(57)【要約】  細長い閉鎖された水路を利用し、浄化効率を高め、保守を容易にした浄化装置及び方法を提供することを目的とする。  濾過装置１Ａは、複数の筒体３１〜３８が、長手方向が鉛直方向に向かうよう並列配置され、筒体３１〜３８の隣同士を連結して水路を形成する連通部４２〜４８を有する。並列配置された前記筒体間は、連通部４２〜４８により、上下に交互に連結されている。筒体３１〜３７は、好気性バクテリアによる生物濾過部、筒体３８は、嫌気性バクテリアによる生物濾過部を形成している。調整弁５は、連通部４８に設けられ、筒体３８へ流入する被浄化水の流入量を任意に調整する。
2014184948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
瀘材を収容する複数の瀘材収容体を並列配置し、
前記並列配置された前記瀘材収容体の隣同士を連結して水路を形成する連通部を有し、
前記並列配置された前記瀘材収容体のうち、少なくとも１以上の前記瀘材収容体を、好気性バクテリアによる生物濾過部とし、
前記好気性バクテリアによる生物濾過部よりも下流側に配置された前記瀘材収容体を、嫌気性バクテリアによる生物濾過部をとし、
前記嫌気性バクテリアによる生物濾過部へ流入する水の流量を任意に調整するための調整弁を少なくとも１以上有する、水の浄化装置。
【請求項２】
前記連通部は、前記並列配置された前記瀘材収容体の間を、前記瀘材収容体の長手方向の中心よりも1方向の側と他方の側とで交互に連結する、ことを特徴とする請求項１に記載の水の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，細長い閉鎖された水路を利用した浄化装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生活排水や下水等の水を浄化するための方法として、濾過による浄化が行われてきた。水の浄化のための濾過には、濾材に水の汚れを吸着させる物理的濾過と、バクテリアの働きにより水を浄化する生物学的濾過とがある。これらの濾過原理を用いた濾過装置は、自然界における水の浄化過程が、浄化槽内で実現されるように設計されたものである。
従来からの一般的な水の浄化装置では、１）先ず固形物が、スクリーン（フィルター）等の濾材に吸着されることにより物理的に排除され（物理的濾過）、２）次いで、生物の排泄物等の有機物が酵素等によりアンモニアに分解され、３）さらに、好気性バクテリアの働きにより、亜硝酸、さらに硝酸塩に変化するまで、酸化分解（硝化）が行われる。【０００３】
アンモニアから硝酸塩までの酸化分解（硝化）の過程では、酸素が使われ水素イオンが増加するため、水槽内の水は酸性に傾き、水素イオン濃度指数（以下、「ｐＨ」と呼ぶ）は低下する。つまり、硝酸塩の増加は、水槽内の水が酸性に傾く（ｐＨが低下する）原因になる。
また、硝酸塩は、富栄養化の原因物質である。富栄養化が進むと、プランクトンが異常繁殖し、アオコの発生にもつながるおそれがある。富栄養化がさらに進むと、水中の溶存酸素が不足し、藻類や魚類の斃死により悪臭を放つ原因にもなる。【０００４】
ところで、自然界の河川や土壌においては、硝化により生じた硝酸塩は、嫌気性バクテリアによって窒素ガスに分解され（脱窒）、窒素ガスが空気中に戻るため、硝化・脱窒のサイクル（窒素循環）が成り立っている。この窒素循環が健全に機能し、バランスのとれた状態にある河川や土壌では、ほぼ中性に維持されている。
ところが、特に、下水道設備が完備されていない山間地域では、生活排水が河川に直接流出されてしまったり、都市部では下水処理場や工場において完全に浄化処理される前に、下水処理水や工業廃水が未浄化のまま河川に流出されているのが現状である。【０００５】
上記の窒素循環が、水槽内等で効率的に行われることを目的として開発された濾過装置に関する技術が、特許文献１に開示されている。
