水処理装置および水処理方法
【課題】水およびエネルギの浪費を防ぐことができる水処理装置および水処理方法を提供する。
【解決手段】水処理装置８７は、ナノバブルを含有する養殖水が供給され、ろ過砂１０６および中和ろ材１０７が充填された急速ろ過塔６０と、急速ろ過塔６０でろ過された養殖水が供給され、バクテリアろ材１０８および中和ろ材１０９が充填されると共に、急速ろ過塔６０よりも遅い速度でろ過する緩速ろ過槽６７とを備える。これにより、急速ろ過塔６０においてろ過砂１０６および中和ろ材１０７が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できると共に、緩速ろ過槽６７のバクテリアろ材１０８および中和ろ材１０９が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。また、ナノバブルの洗浄力および酸化力によって、中和ろ材１０６，１０８の表面が洗浄酸化されるので、中和ろ材１０６，１０８からカルシウム等の鉱物を溶出させて水の中和を合理的に実施できる。
【解決手段】水処理装置８７は、ナノバブルを含有する養殖水が供給され、ろ過砂１０６および中和ろ材１０７が充填された急速ろ過塔６０と、急速ろ過塔６０でろ過された養殖水が供給され、バクテリアろ材１０８および中和ろ材１０９が充填されると共に、急速ろ過塔６０よりも遅い速度でろ過する緩速ろ過槽６７とを備える。これにより、急速ろ過塔６０においてろ過砂１０６および中和ろ材１０７が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できると共に、緩速ろ過槽６７のバクテリアろ材１０８および中和ろ材１０９が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。また、ナノバブルの洗浄力および酸化力によって、中和ろ材１０６，１０８の表面が洗浄酸化されるので、中和ろ材１０６，１０８からカルシウム等の鉱物を溶出させて水の中和を合理的に実施できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば魚類、甲殻類及び貝類の養殖、プールおよび池等に使用される水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ナノバブル含有液体の製造方法及びナノバブル含有液体の製造装置に関する発明はされているが、従来のナノバブル発生器から発生するナノバブル量は少ないことが一般的であった。
【０００３】
ナノバブルを多量に発生することができるナノバブル発生機は、２００６年、株式会社協和機設から販売が開始された。このナノバブル発生機を構成する各種部品はナノバブルの特殊性から特別に製作されていた。このため、株式会社協和機設のナノバブル発生機は、製造コストが高くなることのみならず、納期に長い期間を要していた。
【０００４】
また、株式会社協和機設のナノバブル発生装置は、単品装置であるため、ナノバブルの発生量を目的に応じて自由に調節制御できない構造であり、又システムであった。
【０００５】
このような株式会社協和機設のナノバブル発生装置の発明が特許第４１１８９３９号公報（特許文献１）で開示されている。
【０００６】
また、特開２００４−１２１９６２号公報（特許文献２）には、ナノバブルを用いた水処理の技術が開示されている。この技術は、ナノバブルが有する浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現による界面活性作用および殺菌作用などの特性を活用したものである。より具体的には、上記技術は、上記浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現による界面活性作用と殺菌作用などが相互に関連することによって、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、殺菌機能によって各種物体を高機能、低環境負荷で洗浄することができ、汚濁水の浄化を行うことができるようにするものである。
【０００７】
また、特開２００３−３３４５４８号公報（特許文献３）には、オゾンマイクロバブルを廃液の処理に利用する技術が開示されている。この技術は、液体中において液体の一部を分解ガス化する工程、液体中で超音波を印加する工程または液体の一部を分解ガス化する工程、および、超音波を印加する工程から構成されている。
【０００８】
また、特開２００４−３２１９５９号公報（特許文献４）には、オゾンマイクロバブルを廃液の処理に利用する技術が開示されている。この技術では、マイクロバブル発生装置に、オゾン発生装置より生成されたオゾンガスと、処理槽の下部から抜き出された廃液とを、加圧ポンプを介して供給している。また、上記技術では、オゾン発生装置より生成されたオゾンマイクロバブルを、ガス吹き出しパイプの開口部より処理槽内の廃液中に通気している。
【０００９】
ところで、近年、漁船に使用する重油の上昇により、魚類を遠洋まで出かけて行って捕獲するよりも、近場での魚類の養殖が注目されてきた。
【００１０】
しかしながら、魚類を水槽で養殖する場合、水槽内の養殖水を循環使用し続けると、養殖水中のアンモニア性窒素が酸化されて、硝酸性窒素が増加する。これにより、上記養殖水中のｐＨが低下して魚類の成長が悪化したり、多量の魚類が死滅したりすることがある。
【００１１】
このため、上記養殖水中のｐＨを維持するため、折角温度調節して養殖水を排水し、新鮮な養殖水を水槽に導入すると共に、その新鮮な養殖水の温度調節を行わなければならないが、新鮮な養殖水の導入および温度調節は水およびエネルギの浪費の問題を引き起してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４１１８９３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１２１９６２号公報
【特許文献３】特開２００３−３３４５４８号公報
【特許文献４】特開２００４−３２１９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明の課題は、水およびエネルギの浪費を防ぐことができる水処理装置および水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の水処理装置は、
ナノバブルを含有する被処理水が供給され、ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔と、
上記急速ろ過塔でろ過された被処理水が供給され、バクテリアろ材および中和ろ材が充填されると共に、上記急速ろ過塔よりも遅い速度でろ過する緩速ろ過槽と
を備えたことを特徴としている。
【００１５】
上記構成の水処理装置によれば、上記ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔には、ナノバブルを含有する被処理水が供給されるので、急速ろ過塔においてろ過砂および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００１６】
また、上記被処理水は、バクテリアろ材および中和ろ材が充填された緩速ろ過槽にも供給されるので、緩速ろ過槽のバクテリアろ材および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００１７】
また、上記ナノバブルの洗浄力および酸化力によって、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材の表面が洗浄酸化されるので、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材からカルシウム等の鉱物を溶出させて水の中和を合理的に実施することができる。
【００１８】
また、上記緩速ろ過槽のバクテリアろ材中に繁殖した微小のニトロソモナスやニトロバクター等のバクテリアをナノバブルで活性化して、水中のアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を酸化処理できる。
【００１９】
したがって、上記急速ろ過塔および緩速ろ過槽で例えば魚類の養殖水をろ過した場合、養殖水中のｐＨの低下を防ぐことができるので、養殖水の再利用が可能となり、水およびエネルギの浪費を防ぐことができる。
【００２０】
一実施形態の水処理装置では、
上記緩速ろ過槽でろ過された被処理水が供給される第１水槽と、
上記第１水槽に設置され、マイクロバブル含有水を生成する第１のマイクロバブル発生装置と、
上記マイクロバブル含有水が供給される第２水槽と、
上記第２水槽に設置され、上記マイクロバブル含有水をベースにマイクロナノバブル含有水を生成する第２のマイクロバブル発生装置と、
上記マイクロナノバブル含有水が供給される第３水槽と、
上記第３水槽に設置され、上記マイクロナノバブル含有水をベースにナノバブル含有水を生成する第３のマイクロバブル発生装置と、
上記ナノバブル含有水のナノバブル量を増加させる第４のマイクロバブル発生装置と
を備える。
【００２１】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記第１〜第４のマイクロバブル発生装置はナノバブル発生装置に比べて安価であるので、多量のナノバブルを安価に生成することができる。
【００２２】
仮に、上記ナノバブル発生装置で多量のナノバブルを生成しようとすると、高価なナノバブル発生装置が複数必要となって、多量のナノバブルを安価に生成することができない。
【００２３】
一実施形態の水処理装置では、
上記第４のマイクロバブル発生装置は渦流ポンプを有する。
【００２４】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記第４のマイクロバブル発生装置が渦流ポンプを有するので、サイズが小さいナノバブルを多量に生成することできる。
【００２５】
一実施形態の水処理装置では、
上記第４のマイクロバブル発生装置は、上記渦流ポンプの吐出側に設置され、ラセン状流路およびカレントカッタを含むラインミキサを有する。
【００２６】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記渦流ポンプの吐出側には、ラセン状流路およびカレントカッタを含むラインミキサが設置されているので、サイズがより小さいナノバブルつまり微小なバブルを多量に生成することできる。
【００２７】
一実施形態の水処理装置では、
養殖水および魚類が入る魚類養殖水槽から出た養殖水を、上記急速ろ過塔、上記緩速ろ過槽、上記第１のマイクロバブル発生装置、上記第２のマイクロバブル発生装置、上記第３のマイクロバブル発生装置および上記第４のマイクロバブル発生装置を通過させて再び上記魚類養殖水槽に戻す。
【００２８】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記魚類養殖水槽から出た養殖水が、急速ろ過塔、緩速ろ過槽、第１のマイクロバブル発生装置、第２のマイクロバブル発生装置、第３のマイクロバブル発生装置および第４のマイクロバブル発生装置を通過して再び魚類養殖水槽に戻ることによって、養殖水の水質を常に良好に維持することができるので、魚類養殖水槽中の魚類は疾病にかかり難い。
【００２９】
その結果、上記魚類養殖水槽で養殖する魚類の歩留まりが高くなり、魚類の養殖を効率的に行える。
【００３０】
一実施形態の水処理装置では、
上記第３のマイクロバブル発生装置が生成した上記ナノバブル含有水の電位を検出する電位検出装置と、
上記電位検出装置が検出した電位に基づいて、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを調節する調節装置と
を備える。
【００３１】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記調節装置は、電位検出装置が検出した電位に基づいて、第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを調節するので、マイクロバブル発生量、マイクロナノバブル発生量およびナノバブル発生量のうちの少なくとも１つを最適な量に維持することができる。
【００３２】
一実施形態の水処理装置では、
上記調節装置は、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを界面活性剤で調節する。
【００３３】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記調節装置は、第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを界面活性剤で調節するので、マイクロバブル発生量、マイクロナノバブル発生量およびナノバブル発生量のうちの少なくとも１つを容易に最適な量に維持できる。
【００３４】
一実施形態の水処理装置では、
上記調節装置は、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを無機塩類で調節する。
【００３５】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記調節装置は、第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを無機塩類で調節するので、マイクロバブル発生量、マイクロナノバブル発生量およびナノバブル発生量のうちの少なくとも１つを容易に最適な量に維持できる。
【００３６】
一実施形態の水処理装置では、
上記調節装置は、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを界面活性剤および無機塩類で調節する。
【００３７】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記調節装置は、第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを界面活性剤および無機塩類で調節するので、マイクロバブル発生量、マイクロナノバブル発生量およびナノバブル発生量のうちの少なくとも１つを容易に最適な量に維持できる。
【００３８】
一実施形態の水処理装置では、
上記第３のマイクロバブル発生装置が生成した上記ナノバブル含有水が上記第３水槽から供給される測定槽を備え、
上記電位検出装置は、上記測定槽に貯えられた上記ナノバブル含有水の電位を検出する。
【００３９】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記電位検出装置は、測定槽に貯えられたナノバブル含有水の電位を検出するので、ナノバブル含有水の電位を容易かつ正確に検出できる。
【００４０】
一実施形態の水処理装置では、
上記電位検出装置が検出する電位は酸化還元電位またはゼータ電位である。
【００４１】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記酸化還元電位およびゼータ電位がナノバブル量と相関関係があるので、この酸化還元電位またはゼータ電位に基づくことにより、ナノバブル含有水中のナノバブル量を正確に検出することができる。
【００４２】
一実施形態の水処理装置では、
上記第１水槽の上部と上記第２水槽の上部とを互いに接続する第１のオーバーフロー管と、
上記第２水槽の上部と上記第３水槽の上部とを互いに接続する第２のオーバーフロー管と、
上記第１水槽の下部と上記第２水槽の下部とを互いに接続する第１の連通管と、
上記第２水槽の下部と上記第３水槽の下部とを互いに接続する第２の連通管と
を備える。
【００４３】
上記実施形態の水処理方法によれば、上記第１，第２のオーバーフロー管を備えるので、第３水槽の水面で浮遊物質を濃縮することができる。
【００４４】
また、上記第１，第２の連通管を備えるので、浮遊物質を含まないマイクロバブル含有水を第１水槽から第２水槽へ送ったり、浮遊物質を含まないマイクロナノバブル含有水を第２水槽から第３水槽へ送ったりすることができる。
【００４５】
一実施形態の水処理装置では、
上記第３水槽から供給されたナノバブル含有水と微細浮遊物質と分離させるための第４水槽を備える。
【００４６】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記第３水槽から供給されたナノバブル含有水と微細浮遊物質と分離させるための第４水槽を備えるので、ナノバブル含有水から微細浮遊物質を除去し、ナノバブル含有水の水質を向上させることができる。
【００４７】
本発明の水処理方法は、
ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔で、ナノバブルを含有する被処理水をろ過した後、バクテリアろ材および中和ろ材が充填され、上記急速ろ過塔よりも遅い速度でろ過する緩速ろ過槽によって、上記急速ろ過塔でろ過された被処理水をろ過することを特徴としている。
【００４８】
上記構成の水処理方法によれば、上記ナノバブルを含有する被処理水を、ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔でろ過するので、急速ろ過塔においてろ過砂および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００４９】
また、上記被処理水は、急速ろ過塔でろ過した後、バクテリアろ材および中和ろ材が充填された緩速ろ過槽でろ過するので、緩速ろ過槽のバクテリアろ材および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００５０】
また、上記ナノバブルの洗浄力および酸化力によって、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材の表面が洗浄酸化されるので、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材からカルシウム等の鉱物を溶出させて水の中和を合理的に実施することができる。
【００５１】
また、上記緩速ろ過槽のバクテリアろ材中に繁殖した微小のニトロソモナスやニトロバクター等のバクテリアをナノバブルで活性化して、水中のアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を酸化処理できる。
【００５２】
したがって、上記急速ろ過塔および緩速ろ過槽で例えば魚類の養殖水をろ過した場合、養殖水中のｐＨの低下を防ぐことができるので、養殖水の再利用が可能となり、水およびエネルギの浪費を防ぐことができる。
【００５３】
一実施形態の水処理方法では、
上記緩速ろ過槽でろ過された被処理水をベースに第１のマイクロバブル発生装置でマイクロバブル含有水を生成する工程と、
上記マイクロバブル含有水をベースに第２のマイクロバブル発生装置でマイクロナノバブル含有水を生成する工程と、
上記マイクロナノバブル含有水をベースにナノバブル含有水を第３のマイクロバブル発生装置で生成する工程と、
上記ナノバブル含有水のナノバブル量を第４のマイクロバブル発生装置で増加させる工程とを備える。
【００５４】
上記実施形態の水処理方法によれば、上記第１〜第４のマイクロバブル発生装置はナノバブル発生装置に比べて安価であるので、多量のナノバブルを安価に生成することができる。
【００５５】
仮に、上記ナノバブル発生装置で多量のナノバブルを生成しようとすると、高価なナノバブル発生装置が複数必要となって、多量のナノバブルを安価に生成することができない。
【００５６】
一実施形態の水処理方法では、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を魚類の養殖水として使用する。
【００５７】
上記実施形態の水処理方法によれば、上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を魚類の養殖水として使用するので、魚類の養殖に伴う、残餌や魚類の排泄物に起因する疾病を防止することができる。その結果、上記魚類の養殖における歩留まりを向上させることができる。
【００５８】
そして、上記ナノバブル量が増加したナノバブル含有水は、魚類の血流量を増加させて、魚類を活発化して餌の摂取量を増加させ、魚類の成長を促進させることができる。
【００５９】
一実施形態の水処理方法では、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水をプール水として使用する。
【００６０】
上記実施形態の水処理方法によれば、上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水をプール水として使用するので、プール水が殺菌されている状態と同様となり、例えば次亜塩素酸ソーダ等の薬品投入量を減少させることができる。
【００６１】
また、上記ナノバブル量が増加したナノバブル含有水であるプール水は、例えばアオコ等の藻類が繁殖することを防止することができる。
【００６２】
一実施形態の水処理方法では、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を池に導入する。
【００６３】
上記実施形態の水処理方法によれば、上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を池に導入するので、富栄養化の進展により浄化が困難な池に対して、従来の多量の薬品を使用して多量の汚泥を発生させること無く、池の水を浄化できる。
【００６４】
また、上記池の水の浄化の原理は、ナノバブルが有するフリーラジカル起因の酸化作用による池の水中の有機物に対する酸化分解と池の水に生息する微生物の活性化による浄化効率の改善である。
【００６５】
一実施形態の水処理方法では、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を水族館展示水槽に導入する。
【００６６】
上記実施形態の水処理方法によれば、上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を水族館展示水槽に導入するので、水族館展示水槽での飼育水の透明度向上と、飼育水中の毒性のあるアンモニア性窒素の酸化処理とを期待できる。
【００６７】
特に、上記水族館展示水槽は、微生物処理槽を有していることが一般的で、上記ナノバブルで微生物処理槽のバクテリアを活性化させることができ、その結果、透明度をより向上させることができる。
【００６８】
また、上記飼育水中の毒性のあるアンモニア性窒素については、アンモニア性窒素が微量でも、ナノバブルが有するフリーラジカルによる酸化力でアンモニア性窒素を酸化処理することができる。
【００６９】
また、上記ナノバブルが飼育水中または微生物処理槽のバクテリアを活性化して、アンモニア性窒素を酸化処理することができる。
【発明の効果】
【００７０】
本発明の水処理装置によれば、ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔には、ナノバブルを含有する被処理水が供給されるので、急速ろ過塔においてろ過砂および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００７１】
また、上記被処理水は、バクテリアろ材および中和ろ材が充填された緩速ろ過槽にも供給されるので、緩速ろ過槽のバクテリアろ材および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００７２】
また、上記ナノバブルの洗浄力および酸化力によって、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材の表面が洗浄酸化されるので、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材からカルシウム等の鉱物を溶出させて水の中和を合理的に実施することができる。
