JPH08257591A - アオコの除去及びその異常発生を抑制する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、従来法では不可能であったアオコ
の栄養源である水中の有機態リンと無機態リンを水中か
ら迅速に同時除去することにより、アオコの除去および
その異常発生を抑制することができる処理法を提供す
る。 【構成】 水域中のアオコの除去及びその異常発生を抑
制する方法において、アオコが発生した水域の水をマグ
ネシウムイオン供給剤と接触させる処理法と生物学的処
理法と紫外線照射法を組み合わせることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水域中に発生したアオ
コの除去及びその異常発生を抑制する方法及び装置に関
するものである。

【０００２】

【従来技術】近年、後背地に大きな汚濁源を有する湖沼
等の閉鎖性水域は、流入する汚濁負荷が大きい上に汚濁
物質が蓄積し易いために富栄養化が進み、アオコ(微細
藻類)の異常発生が起こり社会問題となっている。観光
地の湖沼等においてはアオコが異常に発生することでそ
の景観が損なわれ、あわせて異臭が漂うことで観光資源
としての価値を低下せしめている。飲料水の取水源とな
っている湖沼においても淡水赤潮やアオコが異常に発生
し、上水道施設のろ過障害や異臭の問題を生じている。
更に、上水施設で実施されている塩素消毒により発ガン
性物質が生成する等の問題も指摘されている。これらに
対処するために、水質汚濁防止法, 湖沼水質保全特別措
置法, 湖沼に係わる窒素及び燐の排水規制等が制定実施
されている。

【０００３】これらのアオコの異常発生によって生じる
問題の主な対策として、栄養塩を含む汚濁物質の流入
を防止する，富栄養化した閉鎖性水域の底泥を除去す
る，異常発生したアオコを直接除去する方法等が提案
されている。このうちに関しては、人間を含めて全て
の生産活動の休止または抑制によってのみ達成されるた
め、現時点では完全に実施することは不可能である。
に関しては、浚渫及び残土の処理に莫大なコストを要す
とともに、対象となる湖沼等の数が多いため為に実施す
るのは困難となっている。従って、現時点においては
のアオコの除去対策が最も現実的に実施に移し易い方法
とされている。更に発生したアオコ除去の効果的な方法
としては、直接ろ過法，生物分解法，紫外線照射
法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】発生したアオコを除
去する方法のうち、の直接ろ過法は、アオコが発生し
た水域の水を砂ろ過，限外ろ過，プレコートフィルタ
ー，長毛型ろ過機等で全量ろ過する方法である。直接ろ
過法では目詰まりが激しいことと規模の大きい湖沼では
適用できない欠点がある。の生物分解法は、一時的な
アオコの除去に効果はあるが、アオコの発生を抑制する
ことは不可能である。これは生物法によりアオコが分解
無機化されて生じた栄養塩類が、再びアオコの発生原因
になるからである。の紫外線照射法は、紫外線をアオ
コに照射して殺藻する方法である。現時点では最も効果
的な方法とされているが、紫外線照射のコストが高い欠
点がある。従ってこれらの方法のみでアオコの対策を行
うことは、コスト的にも実施後の効果においても問題が
残る。

【０００５】一方で、アオコの異常発生についてのメカ
ニズムについて様々な研究がなされ、現時点では過剰に
蓄積されたリン(Ｐ)と窒素(Ｎ)によって引き起こされる
ことが判っている。村上等は環境技術,19巻,2号,(199
0),88頁,7〜9行において、「藻類の増殖を刺激し富栄養
化を引き起こす物質の中では、とくにＮ, Ｐが重要な制
御因子であることは明らかにされていることから、この
Ｎ, Ｐの流入削減対策を強力に押し進めることが、水域
の水質保全上、もっとも重要なことである。」と報告
し、Ｎ,Ｐの流入防止がアオコの発生抑制のためには必
要としている。岩井も同様に石膏と石灰,410巻,2号,(19
90),1頁,10〜11行において、「しかし水質的には、リン
(Ｐ) と窒素(Ｎ)が主要因、生物的刺激物質(ある種の金
属) やビタミン等が副要因であると思われる」と報告
し、Ｎ,Ｐがアオコ発生の要因と指摘している。また、
国内のアオコの発生因子において、Ｐが優先因子である
ことも指摘されている。従って閉鎖性水域中のＰの低減
が出来れば、アオコの異常発生を抑制することは可能と
なる。

