汚泥浄化方法
【課題】自然環境に悪影響を及ぼすことなく、優れた浄化効率を発揮する汚泥浄化方法を提供する。
【解決手段】魚類養殖場４０は、海面に浮かべられた筏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を備えている。生け簀５０の網５２の内部には養殖魚である多数の鯛５３が飼育されている。生け簀５０が設けられた海域の底部５４ａには大量のイトゴカイ（Ｃａｐｉｔｅｌｌａ属 ｓｐ１．）５５とこれらと共生する細菌が撒布されている。有機物分解能力が高い細菌４１と、イトゴカイ５５を同時に有機物汚泥５４ｂの堆積した底部５４ａに撒布することにより、短期間で有機物汚泥５４ｂ中の有機物が分解、無機化されるため、優れた浄化効率を得ることができる。
【解決手段】魚類養殖場４０は、海面に浮かべられた筏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を備えている。生け簀５０の網５２の内部には養殖魚である多数の鯛５３が飼育されている。生け簀５０が設けられた海域の底部５４ａには大量のイトゴカイ（Ｃａｐｉｔｅｌｌａ属 ｓｐ１．）５５とこれらと共生する細菌が撒布されている。有機物分解能力が高い細菌４１と、イトゴカイ５５を同時に有機物汚泥５４ｂの堆積した底部５４ａに撒布することにより、短期間で有機物汚泥５４ｂ中の有機物が分解、無機化されるため、優れた浄化効率を得ることができる。
【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、河川、湖沼などの淡水域あるいは海水と淡水とが混在する汽水域などの底部に発生する汚泥を浄化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイやハマチなどの魚類養殖場においては、従来、生け簀内の海面に撒布される多量の餌の残渣や、飼育されている魚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って有害な硫化水素を発生するため、海底は、生物が棲息不可能な大量の有機物汚泥で汚染され、養殖場の魚類の生育に悪影響を及ぼしている。特に、地形的閉鎖性内湾の養殖場においては、養殖魚に対する給餌が海水中への溶存物の増大を招き、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悪影響を及ぼしている。
【０００３】
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また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に起因する有機物汚泥が堆積し続け、これによって底質や水質の悪化が発生している。
【０００４】
一方、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、周辺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ことが知られている。そこで、予め大量に培養した底生生物を、海底の有機物汚泥の上に撒いて繁殖させ、これらの底生生物の有機物消費能力を利用して、有機物汚泥を効率良く浄化する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３１３９４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記載の「有機物汚泥の浄化方法」の場合、予め大量に培養した底生生物（イトゴカイ）を養魚場の海底などに撒くと、これらのイトゴカイが底質を撹拌、改変するため、海底に堆積している有機物汚泥を浄化することができる。しかしながら、撒布されたイトゴカイの生物活動のみによって分解、無機化できる汚泥中の有機物の種類、量、速度には限界がある。このため、大量の給餌を行う魚類養殖場などにおいては、さらに浄化効率の高い有機物汚泥浄化技術が求められている。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、自然環境に悪影響を及ぼすことなく、優れた浄化効率を発揮する汚泥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】
【０００８】
本発明の汚泥浄化方法は、浄化対象である汚泥にイトゴカイ類およびそれに共生する細菌を撒布することを特徴とする。このような構成とすれば、イトゴカイ類の有機物分解能力に加え、イトゴカイ類の共生菌の有機物分解能力が発揮されるため、イトゴカイ類のみを単独で撒布した場合より、有機物汚泥を効率良く分解することが可能となり、優れた浄化効率を得ることができる。また、イトゴカイ類の共生菌は自然界に存在するものであり、その有機物分解の過程で有害物質を排出することもないので、自然環境に悪影響を及ぼすことがない。なお、撒布するイトゴカイ類としては、Ｃａｐｉｔｅｌｌａ属 ｓｐ１．が好適である。
【０００９】
イトゴカイ類とそれに共生する細菌による有機物汚泥浄化のメカニズムについては不明な点もあるが、
（１）有機物を含む汚泥に撒布されたイトゴカイ類は速やかに巣穴と棲管を作って汚泥中に定着する、
（２）イトゴカイ類の移動、摂食などによる堆積物中の生物活動の活発化に伴って、海水境界面への酸素や栄養基質の供給が強化される、
（３）汚泥中にイトゴカイが多数の巣穴と棲管をつくることによって好気的な堆積物が形成され、海水境界面が拡大される、
（４）有機物汚泥の分解能力をもつ好気性細菌である、イトゴカイ類に共生する細菌の代謝および増殖が促進され、有機物汚泥の分解作用が高まる、
という過程によるものではないかと推測される。
【００１０】
ここで、前記細菌として、
Ａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ科（Ａｌｔｅｒｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ）、Ｖｉｂｒｉｏ科（Ｖｉｂｒｉｏｎａｃｅａｅ）若しくはＲｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ科（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ）の細菌、
またはＰｓｅｕｄｏａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ属、Ｖｉｂｒｉｏ属若しくはＲｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ属の細菌、
またはＰ．ｈａｌｏｐｌａｎｋｔｉｓ種、Ｖ．ｆｏｒｔｉｓ種、Ｖ．ｌｅｎｔｕｓ種、Ｖ．ｐｏｍｅｒｏｙｉ種若しくはＶ．ｓｐｌｅｎｄｉｄｕｓ種の細菌、
のうちのいずれか１以上を含む細菌類を用いることが望ましい。イトゴカイ類と共生するこれらの細菌類は、汚泥中に含まれる有機物に対する高い分解能力を有しているため、イトゴカイ類とともにこれらの共生細菌類を撒布することにより、優れた有機物汚泥に対する浄化効率を高めることができる。
【００１１】
一方、前記汚泥と共存する水域中に微細気泡発生手段を配置することもできる。このような構成とすれば、汚泥と共存する水域中に配置された微細気泡発生手段により水域中へ微細気泡を送り込むことにより、汚泥に撒布されたイトゴカイ類およびその共生細菌類に対して酸素を供給することが可能となる。これによって、イトゴカイ類および共生細菌類の生命活動が活性化され、有機物分解能力も高まるため、浄化効率を向上させることができる。
【００１２】
この場合、前記微細気泡発生手段として、筒体形状または回転体形状の流体旋回室へ水と空気とを導入し前記流体旋回室内の軸心周りに発生させた旋回流を前記流体旋回室の一部に開設した吐出口から吐出させることにより微細気泡混じりの水を前記水域中へ供給する機能を有する微細気泡発生器を用いることが望ましい。このような構成とすれば、微細気泡発生器の流体旋回室から水と共に供給される微細気泡は水域の下方に向かって沈降していく性質があるため、水域の底部に存在する汚泥に撒布されたイトゴカイ類およびその共生細菌類に対して、さらに効率良く酸素を供給することが可能となる。従って、イトゴカイ類および共生細菌類の生命活動がさらに活性化され、有機物分解能力も高まるため、浄化効率を大幅に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の汚泥浄化方法により、自然環境に悪影響を及ぼすことなく、効率良く汚泥を浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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は本発明の第１実施形態である汚泥浄化方法を使用した魚類養殖場を示す概略構成図、図２は図１に示す魚類養殖場の底部付近の部分拡大図である。
【００１５】
図１，図２に示すように、魚類養殖場４０は、海面に浮かべられた筏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を備えている。生け簀５０の網５２の内部には養殖魚である多数の鯛５３が飼育されている。生け簀５０が設けられた海域の底部５４ａには大量のイトゴカイ（Ｃａｐｉｔｅｌｌａ属 ｓｐ１．）５５とこれらと共生する細菌４１が撒布されている。
【００１６】
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４０内における水質観測結果によれば、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。
【００１７】
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。
【００１８】
一方、イトゴカイ５５と共生する細菌４１もイトゴカイ５５と共に底部５４ａに撒布されるが、この細菌４１は、Ｐｓｅｕｄｏａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ属、Ｖｉｂｒｉｏ属およびＲｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ属の細菌と、Ｐ．ｈａｌｏｐｌａｎｋｔｉｓ種、Ｖ．ｆｏｒｔｉｓ種、Ｖ．ｌｅｎｔｕｓ種、Ｖ．ｐｏｍｅｒｏｙｉ種およびＶ．ｓｐｌｅｎｄｉｄｕｓ種の細菌とを含んでいる。
【００１９】
これらの細菌４１は、以下に述べる手法によって選択されたものである。即ち、イトゴカイ、イトゴカイの糞、イトゴカイの棲息場所周辺の泥および海水から合計２００株の細菌を分離する。そして、これらの細菌を通常の細菌学的手法に従って各種ごとに分離した後、それぞれの細菌について、タンパク質（カゼイン）、ＢＳＡ（仔牛血清アルブミン）、炭水化物（キチン）、グリコーゲン、デンプン、寒天という６種類の基質に対する分解能を調べ、分解能が高い２７株を選び、１６ＳｒＤＮＡ塩基配列に基づいた同定作業を行ったところ、２株を除く２５株の塩基配列を求めることができ、表１に示すような結果が得られた。
【００２０】
【表１】
【００２１】
表１に示すように、科レベルでは、Ａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ（Ａｌｔｅｒｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ），Ｖｉｂｒｉｏ（Ｖｉｂｒｉｏｎａｃｅａｅ），Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ）の存在が確認され、属レベルでは、Ｐｓｅｕｄｏａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ，Ｖｉｂｒｉｏ，Ｒｏｓｅｏｂａｃｔｅｒの存在が確認され、種レベルでは、Ｐ．ｈａｌｏｐｌａｎｋｔｉｓ，Ｖ．ｆｏｒｔｉｓ，Ｖ．ｌｅｎｔｕｓ，Ｖ．ｐｏｍｅｒｏｙｉ，Ｖ．ｓｐｌｅｎｄｉｄｕｓの５種の存在が同定された。これらの細菌から病原性は報告されていないので、本実施形態における使用に問題はないと判断された。一般的にＶｉｂｒｉｏ属の細菌は海洋動物に付着あるいは共生しており、ＰｓｅｕｄｏａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓおよびＲｏｓｅｏｂａｃｔｅｒは海洋に広く分布する好気性の細菌群である。
【００２２】
