(57)【要約】【課題】循環系水の水質を維持した状態で、従来と比べて処理施設全体のバックヤードに必要な占有面積を縮小することができ、しかも、濾過分離装置の逆洗頻度を軽減し、処理施設外への総排出水量を削減でき、かつ処理施設の設備費及び維持費を格段に安く抑えることができる循環系水の処理方法を提供する。【解決手段】泡沫分離装置２と濾過分離装置３を用いた循環系水の処理方法において、泡沫分離装置２を用いて処理した処理水の一部を濾過分離装置３を用いてさらに処理し、かつ、泡沫分離装置２で処理する時間当たりの水量が、濾過分離装置３で処理する時間当たりの水量より多い循環系水の処理方法。【選択図】      図１
2004195415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
泡沫分離装置と濾過分離装置を用いた循環系水の処理方法において、泡沫分離装置を用いて処理した処理水の一部を濾過分離装置を用いてさらに処理し、かつ、泡沫分離装置で処理する時間当たりの水量が、濾過分離装置で処理する時間当たりの水量より多いことを特徴とする循環系水の処理方法。
【請求項２】
泡沫分離装置と濾過分離装置を用いた循環系水の処理方法において、泡沫分離装置を用いた処理と濾過分離装置を用いた処理を独立して行い、かつ、泡沫分離装置で処理する時間当たりの水量が、濾過分離装置で処理する時間当たりの水量より多いことを特徴とする循環系水の処理方法。
【請求項３】
泡沫分離装置で処理する時間当たりの水量が、濾過分離装置で処理する時間当たりの水量の２倍以上１０倍以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の循環系水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水族館、養殖施設、実験施設及び排水処理施設における循環系水の処理方法に関し、更に詳しくは循環系水の水質を維持した状態で、処理効果を落とすことなく、バックヤードに必要な占有面積を縮小することができ、濾過分離装置の逆洗頻度を軽減し、処理施設外への総排出水量を削減し、更には処理施設の設備費、維持費を格段に安く抑えることができる循環系水の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、循環系水を清浄に保つために種々の処理方法が用いられていた。特に水族館、養殖施設等の循環系水中には、餌の食べ残し、水棲生物の老廃物や排泄物を含む有機物等の汚濁物質や懸濁物質等が絶えず大量に放出されるので、いかに効率よく汚濁物質や懸濁物質を除去させるかが循環系水の処理方法の要になっていた。
【０００３】
このような従来の循環系水の処理方法として、濾過分離装置と泡沫分離装置を組み合わせた処理方法が実施されていた。図４に、その従来の循環系水の処理方法の循環系水処理ラインを含む処理施設の概要図を示す。該循環系水処理ラインは、循環系水が貯留されている水槽３７と、槽の中間部に濾材層が設けられている濾過分離装置３５と、槽内に気泡発生機が設けられた泡沫分離装置３６と、該循環系水処理ライン中に水槽３７中の循環系水を送水するためのポンプ３８とからなっている。
【０００４】
従来の循環系水の処理方法は、水槽３７中の循環系水が、ポンプ３８によって濾過分離装置３５に送水され懸濁物質が除去された後、その処理水の大部分が水槽３７に返送され、補助的に該処理水の一部（該処理水の１０％〜２０％）が泡沫分離装置３６に送水され、該処理水中の有機物等の汚濁物質が除去された後、水槽３７に返送されることにより、循環系水中の有機物等の汚濁物質や懸濁物質を除去することができるものであった。また、濾過分離装置３５に充填されている濾材の洗浄、いわゆる逆洗は、白抜きの矢印の方向の流れのみに循環系水を送水することにより行われていた。
【０００５】
従来の循環系水の処理方法は、全てがこのような濾過分離が主体の方法であり、他には、例えば、非特許文献１に開示さているものが挙げられる。
【０００６】
【非特許文献１】
手嶋一雄、「演題−飼育水槽の泡沫分離による水質改善」、第８回  動物園水族館設備会議、社団法人日本動物園水族館協会、平成１０年９月１６日、ｐ．２「セイウチ水槽フローシート」図
