JP6582792B2 - 水処理システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、水処理システムおよび方法に関し、詳しくは生物の飼育に使用される水貯留部、例えば魚介類の陸上養殖を行うための水槽に貯留される水を、循環させつつ浄化する技術に関するものである。

一般に、魚介類等を陸上養殖する際、養殖水槽という閉鎖環境では、排泄物に含まれているアンモニアの残留ないしは濃度の増大が問題となる。そこで、養殖水槽に対して水の循環系を構成するとともに、循環の過程で生物処理を行うことが考えられる。かかる生物処理の例としては、特許文献１あるいは特許文献２に開示されたような、水に好気性バクテリアによる処理（好気処理）を施すことでアンモニアを硝化し、次に嫌気性バクテリアによる処理（嫌気処理）を施すことで脱窒する技術がある。そして、特許文献１には、脱窒反応の有機炭素源となる有機物としてメタノールを投入することが開示され、また特許文献２には、脱窒反応に必要な水素供与体として同じくメタノールを嫌気処理の前に投入することが開示されている。

特開２００１−１３７８９０号公報 特開２０１１−６２６５３号公報

しかしながら、それら特許文献に開示されているような生物処理技術を単純に循環系に適用すると、次のような問題が生じることを本発明者は見出した。すなわち、循環水の全量に対して生物処理を行うことや、好気処理工程と嫌気処理工程との間にメタノールを投入する工程を介挿することは、水槽などの水貯留部を含む循環系を大型化させ、維持費用の増大をもたらすという問題である。

よって本発明は、水槽などの水貯留部を含む循環系の大型化および維持費用の増大を抑制し得る水処理システムおよび方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明水処理システムは、水貯留部に対する水の循環経路に配設された、砂ろ過、泡沫分離、凝集沈澱、精密ろ過膜処理または繊維ろ過を行う第１ろ過処理部と、
前記循環経路に配設された、限外ろ過膜またはナノフィルタ膜を含む第２ろ過処理部と、
前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部にそれぞれ独立して接続され、前記第１ろ過処理部および／または前記第２ろ過処理部の洗浄によって発生した洗浄排水を生物処理する生物処理部と、
前記水貯留部の水質低下が検出された場合に前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部の洗浄を実施する手段と、
前記第１ろ過処理部の性能低下が検出された場合に前記第１ろ過処理部の洗浄を実施する手段と、
前記第２ろ過処理部の性能低下が検出された場合に前記第２ろ過処理部の洗浄を実施する手段と、を備え、前記循環経路は、
前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部の洗浄が実施されない場合に、前記第１ろ過処理部と前記第２ろ過処理部とを介して前記水貯留部に水を還流させる通常循環経路と、
前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部の洗浄が実施される場合に、前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部のそれぞれから前記生物処理部を介して前記水貯留部に水を還流させ、前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部のいずれか一方の洗浄が実施される場合に、当該一方のろ過処理部から前記生物処理部を介して前記水貯留部に水を還流させる生物処理循環経路と、
を含むことを特徴とする。

また、本発明水処理方法は、水貯留部に対する水の循環経路に配設された、砂ろ過、泡沫分離、凝集沈澱、精密ろ過膜処理または繊維ろ過を行う第１ろ過処理部と、
前記循環経路に配設された、限外ろ過膜またはナノフィルタ膜を含む第２ろ過処理部と、
前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部にそれぞれ独立して接続され、前記第１ろ過処理部および／または前記第２ろ過処理部の洗浄によって発生した洗浄排水を生物処理する生物処理部と、
を備えた水処理システムを用いる水処理方法であって、
前記水貯留部の水質低下が検出された場合に前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部の洗浄を実施する工程と、
前記第１ろ過処理部の性能低下が検出された場合に前記第１ろ過処理部の洗浄を実施する工程と、
前記第２ろ過処理部の性能低下が検出された場合に前記第２ろ過処理部の洗浄を実施する工程と、
前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部の洗浄が実施されない場合に、前記第１ろ過処理部と前記第２ろ過処理部とを介して前記水貯留部に水を還流させる工程と、
前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部の洗浄が実施される場合に、前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部のそれぞれから前記生物処理部を介して前記水貯留部に水を還流させる工程と、
前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部のいずれか一方の洗浄が実施される場合に、当該一方のろ過処理部から前記生物処理部を介して前記水貯留部に水を還流させる工程と、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、水槽などの水貯留部を含む循環系にある水の全量ではなく、その一部、すなわち逆洗排水に対してのみ生物処理が実施される。また、洗浄排水を嫌気処理し、その後に好気処理を行うとともに、好気処理された水の一部を嫌気処理部に戻すように構成すれば、嫌気処理部では、導入される洗浄排水に含まれる有機物を利用して、好気処理で生じた硝酸の脱窒を行うことができるため、メタノールなど電子供与体の投入を不要とすることができる。これらにより、循環系の大型化および維持費用の増大を抑制することが可能となる。