【０００６】水域中のリンの低減は、流入リンの削減と
流入した水域中のリンの削減が同時に実施されることが
重要である。しかしながら流入リンの削減は先に述べた
理由により現時点での対応は困難であるために、流入し
たリンの削減で対応することが必要となる。流入したリ
ンの削減方法として、様々な吸着剤及び吸着除去方法の
提案がされている。特開昭60-110393号においては粒状
固体物質の表面にマグネシウム塩とカルシウム塩を固着
させた吸着剤が、特開平4-200788号においては珪酸カル
シウム水和物とマグネシウム化合物の混合物が、特開平
4-180884号においては石灰系の吸着剤が開示されてい
る。これらの吸着剤のうち石灰系の吸着剤は、安価であ
り, 簡単に散布できることで、有望とされていた。しか
し実際には、効果的な成果をあげることが困難であるこ
とが最近の報告で明らかにされつつある。

【０００７】石灰添加法はアオコが異常発生した水域中
に石灰を添加し、石灰がリンと反応することで難溶性リ
ン酸化合物を形成し、アオコの栄養源であるリンを固定
除去する方法である。しかし石灰添加法においては、次
の問題点が指摘されている。石灰が水中に存在する炭
酸イオンと反応し、石灰表面で炭酸カルシウムが生成し
安定化するために、カルシウムイオンの供給が止まる欠
点がある。これについては特開平4-200788号において、
「カルシウムイオンと炭酸イオンとの反応性は、カルシ
ウムイオンとリン酸イオンの反応性より大きい」と指摘
していることからも明白である。更にまた石灰は比較
的溶解度が高いために、水中投入時の指示ｐＨが高い特
徴を有する。従って投与する場合は、投与することで上
昇する環境水ｐＨの変動について生体に及ぼす影響の面
から考慮する必要がある。特に、ｐＨ緩衝能の小さい淡
水系では、慎重に投与する必要がある。これについても
高島らは、環境用水の浄化及び水処理の高度技術,(199
4),61頁,21〜22行において、「 石灰投与においてはｐ
Ｈに留意し、添加量を再検討する必要性がある」と指摘
し、投与して得られる効果も重要であるが、投与後の環
境水のｐＨも環境基準ｐＨ内に維持することが重要であ
ることを述べている。

【０００８】そこで本発明者等は鋭意研究の結果、富栄
養化が進行している湖沼中での植物の増殖に必要不可欠
なリンについての挙動について着眼し、富栄養化が進
行している湖沼において水域中に存在するリンは可溶性
無機態リンよりも生物生産による有機態リンの方が多い
こと，従来から行われている生物分解法によるアオコ
の除去は微生物を利用した有機物の無機態化によるもの
であり、無機態化されたリンは水中に留まるため再びア
オコ増殖の栄養源となること，アオコの種類によっ
て、栄養源として必要なリン形態は異なること，石灰
添加法を含めて無機吸着剤で吸着除去できるリンは無機
態のリンのみで、有機態リンの除去は殆ど不可能である
こと，紫外線照射等によるアオコの除去は殺藻が主た
る目的であり、水中に存在するリンの量には影響がな
い，等の事実を発見し、本方法を発明するに至った。つ
まり、無機吸収剤単独での処理方法では有機態リンが残
留し、紫外線照射等による殺藻や生物分解法単独での処
理では無機態リンの除去は困難である。そのためこれら
がアオコの栄養源として供給されて、再びアオコの発生
原因となるために、これまで行われてきた生物分解法或
いは、吸着剤のみのような従来法単独による対策では、
必ずしもアオコに対して完全な効果は得られなかったと
考えられる。