特許文献１には、図７に示すように、濾材が封入された筒体同士が連通するように並列配置された、濾過装置であって、入口側の筒体に物理的濾材を封入し、終段の筒体を嫌気性バクテリアによる生物濾過部、中間部の筒体を好気性バクテリアによる生物濾過部とするものが開示されている。当該技術によれば、同一の設備内で、硝化だけでなく脱窒までの浄化過程を一連に連続的にすることができる。したがって、当該技術によれば、図８の実験事例結果のグラフが示すように、水槽内の水の硝酸塩濃度は水の浄化装置の稼動開始１５〜１８日経過後、硝酸塩の生成とともに一旦上昇しはじめるが、嫌気性バクテリアの繁殖及び活動により２３〜２４日頃から徐々に下がりはじめ、６０日以降はほぼ一定に保たれる。その結果、図９に示すように、長期間にわたり、水槽内の水をほぼ中性（ｐＨ＝７．０前後）に維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１４３８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、好気性バクテリアによる生物濾過部を構成する筒体の総延長が短すぎたり、好気性バクテリアによる生物濾過部の濾材の分量が少なすぎたり、被浄化水の流量が多すぎる場合、嫌気性バクテリアによる生物濾過部である筒体に流入する被浄化水の溶存酸素濃度が過大となることがあった。この場合、嫌気性バクテリアにとっては過剰な酸素が、嫌気性バクテリアによる生物濾過部に流入してしまう。このような高い酸素濃度の環境下では、嫌気性バクテリアが脱窒活動を行えず、脱窒が効率的に行われないおそれがあった。その結果、硝酸塩が蓄積することにより、富栄養化や浄化用水槽内の水の酸性が強くなり続けるおそれがあった。【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、細長い閉鎖された水路を利用し、浄化効率を高め、保守を容易にした水の浄化装置及び方法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】
【０００９】
（１）上記目的を達成するため、本発明の一態様の濾過装置は、瀘材を収容する複数の瀘材収容体を並列配置し、前記並列配置された前記瀘材収容体の隣同士を連結して水路を形成する連通部を有し、前記並列配置された前記瀘材収容体のうち、少なくとも１以上の前記瀘材収容体を、好気性バクテリアによる生物濾過部とし、前記好気性バクテリアによる生物濾過部よりも下流側に配置された前記瀘材収容体を、嫌気性バクテリアによる生物濾過部をとし、前記嫌気性バクテリアによる生物濾過部へ流入する水の流量を任意に調整するための調整弁を少なくとも１以上有する、ことを特徴とする。【００１０】
（１）の発明によれば、嫌気性バクテリアによる濾過部である瀘材収容体に流入する被浄化水の流量を調整する調整弁を有するため、嫌気性バクテリアの繁殖に適した低酸素状態の環境を作りだし、嫌気性バクテリアのもたらす脱窒作用が促進される。これにより、水槽内の水を、ほぼ中性に維持することができるため、長期間にわたり単一の装置で水の浄化を行うことができる。【００１１】
また、（１）の発明によれば、例えば、魚槽においては、中性の水に維持したまま、長期間にわたり連続して浄化を行うことができるため、水槽内の水を取り換える手間を省くことができる。【００１２】
（２）上記目的を達成するため、前記連通部は、前記並列配置された前記瀘材収容体間を、前記瀘材収容体の長手方向の中心よりも1方向の側と他方の側とで交互に連結する、ことを特徴とする。【００１３】
（２）の発明によれば、被浄化水はジグザグ形状をなして移動するので、例えば、狭い空間においても本濾過装置を設置することができ、効率的に水を浄化することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、特に細長い閉鎖された水路を利用し、浄化効率を高め、保守を容易にした浄化装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の水の浄化装置に係る一実施形態としての濾過装置１Ａの構成を示す図である。
【図２】本発明の水の浄化装置に係る一実施形態としての濾過装置１Ａの筒体３の構成を示す図である。
【図３】本発明の水の浄化装置に係る一実施形態としての濾過装置１Ａの筒体３の構成を示す図である。
【図４】本発明の基本的原理を説明する模式図である。
【図５】本発明の水の浄化装置に係る一実施形態としての濾過装置１Ｂの構成であって、図１とは異なる構成を示す図である。
【図６】本発明の水の浄化装置に係る一実施形態としての濾過装置１Ｃの構成であって、図１及び図２とは異なる構成を示す図である。