本発明を適用した水処理システムの一実施形態を模式的に示すブロック図である。 図１の水処理システムを作動させるための制御系の概略を示すブロック図である。 図２の制御系による水処理システムの作動手順の一例を示すフローチャートである。 本発明を適用した水処理システムの他の実施形態を模式的に示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
なお、本発明の適用対象となる水貯留部には、陸上養殖用の水槽（養殖水槽）や生簀のほか、水族館・動物園の展示水槽や人工池、あるいは家庭で金魚や熱帯魚などの観賞用に使用される小型水槽などが含まれる。また、飼育対象となる生物には、魚類、貝類、甲殻類、鯨類等の海洋常在種、藻類など、海中にいることが常態である海棲生物だけでなく、海辺に棲息する生物、すなわちアシカ、オットセイ、ラッコ、ホッキョクグマ等の海獣類、あるいはペンギン、カメなども含まれ得る。

（水処理システムの概要）
図１に示す水処理システムの第１の実施形態は、例えば魚類の養殖用の水槽に適用されるものであり、主として２つの循環経路を含んでいる。一方は、実線の矢印で示すように、水貯留部すなわち水槽１から、第１ろ過処理部３および第２ろ過処理部５を経て水槽１に還流する通常循環経路ＣＭである。他方は、破線の矢印で示すように、水槽１から第１ろ過処理部３を介して、またはさらに第２ろ過処理部５を介して嫌気処理部７に至り、さらに好気処理部９を経て水槽１に還流する生物処理循環経路ＣＢである。すなわち、通常循環経路ＣＭは、水槽１から流出させた水をろ過し、水棲生物の排泄物、残餌、細菌類およびウィルス類など（以下、これらを総称する場合「異物」ともいう）を物理的に除去した上で水槽１に還流させる循環経路である。これに対し、生物処理循環経路ＣＢは、当該異物とともにろ過処理部３および５の洗浄排水を導入して生物処理を施し、それによって生じた余剰汚泥を分離した処理水を得た上で、第１ろ過処理部３よりも前、すなわち水槽１に還流させる循環経路である。このように、水槽１を含む循環系の全水量ではなく一部に対して生物処理を施すことが本実施形態の特徴の１つである。また、本実施形態は、生物処理循環経路ＣＢにおいて、嫌気処理部７の下流側に好気処理部９を配し、さらにそれらの間でも循環経路ＣＬを介した局所的な循環を生じさせることを別の特徴として含んでいる。

さらに、図１において、符号Ｂ１は、第１ろ過処理部３に気泡を導入し、ろ材の洗浄（逆洗）を行うブロワ、符号Ｂ２は、第２ろ過処理部５に気泡を導入し、膜の逆洗を行うブロワを示す。また、符号Ｐ１は、第１ろ過処理部３から第２ろ過処理部５に水を導入し、主として水槽１に還流させるためのポンプ、符号Ｐ２は、逆洗によって生じた水（逆洗排水）を第１および第２ろ過処理部から嫌気処理部７に導入するためのポンプ、符号Ｐ３は、好気処理部９で余剰汚泥から分離された処理水を水槽１に還流させるためのポンプ、符号Ｐ４は、上流側の嫌気処理部７と下流側の好気処理部９との間で局所的な循環を生じさせるためのポンプである。さらに、符号Ｖ１は、第２ろ過処理部５と水槽１との間の流路を必要に応じて開閉するための開閉バルブである。これらの各部は、図２について後述する制御系において、図３に示す処理手順を実施する際に制御される。

