(57)【要約】【課題】置換水量を最小限にすることができる水浄化システムを提供することである。【解決手段】適当な断面形状を有するプラスチック棒材を軸方向に小ピッチで螺旋状に切り込み、適当な長さに切断して形成した多数の濾過材（３２）が充填され、供給される被処理水を生物的及び物理的に処理する生物物理処理装置（３０）と、生物物理処理装置から供給される被処理水を物理的に処理する砂濾過装置（３４）とを備えている。好ましくは、本システムは、砂濾過装置の被処理水入口と被処理水出口とを連通させる管路（４１）を有する。【選択図】　図１
2004024920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水浄化システムであって、
適当な断面形状を有するプラスチック棒材を軸方向に小ピッチで螺旋状に切り込み、適当な長さに切断して形成した多数の濾過材が充填され、供給される被処理水を生物的及び物理的に処理する生物物理処理装置と、
前記生物物理処理装置から供給される被処理水を物理的に処理する砂濾過装置と、
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記砂濾過装置の被処理水入口と被処理水出口とを連通させる管路を有し、被処理水を前記管路内で循環させることにより、前記砂濾過装置の洗浄を実施するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
スクリーンを有し、水槽又は池から供給される被処理水を物理的に処理する第１濾過装置を更に備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１濾過装置から供給される被処理水を生物濾過及び沈殿処理する第２濾過装置を更に備えていることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記砂濾過装置で処理された被処理水をオゾンと反応させるオゾン反応槽を更に備えていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記オゾン反応槽から供給される被処理水を処理する活性炭槽を更に備え、前記活性炭槽で処理された被処理水が前記水槽又は池に戻されることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
食塩水を膜のない状態で電気分解することにより塩素を生成する塩素生成装置を更に備え、少なくとも前記砂濾過装置で処理された被処理水に、前記塩素生成装置で生成された塩素が注入されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、水浄化システムに関する。より詳細には、本発明は、置換水量を最小限にすることができる水浄化システムに関する。なお、本発明の浄化システムにおいて処理しようとする水には、淡水と海水の両方が含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
動物園においては、多種多様な動物が飼育されており、その中には、カバ、シロクマ、ペンギン、アザラシ等の哺乳類、フラミンゴ、ガン、カモ等の鳥類、及び魚貝類のように、飼育するのに多量の水を必要とする動物もいる。従来、このような多量の水を必要とする動物の飼育舎には、大きな水槽が設けられ、水槽内の水を適宜循環して浄化することによって、動物の飼育に適した環境を維持するように、努力がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の循環・浄化システムでは、水槽内の水を循環・浄化をするのに、多量の水の置換が必要不可欠であり、多大の維持費がかかるという課題がある。また、従来の循環・浄化システムは、人間用の浄化システムを転用しているため、これらのシステムを使用して水槽内の水を浄化したとしても、必ずしも動物の飼育に適した状態に水を浄化することができないという課題もある。一方、溜め池や貯水池、プール等の水を有効に浄化することができるシステムも見当たらないという課題もある。
【０００４】
したがって、本発明は、置換水量を最小限にすることができる水浄化システムを提供することを目的とする。また、本発明は、動物の飼育に適した状態に浄化し、或いは、溜め池や貯水池、プール等を有効に浄化することができる水浄化システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に記載の水浄化システムは、適当な断面形状を有するプラスチック棒材を軸方向に小ピッチで螺旋状に切り込み、適当な長さに切断して形成した多数の濾過材が充填され、供給される被処理水を生物的及び物理的に処理する生物物理処理装置と、前記生物物理処理装置から供給される被処理水を物理的に処理する砂濾過装置とを備えていることを特徴とするものである。
