(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水族館や閉鎖循環式陸上養殖施設の飼育水中のアンモニア態窒素、亜硝酸態窒素および硝酸態窒素を低減するための水処理方法であり、処理水を嫌気型泡沫分離装置に送り、窒素ガスの微細泡沫を供給して浮遊懸濁物質を泡沫分離するとともに処理水を嫌気条件とすること、嫌気条件にされた処理水を脱窒槽に送って生物的脱窒処理を施すこと、生物的脱窒処理が施された処理水を好気型泡沫分離装置に送り、オゾンを添加した空気の微細泡沫を供給してアンモニアおよび亜硝酸を酸化させるとともに脱窒菌フロックや余剰有機物を泡沫分離し、さらに処理水を好気条件に戻すこと、オゾン添加空気により好気条件に戻された処理水中に発生したオキシダントを活性炭フィルタで吸着除去すること、ならびにオキシダントが除去された処理水を砂濾過槽に送り、浮遊懸濁物質を除去するとともにオゾンで処理しきれなかったアンモニアおよび亜硝酸を生物的に硝化することよりなる水処理方法。
【請求項２】
脱窒槽で生物的脱窒処理を施すことにより発生する窒素ガスを、嫌気型泡沫分離装置での処理水中への吹き込みに利用する請求項１記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水族館や閉鎖循環式陸上養殖施設の飼育水中のアンモニア態窒素、亜硝酸態窒素および硝酸態窒素を低減するための水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
水族館および陸上養殖施設においては、魚類等飼育生物の排泄物および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著しく悪化する。水質悪化により飼育魚類に悪影響が生じるため、閉鎖循環式の水族館および陸上養殖施設においては水処理が必要となる。ＳＳは砂濾過槽で分離・除去され、アンモニアおよびそれが酸化された亜硝酸は砂濾過槽内の砂や、硝化槽中の担体に付着したアンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌等の硝化細菌の働きにより硝化され硝酸となる。硝酸は前者ほど魚類に対する毒性が高くない上、定期的な飼育水の交換の際に希釈されるため大きな問題とはなっていない。
【０００３】
近年、海水の輸送コストがかかる都市型の大型水族館を中心に、脱窒による飼育海水の長期的な使用が望まれている。一方、今後開発・普及が望まれる閉鎖循環式陸上養殖施設においても硝化・脱窒の一連の水処理が同じように要求されてくる。
【０００４】
たとえば、アンモニアが起点となる魚類飼育水処理の場合、まず好気的条件下で硝化細菌によりアンモニアは亜硝酸を経て硝酸まで酸化され、その後嫌気的条件下で生物的脱窒処理を行うことにより硝酸を還元して窒素ガスにするのが一般的である。しかし、この方法だと硝酸が除去された後の処理水は嫌気的であるため魚類等の飼育水槽に戻す前には曝気等を行い好気的な状態に戻す必要があり、工程数が増えることになる。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題を解決し、工程数を減らすことができる水処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
本発明による水処理方法は、水族館や閉鎖循環式陸上養殖施設の飼育水中のアンモニア態窒素、亜硝酸態窒素および硝酸態窒素を低減するための水処理方法であり、次の５つの工程よりなる。
【０００７】
▲１▼処理水を嫌気型泡沫分離装置に送り、窒素ガスの微細泡沫を供給して浮遊懸濁物質を泡沫分離するとともに処理水を嫌気条件とすること。▲２▼嫌気条件にされた処理水を脱窒槽に送って生物的脱窒処理を施すこと。▲３▼生物的脱窒処理が施された処理水を好気型泡沫分離装置に送り、オゾンを添加した空気の微細泡沫を供給してアンモニアおよび亜硝酸を酸化させるとともに脱窒菌フロックや余剰有機物を泡沫分離し、さらに処理水を好気条件に戻すこと。▲４▼オゾン添加空気により好気条件に戻された処理水中に発生したオキシダントを活性炭フィルタで吸着除去すること。▲５▼オキシダントが除去された処理水を砂濾過槽に送り、浮遊懸濁物質を除去するとともにオゾンで処理しきれなかったアンモニアおよび亜硝酸を生物的に硝化すること。
【０００８】
本発明の水処理方法によれば、処理水を嫌気型泡沫分離装置に送り、窒素ガスの微細泡沫を供給して浮遊懸濁物質を泡沫分離するとともに処理水を嫌気条件とした後、嫌気条件にされた処理水を脱窒槽に送って生物的脱窒処理を施し、ついで生物的脱窒処理が施された処理水を好気型泡沫分離装置に送り、オゾンを添加した空気の微細泡沫を供給してアンモニアおよび亜硝酸を酸化させるとともに脱窒菌フロックや余剰有機物を泡沫分離し、さらに処理水を好気条件に戻すので、魚類等の飼育水槽に戻す前に曝気等を行う必要がなくなる。したがって、従来法に比べて工程数が減る。また、予め嫌気条件とした処理水に生物的脱窒処理を施すので、脱窒処理を効率良く行うことができる。また、嫌気型および好気型泡沫分離装置においてＳＳが除去されるとともに、好気型泡沫分離装置ではオゾンによりアンモニア、亜硝酸が化学的に処理されるので、従来の水処理ではＳＳ除去と硝化細菌の温床としての２次機能も持つ砂濾過槽を大幅に小型化することが可能となり、しかも砂濾過槽での生物的硝化への依存度も軽減される。さらに、砂濾過槽の小型化は、逆洗排水の大幅削減にもつながり、処理設備のクローズド化を進める上で極めて有効な方法となり得る。
