特許 7495211 水処理装置、水処理システム及び水処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】水処理装置、水処理システム及び水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/34 20230101AFI20240528BHJP

【ＦＩ】

C02F3/34 101D

C02F3/34 101A

C02F3/34 101B

C02F3/34 101C

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019081132

(22)【出願日】2019-04-22

(65)【公開番号】P2020175350

(43)【公開日】2020-10-29

【審査請求日】2022-01-05

【審判番号】

【審判請求日】2023-06-19

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 発行者名： 公益社団法人 日本水環境学会 刊行物名： 第５３回 日本水環境学会年会講演集第６６６頁 発行年月日： 平成３１年３月１日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001834

【氏名又は名称】三機工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504237050

【氏名又は名称】独立行政法人国立高等専門学校機構

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大森 聖史

(72)【発明者】

【氏名】長野 晃弘

(72)【発明者】

【氏名】荒木 信夫

【合議体】

【審判長】三崎 仁

【審判官】増山 淳子

【審判官】金 公彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１５７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－６１４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－３２６９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１０３２８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

C02F3/28-3/34

C02F3/02-3/10

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水中に棲息する硝化菌を用いて水槽内の水を浄化する水処理装置であって、
複数の孔部により前記硝化菌を水中で留まらせる多孔体を水中内に保持する処理室と、
前記水槽内における前記硝化菌の活性が低下する水温よりも高く、前記硝化菌の活性を維持可能な温度で前記多孔体を内側から加温する加温体と、
前記水槽内の水を前記処理室へ導く給水部と、
前記処理室の水を前記水槽へ排出する排水部と
を有し、
前記多孔体は、
前記加温体に巻き付けられており、
前記加温体は、
前記多孔体に吸収されている水の温度が、前記多孔体の表面の温度よりも高くなるように前記多孔体を加温することを特徴とする水処理装置。

【請求項2】

前記加温体は、
前記水槽内の水温を２０度よりも高くすることなく、前記多孔体の内側の温度が２０度よりも低い場合に、前記多孔体を加温すること
を特徴とする請求項１に記載の水処理装置。

【請求項3】

水中に棲息する硝化菌を用いて水槽内の水を浄化する水処理装置であって、
複数の孔部により前記硝化菌を水中で留まらせる多孔体と、
前記水槽内の水温を２０度よりも高くすることなく、前記多孔体の内側の温度が２０度よりも低い場合に、前記水槽内の水温よりも高い温度で前記多孔体を内側から加温する加温体と
を有し、
前記多孔体は、
前記加温体に巻き付けられており、
前記加温体は、
前記多孔体に吸収されている水の温度が、前記多孔体の表面の温度よりも高くなるように前記多孔体を加温することを特徴とする水処理装置。

【請求項4】

前記加温体は、
前記多孔体の内側の温度が１５度～３０度の範囲内の温度になるように、１５度～３５度の範囲内の温度で前記多孔体を加温すること
を特徴とする請求項２又は３に記載の水処理装置。

【請求項5】

請求項２～４のいずれか１項に記載の水処理装置と、
前記多孔体の温度、前記水槽内の水温、及び前記水槽内の水中アンモニア濃度の少なくともいずれかを検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記加温体が加温する温度を制御する制御部と
を有することを特徴とする水処理システム。

【請求項6】

水中に棲息する硝化菌を用いて水槽内の水を浄化する水処理方法であって、
複数の孔部により前記硝化菌を水中で多孔体に留まらせる浄化工程と、
前記水槽内の水温を２０度よりも高くすることなく、前記多孔体の内側の温度が２０度よりも低い場合に、前記水槽内の水温よりも高い温度で前記多孔体を内側から加温する加温工程と
を含み、
前記加温工程は、
前記多孔体に吸収されている水の温度が、前記多孔体の表面の温度よりも高くなるように、前記多孔体を巻き付けられた加温体が加温をすることを特徴とする水処理方法。

【請求項7】

前記加温工程は、
前記多孔体の内側の温度が１５度～３０度の範囲内の温度になるように、１５度～３５度の範囲内の温度で前記多孔体を加温すること
を特徴とする請求項６に記載の水処理方法。