【０００９】

【問題を解決するための手段】本発明は、アオコの除去
及びその異常発生を抑制する方法において、アオコの発
生した被処理液を生物分解法による処理、マグネシウム
イオン供給剤との接触処理及び紫外線照射処理を併用す
ることを特徴とする処理方法及び、アオコが発生した水
域の水をマグネシウムイオン供給剤と接触させるための
マグネシウムイオン供給槽、生物学的処理を行うための
生物分解処理装置及び紫外線照射装置を具備してなるこ
とを特徴とする水域中のアオコの除去及びその異常発生
を抑制する装置に関するものである。また本発明の装置
において、マグネウシムイオン供給剤との接触処理，或
いは生物分解処理、或いは紫外線照射処理の何れを先に
行っても問題はなく、また同時に処理を行う構造であっ
ても構わない。

【００１０】生物分解法は如何なる方法をも制限するも
のではなく、微生物を利用して有機態リンを無機態リン
に変えるものであれば、好気性法あるいは嫌気性法等の
如何なる方法でも良い。また、生物分解処理装置は既存
の装置でも良いし、簡易な受槽に充填剤を添加したもの
でも可能である。被処理液中のアオコと有機態リンは例
えば好気性微生物を利用した生物処理槽に通水されるこ
とで、処理槽内の細菌，原生動物，後生動物の食物連鎖
によって捕食，代謝または分解作用により、最終的には
無機態リンの形態にまで分解することが可能となる。

【００１１】マグネシウムイオン供給剤は、水中に溶存
する無機態リンと反応して難溶性リン酸マグネウシム化
合物を生成させる目的のために必要なものである。従っ
て、マグネシウムイオン供給剤は液状、固体状，或いは
スラリー状を問わず、マグネシウムイオンを供給するこ
とが可能であれば如何なるものでも構わない。ここでの
液状の供給剤の例としては、塩化マグネシウム溶液，硫
酸マグネシウム溶液，硝酸マグネシウム溶液等のマグネ
シウム塩溶液があり、固体状の例としては、酸化マグネ
シウム，水酸化マグネシウム，炭酸マグネシウム等の苦
土系粉粒体が挙げられる。スラリー状の例としては、先
の化合物の１種または２種以上によって構成されるスラ
リーが挙げられる。しかし、長期に渡ってマグネシウム
イオン供給効果を持続させるためには、苦土系粉粒体の
１種または２種以上の材料によって構成されたものが最
も好ましい。なお、塩化マグネシウム，硫酸マグネシウ
ム硝酸マグネシウム等のマグネシウム塩溶液を使用する
場合は、一時的にｐＨが降下するために、共存する他の
生物に対する影響を見ながら添加する必要がある。

【００１２】無機リン酸イオンと難溶性リン酸化合物を
生成させる目的のために、石灰系でなく苦土系を採用し
たのは、溶存することによって変動するｐＨは苦土系
の方が小さく、且つ環境水のｐＨ内で作動させることが
容易であること，炭酸イオンとの反応性が低いため、
炭酸化合物が生成することで無機態リンとの反応性が劣
化しないこと、石灰系と比較して溶解度が低いため、
長期に渡って反応性が持続すること，環境水のｐＨ範
囲において生成する難溶性リン酸化合物の溶解度は苦土
系の方が低く、溶存するリンの吸着効率が高いためであ
る。

【００１３】紫外線照射は、異常発生した湖沼中のアオ
コを短時間で除去することを主たる目的に行う。すでに
アオコが発生した被処理液中のアオコの殺藻を紫外線で
行いアオコの分解を促進する。分解されたアオコの内の
有機態リンは、先に述べたように生物処理槽で処理され
無機態リンに分解される。紫外線照射によるアオコ除去
の大きなデメリットであるコストの問題も、生物処理法
とマグネシウムイオン供給剤との接触を併用することに
より短時間の照射で効果を得られる。アオコの異常発生
を抑制する目的での使用時は、特に湖沼の富栄養化が進
みアオコの異常発生が予想される季節においても最小限
の設備で、短期間で効果を上げることも可能である。

