排培養液の回収装置、排培養液の回収方法および水耕栽培装置
【課題】植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液に含まれるＮａ＋をより効率よく除去し、排培養液の回収を行なう排培養液の回収装置等を提供する。
【解決手段】植物の水耕栽培を行なうために使用したＮａ＋を含有する排培養液を透過液と濃縮液とに分離するナノ濾過装置２４と、ナノ濾過装置２４により分離された透過液に含まれるＮａ＋を除去し脱塩水とするイオン交換装置２６と、脱塩水と濃縮液とを混合する培養液原液槽２８と、を備えることを特徴とする排培養液回収ユニット２０。
【解決手段】植物の水耕栽培を行なうために使用したＮａ＋を含有する排培養液を透過液と濃縮液とに分離するナノ濾過装置２４と、ナノ濾過装置２４により分離された透過液に含まれるＮａ＋を除去し脱塩水とするイオン交換装置２６と、脱塩水と濃縮液とを混合する培養液原液槽２８と、を備えることを特徴とする排培養液回収ユニット２０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排培養液の回収装置等に係り、より詳しくは、例えば植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液の回収装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光、温度、湿度、培養液等をコントロールすることで、季節や天候の影響を受けにくくして野菜などの植物を栽培、育苗する植物工場が注目されている。
【０００３】
植物工場において植物を栽培、育苗するには、例えば、植物を栽培床あるいは育苗床に配列させ、培養液を植物の根付近に流通させることで養分を供給する水耕栽培により行なうことができる。そして植物が生育し所定の品質に達すると収穫あるいは移植される。
【０００４】
また植物の収穫あるいは移植を終えた後に栽培床、育苗床に残存する培養液は、排培養液として外部に廃棄される場合が多い。排培養液中には窒素やリンなど閉鎖系水域の富栄養化を招く物質や、亜硝酸イオンなど健康に悪影響を与える物質が含まれる。そのため環境中への多量の廃棄は好ましくない。よって、排培養液を回収して再利用することが求められているが、特に排培養液中に含まれるＮａ＋（ナトリウムイオン）は、植物に対し生育阻害物質である。そのためＮａ＋を植物の育成に支障がない程度にまで除去することが好ましい。
【０００５】
ここで、特許文献１には、原水を脱塩装置で脱塩し、得られた処理水を混合タンクに供給し、そこで肥料成分を添加して養液を調整し、そしてその養液は栽培床に供給され、栽培床からの余剰の養液排水は排液タンクを経て除菌装置で除菌された後、混合タンクに戻される養液栽培方法が開示されている。
【０００６】
また特許文献２には、培養液を供給循環して植物を栽培するに当たり、培養液供給循環路に前処理フィルターと限外濾過膜を備えた濾過装置を設け、濾過液は培養液供給循環路に戻し、植物の成長に弊害のある物質は定期的に水耕栽培装置系外に排出するようにした水耕栽培装置および水耕栽培方法が開示されている。
【０００７】
更に特許文献３には、光触媒として、金属アルコキシドを含有する光反応性半導体を多孔質基材に塗工し、乾燥凝固させた膜を焼成して、微細孔性の膜を形成した光触媒担持体を用い、かつ、光触媒の光反応用光として太陽光のみを用いて、農業用液体を浄化処理することを特徴とする、農業用液体の処理方法および装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２９９１１６号公報
【特許文献２】特開平９−１０７８２６号公報
【特許文献３】特開２００４−８２０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、原水を脱塩装置で脱塩し、得られた処理水を混合タンクに供給し、そこで肥料成分を添加して養液を調整する方法では、原水に含まれるＮａ＋の脱塩は可能であるが、肥料に含まれるＮａ＋の除去は行なうことができない。
また培養液供給循環路に前処理フィルターと限外濾過膜を備えた濾過装置を設ける方法では、Ｎａ＋は限外濾過膜を透過するため除去を行なうことができない。
更に、光触媒の光反応用光として太陽光を用いて、農業用液体を浄化処理する方法でもＮａ＋の除去を行なうことができない。
【００１０】
本発明は、従来の技術が有する上記の問題点に鑑みてなされたものである。
即ち、本発明の目的は、植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液に含まれるＮａ＋をより効率よく除去し、排培養液の回収を行なう排培養液の回収装置等を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かくして本発明によれば、植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液の回収装置であって、Ｎａ＋を含有する排培養液を透過液と濃縮液とに分離する分離手段と、分離手段により分離された透過液に含まれるＮａ＋を除去し脱塩水とする脱塩手段と、脱塩水と濃縮液とを混合する混合手段と、を備えることを特徴とする排培養液の回収装置が提供される。
【００１２】
ここで、分離手段は、逆浸透膜またはナノ濾過膜の少なくとも一方であることが好ましい。そして脱塩手段は、イオン交換装置であることが好ましく、イオン交換装置は、非再生式カートリッジを使用するものであることが更に好ましい。
そして、排培養液を殺菌するための殺菌手段を更に備え、排培養液は、殺菌手段を通水した後に分離手段に導入することが好ましく、排培養液の一部を分岐する分岐手段を更に備え、分岐手段により分岐された排培養液は、脱塩手段に導入することが好ましい。
【００１３】
また本発明によれば、植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液の回収方法であって、Ｎａ＋を含有する排培養液を透過液と濃縮液とに分離し、分離された透過液に含まれるＮａ＋を除去して脱塩水とし、脱塩水と濃縮液とを混合することで排培養液の回収を行なうことを特徴とする排培養液の回収方法が提供される。
【００１４】
ここで、排培養液の一部を分岐させ、分岐させた排培養液は、透過液と共に脱塩することが好ましい。
【００１５】
更に本発明によれば、培養液を循環供給することで植物の水耕栽培を行なう水耕栽培部と、水耕栽培部で使用した排培養液を回収する排培養液回収部と、を備え、排培養液回収部は、Ｎａ＋を含有する排培養液を透過液と濃縮液とに分離する分離手段と、分離手段により分離された透過液に含まれるＮａ＋を除去して脱塩水とする脱塩手段と、を備え、水耕栽培部は、脱塩水および濃縮液を使用して培養液を調製する培養液供給手段を備えることを特徴とする水耕栽培装置が提供される。
