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水族館水処理における高性能硝化システムの開発

硝化と脱窒の複合水処理システムの構築

川又 睦*1・森 正人*2・日下 潤*3・勝俣 宏信*3・古川 斐人*4・中村 明靖*4・幡本 将史*4・山口 隆司*4

本研究では水族館等の水処理施設で従来より使用されている砂ろ過槽による硝化システムに代わり,スポンジ担体を利用した硝化型DHS(Down-flow Hanging Sponge)槽を用いたコンパクトかつ逆洗頻度の少ない新規高性能硝化システムを開発することを目的とした。硝化型DHS槽の最適化検討実験により微生物の硝化反応に必要な最適条件を選定した。次に,実験室内で海水魚を飼育してその硝化性能を確認し,実際の海水魚を飼育した水族館の展示水槽において本システムを試験導入してその性能を実証した。
1)硝化型DHS槽を応用した高性能硝化システム:本システムでは飼育水のアンモニア態窒素(NH4+-N)および亜硝酸態窒素(NO2--N)はいずれも0.1mg-N/L以下で目標値を達成し,生物への影響は観察されなかった。
2)装置のコンパクト化:硝化型DHS槽は硝化処理性能に優れているだけでなく,生物飼育水槽総水量の約1/100,従来の砂ろ過槽の約1/10のコンパクトな装置である。
3)逆洗不要なシステム:本システムは海水魚を飼育した実証試験(8か月)でも目詰まりは見られなかった。したがって,逆洗頻度を低減できるので逆洗に必要なメンテナンスコストや環境負荷を低減できる。

キーワード:  水族館,水処理,硝化,DHS,脱窒

*1 技術センター 土木技術研究所 水域・環境研究室
*2 横浜MM研究所
*3 エンジニアリング本部 アクアグループ
*4 長岡技術科学大学

Development of a Highly Efficient Nitrification System for Aquarium Water Treatment

An Integrated Water Treatment System for Nitrification and Denitrification

Mutsumi KAWAMATA*1, Masahito MORI*2, Jun KUSAKA*3, Hironobu KATSUMATA*3, Ayato FURUKAWA*4, Akinobu NAKAMURA*4, Masashi HATAMOTO*4 and Takashi YAMAGUCHI*4

We developed a new, compact and highly efficient nitrification system that uses a nitrifying type DHS, Down-flow Hanging Sponge, reactor with the sponge carrier. Instead of conventional nitrification system such as a sand filter in water treatment facilities, this proposed system can be used.
In this study, we resolved the optimal conditions which were required for bacteria’s nitrification reaction in the DHS reactor. Then we evaluated the system, and confirmed its performance in the exhibition fish tank of the aquarium. Followings are our conclusions.
1. Proposed system with DHS performed to satisfy water quality for breeding marine organisms, that is, both concentration of ammoniac nitrogen and nitrite nitrogen in marine water was kept the desired level such as less than 0.1mg-N/L.
2. The optimized DHS reactor satisfied not only excellent nitrification performance but also compactification, that equipment size is about 1/100 of fish tank and about 1/10 of the conventional sand filter tank.
3. During 8 months demonstrating-operation, DHS filter media were not clog. Therefore, this system can reduce maintenance cost and environmental impact required for backwashing.

Keywords:  aquarium, water treatment, nitrification, DHS(Down-flow Hanging Sponge), denitrification

*1 Hydraulic and Environmental Engineering Research Section, Civil Engineering Research Institute, Technology Center
*2 Yokohama MM Laboratory
*3 Aqua Group, Engineering Division
*4 Nagaoka University of Technology