JP5954870B2 - 担体 - Google Patents

Description

本発明は、担体に関する。

水族館等では、水生生物の排泄物や残餌をろ過槽（硝化槽）により除去し、処理水を再利用する閉鎖型（循環型）の水処理システムが用いられる場合がある。

従来の水処理システムでは、硝化菌の担体として砂等の粒状物を使用するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

また、砂に代えて、スポンジを担体として使用する場合もある（例えば、特許文献２参照）。スポンジを担体として使用すれば、スポンジに形成された多数の孔に硝化菌が保持されるので、効率の良い浄化が期待できる。

特開２００５−１７７６０１号公報 特開２００８−１１４２２０号公報

砂を利用した硝化槽は、水生生物の排泄物や残餌により目詰まりが生じるため、洗浄水を逆方向に通水して不純物を取り除く逆洗浄を定期的に実施する必要がある。なお、逆洗浄を実施すると、担体間の硝化菌が流出して、浄化機能が低下する場合があるとともに、逆洗浄に使用した洗浄水の処理を行う必要があるため、手間と費用がかかる。
さらに、従来の硝化槽は、水槽容量の１０〜２０％程度の容量を要するため、広大なバックヤードを必要としていた。

一方、スポンジを担体として利用する場合は、スポンジが変形することで、スポンジ内の孔がつぶれてしまい、浄化機能が低下するおそれがあった。

本発明は、このような問題点を解決するためのなされたものであり、浄化機能が低下することなく長期間使用することが可能で、かつ、水処理システムのコンパクト化を図ることを可能とした担体を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の担体は、硝化槽内に収容されて硝化菌を保持する担体であって、円筒状のカバーケースと、前記カバーケースに収容された多角形断面のスポンジとからなり、前記スポンジの形状が四角柱であって、前記スポンジの断面の交差する二つの辺のうちの少なくとも一方の辺の長さが前記カバーケースの内径よりも小さく、かつ、前記断面の対角線の長さが前記カバーケースの内径よりも大きいことを特徴としている。

本発明の担体によれば、円筒状のカバーケースとスポンジとの間に隙間が形成されるため、多数の担体を硝化槽に充填した際にスポンジ同士が密着し難くなり、担体間の空隙が保持されるようになるので、目詰まりを起こし難くなる。

また、スポンジのみからなる担体を使用すると、水圧等により担体がつぶれて、浄化機能が低下するが、本発明に係る担体によれば、スポンジがつぶれ難くなるので、浄化機能が低下することがない。
また、多孔質のスポンジを利用することで、硝化菌による高い浄化機能を期待することができ、故に硝化槽のコンパクト化を図ることができる。

前記スポンジの形状が四角柱であって、前記スポンジの断面の交差する二つの辺のうちの少なくとも一方の辺の長さが前記カバーケースの内径よりも小さく、かつ、前記断面の対角線の長さが前記カバーケースの内径よりも大きいため、カバーケースとスポンジとの間に隙間が確実に形成される。

前記カバーケースが、格子筒状であれば、スポンジによる水処理機能が向上する。

本発明の担体によれば、浄化機能が低下することなく長期間使用することが可能で、かつ、水処理システムのコンパクト化を図ることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る水処理システムを示す模式図である。 図１の水処理システムの硝化槽を示す断面斜視図である。 （ａ）は担体の斜視図、（ｂ）は担体の分解斜視図である。

本実施形態の水処理システム１は、海洋水族館における水槽内の飼育水Ｗを浄化して再利用する閉鎖型（循環型）水処理システムであって、図１に示すように、硝化槽２と、脱窒槽３と、送水管４と、ポンプ５とを備えている。

硝化槽２および脱窒槽３は、それぞれ送水管４を介して水槽６に連結されている。ポンプ５を作動させると、水槽６から送水管４を介して硝化槽２、脱窒槽３に飼育水Ｗが送り込まれ、硝化槽２、脱窒槽３で処理された飼育水Ｗは、水槽６に戻される。

硝化槽２は、水槽６から送られてきた飼育水Ｗから、水性生物にとって有害なアンモニア態窒素の除去を行う。
硝化槽２は、硝化菌を保持した多数の担体７，７，…を内包しており、この硝化菌による硝化反応により飼育水Ｗ中のアンモニア態窒素を硝酸態窒素や亜硝酸態窒素にまで酸化（硝化）する。

脱窒槽５は、内部に脱窒菌を保持しており、硝化槽２における硝化反応に伴い発生した硝酸性イオン（硝酸態窒素や亜硝酸態窒素）を窒素にまで還元（脱窒）する。

硝化槽２は、中空の容器からなり、図２に示すように、上部２１が円柱状を呈しているとともに、下部２２は下方に行くに従って縮径する円錐台状を呈している（テーパー状に形成されている）。

硝化槽２の上端面２３には、飼育水Ｗを散水する注水口２４が形成されていて、硝化槽２の下端部には排水口２５が形成されている。つまり、硝化槽２は、上端から内部に送り込まれた飼育水Ｗを、下端から排水するように構成されている。

また、硝化槽２には、下部２２のテーパー状の壁面に送気口２６が形成されていて、上端面２２に排気口２７が形成されている。つまり、硝化槽２は、下部２２において送気口２６から斜め上向きに注入された空気を、上端の排気口２７から排気するように構成されている。