実際に魚類養殖場４０に使用されている養殖用餌中のタンパク質に対する、分離した２７株の細菌による分解速度を調べたところ、細菌の種類により分解速度に若干の差異はあるものの、これらの分離株の殆どが、餌中の成分を実際に分解する能力を有することを確認できた。また、魚類養殖場４０の底部５４ａから採取した汚泥を用い、この汚泥中の有機物に対する、分離した２７細菌株の分解能を調べたところ、細菌の種類により差異はあるものの、有機物に対する高い分解能を有することが確認できた。そこで、細菌４１をイトゴカイ５５とともに魚類養殖場４０の底部５４ａに撒布することとした。
【００２３】
このように、魚類養殖場４０の底部５４ａに、イトゴカイ５５とともに細菌４１を撒布すると、イトゴカイ５５の有機物分解能力に加え、イトゴカイ５５と共生する細菌４１の有機物分解能力が発揮される。従って、イトゴカイ５５を単独で撒布した場合より、底部５４ａに存在する有機物汚泥５４ｂを効率良く分解することができ、優れた浄化効率を得ることができた。即ち、有機物分解能力が高い細菌４１と、イトゴカイ５５とを同時に有機物汚泥５４ｂの堆積した底部５４ａに撒布することにより、短期間で汚泥中の有機物分解、無機化されるため、優れた浄化効率を発揮することを確認することができた。また、イトゴカイ５５と共生する細菌４１は、前述したように自然界に存在するものであり、その有機物分解の過程で有害物質を排出することもないので、自然環境に悪影響を及ぼすことがない。
【００２４】
イトゴカイ５５とそれに共生する細菌４１による有機物汚泥５４ｂの浄化メカニズムについては不明な点もあるが、図２を参照しながら、推測を交えて説明する。図２に示すように、有機物汚泥５４ｂの存在する底部５４ａに撒布されたイトゴカイ５５は、撒布後、速やかに巣穴４２と、巣穴４２の開口部から上方に伸びる棲管４３とを作って有機物汚泥５４ｂ中に定着する。これらの棲管４３はイトゴカイ５５が自らの排泄物を円管状に積み上げて形成したものである。
【００２５】
これによって、有機物汚泥５４ｂ中に好気的な堆積物（図示せず）が形成され、海水境界面が拡大されるとともに、イトゴカイ５５の移動、摂食などの生物活動の活発化に伴って、海水境界面への酸素や栄養基質の供給が強化される。そして、有機物汚泥５４ｂの分解能力をもつ好気性細菌である細菌４１の代謝および増殖が促進されるため、有機物汚泥５４ｂの分解作用が高まり、浄化作用が効率的に進行する、と推測される。また、イトゴカイ５５の増殖過程において、イトゴカイ５５に共生する細菌４１も増殖し、これらの細菌４１が有機物汚泥５４ｂ中の有機物を栄養源とするため、大量に増殖した細菌４１の生命活動により有機物汚泥５４ｂを効率的に分解除去することができる、と考えられる。
【００２６】
以上のように、魚類養殖場４０の底部５４ａにイトゴカイ５５および細菌４１を撒布することにより底部５４ａに堆積する有機物汚泥５４ｂを浄化することができる。これにより、給餌や鯛５３の排泄物に起因する有機物汚泥が堆積して生け簀５０内の海水Ｗを汚すことがなくなるため、魚類養殖場４０の鯛５３の生育も良くなり、従来の同時期の鯛と比較して、体長、体重の増大を確認することができた。
【００２７】
次に、図３〜図８を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図３は本発明の第２実施形態である汚泥浄化方法を使用した魚類養殖場を示す概略構成図、図４は図３に示す魚類養殖場の管理システムを示す部分拡大図、図５は図３に示す微細気泡発生装置付近の部分拡大図、図６は図５に示す微細気泡発生装置の一部省略平面図、図７は図５に示す微細気泡発生装置を構成する微細気泡発生器の一部切欠側面図、図８は図７におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００２８】
図３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５５および細菌４１（図２参照）が撒布されている。これにより、イトゴカイ５５および細菌４１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】
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。
【００３０】
筏７１上の管理システム７０は、図４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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図５，図６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３参照）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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。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。
【００３７】
図８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。
【００３８】
また、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つの吹出口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、これらの３つの吹出口１９は、図６に示すように、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。
【００３９】
図３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。
【００４０】
このとき、図８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。
【００４１】
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。
【００４２】
従って、図３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および細菌４１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する。
