JP7017491B2 - 被処理水の白濁浄化処理方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、被処理水の白濁浄化処理方法及びその装置に関し、被処理水を貯留する水槽やプール、動物園、養殖施設における浄化処理、特に、水族館等の水槽内の被処理水の浄化処理に好適な被処理水の白濁浄化処理方法及びその装置に関する。

鑑賞用に飼育される魚類、海獣類等の水生生物には、定期的に給餌がなされている。そのため、水生生物の飼育水は、残餌や飼育生物の排泄物などによって水槽水が濁ることが知られている。濁りが生じた水槽水を浄化するために、水槽の水を抜き出して、砂ろ過処理し、砂ろ過処理した水を水槽へ循環させる方法が知られている。

例えば、特許文献１では、水槽の水を微生物付着媒体あるいは粒状ろ材を用いて循環濾過すると共に循環濾過工程の逆洗排水を膜分離工程で分離し、分離水を再利用することを特徴とする水の濾過方法が記載されている。

養殖や水族館のようなアンモニアなどのアンモニア態窒素が含まれる海水を、膜ろ過を用いて浄化する方法も知られている。例えば、特許文献２には、膜ろ過を利用した水中生物の飼育水の製造装置の例が記載されている。特許文献３には、被処理水を膜モジュールに循環させてろ過処理する膜ろ過排水処理装置の例が記載されている。

特許文献４には、水棲生物を飼育するための飼育水槽の飼育水を処理するための水処理システムにおいて、脱窒菌による生物的反応と電気化学的反応を組み合わせて脱窒反応を行わせる脱窒槽を設け、脱窒槽に隔膜を設けることによって脱窒槽を陰極室と陽極室とに区分けし、陰極室と陽極室との各々に飼育水を通水し、飼育水槽と脱窒槽との間で飼育水を循環するようにした水処理システムの例が記載されている。

特許文献５には、飼育水をろ過工程を通じて循環浄化する方法において、砂層の上に生物付着担体層を配置した複層ろ過層を用いて飼育水をろ過することが記載されている。

特許文献６には、膜ろ過運転工程中に原水の水質を測定して、膜面への汚濁負荷を演算し、その汚濁負荷をパラメータとして逆洗工程に移行する膜ろ過装置の運転制御方法の例が記載されている。

特許第２５２０８０５号公報 特開２０１５－１８１９７３号公報 特開２０００－６１４６６号公報 特開２００３－１８９３８号公報 特許第６２１６１７４号公報 特開２００８－２２９５８３号公報

しかしながら、特許文献１及び５に記載されるような砂ろ過処理を用いた場合は、砂ろ過処理によって除去できないサイズの物質が循環水に蓄積されることにより、水槽内の水の白濁が助長される場合がある。特に、近年の水槽の大型化に伴い、水槽が白濁する現象が顕在化しつつある。

特許文献２及び３に記載されるような、膜の孔径が小さい膜ろ過方式に替えることも提案されている。しかしながら、特許文献２及び３に記載されるような技術を用いて大量の水を循環ろ過することは不経済である。また、膜ろ過方式のみでは、従来の砂ろ過処理と異なり、水に含まれるアンモニアを処理することができないため、アンモニアを処理するための処理装置を別途新設する必要もある。

特許文献４に記載される方法は、脱窒槽と砂ろ過槽を組み合わせた方式を提案しているが、水槽の白濁については何ら言及されておらず、白濁低減の効果も不明である。特許文献６では、原水中の懸濁粒子を光学的に測定する装置を用いて原水の水質を評価しているが、このような装置によって水槽の水の白濁を低減させるほどの水の微量な濃度変化を検出することは困難である。

上記課題を鑑み、本発明は、白濁の発生を抑制して被処理水の透明度を安定的に維持しながら、被処理水をより効率的に浄化処理することが可能な被処理水の白濁浄化処理方法及びその装置を提供する。

上記目的を達成するために本発明者らが鋭意検討したところ、白濁の原因は、被処理水の浄化処理後の浄化水中に含まれる微粒子に関係があることを見出し、本発明に至った。

以上の知見を基礎として完成した本発明の実施の形態に係る被処理水の白濁浄化処理方法は一側面において、水槽から抜き出した被処理水を浄化処理した後に水槽へと循環させる被処理水の白濁浄化処理方法であって、浄化処理で得られる浄化水の微粒子の濃度を検出し、検出された浄化水の微粒子の濃度と水槽の最大長の関係に基づいて、水槽に白濁が生じ得るか否かを判定し、水槽に白濁が生じ得ると判定される場合には、浄化水を膜ろ過処理して浄化水中の微粒子を除去し、水槽に白濁が生じ得ると判定されない場合には、膜ろ過処理する浄化水の流量を減少させるか浄化水の膜ろ過処理への供給を停止することを特徴とする被処理水の白濁浄化処理方法である。

