(57)【要約】【課題】  コンパクトでなおかつ既存の養育環境にも適用可能な水棲生物や植物の栽培に適した水処理装置を提供する。【解決手段】  水浄化装置は、処理する水源からの水を一時貯留する受水槽１０と、受水槽の水を生物処理する生物処理槽２０と、前記生物処理槽で生物学的に浄化された水を貯留した後、前記水源に放流する調整槽３０と、を備え、生物処理槽２０は、１以上の螺旋状微生物接触担体２１を備え、そして調整槽３０は、浄化された水に微細気泡を発生させ発生した微細気泡含有水を受水槽１０に戻す、微細気泡ライン４０を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理する水源からの水を一時貯留する受水槽と、
受水槽の水を生物処理する生物処理槽と、
前記生物処理槽で生物学的に浄化された水を貯留した後、前記水源に放流する調整槽と、を備えた水浄化装置であって、
前記生物処理槽は、１以上の螺旋状微生物接触担体を備えていることを特徴とする水浄化装置。
【請求項２】
前記調整槽は、浄化された水に微細気泡を発生させ発生した微細気泡含有水を前記受水槽に戻す、微細気泡ラインを備えてい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】
前記微細気泡ラインは、微細気泡を発生させる微細気泡発生ノズルと、前記ノズルに濃縮酸素を送る酸素濃縮装置を備えていることを特徴とする請求項２に記載の水処理装置
【請求項４】
前記微細気泡ラインは、前記酸素濃縮装置の下流側においてオゾン発生装置を備えており、
前記受水槽と前記微生物処理槽との間には、エアレーション装置を備えた脱オゾン槽を有してい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】
前記受水槽、前記調整槽または両者の底部側には堆積した堆積物を除去するドレイインが備えられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記水処理装置は、可動式であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記水源が水棲生物を飼育するためのあるいは水耕植物を栽培するための水槽であり、
前記水処理装置は、前記養殖水槽の直下に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記調整槽からの排水ラインには、後処理装置が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の水処理装置を備えた養殖システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の水処理装置を備えた植物栽培システム。
【請求項１１】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の水処理装置を備えた養殖・植物栽培システム。
【請求項１２】
水槽底部に１ないし複数本装着して水を浄化する水浄化装置であって、
水槽の水面より低い筒状の水非透過性本体と、
前記水非透過性本体の底部に設けられた水導入口と、
前記水非透過性本体の頂部に設けられた水排出口と、
前記水非透過性本体の内部に設けられた螺旋状微生物担体と、
前記水非透過性本体の内部で前記水導入口近傍に設けられたエア噴出し口と、
前記エア吹き出し口にエアを送るエアポンプと
から構成されることを特徴とする水浄化装置。
【請求項１３】
さらに、前記水浄化装置は、