【００１６】
ここで、培養液を作成するのに使用する原水に含まれるＮａ＋を除去する第２の脱塩手段を更に有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液に含まれるＮａ＋をより効率よく除去し、排培養液の回収を行なう排培養液の回収装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態による排培養液の回収装置を含む植物の水耕栽培装置の一例を示す図である。
【図２】植物の水耕栽培を行なう手順を示したフローチャートである。
【図３】排培養液を回収する手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施する形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
【００２０】
（排培養液）
本実施の形態で処理する排培養液は、植物の水耕栽培を行なうために使用したものであり、植物を育成するための肥料として加えられた成分が含まれる。具体的には、植物の育成に必要な多量成分として窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄、塩素等がイオンとして含まれる。また同様に植物の育成に必要な微量成分として鉄、マンガン、亜鉛、銅、モリブデン、ホウ素等がイオンとして含まれる。そして更に、ナトリウムイオンが含まれる。このナトリウムイオンは、主として培養液を調製する際に使用する原水中に含まれていたものである。そして植物によりほとんど吸収されないためそのまま培養液中に蓄積され、植物からの水分の蒸散によりその濃度は上昇していく。その結果、植物の生育を阻害するおそれがある程度にまで濃縮される場合がある。
【００２１】
（分離手段）
本実施の形態の分離手段は、Ｎａ＋を含有する排培養液を透過液と濃縮液とに分離するものである。
具体的には、分離膜を備えた装置であり、更に具体的には、逆浸透膜またはナノ濾過膜の少なくとも一方を備えた装置である。これらの分離膜は二価イオン等の多価イオンより一価イオンの方が透過しやすいため、一価イオンであるＮａ＋を優先的に透過させることができる。なお一価イオンとしてはＮａ＋の他にＫ＋、ＮＯ３−、Ｃｌ−が挙げられる。また多価イオンとしてはＣａ２＋、Ｍｇ２＋、ＳＯ４２−、ＰＯ４３−等が挙げられる。よって例えば、排培養液中の一価イオンＣｌ−もＮａ＋と同様に分離される。なお一価イオンの阻止率が低いという観点から、逆浸透膜よりナノ濾過膜を使用する方がより好ましい。また本実施の形態では、植物に対し生育阻害物質であるＮａ＋以外の肥料成分の濃度が高いという関係から、分離手段により分離された液のうち多価イオンの濃度が高い方の液を濃縮液と呼ぶ。また分離手段により分離された液のうち多価イオンの濃度が低い方の液を透過液と呼ぶ。
【００２２】
（脱塩手段）
本実施の形態の脱塩手段は、上記分離手段により分離された透過液に含まれるＮａ＋等の塩類を除去するためのものである。
具体的には、陽イオン交換樹脂や陰イオン交換樹脂などを充填した純水器等のイオン交換装置であり、このイオン交換装置に透過液を通水することでＮａ＋等の塩類を除去し脱塩水とすることができる。
なお脱塩手段としては、イオン交換装置に限られるものではなく、例えば、逆浸透膜装置や電気脱塩装置などを使用することができる。ただし、乾燥地帯のように水資源が逼迫しているエリアにおいては、水回収率が高いという観点からイオン交換装置を使用することが好ましい。また同様の観点からイオン交換装置の中でも非再生式カートリッジを使用するものであることが更に好ましい。非再生式カートリッジ式の純水器等を使用すると、植物工場内での水回収率をほぼ１００％とすることができる。
【００２３】
（殺菌手段）
培養液の管理が不十分になると、培養液中でバクテリアが繁殖し、植物の病気を招くおそれがある。これを防ぐ手段として、培養液を調製する際に使用する原水の殺菌を行なうことや植物工場をクリーンルーム化して外部からの細菌の侵入を防ぐことなどが考えられる。しかし管理を厳密に行なう必要がある他、大掛かりな設備が必要であるなどの問題が生じる。そのため本実施の形態では、排培養液を殺菌するための殺菌手段を別途設け、排培養液は殺菌手段を通水した後に分離手段に導入することが好ましい。
殺菌手段としては、排培養液に紫外線を照射することにより殺菌を行なう紫外線殺菌器を使用することが好ましい。また本実施の形態では、培養液中に含まれる鉄、マンガン、亜鉛等の存在により紫外線透過率が低くなりやすい。そのためこれを補うために二酸化チタン等からなる光触媒を紫外線殺菌器に内蔵させることが更に好ましい。
【００２４】
次に、図面に基づき、本実施の形態の排培養液の回収装置および排培養液の回収方法について具体的に説明する。
図１は、本実施の形態による排培養液の回収装置を含む植物の水耕栽培装置の一例を示す図である。また図２は、植物の水耕栽培を行なう手順を示したフローチャートである。更に図３は、排培養液を回収する手順を示したフローチャートである。以下、図１〜図３を使用して説明を行なう。
【００２５】
図１に示す植物の水耕栽培装置１は、植物の水耕栽培を行なう水耕栽培部の一例である水耕栽培ユニット１０と、排培養液回収部の一例であり排培養液の回収装置の一例でもある排培養液回収ユニット２０とからなる。
水耕栽培ユニット１０は、培養液の調製および供給を行なう培養液供給手段の一例としての培養液供給装置１２と、植物の育成を行なう栽培床１４と、培養液の貯留を行なう培養液槽１６とを備える。また排培養液回収ユニット２０は、排培養液中に含まれる細菌の殺菌を行なう紫外線殺菌器２２と、排培養液を透過液と濃縮液に分離する分離手段の一例としてのナノ濾過装置２４と、透過液に含まれるＮａ＋を除去し脱塩水とする脱塩手段の一例としてのイオン交換装置２６と、ナノ濾過装置２４によりＮａ＋が除去された透過液と濃縮液とを混合する混合手段の一例としての培養液原液槽２８とを備える。
また水耕栽培ユニット１０において、培養液供給装置１２、栽培床１４、培養液槽１６は、配管３２ａ，３２ｂによって直列に接続し、培養液槽１６と栽培床１４とは配管３２ｃにより接続している。
