育成水槽の水処理方法及び水処理装置
【課題】安定的かつ効率よく育成水槽水の浄化処理を行うことができる水処理方法、及び水処理装置を提供する。
【解決手段】プロテインスキマー２において、該プロテインスキマー２の下部に配置されたマイクロバブル発生手段４により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽１から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマー２の上方に排出して除去する工程（Ｉ）、前記プロテインスキマー２を通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにする工程（ＩＩ）、及び、工程（ＩＩ）で得られたマイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、好気性微生物処理槽３において、枯草菌または枯草菌および有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる工程（ＩＩＩ）を有する水処理方法、並びに、この方法の実施に好適な水処理装置。
【解決手段】プロテインスキマー２において、該プロテインスキマー２の下部に配置されたマイクロバブル発生手段４により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽１から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマー２の上方に排出して除去する工程（Ｉ）、前記プロテインスキマー２を通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにする工程（ＩＩ）、及び、工程（ＩＩ）で得られたマイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、好気性微生物処理槽３において、枯草菌または枯草菌および有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる工程（ＩＩＩ）を有する水処理方法、並びに、この方法の実施に好適な水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海生生物等の生き物の育成に使用された育成水槽の水を浄化処理する方法、及びこの方法の実施に好適な水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生き物の育成に使用された育成水槽の水には、生き物から排出されたタウリンやたんぱく質が分解して生じるアンモニアを含んでいる。
【０００３】
アンモニアは、非常に低濃度であっても、海水魚等の水生生物に対して毒性を有する。
そのため従来においては、重力式濾過槽内に配置した亜硝酸生成菌や硝酸生成菌などの好気性バクテリアを用いて酸化処理することにより、アンモニアを除去していた（特許文献１等）。しかしながら、この方法は、上記亜硝酸生成菌や硝酸生成菌を常に繁殖させるために、常に微生物に酸素を供給する必要がある等、ランニングコストが高いという問題があった。
【０００４】
この問題を解決すべく、特許文献２には、生き物の育成に使用された水にマイクロナノバブルを含有させてから、その処理水を、ポリ塩化ビニリデン充填材と共に微生物を収容した領域中を通過させて、微生物を効率的に活性化する方法が開示されている。
【０００５】
一方、育成水中のタウリン等の有機物を除去する方法としては、プロテインスキマーを用いる方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２７８６３号公報
【特許文献２】特開２００７−３１２６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した特許文献１、２に記載の方法は、好気性微生物として亜硝酸生成菌や硝酸生成菌などを用いるため、アンモニアは硝酸や亜硝酸に酸化され、育成水に硝酸や亜硝酸が含まれることになって、育成水が酸性になってしまう。生き物のためには、育成水のｐＨは、通常７．４〜７．８程度であるのが好ましく、このｐＨの値を維持するために、常にｐＨを調整し続けなければならないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理方法であって、育成水槽水のｐＨを調整しなくとも７．４〜７．８程度に保持され、安定的かつ効率よく育成水槽水の浄化処理を行うことができる水処理方法、及び水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かくして本発明によれば、下記（１）〜（４）の水処理方法、及び（５）の水処理装置が提供される。
（１）生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理方法であって、
前記プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去する工程（Ｉ）、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにする工程（ＩＩ）、及び
工程（ＩＩ）で得られたマイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、前記好気性微生物処理槽において、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる工程（ＩＩＩ）
を有することを特徴とする水処理方法。
（２）前記工程（ＩＩ）が、プロテインスキマーを通過した、マイクロバブルを含有する処理水に超音波を照射することで、処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにするものである（１）に記載の水処理方法。
（３）前記工程（ＩＩＩ）が、マイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、前記好気性微生物処理槽を通過させることにより、処理水のｐＨ値を下げることなくアンモニアを分解するものである（１）又は（２）に記載の水処理方法。
【００１０】
（４）前記枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤が、枯草菌の培養物である（１）〜（３）のいずれかに記載の水処理方法。
（５）前記枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤が、天然植物を枯草菌で発酵させた乾燥粉粒である（１）〜（３）のいずれかに記載の水処理方法。
（６）前記育成水槽が、海生生物を育成するものであることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の水処理方法。
【００１１】
（７）生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理装置であって、
生き物を育成する育成水槽と、
マイクロバブル発生装置が下部に配置されたプロテインスキマーと、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにする、マイクロナノバブル及び／又はナノバブル発生手段と、
得られたマイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる好気性微生物処理槽とを備え、
前記プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去し、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルとし、次いで、