【００７３】
また、上記緩速ろ過槽のバクテリアろ材中に繁殖した微小のニトロソモナスやニトロバクター等のバクテリアをナノバブルで活性化して、水中のアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を酸化処理できる。
【００７４】
したがって、上記急速ろ過塔および緩速ろ過槽で例えば魚類の養殖水をろ過した場合、養殖水中のｐＨの低下を防ぐことができるので、養殖水の再利用が可能となり、水およびエネルギの浪費を防ぐことができる。
【００７５】
本発明の水処理方法によれば、ナノバブルを含有する被処理水を、ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔でろ過するので、急速ろ過塔においてろ過砂および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００７６】
また、上記被処理水は、急速ろ過塔でろ過した後、バクテリアろ材および中和ろ材が充填された緩速ろ過槽でろ過するので、緩速ろ過槽のバクテリアろ材および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００７７】
また、上記ナノバブルの洗浄力および酸化力によって、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材の表面が洗浄酸化されるので、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材からカルシウム等の鉱物を溶出させて水の中和を合理的に実施することができる。
【００７８】
また、上記緩速ろ過槽のバクテリアろ材中に繁殖した微小のニトロソモナスやニトロバクター等のバクテリアをナノバブルで活性化して、水中のアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を酸化処理できる。
【００７９】
したがって、上記急速ろ過塔および緩速ろ過槽で例えば魚類の養殖水をろ過した場合、養殖水中のｐＨの低下を防ぐことができるので、養殖水の再利用が可能となり、水およびエネルギの浪費を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の魚類養殖装置の模式図である。
【図２】図２は本発明の第２実施形態の魚類養殖装置の模式図である。
【図３】図３は本発明の第３実施形態の魚類養殖装置の模式図である。
【図４】図４は本発明の第４実施形態の魚類養殖装置の模式図である。
【図５】図５は本発明の第５実施形態の魚類養殖装置の模式図である。
【図６】図６は本発明の第６実施形態のプール装置の模式図である。
【図７】図７は本発明の第７実施形態の池装置の模式図である。
【図８】図８は本発明の第８実施形態の水族館展示水槽装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００８１】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態の魚類養殖装置１１７の模式図である。
【００８２】
上記魚類養殖装置１１７は、水処理装置８７と魚類養殖部１１２を備え、ナノバブルを多量に生成し、この多量のナノバブルを魚類１００の養殖に利用する。
【００８３】
上記水処理装置８７は、処理部８４、第１ナノバブル製造部８５および第２ナノバブル製造部８６を有する。
【００８４】
最初に、上記処理部８４および魚類養殖部１１２について詳細に説明する。
【００８５】
上記処理部８４はピット５７、急速ろ過塔６０と、この急速ろ過塔６０よりも遅い速度でろ過する緩速ろ過槽６７とを有し、魚類養殖部１１２から出た養殖水がピット５７、急速ろ過塔６０および緩速ろ過槽６７をこの順で通過する。
【００８６】
上記魚類養殖部１１２は、魚類養殖水槽１と、この魚類養殖水槽１の最下部に連なる底部汚泥ピット１１０と、底部排水配管１０２と、魚類養殖水槽１の上部に一端が連なるオーバーフロー配管５２とを有する。
【００８７】
上記魚類養殖水槽１内では、養殖対象魚としての魚類１００が養殖されている。この魚類１００としては、海水魚、淡水魚、またそれらの数多くの稚魚などがあげられる。特に、稚魚のようにウイルス性感染症に弱い時期の魚類に対しては、魚類養殖装置１１７は、養殖水に除菌機能を有しているので、歩留まりの向上に大きく貢献できる。
【００８８】
上記魚類１００に餌を与えて養殖するため、残餌や魚類からの糞が、底部汚泥ピット１１０に沈殿して、底部排水配管１０２とオーバーフロー配管５２を経由してピット５７に流入する。一方、上記魚類養殖水槽１の水面に浮いた浮遊物質等もオーバーフロー配管５２を経由してピット５７に流入する。
【００８９】
上記ピット５７には移送ポンプ５８が設置され、ピット５７に流入した被処理水つまり養殖水は、移送ポンプ５８によって、水配管５９を介して急速ろ過塔６０に導入された後、水配管５９を介して緩速ろ過槽６７に導入される。
【００９０】
上記急速ろ過塔６０内には急速ろ過ろ材層６１が充填されている。この急速ろ過ろ材層６１は、ろ過砂１０６と、ろ過砂１０６下に位置する中和ろ材１０７とから構成されている。これにより、ろ過砂１０６による養殖水中の浮遊物資の除去と、中和ろ材１０７による養殖水の中和とを実施することができる。
【００９１】
上記緩速ろ過槽６７内には緩速ろ過ろ材層６８が充填されている。この緩速ろ過ろ材層６８はバクテリアろ材１０８および中和ろ材１０９から成る。バクテリアろ材１０８は中和ろ材１０９上に充填されている。
【００９２】
すなわち、上記緩速ろ過槽６７は、養殖水中の有害なアンモニア性窒素を酸化して硝酸性窒素に無害化するためのバクテリアろ材１０８と、養殖水を中和するための中和ろ材１０９とを有している。
【００９３】
従来の急速ろ過塔はろ過砂のみしか有しておらず、従来の緩速ろ過槽はバクテリアろ材しか有しておらず、従来の急速ろ過塔および緩速ろ過槽内には中和ろ材が充填されていなかたった。
【００９４】
このような従来の急速ろ過塔および緩速ろ過槽を使用した場合、養殖水を循環使用し続けると、養殖水中のアンモニア性窒素が酸化されて、硝酸性窒素が増加するため、養殖水中のｐＨが低下して魚類の成長が悪化したり、また魚類が多量死滅することがある。
【００９５】
そのため、上記養殖水中のｐＨを維持するために、折角、図示しない温調設備で温調した養殖水を排水し、新鮮な温調が必要な飼育水を導入する結果、多量のエネルギーの浪費することになる。また、上記養殖水を排水するので、水自体も浪費することになる。
【００９６】
本第１実施形態では、急速ろ過塔６０内に中和ろ材１０７を配置すると共に、緩速ろ過槽６７内に中和ろ材１０９を配置し、中和ろ材１０７および中和ろ材１０９を効率的にナノバブルで洗浄して中和反応を促進するようにしている。
【００９７】
上記魚類養殖装置１１７内を循環している養殖水を魚類養殖部１１２と水処理装置８７との間で循環させることにより、ナノバブルを含有する養殖水が中和ろ材１０７および中和ろ材１０９に接触する結果、養殖水の中和を効果的行うことができ、魚類を経済的に養殖できる。
【００９８】
また、上記急速ろ過塔６０は、ナノバブルを含有する養殖水中の浮遊物質をろ過砂１０６で除去できる。
【００９９】
また、上記緩速ろ過槽６７は、ナノバブルを含有する養殖水中のアンモニア性窒素をバクテリアろ材１０８で酸化処理できる。
【０１００】
したがって、上記ピット５７を出た養殖水は、第１に、ろ過砂１０６による浮遊物質の除去、第２に、中和ろ材１０７による中和、第３に、バクテリアろ材１０８アンモニア性窒素の酸化、第４に、中和ろ材１０９による中和が行われる。
【０１０１】
その結果、上記養殖水を多量排水等による浪費すること無く、魚類を養殖することができる。
【０１０２】
すなわち、中和とろ過の両方が可能な急速ろ過塔６０と緩速ろ過槽６７を提供することができる。
【０１０３】
特に、上記養殖水にナノバブルを含有しているので、中和ろ材１０７と中和ろ材１０９のろ材表面が効率的に洗浄されて微調整の中和が円滑に実施されることになる。
【０１０４】
本第１実施形態では養殖水に対して第１，第２の中和が行われる。この第１の中和が急速ろ過塔６０に充填された中和ろ材１０７での中和である。一方、上記第２の中和は、第１の中和の後に行われる中和であって、緩速ろ過槽６７に充填された中和ろ材１０９での微調整の中和である。
【０１０５】
上記急速ろ過塔６０のろ過速度と緩速ろ過槽６７のろ過速度とを比較すると、緩速ろ過槽６７のろ過速度よりも、急速ろ過塔６０のろ過速度が速く大きい。このため、急速ろ過塔６０ではいわゆる荒中和（荒い中和）が行われる一方、緩速ろ過槽６７では、微調整の中和が行われる。
【０１０６】
尚、上記急速ろ過塔６０のろ過砂１０６は、養殖水中の浮遊物質を除去することが目的である。また、緩速ろ過槽６７のバクテリアろ材１０８は、バクテリアによる養殖水中のアンモニア性窒素の酸化が目的である。
【０１０７】
上記養殖水中には魚類から排泄されるアンモニア性窒素があり、このアンモニア性窒素は毒性があって魚類には有害である。そこで、上記アンモニア性窒素をバクテリアろ材１０８に繁殖した微生物で酸化して、硝酸性窒素として無害化し、かつ硝酸性窒素が増加すると養殖水中のｐＨが低下するので、中和ろ材１０９で中和する。
【０１０８】
上記養殖水中のナノバブルは、バクテリアろ材１０８に繁殖した微生物を活性化するし、また、中和ろ材１０７と中和ろ材１０９の表面を効率よく洗浄して、養殖水の中和を促進する。
【０１０９】
また、上記養殖水中のナノバブルは、急速ろ過塔６０のろ過砂１０６が、浮遊物質により、閉塞することを防止する。
【０１１０】
上記緩速ろ過槽６７内には、緩速ろ過槽６７を逆洗水で逆洗するための逆洗水吐出配管６９が配置されている。
【０１１１】
上記逆洗水吐出配管６９からは、逆洗水が吐出して、緩速ろ過槽６７のバクテリアろ材１０８や中和ろ材１０９に堆積した浮遊物質などろ材を閉塞させる物質を逆洗浄により、効率的に洗浄する。
【０１１２】
次に、上記緩速ろ過槽６７の養殖水を移送ポンプ７１で吸い込み配管７０から吸い込み、水配管７０を経由して、第１槽５に移送する。尚、第１槽５は第１水槽の一例である。
【０１１３】
次に、上記第１ナノバブル製造部８５について詳細に説明する。そして、その後に、第２ナノバブル製造部８６について詳細に説明する。
【０１１４】
上記第１ナノバブル製造部８５は、大きくは、第１槽５、第２槽１１、第３槽２０、第４槽４８、第５槽２９、界面活性剤タンク３２、無機塩類タンク３７、各種ポンプおよび配管等から構成されている。尚、第２槽１１は第２水槽の一例であり、第３槽２０は第３水槽の一例であり、第４槽４８は第４水槽の一例である。
【０１１５】
上記第１槽５には、必要に応じて、界面活性剤タンク３２から界面活性剤が第１定量ポンプ３３により、薬品配管４３を経由して添加される。また、第１槽５には、必要に応じて、無機塩類タンク３７から無機塩類が第４定量ポンプ３８により、薬品配管４２を経由して添加される。上記界面活性剤および無機塩類の添加量は、第１槽５でのマイクロバブルの発生量で決定される。そして、マイクロバブル発生量としてのマイクロバブルの個数は、例えば、ベックマン・コールター株式会社のコールターカウンターで測定することができる。
【０１１６】
また、上記水処理装置８７における全体の水処理システムにおいては、酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２により、酸化還元電位測定値と相関関係にあるナノバブル発生量が、界面活性剤および無機塩類の添加量で制御されることになる。尚、酸化還元電位検出部３０は電位検出装置の一例である。
【０１１７】
すなわち、上記界面活性剤および無機塩類の添加量は、ナノバブル発生量と相関関係にあり、酸化還元電位測定値で制御されている。
【０１１８】
また、上記界面活性剤や無機塩類の添加量について、システムの観点からより詳細に記載すると、後述する第５槽２９に設置されている酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２の信号をシーケンサ３１で受けて、その信号により連携して、第１定量ポンプ３３や第４定量ポンプ３８の吐出量が調整され、第５槽２９における設定の酸化還元電位が維持される。尚、第５槽２９は測定槽の一例である。また、酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２で酸化還元電位計を構成する。尚、シーケンサ３１は調節装置の一例である。
【０１１９】
マイクロバブル、マイクロナノバブルおよびナノバブルのいずれか一つが多量に存在すると、酸化還元電位の値がプラスのミリボルトを示す。
【０１２０】
本第１実施形態では、第５槽２９の酸化還元電位の値が２０ミリボルト（ｍｖ）以上となるように、界面活性剤および無機塩類の添加量が調整される。例えば、上記第１槽５の酸化還元電位の値が５ｍｖ以上となるようにし、第２槽１１の酸化還元電位の値が１０ｍｖ以上となるようにし、第３槽２０の酸化還元電位の値が２０ｍｖ以上となるようにしてもよい。
【０１２１】
上記第５槽２９での酸化還元電位の決定値は、養殖水の水質、成分によって決定することができる。
【０１２２】
上記マイクロバブルの発生量は界面活性剤や無機塩類が有る無しでは相当異なり、界面活性剤および無機塩類が有ると、マイクロバブルの発生量が極端に増大する。
【０１２３】
上記界面活性剤としては、原水の水質やバブル発生量の実験を行って、これらの実験データにより、市販品の例えばカチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤の中から適当なものを選定すればよい。
【０１２４】
また、上記無機塩類としては、例えばカルシウム塩、ナトリウム塩、マグネシウム塩等の中から、原水の水質やバブル発生量の実験データに基づいて適当なものを選定すれば良い。
【０１２５】
尚、上記界面活性剤タンク３２には、内部を撹拌する目的で、第１撹拌機３６が取り付けられ、また、界面活性剤タンク３２と同様に、無機塩類タンク３７にも、内部を攪拌する目的で、第２撹拌機４１が取り付けられている。
【０１２６】
そして、上記第１槽５の内部には、マイクロバブル発生装置８１の一部となる水中ポンプ型マイクロバブル発生機６が設置されている。また、第１槽５の外部には、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６に気体配管８を介して接続された小型ブロワー７が設置されている。尚、マイクロバブル発生装置８１は第１のマイクロバブル発生装置の一例である。
【０１２７】
上記マイクロバブル発生装置８１は、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６、小型ブロワー７および気体配管８から構成されている。水中ポンプ型マイクロバブル発生機６には、小型ブロワー７から吐出する気体としての空気が、気体配管８を経由して供給され、バブル水流９が発生する。また、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６は、一般的な水中ポンプと同様、インペラ部分が高速回転し、そこに小型ブロワー７から供給された空気が、インペラが高速回転することによって、小型ブロワー７からの空気がせん断されてマイクロバブルを発生する。
【０１２８】
上記構成の水中ポンプ型マイクロバブル発生機６の特徴は、液中に３６０度方向すなわち水中ポンプ型マイクロバブル発生機６の全周囲方向にマイクロバブルを噴射することができる。
【０１２９】
上記水中ポンプ型マイクロバブル発生機６に供給する小型ブロワー７からの空気量は、２〜５リットル/分である。
【０１３０】
上記界面活性剤および無機塩類を第１槽５内の被処理水つまり養殖水に添加すると、添加量により異なるが、被処理水が牛乳のように白濁する。
【０１３１】
上記第１槽５の水面近くの養殖水は、第１槽５の上部と第２槽１１の上部との間に設置されたオーバーフロー配管１０を経て第２槽１１に流入する。尚、オーバーフロー配管１０は第１のオーバーフロー管の一例である。
【０１３２】
また、上記第１槽５の下部から流出した養殖水は、浮遊物質を含まない状態で、第２槽１１内に流入して、マイクロナノバブル発生装置８２に導入されて、マイクロナノバブルが生成される。尚、マイクロナノバブル発生装置８２は第２のマイクロバブル発生装置の一例である。
【０１３３】
上記オーバーフロー配管１０を経て第２槽１１に流入する養殖水は、スカム（浮上した汚泥）を含んでいる。このスカムは、第１槽５において養殖水中の微量の浮遊物質が浮上して成るものである。第１槽５に流入する養殖水は、処理部８４でろ過された養殖水であるが、第１槽５でマイクロバブルを吐出されることにより、溶解している成分に起因する浮遊物質が発生する。この発生した浮遊物質すなわちスカムは、マイクロナノバブル発生装置８２、ナノバブル発生装置８３および多量ナノバブル発生装置１１６にとって、バブル発生性能の観点から好ましくないので、取り除く必要がある。尚、多量ナノバブル発生装置１１６は第４のマイクロバブル発生装置の一例である。
【０１３４】
また、上記第１槽５の下部は、マイクロバブル配管５０を介して第２槽１１の下部に接続されている。これにより、遊物質を含まない養殖水がマイクロバブル配管５０を経由して第２槽１１に流入する。尚、マイクロバブル配管５０は第１の連通管の一例である。
【０１３５】
上記第２槽１１にはマイクロナノバブル発生装置８２が設置されている。この第２槽１１においてマイクロナノバブルを多量に発生させるには、浮遊物質を含まない養殖水がマイクロナノバブル発生装置８２の吸い込み配管１４に流入した方が良い。もし、上記スカムを含む養殖水がマイクロナノバブル発生装置８２の吸い込み配管１４に流入したなら、マイクロナノバブル発生器１３の閉塞を起こし、マイクロナノバブル発生器１３の性能が劣化する。
【０１３６】
上記マイクロナノバブル発生装置８２は第２槽１１内にバブル水流１２を起こす。このマイクロナノバブル発生装置８２は、循環ポンプ１５、部品としてのマイクロナノバブル発生器１３、吸い込み配管１４、空気配管１６、空気ニードルバルブ１７および水配管１８から構成されている。
【０１３７】
上記マイクロナノバブル発生器１３はマイクロバブルを発生するノズルであるが、マイクロバブルを含む水の供給を受けると、マイクロナノバブルを発生することができる。
【０１３８】
上記第２槽１１には、必要に応じて、界面活性剤タンク３２から界面活性剤が第２定量ポンプ３４により、薬品配管４４を経由して添加されたり、無機塩類タンク３７から無機塩類が第５定量ポンプ３９により、薬品配管４６を経由して添加されたりする。
【０１３９】
上記界面活性剤や無機塩類の添加量は、水処理装置における全体的な観点から記載すると、後述する第５槽２９に設置されている酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２の信号をシーケンサ３１で受けて、第２定量ポンプ３４や第５定量ポンプ３９の吐出量が調整される。
【０１４０】
上記界面活性剤および無機塩類は、マイクロナノバブル発生装置８２が発生するマイクロナノバブルの発生量を飛躍的に増大させる添加剤である。マイクロナノバブルの発生量は界面活性剤や無機塩類が有る無しでは相当異なり、界面活性剤および無機塩類が有ると、マイクロナノバブルの発生量が極端に増大する。
【０１４１】
上記第２槽１１からオーバーフローで流出した養殖水は、オーバーフロー配管１９を第３槽２０に流入する。尚、オーバーフロー配管１９は第２のオーバーフロー管の一例である。
【０１４２】
上記オーバーフロー配管１９は、第２槽１１の上部と第２槽１１の上部との間に設置されており、第２槽１１の水面近くの養殖水が流入する。
【０１４３】
また、上記第２槽１１の下部と第２槽１１の下部との間にはマイクロナノバブル配管５１が設置されている。これにより、第２槽１１の下部内の養殖水がマイクロナノバブル配管５１を経由して第３槽２０に流入する。尚、マイクロナノバブル配管５１は第２の連通管の一例である。
【０１４４】
上記第３槽２０は、ナノバブル発生するナノバブル発生槽であって、ナノバブル発生装置８３が設置されている。尚、ナノバブル発生装置８３は第３のマイクロバブル発生装置の一例である。
【０１４５】
上記ナノバブル発生装置８３は、循環ポンプ２４、部品としてのナノバブル発生器２２、吸い込み配管２３、空気配管２５、空気ニードルバルブ２６および水配管２７より構成され、バブル水流２１を発生する。
【０１４６】
上記ナノバブル発生器２２は、マイクロバブルを発生するノズルであるが、マイクロナノバブルを含む水の供給を受けると、ナノバブルを発生することができる。
【０１４７】
上記第３槽２０には、必要に応じて、界面活性剤タンク３２から界面活性剤が第３定量ポンプ３５により、薬品配管４５を経由して添加されたり、無機塩類タンク３７から無機塩類が第６定量ポンプ４０により、薬品配管４７を経由して添加されたりする。
【０１４８】
上記界面活性剤や無機塩類の添加量は、装置の観点から記載すると、後述する第５槽２９に設置されている酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２の信号をシーケンサ３１で受けて、第３定量ポンプ３５や第６定量ポンプ４０の吐出量で調整される。
【０１４９】
上記界面活性剤と無機塩類の作用は、ナノバブル発生装置８３が発生するナノバブルの発生量を飛躍的に増大させる添加剤である。
【０１５０】
上記ナノバブルの発生量は界面活性剤や無機塩類が有る無しでは相当異なり、界面活性剤および無機塩類が有ると、ナノバブルの極端に発生量が極端に増大する。
【０１５１】
上記第３槽２０からオーバーフローした養殖水は、第４槽４８にオーバーフロー配管２８を経由して流入する。
【０１５２】
上記オーバーフロー配管２８は、第３槽２０の上部と第４槽４８の上部との間に設置されており、第３槽２０の水面近くの養殖水が流入する。
【０１５３】
上記第４槽４８は浮遊物質分離槽である。より詳しくは、第１槽５におけるマイクロバブル、第２槽１１におけるマイクロナノバブル、第３槽２０におけるナノバブルが養殖水中の浮遊物質に付着することによって、第１槽５から第３槽２０までの３つの槽内で浮遊物質が浮上する。そして、上記養殖水が第４槽４８に流入した時点で、浮遊物質が第４槽４８の水面４９の部分に集積し、高濃度浮遊物質排水配管５３から系外に排出される。一方、第４槽４８において、浮遊物質と分離された養殖水は、下部連通配管５４を通過して第５槽２９に流入する。
【０１５４】
上記第５槽２９には流入した養殖水中の酸化還元電位を測定するための酸化還元電位検出部３０が設置されている。この酸化還元電位検出部３０は、ナノバブルの有する酸化力を測定するための検出部であり、ナノバブル量と酸化還元電位は相関関係がある。
【０１５５】
そこで、上記第５槽２９において、設定した酸化還元電位が確保できるよう、酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２を、第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、第３定量ポンプ３５、第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９および第６定量ポンプ４０と信号線５５により連結し、これらのポンプをシーケンサ３１により連携運転する。
【０１５６】
上記養殖水の酸化還元電位は設定量確保されるが、養殖水には魚類養殖における疾病対策としてさらに多量のナノバブルが必要となる。
【０１５７】
特に、陸上養殖の場合、多量の養殖魚を飼育し、多量の餌を与えるため、残餌や魚類からの排泄物が魚類養殖水槽１の内部に滞留することにより、残餌や魚類からの排泄物に起因するウイルス性疾患が発生しやすくなる。
