(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硝化菌による硝化が行われる硝化手段と、
脱窒菌による脱窒が行われる脱窒手段と、
前記硝化手段または被処理水中の有機物を捕捉する物理濾過手段に逆洗水を供給する逆洗水供給手段と、
前記硝化手段または前記物理濾過手段を通過した逆洗水中に含まれる有機物を可溶化する分解手段と、を具備する水処理装置であって、
前記分解手段は、被処理水が流入しない分解槽を有し、
前記分解槽には、前記逆洗水が供給され、前記分解槽で可溶化された有機物が前記脱窒手段に供給されることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記硝化手段が、前記硝化菌を担持する硝化菌担体を有することを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記硝化手段は、飼育水槽中の被処理水を循環させる循環流路の途中に設けられており、
前記脱窒手段は、前記硝化手段と並列に設けられており、
前記飼育水槽から取水される被処理水の水量の５〜１０％が前記脱窒手段に供給されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記硝化手段は、飼育水槽中の被処理水を循環させる循環流路の途中に設けられており、
前記脱窒手段は、前記硝化手段の後段に設けられており、
前記硝化手段を通過した被処理水の５〜１０％が前記脱窒手段に供給されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記脱窒手段は、並列に設けられた複数の脱窒槽を有する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項６】
窒素化合物を含有する被処理水を、硝化菌による硝化と脱窒菌による脱窒とにより浄化する水処理方法であって、
硝化菌による硝化が行われる硝化手段または被処理水中の有機物を捕捉する物理濾過手段を逆洗して前記硝化手段または前記物理濾過手段に付着した有機物を回収し、回収した有機物を、被処理水が流入しない分解槽に供給し、当該分解槽において分解して可溶化した後、前記脱窒菌の炭素源として利用する、ことを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
閉鎖循環式の飼育水槽で飼育生物（例えば魚類、貝類、甲殻類、両生類など）を飼育する場合には、飼育生物の排泄物や残餌に由来する浮遊懸濁物質（ＳＳ）、アンモニア態窒素その他によって水質が悪化しないように、適宜な方式により水処理を行う必要がある。
【０００３】
飼育水槽中の飼育水に含まれるアンモニア態窒素や硝酸態窒素（硝酸イオン）を除去（脱窒）する方法として、例えば、飼育水を循環させる循環ラインに硝化槽と脱窒槽とを並列に設け、硝化槽中の硝化菌（独立栄養細菌）の作用によりアンモニア態窒素や亜硝酸態窒素を硝酸態窒素にまで酸化（硝化）するとともに、脱窒槽中の脱窒菌（従属栄養細菌）の作用により亜硝酸態窒素や硝酸態窒素を窒素にまで還元（脱窒）する飼育水処理装置（特許文献１参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１２６７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
飼育水処理装置の性能を維持するためには、硝化槽等を適宜なタイミングで逆洗し、硝化槽等に捕捉された有機物等を除去する必要があるところ、逆洗を行うと、汚濁水が発生するので、逆洗に伴う汚濁水の処理費用が嵩む虞がある。
【０００６】