本発明の実施の形態に係る被処理水の白濁浄化処理方法は一実施態様において、水槽に白濁が生じ得るか否かを判定することが、下記（１）式の関係に基づいて判定することを特徴とする。
水槽に白濁を生じさせる微粒子数（×１０⁴個／ｃｍ²）
＝浄化水の微粒子の濃度（個／ｃｍ³）×水槽の最大長（ｃｍ）・・・（１）

本発明の実施の形態に係る被処理水の白濁浄化処理方法は別の一実施態様において、浄化水の微粒子の濃度を検出することが、粒子径５μｍ以下の微粒子の濃度を検出することを含む。

本発明の実施の形態に係る被処理水の白濁浄化処理方法は別の一実施態様において、検出された微粒子の濃度に基づいて、膜ろ過処理へ供給する浄化水の流量を制御することを更に含む。

本発明の実施の形態に係る白濁浄化処理装置は別の一側面において、被処理水を貯留する水槽と、水槽からの被処理水を浄化処理し、浄化水を得る浄化手段と、浄化水を水槽へ返送し、循環させる循環手段と、浄化水を膜ろ過処理し、膜ろ過処理水を得るとともに、該膜ろ過処理水を水槽へ返送する膜ろ過手段と、浄化水の微粒子の濃度を検出する検出手段と、検出手段が検出した浄化水の微粒子の濃度と、水槽に白濁を生じる微粒子数の予め定められた基準濃度とを比較し、該比較結果から、浄化水の膜ろ過手段への供給を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする被処理水の白濁浄化処理装置である。

本発明の実施の形態に係る白濁浄化処理装置は一実施態様において、比較結果について、下記（１）式の関係に基づいて算出する演算手段を有することを特徴とする。
水槽に白濁を生じさせる微粒子数（×１０⁴個／ｃｍ²）
＝浄化水の微粒子の濃度（個／ｃｍ³）×水槽の最大長（ｃｍ）・・・（１）

本発明の実施の形態に係る白濁浄化処理装置は別の一実施態様において、制御手段が、検出手段が検出した浄化水の微粒子の濃度が基準濃度を超える場合は、浄化水中の微粒子を除去するために膜ろ過手段へ浄化水の供給を開始し、膜ろ過処理水を水槽へ返送するように制御し、検出手段が検出した浄化水の微粒子の濃度が基準濃度を超えない場合は、浄化水の膜ろ過手段への供給を停止させるように制御する。

本発明の実施の形態に係る白濁浄化処理装置は更に別の一実施態様において、制御手段が、検出手段が検出した浄化水の微粒子の濃度が基準濃度を超える場合は、浄化水中の微粒子を除去するために膜ろ過手段へ供給する浄化水の流量を増加させ、膜ろ過処理水の水槽への返送流量を増加させるように制御し、検出手段が検出した浄化水の微粒子の濃度が基準濃度を超えない場合は、膜ろ過手段へ供給する浄化水の流量を減少させて膜ろ過処理水の水槽への返送流量を減少させるように制御する。

本発明の実施の形態に係る白濁浄化処理装置は更に別の一実施態様において、検出手段が検出した微粒子の濃度に基づいて、膜ろ過手段へ供給する浄化水の流量を調整する流量制御装置を更に備える。

本発明によれば、白濁の発生を抑制して被処理水の透明度を安定的に維持しながら、被処理水をより効率的に浄化処理することが可能な被処理水の白濁浄化処理方法及びその装置が提供できる。

本発明の実施の形態に係る白濁浄化処理装置の一例を表す概略図である。 水族館の水槽内の微粒子の粒径分布の測定結果の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る被処理水の白濁浄化処理方法の一例を表すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る被処理水の白濁浄化処理方法の別の一例を表すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る白濁浄化処理装置及び被処理水の白濁浄化処理方法について説明する。以下の図面の記載においては、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。なお、以下に示す実施の形態はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。

本発明の実施の形態に係る被処理水の白濁浄化処理方法は、淡水又は海水などの自然水からなる被処理水を収容し、各種水生生物、特に魚類や海獣類を鑑賞飼育するための水族館等に設置可能な水槽の循環浄化システム（生命維持システム：ＬＳＳ（Ｌｉｆｅ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ））であって、水槽から抜き出した被処理水を浄化処理した後に水槽へと循環させる白濁浄化処理装置に好適に利用することができる。

例えば、図１に示すように、本処理方法は、被処理水を貯留する水槽１と、水槽１から抜き出した被処理水を浄化処理する浄化手段２と、浄化処理で得られる浄化水を水槽１へ循環させる循環ラインＬ１と、浄化水を膜ろ過処理する膜ろ過手段４と、浄化水に含まれる水槽１に白濁を生じさせる微粒子の濃度を検出する検出手段３と、演算部５１を含む制御手段５とを備える白濁浄化処理装置を用いて処理を行うことができる。