そして排培養液回収ユニット２０において、紫外線殺菌器２２とナノ濾過装置２４とは配管３２ｅにより接続し、ナノ濾過装置２４と培養液原液槽２８とは濃縮液を移送する配管３２ｈにより接続する。更にナノ濾過装置２４とイオン交換装置２６とは透過液を移送する配管３２ｇにより接続し、イオン交換装置２６と培養液原液槽２８とは脱塩水を移送する配管３２ｉにより接続する。そして配管３２ｅの途中には分岐手段の一例としての分岐部３６があり、この分岐部３６により紫外線殺菌器２２により殺菌された排培養液の一部が分岐しイオン交換装置２６に接続する配管３２ｆにより移送される。
また水耕栽培ユニット１０と排培養液回収ユニット２０とを接続する配管として、排培養液を培養液槽１６から紫外線殺菌器２２へ移送するための配管３２ｄと、培養液原液を培養液原液槽２８から培養液供給装置１２に移送するための配管３２ｋと、培養液原液槽２８から配管３２ｅに接続する配管３２ｊとを備えている。
そして、配管３２ｂ、配管３２ｄ、配管３２ｅ、配管３２ｋの途中には、排培養液等を移送するための移送ポンプ３４ｂ、移送ポンプ３４ｄ、移送ポンプ３４ｅ、移送ポンプ３４ｋがそれぞれ設置されている。
【００２６】
以下、このように構成された水耕栽培装置１を使用して、植物の水耕栽培を行なう方法および排培養液を回収する方法について説明を行なう。
【００２７】
植物の水耕栽培を行なうためには、まず水耕栽培ユニット１０の培養液供給装置１２で培養液を調製する（ステップ１０１）。この培養液は、後述する培養液原液に植物を育成させるために必要な養分を含む肥料を添加することにより調製する。培養液に含まれる養分の濃度は、培養液供給装置１２に設けられた図示しない導電率計やｐＨ計により計測することができ、図示しない制御装置によりその濃度および供給量をコントロールすることができる。
【００２８】
次に、培養液を、配管３２ａを使用して培養液供給装置１２から栽培床１４に供給する（ステップ１０２）。そして栽培床１４に予め配列した植物に対し、培養液を供給すると共に、図示しない照明装置により光を照射することにより植物を育成させる。このとき、温度や湿度が図示しない制御装置により制御される。
栽培床１４に供給され、栽培床１４に流通した植物培養液は、栽培床１４の底部より抜き取られ、配管３２ｂおよび移送ポンプ３４ｂにより培養液槽１６に導入され貯留される。また培養液槽１６に貯留した培養液は，配管３２ｃにより再び栽培床１４に供給される。即ち、培養液供給装置１２により供給された培養液は、栽培床１４と培養液槽１６との間を配管３２ｂ、配管３２ｃ、移送ポンプ３４ｂにより循環供給され、それにより植物の生育に必要な水分や養分を供給することができる（ステップ１０３）。また培養液中の養分の濃度は、培養液槽１６や配管３２ｂ、配管３２ｃに設けられた図示しない導電率計やｐＨ計により計測することができる。更に、培養液槽１６の水位により培養液全体の量を計測することができる。そして、この計測の結果により植物に吸収された養分や植物から蒸散する水分は、培養液供給装置１２により随時補給され、循環する培養液中の養分の濃度や培養液の全体の量をコントロールする。一方、培養液に含まれる成分のうち植物に吸収されない成分は、蓄積され、その濃度は上昇する。
【００２９】
培養液の循環供給は、植物が十分生育し、予め定められた品質になるまで続けられる。植物が予め定められた品質に達した場合（ステップ１０４でＹｅｓの場合）、植物は収穫される（ステップ１０５）。
【００３０】
植物を収穫した後の培養液は、排培養液として排培養液回収ユニット２０に送られ、回収が行なわれる。
それにはまず排培養液を培養液槽１６にいったん集める（ステップ２０１）。
そして排培養液は、配管３２ｄおよび移送ポンプ３４ｄを使用して、紫外線殺菌器２２に送られる。この紫外線殺菌器２２には、紫外線照射を行なう紫外線ランプが備えられている。そして紫外線ランプより出射する紫外線により、排培養液中のバクテリア等の細菌を殺菌すると共に植物から分泌された有機物も併せて分解することができる（ステップ２０２）。また上述した通り、二酸化チタン等からなる光触媒を紫外線殺菌器２２内に内蔵させることが好ましい。これにより殺菌、有機物分解をより促進させることができる。なお配管３２ｄの途中に図示しないフィルタを設け、紫外線殺菌器２２で殺菌を行なう前に排培養液中に含まれる懸濁物質や根毛などの固形分を除去してもよい。更に、殺菌処理や有機物分解処理をより確実に行なうため、排培養液を循環させる配管や移送ポンプ等からなるラインを別途設け、それにより排培養液が、紫外線殺菌器２２中を複数回通過するようにしてもよい。
【００３１】
次に殺菌された排培養液は、配管３２ｅ、移送ポンプ３４ｅを使用して、所定の圧力に加圧された後、分岐部３６を通過する。この分岐部３６により排培養液の大部分は、ナノ濾過装置２４に送られるが、一部は分流され、後述するイオン交換装置２６に送られる（ステップ２０３）。ここでナノ濾過装置２４に送られる排培養液は、本実施の形態では、全体の約９０％である。また分岐部３６で分流されてイオン交換装置２６に送られる排培養液は、本実施の形態では、全体の約１０％である。
【００３２】
ナノ濾過装置２４には上述したナノ濾過膜が備えられている。そしてこのナノ濾過膜によりＮａ＋を含有する排培養液を、透過液と濃縮液とに分離することができる（ステップ２０４）。ここで透過液は、本実施の形態では、排培養液全体に対し約２０％である。また濃縮液は、残りの約７０％である。
【００３３】
ナノ濾過装置２４にて分離された透過液は、配管３２ｇによりイオン交換装置２６に送られる。イオン交換装置２６には陽イオン交換樹脂や陰イオン交換樹脂が充填されており、透過液がイオン交換装置２６内を流通する際に、Ｎａ＋等の塩類である陽イオン、および陰イオンを除去し脱塩することができる（ステップ２０５）。また、イオン交換装置２６には上述の通り、分岐部３６により分流された排培養液が導入される。そのため、排培養液中に含まれるＣａ２＋、Ｍｇ２＋等の多価イオンも併せて除去することができる。そしてこれによりナノ濾過装置２４にリン酸カルシウム等が析出することを抑制することができる。
【００３４】
イオン交換装置２６により脱塩された後の脱塩水は、配管３２ｉにより培養液原液槽２８に送られる。また培養液原液槽２８には、ナノ濾過装置２４に分離された濃縮液も配管３２ｈにより送られる。即ち、培養液原液槽２８において、脱塩水と濃縮液が混合する（ステップ２０６）。そしてこの混合液は、Ｎａ＋が除去されているが、養分である他のイオンについては大部分残存する。そして原水である井戸水や水道水を補充することで、培養液原液として利用することができる。なおこの際に第２の脱塩装置としてのイオン交換装置(図示せず)を別途設け、原水中に含まれるＮａ＋を除去することが好ましい。
【００３５】
