JP2002301492A - 水浄化装置及びこれを用いた水槽装置 - Google Patents

水浄化装置及びこれを用いた水槽装置

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JP2002301492A JP2001110564A JP2001110564A JP2002301492A JP 2002301492 A JP2002301492 A JP 2002301492A JP 2001110564 A JP2001110564 A JP 2001110564A JP 2001110564 A JP2001110564 A JP 2001110564A JP 2002301492 A JP2002301492 A JP 2002301492A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水浄化装置の処理能力を高め、装置の一層の
小形化と製造コストの引下げと省エネルギー化を図ると
共に、当該水浄化装置と水槽本体とを有機的に組み合せ
ることにより、より安定した魚類や水生植物等の育成を
行なえるようにした水槽装置を提供する。 【解決手段】 空気の吸気口と排気口と処理済水出口を
有する処理槽本体と、処理槽本体内に配設した多孔質材
製のハニカム状体又は格子状体より成る充填材と、充填
材の上方に水平状に配設され、被処理水を充填材上へ滴
下させる液滴ガイド体と、被処理水を液滴ガイド体の上
方へ分散させる分散体と、充填材の下方に配設され、充
填材から滴下する処理水を濾過する消音濾過材と、充填
材内へ空気流を流通させる給気装置とから水浄化装置を
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水浄化装置並びに
水浄化装置を備えた水槽装置の改良に関するものであ
り、水槽水の浄化・冷却や高レベル浄化並びに廃水の高
レベル浄化等を可能にした水浄化装置とこれを用いた水
槽装置に係るものである。
【0002】
【従来の技術】養魚水槽や貯水槽等の水浄化装置として
は、従前から各種の型式の水浄化装置が開発されている
が、その中でも、給水(散水)装置と散気装置と濾過材
等の組合せに係る水浄化装置やこれにオゾン等の供給装
置を付加した装置は、養魚水槽水の浄化・冷却や貯槽水
の高度な浄化・消毒等に広く用いられている。
【0003】図12は、本願発明者等が養魚水槽水の浄
化・冷却用として先きに開発をした水浄化装置(特開平
11−318271号)の一例を示すものであり、水槽
本体(図示省略)からポンプアップした被処理水Wを散
水体Bによって充填材Cの上方へ分散させ、ファンFか
らの空気流Aに接触させてこれに酸素を含有させると共
に、この被処理水Wを充填材Cに沿って流下させること
により、蒸発等による水の冷却及び充填材Cによる水の
濾過並びに好気性微生物による有機物の分解等の水の冷
却・浄化を行なうようにしたものである。
【0004】前記図12の水浄化装置は、少ないエネル
ギー消費でもって夏期でも水槽本体内の水の温度を設定
値近傍に保つことができるだけでなく、長期に亘って水
を高清浄度に維持することができ、優れた実用的効用を
奏するものである。しかし、上記図12の水浄化装置に
も改良すべき点が多く残されており、その中でも、装置
単位容積当りの処理能力の向上、消費エネルギーの低
減、騒音の引下げ等が解決を急ぐ問題点として残されて
いる。
【0005】即ち、従前の水浄化装置では空気流Aと被
処理水Wとが所謂並行流になる構造となっているため、
被処理水W内の溶存酸素濃度を高めることが困難で、結
果として充填材C内への酸素の供給が充分に行なわれ
ず、好気性生物による有機物の分解や硝化作用が低下す
ることになる。その結果、充填材Cにアミン、アンモニ
ア、亜硝酸等の窒素化合物が蓄積したり、或いはそれ等
の還元による硫化水素等の硫化物やメタン等の炭素化合
物が蓄積し易くなり、水のBOD値やCOD値が上昇し
て魚体等の生体に悪影響を与えたり、悪臭を生ずること
になる。また、水のBOD値やCOD値の上昇を防止す
るためには、必然的に大形化によって水浄化装置の浄化
能力を高める必要があり、製造コストや消費エネルギー
等の点に問題を生ずることになる。
【0006】更に、従前の水浄化装置では、被処理水W
を散水体Bへ衝突させ、衝突によって生じた散水をその
まま充填材Cの上方へ滴下させる構造としている。その
結果、充填材C上面へ均等に被処理水Wを滴下させるこ
とができず、充填材Cの各部分の浄化処理負荷に大きな
斑を生ずることになる。
【0007】加えて、従前の水浄化装置では、充填材C
の下端面より処理水を直接に処理槽本体Dの内へ滴下さ
せる構造としている。その結果、空気流Aにより滴下水
が下向きに加速されることとも相俟って、滴下水等によ
る騒音が比較的高くなり、夜間等にはその騒音が無視し
得なくなる。
【0008】そのうえ図12の水浄化装置では、オゾン
等の付加による被処理水Wの高度浄化処理については一
切考慮が払われていない。その結果、仮りに空気流Aに
替えてオゾンを利用したり、或いは空気流Aにオゾンを
付加したりする場合に於いても、被処理水Wの酸化処理
効率を十分に高めることが出来ないと云う問題がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従前のこの
種水浄化装置並びにこれを用いた水槽装置に於ける上述
の如き問題、即ち浄化能力が相対的に低く、装置の小
形化並びに省エネルギーを図り難いこと、充填材の各
部分にかかる浄化負荷に斑が生じ易いこと、水浄化装
置の騒音が高いこと及びオゾン等の他の処理剤を用い
た場合の浄化効率が低いこと等の問題を解決せんとする
ものであり、単位容積当りの水浄化能力が高くて装置の
小形化及び省エネルギー化が図れると共に、低騒音で運
転ができ、しかもオゾン等の利用により高効率で被処理