水槽１としては特に限定されるものではないが、展示水槽、養殖用水槽、活魚水槽等の種々の形状及び大きさの水槽が使用でき、中でも特に高い澄明性の要求される展示用水槽を好適に使用することができる。

水槽１内には、魚介類、甲殻類、海水ほ乳類、水生植物、海草等を含む水生生物を収容することができる。以下に限定されるものではないが、数～数万ｍ³程度の容量の水槽１を用いることができ、具体的には容量が１ｍ³以上、更には１０００ｍ³以上、更には５０００ｍ³以上の水槽１を用いることができる。

水槽１からポンプ１１を用いて抜き出された被処理水は、浄化手段２へ供給される。被処理水には水槽１から流出した水生生物が排泄する尿素、残餌が分解されて発生したアンモニア等が含まれている。浄化手段２は、このような被処理水を浄化処理して水槽１へ返送するための手段である。

浄化手段２に用いられる装置及び処理は任意である。浄化手段２が行う処理としては、例えば、砂ろ過、浮上ろ過、繊維ろ過などの種々のろ過処理、泡沫分離処理、オゾン処理、ＵＶ処理、接触酸化処理などが挙げられる。特許文献５に記載されるような、砂を充填した砂層と、砂層の上部に堆積され、表面又は内部に微生物担体を付着させた微生物付着担体層の複層ろ過層からなる処理装置を本実施形態の浄化手段２として使用してもよい。

微生物の付着していないろ材のみによる物理ろ過による処理も、本実施形態の浄化手段２における処理として含むことができる。例えば、被処理水を上向流に通水し、ろ材を浮上させてろ過する浮上ろ過や、繊維ろ材を用いる繊維ろ過等も本実施形態の浄化手段２として採用することができる。本実施形態に使用されるろ材の種類は、特に制限なく、種々の素材、サイズ、形状のものが使用できる。

ろ材としては、例えば、砂、アンスラサイト、ウレタンフォーム、活性炭、ポリスチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。微生物付着媒体は、好気的状態でも嫌気的状態でもよいが、少なくとも好気的に維持された充填層に保持されることが好ましい。好気、嫌気の各条件を維持する方法は、従来公知の方法が適用できる。

好気条件を維持する方法としては、被処理水に酸素を吹き込むことにより酸素を含ませてろ過層に通す方法、直接酸素をろ過層に供給する方法等が挙げられる。被処理水に酸素を含ませてろ過層に通す場合には、水槽水を一旦、曝気槽に貯留して酸素を溶解させる方法や、ろ過設備の前段に泡沫分離装置を設置する方法等が挙げられる。直接酸素をろ過層に供給する場合には、散気装置により直接ろ過層下部から酸素を供給する方法等が挙げられる。

オゾン処理、ＵＶ処理としては、有機物の酸化分解及び微生物や細菌、ウイルスの殺菌処理等を主たる目的として行われる。オゾン処理は、例えば被処理水にオゾン含有気体を吹き込むことにより被処理水に含ませる方法が挙げられる。オゾンを被処理水に含ませる方法は、従来公知の方法が適用できる。ＵＶ処理は、被処理水に３８０ｎｍ以下の光を照射することで処理される。使用される光源は、特に制限なく使用できる。例えば光源は、低圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、ＬＥＤなどが挙げられる。

浄化処理で得られる浄化水は、循環ラインＬ１（循環手段）を介して水槽１へ循環される。浄化手段２から流出した浄化水を水槽１へと送給する循環ラインＬ１の配管には、浄化水中の微粒子の濃度を検出するための検出手段３と、浄化水を膜ろ過処理するための膜ろ過手段４が接続されている。循環ラインＬ１と膜ろ過手段４との間には、膜ろ過手段４へ供給する浄化水の流量を制御するための流量制御装置１２が配置されている。

さらに、循環ラインＬ１には、浄化水の流量（ｒ２）を測定するための流量計１４が配置されている。流量制御装置１２と膜ろ過手段４との間には、膜ろ過手段４へ供給する浄化水の流量（ｒ１）を測定するための流量計１３が配置されている。膜ろ過手段４には、膜ろ過手段４で処理された膜ろ過処理水を、循環ラインＬ１を介して返送するための膜ろ過処理水返送手段Ｌ２が接続されている。膜ろ過処理水返送手段Ｌ２は、循環ラインＬ１を介さずに、水槽１へ直接接続されていてもよい。

検出手段３は、浄化水に含まれる微粒子の濃度を検出する。本実施形態において測定対象とする微粒子は、典型的には、粒子径５μｍ以下の微粒子、より好ましくは粒子径１μｍの溶解性の微粒子をいう。粒子径５μｍ以下の微粒子、更には粒子径１μｍの粒子は、砂ろ過処理などの一般的な浄化処理では取り除くことができないが、水槽１に白濁を生じさせる原因の一つとなり得ることが分かった。よって、水槽１に白濁が生じることが推定される場合には、必要に応じて膜ろ過手段４で微粒子を除去することで、水槽１の白濁を抑制することができる。

