JPH0380985A - 液中の汚濁物質除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は養殖漁業、活魚輸送、魚飼育などの分野、およ
び食品工業、例えば米のとぎ汁などにおける廃水の処理
における汚濁物質の除去装置に関するものである。

［従来の技術］ 現在実用化されている活魚の養殖あるいは輸送システム
では、主として空気や純酸素などを水中へ供給して活魚
の生命維持をはかることを目的とするものであり、魚の
長期間の飼育ができても、老廃物の水中への蓄積などに
より、衛生的な水環境の維持は困難であった。

特に、ビブリオ菌等の有害生菌の除去については、活魚
輸送や魚飼育などにおいて有効な手段はなく、活魚のビ
ブリオ菌等による汚染などは放置せられているのが実情
である。

しかし、人の衛生上および魚の生命維持の両面より、有
害菌および汚濁物質を除去する改善は緊急の課題である
。

また、食品工業で生ずる大量の廃水、例えば米のとぎ汁
などの処理では、曝気槽と沈澱槽とを用いる大規模な装
置を必要としており、より簡単な装置が望まれている。

泡を用いて水の中の懸濁物質を除去する技術に関連する
ものとして、浮遊選鉱法として泡を利用する多くの例が
知られている。これは空気を散気管を通じ水中に放出し
、泡をつくり、それに汚濁物質または金属分などを耐着
させ浮上分離するものであり、泡を生成する目的で表面
活性剤が用いられている。

しかし、浮遊選鉱法による方式で利用されている泡の大
きさは大きく、ビブリオ菌等の有害菌を除去するには不
向きのものであり、今日まで、泡を用いてビブリオ菌等
を除去した例はみられない。

また、魚の生命維持や食品工業などにおいては泡の生成
に表面活性剤を使用することは不適当であることは論を
待たない。

［発明が解決しようとする課題］ 従って本発明の課題は、養殖漁業、活魚輸送、魚飼育な
どの分野、および食品工業の廃水における有害菌等の汚
濁物質を、泡を利用し、かつ表面活性剤を用いることな
く連続的に除去する装置を提供せんとするものである。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するために本発明者等は、下記の項目に
ついて検討を重ねた。

〈１〉活魚輸送や食品工業などにおいては水発泡のため
に添加する表面活性剤の添加はできないので、発泡を超
微小気泡とすることが必要であり、そのために適当なエ
アレータ−を採択せねばならない。

本発明の発明者の一人である佐藤鐵三部の発明にかかる
曝気装置（特公昭６２−３４４３６号等）は簡単に超微
細気泡による安定した泡を発生させるのに最適であるの
で、この装置を活用する。

（２）活魚輸送における魚の生命維持や魚を生のまま食
する活魚料理等における人の衛生を考える時に水を含む
環境における有害なバクテリア、特にビブリオ菌を泡で
除去できることが必要である。

（３）泡を連続的に除去しようとする場合には泡と液体
との界面の位置を常にほぼ一定の位置に保持する必要が
ある。そうしないと泡ばかりでなく中の水の殆ど全部を
益田させて魚をいためたり、また泡が出ない状況が長く
続くと、魚の分泌する成分等が蓄積し悪い影響を及ぼす
。

そこで、これらに対処できる制御を行う必要がある。

（４）装置としてコンパクトでかつ能率よく泡分離をは
かれるものでなければならない。

そのためには本発明者らによる曝気装置の特長を生かし
、またその欠点を補うことが必要である。

（５）泡による米のとぎ汁などの汚水処理においては流
水の速度を速くしても処理できる処理能力をもつもので
ある必要がある。

上記諸項目について鋭意検討の結果、本発明を完成した
。

すなわち、本発明は、 １）回転するインペラーの背面に発生する負圧を利用し
て液中に空気を導入し、泡を発生させる自吸引方式の泡
発生装置を具備してなることを特徴とする液中の汚濁物
質除去装置、 ２）液面位置の制御手段を有する前記１〉の液中の汚濁
物質除去装置、 ３〉液体が回転するインペラーにより、上部から下部方
向に流れる前記１〉の液中の汚濁物質除去装置、 ４）泡の回転ベクトルを打消す１以上の隔壁板を設けて
なることを特徴とする前記１〉の液中の汚濁物質除去装
置、 である。

