(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽内の原水中に含まれる懸濁物を分離するための泡沫分離装置であって、
気泡を含む気液混合水が供給され、且つ、懸濁物を吸着して浮上した泡沫を排出する泡沫分離槽と、前記泡沫分離槽と連通され、前記泡沫分離槽内で泡沫と分離された処理水が流入する気液分離槽とを備え、
該気液分離槽は、前記泡沫分離槽で処理された処理水が下部から流入する外筒と、該外筒内に設けられ、外筒内を上昇した処理水が下方に流入する内筒とからなり、
前記泡沫分離槽内の水位を調整すべく、外筒内の処理水が内筒内へ流入する高さを調整する水位調整手段を備え、
該水位調整手段は、前記内筒に上方から昇降自在に嵌合された筒状の水位調整部材と、該水位調整部材を昇降させる昇降手段とを備え、前記水位調整部材には、前記外筒内の処理水を前記内筒内に流入させる処理水流入口が設けられていることを特徴とする泡沫分離装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の泡沫分離装置において、前記昇降手段は、前記水位調整部材に下部が連結される連結部材と、該連結部材の上部に固定された回転部材とから構成されており、前記連結部材は前記外筒側に螺合されるねじ部を有し、前記連結部材を回転させることにより、前記水位調整部材を昇降させることを特徴とする泡沫分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、実験施設、養殖場および水族館における活魚等の水棲生物の飼育水を浄化するのに最適な泡沫分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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）等が絶えず大量に放出されるので、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水浄化処理システムが不可欠である。
【０００３】
このような水浄化処理システムは、飼育水中に微細な空気を流入して発生する気泡に微細な汚濁物質を吸着させ、浮上した浮遊気泡を泡沫分離・除去する。そして、飼育水を処理した後に、さらに濾過した処理水を水槽に戻すようにしている。
【０００４】
前記浮遊気泡を泡沫分離・除去する曝気処理装置として泡沫分離装置が採用されている。かかる泡沫分離装置は、気泡を含む気液混合水が供給される泡沫分離槽を備えている。この泡沫分離槽の上部には排出口部が設けられ、泡沫分離槽内の懸濁物を吸着して浮上した泡沫（汚泡水）を排出口部から排出している。
【０００５】
また、泡沫分離槽に連通するオーバーフロー管および貯槽が、それぞれ隣接されている。オーバーフロー管は、泡沫分離槽で処理された処理水を溢れさせて泡沫分離槽内の所定の水位を保つものである。
【０００６】
貯槽は、オーバーフロー管から溢れ出た処理水を貯留し、この処理水を貯槽の下部に設けられた流出管を経て外部へ排出するものである。
【０００７】
また、オーバーフロー管の先端には上下方向の管長さ調整用の調整管が嵌着されており、泡沫分離槽の汚泡水排出のために最適水位が得られるように、オーバーフロー管の管長さを調整し、汚泡水の排除と、処理水の放出とをバランスよく調整するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３６７６１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記特許文献１に記載の泡沫分離装置は、飼育水中に微細な空気を流入して発生する気泡に微細な汚濁物質を吸着させる構成であるため、処理水に空気が混入している。例えば、泡沫分離装置で処理された処理水を流量調整しながら下流側の濾過装置に供給する場合、空気が混入している処理水を濾過装置に供給すると、流量調整の精度が低下するおそれがある。そのため、水浄化処理システムにおいて、処理水のエア抜き（気水分離）を行うことは重要である。
【００１０】
前記特許文献１に記載の泡沫分離装置は、処理水が調整管を溢れる際に、気水分離を行うことは可能である。そして、気水分離された処理水は、貯槽に移動するため、かかる気水分離された処理水が空気に曝される機会が減少して、処理水に再び空気が混入するのを防止することも可能である。