【００４３】
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能力を有する細菌４１（図２参照）も増殖する。このため、大量に増殖した細菌４１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。
【００４４】
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、底部５４ａに対するイトゴカイ５５および細菌４１の撒布と、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５４ｂを確実に浄化することができる。また、イトゴカイ５５および細菌４１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。このような現象は、イトゴカイ５５および細菌４１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）の活性も高まったことを示すものではないかと推測される。
【００４５】
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。
【００４６】
イトゴカイ５５およびそれに共生する細菌４１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および細菌４１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および細菌４１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せず、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。
【００４７】
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５５および細菌４１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中へ供給すると、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し、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。
【００４８】
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の底部５４，５４ａにおいて汚泥浄化を行った事例であるが、イトゴカイ５５および細菌４１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、本発明の汚泥浄化方法は、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浄化作用を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の汚泥浄化方法は、沿岸海域に設けられた魚介類養殖場などにおける底部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底部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】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態である汚泥浄化方法を使用した魚類養殖場を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す魚類養殖場の底部付近の部分拡大図である。
【図３】本発明の第２実施形態である汚泥浄化方法を使用した魚類養殖場を示す概略構成図である。
【図４】図３に示す魚類養殖場の管理システムを示す部分拡大図である。
【図５】図３に示す微細気泡発生装置付近の部分拡大図である。
【図６】図５に示す微細気泡発生装置の一部省略平面図である。
【図７】図５に示す微細気泡発生装置を構成する微細気泡発生器の一部切欠側面図である。
【図８】図７におけるＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
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
４０，８０ 魚類養殖場
４１ 細菌
４２ 巣穴
４３ 棲管
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
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、河川、湖沼などの淡水域あるいは海水と淡水とが混在する汽水域などの底部に発生する汚泥を浄化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイやハマチなどの魚類養殖場においては、従来、生け簀内の海面に撒布される多量の餌の残渣や、飼育されている魚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って有害な硫化水素を発生するため、海底は、生物が棲息不可能な大量の有機物汚泥で汚染され、養殖場の魚類の生育に悪影響を及ぼしている。特に、地形的閉鎖性内湾の養殖場においては、養殖魚に対する給餌が海水中への溶存物の増大を招き、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悪影響を及ぼしている。
【０００３】
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また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に起因する有機物汚泥が堆積し続け、これによって底質や水質の悪化が発生している。
【０００４】
