環境学習用ビオトープ装置 - 特開２００３－５６２６

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	【発明の名称】	環境学習用ビオトープ装置
	【発明者】	【氏名】牧野昌己【住所又は居所】東京都江東区大島３－１９－２株式会社加藤建設内【氏名】佐藤利行【住所又は居所】東京都江東区大島３－１９－２株式会社加藤建設内【氏名】石濱謙一【住所又は居所】東京都江東区大島３－１９－２株式会社加藤建設内
	【課題】環境学習の効率を向上させると共に、その労力及びコストを軽減する。【解決手段】環境学習用ビオトープ装置１が、汚濁水を生物学的酸化処理プロセスによって浄化する持ち運び可能な浄化槽２と、育成基材２３が敷き詰められて浄化槽２から浄化水が流入する持ち運び可能な水盤３とを有している。この浄化槽２は、ボックス状の浄化槽本体７と、浄化槽本体７内に配置されて微生物群を担持する糸状微生物担体１５とを備え、浄化槽本体７の側壁９がガラス板により構成されている。一方、水盤３の内部には、互いに独立した四つのメッシュ状のボックスセル２２が配置されていることにより、その水盤３内が複数の領域に仕切られていて、各ボックスセル２２が個別に取り出し可能となっている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】所定の汚濁水を生物学的酸化処理プロセスによって浄化する持ち運び可能な浄化槽と、所定の育成基材が敷き詰められて前記浄化槽から浄化水が流入する持ち運び可能な水盤と、を備えたことを特徴とする環境学習用ビオトープ装置。
【請求項２】閉鎖性水源の汚濁水を、前記浄化槽に供給するポンプを設けると共に、前記水盤の排水を前記閉鎖性水源に還元して、水を循環再使用するようにしたことを特徴とする請求項１記載の環境学習用ビオトープ装置。
【請求項３】前記浄化槽は、内部に微生物群を担持する微生物担体が配置されていると共に、少なくとも一側壁が前記微生物担体を透視可能な透明部材により構成され、前記透明部材の外側に、スライド自在な遮光板を設けたことを特徴とする請求項１～２記載の環境学習用ビオトープ装置。
【請求項４】前記水盤内には、互いに独立した複数のメッシュ状のボックスセルが配置されていることにより、その水盤内が複数の領域に仕切られていて、前記各ボックスセルが個別に取り出し可能となっていることを特徴とする請求項１～３記載の環境学習用ビオトープ装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンパクトな浄化槽と、人工湿地帯（人工ウエットランド）として機能する同じくコンパクトな水盤とを併用することによって、汚濁水の浄化プロセスのほか、水生植物などの水性生物に代表される生態系を観察できるようにした環境学習用ビオトープ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、学校の自然観察や地域の野外観察などでは、顕微鏡で微生物を観察して、自然の力が水を浄化していることを学んだり、水生植物の成長や水生昆虫の生態系などを観察する環境学習が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の環境学習は、学校の校庭や地域の公園などに構築された人工池を利用するにすぎなかったため、人工池の水質の汚濁によって、そこに生育する水生植物や水生昆虫が限定され、これにより環境学習の効率が低下するおそれがあった。
【０００４】そこで、人工池の水を浄化する施設が必要となるが、本格的な浄化施設の造成には、多大な費用及び労力が必要となる一方、簡易なろ過方式の浄化ではフィルターの目詰まりが頻繁に発生するため、フイルター交換作業が頻繁に必要になり、かつ、その交換に費やすコストが高騰するおそれもある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の実情に鑑み案出されたもので、請求項１記載の発明は、所定の汚濁水を生物学的酸化処理プロセスによって浄化する持ち運び可能な浄化槽と、所定の育成基材が敷き詰められて前記浄化槽から浄化水が流入する持ち運び可能な水盤と、を備えたことを特徴とする環境学習用ビオトープ装置。
