これにより、複数の収集水路の何れかに流れ込んだ藻類は誘導水路を通って藻類回収手段に導かれて藻類回収手段で回収される。

【0021】

したがって、湖沼や池等の閉鎖水域に発生した藻類を風の向きに関係なく効率的に収集して回収することができるだけでなく、複数の収集水路ごとに藻類回収手段を備える必要がないので、藻類除去装置のコストも低く抑えることができる。

【0022】

本発明の藻類除去装置の態様としては、複数の収集水路は４水路であって、４本の第１棒状部材が９０°間隔で放射状に配置されていることが好ましい。３水路でも放射状の収集水路は可能であるが、３水路の場合には１つの収集水路の逆ハの字角度が１２０°になる。これにより、風の向きによっては、収集水路にせっかく流れ込んだ藻類が再び収集水路から流れ出てしまう危険がある。

【0023】

また、収集水路が５本以上になると、その分だけ誘導水路の水路数を多くする必要があり、１本あたりの誘導水路の水路幅が狭くなる。これにより、導入水路における表層水の流れが滞留し易くなるので、収集水路で収集した藻類を藻類回収手段で回収する回収効率が低下する危険がある。

【0024】

本発明の藻類除去装置の態様としては、第１棒状部材及び第２棒状部材は両端が水密された塩ビパイプであることが好ましい。塩ビパイプは、軽量性、耐衝撃性、耐食性、耐久性、加工性に優れ価格的にも安価であると共に、両端が水密されて内部に空気が溜まった塩ビパイプは表層水中に水路を形成できる程度に適度に浮くことができる。

【0025】

本発明の藻類除去装置の好ましい態様としては、収集水路の第1棒状部材は入れ子構造によって伸縮自在であることが好ましい。閉鎖水域の大きさや形状は画一的ではないので、第1棒状部材を入れ子構造にすることで、閉鎖水域の大きさに応じて収集水路の大きさを可変できるだけでなく、藻類除去装置を設置する閉鎖水域の形状に応じて複数本の第1棒状部材の長さをそれぞれ変えることで、複雑な形状の閉鎖水域にも対応できる。

【0026】

本発明の藻類除去装置の態様としては、藻類収集手段は、第１棒状部材に吊設され、第１棒状部材と略同等の幅を有するシート状部材と、シート状部材を表層水中に垂下させる錘部材と、を更に有することが好ましい。

【0027】

これにより、収集水路に流れ込んだ藻類が第１棒状部材を潜って再び閉鎖水域に戻ってしまうことを確実に防止できる。

【0028】

本発明の藻類除去装置の態様としては、藻類収集手段は、複数の収集水路の逆ハの字角度の変動を防止する逆ハの字角度変動防止手段を更に有し、逆ハの字角度変動防止手段は、収集水路を形成する複数本の第１棒状部材の流入口の位置にそれぞれ立設されたピン部材と、ピン部材の隣接するピン部材同士を緊張した状態で連結する紐状部材と、で構成されていることが好ましい。

【0029】

これにより、収集水路の逆ハの字角度が設定よりも拡がってしまうのを防止できると共に、収集水路の破損を防止できる。即ち、収集水路を構成する第１棒状部材の長さが長い場合には、風の吹く向きに流れる表層水の流れで第１棒状部材が湾曲し、逆ハの字角度が設定よりも拡がってしまう場合が考えられる。逆ハの字角度が設定よりも拡がると、上述の３水路の場合でも説明したが、風の向きによっては、収集水路にせっかく流れ込んだ藻類が再び収集水路から流れ出てしまう危険がある。また、逆ハの字角度の拡がりが大きい場合には第１棒状部材が折れる等の破損につながる。

【0030】

本発明の藻類除去装置の態様としては、複数の誘導水路には、誘導水路の表層水に収集水路から藻類回収手段へ向いた水流を発生させる水流発生手段が設けられていることが好ましい。

【0031】

表層水の流れに同伴して収集水路に流れ込んだ藻類は誘導水路を通って藻類回収手段に回収される。この場合、表層水の流れは逆ハの字の収集水路から水路幅が狭い誘導水路に変わるので、誘導水路内に表層水の滞留が発生する懸念がある。誘導水路の水路幅を広くすれば解決できるが、藻類回収手段の藻類を表層水と一緒に吸引する吸引ノズルの幅との関係で水路幅が制限される。

【0032】

本発明における誘導水路には、誘導水路の表層水に収集水路から藻類回収手段へ向いた水流を発生させる水流発生手段を備えたので、誘導水路内に表層水の滞留が発生するのを防止できる。これにより、閉鎖水域の藻類を一層効率的に収集して回収することができる。

【0033】

本発明の藻類除去装置の態様としては、藻類回収手段は、藻類収集手段で藻類と一緒に収集された閉鎖水域のゴミ類を分離して藻類を選択的に回収する機構を備えていることが好ましい。

【0034】

本発明の藻類除去装置の態様としては、藻類回収手段は、収集した藻類を含む表層水が流通可能な門型の装置フレームと、装置フレーム内に前記表層水の流通方向に直交して横向きに配置され、周面にゴミ分離用のフィルタが形成されるとともに側面に浮遊藻類を表層水と一緒に吸引して取り込む吸引配管の一方端部及び前記フィルタを洗う水を吐出する吐出配管の一方端部を内部に導く導入口が開口された円筒状のゴミ分離ドラムと、装置フレームに回転自在に片持ち支持され、ゴミ分離ドラムの両端部周面をそれぞれ３点支持する合計６個の支持ローラと、６個の支持ローラの少なくとも１つに回転動力を付与してゴミ分離ドラムを回転する回転動力手段と、装置フレームに固定され、ゴミ分離ドラムの下部が表層水中に浸漬するように装置フレームを浮かせる浮き部材と、ゴミ分離ドラム内に設けられ、吸引配管に連通状態で支持されるとともにゴミ分離ドラムの軸芯方向に長いスロット形状の吸引口が表層水中に位置するように形成された吸引ノズルと、ゴミ分離ドラム内に設けられ、吐出配管に連通状態で支持されるとともにゴミ分離ドラムの軸芯方向に長いスロット形状の吐出口が表層水の水面上に位置するように形成された吐出ノズルと、ゴミ分離ドラムの外面に突起した状態で複数枚設けられ、ゴミ分離ドラムの軸芯方向に長い板状のスキーマと、を備えることが好ましい。

【0035】

ここで、「表層水が流通可能」とは、表層水が滞らないで流れることを意味する。

【0036】

本発明の藻類回収手段によれば、湖沼、池、河川、閉鎖性海域等のアオコ等の浮遊藻類が大量発生した閉鎖性水域に、ゴミ分離ドラムの下部が表層水中に浸漬するように浮遊藻類収集装置を浮かべる。これにより、ゴミ分離ドラム内に設けられた吸引ノズルの吸引口が表層水中に浸漬する。

【0037】

そして、ゴミ分離ドラムを回転させるとともに吸引配管に吸引力を付与する。ゴミ分離ドラムの回転によって、ゴミ分離ドラムの外面に突起された複数枚のスキーマは、浮遊藻類収集装置の周囲に浮遊する浮遊藻類を掻き集めるとともに、門型の装置フレームの前門側からゴミ分離ドラムの下部を通過して後門側に流通する表層水の流れを形成する。