【０００６】
本願請求項２に記載の水浄化システムは、前記請求項１のシステムにおいて、砂濾過装置の被処理水入口と被処理水出口とを連通させる管路を有し、被処理水を前記管路内で循環させることにより、砂濾過装置の洗浄を実施するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本願請求項３に記載の水浄化システムは、前記請求項１又は２のシステムにおいて、スクリーンを有し、水槽又は池から供給される被処理水を物理的に処理する第１濾過装置を更に備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
本願請求項４に記載の水浄化システムは、前記請求項３のシステムにおいて、前記第１濾過装置から供給される被処理水を生物濾過及び沈殿処理する第２濾過装置を更に備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
本願請求項５に記載の水浄化システムは、前記請求項１から４までのいずれか１項のシステムにおいて、前記砂濾過装置で処理された被処理水をオゾンと反応させるオゾン反応槽を更に備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
本願請求項６に記載の水浄化システムは、前記請求項１から５までのいずれか１項のシステムにおいて、前記オゾン反応槽から供給される被処理水を処理する活性炭槽を更に備え、前記活性炭槽で処理された被処理水が前記水槽又は池に戻されることを特徴とするものである。
【００１１】
本願請求項７に記載の水浄化システムは、前記請求項１から６までのいずれか１項のシステムにおいて、食塩水を膜のない状態で電気分解することにより塩素を生成する塩素生成装置を更に備え、少なくとも前記砂濾過装置で処理された被処理水に、前記塩素生成装置で生成された塩素が注入されることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、動物用水槽内の水の浄化システムを例にして、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る動物用水槽浄化システムを示した概略図である。図１において全体として参照符号１０で示される本発明の好ましい実施の形態に係る動物用水槽浄化システムは、スクリーンを有する第１濾過装置１４を備えており、浄化すべき動物用水槽１２の底部と第１濾過装置１４とは、第１管路１６を介して連通している。第１管路１６には、連通を遮断するための弁Ｖ０が設けられている。好ましくは、図１に示されるように、動物用水槽１２のオーバーフロー部１２ａが、第２管路１８を介して、第１濾過装置１４と連通している。
【００１３】
図２は、第１濾過装置１４を概略的に示した図である。第１濾過装置１４の内部には、濾過用のスクリーンが配置されており、動物用水槽１２から第１管路１６及び第２管路１８を介して第１濾過装置１４に流入した水は、図２（ｂ）に最も良く示されるように、スクリーンによって泥やゴミ等の固形物が物理的に取り除かれるようになっている。なお、スクリーンは、金属製のものでも合成樹脂製のものでもよい。
【００１４】
動物用水槽浄化システム１０は更に、第２濾過装置２０を備えている。第２濾過装置２０は、第１濾過装置１４から水を受け入れて一時的に貯留しておくプレフィルタ槽２２と、プレフィルタ槽２２に貯留しておいた水を生物濾過する生物濾過槽２４と、生物濾過した水を沈殿させる沈殿槽２６と、沈殿させた水を一時的に貯留しておく濾過ポンプ槽２８とを有する。なお、生物濾過槽２４で行われる生物濾過は、従来行われているものと同様のものでよい。
【００１５】
動物用水槽浄化システム１０は更に、生物物理処理装置３０を備えている。生物物理処理装置３０の内部には、図３に一例が示されるような濾過材３２が充填されている。濾過材３２は、適当な断面形状を有するプラスチック棒材を軸方向に小ピッチで螺旋状に切り込み、適当な長さに切断して形成したものである。なお、図３（ｂ）は、濾過材３２の使用状態の一例を示した図である。
【００１６】