【０００６】前記浄化槽は、内部での藻の発生を防止する上で遮光性のある材料で形成するものとし、例えば鋼板やステンレス板のほか塩化ビニール等の樹脂材料を用いることが可能であるが、いずれにしても可搬式のものであることを前提にすると、水圧に耐え得るもので、かつ、軽量であることが望ましい。
【０００７】また、浄化槽に供給される汚濁水は、外部（例えば汚濁河川，都市排水路）から導入してもよいし、また閉鎖性汚濁水源（例えば学校の観察池などの人工池）が構築されている場合には、請求項２に記載の発明のように、ポンプを用いて浄化槽と水盤と閉鎖性汚濁水源との間で水を循環再使用するようにしてもよい。この場合には、閉鎖性汚濁水源の浄化状況に応じて、複数の浄化槽及び水盤を設置して、浄化が進んだ場合には、適宜撤去することもできる。
【０００８】したがって、水盤に、生物学的酸化処理プロセスによって浄化された浄水（処理水）が流入し、そして、この浄水（処理水）には適度な栄養塩が含まれていることから、水盤内が水生植物や水生生物などの生育に適した環境となって、これにより水生生物の生態系を観察学習可能になる。
【０００９】特に、請求項２記載の発明のように、汚濁水の水源が閉鎖性な場合（例えば学校の校庭や地域の公園に構築された人工池など）には、その水源内に配置されたポンプを作動させることによって、汚濁水が浄化槽内に送り出されて、再度、生物学的酸化処理が施され、その後、順次水盤内に流入し、さらに閉鎖性水源内に戻され、これにより環境学習用ビオトープ装置が、既存の閉鎖性水源を利用した循環型になる。
【００１０】請求項３記載の発明は、前記浄化槽は、内部に微生物群を担持する微生物担体が配置されていると共に、少なくとも一側壁が前記微生物担体を透視可能な透明部材により構成され、前記透明部材の外側に、スライド自在な遮光板を設けたことを特徴としている。
【００１１】前記微生物担体には、例えば、細菌，菌類，原生生物，微小後生生物などの微生物群が付着・生息し易いように、幹部とループ糸とを組み合わせ、あるいは螺旋状に捻り、あるいは巻回したものを使用し、汚濁水を浄化槽内に導入して曝気処理してやると、微生物担体に対して曝気に伴う酸素が十分に供給され、活発に微生物が活動するようになり、高い浄化能力を発揮するようになる。代表的には、特公平６－６５２９１号、特公平５－４８１１６号、特公平２－５１５５号公報に記載されたものを挙げることができる。
【００１２】また、遮光板は透明部材を遮光するために設けるものとし、通常は遮光板にて透明部材を完全に遮光しておき、内部観察の際にのみその遮光板を開けるものとする。したがって、遮光板をスライドさせて開ければ、透明部材を通じて内部の微生物担体が透視でき、これにより生物学的酸化処理のプロセスを環境学習用ビオトープ装置の外部から観察可能になる。
【００１３】請求項４記載の発明は、前記水盤内には、互いに独立した複数のメッシュ状のボックスセルが配置されていることにより、その水盤内が複数の領域に仕切られていて、前記各ボックスセルが個別に取り出し可能となっていることを特徴としている。
【００１４】したがって、ボックスセル毎に異なる水生植物を分類して育成可能になると同時に多種多様の水生生物・水生植物の生態系を観察学習できる。また、ボックスセルを入れ替えれば、その季節に応じた植物に容易に変更できるため、季節の移り変わりによる植物状況の変化に対応可能になる。
【００１５】そして、一部のボックスセルに汚泥が沈殿した場合には、そのボックスセルのみを洗浄すればよく、しかも、各ボックスセルは、メッシュ状に形成されているため、目詰まりを水洗いで簡単に落とすことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１～図１２は、本発明の実施形態に係る環境学習用ビオトープ装置（以下、単にビオトープ装置という。）を示し、このビオトープ装置１は、それぞれのユニットが可搬式のものであることを前提としたコンパクトタイプに設計されている。
【００１７】具体的には、前記ビオトープ装置１は、図１に示すように、所定の汚濁水を生物学的酸化処理プロセスによって浄化する持ち運び自在な浄化槽２と、水生植物による浄化とその植物に飛来してくる昆虫などの飼育観察をする持ち運び自在な水盤３を主体に構成され、この水盤３には、生物学的接触酸化処理を施した浄水（処理水）が流入するようになっている。なお、図１では浄化槽２の内部を見えるようにするために前側の側壁を破断した状態を示している。
