JP3328641B2 - 水浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機物を含む水の
浄化装置、とくに魚の養殖用や飼育用の水、風呂水、汚
泥水などの浄化に適した水浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】魚の養殖槽では、食べ残しの餌と魚の排
泄物とが化学的に分解されて、アンモニアによる臭気の
発生や病原菌の繁殖による汚染が引き起こされる。この
ような汚染に対して、従来から水を浄化するための様々
な水浄化装置が提案され、養殖槽や養殖場等のように餌
や排泄物の分解による汚染に対して有効なものが既に知
られている。

【０００３】このような水浄化装置として、たとえば特
開平３−１９６８９７号公報に記載されたものがある。
図２はこの公報に記載の水浄化装置であり、水槽２の水
の強制循環流路３ａ，３ｂの間に水浄化装置１が配置さ
れている。水浄化装置１は、人工的に培養された微生物
（好気性細菌、随意性細菌、嫌気性細菌）およびそれら
の活性化物質が最初から付着している鉱物質６が充填し
てある硝化モジュール７と脱窒モジュール１０とポンプ
５などで構成されている。

【０００４】水槽２のなかで発生した有機物やアンモニ
アを含む汚い水は、流入口４から水流路３ａを経由して
硝化モジュール７と脱窒モジュール１０に入る。硝化モ
ジュール７に入った汚い水の有機物とアンモニアは微生
物と活性化物質によって酸化分解されて硝酸塩になる。
一方、硝化モジュール７の入口には、イジェクター８が
設置されており、流通管９を経由して空気中の酸素がイ
ジェクター効果により吸い込まれ酸素を含んだ水とな
る。魚の代謝作用や排泄物などの有機物からできるアン
モニアは、この酸素を含んだ水により微生物と活性化物
質によって酸化分解が促進され、硝酸塩になる。この硝
酸塩は水流路３ｂを経由して水槽２に戻る。水槽２に戻
った硝酸塩は、水流路３ａを経由して、酸素供給のない
脱窒モジュール１０に入って、微生物により窒素と水に
分解される。このように、原水の中に含まれている遊離
塩素や水槽の中に発生した有機物やアンモニア、魚の病
原菌などは微生物と酸素により分解され、きれいな水と
なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報以
外にも特開平６−３８６５１号公報その他に微生物を利
用した水浄化装置が記載されているが、これらの水浄化
装置において必要となる微生物への酸素供給について
は、従来の水浄化装置では、循環流の流体エネルギーに
より空気を誘引するイジェクター作用により外部空気を
流水中に導入する空気供給手段を採用している。しか
し、このようなイジェクター作用に頼った空気導入では
十分な空気供給が得られにくく、また微生物と空気の均
等な接触が得られにくい、という問題がある。

【０００６】微生物培養槽内の溶存酸素が不十分であっ
たり微生物と空気の接触が均等でなかったりすると、培
養槽内で成長した微生物が担体から剥離し、この剥離し
た微生物によって培養層の中で目詰まりが発生し、循環
する水への抵抗が大きくなって浄化処理速度が次第に低
下してくる。さらに、微生物自身が腐敗して浄化機能を
失うことになる。

【０００７】このような目詰まりや微生物の腐敗は、水
の循環方向とは逆向きに水を流して逆洗することにより
ある程度防止することができる。しかしながら、逆洗に
必要な動力設備や配管が必要となるほか、逆洗の頻度が
高くなれば養殖槽の水の浄化自体の効率に影響するとい
う問題がある。

【０００８】本発明は、簡単な構成で微生物培養槽内の
目詰まりの発生がなく逆洗操作も不要な水浄化装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の水浄化装置は、
水槽と微生物培養槽とを循環させながら水槽内の水を浄
化する装置において、上端を開放した第１および第２の
２本の管を起立させ、前記２本の管の底部どうしと前記
微生物培養槽の底部とを連通させるとともに、前記第１
の管の上部を前記微生物培養槽の上部に連通させ、前記
第２の管の上部を前記水槽の上部に連通させ、前記２本
の管の底部から上部に向けて空気を吹き込む構成とした
ことを特徴とする。