前記マイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を好気性微生物処理槽に導入することを特徴とする水処理装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の水処理方法及び水処理装置によれば、好気性微生物処理槽に導入される処理水は、マイクロバブルではなくマイクロナノバブル及び／又はナノバブルが含まれているものであるので、配置される好気性微生物や育成水槽中の生き物（特に海生生物）が、マイクロバブルが圧壊するときの衝撃波によりダメージを受ける（場合によっては死滅する）ことを避けることができる。
本発明の水処理方法及び水処理装置によれば、アンモニア性窒素を含有する処理水を、好気性微生物処理槽において、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤で処理することで、アンモニア性窒素は無害な窒素ガスに変換される。したがって、アンモニア性窒素が亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素に変化して処理水が酸性化して、生き物に悪影響を与えることがない。従って、育成水槽の水のｐＨを調整したり、水を頻繁に交換する必要がない。
本発明の水処理方法及び水処理装置によれば、プロテインスキマーを通過したマイクロバブルを含む処理水は、マイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含む処理水に変換して好気性微生物処理槽に導入（送液）される。マイクロナノバブル及び／又はナノバブルは極めて微小な気泡であるため、全体として表面積が大きく、好気性微生物は効率よく空気を取り込むことができ、結果として好気性微生物を活性化させ、処理効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の水処理方法に使用する育成水槽の水処理装置の概念図である。
【図２】本発明に用いる好気性微生物処理槽の一例の構造断面図である。
【図３】本発明に用いる好気性微生物処理槽の一例の構造断面図である。
【図４】本発明に用いる好気性微生物処理槽の一例の構造断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を、１）水処理方法、及び（２）水処理装置に項分けして詳細に説明する。
１）水処理方法
本発明の水処理方法は、生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理方法であって、
前記プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去する工程（Ｉ）、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルを圧壊させて、マイクロナノバブル及び／又はナノバブルにする工程（ＩＩ）、及び
工程（ＩＩ）で得られたマイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、前記好気性微生物処理槽において、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる工程（ＩＩＩ）を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明において、浄化処理される水（処理水）としては、植物の水耕栽培後の水耕液、水産養殖後の養殖水、魚類蓄養設備又は施設からの蓄養水、水族館施設からの展示循環水、人工海水などが挙げられる。本発明のより顕著な効果が得られる観点からは、水産養殖後の養殖水、魚類蓄養設備又は施設からの蓄養水、水族館施設からの展示循環水などの魚類（好ましくは海水魚類）を育成する設備又は施設の水、人工海水であるのが好ましい。
【００１６】
本発明の水処理方法は、上記工程（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を有することを特徴とする。
＜工程（Ｉ）＞
工程（Ｉ）は、プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された被処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去する工程である。
【００１７】
プロテインスキマーは、水中に微小な泡を発生させ、その界面に、水質悪化の原因となるたんぱく質等の有機物等を吸着させて水槽外に除去する装置である。
本発明においては、プロテインスキマーとして、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された被処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去する作用を有するものを用いる。
【００１８】
マイクロバブルは、直径が１〜１０００μｍ、好ましくは５〜１００μｍの微細な気泡）であり、通常の気泡と異なり、水中で縮小し、消滅（圧壊）する性質を有する。なお、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。マイクロバブルはマイナスイオンを帯びており、プラスイオンである汚れと結びついて浮上し圧壊して、汚れを水面へと浮かび上がらせることができる。
【００１９】
処理水にマイクロバブルを含有させるためには、マイクロバブル発生装置を用いる。水は表面張力が高いため、通常のバブリングでは１００μｍ以下の気泡を生成させることは不可能である。
【００２０】
マイクロバブル発生装置としては、マイクロバブルを発生させることができる装置であれば、特に制約はなく、公知のものを用いることができる。例えば、ベンチュリー管（一部がくびれた構造を有する管）、又はオリフィス板（中心に孔の開いたドーナツ状の板）を内蔵したシャワーヘッド内でマイクロバブルを発生させる装置（特開２００６−１１６５１８号公報、特願２００６−７７５５３号等）；液体中に配置した本体パイプ内に気体を混合した液体を吐出し、本体パイプ内の下流側に配置した衝突壁に衝突させてマイクロバブルを発生させる装置（特開２００５−３３４８６９号公報）；空気ポンプ等の空気圧送源で、加圧した空気を微細目の網部材又は多孔質板等を通して水中に吹き出してマイクロバブルを発生させる装置（特開２００６−６８６３１号公報等）；渦巻き水流を作り、この水流で空気を剪断してマイクロバブルを発生させる装置（特開２００３−１２６６６５号公報等）；等が挙げられる。これらの中でも、効率よく簡便にマイクロバブルを発生させることができることから、特願２００６−７７５５３号に記載されたマイクロバブル発生装置を用いるのが好ましい。
【００２１】
本発明に用いるプロテインスキマーとしては、具体的には、ＷＯ２００７／１０８１４５号パンフレット、特開２００９−４５００１号公報、特開２００９−２７８８９４号公報等に記載されたプロテインスキマーにおいて、水中に微小な泡を発生させる手段をマイクロバブル発生装置としたものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２２】
＜工程（ＩＩ）＞
工程（ＩＩ）は、前記プロテインスキマーを通過した処理水に含まれるマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブル、好ましくはナノバブルにする工程である。
マイクロバブルは、水中で比較的安定であるため、プロテインスキマーを通過した処理水はマイクロバブルを含んでいる。この工程では、このマイクロバブルを何らかの方法により、マイクロナノバブル及び／又はナノバブル（以下、これらをまとめて「ナノバブル等」ということがある。）とする。
この工程は、前記プロテインスキマーを通過した処理水を、プロテインスキマー通過後、好気性微生物処理槽に導入するまでの間に行われる。
