JP2005013864A - 閉鎖式水循環システムの水ろ過装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】逆洗の際の排出水量を少なくすることができ、水の補給が少なくて済む閉鎖式水循環システムの水ろ過装置を提供する。
【解決手段】閉鎖式水循環システムの水循環経路1にろ材2充填したろ過槽3を接続して形成され、水循環経路1を循環する水をろ過槽3に通してろ材2でろ過するろ過運転と、ろ材2を攪拌洗浄してろ材2に付着する固形分を剥離する逆洗運転とが行なわれる水ろ過装置に関する。ろ過槽3の底部に排出口4を介して固形分貯溜槽5を接続すると共に排出口4を開閉する開閉弁6を設ける。そして、逆洗運転の際にろ材2から剥離された固形分を排出口4から固形分貯溜槽5に排出させた後、排出口4を開閉弁6で閉じた状態で固形分貯溜槽5から固形分を含む水を排出するようにする。
【選択図】 図1
【解決手段】閉鎖式水循環システムの水循環経路1にろ材2充填したろ過槽3を接続して形成され、水循環経路1を循環する水をろ過槽3に通してろ材2でろ過するろ過運転と、ろ材2を攪拌洗浄してろ材2に付着する固形分を剥離する逆洗運転とが行なわれる水ろ過装置に関する。ろ過槽3の底部に排出口4を介して固形分貯溜槽5を接続すると共に排出口4を開閉する開閉弁6を設ける。そして、逆洗運転の際にろ材2から剥離された固形分を排出口4から固形分貯溜槽5に排出させた後、排出口4を開閉弁6で閉じた状態で固形分貯溜槽5から固形分を含む水を排出するようにする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を閉鎖循環系で飼育水槽に循環させながら魚介類を飼育するようにした魚介類の養殖装置など、閉鎖式水循環システムにおいて水を清浄化するために用いられる水ろ過装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
水を閉鎖循環系で飼育水槽に循環させながら魚介類を飼育するようにした魚介類の養殖装置など、水を閉鎖的に循環させる水循環システムでは、水循環経路に設けられる水ろ過装置で水を清浄化しながら循環させることによって、水を大量に補給する必要なく運転をすることができるようになっている。
【0003】
この水ろ過装置としては、ろ材を充填したろ過槽が用いられることが多い。ろ材は、プラスチックなどで形成される粒状の担体に硝化菌などの微生物を繁殖させたものであり、水循環経路を循環する水をろ過槽に通過させる際に、例えば水中のアンモニアをろ材の硝化菌で硝化して、魚介類の飼育に障害がない程度に水を生物的に浄化することができるものである。また水に含まれる浮遊物質(SS等)などの固形分がろ材の表面に付着することによって、水中の固形分をろ過することもできるものである。
【0004】
このようなろ材を充填したろ過槽において、水中の浮遊物質がろ材の表面に付着して固形分として堆積してくると、ろ材によるアンモニアの硝化処理など水の浄化効率が落ちるおそれがある。そこで、ろ過槽に通常のろ過運転時の水の流れとは逆向きに水を流したり、ろ過槽にエアーを吹き込んだりして、ろ過槽内でろ材を強く攪拌することによって、ろ材の表面に付着して堆積している固形分を剥離させる逆洗が行なわれている(例えば特許文献1等参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−34385号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のろ過槽の逆洗運転は、ろ過槽への水の流入及び流出を停止させた状態で行なわれるものであり、逆洗することによってろ材から剥離した固形分でろ過槽内の水は汚れた状態になる。このため一般的に、逆洗運転を行なった後、ろ過槽内の水を総て排出し、この後に通常のろ過運転に戻るようになっている。
【0007】
しかし、このように逆洗運転の度にろ過槽内の水を総て排出すると、閉鎖式水循環システムの系内の水の量が少なくなるので、水を度々補充する必要があり、水の補給量が少なくて済むという閉鎖式水循環システムのメリットが大きく減じられることになるものである。
【0008】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、逆洗の際の排出水量を少なくすることができ、水の補給が少なくて済む閉鎖式水循環システムの水ろ過装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る閉鎖式水循環システムの水ろ過装置は、閉鎖式水循環システムの水循環経路1にろ材2を充填したろ過槽3を接続して形成され、水循環経路1を循環する水をろ過槽3に通してろ材2でろ過するろ過運転と、ろ材2を攪拌洗浄してろ材2に付着する固形分を剥離する逆洗運転とが行なわれる水ろ過装置において、ろ過槽3の底部に排出口4を介して固形分貯溜槽5を接続すると共に排出口4を開閉する開閉弁6を設け、逆洗運転の際にろ材2から剥離された固形分を排出口4から固形分貯溜槽5に排出させた後、排出口4を開閉弁6で閉じた状態で固形分貯溜槽5から固形分を含む水を排出するようにして成ることを特徴とするものである。
【0010】
この発明によれば、ろ材2から剥離された固形分を排出するために排水される水の量は固形分貯溜槽5の容量分で済むものであり、固形分を排出するためにろ過槽3の水を総て排水するような必要がなくなって、逆洗運転の度に排水する水の量を少なくすることができるものであり、閉鎖式水循環システムに補給する水の量が少なくて済むものである。
【0011】
また請求項2の発明は、請求項1において、逆洗運転は、ろ材2を攪拌してろ材2に付着する固形分を剥離する攪拌ステップ、ろ過槽3内を静置状態にして剥離された固形分をろ過槽3の底部に沈降させる静置ステップ、ろ過槽3の底部に沈降した固形分を排出口4から固形分貯溜槽5に排出させる排出ステップの順に行なわれ、開閉弁6は、攪拌ステップ及び静置ステップでは排出口4を閉塞していると共に、固形分貯溜槽5内の水を排出した後に排出ステップで排出口4を開放するように作動することを特徴とするものである。
【0012】
この発明によれば、攪拌ステップでろ材2から剥離させた固形分を静置ステップでろ過槽3の底部に沈降させて集め、この沈降させて集めた固形分を排出ステップで空の固形分貯溜槽5内に水と共に流入させることによって、固形分をろ過槽3から固形分貯溜槽5へと効率良く排出することができるものである。
【0013】
また請求項3の発明は、請求項1又は2において、固形分貯溜槽5には空気抜き管14が設けられていることを特徴とするものである。
【0014】
この発明によれば、固形分貯溜槽5内の圧力を大気圧に保持することができ、固形分貯溜槽5からの水の排水や、ろ過槽3から固形分貯溜槽5への水の流入をスムーズに行なわせることができるものである。
【0015】
また請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかにおいて、開閉弁6は、空気の注入による浮上と空気の排出による沈降によって排出口4を開閉することを特徴とするものである。
【0016】
この発明によれば、電動機構などを用いる必要なく、空気の注入・排出の機構で排出口4を開閉することができるものである。
【0017】
また請求項5の発明は、請求項4において、開閉弁6は、ろ過槽3の底部に設けられた排出口4に密接・離間して開閉する中空の弁体7と、弁体7に上方へ突出して設けられ、弁体7に空気を注入・排出する中空軸8とから形成されていることを特徴とするものである。
【0018】
この発明によれば、中空軸8を通して弁体7に空気を注入・排出して、排出口4を弁体7で開閉することができ、空気の注入・排出の機構で排出口4を開閉することができるものである。