以上のようにして排培養液から回収された培養液原液は、配管３２ｋおよび移送ポンプ３４ｋにより培養液供給装置１２に送られ（ステップ２０７）、肥料を補充することで、再び培養液として再生、利用することができる。
【００３６】
なお、ナノ濾過装置２４やイオン交換装置２６を１回通過させただけでは、Ｎａ＋を十分に除去できないときがある。この場合は、配管３２ｊを用いて、培養液原液槽２８から、配管３２ｅに脱塩水と濃縮液の混合液を移送することで、混合液をナノ濾過装置２４、イオン交換装置２６、培養液原液槽２８の間で循環させることができる。この場合、ナノ濾過装置２４、イオン交換装置２６により複数回相当の処理が行なわれることになる。そしてＮａ＋の濃度が所定の濃度になるまで循環した後、原水を補充し、培養液原液として利用する。
【００３７】
以上詳述した本実施の形態による排培養液の回収装置により排培養液を回収する方法では、排培養液中に濃縮された植物の生育阻害物質であるＮａ＋を除去しつつ、他の養分としての成分の多くは残存させることができる。そのため添加した肥料および使用した水の大部分が回収でき、運転コストを低くすることができる。更に排培養液を廃棄することによって生じる閉鎖系水域での富栄養化や地下水等の汚染による健康被害を抑制することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれらの実施例により限定されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
本実施例では、排培養液の回収装置として図１に示した水耕栽培装置１中の排培養液回収ユニット２０を用いた。
そして、排培養液として表１に示した各イオンが含まれるものを使用した。ナノ濾過装置２４としては、東レ株式会社製ＮＦ膜（ナノ濾過膜）ＳＵ−６１０を備えたものを使用した。またイオン交換装置２６としては、日本錬水株式会社製カートリッジ純水器クラスピュアＣ１０ＳにＨ形陽イオン交換樹脂とＯＨ形陰イオン交換樹脂のミックス品５Ｌ（リットル）を充填したものを用いた。
【００４０】
そして排培養液１ｍ３を培養液槽１６に準備し、これを配管３２ｄおよび移送ポンプ３４ｄを使用して排培養液回収ユニット２０に１ｍ３／ｈで移送した。この際、分岐部３６において、ナノ濾過装置２４に送られる水量は、０．９ｍ３／ｈであり、イオン交換装置２６に送られる水量は、０．１ｍ３／ｈとなるように調整した。また、ナノ濾過装置２４において分離される透過水は０．２ｍ３／ｈであり、濃縮水は、０．７ｍ３／ｈであった。また配管３２ｊを使用して循環処理を行ない、処理時間は３時間とした。よってこの循環処理により排培養液は、ナノ濾過装置２４、イオン交換装置２６、培養液原液槽２８の間を３回相当循環したことになる。
【００４１】
このようにして回収処理を行なった後の培養液原液槽２８における培養液原液と、これに肥料を加えて、成分を調整した後の培養液供給装置１２における再利用培養液に含まれる各イオンの濃度を表１に示す。なお併せて標準的な培養液の各イオンの濃度を示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
表１からわかるように排培養液に対し、培養液原液は、Ｎａ＋の濃度が大きく低下していることがわかる。また再利用培養液のＮａ＋の濃度は、標準的な培養液の濃度と同程度に抑えられていることがわかる。
そしてこの再利用培養液を用いてレタスの栽培を行なったところ、再利用を行なっていない培養液を使用した場合に比べ、成長速度、および味等の品質においてほぼ同等の結果を得ることができた。
【符号の説明】
【００４４】
１…水耕栽培装置、１０…水耕栽培ユニット、１２…培養液供給装置、１４…栽培床、１６…培養液槽、２０…排培養液回収ユニット、２２…紫外線殺菌器、２４…ナノ濾過装置、２６…イオン交換装置、２８…培養液原液槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排培養液の回収装置等に係り、より詳しくは、例えば植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液の回収装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光、温度、湿度、培養液等をコントロールすることで、季節や天候の影響を受けにくくして野菜などの植物を栽培、育苗する植物工場が注目されている。
【０００３】
植物工場において植物を栽培、育苗するには、例えば、植物を栽培床あるいは育苗床に配列させ、培養液を植物の根付近に流通させることで養分を供給する水耕栽培により行なうことができる。そして植物が生育し所定の品質に達すると収穫あるいは移植される。
【０００４】
また植物の収穫あるいは移植を終えた後に栽培床、育苗床に残存する培養液は、排培養液として外部に廃棄される場合が多い。排培養液中には窒素やリンなど閉鎖系水域の富栄養化を招く物質や、亜硝酸イオンなど健康に悪影響を与える物質が含まれる。そのため環境中への多量の廃棄は好ましくない。よって、排培養液を回収して再利用することが求められているが、特に排培養液中に含まれるＮａ＋（ナトリウムイオン）は、植物に対し生育阻害物質である。そのためＮａ＋を植物の育成に支障がない程度にまで除去することが好ましい。
【０００５】
ここで、特許文献１には、原水を脱塩装置で脱塩し、得られた処理水を混合タンクに供給し、そこで肥料成分を添加して養液を調整し、そしてその養液は栽培床に供給され、栽培床からの余剰の養液排水は排液タンクを経て除菌装置で除菌された後、混合タンクに戻される養液栽培方法が開示されている。
【０００６】
また特許文献２には、培養液を供給循環して植物を栽培するに当たり、培養液供給循環路に前処理フィルターと限外濾過膜を備えた濾過装置を設け、濾過液は培養液供給循環路に戻し、植物の成長に弊害のある物質は定期的に水耕栽培装置系外に排出するようにした水耕栽培装置および水耕栽培方法が開示されている。
【０００７】
更に特許文献３には、光触媒として、金属アルコキシドを含有する光反応性半導体を多孔質基材に塗工し、乾燥凝固させた膜を焼成して、微細孔性の膜を形成した光触媒担持体を用い、かつ、光触媒の光反応用光として太陽光のみを用いて、農業用液体を浄化処理することを特徴とする、農業用液体の処理方法および装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２９９１１６号公報
【特許文献２】特開平９−１０７８２６号公報