【００２３】
ここで、マイクロナノバブルとは、その発生時において１０μｍから数百μｍ前後の直径を有する気泡をいう。また、ナノバブルとは、数百ｎｍ以下の直径を有する気泡をいう。ナノバブルは長時間水の中に存在できる性質を有する。
【００２４】
工程（ＩＩ）において、マイクロバブルをナノバブル等にするのは、次の理由による。
（ａ）次の工程（ＩＩＩ）に用いる好気性微生物処理槽に配置される好気性微生物や育成水槽中の生き物（特に魚類）が、マイクロバブルが圧壊するときの衝撃波によりダメージを受ける（場合によっては死滅する）ことを避ける。
（ｂ）ナノバブル等は微小な気泡であるため、全体として表面積が大きく、好気性微生物は効率よく空気を取り込むことができ、結果として好気性微生物を活性化させ、処理効率を大幅に向上させることができる。
【００２５】
マイクロバブルをナノバブル等にする方法としては、特に限定されず、例えば、マイクロバブルを含む処理水に対し、超音波振動装置により超音波振動を印加する方法（特開２００６−２８９１８３号公報など）、マイクロバブルを含む処理水を、マイクロ波発生装置、超音波発生装置及びバブル圧壊手段からなるナノバブル発生装置によりナノバブルを発生させる方法（特開２００７−１３６２５５号公報）、処理水を多孔性フィルターに通す濾過処理を少なくとも一回行う方法（特開２００９−７２６４９号公報）、マイクロバブルをナノバブルに剪断する方法（特開２００８−１７８７９２号公報など）等の公知の方法が挙げられる。これらの中でも、簡便かつ効率よくナノバブル等にすることができることから、マイクロバブルを含む処理水に対し、超音波振動装置により超音波振動を印加する方法が好ましい。
【００２６】
＜工程（ＩＩＩ）＞
次いで、工程（ＩＩ）で得たナノバブル等を含有する処理水を好気性微生物処理槽に導入する。工程（ＩＩ）で得たナノバブル等を含有する処理水には、生き物の排泄物などに由来するアンモニア性窒素が含まれている。工程（ＩＩＩ）は、ナノバブル等を含有する処理水を、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させることにより、アンモニア性窒素の分解処理を行うものである。
【００２７】
本発明においては、前記好気性微生物処理槽に用いる好気性微生物として、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤（以下、「枯草菌等」ということがある。）、好ましくは枯草菌の培養物、より好ましくは、天然植物を枯草菌で発酵させた乾燥粉粒を使用する。
【００２８】
枯草菌の培養物は、天然植物を枯草菌で醗酵させて得られるものである。天然植物としては、例えば、もろこし粉、小麦粉、ふすま、大豆かす、米ぬか等の穀類又は穀類から得られるものを用いることができる。また、醗酵させる場合においては、リン酸二水素アンモニウム等のリン酸塩や炭酸カルシウム等の無機塩を添加することができる。
【００２９】
枯草菌の培養物に含まれる菌体数は、本発明の優れた効果を得る上では多いほど好ましいが、通常１×１０３〜２×１０１１個／ｇ、好ましくは１×１０８〜２×１０１１個／ｇ、より好ましくは１×１０９〜２×１０１１個／ｇである。
【００３０】
酵素剤は、アミラーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ、リパーゼ等の有機物分解酵素の１種又は２種以上を含むものである。酵素剤としては、上記枯草菌の培養物をそのまま用いてもよいし、このものに、他の微生物の培養物や植物等から抽出したものを添加したものでもよい。また、単離・精製したものであっても、単離・精製することなく、混合物としてそのまま使用することもできる。
【００３１】
これらの中でも、特に優れた処理効果を得ることができるものとしては、穀類等の天然植物を枯草菌で醗酵させた乾燥粉粒を主体とした活性汚泥等の種植剤が挙げられる。例えば、商品名「ミタゲンクリアー」（東和酵素（株）製）、「ミタゲンアンサー」（東和酵素（株）製）、「Ｂ４」（東和酵素（株）製）などとして市販されているものが挙げられる。
【００３２】
枯草菌等の添加量は、本発明の効果が得られる量であれば特に制限されない。例えば、枯草菌の培養物を使用する場合には、添加する単位重量あたりの菌体数にも依存するが、一般的には、１０７〜１０１０個／ｇの菌体数の枯草菌等を使用する場合には、処理水１ｍ３当たり、１０〜３００ｇ程度である。
【００３３】
処理水に枯草菌等を添加した後、一定時間が経過して、枯草菌等の菌体数が減少した場合や、育成水槽の水を新しい水と交換した場合には、本発明の所望の効果が得られなくなるおそれがある。そのような場合には、枯草菌等を更に添加することが好ましい。
【００３４】
追加の添加量は、本発明の効果を得ることができる量以上であれば特に制限されないが
、処理水１０ｍ３当たり、通常１×１０３個／ｇ〜２×１０１０個／ｇ、好ましくは１×１０７個／ｇ〜２×１０１０個／ｇの菌体を含む１０〜３００ｇを、１〜６月に少なくとも１回添加すればよい。
【００３５】
このように、処理水に、枯草菌等を連続的又は一定期間毎に一定量ずつ添加することにより、育成水槽の長期にわたる連続運転が可能となる。
【００３６】
好気性微生物は、酸素に基づく代謝機構を備えた生物である。細胞の呼吸で知られた過程の中で、好気性菌は、たとえば糖や脂質のような基質を酸化してエネルギーを得るために、酸素を利用する。好気性微生物としては、枯草菌や亜硝酸生成菌、硝酸生成菌などが挙げられる。本発明に用いる枯草菌は、酸素を利用することができるが、嫌気的にエネルギーを産み出す方法をも備えている。
【００３７】
枯草菌等は、特にアンモニア性窒素の分解能力に優れ、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素に変換した後、さらに無害な窒素ガスに変換する。このため、処理水が酸性化することがなく、生き物に悪影響を与えることもない。
【００３８】
本発明に用いる好気性微生物処理槽としては、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤が何らかの方法により担持されており、工程（ＩＩ）で得たナノバブル等を含有する処理水を、該好気性微生物処理槽中を滞留・通過させることにより、ナノバブル等を含有する処理水に含まれるアンモニア性窒素を分解処理することができるものであれば、その形態は特に限定されない。例えば、後述するものが挙げられる。
【００３９】
以上のようにして、育成水槽の水のｐＨを調整したり、定期的に水交換する作業を行うことなく、長期に亘り、安定して効率よく連続して水処理を行うことができる。
【００４０】
２）水処理装置
本発明の水処理装置は、生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理装置であって、生き物を育成する育成水槽と、マイクロバブル発生装置が下部に配置されたプロテインスキマーと、前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをナノバブル等にするマイクロナノバブル及び／又はナノバブル発生手段と、得られたナノバブル等を含有する処理水を、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる好気性微生物処理槽とを備え、前記プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去し、前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをナノバブル等とし、次いで、前記ナノバブル等を含有する処理水を好気性微生物処理槽に導入することを特徴とする。
【００４１】
本発明の水処理装置の概念図を図１に示す。