（通常循環経路）
本実施形態では、第１ろ過処理部３と第２ろ過処理部５との２つのろ過処理部を配設している。微細な孔径のフィルタを有するろ過処理部を用いれば、細菌類およびウィルス類などを効果的に除去することが可能である。しかし水槽１から導入する水には水棲生物の排泄物や残餌なども含まれるため、微細な孔径のフィルタを単独で用いた場合には孔の目詰まりが生じやすく、フィルタの頻繁な洗浄が必要となる。そのために、本実施形態では、前処理として排泄物や残餌などを除去する第１ろ過処理部３と、細菌類およびウィルス類などを除去する第２ろ過処理部５とを配設し、２段のろ過工程を行うものとしている。

第１ろ過処理部３としては、砂ろ過、泡沫分離、凝集沈澱、ＭＦ（精密ろ過）膜処理および繊維ろ過などを行うものが挙げられる。砂ろ過や繊維ろ過を使用した場合、ろ材に微生物が繁殖することで、ろ過工程でもある程度生物処理を行うことができるので好ましい。また、繊維ろ過を使用することは、ろ材の空隙率が大きく、損失水頭が小さいために、砂ろ過と比較して通水速度を大きくすることができることからさらに好ましい。繊維ろ材としては、沈降性のろ材や浮上性のろ材、長繊維ろ材等が挙げられるが、ろ過性能が高い沈降性のろ材を用いることが好ましい。

第２ろ過処理部５には、孔径０．０２μｍ程度のＵＦ（限外ろ過）膜を使用することで細菌類や多くのウィルス類を除去できる。また、孔径０．０２μｍよりも孔が小さいＮＦ（ナノフィルタ）膜を使用すれば、ウィルスを完全に除去し、さらに蛋白質や着色成分もある程度の除去できることからより好ましい。第２ろ過処理部５でこのような膜処理が行われることによって、水槽１に細菌類等が混入することなく、水棲生物を病気から守り、安定して飼育することができる。

（生物処理循環経路）
本実施形態の生物処理では、嫌気処理部７を上流側に、好気処理部９を下流側に配設し、さらにそれらの間で水を一部循環させている。これにより、嫌気処理部７では脱窒が行われ、好気処理部９では嫌気処理部７で処理されなかった残餌や排泄物の分解およびアンモニアの硝化が行われる。これを詳述するに、生物処理を開始すると、ろ過処理部３，５からはアンモニアを含んだ逆洗排水とともに残餌および排泄物が嫌気処理部７に導入されるが、アンモニアは嫌気処理部７を通過し、好気処理部９で硝化される。従って、生物処理を開始した直後には、硝酸を含んだ処理水が好気処理部９から流出することになるが、これが飼育生物に影響を及ぼさない程度に微量であれば問題は生じないと考えられる。また、硝酸を含んだ処理水の一部を嫌気処理部７に還流することで脱窒が行われるため、次段の好気処理部９から流出する処理水に含まれる硝酸の含有量は問題とならないレベルにまで低下させることができる。

また、電子供与体となる有機物を含んだ残餌および排泄物が嫌気処理部７に導入されるため、メタノールなどを別途投入しなくても、良好な脱窒反応を生じさせることができる。

さらに、特許文献２に開示された構成が適用される場合であると、生物処理後の水は溶存酸素量が低くなるため、水槽１に還流させる際に酸素を溶解させるための再曝気が必要となる。これに対し、本実施形態では、好気処理後の溶存酸素濃度は嫌気処理後の溶存酸素と比較して十分高く、また大流量で循環している通常循環経路ＣＭと比較して、生物処理循環経路ＣＢの循環水量は少量のため、再曝気せずに好気処理水を水槽に流入させても水槽内の溶存酸素は大きく低下しない。そのため再曝気用の水槽やブロワの設置は不要である。

本実施形態では、処理水は好気処理部９から水槽１に還流する。還流するべき処理水は、一般に、生物処理の後の固液分離工程を経て、余剰生物（余剰汚泥）と分離されることが必要である。固液分離工程を行う手段としては、凝集沈澱、加圧浮上、砂ろ過、膜分離などが挙げられるが、水槽１へ還流させる水質の点からは、膜分離が好ましい。使用される膜としては、細菌類と大部分のウィルスを除去できるＵＦ膜が好ましい。特に、生物処理工程と固液分離工程とを同時に行える膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）を採用した構成とすると、省スペースで安定した処理水を得られるためさらに好ましく、本実施形態では好気処理部９として当該方式を採用したものとしている。しかし、ＵＦ膜以外の固液分離手段の使用を排除するものではなくその場合にはＵＶ殺菌、オゾンまたは過酸化水素の導入による殺菌工程を付加すればよい。