【図７】特許文献１に記載された濾過装置の構成を示す図である。
【図８】特許文献１に記載された濾過装置の実験結果を表すグラフである。
【図９】特許文献１に記載された濾過装置の実験結果を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について図面を適宜参照しつつ説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の水の浄化装置に係る一実施形態としての濾過装置１Ａの構成を示す図である。
濾過装置１Ａは、ポンプ２、筒体３１〜３８、連通部４１〜４８、流出口４９、調整弁５、排水部６から構成される。
ポンプ２は、水槽内の水を吸引し、後述する連通部４１を介して筒体３１へと被浄化水を供給する。
筒体３１〜３８は、それぞれが、内部に、濾材１１を収容することができる円筒形状の容器であり、並列に配置されている。以下、複数の筒体３１〜３８は、共通の構成・機能として説明する際は、以下単に「筒体３」と呼ぶことがある。  並列に配置された筒体のうち、最後の筒体３８には、浄化された水が水槽へ排出されるための排出口（図示せず）が設けられている。
なお、本実施形態においては、筒体３１〜３８は、中空の円筒形状のものが使用されるが、特にこれに限定されず、瀘材を収容できる中空構造の収容体であればよく、直方体形状であっても構わない。
【００１７】
連通部４１は、ポンプ２と筒体３１との間を水が流通するように設けられたパイプである。
連通部４２〜４８は、筒体３１〜３８のそれぞれの筒体の隣同士の間に、水が流通するように設けられたパイプである。
即ち、ポンプ２と筒体３１とは連通部４１、筒体３１と筒体３２とは連通部４２、筒体３２と筒体３３とは連通部４３、筒体３３と筒体３４とは連通部４４、筒体３４と筒体３５とは連通部４５、筒体３５と筒体３６とは連通部４６、筒体３６と筒体３７とは連通部４７、筒体３７と筒体３８とは連通部４８で連結された水路となっている。
以下、並列配置された複数の筒体３同士を連結する連通部４２〜４８は、共通の構成・機能として説明する際は、以下単に「連通部４」と呼ぶことがある。
流出口４９は、筒体３８内を移動した被浄化水が水槽内へと流出されるための開口部を有する。
【００１８】
筒体３１は、固形物を取り除くための「物理的濾過部」を構成しており、筒体３１に続く６本の筒体３２〜３７は、「好気性バクテリアによる生物濾過部」を構成する。
また、最終段の筒体３８は、「嫌気性バクテリアによる生物濾過部」を構成する。
図１に示す水の流れを表す矢印からわかるように、最も上流側に筒体３１が配置され、筒体３１から順次、隣の筒体３２、・・・、３８へと下流に移動するように並列配置されている。つまり、ポンプから吸引された被浄化水は、「物理的濾過部」、「好気性バクテリアによる生物濾過部」、「嫌気性バクテリアによる生物濾過部」の順序で、下流側へと移動することになる。
【００１９】
ここで、「好気性バクテリア」とは、酸素を必要とする細菌であって、呼吸によりアンモニアを亜硝酸に変化させるニトロソモナス（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ）属等のアンモニア酸化菌や、亜硝酸を硝酸塩に変化させるニトロスピラ（Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａ）属等の亜硝酸酸化菌をいう。
また、「嫌気性バクテリア」とは、嫌気呼吸（酸素を用いない代謝）をする細菌であって、硝酸塩呼吸により硝酸塩を窒素ガスに変化（脱窒）させるシュウドモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ）、ミクロコッカス（Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ  ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ）等の脱窒菌をいう。脱窒菌は、水中の溶存酸素濃度が約２ｍｇ／ｌ以上の環境下になると、好気呼吸を行い、脱窒を行わなくなるので、脱窒を促進するためには、「嫌気性バクテリアによる生物濾過部」の溶存酸素濃度を２ｍｇ／ｌ以下の嫌気環境にすることが望ましい。
