JP2008043930A - 水槽浄化装置及び水槽浄化処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】第１浄化槽と第２浄化槽を有する水槽浄化装置において、各浄化槽に最適な流量の水槽排水を分流し、効率的で安定した浄化処理を行えるようにした水槽浄化装置及び水槽浄化処理システムを提供することである。
【解決手段】第１浄化槽３１と第２浄化槽３２を有する水槽浄化装置において、前記第１浄化槽３１と第２浄化槽31の上流側に、水槽排水を前記各浄化槽に所定割合の流出量で分流する水槽排水分流容器３５を設けた。水槽排水分流容器には複数の区画室３５ｃ，３５ｄを形成し、一方の区画室３５ｃに第１浄化槽３１に通じる水槽排水流出部３５ｆを設け、他方の区画室３５ｄに第２浄化槽３２に通じる水槽排水流出部を設け，両水槽排水流出部の流出量を変えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、飼育魚や食用魚、貝類等を飼育する水槽の貯留水を循環させて浄化するための水槽浄化装置に関するものである。

水槽に魚類や貝類等を入れて飼育、鑑賞する場合、水質管理のための水替えが重要となる。水槽の貯留水には、魚類の排泄物等から生成されるアンモニア成分、残餌、ゴミ等が混じっており、これらが水質悪化の原因となっている。とくにアンモニア成分や、アンモニア成分が、貯留水に自然に含まれる好気性菌により硝酸塩まで分解される過程で生成される亜硝酸塩は、飼育魚にとってきわめて有害であり、また、硝酸塩の増加は藻の発生や、ｐＨバランスを崩す原因にもなっている。

このため、水槽貯留水を循環させて化学的、物理的又は微生物的に浄化する装置が従来から多種提案されている。微生物的な浄化装置としては、一般に、嫌気処理槽と好気処理槽から組み合わせたものが知られているが、各処理槽において微生物が活動するための環境維持が難しく、満足な水質が得られないのが現状である。

ところで、これら従来の水槽浄化装置として、例えば特許文献１には、水槽本体上部に設けた濾過装置本体内に、仕切板を介して好気性のドライ濾過槽と嫌気性のウエット濾過槽を形成し、各濾過槽にバクテリア着床濾材を装填するとともに、水槽本体から汲み上げた水槽水をシャワーパイプにより各濾過槽に散水する装置が開示されている。この装置では、シャワーパイプの散水孔の数により、各濾過槽への散水量を調整しているが、各濾過槽への水槽水の流出量を微妙に調整することは、ポンプ回転数等にも影響されるため困難である。また、散水方式では周囲の空気を巻き込むため、嫌気性微生物による浄化処理を行う場合には不適切である。

なお、特許文献２には、嫌気性の第１濾過容器と好気性の第２濾過容器に水槽水を順次通過させて浄化処理する装置が開示されているが、水槽水の全量を両方の濾過容器に通過させる方式は浄化効率が劣り、一方の濾過容器が目詰まり等の障害を起こした場合、後続の濾過容器が機能しなくなる等の問題がある。

特開平１０−２４４２９０号公報 特許第２７８９２９６号公報

本発明は、上述したような課題を解決するために提案されたものであり、第１浄化槽と第２浄化槽を有する水槽浄化装置において、各浄化槽に最適な流量の水槽排水を分流し、効率的で安定した浄化処理を行えるようにした水槽浄化装置及び水槽浄化処理システムを提供することである。
また本発明は、第１浄化槽と第２浄化槽に適切な割合で水槽排水を分流することができ、しかも流出量の調節を容易にした水槽浄化装置及び水槽浄化処理システムを提供することである。
また本発明によれば、水槽排水の分流を簡単な構成で安価に実現できる水槽浄化装置及び水槽浄化処理システムを提供することである。
その他、本発明は以下の課題解決手段及び最良実施形態に記述され、または記述から予測できる作用効果を有する水槽浄化装置及び水槽浄化処理システムを提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１の発明の水槽浄化装置にあっては、
水槽の貯留水を浄化する装置であり、少なくとも第１浄化槽と第２浄化槽を有する水槽浄化装置において、
前記第１浄化槽と第２浄化槽の上流側に、水槽排水を前記各浄化槽に所定割合の流出量で分流する水槽排水分流容器を設けたことを特徴とする。

水槽の貯留水は淡水、塩水、汽水のいずれでもよく、また水槽は家庭用、業務用を問わない。第１浄化槽と第２浄化槽は、ここでは機能の異なる処理槽の組み合わせであれば任意であり、後述する脱窒処理槽と硝化処理槽の組み合わせのほかに、脱リン処理槽、脱臭処処理槽、酸化還元調整槽、嫌気槽（完全嫌気槽を含む）、その他、微生物的又は化学的浄化処理槽の組み合わせ、異種の濾過材の組み合わせ、処理能力の異なる処理槽の組み合わせ等が選択できる。第１、第２浄化槽のほかにさらに別の浄化槽を有していても良い。

水槽排水分流容器における容器の形状はここでは任意であり、ボックス形状、トレイ形状、リング形状、二股形状等、水槽排水を一時的に貯留できるものであればよい。第１浄化槽と第２浄化槽への流出量は、各浄化槽の機能、処理能力等に依存する。

また請求項２の発明にあっては、請求項１の発明において、
前記水槽排水分流容器は、容器に前記第１浄化槽と第２浄化槽に通じる個別の水槽排水流出部を設け、各水槽排水流出部からの流出量を変えたものであることを特徴とする。

