JP4603715B2 - 水浄化装置及びこれを用いた水槽装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水浄化装置並びに水浄化装置を備えた水槽装置の改良に関するものであり、水槽水の浄化・冷却や高レベル浄化並びに廃水の高レベル浄化等を可能にした水浄化装置とこれを用いた水槽装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
養魚水槽や貯水槽等の水浄化装置としては、従前から各種の型式の水浄化装置が開発されているが、その中でも、給水（散水）装置と散気装置と濾過材等の組合せに係る水浄化装置やこれにオゾン等の供給装置を付加した装置は、養魚水槽水の浄化・冷却や貯槽水の高度な浄化・消毒等に広く用いられている。
【０００３】
図１２は、本願発明者等が養魚水槽水の浄化・冷却用として先きに開発をした水浄化装置（特開平１１−３１８２７１号）の一例を示すものであり、水槽本体（図示省略）からポンプアップした被処理水Ｗを散水体Ｂによって充填材Ｃの上方へ分散させ、ファンＦからの空気流Ａに接触させてこれに酸素を含有させると共に、この被処理水Ｗを充填材Ｃに沿って流下させることにより、蒸発等による水の冷却及び充填材Ｃによる水の濾過並びに好気性微生物による有機物の分解等の水の冷却・浄化を行なうようにしたものである。
【０００４】
前記図１２の水浄化装置は、少ないエネルギー消費でもって夏期でも水槽本体内の水の温度を設定値近傍に保つことができるだけでなく、長期に亘って水を高清浄度に維持することができ、優れた実用的効用を奏するものである。
しかし、上記図１２の水浄化装置にも改良すべき点が多く残されており、その中でも、装置単位容積当りの処理能力の向上、消費エネルギーの低減、騒音の引下げ等が解決を急ぐ問題点として残されている。
【０００５】
即ち、従前の水浄化装置では空気流Ａと被処理水Ｗとが所謂並行流になる構造となっているため、被処理水Ｗ内の溶存酸素濃度を高めることが困難で、結果として充填材Ｃ内への酸素の供給が充分に行なわれず、好気性生物による有機物の分解や硝化作用が低下することになる。その結果、充填材Ｃにアミン、アンモニア、亜硝酸等の窒素化合物が蓄積したり、或いはそれ等の還元による硫化水素等の硫化物やメタン等の炭素化合物が蓄積し易くなり、水のＢＯＤ値やＣＯＤ値が上昇して魚体等の生体に悪影響を与えたり、悪臭を生ずることになる。
また、水のＢＯＤ値やＣＯＤ値の上昇を防止するためには、必然的に大形化によって水浄化装置の浄化能力を高める必要があり、製造コストや消費エネルギー等の点に問題を生ずることになる。
【０００６】
更に、従前の水浄化装置では、被処理水Ｗを散水体Ｂへ衝突させ、衝突によって生じた散水をそのまま充填材Ｃの上方へ滴下させる構造としている。その結果、充填材Ｃ上面へ均等に被処理水Ｗを滴下させることができず、充填材Ｃの各部分の浄化処理負荷に大きな斑を生ずることになる。
【０００７】
加えて、従前の水浄化装置では、充填材Ｃの下端面より処理水を直接に処理槽本体Ｄの内へ滴下させる構造としている。その結果、空気流Ａにより滴下水が下向きに加速されることとも相俟って、滴下水等による騒音が比較的高くなり、夜間等にはその騒音が無視し得なくなる。
【０００８】
そのうえ図１２の水浄化装置では、オゾン等の付加による被処理水Ｗの高度浄化処理については一切考慮が払われていない。その結果、仮りに空気流Ａに替えてオゾンを利用したり、或いは空気流Ａにオゾンを付加したりする場合に於いても、被処理水Ｗの酸化処理効率を十分に高めることが出来ないと云う問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従前のこの種水浄化装置並びにこれを用いた水槽装置に於ける上述の如き問題、即ち（１）浄化能力が相対的に低く、装置の小形化並びに省エネルギーを図り難いこと、（２）充填材の各部分にかかる浄化負荷に斑が生じ易いこと、（３）水浄化装置の騒音が高いこと及び（４）オゾン等の他の処理剤を用いた場合の浄化効率が低いこと等の問題を解決せんとするものであり、単位容積当りの水浄化能力が高くて装置の小形化及び省エネルギー化が図れると共に、低騒音で運転ができ、しかもオゾン等の利用により高効率で被処理水の高度浄化を行なえるようにした水浄化装置と、これを用いた水槽装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、槽内の中央部上方に槽の高さより短い隔壁を縦向きに設け、前記隔壁の下方を通気口に、また、前記隔壁の一側を水浄化部に、更に、前記隔壁の他側を通気部に夫々すると共に、前記通気部の上部に吸気口を、また、槽の下部に処理済水出口を夫々設けた処理槽本体と、前記水浄化部内に配設した多孔質材製のハニカム状体又は多孔質材製の格子状体よりなる充填材と、前記充填材の上方に所定の間隔を置いて水浄化部の天井壁と平行状に配設され、その上面へ散布された被処理水をこれに設けた複数の開口を通して充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、前記充填材よりも上面に設けた排気口と、前記液滴ガイド体の上面へ被処理水を分散させる分散体と、前記充填材の下方に処理槽本体の底面と間隔を置いて配設され、充填材より落下する処理水の滴下音の消音及び滴下した処理水の濾過を行う消音濾過材と、前記通気部の上方部に設けられ、前記吸気口から吸入した空気を前記通気口、充填材及び排気口を通して流通させる給気装置とを発明の基本構成とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は請求項１の発明に於いて、 水浄化部内にハニカム状体又は格子状体より成る充填材を、その流通孔を被処理水の滴下方向と同一方向にして配設すると共に、充填材の下方より上方へ向けて空気流を被処理水と対向状に流通させるようにしたものである。
【００１２】
請求項３の発明は請求項１の発明に於いて、被処理水を液滴ガイド体の中央部上方より放射状に分散させると共に、前記液滴ガイド体を平板状の案内板と下方へ突設した滴下ガイド管とから形成し、更に各滴下ガイド管の下端開口部の切断傾斜角θを外周部に位置する滴下ガイド管ほど小さくするようにしたものである。
【００１３】
請求項４の発明は、槽内の中央部に平板状の多孔性の充填材支持板を備えた水浄化部を、また、当該水浄化部の一側に通気部を、更に、前記水浄化部の他側に空間部を夫々形成すると共に、前記通気部の上部に吸気口を、また、前記空間部の底部に通気口を、更に、前記通気部の下部壁面に処理済水出口を夫々設けた処理槽本体と、前記水浄化部内に、その流通孔を被処理水の滴下方向と垂直な方向として配設した多孔質材製のハニカム状体又は多孔質材製の格子状体より成る充填材と、前記充填材の上方にこれと所定の間隔を置いて処理槽本体の天井壁と平行状に配設され、その上面へ散布された被処理水を複数の開口を通して充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、前記液滴ガイド体の上面へ被処理水を導入する導水管と、前記充填材の下方に処理槽本体の底面と間隔を置いて配設され、充填材より落下する処理水の滴下音の消音及び滴下した処理水の濾過を行う消音濾過材と、前記通気部の内部上方に設けられ、前記吸気口から吸入した空気を前記充填材の流通孔の一側より他側へ向けて被処理水の滴下方向と直交状に流通させ、前記空間部の底面の通気口を通して外部へ放出させる給気装置とを発明の基本構成とするものである。
【００１４】
請求項５の発明は、槽内の中央部上方に槽の高さより短い隔壁を縦方向きに設け、前記隔壁の下方を通気口に、また、前記隔壁の一側を水浄化部に、更に、前記隔壁の他側を通気部に夫々すると共に、前記通気部の上部壁面に吸気口を、また、槽の下部に処理済水出口を夫々設けた処理槽本体と、前記水浄化部内に配設した多孔質材製のハニカム状体又は多孔質材製の格子状体よりなる充填材と、前記充填材の上方に所定の間隔を置いて水浄化部の天井壁と平行状に配設され、その上面へ散布された被処理水をこれに設けた複数の開口を通して充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、前記充填材よりも上面に設けた排気口と、前記液滴ガイド体の上面へ被処理水を分散させる分散体と、前記充填材の下方に処理槽本体の底面と間隔を置いて配設され、充填材より落下する処理水の滴下音の消音及び滴下した処理水の濾過を行う消音濾過材と、前記通気部の内部上方に設けられ、前記吸気口から吸入した空気を前記通気口、充填材及び排気口を通して流通させる給気装置とから構成した水浄化装置と水槽本体とを組み合せ、ポンプにより水槽本体内の水を水浄化装置を通して循環させることを発明の基本構成とするものである。
【００１５】
請求項６の発明は請求項５の発明に於いて、水槽本体を上部濾過装置を備えた水槽本体としたものである。
【００１６】
請求項７の発明は請求項５の発明に於いて、水槽本体をオーバーフロー型の水槽本体とし、水槽本体からオーバーフローした水を被処理水として浄化するようにしたものである。
【００１７】
請求項８の発明は請求項５の発明に於いて、水槽本体をオーバーフロー濾過装置を備えたオーバーフロー型の水槽本体とし、水浄化装置からの処理済水をオーバーフロー濾過装置を通して循環させるようにしたものである。
【００１８】
請求項９の発明は、槽内の中央部に水浄化部を、また、前記水浄化部の上方部及び下方部に通気部を、更に、前記下方の通気部の下部に処理済水の一次貯水部を夫々形成すると共に、前記下方の通気部の下部に処理済水出口を夫々設けた処理槽本体と、前記水浄化部内に配設した多孔質材製のハニカム状体又は多孔質材製の格子状体よりなる充填材と、前記充填材の上方に該充填材と所定の間隔を置いて天井壁と平行状に配設され、その上面へ散布された被処理水を複数の開口を通して充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、前記充填材よりも上面に設けた排気口と、前記液滴ガイド体の上面へ被処理水を分散させる分散体と、前記充填材の下方に処理槽本体の底面と間隔を置いて配設され、充填材より落下する処理水の滴下音の消音及び滴下した処理水の濾過を行う消音濾過材と、前記消音濾過材の下方より酸性処理気体を直接若しくは前記一次貯水部内の処理済水を通して充填材内へ流通させる処理気体発生装置とを備えたことを発明の基本構成とするものである。
