JPH04267984A - 汚濁液中の有害生菌の除去方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液中の汚濁物質除去方法
に関する。さらに詳しくいえば、養殖漁業、活魚輸送、
魚飼育などの分野、および食品工業、例えば米のとぎ汁
などにおける廃水中の汚濁物質をエアレーションで発生
させた気泡により除去する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在実用化されている活魚の養殖あるい
は輸送システムでは、主として空気や純酸素などを水中
へ供給して活魚の生命維持をはかることを目的とするも
のであり、魚の長期間の飼育ができても、老廃物の水中
への蓄積などにより、衛生的な水環境の維持は困難であ
った。

【０００３】特に、ビブリオ菌等の有害生菌の除去につ
いては、活魚輸送や魚飼育などにおいて有効な手段はな
く、活魚のビブリオ菌等による汚染などは放置せられて
いるのが実情である。

【０００４】しかし、人の衛生上および魚の生命維持の
両面より、有害菌および汚濁物質を除去する改善は緊急
の課題である。

【０００５】また、食品工業で生ずる大量の廃水、例え
ば米のとぎ汁などの処理では、曝気槽と沈澱槽とを用い
る大規模な装置を必要としており、より簡単な方法が望
まれている。

【０００６】泡を用いて水中の懸濁物質を除去する技術
に関連するものとして、浮遊選鉱法として泡を利用する
多くの例が知られている。これは空気を散気管を通じて
水中に放出し、泡をつくり、それに汚濁物質または金属
分などを附着させ浮上分離するものであり、泡を生成す
る目的で表面活性剤が用いられている。

【０００７】しかし、浮遊選鉱法による方式で利用され
ている泡の大きさは大きく、微小な汚濁物質やビブリオ
菌等の有害菌を除去するには不向きのものである。

【０００８】また、魚の生命維持や食品工業などにおい
ては泡の生成に表面活性剤を使用することは不適当であ
ることは論を待たない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、養殖漁業、活魚輸送、魚飼育などの分野、および食
品工業の廃水における汚濁物質を、表面活性剤を用いる
ことなく泡を利用して除去する方法を提供せんとするも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】液中に気泡を発生する従
来技術としては、（ａ）吹出口に取付けた散気管４１ま
たは散気フィルター４２を介してコンプレッサーまたは
ブロアー４３により液中に発泡空気を導入する方法（図
１参照）、（ｂ）密閉容器４４に水中ポンプで高速水流
を起こし、前記容器の開口部４５より空気を導入する方
法（図２参照）、（ｃ）水中に設置した撹拌機４６の撹
拌羽根４７の下方部にコンプレッサー４３から空気を導
入して泡を発生させる方法（図３参照）、（ｄ）水の電
気分解による方法等があり、さらに本発明の発明者の一
人による（ｅ）インペラーの背圧を利用して自吸式で通
気口から空気を導入して微細気泡を発生させる曝気装置
を用いる方法（特公昭６２−３４４３６号等）がある。

【００１１】一方液中の汚濁物質を除去するという観点
からは、 （１）活魚輸送や食品工業などにおいては発泡のために
添加する表面活性剤の添加はできないので、発泡を出来
るだけ微小気泡とすることが必要である。

【００１２】（２）活魚輸送における魚の生命維持や魚
を生のまま食する活魚料理等における人の衛生を課題と
する時には水を含む環境における有害なバクテリア、特
にビブリオ菌を泡で除去できることが必要である。

【００１３】（３）泡を連続的に除去しようとする場合
には泡と液体との界面の位置を常にほぼ一定の位置に保
持する必要がある。そうしないと泡ばかりでなく養魚槽
では中の水の殆ど全部を溢出させて魚をいためたり、ま
た泡が出ない状況が長く続くと、魚の分泌する成分等が
蓄積し悪い影響を及ぼすので、これらに対処できる制御
を行なう必要がある。

【００１４】（４）装置としてはコンパクトでかつ能率
よく泡分離を図れる方法が好ましい。 （５）泡による米のとぎ汁などの汚水処理においては流
水の速度を速くしても処理できる処理能力をもつもので
ある必要がある。