【0038】

この表層水の流れにより、スキーマで掻き集められた浮遊藻類は表層水と一緒にゴミ分離ドラムのフィルタを通過して吸引口から吸引配管に取り込まれる。一方、スキーマで浮遊藻類と一緒に掻き集められたゴミ類はゴミ分離ドラムのフィルタで分別され、表層水の流れに乗って装置フレームの後面から閉鎖性水域に戻る。

【0039】

また、吐出ノズルからゴミ分離ドラムのフィルタ内面に水を吐出してフィルタを自動洗浄するので、フィルタが目詰まりしにくい。更には、装置フレームを門型形状とし、装置フレームに回転自在に片持ち支持される６個の支持ローラでゴミ分離ドラムの両端部周面を３点支持するようにした。したがって、門型の装置フレームの前門側からゴミ分離ドラムの下部を通過して後門側に流通する表層水の流れが、装置フレームや支持ローラによって邪魔されないので、浮遊藻類がゴミ分離ドラムの近辺で滞留することがない。

【0040】

これにより、アオコ等の浮遊藻類のみを選択的に収集することができ、メンテナンスもほとんど必要ない藻類回収手段を提供することができる。

【0041】

本発明の藻類処理システムは目的を達成するために、請求項２に記載の藻類除去装置と、藻類除去装置の前記藻類収集手段で収集されてから藻類回収手段で回収された藻類を破壊する多段渦巻ポンプ構造の藻類破壊手段と、を備えたことを特徴とする。

【0042】

本発明の藻類処理システムによれば、湖沼や池等の閉鎖水域に発生した藻類を藻類収集手段によって風の向きに関係なく効率的に収集し、藻類と一緒に収集されたゴミ類を藻類回収手段で分離して藻類のみを選択的に回収し、回収した藻類を藻類破壊手段で最終的に処理するまでの一連の藻類処理システムを構築することができる。

【発明の効果】

【0043】

本発明の藻類除去装置によれば、湖沼や池等の閉鎖水域に発生した藻類を藻類収集手段によって風の向きに関係なく効率的に収集することができる。更には、藻類除去装置において、１つの収集水路に、複数の収集水路で収集した藻類を回収する藻類回収手段を配置することにより、藻類の収集と回収との両方を一度に効率的に行うことが可能な藻類除去装置を構築することができる。

【0044】

また、本発明の藻類処理システムは、本発明の藻類除去装置を備えているので、収集及び回収した藻類を最終的に処理するまでの一連の藻類処理システムを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【0045】

【図1】本発明の藻類処理システムの全体構成図

【図2】藻類除去装置の俯瞰図

【図3】藻類除去装置の主として藻類収集手段を説明する説明図

【図4】藻類収集手段の収集水路が３水路の場合の説明図

【図5】藻類収集手段の収集水路が７水路の場合の説明図

【図6】収集水路の第１棒状部材を伸縮自在にした態様の説明図

【図7】収集水路の第１棒状部材に表層水中に垂下するシート部材と逆ハの字角度変動防止手段を設けた態様の説明図

【図8】藻類収集手段の導入水路に設けた水流発生手段の説明図

【図9】水流発生手段を説明する拡大図

【図10】藻類除去装置の藻類回収手段の斜視図

【図11】藻類回収手段のパンチングメタル形式のゴミ分離ドラム周辺の斜視図

【図12】藻類回収手段の金網形式のゴミ分離ドラム周辺の斜視図

【図13】藻類回収手段の吸引ノズルの斜視図

【図14】藻類回収手段の吐出ノズルの斜視図

【図15】多段渦巻ポンプ構造の藻類破壊装置の説明図

【図16】藻類処理システムの主として藻類収集手段の作用を説明する説明図

【図17】アオコを収集する従来の装置の説明図

【図18】浮遊藻類処理システムに脱気手段を設けた説明図

【図19】本発明の藻類処理システムにおいて、藻類回収手段と藻類破壊装置とを一体化した斜視図

【発明を実施するための形態】

【0046】

以下、添付図面にしたがって本発明の藻類除去装置及び藻類処理システムの好ましい実施の形態について説明する。

【0047】

本発明は以下の好ましい実施の形態により説明される。本発明の範囲を逸脱することなく、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。

【0048】

ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。また、本明細書中で、数値範囲を" ～ "を用いて表す場合は、" ～ "で示される上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。

【0049】

［藻類処理システム］
図１は、本発明の藻類処理システム１０の実施の形態の全体構成図であり、主として、藻類除去装置１２と、藻類除去装置１２によって収集及び回収した藻類を破壊する藻類破壊装置１４とで構成される。また、閉鎖水域に浮遊する藻類の一例としてアオコの例で以下に説明する。

【0050】

藻類処理システム１０の説明として、閉鎖水域１５のアオコを収集した後、閉鎖水域１５から回収し、最終的にアオコを破壊処理するまでのプロセスの流れに沿って装置を順番に説明する。

【0051】

（藻類除去装置）
藻類除去装置１２は、主として、閉鎖水域１５の表層水中に浮遊するアオコを収集する藻類収集手段１２Ａと、収集した藻類を閉鎖水域１５から回収する藻類回収手段１２Ｂとで構成される。なお、本実施の形態の藻類除去装置１２は、藻類収集手段１２Ａと藻類回収手段１２Ｂとの両方を備えた例で説明するが、藻類収集手段１２Ａのみの構成の場合も本発明の藻類除去装置１２に含む。

【0052】

＜藻類収集手段＞
図２は、藻類収集手段１２Ａを閉鎖水域１５に設置した俯瞰図であり、図３は藻類収集手段１２Ａの上面図である。

【0053】

図２及び図３に示すように、藻類収集手段１２Ａは、主として、藻類収集部１３と、藻類誘導部１７と、藻類収集部１３及び藻類誘導部１７を一体的に連結固定する連結固定部材１９とで構成される。本実施の形態では、連結固定部材１９として井桁構造のものを使用したが、これに限定されるものではない。

【0054】

藻類収集部１３は、閉鎖水域１５の表層水中に浮くことが可能な複数本の第１棒状部材１３Ａ、１３Ａ…を放射状に配置して、浮遊するアオコが流入する流入口１３Ｂが流出口１３Ｃよりも拡径された逆ハの字状の収集水路１３Ｄ、１３Ｄ…を放射状に複数形成することによって構成される。そして、複数の収集水路１３Ｄのうちの一つに藻類回収手段１２Ｂが浮遊した状態で配置される。

【0055】

なお、収集水路１３Ｄを３水路以上形成することで、収集水路１３Ｄを放射状に配置することができる。しかし、図２及び図３に示すように、４本の第１棒状部材１３Ａを９０°間隔で放射状に配置して収集水路１３Ｄを４水路とし、収集水路１３Ｄの逆ハの字状角度θを９０°にすることが一層好ましい。

【0056】

この理由は、図４に示すように、３水路の場合には１つの収集水路１３Ｄの逆ハの字状角度θが１２０°の鈍角になるので、収集水路１３Ｄに流れ込んだアオコが再び収集水路１３Ｄから流れ出てしまう危険がある。例えば、図４の矢印Ｐ方向から風が吹いた場合、風に対して流入口１３Ｂが向き最もアオコを収集し易い収集水路１３Ｄ内には矢印Ｑ方向の表層水の流れが生じるので、収集水路１３Ｄに収集されたアオコが再び収集水路１３Ｄから流れ出てしまう危険がある。