（水処理システムの制御）
図２は図１の水処理システムに対して適用可能な制御系を簡略化して示すブロック図である。図示の制御系は、図３について後述する制御手順を実行するコントローラＣＮＴを中心に構成されている。コントローラＣＮＴの制御対象はポンプＰ１〜Ｐ４、ブロワＢ１，Ｂ２およびバルブＶ１であり、これらはそれぞれ駆動部ＰＤ１〜ＰＤ４、ＢＤ１，ＢＤ２およびＶＤ１を介して駆動される。コントローラＣＮＴに対しては、通常循環を行うかまたは生物処理循環を行うかを決定するための情報が入力され、当該決定に基づいて各制御対象の発停を制御する。

生物処理循環は、時間に基づいて実施することができ、また、その際に第１ろ過処理部３および第２ろ過処理部５の同時の逆洗を伴うものであってもよい。しかし本実施形態においては、水槽１、第１ろ過処理部３および第２ろ過処理部５の条件に基づいて異なる態様の生物処理循環が実施されるものとする。水槽１の条件は、水槽１に貯留されている水の水質に関するものであり、そのために水槽内状態センサＴＳ１が使用され、その検出情報がコントローラＣＮＴに通知されるようにしている。水槽内状態センサＴＳ１としては、例えば水中のアンモニア濃度を検出するセンサとすることができるが、これに限られるものではない。また、第１、第２ろ過処理部３、５の条件は、これらで使用されているろ材または膜の目詰まりなどによるろ過性能低下に関するものであり、そのために第１ろ過処理部状態センサＦＳ３および第２ろ過処理部状態センサＦＳ５が使用され、それらの検出情報がコントローラＣＮＴに通知されるようにしている。これらのセンサＦＳ３、ＦＳ５としては、例えば圧力センサや流量センサなどを用いることができるが、それらに限られるものではない。

図３は、図２の制御系による水処理システムの作動手順の一例を示すフローチャートである。
本手順が起動された初期には、まずステップＳ１にて、バルブＶ１が開、ポンプＰ１がオン、ポンプＰ２〜Ｐ４がオフ、およびブロワＢ１，Ｂ２がオフに設定される。すると、水は、水槽１から第１ろ過処理部３および第２ろ過処理部５を経て水槽１に還流する。つまり、図１における通常循環経路ＣＭに沿った流れが生じる。

この状態は、ステップＳ３にて、生物処理循環が必要であることが判定されるまで維持される。当該判定は、水槽内状態センサＴＳ１、第１ろ過処理部状態センサＦＳ３および第２ろ過処理部状態センサＦＳ５から通知される情報に基づいて水質の低下（アンモニア濃度の上昇）、ろ材または膜の性能低下が認識されたときに行われる。これに応じ、ステップＳ５では、バルブＶ１が閉に、ポンプＰ１がオフに、ポンプＰ３およびＰ４がオンに設定される。すると、通常循環経路ＣＭが遮断され、局所循環を含む生物処理循環が可能となる。

次に、ステップＳ７では、水槽１、第１ろ過処理部３および第２ろ過処理部５のいずれの条件に基づく生物処理循環を行うかを決定する。ここで、水質の低下に基づくものと判定された場合にはステップＳ９に進み、ブロワＢ１およびＢ２を起動して第１ろ過処理部３および第２ろ過処理部５の逆洗を行うとともに、ポンプＰ２をオンとする。すると、これらのろ過処理部からの逆洗排水がともに嫌気処理部７に導入される。また、ステップＳ７において、第１ろ過処理部３の性能低下に基づくものと判定された場合にはステップＳ１３に進み、ブロワＢ１のみを起動して第１ろ過処理部３の逆洗を行うとともに、ポンプＰ２をオンとする。すると、これらの第１ろ過処理部３からの逆洗排水のみが嫌気処理部７に導入される。また、ステップＳ７において、第２ろ過処理部５の性能低下に基づくものと判定された場合にはステップＳ１７に進み、ポンプＰ２をオンとするとともに、ブロワＢ２のみを起動して第２ろ過処理部５の逆洗を行う。すると、これらの第２ろ過処理部５からの逆洗排水のみが嫌気処理部７に導入される。いずれにしても、逆洗排水のみが嫌気処理部７に導入された以降は、上述したような生物処理が行われ、処理された水は水槽１に還流することになる。