水の高度浄化も行なえるようにした水浄化装置と、これ
を用いた水槽装置を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、空気
の吸気口と排気口と処理済水出口を有する処理槽本体
と、処理槽本体内に配設した多孔質材製のハニカム状体
又は格子状体より成る充填材と、充填材の上方に水平状
に配設され、被処理水を充填材上へ滴下させる液滴ガイ
ド体と、被処理水を液滴ガイド体の上方へ分散させる分
散体と、充填材の下方に配設され、充填材から滴下する
処理水を濾過する消音濾過材と、充填材内へ空気流を流
通させる給気装置とを発明の基本構成とするものであ
る。
【0011】請求項2の発明は請求項1の発明に於い
て、ハニカム状体又は格子状体より成る充填材の流通孔
を被処理水の滴下方向と同一方向にして配設すると共
に、充填材の下方より上方へ向けて空気流を被処理水と
対向状に流通させるようにしたものである。
【0012】請求項3の発明は請求項1の発明に於い
て、被処理水を液滴ガイド体の中央部上方より放射状に
分散させると共に、前記液滴ガイド体を平板状の案内板
と下方へ突設した滴下ガイド管とから形成し、更に各滴
下ガイド管の下端開口部の切断傾斜角θを外周部に位置
する滴下ガイド管ほど小さくするようにしたものであ
る。
【0013】請求項4の発明は請求項1の発明に於い
て、ハニカム状体又は格子状体から成る充填材の流通孔
を被処理水の滴下方向と垂直方向にして配設すると共
に、充填材の一側より他側へ向けて空気流を被処理水の
滴下方向とほぼ直交状に流通させるようにしたものであ
る。
【0014】請求項5の発明は、空気の吸気口と排気口
と処理済水出口を有する処理槽本体と、処理槽本体内に
配設した多孔質材製のハニカム状体又は格子状体より成
る充填材と、充填材の上方に水平状に配設され、被処理
水を充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、被処理水を
液滴ガイド体の上方へ分散させる分散体と、充填材の下
方に配設され、充填材から滴下する処理水を濾過する消
音濾過材と、充填材内へ空気流を流通させる給気装置と
を備えた水浄化装置と水槽本体とを組み合せ、ポンプに
より前記水槽本体内の水を水浄化装置を通して循環させ
ることを発明の基本構成とするものである。
【0015】請求項6の発明は請求項5の発明に於い
て、水槽本体を上部濾過装置を備えた水槽本体としたも
のである。
【0016】請求項7の発明は請求項5の発明に於い
て、水槽本体をオーバーフロー型の水槽本体とし、水槽
本体からオーバーフローした水を被処理水として浄化す
るようにしたものである。
【0017】請求項8の発明は請求項5の発明に於い
て、水槽本体をオーバーフロー濾過装置を備えたオーバ
ーフロー型の水槽本体とし、水浄化装置からの処理済水
をオーバーフロー濾過装置を通して循環させるようにし
たものである。
【0018】請求項9の発明は、空気の吸気口と排気口
と処理済水出口を有する処理槽本体と、処理槽本体内に
配設した多孔質材製のハニカム状体又は格子状体より成
る充填材と、充填材の上方に水平状に配設され、被処理
水を充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、被処理水を
液滴ガイド体の上方へ分散させる分散体と、充填材の下
方に配設され、充填材から滴下する処理水を濾過する消
音濾過材と、充填材内へ処理気体を流通させる処理気体
発生装置とを備えたことを発明の基本構成とするもので
ある。
【0019】請求項10の発明は請求項9の発明に於い
て、処理気体をオゾンとすると共に、処理水内のオゾン
を除去する液還元装置及び排出ガス内のオゾンを除去す
る還元装置を備えたものとしたものである。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の各
実施形態を説明する。図1は、本発明の第1実施形態に
係る水浄化装置の縦断面概要図であり、図1に於いてW
は被処理水、Waは分散水、Wbは滴下水、W1 は処理
水、W2 は処理済水、Aは空気流、Sは水浄化部、Pは
通気部、1は処理槽本体、2は導水パイプ、3は分散
体、4は液滴ガイド体、5は充填材、6は給気装置、7
は消音濾過材、8は処理済水出口、9は吸気口、10は
排気口、11は蓋体、12は隔壁、13は通気口、14
は消音濾過材支持体、15はバッフル板である。
【0021】前記処理槽本体1は合成樹脂等により四角
形に形成されており、その内部は隔壁12により水浄化
部Sと通気部Pの二つの区画に区分されている。また、
処理槽本体1には処理済水出口8、吸気口9、排気口1
0、蓋体11及びバッフル板15が設けられており、更
に前記隔壁12の下方は通気口13に形成されている。
【0022】前記導水パイプ2は処理槽本体1の側部下
方より内方へ挿入され、水浄化部Sの略中央部を上方へ
向けて立上げられており、その上端は分散体3の下面側
に向けて開口されている。
【0023】前記分散体3は蓋体11の裏面側近傍に位
置して処理槽本体1の側壁若しくは蓋体11に支持固定
されており、導水パイプ2より大径の円形の逆皿形(又
は椀形)に形成されている。
【0024】前記液滴ガイド体4は、分散体3の下方
に、充填材5の上端面との間に適宜の間隔を置いて略水
平姿勢に支持固定されており、後述するように、平板状
の案内板4aに、上・下両端が開口した多数の短かい滴
下ガイド管4bの上端部を固設することにより形成され
ている。
【0025】前記充填材5は所謂濾材ユニット若しくは
酸化処理ユニットを構成するものであり、多孔質性の合
成樹脂材又はセラミック材等から成る断面形状がハニカ
ム状の棒状体(以下、ハニカム状体と呼ぶ)又は断面形
状が格子状の棒状体(以下、格子状体と呼ぶ)を複数本
集合させ、これ等を組付けすることにより直方体状に形