図１に示す水処理装置は、育成水槽（１）、プロテインスキマー（２）、及び好気性微生物処理槽（３）からなり、育成水槽（１）の水を、育成水槽（１）→プロテインスキマー（２）→好気性微生物処理槽（３）→育成水槽（１）の順で循環させることで、育成水槽の水の浄化処理を行うものである。図中、矢印（→）は水の移動を示す。
【００４２】
先ず、育成水槽（１）の水がプロテインスキマー（２）に送られる。プロテインスキマー（２）の下部には、マイクロバブル発生装置（４）が取り付けられ、そこでマイクロバブルを発生させる。発生したマイクロバブルは、処理水中のたんぱく質などの汚れを付着しながら上へ移動し、プロテインスキマー（２）の汚物捕集部（７）に集められる。図中、（８）は捕集された汚れである。
【００４３】
一方、プロテインスキマー（２）中の処理水の一部は、配管（６）を通って、好気性微生物処理槽（３）へ送られる。プロテインスキマー（２）と配管（６）の間には、汚れを付着したマイクロバブルを通過させないためのフィルター（図示を省略）が取り付けられている。
【００４４】
配管（６）を通過する処理水にはマイクロバブルが含まれているが、プロテインスキマー（２）と好気性微生物処理槽（３）を繋ぐ配管（６）の中間には、マイクロナノバブル及び／又はナノバブル発生装置（５）が配置され、そこで、マイクロバブルを含む処理水がナノバブル等を含む処理水に変換される。マイクロナノバブル及び／又はナノバブル発生装置（５）としては、例えば、マイクロバブルを含む水に超音波を照射して、ナノバブル等を含む水に変換する装置が挙げられる。もちろん、マイクロバブルをナノバブル等に変換できるものであれば、他の方法による装置であってもよい。
【００４５】
その後、ナノバブル等を含む処理水は、好気性微生物処理槽（３）へ導入され、そこで、アンモニア性窒素の分解処理が行われる。好気性微生物処理槽（３）としては、
（ａ）図２に示すように、内部に、ナノバブル等を含有する処理水が流れる流路を設け、該流路中に充填材を多層に収容し（ウールマット９／多孔質濾材１０／多孔質濾材１０／多孔質濾材１０／ウールマット９）、該充填材表面に枯草菌等を担持させ、ナノバブル等を含有する処理水をポンプ１１により下方から上方へ流通させるようにしたもの（外部式濾過器タイプの好気性微生物処理槽３Ａ）や、
（ｂ）図３に示すように、ナノバブル等を含有する処理水が流れる流路を設け、該流路中に充填材を多層に収容し（ウールマット９／多孔質濾材１０／ウールマット９）、該充填材表面に枯草菌等を担持させ、処理水をポンプ１１とモータ１２で上昇させ、該処理水を上部シャワーノズル１３からシャワー状に流下させるようにしたもの（上部式濾過器タイプの好気性微生物処理槽３Ｂ）などが挙げられる。
【００４６】
前記充填材としては、ウールマット；活性炭、ガラス繊維、セラミックス、ポリ塩化ビニリデンなどからなる濾過機能を有する多孔質部材の表面に、枯草菌等を担持させたもの；が挙げられる。前記充填材の形状は特に限定されず、例えば、板状、円盤状、リング状などが挙げられる。
【００４７】
枯草菌等はアンモニア性窒素に対する分解力が強く、好気性微生物処理槽中において、枯草菌等は、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素に変換した後、さらに無害な窒素ガスに変換し、結果として処理水のｐＨ値が７．４〜７．８に保持されるものと考えられる。また、図４に示すように、図３に示す好気性微生物処理槽において、該処理槽の底部に凹み部分１４を設け、そこに嫌気性環境にある領域を形成して、好気性微生物処理槽中に好気性環境となる領域と嫌気性環境となる領域とを形成するようにしてもよい（上部式濾過器タイプの好気性微生物処理槽３Ｃ）。
【００４８】
本発明の水処理装置によれば、育成水槽の水のｐＨを調整したり、定期的に水を交換する作業を行うことなく、長期に亘り、安定して効率よく連続して水処理を行うことができる。
【００４９】
また、処理水が、マイクロバブルではなくナノバブル等を含むものであるため、好気性微生物処理槽に配置される好気性微生物や育成水槽中の生き物（特に魚類）が、マイクロバブルが圧壊するときの衝撃波によりダメージを受ける（場合によっては死滅する）ことを避けることができる。
さらに、ナノバブル等は微小な気泡であるため、全体として表面積が大きく、好気性微生物は効率よく空気を取り込むことができ、結果として好気性微生物を活性化させ、処理効率を大幅に向上させることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・育成水槽
２・・・プロテインスキマー
３・・・好気性微生物処理槽
４・・・マイクロバブル発生装置
５・・・マイクロナノバブル及び／又はナノバブル発生装置
６・・・配管
７・・・汚物捕集部
８・・・捕集された汚れ
９・・・ウールマット
１０・・・多孔質濾材
１１・・・ポンプ
１２・・・モータ
１３・・・上部シャワーノズル
１４・・・凹み部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海生生物等の生き物の育成に使用された育成水槽の水を浄化処理する方法、及びこの方法の実施に好適な水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生き物の育成に使用された育成水槽の水には、生き物から排出されたタウリンやたんぱく質が分解して生じるアンモニアを含んでいる。
【０００３】
アンモニアは、非常に低濃度であっても、海水魚等の水生生物に対して毒性を有する。
そのため従来においては、重力式濾過槽内に配置した亜硝酸生成菌や硝酸生成菌などの好気性バクテリアを用いて酸化処理することにより、アンモニアを除去していた（特許文献１等）。しかしながら、この方法は、上記亜硝酸生成菌や硝酸生成菌を常に繁殖させるために、常に微生物に酸素を供給する必要がある等、ランニングコストが高いという問題があった。
【０００４】
この問題を解決すべく、特許文献２には、生き物の育成に使用された水にマイクロナノバブルを含有させてから、その処理水を、ポリ塩化ビニリデン充填材と共に微生物を収容した領域中を通過させて、微生物を効率的に活性化する方法が開示されている。
【０００５】
一方、育成水中のタウリン等の有機物を除去する方法としては、プロテインスキマーを用いる方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２７８６３号公報
【特許文献２】特開２００７−３１２６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した特許文献１、２に記載の方法は、好気性微生物として亜硝酸生成菌や硝酸生成菌などを用いるため、アンモニアは硝酸や亜硝酸に酸化され、育成水に硝酸や亜硝酸が含まれることになって、育成水が酸性になってしまう。生き物のためには、育成水のｐＨは、通常７．４〜７．８程度であるのが好ましく、このｐＨの値を維持するために、常にｐＨを調整し続けなければならないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理方法であって、育成水槽水のｐＨを調整しなくとも７．４〜７．８程度に保持され、安定的かつ効率よく育成水槽水の浄化処理を行うことができる水処理方法、及び水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かくして本発明によれば、下記（１）〜（４）の水処理方法、及び（５）の水処理装置が提供される。
（１）生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理方法であって、
前記プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去する工程（Ｉ）、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにする工程（ＩＩ）、及び
