水域浄化方法
【課題】複雑な設備を必要とせず、自然環境に悪影響を与えることなく、水域底部の有機物汚泥を効率良く浄化するとともに、水質の清浄化も図ることのできる水域浄化方法を提供する。
【解決手段】一定の海域に浮かべられた筏５１とその下方の海中に設置された網５２などで形成された生け簀５０と、生け簀５０に隣接して配置された筏７１上に設けられた管理システム７０とによって魚類養殖場８０が形成されている。生け簀５０の網５２内には多数の鯛５３が飼育され、生け簀５０内の海中に微細気泡発生部１が配置され、生け簀５０が設けられた海域の底部５４ａに大量のイトゴカイ５５が撒布されている。筏７１上の発電機７２および空気ポンプ７３から微細気泡発生部１へ電気および空気を送給することによって発生させた微細気泡ＮＢ混じりの海水が生け簀５０内の海水Ｗ中へ供給される。
【解決手段】一定の海域に浮かべられた筏５１とその下方の海中に設置された網５２などで形成された生け簀５０と、生け簀５０に隣接して配置された筏７１上に設けられた管理システム７０とによって魚類養殖場８０が形成されている。生け簀５０の網５２内には多数の鯛５３が飼育され、生け簀５０内の海中に微細気泡発生部１が配置され、生け簀５０が設けられた海域の底部５４ａに大量のイトゴカイ５５が撒布されている。筏７１上の発電機７２および空気ポンプ７３から微細気泡発生部１へ電気および空気を送給することによって発生させた微細気泡ＮＢ混じりの海水が生け簀５０内の海水Ｗ中へ供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋の沿岸海域などの海水域あるいは河川、湖沼などの淡水域などの様々な水域を浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本各地の沿岸海域においては、従来、タイやハマチなどの魚貝類を育成して出荷する養殖漁業が営まれている。これらの魚類養殖場においては、海面に撒布される多量の餌の残渣や、飼育されている魚貝類の排泄物が発生するため、その海域の底部には大量の有機物が堆積している。海底に堆積した大量の有機物は、夏季の高水温期には、嫌気的な分解過程により有害な硫化水素を発生するため、海底は、生物が生息不可能な大量の有機物汚泥（ヘドロ）で汚染され、養殖場の魚貝類の生育に深刻な悪影響を及ぼしている。特に、地形的閉鎖性内湾で魚類養殖漁業が行われている場所では、養殖魚への給餌が水中への溶存物の付加ならびに海底への有機物負荷をもたらし、水質および底質に対して強い影響を及ぼしている。また、河川や湖沼などの淡水域、あるいは、河川などから流入する淡水と海水とが混合して形成される汽水が恒常的にあるいは季節的に存在する河口域や内湾（いわゆる汽水域）においても生活排水や産業排水などによる水質悪化、あるいは有機物汚泥の堆積に起因する底質や水質の悪化が生じている。
【０００３】
ところで、魚類養殖場においては、その海水温度が低下する秋季になると、付近の海域に対流が生じ、海底の有機物汚泥に酸素が供給されるようになるため、これらの有機物汚泥を栄養源とするベントス（底生生物）の活動が活発化し、その生命活動により、有機物汚泥が浄化される。そこで、本願発明者は、大量に培養したベントスを、海底の有機物汚泥の上に撒いて繁殖させ、これらのベントスの有機物消費力を利用して有機物汚泥を効率良く浄化する技術を提案している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、海底に堆積した有機物汚泥を分解、浄化する技術として、底部付近の海域へ溶存酸素量を高めた海水あるいは微細気泡を供給することによって海中の溶存酸素を増大させて有機物汚泥中への酸素供給を図るもの（例えば、特許文献２，３参照。）、あるいは底部に堆積した有機物汚泥中へ微細気泡混合水を噴射することによって、底有機物汚泥の撹拌、耕耘と酸素供給とを行うもの（例えば、特許文献４参照。）などがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３１３９４号公報
【特許文献２】特開平８−２８１２９２号公報
【特許文献３】特開２００４−２９０８９３号公報
【特許文献４】特開２００３−２６５０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された有機物汚泥の浄化技術の場合、魚類養殖場の海水温度が低い時期には底生生物の活動が活発化するため、優れた浄化効果を得ることができるが、海水温度が高まる時期においては底生生物が減少するため、浄化作用が低下してしまう。このため、魚貝類の生育が悪化するだけでなく、浄化作用が回復するまで養殖場の使用を休止しなければならない。
【０００７】
また、特許文献２，３に記載された汚泥浄化技術の場合、使用されている微細気泡発生手段によって海中へ供給される微細気泡の粒径は比較的大きいため、海中へ供給されると同時に上昇を開始し、その殆どが海面まで浮上して消失する。このため、海水中における気泡の滞留時間が比較的短くなる結果、海水中へ酸素を充分に溶解させることができず、有機物汚泥中への酸素供給作用も不十分である。特に、真水より大きな浮力を受ける海水中では、気泡の上昇速度は速くなるため、充分な酸素供給効果を得ることができない。
【０００８】
また、特許文献２，３に記載された汚泥浄化技術を用いて、海域の底部の有機物汚泥中への酸素供給量を増やすためには、微細気泡発生手段を底部直上に配置しなければならない。このため、海面または海上（地上）に配置される給水手段および給気手段などからの配管や配線が長くなる結果、これらの配線、配管を支える構造体も必要となり、設備の大型化、複雑化を招いている。
【０００９】
一方、特許文献４に記載の水底耕耘システムの場合、海底に堆積した有機物汚泥中へ効率良く酸素を供給することはできるが、噴射ノズルから噴射される微細気泡混合水で巻き上げられる汚泥によって周辺海域の海水が汚濁するため、汚濁した海水によって生育に悪影響を受けやすい魚貝類を飼育する養殖場では使用することができない。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、複雑な設備を必要とせず、自然環境に悪影響を与えることなく、水域底部の有機物汚泥を効率良く浄化するとともに、水質の清浄化も図ることのできる水域浄化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の水域浄化方法は、流体旋回室を内蔵した微細気泡発生手段を浄化対象である水域中に配置し、前記微細気泡発生手段に水および空気を供給して前記流体旋回室内に形成される流体旋回流によって発生する微細気泡混じりの水を前記水域中へ供給することにより、前記水域の底部に生息する底生生物に酸素を供給することを特徴とする。
【００１２】
このような構成とすれば、微細気泡発生手段の流体旋回室から水と共に供給される微細気泡が水域の底部に向かって沈降していき、これによって底層へ酸素が供給され、貧酸素領域が無くなるため、底部に生息する底生生物に酸素が供給される。その結果、底生生物の生命活動が著しく活性化され、その有機物分解能力が高まるため、水域底部の有機物汚泥が効率良く浄化されるとともに、水の清浄化も図ることができる。また、浄化対象水域に配置した微細気泡発生手段を用いて微細気泡混じりの水を当該水域に供給すればよいので、複雑な設備を必要とせず、自然環境に悪影響を与えることもない。
【００１３】
なお、浄化対象である水域の底部に好塩菌、ＥＭ菌、硝化菌などを撒布し、当該水域に対して前記微細気泡発生手段による微細気泡混じりの水の供給を行えば、浄化作用がさらに向上する。ここで、ＥＭ菌とは、Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏ−Ｏｒｇａｎｉｓｍｓ菌の略称であり、乳酸菌、酵母菌、放射菌、糸状菌、光合成細菌などを含む有機物分解に有効な微生物群を意味する。
【００１４】
一方、本発明者は、ベントスを予め大量に培養しておいて、これを、生物が生息できる秋期に、積極的に、海底の有機物汚泥の上に撒くことにより、イトゴカイの有機物消費力を利用して有機物汚泥を効率的に浄化できるという知見を得ている（例えば、特許文献１参照。）。ベントスとしては、スピオ科や小型多毛類などが知られているが、中でも、イトゴカイ類（Ｃａｐｉｔｅｌｌａ属 ｓｐ．１）は有機物汚染地域に高密度に出現し、ヘドロ環境条件の回復期には爆発的に増殖することが知られている。そこで、イトゴカイ類の生態などについて鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものである。
【００１５】
イトゴカイ類は小型多毛類（環形動物）に属し、成体の体長が１０ｍｍ程度、最大部分の径が１ｍｍ程度の糸状の生物である。海底環境が著しく嫌気化した夏季には増殖速度が極度に鈍化するが、秋季から冬季にかけて海底環境が回復し、水温１０〜１５℃、底層水の溶存酸素が飽和またはそれに近い条件になると、約４〜６週間で成体まで成長し、繁殖を繰り返すことによって爆発的な増殖能力を示す。また、その増殖の過程において、イトゴカイ類に共生する有機物分解能を有する細菌（以下、「有機物分解細菌」という。）も増殖し、この有機物分解細菌が有機物汚泥中の有機物を栄養源とするため、有機物分解細菌の生命活動により汚泥を分解除去することができる。
【００１６】
そこで、本発明の水域浄化方法は、浄化対象である海水域の底部にイトゴカイ類を撒布し、流体旋回室を内蔵した微細気泡発生手段を前記イトゴカイ類の撒布領域上の海水域中に配置し、前記微細気泡発生手段に海水および空気を供給して前記流体旋回室内に形成される流体旋回流によって発生する微細気泡混じりの海水を前記海水域中へ供給することを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすれば、イトゴカイ類の撒布領域上の海水および大気中の空気を微細気泡発生手段に供給することにより流体旋回室内に形成される流体旋回流によって発生する微細気泡混じりの海水を前記撒布領域上の水域に供給することが可能となる。これらの微細気泡は極めて微細であり、外径ナノメートルレベルの微細気泡も大量に含まれるため、浮上速度が極めて小さく、単に海水中での滞留時間が長いだけでなく、時間の経過とともに海底に向かって沈降する性質をも示す。このため、底部付近の海水中の溶存酸素量を高めることが可能となり、貧酸素層をなくすことができる。
【００１８】
従って、微細気泡発生手段を海底近くに配置しなくても、底層海水の溶存酸素量が飽和状態に達して、海底の有機物汚泥中に効率良く酸素が供給されるようになり、底部に撒布されたイトゴカイに充分な酸素が供給される。これによって、イトゴカイの生命活動および増殖能力が活性化され、その個体数も著しく増大するので、イトゴカイに共生する有機物分解細菌も増殖する。このため、増殖した有機物分解細菌の分解能力により、海底の有機物汚泥を効率良く分解浄化することができる。また、海中に供給された微細気泡の大部分は海水中に長期間にわたって滞留し続けながら海水中で徐々に消失していくため、海水の溶存酸素量が高まることとなり、貧酸素領域が無くなるため、好気性微生物による浄化作用も活性化され、これによっても海水域の清浄化を図ることができる。
【００１９】
本発明において、海底に撒布するイトゴカイおよびその共生細菌は、古代より自然界に生息し続ける生物であり、微細気泡発生手段はイトゴカイに充分な酸素を与える目的で、大気中の空気から形成される微細気泡混じりの海水を海中へ供給するものであるため、自然環境や魚貝類に悪影響を及ぼすこともない。また、海底にイトゴカイ類を撒布し、比較的浅い海域に配置した微細気泡発生手段を用いて微細気泡混じりの海水を海域に供給すればよいので、複雑な設備も必要としない。
【００２０】
ここで、前記微細気泡発生手段として、
流体が軸心の周りを旋回可能な筒体状若しくは回転体状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ水を送給するように配置された流体導入経路と、前記流体旋回室内へ空気を送給するため前記流体旋回室に連通して設けられた空気導入経路と、前記流体旋回室から微細気泡混じりの水を排出するため前記軸心の延長線上に設けられた吐出経路とを備えた微細気泡発生器と、
前記水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ水を供給する液体ポンプと、
前記空気導入経路を経由して前記流体旋回室内へ空気を供給する気体ポンプと、
を備えた微細気泡発生装置を用いることができる。
【００２１】
このような構成とすれば、微細気泡発生器を水中へ投入し、水上若しくは地上に配置した液体ポンプおよび気体ポンプからそれぞれ水、空気を前記微細気泡発生器へ供給することにより、水中へ微細気泡混じりの水を供給することが可能となるため、防水性および水に対する耐食性を有する液体ポンプ、気体ポンプを用いる必要がなくなり、設備の簡素化を図ることができる。また、水中に投入された複数の微細気泡発生器を一組の液体ポンプおよび気体ポンプによって稼働させることも可能となるため、大規模設備への対応も比較的容易となる。