流出量を変えるためには、各水槽排水流出部の開口面積を変えたり、流水口の数を変えたりすれば良い。本発明はプラスチック等の容器に流水口等を形成するため、口径や開口形状を自在に設計でき、射出成形等により容易に成形できる。

また請求項３の発明にあっては、請求項１又は２の発明において、前記水槽排水分流容器は、容器に複数の区画室を形成し、一方の区画室に前記第１浄化槽に通じる水槽排水流出部を設け、他方の区画室に前記第２浄化槽に通じる水槽排水流出部を設けたものであることを特徴とする。

また請求項４の発明にあっては、請求項１〜３の発明において、前記水槽排水分流容器は、容器を邪魔板で仕切って複数の区画室を形成したものであることを特徴とする。また請求項５の発明にあっては、請求項４の発明において、前記邪魔板は可動式であり、前記複数の区画室の容積割合を可変にしたことを特徴とする。

このような邪魔板により区画室を形成することにより、水槽排水分流容器に簡単に区画室を形成することができ、しかも区画室の容積割合を必要により簡単に変更することができる。また、流出量の多い水槽排水流出部から集中的に水槽排水が流出しないようにし、所定割合で両区画室に水槽排水を適正に分流し、両区画室からの流出量を安定化することができる。

また請求項６の発明にあっては、請求項４又は５の発明において、前記水槽排水分流容器は、前記邪魔板を前記容器の一側寄りに設けて、流出量の少ない水槽排水流出部を有する区画室側を広くすることを特徴とする。

このようにすると、流出量の少ない水槽排水流出部を有する区画室側に適正量の水槽排水を一時的に貯留して、望ましい流速でゆっくりと水槽排水を流出することができる。

また請求項７の発明にあっては、請求項４〜６のいずれかの発明において、前記邪魔板に低位部を形成したことを特徴とする。これにより流出量の少ない水槽排水流出部を有する区画室に過剰な水槽排水が流れ込んだ場合でも、過剰分の水槽排水を流出量の多い水槽排水流出部を有する区画室にスムーズにオーバーフローさせることができる。邪魔板の両端部において、他の容器や後述する物理濾材を支持することができる。

また請求項８の発明にあっては、請求項１〜７のいずれかの発明において、前記第１浄化槽に通じる水槽排水流出部は小径口であり、前記第２浄化槽に通じる水槽排水流出部は多数の通水口を開口したものであることを特徴とする。このようにすると、第１及び第２浄化槽への流出量を、所望の割合で分流することができ、構成も簡単である。

また請求項９の発明にあっては、請求項８の発明において、前記第１浄化槽に通じる排水流出部の口径は２ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする。

第１浄化槽の機能、処理能力等にもよるが、例えば第１浄化槽において微好気状態又は嫌気状態で処理する場合、周囲の空気を巻き込まないように流出量（流出速度）は少しずつ流出させることが望ましい。しかし、口径が２ｍｍ以下になると流出量が少なすぎて第１浄化槽の処理能力に追いつかず、また１０ｍｍ以上では流出量が多くなって多量の空気を巻き込むため好ましくない。

また請求項１０の発明にあっては、請求項１〜９のいずれかの発明において、前記第１浄化槽は主として脱窒処理をする脱窒処理槽であり、前記第２浄化槽は主として硝化処理をする硝化処理槽であることを特徴とする。

脱窒処理は、硫黄酸化脱窒菌等の脱窒菌が、微好気状態又は嫌気状態で、水槽排水に含まれる硝酸イオン（硝酸塩）又は亜硝酸イオン（亜硝酸塩）中の酸素を用いて呼吸し、硝酸イオンを亜硝酸イオンを経て窒素ガスＮ₂（またはＮ₂Ｏ、ＮＯ）まで還元する反応処理である。これにより水槽排水中の硝酸、亜硝酸濃度を低下させている。なお、ここで微好気状態とは、溶存酸素量が好ましくは５ｍｇ／Ｌ以下である。

脱窒菌としては、硫黄酸化脱窒菌のほかに、ミクロコッカス属、シュードモナス属等が知られており、ここではいずれの脱窒菌でもよい。硫黄酸化脱窒菌は、自然界に存在する非病原性の細菌であり、栄養源となる硫黄を硝酸性窒素（ＮＯ₃ ^ー）の酸素を利用して酸化し、窒素ガスを生成する。その際、副生成物として硫酸イオン（ＳＯ₄ ^2-）を排出するが、硫黄ーカルシウム系基質に含まれるカルシウム（Ｃａ）と結合して安定的な石膏（ＣａＳＯ⁴）となる。硫黄ーカルシウム系基質は、ｐＨ緩衝機能にも優れ、海水、汽水でも使用可能であり、１０℃以下の低温条件でも硫黄酸化脱窒菌による脱窒処理が可能である。

硝化処理は、自然界に存在する主として硝化菌（亜硝酸菌を含む）により、好気状態で、水槽排水中に含まれるアンモニア成分を分解する処理であり、アンモニアはまず亜硝酸菌により亜硝酸イオン（ＮＯ₂ ^-）に酸化され、つぎに硝酸菌により硝酸イオン（ＮＯ₃ ^-）に酸化される。亜硝酸菌は、ニトロソモナス、ニトロコッカス属等が知られており、硝酸菌はニトロバクタ、ニトロコッカス属等が知られている。なお、ここで好気状態とは、溶存酸素量が好ましくは６ｍｇ／Ｌ以上である。

また請求項１１の発明にあっては、請求項１〜１０のいずれかの発明において、前記水槽排水分流容器は、第１浄化槽と第２浄化槽の上流側に設けた物理濾材収容容器であることを特徴とする。