【０１５８】
上記ウイルス性疾患は、コイヘルペスに代表される感染力の強い疾患であるが、養殖場において、残餌や魚類からの排泄物に起因するウイルス性疾患が発生した場合、養殖魚の全数が死滅する場合が過去多く発生している。このため、養殖場において、絶対ウイルス性疾患が発生しない魚類養殖装置１１７が必要となる。
【０１５９】
上記第１ナノバブル製造部８５は、主として養殖水に各種バブルを吐出させて、養殖水中の成分に起因して発生する浮遊物質を除去するための設備である。最終的には、ナノバブル量は少ないが、第５槽２９においてナノバブルを含有する養殖水が得られる。
【０１６０】
上記ナノバブルは一端形成されると、長時間持続することが判明している。このため、第５槽２９内の養殖水は、第２ナノバブル製造部８６に導入されても、ナノバブル量が変化せず維持される。
【０１６１】
上記第２ナノバブル製造部８６は、第１ナノバブル製造部８５で製造したナノバブル含有水をさらに、多量ナノバブル発生装置１１６に導入して、多量ナノバブルを含有する養殖水を製造する設備である。
【０１６２】
上記第１ナノバブル製造部８５で製造したナノバブル含有水すなわち養殖水には、界面活性剤や無機塩類が含有されているので、第２ナノバブル製造部８６においては、渦流ポンプ７４とラインミキサ７８の組み合わせでナノバブルを多量に製造可能である。
【０１６３】
上記第２ナノバブル製造部８６は、多量のナノバブル含有養殖水を製造するための設備であり、渦流ポンプ７４およびラインミキサ７８を有する。
【０１６４】
上記渦流ポンプ７４の動力や吐出量は、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６、循環ポンプ１５、および循環ポンプ２４の動力や吐出量と比較した場合、３倍以上となる。このため、多量ナノバブル発生装置１１６によって、多量のナノバブルを含有する養殖水を製造し、多量のナノバブルが有するフリーラジカルによって殺菌性を有する養殖水を製造することができる。
【０１６５】
また、上記渦流ポンプ７４は、第５槽２９からの養殖水を吸い込み配管７３で吸い込むと共に、空気を空気配管７５から、空気量をニードルバルブ７６で調整して吸い込む。そして、渦流ポンプ７４内で圧力をかけて養殖水に空気を混合した後、養殖水を、気液混合配管７７を経由してラインミキサ７８に導入する。
【０１６６】
上記ラインミキサ７８は酸素溶解効率を１０％程度維持可能なミキサである。そして、ラインミキサ７８の下部にはラセン状流路７９が設けられ、ラインミキサ７８の上部にはカレントカッタ８０が設けられている。ラセン状流路７８では養殖水と空気との旋回流が発生する。また、ラセン状流路７８には、渦流ポンプ７４が吐出する空気の１．３倍量の被処理水としての養殖水が引き込まれる。そして、ラセン状流路７８にて混合した養殖水と空気とをカレントカッタ８０で微細にせん断して多量のナノバブルを発生させる。尚、カレントカッタ８０は別名「きのこ状カッタ」と言う。
【０１６７】
一方、前に戻って記載することになるが、第５槽２９での酸化還元電位検出部３０による酸化還元電位に関する測定値を、酸化還元電位調節計６２で受けて調節して、シーケンサ３１に信号を送って、第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、第３定量ポンプ３５、第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９および第６定量ポンプ４０のそれぞれの吐出量を制御している。
【０１６８】
すなわち、上記酸化還元電位検出部３０、酸化還元電位調節計６２、およびシーケンサ３１による第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、第３定量ポンプ３５、第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９および第６定量ポンプ４０の吐出流量の調整制御である。
【０１６９】
本第１実施形態では、第５槽２９内の養殖水の酸化還元電位が＋２０ｍｖ〜＋４０ｍｖの範囲となるように、水処理装置８７を運転した。
【０１７０】
一般的なことであるが、排水処理の脱窒槽（すなわち還元槽）では、酸化槽に対して還元槽であるため、脱窒槽内の被処理水の酸化還元電位はマイナスミリボルトで−５０ｍｖ〜−４００ｍｖの範囲であることが多い。
【０１７１】
尚、上記酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２のメーカーとしては、特に限定しないが、本第１実施形態では東亜ＤＫＫ株式会社の製品を採用した。
【０１７２】
ここで、整理のため、第１ナノバブル製造部８５における第１槽５、第２槽１１、第３槽２０、第４槽４８および第５槽２９での役割を纏めると以下の内容である。
【０１７３】
１）第１槽５（マイクロバブル発生槽）
上記第１槽５は、マイクロバブル発生装置８１を用いると共に、界面活性剤および無機塩類の添加によって、マイクロバブルを多量発生させるための槽である。
【０１７４】
２）第２槽１１（マイクロナノバブル発生槽）
上記第２槽１１は、マイクロナノバブル発生装置８２を用いると共に、界面活性剤および無機塩類の添加によって、マイクロナノバブルを多量発生させるための槽である。
【０１７５】
備考
上記マイクロナノバブル発生装置８２は、正確に表現すると、マイクロバブル発生装置である。マイクロバブル配管５０より、第１槽５で生成されたマイクロバブル含有被処理水が第２槽１１内に流入するので、マイクロナノバブル発生装置（マイクロバブル発生装置）８２がマイクロバブル含有被処理水をせん断することになる。その結果、第２槽１１内において、マイクロバブルとナノバブルとの混合物（マイクロナノバブル）が発生する。
【０１７６】
そして、上記界面活性剤および無機塩類の添加によって、マイクロバブルとナノバブルとの混合物すなわちマイクロナノバブルが多量に発生する。
【０１７７】
３）第３槽２０（ナノバブル発生槽）
上記第３槽２０は、ナノバブル発生装置８３を用いると共に、界面活性剤および無機塩類の添加によって、ナノバブルをある程度発生させるための槽である。
【０１７８】
備考
上記ナノバブル発生装置８３は、正確に表現すると、マイクロバブル発生装置である。マイクロナノバブル配管５１より、第２槽１１で生成されたマイクロナノバブル含有被処理水が第３槽２０に流入するので、ナノバブル発生装置（マイクロバブル発生装置）８３がその被処理水をせん断することになる。その結果、マイクロバブルとナノバブルとの混合物が発生する。この混合物の大部分はナノバブルが占めることになる。
【０１７９】
そして、上記界面活性剤および無機塩類の添加によって、マイクロバブルとナノバブルとの混合物すなわちナノバブル等が多量に発生する。
【０１８０】
但し、量的には、ナノバブル発生装置８３よりも多量ナノバブル発生装置１１６の方が、圧倒的に多いナノバブルを生成する。
【０１８１】
また、上記ナノバブル発生装置８３が有する循環ポンプ２４の動力および吐出量と、多量ナノバブル発生装置１１６が有する渦流ポンプ７４の動力および吐出量とを比較しても、渦流ポンプ７４の動力および吐出量の方が圧倒的に大きい。
【０１８２】
４）第４槽４８（浮遊物質分離槽）
上記第１槽５、第２槽１１および第３槽２０において、各種バブルが付着することによって浮遊物質が浮上する。この浮遊物質の集合体が、第４槽４８で、被処理水と物理的に分離され、高濃度浮遊物質排水配管５３により、水処理装置８７外に排出される。
【０１８３】
５）第５槽２９（測定槽）
上記第５槽２９は、第１槽５から第３槽２０までで発生し、第４槽４８を経由したナノバブルの量を、ナノバブルが有する酸化還元電位で測定するための槽である。
【０１８４】
上記第５槽２９のナノバブルの量が不足している場合、すなわち、酸化還元電位検出部３０によって検出された酸化還元電位が設定値よりも低い場合は、シーケンサ３１の信号により、界面活性剤および無機塩類を養殖水に添加して、その酸化還元電位が設定値となるよう、ナノバブルの量を増加させることができる。
【０１８５】
尚、上記界面活性剤と無機塩類とを合わせた添加量、または、界面活性剤もしくは無機塩類の単独の添加量は、被処理水によって異なる。
【０１８６】
また、上記界面活性剤および無機塩類のそれぞれの被処理水への添加量は、あらかじめの実験により確認できる内容である。
【０１８７】
以下、上記マイクロバブル発生装置８１、マイクロナノバブル発生装置８２およびナノバブル発生装置８３についてより詳細に説明する。
【０１８８】
上記マイクロバブル発生装置８１、マイクロナノバブル発生装置８２およびナノバブル発生装置８３は、正確には、装置としての性能は単独で使用した場合は、全てマイクロバブル発生装置である。
【０１８９】
上記マイクロバブル発生装置８１は、マイクロナノバブル発生装置８２およびナノバブル発生装置８３と比較して、使用空気量が２〜５リットル／分で多く、発生させるバブルのサイズも大きい。
【０１９０】
尚、上記マイクロナノバブル発生装置８２およびナノバブル発生装置８２の使用空気量は、１リットル／分である。
【０１９１】
最終的に、ナノバブル含有被処理水を製造することが目的である。このため、第１槽５内においてマイクロバブル発生装置８１が発生させるバブルのサイズが大きくても、第３槽２０内においてナノバブルが得られればよい。すなわち、被処理水が第１槽５、第２槽１１および第３槽２０の３つの槽を通過することによって、ナノバブルを含有することになればよい。
【０１９２】
そして、上記第１槽５、第２槽１１および第３槽２０において、バブル含有被処理水をポンプおよび発生器へ導入することによって、マイクロバブル、マイクロナノバブルおよびナノバブルが生成されることになる。
【０１９３】
上記マイクロバブル発生装置８１は、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６、小型ブロワー７および気体配管８から構成されている。解りやすく言えば、水中ポンプにおけるインプラを高速回転させて、インプラに空気を小型ブロワーから供給し、その空気をせん断してマイクロバブルを発生させている。
【０１９４】
また、上記マイクロナノバブル発生装置８２は、ナノバブル発生装置８３と全く同じ構造構成である。
【０１９５】
但し、上記マイクロナノバブル発生装置８２は、マイクロバブル含有被処理水を吸い込み、ナノバブル発生装置８３はマイクロナノバブル含有被処理水を吸い込んでいる点が異なる。
【０１９６】
上記マイクロナノバブル発生装置８２は、マイクロナノバブル発生器１３、吸い込み配管１４、循環ポンプ１５、空気配管１６、空気ニードルバルブ１７および水配管１８から構成されている。
【０１９７】
また、上記ナノバブル発生装置８３は、ナノバブル発生器２２、吸い込み配管２３、循環ポンプ２４、空気配管２５、空気ニードルバルブ２６および水配管２７から構成されている。
【０１９８】
上記マイクロナノバブル発生器１３やナノバブル発生器２２では、流体力学的に圧力を制御し、負圧形成部分から空気を吸入し、高速流体運動させて、負圧部を形成し、バブルを発生させる。より解かりやすく簡単に説明すると、水と空気とを効果的に自給混合溶解し、圧送することにより、マイクロナノバブルやナノバブルを発生させる。
【０１９９】
上記マイクロナノバブル発生装置８２とナノバブル発生装置８３に使用している循環ポンプ１５，２４は共に揚程１５ｍ以上（すなわち、１．５ｋｇ/ｃｍ２の高圧）の高揚程のポンプである。
【０２００】
すなわち、上記循環ポンプ１５，２４としては、高揚程のポンプであり、かつ、トルクが安定している２ポールのポンプを選定することが望ましいが、その選定は絶対的な条件ではない。
【０２０１】
また、上記循環ポンプ１５，２４の圧力は制御するのが望ましい。この循環ポンプ１５，２４の回転数をインバータ等の回転数制御器で制御して、循環ポンプ１５，２４の圧力を目的の圧力とすることも可能である。
【０２０２】
上記循環ポンプ１５，２４の圧力を目的にあった圧力とすれば、サイズが纏まったバブルを製造することができる。
【０２０３】
ここで、上記循環ポンプ１５，２４によるバブル発生のメカニズムについて説明する。
【０２０４】
上記マイクロナノバブル発生器１３およびナノバブル発生器２２において、液体および気体の混相旋回流を発生させ、発生器中心部に気体空洞部を形成する。次に、上記気体空洞部を圧力で竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。この気体空洞部に空気（空気の換わりに、オゾン、炭酸ガス、窒素ガスおよび酸素ガスのうちの少なくとも一つを選定してもよい）をマイナス圧（負圧）を利用して自動的に供給する。さらに、上記空気を切断・粉砕しながら、混相流を回転させる。この切断・粉砕は、装置出口付近における内外の気液二相流体の旋回速度差により起きる。また、上記混相流の回転速度は５００〜６００回転／秒である。
【０２０５】
すなわち、上記マイクロナノバブル発生器１３およびナノバブル発生器２２において、流体力学的に圧力を制御することで、負圧形成部分から気体を吸入し、高揚程ポンプで高速流体運動させて、負圧部を形成し、マイクロナノバブルやナノバブルを発生させる。より解かりやすく簡単に説明すると、高揚程ポンプで水と空気とを効果的に自給混合溶解し、圧送することにより、マイクロナノバブルやナノバブルを製造することができるのである。
【０２０６】
以上が、上記マイクロナノバブル発生装置８２およびナノバブル発生装置８３のバブル発生のメカニズムである。
【０２０７】
以下、上記界面活性剤や無機塩類の作用について説明する。
【０２０８】
１）界面活性剤
例えば、界面活性剤を含む洗剤の水溶液は、良く泡立つ。この現象は、空気と水との間の界面張力（表面張力とも言います。）が低下するためである。このため、上記界面張力が低下して泡立ち、その結果として、界面活性剤を添加するとナノバブルまたはマイクロバブルを多量に発生させることができる。
【０２０９】
すなわち、水が空気と接触すると２相界面の面積をできるだけ小さくする力である界面張力が働くことになる。この界面張力を低下させる作用を界面活性と称し、少量で著しい効果を持つ物質を界面活性剤と言っている。
【０２１０】
２）無機塩類
例えば、淡水の滝での発泡よりも、海岸における発泡の方が良く観察できる。特に、冬の日本海の海岸での発泡は有名である。すなわち、無機塩類を多く含む海水の方が、発泡は良く発生する。
【０２１１】
よって、結果として無機塩類を添加すると液の性質が電解質となり、泡の発生について好条件となり、ナノバブルまたはマイクロバブルを多量に発生させることがでる。
【０２１２】
尚、本第１実施形態では、上記マイクロバブル発生装置８１として、野村電子工業株式会社のマイクロバブラーＭＢ−４００を採用した。また、上記ナマイクロナノバブル発生器１３およびナノバブル発生器２２として、株式会社ナノプラネット研究所の製品であるマイクロバブル発生器Ｍ２型を採用した。
【０２１３】
ここで、３種類のバブルについて説明する。
【０２１４】
通常のバブル（気泡）は水の中を上昇して、ついには表面でパンとはじけて消滅する。
【０２１５】
マイクロバブルは、直径が５０ミクロン（μｍ）以下の微細気泡で、水中で縮小していき、ついには消滅（完全溶解）してしまう。
【０２１６】
ナノバブルは、マイクロバブルよりさらに小さいバブル、具体的には直径が１ミクロン以下の１００〜２００ｎｍのバブルで、いつまでも水の中に存在することが可能なバブルといわれている。
【０２１７】
マイクロナノバブルは、マイクロバブルとナノバブルとが混合したバブルと説明できる。
【０２１８】
以下、上記魚類養殖装置１１７を構成する魚類養殖部１１２、処理部８４、第１ナノバブル製造部８５および第２ナノバブル製造部８６に関係する処理水配管９８、急速ろ過塔逆洗配管６３、緩速ろ過槽逆洗配管６６について説明する。
【０２１９】
最終的に、第２ナノバブル製造部８６で製造された多量のナノバブルを含有する養殖水は、多量のナノバブルを含有しているので、殺菌性を有している。そして、多量ナノバブル発生装置１１６から吐出して、処理水配管９８を経て、電動弁９０が開であると、魚類養殖水槽１に導入され、多量の養殖魚が、残餌や魚類排泄物が存在しても疾患を発生させないで、養殖可能となる。
【０２２０】
上記養殖水に多量のナノバブルが含有されていると、残餌や魚類排泄物が存在しても魚類１００に疾病が発生しないという現象と、魚類１００の血流量が増加して成長が早まる現象が起きる。この魚類１００の成長が早まる現象は、養殖対象の貝類でも起きる現象である。
【０２２１】
また、上記電動弁９０が開いている時は、電動弁６４および電動弁６５は閉じられている。
【０２２２】
上記残餌や魚類排泄物は、時間の経過に伴って、魚類養殖水槽１からオーバーフロー配管５２や、底部汚泥ピット１１０から底部排水配管１０２を経て、ピット５７に移動し、移送ポンプ５８にて水配管５９を経て急速ろ過塔６０のろ過砂１０６の表面に堆積される。
【０２２３】
そして、上記電動弁６４が１日数回開くので、逆洗水が急速ろ過塔逆洗配管６３を経由して、急速ろ過塔６０下部より導入される。これにより、ろ過砂１０６の表面に堆積された残餌や魚類排泄物は、逆洗配管５６を経由して逆洗排水に含有されて、急速ろ過塔６０から系外に排水される。その結果、魚類養殖水槽１で発生する残餌や魚類排泄物は、時間の経過に伴い、系外に排水される。
【０２２４】
また、上記電動弁６４が開いている時は、電動弁９０および電動弁６５は閉じられている。
【０２２５】
また、上記電動弁６５も１日数回開くので、逆洗水が緩速ろ過槽逆洗配管６６を経由して、緩速ろ過槽６７の下部より導入される。これにより、養殖水の成分から発生し、緩速ろ過槽６７のバクテリアろ材１０８の表面に堆積した浮遊物は、逆洗配管１１７を経由して逆洗排水に含有されて、緩速ろ過槽６７から系外に排水される。その結果、魚類養殖装置１１７での水質が維持される。
【０２２６】
また、上記電動弁６５が開いている時は、電動弁９０および電動弁６４が閉じられている。
【０２２７】
本第１実施形態の魚類養殖装置１１７によれば、ろ過砂１０６および中和ろ材１０７が充填された急速ろ過塔には、ナノバブルを含有する養殖水が供給されるので、急速ろ過塔６０においてろ過砂１０６および中和ろ材１０７が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【０２２８】
また、上記養殖水は、バクテリアろ材１０８および中和ろ材１０９が充填された緩速ろ過槽６７にも供給されるので、緩速ろ過槽６７においてバクテリアろ材１０８および中和ろ材１０９が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【０２２９】
また、上記ナノバブルの洗浄力および酸化力によって、急速ろ過塔６０および緩速ろ過槽６７の中和ろ材１０７，１０９の表面が洗浄酸化されるので、急速ろ過塔６０および緩速ろ過槽６７の中和ろ材１０７，１０９からカルシウム等の鉱物を溶出させて水の中和を合理的に実施することができる。
【０２３０】
また、上記緩速ろ過槽６７のバクテリアろ材１０８中に繁殖した微小のニトロソモナスやニトロバクター等のバクテリアをナノバブルで活性化して、水中のアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を酸化処理できる。
【０２３１】
したがって、上記急速ろ過塔６０および緩速ろ過槽６７で養殖水を処理することによって、養殖水中のｐＨの低下を防ぐことができるので、養殖水の再利用が可能となり、水およびエネルギの浪費を防ぐことができる。
【０２３２】
また、上記マイクロバブル発生装置８１、マイクロナノバブル発生装置８２、ナノバブル発生装置８３および多量ナノバブル発生装置１１６は、正確には、装置としての性能は単独で使用した場合は、全てマイクロバブル発生装置であり、ナノバブル発生装置に比べて安価であるので、多量のナノバブルを安価に生成することができる。
【０２３３】
仮に、上記ナノバブル発生装置で多量のナノバブルを生成しようとすると、高価なナノバブル発生装置が複数必要となって、多量のナノバブルを安価に生成することができない。
【０２３４】
また、上記多量ナノバブル発生装置１１６が渦流ポンプ７４を有するので、サイズが小さいナノバブルを多量に生成することできる。
【０２３５】
また、上記渦流ポンプ７４の吐出側には、ラセン状流路７８およびカレントカッタ８０を含むラインミキサ７８が設置されているので、サイズがより小さいナノバブルつまり微小なバブルを多量に生成することできる。
【０２３６】
また、上記魚類養殖水槽１から出た養殖水が、急速ろ過塔６０、緩速ろ過槽６７、マイクロバブル発生装置８１、マイクロナノバブル発生装置８２、ナノバブル発生装置８３および多量ナノバブル発生装置１１６を通過して再び魚類養殖水槽１に戻ることによって、養殖水の水質を常に良好に維持することができるので、魚類養殖水槽１中の魚類は疾病にかかり難い。
【０２３７】
その結果、上記魚類養殖水槽１で養殖する魚類の歩留まりが高くなり、魚類の養殖を効率的に行える。
【０２３８】
また、上記シーケンサ３１は、酸化還元電位検出部３０が検出した酸化還元電位に基づいて、マイクロバブル発生装置８１のマイクロバブル発生量と、マイクロナノバブル発生装置８２のマイクロナノバブル発生量と、ナノバブル発生装置８３のナノバブル発生量との全てを界面活性剤および無機塩類で調節するので、酸化還元電位検出部３０が検出する酸化還元電位を容易かつ確実に所望値にすることができる。
【０２３９】
また、上記酸化還元電位検出部３０は、第５槽２９に貯えられた養殖水の酸化還元電位を検出するので、養殖水の酸化還元電位を容易かつ正確に検出できる。
【０２４０】
また、上記オーバーフロー配管１０によって、第１槽５の上部と第２槽１１の上部とを互いに接続すると共に、オーバーフロー配管１９によって、第２槽１１の上部と第３槽２０の上部とを互いに接続するので、第３槽２０の水面で浮遊物質を濃縮することができる。
【０２４１】
また、上記マイクロバブル配管５０によって、第１槽５の下部と第２槽１１の下部とを互いに接続するので、浮遊物質を含まないマイクロバブル含有水を第１槽５から第２槽１１へ送ることができる。
【０２４２】
また、上記マイクロナノバブル配管５１によって、第２槽１１の下部と第３槽２０の下部とを互いに接続するので、浮遊物質を含まないマイクロナノバブル含有水を第２槽１１から第３槽２０へ送ることができる。
【０２４３】
また、上記第４槽４８の水面４９の部分に集積した浮遊物質を高濃度浮遊物質排水配管５３から系外に排出するので、第５槽２９内に貯まる養殖水の水質を向上させることができる。
【０２４４】
〔第２実施形態〕
図２は本発明の第２実施形態の魚類養殖装置２１７の模式図である。また、図２において、図１に示した第１実施形態の構成部と同一構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２４５】
本第２実施形態の魚類養殖装置２１７は、上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７と比較して、無機塩類タンク３７、第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９、第６定量ポンプ４０、第２撹拌機４１および薬品配管４２，４６，４７を備えていない点のみが異なっている。
【０２４６】
上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７では、無機塩類タンク３７、第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９、第６定量ポンプ４０および第２撹拌機４１が設置されていた。
【０２４７】
しかし、養殖する魚類が異なり、被処理水の一例としての養殖水の水質によっては、それらの設備は必要なく、バブル発生量を増加させるためには、界面活性剤のみでも充分な被処理水としての養殖水も存在する。