検出手段３としては、光散乱法、光遮断法、電気抵抗法等を用いた検出が利用可能である。光散乱法の測定原理は、サンプル中の粒子により光が散乱した際の電気信号（電圧上昇）を感知することによって、微粒子を測定する方法である。光遮断法の測定原理は、サンプル中の粒子により光が遮断された際の電気信号（電圧低下）を検出することによって、微粒子を測定する方法である。電気抵抗法の測定原理は、小さな径の細孔に一定の電流を流し、その径の電気抵抗を検出することによって、微粒子を測定する方法である。

検出手段３は、一般的に利用可能な微粒子カウンター等を用いることができる。検出手段３による浄化水の微粒子の濃度測定のタイミングは任意である。例えば、検出手段３が常時、浄化水の微粒子の濃度測定をするようにしてもよいし、所定の期間毎（例えば１時間毎）に測定してもよい。

特に、本実施形態では、水槽１の白濁が生じやすい時期、例えば、給餌直後や水槽１の鑑賞者の多い昼間等の特定の期間に検出手段３の検出頻度を高くすることで、水槽１の白濁をより効果的に抑制することができる。白濁が生じやすい期間はその施設の状況に応じて適宜設定することができる。

膜ろ過手段４は、浄化水に含まれる微粒子を膜ろ過処理により除去するための装置が利用可能である。膜分離に使用される膜の素材、形状、孔径、分離圧、膜面積等は適宜選択可能である。膜の種類としては、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、精密ろ過膜（ＭＦ）等が利用可能である。

制御手段５は、検出手段３が検出した浄化水の微粒子の濃度と、水槽１に白濁を生じさせる微粒子数と、水槽１の最大長との関係に基づいて、浄化水の水槽１への循環及び浄化水の少なくとも一部の膜ろ過手段４への供給を制御する。

数百～数千ｍ³もの大量の被処理水を収容する水槽１においては、一般的な水質分析結果からは極めて清澄であるという結果が得られたとしても、水槽１内では白濁が生じる場合がある。水質分析結果で良好な結果が得られた同じ被処理水を、形状や大きさの異なる水槽１に収容すると、白濁が生じる場合と白濁が生じない場合がある。

本発明者らの鋭意検討の結果、水槽１の白濁の原因は、水槽１中の被処理水に含まれる微粒子の濃度（個／ｃｍ³）と、その水槽１を外側から水槽１を観察する観測者との距離と、観測者の視界内にある微粒子数（×１０⁴個／ｃｍ²）が関係することが分かった。

よって、本実施形態では、水槽１の白濁を、検出された浄化水の微粒子の濃度と水槽の最大長の関係、より具体的には、検出手段３により検出された微粒子の濃度と、水槽に白濁を生じさせる微粒子数と、水槽１の最大長の関係、即ち、以下の（１）式を用いて推測する。
水槽に白濁を生じさせる微粒子数（×１０⁴個／ｃｍ²）
＝浄化水の微粒子の濃度（個／ｃｍ³）× 水槽の最大長（ｃｍ）・・・（１）

以下に限定されるものではないが、一実施態様によれば、水槽１に白濁を生じさせる微粒子数（×１０⁴個／ｃｍ²）の基準値が７００００００００（×１０⁴個／ｃｍ²）の場合に、水槽１に白濁が生じるという結果が得られている。そのため、例えば、水槽の最大長が３４００ｃｍの場合、浄化水の微粒子の濃度が、７００００００００／３４００＝２０５８００（個／ｃｍ³）よりも高くなると、水槽１に白濁が生じ得ると推測できる。

一実施形態では、（１）式に基づき、水槽１に白濁を生じさせる微粒子数（×１０⁴個／ｃｍ²）を水槽１の最大長（ｃｍ）で除して得られる値を白濁発生の判断の基準濃度とする。制御手段５は、検出手段３が検出した浄化水の濃度がこの基準濃度を超える場合には、水槽に白濁が生じ得ると判定する。そして、白濁防止のための対策、即ち、浄化水を膜ろ過処理して浄化水中の微粒子を除去するように図１の白濁浄化処理装置を制御する。

一方、検出手段３が検出した浄化水の濃度が基準濃度を超えない場合には、制御手段５は、膜ろ過処理する浄化水の流量を減少させるか、或いは、浄化水の膜ろ過処理への供給を止めて浄化水をそのまま水槽１へ戻すように図１の白濁浄化処理装置を制御する。

このように、本実施形態によれば、制御手段５によって必要時にのみ膜ろ過処理を実施することで、膜ろ過処理への負荷を軽減しながら、大量の水をより効率的に処理できる。これにより、水槽１の白濁の発生を抑制しながら水槽１内の透明度を安定的に維持できる。