【００２０】
さらに、シュウドモナスやミクロコッカスは、エネルギーを得るための炭素源として有機物を必要とする従属栄養細菌である。このため、「嫌気性バクテリアによる生物濾過部」には、後述する有機炭素製剤を封入する必要がある。
【００２１】
そして、連通部４１、連通部４３、連通部４５、及び連通部４７は、筒体３の上端付近に設けられ、連通部４２、連通部４４、及び連通部４６は、筒体３の下端付近に設けられている。連通部４は配列された筒体３の上下に、順次互い違いに配置されているため、被浄化水の通過する水路は、ジグザグ状の形状をなす。
【００２２】
本実施形態では、調整弁５、排水部６が連通部４８に設けられている。調整弁５は、連通部４８に流入する被浄化水の流出先を調整する弁であって、筒体３８に流入する量と排水部６から水槽へと流出する量との割合を任意に調整することができる。例えば、調整弁５を「３０％開いた」状態にすれば、連通部４８に流入した被浄化水の３０％を筒体３８への流入量とし、７０％を排水部６から水槽へと流出する量とすることができる。調整弁５を「全開の」状態にすると、連通部４８に流入する被浄化水は、すべて筒体３８に流入する。一方、調整弁５が「１００％閉じた」状態では、連通部４８に流入する被浄化水は、すべて排水部６から水槽へと流出する。
【００２３】
図２は、本発明の水の浄化装置に係る一実施形態としての濾過装置１Ａの筒体３の構成を示す図である。
図２に示す筒体３は側面の上端の対向する位置に蓋７ａ，７ｂ付きの連通部構成要素４ａ，４ｂが一対設けられている。また筒体３は側面の下端の対向する位置にも蓋７ｃ，７ｄ付きの連通部構成要素４ｃ，４ｄが一対設けられている。
１つの筒体３の上端の連通部構成要素４ｂはその右側に隣接する筒体３（図示せず）の上端の連通部構成要素４ａに嵌合可能な構造となっていて、これを嵌合することで二つの筒体３間には連続した水路、即ち、連通部４が形成される。同様に隣接する二つの筒体３の下端の連通部構成要素４ｃ、４ｄ間でも嵌合により水路が形成できる。これらの間は直接嵌合しない場合でも、ゴムやプラスチックのパイプ等で接続することもできる。
また、筒体３の下端の連通部構成要素４ｄとその右に隣接する筒体３（図示せず）の上端の連通部構成要素４ａをパイプで連結するという接続方法も可能である。
なお、本実施形態では、蓋７ｂを外した状態の連通部構成要素４ｂが、図１の流出口４９を形成している。
【００２４】
連通部構成要素４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの筒体３の内壁側開口部には、濾材１１が流出しないように、それぞれ網１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが固定されている。
【００２５】
なお、筒体３の連通部構成要素４ａ、４ｂより上側の側面、或いは連通部構成要素４ｃ、４ｄの下側の側面に、蓋付小孔（図示せず）を形成しておき、必要に応じ通気孔或いは排水孔として随時利用することも可能である。
【００２６】
組み立てにあたっては、筒体３の長手方向が鉛直方向に向かうように、並列配置して、それぞれの上下の連通部構成要素４ａ〜４ｄを１つおきに順次接続し、不要の連通部４は蓋でふさぐことにより、全体として図１の矢印で示す如き、長いジグザグ状水路を作ることができる。
なお、予め複数の筒体３を組み合わせたブロックを作り、これを連結して使うこともできる。
【００２７】
筒体３の内部には、濾材１１が収納されている。筒体３の底部は閉塞しているが、頂部は濾材１１を出し入れするための開口状となっており、蓋８を設けることで開閉自在となっている。そして、適切な個数の筒体３を接続することで、必要な長さの濾過装置１Ａを組み立てることができる。
【００２８】
上端側の連通部４から筒体３に流入した被浄化水は、濾材１１を通過した後に、下端側の連通部４を介して隣の筒体３の下端側に流入する。そして、隣の筒体３の下端側の連通部４から筒体３に流入した被浄化水は、濾材１１を通過した後に、上端側の連通部４を介してさらに隣の筒体３の上端側に流入する。
上記の一連の被浄化水の移動が繰り返されることにより、被浄化水の移動経路はジグザグ形状をなし、狭い水槽内においても被浄化水が長い距離を移動するため、効率的に水を浄化することができる。