工程（ＩＩ）で得られたマイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、前記好気性微生物処理槽において、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる工程（ＩＩＩ）
を有することを特徴とする水処理方法。
（２）前記工程（ＩＩ）が、プロテインスキマーを通過した、マイクロバブルを含有する処理水に超音波を照射することで、処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにするものである（１）に記載の水処理方法。
（３）前記工程（ＩＩＩ）が、マイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、前記好気性微生物処理槽を通過させることにより、処理水のｐＨ値を下げることなくアンモニアを分解するものである（１）又は（２）に記載の水処理方法。
【００１０】
（４）前記枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤が、枯草菌の培養物である（１）〜（３）のいずれかに記載の水処理方法。
（５）前記枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤が、天然植物を枯草菌で発酵させた乾燥粉粒である（１）〜（３）のいずれかに記載の水処理方法。
（６）前記育成水槽が、海生生物を育成するものであることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の水処理方法。
【００１１】
（７）生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理装置であって、
生き物を育成する育成水槽と、
マイクロバブル発生装置が下部に配置されたプロテインスキマーと、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにする、マイクロナノバブル及び／又はナノバブル発生手段と、
得られたマイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる好気性微生物処理槽とを備え、
前記プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去し、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルとし、次いで、
前記マイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を好気性微生物処理槽に導入することを特徴とする水処理装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の水処理方法及び水処理装置によれば、好気性微生物処理槽に導入される処理水は、マイクロバブルではなくマイクロナノバブル及び／又はナノバブルが含まれているものであるので、配置される好気性微生物や育成水槽中の生き物（特に海生生物）が、マイクロバブルが圧壊するときの衝撃波によりダメージを受ける（場合によっては死滅する）ことを避けることができる。
本発明の水処理方法及び水処理装置によれば、アンモニア性窒素を含有する処理水を、好気性微生物処理槽において、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤で処理することで、アンモニア性窒素は無害な窒素ガスに変換される。したがって、アンモニア性窒素が亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素に変化して処理水が酸性化して、生き物に悪影響を与えることがない。従って、育成水槽の水のｐＨを調整したり、水を頻繁に交換する必要がない。
本発明の水処理方法及び水処理装置によれば、プロテインスキマーを通過したマイクロバブルを含む処理水は、マイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含む処理水に変換して好気性微生物処理槽に導入（送液）される。マイクロナノバブル及び／又はナノバブルは極めて微小な気泡であるため、全体として表面積が大きく、好気性微生物は効率よく空気を取り込むことができ、結果として好気性微生物を活性化させ、処理効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の水処理方法に使用する育成水槽の水処理装置の概念図である。
【図２】本発明に用いる好気性微生物処理槽の一例の構造断面図である。
【図３】本発明に用いる好気性微生物処理槽の一例の構造断面図である。
【図４】本発明に用いる好気性微生物処理槽の一例の構造断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を、１）水処理方法、及び（２）水処理装置に項分けして詳細に説明する。
１）水処理方法
本発明の水処理方法は、生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理方法であって、
前記プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去する工程（Ｉ）、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルを圧壊させて、マイクロナノバブル及び／又はナノバブルにする工程（ＩＩ）、及び
工程（ＩＩ）で得られたマイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、前記好気性微生物処理槽において、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる工程（ＩＩＩ）を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明において、浄化処理される水（処理水）としては、植物の水耕栽培後の水耕液、水産養殖後の養殖水、魚類蓄養設備又は施設からの蓄養水、水族館施設からの展示循環水、人工海水などが挙げられる。本発明のより顕著な効果が得られる観点からは、水産養殖後の養殖水、魚類蓄養設備又は施設からの蓄養水、水族館施設からの展示循環水などの魚類（好ましくは海水魚類）を育成する設備又は施設の水、人工海水であるのが好ましい。
【００１６】
本発明の水処理方法は、上記工程（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を有することを特徴とする。
＜工程（Ｉ）＞
工程（Ｉ）は、プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された被処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去する工程である。
【００１７】
プロテインスキマーは、水中に微小な泡を発生させ、その界面に、水質悪化の原因となるたんぱく質等の有機物等を吸着させて水槽外に除去する装置である。
本発明においては、プロテインスキマーとして、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された被処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去する作用を有するものを用いる。
【００１８】