物理濾材は、水槽排水に含まれる飼育魚等の排泄物、残餌、ゴミ等の異物を物理的に除去するとともに、必要により水槽排水中のカルシウムイオンを除去してナトリウムイオン、水素イオンを放出し、水槽排水を軟水に維持する。物理濾材としては、例えば粒状又は膜状のイオン交換樹脂、人工又は天然ゼオライト、活性炭を使用することができる。

また請求項１２の発明にあっては、請求項１１の発明において、前記物理濾材収容容器は、物理濾材を多孔板で支持し、その物理濾材の下方に物理濾材を通過した水槽排水を一時的に貯留する空間部を形成するとともに、その該空間部を区画して一方に前記第１浄化槽に通じる小径の流水口部を設け、他方に前記第２浄化槽に通じる多数の通水口を設けたことを特徴とする。

これにより物理濾材を多孔板によって確実に容器内に保持できるとともに、下方に水槽排水を貯留する空間部を形成することができる。この空間部に、上述の流水口と残渣流出防止手段が設けられる。ここで多孔板は、物理濾材を保持できるものであれば良く、メッシュ材、通水性フィルム等も含まれる。

また請求項１３の発明にあっては、請求項１〜１０の発明において、前記水槽排水分流容器における流出量が少ない側（Ａ）と流出量が多い側（Ｂ）の分流割合は、Ａ：Ｂ＝１：２〜２００であることを特徴とする。また請求項１４の発明にあっては、請求項１３の発明において、前記分流割合は、Ａ：Ｂ＝２〜４０であることを特徴とする。

これらの比率は、第１浄化槽と第２浄化槽の機能、処理能力等により選定されるが、上記の分流割合で両浄化槽に別々に水槽排水を送り込むことによって、両浄化槽の特性を生かした効率的な浄化処理を行うことができる。例えば第１浄化槽において微好気処理又は嫌気処理、第２浄化槽で好気処理を個別処理する場合、酸素条件の厳しい第１浄化槽への流出量（Ａ）を１とし、これに対して通常の酸素条件で行う第２浄化槽への流出量（Ｂ）が２以下では、第２浄化槽の浄化処理能力が生かしきれず、また２００以上になると第２浄化槽の浄化処理能力を超えることになる。流出量（Ｂ）の上限の好ましい比率は４０である。

また請求項１５の発明にあっては、請求項１〜１４のいずれかの発明において、前記水槽排水分流容器の流出量が少ない側から流出した水槽排水を、第１浄化槽の底部から導入する流路を設けたことを特徴とする。

このようにすれば、水槽排水が第１浄化槽の底部に至るまでの間に、水槽排水に含まれる空気が浮上して自然に抜気され、第１浄化槽において最適な微好気処理又は嫌気処理を実施することが可能となる。

請求項１６の水槽浄化処理システムは、水槽と、前記水槽の貯留水を浄化処理する水槽浄化装置と、水槽貯留水を前記水槽と前記水槽浄化装置の間で循環させる送水手段を備えており、
前記水槽浄化装置は、前記請求項１〜１５のいずれかに記載の水槽浄化装置であることを特徴とする。

前記送水手段は、水槽と水槽浄化装置を接続する水流管と、送水（給水）ポンプを含んでおり、水槽排水を水流管を介して水槽浄化装置に導入し、浄化処理を終えた処理水を水槽浄化装置から送水ポンプにより水槽に返還するものである。

上述した本発明の水槽浄化装置によれば、第１浄化槽と第２浄化槽を有する水槽浄化装置において、各浄化槽に最適な流量の水槽排水を分流し、効率的で安定した浄化処理を行なうことができる。
また本発明によれば、第１浄化槽と第２浄化槽に適切な割合で水槽排水を分流することができ、しかも流出量の調節を容易に実現できる。
また本発明によれば、水槽排水の分流を簡単な構成で安価に実現できる。
その他、本発明は上述した各請求項の発明で記述した作用効果を有する。

以下本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。図１は、本発明の水槽浄化処理システムの全体概略図であり、透明又は半透明のプラスチック材、ガラス材等で造られた水槽１と、この水槽１を支持する架台２と、この架台２の内部に配置される水槽浄化装置３とで構成されている。水槽１と水槽浄化装置３とは水流管４で連通され、水槽１内の貯留水を水槽浄化装置３に導入し、同浄化装置３で浄化処理された処理水を水槽１に返送している。

水流管４は、水槽１側の上部水流管４０と架台２側の下部水流管４１とに分かれており、上部水流管４０は、カバー管４０ａ、排水管４０ｂ及び給水管４０ｃの三重管で構成されている。カバー管４０ａと排水管４０ｂは、水槽１の底部開口部に水密に装着された筒状連結部材４０ｄに装着されている。

カバー管４０ａの上下両端部には図２に示すように多数の小孔又はスリット状の取水口４０ｆ，４０ｇが形成されており、上端部の取水口４０ｆには水面Ｌ近くの水槽貯留水が流入し、水面Ｌを一定に保持している。また下部取水口４０ｇには水槽１の底部近くの貯留水が流入する。

各取水口４０ｆ，４０ｇから流入した貯留水は、カバー管４０ａと排水管４０ｂの間を通って、排水管４０ｂ上端部からその内部にオーバーフローし、排水管４０ｂと給水管４０ｃの間を通り、後述する下部流水管４１から水槽浄化装置３に流入する。なお、給水管４０ｃの上端部には吐出管４０ｅが接続されている。

前記下部水流管４１は、水槽１側の連結部材４０ｄと水密に接続可能な筒状連結部材４１ａを有している。この連結部材４１ａは、水槽浄化装置３に通じる分岐管４１ｂと、後述する給水ポンプ５４に通じる分岐管４１ｃに分岐しており、分岐管４１ｂには水槽浄化装置３との接続管４１ｄが接続され、分岐管４１ｃには給水ポンプとの接続管４１ｅが接続される。