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の泡沫分離装置は、泡沫分離槽とは別に、オーバーフロー管と貯槽とがそれぞれ併設されている。このように、オーバーフロー管と貯槽とを併設すると、泡沫分離装置全体が大型化する傾向にあり、装置の設置スペースが大きくなるという欠点があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、泡沫分離された処理水の気水分離を行うことができ、しかも、コンパクトで小型化が可能な泡沫分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、水槽内の原水中に含まれる懸濁物を分離するための泡沫分離装置であって、気泡を含む気液混合水が供給され、且つ、懸濁物を吸着して浮上した泡沫を排出する泡沫分離槽と、前記泡沫分離槽と連通され、前記泡沫分離槽内で泡沫と分離された処理水が流入する気液分離槽とを備え、該気液分離槽は、前記泡沫分離槽で処理された処理水が下部から流入する外筒と、該外筒内に設けられ、外筒内を上昇した処理水が下方に流入する内筒とからなり、前記泡沫分離槽内の水位を調整すべく、外筒内の処理水が内筒内へ流入する高さを調整する水位調整手段を備え、該水位調整手段は、前記内筒に上方から昇降自在に嵌合された筒状の水位調整部材と、該水位調整部材を昇降させる昇降手段とを備え、前記水位調整部材には、前記外筒内の処理水を前記内筒内に流入させる処理水流入口が設けられていることにある。
【００１４】
前記分離槽内で泡沫と分離された処理水は、泡沫分離槽から気液分離槽の外筒に流入する。外筒に入った処理水は、外筒内を上方に流れ、水位調整手段に達し、水位調整手段を通して内筒内に入る。仮に、処理水内に空気が気泡となって混在していた場合であっても、外筒内を上方に流れた処理水が、水位調整部材を通過する際に、下方に流れを変更するため、このときに、空気が処理水から分離して排出されることとなる。
【００１５】
このように気水分離された処理水は、内筒内に流入するため、空気に曝される機会が減少して処理水の気水分離を効率良く確実に行える。
【００１６】
また、前記気液分離槽は、外筒と内筒とから二重筒状に構成されたものであるため、コンパクトに構成することができ、装置全体の小型化が図れる。
【００１８】
前記泡沫分離装置において、前記昇降手段は、前記水位調整部材に下部が連結される連結部材と、該連結部材の上部に固定された回転部材とから構成されており、前記連結部材は前記外筒側に螺合されるねじ部を有し、前記連結部材を回転させることにより、前記水位調整部材を昇降させることにある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、処理水の気水分離を効率良く確実に行えるとともに、気液分離槽は、外筒と内筒とから二重筒状に構成されているため、コンパクトにすることができ、装置全体の小型化が可能となり、省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態の泡沫分離装置を備えた水浄化処理システムの概略図である。
【図２】同泡沫分離装置の一部断面を含む正面図である。
【図３】同泡沫分離装置の側面図である。
【図４】同泡沫分離装置の背面図である。
【図５】同泡沫分離装置の平面図である。
【図６】同泡沫分離装置の一部断面を含む側面図である。
【図７】同泡沫分離装置の上部を示す断面図である。
【図８】同気液分離槽の断面図である。
【図９】同気液分離槽の水位調整手段を示し、水位調整部材を上昇させた状態の断面図である。
【図１０】同水位調整手段の要部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１〜図１０は、本発明の一実施の形態を示す。
【００２２】
図１は本実施の形態にかかる泡沫分離装置を備えた水浄化処理システムの概略図である。同図において、本実施の形態にかかる水浄化処理システム１は、水棲生物としてサンマ、ヒラメ等の活魚が飼育されている水槽２と、この水槽２から被処理水である原水９が原水供給管７を流れて所定量貯留される補助水槽３と、この補助水槽３から循環ポンプ６により圧送される原水９を泡沫分離する泡沫分離装置１０と、この泡沫分離装置１０で処理された処理水６６を濾過する濾過装置５とを備えている。