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水族館においては水槽の大型化に伴い、濾過分離装置３５のスケールも比例的に大きくなってきていた。また、養殖業においては、飼育魚介類の過密化に伴い、濾過分離装置３５に加わる負荷量の増大によって、逆洗を頻繁に行わなければならなかった。そのため、従来の循環系水の処理方法には以下の問題点が生じていた。
【０００８】
１．濾過分離装置のスケールが大きくなることによって、循環系水処理施設自体のスケールも大きくなり、バックヤードに必要な占有面積が拡大していた。それに伴う処理施設の設備費も巨額なものになっていた。
【０００９】
２．また、逆洗の頻度が多くなることによって、濾材の洗浄に伴う逆洗水量が増加し、処理施設外への総排出水量が増加していた。それに伴って、逆洗ポンプの稼動時間及び水温維持のためのボイラー、チラー等の電力量が増加し、処理施設の維持費の負担が大きくなるなどの問題があった。
【００１０】
以上のような状況に鑑み、本発明は、循環系水の水質を維持した状態で、従来と比べて処理施設全体のバックヤードに必要な占有面積を縮小することができ、しかも、濾過分離装置の逆洗頻度を軽減し、処理施設外への総排出水量を削減でき、かつ処理施設の設備費及び維持費を格段に安く抑えることができる循環系水の処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、循環系水の処理方法において、泡沫分離装置で処理する時間当たりの水量を濾過分離装置で処理する時間当たりの水量より多くするという全く新しい処理方法によって上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
すなわち、本発明第一の循環系水の処理方法は、泡沫分離装置と濾過分離装置を用いた循環系水の処理方法において、泡沫分離装置を用いて処理した処理水の一部を濾過分離装置を用いてさらに処理し、かつ、泡沫分離装置で処理する時間当たりの水量が、濾過分離装置で処理する時間当たりの水量より多いことを特徴とする。
【００１３】
本発明第二の循環系水の処理方法は、泡沫分離装置と濾過分離装置を用いた循環系水の処理方法において、泡沫分離装置を用いた処理と濾過分離装置を用いた処理を独立して行い、かつ、泡沫分離装置で処理する時間当たりの水量が、濾過分離装置で処理する時間当たりの水量より多いことを特徴とする。
【００１４】
また、上記本発明は、泡沫分離装置で処理する時間当たりの水量が、濾過分離装置で処理する時間当たりの水量の２倍以上１０倍以下であることを好ましい態様として含むものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、実施態様例を用いて本発明を詳細に説明するが、いかなる意味においても本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【００１６】
尚、本発明における「泡沫分離装置」とは、発生させた微細な気泡に有機物や懸濁物質等を付着せしめることにより液体中の汚濁物質を除去する装置を意味する。また、「循環系水」とは、水槽と各処理装置との間を循環させながら処理される水のことをいう。
【００１７】
まず、本発明第一の循環系水の処理方法に係る第一の実施態様例について説明する。図１は本発明第一の循環系水の処理方法を実施するための処理ラインを含む処理施設の一例を示す概要図であり、図３は自吸式泡沫分離装置の一例を示す概要図である。
【００１８】
図１において、１は水槽で、循環系水が貯留されている。
【００１９】
２は、水槽１にポンプ４を介してパイプ５、６によって連結されている自吸式の泡沫分離装置であり、図３に示すように、気泡発生機７が備えられている泡沫分離槽８と処理水槽９に分かれている。気泡発生機７は、泡沫分離槽８の上部に固定されている駆動部１０と、駆動部１０に連結され上部に吸気口（図示せず）が形成されている中空軸１１と、中空軸１１の下方部に等間隔で４枚固定されている平板状の羽根１２とからなり、さらに中空軸１１の下方部の各羽根の背面側には軸方向に気泡排出口１３が形成されている。