【００１０】上記の構成において、第１および第２の２
本の管の底部から上部に向けて空気を吹き込むと、管内
の水の上昇とともに微生物培養槽内の水が吸引されて２
本の管内に流入する。第１の管の上部は微生物培養槽の
上部に連通しているので、微生物培養槽内の底部から第
１の管内に流入した水は吹き込まれた空気とともに第１
の管内を上昇し、酸素を含んだ水として微生物培養槽内
に還流される。そして、微生物培養槽の上部から底部に
向かい、再び底部から第１の管内に吸引される。このよ
うに、微生物培養槽内と第１の管内を繰り返し通って循
環することにより水の浄化が促進されるとともに、微生
物培養槽内に酸素を含んだ水が供給される。

【００１１】第１の管を経由して微生物培養槽に還流さ
れる水は酸素が富化された状態で含まれているので、微
生物培養槽内へは酸素が十分に供給され、かつ微生物と
酸素の均等な接触が得られる。また、管の底部から空気
が吹き込まれることにより、いわゆるエアリフトポンプ
として作用することになり、微生物培養槽内の水の移動
速度が大きくなり、これによって微生物培養槽内の目詰
まりや微生物の腐敗が抑制され、微生物培養槽の逆洗操
作も不要となる。

【００１２】微生物培養槽内で成長した微生物が担体か
ら剥離し、これにより微生物培養槽内に目詰まりが発生
しそうになったときには、以下のような作用によって目
詰まりが防止される。微生物培養槽内に目詰まりが発生
しそうになると、前記した第１および第２の２本の管の
底部から空気を吹き込んだときに微生物培養槽の底部か
ら吸引される水の量が減少する。このため、２本の管内
に吹き込まれた空気の泡は次第に成長して大きくなる。
このとき、２本の管や空気吹き込みノズルの製作誤差に
よる寸法差や空気吹き込み量の変動などにより２本の管
ごとに気泡の成長に差が生じる。そして、いずれか一方
の管の気泡の成長が大きくなって上昇する水の量がさら
に減少し、同時に他方の管の水の上昇量が相対的に増加
する。この状態は常に一定の状態にあるのではなく、目
詰まりの状態によって変化する。このような現象に伴っ
て微生物培養槽の底部と２本の管の底部の間にある水に
圧力変動が生じ、この圧力変動は微生物培養槽内の水に
も伝播する。これにより、微生物培養槽内の水に振動が
生じることになり、この振動によって担体から剥離した
微生物がばらばらにほぐされ、目詰まり発生が防止され
る。

【００１３】第１および第２の管への空気吹き込みによ
り微生物培養槽内から吸引された水の一部は、第２の管
を経由して水槽に還流される。水槽に還流される水は、
微生物培養槽を通過したきれいな水で、かつ第２の管を
上昇する過程で酸素を吸収しているので、この一連の水
の循環により水槽内の水が浄化され、さらに水槽内に酸
素が供給され必要な量の溶存酸素が確保される。なお、
必要に応じて水槽と微生物培養槽の間に汚泥沈殿槽を設
けることもできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態におけ
る水浄化装置の構成を示す図である。水浄化装置１１
は、水槽１２と微生物培養槽１３とを循環させながら水
槽１２内の水を浄化する装置であり、上端を開放した第
１の管１４と第２の管１５を起立させ、この２本の管１
４，１５の底部どうしと微生物培養槽１３の底部とを連
通させるとともに、第１の管１４の上部を微生物培養槽
１３の上部に連通させ、第２の管１５の上部を水槽１２
の上部に連通させ、２本の管１４，１５の底部から上部
に向けて空気を吹き込む構成とした装置である。

【００１５】水槽１２は容量約１２０リットルの魚の飼
育用水槽であり、上部の一方の側に微生物培養槽１３の
上部に連通する流出口１２ａが、他方の側に第２の管１
５の上部に連通する流入口１２ｂが設けられている。流
出口１２ａにはメッシュなどからなる濾過材１２ｃが取
り付られている。

【００１６】微生物培養槽１３は、人工的に培養された
好気性の微生物を付着させた礫１３ｂを充填した槽であ
る。槽本体１３ａの寸法は、内径約１００ｍｍ、高さ約
８００ｍｍの円筒状であり、礫１３ｂは１０〜１３ｍｍ
程度の砕石を、槽本体１３ａの上部まで充填している。
槽本体１３ａの底部は第１の管１４および第２の管１５
の底部と連通しており、槽本体１３ａの上部は第１の管
１４の上部および水槽１２の流出口１２ａと連通してい
る。

【００１７】第１の管１４および第２の管１５はともに
内径約１５ｍｍ、高さ約８００ｍｍの管であり、底部は
互いに連通し、第１の管１４の上部は微生物培養槽１３
の上部と連通し、第２の管１５の上部は水槽１２の上部
と連通している。２本の管１４，１５の底部には、空気
供給管１６から分岐した空気吹き込み管１６ａ，１６ｂ
がそれぞれ取り付けられている。