【0019】
また請求項6の発明は、請求項5において、開閉弁6の中空軸8を上下動自在に挿通して保持するガイド筒9をろ過槽3に設けたことを特徴とするものである。
【0020】
この発明によれば、弁体7と共に中空軸8が下動する際に、中空軸8が左右方向にぶれることをガイド筒9で抑制することができ、排出口4の位置から左右方向へ弁体7が位置ずれすることを防いで、排出口4を弁体7で確実に閉じることができるものである。
【0021】
また請求項7の発明は、請求項6において、ろ過槽3の上部内と下部内にろ材2の流動を規制するろ材押え10とろ材受け11を張設し、ガイド筒9をこのろ材押え10とろ材受け11で保持したことを特徴とするものである。
【0022】
この発明によれば、ろ材2が流出することを防ぐためにろ過槽3に設けられるろ材押え10とろ材受け11を利用して、ガイド筒9を保持することができるものである。
【0023】
また請求項8の発明は、請求項5乃至7のいずれかにおいて、ろ過槽3の底部内に複数本のガイド棒12を立設し、ガイド棒12間に開閉弁6の弁体7を上下動自在に配置したことを特徴とするものである。
【0024】
この発明によれば、弁体7が左右方向へ位置ずれすることをガイド棒12で抑制することができ、排出口4の位置から左右方向へ弁体7が位置ずれすることなく下動させて、排出口4を弁体7で確実に閉じることができるものである。
【0025】
また請求項9の発明は、請求項5乃至8のいずれかにおいて、開閉弁6の弁体7の排出口4への接触面を球面に形成したことを特徴とするものである。
【0026】
この発明によれば、円形に形成される排出口4の開口縁に弁体7を線接触させて密着させることができ、弁体7で排出口4を閉じる際のシール性を高く得ることができるものである。
【0027】
また請求項10の発明は、請求項5乃至9のいずれかにおいて、開閉弁6の弁体7に上下に貫通して上下両端が開口した洗浄用管13を設け、洗浄用管13の下部を排出口4を通して固形分貯溜槽5内に配置すると共に洗浄用管13の下端部を固形分貯溜槽5の内側面に向けて屈曲したことを特徴とするものである。
【0028】
この発明によれば、固形分貯溜槽5内の水を排水すると、ろ過槽3内と固形分貯溜槽5内との圧力差によって、ろ過槽3内の水が洗浄用管13を通過して固形分貯溜槽5内に吐出されるものであり、この吐出水によって固形分貯溜槽5の内面を自動的に洗浄することができるものである。
【0029】
また請求項11の発明は、請求項1乃至10のいずれかにおいて、固形分貯溜槽5を球形に形成したことを特徴とするものである。
【0030】
この発明によれば、固形分貯溜槽5の内面を球面に形成することができ、固形分貯溜槽5の内面の洗浄を容易に行なうことができるものである。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0032】
図8は閉鎖式水循環システムの一例として挙げる魚介類の養殖装置を示すものであり、魚介類を飼育する飼育水槽20の底部に水循環経路1が接続してある。この水循環経路1には固形分除去槽(SS除去槽)21、水位調整槽22、循環ポンプ23、ろ過槽3が、水の流れる方向に沿ってこの順に接続してある。
【0033】
固形分除去槽21には回転駆動されるドラムフィルター25などが設けられているものであり、水循環経路1を通して循環される飼育水槽20の水は、固形分除去槽21に流入してドラムフィルター25を通過する際にろ過され、水中の浮遊物質(SS)など固形分が除去されるようになっている。ドラムフィルター25の回転駆動は制御盤26によって電気的に制御できるようになっている。また固形分除去槽21に隣接して水位調整槽22が配置してあり、下端の高さが異なる複数本の水位センサ24a,24b,24cを水位調整槽22に設け、固形分除去槽21の水位を水位調整槽22の水位センサ24a,24b,24cで検出することができるようにしてある。
【0034】
固形分除去槽21で浮遊物質(SS)など固形分が除去された水は循環ポンプ23の作用で水循環経路1を通してろ過槽3に供給され、後述のようにろ過槽3で清浄化される。ろ過槽3の上部には水循環経路1の一部をなす返送配管28が接続してあり、ろ過槽3で清浄化された水は返送配管28から飼育水槽20に返送されるようにしてある。飼育水槽20と固形分除去槽21の間に開閉バルブ27が、循環ポンプ23とろ過槽3との間の水循環経路1に開閉バルブ29が、また返送配管28に開閉バルブ30がそれぞれ設けてあり、ろ過槽3に水を通して清浄化するろ過運転のときには、開閉バルブ27,29,30は開放させるようにしてある。31は水路循環経路1に設けられた逆止弁である。
【0035】
図1及び図2はろ過槽3の構成の一例を示すものであり、ろ過槽3は上面が開口すると共に底部が逆円錐部3aで閉塞された円筒体として形成してある。38は逆円錐部3aの下面に放射状に設けた補強板である。ろ過槽3の中央部の下側には固形分貯溜槽5が配置してあり、ろ過槽3の逆円錐部3aの中央に形成した円形の排出口4にこの固形分貯溜槽5を接続してある。固形分貯溜槽5の形状は特に限定されるものではないが、全体を中空の球形に形成して内周面が球面に形成されるようにするのが好ましい。固形分貯溜槽5はろ過槽3よりも十分に小さい容積に形成されるものであり、例えば、ろ過槽3を直径1500mm、高さ2300mmの大きさに形成した場合、固形分貯溜槽5は直径600mmに形成されるものである。また固形分貯溜槽5の下端には排水口36が形成してあり、排水口36には排水バルブ37が設けてある。さらに固形分貯溜槽5の上部には空気抜き管14の一端が接続してあると共に、この空気抜き管14の他端はろ過槽3の最高水位より上方位置に配置してあり、固形分貯溜槽5内が大気圧に開放されるようにしてある。
【0036】
ろ過槽3の上端部の外周には全周に亘って受け樋32が設けてあり、ろ過槽3の上端部の複数箇所に設けたオーバーフロー口33を介してろ過槽3と受け樋32とは連通している。この受け樋32に既述の返送配管28が接続してある。またオーバーフロー口33の下側位置においてろ過槽3の上端部内にはパンチングメタル等の穴明き金属板などで形成されるろ材押え10が張設してある。ろ材押え10は例えば、ろ過槽3の内周に張り出して設けたフランジ片34に周縁部を固定することによって取り付けられるものである。さらに逆円錐部3aの上側位置においてろ過槽3の下端部内には金網などで形成されるろ材受け11が張設してある。ろ材受け11は例えば、逆円錐部3aの上側の段面部に周縁部を固定することによって取り付けられるものである。
【0037】
そしてこのろ材押え10とろ材受け11の間においてろ過槽3内に多数のろ材2が充填してある(図1や図2等には一部のろ材2のみを図示している)。ろ材2はプラスチックなどで形成される粒状の担体からなるものであり、比重が1以上のものでも、1以下のものでもいずれでもよく、その表面には硝化菌などの微生物が繁殖させてある。ろ材2は上方への流動をろ材押え10で規制されていると共に下方への流動をろ材受け11で規制されており、ろ材2がろ過槽3から流出しないようにしてある。
【0038】