なお、（１）式中、水槽１の最大長（ｃｍ）とは、原則的には、水槽１の水平方向及び垂直方向においてその長さが最も長くなる部分の長さを意味し、水槽１の壁面を構成するガラスの厚みは含まない。ただし、水族館等の観賞用の水槽１の場合、水槽１の外側から見学する鑑賞者による視界や水槽１の形状等を考慮して、本実施形態における水槽１の最大長（ｃｍ）を適宜設定することができる。例えば、水槽１の実際の最大長に関わらず、多くの鑑賞者が水槽１を鑑賞する特定の位置から白濁の発生が発見されやすい水槽１の特定の位置までの距離を、本実施形態における「水槽の最大長」と定義する場合も、本実施形態に包含されるものとする。

図２は、水族館の水槽の海水中に含まれる微粒子の粒度分布の一例である。図２に示すように、水槽１に白濁を生じさせる被処理水には、粒子径５μｍ以下の微粒子、より具体的には粒子径２μｍ以下、更には粒子径１μｍ以下の溶解性微粒子が存在する。被処理水中に存在する粒子径５μｍ以下、特に粒子径１μｍ以下の微粒子の密度が高くなると、光の散乱により水中に白濁が生じて見えるようになる。

本実施形態では、被処理水を海水とする場合、粒子径５μｍ以下の微粒子を「白濁を生じさせる微粒子」とする。被処理水を淡水等とする場合も海水と実質的に同様であるが、その場合、被処理水の性質に応じて粒度分布を測定し、白濁を生じさせる微粒子の粒子径を適宜決定することが好ましい。

図１に示すように、制御手段５は、演算部５１（演算手段）を含むことができる。演算部５１は、式（１）を用いて、水槽１の白濁発生の判断基準となる基準濃度を演算し、得られた基準濃度と、検出手段３が検出した浄化水の微粒子の濃度とを比較する。

即ち、演算部５１は、基準濃度として、水槽１に白濁を生じさせる微粒子数（×１０⁴個／ｃｍ²）を水槽１の最大長で除すること、即ち、
基準濃度（個／ｃｍ³）＝水槽に白濁を生じさせる微粒子数（×１０⁴個／ｃｍ²）÷水槽の最大長（ｃｍ）
の式に基づいて、水槽１の白濁発生の判断基準となる基準濃度を演算する。

演算部５１はさらに、以下の（２）式を用いて、検出手段３が検出した浄化水の微粒子の濃度に基づいて、膜ろ過手段へ供給する浄化水の流量（ｍ³／ｈ）を演算することができる。
膜ろ過手段への供給流量（ｒ１）
＝浄化水全体流量（ｒ２）×（１－（基準濃度／浄化水の微粒子の濃度））・・・（２）

膜ろ過手段への供給流量（ｒ１）は流量計１４で測定することができる。浄化水全体流量（ｒ２）は、流量計１３で測定することができる。

浄化水の微粒子の濃度が、基準濃度を超える場合には、制御手段５は、流量制御装置１２を用いて、膜ろ過手段４へ供給する浄化水の流量を大きくするか、浄化水の供給を開始するように制御する。膜ろ過手段４で処理された膜ろ過処理水は水槽１へ戻す。一方、浄化水の微粒子の濃度が基準濃度を超えない場合には、制御手段５は膜ろ過手段４へ供給する浄化水の流量を小さくするか、膜ろ過手段４への浄化水の供給を止めるように制御する。

本発明の実施の形態に係る白濁浄化処理装置及び被処理水の白濁浄化処理方法によれば、水槽１に白濁が生じ得ると判定される場合に、一般的な浄化処理に加えて膜ろ過処理を併用することで、水槽１へと循環される浄化水中に含まれる、水槽１に白濁を生じさせる可能性のある微粒子を除去することができる。これにより、水槽１の白濁の発生を抑制でき、水槽１内の透明度を安定的に維持することができる。

更に、本発明の実施の形態に係る白濁浄化処理装置及び被処理水の白濁浄化処理方法によれば、膜ろ過処理を、必要時にのみ通常の浄化処理と併用することで、常時、膜ろ過処理を実施する場合に比べて、膜ろ過手段への負荷が小さくなるため、膜ろ過手段のメンテナンスコストも低減できる。

更に、本発明の実施の形態に係る白濁浄化処理装置及び被処理水の白濁浄化処理方法によれば、膜ろ過処理が必要でない場合には、既存の浄化処理で大量の被処理水を処理することができるため、水槽１内の被処理水をより効率的に浄化することができる。

更に、本実施形態によれば、既存の水槽の循環浄化システム（生命維持システム：ＬＳＳ）に対して、本実施形態に係る制御手段５及び膜ろ過手段４を組み込むだけでよいため、経済的であり、また、装置全体の小型化が図れる。