硝化槽２の内部には、多数の担体７，７，…がランダムに投入されている。なお、硝化槽２の内部に投入される担体７の数は限定されるものではないが、注水口２４から散水された飼育水Ｗが全体に行きわたるように、最上部に位置する担体７と硝化槽２の上端との間に隙間が形成される数とする。

担体７は、図３の（ａ）に示すように、円筒状のカバーケース７１と、カバーケース７１に収容されたスポンジ７２とにより構成されている。

カバーケース７１は、合成樹脂製であって、図３の（ｂ）に示すように、複数の縦材とリング材とが一体に成形されることにより格子筒状を呈している。カバーケース７１が格子筒状に形成されていることにより、全方向から内空部分（スポンジ７２）への飼育水Ｗの流入が可能に形成されている。

カバーケース７１は、水圧等により変形することがない強度を備えているとともに、比重が１よりも大きい。
なお、カバーケース７１の形態は限定されるものではなく、例えば多数の貫通孔が管壁に形成された有孔管であってもよいし、両端のみが開口した管体であってもよい。また、カバーケース７１の材質も限定されない。

本実施形態のスポンジ７２は、多数の孔を有した四角柱状の部材であって、合成樹脂により構成されている。スポンジ７２の孔には、硝化菌が保持される。

本実施形態のスポンジ７２は、交差する二つの辺ａ，ｂの長さがカバーケース７１の内径ｄよりも小さく、かつ、対角線ｃの長さがカバーケース７１の内径ｄよりも大きい正方形断面を有している。

スポンジ７２をカバーケース７１に収容すると、図３の（ａ）に示すように、スポンジ７２の角部がカバーケース７１の内面に接した状態となるため、抜け出すことがない。また、スポンジ７２の四辺（四面）とカバーケース７１の内面との間に空隙７３が形成される。

なお、スポンジ７２の断面形状は限定されるものではなく、例えば、少なくとも短辺がカバーケース７１の内径ｄよりも小さく、かつ、対角線ｃの長さがカバーケース７１の内径ｄよりも大きい長方形断面であってもよいし、矩形以外の多角形断面であってもよい。

以上、本実施形態の水処理システム１によれば、カバーケース７１とスポンジ７２との間に空隙７３が形成されているため、硝化槽２の内部においてスポンジ７２同士が密着し難くなる。そのため、担体７間（スポンジ７２間）の空隙が保持されるため、飼育水Ｗとともに流れてきた排泄物や残餌による目詰まりが起こり難くなる。よって、逆洗浄を要することなく、長期間にわたって、浄化機能が維持される。

スポンジ７２は、カバーケース７１に収容されているため、形状が保持される。そのため、スポンジ７２が水圧等によりつぶれることで浄化機能が低下することがない。

多孔質のスポンジ７２を利用しているため、硝化菌の保持能力が高く、高い浄化機能を期待することができる。そのため、従来の砂ろ過槽が水槽６の容積の１０〜２０％程度の容積を必要としていたのに対し、本実施形態の硝化槽２によれば、水槽６の容積の１％〜３％以下の容積であっても十分な浄化機能を発現することができる。ゆえに、硝化槽のコンパクト化により、バックヤードの省スペース化を図ることができる。

格子筒状のカバーケース７１を利用しているため、スポンジ７２へ飼育水Ｗを誘導しやすく、高い処理能力を期待することができる。

硝化槽２内では、担体７，７，…がランダムに投入されているため、担体７間に空隙が形成されて、目詰まりが起こり難い。

また、硝化槽２の下部が円錐状であるため、硝化された飼育水Ｗが排水口２５から速やかに流下し、硝化槽２の底部に滞留し難い。

下部に形成された送気口２６から送気することで硝化槽２内の担体７，７，…を攪拌することができる。担体７，７，…を攪拌すれば、一部の担体７に付着した有機物（排泄物や残餌等の固形物）を拡散させて、目詰まりの防止を図ることができる。

また、送気口２６から硝化槽２の内部に空気を送り込むことで、水分が含まれたスポンジ７２に空気を供給して、好気性条件の改善を図ることができる。
なお、硝化槽２の上端には排気口２７が形成されているため、硝化槽２内に送気しても、内部の気圧が上昇することを防止できる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、硝化槽の下部が円錐台状（テーパー状）である場合について説明したが、硝化層の形状は限定されるものではなく、例えば、全体的に円柱状であってもよいし、全体的に円錐台状であってもよい。また、硝化槽は、断面円形に限定されるものではなく、例えば、断面矩形であってもよい。この場合、硝化槽の下部は角錐台状にすればよい。

また、硝化槽は、必ずしも送気口や排気口を備えている必要はない。
また、前記実施形態では、担体のカバーケースとスポンジとの間に空隙を備えている場合について説明したが、カバーケースとスポンジとの間の空隙は必ずしも形成されている必要はない。

１ 水処理システム
２ 硝化槽
２４ 注水口
２５ 排水口
７ 担体
７１ カバーケース
７２ スポンジ
Ｗ 飼育水

Claims (2)

1. 硝化槽内に収容されて硝化菌を保持する担体であって、
   円筒状のカバーケースと、前記カバーケースに収容されたスポンジとからなり、
   前記スポンジの形状が四角柱であって、
   前記スポンジの断面の交差する二つの辺のうちの少なくとも一方の辺の長さが前記カバーケースの内径よりも小さく、かつ、前記断面の対角線の長さが前記カバーケースの内径よりも大きいことを特徴とする、担体。
2. 前記カバーケースが、格子筒状であることを特徴とする、請求項１に記載の担体。

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