JPH07308141A - 水槽水の浄化装置及び浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 水槽と、この水槽の水を導入して生物学的ろ
過を行う密閉式生物濾過槽と、この密閉式生物濾過槽か
ら出た水の一部を精密ろ過する中空糸膜濾過槽とを備え
る。 【効果】 生物ろ過槽を出た水のうちの一部のみが中空
糸膜ろ過槽に流入するので、中空糸膜への負荷が少な
く、中空糸膜の目詰まりが起こりにくい。従って、この
装置を用いた水槽水の浄化方法によれば、中空糸膜の交
換回数が少なくてすみ、メインテナンスのコストを低く
抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主に魚介類などの水棲動
物の飼育等に用いられる水槽あるいは水族館用、いけす
用、養魚用の水槽に用いられる淡水及び海水の浄化装置
及び浄化方法に関し、特にインテリア水槽等の観賞魚用
水槽の水の浄化に好適に用いられる水槽水浄化装置及び
これを用いた浄化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来の観賞魚用水槽の水浄化装置
の代表例の概略図を示す。この水槽水浄化装置２１は生
物ろ過槽２と、中空糸膜ろ過槽３と冷却器又は加熱器等
の温度調節手段４とこれらを接続する管Ｌ２１〜Ｌ２４
とから構成される。この生物ろ過槽２、中空糸膜ろ過槽
３及び温度調節手段４はそれぞれ入水口と出水口とを有
し、生物ろ過槽２の入水口は水槽の水を導入する管Ｌ２
１に接続され、生物ろ過槽２の出水口と中空糸膜ろ過槽
３の入水口とは管Ｌ２２を介して接続され、中空糸膜ろ
過槽３の出水口と温度調節手段４の入水口もまた管Ｌ２
３を介して接続されている。

【０００３】水槽２０よりポンプ１５によって汲み出さ
れた水は管Ｌ２１を介して、生物ろ過槽２内に入水口よ
り導入される。この生物ろ過槽２内にはろ材としてスポ
ンジ、セラミック、砂、珊瑚、活性炭等が用いられてい
る。水が生物ろ過槽２を通過するにつれて、このろ材に
担持された好気性微生物の生物学的ろ過作用によって有
機物が分解される。特に、魚介類によって排泄されるア
ンモニアは亜硝酸細菌と硝酸細菌の好気的酸化作用によ
って亜硝酸、硝酸へと順次変化し、無害化される。この
生物ろ過槽２には水の界面で空気と接触するような開放
式のものと空気と接触しない密閉式のものとがある。

【０００４】こうして有害物質が分解された水は生物ろ
過槽２の出水口より流出し、管Ｌ２２を介して中空糸膜
ろ過槽３にその入水口から流入する。この中空糸膜ろ過
槽３は内部に中空糸膜を有し、水の精密ろ過を主に行っ
て水中の懸濁物質を除去し、水の透明度を維持する作用
を行う。この中空糸膜はポリエチレン、ポリプロピレン
等の多孔質膜を中空糸状にしたものを中空糸膜モジュー
ルとして用いる。

【０００５】こうして懸濁物質の除去された水は中空糸
膜ろ過槽３の出水口から流出し管Ｌ２３を介して温度調
節４にその入水口から流入する。ここで水は水槽２０内
で飼育される魚介類の飼育に適した温度となるように冷
却又は加熱された後に出水口から流出し、管Ｌ２４を介
して水槽２０に戻る。

【０００６】この様に、図４に示した従来の観賞魚用水
槽の水浄化装置２１では水槽２０内の水中の有害物質を
生物ろ過槽２で分解除去し、中空糸膜ろ過槽３の働きに
よって水の透明度を維持する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の水槽水浄化装置においては、生物ろ過槽で水中の有
害物質を分解した後、その全量を中空糸膜でろ過してい
るため、中空糸膜への負荷が大きく、ろ過面積が大きい
にもかかわらず早期に目詰まりを起こし、圧損の上昇、
そして瞬間流量の低下を引き起こしている。例えば、孔
径１μｍのポリエチレンの中空糸を糸巻きにしたフィル
タを中空糸膜モジュールとして用いた場合、１か月程度
で目詰まりを起こしてしまう。