【０２４８】
目的は、上記第５槽２９におけるナノバブルによる酸化還元電位の値であるから、目的とした酸化還元電位の測定値が低い場合、例えば、界面活性剤の添加のみで容易に第５槽２９での酸化還元電位を満足できる場合など、あるいは、第１，第２ナノバブル製造部８５，８６でナノバブルが発生しやすく、また、第５槽２９での酸化還元電位が容易に所定値まで確保できる養殖水となっている場合に適合する。
【０２４９】
〔第３実施形態〕
図３は本発明の第３実施形態の魚類養殖装置３１７の模式図である。また、図３において、図１に示した第１実施形態の構成部と同一構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２５０】
本第３実施形態の魚類養殖装置３１７は、上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７と比較して、界面活性剤タンク３２、第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、第３定量ポンプ３５、第１撹拌機３６および薬品配管４３，４４，４５を備えていない点のみが異なっている。
【０２５１】
上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７では、界面活性剤タンク３２、第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、第３定量ポンプ３５および第１撹拌機３６が設置されていた。
【０２５２】
しかし、被処理水の一例としての養殖水の水質によっては、それらの設備は必要なく、バブル発生量を増加させるためには、無機塩類のみでも充分な被処理水も存在する。
【０２５３】
目的は、上記第５槽２９におけるナノバブルによる酸化還元電位の値であるから、目的とした酸化還元電位の測定値が低い場合、例えば、無機塩類の添加のみで容易に第５槽２９での酸化還元電位の測定値を満足できる場合など、あるいは、第１，第２ナノバブル製造部８５，８６でナノバブルが発生しやすく、また、第５槽２９での酸化還元電位が容易に所定値まで確保できる被処理水としての養殖水となっている場合に適合する。
【０２５４】
〔第４実施形態〕
図４は本発明の第４実施形態の魚類養殖装置４１７の模式図である。また、図４において、図３に示した第３実施形態の構成部と同一構成部は、図３における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２５５】
本第４実施形態の魚類養殖装置４１７は、上記第３実施形態の魚類養殖装置３１７と比較して、酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２の代替として、ゼータ電位検出部８８とゼータ電位調節計８９を備えている点のみが異なる。尚、ゼータ電位検出部８８は電位検出装置の一例である。
【０２５６】
ゼータ電位とは一般に、「表面電位によって形成された電気二重層の、滑り面での電位」と定義されている。
【０２５７】
ナノバブルの発生量とゼータ電位とは相関関係があり、ナノバブルの発生量を酸化還元電位と同様に管理手段として利用することができる。
【０２５８】
本第４実施形態の魚類養殖装置４１７は、被処理水の種類によって異なるが、ゼータ電位検出部８８が検出するゼータ電位が−３０ｍｖ〜−７０ｍｖの範囲となるように運転が行われる。
【０２５９】
上記ゼータ電位検出部８８およびゼータ電位調節計８９のメーカーは特に限定しないが、本第４実施形態では、日本ルフト株式会社のゼータ電位測定装置ＤＴ型におけるゼータ電位検出部８８およびゼータ電位調節計８９を採用した。
【０２６０】
〔第５実施形態〕
図５は本発明の第５実施形態の魚類養殖装置５１７の模式図である。また、図５において、図１に示した第１実施形態の構成部と同一構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２６１】
本第５実施形態の魚類養殖装置５１７は、上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７と比較して、マイクロバブル発生装置８１を有する第１ナノバブル製造部８５の代替として、マイクロバブル発生装置５８１を有する第１ナノバブル製造部５８５を備えている点のみ異なっている。尚、マイクロバブル発生装置５８１は第１のマイクロバブル発生装置の一例である。
【０２６２】
上記マイクロバブル発生装置５８１は、マイクロバブル発生器９２、吸い込み配管９３、循環ポンプ９４、空気配管９５、空気ニードルバルブ９６、水配管９７および処理水配管９８から構成されており、バブル水流９１を発生させる。
【０２６３】
上記マイクロバブル発生器９２は、マイクロバブルを発生するノズルであり、マイクロナノバブル発生器１３と同様のものである。
【０２６４】
本第５実施形態の魚類養殖装置５１７は、マイクロバブル発生器９２、吸い込み配管９３、循環ポンプ９４、空気配管９５、空気ニードルバルブ９６、水配管９７および処理水配管９８から構成されたマイクロバブル発生装置５８１を備えているので、上記第１実施形態のマイクロバブル発生装置８１よりも細かいすなわちサイズが小さいマイクロバブルを第１槽５内に発生させることができる。
【０２６５】
そして、最終的に第５槽２９でのナノバブルのサイズを、上記第１実施形態より小さくすることができる。
【０２６６】
したがって、ナノバブルについて、サイズがより小さい方がフリーラジカル起因の酸化力や微生物活性化作用等の作用効果があることが判明しているので、本第５実施形態は養殖水の水質を上記第１実施形態よりも向上させることができる。
【０２６７】
〔第６実施形態〕
図６は本発明の第６実施形態のプール装置１１８の模式図である。また、図６において、図１に示した第１実施形態の構成部と同一構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２６８】
上記第１実施形態では、養殖水の水質を良好に維持することを目的としていたが、本第６実施形態では、被処理水の一例としての一般的なプール用水の水質を良好に維持することを目的とする。
【０２６９】
すなわち、本第６実施形態のプール装置１１８は、魚類養殖水槽１を有する魚類養殖部１１２を備えていなくて、水泳用プール槽２を有するプール部１１３を備えている点のみが上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７と異なっている。
【０２７０】
上記水泳用プール槽２において、使用中または使用後のプール用水に対して、浮遊物質、全有機炭素（ＴＯＣ）および化学的酸素要求量（ＣＯＤ）等の低減と、大腸菌等の微生物に対する殺菌とが必要である。
【０２７１】
従来、水泳用プール槽では、急速ろ過塔や次亜塩素酸ソーダ等の薬品による殺菌を実施していたが、浮遊物質の除去が殆んどで、また、次亜塩素酸ソーダ等の薬品臭気が使用者に不快感を与えていた。
【０２７２】
本第６実施形態のプール装置１１８は急速ろ過塔６０および緩速ろ過槽６７を備えているので、プール用水に関する浮遊物質、全有機炭素および化学的酸素要求量等を低減できる。
【０２７３】
また、上記プール用水の殺菌に多量のナノバブルを利用するので、次亜塩素酸ソーダ等の薬品による臭気の不快感は全く存在しない。
【０２７４】
また、上記プール装置１１８が備える水処理装置８７は、多少複雑であるが、水泳用プール槽２の規模に比較して規模が小さいので、スペース上の問題も特に発生しない。
【０２７５】
〔第７実施形態〕
図７は本発明の第７実施形態の池装置１１８の模式図である。また、図７において、図１に示した第１実施形態の構成部と同一構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２７６】
上記第１実施形態では、養殖水の水質を良好に維持することを目的としていたが、本第７実施形態では、被処理水の一例としての池３の水の水質を良好に維持することを目的とする。
【０２７７】
すなわち、本第７実施形態の池装置１１８は、魚類養殖部１１２を備えていなくて、池部１１４を備えている点のみが上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７と異なっている。
【０２７８】
上記池３においては、一般に、流入水の浮遊物質や、流入水中の有機物としての全有機炭素（ＴＯＣ）および化学的酸素要求量（ＣＯＤ）等を処理することが必要である。また、上記池３においては、アオコ等藻類の異常繁殖も防止する必要もある。
【０２７９】
上記流入水の浮遊物質に対しては急速ろ過塔６０で処理できる。そして、上記流入水中の有機物としての全有機炭素（ＴＯＣ）および化学的酸素要求量（ＣＯＤ）等に対しては、緩速ろ過槽６７で処理できる。また、上記アオコ等藻類の異常繁殖については、最終的に第２ナノバブル製造部８６において、発生する多量のナノバブルを池３の水に含有させることにより、異常繁殖を防止できる。
【０２８０】
尚、上記池３の規模にもよるが、水処理装置８７の規模は、池３の水を使用した水処理実験によって、決定すれば良い。
【０２８１】
上記第７実施形態では、水処理装置８７を用いて、池３の水の水質を良好に維持していたが、水処理装置８７を用いて、今日問題となっている閉鎖水域の湖沼の水の水質を良好に維持してもよい。
【０２８２】
〔第８実施形態〕
図８は本発明の第８実施形態の水族館展示水槽装置１２０の模式図である。また、図８において、図１に示した第１実施形態の構成部と同一または同様の構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２８３】
本第８実施形態の水族館展示水槽装置１２０は、魚類養殖部１１２を備えていなくて、水族館展示水槽部１１５を備えている点のみが上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７と異なっている。
【０２８４】
上記水族館展示水槽１０１は魚類養殖部１１２の魚類養殖水槽１と類似しているが、水族館展示水槽１０１と魚類養殖水槽１との差は、水族館展示水槽１０１では観客の視点を意識して水族館展示水槽１０１内の飼育水の透明度と疾病対策を重要視するが、魚類養殖水槽１では、飼育水の透明度よりも、残餌や魚類の排泄物由来の疾病を重要視することにある。尚、水族館展示水槽１０１内の飼育水は被処理水の一例である。
【０２８５】
このように、上記水族館展示水槽１０１では飼育水の透明度も重要視するので、水処理装置８７を通過する飼育水の量が、魚類養殖水槽１の第１実施形態よりもはるかに多く、移送ポンプ５８、移送ポンプ７１、渦流ポンプ７４の能力は本第８実施形態の方が上記第１実施形態よりも大きく、展示動物１０３の種類によっても異なるが、一般的に２倍以上となる。
【０２８６】
また、上記水族館展示水槽装置１２０において、急速ろ過塔６０の容量や緩速ろ過槽６７の容量も、展示動物１０３の種類によっても異なるが、上記第１実施形態に比べて一般的に２倍以上となる。
【０２８７】
そして、上記水族館展示水槽１０１で飼育する魚種は、貴重な魚種が多いので、単位容量当りのナノバブル量も多く、第１ナノバブル製造部８５と第２ナノバブル製造部８６の機器も、上記第１実施形態での同様の機器を比較した場合、本第８実施形態の機器の方が、２倍以上吐出量が大きい機器を選定している。
【０２８８】
また、本第８実施形態では、貴重な魚類の健康の維持や化学物質の影響の観点から、界面活性剤タンクや無機塩類タンクは設置するもの、界面活性剤や無機塩類を極力使用しない運転としている。
【０２８９】
〔実験例１〕
図１の魚類養殖装置１１７の実験装置を製作した。この実験装置では、魚類養殖水槽１の容量２０ｍ３、急速ろ過塔６０の容量０．６ｍ３、緩速ろ過槽６７の容量３ｍ３、第１槽５の容量０．４ｍ３、第２槽１１の容量０．４ｍ３、第３槽２０の容量０．４ｍ３、第４槽４８の容量０．６ｍ３、第５槽２９の容量０．２ｍ３、界面活性剤タンク３２の容量０．１ｍ３、無機塩類タンク３７の容量０．１ｍ３とした。
【０２９０】
そして、上記急速ろ過塔６０内には、ろ過砂１０６として川砂を充填すると共に、中和ろ材１０７として大理石を充填した。
【０２９１】
また、上記緩速ろ過槽６７内には、バクテリアろ材１０８として活性炭を充填すると共に、中和ろ材１０９としてサンゴ砂を充填した。
【０２９２】
上記活性炭として、クラレケミカル株式会社の活性炭で商品名クラレコールＧＷを採用した。
【０２９３】
また、上記第１槽５に設置すべきマイクロバブル発生装置８１として、野村電子工業株式会社の製品であるマイクロバブラＭＤ−４００を採用した。
【０２９４】
また、上記第２槽１１に設置すべきマイクロナノバブル発生装置８２、および、第３槽２０に設置すべきナノバブル発生装置８３として、同一の株式会社ナノプラネット研究所の製品Ｍ２型を採用した。
【０２９５】
また、上記第５槽２９に設置すべき酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２として、東亜ＤＫＫの製品を採用した。
【０２９６】
また、上記第５槽２９内の養殖水を吸い込む渦流ポンプ７４として、動力１．５ｋｗの株式会社ニクニのＫＥＤ型を採用した。
【０２９７】
また、上記渦流ポンプ７４の吐出側に設置するラインミキサとして、ＯＨＲ研究所の商品ＭＸ型を採用した。
【０２９８】
また、上記界面活性剤タンク３２に、魚類に影響しないカチオン界面活性剤を投入して、第１撹拌機３６でカチオン界面活性剤を撹拌し、さらに、無機塩類タンク３７に、塩化ナトリウムを投入して、第２撹拌機で塩化ナトリウムを撹拌して、養殖水を処理する準備した。
【０２９９】
そして、上記魚類養殖水槽１に、淡水魚の鯉を１００匹投入して、６ヶ月飼育しその歩留まりを確認したところ、９８％であつた。
【０３００】
また、上記魚類養殖水槽１のオーバーフロー配管５２における養殖水と魚類養殖水槽１に導入される水処理装置８７で処理後の養殖水の水質の比較をしたところ、下記の内容であった。
【０３０１】
尚、上記全有機炭素は、株式会社島津製作所のＴＯＣ計（ＴＯＣ−５００Ａ）で測定し、また、化学的酸素要求量は、ＪＩＳ法の過マンガン酸カリウムによる酸素要求量で測定した。
【０３０２】
また、上記処理水配管９８の養殖水をベックマン・コールター株式会社のコールターカウンターにて測定したところ、サイズが１８０ｎｍ付近を中心に３８６，０００個／ｍｌのナノバブルを確認できた。
【０３０３】
また、上記ベックマン・コールター株式会社のコールターカウンターを用いた測定を行った時、第５槽２９内の養殖水の酸化還元電位を測定したところ、＋３８ｍｖであった。
【符号の説明】
【０３０４】
１ 魚類養殖水槽 ２ 水泳用プール槽
３ 池 ５ 第１槽
６ 水中ポンプ型マイクロバブル発生機 ７ 小型ブロワー
８ 空気配管 ９ バブル水流
１０ オーバーフロー配管 １１ 第２槽
１２ バブル水流 １３ マイクロナノバブル発生器
１４ 吸い込み配管 １５ 循環ポンプ
１６ 空気配管 １７ 空気ニードルバルブ
１８ 水配管 １９ オーバーフロー配管
２０ 第３槽 ２１ バブル水流
２２ ナノバブル発生器 ２３ 吸い込み配管
２４ 循環ポンプ ２５ 空気配管
２６ 空気ニードルバルブ ２７ 水配管
２８ オーバーフロー配管 ２９ 第５槽
３０ 酸化還元電位検出部 ３１ シーケンサ
３２ 界面活性剤タンク ３３ 第１定量ポンプ
３４ 第２定量ポンプ ３５ 第３定量ポンプ
３６ 第１撹拌機 ３７ 無機塩類タンク
３８ 第４定量ポンプ ３９ 第５定量ポンプ
４０ 第６定量ポンプ ４１ 第２撹拌機
４２ 薬品配管 ４３ 薬品配管
４４ 薬品配管 ４５ 薬品配管
４６ 薬品配管 ４７ 薬品配管
４８ 第４槽 ４９ 水面
５０ マイクロバブル配管 ５１ マイクロナノバブル配管
５２ オーバーフロー配管 ５３ 高濃度浮遊物質排水配管
５４ 下部連通配管 ５５ 信号線
５６ 逆洗配管 ５７ ピット
５８移送ポンプ ５９ 水配管
６０ 急速ろ過塔 ６１ 急速ろ過ろ材層
６２ 酸化還元電位調節計 ６３ 急速ろ過塔逆洗配管
６４ 電動弁 ６５ 電動弁
６６ 緩速ろ過槽逆洗配管 ６７ 緩速ろ過槽
６８ 緩速ろ過ろ材層 ６９ 逆洗水吐出配管
７０ 吸い込み配管 ７１ 移送ポンプ
７２ 水配管 ７３ 吸い込み配管
７４ 渦流ポンプ ７５ 空気配管
７６ ニードルバルブ ７７ 気液混合配管
７８ ラインミキサ ７９ ラセン状流路
８０ カレントカッタ ８１ マイクロバブル発生装置
８２ マイクロナノバブル発生装置 ８３ ナノバブル発生装置
８４ 処理部 ８５ 第１ナノバブル製造部
８６ 第２ナノバブル製造部 ８７ 水処理装置
８８ ゼータ電位検出部 ８９ ゼータ電位調節計
９０ 電動弁 ９１ バブル水流
９２ マイクロバブル発生器 ９３ 吸い込み配管
９４ 循環ポンプ ９５ 空気配管
９６ 空気ニードルバルブ ９７ 水配管
９８ 処理水配管 １００ 魚類
１０１ 水族館展示水槽 １０２ 底部排水配管
１０３ 展示動物 １０６ ろ過砂
１０７ 中和ろ材 １０８ バクテリアろ材
１０９ 中和ろ材 １１０ 底部汚泥ピット
１１２ 魚類養殖部 １１３ プール部
１１４ 池部 １１５ 水族館展示水槽部
１１６ 多量ナノバブル発生装置 １１７ 魚類養殖装置
１１８ プール装置 １１９ 池装置
１２０水族館展示水槽装置 ２１７ 魚類養殖装置
３１７ 魚類養殖装置 ４１７ 魚類養殖装置
５８１ マイクロバブル発生装置 ５８５ 第１ナノバブル製造部
５１７ 魚類養殖装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば魚類、甲殻類及び貝類の養殖、プールおよび池等に使用される水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ナノバブル含有液体の製造方法及びナノバブル含有液体の製造装置に関する発明はされているが、従来のナノバブル発生器から発生するナノバブル量は少ないことが一般的であった。
【０００３】
ナノバブルを多量に発生することができるナノバブル発生機は、２００６年、株式会社協和機設から販売が開始された。このナノバブル発生機を構成する各種部品はナノバブルの特殊性から特別に製作されていた。このため、株式会社協和機設のナノバブル発生機は、製造コストが高くなることのみならず、納期に長い期間を要していた。
【０００４】
また、株式会社協和機設のナノバブル発生装置は、単品装置であるため、ナノバブルの発生量を目的に応じて自由に調節制御できない構造であり、又システムであった。
【０００５】
このような株式会社協和機設のナノバブル発生装置の発明が特許第４１１８９３９号公報（特許文献１）で開示されている。
【０００６】
また、特開２００４−１２１９６２号公報（特許文献２）には、ナノバブルを用いた水処理の技術が開示されている。この技術は、ナノバブルが有する浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現による界面活性作用および殺菌作用などの特性を活用したものである。より具体的には、上記技術は、上記浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現による界面活性作用と殺菌作用などが相互に関連することによって、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、殺菌機能によって各種物体を高機能、低環境負荷で洗浄することができ、汚濁水の浄化を行うことができるようにするものである。
【０００７】
また、特開２００３−３３４５４８号公報（特許文献３）には、オゾンマイクロバブルを廃液の処理に利用する技術が開示されている。この技術は、液体中において液体の一部を分解ガス化する工程、液体中で超音波を印加する工程または液体の一部を分解ガス化する工程、および、超音波を印加する工程から構成されている。
【０００８】
また、特開２００４−３２１９５９号公報（特許文献４）には、オゾンマイクロバブルを廃液の処理に利用する技術が開示されている。この技術では、マイクロバブル発生装置に、オゾン発生装置より生成されたオゾンガスと、処理槽の下部から抜き出された廃液とを、加圧ポンプを介して供給している。また、上記技術では、オゾン発生装置より生成されたオゾンマイクロバブルを、ガス吹き出しパイプの開口部より処理槽内の廃液中に通気している。
【０００９】
ところで、近年、漁船に使用する重油の上昇により、魚類を遠洋まで出かけて行って捕獲するよりも、近場での魚類の養殖が注目されてきた。
【００１０】
しかしながら、魚類を水槽で養殖する場合、水槽内の養殖水を循環使用し続けると、養殖水中のアンモニア性窒素が酸化されて、硝酸性窒素が増加する。これにより、上記養殖水中のｐＨが低下して魚類の成長が悪化したり、多量の魚類が死滅したりすることがある。
【００１１】
このため、上記養殖水中のｐＨを維持するため、折角温度調節して養殖水を排水し、新鮮な養殖水を水槽に導入すると共に、その新鮮な養殖水の温度調節を行わなければならないが、新鮮な養殖水の導入および温度調節は水およびエネルギの浪費の問題を引き起してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４１１８９３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１２１９６２号公報
【特許文献３】特開２００３−３３４５４８号公報
【特許文献４】特開２００４−３２１９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明の課題は、水およびエネルギの浪費を防ぐことができる水処理装置および水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の水処理装置は、
ナノバブルを含有する被処理水が供給され、ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔と、
上記急速ろ過塔でろ過された被処理水が供給され、バクテリアろ材および中和ろ材が充填されると共に、上記急速ろ過塔よりも遅い速度でろ過する緩速ろ過槽と
を備えたことを特徴としている。
【００１５】
上記構成の水処理装置によれば、上記ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔には、ナノバブルを含有する被処理水が供給されるので、急速ろ過塔においてろ過砂および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００１６】
また、上記被処理水は、バクテリアろ材および中和ろ材が充填された緩速ろ過槽にも供給されるので、緩速ろ過槽のバクテリアろ材および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００１７】
また、上記ナノバブルの洗浄力および酸化力によって、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材の表面が洗浄酸化されるので、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材からカルシウム等の鉱物を溶出させて水の中和を合理的に実施することができる。
【００１８】
また、上記緩速ろ過槽のバクテリアろ材中に繁殖した微小のニトロソモナスやニトロバクター等のバクテリアをナノバブルで活性化して、水中のアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を酸化処理できる。
【００１９】
したがって、上記急速ろ過塔および緩速ろ過槽で例えば魚類の養殖水をろ過した場合、養殖水中のｐＨの低下を防ぐことができるので、養殖水の再利用が可能となり、水およびエネルギの浪費を防ぐことができる。
【００２０】
一実施形態の水処理装置では、
上記緩速ろ過槽でろ過された被処理水が供給される第１水槽と、