なお、上記課題は、飼育水を浄化する場合に限らず、工場廃水、下水、汚水、地下水、糞尿など窒素化合物を含有する水（以下、「被処理水」という。）を硝化・脱窒により浄化する場合に共通して当てはまる問題である。
【０００７】
このような観点から、本発明は、窒素化合物を含有する被処理水を低コストで浄化することが可能な水処理装置および水処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決する本発明は、硝化菌による硝化が行われる硝化手段と、脱窒菌による脱窒が行われる脱窒手段と、前記硝化手段または被処理水中の有機物を捕捉する物理濾過手段に逆洗水を供給する逆洗水供給手段と、前記硝化手段または前記物理濾過手段を通過した逆洗水中に含まれる有機物を可溶化する分解手段と、を具備する水処理装置であって、前記分解手段は、被処理水が流入しない分解槽を有し、前記分解槽には、前記逆洗水が供給され、前記分解槽で可溶化された有機物が前記脱窒手段に供給されることを特徴とする水処理装置である。
【０００９】
要するに本発明は、窒素化合物（タンパク質、アミノ酸、脂質、アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素など）を含有する被処理水を、硝化菌による硝化と脱窒菌による脱窒とを利用して浄化するものであって、硝化手段または物理濾過手段を逆洗して硝化手段または物理濾過手段に捕捉された有機物を回収し、回収した有機物を、被処理水が流入しない分解槽に供給し、当該分解槽において分解して可溶化した後、前記脱窒菌の炭素源として利用するところに特徴がある。
【００１０】
なお、硝化菌を担持する硝化菌担体によっても有機物が補足されるが、本発明においては、硝化菌担体および脱窒菌担体とは別の濾材等によって構成された有機物補足手段を物理濾過手段と称する。タンパク質などの有機物を除去するプロテインスキマーなども物理濾過手段に含まれる。
【００１１】
硝化菌とは、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に酸化する際に関与する微生物群（例えば、アンモニア態窒素を酸化して亜硝酸態窒素を生成するアンモニア酸化細菌、亜硝酸態窒素を酸化して硝酸態窒素を生成する亜硝酸酸化細菌など）の総称である。硝化菌の多くは、好気的条件下において活発に活動・増殖する化学合成独立栄養細菌に属する。
【００１２】
脱窒菌とは、硝酸態窒素や亜硝酸態窒素を窒素に還元する際に関与する微生物群（例えば、硝酸態窒素または亜硝酸態窒素を還元して窒素を生成する硝酸還元細菌、硫黄酸化脱窒細菌など）の総称である。脱窒菌の多くは、嫌気性条件下において活動・増殖可能な通性嫌気性従属栄養細菌に属する。なお、本発明においては、硫黄酸化脱窒細菌と共生する硫酸塩還元細菌も脱窒菌に含まれるものとする。硫酸塩還元細菌は、硫酸塩を還元して硫黄イオンやチオ硫酸イオンを生成する。硫黄イオンやチオ硫酸イオンは、硫黄酸化脱窒細菌による脱窒に利用される。
【００１３】
本発明によれば、硝化手段または物理濾過手段の逆洗に伴って発生する汚濁水を下水処理する手間を省略あるいは軽減することが可能になり、さらには、脱窒菌に必要な有機物や電子供与体の節約につながるので、窒素化合物を含有する被処理水を低コストで浄化することが可能になる。
【００１４】
また、本発明では、有機物を可溶化する分解手段を設け、前記硝化手段または前記物理濾過手段を通過した逆洗水中に含まれる有機物を前記分解手段で可溶化し、可溶化した有機物を前記脱窒手段に供給している。このようにすると、脱窒菌の活動・増殖が活発になる。
【００１５】
