JP3676157B2

JP3676157B2 - 泡沫分離装置及びそれを用いた水浄化システム

Info

Publication number: JP3676157B2
Application number: JP35871199A
Authority: JP
Inventors: 誠津久; 能具酒井; 宏中村; 尚樹小川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2019-12-17
Also published as: JP2001170617A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水族館、養殖場、実験施設における水棲生物の飼育水を浄化するための泡沫分離装置及び浄化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水棲生物の飼育水には、微細な懸濁物（餌の食べ残し、水棲生物の老廃物（剥離した粘膜等）や排泄物を含む有機物等）や魚の排泄物として発生するアンモニア等の有害物質が絶えず大量に放出されるので、水族館の水槽等の閉鎖された空間で水棲生物を飼育するためには、飼育水を清浄に保つための浄化システムが不可欠である。
【０００３】
このような浄化システムとして最も一般的に用いられているのは、粒径の小さい砂の濾過作業を応用した砂濾過槽を備えた浄化システムである。該浄化システムにおいて、濾過槽は飼育水中の懸濁物質(ss:suspended solid ；自然水中に懸濁している固形物)を除去する機能を有し、かつ砂表面に棲息した硝化菌によって水棲生物に対して極めて強い毒性を示すアンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素を酸化して硝酸態窒素に変換する機能を有している。
【０００４】
しかしながら、かかる浄化システムでは、微細な懸濁物や水中に溶存している有機物等の汚濁物質の除去が効率的ではないので、従来より、処理水中に微細な空気を流入して発生する気泡に汚濁物質を付着させ、浮上した浮遊気泡を除去後、必要に応じてさらに濾過した後、処理水を水槽に戻すようなことが提案されている。
【０００５】
図７にその処理装置の一例を示す。
図７に示すように、水棲生物の飼育する水槽０１と、該水槽からの被処理水である原水０２をポンプＰ₁により強制的に送り、該原水０２を処理する処理槽０３とからなり、該処理槽０３内へ強制的に送られた処理水が上昇するにつれて発生する気泡に溶存する有機物の汚濁物質が同伴されて水面に浮遊する浮遊気泡０４と、汚濁物質が除去された処理水０５を水槽０１へポンプＰ₂を介して返送するようにしている。ここで、上記装置では、空気ブロア０６により発生した空気０７を散気管０８に送り、水中で気泡０９を発生している。気泡０９の上昇に伴い、循環水流０１０が発生している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記処理装置では、処理槽に循環流が発生し、気泡分離機能が損なわれていた。
また、上記処理装置では、処理槽内の液面水位を一定にする機能がないので、汚水の流出過多や過少を防ぐことができず、浮遊気泡をそのままオーバーフローさせているのでで、浮遊気泡と処理水との気液分離が良好ではなく、処理の高効率化も望まれている。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑み、原水の処理におけるランニングコストの低廉化を図ると共に、気液分離の高効率化を図った泡沫分離装置及びそれを用いた水浄化システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決する［請求項１］の発明は、飼育槽中の飼育水中に含まれる微細な懸濁物や水中に溶存している有機物を分離するための泡沫分離装置であって、上部開口部が被処理水の水面下に配置され、当該被処理水を下方側から流入する内筒と、該内筒内に配設され、微細な空気を導入する気泡混入部と、外筒上部開口部に蓋板が配置されて密閉され、発生する微細な泡を前記内筒の上部開口部から排出すると共に分離した処理水を内筒の側壁に沿って下方側へ導く外筒とからなると共に、該外筒開口部周囲の内側に堰を設けて、泡排出通路を形成してなり、該堰により気液分離し、該堰を超えて前記泡排出通路に入った泡を外部へ排出することを特徴とする。
【０００９】
［請求項２］の発明は、請求項１において、上記堰の周囲の通路が泡出口に向かって傾斜してなることを特徴とする。
【００１０】
［請求項３］の発明は、請求項２において、上記堰の周囲の少なくとも一部が上下動自在であることを特徴とする。