上記第１水槽に設置され、マイクロバブル含有水を生成する第１のマイクロバブル発生装置と、
上記マイクロバブル含有水が供給される第２水槽と、
上記第２水槽に設置され、上記マイクロバブル含有水をベースにマイクロナノバブル含有水を生成する第２のマイクロバブル発生装置と、
上記マイクロナノバブル含有水が供給される第３水槽と、
上記第３水槽に設置され、上記マイクロナノバブル含有水をベースにナノバブル含有水を生成する第３のマイクロバブル発生装置と、
上記ナノバブル含有水のナノバブル量を増加させる第４のマイクロバブル発生装置と
を備える。
【００２１】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記第１〜第４のマイクロバブル発生装置はナノバブル発生装置に比べて安価であるので、多量のナノバブルを安価に生成することができる。
【００２２】
仮に、上記ナノバブル発生装置で多量のナノバブルを生成しようとすると、高価なナノバブル発生装置が複数必要となって、多量のナノバブルを安価に生成することができない。
【００２３】
一実施形態の水処理装置では、
上記第４のマイクロバブル発生装置は渦流ポンプを有する。
【００２４】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記第４のマイクロバブル発生装置が渦流ポンプを有するので、サイズが小さいナノバブルを多量に生成することできる。
【００２５】
一実施形態の水処理装置では、
上記第４のマイクロバブル発生装置は、上記渦流ポンプの吐出側に設置され、ラセン状流路およびカレントカッタを含むラインミキサを有する。
【００２６】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記渦流ポンプの吐出側には、ラセン状流路およびカレントカッタを含むラインミキサが設置されているので、サイズがより小さいナノバブルつまり微小なバブルを多量に生成することできる。
【００２７】
一実施形態の水処理装置では、
養殖水および魚類が入る魚類養殖水槽から出た養殖水を、上記急速ろ過塔、上記緩速ろ過槽、上記第１のマイクロバブル発生装置、上記第２のマイクロバブル発生装置、上記第３のマイクロバブル発生装置および上記第４のマイクロバブル発生装置を通過させて再び上記魚類養殖水槽に戻す。
【００２８】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記魚類養殖水槽から出た養殖水が、急速ろ過塔、緩速ろ過槽、第１のマイクロバブル発生装置、第２のマイクロバブル発生装置、第３のマイクロバブル発生装置および第４のマイクロバブル発生装置を通過して再び魚類養殖水槽に戻ることによって、養殖水の水質を常に良好に維持することができるので、魚類養殖水槽中の魚類は疾病にかかり難い。
【００２９】
その結果、上記魚類養殖水槽で養殖する魚類の歩留まりが高くなり、魚類の養殖を効率的に行える。
【００３０】
一実施形態の水処理装置では、
上記第３のマイクロバブル発生装置が生成した上記ナノバブル含有水の電位を検出する電位検出装置と、
上記電位検出装置が検出した電位に基づいて、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを調節する調節装置と
を備える。
【００３１】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記調節装置は、電位検出装置が検出した電位に基づいて、第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを調節するので、マイクロバブル発生量、マイクロナノバブル発生量およびナノバブル発生量のうちの少なくとも１つを最適な量に維持することができる。
【００３２】
一実施形態の水処理装置では、
上記調節装置は、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを界面活性剤で調節する。
【００３３】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記調節装置は、第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを界面活性剤で調節するので、マイクロバブル発生量、マイクロナノバブル発生量およびナノバブル発生量のうちの少なくとも１つを容易に最適な量に維持できる。
【００３４】
一実施形態の水処理装置では、
上記調節装置は、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを無機塩類で調節する。
【００３５】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記調節装置は、第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを無機塩類で調節するので、マイクロバブル発生量、マイクロナノバブル発生量およびナノバブル発生量のうちの少なくとも１つを容易に最適な量に維持できる。
【００３６】
一実施形態の水処理装置では、
上記調節装置は、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを界面活性剤および無機塩類で調節する。
【００３７】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記調節装置は、第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを界面活性剤および無機塩類で調節するので、マイクロバブル発生量、マイクロナノバブル発生量およびナノバブル発生量のうちの少なくとも１つを容易に最適な量に維持できる。
【００３８】
一実施形態の水処理装置では、
上記第３のマイクロバブル発生装置が生成した上記ナノバブル含有水が上記第３水槽から供給される測定槽を備え、
上記電位検出装置は、上記測定槽に貯えられた上記ナノバブル含有水の電位を検出する。
【００３９】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記電位検出装置は、測定槽に貯えられたナノバブル含有水の電位を検出するので、ナノバブル含有水の電位を容易かつ正確に検出できる。
【００４０】
一実施形態の水処理装置では、
上記電位検出装置が検出する電位は酸化還元電位またはゼータ電位である。
【００４１】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記酸化還元電位およびゼータ電位がナノバブル量と相関関係があるので、この酸化還元電位またはゼータ電位に基づくことにより、ナノバブル含有水中のナノバブル量を正確に検出することができる。
【００４２】
一実施形態の水処理装置では、
上記第１水槽の上部と上記第２水槽の上部とを互いに接続する第１のオーバーフロー管と、
上記第２水槽の上部と上記第３水槽の上部とを互いに接続する第２のオーバーフロー管と、
上記第１水槽の下部と上記第２水槽の下部とを互いに接続する第１の連通管と、
上記第２水槽の下部と上記第３水槽の下部とを互いに接続する第２の連通管と
を備える。
【００４３】
上記実施形態の水処理方法によれば、上記第１，第２のオーバーフロー管を備えるので、第３水槽の水面で浮遊物質を濃縮することができる。
【００４４】
また、上記第１，第２の連通管を備えるので、浮遊物質を含まないマイクロバブル含有水を第１水槽から第２水槽へ送ったり、浮遊物質を含まないマイクロナノバブル含有水を第２水槽から第３水槽へ送ったりすることができる。
【００４５】
一実施形態の水処理装置では、
上記第３水槽から供給されたナノバブル含有水と微細浮遊物質と分離させるための第４水槽を備える。
【００４６】
上記実施形態の水処理装置によれば、上記第３水槽から供給されたナノバブル含有水と微細浮遊物質と分離させるための第４水槽を備えるので、ナノバブル含有水から微細浮遊物質を除去し、ナノバブル含有水の水質を向上させることができる。
【００４７】
本発明の水処理方法は、
ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔で、ナノバブルを含有する被処理水をろ過した後、バクテリアろ材および中和ろ材が充填され、上記急速ろ過塔よりも遅い速度でろ過する緩速ろ過槽によって、上記急速ろ過塔でろ過された被処理水をろ過することを特徴としている。
【００４８】
上記構成の水処理方法によれば、上記ナノバブルを含有する被処理水を、ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔でろ過するので、急速ろ過塔においてろ過砂および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００４９】
また、上記被処理水は、急速ろ過塔でろ過した後、バクテリアろ材および中和ろ材が充填された緩速ろ過槽でろ過するので、緩速ろ過槽のバクテリアろ材および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００５０】
また、上記ナノバブルの洗浄力および酸化力によって、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材の表面が洗浄酸化されるので、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材からカルシウム等の鉱物を溶出させて水の中和を合理的に実施することができる。
【００５１】
また、上記緩速ろ過槽のバクテリアろ材中に繁殖した微小のニトロソモナスやニトロバクター等のバクテリアをナノバブルで活性化して、水中のアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を酸化処理できる。
【００５２】
したがって、上記急速ろ過塔および緩速ろ過槽で例えば魚類の養殖水をろ過した場合、養殖水中のｐＨの低下を防ぐことができるので、養殖水の再利用が可能となり、水およびエネルギの浪費を防ぐことができる。
【００５３】
一実施形態の水処理方法では、
上記緩速ろ過槽でろ過された被処理水をベースに第１のマイクロバブル発生装置でマイクロバブル含有水を生成する工程と、
上記マイクロバブル含有水をベースに第２のマイクロバブル発生装置でマイクロナノバブル含有水を生成する工程と、
上記マイクロナノバブル含有水をベースにナノバブル含有水を第３のマイクロバブル発生装置で生成する工程と、
上記ナノバブル含有水のナノバブル量を第４のマイクロバブル発生装置で増加させる工程とを備える。
【００５４】
上記実施形態の水処理方法によれば、上記第１〜第４のマイクロバブル発生装置はナノバブル発生装置に比べて安価であるので、多量のナノバブルを安価に生成することができる。
【００５５】
仮に、上記ナノバブル発生装置で多量のナノバブルを生成しようとすると、高価なナノバブル発生装置が複数必要となって、多量のナノバブルを安価に生成することができない。
【００５６】
一実施形態の水処理方法では、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を魚類の養殖水として使用する。
【００５７】
上記実施形態の水処理方法によれば、上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を魚類の養殖水として使用するので、魚類の養殖に伴う、残餌や魚類の排泄物に起因する疾病を防止することができる。その結果、上記魚類の養殖における歩留まりを向上させることができる。
【００５８】
そして、上記ナノバブル量が増加したナノバブル含有水は、魚類の血流量を増加させて、魚類を活発化して餌の摂取量を増加させ、魚類の成長を促進させることができる。
【００５９】
一実施形態の水処理方法では、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水をプール水として使用する。
【００６０】
上記実施形態の水処理方法によれば、上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水をプール水として使用するので、プール水が殺菌されている状態と同様となり、例えば次亜塩素酸ソーダ等の薬品投入量を減少させることができる。
【００６１】
また、上記ナノバブル量が増加したナノバブル含有水であるプール水は、例えばアオコ等の藻類が繁殖することを防止することができる。
【００６２】
一実施形態の水処理方法では、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を池に導入する。
【００６３】
上記実施形態の水処理方法によれば、上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を池に導入するので、富栄養化の進展により浄化が困難な池に対して、従来の多量の薬品を使用して多量の汚泥を発生させること無く、池の水を浄化できる。
【００６４】
また、上記池の水の浄化の原理は、ナノバブルが有するフリーラジカル起因の酸化作用による池の水中の有機物に対する酸化分解と池の水に生息する微生物の活性化による浄化効率の改善である。
【００６５】
一実施形態の水処理方法では、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を水族館展示水槽に導入する。
【００６６】
上記実施形態の水処理方法によれば、上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を水族館展示水槽に導入するので、水族館展示水槽での飼育水の透明度向上と、飼育水中の毒性のあるアンモニア性窒素の酸化処理とを期待できる。
【００６７】
特に、上記水族館展示水槽は、微生物処理槽を有していることが一般的で、上記ナノバブルで微生物処理槽のバクテリアを活性化させることができ、その結果、透明度をより向上させることができる。
【００６８】
また、上記飼育水中の毒性のあるアンモニア性窒素については、アンモニア性窒素が微量でも、ナノバブルが有するフリーラジカルによる酸化力でアンモニア性窒素を酸化処理することができる。
【００６９】
また、上記ナノバブルが飼育水中または微生物処理槽のバクテリアを活性化して、アンモニア性窒素を酸化処理することができる。
【発明の効果】
【００７０】
本発明の水処理装置によれば、ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔には、ナノバブルを含有する被処理水が供給されるので、急速ろ過塔においてろ過砂および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００７１】
また、上記被処理水は、バクテリアろ材および中和ろ材が充填された緩速ろ過槽にも供給されるので、緩速ろ過槽のバクテリアろ材および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００７２】
また、上記ナノバブルの洗浄力および酸化力によって、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材の表面が洗浄酸化されるので、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材からカルシウム等の鉱物を溶出させて水の中和を合理的に実施することができる。
【００７３】
また、上記緩速ろ過槽のバクテリアろ材中に繁殖した微小のニトロソモナスやニトロバクター等のバクテリアをナノバブルで活性化して、水中のアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を酸化処理できる。
【００７４】
したがって、上記急速ろ過塔および緩速ろ過槽で例えば魚類の養殖水をろ過した場合、養殖水中のｐＨの低下を防ぐことができるので、養殖水の再利用が可能となり、水およびエネルギの浪費を防ぐことができる。
【００７５】
本発明の水処理方法によれば、ナノバブルを含有する被処理水を、ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔でろ過するので、急速ろ過塔においてろ過砂および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００７６】
また、上記被処理水は、急速ろ過塔でろ過した後、バクテリアろ材および中和ろ材が充填された緩速ろ過槽でろ過するので、緩速ろ過槽のバクテリアろ材および中和ろ材が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【００７７】
また、上記ナノバブルの洗浄力および酸化力によって、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材の表面が洗浄酸化されるので、急速ろ過塔および緩速ろ過槽の中和ろ材からカルシウム等の鉱物を溶出させて水の中和を合理的に実施することができる。
【００７８】
また、上記緩速ろ過槽のバクテリアろ材中に繁殖した微小のニトロソモナスやニトロバクター等のバクテリアをナノバブルで活性化して、水中のアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を酸化処理できる。
【００７９】
したがって、上記急速ろ過塔および緩速ろ過槽で例えば魚類の養殖水をろ過した場合、養殖水中のｐＨの低下を防ぐことができるので、養殖水の再利用が可能となり、水およびエネルギの浪費を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の魚類養殖装置の模式図である。
【図２】図２は本発明の第２実施形態の魚類養殖装置の模式図である。
【図３】図３は本発明の第３実施形態の魚類養殖装置の模式図である。
【図４】図４は本発明の第４実施形態の魚類養殖装置の模式図である。
【図５】図５は本発明の第５実施形態の魚類養殖装置の模式図である。
【図６】図６は本発明の第６実施形態のプール装置の模式図である。
【図７】図７は本発明の第７実施形態の池装置の模式図である。
【図８】図８は本発明の第８実施形態の水族館展示水槽装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００８１】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態の魚類養殖装置１１７の模式図である。
【００８２】
上記魚類養殖装置１１７は、水処理装置８７と魚類養殖部１１２を備え、ナノバブルを多量に生成し、この多量のナノバブルを魚類１００の養殖に利用する。
【００８３】
上記水処理装置８７は、処理部８４、第１ナノバブル製造部８５および第２ナノバブル製造部８６を有する。
【００８４】
最初に、上記処理部８４および魚類養殖部１１２について詳細に説明する。
【００８５】
上記処理部８４はピット５７、急速ろ過塔６０と、この急速ろ過塔６０よりも遅い速度でろ過する緩速ろ過槽６７とを有し、魚類養殖部１１２から出た養殖水がピット５７、急速ろ過塔６０および緩速ろ過槽６７をこの順で通過する。
【００８６】
上記魚類養殖部１１２は、魚類養殖水槽１と、この魚類養殖水槽１の最下部に連なる底部汚泥ピット１１０と、底部排水配管１０２と、魚類養殖水槽１の上部に一端が連なるオーバーフロー配管５２とを有する。
【００８７】
上記魚類養殖水槽１内では、養殖対象魚としての魚類１００が養殖されている。この魚類１００としては、海水魚、淡水魚、またそれらの数多くの稚魚などがあげられる。特に、稚魚のようにウイルス性感染症に弱い時期の魚類に対しては、魚類養殖装置１１７は、養殖水に除菌機能を有しているので、歩留まりの向上に大きく貢献できる。
【００８８】
上記魚類１００に餌を与えて養殖するため、残餌や魚類からの糞が、底部汚泥ピット１１０に沈殿して、底部排水配管１０２とオーバーフロー配管５２を経由してピット５７に流入する。一方、上記魚類養殖水槽１の水面に浮いた浮遊物質等もオーバーフロー配管５２を経由してピット５７に流入する。
【００８９】
上記ピット５７には移送ポンプ５８が設置され、ピット５７に流入した被処理水つまり養殖水は、移送ポンプ５８によって、水配管５９を介して急速ろ過塔６０に導入された後、水配管５９を介して緩速ろ過槽６７に導入される。
【００９０】
上記急速ろ過塔６０内には急速ろ過ろ材層６１が充填されている。この急速ろ過ろ材層６１は、ろ過砂１０６と、ろ過砂１０６下に位置する中和ろ材１０７とから構成されている。これにより、ろ過砂１０６による養殖水中の浮遊物資の除去と、中和ろ材１０７による養殖水の中和とを実施することができる。
【００９１】
上記緩速ろ過槽６７内には緩速ろ過ろ材層６８が充填されている。この緩速ろ過ろ材層６８はバクテリアろ材１０８および中和ろ材１０９から成る。バクテリアろ材１０８は中和ろ材１０９上に充填されている。
【００９２】
すなわち、上記緩速ろ過槽６７は、養殖水中の有害なアンモニア性窒素を酸化して硝酸性窒素に無害化するためのバクテリアろ材１０８と、養殖水を中和するための中和ろ材１０９とを有している。
【００９３】
従来の急速ろ過塔はろ過砂のみしか有しておらず、従来の緩速ろ過槽はバクテリアろ材しか有しておらず、従来の急速ろ過塔および緩速ろ過槽内には中和ろ材が充填されていなかたった。
【００９４】
このような従来の急速ろ過塔および緩速ろ過槽を使用した場合、養殖水を循環使用し続けると、養殖水中のアンモニア性窒素が酸化されて、硝酸性窒素が増加するため、養殖水中のｐＨが低下して魚類の成長が悪化したり、また魚類が多量死滅することがある。
【００９５】
そのため、上記養殖水中のｐＨを維持するために、折角、図示しない温調設備で温調した養殖水を排水し、新鮮な温調が必要な飼育水を導入する結果、多量のエネルギーの浪費することになる。また、上記養殖水を排水するので、水自体も浪費することになる。
【００９６】
本第１実施形態では、急速ろ過塔６０内に中和ろ材１０７を配置すると共に、緩速ろ過槽６７内に中和ろ材１０９を配置し、中和ろ材１０７および中和ろ材１０９を効率的にナノバブルで洗浄して中和反応を促進するようにしている。
【００９７】
上記魚類養殖装置１１７内を循環している養殖水を魚類養殖部１１２と水処理装置８７との間で循環させることにより、ナノバブルを含有する養殖水が中和ろ材１０７および中和ろ材１０９に接触する結果、養殖水の中和を効果的行うことができ、魚類を経済的に養殖できる。
【００９８】
また、上記急速ろ過塔６０は、ナノバブルを含有する養殖水中の浮遊物質をろ過砂１０６で除去できる。
【００９９】
また、上記緩速ろ過槽６７は、ナノバブルを含有する養殖水中のアンモニア性窒素をバクテリアろ材１０８で酸化処理できる。
【０１００】
したがって、上記ピット５７を出た養殖水は、第１に、ろ過砂１０６による浮遊物質の除去、第２に、中和ろ材１０７による中和、第３に、バクテリアろ材１０８アンモニア性窒素の酸化、第４に、中和ろ材１０９による中和が行われる。
【０１０１】
その結果、上記養殖水を多量排水等による浪費すること無く、魚類を養殖することができる。
【０１０２】
すなわち、中和とろ過の両方が可能な急速ろ過塔６０と緩速ろ過槽６７を提供することができる。
【０１０３】
特に、上記養殖水にナノバブルを含有しているので、中和ろ材１０７と中和ろ材１０９のろ材表面が効率的に洗浄されて微調整の中和が円滑に実施されることになる。
【０１０４】
本第１実施形態では養殖水に対して第１，第２の中和が行われる。この第１の中和が急速ろ過塔６０に充填された中和ろ材１０７での中和である。一方、上記第２の中和は、第１の中和の後に行われる中和であって、緩速ろ過槽６７に充填された中和ろ材１０９での微調整の中和である。
【０１０５】
上記急速ろ過塔６０のろ過速度と緩速ろ過槽６７のろ過速度とを比較すると、緩速ろ過槽６７のろ過速度よりも、急速ろ過塔６０のろ過速度が速く大きい。このため、急速ろ過塔６０ではいわゆる荒中和（荒い中和）が行われる一方、緩速ろ過槽６７では、微調整の中和が行われる。