前記硝化手段が、飼育水槽中の被処理水を循環させる循環流路の途中に設けられており、前記脱窒手段が、前記硝化手段と並列に設けられている場合には、前記飼育水槽から取水される被処理水の水量の５〜１０％を前記脱窒手段に供給するとよい。また、前記硝化手段が、飼育水槽中の被処理水を循環させる循環流路の途中に設けられており、前記脱窒手段が、前記硝化手段の後段に設けられている場合には、前記硝化手段を通過した被処理水の５〜１０％を、前記脱窒手段に供給するとよい。このようにすると、飼育水槽中の窒素化合物の濃度を、飼育生物の生育に適した濃度に保つことができる。
【００１６】
前記脱窒手段に、並列に設けられた複数の脱窒槽を設けるとよい。このようにすると、脱窒処理量を増やすことが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、窒素化合物を含有する被処理水を低コストで浄化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る水処理装置を説明するための循環ろ過系統図である。
【図２】本発明の実施形態に係る水処理装置の変形例を説明するための循環ろ過系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態に係る水処理装置Ａは、窒素化合物（飼育生物の排泄物や残餌に由来する浮遊懸濁物質（ＳＳ）、アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素など）を含有する飼育水槽Ｔ中の飼育水（被処理水）Ｗ０を、硝化菌による硝化と脱窒菌による脱窒とを利用して浄化するものであり、図１に示すように、硝化手段１と、逆洗水供給手段２と、分解手段３と、脱窒手段４と、物理濾過手段５と、水温調整手段６と、殺菌手段７と、酸素供給手段８と、循環手段（流路９１〜９６、ポンプ９７〜９９）とを具備している。なお、本実施形態では、海水を飼育水Ｗ０とする閉鎖循環式の飼育水槽Ｔに水処理装置Ａを適用する場合を例示するが、水処理装置Ａの適用範囲を限定する趣旨ではない。
【００２０】
硝化手段１は、アンモニア態窒素を硝酸態窒素にまで酸化（硝化）するものである。本実施形態の硝化手段１では、飼育生物の排泄物や残餌に由来する浮遊懸濁物質（ＳＳ）の物理濾過も行われる。硝化手段１は、飼育水槽Ｔから始まり飼育水槽Ｔに戻る循環流路９１の途中に設けられている。硝化手段１を通過した飼育水Ｗ１は、水温調整手段６に供給される。本実施形態の硝化手段１は、硝化槽１１と、硝化菌担体１２と、入口弁１３と、出口弁１４とを備えて構成されている。
【００２１】
硝化槽１１は、飼育水槽Ｔから取水された飼育水Ｗ０の一部を受け入れる密閉型の容器である。本実施形態では、硝化槽１１内の水流が下向きとなるように、硝化菌担体１２の上側に流入口を設けるとともに、硝化菌担体１２の下側に流出口を設けている。なお、図示は省略するが、硝化槽１１内の水流が上向きとなるように、硝化菌担体１２の下側に流入口を設け、上側に流出口を設けてもよい。
【００２２】
硝化菌担体１２は、硝化菌（アンモニア酸化細菌や亜硝酸酸化細菌など）を担持するものであり、硝化槽１１内に充填されている。硝化菌担体１２は、その内部に固定された硝化菌の硝化作用により、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に酸化する生物濾過手段として機能する。すなわち、アンモニア態窒素を酸化するアンモニア酸化細菌の働きにより亜硝酸態窒素が生成され、亜硝酸態窒素を酸化する亜硝酸酸化細菌の働きにより硝酸態窒素が生成される。なお、硝化菌の多くは、好気的条件下において活発に活動・増殖する化学合成独立栄養細菌に属することから、硝化菌担体１２の内部は、好気的雰囲気に維持することが望ましい。
【００２３】
本実施形態の硝化菌担体１２は、均等係数の小さい濾過砂の集合体からなり、飼育水Ｗ０中の浮遊懸濁物質（ＳＳ）などを物理的に捕捉する。濾過砂の材質に制限はないが、天然石やガラスなどの無機質材料とすることが好ましい。なお、濾過砂に代えて、例えば、下向流懸架型スポンジ（ＤＨＳ：Down-flow  Hanging  Sponge）を使用してもよい。