【請求項8】

前記多孔体の温度、前記水槽内の水温、及び前記水槽内の水中アンモニア濃度の少なくともいずれかを検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づいて、前記多孔体を加温する温度を制御する制御工程と をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水処理装置、水処理システム及び水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

淡水や海水により生物の養殖などを行う場合、微生物付着担体における硝化細菌（硝化菌）の硝化反応によって水処理することが有効となっている。また、従来技術として、さまざまな水処理装置が知られている。

【0003】

例えば、筒状の散水ろ床外筒の内方に多数のろ材が充填されることによって形成される散水ろ床と、気温より高い温度を有する温水が流れ散水ろ床を加温する加温通水管とを備えて、排水の硝化処理を行う循環式硝化脱窒システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。

【0004】

また、第１空気排出口を有する第１非開放水槽内に、スクリーンと、スクリーンで支持されたろ材層と、被処理水をろ材層に散布する散布機構とを配置してなる散水ろ床と、第２空気排出口を有する第２非開放水槽内で流入水を好気的に処理する生物処理槽と、散水ろ床の第１空気流入口と、生物処理槽の第２空気排出口とを接続する連通管とを備えて、被処理水を処理する水処理システムが提案されている（例えば特許文献２参照）。

【0005】

また、濾材上部ほぼ中央に撒布角調整可能な汚水散布用ノズルを上向きに設けて撒布流量を変動させながら汚水を散水し、濾材ユニットを適宜摺動して適切な濾材ユニット間隔を保って、濾材に汚泥が付着しないように引き上げ手段により濾材ユニット群下部と透水性網状物を上下する汚水処理装置が提案されている（例えば特許文献３参照）。

【0006】

また、機械式濾過要素と生物学的濾過要素が相互往来空間内に収容され、濾過要素の上下には空間が存在し、隣接する機械式濾過要素と生物学的濾過要素の上の空間には空気が存在し、該養魚水槽タンク用濾過装置が作動中に流れる水は、機械式濾過要素が収容される相互往来空間から、生物学的濾過要素が収容される相互往来空間へと移動中に空気にさらされる養魚水槽タンク用濾過装置が提案されている（例えば特許文献４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１８－１５７４４号公報

【文献】特許第６１１７０４９号公報

【文献】特開２００５－１９９１８２号公報

【文献】特許第４５８８０２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、水温を２０度以下に保つ必要がある場合、硝化菌の硝化反応作用を利用しようとしても、微生物活性が低くなってしまい、処理水質が低下する。従来、処理水質の低下を防ぐためには、被処理水全量を２０度以上に加温する必要があったが、被処理水全量を加温して、さらに水温を２０度以下に戻す工程を加えることは、エネルギーがかかり過ぎて現実的ではない。また、気温が低温になることを考慮する場合には、微生物活性が低下する分、水処理装置の容量に余裕を持たせておく必要があった。

【0009】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、水を浄化する微生物の活性が高まる温度よりも低い温度に水温を保つ必要がある場合にも、効率的に水を浄化することができる水処理装置、水処理システム及び水処理方法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】

【0010】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかる水処理装置は、水中に棲息する硝化菌を用いて水槽内の水を浄化する水処理装置であって、複数の孔部により前記硝化菌を水中で留まらせる多孔体を水中内に保持する処理室と、前記水槽内における前記硝化菌の活性が低下する水温よりも高く、前記硝化菌の活性を維持可能な温度で前記多孔体を内側から加温する加温体と、前記水槽内の水を前記処理室へ導く給水部と、前記処理室の水を前記水槽へ排出する排水部とを有し、前記多孔体は、前記加温体に巻き付けられており、前記加温体は、前記多孔体に吸収されている水の温度が、前記多孔体の表面の温度よりも高くなるように前記多孔体を加温することを特徴とする。

【0011】

また、本発明の一態様にかかる水処理装置は、前記加温体が、前記水槽内の水温を２０度よりも高くすることなく、前記多孔体の内側の温度が２０度よりも低い場合に、前記多孔体を加温することを特徴とする。