成されている。また、当該ハニカム状体又は格子状体に
は、その長手方向に断面形状がハニカム又は格子状の流
通孔が形成されている。
【0026】当該充填材5は隔壁12と槽本体1の側壁
とにより形成した水浄化部Sのほぼ中央部に配設固定さ
れており、その中央部を前記導水パイプ2が貫挿されて
いる。また、充填材5の下方部は通気口13に連通する
空間部となっており、充填材5を形成するハニカム状体
の流通孔を通して流下した処理水W1 が、充填材5の下
端面から空間部を通して下方へ滴下する。
【0027】充填材5を形成する前記多孔質性ハニカム
状体の壁は、微生物の担持体としての機能と、被処理水
Wと空気流Aとの接触媒介材としての機能を果すもので
あり、前者の所謂微生物の担持機能と云う点からすれ
ば、ハニカム状体の壁の細孔径は1000μm程度、よ
り好ましくは孔径が100μm〜500μm程度で、連
続した貫通状の細孔のものが最適である。
【0028】尚、本実施形態に於いては、多孔質ハニカ
ム状体の材質としてポリプロピレンやポリエチレン等の
有機高分子材を使用しているが、前述の通り、硅藻土等
の珪酸化合物やアルミナ等の焼結体(セラミック体)で
あってもよく、被処理水Wによって腐食されない材質で
あって多孔質性のものであれば如何なるものであっても
よい。
【0029】また、前記多孔質性ハニカム状体の素材と
して、前記合成樹脂材やセラミック材に、有機物の吸着
能力を有する含水珪酸マグネシウム等の多孔質結晶や活
性炭、ゼオライト等の天然鉱石、イオン交換剤等を適宜
に加えたものを使用してもよい。この場合には、吸着さ
れた被処理水W内の有機物やイオン交換されたアンモニ
ウム等が、その酸化環境下で生物化学的に効率よく酸化
されることになる。
【0030】一方、前記被処理水Wと空気流Aとの接触
媒介材としての観点からすれば、充填材5を形成する多
孔質ハニカム状体の外表面積はより大きい方が望まし
い。しかし、多孔質ハニカム状体の壁厚さやハニカム孔
(流通孔)の孔径、素材の細孔の大きさ等は、被処理水
Wの粘度等によってその最適値(又は最適形状)が変化
するため、これを具体的に特定することは困難である
が、一般には、多孔質性ハニカム状体の壁厚さと細孔の
口径は、1mm〜3mm(壁厚さ)及び連続細孔(細孔
径500〜1000μm)とするのが望ましいとされて
おり、被処理水Wの流量及び空気流Aの風量等に応じ
て、ハニカム状体の流通孔の口径、壁厚さ及び素材の細
孔の大きさ等が適宜に選定される。
【0031】また、本実施形態に於いては、充填材5を
多孔質性ハニカム状体により形成しているが、充填材5
としては、空気流Aの給排気を円滑に行なえるものであ
れば如何なる形態のものであってもよく、例えば格子状
体や繊維状若しくは不定形の素材を枠内へ充填したもの
であってもよい。
【0032】前記給気装置6は、モータ16と回転羽根
17から構成されており、吸気口9から吸入した空気流
Aを通気部P、通気口13、水浄化部S、充填材5を通
して押込み流通させ、排気口10から処理槽本体1外へ
排出する。
【0033】前記消音濾過材7は、処理水W1 の滴下音
の消音と、処理水W1 内の浮遊懸濁物質の濾過及び処理
水W1 の再酸化を主目的とするものであり、充填材5の
下方(即ち、水浄化部Sの下方)に配設され、支持体1
4により処理槽本体1の底面との間に所定の間隔を置い
て支持固定されている。また、当該消音濾過材7は、多
孔質性のウレタンスポンジやポリプロピレン等の有機軟
質材、グラスウールやポリプロピレン等の繊維体により
形成されており、本実施形態では多孔質性ウレタンスポ
ンジとグラスウール繊維体の積層物を消音濾過材7とし
て用いている。
【0034】図2は、前記液滴ガイド体4の平面図であ
り、また図3乃至図5は、滴下ガイド管4bの下端開口
の形態による自然落下の状態下に於ける被処理水Wの滴
下状況と、空気流Aにより敵下水が破断されて飛散する
滴下範囲Qの変化を示すものである。即ち、図3は滴下
ガイド管4bの下端部の切断傾斜角θが軸線φに対して
90°のとき、図4はθ=45°のとき、図5はθ=3
0°のときを夫々示すものである。
【0035】前記液滴ガイド体4は平板状の案内板4a
と短かい滴下ガイド管4bとから形成されており、複数
の滴下ガイド管4bが所定のピッチでもって直線状(又
は、同芯円状)に配列固定されている。また、前記滴下
ガイド管4bの下端開口は、滴下ガイド管4bの軸線φ
に対して所定の切断傾斜角度θを有するように形成され
ており、前記導水パイプ2(即ち、分散体3)に近い位
置の滴下ガイド管4bほど、前記切断傾斜角度θが小さ
くなるように選定されている。
【0036】即ち、滴下ガイド管4bの下端開口から自
然落下の状態で滴下した滴下水Wbは、充填材5の上方
空間に於いて排気口10へ向って流れる空気流Aによっ
てある程度飛散されるが、空気流Aによる飛散力は排気
口10側ほど強くなり、その結果より外方へ飛散される
ことになる。そのため、前記滴下ガイド管4bの下端開
口の切断傾斜角度θをより小さくして、その滴下範囲Q
の中心位置を予かじめ大きく内側寄り(導水パイプ寄
り)へ偏位させておくことにより、充填材5の上端面へ
の滴下水Wbの分布を均等に出来ると共に、排気口10
側への滴下水Wbの散逸を防止することができる。尚、
滴下水Wbが一定水圧で定量的に滴下する場合には、滴
下水Wbは、滴下ガイド管4bの下端開口端に沿って最
初から内側向に連続して流下することになる。しかし、
連続的に流下する滴下水Wbも、排気口10側輪へ向っ
て流れる空気流Aによって外側方向へ飛散されるため、
一定水圧で定量的に滴下する滴下水Wbの場合でも、充
填材5上へ滴下する滴下水Wbの分布がより均一化され
ることになる。
【0037】次に、図1の水浄化装置の作動について説
明する。図1を参照して、導水パイプ2を通して供給さ