【００２９】
「物理的濾過部」である筒体３１には、物理的濾過に適した濾材が封入される。
また、「好気性バクテリアによる生物濾過部」である筒体３２〜３７に封入される濾材１１は、通水性が確保でき、かつ表面積の大きい、多数の多孔質リングからなる。
「嫌気性バクテリア」である筒体３８に封入される濾材１１は、嫌気性バクテリアの繁殖に適した濾材、即ち、栄養源となる有機炭素製剤である。例えば、有機炭素製剤は、非水溶性の有機性プラスチックから構成される。
【００３０】
なお、各筒体３に充填される濾材１１は、図３に示すように、単一の筒体３内で異なる種類の濾材１１を充填することもできる。例えば、図３では、上半分に、比較的大きなサイズの多孔質リングからなる濾材１１ａが充填され、下半分には比較的細かいサイズの多孔質リングからなる濾材１１ｂが充填されている。
【００３１】
［動作］
ポンプ２に吸引された被浄化水は、筒体３１に移動し、固形物が取り除かれる。そして、筒体３２から筒体３７へと進む過程で、被浄化水中の有機物は、アンモニア、亜硝酸、硝酸塩へと硝化される。この硝酸塩は、被浄化水の流れにより最終段の筒体３８に流入し、筒体３８内の嫌気性バクテリアの活動によって脱窒される。上記の硝化・脱窒の一連の過程を経て、被浄化水は、浄化されて水槽に戻されることになる。
【００３２】
被浄化水は、ポンプ２から筒体３１に供給された状態では、有機物とともに好気性バクテリアの繁殖に十分な酸素が溶存しているが、順次、筒体３１から筒体３７へと進むに従って好気性バクテリア等によって酸素は消費され、溶存酸素濃度が低下していく。
一般に、嫌気性バクテリアが繁殖できるための水中の溶存酸素濃度は、２ｍｇ／ｌ以下と云われている。「好気性バクテリアによる生物濾過部」の最終の筒体である筒体３７から流出する溶存酸素濃度が高い場合、高い酸素濃度の被浄化水が「嫌気性バクテリアによる生物濾過部」である筒体３８にそのまま流入してしまうと、筒体３８内の被浄化水の溶存酸素濃度が２ｍｇ／ｌを超えてしまう。従って、調整弁５がない場合には、好奇性バクテリアによる生物濾過部である筒体を増設し、好奇性バクテリアによる生物濾過部の最終の筒体から排出する被浄化水（即ち、嫌気性バクテリアによる生物濾過部の筒体への流入する被浄化水）の溶存酸素濃度が２ｍｇ／ｌ以下になるようにしなければならなかった。
本実施形態では、調整弁５は、筒体３８内に流入する被浄化水の量を減少させ、排水部６から水槽へと流出する被浄化水の量を増加させるように調整する。このとき、筒体３８に流入する量が減少したとしても、筒体３８へ流入した直後の溶存酸素濃度は高いままであるが、筒体３８への流入量が少ない場合、筒体３８内で酸素が拡散するため、筒体３８内の溶存酸素濃度を低い値に抑えることができる。したがって、「嫌気性バクテリアによる生物濾過部」である筒体３８内の被浄化水の溶存酸素濃度は嫌気性バクテリアが活動できる濃度となり、即ち、筒体３８内の嫌気性バクテリアが硝酸塩を分解する脱窒を行えるため、筒体３８内からは、浄化された水が水槽内へと還流する。
このように調整弁５を調整することにより、好奇性バクテリアによる生物濾過部である筒体を増設する必要はなく、嫌気性バクテリアの繁殖に適した環境をすくり出すことができる。
【００３３】
一方、調整弁５を介して、排水部６から水槽内へと排出される水には、硝酸塩が含まれているため、硝酸塩を含む水の一部が一旦水槽内に還流することになるが、水槽内の水は再び濾過装置１Ａに取り込まれ、調整弁５を介して一定割合の水量が筒体３８に流入する。したがって、排水部６から水槽内へと排出される水に含まれていた硝酸塩も、最終的には、筒体３８内に入り、嫌気性バクテリアにより脱窒される。
【００３４】
図４は、本発明の基本的原理を説明する模式図である。好気性バクテリアによる生物濾過部から排出される流量をＱとすると、調整弁５は、流量Ｑを、筒体３８に流入する流量ｑ１と排水部６から濾過装置１Ａの外部へと流出する流量ｑ２とに分流させる役割を果たす。
ｑ１＝（１−ｒ）・Ｑ                                （１）
ｑ２＝ｒ・Ｑ                                      
（２）
式（１）や式（２）において、ｒは、流量Ｑに対する流量ｑ１との割合（以下、必要に応じ「透過率」と呼ぶ）を表す。
