JPH02229590A - 水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、水への酸素溶解とそれ以外のガスの脱気にか
かわる水処理方法、特に活魚槽の水処理方法の改良に関
する。

［従来の技術コ 近時活魚の需要が高まり、活魚槽による養殖、輸送、陳
列等が盛んになっているが、活魚が酸素を消費し、炭酸
ガスやアンモニア分等を排出するので、活魚水槽への酸
素の供給と炭酸ガスやアンモニア分等の除去が必要であ
り、従来から空気や酸素ボンベでのパブリングや水のシ
ャワリング等による曝気法（例えば日本水産学会編集の
水産学シリーズ［３９］　　ｒ活魚輸送ｊ　ｐ．　１０
０　）が一般的に知られている。又酸素のみの供給法と
しては、酸素ボンベでのパブリングの他に酸素を発生す
る薬品の投入や該薬品を気液分離膜の容器に入れて投入
する方法（例えば特開昭５９−５９１３１、特開昭６３
−２８５１０２　、実開昭６２−１７３８９等）が知ら
れている。

一方気液分離膜の応用例としては、活魚水槽のパブリン
グによる余剰の浮上気泡を水面に接して張った気液分離
膜を介して空気中へ放出することにより水面の動揺を少
なくする方法（特開昭６０−６１４３）や、密閉容器の
一部に通気性且つ非透水性シート（気液分離膜）を設け
て内部の水がこぼれないようにした通気性液体容器（実
開昭６１−７４３６４）等が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし前述のパブリング法は、水への酸素の溶解効率が
予想外に低く、活魚輸送時の如く高密度で収容した活魚
に対して多量の酸素を供給すべく、高価な酸素ボンベを
使用しても、酸素の溶解効率は１０〜２０％程度と低く
て不経済であり、又交通渋滞時には酸素ボンベ切れの危
険性もある。

一方シャツリング法は、空気との接触表面積と時間を確
保するためにある程度の高さ、空間を必要とするのでコ
ンパクト性に欠け、又開放系なので水がこぼれ易く活魚
輸送や陳列には不向きである。

又薬品による酸素供給方法は持続時間が限定されたり、
薬品の溶出による魚への悪影響が生じたりする外に炭酸
ガスやアンモニア分の除去は別の薬品によらねばならぬ
等の問題がある。

又前述の気液分離膜を応用した例は、膜での空気の自然
通気を利用しつつ、水の動揺の減少やこぼれ防止を主目
的としたものであり、積極的な酸素の供給と炭酸ガス等
の除去を目的とするものではない。

［課題を解決するための手段］ 本発明は前述の如き状況に鑑みて鋭意研究して発明した
もので、第１の気液分離膜の片面に空気を送気し、その
反対面に水を送水して水に酸素を溶解せしめ、且つ排気
を第２の気液分離膜の片面に送気し、その反対面に第１
の気液分離膜に送水する前の水を送水して水中の溶存ガ
スを除去することを特徴とする水処理方法に関するもの
である。

図面を用いてより詳しく説明すると、第１図は本発明の
実施例の一例であり、コンプレッサー１で加圧空気２を
第１の気液分離膜３の片面に送気し、その反対面に水４
を送水して水に酸素を溶解せしめ、且つ排気５を減圧弁
６で減圧して第２の気液分離膜７の片面に送気し、その
反対面に第１の気液分離膜３に送水する前の水を送水し
て水中の溶存ガスを除去するものである。なお水は、活
魚槽８から送水ポンプ９でフィルター１０を介して前述
の第２の気液分離膜７、第１の気液分離膜３を経て活魚
槽８へ循環せしめる。

ここで、第１の気液分離膜３としては、気体の透過性が
良く液体は透過しない膜であれば何でもよく、例えば水
と接する表面が撥水性の良いフッ素やシリコーン等の化
合物で微細孔が多数あるシート状、あるいは中空糸，状
の膜が好ましく、特に酸素富化膜の如く、窒素よりも酸
素の方が良《透過する膜を使用すれば、空気から酸素が
濃縮された酸素富化空気が水に溶解すること及び酸素富
化膜の表面はフィルム状の均質膜で前述の如き微細孔膜
ではないので、水圧で水が微細孔に侵入して目詰りを生
じたり、反対面に漏洩する等の心配も無く、特に好まし
い。

又第２の気液分離膜７としては、前述の第１の気液分離
膜と同じものが適用できるが、できるだけ撥水性がよく
、微細孔径の小さいものが好ましく、酸素富化膜を使用
してもよい。

尚、第１の気液分離膜、第２の気液分離膜共、実用上、
出来るだけ小さな容積に大きな膜表面積を充填したモジ
ュールとして使用することがハンドリング性も含めて有
利であり、シート状の平膜の場合にはプレート＆フレー
ム型モジュールやスパイラル型モジュールが、中空糸膜
の場合には多数本の中空糸を束ねて両端に端板を設けた
円筒型の中空糸モジュールが使用できる。尚、中空糸膜
の場合には、内側に空気、外側に水を接触させる場・合
と、内側に水、外側に空気を接触させる場合二通りの使
い方があり、適宜使用すればよいが、流体としての粘性
が水は空気より約５桁も大きく、偏流による濃度分極を
生じ易いので後者が好ましいが、汚れの多い水では中空
糸の詰り問題も生じるので、状況に応じて選択すればよ
い。