【００２２】
また、前記微細気泡発生手段として、
流体が軸心の周りを旋回可能な筒体形状若しくは回転体形状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ空気混じりの水を送給するように配置された気水導入経路と、前記流体旋回室から微細気泡混じりの水を排出するため前記軸心の延長線上に配置された吐出経路とを備えた微細気泡発生器と、
前記気水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ水を供給する液体ポンプと、
前記気水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ空気を供給する気体ポンプと、
を備えた微細気泡発生装置を用いることもできる。
【００２３】
このような構成とすれば、微細気泡発生器を水中へ投入し、水上若しくは地上に配置した液体ポンプおよび気体ポンプからそれぞれ水、空気を気水導入経路へ送給することにより、一つの気水導入経路を経由して空気混じりの水を前記微細気泡発生器へ供給して、微細気泡混じりの水を水中へ供給することが可能となる。このため、液体ポンプおよび気体ポンプから微細気泡発生器に至る配管経路を一本化することができ、設備の簡素化を図ることができる。
【００２４】
さらに、前記微細気泡発生手段として、
流体が軸心の周りを旋回可能な筒体状若しくは回転体状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ水を送給するように配置された水導入経路と、前記流体旋回室内へ空気を送給するため前記流体旋回室に連通して設けられた空気導入経路と、前記流体旋回室から微細気泡混じりの水を排出するため前記軸心の延長線上に設けられた吐出経路とを備えた微細気泡発生器と、
水中に浸漬可能な部分に設けられた吸込口から吸い込んだ水を、前記水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ送給する防水性の液体ポンプと、
前記液体ポンプを作動させる防水性の駆動機と、を一体化させた微細気泡発生部と、
前記微細気泡発生部の前記空気導入経路を経由して前記流体旋回室内へ空気を送給する気体ポンプと、
を備えた微細気泡発生装置を用いることもできる。
【００２５】
このような構成とすれば、微細気泡発生部を水中へ投入して駆動機を作動させるとともに、水上若しくは地上に配置した気体ポンプから前記微細気泡発生器へ空気を送給するだけで、流体旋回室内に流体旋回流が形成され、これによって発生する微細気泡混じりの水を水中へ供給することが可能となるため、水域浄化方法を容易に実施することができる。微細気泡発生部は、微細気泡発生器、液体ポンプおよび駆動機が一体化された構造であるため、水の導入経路となる配管を最小限とすることができ、設備の簡素化、小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、複雑な設備を必要とせず、自然環境や魚貝類に悪影響を与えることなく、水域底部の有機物汚泥を効率良く浄化するとともに水質の清浄化も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態である海域浄化方法を利用した魚貝類養殖場を示す概略構成図、図２は図１に示す魚貝類養殖場における管理システムを示す部分拡大図である。
【００２８】
図１に示すように、一定の海域に浮かべられた筏５１とその下方の海中に配置された網５２などによって形成された生け簀５０と、生け簀５０に隣接して配置された筏７１上に設けられた管理システム７０とによって魚類養殖場８０が形成されている。生け簀５０の網５２の内部には養殖魚である多数の鯛５３が飼育されるとともに、海中に微細気泡発生部１が配置され、生け簀５０が設けられた海域の底部５４ａに大量のイトゴカイ（Ｃａｐｉｔｅｌｌａ属 ｓｐ．１）５５が撒布されている。これにより、イトゴカイ５５の撒布領域である底部５４ａ上の海水Ｗ中に微細気泡発生部１が配置された状態となっている。
【００２９】
イトゴカイ５５は、約８０万〜１６０万個体のイトゴカイ培養コロニーを培養基質の砂とともにビニル袋に入れたものをダイバーが潜水して底部５４ａまで運んだ後、底部５４ａ付近でビニル袋を破って、イトゴカイ培養コロニーを培養基質の砂と一緒に静かに底部５４ａに撒布したものである。なお、魚類養殖場８０内における水質観測の結果によれば、底部５４ａに有機物汚泥が集中して堆積する時期が、夏季の成層構造が崩れて鉛直混合が発生する時期に起きることが判明しているため、この時期にイトゴカイ培養コロニーを撒布することが、有機物汚泥５４ｂの浄化を行う上で最も効果的なタイミングであると考えられる。
【００３０】
生け簀５０中に配置された微細気泡発生部１はワイヤ１ａによって一定位置に係止されており、管理システム７０を構成する発電機７２から供給される交流電流で作動し、生け簀５０内から吸い込んだ海水Ｗと気体ポンプ７３から送給される空気とによって形成される微細気泡ＮＢ混じりの海水Ｗを生け簀５０内へ吐出する。本実施形態では、魚類養殖場８０が設けられた海域の底部５４までの水深は約１４ｍであり、微細気泡発生部１は海面Ｗ１から水深７ｍの位置に配置しているが、これに限定するものではなく、ワイヤ１ａを下降させたり、引き上げたりすることによって、微細気泡発生部１の位置を変更することができる。
【００３１】
筏７１上の管理システム７０は、図２に示すように、発電機７２、気体ポンプ（エアコンプレッサ）７３、海水Ｗ中の溶存酸素量などを自動測定する水質測定装置７４、測定結果を無線送信する送信機７７ａおよびアンテナ７７ｂ、水質測定装置７４および送信機７７ａなどを作動させる蓄電池（図示せず）を充電するための太陽電池パネル７６、発電機７２および気体ポンプ７３などを操作する配電盤７５を備えている。水質測定装置７４は、ワイヤ７４ａに係止されたセンサ７４ｂを備え、ワイヤ７４ａを巻き取ったり、捲き出したりすることによってセンサ７４ｂは海水Ｗ中を昇降可能であり、予め設定された複数の水深における海水Ｗの水質および潮流の流向流速を自動測定することができる。
【００３２】
測定結果は送信機７７ａからアンテナ７７ｂを経由して無線送信され、携帯電話の回線を通してインターネット上のデータサーバに転送され、随時、ウェッブサイト上で閲覧することができる。本実施形態においては、海水Ｗの水質の鉛直プロファイルを２時間ごとに測定し、流向流速の鉛直プロファイルを１時間ごとに測定して、その測定結果を送信するようにいるが、測定条件はこれらに限定するものではない。
【００３３】
このような構成とすることにより、魚類養殖場８０の水質構造や潮流の状態を、現象発生から２時間以内にモニターすることが可能となるため、生け簀５０のある海水Ｗの溶存酸素量低下の監視、溶存酸素量低下を防止するための微細気泡発生部１の稼働および稼働に伴う効果の検証、あるいは有機汚泥の堆積を招く水質構造発生の監視などを行うことができる。これにより、魚類養殖場８０の水質環境の管理および環境改善技術の効果的な運用に不可欠な情報を迅速に入手することができる。
【００３４】
次に、図３〜図９を参照して、微細気泡発生部１の構造、機能などについて詳しく説明する。図３は図１に示す微細気泡発生装置付近の部分拡大図、図４は図３に示す微細気泡発生装置の一部省略平面図、図５は図３に示す微細気泡発生装置を構成する微細気泡発生器を示す一部切欠側面図、図６は図５におけるＡ−Ａ線断面図、図７は図５におけるＢ−Ｂ線断面図、図８は図５におけるＣ−Ｃ線断面図、図９は図５におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【００３５】
図３，図４に示すように、微細気泡発生部１は、防水性の液体ポンプ２と、液体ポンプ２を作動させる駆動機である防水性の電動機３と、微細気泡発生器４と、を一体的に連結した構造である。電動機３は、海上の筏７１（図１参照）上に配置された発電機７２から電源コード５を介して給電され、配電盤７５に設けられたスイッチ（図示せず）によってＯＮ−ＯＦＦすることができる。液体ポンプ２は電動機３の回転軸（図示せず）と同軸上に連結され、吸引口２ａから吸い込んだ海水Ｗを吐水部８を経由して微細気泡発生器４の水導入経路１５へ供給する。
【００３６】
微細気泡発生器４は概略形状が円筒形であり、その下部には、筏７１（図１参照）上に配置された気体ポンプ７３から送給される大気中の空気を導入するための給気管９の先端部が接続され、給気管９の基端部は気体ポンプ７３に接続されている。給気管９の途中には、海水Ｗが海上方向に逆流するのを防ぐための逆止弁１３が設けられている。
【００３７】
図５〜図７に示すように、微細気泡発生器４は、流体（海水および空気）が軸心Ｓ周りを旋回可能な流体旋回室１４を内蔵する円筒ケーシング４ａと、流体旋回室内１４内へ海水Ｗを導入して流体旋回流Ｒを発生させるために流体旋回室１４内へ海水Ｗを噴出する水導入経路１５と、流体旋回室１４内へ空気を導入するため流体旋回室１４と連通して形成された空気導入経路１６と、流体旋回室１４の軸心Ｓ方向の端部に形成された吐出経路１７とを備えている。吐出経路１７は、円筒ケーシング４ａの軸心Ｓと直交する平面状の隔壁１７ａの中心部分（軸心Ｓとの交差部分）に形成されている。
【００３８】
水導入経路１５は円筒ケーシング４ａより外径の小さな円筒形であり、その基端部には液体ポンプ２の吐水部８との連結部１５ｃが設けられ、その先端部は、流体旋回室１４の吐出経路１７と反対側の端部において流体旋回室１４内へ突出して配置され、その先端部分は閉塞板１５ａで閉塞されている。図９に示すように、流体旋回室１４内に位置する水導入経路１５の外周には、流体旋回室１４の軸心Ｓとねじりの位置をなす方向に沿って海水Ｗを噴出するための複数の噴出口１５ｂが設けられている。本実施形態では、噴出口１５ｂは、軸心Ｓを中心に等角度間隔で６個配置するとともに、これら６個の噴出口１５ｂを同じ位相で、軸心Ｓ方向に２段配置することにより、合計１２個設けているが、これらの個数および配置形態に限定するものではない。
【００３９】
図６に示すように、空気導入経路１６は、水導入経路１５の側面部を貫通してその内部へ進入し、軸心Ｓ方向へ直角に曲がった後、その先端開口部１６ａが閉塞板１５ａの表面側（流体旋回室１４側）に開口している。水導入経路１５の側面に突出した空気導入経路１６に給気管９の基端部が着脱可能に連結されている。従って、給気管９から送られる空気は空気導入経路１６を経由して、閉塞板１５ａ表面に開口した先端開口部１６ａから流体旋回室１４内に直接供給される。
【００４０】
図６，図７に示すように、流体旋回室１４を内蔵する円筒ケーシング４ａの吐出経路１７の外側において、この吐出経路１７と対向する位置には、軸心Ｓと交差する平面１８ａを有する円板状の誘導部材１８が配置されている。誘導部材１８は、円弧状をした３つの連結部材１８ｂ，１８ｃを介して円筒ケーシング４ａの先端部分に接合されており、これらの連結部材１８ｂ，１８ｃの間に形成された３つの吹き出し口１９から、後述する、微細気泡ＮＢ混じりの海水Ｗを海中へ吹き出すことができる。なお、これら３つの吹き出し口１９は、平面視状態において、電動機３の配置方向を除く３方向へ９０度間隔で配置されている。
【００４１】
図１で示したように、微細気泡発生部１を生け簀５０内の海水Ｗ中に投入し、海水Ｗ中で起立状態に保持し、配電盤７５のスイッチ（図示せず）を操作して電動機３を作動させると、海水ポンプ２の吸引口２ａから吸い込まれた海水Ｗが吐水部８から水導入経路１５へ流れ込み、噴出口１５ｂを経由して流体旋回室１４内へ噴出される。このとき、海水Ｗの噴出方向は流体旋回室１４の軸心Ｓとねじれの位置をなす方向となっているため、流体旋回室１４内には軸心Ｓ周りに旋回する海水流が発生するとともに、この海水流の一部は吐出経路１７から海水Ｗ中へ排出される。
【００４２】
このとき、図６に示すように、流体旋回室１４内の軸心Ｓ付近には負圧空洞部Ｖが発生し、この負圧空洞部Ｖの存在によって流体旋回室１４内が負圧となるため、流体旋回室１４と連通する空気導入経路１６および給気管９を経由して大気中の空気が円滑に導入され、空気導入経路１６の先端開口部１６ａから流体旋回室１４内へ流入する。これにより、流体旋回室１４内には、軸心Ｓ付近に位置する負圧空洞部Ｖと、その周りを回転する空気混じりの海水とからなる旋回流（例えば、旋回二層流とも呼ばれる。）が形成される。
【００４３】
このような旋回流が流体旋回室１４内に形成されている状態において、空気導入経路１６の先端開口部１６ａを経由して流体旋回室１４内へ導入された空気は前述した旋回流の剪断作用によって微細化され、流体旋回流Ｒとなって流体旋回室１４内を高速旋回する。そして、流体旋回流Ｒはやがて流体旋回室１４の隔壁１７ａ方向へ移動し、この隔壁１７ａに当接することによって吐出経路１７に向かって収束し、流体旋回室１４の内径より細い吐出経路１７を通過することによって、さらに高速で旋回する微細気泡ＮＢ混じりの海水となった後、生け簀５０内の海水Ｗ中へ吐出される。即ち、大気中から吸い込んで給気管９を経由して送給された空気を流体旋回室１４内で微細気泡ＮＢに変化させて海水Ｗ中へ供給することができる。