【００１９】
請求項１０の発明は請求項９の発明に於いて、処理気体発生装置をオゾンを発生する装置とするとすると共に、処理水内のオゾンを除去する液還元装置及び排出ガス内のオゾンを除去する液還元装置及び排出ガス内のオゾンを除去する還元装置を備えたものとしたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の各実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る水浄化装置の縦断面概要図であり、図１に於いてＷは被処理水、Ｗａは分散水、Ｗｂは滴下水、Ｗ1 は処理水、Ｗ2 は処理済水、Ａは空気流、Ｓは水浄化部、Ｐは通気部、１は処理槽本体、２は導水パイプ、３は分散体、４は液滴ガイド体、５は充填材、６は給気装置、７は消音濾過材、８は処理済水出口、９は吸気口、１０は排気口、１１は蓋体、１２は隔壁、１３は通気口、１４は消音濾過材支持体、１５はバッフル板である。
【００２１】
前記処理槽本体１は合成樹脂等により四角形に形成されており、その内部は隔壁１２により水浄化部Ｓと通気部Ｐの二つの区画に区分されている。また、処理槽本体１には処理済水出口８、吸気口９、排気口１０、蓋体１１及びバッフル板１５が設けられており、更に前記隔壁１２の下方は通気口１３に形成されている。
【００２２】
前記導水パイプ２は処理槽本体１の側部下方より内方へ挿入され、水浄化部Ｓの略中央部を上方へ向けて立上げられており、その上端は分散体３の下面側に向けて開口されている。
【００２３】
前記分散体３は蓋体１１の裏面側近傍に位置して処理槽本体１の側壁若しくは蓋体１１に支持固定されており、導水パイプ２より大径の円形の逆皿形（又は椀形）に形成されている。
【００２４】
前記液滴ガイド体４は、分散体３の下方に、充填材５の上端面との間に適宜の間隔を置いて略水平姿勢に支持固定されており、後述するように、平板状の案内板４ａに、上・下両端が開口した多数の短かい滴下ガイド管４ｂの上端部を固設することにより形成されている。
【００２５】
前記充填材５は所謂濾材ユニット若しくは酸化処理ユニットを構成するものであり、多孔質性の合成樹脂材又はセラミック材等から成る断面形状がハニカム状の棒状体（以下、ハニカム状体と呼ぶ）又は断面形状が格子状の棒状体（以下、格子状体と呼ぶ）を複数本集合させ、これ等を組付けすることにより直方体状に形成されている。また、当該ハニカム状体又は格子状体には、その長手方向に断面形状がハニカム又は格子状の流通孔が形成されている。
【００２６】
当該充填材５は隔壁１２と槽本体１の側壁とにより形成した水浄化部Ｓのほぼ中央部に配設固定されており、その中央部を前記導水パイプ２が貫挿されている。
また、充填材５の下方部は通気口１３に連通する空間部となっており、充填材５を形成するハニカム状体の流通孔を通して流下した処理水Ｗ1 が、充填材５の下端面から空間部を通して下方へ滴下する。
【００２７】
充填材５を形成する前記多孔質性ハニカム状体の壁は、微生物の担持体としての機能と、被処理水Ｗと空気流Ａとの接触媒介材としての機能を果すものであり、前者の所謂微生物の担持機能と云う点からすれば、ハニカム状体の壁の細孔径は１０００μｍ程度、より好ましくは孔径が１００μｍ〜５００μｍ程度で、連続した貫通状の細孔のものが最適である。
【００２８】
尚、本実施形態に於いては、多孔質ハニカム状体の材質としてポリプロピレンやポリエチレン等の有機高分子材を使用しているが、前述の通り、硅藻土等の珪酸化合物やアルミナ等の焼結体（セラミック体）であってもよく、被処理水Ｗによって腐食されない材質であって多孔質性のものであれば如何なるものであってもよい。
【００２９】
また、前記多孔質性ハニカム状体の素材として、前記合成樹脂材やセラミック材に、有機物の吸着能力を有する含水珪酸マグネシウム等の多孔質結晶や活性炭、ゼオライト等の天然鉱石、イオン交換剤等を適宜に加えたものを使用してもよい。この場合には、吸着された被処理水Ｗ内の有機物やイオン交換されたアンモニウム等が、その酸化環境下で生物化学的に効率よく酸化されることになる。
【００３０】
一方、前記被処理水Ｗと空気流Ａとの接触媒介材としての観点からすれば、充填材５を形成する多孔質ハニカム状体の外表面積はより大きい方が望ましい。
しかし、多孔質ハニカム状体の壁厚さやハニカム孔（流通孔）の孔径、素材の細孔の大きさ等は、被処理水Ｗの粘度等によってその最適値（又は最適形状）が変化するため、これを具体的に特定することは困難であるが、一般には、多孔質性ハニカム状体の壁厚さと細孔の口径は、１ｍｍ〜３ｍｍ（壁厚さ）及び連続細孔（細孔径５００〜１０００μｍ）とするのが望ましいとされており、被処理水Ｗの流量及び空気流Ａの風量等に応じて、ハニカム状体の流通孔の口径、壁厚さ及び素材の細孔の大きさ等が適宜に選定される。
【００３１】
また、本実施形態に於いては、充填材５を多孔質性ハニカム状体により形成しているが、充填材５としては、空気流Ａの給排気を円滑に行なえるものであれば如何なる形態のものであってもよく、例えば格子状体や繊維状若しくは不定形の素材を枠内へ充填したものであってもよい。
【００３２】
前記給気装置６は、モータ１６と回転羽根１７から構成されており、吸気口９から吸入した空気流Ａを通気部Ｐ、通気口１３、水浄化部Ｓ、充填材５を通して押込み流通させ、排気口１０から処理槽本体１外へ排出する。
【００３３】
前記消音濾過材７は、処理水Ｗ1 の滴下音の消音と、処理水Ｗ1 内の浮遊懸濁物質の濾過及び処理水Ｗ1 の再酸化を主目的とするものであり、充填材５の下方（即ち、水浄化部Ｓの下方）に配設され、支持体１４により処理槽本体１の底面との間に所定の間隔を置いて支持固定されている。
また、当該消音濾過材７は、多孔質性のウレタンスポンジやポリプロピレン等の有機軟質材、グラスウールやポリプロピレン等の繊維体により形成されており、本実施形態では多孔質性ウレタンスポンジとグラスウール繊維体の積層物を消音濾過材７として用いている。
【００３４】
図２は、前記液滴ガイド体４の平面図であり、また図３乃至図５は、滴下ガイド管４ｂの下端開口の形態による自然落下の状態下に於ける被処理水Ｗの滴下状況と、空気流Ａにより敵下水が破断されて飛散する滴下範囲Ｑの変化を示すものである。即ち、図３は滴下ガイド管４ｂの下端部の切断傾斜角θが軸線φに対して９０°のとき、図４はθ＝４５°のとき、図５はθ＝３０°のときを夫々示すものである。
【００３５】
前記液滴ガイド体４は平板状の案内板４ａと短かい滴下ガイド管４ｂとから形成されており、複数の滴下ガイド管４ｂが所定のピッチでもって直線状（又は、同芯円状）に配列固定されている。
また、前記滴下ガイド管４ｂの下端開口は、滴下ガイド管４ｂの軸線φに対して所定の切断傾斜角度θを有するように形成されており、前記導水パイプ２（即ち、分散体３）に近い位置の滴下ガイド管４ｂほど、前記切断傾斜角度θが小さくなるように選定されている。
【００３６】
即ち、滴下ガイド管４ｂの下端開口から自然落下の状態で滴下した滴下水Ｗｂは、充填材５の上方空間に於いて排気口１０へ向って流れる空気流Ａによってある程度飛散されるが、空気流Ａによる飛散力は排気口１０側ほど強くなり、その結果より外方へ飛散されることになる。そのため、前記滴下ガイド管４ｂの下端開口の切断傾斜角度θをより小さくして、その滴下範囲Ｑの中心位置を予め大きく内側寄り（導水パイプ寄り）へ偏位させておくことにより、充填材５の上端面への滴下水Ｗｂの分布を均等に出来ると共に、排気口１０側への滴下水Ｗｂの散逸を防止することができる。
尚、滴下水Ｗｂが一定水圧で定量的に滴下する場合には、滴下水Ｗｂは、滴下ガイド管４ｂの下端開口端に沿って最初から内側向に連続して流下することになる。しかし、連続的に流下する滴下水Ｗｂも、排気口１０側輪へ向って流れる空気流Ａによって外側方向へ飛散されるため、一定水圧で定量的に滴下する滴下水Ｗｂの場合でも、充填材５上へ滴下する滴下水Ｗｂの分布がより均一化されることになる。
【００３７】
次に、図１の水浄化装置の作動について説明する。
図１を参照して、導水パイプ２を通して供給されて来た被処理水Ｗは、分散体３へ衝突することにより四方へ分散され、分散水Ｗａが液滴ガイド体４の案内板４ａ上へ流出する。尚、被処理水Ｗは、予めラッシヒリング等の適宜の物理的濾過材により濾過処理されているのが望ましい。
【００３８】
案内板４ａ上へ分散されてその上面に層状に溜った分散水Ｗａは、各液滴ガイド管４ｂを通してその下端開口より充填材５上へ滴下する。尚、各液滴ガイド管４ｂの下端開口は、前記００３５項で記述したようにその切断傾斜角度θが外側に位置するものほど小さく設定されているため、空気流Ａが当っても、滴下水Ｗｂは比較的均一に充填材５上面へ滴下する。
【００３９】
充填材５の上面へ滴下した滴下水Ｗｂは、充填材５の内部（即ちハニカム状体の流通孔）を流通・下降する間に、充填材５の形成材質及びその形態に応じた濾過作用と、好気性微生物等による生物浄化作用とを受け、処理水Ｗ1 となって充填材５の下端面より滴下する。
また、上記充填材５の下端面からの処理水Ｗ1 は消音濾過材７の上面へ滴下するため、所謂滴下音の発生は略完全に防止されることになる。滴下した処理水Ｗ1 は消音濾過材１４で浄化されることにより処理済水Ｗ2 となり、処理槽本体１の底面上を処理済水出口８へ向って流出する。
【００４０】
尚、図１の実施形態では、給気装置６からの空気流Ａと被処理水Ｗとが充填材５内で対向流となるようにしているが、給気装置６として吸引ファンを用い、空気流Ａの流れ方向を図１とは逆向き（即ち、空気流Ａと被処理水Ｗとが充填材５内で同方向の並行流となる）にすることも可能である。当該方式とすることにより、図１に於ける排気口１０からの分散水Ｗａの散逸が皆無となる。
【００４１】
また、図１の実施形態では、給気装置６からの空気流Ａと被処理水Ｗとが充填材５内で対向流となるようにしているが、後述する図１０に示すように、充填材５内を流通する被処理水Ｗの流れ方向に対して垂直方向に空気流Ａを流通させる構成とすることも可能である。
【００４２】
図６は、本発明に係る水浄化装置Ｕを用いた養魚用の水槽装置Ｔの縦断面図であり、水槽本体１８の上部に設けられている濾過装置１９の上部に、固定用桟２０を介して本発明に係る水浄化装置Ｕを組み付けしたものである。