次に、図３及び図４を用いて、本発明の実施の形態に係る被処理水の白濁浄化処理方法における水槽１の白濁のための制御フローの一例を説明する。なお、図３及び図４に示す例は例示であって、以下に制限されることを目的とするものではない。

図３のステップＳ１において、制御手段５が備える演算部５１が、式（１）に基づいて、水槽１の大きさに応じた白濁推測のための基準濃度を演算し、設定する。例えば、水槽の最大長が３４ｍであり、水槽１に白濁が生じる微粒子数（×１０⁴個／ｃｍ²）の既定値が７００００００００（×１０⁴個／ｃｍ²）である場合、演算部は、基準濃度を７００００００００／３４００＝２０５８００（個／ｃｍ³）≒２０００００（個／ｃｍ³）と演算し、設定する。

図３のステップＳ２において、図１の検出手段３が浄化手段２から流出した浄化水の微粒子の濃度を測定し、測定結果を制御手段５へ出力する。ステップＳ３において、演算部５１が、図１の検出手段３が検出した浄化水の微粒子の濃度が、基準濃度を超えるか否かを判定する。浄化水の微粒子の濃度が、基準濃度を超える場合にはステップＳ４へ進む。

ステップＳ４において、検出手段３が検出した浄化水の微粒子の濃度が基準濃度を超える場合は、制御手段５が、浄化水中の微粒子を除去するために膜ろ過手段４へ浄化水の供給を開始する（既に膜ろ過が開始されている場合はその流量を増加する）ように、流量制御装置１２の動作を制御して、膜ろ過手段４への浄化水の供給を制御する。膜ろ過手段４は浄化水を膜ろ過処理して浄化水中の微粒子を除去する。

ステップＳ５において、制御手段５は、膜ろ過手段４で得られた膜ろ過処理水を図１の膜ろ過処理水返送手段Ｌ２及び循環ラインＬ１を介して水槽１へ返送させる。なお、膜ろ過手段４に供給されなかった浄化水の一部は循環ラインＬ１を介して水槽１へ返送される。尚、この返送手段Ｌ２による膜ろ過処理水の返送は、所定時間毎、例えば１時間毎に行う様に制御手段５で制御しても良い。

前述のステップＳ４における処理によって、膜ろ過手段４によって処理される浄化水の流量が増加するため、ステップＳ５において水槽１へ流入する膜ろ過処理水の返送流量は、ステップＳ３～Ｓ４を実施しない場合に比べて増加する。このように、ステップＳ５において、膜ろ過手段４からの水槽１への膜ろ過処理水の返送流量を増加させることにより、水槽１中の被処理水の微粒子濃度が全体として低減されるため、白濁の発生を抑制することができる。

一方、ステップＳ６において、検出手段３が検出した浄化水の微粒子の濃度が基準濃度を超えない場合は、制御手段５が、膜ろ過手段４へ供給する浄化水の流量を減少させるか、浄化水の供給を停止して膜ろ過処理を停止させるように制御する。ステップＳ７において、制御手段５は、膜ろ過手段４で得られた膜ろ過処理水を図１の膜ろ過処理水返送手段Ｌ２及び循環ラインＬ１を介して水槽１へ返送させる。膜ろ過手段４に供給されなかった浄化水の一部は循環ラインＬ１を介して水槽１へ返送される。

前述のステップＳ６における処理によって、膜ろ過手段４によって処理される浄化水の流量が減少するか又は供給が停止されるため、ステップＳ７において水槽１へ流入する膜ろ過処理水の返送流量は、ステップＳ３及びＳ６を実施しない場合に比べて減少する。このように、ステップＳ７において、膜ろ過手段４からの水槽１への膜ろ過処理水の返送流量を減少させることにより、膜ろ過処理の負荷を低減できるため、ろ過膜の寿命を長くすることができ、膜ろ過手段４のメンテナンスの頻度も少なくてすみ、より効率的な水処理が行える。

図３のステップＳ９において、処理を続ける場合はステップＳ３へ戻り、ステップＳ３～Ｓ９の処理を繰り返す。処理を続けない場合は作業を終了する。

図３のフローチャートの変形例を図４に示す。図４のステップＳ１において、図３のステップＳ１と同様に、制御手段５が備える演算部５１が、式（１）に基づいて、水槽１の大きさに応じた白濁推測のための基準濃度を演算し、設定する。図４のステップＳ２において、図１の検出手段３が浄化手段２から流出した浄化水の微粒子の濃度を測定し、測定結果を制御手段５へ出力する。

ステップＳ３において、制御手段５の演算部５１が、図１の検出手段３が検出した浄化水の微粒子の濃度が、予め定められた基準濃度を超えるか否かを判定する。浄化水の微粒子の濃度が、基準濃度を超える場合にはステップＳ３１へ進む。浄化水の微粒子の濃度が、基準濃度を超えない場合にはステップＳ３２へ進む。