本発明の汚濁物質除去装置は本発明者による曝気装置（
以下、力−ヴアスエアレーターという。〉を泡発生の手
段として採用しているところに一つの大きな特長を持っ
ている。

力−ヴアスエアレーターは第２図に１例を示すようにモ
ーター（図示せず）により高速にて回転する軸１３は中
空軸であり、その下端に上円板１４と下円板１５および
翼板１６がつき、軸の回転で回転する。

水中で翼板１６が回転するとその背後が負圧を発生する
ことになり軸端の両円板の中の軸に設けた多数の空気孔
１７を通して上部の空気を吸い込み超微小気泡１８とし
て水中に放出する。

その特色とするところは、超微小気泡１８が発生し、そ
の運動の方向が回転軸に対し直角な水平面内に生ずるこ
とであり、回転軸に直角な平面内に気泡を遠心力で分散
させ水との混和をよくするだけでなく、狭い水槽の中で
良好な泡をつくりうる事である。

泡は水中に浮かんでいる汚濁物質の浮遊物を陶管する機
能を持っており、その陶管は基本的に泡の表面積に比例
するが、泡は微小な集まりとなればなるほど大きな表面
積を持つので泡を利用する汚濁物質除去装置の性能は超
微小泡を如何にして発生できるかにかかっている。

その点、カーヴ？スエアレーターはこの超微小泡の大量
発生に最適であり、他の如何なる泡発生機構より優れて
いるといえる。

特に、後の実施例から明らかなとおり超微小泡は水中の
どブリオ菌等のバクテリアを泡の中にとり込むと考えら
れ、この泡を分離することによってビブリオ菌等を有効
に除去できることは本発明の最大の特長である。

次に細部機構として泡と水面との境界面と泡の上面を検
出することにより汚濁物質除去装置内の水面を常にある
適当な高さに保ち、それにより泡の益田を最適に保つも
のである。この手段として排出バルブの制御を行なった
。

一方、汚濁物質を除去するための泡は安定して静かに上
昇することが望ましいが、力一ヴ７スエアレーターによ
り与えられる回転のベクトルは安定した泡の発生には有
害である。そこでこの回転ベクトルを打消すため縦の隔
壁板（邪魔板）を設けるなどの改良を加え、小型のタン
クで処理できる水量を極力多くすることにより実用性を
高め、また他の食品工業などにおける米のとぎ汁などの
汚水処理をも可能にした。

［実施例］ 以下、本発明の装置を実施例により説明する。

第１図は本発明の実施例として鯛の輸送、および輸送後
４８時間のテストを実施した汚濁物質除去装置を備えた
活魚槽の概要を示すものである。

第１図において魚水槽１は水槽容積９５０１で中に海水
８９０１を満し、中に鯛３を５０尾（体重約ＩＫｙ／尾
〉入れている。力一ヴ７スエアレータ−４はモーター５
により回転し空気を水中に放出すると共に泡をつくる。

モーター５は４００Ｗのものである。

海水２はポンプ６により魚水槽１からくみ出され装置内
を循環する。泡除去用ダクト７は表面に浮かんだ泡を集
めるものであり、泡は泡溜槽８に滞留して液化され、液
化水の貯留槽９にたまりドレーンバルブ１０により糸外
に排出される。

−５泡除去された海水は濾過装置１１を通って、パイプ
１２により魚水槽１に返される。なお、濾過装置は活性
炭、ゼオライト、ミネラル石などより構成される。本装
置を使用して活魚（鯛）５０尾を５０にトラック輸送し
、その後更に合計４８時間にわたり試験計測を行なった
。

計測は水温、濁度、溶存酸素、溶解性有機物の各項目に
わたって行なわれた。

この力一ヴ７スエアレータ−４を汚濁物質除去装置の中
で運転した時の経過時間対水質の変化を第３図に示す。

魚槽内の水温はＷ丁（・）として示すように略一定１６
．６〜１７，１℃に保たれた。

魚槽水のｐＨ（ム）は成魚前ｐＨ８，１９であったが時
間経過に伴って一時的に２回低下し、その後徐々に上昇
してｐＨ７，８６まで回復した。ｐＨの低下はＮＯ３窒
素濃度の増加とｃｏ２の濃度の増加が原因と考えられる
。魚槽水の溶存酸素濃度（Ｄｏ）（○〉はほぼ飽和濃度
（７，６１ｍ１／Ｊ、１７℃）を保った。これはカーヴ
７スエアレーターによる鯛の酸素消費を上まわる酸素の
水への供給によるものである。