【0012】

また、本発明の一態様にかかる水処理装置は、水中に棲息する硝化菌を用いて水槽内の水を浄化する水処理装置であって、複数の孔部により前記硝化菌を水中で留まらせる多孔体と、前記水槽内の水温を２０度よりも高くすることなく、前記多孔体の内側の温度が２０度よりも低い場合に、前記水槽内の水温よりも高い温度で前記多孔体を内側から加温する加温体とを有し、前記多孔体は、前記加温体に巻き付けられており、前記加温体は、前記多孔体に吸収されている水の温度が、前記多孔体の表面の温度よりも高くなるように前記多孔体を加温することを特徴とする。

【0013】

また、本発明の一態様にかかる水処理装置は、前記加温体が、前記多孔体の内側の温度が１５度～３０度の範囲内の温度になるように、１５度～３５度の範囲内の温度で前記多孔体を加温することを特徴とする。

【0014】

また、本発明の一態様にかかる水処理システムは、上述の水処理装置と、前記多孔体の温度、前記水槽内の水温、及び前記水槽内の水中アンモニア濃度の少なくともいずれかを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記加温体が加温する温度を制御する制御部とを有することを特徴とする。

【0015】

また、本発明の一態様にかかる水処理方法は、水中に棲息する硝化菌を用いて水槽内の水を浄化する水処理方法であって、複数の孔部により前記硝化菌を水中で多孔体に留まらせる浄化工程と、前記水槽内の水温を２０度よりも高くすることなく、前記多孔体の内側の温度が２０度よりも低い場合に、前記水槽内の水温よりも高い温度で前記多孔体を内側から加温する加温工程とを含み、前記加温工程は、前記多孔体に吸収されている水の温度が、前記多孔体の表面の温度よりも高くなるように、前記多孔体を巻き付けられた加温体が加温をすることを特徴とする。

【0016】

また、本発明の一態様にかかる水処理方法は、前記加温工程は、前記多孔体の内側の温度が１５度～３０度の範囲内の温度になるように、１５度～３５度の範囲内の温度で前記多孔体を加温することを特徴とする。

【0017】

また、本発明の一態様にかかる水処理方法は、前記多孔体の温度、前記水槽内の水温、及び前記水槽内の水中アンモニア濃度の少なくともいずれかを検出する検出工程と、前記検出工程の検出結果に基づいて、前記多孔体を加温する温度を制御する制御工程とをさらに含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、水を浄化する微生物の活性が高まる温度よりも低い温度に水温を保つ必要がある場合にも、効率的に水を浄化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】一実施形態にかかる水処理システムの構成例を概略的に示す図である。

【図2】一実施形態にかかる水処理装置の構成を示す図である。

【図3】水処理装置内における温度の測定点を模式的に示す図である。

【図4】導水管内を流れる温水の温度と、水槽に収容された海水の温度との関係を比較例とともに示すグラフである。

【図5】導水管内を流れる温水の温度と、水槽に収容された海水の温度との関係を異なる測定点で示すグラフである。

【図6】導水管内を流れる温水の温度と、多孔体内の海水温との関係を異なる測定点で示すグラフである。

【図7】導水管内に流される水の最適な温度を考察するための比較例の実験結果を示すグラフである。

【図8】水処理システムによる水処理の効果を示すグラフである。

【図9】一実施形態にかかる水処理システムの変形例の構成を概略的に示す図である。

【図10】水処理システムにおける第２制御例を示すフローチャートである。

【図11】水処理システムにおける第３制御例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、水処理システムの一実施形態を、図面を用いて説明する。

【0021】

図１は、一実施形態にかかる水処理システム１の構成例を概略的に示す図である。図１に示すように、水処理システム１は、水槽２、水処理装置３、ポンプ４及び温熱源５を有する。水処理システム１は、所定温度（例えば室温２０度）の環境下に配置されてもよい。

【0022】

水槽２は、水処理システム１において処理の対象となる水を収容する。例えば、水槽２は、１０Ｌの海水を収容し、魚介類などの海洋生物が養殖されている。この場合、水槽２内の海水は、海洋生物に起因するアンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素などを低減させるように処理される必要がある。なお、水槽２は、例えば１Ｌ当たりＮａＨＣＯ_３が１ｇ、５Ｍ ＮａＯＨ水溶液が０．２ｍＬ、人工海水粉末が３４ｇの組成である人工海水を収容して実験が行われている。