ろ過槽3内に設けられる開閉弁6は錘を兼用する弁体7と中空軸8とで形成されるものであり、図3に示すように、弁体7は外形を球形に形成した中空ボール状に形成してある。弁体7の上端には接続筒部40が突設してあり、この接続筒部40に剛体の直円管で形成される中空軸8の下端が挿着してある。ろ過槽3の中央部には円筒体で形成されるガイド筒9が縦方向に配置してある。このガイド筒9の上端部はろ材押え10の中央に開口した孔に通してフランジ体41で固定してあり、ガイド体9の下端部はろ材受け11の中央に開口した孔に通して連結具42で固定してあり、ガイド筒9の上端と下端をろ材押え10の上方とろ材受け11の下方に開口させると共に、ガイド筒9をろ材押え10とろ材受け11で保持するようにしてある。そして弁体7をろ材受け11の下側においてろ過槽3の下端部内に配置すると共に中空軸8をガイド筒9に上下動自在に挿通することによって、ろ過槽3内に開閉弁6を上下動自在に取り付けることができるものであり、開閉弁6が下動するとろ過槽3の底面に形成されている排出口4を図2に実線で示すように弁体7で閉じることができ、また開閉弁6が上動すると排出口4から図2に鎖線で示すように弁体7が離れ、排出口4を開くことができるものである。ここで、上記のように弁体7を球形に形成して弁体7の少なくとも下面を球面に形成することによって、円形に形成される排出口4の開口縁に弁体7を線接触させて密着させることができ、弁体7で排出口4を閉じる際のシール性を高く得ることができるものである。
【0039】
この弁体7の周囲においてろ過槽3の底部内に複数本(3本以上)のガイド棒12が立設してある。この各ガイド棒12の上端間には中央に孔を設けた剛性の穴明き金属板などで形成される当て板61が取り付けてあり、この当て板61をろ材受け11の中央部の下面に重ねた状態で、各ガイド棒12の上端をろ材受け11に結合具62で結合すると共に各ガイド棒12の下端をろ過槽3の底面に接地させることによって、各ガイド棒12を取り付けるようにしてある。当て板61によってろ材受け11を補強することができると共にガイド棒12でろ材受け11の中央部を支えることができるものであり、また当て板61によって弁体7の上動高さを規制することができるものである。
【0040】
さらに弁体7の下部には通孔53が複数箇所に形成してあり、また弁体7を上下に貫通して洗浄用管13が縦方向に取り付けてある。洗浄用管13は細管で形成してあり、その内径が排水口36の内径より遥かに小さい寸法に形成されるようにしてある。洗浄用管13は上下両端が開口しているものであり、その下部は排出口4を通して固形分貯溜槽5内に配置されるようにしてある。この洗浄用管13の下端部は斜め下方へ屈曲させてあり、下端の開口が固形分貯溜槽5の内周の側壁面に向く吐出ノズル54が形成されるようにしてある。
【0041】
また中空軸8のガイド筒9の上方へ突出する上端部には可撓性のホースなどで形成される可撓エア管44の一端が接続してあり、この可撓エア管44の他端はエア配管45に接続してある。エア配管45は図8に示すように送風機46に接続されるものであり、エア配管45には、送風機46と反対側の端部においてエア抜き用開閉バルブ47が、送風機46とエア抜き用開閉バルブ47との間の位置においてエア供給用開閉バルブ48がそれぞれ設けてある。エア抜き用開閉バルブ47とエア供給用開閉バルブ48の間においてエア配管45から分岐した接続管部45aにスピードコントローラー49を設けると共に接続管部45aの先端に上記の可撓エア管44が接続されるものである。図8において50はエア配管45に設けた逆止弁である。
【0042】
さらに、ろ過槽3の側部には、ろ材押え10とろ材受け11の間の位置において上下複数の逆洗用エアノズル56が設けてあり、各逆洗用エアノズル56は逆止弁57を介して送風機58に接続してある。逆洗用エアノズル56はろ過槽3の周方向の複数箇所に設けてあり、送風機58は上記の送風機46と兼用することも可能である。またろ材受け11の上側位置においてろ過槽3の側部には給水口59が設けてあり、この給水口59に水循環経路1が接続してある。さらにろ材受け11の上側位置においてろ過槽3の下部の内周には曝気用散気管60が配置してあり、この曝気用散気管60には例えば送風機58が接続してある。
【0043】
次に、上記のように形成されるろ過槽3を用いて通常のろ過運転を行なう場合について説明する。図1は通常のろ過運転時の状態を示すものである。ろ過運転時には、既述のように開閉バルブ27,29,30を開放した状態で循環ポンプ23を作動させるものであり、飼育水槽20の水は固形分除去槽21を通過した後に循環ポンプ23によって給水口59から図1の矢印のようにろ過槽3に供給される。またろ過運転を行なうに先立って、エア抜き用開閉バルブ47を閉じると共にエア供給用開閉バルブ48を開いた状態で送風機46を作動させ、エア配管45から可撓エア管44及び中空軸8を通して開閉弁6の弁体7内にエアを供給し、弁体7内にエアを溜めることによって、その浮力で弁体7を浮上させ、図1に示すようにろ過槽3の底面の排出口4を開口させるようにしてある。このように弁体7を浮上させた後は、エア供給用開閉バルブ48を閉じると共に送風機46の作動を停止しても、弁体7内にはエアが溜まっているので、弁体7は浮上したまま保持され、排出口4の開口状態を保持することができる。
【0044】
そして、曝気用散気管60から散気してろ材2の表面に繁殖する硝化菌などの好気性微生物に酸素を供給しながら、給水口59から水をろ過槽3内に供給する。ここで、給水口59の先端の開口は図4のようにろ過槽3の内周に沿う方向に向けてあり、給水口59から供給される水によって、ろ過槽3の内周に沿った緩やかな回流が生じるようにしてある。このようにろ過槽3に供給された水は、含有されているアンモニアがろ材2の硝化菌で硝化され、魚介類の飼育に障害がない程度に生物的に浄化されるものであり、また水に含まれる浮遊物質(SS等)などの固形分はろ材2間を通過する際にろ材2の表面に付着し、浮遊物質などの固形分がろ過される。このようにして清浄化された水は、水面に位置するオーバーフロー口33から図1の矢印のようにオーバーフローして受け樋32に流出し、返送配管28を通して飼育水槽20に返送されるものである。
【0045】
このように、通常のろ過運転の際には、ろ材2の表面に浮遊物質などの固形分が付着して堆積するが、ろ材2が水中を浮遊する際に、ろ材2に付着する固形分の一部は剥離し、この固形分は自然沈降する。このように自然沈降した固形分は、ろ材受け11を通してろ過槽3の底部の逆円錐部3aの上に沈むが、この固形分は排出口4へ向けて降り傾斜する逆円錐部3bの上面に沿って排出口4へと移動する。ここで、上記のようにろ過槽3の内周に沿った緩やかな回流が形成されていると、この水の回流と共にスパイラルな方向に固形分が運動して、排出口4に向けてスムーズに移動することができるものである。そしてこのろ過運転時には排出口4は開いているので、固形分は排出口4から自然沈降して固形分貯溜槽5に排出される。ろ過運転時には固形分貯溜槽5の排水口36の排水バルブ37は閉じており、固形分は固形分貯溜槽5内に貯溜される。
【0046】
次に、逆洗運転を行なう場合について説明する。逆洗運転は攪拌ステップ、静置ステップ、排出ステップの順に行なわれるものであり、図5は逆洗運転時の攪拌ステップの状態を示すものである。逆洗運転はろ材2の汚れ具合に応じて、1回/日〜1回/月程度の頻度で行なわれるものであり、定期的に行なうようにしても、あるいは養殖魚介類への給餌量に応じて不定期に行なうようにしてもよい。そしてこの逆洗運転の際には、開閉バルブ27,29,30を閉じると共に循環ポンプ23を停止させ、さらに必要に応じて曝気用散気管60による散気も停止する。また、エア抜き用開閉バルブ47を開き、開閉弁6の弁体7内のエアを中空軸8、可撓エア管44を通してエア配管45から抜く。このように弁体7内のエアを抜くと、通孔53からろ過槽3内の水が弁体7内に流入し、エアによる浮力がなくなるので、弁体7は沈んで下動し、図5に示すようにろ過槽3の底面の排出口4を弁体7で閉じることができる。弁体7が沈んだ後は、エア抜き用開閉バルブ47は閉じておく。
【0047】
ここで、上記のように弁体7が中空軸8と共に下動する際に、弁体7は左右の方向への位置ずれがガイド棒12で規制されながら、また中空軸8は左右方向へのぶれがガイド筒9で規制されながら、弁体7と中空軸8は下動するものである。従って、排出口4の位置から左右方向へ弁体7が位置ずれすることなく弁体7を下動させて、排出口4を弁体7で確実に閉じることができるものである。