【００２４】
入口弁１３は、循環流路９１から硝化槽１１に流入する飼育水Ｗ０の水量を調整するものであり、出口弁１４は、硝化槽１１から循環流路９１に流出する飼育水Ｗ１の水量を調整するものである。入口弁１３および出口弁１４は、生物濾過を行う場合（以下、「通常時」という）に開弁し、逆洗時には閉弁する。
【００２５】
逆洗水供給手段２は、硝化菌担体１２に逆洗用の水（逆洗水）Ｗ２を供給するものであり、タンク（水源）２１と、ポンプ２２と、開閉弁２３とを備えて構成されている。
【００２６】
タンク２１は、逆洗水を貯溜するものである。本実施形態のタンク２１には、処理水（曝気手段８を通過した飼育水Ｗ８）が貯溜されている。
【００２７】
ポンプ２２は、タンク２１内の逆洗水を硝化槽１１へ送り出すものである。開閉弁２３は、タンク２１から硝化手段１に至る流路９４を開閉するものであり、逆洗時に開弁し、通常時には閉弁する。なお、流路９４は、硝化菌担体１２内における逆洗水の流れの向きが飼育水Ｗ１の流れと逆になるように、硝化菌担体１２の下側に通じている。
【００２８】
逆洗水供給手段２は、硝化手段１の入口弁１３および出口弁１４を閉弁させた状態で作動させる。逆洗水供給手段２を作動させると、逆洗水Ｗ２によって硝化菌担体１２が逆洗され、硝化手段１を通過した逆洗水Ｗ２’は、硝化菌担体１２に付着していた有機物とともに分解手段３に供給される。つまり、逆洗水供給手段２を作動させると、硝化菌担体１２に付着した有機物を回収することができる。
【００２９】
分解手段３は、逆洗水Ｗ２’に含まれる有機物を可溶化するものであり、硝化手段１と脱窒手段４との間に介設されている。分解手段３には、硝化菌担体１２を通過した逆洗水Ｗ２’が供給され、分解手段３を通過した逆洗水Ｗ３は、脱窒手段４に供給される。本実施形態の分解手段３は、分解槽３１と、入口弁３２と、出口弁３３とを備えて構成されている。可溶化した有機物の濃度は、吸光度計等により連続的にモニタリングする。
【００３０】
分解槽３１では、可溶化菌の働きにより有機物が可溶化される。なお、可溶化の手段に制限はなく、酸、アルカリ、酵素、熱、オゾン、紫外線、光触媒、微生物等により有機物を可溶化してもよい。
【００３１】
入口弁３２は、硝化手段１から分解槽３１に至る流路９５を開閉するものであり、逆洗時に開弁し、通常時には閉弁する。
【００３２】
出口弁３３は、分解槽３１から脱窒用流路９２に至る流路９６を開閉するものであり、分解槽３１内の有機物を脱窒手段４に供給する際に開弁し、それ以外は閉弁する。
【００３３】
分解槽３１内の塩濃度は、１〜２％に調整することが望ましい。表１のNo.１〜３は、グラニュール汚泥に魚のすり身を添加した試料（逆洗水を模擬したもの）を、嫌気状態で可溶化した実験の結果である。No．０は、汚泥のみを添加した比較例である。実験では、人工海水（塩濃度１％、２％、３％）を使用し、グラニュール汚泥とすり身は、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）換算で同量となるようにバイアルに投入した。また、バイアルの気相部に窒素ガスを封入することで、嫌気状態を模擬した。このようなバイアルを１００ｒｐｍで回転させつつ２５℃のウォーターバスの中に１０日間浸漬し、その後、ＣＯＤと窒素成分を分析した。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１に示すように、塩濃度１〜２％の条件下で可溶化すると、可溶性ＣＯＤ濃度をアンモニア態窒素濃度で除した値（表１中のＣＯＤ／Ｎ）が３０．９〜３７．３となる。すなわち、塩濃度１〜２％の条件下で可溶化すると、アンモニアの生成が抑制されるようになるので、窒素成分が脱窒菌に必要な有機物として貢献できるようになる。なお、塩濃度３％の条件下で有機物を可溶化すると、アンモニアの生成比率が高まるので（ＣＯＤ／Ｎ＝７．３）、アンモニアを資化するために窒素成分が利用されてしまう虞がある。