【０００８】この瞬間流量の低下は、水の循環量の低下
につながり、逆に水質悪化の要因ともなってしまう。こ
れを避けるためには早期に中空糸膜を交換しなければな
らず、頻繁なメインテナンスを要し、コストが上昇す
る。

【０００９】なお、密閉式の生物ろ過槽は、コンパクト
で、メインテナンスが容易で、匂いが少なく、扱いやす
いという長所の反面、空気との接触率が低く、水の有害
物質を分解する消化細菌の繁殖が遅いという欠点があ
る。

【００１０】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、目詰りを起こしにくく、メインテナンスが容
易で中空糸膜の交換回数が少なくてすむ水槽の水の浄化
装置及び浄化方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の水槽水の浄化装置は、水槽と、この水槽の
水を導入して生物学的ろ過を行う密閉式生物ろ過槽と、
この密閉式生物ろ過槽から出た水の一部を精密ろ過する
中空糸膜ろ過槽とを有する。

【００１２】また、本発明の水槽水浄化方法は、水槽よ
り取り出された水を密閉式生物ろ過槽で生物学的ろ過を
行い、この密閉式生物ろ過槽から出た水の一部を中空糸
膜ろ過槽に導入して精密ろ過し、この中空糸膜ろ過槽か
らでた水と密閉式生物ろ過槽から出て上記中空糸膜ろ過
槽に導入されない水とを上記水槽に戻すことを特徴とす
る。

【００１３】なお、本発明において水槽とは、通常の観
賞用の魚介類を飼育するための水槽を始め、水族館用、
いけす用、養魚用の水槽を含み、水棲動物を飼育するた
めに用いられるものであればよい。また、本発明によっ
て浄化される水槽の水は淡水であっても天然や人工の海
水等の塩水であってもよい。

【００１４】

【作用】上記構成からなる本発明の水槽水の浄化装置に
よれば、水槽より取り出された水はまず密閉式生物ろ過
槽内で細菌、原生動物、ソウ類、後生動物などの好気性
微生物による生物学的ろ過によって有機物が分解され
る。特に、魚介類によって排泄されるアンモニアはまず
硝化細菌の一種である亜硝酸細菌によって好気的に酸化
されて亜硝酸塩となり、この亜硝酸塩は同じく硝化細菌
の一種である硝酸細菌によって好気的に酸化されて魚介
類に無害な硝酸塩となる。

【００１５】生物ろ過槽から出た水のうちの一部は中空
糸膜ろ過槽内で精密ろ過によって浮遊物質（ＳＳ）、
藻、カビ等の懸濁物質が取り除かれ、他の部分は中空糸
膜ろ過槽を通らずにそれぞれ元の水槽に戻される。この
ため、従来の水槽水の浄化装置と比べて中空糸膜が目詰
りしにくく、長期間交換せずに使用できる。

【００１６】また、本発明の水槽水の浄化方法は、生物
ろ過槽から出た水のうちの一部のみを中空糸膜ろ過槽に
通すので中空糸ろ過膜への負荷が少なく、懸濁物質のろ
過効率がよい。また、中空糸膜が目詰りしにくいので、
交換回数を少なくでき、ランニングコストを抑えること
ができる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面にもとづいてさら
に詳細に説明する。なお、図４に示した従来の水槽水浄
化装置の構成要素と同様の構成要素については同一の番
号を付してある。

