JP2006230345A - 水槽水処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】水槽内で発生する魚毒物質を有効に濾過可能であるとともに、濾過によって蓄積された硝酸塩をも確実に分解可能な水処理システムを提供すること。
【解決手段】水槽（２）と、第１の濾過手段（３）と、第２の濾過手段（４）と、水槽（２）内の底部に形成した嫌気処理部（６）を備え、第１の濾過手段（３）は、本体部（３０１）と該本体部（３０１）内に備えた珊瑚砂（３０２）と該珊瑚砂（３０２）に付着させた好気バクテリアを備え、第２の濾過手段（４）は、シリンダー状の本体部（４０１）と該本体部（４０１）内に挿入された紫外線ランプ（４０２）と紫外線ランプ（４０２）と本体部（４０１）内壁との間に充填された光触媒部材（５）を備え、嫌気処理部（６）は、パンチングプレート（６０１）によって水槽（２）内の底部を上方と下方に仕切るとともに下方部分に微生物吸着用マット（６０２）を敷き詰めて形成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、魚介類の生息する水槽内の水を濾過可能にした水槽水処理システムであって、より詳しくは、バクテリアを用いた濾過と光触媒を用いた濾過を併用するとともに、濾過により発生した硝酸塩を脱窒する嫌気処理部を水槽の底部に形成したことを特徴とする水槽水処理システムに関する。

周知のように、魚介類を飼育する水槽内や生簀内等においては、魚から出る老廃物や餌を原因として、アンモニア等の魚毒物質が発生し、何らの水処理を行わない場合には、飼育している魚介類が弱くなり、やがて死滅してしまう。そのために、一般的に水槽で魚介類を飼育等する場合には、水槽、生簀内の水を濾過することが行われている。

ここで、従来から行われている濾過方法について説明すると、一般的に水槽、生簀内の水の濾過には、好気バクテリアを用いた硝化が行われている。即ち、好気バクテリアによって、水槽内に発生したアンモニア（ＮＨ４）やアンモニウム（ＮＨ３）を、亜硝酸（ＮＯ２）、硝酸（ＮＯ３）に変化させていき、これによって、魚毒物質を毒性の弱い物質にしていく。

そして、その具体的な方法としては、例えば、濾過装置本体内に濾過材としての珊瑚砂を入れるとともに、この珊瑚砂に好気バクテリアを付着させて濾過装置を構成し、ポンプによって、水槽内の水を、濾過装置内を通過させつつ循環させる方法が一般的である。

そうすると、水槽水に含まれるアンモニア等の有毒物質は、濾過装置を通過する過程で、好気バクテリアによって硝化されて毒性の弱い物質に変化し、具体的には、前述したように、最終的に硝酸に変化される。

しかしながら、このような好気バクテリアを用いた濾過を行う場合は、濾過装置内で好気バクテリアが十分に繁殖していなければならないために、例えば、濾過装置を設置した直後や、何らかの原因で、好気バクテリアが十分に繁殖していない場合には、あるいは、餌や固体数が多ために水槽内で発生する魚毒物質の量がバクテリアの濾過能力を超えている場合には、十分な硝化が行われず、それによって水槽内の魚毒性物質の濃度が高くなってしまうことが考えられる。

そのために、このような問題点を解決するために、光触媒を用いた濾過方法が提案されており、この光触媒を用いた濾過によれば、バクテリアの繁殖を待つことなく水槽内の魚毒物質を硝化することができるために、安定した硝化処理を期待することができる。
特開２００２−４５８４７号公報 特開２００１−１６１２１２号公報 特開２０００−２０１５６９号公報 特開平７−３９２７３号公報

ところで、前述したように、硝化処理は、アンモニア等の有毒物質を毒性の弱い物質に変化させていくが、具体的には、アンモニア（ＮＨ３）、アンモニウム（ＮＨ４）を、亜硝酸塩（ＮＯ２）、硝酸塩（ＮＯ３）に変化させていき、最終的に硝酸塩（ＮＯ３）が蓄積されていくが、最終物質である硝酸塩（ＮＯ３）を分解することはできない。そのため、濾過装置を設置している場合においても、定期的な換水が必要となってくる。

