(57)【要約】【課題】ファウリングを抑制し、飼育水を安定して処理することが可能な水処理装置及び水処理方法を提供する。【解決手段】水生生物の飼育水を処理する水処理装置１であって、前記飼育水が供給される反応槽１０と、反応槽１０内に浸漬され、前記飼育水をろ過する浸漬型ろ過膜３８と、反応槽１０内にオゾンを供給して、前記飼育水をオゾン処理するオゾン処理装置１４と、を備える水処理装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水生生物の飼育水を処理する水処理装置であって、
前記飼育水が供給される反応槽と、前記反応槽内に浸漬され、前記飼育水をろ過する浸漬型ろ過膜と、前記反応槽内にオゾンを供給して、前記飼育水をオゾン処理するオゾン処理手段と、を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記浸漬型ろ過膜は、セラミック製ろ過膜であ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】
前記浸漬型ろ過膜によりろ過された処理水中に含まれる、前記オゾン処理により発生した過酸化物を分解処理する過酸化物分解処理手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記過酸化物分解処理手段は、活性炭処理装置であることを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記反応槽に供給される前記飼育水は、水生生物を飼育する水槽からの飼育水であり、
前記過酸化物分解処理手段により過酸化物が分解処理された処理水を前記水槽に返送する返送手段を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の水処理装置。
【請求項６】
水生生物の飼育水を処理する水処理方法であって、
前記飼育水が供給される反応槽内に浸漬された浸漬型ろ過膜により、前記飼育水をろ過するろ過工程と、
前記反応槽内にオゾンを供給して、前記飼育水をオゾン処理するオゾン処理工程と、を備えることを特徴とする水処理方法。
【請求項７】
前記浸漬型ろ過膜は、セラミック製ろ過膜であることを特徴とする請求項６に記載の水処理方法。
【請求項８】
前記ろ過工程によりろ過された処理水中に含まれる、前記オゾン処理により発生した過酸化物を分解処理する過酸化物分解処理工程を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の水処理方法。
【請求項９】
前記過酸化物分解処理工程は、活性炭処理装置により、前記ろ過工程によりろ過された処理水中に含まれる、前記オゾン処理により発生した過酸化物を分解処理することを特徴とする請求項８に記載の水処理方法。
【請求項１０】
前記反応槽に供給される前記飼育水は、水生生物を飼育する水槽からの飼育水であり、
前記過酸化物分解処理工程により過酸化物が分解処理された処理水を前記水槽に返送する返送工程を有することを特徴とする請求項８又は９に記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水生生物の飼育水を処理する水処理装置及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水族館や養殖場等で、水生生物を飼育する際に用いられる飼育水には、水生生物の飼育に伴い、通常、懸濁物質、有機物、アンモニア態窒素等が含まれる。そして、水生生物の飼育水中の懸濁物質等を除去することは、水生生物の健康を保持するために重要である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、魚介類を飼育する閉鎖循環式養殖装置の飼育槽から抜き出した、残餌や糞及び飼育魚が排泄したアンモニア及び有機性排泄物などを含む飼育水から、懸濁物質や排泄物質を分離または分解処理する装置として、膜分離活性汚泥処理装置を備えた閉鎖循環式養殖装置を使用して養殖魚を飼育するにあたり、膜分離活性汚泥処理装置の曝気槽に粒子状活性炭を添加して運転する魚介類の飼育方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３０６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、膜分離活性汚泥処理装置の場合、飼育水中に生息する細菌の繁殖や、飼育水中の有機物等により、膜の表面が汚染され、細孔が塞がれてしまうファウリングが生じる場合がある。 