図３は前記水槽浄化装置３の正面断面図、図４は同じく側面断面図であり、また図５は水槽浄化装置３の全体外観斜視図、図６は同じく構成部材の組立斜視図である。

水槽浄化装置３は、全体がボックス形状であり、外ケース３０と、その内部に収納される第１浄化槽３１及び第２浄化槽３２と、第１浄化槽３１の上部に配置される菌床収容容器３３と、第２浄化槽３２の上部に配置されるｐＨ調整材収容容器３４と、これら収容容器３３，３４の上部に配置される物理濾過材収容容器３５と、外ケース３０の上部を塞ぐ蓋体３６を備えている。

外ケース３０は、図７に示すように全体がボックス状の容器であり、中央部からやや一側方向寄りがケース内部に没入して股割状の隔壁３０ａが形成されている。即ち、図３に示すように、外ケース３０の底面部の一部がケース内部方向に押し込まれ、これにより前記各処理槽３１，３２とほぼ同高の隔壁３０ａが外ケース３０内部の幅方向に形成される。

この隔壁３０ａにより、外ケース３０の内部は、図３に示すように、第１処理室３０ｂと第２処理室３０ｃとに区画され、後述するように第１浄化槽３１に導入される水槽排水と、第２浄化槽３２での処理水が混合しないようになっている。なお、第２浄化槽３２と隣接する空間部は，第２浄化槽３２を通った処理水の貯留部３０ｋとなり、その貯留部３０ｋには給水ポンプ５４（図１参照）が配置されている。

また、図３に示すように、外ケース３０内部の第１処理室３０ｂには、仕切板３０ｄが高さ方向に形成され、外ケース３０の一方の側面部との間に、水槽排水の導入路３０ｅが形成されている。この仕切板３０ｄの下端部には、水槽排水の流通口３０ｆが開口されている。

また、図７に示すように、外ケース３０の上端縁部３０ｇの内面側には、物理濾過材収容容器３５の上端縁部を係止する凹部３０ｈが該収容容器３５の配置位置に対応して形成されている。さらに、外ケース３０の幅方向両側面部の上部には、図７に示すような一対の枢軸部３０ｊ，３０ｊが形成されており、この枢軸部３０ｊ，３０ｊに、図４及び図８に示すようなバックル５３が枢軸部材５３ａにより軸着されている。なお、外ケース３０の内部底面には、図３及び図４に示すように、第１浄化槽３１と第２浄化槽３２の位置決め突起部３０ｉ，３０ｉが突設されている。

前記外ケース３０は、透明又は半透明のプラスチック材で造られており、隔壁３０ａや仕切板３０ｄも含めて、射出成形により一体成形されている。

前記第１浄化槽３１と第２浄化槽３２は、図９に示すように、同形のボックス状の深底容器であり、底面部には図３及び図４に示すように多数の小孔からなる通水口３１ａ，３２ａが開口されている。また各処理槽３１，３２の上端縁部には、図９に示すように、菌床収容容器３３の係止片３１ｂ，３２ｂが突設されている。さらに各処理槽３１，３２の底面部には脚部３１ｃ，３２ｃが突設されている。

このような第１浄化槽３１と第２浄化槽３２も、透明又は半透明のプラスチック材で、射出成形により一体成形されている。第１浄化槽３１と第２浄化槽３２は同形であるため、１つの金型でよく、製造コストを節約できる。

これら第１浄化槽３１と第２浄化槽３２には、多数のクリンカアッシュ３１ｄ，３２ｄが装填される。このクリンカアッシュ３１ｄ，３２ｄは、水槽排水の濾材となるとともに、水槽排水に含まれる主として好気性菌が担持される。また、第２浄化槽３２には、市販の硝化菌が混入され、このクリンカアッシュ３２ｄに担持して増殖する。

第１浄化槽３１の上部に載置される前記菌床収容容器３３は、図１０に示すように、全体が浅底トレイ状の容器であり、底部全面に多数の通水口３３ａが開口されている。また、上端縁部３３ｂの一側部には、わずかに下方に傾斜した傾斜面３３ｃが外側に張り出すように形成されている。

また、第２浄化槽３２の上部に載置される前記ｐＨ調整材収容容器３４は、図１１に示すように、菌床収容容器３３よりわずかに高さが低い浅底トレイ状の容器であり、底部全面に多数の通水口３４ａが開口されている。

これら菌床収容容器３３とｐＨ調整材収容容器３４も、透明又は半透明のプラスチック材により、射出成形により一体成形されている。

前記菌床収容容器３３には、図３に示すように、硫黄ーカルシウム系基質の菌床５０が収容される。この菌床５０は、炭酸カルシウムと硫黄とを主成分とした微細孔隙を有する粒状物または塊状物であり、微細孔隙に硫黄酸化脱窒菌を担持させるのに有効である。

硫黄酸化脱窒菌は通性嫌気性菌であり、硝酸性窒素（ＮＯ₃ ^-）を窒素ガス（Ｎ₂）に還元する働きをする。即ち、硫黄酸化脱窒菌は、栄養源となる硫黄を硝酸性窒素の酸素を利用して酸化し、無害な窒素ガスを吐き出す。その際、副生物として硫酸イオン（ＳＯ₄ ^2-）を排出するが、前記基質に含まれるカルシウム（Ｃａ）と結合して安定的な石膏（ＣａＳＯ₄）となる。また炭酸カルシウムが主成分であるため、処理水のｐＨバランスを良好に保つことができる。