前記水槽の底部に配置し、前記水非透過性本体の水導入口に向かってテーパーを有する汚物案内部を有することを特徴とする請求項１２に記載の水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、水処理装置に関する。より詳しく述べると、淡水魚、海水魚、貝類、海草類等の養殖に際して汚染させる水を浄化する簡便な水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、活性汚泥法の処理、河川や湖沼の浄化など微生物を利用した処理を行う際に、微生物を使用している。【０００３】  また、微生物の浄化作用を利用して飼育水の循環再利用で魚介類を効率的に養殖できる循環養魚システムが記載されている。【０００４】  従来の循環式と呼ばれる飼育水槽や養殖施設は経験と勘によって作製されている部分が多い。魚介類の排泄物の主成分の一つであるアンモニアは魚介類に対し毒性を示すが、上記従来の循環式のシステムでは、濾材層などに自然発生的に付着繁殖する浄化微生物（硝化細菌）の代謝能力を利用してアンモニアを無毒化している程度で、魚介類のアンモニア排泄量や浄化微生物のアンモニア酸化能力に基づいた設計がなされているとはいいがたい。このため、安全を見越して飼育密度も低く抑えられ、体重維持分程度しか給餌しない水族館、あるいは料理に供されるまで無給餌で蓄養する料理店の活魚水槽では３０〜４０日毎の全換水を目安に、１０〜１４日間隔で飼育水の１／４〜１／３の更新がはかられている。また、ウナギの循環養魚法では２〜２０日で全部が換水されるように常時給水が行われている。【０００５】  これに対して、特許文献１では、本発明は、養殖（飼育）対象魚介類の生理生態的知見、浄化微生物のアンモニア酸化能力などに基づいて設計・構築された、飼育水を循環再利用する養殖システム、すなわち循環濾過養殖システムを提供し、それを用いて、海産魚介類の効率的な養殖を行うことを目的とし、成長にともない変化する魚介類の上限飼育密度、摂餌量、酸素消費量、窒素排泄量などの生理生態的知見、硝化細菌等の浄化微生物によるアンモニア酸化速度及び脱窒菌の硝酸分解速度をパラメータとし、その単独又は組み合わせに基づいて各々運転される飼育水槽、アンモニア処理槽（濾過槽）及び所望により付設された脱窒槽で構成された循環濾過養殖システムが開示されている。【０００６】  また、特許文献２には水生動物の排泄するアンモニア系物質を微生物を使って無害の硝酸塩へと浄化するシステムを提供する目的で、ネット型バイオ濾過装置１及びボックス型バイオ濾過装置２の下からマイクロ・ナノバブルを送る事によりコーガ石等に定着したアンモニア酸化菌（好気性バクテリア）を活性化し、その働きにより水槽３内のアンモニア成分を酸化し亜硝酸に変換させることが記載されている。この際に、特許文献２では、水槽内部に、マイクロ・ナノバブル発生装置と、散気管と、硝化バクテリアが生息する多孔質物質を挿入し、前記マイクロ・ナノバブル発生装置により発生したマイクロ・ナノバブルとともに前記散気管より発生した気泡が、前記多孔質物質に接するように、前記マイクロ・ナノバブル発生装置と前記散気管を配置した水生動物養殖水槽が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】  特開平５−７６２５７号公報
【特許文献２】  特開２０１２−９５６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかしながら、特許文献１に記載の方法は、単一種類でなおかつ同一の成長過程の水棲生物にしか適用できない。【０００９】  また、特許文献２に記載の方法では、水棲生物および／または植物に微生物の過剰の存在下で養殖または栽培することとなり、微生物汚染の課題が残る。さらに、特許文献２の記載の方法を既存の水棲生物の養殖環境に適用することは困難である。【００１０】  したがって、本発明の課題は、コンパクトでなおかつ既存の養育環境にも適用可能な水棲生物や植物の栽培に適した水処理装置を提供することである。【００１１】  本発明の別の課題は、前記水処理装置を備えた養殖および／または植物栽培システムを提供することである。【００１２】  本発明のさらに別の課題は、よりコンパクトで、既存の水槽等に後付可能な水浄化装置を提供することである。
【課題を解決しようとする手段】
【００１３】  上記課題を解決する本発明は、下記項目に関する。
１  処理する水源からの水を一時貯留する受水槽と、
受水槽の水を生物処理する生物処理槽と、
前記生物処理槽で生物学的に浄化された水を貯留した後、前記水源に放流する調整槽と、を備えた水浄化装置であって、
前記生物処理槽は、１以上の螺旋状微生物接触担体を備えていることを特徴とする水浄化装置。