【００１１】
［請求項４］の発明は、請求項３において、上記泡排出口に対向する堰が上下動自在であることを特徴とする。
【００１２】
［請求項５］の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項において、上記処理水を溢出させて外筒内の所定の水位を保つ手段を隣接してなることを特徴とする。
【００１３】
［請求項６］の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項において、上記処理水を溢出させ、外筒内に所定の水位を保つ水位保持手段を隣接してなることを特徴とする。
【００１４】
［請求項７］の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項において、上記水位保持手段を迂回して外部へ処理水を排出するバイパス管を設けてなることを特徴とする。
【００１５】
［請求項８］の発明は、飼育槽中の飼育水に含まれる有機物及び懸濁物質を除去するための請求項１乃至７記載のいずれか１項の泡沫分離装置と、前記飼育水中のアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換するための硝化槽と、バイオエレクトロ脱窒法によって、前記飼育水に含まれる硝酸態窒素を除去するための脱窒槽と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００１７】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態を図１及び図２を用いて説明する。
図１は本実施の形態にかかる泡沫分離装置の概略正面図である。図２はその平面図である。
【００１８】
本実施の形態にかかる泡沫分離装置は、飼育槽中の飼育水中に含まれる微細な懸濁物や水中に溶存している有機物を分離するための泡沫分離・除去するための装置であって、飼育水槽（以下「水槽」という）からの被処理水である原水１２を下方側から流入管１３を介して流入する内筒１４と、該内筒１４内に微細な泡１５を発生させる空気１６を空気供給管１７を介して導入する気泡混入部である散気管１８と、発生する微細な泡１５を開口から排出すると共に泡１５を分離した処理水１９を内筒１４の側壁に沿って下方側へ導く外筒２０とからなると共に、該外筒２０の開口部周囲の内側に堰２１を設け、開口周囲に泡排出通路２２を形成してなり、該堰２１により気液分離し、該堰２１を越えた泡１５を含んだ汚泡水２３を泡排出管２４を介して外部へ排出するようにしたものである。なお、図中、符号２５は蓋板、２６は架台である。
ここで、処理水１９は外筒２０の下方に設けた通水口２０ａからオーバーフロー管２８に流出し、さらに貯槽２９を経由し、流出管３０を経て外部へ排出している。
【００１９】
上記外筒２０には、上記処理水１９を溢出させて外筒２０内の所定の水位２７を保つ手段であるオーバーフロー管２８が隣接されており、該オーバーフロー管２８から処理水１９を溢出させ、隣接する貯槽２９に移動させて流出管３０を介して外部へ排出し、その後濾過槽を経て又は直接に水槽へ戻すようにしている。
該オーバーフロー管２８の先端には管長さ調整用の調整管３１が嵌着されており、外筒内の水位２７を汚濁気泡水排出のために最適水位を得るため、長さを調整し、汚泡水２３の排除と、処理水１９の放出とをバランスよく調整するようにしている。
すなわち、汚泡水２３の過度な流出を減ずるには、上記オーバーフロー管２８の先端を低くすればよく、一方泡の排出量を多くした場合には、上記オーバーフロー管２８の先端を高くすればよい。
【００２０】
上記オーバーフロー管２８の高さの調整には、調整管３１を設ける以外に、例えば管２８を軸方向にスライド自在又は螺旋溝により調整可能としたり、長さの異なる管を取り替える等の調整方法の他に、上記オーバーフロー管２８の先端を二重管とし、該二重管の一方をアクチュエータ等の手段を利用して自動的に上下動自在としてもよい。
【００２１】
ここで、本実施の形態では、上記内筒１４と散気管１８とで曝気手段を構成しており、水中に溶存した有機物を微細な泡により析出させ、泡に伴って外部へ排出させると共に、溶存酸素の量を増大するようにしている。
【００２２】
ここで、上記内筒１４内に設置する散気管１８の散気部分は水面から所定距離水没させることが肝要である。
例えば、１ｍ程度の高さを有する内筒１４の場合には、少なくとも３０ｃｍ程度以上の深さに散気管１８を水没させる必要があるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２３】
