JP2002370095A

JP2002370095A - 液体浄化装置

Info

Publication number: JP2002370095A
Application number: JP2001180184A
Authority: JP
Inventors: Masao Ukisho; 正男浮所
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2002-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】小型の装置で液体浄化とエアレーションの両
方を行い、有効確実な液体浄化と豊富な溶存酸素供給が
でき、設備、運転及び保守のコスト低廉化が可能な液体
浄化装置を提供する。【解決手段】少なくとも側面壁の少なくとも一部が多
孔質濾材で構成され、被処理液体中に設置される濾過箱
Ａと、濾過箱内の液体を吸込んで濾過箱の外の液体中に
吐出するものであって、吸込み側又は吐出側で大気を吸
引して液体に極微細気泡を混入するエアレーション機能
付き液体ポンプＢとからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体の浄化装置、
特に池の水などの有機性汚水、又は工作機械の切削油
（又は研磨油。以下、同じ。）の浄化に好適なものに関
する。

【０００２】

【従来の技術】水を循環使用している施設、例えば、庭
園池又は魚類養殖池には、余剰餌、糞あるいは藻類など
の有機性汚濁物が発生するので、水質の改善又は維持の
ために水を浄化する必要があり、魚類その他の水中生物
を元気にするには、前記施設の水に一定量の溶存酸素を
維持する必要がある。また、整地工事・掘削工事・河川
工事などでは大量の無機質汚濁水が発生するので、環境
保全ため、河川などに放流する前に所定の水質基準をク
リアするように水の浄化が必要である。工作機械の切削
油には、油水混合液が使用される例があるが、長期使用
中には水が腐敗し、悪臭を放ったり変色したりするの
で、これを浄化する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来は、上記庭園池又
は養殖池などの水の浄化には、単一種類の浄化装置では
容易迅速に所要の水質基準を達成することができないた
め、物理濾過、生物濾過、清澄濾過などを行う複数種類
の浄化装置を併用しているが、いずれも汚濁因子の分解
・分離能力が高くなく、濾過能力が小さいのが現状であ
る。濾過効率を高めるため、精密濾過膜を用いる場合が
あるが、これは短期間で目詰まりを生じるので、保守が
煩雑である。いずれにしても、従来は、設備コスト、運
転コスト及び保守コストが高額になる問題があった。ま
た、上記庭園池又は養殖池などで、一定量の溶存酸素を
維持するためには、従来は、エアコンプレッサー等の加
圧装置又はこれと多孔質材料との組合わせを用いて、液
体中に気泡を吹込むエアレーションを行っている。泥水
等の無機質汚濁水の浄化には、従来、マイクロストレー
ナなどの物理濾過装置や沈殿施設を用いているが、汚濁
因子を構成するコロイド粒子又は粗粒子の除去に時間が
かかるため、大量の泥水等が発生する場合には、実効性
がない。

【０００４】さらに、従来は、汚濁物を分解・捕捉する
濾過装置のほかに、これから独立したエアレーション装
置を必要とするので、設置場所を取り、設備コストが高
額になり、また、装置を別々に管理する手間が掛かるの
で保守コストもかかるという問題があった。

【０００５】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、その課題は、コンパクトな装置で液体浄化とエ
アレーションの両方を行うばかりでなく、有効確実な液
体浄化と、豊富な溶存酸素の供給ができ、設備コスト、
運転コスト及び保守コストの低廉化が可能な浄化装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による請求項１の液体浄化装置は、濾過箱と
液体ポンプとからなり、濾過箱は少なくとも側面壁の少
なくとも一部が多孔質濾材で構成され、被処理液体中に
設置されるものであること、液体ポンプは濾過箱内の液
体を吸込んで濾過箱の外の液体中に吐出するものであっ
て、吸込み側又は吐出側で大気を吸引して液体に極微細
気泡を混入するエアレーション機能付き液体ポンプであ
ることを特徴としている。上記構成により、濾過箱の外
の液体（水）は濾過箱の濾材を通過して濾過箱内に進入
する際に、濾材に生物膜を形成し、濾材の表面及び内部
にすみ着いた微生物が、液体の中のけい藻類、ヘドロ類
の有機物を分解する。濾過箱内に進入した液体は、液体
ポンプに吸込まれ、極微細気泡を混入されて濾過箱外の
液体中に吐出される。極微細気泡は浮力が小さいので、
僅かな流れにより、水中に滞留し、微生物を活性化さ
せ、汚濁水の分解を促進させる。水中に滞留する極微細
気泡は、溶存酸素量を豊富にする。