【００１８】前記浄化槽２は、図１のほか図２及び図３に示すように、上部にヒンジ開閉式の開閉自在な蓋７ａを備えたボックス状の浄化槽本体７を主体として形成されていて、内部に並列に配置された二枚の仕切板４によって三つの処理室６に仕切られ、この各処理室６にはそれぞれ糸状微生物担体１５が収容配置されている。
【００１９】また、前記浄化槽本体７を閉止する蓋７ａの上には、箱型の計量槽５が配置されている（なお、図１では、浄化槽２と同様に計量槽５の内部を見えるようにするためにその計量槽５の前側の側壁を破断した状態を示している。）。この計量槽５は、一側面に導入パイプ５ａと図示外の導出パイプとが設けられていると共に、内部には二枚のバッフルプレート５ｃ，５ｄと水位調整のための可倒式のエルボ５ｄとが設けられている。
【００２０】そして、前記導入パイプ５ａから取水した汚濁水を計量した上で、その一定水量の汚濁水を、前記導出パイプに接続された図示外のホースを介して、図１中のＱの矢印に示すように、前記処理室６に導入する。なお、前記エルボ５ｂの傾き調整により計量層５内の水位調整が行われることから、前記エルボ５ｂにて捕集された汚濁水は、エルボ５ｂに接続される図示外のホースを介して取水部に戻される。
【００２１】前記浄化槽本体７は、四周の側壁９，１０のうち左右の側壁１０は、例えば鋼板やステンレス板や塩化ビニール等の樹脂材料などの遮光性の材料により構成されている一方、前後の側壁９が、透明な樹脂板により構成されている。この前後の側壁９には、図４及び図５に示すように、その透明な側壁９と重なり合うようにして、左右の側壁１０と同材料からなる遮光板１３が上下方向にスライド可能に配設されている。なお、側壁９の下端部及び側壁１０の上下両端部にはそれぞれ断面Ｌ字状の補強部材１１が固定されている。
【００２２】また、四周の側壁９，１０同士のなす各コーナー部には、同じく断面Ｌ字状のスライド用ガイド１２が上下方向に沿って配設されている。このスライド用ガイド１２のうち側壁１０側に沿う一方のフランジ部が、その側壁１０に固定されているのに対して、側壁９に沿うことになる他方のフランジ部は遮光板１３には固定されておらず、側壁９との間にその遮光板１３の板厚相当の隙間を形成し、これによりスライド用ガイド１２をもって遮光板が上下方向にスライド可能に案内されている。そして、この遮光板１３の上端部には、断面Ｌ字状の取手１３が固着されている。
【００２３】前記糸状微生物担体１５は、図１に示すように、二枚の仕切板４に仕切られた三つの処理室６に個別に配置され、図６～図８に示すように、円筒状に製織された中空幹部１６の側面より十字方向のそれぞれに、細菌、菌類、原生生物などの微生物群が付着、生息し易い特定材料の繊維糸を束ねた繊維糸条をループ状にかつ前記中空幹部１６に沿って多数形成するとともに、前記中空幹部１６の内部に芯材２０を挿入してある程度の自立性を持たせたものである。
【００２４】また、前記糸状微生物担体１５は、図６に示すように、上下端部をそれぞれ上部支持体１８と下部支持体１９とにより支持され、上下方向配置で、多数張設した状態で配置されている。そして、汚濁水を浄化槽内に導いて曝気に伴う酸素が十分に供給され、好気性微生物が活発に活動するようになり、高い浄化能力が発揮されている。
【００２５】さらに、前記各処理室６の槽底部（浄化槽本体７の底壁の内周面）には、図１に示すように、例えばエアストーンに代表されるような多孔質の散気管６ａが配置されていて、この散気管６ａが図示外のエアポンプに接続されていることから、これによって微生物群の繁殖に必要な酸素が積極的に供給されるようになっている。このように生物学的酸化処理が施された浄水（処理水）は、二枚の仕切板４のそれぞれの上部にオフセットに配置された貫通孔４ａを介して、図１中のＲの矢印に示すように、各処理室６内を通って、流出パイプ３１に向かって流れるようになっている。
【００２６】一方、前記水盤３は、図９～図１２に示すように、横断面コ字状に形成されたボックス型の外枠容器２１と、該外枠容器２１の内部に配置された四つのメッシュ状のボックスセル２２と、該各ボックスセル２２の内部に配置された生育基材２３とにより構成されている。