マイクロバブルは、直径が１〜１０００μｍ、好ましくは５〜１００μｍの微細な気泡）であり、通常の気泡と異なり、水中で縮小し、消滅（圧壊）する性質を有する。なお、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。マイクロバブルはマイナスイオンを帯びており、プラスイオンである汚れと結びついて浮上し圧壊して、汚れを水面へと浮かび上がらせることができる。
【００１９】
処理水にマイクロバブルを含有させるためには、マイクロバブル発生装置を用いる。水は表面張力が高いため、通常のバブリングでは１００μｍ以下の気泡を生成させることは不可能である。
【００２０】
マイクロバブル発生装置としては、マイクロバブルを発生させることができる装置であれば、特に制約はなく、公知のものを用いることができる。例えば、ベンチュリー管（一部がくびれた構造を有する管）、又はオリフィス板（中心に孔の開いたドーナツ状の板）を内蔵したシャワーヘッド内でマイクロバブルを発生させる装置（特開２００６−１１６５１８号公報、特願２００６−７７５５３号等）；液体中に配置した本体パイプ内に気体を混合した液体を吐出し、本体パイプ内の下流側に配置した衝突壁に衝突させてマイクロバブルを発生させる装置（特開２００５−３３４８６９号公報）；空気ポンプ等の空気圧送源で、加圧した空気を微細目の網部材又は多孔質板等を通して水中に吹き出してマイクロバブルを発生させる装置（特開２００６−６８６３１号公報等）；渦巻き水流を作り、この水流で空気を剪断してマイクロバブルを発生させる装置（特開２００３−１２６６６５号公報等）；等が挙げられる。これらの中でも、効率よく簡便にマイクロバブルを発生させることができることから、特願２００６−７７５５３号に記載されたマイクロバブル発生装置を用いるのが好ましい。
【００２１】
本発明に用いるプロテインスキマーとしては、具体的には、ＷＯ２００７／１０８１４５号パンフレット、特開２００９−４５００１号公報、特開２００９−２７８８９４号公報等に記載されたプロテインスキマーにおいて、水中に微小な泡を発生させる手段をマイクロバブル発生装置としたものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２２】
＜工程（ＩＩ）＞
工程（ＩＩ）は、前記プロテインスキマーを通過した処理水に含まれるマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブル、好ましくはナノバブルにする工程である。
マイクロバブルは、水中で比較的安定であるため、プロテインスキマーを通過した処理水はマイクロバブルを含んでいる。この工程では、このマイクロバブルを何らかの方法により、マイクロナノバブル及び／又はナノバブル（以下、これらをまとめて「ナノバブル等」ということがある。）とする。
この工程は、前記プロテインスキマーを通過した処理水を、プロテインスキマー通過後、好気性微生物処理槽に導入するまでの間に行われる。
【００２３】
ここで、マイクロナノバブルとは、その発生時において１０μｍから数百μｍ前後の直径を有する気泡をいう。また、ナノバブルとは、数百ｎｍ以下の直径を有する気泡をいう。ナノバブルは長時間水の中に存在できる性質を有する。
【００２４】
工程（ＩＩ）において、マイクロバブルをナノバブル等にするのは、次の理由による。
（ａ）次の工程（ＩＩＩ）に用いる好気性微生物処理槽に配置される好気性微生物や育成水槽中の生き物（特に魚類）が、マイクロバブルが圧壊するときの衝撃波によりダメージを受ける（場合によっては死滅する）ことを避ける。
（ｂ）ナノバブル等は微小な気泡であるため、全体として表面積が大きく、好気性微生物は効率よく空気を取り込むことができ、結果として好気性微生物を活性化させ、処理効率を大幅に向上させることができる。
【００２５】
マイクロバブルをナノバブル等にする方法としては、特に限定されず、例えば、マイクロバブルを含む処理水に対し、超音波振動装置により超音波振動を印加する方法（特開２００６−２８９１８３号公報など）、マイクロバブルを含む処理水を、マイクロ波発生装置、超音波発生装置及びバブル圧壊手段からなるナノバブル発生装置によりナノバブルを発生させる方法（特開２００７−１３６２５５号公報）、処理水を多孔性フィルターに通す濾過処理を少なくとも一回行う方法（特開２００９−７２６４９号公報）、マイクロバブルをナノバブルに剪断する方法（特開２００８−１７８７９２号公報など）等の公知の方法が挙げられる。これらの中でも、簡便かつ効率よくナノバブル等にすることができることから、マイクロバブルを含む処理水に対し、超音波振動装置により超音波振動を印加する方法が好ましい。
【００２６】
＜工程（ＩＩＩ）＞
次いで、工程（ＩＩ）で得たナノバブル等を含有する処理水を好気性微生物処理槽に導入する。工程（ＩＩ）で得たナノバブル等を含有する処理水には、生き物の排泄物などに由来するアンモニア性窒素が含まれている。工程（ＩＩＩ）は、ナノバブル等を含有する処理水を、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させることにより、アンモニア性窒素の分解処理を行うものである。
【００２７】
本発明においては、前記好気性微生物処理槽に用いる好気性微生物として、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤（以下、「枯草菌等」ということがある。）、好ましくは枯草菌の培養物、より好ましくは、天然植物を枯草菌で発酵させた乾燥粉粒を使用する。
【００２８】
枯草菌の培養物は、天然植物を枯草菌で醗酵させて得られるものである。天然植物としては、例えば、もろこし粉、小麦粉、ふすま、大豆かす、米ぬか等の穀類又は穀類から得られるものを用いることができる。また、醗酵させる場合においては、リン酸二水素アンモニウム等のリン酸塩や炭酸カルシウム等の無機塩を添加することができる。
【００２９】
枯草菌の培養物に含まれる菌体数は、本発明の優れた効果を得る上では多いほど好ましいが、通常１×１０３〜２×１０１１個／ｇ、好ましくは１×１０８〜２×１０１１個／ｇ、より好ましくは１×１０９〜２×１０１１個／ｇである。
【００３０】
酵素剤は、アミラーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ、リパーゼ等の有機物分解酵素の１種又は２種以上を含むものである。酵素剤としては、上記枯草菌の培養物をそのまま用いてもよいし、このものに、他の微生物の培養物や植物等から抽出したものを添加したものでもよい。また、単離・精製したものであっても、単離・精製することなく、混合物としてそのまま使用することもできる。
【００３１】
これらの中でも、特に優れた処理効果を得ることができるものとしては、穀類等の天然植物を枯草菌で醗酵させた乾燥粉粒を主体とした活性汚泥等の種植剤が挙げられる。例えば、商品名「ミタゲンクリアー」（東和酵素（株）製）、「ミタゲンアンサー」（東和酵素（株）製）、「Ｂ４」（東和酵素（株）製）などとして市販されているものが挙げられる。
【００３２】
枯草菌等の添加量は、本発明の効果が得られる量であれば特に制限されない。例えば、枯草菌の培養物を使用する場合には、添加する単位重量あたりの菌体数にも依存するが、一般的には、１０７〜１０１０個／ｇの菌体数の枯草菌等を使用する場合には、処理水１ｍ３当たり、１０〜３００ｇ程度である。
【００３３】
処理水に枯草菌等を添加した後、一定時間が経過して、枯草菌等の菌体数が減少した場合や、育成水槽の水を新しい水と交換した場合には、本発明の所望の効果が得られなくなるおそれがある。そのような場合には、枯草菌等を更に添加することが好ましい。
【００３４】
追加の添加量は、本発明の効果を得ることができる量以上であれば特に制限されないが
、処理水１０ｍ３当たり、通常１×１０３個／ｇ〜２×１０１０個／ｇ、好ましくは１×１０７個／ｇ〜２×１０１０個／ｇの菌体を含む１０〜３００ｇを、１〜６月に少なくとも１回添加すればよい。
【００３５】