魚槽水の溶解性有機物（ＤＯＣ＞（ＩＩ）は実験開始時
には６．２ｍｇ／ｆＪであったが、１５時間程度までは
０，７■／１・ｈの割合で直線的に増加し、１５時間以
降はその割合が低下し、２７時間以後は約０．０７ｍｇ
／ｊ　・ｈの低い割合で増加した。一方泡液化水のＤＯ
Ｃ１１度（図示せず）は最初の６時間では４９．５ｍｙ
／ｊであったが、３９〜４５時間では９２３ｍｙ／１の
高濃度に達した。

ＤＯＣは泡液化水に高濃度に濃縮されるが、常に泡の溢
出を適切かつ大量に行うことの重要性が理解された。

一方魚槽水の濁度（Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ　）　　（Δ）
は実験の全期間を通じ増大することなく一定に保たれ、
水の清浄化効果が泡除去により得られることを示してい
る。

これをより詳細に説明するのが第４図であり、泡液化水
の濁度値の測定から、もし泥分が泡により除去せられず
増加をつづけたら点線（・）に示すように濁度は４５時
間後には１１度になる。泡による除去で実線（○）に示
すように２度以下に保たれ、泡除去による大きな効果を
示している。

−六本実験で発見せられた最大の成果は第５図に示すよ
うなバクテリア菌、特に病原ビブリオ菌の泡除去による
減少である。

魚槽水の一般生菌（○〉は成魚前には３．１×１０３　
（ＣＦＵ／ｄ）であったものが成魚直後には約２倍に増
加し、その後２７時間後には５．４×１０５まで増加し
たものの４８時間後でもそれ以上の増加は見られず、一
方泡液化水の一般生菌（・〉は成魚直後で８．７ＸＩＱ
５であったものが２７時間後には５．９　Ｘ１０７．４
８時間後には７．０Ｘ１Ｑ　　と約１０８オーダーまで
増加し、泡による除去効果があることがわかった。

一方、生の魚を食する時に中毒事故の原因となるビブリ
オ菌は第５図中Δに示すように、実験開始から終了まで
を通じて魚槽水からは極めて低い値しか検出されず、一
方泡液化水（図中のム参照）からは２７時間後に４．２
　ＸＩＯ３（ＣＦＵ／岨、４８時間後には３．９Ｘ１０
’　　（ＣＦＵ／ｒｒ１１＞と高濃度の病原ビブリオが
検出された。

以上のテスト結果を分析すると、ビブリオ菌の方がより
効率よく泡に濃縮されることが明らかであり、その原因
は菌の大きざがビブリオ菌の方が大きいことも原因の一
つであろう。

なお泡の発生量（速度）は液化した水量で表わすと平均
２１０〜２２５ａｆ／ｈであった。泡から液化された合
計水量は最初の魚水槽の水量（８９０Ｍ＞に対して４８
時間で約１．２％と少なく、これを増大させることによ
り泡分離による水質の改善はより大きくなると推定され
る。

一方、魚を水槽に入れた直後、輸送車が走り出した直後
などに魚に緊張が加わるので魚による分泌物が多く出て
大量の泡が発生し、泡の益田口から泡が溢れ出るのが目
視せられ、その他の時には泡液化水が出ないことなどが
観察され、従って泡の益田速度は状況に応じて制御する
ことが好ましい。

第６図に示すのは本発明を例示した改良されたカーヴア
スエアレーター付ビブリオ菌等汚濁物質除去装置の作動
説明図である。

水タンク１９の中には水槽水（魚を含む）または米のと
ぎ汁のような液体が入っている。

この水タンク１９の水は吸水ポンプ２０により泡除去タ
ンク２１に管２２を通して力−ヴアスエアレータ−２３
より上部に送水される。

力−ヴアスエアレータ−２３はモーター２４により中空
軸２５を介して水中で高速回転され超微小気泡２６を降
下する水の流れに対し直角の平面内（水平面）に放射状
に放出し、水との混和をよくし、水の中に含まれたビブ
リオ菌等のバクテリアおよび汚濁物質を泡に吸着して浮
上させる。

