JP4913718B2 - 残留オキシダント除去装置、残留オキシダント除去方法および水殺菌システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば水産増養殖に利用する海水の殺菌処理により発生する残留オキシダントを除去する残留オキシダント除去装置および残留オキシダント除去方法、並びにこのような残留オキシダント除去装置または残留オキシダント除去方法を用いた水殺菌システムに関する。

水産増養殖に利用する海水などの被処理水を殺菌する方法として、次の２つの方法が一般に知られている。１つの方法は、被処理水をオゾンに接触される方法であり、もう１つの方法は、被処理水を直流電気分解する方法である。

これらのいずれの方法を用いて殺菌処理を行っても、殺菌処理後の被処理水中には残留オキシダントが発生する。残留オキシダントは増養殖する生物にとって有毒である。このため、殺菌処理を行った後、被処理水に含有する残留オキシダントを除去する必要がある。

残留オキシダントを除去する方法として、活性炭から形成された層に被処理水を通すことにより、残留オキシダントを除去する方法が知られている。この方法には、活性炭の固定層に被処理水を下向きに通す方法と、活性炭の流動層に被処理水を上向きに通す方法がある。

固定層に被処理水を下向きに通す方法には、固定層内に多くの気体が発生し、この気体のために活性炭による残留オキシダント除去効果が低下するという欠点がある。一方、流体層に被処理水を上向きに通す方法には、ＬＶ値が低いと活性炭が十分に膨張せず、活性炭による残留オキシダント除去効果が高まらないという欠点がある。

特許第３１６０８２９号公報（特許文献１）には、固定層上に流動層を設け、被処理水を固定層と流動層に順次通す方法、およびこの方法を適用した装置が記載されている。この公報には、被処理水を固定層と流動層に順次通すことにより、上記固定層の欠点または流動層の欠点により残留オキシダントの除去不良が生じるのを防止することができる旨が記載されている。
特許第３１６０８２９号公報

例えば増養殖の対象が魚の卵などである場合には、養殖水の流れが速くなるのを防ぐことが望ましい。このために、残留オキシダント除去装置におけるＬＶ値を低くすることが要請される。上述した特許第３１６０８２９号公報に記載された残留オキシダント除去方法によれば、この要請に応じることができる。

しかしながら、特許第３１６０８２９号公報に記載された残留オキシダント除去方法を実際に適用して残留オキシダント除去装置を製造すると、装置の価格が高くなる場合がある。この主な原因は、固定層を形成するための活性炭が高価な場合が多いためである。すなわち、固定層を形成するためには、粒径が比較的大きい（例えば粒径がおよそ０．５ｍｍよりも大きい）破砕炭または粒状活性炭を用いる。粒径の大きい活性炭は粒径の小さい活性炭と比較して高価な場合が多い。

本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、ＬＶ値が低い場合でも良好な残留オキシダント除去効果を得ることができ、かつこの効果を低い価格で実現することができる残留オキシダント除去装置、残留オキシダント除去方法および水殺菌システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明による残留オキシダント除去装置は、処理槽と、残留オキシダントを含有する被処理水を前記処理槽に注入する注入口と、前記処理槽内に設けられ、破砕状の活性炭により形成され、前記注入口から前記処理槽に注入された被処理水を通す第１の流動層と、前記処理槽内に設けられ、球状の活性炭により形成され、前記第１の流動層を通った被処理水を通す第２の流動層と、前記第２の流動層を通った被処理水を前記処理槽から取り出す取出口とを備えている。

上記課題を解決するために、本発明による残留オキシダント除去方法は、残留オキシダントを含有する被処理水を処理槽に注入する注入工程と、前記注入工程において前記処理槽に注入された被処理水を、前記処理槽内に設けられ破砕状の活性炭により形成された第１の流動層に通す第１の処理工程と、前記第１の処理工程において前記第１の流動層を通った被処理水を、前記処理槽内に設けられ球状の活性炭により形成された第２の流動層に通す第２の処理工程と、前記第２の処理工程において前記第２の流動層を通った被処理水を前記処理槽から取り出す取出工程とを備えている。