濾過材３２により、生物濾過と物理濾過の両方が可能となる。すなわち、濾過材３２に設けられた多数の切り込み（ひだ）による大きな表面積は、汚れを分解するバクテリア等の生物膜を形成し易い形状であり、これらの切り込みに、嫌気性のバクテリアと好気性のバクテリアが棲み分けることができるため、酸化と還元を同時に行うことができ、水替えを行うことなしに、効果的に生物濾過を行うことができる。また、濾過材３２に設けられた切り込み（ひだ）には、粗いものから微細なものまで種々のものがあるが、水が濾過材３２を通過するとき、水流が乱れて多くの渦が発生するため、この渦によって浮遊物が比重分離して、濾過材３２内の止水状態のところに滞留し、従来のように水圧が作用することなしに微粒子を取って、効果的に物理濾過を行うことができる。
【００１７】
動物用水槽浄化システム１０は更に、被処理水を物理的に濾過する砂濾過装置３４を備えている。砂濾過装置とは、一般的に、処理しようとする水をポンプを用いて急速に濾過材を通過させることにより、物理的に濾過を行う装置であり、本発明の浄化システム１０において使用される砂濾過装置３４は、通常のものを使用してよい。砂濾過装置における濾過材としては、通常、硅砂が用いられる。図４は、砂濾過装置３４の一例を示した概略図である。図４において、３４ａは被処理水流入管、３４ｂは被処理水流出管、３４ｃは排水管、３４ｄはエア抜き管、３４ｅは濾過材硅砂、３４ｆは硅砂及び硅石、３４ｇはストレーナ・ヘッドである。
【００１８】
生物物理処理装置３０と濾過ポンプ槽２８とは、第３管路３６を介して連通している。また、生物物理処理装置３０と砂濾過装置３４とは、第４管路４０を介して連通している。すなわち、生物物理処理装置３０と砂濾過装置３４とは、直列に連結されている。なお、第３管路３６には、被処理水を濾過ポンプ槽２８から生物物理処理装置３０に圧送するためのポンプＰ０が設けられている。また、生物物理処理装置３０には、排水管路４２が設けられ、砂濾過装置３４にも、排水管路４４が設けられている。
【００１９】
動物用水槽浄化システム１０は更に、オゾン発生装置４６を備えている。循環管路５０が、砂濾過装置３４から出て砂濾過装置３４に戻るように配置されており、循環管路５０には、第５管路５２を介してオゾン発生装置４６と連通するオゾン反応槽４８が介在されている。砂濾過装置４６において処理した水を、循環管路５０を介してオゾン反応槽４８に導くことにより、処理水を脱色して透明度を高めることができる。
【００２０】
動物用水槽浄化システム１０は更に、活性炭槽５４を備えている。活性炭槽５４は、循環管路５０及び第６管路５６を介して、砂濾過装置３４と連通している。砂濾過装置３４及びオゾン反応槽４８において処理した水を、活性炭槽５４に導くことにより、処理水を更に脱色して透明度を一層高めることができる。
【００２１】
活性炭槽５４と動物用水槽１２とは、第７管路６０を介して、連通している。
【００２２】
動物用水槽浄化システム１０は更に、塩素生成装置６２を備えている。塩素生成装置６２は、食塩水を膜のない状態で電気分解することにより塩素ガスを発生させるものであり、発生した塩素ガスは、瞬時に水と反応して次亜塩素酸に変化して、遊離残留塩素となる。図５は、次亜塩素酸の特性を示したグラフである。次亜塩素酸は、ＰＨの大小に応じて、塩素ガス（Ｃｌ２　）、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ−　）　の３つの状態に変化するが、次亜塩素酸は、次亜塩素酸イオンの数十倍の殺菌力を有する。市販されている殺菌剤は、ＰＨが１２以上の強アルカリ性であり、次亜塩素酸イオンの領域で存在する。これに対し、食塩水を膜のない状態で電気分解することにより得られる、いわゆる電解水は、図５に示されるように、ＰＨが７〜８．５となり、次亜塩素酸と次亜塩素酸イオンが共存し、市販の殺菌剤よりも殺菌効果が高い。塩素生成装置６２において生成された電解水は、第８管路６４を介して、第７管路６０を流れる被処理水に注入される。
【００２３】
以上のように構成された第１の実施の形態に係る動物用水槽浄化システムによる処理について説明する。まず、処理しようとする水（被処理水）は、動物用水槽１２から、第１管路１６及び第２管路１８を介して、第１濾過装置１４に送られ、第１濾過装置１４において、泥やゴミ等の固形物が取り除かれる。次いで、処理しようとする水は、第２濾過装置２０に送られ、第２濾過装置２０において、生物濾過及び沈殿処理される。なお、図１において、６６は、動物用水槽１２に補給水を供給する管路を表し、６８は、プレフィルタ槽２２に補給水を供給する管路を表す。次いで、被処理水は、第３管路３６を介して、生物物理処理装置３０に送られ、引き続き、第４管路４０を介して、砂濾過装置３４に送られ、それぞれ処理される。次いで、被処理水は、オゾン反応槽４８において処理された後、活性炭槽５４に送られて、脱色され透明にされる。最後に、第７管路６０を流れる被処理水に、塩素生成装置６２から第８管路６４を介して電解水が注入されて塩素殺菌された後、動物用水槽１２に戻される。