【００３６】
脱窒手段４は、硝酸態窒素や亜硝酸態窒素を窒素にまで還元（脱窒）するものである。脱窒手段４は、硝化手段１と並列に設けられている。すなわち、脱窒手段４は、硝化手段１を迂回する脱窒用流路９２の途中に設けられていて、脱窒手段４を通過した飼育水Ｗ４は、水温調整手段６に供給される。
【００３７】
本実施形態の脱窒手段４は、並列に設けられた複数の脱窒槽４１，４１，…と、脱窒菌担体４２，４２，…とを備えて構成されている。
【００３８】
脱窒槽４１は、飼育水槽Ｔから取水された飼育水Ｗ０を受け入れる密閉型の容器である。脱窒槽４１の酸化還元電位（ＯＲＰ）は、−３００（ｍＶ）〜−１００（ｍＶ）の範囲に調整することが好ましい。脱窒槽４１における水理学的滞留時間（ＨＲＴ）は、飼育水槽Ｔ中の飼育水Ｗ０に含まれる硝酸態窒素や亜硝酸態窒素の濃度に応じて適宜設定すればよい。ちなみに、飼育水槽Ｔ中の飼育水Ｗ０における硝酸ナトリウムの濃度が４０（ＮＯ3−−Ｎ  ｍｇ／Ｌ）である場合において、水理学的滞留時間を１０時間に設定したところ、脱窒槽４１を通過した飼育水Ｗ４における硝酸ナトリウムの濃度が約２（ＮＯ3−−Ｎ  ｍｇ／Ｌ）（平均除去率９５％）になった。
【００３９】
脱窒菌担体４２は、脱窒菌（硝酸還元細菌、硫黄酸化脱窒細菌、硫酸塩還元細菌など）を担持するものであり、脱窒槽４１内に充填されている。本実施形態の脱窒菌担体４２は、その内部に固定された脱窒菌の脱窒作用により、硝酸態窒素や亜硝酸態窒素を窒素に還元する生物濾過手段として機能する。なお、脱窒菌の多くは、嫌気性条件下において活動・増殖可能な通性嫌気性従属栄養細菌に属することから、脱窒菌担体４２の内部は、嫌気性雰囲気に維持することが望ましい。
【００４０】
脱窒菌担体４２としては、多孔質ガラス、多孔質セラミック、サンゴ砂、天然樹脂製または合成樹脂製のスポンジ、活性炭などの多孔質材料や、天然岩石やガラスなどの無孔質材料を使用することができる。なお、固定床方式とする場合には、比重が１以上の材料（より望ましくは、比重が１以上で、直径が１〜３ｍｍの粒状材料）を脱窒菌担体４２とすることが望ましく、流動床方式とする場合には、比重が１以下の材料（より望ましくは、比重が１以下で、直径および高さが３ｃｍ以下の円柱状材料）を脱窒菌担体４２とすることが望ましい。比重が１以上の材料としては、例えば、天然砂（岩石由来の砂）、サンゴ砂、シリカ、ガラス、セラミック、粘土、活性炭、汎用プラスチックなどがある。また、比重が１以下の材料としては、例えば、天然樹脂製または合成樹脂製のスポンジ、発泡コンクリート、木炭、汎用プラスチック、生分解性プラスチックなどがある。また、種菌を馴養して懸濁させたグラニュールを接種・固定して、脱窒菌担体４２としても差し支えない。
【００４１】
脱窒菌担体４２には、分解手段３で可溶化された有機物が供給される。脱窒菌担体４２に供給された有機物は、脱窒菌の炭素源として利用される。可溶化された有機物（炭素源）は、脱窒菌担体４２内における炭素率（Ｃ／Ｎ比）が２〜５になるように添加することが望ましい。なお、分解手段３から供給される有機物の量が不足している場合などには、脱窒菌の炭素源となる酢酸ナトリウム、メタノール、グルコースなどを供給することが望ましい。
【００４２】