又圧力に関しては、第１の気液分離膜部では、水への酸
素の溶解を促進する上で、空気の酸素分圧が高いことす
なわち加圧空気が好ましく、一方第２の気液分離膜部で
は、逆に水に溶解している炭酸ガスを脱気する上で、空
気の分圧が低いこと即ち低圧力とすることが好ましく、
実用上は、空気は第１の気液分離膜部では加圧空気とし
て、第２の気液分離膜部では減圧弁で大気圧近《に減圧
して体積を増したものを送気すればよい。一方、水は酸
素の溶解と炭酸ガス等の脱気という点で第２の気液分離
膜部を上流側とし、又空気と対向流とすることが好まし
い。

尚本発明の応用として、第１の気液分離膜の排気を止め
て酸素ガスを供給し、第２の気液分離膜には空気を送気
する方法もある。

［作　用コ 本発明は前述の如く、第１の気液分離膜の片面に高圧力
の空気を多量に送気し、その反対面に水を送水して酸素
の分圧差を利用して水に酸素を多量に溶解せしめ、且つ
その排気を減圧して第２の気液分離膜の片面に多量に送
気し、その反対面に水を送水して、炭酸ガス等の分圧差
を利用して水から溶存ガスを除去（脱気）するものであ
る。

［用　途］ 本発明は前述の如く水に酸素を供給し、それ以外の溶存
ガスを脱気するものであり、化学プラント、微生物の醗
酵や培養、魚貝類の養殖やその輸送、陳列等に使用でき
、その適用範囲を限定するものではないが、特に活魚槽
の水処理に好適である。

［実施例］ 実施例１ 第１図の如く、活魚槽を想定した水槽に水を入れ、水温
を２０℃、溶存酸素濃度をｉｐｐｍ、炭酸ガス濃度を１
　０　０　ｐｐｍに調整して、実際に多数の魚を入れた
状態に近似させた。

一方、気液分離膜として外径０．５ｍｍ，内径０．３ｍ
ｍの多孔質ポリスルホン中空糸を約１万本束ねて直径４
インチの円筒に入れ、両端をウレタン樹脂を浸漬して硬
化させてから切断して開孔することにより、長さ１ｍの
中空糸モジュールを２本製作した。ポリスルホンは化学
的に疎水性であり、且つ多孔質膜として微細孔径はサブ
ミクロンオーダー程度と小さいので水の表面張力とのバ
ランスで、水は透過せずに気体は透過する気液分離膜の
機能を有する。

該モジュールの１本を第１の気液分離膜とし、その中空
糸の外側にｌｋｇ／ｃａｒ（Ｇ）の加圧空気を６０ＯＡ
’／ｈｒで送気してパージさせ、その中空糸の内側に水
を５０１／ｂｒで送水した。又もう１本のモジュールを
第２の気液分離膜とし、その中空糸の外側に第１の気液
分離膜から排出される排気を減圧弁でＯ．ｌｋｇ／ｃｄ
（Ｇ）に減圧して１１０ＱＡＦ／ｈｒで送気し、中空糸
の内側に第１の気液分離膜に送水する前の水を送水した
。

その結果、処理された水の溶存酸素濃度は６ｐｐｍに増
加し、炭酸ガス濃度は３０ｐｐｍに減少した。

実施例２ 実施例１において、気液分離膜１、２としてシート状（
平膜）の酸素富化膜を用いた。具体的には幅がｌｍ，厚
さ１６０μｍのポリエステルタフタ織物上に湿式製膜法
によって厚さ４０μｍのポリスルホン多孔質層を形成し
、その上にジメチルシロキサンとテトラオキシムシラン
のフレオン混合溶液をコーティングして乾燥、熱硬化反
応を行ない、厚さ０．２μｍのシリコーン架橋膜を形成
した。該膜の気体分離性能を酸素ボンベと窒素ボンベを
用いて通常の方法で測定したところ、酸素透過速度（Ｑ
Ｏ２）は６　ｍ’／　ｒｄ−ｂｒ　＊　ａ［ｍであり、
窒素透過速度＜：ＱＮ２）は３ｎ１″／ｒｒｒ・ｈｒ・
ａｌｍであり、酸素窒素分離係数　　−ＱＯ２ ＱＮ２ が２の酸素富化膜が得られた。尚該膜をセルに入れ４ｋ
ｇ／ｃｎｆ（Ｇ）の加圧空気を送気してパージさせたと
ころ、反対面から酸素濃度３０％の酸素富化空気が得ら
れた。又該膜表面は厚さ０．２μｍのシリコーン架橋膜
であるので、強い撥水性を有すると共に、微細孔の無い
フィルム状膜なので、水は全く通さず、気液分離膜とし
ての機能も有していた。