【００１５】本発明者等は、前記課題を解決するために
、気泡発生の従来技術をふまえて上記諸項目について種
々の検討を重ね結果、程度に差はあるが、方法の如何に
よらず微小気泡が発生できれば、水中の汚濁物質を除去
できることを確認し、また、気泡を発生させる上記の方
法の中では高速水流を必要とする（ｂ）および水素と酸
素を発生させることを目的とする特殊な方法である（ｃ
）は、発生した泡を静置して連続的に除去する本発明の
目的には適当でなく、（ａ）、（ｄ）および（ｅ）の方
法が本発明の目的に適うこと、さらにインペラーの背圧
を利用する（ｄ）の方法が超微細気泡を発生できる観点
から特に好ましいことを確認して、本発明を完成するに
至った。

【００１６】すなわち、本発明は、 １）液中に空気を導入して発生させた気泡に液中の汚濁
物質を吸着せしめこれを除去することを特徴とする液中
の汚濁物質除去方法、 ２）回転するインペラ―の背面に発生する負圧を利用し
て液中に空気を導入し、気泡を発生させる前記１に記載
の液中の汚濁物質除去方法、 ３）吹出口に取付けた散気管または散気フィルターを介
して液中に空気を導入し、気泡を発生させる前記１に記
載の液中の汚濁物質除去方法、および ４）撹拌機の下方にコンプレッサーから空気を導入して
、気泡を発生させる前記１に記載の液中の汚濁物質除去
方法を提供したものである。本発明の方法によれば液中
の汚濁物質が除去されるだけでなく、空気の導入によっ
て好気的条件が作り出されるので生物にとってよりよい
環境となる。

【００１７】

【発明の構成】本発明の汚濁物質除去方法を実施するの
に適した本発明者による曝気装置（以下、カーヴァスエ
アレーターという。）の１例を説明する。

【００１８】カーヴァスエアレーターは図４に示すよう
にモーター（図示せず）により高速にて回転する軸１３
は中空軸であり、その下端に上円板１４と下円板１５お
よび翼板１６がつき、軸の回転で回転する。

【００１９】水中で翼板１６が回転するとその背後が負
圧を発生することになり軸端の両円板の中の軸に設けた
多数の空気孔１７を通して上部の空気を吸い込み超微小
気泡１８として水中に放出する。

【００２０】その特色とするところは、超微小気泡１８
が発生し、その運動の方向が回転軸に対し直角な水平面
内に生ずることであり、回転軸に直角な平面内に気泡を
遠心力で分散させ水との混和をよくするだけでなく、狭
い水槽の中で良好な泡をつくりうることである。

【００２１】泡は水中に浮かんでいる汚濁物質の浮遊物
を附着する機能を持っており、その附着は基本的に泡の
表面積に比例するが、泡は微小な集まりとなればなるほ
ど大きな表面積を持つので泡を利用する汚濁物質方法の
効率は超微小泡を如何にして発生できるかにかかってい
る。

【００２２】その点、カーヴァスエアレーターはこの超
微小泡の大量発生に最適であり、他の泡発生方法より優
れているといえる。

【００２３】特に、後の実施例から明らかなとおりカー
ヴァスエアレーターによる超微小泡は濁度の改善だけで
なく、水中のビブリオ菌等のバクテリアを泡の中にとり
込むと考えられ、この泡を分離することによってビブリ
オ菌等をも有効に除去できるのである。

【００２４】図４の装置では細部機構として泡と水面と
の境界面と泡の上面を検出することにより汚濁物質除去
装置内の水面を常にある適当な高さに保ち、それにより
泡の溢出を最適に保つために排出バルブの制御を行なう
。

【００２５】一方、汚濁物質を除去するための泡は安定
して静かに上昇することが望ましいが、カーヴァスエア
レーターにより与えられる回転のベクトルは安定した泡
の発生には有害である。そこでこの回転ベクトルを打消
すため縦の隔壁板（邪魔板）を設けるなどの改良を加え
、小型のタンクで処理できる水量を極力多くすることに
より実用性を高め、また他の食品工業などにおける米の
とぎ汁などの汚水処理をも可能にすることができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明は下記の例に限定されるものでない。 実施例１ 　　図５は本発明の実施例１として鯛の輸送、および輸
送後４８時間のテストを行った装置を備えた活魚槽の概
要を示すものである。

【００２７】図５において魚水槽１は水槽容積９５０リ
ットルで中に海水８９０リットルを満たし、中に鯛３を
５０尾（体重約１Ｋｇ／尾）入れている。カーヴァスエ
アレーター４はモーター５により回転し空気を水中に放
出すると共に泡をつくる。モーター５は４００Ｗのもの
である。