【００１４】２  前記調整槽は、浄化された水に微細気泡を発生させ発生した微細気泡含有水を前記受水槽に戻す、微細気泡ラインを備えていることを特徴とする１に記載の水処理装置。
【００１５】３  前記微細気泡ラインは、微細気泡を発生させる微細気泡発生ノズルと、前記ノズルに濃縮酸素を送る酸素濃縮装置を備えていることを特徴とする２に記載の水処理装置
【００１６】４  前記微細気泡ラインは、前記酸素濃縮装置の下流側においてオゾン発生装置を備えており、
前記受水槽と前記微生物処理槽との間には、エアレーション装置を備えた脱オゾン槽を有していることを特徴とする３に記載の水処理装置。
【００１７】５  前記受水槽、前記調整槽または両者の底部側には堆積した堆積物を除去するドレイインが備えられていることを特徴とする１から４のいずれか１項に記載の水処理装置。
【００１８】６  前記水処理装置は、可動式であることを特徴とする１から５のいずれか１項に記載の水処理装置。
【００１９】７  前記水源が水棲生物を飼育するためのあるいは水耕植物を栽培するための水槽であり、
前記水処理装置は、前記養殖水槽の直下に設けられていることを特徴とする１から６のいずれか１項に記載の水処理装置。
【００２０】８  前記調整槽からの排水ラインには、後処理装置が設けられていることを特徴とする１から７のいずれか１項に記載の水処理装置。
【００２１】９  １から８のいずれか１項に記載の水処理装置を備えた養殖システム。
【００２２】１０  １から８のいずれか１項に記載の水処理装置を備えた植物栽培システム。
【００２３】１１  １から８のいずれか１項に記載の水処理装置を備えた養殖・植物栽培システム。
【００２４】１２  水槽底部に１ないし複数本装着して水を浄化する水浄化装置であって、
水槽の水面より低い筒状の水非透過性本体と、
前記水非透過性本体の底部に設けられた水導入口と、
前記水非透過性本体の頂部に設けられた水排出口と、
前記水非透過性本体の内部に設けられた螺旋状微生物担体と、
前記水非透過性本体の内部で前記水導入口近傍に設けられたエア噴出し口と、
前記エア吹き出し口にエアを送るエアポンプと
から構成されることを特徴とする水浄化装置。
【００２５】１３  さらに、前記水浄化装置は、
前記水槽の底部に配置し、前記水非透過性本体の水導入口に向かってテーパーを有する汚物案内部を有することを特徴とする１２に記載の水浄化装置。
【発明の効果】
【００２６】  本発明の水処理装置によると、簡単な構成で養殖場や植物栽培システムの水を効率的に浄化処理することが可能である。しかも、本発明の水処理装置は、既存の養殖環境等に後付で設置することも、上段に養殖・観賞魚用の水槽を配置し下段に水処理装置を設けることによりコンパクトで見栄えのよい水棲生物の生育環境を整えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る水処理装置の一例を示す図面である。
【図２】  本発明の第１実施形態に係る水処理装置の別の一例を示す図面である。
【図３】  本発明の第１実施形態に係る水処理装置の更に別の一例を示す図面である。
【図４】  （ａ）、（ｂ）および（ｃ）本発明の第２実施形態に係る水処理装置の一例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】  以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
まず、図１および図２に基づいて本発明の第１実施形態にかかる水処理装置について説明する。なお、以下に養殖場の水処理について説明するが、本発明は、養殖場の水処理に限定されるものではない。
【００２９】  図１に示す通り、本発明の水処理装置は、処理する水源である養殖場１からの水を一時貯留する受水槽１０と、受水槽１０の水を生物処理する生物処理槽２０と、生物処理槽２０で生物学的に浄化された水を貯留した後、前記水源に放流する調整槽３０と、を備えている。そして、生物処理槽２０は、複数の槽（図１の例では４槽）の生物処理槽から構成されており、各生物処理槽２０は、螺旋状微生物担体２１を備えている。