【００１８】（実施例１）図１に本発明による観賞魚用
水槽に用いられる水槽水浄化装置の第一の実施例の概略
図を示す。この水槽水浄化装置１は密閉式生物ろ過槽２
と、中空糸膜ろ過槽３と冷却器又は加熱器等の温度調節
手段４と送水用のポンプ１５とこれらを接続する管Ｌ１
〜Ｌ８等の流路から構成される。この密閉式生物ろ過槽
２、中空糸膜ろ過槽３、温度調節手段４及びポンプ１５
はそれぞれ入水口と出水口とを有する。

【００１９】水槽２０から水を取り出すための管Ｌ１は
密閉式生物ろ過槽２の入水口に接続され、密閉式生物ろ
過槽２の出水口とポンプ１５の入水口は管Ｌ２を介して
接続される。ポンプ１５の出水口に接続される管Ｌ３は
二手に分岐し、一方の管Ｌ４は中空糸膜ろ過槽３の入水
口に接続され、他方の管Ｌ５は温度調節手段４の入水口
に接続される。中空糸膜ろ過槽３の出水口に接続される
管Ｌ６と温度調節手段４の出水口に接続される管Ｌ７は
一つの管Ｌ８に合流して、この管Ｌ８は浄化された水を
水槽２０に戻すよう配置される。

【００２０】ポンプ１５にマグネットポンプ等を用いた
場合、メインテナンスの際に系内、特にポンプ１５内に
空気が入ると送水できなくなるため、生物ろ過槽の入水
側の管Ｌ１に水を強制的に導入して水槽水浄化装置１の
系内から空気を押し出すための水強制圧送口６を設ける
ことが好ましい。ただし、ポンプ１５として自給式ポン
プを用いた場合は内部に空気が入っても送水でき、水強
制圧送口６は設けなくてもよい。

【００２１】密閉式生物ろ過槽２は細菌、原生動物、ソ
ウ類、後生動物などの好気性微生物による生物学的ろ過
によって有機物を分解する。密閉式生物ろ過槽２の内部
にはろ材として活性炭、スポンジ、セラミック、砂、サ
ンゴ等が使われる。水槽２０内で飼育される魚介類によ
って排泄された魚介類に有害なアンモニアは、まず硝化
細菌の一種である亜硝酸細菌によって好気的に酸化され
て亜硝酸塩となり、この亜硝酸塩は同じく硝化細菌の一
種である硝酸細菌によって好気的に酸化されて魚介類に
無害な硝酸塩となる。ろ材は密閉式生物ろ過槽２内に固
定された固定床、あるいはメッシュ等で押さえて密閉式
生物ろ過槽２内を流動できるようにした流動床の形態で
用いられる。

【００２２】この密閉式生物ろ過槽２は水槽水浄化装置
１の浄化系より着脱容易な構成とすると、メインテナン
スが容易になるので好ましい。

【００２３】生物学的ろ過を効率よく行うために、水は
ろ材の下から上へ流れるようにする。本実施例では、ろ
材は下端が開口された内部容器に収められ、密閉式生物
ろ過槽２上部より流入した水はこの開口部より内部容器
内に流入上昇してろ材を通った後に密閉式生物ろ過槽２
上部の出水口から密閉式生物ろ過槽２外へ流出する。

【００２４】中空糸膜ろ過槽３は内部に中空糸膜を有
し、精密ろ過によって水中の懸濁物質を除去し、水の透
明度を維持する作用を行う。この中空糸膜は多孔質膜を
中空糸状にしたもの等を中空糸膜モジュールとして用い
る。中空糸膜の材料は例えばセルロース系、ポリオレフ
ィン系、ポリビニルアルコール系、ポリスルフォン系等
の各種材料からなるものが使用でき、特にはポリエチレ
ン、ポリプロピレン等の強伸度の高い材質のものが好ま
しい。この中空糸膜は孔径０．０１〜１μｍ、空孔率２
０〜９０％、膜厚５〜３００μｍ、外径２０〜２０００
μｍの範囲のものが好ましい。