【００２３】
なお、水槽２と補助水槽３とは、略同等の高さに設定されており、泡沫分離装置１０および濾過装置５は、水槽２および補助水槽３よりも高位置に設置されている。しかも、泡沫分離装置１０は濾過装置５よりも高位置に設置されている。
【００２４】
泡沫分離装置１０は、図２〜図６に示すように、曝気処理により、原水９を処理水６６と汚泡水６７とに分離するものであり、補助水槽３からの原水９が循環ポンプ６により圧送される泡沫分離槽２０と、泡沫分離槽２０の後段（処理水６６の下流側）に配置された気液分離槽３０と、泡沫分離槽２０および気液分離槽３０が立設された架台４０とを備えている。
【００２５】
泡沫分離槽２０は、円筒状の分離槽本体２１と、この分離槽本体２１の上面開口を閉塞する天壁２２と、分離槽本体２１内に内蔵された円筒状の初期反応筒２３とから構成されている。
【００２６】
初期反応筒２３の下面には、ベンチュリ管（図示省略）を備えた空気自吸式のインジェクタ（微細気泡発生装置）２６が、配管２４を介して接続されている。なお、微細気泡発生装置２６と循環ポンプ６とが原水供給管８で接続されている。２５は、ベンチュリ管の絞り部の直後に連結させたエア吸込み管である。
【００２７】
また、図２に示すように、初期反応筒２３の下部には、初期反応筒２３内と分離槽本体２１内とを連通する小径の排水開口２３ａが形成されている。
【００２８】
分離槽本体２１の上面は、気液分離槽３０側に向けて低くなるように傾斜して設けられている。また、分離槽本体２１における気液分離槽３０と反対側（分離槽本体２１の上部で且つ直径方向の一方）には、分離槽本体２１の内外に連通する出口開口２７ａを有する排出口部２７が設けられ、この排出口部２７には泡沫排出管２８が接続されている。
【００２９】
天壁２２は、円板状の天壁本体２２ａの周縁に下向きの環状リブ２２ｂを設けた簡単な構造のものである。このように、天壁２２は、平板材を天壁本体２２ａと環状リブ２２ｂとに加工形成したものであり、曲面に加工形成する必要がないため、加工が容易で製造コストが安価となる。この天壁２２は、分離槽本体２１の傾斜する上面に固定されているため、天壁２２も分離槽本体２１の上面と同様に傾斜角度αを有して傾斜した状態となっている。すなわち、天壁本体２２ａ下面には、平面で且つ傾斜角度αを有した傾斜面２２ｂが形成されている。
【００３０】
そして、図７に示すように、天壁２２の低い側の高さ位置（天壁２２下面と分離槽本体２１上面と接触する最も低い位置Ｐ１）は、排出口部２７の出口開口２７ａよりも低く設定されている。すなわち、排出口部２７の出口開口２７ａは、天壁２２下面と分離槽本体２１上面とが接触する最も高い側に位置し、しかも、天壁２２の低い側の高さ位置Ｐ１と、高い側の高さ位置Ｐ２との間に設けられている。
【００３１】
気液分離槽３０は、円筒状の外筒３１と、この外筒３１内に内蔵された内筒３２とから二重筒状に構成されたものである。このように、気液分離槽３０を二重筒状に構成することにより、コンパクトにすることができる。
【００３２】
内筒３２の高さは、外筒３１の高さよりも所定距離だけ短く設定されており、この内筒３２と外筒３１との上下間には、図７に示すように、所定距離の間隔Ｌが設けられている。また、図２に示すように、内筒３２の下部には、内筒３２内と外筒３１内とを連通する小径の排水開口３２ａが形成されている。
【００３３】
気液分離槽３０は、図８〜図１０に示すように、その上部に水位調整手段５０を備えている。水位調整手段５０は、上下面が開口し且つ内筒３２に上方から昇降自在で且つ回転自在に嵌合された筒状の水位調整部材５１と、この水位調整部材５１を昇降させる昇降手段５２とを備えている。
【００３４】
水位調整部材５１の上面には、板状の取付部材５３が溶接等により固定されている。また、水位調整部材５１の上部周壁には、上面が開口するＵ字状のスリット５４が、水位調整部材５１の直径方向に２箇所形成されている。なお、このスリット５４が処理水流入口となっている。
【００３５】