この点、嫌気バクテリアを用いて硝酸を分解（脱窒）する嫌気装置を設置してポンプ等によって水槽内の水を循環させる方法も考えられるが、嫌気バクテリアは酸素を嫌うバクテリアであるために、水槽内の水を循環させつつ嫌気装置を通過させる場合には、嫌気バクテリアが有効に機能しないことが考えられる。

そこで、本発明は、水槽内で発生する魚毒物質を有効に濾過可能であるとともに、濾過によって蓄積された硝酸塩をも確実に分解可能な水槽水処理システムを提供することを課題としている。

本発明の水槽水処理システムは、水槽と、該水槽内の水を好気細菌の作用で濾過するための第１の濾過手段と、前記水槽内の水を殺菌処理するとともに光触媒の作用によって酸化処理するための第２の濾過手段と、前記水槽内の底部に形成した、濾過により蓄積された硝酸を分解するための嫌気処理部と、を備えたことを特徴としている。

本発明の水槽水処理システムでは、好気バクテリアによって水槽水を硝化するための第１の濾過手段と、光触媒の作用により水槽水を酸化する第２の濾過手段を備えており、好気バクテリアとともに、光触媒により水槽内に発生したアンモニア等の魚毒物質を毒性の弱い物質に変化させることを可能としている。そのために、好気バクテリアが十分に繁殖していない場合でも魚毒性物質を減少させることが可能であり、安定した処理を行うことが可能である。

また、本発明の水槽水処理システムでは、水槽内の底部に、濾過により蓄積された硝酸を分解可能な嫌気処理部を備えているために、硝酸が水槽内に残ってしまうことを確実に防止することが可能である。

本発明の水槽水処理システムでは、水槽と、任意の箇所にポンプを備えた循環路を介して水槽に連結された濾過手段とを備えており、濾過手段は、好気バクテリアの作用により水槽水を濾過する第１の濾過手段と、光触媒の作用により水槽水を酸化する第２の濾過手段とを有している。

そして、前記第１の濾過手段は、本体部と、この本体部内に充填した珊瑚砂と、この珊瑚砂に付着させた好気バクテリアとにより構成されており、本体部内を水槽水が通過することにより、好気バクテリアの作用により、水槽水に含まれるアンモニア等を硝化することを可能としている。

また、第２の濾過手段は、シリンダー状の本体と、この本体部内に、周囲に隙間を形成しつつ挿入された紫外線ランプと、この紫外線ランプの周囲の隙間に充填された光触媒部材とにより構成している。そして、この構成により、紫外線ランプの周囲を水槽水が通過する過程において、水槽水に含まれる雑菌が紫外線ランプにより殺菌されるとともに、水槽水に含まれるアンモニア等は光触媒の作用によって酸化されていく。

ここで、前記光触媒部材としては、酸化チタン光触媒をシリカゲル担持させてなるビーズ状物を用いるとよい。即ち、シリカゲルは紫外線に対して透光性があるため、このシリカゲルに光触媒を担持させたビーズ状の物質を用いることにより、紫外線ランプから放射される光をビーズ全体に行きわたらせることができ、循環している水槽水を効率的に濾過することができる。

次に、本発明の水槽水処理システムでは、水槽内の底部分に嫌気処理部を形成しており、この嫌気処理部において、好気バクテリアや光触媒による濾過の最終物質である硝酸を脱窒処理可能としている。そして、この嫌気処理部は、複数の透孔が形成されたプレートによって水槽内の底部近傍を仕切るとともに、プレートの下方側に、微生物吸着用の繊維状マットを敷き詰めて形成しており、これにより、プレートの下方側を無酸化の状態にして嫌気バクテリアの温床にして、嫌気バクテリアによる嫌気処理を可能にしている。