上記課題を解決するために、本発明による水殺菌システムは、（ａ）殺菌槽を備え、前記殺菌槽に注入された被処理水を電気分解しまたはオゾン接触させることにより当該被処理水に対し殺菌処理を行う殺菌装置と、（ｂ）曝気槽を備え、前記殺菌装置により殺菌処理が行われた被処理水を前記曝気槽に注入し、前記曝気槽に注入された被処理水に対し曝気処理を行う曝気装置と、（ｃ）前記曝気装置により曝気処理が行われた被処理水に対し残留オキシダントの除去処理を行う残留オキシダント除去装置とを備えている。そして、前記残留オキシダント除去装置は、処理槽と、前記曝気装置により曝気処理が行われた被処理水を前記処理槽に注入する注入口と、前記処理槽内に設けられ、破砕状の活性炭により形成され、前記注入口から前記処理槽に注入された被処理水を通す第１の流動層と、前記処理槽内に設けられ、球状の活性炭により形成され、前記第１の流動層を通った被処理水を通す第２の流動層と、前記第２の流動層を通った被処理水を前記処理槽から取り出す取出口とを備えている。

本発明による残留オキシダント除去装置または残留オキシダント除去方法によれば、破砕状の活性炭により形成された第１の流動層と、球状の活性炭により形成された第２の流動層とに被処理水を順次通すことにより、ＬＶ値が低い場合でも、良好な残留オキシダント除去効果を得ることができる。しかも、すべての活性炭の層を流動層とすることにより、すべての活性炭の層を粒径の小さい活性炭だけで形成することができる。これにより、残留オキシダント除去装置を製造するにあたり、比較的高価な粒径の大きい活性炭を用いる必要がなくなり、それゆえ、残留オキシダント除去装置の価格を下げることができる。

また、本発明による水殺菌システムは、上述した本発明による残留オキシダント除去装置と同様の残留オキシダント除去装置を備えている。したがって、本発明による水殺菌システムによれば、ＬＶ値が低い場合でも、良好な残留オキシダント除去効果を得ることができ、しかも、この効果を低い価格で実現することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である養殖水殺菌システムを示している。

図１中の養殖水殺菌システム１は、養殖水に対し殺菌処理を行い、そして、この殺菌処理により発生するトリハロメタンおよび残留オキシダントを除去するシステムである。養殖水殺菌システム１は、殺菌装置１０、曝気装置２０および残留オキシダント除去装置３０を備えている。

殺菌装置１０は、養殖水を直流電気分解することにより、養殖水に対し殺菌処理を行う装置である。殺菌装置１０は殺菌槽１１を備えている。殺菌槽１１の注入口には注入配管１２が接続され、殺菌槽１１の取出口には接続配管１３が接続されている。また、殺菌槽１１内には一対の電極１４、１５が配置され、これら電極１４、１５は電流制御器１６に電気的に接続されている。さらに、電流制御器１６には直流電源１７が電気的に接続されている。

曝気装置２０は、殺菌装置１０の殺菌処理により養殖水中に発生したトリハロメタンを除去するための曝気処理を行う装置である。曝気装置２０は曝気槽２１を備えている。曝気槽２１の注入口には接続配管１３が接続され、曝気槽２１の取出口には接続配管２２が接続されている。また、曝気槽２１内の底部にはノズル２３が設けられている。ノズル２３には多数の噴出孔２４が形成されている。

残留オキシダント除去装置３０は、殺菌装置１０の殺菌処理により養殖水中に発生した残留オキシダントを除去する処理を行う装置である。残留オキシダント除去装置３０は活性炭槽３１を備えている。活性炭槽３１の下部に位置する側面には注入口３２が形成され、注入口３２には接続配管２２が接続されている。一方、活性炭槽３１の上部に位置する側面には取出口３３が形成され、取出口３３には取出配管３４が接続されている。また、活性炭槽３１内には、注入口３２から活性炭槽３１に注入された養殖水３８を通す下側流動層３５と、下側流動層３５を通った養殖水３８を通す上側流動層３６が設けられている。

下側流動層３５は、活性炭槽３１内において上側流動層３６の下側に配置されている。すなわち、活性炭槽３１内を通る養殖水３８の流れに着目すると、下側流動層３５は上流側に配置されている。