れて来た被処理水Wは、分散体3へ衝突することにより
四方へ分散され、分散水Waが液滴ガイド体4の案内板
4a上へ流出する。尚、被処理水Wは、予かじめラッシ
ヒリング等の適宜の物理的濾過材により濾過処理されて
いるのが望ましい。
【0038】案内板4a上へ分散されてその上面に層状
に溜った分散水Waは、各液滴ガイド管4bを通してそ
の下端開口より充填材5上へ滴下する。尚、各液滴ガイ
ド管4bの下端開口は、前記0035項で記述したよう
にその切断傾斜角度θが外側に位置するものほど小さく
設定されているため、空気流Aが当っても、滴下水Wb
は比較的均一に充填材5上面へ滴下する。
【0039】充填材5の上面へ滴下した滴下水Wbは、
充填材5の内部(即ちハニカム状体の流通孔)を流通・
下降する間に、充填材5の形成材質及びその形態に応じ
た濾過作用と、好気性微生物等による生物浄化作用とを
受け、処理水W1 となって充填材5の下端面より滴下す
る。また、上記充填材5の下端面からの処理水W1 は消
音濾過材7の上面へ滴下するため、所謂滴下音の発生は
略完全に防止されることになる。滴下した処理水W 1
消音濾過材14で浄化されることにより処理済水W2
なり、処理槽本体1の底面上を処理済水出口8へ向って
流出する。
【0040】尚、図1の実施形態では、給気装置6から
の空気流Aと被処理水Wとが充填材5内で対向流となる
ようにしているが、給気装置6として吸引ファンを用
い、空気流Aの流れ方向を図1とは逆向き(即ち、空気
流Aと被処理水Wとが充填材5内で同方向の並行流とな
る)にすることも可能である。当該方式とすることによ
り、図1に於ける排気口10からの分散水Waの散逸が
皆無となる。
【0041】また、図1の実施形態では、給気装置6か
らの空気流Aと被処理水Wとが充填材5内で対向流とな
るようにしているが、後述する図10に示すように、充
填材5内を流通する被処理水Wの流れ方向に対して垂直
方向に空気流Aを流通させる構成とすることも可能であ
る。
【0042】図6は、本発明に係る水浄化装置Uを用い
た養魚用の水槽装置Tの縦断面図であり、水槽本体18
の上部に設けられている濾過装置19の上部に、固定用
桟20を介して本発明に係る水浄化装置Uを組み付けし
たものである。尚、図6に於いて、19aは濾過材、1
9bは散水器、19cは濾材支持箱、21はポンプ、2
1aはフィルター、22・23は連結ホース、24は連
水管、WL は水面である。また、前記固定桟20はスラ
イド式固定桟とするのが望ましい。
【0043】本発明に係る養魚用の水槽装置Tでは、水
浄化装置Uに於いて浄化処理され酸素を十分に溶解せし
めた処理水酸素W2 が、濾過装置19へ戻されるため、
濾過材19aに於ける微生物処理が一層活性化されると
共に、水槽本体18内の水の清浄度をより高めることが
できる。
【0044】(実施例1)内容積約30l処理槽本体1
内へ、多孔質合成樹脂製のハニカム状体から成る充填材
5(充填材5の外径12cm×12cm、高さ10c
m、ハニカム状体の流通孔の口径1cm角、ハニカム状
体の壁厚さ1mm)を充填して形成した本発明の水浄化
装置Uを、ニッソー社製の高さ60cmの濾過装置19
を具備する内容積約60lの養魚用の水槽本体18の前
記濾過装置19上に設け、10日間に亘って水槽本体1
8内の海水を連続的に浄化処理した。但し、ポンプ21
の容量は約8〜10l/minであった。
【0045】当該実施例1に於いて、水浄化装置Uの運
転前の水槽本体18内の海水は、水温=29℃、PH=
7.8、酸化還元電位=180mvであった。また、水
浄化装置Uを10日運転した後の水槽本体18内の海水
は、水温=25℃、PH=8.2、酸化還元電位=23
6mvとなった。
【0046】上記水浄化装置Uによる浄化処理試験の結
果からも明らかなように、酸素の供給により被処理海水
の水質が改善されるだけでなく、より天然海水に近い物
性を有する海水に変質されることになる。また、水浄化
装置Uの運転時に被処理水Wが気化熱により冷却され、
これによって溶存酸素濃度を上昇させることが出来ると
云う利点がある。
【0047】図7は本発明の水浄化装置Uを用いた他の
養魚用水槽装置Tの縦断面図であり、水中ポンプ25を
用いる型式の簡易養魚用水槽本体18と水浄化装置Uと
を組み合せたものである。尚、被処理水Wの浄化処理に
ついては図6の場合と略同様であるため、その説明は省
略する。
【0048】図8は本発明の水浄化装置Uを所謂オーバ
ーフロー型の観賞魚や活魚飼育用水槽本体18へ適用し
た場合を示すものであり、ポンプ21から連結ホース
(又は連結管)22、水槽本体18、オーバーフロー管
26を介して被処理水Wを循環的に浄化する構成とされ
ている。尚、図8の養魚用水槽本体18では、処理槽本
体1内の水位WL が水の蒸発等によって変化し、水位W
L より上方の濾過材7は好気的に作用し、水位WL より
下方の濾過材27は好気的作用が低下する。また、図8
に於いて、27は処理槽本体1の底部に配置した濾過材
であり、被処理水Wの浄化処理については、図6の場合
と略同様であるため、ここではその説明を省略する。
【0049】図9は本発明の水浄化装置Uを、オーバー
フロー濾過装置28を備えたオーバーフロー型の養魚用
の水槽本体18へ適用した場合を示すものであり、オー
バーフロー濾過装置28の上方に水浄化装置Uを配設す
る構成としている。尚、被処理水Wの浄化処理は、図6
の場合と略同様であり、ここではその説明を省略する。
【0050】図10は本発明の第2実施形態に係る水浄
化装置Uを用いた養魚用水槽装置Tの縦断面図である。
図10の養魚用水槽装置Tで用いている水浄化装置U
は、給気装置6からの空気流Aが充填材5内を略水平方
向に流通し、空気流Aが、上方より下方向へ向ってほぼ
垂直状に流下する被処理水Wとほぼ直交状に接触する構
成としたものである。また、当該第2実施形態の水浄化