【0023】

水処理装置３は、本体部３０を有するリアクターである。本体部３０は、給水部３１及び排水部３２が設けられている。給水部３１は、水槽２が収容する海水をポンプ４の給水力によって本体部３０内へ導く。排水部３２は、本体部３０内に導かれた海水を水槽２へ排出する。例えば、ポンプ４は、６Ｌ／ｍｉｎの海水を循環させる。また、水処理装置３は、散水ろ床であってもよい。

【0024】

また、本体部３０には、導水管３３が内部を貫通するように設けられている。導水管３３は、温熱源５から供給される所定の温度の水を、図示しないポンプの給水力によって本体部３０内に通すように設けられている。

【0025】

なお、温熱源５は、水槽２が収容している海水よりも高温である所定の温度の水を収容するようにされている。例えば、温熱源５から供給される水は、導水管３３内を流れるときに導水管３３の表面を１５度～３５度にすることができるように、所定の温度が設定されている。

【0026】

例えば、温熱源５から供給される水は、導水管３３の表面温度を硝化菌の活性が最も高まる２０度～３０度にするように温度が設定され、硝化菌の活性が著しく低下しない１５度にするように温度が設定されてもよい。ここで、導水管３３内を流れる水は、水槽２において養殖される海洋生物の種類、数、及び設定されるべき最適水温などに応じて、水槽２に収容される海水よりも高い温度に設定される。ただし、温熱源５から供給される水の温度と、水槽２が収容している海水の温度との差は、水槽２内の海水温の上昇を抑えるように、所定値以下に設定される。

【0027】

具体例として、水槽２が収容する海水の温度を２０度に保つ場合、温熱源５から供給される水は、導水管３３の表面温度を２５度程度にするように温度が設定される。また、水槽２が収容する海水の温度を１５度に保つ場合、温熱源５から供給される水は、導水管３３の表面温度を２０度程度にするように温度が設定される。また、水槽２が収容する海水温を１０度に保つ場合、温熱源５が収容している水は、導水管３３の表面温度を１５度程度にするように温度が設定される。また、水槽２が収容する海水温を９度に保つことも可能である。

【0028】

図２は、水処理装置３の構成を示す図である。上述したように、水処理装置３は、本体部３０に対して給水部３１、排水部３２及び導水管３３が設けられている。本体部３０は、例えば内径が５６ｍｍ、高さが５６０ｍｍにされた筒状の部材であり、内部に水を処理する処理室３４が形成されている。ここで、処理室３４の有効容積は、例えば約１．２Ｌとなるようにされている。

【0029】

導水管３３は、例えば内径が８ｍｍにされた厚さ１ｍｍ程度のステンレスパイプである。また、導水管３３は、本体部３０に対して長手方向に貫通しており、処理室３４内に収容されている部分の周りに多孔体３５が巻き付けられている。つまり、処理室３４は、多孔体３５を海水中に保持している。

【0030】

そして、導水管３３は、処理室３４内の海水よりも温度が高い水が流されることによって周囲の温度を上昇させる加温体となる。例えば、導水管３３内を流れる水は、１０Ｌ／ｍｉｎなどに設定されるが、水槽２内の海洋生物の種類や数によって流量が変更される。加温体は、温水が内部に流される導水管３３に替えて、多孔体３５内に配置されるヒータであってもよい。

【0031】

多孔体３５は、例えば縦５００ｍｍ、横９５ｍｍ、厚さ１５ｍｍのスポンジであり、複数の孔部により硝化菌を水中で留まらせ、棲息させることができるようにされている。多孔体３５の目開きは、例えば０．５～２ｍｍ程度である。なお、硝化菌は、水温が２０度～３０度程度で生物反応を行う活性が高くなるが、１５度程度でも活性を著しく低下しないことが知られている。

【0032】

また、多孔体３５と海水の接触効率を高めるために、導水管３３と多孔体３５表面の隙間をさらに狭めてもよい。また、導水管３３は、アンモニア負荷に応じて長くし屈曲されて多孔体３５が少ないスペースにより多く配置される形状にされてもよい。なお、水処理システム１を用いた実験においては、海洋生物に替えて、アンモニアを水槽２へ流入させて水処理を行っている。