【００２５】中空糸ろ過槽及びそのモジュールは、水槽
水浄化装置１より着脱容易に構成される。こうすること
によりメインテナンスが容易になる。なお、メインテナ
ンスの際に使用済みの中空糸膜は回収されるが、強制逆
洗及びアルコール等で洗浄することにより複数回の再生
が可能である。

【００２６】一般に中空糸膜の表面特性としては表面に
親水性基等を持ついわゆる恒久親水化膜が用いられる。
しかし、疎水糸が少ないと水槽水浄化装置１系内の空気
が中空糸膜を通れないために中空糸膜ろ過槽３上部に滞
溜し、次第に水のろ過面積が減少し、ろ過効率を低下さ
せてしまう。そこで、中空糸膜として空気抜き用の疎水
糸が全体の５％〜２０％とし、一般の水ろ過装置よりそ
の比率が高めたものを用いるのが好ましい。疎水糸の割
合が５％より少ないと十分な空気抜きの効果が得られ
ず、また２０％より多いと水のろ過面積が減ってしまい
却って十分なろ過効率が得られない。

【００２７】疎水糸を親水化する方法としては疎水性高
分子膜の表面を親水化する方法など公知の方法が使用で
きる。親水性高分子を膜面に付与し疎水性中空糸膜を親
水化する際の親水性高分子の例としては、エチレン−酢
酸ビニル共重合体の鹸化物（エチレン−ビニルアルコー
ル系共重合体）、ポリビニルピロリドン等を挙げること
ができる。

【００２８】別の方法による膜面親水化の例としては、
親水性モノマーの膜面重合方式があり、このモノマーの
例としてはジアセトンアクリルアミド等を挙げることが
できる。また、他の方法としては疎水性高分子（例えば
ポリオレフィン）に親水性高分子をブレンドして紡糸製
膜する方法を挙げることができ、使用する親水性高分子
の例としては上述したものが挙げられる。

【００２９】中空糸膜ろ過槽３には密閉式生物ろ過槽２
から流出した水のうちの一部のみが流入するが、中空糸
膜によって浮遊物質（ＳＳ）、藻、カビ、病原因を１０
０％除去できるので、中空糸膜ろ過槽３への水の流入量
はこれらの発生量を若干越えればよく、多くとも密閉式
生物ろ過槽２から流出する水の３０％程度で十分であ
る。

【００３０】温度調節手段４は具体的には加熱器又は冷
却器であって、水槽２０内の魚介類の飼育に適した温度
になるよう水を加熱又は冷却する。従って、温度調節手
段は必ずしも図示された位置に設けられる必要はなく、
中空糸膜ろ過槽３を通過した水と中空糸膜ろ過槽３を通
過しない水とが合流する位置より下流側に設けられても
よい。また、水槽２０内の魚介類が室温で飼育できるも
のであれば、この温度調節手段４を設けなくてもよい。

【００３１】この水槽水浄化装置１を用いて水槽２０の
水を浄化する方法は以下の通りである。すなわち、まず
水槽２０より取り出された水を密閉式生物ろ過槽２に導
入してアンモニア等の有機物を好気性微生物による生物
学的ろ過によって分解する。次に密閉式生物ろ過槽２か
ら流出した水をポンプ１５を介して送水した後に分岐
し、一方は中空糸膜ろ過槽３に、他方は温度調節手段４
に導入する。中空糸膜ろ過槽３では懸濁物質を精密ろ過
によって除去する。温度調節手段４では飼育される魚介
類に合わせて水を加熱又は冷却する。中空糸膜ろ過槽３
を流出した水と温度調節手段４を流出した水は合流して
水槽２０に戻される。こうして水槽２０内の水を水槽水
浄化装置１によって循環することにより、水中のアンモ
ニア等の有機物及び懸濁物質が除去される。