【００２０】
泡沫分離装置２の作用について説明すると、水槽１から流入してきた循環系水で満たされている泡沫分離槽８中において、駆動部１０によって中空軸１１が回転すると一体的に水中の羽根１２が回転し、羽根１２の背後には負圧が発生する。この負圧の影響によって吸気口から中空軸１１内に空気が吸い込まれ、中空軸１１内を通過して気泡排出口１３から空気が泡沫分離槽８中に放出される。この時、放出される空気は回転状態の羽根１２により裁断され、微細気泡となって放出される。微細気泡は循環系水と接触すると、微細気泡のフローテーション効果により、循環系水中の有機物及び懸濁物質などは、気泡表面に濃縮付着され、安定泡沫となって泡放出口１４から排出される。有機物及び懸濁物質などが除去された循環系水は、処理水槽９に移動し、一次処理水となる。
【００２１】
３は圧力式の濾過分離装置で、中間部に濾層１６が設けられている。濾層１６中には粒径が１ｍｍ〜３ｍｍのアンスラサイトが濾材として用いられている。その作用は、ポンプ１５により流入された一次処理水を濾層１６で濾過することにより、さらに懸濁物質の除去を行い、循環系水の透明度を向上させ、パイプ１７を介して水槽１に返送されるというものである。
【００２２】
本発明第一の方法によると、水槽１中に貯留されている循環系水は、ポンプ４によりパイプ５、６を介して泡沫分離装置２に送水され、泡沫分離装置２によって循環系水中に含まれる有機物や懸濁物質等が除去され一次処理水となる。その後一次処理水は、パイプ１８を通りポンプ１５により、開度が設定されたバルブ１９、２０が配管されたパイプ２１、２２を介して、一次処理水の７５％は水槽１に返送され、２５％は濾過分離装置３に送水される。濾過分離装置３に流入した一次処理水は、濾層１６を通りさらに懸濁物質の除去が行なわれ循環系水の透明度を向上させパイプ１７を介して水槽１に返送される。また、濾過分離装置３の逆洗は、白抜きの矢印の方向の流れのみに循環系水を送水させ、最終的に該処理施設外に排出させることにより行われる。
【００２３】
本発明第一の方法によれば、最初に泡沫分離装置２によって循環系水中に含まれる有機物や懸濁物質等が除去されるため、濾過分離装置３に加わる汚濁負荷量は小さくなる。また泡沫分離装置２で処理される時間当たりの水量は、濾過分離装置３で処理される時間当たりの水量より多くなるように設定しているので、循環系水中の有機物及び懸濁物質の多くは泡沫分離装置２で除去されることになり、濾過分離装置３のスケールを小さくすることができ、処理施設全体のバックヤードに必要な占有面積を縮小することができ、処理施設の設備費の削減ができる。また、濾過分離装置３で処理する時間当たりの水量が少ないため、濾過分離装置３の逆洗頻度が低減し、逆洗に用いられ処理施設外へ排出される水量が削減される。
【００２４】
次に、本発明第二の循環系水の処理方法に係る第二の実施態様例について説明する。図２は本発明第二の循環系水の処理方法を実施するための処理ラインを含む処理施設の一例を示す概要図である。図１と異なる点は、自吸式の泡沫分離装置２３を用いた処理ラインと、圧力式の濾過分離装置２４を用いた処理ラインが各々独立して設けられている点である。
【００２５】
本発明第二の方法によると、泡沫分離装置２３を用いた処理と、濾過分離装置２４を用いた処理が各々独立して同時に行われる。すなわち、水槽１の循環水はポンプ２５によりパイプ２６、２７を介して泡沫分離装置２３に送水され処理された後、ポンプ２８によりパイプ２９、３０を介して水槽１に戻される。同時に、ポンプ３１により水槽１の循環水はパイプ３２、３３を介して濾過分離装置２４に送水され処理された後、パイプ３４を介して水槽１に戻される。そして、本発明第一の方法と同様に、泡沫分離装置２３で処理する時間当たりの水量が、濾過分離装置２４で処理する時間当たりの水量より多くなるようにポンプ２５、２８、３１により調整されている。また、濾過分離装置２４の逆洗は、白抜きの矢印の方向の流れのみに循環系水を送水させ、最終的に該処理施設外に排出させることにより行われる。
【００２６】