前記ｐＨ調整材収容容器３４には、図３に示すように、炭酸カルシウム等のｐＨ調整材５１が収容され、第２浄化槽３２に流入する水槽排水及び第１浄化槽３１から流入する処理水のｐＨバランスを調整している。これにより、第２浄化槽３２内の好気性菌の活動に最適なｐＨ環境を維持するとともに、水槽１に返還する処理水を、飼育魚等が生存する最適なｐＨ環境に維持している（ｐＨ６〜８）。

前記物理濾過材収容容器３５は、図１２に示すように、全体がボックス状の容器であり、内部底面部には邪魔板３５ａが幅方向に突設され、第１浄化槽連通室３５ｃと第２浄化槽連通室３５ｄに区画されている。邪魔板３５ａの長さ方向の中央部からやや一側寄りには低位部３５ｂが形成され、その低位部３５ｂから第１浄化槽連通室３５ｃ側の貯留排水が第２浄化槽連通室３５ｄ側に流入するようになっている。なお、邪魔板３５ａは、第２浄化槽連通室３５ｄ側に寄って設けられている。

第２浄化槽連通室３５ｄの底面部には多数の通水口３５ｅ（水槽排水流出部）が開口されており、第１浄化槽連通室３５ｃの底面部の側端部には、図３及び図１４に示すように、流水口３５ｆ（水槽排水流出部）が開口されている。

この流水口３５ｆは、図１５に詳示するような残渣流出防止手段が設けられている。即ち、物理濾過材収容容器１の底面部の内面側であって、流水口３５ｆの周囲には筒状の壁面体３５ｐが突設されるとともに、底面部の外面側にも筒状の壁面体３５ｑが突設され、外面側壁面体３５ｑの下面部３５ｒには流水口３５ｆより開口面積の小さい排水口３５ｓが開口されている。

この排水口３５ｓは、開口面積（口径）を小さくすることにより第１浄化槽連通室３５ｃからの流量を規制し、ゆっくりしたスピードで水槽排水を導入路３０ｅに滴下させている。ここでの排水口３５ｓの口径は直径３ｍｍ〜５ｍｍである。

図１６は、流水口３５ｆの下面部３５ｒの内面側隅部に、前記残渣流出防止手段を逃れた残渣が溜まらないように、下面部３５ｒの全体を断面Ｒ形状にし、排水口３５ａから水槽排水がスムーズに流出するようにしたものである。

物理濾過材収容容器３５の上端縁部３５ｇは、図８に詳示するように下向きに屈曲しており、外ケース３０の前記上端凹部３０ｈに係入できるようになっている。また、第２浄化槽連通室３５ｄ側の側面上端縁部には緩やかな凹状となった排水流出部３５ｈが形成されている。なお、物理濾過材収容容器３５の内部側面部の適所には、後述する物理濾過材５２を支持する複数の支持リブ３５ｉが形成されている。

物理濾過材収容容器３５の内部には、図３及び図４に示すように、上下２枚の多孔板３５ｊ、３５ｋに挟まれて物理濾過材５２が収容される。物理濾過材５２は、ここでは粒状のイオン交換樹脂を使用している。多孔板３５ｊ、３５ｋは、図６に示すように平板に多数の通水口を開口したものであり、下部多孔板３５ｋが、物理濾過材収容容器３５の内部の前記支持リブ３５ｉに支持されている。これにより、図３及び図４に示すように、多孔板３５ｊ、３５ｋに挟まれた物理濾過材５２の下方に空間部３５ｍが形成されることになる。

なお、前記物理濾過材収容容器３５と多孔板３５ｊ、３５ｋも、透明又は半透明のプラスチック材で、射出成形により一体成形されている。また、物理濾材収容容器３５は、抗菌剤を含有した抗菌性プラスチック材を使用している。

前記蓋体３６は、図１３に示すように、上面部が凸状に形成された平たい帽冠体であり、上面中央部に、水槽排水を導入する前記接続管４１ｄの挿入口３６ａが開口され、長手方向一側端部には、長孔状の切欠部３６ｂが形成されている。また、幅方向両側端部には、細長い溝状となったバックル係止部３６ｃが形成されている。

蓋体３６の周縁部３６ｄは、前記外ケース３０の上端縁部３０ｇに被冠するようになっている。また、図８に詳示するように、蓋体３６の裏面側における周縁部３６ｄの境界部には水滴誘導片３６ｅが下方に突設されており、蓋体３６の裏面に付着した水滴は、水滴誘導片３６ｅを伝って下方に落下するようになっている。

このような蓋体３６を外ケース３０の開口上部に被せることにより、給水ポンプ５４等の防音効果やケース３０内部の保温効果があり、またケース３０内部の水槽排水等の蒸発や飛散を防ぐことができる。さらに水槽浄化装置の周辺に浮遊する細菌類が外ケース内に混入して、微生物の生態バランスを崩し、浄化処理システムが機能しなくなるのを防いでいる。なお、前記蓋体３６も、透明又は半透明のプラスチック材で、射出成形により一体成形されている。

上述した水槽浄化装置３を組み立てる場合は、図６に示すように、まず、外ボックス３０の内部に、第１浄化槽３１と第２浄化槽３２を隣り合わせて収納する。この際、第１浄化槽３１を仕切板３０ｄに隣接するように収納するとともに、各処理槽３１，３２の脚部３１ｃ，３２ｃを位置決め突起部３０ｉ，３０ｉに合わせる。また、第１浄化槽３１と第２浄化槽３２には、クリンカアッシュ３１ｄ，３２ｄを装填し、好気性処理槽３２には市販の硝化菌を混入する。