【0057】

一方、図５に示すように、収集水路が５水路以上になると、その分だけ藻類誘導部１７の誘導水路１７Ｂの水路数を多くする必要があり、１本あたりの誘導水路１７Ｂの水路幅Ｗが狭くなる。したがって、誘導水路１７Ｂにおいて表層水の流れが滞留し易くなる。これにより、収集水路１３Ｄで収集したアオコが藻類回収手段１２Ｂに効率的に流れ難くなる危険がある。ちなみに、誘導水路１７Ｂでの表層水の滞留を防止するには、１本あたりの誘導水路１７Ｂの水路幅Ｗは１００ｍｍ以上であることが好ましい。

【0058】

したがって、本発明の実施の形態では、収集水路１３Ｄを４水路とし、４本の第１棒状部材１３Ａ同士が９０°間隔で放射状に配置されている場合で以下に説明する。

【0059】

また、藻類誘導部１７は、閉鎖水域１５の表層水中に浮くことが可能な複数本の第２棒状部材１７Ａ、１７Ａ…を、複数の収集水路１３Ｄの流出口１３Ｃに連続して平行に配置して、複数の収集水路１３Ｄで収集されたアオコを藻類回収手段１２Ｂに向けて誘導する複数の誘導水路１７Ｂ、１７Ｂ…を形成することによって構成される。

【0060】

そして、連結固定部材１９によって、収集水路１３Ｄを形成する複数本の第１棒状部材１３Ａと、誘導水路１７Ｂを形成する複数本の第２棒状部材１７Ａを連結固定して一体化する。これにより、藻類収集手段１２Ａが構築される。

【0061】

第１棒状部材１３Ａ及び第２棒状部材１７Ａは、水に浮くことができ、閉鎖水域１５の表層水の流れをガイド可能な太さの棒状部材であれば特に限定されないが、両端が水密された塩ビパイプであることが好ましい。塩ビパイプは、軽量性、耐衝撃性、耐食性、耐久性、加工性に優れ価格的にも安価であると共に、両端が水密されて内部に空気が溜まった塩ビパイプは表層水の水路を形成できる程度に適度に浮くことができる。

【0062】

第１棒状部材１３Ａ及び第２棒状部材１７Ａの直径は、風の吹く向きに流れる表層水の流れをガイドでき、且つ表層水の流れに同伴して浮遊するアオコが乗り越えたり潜り込んだりして収集水路１３Ｄや誘導水路１７Ｂから流れ出てしまわない程度の太さがあればよい。また、第１棒状部材１３Ａ及び第２棒状部材１７Ａの直径が太すぎると、重くなり取扱いに不便であるだけでなく、誘導水路１７Ｂの水路幅を狭める原因になる。具体的には、第１棒状部材１３Ａ及び第２棒状部材１７Ａの直径は、５０～１００ｍｍ程度であることが好ましい。

【0063】

また、第１棒状部材１３Ａと第２棒状部材１７Ａとは別個の棒状部材として予め形成し、後から継手部材（図示せず）で繋ぐこともできる。しかし、塩ビパイプは加工し易いので、本実施の形態のように、第１棒状部材１３Ａと第２棒状部材１７Ａを連続した１本の塩ビパイプで形成することができる。例えば、図３に示すように、２本の塩ビパイプの一端部側をへの字状に折曲加工して第２棒状部材１７Ａの部分を形成し、更に２本の塩ビパイプの一端部側をフック状に折曲加工して第２棒状部材１７Ａの部分を形成する。そして、４本の塩ビパイプを図３のように並べると共に４本の塩ビパイプを連結固定部材１９で一体的に固定する。これにより、藻類収集手段１２Ａを形成することができる。

【0064】

また、図６に示すように、収集水路１３Ｄで使用する第１棒状部材１３Ａは入れ子構造によって伸縮自在であることが好ましい。閉鎖水域１５の大きさや形状は画一的ではないので、第1棒状部材１３Ａを入れ子構造にすることで、閉鎖水域１５の大きさに応じて収集水路１３Ｄの大きさを可変できる。更には、第１棒状部材１３Ａを入れ子構造にすることによって、閉鎖水域１５の形状に応じて複数本の第1棒状部材１３Ａの長さをそれぞれ変えることで、複雑な形状の閉鎖水域１５にも対応した収集水路１３Ｄを形成できる。

【0065】

この場合、入れ子構造にすることによって水密性が失われないように、水密手段を設けることが好ましい。水密手段としては、水密にできればどのようなものでもよいが、例えば図６に示す構造とすることができる。図６に示すように、太い第１棒状部材１３Ａ１と細い第１棒状部材１３Ａ２との伸縮ストローク部分Ｓを螺合構造２１にすると共に、嵌合する境界位置にシール部材２３（例えばＯリング）を設ける。これにより、第１棒状部材１３Ａを入れ子構造にしても水密性を維持することができる。

【0066】

図７は、藻類収集手段１２Ａの好ましい態様で、図７の（Ａ）は収集水路１３Ｄを形成する第１棒状部材１３Ａを側面から見た図であり、図７の（Ｂ）は第１棒状部材１３Ａを一方端側から見た図である。

【0067】

図７に示すように、藻類収集手段１２Ａは、第１棒状部材１３Ａに吊設され、第１棒状部材１３Ａと略同等の幅を有するシート状部材２５と、シート状部材２５を表層水中に垂下させる錘部材２７と、を更に有する。符号２９は、シート状部材と錘部材とを結ぶ紐状部材である。これにより、収集水路１３Ｄに流れ込んだアオコが第１棒状部材１３Ａの下を潜って再び閉鎖水域１５に戻ってしまう危険を確実に回避することができる。

【0068】

また、図２～図５及び図７に示すように、複数の収集水路１３Ｄの逆ハの字角度θの変動を防止する逆ハの字角度変動防止手段３１を更に有することが好ましい。逆ハの字角度変動防止手段３１は、収集水路１３Ｄを形成する複数本の第１棒状部材１３Ａの流入口１３Ｂの位置にそれぞれ立設されたピン部材３１Ａと、ピン部材３１Ａの隣接するピン部材３１Ａ同士を緊張した状態で連結する紐状部材３１Ｂと、で構成される。

【0069】

これにより、収集水路１３Ｄの逆ハの字角度θが設定よりも拡がってしまうのを防止できると共に、収集水路１３Ｄの破損を防止できる。即ち、収集水路１３Ｄを構成する第１棒状部材１３Ａの長さが長い場合には、風の吹く向きに流れる表層水の流れで第１棒状部材１３Ａが湾曲し、逆ハの字角度θが設定よりも拡がってしまう場合が考えられる。逆ハの字角度θが設定よりも拡がると、上述の３水路の場合でも説明したが、風の向きによっては、収集水路１３Ｄにせっかく流れ込んだアオコが再び収集水路１３Ｄから流れ出てしまう危険がある。また、逆ハの字角度θの拡がりが大きい場合には第１棒状部材１３Ａが折れる等の破損につながる。

【0070】

上記説明では、藻類収集手段１２Ａを構成する収集水路１３Ｄと誘導水路１７Ｂとのうち、収集水路１３Ｄについて主として説明した。しかし、収集水路１３Ｄで収集したアオコを如何に効率的に藻類回収手段１２Ｂまで誘導するかが重要になる。したがって、複数の誘導水路１７Ｂには、誘導水路１７Ｂの表層水に収集水路１３Ｄから藻類回収手段１２Ｂへ向いた水流を発生させる水流発生手段３３を設けることが一層好ましい。