【００３０】  処理する水源である養殖場からの水は、ポンプを備えた給水ライン１１により受水槽１０に導入され、導入された水は、生物処理槽２０により生物処理されて、調整槽３０へと流出（オーバーフロー）していく。そして、調整槽３０では、浄化された上澄み液を排水ライン４１を介して養殖場１へと戻す構成となっている。
【００３１】  所望により、調整槽３０の底部と受水槽１０の底部に微細気泡発生ノズル５１を設けた微細気泡ライン５０を設け、調整槽３０の処理後の水を、エアまたは酸素濃縮器５２により気液混合し、微細気泡発生ノズ５１により微細気泡を発生させて、受水槽１０に戻す構成とすることができる。このように、微細気泡を受水槽１０に戻すことにより、受水槽１０内の未処理の水中の有機成分（とくに、油成分）を浮上処理することが可能となる。
【００３２】  なお、本実施形態では、淡水または海水の養殖場１を本発明の水処理装置で処理する水源としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば植物の水耕栽培の水や藻・海藻などの水など幅広く適用することが可能である。
【００３３】  このような構成の本発明の水処理装置は、生物処理槽２０は、１以上の螺旋状微生物担体２１を備えている。螺旋状微生物担体２１は、螺旋状の金属支持体にプラスチック糸のリング状に生物担体を設けた微生物担体である。これを図１に示す通りに垂直方向に生物処理槽用のフレームに配置して生物処理槽を形成する。各々複数の螺旋状微生物担体を有する４組みの生物処理槽を直列配置して本装置の生物学的槽２０を形成している。
【００３４】  螺旋状微生物担体２１上には生態系にあう状態で微生物がコロニーを形成し、このようにして形成された微生物コロニーは剥離することなく、バクテリアから原生動物まで種々の微生物を含んでいる。螺旋状微生物担体２１上の微生物群の食物連鎖は長く長期間安定した微生物作用を果たすことが可能となる。すなわち、最も高いＢＯＤを有する水を処理する上流側（受水槽１０側）のタンクには多種多様の微生物が数多く存在し、微生物の種類及び数は水質（高ＢＯＤから低いＢＯＤ）の変化に応じて変化する。
【００３５】  このように、生物処理槽２０に高いＢＯＤから低いＢＯＤに変化する水質に応じた複数の螺旋状微生物担体２１を設けた槽を設けることにより少ないスペースで迅速かつ確実に生活排水を処理可能となる。なお、生物処理槽２０中の螺旋状微生物担体２１は、自然発生的に微生物を発生させてもよいが、あらかじめ微生物を着床させておくことあるいは微生物の成長を促進する種菌を播種しておくことが好ましい。
【００３６】  また、各区切られた生物処理槽２０には、処理する水の状況に応じた微生物が安定した形で螺旋状微生物担２１体材上に生息しているので、有機物の負荷変動や水温の変化に対する影響を受けにくく安定した処理が可能となる。安定した処理が可能となるので維持管理や運転調整が容易である。さらに接触効率の高い螺旋状微生物担体２１を使用しているで、処理槽２０に供給する空気量が大幅に削減される。
【００３７】  図２に示す実施形態では、図１に示す水処理装置において、微細気泡ライン５０の微細気泡発生ノズル５１と酸素濃縮器５２の間にオゾン発生器５３を設けている。オゾン発生機５３のオン（オゾン微細気泡）とオフ（酸素微細気泡）を切り替えることにより、受水槽１０にオゾン微細気泡と酸素微細気泡を切り替えて送ることが可能となる。このように、オゾンを用いて養殖場１の水の浄化を行うことも可能である。
【００３８】  なお、受水槽１０に導入した養殖場１の水をオゾン微細気泡で処理する場合、オゾンを含有する水を直接生物処理２０に投入するのではなく、脱オゾン槽１０’を設けることが好ましい。脱オゾン槽１０’は、オゾン微細気泡を含む処理水に通常のエアレーションにより発生する比較的大きい泡により処理する。このようにエアレーションにより比較的大きい泡により処理することによりオゾンは分解処理され、そして処理後の水を脱オゾン槽１０’を介して生物処理槽２０に投入する構成となっている。
【００３９】  以上説明した本発明の第１実施形態にかかる水処理装置は、非常に簡単な構成であり、微細物担体の作用により省スペースである。そのため、新規設置にも場所をとらずまた養殖場等の処理する水源に後付けも可能である。さらに、本発明の水処理装置は、トラック等の荷台に設置して移動式処理装置を構成することが可能である。