【００２８】海水２はポンプ６により魚水槽１からくみ
出され装置内を循環する。泡除去用ダクト７は表面に浮
かんだ泡を集めるものであり、泡は泡溜槽８に滞留して
液化され、液化水の貯留槽９にたまりドレーンバルブ１
０により系外に排出される。

【００２９】一方泡除去された海水はろ過装置１１を通
って、パイプ１２により魚水槽１に返される。なお、ろ
過装置は活性炭、ゼオライト、ミネラル石などより構成
される。本装置を使用して活魚（鯛）５０尾を５０ｋｍ
トラック輸送し、その後更に合計４８時間にわたり試験
計測を行なった。

【００３０】計測は水温、濁度（日本精密光学社製，積
分式濁度計により測定）、溶存酸素（ウインクラー法に
より測定）、溶解性有機物の各項目にわたって行なった
。このカーヴァスエアレーター４を汚濁物質除去装置の
中で運転した時の経過時間対水質の変化を図６に示す。

【００３１】魚槽内の水温はＷＴ（●）として示すよう
に略一定１６．６〜１７．１℃に保たれた。魚槽水のｐ
Ｈ（▲）は放魚前ｐＨ８．１９であったが時間経過に伴
って一時的に低下し、その後徐々に上昇してｐＨ７．８
６まで回復した。 ｐＨの低下はＮＯ３　窒素濃度の増加とＣＯ２　の濃度
の増加が原因と考えられる。魚槽水の溶存酸素濃度（Ｄ
Ｏ）（○）はほぼ飽和濃度（７．６１ｍｇ／リットル、
１７℃）を保った。これはカーヴァスエアレーターによ
る鯛の酸素消費を上まわる酸素の水への供給によるもの
である。

【００３２】魚槽水の溶解性有機物（ＤＯＣ）（■）は
実験開始時には６．２ｍｇ／リットルであったが、１５
時間程度までは０．７　ｍｇ／リットル・ｈの割合で直
線的に増加し、１５時間以降はその割合が低下し、２７
時間以後は約０．０７　ｍｇ　／リットル・ｈの低い割
合で増加した。一方泡液化水のＤＯＣ濃度（図示せず）
は最初の６時間では４９．５ｍｇ／リットルであったが
、３９〜４５時間では９２３ｍｇ／リットルの高濃度に
達した。

【００３３】ＤＯＣは泡液化水に高濃度に濃縮されるが
、常に泡の溢出を適切かつ大量に行うことの重要性が理
解された。

【００３４】一方魚槽水の濁度（Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ　
）（△）は実験の全期間を通じ増大することなく一定に
保たれ、水の清浄化効果が泡除去により得られることを
示している。

【００３５】これをより詳細に説明するのが図７であり
、泡液化水の濁度値の測定から、もし泥分が泡により除
去せられず増加をつづけたら点線（●）に示すように濁
度は４５時間後には１１度になる。泡による除去で実線
（○）に示すように２度以下に保たれ、泡除去による大
きな効果を示している。

【００３６】一方本実験で発見せられた最大の成果は図
８に示すようなバクテリア菌、特に病原ビブリオ菌の泡
除去による減少である。

【００３７】魚槽水の一般生菌（○）は放魚前には３．
１　×１０３（ＣＦＵ／ｍｌ）であったものが放魚直後
には約２倍に増加し、その後２７時間後には５．４　×
１０５　まで増加したものの４８時間後でもそれ以上の
増加は見られず、一方泡液化水の一般生菌（●）は放魚
直後で６．７　×１０５　であったものが２７時間後に
は５．９　×１０７　、４８時間後には７．０　×１０
７　と約１０８　オーダーまで増加し、泡による除去効
果があることがわかった。

【００３８】一方、生の魚を食する時に中毒事故の原因
となるビブリオ菌は図８中△に示すように、実験開始か
ら終了までを通じて魚槽水からは極めて低い値しか検出
されず、一方泡液化水（図中の▲参照）からは２７時間
後に４．２　×１０３　（ＣＦＵ／ｍｌ）、４８時間後
には３．９　×１０４　（ＣＦＵ／ｍｌ）と高濃度の病
原ビブリオが検出された。