【０００７】本発明は、請求項２の液体浄化装置のよう
に、吸込み側又は吐出側で大気を吸引してその液体に極
微細気泡を混入するエアレーション機能付き液体ポンプ
を、濾過箱の外側の液体を吸込んで濾過箱内の液体中に
吐出するように構成することもできる。上記構成によ
り、濾過箱内に吸込まれる液体に極微細気泡が充満され
る。濾過箱内の液体の酸素溶存時間が非常に長く、溶存
酸素量が非常に多くなる。そのため、液体中の汚濁因子
の分解・分離が飛躍的に助長・促進される。また、濾過
箱の多孔質濾材製の壁には、バクテリアが生物膜を形成
し、生物濾過及び濾材による物理濾過が有効に行われ
る。従って、短時間で効率的な浄化が行われる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。［第１実施例］図１は本発明装置の一実施例を、池の水
の浄化に適用する場合について示す断面図であり、
（ａ）縦断面図、（ｂ）は横断面図である。

【０００９】同図において、Ａは濾過箱、Ｂは液体ポン
プである。濾過箱Ａは、少なくとも側面の壁１，２の全
部又は一部が、多孔質濾材１ａ，２ａで形成されて、液
体透過性を有している。多孔質濾材は、独立又は連続す
る微小孔を有し、コロイド粒子又は粗粒子の吸着能力に
優れ、又は嫌気性バクテリアもしくは好気性バクテリア
の生息に適しているものである。このような多孔質濾材
には、多孔質セラミックス、不定形な塊状に破断された
活性炭、麦飯石等の単一種類、複数種類又はその混合物
を用いることができる。図１の例では、壁１が多孔質セ
ラミックス１ａ、壁２が活性炭、麦飯石又は軽石の混合
物２ａで構成されている。不定形の濾材２ａを一定の厚
さをもって保持するため、フレーム（図示せず）に内外
に一定の間隔をもって固定された網２ｂ，２ｂの間に濾
材２ａを収容することにより壁２が構成してある。

【００１０】他方、液体ポンプＢは、濾過箱Ａ内の液体
Ｌｉを吸込んで濾過箱の外の液体Ｌｏ中に吐出するもの
であり、吸込んだ液体Ｌｉに吸込み側又は吐出側で大気
を吸引して径が２μｍ〜３ｍｍ程度の極微細気泡を混入
するエアレーション機能付き液体ポンプである。図１に
例示したエアレーション機能付き液体ポンプＢは、既知
の液体ポンプ３の吸込み口側に空気導入パイプ４を介し
て後述されるように大気を所定の態様で供給して、吸込
まれた液体に極微細気泡を混入させて吐出するものであ
る。

【００１１】このようなエアレーション機能付き液体ポ
ンプには、特許第２６４６４４２号の発明を用いること
もできるが、次に、図１に例示された改良例について図
２に基づいて詳細に説明する。この液体ポンプＢは、吸
込み口３１から吸込んだ液体を吐出し口３２へ送出すタ
ーボ形液体ポンプ３の吸込み口３１に後述される気泡発
生具５の管体５１の末端部を、ポンプ室３３の翼車３４
の中心に向けて結合してなっている。図２において、３
５は液体ポンプのモータ、３６はモータ収容ケース、３
７はポンプ室の吸込み口を管体５１の結合孔を除くほか
の部分を閉塞する蓋である。

【００１２】図３は気泡発生具５の一例の構成及びその
作用を示す断面図である。気泡発生具５は、図３に示す
ように、液体を流通させる管体５１と、この管体の一部
の外周に固定された、空気を供給するための環状体５２
とからなっている。管体５１は、その長さ方向中間位置
において、その管体の内外を連通する微小孔５１ａが、
管体５１の外周に沿って多数形成されている。この微小
孔５１ａの径は、一例として０．１ｍｍ以下の、その微
小孔から大気が管体５１中を所望の速度で流通している
液体に、できるだけ微細な気泡となって吸込まれること
ができる程度の、できるだけ小さな径である。

【００１３】環状体５２は、一例として、外周壁５２ａ
とその外周壁の左右両側に環状の側壁５２ｂの外周端を
結合して構成され、その環状体の内周に沿って環状に連
続する空気通路５２ｃが形成されている。そして、この
環状体５２は、管体５１の外面に微小孔群５１ａ，５１
ａ…が空気通路５２ｃに連通する位置において嵌合密着
され、圧接、接着又は溶着などにより固定されている。