このように、処理水に、枯草菌等を連続的又は一定期間毎に一定量ずつ添加することにより、育成水槽の長期にわたる連続運転が可能となる。
【００３６】
好気性微生物は、酸素に基づく代謝機構を備えた生物である。細胞の呼吸で知られた過程の中で、好気性菌は、たとえば糖や脂質のような基質を酸化してエネルギーを得るために、酸素を利用する。好気性微生物としては、枯草菌や亜硝酸生成菌、硝酸生成菌などが挙げられる。本発明に用いる枯草菌は、酸素を利用することができるが、嫌気的にエネルギーを産み出す方法をも備えている。
【００３７】
枯草菌等は、特にアンモニア性窒素の分解能力に優れ、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素に変換した後、さらに無害な窒素ガスに変換する。このため、処理水が酸性化することがなく、生き物に悪影響を与えることもない。
【００３８】
本発明に用いる好気性微生物処理槽としては、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤が何らかの方法により担持されており、工程（ＩＩ）で得たナノバブル等を含有する処理水を、該好気性微生物処理槽中を滞留・通過させることにより、ナノバブル等を含有する処理水に含まれるアンモニア性窒素を分解処理することができるものであれば、その形態は特に限定されない。例えば、後述するものが挙げられる。
【００３９】
以上のようにして、育成水槽の水のｐＨを調整したり、定期的に水交換する作業を行うことなく、長期に亘り、安定して効率よく連続して水処理を行うことができる。
【００４０】
２）水処理装置
本発明の水処理装置は、生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理装置であって、生き物を育成する育成水槽と、マイクロバブル発生装置が下部に配置されたプロテインスキマーと、前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをナノバブル等にするマイクロナノバブル及び／又はナノバブル発生手段と、得られたナノバブル等を含有する処理水を、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる好気性微生物処理槽とを備え、前記プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去し、前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをナノバブル等とし、次いで、前記ナノバブル等を含有する処理水を好気性微生物処理槽に導入することを特徴とする。
【００４１】
本発明の水処理装置の概念図を図１に示す。
図１に示す水処理装置は、育成水槽（１）、プロテインスキマー（２）、及び好気性微生物処理槽（３）からなり、育成水槽（１）の水を、育成水槽（１）→プロテインスキマー（２）→好気性微生物処理槽（３）→育成水槽（１）の順で循環させることで、育成水槽の水の浄化処理を行うものである。図中、矢印（→）は水の移動を示す。
【００４２】
先ず、育成水槽（１）の水がプロテインスキマー（２）に送られる。プロテインスキマー（２）の下部には、マイクロバブル発生装置（４）が取り付けられ、そこでマイクロバブルを発生させる。発生したマイクロバブルは、処理水中のたんぱく質などの汚れを付着しながら上へ移動し、プロテインスキマー（２）の汚物捕集部（７）に集められる。図中、（８）は捕集された汚れである。
【００４３】
一方、プロテインスキマー（２）中の処理水の一部は、配管（６）を通って、好気性微生物処理槽（３）へ送られる。プロテインスキマー（２）と配管（６）の間には、汚れを付着したマイクロバブルを通過させないためのフィルター（図示を省略）が取り付けられている。
【００４４】
配管（６）を通過する処理水にはマイクロバブルが含まれているが、プロテインスキマー（２）と好気性微生物処理槽（３）を繋ぐ配管（６）の中間には、マイクロナノバブル及び／又はナノバブル発生装置（５）が配置され、そこで、マイクロバブルを含む処理水がナノバブル等を含む処理水に変換される。マイクロナノバブル及び／又はナノバブル発生装置（５）としては、例えば、マイクロバブルを含む水に超音波を照射して、ナノバブル等を含む水に変換する装置が挙げられる。もちろん、マイクロバブルをナノバブル等に変換できるものであれば、他の方法による装置であってもよい。
【００４５】
その後、ナノバブル等を含む処理水は、好気性微生物処理槽（３）へ導入され、そこで、アンモニア性窒素の分解処理が行われる。好気性微生物処理槽（３）としては、
（ａ）図２に示すように、内部に、ナノバブル等を含有する処理水が流れる流路を設け、該流路中に充填材を多層に収容し（ウールマット９／多孔質濾材１０／多孔質濾材１０／多孔質濾材１０／ウールマット９）、該充填材表面に枯草菌等を担持させ、ナノバブル等を含有する処理水をポンプ１１により下方から上方へ流通させるようにしたもの（外部式濾過器タイプの好気性微生物処理槽３Ａ）や、
（ｂ）図３に示すように、ナノバブル等を含有する処理水が流れる流路を設け、該流路中に充填材を多層に収容し（ウールマット９／多孔質濾材１０／ウールマット９）、該充填材表面に枯草菌等を担持させ、処理水をポンプ１１とモータ１２で上昇させ、該処理水を上部シャワーノズル１３からシャワー状に流下させるようにしたもの（上部式濾過器タイプの好気性微生物処理槽３Ｂ）などが挙げられる。
【００４６】
前記充填材としては、ウールマット；活性炭、ガラス繊維、セラミックス、ポリ塩化ビニリデンなどからなる濾過機能を有する多孔質部材の表面に、枯草菌等を担持させたもの；が挙げられる。前記充填材の形状は特に限定されず、例えば、板状、円盤状、リング状などが挙げられる。
【００４７】
枯草菌等はアンモニア性窒素に対する分解力が強く、好気性微生物処理槽中において、枯草菌等は、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素に変換した後、さらに無害な窒素ガスに変換し、結果として処理水のｐＨ値が７．４〜７．８に保持されるものと考えられる。また、図４に示すように、図３に示す好気性微生物処理槽において、該処理槽の底部に凹み部分１４を設け、そこに嫌気性環境にある領域を形成して、好気性微生物処理槽中に好気性環境となる領域と嫌気性環境となる領域とを形成するようにしてもよい（上部式濾過器タイプの好気性微生物処理槽３Ｃ）。
【００４８】
本発明の水処理装置によれば、育成水槽の水のｐＨを調整したり、定期的に水を交換する作業を行うことなく、長期に亘り、安定して効率よく連続して水処理を行うことができる。
【００４９】
また、処理水が、マイクロバブルではなくナノバブル等を含むものであるため、好気性微生物処理槽に配置される好気性微生物や育成水槽中の生き物（特に魚類）が、マイクロバブルが圧壊するときの衝撃波によりダメージを受ける（場合によっては死滅する）ことを避けることができる。
さらに、ナノバブル等は微小な気泡であるため、全体として表面積が大きく、好気性微生物は効率よく空気を取り込むことができ、結果として好気性微生物を活性化させ、処理効率を大幅に向上させることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・育成水槽
２・・・プロテインスキマー
３・・・好気性微生物処理槽
４・・・マイクロバブル発生装置
５・・・マイクロナノバブル及び／又はナノバブル発生装置
６・・・配管
７・・・汚物捕集部
８・・・捕集された汚れ
９・・・ウールマット
１０・・・多孔質濾材
１１・・・ポンプ
１２・・・モータ
１３・・・上部シャワーノズル
１４・・・凹み部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理方法であって、