【0048】
このように排出口4を開閉弁6で閉じた状態で、攪拌ステップでは、送風機58を作動させて逆洗用エアノズル56からエアをろ過槽3の水中に噴出させる。ここで、各逆洗用エアノズル56の先端の開口は図4のようにろ過槽3の内周に沿う方向に向けてあり、逆洗用エアノズル56から噴出されるエアによって、ろ過槽3内にはその内周に沿った激しい回流が生じるようにしてある。そして水のこの激しい回流によってろ材2を水中で攪拌することができるものであり、この攪拌によって、ろ材2の表面に堆積して付着している固形分を剥離させる逆洗を行なうことができるものである。この攪拌による逆洗は、給水口59からエゼクタ機構で水を噴出させるようにして行なうようにしてもよい。
【0049】
図6は逆洗運転時の静置ステップの状態を示すものであり、図5の攪拌ステップの状態において逆洗用エアノズル56からのエアの噴出を停止し、ろ過槽3内の水やろ材2を攪拌せず、静置させるようにしてある。このようにろ過槽3内の水を10分間程静置すると、攪拌ステップでろ材2から剥離した固形分は沈降し、ろ材受け11を通してろ過槽3の底部の逆円錐部3aの上に沈む。
【0050】
この静置ステップの際に、排水口36の排水バルブ37を開き、固形分貯溜槽5内の水を排水口36から排水する。固形分貯溜槽5内には前回の逆洗運転の際にろ材2から剥離させた固形分が貯溜されており、この貯溜した固形分を水と共に排出することができるものである。
【0051】
このとき、固形分貯溜槽5内は空気抜き管14で大気に連通させてあるので、固形分貯溜槽5内が負圧になることなく、固形分貯溜槽5内の水をスムーズに排水することができるものである。またこのように固形分貯溜槽5内の水を排水して、固形分貯溜槽5内を空にすると、ろ過槽3内と固形分貯溜槽5内との圧力差によって、ろ過槽3内の水が洗浄用管13を通過し、洗浄用管13の下端部の吐出ノズル54から固形分貯溜槽5内に吐出されるものであり、この吐出水によって固形分貯溜槽5の内周面を洗うことができるものである。ここで、洗浄用管13の下端部の吐出ノズル54は、固形分貯溜槽5の内周の側壁面に向くように形成してあるので、固形分貯溜槽5の内周面の洗浄を効率良く行なうことができるものである。
【0052】
図7は逆洗運転時の排出ステップの状態を示すものであり、排水口36の排水バルブ37を閉じた後、エア配管45のエア供給用開閉バルブ48を開いて送風機46を作動させ、エア配管45から可撓エア管44及び中空軸8を通して開閉弁6の弁体7内にエアを供給し、弁体7内にエアを溜めることによって弁体7を浮上させ、排出口4を開口させる。弁体7を浮上させた後は、エア供給用開閉バルブ48を閉じると共に送風機46の作動を停止させる。そしてこのように排出口4を開くと、空になっている固形分貯溜槽5内にろ過槽3の下部内の水が排出口4を通して流入する。このとき、固形分貯溜槽5内は空気抜き管14で大気に連通させてあるので、ろ過槽3の下部内の水は固形分貯溜槽5に勢い良く流れ込み、ろ過槽3の底部の逆円錐部3aの上に沈んで堆積している固形分は、この水に引きずられて固形分貯溜槽5に流れ込んで排出されるものであり、ろ過槽3の底部に堆積させた固形分を効率良く固形分貯溜槽5内に排出することができるものである。
【0053】
このように、逆洗運転の排出ステップを終了した後、開閉バルブ27,29,30を開放して循環ポンプ23を作動させることによって、図1の通常のろ過運転に戻ることができるものである。
【0054】
そして、上記のように逆洗運転でろ材2から剥離させた固形分は、排出ステップで固形分貯溜槽5内に貯溜するようにしてあるが、この固形分貯溜槽5に貯溜した固形分は、既述のように、次回の逆洗運転の静置ステップの際に固形分貯溜槽5から排出されるものであり、固形分の排出に伴なって排水される水の量は固形分貯溜槽5の容量分で済む。従って、従来のように、逆洗運転した後に固形分を排出するためにろ過槽3の水を総て排水するような必要がなく、逆洗運転の度に排水する水の量を少なくすることができるものであり、閉鎖式水循環システムに補給する水の量が少なくなって、水の補給量が少なくて済むという閉鎖式水循環システムのメリットを減じるようなことがなくなるものである。
【0055】
図8は閉鎖循環システムの実施の形態の他の一例を示すものであり、固形分貯溜槽5から導出した排水口4の排水バルブ37より固形分貯溜槽5側の位置に返送路65の一端が接続してある。返送路65の他端は水循環経路1の開閉バルブ27と固形分除去槽21の間に接続してあり、この返送路65には開閉バルブ66が設けてある。
【0056】
このものでは、逆洗運転時の静置ステップ以外では、開閉バルブ66は閉じている。そして静置ステップの際に上記のように排水バルブ37を開く代わりに、この開閉バルブ66を開き、固形分貯溜槽5内の水を排水口36から返送路65に排出するようにしてある。このように固形分貯溜槽5から返送路65に排出された固形分を含む水は固形分除去槽21に返送されるものであり、この水に含まれる固形分は固形分除去槽21で除去することができる。従ってこのように固形分貯溜槽5から排出された水から固形分を除去して、再度循環させることができ、システム外へ廃棄するような必要がなくなり、逆洗の際の排出水量を一層少なくすることができるものである。
【0057】
【発明の効果】
上記のように本発明に係る閉鎖式水循環システムの水ろ過装置によれば、固形分を排出するために排水される水の量は固形分貯溜槽の容量分で済むものであり、固形分を排出するためにろ過槽の水を総て排水するような必要がなくなって、逆洗運転の度に排水する水の量を少なくすることができ、閉鎖式水循環システムに補給する水の量が少なくて済むものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例における、通常のろ過運転の状態を示す概略断面図である。
【図2】同上のろ過槽の断面図である。
【図3】同上の開閉弁の拡大した断面図である。
【図4】同上のろ過槽の平面断面図である。
【図5】本発明の実施の形態の一例における、逆洗運転時の攪拌ステップの状態を示す概略断面図である。
【図6】本発明の実施の形態の一例における、逆洗運転時の静置ステップの状態を示す概略断面図である。
【図7】本発明の実施の形態の一例における、逆洗運転時の排出ステップの状態を示す概略断面図である。
【図8】本発明に係る閉鎖式水循環システムの一例を示す概略図である。
【図9】本発明に係る閉鎖式水循環システムの他の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 水循環経路
2 ろ材
3 ろ過槽
4 排出口
5 固形分貯溜槽
6 開閉弁
7 弁体
8 中空軸
9 ガイド筒
10 ろ材押え
11 ろ材受け
12 ガイド棒
13 洗浄用管
14 空気抜き管
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を閉鎖循環系で飼育水槽に循環させながら魚介類を飼育するようにした魚介類の養殖装置など、閉鎖式水循環システムにおいて水を清浄化するために用いられる水ろ過装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
水を閉鎖循環系で飼育水槽に循環させながら魚介類を飼育するようにした魚介類の養殖装置など、水を閉鎖的に循環させる水循環システムでは、水循環経路に設けられる水ろ過装置で水を清浄化しながら循環させることによって、水を大量に補給する必要なく運転をすることができるようになっている。
【0003】