次に該膜のシリコーン架橋膜面を外側にして３辺を接着
して長さ１．５ｍの封筒状のリーフとなし、内側に流路
材としてプラスチックネットを入れ、且つリーフ中央部
の長さ方向に接着部分を設けてＵ字型流路を形成したも
のを、列状に多数の穴を開け且つ中央部を閉塞した中心
パイプにりーフ開孔部が列状の穴を覆うように接着した
。同一中心パイプ上に同様にして３枚のリーフを設け、
リーフ外側に流路材としてプラスチックネットを重ねて
寿司巻状に巻いてスパイラル状エレメントをつくり、直
径４インチ、長さ１ｍの耐圧ベツセルに入れ、円筒の両
端に水車状のサイドプレートを設けたスパイラル型モジ
ュールを２本製作した。

次に実施例１と同様にして、該モジュールの１本を第１
の気液分離膜とし、そのサイドプレートの片側から４ｋ
ｇ／ｃｄ（Ｇ）の加圧空気を３６０／／ｈｒで送気して
パージさせ、一方中心パイプの片側から水を６０１／ｂ
ｒで送水した。又もう１本のモジュールを第２の気液分
離膜とし、その中心パイプに第１の気液分離膜から排出
された排気を減圧弁で０．　　２ｋｇ／ｃｒｌ（Ｇ）に
減圧して１５００ｌ／　ｈ　ｒで送気し、サイドプレー
トの片側に第１の気液分離膜に送水する前の水を送水し
た。その結果、処理された水の溶存酸素濃度はｓ　ｐｐ
ｍに増加し、炭酸ガス濃度はｌＱｐｐｍに減少した。

［発明の効果］ 本発明は以上説明した様に、従来のパブリング法やシャ
ワリング法、薬品法と異なり、気液分離膜を介して積極
的に水への酸素の溶解と溶存炭酸ガス等の脱気を行なう
ものであるので、次の様な種々の効果を奏する。

（１）気液分離膜部の水は完全な密閉系で水がこぼれな
いので、そのモジュールは機械部品として自由な位置に
設置することができ、活魚輸送車にも使える。

■　小さなモジュールの中に大きな膜面積を充填できる
ので、気液の接触表面積が大きく、又流路材ネットによ
って空気、水共に乱流となって常に新鮮な部分が対向流
として相対することとなり、シャツリング法に比べて効
率がよく、コンパクトな装置となる。

（３）前述の如く密閉系なので、水の蒸発が無く、海水
活魚槽の場合の塩分濃度上昇の心配がなく、又ゴミの混
入もない。

（４）パブリング法やシャワリング法の如き気泡の発生
がないので、小さな稚魚に適用しても、気泡付着による
浮上トラブルがない。

（５）第１の気液分離膜として酸素富化膜を使用した場
合、空気から濃縮された酸素富化空気が直接水に溶解す
るので、酸素ボンベのパブリング法に比べて溶解効率が
よい。

（６）酸素富化膜のシリコーン架橋膜側に水を流すこと
により、シリコーンの撥水性で汚れが付着しにくい。

■　第１の気液分離膜部では、膜を介して高圧力空気と
水を接するので酸素分圧差が大きくなって水に酸素が溶
解し易く、第２の気液分離部では膜を介して、常圧に近
く減圧した多量の空気と水とを接するので、炭酸ガス等
の溶存ガスの分圧差が太き《なって、水から脱気し易く
なる。

（８）第１の気液分離膜の排気を第２の気液分離膜での
脱気に再利用するので、省エネルギーとなり、又コンプ
レッサーも１台でよく、装置的に簡潔でコンパクトにな
る。

（９）酸素富化膜で得られる酸素富化空気の酸素濃度は
高々３０〜４０％までであるので、酸素ボンベ（酸素濃
度″＝１００％）のパブリング法で問題となる活魚の体
色の漂白による商品価値低下の恐れがない。

■　薬品を使わないので水の汚染がない。

α１）酸素ボンベや薬品では時間的制限があるのに対し
て、本発明は加圧空気さえあれば何時まででもその機能
を継続でき、活魚の長距離長時間輸送・、活魚槽の無人
運転が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる水処理方法を示す概念図である
。 １：コンプレッサー ２：加圧空気 ３：第１の気液分離膜（モジュール） ４　二水 ５：排気 ６：減圧弁 ７：第２の気液分離膜（モジュール） ８：活魚槽 ：送水ポンプ １０：フィルター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の気液分離膜の片面に空気を送気し、その反
   対面に水を送水して水に酸素を溶解せしめ、且つ排気を
   第２の気液分離膜の片面に送気し、その反対面に第１の
   気液分離膜に送水する前の水を送水して水中の溶存ガス
   を除去することを特徴とする水処理方法。
2. （２）少くとも第１の気液分離膜が酸素富化膜である請
   求項１記載の水処理方法。
3. （３）第１の気液分離膜に送気する空気が加圧空気であ
   り、かつ第２の気液分離膜に送気する空気が第１の気液
   分離膜から得られる排気を減圧したものである請求項１
   又は２記載の水処理方法。