【００４４】
従って、図１に示すように、海水Ｗおよび大気中の空気を微細気泡発生部１に供給して流体旋回室１４内に形成される流体旋回流Ｒによって発生する微細気泡ＮＢ混じりの海水Ｗを、イトゴカイ５５の撒布領域上（底部５４ａ上）の海水域に供給することができる。これらの微細気泡ＮＢは極めて微細であり、外径ナノメートルレベルの微細気泡ＮＢが大量に含まれているため、海水Ｗ中における浮上速度が極めて小さい。このため、単に海水Ｗ中での滞留時間が長いだけでなく、その大部分は時間の経過とともに底部５４ａに向かって沈降する現象が生じる。また、外径ナノメートルレベルの微細気泡ＮＢが海水Ｗ中に供給されることによって海水Ｗ中への酸素溶解が促進されるため、飽和濃度レベルまで酸素が溶解して周囲の海水よりも比重の増大した海水Ｗが底部５４ａに向かって下降する現象も生じ、これによって底層の貧酸素領域の解消が進行していると考えられる。
【００４５】
従って、微細気泡発生部１が底部５４ａから離れた位置に配置されていても、底層海水の溶存酸素が飽和状態に達して、底部５４ａの有機物汚泥５４ｂ中に効率良く酸素が供給されるようになる。このため、底部５４ａに撒布されたイトゴカイ５５に充分な酸素が供給され、イトゴカイ５５の生命活動および増殖能力が活性化され、その個体数が著しく増大するので、イトゴカイ５５に共生する有機物分解細菌（図示せず）も増殖する。このため、増殖した有機物分解細菌の分解能力により、底部５４ａの有機物汚泥５４ｂを効率良く分解浄化することができる。
【００４６】
流体旋回室１４内に発生する流体旋回流Ｒによって形成される外径ナノメートルレベルの微細気泡ＮＢが、海水Ｗ中において、時間の経過とともに沈降する性質を示す理由については、不明な点も多いが、気泡自体の浮力で浮上する分は少なく、微細気泡ＮＢの大部分は海水鉛直混合流とともに、表層または底層へ移動・分散することによるものではないか、と推測される。また、流体旋回流Ｒが発生している流体旋回室１４内およびその近傍では超音波が発生することが確認されているため、この超音波の放射圧の作用によって微細気泡ＮＢが下降するのではないかとも推測される。
【００４７】
また、海水中へ空気を吹き込んで形成される従来の微細気泡の場合、その内圧が大気圧より大であるため海水中で壊れにくく、その殆どが海面まで上昇して消失するのに対し、微細気泡発生器４から供給される微細気泡ＮＢは、流体旋回室１４内に発生する流体旋回流Ｒにより負圧雰囲気下で形成されるため、その内圧は大気圧より小さく、海水Ｗ中で消失しやすい傾向がある。このため、消失した微細気泡ＮＢに内包されていた空気中の酸素が海水Ｗ中へ溶解して、溶存酸素量の増加に寄与していることも予測される。また、これらの微細気泡ＮＢが海水Ｗ中で消失するときに発生する超音波の放射圧も微細気泡ＮＢの下降に有効であると考えられる。
【００４８】
一方、底部５４ａにおいてイトゴカイ５５が高密度に増殖した地点では、その底質表層において有機物の分解促進および嫌気性の酸揮発性硫化物の酸化が促進されていることも確認された。従って、魚類養殖場８０において、イトゴカイ培養コロニー撒布と、海水Ｗ中への微細気泡ＮＢの供給とを行うことにより底部５４，５４ａの有機物汚泥を確実に浄化することができる。また、イトゴカイ５５が増殖した海域では海水Ｗ中のアンモニア濃度が急速に減少し、硝酸塩・亜硝酸塩濃度の上昇が見られたが、このような現象は、イトゴカイ５５の生物活性や代謝活動により、アンモニアなどの窒素化合物を硝酸イオンに変化させる働きを有する微生物（硝化菌）の活性が高まったことを示すものではないかと推測される。
【００４９】
また、生け簀５０内に供給された微細気泡ＮＢの大部分は海水Ｗ中に長期間にわたって滞留し続け海水Ｗ中で徐々に消失していく結果、海水Ｗの溶存酸素量が高まるため、貧酸素領域が無くなり、好気性微生物による浄化作用も活性化され、これによっても海水Ｗの清浄化を図ることができる。さらに、微細気泡発生部１を作動させ、生け簀５０内の海水Ｗ中に微細気泡ＮＢ混じりの海水を供給することにより、この海域の表層から底部５４ａ付近の底層に至るまで、効率良く酸素を溶解させることができるため、養殖されている鯛５３の生命活動が活性化され、生育状態も促進される結果、従来方法と比べると、同じ飼育期間で約１０％程度の体長増加が見られた。なお、本実施形態では鯛５３を養殖する場合について説明しているが、本発明の利用分野はこれに限定するものではないので、ハマチ、フグ、クルマエビ、ホタテ、アワビ、カキ、真珠貝などの魚貝類の養殖場あるいはワカメ、コンブ、カジメなどの海草類の養殖場などにおいても広く利用することができる。
【００５０】
イトゴカイ５５およびその共生細菌は古代より自然界に生息し続ける生物であり、微細気泡発生部１はイトゴカイ５５に充分な酸素を与える目的で、微細気泡ＮＢ混じりの海水Ｗを海中へ供給するものであるため、周辺海域の自然環境や魚貝類に悪影響を及ぼすことがない。また、海底にイトゴカイ５５を撒布し、比較的浅い海域に配置した微細気泡発生部１を用いて微細気泡ＮＢ混じりの海水Ｗを海域に供給すればよいので、複雑な設備も必要としない。
【００５１】
本実施形態においては、微細気泡発生部１を海中へ投入して電動機３を作動させるとともに、海上に配置した気体ポンプ７３から微細気泡発生器４へ空気を送給するだけで、流体旋回室１４内に流体旋回流Ｒが形成され、これによって発生する微細気泡ＮＢ混じりの海水Ｗを海中へ供給することができるため、魚類養殖場８０のある海域を容易に浄化することができる。微細気泡発生部１は、微細気泡発生器４、液体ポンプ２および電動機３が一体化された構造であるため、海水Ｗの導入経路となる配管を最小限とすることができ、設備の簡素化、小型化を図ることができる。また、微細気泡発生部１は、微細気泡発生器４、液体ポンプ２および電動機３を一体化することで小型化を図っているため、占有スペースが小さくてすむ。このため、生け簀５０内で養殖されている鯛５３や魚類養殖場８０付近の海流などに対する影響も極めて小さい。なお、微細気泡発生部１を連続的に作動させれば生け簀５０内およびその周辺海域の海水Ｗ中の溶存酸素量を飽和濃度レベルに保つことができるが、生け簀５０内の海水Ｗの溶存酸素量が低下する夕方から翌朝にかけて作動させるだけであっても、充分な酸素供給効果を得ることができる。
【００５２】
魚類養殖場８０内において、海底環境が回復する秋から冬に、予め培養しておいた大量のイトゴカイ培養コロニーを有機物汚泥５４ｂが堆積する底部５４ａに撒布するとともに微細気泡発生部１を用いて微細気泡ＮＢを海水Ｗ中へ供給することにより、自然現象では起こり得ない高密度個体群を短期間に発生させることにより、底部５４ａに堆積した有機物汚泥５４ｂを効率的に浄化することができる。また、有機物汚泥５４ｂの堆積した魚類養殖場８０の底部５４，５４ａ付近における貧酸素水の発生を無くすことができるため、酸素低下に伴う養殖魚（鯛５３）の活動低下、生育不良などを防止することができる。
【００５３】
微細気泡発生部１から生け簀５０内の海水Ｗ中へ微細気泡ＮＢを供給すると、微細気泡ＮＢは水平方向だけでなく鉛直方向にも広がり、表層から底層（水深１４ｍ程度）に至るまで、１〜２ｍｇ／Ｌ程度の溶存酸素量の上昇を確認することができた。また、１基の生け簀５０について、微細気泡発生部を１基配置すれば、表層から海底付近の底層まで、溶存酸素量を効率良く高めることができることも分かった。
【００５４】
本実施形態の微細気泡発生部１は、ポンプ２、電動機３および微細気泡発生器４が一体化されているため、そのままの状態で自由に移動させることが可能であり、微細気泡発生部１全体を海水Ｗ中に浸漬した状態で電動機３を作動させるだけで海水Ｗ中に微細気泡ＮＢ混じりの海水を供給することができるため、使い方は極めて容易である。また、海上の筏上に配置された発電機が稼働している限り、電動機３によって連続作動させることができるため、大量の微細気泡ＮＢを海水Ｗ中へ安定供給することができる。
【００５５】
微細気泡発生部１においは、水導入経路１５の噴出口１５ｂを、流体旋回室１４の内周面１４ａから離れた位置に設けているため、噴出口１５ｂから噴き出す水によって負圧空洞部Ｖに水圧が加わることがない。したがって、負圧空洞部Ｖは流体旋回室１４の軸心Ｓ上にほぼ直線状に形成され、その位置および形状も安定した状態が保たれることとなり、キャビテーションエロージョンの発生が防止されるため、微細気泡発生器４は優れた耐久性を発揮する。
【００５６】
また、空気導入経路１６の先端開口部１６ａを、流体旋回室１４の軸心Ｓ上に配置しているため、流体旋回室１４内の流体旋回流Ｒによって軸心Ｓ付近に発生する負圧空洞部Ｖに生じる大きな負圧を利用して、大気中の空気を効率良く流体旋回室１４内へ導入して微細気泡ＮＢを形成することができる。
【００５７】
一方、隔壁１７ａに開設された吐出経路１７と対向する位置に、軸心Ｓ方向と交差する平面１８ａを有する誘導部材１８を配置しているため、吐出経路１７から旋回しながら吐出された微細気泡ＮＢ混じりの海水を誘導部材１８の平面１８ａに沿って周辺へ拡がるように誘導した後、３つの吹き出し口１９から互いに異なる３つの方向へすることが可能であり、微細気泡ＮＢの拡散性も良好である。
【００５８】
また、これによって流体旋回室１４内の負圧レベルが高まり、大量の空気が流体旋回室１４内へ導入されるようになるため、微細気泡ＮＢの発生量も増大する。さらに、流体旋回室１４内に生じている負圧空洞部Ｖの負圧により、微細気泡発生器４外部の吐出経路１７付近の海水Ｗが、吐出経路１７へ誘引されるのを当該誘導部材１８が阻止するので、流体旋回室１４内への海水Ｗの逆流入を防止することができる。
【００５９】
本実施形態は、自然閉鎖水域の一つである湾内に設けられた魚類養殖場８０において水域浄化を行った事例であるが、イトゴカイ５５は、海水と河川などから流入する淡水とが混合して形成される汽水が恒常的にあるいは季節的に存在する河口域や内湾（いわゆる汽水域）の底部においても生息可能である。このため、本発明の水域浄化方法は、このような汽水域においても利用可能であり、その場合においても前述したような優れた水域浄化作用を得ることができる。
【００６０】
ここで、図１０を参照して、微細気泡発生器４に関するその他の実施の形態について説明する。図１０に示す微細気泡発生器４Ｘにおいては、流体旋回室１４の内周面１４ａの接線方向に排出口３６を開設し、この排出口３６に開閉弁３５ａを有する排出管３５を連結している。通常運転の際、開閉弁３５ａは閉じられているが、流体旋回室１４内にゴミや異物などが侵入した場合、開閉弁３５ａを開いて排出することができる。排出口３６が流体旋回室１４の内周面１４ａの接線方向を向いていれば、排出口３６の位置は、円筒ケーシング４ａのどの位置であってもよいが、流体旋回室１４の内径が一定でない場合は、最大内径部分に設けることが望ましい。その他の部分の構造、機能などは微細気泡発生器４と同様である。
【００６１】
次に、図１１〜図１４を参照して、微細気泡発生器に関するその他の実施の形態について説明する。図１１は微細気泡発生器に関する第２実施形態を示す図、図１２は図１１に示す微細気泡発生器の斜視図、図１３は図１２におけるＥ−Ｅ線断面図、図１４は図１１に示す微細気泡発生器の稼働状態を示す模式図である。
【００６２】
図１１〜図１４に示すように、微細気泡発生器２０は、略直方体形状のケーシング２１内に流体（海水および空気）が旋回可能な円筒状の流体旋回室２２が設けられ、流体旋回室２２の軸心Ｓ方向の中央部分の内周面２２ａには、その法線方向に、空気を導入するための１つの空気導入経路２４が開設され、この空気導入経路２４を挟む両端寄り部分には、流体旋回室２２の内周面２２ａの接線方向に、海水を導入可能な２つの水導入経路２３が開設されている。
【００６３】
これらの水導入経路２３および空気導入経路２４は、それぞれケーシング２１を貫通して形成され、ケーシング２１外面のそれぞれの開口部分に水導入管２３ａ、空気導入管２４ａが接続されている。２本の水導入管２３ａは、その上流側で一本化された状態で送水管２３ｂに連結され、空気導入管２４ａはそのまま送水管２３ｂ方向に延長されている。
【００６４】
また、流体旋回室２２の軸心Ｓ方向の両端部には、軸心Ｓと直交する平面状の隔壁２１ａが設けられ、これらの隔壁２１ａの中心部分（軸心Ｓとの交差部分）には、それぞれ円形の吐出経路２５が開設され、２つの吐出経路２５にそれぞれ誘導管２６が連結されている。誘導管２６は、後述するように、吐出経路２５から吐出される微細気泡ＮＢ混じりの海水の吐出方向に沿って直線状に突出するように連通され、この誘導管２６によって、その吐出方向を規制している。
【００６５】