【００３２】この水槽水浄化装置１は中空糸膜ろ過槽３
への水の流入量を密閉式生物ろ過槽２からの水の流出量
の３０％以下とすることにより、中空糸膜の目詰りが起
りにくく、一つの中空糸膜モジュールを長期間使用でき
るので交換回数が少なくてすむ。したがって水浄化槽置
１の頻繁なメインテナンスが不要となり維持コストを低
減できる。

【００３３】（実施例２）図２に本発明による観賞魚用
水槽に用いられる水槽水浄化装置の第二の実施例の概略
図を示す。なお、第一の実施例と同一の構成要素につい
ては同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００３４】本実施例においては、実施例１の構成に加
え、密閉式生物ろ過槽２の下部に空気を送り込むための
空気ポンプ８を設ける。この空気ポンプ８は一定量の空
気を密閉式生物ろ過槽２内に圧送することにより、密閉
式生物ろ過槽２内を常に好気性状態に保つ。

【００３５】この空気ポンプ８による曝気量は、通常の
生物学的ろ過で行われる範囲内であればよく、特に限定
されない。

【００３６】本実施例の水槽水浄化装置１によれば、実
施例１の水槽水浄化装置で得られる効果に加え、密閉式
生物ろ過槽２内を常に好気性状態に保つことにより、有
機物を好気的に分解する好気性微生物、特にアンモニア
を亜硝酸に酸化する亜硝酸細菌や、この亜硝酸を魚介類
に無害な硝酸に酸化する硝酸細菌などの硝化細菌の繁殖
を増進させることができ、分解効率が高まる。

【００３７】（実施例３）図３に本発明による観賞魚用
水槽に用いられる水槽水浄化装置の第三の実施例の概略
図を示す。なお、第一の実施例と同一の構成要素につい
ては同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００３８】本実施例においては、密閉式生物ろ過槽２
の上部と下部にそれぞれに第一の出水口１０と第二の出
水口１１を設ける。また、本実施例の水槽水浄化装置１
は三方電動弁１２を有し、密閉式生物ろ過槽２の第一の
出水口１０と第二の出水口１１、および送水用のポンプ
１５に管Ｌ９〜Ｌ１１を介してそれぞれ接続されてい
る。また、三方電動弁１２には、第一の出水口１０側と
第二の出水口１１側とを交互に開閉するように、タイマ
ー１３が接続されている。密閉式生物ろ過槽２の第一の
出水口１０と三方電動弁１２との間には負圧で作動して
外部の空気を系内に取り込むような空気吸入弁１４が設
けられている。

【００３９】タイマー１３によって三方電動弁１２の第
一の出水口１０側が開き第二の出水口１１側が閉じてい
る時には、水は密閉式生物ろ過槽２のろ材を通って生物
学的ろ過が行われるので、ろ材は空気と触れていない状
態である。一方、タイマー１３によって三方電動弁１２
の第二の出水口１１側が開き第一の出水口１０側が閉じ
ている時には、水はろ材を通らずに第二の出水口１１か
ら出ていくが、この際負圧によって空気吸入弁１４が開
くので、外部から空気が密閉式生物ろ過槽２内に入りろ
材と接触し、好気性微生物が空気と十分に接触し、酸素
を取り込んで活性化される。

【００４０】三方電動弁１２の開閉は任意のサイクルで
行われるが、三方電動弁１２の第二の出水口１１側を開
ける時間を第一の出水口１０側を開ける時間より短く
（１時間あたり数分程度）設定するのが好ましい。

【００４１】本実施例によれば、実施例１の水槽水浄化
装置で得られる効果に加え、密閉式生物ろ過槽２内のろ
材が空気と触れずに生物学的ろ過を行う状態と、空気に
触れる状態とを繰り返すことにより、有機物を好気的に
分解する好気性微生物、特にアンモニアを亜硝酸塩に酸
化する亜硝酸細菌や、この亜硝酸塩を魚介類に無害な硝
酸塩に酸化する硝酸細菌などの硝化細菌の繁殖を増進さ
せることができ、分解効率が高まる。