また、内筒１４の開口部分は水面から突出している場合であってもよいが、より好ましくは例えば水面から５〜１０ｃｍ程度（内筒の長さの約５％程度の長さ）下方側へ水没するほうがよい。
これはあまり水没させすぎると、気液分離が効率よく行うことができなくなるので好ましくない。
【００２４】
このように、本発明によれば、上記処理水１９を溢出させて外筒２０内の所定の水位２７を保つ手段を設けているので、安定した汚泡水２３の排水ができる。また、内筒１４内の気泡が上昇することにより、エアリフト揚水による吸引効果により、原水流入能力を増加さる効果もある。
【００２５】
また、水層と本装置との水位差を利用して、原水を流入する場合において、オーバーフロー管２８の操作により、水位２７を操作するが、泡を効率よく排出するために、堰２１を設け、該堰の周囲に泡排出通路２２を形成することにより、汚泡水が効率よく排出することができる。
【００２６】
また、該堰２１の一部又は全部を上下動自在として水位の上下動があっても泡を効率よく排出するようにしている。
【００２７】
特に、一部の堰２１のみを上下動自在とする場合には、泡排出管２４の開口部と対向する堰を上下動させることが好適である。
【００２８】
また、処理水１９の流出はオーバーフロー管２８を介して行っているが、該管の径を大きくすることができない場合には、平面を表す図２に示すように、バイパス管３２を設け、直接貯槽２９内へ処理水１９の一部をバイパスさせることにより、水位２７を保ちつつ処理水１９の流出量を増大させ、処理水１９の流出を容易にすることができる。
【００２９】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態を図３を用いて説明する。
図３は本実施の形態にかかる泡沫分離装置の概略正面図である。
【００３０】
本実施の形態にかかる泡沫分離装置は、図１に示す第１の実施の形態の装置１１と同様な構成であるが、図３に示すように、泡を含んだ汚泡水２３を効率よく排出するために、泡排出通路を傾斜させている。
【００３１】
図３に示すように、泡排出通路２２の泡排出管２３の開口部へ向かって漸次低くして傾斜させており、汚泡水２３の排出を効率よくしている。
【００３２】
なお、本実施の形態では原水１２の取り入れ口を外筒２０の側方側に設けており、架台２６内部に流入管１３を配設できないような場合に対応している。
【００３３】
［第３の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態を図４及び図５を用いて説明する。
図４は本実施の形態にかかる泡沫分離装置の概略正面図である。図５はその平面図である。
【００３４】
本実施の形態にかかる泡沫分離装置は、図１に示す第１の実施の形態の装置１１と同様な構成であるが、図４に示すように、泡を含んだ汚泡水２３を効率よく排出するために、泡排出通路２２の洗浄が可能なように洗浄装置を設けたものである。
【００３５】
図４及び図５に示すように、泡排出通路２２に沿って洗浄水の給水管３３が配設されており、所定間隔に噴出口３４を設け、必要に応じて洗浄水３５を噴出するようにしている。
【００３６】
また、本実施の形態では蓋板２５を透明な板（例えばアクリル板等）として内部の監視が可能としており、このような場合には、該蓋板２５の内側を洗浄可能なように噴出ノズル３６が上向きに設けられている。
【００３７】
これにより、泡排出通路２２又は泡排出管２４の開口を洗浄することにより、常に良好な汚泡水２３の排出が可能となる。
また、蓋板２５の内側を洗浄することにより、常に内部の状態を監視可能となる。
【００３８】
［第４の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態にかかる装置を備えた処理システムの一例を図６を用いて説明する。
図６は本実施の形態にかかる泡沫分離装置を備えた処理システムの概略図である。
【００３９】
本実施の形態にかかる処理システムは、飼育生物が飼育されている水槽４１と、該水層４１の後段に配設された泡沫分離装置４２と、該泡沫分離装置１１の後段に並列配置された濾過装置４３と、循環ライン４４とを具備するものであり、水槽４１からの原水が原水供給管４５を介して水面近傍からと水槽４１の底側から泡沫分離装置４２へ送られている。
上記泡沫分離装置４２は第１乃至第３の実施の形態のような処置装置であり、原水中の溶存有機物等を曝気処理により分離した後、処理水１９と汚泡水２３とに分離してなるものである。ここで分離された処理水１９は濾過装置４３へ供給管４６を介して送液され、ここで濾過処理されて循環ポンプ４７を介して循環ライン４４を経由して水槽へ送られている。
【００４０】
ここで、水槽４１の水位と、泡沫分離装置４２の水位及び濾過装置４３の水位は順次下がっており、重力により、自然落下させて流入するようにしている。