【特許文献３】特開２００４−８２０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、原水を脱塩装置で脱塩し、得られた処理水を混合タンクに供給し、そこで肥料成分を添加して養液を調整する方法では、原水に含まれるＮａ＋の脱塩は可能であるが、肥料に含まれるＮａ＋の除去は行なうことができない。
また培養液供給循環路に前処理フィルターと限外濾過膜を備えた濾過装置を設ける方法では、Ｎａ＋は限外濾過膜を透過するため除去を行なうことができない。
更に、光触媒の光反応用光として太陽光を用いて、農業用液体を浄化処理する方法でもＮａ＋の除去を行なうことができない。
【００１０】
本発明は、従来の技術が有する上記の問題点に鑑みてなされたものである。
即ち、本発明の目的は、植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液に含まれるＮａ＋をより効率よく除去し、排培養液の回収を行なう排培養液の回収装置等を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かくして本発明によれば、植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液の回収装置であって、Ｎａ＋を含有する排培養液を透過液と濃縮液とに分離する分離手段と、分離手段により分離された透過液に含まれるＮａ＋を除去し脱塩水とする脱塩手段と、脱塩水と濃縮液とを混合する混合手段と、を備えることを特徴とする排培養液の回収装置が提供される。
【００１２】
ここで、分離手段は、逆浸透膜またはナノ濾過膜の少なくとも一方であることが好ましい。そして脱塩手段は、イオン交換装置であることが好ましく、イオン交換装置は、非再生式カートリッジを使用するものであることが更に好ましい。
そして、排培養液を殺菌するための殺菌手段を更に備え、排培養液は、殺菌手段を通水した後に分離手段に導入することが好ましく、排培養液の一部を分岐する分岐手段を更に備え、分岐手段により分岐された排培養液は、脱塩手段に導入することが好ましい。
【００１３】
また本発明によれば、植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液の回収方法であって、Ｎａ＋を含有する排培養液を透過液と濃縮液とに分離し、分離された透過液に含まれるＮａ＋を除去して脱塩水とし、脱塩水と濃縮液とを混合することで排培養液の回収を行なうことを特徴とする排培養液の回収方法が提供される。
【００１４】
ここで、排培養液の一部を分岐させ、分岐させた排培養液は、透過液と共に脱塩することが好ましい。
【００１５】
更に本発明によれば、培養液を循環供給することで植物の水耕栽培を行なう水耕栽培部と、水耕栽培部で使用した排培養液を回収する排培養液回収部と、を備え、排培養液回収部は、Ｎａ＋を含有する排培養液を透過液と濃縮液とに分離する分離手段と、分離手段により分離された透過液に含まれるＮａ＋を除去して脱塩水とする脱塩手段と、を備え、水耕栽培部は、脱塩水および濃縮液を使用して培養液を調製する培養液供給手段を備えることを特徴とする水耕栽培装置が提供される。
【００１６】
ここで、培養液を作成するのに使用する原水に含まれるＮａ＋を除去する第２の脱塩手段を更に有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液に含まれるＮａ＋をより効率よく除去し、排培養液の回収を行なう排培養液の回収装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態による排培養液の回収装置を含む植物の水耕栽培装置の一例を示す図である。
【図２】植物の水耕栽培を行なう手順を示したフローチャートである。
【図３】排培養液を回収する手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施する形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
【００２０】
（排培養液）
本実施の形態で処理する排培養液は、植物の水耕栽培を行なうために使用したものであり、植物を育成するための肥料として加えられた成分が含まれる。具体的には、植物の育成に必要な多量成分として窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄、塩素等がイオンとして含まれる。また同様に植物の育成に必要な微量成分として鉄、マンガン、亜鉛、銅、モリブデン、ホウ素等がイオンとして含まれる。そして更に、ナトリウムイオンが含まれる。このナトリウムイオンは、主として培養液を調製する際に使用する原水中に含まれていたものである。そして植物によりほとんど吸収されないためそのまま培養液中に蓄積され、植物からの水分の蒸散によりその濃度は上昇していく。その結果、植物の生育を阻害するおそれがある程度にまで濃縮される場合がある。
【００２１】
（分離手段）
本実施の形態の分離手段は、Ｎａ＋を含有する排培養液を透過液と濃縮液とに分離するものである。
具体的には、分離膜を備えた装置であり、更に具体的には、逆浸透膜またはナノ濾過膜の少なくとも一方を備えた装置である。これらの分離膜は二価イオン等の多価イオンより一価イオンの方が透過しやすいため、一価イオンであるＮａ＋を優先的に透過させることができる。なお一価イオンとしてはＮａ＋の他にＫ＋、ＮＯ３−、Ｃｌ−が挙げられる。また多価イオンとしてはＣａ２＋、Ｍｇ２＋、ＳＯ４２−、ＰＯ４３−等が挙げられる。よって例えば、排培養液中の一価イオンＣｌ−もＮａ＋と同様に分離される。なお一価イオンの阻止率が低いという観点から、逆浸透膜よりナノ濾過膜を使用する方がより好ましい。また本実施の形態では、植物に対し生育阻害物質であるＮａ＋以外の肥料成分の濃度が高いという関係から、分離手段により分離された液のうち多価イオンの濃度が高い方の液を濃縮液と呼ぶ。また分離手段により分離された液のうち多価イオンの濃度が低い方の液を透過液と呼ぶ。
【００２２】
（脱塩手段）
本実施の形態の脱塩手段は、上記分離手段により分離された透過液に含まれるＮａ＋等の塩類を除去するためのものである。
具体的には、陽イオン交換樹脂や陰イオン交換樹脂などを充填した純水器等のイオン交換装置であり、このイオン交換装置に透過液を通水することでＮａ＋等の塩類を除去し脱塩水とすることができる。
なお脱塩手段としては、イオン交換装置に限られるものではなく、例えば、逆浸透膜装置や電気脱塩装置などを使用することができる。ただし、乾燥地帯のように水資源が逼迫しているエリアにおいては、水回収率が高いという観点からイオン交換装置を使用することが好ましい。また同様の観点からイオン交換装置の中でも非再生式カートリッジを使用するものであることが更に好ましい。非再生式カートリッジ式の純水器等を使用すると、植物工場内での水回収率をほぼ１００％とすることができる。