尚、図６に於いて、１９ａは濾過材、１９ｂは散水器、１９ｃは濾材支持箱、２１はポンプ、２１ａはフィルター、２２・２３は連結ホース、２４は連水管、ＷL は水面である。また、前記固定桟２０はスライド式固定桟とするのが望ましい。
【００４３】
本発明に係る養魚用の水槽装置Ｔでは、水浄化装置Ｕに於いて浄化処理され酸素を十分に溶解せしめた処理水酸素Ｗ2 が、濾過装置１９へ戻されるため、濾過材１９ａに於ける微生物処理が一層活性化されると共に、水槽本体１８内の水の清浄度をより高めることができる。
【００４４】
（実施例１）
内容積約６０ｌ処理槽本体１内へ、多孔質合成樹脂製のハニカム状体から成る充填材５（充填材５の外径１２ｃｍ×１２ｃｍ、高さ１０ｃｍ、ハニカム状体の流通孔の口径１ｃｍ角、ハニカム状体の壁厚さ１ｍｍ）を充填して形成した本発明の水浄化装置Ｕを、ニッソー社製の高さ６０ｃｍの濾過装置１９を具備する内容積約６０ｌの養魚用の水槽本体１８の前記濾過装置１９上に設け、１０日間に亘って水槽本体１８内の海水を連続的に浄化処理した。但し、ポンプ２１の容量は約８〜１０ｌ／ｍｉｎであった。
【００４５】
当該実施例１に於いて、水浄化装置Ｕの運転前の水槽本体１８内の海水は、水温＝２９℃、ＰＨ＝７．８、酸化還元電位＝１８０ｍｖであった。
また、水浄化装置Ｕを１０日運転した後の水槽本体１８内の海水は、水温＝２５℃、ＰＨ＝８．２、酸化還元電位＝２３６ｍｖとなった。
【００４６】
上記水浄化装置Ｕによる浄化処理試験の結果からも明らかなように、酸素の供給により被処理海水の水質が改善されるだけでなく、より天然海水に近い物性を有する海水に変質されることになる。また、水浄化装置Ｕの運転時に被処理水Ｗが気化熱により冷却され、これによって溶存酸素濃度を上昇させることが出来ると云う利点がある。
【００４７】
図７は本発明の水浄化装置Ｕを用いた他の養魚用水槽装置Ｔの縦断面図であり、水中ポンプ２５を用いる型式の簡易養魚用水槽本体１８と水浄化装置Ｕとを組み合せたものである。
尚、被処理水Ｗの浄化処理については図６の場合と略同様であるため、その説明は省略する。
【００４８】
図８は本発明の水浄化装置Ｕを所謂オーバーフロー型の観賞魚や活魚飼育用水槽本体１８へ適用した場合を示すものであり、ポンプ２１から連結ホース（又は連結管）２２、水槽本体１８、オーバーフロー管２６を介して被処理水Ｗを循環的に浄化する構成とされている。
尚、図８の養魚用水槽本体１８では、処理槽本体１内の水位ＷL が水の蒸発等によって変化し、水位ＷL より上方の濾過材７は好気的に作用し、水位ＷL より下方の濾過材２７は好気的作用が低下する。
また、図８に於いて、２７は処理槽本体１の底部に配置した濾過材であり、被処理水Ｗの浄化処理については、図６の場合と略同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００４９】
図９は本発明の水浄化装置Ｕを、オーバーフロー濾過装置２８を備えたオーバーフロー型の養魚用の水槽本体１８へ適用した場合を示すものであり、オーバーフロー濾過装置２８の上方に水浄化装置Ｕを配設する構成としている。
尚、被処理水Ｗの浄化処理は、図６の場合と略同様であり、ここではその説明を省略する。
【００５０】
図１０は本発明の第２実施形態に係る水浄化装置Ｕを用いた養魚用水槽装置Ｔの縦断面図である。図１０の養魚用水槽装置Ｔで用いている水浄化装置Ｕは、給気装置６からの空気流Ａが充填材５内を略水平方向に流通し、空気流Ａが、上方より下方向へ向ってほぼ垂直状に流下する被処理水Ｗとほぼ直交状に接触する構
成としたものである。
また、当該第２実施形態の水浄化装置Ｕに於いては、図６に示した所謂上部濾過装置１９の濾過材１９ａを消音濾過材７の一部として利用し、これ等を一体として処理槽本体１内へ格納するようにしている。
【００５１】
即ち、当該図１０の養魚用水槽装置Ｔに於いては、観賞魚飼育と云う観点から養魚用水槽本体１８内の水の濾過を重視する必要があり、そのため前記濾過材１９ａには材質及び特性の異なる複数の濾過材を積層状に使用するのが望ましく、そのため本来の消音濾過材７は極く薄層であってもよい。
また、液滴ガイド体４の滴下ガイド管４ｂも極く短かいものでよく、且つその下端開口は前記図３に示したθ＝９０°の形態のものでよい。
尚、本実施形態に於いては液滴ガイド体４に滴下ガイド管４ｂを設けているが、滴下ガイド管４ｂを省略して案内板４ａに孔を開口しただけのものであってもよい。
【００５２】
前記処理槽本体１と養魚用水槽本体１８との間は空気通路２９を形成する空間部になっており、ここを通って排出する空気流Ａによって養魚用水槽本体１８内の水面ＷL が波立ちの状態となり、大気との接触面積が増大する。
【００５３】
図１０を参照して、被処理水Ｗは液滴ガイド体４の上方空間内へ分散供給される。尚、図１０では分散体３を図示していないが、被処理水Ｗを液滴ガイド体４の上方へ均一に分散するため、導水パイプ２の先端に適宜の分散体（例えば、散水分配管等）が設けられていることは、勿論である。
【００５４】
液滴ガイド体４からの滴下水Ｗｂは、ハニカム型充填材５の所謂ハニカム状の流通孔の内壁面を伝わらずに、ハニカム状体の壁面を浸透し乍ら消音濾過材７上へ滴下する。そのため、充填材５を形成するハニカム状体の壁面は連続孔を有するものが好都合であり、且つその細孔径も比較的大きなもの（例えば１０００〜２０００μｍ）が良い。また、ハニカム状体の材質としては、吸水による強度の低下を起さないセラミック等が好都合である。
【００５５】
消音濾過材７及び濾過材１９ａにより濾過処理された処理済水Ｗ2 は、処理槽本体１の底面に沿って流通し、連通管２４を介して水槽本体１８内へ戻される。
【００５６】
（実施例２）
処理槽本体１の容積が約３ｌの水浄化装置Ｕと、容積が６０ｌ（貯水量５０ｌ）の養魚用水槽本体１８とを組み合せ、前記処理槽本体１内に容積約１５００ｃｍ3 のセラミック製ハニカム型充填材５と、多孔質性合成樹脂製消音濾過材７と、多孔質性セラミック製濾過材１９ａを充填した。
また、水浄化装置Ｕの給気装置６に１０ｗの送風機を用い、且つポンプ２１による被処理水Ｗの循環量を約８〜１０ｌ／ｍｉｎに設定した。
【００５７】
先ず、魚体重約５ｇの金魚２００尾（淡水）を水槽本体１８内へ入れ、市販の給気ポンプで技気（市販のエアーストンで流量０．８〜１．０ｌ／ｍｉｎ）のみを３０日間行なった。尚、このとき水浄化装置Ｕは運転停止の状態にあり、且つ給飼は１回／ｄａｙ・５ｇであった。
【００５８】
３０日後（７月１０日〜８月２０日）における水槽本体１８内の水の各測定値は、水温＝３０℃、ＰＨ＝６．０、溶存酸素量＝４．３ｍｇ／ｌであった。
また、水槽本体１８での金魚の生存率は７９％であった。
【００５９】
次に、引き続き上記水槽本体１８に付設した水浄化装置Ｕを１週間作動（給気ポンプによる技気は停止）させ、上記と同様の各測定を行なった。測定結果は水温＝２６℃、ＰＨ＝６．８、溶存酸素量＝７．４ｍｇ／ｌとなり、且つ１週間の魚体の生存率は１００％（死亡率０％）となった。
水浄化装置Ｕを作動させることによって水温が低下し、これによって溶存酸素量が増加するため、生体に好影響を与え、生存率が高まったものと推測される。
【００６０】
（実施例３）
引き続き、図１０の水槽装置Ｔの試験を継続し、冬季の低水温下での評価試験を行なった。
給気ポンプによる技気のみを行なって水浄化装置Ｕを作動させない場合には、水温＝１８℃、溶存酸素量＝７．２ｍｇ／ｌ、死亡率３２パーセント／月（夏からの継続８ケ月）であった。
これに対して、水浄化装置Ｕを作動（給気ポンプによる技気は停止）させることにより、水温＝１５℃、溶存酸素量＝８．８ｍｇ／ｌ、死亡率＝６パーセント／月となった。尚、生存尾数に対する１日当りの給飼量は、何れの場合も同量としている。
【００６１】
（実施例４）
図１０の養魚用水槽装置Ｔ（但し水槽本体１８は内容積１７０ｌのものに変え、これに１５０ｌの水を入れる）を用いて、水草の育成試験を行なった。
実施例４では、水生植物（水草）の育成のためにＣＯ2 を添加し、水中のＣＯ2 濃度が２０ｍｇ／ｌとなるように設定した。この時、蛍光灯照射時（昼間）の水の溶存酸素量は８．３ｍｇ／ｌ（過飽和）となり、また、夜間に蛍光灯を消灯してから８時間経過後の溶存酸素量は３．２ｍｇ／ｌとなった。但し、水温は４℃（一定）であった。
更に、この条件下に於いて、水草の方は順調に成長をしていたが、水槽本体１８内に飼育されていたグッピーは、死亡率が約２０パーセント／６ケ月（約３．２パーセント／月）となった。
【００６２】
一方、前記図１０の場合と同一の水浄化装置Ｕを作動させた場合には、水温が２４℃（水温は２４℃以上に上らないため、ヒータを別途に使用した）に於いて溶存酸素量は８．０ｍｇ／ｌ（昼間）となった。
また、夜間に於ける溶存酸素量も約８．０ｍｇ／ｌとなり、水浄化装置Ｕを運転することにより、溶存酸素量は昼・夜に関係なく一定値となった。更に、生体の死亡率は５パーセント／６ケ月（１．２パーセント／月）に下降した。
【００６３】
上記実施例４の試験結果から、本発明に係る水浄化装置（又は水浄化装置を用いた水槽）では、水温低下による溶存酸素量の増加のメリットだけでなく、水槽本体１８内の水の溶存酸素量が常に飽和点に近い溶存酸素量に保持されることになり、飼育生物や好気性微生物に好影響を与えることができる。
【００６４】
図１１は、本発明の第３実施形態に係る水浄化装置の縦断面図であり、オゾンガスや塩素ガス等の各種酸性ガスを用いて被処理水Ｗに高度処理を施す場合に用いられるものである。
【００６５】
図１１に於いて、３０は処理気体発生装置、３１は砕泡器、３２は隔壁、３３は処理済水Ｗ2 の一次貯水槽、３４は処理済水Ｗ2 の二次貯水槽、３５は技気槽、３６は隔壁、３７ａは第１技気貯水槽、３７ｂは第２技気貯水槽、３８は給気ポンプ、３９は空気噴出器、４０・４１は還元装置、４２は液還元装置、４３は高度処理水Ｗ3 の流出口、４４・４５・４６・４７・４８・４９は管路である。
【００６６】
図１１を参照して、オゾン発生装置等の処理気体発生装置３０からの酸化ガス（例えばオゾンガス）Ｏが、管路４７及び砕泡器３１を通して一次貯水槽３３内の処理済水Ｗ2 内へ供給される。当該オゾンガスＯは消音濾過材７及び充填材５を通して上昇し、その間に処理水Ｗ1 や滴下水Ｗｂと接触してこれ等に溶解・吸収され処理水Ｗ1 等を酸化すると共に、残部のオゾンガスは充填材５の上部空間及び管路４４を経て還元装置４０へ入り、ここで還元処理されたあと、無害なガス体として大気中へ放散されて行く。