つぎに、第１浄化槽３１の上部に菌床収容容器３３を載せ、第２浄化槽３２の上部にｐＨ調整材収容容器３４を載せる。この場合、図３に示すように、菌床収容容器３３の傾斜面３３ｃをｐＨ調整材収容容器３４の上端部の上部に位置させる。また、菌床収容容器３３には、脱窒菌を担持した菌床５０を装填し、ｐＨ調整材収容容器３４には炭酸カルシウム等のｐＨ調整材５１を装填する。

つぎに、物理濾過材収容容器３５を、その上端部３５ｇが外ケース３０の上端縁凹部３０ｈに係入させるようにして外ケース３０に支持させる。物理濾過材収容容器３５には、イオン交換樹脂等の物理濾過材５２を上下多孔板３５ｉ，３５ｋで挟んで収容する。

外ボックス３０の第２処理室３０ｃ側の貯留部３０ｋには、図１に示すように、給水ポンプ５４を設置する。給水ポンプ５４の接続管４１ｅは、蓋体３６を被せる際に、接続管４１ｅを蓋体３６の切欠部３６ｂに挿通させる。

蓋体３６を外ケース３０に被せるときは、図３、図４及び図８に示すように、バックル５３の上端爪部を蓋体３６のバックル係止部３６ｃに係入した後、バックル５３を押し下げる。これにより、蓋体３６を外ケース３０の上端縁部３０ｇに止着するとともに、物理濾過材収納容器３５の上端縁部３５ｇを外ケース上端縁凹部３０ｈに係入した状態で止着する。

蓋体３６を被せた後、接続管挿入口３６ａに、下部水流管分岐部４１ｂとの接続管４１ｄを接続する。また、給水ポンプ５４の接続管４１ｅは、下部流水管４１の給水分岐管４１と接続する。その際、蓋体切欠部３６ｅは長孔状となっているため、接続管４１ｅの移動に遊びが生じ、接続管４１ｅの着脱が容易である。

つぎに、上述した水槽浄化装置３を使用した水槽浄化方法を説明する。図１に示すように、水槽１内の貯留水は、上部水流管４０のカバー管４０ａの下部取水口４０ｇから、カバー管４０ａと排水管４０ｂの間に形成された流路に流入する。この流入水は、排水管４０ｂの上端部からオーバーフローして給水管４０ｃと排水管４０ｂの間の流路を下方に流れ、下部水流管４１の排水分岐管４１ｂ及び接続管４１ｄを通って水槽浄化装置３に流入する。カバー管４０ａの上部取水口４０ｆは、水槽１の貯留水の水面Ｌを一定レベルに維持するためのものであり、同取水口４０ｆから流入した貯留水も同じ流路で水槽浄化装置３に流入する。

水槽浄化装置３においては、接続管挿入口３６ａから流入した水槽排水が、物理濾過材収容容器３５の物理濾過材５２で物理的濾過がなされる。物理濾過材５２を保持する上下多孔板３５ｉ，３５ｋは、物理濾過材５２の流入水を分散し物理濾過材５２との接触を均一化するとともに、物理濾過材５２からの流出水を均一に分散する。

物理濾過材５２では、多数の粒状イオン交換樹脂等により、水槽排水に含まれる糞、残餌、ゴミ等の異物等を除去するとともに、水槽排水中の、カルシウムイオンを除去してナトリウムイオン、水素イオンを放出する。

物理濾過材５２の流出水は、物理濾過材収容容器３５の空間部３５ｍに落下し、第１浄化槽連通室３５ｃと第２浄化槽連通室３５ｄに分散される。第２浄化槽連通室３５ｄ側に落下した排水は、多数の通水口３５ｅからただちに第２浄化槽３２側に流出するが、第１浄化槽連通室３５ｃ側に落下した排水は、流水口３５ｆにより流出量が規制されているため、邪魔板３５ａを境にして第１浄化槽連通室３５ｃに一時的に貯留する。第１浄化槽連通室３５ｃの容量を超えた排水は、邪魔板３５ａの低位部３５ｂから第２浄化槽連通室３５ｄにオーバーフローし、第２浄化槽３２に流出する。

第１浄化槽連通室３５ｃの流水口３５ｆと、第２浄化槽連通室３５ｄの通水口３５ｃから流出する水槽排水の流出量の割合は、一例として、物理濾過材収容容器３５の空間部３５ｍの全量が４８０Ｌ/ｈである場合、流水口３５ｆの口径が３ｍｍのとき、同流水口３５ｆからの流出量は１５Ｌ/ｈ、通水口３５ｃからの流出量は４６５Ｌ／ｈである。また流水口３５ｆの口径が１０ｍｍのとき、同流水口３５ｆからの流出量は１４４Ｌ/ｈ、通水口３５ｃからの流出量は３３６Ｌ／ｈである。

物理濾過材５２が目詰まり等を起こしたような場合、接続管挿入口３６ａから流入した過剰な水槽排水は、物理濾過材収容容器３５の第２浄化槽連通室３５ｄ側に形成された排水流出部３５ｈから、給水ポンプ５４が配置された貯留部３０ｋに流出し、給水ポンプ５４により水槽１に返還される。これにより、物理濾過材５２を通過し切れなかった水槽排水が蓋体３６の外部に溢れ出たりするのを防ぐことができる。

物理濾過材収容容器３５の第１浄化槽連通室３５ｃに一時的に貯留した水槽排水には、物理濾過材５２で除去し切れなかった残渣が含まれており、それが沈殿して容器底面部に堆積乃至浮遊している。この残渣は、水槽排水が流水口３５ｆから流出する際、壁面体３５ｐが障壁となって流水口３５ｆからの流出が阻止される。