ステップＳ９、Ｓ１３またはＳ１７の設定は、それぞれ、ステップＳ１１にて水質の状態が良好となったこと、ステップＳ１５にて第１ろ過処理部３の性能が回復したこと、またはステップＳ１９にて第２ろ過処理部５の性能が回復したことが判定されるまで維持され、当該判定がなされた場合にはステップＳ１に復帰する。すなわち、水処理システムにおける水の流れは通常循環経路ＣＭに沿ったものに戻ることになる。

なお、水槽１、第１ろ過処理部３および第２ろ過処理部５にセンサを配設し、条件に基づいて図３のステップＳ７からステップＳ９、Ｓ１３およびＳ１７の設定に分岐する代わりに、水質の低下やろ過処理部の性能低下の傾向が統計的または実験的に予測可能なものであれば、時間に基づいて分岐が行われるようにしてもよい。

また、図１に示した水処理システムでは、生物処理を開始した直後には、硝酸を含んだ処理水が好気処理部９から流出する。これが飼育生物に影響を及ぼさない程度に微量であれば問題は生じないと考えられるが、例えば好気処理部９および嫌気処理部７間の局所循環をある程度行ってからポンプＰ３を起動するようにすれば、水槽１に還流する水の硝酸濃度を実質的に問題のないレベルまで低下させることが可能となる。また、これに関連して、処理水に含まれる硝酸濃度を検出する手段を設けてもよい。

（第２の実施形態）
図４は、本発明を適用した水処理システムの第２の実施形態を模式的に示すブロック図である。この第２の実施形態では、水槽１と第１ろ過処理部３とをつなぐ流路にポンプＰ１１およびバルブＶ１１が配設され、第１ろ過処理部３および第２ろ過処理部５は、それぞれバルブＶ１４およびＶ２０を介して嫌気処理部７に接続されている。第１ろ過処理部３の後段には、ろ過処理された水を貯留する第１ろ過処理水槽３３が配置され、これらはバルブＶ１３を介して接続されている。第２ろ過処理部５の後段にも第２ろ過処理水槽５３が配置され、これらはバルブＶ１５を介して接続されている。

第１ろ過処理水槽３３の後段にはポンプＰ１２が配設され、その出口側はバルブＶ１５を介して第２ろ過処理部５に接続されるとともに、バルブＶ１２を介して第１ろ過処理部３に接続されている。従って、第１ろ過処理水槽３３に貯留された水は、バルブＶ１５を開、バルブＶ１２を閉とした状態でポンプＰ１２を運転すれば第２ろ過処理部５に供給され、バルブＶ１５を閉、バルブＶ１２を開、バルブＶ１４を開とした状態でポンプＰ１２を運転すれば第１ろ過処理部３に供給され、第１ろ過処理部を洗浄した後に嫌気処理部７へ洗浄排水が移送される。第２ろ過処理水槽５３の後段にもポンプＰ１３が配設され、その出口側はバルブＶ１９を介して水槽１に接続されるとともに、バルブＶ１８を介して第２ろ過処理部５に接続されている。従って、第２ろ過処理水槽５３に貯留された水は、バルブＶ１９を開、バルブＶ１８を閉とした状態でポンプＰ１３を運転すれば水槽１に供給され、バルブＶ１９を閉、バルブＶ１８を開、バルブＶ２０を開とした状態でポンプＰ１３を運転すれば第２ろ過処理部５に供給され、第２ろ過処理部を洗浄した後に嫌気処理部７へ洗浄排水が移送される。

なお、この第２の実施形態では、先の第１の実施形態とは異なり、単一のブロワＢ１１が設けられており、これはバルブＶ１６およびＶ２２を介して、それぞれ第１ろ過処理部３および第２ろ過処理部５に接続されている。従って、バルブＶ１６およびＶ２２の開閉を適切に設定した状態でブロワＢ１１の駆動を行うことで、第１ろ過処理部３および第２ろ過処理部５に選択的に気泡を導入することができる。ポンプＰ１４およびＰ１５については、第１の実施形態のポンプＰ３およびＰ５とそれぞれ同様のものである。すなわち、ポンプＰ１４は好気処理部９から処理水を水槽１に還流させる一方、ポンプＰ１５は処理水の一部を嫌気処理部７に還流させることで好気処理部９との間で局所的な循環を生じさせる。