図１と同様に、生け簀６０内の海水Ｗ中へ微細気泡発生器２０を浸漬し、筏７１上に配置した液体ポンプ（図示せず）から送水管２３ｂおよび水導入管２３ａを経由して海水を圧送し、水導入経路２３から流体旋回室２２内へ海水を圧送するとともに、気体ポンプ７３（図１参照）から空気導入管２４ａを経由して空気導入経路２４から流体旋回室２２内へ空気を流入させると、流体旋回室２２内に軸心Ｓ周りの流体旋回流Ｒが発生するとともに、軸心Ｓ付近には負圧空洞部Ｖが形成される。
【００６６】
空気導入経路２４から流体旋回室２２内に流入する空気は、流体旋回流Ｒの剪断作用によって細かく砕かれ、負圧空洞部Ｖの周りを回転しながら微細気泡ＮＢとなっていき、やがて、吐出経路２５から微細気泡ＮＢ混じりの海水となって吐出される。吐出経路２５から吐出された微細気泡ＮＢ混じりの海水は、誘導管２６によって誘導されながら生け簀５０内の海水Ｗ中へ吐出される。これによって、海水Ｗ中の溶存酸素量が高まり、微細気泡発生部１を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００６７】
また、気体ポンプ７３で空気を圧送することにより、微細気泡ＮＢと共に、微細気泡ＮＢよりも外径が大きな気泡（外径が数ｍｍ程度と推測される）を発生させることもできるので、これらの気泡によって海水Ｗを撹拌する作用も得ることができる。なお、酸素富化膜を内蔵した酸素富化器（図示せず）を空気送給経路の途中に設け、酸素濃度を高めた空気を微細気泡発生器２０の流体旋回室２２に送り込めば、酸素濃度の高い微細気泡ＮＢを海水Ｗ中へ供給することができるため、海水Ｗ中の溶存酸素濃度を大幅に高めることができる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、微細気泡発生器２０の吐出経路２５に誘導管２６を設けているため、吐出経路２５から吐出される微細気泡ＮＢ混じりの海水は、周囲の海水Ｗに邪魔されることなく、速やかに一定方向へ吐出される。従って、周囲の海水Ｗが吐出経路２５内へ誘引されたり、流体旋回室２２内へ海水Ｗが逆流入したりすることがなくなり、流体旋回室２２内に発生している負圧レベルが大幅に高まり、大量の微細気泡ＮＢを安定供給することができる。また、微細気泡ＮＢ混じりの海水が誘導管２６を通過して海水Ｗ中へ放出されることにより、流動方向が収束され、その直進性が向上するため、生け簀５０内のより遠い領域へ微細気泡ＮＢを供給することが可能であり、周囲の海水Ｗに対する撹拌作用も発揮する。微細気泡発生器２０は、筏上に配置した液体ポンプなどから海水を供給する方式であるため、海中投入部分を微細気泡発生部１よりも小型化することができる。このため、魚類養殖場で使用した場合、養殖されている魚貝類や付近の海流に対する影響をさらに小さくすることができる。
【００６９】
ここで、図１５を参照して、微細気泡発生器２０に関するその他の実施の形態について説明する。図１０に示す微細気泡発生器２０Ｘにおいては、流体旋回室２２の内周面２２ａの接線方向に排出口３８を開設し、この排出口３８に開閉弁３７ａを有する排出管３７を連結している。図１０で示した微細気泡発生器４Ｘと同様、通常運転の際、開閉弁３７ａは閉じられているが、流体旋回室２２内にゴミや異物などが侵入した場合、開閉弁３７ａを開いて排出することができる。排出口３８が流体旋回室２２の内周面２２ａの接線方向を向いていれば、排出口３８の位置は、ケーシング２１のどの位置であってもよいが、水導入経路２３と対向する位置に開設すれば、水導入経路２３から流入する水流により、ゴミや異物などを迅速に排出することができる。また、流体旋回室２２の内径が一定でない場合は、最大内径部分に設けることが望ましい。なお、水導入管２３ａからの海水Ｗの導入を止め、開閉弁３７ａを開いた状態にした排出管３７を経由して、外部から流体旋回室２２内へ海水Ｗを送り込むことも可能であり、その場合、流体旋回室２２内に、流体旋回流Ｒと逆方向に旋回する気液旋回流を発生させることができる。その他の部分の構造、機能などは微細気泡発生器２０と同様である。
【００７０】
次に、図１６〜図１８を参照して、微細気泡発生器に関するその他の実施の形態について説明する。図１６は微細気泡発生器に関する第３実施形態を示す斜視図、図１７は図１６におけるＦ−Ｆ線断面図、図１８は図１６に示す微細気泡発生器の稼働状態を示す模式図である。なお、図１６〜図１８に示す微細気泡発生器において、前述した微細気泡発生器２０と同じ構造、機能を有する部分については図１１〜図１４に示す符号と同じ符合を付して説明を省略する。
【００７１】
図１６〜図１８に示すように、微細気泡発生器３０は、前述した微細気泡発生器２０における空気導入経路２４および空気導入管２４ａを無くした構造であり、その他は微細気泡発生器２０と同じである。微細気泡発生器３０においては、海水と空気との混合流体を流体送給管３３ｂおよび流体導入管３３ａを経由して送給し、この混合流体を流体旋回室３２の内周面の接線方向に配置された流体導入経路３３から流体旋回室３２内へ導入して高速旋回させることによって発生させた微細気泡ＮＢ混じりの海水を吐出経路２５および誘導管２６を通して生け簀５０内の海水中へ供給する。
【００７２】
微細気泡発生器３０の場合、１本の流体送給管３３ｂを経由して、海水と空気との混合流体を流体旋回室３２内へ送給することによって微細気泡ＮＢ混じりの海水を吐出することができるため、長尺の空気送給管などが不要であり、配管や取り扱いが容易で、空気送給管が目詰まりするおそれもない。また、海上から流体送給管３３ｂを経由して送給する空気と海水との混合流体中の空気混入率を増減させることにより、発生する微細気泡ＮＢの外径を増減させることができる。その他の構造、機能などは微細気泡発生器２０と同様である。
【００７３】
以上の実施形態においては、微細気泡発生器４，２０，３０などを海水Ｗ中に配置して海域を浄化する場合について説明しているが、本発明はこれらの実施形態に限定するものではなく、淡水域あるいは汽水域の浄化方法としても利用することができる。即ち、微細気泡発生器４，２０，３０などを淡水域中あるいは汽水域中に配置し、水および空気を微細気泡発生器４，２０，３０に供給して流体旋回室１４，２２，３２内に形成される流体旋回流Ｒによって発生する微細気泡ＮＢ混じりの淡水を当該淡水域中へ供給することにより、これらの水域の底部に生息する底生生物に酸素を供給することもできる。これによって、淡水域や汽水域の水質および底質の浄化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の水域浄化方法は、沿岸海域に設けられた魚貝類養殖場などの人工的な海域の清浄化手段として利用できるほか、自然海域あるいは淡水域の浄化手段としても広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態である海域浄化方法を用いた魚貝類養殖場を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す魚貝類養殖場の管理システムを示す部分拡大図である。
【図３】図１に示す微細気泡発生装置付近の部分拡大図である。
【図４】図３に示す微細気泡発生装置の一部省略平面図である。
【図５】図３に示す微細気泡発生装置を構成する微細気泡発生器を示す一部切欠側面図である。
【図６】図５におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図７】図５におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図５におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】図５におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】図５に示す微細気泡発生器に関するその他の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】微細気泡発生器に関する第２実施形態を示す図である。
【図１２】図１１に示す微細気泡発生器の斜視図である。
【図１３】図１２におけるＥ−Ｅ線断面図である。
【図１４】図１１に示す微細気泡発生器の稼働状態を示す模式図である。
【図１５】図１１に示す微細気泡発生器に関するその他の実施の形態を示す断面図である。
【図１６】微細気泡発生器に関する第３実施形態を示す斜視図である。
【図１７】図１６におけるＦ−Ｆ線断面図である。
【図１８】図１６に示す微細気泡発生器の稼働状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 微細気泡発生部
１ａ，７４ａ ワイヤ
２ 液体ポンプ
２ａ 吸引口
３ 電動機
４，４Ｘ，２０，２０Ｘ，３０ 微細気泡発生器
４ａ 円筒ケーシング
５ 電源コード
８ 吐水部
９ 給気管
１３ 逆止弁
１４，２２，３２ 流体旋回室
１４ａ，２２ａ 内周面
１５，２３ 水導入経路
１５ａ 閉塞板
１５ｂ 噴出口
１５ｃ 連結部
１６，２４ 空気導入経路
１６ａ 先端開口部
１７，２５ 吐出経路
１７ａ，２１ａ 隔壁
１８ 誘導部材
１８ａ 平面
１８ｂ，１８ｃ 連結部材
１９ 吹出口
２１ ケーシング
２３ａ 水導入管
２３ｂ 送水管
２４ａ 空気導入管
２６ 誘導管
３３ 流体導入経路
３３ａ 流体導入管
３３ｂ 流体送給管
３５，３７ 排出管
３５ａ，３７ａ 開閉弁
３６，３８ 排出口
５０ 生け簀
５１，７１ 筏
５２ 網
５３ 鯛
５４，５４ａ 底部
５４ｂ 有機物汚泥
５５ イトゴカイ
７０ 管理システム
７２ 発電機
７３ 気体ポンプ
７４ 水質測定装置
７４ｂ センサ
７５ 配電盤
７６ 太陽電池パネル
７７ａ 送信機
７７ｂ アンテナ
８０ 魚類養殖場
ＮＢ 微細気泡
Ｒ 流体旋回流
Ｓ 軸心
Ｖ 負圧空洞部
Ｗ 海水
Ｗ１ 海面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋の沿岸海域などの海水域あるいは河川、湖沼などの淡水域などの様々な水域を浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本各地の沿岸海域においては、従来、タイやハマチなどの魚貝類を育成して出荷する養殖漁業が営まれている。これらの魚類養殖場においては、海面に撒布される多量の餌の残渣や、飼育されている魚貝類の排泄物が発生するため、その海域の底部には大量の有機物が堆積している。海底に堆積した大量の有機物は、夏季の高水温期には、嫌気的な分解過程により有害な硫化水素を発生するため、海底は、生物が生息不可能な大量の有機物汚泥（ヘドロ）で汚染され、養殖場の魚貝類の生育に深刻な悪影響を及ぼしている。特に、地形的閉鎖性内湾で魚類養殖漁業が行われている場所では、養殖魚への給餌が水中への溶存物の付加ならびに海底への有機物負荷をもたらし、水質および底質に対して強い影響を及ぼしている。また、河川や湖沼などの淡水域、あるいは、河川などから流入する淡水と海水とが混合して形成される汽水が恒常的にあるいは季節的に存在する河口域や内湾（いわゆる汽水域）においても生活排水や産業排水などによる水質悪化、あるいは有機物汚泥の堆積に起因する底質や水質の悪化が生じている。
【０００３】
ところで、魚類養殖場においては、その海水温度が低下する秋季になると、付近の海域に対流が生じ、海底の有機物汚泥に酸素が供給されるようになるため、これらの有機物汚泥を栄養源とするベントス（底生生物）の活動が活発化し、その生命活動により、有機物汚泥が浄化される。そこで、本願発明者は、大量に培養したベントスを、海底の有機物汚泥の上に撒いて繁殖させ、これらのベントスの有機物消費力を利用して有機物汚泥を効率良く浄化する技術を提案している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、海底に堆積した有機物汚泥を分解、浄化する技術として、底部付近の海域へ溶存酸素量を高めた海水あるいは微細気泡を供給することによって海中の溶存酸素を増大させて有機物汚泥中への酸素供給を図るもの（例えば、特許文献２，３参照。）、あるいは底部に堆積した有機物汚泥中へ微細気泡混合水を噴射することによって、底有機物汚泥の撹拌、耕耘と酸素供給とを行うもの（例えば、特許文献４参照。）などがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３１３９４号公報
【特許文献２】特開平８−２８１２９２号公報
【特許文献３】特開２００４−２９０８９３号公報
【特許文献４】特開２００３−２６５０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された有機物汚泥の浄化技術の場合、魚類養殖場の海水温度が低い時期には底生生物の活動が活発化するため、優れた浄化効果を得ることができるが、海水温度が高まる時期においては底生生物が減少するため、浄化作用が低下してしまう。このため、魚貝類の生育が悪化するだけでなく、浄化作用が回復するまで養殖場の使用を休止しなければならない。
【０００７】