本発明の水槽水処理システムの実施例について図面を参照して説明すると、図１は本実施例の水槽水処理システムの全体を示すシステム構成図であり、図において１が、本実施例の水槽水処理システムである。

また、図１において２は水槽であり、この水槽２には、第１の循環路８を介して第１の濾過装置３が連結されるとともに、第１の循環路８の任意の箇所には、水槽水を循環させるための第１のポンプ９が介在され、この第１のポンプ９の作用により、水槽水は、第１の濾過装置３を通って循環される構成としている。

ここで、前記第１の濾過装置３について説明すると、本実施例において前記第１の濾過装置３は、本体部３０１を備えており、この本体部３０１内には珊瑚砂３０２が充填されている。そして、この珊瑚砂３０２には、図示しない好気バクテリアを付着している。なお、本実施例においては、この好気バクテリアとして、アンモニア、アンモニウム等の魚毒物質を最終的に硝酸に硝化可能な硝化細菌を用いており、これにより、珊瑚砂３０２を充填した本体部３０１を水槽水が通過する過程において、水槽水に含まれるアンモニア等の魚毒物質は、毒性の弱い硝酸に変化していく。

次に、前記水槽２には更に、第２の循環路１０を介して第２の濾過装置４が連結されるとともに、第２の循環路１０の任意の箇所には、水槽水を循環させるための第２のポンプ１１が介在され、この第２のポンプ１１の作用により、水槽水は、第２の濾過装置４を通って循環される構成としている。

ここで、第２の濾過装置４について説明すると、図２は、第２の濾過装置４の構造を説明するための一部断面図であり、図において、第２の濾過装置は、両端部を閉鎖されたシリンダー状の本体部４０１を備えている。具体的には、本実施例において前記本体部４０１としては、ステンレスシリンダーを用いている。

そして、この本体部４０１の長手方向に向いた両端側には、水槽水を受け入れるための吸入口４０４と、本体部４０１内の水槽水を排出するための排出口４０５が形成されており、吸入口４０４と排出口４０５には第２の循環路１０が連結されており、これにより、第２の濾過装置４を介して水槽水を循環可能としている。

また、前記本体部４０１内には紫外線ランプ４０２が挿装されており、この紫外線ランプ４０２の挿装に際しては、紫外線ランプ４０２と本体部４０１の内壁間に隙間が形成されるようにし、この隙間を、水槽水が循環するための循環空間４０３としている。そのために、前記吸入口４０４から本体部４０１内に受け入れられた水槽水は、循環空間４０３を通過した後、排出口４０５及び第２の循環路１１を介して水槽内に戻される過程において、紫外線ランプ４０２によって殺菌される。

次に、本実施例において前記循環空間４０３内には、光触媒部材５が充填されており、これにより、循環空間４０３を通過する水槽水に含まれるアンモニア等の魚毒物質を、光触媒の作用によって酸化可能としている。

そして、本実施例において前記光触媒部材５としては、紫外線に対して透光性を有するビーズ状のシリカゲルに光触媒を担持させた物質を用いており、具体的には、新東Ｖセラミックス株式会社の商品名光触媒シリカゲル・ビーズ／ＨＱシリーズを用いており、この物質を循環空間４０３内に充填している。そのため、本実施例においては、循環空間４０３を通過する水槽水に含まれる魚毒物質を確実に酸化可能としている。

即ち、光触媒により魚毒物質を酸化するためには、水槽水に含まれる魚毒物質を光触媒と反応させなければならず、水槽水に含まれる魚毒物質を効率よく酸化させるためには、魚毒物質が光触媒と反応する機会を増やさなければ無いが、この点、本実施例では、循環空間４０３内にビーズ状の光触媒部材を充填し、各光触媒部材間を通って水槽水が循環する構成としているために、例えば本体部４０１の内壁に光触媒をコーティングした場合と比較すると、効率よく魚毒物質の酸化を行うことができる。また、シリカゲル・ビーズは多孔性であり表面積が大きいために、より有効に魚毒物質と光触媒と反応させることができる。