【００４２】

【発明の効果】本発明の水槽水の浄化装置は、生物ろ過
槽を出た水のうちの一部のみが中空糸膜ろ過槽に流入す
るので、中空糸膜への負荷が少なく、中空糸膜の目詰ま
りが起こりにくい。従って、この装置を用いた水槽水の
浄化方法によれば、中空糸膜の交換回数が少なくてす
み、メインテナンスのコストを低く抑えることができ
る。

【００４３】また、生物ろ過槽の下部に空気ポンプを設
けた本発明の水槽水の浄化装置は、密閉式生物ろ過槽２
内を常に好気性状態に保つことができ、有機物を好気的
に分解する好気性微生物、特にアンモニアを亜硝酸塩に
酸化する亜硝酸細菌や、この亜硝酸塩を魚介類に無害な
硝酸塩に酸化する硝酸細菌などの硝化細菌の繁殖を増進
させることができる。従って、この装置を用いた水槽水
の浄化方法によれば、アンモニアを始めとする魚介類に
有害な有機物を高効率で除去できる。

【００４４】また、生物ろ過槽に第一の出水口と第二の
出水口を設け、交互に開閉するようにした本発明の水槽
水の浄化装置は、第二の出水口が開いているときにろ材
が空気と接触できるので、有機物を好気的に分解する好
気性微生物、特にアンモニアを亜硝酸塩に酸化する亜硝
酸細菌や、この亜硝酸塩を魚介類に無害な硝酸塩に酸化
する硝酸細菌などの硝化細菌の繁殖を増進させることが
できる。従って、この装置を用いた水槽水の浄化方法に
よれば、アンモニアを始めとする魚介類に有害な有機物
を高効率で除去できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による水槽水浄化装置の第一の実施例を
示す概略図である。

【図２】本発明による水槽水浄化装置の第二の実施例を
示す概略図である。

【図３】本発明による水槽水浄化装置の第三の実施例を
示す概略図である。

【図４】従来の水槽水浄化装置の一例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１……水槽水浄化装置、２……密閉式生物ろ過槽、３…
…中空糸膜ろ過槽、４……温度調節手段、６……水強制
圧送口、８……空気ポンプ、１０……第一の出水口、１
１……第二の出水口、２０……水槽。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水槽と、該水槽の水を導入して生物学的
   ろ過を行う密閉式生物ろ過槽と、この密閉式生物ろ過槽
   から出た水の一部を精密ろ過する中空糸膜ろ過槽とを備
   えたことを特徴とする水槽水の浄化装置。
2. 【請求項２】 上記密閉式生物ろ過槽の上部に第一の出
   水口を設け、この密閉式生物ろ過槽の下部に第二の出水
   口を設け、任意のサイクルでこの第一の出水口と第二の
   出水口が交互に開閉する様にしたことを特徴とする請求
   項１記載の水槽水の浄化装置。
3. 【請求項３】 水槽より取り出された水を密閉式生物ろ
   過槽で生物学的ろ過を行い、この密閉式生物ろ過槽から
   出た水の一部を中空糸膜ろ過槽に導入して精密ろ過し、
   この中空糸膜ろ過槽からでた水と密閉式生物ろ過槽から
   出て中空糸膜ろ過槽に導入されない水とを水槽に戻すこ
   とを特徴とする水槽水の浄化方法。
4. 【請求項４】 密閉式生物ろ過槽の下部から空気を送り
   込むことを特徴とする、請求項３記載の水槽水の浄化方
   法。
5. 【請求項５】 密閉式生物ろ過槽の上部に第一の出水口
   を設け、この密閉式生物ろ過槽の下部に第二の出水口を
   設け、任意のサイクルでこの第一の出水口と第二の出水
   口を交互に開閉させることを特徴とする請求項３記載の
   水槽水の浄化方法。