【００１４】生物処理槽を経た被処理液中の無機態リン
は、マグネシウムイオン供給剤より供給されるマグネシ
ウムイオンと反応することで難溶性リン酸マグネシウム
化合物を生成し、結果的には無機態リンの固定除去が可
能となる。

【００１５】以上述べたように、アオコが発生した水域
の水を生物分解法，マグネシウムイオンの供給，
紫外線照射を併用し処理することでアオコを分解し、水
中の無機態リンを難溶性のマグネシウムリン酸塩化合物
として固定する技術から処理装置を考案した。この結
果、アオコの異常発生を引き起こす環境へのリンの供給
を絶つことができアオコの除去および異常発生を抑制す
ることが可能になった。

【００１６】

【実施例】

実施例１ すでにアオコが発生している表面積 6.6ｍ², 水深 0.7
ｍの水槽に、３ｍ³の水をいれ鑑賞用の錦鯉を８匹入れ
飼育した。次に、図１に図示した様に生物分解処理槽を
設置した。槽は50cmφの塩ビ製の筒を加工して、制作し
充填材充填部の全容積 200ｌとして市販の塩ビ製の網状
充填材を通水を妨げないように充填した。充填材表面に
生物膜を形成させて使用した。生物分解処理槽の上に市
販の15Ｗの紫外線ランプを２台設置した。マグネシウム
イオン供給槽は水槽の外部に取付けて槽内にマグネシウ
ムイオン供給剤として水酸化マグネシウムを２kg投入し
た。マグネシウムイオン供給槽を通過した被処理水をポ
ンプにより飼育用水槽内に設置した生物分解処理槽へ送
り、水槽→マグネシウムイオン供給槽→生物分解処理槽
→水槽で循環を始めた。循環を開始した時の飼育用水槽
内の飼育水の透視度は1.8cmであった。ポンプの移送能
力は１日に２回水槽の水の全量を移送できる量で設定し
た。餌を１日に１回60ｇづつ投与し飼育を行った。ポン
プと紫外線ランプの稼動を始めて２日目で槽内で飼育し
ている錦鯉を目視で確認することができた。実験を開始
して４日目の飼育水槽中の飼育水の濁度, 透視度, 無機
態リン濃度は、それぞれ 0.0Klett-unit，100 cm以上，
検出不能, であった。４日目の水槽の水は透明でありア
オコの除去および異常発生の抑制効果が確認された。

【００１７】実施例２ すでにアオコが発生している表面積80ｍ², 貯水量 150
ｍ³の水槽で鑑賞用の錦鯉60匹を入れ飼育した。次に、
図２に図示した形状の生物分解処理槽とマグネシウムイ
オン供給槽を一体化した鉄製の槽(8.5×２×２ｍ) を飼
育水槽の側に設置した。生物分解処理槽（有効容積 16
ｍ³)内を塩ビ製の板で通水方向に仕切り、市販の塩ビ製
の網状充填材８ｍ³を通水を妨げないように充填した。
充填材表面に生物膜を形成させて使用した。生物分解処
理槽の上に市販の 100Ｗの紫外線ランプを10台設置し
た。マグネシウムイオン供給槽は生物分解処理槽の排水
口に配置し、槽内にマグネシウムイオン供給剤として水
酸化マグネシウムを20kg投入した。飼育用水槽内の水は
水中ポンプにより生物分解処理槽へ送り、マグネシウム
イオン供給槽を通過した被処理水を直接飼育用水槽内に
戻し、水槽→生物分解処理槽→マグネシウムイオン供給
槽→水槽で循環を始めた。循環を開始した時の飼育用水
槽内の飼育水の透視度は 2.2cmであった。ポンプの移送
能力は１日に１回水槽の水の全量を移送できる量で設定
した。１日に２回、計１kgの投餌を行い飼育を行った。
ポンプと紫外線ランプの稼動を始めて３日目で槽底で飼
育している錦鯉を目視で確認することができた。実験を
開始して７日目の飼育水の濁度, 透視度, 無機態リン濃
度はそれぞれ 0.0Klett-unit，100 cm以上，検出不能,
であった。７日目の水槽の水は透明でありアオコの除去
および異常発生の抑制効果が確認された。