一方、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、周辺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ことが知られている。そこで、予め大量に培養した底生生物を、海底の有機物汚泥の上に撒いて繁殖させ、これらの底生生物の有機物消費能力を利用して、有機物汚泥を効率良く浄化する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３１３９４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記載の「有機物汚泥の浄化方法」の場合、予め大量に培養した底生生物（イトゴカイ）を養魚場の海底などに撒くと、これらのイトゴカイが底質を撹拌、改変するため、海底に堆積している有機物汚泥を浄化することができる。しかしながら、撒布されたイトゴカイの生物活動のみによって分解、無機化できる汚泥中の有機物の種類、量、速度には限界がある。このため、大量の給餌を行う魚類養殖場などにおいては、さらに浄化効率の高い有機物汚泥浄化技術が求められている。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、自然環境に悪影響を及ぼすことなく、優れた浄化効率を発揮する汚泥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】
【０００８】
本発明の汚泥浄化方法は、浄化対象である汚泥にイトゴカイ類およびそれに共生する細菌を撒布することを特徴とする。このような構成とすれば、イトゴカイ類の有機物分解能力に加え、イトゴカイ類の共生菌の有機物分解能力が発揮されるため、イトゴカイ類のみを単独で撒布した場合より、有機物汚泥を効率良く分解することが可能となり、優れた浄化効率を得ることができる。また、イトゴカイ類の共生菌は自然界に存在するものであり、その有機物分解の過程で有害物質を排出することもないので、自然環境に悪影響を及ぼすことがない。なお、撒布するイトゴカイ類としては、Ｃａｐｉｔｅｌｌａ属 ｓｐ１．が好適である。
【０００９】
イトゴカイ類とそれに共生する細菌による有機物汚泥浄化のメカニズムについては不明な点もあるが、
（１）有機物を含む汚泥に撒布されたイトゴカイ類は速やかに巣穴と棲管を作って汚泥中に定着する、
（２）イトゴカイ類の移動、摂食などによる堆積物中の生物活動の活発化に伴って、海水境界面への酸素や栄養基質の供給が強化される、
（３）汚泥中にイトゴカイが多数の巣穴と棲管をつくることによって好気的な堆積物が形成され、海水境界面が拡大される、
（４）有機物汚泥の分解能力をもつ好気性細菌である、イトゴカイ類に共生する細菌の代謝および増殖が促進され、有機物汚泥の分解作用が高まる、
という過程によるものではないかと推測される。
【００１０】
ここで、前記細菌として、
Ａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ科（Ａｌｔｅｒｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ）、Ｖｉｂｒｉｏ科（Ｖｉｂｒｉｏｎａｃｅａｅ）若しくはＲｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ科（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ）の細菌、
またはＰｓｅｕｄｏａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ属、Ｖｉｂｒｉｏ属若しくはＲｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ属の細菌、
またはＰ．ｈａｌｏｐｌａｎｋｔｉｓ種、Ｖ．ｆｏｒｔｉｓ種、Ｖ．ｌｅｎｔｕｓ種、Ｖ．ｐｏｍｅｒｏｙｉ種若しくはＶ．ｓｐｌｅｎｄｉｄｕｓ種の細菌、
のうちのいずれか１以上を含む細菌類を用いることが望ましい。イトゴカイ類と共生するこれらの細菌類は、汚泥中に含まれる有機物に対する高い分解能力を有しているため、イトゴカイ類とともにこれらの共生細菌類を撒布することにより、優れた有機物汚泥に対する浄化効率を高めることができる。
【００１１】
一方、前記汚泥と共存する水域中に微細気泡発生手段を配置することもできる。このような構成とすれば、汚泥と共存する水域中に配置された微細気泡発生手段により水域中へ微細気泡を送り込むことにより、汚泥に撒布されたイトゴカイ類およびその共生細菌類に対して酸素を供給することが可能となる。これによって、イトゴカイ類および共生細菌類の生命活動が活性化され、有機物分解能力も高まるため、浄化効率を向上させることができる。
【００１２】
この場合、前記微細気泡発生手段として、筒体形状または回転体形状の流体旋回室へ水と空気とを導入し前記流体旋回室内の軸心周りに発生させた旋回流を前記流体旋回室の一部に開設した吐出口から吐出させることにより微細気泡混じりの水を前記水域中へ供給する機能を有する微細気泡発生器を用いることが望ましい。このような構成とすれば、微細気泡発生器の流体旋回室から水と共に供給される微細気泡は水域の下方に向かって沈降していく性質があるため、水域の底部に存在する汚泥に撒布されたイトゴカイ類およびその共生細菌類に対して、さらに効率良く酸素を供給することが可能となる。従って、イトゴカイ類および共生細菌類の生命活動がさらに活性化され、有機物分解能力も高まるため、浄化効率を大幅に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の汚泥浄化方法により、自然環境に悪影響を及ぼすことなく、効率良く汚泥を浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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は本発明の第１実施形態である汚泥浄化方法を使用した魚類養殖場を示す概略構成図、図２は図１に示す魚類養殖場の底部付近の部分拡大図である。
【００１５】
図１，図２に示すように、魚類養殖場４０は、海面に浮かべられた筏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を備えている。生け簀５０の網５２の内部には養殖魚である多数の鯛５３が飼育されている。生け簀５０が設けられた海域の底部５４ａには大量のイトゴカイ（Ｃａｐｉｔｅｌｌａ属 ｓｐ１．）５５とこれらと共生する細菌４１が撒布されている。