昇降手段５２は、前記取付部材５３に下部が挿通される連結部材としてのボルト５５と、このボルト５５の上部に固定された回転部材としての蝶ナット５６とから構成されている。そして、ボルト５５の下部は、取付部材５３上下面に位置するナット５７、５７により、取付部材５３に締結固定されている。ボルト５５の下部を取付部材５３に締結固定する際に、スリット５４を利用してナット５７、５７を工具により容易に回動操作することができる。
【００３６】
外筒３１の上部には、天壁６１を有する筒状の排水ソケット６０が、外筒３１の上方から嵌合されている。そして、この天壁６１の中央部には、めねじ部６１ｂが形成されており、このめねじ部６１ｂに前記ボルト５５が挿通されるとともに螺合されている。しかも、ボルト５５は天壁６１の上面側に位置するロックナット６３に螺合されている。なお、めねじ部６１ｂは、天壁６１を加工して形成してもよいが、天壁６１にボルト５５が挿通される孔を設けるとともに、天壁６１にボルト５５が螺合するナットを固定してもよい。
【００３７】
ロックナット６３を緩めて、蝶ナット５６を回動させることにより、ボルト５５は、蝶ナット５６とともに回動し、天壁６１に対して上下方向に進退（昇降）するようになっている。この結果、水位調整部材５１もボルト５５と一体的に回転し、水位調整部材５１を内筒３２に対して昇降調整することが可能である。
【００３８】
気液分離槽３０の外筒３１下部と、泡沫分離槽２０の分離槽本体２１下部とは、連通路４１を介して連通されている。従って、泡沫分離槽２０で泡沫分離された処理水６６は、連通路４１を介して気液分離槽３０に流入するようになっている。
【００３９】
また、内筒３２の下面には、分離水回収管４４が接続され、この分離水回収管４４を介して処理水６６が、濾過装置５に供給されるようになっている。また、分離水回収管４４から閉止可能な配水管４３が分岐されている。
【００４０】
外筒３１には、図１および図６に示すように、分離回収用接続口部３３が設けられ、この分離回収用接続口部３３には、外筒３１内の処理水６６を補助水槽３に戻す分離回収バイパス管３５が接続されている。
【００４１】
濾過装置５は、公知の濾過手段が採用され、例えば、多孔質のサンゴ砂等を充填した濾過槽を備えている。この濾過装置５で濾過された処理水６６は、循環ライン４５を介して水槽２に戻されるようになっている。
【００４２】
次に、以上の構成からなる本実施形態の水浄化処理システム１を使用する場合について説明する。
【００４３】
先ず、循環ポンプ６が起動すると、循環ポンプ６は、原水供給管８を介して補助水槽３内の原水９を泡沫分離槽２０に圧送する。すなわち、循環ポンプ６で圧送された原水９は、ベンチュリ管を備えた微細気泡発生装置２６を通過するとき、多量の気泡が混入した気液混合水に生成される。そして、気液混合水が初期反応筒２３の底部から供給される。
【００４４】
初期反応筒２３から浮上する気液混合水は泡沫６５となり、泡沫６５は分離槽本体２１内を浮遊する懸濁物を吸着しながら上昇する（図２参照）。この上昇した泡沫６５は天壁２２下面と接触し、この分離槽本体２１の上部の泡沫６５は、下方から順次上昇する泡沫６５に下方から押される。天壁２２下面は傾斜面２２ｂであるため、この天壁２２下面が案内面の機能を発揮して、泡沫６５を排出方向である排出口部２７側に強制的に案内する。
【００４５】
さらに、泡沫６５は、天壁２２下面に沿って移動し、出口開口２７ａから吸着した懸濁物と共に泡沫分離槽２０外に排出され、懸濁物を含む汚泡水６７となって除去される。
【００４６】
一方、汚泡水６７と分離された処理水６６は、分離槽本体２１下部の連通路４１を通って分離槽本体２１から気液分離槽３０の外筒３１に流入する。
【００４７】
外筒３１下部に入った処理水６６は、内外筒３１、３２間を上方に流れ、水位調整手段５０に達する。水位調整手段５０に達した処理水６６は、その水位を調整している水位調整部材５１のスリット５４を通して内筒３２内に入る。仮に、処理水６６内に空気が気泡となって混在していた場合であっても、内外筒３１、３２間を上方に流れた処理水６６が、スリット５４を通過する際に、下方に流れを変更するため、このときに、空気が処理水６６から分離して排出されることとなる。なお、空気の排出に際しては、天壁６１に形成されたエア抜き部６１ａを介して適宜行うことができる。
【００４８】