更に、光触媒が機能するためには光触媒に光が吸収される必要があり、透光性のない物質を循環空間４０３内に充填した場合には光触媒部材のすべてに光を当てることができなくなるが、本実施例においては、紫外線に対して透光性を有するシリカゲルを用いているために、循環空間４０３内に充填した光触媒部材のすべてに紫外線ランプの光を当てることができ、これにより、循環空間４０３を通過する水槽水を有効に濾過することができる。

このように、本実施例では、本体部４０１の内壁と紫外線ランプ４０２と間に形成された循環空間４０３内に、シリカゲル・ビーズに光触媒を担持させた物質を充填しているために、循環空間４０３を通過する水槽水を殺菌することができるとともに、水槽水に含まれる魚毒物質を酸化することが可能である。

また、第１の濾過装置内の好気バクテリアが十分に繁殖していない場合や好気バクテリアの処理能力を超えて魚毒物質が発生した場合でも光触媒の作用によって水槽水の濾過を行うことができるために、安定した濾過を行うことが可能である。

更に、周知の通り、光触媒に紫外線を当てると水分子は酸素分子と水素分子に分解されるために、第２の濾過装置を通過した循環水は高い酸素濃度を有することになり、水槽内の酸欠を防止して、魚介類が弱り、死滅に至ることを有効に防止することもできる。即ち、魚介類は酸欠によっても弱るため、特に魚介類の密度が非常に大きい水槽内においては、エアレーションのエアーのみでは酸素濃度を十分に高めることができず、酸欠により魚介類が弱り、やがて死滅することが少なくないが、本実施例では、光触媒を備えた第２の濾過装置４を備えているために、水槽内の酸欠を有効に防止することができる。

次に、図１において６は嫌気処理部であり、本実施例においては、水槽２内の底部分に嫌気処理部６を形成し、この嫌気処理部６により、前記濾過装置３、４による濾過で蓄積された硝酸を分解可能としている。

この嫌気処理部６について説明すると、本実施例においては、水槽２内の底部分をプレート６０１によって上方と下方に仕切っており、上方を魚介類が生息する生息領域とし、下方を嫌気処理部としている。即ち、本実施例においては、３ｍｍ程度の径の孔が複数形成された、厚さ２〜３ｍｍのプラスチック製のパンチングプレートを水槽２内の底部分に備えて、プレート６０１の下方側には、微生物吸着用のポリプロピレン繊維性のマット６０２を設置している。そしてこれにより、プレート６０１の下方側には酸素が行き届かないようにして、この部分を嫌気バクテリアの温床にして嫌気バクテリアを繁殖させ、孔を介して嫌気処理部６内に落下してきた硝酸を脱窒可能としている。

このように、本実施例においては、水槽２の底部を無酸素状態にして、この部分を嫌気処理部６としているために、水槽２内において、好気バクテリアの作用や光触媒の作用によって蓄積された硝酸を有効に分解することが可能である。

なお、図１において７０２はエアレーションであり、また７０１はエアレーションを発生させるためのエアストーンである。

次に、このように構成される本実施例の水槽水処理システムの作用について説明すると、水槽２内の水は、第１のポンプ９によって第１の濾過装置３を通過しつつ循環し、この過程において、循環している水槽水に含まれる魚毒物質は、第１の濾過装置３内の好気バクテリアによって硝化されていく。

そして、それとともに、水槽２内の水は、第２のポンプ１１によって第２の濾過装置４を通過しつつ循環し、この過程において、水槽水に含まれる雑菌が紫外線ランプにより殺菌されるとともに、水槽水に含まれる魚毒物質は光触媒の作用によって酸化処理されていく。