下側流動層３５は、破砕状の活性炭３５Ａ（以下、これを「破砕炭３５Ａ」という。）により形成されている。破砕炭３５Ａは、その粒径がおよそ０．５ｍｍ以下の微細なものが望ましい。また、破砕炭３５Ａは、上側流動層３６の形成に用いる球状の活性炭３６Ａよりも安息角が大きいことが望ましい。例えば、破砕炭３５Ａの安息角はおよそ３０〜４０度であることが望ましい。

破砕炭３５Ａとして、例えばクラレケミカル株式会社製のＷＡ−１０／３２を用いることができる。この破砕炭の詳細は次のとおりである。
（１）平均粒径 １．７〜０．５ｍｍ
（２）充填密度 ０．５ｇ／ｍｌ
（３）ヨウ素吸着力 １１００ｍｇ／ｇ
（４）安息角 ３０〜４０度
下側流動層３５は、このような微細な破砕炭３５Ａを多数積み上げることにより形成されている。下側流動層３５の厚さは上側流動層３６の厚さよりも厚いことが望ましい。例えば、下側流動層３５の厚さはおよそ１０００ｍｍである。また、活性炭槽３１内における養殖水３８のＬＶ値が１０ｍ／ｈの場合、下側流動層３５を形成するのに用いられる破砕炭３５Ａの総重量は例えばおよそ３１５ｋｇである。

一方、上側流動層３６は、活性炭槽３１内において下側流動層３５の上側に配置されている。すなわち、活性炭槽３１内を通る養殖水３８の流れに着目すると、下側流動層３５は下流側に配置されている。具体的には、上側流動層３６は下側流動層３５上に積層されている。

上側流動層３６は、球状の活性炭３６Ａ（以下、これを「球状炭３６Ａ」という。）により形成されている。球状炭３６Ａは、その粒径がおよそ０．１〜０．６ｍｍ程度の微細なものが望ましい。また、球状炭３６Ａの安息角はおよそ２５度であることが望ましい。

球状炭３６Ａとして、例えば株式会社クレハ製のＡ−ＢＡＣ ＭＰを用いることができる。この球状炭の詳細は次のとおりである。
（１）平均粒径 ０．５３ｍｍ
（２）充填密度 ０．５９ｇ／ｍｌ
（３）ヨウ素吸着力 １３７０ｍｇ／ｇ
（４）安息角 ２５度
上側流動層３６はこのような微細な球状炭３６Ａを多数積み上げることにより形成されている。上側流動層３６の厚さは例えばおよそ１００ｍｍである。活性炭槽３１内における養殖水３８のＬＶ値が１０ｍ／ｈの場合、上側流動層３６を形成するのに用いられる球状炭３６Ａの総重量は例えばおよそ１６０ｋｇである。

下側流動層３５と上側流動層３６との境界部分において、破砕炭３５Ａと球状炭３６Ａとは、あまり混ざることなく、概ね互いに分離した状態を維持している。

このような構成を有する養殖水殺菌システム１は次のように動作する。

まず、養殖水の原水が注入配管１２を介して殺菌槽１１に注入される。殺菌槽１１に注入される養殖水の単位時間あたりの流量は、注入配管１２に設けられたポンプおよびマスフローコントローラ（いずれも図示せず）により一定に制御される。

殺菌槽１１内の電極１４、１５間には、直流電源１７および電流制御器１６により直流電圧が印加されている。この直流電圧の値は電流制御器１６により制御される。電極１４、１５間に印加された電圧により、殺菌槽１１内に注入された養殖水が直流電気分解され、これにより養殖水に対する殺菌処理が行われる。この殺菌処理により養殖水中にはトリハロメタンおよび残留オキシダントが発生する。

殺菌処理が行われた養殖水は、接続配管１３を介して曝気槽２１に注入される。曝気槽２１内に設けられたノズル２３の各噴出孔２４からは所定の流量で空気２５が噴出している。これにより、殺菌処理が行われた養殖水に対して曝気処理が行われる。この曝気処理により、養殖水中のトリハロメタンが除去される。