【０１０６】
尚、上記急速ろ過塔６０のろ過砂１０６は、養殖水中の浮遊物質を除去することが目的である。また、緩速ろ過槽６７のバクテリアろ材１０８は、バクテリアによる養殖水中のアンモニア性窒素の酸化が目的である。
【０１０７】
上記養殖水中には魚類から排泄されるアンモニア性窒素があり、このアンモニア性窒素は毒性があって魚類には有害である。そこで、上記アンモニア性窒素をバクテリアろ材１０８に繁殖した微生物で酸化して、硝酸性窒素として無害化し、かつ硝酸性窒素が増加すると養殖水中のｐＨが低下するので、中和ろ材１０９で中和する。
【０１０８】
上記養殖水中のナノバブルは、バクテリアろ材１０８に繁殖した微生物を活性化するし、また、中和ろ材１０７と中和ろ材１０９の表面を効率よく洗浄して、養殖水の中和を促進する。
【０１０９】
また、上記養殖水中のナノバブルは、急速ろ過塔６０のろ過砂１０６が、浮遊物質により、閉塞することを防止する。
【０１１０】
上記緩速ろ過槽６７内には、緩速ろ過槽６７を逆洗水で逆洗するための逆洗水吐出配管６９が配置されている。
【０１１１】
上記逆洗水吐出配管６９からは、逆洗水が吐出して、緩速ろ過槽６７のバクテリアろ材１０８や中和ろ材１０９に堆積した浮遊物質などろ材を閉塞させる物質を逆洗浄により、効率的に洗浄する。
【０１１２】
次に、上記緩速ろ過槽６７の養殖水を移送ポンプ７１で吸い込み配管７０から吸い込み、水配管７０を経由して、第１槽５に移送する。尚、第１槽５は第１水槽の一例である。
【０１１３】
次に、上記第１ナノバブル製造部８５について詳細に説明する。そして、その後に、第２ナノバブル製造部８６について詳細に説明する。
【０１１４】
上記第１ナノバブル製造部８５は、大きくは、第１槽５、第２槽１１、第３槽２０、第４槽４８、第５槽２９、界面活性剤タンク３２、無機塩類タンク３７、各種ポンプおよび配管等から構成されている。尚、第２槽１１は第２水槽の一例であり、第３槽２０は第３水槽の一例であり、第４槽４８は第４水槽の一例である。
【０１１５】
上記第１槽５には、必要に応じて、界面活性剤タンク３２から界面活性剤が第１定量ポンプ３３により、薬品配管４３を経由して添加される。また、第１槽５には、必要に応じて、無機塩類タンク３７から無機塩類が第４定量ポンプ３８により、薬品配管４２を経由して添加される。上記界面活性剤および無機塩類の添加量は、第１槽５でのマイクロバブルの発生量で決定される。そして、マイクロバブル発生量としてのマイクロバブルの個数は、例えば、ベックマン・コールター株式会社のコールターカウンターで測定することができる。
【０１１６】
また、上記水処理装置８７における全体の水処理システムにおいては、酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２により、酸化還元電位測定値と相関関係にあるナノバブル発生量が、界面活性剤および無機塩類の添加量で制御されることになる。尚、酸化還元電位検出部３０は電位検出装置の一例である。
【０１１７】
すなわち、上記界面活性剤および無機塩類の添加量は、ナノバブル発生量と相関関係にあり、酸化還元電位測定値で制御されている。
【０１１８】
また、上記界面活性剤や無機塩類の添加量について、システムの観点からより詳細に記載すると、後述する第５槽２９に設置されている酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２の信号をシーケンサ３１で受けて、その信号により連携して、第１定量ポンプ３３や第４定量ポンプ３８の吐出量が調整され、第５槽２９における設定の酸化還元電位が維持される。尚、第５槽２９は測定槽の一例である。また、酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２で酸化還元電位計を構成する。尚、シーケンサ３１は調節装置の一例である。
【０１１９】
マイクロバブル、マイクロナノバブルおよびナノバブルのいずれか一つが多量に存在すると、酸化還元電位の値がプラスのミリボルトを示す。
【０１２０】
本第１実施形態では、第５槽２９の酸化還元電位の値が２０ミリボルト（ｍｖ）以上となるように、界面活性剤および無機塩類の添加量が調整される。例えば、上記第１槽５の酸化還元電位の値が５ｍｖ以上となるようにし、第２槽１１の酸化還元電位の値が１０ｍｖ以上となるようにし、第３槽２０の酸化還元電位の値が２０ｍｖ以上となるようにしてもよい。
【０１２１】
上記第５槽２９での酸化還元電位の決定値は、養殖水の水質、成分によって決定することができる。
【０１２２】
上記マイクロバブルの発生量は界面活性剤や無機塩類が有る無しでは相当異なり、界面活性剤および無機塩類が有ると、マイクロバブルの発生量が極端に増大する。
【０１２３】
上記界面活性剤としては、原水の水質やバブル発生量の実験を行って、これらの実験データにより、市販品の例えばカチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤の中から適当なものを選定すればよい。
【０１２４】
また、上記無機塩類としては、例えばカルシウム塩、ナトリウム塩、マグネシウム塩等の中から、原水の水質やバブル発生量の実験データに基づいて適当なものを選定すれば良い。
【０１２５】
尚、上記界面活性剤タンク３２には、内部を撹拌する目的で、第１撹拌機３６が取り付けられ、また、界面活性剤タンク３２と同様に、無機塩類タンク３７にも、内部を攪拌する目的で、第２撹拌機４１が取り付けられている。
【０１２６】
そして、上記第１槽５の内部には、マイクロバブル発生装置８１の一部となる水中ポンプ型マイクロバブル発生機６が設置されている。また、第１槽５の外部には、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６に気体配管８を介して接続された小型ブロワー７が設置されている。尚、マイクロバブル発生装置８１は第１のマイクロバブル発生装置の一例である。
【０１２７】
上記マイクロバブル発生装置８１は、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６、小型ブロワー７および気体配管８から構成されている。水中ポンプ型マイクロバブル発生機６には、小型ブロワー７から吐出する気体としての空気が、気体配管８を経由して供給され、バブル水流９が発生する。また、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６は、一般的な水中ポンプと同様、インペラ部分が高速回転し、そこに小型ブロワー７から供給された空気が、インペラが高速回転することによって、小型ブロワー７からの空気がせん断されてマイクロバブルを発生する。
【０１２８】
上記構成の水中ポンプ型マイクロバブル発生機６の特徴は、液中に３６０度方向すなわち水中ポンプ型マイクロバブル発生機６の全周囲方向にマイクロバブルを噴射することができる。
【０１２９】
上記水中ポンプ型マイクロバブル発生機６に供給する小型ブロワー７からの空気量は、２〜５リットル/分である。
【０１３０】
上記界面活性剤および無機塩類を第１槽５内の被処理水つまり養殖水に添加すると、添加量により異なるが、被処理水が牛乳のように白濁する。
【０１３１】
上記第１槽５の水面近くの養殖水は、第１槽５の上部と第２槽１１の上部との間に設置されたオーバーフロー配管１０を経て第２槽１１に流入する。尚、オーバーフロー配管１０は第１のオーバーフロー管の一例である。
【０１３２】
また、上記第１槽５の下部から流出した養殖水は、浮遊物質を含まない状態で、第２槽１１内に流入して、マイクロナノバブル発生装置８２に導入されて、マイクロナノバブルが生成される。尚、マイクロナノバブル発生装置８２は第２のマイクロバブル発生装置の一例である。
【０１３３】
上記オーバーフロー配管１０を経て第２槽１１に流入する養殖水は、スカム（浮上した汚泥）を含んでいる。このスカムは、第１槽５において養殖水中の微量の浮遊物質が浮上して成るものである。第１槽５に流入する養殖水は、処理部８４でろ過された養殖水であるが、第１槽５でマイクロバブルを吐出されることにより、溶解している成分に起因する浮遊物質が発生する。この発生した浮遊物質すなわちスカムは、マイクロナノバブル発生装置８２、ナノバブル発生装置８３および多量ナノバブル発生装置１１６にとって、バブル発生性能の観点から好ましくないので、取り除く必要がある。尚、多量ナノバブル発生装置１１６は第４のマイクロバブル発生装置の一例である。
【０１３４】
また、上記第１槽５の下部は、マイクロバブル配管５０を介して第２槽１１の下部に接続されている。これにより、遊物質を含まない養殖水がマイクロバブル配管５０を経由して第２槽１１に流入する。尚、マイクロバブル配管５０は第１の連通管の一例である。
【０１３５】
上記第２槽１１にはマイクロナノバブル発生装置８２が設置されている。この第２槽１１においてマイクロナノバブルを多量に発生させるには、浮遊物質を含まない養殖水がマイクロナノバブル発生装置８２の吸い込み配管１４に流入した方が良い。もし、上記スカムを含む養殖水がマイクロナノバブル発生装置８２の吸い込み配管１４に流入したなら、マイクロナノバブル発生器１３の閉塞を起こし、マイクロナノバブル発生器１３の性能が劣化する。
【０１３６】
上記マイクロナノバブル発生装置８２は第２槽１１内にバブル水流１２を起こす。このマイクロナノバブル発生装置８２は、循環ポンプ１５、部品としてのマイクロナノバブル発生器１３、吸い込み配管１４、空気配管１６、空気ニードルバルブ１７および水配管１８から構成されている。
【０１３７】
上記マイクロナノバブル発生器１３はマイクロバブルを発生するノズルであるが、マイクロバブルを含む水の供給を受けると、マイクロナノバブルを発生することができる。
【０１３８】
上記第２槽１１には、必要に応じて、界面活性剤タンク３２から界面活性剤が第２定量ポンプ３４により、薬品配管４４を経由して添加されたり、無機塩類タンク３７から無機塩類が第５定量ポンプ３９により、薬品配管４６を経由して添加されたりする。
【０１３９】
上記界面活性剤や無機塩類の添加量は、水処理装置における全体的な観点から記載すると、後述する第５槽２９に設置されている酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２の信号をシーケンサ３１で受けて、第２定量ポンプ３４や第５定量ポンプ３９の吐出量が調整される。
【０１４０】
上記界面活性剤および無機塩類は、マイクロナノバブル発生装置８２が発生するマイクロナノバブルの発生量を飛躍的に増大させる添加剤である。マイクロナノバブルの発生量は界面活性剤や無機塩類が有る無しでは相当異なり、界面活性剤および無機塩類が有ると、マイクロナノバブルの発生量が極端に増大する。
【０１４１】
上記第２槽１１からオーバーフローで流出した養殖水は、オーバーフロー配管１９を第３槽２０に流入する。尚、オーバーフロー配管１９は第２のオーバーフロー管の一例である。
【０１４２】
上記オーバーフロー配管１９は、第２槽１１の上部と第２槽１１の上部との間に設置されており、第２槽１１の水面近くの養殖水が流入する。
【０１４３】
また、上記第２槽１１の下部と第２槽１１の下部との間にはマイクロナノバブル配管５１が設置されている。これにより、第２槽１１の下部内の養殖水がマイクロナノバブル配管５１を経由して第３槽２０に流入する。尚、マイクロナノバブル配管５１は第２の連通管の一例である。
【０１４４】
上記第３槽２０は、ナノバブル発生するナノバブル発生槽であって、ナノバブル発生装置８３が設置されている。尚、ナノバブル発生装置８３は第３のマイクロバブル発生装置の一例である。
【０１４５】
上記ナノバブル発生装置８３は、循環ポンプ２４、部品としてのナノバブル発生器２２、吸い込み配管２３、空気配管２５、空気ニードルバルブ２６および水配管２７より構成され、バブル水流２１を発生する。
【０１４６】
上記ナノバブル発生器２２は、マイクロバブルを発生するノズルであるが、マイクロナノバブルを含む水の供給を受けると、ナノバブルを発生することができる。
【０１４７】
上記第３槽２０には、必要に応じて、界面活性剤タンク３２から界面活性剤が第３定量ポンプ３５により、薬品配管４５を経由して添加されたり、無機塩類タンク３７から無機塩類が第６定量ポンプ４０により、薬品配管４７を経由して添加されたりする。
【０１４８】
上記界面活性剤や無機塩類の添加量は、装置の観点から記載すると、後述する第５槽２９に設置されている酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２の信号をシーケンサ３１で受けて、第３定量ポンプ３５や第６定量ポンプ４０の吐出量で調整される。
【０１４９】
上記界面活性剤と無機塩類の作用は、ナノバブル発生装置８３が発生するナノバブルの発生量を飛躍的に増大させる添加剤である。
【０１５０】
上記ナノバブルの発生量は界面活性剤や無機塩類が有る無しでは相当異なり、界面活性剤および無機塩類が有ると、ナノバブルの極端に発生量が極端に増大する。
【０１５１】
上記第３槽２０からオーバーフローした養殖水は、第４槽４８にオーバーフロー配管２８を経由して流入する。
【０１５２】
上記オーバーフロー配管２８は、第３槽２０の上部と第４槽４８の上部との間に設置されており、第３槽２０の水面近くの養殖水が流入する。
【０１５３】
上記第４槽４８は浮遊物質分離槽である。より詳しくは、第１槽５におけるマイクロバブル、第２槽１１におけるマイクロナノバブル、第３槽２０におけるナノバブルが養殖水中の浮遊物質に付着することによって、第１槽５から第３槽２０までの３つの槽内で浮遊物質が浮上する。そして、上記養殖水が第４槽４８に流入した時点で、浮遊物質が第４槽４８の水面４９の部分に集積し、高濃度浮遊物質排水配管５３から系外に排出される。一方、第４槽４８において、浮遊物質と分離された養殖水は、下部連通配管５４を通過して第５槽２９に流入する。
【０１５４】
上記第５槽２９には流入した養殖水中の酸化還元電位を測定するための酸化還元電位検出部３０が設置されている。この酸化還元電位検出部３０は、ナノバブルの有する酸化力を測定するための検出部であり、ナノバブル量と酸化還元電位は相関関係がある。
【０１５５】
そこで、上記第５槽２９において、設定した酸化還元電位が確保できるよう、酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２を、第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、第３定量ポンプ３５、第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９および第６定量ポンプ４０と信号線５５により連結し、これらのポンプをシーケンサ３１により連携運転する。
【０１５６】
上記養殖水の酸化還元電位は設定量確保されるが、養殖水には魚類養殖における疾病対策としてさらに多量のナノバブルが必要となる。
【０１５７】
特に、陸上養殖の場合、多量の養殖魚を飼育し、多量の餌を与えるため、残餌や魚類からの排泄物が魚類養殖水槽１の内部に滞留することにより、残餌や魚類からの排泄物に起因するウイルス性疾患が発生しやすくなる。
【０１５８】
上記ウイルス性疾患は、コイヘルペスに代表される感染力の強い疾患であるが、養殖場において、残餌や魚類からの排泄物に起因するウイルス性疾患が発生した場合、養殖魚の全数が死滅する場合が過去多く発生している。このため、養殖場において、絶対ウイルス性疾患が発生しない魚類養殖装置１１７が必要となる。
【０１５９】
上記第１ナノバブル製造部８５は、主として養殖水に各種バブルを吐出させて、養殖水中の成分に起因して発生する浮遊物質を除去するための設備である。最終的には、ナノバブル量は少ないが、第５槽２９においてナノバブルを含有する養殖水が得られる。
【０１６０】
上記ナノバブルは一端形成されると、長時間持続することが判明している。このため、第５槽２９内の養殖水は、第２ナノバブル製造部８６に導入されても、ナノバブル量が変化せず維持される。
【０１６１】
上記第２ナノバブル製造部８６は、第１ナノバブル製造部８５で製造したナノバブル含有水をさらに、多量ナノバブル発生装置１１６に導入して、多量ナノバブルを含有する養殖水を製造する設備である。
【０１６２】
上記第１ナノバブル製造部８５で製造したナノバブル含有水すなわち養殖水には、界面活性剤や無機塩類が含有されているので、第２ナノバブル製造部８６においては、渦流ポンプ７４とラインミキサ７８の組み合わせでナノバブルを多量に製造可能である。
【０１６３】
上記第２ナノバブル製造部８６は、多量のナノバブル含有養殖水を製造するための設備であり、渦流ポンプ７４およびラインミキサ７８を有する。
【０１６４】
上記渦流ポンプ７４の動力や吐出量は、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６、循環ポンプ１５、および循環ポンプ２４の動力や吐出量と比較した場合、３倍以上となる。このため、多量ナノバブル発生装置１１６によって、多量のナノバブルを含有する養殖水を製造し、多量のナノバブルが有するフリーラジカルによって殺菌性を有する養殖水を製造することができる。
【０１６５】
また、上記渦流ポンプ７４は、第５槽２９からの養殖水を吸い込み配管７３で吸い込むと共に、空気を空気配管７５から、空気量をニードルバルブ７６で調整して吸い込む。そして、渦流ポンプ７４内で圧力をかけて養殖水に空気を混合した後、養殖水を、気液混合配管７７を経由してラインミキサ７８に導入する。
【０１６６】
上記ラインミキサ７８は酸素溶解効率を１０％程度維持可能なミキサである。そして、ラインミキサ７８の下部にはラセン状流路７９が設けられ、ラインミキサ７８の上部にはカレントカッタ８０が設けられている。ラセン状流路７８では養殖水と空気との旋回流が発生する。また、ラセン状流路７８には、渦流ポンプ７４が吐出する空気の１．３倍量の被処理水としての養殖水が引き込まれる。そして、ラセン状流路７８にて混合した養殖水と空気とをカレントカッタ８０で微細にせん断して多量のナノバブルを発生させる。尚、カレントカッタ８０は別名「きのこ状カッタ」と言う。
【０１６７】
一方、前に戻って記載することになるが、第５槽２９での酸化還元電位検出部３０による酸化還元電位に関する測定値を、酸化還元電位調節計６２で受けて調節して、シーケンサ３１に信号を送って、第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、第３定量ポンプ３５、第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９および第６定量ポンプ４０のそれぞれの吐出量を制御している。
【０１６８】
すなわち、上記酸化還元電位検出部３０、酸化還元電位調節計６２、およびシーケンサ３１による第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、第３定量ポンプ３５、第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９および第６定量ポンプ４０の吐出流量の調整制御である。
【０１６９】
本第１実施形態では、第５槽２９内の養殖水の酸化還元電位が＋２０ｍｖ〜＋４０ｍｖの範囲となるように、水処理装置８７を運転した。
【０１７０】
一般的なことであるが、排水処理の脱窒槽（すなわち還元槽）では、酸化槽に対して還元槽であるため、脱窒槽内の被処理水の酸化還元電位はマイナスミリボルトで−５０ｍｖ〜−４００ｍｖの範囲であることが多い。
【０１７１】
尚、上記酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２のメーカーとしては、特に限定しないが、本第１実施形態では東亜ＤＫＫ株式会社の製品を採用した。
【０１７２】
ここで、整理のため、第１ナノバブル製造部８５における第１槽５、第２槽１１、第３槽２０、第４槽４８および第５槽２９での役割を纏めると以下の内容である。
【０１７３】
１）第１槽５（マイクロバブル発生槽）
上記第１槽５は、マイクロバブル発生装置８１を用いると共に、界面活性剤および無機塩類の添加によって、マイクロバブルを多量発生させるための槽である。
【０１７４】
２）第２槽１１（マイクロナノバブル発生槽）
上記第２槽１１は、マイクロナノバブル発生装置８２を用いると共に、界面活性剤および無機塩類の添加によって、マイクロナノバブルを多量発生させるための槽である。
【０１７５】
備考
上記マイクロナノバブル発生装置８２は、正確に表現すると、マイクロバブル発生装置である。マイクロバブル配管５０より、第１槽５で生成されたマイクロバブル含有被処理水が第２槽１１内に流入するので、マイクロナノバブル発生装置（マイクロバブル発生装置）８２がマイクロバブル含有被処理水をせん断することになる。その結果、第２槽１１内において、マイクロバブルとナノバブルとの混合物（マイクロナノバブル）が発生する。
【０１７６】
そして、上記界面活性剤および無機塩類の添加によって、マイクロバブルとナノバブルとの混合物すなわちマイクロナノバブルが多量に発生する。
【０１７７】
３）第３槽２０（ナノバブル発生槽）
上記第３槽２０は、ナノバブル発生装置８３を用いると共に、界面活性剤および無機塩類の添加によって、ナノバブルをある程度発生させるための槽である。
【０１７８】
備考
上記ナノバブル発生装置８３は、正確に表現すると、マイクロバブル発生装置である。マイクロナノバブル配管５１より、第２槽１１で生成されたマイクロナノバブル含有被処理水が第３槽２０に流入するので、ナノバブル発生装置（マイクロバブル発生装置）８３がその被処理水をせん断することになる。その結果、マイクロバブルとナノバブルとの混合物が発生する。この混合物の大部分はナノバブルが占めることになる。
【０１７９】
そして、上記界面活性剤および無機塩類の添加によって、マイクロバブルとナノバブルとの混合物すなわちナノバブル等が多量に発生する。
【０１８０】
但し、量的には、ナノバブル発生装置８３よりも多量ナノバブル発生装置１１６の方が、圧倒的に多いナノバブルを生成する。
【０１８１】
また、上記ナノバブル発生装置８３が有する循環ポンプ２４の動力および吐出量と、多量ナノバブル発生装置１１６が有する渦流ポンプ７４の動力および吐出量とを比較しても、渦流ポンプ７４の動力および吐出量の方が圧倒的に大きい。
【０１８２】
４）第４槽４８（浮遊物質分離槽）
上記第１槽５、第２槽１１および第３槽２０において、各種バブルが付着することによって浮遊物質が浮上する。この浮遊物質の集合体が、第４槽４８で、被処理水と物理的に分離され、高濃度浮遊物質排水配管５３により、水処理装置８７外に排出される。
【０１８３】
５）第５槽２９（測定槽）
上記第５槽２９は、第１槽５から第３槽２０までで発生し、第４槽４８を経由したナノバブルの量を、ナノバブルが有する酸化還元電位で測定するための槽である。
【０１８４】
上記第５槽２９のナノバブルの量が不足している場合、すなわち、酸化還元電位検出部３０によって検出された酸化還元電位が設定値よりも低い場合は、シーケンサ３１の信号により、界面活性剤および無機塩類を養殖水に添加して、その酸化還元電位が設定値となるよう、ナノバブルの量を増加させることができる。
【０１８５】
尚、上記界面活性剤と無機塩類とを合わせた添加量、または、界面活性剤もしくは無機塩類の単独の添加量は、被処理水によって異なる。
【０１８６】
また、上記界面活性剤および無機塩類のそれぞれの被処理水への添加量は、あらかじめの実験により確認できる内容である。
【０１８７】
以下、上記マイクロバブル発生装置８１、マイクロナノバブル発生装置８２およびナノバブル発生装置８３についてより詳細に説明する。
【０１８８】
上記マイクロバブル発生装置８１、マイクロナノバブル発生装置８２およびナノバブル発生装置８３は、正確には、装置としての性能は単独で使用した場合は、全てマイクロバブル発生装置である。