また、特許文献２，３に記載された汚泥浄化技術の場合、使用されている微細気泡発生手段によって海中へ供給される微細気泡の粒径は比較的大きいため、海中へ供給されると同時に上昇を開始し、その殆どが海面まで浮上して消失する。このため、海水中における気泡の滞留時間が比較的短くなる結果、海水中へ酸素を充分に溶解させることができず、有機物汚泥中への酸素供給作用も不十分である。特に、真水より大きな浮力を受ける海水中では、気泡の上昇速度は速くなるため、充分な酸素供給効果を得ることができない。
【０００８】
また、特許文献２，３に記載された汚泥浄化技術を用いて、海域の底部の有機物汚泥中への酸素供給量を増やすためには、微細気泡発生手段を底部直上に配置しなければならない。このため、海面または海上（地上）に配置される給水手段および給気手段などからの配管や配線が長くなる結果、これらの配線、配管を支える構造体も必要となり、設備の大型化、複雑化を招いている。
【０００９】
一方、特許文献４に記載の水底耕耘システムの場合、海底に堆積した有機物汚泥中へ効率良く酸素を供給することはできるが、噴射ノズルから噴射される微細気泡混合水で巻き上げられる汚泥によって周辺海域の海水が汚濁するため、汚濁した海水によって生育に悪影響を受けやすい魚貝類を飼育する養殖場では使用することができない。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、複雑な設備を必要とせず、自然環境に悪影響を与えることなく、水域底部の有機物汚泥を効率良く浄化するとともに、水質の清浄化も図ることのできる水域浄化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の水域浄化方法は、流体旋回室を内蔵した微細気泡発生手段を浄化対象である水域中に配置し、前記微細気泡発生手段に水および空気を供給して前記流体旋回室内に形成される流体旋回流によって発生する微細気泡混じりの水を前記水域中へ供給することにより、前記水域の底部に生息する底生生物に酸素を供給することを特徴とする。
【００１２】
このような構成とすれば、微細気泡発生手段の流体旋回室から水と共に供給される微細気泡が水域の底部に向かって沈降していき、これによって底層へ酸素が供給され、貧酸素領域が無くなるため、底部に生息する底生生物に酸素が供給される。その結果、底生生物の生命活動が著しく活性化され、その有機物分解能力が高まるため、水域底部の有機物汚泥が効率良く浄化されるとともに、水の清浄化も図ることができる。また、浄化対象水域に配置した微細気泡発生手段を用いて微細気泡混じりの水を当該水域に供給すればよいので、複雑な設備を必要とせず、自然環境に悪影響を与えることもない。
【００１３】
なお、浄化対象である水域の底部に好塩菌、ＥＭ菌、硝化菌などを撒布し、当該水域に対して前記微細気泡発生手段による微細気泡混じりの水の供給を行えば、浄化作用がさらに向上する。ここで、ＥＭ菌とは、Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏ−Ｏｒｇａｎｉｓｍｓ菌の略称であり、乳酸菌、酵母菌、放射菌、糸状菌、光合成細菌などを含む有機物分解に有効な微生物群を意味する。
【００１４】
一方、本発明者は、ベントスを予め大量に培養しておいて、これを、生物が生息できる秋期に、積極的に、海底の有機物汚泥の上に撒くことにより、イトゴカイの有機物消費力を利用して有機物汚泥を効率的に浄化できるという知見を得ている（例えば、特許文献１参照。）。ベントスとしては、スピオ科や小型多毛類などが知られているが、中でも、イトゴカイ類（Ｃａｐｉｔｅｌｌａ属 ｓｐ．１）は有機物汚染地域に高密度に出現し、ヘドロ環境条件の回復期には爆発的に増殖することが知られている。そこで、イトゴカイ類の生態などについて鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものである。
【００１５】
イトゴカイ類は小型多毛類（環形動物）に属し、成体の体長が１０ｍｍ程度、最大部分の径が１ｍｍ程度の糸状の生物である。海底環境が著しく嫌気化した夏季には増殖速度が極度に鈍化するが、秋季から冬季にかけて海底環境が回復し、水温１０〜１５℃、底層水の溶存酸素が飽和またはそれに近い条件になると、約４〜６週間で成体まで成長し、繁殖を繰り返すことによって爆発的な増殖能力を示す。また、その増殖の過程において、イトゴカイ類に共生する有機物分解能を有する細菌（以下、「有機物分解細菌」という。）も増殖し、この有機物分解細菌が有機物汚泥中の有機物を栄養源とするため、有機物分解細菌の生命活動により汚泥を分解除去することができる。
【００１６】
そこで、本発明の水域浄化方法は、浄化対象である海水域の底部にイトゴカイ類を撒布し、流体旋回室を内蔵した微細気泡発生手段を前記イトゴカイ類の撒布領域上の海水域中に配置し、前記微細気泡発生手段に海水および空気を供給して前記流体旋回室内に形成される流体旋回流によって発生する微細気泡混じりの海水を前記海水域中へ供給することを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすれば、イトゴカイ類の撒布領域上の海水および大気中の空気を微細気泡発生手段に供給することにより流体旋回室内に形成される流体旋回流によって発生する微細気泡混じりの海水を前記撒布領域上の水域に供給することが可能となる。これらの微細気泡は極めて微細であり、外径ナノメートルレベルの微細気泡も大量に含まれるため、浮上速度が極めて小さく、単に海水中での滞留時間が長いだけでなく、時間の経過とともに海底に向かって沈降する性質をも示す。このため、底部付近の海水中の溶存酸素量を高めることが可能となり、貧酸素層をなくすことができる。
【００１８】
従って、微細気泡発生手段を海底近くに配置しなくても、底層海水の溶存酸素量が飽和状態に達して、海底の有機物汚泥中に効率良く酸素が供給されるようになり、底部に撒布されたイトゴカイに充分な酸素が供給される。これによって、イトゴカイの生命活動および増殖能力が活性化され、その個体数も著しく増大するので、イトゴカイに共生する有機物分解細菌も増殖する。このため、増殖した有機物分解細菌の分解能力により、海底の有機物汚泥を効率良く分解浄化することができる。また、海中に供給された微細気泡の大部分は海水中に長期間にわたって滞留し続けながら海水中で徐々に消失していくため、海水の溶存酸素量が高まることとなり、貧酸素領域が無くなるため、好気性微生物による浄化作用も活性化され、これによっても海水域の清浄化を図ることができる。
【００１９】
本発明において、海底に撒布するイトゴカイおよびその共生細菌は、古代より自然界に生息し続ける生物であり、微細気泡発生手段はイトゴカイに充分な酸素を与える目的で、大気中の空気から形成される微細気泡混じりの海水を海中へ供給するものであるため、自然環境や魚貝類に悪影響を及ぼすこともない。また、海底にイトゴカイ類を撒布し、比較的浅い海域に配置した微細気泡発生手段を用いて微細気泡混じりの海水を海域に供給すればよいので、複雑な設備も必要としない。
【００２０】
ここで、前記微細気泡発生手段として、
流体が軸心の周りを旋回可能な筒体状若しくは回転体状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ水を送給するように配置された流体導入経路と、前記流体旋回室内へ空気を送給するため前記流体旋回室に連通して設けられた空気導入経路と、前記流体旋回室から微細気泡混じりの水を排出するため前記軸心の延長線上に設けられた吐出経路とを備えた微細気泡発生器と、
前記水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ水を供給する液体ポンプと、
前記空気導入経路を経由して前記流体旋回室内へ空気を供給する気体ポンプと、
を備えた微細気泡発生装置を用いることができる。
【００２１】
このような構成とすれば、微細気泡発生器を水中へ投入し、水上若しくは地上に配置した液体ポンプおよび気体ポンプからそれぞれ水、空気を前記微細気泡発生器へ供給することにより、水中へ微細気泡混じりの水を供給することが可能となるため、防水性および水に対する耐食性を有する液体ポンプ、気体ポンプを用いる必要がなくなり、設備の簡素化を図ることができる。また、水中に投入された複数の微細気泡発生器を一組の液体ポンプおよび気体ポンプによって稼働させることも可能となるため、大規模設備への対応も比較的容易となる。
【００２２】
また、前記微細気泡発生手段として、
流体が軸心の周りを旋回可能な筒体形状若しくは回転体形状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ空気混じりの水を送給するように配置された気水導入経路と、前記流体旋回室から微細気泡混じりの水を排出するため前記軸心の延長線上に配置された吐出経路とを備えた微細気泡発生器と、
前記気水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ水を供給する液体ポンプと、
前記気水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ空気を供給する気体ポンプと、
を備えた微細気泡発生装置を用いることもできる。
【００２３】
このような構成とすれば、微細気泡発生器を水中へ投入し、水上若しくは地上に配置した液体ポンプおよび気体ポンプからそれぞれ水、空気を気水導入経路へ送給することにより、一つの気水導入経路を経由して空気混じりの水を前記微細気泡発生器へ供給して、微細気泡混じりの水を水中へ供給することが可能となる。このため、液体ポンプおよび気体ポンプから微細気泡発生器に至る配管経路を一本化することができ、設備の簡素化を図ることができる。
【００２４】
さらに、前記微細気泡発生手段として、
流体が軸心の周りを旋回可能な筒体状若しくは回転体状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ水を送給するように配置された水導入経路と、前記流体旋回室内へ空気を送給するため前記流体旋回室に連通して設けられた空気導入経路と、前記流体旋回室から微細気泡混じりの水を排出するため前記軸心の延長線上に設けられた吐出経路とを備えた微細気泡発生器と、
水中に浸漬可能な部分に設けられた吸込口から吸い込んだ水を、前記水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ送給する防水性の液体ポンプと、
前記液体ポンプを作動させる防水性の駆動機と、を一体化させた微細気泡発生部と、
前記微細気泡発生部の前記空気導入経路を経由して前記流体旋回室内へ空気を送給する気体ポンプと、
を備えた微細気泡発生装置を用いることもできる。
【００２５】
このような構成とすれば、微細気泡発生部を水中へ投入して駆動機を作動させるとともに、水上若しくは地上に配置した気体ポンプから前記微細気泡発生器へ空気を送給するだけで、流体旋回室内に流体旋回流が形成され、これによって発生する微細気泡混じりの水を水中へ供給することが可能となるため、水域浄化方法を容易に実施することができる。微細気泡発生部は、微細気泡発生器、液体ポンプおよび駆動機が一体化された構造であるため、水の導入経路となる配管を最小限とすることができ、設備の簡素化、小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、複雑な設備を必要とせず、自然環境や魚貝類に悪影響を与えることなく、水域底部の有機物汚泥を効率良く浄化するとともに水質の清浄化も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態である海域浄化方法を利用した魚貝類養殖場を示す概略構成図、図２は図１に示す魚貝類養殖場における管理システムを示す部分拡大図である。
【００２８】
図１に示すように、一定の海域に浮かべられた筏５１とその下方の海中に配置された網５２などによって形成された生け簀５０と、生け簀５０に隣接して配置された筏７１上に設けられた管理システム７０とによって魚類養殖場８０が形成されている。生け簀５０の網５２の内部には養殖魚である多数の鯛５３が飼育されるとともに、海中に微細気泡発生部１が配置され、生け簀５０が設けられた海域の底部５４ａに大量のイトゴカイ（Ｃａｐｉｔｅｌｌａ属 ｓｐ．１）５５が撒布されている。これにより、イトゴカイ５５の撒布領域である底部５４ａ上の海水Ｗ中に微細気泡発生部１が配置された状態となっている。
【００２９】
イトゴカイ５５は、約８０万〜１６０万個体のイトゴカイ培養コロニーを培養基質の砂とともにビニル袋に入れたものをダイバーが潜水して底部５４ａまで運んだ後、底部５４ａ付近でビニル袋を破って、イトゴカイ培養コロニーを培養基質の砂と一緒に静かに底部５４ａに撒布したものである。なお、魚類養殖場８０内における水質観測の結果によれば、底部５４ａに有機物汚泥が集中して堆積する時期が、夏季の成層構造が崩れて鉛直混合が発生する時期に起きることが判明しているため、この時期にイトゴカイ培養コロニーを撒布することが、有機物汚泥５４ｂの浄化を行う上で最も効果的なタイミングであると考えられる。