【００２４】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る動物用水槽浄化システムの一部を示した部分概略図である。第２の実施の形態に係る動物用水槽浄化システムは、砂濾過装置１３４に対して被処理水入口と被処理水出口とを連通させる第２循環管路を設けた点で、第１の実施の形態に係る動物用水槽浄化システムと相違している。
【００２５】
より詳細に説明すると、第２の実施の形態に係る動物用水槽浄化システムにおける砂濾過装置１３４は、被処理水入口１３４ａと、逆洗水入口１３４ｂと、逆洗水出口１３４ｃと、被処理水出口１３４ｄとを有する。生物物理処理装置３０からの第４管路４０は、被処理水入口１３４ａに連結されており、第４管路４０には、第１バルブＶ１が設けられている。また、第４管路４０から分岐した第１分岐管路４０ａが、砂濾過装置１３４の逆洗水入口１３４ｂに連結されており、第１分岐管路４０ａには、第２バルブＶ２が設けられている。なお、第４管路４０には、被処理水を圧送するためのポンプＰ１が配置されている。
【００２６】
一方、循環管路５０が、砂濾過装置１３４の被処理水出口１３４ｄから出て、砂濾過装置１３４の循環被処理水入口１３４ｅに戻るように配置されており、循環管路５０には、第１の実施の形態に係る動物用水槽浄化システムと同様に、オゾン反応槽４８が介在されている。循環管路５０には、被処理水出口１３４ｄとオゾン反応槽４８との間に、第５バルブＶ５が配置されており、また、循環管路５０から分岐した第６管路５６が、活性炭槽５４に至っている。
【００２７】
また、砂濾過装置１３４の逆洗水出口１３４ｃには、第１排水管路４４ａが連結され、被処理水出口１３４ｄには、第２排水管路４４ｂが連結されており、第１排水管路４４ａ、第２排水管路４４ｂには、図６に示されるように、第３バルブＶ３、第４バルブＶ４がそれぞれ配置されている。
【００２８】
さらに、第４管路４０と循環回路５０とを連通させる第２循環管路４１が設けられており、第２循環管路４１には、第６バルブＶ６が配置されている。
【００２９】
以上のように構成された第２の実施の形態に係る浄化システムの作動について説明する。まず、洗浄工程においては、第２バルブＶ２、第３バルブＶ３、第５バルブＶ５、及び第６バルブＶ６を閉鎖し、第１バルブＶ１、及び第４バルブＶ４バルブを開放した状態で、ポンプＰ１を作動させる。すると、被処理水は、被処理水入口１３４ａから砂濾過装置１３４に流入して、砂濾過装置１３４内の濾過材を安定させ、汚水が第２排水管路４４ｂから排水された後、第４バルブＶ４を閉鎖し、第５バルブＶ５を開放すると、被処理水は、第６管路５６を介して、活性炭槽５４に供給される。しかしながら、このような洗浄工程を長時間継続すると、洗浄のため多量の洗浄水が排水される一方、洗浄工程を十分に実施しないで被処理水を活性炭槽５４に供給すると、動物用水槽１２に汚染水を流すことになる。そこで、活性炭槽５４に被処理水を供給する前に、第２バルブＶ２、第３バルブＶ３、第４バルブＶ４、及び第５バルブＶ５を閉鎖し、第１バルブＶ１、及び第６バルブＶ６を開放して、被処理水を第２循環管路４１で清浄になるまで循環させることにより、余分な洗浄水を使用することなしに、汚染水を動物用水槽１２に流すことを防止することができる。
【００３０】
なお、逆洗工程では、第１バルブＶ１、第４バルブＶ４、第５バルブＶ５、及び第６バルブＶ６を閉鎖し、第２バルブＶ２、及び第３バルブＶ３を開放した状態で、ポンプＰ１を作動させると、砂濾過装置１３４内に捕捉された汚れ物質を装置外に排出することができる。
【００３１】
本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００３２】
例えば、前記実施の形態においては、動物用水槽浄化システム１０が、第１濾過装置１２と、第２濾過装置１４と、生物物理処理装置３０と、砂濾過装置３４と、オゾン発生装置４６及びオゾン反応槽４８と、活性炭槽５４と、塩素生成装置６２とを備えたものとして示されているが、これらの構成装置のうち、第１濾過装置１２、第２濾過装置１４、オゾン発生装置４６、オゾン反応槽４８、活性炭槽５４、及び塩素生成装置６２は、本発明の浄化システム１０にとって必須のものではなく、設置及び運用コストを含む種々の条件に応じて、これらのうちいずれか或いは全てを省略することも可能である。
【００３３】