【0071】

図８は、誘導水路１７Ｂに水流発生手段３３を設けた上面図であり、図９は図８の水流発生手段３３を主として説明する部分拡大斜視図である。

【0072】

図８及び図９に示すように、水流発生手段３３は、３本の誘導水路１７Ｂにそれぞれ設けられた３基の水車３３Ａと、３基の水車３３Ａの中心を貫通支持する回転軸３３Ｂと、誘導水路１７Ｂを構成する４本の第２棒状部材１７Ａの上にそれぞれ設けられ、回転軸３３Ｂを回転自在に支持する４基の軸受３３Ｃと、回転軸３３Ｂを矢印Ｆ方向に回転させる回転動力機構３３Ｄとで構成される。

【0073】

回転動力機構３３Ｄとしては、回転軸３３Ｂの一端に第１プーリ３３Ｅを設け、井桁構造の連結固定部材１９の上に設けたモータ３３Ｆの回転軸３３Ｇに取り付けた第２プーリ３３Ｈとにタイミングベルト３３Ｊで掛け渡すことで構成されている。

【0074】

なお、モータ３３Ｆ及び軸受３３Ｃは防水性のものを使用することが良く、軸受３３Ｃとしては樹脂軸受を使用することができる。また、本発明の実施の形態の藻類処理システム１０では、システム全体をコントロールする制御部（図示せず）は、閉鎖水域の陸地に配置した藻類破壊装置１４に設置されている。したがって、モータ３３Ｆには、制御部からの無線指示によって制御するための無線付帯設備を設け、水流発生手段３３のコントロール(例えばモータ３３ＦのＯＮ－ＯＦＦや水車３３Ａの回転速度等)を行うことが好ましい。

【0075】

これにより、誘導水路１７Ｂに藻類回収手段１２Ｂに向いた表層水の水流が発生するので、収集水路１３Ｄによって収集されたアオコは、誘導水路１７Ｂを速やかに流れて藻類回収手段１２Ｂに達する。したがって、アオコを藻類回収手段１２Ｂで一層効率的に回収することができる。

【0076】

なお、図９において、第２棒状部材１７Ａの先端部１７Ａ１（藻類回収手段１２Ｂの側）の径を細くしている。これは、誘導水路１７Ｂの先端部を拡径することで、水車３３Ａによる表層水の強制的な水流に対する誘導水路１７Ｂの水流抵抗が生じにくくなるので、誘導水路の流れを一層スムーズに行うことができる。

【0077】

（藻類回収手段）
図２及び図３に示すように、藻類回収手段１２Ｂは、藻類収集手段１２Ａの放射状に形成されている複数の収集水路１３Ｄの１つに浮いた状態で配置される。

【0078】

図１０は、藻類回収手段１２Ｂの斜視図である。
図１０に示すように、藻類回収手段１２Ｂは、主として、装置フレーム２６と、ゴミ分離ドラム２８と、ゴミ分離ドラム２８を装置フレーム２６に回転自在に支持する複数の支持ローラ３０、３０…と、ゴミ分離ドラム２８を回転させるモータ３２（回転動力手段）と、装置フレーム２６を浮かせる浮き部材３４と、吸引ノズル３６と、吐出ノズル３８と、複数枚のスキーマ４０、４０…とで構成される。

【0079】

そして、藻類収集手段１２Ａの収集水路１３Ｄで収集されて誘導水路１７Ｂを通って藻類回収手段１２Ｂに集められたアオコは藻類回収手段１２Ｂの吸引ノズル３６から表層水と一緒に吸引される。なお、以下の説明において、アオコを含む表層水を以下「アオコ含有水」と言うことにする。

【0080】

装置フレーム２６は、アオコ含有水が流通可能な門型形状に形成される。即ち、左右に対向して立設された四角形な一対の脚フレーム２６Ａ、２６Ａの上端同士を四角形な上面フレーム２６Ｂで連結した門型形状をしたフレーム構造を有する。この門型の装置フレーム２６によって、アオコ含有水を停滞させることなく装置フレーム２６の前門側Ａ（図１０の表面側）から後門側Ｂ（図１０の裏面側）に流通可能な水路が形成される。

【0081】

装置フレーム２６の材質としては、水に対して腐食しにくい材質であれば特に限定しないが、ステンレス又は硬質樹脂を好適に使用することができる。なお、装置フレーム２６は、表層水を停滞させることなく流通可能なフレーム構造であれば、上記した門型形状に限定されない。

【0082】

ゴミ分離ドラム２８は、円筒形状に形成され、装置フレーム２６のフレーム構造内に表層水の流通方向に直交して横向きに配置される。ゴミ分離ドラム２８の大きさは、例えば直径が３００ｍｍ～５００ｍｍ程度、長さが５００ｍｍ～１５００ｍｍ程度に形成される。ゴミ分離ドラム２８の材質は、水に対して腐食しにくい材質であれば特に限定しないが、ステンレスを好適に使用することができる。

【0083】

また、図１１及び図１２に示すように、ゴミ分離ドラム２８の周面にはフィルタ４２が形成され、周面両端部に支持ローラ３０が接するための平坦部４４が形成される。更に、ゴミ分離ドラム２８の側面には側板４６が設けられ、側板４６にはアオコを表層水と一緒に吸引して取り込む吸引配管２０の一方端部及びフィルタ４２を洗う水を吐出する吐出配管２２の一方端部をゴミ分離ドラム２８内に導くための導入口４８が開口されている。

【0084】

図１１のゴミ分離ドラム２８は、フィルタ４２をパンチングメタルで形成したものであり、図１２のゴミ分離ドラム２８はフィルタ４２を金網で形成したものである。パンチングメタル及び金網の目開き（孔径Ｄ）は、２ｍｍ～５ｍｍの範囲が好ましい。

【0085】

従来技術で述べたように、アオコの群体は数十～数百μｍのスケールであり、フィルタ４２の目開きが２ｍｍ以上であればアオコ含有水中の群体状のアオコがフィルタ４２を通過可能であり、５ｍｍ以下であれば、アオコ含有水中のゴミ類等がフィルタ４２を通過しないようにできる。また、詳細は後記するが、フィルタ４２の目開きが５ｍｍ以下であれば、藻類破壊装置１４のインペラを目詰まりさせることもない。

【0086】

また、図１０に示すように、ゴミ分離ドラム２８は、装置フレーム２６の対向する一対の脚フレーム２６Ａ，２６Ａにそれぞれ３個ずつ回転自在に片持ち支持された合計６個の支持ローラ３０によってゴミ分離ドラム２８の両端部周面（平坦部４４）がそれぞれ３点支持される。

【0087】

３点支持する３個の支持ローラ３０のうち、２個の支持ローラ３０はゴミ分離ドラム２８の端部周面の下部位置を同一の水平レベルで支持し、残りの支持ローラ３０はゴミ分離ドラム２８の端部周面の上端位置を支持する。３個の支持ローラ３０を結ぶ形状が正三角形になるようにすることが好ましい。図１０では、ゴミ分離ドラム２８の端部周面の上端位置を支持する支持ローラ３０は、装置フレーム２６から下方に突起させたフランジ２６Ｃに支持させている。