前記プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去する工程（Ｉ）、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにする工程（ＩＩ）、及び
工程（ＩＩ）で得られたマイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、前記好気性微生物処理槽において、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる工程（ＩＩＩ）
を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記工程（ＩＩ）が、プロテインスキマーを通過した、マイクロバブルを含有する処理水に超音波を照射することで、処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにするものである請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
前記工程（ＩＩＩ）が、マイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、前記好気性微生物処理槽を通過させることにより、処理水のｐＨ値を下げることなくアンモニアを分解するものである請求項１又は２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤が、枯草菌の培養物である請求項１〜３のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項５】
前記枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤が、天然植物を枯草菌で発酵させた乾燥粉粒である請求項１〜３のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項６】
前記育成水槽が海生生物を育成するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項７】
生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理装置であって、
生き物を育成する育成水槽と、
マイクロバブル発生装置が下部に配置されたプロテインスキマーと、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにする、マイクロナノバブル及び／又はナノバブル発生手段と、
得られたマイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる好気性微生物処理槽とを備え、
前記プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去し、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルとし、次いで、
前記マイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を好気性微生物処理槽に導入することを特徴とする水処理装置。
【請求項１】
生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理方法であって、
前記プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去する工程（Ｉ）、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにする工程（ＩＩ）、及び
工程（ＩＩ）で得られたマイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、前記好気性微生物処理槽において、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる工程（ＩＩＩ）
を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記工程（ＩＩ）が、プロテインスキマーを通過した、マイクロバブルを含有する処理水に超音波を照射することで、処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにするものである請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
前記工程（ＩＩＩ）が、マイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、前記好気性微生物処理槽を通過させることにより、処理水のｐＨ値を下げることなくアンモニアを分解するものである請求項１又は２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤が、枯草菌の培養物である請求項１〜３のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項５】
前記枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤が、天然植物を枯草菌で発酵させた乾燥粉粒である請求項１〜３のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項６】
前記育成水槽が海生生物を育成するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項７】
生き物を育成する育成水槽の水を、プロテインスキマー、次いで好気性微生物処理槽に導入し、再び育成水槽に戻す水処理装置であって、
生き物を育成する育成水槽と、
マイクロバブル発生装置が下部に配置されたプロテインスキマーと、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルにする、マイクロナノバブル及び／又はナノバブル発生手段と、
得られたマイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を、枯草菌又は枯草菌及び有機物分解酵素を含む酵素剤と接触させる好気性微生物処理槽とを備え、
前記プロテインスキマーにおいて、該プロテインスキマーの下部に配置されたマイクロバブル発生手段により発生させたマイクロバブルにより、育成水槽から導入された処理水に含まれる有機物を、プロテインスキマーの上方に排出して除去し、
前記プロテインスキマーを通過した処理水中のマイクロバブルをマイクロナノバブル及び／又はナノバブルとし、次いで、
前記マイクロナノバブル及び／又はナノバブルを含有する処理水を好気性微生物処理槽に導入することを特徴とする水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１０５５６９（Ｐ２０１２−１０５５６９Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５６０１２（Ｐ２０１０−２５６０１２）
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（５０６０９５７７７）有限会社ターレス (7)
【出願人】（３９７０１６７７０）東和酵素株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（５０６０９５７７７）有限会社ターレス (7)
【出願人】（３９７０１６７７０）東和酵素株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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