【００３０】
生け簀５０中に配置された微細気泡発生部１はワイヤ１ａによって一定位置に係止されており、管理システム７０を構成する発電機７２から供給される交流電流で作動し、生け簀５０内から吸い込んだ海水Ｗと気体ポンプ７３から送給される空気とによって形成される微細気泡ＮＢ混じりの海水Ｗを生け簀５０内へ吐出する。本実施形態では、魚類養殖場８０が設けられた海域の底部５４までの水深は約１４ｍであり、微細気泡発生部１は海面Ｗ１から水深７ｍの位置に配置しているが、これに限定するものではなく、ワイヤ１ａを下降させたり、引き上げたりすることによって、微細気泡発生部１の位置を変更することができる。
【００３１】
筏７１上の管理システム７０は、図２に示すように、発電機７２、気体ポンプ（エアコンプレッサ）７３、海水Ｗ中の溶存酸素量などを自動測定する水質測定装置７４、測定結果を無線送信する送信機７７ａおよびアンテナ７７ｂ、水質測定装置７４および送信機７７ａなどを作動させる蓄電池（図示せず）を充電するための太陽電池パネル７６、発電機７２および気体ポンプ７３などを操作する配電盤７５を備えている。水質測定装置７４は、ワイヤ７４ａに係止されたセンサ７４ｂを備え、ワイヤ７４ａを巻き取ったり、捲き出したりすることによってセンサ７４ｂは海水Ｗ中を昇降可能であり、予め設定された複数の水深における海水Ｗの水質および潮流の流向流速を自動測定することができる。
【００３２】
測定結果は送信機７７ａからアンテナ７７ｂを経由して無線送信され、携帯電話の回線を通してインターネット上のデータサーバに転送され、随時、ウェッブサイト上で閲覧することができる。本実施形態においては、海水Ｗの水質の鉛直プロファイルを２時間ごとに測定し、流向流速の鉛直プロファイルを１時間ごとに測定して、その測定結果を送信するようにいるが、測定条件はこれらに限定するものではない。
【００３３】
このような構成とすることにより、魚類養殖場８０の水質構造や潮流の状態を、現象発生から２時間以内にモニターすることが可能となるため、生け簀５０のある海水Ｗの溶存酸素量低下の監視、溶存酸素量低下を防止するための微細気泡発生部１の稼働および稼働に伴う効果の検証、あるいは有機汚泥の堆積を招く水質構造発生の監視などを行うことができる。これにより、魚類養殖場８０の水質環境の管理および環境改善技術の効果的な運用に不可欠な情報を迅速に入手することができる。
【００３４】
次に、図３〜図９を参照して、微細気泡発生部１の構造、機能などについて詳しく説明する。図３は図１に示す微細気泡発生装置付近の部分拡大図、図４は図３に示す微細気泡発生装置の一部省略平面図、図５は図３に示す微細気泡発生装置を構成する微細気泡発生器を示す一部切欠側面図、図６は図５におけるＡ−Ａ線断面図、図７は図５におけるＢ−Ｂ線断面図、図８は図５におけるＣ−Ｃ線断面図、図９は図５におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【００３５】
図３，図４に示すように、微細気泡発生部１は、防水性の液体ポンプ２と、液体ポンプ２を作動させる駆動機である防水性の電動機３と、微細気泡発生器４と、を一体的に連結した構造である。電動機３は、海上の筏７１（図１参照）上に配置された発電機７２から電源コード５を介して給電され、配電盤７５に設けられたスイッチ（図示せず）によってＯＮ−ＯＦＦすることができる。液体ポンプ２は電動機３の回転軸（図示せず）と同軸上に連結され、吸引口２ａから吸い込んだ海水Ｗを吐水部８を経由して微細気泡発生器４の水導入経路１５へ供給する。
【００３６】
微細気泡発生器４は概略形状が円筒形であり、その下部には、筏７１（図１参照）上に配置された気体ポンプ７３から送給される大気中の空気を導入するための給気管９の先端部が接続され、給気管９の基端部は気体ポンプ７３に接続されている。給気管９の途中には、海水Ｗが海上方向に逆流するのを防ぐための逆止弁１３が設けられている。
【００３７】
図５〜図７に示すように、微細気泡発生器４は、流体（海水および空気）が軸心Ｓ周りを旋回可能な流体旋回室１４を内蔵する円筒ケーシング４ａと、流体旋回室内１４内へ海水Ｗを導入して流体旋回流Ｒを発生させるために流体旋回室１４内へ海水Ｗを噴出する水導入経路１５と、流体旋回室１４内へ空気を導入するため流体旋回室１４と連通して形成された空気導入経路１６と、流体旋回室１４の軸心Ｓ方向の端部に形成された吐出経路１７とを備えている。吐出経路１７は、円筒ケーシング４ａの軸心Ｓと直交する平面状の隔壁１７ａの中心部分（軸心Ｓとの交差部分）に形成されている。
【００３８】
水導入経路１５は円筒ケーシング４ａより外径の小さな円筒形であり、その基端部には液体ポンプ２の吐水部８との連結部１５ｃが設けられ、その先端部は、流体旋回室１４の吐出経路１７と反対側の端部において流体旋回室１４内へ突出して配置され、その先端部分は閉塞板１５ａで閉塞されている。図９に示すように、流体旋回室１４内に位置する水導入経路１５の外周には、流体旋回室１４の軸心Ｓとねじりの位置をなす方向に沿って海水Ｗを噴出するための複数の噴出口１５ｂが設けられている。本実施形態では、噴出口１５ｂは、軸心Ｓを中心に等角度間隔で６個配置するとともに、これら６個の噴出口１５ｂを同じ位相で、軸心Ｓ方向に２段配置することにより、合計１２個設けているが、これらの個数および配置形態に限定するものではない。
【００３９】
図６に示すように、空気導入経路１６は、水導入経路１５の側面部を貫通してその内部へ進入し、軸心Ｓ方向へ直角に曲がった後、その先端開口部１６ａが閉塞板１５ａの表面側（流体旋回室１４側）に開口している。水導入経路１５の側面に突出した空気導入経路１６に給気管９の基端部が着脱可能に連結されている。従って、給気管９から送られる空気は空気導入経路１６を経由して、閉塞板１５ａ表面に開口した先端開口部１６ａから流体旋回室１４内に直接供給される。
【００４０】
図６，図７に示すように、流体旋回室１４を内蔵する円筒ケーシング４ａの吐出経路１７の外側において、この吐出経路１７と対向する位置には、軸心Ｓと交差する平面１８ａを有する円板状の誘導部材１８が配置されている。誘導部材１８は、円弧状をした３つの連結部材１８ｂ，１８ｃを介して円筒ケーシング４ａの先端部分に接合されており、これらの連結部材１８ｂ，１８ｃの間に形成された３つの吹き出し口１９から、後述する、微細気泡ＮＢ混じりの海水Ｗを海中へ吹き出すことができる。なお、これら３つの吹き出し口１９は、平面視状態において、電動機３の配置方向を除く３方向へ９０度間隔で配置されている。
【００４１】
図１で示したように、微細気泡発生部１を生け簀５０内の海水Ｗ中に投入し、海水Ｗ中で起立状態に保持し、配電盤７５のスイッチ（図示せず）を操作して電動機３を作動させると、海水ポンプ２の吸引口２ａから吸い込まれた海水Ｗが吐水部８から水導入経路１５へ流れ込み、噴出口１５ｂを経由して流体旋回室１４内へ噴出される。このとき、海水Ｗの噴出方向は流体旋回室１４の軸心Ｓとねじれの位置をなす方向となっているため、流体旋回室１４内には軸心Ｓ周りに旋回する海水流が発生するとともに、この海水流の一部は吐出経路１７から海水Ｗ中へ排出される。
【００４２】
このとき、図６に示すように、流体旋回室１４内の軸心Ｓ付近には負圧空洞部Ｖが発生し、この負圧空洞部Ｖの存在によって流体旋回室１４内が負圧となるため、流体旋回室１４と連通する空気導入経路１６および給気管９を経由して大気中の空気が円滑に導入され、空気導入経路１６の先端開口部１６ａから流体旋回室１４内へ流入する。これにより、流体旋回室１４内には、軸心Ｓ付近に位置する負圧空洞部Ｖと、その周りを回転する空気混じりの海水とからなる旋回流（例えば、旋回二層流とも呼ばれる。）が形成される。
【００４３】
このような旋回流が流体旋回室１４内に形成されている状態において、空気導入経路１６の先端開口部１６ａを経由して流体旋回室１４内へ導入された空気は前述した旋回流の剪断作用によって微細化され、流体旋回流Ｒとなって流体旋回室１４内を高速旋回する。そして、流体旋回流Ｒはやがて流体旋回室１４の隔壁１７ａ方向へ移動し、この隔壁１７ａに当接することによって吐出経路１７に向かって収束し、流体旋回室１４の内径より細い吐出経路１７を通過することによって、さらに高速で旋回する微細気泡ＮＢ混じりの海水となった後、生け簀５０内の海水Ｗ中へ吐出される。即ち、大気中から吸い込んで給気管９を経由して送給された空気を流体旋回室１４内で微細気泡ＮＢに変化させて海水Ｗ中へ供給することができる。
【００４４】
従って、図１に示すように、海水Ｗおよび大気中の空気を微細気泡発生部１に供給して流体旋回室１４内に形成される流体旋回流Ｒによって発生する微細気泡ＮＢ混じりの海水Ｗを、イトゴカイ５５の撒布領域上（底部５４ａ上）の海水域に供給することができる。これらの微細気泡ＮＢは極めて微細であり、外径ナノメートルレベルの微細気泡ＮＢが大量に含まれているため、海水Ｗ中における浮上速度が極めて小さい。このため、単に海水Ｗ中での滞留時間が長いだけでなく、その大部分は時間の経過とともに底部５４ａに向かって沈降する現象が生じる。また、外径ナノメートルレベルの微細気泡ＮＢが海水Ｗ中に供給されることによって海水Ｗ中への酸素溶解が促進されるため、飽和濃度レベルまで酸素が溶解して周囲の海水よりも比重の増大した海水Ｗが底部５４ａに向かって下降する現象も生じ、これによって底層の貧酸素領域の解消が進行していると考えられる。
【００４５】
従って、微細気泡発生部１が底部５４ａから離れた位置に配置されていても、底層海水の溶存酸素が飽和状態に達して、底部５４ａの有機物汚泥５４ｂ中に効率良く酸素が供給されるようになる。このため、底部５４ａに撒布されたイトゴカイ５５に充分な酸素が供給され、イトゴカイ５５の生命活動および増殖能力が活性化され、その個体数が著しく増大するので、イトゴカイ５５に共生する有機物分解細菌（図示せず）も増殖する。このため、増殖した有機物分解細菌の分解能力により、底部５４ａの有機物汚泥５４ｂを効率良く分解浄化することができる。
【００４６】
流体旋回室１４内に発生する流体旋回流Ｒによって形成される外径ナノメートルレベルの微細気泡ＮＢが、海水Ｗ中において、時間の経過とともに沈降する性質を示す理由については、不明な点も多いが、気泡自体の浮力で浮上する分は少なく、微細気泡ＮＢの大部分は海水鉛直混合流とともに、表層または底層へ移動・分散することによるものではないか、と推測される。また、流体旋回流Ｒが発生している流体旋回室１４内およびその近傍では超音波が発生することが確認されているため、この超音波の放射圧の作用によって微細気泡ＮＢが下降するのではないかとも推測される。
【００４７】
また、海水中へ空気を吹き込んで形成される従来の微細気泡の場合、その内圧が大気圧より大であるため海水中で壊れにくく、その殆どが海面まで上昇して消失するのに対し、微細気泡発生器４から供給される微細気泡ＮＢは、流体旋回室１４内に発生する流体旋回流Ｒにより負圧雰囲気下で形成されるため、その内圧は大気圧より小さく、海水Ｗ中で消失しやすい傾向がある。このため、消失した微細気泡ＮＢに内包されていた空気中の酸素が海水Ｗ中へ溶解して、溶存酸素量の増加に寄与していることも予測される。また、これらの微細気泡ＮＢが海水Ｗ中で消失するときに発生する超音波の放射圧も微細気泡ＮＢの下降に有効であると考えられる。
【００４８】
一方、底部５４ａにおいてイトゴカイ５５が高密度に増殖した地点では、その底質表層において有機物の分解促進および嫌気性の酸揮発性硫化物の酸化が促進されていることも確認された。従って、魚類養殖場８０において、イトゴカイ培養コロニー撒布と、海水Ｗ中への微細気泡ＮＢの供給とを行うことにより底部５４，５４ａの有機物汚泥を確実に浄化することができる。また、イトゴカイ５５が増殖した海域では海水Ｗ中のアンモニア濃度が急速に減少し、硝酸塩・亜硝酸塩濃度の上昇が見られたが、このような現象は、イトゴカイ５５の生物活性や代謝活動により、アンモニアなどの窒素化合物を硝酸イオンに変化させる働きを有する微生物（硝化菌）の活性が高まったことを示すものではないかと推測される。
【００４９】
また、生け簀５０内に供給された微細気泡ＮＢの大部分は海水Ｗ中に長期間にわたって滞留し続け海水Ｗ中で徐々に消失していく結果、海水Ｗの溶存酸素量が高まるため、貧酸素領域が無くなり、好気性微生物による浄化作用も活性化され、これによっても海水Ｗの清浄化を図ることができる。さらに、微細気泡発生部１を作動させ、生け簀５０内の海水Ｗ中に微細気泡ＮＢ混じりの海水を供給することにより、この海域の表層から底部５４ａ付近の底層に至るまで、効率良く酸素を溶解させることができるため、養殖されている鯛５３の生命活動が活性化され、生育状態も促進される結果、従来方法と比べると、同じ飼育期間で約１０％程度の体長増加が見られた。なお、本実施形態では鯛５３を養殖する場合について説明しているが、本発明の利用分野はこれに限定するものではないので、ハマチ、フグ、クルマエビ、ホタテ、アワビ、カキ、真珠貝などの魚貝類の養殖場あるいはワカメ、コンブ、カジメなどの海草類の養殖場などにおいても広く利用することができる。