【００６７】
一方、一次貯水槽３３内でオゾンガスＯにより再酸化された処理済水Ｗ2 は、二次貯水槽３４へ送られて技気されたあと、管路４６を経て技気槽３５内の第１技気貯水槽３７ａ内へ送られ、ここで給気ポンプ３８から空気噴出器３９を通して供給された噴出空気流によって攪拌されることにより、処理済水Ｗ2 内の残留オゾンが技気される。
また、二次貯水槽３４及び技気槽３５内のオゾンガスＯは前記還元装置４０及び還元装置４１へ送られ、ここで無害化されたあと大気中へ放散されて行く。
【００６８】
前記第１技気貯水槽３７ａ内でオゾンガスの技気処理を受けた浄化済水Ｗ2 は第２技気貯水槽３７ｂから管路４９を通して液還元装置４２へ送られ、ここで完全に吸着及び又は還元によってオゾンが除去されることにより高度処理水Ｗ3 とされ、流出口４３から外部へ取り出されて行く。
【００６９】
尚、図１１の実施形態に於いては、処理気体発生装置３０としてオゾン発生装置を用いているが、被処理水の処理目的に応じて適宜のガス例えば塩素ガス等を用いても良いことは勿論である。
また、処理気体給気装置３０より給気される処理気体は、必ずしも一次貯水槽３１内へ給気される必要はなく、バイパス管路４８をへて充填材５と消音濾過材７との空間部へ給気するようにしても良い。
更に、前記還元装置４０・４１及び液還元装置４３の容量や設置基数は、大気中への放出ガスや高度処理水Ｗ3 の安全性レベルに応じて適宜に選定される。
加えて、当該図１１の水浄化装置Ｕを養魚用の水槽本体１８と組み合せて、水槽装置Ｔを構成することも勿論可能である。
【００７０】
本発明に係る水浄化装置Ｕは、前記図６乃至図１０以外の水槽本体１８やその他の水槽装置等と組み合せて使用できることは勿論であり、その組み合せ対象となる水槽本体１８等は如何なる用途のものであってもよい。
【００７１】
また、本発明で使用する各部材には、使用する酸化ガス等の種類に応じて適宜の耐食性材を用いたり、或いはセラミックコーティングやフッソコーティング等の耐食処理を施した素材を使用しなければならないことは勿論である。
更に、本発明で使用する充填材５や消音濾過材７に、酸化チタンや銀、白金の如き触媒材を配合若しくは担持させることにより、充填材５等の機能をより高めることが可能となる。
加えて、本発明に於いては、被処理水量、被処理物質の濃度等により、水浄化装置の大きさや水流量、給気体濃度、気体風量が任意に調整されることは勿論であり、また、より高度な浄化処理を行う場合には、本水浄化装置Ｕを２つ以上連結使用することも可能である。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の水浄化装置に於いては、被処理水が流下する多孔性ハニカム状体又は格子状体より成る充填材内へ給気装置からの空気流を被処理水と対向流若しくは直交流の形態で流通させる構成としている。これにより、被処理水内の酸素の含有量が大幅に増加することになり、結果として被処理水に対する生物的浄化能力が大幅に向上し、水浄化装置の小型化及び製造コストの引下げ、省エネルギー等が可能となる。
【００７３】
また、本発明では充填材の下方に消音濾過材を配設し、充填材からの処理水を消音濾過材上へ滴下させてこれを濾過するようにしている。その結果、処理水の滴下に起因する騒音が皆無になると共に、より浄化レベルの高い処理済水を得ることができる。
【００７４】
更に、本発明では充填材の上方に液滴ガイド体を配設し、液滴ガイド体の滴下ガイド管を通して被処理水を充填材上へ滴下させるようにしている。その結果、被処理水が充填材の上面へ極めて均一に分散滴下されることになり、滴下水量の斑に起因する様々な不都合が皆無となる。
【００７５】
本発明に係る水槽装置においては、前記水浄化装置と水槽本体とを有機的に結合させ、水槽本体内の水を連続的に循環浄化する構成としている。その結果、長期に亘って水槽本体内の水を高純度・高溶存酸素の状態に保持することができ、魚類等の生体や水生植物の成育を促進させることが出来ると共に、生体の死滅をより少なくすることができる。
【００７６】
また、オゾン等を処理気体とした本発明の水浄化装置においては、より効率的に被処理水を酸化処理することが出来、従前のオゾン等を直接に被処理水内へ注入する型式の水浄化装置に比較して、より高度に浄化した処理済水を安価に且つ能率よく得ることができる。
本発明は上述の通り多くの優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る水浄化装置の縦断面概要図である。
【図２】 液滴ガイド体の平面図である。
【図３】 図２のイーイ視断面であり、滴下ガイド管の開口端の切断傾斜角度θを軸線φに対して９０°とした場合の被処理水の滴下状況と滴下範囲を示すものである。
【図４】 θを４５°とした場合の図３と同一の説明図である。
【図５】 θを３０°とした場合の図３と同一の説明図である。
【図６】 本発明の水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面概要図である。
【図７】 本発明の水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面概要図である。
【図８】 本発明の水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面概要図である。
【図９】 本発明の水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面概要図である。
【図１０】 本発明の第２実施形態に係る水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面概要図である。
【図１１】 本発明の第３実施形態に係る水浄化装置の縦断面概要図である。
【図１２】 従前の水浄化装置の縦断面概要図である。
【符号の簡単な説明】
Ｕは水浄化装置、Ｔは水槽装置、Ｗは被処理水、Ｗａは分散水、Ｗｂは滴下水、Ｗ1 は処理水、Ｗ2 は処理済水、Ｗ3 は高度処理水、Ａは空気流、Ｏはオゾン流、Ｓは水浄化部、Ｐは通気部、θは切断傾斜角、Ｑは滴下範囲、ＷL は水面、１は処理槽本体、２は導水パイプ、３は分散体、４は液滴ガイド体、４ａは案内板、４ｂは滴下ガイド管、５は充填材、６は給気装置、７は消音濾過材、８は処理済水出口、９は吸気口、１０は排気口、１１は蓋体、１２は隔壁、１３は通気口、１４は消音濾過材支持体、１５はバッフル板、１６はモータ、１７は回転羽根、１８は水槽本体、１９は濾過装置、１９ａは濾過材、１９ｂは散水器、１９ｃは濾材支持箱、１９ｄは濾過装置本体、２０は固定用桟、２１はポンプ、２２は連結ホース（連結管）、２３は連結ホース（連結管）、２４は連水管、２５は水中ポンプ、２６はオーバーフロー管、２７は濾過体、２８はオーバーフロー濾過装置、２９は空気通路、３０は処理気体発生装置、３１は破泡器、３２は隔壁、３３は一次貯水槽、３４は二次貯水槽、３５は技気槽、３６は隔壁、３７ａは第１技気貯水槽、３７ｂは第２技気貯水槽、３８は給気ポンプ、３９は空気噴出器、４０・４１は還元装置、４２は液還元装置、４３は高度処理水流出口、４４・４５・４６・４７・４８・４９は管路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、水浄化装置並びに水浄化装置を備えた水槽装置の改良に関するものであり、水槽水の浄化・冷却や高レベル浄化並びに廃水の高レベル浄化等を可能にした水浄化装置とこれを用いた水槽装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
養魚水槽や貯水槽等の水浄化装置としては、従前から各種の型式の水浄化装置が開発されているが、その中でも、給水（散水）装置と散気装置と濾過材等の組合せに係る水浄化装置やこれにオゾン等の供給装置を付加した装置は、養魚水槽水の浄化・冷却や貯槽水の高度な浄化・消毒等に広く用いられている。
【０００３】
図１２は、本願発明者等が養魚水槽水の浄化・冷却用として先きに開発をした水浄化装置（特開平１１−３１８２７１号）の一例を示すものであり、水槽本体（図示省略）からポンプアップした被処理水Ｗを散水体Ｂによって充填材Ｃの上方へ分散させ、ファンＦからの空気流Ａに接触させてこれに酸素を含有させると共に、この被処理水Ｗを充填材Ｃに沿って流下させることにより、蒸発等による水の冷却及び充填材Ｃによる水の濾過並びに好気性微生物による有機物の分解等の水の冷却・浄化を行なうようにしたものである。
【０００４】
前記図１２の水浄化装置は、少ないエネルギー消費でもって夏期でも水槽本体内の水の温度を設定値近傍に保つことができるだけでなく、長期に亘って水を高清浄度に維持することができ、優れた実用的効用を奏するものである。
しかし、上記図１２の水浄化装置にも改良すべき点が多く残されており、その中でも、装置単位容積当りの処理能力の向上、消費エネルギーの低減、騒音の引下げ等が解決を急ぐ問題点として残されている。
【０００５】
即ち、従前の水浄化装置では空気流Ａと被処理水Ｗとが所謂並行流になる構造となっているため、被処理水Ｗ内の溶存酸素濃度を高めることが困難で、結果として充填材Ｃ内への酸素の供給が充分に行なわれず、好気性生物による有機物の分解や硝化作用が低下することになる。その結果、充填材Ｃにアミン、アンモニア、亜硝酸等の窒素化合物が蓄積したり、或いはそれ等の還元による硫化水素等の硫化物やメタン等の炭素化合物が蓄積し易くなり、水のＢＯＤ値やＣＯＤ値が上昇して魚体等の生体に悪影響を与えたり、悪臭を生ずることになる。
また、水のＢＯＤ値やＣＯＤ値の上昇を防止するためには、必然的に大形化によって水浄化装置の浄化能力を高める必要があり、製造コストや消費エネルギー等の点に問題を生ずることになる。
【０００６】
更に、従前の水浄化装置では、被処理水Ｗを散水体Ｂへ衝突させ、衝突によって生じた散水をそのまま充填材Ｃの上方へ滴下させる構造としている。その結果、充填材Ｃ上面へ均等に被処理水Ｗを滴下させることができず、充填材Ｃの各部分の浄化処理負荷に大きな斑を生ずることになる。