【００１４】環状体５２には、その外周壁又は側壁の任
意の位置において、好ましくは、形成が容易な外周壁に
おいて、空気通路５２ｃに大気を導入するための空気導
入口が形成され、その空気導入口に空気導入パイプ４の
末端が接続される。

【００１５】気泡発生具５は、上記構成により、図３に
示すように、管体５１内にその一端側から他端側方向
（図３においては右方向）に液体Ｌが所定の速度で連続
的に流通されるとすると、各微小孔５１ａ及びその直後
に局所負圧が発生するため、空気通路５２ｃ内の空気が
各微小孔５１ａを通って管体５１内を流れる液体に吸込
まれる。微小孔５１ａの径は極小であるため、吸込まれ
た空気は管体５１の下流側に移動しながら液体の圧力に
より分断され、径が５μｍ〜３ｍｍ程度の真円状の極微
細気泡ｍｂとなって液体に混入する。従って、管体５１
の末端からは、極微細気泡ｍｂが混入された液体Ｌが送
出される。

【００１６】空気導入パイプ４の末端から吸込まれる空
気は、空気通路５２ｃにより管体５１の外周に沿って分
散し、その外周に設けられた多数の微小孔５１ａから管
体５１内に吸込まれるので、液体に対する気泡混入率
を、管体５１の周囲の一部に微小孔を形成する場合に比
し、格段に高いものとすることができる。液体に対する
気泡混入率は、微小孔の数及びその直後に発生する局所
負圧に対する空気供給量によっても決定される。この空
気供給量を適正に設定するため、空気導入パイプ４には
水面よりも上方において流量制御弁６（図２参照）を備
えることが望ましい。

【００１７】この実施例においては、気泡発生具５によ
り既に５μｍ〜３ｍｍ程度に微細化された気泡が、翼車
３４によりさらに微細化されるため、特許第２６４６４
４２号の特許発明により発生される気泡よりもさらに一
層微細な２μｍ〜２ｍｍ程度の極微細気泡を発生するこ
とができる。

【００１８】そして、この実施例では、液体ポンプ３の
吸込み口が気泡発生具５の管体５１の末端以外には開放
されていないので、管体５１内に十分な流速が得られ、
空気導入パイプ４から大気を効率的に吸込むことができ
る。また、ポンプ室３３には微細化された気泡が吸込ま
れるので、ポンプの定格能力の低下は大幅に軽減され
る。

【００１９】図１に示された実施例装置の作用を説明す
る。液体中に液体ポンプＢを置き、電源を供給してポン
プを駆動すると、翼車３４の高速回転により気泡発生具
５の管体５１の中に濾過箱Ａ内の水Ｌｉが所定の流速で
吸込まれ、空気導入パイプ４を経て供給される空気が管
体５１の微小孔５１ａを介して多量の極微細気泡となっ
てその水に混入し、管体５１の末端からポンプ室３３内
に翼車３４の中心に向けて吸込まれる。そして、そのポ
ンプ室内に進入した気泡は、翼車３４により細断されて
さらに微細な気泡となり、翼車３４から与えられる遠心
力により吐出し口３２から濾過箱Ａの外側の水Ｌｏ中に
送出される。そして、濾過箱内は水の吐出に伴い減圧す
るので、濾過箱の外側の水Ｌｏが濾過箱内に吸引され、
壁１，２を構成する濾材を通過する際に物理濾過及び生
物濾過の処理がされる。

【００２０】本発明による液体浄化装置を有機汚濁物を
含む水の浄化処理に用いる場合は、多孔質濾材を用いて
いるので、その壁に生物膜が形成され、濾材の表面及び
内部の細孔にすみ着いた微生物がけい藻類やヘドロ等の
有機物を良く分解する。さらに、濾過箱Ａの外側に流出
された極微細気泡が、その微生物を活性化する効果が得
られる。極微細気泡は、浮力が小さいため、僅かな流れ
により水中に滞留し、汚濁した水を構成する貧酸素水
塊、貧酸素水域に空気泡群が行き届き、微生物の活性に
より有機物分解に使用された酸素を即座に補足するの
で、微生物処理をより促進させる効果が奏される。

【００２１】既に発生している藻類に対しては、極微細
気泡群が僅かな流れによって池中に移動し、藻類に付着
し浮上させるため、藻類の除去が容易にできるという、
従来のエアレーションからは予想もできない効果が得ら
れる。さらに、水に混入浮遊する極微細気泡が水面に出
て破裂する際に、超音波作用が生起するため、使用時期
によっては、昨シーズンに発生した藻類の胞子に対し
て、その超音波作用により、殺藻効果が得られることが
確認されている。この極微細気泡の破裂時の超音波作用
を利用すれば、工作機械の切削油の浄化を非常に効率的
に行うことができる。すなわち、汚濁した切削油の中に
本発明の浄化装置を設置して稼働させると、切削油は上
記超音波作用により極めて容易に油と水に分離する。そ
して、分離された水の有機質成分は、多孔質濾材におけ
る微生物処理により分解され、浄化される。