脱窒手段４に供給される飼育水Ｗ０は、硝化手段１、脱窒手段４および物理濾過手段５に供給される飼育水Ｗ０の合計水量（すなわち、飼育水槽Ｔから取水される飼育水の水量）の１〜２０％、より好ましくは５〜１０％に設定することが望ましい。ちなみに、脱窒手段４に供給される飼育水Ｗ０が、飼育水槽Ｔから取水される飼育水の水量の１％を下回ると、脱窒処理が追い付かなくなる可能性が高まり、２０％を上回ると、脱窒手段４における水理学的滞留時間（ＨＲＴ）が短くなって脱窒処理が十分に行われなくなる可能性が高まるとともに、装置が過大なものになる可能性が高まる。ただし、この数値は飼育水Ｗ０の水質をどのレベルに維持するかによっても変わる。なお、脱窒手段４に供給される飼育水Ｗ０の水量を硝化手段１に供給される飼育水Ｗ０よりも少なくするためには、例えば、脱窒用流路９２のポンプ９９の吐出量を循環流路９１のポンプ９７の吐出量よりも小さくするか、あるいは、ポンプ９９を間歇的に作動させればよい。
【００４３】
なお、脱窒槽４１，４１，…の総容積は、水理学的滞留時間（ＨＲＴ）や目標とすべき硝酸体窒素濃度に応じて設定すればよいが、飼育水槽Ｔ中の飼育水Ｗ０の容積が１００ｍ3で、脱窒手段４におけるＨＲＴを１０時間と仮定した場合には、脱窒手段４に供給される飼育水Ｗ０の割合に応じて、表２のように設定することが好ましい。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
飼育水Ｗ０中の硝酸態窒素濃度の目標値は、飼育生物の種類等に応じて適宜設定すればよいが、２５（ＮＯ3−−Ｎ  ｍｇ／Ｌ）以下を目標とするならば、脱窒槽４１の総容量を、飼育水槽Ｔ中の飼育水Ｗ０の容積の２％以上とし、脱窒手段４に供給される飼育水Ｗ０の割合を飼育水槽Ｔから取水される飼育水の５〜２０％に設定することが望ましい（表２参照）。なお、脱窒手段４の省スペース化を図るためには、脱窒槽４１の総容量を、飼育水槽Ｔ中の飼育水Ｗ０の容積の５％未満とすることが望ましいので、脱窒手段４の省スペース化を図りながらも飼育水Ｗ０中の硝酸態窒素濃度を２５（ＮＯ3−−Ｎ  ｍｇ／Ｌ）以下に維持するためには、脱窒手段４に供給される飼育水Ｗ０の割合を飼育水槽Ｔから取水される飼育水の５〜１０％に設定することが望ましい。
【００４６】
ここで、脱窒槽４１内において脱窒に関与する細菌の一例を表３に示す。表３は、菌相解析の結果を示すものである。菌相解析にあたっては、脱窒槽４１より採取したグラニュール汚泥を試料とした。ＤＮＡ抽出には土壌ＤＮＡ抽出キット（ISOIL for Beads Beating；株式会社ニッポンジーン製)、クローニングには、クローニングキット（TOPO TA Cloning kit；インビトロジェン株式会社製）を使用した。
【００４７】
【表３】
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【００４８】
表３のケースにおいて、脱窒菌の優占種はプロテオバクテリア（Proteobacteria）門であり、その中でもベータプロテオバクテリア（Betaproteobacteria）綱に属するサウエラ（Thauera）種、とガンマプロテオバクテリア（Gammaproteobacteria）綱に属するマリノバクター（Marinobacter）種が優占種である。なお、サウエラ（Thauera）種は酢酸資化性脱窒細菌で芳香族化合物の分解菌としても知られている。マリノバクター（Marinobacter）種は海洋性（好塩性）脱窒細菌である。
【００４９】
物理濾過手段５は、タンパク質などの有機物を物理的に捕捉するものである。物理濾過手段５は、硝化手段１および脱窒手段４と並列に設けられている。すなわち、物理濾過手段５は、硝化手段１を迂回する物理濾過用流路９３の途中に設けられていて、物理濾過手段５を通過した飼育水Ｗ５は、水温調整手段６に供給される。
【００５０】
本実施形態の物理濾過手段５は、プロテインスキマー５１と、入口弁５２と、出口弁５３とを備えて構成されている。