【０００７】
加えて、従前の水浄化装置では、充填材Ｃの下端面より処理水を直接に処理槽本体Ｄの内へ滴下させる構造としている。その結果、空気流Ａにより滴下水が下向きに加速されることとも相俟って、滴下水等による騒音が比較的高くなり、夜間等にはその騒音が無視し得なくなる。
【０００８】
そのうえ図１２の水浄化装置では、オゾン等の付加による被処理水Ｗの高度浄化処理については一切考慮が払われていない。その結果、仮りに空気流Ａに替えてオゾンを利用したり、或いは空気流Ａにオゾンを付加したりする場合に於いても、被処理水Ｗの酸化処理効率を十分に高めることが出来ないと云う問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従前のこの種水浄化装置並びにこれを用いた水槽装置に於ける上述の如き問題、即ち（１）浄化能力が相対的に低く、装置の小形化並びに省エネルギーを図り難いこと、（２）充填材の各部分にかかる浄化負荷に斑が生じ易いこと、（３）水浄化装置の騒音が高いこと及び（４）オゾン等の他の処理剤を用いた場合の浄化効率が低いこと等の問題を解決せんとするものであり、単位容積当りの水浄化能力が高くて装置の小形化及び省エネルギー化が図れると共に、低騒音で運転ができ、しかもオゾン等の利用により高効率で被処理水の高度浄化を行なえるようにした水浄化装置と、これを用いた水槽装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、槽内の中央部上方に槽の高さより短い隔壁を縦向きに設け、前記隔壁の下方を通気口に、また、前記隔壁の一側を水浄化部に、更に、前記隔壁の他側を通気部に夫々すると共に、前記通気部の上部に吸気口を、また、槽の下部に処理済水出口を夫々設けた処理槽本体と、前記水浄化部内に配設した多孔質材製のハニカム状体又は多孔質材製の格子状体よりなる充填材と、前記充填材の上方に所定の間隔を置いて水浄化部の天井壁と平行状に配設され、その上面へ散布された被処理水をこれに設けた複数の開口を通して充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、前記充填材よりも上面に設けた排気口と、前記液滴ガイド体の上面へ被処理水を分散させる分散体と、前記充填材の下方に処理槽本体の底面と間隔を置いて配設され、充填材より落下する処理水の滴下音の消音及び滴下した処理水の濾過を行う消音濾過材と、前記通気部の上方部に設けられ、前記吸気口から吸入した空気を前記通気口、充填材及び排気口を通して流通させる給気装置とを発明の基本構成とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は請求項１の発明に於いて、 水浄化部内にハニカム状体又は格子状体より成る充填材を、その流通孔を被処理水の滴下方向と同一方向にして配設すると共に、充填材の下方より上方へ向けて空気流を被処理水と対向状に流通させるようにしたものである。
【００１２】
請求項３の発明は請求項１の発明に於いて、被処理水を液滴ガイド体の中央部上方より放射状に分散させると共に、前記液滴ガイド体を平板状の案内板と下方へ突設した滴下ガイド管とから形成し、更に各滴下ガイド管の下端開口部の切断傾斜角θを外周部に位置する滴下ガイド管ほど小さくするようにしたものである。
【００１３】
請求項４の発明は、槽内の中央部に平板状の多孔性の充填材支持板を備えた水浄化部を、また、当該水浄化部の一側に通気部を、更に、前記水浄化部の他側に空間部を夫々形成すると共に、前記通気部の上部に吸気口を、また、前記空間部の底部に通気口を、更に、前記通気部の下部壁面に処理済水出口を夫々設けた処理槽本体と、前記水浄化部内に、その流通孔を被処理水の滴下方向と垂直な方向として配設した多孔質材製のハニカム状体又は多孔質材製の格子状体より成る充填材と、前記充填材の上方にこれと所定の間隔を置いて処理槽本体の天井壁と平行状に配設され、その上面へ散布された被処理水を複数の開口を通して充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、前記液滴ガイド体の上面へ被処理水を導入する導水管と、前記充填材の下方に処理槽本体の底面と間隔を置いて配設され、充填材より落下する処理水の滴下音の消音及び滴下した処理水の濾過を行う消音濾過材と、前記通気部の内部上方に設けられ、前記吸気口から吸入した空気を前記充填材の流通孔の一側より他側へ向けて被処理水の滴下方向と直交状に流通させ、前記空間部の底面の通気口を通して外部へ放出させる給気装置とを発明の基本構成とするものである。
【００１４】
請求項５の発明は、槽内の中央部上方に槽の高さより短い隔壁を縦方向きに設け、前記隔壁の下方を通気口に、また、前記隔壁の一側を水浄化部に、更に、前記隔壁の他側を通気部に夫々すると共に、前記通気部の上部壁面に吸気口を、また、槽の下部に処理済水出口を夫々設けた処理槽本体と、前記水浄化部内に配設した多孔質材製のハニカム状体又は多孔質材製の格子状体よりなる充填材と、前記充填材の上方に所定の間隔を置いて水浄化部の天井壁と平行状に配設され、その上面へ散布された被処理水をこれに設けた複数の開口を通して充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、前記充填材よりも上面に設けた排気口と、前記液滴ガイド体の上面へ被処理水を分散させる分散体と、前記充填材の下方に処理槽本体の底面と間隔を置いて配設され、充填材より落下する処理水の滴下音の消音及び滴下した処理水の濾過を行う消音濾過材と、前記通気部の内部上方に設けられ、前記吸気口から吸入した空気を前記通気口、充填材及び排気口を通して流通させる給気装置とから構成した水浄化装置と水槽本体とを組み合せ、ポンプにより水槽本体内の水を水浄化装置を通して循環させることを発明の基本構成とするものである。
【００１５】
請求項６の発明は請求項５の発明に於いて、水槽本体を上部濾過装置を備えた水槽本体としたものである。
【００１６】
請求項７の発明は請求項５の発明に於いて、水槽本体をオーバーフロー型の水槽本体とし、水槽本体からオーバーフローした水を被処理水として浄化するようにしたものである。
【００１７】
請求項８の発明は請求項５の発明に於いて、水槽本体をオーバーフロー濾過装置を備えたオーバーフロー型の水槽本体とし、水浄化装置からの処理済水をオーバーフロー濾過装置を通して循環させるようにしたものである。
【００１８】
請求項９の発明は、槽内の中央部に水浄化部を、また、前記水浄化部の上方部及び下方部に通気部を、更に、前記下方の通気部の下部に処理済水の一次貯水部を夫々形成すると共に、前記下方の通気部の下部に処理済水出口を夫々設けた処理槽本体と、前記水浄化部内に配設した多孔質材製のハニカム状体又は多孔質材製の格子状体よりなる充填材と、前記充填材の上方に該充填材と所定の間隔を置いて天井壁と平行状に配設され、その上面へ散布された被処理水を複数の開口を通して充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、前記充填材よりも上面に設けた排気口と、前記液滴ガイド体の上面へ被処理水を分散させる分散体と、前記充填材の下方に処理槽本体の底面と間隔を置いて配設され、充填材より落下する処理水の滴下音の消音及び滴下した処理水の濾過を行う消音濾過材と、前記消音濾過材の下方より酸性処理気体を直接若しくは前記一次貯水部内の処理済水を通して充填材内へ流通させる処理気体発生装置とを備えたことを発明の基本構成とするものである。
【００１９】
請求項１０の発明は請求項９の発明に於いて、処理気体発生装置をオゾンを発生する装置とするとすると共に、処理水内のオゾンを除去する液還元装置及び排出ガス内のオゾンを除去する液還元装置及び排出ガス内のオゾンを除去する還元装置を備えたものとしたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の各実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る水浄化装置の縦断面概要図であり、図１に於いてＷは被処理水、Ｗａは分散水、Ｗｂは滴下水、Ｗ1 は処理水、Ｗ2 は処理済水、Ａは空気流、Ｓは水浄化部、Ｐは通気部、１は処理槽本体、２は導水パイプ、３は分散体、４は液滴ガイド体、５は充填材、６は給気装置、７は消音濾過材、８は処理済水出口、９は吸気口、１０は排気口、１１は蓋体、１２は隔壁、１３は通気口、１４は消音濾過材支持体、１５はバッフル板である。
【００２１】
前記処理槽本体１は合成樹脂等により四角形に形成されており、その内部は隔壁１２により水浄化部Ｓと通気部Ｐの二つの区画に区分されている。また、処理槽本体１には処理済水出口８、吸気口９、排気口１０、蓋体１１及びバッフル板１５が設けられており、更に前記隔壁１２の下方は通気口１３に形成されている。
【００２２】
前記導水パイプ２は処理槽本体１の側部下方より内方へ挿入され、水浄化部Ｓの略中央部を上方へ向けて立上げられており、その上端は分散体３の下面側に向けて開口されている。
【００２３】
前記分散体３は蓋体１１の裏面側近傍に位置して処理槽本体１の側壁若しくは蓋体１１に支持固定されており、導水パイプ２より大径の円形の逆皿形（又は椀形）に形成されている。
【００２４】
前記液滴ガイド体４は、分散体３の下方に、充填材５の上端面との間に適宜の間隔を置いて略水平姿勢に支持固定されており、後述するように、平板状の案内板４ａに、上・下両端が開口した多数の短かい滴下ガイド管４ｂの上端部を固設することにより形成されている。
【００２５】
前記充填材５は所謂濾材ユニット若しくは酸化処理ユニットを構成するものであり、多孔質性の合成樹脂材又はセラミック材等から成る断面形状がハニカム状の棒状体（以下、ハニカム状体と呼ぶ）又は断面形状が格子状の棒状体（以下、格子状体と呼ぶ）を複数本集合させ、これ等を組付けすることにより直方体状に形成されている。また、当該ハニカム状体又は格子状体には、その長手方向に断面形状がハニカム又は格子状の流通孔が形成されている。
【００２６】
当該充填材５は隔壁１２と槽本体１の側壁とにより形成した水浄化部Ｓのほぼ中央部に配設固定されており、その中央部を前記導水パイプ２が貫挿されている。