以上の各部は、第１の実施形態と同様、コントローラＣＮＴの制御対象として位置づけることができるが、本実施形態で行われる水処理の概要は次のとおりである。

通常循環時
バルブＶ１１、Ｖ１３、Ｖ１５、Ｖ１７およびＶ１９を開、バルブＶ１２、Ｖ１４、Ｖ１６、Ｖ１８、Ｖ２０およびＶ２２を閉、ポンプＰ１１、Ｐ１２およびＰ１３をオン、ブロワＢ１１をオフとする。すると水は、水槽１から第１ろ過処理部３、第１ろ過処理水槽３３、第２ろ過処理部５および第２ろ過処理水槽５３を経て水槽１に還流する。

第１ろ過処理部逆洗時
第１ろ過処理部３の条件、例えば第１ろ過処理部３に配置されるろ材の前後の圧力差が設定値以上に達した場合に実施され、バルブＶ１２、Ｖ１４およびＶ１６を開、その他のバルブを閉、ポンプＰ１２をオン、ポンプＰ１１およびＰ１３をオフ、ブロワＢ１１をオンとする。すると、水槽１から第１ろ過処理部３への水の供給および第１ろ過処理水槽３３から第２ろ過処理部５への水の移送が停止される。一方、第１ろ過処理部３への第１ろ過処理水槽３３からの水の供給、およびブロワＢ１１からの気泡の導入に伴って、第１ろ過処理部３が逆洗され、さらに逆洗排水は嫌気処理部７に移送される。

第２ろ過処理部逆洗時
第２ろ過処理部３の条件、例えば第２ろ過処理部５に配置されるろ材の前後の圧力差が設定値以上に達した場合に実施され、バルブＶ１８、Ｖ２０およびＶ２２を開、その他のバルブを閉、ポンプＰ１３をオン、ポンプＰ１１およびＰ１２をオフ、ブロワＢ１１をオンとする。すると、第１ろ過処理水槽３３から第２ろ過処理部５への水の移送および第２ろ過処理水槽５３から水槽１への水の還流が停止される。一方、第２ろ過処理部５への第２ろ過処理水槽５３からの水の供給およびブロワＢ１１からの気泡の導入に伴って、第２ろ過処理部５が逆洗され、さらに逆洗排水は嫌気処理部７に移送される。

なお、第１、第２ろ過処理部３、５が定期的に逆洗され、逆洗排水が嫌気処理部７に供給および生物処理されてから少しずつ水槽に返送されることを考慮し、ポンプＰ１４およびＰ１５については、基本的に常時オンとされる。

（その他）
本発明は、以上説明した第１、第２の実施形態および随所に述べた変形例に限られることなく、水槽ないし水処理システムの規模や水量、あるいは飼育する生物の種類や飼育密度などに応じて、種々の変更、置換、構成要素の削除または追加などを行うことが可能であり、それに合わせた制御を行うことができる。

例えば、図１および図４に示した水処理システムにおいては、２段のろ過工程が行われるようにしているが、異物の量が問題とならない程度であれば、前処理を行う第１ろ過処理部３の配設を省略することができる。

また、ポンプは適宜の位置に配設されればよく、オーバーフローによって前段の処理部から後段の処理部に水が円滑に移送されるのであれば、それらの間における配設は必ずしも要しない。また、バルブについても、流路の遮断が必要な位置に配置されればよい。逆に、図１に示した水処理システムにおいて生物処理循環を行う際に通常循環経路を遮断する必要がなければ、バルブＶ１の配設は不要である。また、逆洗を行う手段としてもブロワに限られることはない。例えば逆転が可能なポンプが用いられ、当該逆転によっても十分な逆洗が行われるのであれば、ブロワを省略することもできる。例えば、図１に示した水処理システムにおいて、ポンプ４がそのようなものであれば、ブロワＢ１を省略できる。

さらに、好気処理部９から嫌気処理部７に還流させる水量は、飼育する生物や飼育密度に依存するろ過処理部の逆洗回数ないしは逆洗排水の量などの条件に応じて定め得るが、好気処理部９から水槽１に還流させる水量の最大５％とすることができる。