【0088】

また、支持ローラ３０は、装置フレーム２６側の円板状の大径部３０Ａと、大径部３０Ａに連続する円柱状の小径部３０Ｂとで段差構造に形成され、ゴミ分離ドラム２８の端部周面に小径部３０Ｂが接するとともに端部側面に大径部３０Ａが接する。このように、支持ローラ３０を段差構造にすることにより、ゴミ分離ドラム２８の軸芯方向へのズレを防止している。

【0089】

なお、支持ローラ３０は、装置フレーム２６に片持ち支持された軸３０Ｃに軸受（図示せず）を介してローラ部を設ける態様、又は装置フレーム２６に固定した軸受に支持ローラ３０の軸３０Ｃを支持させる態様の何れでもよい。この場合、軸受は水中での回転に好適な樹脂軸受を使用することが好ましい。

【0090】

また、上面フレーム２６Ｂから水平に突出したフランジ２６Ｄにモータ３２が設置され、モータ３２の回転軸３２Ａにプーリ５０が設けられる。モータ３２は、藻類収集手段１２Ａで述べたと同様に防水性のモータを使用することが好ましいと共に、藻類破壊装置１４の制御部からの無線指示によって制御するための無線付帯設備を設け、コントロール(例えばモータのＯＮ－ＯＦＦや水車の回転速度等)を行うことが好ましい。

【0091】

一方、ゴミ分離ドラム２８の上端位置を支持する一対の支持ローラ３０のうちの一方の回転駆動用の支持ローラ３０にもプーリ５２が設けられる。図１２では、プーリ５２として支持ローラ３０の大径部３０Ａを兼用する場合で図示したが、プーリ５２を別途設けてもよい。

【0092】

そして、モータ３２のプーリ５０と支持ローラ３０のプーリ５２との間に無端状のタイミングベルト５４が掛け渡される。これにより、モータ３２を駆動するとタイミングベルト５４を介して回転駆動用の支持ローラ３０が回転し、更にゴミ分離ドラム２８が回転する。この場合、回転駆動用の支持ローラ３０の回転動力がゴミ分離ドラム２８に伝達され易いように、回転駆動用の支持ローラ３０の小径部３０Ｂの周面とゴミ分離ドラム２８の端部である平坦部４４の周面をゴム性にして滑らないようにしたり、小径部３０Ｂの周面と平坦部４４の周面に軸芯方向に平行なストライプ溝を複数形成したりしてもよい。

【0093】

浮き部材３４は、装置フレーム２６の左右両側の脚フレーム２６Ａに固定され、ゴミ分離ドラム２８の下部が表層水中に浸漬するように装置フレーム２６を浮上させる。浮き部材３４としては、特に限定されず、発泡スチロール、両端が閉塞された空洞な樹脂製の筒体（例えば塩ビパイプ）等を使用できる。

【0094】

図１０及び図１３に示すように、吸引ノズル３６は、ゴミ分離ドラム２８内に設けられ、吸引配管２０に連通状態で支持される。また、吸引ノズル３６は、ゴミ分離ドラム２８の軸芯方向に長いスロット形状の吸引口３６Ａが表層水中に浸漬するように形成される（図１参照）。

【0095】

したがって、上記した浮き部材３４は、吸引ノズル３６の吸引口３６Ａが表層水中に浸漬するように、浮力を調整することができることが好ましい。浮き部材３４の浮力を調整する方法としては、例えば両端が閉塞された空洞な樹脂製の筒体の内部に入れるウエイト調整部材の量を変える方法がある。

【0096】

また、吸引ノズル３６は、装置フレーム２６の前門側Ａの方向を向いて斜め下向きに配置される（図１０参照）。更に、吸引ノズル３６は、吸引配管２０に連通される連通口（図示せず）よりも吸引口３６Ａが大きなラッパ管状に形成される（図１３参照）。吸引口３６Ａのスロット形状の開口面積はスキーマ４０の矩形面積よりも大きいことが好ましい。これにより、装置フレーム２６の前門側Ａから後門側Ｂに流れるアオコ含有水が吸引ノズル３６の吸引口３６Ａから取り込まれ易くなっている。

【0097】

図１０及び図１４に示すように、吐出ノズル３８は、ゴミ分離ドラム２８内に設けられ、吐出配管２２に連通状態で支持される。また、吐出ノズル３８は、ゴミ分離ドラム２８の軸芯方向に長いスロット形状の吐出口３８Ａが表層水の水面上に露出するように形成される（図１参照）。また、吐出ノズル３８は、吐出配管２２に連通される連通口（図示せず）よりも吐出口３８Ａが小さな逆ラッパ管状に形成される（図１４参照）。これにより、吐出ノズル３８の吐出口３８Ａから洗浄水を勢いよくゴミ分離ドラム２８のフィルタ４２内面に吹き付けることができ、フィルタ４２の洗浄効果を高めることができる。

【0098】

なお、図１に示すように、ゴミ分離ドラム２８の外側に、フィルタ４２の外面を洗浄する洗浄ノズル５６を設ければ、フィルタ４２の洗浄効果を更に高めることができる。この場合、洗浄ノズル５６は分岐配管５８を介して吐出配管２２の途中に連通されるようにすることが好ましい。これにより、洗浄水のための配管を別途設ける必要がない。

【0099】

図１０に示すように、スキーマ４０は、ゴミ分離ドラム２８の外面に突起した状態で複数枚設けられ、ゴミ分離ドラム２８の軸芯方向に長い四角板状に形成される。したがって、スキーマ４０はゴミ分離ドラム２８の回転と一緒に回転し、藻類収集手段１２Ａの誘導水路１７Ｂから流れてきたアオコを掻き集める。スキーマ４０の数は特に限定しないが、ゴミ分離ドラム２８の周方向に等間隔で４枚以上であることが好ましい。

【0100】

そして、藻類回収手段１２Ｂの吸引ノズル３６によって吸引されたアオコ含有水は、陸地に配置された藻類破壊装置１４に送液される。図１に示すように、藻類回収手段１２Ｂは、吸引配管２０と吐出配管２２とにより藻類破壊装置１４に連結される。また、吐出配管２２に圧力調整手段１６が設けられるとともに、圧力調整手段１６と藻類破壊装置１４との間に圧力計２４が設けられる。

【0101】

次に、藻類処理システム１０の藻類破壊装置１４について説明する。

【0102】

（藻類破壊装置）
図１５の（Ａ）は多段渦巻ポンプ構造の浮遊藻類破壊装置１４の全体構成図であり、（Ｂ）は多段渦巻ポンプ構造の内部の一部を拡大した断面図である。

【0103】

多段渦巻ポンプ構造の藻類破壊装置１４は、ケーシング６２内にインペラ６４（羽根車）を備えたインペラ室６６を複数段形成し、１段の場合より圧力が上がるように構成したものである。浮遊藻類破壊装置１４は、陸地１８に設置した架台６８上に設置される。

【0104】

図１５（Ａ）に示すように、円筒形状のケーシング６２の一方端側の側面中央部にポンプ入口７０が開口され、他方端部に形成され内部に排出室が形成された排出部７２の周面にポンプ出口７４が開口される。そして、ポンプ入口７０に吸引配管２０の他方端が接続され、ポンプ出口７４に吐出配管２２の他方端が接続される。