【００４０】  なお、本発明の第１実施形態にかかる水処理装置の前段（すなわち受水槽１０側）および後段（すなわち排水ライン４１側）には目的に応じた従来公知の前処理装置や後処理装置を設置することができる。
【００４１】  本発明の好ましい実施形態において、後処理装置として、有限会社メルテックからめるライトペレットの名称で販売されている吸着・分解・抗菌型触媒を用いた触媒層を後処理に用いると簡便であり好ましい。この触媒は、人工ゼオライトに触媒成分を担持した触媒であり、陽イオン交換能が高く、微細な結晶孔が篩効果を発揮するとともに農薬、界面活性剤、重金属を吸着もしくは分解する能力を有している。
【００４２】  また、受水槽１０および調整槽３０は、各々その底部側に堆積した堆積物を除去するドレイインを備えていることがメンテナンス上好ましい。
【００４３】（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態にかかる水処理装置を図３に基づいて説明する。図２に示す水処理装置は、例えば、水槽１’の下段に設置する水処理装置であって、家庭用、商用の観賞魚水槽の浄化、商用の養殖水槽の浄化を目的に構成したものである。
【００４４】  図３に示す水処理装置は、図１および図２に示す水処理装置の応用例であり、水処理する水源の直下に本発明の水処理装置を配置した形態を有する。なお、図３に示す実施形態では、微細気泡ライン５０を設けているが、装置をより簡略化するために微細気泡ライン５０を省略してもよくあるいは微細気泡ライン５０を着脱可能に設けて、使用時に微生物気泡ライン５０を設けてもよい。このように使用時に微細気泡ライン５０を装着可能とすることにより、水処理装置そのものを安価に設定し、メンテナンス時等に微細気泡発生ラインを装着、微細気泡処理することが可能となる。
【００４５】  図３に示す水処理では、給水ライン１１’（水槽１’側からは排水ライン）は、重力により落下する構成にすることが可能である。また、螺旋状微生物担体を有する生物処理槽２０で処理された水は、調整槽３０を介して排水ライン１２’（水槽１’側からは給水ライン）により水槽１’に戻される構成となっている。
【００４６】  このように構成した本発明の第２実施形態にかかる水処理装置は、より安価でかつコンパクトであり、観賞魚用の水槽や養殖水槽の水替えの回数を減らすことが可能である。また、本発明の第２実施形態にかかる水処理装置は、非常にコンパクトで簡単な構成であるので、水槽と第２実施形態にかかる水処理装置を一体化した水棲生物栽培キットまたは水耕栽培キットとして販売することも可能である。
【００４７】（第３実施形態）
次に、図４に基づいて、本発明の第３実施形態にかかる水浄化装置を説明する。図４に示す第３実施形態にかかる水浄化装置は、螺旋状微生物担体を利用した既存の水槽、水源等に後付けする装置である。
【００４８】  より具体的には、本発明の第３実施形態にかかる水浄化装置１００は、水槽底部に１ないし複数本装着して水を浄化する水浄化装置であって、水槽の水面より低い筒状の水非透過性本体１０１と、水非透過性本体１０１の底部に設けられた水導入口１０２と、水非透過性本体１０１の頂部または頂部側側面に設けられた水排出口１０３と、水非透過性本体１０１の内部に設けられた螺旋状微生物担体１０４と、水非透過性本体１０１の内部で前記水導入口近傍に設けられたエア噴出し口１０５と、記エア吹き出し口１０６にエアを送るエアポンプＰとから主として構成されている。
【００４９】  水非透過性本体１０１は、水を内部に浸入させない素材、例えばプラスチック製の筒状体である。水非透過性本体１０１は、透明な部材であっても非透明な素材であってもよく、外表面は、例えばロゴ、広告等を施すことも可能である。
【００５０】  水導入口１０２は、水非透過性本体１０１の底部側に設けられた１または複数の開口部で構成され、エア吹き出し口１０５からエアが噴き出した際に、水槽Ｗ内の水を水非透過性本体１０１内部に引き込むための水導入口である。