また、水槽１の条件を検出するセンサとして、アンモニウムイオン（ＮＨ₄ ^-）や硝酸イオンＮＯ₃ ^-）の濃度を検出するものが用いられるのであれば、当該検出値が異常値に達した場合に新しい飼育水を自動的に補充する、または管理者にそれを促す構成を付加することができる。

さらに加えて、水処理方法は、図２に示したような制御系を用いて自動的に実施するものとするほか、少なくとも一部を手動にて実施するものであってもよい。

１ 水槽
３ 第１ろ過処理部
５ 第２ろ過処理部
７ 嫌気処理部
９ 好気処理部
３３ 第１ろ過処理水槽
５３ 第２ろ過処理水槽
Ｐ１〜Ｐ３、Ｐ１１〜Ｐ１５ ポンプ
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ１１ ブロワ
Ｖ１、Ｖ１１〜Ｖ２２ 開閉バルブ
ＣＭ 主循環経路
ＣＢ 生物処理循環経路
ＣＬ 局所循環経路

Claims (5)

1. 水貯留部に対する水の循環経路に配設された、砂ろ過、泡沫分離、凝集沈澱、精密ろ過膜処理または繊維ろ過を行う第１ろ過処理部と、
   前記循環経路に配設された、限外ろ過膜またはナノフィルタ膜を含む第２ろ過処理部と、
   前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部にそれぞれ独立して接続され、前記第１ろ過処理部および／または前記第２ろ過処理部の洗浄によって発生した洗浄排水を生物処理する生物処理部と、
   前記水貯留部の水質低下が検出された場合に前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部の洗浄を実施する手段と、
   前記第１ろ過処理部の性能低下が検出された場合に前記第１ろ過処理部の洗浄を実施する手段と、
   前記第２ろ過処理部の性能低下が検出された場合に前記第２ろ過処理部の洗浄を実施する手段と、を備え、前記循環経路は、
   前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部の洗浄が実施されない場合に、前記第１ろ過処理部と前記第２ろ過処理部とを介して前記水貯留部に水を還流させる通常循環経路と、
   前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部の洗浄が実施される場合に、前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部のそれぞれから前記生物処理部を介して前記水貯留部に水を還流させ、前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部のいずれか一方の洗浄が実施される場合に、当該一方のろ過処理部から前記生物処理部を介して前記水貯留部に水を還流させる生物処理循環経路と、
   を含むことを特徴とする水処理システム。
2. 前記生物処理部は、前記洗浄排水を嫌気処理する嫌気処理部と、
   当該嫌気処理の後に好気処理を行う好気処理部と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
3. 前記好気処理部によって処理された水の一部を前記嫌気処理部に戻す経路を有することを特徴とする請求項２記載の水処理システム。
4. 前記好気処理部は、膜分離活性汚泥法によって、好気処理および固液分離を同時に行うことを特徴とする請求項２または３に記載の水処理システム。
5. 水貯留部に対する水の循環経路に配設された、砂ろ過、泡沫分離、凝集沈澱、精密ろ過膜処理または繊維ろ過を行う第１ろ過処理部と、
   前記循環経路に配設された、限外ろ過膜またはナノフィルタ膜を含む第２ろ過処理部と、
   前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部にそれぞれ独立して接続され、前記第１ろ過処理部および／または前記第２ろ過処理部の洗浄によって発生した洗浄排水を生物処理する生物処理部と、
   を備えた水処理システムを用いる水処理方法であって、
   前記水貯留部の水質低下が検出された場合に前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部の洗浄を実施する工程と、
   前記第１ろ過処理部の性能低下が検出された場合に前記第１ろ過処理部の洗浄を実施する工程と、
   前記第２ろ過処理部の性能低下が検出された場合に前記第２ろ過処理部の洗浄を実施する工程と、
   前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部の洗浄が実施されない場合に、前記第１ろ過処理部と前記第２ろ過処理部とを介して前記水貯留部に水を還流させる工程と、
   前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部の洗浄が実施される場合に、前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部のそれぞれから前記生物処理部を介して前記水貯留部に水を還流させる工程と、
   前記第１ろ過処理部および前記第２ろ過処理部のいずれか一方の洗浄が実施される場合に、当該一方のろ過処理部から前記生物処理部を介して前記水貯留部に水を還流させる工程と、
   を含むことを特徴とする水処理方法。