装置Uに於いては、図6に示した所謂上部濾過装置19
の濾過材19aを消音濾過材7の一部として利用し、こ
れ等を一体として処理槽本体1内へ格納するようにして
いる。
【0051】即ち、当該図10の養魚用水槽装置Tに於
いては、観賞魚飼育と云う観点から養魚用水槽本体18
内の水の濾過を重視する必要があり、そのため前記濾過
材19aには材質及び特性の異なる複数の濾過材を積層
状に使用するのが望ましく、そのため本来の消音濾過材
7は極く薄層であってもよい。また、液滴ガイド体4の
滴下ガイド管4bも極く短かいものでよく、且つその下
端開口は前記図3に示したθ=90°の形態のものでよ
い。尚、本実施形態に於いては液滴ガイド体4に滴下ガ
イド管4bを設けているが、滴下ガイド管4bを省略し
て案内板4aに孔を開口しただけのものであってもよ
い。
【0052】前記処理槽本体1と養魚用水槽本体18と
の間は空気通路29を形成する空間部になっており、こ
こを通って排出する空気流Aによって養魚用水槽本体1
8内の水面WL が波立ちの状態となり、大気との接触面
積が増大する。
【0053】図10を参照して、被処理水Wは液滴ガイ
ド体4の上方空間内へ分散供給される。尚、図10では
分散体3を図示していないが、被処理水Wを液滴ガイド
体4の上方へ均一に分散するため、導水パイプ2の先端
に適宜の分散体(例えば、散水分配管等)が設けられて
いることは、勿論である。
【0054】液滴ガイド体4からの滴下水Wbは、ハニ
カム型充填材5の所謂ハニカム状の流通孔の内壁面を伝
わらずに、ハニカム状体の壁面を浸透し乍ら消音濾過材
7上へ滴下する。そのため、充填材5を形成するハニカ
ム状体の壁面は連続孔を有するものが好都合であり、且
つその細孔径も比較的大きなもの(例えば1000〜2
000μm)が良い。また、ハニカム状体の材質として
は、吸水による強度の低下を起さないセラミック等が好
都合である。
【0055】消音濾過材7及び濾過材19aにより濾過
処理された処理済水W2 は、処理槽本体1の底面に沿っ
て流通し、連通管24を介して水槽本体18内へ戻され
る。
【0056】(実施例2)処理槽本体1の容積が約30
lの水浄化装置Uと、容積が60l(貯水量50l)の
養魚用水槽本体18とを組み合せ、前記処理槽本体1内
に容積約1500cm3 のセラミック製ハニカム型充填
材5と、多孔質性合成樹脂製消音濾過材7と、多孔質性
セラミック製濾過材19aを充填した。また、水浄化装
置Uの給気装置6に40wの送風機を用い、且つポンプ
21による被処理水Wの循環量を約8〜10l/min
に設定した。
【0057】先ず、魚体重約5gの金魚200尾(淡
水)を水槽本体18内へ入れ、市販の給気ポンプで技気
(市販のエアーストンで流量0.8〜1.0l/mi
n)のみを30日間行なった。尚、このとき水浄化装置
Uは運転停止の状態にあり、且つ給飼は1回/day・
20gr/回であった。
【0058】30日後(7月10日〜8月20日)にお
ける水槽本体18内の水の各測定値は、水温=30℃、
PH=6.0、溶存酸素量=4.3mg/lであった。
また、水槽本体18での金魚の生存率は79%であっ
た。
【0059】次に、引き続き上記水槽本体18に付設し
た水浄化装置Uを1週間作動(給気ポンプによる技気は
停止)させ、上記と同様の各測定を行なった。測定結果
は水温=26℃、PH=6.8、溶存酸素量=7.4m
g/lとなり、且つ1週間の魚体の生存率は100%
(死亡率0%)となった。水浄化装置Uを作動させるこ
とによって水温が低下し、これによって溶存酸素量が増
加するため、生体に好影響を与え、生存率が高まったも
のと推測される。
【0060】(実施例3)引き続き、図10の水槽装置
Tの試験を継続し、冬季の低水温下での評価試験を行な
った。給気ポンプによる技気のみを行なって水浄化装置
Uを作動させない場合には、水温=18℃、溶存酸素量
=7.2mg/l、死亡率32パーセント/月(夏から
の継続8ケ月)であった。これに対して、水浄化装置U
を作動(給気ポンプによる技気は停止)させることによ
り、水温=15℃、溶存酸素量=8.8mg/l、死亡
率=6パーセント/月となった。尚、生存尾数に対する
1日当りの給飼量は、何れの場合も同量としている。
【0061】(実施例4)図10の養魚用水槽装置T
(但し水槽本体18は内容積170lのものに変え、こ
れに150lの水を入れる)を用いて、水草の育成試験
を行なった。実施例4では、水生植物(水草)の育成の
ためにCO2 を添加し、水中のCO 2 濃度が20mg/
lとなるように設定した。この時、蛍光灯照射時(昼
間)の水の溶存酸素量は8.3mg/l(過飽和)とな
り、また、夜間に蛍光灯を消灯してから8時間経過後の
溶存酸素量は3.2mg/lとなった。但し、水温は℃
であった。更に、この条件下に於いて、水草の方は順調
に成長をしていたが、水槽本体18内に飼育されていた
グッピーは、死亡率が約20パーセント/6ケ月(約
3.2パーセント/月)となった。
【0062】一方、前記図10の場合と同一の水浄化装
置Uを作動させた場合には、水温が24℃(水温は24
℃以上に上らないため、ヒータを別途に使用した)に於
いて溶存酸素量は8.0mg/l(昼間)となった。ま
た、夜間に於ける溶存酸素量も約8.0mg/lとな
り、水浄化装置Uを運転することにより、溶存酸素量は
昼・夜に関係なく一定値となった。更に、生体の死亡率
は5パーセント/6ケ月(1.2パーセント/月)に下
降した。
【0063】上記実施例4の試験結果から、本発明に係
る水浄化装置(又は水浄化装置を用いた水槽)では、水
温低下による溶存酸素量の増加のメリットだけでなく、
水槽本体18内の水の溶存酸素量が常に飽和点に近い溶
存酸素量に保持されることになり、飼育生物や好気性微
生物に好影響を与えることができる。
【0064】図11は、本発明の第3実施形態に係る水
浄化装置の縦断面図であり、オゾンガスや塩素ガス等の