【００２３】
（殺菌手段）
培養液の管理が不十分になると、培養液中でバクテリアが繁殖し、植物の病気を招くおそれがある。これを防ぐ手段として、培養液を調製する際に使用する原水の殺菌を行なうことや植物工場をクリーンルーム化して外部からの細菌の侵入を防ぐことなどが考えられる。しかし管理を厳密に行なう必要がある他、大掛かりな設備が必要であるなどの問題が生じる。そのため本実施の形態では、排培養液を殺菌するための殺菌手段を別途設け、排培養液は殺菌手段を通水した後に分離手段に導入することが好ましい。
殺菌手段としては、排培養液に紫外線を照射することにより殺菌を行なう紫外線殺菌器を使用することが好ましい。また本実施の形態では、培養液中に含まれる鉄、マンガン、亜鉛等の存在により紫外線透過率が低くなりやすい。そのためこれを補うために二酸化チタン等からなる光触媒を紫外線殺菌器に内蔵させることが更に好ましい。
【００２４】
次に、図面に基づき、本実施の形態の排培養液の回収装置および排培養液の回収方法について具体的に説明する。
図１は、本実施の形態による排培養液の回収装置を含む植物の水耕栽培装置の一例を示す図である。また図２は、植物の水耕栽培を行なう手順を示したフローチャートである。更に図３は、排培養液を回収する手順を示したフローチャートである。以下、図１〜図３を使用して説明を行なう。
【００２５】
図１に示す植物の水耕栽培装置１は、植物の水耕栽培を行なう水耕栽培部の一例である水耕栽培ユニット１０と、排培養液回収部の一例であり排培養液の回収装置の一例でもある排培養液回収ユニット２０とからなる。
水耕栽培ユニット１０は、培養液の調製および供給を行なう培養液供給手段の一例としての培養液供給装置１２と、植物の育成を行なう栽培床１４と、培養液の貯留を行なう培養液槽１６とを備える。また排培養液回収ユニット２０は、排培養液中に含まれる細菌の殺菌を行なう紫外線殺菌器２２と、排培養液を透過液と濃縮液に分離する分離手段の一例としてのナノ濾過装置２４と、透過液に含まれるＮａ＋を除去し脱塩水とする脱塩手段の一例としてのイオン交換装置２６と、ナノ濾過装置２４によりＮａ＋が除去された透過液と濃縮液とを混合する混合手段の一例としての培養液原液槽２８とを備える。
また水耕栽培ユニット１０において、培養液供給装置１２、栽培床１４、培養液槽１６は、配管３２ａ，３２ｂによって直列に接続し、培養液槽１６と栽培床１４とは配管３２ｃにより接続している。
そして排培養液回収ユニット２０において、紫外線殺菌器２２とナノ濾過装置２４とは配管３２ｅにより接続し、ナノ濾過装置２４と培養液原液槽２８とは濃縮液を移送する配管３２ｈにより接続する。更にナノ濾過装置２４とイオン交換装置２６とは透過液を移送する配管３２ｇにより接続し、イオン交換装置２６と培養液原液槽２８とは脱塩水を移送する配管３２ｉにより接続する。そして配管３２ｅの途中には分岐手段の一例としての分岐部３６があり、この分岐部３６により紫外線殺菌器２２により殺菌された排培養液の一部が分岐しイオン交換装置２６に接続する配管３２ｆにより移送される。
また水耕栽培ユニット１０と排培養液回収ユニット２０とを接続する配管として、排培養液を培養液槽１６から紫外線殺菌器２２へ移送するための配管３２ｄと、培養液原液を培養液原液槽２８から培養液供給装置１２に移送するための配管３２ｋと、培養液原液槽２８から配管３２ｅに接続する配管３２ｊとを備えている。
そして、配管３２ｂ、配管３２ｄ、配管３２ｅ、配管３２ｋの途中には、排培養液等を移送するための移送ポンプ３４ｂ、移送ポンプ３４ｄ、移送ポンプ３４ｅ、移送ポンプ３４ｋがそれぞれ設置されている。
【００２６】
以下、このように構成された水耕栽培装置１を使用して、植物の水耕栽培を行なう方法および排培養液を回収する方法について説明を行なう。
【００２７】
植物の水耕栽培を行なうためには、まず水耕栽培ユニット１０の培養液供給装置１２で培養液を調製する（ステップ１０１）。この培養液は、後述する培養液原液に植物を育成させるために必要な養分を含む肥料を添加することにより調製する。培養液に含まれる養分の濃度は、培養液供給装置１２に設けられた図示しない導電率計やｐＨ計により計測することができ、図示しない制御装置によりその濃度および供給量をコントロールすることができる。
【００２８】
次に、培養液を、配管３２ａを使用して培養液供給装置１２から栽培床１４に供給する（ステップ１０２）。そして栽培床１４に予め配列した植物に対し、培養液を供給すると共に、図示しない照明装置により光を照射することにより植物を育成させる。このとき、温度や湿度が図示しない制御装置により制御される。
栽培床１４に供給され、栽培床１４に流通した植物培養液は、栽培床１４の底部より抜き取られ、配管３２ｂおよび移送ポンプ３４ｂにより培養液槽１６に導入され貯留される。また培養液槽１６に貯留した培養液は，配管３２ｃにより再び栽培床１４に供給される。即ち、培養液供給装置１２により供給された培養液は、栽培床１４と培養液槽１６との間を配管３２ｂ、配管３２ｃ、移送ポンプ３４ｂにより循環供給され、それにより植物の生育に必要な水分や養分を供給することができる（ステップ１０３）。また培養液中の養分の濃度は、培養液槽１６や配管３２ｂ、配管３２ｃに設けられた図示しない導電率計やｐＨ計により計測することができる。更に、培養液槽１６の水位により培養液全体の量を計測することができる。そして、この計測の結果により植物に吸収された養分や植物から蒸散する水分は、培養液供給装置１２により随時補給され、循環する培養液中の養分の濃度や培養液の全体の量をコントロールする。一方、培養液に含まれる成分のうち植物に吸収されない成分は、蓄積され、その濃度は上昇する。
【００２９】
培養液の循環供給は、植物が十分生育し、予め定められた品質になるまで続けられる。植物が予め定められた品質に達した場合（ステップ１０４でＹｅｓの場合）、植物は収穫される（ステップ１０５）。
【００３０】
植物を収穫した後の培養液は、排培養液として排培養液回収ユニット２０に送られ、回収が行なわれる。
それにはまず排培養液を培養液槽１６にいったん集める（ステップ２０１）。