曝気処理が行われた養殖水は、接続配管２２を介して注入口３２から活性炭槽３１に注入される（注入工程）。注入口３２から活性炭槽３１に注入された養殖水３８は、図１中の矢印で示すように、活性炭槽３１の下側（底側）から上側に向けて上向きに流れる。この際、養殖水３８は、下側流動層３５および上側流動層３６を順次通る（第１の処理工程および第２の処理工程）。養殖水３８が下側流動層３５を通ることにより、下側流動層３５を形成している破砕炭３５Ａが流動し、下側流動層３５が膨張する。また、養殖水３８が上側流動層３６を通ることにより、上側流動層３６を形成している球状炭３６Ａが流動し、上側流動層３６が膨張する。養殖水３８が下側流動層３５および上側流動層３６を順次通ることにより、この養殖水に対して残留オキシダント除去処理が行われる。この残留オキシダント除去処理により、養殖水３８に含有する残留オキシダントが除去される。

活性炭槽３１における養殖水３８のＬＶ値は例えばおよそ５〜１５ｍ／ｈであることが望ましい。なお、ＬＶ値は線速度（Ｌｅｎｉａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）の値であり、一般に、ＬＶ値（ｍ／ｈ）＝［流体の流量（ｍ^３／ｈ）］／［濾過槽の断面積（ｍ^２）］である。

下側流動層３５および上側流動層３６を順次通った養殖水３８は、取出口３３から取り出され（取出工程）、取出配管３４を介して、水産物を養殖するための養殖槽（図示せず）に供給される。

以上説明したとおり、本発明による養殖水殺菌システム１では、残留オキシダント除去装置３０において、破砕炭３５Ａにより形成された下側流動層３５と、球状炭３６Ａにより形成された上側流動層３６とに養殖水３８を順次通すことにより、養殖水３８に含有する残留オキシダントを除去する。これにより、ＬＶ値が低い場合でも、良好な残留オキシダント除去効果を得ることができる。

すなわち、残留オキシダント除去装置３０によれば、すべての活性炭の層を流動層としたから、固定層を採用した従来技術と比較し、活性炭の層内に発生する気体を少なくすることができ、これにより、良好な残留オキシダント除去効果を得ることができる。

また、活性炭の層を、破砕炭から形成される下側流動層３５と球状炭から形成される上側流動層３６とを有する構造とした本発明の実施形態である残留オキシダント除去装置３０と、活性炭の層を、球状炭から形成される流動層のみを有する構造とした従来技術による残留オキシダント除去装置とを実際に比較したところ、本発明の実施形態である残留オキシダント除去装置３０の方が、低いＬＶ値の場合でも良好な残留オキシダント除去効果を得ることができることが確認された。

さらに、すべての活性炭の層を流動層とすることにより、すべての活性炭の層を粒径の小さい活性炭だけで形成することができる。すなわち、固定層に通常用いられる粒径の大きな高価な活性炭を用いる必要がない。これにより、残留オキシダント除去装置３０、ひいては養殖水殺菌システム１の価格を下げることができる。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態である養殖水殺菌システムを示している。なお、図２中の養殖水殺菌システム２において、図１中の養殖水殺菌システム１と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本発明の第１実施形態である養殖水殺菌システム１は、養殖水を直流電気分解することにより殺菌処理を行う殺菌装置３０を備えているのに対し、本発明の第２実施形態である養殖水殺菌システム２は、養殖水をオゾンに接触させることにより殺菌処理を行う殺菌装置４０を備えている。

すなわち、図２に示すように、養殖水殺菌システム２の殺菌装置４０は殺菌槽４１を備え、殺菌槽４１の注入口には注入配管１２が接続され、殺菌槽４１の取出口には接続配管１３が接続されている。また、殺菌槽４１内の底部には散気板４２が設けられ、散気板４２には多数の噴出口４３が形成されている。

散気板４２の噴出口４３からはオゾンの気泡４４が発生している。殺菌層４１に注入された養殖水はオゾンの気泡４４と接触する。これにより養殖水に対する殺菌処理が行われる。この殺菌処理により養殖水中にはトリハロメタンおよび残留オキシダントが発生する。

殺菌処理が行われた養殖水は、第１実施形態の養殖水殺菌システム１と同様に、曝気装置２０によりトリハロメタンが除去され、残留オキシダント除去装置３０により残留オキシダントが除去され、養殖槽（図示せず）に供給される。