【００１８】比較例１ 実施例１の試験でアオコの除去および異常発生の抑制効
果が確認された後、紫外線ランプによる紫外線照射を停
止して生物分解処理槽とマグネシウムイオン供給槽の通
水だけの条件での水槽の観察を続けた。実験を開始して
５日目から飼育水槽の水がわずかに緑色に呈したのが目
視で確認された。観察を続け、実験を開始して10日目の
呈色が濃くなった飼育水槽の飼育水を採取して濁度, 透
視度, 無機態リン濃度の測定を行った結果、1.5Klett-u
nit ，34.8cm，1.6ppmであった。これにより生物負荷が
大きな環境水域のアオコの除去や異常発生の抑制を行う
場合、生物分解, マグネシウムイオンの供給にくわえて
紫外線照射を併用することによる効果が確認された。

【００１９】比較例２ 実施例１の試験の内、紫外線ランプによる紫外線照射を
停止して生物分解処理槽とマグネシウムイオン供給槽の
通水だけの条件で同様に試験を行った。実施例１と同様
に、実験を開始して４日目の飼育水の濁度, 透視度, 無
機態リン濃度を測定したところ、21.0Klett-unit，7.8
cm，5.9ppm, であった。実施例１と比較すると、実施例
１の紫外線照射による被処理水のアオコの除去および異
常発生の抑制への効果が確認された。

【００２０】比較例３ 実施例１の試験の内、紫外線ランプによる紫外線照射と
マグネシウムイオン供給槽でのマグネシウムイオンの供
給を停止して生物分解処理槽への通水と空気曝気だけの
条件で同様に試験を行った。実施例１と同様に、実験を
開始して４日目の飼育水の濁度, 透視度, 無機態リン濃
度を測定したところ30.2Klett-unit,1.8cm,6.8ppm,であ
った。実施例１と比較すると、実施例１の紫外線照射と
マグネシウムイオン接触によるアオコの除去および異常
発生の抑制効果が確認された。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、紫外線による殺藻，有機
態リンの生物学的処理による分解，マグネシウムイオン
供給剤との接触処理による無機態リンの固定を併用する
ことによって、従来法では不可能であったアオコの栄養
源である水中の有機態，無機態リンの水中からの迅速な
同時除去が可能となり、その結果、アオコの除去および
異常発生の抑制が可能となった。本発明は従来からある
技術の統合化による単純な方法であるが、各々特長のあ
る工程を連続して組み入れることにより、設備が従来
の大型，高価なものを必要とせず，特殊な技術や設備
をもたずとも容易に設計，制作，運転ができ，自然に
おける浄化力を利用するために特殊な薬剤を使用するこ
となく環境に対してより安全で，ランニングコストが
安価である、等の長所を有する手段である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例１で使用した処理装置
の概略図である。

【図２】図２は、本発明の実施例２で使用した処理装置
の概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/58 Ｃ０２Ｆ 1/58 Ｒ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水域中のアオコの除去及びその異常発生
   を抑制する方法において、アオコが発生した水域の水を
   マグネシウムイオン供給剤と接触させる処理法と生物学
   的処理法と紫外線照射法を組み合わせることを特徴とす
   る水域中のアオコの除去及びその異常発生を抑制する方
   法。
2. 【請求項２】 少なくとも水域中でマグネシウムイオン
   が供給できる供給剤において、苦土系粉粒体の１種また
   は２種以上によって構成されることを特徴とする請求項
   １記載の水域中のアオコの除去及びその異常発生を抑制
   する方法。
3. 【請求項３】 アオコが発生した水域の水をマグネシウ
   ムイオン供給剤と接触させるためのマグネシウムイオン
   供給槽、生物学的処理を行うための生物分解処理装置及
   び紫外線照射装置を具備してなることを特徴とする水域
   中のアオコの除去及びその異常発生を抑制する装置。