そして排培養液は、配管３２ｄおよび移送ポンプ３４ｄを使用して、紫外線殺菌器２２に送られる。この紫外線殺菌器２２には、紫外線照射を行なう紫外線ランプが備えられている。そして紫外線ランプより出射する紫外線により、排培養液中のバクテリア等の細菌を殺菌すると共に植物から分泌された有機物も併せて分解することができる（ステップ２０２）。また上述した通り、二酸化チタン等からなる光触媒を紫外線殺菌器２２内に内蔵させることが好ましい。これにより殺菌、有機物分解をより促進させることができる。なお配管３２ｄの途中に図示しないフィルタを設け、紫外線殺菌器２２で殺菌を行なう前に排培養液中に含まれる懸濁物質や根毛などの固形分を除去してもよい。更に、殺菌処理や有機物分解処理をより確実に行なうため、排培養液を循環させる配管や移送ポンプ等からなるラインを別途設け、それにより排培養液が、紫外線殺菌器２２中を複数回通過するようにしてもよい。
【００３１】
次に殺菌された排培養液は、配管３２ｅ、移送ポンプ３４ｅを使用して、所定の圧力に加圧された後、分岐部３６を通過する。この分岐部３６により排培養液の大部分は、ナノ濾過装置２４に送られるが、一部は分流され、後述するイオン交換装置２６に送られる（ステップ２０３）。ここでナノ濾過装置２４に送られる排培養液は、本実施の形態では、全体の約９０％である。また分岐部３６で分流されてイオン交換装置２６に送られる排培養液は、本実施の形態では、全体の約１０％である。
【００３２】
ナノ濾過装置２４には上述したナノ濾過膜が備えられている。そしてこのナノ濾過膜によりＮａ＋を含有する排培養液を、透過液と濃縮液とに分離することができる（ステップ２０４）。ここで透過液は、本実施の形態では、排培養液全体に対し約２０％である。また濃縮液は、残りの約７０％である。
【００３３】
ナノ濾過装置２４にて分離された透過液は、配管３２ｇによりイオン交換装置２６に送られる。イオン交換装置２６には陽イオン交換樹脂や陰イオン交換樹脂が充填されており、透過液がイオン交換装置２６内を流通する際に、Ｎａ＋等の塩類である陽イオン、および陰イオンを除去し脱塩することができる（ステップ２０５）。また、イオン交換装置２６には上述の通り、分岐部３６により分流された排培養液が導入される。そのため、排培養液中に含まれるＣａ２＋、Ｍｇ２＋等の多価イオンも併せて除去することができる。そしてこれによりナノ濾過装置２４にリン酸カルシウム等が析出することを抑制することができる。
【００３４】
イオン交換装置２６により脱塩された後の脱塩水は、配管３２ｉにより培養液原液槽２８に送られる。また培養液原液槽２８には、ナノ濾過装置２４に分離された濃縮液も配管３２ｈにより送られる。即ち、培養液原液槽２８において、脱塩水と濃縮液が混合する（ステップ２０６）。そしてこの混合液は、Ｎａ＋が除去されているが、養分である他のイオンについては大部分残存する。そして原水である井戸水や水道水を補充することで、培養液原液として利用することができる。なおこの際に第２の脱塩装置としてのイオン交換装置(図示せず)を別途設け、原水中に含まれるＮａ＋を除去することが好ましい。
【００３５】
以上のようにして排培養液から回収された培養液原液は、配管３２ｋおよび移送ポンプ３４ｋにより培養液供給装置１２に送られ（ステップ２０７）、肥料を補充することで、再び培養液として再生、利用することができる。
【００３６】
なお、ナノ濾過装置２４やイオン交換装置２６を１回通過させただけでは、Ｎａ＋を十分に除去できないときがある。この場合は、配管３２ｊを用いて、培養液原液槽２８から、配管３２ｅに脱塩水と濃縮液の混合液を移送することで、混合液をナノ濾過装置２４、イオン交換装置２６、培養液原液槽２８の間で循環させることができる。この場合、ナノ濾過装置２４、イオン交換装置２６により複数回相当の処理が行なわれることになる。そしてＮａ＋の濃度が所定の濃度になるまで循環した後、原水を補充し、培養液原液として利用する。
【００３７】
以上詳述した本実施の形態による排培養液の回収装置により排培養液を回収する方法では、排培養液中に濃縮された植物の生育阻害物質であるＮａ＋を除去しつつ、他の養分としての成分の多くは残存させることができる。そのため添加した肥料および使用した水の大部分が回収でき、運転コストを低くすることができる。更に排培養液を廃棄することによって生じる閉鎖系水域での富栄養化や地下水等の汚染による健康被害を抑制することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれらの実施例により限定されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
本実施例では、排培養液の回収装置として図１に示した水耕栽培装置１中の排培養液回収ユニット２０を用いた。
そして、排培養液として表１に示した各イオンが含まれるものを使用した。ナノ濾過装置２４としては、東レ株式会社製ＮＦ膜（ナノ濾過膜）ＳＵ−６１０を備えたものを使用した。またイオン交換装置２６としては、日本錬水株式会社製カートリッジ純水器クラスピュアＣ１０ＳにＨ形陽イオン交換樹脂とＯＨ形陰イオン交換樹脂のミックス品５Ｌ（リットル）を充填したものを用いた。
【００４０】
そして排培養液１ｍ３を培養液槽１６に準備し、これを配管３２ｄおよび移送ポンプ３４ｄを使用して排培養液回収ユニット２０に１ｍ３／ｈで移送した。この際、分岐部３６において、ナノ濾過装置２４に送られる水量は、０．９ｍ３／ｈであり、イオン交換装置２６に送られる水量は、０．１ｍ３／ｈとなるように調整した。また、ナノ濾過装置２４において分離される透過水は０．２ｍ３／ｈであり、濃縮水は、０．７ｍ３／ｈであった。また配管３２ｊを使用して循環処理を行ない、処理時間は３時間とした。よってこの循環処理により排培養液は、ナノ濾過装置２４、イオン交換装置２６、培養液原液槽２８の間を３回相当循環したことになる。
【００４１】
このようにして回収処理を行なった後の培養液原液槽２８における培養液原液と、これに肥料を加えて、成分を調整した後の培養液供給装置１２における再利用培養液に含まれる各イオンの濃度を表１に示す。なお併せて標準的な培養液の各イオンの濃度を示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
表１からわかるように排培養液に対し、培養液原液は、Ｎａ＋の濃度が大きく低下していることがわかる。また再利用培養液のＮａ＋の濃度は、標準的な培養液の濃度と同程度に抑えられていることがわかる。
そしてこの再利用培養液を用いてレタスの栽培を行なったところ、再利用を行なっていない培養液を使用した場合に比べ、成長速度、および味等の品質においてほぼ同等の結果を得ることができた。
【符号の説明】
【００４４】
１…水耕栽培装置、１０…水耕栽培ユニット、１２…培養液供給装置、１４…栽培床、１６…培養液槽、２０…排培養液回収ユニット、２２…紫外線殺菌器、２４…ナノ濾過装置、２６…イオン交換装置、２８…培養液原液槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液の回収装置であって、