各種酸性ガスを用いて被処理水Wに高度処理を施す場合
に用いられるものである。
【0065】図11に於いて、30は処理気体発生装
置、31は砕泡器、32は隔壁、33は処理済水W2
一次貯水槽、34は処理済水W2 の二次貯水槽、35は
技気槽、36は隔壁、37aは第1技気貯水槽、37b
は第2技気貯水槽、38は給気ポンプ、39は空気噴出
器、40・41は還元装置、42は液還元装置、43は
高度処理水W3 の流出口、44・45・46・47・4
8・49は管路である。
【0066】図11を参照して、オゾン発生装置等の処
理気体発生装置30からの酸性ガス(例えばオゾンガ
ス)Oが、管路47及び砕泡器31を通して一次貯水槽
33内の処理済水W2 内へ供給される。当該オゾンガス
Oは消音濾過材7及び充填材5を通して上昇し、その間
に処理水W1 や滴下水Wbと接触してこれ等に溶解・吸
収され処理水W1 等を酸化すると共に、残部のオゾンガ
スは充填材5の上部空間及び管路44を経て還元装置4
0へ入り、ここで還元処理されたあと、無害なガス体と
して大気中へ放散されて行く。
【0067】一方、一次貯水槽33内でオゾンガスOに
より再酸化された処理済水W2 は、二次貯水槽34へ送
られて技気されたあと、管路46を経て技気槽35内の
第1技気貯水槽37a内へ送られ、ここで給気ポンプ3
8から空気噴出器39を通して供給された噴出空気流に
よって攪拌されることにより、処理済水W2 内の残留オ
ゾンが技気される。また、二次貯水槽34及び技気槽3
5内のオゾンガスOは前記還元装置40及び還元装置4
1へ送られ、ここで無害化されたあと大気中へ放散され
て行く。
【0068】前記第1技気貯水槽37a内でオゾンガス
の技気処理を受けた浄化済水W2 は第2技気貯水槽37
bから管路49を通して液還元装置42へ送られ、ここ
で完全に吸着及び又は還元によってオゾンが除去される
ことにより高度処理水W3 とされ、流出口43から外部
へ取り出されて行く。
【0069】尚、図11の実施形態に於いては、処理気
体発生装置30としてオゾン発生装置を用いているが、
被処理水の処理目的に応じて適宜のガス例えば塩素ガス
等を用いても良いことは勿論である。また、処理気体給
気装置30より給気される処理気体は、必ずしも一次貯
水槽31内へ給気される必要はなく、バイパス管路48
をへて充填材5と消音濾過材7との空間部へ給気するよ
うにしても良い。更に、前記還元装置40・41及び液
還元装置43の容量や設置基数は、大気中への放出ガス
や高度処理水W3 の安全性レベルに応じて適宜に選定さ
れる。加えて、当該図11の水浄化装置Uを養魚用の水
槽本体18と組み合せて、水槽装置Tを構成することも
勿論可能である。
【0070】本発明に係る水浄化装置Uは、前記図6乃
至図10以外の水槽本体18やその他の水槽装置等と組
み合せて使用できることは勿論であり、その組み合せ対
象となる水槽本体18等は如何なる用途のものであって
もよい。
【0071】また、本発明で使用する各部材には、使用
する酸性ガス等の種類に応じて適宜の耐食性材を用いた
り、或いはセラミックコーティングやフッソコーティン
グ等の耐食処理を施した素材を使用しなければならない
ことは勿論である。更に、本発明で使用する充填材5や
消音濾過材7に、酸化チタンや銀、白金の如き触媒材を
配合若しくは担持させることにより、充填材5等の機能
をより高めることが可能となる。加えて、本発明に於い
ては、被処理水量、被処理物質の濃度等により、水浄化
装置の大きさや水流量、給気体濃度、気体風量が任意に
調整されることは勿論であり、また、より高度な浄化処
理を行う場合には、本水浄化装置Uを2つ以上連結使用
することも可能である。
【0072】
【発明の効果】本発明の水浄化装置に於いては、被処理
水が流下する多孔性ハニカム状体又は格子状体より成る
充填材内へ給気装置からの空気流を被処理水と対向流若
しくは直交流の形態で流通させる構成としている。これ
により、被処理水内の酸素の含有量が大幅に増加するこ
とになり、結果として被処理水に対する生物的浄化能力
が大幅に向上し、水浄化装置の小型化及び製造コストの
引下げ、省エネルギー等が可能となる。
【0073】また、本発明では充填材の下方に消音濾過
材を配設し、充填材からの処理水を消音濾過材上へ滴下
させてこれを濾過するようにしている。その結果、処理
水の滴下に起因する騒音が皆無になると共に、より浄化
レベルの高い処理済水を得ることができる。
【0074】更に、本発明では充填材の上方に液滴ガイ
ド体を配設し、液滴ガイド体の滴下ガイド管を通して被
処理水を充填材上へ滴下させるようにしている。その結
果、被処理水が充填材の上面へ極めて均一に分散滴下さ
れることになり、滴下水量の斑に起因する様々な不都合
が皆無となる。
【0075】本発明に係る水槽装置においては、前記水
浄化装置と水槽本体とを有機的に結合させ、水槽本体内
の水を連続的に循環浄化する構成としている。その結
果、長期に亘って水槽本体内の水を高純度・高溶存酸素
の状態に保持することができ、魚類等の生体や水生植物
の成育を促進させることが出来ると共に、生体の死滅を
より少なくすることができる。
【0076】また、オゾン等を処理気体とした本発明の
水浄化装置においては、より効率的に被処理水を酸化処
理することが出来、従前のオゾン等を直接に被処理水内
へ注入する型式の水浄化装置に比較して、より高度に浄
化した処理済水を安価に且つ能率よく得ることができ
る。本発明は上述の通り多くの優れた実用的効用を奏す
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る水浄化装置の縦断面概
要図である。
【図2】液滴ガイド体の平面図である。
【図3】図2のイーイ視断面であり、滴下ガイド管の開
口端の切断傾斜角度θを軸線φに対して90°とした場