特に、アンモニア等のアンモニア態窒素が含まれる飼育水を処理しようとする場合、窒素が細菌の栄養源となり、ファウリングを助長してしまう可能性がある。なお、飼育水中のアンモニア濃度が高くなると、それ自体が魚等に毒性を示すため、除去することが望ましい。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ファウリングを抑制し、飼育水を安定して処理することが可能な水処理装置及び水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、水生生物の飼育水を処理する水処理装置であって、前記飼育水が供給される反応槽と、前記反応槽内に浸漬され、前記飼育水をろ過する浸漬型ろ過膜と、前記反応槽内にオゾンを供給して、前記飼育水をオゾン処理するオゾン処理手段と、を備える水処理装置である。
【０００８】
また、前記水処理装置において、前記浸漬型ろ過膜は、セラミック製ろ過膜であることが好ましい。
【０００９】
また、前記水処理装置において、前記浸漬型ろ過膜によりろ過された処理水中に含まれる、前記オゾン処理により発生した過酸化物を分解処理する過酸化物分解処理手段を備えることが好ましい。
【００１０】
また、前記水処理装置において、前記過酸化物分解処理手段は、活性炭処理装置であることが好ましい。
【００１１】
また、前記水処理装置において、前記反応槽に供給される前記飼育水は、水生生物を飼育する水槽からの飼育水であり、前記過酸化物分解処理手段により過酸化物が分解処理された処理水を前記水槽に返送する返送手段を有することが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、水生生物の飼育水を処理する水処理方法であって、前記飼育水が供給される反応槽内に浸漬された浸漬型ろ過膜により、前記飼育水をろ過するろ過工程と、前記反応槽内にオゾンを供給して、前記飼育水をオゾン処理するオゾン処理工程と、を備える水処理方法である。
【００１３】
また、前記水処理方法において、前記浸漬型ろ過膜は、セラミック製ろ過膜であることが好ましい。
【００１４】
また、前記水処理方法において、前記ろ過工程によりろ過された処理水中に含まれる、前記オゾン処理により発生した過酸化物を分解処理する過酸化物分解処理工程を備えることが好ましい。
【００１５】
また、前記水処理方法において、前記過酸化物分解処理工程は、活性炭処理装置により、前記ろ過工程によりろ過された処理水中に含まれる、前記オゾン処理により発生した過酸化物を分解処理することが好ましい。
【００１６】
また、前記水処理方法において、前記反応槽に供給される前記飼育水は、水生生物を飼育する水槽からの飼育水であり、前記過酸化物分解処理工程により過酸化物が分解処理された処理水を前記水槽に返送する返送工程を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ファウリングを抑制し、飼育水を安定して処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る水処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る水処理装置の一例を示す概略構成図である。図１に示す水処理装置１は、反応槽１０、反応槽１０内に浸漬された浸漬型膜モジュール１２、オゾン処理装置１４、処理水槽１６、循環ポンプ１８、吸引ポンプ２０、配管２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、オゾン排出配管２４、返送ポンプ２６、逆洗ポンプ２８、逆洗配管３０を備えている。
【００２１】
図１に示すオゾン処理装置１４は、オゾン発生装置３２、オゾン供給配管３４、散気装置３６を備えている。散気装置３６は、反応槽１０内に設置されている。オゾン発生装置３２と散気装置３６はオゾン供給配管３４により接続されている。図１に示すオゾン処理装置１４はオゾン処理手段の一例である。オゾン処理手段としては、オゾンを発生して、当該オゾンを反応槽１０内に供給することができる構成であれば特に制限されるものではない。