【0105】

また、排出部７２に隣接してインペラ６４を回転するモータ７６が配置される。モータ７６の回転軸７６Ａはケーシング６２を貫通して取り付けられ、ケーシング６２と回転する回転軸７６Ａとの間隙から水が漏れないように軸シール（図示せず）が施される。なお、回転軸７６Ａを支持する軸受については図示を省略している。

【0106】

また、ケーシング６２内は３枚の仕切壁７８によって４つのインペラ室６６に分割され、４段の多段渦巻ポンプ構造に形成される。なお、図１５では４段の多段渦巻ポンプ構造の一例で説明するが、段数は４段～１０段の範囲であることが好ましい。また、圧力は０．５ＭＰａ（５ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上の能力を有することが好ましい。

【0107】

また、３枚の仕切壁７８の中心部には連通口８０がそれぞれ開口される。そして、４つのインペラ室６６にはそれぞれインペラ６４が配設され、それぞれのインペラ６４は３つの連通口８０を通して配設されたモータ７６の回転軸７６Ａに支持される。仕切壁７８に形成された連通口８０の直径はモータ７６の回転軸７６Ａの直径よりも大きく形成され、連通口８０を介して４つのインペラ室６６が連通される。

【0108】

図１５（Ｂ）に示すように、インペラ６４は、複数枚からなる羽根６４Ａの両側を２枚のシュラウト６４Ｂ（側板）で覆い、２枚のシュラウト６４Ｂのうちのポンプ入口７０側のシュラウト中心部に吸込口８２を形成し、周縁部に排出隙間８４を形成したクローズド型のインペラ６４が設けられる。インペラ６４の排出隙間８４の幅Ｗは４ｍｍ～１０ｍｍが好ましく、より好ましくは５ｍｍ～７ｍｍである。

【0109】

そして、モータ７６を駆動して４枚のインペラ６４を高速回転すると、インペラ６４の外周部が遠心力の作用で高圧になり、インペラ６４の中心部は遠心力がほとんど作用しないため低圧になる。これにより、ケーシング６２のポンプ入口７０が低圧になりポンプ入口７０に吸引力が発生し、この吸引力によって藻類回収手段１２Ｂの吸引ノズル３６からアオコ含有水が吸引される。

【0110】

また、図１に示すように、吐出配管２２の途中には、圧力調整手段１６が設けられるとともにポンプ出口７４と圧力調整手段１６との間に圧力計２４が設けられる。圧力調整手段１６は、吐出配管２２の流路を絞ることによって多段渦巻ポンプ構造の吐出圧力を高めるものであり、吐出圧力を０．５ＭＰａ（５ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上、１．０ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下に調整することが好ましい。

【0111】

クローズド型のインペラ６４は、液体に効率良く遠心力を与えることができるが、インペラ６４の排出隙間８４は上記の如く狭く、アオコ含有水中のアオコ等の異物が詰まり易い。したがって、藻類回収手段１２Ｂのゴミ分離ドラム２８のフィルタ４２の目開きを、インペラ６４の排出隙間８４の幅Ｗよりも小さく設定することが好ましい。

【0112】

［アオコ処理方法］
次に、上記の如く構成された藻類処理システム１０によって閉鎖水域に発生したアオコを藻類収集手段１２Ａで収集した後、藻類回収手段１２Ｂで回収し、最終的に藻類破壊装置１４でアオコを破壊するまでの処理方法を説明する。

【0113】

図１６は、閉鎖水域１５の一例として、瓢箪形状の沼１５Ａに発生したアオコが吹き溜まりに堆積している図であり、堆積されたアオコを本発明の実施の形態の藻類処理システム１０によって処理する一例である。

【0114】

図１６において、網目形状で示した部分は、沼１５ＡにＭ方向の風が吹いたときに、沼１５Ａの一方側の吹き溜まり部に堆積したアオコ群体３５，３５を示す。また、ドット形状で示した部分は、沼１５ＡにＮ方向の風が吹いたときに、沼１５Ａの他方側の吹き溜まり部に堆積したアオコ群体３７，３７を示す。

【0115】

この場合、沼１５Ａの広さや形によって、アオコを収集及び回収する藻類除去装置１２Ａの設置数や設置場所を適宜選定することができるが、ここでは瓢箪形状の沼１５Ａの両端エリアに藻類除去装置１２Ａをそれぞれ（合計２基）設けた場合で説明する。

【0116】

先ず、藻類除去装置１２における藻類収集手段１２Ａの作用について説明する。

【0117】

図１６に示すように、藻類収集手段１２Ａの藻類収集部１３は、浮遊するアオコが流入するための逆ハの字状の収集水路１３Ｄを放射状に４水路形成している。これにより、４水路の収集水路１３Ｄは、沼１５Ａの東西南北の全方位をカバーすることができる。また、本実施の形態では、４水路の収集水路１３Ｄのうち、アオコ群体３５，３７が堆積された吹き溜まりに流入口１３Ｂが向いていない収集水路１３Ｄに藻類回収手段１２Ｂを配置することで、主として残りの３水路でアオコを収集するようにした。

【0118】

これにより、沼１５Ａに矢印Ｍ、Ｎ，Ｋ，Ｒの何れかの向きの風が吹いて表層水の流れる方向が変化し、表層水の流れに乗ってアオコ群体３５，３７の流れる方向もそれに応じて変化する場合であっても、アオコ群体３５，３７の大分部は何れかの収集水路１３Ｄ（1つ又は複数）に流れ込む。

【0119】

したがって、沼１５Ａに発生したアオコを、沼１５Ａに吹く風の向きに関係なく効率的に収集することができる。更には、複数の収集水路１３Ｄごとに藻類回収手段１２Ｂを備える必要がないので、藻類回収手段１２Ｂの装置コストも低く抑えることができる。

【0120】

図１６では、２基の藻類除去装置１２を使用したが、沼１５Ａの大きさが小さい場合には、沼１５Ａの中央部に１基の藻類除去装置１２を設定することで対応も可能である。

【0121】

そして、４水路の収集水路１３Ｄの何れかに流れ込んだアオコは誘導水路１７Ｂを通って藻類回収手段１２Ｂに導かれ、藻類回収手段１２Ｂで回収される。

【0122】

ちなみに、図１７は、従来技術（特許文献３）の誘導手段３９Ａを備えた水質保全装置３９でアオコ群体３５，３７を収集する場合である。

【0123】

従来技術の水質保全装置３９の誘導手段３９Ａは、１方向のみの表層水の流れにしか対応できないので、図１７に示すように、吹き溜まり部に堆積した４つのアオコ群体３５，３７を収集するには、アオコ群体３５，３７ごとに４基の水質保全装置３９を設置しなくてはならず、効率が悪いと共に装置コストが高くなる。

【0124】

また、本発明の好ましい態様の藻類収集手段１２Ａは、収集及び回収の効率を高めるための以下の好ましい構成を行っている。

【0125】

即ち、収集水路１３Ｄの第１棒状部材１３Ａにシート状部材２５を表層水中に垂下させるようにしたので、収集水路１３Ｄに流れ込んだアオコを確実に収集できる。

【0126】

また、本発明における好ましい態様の藻類収集手段１２Ａでは、収集水路１３Ｄの第1棒状部材１３Ａを入れ子構造にして伸縮自在にしたので、沼１５Ａの大きさに応じて収集水路１３Ｄの大きさを可変できる。更には、収集水路１３Ｄの第1棒状部材１３Ａを入れ子構造にして伸縮自在にしたので、沼１５Ａの形状に応じて複数本の第1棒状部材１３Ａの長さをそれぞれ変えることで、収集水路１３Ｄの逆ハの字角度θを維持したまま、複雑な形状の沼１５Ａにも放射状に収集水路１３Ｄを形成することができる。