この水ろ過装置としては、ろ材を充填したろ過槽が用いられることが多い。ろ材は、プラスチックなどで形成される粒状の担体に硝化菌などの微生物を繁殖させたものであり、水循環経路を循環する水をろ過槽に通過させる際に、例えば水中のアンモニアをろ材の硝化菌で硝化して、魚介類の飼育に障害がない程度に水を生物的に浄化することができるものである。また水に含まれる浮遊物質(SS等)などの固形分がろ材の表面に付着することによって、水中の固形分をろ過することもできるものである。
【0004】
このようなろ材を充填したろ過槽において、水中の浮遊物質がろ材の表面に付着して固形分として堆積してくると、ろ材によるアンモニアの硝化処理など水の浄化効率が落ちるおそれがある。そこで、ろ過槽に通常のろ過運転時の水の流れとは逆向きに水を流したり、ろ過槽にエアーを吹き込んだりして、ろ過槽内でろ材を強く攪拌することによって、ろ材の表面に付着して堆積している固形分を剥離させる逆洗が行なわれている(例えば特許文献1等参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−34385号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のろ過槽の逆洗運転は、ろ過槽への水の流入及び流出を停止させた状態で行なわれるものであり、逆洗することによってろ材から剥離した固形分でろ過槽内の水は汚れた状態になる。このため一般的に、逆洗運転を行なった後、ろ過槽内の水を総て排出し、この後に通常のろ過運転に戻るようになっている。
【0007】
しかし、このように逆洗運転の度にろ過槽内の水を総て排出すると、閉鎖式水循環システムの系内の水の量が少なくなるので、水を度々補充する必要があり、水の補給量が少なくて済むという閉鎖式水循環システムのメリットが大きく減じられることになるものである。
【0008】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、逆洗の際の排出水量を少なくすることができ、水の補給が少なくて済む閉鎖式水循環システムの水ろ過装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る閉鎖式水循環システムの水ろ過装置は、閉鎖式水循環システムの水循環経路1にろ材2を充填したろ過槽3を接続して形成され、水循環経路1を循環する水をろ過槽3に通してろ材2でろ過するろ過運転と、ろ材2を攪拌洗浄してろ材2に付着する固形分を剥離する逆洗運転とが行なわれる水ろ過装置において、ろ過槽3の底部に排出口4を介して固形分貯溜槽5を接続すると共に排出口4を開閉する開閉弁6を設け、逆洗運転の際にろ材2から剥離された固形分を排出口4から固形分貯溜槽5に排出させた後、排出口4を開閉弁6で閉じた状態で固形分貯溜槽5から固形分を含む水を排出するようにして成ることを特徴とするものである。
【0010】
この発明によれば、ろ材2から剥離された固形分を排出するために排水される水の量は固形分貯溜槽5の容量分で済むものであり、固形分を排出するためにろ過槽3の水を総て排水するような必要がなくなって、逆洗運転の度に排水する水の量を少なくすることができるものであり、閉鎖式水循環システムに補給する水の量が少なくて済むものである。
【0011】
また請求項2の発明は、請求項1において、逆洗運転は、ろ材2を攪拌してろ材2に付着する固形分を剥離する攪拌ステップ、ろ過槽3内を静置状態にして剥離された固形分をろ過槽3の底部に沈降させる静置ステップ、ろ過槽3の底部に沈降した固形分を排出口4から固形分貯溜槽5に排出させる排出ステップの順に行なわれ、開閉弁6は、攪拌ステップ及び静置ステップでは排出口4を閉塞していると共に、固形分貯溜槽5内の水を排出した後に排出ステップで排出口4を開放するように作動することを特徴とするものである。
【0012】
この発明によれば、攪拌ステップでろ材2から剥離させた固形分を静置ステップでろ過槽3の底部に沈降させて集め、この沈降させて集めた固形分を排出ステップで空の固形分貯溜槽5内に水と共に流入させることによって、固形分をろ過槽3から固形分貯溜槽5へと効率良く排出することができるものである。
【0013】
また請求項3の発明は、請求項1又は2において、固形分貯溜槽5には空気抜き管14が設けられていることを特徴とするものである。
【0014】
この発明によれば、固形分貯溜槽5内の圧力を大気圧に保持することができ、固形分貯溜槽5からの水の排水や、ろ過槽3から固形分貯溜槽5への水の流入をスムーズに行なわせることができるものである。
【0015】
また請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかにおいて、開閉弁6は、空気の注入による浮上と空気の排出による沈降によって排出口4を開閉することを特徴とするものである。
【0016】
この発明によれば、電動機構などを用いる必要なく、空気の注入・排出の機構で排出口4を開閉することができるものである。
【0017】
また請求項5の発明は、請求項4において、開閉弁6は、ろ過槽3の底部に設けられた排出口4に密接・離間して開閉する中空の弁体7と、弁体7に上方へ突出して設けられ、弁体7に空気を注入・排出する中空軸8とから形成されていることを特徴とするものである。
【0018】
この発明によれば、中空軸8を通して弁体7に空気を注入・排出して、排出口4を弁体7で開閉することができ、空気の注入・排出の機構で排出口4を開閉することができるものである。
【0019】
また請求項6の発明は、請求項5において、開閉弁6の中空軸8を上下動自在に挿通して保持するガイド筒9をろ過槽3に設けたことを特徴とするものである。
【0020】
この発明によれば、弁体7と共に中空軸8が下動する際に、中空軸8が左右方向にぶれることをガイド筒9で抑制することができ、排出口4の位置から左右方向へ弁体7が位置ずれすることを防いで、排出口4を弁体7で確実に閉じることができるものである。
【0021】
また請求項7の発明は、請求項6において、ろ過槽3の上部内と下部内にろ材2の流動を規制するろ材押え10とろ材受け11を張設し、ガイド筒9をこのろ材押え10とろ材受け11で保持したことを特徴とするものである。
【0022】
この発明によれば、ろ材2が流出することを防ぐためにろ過槽3に設けられるろ材押え10とろ材受け11を利用して、ガイド筒9を保持することができるものである。
【0023】
また請求項8の発明は、請求項5乃至7のいずれかにおいて、ろ過槽3の底部内に複数本のガイド棒12を立設し、ガイド棒12間に開閉弁6の弁体7を上下動自在に配置したことを特徴とするものである。
【0024】
この発明によれば、弁体7が左右方向へ位置ずれすることをガイド棒12で抑制することができ、排出口4の位置から左右方向へ弁体7が位置ずれすることなく下動させて、排出口4を弁体7で確実に閉じることができるものである。
【0025】
また請求項9の発明は、請求項5乃至8のいずれかにおいて、開閉弁6の弁体7の排出口4への接触面を球面に形成したことを特徴とするものである。
【0026】
この発明によれば、円形に形成される排出口4の開口縁に弁体7を線接触させて密着させることができ、弁体7で排出口4を閉じる際のシール性を高く得ることができるものである。
【0027】
また請求項10の発明は、請求項5乃至9のいずれかにおいて、開閉弁6の弁体7に上下に貫通して上下両端が開口した洗浄用管13を設け、洗浄用管13の下部を排出口4を通して固形分貯溜槽5内に配置すると共に洗浄用管13の下端部を固形分貯溜槽5の内側面に向けて屈曲したことを特徴とするものである。
【0028】
この発明によれば、固形分貯溜槽5内の水を排水すると、ろ過槽3内と固形分貯溜槽5内との圧力差によって、ろ過槽3内の水が洗浄用管13を通過して固形分貯溜槽5内に吐出されるものであり、この吐出水によって固形分貯溜槽5の内面を自動的に洗浄することができるものである。