なお、この水位差は装置の規模及び処理する処理量により適宜設定すればよいが、例えばこの水位差を各々１００〜２００ｍｍ程度とすることでポンプを介装させることなく処理が可能となる。
【００４１】
なお、濾過装置４３は公知の濾過手段、例えば開放方式（重力方式、バランス式）や密閉方式等を適宜を用いればよく、本発明では、何ら限定されるものではない。
また、濾過装置４３の後流側に設けた循環ポンプ４７は濾過装置の前流側としてもよく、何ら限定されるものではない。
【００４２】
また、泡沫分離装置４２において汚泡水２３として排出された減水分は、必要に応じて補給水４８として補給するようにしている。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、気液分離が効率よく行うことができる泡沫分離装置を提供することができる。また、所定の水位を保つ手段を設けているので、重力で原水を流入・流出させることができ、従来のような供給ポンプを使用することなく、原水の浄水が可能となる。
また、泡を効率よく排出するために、堰を設けると共に、該堰の周囲に泡排出通路を形成することにより、汚泡水が効率よく排出することができる。
よって、本発明によれば、原水の処理におけるランニングコストの低廉化を図ると共に、気液分離の高効率化を図ることができる。
【００４４】
また、該堰の一部又は全部を上下動自在として水位の上下動があっても泡を効率よく排出するようにしている。
【００４５】
また、処理水をバイパスさせることにより、処理水の流出量を増大させ、処理水の流出を容易にすることができる。
【００４６】
さらに、このような泡沫分離装置を用いて浄化システムを構築することにより、常に清浄な飼育水で飼育が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる泡沫分離装置の概略図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】第２の実施の形態にかかる泡沫分離装置の概略図である。
【図４】第３の実施の形態にかかる泡沫分離装置の概略図である。
【図５】第３の実施の形態にかかる泡沫分離装置の平面図である。
【図６】第１の実施の形態の泡沫分離装置を備えた水浄化システムの概略図である。
【図７】従来技術にかかる電解セル構造図である。
【符号の説明】
１１泡沫分離装置
１２原水
１３流入管
１４内筒
１５微細な泡
１６空気
１７空気供給管
１８散気管
１９処理水
２０外筒
２１堰
２２泡排出通路
２３汚泡水
２５蓋板
２６架台
２７水位
２８オーバーフロー管
２９貯槽
３０流出管
３１調整管
３２バイパス管

Claims

飼育槽中の飼育水中に含まれる微細な懸濁物や水中に溶存している有機物を分離するための泡沫分離装置であって、
上部開口部が被処理水の水面下に配置され、当該被処理水を下方側から流入する内筒と、
該内筒内に配設され、微細な空気を導入する気泡混入部と、
外筒上部開口部に蓋板が配置されて密閉され、発生する微細な泡を前記内筒の上部開口部から排出すると共に分離した処理水を内筒の側壁に沿って下方側へ導く外筒とからなると共に、
該外筒開口部周囲の内側に堰を設けて、泡排出通路を形成してなり、該堰により気液分離し、該堰を超えて前記泡排出通路に入った泡を外部へ排出することを特徴とする泡沫分離装置。
請求項１において、
上記堰の周囲の通路が泡出口に向かって傾斜してなることを特徴とする泡沫分離装置。
請求項２において、
上記堰の周囲の少なくとも一部が上下動自在であることを特徴とする泡沫分離装置。
請求項３において、
上記泡排出口に対向する堰が上下動自在であることを特徴とする泡沫分離装置。
請求項１乃至４のいずれか１項において、
上記処理水を溢出させて外筒内の所定の水位を保つ手段を隣接してなることを特徴とする泡沫分離装置。
請求項１乃至５のいずれか１項において、
上記処理水を溢出させ、外筒内に所定の水位を保つ水位保持手段を隣接してなることを特徴とする泡沫分離装置。
請求項１乃至６のいずれか１項において、
上記水位保持手段を迂回して外部へ処理水を排出するバイパス管を設けてなることを特徴とする泡沫分離装置。
飼育槽中の飼育水に含まれる有機物及び懸濁物質を除去するための請求項１乃至７記載のいずれか１項の泡沫分離装置と、
前記飼育水中のアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換するための硝化槽と、
バイオエレクトロ脱窒法によって、前記飼育水に含まれる硝酸態窒素を除去するための脱窒槽と、を備えたことを特徴とする水棲生物飼育水浄化システム。