【００５１】  水排出口１０３は、底部の水導入口１０２から導入された水が螺旋状微生物担体により処理された処理水を水槽Ｗに戻すための開口部であり、水非透過性本体１０１の頂部および／または頂部側側面に配置される。
【００５２】    螺旋状微生物担体１０４は、第１実施形態および第２実施形態で示す螺旋状微生物担体２１と同様の微生物担体であり、水非透過性本体１０１の内部に１本または複数本配置される。
【００５３】  エア吹き出し口１０５は、エアレーションポンプＰから送られた空気を気泡として排出するためのエア吹き出し口１０５で、水非透過性担体１０１内部で水導入口１０２の上側に配置される。エア吹き出し口１０５は、水非透過性担体１０１の内周面に沿って配置されることが好ましく、水導入口１０１から水を水非透過性本体１０１に水を呼び込むとともに、螺旋状微生物担体１０４に着床した微生物にエアを送る作用を有している。
【００５４】  このようにして構成された第３実施形態にかかる水浄化装置を図４（ｂ）に示す通り、水槽Ｗの内部に配置すると、エア吹き出し口１０５からのエアの吹き出しに伴い、水導入口１０２から水槽Ｗ内の水が水非透過性担体１０１内部に呼び込まれる。
【００５５】  水非透過性担体１０１内部に呼び込まれた水は、螺旋状微生物担体１０４の作用により微生物処理された後、水排出口１０３より排出される。なお、図４（ｂ）に示す装置は、水浄化装置１００を水槽Ｗ内に１台配置したが、図４（ｃ）に示す通り、２台以上配置することも可能である。この場合、１つのエアポンプから直列にエアを供給することが装置の簡素化の観点から好ましい。
【００５６】  また、第３実施形態において、水浄化装置１を水槽Ｗの底部に配置するとともに水非透過性本体１０１の水導入口１０２に向かってテーパーを有する汚物案内部を水槽Ｗ底部に配置することが好ましい。このように構成すると、水槽内の汚物は、すべて水浄化装置１に案内されて螺旋状微生物担体１０４により処理可能となる。
【００５７】  以上説明した通り、第３実施形態にかかる水浄化装置によると、きわめて簡単な構成により水槽内部等の処理水源に後付けして水の浄化処理が可能である。そのため、観賞魚用の水槽、養殖用の水槽、養殖池、生簀、植物水耕栽培用の水槽などに配置して、簡便な方法で水浄化を実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】  本発明の第１実施形態にかかる水処理装置は、非常に簡単な構成であり、微細物担体の作用により省スペースである。そのため、新規設置にも場所をとらずまた養殖場等の処理する水源に後付けも可能である。さらに、本発明の水処理装置は、トラック等の荷台に設置して移動式処理装置を構成することが可能である。【００５９】  このように構成した本発明の第２実施形態にかかる水処理装置は、より安価でかつコンパクトであり、観賞魚用の水槽や養殖水槽の水替えの回数を減らすことが可能である。また、本発明の第２実施形態にかかる水処理装置は、非常にコンパクトで簡単な構成であるので、水槽と第２実施形態にかかる水処理装置を一体化した水棲生物栽培キットまたは水耕栽培キットとして販売することも可能である。【００６０】  第３実施形態にかかる水浄化装置によると、きわめて簡単な構成により水槽内部等の処理水源に後付けして水の浄化処理が可能である。そのため、観賞魚用の水槽、養殖用の水槽、養殖池、生簀、植物水耕栽培用の水槽などに配置して、簡便な方法で水浄化を実施することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】  １０    受水槽
１０’  脱オゾン槽
２０    生物処理槽
２１    螺旋状微生物担体
３０    調整槽
４１    排水ライン
５０    微細気泡ライン
５１    微細気泡発生ノズル
５２    酸素濃縮器
１００  水浄化装置
１０１  水非透過性本体
１０２  水導入口
１０３  水排出口
１０４  螺旋状微生物担体
Ｗ      水槽
【図１】
2013247949.tif 000003
【図２】
2013247949.tif 000004
【図３】
2013247949.tif 000005
【図４】
2013247949.tif 000006