合の被処理水の滴下状況と滴下範囲を示すものである。
【図4】θを45°とした場合の図3と同一の説明図で
ある。
【図5】θを30°とした場合の図3と同一の説明図で
ある。
【図6】本発明の水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面
概要図である。
【図7】本発明の水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面
概要図である。
【図8】本発明の水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面
概要図である。
【図9】本発明の水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面
概要図である。
【図10】本発明の第2実施形態に係る水浄化装置を用
いた水槽装置の縦断面概要図である。
【図11】本発明の第3実施形態に係る水浄化装置の縦
断面概要図である。
【図12】従前の水浄化装置の縦断面概要図である。
【符号の簡単な説明】
Uは水浄化装置、Tは水槽装置、Wは被処理水、Waは
分散水、Wbは滴下水、W1 は処理水、W2 は処理済
水、W3 は高度処理水、Aは空気流、Oはオゾン流、S
は水浄化部、Pは通気部、θは切断傾斜角、Qは滴下範
囲、WL は水面、1は処理槽本体、2は導水パイプ、3
は分散体、4は液滴ガイド体、4aは案内板、4bは滴
下ガイド管、5は充填材、6は給気装置、7は消音濾過
材、8は処理済水出口、9は吸気口、10は排気口、1
1は蓋体、12は隔壁、13は通気口、14は消音濾過
材支持体、15はバッフル板、16はモータ、17は回
転羽根、18は水槽本体、19は濾過装置、19aは濾
過材、19bは散水器、19cは濾材支持箱、19dは
濾過装置本体、20は固定用桟、21はポンプ、22は
連結ホース(連結管)、23は連結ホース(連結管)、
24は連水管、25は水中ポンプ、26はオーバーフロ
ー管、27は濾過体、28はオーバーフロー濾過装置、
29は空気通路、30は処理気体発生装置、31は破泡
器、32は隔壁、33は一次貯水槽、34は二次貯水
槽、35は技気槽、36は隔壁、37aは第1技気貯水
槽、37bは第2技気貯水槽、38は給気ポンプ、39
は空気噴出器、40・41は還元装置、42は液還元装
置、43は高度処理水流出口、44・45・46・47
・48・49は管路。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成13年6月25日(2001.6.2
5)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0044
【補正方法】変更
【補正内容】
【0044】(実施例1)内容積約60l処理槽本体1
内へ、多孔質合成樹脂製のハニカム状体から成る充填材
5(充填材5の外径12cm×12cm、高さ10c
m、ハニカム状体の流通孔の口径1cm角、ハニカム状
体の壁厚さ1mm)を充填して形成した本発明の水浄化
装置Uを、ニッソー社製の高さ60cmの濾過装置19
を具備する内容積約60lの養魚用の水槽本体18の前
記濾過装置19上に設け、10日間に亘って水槽本体1
8内の海水を連続的に浄化処理した。但し、ポンプ21
の容量は約8〜10l/minであった。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0056
【補正方法】変更
【補正内容】
【0056】(実施例2)処理槽本体1の容積が約3l
の水浄化装置Uと、容積が60l(貯水量50l)の養
魚用水槽本体18とを組み合せ、前記処理槽本体1内に
容積約1500cm3 のセラミック製ハニカム型充填材
5と、多孔質性合成樹脂製消音濾過材7と、多孔質性セ
ラミック製濾過材19aを充填した。また、水浄化装置
Uの給気装置6に10wの送風機を用い、且つポンプ2
1による被処理水Wの循環量を約8〜10l/minに
設定した。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0057
【補正方法】変更
【補正内容】
【0057】先ず、魚体重約5gの金魚200尾(淡
水)を水槽本体18内へ入れ、市販の給気ポンプで技気
(市販のエアーストンで流量0.8〜1.0l/mi
n)のみを30日間行なった。尚、このとき水浄化装置
Uは運転停止の状態にあり、且つ給飼は1回/day・
5gであった。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0061
【補正方法】変更
【補正内容】
【0061】(実施例4)図10の養魚用水槽装置T
(但し水槽本体18は内容積170lのものに変え、こ
れに150lの水を入れる)を用いて、水草の育成試験
を行なった。実施例4では、水生植物(水草)の育成の
ためにCO2 を添加し、水中のCO 2 濃度が20mg/
lとなるように設定した。この時、蛍光灯照射時(昼
間)の水の溶存酸素量は8.3mg/l(過飽和)とな
り、また、夜間に蛍光灯を消灯してから8時間経過後の
溶存酸素量は3.2mg/lとなった。但し、水温は
4℃(一定)であった。更に、この条件下に於いて、水
草の方は順調に成長をしていたが、水槽本体18内に飼
育されていたグッピーは、死亡率が約20パーセント/
6ケ月(約3.2パーセント/月)となった。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0066
【補正方法】変更
【補正内容】
【0066】図11を参照して、オゾン発生装置等の処
理気体発生装置30からの酸化ガス(例えばオゾンガ
ス)Oが、管路47及び砕泡器31を通して一次貯水槽
33内の処理済水W2 内へ供給される。当該オゾンガス
Oは消音濾過材7及び充填材5を通して上昇し、その間