【００１８】上記の構成の水浄化装置１１において、空
気供給管１６から空気圧０．１Ｋｇｆ／ｃｍ²、空気流
量１．５〜２リットル／ｓｅｃ程度の空気を空気吹き込
み管１６ａ，１６ｂから第１および第２の管１４，１５
の底部に吹き込むと、空気は気泡１７となって管内を上
昇し、同時に管内の水も上昇する。管内の水の上昇とと
もに微生物培養槽１３内の水が吸引されて第１および第
２の管１４，１５内に流入する。第１の管１４の上部は
微生物培養槽１３の上部に連通しているので、微生物培
養槽１３内の底部から第１の管１４内に流入した水は吹
き込まれた空気とともに第１の管１４内を上昇し、酸素
を含んだ水として微生物培養槽１３内に還流される。

【００１９】微生物培養槽１３内に還流された水は、微
生物培養槽１３の上部から底部に向かい、再び底部から
第１の管１４内に吸引される。このように、微生物培養
槽１３内と第１の管１４内を繰り返し通って循環するこ
とにより水の浄化が促進されるとともに、微生物培養槽
１３内に酸素を含んだ水が供給される。

【００２０】第１の管１４を経由して微生物培養槽１３
に還流される水はエアレーション状態であり、微生物培
養槽１３内へは酸素が十分に供給され、かつ微生物と酸
素の均等な接触が得られる。これにより、微生物培養槽
１３内の微生物の腐敗が抑制される。

【００２１】微生物が成長して担体である礫１３ｂから
微生物が剥離して微生物培養槽１３内に目詰まりが発生
しそうになった場合、２本の管１４，１５の間の気泡の
成長度合いの差や水の上昇量の差によって生じる管１
４，１５の底部の間にある水の圧力変動により微生物培
養槽１３内の水に振動が生じ、この振動によって礫１３
ｂから剥離した微生物がばらばらにほぐされ、微生物培
養槽１３内の目詰まりが防止される。

【００２２】微生物培養槽１３内から第１および第２の
管１４，１５の底部に吸引された水の一部は、第２の管
１５を経由して水槽１２に還流される。水槽１２に還流
される水は、微生物培養槽１３を通過したきれいな水
で、かつ第２の管１５を上昇する過程で気泡と接触して
酸素を含んだ水となっているので、水槽１２内に酸素が
供給されるとともに、この一連の水の循環により水槽１
２内の水が浄化される。

【００２３】

【発明の効果】上端を開放した２本の管の底部どうしと
微生物培養槽の底部とを連通させるとともに、一方の管
の上部を微生物培養槽の上部に連通させ、他方の管の上
部を水槽の上部に連通させ、２本の管の底部から上部に
向けて空気を吹き込むことにより、管内の水の上昇とと
もに微生物培養槽内の水が吸引されて２本の管内に流入
し、一方の管を通じて酸素を含んだ水が微生物培養槽内
に還流されることによって、微生物培養槽内へ酸素が十
分に供給されるとともに、微生物培養槽内の水に微小な
振動が発生し、微生物と酸素の均等な接触が得られ、こ
れにより、微生物の担体からの剥離による微生物培養槽
内の目詰まりや微生物自身の腐敗が抑制され、微生物培
養槽の逆洗操作も不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態における水浄化装置の構成を示す
図である。

【図２】 従来の水の浄化装置の例を示す図である。

【符号の説明】

１１ 水浄化装置 １２ 水槽 １２ａ 流出口 １２ｂ 流入口 １２ｃ 濾過材 １３ 微生物培養槽 １３ａ 槽本体 １３ｂ 礫 １４ 第１の管 １５ 第２の管 １６ 空気供給管 １６ａ，１６ｂ 空気吹き込み管 １７ 気泡

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水槽と微生物培養槽とを循環させながら
   水槽内の水を浄化する装置において、上端を開放した第
   １および第２の２本の管を起立させ、前記２本の管の底
   部どうしと前記微生物培養槽の底部とを連通させるとと
   もに、前記第１の管の上部を前記微生物培養槽の上部に
   連通させ、前記第２の管の上部を前記水槽の上部に連通
   させ、前記２本の管の底部から上部に向けて空気を吹き
   込む構成としたことを特徴とする水浄化装置。