【００５０】
イトゴカイ５５およびその共生細菌は古代より自然界に生息し続ける生物であり、微細気泡発生部１はイトゴカイ５５に充分な酸素を与える目的で、微細気泡ＮＢ混じりの海水Ｗを海中へ供給するものであるため、周辺海域の自然環境や魚貝類に悪影響を及ぼすことがない。また、海底にイトゴカイ５５を撒布し、比較的浅い海域に配置した微細気泡発生部１を用いて微細気泡ＮＢ混じりの海水Ｗを海域に供給すればよいので、複雑な設備も必要としない。
【００５１】
本実施形態においては、微細気泡発生部１を海中へ投入して電動機３を作動させるとともに、海上に配置した気体ポンプ７３から微細気泡発生器４へ空気を送給するだけで、流体旋回室１４内に流体旋回流Ｒが形成され、これによって発生する微細気泡ＮＢ混じりの海水Ｗを海中へ供給することができるため、魚類養殖場８０のある海域を容易に浄化することができる。微細気泡発生部１は、微細気泡発生器４、液体ポンプ２および電動機３が一体化された構造であるため、海水Ｗの導入経路となる配管を最小限とすることができ、設備の簡素化、小型化を図ることができる。また、微細気泡発生部１は、微細気泡発生器４、液体ポンプ２および電動機３を一体化することで小型化を図っているため、占有スペースが小さくてすむ。このため、生け簀５０内で養殖されている鯛５３や魚類養殖場８０付近の海流などに対する影響も極めて小さい。なお、微細気泡発生部１を連続的に作動させれば生け簀５０内およびその周辺海域の海水Ｗ中の溶存酸素量を飽和濃度レベルに保つことができるが、生け簀５０内の海水Ｗの溶存酸素量が低下する夕方から翌朝にかけて作動させるだけであっても、充分な酸素供給効果を得ることができる。
【００５２】
魚類養殖場８０内において、海底環境が回復する秋から冬に、予め培養しておいた大量のイトゴカイ培養コロニーを有機物汚泥５４ｂが堆積する底部５４ａに撒布するとともに微細気泡発生部１を用いて微細気泡ＮＢを海水Ｗ中へ供給することにより、自然現象では起こり得ない高密度個体群を短期間に発生させることにより、底部５４ａに堆積した有機物汚泥５４ｂを効率的に浄化することができる。また、有機物汚泥５４ｂの堆積した魚類養殖場８０の底部５４，５４ａ付近における貧酸素水の発生を無くすことができるため、酸素低下に伴う養殖魚（鯛５３）の活動低下、生育不良などを防止することができる。
【００５３】
微細気泡発生部１から生け簀５０内の海水Ｗ中へ微細気泡ＮＢを供給すると、微細気泡ＮＢは水平方向だけでなく鉛直方向にも広がり、表層から底層（水深１４ｍ程度）に至るまで、１〜２ｍｇ／Ｌ程度の溶存酸素量の上昇を確認することができた。また、１基の生け簀５０について、微細気泡発生部を１基配置すれば、表層から海底付近の底層まで、溶存酸素量を効率良く高めることができることも分かった。
【００５４】
本実施形態の微細気泡発生部１は、ポンプ２、電動機３および微細気泡発生器４が一体化されているため、そのままの状態で自由に移動させることが可能であり、微細気泡発生部１全体を海水Ｗ中に浸漬した状態で電動機３を作動させるだけで海水Ｗ中に微細気泡ＮＢ混じりの海水を供給することができるため、使い方は極めて容易である。また、海上の筏上に配置された発電機が稼働している限り、電動機３によって連続作動させることができるため、大量の微細気泡ＮＢを海水Ｗ中へ安定供給することができる。
【００５５】
微細気泡発生部１においは、水導入経路１５の噴出口１５ｂを、流体旋回室１４の内周面１４ａから離れた位置に設けているため、噴出口１５ｂから噴き出す水によって負圧空洞部Ｖに水圧が加わることがない。したがって、負圧空洞部Ｖは流体旋回室１４の軸心Ｓ上にほぼ直線状に形成され、その位置および形状も安定した状態が保たれることとなり、キャビテーションエロージョンの発生が防止されるため、微細気泡発生器４は優れた耐久性を発揮する。
【００５６】
また、空気導入経路１６の先端開口部１６ａを、流体旋回室１４の軸心Ｓ上に配置しているため、流体旋回室１４内の流体旋回流Ｒによって軸心Ｓ付近に発生する負圧空洞部Ｖに生じる大きな負圧を利用して、大気中の空気を効率良く流体旋回室１４内へ導入して微細気泡ＮＢを形成することができる。
【００５７】
一方、隔壁１７ａに開設された吐出経路１７と対向する位置に、軸心Ｓ方向と交差する平面１８ａを有する誘導部材１８を配置しているため、吐出経路１７から旋回しながら吐出された微細気泡ＮＢ混じりの海水を誘導部材１８の平面１８ａに沿って周辺へ拡がるように誘導した後、３つの吹き出し口１９から互いに異なる３つの方向へすることが可能であり、微細気泡ＮＢの拡散性も良好である。
【００５８】
また、これによって流体旋回室１４内の負圧レベルが高まり、大量の空気が流体旋回室１４内へ導入されるようになるため、微細気泡ＮＢの発生量も増大する。さらに、流体旋回室１４内に生じている負圧空洞部Ｖの負圧により、微細気泡発生器４外部の吐出経路１７付近の海水Ｗが、吐出経路１７へ誘引されるのを当該誘導部材１８が阻止するので、流体旋回室１４内への海水Ｗの逆流入を防止することができる。
【００５９】
本実施形態は、自然閉鎖水域の一つである湾内に設けられた魚類養殖場８０において水域浄化を行った事例であるが、イトゴカイ５５は、海水と河川などから流入する淡水とが混合して形成される汽水が恒常的にあるいは季節的に存在する河口域や内湾（いわゆる汽水域）の底部においても生息可能である。このため、本発明の水域浄化方法は、このような汽水域においても利用可能であり、その場合においても前述したような優れた水域浄化作用を得ることができる。
【００６０】
ここで、図１０を参照して、微細気泡発生器４に関するその他の実施の形態について説明する。図１０に示す微細気泡発生器４Ｘにおいては、流体旋回室１４の内周面１４ａの接線方向に排出口３６を開設し、この排出口３６に開閉弁３５ａを有する排出管３５を連結している。通常運転の際、開閉弁３５ａは閉じられているが、流体旋回室１４内にゴミや異物などが侵入した場合、開閉弁３５ａを開いて排出することができる。排出口３６が流体旋回室１４の内周面１４ａの接線方向を向いていれば、排出口３６の位置は、円筒ケーシング４ａのどの位置であってもよいが、流体旋回室１４の内径が一定でない場合は、最大内径部分に設けることが望ましい。その他の部分の構造、機能などは微細気泡発生器４と同様である。
【００６１】
次に、図１１〜図１４を参照して、微細気泡発生器に関するその他の実施の形態について説明する。図１１は微細気泡発生器に関する第２実施形態を示す図、図１２は図１１に示す微細気泡発生器の斜視図、図１３は図１２におけるＥ−Ｅ線断面図、図１４は図１１に示す微細気泡発生器の稼働状態を示す模式図である。
【００６２】
図１１〜図１４に示すように、微細気泡発生器２０は、略直方体形状のケーシング２１内に流体（海水および空気）が旋回可能な円筒状の流体旋回室２２が設けられ、流体旋回室２２の軸心Ｓ方向の中央部分の内周面２２ａには、その法線方向に、空気を導入するための１つの空気導入経路２４が開設され、この空気導入経路２４を挟む両端寄り部分には、流体旋回室２２の内周面２２ａの接線方向に、海水を導入可能な２つの水導入経路２３が開設されている。
【００６３】
これらの水導入経路２３および空気導入経路２４は、それぞれケーシング２１を貫通して形成され、ケーシング２１外面のそれぞれの開口部分に水導入管２３ａ、空気導入管２４ａが接続されている。２本の水導入管２３ａは、その上流側で一本化された状態で送水管２３ｂに連結され、空気導入管２４ａはそのまま送水管２３ｂ方向に延長されている。
【００６４】
また、流体旋回室２２の軸心Ｓ方向の両端部には、軸心Ｓと直交する平面状の隔壁２１ａが設けられ、これらの隔壁２１ａの中心部分（軸心Ｓとの交差部分）には、それぞれ円形の吐出経路２５が開設され、２つの吐出経路２５にそれぞれ誘導管２６が連結されている。誘導管２６は、後述するように、吐出経路２５から吐出される微細気泡ＮＢ混じりの海水の吐出方向に沿って直線状に突出するように連通され、この誘導管２６によって、その吐出方向を規制している。
【００６５】
図１と同様に、生け簀６０内の海水Ｗ中へ微細気泡発生器２０を浸漬し、筏７１上に配置した液体ポンプ（図示せず）から送水管２３ｂおよび水導入管２３ａを経由して海水を圧送し、水導入経路２３から流体旋回室２２内へ海水を圧送するとともに、気体ポンプ７３（図１参照）から空気導入管２４ａを経由して空気導入経路２４から流体旋回室２２内へ空気を流入させると、流体旋回室２２内に軸心Ｓ周りの流体旋回流Ｒが発生するとともに、軸心Ｓ付近には負圧空洞部Ｖが形成される。
【００６６】
空気導入経路２４から流体旋回室２２内に流入する空気は、流体旋回流Ｒの剪断作用によって細かく砕かれ、負圧空洞部Ｖの周りを回転しながら微細気泡ＮＢとなっていき、やがて、吐出経路２５から微細気泡ＮＢ混じりの海水となって吐出される。吐出経路２５から吐出された微細気泡ＮＢ混じりの海水は、誘導管２６によって誘導されながら生け簀５０内の海水Ｗ中へ吐出される。これによって、海水Ｗ中の溶存酸素量が高まり、微細気泡発生部１を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００６７】
また、気体ポンプ７３で空気を圧送することにより、微細気泡ＮＢと共に、微細気泡ＮＢよりも外径が大きな気泡（外径が数ｍｍ程度と推測される）を発生させることもできるので、これらの気泡によって海水Ｗを撹拌する作用も得ることができる。なお、酸素富化膜を内蔵した酸素富化器（図示せず）を空気送給経路の途中に設け、酸素濃度を高めた空気を微細気泡発生器２０の流体旋回室２２に送り込めば、酸素濃度の高い微細気泡ＮＢを海水Ｗ中へ供給することができるため、海水Ｗ中の溶存酸素濃度を大幅に高めることができる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、微細気泡発生器２０の吐出経路２５に誘導管２６を設けているため、吐出経路２５から吐出される微細気泡ＮＢ混じりの海水は、周囲の海水Ｗに邪魔されることなく、速やかに一定方向へ吐出される。従って、周囲の海水Ｗが吐出経路２５内へ誘引されたり、流体旋回室２２内へ海水Ｗが逆流入したりすることがなくなり、流体旋回室２２内に発生している負圧レベルが大幅に高まり、大量の微細気泡ＮＢを安定供給することができる。また、微細気泡ＮＢ混じりの海水が誘導管２６を通過して海水Ｗ中へ放出されることにより、流動方向が収束され、その直進性が向上するため、生け簀５０内のより遠い領域へ微細気泡ＮＢを供給することが可能であり、周囲の海水Ｗに対する撹拌作用も発揮する。微細気泡発生器２０は、筏上に配置した液体ポンプなどから海水を供給する方式であるため、海中投入部分を微細気泡発生部１よりも小型化することができる。このため、魚類養殖場で使用した場合、養殖されている魚貝類や付近の海流に対する影響をさらに小さくすることができる。
【００６９】
ここで、図１５を参照して、微細気泡発生器２０に関するその他の実施の形態について説明する。図１０に示す微細気泡発生器２０Ｘにおいては、流体旋回室２２の内周面２２ａの接線方向に排出口３８を開設し、この排出口３８に開閉弁３７ａを有する排出管３７を連結している。図１０で示した微細気泡発生器４Ｘと同様、通常運転の際、開閉弁３７ａは閉じられているが、流体旋回室２２内にゴミや異物などが侵入した場合、開閉弁３７ａを開いて排出することができる。排出口３８が流体旋回室２２の内周面２２ａの接線方向を向いていれば、排出口３８の位置は、ケーシング２１のどの位置であってもよいが、水導入経路２３と対向する位置に開設すれば、水導入経路２３から流入する水流により、ゴミや異物などを迅速に排出することができる。また、流体旋回室２２の内径が一定でない場合は、最大内径部分に設けることが望ましい。なお、水導入管２３ａからの海水Ｗの導入を止め、開閉弁３７ａを開いた状態にした排出管３７を経由して、外部から流体旋回室２２内へ海水Ｗを送り込むことも可能であり、その場合、流体旋回室２２内に、流体旋回流Ｒと逆方向に旋回する気液旋回流を発生させることができる。その他の部分の構造、機能などは微細気泡発生器２０と同様である。
【００７０】
次に、図１６〜図１８を参照して、微細気泡発生器に関するその他の実施の形態について説明する。図１６は微細気泡発生器に関する第３実施形態を示す斜視図、図１７は図１６におけるＦ−Ｆ線断面図、図１８は図１６に示す微細気泡発生器の稼働状態を示す模式図である。なお、図１６〜図１８に示す微細気泡発生器において、前述した微細気泡発生器２０と同じ構造、機能を有する部分については図１１〜図１４に示す符号と同じ符合を付して説明を省略する。
【００７１】