また、充填材５の下方部は通気口１３に連通する空間部となっており、充填材５を形成するハニカム状体の流通孔を通して流下した処理水Ｗ1 が、充填材５の下端面から空間部を通して下方へ滴下する。
【００２７】
充填材５を形成する前記多孔質性ハニカム状体の壁は、微生物の担持体としての機能と、被処理水Ｗと空気流Ａとの接触媒介材としての機能を果すものであり、前者の所謂微生物の担持機能と云う点からすれば、ハニカム状体の壁の細孔径は１０００μｍ程度、より好ましくは孔径が１００μｍ〜５００μｍ程度で、連続した貫通状の細孔のものが最適である。
【００２８】
尚、本実施形態に於いては、多孔質ハニカム状体の材質としてポリプロピレンやポリエチレン等の有機高分子材を使用しているが、前述の通り、硅藻土等の珪酸化合物やアルミナ等の焼結体（セラミック体）であってもよく、被処理水Ｗによって腐食されない材質であって多孔質性のものであれば如何なるものであってもよい。
【００２９】
また、前記多孔質性ハニカム状体の素材として、前記合成樹脂材やセラミック材に、有機物の吸着能力を有する含水珪酸マグネシウム等の多孔質結晶や活性炭、ゼオライト等の天然鉱石、イオン交換剤等を適宜に加えたものを使用してもよい。この場合には、吸着された被処理水Ｗ内の有機物やイオン交換されたアンモニウム等が、その酸化環境下で生物化学的に効率よく酸化されることになる。
【００３０】
一方、前記被処理水Ｗと空気流Ａとの接触媒介材としての観点からすれば、充填材５を形成する多孔質ハニカム状体の外表面積はより大きい方が望ましい。
しかし、多孔質ハニカム状体の壁厚さやハニカム孔（流通孔）の孔径、素材の細孔の大きさ等は、被処理水Ｗの粘度等によってその最適値（又は最適形状）が変化するため、これを具体的に特定することは困難であるが、一般には、多孔質性ハニカム状体の壁厚さと細孔の口径は、１ｍｍ〜３ｍｍ（壁厚さ）及び連続細孔（細孔径５００〜１０００μｍ）とするのが望ましいとされており、被処理水Ｗの流量及び空気流Ａの風量等に応じて、ハニカム状体の流通孔の口径、壁厚さ及び素材の細孔の大きさ等が適宜に選定される。
【００３１】
また、本実施形態に於いては、充填材５を多孔質性ハニカム状体により形成しているが、充填材５としては、空気流Ａの給排気を円滑に行なえるものであれば如何なる形態のものであってもよく、例えば格子状体や繊維状若しくは不定形の素材を枠内へ充填したものであってもよい。
【００３２】
前記給気装置６は、モータ１６と回転羽根１７から構成されており、吸気口９から吸入した空気流Ａを通気部Ｐ、通気口１３、水浄化部Ｓ、充填材５を通して押込み流通させ、排気口１０から処理槽本体１外へ排出する。
【００３３】
前記消音濾過材７は、処理水Ｗ1 の滴下音の消音と、処理水Ｗ1 内の浮遊懸濁物質の濾過及び処理水Ｗ1 の再酸化を主目的とするものであり、充填材５の下方（即ち、水浄化部Ｓの下方）に配設され、支持体１４により処理槽本体１の底面との間に所定の間隔を置いて支持固定されている。
また、当該消音濾過材７は、多孔質性のウレタンスポンジやポリプロピレン等の有機軟質材、グラスウールやポリプロピレン等の繊維体により形成されており、本実施形態では多孔質性ウレタンスポンジとグラスウール繊維体の積層物を消音濾過材７として用いている。
【００３４】
図２は、前記液滴ガイド体４の平面図であり、また図３乃至図５は、滴下ガイド管４ｂの下端開口の形態による自然落下の状態下に於ける被処理水Ｗの滴下状況と、空気流Ａにより敵下水が破断されて飛散する滴下範囲Ｑの変化を示すものである。即ち、図３は滴下ガイド管４ｂの下端部の切断傾斜角θが軸線φに対して９０°のとき、図４はθ＝４５°のとき、図５はθ＝３０°のときを夫々示すものである。
【００３５】
前記液滴ガイド体４は平板状の案内板４ａと短かい滴下ガイド管４ｂとから形成されており、複数の滴下ガイド管４ｂが所定のピッチでもって直線状（又は、同芯円状）に配列固定されている。
また、前記滴下ガイド管４ｂの下端開口は、滴下ガイド管４ｂの軸線φに対して所定の切断傾斜角度θを有するように形成されており、前記導水パイプ２（即ち、分散体３）に近い位置の滴下ガイド管４ｂほど、前記切断傾斜角度θが小さくなるように選定されている。
【００３６】
即ち、滴下ガイド管４ｂの下端開口から自然落下の状態で滴下した滴下水Ｗｂは、充填材５の上方空間に於いて排気口１０へ向って流れる空気流Ａによってある程度飛散されるが、空気流Ａによる飛散力は排気口１０側ほど強くなり、その結果より外方へ飛散されることになる。そのため、前記滴下ガイド管４ｂの下端開口の切断傾斜角度θをより小さくして、その滴下範囲Ｑの中心位置を予め大きく内側寄り（導水パイプ寄り）へ偏位させておくことにより、充填材５の上端面への滴下水Ｗｂの分布を均等に出来ると共に、排気口１０側への滴下水Ｗｂの散逸を防止することができる。
尚、滴下水Ｗｂが一定水圧で定量的に滴下する場合には、滴下水Ｗｂは、滴下ガイド管４ｂの下端開口端に沿って最初から内側向に連続して流下することになる。しかし、連続的に流下する滴下水Ｗｂも、排気口１０側輪へ向って流れる空気流Ａによって外側方向へ飛散されるため、一定水圧で定量的に滴下する滴下水Ｗｂの場合でも、充填材５上へ滴下する滴下水Ｗｂの分布がより均一化されることになる。
【００３７】
次に、図１の水浄化装置の作動について説明する。
図１を参照して、導水パイプ２を通して供給されて来た被処理水Ｗは、分散体３へ衝突することにより四方へ分散され、分散水Ｗａが液滴ガイド体４の案内板４ａ上へ流出する。尚、被処理水Ｗは、予めラッシヒリング等の適宜の物理的濾過材により濾過処理されているのが望ましい。
【００３８】
案内板４ａ上へ分散されてその上面に層状に溜った分散水Ｗａは、各液滴ガイド管４ｂを通してその下端開口より充填材５上へ滴下する。尚、各液滴ガイド管４ｂの下端開口は、前記００３５項で記述したようにその切断傾斜角度θが外側に位置するものほど小さく設定されているため、空気流Ａが当っても、滴下水Ｗｂは比較的均一に充填材５上面へ滴下する。
【００３９】
充填材５の上面へ滴下した滴下水Ｗｂは、充填材５の内部（即ちハニカム状体の流通孔）を流通・下降する間に、充填材５の形成材質及びその形態に応じた濾過作用と、好気性微生物等による生物浄化作用とを受け、処理水Ｗ1 となって充填材５の下端面より滴下する。
また、上記充填材５の下端面からの処理水Ｗ1 は消音濾過材７の上面へ滴下するため、所謂滴下音の発生は略完全に防止されることになる。滴下した処理水Ｗ1 は消音濾過材１４で浄化されることにより処理済水Ｗ2 となり、処理槽本体１の底面上を処理済水出口８へ向って流出する。
【００４０】
尚、図１の実施形態では、給気装置６からの空気流Ａと被処理水Ｗとが充填材５内で対向流となるようにしているが、給気装置６として吸引ファンを用い、空気流Ａの流れ方向を図１とは逆向き（即ち、空気流Ａと被処理水Ｗとが充填材５内で同方向の並行流となる）にすることも可能である。当該方式とすることにより、図１に於ける排気口１０からの分散水Ｗａの散逸が皆無となる。
【００４１】
また、図１の実施形態では、給気装置６からの空気流Ａと被処理水Ｗとが充填材５内で対向流となるようにしているが、後述する図１０に示すように、充填材５内を流通する被処理水Ｗの流れ方向に対して垂直方向に空気流Ａを流通させる構成とすることも可能である。
【００４２】
図６は、本発明に係る水浄化装置Ｕを用いた養魚用の水槽装置Ｔの縦断面図であり、水槽本体１８の上部に設けられている濾過装置１９の上部に、固定用桟２０を介して本発明に係る水浄化装置Ｕを組み付けしたものである。
尚、図６に於いて、１９ａは濾過材、１９ｂは散水器、１９ｃは濾材支持箱、２１はポンプ、２１ａはフィルター、２２・２３は連結ホース、２４は連水管、ＷL は水面である。また、前記固定桟２０はスライド式固定桟とするのが望ましい。
【００４３】
本発明に係る養魚用の水槽装置Ｔでは、水浄化装置Ｕに於いて浄化処理され酸素を十分に溶解せしめた処理水酸素Ｗ2 が、濾過装置１９へ戻されるため、濾過材１９ａに於ける微生物処理が一層活性化されると共に、水槽本体１８内の水の清浄度をより高めることができる。
【００４４】
（実施例１）
内容積約６０ｌ処理槽本体１内へ、多孔質合成樹脂製のハニカム状体から成る充填材５（充填材５の外径１２ｃｍ×１２ｃｍ、高さ１０ｃｍ、ハニカム状体の流通孔の口径１ｃｍ角、ハニカム状体の壁厚さ１ｍｍ）を充填して形成した本発明の水浄化装置Ｕを、ニッソー社製の高さ６０ｃｍの濾過装置１９を具備する内容積約６０ｌの養魚用の水槽本体１８の前記濾過装置１９上に設け、１０日間に亘って水槽本体１８内の海水を連続的に浄化処理した。但し、ポンプ２１の容量は約８〜１０ｌ／ｍｉｎであった。
【００４５】
当該実施例１に於いて、水浄化装置Ｕの運転前の水槽本体１８内の海水は、水温＝２９℃、ＰＨ＝７．８、酸化還元電位＝１８０ｍｖであった。
また、水浄化装置Ｕを１０日運転した後の水槽本体１８内の海水は、水温＝２５℃、ＰＨ＝８．２、酸化還元電位＝２３６ｍｖとなった。
【００４６】
上記水浄化装置Ｕによる浄化処理試験の結果からも明らかなように、酸素の供給により被処理海水の水質が改善されるだけでなく、より天然海水に近い物性を有する海水に変質されることになる。また、水浄化装置Ｕの運転時に被処理水Ｗが気化熱により冷却され、これによって溶存酸素濃度を上昇させることが出来ると云う利点がある。
【００４７】
図７は本発明の水浄化装置Ｕを用いた他の養魚用水槽装置Ｔの縦断面図であり、水中ポンプ２５を用いる型式の簡易養魚用水槽本体１８と水浄化装置Ｕとを組み合せたものである。
尚、被処理水Ｗの浄化処理については図６の場合と略同様であるため、その説明は省略する。
【００４８】
図８は本発明の水浄化装置Ｕを所謂オーバーフロー型の観賞魚や活魚飼育用水槽本体１８へ適用した場合を示すものであり、ポンプ２１から連結ホース（又は連結管）２２、水槽本体１８、オーバーフロー管２６を介して被処理水Ｗを循環的に浄化する構成とされている。
尚、図８の養魚用水槽本体１８では、処理槽本体１内の水位ＷL が水の蒸発等によって変化し、水位ＷL より上方の濾過材７は好気的に作用し、水位ＷL より下方の濾過材２７は好気的作用が低下する。
また、図８に於いて、２７は処理槽本体１の底部に配置した濾過材であり、被処理水Ｗの浄化処理については、図６の場合と略同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００４９】