【００２７】前記外枠容器２１は、図１に示すように、前記浄化槽２側の一方の側壁に貫通形成された流入パイプ２４と、他方の側壁に貫通形成された排出パイプ２５とを備えている。このうち流入パイプ２４は、前記浄化槽本体７の側壁１０に形成された流出パイプ３１とホースを介して連結され、前記浄化槽本体７内の水位が流出パイプ３１よりも上昇すると、浄水（処理水）が余剰汚濁とともに、ホースを介して、前記各ボックスセル２２内に流入するようになっている。
【００２８】前記各ボックスセル２２は、図９～図１１に示すように、互いに独立しており、前記水盤３内を複数の領域に仕切っていると共に、個別に取り出し可能となっている。また、前記各ボックスセル２２は、ステンレス製の立方格子状のフレーム２６と、該フレーム２６の各側面及び底面を被覆するメッシュ部２７とにより構成され、前記メッシュ部２７には、ステンレス製の鋼糸を亀甲状に編んだ偏平な網目が連続形成されている。
【００２９】前記各育成基材２３は、図１２に示すように、前記各ボックスセル２２内に敷き詰められていると共に、前記流入管２４を介して送り出された浄水（処理水）内に埋没している。このような前記各育成基材２３は、例えばペットボトルの廃品の裁断片，礫，炭，ヤシ繊維、又はこれらを組み合わせた所謂人工メディアからなり、空隙率が９０パーセント以上に形成されているため、水生植物が根付き、これにより脱窒・脱リンなどの浄化作用が行われるようになっている。
【００３０】したがって、本実施形態に係るビオトープ装置１によれば、汚濁河川や都市排水路などの汚濁水を、ポンプなどを用いて、計量槽５に汲み上げると、その汚濁水が浄化槽本体７の内部に導入される。このため、汚濁水が、糸状微生物担体２０に担持されている細菌類、菌類などの微生物群によって、生物分解されて、ＢＯＤが除去されると共に、曝気に伴う好気雰囲気の中で硝化菌の活動によりアンモニアが酸化されて硝酸性窒素とされる硝化が促進され、これらの結果、汚濁水が生物学的酸化処理プロセスにより浄化される。
【００３１】このとき浄化槽本体７の側壁９は、透明な樹脂板からなるため、取手１４を持って、図５に示すように、遮光板１３を上方にスライドさせて開ければ、糸状微生物担体１５を透視することができる。したがって、上記汚濁水に対する生物学的酸化処理のプロセスをビオトープ装置１の外部から観察でき、これにより自然の力が水を浄化するシステムを効果的に学習することができる。
【００３２】また、生物学的酸化処理が施された処理水は、若干の余剰汚泥とともに各ボックスセル２２に流入するため、各飼育基材２３に適度な栄養塩が含まれ、これは藻類や水生植物の栄養源となるため、各ボックスセル２２内が水生植物の生育に適した環境になって、水生植物を効果的に育成できる。また、藻類は、水生昆虫の餌となるため、各飼育基材２３では、人工的に餌を与えずに、水生昆虫を生存・繁殖させることができる。
【００３３】したがって、水生植物のみならず水生昆虫の生態系を観察でき、これにより環境学習の効率が向上する。このため、環境学習に際して、校庭に人工池などを構築して、それを維持管理する必要がなく、環境学習にかかる費用及び労力が軽減される。
【００３４】とりわけ、各ボックスセル２２毎に異なる水生植物を分類して育成可能になると同時に、多種多様の水生生物（例えば水性昆虫など）や水性植物の生態系を観察学習でき、この点でも環境学習の効率が向上する。したがって、自然界に対する認識・学習意欲も向上し、野生生命を守り育んで、思いやりの心を育むことができる。
【００３５】また、ボックスセル２２を入れ替えれば、その季節に応じた水性植物に容易に変更可能なため、季節の移り変わりによる植物状況の変化に対応でき、これにより環境学習の空きが防止され、環境学習の効率がさらに向上する。
【００３６】さらに、一部のボックスセル２２の水生植物が枯れて、汚泥が沈殿してしまっても、そのボックスセル２２のみを洗浄すればよく、これにより他のボックスセル２２の水生植物などは維持でき、環境学習の効率を悪化させることがない。
【００３７】そして、ボックスセル２２は、フレーム２６の各側面及び底面がメッシュ部２７に被覆されているため、その目詰まりが、水洗いで簡単に取れて、そのメインテナンスが容易であり、この点でろ過方式の浄化を行った場合のメインテナンスに比較して、その労力及びコストが軽減される。
【００３８】図１３は、前記ビオトープ装置１の汚水供給経路の他例を示し、このビオトープ装置１は、既存の閉鎖性水源（例えば学校の校庭や地域の公園に構築された人工池など）を利用した循環再使用型になっている。