【0033】

次に、水処理装置３内の温度と、水槽２が収容する海水の温度との関係について説明する。

【0034】

図３は、水処理装置３内における温度の測定点を模式的に示す図である。以下、多孔体３５の導水管３３が接している測定点を多孔体３５の中心点Ａとする。また、多孔体３５の内部（例えば導水管３３から１ｃｍ離れた位置）の測定点を内部点Ｂとし、多孔体３５の外側表面の測定点を表面点Ｃとする。

【0035】

図４は、導水管３３内を流れる温水の温度と、水槽２に収容された海水の温度との関係を比較例とともに示すグラフである。ここでは、水処理装置３は、導水管３３に多孔体３５が設けられているが、比較例では、多孔体３５が設けられていないものとする。

【0036】

図４に示すように、導水管３３内に流れる水の温度を２０度から３５度まで変化させたとき、多孔体３５が有る場合には水槽２内の海水温の上昇が２度程度となるように抑えられている。一方、多孔体３５がない場合には水槽２内の海水温の上昇が８度以上となっている。

【0037】

図５は、導水管３３内を流れる温水の温度と、水槽２に収容された海水の温度との関係を異なる測定点で示すグラフである。図５に示すように、導水管３３内に流れる水の温度を２０度から３５度まで変化させたとき、多孔体３５の中心点Ａの温度が２８度まで上昇しても、多孔体３５の表面点Ｃの温度は２６度以下となっている。このとき、水槽２内の海水温は、さらに低く２度程度の上昇に抑えられている。

【0038】

図６は、導水管３３内を流れる温水の温度と、多孔体３５内の海水温との関係を異なる測定点で示すグラフである。図６に示すように、導水管３３内に流れる水の温度を２０度から３５度まで変化させたとき、多孔体３５の中心点Ａの温度と、多孔体３５の内部点Ｂは、いずれもほぼ同じように２８度まで上昇している。

【0039】

すなわち、多孔体３５に吸収されている水の温度は、多孔体３５の中心点Ａ及び内部点Ｂにおいてほぼ同じであるため、導水管３３内を流れる水の温度を設定することにより、多孔体３５の孔部に留まっている硝化菌それぞれを活性が高い状態に保つことが可能である。同時に、水槽２内の海水温の上昇を抑えることも可能となっている。

【0040】

例えば、水処理システム１は、多孔体３５の孔部に留まっている硝化菌の周囲の温度を硝化菌の活性が高くなる温度まで昇温させても、水槽２内の海水温を２０度以下に保つことが可能である。

【0041】

図４～図６に示す結果は、導水管３３内に流れる水の温度を２０度から３５度まで変化させたときであるが、硝化菌の活性は１５度程度の水温でも著しく低下せず保たれることが知られている。水槽２の水温が１５度程度で、導水管３３内に流れる水の温度を１５度にし、多孔体３５の内側の温度を１５度にしてもよい。導水管３３内に流れる水の温度を１５度よりあげていくことで、硝化菌の活性が高まるようになる。

【0042】

図７は、導水管３３内に流される水の最適な温度を考察するための比較例の実験結果を示すグラフである。図７に示すように、例えば水槽２内の海水温が２１～２７度程度に保たれている場合、導水管３３内に温水が流されても流されなくても、水処理装置３によるアンモニアの除去量に大きな差はみられない。すなわち、水処理システム１は、硝化菌の活性が高くなる温度よりも水槽２内の水温が低い場合に有効である。

【0043】

図８は、水処理システム１による水処理の効果を示すグラフである。図８に示すように、水処理システム１は、水槽２内の海水温を２０度以下に保つとき、導水管３３内の温水を流した場合（温水有り）と、導水管３３内に温水を流さなかった場合（温水なし）とでは、アンモニア態窒素（ＮＨ_４－Ｎ）及び亜硝酸態窒素（ＮＯ_２－Ｎ）の処理量に差がある。

【0044】

温水なしの場合、水槽２内の海水温が低いときにアンモニア態窒素の濃度が高くなっている。また、温水なしの場合、亜硝酸態窒素は、相対的に濃度が高く、温度が低くなると濃度が高くなる割合も大きくなっている。