に処理水W1 や滴下水Wbと接触してこれ等に溶解・吸
収され処理水W1 等を酸化すると共に、残部のオゾンガ
スは充填材5の上部空間及び管路44を経て還元装置4
0へ入り、ここで還元処理されたあと、無害なガス体と
して大気中へ放散されて行く。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0071
【補正方法】変更
【補正内容】
【0071】また、本発明で使用する各部材には、使用
する酸化ガス等の種類に応じて適宜の耐食性材を用いた
り、或いはセラミックコーティングやフッソコーティン
グ等の耐食処理を施した素材を使用しなければならない
ことは勿論である。更に、本発明で使用する充填材5や
消音濾過材7に、酸化チタンや銀、白金の如き触媒材を
配合若しくは担持させることにより、充填材5等の機能
をより高めることが可能となる。加えて、本発明に於い
ては、被処理水量、被処理物質の濃度等により、水浄化
装置の大きさや水流量、給気体濃度、気体風量が任意に
調整されることは勿論であり、また、より高度な浄化処
理を行う場合には、本水浄化装置Uを2つ以上連結使用
することも可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 1/70 C02F 1/70 Z 1/78 1/78 3/10 3/10 Z Fターム(参考) 2B104 AA01 CB41 EB04 EE05 EF09 EF13 4D003 AA02 AB02 BA02 CA02 DA03 DA07 EA07 EA14 EA24 EA30 FA06 4D050 AA08 AB11 AB32 AB46 BB02 BB05 BD02 BD06 CA03 CA17

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気の吸気口と排気口と処理済水出口を
    有する処理槽本体と、処理槽本体内に配設した多孔質材
    製のハニカム状体又は格子状体より成る充填材と、充填
    材の上方に水平状に配設され、被処理水を充填材上へ滴
    下させる液滴ガイド体と、被処理水を液滴ガイド体の上
    方へ分散させる分散体と、充填材の下方に配設され、充
    填材から滴下する処理水を濾過する消音濾過材と、充填
    材内へ空気流を流通させる給気装置とを備えたことを特
    徴とする水浄化装置。
  2. 【請求項2】 ハニカム状体又は格子状体より成る充填
    材の流通孔を被処理水の滴下方向と同一方向にして配設
    すると共に、充填材の下方より上方へ向けて空気流を被
    処理水と対向状に流通させるようにした請求項1に記載
    の水浄化装置。
  3. 【請求項3】 被処理水を液滴ガイド体の中央部上方よ
    り放射状に分散させると共に、前記液滴ガイド体を平板
    状の案内板と下方へ突設した滴下ガイド管とから形成
    し、更に各滴下ガイド管の下端開口部の切断傾斜角θを
    外周部に位置する滴下ガイド管ほど小さくするようにし
    た請求項1に記載の水浄化装置。
  4. 【請求項4】 ハニカム状体又は格子状体から成る充填
    材の流通孔を被処理水の滴下方向と垂直方向にして配設
    すると共に、充填材の一側より他側へ向けて空気流を被
    処理水の滴下方向とほぼ直交状に流通させるようにした
    請求項1に記載の水浄化装置。
  5. 【請求項5】 空気の吸気口と排気口と処理済水出口を
    有する処理槽本体と、処理槽本体内に配設した多孔質材
    製のハニカム状体又は格子状体より成る充填材と、充填
    材の上方に水平状に配設され、被処理水を充填材上へ滴
    下させる液滴ガイド体と、被処理水を液滴ガイド体の上
    方へ分散させる分散体と、充填材の下方に配設され、充
    填材から滴下する処理水を濾過する消音濾過材と、充填
    材内へ空気流を流通させる給気装置とを備えた水浄化装
    置と水槽本体とを組み合せ、ポンプにより水槽本体内の
    水を水浄化装置を通して循環させる構成としたことを特
    徴とする水槽装置。
  6. 【請求項6】 水槽本体を上部濾過装置を備えた水槽本
    体とした請求項5に記載の水槽装置。
  7. 【請求項7】 水槽本体をオーバーフロー型の水槽本体
    とし、水槽本体からオーバーフローした水を被処理水と
    して浄化するようにした請求項5に記載の水槽装置。
  8. 【請求項8】 水槽本体をオーバーフロー濾過装置を備
    えたオーバーフロー型の水槽本体とし、水浄化装置から
    の処理済水をオーバーフロー濾過装置を通して循環させ
    るようにした請求項5に記載の水槽装置。
  9. 【請求項9】 空気の吸気口と排気口と処理済水出口を
    有する処理槽本体と、処理槽本体内に配設した多孔質材
    製のハニカム状体又は格子状体より成る充填材と、充填
    材の上方に水平状に配設され、被処理水を充填材上へ滴
    下させる液滴ガイド体と、被処理水を液滴ガイド体の上
    方へ分散させる分散体と、充填材の下方に配設され、充
    填材から滴下する処理水を濾過する消音濾過材と、充填
    材内へ処理気体を流通させる処理気体発生装置とを備え
    たことを特徴とする水浄化装置。
  10. 【請求項10】 処理気体をオゾンとすると共に、処理
    水内のオゾンを除去する液還元装置及び排出ガス内のオ
    ゾンを除去する還元装置を備えた請求項9に記載の水浄
    化装置。
JP2001110564A 2001-04-09 2001-04-09 水浄化装置及びこれを用いた水槽装置 Expired - Fee Related JP4603715B2 (ja)

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