【００３９】以上のテスト結果を分析すると、ビブリオ
菌の方がより効率よく泡に濃縮されることが明らかであ
り、その原因は菌の大きさがビブリオ菌の方が大きいこ
とも原因の一つであろう。

【００４０】なお泡の発生量（速度）は液化した水量で
表わすと平均２１０〜２２５ｍｌ／ｈであった。泡から
液化された合計水量は最初の魚水槽の水量（８９０リッ
トル）に対して４８時間で約１．２　％と少なく、これ
を増大させることにより泡分離による水質の改善はより
大きくなると推定される。

【００４１】一方、魚を水槽に入れた直後、輸送車が走
り出した直後などに魚に緊張が加わるので魚による分泌
物が多く出て大量の泡が発生し、泡の溢出口から泡が溢
れ出るのが目視せられ、その他の時には泡液化水が出な
いことなどが観察され、従って泡の溢出速度は状況に応
じて制御することが好ましい。

【００４２】実施例２ 　　図９に示すのは本発明によるビブリオ菌等汚濁物質
除去方法を実施する改良されたカーヴァスエアレーター
付装置の作動説明図である。水タンク１９の中には水槽
水（魚を含む）または米のとぎ汁のような液体が入って
いる。

【００４３】この水タンク１９の水は吸水ポンプ２０に
より泡除去タンク２１に管２２を通してカーヴァスエア
レーター２３より上部に送水される。カーヴァスエアレ
ーター２３はモーター２４により中空軸２５を介して水
中で高速回転され超微小気泡２６を降下する水の流れに
対し直角の平面内（水平面）に放射状に放出し、水との
混和をよくし、水の中に含まれたビブリオ菌等のバクテ
リアおよび汚濁物質を泡に吸着して浮上させる。

【００４４】この浮上する泡は出来るだけ静かに浮び上
っていくことが、泡による吸着性を向上させるのに大事
である。その際カーヴァスエアレーター２３により発生
された超微小気泡２６が持っている回転の速度ベクトル
は泡の安定上昇には有害である。そこで、タンクの内側
に隔壁板（邪魔板）２７がおかれ水の回転を打消すよう
構成されている。

【００４５】この作用により泡は静かに上昇し、液面に
集った泡と液面との境界は時にはエマルジョンの状態と
なる。これが原因となって泡だけでなく水まで泡溢出口
２８より溢出し、受けタンク２９にどっと水が入ってく
ることがある。

【００４６】これをさけるには注意深く液面３０を泡溢
出口２８に対し、ある適切なレベルに保つことが要求さ
れる。そのために液面３０に浮かんだ小浮体３１により
液面を検出しそれにより上下するバー３２上部についた
センサー３３によりタンク２１の出口３４のバルブ３５
を制御し液面をコントロールする。

【００４７】以上のように、液面を最適な高さに保つこ
とを可能にし、また水面の高さを保つのに出口３４のバ
ルブ３５を自動制御する制御回路を組み込むこともこの
装置の大きな特長である。一方、本装置による他のテス
トで、水の送水速度を高くすればするほど、良好な泡が
発生し、送水速度は泡除去タンク２１の水量を１分間で
全部循環するくらいの速度またはこれの２〜３倍の速度
としてもよいことが確認されており、本発明の方法は活
魚輸送だけでなく食品工業の米のとぎ汁のような汚濁物
を含んだ水の処理にも有効と考えられる。

【００４８】実施例３ 　　図１０は本発明の実施例３として運河の水の汚濁物
質除去テストを行なった装置の概要を示すものである。 図中、４８は散気フィルターとしてのＧ４ガラスフィル
ター（孔径５−１０μｍ）を備えた泡分離用の気液接触
塔４９である。この気液接触塔４９に原水槽５０から定
量ポンプ５１で原水を注入する。送気ポンプ５２で空気
流量計５３を通過した空気をＧ４ガラスフィルター４８
を通して気液接触塔に送気する。処理水は気液接触塔下
部から水頭差を利用して越流させ、処理水貯留槽５４に
貯留する。処理水取出管の上部レベルで気液接触塔の水
面レベルを調整する。泡は吸引ポンプ５５で吸引し、途
中に設けた泡トラップ瓶５６に泡をトラップする。