【0045】

温水有りの場合、アンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素のいずれも水槽２内の海水温が低くなると濃度が上昇する傾向があるが、相対的に濃度が低く抑えられており、上昇する割合も小さくなっている。

【0046】

このように、水処理システム１は、水処理装置３内で硝化菌の活性を高めることができるので、水を浄化する微生物の活性が高まる温度よりも低い温度に水槽２内の水温を保つ必要がある場合にも、効率的に水を浄化することができる。

【0047】

次に、水処理システム１の変形例（水処理システム１ａ）について説明する。

【0048】

図９は、水処理システム１ａの構成例を概略的に示す図である。図９に示すように、水処理システム１ａは、水槽２、水処理装置３ａ、ポンプ４ａ，４０、温度センサ６１～６４、アンモニアセンサ７０及び制御部８を有する。なお、水槽２は、図１に示したものと実質的に同一である。

【0049】

水処理装置３ａは、本体部３０ａを有するリアクターである。また、水処理装置３ａは、水槽２内に配置されたポンプ４ａの給水力によって水槽２が収容する海水を本体部３０ａ内へ導く給水部と、本体部３０ａ内に導かれた海水を水槽２へ排出する排水部が設けられている。

【0050】

本体部３０ａは、内部に複数の導水管３３ａが貫通させられている。導水管３３ａそれぞれは、図示しない温熱源（図１参照）から供給される所定の温度の水を、ポンプ４０の給水力によって本体部３０ａ内に形成された処理室３４ａに通すように設けられている。

【0051】

導水管３３ａは、例えばステンレスパイプである。また、導水管３３ａそれぞれは、処理室３４ａ内に収容されている部分の周りに多孔体３５ａが巻き付けられている。そして、導水管３３ａそれぞれは、処理室３４ａ内の海水よりも温度が高い水が流されることによって周囲の温度を上昇させる加温体となる。加温体は、温水が内部に流される導水管３３ａに替えて、多孔体３５ａ内に配置されるヒータであってもよい。

【0052】

多孔体３５ａは、例えばスポンジであり、複数の孔部により硝化菌を水中で留まらせ、棲息させることができるようにされている。多孔体３５ａの目開きは、例えば０．５～２ｍｍ程度である。

【0053】

温度センサ６１は、温熱源からポンプ４０が水処理装置３ａに向けて供給する水の温度を検出する検出部である。温度センサ６２は、水処理装置３ａ内を通って温熱源へ戻される水の温度を検出する検出部である。温度センサ６３は、多孔体３５ａの内部の温度を検出する検出部である。温度センサ６４は、水槽２内の海水温を検出する検出部である。アンモニアセンサ７０は、水槽２内のアンモニア態窒素（アンモニア濃度）などを検出する検出部である。

【0054】

制御部８は、図示しないＣＰＵ及びメモリを含み、水処理システム１ａを構成する各部を制御する。

【0055】

次に、水処理システム１ａにおいて制御部８が行う３つの制御例について説明する。

【0056】

第１制御例として、制御部８は、温度センサ６３が検出する多孔体３５ａの内部の温度に基づいて、ポンプ４０のオン・オフを制御する。これにより、水処理システム１ａは、水処理装置３ａ内で硝化菌の活性を高めることができるので、水を浄化する微生物の活性が高まる温度よりも低い温度に水槽２内の水温を保つ必要がある場合にも、効率的に水を浄化することができる。

【0057】

図１０は、水処理システム１ａにおける第２制御例を示すフローチャートである。図１０に示すように、水処理システム１ａは、温度センサ６３が多孔体３５ａの内部温度を検出し、アンモニアセンサ７０が水槽２のアンモニア濃度を検出する（Ｓ１００）。

【0058】

制御部８は、アンモニアセンサ７０が検出したアンモニア濃度が設定アンモニア濃度以下であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。制御部８は、アンモニア濃度が設定アンモニア濃度以下であると判定した場合には、Ｓ１００の処理に戻る。また、制御部８は、アンモニア濃度が設定アンモニア濃度以下でないと判定した場合には、Ｓ１０４の処理に進む。