【０１８９】
上記マイクロバブル発生装置８１は、マイクロナノバブル発生装置８２およびナノバブル発生装置８３と比較して、使用空気量が２〜５リットル／分で多く、発生させるバブルのサイズも大きい。
【０１９０】
尚、上記マイクロナノバブル発生装置８２およびナノバブル発生装置８２の使用空気量は、１リットル／分である。
【０１９１】
最終的に、ナノバブル含有被処理水を製造することが目的である。このため、第１槽５内においてマイクロバブル発生装置８１が発生させるバブルのサイズが大きくても、第３槽２０内においてナノバブルが得られればよい。すなわち、被処理水が第１槽５、第２槽１１および第３槽２０の３つの槽を通過することによって、ナノバブルを含有することになればよい。
【０１９２】
そして、上記第１槽５、第２槽１１および第３槽２０において、バブル含有被処理水をポンプおよび発生器へ導入することによって、マイクロバブル、マイクロナノバブルおよびナノバブルが生成されることになる。
【０１９３】
上記マイクロバブル発生装置８１は、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６、小型ブロワー７および気体配管８から構成されている。解りやすく言えば、水中ポンプにおけるインプラを高速回転させて、インプラに空気を小型ブロワーから供給し、その空気をせん断してマイクロバブルを発生させている。
【０１９４】
また、上記マイクロナノバブル発生装置８２は、ナノバブル発生装置８３と全く同じ構造構成である。
【０１９５】
但し、上記マイクロナノバブル発生装置８２は、マイクロバブル含有被処理水を吸い込み、ナノバブル発生装置８３はマイクロナノバブル含有被処理水を吸い込んでいる点が異なる。
【０１９６】
上記マイクロナノバブル発生装置８２は、マイクロナノバブル発生器１３、吸い込み配管１４、循環ポンプ１５、空気配管１６、空気ニードルバルブ１７および水配管１８から構成されている。
【０１９７】
また、上記ナノバブル発生装置８３は、ナノバブル発生器２２、吸い込み配管２３、循環ポンプ２４、空気配管２５、空気ニードルバルブ２６および水配管２７から構成されている。
【０１９８】
上記マイクロナノバブル発生器１３やナノバブル発生器２２では、流体力学的に圧力を制御し、負圧形成部分から空気を吸入し、高速流体運動させて、負圧部を形成し、バブルを発生させる。より解かりやすく簡単に説明すると、水と空気とを効果的に自給混合溶解し、圧送することにより、マイクロナノバブルやナノバブルを発生させる。
【０１９９】
上記マイクロナノバブル発生装置８２とナノバブル発生装置８３に使用している循環ポンプ１５，２４は共に揚程１５ｍ以上（すなわち、１．５ｋｇ/ｃｍ２の高圧）の高揚程のポンプである。
【０２００】
すなわち、上記循環ポンプ１５，２４としては、高揚程のポンプであり、かつ、トルクが安定している２ポールのポンプを選定することが望ましいが、その選定は絶対的な条件ではない。
【０２０１】
また、上記循環ポンプ１５，２４の圧力は制御するのが望ましい。この循環ポンプ１５，２４の回転数をインバータ等の回転数制御器で制御して、循環ポンプ１５，２４の圧力を目的の圧力とすることも可能である。
【０２０２】
上記循環ポンプ１５，２４の圧力を目的にあった圧力とすれば、サイズが纏まったバブルを製造することができる。
【０２０３】
ここで、上記循環ポンプ１５，２４によるバブル発生のメカニズムについて説明する。
【０２０４】
上記マイクロナノバブル発生器１３およびナノバブル発生器２２において、液体および気体の混相旋回流を発生させ、発生器中心部に気体空洞部を形成する。次に、上記気体空洞部を圧力で竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。この気体空洞部に空気（空気の換わりに、オゾン、炭酸ガス、窒素ガスおよび酸素ガスのうちの少なくとも一つを選定してもよい）をマイナス圧（負圧）を利用して自動的に供給する。さらに、上記空気を切断・粉砕しながら、混相流を回転させる。この切断・粉砕は、装置出口付近における内外の気液二相流体の旋回速度差により起きる。また、上記混相流の回転速度は５００〜６００回転／秒である。
【０２０５】
すなわち、上記マイクロナノバブル発生器１３およびナノバブル発生器２２において、流体力学的に圧力を制御することで、負圧形成部分から気体を吸入し、高揚程ポンプで高速流体運動させて、負圧部を形成し、マイクロナノバブルやナノバブルを発生させる。より解かりやすく簡単に説明すると、高揚程ポンプで水と空気とを効果的に自給混合溶解し、圧送することにより、マイクロナノバブルやナノバブルを製造することができるのである。
【０２０６】
以上が、上記マイクロナノバブル発生装置８２およびナノバブル発生装置８３のバブル発生のメカニズムである。
【０２０７】
以下、上記界面活性剤や無機塩類の作用について説明する。
【０２０８】
１）界面活性剤
例えば、界面活性剤を含む洗剤の水溶液は、良く泡立つ。この現象は、空気と水との間の界面張力（表面張力とも言います。）が低下するためである。このため、上記界面張力が低下して泡立ち、その結果として、界面活性剤を添加するとナノバブルまたはマイクロバブルを多量に発生させることができる。
【０２０９】
すなわち、水が空気と接触すると２相界面の面積をできるだけ小さくする力である界面張力が働くことになる。この界面張力を低下させる作用を界面活性と称し、少量で著しい効果を持つ物質を界面活性剤と言っている。
【０２１０】
２）無機塩類
例えば、淡水の滝での発泡よりも、海岸における発泡の方が良く観察できる。特に、冬の日本海の海岸での発泡は有名である。すなわち、無機塩類を多く含む海水の方が、発泡は良く発生する。
【０２１１】
よって、結果として無機塩類を添加すると液の性質が電解質となり、泡の発生について好条件となり、ナノバブルまたはマイクロバブルを多量に発生させることがでる。
【０２１２】
尚、本第１実施形態では、上記マイクロバブル発生装置８１として、野村電子工業株式会社のマイクロバブラーＭＢ−４００を採用した。また、上記ナマイクロナノバブル発生器１３およびナノバブル発生器２２として、株式会社ナノプラネット研究所の製品であるマイクロバブル発生器Ｍ２型を採用した。
【０２１３】
ここで、３種類のバブルについて説明する。
【０２１４】
通常のバブル（気泡）は水の中を上昇して、ついには表面でパンとはじけて消滅する。
【０２１５】
マイクロバブルは、直径が５０ミクロン（μｍ）以下の微細気泡で、水中で縮小していき、ついには消滅（完全溶解）してしまう。
【０２１６】
ナノバブルは、マイクロバブルよりさらに小さいバブル、具体的には直径が１ミクロン以下の１００〜２００ｎｍのバブルで、いつまでも水の中に存在することが可能なバブルといわれている。
【０２１７】
マイクロナノバブルは、マイクロバブルとナノバブルとが混合したバブルと説明できる。
【０２１８】
以下、上記魚類養殖装置１１７を構成する魚類養殖部１１２、処理部８４、第１ナノバブル製造部８５および第２ナノバブル製造部８６に関係する処理水配管９８、急速ろ過塔逆洗配管６３、緩速ろ過槽逆洗配管６６について説明する。
【０２１９】
最終的に、第２ナノバブル製造部８６で製造された多量のナノバブルを含有する養殖水は、多量のナノバブルを含有しているので、殺菌性を有している。そして、多量ナノバブル発生装置１１６から吐出して、処理水配管９８を経て、電動弁９０が開であると、魚類養殖水槽１に導入され、多量の養殖魚が、残餌や魚類排泄物が存在しても疾患を発生させないで、養殖可能となる。
【０２２０】
上記養殖水に多量のナノバブルが含有されていると、残餌や魚類排泄物が存在しても魚類１００に疾病が発生しないという現象と、魚類１００の血流量が増加して成長が早まる現象が起きる。この魚類１００の成長が早まる現象は、養殖対象の貝類でも起きる現象である。
【０２２１】
また、上記電動弁９０が開いている時は、電動弁６４および電動弁６５は閉じられている。
【０２２２】
上記残餌や魚類排泄物は、時間の経過に伴って、魚類養殖水槽１からオーバーフロー配管５２や、底部汚泥ピット１１０から底部排水配管１０２を経て、ピット５７に移動し、移送ポンプ５８にて水配管５９を経て急速ろ過塔６０のろ過砂１０６の表面に堆積される。
【０２２３】
そして、上記電動弁６４が１日数回開くので、逆洗水が急速ろ過塔逆洗配管６３を経由して、急速ろ過塔６０下部より導入される。これにより、ろ過砂１０６の表面に堆積された残餌や魚類排泄物は、逆洗配管５６を経由して逆洗排水に含有されて、急速ろ過塔６０から系外に排水される。その結果、魚類養殖水槽１で発生する残餌や魚類排泄物は、時間の経過に伴い、系外に排水される。
【０２２４】
また、上記電動弁６４が開いている時は、電動弁９０および電動弁６５は閉じられている。
【０２２５】
また、上記電動弁６５も１日数回開くので、逆洗水が緩速ろ過槽逆洗配管６６を経由して、緩速ろ過槽６７の下部より導入される。これにより、養殖水の成分から発生し、緩速ろ過槽６７のバクテリアろ材１０８の表面に堆積した浮遊物は、逆洗配管１１７を経由して逆洗排水に含有されて、緩速ろ過槽６７から系外に排水される。その結果、魚類養殖装置１１７での水質が維持される。
【０２２６】
また、上記電動弁６５が開いている時は、電動弁９０および電動弁６４が閉じられている。
【０２２７】
本第１実施形態の魚類養殖装置１１７によれば、ろ過砂１０６および中和ろ材１０７が充填された急速ろ過塔には、ナノバブルを含有する養殖水が供給されるので、急速ろ過塔６０においてろ過砂１０６および中和ろ材１０７が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【０２２８】
また、上記養殖水は、バクテリアろ材１０８および中和ろ材１０９が充填された緩速ろ過槽６７にも供給されるので、緩速ろ過槽６７においてバクテリアろ材１０８および中和ろ材１０９が閉塞するのをナノバブルの洗浄力で防止できる。
【０２２９】
また、上記ナノバブルの洗浄力および酸化力によって、急速ろ過塔６０および緩速ろ過槽６７の中和ろ材１０７，１０９の表面が洗浄酸化されるので、急速ろ過塔６０および緩速ろ過槽６７の中和ろ材１０７，１０９からカルシウム等の鉱物を溶出させて水の中和を合理的に実施することができる。
【０２３０】
また、上記緩速ろ過槽６７のバクテリアろ材１０８中に繁殖した微小のニトロソモナスやニトロバクター等のバクテリアをナノバブルで活性化して、水中のアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を酸化処理できる。
【０２３１】
したがって、上記急速ろ過塔６０および緩速ろ過槽６７で養殖水を処理することによって、養殖水中のｐＨの低下を防ぐことができるので、養殖水の再利用が可能となり、水およびエネルギの浪費を防ぐことができる。
【０２３２】
また、上記マイクロバブル発生装置８１、マイクロナノバブル発生装置８２、ナノバブル発生装置８３および多量ナノバブル発生装置１１６は、正確には、装置としての性能は単独で使用した場合は、全てマイクロバブル発生装置であり、ナノバブル発生装置に比べて安価であるので、多量のナノバブルを安価に生成することができる。
【０２３３】
仮に、上記ナノバブル発生装置で多量のナノバブルを生成しようとすると、高価なナノバブル発生装置が複数必要となって、多量のナノバブルを安価に生成することができない。
【０２３４】
また、上記多量ナノバブル発生装置１１６が渦流ポンプ７４を有するので、サイズが小さいナノバブルを多量に生成することできる。
【０２３５】
また、上記渦流ポンプ７４の吐出側には、ラセン状流路７８およびカレントカッタ８０を含むラインミキサ７８が設置されているので、サイズがより小さいナノバブルつまり微小なバブルを多量に生成することできる。
【０２３６】
また、上記魚類養殖水槽１から出た養殖水が、急速ろ過塔６０、緩速ろ過槽６７、マイクロバブル発生装置８１、マイクロナノバブル発生装置８２、ナノバブル発生装置８３および多量ナノバブル発生装置１１６を通過して再び魚類養殖水槽１に戻ることによって、養殖水の水質を常に良好に維持することができるので、魚類養殖水槽１中の魚類は疾病にかかり難い。
【０２３７】
その結果、上記魚類養殖水槽１で養殖する魚類の歩留まりが高くなり、魚類の養殖を効率的に行える。
【０２３８】
また、上記シーケンサ３１は、酸化還元電位検出部３０が検出した酸化還元電位に基づいて、マイクロバブル発生装置８１のマイクロバブル発生量と、マイクロナノバブル発生装置８２のマイクロナノバブル発生量と、ナノバブル発生装置８３のナノバブル発生量との全てを界面活性剤および無機塩類で調節するので、酸化還元電位検出部３０が検出する酸化還元電位を容易かつ確実に所望値にすることができる。
【０２３９】
また、上記酸化還元電位検出部３０は、第５槽２９に貯えられた養殖水の酸化還元電位を検出するので、養殖水の酸化還元電位を容易かつ正確に検出できる。
【０２４０】
また、上記オーバーフロー配管１０によって、第１槽５の上部と第２槽１１の上部とを互いに接続すると共に、オーバーフロー配管１９によって、第２槽１１の上部と第３槽２０の上部とを互いに接続するので、第３槽２０の水面で浮遊物質を濃縮することができる。
【０２４１】
また、上記マイクロバブル配管５０によって、第１槽５の下部と第２槽１１の下部とを互いに接続するので、浮遊物質を含まないマイクロバブル含有水を第１槽５から第２槽１１へ送ることができる。
【０２４２】
また、上記マイクロナノバブル配管５１によって、第２槽１１の下部と第３槽２０の下部とを互いに接続するので、浮遊物質を含まないマイクロナノバブル含有水を第２槽１１から第３槽２０へ送ることができる。
【０２４３】
また、上記第４槽４８の水面４９の部分に集積した浮遊物質を高濃度浮遊物質排水配管５３から系外に排出するので、第５槽２９内に貯まる養殖水の水質を向上させることができる。
【０２４４】
〔第２実施形態〕
図２は本発明の第２実施形態の魚類養殖装置２１７の模式図である。また、図２において、図１に示した第１実施形態の構成部と同一構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２４５】
本第２実施形態の魚類養殖装置２１７は、上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７と比較して、無機塩類タンク３７、第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９、第６定量ポンプ４０、第２撹拌機４１および薬品配管４２，４６，４７を備えていない点のみが異なっている。
【０２４６】
上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７では、無機塩類タンク３７、第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９、第６定量ポンプ４０および第２撹拌機４１が設置されていた。
【０２４７】
しかし、養殖する魚類が異なり、被処理水の一例としての養殖水の水質によっては、それらの設備は必要なく、バブル発生量を増加させるためには、界面活性剤のみでも充分な被処理水としての養殖水も存在する。
【０２４８】
目的は、上記第５槽２９におけるナノバブルによる酸化還元電位の値であるから、目的とした酸化還元電位の測定値が低い場合、例えば、界面活性剤の添加のみで容易に第５槽２９での酸化還元電位を満足できる場合など、あるいは、第１，第２ナノバブル製造部８５，８６でナノバブルが発生しやすく、また、第５槽２９での酸化還元電位が容易に所定値まで確保できる養殖水となっている場合に適合する。
【０２４９】
〔第３実施形態〕
図３は本発明の第３実施形態の魚類養殖装置３１７の模式図である。また、図３において、図１に示した第１実施形態の構成部と同一構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２５０】
本第３実施形態の魚類養殖装置３１７は、上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７と比較して、界面活性剤タンク３２、第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、第３定量ポンプ３５、第１撹拌機３６および薬品配管４３，４４，４５を備えていない点のみが異なっている。
【０２５１】
上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７では、界面活性剤タンク３２、第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、第３定量ポンプ３５および第１撹拌機３６が設置されていた。
【０２５２】
しかし、被処理水の一例としての養殖水の水質によっては、それらの設備は必要なく、バブル発生量を増加させるためには、無機塩類のみでも充分な被処理水も存在する。
【０２５３】
目的は、上記第５槽２９におけるナノバブルによる酸化還元電位の値であるから、目的とした酸化還元電位の測定値が低い場合、例えば、無機塩類の添加のみで容易に第５槽２９での酸化還元電位の測定値を満足できる場合など、あるいは、第１，第２ナノバブル製造部８５，８６でナノバブルが発生しやすく、また、第５槽２９での酸化還元電位が容易に所定値まで確保できる被処理水としての養殖水となっている場合に適合する。
【０２５４】
〔第４実施形態〕
図４は本発明の第４実施形態の魚類養殖装置４１７の模式図である。また、図４において、図３に示した第３実施形態の構成部と同一構成部は、図３における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２５５】
本第４実施形態の魚類養殖装置４１７は、上記第３実施形態の魚類養殖装置３１７と比較して、酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２の代替として、ゼータ電位検出部８８とゼータ電位調節計８９を備えている点のみが異なる。尚、ゼータ電位検出部８８は電位検出装置の一例である。
【０２５６】
ゼータ電位とは一般に、「表面電位によって形成された電気二重層の、滑り面での電位」と定義されている。
【０２５７】
ナノバブルの発生量とゼータ電位とは相関関係があり、ナノバブルの発生量を酸化還元電位と同様に管理手段として利用することができる。
【０２５８】
本第４実施形態の魚類養殖装置４１７は、被処理水の種類によって異なるが、ゼータ電位検出部８８が検出するゼータ電位が−３０ｍｖ〜−７０ｍｖの範囲となるように運転が行われる。
【０２５９】
上記ゼータ電位検出部８８およびゼータ電位調節計８９のメーカーは特に限定しないが、本第４実施形態では、日本ルフト株式会社のゼータ電位測定装置ＤＴ型におけるゼータ電位検出部８８およびゼータ電位調節計８９を採用した。
【０２６０】
〔第５実施形態〕
図５は本発明の第５実施形態の魚類養殖装置５１７の模式図である。また、図５において、図１に示した第１実施形態の構成部と同一構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２６１】
本第５実施形態の魚類養殖装置５１７は、上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７と比較して、マイクロバブル発生装置８１を有する第１ナノバブル製造部８５の代替として、マイクロバブル発生装置５８１を有する第１ナノバブル製造部５８５を備えている点のみ異なっている。尚、マイクロバブル発生装置５８１は第１のマイクロバブル発生装置の一例である。
【０２６２】
上記マイクロバブル発生装置５８１は、マイクロバブル発生器９２、吸い込み配管９３、循環ポンプ９４、空気配管９５、空気ニードルバルブ９６、水配管９７および処理水配管９８から構成されており、バブル水流９１を発生させる。
【０２６３】
上記マイクロバブル発生器９２は、マイクロバブルを発生するノズルであり、マイクロナノバブル発生器１３と同様のものである。
【０２６４】
本第５実施形態の魚類養殖装置５１７は、マイクロバブル発生器９２、吸い込み配管９３、循環ポンプ９４、空気配管９５、空気ニードルバルブ９６、水配管９７および処理水配管９８から構成されたマイクロバブル発生装置５８１を備えているので、上記第１実施形態のマイクロバブル発生装置８１よりも細かいすなわちサイズが小さいマイクロバブルを第１槽５内に発生させることができる。
【０２６５】
そして、最終的に第５槽２９でのナノバブルのサイズを、上記第１実施形態より小さくすることができる。
【０２６６】
したがって、ナノバブルについて、サイズがより小さい方がフリーラジカル起因の酸化力や微生物活性化作用等の作用効果があることが判明しているので、本第５実施形態は養殖水の水質を上記第１実施形態よりも向上させることができる。
【０２６７】
〔第６実施形態〕
図６は本発明の第６実施形態のプール装置１１８の模式図である。また、図６において、図１に示した第１実施形態の構成部と同一構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２６８】
上記第１実施形態では、養殖水の水質を良好に維持することを目的としていたが、本第６実施形態では、被処理水の一例としての一般的なプール用水の水質を良好に維持することを目的とする。
【０２６９】
すなわち、本第６実施形態のプール装置１１８は、魚類養殖水槽１を有する魚類養殖部１１２を備えていなくて、水泳用プール槽２を有するプール部１１３を備えている点のみが上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７と異なっている。
【０２７０】
上記水泳用プール槽２において、使用中または使用後のプール用水に対して、浮遊物質、全有機炭素（ＴＯＣ）および化学的酸素要求量（ＣＯＤ）等の低減と、大腸菌等の微生物に対する殺菌とが必要である。
【０２７１】
従来、水泳用プール槽では、急速ろ過塔や次亜塩素酸ソーダ等の薬品による殺菌を実施していたが、浮遊物質の除去が殆んどで、また、次亜塩素酸ソーダ等の薬品臭気が使用者に不快感を与えていた。
【０２７２】
本第６実施形態のプール装置１１８は急速ろ過塔６０および緩速ろ過槽６７を備えているので、プール用水に関する浮遊物質、全有機炭素および化学的酸素要求量等を低減できる。
【０２７３】
また、上記プール用水の殺菌に多量のナノバブルを利用するので、次亜塩素酸ソーダ等の薬品による臭気の不快感は全く存在しない。
【０２７４】
また、上記プール装置１１８が備える水処理装置８７は、多少複雑であるが、水泳用プール槽２の規模に比較して規模が小さいので、スペース上の問題も特に発生しない。
【０２７５】
〔第７実施形態〕
図７は本発明の第７実施形態の池装置１１８の模式図である。また、図７において、図１に示した第１実施形態の構成部と同一構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２７６】
上記第１実施形態では、養殖水の水質を良好に維持することを目的としていたが、本第７実施形態では、被処理水の一例としての池３の水の水質を良好に維持することを目的とする。
【０２７７】
すなわち、本第７実施形態の池装置１１８は、魚類養殖部１１２を備えていなくて、池部１１４を備えている点のみが上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７と異なっている。
【０２７８】
上記池３においては、一般に、流入水の浮遊物質や、流入水中の有機物としての全有機炭素（ＴＯＣ）および化学的酸素要求量（ＣＯＤ）等を処理することが必要である。また、上記池３においては、アオコ等藻類の異常繁殖も防止する必要もある。
【０２７９】