ステップＳ３１において、制御手段５の演算部５１が、（２）式を用いて、検出手段３が検出した浄化水の微粒子の濃度に基づいて、膜ろ過手段４へ供給する浄化水の流量（ｍ³／ｈ）を演算し、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４において、制御手段５が、ステップＳ３１において演算された浄化水の流量に基づいて、膜ろ過手段４へ浄化水の供給を開始し、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５以降の各手順は図３の各ステップと同様である。

一方、浄化水の微粒子の濃度が、基準濃度を超えない場合にはステップＳ３２へ進み、ステップＳ３２において、制御手段５の演算部５１が、（２）式を用いて、検出手段３が検出した浄化水の微粒子の濃度に基づいて、膜ろ過手段４へ供給する浄化水の流量（ｍ³／ｈ）を演算し、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６において、検出手段３が検出した浄化水の微粒子の濃度が基準濃度を超えない場合は、制御手段５が、膜ろ過手段４へ供給する浄化水の流量を減少させるか、浄化水の供給を停止して膜ろ過処理を停止させるように制御し、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７以降の各手順は図３の各ステップと同様である。

本発明の実施の形態に係る白濁浄化処理装置及び被処理水の白濁浄化処理方法によれば、水槽１に白濁を生じさせる微粒子数と水槽１の最大長の関係から得られる基準濃度に基づいて、水槽１の白濁の可能性を早期に推測し、白濁発生抑制のための対策を早期に講じることができる。

（その他の実施の形態）
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上述の実施の形態では、白濁が生じ得る微粒子数を水槽１の最大長で除した値を基準濃度とし、この基準濃度に基づいて、浄化水の水槽への循環及び浄化水の膜ろ過を制御する例を説明したが、本実施形態は上記基準濃度に基づく制御には限定されない。例えば、（１）式に基づいて、制御手段５が、検出手段３が検出した浄化水の微粒子濃度と水槽１の最大長とを乗算して浄化水の微粒子数を求め、白濁が生じ得る微粒子数の予め設定された基準値と比較することより、膜ろ過手段へ供給する浄化水の流量を制御するようにしてもよい。

図１の例では、制御手段５内に演算部５１を一緒に備える構成を例示しているが、演算部５１は制御手段５と別々に構成されていてもよいことは勿論である。

図１の流量制御装置１２を介して制御される浄化水の流量は、検出手段３によって検出された微粒子の濃度に関わらず、予め設定された固定流量とすることも可能である。流量制御装置１２としてはバルブ等が利用可能であり、制御手段５によって、バルブをＯＮ－ＯＦＦ切替制御するか、又はそのバルブの開度を調節して流量を制御することも可能である。

本発明の実施の形態に係る白濁浄化処理装置及び被処理水の白濁浄化処理方法は、水族館、動物園、養殖施設等に配置される水槽１に限られず、例えば、白濁が生じ得る貯留水を有する遊園地、博物館、ホテル、その他種々の観光施設などに配置されるプールや水槽にも適用可能であることは勿論である。

更に、被処理水は、有機物の酸化や殺菌等に用いられるハロゲン化物イオンを含む被処理水であってもハロゲン化物イオンを含まない被処理水であっても構わない。一般的には、ハロゲン化物イオンを含まない被処理水の方が、その透明度を安定的に維持することが難しいが、本実施形態に係る白濁浄化処理装置及び被処理水の白濁浄化処理方法を適用することにより、ハロゲン化物イオンを含まない被処理水に対しても、その効果を発揮することができる。例えば、ハロゲン化物イオンを含有させると死滅してしまうような種類の水生生物を飼育する飼育水の処理にも本実施形態は好適である。

以下に本発明の好適な実施例を示す。

（実施例１）
水族館の水槽内の微粒子の粒径分布を測定した。測定結果を図２に示す。図２より、水槽水の微粒子は５μｍ以下、更に言えば１μｍ以下の微粒子がほとんどで、粒子直径が小さいほど頻度個数が大きくなる傾向にあった。

（実施例２）
水族館の水槽内の白濁と微粒子の関係を検討した。
本試験には、白濁が目視確認されている水族館Ａの水と、白濁が目視確認されていない水族館Ｂの水を抽出し、それぞれ微粒子カウンターにて、粒子径５μｍ以下の微粒子の濃度を測定した。その結果を表１に示す。実施例２では、観察者の位置から対面壁までの距離（ｃｍ）をそれぞれ測定し、微粒子濃度の測定結果と観察者の位置から対面壁までの距離の関係を評価した。

微粒子濃度は、白濁のある水族館Ａの方が水族館Ｂよりも低い値であったが、微粒子濃度にそれぞれの水槽の観察点から対面の壁までの距離を乗ずると、水族館Ａの方が高い値となった。このことから、水槽内の白濁には、微粒子濃度ではなく、観察者の視界内にある微粒子数と水槽の大きさに影響があることが分かった。