図９は本発明の水浄化装置Ｕを、オーバーフロー濾過装置２８を備えたオーバーフロー型の養魚用の水槽本体１８へ適用した場合を示すものであり、オーバーフロー濾過装置２８の上方に水浄化装置Ｕを配設する構成としている。
尚、被処理水Ｗの浄化処理は、図６の場合と略同様であり、ここではその説明を省略する。
【００５０】
図１０は本発明の第２実施形態に係る水浄化装置Ｕを用いた養魚用水槽装置Ｔの縦断面図である。図１０の養魚用水槽装置Ｔで用いている水浄化装置Ｕは、給気装置６からの空気流Ａが充填材５内を略水平方向に流通し、空気流Ａが、上方より下方向へ向ってほぼ垂直状に流下する被処理水Ｗとほぼ直交状に接触する構
成としたものである。
また、当該第２実施形態の水浄化装置Ｕに於いては、図６に示した所謂上部濾過装置１９の濾過材１９ａを消音濾過材７の一部として利用し、これ等を一体として処理槽本体１内へ格納するようにしている。
【００５１】
即ち、当該図１０の養魚用水槽装置Ｔに於いては、観賞魚飼育と云う観点から養魚用水槽本体１８内の水の濾過を重視する必要があり、そのため前記濾過材１９ａには材質及び特性の異なる複数の濾過材を積層状に使用するのが望ましく、そのため本来の消音濾過材７は極く薄層であってもよい。
また、液滴ガイド体４の滴下ガイド管４ｂも極く短かいものでよく、且つその下端開口は前記図３に示したθ＝９０°の形態のものでよい。
尚、本実施形態に於いては液滴ガイド体４に滴下ガイド管４ｂを設けているが、滴下ガイド管４ｂを省略して案内板４ａに孔を開口しただけのものであってもよい。
【００５２】
前記処理槽本体１と養魚用水槽本体１８との間は空気通路２９を形成する空間部になっており、ここを通って排出する空気流Ａによって養魚用水槽本体１８内の水面ＷL が波立ちの状態となり、大気との接触面積が増大する。
【００５３】
図１０を参照して、被処理水Ｗは液滴ガイド体４の上方空間内へ分散供給される。尚、図１０では分散体３を図示していないが、被処理水Ｗを液滴ガイド体４の上方へ均一に分散するため、導水パイプ２の先端に適宜の分散体（例えば、散水分配管等）が設けられていることは、勿論である。
【００５４】
液滴ガイド体４からの滴下水Ｗｂは、ハニカム型充填材５の所謂ハニカム状の流通孔の内壁面を伝わらずに、ハニカム状体の壁面を浸透し乍ら消音濾過材７上へ滴下する。そのため、充填材５を形成するハニカム状体の壁面は連続孔を有するものが好都合であり、且つその細孔径も比較的大きなもの（例えば１０００〜２０００μｍ）が良い。また、ハニカム状体の材質としては、吸水による強度の低下を起さないセラミック等が好都合である。
【００５５】
消音濾過材７及び濾過材１９ａにより濾過処理された処理済水Ｗ2 は、処理槽本体１の底面に沿って流通し、連通管２４を介して水槽本体１８内へ戻される。
【００５６】
（実施例２）
処理槽本体１の容積が約３ｌの水浄化装置Ｕと、容積が６０ｌ（貯水量５０ｌ）の養魚用水槽本体１８とを組み合せ、前記処理槽本体１内に容積約１５００ｃｍ3 のセラミック製ハニカム型充填材５と、多孔質性合成樹脂製消音濾過材７と、多孔質性セラミック製濾過材１９ａを充填した。
また、水浄化装置Ｕの給気装置６に１０ｗの送風機を用い、且つポンプ２１による被処理水Ｗの循環量を約８〜１０ｌ／ｍｉｎに設定した。
【００５７】
先ず、魚体重約５ｇの金魚２００尾（淡水）を水槽本体１８内へ入れ、市販の給気ポンプで技気（市販のエアーストンで流量０．８〜１．０ｌ／ｍｉｎ）のみを３０日間行なった。尚、このとき水浄化装置Ｕは運転停止の状態にあり、且つ給飼は１回／ｄａｙ・５ｇであった。
【００５８】
３０日後（７月１０日〜８月２０日）における水槽本体１８内の水の各測定値は、水温＝３０℃、ＰＨ＝６．０、溶存酸素量＝４．３ｍｇ／ｌであった。
また、水槽本体１８での金魚の生存率は７９％であった。
【００５９】
次に、引き続き上記水槽本体１８に付設した水浄化装置Ｕを１週間作動（給気ポンプによる技気は停止）させ、上記と同様の各測定を行なった。測定結果は水温＝２６℃、ＰＨ＝６．８、溶存酸素量＝７．４ｍｇ／ｌとなり、且つ１週間の魚体の生存率は１００％（死亡率０％）となった。
水浄化装置Ｕを作動させることによって水温が低下し、これによって溶存酸素量が増加するため、生体に好影響を与え、生存率が高まったものと推測される。
【００６０】
（実施例３）
引き続き、図１０の水槽装置Ｔの試験を継続し、冬季の低水温下での評価試験を行なった。
給気ポンプによる技気のみを行なって水浄化装置Ｕを作動させない場合には、水温＝１８℃、溶存酸素量＝７．２ｍｇ／ｌ、死亡率３２パーセント／月（夏からの継続８ケ月）であった。
これに対して、水浄化装置Ｕを作動（給気ポンプによる技気は停止）させることにより、水温＝１５℃、溶存酸素量＝８．８ｍｇ／ｌ、死亡率＝６パーセント／月となった。尚、生存尾数に対する１日当りの給飼量は、何れの場合も同量としている。
【００６１】
（実施例４）
図１０の養魚用水槽装置Ｔ（但し水槽本体１８は内容積１７０ｌのものに変え、これに１５０ｌの水を入れる）を用いて、水草の育成試験を行なった。
実施例４では、水生植物（水草）の育成のためにＣＯ2 を添加し、水中のＣＯ2 濃度が２０ｍｇ／ｌとなるように設定した。この時、蛍光灯照射時（昼間）の水の溶存酸素量は８．３ｍｇ／ｌ（過飽和）となり、また、夜間に蛍光灯を消灯してから８時間経過後の溶存酸素量は３．２ｍｇ／ｌとなった。但し、水温は４℃（一定）であった。
更に、この条件下に於いて、水草の方は順調に成長をしていたが、水槽本体１８内に飼育されていたグッピーは、死亡率が約２０パーセント／６ケ月（約３．２パーセント／月）となった。
【００６２】
一方、前記図１０の場合と同一の水浄化装置Ｕを作動させた場合には、水温が２４℃（水温は２４℃以上に上らないため、ヒータを別途に使用した）に於いて溶存酸素量は８．０ｍｇ／ｌ（昼間）となった。
また、夜間に於ける溶存酸素量も約８．０ｍｇ／ｌとなり、水浄化装置Ｕを運転することにより、溶存酸素量は昼・夜に関係なく一定値となった。更に、生体の死亡率は５パーセント／６ケ月（１．２パーセント／月）に下降した。
【００６３】
上記実施例４の試験結果から、本発明に係る水浄化装置（又は水浄化装置を用いた水槽）では、水温低下による溶存酸素量の増加のメリットだけでなく、水槽本体１８内の水の溶存酸素量が常に飽和点に近い溶存酸素量に保持されることになり、飼育生物や好気性微生物に好影響を与えることができる。
【００６４】
図１１は、本発明の第３実施形態に係る水浄化装置の縦断面図であり、オゾンガスや塩素ガス等の各種酸性ガスを用いて被処理水Ｗに高度処理を施す場合に用いられるものである。
【００６５】
図１１に於いて、３０は処理気体発生装置、３１は砕泡器、３２は隔壁、３３は処理済水Ｗ2 の一次貯水槽、３４は処理済水Ｗ2 の二次貯水槽、３５は技気槽、３６は隔壁、３７ａは第１技気貯水槽、３７ｂは第２技気貯水槽、３８は給気ポンプ、３９は空気噴出器、４０・４１は還元装置、４２は液還元装置、４３は高度処理水Ｗ3 の流出口、４４・４５・４６・４７・４８・４９は管路である。
【００６６】
図１１を参照して、オゾン発生装置等の処理気体発生装置３０からの酸化ガス（例えばオゾンガス）Ｏが、管路４７及び砕泡器３１を通して一次貯水槽３３内の処理済水Ｗ2 内へ供給される。当該オゾンガスＯは消音濾過材７及び充填材５を通して上昇し、その間に処理水Ｗ1 や滴下水Ｗｂと接触してこれ等に溶解・吸収され処理水Ｗ1 等を酸化すると共に、残部のオゾンガスは充填材５の上部空間及び管路４４を経て還元装置４０へ入り、ここで還元処理されたあと、無害なガス体として大気中へ放散されて行く。
【００６７】
一方、一次貯水槽３３内でオゾンガスＯにより再酸化された処理済水Ｗ2 は、二次貯水槽３４へ送られて技気されたあと、管路４６を経て技気槽３５内の第１技気貯水槽３７ａ内へ送られ、ここで給気ポンプ３８から空気噴出器３９を通して供給された噴出空気流によって攪拌されることにより、処理済水Ｗ2 内の残留オゾンが技気される。
また、二次貯水槽３４及び技気槽３５内のオゾンガスＯは前記還元装置４０及び還元装置４１へ送られ、ここで無害化されたあと大気中へ放散されて行く。
【００６８】
前記第１技気貯水槽３７ａ内でオゾンガスの技気処理を受けた浄化済水Ｗ2 は第２技気貯水槽３７ｂから管路４９を通して液還元装置４２へ送られ、ここで完全に吸着及び又は還元によってオゾンが除去されることにより高度処理水Ｗ3 とされ、流出口４３から外部へ取り出されて行く。
【００６９】
尚、図１１の実施形態に於いては、処理気体発生装置３０としてオゾン発生装置を用いているが、被処理水の処理目的に応じて適宜のガス例えば塩素ガス等を用いても良いことは勿論である。
また、処理気体給気装置３０より給気される処理気体は、必ずしも一次貯水槽３１内へ給気される必要はなく、バイパス管路４８をへて充填材５と消音濾過材７との空間部へ給気するようにしても良い。
更に、前記還元装置４０・４１及び液還元装置４３の容量や設置基数は、大気中への放出ガスや高度処理水Ｗ3 の安全性レベルに応じて適宜に選定される。
加えて、当該図１１の水浄化装置Ｕを養魚用の水槽本体１８と組み合せて、水槽装置Ｔを構成することも勿論可能である。
【００７０】
本発明に係る水浄化装置Ｕは、前記図６乃至図１０以外の水槽本体１８やその他の水槽装置等と組み合せて使用できることは勿論であり、その組み合せ対象となる水槽本体１８等は如何なる用途のものであってもよい。
【００７１】
また、本発明で使用する各部材には、使用する酸化ガス等の種類に応じて適宜の耐食性材を用いたり、或いはセラミックコーティングやフッソコーティング等の耐食処理を施した素材を使用しなければならないことは勿論である。
更に、本発明で使用する充填材５や消音濾過材７に、酸化チタンや銀、白金の如き触媒材を配合若しくは担持させることにより、充填材５等の機能をより高めることが可能となる。
加えて、本発明に於いては、被処理水量、被処理物質の濃度等により、水浄化装置の大きさや水流量、給気体濃度、気体風量が任意に調整されることは勿論であり、また、より高度な浄化処理を行う場合には、本水浄化装置Ｕを２つ以上連結使用することも可能である。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の水浄化装置に於いては、被処理水が流下する多孔性ハニカム状体又は格子状体より成る充填材内へ給気装置からの空気流を被処理水と対向流若しくは直交流の形態で流通させる構成としている。これにより、被処理水内の酸素の含有量が大幅に増加することになり、結果として被処理水に対する生物的浄化能力が大幅に向上し、水浄化装置の小型化及び製造コストの引下げ、省エネルギー等が可能となる。
