JP7398286B2 - 水質浄化装置 - Google Patents
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Description
アンモニア態窒素は、硝化細菌により酸化され亜硝酸態窒素に、さらに酸化されて硝酸態窒素となる。また、これらが脱窒細菌により窒素ガスや一酸化二窒素へ還元される脱窒の過程により、自然環境では一連の窒素の循環が成立している。
前記高圧状態の酸素の圧力を用いて水流を発生させる水流発生装置と、
高圧状態の酸素を微細気泡として供給する微細気泡発生装置と、
前記水流によって駆動され、菌担体を保持しつつ、水中及び空気中を交互に移動する菌担体移動装置と、を備え、
前記微細気泡発生装置は、高圧状態の酸素を微細気泡として水中へ放出する気泡発生媒体を備え、
前記気泡発生媒体は、炭素系の多孔質素材で形成されており、前記水流発生装置は、高圧状態の酸素の圧力を利用して容積を変化させることで液流を発生させる容積式ポンプであるものである。
水車のバケット部に、菌担体を収納することで保持するものであってもよい。
また、シリンダチューブ16のピストン17で仕切られた各空間には、給排ポート19A・19Bが設けられており、各空間に交互に酸素を供給することにより、ピストン17及びピストンロッド18が往復動を行う。また、エアシリンダ5は揺動軸5aを中心に揺動可能に構成されている。
微細気泡発生装置4は、気化した酸素を微細気泡として水中へ放出する気泡発生媒体31を備える。
まず、貯蔵容器2の開閉弁11を開状態にして、貯蔵されている液体酸素を放出する。高圧の気体状態の酸素は、減圧器13によって0.1-0.8Mpa程度に減圧され切換弁6側へ供給される。図1に示すように、切換弁6は、高圧の酸素をピストン17で区切られた第一の空間A1に供給する位置にあるので、高圧の酸素は、第一の空間A1へと供給される。
第一の空間A1に酸素が供給されると、ピストン17が第二の空間A2側へと移動し、ピストンロッド18の摺動及びエアシリンダ5の揺動によって、カム軸22が回動する。
カム軸22の回動によって、水車3は回転し、バケット部23が水中及び空気中を移動する。バケット部23の移動により水中に水流が発生する。
またカム軸22の回動により、切換弁6が第一の空間A1の酸素を微細気泡発生装置4側へ放出し、図2に示すように、第二の空間A2へ酸素を供給する位置へ移動する。
このように構成することにより、電力を用いずに液体酸素の気化圧を利用して、水流を発生させて菌担体21を活性化することができるものである。詳しくは、液体酸素の気化圧を利用して、水車3を駆動することにより、電力を用いずに水流を発生させることができる、また、水車3の駆動によって、菌担体21が水中及び空気中を交互に移動することにより、菌担体21が好気性条件と嫌気性条件に交互に置かれることとなり、硝化反応および脱窒反応が起こりやすくなる。これにより、電力が供給できない条件下でも水質浄化を達成し、生物の生育に好適な条件を作成することが可能となる。また、微細気泡発生装置4から酸素が微細気泡として供給されることにより、水中にあるバケット部23に収納された菌担体21に酸素を供給することにより、脱窒反応とともに硝化反応も促進される。
このように構成することにより、貯蔵容器2に貯蔵された高圧酸素の気化圧を効率よく水車3の駆動に利用することができる。また、水車3の駆動に利用した後の酸素の圧力を用いて、酸素を微細気泡として水中に発生させることができるため、エアコンプレッサ等を設ける必要を省くことができるのである。
第二の実施形態においては水流発生手段として、ダイヤフラム式ポンプ102を用いた水質浄化装置101である。なお、本実施形態において、第一の実施形態と同様の構成については同一の符号を用いて説明を省略するものである。
切換弁6は、高圧の酸素をダイヤフラム式ポンプ102の二つのエア室Ra1・Ra2に供給する弁であり、本実施形態においては、2位置5ポートのバルブによって形成されている。また、切換弁6は、ダイヤフラム式ポンプ102のシャフト111の往復動に対応して位置を周期的に変化させることで開閉を切り換えるものである。
まず、貯蔵容器2の開閉弁を開状態にして、貯蔵されている液体酸素を放出する。高圧の気体状態の酸素は、減圧器13によって0.1-0.8Mpa程度に減圧され切換弁6側へ供給される。切換弁6は、図3に示すように高圧の酸素を第一のエア室Ra1に供給する位置にあるので、高圧の酸素は、第一のエア室Ra1へと供給される。
微細気泡発生装置4側へ放出された酸素は、減圧器30によって、0-0.3Mpa程度に減圧されている。微細気泡発生装置4の表面から放出された微細気泡は、水流によって表面から離間して水中に放出される。また、水面に浮遊した浮きブイ105が水流によって浮沈する。水中に沈んだ浮きブイ105に収納された菌担体21に酸素を供給することにより、脱窒反応とともに硝化反応も促進される。
このように構成することにより、電力を用いずに液体酸素の気化圧を利用して、水流を発生させて菌担体21を活性化することができるものである。詳しくは、菌担体移動装置である浮きブイ105が水中と空気中を交互に移動することで、菌担体21が好気性条件と嫌気性条件に交互に置かれることとなり、硝化反応および脱窒反応が起こりやすくなる。これにより、電力が供給できない条件下でも水質浄化を達成し、生物の生育に好適な条件を作成することが可能となる。
2 貯蔵容器
3 水車
4 微細気泡発生装置
5 エアシリンダ
6 切換弁
6a 切換スイッチ
11 開閉弁
13 減圧器
16 シリンダチューブ
17 ピストン
18 ピストンロッド
19A・19B 給排ポート
21 菌担体
22 カム軸
22a カムプレート
23 バケット部
25 駆動リンク機構
30 減圧器
31 気泡発生媒体
31A 孔
101 水質浄化装置
102 ダイヤフラム式ポンプ
105 浮きブイ
111 シャフト
112 ダイヤフラム
113a 第一の吐出側ボール
113b 第一の吸引側ボール
114a 第二の吐出側ボール
114b 第二の吸引側ボール
Claims (4)
- 高圧状態の酸素を貯蔵する貯蔵容器と、
前記高圧状態の酸素の圧力を用いて水流を発生させる水流発生装置と、
高圧状態の酸素を微細気泡として供給する微細気泡発生装置と、
前記水流によって駆動され、菌担体を保持しつつ、水中及び空気中を交互に移動する菌担体移動装置と、を備え、
前記微細気泡発生装置は、高圧状態の酸素を微細気泡として水中へ放出する気泡発生媒体を備え、
前記気泡発生媒体は、炭素系の多孔質素材で形成されており、
前記水流発生装置は、高圧状態の酸素の圧力を利用して容積を変化させることで液流を発生させる容積式ポンプである、
水質浄化装置。 - 前記菌担体移動装置は、水車であり、
水車のバケット部に、菌担体を収納することで保持する、
ことを特徴とする請求項1に記載の水質浄化装置。 - 前記貯蔵容器から供給される酸素の気圧は、前記微細気泡発生装置に供給される酸素の気圧よりも高い、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の水質浄化装置。 - 前記菌担体は、セルロースを含む炭素供給源とともにバケット部に収納される
ことを特徴とする請求項2に記載の水質浄化装置。
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