第１浄化槽連通室３５ｃに一時的に貯留した水槽排水は、流水口３５ｆの下面部３５ｒに形成された排水口３５ｆの口径に応じたスピードでゆっくりと導入路３０ｅに流入し、仕切板３０ｄ下部の流通口３０ｆを通って第１処理室３０ｂに流入する。この水槽排水は、第１浄化槽３１に流入するまでの間、水槽排水導入路３０ｅと第１処理室３０ｂに一時的に滞留する。物理濾過材収容容器３５の流水口３５ｆは、水槽排水が最適流出量となるような口径となっており、周囲の空気巻き込まずに導入路３０ｅに流下する。

水槽排水が導入路３０ｅを流れて第１浄化槽３１に流入するまでの間に、水槽排水に含まれる空気は自然に上昇して抜気され、結果的に水槽排水中の溶存酸素量が低減されることになる。したがって、水槽排水導入路３０ｅは、水槽排水の抜気に充分な距離（高さ）となっている。

第１処理室３０ｂ内の水槽排水は、第１浄化槽３１の底面部通水口３１ａから内部に流入し、多数のクリンカアッシュ３１ｄの隙間を通って上方に流れる。このように水槽排水を第１浄化槽３１の下部から上部に向けて流すことにより、水槽排水はクリンカアッシュ３１ｄに分散されて処理槽３１の全体に均一に流れ、クリンカアッシュ３１ｄとの接触効率及び濾過効果が向上する。また、クリンカアッシュ３１ｄの隙間に残存する空気が、水槽排水と一緒に上方に抜けやすくなる。さらに、クリンカアッシュ３１ｄに自然に付着した好気性菌の酸素呼吸により、水槽排水の溶存酸素が消費される。

このような現象の相乗効果により、第１浄化槽３１内の水槽排水は微好気状態に維持されるが、第１浄化槽３１内の溶存酸素量は、槽内下部から上部にかけて徐々に低下した状態となっている。ここでは、第１浄化槽３１内部の菌床収容容器３３近くの溶存酸素量は４ｍｇ/Ｌ〜５ｍｇ/Ｌである。

クリンカアッシュ３１ｄを通過した水槽排水は、菌床収容容器３３の通水口３３ａから同容器内に流入し、菌床５０において主として脱窒菌による脱窒処理がなされる。菌床５０に担持した硫黄酸化脱窒菌等の脱窒菌は通性嫌気菌であり、微好気状態においても活発に働き、水槽排水に含まれる硝酸イオン、亜硝酸イオンを消費して窒素ガスに変換する。このような脱窒処理により水槽排水中の硝酸、亜硝酸濃度を低下させる。

菌床５０を通過した処理水は、菌床収容容器３３の傾斜面３３ｃから第２浄化槽３２側のｐＨ調整材収容容器３４に流れる。第１浄化槽３１の処理水には、飼育魚に有害な亜硝酸イオンがそのまま残っていることもあり、これを無害な硝酸イオンに変換するため第２浄化槽３で再処理する必要がある。また第１浄化槽３１の処理水は、脱窒処理によりｐＨバランスが崩れているため、最適なｐＨ値に調整する必要がある。

ｐＨ調整材収容容器３４においては、前記物理濾過材収容容器３５からの水槽排水と、前記菌床収容容器３３からの処理水が流入し、炭酸カルシウム等のｐＨ調整材５１と接触させて、好気処理及び飼育魚の育成に最適なｐＨ値（ｐＨ６〜８）に調整される。ｐＨ調整材５１の通過水は、通水口３４ａを通って第２浄化槽３２に流入する。

第２浄化槽３２においては、水槽排水（第１浄化槽３１の処理水も含む）が、クリンカアッシュ３２ｄの隙間を通って下方に流れる間、クリンカアッシュ３２ｄに担持した主として硝化菌（好気性菌）の酸素呼吸により、水槽排水に含まれるアンモニア成分を亜硝酸イオンから硝酸イオンへと変換し、悪臭の原因であるアンモニア成分を分解する。第２浄化槽３２の処理水は、底面部通水口３２ａから流出し、隣の貯留部３０ｋに貯留される。ここでは第２浄化槽３２は好気処理であり、溶存酸素量は６ｍｇ/Ｌ〜８ｍｇ/Ｌである。

第２浄化槽３２のｐＨ調整材５１が目詰まり等を起こした場合、物理濾過材収容容器３５から流入する過剰水槽排水は、図３に示すように、前記物理濾過材収容容器３５の底面部と、ｐＨ調整材収容容器３５の上面部との間に形成される空間流路５５から貯留部３０ｋに流出する。これにより、過剰な水槽排水が、第１浄化槽３１の菌床収容容器３３側に流出するのを防いでいる。

蓋体３６の裏面部には、接続管挿入口３６ａからの流入水が跳ね返った水滴や、蒸発水の水滴が付着している。この水滴は、蓋体裏面部の端縁部方向に移動し、水滴誘導片３６ｅを伝わって下方に落下する。このため、蓋体３６の周縁部３６ｄから外部に漏出することはない。

貯留部３０ｋに流出した処理水は、図１に示すように、給水ポンプ５４により汲み上げられ、接続管４１ｅを通して、下部流水管４１の給水分岐管４１及び上部水流管４０の給水管４０ｃを上昇し、吐出管４０ｅから水槽１に返還される。

上述した実施態様は、本発明の例示であり、水槽浄化装置の構成や残渣流出防止手段等は、図示したものに限定されるものではなく、必要に応じて変更できることは言うまでもない。