透過率ｒは、筒体３８内で嫌気性バクテリアが活動できる溶存酸素濃度となるように適切に決定される。
【００３５】
例えば、最適な透過率ｒが７０％であると判断された場合、調整弁５のつまみを回すことにより、調整弁５を前述の「７０％開いた」状態となるようにする。これにより、連通部４８に流入した被浄化水の７０％を筒体３８に流入させることが可能となる。
【００３６】
透過率ｒは、好気性バクテリアによる生物濾過部を構成する筒体の総延長、好気性バクテリアによる生物濾過部の濾材の分量や被浄化水の流量、及び水槽内の水質等を総合的に勘案して、決定することとしてもよい。
【００３７】
以上のように、本実施形態の水の浄化装置は、嫌気性バクテリアによる濾過部である筒体３８に流入する被浄化水の流量を調整する調整弁を有するため、嫌気性バクテリアによる濾過部に嫌気性バクテリアの繁殖に適した低酸素状態の環境を作りだし、嫌気性バクテリアのもたらす脱窒作用が促進される。これにより、水槽内の水を、ほぼ中性に維持することができるため、長期間にわたり単一の装置で水の浄化を行うことができる。
また、例えば、魚槽において本実施形態の濾過装置１Ａを使用する場合、中性の水に維持したまま、長期間にわたり連続的に浄化を行うことができるため、水槽内の水を取り換える手間を省くことができる。
【００３８】
なお、第１実施形態の濾過装置１Ａは、調整弁５が好気性バクテリアによる生物濾過部の最後の筒体３７と嫌気性バクテリアによる生物濾過部である筒体３８とを繋ぐ連通部４８に設けられているものとして説明したが、本実施形態の濾過装置１Ａの調整弁は、必ずしも好気性バクテリアによる生物濾過部の最後の筒体からの流出量自体を調整するものでなくてもよい。
換言すれば、調整弁５は、嫌気性バクテリアによる生物濾過部に流入する前の被浄化水の流量を調整することができればよく、例えば、連通部４２〜４７に設けても構わない。好気性バクテリアによる生物濾過部の最後の筒体よりも上流側の筒体からの流出量を調整する構成であっても、嫌気性バクテリアによる生物濾過部に流入する被浄化水の流量を調整できるため、嫌気性バクテリアの繁殖に適した低酸素状態の環境を作ることができ、本発明の効果を実現しうるからである。
【００３９】
［第２実施形態］
第１実施形態の濾過装置１Ａは、調整弁５が１つ設けられているものとして説明したが、本実施形態の濾過装置の調整弁５は、必ずしも１つだけである必要はなく、複数であってもよい。
図５は、本発明の水の浄化装置に係る一実施形態としての濾過装置１Ｂの構成であって、図１とは異なる構成を示す図である。
第２実施形態の濾過装置１Ｂは、調整弁５１〜５７が連通部４１〜４７にそれぞれ設置されている。調整弁５１〜５７には、連通部から水槽内の水へと還流することができる排出口を有する排水部６１〜６７が設けられている。さらに、筒体３７及び筒体３８は、嫌気性バクテリアによる生物濾過部を形成している。
第２実施形態に係る濾過装置１Ｂのその他の構成は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
第２実施形態においては、濾過装置１Ｂは、調整弁５１〜５８までの複数の調整弁を有することから、各調整弁の開閉具合、即ち透過率ｒをそれぞれ異なるように設定することもできる。例えば、調整弁５１〜５７の開閉具合を、順次、透過率ｒを減少するように設定し、調整弁５８は「９０％開いた」状態にすることも可能である。
上記のように、好奇性バクテリアによる濾過部からの透過率を順次減少させていくことにより、好奇性バクテリアの濾過部の流量を徐々に減少させていき、嫌気性バクテリアによる濾過部である筒体３７及び筒体３８への流入量を調整することもできる。
さらに、第２実施形態では、嫌気性バクテリアによる濾過部である筒体３７と筒体３８との間での流量を調整することもできる。
【００４１】
上述のように、第２実施形態の複数の調整弁を有する濾過装置１Ｂは、単独の調整弁５を備える第１実施形態の濾過装置１Ａよりも、より細かい区間の流量を調整することが可能になる。このため、並列配置された筒体間の溶存酸素濃度の勾配を適切に調整することができる。
【００４２】