【００５１】
プロテインスキマー５１は、その内部に発生させた微細な泡を溶存有機物や浮遊懸濁物質に取り付かせ、この泡を浮上させることにより、飼育水Ｗ０に含まれる有機物等を除去するものである。すなわち、プロテインスキマー５１は、有機物等を物理的に捕捉するものである。
【００５２】
入口弁５２は、プロテインスキマー５１に流入する飼育水Ｗ０の水量を調整するものであり、出口弁５３は、プロテインスキマー５１から物理濾過用流路９３に流出する飼育水Ｗ５の水量を調整するものである。
【００５３】
水温調整手段６は、硝化手段１、脱窒手段４および物理濾過手段５を通過した飼育水Ｗ１，Ｗ４，Ｗ５の水温を適温に調整するものであり、硝化手段１、脱窒手段４および物理濾過手段５の下流に設けられている。本実施形態の水温調整手段６は、循環流路９１の途中に設けられていて、水温調整手段６を通過した飼育水Ｗ６は、殺菌手段７に供給される。なお、水温調整手段６の構成に制限はなく、ヒータ、クーラー、熱交換器などにて構成することができる。水温調整を行わない場合には、水温調整手段６を省略してもよい。
【００５４】
殺菌手段７は、水温調整手段６を通過した飼育水Ｗ６（硝化手段１、脱窒手段４および物理濾過手段５を通過した飼育水Ｗ１，Ｗ４，Ｗ５）に含まれる微生物、細菌、ウイルスなどを死滅させるものであり、水温調整手段６の下流に設けられている。本実施形態の殺菌手段７は、循環流路９１の途中に設けられていて、殺菌手段７を通過した飼育水Ｗ７は、酸素供給手段８に供給される。なお、殺菌方法に制限はなく、例えば、紫外線、オゾン、塩素などを使用することができる。殺菌を行わない場合には、殺菌手段７を省略してもよい。
【００５５】
酸素供給手段８は、殺菌手段７を通過した飼育水Ｗ７（硝化手段１、脱窒手段４および物理濾過手段５を通過した飼育水Ｗ１，Ｗ４，Ｗ５）に酸素を供給するものであり、殺菌手段７の下流に設けられている。すなわち、酸素供給手段８は、飼育水槽Ｔに戻すべき飼育水Ｗ８の溶存酸素量（ＤＯ）や酸化還元電位（ＯＲＰ）を調整するものである。酸素供給手段８の構成に制限はなく、曝気方式としてもよいし、エアレーション方式としてもよい。なお、酸素供給手段８は、殺菌手段７を通過した飼育水Ｗ７が嫌気的である場合に必要な手段であるので、好気的な飼育水Ｗ７が安定的に得られるような場合は、省略してもよい。
【００５６】
循環手段は、流路９１〜９６と、ポンプ９７〜９９とを備えて構成されている。なお、本実施形態では、循環流路９１の途中（本実施形態では硝化手段１の上流と酸素供給手段８の下流）にポンプ９７，９８を設け、脱窒用流路９２の途中（本実施形態では脱窒手段４の上流）にポンプ９９を設けているが、ポンプの位置や個数を限定する趣旨ではない。また、流路９１〜９６の分岐位置や合流位置も適宜変更することができる。
【００５７】
以上説明した本実施形態に係る水処理装置Ａでは、硝化菌による硝化と脱窒菌による脱窒とが並行して行われるようになるので、安定的・連続的にアンモニア態窒素や硝酸態窒素等を除去することが可能になる。すなわち、水処理装置Ａによれば、水換えや水補給の頻度を削減することが可能になり、ひいては、飼育水槽Ｔの維持管理費用（例えば、海水の取水・運搬費用など）を削減することが可能となる。
【００５８】
また、水処理装置Ａによれば、硝化菌担体１２に捕捉された有機物を回収し、回収した有機物を脱窒菌の炭素源（餌）として利用することができるので、硝化菌担体１２の逆洗に伴って発生する汚濁水を下水処理する手間を省略あるいは軽減することが可能になり、さらには、脱窒菌に必要な有機物や電子供与体の節約につながるので、飼育水Ｗ０の浄化にかかるコストを削減することが可能になる。
【００５９】