本発明第二の方法によれば、泡沫分離装置２３で処理する時間当たりの水量が、濾過分離装置２４で処理する時間当たりの水量より多いので、循環系水中の有機物及び懸濁物質の多くは、泡沫分離装置２３で除去されることになる。そのため、本発明第一の方法と同様に濾過分離装置２４のスケールを小さくすることができ、処理施設全体のバックヤードに必要な占有面積を縮小することができ、処理施設の設備費の削減ができる。また、濾過分離装置２４で処理する時間当たりの水量が少ないため、濾過分離装置２４の逆洗頻度が低減し、逆洗に用いられ処理施設外へ排出される水量が削減される。さらには、配管がシンプルなため施工が容易である。
【００２７】
本発明第一及び第二の方法において、泡沫分離装置で処理する時間当たりの水量が、濾過分離装置で処理する時間当たりの水量の２倍以上１０倍以下であることが好ましく、２倍以上４倍以下であることが更に好ましい。２倍以上であれば、濾過分離が主体にならないようにし、濾過分離装置のスケールを大きくせずに、バックヤードに必要な占有面積を少なくすることにより処理施設の設備費の負担を軽減させ、また、逆洗の頻度も少なくさせ、逆洗ポンプの稼動時間を減少させることにより、処理施設の維持費の負担を軽減させることができる。また、１０倍以下であれば、循環系水中の懸濁物質の除去をほぼ完全に行い、循環系水の透明度を維持することができる。
【００２８】
【実施例】
＜実施例＞
図１に示す処理施設を用いて、第一の実施態様例に基づいて、ペンギン水槽２４ｍ3の飼育水を処理した場合について説明する。ペンギン水槽１に飼育されているペンギン（フンボルトペンギン）数は１３羽で、給餌時間は午前１０時頃と午後４時頃の１日２回で、給餌量は３〜５ｋｇ／日程度である。また、水槽１中の陸場（図示せず）にペンギンから排泄され放置されている糞は、清掃時に全量が水槽１に移送されることにした（但し、通常では該糞は水槽１に移送されることはない）。従って、負荷量としては通常の処理より極めて高い処理となる。
【００２９】
泡沫分離装置２における循環系水の時間当たりの処理量は、水槽１容量の約１／２になるように調整し、また泡沫分離装置２における循環系水の滞留時間は約１．５分に設定した。よって、泡沫分離装置２での時間当たりの処理量は約１２ｍ3となり、泡沫分離装置２の分離槽の要求容量は約０．３ｍ3になった。従って、泡沫分離装置２の高さを通常の約１ｍとしたので、泡沫分離装置２の占有面積は、約０．３ｍ2になった。
【００３０】
また、泡沫分離装置２における循環系水の時間当たりの処理量が濾過分離装置３における循環系水の時間当たりの処理量の２倍になるように調整し、濾過分離装置３における循環系水の線速度は約２０ｍ／ｈｒに設定した。従って、濾過分離装置４の濾床面積は、約０．３ｍ2になった。
【００３１】
よって、本発明の処理方法であれば、濾過分離装置３と泡沫分離装置２を合わせたバックヤード全体の占有面積は、約０．６ｍ2になった。
【００３２】
濾過分離装置３の逆洗頻度は、濾過分離装置３で処理する時間当たりの水量が少ないため、５日に１回程度で水質は維持され、１回の逆洗で水槽１容量の約１０％の水量が使用され本処理施設外に排出された。また、泡沫分離装置２の処理によって本処理施設外へ排出される１日当たりの水量は水槽１容量の５％であった。従って、１日当たりの濾過分離装置３の逆洗頻度は０．２回で、１日当たりの本処理施設外への総排出水量は水槽１容量の約７％の水量になった。
【００３３】
また、本実施例における循環系水の水質の目安となる濁度は０．３度を維持していた。
【００３４】
＜比較例＞
図４に示す処理施設を用いた以外は実施例と同様にしてペンギン水槽の飼育水を処理した場合について説明する。なお、ここで用いる数値（濾過分離装置３５の時間当たりの処理量、泡沫分離装置３６の時間当たりの処理量、濾過分離装置３５の線速度、泡沫分離装置３６での滞留時間）については、従来の水族館設備において循環系水の水質を維持するために必要な一般的に用いられる値とした。
【００３５】
具体的には、濾過分離装置３５における循環系水の時間当たりの処理量は、水槽３７容量と同じ循環水量を処理しており、濾過分離装置３５における循環系水の線速度は、約１０ｍ／ｈｒに設定しているため、濾過分離装置３５の濾床面積は約２．４ｍ2であった。
【００３６】