本発明の水槽浄化システムの全体概略図である。 本発明の上部水流管を構成するカバー管の概略図である。 本発明の水槽浄化装置の正面断面図である。 同じく側面断面図である。 同じく水槽浄化装置の全体外観斜視図である。 同じく水槽浄化装置の構成部材の組立斜視図である。 同じく水槽浄化装置の外ケースの斜視図である。 図４のＡ部拡大図である。 本発明の水槽浄化装置の第１浄化槽又は第２浄化槽の斜視図である。 同じく水槽浄化装置の菌床収容容器の斜視図である。 同じく水槽浄化装置のｐＨ調整材収容容器の斜視図である。 同じく水槽浄化装置の物理濾材収容容器の斜視図である。 同じく水槽浄化装置の蓋体の斜視図である。 同じく水槽浄化装置の物理濾材収容容器の断面図である。 同じく物理濾材収容容器の流水口の拡大断面図である。 同じく物理濾材収容容器の流水口の別の例を示す拡大断面図である。

符号の説明

１は水槽
２は架台
３は水槽浄化装置
４は水流管
３０は外ケース
３０ａは隔壁
３０ｂは第１処理室
３０ｃは第２処理室
３０ｄは仕切板
３０ｅは水槽排水導入路
３０ｆは流通路
３１は第１浄化槽
３１ａは通水口
３１ｄはクリンカアッシュ
３２は第２浄化槽
３２ａは通水口
３２ｄはクリンカアッシュ
３３は菌床収容容器
３３ａは通水口
３３ｃは傾斜面
３４はｐＨ調整材収容容器
３４ａは通水口
３５は物理濾過材収容容器
３５ａは邪魔板
３５ｂは低位部
３５ｃは第１浄化槽連通室
３５ｄは第２浄化槽連通室
３５ｅは通水口
３５ｆは流水口
３５ｈは排水流出部
３５ｊ，３５ｋは多孔板
３５ｐ，３５ｑは側壁体
３５ｒは流水口下面部
３５ｓは排水口
３６は蓋体
３６ａは接続管挿入口
３６ｂは切欠部
３６ｃはバックル係止部
３６ｅは水滴誘導片
５０は菌床
５１はｐＨ調整材
５２は物理濾過材
５３はバックル
５４は給水ポンプ

Claims (16)

1. 水槽の貯留水を浄化する装置であり、少なくとも第１浄化槽と第２浄化槽を有する水槽浄化装置において、
   前記第１浄化槽と第２浄化槽の上流側に、水槽排水を前記各浄化槽に所定割合の流出量で分流する水槽排水分流容器を設けたことを特徴とする水槽浄化装置。
2. 前記水槽排水分流容器は、容器に前記第１浄化槽と第２浄化槽に通じる個別の水槽排水流出部を設け、各水槽排水流出部からの流出量を変えたものであることを特徴とする請求項１に記載の水槽浄化装置。
3. 前記水槽排水分流容器は、容器に複数の区画室を形成し、一方の区画室に前記第１浄化槽に通じる水槽排水流出部を設け、他方の区画室に前記第２浄化槽に通じる水槽排水流出部を設けたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の水槽浄化装置。
4. 前記水槽排水分流容器は、容器を邪魔板で仕切って複数の区画室を形成したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水槽浄化装置。
5. 前記邪魔板は可動式であり、前記複数の区画室の容積割合を可変にしたことを特徴とする請求項４に記載の水槽浄化装置。
6. 前記水槽排水分流容器は、前記邪魔板を前記容器の一側寄りに設けて、流出量の少ない水槽排水流出部を有する区画室側を広くすることを特徴とする請求項４又は５に記載の水槽浄化装置。
7. 前記邪魔板に低位部を形成したことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の水槽浄化装置。
8. 前記第１浄化槽に通じる水槽排水流出部は小径口であり、前記第２浄化槽に通じる水槽排水流出部は多数の通水口を開口したものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の水槽浄化装置。
9. 前記第１浄化槽に通じる排水流出部の口径は２ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項８に記載の水槽浄化装置。
10. 前記第１浄化槽は主として脱窒処理をする脱窒処理槽であり、前記第２浄化槽は主として硝化処理をする硝化処理槽であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の水槽浄化装置。
11. 前記水槽排水分流容器は、第１浄化槽と第２浄化槽の上流側に設けた物理濾材収容容器であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の水槽浄化装置。
12. 前記物理濾材収容容器は、物理濾材を多孔板で支持し、その物理濾材の下方に物理濾材を通過した水槽排水を一時的に貯留する空間部を形成するとともに、その該空間部を区画して一方に前記第１浄化槽に通じる小径の流水口部を設け、他方に前記第２浄化槽に通じる多数の通水口を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の水槽浄化装置。
13. 前記水槽排水分流容器における流出量が少ない側（Ａ）と流出量が多い側（Ｂ）の分流割合は、Ａ：Ｂ＝１：２〜２００であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の水槽浄化装置。
14. 前記分流割合は、Ａ：Ｂ＝２〜４０であることを特徴とする請求項１３に記載の水槽浄化装置。
15. 前記水槽排水分流容器の流出量が少ない側から流出した水槽排水を、第１浄化槽の底部から導入する流路を設けたことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の水槽浄化装置。
16. 水槽と、前記水槽の貯留水を浄化処理する水槽浄化装置と、水槽貯留水を前記水槽と前記水槽浄化装置の間で循環させる送水手段を備えており、
    前記水槽浄化装置は、前記請求項１〜１５のいずれかに記載の水槽浄化装置であることを特徴とする水槽浄化処理システム。
    

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