【０００９】
本発明の水処理方法において、脱窒槽で生物的脱窒処理を施すことにより発生する窒素ガスを、嫌気型泡沫分離装置での処理水への吹き込みに利用することが好ましい。この場合、使用する市販の窒素ガス量を減らすことができ、コストを削減することができる。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明の方法による水処理フローを示すフローシートである。
【００１２】
まず、飼育水槽(1)内の処理水をポンプ(2)により嫌気型泡沫分離装置(3)に送り、ここで窒素ガスを単独で、あるいは窒素ガスと空気とを混合して微細泡沫を処理水中に供給し、ＳＳを泡沫分離するとともに処理水を嫌気条件とする。窒素ガスとしては、市販のものや、次過程の生物的脱窒処理で発生したものを利用する。処理水への微細泡沫としての窒素ガスまたは混合ガスの供給量は、ＳＳ除去効率と嫌気度を指標に変動させる。泡沫分離装置(3)本来の性能である魚類の排泄物、残餌等のＳＳ除去が目的の場合は、処理水１００リットルあたりの通気量（気体種類関係なし）は、１０〜５０リットル／ｍｉｎが望ましい。また、溶存酸素量（ＤＯ）が７ｍｇ／リットル以上の好気条件を０ｍｇ／リットル程度の嫌気条件に誘導するためには、処理水１００リットルあたり窒素ガス単独で５〜２０リットル／ｍｉｎ通気するのが望ましい。
【００１３】
ついで、嫌気条件に誘導された処理水を、脱窒菌が担持されている担体を含む脱窒槽(4)に送り、生物的脱窒処理を施す。脱窒槽(4)としては、流動床式や固定床式等の既存のものを利用する。生物的脱窒処理により発生した窒素ガスは、嫌気型泡沫分離装置(3)での供給に利用する（図１鎖線参照）。
【００１４】
生物的脱窒処理が施された処理水には脱窒菌フロックや、添加された溶存態炭素源の余剰分が含まれるほか、生物的脱窒処理では除去できない排泄物等由来のアンモニア、亜硝酸も含まれる。そこで、この処理水を好気型泡沫分離装置(5)に送り、ここで処理水中に、オゾンを添加した空気の微細泡沫を供給する。これにより、脱窒菌フロックや溶存有機物等の余剰有機物やＳＳを泡沫分離するとともに処理水を好気条件に戻すことができる。また、オゾンの働きによりアンモニアおよび亜硝酸を硝酸まで化学的に酸化させることができるとともに、有機物等の化学的分解を促進することができる。ＳＳ除去目的の場合は、処理水１００リットルあたりの通気量は前述の嫌気型泡沫分離装置(3)の場合と同じである。また、アンモニア、亜硝酸の酸化を促進させるためにはオゾンを２０〜５０％添加した空気を処理水１００リットルあたり１０〜５０リットル／ｍｉｎ通気するのが望ましい。
【００１５】
ついで、好気条件への再転換、ＳＳ除去、および化学的酸化が施された処理水を、活性炭フィルタ(6)に送ってオゾンにより発生したオキシダントを吸着除去した後、砂濾過槽(7)に送る。
【００１６】
ここで、前工程までに泡沫分離できなかったＳＳを完全に除去するとともに、オゾンで酸化しきれなかったアンモニアと亜硝酸は脱窒槽(4)で発生したアルカリ度を利用して濾過砂表面に付着する硝化細菌により生物的に硝化される。
【００１７】
最後に、砂濾過槽(7)を通過した処理水をポンプ(8)により飼育水槽(1)に戻す。
【００１８】
次に、本発明の水処理方法における嫌気型泡沫分離装置(3)および好気型泡沫分離装置(5)の運転例について説明する。
【００１９】
嫌気型泡沫分離装置(3)の運転例
市販窒素ガスボンベからチューブとブロワーポンプを介して９９％純度の窒素ガスを、２５０リットル容量の泡沫分離装置(3)の水槽中に５５リットル／ｍｉｎの流量で通気した。水槽中の水は５０リットル／ｍｉｎの割合で換水した。微細気泡がＳＳと結合して水面まで浮上させる効果については空気の場合と比較して特に遜色は無かった。一方、ＤＯは、１５分で窒素ガス通気開始前の６．５ｍｇ／リットルから０ｍｇ／リットルまで低下した。
【００２０】
好気型泡沫分離装置(5)の運転例
オゾン発生器から発生したオゾンガスを、ブロワーポンプを介して５０リットル容量の泡沫分離装置(5)の水槽中に０．３５リットル／ｍｉｎの流量で通気するとともに、空気を１３．５リットル／ｍｉｎの流量で通気した。槽中の水は１７リットル／ｍｉｎの割合で換水した。微細気泡がＳＳと結合して水面まで浮上させる効果については空気単独の場合と比較して特に遜色は無かった。一方、処理前に０．１ｍｇ／リットル濃度だったアンモニア濃度は処理後０．０３ｍｇ／リットルまで低下した。亜硝酸についても同様に０．００９ｍｇ／リットルから０．００３ｍｇ／リットルに低下した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法による水処理フローを示すフローシートである。
【符号の説明】
(3) ：嫌気型泡沫分離装置
(4) ：脱窒槽
(5) ：好気型泡沫分離装置
(6) ：活性炭フィルタ
(7) ：砂濾過槽
【図１】
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