【００２２】
図１に示す浸漬型膜モジュール１２は、浸漬型ろ過膜３８及び集水配管４０を備えている。浸漬型ろ過膜３８は、反応槽１０内に設置されている。浸漬型ろ過膜３８は単一でも複数でもよい。集水配管４０は、浸漬型ろ過膜３８の上端に設置されている。図１に示す浸漬型ろ過膜３８は、例えば、その内部に膜を透過した処理水が流入する集水空間が形成されており、浸漬型ろ過膜３８の上端に設置された集水配管４０と連通している。図１に示す浸漬型膜モジュール１２は一例であって、反応槽１０内に浸漬される浸漬型ろ過膜３８を備えるものであれば特に制限されるものではない。
【００２３】
図１の水処理装置において、水槽４１の出口と反応槽１０の入口とが循環ポンプ１８を介して配管２２ａにより接続されている。また、集水配管４０の出口と処理水槽１６の入口とが吸引ポンプ２０を介して配管２２ｂにより接続されている。また、処理水槽１６の出口と水槽４１の入口とが、返送ポンプ２６を介して配管２２ｃにより接続されている。また、処理水槽１６の逆洗用出口と配管２２ｂとは逆洗ポンプ２８を介して逆洗配管３０により接続されている。また、反応槽１０にはオゾン排出配管２４が接続されている。
【００２４】
図１の水処理装置１の動作について説明する。
【００２５】
水槽４１内では、魚類等の水生生物が飼育水中で飼育されている。飼育水は、水族館等に設置される展示水槽、養殖用水槽、活魚水槽等の水槽水等が挙げられ、淡水でも海水でもよい。飼育水は、水生生物の飼育に伴い、通常、懸濁物質、有機物、アンモニア態窒素等が含まれる。
【００２６】
水槽４１内の飼育水は、循環ポンプ１８により配管２２ａを通して反応槽１０に供給される。また、配管２２ｂに設置された吸引ポンプ２０によって、浸漬型ろ過膜３８に吸引圧力が付与されると、反応槽１０内の飼育水が、浸漬型ろ過膜３８によりろ過される（ろ過工程）。これにより、飼育水中の懸濁物質等は、浸漬型ろ過膜３８により除去され、浸漬型ろ過膜３８を透過した処理水は、膜内の内部空間（二次側（処理水側））、集水配管４０、配管２２ｂを通り、処理水槽１６に供給される。
【００２７】
また、反応槽１０には、オゾン発生装置３２で発生させたオゾンが、オゾン供給配管３４、散気装置３６を通して供給され、反応槽１０内の飼育水がオゾン処理される（オゾン処理工程）。なお、排オゾンは、オゾン排出配管２４を通して排出される。
【００２８】
オゾン処理は、反応槽１０内の飼育水とオゾンとを接触させる処理であり、これにより、飼育水中の微生物や有機物等が分解処理される。また、飼育水中に、ハロゲン化物イオンが含まれている場合、以下に説明するように、ハロゲン化物イオンとオゾンとの反応により生成したハロゲンオキソ酸等の過酸化物により、アンモニア等のアンモニア態窒素が分解処理される。なお、飼育水は、海水や淡水が用いられるため、通常ハロゲン化物イオンが含まれる。
【００２９】
以下に、オゾン処理によるアンモニア態窒素の分解反応の一例を説明する。
【００３０】
下記式１に示すように、飼育水に含まれるハロゲン化物イオンとオゾンとの反応により、過酸化物である次亜ハロゲン酸（ＨＸＯ）等のハロゲンオキソ酸が発生する。
【００３１】
［式１］
Ｘ−  ＋  Ｏ３  →  Ｏ２  ＋  ＯＸ−
ＯＸ−  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＨＸＯ  ＋  ＯＨ−
（ここで、Ｘ−は、塩化物イオン（Ｃｌ−）、臭化物イオン（Ｂｒ−）、ヨウ化物イオン（Ｉ−）等のハロゲン化物イオンであり、Ｘは、Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ等のハロゲンである。）
【００３２】
Ｘ−が塩化物イオンの場合、下記式２に示すように、飼育水に含まれる塩化物イオンとオゾンとの反応により、過酸化物である次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）等のハロゲンオキソ酸が発生する。
【００３３】
［式２］
Ｃｌ−  ＋  Ｏ３  →  Ｏ２  ＋  ＯＣｌ−