【００３９】具体的には、既に人工池Ｄが構築されている場合には、人工池Ｄ内に水中ポンプＰを配置すると共に、水盤３の排水を人工池Ｄに還元し、水中ポンプＰの作動により、人工池Ｄの汚濁水を、図外のホース及び導入パイプ５ａを介して、計量槽５内に汲み上げ可能になっている。
【００４０】したがって、水中ポンプＰを作動させていれば、人工池Ｄ内の汚濁水が、ホース及び導入パイプ５ａを介して、計量槽５に導入され、その後、図１３中のＱの矢印に示すように、浄化槽２の内部に導入される。このとき汚濁水は、図１３中のＲの矢印に示すように、各処理室６を流れて、生物学的酸化処理が施され、その後、浄水（処理水）が、順次水盤３に送り出され、さらに水盤３内にて浄化された浄水（処理水）が人工池Ｄに戻される。
【００４１】このため、常に水中ポンプＰを作動させれば、水盤３内及び人工池Ｄ内の水質の汚濁が抑制され、各育成基材２３と閉鎖性水源Ｄ内を水生生物の生育環境に適した状態に容易に維持でき、そのメインテナンスの労力が軽減される。
【００４２】なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、図１４に示すように、フロート２８を備えたフロート台２９に水盤３を載置して、人工池Ｄなどの水面に浮遊させることもできる。このフロート２８は、栓をしたペットボトルや発泡スチロールなどを使用するのが望ましく、フロート台２９は、断面コ字状の箱型で前記フロートに接着あるいは紐で固定されている。
【００４３】また、複数の浄化槽２及び水盤３を直列に配置して、人工池Ｄの浄化を促進することもできる。この場合は、設置当初と比較して、人工池Ｄの水質が悪化すれば、浄化槽２と水盤３とを適宜追加可能な一方、人工池Ｄの浄化が進めば、浄化槽２と水盤３と適宜撤去することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば、水盤に流入する浄水は、生物学的酸化処理プロセスによって浄化されているため、適度な栄養塩が含まれ、これにより水盤内が水生生物の生育に適した環境となる。このため、水盤内で水生植物の成長及び水生生物の生態系が観察でき、環境学習の効率が向上する。
【００４５】したがって、環境学習に際して、校庭に人工池などを構築し、その維持管理を行う必要がなく、環境学習にかかる費用及び労力が軽減される。
【００４６】請求項２記載の発明によれば、既存の閉鎖性水源を介して循環型に形成することにより、水盤及び閉鎖性水源内の汚濁が抑制され、かつ水生植物や水生生物の育成環境に適した状態に容易に維持可能なため、そのメインテナンスの労力が軽減される。
【００４７】請求項３記載の発明によれば、生物学的酸化処理のプロセスを環境学習用ビオトープ装置の外部から観察可能なため、自然の力が水を浄化するシステムを効果的に学習することができる。
【００４８】請求項４記載の発明によれば、ボックスセル毎に異なる水生植物を分類して育成可能になると同時に多種多様の水生生物・水生植物の生態系を観察学習でき、この点でも環境学習の効率が向上する。したがって、自然界に対する認識・学習意欲が向上し、野生生命を守り育んで、思いやりの心を育むことができる。
【００４９】また、ボックスセルを入れ替えれば、その季節に応じた水性植物に容易に変更可能なため、季節の移り変わりによる植物状況の変化に対応でき、環境学習の空きが防止されて、環境学習の効率がさらに向上する。
【００５０】さらに、一部のボックスセルに汚泥が沈殿した場合には、そのボックスセルのみを洗浄すれば足りるため、環境学習の効率を悪化させることがなく、かつ各ホックスセルは、目詰まりが水洗いで簡単に取れるため、メインテナンス性に優れ、その労力及びコストが軽減される。

【出願人】	【識別番号】０００１４０６９４【氏名又は名称】株式会社加藤建設【住所又は居所】愛知県海部郡蟹江町大字蟹江新田字下市場１９番地の１
【出願日】	平成１３年６月２０日（２００１．６．２０）
【代理人】	【識別番号】１０００６２１９９【弁理士】【氏名又は名称】志賀富士弥（外２名）
【公開番号】	特開２００３－５６２６（Ｐ２００３－５６２６Ａ）
【公開日】	平成１５年１月８日（２００３．１．８）
【出願番号】	特願２００１－１８５８７０（Ｐ２００１－１８５８７０）