Ｎａ＋を含有する前記排培養液を透過液と濃縮液とに分離する分離手段と、
前記分離手段により分離された前記透過液に含まれるＮａ＋を除去し脱塩水とする脱塩手段と、
前記脱塩水と前記濃縮液とを混合する混合手段と、
を備えることを特徴とする排培養液の回収装置。
【請求項２】
前記分離手段は、逆浸透膜またはナノ濾過膜の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の排培養液の回収装置。
【請求項３】
前記脱塩手段は、イオン交換装置であることを特徴とする請求項１または２に記載の排培養液の回収装置。
【請求項４】
前記イオン交換装置は、非再生式カートリッジを使用するものであることを特徴とする請求項３に記載の排培養液の回収装置。
【請求項５】
前記排培養液を殺菌するための殺菌手段を更に備え、
前記排培養液は、前記殺菌手段を通水した後に前記分離手段に導入することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の排培養液の回収装置。
【請求項６】
前記排培養液の一部を分岐する分岐手段を更に備え、
前記分岐手段により分岐された前記排培養液は、前記脱塩手段に導入することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の排培養液の回収装置。
【請求項７】
植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液の回収方法であって、
Ｎａ＋を含有する前記排培養液を透過液と濃縮液とに分離し、
分離された前記透過液に含まれるＮａ＋を除去して脱塩水とし、
前記脱塩水と前記濃縮液とを混合することで前記排培養液の回収を行なうことを特徴とする排培養液の回収方法。
【請求項８】
前記排培養液の一部を分岐させ、
分岐させた前記排培養液は、前記透過液と共に脱塩することを特徴とする請求項７に記載の排培養液の回収方法。
【請求項９】
培養液を循環供給することで植物の水耕栽培を行なう水耕栽培部と、
前記水耕栽培部で使用した排培養液を回収する排培養液回収部と、
を備え、
前記排培養液回収部は、Ｎａ＋を含有する前記排培養液を透過液と濃縮液とに分離する分離手段と、当該分離手段により分離された透過液に含まれるＮａ＋を除去して脱塩水とする脱塩手段と、を備え、
前記水耕栽培部は、前記脱塩水および前記濃縮液を使用して前記培養液を調製する培養液供給手段を備えることを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項１０】
前記培養液を作成するのに使用する原水に含まれるＮａ＋を除去する第２の脱塩手段を更に有することを特徴とする請求項９に記載の水耕栽培装置。
【請求項１】
植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液の回収装置であって、
Ｎａ＋を含有する前記排培養液を透過液と濃縮液とに分離する分離手段と、
前記分離手段により分離された前記透過液に含まれるＮａ＋を除去し脱塩水とする脱塩手段と、
前記脱塩水と前記濃縮液とを混合する混合手段と、
を備えることを特徴とする排培養液の回収装置。
【請求項２】
前記分離手段は、逆浸透膜またはナノ濾過膜の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の排培養液の回収装置。
【請求項３】
前記脱塩手段は、イオン交換装置であることを特徴とする請求項１または２に記載の排培養液の回収装置。
【請求項４】
前記イオン交換装置は、非再生式カートリッジを使用するものであることを特徴とする請求項３に記載の排培養液の回収装置。
【請求項５】
前記排培養液を殺菌するための殺菌手段を更に備え、
前記排培養液は、前記殺菌手段を通水した後に前記分離手段に導入することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の排培養液の回収装置。
【請求項６】
前記排培養液の一部を分岐する分岐手段を更に備え、
前記分岐手段により分岐された前記排培養液は、前記脱塩手段に導入することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の排培養液の回収装置。
【請求項７】
植物の水耕栽培を行なうために使用した排培養液の回収方法であって、
Ｎａ＋を含有する前記排培養液を透過液と濃縮液とに分離し、
分離された前記透過液に含まれるＮａ＋を除去して脱塩水とし、
前記脱塩水と前記濃縮液とを混合することで前記排培養液の回収を行なうことを特徴とする排培養液の回収方法。
【請求項８】
前記排培養液の一部を分岐させ、
分岐させた前記排培養液は、前記透過液と共に脱塩することを特徴とする請求項７に記載の排培養液の回収方法。
【請求項９】
培養液を循環供給することで植物の水耕栽培を行なう水耕栽培部と、
前記水耕栽培部で使用した排培養液を回収する排培養液回収部と、
を備え、
前記排培養液回収部は、Ｎａ＋を含有する前記排培養液を透過液と濃縮液とに分離する分離手段と、当該分離手段により分離された透過液に含まれるＮａ＋を除去して脱塩水とする脱塩手段と、を備え、
前記水耕栽培部は、前記脱塩水および前記濃縮液を使用して前記培養液を調製する培養液供給手段を備えることを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項１０】
前記培養液を作成するのに使用する原水に含まれるＮａ＋を除去する第２の脱塩手段を更に有することを特徴とする請求項９に記載の水耕栽培装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−７８３３２（Ｐ２０１１−７８３３２Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３１４６４（Ｐ２００９−２３１４６４）
【出願日】平成２１年１０月５日（２００９．１０．５）
【出願人】（０００２３２８６３）日本錬水株式会社 (75)
【出願人】（５０５３０２５０２）株式会社フェアリーエンジェル (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月５日（２００９．１０．５）
【出願人】（０００２３２８６３）日本錬水株式会社 (75)
【出願人】（５０５３０２５０２）株式会社フェアリーエンジェル (11)
【Ｆターム（参考）】
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