【００４９】気液接触塔として内径３５ｍｍ、高さ５５
０ｍｍの透明アクリル製円筒を使用し、これに３種類の
試料水（東京都高浜運河にて日時を変えて採取した試料
水）についてテストした。試料液５００ｍｌを満たし、
下部に設けたＧ４ガラスボールフィルター４８を通じて
送気した。送気速度は１リットル／ｍｉｎ　に固定した
。泡吸引管の先端を、液体を多量に吸引しない高さ（静
止水面から４７ｍｍ）に固定した。泡は泡トラップ瓶で
液化した。所要時間経過毎に送気を中止し、処理水貯留
槽内の処理水と泡液化水の水質分析を行なった。その結
果、処理水および泡液化水の濁度は図１１および１２に
示すとおりとなり、３種類のいずれの試料水においても
泡により汚濁物質が除去され処理水の濁度が改善されて
いることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液中に発泡空気を導入する従来装置例の概要を
示す図である。

【図２】液中に発泡空気を導入する他の従来装置例の概
要を示す図である。

【図３】液中に発泡空気を導入する別の従来装置例の概
要を示す図である。

【図４】本発明の方法で使用する発泡空気発生装置例の
斜視図である。

【図５】図５の発泡空気発生装置を利用した本発明の方
法を実施する装置の１例を備えた活魚槽例の概要図であ
る。

【図６】本発明の方法の実施例１による活魚水槽水の水
温（ＷＴ）、溶解性有機炭素（ＤＯＣ）、溶存酸素濃度
（ＤＯ）、濁度（Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ　）、およびｐＨ
の経時変化を示すグラフである。

【図７】同じく実施例１による水槽水の濁度および泡液
化水の濁度から推定される本発明方法を実施しない場合
の水槽水の濁度の経時変化を示すグラフである。

【図８】同じく本発明の実施例１による活魚水槽水の一
般生菌数、ビブリオ菌数および泡液化水中の一般生菌数
、ビブリオ菌数の経時変化を示すグラフである。

【図９】本発明の方法で使用する他の汚濁物質除去装置
例の作動説明図である。

【図１０】本発明の方法の実施例３を行なった装置の概
要図である。

【図１１】実施例３における泡分離管内の処理水（３種
類）の経時変化を示すグラフである。

【図１２】同じく実施例３における泡液化水（３種類）
の濁度の経時変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１　　魚水槽 ２　　海水 ３　　鯛 ４　　曝気装置 ５　　モ―タ― ６　　ポンプ ７　　泡除去用ダクト ８　　泡溜槽 ９　　泡液化水貯留槽 １０　　ドレ―ンバルブ １１　　ろ過装置 １２　　パイプ １３　　回転軸 １４　　上円板 １５　　下円板 １６　　翼板 １７　　孔 １８　　超微小気泡 １９　　水槽 ２０　　吸引ポンプ ２１　　泡除去タンク ２２　　パイプ ２３　　曝気装置 ２４　　モ―タ― ２５　　中空軸 ２６　　超微小気泡 ２７　　隔壁板 ２８　　泡溢出口 ２９タンク ３０　　液面 ３１　　小浮体 ３２　　バ― ３３　　センサ― ３４　　出口 ３５　　バルブ ４１　　散気管 ４２　　散気フィルター ４３　　コンプレッサーまたはブロアー４４　　密閉容
器 ４５　　開口部 ４６　　撹拌機 ４７　　撹拌羽根 ４８　　ガラスフィルター ４９　　気液接触塔 ５０　　原水槽 ５１　　定量ポンプ ５２　　送気ポンプ ５３　　空気流量計 ５４　　処理水貯留槽 ５５　　吸引ポンプ ５６　　泡トラップ瓶

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液中に空気を導入して発生させた気泡
   に液中の汚濁物質を吸着せしめこれを除去することを特
   徴とする液中の汚濁物質除去方法。
2. 【請求項２】　　回転するインペラ―の背面に発生する
   負圧を利用して液中に空気を導入し、気泡を発生させる
   請求項１に記載の液中の汚濁物質除去方法。
3. 【請求項３】　　吹出口に取付けた散気管または散気フ
   ィルターを介して液中に空気を導入し、気泡を発生させ
   る請求項１に記載の液中の汚濁物質除去方法。
4. 【請求項４】　　撹拌機の下方にコンプレッサーから空
   気を導入し、気泡を発生させる請求項１に記載の液中の
   汚濁物質除去方法。