以上のように、嫌気性バクテリアによる濾過部の筒体３７及び筒体３８に流入する被浄化水の流量を調整する複数の調整弁を有するため、複数の排水部からの排水量を調整することにより、嫌気性バクテリアの繁殖に最適な低酸素状態の環境を作りだし、嫌気性バクテリアのもたらす脱窒作用が促進される。これにより、水槽の水を、ほぼ中性に維持することができるため、連続的に長期間単一の装置で水の浄化を行うことができる。
【００４３】
なお、上述の第１実施形態及び第２実施形態においては、連通部４に調整弁５を設けたが、筒体３の頂部の蓋８と一体の調整弁、又は、筒体３の頂部の蓋８に設けた排水口に接続する調整弁を設けるようにすることもできる。
かかる調整弁５は、筒体３の最上部に配置されているため、濾過装置１Ｂを水槽内に設置したままの状態であっても、手が届きやすく、調整弁５を調整する操作をし易い。
【００４４】
［第３実施形態］
第１実施形態及び第２実施形態では、調整弁５は、弁への流入量を２つの流出方向へと分流させるものであったが、本発明の水の浄化装置に用いられる調整弁は、これに限らず、流入量のうちの一部を１方向の流出方向に流す弁、即ち、流入量を絞って流出量とする弁であってもよい。
図６は、本発明の水の浄化装置に係る一実施形態としての濾過装置１Ｃの構成であって、図１及び図５とは異なる構成を示す図である。
第３実施形態では、筒体３７から筒体３８への流路は、連通部４８を流れる流路と調整弁５００を介する流路の２つの流路が設けられている。即ち、第３実施形態では、第１実施形態の調整弁５が連通部４８に設けられていない代わりに、筒体３７と筒体３８の上側に調整弁５００のある流路が設けられている。
第３実施形態に係る濾過装置１Ｃのその他の構成は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４５】
第３実施形態においては、連通部４７を介して筒体３７に流入した流水は、一部が筒体３７内を上側から下側の方向へと濾材を浸透しながら流下した後、筒体３８に移動し筒体３８内を下側から上側の方向へと進み、他の一部は、調整弁５００を介して筒体３８へと移動し、最終的に流出口４９から濾過装置１Ｃの外部へと流出する。
第３実施形態における調整弁５００自体は、流入量のうちの一部を１方向の流出方向に流す弁であるが、図６において調整弁５００の上流側では、筒体３７内を上側から下側の方向へと流れる流路と、調整弁５００へと流入する流路との２方向に分岐している役割を調整弁５００が果たしているともいえる。
つまり、図６において、連通部４７を介して筒体３７へ流入する流量をＱとすると、調整弁５００は、流量Ｑを筒体３８に流入する流量ｑ１と筒体３７の内部へと浸透する流量ｑ３とに分流させている。
ｑ１＝（１−ｒ）・Ｑ                                （３）
ｑ３＝ｒ・Ｑ                                       （４）
式（３）や式（４）において、ｒは、流量Ｑに対する流量ｑ１との割合（透過率）を表す。
透過率ｒは、筒体３８内で嫌気性バクテリアが活動できる溶存酸素濃度となるように適切に決定される。
【００４６】
例えば、現在は透過率ｒが０％（全ての流量Ｑが筒体３７内部へ浸透する）の状態であるが、筒体３８への流入量が多すぎて、筒体３８内の溶存酸素濃度が高く、嫌気性バクテリアの繁殖に適した環境が維持できていない場合、調整弁５００を以下のように調整すると効果的である。
筒体３８内の嫌気性バクテリアの繁殖条件を勘案して最適な透過率ｒは６０％であると判断された場合、調整弁５００のつまみを回すことにより、調整弁５００を「６０％開いた」状態となるようにする。これにより、連通部４７に流入した被浄化水の６０％を調整弁５００を介して筒体３８に流入させ、残りの４０％を筒体３７の内部へ浸透させることが可能となる。
このように、調整弁５００を調整することにより、筒体３７の内部へ浸透させる量を少なくできれば、好気性バクテリアによる濾過部の最後の筒体３７では、被浄化水がゆっくりと流れるため、溶存酸素濃度が低下する。したがって、嫌気性バクテリアによる濾過部である筒体３８内に流入する被浄化水の溶存酸素濃度を低くすることができる。このように、調整弁５００を調整することにより、嫌気性バクテリアによる濾過部において、嫌気性バクテリアの繁殖に適した嫌気環境を作り出すことができる。