【0127】

上記の如く、藻類収集手段１２Ａの収集水路１３Ｄで収集されたアオコは、誘導水路１７Ｂを通って藻類回収手段１２Ｂで回収される。

【0128】

この回収において、本発明における好ましい態様の藻類収集手段１２Ａでは、複数の誘導水路１７Ｂに収集水路１３Ｄから藻類回収手段１２Ｂへ向いた表層水の水流を発生させる水流発生手段３３を設けるようにした。これにより、誘導水路１７Ｂ内に表層水の滞留が発生するのを防止できるので、沼１５Ａに発生したアオコ群体３５，３７を一層効率的に収集して回収することができる。

【0129】

次に、藻類回収手段１２Ｂの作用を説明する。

【0130】

藻類回収手段１２Ｂは、藻類収集手段１２Ａでアオコと一緒に収集された沼１５Ａのゴミ類を分離してアオコを選択的に回収する機構を備えている。即ち、ゴミ分離ドラム２８内に設けられた吸引ノズル３６の吸引口３６Ａが表層水中に浸漬する。ただし、ゴミ分離ドラム２８の側板４６に形成した導入口４８が表層水中に浸漬しないようにする。

【0131】

そして、藻類回収手段１２Ｂのモータ３２を駆動して、ゴミ分離ドラム２８を図１の矢印方向Ｘに回転させる。これにより、ゴミ分離ドラム２８の外面に突起された複数枚のスキーマ４０によって、藻類回収手段１２Ｂの周囲に浮遊するアオコが掻き集められると共に、門型の装置フレーム２６の前門側Ａからゴミ分離ドラム２８の下部を通過して後門側Ｂにアオコ含有水の流れが形成される。

【0132】

この場合、装置フレーム２６を前門側Ａから後門側Ｂにアオコ含有水が流通可能な門型形状とし、さらに装置フレーム２６に回転自在に片持ち支持された６個の支持ローラ３０でゴミ分離ドラム２８の両端部周面を３点支持するようにしたので、アオコやゴミ類が装置フレーム２６や支持ローラ３０に引っ掛かり、アオコ含有水の流れを停滞させることを防止できる。これにより、アオコ含有水中のアオコを吸引ノズル３６の吸引口３６Ａから効率的に吸引することができるだけでなく、ゴミ類が滞留しないのでメンテナンスが容易になる。

【0133】

また、装置フレーム２６に回転自在に片持ち支持された６個の支持ローラ３０でゴミ分離ドラム２８の両端部周面を３点支持することにより、ゴミ分離ドラム２８を安定に支持することができる。一方、スキーマ４０でアオコと一緒に掻き集められたゴミ類は、ゴミ分離ドラム２８のフィルタ４２で分離され、門型の装置フレーム２６の前門側Ａから後門側Ｂに流れる表層水の流れに乗って装置フレーム２６の後門側Ｂから沼１５Ａに戻る。

【0134】

これにより、アオコ等の浮遊藻類のみを選択的に収集することができ、メンテナンスもほとんど必要ない藻類回収手段１２Ｂを提供することができる。

【0135】

そして、吸引ノズル３６の吸引口３６Ａ吸引されたアオコ含有水は、吸引配管２０を通ってアオコを破壊する藻類破壊装置１４に送られる。

【0136】

次に、藻類回収手段１２Ｂで回収したアオコを破壊する藻類破壊装置１４の作用について説明する。

【0137】

即ち、多段渦巻ポンプ構造の藻類破壊装置１４のモータ７６を駆動して、４つのインペラ６４を高速回転させる。これにより、藻類破壊装置１４のケーシング６２のポンプ入口７０に吸引力が発生するので、吸引配管２０を介して藻類回収手段１２Ｂの吸引ノズル３６に吸引力が付与される。したがって、スキーマ４０で掻き集められたアオコ含有水はゴミ分離ドラム２８のフィルタ４２を通過して吸引ノズル３６の吸引口３６Ａから吸引配管２０に取り込まれ、吸引配管２０を流れて藻類破壊装置１４に送液される。

【0138】

藻類破壊装置１４に送液されたアオコ含有水は、ケーシング６２のポンプ入口７０から１段目のインペラ室６６に取り込まれる。そして、アオコ含有水は１段目のインペラ６４の吸込口８２から吸い込まれ、遠心力によって排出隙間８４からケーシング６２の内面に向かって高圧で吐出される。

【0139】

これにより、アオコ含有水中のアオコがケーシング６２の内面に勢い良く衝突するので、アオコの群体が細かく分断処理されるとともに、アオコの細胞のガス胞が破壊処理される。更には、藻類破壊装置１４のケーシング６２内に一定の高圧（０．５ＭＰａ以上）を加えることでアオコの細胞のガス胞を効率的に破壊することができる。

【0140】

この場合、アオコ等の浮遊藻類の種類によって、分断処理及び破壊処理に適切な藻類破壊装置１４の圧力が異なるので、圧力調整手段１６によって調整することが好ましい。

【0141】

１段目のインペラ６４の排出隙間８４から吐出されたアオコ含有水は、１段目の仕切壁７８の連通口８０から２段目のインペラ室６６に流速を上げて流入し、２段目のインペラ６４によって１段目のインペラ６４と同様の分断処理及び破壊処理が行われる。同様に、アオコ含有水は３段目及び４段目のインペラ６４によって更に分断処理及び破壊処理が繰り返された後、排出部７２のポンプ出口７４から吐出配管２２に排出される。

【0142】

このように、多段渦巻ポンプ構造の藻類破壊装置１４は、インペラ６４の段数が増えるごとにアオコ含有水の流速が上昇してインペラ６４の排出隙間８４からケーシング６２の内面にアオコ含有水が勢いよく衝突してアオコを破壊する衝突破壊と、ケーシング６２内に一定の高圧（０．５ＭＰａ以上）を加えてアオコを破壊する圧力破壊との２つの破壊作用を多段に行うことができる。これにより、アオコ含有水中のアオコの群体を効率的に分断及び破壊することができる。

【0143】

ちなみに、アオコ含有水に含有されるアオコの全てを分断及び破壊した場合を１００％とした場合、従来の藻類破壊装置のアオコの分断処理効果及び破壊処理効果は８０％程度が限界であったが、本発明における藻類破壊装置１４は略９０％以上にすることができる。即ち、本発明の藻類処理システム１０で採用した藻類破壊装置１４でアオコ含有水を処理することによって、分断処理や破壊処理での未処理なアオコを略無くすことができる。これにより、本発明の藻類処理システム１０で処理したアオコ含有水を沼１５Ａに戻してもアオコの増殖を確実に抑制することができる。

【0144】

上記の藻類破壊装置１４によるアオコの分断処理及び破壊処理において、アオコ含有水中に気泡が混在している場合、藻類破壊装置１４において圧力低下が生じ、分断処理及び破壊処理の効果が低減し易い。