ＯＣｌ−  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＨＣｌＯ  ＋  ＯＨ−
【００３４】
また、Ｘ−が臭化物イオンの場合、下記式３に示すように、飼育水に含まれる臭化物イオンとオゾンとの反応により、過酸化物である次亜臭素酸（ＨＢｒＯ）等のハロゲンオキソ酸が発生する。
［式３］
Ｂｒ−  ＋  Ｏ３  →  Ｏ２  ＋  ＯＢｒ−
ＯＢｒ−  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＨＢｒＯ  ＋  ＯＨ−
【００３５】
そして、下記式４に示すように、発生させた次亜ハロゲン酸等のハロゲンオキソ酸により、飼育水に含まれるアンモニア態窒素が分解される。
【００３６】
［式４］
ＨＸＯ  ＋  ＮＨ３  →  ＮＨ２Ｘ  ＋  Ｈ２Ｏ
３ＨＸＯ  ＋  ２ＮＨ３  →  ２Ｎ２  ＋  ３ＨＸ  ＋  ３Ｈ２Ｏ
（ここで、Ｘは、Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ等のハロゲンである。）
【００３７】
特に、ＸがＢｒの場合、発生させた次亜臭素酸により、飼育水に含まれるアンモニア態窒素が分解され易い（下記式５参照）。
【００３８】
［式５］
ＨＢｒＯ  ＋  ＮＨ３  →  ＮＨ２Ｂｒ  ＋  Ｈ２Ｏ
３ＨＢｒＯ  ＋  ２ＮＨ３  →  ２Ｎ２  ＋  ３ＨＢｒ  ＋  ３Ｈ２Ｏ
【００３９】
このように、図１に示す水処理装置１では、反応槽１０内に浸漬した浸漬型ろ過膜３８により飼育水をろ過して、飼育水中の懸濁物質等を除去するだけでなく、反応槽１０内の飼育水をオゾン処理して、飼育水中に生息する細菌、有機物、アンモニア態窒素等を分解する。したがって、細菌、有機物、アンモニア態窒素等により、浸漬型ろ過膜３８の表面が汚染されて、細孔が塞がれてしまうファウリングが抑制されるため、飼育水の安定処理が可能となる。
【００４０】
図１に示す水処理装置１において、処理水槽１６に貯留された処理水の一部は、返送ポンプ２６により配管２２ｃを通して水槽４１に返送されるが、処理水槽１６が水槽４１よりも上部にある場合は、返送ポンプを使わずに、自然流下によって返送してもよい。なお、処理水は、水槽４１に返送せれずに、水処理装置１の系外へ排出されてもよい。
【００４１】
浸漬型ろ過膜３８の洗浄が必要になった場合には、逆洗処理を行うことが好ましい。例えば、循環ポンプ１８及び吸引ポンプ２０を停止した後、逆洗ポンプ２８を稼働させて、処理水槽１６内の処理水の少なくとも一部を逆洗水として、逆洗配管３０、配管２２ｂ、集水配管４０を通して、浸漬型ろ過膜３８の内部空間（二次側）に供給し、浸漬型ろ過膜３８の一次側に透過させる。逆洗を行うタイミングは、特に制限されるものではなく、例えば、予め定めた一定の時間間隔で実施しても良いし、予め定めた一定のろ過水量の間隔で実施しても良い。
【００４２】
図１に示す水処理装置１において、処理水槽１６は必須の構成ではないが、浸漬型ろ過膜３８に対する逆洗工程を実施する点等において、処理水槽１６を設置することが望ましい。
【００４３】
浸漬型膜モジュール１２によるろ過は、吸引ポンプ２０による吸引式のろ過処理に制限されるものではなく、反応槽１０の水位と処理水槽１６の水位との水位差によるサイホン作用を利用したサイホン式のろ過処理等でもよい。
【００４４】
浸漬型ろ過膜３８の材質は、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、ムライト、スピネル、又はこれらの混合物等のセラミック製材料、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、セルロースアセテート（ＣＡ）等の有機物製材料等が挙げられる。浸漬型ろ過膜３８は、オゾン耐性、強靭性、低い通水差圧によるろ過が可能である点で、セラミック製ろ過膜であることが好ましい。
【００４５】
浸漬型ろ過膜３８の形状は、例えば、管状、平膜状、中空糸膜状、スパイラル状等が挙げられる。浸漬型ろ過膜３８の種類は、例えば、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、精密ろ過膜（ＭＦ膜）等が挙げられる。そして、浸漬型ろ過膜３８の材質、形状、種類の組み合わせについては、浸漬型ろ過膜３８のオゾン耐性、強靭性、ろ過フラックスの低下を抑制する点で、セラミック製で、平膜状の精密ろ過膜であることが好ましい。