【００１６】
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４０内における水質観測結果によれば、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。
【００１７】
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。
【００１８】
一方、イトゴカイ５５と共生する細菌４１もイトゴカイ５５と共に底部５４ａに撒布されるが、この細菌４１は、Ｐｓｅｕｄｏａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ属、Ｖｉｂｒｉｏ属およびＲｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ属の細菌と、Ｐ．ｈａｌｏｐｌａｎｋｔｉｓ種、Ｖ．ｆｏｒｔｉｓ種、Ｖ．ｌｅｎｔｕｓ種、Ｖ．ｐｏｍｅｒｏｙｉ種およびＶ．ｓｐｌｅｎｄｉｄｕｓ種の細菌とを含んでいる。
【００１９】
これらの細菌４１は、以下に述べる手法によって選択されたものである。即ち、イトゴカイ、イトゴカイの糞、イトゴカイの棲息場所周辺の泥および海水から合計２００株の細菌を分離する。そして、これらの細菌を通常の細菌学的手法に従って各種ごとに分離した後、それぞれの細菌について、タンパク質（カゼイン）、ＢＳＡ（仔牛血清アルブミン）、炭水化物（キチン）、グリコーゲン、デンプン、寒天という６種類の基質に対する分解能を調べ、分解能が高い２７株を選び、１６ＳｒＤＮＡ塩基配列に基づいた同定作業を行ったところ、２株を除く２５株の塩基配列を求めることができ、表１に示すような結果が得られた。
【００２０】
【表１】
【００２１】
表１に示すように、科レベルでは、Ａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ（Ａｌｔｅｒｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ），Ｖｉｂｒｉｏ（Ｖｉｂｒｉｏｎａｃｅａｅ），Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ）の存在が確認され、属レベルでは、Ｐｓｅｕｄｏａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ，Ｖｉｂｒｉｏ，Ｒｏｓｅｏｂａｃｔｅｒの存在が確認され、種レベルでは、Ｐ．ｈａｌｏｐｌａｎｋｔｉｓ，Ｖ．ｆｏｒｔｉｓ，Ｖ．ｌｅｎｔｕｓ，Ｖ．ｐｏｍｅｒｏｙｉ，Ｖ．ｓｐｌｅｎｄｉｄｕｓの５種の存在が同定された。これらの細菌から病原性は報告されていないので、本実施形態における使用に問題はないと判断された。一般的にＶｉｂｒｉｏ属の細菌は海洋動物に付着あるいは共生しており、ＰｓｅｕｄｏａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓおよびＲｏｓｅｏｂａｃｔｅｒは海洋に広く分布する好気性の細菌群である。
【００２２】
実際に魚類養殖場４０に使用されている養殖用餌中のタンパク質に対する、分離した２７株の細菌による分解速度を調べたところ、細菌の種類により分解速度に若干の差異はあるものの、これらの分離株の殆どが、餌中の成分を実際に分解する能力を有することを確認できた。また、魚類養殖場４０の底部５４ａから採取した汚泥を用い、この汚泥中の有機物に対する、分離した２７細菌株の分解能を調べたところ、細菌の種類により差異はあるものの、有機物に対する高い分解能を有することが確認できた。そこで、細菌４１をイトゴカイ５５とともに魚類養殖場４０の底部５４ａに撒布することとした。
【００２３】
このように、魚類養殖場４０の底部５４ａに、イトゴカイ５５とともに細菌４１を撒布すると、イトゴカイ５５の有機物分解能力に加え、イトゴカイ５５と共生する細菌４１の有機物分解能力が発揮される。従って、イトゴカイ５５を単独で撒布した場合より、底部５４ａに存在する有機物汚泥５４ｂを効率良く分解することができ、優れた浄化効率を得ることができた。即ち、有機物分解能力が高い細菌４１と、イトゴカイ５５とを同時に有機物汚泥５４ｂの堆積した底部５４ａに撒布することにより、短期間で汚泥中の有機物分解、無機化されるため、優れた浄化効率を発揮することを確認することができた。また、イトゴカイ５５と共生する細菌４１は、前述したように自然界に存在するものであり、その有機物分解の過程で有害物質を排出することもないので、自然環境に悪影響を及ぼすことがない。
【００２４】
イトゴカイ５５とそれに共生する細菌４１による有機物汚泥５４ｂの浄化メカニズムについては不明な点もあるが、図２を参照しながら、推測を交えて説明する。図２に示すように、有機物汚泥５４ｂの存在する底部５４ａに撒布されたイトゴカイ５５は、撒布後、速やかに巣穴４２と、巣穴４２の開口部から上方に伸びる棲管４３とを作って有機物汚泥５４ｂ中に定着する。これらの棲管４３はイトゴカイ５５が自らの排泄物を円管状に積み上げて形成したものである。
【００２５】
これによって、有機物汚泥５４ｂ中に好気的な堆積物（図示せず）が形成され、海水境界面が拡大されるとともに、イトゴカイ５５の移動、摂食などの生物活動の活発化に伴って、海水境界面への酸素や栄養基質の供給が強化される。そして、有機物汚泥５４ｂの分解能力をもつ好気性細菌である細菌４１の代謝および増殖が促進されるため、有機物汚泥５４ｂの分解作用が高まり、浄化作用が効率的に進行する、と推測される。また、イトゴカイ５５の増殖過程において、イトゴカイ５５に共生する細菌４１も増殖し、これらの細菌４１が有機物汚泥５４ｂ中の有機物を栄養源とするため、大量に増殖した細菌４１の生命活動により有機物汚泥５４ｂを効率的に分解除去することができる、と考えられる。
【００２６】
以上のように、魚類養殖場４０の底部５４ａにイトゴカイ５５および細菌４１を撒布することにより底部５４ａに堆積する有機物汚泥５４ｂを浄化することができる。これにより、給餌や鯛５３の排泄物に起因する有機物汚泥が堆積して生け簀５０内の海水Ｗを汚すことがなくなるため、魚類養殖場４０の鯛５３の生育も良くなり、従来の同時期の鯛と比較して、体長、体重の増大を確認することができた。