そして、第１の濾過装置３及び第２の濾過装置４による濾過によって蓄積された硝酸は、プレート６０１に形成した孔を介して生息域と嫌気処理部６内を往来可能となるために、嫌気処理部６内において、嫌気バクテリアによって分解される。

このように、本実施例の水槽水処理システム１では、好気バクテリアを備えた第１の濾過装置３のほかに、光触媒を備えた第２の濾過装置４を備え、第１の濾過装置３内の好気バクテリアが十分に繁殖していない場合であっても、第２の濾過装置によって魚毒物質を酸化することを可能としているために、好気バクテリアの繁殖状況に係らず安定した濾過を行うことが可能である。

また、水槽２内の底部をプレートで仕切ることによりプレートの下方側を嫌気処理部としているために、濾過により蓄積された硝酸を水槽２内において確実に分解することが可能である。

更に、本実施例の水槽水処理システム１では、光触媒を備えた第２の濾過装置４を備えているために、光触媒の作用によって循環水の酸素濃度を高めることができ、酸欠によって魚介類が弱ることを防止することも可能である。

本発明の水槽水処理システムは、好気バクテリアによる硝化と光触媒による酸化を併用可能にするとともに水槽の底部に形成した嫌気処理部により脱窒可能としているために、魚介類が生息する水槽の全般に適用可能である。

本発明の水槽水処理システムの実施例のシステム構成を示す図である。 本発明の水槽水処理システムの実施例における第の２濾過装置の構造を説明するための一部断面図である。

符号の説明

１ 水槽水処理システム
２ 水槽
３ 第１の濾過装置
３０１ 本体部
３０２ 珊瑚砂
４ 第２の濾過装置
４０１ 本体部
４０２ 紫外線ランプ
４０３ 循環空間
４０４ 吸入口
４０５ 排出口
５ 光触媒部材
６ 嫌気処理部
６０１ プレート
６０２ 微生物吸着用のマット
７０１ エアストーン
７０２ エアレーション
８ 第１の循環路
９ 第１のポンプ
１０ 第２の循環路
１１ 第２のポンプ

Claims (5)

1. 水槽（２）と、
   該水槽（２）内の水を好気細菌の作用で濾過するための第１の濾過手段（３）と、
   前記水槽（２）内の水を殺菌処理するとともに光触媒の作用によって酸化処理するための第２の濾過手段（４）と、
   前記水槽（２）内の底部に形成した、濾過により蓄積された硝酸を分解するための嫌気処理部（６）と、を備えたことを特徴とする水槽水処理システム。
2. 前記第１の濾過手段（３）が、本体部（３０１）と、該本体部（３０１）内に備えた珊瑚砂（３０２）と、該珊瑚砂（３０２）に付着させた好気バクテリアとを備えるとともに、ポンプ（９）によって、第１の濾過手段（３）を介して前記水槽（２）内の水を循環可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の水槽水処理システム。
3. 前記第２の濾過手段（４）が、シリンダー状の本体部（４０１）と、該本体部（４０１）内に周囲に隙間を形成しつつ挿入された紫外線ランプ（４０２）と、前記紫外線ランプ（４０２）と本体部（４０１）内壁との間に充填された光触媒部材（５）と、を備えるとともに、ポンプ（１１）によって、前記紫外線ランプ（４０２）と本体部（４０１）の内壁との間を介して前記水槽（２）内の水を循環可能にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水槽水処理システム。
4. 前記光触媒部材（５）が、酸化チタン光触媒をシリカゲル担持させてなるビーズ状物であることを特徴とする請求項３に記載の水槽水処理システム。
5. 前記嫌気処理部（６）は、複数の透孔が形成されたプレート（６０１）によって、前記水槽（２）内の底部近傍を、上方に位置する生息領域（２０１）と下方に位置する嫌気領域（２０２）とに仕切るとともに、前記嫌気領域（２０２）内に微生物吸着用のマット材（６０２）を敷き詰めることにより形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の水槽水処理システム。

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