なお、水位調整手段５０により、分離槽本体２１内の処理水６６の水位が予め調整されており、汚泡水６７の分離槽本体２１からの排除と、処理水６６の外筒３１への流入とをバランスよく調整するようにしている。具体的には、汚泡水６７の過度な流出を減少させるには、水位調整部材５１を下げて分離槽本体２１内の水位を下げてやればよい。このように水位を下げることにより、汚泡水６７とともに処理水６６が泡沫排出管２８から不用意に流出するのを防止できる。
【００４９】
さらに、水位調整部材５１で気水分離された処理水６６は、内筒３２内を下方に流れた後に、濾過装置５へ分離水回収管４４を介して送液される。このように、水位調整部材５１で気水分離された処理水６６は、内筒３２内に流入するため、空気に曝される機会を可及的に少なくでき、空気が混入するのを防止できる。
【００５０】
さらに、処理水は、濾過装置５で濾過処理されて図示省略の紫外線殺菌装置を通過した後に、循環ライン４５を経由して水槽２へ戻される。
【００５１】
また、気液分離槽３０内の処理水６６の一部は、分離回収バイパス管３５を介して補助水槽３に戻される。このように、気液分離槽３０から出る処理水６６の一部を補助水槽３に戻して、前記のように再度、泡沫分離装置１０で泡沫分離処理するため、処理回数を増加させてその処理をより確実なものとしている。なお、気液分離槽３０から濾過装置５へ供給する処理水６６と、補助水槽３に戻す処理水６６とは、略同等量に設定するのが好ましい。
【００５２】
また、泡沫分離装置１０、濾過装置５、水槽２および補助水槽３は、前記のように順次低くして高低差を設けているため、泡沫分離装置１０の水位、濾過装置５の水位、水槽２の水位および補助水槽３の水位は順次下がっている。従って、泡沫分離装置１０を出た処理水６６を、重力による自然落下により、それぞれに流入させることができる。この結果、水槽２内の原水９を循環させて処理するに際して、単体の循環ポンプ６でも十分に可能であり、循環ポンプ６の個数も少なくできる。
【００５３】
泡沫分離装置１０内の処理水６６を排水する際には、配水管４３を開放する。この配水管４３の開放により、初期反応筒２３内の処理水６６は、初期反応筒２３下部の排水開口２３ａを介して分離槽本体２１内に流れる。分離槽本体２１内の処理水６６は、接続管４１を介して気液分離槽３０の外筒３１に入る。また、内筒３２内の処理水６６は、内筒３２の排出開口３２ａを介して外筒３１に入る。そして、最終的に、外筒３１内の処理水６６は、配水管４３を介して排出される。
【００５４】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではない。水位調整手段５０は、モータやシリンダ機構により、水位調整部材５１を昇降させる構成であってもよい。また、天壁２２の傾斜角度αは、泡沫６５の量により適宜設定可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１          水浄化処理システム
２          水槽
３          補助水槽
５          濾過装置
６          循環ポンプ
９          原水
１０        泡沫分離装置
２０        泡沫分離槽
２１        分離槽本体
２２        天壁
２２ｂ      傾斜面
２５        エア吸込み管
２６        インジェクタ（微細気泡発生装置）
２７        排出口部
２８        泡沫排出管
３０        気液分離槽
３１        外筒
３２        内筒
５０        水位調整手段
５１        水位調整部材
５２        昇降手段
５４        スリット（処理水流入口）
５５        ボルト（連結部材）
５６        蝶ナット（回転部材）
６５        泡沫
６６        処理水
６７        汚泡水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005546330.tif 000008
【図８】
0005546330.tif 000009
【図９】
0005546330.tif 000010
【図１０】
0005546330.tif 000011