【００２７】
次に、図３〜図８を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図３は本発明の第２実施形態である汚泥浄化方法を使用した魚類養殖場を示す概略構成図、図４は図３に示す魚類養殖場の管理システムを示す部分拡大図、図５は図３に示す微細気泡発生装置付近の部分拡大図、図６は図５に示す微細気泡発生装置の一部省略平面図、図７は図５に示す微細気泡発生装置を構成する微細気泡発生器の一部切欠側面図、図８は図７におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００２８】
図３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５５および細菌４１（図２参照）が撒布されている。これにより、イトゴカイ５５および細菌４１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】
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。
【００３０】
筏７１上の管理システム７０は、図４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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図５，図６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３参照）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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。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。
【００３７】
図８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。
【００３８】
また、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つの吹出口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、これらの３つの吹出口１９は、図６に示すように、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。
【００３９】
図３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。
【００４０】
このとき、図８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。
【００４１】
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。
【００４２】
従って、図３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および細菌４１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する。
【００４３】
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能力を有する細菌４１（図２参照）も増殖する。このため、大量に増殖した細菌４１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。
【００４４】
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、底部５４ａに対するイトゴカイ５５および細菌４１の撒布と、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５４ｂを確実に浄化することができる。また、イトゴカイ５５および細菌４１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。このような現象は、イトゴカイ５５および細菌４１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）の活性も高まったことを示すものではないかと推測される。
【００４５】
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。
【００４６】
イトゴカイ５５およびそれに共生する細菌４１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および細菌４１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および細菌４１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せず、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。
【００４７】
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５５および細菌４１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中へ供給すると、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し、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。
【００４８】