表１の結果から、水槽内の白濁を有効に防止するためには、水槽内の水の微粒子の濃度（個／ｃｍ³）に水槽の最大幅（ｃｍ）を乗じた値、即ち、観察者の視界にある微粒子の総数（微粒子数）を、水族館Ｂの６７５，０００，０００（×１０⁴個／ｃｍ²）以下にすることが、有効な対策の一つであると推測された。

１…水槽
２…浄化手段
３…検出手段
４…膜ろ過手段
５…制御手段
１１…ポンプ
１２…流量制御装置
１３、１４…流量計（ｒ１、ｒ２）
５１…演算部

Claims (9)

1. 水槽から抜き出した水生生物の飼育水又は白濁が生じ得る貯留水を含む被処理水を浄化処理した後に前記水槽へと循環させる被処理水の白濁浄化処理方法であって、
   前記浄化処理で得られる浄化水の微粒子の濃度を検出し、
   検出された浄化水の微粒子の濃度と前記水槽の最大長の関係に基づいて、前記水槽に白濁が生じ得るか否かを判定し、
   前記水槽に白濁が生じ得ると判定される場合には、前記浄化水を膜ろ過処理して前記浄化水中の微粒子を除去し、
   前記水槽に白濁が生じ得ると判定されない場合には、前記膜ろ過処理する前記浄化水の流量を減少させるか前記浄化水の前記膜ろ過処理への供給を停止することを特徴とする被処理水の白濁浄化処理方法。
2. 前記水槽に白濁が生じ得るか否かを判定することが、下記（１）式の関係に基づいて判定することを特徴とする請求項１の被処理水の白濁浄化処理方法。
   水槽に白濁を生じさせる微粒子数（×１０⁴個／ｃｍ²）
   ＝浄化水の微粒子の濃度（個／ｃｍ³）×水槽の最大長（ｃｍ）・・・（１）
3. 前記浄化水の前記微粒子の濃度を検出することが、粒子径５μｍ以下の前記微粒子の濃度を検出することを含む請求項１又は２に記載の被処理水の白濁浄化処理方法。
4. 前記検出された前記微粒子の濃度に基づいて、前記膜ろ過処理へ供給する前記浄化水の流量を制御することを更に含むことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の被処理水の白濁浄化処理方法。
5. 水生生物の飼育水又は白濁が生じ得る貯留水を含む被処理水を貯留する水槽と、
   前記水槽からの前記被処理水を浄化処理し、浄化水を得る浄化手段と、
   前記浄化水を前記水槽へ返送し、循環させる循環手段と、
   前記浄化水を膜ろ過処理し、膜ろ過処理水を得るとともに、該膜ろ過処理水を前記水槽へ返送する膜ろ過手段と、
   前記浄化水の微粒子の濃度を検出する検出手段と、
   前記検出手段が検出した前記浄化水の前記微粒子の濃度と、前記水槽に白濁を生じる微粒子数の予め定められた基準濃度とを比較し、該比較結果から、前記浄化水の前記膜ろ過手段への供給を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする被処理水の白濁浄化処理装置。
6. 前記比較結果について、下記（１）式の関係に基づいて算出する演算手段を有することを特徴とする請求項５に記載の被処理水の白濁浄化処理装置。
   水槽に白濁を生じさせる微粒子数（×１０⁴個／ｃｍ²）
   ＝浄化水の微粒子の濃度（個／ｃｍ³）×水槽の最大長（ｃｍ）・・・（１）
7. 前記制御手段が、
   前記検出手段が検出した前記浄化水の微粒子の濃度が前記基準濃度を超える場合は、前記浄化水中の微粒子を除去するために前記膜ろ過手段へ前記浄化水の供給を開始し、膜ろ過処理水を水槽へ返送するように制御し、
   前記検出手段が検出した前記浄化水の微粒子の濃度が前記基準濃度を超えない場合は、前記浄化水の前記膜ろ過手段への供給を停止させるように制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の被処理水の白濁浄化処理装置。
8. 前記制御手段が、
   前記検出手段が検出した前記浄化水の微粒子の濃度が前記基準濃度を超える場合は、前前記浄化水中の微粒子を除去するために前記膜ろ過手段へ供給する前記浄化水の流量を増加させ、膜ろ過処理水の前記水槽への返送流量を増加させるように制御し、
   前記検出手段が検出した前記浄化水の微粒子の濃度が前記基準濃度を超えない場合は、前記膜ろ過手段へ供給する前記浄化水の流量を減少させて前記返送流量を減少させるように制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の被処理水の白濁浄化処理装置。
9. 前記検出手段が検出した前記微粒子の濃度に基づいて、前記膜ろ過手段へ供給する前記浄化水の流量を調整する流量制御装置を更に備えることを特徴とする請求項５～８のいずれか１項に記載の被処理水の白濁浄化処理装置。

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