【００７３】
また、本発明では充填材の下方に消音濾過材を配設し、充填材からの処理水を消音濾過材上へ滴下させてこれを濾過するようにしている。その結果、処理水の滴下に起因する騒音が皆無になると共に、より浄化レベルの高い処理済水を得ることができる。
【００７４】
更に、本発明では充填材の上方に液滴ガイド体を配設し、液滴ガイド体の滴下ガイド管を通して被処理水を充填材上へ滴下させるようにしている。その結果、被処理水が充填材の上面へ極めて均一に分散滴下されることになり、滴下水量の斑に起因する様々な不都合が皆無となる。
【００７５】
本発明に係る水槽装置においては、前記水浄化装置と水槽本体とを有機的に結合させ、水槽本体内の水を連続的に循環浄化する構成としている。その結果、長期に亘って水槽本体内の水を高純度・高溶存酸素の状態に保持することができ、魚類等の生体や水生植物の成育を促進させることが出来ると共に、生体の死滅をより少なくすることができる。
【００７６】
また、オゾン等を処理気体とした本発明の水浄化装置においては、より効率的に被処理水を酸化処理することが出来、従前のオゾン等を直接に被処理水内へ注入する型式の水浄化装置に比較して、より高度に浄化した処理済水を安価に且つ能率よく得ることができる。
本発明は上述の通り多くの優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る水浄化装置の縦断面概要図である。
【図２】 液滴ガイド体の平面図である。
【図３】 図２のイーイ視断面であり、滴下ガイド管の開口端の切断傾斜角度θを軸線φに対して９０°とした場合の被処理水の滴下状況と滴下範囲を示すものである。
【図４】 θを４５°とした場合の図３と同一の説明図である。
【図５】 θを３０°とした場合の図３と同一の説明図である。
【図６】 本発明の水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面概要図である。
【図７】 本発明の水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面概要図である。
【図８】 本発明の水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面概要図である。
【図９】 本発明の水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面概要図である。
【図１０】 本発明の第２実施形態に係る水浄化装置を用いた水槽装置の縦断面概要図である。
【図１１】 本発明の第３実施形態に係る水浄化装置の縦断面概要図である。
【図１２】 従前の水浄化装置の縦断面概要図である。
【符号の簡単な説明】
Ｕは水浄化装置、Ｔは水槽装置、Ｗは被処理水、Ｗａは分散水、Ｗｂは滴下水、Ｗ1 は処理水、Ｗ2 は処理済水、Ｗ3 は高度処理水、Ａは空気流、Ｏはオゾン流、Ｓは水浄化部、Ｐは通気部、θは切断傾斜角、Ｑは滴下範囲、ＷL は水面、１は処理槽本体、２は導水パイプ、３は分散体、４は液滴ガイド体、４ａは案内板、４ｂは滴下ガイド管、５は充填材、６は給気装置、７は消音濾過材、８は処理済水出口、９は吸気口、１０は排気口、１１は蓋体、１２は隔壁、１３は通気口、１４は消音濾過材支持体、１５はバッフル板、１６はモータ、１７は回転羽根、１８は水槽本体、１９は濾過装置、１９ａは濾過材、１９ｂは散水器、１９ｃは濾材支持箱、１９ｄは濾過装置本体、２０は固定用桟、２１はポンプ、２２は連結ホース（連結管）、２３は連結ホース（連結管）、２４は連水管、２５は水中ポンプ、２６はオーバーフロー管、２７は濾過体、２８はオーバーフロー濾過装置、２９は空気通路、３０は処理気体発生装置、３１は破泡器、３２は隔壁、３３は一次貯水槽、３４は二次貯水槽、３５は技気槽、３６は隔壁、３７ａは第１技気貯水槽、３７ｂは第２技気貯水槽、３８は給気ポンプ、３９は空気噴出器、４０・４１は還元装置、４２は液還元装置、４３は高度処理水流出口、４４・４５・４６・４７・４８・４９は管路。
Claims (10)
- 槽内の中央部上方に槽の高さより短い隔壁を縦向きに設け、前記隔壁の下方を通気口に、また、前記隔壁の一側を水浄化部に、更に、前記隔壁の他側を通気部に夫々すると共に、前記通気部の上部に吸気口を、また、槽の下部に処理済水出口を夫々設けた処理槽本体と、前記水浄化部内に配設した多孔質材製のハニカム状体又は多孔質材製の格子状体よりなる充填材と、前記充填材の上方に所定の間隔を置いて水浄化部の天井壁と平行状に配設され、その上面へ散布された被処理水をこれに設けた複数の開口を通して充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、前記充填材よりも上面に設けた排気口と、前記液滴ガイド体の上面へ被処理水を分散させる分散体と、前記充填材の下方に処理槽本体の底面と間隔を置いて配設され、充填材より落下する処理水の滴下音の消音及び滴下した処理水の濾過を行う消音濾過材と、前記通気部の上方部に設けられ、前記吸気口から吸入した空気を前記通気口、充填材及び排気口を通して流通させる給気装置とから構成した水浄化装置
- 水浄化部内にハニカム状体又は格子状体より成る充填材を、その流通孔を被処理水の滴下方向と同一方向にして配設すると共に、充填材の下方より上方へ向けて空気流を被処理水と対向状に流通させるようにした請求項１に記載の水浄化装置
- 被処理水を液滴ガイド体の中央部上方より放射状に分散させると共に、前記液滴ガイド体を平板状の案内板と下方へ突出した滴下ガイド管とから形成し、更に、各滴下ガイド管の下端開口部の切断傾斜角θを外周部に位置する滴下ガイド管ほど小さくするようにした請求項１に記載の水浄化装置
- 槽内の中央部に平板状の多孔性の充填材支持板を備えた水浄化部を、また、当該水浄化部の一側に通気部を、更に、前記水浄化部の他側に空間部を夫々形成すると共に、前記通気部の上部に吸気口を、また、前記空間部の底部に通気口を、更に、前記通気部の下部壁面に処理済水出口を夫々設けた処理槽本体と、前記水浄化部内に、その流通孔を被処理水の滴下方向と垂直な方向として配設した多孔質材製のハニカム状体又は多孔質材製の格子状体より成る充填材と、前記充填材の上方にこれと所定の間隔を置いて処理槽本体の天井壁と平行状に配設され、その上面へ散布された被処理水を複数の開口を通して充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、前記液滴ガイド体の上面へ被処理水を導入する導水管と、前記充填材の下方に処理槽本体の底面と間隔を置いて配設され、充填材より落下する処理水の滴下音の消音及び滴下した処理水の濾過を行う消音濾過材と、前記通気部の内部上方に設けられ、前記吸気口から吸入した空気を前記充填材の流通孔の一側より他側へ向けて被処理水の滴下方向と直交状に流通させ、前記空間部の底面の通気口を通して外部へ放出させる給気装置とから構成した水浄化装置
- 槽内の中央部上方に槽の高さより短い隔壁を縦方向きに設け、前記隔壁の下方を通気口に、また、前記隔壁の一側を水浄化部に、更に、前記隔壁の他側を通気部に夫々すると共に、前記通気部の上部壁面に吸気口を、また、槽の下部に処理済水出口を夫々設けた処理槽本体と、前記水浄化部内に配設した多孔質材製のハニカム状体又は多孔質材製の格子状体よりなる充填材と、前記充填材の上方に所定の間隔を置いて水浄化部の天井壁と平行状に配設され、その上面へ散布された被処理水をこれに設けた複数の開口を通して充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、前記充填材よりも上面に設けた排気口と、前記液滴ガイド体の上面へ被処理水を分散させる分散体と、前記充填材の下方に処理槽本体の底面と間隔を置いて配設され、充填材より落下する処理水の滴下音の消音及び滴下した処理水の濾過を行う消音濾過材と、前記通気部の内部上方に設けられ、前記吸気口から吸入した空気を前記通気口、充填材及び排気口を通して流通させる給気装置とから構成した水浄化装置と水槽本体とを組み合せ、ポンプにより水槽本体内の水を水浄化装置を通して循環させる構成としたことを特徴とする水槽装置
- 水槽本体を上部濾過装置を備えた水槽本体とした請求項５に記載の水槽装置
- 水槽本体をオーバーフロー型の水槽本体とし、水槽本体からオーバーフローした水を被処理水として浄化するようにした請求項５に記載の水槽装置
- 水槽本体をオーバーフロー濾過装置を備えたオーバーフロー型の水槽本体とし、水浄化装置からの処理済水をオーバーフロー濾過装置を通して循環させるようにした請求項５に記載の水槽装置
- 槽内の中央部に水浄化部を、また、前記水浄化部の上方部及び下方部に通気部を、更に、前記下方の通気部の下部に処理済水の一次貯水部を夫々形成すると共に、前記下方の通気部の下部に処理済水出口を夫々設けた処理槽本体と、前記水浄化部内に配設した多孔質材製のハニカム状体又は多孔質材製の格子状体よりなる充填材と、前記充填材の上方に該充填材と所定の間隔を置いて天井壁と平行状に配設され、その上面へ散布された被処理水を複数の開口を通して充填材上へ滴下させる液滴ガイド体と、前記充填材よりも上面に設けた排気口と、前記液滴ガイド体の上面へ被処理水を分散させる分散体と、前記充填材の下方に処理槽本体の底面と間隔を置いて配設され、充填材より落下する処理水の滴下音の消音及び滴下した処理水の濾過を行う消音濾過材と、前記消音濾過材の下方より酸性処理気体を直接若しくは前記一次貯水部内の処理済水を通して充填材内へ流通させる処理気体発生装置とを備えたことを特徴とする水浄化装置
- 処理気体発生装置をオゾンを発生する装置とするとすると共に、処理水内のオゾンを除去する液還元装置及び排出ガス内のオゾンを除去する液還元装置及び排出ガス内のオゾンを除去する還元装置を備えた請求項９に記載の水浄化装置
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