【0059】

次に、制御部８は、温度センサ６３が検出した温度が設定温度範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。制御部８は、温度が設定温度範囲内でないと判定した場合には、Ｓ１０６の処理に進む。また、制御部８は、温度が設定温度範囲内であると判定した場合には、Ｓ１０８の処理に進む。

【0060】

Ｓ１０６の処理において、制御部８は、導水管３３ａ内を流れる水が多孔体３５ａ内の海水温を所定の温度範囲内にするように加温するために、ポンプ４０を動作させ、Ｓ１００の処理に戻る。このとき、制御部８は、ポンプ４ａも動作させる。

【0061】

Ｓ１０８の処理において、制御部８は、導水管３３ａ内に水が流れないように、ポンプ４０を停止させることによって加温を停止させ、Ｓ１００の処理に戻る。

【0062】

図１１は、水処理システム１ａにおける第３制御例を示すフローチャートである。図１１に示すように、水処理システム１ａは、温度センサ６１，６２がそれぞれ温水温度を検出し、アンモニアセンサ７０が水槽２のアンモニア濃度を検出する（Ｓ２００）。

【0063】

制御部８は、アンモニアセンサ７０が検出したアンモニア濃度が設定アンモニア濃度以下であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。制御部８は、アンモニア濃度が設定アンモニア濃度以下であると判定した場合には、Ｓ２００の処理に戻る。また、制御部８は、アンモニア濃度が設定アンモニア濃度以下でないと判定した場合には、Ｓ２０４の処理に進む。

【0064】

次に、制御部８は、温度センサ６１が検出した温度（水処理装置３ａへの入口温度）と、温度センサ６２が検出した温度（水処理装置３ａからの出口温度）との差を算出し、算出した差に基づく判定を行う（Ｓ２０４）。制御部８は、多孔体３５ａの周囲の温度が下がった状態で、算出した温度の差が０に近い値となっている場合には、Ｓ２０６の処理に進む。また、制御部８は、多孔体３５ａの周囲の温度が上昇させられている状態で、算出した温度の差が所定の差となっている場合には、Ｓ２０７の処理に進む。

【0065】

Ｓ２０６の処理において、制御部８は、導水管３３ａ内を流れる水が多孔体３５ａ内の海水温を所定の温度範囲内にするように加温するために、ポンプ４０を動作させ、Ｓ２００の処理に戻る。このとき、制御部８は、ポンプ４ａも動作させる。

【0066】

制御部８は、所定時間が経過するまで現在の制御状態を維持する制御を行う（Ｓ２０７）。

【0067】

Ｓ２０８の処理において、制御部８は、導水管３３ａ内に水が流れないように、ポンプ４０を停止させることによって加温を停止させ、Ｓ２００の処理に戻る。

【0068】

このように、水処理システム１ａは、水処理装置３ａ内で硝化菌の活性を高めることができるので、水を浄化する微生物の活性が高まる温度よりも低い温度に水槽２内の水温を保つ必要がある場合にも、効率的に水を浄化することができる。

【0069】

また、導水管３３ａは、多孔体３５ａの内側の温度が１５度～３０度の範囲内の温度になるように、１５度～３５度の範囲内の温度で多孔体３５ａを加温するように水が流されてもよい。また、導水管３３は、水槽２内の水温を２０度よりも高くすることなく、多孔体３５の内側の温度が２０度よりも低い場合に、多孔体３５を加温するように水が流されることにしてもよい。

【0070】

また、水処理システム１ａは、導水管３３ａ内を流れる水と、水槽２内の海水との温度差及びエネルギー差によって自ずと水槽２内の海水温が２０度を超えないように設計されてもよい。また、水処理システム１ａは、各検出部の少なくともいずれかの検出結果に基づいて水槽２内の海水温が２０度を超えないように制御されてもよい。

【符号の説明】

【0071】

１，１ａ・・・水処理システム、２・・・水槽、３，３ａ・・・水処理装置、４，４ａ，４０・・・ポンプ、５・・・温熱源、３０，３０ａ・・・本体部、３１・・・給水部、３２・・・排水部、３３，３３ａ・・・導水管、３４，３４ａ・・・処理室、３５，３５ａ・・・多孔体、６１～６４・・・温度センサ、７０・・・アンモニアセンサ、８・・・制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】