また、泡沫分離装置３６における循環系水の時間当たりの処理量は、濾過分離装置３５における循環系水の時間当たりの処理量の約１０〜２０％になるように調整してあり、また、泡沫分離装置３６の滞留時間は通常約３分であった。よって、泡沫分離装置３６の時間当たりの処理量は２．４〜４．８ｍ3程度であり、泡沫分離装置３６の分離槽の要求容量は０．１２〜０．２４ｍ3程度になった。泡沫分離装置３６の高さを実施例と同じ約１ｍとすると、泡沫分離装置の占有面積は、０．１２〜０．２４ｍ2程度になった。
【００３７】
よって、従来の処理方法であれば、濾過分離装置３５と泡沫分離装置３６を合わせたバックヤード全体の占有面積は、２．５２〜２．６４ｍ2程度になった。
【００３８】
また、濾過分離装置３５の逆洗頻度は、１日に１回、１回の逆洗で水槽３７容量の約１０％の水量が使用され本処理施設外に排出された。また、泡沫分離装置３６の処理によって本処理施設外へ排出される１日当たりの水量は水槽３７容量の１％であった。従って、１日当たりの濾過分離装置３５の逆洗頻度は１回で、１日当たりの本処理施設外への総排出水量は水槽３７の約１１％の水量になった。
【００３９】
また、本比較例における循環系水の濁度は０．３度であった。
【００４０】
実施例と比較例との結果の比較を、比較例のバックヤード全体の占有面積、濾過分離装置の逆洗頻度、処理施設外への総排出水量及び濁度の各々の値を１として、表１に表わす。
【００４１】
【表１】
2004195415.tif 000003
【００４２】
表１より明らかなように、本発明の循環系水の処理方法を用いることにより、循環系水の水質を維持しながら、従来の循環系水の処理方法に比べて、バックヤード全体の占有面積を約２３％に縮小でき、濾過分離装置の逆洗頻度を１／５に軽減することができ、処理施設外への総排出水量も約３５％削減することができる。よって、バックヤード全体の占有面積が削減されることにより処理施設の設備費を安く抑えることができ、また、濾過分離装置の逆洗頻度が軽減されることにより逆洗ポンプ稼動時間を減らし処理施設の維持費の負担を軽減することができる。さらに処理施設外への総排出水量が削減されることにより、処理施設へ新たに補給する水量を削減することができるため循環系水の水温維持のためのボイラー、チラー等の電力量を削減でき、処理施設の維持費の負担を軽減することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の循環系水の処理方法を用いることにより循環系水の水質を維持しながら以下の優れた効果が得られる。
【００４４】
（１）従来の処理方法と比較してバックヤードに必要な占有面積を縮小することができるため、処理施設の設備費を格段に安く抑えることができる。
【００４５】
（２）濾過分離装置の逆洗頻度を軽減することができ、逆洗ポンプ稼動時間が減らせ、処理施設の維持費の負担を軽減することができる。
【００４６】
（３）処理施設外への総排出水量が削減されることにより、処理施設へ新たに補給する水量を削減することができ、循環系水の水温を維持のためのボイラー、チラー等の電力量を削減でき、処理施設の維持費の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第一の循環系水の処理方法を実施するための処理ラインを含む処理施設の一例を示す概要図である。
【図２】本発明第二の循環系水の処理方法を実施するための処理ラインを含む処理施設の一例を示す概要図である。
【図３】自吸式泡沫分離装置の一例を示す概要図である。
【図４】従来の循環系水の処理方法を実施する循環系水処理ラインを含む処理施設の概要図である。
【符号の説明】
１…水槽
２、２３…泡沫分離装置
３、２４…濾過分離装置
４、１５、２５、２８、３１…ポンプ
５、６、１７、１８、２１、２２、２６、２７、２９、３０、３２〜３４…パイプ
７…気泡発生機
８…泡沫分離槽
９…処理水槽
１０…駆動部
１１…中空軸
１２…羽根
１３…気泡排出口
１４…泡放出口
１６…濾層
１９、２０…バルブ
【図１】
2004195415.tif 000004
【図２】
2004195415.tif 000005
【図３】
2004195415.tif 000006
【図４】
2004195415.tif 000007