図１６〜図１８に示すように、微細気泡発生器３０は、前述した微細気泡発生器２０における空気導入経路２４および空気導入管２４ａを無くした構造であり、その他は微細気泡発生器２０と同じである。微細気泡発生器３０においては、海水と空気との混合流体を流体送給管３３ｂおよび流体導入管３３ａを経由して送給し、この混合流体を流体旋回室３２の内周面の接線方向に配置された流体導入経路３３から流体旋回室３２内へ導入して高速旋回させることによって発生させた微細気泡ＮＢ混じりの海水を吐出経路２５および誘導管２６を通して生け簀５０内の海水中へ供給する。
【００７２】
微細気泡発生器３０の場合、１本の流体送給管３３ｂを経由して、海水と空気との混合流体を流体旋回室３２内へ送給することによって微細気泡ＮＢ混じりの海水を吐出することができるため、長尺の空気送給管などが不要であり、配管や取り扱いが容易で、空気送給管が目詰まりするおそれもない。また、海上から流体送給管３３ｂを経由して送給する空気と海水との混合流体中の空気混入率を増減させることにより、発生する微細気泡ＮＢの外径を増減させることができる。その他の構造、機能などは微細気泡発生器２０と同様である。
【００７３】
以上の実施形態においては、微細気泡発生器４，２０，３０などを海水Ｗ中に配置して海域を浄化する場合について説明しているが、本発明はこれらの実施形態に限定するものではなく、淡水域あるいは汽水域の浄化方法としても利用することができる。即ち、微細気泡発生器４，２０，３０などを淡水域中あるいは汽水域中に配置し、水および空気を微細気泡発生器４，２０，３０に供給して流体旋回室１４，２２，３２内に形成される流体旋回流Ｒによって発生する微細気泡ＮＢ混じりの淡水を当該淡水域中へ供給することにより、これらの水域の底部に生息する底生生物に酸素を供給することもできる。これによって、淡水域や汽水域の水質および底質の浄化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の水域浄化方法は、沿岸海域に設けられた魚貝類養殖場などの人工的な海域の清浄化手段として利用できるほか、自然海域あるいは淡水域の浄化手段としても広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態である海域浄化方法を用いた魚貝類養殖場を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す魚貝類養殖場の管理システムを示す部分拡大図である。
【図３】図１に示す微細気泡発生装置付近の部分拡大図である。
【図４】図３に示す微細気泡発生装置の一部省略平面図である。
【図５】図３に示す微細気泡発生装置を構成する微細気泡発生器を示す一部切欠側面図である。
【図６】図５におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図７】図５におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図５におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】図５におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】図５に示す微細気泡発生器に関するその他の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】微細気泡発生器に関する第２実施形態を示す図である。
【図１２】図１１に示す微細気泡発生器の斜視図である。
【図１３】図１２におけるＥ−Ｅ線断面図である。
【図１４】図１１に示す微細気泡発生器の稼働状態を示す模式図である。
【図１５】図１１に示す微細気泡発生器に関するその他の実施の形態を示す断面図である。
【図１６】微細気泡発生器に関する第３実施形態を示す斜視図である。
【図１７】図１６におけるＦ−Ｆ線断面図である。
【図１８】図１６に示す微細気泡発生器の稼働状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 微細気泡発生部
１ａ，７４ａ ワイヤ
２ 液体ポンプ
２ａ 吸引口
３ 電動機
４，４Ｘ，２０，２０Ｘ，３０ 微細気泡発生器
４ａ 円筒ケーシング
５ 電源コード
８ 吐水部
９ 給気管
１３ 逆止弁
１４，２２，３２ 流体旋回室
１４ａ，２２ａ 内周面
１５，２３ 水導入経路
１５ａ 閉塞板
１５ｂ 噴出口
１５ｃ 連結部
１６，２４ 空気導入経路
１６ａ 先端開口部
１７，２５ 吐出経路
１７ａ，２１ａ 隔壁
１８ 誘導部材
１８ａ 平面
１８ｂ，１８ｃ 連結部材
１９ 吹出口
２１ ケーシング
２３ａ 水導入管
２３ｂ 送水管
２４ａ 空気導入管
２６ 誘導管
３３ 流体導入経路
３３ａ 流体導入管
３３ｂ 流体送給管
３５，３７ 排出管
３５ａ，３７ａ 開閉弁
３６，３８ 排出口
５０ 生け簀
５１，７１ 筏
５２ 網
５３ 鯛
５４，５４ａ 底部
５４ｂ 有機物汚泥
５５ イトゴカイ
７０ 管理システム
７２ 発電機
７３ 気体ポンプ
７４ 水質測定装置
７４ｂ センサ
７５ 配電盤
７６ 太陽電池パネル
７７ａ 送信機
７７ｂ アンテナ
８０ 魚類養殖場
ＮＢ 微細気泡
Ｒ 流体旋回流
Ｓ 軸心
Ｖ 負圧空洞部
Ｗ 海水
Ｗ１ 海面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体旋回室を内蔵した微細気泡発生手段を浄化対象である水域中に配置し、前記微細気泡発生手段に水および空気を供給して前記流体旋回室内に形成される流体旋回流によって発生する微細気泡混じりの水を前記水域中へ供給することにより、前記水域の底部に生息する底生生物に酸素を供給することを特徴とする水域浄化方法。
【請求項２】
浄化対象である海水域の底部にイトゴカイ類を撒布し、流体旋回室を内蔵した微細気泡発生手段を前記イトゴカイ類の撒布領域上の海水域中に配置し、前記微細気泡発生手段に海水および空気を供給して前記流体旋回室内に形成される流体旋回流によって発生する微細気泡混じりの海水を前記海水域中へ供給することを特徴とする水域浄化方法。
【請求項３】
前記微細気泡発生手段として、
流体が軸心の周りを旋回可能な筒体状若しくは回転体状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ水を送給するように配置された流体導入経路と、前記流体旋回室内へ空気を送給するため前記流体旋回室に連通して設けられた空気導入経路と、前記流体旋回室から微細気泡混じりの水を排出するため前記軸心の延長線上に設けられた吐出経路とを備えた微細気泡発生器と、
前記水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ水を供給する液体ポンプと、
前記空気導入経路を経由して前記流体旋回室内へ空気を供給する気体ポンプと、
を備えた微細気泡発生装置を用いた請求項１または２記載の水域浄化方法。
【請求項４】
前記微細気泡発生手段として、
流体が軸心の周りを旋回可能な筒体形状若しくは回転体形状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ空気混じりの水を送給するように配置された気水導入経路と、前記流体旋回室から微細気泡混じりの水を排出するため前記軸心の延長線上に配置された吐出経路とを備えた微細気泡発生器と、
前記気水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ水を供給する液体ポンプと、
前記気水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ空気を供給する気体ポンプと、
を備えた微細気泡発生装置を用いた請求項１または２記載の水域浄化方法。
【請求項５】
前記微細気泡発生手段として、
流体が軸心の周りを旋回可能な筒体状若しくは回転体状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ水を送給するように配置された水導入経路と、前記流体旋回室内へ空気を送給するため前記流体旋回室に連通して設けられた空気導入経路と、前記流体旋回室から微細気泡混じりの水を排出するため前記軸心の延長線上に設けられた吐出経路とを備えた微細気泡発生器と、
水中に浸漬可能な部分に設けられた吸込口から吸い込んだ水を、前記水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ送給する防水性の液体ポンプと、
前記液体ポンプを作動させる防水性の駆動機と、を一体化させた微細気泡発生部と、
前記微細気泡発生部の前記空気導入経路を経由して前記流体旋回室内へ空気を送給する気体ポンプと、
を備えた微細気泡発生装置を用いた請求項１または２記載の水域浄化方法。
【請求項１】
流体旋回室を内蔵した微細気泡発生手段を浄化対象である水域中に配置し、前記微細気泡発生手段に水および空気を供給して前記流体旋回室内に形成される流体旋回流によって発生する微細気泡混じりの水を前記水域中へ供給することにより、前記水域の底部に生息する底生生物に酸素を供給することを特徴とする水域浄化方法。
【請求項２】
浄化対象である海水域の底部にイトゴカイ類を撒布し、流体旋回室を内蔵した微細気泡発生手段を前記イトゴカイ類の撒布領域上の海水域中に配置し、前記微細気泡発生手段に海水および空気を供給して前記流体旋回室内に形成される流体旋回流によって発生する微細気泡混じりの海水を前記海水域中へ供給することを特徴とする水域浄化方法。
【請求項３】
前記微細気泡発生手段として、
流体が軸心の周りを旋回可能な筒体状若しくは回転体状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ水を送給するように配置された流体導入経路と、前記流体旋回室内へ空気を送給するため前記流体旋回室に連通して設けられた空気導入経路と、前記流体旋回室から微細気泡混じりの水を排出するため前記軸心の延長線上に設けられた吐出経路とを備えた微細気泡発生器と、
前記水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ水を供給する液体ポンプと、
前記空気導入経路を経由して前記流体旋回室内へ空気を供給する気体ポンプと、
を備えた微細気泡発生装置を用いた請求項１または２記載の水域浄化方法。
【請求項４】
前記微細気泡発生手段として、
流体が軸心の周りを旋回可能な筒体形状若しくは回転体形状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ空気混じりの水を送給するように配置された気水導入経路と、前記流体旋回室から微細気泡混じりの水を排出するため前記軸心の延長線上に配置された吐出経路とを備えた微細気泡発生器と、
前記気水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ水を供給する液体ポンプと、
前記気水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ空気を供給する気体ポンプと、
を備えた微細気泡発生装置を用いた請求項１または２記載の水域浄化方法。
【請求項５】
前記微細気泡発生手段として、
流体が軸心の周りを旋回可能な筒体状若しくは回転体状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ水を送給するように配置された水導入経路と、前記流体旋回室内へ空気を送給するため前記流体旋回室に連通して設けられた空気導入経路と、前記流体旋回室から微細気泡混じりの水を排出するため前記軸心の延長線上に設けられた吐出経路とを備えた微細気泡発生器と、
水中に浸漬可能な部分に設けられた吸込口から吸い込んだ水を、前記水導入経路を経由して前記流体旋回室内へ送給する防水性の液体ポンプと、
前記液体ポンプを作動させる防水性の駆動機と、を一体化させた微細気泡発生部と、
前記微細気泡発生部の前記空気導入経路を経由して前記流体旋回室内へ空気を送給する気体ポンプと、
を備えた微細気泡発生装置を用いた請求項１または２記載の水域浄化方法。
【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】
【公開番号】特開２００６−３１４９５４（Ｐ２００６−３１４９５４Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４１５９５（Ｐ２００５−１４１５９５）
【出願日】平成１７年５月１３日（２００５．５．１３）
【出願人】（５９７０７３４０５）株式会社 多自然テクノワークス (12)
【出願人】（５０５１７６８２２）
【出願人】（５０５１７６８４４）株式会社恵天 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１３日（２００５．５．１３）
【出願人】（５９７０７３４０５）株式会社 多自然テクノワークス (12)
【出願人】（５０５１７６８２２）
【出願人】（５０５１７６８４４）株式会社恵天 (2)
【Ｆターム（参考）】
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