【0029】
また請求項11の発明は、請求項1乃至10のいずれかにおいて、固形分貯溜槽5を球形に形成したことを特徴とするものである。
【0030】
この発明によれば、固形分貯溜槽5の内面を球面に形成することができ、固形分貯溜槽5の内面の洗浄を容易に行なうことができるものである。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0032】
図8は閉鎖式水循環システムの一例として挙げる魚介類の養殖装置を示すものであり、魚介類を飼育する飼育水槽20の底部に水循環経路1が接続してある。この水循環経路1には固形分除去槽(SS除去槽)21、水位調整槽22、循環ポンプ23、ろ過槽3が、水の流れる方向に沿ってこの順に接続してある。
【0033】
固形分除去槽21には回転駆動されるドラムフィルター25などが設けられているものであり、水循環経路1を通して循環される飼育水槽20の水は、固形分除去槽21に流入してドラムフィルター25を通過する際にろ過され、水中の浮遊物質(SS)など固形分が除去されるようになっている。ドラムフィルター25の回転駆動は制御盤26によって電気的に制御できるようになっている。また固形分除去槽21に隣接して水位調整槽22が配置してあり、下端の高さが異なる複数本の水位センサ24a,24b,24cを水位調整槽22に設け、固形分除去槽21の水位を水位調整槽22の水位センサ24a,24b,24cで検出することができるようにしてある。
【0034】
固形分除去槽21で浮遊物質(SS)など固形分が除去された水は循環ポンプ23の作用で水循環経路1を通してろ過槽3に供給され、後述のようにろ過槽3で清浄化される。ろ過槽3の上部には水循環経路1の一部をなす返送配管28が接続してあり、ろ過槽3で清浄化された水は返送配管28から飼育水槽20に返送されるようにしてある。飼育水槽20と固形分除去槽21の間に開閉バルブ27が、循環ポンプ23とろ過槽3との間の水循環経路1に開閉バルブ29が、また返送配管28に開閉バルブ30がそれぞれ設けてあり、ろ過槽3に水を通して清浄化するろ過運転のときには、開閉バルブ27,29,30は開放させるようにしてある。31は水路循環経路1に設けられた逆止弁である。
【0035】
図1及び図2はろ過槽3の構成の一例を示すものであり、ろ過槽3は上面が開口すると共に底部が逆円錐部3aで閉塞された円筒体として形成してある。38は逆円錐部3aの下面に放射状に設けた補強板である。ろ過槽3の中央部の下側には固形分貯溜槽5が配置してあり、ろ過槽3の逆円錐部3aの中央に形成した円形の排出口4にこの固形分貯溜槽5を接続してある。固形分貯溜槽5の形状は特に限定されるものではないが、全体を中空の球形に形成して内周面が球面に形成されるようにするのが好ましい。固形分貯溜槽5はろ過槽3よりも十分に小さい容積に形成されるものであり、例えば、ろ過槽3を直径1500mm、高さ2300mmの大きさに形成した場合、固形分貯溜槽5は直径600mmに形成されるものである。また固形分貯溜槽5の下端には排水口36が形成してあり、排水口36には排水バルブ37が設けてある。さらに固形分貯溜槽5の上部には空気抜き管14の一端が接続してあると共に、この空気抜き管14の他端はろ過槽3の最高水位より上方位置に配置してあり、固形分貯溜槽5内が大気圧に開放されるようにしてある。
【0036】
ろ過槽3の上端部の外周には全周に亘って受け樋32が設けてあり、ろ過槽3の上端部の複数箇所に設けたオーバーフロー口33を介してろ過槽3と受け樋32とは連通している。この受け樋32に既述の返送配管28が接続してある。またオーバーフロー口33の下側位置においてろ過槽3の上端部内にはパンチングメタル等の穴明き金属板などで形成されるろ材押え10が張設してある。ろ材押え10は例えば、ろ過槽3の内周に張り出して設けたフランジ片34に周縁部を固定することによって取り付けられるものである。さらに逆円錐部3aの上側位置においてろ過槽3の下端部内には金網などで形成されるろ材受け11が張設してある。ろ材受け11は例えば、逆円錐部3aの上側の段面部に周縁部を固定することによって取り付けられるものである。
【0037】
そしてこのろ材押え10とろ材受け11の間においてろ過槽3内に多数のろ材2が充填してある(図1や図2等には一部のろ材2のみを図示している)。ろ材2はプラスチックなどで形成される粒状の担体からなるものであり、比重が1以上のものでも、1以下のものでもいずれでもよく、その表面には硝化菌などの微生物が繁殖させてある。ろ材2は上方への流動をろ材押え10で規制されていると共に下方への流動をろ材受け11で規制されており、ろ材2がろ過槽3から流出しないようにしてある。
【0038】
ろ過槽3内に設けられる開閉弁6は錘を兼用する弁体7と中空軸8とで形成されるものであり、図3に示すように、弁体7は外形を球形に形成した中空ボール状に形成してある。弁体7の上端には接続筒部40が突設してあり、この接続筒部40に剛体の直円管で形成される中空軸8の下端が挿着してある。ろ過槽3の中央部には円筒体で形成されるガイド筒9が縦方向に配置してある。このガイド筒9の上端部はろ材押え10の中央に開口した孔に通してフランジ体41で固定してあり、ガイド体9の下端部はろ材受け11の中央に開口した孔に通して連結具42で固定してあり、ガイド筒9の上端と下端をろ材押え10の上方とろ材受け11の下方に開口させると共に、ガイド筒9をろ材押え10とろ材受け11で保持するようにしてある。そして弁体7をろ材受け11の下側においてろ過槽3の下端部内に配置すると共に中空軸8をガイド筒9に上下動自在に挿通することによって、ろ過槽3内に開閉弁6を上下動自在に取り付けることができるものであり、開閉弁6が下動するとろ過槽3の底面に形成されている排出口4を図2に実線で示すように弁体7で閉じることができ、また開閉弁6が上動すると排出口4から図2に鎖線で示すように弁体7が離れ、排出口4を開くことができるものである。ここで、上記のように弁体7を球形に形成して弁体7の少なくとも下面を球面に形成することによって、円形に形成される排出口4の開口縁に弁体7を線接触させて密着させることができ、弁体7で排出口4を閉じる際のシール性を高く得ることができるものである。
【0039】
この弁体7の周囲においてろ過槽3の底部内に複数本(3本以上)のガイド棒12が立設してある。この各ガイド棒12の上端間には中央に孔を設けた剛性の穴明き金属板などで形成される当て板61が取り付けてあり、この当て板61をろ材受け11の中央部の下面に重ねた状態で、各ガイド棒12の上端をろ材受け11に結合具62で結合すると共に各ガイド棒12の下端をろ過槽3の底面に接地させることによって、各ガイド棒12を取り付けるようにしてある。当て板61によってろ材受け11を補強することができると共にガイド棒12でろ材受け11の中央部を支えることができるものであり、また当て板61によって弁体7の上動高さを規制することができるものである。
【0040】
さらに弁体7の下部には通孔53が複数箇所に形成してあり、また弁体7を上下に貫通して洗浄用管13が縦方向に取り付けてある。洗浄用管13は細管で形成してあり、その内径が排水口36の内径より遥かに小さい寸法に形成されるようにしてある。洗浄用管13は上下両端が開口しているものであり、その下部は排出口4を通して固形分貯溜槽5内に配置されるようにしてある。この洗浄用管13の下端部は斜め下方へ屈曲させてあり、下端の開口が固形分貯溜槽5の内周の側壁面に向く吐出ノズル54が形成されるようにしてある。
【0041】