このような養殖水殺菌システム２によっても、第１実施形態の養殖水殺菌システム１とほぼ同様の効果を得ることができる。

なお、上述した実施形態では、残留オキシダント除去装置３０を、殺菌装置１０（または殺菌装置４０）および曝気装置２０を備えた養殖水殺菌システム１（または２）に適用する場合を例にあげた。しかし、本発明の残留オキシダント除去装置は、養殖水殺菌システム１（または２）と異なる構成を有する養殖水殺菌システムにも適用することができる。さらに、本発明の残留オキシダント除去装置および水殺菌システムは、水産増養殖用の養殖水ではない、他の被処理水に対しても用いることができる。

また、活性炭槽３１が処理槽の具体例であり、下側流動層３５が第１の流動層の具体例であり、上側流動層３６が第２の流動層の具体例である。

また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う残留オキシダント除去装置、残留オキシダント除去方法および水殺菌システムもまた本発明の技術思想に含まれる。

本発明の養殖水殺菌システムの第１実施形態を示す説明図である。 本発明の養殖水殺菌システムの第２実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１、２ 養殖水殺菌システム（水殺菌システム）
１０、４０ 殺菌装置
１１、４１ 殺菌槽
２０ 曝気装置
２１ 曝気槽
３０ 残留オキシダント除去装置
３１ 活性炭槽（処理槽）
３２ 注入口
３３ 取出口
３５ 下側流動層（第１の流動層）
３５Ａ 破砕炭
３６ 上側流動層（第２の流動層）
３６Ａ 球状炭
３８ 養殖水（被処理水）

Claims (3)

1. 処理槽と、
   残留オキシダントを含有する被処理水を前記処理槽に注入する注入口と、
   前記処理槽内に設けられ、粒径が１．７ｍｍ以下の破砕状の活性炭により形成され、前記注入口から前記処理槽に注入された被処理水を通す下側流動層と、
   前記処理槽内において前記下側流動層の上側に設けられ、粒径が０．１〜０．６ｍｍで前記下側流動層の破砕状の活性炭の安息角よりも小さい安息角を有する球状の活性炭により形成され、前記下側流動層を通った被処理水を通す上側流動層と、
   前記上側流動層を通った被処理水を前記処理槽から取り出す取出口とを備えていることを特徴とする残留オキシダント除去装置。
2. 残留オキシダントを含有する被処理水を処理槽に注入する注入工程と、
   前記注入工程において前記処理槽に注入された被処理水を、前記処理槽内に設けられ粒径が１．７ｍｍ以下の破砕状の活性炭により形成された下側流動層に通す第１の処理工程と、
   前記第１の処理工程において前記下側流動層を通った被処理水を、前記処理槽内において前記下側流動層の上側に設けられ粒径が０．１〜０．６ｍｍで前記下側流動層の破砕状の活性炭の安息角よりも小さい安息角を有する球状の活性炭により形成された上側流動層に通す第２の処理工程と、
   前記第２の処理工程において前記上側流動層を通った被処理水を前記処理槽から取り出す取出工程とを備えていることを特徴とする残留オキシダント除去方法。
3. 殺菌槽を備え、前記殺菌槽に注入された被処理水を電気分解しまたはオゾン接触させることにより当該被処理水に対し殺菌処理を行う殺菌装置と、
   曝気槽を備え、前記殺菌装置により殺菌処理が行われた被処理水を前記曝気槽に注入し、前記曝気槽に注入された被処理水に対し曝気処理を行う曝気装置と、
   前記曝気装置により曝気処理が行われた被処理水に対し残留オキシダントの除去処理を行う残留オキシダント除去装置とを備え、
   前記残留オキシダント除去装置は、
   処理槽と、
   前記曝気装置により曝気処理が行われた被処理水を前記処理槽に注入する注入口と、
   前記処理槽内に設けられ、粒径が１．７ｍｍ以下の破砕状の活性炭により形成され、前記注入口から前記処理槽に注入された被処理水を通す下側流動層と、
   前記処理槽内において前記下側流動層の上側に設けられ、粒径が０．１〜０．６ｍｍで前記下側流動層の破砕状の活性炭の安息角よりも小さい安息角を有する球状の活性炭により形成され、前記下側流動層を通った被処理水を通す上側流動層と、
   前記上側流動層を通った被処理水を前記処理槽から取り出す取出口とを備えていることを特徴とする水殺菌システム。
   

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