【００４７】
換言すれば、上記のような場面において調整弁５００がない場合、筒体３８へ流入する溶存酸素が少なくなる程度まで、好気性バクテリアによる筒体をさらに多く並列配置する必要がある。しかし、いちいち筒体を増設するには、多大な労力とコストがかかってしまう。この点、調整弁５００により嫌気性バクテリアによる濾過部への流入量を適切に調整することにより、筒体の増設をすることなく嫌気性バクテリアによる濾過部に嫌気性バクテリアの繁殖に適した低酸素状態の環境を作りだすことができる。
【００４８】
以上のように、本実施形態の水の浄化装置は、嫌気性バクテリアによる濾過部である筒体３８に流入する被浄化水の流量を調整する調整弁を有するため、嫌気性バクテリアによる濾過部に嫌気性バクテリアの繁殖に適した低酸素状態の環境を作りだし、嫌気性バクテリアのもたらす脱窒作用が促進される。これにより、浄化槽内の水を、ほぼ中性に維持することができるため、長期間にわたり単一の装置で水の浄化を行うことができる。
【００４９】
なお、上記の実施形態においては、下水等の水の浄化について説明したが、被浄化水が河川水、観賞用魚槽内の水等の場合でも同様に適用することができる。特に観賞用魚槽において、本発明の濾過装置を使用することにより、長期間にわたり、水槽内の水をほぼ中性に維持できるため、定期的に水槽内の水を交換する手間を省くことができる。
被浄化水の水質によっては、嫌気性バクテリアの繁殖のための栄養源となる有機物の含有量がはじめから少ない場合もあるが、本実施形態の濾過装置によれば終段の筒体の濾材に嫌気性バクテリアの栄養源となる有機性プラスチック、有機性炭素等を配置することにより、如何なる性質の被浄化水にも対応できる。
【００５０】
さらに、上記の実施形態においては、筒体３は、長手方向が鉛直方向になるように並列配置されたが、筒体３を水平方向に寝かせた状態で並列配置するようにすることもできる。
【００５１】
なお、本発明の第１実施形態乃至第３実施形態において、筒体３１〜３８を、円筒の中空構造のものとして説明したが、特にこれに限定されず、中空構造で内部に瀘材を収容できる収容体であればよい。
【００５２】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明はその他の様々な実施形態を取ることが可能であり、さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ・・・第１実施形態の濾過装置
１Ｂ・・・第２実施形態の濾過装置
１Ｃ・・・第３実施形態の濾過装置
２・・・ポンプ
３・・・筒体
４・・・連通部
５・・・調整弁
６・・・排水部
７ａ、７ｂ・・・上部連通部の蓋
７ｃ、７ｄ・・・下部連通部の蓋
８・・・筒体頂部の蓋
１０・・・網
１１・・・濾材
３１〜３８・・・筒体
４１〜４８・・・連通部
４９・・・流出口
５１〜５８・・・調整弁
６１〜６８・・・排水部
５００・・・調整弁
【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】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年9月27日(2013.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
瀘材を収容する複数の瀘材収容体を並列配置し、
前記並列配置された前記瀘材収容体の隣同士を連結して水路を形成する連通部を有し、
前記並列配置された前記瀘材収容体のうち、少なくとも１以上の前記瀘材収容体を、好気性バクテリアによる生物濾過部とし、
前記好気性バクテリアによる生物濾過部よりも下流側に配置された前記瀘材収容体を、嫌気性バクテリアによる生物濾過部をとし、
前記嫌気性バクテリアによる生物濾過部へ流入する水の流量を任意に調整するための、少なくとも２方向へ分流させる流量調整弁を少なくとも１以上有する、水の浄化装置。
【請求項２】
前記連通部は、前記並列配置された前記瀘材収容体の間を、前記瀘材収容体の長手方向の中心よりも１方向の側と他方の側とで交互に連結する、ことを特徴とする請求項１に記載の水の浄化装置。
【国際調査報告】
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