また中空軸8のガイド筒9の上方へ突出する上端部には可撓性のホースなどで形成される可撓エア管44の一端が接続してあり、この可撓エア管44の他端はエア配管45に接続してある。エア配管45は図8に示すように送風機46に接続されるものであり、エア配管45には、送風機46と反対側の端部においてエア抜き用開閉バルブ47が、送風機46とエア抜き用開閉バルブ47との間の位置においてエア供給用開閉バルブ48がそれぞれ設けてある。エア抜き用開閉バルブ47とエア供給用開閉バルブ48の間においてエア配管45から分岐した接続管部45aにスピードコントローラー49を設けると共に接続管部45aの先端に上記の可撓エア管44が接続されるものである。図8において50はエア配管45に設けた逆止弁である。
【0042】
さらに、ろ過槽3の側部には、ろ材押え10とろ材受け11の間の位置において上下複数の逆洗用エアノズル56が設けてあり、各逆洗用エアノズル56は逆止弁57を介して送風機58に接続してある。逆洗用エアノズル56はろ過槽3の周方向の複数箇所に設けてあり、送風機58は上記の送風機46と兼用することも可能である。またろ材受け11の上側位置においてろ過槽3の側部には給水口59が設けてあり、この給水口59に水循環経路1が接続してある。さらにろ材受け11の上側位置においてろ過槽3の下部の内周には曝気用散気管60が配置してあり、この曝気用散気管60には例えば送風機58が接続してある。
【0043】
次に、上記のように形成されるろ過槽3を用いて通常のろ過運転を行なう場合について説明する。図1は通常のろ過運転時の状態を示すものである。ろ過運転時には、既述のように開閉バルブ27,29,30を開放した状態で循環ポンプ23を作動させるものであり、飼育水槽20の水は固形分除去槽21を通過した後に循環ポンプ23によって給水口59から図1の矢印のようにろ過槽3に供給される。またろ過運転を行なうに先立って、エア抜き用開閉バルブ47を閉じると共にエア供給用開閉バルブ48を開いた状態で送風機46を作動させ、エア配管45から可撓エア管44及び中空軸8を通して開閉弁6の弁体7内にエアを供給し、弁体7内にエアを溜めることによって、その浮力で弁体7を浮上させ、図1に示すようにろ過槽3の底面の排出口4を開口させるようにしてある。このように弁体7を浮上させた後は、エア供給用開閉バルブ48を閉じると共に送風機46の作動を停止しても、弁体7内にはエアが溜まっているので、弁体7は浮上したまま保持され、排出口4の開口状態を保持することができる。
【0044】
そして、曝気用散気管60から散気してろ材2の表面に繁殖する硝化菌などの好気性微生物に酸素を供給しながら、給水口59から水をろ過槽3内に供給する。ここで、給水口59の先端の開口は図4のようにろ過槽3の内周に沿う方向に向けてあり、給水口59から供給される水によって、ろ過槽3の内周に沿った緩やかな回流が生じるようにしてある。このようにろ過槽3に供給された水は、含有されているアンモニアがろ材2の硝化菌で硝化され、魚介類の飼育に障害がない程度に生物的に浄化されるものであり、また水に含まれる浮遊物質(SS等)などの固形分はろ材2間を通過する際にろ材2の表面に付着し、浮遊物質などの固形分がろ過される。このようにして清浄化された水は、水面に位置するオーバーフロー口33から図1の矢印のようにオーバーフローして受け樋32に流出し、返送配管28を通して飼育水槽20に返送されるものである。
【0045】
このように、通常のろ過運転の際には、ろ材2の表面に浮遊物質などの固形分が付着して堆積するが、ろ材2が水中を浮遊する際に、ろ材2に付着する固形分の一部は剥離し、この固形分は自然沈降する。このように自然沈降した固形分は、ろ材受け11を通してろ過槽3の底部の逆円錐部3aの上に沈むが、この固形分は排出口4へ向けて降り傾斜する逆円錐部3bの上面に沿って排出口4へと移動する。ここで、上記のようにろ過槽3の内周に沿った緩やかな回流が形成されていると、この水の回流と共にスパイラルな方向に固形分が運動して、排出口4に向けてスムーズに移動することができるものである。そしてこのろ過運転時には排出口4は開いているので、固形分は排出口4から自然沈降して固形分貯溜槽5に排出される。ろ過運転時には固形分貯溜槽5の排水口36の排水バルブ37は閉じており、固形分は固形分貯溜槽5内に貯溜される。
【0046】
次に、逆洗運転を行なう場合について説明する。逆洗運転は攪拌ステップ、静置ステップ、排出ステップの順に行なわれるものであり、図5は逆洗運転時の攪拌ステップの状態を示すものである。逆洗運転はろ材2の汚れ具合に応じて、1回/日〜1回/月程度の頻度で行なわれるものであり、定期的に行なうようにしても、あるいは養殖魚介類への給餌量に応じて不定期に行なうようにしてもよい。そしてこの逆洗運転の際には、開閉バルブ27,29,30を閉じると共に循環ポンプ23を停止させ、さらに必要に応じて曝気用散気管60による散気も停止する。また、エア抜き用開閉バルブ47を開き、開閉弁6の弁体7内のエアを中空軸8、可撓エア管44を通してエア配管45から抜く。このように弁体7内のエアを抜くと、通孔53からろ過槽3内の水が弁体7内に流入し、エアによる浮力がなくなるので、弁体7は沈んで下動し、図5に示すようにろ過槽3の底面の排出口4を弁体7で閉じることができる。弁体7が沈んだ後は、エア抜き用開閉バルブ47は閉じておく。
【0047】
ここで、上記のように弁体7が中空軸8と共に下動する際に、弁体7は左右の方向への位置ずれがガイド棒12で規制されながら、また中空軸8は左右方向へのぶれがガイド筒9で規制されながら、弁体7と中空軸8は下動するものである。従って、排出口4の位置から左右方向へ弁体7が位置ずれすることなく弁体7を下動させて、排出口4を弁体7で確実に閉じることができるものである。
【0048】
このように排出口4を開閉弁6で閉じた状態で、攪拌ステップでは、送風機58を作動させて逆洗用エアノズル56からエアをろ過槽3の水中に噴出させる。ここで、各逆洗用エアノズル56の先端の開口は図4のようにろ過槽3の内周に沿う方向に向けてあり、逆洗用エアノズル56から噴出されるエアによって、ろ過槽3内にはその内周に沿った激しい回流が生じるようにしてある。そして水のこの激しい回流によってろ材2を水中で攪拌することができるものであり、この攪拌によって、ろ材2の表面に堆積して付着している固形分を剥離させる逆洗を行なうことができるものである。この攪拌による逆洗は、給水口59からエゼクタ機構で水を噴出させるようにして行なうようにしてもよい。
【0049】
図6は逆洗運転時の静置ステップの状態を示すものであり、図5の攪拌ステップの状態において逆洗用エアノズル56からのエアの噴出を停止し、ろ過槽3内の水やろ材2を攪拌せず、静置させるようにしてある。このようにろ過槽3内の水を10分間程静置すると、攪拌ステップでろ材2から剥離した固形分は沈降し、ろ材受け11を通してろ過槽3の底部の逆円錐部3aの上に沈む。
【0050】
この静置ステップの際に、排水口36の排水バルブ37を開き、固形分貯溜槽5内の水を排水口36から排水する。固形分貯溜槽5内には前回の逆洗運転の際にろ材2から剥離させた固形分が貯溜されており、この貯溜した固形分を水と共に排出することができるものである。
【0051】
このとき、固形分貯溜槽5内は空気抜き管14で大気に連通させてあるので、固形分貯溜槽5内が負圧になることなく、固形分貯溜槽5内の水をスムーズに排水することができるものである。またこのように固形分貯溜槽5内の水を排水して、固形分貯溜槽5内を空にすると、ろ過槽3内と固形分貯溜槽5内との圧力差によって、ろ過槽3内の水が洗浄用管13を通過し、洗浄用管13の下端部の吐出ノズル54から固形分貯溜槽5内に吐出されるものであり、この吐出水によって固形分貯溜槽5の内周面を洗うことができるものである。ここで、洗浄用管13の下端部の吐出ノズル54は、固形分貯溜槽5の内周の側壁面に向くように形成してあるので、固形分貯溜槽5の内周面の洗浄を効率良く行なうことができるものである。
【0052】