【００２２】［第２実施例］本発明は、上記基本的な構
成による極微細気泡の汚濁因子に対する優れた作用を濃
縮して、より一層の浄化効果を得るため、図５に例示す
るような構成とすることができる。すなわち、この実施
例は、液体ポンプＢＥの液体の吸込み元及び吐出先を先
の実施例の場合とは逆にして、濾過箱ＡＥの外側から液
体Ｌｏを吸込み、これに極微細気泡ｍｂを混入して、濾
過箱内の液体Ｌｉ中に吐出するようにしたものである。

【００２３】濾過箱内は、液体ポンプＢＥから連続的に
吐出される液体により濾過箱外よりも圧力が高くなるの
で、分解された懸濁粒子ととにも透過性を有する壁に向
かって流れる。そして、懸濁粒子は、その壁の濾材によ
り捕捉され、多量に存在する微生物により迅速に分解さ
れて、激減するか消滅する。濾過箱の外に流出した浄化
された液体は濾過箱の中に循環する。

【００２４】この実施例の場合は、浮力が非常に小さい
極微細気泡は濾過箱内での溶存時間が長いため、濾過箱
内の懸濁液に短時間で充満する。その極微細気泡は懸濁
液に含まれるバクテリア及び有機性懸濁粒子に作用し、
これらを活性化するため、有機性懸濁粒子が速やかに分
解され、濾過箱内の汚濁因子の量が著しく減少する。ま
た、分解に与からない極微細気泡は、その水の溶存酸素
量を増加させる。従って、濾過箱ＡＥを水中に設置し、
その濾過箱ＡＥの中又は外で魚その他の水中生物を飼育
したり、濾過箱ＡＥを切削油の中に設置してその浄化を
さらに効率的に行うことができる。

【００２５】［他の構成例］本発明の各構成要素は、次
のように他の各種の態様に変形可能である。濾過箱Ａ，
ＡＥは、池の中に設置されるが、全体を沈めない場合
は、濾過箱の上面は開放されても良い。図１の例のよう
に上面を閉塞した場合は、この装置を池に設置した時、
水面から突出する頂面に、装置を隠蔽する装飾物、例え
ば偽石などを載置することができる。底面も側面と同様
に濾材を詰めた壁で構成しても良い。底面にも濾材を備
えた場合は、その底面を池の底面から僅かに浮かせるこ
とにより、処理液体の通過量を増し、処理能力を大きく
することができる。濾過箱Ａ，ＡＥは、これを内外二重
のかごで形成し、そのかごの間に網袋に収容した濾材を
挿入して壁を構成しても良い。

【００２６】気泡発生具５に関しては、図４（ａ）に例
示するように、管体５１Ｅ１をその中間部において内径
を緩やかに狭搾してベンチュリー管状に形成し、その狭
搾部５１ｂ又はその直後において微小孔５１ａを形成し
ても良い。このようなベンチュリー管状の管体５１Ｅ１
に図３に示された環状体５２と同じものを結合してなる
気泡発生具は、管体５１Ｅ１内に図３の管体５１に流通
される液体の圧力と同一圧力で流通される場合に、図３
の場合よりも格段に大きな空気吸引力を得ることがで
き、流速が比較的小さい液体に効率的に極微細気泡を混
入させることができる。

【００２７】管体をベンチュリー管状に形成する場合
は、図４（ｂ）に例示する気泡発生具５Ｅ２のように、
狭搾部５１ｂの外周に凹環状に連続する空気通路５２ｃ
Ｅを形成することが可能となるので、空気通路５２ｃＥ
を形成した管体５１Ｅ２の狭搾部の外周面に外周壁のみ
からなる環状体５２Ｅを嵌合密着し、空気導入パイプ４
の先端を空気通路５２ｃＥに開口させて、環状体５２Ｅ
の管体５１Ｅ２の外側の突出量を少なくすることがで
き、気泡発生具の外観が向上する効果が得られる。な
お、管体５１Ｅ２の中間に凹環状の空気通路５２ｃＥが
形成されるが、その前後に渡って環状体５２Ｅが嵌合密
着されるので、強度低下の恐れはない。