上記流入水の浮遊物質に対しては急速ろ過塔６０で処理できる。そして、上記流入水中の有機物としての全有機炭素（ＴＯＣ）および化学的酸素要求量（ＣＯＤ）等に対しては、緩速ろ過槽６７で処理できる。また、上記アオコ等藻類の異常繁殖については、最終的に第２ナノバブル製造部８６において、発生する多量のナノバブルを池３の水に含有させることにより、異常繁殖を防止できる。
【０２８０】
尚、上記池３の規模にもよるが、水処理装置８７の規模は、池３の水を使用した水処理実験によって、決定すれば良い。
【０２８１】
上記第７実施形態では、水処理装置８７を用いて、池３の水の水質を良好に維持していたが、水処理装置８７を用いて、今日問題となっている閉鎖水域の湖沼の水の水質を良好に維持してもよい。
【０２８２】
〔第８実施形態〕
図８は本発明の第８実施形態の水族館展示水槽装置１２０の模式図である。また、図８において、図１に示した第１実施形態の構成部と同一または同様の構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【０２８３】
本第８実施形態の水族館展示水槽装置１２０は、魚類養殖部１１２を備えていなくて、水族館展示水槽部１１５を備えている点のみが上記第１実施形態の魚類養殖装置１１７と異なっている。
【０２８４】
上記水族館展示水槽１０１は魚類養殖部１１２の魚類養殖水槽１と類似しているが、水族館展示水槽１０１と魚類養殖水槽１との差は、水族館展示水槽１０１では観客の視点を意識して水族館展示水槽１０１内の飼育水の透明度と疾病対策を重要視するが、魚類養殖水槽１では、飼育水の透明度よりも、残餌や魚類の排泄物由来の疾病を重要視することにある。尚、水族館展示水槽１０１内の飼育水は被処理水の一例である。
【０２８５】
このように、上記水族館展示水槽１０１では飼育水の透明度も重要視するので、水処理装置８７を通過する飼育水の量が、魚類養殖水槽１の第１実施形態よりもはるかに多く、移送ポンプ５８、移送ポンプ７１、渦流ポンプ７４の能力は本第８実施形態の方が上記第１実施形態よりも大きく、展示動物１０３の種類によっても異なるが、一般的に２倍以上となる。
【０２８６】
また、上記水族館展示水槽装置１２０において、急速ろ過塔６０の容量や緩速ろ過槽６７の容量も、展示動物１０３の種類によっても異なるが、上記第１実施形態に比べて一般的に２倍以上となる。
【０２８７】
そして、上記水族館展示水槽１０１で飼育する魚種は、貴重な魚種が多いので、単位容量当りのナノバブル量も多く、第１ナノバブル製造部８５と第２ナノバブル製造部８６の機器も、上記第１実施形態での同様の機器を比較した場合、本第８実施形態の機器の方が、２倍以上吐出量が大きい機器を選定している。
【０２８８】
また、本第８実施形態では、貴重な魚類の健康の維持や化学物質の影響の観点から、界面活性剤タンクや無機塩類タンクは設置するもの、界面活性剤や無機塩類を極力使用しない運転としている。
【０２８９】
〔実験例１〕
図１の魚類養殖装置１１７の実験装置を製作した。この実験装置では、魚類養殖水槽１の容量２０ｍ３、急速ろ過塔６０の容量０．６ｍ３、緩速ろ過槽６７の容量３ｍ３、第１槽５の容量０．４ｍ３、第２槽１１の容量０．４ｍ３、第３槽２０の容量０．４ｍ３、第４槽４８の容量０．６ｍ３、第５槽２９の容量０．２ｍ３、界面活性剤タンク３２の容量０．１ｍ３、無機塩類タンク３７の容量０．１ｍ３とした。
【０２９０】
そして、上記急速ろ過塔６０内には、ろ過砂１０６として川砂を充填すると共に、中和ろ材１０７として大理石を充填した。
【０２９１】
また、上記緩速ろ過槽６７内には、バクテリアろ材１０８として活性炭を充填すると共に、中和ろ材１０９としてサンゴ砂を充填した。
【０２９２】
上記活性炭として、クラレケミカル株式会社の活性炭で商品名クラレコールＧＷを採用した。
【０２９３】
また、上記第１槽５に設置すべきマイクロバブル発生装置８１として、野村電子工業株式会社の製品であるマイクロバブラＭＤ−４００を採用した。
【０２９４】
また、上記第２槽１１に設置すべきマイクロナノバブル発生装置８２、および、第３槽２０に設置すべきナノバブル発生装置８３として、同一の株式会社ナノプラネット研究所の製品Ｍ２型を採用した。
【０２９５】
また、上記第５槽２９に設置すべき酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２として、東亜ＤＫＫの製品を採用した。
【０２９６】
また、上記第５槽２９内の養殖水を吸い込む渦流ポンプ７４として、動力１．５ｋｗの株式会社ニクニのＫＥＤ型を採用した。
【０２９７】
また、上記渦流ポンプ７４の吐出側に設置するラインミキサとして、ＯＨＲ研究所の商品ＭＸ型を採用した。
【０２９８】
また、上記界面活性剤タンク３２に、魚類に影響しないカチオン界面活性剤を投入して、第１撹拌機３６でカチオン界面活性剤を撹拌し、さらに、無機塩類タンク３７に、塩化ナトリウムを投入して、第２撹拌機で塩化ナトリウムを撹拌して、養殖水を処理する準備した。
【０２９９】
そして、上記魚類養殖水槽１に、淡水魚の鯉を１００匹投入して、６ヶ月飼育しその歩留まりを確認したところ、９８％であつた。
【０３００】
また、上記魚類養殖水槽１のオーバーフロー配管５２における養殖水と魚類養殖水槽１に導入される水処理装置８７で処理後の養殖水の水質の比較をしたところ、下記の内容であった。
【０３０１】
尚、上記全有機炭素は、株式会社島津製作所のＴＯＣ計（ＴＯＣ−５００Ａ）で測定し、また、化学的酸素要求量は、ＪＩＳ法の過マンガン酸カリウムによる酸素要求量で測定した。
【０３０２】
また、上記処理水配管９８の養殖水をベックマン・コールター株式会社のコールターカウンターにて測定したところ、サイズが１８０ｎｍ付近を中心に３８６，０００個／ｍｌのナノバブルを確認できた。
【０３０３】
また、上記ベックマン・コールター株式会社のコールターカウンターを用いた測定を行った時、第５槽２９内の養殖水の酸化還元電位を測定したところ、＋３８ｍｖであった。
【符号の説明】
【０３０４】
１ 魚類養殖水槽 ２ 水泳用プール槽
３ 池 ５ 第１槽
６ 水中ポンプ型マイクロバブル発生機 ７ 小型ブロワー
８ 空気配管 ９ バブル水流
１０ オーバーフロー配管 １１ 第２槽
１２ バブル水流 １３ マイクロナノバブル発生器
１４ 吸い込み配管 １５ 循環ポンプ
１６ 空気配管 １７ 空気ニードルバルブ
１８ 水配管 １９ オーバーフロー配管
２０ 第３槽 ２１ バブル水流
２２ ナノバブル発生器 ２３ 吸い込み配管
２４ 循環ポンプ ２５ 空気配管
２６ 空気ニードルバルブ ２７ 水配管
２８ オーバーフロー配管 ２９ 第５槽
３０ 酸化還元電位検出部 ３１ シーケンサ
３２ 界面活性剤タンク ３３ 第１定量ポンプ
３４ 第２定量ポンプ ３５ 第３定量ポンプ
３６ 第１撹拌機 ３７ 無機塩類タンク
３８ 第４定量ポンプ ３９ 第５定量ポンプ
４０ 第６定量ポンプ ４１ 第２撹拌機
４２ 薬品配管 ４３ 薬品配管
４４ 薬品配管 ４５ 薬品配管
４６ 薬品配管 ４７ 薬品配管
４８ 第４槽 ４９ 水面
５０ マイクロバブル配管 ５１ マイクロナノバブル配管
５２ オーバーフロー配管 ５３ 高濃度浮遊物質排水配管
５４ 下部連通配管 ５５ 信号線
５６ 逆洗配管 ５７ ピット
５８移送ポンプ ５９ 水配管
６０ 急速ろ過塔 ６１ 急速ろ過ろ材層
６２ 酸化還元電位調節計 ６３ 急速ろ過塔逆洗配管
６４ 電動弁 ６５ 電動弁
６６ 緩速ろ過槽逆洗配管 ６７ 緩速ろ過槽
６８ 緩速ろ過ろ材層 ６９ 逆洗水吐出配管
７０ 吸い込み配管 ７１ 移送ポンプ
７２ 水配管 ７３ 吸い込み配管
７４ 渦流ポンプ ７５ 空気配管
７６ ニードルバルブ ７７ 気液混合配管
７８ ラインミキサ ７９ ラセン状流路
８０ カレントカッタ ８１ マイクロバブル発生装置
８２ マイクロナノバブル発生装置 ８３ ナノバブル発生装置
８４ 処理部 ８５ 第１ナノバブル製造部
８６ 第２ナノバブル製造部 ８７ 水処理装置
８８ ゼータ電位検出部 ８９ ゼータ電位調節計
９０ 電動弁 ９１ バブル水流
９２ マイクロバブル発生器 ９３ 吸い込み配管
９４ 循環ポンプ ９５ 空気配管
９６ 空気ニードルバルブ ９７ 水配管
９８ 処理水配管 １００ 魚類
１０１ 水族館展示水槽 １０２ 底部排水配管
１０３ 展示動物 １０６ ろ過砂
１０７ 中和ろ材 １０８ バクテリアろ材
１０９ 中和ろ材 １１０ 底部汚泥ピット
１１２ 魚類養殖部 １１３ プール部
１１４ 池部 １１５ 水族館展示水槽部
１１６ 多量ナノバブル発生装置 １１７ 魚類養殖装置
１１８ プール装置 １１９ 池装置
１２０水族館展示水槽装置 ２１７ 魚類養殖装置
３１７ 魚類養殖装置 ４１７ 魚類養殖装置
５８１ マイクロバブル発生装置 ５８５ 第１ナノバブル製造部
５１７ 魚類養殖装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノバブルを含有する被処理水が供給され、ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔と、
上記急速ろ過塔でろ過された被処理水が供給され、バクテリアろ材および中和ろ材が充填されると共に、上記急速ろ過塔よりも遅い速度でろ過する緩速ろ過槽と
を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理装置において、
上記緩速ろ過槽でろ過された被処理水が供給される第１水槽と、
上記第１水槽に設置され、マイクロバブル含有水を生成する第１のマイクロバブル発生装置と、
上記マイクロバブル含有水が供給される第２水槽と、
上記第２水槽に設置され、上記マイクロバブル含有水をベースにマイクロナノバブル含有水を生成する第２のマイクロバブル発生装置と、
上記マイクロナノバブル含有水が供給される第３水槽と、
上記第３水槽に設置され、上記マイクロナノバブル含有水をベースにナノバブル含有水を生成する第３のマイクロバブル発生装置と、
上記ナノバブル含有水のナノバブル量を増加させる第４のマイクロバブル発生装置と
を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の水処理装置において、
上記第４のマイクロバブル発生装置は渦流ポンプを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の水処理装置において、
上記第４のマイクロバブル発生装置は、上記渦流ポンプの吐出側に設置され、ラセン状流路およびカレントカッタを含むラインミキサを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項５】
請求項２から４までのいずれか一項に記載の水処理装置において、
養殖水および魚類が入る魚類養殖水槽から出た養殖水を、上記急速ろ過塔、上記緩速ろ過槽、上記第１のマイクロバブル発生装置、上記第２のマイクロバブル発生装置、上記第３のマイクロバブル発生装置および上記第４のマイクロバブル発生装置を通過させて再び上記魚類養殖水槽に戻すことを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
請求項２から５までのいずれか一つに記載の水処理装置において、
上記第３のマイクロバブル発生装置が生成した上記ナノバブル含有水の電位を検出する電位検出装置と、
上記電位検出装置が検出した電位に基づいて、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを調節する調節装置と
を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の水処理装置において、
上記調節装置は、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを界面活性剤で調節することを特徴とする水処理装置。
【請求項８】
請求項６に記載の水処理装置において、
上記調節装置は、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを無機塩類で調節することを特徴とする水処理装置。
【請求項９】
請求項６に記載の水処理装置において、
上記調節装置は、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを界面活性剤および無機塩類で調節することを特徴とする水処理装置。
【請求項１０】
請求項６から９までのいずれか一項に記載の水処理装置において、
上記第３のマイクロバブル発生装置が生成した上記ナノバブル含有水が上記第３水槽から供給される測定槽を備え、
上記電位検出装置は、上記測定槽に貯えられた上記ナノバブル含有水の電位を検出することを特徴とする水処理装置。
【請求項１１】
請求項６から１０までのいずれか一項に記載の水処理装置において、
上記電位検出装置が検出する電位は酸化還元電位またはゼータ電位であることを特徴とする水処理装置。
【請求項１２】
請求項２から１１までのいずれか一項に記載の水処理装置において、
上記第１水槽の上部と上記第２水槽の上部とを互いに接続する第１のオーバーフロー管と、
上記第２水槽の上部と上記第３水槽の上部とを互いに接続する第２のオーバーフロー管と、
上記第１水槽の下部と上記第２水槽の下部とを互いに接続する第１の連通管と、
上記第２水槽の下部と上記第３水槽の下部とを互いに接続する第２の連通管と
を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項１３】
請求項２から１２のいずれか一項に記載の水処理装置において、
上記第３水槽から供給されたナノバブル含有水と微細浮遊物質と分離させるための第４水槽を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項１４】
ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔で、ナノバブルを含有する被処理水をろ過した後、バクテリアろ材および中和ろ材が充填され、上記急速ろ過塔よりも遅い速度でろ過する緩速ろ過槽によって、上記急速ろ過塔でろ過された被処理水をろ過することを特徴とする水処理方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の水処理方法において、
上記緩速ろ過槽でろ過された被処理水をベースに第１のマイクロバブル発生装置でマイクロバブル含有水を生成する工程と、
上記マイクロバブル含有水をベースに第２のマイクロバブル発生装置でマイクロナノバブル含有水を生成する工程と、
上記マイクロナノバブル含有水をベースにナノバブル含有水を第３のマイクロバブル発生装置で生成する工程と、
上記ナノバブル含有水のナノバブル量を第４のマイクロバブル発生装置で増加させる工程とを備えたことを特徴とする水処理方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の水処理方法において、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を魚類の養殖水として使用することを特徴とする水処理方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の水処理方法において、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水をプール水として使用することを特徴とする水処理方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の水処理方法において、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を池に導入することを特徴とする水処理方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の水処理方法において、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を水族館展示水槽に導入することを特徴とする水処理方法。
【請求項１】
ナノバブルを含有する被処理水が供給され、ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔と、
上記急速ろ過塔でろ過された被処理水が供給され、バクテリアろ材および中和ろ材が充填されると共に、上記急速ろ過塔よりも遅い速度でろ過する緩速ろ過槽と
を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理装置において、
上記緩速ろ過槽でろ過された被処理水が供給される第１水槽と、
上記第１水槽に設置され、マイクロバブル含有水を生成する第１のマイクロバブル発生装置と、
上記マイクロバブル含有水が供給される第２水槽と、
上記第２水槽に設置され、上記マイクロバブル含有水をベースにマイクロナノバブル含有水を生成する第２のマイクロバブル発生装置と、
上記マイクロナノバブル含有水が供給される第３水槽と、
上記第３水槽に設置され、上記マイクロナノバブル含有水をベースにナノバブル含有水を生成する第３のマイクロバブル発生装置と、
上記ナノバブル含有水のナノバブル量を増加させる第４のマイクロバブル発生装置と
を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の水処理装置において、
上記第４のマイクロバブル発生装置は渦流ポンプを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の水処理装置において、
上記第４のマイクロバブル発生装置は、上記渦流ポンプの吐出側に設置され、ラセン状流路およびカレントカッタを含むラインミキサを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項５】
請求項２から４までのいずれか一項に記載の水処理装置において、
養殖水および魚類が入る魚類養殖水槽から出た養殖水を、上記急速ろ過塔、上記緩速ろ過槽、上記第１のマイクロバブル発生装置、上記第２のマイクロバブル発生装置、上記第３のマイクロバブル発生装置および上記第４のマイクロバブル発生装置を通過させて再び上記魚類養殖水槽に戻すことを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
請求項２から５までのいずれか一つに記載の水処理装置において、
上記第３のマイクロバブル発生装置が生成した上記ナノバブル含有水の電位を検出する電位検出装置と、
上記電位検出装置が検出した電位に基づいて、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを調節する調節装置と
を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の水処理装置において、
上記調節装置は、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを界面活性剤で調節することを特徴とする水処理装置。
【請求項８】
請求項６に記載の水処理装置において、
上記調節装置は、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを無機塩類で調節することを特徴とする水処理装置。
【請求項９】
請求項６に記載の水処理装置において、
上記調節装置は、上記第１のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生量と、上記第２のマイクロバブル発生装置のマイクロナノバブル発生量と、上記第３のマイクロバブル発生装置のナノバブル発生量とのうちの少なくとも１つを界面活性剤および無機塩類で調節することを特徴とする水処理装置。
【請求項１０】
請求項６から９までのいずれか一項に記載の水処理装置において、
上記第３のマイクロバブル発生装置が生成した上記ナノバブル含有水が上記第３水槽から供給される測定槽を備え、
上記電位検出装置は、上記測定槽に貯えられた上記ナノバブル含有水の電位を検出することを特徴とする水処理装置。
【請求項１１】
請求項６から１０までのいずれか一項に記載の水処理装置において、
上記電位検出装置が検出する電位は酸化還元電位またはゼータ電位であることを特徴とする水処理装置。
【請求項１２】
請求項２から１１までのいずれか一項に記載の水処理装置において、
上記第１水槽の上部と上記第２水槽の上部とを互いに接続する第１のオーバーフロー管と、
上記第２水槽の上部と上記第３水槽の上部とを互いに接続する第２のオーバーフロー管と、
上記第１水槽の下部と上記第２水槽の下部とを互いに接続する第１の連通管と、
上記第２水槽の下部と上記第３水槽の下部とを互いに接続する第２の連通管と
を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項１３】
請求項２から１２のいずれか一項に記載の水処理装置において、
上記第３水槽から供給されたナノバブル含有水と微細浮遊物質と分離させるための第４水槽を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項１４】
ろ過砂および中和ろ材が充填された急速ろ過塔で、ナノバブルを含有する被処理水をろ過した後、バクテリアろ材および中和ろ材が充填され、上記急速ろ過塔よりも遅い速度でろ過する緩速ろ過槽によって、上記急速ろ過塔でろ過された被処理水をろ過することを特徴とする水処理方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の水処理方法において、
上記緩速ろ過槽でろ過された被処理水をベースに第１のマイクロバブル発生装置でマイクロバブル含有水を生成する工程と、
上記マイクロバブル含有水をベースに第２のマイクロバブル発生装置でマイクロナノバブル含有水を生成する工程と、
上記マイクロナノバブル含有水をベースにナノバブル含有水を第３のマイクロバブル発生装置で生成する工程と、
上記ナノバブル含有水のナノバブル量を第４のマイクロバブル発生装置で増加させる工程とを備えたことを特徴とする水処理方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の水処理方法において、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を魚類の養殖水として使用することを特徴とする水処理方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の水処理方法において、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水をプール水として使用することを特徴とする水処理方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の水処理方法において、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を池に導入することを特徴とする水処理方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の水処理方法において、
上記第４のマイクロバブル発生装置でナノバブル量が増加したナノバブル含有水を水族館展示水槽に導入することを特徴とする水処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１６２５１７（Ｐ２０１０−１６２５１７Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８８７２（Ｐ２００９−８８７２）
【出願日】平成２１年１月１９日（２００９．１．１９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１９日（２００９．１．１９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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