しかも、水処理装置Ａでは、硝化菌担体１２を逆洗して得た有機物が分解手段３において分解され、可溶化された有機物が脱窒手段４に供給されるので、脱窒菌に取り込まれ易くなり、ひいては、脱窒菌の活動・増殖が活発になる。
【００６０】
また、水処理装置Ａによれば、複数の脱窒槽４１，４１，…を並列に設けたので、単一の脱窒槽４１を設けた場合に比べて、脱窒処理量を増やすことが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態では、飼育水槽Ｔから取水される飼育水の水量の５〜１０％を脱窒手段４に供給したが、このようにすると、飼育水槽Ｔ中の窒素化合物の濃度を、飼育生物の生育に適した濃度に保つことができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、硝化手段１内の硝化菌担体１２を逆洗する場合を例示したが、硝化菌担体１２とともに、若しくは硝化菌担体１２に代えて、物理濾過手段５を逆洗してもよい。例えば、図示は省略するが、物理濾過手段５に逆洗水供給手段２と分解手段３とを接続すれば、逆洗水供給手段２から送り出された逆洗水により、物理濾過手段５のプロテインスキマー５１が逆洗され、プロテインスキマー５１を通過した逆洗水が分解手段３に供給されるようになる。なお、プロテインスキマー５１を逆洗する際には、入口弁５２および出口弁５３を閉弁する。
【００６３】
また、本実施形態では、硝化手段１と物理濾過手段５とを並列に設けた場合を例示したが、物理濾過手段５を硝化手段１の上流に設けてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、硝化手段１と脱窒手段４とを並列に設けた場合を例示したが、図２に示す水処理装置Ａ’のように、硝化手段１の後段に脱窒手段４を設けてもよい。すなわち、硝化手段１と脱窒手段４とを直列に設けてもよい。
【００６５】
水処理装置Ａ’においても、脱窒用流路９２の途中に脱窒手段４を設けているが、脱窒用流路９２は、硝化手段１の下流において循環流路９１から分岐しているので、脱窒手段４には、硝化手段１を通過した飼育水Ｗ１の一部が流入することになる。なお、脱窒用流路９２は、水温調整手段６の上流において循環流路９１に合流しているので、脱窒手段４を通過した飼育水Ｗ４は、水温調整手段６に供給される。なお、水処理装置Ａ’のその他の構成は、前記した水処理装置Ａと同様である。
【００６６】
ちなみに、脱窒手段４に供給される飼育水Ｗ１の量は、硝化手段１を通過した飼育水Ｗ１の１〜２０％、より好ましくは５〜１０％に設定することが望ましい。すなわち、硝化手段１を通過した飼育水Ｗ１の１〜２０％、より好ましくは５〜１０％を脱窒手段４に供給し、残りを水温調整手段６に供給することが望ましい。このようにすると、飼育水槽Ｔ中の窒素化合物の濃度を、飼育生物の生育に適した濃度に保つことができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、飼育水槽Ｔ中の飼育水Ｗ０の浄化に水処理装置Ａを適用した場合を例示したが、本発明に係る水処理装置の適用範囲を限定する趣旨ではない。詳細な説明は省略するが、本発明に係る水処理装置は、工場廃水、下水、汚水、地下水、糞尿など窒素化合物を含有する被処理水を浄化する場合にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
Ａ，Ａ’  水処理装置
１    硝化手段
１２  硝化菌担体（物理濾過手段）
２    逆洗水供給手段
３    分解手段
４    脱窒手段
５    物理濾過手段
９１  循環流路
Ｔ    飼育水槽
Ｗ０    飼育水（被処理水）
【図１】
0005414056.tif 000005
【図２】
0005414056.tif 000006