【００２８】ベンチュリー管状の管体を用いる場合、図
４（ｃ）に例示する気泡発生具５Ｅ２のように、狭搾部
５１ｂＥを管体５１Ｅ３とは別体に形成するときは、そ
の狭搾部の外周に凹環状に連続する空気通路５２ｃＥを
形成し、管体５１Ｅ３には、その空気通路に連通する一
つの空気導入口のみを形成する構成とすることができ
る。空気通路５２ｃＥに空気を導入するのに空気導入パ
イプの使用が必要な場合は、その一つの空気導入口に空
気導入パイプ４の先端を結合すれば良い。この実施例の
場合は、管体５１Ｅ３の長さの大小に関わらず、一定長
の狭搾部５１ｂＥを用いることができるので、気泡発生
具の製作が容易である。

【００２９】

【発明の効果】上述のように、請求項１の発明による液
体浄化装置は、有機汚濁物を含む水の浄化に適用される
場合は、濾過箱の側壁に生物膜が形成されるので、濾材
の表面及び内部の細孔にすみ着いた微生物がけい藻類や
ヘドロ等の有機物を良く分解し、濾過箱の外側に流出さ
れる極微細気泡は、微生物を活性化する。また、浮力が
小さい極微細気泡は、僅かな流れにより水中に滞留し、
汚濁水を構成する貧酸素水塊、貧酸素水域に空気泡群が
行き届き、微生物の活性により有機物分解に使用された
酸素を即座に補足するので、微生物処理をより促進させ
る効果が奏される。さらに、極微細気泡群が水の流れに
よって水中に移動し、藻類に付着してこれを浮上させる
ため、藻類の除去が容易にできるという、従来のエアレ
ーションからは予想もできない効果が得られる。さら
に、極微細気泡が水面に出て破裂する際に超音波作用が
生起するため、藻類の胞子に対して殺藻効果が得られ
る。この液体浄化装置を工作機械の切削油の浄化に適用
する時は、汚濁した切削油を極微細気泡の破裂時の超音
波作用により極めて容易に油と水に分離することがで
き、分離された水の有機質成分は、多孔質濾材における
微生物処理により分解され、浄化されるので、切削油の
迅速有効な浄化が実現可能である。しかも、エアコンプ
レッサーその他の加圧装置が不要であるので、装置はコ
ンパクトに構成でき、設備費、運転費及び保守費が低廉
である。

【００３０】請求項２の発明による液体浄化装置は、濾
過箱内により豊富な極微細気泡を充満させることができ
るので、汚濁粒子の分解の促進と、溶存酸素量の増加を
行うことが可能であり、コンパクトな一台で従来の物理
濾過と、生物濾過と、エアレーションとを行うことがで
き、従来装置よりも格段に優れた浄化能力及び酸素供給
能力を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成及び作用を説明する
断面図。（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図。

【図２】エアレーション機能付き液体ポンプの一例の断
面図。

【図３】気泡発生具の一例の端面図。

【図４】本発明の第２実施例の断面図。

【図５】気泡発生具の他の例を示す断面図。

【符号の説明】

Ａ濾過箱１，２側面の壁Ｂエアレーション機能付き液体ポンプ３液体ポンプ４空気導入パイプ５，５Ｅ気泡発生具５１管体５１ａ微小孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濾過箱と液体ポンプとからなり、前記濾過箱は、少なくとも側面壁の少なくとも一部が多
孔質濾材で構成され、被処理液体中に設置されるもので
あり、前記液体ポンプは、前記濾過箱内の液体を吸込んで前記
濾過箱の外の液体中に吐出するものであって、吸込み側
又は吐出側で大気を吸引して前記液体に極微細気泡を混
入するエアレーション機能付き液体ポンプであること、
を特徴とする液体浄化装置。
【請求項２】濾過箱と液体ポンプとからなり、前記濾過箱は、少なくとも側面壁の少なくとも一部が多
孔質濾材で構成され、被処理液体中に設置されるもので
あり、前記液体ポンプは、前記濾過箱の外側の液体を吸込んで
前記濾過箱内の液体中に吐出するものであって、吸込み
側又は吐出側で大気を吸引して前記液体に極微細気泡を
混入するエアレーション機能付き液体ポンプであるこ
と、を特徴とする液体浄化装置。
【請求項３】多孔質濾材は、活性炭、麦飯石、セラミ
ックス等の単一種類、複数種類又はその混合物であるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載された液体浄化装
置。
【請求項４】濾過箱は、少なくとも濾材で構成された
壁体が、（洗浄又は交換のため、）他の壁体から分離可
能に結合されていることを特徴とする請求項１、２又は
３に記載された液体浄化装置。