また、前記実施の形態では、動物用水槽用の浄化システムに関連して説明したが、本発明の浄化システムを、溜め池や貯水池などの一般的な池の水の浄化、並びに、人間が使用するプール等の水の浄化に使用することもできる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、種々の濾過手段を併用することにより、優れた浄化効果を有するシステムが得られ、これにより、置換水量を最小限にすることができ、維持費の低減に寄与する。また、本発明のシステムにより、処理水を動物の飼育に適した状態に浄化し、或いは、池で繁殖した藻を除去し、或いは、プールの浄化に使用することができる。さらに、砂濾過装置の被処理水入口と被処理水出口とを連通させる管路を有する本発明のシステムでは、節水しつつ砂濾過装置の洗浄を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る動物用水槽浄化システムを示した概略図である。
【図２】図１の浄化システムの第１濾過装置を示した概略図である。
【図３】図１の浄化システムの生物物理処理装置において使用される濾過材の例を示した図である。
【図４】図１の浄化システムの砂濾過装置を示した概略図である。
【図５】次亜塩素酸の特性を示したグラフである。
【図６】本発明の動物用水槽浄化システムの変形形態を示した部分概略図である。
【符号の説明】
１０　動物用水槽浄化システム
１２　動物用水槽
１４　第１濾過装置
２０　第２濾過装置
３０　生物物理処理装置
３４、１３４　砂濾過装置
４６　オゾン発生装置
４８　オゾン反応槽
５４　活性炭槽
６２　塩素生成装置
【図１】
2004024920.tif 000003
【図２】
2004024920.tif 000004
【図３】
2004024920.tif 000005
【図４】
2004024920.tif 000006
【図５】
2004024920.tif 000007
【図６】
2004024920.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月21日(2002.10.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水浄化システムであって、
適当な断面形状を有するプラスチック棒材を軸方向に小ピッチで螺旋状に切り込み、適当な長さに切断して形成した多数の濾過材が充填され、供給される被処理水を、前記切り込みに棲み分けられる嫌気性バクテリアと好気性バクテリアとによって生物的に処理し、かつ、前記切り込みによって発生する渦によって物理的に処理する生物物理処理装置と、
前記生物物理処理装置から供給される被処理水を物理的に処理する砂濾過装置と、
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記砂濾過装置の被処理水入口と被処理水出口とを連通させる管路を有し、被処理水を前記管路内で循環させることにより、前記砂濾過装置の洗浄を実施するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
スクリーンを有し、水槽又は池から供給される被処理水を物理的に処理する第１濾過装置を更に備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１濾過装置から供給される被処理水を生物濾過及び沈殿処理する第２濾過装置を更に備えていることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記砂濾過装置で処理された被処理水をオゾンと反応させるオゾン反応槽を更に備えていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記オゾン反応槽から供給される被処理水を処理する活性炭槽を更に備え、前記活性炭槽で処理された被処理水が前記水槽又は池に戻されることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
食塩水を膜のない状態で電気分解することにより塩素を生成する塩素生成装置を更に備え、少なくとも前記砂濾過装置で処理された被処理水に、前記塩素生成装置で生成された塩素が注入されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に記載の水浄化システムは、適当な断面形状を有するプラスチック棒材を軸方向に小ピッチで螺旋状に切り込み、適当な長さに切断して形成した多数の濾過材が充填され、供給される被処理水を、前記切り込みに棲み分けられる嫌気性バクテリアと好気性バクテリアとによって生物的に処理し、かつ、前記切り込みによって発生する渦によって物理的に処理する生物物理処理装置と、前記生物物理処理装置から供給される被処理水を物理的に処理する砂濾過装置とを備えていることを特徴とするものである。