【００４６】
図２は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す概略構成図である。図２に示す水処理装置２において、図１に示す水処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図２に示す水処理装置２は、図１に示す水処理装置１の構成に加え、過酸化物分解処理手段としての活性炭処理装置４２、配管２２ｄ、返送ポンプ４４を備える。活性炭処理装置４２としては、例えば、活性炭が充填された活性炭充填塔等である。
【００４７】
図２の水処理装置２において、処理水槽１６の出口と活性炭処理装置４２の入口とが、返送ポンプ２６を介して配管２２ｃにより接続されている。また、活性炭処理装置４２の出口と水槽４１の入口とが、返送ポンプ４４を介して配管２２ｄにより接続されている。なお、重力を使った活性炭処理装置４２への通水が可能な場合、返送ポンプ２６と返送ポンプ４４を除くことができる。
【００４８】
浸漬型ろ過膜３８によりろ過された処理水は、処理水槽１６に貯留された後、返送ポンプ２６により、配管２２ｃを通して、活性炭処理装置４２に供給される。活性炭処理装置４２に供給される処理水中には、前述したオゾン処理により発生したハロゲンオキソ酸等の過酸化物が含まれている場合があるが、ハロゲンオキソ酸等の過酸化物は、活性炭処理装置４２により分解される（過酸化物分解処理工程）。過酸化物が分解処理された処理水は、返送ポンプ４４により、配管２２ｄを通して水槽に返送される（返送工程）。
【００４９】
浸漬型ろ過膜３８によりろ過された処理水中の過酸化物の濃度が高くなると、生態等に影響を及ぼすことが懸念されるが、図２に示すように、浸漬型ろ過膜３８の後段に活性炭処理装置４２を設置することにより、過酸化物が分解されるため、水槽４１に返送せずに、系外へ排出しても、生体への影響を低減することが可能となる。また、過酸化物が分解された処理水を水槽４１へ返送しても、水生生物への影響を低減することが可能となる。さらには、ランニングコストの削減にも繋がることとなる。
【００５０】
過酸化物分解手段としては、活性炭処理装置４２の他に、例えば、Ｐｄ担持担体、酸化チタン、白金等の過酸化物分解触媒を充填した充填塔等が挙げられ、コスト等の観点から活性炭処理装置４２が好ましい。
【００５１】
本実施形態の水処理装置は、水生生物を飼育する際に用いられる飼育水を処理するために、水族館や養殖場等で使用されるものであるが、特に、内陸型水族館での使用が好適である。また、本実施形態の水処理装置は、水生生物の飼育水の処理のうち、特に、アンモニア態窒素を含む海水の処理に適している。海水には臭化物イオンが通常含まれるため、本実施形態の水処理装置において、浸漬型ろ過膜が浸漬された反応槽内の海水をオゾン処理することで、海水中のアンモニア態窒素を容易に分解することができる。なお、生物処理によりアンモニア態窒素を分解（硝化及び脱窒）しようとする場合、まず、好気性生物処理によりアンモニア態窒素を硝酸にした後、嫌気性生物処理により硝酸を窒素ガスへ還元して水中から窒素を除去するのが通常である。すなわち、生物処理を用いる場合、好気条件の硝化槽と嫌気条件の脱窒槽を必要とするため、広い設置スペースが必要となる。しかし、本実施形態に係る水処理装置では、アンモニア態窒素の分解（硝化及び脱窒）を一つの槽（反応槽１０）で行うことができるため、省スペース化が可能となる。
【符号の説明】
【００５２】
１，２  水処理装置、１０  反応槽、１２  浸漬型膜モジュール、１４  オゾン処理装置、１６  処理水槽、１８  循環ポンプ、２０  吸引ポンプ、２２ａ〜２２ｄ  配管、２４  オゾン排出配管、２６，４４  返送ポンプ、２８  逆洗ポンプ、３０  逆洗配管、３２  オゾン発生装置、３４  オゾン供給配管、３６  散気装置、３８  浸漬型ろ過膜、４０  集水配管、４１  水槽、４２  活性炭処理装置。
【図１】
2019068772.tif 000003
【図２】
2019068772.tif 000004