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の底部５４，５４ａにおいて汚泥浄化を行った事例であるが、イトゴカイ５５および細菌４１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、本発明の汚泥浄化方法は、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浄化作用を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の汚泥浄化方法は、沿岸海域に設けられた魚介類養殖場などにおける底部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底部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】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態である汚泥浄化方法を使用した魚類養殖場を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す魚類養殖場の底部付近の部分拡大図である。
【図３】本発明の第２実施形態である汚泥浄化方法を使用した魚類養殖場を示す概略構成図である。
【図４】図３に示す魚類養殖場の管理システムを示す部分拡大図である。
【図５】図３に示す微細気泡発生装置付近の部分拡大図である。
【図６】図５に示す微細気泡発生装置の一部省略平面図である。
【図７】図５に示す微細気泡発生装置を構成する微細気泡発生器の一部切欠側面図である。
【図８】図７におけるＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
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
４０，８０ 魚類養殖場
４１ 細菌
４２ 巣穴
４３ 棲管
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
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】
浄化対象である汚泥にイトゴカイ類およびそれに共生する細菌を撒布することを特徴とする汚泥浄化方法。
【請求項２】
前記細菌として、
Ａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ科（Ａｌｔｅｒｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ）、Ｖｉｂｒｉｏ科（Ｖｉｂｒｉｏｎａｃｅａｅ）若しくはＲｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ科（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ）の細菌、
またはＰｓｅｕｄｏａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ属、Ｖｉｂｒｉｏ属若しくはＲｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ属の細菌、
またはＰ．ｈａｌｏｐｌａｎｋｔｉｓ種、Ｖ．ｆｏｒｔｉｓ種、Ｖ．ｌｅｎｔｕｓ種、Ｖ．ｐｏｍｅｒｏｙｉ種若しくはＶ．ｓｐｌｅｎｄｉｄｕｓ種の細菌、
のうちのいずれか１以上を含む細菌類を用いた請求項１記載の汚泥浄化方法。
【請求項３】
前記汚泥と共存する水域中に微細気泡発生手段を配置した請求項１または２記載の汚泥浄化方法。
【請求項４】
前記微細気泡発生手段として、筒体形状または回転体形状の流体旋回室へ水と空気とを導入し前記流体旋回室内の軸心周りに発生させた旋回流を前記流体旋回室の一部に開設した吐出口から吐出させることにより微細気泡混じりの水を前記水域中へ供給する機能を有する微細気泡発生器を用いた請求項３記載の汚泥浄化方法。
【請求項１】
浄化対象である汚泥にイトゴカイ類およびそれに共生する細菌を撒布することを特徴とする汚泥浄化方法。
【請求項２】
前記細菌として、
Ａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ科（Ａｌｔｅｒｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ）、Ｖｉｂｒｉｏ科（Ｖｉｂｒｉｏｎａｃｅａｅ）若しくはＲｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ科（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ）の細菌、
またはＰｓｅｕｄｏａｌｔｅｒｏｍｏｎａｓ属、Ｖｉｂｒｉｏ属若しくはＲｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ属の細菌、
またはＰ．ｈａｌｏｐｌａｎｋｔｉｓ種、Ｖ．ｆｏｒｔｉｓ種、Ｖ．ｌｅｎｔｕｓ種、Ｖ．ｐｏｍｅｒｏｙｉ種若しくはＶ．ｓｐｌｅｎｄｉｄｕｓ種の細菌、
のうちのいずれか１以上を含む細菌類を用いた請求項１記載の汚泥浄化方法。
【請求項３】
前記汚泥と共存する水域中に微細気泡発生手段を配置した請求項１または２記載の汚泥浄化方法。
【請求項４】
前記微細気泡発生手段として、筒体形状または回転体形状の流体旋回室へ水と空気とを導入し前記流体旋回室内の軸心周りに発生させた旋回流を前記流体旋回室の一部に開設した吐出口から吐出させることにより微細気泡混じりの水を前記水域中へ供給する機能を有する微細気泡発生器を用いた請求項３記載の汚泥浄化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−５４７３５（Ｐ２００７−５４７３５Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４３１６３（Ｐ２００５−２４３１６３）
【出願日】平成１７年８月２４日（２００５．８．２４）
【出願人】（５０５３２０６７６）
【出願人】（５０５３１９０４９）
【出願人】（５９７０７３４０５）株式会社 多自然テクノワークス (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２４日（２００５．８．２４）
【出願人】（５０５３２０６７６）
【出願人】（５０５３１９０４９）
【出願人】（５９７０７３４０５）株式会社 多自然テクノワークス (12)
【Ｆターム（参考）】
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