【0145】

この対策として、図１８に示すように藻類破壊装置１４と吸引配管２０との間に脱気槽６０（脱気手段）を設けることが好ましい。即ち、藻類回収手段１２Ｂの吸引ノズル３６で吸引されたアオコ含有水を脱気槽６０に流入させて貯留することにより、アオコ含有水中の気泡を脱気する。この場合、吸引ノズル３６の吸引力として、藻類破壊装置１４で発生する吸引力を利用できないので、吸引配管２０に取水ポンプ（図示せず）を備える。

【0146】

そして、藻類破壊装置１４を縦向きに配置して、ケーシング６２のポンプ入口７０が脱気槽６０に貯留されたアオコ含有水中の槽底近くに位置するように設置する。これにより、藻類破壊装置１４に取り込まれるアオコ含有水中の気泡を無くすことができるので、分断処理及び破壊処理の効果を低減させることがない。

【0147】

なお、図１８では、脱気手段として脱気槽６０を設けることで説明したが、吸引配管２０の途中に真空ポンプを備えた脱気装置（図示せず）を配設するようにしてもよい。

【0148】

なお、藻類破壊装置１４で分断処理及び破壊処理がなされた後の処理水をアオコ含有処理水と言うことにする。

【0149】

次に、藻類破壊装置１４から吐出配管２２に排出されたアオコ含有処理水は、吐出ノズル３８の吐出口３８Ａからゴミ分離ドラム２８の内面に向けて勢いよく吐出される。これにより、ゴミ分離ドラム２８の表面にポリエチレン袋等のゴミが張り付いていても、ゴミ分離ドラム２８の内側から吐出される水により、張り付いたゴミを吹き飛ばしてフィルタ４２から引きはがすことができる。

【0150】

また、吐出配管２２から分岐した分岐配管５８によって、吐出配管２２を流れるアオコ含有処理水の一部は洗浄ノズル５６からゴミ分離ドラム２８のフィルタ４２の外面に向けて勢いよく吐出される。フィルタ４２の洗浄能力を有する吐出圧力としては０．１ＭＰａあればよい。したがって、藻類破壊装置１４の圧力が０．５ＭＰａ以上を確保し、且つ吐出ノズル３８及び洗浄ノズル５６からの吐出圧力が０．１ＭＰａになるように圧力調整手段１６を調整すればよい。

【0151】

これにより、アオコ含有処理水によってゴミ分離ドラム２８のフィルタ４２を自動洗浄することができる。この場合、アオコ含有処理水中のアオコは、従来技術で述べたアオコの群体（数十～数百μｍスケール）よりも更に細かいので、フィルタ４２を目詰まりさせることはない。

【0152】

そして、自動洗浄によりフィルタ４２から除去されたゴミ類は、門型の装置フレーム２６の前門側Ａから後門側Ｂに至る表層水の流れによって装置フレーム２６の後門側Ｂから沼１５Ａに戻る。

【0153】

これにより、本発明の浮遊藻類処理システム１０は、藻類収集手段１２Ａによって、沼１５Ａ等の閉鎖水域１５に吹く風の向きに関係なく、アオコを効率的に収集して、藻類回収手段１２Ｂで回収できるだけでなく、藻類回収手段１２Ｂのメンテナンスがほとんど必要ない。更には、上記構造の藻類破壊装置１４によって優れた分断処理効果及び破壊処理効果を達成することができる。

【0154】

なお、図示しないが、アオコ含有処理水が吐出ノズル３８の吐出口３８Ａからゴミ分離ドラム２８の内面に向けて勢いよく吐出されることを利用して、水圧で水車のようにゴミ分離ドラム２８を回転することでモータ３２を使用しない構成は可能である。即ち、ゴミ分離ドラム２８の内面に水車の羽根を複数枚形成し、吐出ノズル３８の吐出口３８Ａからのアオコ含有処理水を羽根に当てることでゴミ分離ドラム２８を回転させる。

【0155】

［藻類処理システムの別形態］
図１９の藻類処理システム１０は、上記した藻類回収手段１２Ｂの装置フレーム２６に多段渦巻ポンプ構造の浮遊藻類破壊装置１４を搭載して一体型とした場合の斜視図である。上記した別体型の藻類処理システム１０も一体型の浮遊藻類処理システム１０も構成する部材は同様であるので、構成部材の説明は省略する。

【0156】

また、図１９の一体型の浮遊藻類処理システム１０には、別体型で説明した圧力計２４、洗浄ノズル５６、脱気槽６０（脱気手段）については図示していない。

【0157】

このように、藻類処理システム１０を一体型にすることにより、藻類処理システム１０をコンパクト化できるだけでなく、運搬等の取り扱いが容易になる。また、一体型の場合、藻類回収手段１２Ｂのゴミ分離ドラム２８を回転させるモータ３２、及び藻類破壊装置１４のインペラ６４を回転させるモータ７６の電源装置（図示せず）を装置フレーム２６に搭載すれば、湖沼、池、河川、閉鎖性海域等の閉鎖性水域１５を自由に移動させて浮遊藻類の処理を行うことができる。

【0158】

なお、上記した処理システム１０でアオコを処理する例で説明したが、赤潮にも同様に適用することができる。

【符号の説明】

【0159】

１０…藻類処理システム、１２…藻類除去装置、１２Ａ…藻類収集手段、１２Ｂ…藻類回収手段、１３…藻類収集部、１３Ａ…第１棒状部材、１３Ａ１…太い第１棒状部材、１３Ａ２…細い第１棒状部材、１３Ｂ…流入口、１３Ｃ…流出口、１３Ｄ…収集水路、１４…藻類破壊装置、１５…閉鎖水域、１５Ａ…沼、１６…圧力調整手段、１７…藻類誘導部、１７Ａ…第２棒状部材、１７Ａ１…第２棒状部材の先端部、１７Ｂ…誘導水路、１８…陸地、１９…連結固定部材、２０…吸引配管、２１…螺合構造、２２…吐出配管、２３…シール部材、２４…圧力計、２５…シート状部材、２６…装置フレーム、２６Ａ…脚フレーム、２６Ｂ…上面フレーム、２６Ｃ…フランジ、２６Ｄ…フランジ、２７…錘部材、２８…ゴミ分離ドラム、２９…紐状部材、３０…支持ローラ、３０Ａ…大径部、３０Ｂ…小径部、３０Ｃ…軸、３１…逆ハの字角度変動防止手段、３１Ａ…ピン部材、３１Ｂ…紐状部材、３２… モータ、３３Ａ…水車、３３Ｂ…回転軸、３３Ｃ…軸受、３３Ｄ…回転動力機構、３３Ｅ…第１プーリ、３３Ｆ…モータ、３３Ｇ…モータの回転軸、３３Ｈ…第２プーリ、３３Ｊ…タイミングベルト、３４…浮き部材、３５、３７…アオコ群体、３６…吸引ノズル、３６Ａ…吸引口、３８…吐出ノズル、３８Ａ…吐出口、４０…スキーマ、４２ …フィルタ、４４…ゴミ分離ドラムの平坦部、４６…ゴミ分離ドラムの側板、４８…側板の導入口、５０、５２…プーリ、５４…タイミングベルト、５６…洗浄ノズル、５８…分岐配管、６０…脱気槽、６２…ケーシング、６４…インペラ、６４Ａ…羽根、６４Ｂ…シュラウト、６６…インペラ室、６８…架台、７０…ポンプ入口、７２…排出部、７４…ポンプ出口、７６…モータ、７６Ａ…回転軸、７８…仕切壁、８０…仕切壁の連通口、８２…吸込口、８４…排出隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】