図7は逆洗運転時の排出ステップの状態を示すものであり、排水口36の排水バルブ37を閉じた後、エア配管45のエア供給用開閉バルブ48を開いて送風機46を作動させ、エア配管45から可撓エア管44及び中空軸8を通して開閉弁6の弁体7内にエアを供給し、弁体7内にエアを溜めることによって弁体7を浮上させ、排出口4を開口させる。弁体7を浮上させた後は、エア供給用開閉バルブ48を閉じると共に送風機46の作動を停止させる。そしてこのように排出口4を開くと、空になっている固形分貯溜槽5内にろ過槽3の下部内の水が排出口4を通して流入する。このとき、固形分貯溜槽5内は空気抜き管14で大気に連通させてあるので、ろ過槽3の下部内の水は固形分貯溜槽5に勢い良く流れ込み、ろ過槽3の底部の逆円錐部3aの上に沈んで堆積している固形分は、この水に引きずられて固形分貯溜槽5に流れ込んで排出されるものであり、ろ過槽3の底部に堆積させた固形分を効率良く固形分貯溜槽5内に排出することができるものである。
【0053】
このように、逆洗運転の排出ステップを終了した後、開閉バルブ27,29,30を開放して循環ポンプ23を作動させることによって、図1の通常のろ過運転に戻ることができるものである。
【0054】
そして、上記のように逆洗運転でろ材2から剥離させた固形分は、排出ステップで固形分貯溜槽5内に貯溜するようにしてあるが、この固形分貯溜槽5に貯溜した固形分は、既述のように、次回の逆洗運転の静置ステップの際に固形分貯溜槽5から排出されるものであり、固形分の排出に伴なって排水される水の量は固形分貯溜槽5の容量分で済む。従って、従来のように、逆洗運転した後に固形分を排出するためにろ過槽3の水を総て排水するような必要がなく、逆洗運転の度に排水する水の量を少なくすることができるものであり、閉鎖式水循環システムに補給する水の量が少なくなって、水の補給量が少なくて済むという閉鎖式水循環システムのメリットを減じるようなことがなくなるものである。
【0055】
図8は閉鎖循環システムの実施の形態の他の一例を示すものであり、固形分貯溜槽5から導出した排水口4の排水バルブ37より固形分貯溜槽5側の位置に返送路65の一端が接続してある。返送路65の他端は水循環経路1の開閉バルブ27と固形分除去槽21の間に接続してあり、この返送路65には開閉バルブ66が設けてある。
【0056】
このものでは、逆洗運転時の静置ステップ以外では、開閉バルブ66は閉じている。そして静置ステップの際に上記のように排水バルブ37を開く代わりに、この開閉バルブ66を開き、固形分貯溜槽5内の水を排水口36から返送路65に排出するようにしてある。このように固形分貯溜槽5から返送路65に排出された固形分を含む水は固形分除去槽21に返送されるものであり、この水に含まれる固形分は固形分除去槽21で除去することができる。従ってこのように固形分貯溜槽5から排出された水から固形分を除去して、再度循環させることができ、システム外へ廃棄するような必要がなくなり、逆洗の際の排出水量を一層少なくすることができるものである。
【0057】
【発明の効果】
上記のように本発明に係る閉鎖式水循環システムの水ろ過装置によれば、固形分を排出するために排水される水の量は固形分貯溜槽の容量分で済むものであり、固形分を排出するためにろ過槽の水を総て排水するような必要がなくなって、逆洗運転の度に排水する水の量を少なくすることができ、閉鎖式水循環システムに補給する水の量が少なくて済むものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例における、通常のろ過運転の状態を示す概略断面図である。
【図2】同上のろ過槽の断面図である。
【図3】同上の開閉弁の拡大した断面図である。
【図4】同上のろ過槽の平面断面図である。
【図5】本発明の実施の形態の一例における、逆洗運転時の攪拌ステップの状態を示す概略断面図である。
【図6】本発明の実施の形態の一例における、逆洗運転時の静置ステップの状態を示す概略断面図である。
【図7】本発明の実施の形態の一例における、逆洗運転時の排出ステップの状態を示す概略断面図である。
【図8】本発明に係る閉鎖式水循環システムの一例を示す概略図である。
【図9】本発明に係る閉鎖式水循環システムの他の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 水循環経路
2 ろ材
3 ろ過槽
4 排出口
5 固形分貯溜槽
6 開閉弁
7 弁体
8 中空軸
9 ガイド筒
10 ろ材押え
11 ろ材受け
12 ガイド棒
13 洗浄用管
14 空気抜き管
Claims (11)
- 閉鎖式水循環システムの水循環経路にろ材を充填したろ過槽を接続して形成され、水循環経路を循環する水をろ過槽に通してろ材でろ過するろ過運転と、ろ材を攪拌洗浄してろ材に付着する固形分を剥離する逆洗運転とが行なわれる水ろ過装置において、ろ過槽の底部に排出口を介して固形分貯溜槽を接続すると共に排出口を開閉する開閉弁を設け、逆洗運転の際にろ材から剥離された固形分を排出口から固形分貯溜槽に排出させた後、排出口を開閉弁で閉じた状態で固形分貯溜槽から固形分を含む水を排出するようにして成ることを特徴とする閉鎖式水循環システムの水ろ過装置。
- 逆洗運転は、ろ材を攪拌してろ材に付着する固形分を剥離する攪拌ステップ、ろ過槽内を静置状態にして剥離された固形分をろ過槽の底部に沈降させる静置ステップ、ろ過槽の底部に沈降した固形分を排出口から固形分貯溜槽に排出させる排出ステップの順に行なわれ、開閉弁は、攪拌ステップ及び静置ステップでは排出口を閉塞していると共に、固形分貯溜槽内の水を排出した後に排出ステップで排出口を開放するように作動することを特徴とする請求項1に記載の閉鎖式水循環システムの水ろ過装置。
- 固形分貯溜槽には空気抜き管が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の閉鎖式水循環システムの水ろ過装置。
- 開閉弁は、空気の注入による浮上と空気の排出による沈降によって排出口を開閉することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の閉鎖式水循環システムの水ろ過装置。
- 開閉弁は、ろ過槽の底部に設けられた排出口に密接・離間して開閉する中空の弁体と、弁体に上方へ突出して設けられ、弁体に空気を注入・排出する中空軸とから形成されていることを特徴とする請求項4に記載の閉鎖式水循環システムの水ろ過装置。
- 開閉弁の中空軸を上下動自在に挿通して保持するガイド筒をろ過槽に設けたことを特徴とする請求項5に記載の閉鎖式水循環システムの水ろ過装置。
- ろ過槽の上部内と下部内にろ材の流動を規制するろ材押えとろ材受けを張設し、ガイド筒をこのろ材押えとろ材受けで保持したことを特徴とする請求項6に記載の閉鎖式水循環システムの水ろ過装置。
- ろ過槽の底部内に複数本のガイド棒を立設し、ガイド棒間に開閉弁の弁体を上下動自在に配置したことを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の閉鎖式水循環システムの水ろ過装置。
- 開閉弁の弁体の排出口への接触面を球面に形成したことを特徴とする請求項5乃至8のいずれかに記載の閉鎖式水循環システムの水ろ過装置。
- 開閉弁の弁体に上下に貫通して上下両端が開口した洗浄用管を設け、洗浄用管の下部を排出口を通して固形分貯溜槽内に配置すると共に洗浄用管の下端部を固形分貯溜槽の内側面に向けて屈曲したことを特徴とする請求項5乃至9のいずれかに記載の閉鎖式水循環システムの水ろ過装置。
- 固形分貯溜槽を球形に形成したことを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の閉鎖式水循環システムの水ろ過装置。
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