この浮上する泡は出来るだけ静かに浮び上っていくこと
が、泡による吸着性を向上させるのに大事である。

その際力一ヴ７スエアレータ−２３により発生された超
微小気泡２６が持っている回転の速度ベクトルは泡の安
定上昇には有害である。

そこで、タンクの内側に隔壁板（邪魔板）２７がおかれ
水の回転を打消すよう構成されている。

この作用により泡は静かに上昇し、液面に集った泡と液
面との境界は時にはエマルジョンの状態となる。これが
原因となって泡だけでなく水まで泡溢出口２８より溢出
し、受はタンク２９にどっと水が入ってくることがある
。

これをさけるには注意深く液面３０を泡溢出口２８に対
し、ある適切なレベルに保つことが要求される。

そのために液面３０に浮かんだ小浮体３１により液面を
検出しそれにより上下するバー３２上部についたセンサ
ー３３によりタンク２１の出口３４のバルブ３５を制御
し液面をコントロールする。

以上のように、液面を最適な高さに保つことを可能にし
、また水面の高さを保つのに出口３４のバルブ３５を自
動制御する制御回路を組み込むことも本発明の大きな特
長である。

一方、本装置による他のテストで、水の送水速度を高く
すればするほど、良好な泡が発生し、送水速度は泡除去
タンク２１の水量を１分間で全部循環するくらいの速度
またはこれの２〜３倍の速度としてもよいことが確認さ
れており、本発明の装置は活魚輸送だけでなく食品工業
の米のとぎ汁のような汚濁物を含んだ水の処理にも有効
と考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の汚濁物質除去装置を備えた活魚槽例の
概要図、 第２図は本発明の装置で使用する曝気装置例の斜視図、 第３図は本発明装置による活魚水槽水の水温（ＷＴ＞、
溶解性有機炭素（ＤＯＣ＞、溶存酸素濃度（Ｄｏ）　、
濁度（Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ　）　、および０日の経時変
化を示すグラフ、 第４図は同じく水槽水の濁度および泡液化水の濁度から
推定される本発明装置を使用しない場合の水槽水の濁度
の経時変化を示すグラフ、第５図は同じく本発明の装置
による活魚水槽水の一般生菌数、ビブリオ菌数および泡
液化水中の一般生菌数、ビブリオ菌数の経時変化を示す
グラフ、 第６図は本発明による他の汚濁物質除去装置例の概要図
である。 図中符号： １・・・無水槽：　２・・・海水；　３・・・鯛；　４
・・・曝気装置；　５・・・モーター：　６・・・ポン
プ；　７・・・泡除去用ダクト；　８・・・泡溜槽：　
９・・・泡液化水貯留槽：　１０・・・ドレーンバルブ
：　１１・・・濾過装置：　１２・・・パイプ：　１３
・・・回転軸：１４・・・上円板：　１５・・・下円板
；　１６・・・翼板；１７・・・孔：　１８・・・超微
小気泡；　１９・・・水槽；２０・・・吸引ポンプ：　
２１・・・泡除去タンク；２２・・・パイプ；　２３・
・・曝気装置；　２４・・・モーター；　２５・・・中
空軸：　２６・・・超微小気泡；２７・・・隔壁板；　
２８・・・泡溢出口；　２９・・・タンク；　３０・・
・液面：　３１・・・小浮体：　３２・・・バー；　３
３・・・センサー：　３４・・・出口：３５・・・バル
ブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）回転するインペラーの背面に発生する負圧を利用し
   て液中に空気を導入し、泡を発生させる自吸引方式の泡
   発生装置を具備してなることを特徴とする液中の汚濁物
   質除去装置。 ２）液面位置の制御手段を有する請求項１記載の液中の
   汚濁物質除去装置。 ３）液体が回転するインペラーにより、上部から下部方
   向に流れる請求項１記載の液中の汚濁物質除去装置。 ４）泡の回転ベクトルを打消す１以上の隔壁板を設けて
   なることを特徴とする請求項１記載の液中の汚濁物質除
   去装置。